JP2015207876A - 通信装置および通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象装置との無線通信を開始する際に適切な周波数オフセットをより効率的に推定することができ、かかる無線通信を迅速に開始することが可能な通信装置および通信制御方法を提供する。
【解決手段】周辺基地局１０４ａからの無線信号を受信し、受信した無線信号を処理する第１無線通信部１１４と、周辺基地局１０４ａと無線通信したときに周波数オフセットを記憶する記憶部１１８と、新たに周辺基地局１０４ａと無線通信を開始する際の周波数オフセットを決定するオフセット決定部１１２ａと、を備え、オフセット決定部１１２ａは、新たに周辺基地局１０４ａと無線通信を開始する際に、記憶部１１８に記憶されている過去に使用された周波数オフセットを初期値として使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、周辺に存在する周辺基地局と無線通信を行う通信装置、およびかかる通信装置における通信制御方法に関する。

無線通信システムでは、送信側と受信側の基地局間での発振器（クロック）の発振周波数のずれにより周波数オフセット（周波数誤差）が生じることがある。周波数オフセットが生じると、受信側の基地局において受信信号の歪みが生じ、受信品質の低下を招いてしまう。それを防ぐため、基地局では、周波数オフセットを推定し、そのオフセット量を受信信号に補正して復調する周波数オフセット補正が行われる。例えば特許文献１では、実際の受信信号と予め受信することがわかっている信号（参照信号）を比較し、その差分をもって周波数オフセットを推定する際、基地局間における無線通信中に繰り返し推定し、平均化処理などでオフセット推定値を更新する方法が開示されている。

特開２００１−２８５１６１号公報

ここで従来では、通信装置は、周辺基地局や無線端末との無線通信を開始する際の周波数オフセットの初期値を『０』に設定する。これは、通信開始時には、無線通信を行う周辺基地局や無線端末（以下、対象装置と称する）が特定できないため、周波数オフセットが不明であるからである。このとき、通信対象との無線通信において周波数オフセットの初期値『０』が適切な値であった場合、受信エラーが生じることなく、通信装置と対象装置との無線通信が開始される。

しかしながら、周波数オフセットの初期値『０』が適切な値ではなかった場合、通信対象との無線通信において受信エラーが生じるため、無線信号の受信（受信処理）を繰り返して周波数オフセットを補正することにより適切な周波数オフセットを設定しなければならない。故に、従来の方法であると、適切な周波数オフセットを設定できるまでは受信エラーが続く状態となるため、複数フレームにわたって受信処理を繰り返さなくてはならず、無線通信の開始が遅延することがあった。

本発明は、このような課題に鑑み、対象装置との無線通信を開始する際に適切な周波数オフセットをより効率的に推定することができ、かかる無線通信を迅速に開始することが可能な通信装置および通信制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる通信装置の代表的な構成は、周辺に存在する周辺基地局と無線通信を行う通信装置であって、周辺基地局からの無線信号を受信し、受信した無線信号を処理する無線通信部と、周辺基地局と無線通信したときに周波数オフセットを記憶する記憶部と、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際の周波数オフセットを決定するオフセット決定部と、を備え、オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、記憶部に記憶されている過去に使用された周波数オフセットを初期値に決定することを特徴とする。

上記記憶部は周波数オフセットを複数記憶し、オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、記憶部に記憶されている周波数オフセットのうち、使用回数が最も多い周波数オフセットを初期値に決定するとよい。

上記オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、記憶部に記憶されている周波数オフセットのうち、直近の無線通信時の周波数オフセットを初期値に決定するとよい。

上記記憶部は周波数オフセットを複数記憶し、オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、記憶部に記憶されている複数の周波数オフセットに基づいて算出した値を初期値に設定するとよい。

上記周辺基地局は、交換局に有線接続された上位基地局であるとよい。

上記課題を解決するために、本発明にかかる通信制御方法の代表的な構成は、周辺に存在する周辺基地局と無線通信を行う通信装置における通信制御方法であって、周辺基地局と無線通信したときの周波数オフセットを記憶し、記憶部に記憶されている過去に使用された周波数オフセットを、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際の周波数オフセットの初期値に決定し、決定された周波数オフセットを使用して接続を開始することを特徴とする。

