JP5869431B2 - 通信装置、無線通信システム、および通信制御方法 - Google Patents

通信装置、無線通信システム、および通信制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信を行う通信装置、無線通信システム、および通信制御方法に関するものである。
無線通信システム(例えば、TDD/TDMA方式を採用するPHS)では、複数の基地局が送信する無線信号のタイミングにずれがあると、ハンドオフ等の処理に支障が生じたり、基地局間で干渉が生じたりする。
そのため、基地局間で無線信号を送受信するフレームのタイミングを一致させる処理(フレーム同期処理)を行う。このフレーム同期処理では、特定の基地局が送信する制御信号を、他の基地局が受信し、当該制御信号の受信タイミングに基づいて当該他の基地局が予め生成したフレームのタイミングを補正する処理を行っている。
ここで、特定の基地局とは、フレーム同期処理を行う際の基準となるよう設定されている基地局である。そして、特定の基地局は、例えば、有線回線から供給される回線クロックを利用して決定した無線信号の送信タイミング及び受信タイミングにてフレームを生成する。そして、他の基地局は、特定の基地局と同様の手法で予め生成したフレームのタイミングを、特定の基地局が生成したフレームを基準に補正する。
また、特定の基地局が送信タイミング及び受信タイミングを決定するにあたり、回線クロックを利用する代わりに、GPS受信機を具備してGPS衛星からの信号(1PPS信号)を利用する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。そして、他の基地局、例えば、GPS受信機を具備しない基地局は、GPS受信機を有する基地局に階層的に同期をして送信タイミング及び受信タイミングを決定する。
特開2000−164837号公報
GPS受信機を具備する基地局は、GPS衛星からの信号が受信できなくなると、自局でフレームのタイミングを決定できなくなる。この場合、GPS受信機を具備する他の基地局にフレームのタイミングを同期させることが考えられる。
しかしながら、他の基地局も、GPS衛星からの信号を受信できなくなっている可能性が高い。そして、このような他の基地局に同期をさせても、無線信号の送受信タイミングにずれが生じる可能性が高い。
本発明は、このような課題に鑑み、適切なフレームのタイミングで無線信号を送受信している通信装置を同期先として決定可能な通信装置、無線通信システム、および通信制御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、本発明にかかる代表的な構成は、通信装置であって、所定条件を満たすと、周辺の他の通信装置に対し、当該他の通信装置が無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求し、当該情報を受信すると、当該情報に基づいて、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置を決定する制御部、を備えることを特徴とする。
また、前記通信装置は、GPS受信機をさらに備え、前記所定条件とは、前記GPS受信機において、フレームを生成する際に参照するGPS衛星からの信号を受信できなくなることを意味してもよい。
また、前記制御部は、前記情報とし、GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成しているか否かを特定できる情報を前記他の通信装置に要求してもよい。
また、前記制御部は、GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成していない前記他の基地局を、前記同期させる他の基地局として決定してもよい。
また、GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成していない前記他の通信装置とは、有線回線を介して回線クロックを取得する前記他の通信装置であってもよい。
また、前記制御部は、前記情報を要求する他の通信装置を、当該他の通信装置から送信される無線信号の受信品質に基づき決定してもよい。
また、前記制御部は、前記情報を要求する他の通信装置を、当該他の通信装置から送信される無線信号に含まれる、フレーム同期タイミングを決定する際の基準となる基準通信装置からの従属次数に基づき決定してもよい。
また、前記通信装置は、基地局であり、前記制御部は、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置の決定を、移動局との無線通信時には行わなくてもよい。
上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、通信装置であって、周辺の他の通信装置が所定条件を満たしたときに、当該他の通信装置から、無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求されると、当該フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を、当該他の無線通信に対して送信することを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、複数の通信装置を含む、無線通信システムであって、一の通信装置が、所定条件を満たすと、周辺の他の通信装置に対し、当該他の通信装置が無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求し、当該情報を受信すると、当該情報に基づいて、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置を決定する制御部、を備えることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかる他の構成は、所定条件を満たすと、周辺の他の通信装置に対し、当該他の通信装置が無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求し、当該情報を受信すると、当該情報に基づいて、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置を決定する、ことを特徴とする。
