JP2022127998A - 通信中継装置およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】中継する信号を復調しなくても、中継する信号のフレームのフォーマットに関連したタイミングを検出することが可能な通信中継装置およびコンピュータプログラムを提供する。【解決手段】実施形態の通信中継装置は、衛星受信部と、タイミング検出部を備える。衛星受信部は、全地球衛星航法システムの衛星からの信号を受信して、所定周期のパルス信号を出力する。タイミング検出部は、衛星受信部から出力されるパルス信号に基づいて、ＴＤＤ方式で中継される信号についてフレームの先頭のタイミングを検出する。【選択図】 図２

Description

この発明の実施形態は、通信中継装置およびコンピュータプログラムに関する。

現在、国内でサービスされている、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式を利用した通信で用いられるレピータ装置は、通信事業者の基地局と無線により接続されるものが主流である。ＴＤＤ方式では、レピータ装置が出力する無線信号は、周辺エリアで利用されている基地局から送信される無線信号と同期している必要がある。

出力する無線信号を基地局からの無線信号と同期させるために、レピータ装置は、基地局から送信される無線信号を受信してタイミングを抽出する。そして、レピータ装置は、抽出したタイミングに基づき、受信した無線信号を再送信するタイミングを制御する。

ところで、レピータ装置が基地局から送信される無線信号を受信する場合、無線信号は、伝搬される空間において、干渉波及びフェージング・マルチパス等による複数の変動を受け得る。レピータ装置は、受信した無線信号からタイミングを正確に抽出するため、無線信号を復調する必要がある。そのため、レピータ装置は、装置内部に高価な復調ＩＣを実装しなければならない。

一方、復調ＩＣを実装しない方式として、RF検波器を利用した構成や相関器を利用した方法も存在する。相関器を利用した方式では、レピータ装置に入力されるダウンリンク信号のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルとＣＰ（Cyclic Prefix）の相似性に基づいてOFDMシンボルの先頭位置を検出することと、予めフレーム構成を装置内に記憶しておくことを組み合わせて、レピータの切り替えタイミングを推定・制御していた。

なお、４Ｇ（4th Generation）／ＬＴＥ（登録商標）（Long-Term Evolution）では、フレームの先頭に所定の信号があることが規格の必須として決まっており、その特徴を利用して復調ICを利用せずにタイミング抽出を実施していたが、５Ｇ（5th Generation）／ＮＲ（New Radio）ではフレームの先頭に所定の信号があることは規格の必須として決まっていない。

特許第４４３５２３１号公報 特開２０１６－０４６７７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、中継する信号を復調しなくても、その信号のフレームのフォーマットに関連したタイミングを検出することが可能な通信中継装置およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

実施形態の通信中継装置は、衛星受信部と、タイミング検出部を備える。衛星受信部は、全地球衛星航法システムの衛星からの信号を受信して、所定周期のパルス信号を出力する。タイミング検出部は、衛星受信部から出力されるパルス信号に基づいて、ＴＤＤ方式で中継される信号についてフレームの先頭のタイミングを検出する。

実施形態に係わる通信中継システムの全体的な概略構成例を示す図。 図１に示した通信中継システムのマスターユニットの構成の一部を詳細に示した図。 図１に示した通信中継システムのリモートユニットの構成の一部を詳細に示した図。 図２に示したマスターユニットの動作を説明するためのフローチャート。 図４に示したタイミング検出の動作を説明するための図。 図２に示したマスターユニットの動作の変形例を説明するためのフローチャート。

図面を参照して、一実施形態に係わる通信中継システムについて説明する。
以下に説明する通信中継システムは、例えばＯＲＡＮ（Open Radio Access Network）のｅ－ＣＰＲＩに準拠した分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Dis-tributed Antenna System）である。

またこの通信中継システムは、例えば、移動通信網の基地局が設置されにくい特殊な場所（例えば、トンネルやショッピングモール、地下街、工場、スタジアム、駅、その他構造物の内部、過疎地あるいは過密地、鉄塔建設が困難や制限のある地域、イベント会場など）において、上記基地局に比して相対的に小規模な無線通信エリアを形成する。

図１は、一実施形態に係わる通信中継システムの概略構成の一例を示すもので。この図に示すように当該通信中継システムは、基地局ＢＳに接続されるマスターユニット（ＭＵ：Master Unit）１００と、リモートユニット（ＲＵ：Remote Unit）２００－１～２００－ｎと、監視・制御サーバ（ＥＭＳ：Element Management System）ＥＭＳと、監視・制御端末ＴＭとを備える。なお、基地局ＢＳは、通信事業者が運用し、その移動通信網に収容される。

