JP4719252B2 - 無線通信システム、管理装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局間のフレームタイミングを調整する無線通信システム、管理装置および無線通信方法に関する。

ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話に代表される無線通信システムでは、同時双方向通信を実現するため通信経路を時間軸で区分けし交互に送信と受信とを行うＴＤＤ（Time Division Duplex）上で、さらにその送受信時間（フレーム）を複数のタイムスロットに時分割したＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）が採用されている（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式）。また、高速デジタル通信を可能とする次世代ＰＨＳ通信規格として、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses） ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵ（Memorandum of Understanding）も採用が検討されている。

かかるＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵといった通信規格では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）方式が採用されている。かかるＯＦＤＭは、多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。また、ＯＦＤＭが個別のユーザ毎に時分割でサブチャネルを割り当てているのに対して、複数のユーザが全サブチャネルを共有し、各ユーザにとって最も伝送効率のよいサブチャネルを割り当てるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access:直交周波数分割多元接続)も提供されている。

上述した通信方式のいずれにおいても、移動局は、基地局に割り当てられたチャネルやサブチャネルを通じて基地局との通信を確立する。そのため移動局は、基地局におけるデータのフレームタイミング（送受信タイミング）と同期しなければならない。基地局は、例えばフレームタイミング（５ｍｓｅｃ）の２０回に１回、即ち１００ｍｓｅｃに１回、制御信号（制御信号転送チャネル（ＣＣＨ：Control CHannel））をブロードキャストし、移動局はその制御信号との同期を図ることで無線通信を確立する。

また、移動局と基地局との間のみならず基地局同士もフレームタイミングの同期（フレーム同期）を遂行しなければならない。無線通信システムでは、複数の基地局が同一の無線周波数帯域を利用して複数の移動局との無線通信を実行しているので、各基地局が独立したフレームタイミングで移動局と無線通信を確立してしまうと、電波干渉やフェージングが生じてしまうからである。

また、移動局と基地局との間の電波環境の変化に伴い移動局の接続先基地局を切り換える所謂ハンドオーバが遂行された場合においても、基地局間のフレームタイミングが相異していると、無線信号を有効に取得できず、スムーズなハンドオーバに支障を来してしまう。従って、移動局と基地局との同期の前に、まず複数配される基地局それぞれが同一のフレームタイミングを有するように基地局間でフレーム同期を行う必要がある。かかるフレーム同期は、マスタとなるマスタ基地局では、ＧＰＳ（Global Positioning System）を通じて計算された絶対時間との同期によって遂行され、スレーブとなるスレーブ基地局では、マスタ基地局または他のスレーブ基地局の制御信号への同期によって遂行される。このようにフレーム同期が実行されると、隣接した基地局間における異なるスロット同士の干渉を回避することができる。

また、同一のスロットにおいて異なる基地局が同一の周波数帯域を利用する場合に同様の干渉問題が生じ得る。かかる問題は、複数のセルを、閉クラスタを構成するセルの数よりも少ない数にグループ化し、そのグループ毎に周波数帯域を割り当てる技術（例えば、特許文献１）を用いることで回避できる。また、セルおよびその近隣セルのセクタ内の移動局への送信により生じる干渉を、ビーム切換技術を用いて減少させる技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
特開２００５−０２７１８９号公報 特開２００４−５０８７４４号公報

このようなフレーム同期や、同スロットにおける適切な周波数帯域の選定によって理論上の干渉が回避される。しかし、現実問題として、想定されている以上に距離が離れた基地局から電波の影響を受けることがあり、この場合、たとえフレームタイミングが絶対時間上で完全に同期していたとしても、その距離による伝播遅延が生じてしまう。かかる伝播遅延が、電波干渉やフェージングを補償するために設けられたガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）を超えてしまうと、シンボル間干渉（ＩＳＩ：Internal Symbol Interference）を招くことになる。

