JP6866920B2 - 無線通信装置、無線通信システム、および送信タイミング調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信システム、および送信タイミング調整方法に関する。

複数のアクセスポイントおよび無線端末を含む無線ＬＡＮシステムにおいて、各装置の時刻を標準時刻に同期させる技術が知られている。このような技術では、電波時計から送信された標準時刻信号を受信した無線端末が、アクセスポイントへ標準時刻情報を送信する。標準時刻信号を受信したアクセスポイントは、受信した標準時刻情報で自装置の時刻情報を更新すると共に、受信した標準時刻信号で、ネットワーク内のＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバの時刻情報を更新する。ＮＴＰサーバは、更新された時刻情報に基づいて、他のアクセスポイントの時刻情報を更新する。それぞれのアクセスポイントは、自装置の時刻情報に基づいて、自装置と接続している無線端末の時刻情報を更新する。これにより、無線ＬＡＮシステム内の各装置の時刻情報が標準時刻に同期する。

特開２００５−９９８８６号公報 国際公開第２００７／０６６６３７号 特開２０１１−８２８３１号公報

ところで、近年、無線ＬＡＮのアクセス方式として、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）に代えてＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）の導入が検討されている。ＴＤＭＡでは、基地局として動作する各アクセスポイントと各無線端末のそれぞれの上り信号と下り信号に異なるタイムスロットが割り当てられ、各アクセスポイントと各無線端末とは、割り当てられたタイムスロット内で信号を送受信する。

ところで、各機器は独立して動作する基準信号に基づく送信タイミングで信号の送信を行うため、各装置の送信タイミングには、基準信号の周波数のずれに伴う誤差が含まれる。そのため、各装置から送信されるスロット間には、各装置における送信タイミングのずれを吸収するためのガード期間が設けられる。各装置間の送信タイミングのずれが大きいと、ガード期間が長くなり、データの送信に割り当てられるスロットの期間が実質的に短くなる。これにより、データの伝送効率が低下する。そのため、各装置の送信タイミングをより高い精度で同期させることが好ましい。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、無線通信装置間の送信タイミングをより高い精度で同期させることができる無線通信装置、無線通信システム、および送信タイミング調整方法を提供することを目的とする。

本願が開示する無線通信装置は、１つの態様において、アンテナと、送信部と、受信部と、復調部と、検出部と、調整部とを有する。送信部は、アンテナを介して送信信号を送信する。受信部は、アンテナを介して受信信号を受信し、受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。復調部は、ディジタル信号に変換された受信信号に含まれる制御信号およびユーザデータを復調する。検出部は、ディジタル信号に変換された受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを検出する。調整部は、検出された受信タイミングに基づいて送信部による送信信号の送信タイミングを調整する。

本願が開示する無線通信装置、無線通信システム、および送信タイミング調整方法の１つの態様によれば、無線通信装置間の送信タイミングをより高い精度で同期させることができるという効果を奏する。

図１は、無線通信システムの一例を示す図である。 図２は、アクセスポイントの一例を示すブロック図である。 図３は、同期信号の受信タイミングの一例を説明する図である。 図４は、無線端末の一例を示すブロック図である。 図５は、複数のアクセスポイントからの信号が届く無線端末の位置の一例を説明する図である。 図６は、時分割で送信されるデータのタイミングの一例を示す図である。 図７は、アクセスポイントの動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、無線端末の動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、アクセスポイントのハードウェアの一例を示す図である。 図１０は、無線端末のハードウェアの一例を示す図である。

以下、本願が開示する無線通信装置、無線通信システム、および送信タイミング調整方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示の技術が限定されるものではない。

［無線通信システム１０］
図１は、無線通信システム１０の一例を示す図である。無線通信システム１０は、複数のアクセスポイント２０−１〜２０−２および無線端末３０を有する。アクセスポイント２０−１〜２０−２のそれぞれは、例えばＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク１１に接続され、無線端末３０との間で無線ＬＡＮに基づく無線通信を行う。なお、以下では、複数のアクセスポイント２０−１〜２０−２のそれぞれを区別することなく総称する場合にアクセスポイント２０と記載する。アクセスポイント２０は、無線通信装置および無線基地局の一例である。なお、図１には、アクセスポイント２０が２台示されているが、無線通信システム１０は、３台以上のアクセスポイント２０を有してもよい。また、無線端末３０についても同様に、無線通信システム１０は、２台以上の無線端末３０を有してもよい。

アクセスポイント２０は、無線通信により無線端末３０へ送信する。また、アクセスポイント２０は、無線通信により無線端末３０から受信したデータを、ネットワーク１１を介して当該データの宛先へ送る。

本実施例において、各アクセスポイント２０は、ＴＤＭＡ方式に基づいて、自装置に割り当てられたタイムスロットにおいて、無線端末３０との間で無線通信によりデータの送受信を行う。具体的には、各アクセスポイント２０は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロットにおいて、無線端末３０へデータを無線送信する。また、各アクセスポイント２０は、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットにおいて、無線端末３０からデータを受信する。下り信号とは、アクセスポイント２０から無線端末３０へ無線送信される信号であり、上り信号とは、無線端末３０からアクセスポイント２０へ無線送信される信号である。隣接するアクセスポイント２０間では、各アクセスポイント２０に対して異なるタイムスロットが割り当てられる。これにより、各アクセスポイント２０は、他のアクセスポイント２０から送信される信号と混信することなく、無線端末３０との間で無線通信によりデータの送受信が可能となる。

また、無線端末３０は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の信号を受信した場合、同期信号を送信する。無線端末３０から送信された同期信号を受信したアクセスポイント２０は、送信された同期信号の受信タイミングに基づいて、無線端末３０へ送信する送信信号の送信タイミングを調整する。これにより、無線通信システム１０は、隣接するアクセスポイント２０間の送信タイミングを精度よく調整することができる。従って、タイムスロット間のガード期間を短くすることができ、システム全体のデータの伝送効率を向上させることができる。

