JP4946113B2

JP4946113B2 - 同期装置

Info

Publication number: JP4946113B2
Application number: JP2006076948A
Authority: JP
Inventors: 優竹中; 一雄矢野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: JP2007258792A

Description

本発明は無線基地局（親局）が無線ゾーンを構成し、その無線ゾーンの中に位置する複数の無線端末（子局）と通信を行う移動体通信システムにおける無線基地局の同期装置に関するものである。

近年携帯電話等の移動体通信が普及しているがその通話品質の安定が重要である。特に無線ゾーンの外縁部においては無線基地局（親局）と無線端末（子局）との距離が離れるため、送信する電波が到達するときには減衰して弱くなり、ノイズやフェージングの影響を顕著に受けてフレーム同期を安定的に取るのが困難になる。そのため、フレーム同期回路の性能を向上させてより安定に受信できる（無線ゾーンの実効エリアを広げる）ことが必要である。都市部では無線基地局（親局）の数を増やして無線ゾーンを重ね合わせ、不安定なエリアをなくすことで対策しているが非都市部のような例えばオムニ構成の無線ゾーンを有する場合には前述の対策はとれず、無線基地局自体の性能向上により無線ゾーンの実効エリアを拡大する対策を行う必要がある。

従来は、受信信号の電力値を測定し、電力値の大きさによってフレーム同期回路の保護段数を設定変更する、あるいは受信信号のビット誤り率を測定し誤り率に応じてフレーム同期回路の保護段数を設定変更するという方式で受信電力値の低下やビット誤り率の増大に対して同期確立が困難になったり同期外れが起こりやすくなるのを防止していた。

より具体的に図を用いて背景技術となる同期装置を次説する。図７に背景技術のフレーム同期装置のブロック構成図を示す。３０１はアンテナ、３０２は受信増幅部を示す。３０３は復調部を示す。ここで受信した電波をアナログ信号からデジタル信号に変換しフレーム同期回路に信号を送出する。３０４は電力測定部であり受信した信号の電力（大きさ）を測定する。３０５は受信した信号のビット誤り率を測定するビット誤り率測定部である。３０７は受信したデジタル信号を、シリアルからパラレルに変換するＳＰレジスタ部であり、３０８にてフレーム同期信号パターンとの一致検出を行う。パターンが一致するとフレーム周期ごとにパルスが出る。３１０は無線基地局内のタイミングを作成する、フレームカウンタであり、フレーム周期ごとにフレームタイミング信号を生成する。３０９は比較器であり、受信した信号でフレーム同期パターンを検出したパルスと、３１０のフレームカウンタで生成するパルスの位相比較を行う。位相が一致すると周期的に一致パルスが出力される。３１２は一致パルスの数を計数する一致カウンタであり、３１３は不一致の数を計数する不一致カウンタである。３１１は３１０のフレームカウンタへのリセット入力を禁止するゲートであり、同期確立中は禁止動作となりリセットをしないようにする。同期がとれていないときは禁止ゲート３１１は開放になりフレームカウンタ３１０にリセット信号が入る。３１２は一致カウンタであり、所定の保護段数に設定されて動作し、設定した段数の一致パルスをカウントアップすると同期が確立したと判断し、同期確立ステータスを出力する。３１３は不一致カウンタであり、所定の保護段数に設定されて動作する。設定した段数の不一致パルスをカウントアップすると同期が外れたと判断し、同期外れステータスを出力する。３０６は保護段数決定部であり、３０４の電力想定部から電力値情報と、３０５のビット誤り率測定部から誤り率情報とを入力し、その値によって最適な前方保護段数と後方保護段数を決定し、設定値を３１２の一致カウンタと３１３の不一致カウンタに出力する。

背景技術のフレーム同期回路では、保護段数の決定要因が受信電力値とビット誤り率の２つであり、無線基地局との距離に比例して値が変動する。無線基地局の近くでは受信電力も大きく誤り率も良好であり、そのために保護段数は前方保護段数も後方保護段数も小さく設定されるのが通常である。無線基地局に距離が近いことで電波環境も安定していることから保護段数そのものは大きくする必要はない。無線基地局から遠く離れる場合は受信電力も小さくなり誤り率も劣化する。そのため、保護段数は逆に大きい値に設定するのが通常である。引き込みにくく外れにくいという設定にする。

