JP6559968B2 - 無線通信システム、中継局および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、定期監視中にアンテナ診断を行う基地局を含む無線通信システム、基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局および無線通信方法に関する。

ＰＨＳ(Personal Handy phone System)などの無線端末の基地局には、定期的に（たとえば１日に１回）停波して、通信網とフレームタイミングを同期させる定期監視を行うものがある。さらにアダプティブアレイアンテナを用いた基地局には、各アンテナのゲインの調整をしたり、故障を検知したりするために、アンテナ診断を行うものがある。アンテナ診断では、複数あるアンテナのうち１本から電波を出力すると共に他のアンテナによって受信し、これを出力するアンテナを切り替えながら繰り返す。

また近年は、無線通信サービスのカバーエリアを増やすために、中継局を設置することが行われている。中継局は有線の通信網が敷設されていない場所に設置され、有線のバックホールを持つ基地局に無線で接続し、無線通信をバックホールとして端末にサービスを行う基地局である。中継局は、基地局に対しては端末として接続し、端末に対しては基地局としてサービスを提供する。

上記のように基地局と中継局を備えた無線通信システムにおいて、基地局が定期監視に入るときには、中継局とのリンクがいったん切断されることになる。そのため中継局は、基地局が定期監視を終了してサービスを再開してから、再接続する必要がある。ここで従来の中継局は、リンクが切断されると停波監視を行い、停波を検出したら電波のモニタを開始し、電波がモニタされたら再接続を試みるということを行っている。

なお特許文献１には、移動通信システムにおいて無線基地局と無線基地局制御局との間で回線障害がある一定時間経過しても復旧しない場合に回線の同期外れと判断し、判断後に、無線基地局制御局との回線再同期の制御を行う回線復旧方法が記載されている。この方法では、回線再同期の制御として、無線基地局が無線基地局制御局と通信する際の回線同期用クロックのタイミングをずらすことで、無線基地局制御局との回線再同期を図る、としている。

特開２００４−０６４４５１号公報

基地局が行うアンテナ診断においては、アンテナを切り替えるたびに電波の出力と停止を繰り返す。従来は中継局がこの電波の出力と停止の繰り返しによって停波検出とモニタ検出を誤検出してしまう場合があった。すると中継局は再接続を開始するのであるが、基地局はまだアンテナ診断中であるため接続要求に対して応答を返さず、接続が不可となる。接続が不可となると中継局はその基地局をブラックリストに載せて、以後再接続しようとしなくなるため、結局その中継局はバックホールを得られず孤立してしまうという問題があった。

特許文献１に記載の方法は、回線障害の原因を回線の同期外れと判断するに過ぎず、基地局のアンテナ診断が原因で、中継局が停波検出とモニタ検出を誤検出してしまう状況を想定していない。

本発明は、定期監視中にアンテナ診断を行う基地局に対して再接続を確実に行い、中継局によるサービスを再開できる無線通信システム、中継局および無線通信方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明にかかる無線通信システムの代表的な構成は、基地局と、基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局とからなる無線通信システムにおいて、基地局は、定期監視中にアンテナ診断およびアンテナ診断の完了後に停波して通信網とフレームタイミングを同期させる定期監視部を備え、中継局は、定期監視部による定期監視中にアンテナ診断の完了を判定する完了判定部と、完了判定部によってアンテナ診断が完了したと判定された後に、基地局に対して再接続処理を開始する再接続処理部とを備えることを特徴とする。

完了判定部は、基地局から制御信号を受信すると、アンテナ診断が完了したと判定するとよい。

制御信号は、定期監視が終了する度にインクリメントされる状態番号を含み、完了判定部は、今回受信した制御信号の状態番号が、前回受信した制御信号の状態番号に比べてインクリメントされていたら、アンテナ診断が完了したと判定するとよい。

中継局は、基地局による定期監視が開始されると起動し、所定時間以上経過したらタイムアウトとなるタイマをさらに備え、完了判定部は、タイマのタイムアウトが検出されると、アンテナ診断が完了したと判定するとよい。

