JP2014225720A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であっても、少ないデータ容量で複局同時送受信を行うことが可能な無線通信システムを提供する。【解決手段】無線通信システムは、本部装置１００は、ＧＰＳ受信部１１０にて受信された基準信号に基づいて、本部装置１００における時刻を同期させる時刻同期部１２０を備え、各基地局２００は、ＧＰＳ受信部２３０にて受信された基準信号に基づいて、各基地局２００における時刻を同期させる時刻同期部２４０を備え、本部装置１００は、基準信号に基づいて各基地局２００との遅延を調整する。【選択図】図２

Description

本発明は、本部装置と複数の基地局とが通信回線を介して通信可能に接続された無線通信システムに関し、特に、複局同時送受信が可能な無線通信システムに関する。

従来、複局同時送受信が可能な無線通信システムがある（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１では、親局から子局の方向（下り方向）に信号（パケット化された信号）を送信する場合において、親局は、親局から子局に信号を転送する転送時刻と、遅延情報とを付加した信号を送信している。また、子局から親局の方向（上り方向）に信号を送信する場合において、子局は、子局から親局に信号を転送する転送時刻を付加した信号を送信し、親局は、各子局から受信した信号に対して各子局に応じた遅延時間を加えている。

また、特許文献２では、一定周期のフレーム単位でデジタル信号を伝送する方式を採用する通信回線において、下り方向および上り方向におけるデジタル信号の送信のタイミングを調整している。

特開２００７−１６６２７８号公報 特開２００２−２７５３４号公報

特許文献１では、下り方向に送信する信号に転送時刻と遅延情報との２つの情報を付加して送信する必要がある。従って、親局と子局との間における回線速度が遅く、通信回線を介して送信されるデータ（回線データ）を少しでも多くのユーザデータ（ユーザが送信を希望するデータ）として使用したい場合において、ユーザデータ以外の上記２つの情報も送信する必要があるため、通信回線におけるデータ容量が大きくなってしまう。

また、特許文献２では、一定周期のフレーム単位でデジタル信号を伝送する方式を採用する通信回線には適用可能であるが、ＩＰ回線のような一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線には適用できないという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であっても、少ないデータ容量で複局同時送受信を行うことが可能な無線通信システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による無線通信システムは、本部装置と複数の基地局とが通信回線を介して通信可能に接続された無線通信システムであって、本部装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）から時刻の基準となる基準信号を受信する第１のＧＰＳ受信部と、第１のＧＰＳ受信部にて受信された基準信号に基づいて、本部装置における時刻を同期させる第１の時刻同期部とを備え、各基地局は、ＧＰＳから基準信号を受信する第２のＧＰＳ受信部と、第２のＧＰＳ受信部にて受信された基準信号に基づいて、各基地局における時刻を同期させる第２の時刻同期部とを備え、本部装置は、基準信号に基づいて各基地局との遅延を調整することを特徴とする。

本発明によると、本部装置と複数の基地局とが通信回線を介して通信可能に接続された無線通信システムであって、本部装置は、ＧＰＳ（Global Positioning System）から時刻の基準となる基準信号を受信する第１のＧＰＳ受信部と、第１のＧＰＳ受信部にて受信された基準信号に基づいて、本部装置における時刻を同期させる第１の時刻同期部とを備え、各基地局は、ＧＰＳから基準信号を受信する第２のＧＰＳ受信部と、第２のＧＰＳ受信部にて受信された基準信号に基づいて、各基地局における時刻を同期させる第２の時刻同期部とを備え、本部装置は、基準信号に基づいて各基地局との遅延を調整することを特徴とするため、一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であっても、少ないデータ容量で複局同時送信を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態１による無線通信システムの全体構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による基地局が送信データを送信するタイミングの調整を説明するための図である。 本発明の実施の形態２による無線通信システムの全体構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３による無線通信システムの動作の一例を示す図である。 本発明の実施の形態４による本部装置の受信処理を説明するための図である。

本発明は、本部装置と複数の基地局とがツリー状に接続された無線通信システムにおいて、ＩＰネットワークなど遅延時間が変動するような通信回線に適用しても複局同時送受信を可能とする。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１による無線通信システムの全体構成の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態１による無線通信システムは、本部装置１００と、本部装置１００と通信回線５００を介して通信可能に接続された基地局２００，２０３と、基地局２００〜２０３と無線回線６００（無線通信回線）を介して通信可能に接続された無線端末３００（外部の装置）とを備えている。また、基地局２０１，２０２は、通信回線５００を介して基地局２００と通信可能に接続されている。なお、通信回線５００は、ＩＰ回線や専用線等の一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であるものとする。

以下では、本実施の形態１による無線通信システムについて、下り方向の通信に主眼を置いて説明する。ここで、下り方向の通信とは、本部装置１００から送信されたデータ（以下、送信データという）を基地局２００〜２０３が受信し、受信した送信データを基地局２００〜２０３から無線端末３００に送信する通信のことをいう。すなわち、送信データが、本部装置１００、基地局２００〜２０３、無線端末３００の順（方向）に伝送される通信のことをいう。

本部装置１００から送信された送信データは、通信回線５００を介して、基地局２００〜２０３に受信される。基地局２００〜２０３に受信された送信データは、基地局２００〜２０３から無線回線６００に同一周波数で同時に送信され、無線端末３００に受信される。

本部装置１００および基地局２００〜２０３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）４００から送信された時刻の基準となる基準信号を受信して時刻同期を行っている。従って、本部装置１００と、基地局２００〜２０３とは、時刻同期されている。

