特開 2024-151437 無線装置間の同期方法、無線装置、無線装置間の同期システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151437

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】無線装置間の同期方法、無線装置、無線装置間の同期システム

(51)【国際特許分類】

   H04L 7/00 20060101AFI20241018BHJP

   H04W 56/00 20090101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

H04L7/00 930

H04W56/00 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064752

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】中村 道春

(72)【発明者】

【氏名】松村 武

(72)【発明者】

【氏名】沢田 浩和

(72)【発明者】

【氏名】表 昌佑

(72)【発明者】

【氏名】森山 雅文

【テーマコード（参考）】

5K047

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K047AA18

5K047GG56

5K067AA21

5K067DD11

5K067EE10

5K067HH21

5K067KK02

(57)【要約】

【課題】ＩＥＥＥ１５８８標準に対応する機器によってネットワークを構築することなく、無線基地局間を同期させる。
【解決手段】自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を無線装置２ａから送信すると共に、受信した第１信号に応答する第２信号を無線装置２ｂから送信し、第２信号を受信した無線装置２ａにおいて無線装置２ｂとの間における電波の伝搬時間を算出し、無線装置２ｂにおいて自ら保有する第２の同期タイミングと、第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出し、無線装置２ａから自身の精度ランクに関する情報と算出した伝搬時間に関する情報とを無線装置２ｂに送信すると共に、無線装置２ｂから自身の精度ランクに関する情報と算出した時間差に関する情報とを無線装置２ａに送信し、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより算出したクロックずれを低減させることで同期する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに無線通信可能な第１無線装置及び第２無線装置との間で同期するための無線装置間の同期方法において、
自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を第１無線装置から送信すると共に、受信した上記第１信号に応答する第２信号を第２無線装置から送信し、上記第２信号を受信した上記第１無線装置において上記第２無線装置との間における電波の伝搬時間を算出し、
上記第２無線装置において自ら保有する第２の同期タイミングと、上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出し、
上記第１無線装置から自身の精度ランクに関する情報と算出した上記伝搬時間に関する情報とを上記第２無線装置に送信すると共に、上記第２無線装置から自身の精度ランクに関する情報と算出した上記時間差に関する情報とを上記第１無線装置に送信し、
上記第１無線装置及び／又は上記第２無線装置において、互いに共有した上記伝搬時間と上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に上記精度ランクに関する情報を比較し、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期すること
を特徴とする無線装置間の同期方法。

【請求項2】

上記第１無線装置から、想定される上記伝搬時間よりも短い時間長からなる第１信号を送信すること
を特徴とする請求項１記載の無線装置間の同期方法。

【請求項3】

上記第１無線装置において、指向性を有するアンテナを介して第１信号を送信すると共に、当該アンテナ又は同一の上記指向性を有するアンテナを介して第２信号を受信すること
を特徴とする請求項１又は２記載の無線装置間の同期方法。

【請求項4】

自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を送信すると共に、上記第１信号を受信した他の無線装置から送信された第２信号に基づいて、当該他の無線装置との間における電波の伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、
自身の精度ランクに関する情報と上記伝搬時間算出手段により算出された上記伝搬時間に関する情報とを上記他の無線装置に送信すると共に、上記他の無線装置の精度ランクに関する情報と、上記他の無線装置が保有する第２の同期タイミングと上記他の無線装置が上記第１信号かを受信したタイミングとの相対的な時間差に関する情報とを受信する情報交換手段と、
上記伝搬時間算出手段により算出された伝搬時間と、上記情報交換手段により受信した上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に、共有した自らの上記精度ランクに関する情報と上記他の無線装置の精度ランクに関する情報を比較し、上記他の無線装置との間で、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期する同期手段とを備えること
を特徴とする無線装置。

【請求項5】

他の無線装置が自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて生成された第１信号を受信した場合には、これに応答する第２信号を送信する送信手段と、
自ら保有する第２の同期タイミングと上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出する時間差算出手段と、
上記他の無線装置の精度ランクに関する情報と、上記送信手段により送信した第２信号に基づいて算出された当該他の無線装置との間における電波の伝搬時間に関する情報とを受信すると共に、自身の精度ランクに関する情報と上記時間差算出手段において算出された上記時間差に関する情報とを上記他の無線装置に送信する情報交換手段と、
上記情報交換手段により受信した上記伝搬時間と、上記時間差算出手段により算出された上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に、共有した自らの上記精度ランクに関する情報と上記他の無線装置の精度ランクに関する情報を比較し、上記他の無線装置との間で、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期する同期手段とを備えること
を特徴とする無線装置。

【請求項6】

互いに無線通信可能な第１無線装置及び第２無線装置との間で同期するための無線装置間の同期システムにおいて、
自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を第１無線装置から送信すると共に、受信した上記第１信号に応答する第２信号を第２無線装置から送信し、上記第２信号を受信した上記第１無線装置において上記第２無線装置との間における電波の伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、
上記第２無線装置において自ら保有する第２の同期タイミングと上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出する時間差算出手段と、
上記第１無線装置から自身の精度ランクに関する情報と上記伝搬時間算出手段により算出された上記伝搬時間に関する情報とを上記第２無線装置に送信すると共に、上記第２無線装置から自身の精度ランクに関する情報と上記時間差算出手段により算出された上記時間差に関する情報とを上記第１無線装置に送信する情報交換手段とを備え、
上記第１無線装置及び／又は上記第２無線装置は、互いに共有した上記伝搬時間と上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に上記精度ランクに関する情報を比較し、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期すること
を特徴とする無線装置間の同期システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに無線通信可能な第１無線装置及び第２無線装置との間で同期するための無線装置間の同期方法及び同期システム、無線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電話機が電話線で接続されている場所にとらわれず、移動しながらでも音声通話を行うことのできるシステムとして開発されたセルラ無線通信システムは、現在、音声通話のためだけでなく、情報通信を活用した多種多様なサービスを利用するために用いられている。更には、人間が手元の端末によりサービスを利用するだけでなく、各種センサーや産業機械の遠隔操作など産業分野での利用も広がっている。

【0003】

一方、オフィスや家庭でパーソナルコンピュータを手軽にコンピュータ間ネットワークに接続するために開発された無線ＬＡＮ（Local area network）も、情報通信を活用した多種多様なサービスを利用する際に用いられている。このため、セルラ無線通信システム及び無線ＬＡＮは、通信が行われる地理的場所の広がりや通信を利用可能にする契約形態に差異があるものの、情報通信を活用したサービス利用の観点では垣根のないものとなっている。

