JP2008301134A - 無線基地局及び送信タイミング調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時分割復信方式が用いられる場合において、導入コストの抑制及び移動端末と無線基地局との通信を中断の回避を実現しつつ、下り方向フレームの送信タイミングを他の無線基地局と同期させることができる無線基地局及び送信タイミング調整方法を提供する。
【解決手段】無線基地局１０１は、下り方向フレームの所定位置に配置され、下り方向フレームを構成する他の信号との識別が可能な与干渉信号に基づいて、無線基地局１０１が送信する下り方向フレームの送信タイミングである自局送信タイミングと、他の無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングである他局送信タイミングとのずれを検出する与干渉信号検出部１４５と、検出されたずれに基づいて、自局送信タイミングを調整し、または他局送信タイミングを他の無線基地局に調整させるフレームタイミング制御部１４７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、時分割復信方式に従って、下り方向フレームの送信と上り方向フレームの受信とを交互に繰り返す、無線基地局、及び当該下り方向フレームの送信タイミング調整方法に関する。

無線基地局から移動端末に向けた下り方向フレームと、移動端末から無線基地局に向けた上り方向フレームとを所定の間隔ごとに交互に送信する時分割復信方式（ＴＤＤ）では、各無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングを同期させることが重要である。一般的に、各無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングを同期させるためには、ＧＰＳからの受信信号などに基づいて生成された高精度なクロックソースが用いられる。

また、高精度なクロックソースを各無線基地局に配備すると、無線基地局の導入コストが上昇するため、特定の無線基地局（マスター無線基地局）にのみ高精度なクロックソースを配備し、他の無線基地局（スレーブ無線基地局）は、当該特定の無線基地局から送信される下り方向フレームのタイミング（周波数）に自局での信号処理に用いられる基準周波数を従属させることによって、各無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングを同期させる同期方法が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１６４８３７号公報（第５−６頁、第７図）

しかしながら、上述した従来の同期方法には、次のような問題があった。すなわち、スレーブ無線基地局が、マスター無線基地局から送信される下り方向フレームのタイミングに自局の基準周波数を従属させる処理を実行する間、スレーブ無線基地局とマスター無線基地局との間において同期用信号が送受信されるため、移動端末と無線基地局との通信が中断するといった問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、時分割復信方式が用いられる場合において、導入コストの抑制及び移動端末と無線基地局との通信を中断の回避を実現しつつ、下り方向フレームの送信タイミングを他の無線基地局と同期させることができる無線基地局及び送信タイミング調整方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、時分割復信方式に従って、下り方向フレーム（下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬ）の送信と上り方向フレーム（上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬ）の受信とを交互に繰り返す無線基地局（例えば、無線基地局１０１）であって、前記下り方向フレームの所定位置に配置され、前記下り方向フレームを構成する他の信号との識別が可能な与干渉信号（与干渉信号Ｓ１）に基づいて、前記無線基地局が送信する前記下り方向フレームの送信タイミングである自局送信タイミングと、他の無線基地局（例えば、無線基地局１０２）が送信する下り方向フレームの送信タイミングである他局送信タイミングとのずれ（ずれＤ）を検出する検出部（与干渉信号検出部１４５）と、前記検出部によって検出された前記ずれに基づいて、前記自局送信タイミングを調整し、または前記他局送信タイミングを前記他の無線基地局に調整させる調整部（フレームタイミング制御部１４７）とを備えることを要旨とする。

このような無線基地局によれば、与干渉信号に基づいて、下り方向フレームの自局送信タイミングと、下り方向フレームの他局送信タイミングとのずれが検出される。つまり、時分割復信方式では、下り方向フレームの自局送信タイミングと、下り方向フレームの他局送信タイミングとが同期している場合、無線基地局が下り方向フレームに含まれる与干渉信号を受信することは生じ得ない。

一方、下り方向フレームの自局送信タイミングと、下り方向フレームの他局送信タイミングとが同期しない状態になると、無線基地局は、他の無線基地局が送信する下り方向フレームに含まれる与干渉信号を受信することとなる。本発明では、このような時分割復信方式における特性を利用して、下り方向フレームの自局送信タイミングと、下り方向フレームの他局送信タイミングとのずれが検出される。また、無線基地局は、検出したずれに基づいて、自局送信タイミングを調整し、または他局送信タイミングを他の無線基地局に調整させる。