このように距離が離れた基地局間では、定期的にブロードキャストされる制御信号が定常的なシンボル間干渉となり、また、ＯＦＤＭＡが採用される無線通信システムにおいて、一方の基地局の全てのサブキャリアまたは複数のサブキャリアからなるサブチャネルに高い変調クラスに基づく高電力が設定された場合、他の基地局はそのシンボル間干渉によって全てのサブキャリアまたはサブチャネルで通信が不能となる。

また、隣接する基地局間でフレーム同期が完了した後、故障や不具合等により所定の基地局のフレームタイミングがずれてしまうと、上述した遠距離の基地局同様、その所定の基地局からの電波が他の基地局のシンボル間干渉と成り得る。

本発明は、このような問題に鑑み、ガードインターバルで想定される距離以上離れた基地局や、フレームタイミングが正常ではない基地局があったとしても、フレームタイミングや送信電力を調整することで、シンボル間干渉を回避し、基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能な無線通信システム、管理装置および無線通信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、本発明の基地局の代表的な構成は、移動局と無線通信を確立可能な複数の基地局と、複数の基地局を管理する管理装置とからなる無線通信システムであって、基地局は、周囲に存在する１または複数の他の基地局をキャリアセンスするキャリアセンス部と、キャリアセンスした１または複数の他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化してモニタリストを生成するリスト生成部と、モニタリストを管理装置に送信する基地局送信部と、を備え、管理装置は、複数の基地局のモニタリストを受信する管理受信部と、複数の基地局から受信したモニタリストに基づいて、複数の基地局から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、導出した変位量を反映した場合の対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算する計算部と、計算後の１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、対象となる基地局のフレームタイミングを導出した変位量分だけ変位させる変位指令部と、を備えることを特徴とする。

各基地局におけるフレームタイミングが絶対時間に対して完全に同期されていたとしても基地局間に距離がある限り、その距離に応じた伝播遅延が生じる。本発明では、複数の基地局間におけるフレームタイミングの差分を集計し、任意の基地局のフレームタイミングを変位させることでその差分が改善するかどうか判断し、変位させることに妥当性を見出せれば、任意の基地局の本来あるべきフレームタイミングに拘わらず、そのフレームタイミングを変位させる。かかる構成により、ガードインターバルで想定される距離以上離れた基地局や、フレームタイミングが正常ではない基地局が存在したとしても、その基地局のフレームタイミングを変位させることで、周囲の基地局を含む総合的に適切なフレームタイミングを形成することができ、シンボル間干渉を回避し、基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

計算部は、１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分の分散が最小となる基地局を、フレームタイミングを変位させる対象としてもよい。例えば、任意の基地局のフレームタイミングを早めるまたは遅延させる方向に変位させた場合に、フレームタイミングの差分が良好になる基地局群と、劣化する基地局群があると、フレームタイミングの変位はその妥当性に欠ける。従って、変位させる方向が一方に偏っている場合、即ちフレームタイミングの差分の分散が最小の場合等所定の条件を満たした基地局をその変位対象とすることで、最小限の処理で基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

計算部は、変位量の絶対値が所定値を超える基地局を、フレームタイミングを変位させる対象としてもよい。本発明の目的は、ガードインターバルによって吸収しきれない伝播遅延の是正である。従って、ガードインターバルによって許容できる範囲の変位量は敢えて反映する必要がなく、変位量の絶対値が所定値を超える（ガードインターバルを逸脱する）基地局をその変位対象とすることで、最小限の処理で基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

リスト生成部は、１または複数の他の基地局それぞれの受信電界強度もリスト化し、計算部は、フレームタイミングの差分を受信電界強度で重み付けして変位量を導出してもよい。

伝播遅延によるシンボル間干渉は、そのフレームタイミングの差と受信電界強度の大きさに依存する。従って、フレームタイミングの差分が大きかったとしても受信電界強度が小さければ他の基地局への影響が少ないことになる。本発明では、受信電界強度によってフレームタイミングに重み付けを行い、受信電界強度も考慮した妥当なフレームタイミングの変位量を導出することができる。