本発明によれば、対象装置との無線通信を開始する際に適切な周波数オフセットをより効率的に推定することができ、かかる無線通信を迅速に開始することが可能な通信装置および通信制御方法を提供することができる。

本実施形態にかかる通信装置である中継局およびそれを含む無線通信システムを例示する図である。 本実施形態にかかる通信装置である中継局の構成を例示する機能ブロック図である。 本実施形態の通信装置である中継局の動作を説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる通信装置である中継局１０２およびそれを含む無線通信システム１００を例示する図である。なお、本実施形態では、通信装置として中継局１０２（ＳＢＵ：Service Base Unit）を例示し、かかる中継局１０２の周辺に存在し、中継局１０２と無線通信を行う周辺基地局として上位基地局１０４（ＮＢＵ：Network Base Unit）を例示するが、これに限定するものではない、例えば、図１に示す無線端末１０６を通信装置とし、その無線端末１０６の周辺に存在し、無線端末１０６と無線通信を行う中継局１０２を周辺基地局とすることも可能である。

また本実施形態では、３つの中継局１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃ、２つの上位基地局１０４ａ・１０４ｂおよび５つの無線端末１０６ａ・１０６ｂ・１０６ｃ・１０６ｄ・１０６ｅを例示して説明するが、この数においても例示に過ぎず、これに限定するものではない。以下、３つの中継局１０２ａ〜１０２ｃ、２つの上位基地局１０４ａ〜１０４ｂおよび５つの無線端末１０６ａ〜１０６ｅをそれぞれ総称する際には、単に中継局１０２、上位基地局１０４および無線端末１０６と称する。

図１に示すように、本実施形態の無線通信システム１００（無線バックホールシステムとも称される）は、中継局１０２、上位基地局１０４および無線端末１０６を含んで構成される。本実施形態の通信装置である中継局１０２は、周辺に存在する周辺基地局である上位基地局１０４との無線通信、および無線端末１０６との無線通信を行う。これにより、中継局１０２を介して上位基地局１０４と無線端末１０６との無線通信が行われる。本実施形態の周辺基地局である上位基地局１０４は、交換局（不図示）に有線接続されていて、上位基地局１０４ｂに例示するように無線端末１０６ｅとの無線通信を行うことも可能である。

図２は、本実施形態にかかる通信装置である中継局１０２ａの構成を例示する機能ブロック図である。なお、本実施形態では、３つの中継局１０２ａ〜１０２ｃはすべて同様の構成を有するため、中継局１０２ａを例示して説明する。ただし、これに限定するものではなく、必ずしもすべての中継局１０２が同様の構成を有する必要はない。

図２に示すように、本実施形態の中継局１０２ａは、制御部１１２、第１無線通信部１１４、第２無線通信部１１６および記憶部１１８を含んで構成される。制御部１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により中継局１０２ａ全体を管理および制御する。また後述するように、本実施形態では制御部１１２は、新たに上位基地局１０４（周辺基地局）と無線通信を開始する際の周波数オフセットを決定するオフセット決定部１１２ａとしても機能する。

第１無線通信部１１４は、第１通信アンテナ１１４ａを介して周辺基地局である上位基地局１０４ａからの無線信号を受信し、受信した無線信号の処理を行う。第２無線通信部１１６は、第２通信アンテナ１１６ａを介して無線端末１０６ａからの無線信号を受信し、受信した無線信号の処理を行う。すなわち、本実施形態の中継局１０２ａでは、第１無線通信部１１４において上位基地局１０４ａとの無線通信が行われ、第２無線通信部１１６において無線端末１０６ａとの無線通信が行われる。

記憶部１１８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、制御部１１２で処理されるプログラム等を記憶する。また後述するように、本実施形態では、記憶部１１８は、第１無線通信部１１４において周辺基地局である上位基地局１０４ａとの無線通信が行われたときの周波数オフセットも記憶する。

図３は、本実施形態の通信装置である中継局１０２ａの動作を説明するフローチャートである。以下、図３を参照して中継局１０２ａの動作について説明しながら、かかる中継局１０２ａにおける通信制御方法、およびオフセット決定部１１２ａについても詳述する。なお、本実施形態においては、中継局１０２ａの動作を例示して説明するが、中継局１０２ｂ・１０２ｃにおいても図２と同様の構成を有する場合には、当然にして図３に示す動作を行うことが可能である。

