JP2011109362A - 無線通信システム、基地局装置、および無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】ガード時間に対応する最長の通信距離を越える通信距離でも、無線通信を行うことができる無線通信システム、基地局装置、および無線端末を提供すること。
【解決手段】時分割多重方式で通信を行う基地局装置および無線端末を有する無線通信システムにおいて、基地局装置は、制御信号を送信する際に、時刻を取得し、取得した時刻を付加した制御信号を無線端末２０に送信し、無線端末２０は、基地局装置１０から送信された時刻が付加された制御信号を受信する無線通信部２１と、無線通信部２１で受信した際に時刻を取得する時刻取得部２２と、を備え、制御部２３は、受信した制御信号の時刻と時刻取得部２２で取得した時刻との差分に基づいて基地局装置１０に送信するときの送信タイミングを調整するように構成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、時分割多重（ＴＤＤ）により通信を行う無線通信システム、基地局装置、および無線端末に関する。

時分割多重（ＴＤＤ）通信方式においては、同じ周波数にて送信と受信を行う為、送信時間と受信時間が、様々な通信方式（ＰＨＳ、ＷＬＬ、WｉＭＡＸ、ＸＧＰ、ＴＤＤ−ＬＴＥ等）にて定められている。

複数の無線端末と基地局との間で搬送波（バースト信号）を介してＴＤＤにより通信を行う無線通信システムでは、基地局と各無線端末間の通信は、それぞれ決められた送信時間内、受信時間内（タイムスロット）で行う必要があり、各無線端末と基地局との距離は無線端末毎に異なる。

このため、１つのキャリアで各無線端末に異なるタイムスロットを割り当てられているにもかかわらず、距離の違いにより発生する伝搬遅延によって、基地局が、各無線端末からのバースト信号を同時に（一部重複して）受信してしまう場合がある。

バースト信号同士での衝突を防止する技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがあり、特許文献１では、ＷＬＬ等の基地局と無線端末が固定されて運用されるシステムにおいて、無線端末の設置時に予め基地局までの距離を設定しておき、その距離に応じた送信タイミングを設定しておく事が可能である
ＷＬＬのように無線端末が固定されていればよいが、無線端末が自由に移動する無線通信システムもあるため、バースト信号同士が衝突しないように伝搬遅延を吸収するためのガード時間がタイムスロット内に設定されている。ガード時間の長さによって基地局と無線端末間の最長の通信距離も決定される。

特開２００２−７７０８７号公報

しかしながら、郊外のエリアなどで、ガード時間に対応する最長の通信距離を越える通信距離で無線端末と基地局との間の通信を行いたいという要望があるが、従来の無線通信システムでは、この要望を満足させることができなかった。

本発明は、ガード時間に対応する最長の通信距離を越える通信距離でも、無線通信を行うことができる無線通信システム、基地局装置、および無線端末を提供することを目的とする。

本発明の無線通信システムは、時分割多重方式で通信を行う基地局装置および無線端末を有する無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、時刻を取得する基地局時刻取得部と、制御信号を送信する際に、前記基地局時刻取得部で取得した時刻を付加した制御信号を前記無線端末に送信する基地局信号処理部と、を備え、前記無線端末は、前記基地局装置から送信された時刻が付加された制御信号を受信する端末信号処理部と、前記端末信号処理部で受信した際に時刻を取得する端末時刻取得部と、を備え、前記端末信号処理部は、受信した制御信号の時刻と前記端末時刻取得部で取得した時刻との差分に基づいて前記基地局装置に送信するときの送信タイミングを調整する構成を有している。

また、本発明の無線通信システムにおいて、前記基地局時刻取得部および前記端末時刻取得部で取得する時刻は、ＧＰＳ信号に基づいたものである構成を有している。

本発明の基地局装置は、時分割多重方式で無線端末と通信する基地局装置において、時刻を取得する時刻取得部と、制御信号を送信する際に、前記時刻取得部で取得した時刻を付加した制御信号を前記無線端末に送信する信号処理部と、を備えた構成を有している。

本発明の無線端末は、時分割多重方式で基地局装置と通信する無線端末において、前記基地局装置から送信された時刻が付加された制御信号を受信する信号処理部と、前記信号処理部で受信した際に時刻を取得する時刻取得部と、を備え、前記信号処理部は、受信した制御信号の時刻と前記時刻取得部で取得した時刻との差分に基づいて前記基地局装置に送信するときの送信タイミングを調整する構成を有している。

