JP2012175524A

JP2012175524A - 無線通信システム、無線基地局、無線端末及び通信制御方法

Info

Publication number: JP2012175524A
Application number: JP2011037121A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tanaka; 洋田中
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】ＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局における通信フレームの同期精度の低下を抑制する。
【解決手段】無線基地局と、当該無線基地局に接続可能な無線端末と、から構成される無線通信システムでは、無線基地局が、自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信を指示する。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線基地局間が同期した通信フレームのタイミングで移動局と通信をする無線通信システム、無線基地局、無線端末及び通信制御方法に関する。

ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）といったＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する通信システムでは、複数の無線基地局間で、通信フレームの同期が行われる。なお、通信フレームの同期とは、無線信号の送信タイミング、及び、受信タイミングを同期させることを意味する。この無線基地局間での通信フレーム同期は、各無線基地局が、搭載するＧＰＳ受信機がＧＰＳ衛星から受信する信号を利用することで行われる。

しかし、このＧＰＳ受信機を全無線基地局に搭載することは、無線基地局の設置、および維持を行う際のコストを上昇させる。そのため、ＧＰＳ受信機を搭載する無線基地局と、非搭載の無線基地局と、で無線通信システムを構成し、ＧＰＳ受信機搭載の無線基地局が通信フレームのタイミングを決定した後、制御信号を送信し、一方、ＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局には、この制御信号で通信フレーム同期を行わせる技術がある（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−１６４８３７号公報

上述の技術では、さらに、ＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局にも、通信フレーム同期後には同期確認用の制御信号を送信させ、ＧＰＳ受信機搭載の無線基地局から直接、制御信号を受信できないＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局にも、順次、通信フレーム同期を行わせている。

そのため、無線通信システムでは、ＧＰＳ受信機搭載の無線基地局を中心に階層的に無線基地局の通信フレーム同期が行われ、下位の階層のＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局では、同期精度が低下し、結果、通信フレームが他の無線基地局と非同期になる場合がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局においても通信フレームの同期精度を維持できる無線通信システム、無線基地局、無線端末及び通信制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、無線基地局と、当該無線基地局に接続可能な無線端末と、から構成される無線通信システムであって、前記無線基地局は、前記無線端末と無線信号を送受信する基地局送受信部と、自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する第１の制御信号の送信を指示する基地局制御部と、を備えることを特徴とする。

また、前記無線端末は、前記ＧＰＳ受信機と、前記無線基地局と無線信号を送受信する端末送受信部と、前記無線基地局から前記指示を受信すると、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ信号に応じて生成した送信タイミングで前記第１の制御信号を送信するよう制御する端末制御部と、を備えることを特徴とする。

また、前記基地局制御部は、自局に接続可能な無線端末に対して、前記ＧＰＳ受信機の有無に関する情報を要求し、各無線端末から取得した当該情報に基づいて、前記第１の制御信号の送信を指示するＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定する、ことを特徴とする。

また、前記基地局制御部は、前記無線端末が前記情報を送信した際に、前記基地局送受信部が受信した無線信号の受信電力が最も大きいＧＰＳ受信機を備える無線端末に、前記第１の制御信号の送信を指示する、ことを特徴とする。

また、前記基地局制御部は、前記第１の制御信号の送信を指示した無線端末から送信された当該第１の制御信号に基づいて、前記通信フレームのタイミングを決定し、決定後の通信フレームのタイミングに基づいて、第２の制御信号を送信し、前記端末制御部は、前記端末送受信部において前記第２の制御信号を受信すると、前記第１の制御信号の送信を停止する、ことを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、自局に接続可能な無線端末と無線通信を行う無線基地局であって、前記無線端末と無線信号を送受信する基地局送受信部と、自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信を指示する基地局制御部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、無線基地局と無線通信を行う無線端末であって、ＧＰＳ受信機と、前記無線基地局と無線信号を送受信する端末送受信部と、前記無線基地局から、当該無線基地局が通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信に関する指示を受信すると、前記ＧＰＳ受信機におけるＧＰＳ信号の受信タイミングに応じて生成した当該制御信号を送信するよう制御する端末制御部と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、無線基地局と、当該無線基地局に接続可能な無線端末と、から構成される無線通信システムの通信制御方法であって、前記無線基地局が、自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信を指示するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、同期精度が低い無線基地局から送信される制御信号を用いた通信フレーム同期を行うことがないので、ＧＰＳ受信機非搭載の無線基地局における他の無線基地局との通信フレームの同期精度の低下を抑制できる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。本実施形態に係る無線基地局の機能ブロック図である。本実施形態に係る無線端末の機能ブロック図である。本実施形態に係る無線通信システムの無線端末および無線基地局の処理を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システム１０を示す図である。同図に示すように、無線通信システム１０は、無線基地局２０と、ＧＰＳ受信機を備える無線端末３０（３０Ａ，３０Ｂ）と、ＧＰＳ受信機を備えていない無線端末３１と、を含んで構成される。

