CN108736924B - 通信中继系统以及方法 - Google Patents

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Abstract

实施方式的通信中继系统具有将来自以TDD方式进行通信的多个基站系统的每一个的信号变换为光数字信号而向主站装置发送的多个高频单元、上述主站装置、以及多个子站装置，经由上述多个子站装置中的对应的子站装置，在移动通信终端装置与上述基站系统之间进行通信的中继，高频单元的检测部将主站装置与各个上述高频单元之间的收发切换定时分别检测，子站装置的设定部基于所取得的基准时刻信息而设定基准收发切换定时，高频单元的修正部对应于基准收发切换定时而修正收发切换定时的偏差。

Description

通信中继系统以及方法
本申请主张2017年4月24日申请的日本专利申请第2017－085717号的优先权，在本申请中援引该日本专利申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及通信中继系统以及方法。
背景技术
作为便携电话、智能手机等移动通信终端装置中利用的无线传输方式，已知将不同的两个频带分别作为下行信号/上行信号而成对使用的FDD(频分双工(FrequencyDivision Duplex))方式、和由下行信号及上行信号共用同一频带而时分使用的TDD(时分双工(Time Division Duplex))方式。
此外，已知由多个运营商(carrier：通信服务提供公司)共用用于使移动通信终端装置能够在屋内等死区中使用的中继器(repeater)系统(通信中继系统)的共用中继器系统。
然而，在FDD方式的无线传输方式中，在下行的频带和上行的频带之间，需要一定的频率间隔(Gap)，由于可利用的频率吃紧等，在近年，TDD方式的无线传输方式的利用在增加。
因此，认为在共用中继器系统中利用了TDD方式的无线传输方式的装置也增加。
并且，在采用了TDD方式的无线传输方式的共用中继器系统中，如果在邻接频带中使用的不同的运营商之间，在时分的定时上产生偏差，则相互产生干扰，存在服务质量的恶化或者服务停止的顾虑。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制不同的运营商间的时分定时的偏差、确保服务质量的提高及服务的持续性的通信中继系统及方法。
附图说明
图1是实施方式的通信中继系统的概要结构框图。
图2是第一方式中的主站装置和RFU之间的连接结构说明图。
图3是基于PTP的时刻同步处理过程的说明图。
图4是收发切换定时的设定处理的处理流程图。
图5是其他形态的子站装置、主站装置以及RFU的连接结构说明图(之一)。
图6是其他形态的子站装置、主站装置以及RFU的连接结构说明图(之二)。
图7是其他形态的子站装置、主站装置以及RFU的连接结构说明图(之三)。
具体实施方式
实施方式的通信中继系统，具有将分别来自以TDD方式进行通信的多个基站系统的信号变换为光数字信号而向主站发送的多个高频单元、主站装置以及多个子站装置，是经由上述多个子站装置中的对应的子站装置而在移动通信终端装置与上述基站系统之间进行通信的中继的通信中继系统。
高频单元的检测部将主站装置与各上述高频单元之间的收发切换定时分别检测。
另一方面，子站装置的设定部基于取得的基准时刻信息，设定基准收发切换定时。
由此，高频单元的修正部对应于基准收发切换定时而修正收发切换定时的偏差。
接着，参照附图，对实施方式详细说明。
图1是具有实施方式的通信中继系统的通信系统的概要结构框图。
通信系统10若大致区分，则如图1所示，具备基站系统11-1～11-7、通信中继系统20、天线单元ANT1～ANT8、以及移动通信终端装置16-1～16-7。
在上述结构中，通信中继系统20具备高频单元(射频单元(Radio FrequencyUnit)：以下，称为RFU)12-1～12-6、主站装置13、以及子站装置14-1～14-8。
接着详细说明通信系统10的结构。
首先，说明基站系统11-1～11-7的结构。
基站系统11-1具备接收来自GNSS(全球导航卫星系统(Global NavigationSatellite System))的GNSS信号而输出基准时刻数据DST1的祖时钟(grand masterclock)(GMC)单元21-1、和基于基准时刻数据DST1进行控制而经由载波频带f1的高频通信信号SC1进行通信的基站装置(在图1中，显示为BS)22-1。