図２は、本実施の形態１による無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。なお、図２では、本部装置１００および基地局２００を一例として示している。基地局２０１〜２０３は、図２に示す基地局２００と同じ構成および動作であるものとする。

図２に示すように、本部装置１００は、ＧＰＳ受信部１１０と、時刻同期部１２０と、タイミング調整部１３０と、データ処理部１４０と、回線インターフェース部１５０とを備えている。

ＧＰＳ受信部１１０（第１のＧＰＳ受信部）は、ＧＰＳ４００から送信された基準信号を受信し、当該基準信号を時刻情報として時刻同期部１２０に出力する。

時刻同期部１２０（第１の時刻同期部）は、ＧＰＳ受信部１１０から取得した時刻情報に基づいて、本部装置１００における時刻の同期を行う。同期後の時刻情報は、タイミング調整部１３０に出力される。

タイミング調整部１３０（送信指定時刻算出部）は、基地局２００から無線端末６００に同時に送信データを送信する時刻である送信指定時刻を算出する。すなわち、タイミング調整部１３０は、時刻同期部１２０にて同期された時刻に基づいて、基地局２００から送信データが送信される時刻である送信指定時刻を算出する機能を有している。なお、送信指定時刻の算出については後述する。算出された送信指定時刻は、データ処理部１４０に出力される。

データ処理部１４０（送信指定時刻付加部）は、タイミング調整部１３０から取得した送信指定時刻と、その他のヘッダ情報とを送信データに付加して回線インターフェース部１５０に送信する。すなわち、データ処理部１４０は、タイミング調整部１３０にて算出された送信指定時刻を送信データに付加する機能を有している。

回線インターフェース部１５０（第１の通信インターフェース部）は、データ処理部１４０から取得した送信データを、通信回線５００を介して基地局２００に送信する。すなわち、回線インターフェース部１５０は、データ処理部１４０にて送信指定時刻が付加された送信データを、通信回線５００を介して基地局２００に送信する機能を有している。

図２に示すように、基地局２００は、回線インターフェース部２１０と、データ処理部２２０と、ＧＰＳ受信部２３０と、時刻同期部２４０と、タイミング調整部２５０と、無線インターフェース部２６０とを備えている。

回線インターフェース部２１０（第２の通信インターフェース部）は、本部装置１００の回線インターフェース部１５０から送信された送信データを受信してデータ処理部２２０に出力する。すなわち、回線インターフェース部２１０は、回線インターフェース部１５０から送信された送信データを受信する機能を有している。

データ処理部２２０（送信指定時刻抽出部）は、回線インターフェース部２１０から取得した送信データをタイミング調整部２５０に出力する。このとき、データ処理部２２０は、送信データに含まれる送信指定時刻を抽出する。すなわち、データ処理部２２０は、回線インターフェース部２１０が受信した送信データに含まれる送信指定時刻を抽出する機能を有している。

ＧＰＳ受信部２３０（第２のＧＰＳ受信部）は、ＧＰＳ４００から送信された基準信号を受信し、当該基準信号を時刻情報として時刻同期部２４０に出力する。

時刻同期部２４０（第２の時刻同期部）は、ＧＰＳ受信部２３０から取得した時刻情報に基づいて、基地局２００における時刻の同期を行う。同期後の時刻情報は、タイミング調整部２５０に出力される。

タイミング調整部２５０（第１のタイミング調整部）は、データ処理部２２０から取得した送信データを保持し、送信データに付加されている送信指定時刻になると無線インターフェース部２６０に送信データを出力する。すなわち、タイミング調整部２５０は、データ処理部２２０が抽出した送信指定時刻で送信データを無線端末３００（外部の装置）に送信するように、時刻同期部２４０にて同期された時刻に基づいて送信のタイミングを調整する機能を有している。

無線インターフェース部２６０（送信部）は、タイミング調整部２５０から取得した送信データを、無線回線６００を介して無線端末３００に送信する。すなわち、無線インターフェース部２６０は、タイミング調整部２５０にて調整された送信のタイミングで送信データを無線端末３００に送信する機能を有している。

次に、本部装置１００のタイミング調整部１３０による送信指定時刻の算出について説明する。

タイミング調整部１３０が送信指定時刻を算出する前に、本部装置１００は、通信回線５００におけるデータの伝送の遅延時間である回線遅延時間を予め把握する必要がある。

ここで、回線遅延時間の算出について説明する。

上述の通り、本部装置１００と基地局２００〜２０３とは時刻同期している。本部装置１００は、当該本部装置１００から送信する送信時刻を含む予め定められた信号（第１の信号）を基地局２００〜２０３に送信する。

基地局２００〜２０３は、本部装置１００から信号を受信した受信時刻と、本部装置１００から受信した信号に含まれる送信時刻との差を、本部装置１００から基地局２００〜２０３への通信方向（下り方向）における回線遅延時間として算出する。すなわち基地局２００〜２０３は、回線インターフェース部２１０が受信した信号に含まれる、本部装置１００の回線インターフェース部１５０が信号を送信した送信時刻と、回線インターフェース部２１０が信号を受信した受信時刻との差を回線遅延時間（第１の回線遅延時間）として算出する機能（第１の回線遅延時間算出部）を有している。なお、当該機能は、データ処理部２２０が有してもよく、図示しない他の構成要素が有してもよい。

