JP4983834B2 - 基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、基地局装置間で同期を行うことができる基地局装置に関するものである。

基地局装置間で同期をとるための技術は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開昭５９−６６４２号公報

基地局装置間で同期をとるには、特許文献１のように、各基地局装置が、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、各基地局装置が共通の同期信号によって動作することが考えられる。
しかし、ＧＰＳ信号を利用して同期をとる場合、各基地局装置が、ＧＰＳ受信機を備える必要があり、大型化・コストアップを招く。また、室内等のＧＰＳ信号を受信できない環境に設定される基地局装置の場合、基地局装置間の同期をとることが不可能になる。

そこで、他の基地局装置と同期をとろうとする基地局装置は、他の基地局装置が当該他の基地局装置の通信エリア内の移動端末に向けて送信した既知信号（参照信号）を、受信して、当該の基地局装置の送信タイミングを検出することで、基地局装置間の同期をとることが考えられる（以下、このような同期のとり方を「エア同期」という）。

ここで、ある基地局装置（同期元）が、エア同期の同期先となる他の基地局装置を、自律的に決定するようにした場合、同期元の基地局装置の近傍にある複数の基地局装置のなかから、同期先となる一の基地局装置を選択することになる。

しかし、各基地局装置が、同期先となる基地局装置を自由に選択できるとすると、図９に示すように、複数の基地局装置（ＢＳ）が互いに互いを同期先として参照しあう状況が発生するおそれがある。この場合、各基地局装置の同期タイミングが揺らぎやすくなるため好ましくない。

そこで、基準となる一の基地局装置（親基地局装置）に対して、他の基地局装置（子基地局装置）がツリー状の階層構造をとるように同期先が決定されるのが好ましい。この場合、複数の子基地局装置は、基準となる一の親基地局装置にタイミングを合わせることができる。

上記階層構造をとろうとすると、同期先を決定しようとする基地局装置は、他の基地局装置の階層を認識することが必要となる。

そこで、本発明は、同期先を決定しようとする基地局装置が、他の基地局装置の階層を認識するための技術を提供することを目的とする。

本発明は、複数のパターンを取り得る第１既知信号及び複数のパターンを取り得る第２既知信号を含む下り信号を端末装置へ送信する基地局装置であって、他の基地局装置が送信した前記第１既知信号及び前記第２既知信号を含む下り信号を、他の基地局装置との同期のために受信する受信部と、他の基地局装置が基地局装置間同期の階層構造において位置する階層順位を、前記受信部によって受信した前記第１既知信号のパターンと、前記受信部によって受信した前記第２既知信号のパターンと、の組み合わせによって認識する認識部と、を備えていることを特徴とする基地局装置である。

上記本発明によれば、第１既知信号のパターンと、前記受信部によって受信した前記第２既知信号のパターンと、の組み合わせによって、他の基地局装置の階層を認識することができる。

前記認識部は、前記受信部によって受信した前記第１既知信号のパターンが、第１既知信号が取り得る複数のパターンのうちいずれであるかをパターン認識する第１認識部と、前記受信部によって受信した前記第２既知信号のパターンが、前記第２既知信号が取り得る複数のパターンのうちいずれであるかをパターン認識する第２認識部と、を備えているのが好ましい。この場合、第１既知信号及び第２既知信号のパターンを独立して認識することが可能である。

前記第１認識部及び前記第２認識部のうち、取り得るパターン数が少ない既知信号のパターンを認識する認識部によって第１のパターン認識を行い、前記第１のパターン認識によってパターンが認識された後に、前記第１認識部及び前記第２認識部のうち、取り得るパターン数が多い既知信号のパターンを認識する認識する認識部によって第２のパターン認識を行うよう構成されているのが好ましい。この場合、パターン認識を簡易又は高速に行うことができる。

自局装置が、下り信号に含めて送信する第１既知信号のパターン及び第２既知信号のパターンを設定するパターン設定部を備え、前記パターン設定部は、基地局装置間同期における同期先となる他の基地局装置の階層順位よりも低い階層順位を示すパターンとなるように、第１既知信号のパターン及び第２既知信号のパターンを設定するのが好ましい。この場合、各基地局装置が自律的に同期先を決定しても、階層構造を自然に構築することができる。

本発明によれば、他の基地局装置が基地局装置間同期の階層構造において位置する階層順位を、第１既知信号のパターンと第２既知信号のパターンとの組み合わせによって認識することができる。

