JP2007174357A - 通信システム、通信装置、管理装置及び同期信号制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 時分割多重通信において同期ずれが発生することがある。同期ずれの確認には手間と時間がかかり、同期ずれの修正が遅れ、結果としてユーザーに対し長時間にわたって通信品質の悪い状態を提供することになる。また、通信品質にばらつきがでる可能性がある。
【解決手段】 基準基地局により同期ずれを検出し、そのデータを管理装置に送り、管理装置はネットワーク上の通信データ量や同期ずれ量に応じて再同期設定をする基地局を決定し再同期処理の指示を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、PHS基地局間の同期信号のずれを修正する通信システム、通信装置及び同期信号制御方法に関する。

時分割多重方式により通信を行うＰＨＳ（Personal Handyphone System）システムにおいては、無線端末と基地局装置は各々の装置間で通信フレームと呼ばれる送信と受信の単位で通信を行う。この通信フレームは同期信号により送信と受信のタイミングが一致している。これをフレーム同期がとれているという。そしてこのフレーム同期は無線端末と基地局装置間のみならず、基地局装置間においてもとれて（一致）いなければならない。図２は各基地局における通信フレームを表した図である。図２において、横軸は時間を表し、各四角形は通信スロットを表す。横軸を中心として上側に記載してあるスロットは基地局からの送信スロットを、下側に記載してあるスロットは基地局における受信スロットを表す。PHSシステムでは４つの送信スロットと４つの受信スロットで１つの通信フレームを構成する。１つのフレームの時間は５msであり、また２０フレームを１つの単位（スーパーフレーム １００ms）として扱っている。黒く塗りつぶされたスロットは制御チャネル（CCH）を、塗りつぶされていないスロットは通信チャネル（TCH）を表している。図２では各基地局装置間のフレーム同期がとれている状態を示している。この場合、各基地局における各スロットの送信タイミングと受信タイミングが一致しており且つ各基地局のフレームの先頭が一致している。このため、各基地局は他の基地局が送信している信号を受信してしまうことはなく、良好な通信が行われる。

一方、図３は、図２と同様に各基地局における通信フレームを表しているが、各基地局間でフレーム同期がとれていない状態を示している。この図では、基地局−２のタイミングが基地局−１や基地局−ｎに比べ遅れており、同期ずれと呼ばれる状況が発生している。このような状態になると、ある基地局の送信タイミングと他の基地局の受信タイミングが重なってしまう。ここでは、基地局−２の４番目の送信スロットが基地局−１や基地局−ｎの１つ目の受信スロットのタイミングに重なっており、基地局−２の４番目のスロットの送信信号が基地局−１や基地局−ｎにとって干渉信号になってしまう。このような状態では本来基地局−１や基地局−ｎが受信すべき通信対象である通信端末からの信号を受信環境が悪化し、最悪の場合通信端末からの信号を受信できなくなってしまう。そのために発信、着信、ハンドオーバなどをスムーズに行うことが出来ず、最悪の場合は切断にいたる場合がある。

このような問題に関し、複数の基地局集線制御装置の各々に接続された基地局間でフレーム同期を確立することができ、時分割多重伝送路の周波数利用効率の低下を防止することができるような基地局集線制御システムを提供するものがある（特許文献１）。

また、フレーム同期がとれているかどうかを確認するには、通信ネットワークを管理している測定担当者が基地局が設置されている付近へ出向き、そこを測定場所として定期的に基地局の通信信号の測定を行い取得したデータを解析して同期ズレが発生していないかどうか確認を行う。たとえば、PHSシステムを利用しているユーザーから「通信ができない」、「通信しようとしても途中で切断される。」などの苦情が多い場所では、ユーザーの通信端末が通信対象としている基地局が、通信フレームの同期ズレを起こしている基地局から干渉を受けている可能性があるため、測定担当者が現場へ出向き測定器を使用して通信フレームの時間差に関するデータを取得したうえで解析を行い、同期ズレを起こしている基地局が見つかれば、通信ネットワークを管理している管理者へ連絡し再同期処理と呼ばれるフレーム同期をやり直す処理を行う。再同期処理後、測定担当者が再度測定を行いフレーム同期の状態の確認を行う。
特開２００２−９４４４１号公報