そしてこの通信中継システムは、アップリンク信号とダウンリンク信号を時間的に切り替えるＴＤＤ（Time Division Duplex）方式に対応したものであって、基地局ＢＳから送られるＲＦ信号をマスターユニット１００が分配して、リモートユニット２００－１～２００－ｎが移動局ＵＥに送信し、一方、リモートユニット２００－１～２００－ｎが移動局ＵＥから受信したＲＦ信号をマスターユニット１００が合成して、基地局ＢＳに送信することで、基地局ＢＳと移動局ＵＥとの間を通信中継している。

基地局ＢＳは、通信事業者が運用する、いわゆる置局であって、通信事業者が運営する例えば５Ｇ（5th Generation）やＬＴＥ（登録商標）（Long-Term Evolution）などのコアネットワークのコア装置（図示しない）に収容される。

具体的には、基地局ＢＳは、マスターユニット１００に同軸ケーブルで接続され、上記コアネットワークからの移動局ＵＥに宛てたデータをＲＦ信号に変換してマスターユニット１００に出力するとともに、マスターユニット１００から送られるＲＦ信号を受信してデータに変換して、上記コアネットワークに送信する。

なお、コアネットワークは、基地局ＢＳから移動局ＵＥまでの間の無線アクセスネットワークを制御し、トラフィックを束ねて外部のネットワーク（インターネット、外部の電話網など）とやりとりを行うものであり、その中枢としてコア装置を備える。コア装置は、例えば、認証・セキュリティ管理、セッション管理、ポリシー制御、パケット転送等を行う。

また、基地局ＢＳおよびコアネットワークなどの通信事業者が運用するシステムは、当該通信中継システムと比べて規模がはるかに大きく、精確な時計を基準に動作しており、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの全地球衛星航法システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）の時計と実質的に同期しているか、あるいは、ＧＰＳ衛星からの信号に基づいて時刻補正を行って直接的に同期するようにしている。

移動局ＵＥは、通信事業者が提供するサービスに加入した加入者が所有するスマートフォンや携帯電話機などであって、それぞれ加入した通信事業者に割り当てられた通信リソース（周波数帯域など）を用いて通信を行うものである。

マスターユニット１００は、リモートユニット２００－１～２００－ｎを介して接続される移動局ＵＥを、基地局ＢＳと通信可能に接続する通信中継装置としての役割を担うものである。なお、マスターユニット１００は、リモートユニット２００－１～２００－ｎと光通信回線によって接続され、一般に「光リピータ」と称されることもある。

リモートユニット２００－１～２００－ｎは、マスターユニット１００を通じて送られる基地局ＢＳからのＲＦ信号を無線送信するとともに、移動局ＵＥから受信したＲＦ信号をマスターユニット１００を通じて、基地局ＢＳに送信する。

監視・制御サーバＥＭＳは、ネットワークＮＷを通じてマスターユニット１００と通信し、通信中継システムを管理するサーバ装置であって、マスターユニット１００から取得した情報に基づいて当該通信中継システムの各機器の制御や状態の監視を行う。

また監視・制御サーバＥＭＳは、図示しないクライアント端末が接続され、クライアント端末に当該通信中継システムの運用状態についての情報を提供したり、クライアント端末からの要求や指示に従って、当該通信中継システムの制御や情報の処理（データの集計や表示データの生成、マスターユニット１００やリモートユニット２００－１～２００－ｎの制御など）を行う。

監視・制御端末ＴＭは、例えばパーソナルコンピュータなどの端末装置であって、当該通信中継システムのコンソールとして機能し、マスターユニット１００に、直接、接続される。このため、監視・制御端末ＴＭは、オペレータためのマンマシンインタフェースを備え、その入力デバイスを通じてオペレータからの指示を受け付けて、マスターユニット１００に対して上記指示を送ったり、あるいは、マスターユニット１００から提供される情報を処理し、モニタなどを通じてオペレータに当該通信中継システムについての情報を提示する。

次に、マスターユニット１００についてより詳細に説明する。図２は、マスターユニット１００の概略構成の一例である。マスターユニット１００は、ＢＳインタフェース（ＢＳＩＦ）部１１０、切替部１２０、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）１３０、Ｄ／Ａ変換部（Ｄ／Ａ）１４０、信号処理部１５０、ＲＵインタフェース（ＲＵＩＦ）部１６０、ＧＰＳモジュール１７０、ＧＰＳアンテナ１７１、ＥＭＳインタフェース（ＥＭＳＩＦ）部１８１、端末ＩＦ（ＴＭＩＦ）部１８２、制御部１９１、記憶部１９２を備える。