［アクセスポイント２０］
図２は、アクセスポイント２０の一例を示すブロック図である。アクセスポイント２０は、アンテナ２１、アナログ処理部２２、およびディジタル処理部２３を有する。

アナログ処理部２２は、サーキュレータ２２０、アナログ送信部２２１、およびアナログ受信部２２２を有する。サーキュレータ２２０は、アナログ送信部２２１から出力された送信信号をアンテナ２１へ通過させ、アンテナ２１を介して受信された受信信号をアナログ受信部２２２へ通過させる。

アナログ送信部２２１は、ＰＡ（Power Amplifier）２２１０、アップコンバータ２２１１、およびＤＡＣ（Digital to Analog Converter）２２１２を有する。ＤＡＣ２２１２は、ディジタル処理部２３から出力された送信信号をディジタル信号からアナログ信号に変換する。アップコンバータ２２１１は、ＤＡＣ２２１２によってアナログ信号に変換された送信信号に直交変調およびアップコンバート等の処理を施す。ＰＡ２２１０は、アップコンバータ２２１１によってアップコンバート等の処理が施された送信信号を増幅する。ＰＡ２２１０によって増幅された送信信号は、サーキュレータ２２０へ出力される。

アナログ受信部２２２は、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２２２０、ダウンコンバータ２２２１、およびＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２２２２を有する。ＬＮＡ２２２０は、サーキュレータ２２０を介して受信された受信信号を増幅する。ダウンコンバータ２２２１は、ＬＮＡ２２２０によって増幅された受信信号に直交復調およびダウンコンバート等の処理を施す。ＡＤＣ２２２２は、ダウンコンバータ２２２１によってダウンコンバート等の処理が施された受信信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ＡＤＣ２２２２によってディジタル信号に変換された受信信号は、ディジタル処理部２３へ出力される。アナログ受信部２２２は、受信部の一例である。

ディジタル処理部２３は、ディジタル送信処理部２３０、調整部２３１、保持部２３２、算出部２３３、測定部２３４、検出部２３５、およびディジタル受信処理部２３６を有する。

ディジタル送信処理部２３０は、ネットワーク１１を介して受信したデータに対して符号化およびベースバンド変調等の処理を行うことにより送信信号を生成する。そして、ディジタル送信処理部２３０は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロットにおいて、調整部２３１から指示された出力タイミングに従って、生成された送信信号をアナログ処理部２２へ出力する。アナログ処理部２２へ送信された送信信号は、アナログ送信部２２１およびサーキュレータ２２０を介して、アンテナ２１から空間に放射される。アナログ送信部２２１およびディジタル送信処理部２３０は送信部の一例である。また、ディジタル送信処理部２３０は生成部の一例である。

ディジタル受信処理部２３６は、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットにおいて、アナログ処理部２２から出力された受信信号に対して復調および復号等の処理を施すことにより、受信データを生成する。そして、ディジタル受信処理部２３６は、生成された受信データを、受信データの宛先に応じてネットワーク１１へ出力する。ディジタル受信処理部２３６は、復調部の一例である。

保持部２３２には、アンテナ２１において受信信号が受信されてから、サーキュレータ２２０およびアナログ受信部２２２を介してディジタル信号に変換された受信信号がディジタル処理部２３へ出力されるまでの処理にかかる処理時間τ_RFを保持する。処理時間τ_RFは、第１の処理時間の一例である。

検出部２３５は、アナログ処理部２２から出力された受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを検出する。そして、検出部２３５は、検出された同期信号の受信タイミングを示す情報を調整部２３１へ出力する。同期信号は、０と１からなる既知のビットパターンの信号である。

ここで、同期信号の受信タイミングについて説明する。図３は、同期信号の受信タイミングの一例を説明する図である。例えば図３（ａ）に示すように、時刻ｔ₀において無線端末３０から同期信号が送信された場合を考える。無線端末３０から送信された同期信号は、無線端末３０とアクセスポイント２０との間の空間を伝搬し、例えば図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ₀から伝搬時間τ_Prが経過した時刻ｔ₁においてアクセスポイント２０のアンテナ２１に到達する。

アクセスポイント２０のアンテナ２１に到達した同期信号は、アナログ受信部２２２においてダウンコンバート等の処理が行われる。そして、例えば図３（ｃ）に示すように、アナログ受信部２２２における処理時間τ_RFが経過した時刻ｔ₂において、同期信号はディジタル処理部２３へ出力される。

ディジタル処理部２３内の検出部２３５は、時刻ｔ₂において同期信号の受信を開始し、同期信号の時間長τ_Sが経過した時刻ｔ₃において同期信号の受信終了を検出する。そして、検出部２３５は、同期信号の受信終了が検出された時刻ｔ₃から同期信号の時間長τ_S分遡った時刻ｔ₂を同期信号の受信タイミングとして検出する。

図２に戻って説明を続ける。検出部２３５は、測定部２３４から検査信号の受信タイミングの検出を指示された場合、アナログ処理部２２から出力された信号に含まれている検査信号の受信タイミングを検出する。そして、検出部２３５は、検出した検査信号の受信タイミングを示す情報を測定部２３４へ出力する。検査信号は、既知のビットパターンの信号である。検査信号は、例えば同期信号と同じビットパターンの信号であってもよい。

調整部２３１は、検出部２３５から同期信号の受信タイミングの情報が出力された場合、保持部２３２内の処理時間τ_RFを参照し、同期信号の受信タイミングから処理時間τ_RF分遡った時刻ｔ₁を同期信号の受信タイミングとして特定する。例えば図３（ｃ）に示すように、検出部２３５によって検出された時刻ｔ₂から処理時間τ_RF分遡った時刻は、同期信号がアンテナ２１に到達した時刻ｔ₁となる。

