JP7031064B2

JP7031064B2 - 無線通信システム、無線基地局、制御回路、および記憶媒体

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Publication number: JP7031064B2
Application number: JP2021514681A
Authority: JP
Inventors: 裕士三宅; 哲也青山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: JPWO2020213047A1; WO2020213047A1

Description

本発明は、無線基地局間で同期をとる無線通信システムおよび無線基地局に関する。

無線通信システムを構築する無線基地局は、無線基地局間の干渉を回避したり無線移動端末がシームレスに通信対象とする無線基地局を切り替えるハンドオーバを実現したりするために、周辺の無線基地局間で同期をとる必要がある。

例えば、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式を用いる無線通信サービスはもちろん、周波数ホッピング、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）のように時間または周波数を無線基地局間または無線移動端末間で共用する無線通信サービスでは、無線基地局間で送信するフレームタイミングを同期する必要がある。

特許文献１には、無線基地局間で大きなフレームタイミング差が生じている場合、フレームタイミングの補正情報を通知して、フレームタイミング差を低減する技術が開示されている。フレームタイミングの補正量が大きいと、通信断またはハンドオーバの失敗などサービス品質が低下することがある。このため、特許文献１では、小さなフレームタイミングの補正を複数回に分けて実行することで、サービス品質への影響を抑制している。

特開２００８－１６０６１８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、無線端末の在圏状況によっては、隣接する無線基地局との同期が確立する程度にフレームタイミングが補正されるまでに時間がかかる場合があるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サービス品質の低下を抑制しつつ、同期を確立するまでの時間を短縮することが可能な無線通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる複数の無線基地局のそれぞれが隣接する無線基地局から受信する同期用メッセージに基づいてフレームタイミングを同期させる無線通信システムにおいて、複数の同期用メッセージを受信した無線基地局が、隣接する無線基地局のフレームタイミングの補正量を、無線端末と通信中である無線基地局の有無と、無線端末と通信中である無線基地局および複数の同期用メッセージを受信した無線基地局の間の無線基地局数とに基づいて決定することを特徴とする。

本発明にかかる無線通信システムは、サービス品質の低下を抑制しつつ、同期を確立するまでの時間を短縮することが可能であるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる無線通信システムの構成を示す図図１に示す無線基地局の機能構成を示す図図１に示す無線基地局のハードウェア構成を示す図図２に示す無線基地局の詳細な機能構成を示す図図２に示す無線基地局のハードウェア構成の変形例を示す図図２に示す無線基地局が送受信する同期用メッセージの一例を説明するための図図１に示す無線通信システムにおいて想定する場面を説明するための図図２に示す無線基地局の動作を説明するためのフローチャート図８のステップＳ１０７の詳細を説明するためのフローチャート無線端末と通信中の無線基地局がない状態の無線通信システムを示す図第２の領域の無線基地局に対して、片側の伝送経路にのみ無線端末と通信中の無線基地局が存在する状態の無線通信システムを示す図第２の領域の無線基地局に対して、両側の伝送経路に無線端末と通信中の無線基地局が存在する状態の無線通信システムを示す図図１０に示す無線通信システムのフレームタイミング補正の一例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる無線通信システムおよび無線基地局を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる無線通信システム１の構成を示す図である。無線通信システム１は、複数の無線基地局１０－１～１０－９を有する。以下、無線基地局１０－１～１０－９を区別する必要がない場合、単に無線基地局１０と称する。

無線基地局１０－１～１０－３は、第１の領域１２１に設置されている。無線基地局１０－４～１０－６は、第２の領域１２２に設置されている。無線基地局１０－７～１０－９は、第３の領域１２３に設置されている。各無線基地局１０は、隣接する無線基地局１０に同期用メッセージ１１１を送信しており、同期用メッセージ１１１に基づいて、フレームタイミングを同期させている。

図２は、図１に示す無線基地局１０の機能構成を示す図である。無線基地局１０は、アンテナ部２０１と、無線通信部２０２と、基地局制御部２０３と、フレームタイミング差測定部２０４と、補正量算出部２０５と、通信状況判定部２０６とを有する。