周辺基地局である上位基地局１０４との無線通信を行う際、図３に示すように中継局１０２ａの制御部１１２は、まずその無線通信における通信フレームが通信開始フレーム（以下、開始フレームと称する）であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。かかる通信フレームが開始フレームではなかった場合（ステップＳ２０２のＮＯ）、すなわち２フレーム目以降の通信フレームであった場合、制御部１１２は、その前の通信フレームにおいて受信エラーがあったか否かを判断する（ステップＳ２０４）。

前のフレームにおいて受信エラーがなかった場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、制御部１１２はオフセット決定部１１２ａとして機能し、前のフレームの周波数オフセットを引き継ぐ。すなわち前のフレームの周波数オフセットを、上位基地局１０４との無線通信を行う際の周波数オフセットの初期値とする（ステップＳ２０６）。そして、制御部１１２は、引き継いだ周波数オフセットを記憶部１１８に記憶し（ステップＳ２０８）、その周波数オフセットを使用して上位基地局１０４からの無線信号を受信する受信処理（接続開始）を行う（ステップＳ２１０）。

一方、前のフレームにおいて受信エラーが生じていた場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、オフセット決定部１１２ａは、前のフレームにおいて用いていた周波数オフセットを補正する、すなわち周波数オフセットをずらす（ステップＳ２１２）。そして、制御部１１２は、補正した（ずらした）周波数オフセットを使用して受信処理を行う（ステップＳ２１０）。

上位基地局１０４との無線通信を開始する際の通信フレームが開始フレームであった場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、すなわち中継局１０２ａが新たに上位基地局１０４と無線通信を開始する際には、オフセット決定部は、過去に使用された周波数オフセットが記憶部１１８に記憶されているか否かを判断する（ステップＳ２１４）。過去に使用された周波数オフセットが記憶されていなかった場合（ステップＳ２１４のＮＯ）、オフセット決定部１１２ａは、周波数オフセットの初期値を０に決定し（ステップＳ２１６）、受信処理を行う（ステップＳ２１０）。

本実施形態にかかる通信装置である中継局１０２およびその通信制御方法の特徴として、過去に使用された周波数オフセットが記憶部１１８に記憶されていた場合（ステップＳ２１４のＹＥＳ）、オフセット決定部１１２ａは、この記憶されている過去に使用された周波数オフセットを初期値に決定する（ステップＳ２１８）。そして、制御部１１２は、この決定された周波数オフセットを使用して上位基地局１０４との接続（受信処理）を開始する（ステップＳ２１０）。

中継局１０２および上位基地局１０４は、位置が固定的に設置されている。そして中継局１０２は、まず受信電波強度（ＲＳＳＩ）が大きい上位基地局を接続先として選択する。このため、中継局１０２が無線通信を行う上位基地局１０４は、過去に無線通信を行った上位基地局１０４であり、過去に使用された周波数オフセットは、適切な周波数オフセットである可能性が高い。したがって、上位基地局１０４と新たに無線通信を行う際に、過去に使用された周波数オフセットを使用することにより、適切な周波数オフセットをより効率的に推定することができ、受信エラーの回避、ひいては中継局１０２と上位基地局１０４との無線通信を迅速に開始することが可能となる。これにより、受信性能を向上させ、無線通信開始までの制御シーケンスにかかる時間を削減することが可能となり、無線通信開始までの再送処理も削減されるため中継局１０２の消費電力を低下させることもできる。

なお、接続先が基地局である場合には本発明が有効であるが、接続先が無線端末である場合には本発明の効果は薄くなってしまう。無線端末は移動するものであり、不特定多数の無線端末が接続先となると、周波数オフセットを記憶しておいたとしても、再び同じ無線端末に接続する可能性が低いためである。しかしながら本実施形態では、中継局１０２において、上位基地局１０４との無線通信は第１無線通信部１１４において行われ、無線端末１０６との無線通信は第２無線通信部１１６において行われる。すなわち、通信対象によって無線通信部が異なるため、第１無線通信部１１４における周波数オフセットの決定においてのみ本発明を適用することで、適切に本発明の効果を発揮させることができる。

