秋张吧吧 关注:6贴子:870
  • 12回复贴,共1
  • 202.109.83.*
Electronics and Communications in Japan, Part 1, Vol. 82, No. 4, 1999 
Translated from Denshi Joho Tsushin Gakkai Ronbunshi, Vol. J81-B-II, No. 4, April 1998, pp. 278?88 
Autonomous Master驭lave Frame Synchronization among 
Microcellular Base Stations 
Haruki Yahata 
Information and Communications Systems Laboratory, Toshiba Corporation, Kawasaki, Japan 210-8501 
SUMMARY 
In the case of TDMA冯DD multiplexed transmission 
systems such as the one used for PHS in the microcellular 
mobile communication, the number of usable 
channels decreases due to interference by signals from 
nearby base stations, unless there is frame synchronization 
of the signal transmitted from the base station. An autonomous 
master駍lave synchronization system is proposed 
which can easily cope with system modifications such as 
addition of base stations. The timing difference of the 
transmission and reception at the base station is evaluated. 
The basic synchronization algorithm is as follows. (1) A 
master station is placed at a rate of one out of several 
hundred and the control signal of the master station is 
generated with accurate timing. (2) The slave stations, 
those not the master station, enter all-receive mode at the 
synchronization control time and observe the timing of 
the control signals received. (3) After observation for a 
constant duration of time, the slave stations select the 
earliest timing in terms of frame units from the timings 
of the received control signals and transmit the synchronized 
control signal. In most cases, the timing difference 
of the transmission and reception obtained by this system 
at each station is less than twice the propagation time 
tW over the effective reachable distance of the base station 
signal. ?1998 Scripta Technica, Electron Comm 
Jpn Pt 1, 82(4): 1?3, 1999 
Key words: Mobile communication; microcellular; 
base station; frame synchronization; master駍lave synchronization; 
autonomy. 
1. Introduction 
Mobile communication systems are spreading 
widely as an information and communication infrastructure. 
In order to cope with an explosive increase of subscribers, 
it is important to study how effectively frequency is 
used. The microcellular technique increases the frequency 
reuse rate by reducing the region serviced by one base 
station. The Personal Handy-phone System (PHS) uses this 
technique. In PHS, the TDMA冯DD (Time Division Multiple 
Access冯ime Division Duplex) system is used as its 
multiplex transmission system. Unless there is frame synchronization 
of radio channels transmitted from the base 
stations in this system, the received signal from a hand set 
is interfered with by the signal transmitted by a nearby base 
station so that the conversation is disabled. For this reason, 
methods have been studied to institute frame synchronization 
among the radio channels transmitted by the base 
stations. The simplest concept is the slave synchronization 
of all base stations to a reference timing [1]. For instance, 
it is possible to enact frame synchronization in reference to 



1楼2005-04-16 14:56回复
    • 202.109.83.*
    time information from the GPS (Global Positioning System). 
    However, it is uneconomical to install GPS receivers 
    at all base stations. Hence, a method has been studied for 
    frame synchronization by means of radio signals transmitted 
    by the base stations. 
    CCC8756-6621/99/040001-13 
    ?1998 Scripta Technica 1
    Akaiwa and colleagues have proposed a method in 
    which the timing of a particular station is generated by 
    taking the weighted sum of the timings of several received 
    frames from the nearby base stations [2]. This model is 
    identical to the mutual synchronization method studied for 
    the clock synchronization of a wired network. There are 
    many reports available on the mutual synchronization 
    method [3?]. The fundamental nature does not change 
    even if it is used for wireless. The mutual synchronization 
    method has the deficiency of change of clock frequency 
    unless the transmission delay is accurately compensated. It 
    is pointed out in Ref. 2 that this deficiency is unchanged 
    when the method is used for synchronization of the base 
    stations. Also, it is reported, when the base station clock is 
    switched after establishment of the synchronization from 
    the unified clock of the mutual synchronization network to 
    the clock of the external network (such as ISDN), the 
    switching time difference between base stations results in 
    time differences between the frames of base stations [6]. 
    Kazama and colleagues have proposed a method in which 
    the distance between the base stations is computed from the 
    information on the transmitting base station number attached 
    to the received signal and the memorized position 
    coordinates of the nearby base stations, so that the propagation 
    delay can be compensated [7]. 
    An alternative is the master駍lave synchronization 
    method. In this method, a master base station is installed at 
    a rate of one in about 100 stations. The master base station 
    receives accurate timing from the GPS to generate a reference 
    signal frame to which all slave stations are synchronized. 
    Chuang has proposed a method in which the base 
    station autonomously constructs a master駍lave synchronization 
    network. In this method, in master-slave synchronization 
    with several layers of hierarchy, the current hierarchy 
    numbers are transmitted to each other. While the timing is 
    adjusted to a signal with the hierarchy equal to or higher 
    than that of the station in question (by taking an average if 
    there are several), the hierarchy of such a station is modified 
    [8]. Since this method also uses the timing of the signal with 
    the same hierarchy as its own, there is an element of mutual 
    synchronization, and hence, strictly speaking, is a hybrid of 
    master駍lave and mutual synchronization. 
    In the above methods, autonomy is an important item. 
    Autonomy is the capability of constructing a new synchronization 
    network by the network itself at times of failure 
    and of system modification. Although there are several 
    advantages in operation, some inconveniences exist, such 
    