基站系统11-2具备接收GNSS信号而输出基准时刻数据DST2的祖时钟(GMC)单元21-2、和基于基准时刻数据DST2进行控制而经由载波频带f1的高频通信信号SC2进行通信的基站装置22-2。
基站系统11-3具备接收GNSS信号而输出基准时刻数据DST3的祖时钟(GMC)单元21-3、和基于基准时刻数据DST3进行控制而经由载波频带f2的高频通信信号SC3进行通信的基站装置22-3。
基站系统11-4具备接收GNSS信号而输出基准时刻数据DST4的祖时钟(GMC)单元21-4、和基于基准时刻数据DST4进行控制而经由载波频带f2的高频通信信号SC4进行通信的基站装置22-4。
基站系统11-5具备接收GNSS信号而输出基准时刻数据DST5的祖时钟(GMC)单元21-5、和基于基准时刻数据DST5进行控制而经由载波频带f1的高频通信信号SC5进行通信的基站装置22-5。
基站系统11-6具备接收GNSS信号而输出基准时刻数据DST6的祖时钟(GMC)单元21-6、和基于基准时刻数据DST6进行控制而经由载波频带f3的高频通信信号SC6进行通信的基站装置22-6。
基站系统11-7具备接收GNSS信号而输出基准时刻数据DST7的祖时钟(GMC)单元21-7、和基于基准时刻数据DST7进行控制而经由载波频带f3的高频通信信号SC7进行通信的基站装置22-7。
接着分别说明通信中继系统20的结构。
首先，说明构成通信中继系统20的RFU12-1～12-6。
RFU12-1从基站系统11-1经由同轴电缆等多个通信电缆接收与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC1。并且，RFU12-1将高频通信信号SC1多路复用成光数字信号SLD1后经由光缆LC1发送至主站装置13。
RFU12－2从基站系统11－2将与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC2经由同轴线缆等多个通信线缆接收。并且，RFU12－2将高频通信信号SC2多路复用成光数字信号SLD2而经由光缆LC2向主站装置13发送。
并且，RFU12－2从基站系统11－3将与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC3经由同轴线缆等多个通信线缆接收。并且，RFU12－2将高频通信信号SC3多路复用成光数字信号SLD3而经由光缆LC2向主站装置13发送。
RFU12-3从基站系统11-4经由同轴电缆等多个通信电缆接收与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC4。并且，RFU12-3将高频通信信号SC4多路复用成光数字信号SLD4后经由光缆LC3发送至主站装置13。
RFU12-4从基站系统11-5经由同轴电缆等多个通信电缆接收与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC5。并且，RFU12-4将高频通信信号SC5多路复用成光数字信号SLD5后经由光缆LC4发送至主站装置13。
RFU12-5从基站系统11-6经由同轴电缆等多个通信电缆接收与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC6。并且，RFU12-5将高频通信信号SC6多路复用成光数字信号SLD6后经由光缆LC5发送至主站装置13。
RFU12-6从基站系统11-7经由同轴电缆等多个通信电缆接收与多个移动体通信终端装置对应的多个高频通信信号SC7。并且，RFU12-6将高频通信信号SC7多路复用成光数字信号SLD7后经由光缆LC6发送至主站装置13。
接着说明构成通信中继系统20的子站装置14-1～14-8。
子站装置14-1具备利用载波频带f1经由天线单元ANT1而与移动通信终端装置进行通信的子单元(在图1中，显示为SUB)15-1、和利用载波频带f2经由天线单元ANT1而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-2。