図８に背景技術のフレーム同期装置の処理フローチャートを示す。装置の電源投入時には保護段数の初期値を設定する（ステップ４０１）。次にフレーム同期のステータスを確認し、フレーム同期が確立しているか、外れているかにより処理が別れる（ステップ４１１）。フレーム同期が外れている場合は、フレームカウンタ３１０へのリセット入力を禁止ゲート３１１を開放して許可する（ステップ４２１）。同期パターンが一回でも検出されるとそのパルスでフレームカウンタ３１０がリセットされる（ステップ４３１）。一方、並行して受信電力測定とビット誤り率を測定し（ステップ４４１、４４２）、その情報によって保護段数の値を決定して設定する（ステップ４４３、ステップ４４４）。受信電力が大きい、または、かつ、誤り率が良好な場合には保護段数は小さい方向に決定する。受信電力が小さい、又は、かつ誤り率が劣化している場合は保護段数は大きい方向に決定する。

次に一致カウンタで一致数を計数する（ステップ４４５）。一致数が設定した後方保護段数の値を超えるか否かを判断する（ステップ４４６）。一致数が設定した後方保護段数の値を超えれば同期確立と判断し、同期確立ステータスを出力する（ステップ４５１）。一致数が設定した後方保護段数の値を超えなければステップ４４１に戻る。

同期確立と判断された場合、または、前記ステップ４１１で同期確立であると判断された場合に、フレームカウンタ３１０へのリセットを禁止するように禁止ゲート３１１が閉じ（ステップ５０１）、フレームカウンタ３１０は同期した状態で自走する。受信電力測定とビット誤り率を測定し（ステップ５１１、５１２）、その情報によって保護段数の値を決定して設定する（ステップ５１３、ステップ５１４）。不一致カウンタ３１３で不一致の数を計数（ステップ５１５）、監視して設定した前方保護段数の値になるまで状態を維持する。不一致数が設定した前方保護段数の値を超えるか否かを判断する（ステップ５１６）。不一致数が設定した前方保護段数の値を超えれば同期確立と判断し、同期外れステータスを出力し（ステップ５２１）、ステップ４２１に戻る。不一致数が設定した前方保護段数の値を超えなければステップ５１３に戻る。不一致カウンタ３１３がカウントアップしたら同期が外れたと判断し、再度、禁止ゲート３１１を開放し、同期引き込みに移行する。
上説した背景技術のフレーム同期装置と略同一のフレーム同期装置が、特開平５−３２７６８８号公報に開示されている。相違点は、具体的構成態様の微小な差を除き、受信レベル及びビット誤り率に基づき保護段数だけでなく相関しきい値も変更している点である。
特開平５−３２７６８８号公報

無線端末（子局）が移動する移動体通信システムにおいては無線ゾーンの外縁部に無線端末（子局）が位置する場合には無線基地局（親局）の受信環境が劣化するため、無線ゾーンの外縁部では距離が遠く離れることで受信電力が減衰して小さくなると同時にノイズやフェージングの影響を強く受けるようになり、フレーム同期信号を安定的に連続して受信することは困難な環境になる。背景技術では受信電力が小さくなりビット誤り率が増大した環境では保護段数の設定を大きいほうに設定するように働くため、同期外れの状態から同期を確立する場合は連続して同期パターン検出ができないためになかなか同期が取れない、あるいは、フェージングにより本来の信号ではなく、副次的な信号に誤同期してしまうという課題を有する。容易推考の解決方法として、無線端末（子局）が無線基地局（親局）に近づいて受信電力を上げるか、送信電力そのものを増大させることが考えられるが、問題の根本的な解決にはならない。

本発明は無線端末（子局）が無線ゾーンの外縁部領域に位置する場合の無線基地局（親局）の受信フレーム同期機能の性能向上を目的とするもの、また、盆地のような山岳反射の強い無線ゾーンで強い副次波が到来するような受信が困難な環境下における無線基地局（親局）の受信フレーム同期機能の性能向上を目的とするものである。具体的には以下に示すことを目的とする。

１）無線ゾーンの外縁部において、無線基地局（親局）が無線端末（子局）から受信した電波が弱く、フェージングの影響を顕著にうける環境下において、受信フレーム同期が繰り返し確立したり外れたりして通話が断続的に途切れ、また、回線そのものが切断されることを防止する。