すなわち、このような無線基地局によれば、高精度なクロックソースを用いることなく、複数の無線基地局において下り方向フレームの送信タイミングを同期させることができる。さらに、下り方向フレームの送信タイミングを調整する際に移動端末と無線基地局との通信を中断する必要もない。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記検出部は、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、前記調整部は、前記検出部によって検出された前記時間差が小さくなるように前記自局送信タイミングを調整することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記下り方向フレームと前記上り方向フレームとを含むフレーム（フレームＦ１）は、時間軸に沿った位置に応じたカウント値（例えば、０〜５０，０００）が対応付けられており、前記検出部は、前記他の無線基地局から送信された前記下り方向フレームに含まれる前記与干渉信号を受信した際における前記無線基地局での前記カウント値を検出し、前記調整部は、前記検出部によって検出された前記カウント値に基づいて前記自局送信タイミングを調整することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記検出部は、前記他の無線基地局から送信された前記下り方向フレームに含まれる前記与干渉信号の先端（先端Ｈ１）を受信したときにおける前記無線基地局での前記カウント値である先端カウント値（４５，０００）と、前記他の無線基地局から送信された前記下り方向フレームに含まれる前記与干渉信号の後端（後端Ｔ１）を受信したときにおける前記無線基地局での前記カウント値である後端カウント値（例えば、４９，０００）とを検出し、前記調整部は、前記検出部によって検出された前記先端カウント値と前記後端カウント値との差に基づいて前記自局送信タイミングを調整することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記検出部は、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、前記調整部は、前記検出部によって検出された前記時間差を前記他の無線基地局に通知することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を前記他の無線基地局から受信する受信部（通信ＩＦ部１３１）を備え、前記調整部は、前記受信部が受信した前記時間差が小さくなるように前記自局送信タイミングを調整することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第６の特徴に係り、前記調整部は、前記他の無線基地局から受信した前記時間差と、前記検出部によって検出された前記時間差とに基づいて、前記自局送信タイミングを調整するか否かを判定することを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第１乃至第７の特徴に係り、前記与干渉信号は、前記下り方向フレームの先端部分（領域Ａ１）または後端部分（領域Ａ２）に配置されることを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、時分割復信方式に従って、下り方向フレームの送信と上り方向フレームの受信とを交互に繰り返す無線基地局における前記下り方向フレームの送信タイミング調整方法であって、前記下り方向フレームの所定位置に配置され、前記下り方向フレームを構成する他の信号との識別が可能な与干渉信号に基づいて、前記無線基地局が送信する前記下り方向フレームの送信タイミングである自局送信タイミングと、他の無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングである他局送信タイミングとのずれを検出するステップと、検出された前記ずれに基づいて、前記自局送信タイミングを調整し、または前記他局送信タイミングを前記他の無線基地局に調整させるステップとを備えることを要旨とする。

本発明の第１０の特徴は、本発明の第９の特徴に係り、前記検出するステップでは、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、前記調整するステップでは、検出された前記時間差が小さくなるように前記自局送信タイミングを調整することを要旨とする。

本発明の第１１の特徴は、本発明の第９の特徴に係り、前記検出するステップでは、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、前記調整するステップでは、検出された前記時間差を前記他の無線基地局に通知することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、時分割復信方式が用いられる場合において、導入コストの抑制及び移動端末と無線基地局との通信を中断の回避を実現しつつ、下り方向フレームの送信タイミングを他の無線基地局と同期させることができる無線基地局及び送信タイミング調整方法を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。具体的には、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態、具体的には、（１．１）無線通信システムの全体概略構成、（１．２）無線基地局の機能ブロック構成、及び（１．３）無線通信システムの動作について説明する。

（１．１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。無線通信システム１は、IEEE802.16eなどにおいて規定されるモバイルＷｉＭＡＸに準拠している。

図１に示すように、無線通信システム１は、ＩＰネットワーク１０、無線基地局１０１〜１０３、及び移動端末２００によって構成される。なお、無線通信システム１に含まれる無線基地局及び移動端末の数は、図１に示す数に限定されない。

