JP2023132895A - 光リピータシステム、光リピータ装置、マスタユニット、および同期制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる光リピータ装置が関わるキャリアアグリゲーションを可能とし、可用性をさらに高めること。【解決手段】実施形態によれば、マスタユニットの各々は、予め自らに割り当てられた重みを記憶する記憶部と、タイミング検出部、情報共有部、決定部、および、同期制御部とを備える。タイミング検出部は、配下の基地局のキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出する。情報共有部は、他のマスタユニットと通信して、重みと、検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを少なくとも含む情報を他のマスタユニットと共有する。決定部は、共有した情報に基づいて自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定する。同期制御部は、決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する。【選択図】 図１１

Description

この発明の実施形態は、光リピータシステム、光リピータ装置、マスタユニット、および同期制御方法に関する。

５Ｇ（第五世代移動通信システム）の通信エリアは、次第に広がってきている。エリアの拡大に、光リピータ装置が一役買っている。ＤＡＳ（Distributed Antenna System）とも称して知られるこの装置は、基地局に接続されたマスタユニット（親局）と、光ファイバを介してマスタユニットに接続されるリモートユニット（子局）とを備える。

５Ｇの導入にあたり、インフラシェアリングが適用される。インフラシェアリングは、主にコストメリットのため、通信インフラを複数の事業者で共同で利用するという考え方である。ＤＡＳにおいても、一つのマスタユニットにそれぞれオーナーの異なる複数の基地局を収容することが検討されている。この技術をローカル５Ｇに適用すれば、通信事業者と免許人とで同じマスタユニットを共用することが可能になる。この種のマスタユニットを、事業者共用装置とも称する。

特許第６６０２８１３号公報 特許第６５７７５１２号公報

基地局と移動端末との間のエア区間の通信方式は、現在ではＦＤＤ（Frequency Division Duplex）、またはＴＤＤ（Time Division Duplex）が主流である。ダウンリンク（ＤＬ）とアップリンク（ＵＬ）とで異なる方式が用いられる場合もある。複数のキャリア周波数をひとまとめに集めて通信速度を高める技術は、キャリアアグリゲーション（Career Aggregation：ＣＡ）と称される。

ところで、３ＧＰＰ（登録商標）の規定では、５Ｇ ＴＤＤ方式においてＣＡを実施するには、ＵＬ／ＤＬの切替タイミングの差を周波数帯間で３μ秒以下とすることが求められる。しかしこの規定は基地局の無線信号の出力点について言及するのみで、光リピータ装置の子局から送受される無線信号を想定していない。このため子局の無線信号の出力点についても、周波数帯間でのＵＬ／ＤＬの切り替えのタイミングを規定の範囲内に合わせこむ技術が求められる。

例えば、一つの親局に属する複数の子局間で、周波数キャリア間でのＵＬ／ＤＬの切り替えのタイミング（以下、ＵＬ／ＤＬ切替タイミングと短縮する）を規定内とする技術の提案がある。また、異なる親局に属する子局どうしでも、周波数帯間でのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを３μ秒以内に抑えられる技術も検討されている。これをさらに発展させ、異なる光リピータ装置の子局どうしでキャリアアグリゲーションを実行することができれば、５Ｇシステムを利用するユーザの利便性が飛躍的に高まることが期待される。

そこで、目的は、異なる光リピータ装置が関わるキャリアアグリゲーションを実行できるようにし、これにより可用性をさらに高めることのできる光リピータシステム、光リピータ装置、マスタユニット、および同期制御方法を提供することにある。

実施形態によれば、光リピータシステムは、複数のマスタユニットを具備する。マスタユニットは、キャリアアグリゲーションの対象となるキャリア帯域を割り当てられた基地局と、キャリア帯域のアップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）信号を送受可能なアンテナを備えるリモートユニットとに接続可能である。マスタユニットの各々は、予め自らに割り当てられた重みを記憶する記憶部と、タイミング検出部、情報共有部、決定部、および、同期制御部とを備える。タイミング検出部は、配下の基地局のキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出する。情報共有部は、他のマスタユニットと通信して、重みと、検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを少なくとも含む情報を他のマスタユニットと共有する。決定部は、共有した情報に基づいて自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定する。同期制御部は、決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する。

図１は、実施形態に係わる光リピータ装置の一例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係わる光リピータシステムの一例を示すブロック図である。 図３は、光リピータシステムにおける未同期の状態の一例を示す図である。 図４は、光リピータシステムにおいて同期がとれた状態の一例を示す図である。 図５は、ＣＡ候補装置群の設定について説明するための図である。 図６は、ケース０におけるタイミングチャートの一例を示す図である。 図７は、ケース１におけるタイミングチャートの一例を示す図である。 図８は、図７に示される状態を示す表である。 図９は、ケース２におけるタイミングチャートの一例を示す図である。 図１０は、図９に示される状態を示す表である。 図１１は、親局１００および子局２００の一例を示す機能ブロック図である。 図１２は、プロセッサ１４０およびメモリ１５０の一例を示す機能ブロック図である。 図１３は、実施形態に係わる親局１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、図１３のステップ５における処理手順の一例を示すフローチャートである。 図１５は、管理テーブル１５０ｄに登録される情報の一例を示す図である。 図１６は、管理テーブル１５０ｄの他の例を示す図である。 図１７は、管理テーブル１５０ｄの他の例を示す図である。 図１８は、管理テーブル１５０ｄの他の例を示す図である。 図１９は、管理テーブル１５０ｄの他の例を示す図である。