そして、調整部２３１は、特定された同期信号の受信タイミングの時刻ｔ₂に基づいて、アンテナ２１から送信信号が送信されるタイミングである送信タイミングを調整する。そして、調整部２３１は、調整された送信タイミングでアンテナ２１から送信信号が送信されるように、ディジタル送信処理部２３０からアナログ処理部２２へ出力される送信信号の出力タイミングを調整する。そして、調整部２３１は、送信信号の出力タイミングをディジタル送信処理部２３０に指示する。

測定部２３４は、所定のタイミング毎に、アナログ受信部２２２における処理時間τ_RFを測定する。具体的には、測定部２３４は、所定のタイミング毎に、ディジタル送信処理部２３０に検査信号の生成を指示すると共に、検出部２３５に検査信号の受信タイミングの検出を指示する。

ディジタル送信処理部２３０によって生成された検査信号は、例えば図２の破線４０に示すように、アナログ処理部２２内のアナログ送信部２２１を通ってサーキュレータ２２０へ出力される。アナログ送信部２２１からサーキュレータ２２０へ出力された検査信号の一部は、例えば図２の破線４０に示すように、アナログ受信部２２２に漏洩する。アナログ受信部２２２に漏洩した検査信号は、例えば図２の破線４０に示すように、アナログ受信部２２２を通ってディジタル処理部２３へ出力される。検出部２３５は、検査信号がディジタル処理部２３において受信されたタイミングを検査信号の受信タイミングとして検出する。そして、検出部２３５は、検出した検査信号の受信タイミングの情報を測定部２３４へ出力する。

測定部２３４は、ディジタル送信処理部２３０からアナログ処理部２２へ検査信号が出力されたタイミングから、検出部２３５によって検出された検査信号の受信タイミングまでの処理時間τ_RF’を測定する。処理時間τ_RF’は第２の処理時間の一例である。そして、測定部２３４は、測定した処理時間τ_RF’の情報を算出部２３３へ出力する。

算出部２３３は、測定部２３４によって測定された処理時間τ_RF’に基づいて、アナログ受信部２２２の処理時間τ_RFを算出する。そして、算出部２３３は、算出された処理時間τ_RFを保持部２３２に保持させる。算出部２３３は、例えば、測定部２３４によって測定された処理時間τ_RF’の１／２を、アナログ受信部２２２の処理時間τ_RFとして算出する。

ここで、同期信号の時間長τ_Sは固定長であるが、アナログ受信部２２２による同期信号の処理時間τ_RFは、一般的にアクセスポイント２０毎に異なる。保持部２３２内に保持されている処理時間τ_RFの値は、測定部２３４によって定期的に測定されたアナログ受信部２２２の処理時間である。調整部２３１は、同期信号の受信タイミングの時刻ｔ₂からアナログ受信部２２２の処理時間τ_RF分遡ったタイミングの時刻ｔ₁に基づいて、送信信号の送信タイミングを調整する。そのため、送信タイミングの調整において、アナログ受信部２２２の処理時間τ_RFの影響を抑制することができる。これにより、調整部２３１は、同期信号がアンテナ２１に到達した時刻ｔ₁に基づいて、送信信号の送信タイミングを精度よく調整することができる。

なお、無線端末３０とアクセスポイント２０との間の距離は、長くても数十メートル程度である。そのため、１つの無線端末３０から送信された電波を受信可能な複数のアクセスポイント２０において、無線端末３０とアクセスポイント２０との間の距離の差は、長くても数十メートル程度である。そのため、１つの無線端末３０から送信された１つの同期信号を複数のアクセスポイント２０が受信した場合、それぞれのアクセスポイント２０に到達する同期信号の時間差は０．１マイクロ秒未満となる。

従って、各アクセスポイント２０において、同一の無線端末３０から送信された同期信号がアンテナ２１に到達した時刻ｔ₁に基づいて送信信号の送信タイミングを調整することにより、各アクセスポイント２０の送信タイミングのずれを０．１マイクロ秒未満に抑えることができる。これにより、アクセスポイント２０は、各アクセスポイント２０間の送信タイミングを精度よく合わせることができる。

ここで、ディジタル受信処理部２３６は、制御信号およびユーザデータの復調および復号等の処理を行う。また、ユーザデータの中には、音声通信やテレビ電話等に用いられるリアルタイムデータ、および、ファイル等のデータの転送に用いられる非リアルタイムデータが含まれる。ディジタル受信処理部２３６は、受信信号に含まれる信号やデータを、それぞれの信号やデータに応じた優先度で処理する。そのため、処理の優先度によっては、実際に信号を受信してから処理が終了するまでの時間が異なる場合がある。これは、低い優先度の信号やデータの処理が、高い優先度の信号やデータの処理よりも後回しにされるためである。ただし、低い優先度の信号やデータであっても、高い優先度の信号やデータが受信されていない場合には、早期に処理が終了する。

例えば、ディジタル受信処理部２３６において同期信号の受信タイミングを検出するとすれば、同期信号の処理よりも優先度が高い他の処理の有無によって、同期信号の処理時間が変化することになる。そのため、ディジタル受信処理部２３６において同期信号の受信タイミングを検出するとすれば、例えば図３（ｅ）に示すように、同期信号の処理が開始されるまでの遅延時間τ_Dが０から最大数十ミリ秒程度までの間で変化することになる。そのため、ディジタル受信処理部２３６において同期信号の受信終了が検出された時刻ｔ₅から同期信号の時間長τ_S分遡った時刻ｔ₄が検出されたとしても、遅延時間τ_Dに最大数十ミリ秒程度のばらつきがあるため、同期信号の受信を開始した時刻ｔ₂を精度よく特定することは難しい。