上記ステップＳ２１８において周波数オフセットの初期値を決定する際、記憶部１１８に記憶されている周波数オフセットが複数あった場合には、オフセット決定部１１２ａは、使用回数が最も多い周波数オフセットを初期値とするとよい。使用回数が多いということは、すなわちその周波数オフセットを使用する上位基地局１０４に最も多く接続しているこということである。したがって、新たに無線通信を行う際にもその上位基地局１０４に接続する可能性が高い。故に、使用回数が最も多い周波数オフセットを初期値とすることにより、適切な周波数オフセットの推定効率を更に向上させることができ、上述した効果をより高めることが可能となる。

また上記ステップＳ２１８において周波数オフセットの初期値を決定する際、オフセット決定部１１２ａは、直近の無線通信時に使用された周波数オフセットを初期値としてもよい。直近に接続している上位基地局１０４は、中継局１０２との無線通信における通信品質が最も良好であると考えられるため、新たに無線通信を行う際にもその上位基地局１０４に接続する可能性が高い。したがって、直近の無線通信時の周波数オフセットを初期値とすることによっても適切な周波数オフセットの推定効率を更に向上させることが可能となる。なお直近の周波数オフセットを使用する場合、記憶しておく周波数オフセットは１つでよく、複数を記憶しておく必要はない。

更に、上記ステップＳ２１８において周波数オフセットの初期値を決定する際、オフセット決定部１１２ａは、記憶部１１８に記憶されている周波数オフセットをそのまま使うばかりではなく、複数の周波数オフセットに基づいて算出した値を初期値に設定してもよい。例えば、複数の周波数オフセットの平均値や最大値ないし最小値、変調精度等を統計的に計算することにより算出した値を、上位基地局１０４と新たに無線通信を開始する際の周波数オフセットの初期値とすることができる。

なお、本実施形態では、無線通信システム１００における中継局１０２の動作を例示して説明したが、これに限定するものではなく、無線端末１０６が基地局と無線通信を行う場合にも本発明を適用可能である。例えばＰＨＳ内線システムのように、頻繁に同じ基地局に接続する場合には特に有効である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、周辺に存在する周辺基地局と無線通信を行う通信装置、およびかかる通信装置における通信制御方法として利用可能である。

１００…無線通信システム、１０２・１０２ａ・１０２ｂ・１０２ｃ…中継局、１０４・１０４ａ・１０４ｂ…上位基地局、１０６・１０６ａ・１０６ｂ・１０６ｃ・１０６ｄ・１０６ｅ…無線端末、１１２…制御部、１１２ａ…オフセット決定部、１１４…第１無線通信部、１１４ａ…第１通信アンテナ、１１６…第２無線通信部、１１６ａ…第２通信アンテナ、１１８…記憶部

Claims (6)

1. 周辺に存在する周辺基地局と無線通信を行う通信装置であって、
   周辺基地局からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を処理する無線通信部と、
   周辺基地局と無線通信したときに周波数オフセットを記憶する記憶部と、
   新たに周辺基地局と無線通信を開始する際の周波数オフセットを決定するオフセット決定部と、
   を備え、
   前記オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、前記記憶部に記憶されている過去に使用された周波数オフセットを初期値に決定することを特徴とする通信装置。
2. 前記記憶部は前記周波数オフセットを複数記憶し、
   前記オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、前記記憶部に記憶されている周波数オフセットのうち、使用回数が最も多い周波数オフセットを初期値に決定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、前記記憶部に記憶されている周波数オフセットのうち、直近の無線通信時の周波数オフセットを初期値に決定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
4. 前記記憶部は前記周波数オフセットを複数記憶し、
   前記オフセット決定部は、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際に、前記記憶部に記憶されている複数の周波数オフセットに基づいて算出した値を初期値に設定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 前記周辺基地局は、交換局に有線接続された上位基地局であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 周辺に存在する周辺基地局と無線通信を行う通信装置における通信制御方法であって、
   周辺基地局と無線通信したときの周波数オフセットを記憶し、
   前記記憶部に記憶されている過去に使用された周波数オフセットを、新たに周辺基地局と無線通信を開始する際の周波数オフセットの初期値に決定し、
   前記決定された周波数オフセットを使用して接続を開始することを特徴とする通信制御方法。

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