基地局装置間における同期の階層構造を示す図である。 ＬＴＥのフレーム構成図である。 ＬＥＴのＤＬフレーム構成図である。 基地局装置の回路構成図である。 同期処理部の構成図である。 階層順位と第１既知信号パターン及び第２既知信号パターンの関係を示す図である。 同期先選択処理のフローチャートである。 自局装置の階層順位設定処理のフローチャートである。 ループ状の同期先参照構造を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［通信システムの構成］
図１は、複数の基地局装置（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）１ａ，２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを有する無線通信システムを示している。各基地局装置は、自局装置の通信エリア（セル）内にある、図示しない端末装置（移動端末；ＭＳ；Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）との間で通信を行うことができる。

この通信システムは、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が適用される携帯電話用のシステムである。ＬＴＥでは、周波数分割複信（ＦＤＤ）を採用することができ、以下では、本通信システムは、周波数分割複信方式を採用しているものとして説明する。なお、複信方式としては、時分割複信を採用してもよい。また、通信システムとしては、ＬＴＥに限らず、ＷＣＤＭＡ，ＣＤＭＡ２０００を採用してもよい。

本実施形態の通信システムでは、複数の基地局装置間で同期をとる基地局間同期が行われる。基地局装置間同期は、同期先となる基地局装置が、その基地局装置のセル内の端末装置へ向けて送信した信号を、別の基地局装置が受信することで同期をとる「エア同期」によって実行される。

本実施形態の通信システムでは、少なくとも一つの基地局装置１は、他の基地局装置に依存せず、自局装置のクロックやＧＰＳ信号など、エア同期以外の方法によって通信タイミング等を決定する。このような基地局装置１を、以下、「親ＢＳ」という。他の基地局装置（以下、「子ＢＳ」という）２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃは、親ＢＳ１との間で直接的又は間接的に同期をとる。

図１は、このようなエア同期における階層構造も示している。図１においては、基地局装置１が親ＢＳとなっており、この親ＢＳ１の階層順位Ｌ＝１である。また、この親ＢＳ１を同期先とする２つの子ＢＳ２ａ，２ｂが存在し、これらの子ＢＳ２ａ，２ｂの階層順位Ｌ＝２である。さらに、２つの子ＢＳ２ａ，２ｂのいずれかを同期先とする４つの子ＢＳ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが存在し、これらの子ＢＳ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの階層順位Ｌ＝３である。
複数の基地局装置が、親ＢＳ１を頂点とする図１のようなツリー状の階層構造をとることで、複数の基地局装置の同期先がループ状に繋がって同期が不安定になることを防止できる。

［ＬＴＥのフレーム構造］
前述のように本実施形態の通信システムが準拠するＬＴＥにおいて採用可能な周波数分割複信においては、上り信号（端末装置から基地局装置への送信信号）の周波数ｆ_uと下り信号（基地局装置から端末装置への送信信号）の周波数ｆ_dとを異ならせることで、上り通信と下り通信とを同時に行う。
図２は、ＬＴＥにおける上り及び下りそれぞれのフレーム構造を示している。ＬＴＥにおける下りフレーム（ＤＬフレーム）及び上りフレーム（ＵＬフレーム）は、それぞれ時間長さが、１０ｍ秒であり、＃１〜＃１９までの２０個のスロットによって構成されている。また、ＬＴＥでは、２つのスロットの組み合わせをサブフレームという。なお、これらの下りフレームと上りフレームのタイミングは揃えられている。
基地局装置同期では、これらのフレームのタイミングを、各基地局装置において同期させること、及び、上り信号の周波数ｆ_u及び下り信号の周波数ｆ_uを各基地局装置において同期させることが行われる。

図３に示すように、下りフレーム（ＤＬフレーム）を構成するスロットそれぞれは、７個（Ｉ＝０〜６）のＯＦＤＭシンボルによって構成されている（Ｎｏｒｍａｌ Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘの場合）。
そして、下りフレームを構成する＃０〜＃１９の２０個のスロットのうち、０番目（＃０）及び１０番目（＃１０）のスロットには、基地局装置としての識別符号として、Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ Ｓｉｇｎａｌ及びＳｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌが設けられている。

Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ Ｓｉｇｎａｌは、スロットを構成する７個のＯＦＤＭシンボルのうち、最後シンボル（Ｉ＝６）に配置されている。このＳｉｇｎａｌは、本来、端末装置が、基地局装置の通信エリア（セル）を分割した複数（３個）のセクタそれぞれを識別するための情報であり、３パターンある。
Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌは、スロットを構成する７個のＯＦＤＭシンボルのうち、最後から２番目（Ｉ＝５）のシンボルに配置されている。このＳｉｇｎａｌは、本来、端末装置が、複数の基地局装置の通信エリア（セル）それぞれを識別するための情報であり、１６８パターンある。

Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ Ｓｉｇｎａｌ及びＳｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌの２つによって、５０４種類（１６８ラ３）の識別符号を構成する。端末装置は、基地局装置から送信されたこれらのＳｉｇｎａｌを取得することで、自端末が、どの基地局装置のどのセクタに存在するかを認識することができる。
前記各Ｓｉｇｎａｌがとり得る複数のパターンは、通信規格において予め定められており、各基地局装置及び各端末装置において既知である。つまり、前記各Ｓｉｇｎａｌは、それぞれ、複数のパターンをとり得る既知信号である。以下では、Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ Ｓｉｇｎａｌを第１既知信号といい、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌを第２既知信号というものとする。

本実施形態においては、第１既知信号及び第２既知信号は、端末装置が基地局装置と同期をとる場合のほか、前述の基地局装置間同期のための信号としても用いられるが、この点については後述する。

［基地局装置の構成］
図４は、基地局装置（特に、子ＢＳ）の構成の例を示している。子ＢＳは、アンテナ１０、第１受信部１１、第２受信部１２、及び送信部１３を備えている。第１受信部１１は、端末装置からの上り信号を受信するためのものであり、第２受信部１２は、他の基地局装置からの下り信号を受信するためのものである。送信部１３は、端末装置へ下り信号を送信するためのものである。

また、子ＢＳは、サーキュレータ１４を備えている。このサーキュレータ１４は、アンテナ１０からの受信信号を、第１受信部１１及び第２受信部１２側へ与え、送信部１３から出力された送信信号を、アンテナ１０側へ与えるためのものである。このサーキュレータ１４と送信部１３の第４フィルタ１３５によって、アンテナ１０からの受信信号が送信部１３側へ伝わることが防止されている。
また、サーキュレータ１４と第１受信部の第１フィルタ１１１によって、送信部１３から出力された送信信号が第１受信部１１へ伝わることが防止されている。さらに、サーキュレータ１４と第５フィルタ１２１によって、送信部１３から出力された送信信号が第２受信部１２へ伝わることが防止されている。

この第１受信部１１は、スーパーヘテロダイン受信機として構成されており、ＩＦ（中間周波数）サンプリングを行うよう構成されている。より具体的には、第１受信部１１は、第１フィルタ１１１、第１増幅器１１２、第１周波数変換部１１３、第２フィルタ１１４、第２増幅器１１５、第２周波数変換部１１６、及びＡ／Ｄ変換部１１７を備えている。

第１フィルタ１１１は、端末装置からの上り信号だけを通過させるためのものであり、上り信号の周波数ｆ_uだけを通過させる帯域通過フィルタによって構成されている。第１フィルタ１１１を通過した受信信号は、第１増幅器（高周波増幅器）１１２によって増幅され、第１周波数変換部１１３によって周波数ｆ_uから第１中間周波数への変換がなされる。なお、第１周波数変換部１１３は、発振器１１３ａ及びミキサ１１３ｂによって構成されている。

第１周波数変換部１１３の出力は、第１中間周波数だけを通過させる第２フィルタ１１４を経て、第２増幅器（中間周波増幅器）１１５によって再び増幅される。第２増幅器１１５の出力は、第２周波数変換部１１６によって、第１中間周波数から第２中間周波数に変換され、さらにＡ／Ｄ変換部１１７によってデジタル信号に変換される。なお、第２周波数変換部１１６も発振器１１６ａ及びミキサ１１６ｂによって構成されている。

Ａ／Ｄ変換部１１７の出力（第１受信部１１の出力）は、復調回路２１（デジタル信号処理装置）に与えられ、端末装置からの受信信号の復調処理が行われる。
このように、第１受信部１１は、アンテナ１０にて受信したアナログの上り信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理装置として構成された復調回路２１に対し、デジタルの上り信号を与えるものである。

また、前記送信部１３は、変調回路２０（デジタル信号処理装置）から出力された変調信号Ｉ，Ｑを受け取り、アンテナ１０から信号を送信させるものであり、ダイレクトコンバージョン送信機として構成されている。この送信部１３は、Ｄ／Ａ変換器１３１ａ，１３１ｂと、直交変調器１３２と、第３フィルタ１３３、第３増幅器（高出力増幅器；ＨＰＡ）１３４、及び第４フィルタ１３５を備えている。