本発明は、ガード時間に対応する最長の通信距離を越える通信距離でも、無線通信を行うことができる無線通信システム、基地局装置、および無線端末を提供するものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 ＴＤＭＡによるフレームの構成を示す図である。 タイムスロットの期間とバースト区間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る基地局装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。 従来の無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。

この無線通信システムは、基地局装置１０と、無線端末２０Ａ及び無線端末２０Ｂを含む。通信エリア９は、基地局装置１０が無線端末２０と通信できること示すエリアである。図１では、無線端末２０Ａ及び無線端末２０Ｂの２つしか示していないが、２つに限定しているわけではない。

図２は、ＴＤＭＡによるフレームの構成を示す図である。図２に示すように、周波数ｆ１のキャリアのフレームは、上り方向（無線端末２０から基地局装置１０に向かう方向）の通信に用いられる上り時間帯と、下り方向（基地局装置１０から無線端末２０に向かう方向）の通信に用いられる下り時間帯とからなり、上り時間帯が４つの上りタイムスロットＵ１乃至Ｕ４に分割され、下り時間帯が４つの下りタイムスロットＤ１乃至Ｄ４に分割されている。

基地局装置１０は、無線端末２０からの呼接続要求があった場合、この無線端末２０に対して、フレーム内のタイムスロットを上り下りの対で割り当てる。これにより、基地局装置１０と、無線端末２０は、ＴＤＭＡにより無線信号を伝送することができる。

例えば、無線端末２０ＡにＵ１およびＤ１のタイムスロットが割り当てられたとき、無線端末２０Ａは、基地局装置１０とタイムスロット内で通信を行う。詳細には、図３（Ａ）に示すように、バースト区間と呼ばれるタイムスロットより短い時間があって、その時間内で通信がなされる。さらに、タイムスロット内には、移動する基地局装置１０と無線端末２０との距離、すなわち通信エリア９の限界域を考慮してカード時間が設けられている。

基地局装置１０と無線端末２０Ａとの距離が短ければ、バースト区間は、Ｕ１のタイムスロット内に収まるが、無線端末２０Ｂのようにこの距離が長ければ、バースト区間は、Ｕ１のタイムスロット内に収まらずにＵ２のタイムスロットに影響を及ぼしてしまう（図３（Ｂ）参照）。

（基地局装置の構成）
次に、本発明の実施の形態に係る基地局装置の構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る基地局装置のブロック図である。基地局装置１０は、無線通信部１１、ネットワークインタフェース１２、時刻取得部１３（ＧＰＳ）、および制御部１４を有している。

無線通信部１１は、無線端末２０と通信するためにアンテナ（図示していない）からＲＦ信号を送受信するものである。また、無線通信部１１は、ＴＤＤ方式を含む通信方式に準拠した通信を行うものである。例えば、無線通信部１１は、制御部１４から出力された信号を変調処理し、変調処理された信号を無線信号に変換して送信するようになっており、受信した信号を変換し、変換したものを復調処理して制御部１４に出力するようになっている。

ネットワークインタフェース１２は、インターネット、専用線、または電話網との通信を行うものである。また、ネットワークインタフェース１２は、他の基地局装置または通信装置と通信することが可能である。

時刻取得部１３（ＧＰＳ）は、時刻を取得するものである。例えば、時刻取得部１３は、ＧＰＳ受信機を有しており、時刻は、ＧＰＳ信号に基づいたものの方が精度が高いため好ましい。

制御部１４（基地局信号処理部）は、例えばプログラムを実行するプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成される。無線端末２０と送受信する信号の処理などを行うものである。また、制御部１４は、制御信号（ＣＣＨ）を送信する際に、時刻取得部１３で取得された時刻を収集する。

（無線端末の構成）
次に、本発明の実施の形態に係る無線端末の構成について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係る無線端末のブロック図である。無線端末２０は、無線通信部２１、時刻取得部２２（ＧＰＳ）、および制御部２３を有している。

無線通信部２１は、基地局装置１０と通信するためにアンテナ（図示していない）からＲＦ信号を送受信するものである。また、無線通信部２１は、ＴＤＤ方式を含む通信方式に準拠した通信を行うものである。例えば、無線通信部２１は、制御部２３から出力された信号を変調処理し、変調処理された信号を無線信号に変換して送信するようになっており、受信した信号を変換し、変換したものを復調処理して制御部２３に出力するようになっている。