図１は、実施形態に係わる光リピータ装置の一例を示すブロック図である。光リピータ装置は、光リピータ装置は、親局（ＭＵ：Master Unit）１００と、光ファイバを介してそれぞれ親局１００に接続される、複数の子局（ＲＵ：Remote Unit）２００（＃１～＃ｎ）とを備える。この形態のシステムは、分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Distributed Antenna System）とも称される。親局１００と子局２００との間に中継局４００が設けられる場合もある。

１以上の基地局ＢＳが、同軸ケーブル等を介して親局１００に収容される。同軸ケーブルによる接続では、基地局ＢＳごとに、例えば、１００ＭＨｚバンド×４（４×４ＭＩＭＯ）で、４系統の無線信号を伝送することが可能である。

基地局ＢＳは、それぞれキャリア帯域を割り当てられる。実施形態では、複数のキャリア帯域をひとまとめにして帯域を増大させる、キャリアアグリゲーションについて説明する。つまり各キャリア帯域は、キャリアアグリゲーションの対象である。ただし、子局２００から展開されるエア区間においては、各キャリア帯域のＵＬ／ＤＬ切替タイミングの同期が３μｓ以内に収まっている必要がある。

基地局ＢＳは、ＵＬ信号、ＤＬ信号を、親局１００を経由して子局２００との間で互いに授受する。図示しないモバイル端末（ＵＥ：User Equipment）が、子局２００の展開する無線ゾーン内で、無線チャネルを介していずれかの子局（＃１～＃ｎ）に接続される。
子局２００は、基地局ＢＳに割り当てられたキャリア帯域のアップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）信号を送受可能なアンテナを備える。

図２は、実施形態に係わる光リピータシステムの一例を示すブロック図である。光リピータシステムは、複数の光リピータ装置を備える。それぞれの光リピータ装置の親局１００は、複数の子局２００を収容する。例えば、親局＃１にｌ台、親局＃２にｍ台、親局＃Ｎにｎ台の子局が接続される。この光リピータシステムにおいて、各光リピータ装置の親局１００は、相互に通信可能に接続される。図２において、親局＃１、＃２、…、＃Ｎが有線回線２を介して互いに接続される。親局＃１、＃２、…、＃Ｎは、有線回線２を介して各種の情報を相互に授受することが可能である。

図３は、光リピータシステムにおける未同期の状態の一例を示す図である。図３において、横軸は時間の経過を表す。親局＃１に収容される基地局ＢＳ（周波数帯Ａ，Ｂ，Ｃ）のＵＬ／ＤＬ切替タイミングは、それぞれの事業者が同じか、異なるかによらず、それぞれ許容差±１．５μｓ（マイクロ秒）の範囲でずれている。同様に、親局＃ｎに収容された基地局ＢＳ（周波数帯ａ，ｂ，ｃ）のＵＬ／ＤＬ切替タイミング異なるかによらず、それぞれ許容差±１．５μｓ（マイクロ秒）の範囲でずれている。このずれは、主に同軸ケーブルの長さが異なることにより生じるもので、±１．５μｓの範囲内であれば許容される。

また、親局どうしの間でも、ＵＬ／ＤＬ切替タイミングはいくらかの差分をもってずれていることが多い。さらに、光ファイバの長さが異なることにより、子局ごとのタイミングのずれも発生する。ＤＡＳの運用の際には、子局から放射される電波のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを３ＧＰＰ（登録商標）規定の３μｓ内に留める必要がある。

そこで、各親局はタイミング検出部を備え、自配下の基地局ＢＳのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを個別に検出し、そのタイミング情報を相互に授受しあい、共有する。そのうえで各親局は、最も遅いタイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを同期させる。また、各親局は自配下の子局２００の遅延量を個別に検出し、そのタイミング情報を相互に授受しあい、共有する。そのうえで各親局は、最も遅いタイミングに、自配下の子局２００のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを同期させる。