【0004】

情報通信を活用したサービスについては、当初は短い文字情報の送受信で実現するものであったが、画像や音楽データ、動画データを送受信するもの、特に近年においてより高詳細、高画質な動画データ、仮想現実環境を伝達するものへと広がってきており、通信すべきデータ量は増大し続けている。また、一度に多量の機器を接続することへの要求も高まっている。

【0005】

セルラ無線通信システム及び無線ＬＡＮは、これまで、高次の変調方式を利用し、多数のアンテナ素子を使用するＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）通信路等のような電波の単位周波数幅当たりに伝達できるデータ量を増大する技術の導入と、システムが利用する周波数帯域幅の増大により、通信データ量の増大に応えてきた。

【0006】

ここで、電波の単位周波数幅当たりに伝達できるデータ量は、信号の電力に応じた上限があり、安全上の理由および通信システム全体のグリーン化の要求により、電波として放射が許容されるエネルギーの絶対量に制限がかけられる場合があった。また通信を行うために消費が許容される電力に制限がかけられる中では、電波の単位周波数幅当たりに伝達できるデータ量を現状以上に増大させることは難しい。

【0007】

従って、システムが利用する周波数帯域幅の増大が必要になるが、放送、衛星による測位やセンシング、気象レーダー、警察や消防の無線、航空機や船舶用の無線、アマチュア無線等、既存の電波利用システムが集中する概ね６ＧＨｚ以下の周波数でセルラ無線通信システムや無線ＬＡＮが利用できる周波数帯を新たに確保するのは難しい。

【0008】

そこで、概ね１０ＧＨｚ～１００ＧＨｚの周波数の電波を示すミリ波や、１００ＧＨｚを超えるサブテラ波、１～１０ＴＨｚに及ぶテラヘルツ波をセルラ無線通信システムや無線ＬＡＮで利用することが検討されている。３ＧＰＰ（登録商標）は主に２８ＧＨｚ帯のミリ波を使用するセルラ無線通信標準を作成し、一部で実用化されている。ＩＥＥＥでは、６０ＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮ規格８０２．１１ａｄや８０２．１１ａｙを、３００ＧＨｚ帯を使用してＰｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔで通信を行う８０２．１５．３ｄ等の技術標準を作成した。これらミリ波、サブテラ波、テラヘルツ波では、一度にまとまった帯域幅が使用可能になる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｙ標準では、２．１６ＧＨｚ幅を基本として、それを４個束ねた８．７ＧＨｚの帯域幅を利用可能としており、８０２．１５．３ｄ標準では最大で３２個束ねた６９ＧＨｚ幅の使用を可能にしている。この様な広い帯域幅を１０ＧＨｚ以下の周波数で確保することはできない。

【0009】

Ｆｒｉｉｓの伝送公式によれば、電波が自由空間を伝搬する際の受信端における受信電力Ｐｒは、Ｐｒ＝（λ／４πｄ）²・Ｇ_r・Ｇ_t・Ｐ_tで与えられる。λ、ｄ、Ｇ_r、Ｇ_t、Ｐ_tは、それぞれ電波の波長、送受信点間の距離、受信アンテナの指向性利得、送信アンテナの指向性利得、送信電力である。波長は周波数に反比例して短くなるので、受信電力は、周波数の２乗に反比例して弱くなる。室内や路上等、自由空間でない伝搬路については、統計的に２乗から外れることがあることも知られているが、周波数の２乗に近い値で受信電力が弱くなることには変わりない。したがって、高い周波数を使用する通信では、互いに送受信する一方あるいは双方で指向性利得の高いアンテナを使用して、受信電力の低下を補わなければならない。指向性利得の高いアンテナは、電波を特定の方向に集中して放射し、或いは特定の方向から到来する電波に対して電波を強く受信する一方、その他の方向に対して放射或いは受信する電波の強度が弱くなるアンテナである。

【0010】

セルラ無線通信システムの多くは、使用する電波の周波数帯について免許制を前提としており、許可を受けた事業者が与えられた周波数帯を排他的に使用して無線通信システムを構築、運用する。セルラ無線通信システムは、使用が許可された周波数帯をさらに細かく分割した個々の周波数リソースとその周波数リソースを使用する時間帯の両方を指定して無線リソースとし、一定のエリアごとに設置された無線基地局がそのエリアにおける無線リソースの使用を管理、制御する。一方、無線ＬＡＮの多くは、免許を必要としない周波数帯（アンライセンスドバンド）で使用され、ＣＳＭＡ－ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access - Collision Avoidance）方式を採用している。端末およびアクセスポイントは通信を行おうとする無線リソースの直前でその周波数帯の電波の使用状況をモニタし、他者によって電波が使用されていないと判断したときに通信を行う。

【0011】

セルラ無線通信システムの無線基地局が行う無線リソースの使用の制御は、無線基地局から配下の端末への通信を行う下りリンクと、配下の端末から無線基地局への通信を行う上りリンクが異なる周波数帯を使用する周波数分割多重（Frequency Division Multiple Access:ＦＤＭＡ）方式と、同じ周波数帯内で時間を区切って時間ごとに下りリンクと上りリンクを使い分ける時分割多重（Time Division Multiple Access:ＴＤＭＡ）方式がある。いずれの場合にも、無線基地局が、無線基地局自身および配下の端末に排他的な無線リソースの割り当てを行うので、一つの無線基地局が無線リソースを管理する範囲内では無線リソースの競合が避けられる。

【0012】

一方、隣接する無線基地局がそれぞれ無線リソースの管理を行う場合、一方が使用する無線リソースでの通信が同じ無線リソースを使う他方の通信に干渉を与える。これは、図９に示すように、下りリンクと上りリンクが同じ周波数帯を使用するＴＤＤ方式を採用する場合に影響が深刻化する可能性がある。無線基地局７１は、通常、屋外であればビル屋上や電柱等の構造物上、屋内であっても天井付近の壁面等、お互いに離れた場所に設置され動くものではない。端末７２が人や物とともに移動しても、無線基地局と端末の間にはある程度の物理的距離が保たれる。一方、端末７２同士は移動に伴い近接してしまうケースが生じる。このような場合、一方の端末７２ａがある無線基地局７１ａのもとで管理された無線リソースにより受信を行う際に、近接した他方の端末７２ｂが別の無線基地局７１ｂが管理した同じ無線リソースで送信を行うと強い干渉となり、端末７２ａの受信を妨害する。この問題は、無線リソースを上りリンクに使う時間帯と下りリンクに使う時間帯について無線基地局７１ａ、７１ｂ間で同期をとり、同じタイミングで受信を行う端末７２と送信を行う端末７２が混在しない様にすることで避けられる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｙ標準でも衛星測位システム（Global Navigation Satellite System:ＧＮＳＳ）等を用いてアクセスポイントが同期状態を確保する仕組みが提供され、異なるアクセスポイント配下の無線通信間の干渉の低減を図っている。