しかしながら、特許文献１に示される基地局集線制御システムにおいては、基準となる同期信号が正常にすべての基地局に伝わっているか確認できず、同期信号を基地局間で伝送している回線に異常が発生した場合にはフレーム同期がとれない場合がある。また、通信ネットワークを管理している測定担当者が現場へ出向きフレーム同期の確認を行うやり方では、ＰＨＳ基地局の同期に関する知識を持った測定担当者が測定場所に赴き測定器にて測定したデータを解析しフレーム同期の状況を判断する必要がある。そして、測定場所が高所である場合や山岳地帯などのデータ解析を行えないような場所である場合には、データ解析作業は、測定担当者がネットワークの管理施設に戻ってから行われることになり、状況の把握が遅くなり結果としてユーザーに対する通信品質の提供が悪い時間が長時間続くことになる。さらに、測定担当者によりフレーム同期がずれているとの判断があいまいとなり、通信品質にばらつきがでる可能性がある。したがって、本発明の課題は、フレーム同期の同期ずれが発生している場合に、同期ずれが発生していることを迅速に検出し、発生している基地局を特定し、再同期処理を行うことにある。

このような課題を解決するための本発明における通信システムは、時分割多重通信にて通信を行う通信システムに含まれ、通信対象である対象通信装置から送信された通信信号を受信し該通信信号から前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号を抽出する対象装置同期信号抽出部と、前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号を発生する自同期信号発生部と、前記対象同期信号と前記自同期信号との時間差を比較し前記時間差を抽出する時間差比較部と、前記通信システムを管理する管理装置に前記時間差を送信する送信部と、を備える通信装置と、前記時間差を受信する受信部と、受信した前記時間差を記憶する時間差記憶部と、記憶された前記時間差を基に前記対象通信装置の前記同期信号を設定しなおすことを決定する再同期装置決定部とを備える管理装置とからなることを特徴とする。

また、前記時間差記憶部は、複数の前記時間差を記憶することを特徴とする。

さらに、前記時間差は、前記自同期信号に対する前記対象装置同期信号の時間差であって、前記再同期装置決定部は、前記時間差記憶部に記憶された複数の前記時間差を比較し、前記自同期信号に対する時間差が最も大きい前記対象装置同期信号を設定しなおすことを特徴とする。

また、本発明における通信装置は、時分割多重通信にて通信を行う通信装置であって、通信対象である対象通信装置から送信された通信信号を受信し該通信信号から前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号を抽出する対象装置同期信号抽出部と、前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号を発生する自同期信号発生部と、前記対象同期信号と前記自同期信号との時間差を比較し前記時間差を抽出する時間差比較部と、前記時間差を送信する送信部とを備えることを特徴とする。

また、本発明における通信装置は、通信回線にて接続されている通信装置から送信された、前記通信装置の通信対象である対象通信装置から送信された通信信号から抽出された前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号と、前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号との時間差である時間差を受信する受信部と、受信した前記時間差を記憶する時間差記憶部と、記憶された前記時間差を基に前記対象通信装置の前記同期信号を設定しなおすことを決定する再同期装置決定部とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明における同期信号制御方法は、時分割多重通信にて通信を行う通信システムに用いられる同期信号制御方法であって、通信対象である対象通信装置から送信された通信信号を受信し該通信信号から前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号を抽出する対象装置同期信号抽出ステップと、前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号を発生する自同期信号発生ステップと、前記対象同期信号と前記自同期信号との時間差を比較し前記時間差を抽出する時間差比較ステップと、前記通信システムを管理する管理装置に前記時間差を送信する送信ステップと、前記時間差を受信する受信ステップと、受信した前記時間差を記憶する時間差記憶ステップと、記憶された前記時間差を基に前記対象通信装置の前記同期信号を設定しなおすことを決定する再同期装置決定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、フレーム同期の同期ずれが発生している場合に、同期ずれが発生していることを迅速に検出することができ、また、基地局が設置されている場所に出向かなくても同期ずれが発生している基地局を特定することができる。さらに、その特定された基地局に対し迅速に再同期処理を行うことができるのでユーザーに対する通信品質の低下時間を短時間にとどめることができる。

以下、本発明の一実施形態による通信システム、通信装置、管理装置及び同期信号制御方法について図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示す構成図である。本発明の一実施形態による通信システムは複数の基地局装置１、複数の移動局装置４及びネットワーク２と、を含んで構成されている。基地局装置２は通常、ネットワーク２及び移動局装置４と通信を行う。