基地局２００〜２０３は、算出した回線遅延時間を、通信回線５００を介して本部装置１００に通知する。

例えば、図１において、本部装置１００と基地局２００との間における回線遅延時間をＴＡ、本部装置１００と基地局２０１との間における回線遅延時間をＴＢ、本部装置１００と基地局２０２との回線遅延時間をＴＣ、本部装置１００と基地局２０３との間における回線遅延時間をＴＤとすると、ＴＤ＜ＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣとなる。

本部装置１００のタイミング調整部１３０は、本部装置１００から基地局２００〜２０３に送信データを送信する時刻に対して、基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大の回線遅延時間である最大遅延時間（例えば、図１では回線遅延時間ＴＣ）と、回線遅延変動マージン時間（通信回線５００における遅延変動に対する許容時間）とを加えた時間を送信指定時間として算出する。

図３は、基地局２００〜２０３が送信データを送信するタイミングの調整を説明するための図である。

図３に示すように、本部装置１００から送信された送信データは、通信回線５００における遅延によって、異なるタイミングで基地局２００〜２０３に到着する。しかし、上述の通り、送信データには送信指定時刻が含まれており、基地局２００〜２０３は送信指定時刻に合わせて送信信号を送信しているため、送信データは基地局２００〜２０３から同一のタイミングで送信することができる。すなわち、本部装置１００は、基準信号に基づいて基地局２００〜２０３との遅延を調整した基地局２００〜２０３の送信のタイミングを指示し、基地局２００〜２０３は、送信データを、基準信号に基づいて調整した同一の送信のタイミングで送信する。

以上のことから、本実施の形態１によれば、全ての基地局２００〜２０３は同一のタイミングで同一の送信データを送信すること（複局同時送信）ができ、無線端末３００は基地局２００〜２０３から送信された送信データを同一のタイミングで受信することが可能となる。また、複局同時送信を実現するために、本部装置１００は、基地局２００〜２０３に対して送信指定時刻のみを送信しているため、従来よりも少ないデータ容量（送信指定時刻のみ）で複局同時送信を行うことが可能となる。さらに、一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であっても複局同時送信を行うことが可能となる。

なお、本部装置１００のタイミング調整部１３０は、本部装置１００から基地局２００〜２０３に送信データを送信する時刻に対して、基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大遅延時間と、回線遅延変動マージン時間とを加えた時間を送信指定時間として算出したが、これに限るものではない。

例えば、上記の「基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大遅延時間」に代えて、「基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大遅延時間（例えば、図１では回線遅延時間ＴＣ）−最小遅延時間（例えば、図１では回線遅延時間ＴＤ）」としてもよい。このようにすることによって、基地局２００〜２０３から送信データを送信する時刻（タイミング）を早めることが可能となる。

また、基地局２００〜２０３は、回線遅延時間を周期的（定期的）に算出し、算出した回線遅延時間を本部装置１００に送信するようにしてもよい。このようにすることによって、本部装置１００は、基地局２００〜２０３から周期的に取得した回線遅延時間に基づいて送信指定時刻を算出することができるため、通信回線５００の状態を考慮した適切な送信指定時刻で基地局２００〜２０３から送信データを送信させることができる。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２では、無線端末３００と基地局２００〜２０３の各々との距離（伝送距離）が同じでない場合について説明する。

図４は、本実施の形態２による無線通信システムの全体構成の一例を示す図である。図４では、基地局２０２と無線端末３００との伝送距離が短く、基地局２０３と無線端末３００との伝送距離が長いことを示している。

なお、本実施の形態２では、無線端末３００と基地局２０２，２０３とが無線回線６００を介して無線通信を行う場合を一例として説明する。

図４に示すように、無線端末３００と基地局２０２との伝送距離と、無線端末３００と基地局２０３との伝送距離とが異なると、無線端末３００は、基地局２０２，２０３から異なるタイミングで送信データを受信することになる。当該受信のタイミングの時間差が大きくなると、無線端末３００では受信した上記送信データを正常に復調できないことがある。

このような問題の対策として、本実施の形態２では、基地局２０２，２０３のタイミング調整部２５０（第１のタイミング調整部）に対して、基地局２０２，２０３から送信データが同一のタイミングで送信されるように調整した遅延補正時間（第１の遅延補正時間）を予め設定しておく。タイミング調整部２５０は、送信のタイミングを、予め設定された遅延補正時間に基づいて調整する。なお、基地局におけるその他の構成、および本部装置の構成は、実施の形態１（図１参照）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

上記の構成とすることによって、基地局２０２，２０３では、タイミング調整部２５０で予め設定された遅延補正時間の分だけ、基地局２０２，２０３から送信データを送信するタイミング（送信時刻）を遅らせる、あるいは早めることができる。

例えば、図４において、基地局２０２と無線端末３００との伝播時間と、基地局２０３と無線端末３００との伝播時間との時間差を遅延補正時間として予め設定しておき、基地局２０２から送信データを送信するタイミングを設定した遅延補正時間の分だけ遅らせることによって、基地局２０２，２０３から無線端末３００への送信のタイミングを同一にすることが可能となる。

以上のことから、本実施の形態２によれば、実施の形態１による効果に加えて、無線端末３００と基地局２００〜２０３の各々との距離（伝送距離）が異なる場合であっても、基地局２００〜２０３から送信データを送信するタイミングを同一にすることができる。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３では、本部装置１００から送信された送信データが、送信指定時刻よりも遅れて基地局２００〜２０３に届いた場合について説明する。