【0013】

ある端末がある無線基地局あるいはアクセスポイントの同期信号を発見したとき、それが最適な接続先かが不明であれば別の無線基地局やアクセスポイントの同期信号を探索する必要がある。しかしながら、無線基地局やアクセスポイント間に時間的な同期がなく、それぞれが自らのタイミングで通信を行っている場合、最初に発見した無線基地局やアクセスポイントから別の無線基地局やアクセスポイントを効率的に発見する仕組みを構築することは難しい。また、多数の無線基地局やアクセスポイントからそれぞれの同期信号が受信されると、それだけ空きの無線リソースが減ることにもなる。無線基地局やアクセスポイント間に時間的な同期があり、例えば、全ての無線基地局やアクセスポイントが同時に同期信号を発するように定めておけば、端末は、短い時間差でいくつか受信される同期信号のうち、最も早く受信した同期信号を最も近い無線基地局あるいはアクセスポイントのものとして認識できるようになる。特にテラヘルツ波など高い周波数の電波を使用する際は、同期信号の継続時間を短くすることが容易であるので、異なる距離関係にある複数の無線基地局あるいはアクセスポイントからの同期信号が時間軸上で分離されやすくなる。

【0014】

また、端末が複数の無線基地局あるいはアクセスポイントの電波を受信できるとき、それらの無線基地局やアクセスポイントの送信する信号に時間的な同期が確保されていれば、端末の位置を特定することができ、構築される無線通信システム上で位置の確認に結び付いたアプリケーションの発展を支えることができると考えられる。特に、テラヘルツ波など高い周波数の電波を使用する際は１０ＧＨｚを超えるような帯域幅が確保できるので、１ｃｍ或いははそれ以下の精度での位置の特定も可能になると考えられる。無線基地局あるいはアクセスポイントの時間的な同期は、標準時刻や衛星測位システム（ＧＮＳＳ）を用いた絶対時刻への同期が望ましいが、少なくとも局所的に相対的な同期が保たれていればその局所の範囲内での相対的な位置の特定ができるので、それで十分なアプリケーションも多いと考えられる。グローバルな場所の特定が必要であれば、ＩＰアドレスから得られる情報など別の従来手段と組み合わせれば良いとも考えられる。

【0015】

以上に述べたいくつかの理由から、無線通信システムを構築する際、無線基地局あるいはアクセスポイント間で時間同期を確保されたものとするのが望ましいと言える。これはテラヘルツ波など高い周波数の電波を用いる際により顕著に言えるようになる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0016】

【非特許文献1】中西、他、"高精度時刻同期アクセスシステムの開発導入"ＮＴＴ技術ジャーナル、２０１７年４月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

基地局（アクセスポイント）間の時刻同期を図るいくつかの技術の一つとして、図１０に示すようにＩＥＥＥ１５８８標準に定められたＰＴＰ（Precision Time Protocol）を用いることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。これに従えば、ネットワーク上に原子時計あるいはＧＮＳＳ同期機能を備えたグランドマスター（ＧＭ）８１と呼ばれる高精度クロック源を配置し、各無線基地局７１ａ、７１ｂはスレーブとしてネットワークを介してＧＭ８１或いはＧＭ８１と時刻同期を確保したマスターとＰＴＰによる通信を行うことによって時刻同期を確保する。

【0018】

ＰＴＰによる時刻同期の方法は、ＧＭ８１或いはマスターがタイムスタンプ（ｔ１）付きのＳｙｎｃ信号をスレーブである無線基地局７１に送る。無線基地局７１はこれを受信した自身の時刻（ｔ１´）を記録する。また無線基地局７１は、自身のタイムスタンプ（ｔ２）を付けたＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑ信号をＧＭ８１或いはマスターに送信する。ＧＭ８１或いはマスターはそれを受信した時刻（ｔ２´）を無線基地局７１に送信する。無線基地局７１は、通知されたタイムスタンプおよび自身の時刻の差から自身とＧＭ８１或いはマスター間の信号の伝搬時間が｛（ｔ１´－ｔ１）＋（ｔ２´－ｔ２）｝／２であり、時刻の差が｛（ｔ１´－ｔ１）－（ｔ２´－ｔ２）｝／２であることを算出することができ、時刻の差を補正することができる。

【0019】

また、セルラ無線通信システムでは、無線基地局の同期信号を受信した端末が所定のタイミングでランダムアクセス信号を送信し、それを受信した無線基地局は自身の発した同期信号の送信時刻と受信したランダムアクセス信号の受信時刻の差より無線基地局と端末との間の電波の伝搬時間を測定することができる。それを端末に通知することで端末は伝搬時間を知ることができ、無線基地局が受信するタイミングに合わせた送信が可能になる。これは、無線基地局をマスター、端末をスレーブとして、ＰＴＰによる時刻同期におけるｔ２－ｔ１´を所定の既知の固定値にすることにより無線基地局がｔ２´－ｔ１の値により伝搬時間を算出していることに相当する。また、端末はタイムスタンプの値を必要としないので、同期信号やランダムアクセス信号にタイムスタンプは用いられていない。

【0020】

ＩＥＥＥ１５８８標準に定められたＰＴＰを使用して同期した無線基地局による無線システムを構成するには、ＧＭをはじめＰＴＰに対応した機器を用いてバックボーンのネットワークを構築する必要があり、システム全体が高価になるという問題がある。

【0021】

一方、マスターとした無線基地局に別の無線基地局をスレーブとして同期させる方式では、特別なマスター無線基地局をあらかじめ設定することや、そのマスター無線基地局の故障時に代替マスター無線基地局が立ち上がる仕組みなど、種々の追加的な取り決めや設定が必要となり、システムの構築や運用メンテナンスが複雑になる、という欠点を有する。

【0022】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＩＥＥＥ１５８８標準に対応する機器によってネットワークを構築することなく、無線基地局間を同期させることができ、無線システム全体を安価に構築することが可能な無線装置間の同期方法及び同期システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0023】