図４は、光リピータシステムにおいて同期がとれた状態の一例を示す図である。親局相互で配下の基地局のＵＬ／ＤＬ切替タイミング、および子局の遅延量を通知し合い、それぞれ最も遅いタイミングにタイミングを補正することで、図４に示されるような、最終的な子局２００の出口で同期がとれた状態を作り出すことができる。
ところで、複数の光リピータ装置間のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを同期させるには、単純には多数決方式がとられる。多数決方式には、ＣＡ候補装置群というコンセプトが関係する。ＣＡ候補装置群は、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）を実行する候補となる複数の親局からなる群である。別の観点では、ＣＡ候補装置群は、ＵＬ／ＤＬ切替タイミングが３μｓ以内に収まっている親局からなる群である。また別の観点では、ＣＡ候補装置群は、３ＧＰＰ規格のＣＡ要求仕様を満たすためのＵＬ／ＤＬ切替タイミングが、有効補正範囲内に収まる親局の集合である。つまり、ＣＡは、ＣＡ候補装置群に含まれる親局のうちいずれか、あるいは全ての親局どうしで実行することができる。

図５は、ＣＡ候補装置群の設定について説明するための図である。図５において、親局［＃１］において検出された自局のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを基準として、他の親局［＃２］～［＃Ｎ］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを比較する。ここでは、立ち上がりエッジ（ｒｅｓｅｔタイミング）を基準とする。
図５のケースでは、親局［＃１］から見て親局［＃２］、［＃Ｎ］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングがＯＫ領域（±１．５μｓの範囲）に収まっているが、親局［＃３］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングはその外のＮＧ領域にある。このケースでは、親局［＃１］から見たＣＡ候補装置群は（［＃１］，［＃２］，［＃Ｎ］）となる。親局ごとにタイミング検出の基準が異なることから、ＣＡ候補装置群は一般に、それぞれの親局にとって異なる。

実施形態において、ＣＡは、補正有効範囲である３ＧＰＰ規定の３μｓ以内の領域（”ＯＫ１”と”ＯＫ２”）に収まる親局の数が過半数かつ最多であるＣＡ候補装置群に含まれる親局間で実行されるとする（多数決の原則）。ここで、子局から放射されるキャリアにおけるＵＬ／ＤＬ切替タイミングは、ＣＡ候補装置群に含まれる親局の中で最も遅いタイミングに合わせるとする。一方、親局の数が過半数とならないＣＡ候補装置群に属する親局は、停波することとする。

次に、ＣＡの実行に係わる具体例について説明する。以下の説明では親局の台数ＮをＮ＝４として［＃１］～［＃４］の４つの親局が関係することを想定し、それぞれＵＬ／ＤＬ切替タイミングが異なる３つのケースを採り上げる。

＜ケース０＞
図６は、ケース０におけるタイミングチャートの一例を示す図である。図６においては、全ての親局［＃１］～［＃４］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングが、全ての親局の補正有効範囲（ＯＫ１またはＯＫ２）に収まっている。親局［＃４］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングが最も遅いので、他の親局［＃１］～親局［＃３］は、自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングをこれに整合させる。そして、配下の子局の遅延時間を、共有した遅延時間のうち最も遅い遅延時間に設定する。
ケース０は、多数決方式で問題の無い場合である。しかし、多数決方式では解決できないケースもある。次に、ケース１、ケース２として、多数決方式では解決できないケースを説明する。

＜ケース１＞
ケース１は、ＵＬ／ＤＬ切替タイミングが不整合であるにもかかわらず子局から電波が送信されてしまうケースである。
図７は、ケース１におけるタイミングチャートの一例を示す図である。図７において、親局［＃１］、および親局［＃３］にとっては、全ての装置のＵＬ／ＤＬ切替タイミングが補正有効範囲（ＯＫ１、ＯＫ２）に収まっている。これに対し、親局［＃２］にとっては、親局［＃４］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングがＮＧ領域にあり、親局［＃４］にとっては、親局［＃２］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングがＮＧ領域にある。この状態を表に表すと図８のようになる。

図８は、図７に示される状態を示す表である。図８によれば、それぞれの親局にとって、自らが属するＣＡ候補装置群における装置の数はいずれも過半数を占めるので、多数決方式によれば停波すべき装置（親局）はない。しかし、ＣＡ候補装置群の中で最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングに合わせるというルールの下では、親局［＃１］、親局［＃３］、および親局［＃４］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングが（親局［＃４］のそれに）一致するのに対し、親局［＃２］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングは親局［＃２］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングに一致することとなる。結果として親局［＃１］、親局［＃３］、および親局［＃４］と、親局［＃２］とでＵＬ／ＤＬ切替タイミングが不整合になり、このまま電波が送信されると干渉するおそれがある。

＜ケース２＞
ケース２は、全ての親局が停波してしまうケースである。
図９は、ケース２におけるタイミングチャートの一例を示す図である。図９において、親局［＃１］にとっては、親局［＃４］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングだけが補正有効範囲（ＯＫ１、ＯＫ２）に収まっている。また、親局［＃４］にとっては、親局［＃１］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングだけが補正有効範囲（ＯＫ１、ＯＫ２）に収まっている。一方、親局［＃２］にとっては、親局［＃３］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングだけが補正有効範囲（ＯＫ１、ＯＫ２）に収まっていて、親局［＃３］にとっては、親局［＃２］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングだけが補正有効範囲（ＯＫ１、ＯＫ２）に収まっている。この状態を表に表すと図１０のようになる。