子站装置14-2具备利用载波频带f1经由天线单元ANT2而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-3、和利用载波频带f2经由天线单元ANT2而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-4。
子站装置14-3具备利用载波频带f1经由天线单元ANT3而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-5、和利用载波频带f3经由天线单元ANT3而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-6。
子站装置14-4具备利用载波频带f1经由天线单元ANT4而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-7。
子站装置14-5具备利用载波频带f1经由天线单元ANT5而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-8、和利用载波频带f3经由天线单元ANT5而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-9。
子站装置14-6具备利用载波频带f1经由天线单元ANT6而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-10、利用载波频带f2经由天线单元ANT6而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-11、以及利用载波频带f3经由天线单元ANT6而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-12。
子站装置14-7具备利用载波频带f2经由天线单元ANT7而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-13。
子站装置14-8具备利用载波频带f3经由天线单元ANT8而与移动通信终端装置进行通信的子单元15-14。
接下来说明构成通信中继系统20的主站装置。
主站装置13对RFU12-1～12-6侧的运营商间的延迟差及子站装置14-1～14-8侧的延迟差进行校正，抑制天线单元ANT1～ANT8中的实际效果的收发切换定时(TDD定时)的偏差。之所以这样地抑制收发切换定时的偏差是因为，在上述结构中，如果设为天线单元ANT1～ANT8被配置在收发波能相互干扰的范围内，则会由于每个运营商的收发切换定时的偏差而相互干扰，不能进行正确的通信。
因此，在本实施方式中，主站装置13对收发切换定时的偏差进行检测调整，从而防止天线单元ANT1～ANT8的收发切换定时的偏差所引起的相互干扰。
据此，与仅在子站装置14-1～14-8侧防止相互干扰的情况相比，能够大幅降低子站装置14-1～14-8侧的负担，能够降低系统构筑成本及系统运营成本。
在此，说明TDD定时的偏差原因。
作为TDD定时的偏差原因，可列举(1)运营商间的延迟差及(2)子站装置间的延迟差。
作为运营商间的延迟差，例如，考虑以下的五种。
(1.1)各运营商中的祖时钟(GMC)单元21-1～21-7的个体差所导致的GMC(基准时钟)彼此的偏差。
(1.2)各运营商中的基站装置22-1～22-7的个体差所导致的(处理)延迟差。
(1.3)到与各运营商的基站装置22-1～22-7对应的RFU12-1～12-6为止的信号线路长度的差所导致的(传输)延迟差。
(1.4)各RFU12-1～12-6中的检测电路的个体差所导致的(处理)延迟差。
(1.5)各RFU12-1～12-6和主站装置13之间的光缆LC1～LC6的电缆长度的差所导致的(传输)延迟差。
此外，作为子站装置中的延迟差，例如，考虑以下的两种。
(2.1)各子站装置14-1～14-8和主站装置13之间的光缆的电缆长度的差所导致的(传输)延迟差。
(2.2)各子站装置14-1～14-8的个体差所导致的(处理)延迟差。
上述的TDD定时的偏差的原因之中，关于(2)子站装置的延迟差的校正可以通过以往的各种方法来进行，因此以下，说明关于(1)运营商间的延迟差的校正。
从主站装置13来看的情况下，运营商间的延迟差在实际效果上可视为在各RFU12-1～12-6和主站装置13之间产生的延迟差。因此，对在各RFU12-1～12-6和主站装置13之间产生的延迟差(偏差)进行校正即可。
