JP2009239568A - 基地局間の同期制御方法および移動通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動局に対して複数の基地局の間で効率的な同期制御を可能にする同期制御方法および移動通信システムを提供する。
【解決手段】複数の基地局１０と移動局２０とを含む移動通信システムにおける同期制御方法は、移動局２０が接続中の基地局＃１を含む複数の基地局＃１〜＃ｎから受信した信号によりそれぞれの受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを検出し、接続中の基地局＃１からの受信タイミングＴ＃１と少なくとも１つの他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値Ｔｔｈを超えている場合、接続中の基地局＃１は、他の基地局からの受信タイミングとの差が所定閾値Ｔｔｈ内に収まるように移動局２０への送信タイミングＴ＃１を補正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は移動通信システムに係り、特に移動局に対する複数の基地局間の同期制御方法および移動通信システムに関する。

移動通信システムにおいて、同一のマルチメディアデータを複数の移動局へ効率的に配信するＭＢＭＳ(Multimedia Broadcast and Multicast Service)が提案されている（たとえば、非特許文献１を参照）。特に、移動局が近隣の複数の基地局から信号を受信することができる場合、基地局間の同期を高精度に制御することができれば移動局はあたかも１つの基地局からデータを受信することが可能となる。

基地局間の同期をとるシステムの一例は特許文献１に開示されている。特許文献１によれば、基地局が同軸漏洩ケーブルによって通信を行うシステムであって、車上局が隣接する２つの基地局から信号を受信し、その遅延時間差を基地局へ通知することで同期を確立しようとするものである。

３ＧＰＰ ＴＳ ２３．２４６ ｖ６．６．０（２００５−０３） 特開２００６−２３８４２７号公報

しかしながら、基地局間の送信タイミングは、クロック源の精度のばらつきなどにより少しずつが変化するのが現実であり、高精度の基地局間同期を実現することは容易ではない。特に、ＭＢＭＳにおいて送信タイミングのズレが基地局間で存在すると、移動局においてソフト・コンバイニング（Soft Combining）が不可能となる場合があり、高品質のＭＢＭＳを達成できなくなる。

たとえば、３ＧＰＰ標準では、ＭＴＣＨ(MBMS Traffic Channel)タイミングのズレが１ＴＴＩ(Transmission Time Interval)と１スロットとの合計時間以内であれば、複数の基地局のＭＴＣＨをソフト・コンバイニング可能である。ＭＴＣＨが６４Ｋｂｐｓの場合、ＴＴＩ＝８０ｍｓ、１スロット＝０．６７ｍｓであるから、８０．６７ｍｓまでは複数の基地局からデータを結合することができる。しかしながら、ＭＴＣＨタイミングが８０．６７ｍｓを超えて外れた場合にはソフト・コンバイニングは保証されない
また、上述した特許文献１の基地局間同期システムでは、同軸漏洩ケーブルによって接続された２つの基地局間での同期制御が開示されているだけであり、ＭＢＭＳに代表されるような移動局が複数の基地局から同一データを受信するシステムに適用しても同期制御を複雑化するだけで効率的ではない。

そこで、本発明の目的は、移動局に対して複数の基地局の間で効率的な同期制御を可能にする同期制御方法および移動通信システムを提供することにある。

本発明による基地局間同期制御方法は、複数の基地局と移動局とを含む移動通信システムにおける同期制御方法であって、前記移動局が接続中の基地局を含む複数の基地局から受信した信号によりそれぞれの受信タイミングを検出し、前記接続中の基地局からの受信タイミングと少なくとも１つの他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えている場合、前記接続中の基地局は、他の基地局からの受信タイミングとの差が前記所定閾値内に収まるように、前記移動局への送信タイミングを補正する、ことを特徴とする。

本発明により、移動局に対して複数の基地局の間で効率的な同期制御が可能となる。

１．一実施形態
１．１）構成
図１は本発明の一実施形態による移動通信システムにおける移動局および基地局の概略的構成を示すブロック図である。ここでは、基地局１０が移動局２０との間で接続を確立しており、移動局２０は、基地局１０に隣接する他の基地局からも信号を受信して受信タイミングを測定しているものとする。たとえば、移動局２０が基地局１０のセルの周縁部に位置して、隣接セルからの信号も受信可能となっている状況などが想定される。