２）無線ゾーンが盆地のような山岳反射の強いエリアに配置され、強い副次波が断続的に到来するような環境下では主信号波と副次波に交互に同期引き込みを繰り返し、安定なフレーム同期の確立および維持ができなくなることを防止する。

［１］例えば移動体通信システムの無線基地局のように親局が無線ゾーンを構成し、複数の子局と信号の送受信を行ない、上り方向（子局から親局へ）の信号送受信で親局が子局からの無線信号を受信し、フレーム同期を取る場合に、同期確立する前と同期確立した後で同期回路の保護段数の設定をリアルタイムに変更し、一旦、同期が確立したら前方保護段数の設定を大きくして同期が外れにくくすることを特徴とするフレーム同期回路。
［２］受信電力を測定する場合、特に受信電力が弱い場合には受信電力測定をタイミングを前後にずらしてサーチし、最大受信電力のタイミングを見つけてそのタイミングで同期を取ることを特徴とするフレーム同期回路。
［３］前記［１］および［２］の両方を備えたことを特徴とするフレーム同期回路。

フレーム同期回路の前方保護段数、後方保護段数の設定において、例えば、デフォルト値前方保護段数３段、後方保護段数３段とした場合、フレーム同期引き込みを始めるときには、前方保護段数３段、後方保護段数２段に設定変更する。後方保護段数が２段なのでフレーム同期パターンを２周期連続で検出できたらフレーム同期が確立したというステータスになる。そして、フレーム同期が確立したら前方保護段数１０段、後方保護段数３段に設定変更する。前方保護段数が１０段になると１０周期連続してフレーム同期パターンが検出されない限りは同期が外れたとはみなさない。ところで、弱電界のような環境下ではフェージングのために主信号の電波の増減が激しくなる。この主信号の電波の増減に忠実に受信のフレーム同期動作を反応させていては同期確立と同期外れを短期間に頻繁に繰り返すために通話品質が極端に劣化する。このような場合でも主信号のタイミング位相は一定しておりほぼ変わらず、フェージングで同期パターンが欠落することがあっても同一位相のタイミングで受信を継続していればそこに復帰するのは確実なため、一旦受信同期が確立したら同期外れの感度を落とす（後方保護段数を大きくする）ことで通話品質の改善が可能となる。

受信電力の閾値をあらかじめ設定する。閾値の設定は、上り受信信号にノイズやフェージングの影響が顕著に現れる領域かどうかで決める。閾値以上の場合は受信電力の大きさがノイズやフェージングの影響をあまり受けない程度の十分な受信電力が期待できる場合であり、閾値以下の場合はノイズやフェージングの影響を顕著に受ける程度の受信電力値が小さい場合である。まず、受信電力値を計測し、受信電力値が閾値以上か、以下なのかを識別する。受信電力が閾値以下の場合には、フェージングによるタイミングがずれた副次的な信号が複数存在するのでそのなかから本来受信すべき主信号を選択するように位相タイミングをずらしながら受信電力のサーチを行う。サーチしながらサンプリング点ごとに受信電力値を計測しつつその計測した値をメモリに格納する。サーチが１周期終了したらメモリの情報を解析し、電力ピーク点を探す。次に電力ピーク点でのタイミングに固定しそのタイミングでフレーム同期を行うことで主信号を安定的に捉え、ひいてはフレーム同期動作の性能向上が可能となる。

（１）本発明に係る同期装置は、無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期装置であって、フレームの同期が確立している場合に、前方保護段数設定値を増加させる前方保護段数設定手段を含むものである。

このように本発明によれば、フレームの同期が確立している場合に前方保護段数設定値を増加させるので、不一致カウンタが相当数大きくならないとフレーム同期していないとしないために受信電波レベルの低いときにフレーム同期外れにならずフレーム同期確立のための処理を行なうのではなくフレーム同期しているとして上位層に情報を出力して安定したフレーム同期の確立および維持を実現することができるという効果を奏する。
同期装置としたが、同期回路、同期デバイスと捉えることもできる。

フレームの同期が確立している場合とは、装置が起動したばかりでフレームの同期が確立していない状態からフレームの同期が確立している状態に移行した場合と、フレームの同期が外れた状態からフレームの同期が確立している状態に移行した場合がある。このようにフレームの同期が確立した状態に移行し、前方保護段数設定値を増加させ、フレームの同期のための処理を行う。