    2楼2005-04-16 14:56
    回复
      • 202.109.83.*
      as the requirement for complex control. 
      In this paper, a method is introduced that can realize 
      autonomous master駍lave synchronization by a simple procedure, 
      using the characteristics of the signal from the 
      mobile communication base station. In addition, an evaluation 
      of the error of the synchronization timing and a 
      computer simulation are presented. 
      2. Prerequisites and Requirements for the 
      System 
      The base stations of the mobile communication are 
      connected to the trunk mobile communication network. 
      The trunk network may use an existing ground network. For 
      instance, the base stations of PHS are connected to the 
      ISDN lines. Since all base stations receive the clock at an 
      identical frequency from the ground network connected to 
      the trunk network or from the trunk network, clock synchronization 
      among the base stations is maintained. Hence, only 
      frame synchronization is required. Since the clock frequencies 
      are identical, frame synchronization is maintained even 
      after the frame synchronization function is disconnected, 
      once the frame phases are aligned for synchronization. The 
      effect of instantaneous disruption of the clock from the 
      ground network can be avoided by controlling the phase 
      locked loop (PLL) for clock extraction of the base station 
      with the phase difference of the frames. Since the base 
      stations can find out the time and align the clock timer 
      through the ground network, the time zone for frame synchronization 
      can be unified. It is sufficient to take the frame 
      synchronization intermittently, once a day, for instance. The 
      time zone can be selected at a time such as 2 AM when the 
      traffic volume is extremely light. Also, if the master stations 
      with a provision to receive precise timings from the GPS 
      are at a rate of one station in about 100 no significant effect 
      on system cost exists. 
      From the above findings, the following aspects are 
      useful.
      (1) The clock frequencies of the base stations are 
      identical, since they are supplied by the ground network 
      (such as the ISDN network). 
      (2) Frame synchronization may be carried out intermittently, 
      such as once a day, at a time of low traffic (such 
      as 2 AM). Each station has a clock timer that can be adjusted 
      to the time of synchronization establishment (synchronization 
      establishment time). 
      (3) The master stations used for frame synchronization 
      reference can be placed at a rate of one per service 
      area. These master stations receive an accurate time reference 
      from the GPS and can form a signal frame. 
      Next, let us classify the methods of determining the 
      connection partners for synchronization. The fixed connection 
      method determines the partner base stations beforehand. 
      On the other hand, the autonomous connection 
      method changes the partner base stations in response to the 
      situation. In the fixed connection method, the date indicating 
      the partner connections needs to be modified when the 
      configuration is modified, such as by the addition of the 
      stations, and needs to load connection data different for 
      