図１０は、図９に示される状態を示す表である。図１０によれば、全ての親局にとって、自らが属するＣＡ候補装置群における装置の数が、過半数にならない。よって多数決方式のもとでは全ての親局が停波してしまう。例えば、親局＃３のＵＬ／ＤＬ切替タイミングに他が合わせるという余地があるにもかかわらず、である。

以上のように、多数決方式だけでは解決することのできないケースがある。次に、このような不具合を解決し得る技術について説明する。
（構成）
図１１は、親局１００および子局２００の一例を示す機能ブロック図である。

図１１において、親局１００は、信号処理部１１０－１～１１０－Ｚ、タイミング比較部１２０、多重分離部１３０、プロセッサ１４０、メモリ１５０、基地局接続部１６０、親局接続部１７０、および、子局接続部１８０を備える。すなわち親局１００は、プロセッサおよびメモリを備える、コンピュータである。

基地局接続部１６０は、複数の基地局ＢＳを収容するためのインタフェースであり、図１１においては、同軸ケーブル等を介して基地局ＢＳ－Ａ、ＢＳ－Ｂ、～ＢＳ－Ｚに接続されることが可能である。
親局接続部１７０は、他の親局１００と通信するためのインタフェースであり、ＬＡＮ（Local Area Network）、あるいはシリアルケーブルなどで他の親局１００に接続されることが可能である。
子局接続部１８０は、配下の複数の子局２００に、光ファイバを介して接続される。すなわち子局２００は、光ファイバを介して親局１００に収容される。

信号処理部１１０－１～１１０－Ｚは、それぞれ対応する基地局ＢＳ－Ａ、ＢＳ－Ｂ、…、ＢＳ－Ｚに対応付けられ、基地局接続部１６０を介して基地局ＢＳ－Ａ、ＢＳ－Ｂ、…、ＢＳ－ＺとＵＬ／ＤＬ信号を授受する。すなわち、モバイル端末ＵＥとの間で送受信される無線信号は、基地局ＢＳ－Ａ、ＢＳ－Ｂ、…、ＢＳ－Ｚごとに、信号処理部１１０－１～１１０－Ｚを経由してＵＬ／ＤＬの双方向に授受される。

タイミング比較部１２０は、信号処理部１１０－１～１１０－Ｚのそれぞれにおいて検出された、キャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを比較し、遅延調整量を生成する。比較の結果と遅延調整量は、信号処理部１１０－１～１１０－Ｚおよびプロセッサ１４０に渡される。

多重分離部１３０は、各信号処理部１１０－１～１１０－ＺからのＤＬ信号を光信号に変換したのち波長多重し、子局接続部１８０から光ファイバを介してそれぞれの子局２００に伝送する。

また多重分離部１３０は、光ファイバを介して各子局２００～２００から光信号を受信し、波長単位でキャリア帯域ごとに分離したのち電気信号に変換して、デジタル信号を抽出する。このデジタル信号は、キャリア帯域に対応する信号処理部１１０－１～１１０－Ｚに送られる。

プロセッサ１４０は、キャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングの比較結果と、信号処理部１１０－１～１１０－Ｚでそれぞれ検出された、子局２００ごとの伝送遅延時間を取得する。
メモリ１５０は、各種のプログラムや設定データ等と、それぞれの親局１００に予め割り当てられた重みを記憶する。

信号処理部１１０－１～１１０－Ｚは、それぞれ、送受切替スイッチ（ＳＷ）１１１、検波器１１２、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１１３、タイミング検出部１１４、タイミング調整部１１５、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１１６、および、遅延検出部１１７を備える。

送受切替スイッチ１１１は、タイミング検出部１１４から与えられるＵＬ／ＤＬ切替タイミングに同期して、対向する基地局ＢＳとの間でのアップリンク／ダウンリンク切替タイミングを切り替える。これによりＴＤＤ（Time Division Duplex）による通信が実現される。

対向する基地局ＢＳからのキャリア帯域信号は、Ａ／Ｄ変換器１１３と検波器１１２に送られる。Ａ／Ｄ変換器１１３は、このデジタルに変換し、デジタル信号をタイミング調整部１１５に出力する。検波器１１２は、キャリア帯域信号を検波し、検波波形をタイミング検出部１１４に送る。

タイミング検出部１１４は、検波波形に基づいて、基地局ＢＳのキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出する。またタイミング検出部１１４は、検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングに基づくタイミング信号（パルス信号）を生成し、このタイミング信号を送受切替スイッチ１１１、タイミング調整部１１５、およびタイミング比較部１２０に出力する。

