JP2005117352A - 移動通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 張り出し無線装置において、回路規模を大とすることなく基準クロックに同期した高安定性を有する無線クロックを得る。
【解決手段】 無線基地局１で、上位装置データに基づいて基準クロックＳ１を生成し、この基準クロックに基づいて、当該データをベースバンド信号に変換するためのクロックを生成し、このベースバンド信号を光信号に変換して光ケーブル３へ導出する。張り出し無線装置２で、光ケーブル３から入力された光信号をベースバンド信号に変換してこの信号からクロックを抽出し、このクロックによりＶＣＸＯ２５の発振制御を行い、無線クロックを生成する。無線基地局１で、ベースバンドクロックの異常を検出して光信号の導出を停止制御し、張り出し無線装置２で、光信号のレベル低下を検出して無線送信を停止制御する。これにより、張り出し無線装置２でのクロック異常箇所の原因究明が容易となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は移動通信システムに関し、特に無線基地局の電波不感地帯に対するサービスをなすために無線基地局と接続された無線装置とを含むＣＤＭＡ方式の移動通信システムに関するものである。

移動通信システムにおいては、無線基地局の電波不感地帯であるトンネルや地下などの地域をカバーするために、いわゆる張り出し無線装置を、当該無線基地局から離れた場所に分散して設置する方法がある（特許文献１参照）。図５はこのような張り出し無線装置を設けた場合の移動通信システムの概略図である。図５において、無線基地局（以下、単に基地局と称す）１の電波不感地帯に、張り出し無線装置２ａ及び２ｂが設置されており、基地局１とこれ等張り出し無線装置２ａ及び２ｂとの間は、それぞれ光ファバ３ａ及び３ｂにより接続されている。なお、４ａ及び４ｂはセルを示している。

このような張り出し無線装置２ａ及び２ｂの無線送信波には、周波数安定度が非常に高い精度で要求されるために、その発振源となるクロックは安価な水晶発振器では実現が困難である。このような高精度の安定性が要求される張り出し無線装置内の無線クロックの生成方法は、図６に示すように、基地局１から、光回線である光フィバ３を経て入力されるクロックに基づいて、基地局１におけると同等の高安定性のクロック部３０を用いて実現している。

図６を参照すると、基地局１と張り出し無線装置２とは光ファイバ３により接続されている。基地局１はベースバンド処理部１１と、シリアライザ／デシリアライザ１２と、Ｅ／Ｏ（電気／光）部１３と、ＣＬＫ（クロック）部１４と、ＰＬＬ（フェイズロックドループ）部１５と、ＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator ）１６とを有している。

ベースバンド処理部１１は、張り出し無線装置２へベースバンド信号を出力するために、図示せぬ上位装置から入力されたデータのコーディング、拡散多重、直交変調のベースバンド処理を行い、また、シリアライザ／デシリアライザ１２より入力された受信信号を直交変調、逆拡散、デコーディングのベースバンド処理を行って上位装置へ出力する。また、ベースバンド処理部１１は、上位装置から入力されたデータより、クロックを抽出してＣＬＫ部１４へ出力する。

シリアライザ／デシリアライザ１２は、Ｅ／Ｏ部１３において下り回線信号を光信号に変換するために、ベースバンド信号とシリアル電気信号との変換を行い、また、上り回線信号については、Ｅ／Ｏ部１３からのシリアル電気信号をデシリアル化してベースバンド信号に変換すると共に、このベースバンド信号のリードクロックを生成する。

Ｅ／Ｏ部１３は、基地局１と張り出し無線装置２との間のインタフェースを光／電気変換し、また光信号の出力制御を行うものである。ＣＬＫ部１４は上位装置からのデータに含まれるクロック成分を抽出して高安定度を有する基準クロックＳ１を生成するものである。ＰＬＬ部１５は、この基準クロックＳ１とＶＣＸＯ１６の発振クロックとの位相比較を行って、ＶＣＸＯ１６の発振クロックを基準クロックに同期させるためのものであり、このＶＣＸＯ１６の出力クロックがシリアライザ／デシリアライザ１２へ入力されて、ベースバンド信号のリードクロック生成のために用いられる。