作为该情况的形态，在子站装置14－1～14－8中的至少某一个具有成为绝对基准的定时(定时信号)的情况下，根据主站装置13及RFU12－1～12－6是否具有成为绝对基准的定时(定时信号)而方式不同。
以下，以两个方式为例进行说明。
(1)第1方式：主站装置13以及全部的RFU12－1～12－6具有成为绝对基准的定时(定时信号)的情况。
(2)第2方式：子站装置14－1～14－8中的至少某一个具有成为绝对基准的定时(定时信号)的情况。
以下，按他们的顺序说明结构及动作。
(1)主站装置13以及全部的RFU12－1～12－6具有成为绝对基准的定时(定时信号)的情况。
在该情况下，作为具有成为绝对基准的定时的方式，考虑主站装置13及全部RFU12-1～12-6全部具备GPS接收机、GMC单元、地上数字调谐器或者原子钟的某个装置(或者连接有某个装置)的情况。
此外，可以考虑RFU12－1～12－6中的至少某一个、或者子站装置14－1～14－8中的至少某一个具备GPS接收机、GMC单元、地上数字调谐器或原子钟中的某个装置，其他全部装置对应IEEE1588中规定的PTP(精确时间协议(Precision Time Protocol))的情况等。
这里，以子站装置14－1连接于GMC单元、主站装置13以及RFU12－1～12－6全部与由IEEE1588规定的PTP(Precision Time Protocol)对应的情况为例，对时刻同步过程进行说明。
PTP用于进行与LAN(局域网(Local Area Network))相连的设备间的时刻同步，在本例中，主站装置13和RFU12－1～12－6由光缆LC1～LC6连接，主站装置13和子站装置14－1～14－8由光缆(群)LCG1～LCG8连接，整体作为LAN发挥功能。
在该情况下，主站装置13需要与RFU12-1～12-6、以及基站系统11-1～11-6之间作为整体而取得时刻同步，首先，说明在RFU12－1与主站装置13之间在子站装置14－1的控制下单独地进行时刻同步的过程。
图2是第1方式的子站装置、主站装置以及RFU的连接结构说明图。
在主站装置13与RFU12－1之间单独地进行时刻同步的情况下，子站装置14－1以及主站装置13具有将作为BC(边界时钟(Boundary Clock))而从GMC单元25经由LAN26传送的时刻信息进行修正而向RFU12－1再分发的功能。
此外，在PTP中GMC单元21对于作为从设备发挥功能的子站装置14－1作为主设备发挥功能。
进而，假设在PTP中子站装置14－1对于主站装置13作为主设备发挥功能，主站装置13对于RFU12－1作为主设备发挥功能，RFU12－1作为从设备发挥功能。
图3是基于RTP的时刻同步处理过程的说明图。
该情况下，主站装置13仅修正作为上位装置的子站装置14－1的时刻信息，并对作为下位装置的RFU12－1再分发，为了容易理解，仅说明子站装置14－1和RFU12－1的动作。
首先，在时刻t0，子站装置14－1对RFU12－1发送用来通知时刻同步精度信息的宣告消息(Announce Message)AM。
由此，RFU12－1在宣告消息AM发送后的规定时间内把握时刻同步精度信息被发送这一情况。
接着，在时刻t1，子站装置14－1对RFU12－1发送作为事件消息(Event Message)的同步消息(Sync Message)SM。
该情况下，在同步消息SM中，记录着作为该同步消息SM的发送时刻的时刻t1。
并且，在时刻t2，当RFU12－1接收到同步消息SM，则将接收时刻t2记录。
进而，在时刻t3，RFU12－1为了将接收到同步消息SM这一情况向子站装置14－1通知而发送延迟请求消息(Delay Request Message)DRM。
该情况下，在延迟请求消息DRM中，记录着作为该延迟请求消息DRM的发送时刻的时刻t3。
并且，在时刻t4，子站装置14－1当接收到延迟请求消息DRQM，则将接收时刻t4记录。
进而，子站装置14－1将记录了延迟请求消息DRM的接收时刻t4的延迟响应消息(Delay Response Message)DRPM向RFU12－1发送。
接着，对上述状态下的时刻差的计算方法进行说明。
这里，假设RFU12－1具有的时钟的时刻和子站装置14－1具有的时钟的时刻错开偏移时间TOF1。