上述した課題を解決するために、本発明に係る無線装置間の同期方法は、互いに無線通信可能な第１無線装置及び第２無線装置との間で同期するための無線装置間の同期方法において、自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を第１無線装置から送信すると共に、受信した上記第１信号に応答する第２信号を第２無線装置から送信し、上記第２信号を受信した上記第１無線装置において上記第２無線装置との間における電波の伝搬時間を算出し、上記第２無線装置において自ら保有する第２の同期タイミングと、上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出し、上記第１無線装置から自身の精度ランクに関する情報と算出した上記伝搬時間に関する情報とを上記第２無線装置に送信すると共に、上記第２無線装置から自身の精度ランクに関する情報と算出した上記時間差に関する情報とを上記第１無線装置に送信し、上記第１無線装置及び／又は上記第２無線装置において、互いに共有した上記伝搬時間と上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に上記精度ランクに関する情報を比較し、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期することを特徴とする。

【0024】

また、本発明に係る無線装置は、自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を送信すると共に、上記第１信号を受信した他の無線装置から送信された第２信号に基づいて、当該他の無線装置との間における電波の伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、自身の精度ランクに関する情報と上記伝搬時間算出手段により算出された上記伝搬時間に関する情報とを上記他の無線装置に送信すると共に、上記他の無線装置の精度ランクに関する情報と、上記他の無線装置が保有する第２の同期タイミングと上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差に関する情報とを受信する情報交換手段と、上記伝搬時間算出手段により算出された伝搬時間と、上記情報交換手段により受信した上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に、共有した自らの上記精度ランクに関する情報と上記他の無線装置の精度ランクに関する情報を比較し、上記他の無線装置との間で、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期する同期手段とを備えることを特徴とする。

【0025】

また、本発明に係る無線装置は、他の無線装置が自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて生成された第１信号を受信した場合には、これに応答する第２信号を送信する送信手段と、自ら保有する第２の同期タイミングと上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出する時間差算出手段と、上記他の無線装置の精度ランクに関する情報と、上記送信手段により送信した第２信号に基づいて算出された当該他の無線装置との間における電波の伝搬時間に関する情報とを受信すると共に、自身の精度ランクに関する情報と上記時間差算出手段において算出された上記時間差とを上記他の無線装置に送信する情報交換手段と、上記情報交換手段により受信した上記伝搬時間と、上記時間差算出手段により算出された上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に、共有した自らの上記精度ランクに関する情報と上記他の無線装置の精度ランクに関する情報を比較し、上記他の無線装置との間で、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期する同期手段とを備えることを特徴とする。

【0026】

また、本発明に係る無線装置間の同期システムは、互いに無線通信可能な第１無線装置及び第２無線装置との間で同期するための無線装置間の同期システムにおいて、自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて第１信号を第１無線装置から送信すると共に、受信した上記第１信号に応答する第２信号を第２無線装置から送信し、上記第２信号を受信した上記第１無線装置において上記第２無線装置との間における電波の伝搬時間を算出する伝搬時間算出手段と、上記第２無線装置において自ら保有する第２の同期タイミングと上記第１信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出する時間差算出手段と、上記第１無線装置から自身の精度ランクに関する情報と上記伝搬時間算出手段により算出された上記伝搬時間に関する情報とを上記第２無線装置に送信すると共に、上記第２無線装置から自身の精度ランクに関する情報と上記時間差算出手段により算出された上記時間差に関する情報とを上記第１無線装置に送信する情報交換手段とを備え、上記第１無線装置及び／又は上記第２無線装置は、互いに共有した上記伝搬時間と上記時間差に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出すると共に上記精度ランクに関する情報を比較し、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期することを特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

上述した構成からなる本発明によれば、ＩＥＥＥ１５８８標準に対応する機器によってネットワークを構築することなく、無線基地局間を同期させることができ、無線システム全体を安価に構築することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明を適用した無線装置間の同期システムの全体構成を示す図である。

【図2】図２は、無線装置のブロック構成図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る無線装置間の同期システムの動作を実行する上でのタイムチャートである。

【図4】図４は、第１実施形態に係る無線装置間の同期システムの他の動作を実行する上でのタイムチャートである。

【図5】図５は、無線装置間で伝搬時間を通知するメッセージの形式について説明するための図である。

【図6】図６は、精度ランクを６段階に分類して通知するフィールドの例について示す図である。

【図7】図７は、第２実施形態に係る無線装置間の同期システムの動作を実行する上でのタイムチャートである。

【図8】図８は、第３実施形態に係る無線装置間の同期システムの動作を実行する上でのタイムチャートである。

【図9】図９は、従来技術の問題点について説明するための図である。

【図10】図１０は、基地局間の時刻同期を図る技術の一つとして、ＩＥＥＥ１５８８標準に定められたＰＴＰを用いる例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明を適用した無線装置間の同期システムについて図面を参照しながら詳細に説明をする。

【0030】

第１実施形態
図１は、本発明を適用した無線装置間の同期システム１の全体構成を示す図である。この同期システム１において、複数の無線装置２と、各無線装置２との間で無線通信する端末３とを備えている。以下の例において無線装置２は、２つの無線装置２ａ、２ｂの２つにより構成される場合を例にとり説明をするが、これに限定されるものではなく、無線装置２は３以上により構成する場合も含まれる。

【0031】

無線装置２は、セルラ無線通信システムの無線基地局あるいは無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントであり、自身がマスターとなり、端末３との間で無線通信を行う。また無線装置２は、他の無線装置２との間でも互いに無線通信することができる。但し、この無線装置２は、このような無線基地局やアクセスポイントで構成される場合に限定されるものではなく、無線装置２自身がスマートフォンや携帯端末、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ウェアラブル端末、タブレット型端末で構成されるものであってもよい。

【0032】

端末３は、無線装置２との間で無線通信可能なあらゆる電子機器であり、スマートフォンや携帯端末、モバイル型ＰＣ、ウェアラブル端末、タブレット型端末等、これらを携帯する携帯者の移動によって通信位置が変化する。

【0033】

図２は、無線装置２のブロック構成図である。なお、この図２に示すブロック構成図は、本発明所期の効果を発現させる上で最低限必要な構成要素を示しており、無線基地局やアクセスポイントとして動作するためのその他の構成要素は図示していない。