なお、本部装置１００および基地局２００〜２０３の構成は、実施の形態１または２と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本部装置１００と基地局２００〜２０３との間における通信回線５００の遅延時間が変動することによって、本部装置１００から送信された送信データが送信指定時刻よりも遅れて基地局２００〜２０３に届いた場合において、遅れた送信データを受信した基地局がそのまま送信データを無線端末３００に送信すると、遅れていない送信データを受信した他の基地局が送信データを送信するタイミングよりも遅くなるため、全ての基地局２００〜２０３から送信データを同一のタイミングで送信することができない。

このような問題の対策として、本実施の形態３では、本部装置１００から送信された送信データが、送信指定時刻よりも遅れて基地局２００〜２０３に届いた場合は、基地局２００〜２０３のタイミング調整部２５０が遅れて届いた送信データを破棄し、無線端末３００に送信しないようにしている。

図５は、本実施の形態３による無線通信システムの動作の一例を示す図である。なお、図５では、基地局２００が、本部装置１００から送信された送信データを送信指定時刻よりも遅れて受信した場合を一例として説明する。

ステップＳ５０１において、本部装置１００は、送信指定時刻Ｔ１で送信データを送信するよう基地局２００〜２０３に指示する。

ステップＳ５０２において、基地局２００は、送信指定時刻Ｔ１に送信データを受信していない（送信指定時刻Ｔ１の後に送信データを受信した）ため、当該送信データを破棄する。すなわち、基地局２００のタイミング調整部２５０（第１のタイミング調整部）は、回線インターフェース部２１０が受信した時刻が、データ処理部２２０にて抽出された送信指定時刻よりも後である場合は、無線端末３００に対して送信データを送信しないように調整する。このとき、他の基地局２０１〜２０３は、送信指定時刻Ｔ１より前に送信データを受信しているため、無線端末３００に対して送信指定時刻Ｔ１に送信データを送信する。

ステップＳ５０３において、基地局２００は、送信データを破棄した旨を本部装置１００に通知する。すなわち、基地局２００は、タイミング調整部２５０が送信データを送信しないように調整した場合にその旨を本部装置１００に通知する。

ステップＳ５０４において、本部装置１００は、全ての基地局２００〜２０３に対して、回線遅延時間を算出するよう指示する。

ステップＳ５０５において、基地局２００〜２０３の各々は、回線遅延時間の算出結果を本部装置１００に通知する。すなわち、基地局２００〜２０３は、本部装置１００からの指示に従って算出した回線遅延時間（第１の回線遅延時間）を本部装置１００に送信する。

ステップＳ５０６において、本部装置１００は、回線遅延時間の情報を更新する。

ステップＳ５０７において、本部装置１００のタイミング調整部１３０は、更新された回線遅延時間に基づいて送信指定時刻Ｔ２を算出する。本部装置１００は、送信指定時刻Ｔ２で送信データを送信するよう基地局２００〜２０３に指示する。

ステップＳ５０８において、基地局２００〜２０３は、送信指定時刻Ｔ２で送信データを無線端末３００に送信する。

以上のことから、本実施の形態３によれば、実施の形態１または２による効果に加えて、本部装置１００から送信された送信データが送信指定時刻よりも遅れて届いた基地局２００〜２０３は、当該遅れて届いた送信データを破棄して送信しないようにしているため、基地局２００〜２０３から送信データが送信されるタイミングが異なることを防ぐことができる。また、送信データが基地局２００〜２０３に遅れて届く場合は、本部装置１００にて改めて送信指定時刻を算出して基地局２００〜２０３に送信しているため、基地局２００〜２０３から送信データを同一のタイミングで送信することができる。

＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４では、図１に示す無線通信システムについて、上り方向の通信に主眼を置いて説明する。ここで、上り方向の通信とは、無線端末３００（外部の装置）から送信されたデータ（以下、受信データという）を基地局２００〜２０３が受信し、受信した受信データを基地局２００〜２０３から本部装置１００に送信する通信のことをいう。すなわち、受信データが、無線端末３００、基地局２００〜２０３、本部装置１００の順（方向）に伝送される通信のことをいう。

無線端末３００から送信された受信データは、無線回線６００を介して、基地局２００〜２０３に受信される。基地局２００〜２０３から送信された受信データは、基地局２００〜２０３から通信回線５００を介して本部装置１００に受信される。

上述の通り、本部装置１００および基地局２００〜２０３は、ＧＰＳ４００から送信された時刻の基準となる基準信号を受信して時刻同期を行っている。従って、本部装置１００と、基地局２００〜２０３とは、時刻同期されている。

本実施の形態４による本部装置１００および基地局２００〜２０３の構成は、実施の形態１（図２を参照）と同様である。以下では、図２を用いて各構成要素について説明する。なお、図２では、本部装置１００および基地局２００を一例として示している。基地局２０１〜２０３は、図２に示す基地局２００と同じ構成および動作であるものとする。

図２に示すように、基地局２００は、回線インターフェース部２１０と、データ処理部２２０と、ＧＰＳ受信部２３０と、時刻同期部２４０と、タイミング調整部２５０と、無線インターフェース部２６０とを備えている。

無線インターフェース部２６０（受信部）は、無線端末３００から送信された受信データを、無線回線６００を介して受信する。受信した受信データは、タイミング調整部２５０に出力される。すなわち、無線インターフェース部２６０は、無線端末３００から送信されたデータを受信データとして受信する機能を有している。

ＧＰＳ受信部２３０（第２のＧＰＳ受信部）は、ＧＰＳ４００から送信された基準信号を受信し、当該基準信号を時刻情報として時刻同期部２４０に出力する。

時刻同期部２４０（第２の時刻同期部）は、ＧＰＳ受信部２３０から取得した時刻情報に基づいて、基地局２００における時刻の同期を行う。同期後の時刻情報は、タイミング調整部２５０に出力される。