因而，上述的例子的情况下，关于从子站装置14－1(主设备)向RFU12－1(从设备)方向的时刻差以及从RFU12－1(从设备)向子站装置14－1(主设备)方向的时刻差，在无论哪个方向上传送迟延时间DLY1都相等的情况下，以下的关系成立。
·从子站装置14－1(主设备)向RFU12－1(从设备)方向的时刻差t2－t1＝DLY1+TOF1…(1)
·从RFU12－1(从设备)向子站装置14－1(主设备)方向的时刻差t4－t3＝DLY1－TOF1…(2)
结果，RFU12－1根据式(1)与式(2)的和计算传送迟延时间DLY1，根据式(1)与式(2)的差计算偏移时间TOF1。
即，
DLY1＝((t2－t1)+(t4－t3))/2…(3)
TOF1＝((t2－t1)－(t4－t3))/2…(4)
同样，RFU12－2计算与子站装置14－1对应的偏移时间TOF2以及传送迟延时间DLY2。此外，RFU12－3计算与子站装置14－1对应的偏移时间TOF3以及传送迟延时间DLY3。此外，RFU12－4计算与子站装置14－1对应的偏移时间TOF4以及传送迟延时间DLY4。此外，RFU12－5计算与子站装置14－1对应的偏移时间TOF5以及传送迟延时间DLY5。此外，RFU12－6计算与子站装置14－1对应的偏移时间TOF6以及传送迟延时间DLY6。
结果，RFU12－1～12－6根据计算出的传送迟延时间DLY1～DLY6以及偏移时间TOF1～TOF6，始终进行该RFU12－1～12－6内的时刻修正，实现高精度的时刻同步。
接着，对收发切换定时的设定进行说明。
图4是收发切换定时的设定处理的处理流程图。
首先，子站装置14－1按每个运营商(本例中，按每个RFU)检测收发切换定时(步骤S11)。
接着，子站装置14－1判别与所有运营商对应的收发切换定时的检测是否完成(步骤S12)。
在步骤S12的判别中，在与所有运营商对应的收发切换定时的检测尚未完成的情况下(步骤S12：否)，子站装置14－1再次使处理转移到步骤S11而进行处理。
在步骤S12的判别中，在与所有运营商对应的收发切换定时的检测已完成的情况下(步骤S12：是)，子站装置14－1选择作为收发切换定时的选择对象的运营商中的、收发切换定时最晚的运营商(步骤S13)。
接着，子站装置14－1判别所选择的运营商的收发切换定时与其他运营商的收发切换定时相比是否相差规定的阈值时间以上(步骤S14)。
这里，规定的阈值时间是为了检测由于用来取得该运营商采用的时间信息的计时装置(时钟)故障等所导致的收发切换定时的异常而设定的时间。即，规定的阈值时间用于排除与所设想的计时装置的精度相比不会发生的收发切换定时。
在步骤S14的判别中，在所选择的运营商的收发切换定时与其他运营商的收发切换定时相比相差规定的阈值时间以上的情况下，该收发切换定时从可靠性的观点出发不能采用，所以将该运营商从选择对象中除去(步骤S16)，再次使处理转移到步骤S13，以余下的运营商为选择对象进行上述的处理。
另一方面，在步骤S14的判别中，在所选择的运营商的收发切换定时与其他运营商的收发切换定时相比不到规定的阈值时间的情况下(步骤S14：否)，子站装置14－1(在进行了时刻同步的状态下)将所选择的运营商的收发切换定时、即子站装置14－1与RFU12－1～12－6之间的正常的收发切换定时中的某个(例如最晚的收发切换定时)设定为基准收发切换定时，向RFU12－1～12－6通知并结束处理(步骤S15)。
由此，RFU12－1～12－6使用同步着的时刻，对应于基准收发切换定时而修正收发切换定时的偏差以使得在基准收发切换定时进行切换。
结果，能够同步于子站装置14－1与RFU12－1～12－6之间的收发切换定时的某个而进行收发的切换，所以能够抑制不同的运营商间的时分定时的偏差，能够确保服务品质的提高及服务的持续性。
(2)仅子站装置14－1具有成为绝对基准的定时(定时信号)的情况。
该情况下，作为具有成为绝对基准的定时的方式，可以考虑下面等情况：仅子站装置14－1具有GPS接收机、GMC单元、地上数字调谐器或原子钟中的某个装置(或者连接着某个装置)，RFU12－1～12－6全部与由IEEE1588规定的PTP不对应。
图5是第2方式的主站装置与RFU之间的连接结构说明图。
该情况下，子站装置14－1从GPS单元31取得成为绝对基准的定时，与取得的成为绝对基准的定时建立对应地对主站装置13以及RFU12－1～12－6同时并行送出基准定时信号St0。