張り出し無線装置２は、Ｏ／Ｅ部２１と、シリアライザ／デシリアルライザ部２２と、無線部２３と、ＣＬＫ部３０とを含んでいる。Ｏ／Ｅ部２１は、張り出し無線装置２の基地局１に対するインタフェースを光／電気変換する。シリアライザ／デシリアライザ部２２は、ベースバンド信号とシリアル電気信号との変換を行い、また下り回線においては、ベースバンド信号のリードクロックを生成する。無線部２３は、シリアライザ／デシリアライザ部２２からのベースバンド信号をＤ／Ａ変換し、システム運用に用いる高周波へ周波数変換して増幅器を介して無線回線上に送信を行い、またアンテナ２７より受信された高周波信号を中間周波信号へ変換した後、Ａ／Ｄ変換してベースバンド信号を生成出力する。

ＣＬＫ部３０は、シリアライザ／デシリアライザ部２２におけるデータから抽出されたクロックを用いて、無線部２３における無線クロックを生成するものであり、図７にその具体的構成例を示している。図７を参照すると、光回線３からのクロックを、基地局１と同等のＤＳＰ部３２や高安定度の水晶発振器３３を用いた構成である。より詳述すると、高速サンプリング部３１においては、シリアライザ／デシリアライザ部２２において基地局１からのデータから抽出されたリードクロックが、高速の内部クロックにより高速サンプリングされ、リードクロックの１クロックの時間（クロック周期）が算出され、また、水晶発振器３３からループバックされたクロック（無線クロック）とリードクロックとの位相比較が行われる。

ＤＳＰ部３２では、１クロックの時間の長時間に亘る平均が算出され、水晶発振器３３の出力周波数の制御用信号が生成される。水晶発振器３３は、このＤＳＰ部３２による制御信号により、上位装置からのリードクロックと同期しかつ高安定度の基準クロックの生成を実現するようになっている。

リードクロックを高速サンプリング部３１にて、リードクロックに対して数千倍の高速でサンプリングすることにより、１クロックの時間を測定し、また、水晶発振器３３によりループバックした無線クロックとリードクロックとの位相比較を行い、リードクロックと無線クロックとの位相差を測定して、その測定結果をＤＳＰ部３２へ報告する。ＤＳＰ部３２では、１クロックの平均値と位相差の平均値とを算出し、無線クロックの周期が長い場合には、水晶発振器３３から出力される無線クロックの周波数を上げるように、また無線クロックの周期が短い場合には、無線クロックの周波数を下げるように、水晶発振器３３を制御する。この様に、高安定度の水晶発振器３３とＤＳＰ部３２とにより長時間に亘る平均値を算出して、水晶発振器３３を制御することによって、高安定度の無線クロックを生成しているのである。

特開２００２−３５４５３４号公報

図６及び図７に示した張り出し無線装置２のクロック部３０の構成では、回路規模が大きくなるために、無線装置２が大きなものになると共に、ＤＳＰや高安定度の水晶発振器を必要とするために、コストが高くなるという問題がある。

また、ＶＣＸＯ１６を用いた場合、基地局１の基準クロックが停止してしまうと、ＶＣＸＯ１６がアンロックとなってしまい、光回線に使用しているクロックの周波数ずれが生じ、張り出し無線装置２のシリアライザ／デシリアライザ部２２にて、光回線の受信データが復調できなくなるために、基地局１の状態を張り出し無線装置２に通知することができなくなる。その結果、張り出し無線装置２のクロックがアンロックした場合、張り出し無線装置２の故障なのか、基地局１などの外部要因によるクロックのアンロックなのか、判別ができないという問題もある。

本発明の目的は、回路規模の縮小を図り、よって消費電力の削減及びコスト削減を可能とした移動通信システムを提供することである。
本発明の他の目的は、張り出し装置におけるクロック障害の原因究明を容易とした移動通信システムを提供することである。

本発明による移動通信システムは、無線基地局と、この無線基地局の電波不感地帯に対するサービスをなすために、前記無線基地局と接続された無線装置とを含む移動通信システムであって、前記無線基地局は、上位装置からのデータに基づいて基準クロックを生成して、この基準クロックに同期したクロックをデータに含ませて前記無線装置へ送出する手段を含み、前記無線装置は、前記無線基地局から入力されたデータから前記クロックを抽出する手段と、この抽出クロックに基づいて可変周波数発振器の発振制御を行って、無線クロックを生成する手段とを含むことを特徴とする。

更に、前記無線基地局は、前記基準クロックに同期したクロックの異常を検出して前記無線装置へのデータ送出を停止制御する手段を含むことを特徴とする。また、前記無線装置は、前記無線装置からのデータのレベル低下を検出して無線送信を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする。