アンテナ部２０１は、送信時には無線信号を空中に放射し、受信時には空中に伝搬してきた無線信号を捉える。無線通信部２０２は、無線信号の受信処理および送信処理を行う。受信処理は、例えば、復調処理および復号処理を含む。送信処理は、例えば、送信データの符号化処理および変調処理を含む。

基地局制御部２０３は、無線基地局１０の外部に設けられた無線基地局制御局と有線ネットワークで接続されており、有線ネットワークを介して入力された情報を送信制御したり、受信信号が復調および復号された情報を有線ネットワークへ出力する。また、基地局制御部２０３は、補正量算出部２０５から通知されたフレームタイミングの補正量に従って、無線基地局１０の送信および受信フレームタイミングを補正する機能を有する。

フレームタイミング差測定部２０４は、無線通信部２０２が受信した信号の受信フレームタイミングと、自身の送信フレームタイミングとの差を算出し、算出したフレームタイミングを複数の無線基地局１０毎に管理する。また、フレームタイミング差測定部２０４は、複数の同期用メッセージが受信されると、複数の同期用メッセージ間のフレームタイミング差を算出する。フレームタイミング差測定部２０４は、算出したフレームタイミング差を補正量算出部２０５に出力する。

補正量算出部２０５は、無線基地局１０のフレームタイミングの補正量と、隣接する無線基地局１０のフレームタイミングの補正量とを算出する。具体的には、補正量算出部２０５は、フレームタイミング差が予め定められた閾値以上である場合、後述する通信状況判定部２０６の判定結果と、無線端末と通信中である無線基地局１０および各無線基地局１０の間の無線基地局数とに基づいて、フレームタイミングの補正量を算出する。補正量算出部２０５は、算出した補正量を基地局制御部２０３に通知する。

通信状況判定部２０６は、無線端末と通信中の無線基地局１０の有無を判定する。具体的には、通信状況判定部２０６は、同期用メッセージに含まれる通信状況情報に基づいて、無線端末と通信中の無線基地局１０の有無を判定する。通信状況情報は、同期用メッセージの伝送経路上における、無線端末と通信中の無線基地局１０の有無および無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数を示す。

図３は、図１に示す無線基地局１０のハードウェア構成を示す図である。無線基地局１０は、アンテナ３０１と、無線通信モジュール３０２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０３と、メモリ３０４と、有線ネットワークインタフェース３０５と、電源３０６とを有する。

無線通信モジュール３０２は、無線通信用の高周波回路、変復調回路などを有する。ＣＰＵ３０３は、メモリ３０４に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、各種の機能を実現することができる。メモリ３０４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などである。

ＣＰＵ３０３がメモリ３０４に記憶された、各構成要素の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより、基地局制御部２０３、フレームタイミング差測定部２０４、補正量算出部２０５、および通信状況判定部２０６の機能は実現される。また、メモリ３０４は、ＣＰＵ３０３が実行する各処理における一時メモリとしても使用される。

有線ネットワークインタフェース３０５は、有線ネットワークに接続するためのインタフェースである。電源３０６は、無線通信モジュール３０２、ＣＰＵ３０３、メモリ３０４および有線ネットワークインタフェース３０５など無線基地局１０の各部に駆動用の電力を供給する。

図４は、図２に示す無線基地局１０の詳細な機能構成を示す図である。基地局制御部２０３は、フレームタイミング調整部２０３ａと、補正情報メッセージ生成部２０３ｂと、同期用メッセージ生成部２０３ｃとを有する。

フレームタイミング差測定部２０４は、フレームタイミング検出部２０４ａと、フレームタイミング差算出部２０４ｂと、フレームタイミング差格納部２０４ｃとを有する。補正量算出部２０５は、補正量検出部２０５ａと、第１の補正量算出部２０５ｂと、第２の補正量算出部２０５ｃとを有する。通信状況判定部２０６は、通信状況検出部２０６ａと、通信状況格納部２０６ｂと、通信状況決定部２０６ｃとを有する。