ＢＳインタフェース部１１０は、基地局ＢＳと同軸ケーブルで接続され、この同軸ケーブルを通じて基地局ＢＳと通信するためのインタフェースである。

そして、ＢＳインタフェース部１１０は、基地局ＢＳから送られるダウンリンクのＲＦ信号に対して、信号増幅、フィルタリング、ダウンコンバートなどの信号処理を施して、これにより得たベースバンド信号を切替部１２０に出力する。

一方、ＢＳインタフェース部１１０は、切替部１２０を通じて入力されるアップリンクのアナログ信号に対して、アップコンバート、フィルタリング、信号増幅等の信号処理を施して、これにより得たＲＦ信号を基地局ＢＳに送信する。

切替部１２０は、ＴＤＤ方式による通信を実現するために、アップリンク信号とダウンリンク信号を時間的に切り替えるためのものであって、制御部１９１からの指示（後述するフレーム先頭信号とＳＣ信号）にしたがったタイミングで信号の入出力の方向を切り替える。

一例としては、切替部１２０は、制御部１９１からのフレーム先頭信号が入力される場合には、ＢＳインタフェース部１１０から入力されるダウンリンクのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換部１３０に出力するように切り替え、一方、制御部１９１からＳＣ信号が入力される場合には、後述するＤ／Ａ変換部１４０から入力されるアップリンクのベースバンド信号をＢＳインタフェース部１１０に出力するように切り替える。

Ａ／Ｄ変換部１３０は、基地局ＢＳから送られたＲＦ信号に由来するベースバンド信号が切替部１２０を通じて入力され、このベースバンド信号をＡ／Ｄ変換して、ダウンリンクのデジタル信号を得て、信号処理部１５０に出力する。

Ｄ／Ａ変換部１４０は、信号処理部１５０から入力されたアップリンクのデジタル信号をＤ／Ａ変換して、アップリンクのアナログ信号を生成し、切替部１２０を通じてＢＳインタフェース部１１０に出力する。

信号処理部１５０は、上記ダウンリンクのデジタル信号をｎ個に分配（複製）し、各信号毎に例えばＣＰＲＩのフォーマットでマッピングして、リモートユニット２００－１～２００－ｎにそれぞれ宛てたダウンリンク信号を生成し、ＲＵインタフェース部１６０に出力する。

なお、信号処理部１５０は、制御部１９１からフレーム先頭信号やＳＣ信号が入力される場合、上記マッピングにより、フレーム先頭信号やＳＣ信号を各ダウンリンク信号に含める。

また、信号処理部１５０は、ＲＵインタフェース部１６０から入力されるｎ個のアップリンクのデジタル信号をデマッピングして１つのアップリンクのデジタル信号に合成して、Ｄ／Ａ変換部１４０に出力する。

ＲＵインタフェース部１６０は、リモートユニット２００－１～２００－ｎにそれぞれ接続される光通信回線（光ファイバ）を収容した光通信インタフェースであって、上記光通信回線を通じてリモートユニット２００－１～２００－ｎと光通信を行う。

具体的には、ＲＵインタフェース部１６０は、信号処理部１５０から入力される、ｎ個の電気的なダウンリンクのデジタル信号をそれぞれ光信号に変換して、対応する光通信回線を通じてリモートユニット２００－１～２００－ｎに宛てて送信するとともに、この光通信回線を通じてリモートユニット２００－１～２００－ｎからそれぞれ送られる光信号（計ｎ個）を受信して、それぞれ電気的なアップリンクのデジタル信号に変換し、信号処理部１５０に出力する。

ＧＰＳモジュール１７０は、ＧＰＳアンテナ１７１が受信したＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を受信する衛星受信部であって、この信号を復調して１ＰＰＳ（Pulse Per Second）を検出し、これに基づく１ＰＰＳ信号を生成して制御部１９１に出力する。なお、ＧＰＳに限らず、全地球衛星航法システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）であれば、他のシステムの衛星からの信号であってもよい。

ＥＭＳインタフェース部１８１は、ネットワークＮＷを介して、監視・制御サーバＥＭＳと通信するための通信インタフェースである。なお、ネットワークＮＷは、インターネットでもよいし、プライベートネットワークであってもよく、さらには、複数のネットワークを組み合わせたものであってもよい。

