JP2014192658A - 通信システム、通信装置、管理装置および通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な発振器を具備することなく、かつ、同期処理用の無線リソースの確保を最小限に抑えてホールドオーバ状態時の同期を維持させる
【解決手段】複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信装置は、ＧＰＳ受信機と、ＧＰＳ受信機でＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を管理装置から受信すると、他の通信装置から送信される同期用信号を受信する無線リソースを確保し、当該不可視時間帯になると当該他の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、通信システム、通信装置、管理装置および通信制御方法に関する。

通信システム（例えば、ＴＤＤ／ＴＤＭＡ方式を採用するＰＨＳ）では、複数の基地局が送信する無線信号のタイミングにずれがあると、ハンドオフ等の処理に支障が生じたり、基地局間で干渉が生じたりする。そのため、基地局は、無線信号を送受信するフレームのタイミングを他の基地局と一致させるフレーム同期処理を行う。

このフレーム同期処理は、各基地局がフレームのタイミングを共通の情報をもとに設定することで、基地局間のフレームのタイミングを一致させる。例えば、共通の情報には、有線回線から供給される基準クロックがある。また、有線回線から基準クロックを取得できない場合、ＧＰＳ（Global Positioning System）通信衛星から取得する信号（１ＰＰＳ信号）を用いる方法もある（例えば、特許文献１）。

特開２０００−１６４８３７号公報 特開２００７−６１９６号公報

ＧＰＳ通信衛星の信号をもとにフレーム同期処理を行う基地局は、ＧＰＳ通信衛星から信号を受信できないホールドオーバ状態に陥ることがある。しかしながら、基地局は、ホールドオーバ状態となっても同期を維持しなければならない。

同期を維持する対策の一例として、基地局に高精度な発振器を具備させることが考えられる。これは、ホールドオーバ状態で同期を維持できる時間は、基地局が具備する発振器の精度に依存するためである。しかしながら、高精度な発振器は、基地局の製造コスト、消費電力、筐体の容積を増加させる要因となる。

同期を維持する対策の他の例として、隣接する他の基地局（例えば、ＧＰＳ通信衛星からの信号を受信できている基地局）が送信する無線信号を受信してフレーム同期処理を行うことが考えられる（例えば、特許文献２）。しかしながら、この例では、同期処理に用いる無線信号を送受信する無線リソースが、自局、他の基地局ともに常に確保され、移動局との無線通信に用いる無線リソースが常に減少することになる。

本発明は、このような課題に鑑み、高精度な発振器を具備することなく、かつ、同期処理用の無線リソースの確保を最小限に抑えてホールドオーバ状態時における同期を維持させることが可能な通信システム、通信装置、管理装置および通信制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる代表的な構成は、複数の通信装置（基地局２０−１，２０−２）と、管理装置（サーバ３０）とから構成される通信システム（通信システム１０）であって、前記通信装置は、第１の通信装置と、ＧＰＳ受信機で受信したＧＰＳ信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する第２の通信装置とを含み、前記管理装置は、前記第２の通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を、前記第１の通信装置と、前記第２の通信装置とに送信する送信部、を備え、前記第１の通信装置は、前記不可視情報を受信すると、前記第２の通信装置に同期用信号を送信する無線リソースを確保する第１の制御部、を備え、前記第２の通信装置は、前記不可視情報を受信すると、前記第１の通信装置から送信される同期用信号を受信する無線リソースを確保し、前記不可視時間帯になると前記第１の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する第２の制御部、を備える。

また、前記第１の通信装置が、ＧＰＳ受信機をさらに有し、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置が不可視時間帯において、ＧＰＳ信号を受信可能な通信装置であってもよい。

また、前記管理装置は、通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す情報と、各通信装置が設置されているエリアを示す情報とを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶する各通信装置の不可視時間帯を示す情報と、前記各基地局のエリアを示す情報とに基づいて、前記第１の通信装置を特定する管理装置用制御部、とをさらに備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信装置であって、ＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ受信機でＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を前記管理装置から受信すると、他の通信装置から送信される同期用信号を受信する無線リソースを確保し、当該不可視時間帯になると当該他の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する制御部と、を備える。