上記課題を解決するために本発明にかかる中継局の代表的な構成は、基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局において、定期監視中の基地局によるアンテナ診断の完了を判定する完了判定部と、完了判定部によってアンテナ診断が完了したと判定された後に、基地局に対して再接続処理を開始する再接続処理部と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無線通信方法の代表的な構成は、基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局を用いた無線通信方法において、基地局は、定期監視中にアンテナ診断およびアンテナ診断の完了後に停波して通信網とフレームタイミングを同期させ、中継局は、定期監視中にアンテナ診断が完了したと判定された後に、基地局に対して再接続処理を開始することを特徴とする。

本発明によれば、定期監視中にアンテナ診断を行う基地局に対して再接続を確実に行い、中継局によるサービスを再開できる無線通信システム、中継局および無線通信方法を提供することができる。

本実施形態にかかる無線通信システムの概略構成を示す図である。 図１に示す基地局および中継局の構成を例示する機能ブロック図である。 図１に示す基地局から送信される報知用チャネル（ＢＣＣＨ）を説明する図である。 第１実施形態にかかる無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 比較例にかかる無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。 第２実施形態にかかる無線通信システムの構成を例示する機能ブロック図である。 第２実施形態にかかる無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる無線通信システムの概略構成を示す図である。かかる無線通信システム１００は、図示のように基地局１０２と、無線端末１０４と、これらに無線接続する中継局１０６とを含んで構成されている。基地局１０２は、中継局１０６と無線によって通信を行い、有線によってバックホール回線１０８に接続されている。無線端末１０４は、ＰＨＳに代表される同時双方向通信が可能なＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用している端末である。

無線通信システム１００では、無線通信サービスのカバーエリアを増やすために、中継局１０６が設置されていて、ＲＢＳ（Radio Bypass System：無線エントランスシステム）が導入されている。なおＲＢＳは、回線が敷設できないエリアや回線コストを抑えるなどの理由により回線を引いていないエリアにおいて、回線の代わりに無線によって中継を行うことができるシステムである。

中継局１０６は、有線の通信網が敷設されていない場所に設置され、有線のバックホールを持つ基地局１０２に無線で接続し、無線通信をバックホールとして無線端末１０４にサービスを行う基地局である。すなわち、中継局１０６は、基地局１０２に対しては無線端末として接続し、無線端末１０４に対しては基地局としてサービスを提供する。

図２は、図１に示す基地局１０２および中継局１０６の構成を例示する機能ブロック図である。基地局１０２は、図示のように、基地局制御部１１０、無線通信部１１２および有線通信部１１４を備える。基地局制御部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１０２全体を管理および制御する。また後述するように、本実施形態では基地局制御部１１０は、定期監視部１１６および制御信号生成部１１８としても機能する。

無線通信部１１２は、複数のアンテナ１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄからなるアダプティブアレイアンテナを有し、各アンテナ１１２ａ〜１１２ｄを介して中継局１０６との無線通信を行う。無線通信部１１２は、アダプティブアレイ機能の起動時には、かかる複数のアンテナ１１２ａ〜１１２ｄを用いて電波の位相を調整することにより電波の指向性を制御する。有線通信部１１４は、有線によってバックホール回線１０８に接続されている。

定期監視部１１６は、定期的に（たとえば１日に１回）停波して、通信網とフレームタイミングを同期させる定期監視を行い、さらに停波の前にアンテナ診断を行う。アンテナ診断は、基地局１０２のアダプティブアレイアンテナである各アンテナ１１２ａ〜１１２ｄのゲインの調整をしたり、故障を検知したりする。またアンテナ診断では、複数あるアンテナ１１２ａ〜１１２ｄのうち１本から電波を出力すると共に他のアンテナによって受信し、これを出力するアンテナを切り替えながら繰り返す。

よって無線通信システム１００では、基地局１０２が定期監視に入るときには、中継局１０６とのリンクがいったん切断されることになる。また基地局１０２は、定期監視の終了後にサービスを再開する。

制御信号生成部１１８は、基地局１０２のサービス再開後、すなわちアンテナ診断の完了後に、制御信号としての論理制御チャネル（ＬＣＣＨ）を送信する。論理制御チャネル（ＬＣＣＨ）は、基地局が通常のサービスを提供するために継続的に送信する制御信号であって、アンテナ診断の完了を報知するための信号ではない。なお制御信号生成部１１８は、アンテナ診断中にはＬＣＣＨを送信しない。