（２）本発明に係る同期装置は、無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期装置であって、フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定手段を含むものである。
このように本発明によれば、フレームの同期が確立していない場合に後方保護段数設定値を減少させるので、一致カウンタが大きくならなくともフレーム同期しているとするために受信電波レベルの低いときであってもフレームの同期が確立し易く上位層に情報を出力して安定したフレーム同期の確立および維持を実現することができるという効果を奏する。

（３）本発明に係る同期装置は必要に応じて、フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定手段をさらに含むものである。

（４）本発明に係る同期装置は必要に応じて、受信電波の出力値を検出する手段と、
検出した受信電波の出力値が所定閾値以下か否かを判断する手段とを新たに含み、検出した受信電波の出力値が所定閾値以下である場合に、前記前方保護段数設定手段及び／又は後方保護段数設定手段を動作させ、検出した受信電波の出力値が所定閾値以下でない場合に、前記前方保護段数設定手段及び／又は後方保護段数設定手段を動作させないものである。
このように本発明によれば、受信電波が悪い環境において前記（１）ないし（３）の保護段数設定手段を動作させるので、受信電波レベルの高い環境においては保護段数設定手段が動作することなく上位層には誤情報を出力することなく高品質の通話を実現することができるとともに、受信電波レベルの低い環境においては保護段数設定手段が動作してできる限り上位層に情報を出力するようにして通話の途切れを防止することができるという効果を有する。ここで、通話としたがサービスの一例に過ぎない。

（５）本発明に係る同期装置は必要に応じて、装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる手段とを含むものである。
このように本発明によれば、現在の復調同期タイミングと現在の復調同期タイミングと他位相のタイミングでそれぞれ受信電波の出力値を検出し、最も高い受信電波の出力値のタイミングを装置の復調同期タイミングとするので、副次波やフェージングが生じていたとしても復調同期を正しくとることができるという効果を奏する。
受信電波の出力値とは、電波の電力値、受信レベル等である。
復調同期タイミングと他位相のタイミングは１つ以外に複数あってもよい。後説の実施形態においては２つとして説示している。

（６）本発明に係る同期装置は必要に応じて、装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる手段とをさらに含むものである。

（７）本発明に係る同期方法は、無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期方法であって、フレームの同期が確立している場合に、前方保護段数設定値を増加させる前方保護段数設定工程と、フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定工程とを含むである。
このように本発明は方法としても把握することができる。

（８）本発明に係る同期方法は、装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する工程と、装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する工程と、検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる工程とを含むである。
このように本発明は方法としても把握することができる。
これら前記の発明の概要は、本発明に必須となる特徴を列挙したものではなく、これら複数の特徴のサブコンビネーションも発明となり得る。

（本発明の第１の実施形態）
［１．非都市部及び都市部の移動体通信システムの構成］
図１に移動体通信システムの構成例を示す。非都市部でのオムニ構成例であり、無線基地局（親局）単独で１つの無線ゾーンを形成する。１０１は無線基地局（親局）であり、１０２は無線ゾーンを示す。１０３ないし１０９は無線端末（子局）を示す。１１０は無線ゾーンの外縁部（２つの円で挟まれた領域）を示す。

無線端末（子局）１０３、１０４は無線ゾーンの中にすっぽり入っているので良好な無線通信が出来る。無線端末（子局）１０６、１０７、１０８は無線ゾーンの外縁部１１０に位置しており、無線基地局（親局）１０１からの距離があるために電波減衰のためノイズやフェージングの影響を受け受信できるか出来ないかの限界にある。無線端末（子局）１０５、１０９は完全に無線ゾーンの外にいるため無線基地局（親局）１０１と通信することはできない。

図２に移動体通信システムの構成例を示す。主に都市部での構成例であり、複数の無線基地局（親局）が隣接して配置され、無線基地局の無線ゾーンが切れ目無く一部重なり合うように構成されている。２０１、２０２、２０３は無線基地局（親局）であり各々無線ゾーンを形成する。２０４は無線基地局２０１の無線ゾーンである。２０５は無線基地局（親局）２０２の無線ゾーンである。２０６は無線基地局（親局）２０３の無線ゾーンである。２０７ないし２１４は無線端末（子局）であり、そのうち無線端末（子局）２０７ないし２１２はそれぞれどこかの無線ゾーン内に位置しているため、属する無線ゾーンの無線基地局（親局）２０１、２０２、２０３と通信することが出来る。無線端末（子局）２１３，２１４はどの無線ゾーン内にも位置していないため、無線基地局（親局）２０１、２０２、２０３と通信することは出来ない。