前記Ｄ／Ａ変換器１３１ａ，１３１ｂは、変調信号Ｉ，ＱそれぞれについてＤ／Ａ変換を行う。Ｄ／Ａ変換器１３１ａ，１３１ｂの出力は、直交変調器１３２に与えられ、この直交変調器１３２によって、搬送波周波数がｆ_d（下り信号周波数）である送信信号が生成される。
直交変調器１３２の出力は、周波数ｆ_dだけを通過させる第３フィルタ１３３を経て、第３増幅器１３４によって増幅され、さらに周波数ｆ_dだけを通過させる第４フィルタ１３５を得て、アンテナ１０から送信され、端末装置への下り信号となる。

以上の第１受信部１１、送信部１３は、端末装置との間の本来的な通信を行うために必要な機能であるが、本実施形態の子ＢＳ１ｂは、更に第２受信部１２を備えている。この第２受信部１２は、エア同期をとるため、他の基地局装置が送信した下り信号を受信する。

ここで、子ＢＳがエア同期によって他の基地局装置との同期をとるには、子ＢＳ１は、他の基地局装置が送信した下り信号を受信する必要がある。しかし、下り信号の周波数はｆ_dであり、上り信号の周波数ｆ_uとは異なるため、第１受信部１１では受信できない。

つまり、第１受信部１１には、周波数ｆ_uの信号だけを通過させる第１フィルタ１１１や、周波数ｆ_uから変換された第１中間周波数だけを通過させる第２フィルタ１１４が備わっているため、周波数ｆ_u以外の周波数（下り信号の周波数ｆ_d）の信号が第１受信部１１に与えられても、第１受信部１１を通過することはできない。
すなわち、第１受信部１１は、第１受信部１１内に備わったフィルタ１１１，１１４によって、上り信号周波数ｆ_uの信号の受信に適合したものとなっており、他の周波数の信号の受信はできない。

そこで、本実施形態の子ＢＳには、第１受信部１１とは別に、他の基地局装置が送信した周波数ｆ_dの下り信号の受信を行うための第２受信部１２が備わっている。
この第２受信部１２は、第５フィルタ１２１、第４増幅器（高周波増幅器）１２２、第３周波数変換部１２３、第６フィルタ１２４、第５増幅器（中間周波増幅器）１２５、第４周波数変換部１２６、及びＡ／Ｄ変換部１２７を備えている。

第５フィルタ１２１は、他の基地局装置からの下り信号だけを通過させるためのものであり、下り信号の周波数ｆ_dだけを通過させる帯域通過フィルタによって構成されている。第５フィルタ１２１を通過した受信信号は、第４増幅器（高周波増幅器）１２２によって増幅され、第４増幅器１２２の出力は、第３周波数変換部１２３によって下り信号周波数ｆ_dから第１中間周波数への変換がなされる。なお、第３周波数変換部１２３は、発振器１２３ａ及びミキサ１２３ｂによって構成されている。

第３周波数変換部１２３の出力は、第３周波数変換部１２３から出力された第１中間周波数だけを通過させる第６フィルタ１２４を経て、第５増幅器（中間周波増幅器）１２５によって再び増幅される。第５増幅器１２５の出力は、第４周波数変換部１２６によって、第１中間周波数から第２中間周波数に変換され、さらにＡ／Ｄ変換部１２７によってデジタル信号に変換される。なお、第４周波数変換部１２６も発振器１２６ａ及びミキサ１２６ｂによって構成されている。

Ａ／Ｄ変換部１２７から出力された信号は、同期処理部３０に与えられる。これにより、同期処理部３０は、他の基地局装置からの下り信号を取得することができる。

同期処理部３０は、親ＢＳ１ａから取得した下り信号のフレームに含まれる第１既知信号（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）及び第２既知信号（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）に基づいて、自局装置１ｂの通信タイミング及び通信周波数の同期をとるための処理を行う。

図５に示すように、同期処理部３０は、認識部３４、フレーム同期誤差検出部１７、フレームカウンタ補正部１８、周波数オフセット推定部３１、周波数補正部３２、記憶部３３、パターン設定部３５を有している。
前記認識部３４は、両既知信号のパターンに基づいて、他の基地局装置が基地局装置間同期の階層構造（図１参照）において位置する階層順位Ｌを認識するためのものである。また、認識部３４は、最も階層順位Ｌの値が小さい他の基地局装置を識別して、当該他の基地局装置を同期先として認識するためのものでもある。