タイミング調整部１１５は、遅延調整量に応じた遅延をＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１１３の出力に与えて遅延させ、切替タイミングを調整する。これにより、親局１００どうしを同期させるための第１の補正処理（図４の（１））が実現される。

多重分離部１３０からのデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１１６と遅延検出部１１７に入力される。Ｄ／Ａ変換器１１６は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、キャリア帯域にまでアップコンバートしてアップリンク信号を再生する。このアップリンク信号は、送受切替スイッチ１１１および同軸ケーブルを介して基地局ＢＳに伝送される。

遅延検出部１１７は、多重分離部１３０からのデジタル信号をモニタし、例えば子局２００と制御信号を授受して、親局１００と子局２００との間の伝送遅延量を検出する。検出された伝送遅延量は、プロセッサ１４０に渡される。

一方、子局２００は、アンテナ２７０、多重分離部２１０、コントローラ２２０、遅延調整部２３０、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）２４０、送受切替スイッチ（ＳＷ）２５０、および、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２６０を備える。

多重分離部２１０は、親局１００からの光信号を各波長に分離し、光信号を電気信号に変換して、デジタルのダウンリンク信号を抽出する。コントローラ２２０は、ダウンリンク信号から当該子局２００宛ての信号を検出するとともに、この信号に含まれる親局１００のプロセッサ１４０から送られた遅延調整量を検出し、遅延調整部２３０に出力する。

遅延調整部２３０は、コントローラ２２０からの遅延調整量に基づいて、ダウンリンク信号の送信タイミングを遅延させる。これにより、親局１００および子局２００を含めた同期を実現するための第２の補正処理（図４の（２））が実現される。遅延制御されたダウンリンク信号は、Ｄ／Ａ変換器２４０に出力される。Ｄ／Ａ変換器２４０は、ダウンリンク信号をアナログ信号に変換し、割り当てチャネルの帯域にアップコンバートする。この無線帯域のダウンリンク信号は、送受切替スイッチ２５０およびアンテナ２７０を介してエア区間に放射され、モバイル端末ＵＥで受信される。

モバイル端末ＵＥからのアップリンク信号は、子局２００のアンテナ２７０から送受切替スイッチ２５０を介してＡ／Ｄ変換器２６０に送られる。Ａ／Ｄ変換器２６０は、モバイル端末ＵＥから受信したアップリンク信号をベースバンドにダウンコンバートしたのちデジタルに変換し、デジタル信号を多重分離部２１０に出力する。多重分離部２１０は、デジタル信号を光信号に変換したのち多重化し、光ファイバを介して親局１００に伝送する。

図１２は、プロセッサ１４０およびメモリ１５０の一例を示す機能ブロック図である。プロセッサ１４０は、実施形態に係わる処理機能として、情報共有部１４０ａ、決定部１４０ｂ、および、同期制御部１４０ｃを備える。

情報共有部１４０ａは、自局に予め割り当てられた重みと、タイミング検出部１１４で検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを、他の親局１００と通信して共有する。親局１００どうしは少なくともこれらの情報を共有するが、さらに多様な情報を共有することももちろん可能である。

決定部１４０ｂは、上記共有した重みとＵＬ／ＤＬ切替タイミングとに基づいて、自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定し、遅延調整量を算出する。

同期制御部１４０ｃは、決定部１４０ｂにより決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定すべく、タイミング調整部１１５に遅延調整量をセットする。

メモリ１５０は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、タイミング情報１５０ａ、子局遅延情報１５０ｂ、重み１５０ｃ、管理テーブル１５０ｄ、およびプログラム１５０ｅを記憶する。
タイミング情報１５０ａは、タイミング検出部１１４で検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングと、他の親局１００と共有したＵＬ／ＤＬ切替タイミングなどを含む。
子局遅延情報１５０ｂは、遅延検出部１１７で検出した子局２００の遅延量と、他の親局１００と共有した子局２００の遅延量などを含む。

重み１５０ｃは、自局の配下とする子局２００の接続台数や、自配下の基地局ＢＳに割り当てられたキャリア帯域に対応付けて、予め設定され、記憶される。
管理テーブル１５０ｄは、他の親局１００と共有した情報、および自局で検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミング、遅延量などに基づいて、各親局１００において生成され、記憶される。
プログラム１５０ｅは、プロセッサ１４０を情報共有部１４０ａ、決定部１４０ｂ、および、同期制御部１４０ｃとして機能させるための命令を含む。

（作用）
次に、上記構成における作用を説明する。
図１３は、実施形態に係わる親局１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。図１において、親局１００は、基地局ＢＳから到達したキャリア帯域のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出し、そのうち、最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングを抽出してメモリ１５０に記憶する（ステップＳ１）。
次に親局１００は、配下の子局２００ごとの伝送遅延時間を検出し、そのうち最も長い時間を、子局遅延情報としてメモリ１５０に記憶する（ステップＳ２）。例えば自局～子機間の伝送路長が最も長い子機までの遅延時間が、子局遅延情報として生成される。
次に親局１００は、他の親局１００と通信し、ＵＬ／ＤＬ切替タイミング（タイミング情報１５０ａ）、子局遅延情報１５０ｂ、および、自局の重み１５０ｃを他の（ｎ－１台の親局１００と共有する（ステップＳ３）。