また、上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信装置であって、ＧＰＳ受信機を有する他の通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を前記管理装置から受信すると、当該他の通信装置に同期用信号を送信する無線リソースを確保し、当該他の通信装置から同期用信号を要求されると、同期用信号を送信するよう制御する制御部、を備える。

また、上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの管理装置であって、通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す情報と、各通信装置が設置されているエリアを示す情報とを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶する各通信装置の不可視時間帯を示す情報と、前記各基地局のエリアを示す情報とに基づいて、前記不可視時間帯となる通信装置と、当該通信装置に同期用信号を送信させる通信装置とを特定する制御部と、前記不可視時間帯を示す不可視情報を、前記不可視時間帯となる通信装置と、当該通信装置に同期用信号を送信させる通信装置とに送信する送信部と、を備える。

また、上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信制御方法であって、前記通信装置は、第１の通信装置と、ＧＰＳ受信機で受信したＧＰＳ信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する第２の通信装置とを含み、前記管理装置が、前記第２の通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を、前記第１の通信装置と、前記第２の通信装置とに送信するステップＡと、前記第１の通信装置が、前記不可視情報を受信すると、前記第２の通信装置に同期用信号を送信する無線リソースを確保するステップＢと、前記第２の通信装置が、前記不可視情報を受信すると、前記第１の通信装置から送信される同期用信号を受信するための無線リソースを確保し、前記不可視時間帯になると前記第１の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定するステップＣと、を有する。

本発明によれば、高精度な発振器を具備することなく、かつ、同期処理用の無線リソースの確保を最小限に抑えてホールドオーバ状態時の同期を維持させることができる。

本実施形態に係る通信システムの概略的な構成を示した図である。 本実施形態に係る基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態に係るサーバの概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る通信システムの通信処理を示したフローチャートである。 本実施形態に係る通信システムの基地局の動作を説明するための図である。

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通信システムの構成を示す図である。通信システム１０は、通信装置として複数の基地局２０（２０−１，２０−２）と、サーバ３０と、から構成される。

基地局２０は、図示しない移動局と無線通信を行う。基地局２０は、ネットワークから移動局宛のデータを受信して移動局に送信する。また、基地局２０は、移動局から受信したデータをネットワークに送信する。さらに、基地局２０は、ネットワークを介してサーバ３０とデータを送受信する。

基地局２０は、他の基地局２０と無線信号を送受信するフレームのタイミングを一致させるフレーム同期処理を行う。基地局２０は、このフレーム同期処理を、ＧＰＳ通信衛星から送信される信号（１ＰＰＳ信号）を用いて行う。

図２は、本実施形態に係る基地局の構成を示す図である。図２に示すように、基地局２０は、通信部２１０と、ＧＰＳ受信機２２０と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２３０と、記憶部２４０と、制御部２５０と、アンテナＡＮＴとを備えている。

通信部２１０は、アンテナＡＮＴを介して移動局から送信される上り無線信号または他の基地局２０から送信される下り無線信号を受信してベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）後に、復調及び復号処理を行うことでデータを得る。通信部２１０は、得られたデータを制御部２５０に出力する。

また、通信部２１０は、制御部２５０からのデータの符号化及び変調を行ってベースバンド信号を得た後に、該ベースバンド信号を下り無線信号に変換（アップコンバート）する。通信部２１０は、アンテナＡＮＴを介して移動局に下り無線信号または他の基地局２０に上り無線信号を送信する。

ＧＰＳ受信機２２０は、ＧＰＳから送信される信号（１ＰＰＳ信号）を受信する。そして、ＧＰＳ受信機２２０は、受信した信号を制御部２５０に出力する。

Ｉ／Ｆ部２３０は、ネットワークから移動局宛のデータを受信し、移動局から受信したデータをネットワークに送信する。また、Ｉ／Ｆ部２３０は、ネットワークを介して、または、直接に、他の基地局とデータを送受信する。さらに、Ｉ／Ｆ部２３０は、ネットワークを介してサーバ３０とデータを送受信する。

記憶部２４０は、例えばメモリによって構成され、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。また、記憶部２４０は、ホールドオーバ状態時にフレーム同期処理を行うための同期用信号を要求する、隣接する他の基地局２０に関する基地局情報（例えば、他の基地局２０のセルＩＤ（識別情報））を記憶する。