本発明による他の移動通信システムは、無線基地局と、この無線基地局の電波不感地帯に対するサービスをなすために、前記無線基地局と光ケーブルで接続された無線装置とを含む移動通信システムであって、前記無線基地局は、上位装置からのデータに基づいて基準クロックを生成する手段と、この基準クロックに基づいて、前記上位装置からのデータをベースバンド信号に変換するためのベースバンドクロックを生成する手段と、前記ベースバンド信号を光信号に変換して前記光ケーブルへ導出する手段とを含み、前記無線装置は、前記光ケーブルから入力された前記光信号をベースバンド信号に変換する手段と、このベースバンド信号からクロックを抽出する手段と、この抽出クロックに基づいて可変周波数発振器の発振制御を行って、無線クロックを生成する手段とを含むことを特徴とする。

更に、前記無線基地局は、前記ベースバンドクロックの異常を検出して前記光信号の導出を停止制御する手段を含むことを特徴とする。また、前記無線装置は、前記光信号のレベル低下を検出して無線送信を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする。

そして、前記無線装置は、前記無線クロックのアンロック状態を検出して無線送信を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。無線基地局の電波不感地帯に対するサービスをなすために、この無線基地局と接続された張り出し無線装置とを含む移動通信システムにおいて、無線基地局側で、上位装置からのデータに基づいて基準クロックを生成し、この基準クロックに同期したクロックをデータに含ませて張り出し無線装置へ送出する。そして、張り出し無線装置側で、無線基地局から入力されたデータからクロックを抽出し、この抽出クロックに基づいて可変周波数発振器の発振制御を行って、無線クロックを生成するよう構成する。これにより、張り出し無線装置においては、ＰＬＬ回路を用いることができ、よって、回路規模を大とすることなく、基準クロックに同期した高安定性を有する無線クロックを得ることができる。

また、無線基地局では、クロックの異常を検出して張り出し無線装置へのデータ送出を停止し、張り出し無線装置では、無線基地局からのデータのレベル低下を検出して無線送信を停止する。これにより、張り出し無線装置でのクロック異常箇所の原因究明が容易となる。

本発明によれば、無線基地局において、上位装置からのデータに基づいて基準クロックを生成し、この基準クロックに基づいてベースバンド信号変換用クロックを生成して張り出し無線装置へ供給し、張り出し無線装置において、ベースバンド信号からクロック成分を抽出し、この抽出クロックに基づいてＰＬＬを動作させてＶＣＸＯを制御しつつ無線クロックを生成するようにしたので、張り出し無線装置では、単にＰＬＬとＶＣＸＯとを用いるだけで、高精度の無線クロックが得られ、よって回路規模の縮小、消費電力やコストの削減が可能になるという効果がある。

また、無線基地局において、ベースバンドクロックの異常を検出して光信号の導出を停止制御し、張り出し無線装置では、光信号のレベル低下を検出して無線送信を停止制御するようにしたので、張り出し無線装置でのクロック異常箇所の原因究明が容易となるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す図であり、図５，６と同等部分は同一符号により示している。なお、本実施の形態においても、図５に示したシステム構成が採用されるものとする。

図１を参照すると、本実施の形態の基地局１は図６に示した従来の基地局１において、Ｅ／Ｏ制御部１７が追加されている。このＥ／Ｏ制御部１７は、ＰＬＬ部１５のアンロック検出信号Ｓ２に基づいて、ＰＬＬのアンロック検出を行って光信号の出力停止制御を、光信号停止信号Ｓ３によりＥ／Ｏ部１３に対してなすものである。他の構成は図６の基地局１のそれと同一である。

本実施の形態の張り出し無線装置２は、図６に示した従来の張り出し無線装置２におけるＣＬＫ部３０の代りに、ＰＬＬ部２４、ＶＣＸＯ２５が設けられており、また、無線制御部２６が設けられている。ＰＬＬ部２４は、シリアライザ／デシリアライザ部２２におけるリードクロックとＶＣＸＯ２５の出力クロックをループバックした無線クロックとを位相比較し、ＶＣＸＯ２５の出力周波数を制御し、また無線クロックとリードクロックとの位相不一致時にアンロック検出信号Ｓ５を生成する。ＶＣＸＯ２５はＰＬＬ部２４により周波数制御がなされ、その出力クロックが無線クロックとなる。

無線制御部２６は、ＰＬＬ部２４からのアンロック検出信号Ｓ５によりＰＬＬ部２４のアンロック検出を行って無線部２３の送信出力制御をなすものである。他の構成は、図６の張り出し無線装置２のそれと同一である。