フレームタイミング検出部２０４ａは、無線通信部２０２が受信した同期専用制御メッセージ、放置情報メッセージといった同期用メッセージから、隣接し、無線基地局１０間で同期する必要のある無線基地局１０のフレームタイミングを検出する。フレームタイミング差算出部２０４ｂは、自局のフレームタイミングと、フレームタイミング検出部２０４ａが検出したフレームタイミングとのフレームタイミング差を算出する。フレームタイミング差格納部２０４ｃは、フレームタイミング差算出部２０４ｂが算出したフレームタイミング差を、無線基地局１０毎に格納する。

通信状況検出部２０６ａは、無線通信部２０２が受信した同期用メッセージから無線端末との通信状況を検出する。具体的には、同期用メッセージには、同期用メッセージの伝送経路上における、無線端末と通信中の無線基地局１０の有無を示す通信状況情報が含まれており、通信状況検出部２０６ａは、通信状況情報に基づいて、無線端末との通信状況を検出する。通信状況格納部２０６ｂは、通信状況検出部２０６ａが検出した無線端末との通信状況を、無線基地局１０毎に格納する。通信状況決定部２０６ｃは、通信状況格納部２０６ｂに格納された通信状況に基づいて、同期用メッセージに付加する通信状況情報を決定する。通信状況決定部２０６ｃは、決定した通信状況情報を同期用メッセージ生成部２０３ｃに通知する。

補正量検出部２０５ａは、無線通信部２０２が受信した隣接する無線基地局１０から送信されたフレームタイミングの補正量を検出する。第１の補正量算出部２０５ｂは、補正量検出部２０５ａが検出した補正量と、フレームタイミング差格納部２０４ｃに格納されたフレームタイミング差と、通信状況格納部２０６ｂに格納された通信状況とに基づいて、隣接する無線基地局１０のフレームタイミングの補正量である第１の補正量を算出する。第２の補正量算出部２０５ｃは、補正量検出部２０５ａが検出した補正量と、フレームタイミング差格納部２０４ｃに格納されたフレームタイミング差と、通信状況格納部２０６ｂに格納された通信状況とに基づいて、自局のフレームタイミングの補正量である第２の補正量を算出する。補正量算出部２０５は、第１の補正量および第２の補正量を基地局制御部２０３に通知する。具体的には、第１の補正量算出部２０５ｂは、第１の補正量を補正情報メッセージ生成部２０３ｂに通知し、第２の補正量算出部２０５ｃは、第２の補正量をフレームタイミング調整部２０３ａに通知する。

フレームタイミング調整部２０３ａは、第２の補正量算出部２０５ｃで決定された第２の補正量に従って、無線通信部２０２に対して送信および受信のフレームタイミングの調整を行う。補正情報メッセージ生成部２０３ｂは、第１の補正量算出部２０５ｂで決定された補正量を示す補正情報メッセージを生成し、生成した補正情報メッセージを、無線通信部２０２およびアンテナ部２０１を用いて、隣接する無線基地局１０であって、同期する必要のある無線基地局１０に送信する。同期用メッセージ生成部２０３ｃは、通信状況決定部２０６ｃが決定した通信状況を示す通信状況情報を含む同期用メッセージを生成し、生成した同期用メッセージを、無線通信部２０２およびアンテナ部２０１を用いて、隣接する無線基地局１０に送信する。

図５は、図２に示す無線基地局１０のハードウェア構成の変形例を示す図である。図４に示す構成では、補正情報メッセージ生成部２０３ｂは、無線通信部２０２およびアンテナ部２０１を用いて、無線通信路を介して、隣接する無線基地局１０に補正情報メッセージを送信していた。また図４に示す構成では、同期用メッセージ生成部２０３ｃは、無線通信部２０２およびアンテナ部２０１を用いて、無線通信路を介して、隣接する無線基地局１０に同期用メッセージを送信していた。これに対して、図５に示す構成では、有線ネットワークを介して、隣接する無線基地局１０に、補正情報メッセージおよび同期用メッセージを送信する。その他の機能構成については、図４に示す無線基地局１０と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。

図６は、図２に示す無線基地局１０が送受信する同期用メッセージの一例を説明するための図である。無線基地局１０－１～１０－５のそれぞれが、同期用メッセージに含まれる情報を更新しながら、隣接する無線基地局１０に同期用メッセージをバケツリレー式に伝送している。各無線基地局１０が更新する情報は、通信状況情報および無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数である。