端末ＩＦ部１８２は、監視・制御端末ＴＭを接続するためのインタフェースであって、監視・制御端末ＴＭからマスターユニット１００（制御部１９１）への指示や情報の入力を行ったり、あるいは、マスターユニット１００（制御部１９１）から監視・制御端末ＴＭに情報の出力などを行う。

制御部１９１は、プロセッサやメモリを組み合わせた制御回路であって、メモリに記憶された制御プログラムや制御データにしたがってプロセッサが動作し、種々の処理や制御を実現する。

制御部１９１は、通常の中継処理のための制御以外に、例えば、ＧＰＳ同期処理を行う。ＧＰＳ同期処理において、制御部１９１は、後に詳述するように、タイミング検出部、中継制御部、フォーマット変更部として機能し、記憶部１９２が記憶するフレーム構成の情報（後述するフレーム構成データ１９２ａ）と、ＧＰＳモジュール１７０が検出した１ＰＰＳ信号の受信タイミングとに基づくタイミングで、ＴＤＤ方式における送受信を切り替えるための切替信号（前述のフレーム先頭信号やＳＣ信号）を生成する。

制御部１９１は、通常の中継処理のための制御以外に、後に詳述するように、タイミング検出部、中継制御部、フォーマット変更部として機能する。例えば、ＧＰＳ同期処理において、タイミング検出部、中継制御部として機能し、制御部１９１は、記憶部１９２が記憶するフレーム構成の情報（後述するフレーム構成データ１９２ａ）と、ＧＰＳモジュール１７０が検出した１ＰＰＳ信号の受信タイミングとに基づくタイミングで、ＴＤＤ方式における送受信を切り替えるための切替信号（前述のフレーム先頭信号やＳＣ信号）を生成する。

記憶部１９２は、半導体メモリやＨＤＤ（Hard Disk Drive）などを用いた記憶装置であって、通信中継に関わる制御や処理のための制御プログラムや種々のデータを記憶する。そのデータの一例として、フレーム構成データ１９２ａを記憶する。

このフレーム構成データ１９２ａは、基地局ＢＳと移動局ＵＥとの間で行われるＴＤＤ方式の通信で使用されるフレームフォーマットを示すものであり、少なくとも、フレーム周期（フレーム長）、１スロットあたりの時間、ダウンリンクとアップリンクの切替タイミング（同期信号（ＳＳ）ブロックの位置）などの情報を含む。

なお、中継通信で使用されるフレーム構成データ１９２ａは、例えば、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭから任意のタイミングで変更が可能である。具体的には、制御部１９１がフォーマット変更部として機能し、ＥＭＳインタフェース部１８１あるいは端末ＩＦ部１８２を通じて与えられた変更の指示に応じて、記憶部１９２が記憶するフレーム構成データ１９２ａを変更する。

変更の方法としては、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭが、変更後のフレームフォーマットのデータを送信して、これをＥＭＳインタフェース部１８１あるいは端末ＩＦ部１８２を通じて制御部１９１が取得し、記憶部１９２が記憶するフレーム構成データ１９２ａを変更する。

あるいは、異なる複数のフレーム構成データ１９２ａを識別情報と対応づけて予め記憶部１９２に記憶させておき、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭがＥＭＳインタフェース部１８１あるいは端末ＩＦ部１８２を通じて、通信に使用するフレーム構成データ１９２ａの識別情報を指示し、この指示された識別情報のフレーム構成データ１９２ａに制御部１９１がフラグを立てるなどして、選択的に切り替えて、中継通信に利用するようにしてもよい。

次に、リモートユニット２００－１～２００－ｎについてより詳細に説明する。図３は、リモートユニット２００－１～２００－ｎの概略構成の一例である。リモートユニット２００－１～２００－ｎは、互いに共通した同じ構成であることより、以下では、リモートユニット２００と称して、リモートユニット２００－１～２００－ｎに共通する説明を行う。

リモートユニット２００は、ＭＵインタフェース（ＭＵＩＦ）部２１０、信号処理部２２０、Ｄ／Ａ変換部（Ｄ／Ａ）２３０、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ）２４０、切替部２５０、無線部２６０、アンテナ２６１、制御部２７０、記憶部２８０を備える。

ＭＵインタフェース部２１０は、光通信回線を通じてマスターユニット１００と光通信を行う。具体的には、ＭＵインタフェース部２１０は、光通信回線を通じてマスターユニット１００のＲＵインタフェース部１６０から送られる光信号を受信して電気的なダウンリンクの通信信号に変換し、信号処理部２２０に出力するとともに、信号処理部２２０から入力される電気的なアップリンクの通信信号を光信号に変換して、上記光通信回線を通じてマスターユニット１００のＲＵインタフェース部１４１に送信する。