これに対し、本実施例のアクセスポイント２０では、ディジタル受信処理部２３６とは別に設けられた検出部２３５によって受信信号に含まれる同期信号が検出される。検出部２３５は、制御信号やユーザデータの処理は行わない。そのため、検出部２３５は、同期信号がアナログ処理部２２から出力されたタイミングを精度よく検出することができる。これにより、調整部２３１は、アンテナ２１に同期信号が到達したタイミングを精度よく特定することができる。各アクセスポイント２０は、同期信号がアンテナ２１に到達したタイミングに基づいて送信タイミングを調整する。これにより、本実施例のアクセスポイント２０は、各アクセスポイント２０間の送信タイミングを精度よく合わせることができる。

［無線端末３０］
図４は、無線端末３０の一例を示すブロック図である。無線端末３０は、アンテナ３１、アナログ処理部３２、およびディジタル処理部３３を有する。

アナログ処理部３２は、サーキュレータ３２０、アナログ送信部３２１、およびアナログ受信部３２２を有する。サーキュレータ３２０は、アナログ送信部３２１から出力された送信信号をアンテナ３１へ通過させ、アンテナ３１を介して受信された受信信号をアナログ受信部３２２へ通過させる。

アナログ送信部３２１は、ＰＡ３２１０、アップコンバータ３２１１、およびＤＡＣ３２１２を有する。ＤＡＣ３２１２は、ディジタル処理部３３から出力された送信信号をディジタル信号からアナログ信号に変換する。アップコンバータ３２１１は、ＤＡＣ３２１２によってアナログ信号に変換された送信信号に直交変調およびアップコンバート等の処理を施す。ＰＡ３２１０は、アップコンバータ３２１１によって直交変調等の処理が施された送信信号を増幅する。ＰＡ３２１０によって増幅された送信信号はサーキュレータ３２０へ出力される。

アナログ受信部３２２は、ＬＮＡ３２２０、ダウンコンバータ３２２１、およびＡＤＣ３２２２を有する。ＬＮＡ３２２０は、サーキュレータ３２０を介して受信された受信信号を増幅する。ダウンコンバータ３２２１は、ＬＮＡ３２２０によって増幅された受信信号に直交復調およびダウンコンバート等の処理を施す。ＡＤＣ３２２２は、ダウンコンバータ３２２１によってダウンコンバート等の処理が施された受信信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ＡＤＣ３２２２によってディジタル信号に変換された受信信号は、ディジタル処理部３３へ出力される。

ディジタル処理部３３は、ディジタル送信処理部３３０、同期信号制御部３３１、およびディジタル受信処理部３３２を有する。ディジタル送信処理部３３０は、図示しないアプリケーション処理部によって生成されたデータに対して符号化およびベースバンド変調等の処理を行うことにより送信信号を生成する。そして、ディジタル送信処理部３３０は、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットにおいて、生成された送信信号をアナログ処理部３２へ出力する。アナログ処理部３２へ送信された送信信号は、アナログ送信部３２１およびサーキュレータ３２０を介して、アンテナ３１から空間に放射される。

また、ディジタル送信処理部３３０は、同期信号制御部３３１から同期信号の送信を指示された場合、同期信号を生成する。そして、ディジタル送信処理部３３０は、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットにおいて、生成された同期信号をアナログ処理部３２へ出力する。アナログ処理部３２へ出力された同期信号は、アナログ送信部３２１およびサーキュレータ３２０を介して、アンテナ３１から空間に放射される。

ディジタル受信処理部３３２は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロットにおいて、アナログ処理部３２から出力された受信信号に対して復調および復号等の処理を施すことにより、受信データを生成する。そして、ディジタル受信処理部３３２は、生成された受信データを、図示しないアプリケーション処理部へ出力する。

また、ディジタル受信処理部３３２は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロット以外のタイムスロットの信号を監視し、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信しているか否かを判定する。そして、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していると判定した場合、ディジタル受信処理部３３２は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していることを示す信号を同期信号制御部３３１へ出力する。一方、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していないと判定した場合、ディジタル受信処理部３３２は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していないことを示す信号を同期信号制御部３３１へ出力する。

同期信号制御部３３１は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していることを示す信号がディジタル受信処理部３３２から出力されている場合、所定タイミング毎（例えば１秒毎）に、同期信号の送信をディジタル送信処理部３３０に指示する。これにより、無線端末３０は、複数のアクセスポイント２０に対して同期信号を送信し、当該複数のアクセスポイント２０の送信タイミングのずれを抑制することができる。

ここで、例えば図５に示すように、アクセスポイント２０−１との通信が可能なエリア２９−１と、アクセスポイント２０−２との通信が可能なエリア２９−２とが重なる領域に無線端末３０−１が位置する場合を考える。図５は、複数のアクセスポイント２０からの信号が届く無線端末３０の位置の一例を説明する図である。図５の例では、無線端末３０−１はアクセスポイント２０−１と無線通信し、アクセスポイント２０−２は、他の無線端末３０−２と無線通信している。また、図５の例において、各アクセスポイント２０および各無線端末３０は、異なるタイムスロットにおいて、同一の周波数の無線信号を用いて通信を行っている。

各アクセスポイント２０は、アクセスポイント２０毎に割り当てられたタイムスロットにおいて、無線端末３０へ下り信号を無線送信する。具体的には、例えば図６（ａ）に示すように、アクセスポイント２０−１は、タイムスロット５１−１において無線端末３０−１へ下り信号を無線送信する。図６は、時分割で送信されるデータのタイミングの一例を示す図である。一方、アクセスポイント２０−２は、タイムスロット５１−２において他の無線端末３０−２へ下り信号を無線送信する。隣り合うタイムスロットの間には、タイムスロット間の干渉を避けるため、信号が送信されない期間であるＧＩ（Guard Interval）５０が設けられる。