複数の無線ゾーンが隣接し合う領域では、ひとつの無線基地局（親局）から距離が離れていって電波が減衰して通信できなくなっても隣接する違う無線基地局（親局）の無線ゾーン内に入ることになるので、通信する無線基地局（親局）を変えることでシステム的には通信を継続することが出来る。しかしながら、ひとつの無線基地局（親局）で構成する、例えばオムニ構成局の無線ゾーンの場合は無線端末（子局）が移動して無線基地局（親局）から離れていき、無線ゾーンの外に出てしまえば通信することは出来ない。本発明の目的の一つは、後者の場合に無線ゾーンにおける無線基地局（親局）の受信性能、特にフレーム同期の性能向上を図ることで無線ゾーンを実効的に拡張することである。

［２．同期装置の構成］
図３に本実施形態に係るフレーム同期装置のブロック構成図を示す。１はアンテナ、２は受信増幅部であり、３は復調部を示す。４は受信電力測定部であり、５は電力ピーク位相サーチ部である。ここでは復調部３からもらった受信抽出クロックをもとに、例えば３位相のクロックを生成する。位相は、−△ｔ、±０、＋△ｔの位相で示す。その３位相のクロックで電力測定部４を駆動し、３位相での電力を測定する。測定結果はサーチ部を経由してメモリ６に格納する。３位相の電力値を測定したら、そのなかで最大値はどの位相かを検出し、それにより復調する位相タイミングを決定する。決定した位相タイミングのクロックは復調部３に分配され以後復調部３はそれをマスタクロックとして動作し、デジタル信号に変換してフレーム同期回路に信号を供給する。

７はシリアル信号をパラレル信号に変換するＳＰレジスタ(Serial Parallel Register)であり、８のパターン一致検出部で同期パターン検出を行う。一致検出されるとパルスを９の比較器に出力する。１０は装置内のタイミングを決めるフレームカウンタでありフレームパルスをその周期ごとに出力する。比較器９で受信したフレーム同期パルスと現在の装置のフレーム同期パルスの位相比較を行い、一致したらパルスを出力する。１１はフレームカウンタへのリセットを制御する禁止ゲートであり同期確立中はゲートが閉じ、同期外れ中はゲートを開放する。
１２は一致パルスの計数を行う一致カウンタであり、１３は不一致パルスの計数を行う不一致カウンタである。
１４は一致カウンタおよび不一致カウンタでの計数値を決める保護段数決定部である。保護段数決定部１４は、同期外れ中は一致カウンタ１２の後方保護段数を小さくする方向に動く。同期確立中は不一致カウンタ１３の前方保護段数を大きくする方向に動く。つまり、同期引き込みし易く、同期が外れにくい、という方向に動く。

［３．同期装置の動作］
［３．１同期装置の全体動作］
図４に本実施形態に係るフレーム同期装置の処理フローチャートを示す。受信増幅部２からの信号で受信電力測定部４が受信電力を測定し、その測定値をもとに電力ピーク位相サーチ部５で電力値が最大になるタイミング位相を決定し、決定したタイミング位相のクロックを復調部３に戻し、以後の処理をそのクロックで行う（定義済み処理ステップ１００。詳細は後説する）。次に、保護段数の初期設定を行う（ステップ２０１）。なお、このステップ２０１の処理は図４に示すように、ステップ１００前に実行することもできる。そして、フレーム同期が外れているか否かを識別する（ステップ２１１）。以後、フレーム同期確立中の場合とフレ−ム同期が外れている場合で処理は異なる。フレーム同期が確立していない場合は、フレームカウンタ１０へのリセットを制御する禁止ゲート１１を開放し（ステップ２２１）、リセットできるようにする。同期パターンが比較器９で検出されたらフレームカウンタ１０をリセットする（ステップ２２２）。保護段数決定部１４においては、同期ステータス情報を取り込む（ステップ２３１）。その同期ステータス情報によって保護段数をどのように設定するかを決定し、保護段数決定部１４で決定された前方保護の保護段数設定値、後方保護の保護段数設定値は一致カウンタ１２と不一致カウンタ１３に出力されて保護段数を設定する（定義済み処理ステップ３００。詳細は後説する）。比較器９での位相比較の結果、一致カウンタ１２は一致パルスを計数し（ステップ２４１）、一致回数が設定された後方保護段数より大きいか否かを判断する（ステップ２５１）。一致回数が後方保護段数より大きい場合には一致カウンタ１２が同期確立ステータスを出力し（ステップ２６１）、同期確立したと判断する。前記ステップ２５１で一致回数が後方保護段数より大きくない場合には前記ステップ２２１に戻る。なお、前記比較器９での位相比較の後に、禁止ゲートが開放されているためフレームカウンタのタイミングが更新可能となっている。