【0034】

無線装置２は、無線部２１と、この無線部２１に接続された送受信制御部３１と、送受信制御部３１に接続された受信時刻測定部２８とを備え、更に、これら無線部２１、送受信制御部３１、受信時刻測定部２８とにそれぞれ接続された同期信号生成部２２、伝搬時間測定信号生成部２３、通知信号生成部２４、同期信号検出部２５、伝搬時間測定信号検出部２６、通知信号検出部２７とを備えている。また無線装置２は、受信時刻測定部２８、同期信号生成部２２に接続されたタイミング保持部３０と、受信時刻測定部２８及びタイミング保持部３０に接続されたタイミング補正部３２とを備えている。

【0035】

無線部２１は、端末３又は他の無線装置２との間で無線通信をする上で必要なアンテナや、周波数変換回路、変調回路、符号化又は復号化を実行するための部位で構成される。無線部２１は、同期信号生成部２２、伝搬時間測定信号生成部２３、通知信号生成部２４が生成した信号を送受信制御部３１から指定される無線周波数および出力レベルの無線信号に変換してアンテナを介して発信する。無線部２１は、アンテナを介して受信する信号のうち、送受信制御部３１から指定される無線周波数の信号を同期信号検出部２５、伝搬時間測定信号検出部２６、通知信号検出部２７が動作可能な信号に変換する受信動作を行う。

【0036】

同期信号生成部２２は、同期信号を生成し、これを無線部２１に送る。また伝搬時間測定信号生成部２３は、伝搬時間測定信号を生成し、これを無線部２１に送る。通知信号生成部２４は、通知信号を生成し、これを無線部２１に送る。

【0037】

同期信号検出部２５は、無線部２１が受信した信号から、同期信号の検出を行う。伝搬時間測定信号検出部２６は、無線部２１が受信した信号から、伝搬時間測定信号の検出を行う。通知信号検出部２７は、無線部２１が受信した信号から、通知信号の検出を行う。

【0038】

送受信制御部３１は、無線部２１に対して送受信動作の切り替え、所定の無線周波数や出力レベルの指定を行う。また送受信制御部３１は、いかなる時点においていかなる信号を送信し、又は無線部２１において受信した信号の中からいかなる信号を検出するかを決定する。送受信制御部３１はその決定した内容について、同期信号生成部２２、伝搬時間測定信号生成部２３、通知信号生成部２４、同期信号検出部２５、伝搬時間測定信号検出部２６、通知信号検出部２７に通知し、各種指示を行う。

【0039】

受信時刻測定部２８は、同期信号や伝搬時間測定信号を受信した時刻の測定を行う。

【0040】

タイミング保持部３０は、同期信号生成部２２において生成された同期信号を送信するタイミングの通知及び受信時刻測定部２８が測定する時刻の基準を通知する。

【0041】

タイミング補正部３２は、受信時刻測定部２８が測定した時刻及び通知信号検出部２７で検出した通知の内容に従い、タイミング保持部３０が保持するタイミングの補正を行う。

【0042】

なお、タイミング保持部３０及びタイミング補正部３２の機能は、送受信制御部３１が担うことも可能である。但し、本発明においては、特別に正確なタイミングの制御が望まれる場合があり、きわめて重要な機能であるので、これらタイミング保持部３０及びタイミング補正部３２を独立した構成要素としている。

【0043】

次に、本発明を適用した同期システム１の動作について説明をする。同期システム１では、上述した図２に示す構成要素をそれぞれ備える無線装置２ａ、２ｂ間において互いに同期を取る。

【0044】

かかる場合において、図３に示すように、無線装置２ａは、自ら保有する第１の同期タイミングに基づいて同期信号を送信する。かかる場合において無線装置２ａは、送受信制御部３１による制御の下、自らの同期信号生成部２２において同期信号を生成し、無線部２１を介してこれを発信する。無線装置２ａから発信された同期信号は、無線装置２ｂにより受信される。このとき無線装置２ｂは、自らの無線部２１を介してこれを受信し、更に送受信制御部３１による制御の下で、同期信号検出部２５を介してこれを検出する。

【0045】

次に無線装置２ｂは、この同期信号を受けて、これに応答するための伝搬時間測定信号を無線装置２ａに対して送信する。かかる場合には、送受信制御部３１による制御の下で、伝搬時間測定信号生成部２３により。伝搬時間測定信号を生成し、無線部２１を介してこれを発信する。このとき、無線装置２ｂは、生成した伝搬時間測定信号に更に同期信号の受信時刻、伝搬時間測定信号の発信時刻に関する情報を含めるようにしてもよい。無線装置２ｂから発信された伝搬時間測定信号は、無線装置２ａにより受信される。このとき無線装置２ａは、自らの無線部２１を介してこれを受信し、更に送受信制御部３１による制御の下で、伝搬時間測定信号検出部２６を介してこれを検出する。

【0046】

また無線装置２ａは、伝搬時間測定信号検出部２６を介して検出した伝搬時間測定信号の受信時刻を検出した上で、伝搬時間を算出する。このとき、無線装置２ａは、自ら発信した同期信号の発信時刻、伝搬時間測定信号を検出した伝搬時間測定信号の受信時刻に基づいて、伝搬時間を算出する。この伝搬時間の算出方法の詳細は後段において詳述する。

【0047】

無線装置２ｂは、自ら保有する第２の同期タイミングと、無線装置２ａが送信した同期信号を受信したタイミングとの相対的な時間差を算出する。この時間差の算出方法の詳細は後段において詳述する。

【0048】

次に、無線装置２ａから自身の精度ランクに関する情報と算出した伝搬時間に関する情報とを第２無線装置２ｂに送信する。また無線装置２ｂから自身の精度ランクに関する情報と算出した時間差に関する情報とを無線装置２ａに送信する。これにより、無線装置２ａの精度ランクに関する情報と算出した伝搬時間、並びに無線装置２ｂの精度ランクに関する情報と算出した時間差とが、無線装置２ａ及び無線装置２ｂ間において互いに情報交換され、共有されている状態となっている。なお、この送信する伝搬時間に関する情報、時間差に関する情報は、それぞれエンコードする等して送信する場合もある。

【0049】

次に、無線装置２ａ及び／又は無線装置２ｂにおいて、互いに共有した伝搬時間と時間差の各情報に基づいて同期タイミングのクロックずれを算出する。また、互いに共有した無線装置２ａ側の精度ランクに関する情報、並びに無線装置２ｂ側の精度ランクに関する情報とを比較する。そして、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより算出したクロックずれを低減させることで同期する。