各アクセスポイント２０における送信タイミングのずれが大きい場合、例えば図６（ａ）に示すように、ＧＩ５０が長くなる。これにより、無線通信システム１０全体としての伝送効率が低下する。

これに対し、本実施例では、無線端末３０−１のように、複数のアクセスポイント２０からの信号を受信した無線端末３０−１は、同期信号を送信する。アクセスポイント２０−１およびアクセスポイント２０−２は、無線端末３０−１から送信された同期信号を受信し、受信した同期信号に基づいて送信タイミングを調整する。これにより、隣接するアクセスポイント２０間の送信タイミングのずれが抑制される。

これにより、各アクセスポイント２０における送信タイミングのずれが小さくなり、例えば図６（ｂ）に示すように、ＧＩ５０’を短くすることができる。これにより、無線通信システム１０全体としての伝送効率を向上させることができる。

［アクセスポイント２０の動作］
図７は、アクセスポイント２０の動作の一例を示すフローチャートである。アクセスポイント２０は、電源が投入される等の所定のタイミングで、本フローチャートに示す動作を開始する。なお、下り信号の送信および上り信号の受信にそれぞれ用いられるタイムスロットの割り当ては、ネットワーク１１に接続された上位装置等によって各アクセスポイント２０に予め設定されている。

まず、測定部２３４は、アナログ受信部２２２における処理時間τ_RF’を測定する（Ｓ１００）。具体的には、測定部２３４は、ディジタル送信処理部２３０に検査信号の生成を指示すると共に、検出部２３５に検査信号の受信タイミングの検出を指示する。ディジタル送信処理部２３０は、検査信号を生成し、生成された検査信号をアナログ処理部２２へ出力する。検査信号は、アナログ送信部２２１、サーキュレータ２２０、およびアナログ受信部２２２を介して、検出部２３５へ出力される。検出部２３５は、検査信号がディジタル処理部２３において受信されたタイミングを検査信号の受信タイミングとして検出する。測定部２３４は、ディジタル送信処理部２３０からアナログ処理部２２へ検査信号が出力されたタイミングから、検出部２３５によって検出された検査信号の受信タイミングまでの時間を処理時間τ_RF’として測定する。

なお、ディジタル送信処理部２３０からアナログ処理部２２へ出力された検査信号は、アナログ送信部２２１およびサーキュレータ２２０を介してアンテナ２１から空間に放射される。そのため、ステップＳ１００の処理は、自装置に割り当てられたタイムスロットであって、無線端末３０との通信が行われていない期間に実行されることが好ましい。

次に、算出部２３３は、測定部２３４によって測定された処理時間τ_RF’に基づいて、アナログ受信部２２２の処理時間τ_RFを算出する（Ｓ１０１）。算出部２３３は、例えば、測定部２３４によって測定された処理時間τ_RF’の１／２を、アナログ受信部２２２の処理時間τ_RFとして算出する。そして、算出部２３３は、算出された処理時間τ_RFを保持部２３２に保持させる。

次に、測定部２３４は、処理時間τ_RFを算出する周期を計測するためのタイマｔ_aの値を０に初期化する（Ｓ１０２）。そして、ディジタル送信処理部２３０は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロットのタイミングか否かを判定する（Ｓ１０３）。自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロットのタイミングである場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、ディジタル送信処理部２３０は、下り信号の送信処理を実行する（Ｓ１０４）。下り信号の送信処理では、ディジタル送信処理部２３０は、無線端末３０へ送信するデータがあれば、当該データに基づいて送信信号を生成する。ディジタル送信処理部２３０によって生成された送信信号は、アナログ処理部２２およびアンテナ２１を介して無線端末３０へ送信される。そして、ディジタル送信処理部２３０は、再びステップＳ１０３に示した処理を実行する。

一方、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロットのタイミングではない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、検出部２３５は、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットのタイミングか否かを判定する（Ｓ１０５）。自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットのタイミングではない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ディジタル送信処理部２３０は、再びステップＳ１０３に示した処理を実行する。

一方、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットのタイミングである場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、検出部２３５は、同期信号を受信したか否かを判定する（Ｓ１０６）。同期信号を受信していない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、ディジタル受信処理部２３６は、上り信号の受信処理を実行する（Ｓ１０７）。上り信号の送信処理では、ディジタル受信処理部２３６は、アナログ処理部２２から出力された受信信号を復調および復号して受信データを生成する。ディジタル受信処理部２３６によって生成された受信データは、受信データの宛先に応じてネットワーク１１へ出力される。そして、ディジタル送信処理部２３０は、再びステップＳ１０３に示した処理を実行する。

一方、同期信号を受信した場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、検出部２３５は、同期信号の受信タイミングの時刻ｔ₂を検出する。そして、検出部２３５は、検出された受信タイミングの時刻ｔ₂を示す情報を調整部２３１へ出力する。調整部２３１は、保持部２３２からアナログ受信部２２２の処理時間τ_RFを取得する。そして、調整部２３１は、同期信号の受信タイミングの時刻ｔ₂から処理時間τ_RF分遡った時刻ｔ₁を同期信号の受信タイミングとして特定する（Ｓ１０８）。

次に、調整部２３１は、同期信号の受信タイミングの時刻ｔ₁に基づいて送信信号の送信タイミングを調整する（Ｓ１０９）。そして、調整部２３１は、調整された送信タイミングでアンテナ２１から送信信号が送信されるように、ディジタル送信処理部２３０からアナログ処理部２２へ出力される送信信号の出力タイミングを調整する。そして、調整部２３１は、送信信号の出力タイミングをディジタル送信処理部２３０に指示する。

次に、検出部２３５は、送信タイミングの調整周期を計測するためのタイマｔ_bの値を０に初期化する（Ｓ１１０）。そして、ディジタル受信処理部２３６は、上り信号の受信処理を実行する（Ｓ１１１）。