ステップ２６１で同期が確立後又は前記ステップ２１１でフレーム同期確立中と識別された後に、禁止ゲート１１を閉鎖し（ステップ４０１）、フレームカウンタ１０のリセットを禁止する。保護段数決定部１４においては、同期ステータス情報を取り込む（ステップ４１１）。保護段数設定部１４は同期のステータスが同期確立に変化したことを検知して前方保護段数を大きい方向に設定変更する（定義済み処理ステップ３００。詳細は後説する）。不一致カウンタ１３にて以後不一致回数を監視し（ステップ４２１）、不一致回数が設定された前方保護段数より大きいか否かを判断する（ステップ４３１）。一致回数が前方保護段数より大きい場合には不一致カウンタ１３が同期外れステータスを出力し（ステップ４４１）、同期外れと判断して前記ステップ２１１に戻る。つまり、カウントアップしたら同期が外れたと認識して同期外れステータスを上げて禁止ゲート１１を開放し、再度、同期引き込み動作に入る。前記ステップ４３１で一致回数が前方保護段数より大きくない場合には、前記ステップ４１１に戻る。

［３．２同期装置の受信電力のピーク位相サーチ詳細動作］
図５に本実施形態に係るフレーム同期装置の電力ピーク位相サーチの詳細処理フローチャートを示す。最初に複数のサンプリング周期を設定する。ここでは例として３位相を設定したと想定する。受信部より抽出したクロックタイミングそのものを±０位相と定義する。さらに、マイナス側に−△ｔタイミングをずらしたタイミングと、プラス側に＋△ｔタイミングをずらした場合の全部で３位相を定義する。３位相のタイミングクロックの作成は、受信部から抽出したクロックをリファレンスとしたＰＬＬ部で生成する。次に、３位相それぞれを順番に受信増幅部２に送出し、そのクロックで受信部を駆動して受信電力を計測する。計測値はメモリ６に格納する。まず−△ｔタイミングで電力測定を行い計測値をメモリ６に格納する。次に±０位相タイミングで受信電力を計測し、計測値をメモリ６に格納する。最後に＋△ｔタイミングで受信電力を計測し、計測値をメモリ６に格納する。３位相の電力をひととおり計測したら次にそのなかで最大電力がどの位相タイミングかを識別し、マスタクロックとして選択する。選択したクロックを復調部３にフィードバック送信し、復調部３は以後そのタイミングで動作し、復調処理を行う。

図５に即して説明すると、電力ピーク位相サーチ部５がΔｔを初期設定する（ステップ１０１）。現在の取り扱い周波数帯域に合わせてΔｔは設定すればよい。電力ピーク位相サーチ部５が復調部３から受信信号の抽出クロックを取り込む（ステップ１１１）。電力ピーク位相サーチ部５内のＰＬＬがロックする（ステップ１２１）。電力ピーク位相サーチ部５内のＰＬＬを用いて３位相（−Δｔ、±０、＋Δｔ）に合致した出力信号を出力可能とする（ステップ１３１）。まず、電力ピーク位相サーチ部５はＰＬＬからの−Δｔでの出力信号を受け、受信電力測定部４で電力値を測定し（ステップ１４１）、メモリ６に格納する（ステップ１４２）。電力ピーク位相サーチ部５はＰＬＬからの±０での出力信号を受け、受信電力測定部４で電力値を測定し（ステップ１４３）、メモリ６に格納する（ステップ１４４）。電力ピーク位相サーチ部５はＰＬＬからの＋Δｔでの出力信号を受け、受信電力測定部４で電力値を測定し（ステップ１４５）、メモリ６に格納する（ステップ１４６）。電力ピーク位相サーチ部５が３位相の中で最大値の電力値をもつ位相を特定して選択する（ステップ１４７、１４８）。電力ピーク位相サーチ部５が復調部３にクロックを分配配信し（ステップ１５１）、復調部３は配信されたクロックのタイミングで動作する。
なお、ここでは３位相のみについて説明したが、２位相、４位相以上であってもよい。