【0050】

なお、本実施形態においては、同期信号を送信してそれに応答した伝搬時間測定信号の受信時刻から電波の伝搬時間を計算して相手の無線装置２ｂに通知する無線装置２ａと、同期信号を受信してそれに応答する伝搬時間測定信号を送信するとともに同期信号の受信時刻に関する情報を相手の無線装置２ａに通知する無線装置２ｂからなるが、これに限定されるものではない。即ち、無線装置２ａと無線装置２ｂとの役割を互いに入れ替えてもよく、無線装置２ｂ側において、同期信号を送信してそれに応答した伝搬時間測定信号の受信時刻から電波の伝搬時間を計算して相手の無線装置２ａに通知するようにしてもよい。同期信号は、１、０のシーケンスで変調した信号であってもよい。変調方式には例えば２値位相変調（Binary Phase-Shift Keying：BPSK）や、４値位相変調（Quadrature Phase Shift Keying：QPSK）を用いるようにしてもよい。

【0051】

無線装置２ｂは、無線装置２ａが送信する同期信号が受信可能と想定される時間帯に同期信号の検出を試みる。同期信号が受信できるとされる時間帯は、無線装置２ｂが自ら保有する第２の同期タイミングに基づくことができる。例えば、無線装置２ｂが自ら保有する第２の同期タイミングが、同期信号を送信する無線装置２ａの第１の同期タイミングとほぼ近いと想定した場合、無線装置２ｂは、自らの第２の同期タイミングの前後の一定時間の間に同期信号の検出を試みることができる。同期信号として決めたものと同じパターンの１、０のシーケンスが復調できれば、同期信号を検出できたものとする。

【0052】

図４（ａ）に示すように複数の無線装置２ａ－１、２ａ－２が存在する場合、無線装置２ｂは複数の同期信号を受信する場合がある。複数の無線装置２ａ－１、２ａ－２のそれぞれの第１の同期タイミングが既にほぼ一致していると仮定するならば、無線装置２ｂから最も近い無線装置２ａ－２の同期信号を最も早く受信することになり、無線装置２ｂは当該無線装置２ａ―２が送信した同期信号に応答して伝搬時間測定信号を送信することとなる。かかる場合には、この伝搬時間測定信号は、無線装置２ａ－２によって受信され、上述した伝搬時間がこの無線装置２ａ－２により算出されることとなる。

【0053】

また、無線装置２ｂは、最も早く受信した同期信号に対して応答する場合に限定されるものではなく、例えば最も信号強度の大きい同期信号に応答して伝搬時間測定信号を送信するようにしてもよい。かかる場合には、同期信号の受信時点に関わらず、最も大きい同期信号を発信した無線装置２ａに対して伝搬時間測定信号を送信する。或いは、同期信号の信号強度にある閾値を定めておき、最初のその閾値を超えた同期信号に対して応答して無線装置２ｂから伝搬時間測定信号を送信するようにしてもよい。図４（ｂ）に示すように、同期信号を検出した無線装置２ｂは、同期信号の受信後定められた処理時間（Ｔｓ）経過後に伝搬時間測定信号を送信する。処理時間（Ｔｓ）は０であることが望ましいが、実際には同期信号を受信してから伝搬時間測定信号を送信するまでの信号処理に時間が必要になる場合が多い。この処理時間（Ｔｓ）としては、予め決められた時間で設定するようにしてもよい。

【0054】

無線装置２ａが送信した同期信号が、伝搬時間（ＴＰ）経過後に無線装置２ｂによって受信された場合、伝搬時間測定信号は、無線装置２ｂによる発信時刻から同じ伝搬時間（ＴＰ）経過後に無線装置２ａにより受信されることとなる。このため、無線装置２ａは、図４（ｂ）に示すように、同期信号を送信時刻から２×ＴＰ＋Ｔｓ経過後に伝搬時間測定信号を受信することになる。

【0055】

従って、無線装置２ａは、同期信号を送信してから伝搬時間測定信号を受信するまでの時間を計測し、そこからあらかじめ決められた処理時間（Ｔｓ）を差し引き２で割ることにより、伝搬時間ＴＰを求めることができる。

【0056】

無線装置２ａと無線装置２ｂの間で、伝搬時間ＴＰを通知するメッセージの形式を定めておき、それにより無線装置２ａは無線装置２ｂに伝搬時間ＴＰを通知する。例えば、図５に示すように、６ビット幅のフィールドを割り当てた通知メッセージを定めれば、０～６３の数値を、１ｎｓから６４ｎｓまでの伝搬時間を１ｎｓの分解能を以って、或いは１０～４１．５ｎｓの伝搬時間を０．５ｎｓの分解能を以って使用することができる。

【0057】

前者の１ｎｓの分解能の場合、情報の数値ｎとそれが表す伝搬時間の関係はＴＰ＝ｎ＋１（ｎｓ）で表すことができる。後者の０．５ｎｓの分解能の場合はＴＰ＝０．５×ｎ＋１０（ｎｓ）である。

【0058】

各無線装置２は、自身の精度ランクに関する情報を生成する上で、その精度はクロック源に応じたものとしてもよい。即ち、無線装置２は、自身の装置に実装されているクロック源が、例えばセシウム原子時計などの高精度な原子時計をクロック源とする場合や、それをグランドマスターとしてその精度が確保可能な同期ネットワークによって同期を確保しているなら、高い精度ランクを有していることになる。一方、特にネットワーク同期を持たず、自身の装置に実装された晶発振器によるクロック源で動作している場合には、精度ランクは低いものとなる。仮に水晶発振器をクロック源とする場合であっても、温度を一定に保つ恒温槽を有した水晶発振器を源振とする場合、温度変化を補償する水晶発振器を源振とする場合、温度変化による対策を特に有しない水晶発振器を源振とする場合等に応じて精度ランクを異ならせるようにしてもよい。

【0059】

無線装置２間において互いに送受信する精度ランクに関する情報は、例えばフィールド幅３ビットのメッセージを用いれば最大８段階に分けた精度ランクを通知することができる。図６は、精度ランクを６段階に分類して通知するフィールドの例である。同期信号を検出した無線装置２ｂは、無線装置２ａへ伝搬時間測定信号を送信すると共に、自身のタイミングを基準として同期信号を検出した時刻を計測する。この時刻は、無線装置２ａと無線装置２ｂがそれぞれ保有する同期タイミングが完全に一致している場合、電波の伝搬時間ＴＰに等しくなる。