図６の例では、無線基地局１０－２が無線端末２０と通信中である。この場合、無線基地局１０－２は、無線基地局１０－１から受信した同期用メッセージ６２１の通信状況情報を、無線端末２０と通信中の端末があることを示す値に更新し、同期用メッセージ６２１の無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数を「１」に設定した同期用メッセージ６２２を、隣接する無線基地局１０－３に送信する。無線基地局１０－３は、無線端末２０と通信中でないため、同期用メッセージ６２２を受信すると、同期用メッセージ６２２の通信状況情報を維持し、無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数をインクリメントして値を「２」にした同期用メッセージ６２３を、隣接する無線基地局１０－４に送信する。さらに、無線基地局１０－４は、同期用メッセージ６２３を受信すると、通信状況情報を維持し、無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数をインクリメントして値を「３」にした同期用メッセージ６２４を、隣接する無線基地局１０－５に送信する。

上記のように同期用メッセージを送信することにより、隣接した無線基地局１０だけでなく、無線端末２０との通信状況を各無線基地局が把握できるようになる。同期用メッセージの送信は、ユニキャストであってもよいし、ブロードキャストであってもよい。

図７は、図１に示す無線通信システム１において想定する場面を説明するための図である。無線基地局１０－１～１０－９のそれぞれは、移動しないことを前提としている。無線基地局１０－１～１０－９のそれぞれは、隣接する無線基地局１０と同期をとる。無線基地局１０－１～１０－９のそれぞれには、予め同期をとる対象となる無線基地局１０の情報が設定されている。

無線基地局１０－１～１０－３は、第１の領域１２１に設置されている。無線基地局１０－４～１０－６は、第２の領域１２２に設置されている。無線基地局１０－７～１０－９は、第３の領域１２３に設置されている。第１の領域１２１に設置された無線基地局１０－１～１０－３および第３の領域１２３に設置された無線基地局１０－７～１０－９は、運用状態にある。運用状態とは、無線基地局１０が無線端末に対して無線通信サービスを提供できる状態にあることを示す。第２の領域１２２に設置された無線基地局１０－４～１０－６は、運用停止状態である。このような状況は、例えば、第１の領域１２１、第２の領域１２２、および第３の領域１２３の無線基地局１０－１～１０－９を同じタイミングで起動した後、第２の領域１２２の無線基地局１０－４～１０－６を区間停止した場合に生じ得る。第１の領域１２１および第３の領域１２３の無線基地局１０－１～１０－３，１０－７～１０－９を先に起動した後、第２の領域１２２の無線基地局１０－４～１０－６を初回起動する場合にも同様の状況が生じ得る。

図８は、図２に示す無線基地局１０の動作を説明するためのフローチャートである。領域１２２に設置された無線基地局１０を起動すると、無線基地局１０は、設定されている周囲の無線基地局１０の同期用メッセージをサーチする（ステップＳ１０１）。

無線基地局１０は、所望の同期用メッセージを受信したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。所望の同期用メッセージを受信できない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、無線基地局１０は、ステップＳ１０１の処理に戻る。所望の同期用メッセージを１つでも受信した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、無線基地局１０は、受信した同期用メッセージに基づいて、自局のフレームタイミングを決定する（ステップＳ１０３）。無線基地局１０は、隣接する無線基地局１０への同期用メッセージの送信を開始し、同期用メッセージのサーチを継続する（ステップＳ１０４）。このとき無線基地局１０は、受信した同期用メッセージに含まれる通信状況情報および無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数を更新して、更新後の同期用メッセージを送信する。

無線基地局１０は、所望の同期用メッセージを全て受信したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。受信していない同期用メッセージがある場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、無線基地局１０は、ステップＳ１０４の処理に戻る。全ての同期用メッセージを受信した場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、無線基地局１０は、受信した複数の同期用メッセージ間のフレームタイミング差が許容値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。例えば、無線基地局１０－５が、無線基地局１０－４，１０－６からの同期用メッセージを受信したとき、無線基地局１０－５は、２つの同期用メッセージのフレームタイミング差を算出する。