中継局１０６は、図示のように、制御部１２０、回線通信部１２２、端末通信部１２４および状態番号記憶部１２６を備える。制御部１２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により中継局１０６全体を管理および制御する。また後述するように、本実施形態では制御部１２０は、モニタ部１２８、完了判定部（状態番号確認部１３０）および再接続処理部１３２としても機能する。

回線通信部１２２は、通信アンテナ１２２ａを介して、基地局１０２との無線通信を行う。端末通信部１２４は、通信アンテナ１２４ａを介して、無線端末１０４との無線通信を行う。状態番号記憶部１２６は、基地局１０２から送信された制御信号としてのＬＣＣＨのうち報知用チャネル（ＢＣＣＨ）に含まれる状態番号を記憶する（図３参照）。モニタ部１２８は、中継局１０６を電波の受信待ちとし、基地局１０２から送信された制御信号を受信可能とする。

図３は、図１に示す基地局１０２から送信される報知用チャネル（ＢＣＣＨ）を説明する図である。報知用チャネル１４０は、図３（ａ）に示すように予めビット毎に各種情報が定義されている。特に、報知用チャネル１４０には、オクテット「７」の４ビット目から６ビット目に対し、状態番号すなわち「報知メッセージ状態番号ｍ２」という情報が定義されている。状態番号は、図３（ｂ）に示すように、定期監視のたびにインクリメント（値を１つ増加すること）される。

そこで状態番号確認部１３０は、制御信号のうち報知用チャネル１４０の中の状態番号を監視し、状態番号がインクリメントされたことを判断することにより、アンテナ診断が完了して定期監視が終了したことを判定する。再接続処理部１３２は、状態番号確認部１３０によってアンテナ診断が完了したと判定された後に、基地局１０２に対して再接続処理を開始する。

図４は、第１実施形態にかかる無線通信システム１００の動作を説明するシーケンス図である。まず、無線通信システム１００では、基地局１０２が定期監視を開始すると（ステップＳ１００）、中継局１０６とのリンクがいったん切断「ＢＨ（バックホール）リンク切断」される（ステップＳ１０２）。つぎに、中継局１０６は、ＢＨリンク切断が生じると、モニタ部１２８により基地局１０２からの電波のモニタを開始する（ステップＳ１０４）。

一方基地局１０２は、定期監視部１１６により定期監視中にアンテナ診断を行い（ステップＳ１０６）、アンテナ診断の完了後に停波して（ステップＳ１０８）、通信網とフレームタイミングを同期させる。このようにして基地局１０２は、定期監視を終了してサービスを再開する（ステップＳ１１０）。ここで基地局１０２では、サービス再開後すなわちアンテナ診断の完了後に、制御信号生成部１１８によって制御信号が送信される。

中継局１０６のモニタ部１２８は、基地局１０２からの電波をモニタしているため、サービス再開後に基地局１０２からの制御信号をモニタ検出する（ステップＳ１１２）。つぎに、状態番号確認部１３０は、今回受信した制御信号の状態番号と、前回受信した制御信号の状態番号とを状態番号記憶部１２６から読み出して、前回の状態番号に比べて今回の状態番号がインクリメントされていたら、アンテナ診断が完了したと判定する（ステップＳ１１４）。

中継局１０６の再接続処理部１３２は、アンテナ診断が完了したと判定された後に、基地局１０２に対して再接続処理を開始する（ステップＳ１１６）。すなわち再接続処理部１３２は、基地局１０２にＢＨ−ＬＣＨ（リンクチャネル）応答要求信号を送信し、基地局１０２に対して接続要求をする（ステップＳ１１８）。

基地局１０２は、サービスを再開しているため、中継局１０６からの接続要求に対して応答し、ＢＨ−ＬＣＨ応答信号を中継局１０６に送信する（ステップＳ１２０）。このようにして、無線通信システム１００では、中継局１０６と基地局１０２との再接続が可能となる。

図５は、比較例にかかる無線通信システムの動作を説明するシーケンス図である。比較例では、中継局２００は、基地局１０２が定期監視を開始し（ステップＳ２００）、ＢＨリンク切断が生じると（ステップＳ２０２）、まず停波監視を行う（ステップＳ２０４）。つぎに、中継局２００は、停波を検出したら電波のモニタを開始し（ステップＳ２０６）、電波がモニタされたら再接続処理を行う（ステップＳ２０８）。