認識部３４は、第２受信部１２によって受信した信号（下り信号）から第１既知信号を検出する第１認識部３４ａと、第２受信部１２によって受信した信号から第２既知信号を検出する第２認識部３４ｂと、を備えている。認識部３４は、受信信号に含まれる第１既知信号のパターンと第２既知信号のパターンとの組み合わせによって、他の基地局装置の階層順位Ｌを認識する。

第１認識部３４ａは、第２受信部１２の受信信号において、第１既知信号が取り得る３パターンのうち、いずれのパターンが含まれているかを認識する。この認識には、既知である３パターンそれぞれと、受信信号（下り信号）と、の相関をとることで行われる。
より具体的には、第１既知信号が取り得る３パターンそれぞれは、第１パターン記憶部３４ｃに記憶されており、第１認識部３４ａは、第１パターン記憶部３４ｃに記憶されているパターンを順次読み出し、読み出したパターンが、所定時間内の受信信号中に含まれているか否かを探索することで、どのパターンが受信信号に含まれているかをパターン認識する。また、この探索の際には、受信信号とパターンとの相関（スライディング相関）をとり、その両者の相関が大きくなるタイミングが、受信信号における第１既知信号のタイミングとして認識される。

第２認識部３４ｂは、第２受信部１２の受信信号において、第２既知信号が取り得る１６８パターンのうち、いずれのパターンが含まれているかを認識する、この認識方法は、第１認識部３４ａにおける認識とほぼ同様である。ただし、第２認識部３４ｂは、第２既知信号が取り得る１６８パターンを記憶している第２パターン記憶部３４ｄから、第２既知信号が取り得るパターンを順次読み出し、１６８パターン中どのパターンが受信信号に含まれているかを認識する。また、第２認識部３４ｂにおいても、受信信号における第２既知信号のタイミングを認識することができる。
なお、第２既知信号が取り得るパターン数は、第１既知信号が取り得るパターン数よりも多いため、第２認識部３４ｂによるパターンの認識処理は、第１認識部３４ａによるパターンの認識処理よりも、平均的にみると、多くの時間を要する。

また、認識部３４は、第１認識部３４ａ及び第２認識部３４ｂにおける認識を制御するための制御部３４ｅを有している。この制御部３４ｅによる制御については後述する。

前記フレーム同期誤差検出部１７は、前記認識部３４によって認識された第１既知信号のタイミング（及び必要であれば第２既知信号のタイミング）を利用して、同期先となった他の基地局装置のフレーム送信タイミングを検出するとともに、自局装置１ｂにおけるフレーム送信タイミングとの誤差（フレーム同期誤差）を検出する。

検出されたフレーム同期誤差は、フレームカウンタ補正部１８に与えられる。フレームカウンタ補正部１８は、フレーム送信タイミングを決定するフレームカウンタの値を、検出されたフレーム同期誤差に応じて補正する。これにより、子ＢＳ１ｂは親ＢＳ１ａに同期することができる。なお、同期誤差の検出・補正対象は、フレームタイミングに限定されるものではなく、シンボルタイミングやスロットタイミングであってもよい。

前記フレーム同期誤差検出部１７によって検出された同期誤差は、検出される度に、記憶部３３に与えられ、記憶部３３にて蓄積される。

前記周波数オフセット推定部３１は、検出部１７によって検出された同期誤差に基づいて、受信側である基地局装置自身が内蔵する内蔵クロック発生器（図示省略）のクロック周波数と、送信側である同期先基地局装置の内蔵クロック発生器のクロック周波数との差（クロック周波数誤差）を推定し、そのクロック周波数誤差からキャリア周波数誤差（キャリア周波数オフセット）を推定する。

前記周波数オフセット推定部３１は、エア同期が周期的に実行される状況下において、前回のエア同期において検出されたフレーム同期誤差ｔ１と、今回のエア同期において検出されたフレーム同期誤差ｔ２とに基づいて、クロック誤差を推定する。なお、前回のフレーム同期誤差ｔ１は、記憶部２９から取得することができる。

例えば、下り信号のキャリア周波数ｆ_dが２．６［ＧＨｚ］である場合に、前回のエア同期のタイミング（同期タイミング＝ｔ１）において、フレーム同期誤差としてＴ１が検出され、Ｔ１分のタイミングの修正がなされたものとする。修正後の同期誤差（タイミングオフセット）は０［ｍｓｅｃ］である。そして、Ｔ＝１０秒後の今回のエア同期のタイミング（同期タイミング＝ｔ２）においても、再び同期誤差（タイミングオフセット）が検出され、その同期誤差（タイミングオフセット）はＴ２＝０．１［ｍｓｅｃ］であったとする。