本実施の形態の動作について図３のタイミングチャートを参照して説明する。Ｔ０からＴ１の期間は、通常動作である。クロックが正常に動作しており、下り回線おいて基地局１は、上位装置からのデータを拡散変調し、Ｅ／Ｏ部１３へ下りベースバンド信号を出力する。Ｅ／Ｏ部１３は、下りベースバンド信号を８Ｂ１０Ｂ等のＮＲＺ信号に変換しかつ光信号に変換を行い、張り出し無線装置２へ出力する。張り出し無線装置２は、光信号をＯ／Ｅ部２１にて、８Ｂ１０Ｂ等で下りベースバンド信号に変換した後、無線部２３にてベースバンド信号をＤ／Ａ変換した後、システム運用に用いる高周波へ周波数変換し、増幅器にて送信電力を増幅して移動端末に送信する。

上り回線では、張り出し無線装置２のアンテナ２７にて受信した受信信号を無線部２３にて中間周波数信号へ周波数変換し、Ａ／Ｄ変換した上りベースバンド信号をＯ／Ｅ部２１にて光信号へ変換した後、基地局１へ出力する。基地局１は、光信号をＥ／Ｏ部１３にて、光信号からベースバンド信号に変換し、ベースバンド処理部１１にて、復調逆拡散、デコーディングを行って、上位装置に出力する。

Ｔ１からＴ２の期間においては、ＣＬＫ部１４の故障により、基準クロックＳ１停止が発生しているのものとする。このとき、ＰＬＬ部１５においてアンロック検出信号Ｓ２がアサートされ、よってＥ／Ｏ制御部１７にて、ＰＬＬ部１５がアンロックしていることが検出される。Ｅ／Ｏ制御部１７はアンロックを検出した後、Ｅ／Ｏ部１３に対し、光停止信号Ｓ３をアサートし、光回線のデータの出力を停止させる。

張り出し無線装置１の無線制御部２６は、Ｏ／Ｅ部２１からの受信レベル低下信号を検出し、無線部２３への送信停止信号Ｓ６をアサートし、送信波の出力停止を行う。このとき、受信レベル低下信号Ｓ４がアサートされているので、張り出し無線装置２の故障ではない外部要因による動作不良のため、基地局１の復旧の待機状態になる。

Ｔ２からＴ３の期間において、ＣＬＫ部１４の基準クロックＳ１の出力が復旧した場合、Ｅ／Ｏ制御部１７は、アンロック検出信号Ｓ２がネゲートされた後、Ｅ／Ｏ部１３へ光停止信号Ｓ３にて光信号を出力するよう制御を行う。張り出し無線装置２の無線制御部２６は、Ｏ／Ｅ部２１からの受信レベル低下信号Ｓ４がネゲートされたことを検出し、かつアンロック検出信号Ｓ５がネゲートされた後、送信停止信号Ｓ６をネゲートし、無線部２３から送信波の出力するよう制御を行う。

Ｔ３からＴ４の期間においては、ＰＬＬ部１５の故障により、ベースバンドクロックがアンロックしているものとする。この期間、ＰＬＬ部１５がアンロック検出信号Ｓ２をアサートし、Ｅ／Ｏ制御部１７にて、ＰＬＬ部１５がアンロックしていることを検出する。Ｅ／Ｏ制御部１７は、アンロックを検出した後、Ｅ／Ｏ部１３に対し、光停止信号Ｓ３をアサートし、光回線のデータを出力停止させる。

張り出し無線装置２の無線制御部２６は、Ｏ／Ｅ部２１からの受信レベル低下信号Ｓ４を検出し、無線部２３への送信停止信号Ｓ６にて送信停止処理を行う。このとき、受信レベル低下信号Ｓ４がアサートされているので、張り出し無線装置２の故障ではない外部要因による動作不良のため、基地局１の復旧の待機状態になる。

Ｔ５以降の期間においては、張り出し無線装置２内のＰＬＬ部２４の故障により、無線クロックがアンロックしているものとする。無線制御部２６は、張り出し無線装置２のＰＬＬ部２４からのアンロック検出信号Ｓ５を検出し、Ｏ／Ｅ部２１からの受信レベル低下信号Ｓ４がアサートされていないので、ＰＬＬ部２４またはＶＣＸＯ２５の故障と判断し、無線部２３への送信停止信号Ｓ６をアサートし、無線の送信波を停波させ、張り出し無線装置２の故障アラームを出力する。