時刻取得部２２（ＧＰＳ）は、時刻を取得するものである。例えば、時刻取得部２２は、ＧＰＳ受信機を有しており、時刻は、ＧＰＳ信号に基づいたものの方が精度が高いため好ましい。

制御部２３（端末信号処理部）は、例えばプログラムを実行するプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成される。基地局装置１０と送受信する信号の処理などを行うものである。

以上のように構成された無線通信システムの動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。（ＰＨＳの信号シーケンスに準拠している）
まず、基地局装置１０から無線端末２０に制御信号を送信する時、制御部１４は、時刻取得部１３で取得された時刻（タイムスタンプ）を付加し（Ｓ１）、その制御信号を無線端末２０に無線通信部１１を介して送信する（Ｓ２）。

無線端末２０が制御信号を受信したとき、制御部２３は、受信した制御信号の時刻と、時刻取得部２２で取得した時刻との差分に基づいて、基地局装置１０に送信するときの送信タイミングを調整する（Ｓ３）。

なお、制御部２３は、上記差分が許容範囲内の場合（基地局装置１０と無線端末２０との距離がガード時間に対応する最長の通信距離以下の場合、特に送信タイミングを調整する必要はないが、許容範囲外の場合は、上記差分に応じて送信タイミングを調整する。具体的には、制御部２３は、タイムスロットで決まっているタイミングよりも早く（信号の遅延時間に応じた分の送信タイミング分早く）信号を送信する。

無線端末２０は、調整した送信タイミングで、リアルタイム通信やデータ通信用の通信チャネルを割り当ててもらうためのＬＣＨ（リンクチャネル）確立要求を送信する（Ｓ４）。

次に、基地局装置１０は、ＬＣＨ確立要求を受け取ってから、通信チャネルを割り当てるためのＬＣＨ割当を無線端末２０に送信する（Ｓ５）。その後、双方が通信チャネルで同期バーストに応じてキャリアセンスを実行する（Ｓ６）。その後、無線端末２０と基地局装置１０とは通信中となる。

また、図７は、従来の無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。

無線端末２０は、送信タイミングを調整しないで、リアルタイム通信やデータ通信用の通信チャネルを割り当ててもらうためのＬＣＨ（リンクチャネル）確立要求を送信する（Ｓ１１）。このため、基地局装置１０と無線端末２０との距離がガード時間に対応する最長の通信距離を越える場合、図３（Ｂ）で説明したように信号同士が衝突してしまう可能性がある。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る無線通信システムは、無線端末２０が受信した制御信号の時刻と、自己で取得した時刻との差分に基づいて基地局装置１０に送信するときの送信タイミングを調整するため、ガード時間に対応する最長の通信距離を越える通信距離でも、無線通信を行うことができる。

９ 通信エリア
１０ 基地局装置
１１ 無線通信部
１２ ネットワークインタフェース
１３ 時刻取得部
１４ 制御部
２０ 無線端末
２１ 無線通信部
２２ 時刻取得部
２３ 制御部

Claims (4)

1. 時分割多重方式で通信を行う基地局装置および無線端末を有する無線通信システムにおいて、
   前記基地局装置は、
   時刻を取得する基地局時刻取得部と、
   制御信号を送信する際に、前記基地局時刻取得部で取得した時刻を付加した制御信号を前記無線端末に送信する基地局信号処理部と、を備え、
   前記無線端末は、
   前記基地局装置から送信された時刻が付加された制御信号を受信する端末信号処理と、
   前記端末信号処理部で受信した際に時刻を取得する端末時刻取得部と、を備え、
   前記端末信号処理部は、受信した制御信号の時刻と前記端末時刻取得部で取得した時刻との差分に基づいて前記基地局装置に送信するときの送信タイミングを調整することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記基地局時刻取得部および前記端末時刻取得部で取得する時刻は、ＧＰＳ信号に基づいたものであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 時分割多重方式で無線端末と通信する基地局装置において、
   時刻を取得する時刻取得部と、
   制御信号を送信する際に、前記時刻取得部で取得した時刻を付加した制御信号を前記無線端末に送信する信号処理部と、を備えたことを特徴とする基地局装置。
4. 時分割多重方式で基地局装置と通信する無線端末において、
   前記基地局装置から送信された時刻が付加された制御信号を受信する信号処理部と、
   前記信号処理部で受信した際に時刻を取得する時刻取得部と、を備え、
   前記信号処理部は、受信した制御信号の時刻と前記時刻取得部で取得した時刻との差分に基づいて前記基地局装置に送信するときの送信タイミングを調整することを特徴とする無線端末。

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