      3楼2005-04-16 14:56
      回复
        • 202.109.83.*
        each station. Although autonomy is not indispensable, it is 
        desirable. 
        2
        3. Comparison of Methods 
        For configuration of the synchronization network, 
        mutual synchronization, master駍lave synchronization, 
        and a hybrid of the two are considered. Since the timing of 
        the received signals from several surrounding base stations 
        is used as the reference and no connection partner need to 
        be decided beforehand, the mutual synchronization method 
        can easily form a synchronization network autonomously, 
        depending on the variations of the base station placement. 
        However, there is a problem of variation of the unified clock 
        frequency of the system described above. On the other 
        hand, in master駍lave synchronization, a synchronization 
        network can be extremely simply constructed by fixed 
        connections, and the propagation delays among the stations 
        can be precomputed and easily compensated. However, 
        complex operations, such as that in Chuang韘 system for the 
        autonomous determination of the slave base stations, are 
        required. 
        It has been reported that a sufficient condition for 
        perpetual existence of a steady stable state in the hybrid 
        synchronization is that the gain for one input at each PLL 
        be larger than the sum of the gains for all other inputs [9]. 
        In a synchronization network determining the connection 
        partner autonomously, it is extremely difficult and unrealistic 
        to maintain this gain relationship. 
        Let us compute the volumes of operations in the 
        mutual synchronization method, the fixed master駍lave 
        synchronization method, and the autonomous master駍lave 
        synchronization method (represented by the method of 
        Chuang). 
        First, in the mutual synchronization method and 
        Chuang韘 method, it is necessary to obtain convergence to 
        the phase value of the final frame by repetitive calculations. 
        The number of repeated operations for convergence is 
        related to the control gain. In the case of Chuang韘 method, 
        the number is 60 to 200 in the case of 289 base stations [8]. 
        In the case of the mutual synchronization method, the 
        number of repeated operations reaches 2000 for 81 base 
        stations [2]. In order to carry out repeated calculations, the 
        control signal used as the reference for synchronization 
        needs to be received from other stations. Therefore, the time 
        for convergence is the product of the internal of the control 
        signal and the number of repeated operations and becomes 
        very long. On the other hand, in the fixed master駍lave 
        synchronization method, each base station needs only one 
        operation for synchronization, because the own frame 
        phase can be synchronized when the control signal of the 
        partner base station is received once. For the group of all 
        base stations, synchronization is successively handed over 
        from the master station. Hence, the entire synchronization 
        is established by as many control signal intervals as the 
        hierarchical stages of master駍lave synchronization. If the 
        master station is placed at the center, the number of hierarchical 
        


        4楼2005-04-16 14:56
        回复
          • 202.109.83.*
          stages is less than 10 for 300 base stations. Hence, 
          the time required for establishing synchronization is much 
          shorter than those of other methods. 
          One repetition in the mutual synchronization and 
          Chuang韘 method consists of slightly shifting the frame 
          phase of the own station by deriving the weighted average 
          of the phase differences between the frame phase of the own 
          station and several of the frame phases of the received 
          control signals, and multiplying it by the control gain. This 
          operation is fundamentally identical to that of the PLL. For 
          stabilizing this control, a filter is often installed within the 
          control loop. Several add/subtract operations and several 
          multiplications are needed in one repetitive calculation. On 
          the other hand, in the fixed master駍lave synchronization 
          method, the reception timings of several received control 
          signals are memorized and, in addition, the base station 
          number information contained in the received control signal 
          is compared with the base station number to which the 
          own station must be subordinate. If agreement exists, the 
          frame timing of the own station is determined based on the 
          timing of the received control signal. This can be realized 
          by several comparison operations. If the propagation delays 
          among the base stations are memorized beforehand, compensation 
          of the propagation delay is possible even with one 
          add/subtract operation. This operation does not require 
          multiplication and hence is much simpler than other methods. 
          The above can be summarized as follows. 
          Master駍lave 
          synchronization 
          Fixed Autonomous 
          Mutual 
          synchronization 
          ! ?! 
          $ ! $ 
          ! ??
          Autonomy 
          Synchronization 
          error 
          Synchronization 
          establishing 
          time and 
          amount of operation 
          4. Summary of Operations of Autonomous 
          Master驭lave Synchronization Method 
          Here, a simple method is proposed that can autonomously 
          construct a master駍lave synchronization network 
          with simple control. To simplify the explanation, PHS is 
          used as an example. In PHS, the frame period of TDMA?
          TDD is 5 ms, and the control signal is sent once every 20 
          3
          frames and hence at 100-ms intervals. This control signal 
          is used as the reference for the timing of frame synchronization. 
          In the following, the operations of the autonomous 
          master駍lave synchronization method are explained. 
          (1) At the synchronization control period, the master 
          base station creates a signal frame in reference to GPS 
          and transmits the control signal. 
          (2) At the synchronization control period, the slave 
          base stations, the base stations other than the master, except 
          busy stations, enter the all-receive mode when no transmission 
          takes place and watch the received control signal. 
          (3) When a slave station receives a control signal 
          with a level above a specific value from a base station that 
          is not busy, it makes the observation period a certain time 
          length (more than 100 ms). The station memorizes the 
          received timings of control signals above a specific level. 
          (4) The received timings of the control signal at a 
          