ＩＰネットワーク１０は、ＩＰパケットを転送する有線通信ネットワークである。ＩＰネットワーク１０は、無線基地局１０１〜１０３に接続される。無線基地局１０１〜１０３は、ＩＰネットワーク１０を介して通信を実行することができる。

無線基地局１０１〜１０３は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）に従った無線信号を送受信する。また、無線通信システム１では、時分割復信方式（ＴＤＤ）が用いられており、無線基地局１０１〜１０３は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬ（図１において不図示、図４参照）の移動端末２００への送信と、上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬ（図４参照）の移動端末２００からの受信とを交互に繰り返す。

無線基地局１０１〜１０３は、移動端末２００との無線通信を実行することができるエリアであるセルＣ１〜Ｃ３をそれぞれ形成する。

（１．２）無線基地局の機能ブロック構成
図２は、無線基地局１０１の機能ブロック構成図である。無線基地局１０１は、送受信処理機能を実現するブロックと、同期処理機能を実現するブロックとによって構成される。なお、無線基地局１０２，１０３も無線基地局１０１と同様も機能ブロック構成を有する。

（１．２．１）送受信処理機能ブロック
図２に示すように、無線基地局１０１は、送受信処理機能を実現するブロックとして、アンテナ１１１、切替部１１３、変調部１１５、送信処理部１１７、受信処理部１１９、復調部１２１、周波数シンセサイザ１２３、時分割多重・分離部１２５、符号化部１２７、復号化部１２９及び通信ＩＦ部１３１を備える。

アンテナ１１１は、送信処理部１１７から出力された無線周波数帯の信号を移動端末２００に向けて送信する。また、アンテナ１１１は、移動端末２００または無線基地局１０２，１０３から送信された無線周波数帯の信号を受信し、受信処理部１１９に出力する。

切替部１１３は、ＴＤＤに従った下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬの受信タイミングとに応じて、アンテナ１１１と送信処理部１１７とを接続したり、アンテナ１１１と受信処理部１１９とを接続したりする。

変調部１１５は、時分割多重・分離部１２５から出力されたユーザデータや制御データを含むベースバンド信号を所定のディジタル変調方式（例えば、ＱＡＭ）に基づいて変調する。

送信処理部１１７は、変調部１１５から出力された変調信号をＯＦＤＭＡに従った無線周波数帯の信号に変換する処理を実行する。

受信処理部１１９は、アンテナ１１１を介して受信した無線周波数帯の信号を所定のディジタル変調方式に従った変調信号に変換する処理を実行する。

復調部１２１は、受信処理部１１９から出力された変調信号を復調することによってベースバンド信号に変換し、変換したベースバンド信号を時分割多重・分離部１２５に出力する。

周波数シンセサイザ１２３は、局部発振器を有し、送信処理部１１７及び受信処理部１１９において必要となる所定の周波数を有する信号を出力する。

時分割多重・分離部１２５は、符号化部１２７から出力されたデータの時分割多重を実行し、ベースバンド信号として変調部１１５に出力する。また、時分割多重・分離部１２５は、復調部１２１から出力されたベースバンド信号に含まれる多重データの分離を実行し、分離した符号化データを復号化部１２９に出力する。

符号化部１２７は、通信ＩＦ部１３１から出力されたユーザデータや制御データの符号化を実行する。

復号化部１２９は、時分割多重・分離部１２５から出力された符号化データの復号化を実行する。

通信ＩＦ部１３１は、ＩＰネットワーク１０と接続するための通信インタフェースを提供する。通信ＩＦ部１３１は、ＩＰネットワーク１０を介して、他の無線基地局（無線基地局１０２，１０３）と、各種情報を送受信する。

（１．２．２）フレーム構成
図４は、無線基地局１０１が送受信するフレームＦ１の構成図である。図４に示すように、フレームＦ１は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬと、上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬとによって構成される。フレームＦ１内における特定の位置は、時間軸に沿ったＯＦＤＭＡのシンボル番号と、周波数軸に沿ったサブチャネルの番号とによって示される。

下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬと上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬとは、無線基地局１０１と移動端末２００との間において交互に送受信される。