管理装置は、基地局の送信電力を低減させる電力指令部をさらに備えてもよい。フレームタイミングを無作為に変位させると、他の基地局に影響が及んでしまう場合がある。このような状況下では、フレームタイミングを変位させることなく、一方の基地局の送信電力を低減させることで他方の基地局へのシンボル間干渉を低減することができる。

変位指令部は、対象となる基地局から、他の基地局にて受信した電力が所定の電力より小さい場合は、フレームタイミングを変位させないとしてもよい。

本発明はフレームタイミングを変位することを前提としているが、シンボル間干渉が生じない程度に電力が小さい場合、フレームタイミングを変位する必要がない。かかる構成により、不要なフレームタイミングの変位処理を削減し、電力やコストを低減することが可能となる。

本発明にかかる代表的な他の構成は、移動局と無線通信を確立可能な複数の基地局を管理する管理装置であって、複数の基地局から、キャリアセンスした１または複数の他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化したモニタリストを受信する管理受信部と、複数の基地局から受信したモニタリストに基づいて、複数の基地局から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、導出した変位量を反映した場合の対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算する計算部と、計算後の１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、対象となる基地局のフレームタイミングを導出した変位量分だけ変位させる変位指令部と、を備えることを特徴とする。

本発明にかかる代表的な他の構成は、移動局と無線通信を確立可能な複数の基地局と、複数の基地局を管理する管理装置とを用いて、フレームタイミングを調整する無線通信方法であって、基地局は、周囲に存在する１または複数の他の基地局をキャリアセンスし、キャリアセンスした１または複数の他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化してモニタリストを生成し、モニタリストを管理装置に送信し、管理装置は、複数の基地局のモニタリストを受信し、複数の基地局から受信したモニタリストに基づいて、複数の基地局から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、導出した変位量を反映した場合の対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算し、計算後の１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、対象となる基地局のフレームタイミングを導出した変位量分だけ変位させることを特徴とする。

上述した無線通信システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該管理装置、無線通信方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明によれば、ガードインターバルで想定される距離以上離れた基地局や、フレームタイミングが正常ではない基地局があったとしても、フレームタイミングや送信電力を調整することで、シンボル間干渉を回避し、基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

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、本明細書及び図面において、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。

（無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、移動局１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０と、管理装置（ＢＭＳ：Base station Management Server）１５０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００において、ユーザが自身の移動局１１０Ａから他の移動局１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、移動局１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、他の移動局１１０Ｂの位置登録情報を参照し、他の移動局１１０Ｂの無線通信範囲内にある基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、移動局１１０Ａと移動局１１０Ｂの通信を確立する。

ここで、通信相手先となる移動局１１０Ｂが移動すると、移動局１１０Ｂと基地局１２０Ｂとの距離が大きくなり、最終的に基地局１２０Ｂとの無線通信が困難になる。移動局１１０Ｂは、かかる基地局１２０Ｂからの信号の受信電界強度の減衰により無線通信が困難になることを予測し、改めてキャリアセンスを行って受信電界強度の高い基地局１２０Ｃとの無線通信を基地局１２０Ｂに要求する。基地局１２０Ｂがその旨中継サーバ１４０に伝達すると、中継サーバ１４０は、基地局１２０Ｂから基地局１２０Ｃへのハンドオーバを遂行する。

このように各基地局１２０は、移動局１１０との無線通信を確立するため、また、基地局１２０間のハンドオーバを遂行するため、まず他の基地局とフレームタイミングを合わせなければならない。例えば、図１における基地局１２０Ｂをマスタ基地局とした場合、その周囲にある基地局１２０Ａおよび１２０Ｃは、基地局１２０Ｂからの、図中波紋で示された制御信号を受信し、その制御信号に自局のフレームタイミングを合わせてフレーム同期を遂行する。

しかし、このような基地局間のフレーム同期が正常に遂行されたとしても、例えば、基地局１２０Ａと１２０Ｃのように基地局間の距離が離れている場合にはその伝播遅延がガードインターバルを超えてシンボル間干渉を招いてしまう。また、フレーム同期が完了した後、故障や不具合等によりフレームタイミングがずれてしまった基地局も同様にシンボル間干渉を生じ得る。

