JP2009049591A - Mobile communication system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の基地局を有し、フレームの送受信タイミングを基地局間で同期させて移動局と通信する移動体通信システムにおける基地局間同期方式に関する。 The present invention relates to an inter-base station synchronization method in a mobile communication system that has a plurality of base stations and communicates with mobile stations by synchronizing frame transmission / reception timing between the base stations.
ディジタル携帯電話や簡易型携帯電話などのように、基地局間をIP(インターネット・プロトコル)ネットワークで接続し、基地局と移動局とを無線回線にて通信する移動体通信システムでは、TDMA(Time Division Multiple Access)方式やOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式等の接続方式が広く用いられている。
TDMA方式やOFDMA方式を採用している移動体通信システムでは、基地局間の電波干渉を回避しつつ周波数利用効率を高めるために、フレームの送受信タイミングを周辺の基地局と同期させるフレーム同期の確立が必要不可欠である。
In a mobile communication system in which base stations are connected by an IP (Internet Protocol) network and a base station and a mobile station communicate with each other via a wireless line, such as a digital mobile phone or a simple mobile phone, TDMA (Time A connection method such as a Division Multiple Access (OFDM) method or an Orthogonal Frequency Multiple Access (OFDMA) method is widely used.
In mobile communication systems that employ TDMA or OFDMA, frame synchronization is established to synchronize frame transmission / reception timing with neighboring base stations in order to improve frequency utilization efficiency while avoiding radio wave interference between base stations. Is indispensable.
従来の移動体通信システムでは、GPS(グローバル・ポジショニング・システム)受信機能を有する基地局がGPS衛星から受信した時刻情報と同期することでフレーム同期を行っている。しかし、GPS受信機能を有する基地局が一時的にGPS衛星を捉えることが出来なくなりホールドオーバー状態となると、その後、時間が経過するにつれて、基地局間によるフレーム同期に必要なタイミングが維持できなくなり、ある基地局の受信タイミングが、他の基地局の送信タイミングと干渉し、呼損を引き起こしてしまうという問題があった。 In a conventional mobile communication system, a base station having a GPS (global positioning system) receiving function synchronizes with time information received from a GPS satellite to perform frame synchronization. However, when a base station having a GPS reception function cannot temporarily capture a GPS satellite and is in a holdover state, the timing necessary for frame synchronization between base stations cannot be maintained as time passes. There is a problem that the reception timing of a certain base station interferes with the transmission timing of another base station and causes a call loss.
この問題を解決するための従来技術として、基地局間で、GPS受信機能を有する基地局を基準局とし、GPS受信機能を持たない基地局を基準局より下位の階層とする階層構造を構成し、各基地局が無線送信時に使用する同期制御符号を利用して、自局より上位の階層の基地局の基準タイミングと同期させることで、GPS受信機能を持たない基地局が他の基地局と送受信タイミングを同期させることができるようにした移動通信システムがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional technique for solving this problem, a base station having a GPS reception function is set as a reference station between base stations, and a base station having no GPS reception function is configured as a lower hierarchy than the reference station. A base station that does not have a GPS reception function uses a synchronization control code that a base station uses during wireless transmission to synchronize with the reference timing of a base station in a higher hierarchy than its own station, so that a base station that does not have a GPS reception function can transmit and receive timing There is a mobile communication system that can synchronize (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1の移動通信システムは、上位階層の他の基地局の送信する電波を用いて同期をとっていたので、無線方式が異なる場合や、上位階層の基地局の受信電波が弱い場合には、基地局間で同期をとることが難しいという問題点があった。
Since the mobile communication system of
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、GPS受信機能を有する基地局がホールドオーバー状態になった場合でも、基地局間のフレーム同期を継続することができる移動体通信システムを得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of continuing frame synchronization between base stations even when a base station having a GPS reception function enters a holdover state. The object is to obtain a body communication system.