【0060】

一方、無線装置２ａと無線装置２ｂとの間において、同期タイミングにつきＴＤのずれがある場合、無線装置２ｂの同期タイミングを基準とした同期信号の受信時刻は、ＴＤ＋ＴＰとなる。この同期タイミングのずれは、自身の同期タイミングが相手の同期タイミングに比べて早い場合、又は遅い場合の何れかを＋と定義しても構わないが、以下では、自身の同期タイミングが早い方を＋としている。

【0061】

無線装置２ｂは、このようにして得られた、自身の同期タイミングを基準とした同期信号の受信時刻に関する情報を無線装置２ａに通知する。自身の同期タイミングを基準とした同期信号の受信時刻は、相対値であり、この通知に使用するメッセージは、図５に示したフィールドを持つ無線装置２ａが無線装置２ｂに電波の伝搬時間を通知するためのメッセージと同種のメッセージが使用できる。但し、ビットフィールド幅や通知する数値が意味する時刻の換算式がこれと異なるものであってもよい。通知すべき時刻の最大値、最小値の差が大きい場合には、通知するメッセージのフィールドで使用する数値のうちの１又は２つを、他の数値が対応しているタイミング差の最小値以下、又は最大値以上と定義するようにしてもよい。

【0062】

無線装置２ｂは、自身の保有するタイミングの精度ランクに関する情報も無線装置２ｂに通知する。かかる場合には、無線装置２ａが無線装置２ｂに精度ランクに関する情報を通知するときに使用する図５に示すフィールドを持つメッセージと同じ形式のメッセージを使用することができる。

【0063】

無線装置２ａは、上述したように伝搬時間ＴＰを算出すると共に、無線装置２ｂから、無線装置２ｂの同期タイミングを基準とした同期信号の受信時刻（ＴＤ＋ＴＰ）に関する通知を受け取る。そして、無線装置２ａは、伝搬時間（ＴＰ）－受信時刻（ＴＤ＋ＴＰ）の式により、無線装置２ａと無線装置２ｂのタイミング差、いわゆるクロックずれを得る。上述した式の場合、タイミング差は－ＴＤとなる。自身のタイミングが相手より早い方を＋と定義したので無線装置２ｂのタイミングが無線装置２ａのタイミングより早い場合、無線装置２ａにとっては無線装置２ｂのタイミングより遅いことになり、タイミング差は負となる。

【0064】

無線装置２ｂは、自身の同期タイミングを基準とした同期信号の受信時刻（ＴＤ＋ＴＰ）を計測し、無線装置２ａから伝搬時間ＴＰに関する通知を受け取ることによりこれを取得することになる。無線装置２ｂは、伝搬時間ＴＰを取得した上で、自ら計測した受信時刻（ＴＤ＋ＴＰ）－伝搬時間（ＴＰ）の式により、無線装置２ａと無線装置２ｂとのタイミング差、いわゆるクロックずれＴＤの値を得ることができる。

【0065】

以上により、無線装置２ａ及び無線装置２ｂの双方は、自身の同期タイミングが相手の同期タイミングよりどれだけ早いかを示すクロックずれの値（遅い場合は負値）であるＴＤをそれぞれ取得しており、また、無線装置２ａ及び無線装置２ｂの双方の精度ランクに関する情報を得ている。

【0066】

無線装置２ａ及び／又は無線装置２ｂは、その自他の精度ランクを比較する。そして、無線装置２ａ及び／又は無線装置２ｂは、比較した精度ランクのより優れる方の同期タイミングに向けて補正することにより上記算出したクロックずれを低減させることで同期する。

【0067】

具体的には、無線装置２ａ及び／又は無線装置２ｂは、自身の精度ランクが相手よりも低位である場合、自身の同期タイミングを相手の同期タイミングに合わせるように自身の同期タイミングを制御する。仮に無線装置２ａの精度ランクが、無線装置２ｂの精度ランクよりも低位である場合、無線装置２ａは、ＴＤだけ自身の保有する同期タイミングを遅らせ、又は早くする。これにより、無線装置２ａ、無線装置２ｂ間においてクロックずれＴＤが解消されることとなり、互いの同期タイミングを同一にすることができる。つまり、ＴＤが負値の場合、自身の保有する同期タイミングを進めればよい。

【0068】

仮に無線装置２ａと無線装置２ｂとの間で精度ランクが同位である場合、タイミング差ＴＤの１／２だけ自身の保有する同期タイミングを遅らせる。ＴＤが負値の場合、ＴＤの１／２だけ自身の保有する同期タイミングを進める。一方ＴＤが正値であればＴＤの１／２だけ自身の保有する同期タイミングを遅らせる。即ち、無線装置２ａと無線装置２ｂとの間で同期タイミングが遅れている側につきＴＤの１／２を進め、同期タイミングが進んでいる側につきＴＤの１／２を遅らせる。これにより、無線装置２ａと無線装置２ｂとの間で同期タイミングを同一にすることができる。

【0069】

但し、本発明は、精度ランクが同位である場合に、必ずしも同期タイミングが遅れている側につきＴＤの１／２を進め、同期タイミングが進んでいる側につきＴＤの１／２を遅らせる場合に限定されるものではない。進ませるタイミング量ＴＤ×μ、及び遅らせるタイミング量ＴＤ×（１－μ）は、μ＝１／２に限定されるものではなく、μは０～１のいかなる値で設定されるものであってもよい。

【0070】

第２実施形態
なお、上述した第１実施形態においては、無線装置２ａと無線装置２ｂとが互いに異なる機能を担う場合を例に挙げて説明をしたが、これに限定されるものではない。例えば一つの無線装置２ｃが、上述した第１実施形態における無線装置２ａの機能と、無線装置２ｂの機能の双方を兼ね備えることができる。かかる場合における無線装置２ｃは、図７に示すように、無線装置２ａと同様に、自身の保有する同期タイミングにおいて同期信号を送信する。そして、無線装置２ｃは、送信を行っていない時間帯に他の無線装置２ｄが送信する同期信号の受信を試みる。無線装置２ｃによる他の無線装置ｄが送信する同期信号の受信を試みる時間帯は、図７（ａ）に示すように同期信号の送信を一時的に休止した時間帯でもよく、又は図７（ｂ）に示すように自身が同期信号を送信した直後でもよい。