制御部２５０は、例えばＣＰＵによって構成され、基地局２０が具備する各種機能を制御する。制御部２５０は、定期的に、無線信号を送受信するフレームのタイミングを設定して他の基地局と一致させるフレーム同期に関連する処理を行う。なお、フレーム同期に関連する処理の詳細は後述する。

図３は、本実施形態に係るサーバの構成を示す図である。サーバ３０は、図３に示すように、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３３０と、記憶部３４０と、制御部３５０とを備えている。

Ｉ／Ｆ部３３０は、ネットワークを介して基地局２０とデータを送受信する。

記憶部３４０は、例えばメモリによって構成され、サーバ３０の制御等に用いられる各種情報を記憶する。また、記憶部３４０は、配下の複数の基地局２０のセルＩＤ（識別情報）に関する情報が記憶されており、当該識別情報には、各基地局２０が設置されるエリアに関する情報が含められている。さらに、記憶部３４０は、配下の各基地局２０における、ＧＰＳ通信衛星からの信号取得に関連する信号情報を記憶する。

この信号情報は、各基地局２０が、ＧＰＳ通信衛星からの信号を受信できない時間帯（不可視時間帯）を示しており、不可視時間帯は、基地局２０の設置環境、ＧＰＳ通信衛星の軌道、ＧＰＳ通信衛星の保守等による信号送信停止等に起因する。そして、不可視時間帯は、予め各基地局２０を調査・確認した事業者が、調査・確認結果を信号情報としてサーバ３０の記憶部３４０に記憶させる。

制御部３５０は、例えばＣＰＵによって構成され、サーバ３０が具備する各種機能を制御する。また、制御部３５０は、記憶部３４０に記憶される信号情報をもとに、不可視時間帯が生じる基地局２０に対して、不可視時間帯が生じることを示す不可視情報を送信する。

この不可視情報には、不可視時間帯が生じる基地局２０が同期用信号を要求すべき他の基地局２０の識別情報が含まれる。制御部３５０は、他の基地局２０を以下の手順で特定する。まず、制御部３５０は、記憶部３４０に記憶される信号情報をもとに、配下の基地局２０のうち、不可視時間帯が生じる基地局２０の当該不可視時間帯にＧＰＳ通信衛星からの信号を受信可能な基地局２０を抽出する。次に、制御部３５０は、抽出した各基地局２０に対応する記憶部３４０に記憶される基地局２０の識別情報を参照し、各基地局２０が設置されているエリアを把握する。そして、制御部３５０は、把握したエリアが、不可視時間帯が生じる基地局２０に最も近い（隣接する）基地局２０を、不可視時間帯が生じる基地局２０が同期用信号を要求すべき他の基地局２０として特定する。また、制御部３５０は、特定した他の基地局２０に対しても不可視情報を送信する。

次に、図４，５を用いて、通信システム１０の基地局２０と、サーバ３０とにおける、フレーム同期処理に関する詳細を説明する。なお、説明の便宜上、基地局２０−１を不可視時間帯が生じる基地局とし、基地局２０−２を基地局２０−１が同期用信号の送信を要求する隣接する基地局とする。

図４は、通信システム１０の基地局２０−１と、２０−２と、サーバ３０の動作を示す図である。

ステップＳ１０１において、サーバ３０の制御部３５０は、記憶部３４０に記憶する信号情報から不可視時間帯となる基地局２０−１を特定し、基地局２０−１が不可視時間帯となる時間帯より所定時間前（例えば、１０分前）に、基地局２０−１と、当該基地局２０−１が不可視時間帯に同期用信号を送信させる基地局２０−２に対して、不可視情報を送信し、基地局２０−１及び基地局２０−２は、当該不可視情報を受信する。ここで、基地局２０−１及び基地局２０−２の制御部２５０は、不可視情報が含む情報を記憶部２４０に記憶する。

ステップＳ１０２において、基地局２０−１及び基地局２０−２の各制御部２５０は、不可視情報を受信したことを示す応答情報をサーバ３０に対して送信し、サーバ３０は、基地局２０−１及び基地局２０−２の各々から送信された応答情報を受信する。

ステップＳ１０３において、基地局２０−１の制御部２５０は、同期用信号を受信する無線リソースを確保し、一方、基地局２０−２の各制御部２５０は、同期用信号を送信する無線リソースを確保する。