タイミング調整部２５０（受信時刻付加部）は、基地局２００が受信データを受信した受信時刻を受信データに付加してデータ処理部２２０に出力する。すなわち、タイミング調整部２５０は、時刻同期部２４０にて同期された時刻に基づく、無線インターフェース部２６０が受信データを受信した受信時刻を、受信データに付加する機能を有している。

データ処理部２２０は、受信時刻が付加された受信データにヘッダ情報をさらに付加して回線インターフェース部２１０に出力する。

回線インターフェース部２１０（第３の通信インターフェース部）は、受信データを通信回線５００を介して本部装置１００に送信する。すなわち、回線インターフェース部２１０は、タイミング調整部２５０にて受信時刻が付加された受信データを、通信回線５００を介して本部装置１００に送信する機能を有している。

図２に示すように、本部装置１００は、ＧＰＳ受信部１１０と、時刻同期部１２０と、タイミング調整部１３０と、データ処理部１４０と、回線インターフェース部１５０とを備えている。

ＧＰＳ受信部１１０（第１のＧＰＳ受信部）は、ＧＰＳ４００から送信された基準信号を受信し、当該基準信号を時刻情報として時刻同期部１２０に出力する。

時刻同期部１２０（第１の時刻同期部）は、ＧＰＳ受信部１１０から取得した時刻情報に基づいて、本部装置１００における時刻の同期を行う。同期後の時刻情報は、タイミング調整部１３０に出力される。

回線インターフェース部１５０（第４の通信インターフェース部）は、基地局２００〜２０３から受信データを受信する。受信した受信データは、データ処理部１４０に出力される。すなわち、回線インターフェース部１５０は、基地局２００の回線インターフェース部２１０から送信された受信データを受信する機能を有している。

データ処理部１４０（受信時刻抽出部）は、受信データに含まれる受信時刻やヘッダ情報等を取り除く。すなわち、データ処理部１４０は、回線インターフェース部１５０が受信した受信データに含まれる受信時刻を抽出する機能を有している。ヘッダ情報等が取り除かれた受信データは、タイミング調整部１３０に出力される。

タイミング調整部１３０（受信データ処理部）は、基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大遅延時間と、回線遅延変動マージン時間（通信回線５００における遅延変動に対する許容時間）との和となる時間以上の間、基地局２００〜２０３から受信した受信データを保持する。なお、タイミング調整部１３０は、図７に示すようなバッファを有しているものとする。

また、タイミング調整部１３０は、実施の形態１と同様の方法で、予め回線遅延時間を算出しているものとする。すなわち、本部装置１００は、回線インターフェース部１５０が受信した信号（第２の信号）に含まれる、基地局２００〜２０３の回線インターフェース部２１０が信号を送信した送信時刻と、回線インターフェース部１５０が信号を受信した受信時刻との差を回線遅延時間（第２の回線遅延時間）として算出する機能（第２の回線遅延時間算出部）を有している。なお、当該機能は、タイミング調整部１３０が有してもよいが、本部装置１００の他の構成要素（図示せず）が有してもよい。

ここで、回線遅延時間の算出について説明する。

上述の通り、本部装置１００と基地局２００〜２０３とは時刻同期している。本部装置１００は、基地局２００〜２０３から信号を受信した受信時刻と、基地局２００〜２０３から受信した信号に含まれる送信時刻との差を、基地局２００〜２０３への通信方向（上り方向）における回線遅延時間として算出する。

タイミング調整部１３０は、保持した各受信データに付加された受信時刻に基づいて、基地局２００〜２０３にて同一のタイミングで受信された受信データを判別する。そして、同一のタイミングで受信したと判別した受信データに対して受信ダイバーシティの処理を行う。

以上のことから、本実施の形態４によれば、本部装置１００は、基地局２００〜２０３が無線端末３００から同一のタイミングで取得した受信データを受信（複局同時受信）することが可能となる。また、本部装置１００は、基地局２００〜２０３から当該基地局２００〜２０３が受信データを受信した受信時刻のみを取得しているため、従来よりも少ないデータ容量（送信指定時刻のみ）で複局同時受信を行うことが可能となる。さらに、一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であっても複局同時受信を行うことが可能となる。

＜実施の形態５＞
本実施の形態５では、基地局２００〜２０３のうちの少なくとも１つの基地局（上位基地局）が、本部装置１００と直接接続されず上位基地局の下位（下り方向）に存在する基地局（下位基地局）と通信可能に接続されている場合について説明する。

なお、本部装置１００および基地局２００〜２０３の構成は、実施の形態４（図１，２）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

実施の形態４では、本部装置１００は、基地局２００〜２０３から送信される全ての受信データを受信し、受信した受信データに対して受信ダイバーシティの処理を行っている。

実施の形態４において、図１に示すように、基地局２００の下位に基地局２０１および基地局２０２の２つの基地局が存在する場合、無線端末３００から送信された受信データは基地局２００，２０１，２０２の３つの基地局で受信され、基地局２００，２０１，２０２の各々から受信データが通信回線５００を介して本部装置１００に送信されることになる。このとき、本部装置１００と基地局２００との間における通信回線５００の回線容量が、基地局２００から本部装置１００に送信される受信データのデータ量よりも十分に大きい場合は問題ないが、通信回線５００の回線容量が小さい場合は３つの同一の受信データが通過するため通信回線５００の負荷が大きくなる。