一方、基地局１０２は停波の前にアンテナ診断を行い（ステップＳ２１０）、アンテナを切り替えるたびに電波の出力と停止を繰り返す。このため、中継局２００は、この電波の出力と停止の繰り返しによって、アンテナ診断動作を「停波」と誤検出したり（ステップＳ２１２）、「サービス再開」とモニタ検出を誤検出したりする場合がある（ステップＳ２１４）。

このような場合、中継局２００は、ステップＳ２０８により再接続を開始し、基地局１０２に対して接続要求をする（ステップＳ２１６）。しかし基地局１０２は、図示のように未だアンテナ診断中であるため、中継局２００からの接続要求に対して応答を返さない。その結果、中継局２００は、基地局１０２との接続が不可となり再接続が失敗してしまう（ステップＳ２１８）。

中継局２００は、再接続が失敗すると、その基地局１０２をブラックリストに登録し（ステップＳ２２０）、以後再接続を試行しない。このため、中継局２００は、基地局１０２がアンテナ診断の完了後に停波し（ステップＳ２２２）、サービスを再開した状況においても（ステップＳ２２４）、停波して（ステップＳ２２６）、バックホールを得られず接続不能となってしまう（ステップＳ２２８）。

これに対して本実施形態にかかる無線通信システム１００によれば、中継局１０６は停波監視を行わず、基地局１０２による定期監視中のアンテナ診断が完了した後に、基地局１０２に対して再接続処理を開始する。したがって、中継局１０６と基地局１０２との再接続が確実に行われて、中継局１０６によるサービスを再開できる。

また中継局１０６は、状態番号確認部１３０が制御信号の中の状態番号を監視し、状態番号がインクリメントされたことを判断するため、アンテナ診断が完了して定期監視が終了したことを確実に判定できる。

ただし制御信号は、サービス再開後、すなわちアンテナ診断の完了後に送信される一方で、アンテナ診断中には送信されない。そこで、制御信号の中の状態番号を監視するのではなく、単に、基地局１０２から制御信号を受信するとアンテナ診断が完了したと判定するようにしてもよい。このような場合であっても、中継局１０６は、アンテナ診断の信号をサービス再開後の信号と誤検出しないため、中継局１０６と基地局１０２との再接続が確実に行われる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態にかかる無線通信システム１００Ａの構成を例示する機能ブロック図である。無線通信システム１００Ａは、中継局１０６Ａを含んで構成されている。中継局１０６Ａは、タイマ１４２を備えていて、制御部１２０Ａが完了判定部（タイマ監視部１４４）としても機能する点で、第１実施形態にかかる中継局１０６と異なる。

タイマ１４２は、基地局１０２による定期監視が開始されると起動し、所定時間以上経過したらタイムアウトとなる。なお所定時間とは、基地局１０２のアンテナ診断に要する時間以上とされる。タイマ監視部１４４は、タイマ１４２のタイムアウトを監視し、タイマ１４２のタイムアウトを検出すると、アンテナ診断が完了したと判定する。

図７は、第２実施形態にかかる無線通信システム１００Ａの動作を説明するシーケンス図である。まず、無線通信システム１００Ａでは、基地局１０２が定期監視を開始すると（ステップＳ３００）、中継局１０６Ａとのリンクがいったん切断される（ステップＳ３０２）。つぎに、中継局１０６Ａは、ＢＨリンク切断が生じると、タイマ１４２を起動する（ステップＳ３０４）。

一方基地局１０２は、アンテナ診断（ステップＳ３０６）の完了後に停波して（ステップＳ３０８）、定期監視を終了しサービスを再開する（ステップＳ３１０）。ここでタイマ１４２がタイムアウトとなる時間は、図示のように基地局１０２のアンテナ診断に要する時間以上に予め設定されている。

中継局１０６Ａでは、タイマ監視部１４４がタイマ１４２のタイムアウトを検出すると（ステップＳ３１２）、モニタ部１２８が基地局１０２からの電波のモニタを開始する（ステップＳ３１４）。なお基地局１０２は、タイマ１４２がタイムアウトとなった時点で図示のようにアンテナ診断を既に完了し停波している。そしてモニタ部１２８は、基地局１０２のサービス再開後すなわちアンテナ診断の完了後に、基地局１０２からの制御信号を検出する（ステップＳ３１６）。