          5楼2005-04-16 14:56
          回复
            • 202.109.83.*
            frame unit of 5 ms are observed. The earliest is chosen as 
            the reference timing of synchronization. After the observation 
            period is completed, the control signal frame synchronized 
            with the reference timing is generated and the control 
            signal is sent out. 
            (5) Busy base stations start the synchronization 
            control period after completion of the busy state and enter 
            all-receive mode. By operations similar to the above, they 
            generate control signals in synchronization. 
            By the above procedure, the master駍lave synchronization 
            connection spreads in time with the master station as 
            the center. By choosing the earliest timing, the path with 
            the least propagation delay is chosen as the path for master駍lave 
            synchronization. Hence, the timings of the frames 
            of the slave stations located at equal distances from the 
            master station almost coincide, even without compensation 
            for delay. If about 200 ms is considered as the observation 
            period, about 200 ms is needed per hierarchical stage of 
            master駍lave connections. The time needed to establish the 
            frame synchronization from the master station to the 10th 
            stage slave connection is about 2 s. 
            The time chart of the synchronization process for the 
            base station orientation in Fig. 1 is shown in Fig. 2. The 
            timings shown here are those seen at the antenna end for 
            both transmission and reception. 
            Once a day, when the synchronization control period 
            (SCP) arrives, the master station BS0 receives accurate 
            reference STS (System Timing Standard) time information 
            from the GPS and uses it to generate the signal frame (SF) 
            and transmit the control signal (TCS). [See Fig. 2(d).] 
            Except for those that are busy, all slave stations enter 
            all-receive mode and wait for the reception of the control 
            signal. Although the busy base stations transmit the control 
            signal also, they ignore this control signal by consulting the 
            bit that indicates busy state in it. Slave station BS1 receives 
            Fig. 1. Location of base stations and propagation delay 
            between them. 
            Fig. 2. Time chart of synchronization process. 
            4
            the transmitted control signal from the master station [in 
            Fig. 2(d)] after a transmission delay of t0-1 and memorizes 
            this timing as the frame timing MFT [in Fig. 2(f)]. In 
            addition, it starts the observation period (OP) [Fig. 2(e)] and 
            waits for the reception of other control signals. Since there 
            is no other control signal to be received by BS1, the signal 
            frame SF of the own station is corrected in accordance with 
            the memorized frame timing after the observation period 
            [Fig. 2(g)], and the synchronized control signal is transmitted 
            out [Fig. 2(h)]. The slave station BS2 also transmits the 
            control signal in a similar operation [Fig. 2(l)]. 
            The slave station BS3 also is waiting for the reception 
            of the control signals from other stations at the synchronization 
            control period. The control signal [Fig. 2(l)] from 
            BS2 is received after a transmission delay of t2-3 and its 
            timing is stored in memory as the frame timing [Fig. 2(n)]. 
            