次に、検出部２３５は、タイマｔ_bの値が所定の閾値ｔ_th1を超えたか否かを判定する（Ｓ１１２）。閾値ｔ_th1は、例えば１秒に対応する値である。タイマｔ_bの値が閾値ｔ_th1以下である場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、ディジタル送信処理部２３０およびディジタル受信処理部２３６は、送受信処理を実行する（Ｓ１１３）。送受信処理では、ディジタル送信処理部２３０は、下り信号のタイムスロットにおいて送信信号を送信し、ディジタル受信処理部２３６は、上り信号のタイムスロットにおいて受信信号を受信する。そして、検出部２３５は、再びステップＳ１１２に示した処理を実行する。

一方、タイマｔ_bの値が閾値ｔ_th1を超えた場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、測定部２３４は、タイマｔ_aの値が所定の閾値ｔ_th2を超えたか否かを判定する（Ｓ１１４）。閾値ｔ_th2は、例えば数時間から数日に対応する値である。タイマｔ_aの値が閾値ｔ_th2以下である場合（Ｓ１１４：Ｎｏ）、ディジタル送信処理部２３０は、再びステップＳ１０３に示した処理を実行する。一方、タイマｔ_aの値が閾値ｔ_th2を超えた場合（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、測定部２３４は、再びステップＳ１００に示した処理を実行する。

［無線端末３０の動作］
図８は、無線端末３０の動作の一例を示すフローチャートである。無線端末３０は、電源が投入される等の所定のタイミングで、本フローチャートに示す動作を開始する。なお、無線端末３０は、本フローチャートに示す動作とは別に、自装置が属するアクセスポイント２０から指示されたタイムスロットにおいて、アクセスポイント２０から送信された下り信号を受信し、アクセスポイント２０への上り信号を送信している。

まず、ディジタル受信処理部３３２は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロット以外のタイムスロットの信号を監視し、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信しているか否かを判定する（Ｓ２００）。複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していない場合（Ｓ２００：Ｎｏ）、ディジタル受信処理部３３２は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していないことを示す信号を同期信号制御部３３１へ出力する。そして、ディジタル受信処理部３３２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。

一方、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信している場合（Ｓ２００：Ｙｅｓ）、ディジタル受信処理部３３２は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していることを示す信号を同期信号制御部３３１へ出力する。

次に、同期信号制御部３３１は、同期信号の送信周期を計測するためのタイマｔ_cの値を０に初期化する（Ｓ２０１）。そして、同期信号制御部３３１は、同期信号の送信をディジタル送信処理部３３０に指示する。ディジタル送信処理部３３０は、同期信号を生成し、自装置に割り当てられた上り信号のタイムスロットにおいて、生成された同期信号をアナログ処理部３２へ出力する。ディジタル送信処理部３３０からアナログ処理部３２へ出力された同期信号は、アナログ送信部３２１およびサーキュレータ３２０を介して、アンテナ３１から送信される（Ｓ２０２）。

次に、ディジタル受信処理部３３２は、自装置に割り当てられた下り信号のタイムスロット以外のタイムスロットの信号を監視し、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信しているか否かを判定する（Ｓ２０３）。複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信している場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、ディジタル受信処理部３３２は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していることを示す信号を同期信号制御部３３１へ出力する。

そして、同期信号制御部３３１は、タイマｔ_cの値が所定の閾値ｔ_th3を超えたか否かを判定する（Ｓ２０４）。閾値ｔ_th3は、例えば１秒に対応する値である。タイマｔ_cの値が閾値ｔ_the以下である場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、ディジタル受信処理部３３２は、再びステップＳ２０３に示した処理を実行する。一方、タイマｔ_cの値が閾値ｔ_th3を超えた場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、同期信号制御部３３１は、再びステップＳ２０１に示した処理を実行する。

また、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、ディジタル受信処理部３３２は、複数のアクセスポイント２０から所定強度以上の電波を受信していないことを示す信号を同期信号制御部３３１へ出力する。そして、ディジタル受信処理部３３２は、再びステップＳ２００に示した処理を実行する。

［ハードウェア］
図９は、アクセスポイント２０のハードウェアの一例を示す図である。アクセスポイント２０は、例えば図９に示すように、無線通信回路２００、プロセッサ２０１、メモリ２０２、通信インターフェイス２０３、およびアンテナ２１を有する。

無線通信回路２００は、プロセッサ２０１から出力された信号に変調等の所定の処理を施し、処理後の送信信号をアンテナ２１を介して送信する。また、無線通信回路２００は、アンテナ２１を介して受信した受信信号に復調等の所定の処理を施してプロセッサ２０１へ出力する。無線通信回路２００は、例えばアナログ処理部２２の機能を実現する。通信インターフェイス２０３は、有線接続によってネットワーク１１に接続するためのインターフェイスである。

メモリ２０２には、ディジタル送信処理部２３０、調整部２３１、算出部２３３、測定部２３４、検出部２３５、およびディジタル受信処理部２３６の機能を実現するためのプログラム等が格納される。また、メモリ２０２には、保持部２３２内のデータ等が格納される。プロセッサ２０１は、メモリ２０２からプログラムを読み出して実行することにより、例えば、ディジタル送信処理部２３０、調整部２３１、保持部２３２、算出部２３３、測定部２３４、検出部２３５、およびディジタル受信処理部２３６の各機能を実現する。

なお、メモリ２０２内のプログラムは、必ずしも最初から全てがメモリ２０２内に格納されていなくてもよい。例えば、アクセスポイント２０に挿入されるメモリカードなどの可搬型記録媒体にプログラムが記憶され、アクセスポイント２０がこのような可搬型記録媒体から処理に用いられる部分のプログラムを取得して実行するようにしてもよい。また、プログラムを記憶させた他のコンピュータまたはサーバ装置などから、無線通信回線、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介して、アクセスポイント２０がプログラムを取得して実行するようにしてもよい。