ここで、図５を用いて、基地局２０−１及び基地局２０−２の各制御部２５０が確保する無線リソースについて説明する。なお、ここでは、通信システム１０が、ＴＤＭＡ／ＴＤＤを採用している場合を例に説明する。

図５（Ａ）は、ＧＰＳ通信衛星からの信号を受信可能な通常時における、無線リソースを割り当て可能なフレームを示している。フレームは、送信用サブフレームと受信用サブフレームとに区分され、さらに、各サブフレームは、それぞれ複数のタイムスロット（ここでは４つ）に区分されている。

これに対し、図５（Ｂ）は、基地局２０−１の不可視時間帯における無線リソースを割り当て可能なフレームを示している。通常時、基地局２０−１及び基地局２０−２は、送信用サブフレームと受信用サブフレームとが、同じタイミングで構成されているため、相手の基地局が送信する無線信号を受信することができない。

そのため、基地局２０−１の制御部２５０は、自局の不可視時間帯に、基地局２０−２が送信する無線信号を基地局２０−１が受信できるよう、例えば、基地局２０−１の送信用サブフレームにおける最後のタイムスロットを受信用のタイムスロットに切り替えた上で当該タイムスロットを基地局２０−２から送信される無線信号を受信する無線リソースとして確保する。

さらに、基地局２０−１の制御部２５０は、自局の不可視時間帯に、自局が送信する無線信号を基地局２０−２が受信できるよう、例えば、基地局２０−１の受信用サブフレームにおける最後のタイムスロットを送信用のタイムスロットに切り替えた上で当該タイムスロットを基地局２０−２に無線信号を送信する無線リソースとして確保する。

一方、基地局２０−２の制御部２５０は、基地局２０−１の不可視時間帯に、基地局２０−１に無線信号を送信する無線リソースとして送信用サブフレームの最後のタイムスロットと、基地局２０−１から無線信号を受信する無線リソースとして受信用サブフレームの最後のタイムスロットと、を確保する。

なお、基地局２０−１および基地局２０−２が確保する無線リソースの位置は、予め規定されている位置を確保するようにしてもよいし、基地局２０−１及び基地局２０−２の制御部２５０が、基地局間通信を行うことで、ともに空きとなっている無線リソース特定して確保するようにしてもよい。

図４に戻り、ステップＳ１０４において、基地局２０−１の制御部２５０は、不可視時間帯になったことを検出する。

ステップＳ１０５において、基地局２０−１の制御部２５０は、記憶部２４０が記憶する基地局情報を参照し、不可視時間帯に同期用信号を要求する基地局が基地局２０−２であることを把握し、基地局２０−２に対して確保した無線リソースを用いて同期用信号を要求し、基地局２０−２は、要求を受信する。

ステップＳ１０６において、基地局２０−２の制御部２５０は、要求を受信したことを示す応答情報を基地局２０−１に対して確保した無線リソースを用いて送信し、基地局２０−１は、基地局２０−２から送信された応答情報を受信する。

ステップＳ１０７において、基地局２０−２の制御部２５０は、同期用信号を基地局２０−１に対して確保した無線リソースを用いて送信し、基地局２０−１は、基地局２０−２から送信された同期用信号を受信する。

ステップＳ１０８において、基地局２０−１の制御部２５０は、同期用信号を用いてフレーム同期処理を行う。

ステップＳ１０９において、基地局２０−１の制御部２５０は、不可視時間帯が終了したことを検出する。

ステップＳ１１０において、基地局２０−１の制御部２５０は、基地局２０−２に同期用信号の送信を解除することを確保した無線リソースを用いて要求し、基地局２０−２は、要求を受信する。

ステップＳ１１１において、基地局２０−２の制御部２５０は、要求を受信したことを示す応答情報を基地局２０−１に対して確保した無線リソースを用いて送信し、基地局２０−１は、基地局２０−２から送信された応答情報を受信する。

ステップＳ１１２において、基地局２０−１及び基地局２０−２の各制御部２５０は、確保していた無線リソースをともに解放する。

以上、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。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、各部材、各手段、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。

また、上記の実施例においては、同期用信号を要求する他の基地局を、ＧＰＳ受信機を備える基地局としたが、例えば、有線回線から供給される基準クロックを用いてフレーム同期処理を行うことが可能な基地局としてもよい。