【0071】

他の無線装置２ｄがほぼ同時刻に同期信号を送信している場合は、同期信号の継続時間が両者間の電波の伝搬時間より短ければ、同期信号を送信した直後に他の無線装置２ｄが送信する同期信号を受信することができる。例えば、無線装置２ｃと無線装置２ｄとが３ｍ以上離間している場合、電波が３ｍの距離を伝搬するのにかかる時間が１０ｎｓであるので、同期信号の継続時間を１０ｎｓと設計しておけば、同期信号の送信後に他の無線装置が送信する同期信号を受信することができる。

【0072】

ここで、無線装置２ｃが、他の無線装置２ｄが送信する同期信号を受信した場合、上述した第１実施形態における無線装置２ｂとしての動作を行えば、保有する同期タイミングの補正を行うことができる。或いは同期信号を送信した後はそのまま第１実施形態における無線装置２ａとして動作し、保有する同期タイミングの補正を行うこともできる。無線装置２ａとして動作するか無線装置２ｂとして動作するかは、送受信制御部３１において任意に選択するようにしてもよい。例えば、同期信号を送信した直後は無線装置２ａとして動作し、その後所定の期間内に伝搬時間測定信号を検出しなかった場合に無線装置２ｂとしての動作に切り替え、他の無線装置２ｄが送信する同期信号の検出を行うようにしてもよい。また、保有する精度ランクが上位である場合には無線装置２ａとして動作する割合を多くし、逆に低位である場合は無線装置２ｂとして動作する割合を多くするような制御も可能である。

【0073】

第３実施形態
第１実施形態における無線装置２ａ及び無線装置２ｂ、又は第２実施形態における双方の機能を兼ね備えた無線装置２ｃは、それぞれ無線部２１において指向性アンテナを使用することもできる。

【0074】

かかる場合において、図８に示すように、無線装置２ａ又は無線装置２ｃにおける送受信制御部３１は、同期信号の送信の機会毎に、種々の送信指向性Ｐ１、Ｐ２を選択し、無線部２１に対して指示を送るようにしてもよい。無線装置２ａ又は無線装置２ｃからある指向性Ｐ１を持つアンテナにより同期信号を送信した場合、その方向にいる他の無線装置２ｂから伝搬時間測定信号を受信する可能性が高いと考えられるため、その同期信号を送信したときに使用したアンテナと同一のアンテナ、又はその使用したアンテナと同一の指向性Ｐ１をもつアンテナによって、伝搬時間測定信号の受信を試みるようにしてもよい。同様に無線装置２ａ又は無線装置２ｃからある指向性Ｐ２を持つアンテナにより同期信号を送信した場合、その同期信号を送信したときに使用したアンテナと同一のアンテナ、又はその使用したアンテナと同一の指向性Ｐ２をもつアンテナによって、伝搬時間測定信号の受信を試みるようにしてもよい。

【0075】

更に、伝搬時間に関する情報の通知、精度ランクに関する情報の通知、同期信号の受信時刻に関する情報の通知等に必要な無線通信も、同一のアンテナ、或いはその使用したアンテナと同一の指向性を持つアンテナを用いるようにしてもよい。同様に、無線装置２ｂ、或いは無線装置２ｂの動作を行う第２実施形態における無線装置２ｃが、ある指向性を持つアンテナにより同期信号を受信した場合、その指向性の方向に相手の無線装置がいる可能性が高いと考えられるので、それに応答した伝搬時間測定信号の送信、同期信号の受信時刻に関する情報の通知の送信、タイミングの精度ランクに関する情報の通知等に必要な無線通信に、同一のアンテナ、或いは同一の指向性を持つアンテナを用いて行うようにしてもよい。

【0076】

第４実施形態
無線装置２ａは、精度ランクに関する情報の通知を、同期信号を送信するよりも事前に送るようにしてもよい。同様に、無線装置２ｂは、同期信号を受信するよりも事前に精度ランクに関する情報を通知するようにしてもよい。或いは、パターンが既知の１、０のシーケンスをＮ通り定義しておき、そのそれぞれに番号ｎを対応付け、更に各ｎに精度ランクを対応付けておく。一つの精度ランクに複数のｎが対応付けられていてもよい。

【0077】

いずれの場合においても、このような処理動作を行うことにより、同期信号を受信し、シーケンスのパターンを特定した無線装置２ｂは、暗黙的に無線装置２ａの精度ランクに関する通知を受けたことになる。同様に、伝搬時間測定信号に用いる信号にも番号が対応づけられる複数のシーケンスのパターンを定めておけば、伝搬時間測定信号を受信した無線装置２ａは、そのシーケンスのパターンにより暗黙的に無線装置２ｂの精度ランクに関する通知を受けたことになる。

【0078】

第５実施形態
タイミング差ＴＤと自他の精度ランクに関する情報を得た無線装置２ａと無線装置２ｂが、自身の保持する同期タイミングを補正する際、補正値に上限を設定することができる。つまり、Ｍａｘ＿ＴＤを定めておき、補正すべきタイミング差がＭａｘ＿ＴＤを超える場合、補正すべきタイミング差が負値の場合は－Ｍａｘ＿ＴＤより小さい場合、Ｍａｘ＿ＴＤ（又は－Ｍａｘ＿ＴＤ）を補正値としてタイミング差の補正を行う。これにより、一度の補正でタイミング差、クロックずれを解消することができなくなるが、保持する同期タイミングが急に変化することによって起こりうる通信プロトコル上の不定な動作を回避することができる。Ｍａｘ＿ＴＤを適用する代わりに、あるいはＭａｘ＿ＴＤの適用と併用して、ある係数μを定めてタイミング差ＴＤに対しμ×ＴＤを補正値としてタイミング差の補正をすることも可能である。第１実施形態は、精度ランクが上位の場合μ＝０であり、下位の場合はμ＝１であり、同位の場合にはμ＝１／２に相当する。補正を行う無線装置２ａ、無線装置２ｂでのそれぞれのμの和が１であれば、一回のタイミング補正でタイミング差を解消することができるが、１以下に選ぶこともできる。例えば、一度の補正でタイミング差の１／５を解消するとしてμの和を０．２とし、精度ランクが上位の場合μ＝０．０１、下位の場合μ＝０．１９、同位の場合にはμ＝０．１のように選択することができる。

【符号の説明】

【0079】

１ 同期システム
２ 無線装置
３ 端末
２１ 無線部
２２ 同期信号生成部
２３ 伝搬時間測定信号生成部
２４ 通知信号生成部
２５ 同期信号検出部
２６ 伝搬時間測定信号検出部
２７ 通知信号検出部
２８ 受信時刻測定部
３０ タイミング保持部
３１ 送受信制御部
３２ タイミング補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】