本発明によれば、フレームの適切なタイミングを設定できる同期先を決定することができる。
本実施形態に係る無線通信システムの概略的な構成を示した図である。 本実施形態に係る基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 本実施形態に係る基地局における無線通信処理を示したフローチャートである。 本実施形態に係る基地局における無線通信処理を示したフローチャートである。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システム10は、通信装置として複数の基地局(基地局20、30)と、ネットワーク40と、から構成される。複数の基地局には、GPS受信機を具備する基地局20(20a、20b)と、GPS受信機を具備しない基地局30(30m、30n)と、が含まれる(詳細は後述する)。
基地局20および基地局30は、移動局(図示しない)と無線通信を行う。基地局20および基地局30は、ネットワーク40からデータを受信し、当該データを移動局に送信する。また、基地局20および基地局30は、移動局からデータを受信し、ネットワーク40に送信する。さらに、各基地局は、無線通信によりデータを他の基地局に送信することができる。
また、基地局20および基地局30は、他の基地局の何れかとフレームのタイミングを一致させるため、フレーム同期処理を行っている。ここで、基地局20aは、自局が生成したフレームにおける無線信号の送信タイミングおよび受信タイミングが、他の基地局がフレーム同期処理を行う際の基準となるよう設定されている基準基地局(1次基地局)である。そして、基地局20bと基地局30mは、基地局20aが送信する下り制御信号の受信タイミングを利用して、各々が生成したフレームのタイミングを補正する2次基地局である。また、基地局30nは、基地局30mが送信する下り制御信号の受信タイミングを利用して、予め生成したフレームのタイミングを補正する3次基地局である。以下、このように基準基地局を基準として階層的にフレームのタイミングを補正しているn次基地局(nは1以上の整数)における「n次」を従属次数と呼ぶ。
図2は、本実施形態に係る基地局の構成を示す図である。基地局20は、通信部210と、GPS受信機220と、インターフェース(I/F)部230と、記憶部240と、制御部250と、アンテナANTとを備えている。
通信部210は、アンテナANTを介して移動局から送信される上り無線信号または他の基地局から送信される下り無線信号を受信してベースバンド信号に変換(ダウンコンバート)後に、復調及び復号処理を行うことでデータを得る。通信部210は、得られたデータを制御部250に出力する。
また、通信部210は、制御部250からのデータの符号化及び変調を行ってベースバンド信号を得た後に、該ベースバンド信号を下り無線信号に変換(アップコンバート)する。通信部210は、アンテナANTを介して移動局に下り無線信号または他の基地局に上り無線信号を送信する。
GPS受信機220は、GPSから送信される信号(1PPS信号)を受信する。そして、GPS受信機220は、受信した信号を制御部250に出力する。
I/F部230は、ネットワーク40から移動局宛のデータを受信する。また、I/F部230は、移動局から受信したデータを、ネットワーク40に向けて送信する。さらに、I/F部230は、ネットワーク40を介して、または、直接に、他の基地局とデータを送受信する。
記憶部240は、例えばメモリによって構成され、基地局20における制御などに用いられる各種情報が記憶される。また、記憶部240には、フレーム同期処理を行う際に利用する、基準基地局からの従属次数(例えば、図1の基地局20bは1次である。)が記憶される。さらに、記憶部240は、自局のセルID(識別情報)に関する情報が記憶されるており、当該識別情報には、自局の従属次数に関する情報が含められる。
制御部250は、例えばCPUによって構成され、基地局20が具備する各種機能を制御する。また、制御部250は、基地局20の立ち上げ時や、移動局と無線通信を行わない予め定められた期間といった所定のタイミングで、GPS受信機220から出力された1PPS信号を用いて、無線信号を送受信するフレーム(無線信号の送受信タイミング)を新たに生成する。そして、基準基地局ではない基地局20の制御部250は、通信部210で受信する他の基地局から送信される下り制御信号の受信タイミングを利用して、生成したフレームのタイミング(無線信号の送受信タイミング)を補正する。
一方、無線信号を送受信するフレームを生成するために利用する1PPS信号を、GPS受信機220から取得できない場合、制御部250は、自局のフレームを同期させる他の基地局を新たに決定する。このとき、制御部250は、新たな同期先となる他の基地局を決定するにあたり、以下の処理を行う。
まず、1PPS信号をGPS受信機220から取得できないことを検出した制御部250は、周辺に存在する他の基地局が送信する下り制御信号を、通信部210を介して受信する。制御部250は、周辺の他の基地局から受信した下り制御信号の受信品質(例えば、RSSI)や、受信した下り制御信号に含まれる他の基地局の識別情報に含まれる、基準基地局を基準とする従属次数を示す情報を利用して、同期先候補となる他の基地局を特定する。制御部250は、この同期先候補の特定にあたり、他の基地局を単数特定してもよいし、複数特定して優先順位を設定しておいてもよい。制御部250は、複数の同期先候補を特定するにあたり、例えば、従属次数を用いて順位を設定し、同じ次数の他の基地局が複数存在する場合には、これらの各基地局から送信される無線信号の受信品質が高いものから優先順位を定めてよい。