図３は本発明の他の実施の形態を説明するためのシステム構成図であり、図５と同等部分は同一符号にて示す。本実施の形態では、光ファイバ３ａ，３ｂにより張り出し無線装置２ａ，２ｂをデージーチェーン接続した構成を示す。張り出し無線装置２ａと張り出し無線装置２ｂとは、基地局１にデージーチェーンで接続され、それぞれ張り出し無線装置にて無線回線の送信が行われる。なお、４ａ，４ｂは張り出し無線装置２ａ，２ｂのセルをそれぞれ示している。

図４は図３に示した基地局１及び張り出し無線装置２ａ，２ｂの構成を示す図であり、図１と同等部分は同一符号にて示しており、各装置の構成は図１のそれと同一であるものとする。なお、Ｅ／Ｏ部２８ａは、デージーチェーン接続用のものである。

図４において、基地局１のＣＬＫ部１４が故障した場合に、無線制御部１７は光停止信号Ｓ３をアサートする。これに応答して、Ｅ／Ｏ部１３は光信号の送信を停止する。すると、張り出し無線装置２ａの無線制御部２６ａは、受信レベル低下信号Ｓ４により光信号停止を検出し、送信停止信号Ｓ６をアサートする。張り出し無線装置２ｂにおいても、同様に、無線制御部２６ｂが受信レベル低下信号を検出し、送信停止信号を出力する。そのため、即座に無線回線の送信波を停止することが可能となり、かつ張り出し無線装置２ａ，２ｂが故障検出せずのため、基地局１の復旧の待機状態になることが可能となる。

本発明の一実施の形態のブロック図である。 図１の各部の信号波形例を示す図である。 本発明の他の実施例におけるシステム構成図である。 本発明の他の実施例のブロック図である。 本発明の一実施の形態及び従来例に適用される移動通信システムの例を示す図である。 従来例における無線基地局及び張り出し無線装置のブロック図である。 図６における張り出し無線装置のクロック部の具体例ブロック図である。

符号の説明

１ 無線基地局
２ 張り出し無線装置
３ 光ファイバ
４ セル
１１ ベースバンド処理部
１２，２２ シリアライザ／デシリアライザ
１３ Ｅ／Ｏ
１４ クロック部
１５，２４ ＰＬＬ部
１６，２５ ＶＣＸＯ
１７ Ｅ／Ｏ制御部
２１ Ｏ／Ｅ部
２３ 無線部
２６ 無線部制御部
２７ アンテナ

Claims (7)

1. 無線基地局と、この無線基地局の電波不感地帯に対するサービスをなすために、前記無線基地局と接続された無線装置とを含む移動通信システムであって、
   前記無線基地局は、
   上位装置からのデータに基づいて基準クロックを生成して、この基準クロックに同期したクロックをデータに含ませて前記無線装置へ送出する手段を含み、
   前記無線装置は、
   前記無線基地局から入力されたデータから前記クロックを抽出する手段と、この抽出クロックに基づいて可変周波数発振器の発振制御を行って、無線クロックを生成する手段とを含むことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記無線基地局は、前記基準クロックに同期したクロックの異常を検出して前記無線装置へのデータ送出を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
3. 前記無線装置は、前記無線装置からのデータのレベル低下を検出して無線送信を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする請求項２記載の移動通信システム。
4. 無線基地局と、この無線基地局の電波不感地帯に対するサービスをなすために、前記無線基地局と光ケーブルで接続された無線装置とを含む移動通信システムであって、
   前記無線基地局は、
   上位装置からのデータに基づいて基準クロックを生成する手段と、この基準クロックに基づいて、前記上位装置からのデータをベースバンド信号に変換するためのベースバンドクロックを生成する手段と、前記ベースバンド信号を光信号に変換して前記光ケーブルへ導出する手段とを含み、
   前記無線装置は、
   前記光ケーブルから入力された前記光信号をベースバンド信号に変換する手段と、このベースバンド信号からクロックを抽出する手段と、この抽出クロックに基づいて可変周波数発振器の発振制御を行って、無線クロックを生成する手段とを含むことを特徴とする移動通信システム。
5. 前記無線基地局は、前記ベースバンドクロックの異常を検出して前記光信号の導出を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする請求項４記載の移動通信システム。
6. 前記無線装置は、前記光信号のレベル低下を検出して無線送信を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする請求項５記載の移動通信システム。
7. 前記無線装置は、前記無線クロックのアンロック状態を検出して無線送信を停止制御する手段を、更に含むことを特徴とする請求項２，３，５，６いずれか記載の移動通信システム。

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