中継局１０６Ａの再接続処理部１３２は、アンテナ診断が完了したと判定された後に再接続処理を開始し（ステップＳ３１８）、基地局１０２に対してＢＨ−ＬＣＨ応答要求信号を送信する（ステップＳ３２０）。基地局１０２は、サービスを再開しているため、中継局１０６Ａからの接続要求に対してＢＨ−ＬＣＨ応答信号を中継局１０６Ａに送信する（ステップＳ３２２）。このようにして、無線通信システム１００Ａでは、中継局１０６Ａと基地局１０２との再接続が可能となる。

第２実施形態にかかる無線通信システム１００Ａによれば、中継局１０６Ａは、タイマ１４２がタイムアウトとなる時間をアンテナ診断に要する時間以上に予め設定するだけで、タイマ監視部１４４によりアンテナ診断が完了したことを判定できる。よって、中継局１０６Ａは、アンテナ診断の信号をサービス再開後の信号と誤検出することがなくなる。したがって、無線通信システム１００Ａによれば、中継局１０６Ａと基地局１０２との再接続が確実に行われる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、定期監視中にアンテナ診断を行う基地局を含む無線通信システム、基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局および無線通信方法に利用することができる。

１００、１００Ａ…無線通信システム、１０２…基地局、１０４…無線通信端末、１０６、１０６Ａ…中継局、１０８…バックホール回線、１１０…基地局制御部、１１２…無線通信部、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ…アダプティブアレイアンテナ、１１４…有線通信部、１１６…定期監視部、１１８…制御信号生成部、１２０…制御部、１２２…回線通信部、１２２ａ、１２４ａ…通信アンテナ、１２４…端末通信部、１２６…状態番号記憶部、１２８…モニタ部、１３０…状態番号確認部、１３２…再接続処理部、１４０…報知用チャネル、１４２…タイマ、１４４…タイマ監視部、ｍ２…状態番号

Claims (4)

1. 基地局と、該基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局とからなる無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、定期監視中にアンテナ診断を行い、該アンテナ診断の完了後に停波して通信網とフレームタイミングを同期させる定期監視部を備え、
   前記中継局は、
   前記基地局から制御信号を受信すると、前記アンテナ診断が完了したと判定する完了判定部と、
   前記完了判定部によって前記アンテナ診断が完了したと判定された後に、前記基地局に対して再接続処理を開始する再接続処理部とを備え、
   前記制御信号は、定期監視が終了する度にインクリメントされる状態番号を含み、
   前記完了判定部は、今回受信した前記制御信号の状態番号が、前回受信した前記制御信号の状態番号に比べてインクリメントされていたら、前記アンテナ診断が完了したと判定することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記中継局は、
   前記基地局による定期監視が開始されると起動し、所定時間以上経過したらタイムアウトとなるタイマをさらに備え、
   前記完了判定部は、前記タイマのタイムアウトが検出されると、前記アンテナ診断が完了したと判定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局において、
   前記基地局から制御信号を受信すると、前記基地局が定期監視中に行うアンテナ診断が完了したと判定する完了判定部と、
   前記完了判定部によって前記アンテナ診断が完了したと判定された後に、前記基地局に対して再接続処理を開始する再接続処理部とを備え、
   前記制御信号は、定期監視が終了する度にインクリメントされる状態番号を含み、
   前記完了判定部は、今回受信した前記制御信号の状態番号が、前回受信した前記制御信号の状態番号に比べてインクリメントされていたら、前記アンテナ診断が完了したと判定することを特徴とする中継局。
4. 基地局と無線通信端末との無線通信を中継する中継局を用いた無線通信方法において、
   前記基地局は、定期監視中にアンテナ診断を行い、該アンテナ診断の完了後に停波して通信網とフレームタイミングを同期させ、
   前記中継局が前記基地局から受信する制御信号は、定期監視が終了する度にインクリメントされる状態番号を含み、
   前記中継局は、今回受信した前記制御信号の状態番号が、前回受信した前記制御信号の状態番号に比べてインクリメントされていたら、前記アンテナ診断が完了したと判定し、前記アンテナ診断が完了したと判定された後に、前記基地局に対して再接続処理を開始することを特徴とする無線通信方法。

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