このような問題の対策として、本実施の形態５では、例えば図１に示すように、基地局２００に下位の基地局２０１，２０２が接続されている場合は、上位である基地局２００において、基地局２００，２０１，２０２が受信した受信データに対して受信ダイバーシティの処理を行い、処理後の受信データを基地局２００から本部装置１００に送信している。

例えば、図１において、基地局２００のタイミング調整部２５０は、基地局２００よりも下位の通信回線５００における回線遅延時間のうちの最大遅延時間と、回線遅延変動マージン時間との和となる時間以上の間、基地局２００が受信した受信データと、基地局２０１が受信した受信データと、基地局２０２が受信した受信データとを保持する。

その後、基地局２００のタイミング調整部２５０は、保持した各受信データに付加された受信時刻に基づいて、基地局２００，２０１，２０２にて同一のタイミングで受信された受信データを判別する。そして、同一のタイミングで受信したと判別した受信データに対して受信ダイバーシティの処理を行う。受信ダイバーシティの処理が行われた後の受信データは、通信回線５００を介して本部装置１００に送信される。

以上のことから、本実施の形態５によれば、実施の形態４による効果に加えて、下位の基地局２０１，２０２で受信した受信データを上位の基地局２００にて受信ダイバーシティの処理を行い、受信ダイバーシティの処理後の受信データを本部装置１００に送信しているため、基地局２００と本部装置１００との間における通信回線５００を通るデータ容量を削減することが可能となる。

＜実施の形態６＞
本発明の実施の形態６では、無線端末３００と基地局２００〜２０３の各々との距離（伝送距離）が同じでない場合について、図４を用いて説明する。なお、実施の形態２では下り方向の場合について説明しているが、本実施の形態６では上り方向の場合について説明する。

図４では、基地局２０２と無線端末３００との伝送距離が短く、基地局２０３と無線端末３００との伝送距離が長いことを示している。

なお、本実施の形態６では、無線端末３００と基地局２０２，２０３とが無線回線６００を介して無線通信を行う場合を一例として説明する。

図４に示すように、無線端末３００と基地局２０２との伝送距離と、無線端末３００と基地局２０３との伝送距離とが異なると、基地局２０２，２０３は、無線端末３００から異なるタイミングで受信データを受信することになる。当該受信のタイミングの時間差が大きくなると、本部装置１００では受信した受信データに対して正常にダイバーシティの処理を行うことができないことがある。

このような問題の対策として、本実施の形態６では、基地局２０２，２０３のタイミング調整部２５０（第２のタイミング調整部）に対して、基地局２０２，２０３から本部装置１００に受信データを送信するタイミングが大きく異ならないように調整した遅延補正時間を予め設定しておく。具体的に、本部装置１００のタイミング調整部１３０が基地局２００〜２０３から受信した受信データを保持する時間内に、基地局２０２，２０３から本部装置１００に受信データを送信することができるように調整した遅延補正時間（第２の遅延補正時間）を予め設定しておく。すなわち、タイミング調整部２５０は、本部装置１００に受信データを送信するタイミングを調整する機能を有しており、受信データを本部装置１００に送信するタイミングを、予め設定された遅延補正時間に基づいて調整する。

なお、基地局におけるその他の構成、および本部装置の構成は、実施の形態１（図１参照）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

基地局２０２，２０３は、タイミング調整部２５０で予め設定された遅延補正時間の分だけ、基地局２０２，２０３から受信データを受信するタイミング（受信時刻）を遅らせた、あるいは早めた時刻を受信データに付加して本部装置１００に送信する。

本部装置１００では、基地局２０２，２０３から受信した調整後の受信時刻に基づいて、受信ダイバーシティの処理を行う。

以上のことから、本実施の形態６によれば、実施の形態４による効果に加えて、無線端末３００と基地局２００〜２０３の各々との距離（伝送距離）が異なる場合であっても、本部装置１００は正常に受信ダイバーシティの処理を行うことができる。

＜実施の形態７＞
本発明の実施の形態７では、基地局２００〜２０３から送信された受信データが、本部装置１００のタイミング調整部１３０が受信データを保持する時間、すなわち、基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大遅延時間と、回線遅延変動マージン時間との和となる時間よりも遅れて本部装置１００に届いた場合について説明する。

なお、本部装置１００および基地局２００〜２０３の構成は、実施の形態４または５と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本部装置１００のタイミング調整部１３０（受信データ処理部）は、基地局２００〜２０３から送信された受信データが、基地局２００〜２０３から取得した回線遅延時間のうちの最大遅延時間と、回線遅延変動マージン時間との和となる時間よりも遅れて本部装置１００に届いた場合、届いた受信データを破棄して（受信データを受信せず）受信ダイバーシティの処理の候補としない。

また、受信データを破棄した（受信データを受信しない）場合、本部装置１００は、再度、各基地局２００〜２０３との間における通信回線５００の回線遅延時間を算出する。

以上のことから、本実施の形態７によれば、実施の形態４または５による効果に加えて、本部装置１００のタイミング調整部１３０は、基地局２００〜２０３から遅れて届いた受信データを破棄して受信ダイバーシティの処理の候補としないため、正常に受信ダイバーシティの処理を行うことができる。

なお、通信回線５００は、ＩＰ回線や専用線等の一定周期のフレーム単位で信号を伝送しない方式を採用する通信回線であるものとして説明したが、これに限るものではなく、一定周期のフレーム単位でデジタル信号を伝送する方式を採用する通信回線にも適用可能である。