以下、接続中の基地局１０を＃１、それに隣接する基地局を＃２〜＃ｎと記すが、本実施形態における同期制御系の基本的構成は同じであるから、基地局＃１の構成について説明する。

図１において、基地局＃１は、移動局２０と無線通信を行うための送受信器１０１を有し、制御部１０２の制御の下で、移動局２０に対する制御チャネルやデータチャネルへのリソース割当てが行われる。本実施形態による基地局には、さらに補正タイミング計算部１０３および送信タイミング制御部１０４が設けられ、制御部１０２の制御の下で、後述するように、移動局２０から通知された受信タイミング差の情報に基づいて自己の送信タイミングの補正を行う。他の基地局＃２〜＃ｎの同期制御系も同様の構成を有する。

移動局２０は、基地局と無線通信を行うための送受信器２０１、接続中の基地局＃１の同期制御系に必要なデータを生成するための制御部２０２、受信タイミング測定部２０３、メモリ２０４および受信タイミング差判定部２０５を有する。制御部２０２の制御の下で、受信タイミング測定部２０３は基地局＃１〜＃ｎから受信した信号からそれぞれの受信タイミングを測定し、それら測定された受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎをメモリ２０４に格納する。受信タイミングの検出は、パイロット信号（参照信号）をフレームの所定タイミングで送信するシステムであれば、そのパイロット信号を用いることができる。また基地局から受信した制御信号やデータ信号から受信タイミングを検出することもできる。

受信タイミング差判定部２０５は、測定した受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを用いて、基地局＃１と他の基地局との間の受信タイミング差をそれぞれ計算し、計算された各受信タイミング差が所定閾値以内であるか否かを判定する。制御部２０２は、すくなくとも１つの受信タイミング差が所定閾値を超えている場合には、基地局＃１と他の基地局との間の計算された受信タイミング差を基地局＃１へ通知する。

なお、移動局２０で測定された受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを基地局＃１へ送信し、基地局＃１の補正タイミング計算部１０３が受信タイミング差の計算および判定を行うことも可能である。

１．２）動作
図２は図１に示すシステムの同期制御動作を概略的に示すシーケンス図である。まず、移動局２０は、接続中の基地局＃１から所定タイミングでデータを受信し、さらに隣接する基地局＃２〜＃ｎから信号を受信し、受信タイミング測定部２０３がそれらの受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを測定してメモリ２０４に格納する（ステップ３０１）。

移動局２０の受信タイミング差判定部２０５は、測定した受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを用いて、基地局＃１と他の基地局との間の受信タイミング差をそれぞれ計算し、計算された各受信タイミング差が所定閾値以内であるか否かを判定する（ステップ３０２）。すくなくとも１つの受信タイミング差が所定閾値を超えている場合には、基地局＃１と他の基地局との間の計算された受信タイミング差を基地局＃１へ通知する。所定閾値を超えている受信タイミング差がなければ、受信タイミング差を基地局＃１へ送信しないので、無線リソースの有効利用が可能となる。

あるいは、移動局２０が測定した受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを基地局＃１へ送信し、基地局＃１の補正タイミング計算部１０３が、これらの受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃ｎを用いて、自局＃１と他の基地局との間の受信タイミング差をそれぞれ計算し、計算された各受信タイミング差が所定閾値以内であるか否かを判定することもできる（ステップ３０２）。

基地局＃１の補正タイミング計算部１０３は、移動局２０から通知された受信タイミング差を用いて、それらの受信タイミング差が所定範囲に収まるように自局の送信タイミングの補正量を計算し、送信タイミング制御部１０４は補正量だけ自局の送信タイミングをシフトさせる（ステップ３０３）。送信タイミングの補正量は種々の計算方法により求めることができるが、たとえば移動局２０から通知された受信タイミング差の平均を計算し、自局の現在の送信タイミングをその平均値だけシフトさせることで、他の基地局との受信タイミング差を所定範囲内にはいるように調整することが可能である。この所定範囲は、たとえば、上述したソフト・コンバイニングが保証されるタイミングのズレ以内の範囲である。言い換えれば、この所定範囲内の受信タイミング差であれば、移動局２０はソフト・コンバイニングにより複数の基地局からのデータ受信が可能となる。