信号処理部２２０は、マスターユニット１００にてＣＰＲＩのフォーマットでマッピングされた信号をデマッピングしてダウンリンクのデジタル信号を取り出し、これをＤ／Ａ変換部２３０および制御部２７０に出力する。

また、信号処理部２２０は、Ａ／Ｄ変換部２４０から入力されるアップリンクのデジタル信号を例えばＣＰＲＩのフォーマットでマッピングしたアップリンク信号を生成し、ＭＵインタフェース部２１０に出力する。

Ｄ／Ａ変換部２３０は、信号処理部２２０で取り出されたデジタル信号をＤ／Ａ変換して、ダウンリンクのアナログ信号を生成し、これを切替部２５０に出力する。

Ａ／Ｄ変換部２４０は、移動局ＵＥから送られたアップリンクのＲＦ信号に由来するベースバンド信号が切替部２５０から入力され、このベースバンド信号をＡ／Ｄ変換して、アップリンクのデジタル信号を得て、信号処理部２２０に出力する。

無線部２６０は、切替部２５０から出力されるダウンリンクのアナログ信号に対しては、アップコンバート、フィルタリング、信号増幅などの信号処理を施して、これにより得たＲＦ信号を、アンテナ２６１を通じて、移動局ＵＥに向けて送信する。

一方、アップリンクについては、無線部２６０は、アンテナ２６１を通じて、移動局ＵＥから送られるアップリンクのＲＦ信号が入力され得る。そして、無線部２６０は、入力されたＲＦ信号に対して、信号増幅、フィルタリング、ダウンコンバートなどの信号処理を施して、これにより得たベースバンド信号をＡ／Ｄ変換部２４０に出力する。

制御部２７０は、プロセッサやメモリを組み合わせた制御回路であって、メモリに記憶された制御プログラムや制御データにしたがってプロセッサが動作し、種々の処理や制御を実現する。

具体的には、制御部２７０は、マスターユニット１００や監視・制御サーバＥＭＳからの指示にしたがって、当該リモートユニット２００の各部を統括して制御し、移動局ＵＥから送られるアップリンクの無線信号を受信してマスターユニット１００に中継するとともに、マスターユニット１００から送られるダウンリンクの信号を移動局ＵＥに宛てて無線送信を行うことで、通信中継の一部を担う。

また制御部２７０は、上述した通信中継を行う制御機能の他に、信号処理部２２０から出力されるダウンリンクのデジタル信号を復調および復号して、当該リモートユニット２００に宛てたマスターユニット１００や監視・制御サーバＥＭＳからの指示や情報を得る。

この指示や情報の一例として、マスターユニット１００が送信したフレーム先頭信号やＳＣ信号があり、制御部２７０は、このフレーム先頭信号やＳＣ信号を受信したタイミングに基づいて、切替部２５０の切り替え制御を行う機能を備える。

記憶部２８０は、半導体メモリやＨＤＤなどを用いた記憶装置であって、通信中継に関わる制御や処理のための制御プログラムや種々のデータを記憶し、制御部２７０により読み出しや書き込みが行われる。

次に、通信中継システムの動作について説明する。以下の説明では特に、通信中継に関わる制御のうち、マスターユニット１００におけるＴＤＤ方式による中継通信を実現するためのアップリンクとダウンリンクの切替制御について説明する。

図４は、上記切替制御を実現するためのＧＰＳ同期処理を説明するためのフローチャートである。このＧＰＳ同期処理は、マスターユニット１００の運用開始時、運用が開始されてから所定の時間が経過する毎、あるいは、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭから要求があった場合などのタイミングで、マスターユニット１００の制御部１９１により実行される。

まず、ステップＳ４０１において制御部１９１は、記憶部１９２に予め記憶しておいたフレーム構成データ１９２ａを読み出し、ステップＳ４０２に移行する。

図５（ｂ）に、フレーム構成データ１９２ａで示されるフレームフォーマットの一例を示す。この例では、１フレームが複数のスロットからなり、フレーム周期が１０ｍｓ、１スロットあたりの時間が１ｍｓ、各スロットにはダウンリンクあるいはアップリンクの信号が割り当てられており、ダウンリンクとアップリンクの切替タイミング、すなわち同期信号（ＳＳ）ブロックの位置が７番目のスロットにある場合を示しており、上記フレーム構成データ１９２ａには、これらの情報が含まれる。