            6楼2005-04-16 14:56
            回复
              • 202.109.83.*
              In addition, the observation period is initiated [Fig. 2(m)] 
              and the reception of other control signals is awaited. Next, 
              the control signal [Fig. 2(h)] transmitted from BS1 is received 
              after t1-3 and its timing is stored in memory [Fig. 
              2(o)]. During the observation period of BS3, these two 
              control signals are received. Of these two timings, the 
              earlier one in terms of frame units is selected. The difference 
              between the two timings is a unit of less than 1 ms. In 
              comparison with the frame period of 5 ms, these two are 
              very closely spaced. The term 靍arly?with respect to frame 
              units applies to the earlier one in these collections. In this 
              example, the smaller of t0-2 + t2-3 and t0-1 + t1-3 is selected. 
              Here, the latter is selected, a the frame synchronized 
              to this timing is generated, and the control signal is transmitted. 
              [See Figs. 2(p) and 2(q).] The selection of the one 
              earlier in terms of frame units corresponds to the selection 
              of the shortest of several paths via several base stations. 
              Even if multiple paths exist, the one arriving earliest is 
              selected, and hence the process is almost equivalent to the 
              selection of the shortest distance between stations. 
              If the above operations continue, timing synchronization 
              spreads concentrically from the master station. BS1 
              and BS2 are the first stage of the master駍lave synchronization, 
              while BS3 is in the second stage. Each base station 
              does not need to know the stage. This stage is called the 
              synchronization sequence. 
              Let us express the synchronization algorithm in equations. 
              The basic algorithm to select one path from several 
              to the slave station A with the synchronization sequence n 
              is as follows, after the path from the master station M to the 
              synchronization sequence (n - 1) is determined. 
              Let us denote the base station with the synchronization 
              sequence j-th stage in the i-th path as Si; j. Here, Si;0 is 
              M while Si;n is A. Also, the propagation delay from Si; j to 
              Si; j+1 is written as ti; j. The timing tRAi of the signal received 
              by A through the i-th path is the total of the propagation 
              delays from M to A through path i: 
              tRAi = ti;M瓵 = ti;0 + ti;1 + 鬃 + ti;(n-1) 
              The base station A is selected with the transmission timing 
              tTA: 
              (2) 
              In this method, there is no need for repetitive calculations. 
              Each base station can determine the frame phase of 
              the own station by one operation. The time for establishing 
              synchronization is considered almost identical to that for 
              the fixed master駍lave synchronization method described 
              above. The content of the operation is to memorize several 
              receiving control timings and to select the earliest one. 
              Hence, several comparison operations take place. The number 
              of operations is similar to that in the fixed master駍lave 
              connection method. Hence, the present method attains 
              autonomy with an amount of operations and a synchronization 
              establishment time similar to those in the fixed 
              master駍lave synchronization method. 
              5. Evaluation of the Frame 
              


              7楼2005-04-16 14:56
              回复
                • 202.109.83.*
                Synchronization Error 

                Let Lw be the effective wave propagation distance and 
                W the propagation time over this distance. After the syn- 
                W. 
                chronization path is established by the algorithm explained 
                in section 4, we investigate the difference between the 
                receiving timing of the signal transmitted from base station 
                B within a distance of Lw from base station A and the 
                transmission timing of A. The difference between the synchronization 
                sequence of A and that of B is 0 or ?. This is 
                because the synchronization path is established between the 
                two stations and the difference of the synchronization sequences 
                becomes ? before the difference of the synchronization 
                sequences becomes ? due to the fact that distance 
                between A and B is within L 
                In reference to the frame timing of the master station, 
                the transmission timings for A and B are denoted t 
                tTB. Also, the propagation times from B to A and from A to 
                TA and 
                B are tB-A and tA-B. The base station disposition is to a 
                certain extent planned. If the minimum distance between 
                the adjacent stations is LDmin and the propagation delay 
                is tDmin 
                , then 
                (3) 
                (1) Basic algorithm case 
                (i) When synchronization sequence of A = synchronization 
                sequence of B + 1 
                From Eq. (2), tTA is selected as the smallest of the 
                receiving timings tRAi. Hence, other receiving timings are 
                larger than this value (and hence slower). 
                5
                The timing difference tEA,B of transmission and reception 
                at A is 
                (4) 
                Since B is considered to be at a position closer to the 
                master station than A, 
                (5) 
                From Eqs. (3) to (5), the range of tEA,B is 
                (6) 
                (ii) When synchronization sequence of A = synchronization 
                sequence of B ?1 
                If B is subordinate to A, 
                (7) 
                If B is not subordinate to A, 
                (8) 
                Combining Eqs. (7) and (8) with Eq. (3), 
                (9) 
                Also, since B is located farther away from the master station 
                than A, 
                (10) 
                From Eqs. (3), (9), and (10), the range of tEA,B is 
                (11) 
                (iii) When synchronization sequence of A = synchronization 
                sequence of B 
                The two base stations with the same synchronization 
                sequence have their observation period almost at the same 
                time instance and determine the frame timing. Therefore, 
                the control signal of the partner cannot be referenced. For 
                example, even if an earlier timing can be obtained by being 
                subordinate to B with an increased stage of synchronization 
                sequence of A, the synchronization sequences may be set 
                the same. If the base station disposition is completely free 
                and if the two synchronization paths separated from a 
                station (which need not be the master station) arrive at the 
                two base stations with identical synchronization sequences 
                with a distance of less than Lw through certain synchronization 
                stages, while one of the paths is straight and another 
                is indirect, then it is easy to imagine that the difference of 
                the two synchronization path lengths has the potential to 
                increase as the number of intermediate synchronization 
                stages is increased. Then, it easily occurs that tEA,B can be 
                


