JP6162374B2 - 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。
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、自装置を同期先の通信装置に決定させないための情報を、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、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、前記情報を送信してもよい。
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、他の通信装置が送信した、当該他の通信装置を同期先に決定させないための情報を、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、自装置を同期先の通信装置に決定させないための情報を、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、自装置を同期先の通信装置に決定させないための情報を、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2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、フレームを生成するために必要とされる安定したクロックを外部のクロック源(ここでは、GPS衛星)から供給されなくなる。そのため、制御部250は、送受信のタイミングがずれる可能性のある自局を同期先の基地局に決定させないための情報を、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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報については、後述する。
また、制御部250は、他の基地局から、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を受信すると、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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を受信すると、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(詳細は後述する。)。
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20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、自局が基準基地局でない場合、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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を、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、自局を同期先の基地局に決定させないための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、自局を同期先の基地局に決定させないための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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報について述べる。なお、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を、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2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。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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を示す符号を、新たに定義(例えば、領域を1bit確保し、自局への同期を「可」とする情報を示す符号を「0」とし、自局への同期を「不可」とする情報を示す符号を「1」と定義する。)する。そして、制御部250は、これらの領域に、自局への同期を「不可」とする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への同期が「不可」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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を、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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を示す符号を、新たに定義(例えば、領域を1bit確保し、自局への同期を「可」とする情報を示す符号を「0」とし、自局への同期を「不可」とする情報を示す符号を「1」と定義する。)。そして、制御部250は、これらの領域に、自局への同期が「不可」とする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への同期が「不可」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。
また、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を示す符号を、「予約」と記載されている予備領域に格納することを、上述において説明したが、図7(a)の無線チャネル情報報知メッセージ、および、図7(b)の第2システム情報報知メッセージにおける他の領域に格納することも可能である。例えば、図7(b)の第2システム情報報知メッセージにおける「報知メッセージ状態番号」に、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を示す符号を格納する。この場合、3bitの領域が確保されている「報知メッセージ状態番号」の最上位bitにおいて、制御部250がGPS受信機220から1PPS信号を取得できる通常状態である場合は、自局への同期を「可」とする情報を示す符号である「0」を格納し、制御部250がGPS受信機220から1PPS信号を取得できない状態である場合は、自局への同期を「不可」とする情報を示す符号である「1」を格納する。
(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、情報の入っていないSCCH(以下、アイドルSCCHと呼ぶ。)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、情報の入っていないPCH(以下、アイドルPCHと呼ぶ。)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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を示す符号を、新たに定義(例えば、領域を1bit確保し、自局への同期を「可」とする情報を示す符号を「0」とし、自局への同期を「不可」とする情報を示す符号を「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、自局への同期を「不可」とする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、自局への同期を「不可」とする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への同期が「不可」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、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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報を送信していたが、このような状況を考慮し、当該制御部250が、GPS受信機220から1PPS信号を取得の有無に関わらず、常に、基地局20が送信する上述の識別情報や、報知情報メッセージや、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に、自局への同期を「不可」とする情報を格納して送信してもよい。
また、上記の実施例においては、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、自局を同期先の基地局に決定させないための情報とし、自局への同期を「不可」とする情報を送信していた。しかしながら、例えば、基地局20が、GPS受信機220から1PPS信号を取得できない状態が継続し、他の基地局(基地局30)を同期先の基地局に決定して他の基地局に同期した場合、自局を同期先の基地局に決定させないための情報として、自局が他の基地局に同期していることを示す情報(エア同期中であることを示す情報)を送信し、自局を同期先に決定させないようにしてもよい。
また、上記の実施例においては、基地局30が、基地局20から同期先の基地局に決定させないための情報を受信すると、同期先に決定しないようにしていた。しかしながら、基地局30は、フレームを生成するために必要とされる安定したクロックを外部のクロック源(ここでは、回線クロック)から供給されているので、適切な送受信タイミングのフレームを生成でき、送受信のタイミングがずれる可能性が低いことから、基地局30の制御部350は、基地局に決定させないための情報を送信した基地局20を同期先の基地局に決定してもよい。また、基地局20の制御部250は、他の基地局20から同期先の基地局に決定させないための情報を受信の有無に関わらず、他の基地局20を同期先に決定しないようにしてもよい。
さらに、上記の実施例においては、通信装置として、基地局を用いて説明したが、この他に、基地局と移動局との間で送受信されるデータを中継する無線中継装置に適用してもよい。
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. 外部のクロック源となるGPS衛星から送信される同期信号を受信する同期信号受信部と、
    前記同期信号を用いて、無線信号を送受信するフレームのタイミングを調整すると共に、他の通信装置とフレームのタイミングを一致させるフレーム同期処理を行う制御部とを備え、
    前記制御部は、前記同期信号を取得できる場合、自装置をフレーム同期処理の同期先の通信装置に可とする情報を報知情報に設定し、前記同期信号を取得できない場合、自装置を前記同期先の通信装置として決定させないための情報を、前記報知情報に設定し、
    前記制御部は、前記報知情報を定期的に無線信号でブロードキャスト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、
    前記制御部は、前記同期信号を取得できない場合であって他の通信装置に同期した場合、前記決定させないための情報を、前記報知情報に設定し、移動局と無線通信を行わないタイミングになると前記同期信号の取得を試みる、ことを特徴とする通信装置。
  3. 外部のクロック源となるGPS衛星から送信される同期信号を受信する通信装置の通信制御方法において、
    前記同期信号を用いて、無線信号を送受信するフレームのタイミングを調整するステップと、
    他の通信装置とフレームのタイミングを一致させるフレーム同期処理を行うステップと、
    前記同期信号を取得できる場合、自装置をフレーム同期処理の同期先の通信装置に可とする情報を報知情報に設定し、前記同期信号を取得できない場合、自装置を前記同期先の通信装置として決定させないための情報を、前記報知情報に設定するステップと、
    前記報知情報を定期的に無線信号でブロードキャストするステップと、を有する通信制御方法。
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