このとき、１０秒間の間に生じた０．１［ｍｓｅｃ］の同期誤差（タイミングオフセット）は親ＢＳ１ａのクロック周期と子ＢＳ１ｂのクロック周期の誤差の蓄積値である。
すなわち、同期誤差（タイミングオフセット）とクロック周期の間には以下の等式が成り立つ。
同期元基地局装置のクロック周期：同期元基地局装置のクロック周期＝Ｔ：（Ｔ＋Ｔ２）＝１０：（１０＋０．０００１）

そして、クロック周波数はクロック周期の逆数であるから、
（同期元基地局装置のクロック周波数−同期先基地局装置のクロック周波数）
＝同期元基地局装置のクロック周波数ラＴ２／（Ｔ＋Ｔ２）
≒同期元基地局のクロック周波数×０．００００１
となる。

したがって、この場合、送信側である同期先基地局装置のクロック周波数と、受信側である自局装置のクロック周波数に、０．００００１＝１０［ｐｐｍ］の誤差があることになる。周波数オフセット推定部３１では、上記のようにしてクロック周波数誤差を推定する。

そして、キャリア周波数と同期誤差（タイミングオフセット）は同じようにずれるため、キャリア周波数にも、１０［ｐｐｍ］分のズレ、すなわち、２．６［ＧＨｚ］ラ１ラ１０^-5＝２６［ｋＨｚ］のずれが生じる。このようにして、周波数オフセット推定部３１では、クロック周波数誤差から、キャリア周波数誤差（キャリア周波数オフセット）も推定することができる。

周波数オフセット推定部３１が推定したキャリア周波数誤差は、キャリア周波数補正部３２に与えられる。キャリア周波数の補正は、上り信号のキャリア周波数だけでなく、下り信号のキャリア周波数についておこなうことができる。

上記のようにして、同期先と同期元の両基地局装置の間で同期がとれると、両基地局装置から、同一内容の情報を、同時に多数の端末装置へ送信するブロードキャスト送信を行っても、両基地局装置からの信号が干渉することが防止できる。
また、両基地局装置の同期がとれているため、両基地局装置から同じ内容の信号を送信すれば、端末装置側でマクロダイバーシティあるいは空間多重伝送を行うことができる。

なお、第２受信部１２は、図４に示すように、第１受信部１１と完全に独立して設ける必用はなく、共用できる要素については共用してもよい。また、基地局装置が時分割複信方式である場合には、第１受信部１１によってエア同期用の受信も行える。

また、パターン設定部３５は、認識部３４にて認識された同期先の基地局装置の階層順位Ｌに基づいて、自局装置の階層順位Ｌを決定し、その階層順位Ｌを示す第１既知信号パターン及び第２既知信号パターンの組み合わせを設定する。パターン設定部３５によってパターンが設定された第１既知信号及び第２既知信号は、端末装置へ送信するための下り信号における第１既知信号及び第２既知信号として用いられる。

［階層構造における階層順位と既知信号の関係］
第１既知信号（３パターン）と第２既知信号（１６８パターン）との組み合わせの数が、５０４であることに対応して、本実施形態の通信システムにおける階層順位Ｌとしては、１〜５０４の値を取り得る。

ここで、第１既知信号が取り得る３個のパターンをｎ（ｎ：０〜３）で表し、第２既知信号が取り得る１６８個のパターンをｍ（ｍ：０〜１６７）で表す。
図６に示すように、５０４の階層順位Ｌのうち、Ｌ＝１〜１６８については、第１既知信号のパターンｎ＝０と１６８パターンの第２既知信号との組み合わせが割り当てられる。Ｌ＝１６９〜３３６については、第１既知信号のパターンＮ＝１と１６８パターンの第２既知信号との組み合わせが割り当てられる。そして、Ｌ＝３３７〜５０４については、第１既知信号のパターンＮ＝２と１６８パターンの第２既知信号との組み合わせが割り当てられる。

この結果、第１既知信号のパターン（プライマリコード）ｎが小さいほど階層順位が高く（Ｌが小さく）、ｎが大きいほど階層順位が低くなる（Ｌが大きくなる）。また、第１既知信号のパターン（プライマリコード）ｎが同じであっても、第２既知信号のパターン（セカンダリコード）ｍが小さいほど階層順位が高く（Ｌが小さく）、ｍが大きいほど階層順位が低くなる（Ｌが大きくなる）。