フレームタイミング差が、予め無線基地局１０に設定された許容値以上である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、無線基地局１０は、フレームタイミングの補正量を決定し、隣接する無線基地局１０に通知する（ステップＳ１０７）。フレームタイミングの補正量の算出の詳細は、後述する。フレームタイミング差の許容値は、無線通信の物理層の性能値に基づいて決定すればよい。補正量は、専用のメッセージを用いて通知してもよいし、ビーコンを用いて通知してもよいし、有線ネットワークを用いて通知してもよい。フレームタイミング差が許容値未満である場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、無線基地局１０は、運用を開始する（ステップＳ１０８）。

図９は、図８のステップＳ１０７の詳細を説明するためのフローチャートである。無線基地局１０は、受信した複数の同期用メッセージに含まれる通信状況の全てが「なし」であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。

受信した同期用メッセージに含まれる通信状況の全てが、無線端末２０と通信中の無線基地局１０がないことを示す値である場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、無線基地局１０は、算出されたフレームタイミング差の１／２を補正量とする（ステップＳ２０２）。

図１０は、無線端末２０と通信中の無線基地局１０がない状態の無線通信システム１を示す図である。同期用メッセージの通信状況情報が「なし」を示す値である場合、同期用メッセージの伝送経路上において、無線端末と通信中の無線基地局１０がないことを示している。例えば、無線基地局１０－５が両隣の無線基地局１０－４，１０－６のそれぞれから同期用メッセージを受信し、２つの同期用メッセージの通信状況情報が「なし」を示す値である場合、図１０に示すように、無線基地局１０－１，１０－２，１０－３，１０－４を経由する同期用メッセージの伝送経路上と、無線基地局１０－９，１０－８，１０－７，１０－６を経由する同期用メッセージの伝送経路上とにおいて、無線端末２０と通信中の無線基地局１０がないことを示している。このため、いずれの無線基地局１０にフレームタイミングの補正を実施させたとしても、無線端末２０との通信に影響が生じる可能性は低く、フレームタイミングの収束速度が最短となるように、フレームタイミング差の１／２を補正量とすることができる。

図９の説明に戻る。受信した同期用メッセージ内の通信状況のうちの全てが「なし」でない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、無線基地局１０は、一方の同期用メッセージのみ通信状況が「あり」であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。一方の同期用メッセージのみ通信状況が「あり」である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、無線端末通信がある方の伝送経路上の無線基地局１０は、フレームタイミングの補正を行わない、または補正量０を通知し、無線通信端末がない方の伝送経路上の無線基地局１０には、フレームタイミング差を補正量とする（ステップＳ２０４）。

図１１は、第２の領域１２２の無線基地局１０に対して、片側の伝送経路にのみ無線端末２０と通信中の無線基地局１０－２が存在する状態の無線通信システム１を示す図である。無線基地局１０－５は、無線基地局１０－４，１０－６から同期用メッセージを受信する。このとき、無線基地局１０－４から受信する同期用メッセージ内の通信状況情報は「あり」を示す値であり、無線基地局１０－６から受信する同期用メッセージ内の通信状況情報は「なし」を示す値である。この場合、無線基地局１０－１，１０－２，１０－３，１０－４のフレームタイミングを補正すると、無線端末２０との通信に影響が生じる可能性が高いのに対して、無線基地局１０－６，１０－７，１０－８，１０－９のフレームタイミングを補正しても、無線端末２０との通信に影響が生じる可能性は低い。このため、無線基地局１０－５は、無線基地局１０－４に、フレームタイミングの補正量を通知しない、または、補正量０を通知し、無線基地局１０－６にフレームタイミング差を補正量として通知する。

図９の説明に戻る。同期用メッセージの通信状況の値が両方とも「あり」である場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、無線基地局１０は、無線端末２０と通信中の無線基地局１０からの中継無線基地局数に基づいて、フレームタイミングの補正量を決定する（ステップＳ２０５）。このとき、無線基地局１０は、無線端末２０と通信中の無線基地局１０からの距離が遠いほど補正量を大きくし、距離が近いほど補正量を小さくする。