次に親局１００は、共有した情報に基づいて管理テーブル１５０ｄを生成する（ステップＳ４）。管理テーブル１５０ｄは、各親局１００のＵＬ／ＤＬ切替タイミング、補正有効範囲内の親局の集合（ＣＡ候補装置群）の装置ＩＤ、および、ＣＡ候補装置群ごとの重みの和を含む。

次に親局１００は、他の親局１００における有効範囲内のＣＡ候補装置群が一致するように、管理テーブル１５０ｄを修正する（ステップＳ５）。ステップＳ５における処理については後ほど詳しく説明する。
管理テーブル１５０ｄの修正が完了すると、親局１００は、修正された管理テーブル１５０ｄに従って自らを停波するか、または、自局のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを調整して、自局の属するＣＡ候補装置群の中で最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングに整合させる（ステップＳ６）。つまり、管理テーブル１５０ｄの修正の結果、自らの重みが０になった親局１００は、キャリア帯域のダウンリンク信号を停波する。重みが０でない親局１００は、共有したタイミングのうち最も遅いタイミングに自局のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを再設定する。
そして、親局１００は、自局の属するＣＡ候補装置群の中で最も遅い子局遅延時間に整合させるべく、配下の子局の遅延量を調整する（ステップＳ７）。

図１４は、図１１のステップ５における処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップ５は、親局１００間での情報共有により最初に生成された管理テーブルを、ループ処理により修正するステップである。図１５の管理テーブルも併せて説明する。

図１５は、管理テーブル１５０ｄに登録される情報の一例を示す図である。図１５は、＜ケース０＞の状態（図６）において、ステップＳ４（図１３）で生成される管理テーブル１５０ｄを示す。ここでも［＃１］～［＃４］の４つの親局が関係することを想定するが、親局［＃１］の重みが４、親局［＃２］の重みが３、親局［＃３］の重みが２、親局［＃４］の重みが１であることを新たに想定する。

図１４において、最初に親局１００は、複数のＣＡ候補装置群の重みの和が一致しているか否かを判定する（ステップＳ５１）。図１５のように、一致しているならば（図１５の重みの和はすべて１０）、親局１００は、同じ要素を持たないＣＡ候補装置群があるか否かを判定する（ステップＳ５２）。つまり親局１００は、互いに素の装置群の有無を判定する。「互いに素の装置群」とは、「同じ要素を持たないＣＡ候補装置群」であり、つまり「共通の要素を持たないＣＡ候補装置群」とも理解され得る。ステップＳ５２で（Ｎｏ）、つまりＣＡ候補装置群の要素の親局が全て同じであれば処理を抜け、処理手順は図１３のステップＳ６に移行する。

一方、ステップＳ５１でＮｏであれば、親局１００は、重みの和が最低である親局の重みを０にセットし（ステップＳ５３）、そのうえで重みの和を再度計算することにより、管理テーブル１５０ｄを更新する（ステップＳ５４）。ステップＳ５３およびステップＳ５４の手順は、ステップＳ５１において、装置群の重みの和が同じになるまで繰り返しループされる。

また、ステップＳ５２でＹｅｓであれば、つまり重みの和が等しいが互いの要素が相異なるＣＡ候補装置群があれば、親局１００は、重みが最大の親局が属する装置群ではないほうの装置群に属する親局（つまり、重みが最大の親局が属する装置群に属さない親局）の重みを０にセットする（ステップＳ５５）。そのうえで、親局１００は、重みの和を再度計算することにより、管理テーブル１５０ｄを更新する（ステップＳ５４）。

図１５に示されるように、ケース０では、ステップＳ５を経ても管理テーブル１５０ｄは変更されない。この管理テーブル１５０ｄに基づいて、それぞれの親局１００は、ＣＡ候補装置群の中でＵＬ／ＤＬ切替タイミングが最も遅い装置（親局［＃４］）に、自局のＵＬ／ＤＬ切替タイミングを整合させる。

次に、＜ケース１＞、＜ケース２＞のそれぞれについて上記の処理手順を説明する。
＜ケース１について＞
図１６は、＜ケース１＞の状態（図７）において、ステップＳ４（図１３）で生成される管理テーブル１５０ｄを示す。このケースでは、親局［＃４］の属するＣＡ候補装置群の重みの和が７となり、最も低いことが分かる。よって親局［＃４］の重みを０（ゼロ）として管理テーブル１５０ｄは更新され、図１７に示すようになる。図１７においては、親局［＃１］、親局［＃２］、親局［＃３］のＣＡ候補装置群の重みが９になり、図１４の処理手順はここでループから抜ける。図１７においては、重みの和が０でないＣＡ候補装置群の要素は一致しているので、この状態が最終的な管理テーブル１５０ｄとなる。

