JP6075594B2 - 通信装置、無線通信システム、および通信制御方法 - Google Patents

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。

この場合、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。しかしながら、無線通信システム内に存在する複数の基地局のうち、どの基地局が自局でフレームのタイミングを決定できなくなったのか、判断することができない。

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判断可能な通信装置、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、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取得できないと、当該参照する信号を取得できないことを示す情報を、自装置が無線信号で送信するデータに含めて送信する制御部、を備えることを特徴とする。

また、前記制御部は、前記情報を報知情報に含めて送信してもよい。

また、前記制御部は、前記情報を、前記データに含まれる自装置の識別信号に含めて送信してもよい。

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、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取得できないことを示す情報を、当該他の通信装置から受信すると、当該他の通信装置を、自装置が無線信号を送受信するフレームの同期先としない、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、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取得できなくなると当該参照する信号を取得できないことを示す情報を、自装置が無線信号で送信するデータに含めて送信する制御部、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、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取得できなくなると当該参照する信号を取得できないことを示す情報を、自装置が無線信号で送信するデータに含めて送信する、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判断することができる。

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。 識別情報の概要を示す図である。 報知メッセージの概要を示す図である。

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、参照する信号を取得できないことを示す情報を、自局が無線信号で送信するデータに含め、通信部２１０を介して送信する。なお、制御部２５０が送信する、参照する信号を取得できないことを示す情報については、後述する。

また、制御部２５０は、他の基地局から、参照する信号を取得できないことを示す情報を受信すると、当該情報を送信した他の基地局を同期先に決定しないよう制御する。

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。

また、制御部３５０は、他の基地局から、参照する信号を取得できないことを示す情報を受信すると、当該情報を送信した他の基地局を同期先に決定しないよう制御する。

次に、無線通信システム１０における基地局２０の無線通信処理を、図４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Ｓ４０５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Ｓ４０６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、参照する信号を取得できないことを示す情報を、自局が無線信号で送信するデータに含める。

ステップＳ４０４において、制御部２５０は、参照する信号を取得できないことを示す情報を含めたデータを、通信部２１０を介して送信する。

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、参照する信号を取得できないことを示す情報を含められたデータを受信する。

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において受信した情報を送信した他の基地局を、同期先の基地局としないことを決定して処理を終了する。

次に、図２における基地局２０が、無線信号で送信するデータに含める、参照する信号を取得できないことを示す情報について述べる。なお、参照する信号を取得できないことを示す情報を、無線信号で送信するデータに含める方法としては、以下のような処理がある。

（第１の処理）
基地局２０の制御部２５０は、ＧＰＳ受信機２２０から１ＰＰＳ信号を取得できなくなると、自局の従属次数（例えば、図１の基地局２０ｂは１次である。）を変更する。そして、制御部２５０は、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報に設定変更する。次に制御部２５０は、この従属次数に関する情報の設定変更に伴い、自局のセルＩＤ（識別情報）の設定変更を行う。

ここで、図６に、基地局２０におけるセルＩＤ（識別情報）の一例とし、ＰＨＳにおける基地局の識別情報の概要を示す。ここで、識別情報に含まれる、事業者識別符号とは、無線通信システム１０を管理する事業者を識別するための符号であり、各事業者に固有の符号が割り当てられている領域である。また、一斉呼出エリア番号とは、基地局２０を含む複数の基地局が、移動局に対して一斉に着信を通知するエリアを示す符号が割り当てられる領域である。また、付加ＩＤには、基地局２０がどのような変調方式に対応しているか否か等を示す「高度化」に関する情報や、基地局２０における従属次数を示す情報を含む領域が割り当てられている。このように、各種情報が割り当てられる領域が規定され、各領域に情報が格納されることで、識別情報は設定される。そして、制御部２５０は、従属次数に関する領域に含まれる情報を、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報に設定変更することで、自局の識別情報の設定変更を行う。

そして、制御部２５０は、設定変更された自局の識別情報を、自局が無線信号で送信する、下り制御信号や、ユーザデータを送信する際の制御情報等に含めて送信する。そして、送信された識別情報を含む下り制御信号等で受信した他の基地局は、当該識別情報内に含まれる従属次数の領域を参照することで、当該下り制御情報を送信した基地局が非同期局であることを判断でき、同期先としないことを決定できる。

（第２の処理）
基地局２０の制御部２５０は、ＧＰＳ受信機２２０から１ＰＰＳ信号を取得できなくなると、自局のセルＩＤ（識別情報）の設定変更を行う。

識別情報の設定変更にあたっては、例えば、図６に概要を示したＰＨＳにおける基地局の識別情報に含まれる各情報が規定される領域において、符号の割当に空きがある領域が考えられる。例えば、事業者識別符号を格納する領域や、高度化を示す情報を格納する領域がある。そのため、これらの領域のいずれか１つに、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を、新たに定義（例えば、領域を１ｂｉｔ確保し、同期局を示す情報を「０」とし、非同期局を示す情報を「１」と定義する。）する。そして、制御部２５０は、これらの領域に、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を格納することで、識別情報の設定変更を行う。

その後、制御部２５０は、通信部２１０を介して、設定変更された自局の識別情報を、自局が無線信号で送信する、下り制御信号や、ユーザデータを送信する際の制御情報等に含めて送信する。そして、送信された識別情報を含む下り制御信号等で受信した他の基地局は、当該識別情報内に含まれる事業者識別符号や、高度化の領域を参照することで、当該下り制御情報を送信した基地局が非同期局であることを判断でき、同期先としないことを決定できる。