本実施形態では、フレーム同期が為された基地局１２０の本来のフレームタイミングを、敢えて、さらに調整することで、周囲の基地局１２０を含む総合的に適切なフレームタイミングを形成し、定常的なシンボル間干渉を回避して基地局１２０のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。以下、本実施形態の無線通信システム１００における基地局１２０および管理装置１５０の具体的な構成を述べる。

（基地局１２０）
図２は、基地局１２０の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部２１０と、基地局メモリ２１２と、基地局無線通信部２１４と、基地局有線通信部２１６とを含んで構成される。

基地局制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部２１０は、リスト生成部２２０や変位実行部２２２としても機能する。リスト生成部２２０は、後述するキャリアセンス部２２８によりキャリアセンスされた、周囲に存在する１または複数の他の基地局それぞれにおける、自局とのフレームタイミングの差分および受信電界強度をリスト化してモニタリストを生成する。変位実行部２２２は、モニタリストに基づいて管理装置１５０で計算された変位量分だけ自局のフレームタイミングを変位する。

基地局メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部２１０で処理されるプログラム等を記憶する。

基地局無線通信部２１４は、移動局１１０との例えば、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式やＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式等による無線通信を確立し、移動局１１０との通信状態に応じて、変調方式を適応的に変更する（適応変調）。また、基地局無線通信部２１４は、それぞれ移動局１１０からの信号を受信および送信する基地局受信部２２４および基地局送信部２２６として機能する。基地局受信部２２４は、さらにキャリアセンス部２２８を有し、キャリアセンス部２２８は、周囲に存在する１または複数の他の基地局をキャリアセンスする。基地局送信部２２６は、リスト生成部２２０によって生成されたモニタリストを管理装置１５０に送信する。

基地局有線通信部２１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０や管理装置１５０を含む様々なサーバと接続することができる。

（管理装置１５０）
図３は、管理装置１５０の概略的な構成を示したブロック図である。管理装置１５０は、通信網１３０に接続される複数の基地局１２０を管理し、管理制御部３１０と、管理メモリ３１２と、管理有線通信部３１４とを含んで構成される。

管理制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により管理装置１５０全体を管理および制御する。管理メモリ３１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、管理制御部３１０で処理されるプログラム等を記憶する。

管理有線通信部３１４は、通信網１３０を介して基地局１２０と接続することができる。また、管理有線通信部３１４は、複数の基地局１２０それぞれから送信されるモニタリストを受信する管理受信部３２０としても機能する。

また、上述した管理制御部３１０は、計算部３２２、変位指令部３２４、電力指令部３２６としても機能する。

計算部３２２は、管理受信部３２０を通じて受信されたモニタリストに基づいて、複数の基地局１２０から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、導出した変位量を反映した場合の対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算する。かかるモニタリストからの変位量の導出手順は後ほど詳述する。

上述したように、各基地局１２０におけるフレームタイミングが絶対時間に対して完全に同期されていたとしても、基地局間に距離がある限り、その距離に応じた伝播遅延が生じる。ここでは、複数の基地局間におけるフレームタイミングの差分を集計し、任意の基地局１２０のフレームタイミングを変位させることでその差分が改善するかどうか判断し、変位させることに妥当性を見出せれば、任意の基地局１２０の本来あるべきフレームタイミングに拘わらず、そのフレームタイミングを変位させる。

かかる構成により、ガードインターバルで想定される距離以上離れた基地局１２０や、フレームタイミングが正常ではない基地局１２０が存在したとしても、その基地局１２０のフレームタイミングを変位させることで、周囲の基地局１２０を含む総合的に適切なフレームタイミングを形成することができ、シンボル間干渉を回避し、基地局１２０のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

計算部３２２は、変位量の導出において、１または複数の他の基地局１２０とのフレームタイミングの差分の分散が最小となる基地局を、フレームタイミングを変位させる対象として選択する。