次に、制御部250は、特定した同期先候補となる他の基地局に対し、無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を、通信部210を介して要求する。参照する信号を特定できる情報としては、他の基地局の機種を示す情報であったり、GPS受信機で受信する1PPSを参照してフレームを生成しているか、または、有線回線を介して取得した回線クロックを参照してフレームを生成しているかを示す情報であればよい。なお、制御部250が、他の基地局の機種を示す情報を利用する場合には、当該機種の他の基地局が、GPS受信機で受信する1PPSを参照してフレームを生成しているか、または、有線回線を介して取得した回線クロックを参照してフレームを生成しているかを判断するために、機種と、当該機種がフレームを生成する際に参照する信号とを対応付けた情報を記憶部240に予め記憶させておく。
そして、制御部250は、要求後、他の基地局から、応答としてフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を受信し、当該他の基地局が、GPS受信機で受信する1PPS信号を参照していると判断した場合は、当該他の基地局を同期先に決定しない。一方、他の基地局が、GPS受信機で受信する1PPS信号を参照していないと判断した場合は、当該他の基地局を同期先に決定する。
その後、新たな同期先の基地局を決定した制御部250は、同期先の基地局となった他の基地局が送信する下り制御信号の受信タイミングを利用して、当該他の基地局が無線信号を送受信するフレームのタイミング(無線信号の送受信タイミング)を判断し、当該フレームのタイミングを自局が無線信号を送受信するフレームのタイミングに設定する。
一方、制御部250は、他の基地局から、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求されると、当該要求に対する応答とし、自局の機種を示す情報であったり、GPS受信機で受信する1PPSを参照していることを示す情報を送信する。なお、参照する信号を特定できる情報は、予め記憶部240に記憶させておいてよい。
図3は、本実施形態に係る基地局の構成を示す図である。基地局30は、通信部310と、回線クロック取得部320と、インターフェース(I/F)部330と、記憶部340と、制御部350と、アンテナANTとを備えている。
通信部310は、アンテナANTを介して移動局から送信される上り無線信号または他の基地局から送信される下り無線信号を受信してベースバンド信号に変換(ダウンコンバート)後に、復調及び復号処理を行うことでデータを得る。通信部310は、得られたデータを制御部350に出力する。
また、通信部310は、制御部350からのデータの符号化及び変調を行ってベースバンド信号を得た後に、該ベースバンド信号を下り無線信号に変換(アップコンバート)する。通信部310は、アンテナANTを介して移動局に下り無線信号または他の基地局に上り無線信号を送信する。
回線クロック取得部320は、有線回線を介して供給されるクロック信号を定期的に取得する。そして、回線クロック取得部320は、取得したクロック信号を制御部350に出力する。
I/F部330は、ネットワーク40から移動局宛のデータを受信する。また、I/F部330は、移動局から受信したデータを、ネットワーク40に向けて送信する。さらに、I/F部330は、ネットワーク40を介して、または、直接に、他の基地局とデータを送受信する。
記憶部340は、例えばメモリによって構成され、基地局30における制御などに用いられる各種情報が記憶される。また、記憶部340には、フレーム同期処理を行う際に利用する、基準基地局からの従属次数(例えば、図1の基地局30nは3次である。)が記憶される。さらに、記憶部340は、自局のセルID(識別情報)に関する情報が記憶されるており、当該識別情報には、自局の従属次数に関する情報が含められる。
制御部350は、例えばCPUによって構成され、基地局30が具備する各種機能を制御する。また、制御部350は、基地局30の立ち上げ時や、移動局と無線通信を行わない予め定められた期間といった所定のタイミングで、回線クロック取得部320から出力されたクロック信号を用いて、無線信号を送受信するフレームを生成する。そして、基準基地局ではない基地局30の制御部350は、通信部310で受信する他の基地局から送信される下り制御信号の受信タイミングを利用して、生成したフレームのタイミング(無線信号を送受信する送受信タイミング)を補正する。
一方、制御部350は、他の基地局から、参照する信号を特定できる情報を要求されると、当該要求に対する応答とし、自局の機種を示す情報であったり、有線回線を介して取得した回線クロックを参照していることを示す情報を送信する。なお、参照する信号を特定できる情報は、予め記憶部340に記憶させておいてよい。
次に、無線通信システム10における基地局20および基地局30の無線通信処理を、図4,5を用いて説明する。
図4は、図2に示される基地局20における通信処理を示すフローチャートである。
まず、図4のステップS401において、基地局30の制御部250は、基地局20の立ち上げ時や、移動局と無線通信を行わない予め定められた期間といった所定のタイミングになると、GPS受信機220から出力される1PPS信号の取得を試みる。