実施の形態２では、基地局２０２と無線端末３００との伝播時間と、基地局２０３と無線端末３００との伝播時間との時間差を遅延補正時間として予め設定すると説明したが、これに限るものではなく、基地局２００〜２０３から送信データが同一のタイミングで送信されるように調整できればいかなる方法で遅延補正時間を設定してもよい。

実施の形態５では、上位の基地局で受信ダイバーシティの処理を行った後の受信データを、当該上位の基地局から本部装置に送信する場合について説明したが、これに限るものではなく、上記の上位の基地局よりもさらに上位の基地局が存在する場合は、当該さらに上位の基地局に受信データを送信するようにしてもよい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００ 本部装置、１１０ ＧＰＳ受信部、１２０ 時刻同期部、１３０ タイミング調整部、１４０ データ処理部、１５０ 回線インターフェース部、２００〜２０３ 基地局、２１０ 回線インターフェース部、２２０ データ処理部、２３０ ＧＰＳ受信部、２４０ 時刻同期部、２５０ タイミング調整部、２６０ 無線インターフェース部、３００ 無線端末、４００ ＧＰＳ、５００ 通信回線、６００ 無線回線。

Claims (21)

1. 本部装置と複数の基地局とが通信回線を介して通信可能に接続された無線通信システムであって、
   前記本部装置は、
   ＧＰＳ（Global Positioning System）から時刻の基準となる基準信号を受信する第１のＧＰＳ受信部と、
   前記第１のＧＰＳ受信部にて受信された前記基準信号に基づいて、前記本部装置における時刻を同期させる第１の時刻同期部と、
   を備え、
   各前記基地局は、
   前記ＧＰＳから前記基準信号を受信する第２のＧＰＳ受信部と、
   前記第２のＧＰＳ受信部にて受信された前記基準信号に基づいて、各前記基地局における時刻を同期させる第２の時刻同期部と、
   を備え、
   前記本部装置は、前記基準信号に基づいて各前記基地局との遅延を調整することを特徴とする、無線通信システム。
2. 前記本部装置は、前記基準信号に基づいて各前記基地局との遅延を調整した各前記基地局の送信のタイミングを指示し、
   各前記基地局は、送信データを、前記基準信号に基づいて調整した同一の前記送信のタイミングで送信す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. 前記本部装置は、
   前記第１の時刻同期部にて同期された時刻に基づいて、各前記基地局から前記送信データが送信される時刻である送信指定時刻を算出する送信指定時刻算出部と、
   前記送信指定時刻算出部にて算出された前記送信指定時刻を前記送信データに付加する送信指定時刻付加部と、
   前記送信指定時刻付加部にて前記送信指定時刻が付加された前記送信データを、前記通信回線を介して各前記基地局に送信可能な第１の通信インターフェース部と、
   をさらに備え、
   各前記基地局は、
   前記第１の通信インターフェース部から送信された前記送信データを受信可能な第２の通信インターフェース部と、
   前記第２の通信インターフェース部が受信した前記送信データに含まれる前記送信指定時刻を抽出する送信指定時刻抽出部と、
   前記送信指定時刻抽出部が抽出した前記送信指定時刻で前記送信データを外部の装置に送信するように、前記第２の時刻同期部にて同期された時刻に基づいて前記送信のタイミングを調整する第１のタイミング調整部と、
   前記第１のタイミング調整部にて調整された前記送信のタイミングで前記送信データを前記外部の装置に送信する送信部と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の無線通信システム。
4. 各前記基地局は、前記第２の通信インターフェース部が受信した第１の信号に含まれる、前記第１の通信インターフェース部が前記信号を送信した送信時刻と、前記第２の通信インターフェース部が前記第１の信号を受信した受信時刻との差を第１の回線遅延時間として算出する第１の回線遅延時間算出部をさらに備え、
   各前記基地局は、前記第１の回線遅延時間算出部にて算出された前記第１の回線遅延時間を、前記通信回線を介して前記本部装置に送信し、
   前記本部装置の前記送信指定時刻算出部は、前記第１の回線遅延時間に基づいて前記送信指定時刻を算出することを特徴とする、請求項２または３に記載の無線通信システム。
5. 前記送信指定時刻算出部は、各前記基地局から受信した前記第１の回線遅延時間のうちの最大の前記第１の回線遅延時間、前記通信回線における遅延変動に対する許容時間、および前記第１の通信インターフェース部が前記送信データを各前記基地局に送信する時刻に基づいて、前記送信指定時刻を算出することを特徴とする、請求項４に記載の無線通信システム。
6. 前記送信指定時刻算出部は、各前記基地局から受信した前記第１の回線遅延時間のうちの最大の前記第１の回線遅延時間と最小の前記第１の回線遅延時間との差の時間、前記通信回線における遅延変動に対する許容時間、および前記第１の通信インターフェース部が前記送信データを各前記基地局に送信する時刻に基づいて、前記送信指定時刻を算出することを特徴とする、請求項４に記載の無線通信システム。
7. 各前記基地局は、前記第１の回線遅延時間算出部にて算出された前記第１の回線遅延時間を前記本部装置に定期的に送信し、
   前記本部装置の前記送信指定時刻算出部は、各前記基地局から定期的に受信した前記第１の回線遅延時間に基づいて前記送信指定時刻を算出することを特徴とする、請求項２ないし６のいずれかに記載の無線通信システム。
8. 前記第１のタイミング調整部は、前記送信のタイミングを、予め定められた第１の遅延補正時間に基づいて調整することを特徴とする、請求項２ないし７のいずれかに記載の無線通信システム。