図１０は、無線端末３０のハードウェアの一例を示す図である。無線端末３０は、例えば図１０に示すように、無線通信回路３００、プロセッサ３０１、メモリ３０２、およびアンテナ３１を有する。

無線通信回路３００は、プロセッサ３０１から出力された信号に変調等の所定の処理を施し、処理後の送信信号をアンテナ３１を介して送信する。また、無線通信回路３００は、アンテナ３１を介して受信した受信信号に復調等の所定の処理を施してプロセッサ３０１へ出力する。無線通信回路３００は、例えばアナログ処理部３２の機能を実現する。

メモリ３０２には、ディジタル送信処理部３３０、同期信号制御部３３１、およびディジタル受信処理部３３２の機能を実現するためのプログラム等が格納される。プロセッサ３０１は、メモリ３０２からプログラムを読み出して実行することで、ディジタル送信処理部３３０、同期信号制御部３３１、およびディジタル受信処理部３３２の各機能を実現する。

なお、メモリ３０２内のプログラムは、必ずしも最初から全てがメモリ３０２内に格納されていなくてもよい。例えば、無線端末３０に挿入されるメモリカードなどの可搬型記録媒体にプログラムが記憶され、無線端末３０がこのような可搬型記録媒体から処理に用いられる部分のプログラムを取得して実行するようにしてもよい。また、プログラムを記憶させた他のコンピュータまたはサーバ装置などから、無線通信回線、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介して、無線端末３０がプログラムを取得して実行するようにしてもよい。

［実施例の効果］
以上、実施例について説明した。本実施例の無線通信システム１０は、複数のアクセスポイント２０と、無線端末３０とを有する。無線端末３０は、同期信号を複数のアクセスポイント２０のそれぞれへ送信する。それぞれのアクセスポイント２０は、アンテナ２１と、アナログ送信部２２１と、アナログ受信部２２２と、ディジタル受信処理部２３６と、検出部２３５と、調整部２３１とを有する。アナログ送信部２２１は、アンテナ２１を介して送信信号を送信する。アナログ受信部２２２は、アンテナ２１を介して受信信号を受信し、受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。ディジタル受信処理部２３６は、ディジタル信号に変換された受信信号に含まれる制御信号およびユーザデータを復調する。検出部２３５は、ディジタル信号に変換された受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを検出する。調整部２３１は、同期信号の受信タイミングに基づいてアナログ処理部２２による送信信号の送信タイミングを調整する。これにより、無線通信システム１０は、アクセスポイント２０間の送信タイミングをより高い精度で同期させることができる。

また、上記した実施例において、アクセスポイント２０は、アナログ受信部２２２がアンテナ２１を介して受信信号を受信してから、ディジタル信号に変換された受信信号が調整部２３１へ出力されるまでの処理時間τ_RFを保持する保持部２３２を有する。また、調整部２３１は、送信信号の送信タイミングを、検出部２３５によって検出された受信タイミングから処理時間τ_RF遡ったタイミングに調整する。これにより、送信タイミングにおいて、アナログ受信部２２２の遅延時間のばらつきの影響を抑えることができる。これにより、無線通信システム１０は、アクセスポイント２０間の送信タイミングをより高い精度で同期させることができる。

また、上記した実施例において、アクセスポイント２０は、アナログ送信部２２１、ディジタル送信処理部２３０、サーキュレータ２２０、測定部２３４、および算出部２３３を有する。ディジタル送信処理部２３０は、ディジタル信号の送信信号を生成する。アナログ送信部２２１は、ディジタル信号の送信信号をアナログ信号に変換してアンテナ２１を介して送信する。サーキュレータ２２０は、アナログ送信部２２１から送信された送信信号をアンテナ２１へ通過させると共に、アンテナ２１を介して受信された受信信号をアナログ受信部２２２へ通過させる。測定部２３４は、アナログ送信部２２１から出力された送信信号が、サーキュレータ２２０を介してアナログ受信部２２２に漏洩し、アナログ受信部２２２によってディジタル信号に変換されて検出部２３５へ出力されるまでの処理時間τ_RF’を測定する。算出部２３３は、測定部２３４によって測定された処理時間τ_RF’に基づいて処理時間τ_RFを算出し、算出した処理時間τ_RFを保持部２３２に保持させる。これにより、アクセスポイント２０は、アナログ送信部２２１およびアナログ受信部２２２の実際の遅延時間の測定結果に基づいてアナログ受信部２２２の処理時間τ_RFを算出する。これにより、無線通信システム１０は、アクセスポイント２０間の送信タイミングをより高い精度で同期させることができる。

また、上記した実施例において、測定部２３４は、所定のタイミング毎に、処理時間τ_RF’を測定する。また、算出部２３３は、測定部２３４によって処理時間τ_RF’が測定される都度、測定された処理時間τ_RF’に基づいて保持部２３２に保持された処理時間τ_RFを更新する。これにより、アクセスポイント２０は、環境変化や経年変化等によるアナログ受信部２２２の特性の変化に応じてアナログ受信部２２２の処理時間τ_RFを更新することができる。これにより、無線通信システム１０は、アクセスポイント２０間の送信タイミングをより高い精度で同期させることができる。

［その他］
なお、開示の技術は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施例では、無線ＬＡＮにおける無線通信を例に説明したが、開示の技術はこれに限られず、ＴＤＭＡ方式の無線通信を行うシステムに対して適用することができる。