ステップＳ４０２において制御部１９１は、タイマＴを起動（あるいはリセット）し、経過時間のカウントを開始して、ステップＳ４０３に移行する。

ステップＳ４０３において制御部１９１は、ＧＰＳモジュール１７０から出力される１ＰＰＳ信号を検出し、この１ＰＰＳ信号に同期したクロックの生成を開始して、ステップＳ４０３に移行する。

ステップＳ４０４において制御部１９１は、タイミング検出部として機能し、上記１ＰＰＳ信号、ステップＳ４０３で生成を開始したクロック、および、フレーム構成データ１９２ａで示されるフレーム周期（１０ｍｓ）に基づいて、図５（ａ）に示すようなフレームの先頭を示すフレーム先頭信号の生成を開始し、ステップＳ４０５に移行する。

このようにして生成が開始されたフレーム先頭信号は、切替部１２０および信号処理部１５０に出力される。これにより、制御部１９１は、中継制御部として機能し、中継する信号を、例えば、アップリンクからダウンリンクに切り替えて中継を行う。

具体的には、信号処理部１５０は、通知部として機能し、上記フレーム先頭信号を各ダウンリンク信号にマッピングして出力する。これにより、ダウンリンク信号を通じて、上記フレーム先頭信号が各リモートユニット２００－１～２００－ｎに送信される。

これに対して、各リモートユニット２００－１～２００－ｎでは、上記フレーム先頭信号の受信に合わせたタイミングで、アップリンク信号の受信から、ダウンリンク信号の送信に切り替える制御が制御部２７０によってなされる。

一方、マスターユニット１００内では、制御部１９１から出力された上記フレーム先頭信号が切替部１２０に入力される。これに対して切替部１２０は、上記フレーム先頭信号の入力に合わせたタイミングで、Ｄ／Ａ変換部１４０から出力されるアップリンク信号をＢＳインタフェース部１１０に出力していた状態から、ＢＳインタフェース部１１０からのダウンリンク信号をＡ／Ｄ変換部１３０に出力する状態に切り替える。

ステップＳ４０５において制御部１９１は、再びタイミング検出部として機能し、ステップＳ４０４で生成を開始したフレーム先頭信号、フレーム構成データ１９２ａで示される１スロットあたりの時間、および、ダウンリンクとアップリンクの切替タイミング（同期信号（ＳＳ）ブロックの位置）に基づいて、切替制御信号、すなわちＳＣ信号の生成を開始し、ステップＳ４０６に移行する。

このようにして生成が開始されたＳＣ信号は、切替部１２０および信号処理部１５０に出力される。これにより、制御部１９１は、中継制御部として機能し、中継する信号を、例えば、ダウンリンクからアップリンクに切り替えて中継を行う。

具体的には、信号処理部１５０は、再び通知部として機能し、上記ＳＣ信号を各ダウンリンク信号にマッピングして出力する。これにより、ダウンリンク信号を通じて、上記ＳＣ信号が各リモートユニット２００－１～２００－ｎに送信される。

これに対して、各リモートユニット２００－１～２００－ｎでは、上記ＳＣ信号の受信に合わせたタイミングで、ダウンリンク信号の送信から、アップリンク信号の受信に切り替える制御が制御部２７０によってなされる。

一方、マスターユニット１００内では、制御部１９１から出力された上記ＳＣ信号が切替部１２０に入力される。これに対して切替部１２０は、上記ＳＣ信号の入力に合わせたタイミングで、ＢＳインタフェース部１１０からのダウンリンク信号をＡ／Ｄ変換部１３０に出力していた状態から、Ｄ／Ａ変換部１４０から出力されるアップリンク信号をＢＳインタフェース部１１０に出力する状態に切り替える。

その後、ステップＳ４０６において制御部１９１は、ステップＳ４０２で開始したタイマＴの経過時間を参照し、所定の見直し時間Ｔｒが経過したか否かを判定する。ここで、タイマＴの起動から見直し時間Ｔｒが経過した場合には、ステップＳ４０２に移行して、改めて１ＰＰＳ信号に基づくＳＣ信号の生成を開始し、一方、タイマＴの起動から見直し時間Ｔｒが経過していない場合には、ステップＳ４０６に移行して、見直し時間Ｔｒが経過するまで、現状のタイミングでフレーム先頭信号およびＳＣ信号の生成を継続する。