                8楼2005-04-16 14:56
                回复
                  • 202.109.83.*
                  outside the range combining Eqs. (6) and (11): 
                  (12) 
                  However, in general, the base stations are not randomly 
                  located. If the base station placement is under a plan 
                  and the maximum value LDmax of the distance between the 
                  adjacent base stations (with a propagation time of tDmax) is 
                  set at a value smaller than LW, then the synchronization path 
                  can be established without significant detour. This can be 
                  understood from Fig. 3. Then, it can be expected that the 
                  difference of the two synchronization paths separated from 
                  a certain station does not increase significantly even if the 
                  number of synchronization stages is increased. 
                  Let us consider base stations A and B with their 
                  synchronization sequences larger by one than that of base 
                  station M. If the distance among the three base stations is 
                  within LW and more than the minimum distance LDmin 
                  between the base stations, then the transmission and reception 
                  timing difference at A, tEA,B = tM-B + tB-A - tM-A, can 
                  be derived from the difference between the total of two sides 
                  and one side of the triangle formed by M, B, and A. If the 
                  range of the length of each side is fixed, the range taken by 
                  tEA,B in consideration of a possible case of M, A, and B on 
                  a straight line is 
                  (13a) 
                  (13b) 
                  This range is the one which can be taken by the 
                  transmission and reception timing difference of the signals 
                  from two base stations subordinate to an identical base 
                  station and is narrower than the range in Eq. (12). The range 
                  taken by the transmission and reception timing difference 
                  by the signals from two base stations with an increase of n 
                  stages of synchronization sequence, passing through separate 
                  synchronization paths from the identical base station, 
                  is wider than the one in Eq. (13). This is called the extended 
                  range of Eq. (13). Whether this range exceeds the one in Eq. 
                  (12) is examined by simulation. The approximate range 
                  taken by tEA,B is Eq. (12). It is not necessary to worry about 
                  a negative value when the maximum absolute value of 
                  tEA,B is considered. 
                  (2) Case of fixed correction to the transmission 
                  timing 
                  6
                  Fig. 3. Synchronization paths autonomously selected on given disposition of base stations and effective wave propagation 
                  distance. 
                  The transmission timing of each base station is delayed 
                  as the synchronization sequence is increased. In order 
                  to reduce this increase, a fixed correction (-tHR) is inserted 
                  in the transmission timing of each base station. The operation 
                  is simple since the correction is fixed. The operation of 
                  the transmission timing is derived by 
                  (14) 
                  in place of (2). Since each stage of the synchronization 
                  sequence receives a correction of -tHR, the base station at 
                  the n-th stage receives a total correction of -ntHR. If A is at 
                  the n-th stage, its transmission timing is 
                  (15) 
                  Since min(ti;M瓵) is unchanged from the case of (2), the 
                  synchronization path is identical to the one without correction. 
                  Here, the timing difference is evaluated. 
                  (i) When the synchronization sequence of A = synchronization 
                  