また、上記した実施例において、アクセスポイント２０および無線端末３０が有するそれぞれの処理ブロックは、実施例におけるアクセスポイント２０および無線端末３０の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて機能別に区分したものである。そのため、処理ブロックの区分方法やその名称によって、開示の技術が制限されることはない。また、上記した実施例におけるアクセスポイント２０および無線端末３０がそれぞれ有する各処理ブロックは、処理内容に応じてさらに多くの処理ブロックに細分化することもできるし、複数の処理ブロックを１つの処理ブロックに統合することもできる。また、それぞれの処理ブロックによって実行される処理は、ソフトウェアによる処理として実現されてもよく、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用のハードウェアにより実現されてもよい。

１０ 無線通信システム
１１ ネットワーク
２０ アクセスポイント
２１ アンテナ
２２ アナログ処理部
２２０ サーキュレータ
２２１ アナログ送信部
２２２ アナログ受信部
２３ ディジタル処理部
２３０ ディジタル送信処理部
２３１ 調整部
２３２ 保持部
２３３ 算出部
２３４ 測定部
２３５ 検出部
２３６ ディジタル受信処理部
３０ 無線端末
３１ アンテナ
３２ アナログ処理部
３２０ サーキュレータ
３２１ アナログ送信部
３２２ アナログ受信部
３３ ディジタル処理部
３３０ ディジタル送信処理部
３３１ 同期信号制御部
３３２ ディジタル受信処理部

Claims (4)

1. アンテナと、
   ディジタル信号の送信信号を生成する生成部と、
   ディジタル信号の前記送信信号をアナログ信号に変換して前記アンテナを介して送信するアナログ送信部と、
   前記アンテナを介して受信信号を受信し、前記受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する受信部と、
   ディジタル信号に変換された前記受信信号に含まれる制御信号およびユーザデータを復調する復調部と、
   ディジタル信号に変換された前記受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを検出する検出部と、
   前記アナログ送信部による前記送信信号の送信タイミングを、前記受信部が前記アンテナを介して前記受信信号を受信してからディジタル信号に変換された前記受信信号が前記検出部へ出力されるまでの第１の処理時間、前記受信タイミングから遡ったタイミングに調整する調整部と、
   前記アナログ送信部から送信された送信信号を前記アンテナへ通過させると共に、前記アンテナを介して受信された受信信号を前記受信部へ通過させるサーキュレータと、
   前記生成部によって生成された前記ディジタル信号の送信信号が前記アナログ送信部へ出力されてから、前記アナログ送信部から出力された前記送信信号が、前記サーキュレータを介して前記受信部に漏洩し、前記受信部によってディジタル信号に変換されて前記検出部へ出力されるまでの第２の処理時間を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された前記第２の処理時間に基づいて前記第１の処理時間を算出する算出部と
   を有し、
   前記調整部は、
   前記算出部によって算出された前記第１の処理時間を用いて前記送信タイミングを調整することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記測定部は、
   所定のタイミング毎に、前記第２の処理時間を測定し、
   前記算出部は、
   前記測定部によって前記第２の処理時間が測定される都度、測定された前記第２の処理時間に基づいて前記第１の処理時間を算出することを特徴とする
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 複数の無線基地局と無線端末とを有する無線通信システムにおいて、
   前記無線端末は、同期信号を前記複数の無線基地局のそれぞれへ送信し、
   それぞれの前記無線基地局は、
   アンテナと、
   ディジタル信号の送信信号を生成する生成部と、
   ディジタル信号の前記送信信号をアナログ信号に変換して前記アンテナを介して前記無線端末へ送信するアナログ送信部と、
   前記アンテナを介して前記無線端末から受信信号を受信し、前記受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する受信部と、
   ディジタル信号に変換された前記受信信号に含まれる制御信号およびユーザデータを復調する復調部と、
   ディジタル信号に変換された前記受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを検出する検出部と、
   前記アナログ送信部による前記送信信号の送信タイミングを、前記受信部が前記アンテナを介して前記受信信号を受信してからディジタル信号に変換された前記受信信号が前記検出部へ出力されるまでの第１の処理時間、前記受信タイミングから遡ったタイミングに調整する調整部と、
   前記アナログ送信部から送信された送信信号を前記アンテナへ通過させると共に、前記アンテナを介して受信された受信信号を前記受信部へ通過させるサーキュレータと、
   前記生成部によって生成された前記ディジタル信号の送信信号が前記アナログ送信部へ出力されてから、前記アナログ送信部から出力された前記送信信号が、前記サーキュレータを介して前記受信部に漏洩し、前記受信部によってディジタル信号に変換されて前記検出部へ出力されるまでの第２の処理時間を測定する測定部と、
   前記測定部によって測定された前記第２の処理時間に基づいて前記第１の処理時間を算出する算出部と
   を有し、
   前記調整部は、
   前記算出部によって算出された前記第１の処理時間を用いて前記送信タイミングを調整することを特徴とする無線通信システム。
4. 無線通信装置が、
   ディジタル信号の送信信号を生成し、
   前記ディジタル信号の送信信号をアナログ信号に変換してアンテナを介して送信し、
   前記アンテナを介して受信信号を受信し、前記受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換し、
   ディジタル信号に変換された前記受信信号に含まれる制御信号およびユーザデータを復調し、
   ディジタル信号に変換された前記受信信号に含まれる同期信号の受信タイミングを検出し、
   アナログ信号の前記送信信号の送信タイミングを、前記アンテナを介して前記受信信号を受信してからディジタル信号に変換された前記受信信号に対して前記検出する処理が実行されるまでの第１の処理時間、前記受信タイミングから遡ったタイミングに調整し、
   ディジタル信号の前記送信信号が生成されてから、前記アンテナを介して送信される際にサーキュレータを介して受信されて前記検出する処理が実行されるまでの第２の処理時間を測定し、
   測定された前記第２の処理時間に基づいて前記第１の処理時間を算出する
   処理を実行し、
   前記調整する処理では、
   前記算出する処理で算出された前記第１の処理時間を用いて前記送信タイミングが調整されることを特徴とする送信タイミング調整方法。

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