下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬは、無線基地局１０１から移動端末２００に向けて送信される。下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの先端部分には、移動端末２００がフレームＦ１との同期を確立するために用いられプリアンブルＰＡ、及びフレームＦ１の構成などが示されるマップＭとが配置される。

さらに、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬには、他の無線基地局が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングとのずれＤ（図４において不図示、図５（ｂ）参照）の検出に用いられる与干渉信号Ｓ１が配置される。

与干渉信号Ｓ１は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの所定位置、具体的には、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬ内の一部のサブチャネル及びＯＦＤＭＡシンボルの領域を用いて送信される。与干渉信号Ｓ１は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬを構成する他の信号、つまり、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬ内の他のサブチャネル及びＯＦＤＭＡシンボルを用いて送信される信号との識別が可能なパターンを有する。

与干渉信号Ｓ１は、図４に示す斜線部分を用いて送信される。なお、与干渉信号Ｓ１の送信に用いられるサブチャネル（周波数）は、必ずしも上端または下端でなくてもよい。また、与干渉信号Ｓ１は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの時間（ＯＦＤＭＡシンボル）内であれば、どの位置でもよいが、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの先端部分（図中の領域Ａ１）、または下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの後端部分（図中の領域Ａ２）に配置することが好ましい。

上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬは、移動端末２００から無線基地局１０１に向けて送信される。

下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬと上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬとの間には、ガードタイムＧｄｕが設けられる。同様に、上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬと下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬとの間には、ガードタイムＧｕｄが設けられる。

フレームＦ１は、フレーム周期Ｐ（例えば、５ｍｓ）に従って繰り返される。本実施形態では、フレームＦ１は、時間軸に沿った位置に応じたカウント値が対応付けられる。具体的には、プリアンブルＰＡの先端には、カウント値＝０が対応付けられ、ガードタイムＧｕｄの後端には、カウント値＝５０，０００が対応付けられる。

（１．２．３）同期処理機能ブロック
図２に示すように、無線基地局１０１は、同期処理機能を実現するブロックとして、与干渉信号生成部１４１、タイミングクロック生成部１４３、与干渉信号検出部１４５及びフレームタイミング制御部１４７を備える。

与干渉信号生成部１４１は、与干渉信号Ｓ１を生成する。また、与干渉信号生成部１４１は、生成した与干渉信号Ｓ１を変調部１１５に出力する。変調部１１５及び送信処理部１１７は、与干渉信号生成部１４１から出力された与干渉信号Ｓ１を含む下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬを生成する。

タイミングクロック生成部１４３は、フレームタイミング制御部１４７に基づいて、送信処理部１１７から送信される下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを制御するタイミングクロックを生成する。タイミングクロック生成部１４３によって生成されたタイミングクロックは、送信処理部１１７に出力される。送信処理部１１７は、タイミングクロック生成部１４３から出力されたタイミングクロックに基づいて、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを決定する。

与干渉信号検出部１４５は、復調部１２１によって復調されたベースバンド信号に与干渉信号Ｓ１が含まれるか否かを検出する。すなわち、与干渉信号検出部１４５は、与干渉信号Ｓ１に基づいて、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（自局送信タイミング）と、他の無線基地局（例えば、無線基地局１０２）が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（他局送信タイミング）とのずれＤ（図５（ｂ）参照）を検出する。

与干渉信号検出部１４５は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとの時間差を検出する。

具体的には、与干渉信号検出部１４５は、他の無線基地局から送信された下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を受信した際における無線基地局１０１でのカウント値（０〜５０，０００）を検出する。なお、カウント値による具体的な送信タイミングの時間差の検出方法については、後述する。

フレームタイミング制御部１４７は、与干渉信号検出部１４５によって検出されたずれＤに基づいて、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングを調整する。本実施形態において、フレームタイミング制御部１４７は、調整部を構成する。

具体的には、フレームタイミング制御部１４７は、与干渉信号検出部１４５によって検出された送信タイミングの時間差が小さくなるように、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングを調整する。

（１．３）無線通信システムの動作
次に、無線通信システム１の動作について説明する。具体的には、無線基地局１０１と無線基地局１０２との間において、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを同期させる動作について説明する。