以上のように、階層順位Ｌと第１既知信号のパターン（プライマリコード）ｎ及び第２既知信号のパターン（セカンダリコード）ｍとの関係が規定されているため、認識部４３にて、他の基地局装置が送信した下り信号に含まれる第１既知信号のパターン（プライマリコード）ｎ及び第２既知信号のパターン（セカンダリコード）ｍが判別できれば、当該他の基地局装置の階層順位Ｌを認識することができる。
また、第１の既知信号と第２の既知信号は異なるタイミングで送信されており、このように二つの既知信号が異なるタイミングで送信されることで、既知信号の識別に要する処理が容易になる。
なお、図６に示す関係は、基地局装置が有する記憶部に記憶されており、認識部４３は、図６に示す関係を参照することで、階層順位Ｌを求めることもできる。

［エア同期処理］
図４に示すように、基地局装置は、エア同期を行うタイミングを制御するエア同期制御部４０を備えている。エア同期制御部４０は、周期的又は必要に応じて不定期に、エア同期処理を実行する。エア同期処理を行う間は、送信部１３による送信を休止させ、他の基地局装置が送信した下り信号を第２受信部１２にて受信させる。そして同期処理部３０は、第２受信部１２にて受信した信号に基づき、エア同期処理を実行する。

図７は、エア同期処理を行うべき基地局装置の認識部４３が、同期先となる他の基地局装置を選択するための処理を示している。なお、図７において、処理の当初は、ｎ＝０，ｍ＝０である。
エア同期の際には、まず、認識部４３の制御部３４ｅは、第１認識部４３ａに、プライマリコードｎ＝０である基地局装置の探索をさせる（ステップＳ１）。つまり、第１認識部４３ａは、第２受信部１２にて受信した信号中に、プライマリコードｎ＝０に対応する第１既知信号のパターンが含まれているか否かを認識する。受信した信号中に、プライマリコードｎ＝０に対応する第１既知信号のパターンが含まれていない場合、プライマリコードｎ＝１である基地局装置の探索をさせる（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３）。受信した信号中に、プライマリコードｎ＝１に対応する第１既知信号のパターンも含まれていない場合、プライマリコードｎ＝２である基地局装置の探索をさせる（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３）。

上記プライマリコードｎ＝０〜２のいずれも発見できなかった場合、同期先に成り得る他の基地局装置は存在しないことになる。この場合、この基地局装置は、エア同期ではなく、自身のクロックにて送信タイミングなどを決定する自走モードとなる（ステップＳ４）。

第２受信部１２にて受信した信号に、プライマリコードｎ＝０〜２のいずれかに対応する第１既知信号のパターンが含まれている場合、制御部３４ｅは、続いて、第２認識部４３ｂに、その信号におけるセカンダリコード（第２既知信号のパターン）ｍが、０〜１６７のいずれであるかを探索させる（ステップＳ５，Ｓ６）。
この探索により、他の基地局装置のセカンダリコードｍが判明すると、制御部３４ｅは、コード（ｎ，ｍ）に対応する階層順位Ｌ（図６参照）を持つ当該他の基地局装置を、エア同期の同期先として選択する（ステップＳ７）。

すると、同期先から送信された信号に含まれる第１既知信号（又は第２既知信号）のタイミングに基づいて、同期誤差検出部１７は、同期先と自局装置との同期誤差を検出し、その同期誤差に基づいて、フレームカウンタ補正部１８によってフレームカウンタを補正し、周波数補正部３２によって自局装置の送受信周波数を補正する。

なお、図７では、プライマリコードｎの小さい基地局装置が発見できた場合には、それよりも大きいプライマリコードｍの基地局装置の探索を行わないようにしているが、複数の基地局装置が発見される場合も考慮して、一旦、複数のプライマリコードｎ＝０〜２すべてについて探索を行ったのち、最も受信電力の大きいプライマリコードｎを持つ基地局装置を選択してもよい。

上記のような探索を行うことで、他の基地局装置のとり得る階層順位が多くても、既知信号認識のための処理を簡易又は高速に行うことができる。例えば、一つの既知信号が５０４個のパターンをとる場合、認識部４３では、エア同期の度に、最大５０４通りの既知パターンを用いたパターン認識を行う必要があり、処理時間が大きくなる。