移動局装置４は、制御部と、通信部と、記憶部と、操作部と、表示部と（いずれも図示せず）を含んで構成されている。制御部は、移動局装置４の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。通信部は、制御部からの指示にもとづいて音声信号や通信用パケットを出力したり、ほかの通信装置から送信される音声信号や通信用パケット等を受信して制御部に出力したりする。記憶部は、制御部が行う処理に関するプログラムを保持している。操作部ユーザーが移動局を使用する際に命令を入力する部分である。表示部は、例えば液晶表示装置でありユーザーに対する各種情報を表示する。

基地局装置１は、図１に示すように複数存在しそれぞれ基地局１−１、基地局１−２、…、基地局１−ｎであって、ネットワーク２によりそれぞれ管理装置３と接続されている。

図６は基地局装置１の構成図である。ここでは、基準基地局と呼ばれる基地局装置１−１を示している。基準基地局とはフレーム同期の基準となる基地局装置である。図６においてアンテナ１１は通信信号の送出や受信をする。制御部１９は、基地局装置１−１１の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。ネットワークインターフェイス部１８は、ネットワーク２と接続されておりネットワーク２からの音声信号や通信用パケット等を受信して送受信部１２に出力したり、送受信部１２からの音声信号や通信用パケット等をネットワーク２に対して送信したりするほか、後述する比較部１５が算出する時間差と受信強度検出部１６が検出した受信信号の受信強度をネットワーク２経由で管理装置３に送信する。送受信部１２は、アンテナ１１が受信した、移動局装置４からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して復調し、ネットワークインターフェイス部１８に出力したり、ネットワークインターフェイス部１８から入力される音声信号や通信用パケット等を変調してアンテナ１１を介して出力したりする。さらに送受信部１２は受信回路を複数備え、制御部１９からの指示により回路が受信する受信チャネルを適宜切り替えることにより、他の基地局装置１−２…１−ｎが使用している通信チャネルを受信することが可能である。同期信号検出部１３は送受信部１２が受信した他の基地局装置１−２…１−ｎからの通信信号から、それぞれの基地局装置が使用している通信フレームのタイミングを検出する。送受信部１２が受信チャネルを適宜切り替え、同期信号検出部１３が受信した通信フレームからそれぞれの基地局が使用している通信フレームのタイミングを検出する。同期タイミング発生部１４は基地局装置１−１が送受信する通信フレームの基準となるタイミングを生成する。比較部１５は同期信号検出部１３と同期タイミング発生部１４からそれぞれの通信フレームのタイミングを受信し比較を行い、同期タイミング発生部１４が生成した通信フレームのタイミングに対し、同期信号検出部１３が検出した、移動局装置４からの通信信号の通信フレームのタイミングがどの程度ずれているかの時間差を算出する。そしてその結果をネットワークインターフェイス部１８と記憶部１７に送る。受信強度検出部１６は送受信部１２が受信した受信信号の強さ（RSSIやS/N）を検出しその結果を記憶部１７に送信する。記憶部１７は、制御部１９のワークメモリとして動作するほか比較部１５が算出した時間差と受信強度検出部１６が検出した受信信号の強さを基地局ごとに対応させて記憶する。また、この記憶部１７は、制御部１９によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。

基地局装置１−２…１−ｎは基準基地局である基地局装置１−１のスレーブとして機能する基地局装置であり、その構成は上述した基地局装置１−１の構成にくらべ送受信部１２が備える受信回路が１つであること、同期信号検出部１３と比較部１５を備えていない点が異なる。

図７は管理装置３の構成図である。管理装置３は、ネットワーク２の各種状況を管理している装置であり、サーバー装置と呼ばれるコンピュータである。ネットワークインターフェイス部３１は基地局装置１のネットワークインターフェイス部１８が送信する、各基地局装置１の比較部１５が算出した同期タイミングに関する時間差と受信強度検出部１６が検出した受信強度を受信し、記憶部３４におくる。また、後述する再同期装置決定部３３が決定する再同期に関する情報をネットワーク２を介して再同期対象となっている基地局装置１に送信する。記憶部３４はネットワークインターフェイス部３１から各基地局装置１の比較部１５が算出した同期タイミングに関する時間差と受信強度検出部１６が検出した受信強度を基地局ごとに対応付けて記憶する。図４に記憶部３４に記憶される各基地局装置に対応した通信フレームのタイミングの時間差と受信信号の受信強度のテーブルを示す。同期ずれ判定部３２は、同期ずれを判定するための基準である基準時間差を同期ずれ判定のための閾値としてあらかじめ記憶している。ネットワークインターフェイス部３１が受信したまたは記憶部３４に記憶された各基地局装置１に関する通信フレームの時間差と、前記基準時間差を比較し同期ずれが発生しているかどうか判定する。再同期装置決定部３３は記憶部３４に各基地局装置１に対応付けて記憶された基地局装置１の比較部１５が算出した同期タイミングに関する時間差に基づいて通信フレームの同期タイミングを設定しなおす基地局装置１を決定しそのデータをネットワークインターフェイス部３１に送信する。制御部３５は管理装置３の各種制御を行う。表示部３６はたとえばLEDや液晶表示装置であり、同期ずれを起こしている基地局装置１に関する情報たとえば基地局装置の固有番号、その所在地、同期ずれの時間差、基準基地局装置が受信している他の基地局装置からの受信信号強度及び再同期処理を行う基地局装置の固有番号が表示される。また、管理装置３の動作状況も表示される。