そして、この管理テーブル１５０ｄに従い、親局［＃１］～親局［＃３］は、親局［＃３］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングに整合され、親局［＃４］は停波となる。最後に、親局［＃１］～親局［＃３］は、配下の子局の遅延量を調整する。

図８においては、親局［＃１］と親局［＃３］が親局［＃４］のタイミングになり、親局［＃２］が親局［＃３］のタイミングになってしまい、不整合が生じていた。このため、このままではキャリアアグリゲーションを実施することができない。これに対し、図１３、図１４の処理手順を実行することで、図１７に示すように、停波でない親局１００のタイミングを全て整合させることができる。つまり＜ケース１＞における不具合を解消し、キャリアアグリゲーションを問題なく実施することが可能になる。

＜ケース２について＞
図１８は、＜ケース１＞の状態（図７）において、ステップＳ４（図１３）で生成される管理テーブル１５０ｄを示す。このケースでは、親局［＃１］～親局［＃４］がそれぞれ属するＣＡ候補装置群の重みの和は全て５となる。ただし、相異なるＣＡ候補装置群が存在している。つまり、重みの和が同じで互いに素である、親局の集合がある。

そこで、ステップＳ５５（図１４）において、異なるＣＡ候補装置群のうち、最も重みが大きい親局［＃１］が属するＣＡ候補装置群（＃１、＃４）に属さない親局［＃２］、［＃３］の重みを０とし、管理テーブル１５０ｄが更新される。そうすると管理テーブル１５０ｄは図１９に示すように更新され、最終的な状態に至る。

そして、この管理テーブル１５０ｄに従い、親局［＃２］、［＃３］が停波され、親局［＃１］、［＃４］は、親局［＃４］のＵＬ／ＤＬ切替タイミングに整合される。最後に、親局［＃１］、［＃４］は、配下の子局の遅延量を調整する。

図１０においては、全ての親局［＃１］～親局［＃４］が盲目的に停波してしまっていた。これに対し、図１３、図１４の処理手順を実行することで、図１９に示すように、本来必要のない停波を防止することができ、また、停波でない親局１００のタイミングを全て整合させることができる。つまり＜ケース２＞における不具合を解消し、キャリアアグリゲーションを問題なく実施することが可能になる。

以上述べたように、実施形態によれば、基地局ごとに予め重みを設定するとともに、有効補正範囲内の親局の集合であるＣＡ候補装置群というコンセプトを導入する。さらに、キャリア帯域における基地局側のタイミングと、子局側における遅延量をそれぞれの親局１００で検出し、親局１００間で相互に通信して情報を共有する。そして、ＣＡ候補装置群ごとに、要素の親局の重みの和を計算し、重みに対応する優先度に基づいて、同期すべきＵＬ／ＤＬ切替タイミングと、自局の停波の可否を親局が自立的に決定するようにした。

既存の技術では、基地局に光リピータを接続した場合、キャリア間でのＵＬ／ＤＬ切替タイミング差を３ＧＰＰ規定内に収めることができず、結果としてＣＡの効果が得られない可能性があった。また、ＣＡを実行するにあたり、キャリア間での不整合が生じる懸念を払しょくしきれず、運用面での課題があった。

これに対し、実施形態によれば、キャリア帯域間でのＵＬ／ＤＬ切替タイミングの不整合を確実に防止することができ、また、停波に至るキャリア帯域や親局１００の数を最小限にすることができる。従って実施形態によれば、複数の光リピータ装置間でＣＡを可能にした運用が可能になる。すなわち、実施形態によれば、異なる光リピータ装置が関わるキャリアアグリゲーションを実行できるようになり、よって可用性をさらに高めることのできる光リピータシステム、光リピータ装置、マスタユニット、および同期制御方法を提供することができる。

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い。例えば親局への重み付けの基準は、収容子局台数やキャリア帯域だけに限らず、例えばＵＥの属する通信事業者の運用ポリシーなどに従って自由に設定することができる。例えば、アップリンクにおける帯域を重視する事業者にあっては、アップリンクでのキャリアアグリゲーションの機会を最大限に確保できるように、組合せ最適化などの手法により重みを設定すればよい。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２…有線回線、１００…親局、１１０－１～１１０－Ｚ…信号処理部、１１１…送受切替スイッチ、１１２…検波器、１１３…Ａ／Ｄ変換器、１１４…タイミング検出部、１１５…タイミング調整部、１１６…Ｄ／Ａ変換器、１１７…遅延検出部、１２０…タイミング比較部、１３０…多重分離部、１４０…プロセッサ、１４０ａ…情報共有部、１４０ｂ…決定部、１４０ｃ…同期制御部、１５０…メモリ、１５０ａ…タイミング情報、１５０ｂ…子局遅延情報、１５０ｃ…重み、１５０ｄ…管理テーブル、１５０ｅ…プログラム、１６０…基地局接続部、１７０…親局接続部、１８０…子局接続部、２００～２００…子局、２１０…多重分離部、２２０…コントローラ、２３０…遅延調整部、２４０…Ｄ／Ａ変換器、２５０…送受切替スイッチ、２６０…Ａ／Ｄ変換器、２７０…アンテナ、４００…中継局、ＢＳ…基地局。