以上のように、上記構成の通信中継システムでは、マスターユニット１００がＧＰＳ信号を受信して１ＰＰＳ信号を検出し、この１ＰＰＳ信号と記憶部１９２に予め記憶しておいたフレーム構成データ１９２ａとに基づいて、ＴＤＤ方式の送受を切り替えるためのフレーム先頭信号とＳＣ信号を生成するようにしている。

したがって、上記構成の通信中継システムによれば、復調ＩＣを実装せず、中継する信号を復調しなくても、フレームの先頭やアップリンクとダウンリンクが切り替わるタイミングを検出して、フレーム先頭信号やＳＣ信号といったタイミング信号を生成することができる。

また、上記実施形態では、マスターユニット１００の記憶部１９２に記憶されるフレーム構成データ１９２ａを、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭから任意のタイミングで更新するようにしている。このため、種々のフレーム構成に対応させて、タイミング信号を生成することができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態では、基地局ＢＳとマスターユニット１００との間で、ＲＦ信号による情報伝送を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ＢＳインタフェース部１１０が、イーサネット（登録商標）規格に対応したネットワークインタフェースであって、基地局ＢＳとマスターユニット１００との間でネットワーク通信による情報伝送を行うものであってもよい。

この場合、マスターユニット１００では、例えば図６に示すような同期処理を行うことが考えられる。図６に示す同期処理は、ＴＤＤ方式の送受制御を実現するためのものであって、マスターユニット１００の運用開始時、運用が開始されてから所定の時間が経過する毎、あるいは、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭから要求があった場合などのタイミングで、マスターユニット１００の制御部１９１により実行される。

まず、ステップＳ６０１において制御部１９１は、ＢＳインタフェース部１１０を制御して、ＢＳインタフェース部１１０によりイーサネットから時刻同期情報の検出を試み、ステップＳ６０２に移行する。

なお、時刻同期情報は、イーサネット上で使用される時刻を同期させるための同期信号であって、精確な時計を基準にして生成され、実質的に、ＧＰＳなどの全地球衛星航法システムの時計と同期しているか、あるいは、ＧＰＳ衛星からの信号に基づいて時刻補正を行って同期して降り、その誤差は当該通信中継システムが必要とする許容範囲以下であると想定される。

ステップＳ６０２において制御部１９１は、イーサネットから時刻同期情報が検出できたか否かを判定する。ここで、イーサネットから時刻同期情報を検出できた場合には、ステップＳ６０３に移行し、一方、イーサネットから時刻同期情報が検出できない（時刻同期情報が送られていない、あるいは精確な時刻同期情報が得られないと判定されるなど）場合には、ステップＳ６０４に移行する。

ステップＳ６０３において制御部１９１は、ステップＳ６０１で検出した時刻同期情報と、記憶部１９２に予め記憶しておいたフレーム構成データ１９２ａに基づいて、フレーム先頭信号とＳＣ信号を生成する。具体的な処理は、図４に示した処理と同様であるが、１ＰＰＳ信号の代わりに、上記時刻同期情報を用いる点が異なる。

一方、ステップＳ６０４において制御部１９１は、図４に示したＧＰＳ同期処理を実行して、フレーム先頭信号とＳＣ信号を生成する。その詳細については、上述した通りである。

以上のように、イーサネットから精確な時刻同期情報を得て、フレーム先頭信号とＳＣ信号といったタイミング信号を生成し、一方、イーサネットから精確な同期信号が得られない場合には、上記時刻同期情報に代わってＧＰＳ信号（１ＰＰＳ信号）を得て、フレーム先頭信号やＳＣ信号といったタイミング信号を生成するようにしてもよい。

また上記実施形態では、マスターユニット１００の記憶部１９２に記憶されるフレーム構成データ１９２ａを、監視・制御サーバＥＭＳや監視・制御端末ＴＭからの指示により任意のタイミングで変更するものとして説明したが、マスターユニット１００が自律的に変更を行うようにしてもよい。例えば、マスターユニット１００が復調ＩＣを備えて、フレーム構成を分析し、その分析結果をタイミング信号の生成に用いるようにしてもよい。

また上記実施形態では、マスターユニット１００がリモートユニット２００にフレーム先頭信号やＳＣ信号を送信するようにしたが、代わりに１ＰＰＳ信号を送信するようにしてもよい。この場合、リモートユニット２００の記憶部２８０に、フレーム構成データ１９２ａを予め記憶させておき、制御部２７０が制御部１９１と同様に、１ＰＰＳ信号とフレーム構成データ１９２ａに基づいて、フレーム先頭信号やＳＣ信号を生成する。