そして、無線通信システム１０では、無線基地局２０と、無線端末３０，３１とは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用する通信方式でデータの送受信を行う。通信方式としては、例えば、ＰＨＳ方式や、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）等がある。

図２は、無線通信システム１０における、無線基地局２０の機能ブロック図である。

無線基地局２０は、アンテナＡＮＴ、無線通信部２１０、変調・復調部２２０、記憶部２３０、Ｉ／Ｆ部２４０、及び、制御部２５０を含む。

無線通信部２１０は、アンテナＡＮＴを介して、無線端末３０，３１から送信される無線信号を受信する。さらに、無線通信部２１０は、受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、変調・復調部２２０に出力する。

また、無線通信部２１０は、変調・復調部２２０から入力されたベースバンド信号を無線信号に変換する。そして、無線通信部２１０は、アンテナＡＮＴを介して、無線信号を無線端末３０に送信する。

変調・復調部２２０は、無線通信部２１０から入力されたベースバンド信号の復調及び復号処理を行う。これにより、無線端末３０，３１から送信される無線信号に含まれるデータが得られる。変調・復調部２２０は、得られたデータを制御部２５０に出力する。

また、変調・復調部２２０は、制御部２５０から入力されたデータの符号化及び変調を行い、ベースバンド信号を得て、無線通信部２１０に出力する。

記憶部２３０は、例えば、メモリによって構成され、無線基地局２０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

Ｉ／Ｆ（インターフェース）部２４０は、ネットワークを介して、管理装置等の上位装置と通信を行う。

制御部２５０は、例えば、ＣＰＵによって構成され、無線基地局２０が具備する各種機能を制御する。

また、制御部２５０は、他の無線基地局２０との間で、通信フレーム（ＴＤＭＡフレーム）の境界が所定時間内（例えば、±１０μｓ内）に収まるように、無線信号の送受信タイミングの同期（通信フレーム同期）を行うことで、通信フレームのタイミングを決定する。なお、通信フレームの同期処理は、例えば、周囲の無線基地局２０の設置状況等に応じて無線基地局２０ごとに予め設定されている時間に、自発的に、または、Ｉ／Ｆ部２４０を介して、管理装置等から通知されることで開始される。なお、制御部２５０における通信フレームの同期処理の詳細は、後述する。

図３は、無線通信システム１０における、無線端末３０の機能ブロック図である。

無線端末３０は、図３に示すように、アンテナＡＮＴ１、ＧＰＳ受信アンテナＡＮＴ２、無線通信部３１０、変調・復調部３２０、記憶部３３０、ＧＰＳ受信機３４０、及び、制御部３５０を含む。

無線通信部３１０は、アンテナＡＮＴ１を介して、無線基地局２０から送信される無線信号を受信する。さらに、無線通信部３１０は、受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、変調・復調部３２０に出力する。

また、無線通信部３１０は、変調・復調部３２０から入力されたベースバンド信号を無線信号に変換する。そして、無線通信部３１０は、アンテナＡＮＴ１を介して、無線信号を無線基地局２０に送信する。

変調・復調部３２０は、無線通信部３１０から入力されたベースバンド信号の復調及び復号処理を行う。これにより、無線基地局２０から送信される無線信号に含まれるデータが得られる。変調・復調部３２０は、得られたデータを制御部３５０に出力する。

また、変調・復調部３２０は、制御部３５０から入力されたデータの符号化及び変調を行い、ベースバンド信号を得て、無線通信部３１０に出力する。

記憶部３３０は、例えば、メモリによって構成され、無線端末３０における制御などに用いられる各種情報を記憶する。

ＧＰＳ受信機３４０は、ＧＰＳ受信アンテナＡＮＴ２を介して、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する。

制御部３５０は、例えば、ＣＰＵによって構成され、無線端末３０が具備する各種機能を制御する。

また、制御部３５０は、ＧＰＳ受信機３４０が受信した信号から時間情報を抽出する。制御部３５０は、抽出した時間情報を利用して、自局の通信フレームのタイミングを同期させる。ＧＰＳ衛星は原子時計を備えており正確な時間情報を送信している。このとき、ＧＰＳ受信機を備えた無線端末３０は、抽出された時間情報に従って通信フレーム同期のタイミング信号を生成することができるので、極めて正確（±１マイクロ秒程度）で、狂いのないタイミング信号を生成できる。