例えば、任意の基地局１２０のフレームタイミングを早めるまたは遅延させる方向に変位させた場合に、フレームタイミングの差分が良好になる基地局群と、劣化する基地局群があると、フレームタイミングの変位はその妥当性に欠ける。従って、変位させる方向が一方に偏っている場合、即ちフレームタイミングの差分の分散が最小の場合等所定の条件を満たした基地局１２０をその変位対象とすることで、最小限の処理で基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

計算部３２２は、さらに、変位量の絶対値が所定値を超える基地局１２０を、フレームタイミングを変位させる対象とする。

計算部３２２の目的は、ガードインターバルによって吸収しきれない伝播遅延の是正である。従って、ガードインターバルによって許容できる範囲の変位量は敢えて反映する必要がなく、変位量の絶対値が所定値を超える（ガードインターバルを逸脱する）基地局１２０をその変位対象とすることで、最小限の処理で基地局のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

計算部３２２は、さらに、フレームタイミングの差分を受信電界強度で重み付けして変位量を導出することもできる。

伝播遅延によるシンボル間干渉は、そのフレームタイミングの差と受信電界強度の大きさに依存する。従って、フレームタイミングの差分が大きかったとしても受信電界強度が小さければ他の基地局１２０への影響が少ないことになる。本実施形態では、受信電界強度によってフレームタイミングに重み付けを行い、受信電界強度も考慮した妥当なフレームタイミングの変位量を導出することができる。

変位指令部３２４は、計算後の複数の基地局間のフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、対象となる基地局のフレームタイミングを導出した変位量分だけ変位させる。

電力指令部３２６は、変位指令部３２４によるフレームタイミングの変位が遂行困難であった場合に、対象となる基地局１２０の送信電力を低減させる。

任意の基地局１２０におけるフレームタイミングを無作為に変位させると、他の基地局１２０に影響が及んでしまう場合がある。このような状況下では、フレームタイミングを変位させることなく、一方の基地局１２０の送信電力を低減させることで他方の基地局１２０へのシンボル間干渉を低減することができる。

また、変位指令部３２４は、対象となる基地局１２０から、他の基地局１２０にて受信した電力が所定の電力より小さい場合に、フレームタイミングを変位させないとしてもよい。

本実施形態ではフレームタイミングを変位することを前提としているが、シンボル間干渉が生じない程度に電力が小さい場合、フレームタイミングを変位する必要がない。かかる構成により、不要なフレームタイミングの変位処理を削減し、電力やコストを低減することが可能となる。

（無線通信方法）
次に、上述した基地局１２０および管理装置１５０を用いてフレームタイミングを調整する無線通信方法を説明する。

図４は、無線通信方法の具体的な処理動作を示したフローチャートであり、図５は、当該無線通信方法が適用される複数の基地局１２０と管理装置１５０との配置例を示した説明図である。

複数の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅは、それぞれ周囲に存在する他の基地局１２０をキャリアセンスし（Ｓ４００）、キャリアセンスした他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化してモニタリストを生成する（Ｓ４０２）。

図６は、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅそれぞれにおけるモニタリストを示した説明図である。かかる基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅは、既に絶対時間上の正規タイミングと図６（ａ）に示す時間差があり、また、各基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ間はそれぞれ図６（ｂ）のような相対距離を有している。以上の条件を踏まえて各基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅにおける他の基地局からの送信信号の相対遅延量（フレームタイミングの差分）を導出すると、図６（ｃ）のようになる。かかるフレームタイミングの差分を含んだ情報をモニタリストとする。

基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅは、このように生成されたモニタリストを管理装置に送信し（Ｓ４０４）、管理装置１５０は、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅからのモニタリストを全て受信する（Ｓ４０６）。

続いて、管理装置１５０は、各基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅからのモニタリストに基づいて、複数の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅそれぞれのフレームタイミングの差分の平均値を導出する（Ｓ４０８）。そして、さらにフレームタイミングの差分の分散を求め（Ｓ４１０）、分散が最小の基地局を変位の対象とする（Ｓ４１２）。なお、本実施形態では、上記フレームタイミングの差分の平均値を、フレームタイミングを変位させるべき変位量とする。