Claims (9)

1. キャリアアグリゲーションの対象となるキャリア帯域を割り当てられた基地局と、前記キャリア帯域のアップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）信号を送受可能なアンテナを備えるリモートユニットとに接続可能な複数のマスタユニットを具備する光リピータシステムであって、
   前記マスタユニットの各々は、
   予め自らに割り当てられた重みを記憶する記憶部と、
   配下の基地局のキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出するタイミング検出部と、
   他のマスタユニットと通信して、前記重みと、前記検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを少なくとも含む情報を前記他のマスタユニットと共有する情報共有部と、
   前記共有した情報に基づいて自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定する決定部と、
   前記決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する同期制御部とを備える、光リピータシステム。
2. 前記決定部は、
   前記共有されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングが規定の範囲内に収まるマスタユニットを要素とする集合ごとに、要素のマスタユニットに割り当てられた重みの和を計算し、
   前記重みの和に基づいて、自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを決定する、請求項１に記載の光リピータシステム。
3. 前記決定部は、
   前記重みの和が同じで互いに素である集合のうち、重みが最大のマスタユニットが属する集合に属さないマスタユニットのダウンリンク信号の停波を決定し、
   前記同期制御部は、自らのダウンリンク信号の停波が決定された場合に、当該キャリア帯域のダウンリンク信号を停波する、請求項２に記載の光リピータシステム。
4. 前記マスタユニットに割り当てられる重みは、当該マスタユニットにおけるリモートユニットの接続台数である、請求項１に記載の光リピータシステム。
5. 前記マスタユニットに割り当てられる重みは、当該マスタユニットに接続された基地局に割り当てられたキャリア帯域に対応する、請求項１に記載の光リピータシステム。
6. 前記マスタユニットは、
   配下のリモートユニットごとの伝送遅延時間を検出する遅延検出部をさらに具備し、
   前記情報共有部は、さらに、前記伝送遅延時間を前記他のマスタユニットと共有し、
   前記同期制御部は、前記共有した伝送遅延時間に基づいて前記配下のリモートユニットのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の光リピータシステム。
7. キャリアアグリゲーションの対象となるキャリア帯域を割り当てられた基地局に接続可能な基地局接続部と、
   前記キャリア帯域のアップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）信号を送受可能なアンテナを備えるリモートユニットと、
   予め自らに割り当てられた重みを記憶する記憶部と、
   配下の基地局のキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出するタイミング検出部と、
   他のマスタユニットと通信して、前記重みと、前記検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを少なくとも含む情報を前記他のマスタユニットと共有する情報共有部と、
   前記共有した情報に基づいて自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定する決定部と、
   前記決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する同期制御部とを備える、光リピータ装置。
8. キャリアアグリゲーションの対象となるキャリア帯域を割り当てられた基地局に接続可能な基地局接続部と、
   前記キャリア帯域のアップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）信号を送受可能なアンテナを備えるリモートユニットに接続可能な子局接続部と、
   予め自らに割り当てられた重みを記憶する記憶部と、
   配下の基地局のキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出するタイミング検出部と、
   他のマスタユニットと通信して、前記重みと、前記検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを少なくとも含む情報を前記他のマスタユニットと共有する情報共有部と、
   前記共有した情報に基づいて自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定する決定部と、
   前記決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する同期制御部とを備える、マスタユニット。
9. キャリアアグリゲーションの対象となるキャリア帯域を割り当てられた基地局と、前記キャリア帯域のアップリンク／ダウンリンク（ＵＬ／ＤＬ）信号を送受可能なアンテナを備えるリモートユニットとに接続可能な複数のマスタユニットを具備する光リピータシステムの同期制御方法であって、
   前記マスタユニットが、配下の基地局のキャリア帯域ごとのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを検出する工程部と、
   前記マスタユニットが、他のマスタユニットと通信して、予め自らに割り当てられた重みと、前記検出したＵＬ／ＤＬ切替タイミングのうち最も遅いＵＬ／ＤＬ切替タイミングとを少なくとも含む情報を前記他のマスタユニットと共有する工程と、
   前記マスタユニットが、前記共有した情報に基づいて自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを自立的に決定する工程と、
   前記マスタユニットが、前記決定されたＵＬ／ＤＬ切替タイミングに自らのＵＬ／ＤＬ切替タイミングを設定する工程とを備える、同期制御方法。