図１２は、第２の領域１２２の無線基地局１０に対して、両側の伝送経路に無線端末２０－１，２０－２と通信中の無線基地局１０－２，１０－７が存在する状態の無線通信システム１を示す図である。無線基地局１０－５は、無線基地局１０－４，１０－６から同期用メッセージを受信する。このとき、無線基地局１０－４，１０－６から受信する同期用メッセージの通信状況情報は、両方「あり」を示す値になる。この場合、無線基地局１０－５は、同期用メッセージに含まれる無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数に基づいて、無線端末２０と通信中の無線基地局１０からの距離が近いほど補正量を小さくする。無線端末２０と通信中の無線基地局１０からの距離が近いほど、無線端末２０との通信に影響が生じる可能性が高いためである。無線基地局１０－５が無線基地局１０－４から受信する同期用メッセージの無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数は「３」であり、無線基地局１０－５が無線基地局１０－６から受信する同期用メッセージの無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数は「２」である。この場合、無線基地局１０－５は、無線基地局１０－４に通知する補正量よりも無線基地局１０－６に通知する補正量の方を小さくする。

続いて、フレームタイミング補正の一例について説明する。ここでは、図１０に示す無線基地局１０－５がフレームタイミング補正の契機となった場合について示す。図１３は、図１０に示す無線通信システム１のフレームタイミング補正の一例を示す図である。図１３に示す矢印記号は、それぞれの無線基地局１０のフレームタイミングの基準時間を示している。矢印１４０１は、無線基地局１０－１～１０－４のフレームタイミングを示しており、矢印１４０２は、無線基地局１０－６～１０－９のフレームタイミングを示している。隣接する無線基地局１０の矢印間の差が一定以下であれば、無線基地局１０間のタイミング同期が確立していることを示す。

フレームタイミングの補正を行う場合、全ての無線基地局１０のフレームタイミングが一致する必要はなく、同期を行う無線基地局１０間でフレームタイミング差が許容値以内となればよい。

無線基地局１０－５は、まず、無線基地局１０－５のフレームタイミングを、矢印１４０１と矢印１４０２に対して、無線端末２０との通信状況を考慮した重み付け平均値に設定する。重み付け平均には、無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数を用いる。例えば、矢印１４０１、矢印１４０２のフレームタイミング基準値がそれぞれｔ₁₄₀₁，ｔ₁₄₀₂であり、無線基地局１０－４、無線基地局１０－６から通知された無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数がそれぞれｄ₁₄₀₁，ｄ₁₄₀₂であったとすると、無線基地局１０－５のフレームタイミング基準値である矢印１４０３は、ｔ₁₄₀₃＝（ｄ₁₄₀₁×ｔ₁₄₀₁＋ｄ₁₄₀₂×ｔ₁₄₀₂）／（ｄ₁₄₀₁＋ｄ₁₄₀₂）とすればよい。そして、中央値からフレームタイミング差の許容値１４３１以内となるタイミングとなるように、無線基地局１０－４，１０－６のそれぞれの補正量を決定する。矢印１４０３は、重みづけ後の無線基地局１０－５のフレームタイミングを示しており、矢印１４０４は、無線基地局１０－４のフレームタイミングを示しており、矢印１４０５は、無線基地局１０－６のフレームタイミングを示している。このように、無線基地局１０－４の補正量１４２１よりも無線基地局１０－６の補正量１４２２の方が大きくなる。無線基地局１０－５は、無線基地局１０－４に補正量１４２１を通知し、無線基地局１０－６に補正量１４２２を通知する。

続いて、無線基地局１０－４は、無線基地局１０－３のフレームタイミングの補正量を算出する。具体的には、無線基地局１０－４は、矢印１４０４で示すフレームタイミングから、フレームタイミング差の許容値１４３１以内となるように、無線基地局１０－３のフレームタイミングを決定する。矢印１４０６は、無線基地局１０－３のフレームタイミングを示している。無線基地局１０－４は、無線基地局１０－３に補正量１４２３を通知する。

また、無線基地局１０－６は、無線基地局１０－７のフレームタイミングの補正量を算出する。このとき、矢印１４０５で示すフレームタイミングから、フレームタイミング差の許容値１４３１以内となるように、無線基地局１０－７のフレームタイミングを決定する。矢印１４０７は、無線基地局１０－７のフレームタイミングを示している。無線基地局１０－６は、無線基地局１０－７に補正量１４２４を通知する。