こうして基地局＃１の送信タイミングが補正されると、基地局＃１は補正されたタイミングでデータ送信を行う（ステップ３０４）。したがって、移動局２０は、基地局＃１からのデータ受信と他の基地局＃２〜＃ｎからの信号受信とをソフト・コンバイニング可能な状態で実行することができる。

２．一実施例
２．１）構成
以下、ＭＢＭＳシステムを一例として本発明の一実施例による同期制御方法を詳細に説明する。本実施例によれば、移動通信システムのＭＢＭＳにおいて、基地局間のＭＴＣＨ送信タイミングがある程度ずれたとしても補正することが可能となる。

図３は本発明の一実施例を適用したＭＢＭＳシステムの概略的構成を示すネットワーク図である。ここでは、説明を複雑化しないために、ＭＢＭＳ情報（コンテンツデータなど）を送信するＭＢＭＳサーバ４０１、ＭＢＭＳ情報を複数の基地局＃１〜＃６へ配信する基地局制御局４０２、およびＭＢＭＳ情報を受信する移動局２０を有するシステムを仮定する。

すなわち、ＭＢＭＳサーバ４０１はＭＢＭＳ情報を基地局制御局４０２へ送信し、基地局制御局４０２は基地局＃１〜＃６へＭＢＭＳ情報を転送し、基地局＃１〜＃６はＭＢＭＳ情報を移動局２０へ無線送信するものとする。さらに、移動局２０は基地局＃１と接続中であるとし、基地局＃２〜＃６は基地局１０に隣接するものとする。以下、基地局＃１および移動局２０の同期制御の具体例を説明する。

２．２）基地局間の同期制御
図４（Ａ）は本発明の一実施例を適用したＭＢＭＳシステムにおける同期制御動作を示す移動局側のフローチャート、図４（Ｂ）は基地局側のフローチャートである。ここでは、基地局＃１〜＃６がパイロットチャネルおよびＭＴＣＨを移動局２０へ送信しているものとする。なお、図４において基地局は「ＢＳ」と表記される。

基地局＃１は、移動局２０に対して、送信タイミングＴ＃１でＭＴＣＨによりＭＢＭＳ情報を送信する（ステップ６０１）。

移動局２０の送受信器２０１は、接続中の基地局＃１および隣接基地局＃２〜＃６からパイロットチャネルあるいはＭＴＣＨをそれぞれ受信し（ステップ５０１）、受信タイミング測定部２０３は、これらのパイロットチャネルあるいはＭＴＣＨからそれぞれの受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃６を測定しメモリ２０４に格納する（ステップ５０２）。

受信タイミング差判定部２０５は、測定された受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃６から基地局１０に対する隣接基地局１１〜１５のタイミング差 (T#2-T#1), (T#3-T#1), (T#4-T#1), (T#5-T#1), (T#6-T#1)を計算する（ステップ５０３）。そして、これら計算されたタイミング差の中で前もって定められた所定閾値Tthよりも大きいものがあるか否かを判定する（ステップ５０４）。Tthは、例えばSoft combining可能なタイミング差を基準に定める。所定閾値Tthよりも大きいものがなければ（ステップ５０４：ＮＯ）、ステップ５０１に戻ってステップ５０１〜５０４を繰り返す。

少なくとも１つのタイミング差がTthより大きいと判定された場合には（ステップ５０４：ＹＥＳ）、制御部２０２は、計算したタイミング差(T#2-T#1), (T#3-T#1), (T#4-T#1), (T#5-T#1), (T#6-T#1)を基地局＃１へ報告する（ステップ５０５）。