また上記実施形態では、マスターユニット１００がＧＰＳモジュール１７０を備えるようにしたが、リモートユニット２００がＧＰＳモジュール１７０を備えるようにして、１ＰＰＳ信号を生成するようにしてもよい。この場合も、リモートユニット２００の記憶部２８０に、フレーム構成データ１９２ａを予め記憶させておき、制御部２７０が制御部１９１と同様に、１ＰＰＳ信号とフレーム構成データ１９２ａに基づいて、フレーム先頭信号やＳＣ信号を生成する。

その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。

１００…マスターユニット、１１０…ＢＳインタフェース部、１２０…切替部、１３０…Ａ／Ｄ変換部、１４０…Ｄ／Ａ変換部、１４１…ＲＵインタフェース部、１５０…信号処理部、１６０ＲＵインタフェース部、１７０…ＧＰＳモジュール、１７１…ＧＰＳアンテナ、１８１…ＥＭＳインタフェース部、１８２…端末ＩＦ部、１９１…制御部、１９２…記憶部、１９２ａ…フレーム構成データ、２００…リモートユニット、２００－１～２００－ｎ…リモートユニット、２１０…ＭＵインタフェース部、２２０…信号処理部、２３０…Ｄ／Ａ変換部、２４０…Ａ／Ｄ変換部、２５０…切替部、２６０…無線部、２６１…アンテナ、２７０…制御部、２８０…記憶部。

Claims (10)

1. ネットワークに接続される基地局と、移動局と無線通信するリモートユニットとの間をＴＤＤ（Time Division Duplex）方式のフレームフォーマットの信号を用いて中継通信する通信中継装置であって、
   全地球衛星航法システムの衛星からの信号を受信して、所定周期のパルス信号を出力する衛星受信部と、
   この衛星受信部から出力される前記パルス信号に基づいて、前記ＴＤＤ方式で中継される信号についてフレームの先頭のタイミングを検出するタイミング検出部と
   を具備したことを特徴とする通信中継装置。
2. さらに、中継通信に用いる信号のフレームフォーマットを記憶する記憶部を備え、
   前記タイミング検出部は、前記衛星受信部から出力される前記パルス信号と、前記記憶部が記憶するフレームフォーマットに基づいて、前記ＴＤＤ方式で中継される信号のアップリンクとダウンリンクの切り替えタイミングを検出することを特徴とする請求項１に記載の通信中継装置。
3. さらに、前記タイミング検出部が検出した切り替えのタイミングに基づいて、アップリンクとダウンリンクを切り替えて中継を行う中継制御部を備えることを特徴とする請求項２に記載の通信中継装置。
4. さらに、外部と通信するインタフェース部を備え、
   前記インタフェース部を通じた外部からの指示に応じて、前記記憶部が記憶するフレームフォーマットを変更するフォーマット変更部を備えるすることを特徴とする請求項２に記載の通信中継装置。
5. さらに、前記タイミング検出部が検出したタイミングを外部に通知する通知部を備えることを特徴とする請求項４に記載の通信中継装置。
6. 前記基地局と同軸ケーブルにより接続され、前記基地局との通信をＲＦ信号で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通信中継装置。
7. 前記基地局とネットワーク回線により接続され、前記基地局との通信をネットワーク信号で行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の通信中継装置。
8. さらに、ネットワーク回線で使用される時刻に関する時刻同期情報を検出する時刻情報検出部を備え、
   前記タイミング検出部は、前記時刻情報検出部が時刻同期情報を検出した場合に、この検出した時刻同期情報に基づいて、前記ＴＤＤ方式で中継される信号についてフレームの先頭のタイミングを検出することを特徴とする請求項７に記載の通信中継装置。
9. ネットワークに接続される基地局と、移動局と無線通信するリモートユニットとの間をＴＤＤ（Time Division Duplex）方式のフレームフォーマットの信号を用いて中継通信する通信中継装置であって、
   ネットワーク回線で使用される時刻に関する時刻同期情報を検出する時刻情報検出部と、
   この時刻情報検出部が検出した時刻同期情報に基づいて、前記ＴＤＤ方式で中継される信号についてフレームの先頭のタイミングを検出するタイミング検出部と
   を具備したことを特徴とする通信中継装置。
10. コンピュータを、
    全地球衛星航法システムの衛星からの信号を受信して、所定周期のパルス信号を出力する衛星受信部と、
    この衛星受信部から出力される前記パルス信号に基づいて、ＴＤＤ方式で中継される信号についてフレームの先頭のタイミングを検出するタイミング検出部と
    して機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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