                  9楼2005-04-16 14:56
                  回复
                    • 202.109.83.*
                    sequence of B + 1 
                    Since tTA is selected as min(tRAi) by (14), 
                    (16) 
                    Since B is considered to be closer to the master station 
                    than A, 
                    (17) 
                    If Eq. (15) is used, 
                    (18) 
                    If Eqs. (16) and (18) are combined, the range of tEA,B is 
                    (19) 
                    (ii) When synchronization sequence of A = synchronization 
                    sequence of B ?1 
                    From the algorithm, 
                    (20) 
                    Hence, 
                    (21) 
                    7
                    Since it is considered that B is farther away from the 
                    master station than A, 
                    (22) 
                    Hence, 
                    (23) 
                    If Eqs. (21) and (23) are combined, the range of tEA,B is 
                    (24) 
                    (iii) When synchronization sequence of A = synchronization 
                    sequence of B 
                    Since tTA and tTB receive the same amount of correction, 
                    tEA,B is the same as the value without correction. 
                    To what extent the region combining Eqs. (19) and 
                    (24) is enlarged depends on the magnitude of the correction 
                    tHR. The maximum limiting value becomes the minimum 
                    if tHR = tW/ 2 is chosen. Both Eqs. (19) and (24) become 
                    1.5 tW. The minimum limiting value is given by Eq. (24) 
                    for tHR > tDmin /2. Further, the value becomes negative if 
                    tHR > tDmin. If the correction value is chosen around 
                    tHR = tW/ 2, then the absolute value of the minimum value 
                    is substantially smaller than the maximum limiting value 
                    even if the minimum limiting value is negative. For 
                    tHR = tW/ 2, the range given by Eqs. (19) and (24) is 
                    (25) 
                    Insertion of an appropriate fixed correction value implies 
                    the transformation of the region in Eq. (12) into that in Eq. 
                    (25). On the other hand, the range of tEA,B by the base station 
                    signal of the same synchronization sequence is the extended 
                    range of Eq. (13) and is identical to the value without 
                    correction. 
                    In the absence of correction, the maximum limiting 
                    value by Eq. (12) and the extended range of Eq. (13) is in 
                    many cases determined by Eq. (12). If an appropriate fixed 
                    correction value is inserted, the maximum limiting value by 
                    Eq. (25) and the extended range of Eq. (13) is determined 
                    by the extended range of (13). Hence, the maximum value 
                    of tEA,B decreases. The fixed correction value is desired to 
                    be near 
                    (26) 
                    (3) Case with timing determination error 
                    At each base station, the transmission timing tTA is 
                    determined by Eq. (2) or Eq. (14). Let us consider the case 
                    where timing errors in +tER~-tER occur due to the difference 
                    of the distance actually traveled by the radio wave 
                    from the straight-line distance between the base stations, or 
                    due to fluctuations of the delay in the internal circuits. If the 
                    range of the errors is not symmetric in the positive and 
                    negative directions, the shift of the center value is included 
                    in the fixed correction tHR. Then, the center value can be 
                    considered to be 0. If the total of the synchronization 
                    sequences of A and B is N, there is a possibility of increasing 
                    the absolute value of the timing difference by NtER in the 
                    worst case. However, the probability of the worst case is 
                    extremely small. The degree of influence on the timing 
                    difference is examined by simulation. 
                    (4) Near the boundary of the governing territories 
                    


                    10楼2005-04-16 14:56
                    回复
                      • 202.109.83.*
                      sought. If Bq does not exist, station A cannot have synchroq 
                      exists, then the distance metric nization sequence p. If B 
                      LMBq of Bq is read and the distance LBq-A between A and 
                      Bq is computed. Then, the receiving distance metric 
                      (27) 
                      is derived. If several Bq exist, the minimum value of the 
                      receiving distance metric min(RLMA,Bq) is selected and the 
                      distance metric LMA of base station A is computed by the 
                      following equation and is memorized: 
                      (28) 
                      where LERA is the timing decision error of base station A. 
                      After the paths of the master駍lave connections of all 
                      EA,Br of base stations are determined, the timing difference t 
                      all received signals and transmitted signals at base station 
                      A is derived and evaluated. The distance metric LMBr of all 
                      base stations Br located within a distance LW from the own 
                      station A is read and the distance LBr-A between A and Br is 
                      computed. According to Eq. (27), the receiving distance 
                      metric RLMA,Br at A is computed. The timing difference 
                      LEA,Br between the received signal from Br and the transmitted 
                      signal of A is 
                      (29) 
                      The maximum and minimum values of the above are derived. 
                      6.2. Simulation results 
                      In the simulation, the base station dispositions by five 
                      types of random sequence are used for one set of parameters. 
                      Their statistics are obtained. 
                      (1) Effects of the degree of fluctuations of the base 
                      station dispositions and the effective wave propagation 
                      distance 
                      Two kinds of fluctuations of the base station dispositions 
                      are chosen. Disposition 1 is for sB = 0.5 when the 
                      locations of the base station are anywhere within ?.5 from 
                      the lattice point along both the vertical and horizontal axes. 
                      The minimum distance between the adjacent stations is 0 
                      while the maximum is 2.24. Disposition 2 is for sB = 0.25 
                      when the locations of the base station are closer to the lattice 
                      point than in disposition 1. The minimum distance between 
                      the adjacent stations is 0.5 while the maximum is 1.58. In 
                      Fig. 3, the base station locations by dispositions 1 and 2 by 
                      one of the five random sequences are shown (with omission 
                      around the periphery of 13 ?13). The synchronization paths 
                      for effective wave propagation distance LW = 1.5 are shown 
                      with solid lines. For comparison, some of the synchronization 
                      paths for LW = 2.5 are presented with dotted lines. The 
                      master station index is [6, 6]. In disposition 1, the maximum 
                      distance between the adjacent base stations for LW = 1.5 is 
                      substantially larger than the effective wave propagation 
                      distance. Therefore, there are some locations where the 
                      synchronization path is detoured. In disposition 2, the distance 
                      between the adjacent base stations is mostly within 
                      LW = 1.5 and hence the synchronization paths are not 
                      detoured. 
                      EA,Br per 