図７は、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅそれぞれのモニタリストの処理を説明するための説明図である。管理装置１５０の計算部３２２は、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅの全てのフレームタイミングの差分を図７（ａ）のように集計する。そして、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ毎に、平均値（図７（ｂ））と分散（図７（ｃ））が求められる。かかる分散は、フレームタイミングの差分の二乗誤差（／ｙ−ｙ_ｎ）^２からσ＝√（１／ｎ×Σ（（／ｙ−ｙ_ｎ）^２））の式を用いて生成する。

本実施形態では、導出された分散のうち、値が最も小さい基地局１２０Ｅが対象として選択される。また、かかる基地局１２０Ｅの平均値（変位量）の絶対値９．７４μｓｅｃが、変位量の所定値、例えば、５μｓｅｃを超えているので、基地局１２０の変位対象となる。

続いて、導出した変位量を対象となる基地局１２０Ｅに反映して、この基地局１２０Ｅと複数の他の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄとのフレームタイミングの差分を計算する（Ｓ４１４）。すると、図７（ｄ）のようにフレームタイミングの差分が修正される。ここで、計算後の複数の他の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄとのフレームタイミングの差分が計算前より改善しているか否か判断され（Ｓ４１６）、改善が見込まれるようであれば、対象となる基地局１２０Ｅのフレームタイミングを、導出した変位量分だけ変位させる（Ｓ４１８）。また、フレームタイミングの変位によっては改善が困難と判断されると、対象となる基地局１２０Ｅの送信電力を低減させる（Ｓ４２０）。

図５、６、７では、基地局１２０Ｅのみが他の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄと離隔した例を示している。このような基地局１２０Ｅは、例えば、当該無線通信システム１００のサービスを開始する地域や僻地等に存在する。本実施形態においては、基地局１２０の正規のタイミングからはずれるものの、他の基地局１２０に影響しなければそのフレームタイミングを例えば９．７４μｓｅｃ早める方向に調整する。

このとき、基地局１２０Ｅ以外の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄは、フレームタイミングの差分が改善するが、逆に基地局１２０Ｅでは、フレームタイミングの差分の絶対値が大きくなる。管理装置１５０の電力指令部３２６は、基地局１２０Ｅ以外の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄのうち、当該基地局１２０Ｅに影響があると考えられる基地局、例えば基地局１２０Ｃの送信電力を低減させる。

また、フレーム同期が完了した後、故障や不具合等によりフレームタイミングがずれてしまった基地局に対しても当該無線通信方法を適用することができる。

図８は、他の例における基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅそれぞれにおけるモニタリストを示した説明図であり、図９は、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅそれぞれのモニタリストの処理を説明するための説明図である。例えば、図５のような基地局１２０の配置（但し、基地局１２０Ｅと他の基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄとの相対距離は上述した例より短い。）において、図８（ａ）、（ｂ）のような状況下では、各基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅにおける他の基地局からの送信信号の相対遅延量（フレームタイミングの差分）を示したモニタリストは、図８（ｃ）のようになる。

管理装置１５０の計算部３２２は、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅの全てのフレームタイミングの差分を図９（ａ）のように集計し、基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ毎に、平均値（図９（ｂ））と分散（図９（ｃ））が求められる。ここでは、導出された分散のうち、値が最も小さい基地局１２０Ａが対象として選択される。

計算部３２２は、このように導出した変位量９．０５μｓｅｃを対象となる基地局１２０Ａに反映して、この基地局１２０Ａと複数の他の基地局１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅとのフレームタイミングの差分を計算する。すると、図９（ｄ）のようにフレームタイミングの差分が修正され、計算後の複数の他の基地局１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅとのフレームタイミングの差分が計算前より改善しているので、対象となる基地局１２０Ａのフレームタイミングを、導出した変位量分だけ変位させる。

以上説明したように、かかる無線通信方式においても、ガードインターバルで想定される距離以上離れた基地局１２０や、フレームタイミングが正常ではない基地局１２０があったとしても、フレームタイミングや送信電力を調整することで、シンボル間干渉を回避し、基地局１２０のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。