（第３の処理）
基地局２０の制御部２５０は、ＧＰＳ受信機２２０から１ＰＰＳ信号を取得できなくなると、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を、自局が定期的に送信する報知メッセージ（報知用チャネル：ＢＣＣＨ）に含めて送信する。

図７に、基地局２０の制御部２５０が送信する報知メッセージの一例とし、ＰＨＳにおける報知メッセージの概要を示す。ここで、図７（ａ）は、報知メッセージの一例である無線チャネル情報報知メッセージを示している。また、図７（ｂ）は、報知メッセージの一例である第２システム情報報知メッセージを示している。

図７（ａ）、（ｂ）に示される各報知メッセージには、ともに、「予約」と記載されている予備領域が存在する。そのため、これらのメッセージに含まれる予備領域に、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を、新たに定義する（例えば、領域を１ｂｉｔ確保し、同期局を示す情報を「０」とし、非同期局を示す情報を「１」と定義する。）。そして、制御部２５０は、これらの領域に、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を格納する。

その後、制御部２５０は、通信部２１０を介して、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を格納した報知メッセージを送信する。そして、送信された報知メッセージを受信した他の基地局は、当報知メッセージ内に含まれる予備領域を参照することで、当該報知メッセージを送信した基地局が非同期局であることを判断でき、同期先としないことを決定できる。

（第４の処理）
また、基地局２０の制御部２５０は、ＧＰＳ受信機２２０から１ＰＰＳ信号を取得できなくなると、例えば、ＰＨＳといった無線通信システムの基地局である場合は、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を、チャネル割当制御チャネル（ＳＣＣＨ）や、着信情報チャネル（ＰＣＨ）を各々送信するために割り当てられた所定の各タイミング（例えば、２０通信フレーム間隔）で送信する。

具体的には、ＳＣＣＨやＰＣＨを送信するタイミングでは、移動局等に通知する情報がない場合、予め規定された優先順位に基づいて、他の情報（例えば、報知用チャネル、着信情報チャネルの再送等）が送信される。ＳＣＣＨを送信するタイミングでは、他の情報において、その優先順位の下位には、無線リソースに関する情報を通知する無線リソース情報報知メッセージや、有意な情報を含めることなく送信するアイドルＳＣＣＨが規定されている。また、ＰＣＨを送信するタイミングでは、他の情報において、その優先順位の下位には、無線リソースに関する情報を通知する無線リソース情報報知メッセージや、有意な情報を含めることなく送信するアイドルＰＣＨが規定されている。そして、これら優先順位が下位である、無線リソース情報報知メッセージ、アイドルＳＣＣＨ、アイドルＰＣＨにも上述した「予約」とされている予備領域が存在する。そこで、この予備領域に、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を、新たに定義する（例えば、領域を１ｂｉｔ確保し、同期局を示す情報を「０」とし、非同期局を示す情報を「１」と定義する。）。

制御部２５０は、ＳＣＣＨまたはＰＣＨを送信するタイミングで、ＳＣＣＨまたはＰＣＨで移動局等に通知する情報がなく、予め規定された優先順位に従い、無線リソース情報報知メッセージや、アイドルＳＣＣＨ、アイドルＰＣＨの何れかを送信する必要が生じた場合、送信する何れかの予備領域に、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を格納する。

その後、制御部２５０は、ＳＣＣＨまたはＰＣＨを送信するタイミングで、通信部２１０を介して、自局が他の基地局に同期していない非同期局を示す情報を示す符号を格納した無線リソース情報報知メッセージや、アイドルＳＣＣＨ、アイドルＰＣＨの何れかを送信する。そして、送信された情報報知メッセージや、アイドルＳＣＣＨ、アイドルＰＣＨの何れかを受信した他の基地局は、予備領域を参照することで、当該無線リソース情報報知メッセージや、アイドルＳＣＣＨ、アイドルＰＣＨの何れかを送信した基地局が非同期局であることを判断でき、同期先としないことを決定できる。

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 (3)

1. 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取得できないことを示す情報を、当該他の通信装置から受信すると、当該他の通信装置を、自装置が無線信号を送受信するフレームの同期先としない通信装置において、
   前記同期先の候補として、前記参照する信号を特定できる情報を、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、この要求した情報の受信後に、前記下り制御信号に含まれる優先順位をもとに、同期先の通信装置を決定する通信装置。
2. 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、同期先の候補として、前記参照する信号を特定できる情報を、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、この要求した情報の受信後に、前記下り制御信号に含まれる優先順位をもとに、同期先の通信装置を決定し、
   前記同期先の通信装置が、
   前記参照する信号を取得できなくなると当該参照する信号を取得できないことを示す情報を、自装置が無線信号で送信するデータに含めて送信し、
   前記一の通信装置が、前記参照する信号を取得できないことを示す情報を、前記同期先の通信装置から受信すると、前記同期先の通信装置を、自装置が無線信号を送受信するフレームの同期先としないことを特徴とする無線通信システム。
3. 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取得できないことを示す情報を、当該他の通信装置から受信すると、当該他の通信装置を、自装置が無線信号を送受信するフレームの同期先としない通信装置の通信制御方法において、
   前記同期先の候補として、前記参照する信号を特定できる情報を、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、この要求した情報の受信後に、前記下り制御信号に含まれる優先順位をもとに、同期先の通信装置を決定するステップを有する通信制御方法。

Images