                      In Table 1, the number of base stations (Num.) and 
                      the maximum (Max. LE) and minimum value (Min. LE) of 
                      the transmission and reception timing difference L 
                      synchronization sequence (Hier.) are shown. For disposition 
                      1, Max. LE often exceeds 2LW substantially for LW = 
                      


                      12楼2005-04-16 14:56
                      回复
                        • 202.109.83.*
                        1.5 and 2.0, while it exceeds 2LW only slightly with LW = 
                        2.5. In disposition 2, Max. LE never exceeds 2LW. Also, in 
                        both dispositions, Min. LE never becomes smaller than 
                        -LW. If the effective wave propagation distance is chosen 
                        larger than the maximum distance between the adjacent 
                        base stations, the timing difference is mostly between 2L 
                        and -LW. 
                        The following simulation is carried out for disposition 
                        2 in which the base stations are disposed rather regularly. 
                        (2) Effect of timing correction and timing decision 
                        error 
                        In order to investigate the case with a large synchronization 
                        sequence, the master station index is made [0, 6] 
                        and the station is placed at the edge. The simulation is 
                        carried out for LW = 2.5. The results are shown in Table 2. 
                        9
                        Table 1. Timing difference between received signal and 
                        transmitted signal on given base station disposition and 
                        effective wave propagation distance 
                        (a) Here, LHR = 0 and LER = 0 are the fundamental 
                        algorithm. Even if the synchronization sequence is increased, 
                        Max. LE never exceeds 2LW. 
                        Table 2. Timing difference between received signal and transmitted signal in using fixed correcting value for transmission 
                        timing with random error 
                        10 
                        (b) When a correction of LHR = 1.5 is carried out, 
                        Max. LE becomes smaller than that in (a) for all synchronization 
                        sequences except the maximum sequence of 7. This 
                        is as discussed in section 5. The shortest distance between 
                        the stations is 0.5 and the maximum limiting value by Eq. 
                        (13) is 4.5. This value may be exceeded when the synchronization 
                        sequence proceeds but never exceeds 2LW = 5.0. 
                        The limit of Min. LE is given by Eq. (23) and is ?.0. 
                        © In the case of a corrected value of LHR = 2.0, 
                        Max. LE does not decrease from (b). Also, Min. LE has its 
                        absolute value larger by 0.5 than (b). There is no effect of 
                        the increased corrected value over (b) but the minimum 
                        value is rather worse. 
                        (d) In the case of the timing decision error width of 
                        LER = 0.1 for LHR = 1.5, Max. LE increases with the synchronization 
                        sequence but never exceeds 2LW. This level of 
                        timing decision error does not have a significant influence. 
                        (e) In the case of LHR = 1.5 and LER = 0.2, both Max. 
                        LE and Min. LE have larger degradations than in (d). As the 
                        number of slave stages is increased, the timing decision 
                        error must be kept small. 
                        (3) Boundary of master駍lave synchronization region 
                        from two master stations 
                        The results for the two master stations at [0, 6] and 
                        [12, 6] are shown in Table 3. The section with large values 
                        of synchronization sequence is near the boundary. In the 
                        cases of LW = 1.5 and 2.5, the values are not worse than 
                        those in Table 1. There is no problem with several scattered 
                        master stations. 
                        (4) Effect of busy base stations 
                        The effects are studied in the case where busy base 
                        stations are adjacent and the synchronization paths need to 
                        be detoured. The master station is at [6, 6]. The indices for 
                        the busy stations are [3, 6], [6, 3], [9, 6], [6, 9], [4, 6], [6, 
                        


                        13楼2005-04-16 14:56
                        回复
                          ?>???????????????????


                          禁言 |16楼2005-04-16 18:46
                          回复