本実施形態では、無線基地局１０２が送信した下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を無線基地局１０１が受信した場合、つまり、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（他局送信タイミング）がずれていることを無線基地局１０１が検出する。

無線基地局１０１は、当該送信タイミングのずれを検出した場合、無線基地局１０２の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングに合うように、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整する。つまり、本実施形態では、無線基地局１０１が、無線基地局１０２による下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングに従属する。

図３は、無線基地局１０１によるの送信タイミングの調整動作フローを示す。

ステップＳ１０において、無線基地局１０１は、移動端末２００から上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬを受信する。

ここで、図５（ａ）及び（ｂ）は、無線基地局１０１及び無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、移動端末２００が送信する上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬの送信タイミングの関係を示す。

具体的には、図５（ａ）は、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（自局送信タイミング）と、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（他局送信タイミング）とが同期している状態を示す。なお、図５（ａ）及び（ｂ）では、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬを“ＤＬ”と表記し、上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬを“ＵＬ”と表記する。

上述したように、無線通信システム１では、ＴＤＤが用いられいる。このため、自局送信タイミングと他局送信タイミングとが同期している場合、無線基地局１０１は、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を受信することは生じ得ない。

一方、図５（ｂ）は、自局送信タイミングと他局送信タイミングとが同期していない状態の一例を示す。この場合、無線基地局１０１は、移動端末２００から上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬを受信する期間において、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を受信することとなる。

図２に示すように、ステップＳ２０において、無線基地局１０１は、受信した上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬに含まれる信号の復調処理を実行し、当該信号をベースバンド信号に変換する。

ステップＳ３０において、無線基地局１０１は、復調したベースバンド信号の種類を判定する。

ステップＳ４０において、無線基地局１０１は、復調したベースバンド信号の種類が与干渉信号Ｓ１か否かを判定する。つまり、無線基地局１０１は、上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬの受信期間において与干渉信号Ｓ１を受信した場合、隣接する無線基地局１０２と下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングが同期していないと判定する。

復調したベースバンド信号の種類が与干渉信号Ｓ１である場合（ステップＳ４０のＹＥＳ）、ステップＳ５０において、無線基地局１０１は、与干渉信号Ｓ１を受信した際における無線基地局１０１でのカウント値（０〜５０，０００）を検出する。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、無線基地局１０１の与干渉信号検出部１４５は、無線基地局１０２から送信された下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１の先端Ｈ１を受信したときにおける無線基地局１０１でのカウント値である先端カウント値（例えば、４５，０００）と、無線基地局１０２から送信された下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１の後端Ｔ１を受信したときにおける無線基地局１０１でのカウント値である後端カウント値（例えば、４９，０００）とを検出する。

ステップＳ６０において、無線基地局１０１は、検出した先端カウント値（４５，０００）と後端カウント値（４９，０００）との差、つまり、時間差に基づいて、自局送信タイミングを調整する。

（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングがずれている場合、無線基地局１０１が、無線基地局１０２の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングに合うように、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整した。

本実施形態では、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングがずれている場合、無線基地局１０１は、無線基地局１０２に当該送信タイミングがずれていることを通知する。

無線基地局１０２は、無線基地局１０１からの当該通知に基づいて、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを自局において調整するか否かを判定する。

なお、以下、上述した本発明の第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分については、その説明を適宜省略する。

（２．１）無線基地局の機能ブロック構成
本実施形態に係る無線基地局１０１〜１０３の機能ブロック構成は、第１実施形態に係る無線基地局１０１と同様である（図２参照）。

但し、後述するカウント値を他の無線基地局と送受信するため、通信ＩＦ部１３１とフレームタイミング制御部１４７とが接続される。

本実施形態では、通信ＩＦ部１３１は、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（自局送信タイミング）と、他の無線基地局（無線基地局１０２，１０３）が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬ（他局送信タイミング）との時間差を、当該他の無線基地局から受信する。本実施形態において、通信ＩＦ部１３１は、受信部を構成する。

（２．２）無線基地局の動作フロー
図６は、無線基地局１０１及び無線基地局１０２による下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの調整動作フローを示す。図６に示すステップＳ１１０の処理は、図３に示したステップＳ５０の処理に引き続いて実行される。