结果，经由主站装置13接收到基准定时信号St0的各RFU12－1～12－6进行与经由对应的光缆LCG1、主站装置13、光缆LC1～LC6的传送线路长以及主站装置的处理迟延时间相应的修正，能够成为实际上在与RFU12－1～12－6之间无迟延差的状态(或预定允许值范围内的状态)。
并且，与(1)的情况同样地，在进行了时刻同步的状态下，RFU12－1～12－6对应于基准收发切换定时而修正收发切换定时的偏差，以使得将子站装置14－1与RFU12－1～12－6之间的收发切换定时的中的、最晚的收发切换定时向基准收发切换定时进行切换。因而，能够抑制不同的运营商间的时分定时的偏差，能够确保服务品质的提高及服务的持续性。
以上的说明是在子站装置14－1上连接着GMC单元的情况，而在主站装置13或者RFU12－1～12－6中的至少某一个具备GPS接收机(参照图5)、地上数字调谐器(参照图6)或者原子钟(参照图7)中某个装置(或者连接着某个装置)的情况下，也能够利用从他们得到的成为绝对基准的定时(时刻信息：定时信号)而通过同样的过程来应用。
本实施方式的主站装置13以及子站装置14－1～14－8具备CPU等控制装置、ROM(Read Only Memory)、RAM等存储装置、HDD、CD驱动器装置等外部存储装置，成为利用通常的计算机的硬件结构。
本实施方式的主站装置13、子站装置14－1～14－8或者RFU12－1～12－6中所执行的程序以可安装的形式或可执行的形式的文件由CD－ROM、DVD、USB存储器等计算机可读取的记录介质记录并提供。
也可以构成为，将本实施方式的主站装置13、子站装置14－1～14－8或者RFU12－1～12－6中所执行的程序保存在与因特网等网络连接的计算机上，通过经由网络下载而提供。此外，也可以构成为，将本实施方式的通信中继装置中所执行的程序经由因特网等网络提供或分发。
此外，也可以构成为，将本实施方式的通信中继装置的程序预先装入ROM等中来提供。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意欲限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求所记载的发明及其等同范围中。

Claims (5)

1.一种进行通信的中继的通信中继系统，具有根据TDD方式的通信中的上行信号和下行信号的收发切换定时相互独立的多个基站系统而设置、将来自上述基站系统的无线信号变换为数字信号而向主站装置发送的多个高频单元、接收来自上述高频单元的上述数字信号的上述主站装置、以及从上述主站装置经由光缆接收上述数字信号并与移动通信终端装置进行通信的子站装置，
该通信中继系统的特征在于，
上述高频单元具有将上述主站装置与各上述高频单元之间的上述收发切换定时分别检测的检测部、和对应于基准收发切换定时而修正上述收发切换定时的偏差的修正部，
上述子站装置具备基于所取得的基准时刻信息而设定上述基准收发切换定时的设定部。
2.如权利要求1所述的通信中继系统，其特征在于，
上述设定部将作为上述基准收发切换定时的定时信号向上述修正部发送。
3.如权利要求1所述的通信中继系统，其特征在于，
上述设定部从GMC单元、GPS单元、原子钟或者地上数字广播接收器的某一个取得上述基准时刻信息。
4.如权利要求3所述的通信中继系统，其特征在于，
上述修正部考虑上述子站装置与上述高频单元之间的传送迟延量而进行上述修正。
5.一种在进行通信的中继的通信中继系统中执行的方法，该通信中继系统具有根据TDD方式的通信中的上行信号和下行信号的收发切换定时相互独立的多个基站系统而设置、将来自上述基站系统的无线信号变换为数字信号而向主站装置发送的多个高频单元、接收来自上述高频单元的上述数字信号的上述主站装置、以及从上述主站装置经由光缆接收上述数字信号并与移动通信终端装置进行通信的子站装置，
该方法的特征在于，具备以下过程：
在上述高频单元中执行的、将上述主站装置与各个上述高频单元之间的上述收发切换定时分别检测的过程；
在上述子站装置中执行的、基于所取得的基准时刻信息而设定基准收发切换定时的过程；以及
在上述高频单元中执行的、对应于上述基准收发切换定时而修正上述收发切换定时的偏差的过程。
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