［３．３同期装置の保護段数の設定詳細動作］
図６に本実施形態に係るフレーム同期装置の保護段数設定の詳細処理フローチャートを示す。この図６を用いて前記定義済み処理ステップ３００を説明する。保護段数決定部１４は同期ステータスを取り込み（ステップ３０１）、同期確立中なのか同期外れ中なのかを識別する（ステップ３１１）。同期外れ中の場合は、後方保護段数を小さくなる方向に決定する（ステップ３２１）。アイドル時間を設け、処理遅延にかかる時間を見込んで一定時間の間をおく（ステップ３２２）。一致カウンタ１２の後方保護段数が指示した設定値どおりになったかどうか確認し（ステップ３３１）、変更されてない場合は設定変更処理を行う（ステップ３３２）。既に指示した設定値どおりであれば設定変更処理はしない。

前記ステップ３１１で同期確立中の場合は、保護段数決定部１４が不一致カウンタの前方保護段数を大きくする方向に決定する（ステップ３４１）。処理遅延時間を見込んで一定時間の間をおく（ステップ３４２）。不一致カウンタ１３の前方保護段数設定値を読みに行き、設定値が指示したとおりの値かどうかを確認する（ステップ３５１）。指示した値でない場合は設定値を変更処理する（ステップ３５２）。既に指示したとおりの設定値であるときは設定変更処理はしない。
なお、前記ステップ３２２及び３４２の２周期空転遅延をしない構成にすることもできる。また、後方保護段数を減少させるときに前方保護段数を初期値に戻す構成にすることもできる。さらに、前方保護段数を増加させるときに後方保護段数を初期値又は減少した値にすることもできる。

［４．実施形態の効果］
以上説明したように本実施形態によれば無線ゾーンの外縁部における無線基地局（親局）のフレーム同期性能を向上させることができ、通話が可能となる無線ゾーンの限界を拡大することができる。
具体的には従来の無線ゾーンの外縁部でみられるような弱電界環境に起因するノイズやフェージングによる上り通信回線の同期確立および同期の維持をより安定にすることができ、通話中の音声の途切れが頻繁に生じないように改善することができると共に発着呼の成功確率も改善する効果がある。
また、特に無線ゾーンが盆地のような山岳反射の強い場所で構成される場合に反射による副次波への誤同期を防ぎ、安定的に上り回線の同期引き込みと同期維持を行える効果がある。

（その他の実施形態）
［電力ピーク位相サーチの同期外れ時の実行］
前記第１の実施形態においては、前記ステップ４４１の同期外れとなった場合に電力ピーク位相サーチ（ステップ１００）を実行してステップ２２１に戻る構成にすることもでき、同期外れという状態に移行して再度電力ピーク位相サーチして正確に復調同期を合致させる。具体的には、不一致カウンタ１３からの同期外れステータスを電力ピーク位相サーチ部５にも出力し、電力ピーク位相サーチ部５がこの出力を受けて動作する。
この他、所定時間毎、所定フレーム数処理毎に電力ピーク位相サーチを実行する構成にすることもできる。

［電波の受信レベルに応じたモード変更］
電波の受信レベルが所定レベル未満である場合に図４、図５及び図６が示す前記第１の実施形態の同期装置のように動作し、電波の受信レベルが所定レベル以上である場合に図８が示す背景技術の同期装置のように動作する構成にすることもできる。このとき、電力ピーク位相サーチは背景技術の同期装置の動作においても実行することが望ましい。
以上の前記各実施形態により本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は実施形態に記載の範囲には限定されず、これら各実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。そして、かような変更又は改良を加えた実施の形態も本発明の技術的範囲に含まれる。このことは、特許請求の範囲及び課題を解決する手段からも明らかなことである。

［付記］上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期装置であって、フレームの同期が確立している場合に、前方保護段数設定値を増加させる前方保護段数設定手段を含む同期装置。