次に、本発明の通信システム、通信装置、管理装置及び同期信号制御方法について動作を説明する。図５は本発明における同期確認動作に関するフローチャートである。

基準基地局である基地局装置１−１は、あらかじめ決められた時間間隔で各基地局装置１の通信フレームのずれ（同期ずれ）に関する測定を開始する。基地局装置１−１は、他のスレーブである基地局（基地局装置１−２…１−ｎ）の通信チャネルを受信し、通信フレームのタイミングに関し、基地局装置１−１に備えられている同期タイミング発生部１４が生成した通信フレームのタイミングに対し、同期信号検出部１３が検出した、移動局装置４からの通信信号の通信フレームのタイミングがどの程度ずれているかの時間差を算出する。それとともに、各基地局装置（基地局装置１−２…１−ｎ）から受信した通信信号の受信強度を検出し上記算出した時間差とともに、基地局装置ごとに対応させて検出データとして記憶する（Ｓ１）。

そして、記憶した前記検出データをネットワーク２を介して管理装置３に送信する（Ｓ２）。次に管理装置３は、前記検出データを受信し同期ずれが発生しているかどうかを判断する。管理装置３にある同期ずれ判定部３２は、受信した検出データに含まれる通信フレームの時間差を記憶部３４にあらかじめ記憶されている閾値と比較し、閾値を超えている場合は比較した時間差をもつ（発生している）基地局装置１を同期ずれが発生していると判定する（Ｓ３）。その際、図４の基地局情報テーブルに同期ずれ発生基地局として記録する（「同期ずれ発生」欄に○印を表示する）。具体的には記憶部３４において該基地局に対し同期ずれであることを示すフラグを立てる（Ｓ４）。同期ずれが発生していないと判定した場合には処理を終了する。制御部３５は表示部３６に対し上述した、同期ずれを起こしている基地局装置１に関する情報（基地局装置の固有番号、同期ずれの時間差など）を表示するよう指示し表示部３６はその指示に従い表示を行う（Ｓ５）。その際、同期ずれ量や同期ずれを起こしている基地局装置の数に応じて管理者に対し注意を促すような表示（たとえば、表示部の全面を赤い画面にして点滅を行う。）を行うことで表示部はアラームとしての機能も備える。

つづいて、制御部３５はネットワーク２における通信データ量に応じて再同期動作の行い方について、全ての基地局装置１を対象に一斉に再同期処理を行うか、最優先と判断される特定の基地局装置１についてだけ再同期処理を行うか判断を行う（Ｓ６）。特定の基地局装置１についてだけ再同期処理を行うか判断を行う場合には、再同期装置決定部３３は、ネットワークインターフェイス部３１が受信したまたは記憶部３４に記憶された各基地局装置１に関する通信フレームの時間差の中でもっとも時間ずれ量が大きい基地局装置１を再同期基地局に設定し（Ｓ７）、続いて該当基地局装置に対し再同期処理を行うよう指示をする（Ｓ８）。全ての基地局装置１を対象に一斉に再同期処理を行う場合には、全ての基地局装置１を再同期基地局に設定し、再同期処理を行うよう指示を行う（Ｓ９）。

最同期処理の指示をされた基地局装置１は、それぞれ再同期処理を実施する。最同期処理は、各基地局の同期発生部を一旦停止し、基準基地局からネットワーク２を通じて送信される同期信号に基づき同期発生部で生成される同期信号のタイミングを調整し通信フレームのタイミングが基準基地局装置１−１の通信フレームのタイミングと一致するようにしてフレーム同期がとれるようにする（Ｓ１０）。