9. 前記第１のタイミング調整部は、前記第２の通信インターフェース部が前記送信データを受信した時刻が、前記送信指定時刻抽出部にて抽出された前記送信指定時刻よりも後である場合は、前記外部の装置に対して前記送信データを送信しないように調整することを特徴とする、請求項２ないし８のいずれかに記載の無線通信システム。
10. 各前記基地局は、前記第１のタイミング調整部が前記送信データを送信しないように調整した場合にその旨を前記本部装置に通知し、
    前記本部装置は、前記基地局から前記通知を受けると、各前記基地局に対して前記第１の回線遅延時間を算出するよう指示し、
    各前記基地局の前記第１の回線遅延時間算出部は、前記本部装置からの指示に従って算出した前記第１の回線遅延時間を前記本部装置に送信することを特徴とする、請求項９に記載の無線通信システム。
11. 前記本部装置の前記送信指定時刻算出部は、各前記基地局から受信した前記第１の回線遅延時間に基づいて前記送信指定時刻を算出することを特徴とする、請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 前記外部の装置は、各前記基地局と無線通信回線を介して通信可能に接続された通信端末であることを特徴とする、請求項２ないし１１のいずれかに記載の無線通信システム。
13. 前記本部装置は、前記基準信号に基づく各前記基地局との遅延の調整に基づいて各前記基地局から受信データを取得す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。
14. 各前記基地局は、
    外部の装置から送信されたデータを前記受信データとして受信する受信部と、
    前記第２の時刻同期部にて同期された時刻に基づく、前記受信部が前記受信データを受信した受信時刻を、前記受信データに付加する受信時刻付加部と、
    前記受信時刻付加部にて前記受信時刻が付加された前記受信データを、前記通信回線を介して前記本部装置に送信可能な第３の通信インターフェース部と、
    をさらに備え、
    前記本部装置は、
    各前記基地局の前記第３の通信インターフェース部から送信された前記受信データを受信可能な第４の通信インターフェース部と、
    前記第４の通信インターフェース部が受信した前記受信データに含まれる前記受信時刻を抽出する受信時刻抽出部と、
    前記受信時刻抽出部が抽出した各前記基地局における前記受信時刻に基づいて、各前記基地局が同一のタイミングで前記外部の装置から受信した前記受信データを判別し、当該判別した前記受信データに対してダイバーシティの処理を行う受信データ処理部と、
    をさらに備えることを特徴とする、請求項１３に記載の無線通信システム。
15. 前記本部装置は、前記第４の通信インターフェース部が受信した第２の信号に含まれる、各前記基地局の前記第３の通信インターフェース部が前記第２の信号を送信した送信時刻と、前記第４の通信インターフェース部が前記第２の信号を受信した受信時刻との差を第２の回線遅延時間として算出する第２の回線遅延時間算出部をさらに備え、
    前記受信データ処理部は、前記第２の回線遅延時間算出部にて算出された前記第２の回線遅延時間に基づいて前記判別を行うことを特徴とする、請求項１３または１４に記載の無線通信システム。
16. 前記受信データ処理部は、前記第２の回線遅延時間算出部にて算出された前記第２の回線遅延時間のうちの最大の前記第２の回線遅延時間と、前記通信回線における遅延変動に対する許容時間との和の時間以上、各前記基地局から受信した前記受信データを保持し、当該保持した前記受信データに基づいて前記判定を行うことを特徴とする、請求項１５に記載の無線通信システム。
17. 各前記基地局のうちの少なくとも１つの前記基地局である上位基地局が、前記本部装置と直接接続されず前記上位基地局の下位に存在する前記基地局である下位基地局と通信可能に接続されている場合において、
    前記上位基地局は、
    当該上位基地局が受信した前記受信データに含まれる前記受信時刻と、前記下位基地局から受信した前記受信データに含まれる前記受信時刻とに基づいて、前記上位基地局および前記下位基地局が同一のタイミングで前記外部の装置から受信した前記受信データを判別し、当該判別した前記受信データに対してダイバーシティの処理を行い、当該ダイバーシティの処理を行った後の前記受信データを前記本部装置に送信することを特徴とする、請求項１３ないし１６のいずれかに記載の無線通信システム。
18. 各前記基地局は、
    前記本部装置に前記受信データを送信するタイミングを調整する第２のタイミング調整部をさらに備え、
    前記第２のタイミング調整部は、前記受信データを送信するタイミングを、予め定められた第２の遅延補正時間に基づいて調整することを特徴とする、請求項１３ないし１６のいずれかに記載の無線通信システム。
19. 前記受信データ処理部は、前記第４の通信インターフェース部が前記受信データを受信した時刻が、前記第２の回線遅延時間算出部にて算出された前記第２の回線遅延時間のうちの最大の前記第２の回線遅延時間と、前記通信回線における遅延変動に対する許容時間との和の時間よりも後である場合における前記受信データを受信しない処理を行うことを特徴とする、請求項１５，１６，１８のいずれかに記載の無線通信システム。
20. 前記受信データ処理部が前記受信データを受信しない処理を行った場合において、
    前記第２の回線遅延時間算出部は、再度前記第２の回線遅延時間を算出することを特徴とする、請求項１９に記載の無線通信システム。
21. 前記外部の装置は、各前記基地局と無線通信回線を介して通信可能に接続された通信端末であることを特徴とする、請求項１３ないし２０のいずれかに記載の無線通信システム。

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