続いて無線基地局１０－３は、無線基地局１０－２のフレームタイミングの補正量を算出する。具体的には、無線基地局１０－３は、矢印１４０６で示すフレームタイミングからフレームタイミング差の許容値１４３１以内となるように、無線基地局１０－２のフレームタイミングを決定する。矢印１４０８は、無線基地局１０－２のフレームタイミングを示している。無線基地局１０－３は、無線基地局１０－２に補正量１４２５を通知する。

また、無線基地局１０－７は、無線基地局１０－８のフレームタイミングの補正量を算出する。具体的には、無線基地局１０－７は、矢印１４０７で示すフレームタイミングからフレームタイミング差の許容値１４３１以内となるように、無線基地局１０－８のフレームタイミングを決定する。矢印１４０９は、無線基地局１０－８のフレームタイミングを示している。無線基地局１０－７は、無線基地局１０－８に補正量１４２６を通知する。

同様の動作を順々に繰り返すことにより、フレームタイミング補正量は、少しずつ小さくなる。無線基地局１０－２と無線基地局１０－１との間のフレームタイミング差は、許容値１４３１以下となるため、無線基地局１０－２は、無線基地局１０－１に補正量を通知しない。無線基地局１０－２は、無線基地局１０－１に補正量が０であることを通知してもよい。

無線基地局１０－８は、無線基地局１０－９のフレームタイミングの補正量を算出する。具体的には、無線基地局１０－８は、矢印１４０９で示すフレームタイミングからフレームタイミング差の許容値１４３１以内となるように、無線基地局１０－９のフレームタイミングを決定する。矢印１４１０は、無線基地局１０－９のフレームタイミングを示している。無線基地局１０－８は、無線基地局１０－９に、補正量１４２７を通知する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、無線端末と通信中の無線基地局の有無と、無線端末と通信中である無線基地局および各無線基地局の間の無線基地局数とに基づいて、フレームタイミングの補正量が決定される。このため、サービス品質の低下を抑制しつつ、同期を確立するまでの時間を短縮することが可能である。

また、無線通信システム１では、複数の同期用メッセージを受信した無線基地局１０－５は、複数の同期用メッセージの間のフレームタイミング差が閾値以上である場合、フレームタイミングの補正量を算出し、算出した補正量を隣接する無線基地局１０－４，１０－６のそれぞれに通知する。無線基地局１０－５から補正量を通知された無線基地局１０－４は、隣接する無線基地局１０－３の補正量を算出して、算出した補正量を無線基地局１０－３に通知する。同様に無線基地局１０－６は、隣接する無線基地局１０－７の補正量を算出して、算出した補正量を無線基地局１０－７に通知する。このように、順次隣接する無線基地局１０の補正量を算出していくことで、隣接する無線基地局１０間が同期をとることができるようにフレームタイミングを順次補正することが可能になる。

また、無線通信システム１に含まれる複数の無線基地局１０のそれぞれは、無線端末２０と通信中である場合、同期用メッセージに含まれる、無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数をゼロにし、無線端末２０と通信中であることを示す通信状況情報を同期用メッセージに付加して隣接する無線基地局１０に送信する。また複数の無線基地局１０のそれぞれは、無線端末２０と通信中でない場合、受信する同期用メッセージの通信状況情報を維持し、無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数をインクリメントした同期用メッセージを隣接する無線基地局１０に送信する。これにより、同期用メッセージの伝送経路ごとに、無線端末２０と通信中の無線基地局１０の有無を示す通信状況情報と、無線端末と通信中の無線基地局１０との間の無線基地局数とを生成することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１無線通信システム、１０，１０－１～１０－９無線基地局、２０，２０－１，２０－２無線端末、１１１，６２１～６２４同期用メッセージ、１２１第１の領域、１２２第２の領域、１２３第３の領域、２０１アンテナ部、２０２無線通信部、２０３基地局制御部、２０３ａフレームタイミング調整部、２０３ｂ補正情報メッセージ生成部、２０３ｃ同期用メッセージ生成部、２０４フレームタイミング差測定部、２０４ａフレームタイミング検出部、２０４ｂフレームタイミング差算出部、２０４ｃフレームタイミング差格納部、２０５補正量算出部、２０５ａ補正量検出部、２０５ｂ第１の補正量算出部、２０５ｃ第２の補正量算出部、２０６通信状況判定部、２０６ａ通信状況検出部、２０６ｂ通信状況格納部、２０６ｃ通信状況決定部、３０１アンテナ、３０２無線通信モジュール、３０３ＣＰＵ、３０４メモリ、３０５有線ネットワークインタフェース、３０６電源、１４０１～１４１０矢印、１４２１～１４２７補正量、１４３１許容値。