この発明の請求項1に係る移動体通信システムは、複数の基地局装置がレイヤ2スイッチを介してコアネットワークに接続され、GPS受信機能を有する基地局装置は、予め他の各基地局装置と上記レイヤ2スイッチを介して互いの時刻情報を交換し、交換した時刻情報と自局の保持する時刻情報との差分により上記他の基地局装置との伝播遅延時間を測定しておき、自局がGPSホールドオーバー状態になったときには、上記伝播遅延時間の最も小さい他の基地局装置から受信した時刻情報及び上記伝播遅延時間に基づき移動端末機と送受信するときのフレーム同期の基準タイミングを補正するよう構成したものである。
In the mobile communication system according to
この発明の請求項1に係る移動体通信システムは、GPS受信機を有する基地局装置がGPSホールドオーバー状態になったときには、予め測定した伝播遅延時間の最も小さい他の基地局装置から受信した時刻情報及び伝播遅延時間に基づき、GPS受信機を有する基地局装置が移動端末機と送受信するフレーム同期の基準タイミングを補正するよう構成したので、GPS受信機を有する基地局装置がホールドオーバー状態になったときでも、高い精度で移動端末機との送受信タイミングを同期させることができる効果がある。
In the mobile communication system according to
実施の形態1.
図1は、移動体通信システム全体の構成図であり、各基地局装置1のうち、GPS受信機能を有する基地局装置1は、GPS衛星2に同期して時刻情報を生成し、この時刻情報に基づいて基準クロック及びフレーム同期の基準タイミングを生成している。GPS受信機能を持たない基地局装置1は、他の基地局装置1と時刻情報を交換し、この時刻情報に基づいて基準クロック及びフレーム同期の基準タイミングを生成している。各基地局装置1はレイヤ2スイッチ3を介してコアネットワーク4に接続される。
FIG. 1 is a configuration diagram of the entire mobile communication system. Among the
図2はGPS受信機能を有する基地局装置1のブロック図であり、レイヤ2スイッチ3から入力された信号はイーサネット(登録商標)インタフェース機能部11でレベル変換され、ベースバンド機能部12によって符号化および変調され、無線送受信機能部13で逓倍、増幅等の処理がなされて高周波信号となり、アンテナ14から移動端末機への下り信号として送信される。
一方、アンテナ14で受信された移動端末機からの上り信号は、無線送受信機能部13で周波数変換等の処理がなされ、ベースバンド機能部12によって復調、復号化等のベースバンド処理がなされる。復号化された上り信号はイーサネット(登録商標)インタフェース機能部11でコアネットワーク4へ出力可能なレベルに変換されて、レイヤ2スイッチ3を介してコアネットワーク4へ出力される。
FIG. 2 is a block diagram of the
On the other hand, the uplink signal received from the
GPS受信機部15は、GPS衛星2から送信された信号を、GPS受信アンテナ16を介して受信する。クロック/時刻同期機能部17は、GPS衛星2から受信した信号から時刻情報を抽出し、この抽出した時刻情報に基づき基準クロックを生成する。高精度基準クロック生成機能部18は、クロック/時刻同期機能部17が生成した時刻情報及び基準クロックから基準タイミングを生成する。機能制御部19は、高精度基準クロック生成機能部18の生成した基準タイミングと同期して移動端末機と信号を送受信するよう無線送受信機能部13を制御する。
The
また、GPS受信機部15及びGPS受信アンテナ16はGPS機能を有する基地局装置1に設けられており、GPS受信機部15及びGPS受信アンテナ16が設けられていない基地局装置1は、他の基地局装置1からイーサネット(登録商標)インタフェース機能部11を介して受信した時刻情報に基づき基準クロック及び基準タイミングを生成する。
In addition, the
次に、GPS機能を有する基地局装置1がホールドオーバー状態になったときの動作について説明する。
まず、GPS受信機能を有する基地局装置1の制御機能部19は、イーサネット(登録商標)インタフェース機能部11から有線通信にて他の基地局装置1と定期的に互いの時刻情報を交換し、クロック/時刻同期機能部17は受信した他の基地局装置1の時刻情報と自局の時刻情報との差分を他の基地局装置1の伝播遅延時間として測定し、測定した伝播遅延時間を他の基地局装置1毎に平均化しておく。
Next, an operation when the
First, the
GPS受信機能を有する基地局装置1がホールドオーバー状態になったときには、ホールドオーバー状態になった基地局装置1の高精度基準クロック生成機能部18は、クロック/時刻同期機能部17が予め測定しておいた各基地局装置1の伝播遅延時間の中から伝播遅延時間が最も小さい基地局装置1をマスター、自局をスレーブとして自局の基準タイミングをマスターの基準タイミングに従属させる。つまり、ホールドオーバー状態になった基地局装置1のクロック/時刻同期機能部17は、イーサネット(登録商標)インタフェース機能部11を介してマスターから時刻情報を取得し、予め平均化しておいたマスターとの伝播遅延時間に基づき自局の基準クロックを補正する。高精度基準クロック生成機能部18は、この基準クロックに基づき、自局のフレーム同期の基準タイミングを補正する。