一方、本実施形態では、パターン数の少ない第１既知信号のパターン認識を先に行ってから、第２既知信号のパターン認識を行うため、認識部４３では、エア同期の際に、最大１７１（＝３＋１６８）通りの既知パターンを用いたパターン認識を行うだけで、同期先の階層順位Ｌを認識でき、処理時間を短縮することができる。

上記のようにして同期先となる他の基地局装置が選択されると、パターン設定部３５は自局装置が、端末装置に対して送信する下り信号に含めるべき第１既知信号パターン及び第２既知信号パターンの組み合わせを決定する。
すなわち、図８に示すように、同期先コード（階層順位Ｌ）が（ｎ，ｍ）である場合、当該同期先コードにおけるｍが１６７であれば、自局装置のコードを（ｎ＋１，０）とし（ステップＳ１１，Ｓ１２））、ｍが１６７以外であれば自局装置のコードを（ｎ，ｍ＋１）に設定する（ステップＳ１１，Ｓ１３）。つまり、同期先の階層順位Ｌよりも一つ低い階層順位Ｌ＋１を、自局装置の階層順位とし、その階層順位に対応するパターンを持つ第１既知信号及び第２既知信号が、自局装置の通信エリア内の端末装置への下り信号に含めて送信される。

以上のような処理を行うことで、自局装置は、同期先よりも一つ低い階層順位が設定され、自局装置を同期先とする基地局装置は、自局装置よりも一つ低い階層順位が設定される。この結果、各基地局装置が自律的に同期先を決定しても、図１のような階層構造が自然に構築される。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ：基地局装置，１０：アンテナ，１１：第１受信部，１２：第２受信部，１３：送信部，１４：サーキュレータ，１７：フレーム同期誤差検出部，１８：フレームカウンタ補正部，２０：変調回路，２１：復調回路，３０：同期処理部，３１：周波数オフセット推定部，３２：周波数補正部，３３：記憶部，３４認識部３４，３４ａ：第１認識部，３４ｂ：第２認識部，３４ｃ：第１パターン記憶部，３４ｄ：第２パターン認識部，３４ｅ：制御部，３５：パターン設定部，４０：エア同期制御部，１１１：第１フィルタ，１１２：第１増幅器，１１３：第１周波数変換部，１１４：第２フィルタ，１１５：第２増幅器，１１６：第２周波数変換部，１１７：Ａ／Ｄ変換部，１２１：第５フィルタ，１２２：第４増幅器，１２３：第３周波数変換部，１２４：第６フィルタ，１２５：第５増幅器，１２６：第４周波数変換部，１２７：Ａ／Ｄ変換部，１３１ａ，１３１ｂ：Ｄ／Ａ変換部，１３２：直交変調器，１３３：第３フィルタ，１３４：第３増幅器，１３５：第４フィルタ

Claims (4)

1. 複数のパターンを取り得る第１既知信号及び複数のパターンを取り得る第２既知信号を含む下り信号を端末装置へ送信する基地局装置であって、
   他の基地局装置が送信した前記第１既知信号及び前記第２既知信号を含む下り信号を、他の基地局装置との同期のために受信する受信部と、
   他の基地局装置が基地局装置間同期の階層構造において位置する階層順位を、前記受信部によって受信した前記第１既知信号のパターンと、前記受信部によって受信した前記第２既知信号のパターンと、の組み合わせによって認識する認識部と、
   を備えていることを特徴とする基地局装置。
2. 前記認識部は、
   前記受信部によって受信した前記第１既知信号のパターンが、第１既知信号が取り得る複数のパターンのうちいずれであるかをパターン認識する第１認識部と、
   前記受信部によって受信した前記第２既知信号のパターンが、前記第２既知信号が取り得る複数のパターンのうちいずれであるかをパターン認識する第２認識部と、を備えている請求項１記載の基地局装置。
3. 前記第１認識部及び前記第２認識部のうち、取り得るパターン数が少ない既知信号のパターンを認識する認識部によって第１のパターン認識を行い、
   前記第１のパターン認識によってパターンが認識された後に、前記第１認識部及び前記第２認識部のうち、取り得るパターン数が多い既知信号のパターンを認識する認識する認識部によって第２のパターン認識を行うよう構成されている請求項２記載の基地局装置。
4. 自局装置が、下り信号に含めて送信する第１既知信号のパターン及び第２既知信号のパターンを設定するパターン設定部を備え、
   前記パターン設定部は、基地局装置間同期における同期先となる他の基地局装置の階層順位よりも低い階層順位を示すパターンとなるように、第１既知信号のパターン及び第２既知信号のパターンを設定する請求項３記載の基地局装置。

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