また、ここでは、図７に示すように、無線基地局１０１及び無線基地局１０２の両無線基地局において、他の無線基地局からの与干渉信号Ｓ１の受信を検出する。

図６に示すように、ステップＳ１１０において、無線基地局１０１は、検出したカウント値を他の無線基地局（無線基地局１０２）に送信する。具体的には、無線基地局１０１のフレームタイミング制御部１４７は、与干渉信号検出部１４５によって検出されたカウント値、つまり、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとの時間差を無線基地局１０２に通知する。

ここで、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとが同期している場合、無線基地局１０１は、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬを用いて無線基地局１０２に当該カウント値を通知することはできない。本実施形態では、ずれＤが生じていることを利用して、無線基地局１０１から無線基地局１０２にカウント値を通知する。

具体的には、無線基地局１０１は、ずれＤの生じている時間枠内に当該カウント値を含める。例えば、無線基地局１０１は、時間枠ＴＦ１において検出したずれＤの程度を示すカウント値を、同様なずれＤが生じている時間枠ＴＦ２において下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含める。

なお、無線基地局１０１は、カウント値に代えて、無線基地局１０２に対して下り方向サブフレームＳＦＤＬの送信タイミングの調整を要求する調整要求を送信してもよい。

ステップＳ１２０において、無線基地局１０２は、無線基地局１０１によって送信されたカウント値を受信する。

ステップＳ１３０において、無線基地局１０２は、無線基地局１０１からの与干渉信号Ｓ１を受信した際における無線基地局１０１でのカウント値を検出する。なお、ステップＳ１３０の処理は、ステップＳ１２０の処理よりも前に実行しても構わない。

ステップＳ１４０において、無線基地局１０２は、無線基地局１０１から受信したカウント値に基づいて、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整するか否かを判定する。

例えば、無線基地局１０２は、無線基地局１０１以外の無線基地局、具体的には、無線基地局１０３から同様なカウント値を受信したか否かによって、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整するか否かを判定する。なお、当該判定方法の具体例については、後述する。

自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整する場合（ステップＳ１４０のＹＥＳ）、ステップＳ１５０において、無線基地局１０２は、検出したカウント値に基づいて、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整する。なお、ステップＳ１３０において、無線基地局１０２は、無線基地局１０１から受信したカウント値に基づいて、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬと、無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬとの時間差が小さくなるように、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整してもよい。

自局ではなく、無線基地局１０１が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを無線基地局１０１に調整させる場合（ステップＳ１４０のＮＯ）、ステップＳ１６０において、無線基地局１０２は、無線基地局１０１に対して下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの調整を要求する調整要求を送信する。

ステップＳ１７０において、無線基地局１０１は、ステップＳ１１０の処理において検出したカウント値に基づいて、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整する。

（２．３）送信タイミングを調整する無線基地局の判定
表１は、無線基地局１０１〜１０３における下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの調整動作例を示す。具体的には、無線基地局１０２が無線基地局１０１及び無線基地局１０３から当該送信タイミングの変更要求を受信した場合における動作例を示す。

なお、表１において、例えば、無線基地局１０１は、［１０１］と表記する。表１に示すように、無線基地局１０１〜１０３（具体的には、フレームタイミング制御部１４７）は、他の無線基地局から受信した送信タイミングの前進要求または後退要求、具体的には、カウント値（時間差）と、自局の与干渉信号検出部１４５によって検出されたカウント値（時間差）とに基づいて、自局の下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミング（自局送信タイミング）を調整するか否かを判定する。

本実施形態では、複数（特に３以上）の無線基地局が、自律的に下り方向サブフレームＳＦＤＬの送信タイミングを同期するように動作する必要があるため、他の無線基地局から通知（要求）を受信した場合、必ず何らかの処理を実行し、状態が遷移するように配慮されている。このように各無線基地局を動作させることによって、何ら処理が実行されず、特定の状態で固定してしまう状態が回避される。

（作用・効果）
無線通信システム１（無線基地局１０１〜１０３）によれば、与干渉信号Ｓ１に基づいて、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとのずれが検出される。つまり、時分割復信方式では、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとが同期している場合、無線基地局１０１〜１０３が下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を受信することは生じ得ない。