制御部250は、GPS受信機220から1PPS信号を取得できた場合(ステップS402Yesに相当)、ステップS409において、取得した1PPS信号を用いてフレームを生成する。
ステップS410において、制御部250は、同期先の他の基地局から送信される下り制御信号の受信タイミングを利用して、生成したフレームの送受信タイミングを補正し、処理を終了する。
一方、制御部250は、GPS受信機220から1PPS信号を取得できない場合(ステップS402Noに相当)、ステップS403において、新たに、同期先候補となる他の基地局を特定する。
ステップS404において、制御部250は、ステップS403において特定した同期先候補となる他の基地局に対して、無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求する。
ステップS405において、制御部250は、同期先候補となる他の基地局から、S404における要求の応答として、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を受信する。
ステップS406において、制御部250は、S405において受信した、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報から、他の基地局が、回線クロック信号を参照しているか否か判断する。
制御部250は、他の基地局が、回線クロック信号を参照している場合(ステップS406Yes)、ステップS407において、当該他の基地局を、新たな同期先の基地局に決定する。
そして、ステップS408において、制御部250は、S406において決定した、同期先の基地局から送信される下り制御信号の受信タイミングを利用して、無線信号を送受信するフレームのタイミング(無線信号の送受信タイミング)を判断し、当該フレームのタイミングを自局が無線信号を送受信するフレームのタイミングに設定する。
一方、制御部250は、他の基地局が、回線クロック信号を参照していない場合(ステップS406No)、ステップS403に移行し、次の同期先候補を特定する。
図5は、図2に示される基地局20、または、図3に示される基地局30における通信処理を示すフローチャートである。
ステップS501において、基地局20の制御部250、または、基地局30の制御部350は、他の基地局から、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求される。
ステップS502において、制御部250、または、制御部350は、ステップS501において受信した要求に対する応答とし、記憶部240、または、記憶部340に記憶される、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を、要求した他の基地局に対して送信して処理を終了する。
次に、図1に示される無線通信システム10における基地局20bが、上述の図4で示される無線通信処理を行う場合を例として述べる。また、この場合、無線通信システム10における基地局20a、基地局30m,30nのいずれかが図5で示される無線通信処理を行うものとする。
基地局20bの制御部250は、所定のタイミングとなったため、GPS受信機220から出力される1PPS信号を取得しようとする(ステップS401)。しかしながら、制御部250は、GPS受信機220から1PPS信号を取得できないため(ステップS402No)、新たに、同期先候補となる他の基地局を特定する(ステップS403)。
基地局20bの制御部250は、同期先候補となる他の基地局を特定するにあたり、まず、他の基地局から送信される下り制御信号を受信する。ここでは、基地局20a、地局30m,30nから送信される下り制御信号を受信したとする。そして、基地局20bの制御部250は、他の基地局から受信した各下り制御信号の受信品質であったり、受信した下り制御信号に含まれる他の基地局の識別情報に含まれる従属次数を利用し、同期先候補を特定する。ここでは、基地局20aが送信する下り制御信号の受信品質が最も良く、さらに、基地局20aが基準基地局(1次基地局)であることから、当該基地局20aを同期先候補として特定する。
次に、基地局20bの制御部250は、基地局20aに対して、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求する(ステップS404)。基地局20aは、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求されると(ステップS501)、当該要求に対する応答とし、自局が、自局の機種を示す情報であったり、GPS受信機で受信する1PPSを参照していることを示す情報を送信する(ステップS502)。
基地局20bの制御部250は、基地局20aから応答となる、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を受信する(ステップS405)。制御部250は、受信した応答から、基地局20aが回線クロック信号を参照していないと判断すると、基地局20aを同期先としないことを決定し、次の同期先候補を特定する。
基地局20bの制御部250は、次に、基地局30mおよび30nが送信する下り制御信号の受信品質がほぼ同等であって、さらに、基地局30mが2次基地局で、基地局30nが3次基地局である場合、従属次数の少ない基地局30mを同期先候補として特定する(ステップS403)。
次に、基地局20bの制御部250は、基地局30mに対して、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求する(ステップS404)。基地局30mは、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求されると(ステップS501)、当該要求に対する応答とし、自局が、自局の機種を示す情報であったり、有線回線を介して取得した回線クロック信号を参照していることを示す情報を送信する(ステップS502)。