基地局の制御部１０２は、ＭＢＭＳ情報を送信すると（ステップ６０１）、移動局２０から受信タイミング差の報告があるか否かを判定する（ステップ６０２）。移動局２０から受信タイミング差の報告があると（ステップ６０２：ＹＥＳ）、制御部１０２はタイミング差(T#2-T#1), (T#3-T#1), (T#4-T#1), (T#5-T#1), (T#6-T#1)を受信し（ステップ６０３）、補正タイミング計算部１０３を制御して、これらタイミング差の平均値Ａｖｅを求める（ステップ６０４）。すなわち、補正タイミング計算部１０３は、次式により、報告された送信タイミング差の平均値Ａｖｅを計算する：
Ave = {(T#2-T#1)＋(T#3-T#1)＋(T#4-T#1)＋(T#5-T#1)＋(T#6-T#1)}/5
送信タイミング制御部１０４は、現在の送信タイミングＴ＃１に平均値Ａｖｅを加算することで、現在の自局の送信タイミングＴ＃１をＡｖｅだけシフトさせる。すなわち、Ｔ＃１＝Ｔ＃１＋Ａｖｅである（ステップ６０５）。

こうして補正された送信タイミングＴ＃１によって、送受信器１０１は、補正されたタイミングでパイロットチャネルとＭＴＣＨチャネルを移動局２０へ送信する（ステップ６０６）。移動局２０は、補正された受信タイミングで基地局＃１からＭＢＭＳ情報を受信する（ステップ５０６）。

この補正された受信タイミングＴ＃１は、タイミング差(T#2-T#1), (T#3-T#1), (T#4-T#1), (T#5-T#1), (T#6-T#1)が所定閾値Tth以下になるように設定されることで、基地局間で移動局２０がSoft Combiningすることが可能となる。

なお、既に述べたように、ステップ５０３、５０４は、移動局２０の代わりに基地局＃１で実行されてもよい。この場合、ステップ５０５の代わりに、受信タイミングＴ＃１〜Ｔ＃６が基地局＃１へ報告される。

また、図４（Ａ）および（Ｂ）に示す同期制御機能は、移動局２０および基地局のそれぞれのＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上で、それぞれの同期制御プログラムを実行することにより実現することもできる。

２．３）効果
本実施例によれば、移動局２０で複数基地局＃１〜＃６のＭＴＣＨのタイミングを測定し、Soft combining可能なタイミング差であるTthよりも大きいものがある場合に、基地局＃１にタイミング差を報告し、基地局＃１は報告された送信タイミング差の平均値を求め、この平均値で自局の送信タイミングを補正する。したがって、他の基地局との送信タイミング差が許容値よりずれた場合でも、基地局＃１の送信タイミングを補正してSoft Combining可能にすることができる。これにより、Soft Combiningゲインを得ることができるので、ＭＢＭＳカバーエリアを大きくすることができ、またはＭＢＭＳ送信電力を小さくすることも可能となる。

本発明はＭＢＭＳのようなブロードキャストあるいはマルチキャストを行うシステムなどに適用可能である。

本発明の一実施形態による移動通信システムにおける移動局および基地局の概略的構成を示すブロック図である。 図１に示すシステムの同期制御動作を概略的に示すシーケンス図である。 本発明の一実施例を適用したＭＢＭＳシステムの概略的構成を示すネットワーク図である。 （Ａ）は本発明の一実施例を適用したＭＢＭＳシステムにおける同期制御動作を示す移動局側のフローチャート、（Ｂ）は基地局側のフローチャートである。

符号の説明

１０ 基地局
２０ 移動局
１０１ 送受信器
１０２ 制御部
１０３ 補正タイミング計算部
１０４ 送信タイミング制御部
２０１ 送受信器
２０２ 制御部
２０３ 受信タイミング測定部
２０４ メモリ
２０５ 受信タイミング差判定部

Claims (11)