さらに、制御部３５０は、無線基地局２０からの指示に応じて、当該無線基地局２０において、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号（第１の制御信号）を送信する。制御部３５０における、制御信号送信の処理の詳細は、後述する。

なお、無線端末３１は、上述の無線端末３０におけるＧＰＳ受信機３４０が備えられていない構成であることから、無線端末３１における各構成ブロックの説明は、省略する。

次に、無線基地局２０における通信フレームの同期処理を、図４を用いて説明する。図４は、無線通信システム１０における無線基地局２０、及び、無線端末３０，３１の動作を示す図である。

図４に示すように、ステップＳ４０１において、無線基地局２０の制御部２５０は、自身に予め設定された処理を行う時間になった場合、周囲の無線端末３０，３１に対し、ＧＰＳ受信機の有無を通知するよう指示する報知情報を送信し、無線端末３０，３１は、当該報知情報を受信する。

ステップＳ４０２において、無線端末３０，３１の制御部３５０は、受信した報知情報に対する応答として、ＧＰＳ受信機の有無を示す応答情報を、無線基地局２０に送信し、無線基地局２０は、当該応答情報を受信する。無線端末３０，３１における応答情報の送信は、無線基地局３０が報知情報を送信した際の通信フレームの送受信タイミングを基準とする送信タイミングで行われる。なお、無線端末３０Ａ，３０Ｂは、ＧＰＳ受信機を備えていることを示す応答情報を送信する。一方、無線端末３１は、ＧＰＳ受信機を備えていないことを示す応答情報を送信する。

ステップＳ４０３において、無線基地局２０の制御部２５０は、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号（第１の制御信号）を送信させる無線端末を特定する。無線端末の特定にあたり、ステップＳ３０３において受信した各無線端末からの応答情報から、まず、ＧＰＳ受信機を有する無線端末を抽出する。この場合、無線基地局２０の制御部２５０は、まず、ＧＰＳ受信機を有する無線端末３０を抽出する。無線端末３０を複数抽出した場合、制御部２５０は、さらに、各無線端末３０からの応答情報を受信した際の受信電力が最も大きい無線端末３０を、制御信号（第１の制御信号）を送信させる無線端末に特定する。ここでは、無線端末３０Ｂからの応答情報の受信電力が最も高いものとし、無線端末３０Ｂを、制御信号（第１の制御信号）を送信させる無線端末に特定する。なお、抽出された無線端末３０が１つである場合は、当該無線端末３０を、制御信号（第１の制御信号）を送信させる無線端末に特定する。

ステップＳ４０４において、無線基地局２０の制御部２５０は、無線端末３０Ｂに対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号（第１の制御信号）を送信するよう指示する指示情報を送信し、無線端末３０Ｂは、当該指示情報を受信する。

ステップＳ４０５において、指示情報を受信した無線端末３０Ｂは、ＧＰＳ衛星からの信号の受信を開始する。

ステップＳ４０６において、無線端末３０Ｂの制御部３５０は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信可能な場合、無線基地局２０に対し、応答確認情報を送信し、無線基地局２０は、当該応答確認情報を受信する。この無線端末３０Ｂにおける応答確認情報の送信は、無線基地局３０が指示情報を送信した際の通信フレームの送受信タイミングを基準とする送信タイミングで行われる。また、無線端末３０Ｂが送信する応答確認情報には、無線基地局２０が指示情報を送信した際の通信フレームのタイミングと、ＧＰＳ衛星からの信号から抽出した時間情報に従って生成されたタイミング信号に基づく通信フレームのタイミングと、のオフセット量が含まれる。

ステップＳ４０７において、無線端末３０Ｂは、ＧＰＳ衛星からの信号を引き続き受信する。

ステップＳ４０８において、無線端末３０Ｂの制御部３５０は、ＧＰＳ衛星からの信号から抽出した時間情報に従って生成されたタイミング信号に基づく通信フレームのタイミング（送信タイミング）で、制御情報（第１の制御信号）を送信する。

ステップＳ４０９において、無線基地局２０の制御部２５０は、ステップＳ４０６において受信した応答確認情報に含まれるオフセット量を利用して、無線端末３０Ｂから送信される制御情報（第１の制御情報）を受信できるよう、通信フレームのタイミングを調整する。