基地局20bの制御部250は、基地局30mから応答となる、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を受信する(ステップS405)。制御部250は、受信した応答から、基地局30mが回線クロック信号を参照していると判断すると(ステップS406Yesに相当)、基地局30mを同期先に決定する(ステップS407)。そして、制御部250は、基地局30mから送信される下り制御信号の受信タイミングを利用して、無線信号を送受信するフレームのタイミング(無線信号の送受信タイミング)を判断し、当該フレームのタイミングを自局が無線信号を送受信するフレームのタイミングに設定する。
以上、本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
また、上記の実施例においては、同期先候補として特定した1の他の基地局にのみ無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を要求していたが、下り制御信号を受信できた全ての他の基地局に対して要求してもよい。この場合、応答となる、フレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報を受信後に、下り制御信号の受信品質や、受信した下り制御信号に含まれる他の基地局の識別情報に含まれる、基準基地局から介在する他の基地局の数を示す情報を示す情報を利用して設定した優先順位をもとに、同期先の基地局として決定してもよいか、順次判断するようにしてもよい。
10 通信システム、20,30 基地局、40 ネットワーク、210,310 通信部、220 GPS受信機、230,330 I/F部、240,340 記憶部、250,350 制御部、320 回線クロック取得部、ANT アンテナ。


Claims (7)

  1. GPS受信機と、
    前記GPS受信機がGPS衛星からの信号を受信できなくなったとき、周辺の他の通信装置に対し、当該他の通信装置が無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報に基づいて、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置を決定する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記情報に基づいて、前記周辺の他の通信装置のうち、前記GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成していない他の通信装置を、前記同期させる他の通信装置として決定する、ことを特徴とする通信装置。
  2. 請求項1に記載の通信装置であって、
    前記GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成していない前記他の通信装置とは、有線回線を介して回線クロックを取得する前記他の通信装置である、ことを特徴とする通信装置。
  3. 請求項1または2に記載の通信装置であって、
    前記制御部は、前記情報を前記周辺の他の通信装置に要求するものであって、
    前記制御部は、前記情報を要求する他の通信装置を、当該他の通信装置から送信される無線信号の受信品質に基づき決定する、ことを特徴とする通信装置。
  4. 請求項1または2に記載の通信装置であって、
    前記制御部は、前記情報を前記周辺の他の通信装置に要求するものであって、
    前記制御部は、前記情報を要求する他の通信装置を、当該他の通信装置から送信される無線信号に含まれる、フレーム同期タイミングを決定する際の基準となる基準通信装置からの従属次数に基づき決定する、ことを特徴とする通信装置。
  5. 請求項1または2に記載の通信装置であって、
    前記通信装置は、基地局であり、
    前記制御部は、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置の決定を、移動局との無線通信時には行わない、ことを特徴とする通信装置。
  6. 複数の通信装置を含む、無線通信システムであって、
    一の通信装置が、
    GPS受信機と、
    前記GPS受信機がGPS衛星からの信号を受信できなくなったとき、周辺の他の通信装置に対し、当該他の通信装置が無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報に基づいて、無線信号を送受信するフレームを同期させる他の通信装置を決定する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記情報に基づいて、前記周辺の他の通信装置のうち、前記GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成していない他の通信装置を、前記同期させる他の通信装置として決定する、ことを特徴とする無線通信システム。
  7. GPS受信機を有する通信装置の通信制御方法であって、
    前記GPS受信機がGPS衛星からの信号を受信できなくなったとき、周辺の他の通信装置に対し、当該他の通信装置が無線信号を送受信するフレームを生成する際に参照する信号を特定できる情報に基づいて、前記周辺の他の通信装置のうち、前記GPS衛星からの信号を参照してフレームを生成していない他の通信装置を、前記同期させる他の通信装置として決定する、ことを特徴とする通信制御方法。


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