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、本発明は係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。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、基地局間のフレームタイミングを調整する無線通信システム、基地局、管理装置および無線通信方法に利用することができる。

無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 管理装置の概略的な構成を示したブロック図である。 無線通信方法の具体的な処理動作を示したフローチャートである。 無線通信方法が適用される複数の基地局と管理装置との配置例を示した説明図である。 基地局それぞれにおけるモニタリストを示した説明図である。 基地局それぞれのモニタリストの処理を説明するための説明図である。 他の例における基地局それぞれにおけるモニタリストを示した説明図である。 基地局それぞれのモニタリストの処理を説明するための説明図である。

符号の説明

１００ …無線通信システム
１１０ …移動局
１２０ …基地局
１５０ …管理装置
２２０ …リスト生成部
２２２ …変位実行部
２２６ …基地局送信部
２２８ …キャリアセンス部
３２０ …管理受信部
３２２ …計算部
３２４ …変位指令部
３２６ …電力指令部

Claims (8)

1. 移動局と無線通信を確立可能な複数の基地局と、該複数の基地局を管理する管理装置とからなる無線通信システムであって、
   前記基地局は、
   周囲に存在する１または複数の他の基地局をキャリアセンスするキャリアセンス部と、
   前記キャリアセンスした１または複数の他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化してモニタリストを生成するリスト生成部と、
   前記モニタリストを前記管理装置に送信する基地局送信部と、
   を備え、
   前記管理装置は、
   前記複数の基地局の前記モニタリストを受信する管理受信部と、
   前記複数の基地局から受信した前記モニタリストに基づいて、該複数の基地局から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、該導出した変位量を反映した場合の前記対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算する計算部と、
   前記計算後の１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、前記対象となる基地局のフレームタイミングを前記導出した変位量分だけ変位させる変位指令部と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記計算部は、１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分の分散が最小となる前記基地局を、フレームタイミングを変位させる対象と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. 前記計算部は、変位量の絶対値が所定値を超える基地局を、フレームタイミングを変位させる対象と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。
4. 前記リスト生成部は、前記１または複数の他の基地局それぞれの受信電界強度もリスト化し、
   前記計算部は、前記フレームタイミングの差分を前記受信電界強度で重み付けして前記変位量を導出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 前記管理装置は、基地局の送信電力を低減させる電力指令部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
6. 前記変位指令部は、前記対象となる基地局から、他の基地局にて受信した電力が所定の電力より小さい場合は、フレームタイミングを変位させないことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
7. 移動局と無線通信を確立可能な複数の基地局を管理する管理装置であって、
   前記複数の基地局から、キャリアセンスした１または複数の他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化したモニタリストを受信する管理受信部と、
   前記複数の基地局から受信した前記モニタリストに基づいて、該複数の基地局から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、該導出した変位量を反映した場合の前記対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算する計算部と、
   前記計算後の１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、前記対象となる基地局のフレームタイミングを前記導出した変位量分だけ変位させる変位指令部と、
   を備えることを特徴とする管理装置。
8. 移動局と無線通信を確立可能な複数の基地局と、該複数の基地局を管理する管理装置とを用いて、フレームタイミングを調整する無線通信方法であって、
   前記基地局は、
   周囲に存在する１または複数の他の基地局をキャリアセンスし、
   前記キャリアセンスした１または複数の他の基地局それぞれにおける自局とのフレームタイミングの差分をリスト化してモニタリストを生成し、
   前記モニタリストを前記管理装置に送信し、
   前記管理装置は、
   前記複数の基地局の前記モニタリストを受信し、
   前記複数の基地局から受信した前記モニタリストに基づいて、該複数の基地局から制御対象となる基地局を１つ選択し、対象となった１つの基地局についてフレームタイミングを変位させるべき変位量を導出し、該導出した変位量を反映した場合の前記対象となる基地局に関して１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分を計算し、
   前記計算後の１または複数の他の基地局とのフレームタイミングの差分が計算前より改善していれば、対象となる基地局のフレームタイミングを前記導出した変位量分だけ変位させることを特徴とする無線通信方法。

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