When the
実施の形態1においては、マスターとなる基地局装置1は、GPS受信機能を有する基地局装置1であってもよく、GPS機能を持たない基地局装置1であってもよい。
In the first embodiment, the
また、同期を正確に行うためには伝播遅延時間が一定であることが望ましいが、伝播遅延時間は一般に、基地局装置1間の信号がレイヤ2スイッチ3を通過した回数が多いと大きくなり、揺らぎも生じる。このことから、自局に対する伝播遅延時間が最も小さい基地局装置1をマスターとして選択することによって、高い精度で送受信タイミングの同期をとることができる。
In addition, it is desirable that the propagation delay time is constant in order to perform synchronization accurately, but the propagation delay time is generally increased when the number of times that the signal between the
このように、実施の形態1では、GPS受信機能を有する基地局装置1が、長時間、ホールドオーバー状態になったとしても、自局の基準クロックの精度を維持することができるので、他の基地局装置1と送受信タイミングを同期させることができ、支障なく無線通信を継続することが可能となる。また、GPS受信機能を有する基地局装置1が、GPS衛星2を捉えにくい環境にある場合の、無線通信の成功率を向上することができる。
As described above, in the first embodiment, even when the
実施の形態2.
実施の形態2では、GPS機能を有する基地局装置1がホールドオーバー状態になったときに、GPS機能を有する基地局装置1を優先的にマスターとして選択する場合について説明する。
In the second embodiment, a case will be described in which when the
まず、GPS受信機能を有する基地局装置1が他の基地局装置1と定期的に時刻情報を交換する際に、時刻情報とともにその時刻情報がGPS衛星2に同期しているものなのか否かについても情報交換する。
そして、GPS受信機能を有する基地局装置1がホールドオーバー状態になったときには、GPS衛星2に同期している他の基地局装置1のうち、予め測定しておいた各基地局装置1の伝播遅延時間が最も小さい基地局装置1をマスター、自局をスレーブとしてマスターの基準タイミングに従属させる。
First, when the
When the
このように、GPS衛星2に同期している基地局装置1を優先的にマスターとして選択することにより、より高い精度で送受信タイミングの同期をとることができる。
As described above, by preferentially selecting the
実施の形態3.
実施の形態3では、GPS衛星2に同期している基地局装置1のうち、直近のホールドオーバー状態の時間が短い基地局装置1をマスターとして選択する場合について説明する。
In the third embodiment, a case will be described in which the
まず、GPS受信機能を有する基地局装置1が他の基地局装置1と定期的に時刻情報を交換する際に、時刻情報とともにその基準クロックがGPS衛星2に同期しているものなのか否か、同期している場合には直近のホールドオーバー状態の継続時間についても情報交換する。
そして、GPS受信機能を有する基地局装置1がホールドオーバー状態になったときには、予め測定しておいた各基地局装置1の伝播遅延時間の中から伝播遅延時間が最も小さく、GPS衛星2に同期し、かつ、直近のホールドオーバー時間の小さい基地局装置1をマスター、自局をスレーブとしてマスターの基準タイミングに従属させる。
このときの選択は、例えば、伝播遅延時間×ホールドオーバー時間をパラメータとして、その値が最も小さいものを選択するようにする。
First, when a
When the
For this selection, for example, the propagation delay time × holdover time is used as a parameter, and the one having the smallest value is selected.
このように、GPS機能を有する基地局装置1のうち、GPS衛星2に同期し、ホールドオーバー時間の小さい基地局装置1を優先的にマスターとして選択することにより、さらに高い精度で送受信タイミングの同期をとることができる。
As described above, the
1 基地局装置
2 GPS衛星
3 レイヤ2スイッチ
11 イーサネット(登録商標)インタフェース機能部
12 ベースバンド機能部
13 無線送受信機能部
14 無線送受信アンテナ
15 GPS受信機部
16 GPSアンテナ
17 クロック/時刻同期機能部
18 高精度基準クロック生成機能部
19 制御機能部
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