また、上記の実施例においては、サーバが基地局の不可視時間帯の直前に不可視情報を送信した。しかしながら、不可視時間帯が定期的に同一時間に生じる場合は、予め基地局に不可視情報を送信して、不可視時間帯となる時間帯を予め記憶させておき、基地局が、不可視時間帯が生じる一定時間前に常に無線リソースを確保するよう制御してもよい。

さらに、上記の実施例においては、通信装置として、基地局を用いて説明したが、この他に、基地局と移動局との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置に適用してもよい。

１０ 通信システム、２０ 基地局、３０ サーバ、２１０，３１０ 通信部、２２０ ＧＰＳ受信機、２３０，３３０ Ｉ／Ｆ部、２４０，３４０ 記憶部、２５０，３５０ 制御部、ＡＮＴ アンテナ

Claims (7)

1. 複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムであって、
   前記通信装置は、第１の通信装置と、ＧＰＳ受信機で受信したＧＰＳ信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する第２の通信装置とを含み、
   前記管理装置は、
   前記第２の通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を、前記第１の通信装置と、前記第２の通信装置とに送信する送信部、を備え、
   前記第１の通信装置は、
   前記不可視情報を受信すると、前記第２の通信装置に同期用信号を送信する無線リソースを確保する第１の制御部、を備え、
   前記第２の通信装置は、
   前記不可視情報を受信すると、前記第１の通信装置から送信される同期用信号を受信する無線リソースを確保し、前記不可視時間帯になると前記第１の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する第２の制御部、を備える、
   ことを特徴とする通信システム。
2. 前記第１の通信装置が、ＧＰＳ受信機をさらに有し、
   前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置が不可視時間帯において、ＧＰＳ信号を受信可能な通信装置である、ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記管理装置は、
   通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す情報と、各通信装置が設置されているエリアを示す情報とを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶する各通信装置の不可視時間帯を示す情報と、前記各基地局のエリアを示す情報とに基づいて、前記第１の通信装置を特定する管理装置用制御部、とをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信装置であって、
   ＧＰＳ受信機と、
   前記ＧＰＳ受信機でＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を前記管理装置から受信すると、他の通信装置から送信される同期用信号を受信する無線リソースを確保し、当該不可視時間帯になると当該他の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する制御部と、
   を備えることを特徴とする通信装置。
5. 複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信装置であって、
   ＧＰＳ受信機を有する他の通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を前記管理装置から受信すると、当該他の通信装置に同期用信号を送信する無線リソースを確保し、当該他の通信装置から同期用信号を要求されると、同期用信号を送信するよう制御する制御部、を備えることを特徴とする通信装置。
6. 複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの管理装置であって、
   通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す情報と、各通信装置が設置されているエリアを示す情報とを記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶する各通信装置の不可視時間帯を示す情報と、前記各基地局のエリアを示す情報とに基づいて、前記不可視時間帯となる通信装置と、当該通信装置に同期用信号を送信させる通信装置とを特定する制御部と、
   前記不可視時間帯を示す不可視情報を、前記不可視時間帯となる通信装置と、当該通信装置に同期用信号を送信させる通信装置とに送信する送信部と、
   を備えることを特徴とする管理装置。
7. 複数の通信装置と、管理装置とから構成される通信システムの通信制御方法であって、
   前記通信装置は、第１の通信装置と、ＧＰＳ受信機で受信したＧＰＳ信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定する第２の通信装置とを含み、
   前記管理装置が、前記第２の通信装置がＧＰＳ信号を受信できない不可視時間帯を示す不可視情報を、前記第１の通信装置と、前記第２の通信装置とに送信するステップＡと、
   前記第１の通信装置が、前記不可視情報を受信すると、前記第２の通信装置に同期用信号を送信する無線リソースを確保するステップＢと、
   前記第２の通信装置が、前記不可視情報を受信すると、前記第１の通信装置から送信される同期用信号を受信するための無線リソースを確保し、前記不可視時間帯になると前記第１の通信装置に対して同期用信号を要求し、受信した同期用信号をもとに無線信号を送受信するタイミングを設定するステップＣと、
   を有することを特徴とする通信制御方法。
   
   

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