なお、記憶部３４に記憶された各基地局装置からの受信強度を基に、あらかじめ決めた受信強度より通信信号の受信強度が低い基地局については、基準基地局をほかの基準基地局に切り替えるようハンドオーバを指示することとしてもよい。これは、受信強度が低い場合には同期測定の失敗や、通信フレームのタイミングに関する正確な時間差を測定しにくいことが考えられるからである。

以上のように、本発明の通信システム、通信装置、管理装置及び同期制御方法によれば、フレーム同期の同期ずれが発生している場合に、同期ずれが発生していることを迅速に検出することができ、また、基地局が設置されている場所に出向かなくても同期ずれが発生している基地局を特定することができる。さらに、その特定された基地局に対し迅速に再同期処理を行うことができるのでユーザーに対する通信品質の低下時間を短時間にとどめることができる。

本発明の一実施形態の構成を示す構成図である。 本発明の背景技術を説明する通信フレームを示す図である。 本発明の背景技術を説明する通信フレームを示す図である。 本発明の一実施形態における基地局情報テーブルである。 本発明の一実施形態におけるフローチャートである。 本発明の一実施形態の構成を示す基地局装置の構成図である。 本発明の一実施形態の構成を示す管理装置の構成図である。

符号の説明

１ 基地局装置、２ ネットワーク、３ 管理装置、４ 移動体装置、５ 交換機、１１ アンテナ、１２ 送受信部、１３ 同期信号検出部、１４ 同期タイミング発生部、１５ 比較部、１６ 受信強度検出部、１７ 記憶部、１８ ネットワークインターフェイス部、１９ 制御部、３１ 送受信部、３２ 判定部、３３ 再同期装置決定部、３４ 記憶部、３５制御部、３６ 表示部

Claims (6)

1. 時分割多重通信にて通信を行う通信システムに含まれ、
   通信対象である対象通信装置から送信された通信信号を受信し該通信信号から前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号を抽出する対象装置同期信号抽出部と、
   前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号を発生する自同期信号発生部と、
   前記対象同期信号と前記自同期信号との時間差を比較し前記時間差を抽出する時間差比較部と、前記通信システムを管理する管理装置に前記時間差を送信する送信部と、を備える通信装置と、
   前記時間差を受信する受信部と、受信した前記時間差を記憶する時間差記憶部と、記憶された前記時間差を基に前記対象通信装置の前記同期信号を設定しなおすことを決定する再同期装置決定部と、を備える管理装置と、
   からなる通信システム。
2. 前記時間差記憶部は、複数の前記時間差を記憶することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記時間差は、前記自同期信号に対する前記対象装置同期信号の時間差であって、前記再同期装置決定部は、前記時間差記憶部に記憶された複数の前記時間差を比較し、前記自同期信号に対する時間差が最も大きい前記対象装置同期信号を設定しなおすことを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 時分割多重通信にて通信を行う通信装置であって、
   通信対象である対象通信装置から送信された通信信号を受信し該通信信号から前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号を抽出する対象装置同期信号抽出部と、
   前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号を発生する自同期信号発生部と、
   前記対象同期信号と前記自同期信号との時間差を比較し前記時間差を抽出する時間差比較部と、
   前記時間差を送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
5. 通信回線にて接続されている通信装置から送信された、
   前記通信装置の通信対象である対象通信装置から送信された通信信号から抽出された前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号と、前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号との時間差である時間差を受信する受信部と、
   受信した前記時間差を記憶する時間差記憶部と、
   記憶された前記時間差を基に前記対象通信装置の前記同期信号を設定しなおすことを決定する再同期装置決定部と、を備えることを特徴とする管理装置。
6. 時分割多重通信にて通信を行う通信システムに用いられる同期信号制御方法であって、
   通信対象である対象通信装置から送信された通信信号を受信し該通信信号から前記対象通信装置の同期信号である対象装置同期信号を抽出する対象装置同期信号抽出ステップと、
   前記対象通信装置を含む他の通信装置と通信を行うための同期信号である自同期信号を発生する自同期信号発生ステップと、
   前記対象同期信号と前記自同期信号との時間差を比較し前記時間差を抽出する時間差比較ステップと、前記通信システムを管理する管理装置に前記時間差を送信する送信ステップと、
   前記時間差を受信する受信ステップと、
   受信した前記時間差を記憶する時間差記憶ステップと、
   記憶された前記時間差を基に前記対象通信装置の前記同期信号を設定しなおすことを決定する再同期装置決定ステップと、
   を含むことを特徴とする同期信号制御方法。

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