一方、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとが同期しない状態になると、無線基地局１０１〜１０３は、他の無線基地局が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を受信することとなる。本実施形態では、このような時分割復信方式における特性を利用して、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングと、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの他局送信タイミングとのずれＤが検出される。また、無線基地局１０１〜１０３は、検出したずれＤに基づいて、自局送信タイミングを調整し、または他局送信タイミングを他の無線基地局に調整させる。

すなわち、無線通信システム１によれば、高精度なクロックソースを用いることなく、複数の無線基地局において下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを同期させることができる。さらに、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整する際に移動端末２００と無線基地局との通信を中断する必要もない。

本実施形態では、時間軸に沿ったフレームＦ１の位置に応じたカウント値に基づいて下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの時間差が小さくなるように送信タイミングが調整される。具体的には、他の無線基地局から送信された下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１を受信した際における自局でのカウント値に基づいて、当該送信タイミングが調整される。

すなわち、カウント値に基づいて下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを緻密に調整することができるため、迅速にずれＤを解消することができる。

また、本実施形態では、検出したカウント値（または送信タイミングの前進・後退要求）が当該カウント値を検出した無線基地局から他の無線基地局に通知される。また、カウント値（または送信タイミングの前進・後退要求）を受信した無線基地局（例えば、無線基地局１０２）は、何れの無線基地局において下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整すべきかを判定する。

このため、複数（特に３以上）の無線基地局において、自律的に下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを同期させることができる。

（その他の実施形態）
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬにおける与干渉信号Ｓ１の位置は固定されていたが、与干渉信号Ｓ１の位置は、必ずしも固定されていなくてもよく、例えば、ＩＰネットワーク１０を介した無線基地局の通信や時間帯によって動的に変更してもよい。

上述した実施形態では、時間軸に沿ったフレームＦ１の位置に応じたカウント値に基づいて下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの時間差が小さくなるように送信タイミングが調整されていたが、以下のように変更してもよい。すなわち、無線基地局（フレームタイミング制御部１４７）は、他の無線基地局から送信された下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬに含まれる与干渉信号Ｓ１が受信できなくなるまで、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの自局送信タイミングをずらし続けるようにしてもよい。

また、無線基地局１０１〜１０３は、無線基地局間の距離に応じた伝搬遅延時間（無線基地局間の距離を電波の速度（３×１０^８ｍ／秒）で除した数値）を考慮して、下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングを調整してもよい。

上述した実施形態では、モバイルＷｉＭＡＸを例として説明したが、本発明が適用可能な無線通信システムは、モバイルＷｉＭＡＸに限定されるものではない。例えば、本発明が適用可能な無線通信システムは、必ずしもマルチキャリアを利用しなくても構わない。また、無線基地局１０１〜１０３は、アンテナ１１１の指向性を適応的に制御するアダプティブアレイ制御を実行するようにしてもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局１０１の機能ブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る無線基地局１０１による下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの調整動作フローを示す図である。 本発明の実施形態に係る無線基地局が送受信するフレームＦ１の構成図である。 本発明の第１実施形態に係る無線基地局１０１及び無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、移動端末２００が送信する上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬの送信タイミングの関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る無線基地局１０１及び無線基地局１０２による下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングの調整動作フローを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る無線基地局１０１及び無線基地局１０２が送信する下り方向サブフレームＳＦ_ＤＬの送信タイミングと、移動端末２００が送信する上り方向サブフレームＳＦ_ＵＬの送信タイミングの関係を示す図である。

符号の説明

１…無線通信システム、１０…ＩＰネットワーク、１０１〜１０３…無線基地局、１１１…アンテナ、１１３…切替部、１１５…変調部、１１７…送信処理部、１１９…受信処理部、１２１…復調部、１２３…周波数シンセサイザ、１２５…時分割多重・分離部、１２７…符号化部、１２９…復号化部、１３１…通信ＩＦ部、１４１…与干渉信号生成部、１４３…タイミングクロック生成部、１４５…与干渉信号検出部、１４７…フレームタイミング制御部、２００…移動端末、Ａ１，Ａ２…領域、Ｃ１〜Ｃ３…セル、Ｄ…ずれ、Ｆ１…フレーム、Ｇｄｕ，Ｇｕｄ…ガードタイム、Ｈ１…先端、Ｍ…マップ、Ｐ…フレーム周期、ＰＡ…プリアンブル、Ｓ１…与干渉信号、ＳＦ_ＤＬ…下り方向サブフレーム、ＳＦ_ＵＬ…上り方向サブフレーム、Ｔ１…後端、ＴＦ１，ＴＦ２…時間枠