ステップＳ４０７〜Ｓ４０９と同様の動作が、無線端末３０Ｂ、及び、無線基地局２０において複数回行われた後、ステップＳ４１０において、無線基地局２０の制御部２５０は、調整された通信フレームのタイミングで、他の無線基地局から送信される制御信号を受信し、通信フレームのタイミングが他の無線基地局に同期しているか確認を行う。

ステップＳ４１０で、他の無線基地局と同期していることを確認した場合、ステップＳ４１１において、無線基地局２０の制御部２５０は、現在の通信フレームのタイミングを、自局が無線信号を送受信する通信フレームのタイミングとして決定する。

ステップＳ４１１で、通信フレームのタイミングを決定すると、ステップＳ４１２において、無線基地局２０の制御部２５０は、他の無線基地局と同期していることを示す情報を含んだ制御信号（第２の制御信号）の送信を開始し、無線端末３０Ｂは、当該制御信号（第２の制御信号）を受信する。

ステップＳ４１２で、制御信号（第２の制御信号）を受信した無線端末３０の制御部３５０は、ステップＳ４１３において、制御信号（第１の制御信号）の送信を停止する。

これにより、無線基地局２０は、ＧＰＳ受信機が非搭載であっても、ＧＰＳ受信機を備える無線端末３０を介して、他の無線基地局との通信フレームの同期を行うことができるので、通信フレームの同期精度の低下を抑制できる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることを留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、無線基地局が、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号（第１の制御信号）を送信させる無線端末を特定するにあたり、報知情報を送信し、その応答情報を受信したが、これに限られるものではなく、無線端末が、レジストレーション時に予め、ＧＰＳ受信機の有無を示す情報を送信しておいてもよい。また、無線基地局における無線端末の特定に関し、さらに、自局と無線通信を実行中であるか否かといった、他の判定要素を組み合わせてもよい。

１０無線通信システム、２０無線基地局、３０，３１無線端末、２１０，３１０無線通信部、２２０，３２０変調・復調部、２３０，３３０記憶部、２４０Ｉ／Ｆ部、２５０，３５０制御部、３４０ＧＰＳ受信機。

Claims

無線基地局と、当該無線基地局に接続可能な無線端末と、から構成される無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
前記無線端末と無線信号を送受信する基地局送受信部と、
自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する第１の制御信号の送信を指示する基地局制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
前記無線端末は、
前記ＧＰＳ受信機と、
前記無線基地局と無線信号を送受信する端末送受信部と、
前記無線基地局から前記指示を受信すると、前記ＧＰＳ受信機が受信したＧＰＳ信号に応じて生成した送信タイミングで前記第１の制御信号を送信するよう制御する端末制御部と、
を備え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。
前記基地局制御部は、自局に接続可能な無線端末に対して、前記ＧＰＳ受信機の有無に関する情報を要求し、各無線端末から取得した当該情報に基づいて、前記第１の制御信号の送信を指示するＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
前記基地局制御部は、前記無線端末が前記情報を送信した際に、前記基地局送受信部が受信した無線信号の受信電力が最も大きいＧＰＳ受信機を備える無線端末に、前記第１の制御信号の送信を指示する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
前記基地局制御部は、前記第１の制御信号の送信を指示した無線端末から送信された当該第１の制御信号に基づいて、前記通信フレームのタイミングを決定し、決定後の通信フレームのタイミングに基づいて、第２の制御信号を送信し、
前記端末制御部は、前記端末送受信部において前記第２の制御信号を受信すると、前記第１の制御信号の送信を停止する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
自局に接続可能な無線端末と無線通信を行う無線基地局であって、
前記無線端末と無線信号を送受信する基地局送受信部と、
自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信を指示する基地局制御部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
無線基地局と無線通信を行う無線端末であって、
ＧＰＳ受信機と、
前記無線基地局と無線信号を送受信する端末送受信部と、
前記無線基地局から、当該無線基地局が通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信に関する指示を受信すると、前記ＧＰＳ受信機におけるＧＰＳ信号の受信タイミングに応じて生成した当該制御信号を送信するよう制御する端末制御部と、
を備えることを特徴とする無線端末。
無線基地局と、当該無線基地局に接続可能な無線端末と、から構成される無線通信システムの通信制御方法であって、
前記無線基地局が、自局に接続可能であって、ＧＰＳ受信機を備える無線端末を特定し、当該無線端末に対し、通信フレームのタイミングを決定するために利用する制御信号の送信を指示するステップを含むことを特徴とする通信制御方法。