1. 複数の基地局と移動局とを含む移動通信システムにおける同期制御方法であって、
   前記移動局が接続中の基地局を含む複数の基地局から受信した信号によりそれぞれの受信タイミングを検出し、
   前記接続中の基地局からの受信タイミングと少なくとも１つの他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えている場合、前記接続中の基地局は、他の基地局からの受信タイミングとの差が前記所定閾値内に収まるように、前記移動局への送信タイミングを補正する、
   ことを特徴とする同期制御方法。
2. 前記接続中の基地局は、前記他の基地局とのタイミング差の平均値に基づいて現在の送信タイミングをシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の同期制御方法。
3. 前記複数の基地局から同一データが送信され、前記移動局は前記複数の基地局から前記同一データを受信することを特徴とする請求項１または２に記載の同期制御方法。
4. 接続している移動局に対して送信タイミングに従ってデータを送信する基地局であって、
   前記移動局が検出した自局からの受信タイミングと少なくとも１つの他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えている場合、他の基地局からの受信タイミングとの差が前記所定閾値内に収まるように前記送信タイミングの補正量を計算する補正タイミング計算手段と、
   前記補正量だけを前記送信タイミングをシフトさせて前記データを前記移動局へ送信する送信タイミング制御手段と、
   を有することを特徴とする基地局。
5. 前記補正タイミング計算手段は、前記他の基地局とのタイミング差の平均値を前記送信タイミングの補正量として算出することを特徴とする請求項４に記載の基地局。
6. 複数の基地局と通信可能な移動局であって、
   接続中の基地局を含む複数の基地局から受信した信号によりそれぞれの受信タイミングを測定する測定手段と、
   前記接続中の基地局からの受信タイミングと他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えているか否かを判定する判定手段と、
   前記タイミング差の少なくとも１つが前記所定閾値を超えている場合には、前記接続中の基地局の送信タイミングを補正するために用いる前記タイミング差あるいは前記受信タイミングを前記接続中の基地局へ送信する制御手段と、
   を有することを特徴とする移動局。
7. 複数の基地局と移動局とを含む移動通信システムであって、
   前記複数の基地局の各々は、
   前記移動局が検出した自局からの受信タイミングと少なくとも１つの他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えている場合、他の基地局からの受信タイミングとの差が前記所定閾値内に収まるように前記送信タイミングの補正量を計算する補正タイミング計算手段と、
   前記補正量だけを前記送信タイミングをシフトさせて前記データを前記移動局へ送信する送信タイミング制御手段と、
   を有し、
   前記移動局は、
   接続中の基地局を含む複数の基地局から受信した信号によりそれぞれの受信タイミングを測定する測定手段と、
   前記接続中の基地局からの受信タイミングと他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えているか否かを判定する判定手段と、
   前記タイミング差の少なくとも１つが前記所定閾値を超えている場合には、前記接続中の基地局の送信タイミングを補正するために用いる前記タイミング差あるいは前記受信タイミングを前記接続中の基地局へ送信する制御手段と、
   を有する、ことを特徴とする移動通信システム。
8. 前記補正タイミング計算手段は、前記他の基地局とのタイミング差の平均値を前記送信タイミングの補正量として算出することを特徴とする請求項７に記載の移動通信システム。
9. 前記複数の基地局から同一データが送信され、前記移動局は前記複数の基地局から前記同一データを受信することを特徴とする請求項７または８に記載の移動通信システム。
10. 接続している移動局に対して送信タイミングに従ってデータを送信する基地局のプログラム制御プロセッサに同期制御機能を実現するためのプログラムであって、
    前記移動局が検出した自局からの受信タイミングと少なくとも１つの他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えている場合、他の基地局からの受信タイミングとの差が前記所定閾値内に収まるように前記送信タイミングの補正量を計算する補正タイミング計算機能と、
    前記補正量だけを前記送信タイミングをシフトさせて前記データを前記移動局へ送信する送信タイミング制御機能と、
    を前記プログラム制御プロセッサに実現することを特徴とするプログラム。
11. 複数の基地局と通信可能な移動局のプログラム制御プロセッサに同期制御機能を実現するためのプログラムであって、
    接続中の基地局を含む複数の基地局から受信した信号によりそれぞれの受信タイミングを測定する測定機能と、
    前記接続中の基地局からの受信タイミングと他の基地局からの受信タイミングとのタイミング差が所定閾値を超えているか否かを判定する判定機能と、
    前記タイミング差の少なくとも１つが前記所定閾値を超えている場合には、前記接続中の基地局の送信タイミングを補正するために用いる前記タイミング差あるいは前記受信タイミングを前記接続中の基地局へ送信する制御機能と、
    を前記プログラム制御プロセッサに実現することを特徴とするプログラム。

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