Claims (11)

1. 時分割復信方式に従って、下り方向フレームの送信と上り方向フレームの受信とを交互に繰り返す無線基地局であって、
   前記下り方向フレームの所定位置に配置され、前記下り方向フレームを構成する他の信号との識別が可能な与干渉信号に基づいて、前記無線基地局が送信する前記下り方向フレームの送信タイミングである自局送信タイミングと、他の無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングである他局送信タイミングとのずれを検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記ずれに基づいて、前記自局送信タイミングを調整し、または前記他局送信タイミングを前記他の無線基地局に調整させる調整部と
   を備える無線基地局。
2. 前記検出部は、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、
   前記調整部は、前記検出部によって検出された前記時間差が小さくなるように前記自局送信タイミングを調整する請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記下り方向フレームと前記上り方向フレームとを含むフレームは、時間軸に沿った位置に応じたカウント値が対応付けられており、
   前記検出部は、前記他の無線基地局から送信された前記下り方向フレームに含まれる前記与干渉信号を受信した際における前記無線基地局での前記カウント値を検出し、
   前記調整部は、前記検出部によって検出された前記カウント値に基づいて前記自局送信タイミングを調整する請求項２に記載の無線基地局。
4. 前記検出部は、前記他の無線基地局から送信された前記下り方向フレームに含まれる前記与干渉信号の先端を受信したときにおける前記無線基地局での前記カウント値である先端カウント値と、前記他の無線基地局から送信された前記下り方向フレームに含まれる前記与干渉信号の後端を受信したときにおける前記無線基地局での前記カウント値である後端カウント値とを検出し、
   前記調整部は、前記検出部によって検出された前記先端カウント値と前記後端カウント値との差に基づいて前記自局送信タイミングを調整する請求項３に記載の無線基地局。
5. 前記検出部は、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、
   前記調整部は、前記検出部によって検出された前記時間差を前記他の無線基地局に通知する請求項１に記載の無線基地局。
6. 前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を前記他の無線基地局から受信する受信部を備え、
   前記調整部は、前記受信部が受信した前記時間差が小さくなるように前記自局送信タイミングを調整する請求項１に記載の無線基地局。
7. 前記調整部は、前記他の無線基地局から受信した前記時間差と、前記検出部によって検出された前記時間差とに基づいて、前記自局送信タイミングを調整するか否かを判定する請求項６に記載の無線基地局。
8. 前記与干渉信号は、前記下り方向フレームの先端部分または後端部分に配置される請求項１乃至７の何れか一項に記載の無線基地局。
9. 時分割復信方式に従って、下り方向フレームの送信と上り方向フレームの受信とを交互に繰り返す無線基地局における前記下り方向フレームの送信タイミング調整方法であって、
   前記下り方向フレームの所定位置に配置され、前記下り方向フレームを構成する他の信号との識別が可能な与干渉信号に基づいて、前記無線基地局が送信する前記下り方向フレームの送信タイミングである自局送信タイミングと、他の無線基地局が送信する下り方向フレームの送信タイミングである他局送信タイミングとのずれを検出するステップと、
   検出された前記ずれに基づいて、前記自局送信タイミングを調整し、または前記他局送信タイミングを前記他の無線基地局に調整させるステップと
   を備える送信タイミング調整方法。
10. 前記検出するステップでは、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、
    前記調整するステップでは、検出された前記時間差が小さくなるように前記自局送信タイミングを調整する請求項９に記載の送信タイミング調整方法。
11. 前記検出するステップでは、前記自局送信タイミングと他局送信タイミングとの時間差を検出し、
    前記調整するステップでは、検出された前記時間差を前記他の無線基地局に通知する請求項９に記載の送信タイミング調整方法。