（付記２）
無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期装置であって、フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定手段を含む同期装置。

（付記３）
フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定手段をさらに含む前記付記１に記載の同期装置。

（付記４）
受信電波の出力値を検出する手段と、検出した受信電波の出力値が所定閾値以下か否かを判断する手段とを新たに含み、検出した受信電波の出力値が所定閾値以下である場合に、前記前方保護段数設定手段及び／又は後方保護段数設定手段を動作させ、検出した受信電波の出力値が所定閾値以下でない場合に、前記前方保護段数設定手段及び／又は後方保護段数設定手段を動作させない前記付記１ないし３のいずれかに記載の同期装置。

（付記５）
装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる手段とを含む同期装置。

（付記６）
装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる手段とをさらに含む前記付記１ないし４のいずれかに記載の同期装置。

（付記７）
無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期方法であって、フレームの同期が確立している場合に、前方保護段数設定値を増加させる前方保護段数設定工程と、フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定工程とを含む同期方法。

（付記８）
装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する工程と、装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する工程と、検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる工程とを含む同期方法。

移動体通信システムの構成例である。移動体通信システムの構成例である。本発明の第１の実施形態に係るフレーム同期装置のブロック構成図である。本発明の第１の実施形態に係るフレーム同期装置の処理フローチャートである。本発明の第１の実施形態に係るフレーム同期装置の電力ピーク位相サーチの詳細処理フローチャートである。本発明の第１の実施形態に係るフレーム同期装置の保護段数設定の詳細処理フローチャートである。背景技術のフレーム同期装置のブロック構成図である。背景技術のフレーム同期装置の処理フローチャートである。

符号の説明

１アンテナ
２受信増幅部
３復調部
４受信電力測定部
５電力ピーク位相サーチ部
６メモリ
７ＳＰレジスタ
８パターン一致検出部
９比較器
１０フレームカウンタ
１１禁止ゲート
１２一致カウンタ
１３不一致カウンタ
１４保護段数決定部
１０１無線基地局（親局）
１０２無線ゾーン
１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９無線端末（子局）
１１０無線ゾーンの外縁部
２０１、２０２、２０３無線基地局（親局）
２０４、２０５、２０６無線基地局の無線ゾーン
３０１アンテナ
３０２受信増幅部
３０３復調部
３０４受信電力測定部
３０５ビット誤り率測定部
３０６保護段数決定部
３０７ＳＰレジスタ
３０８パターン一致検出部
３０９比較器
３１０フレームカウンタ
３１１禁止ゲート
３１２一致カウンタ
３１３不一致カウンタ

Claims

無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期装置であって、
フレームの同期が確立している場合に、前方保護段数設定値を増加させる前方保護段数設定手段を含む同期装置。
無線信号を受信して無線信号を復調し、復調情報に対しフレーム同期パターンと一致検出し、フレームの同期が確立していない場合に一致した復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致しているときに一致カウンタを更新し、一致カウンタが後方保護段数設定値を越えた場合に同期しているとし、フレームの同期が確立している場合に一致する復調情報のタイミングと装置の現在のフレーム同期タイミングとを比較して一致していないときに不一致カウンタを更新し、不一致カウンタが前方保護段数設定値を超えた場合に同期していないとする同期装置であって、
フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定手段を含む同期装置。
フレームの同期が確立していない場合に、後方保護段数設定値を減少させる後方保護段数設定手段をさらに含む
前記請求項１に記載の同期装置。
受信電波の出力値を検出する手段と、
検出した受信電波の出力値が所定閾値以下か否かを判断する手段とを新たに含み、
検出した受信電波の出力値が所定閾値以下である場合に、前記前方保護段数設定手段及び／又は後方保護段数設定手段を動作させ、
検出した受信電波の出力値が所定閾値以下でない場合に、前記前方保護段数設定手段及び／又は後方保護段数設定手段を動作させない
前記請求項１ないし３のいずれかに記載の同期装置。
装置の現在の復調同期タイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、
装置の現在の復調同期タイミングの他位相のタイミングの受信電波の出力値を検出する手段と、
検出した受信電波の出力値のうち最も高い出力値の位相に装置の復調同期タイミングを合わせる手段とを含む
前記請求項１ないし４のいずれかに記載の同期装置。