Claims

複数の無線基地局のそれぞれが隣接する無線基地局から受信する同期用メッセージに基づいてフレームタイミングを同期させる無線通信システムにおいて、
複数の前記同期用メッセージを受信した無線基地局が、隣接する無線基地局の前記フレームタイミングの補正量を、無線端末と通信中である無線基地局の有無と、無線端末と通信中である無線基地局および複数の前記同期用メッセージを受信した無線基地局の間の無線基地局数とに基づいて決定することを特徴とする無線通信システム。
複数の前記同期用メッセージを受信した無線基地局は、複数の前記同期用メッセージの間の前記フレームタイミングの差が閾値以上である場合、前記フレームタイミングの補正量を算出し、算出した前記補正量を隣接する無線基地局に通知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。
前記同期用メッセージは、無線端末と通信中の無線基地局の有無を示す通信状況情報と、無線端末と通信中の無線基地局と前記同期用メッセージを受信する無線基地局との間の無線基地局数とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
前記複数の無線基地局のそれぞれは、
無線端末と通信中である場合、前記同期用メッセージに含まれる、無線端末と通信中の無線基地局と前記同期用メッセージを受信する無線基地局との間の無線基地局数をゼロにし、無線端末と通信中であることを示す前記通信状況情報を前記同期用メッセージに付加して隣接する無線基地局に送信し、
無線端末と通信中でない場合、受信する前記同期用メッセージの前記通信状況情報を維持し、無線端末と通信中の無線基地局との間の無線基地局数をインクリメントした前記同期用メッセージを隣接する無線基地局に送信することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
複数の前記同期用メッセージを受信した無線基地局は、無線端末と通信中である無線基地局および複数の前記同期用メッセージを受信した無線基地局の間の無線基地局数が少ないほど前記補正量を小さくすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
複数の前記同期用メッセージを受信した無線基地局は、隣接する複数の無線基地局の前記補正量を、それぞれの無線基地局から受信した前記同期用メッセージに基づいて決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
隣接する無線基地局から受信する同期用メッセージに基づいてフレームタイミングを同期させる無線基地局であって、
隣接する無線基地局から受信する複数の同期用メッセージ間のフレームタイミング差を測定するフレームタイミング差測定部と、
無線端末と通信中の無線基地局の有無を判定する通信状況判定部と、
前記通信状況判定部の判定結果と、無線端末と通信中である無線基地局および複数の前記同期用メッセージを受信した当該無線基地局の間の無線基地局数とに基づいて、隣接する無線基地局のフレームタイミングの補正量を決定する補正量算出部と、
決定した前記補正量を隣接する複数の無線基地局に通知する基地局制御部と、
を備えることを特徴とする無線基地局。
隣接する無線基地局から受信する同期用メッセージに基づいてフレームタイミングを同期させる無線基地局を制御する制御回路であって、
無線端末と通信中の無線基地局の有無と、無線端末と通信中である無線基地局および複数の前記同期用メッセージを受信した当該無線基地局の間の無線基地局数とに基づいて、隣接する無線基地局のフレームタイミングの補正量を決定するステップ、
を無線基地局に実行させることを特徴とする制御回路。
隣接する無線基地局から受信する同期用メッセージに基づいてフレームタイミングを同期させる無線基地局を制御するプログラムを記憶した記憶媒体において、該プログラムは、
無線端末と通信中の無線基地局の有無と、無線端末と通信中である無線基地局および複数の前記同期用メッセージを受信した当該無線基地局の間の無線基地局数とに基づいて、隣接する無線基地局のフレームタイミングの補正量を決定するステップ、
を無線基地局に実行させることを特徴とする記憶媒体。