JP7058694B2 - 基地局装置および端末無線装置 - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムに関し、特に、本部局装置と、本部局装置に対してツリー状に接続され、端末無線装置と通信を行う複数の基地局装置と、を備え、本部局装置、複数の基地局装置および端末無線装置が一定周期のフレーム単位で通信を行う無線通信システムに関する。

複数の基地局装置が本部局装置に対してツリー状に接続され、本部局装置、複数の基地局装置および端末無線装置が一定周期のフレーム単位で通信を行う無線通信システムが知られている。

従来の技術（例えば特許文献１、２を参照）では、本部局装置と基地局装置間が接続されている状態で、下り方向と上り方向のタイミング調整を行うために本部局装置と複数の基地局装置間で遅延時間を測定し、最遠端の基地局装置の遅延時間に相当する最大遅延時間から自局の遅延時間を減じた時間を各基地局に設定することにより、端末無線装置に対して複局同時送信を行っていた。

特開２００２－２７５３４号公報 特開２００７－１６６２７８号公報

従来の技術では、本部局装置と複数の基地局装置が接続されている状態で、本部局装置と各基地局装置間の回線遅延時間を測定して、各回線の遅延時間分だけ各基地局装置で送信を保留することにより複局同時送信を実現していた。

そのため、本部局装置との回線が切断された基地局装置が基地局折り返し通信を行う場合、下り信号の送信のタイミングが他の基地局装置とずれてしまうため、この基地局装置において他の基地局装置との複局同時送信を維持することができなかった。

本部装置と接続されている基地局装置(正常な基地局装置)と、本部装置との回線が切断された基地局装置（折り返し基地局装置）の両方の電波を受信できるエリアに所在する端末無線装置は、異なる２つのルート（第１、第２のルート）から下り信号を受信する。これらのルートを経由する下り信号のタイミングがずれると音声信号の干渉が生じて、端末無線装置３０は正常に信号を受信することができない。ここで、第１のルートは、正常な基地局装置、本部局装置、正常な基地局装置の順で中継するルートである。第２のルートは、折り返し基地局装置で折り返されるルートである。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、本部局装置との間の回線が切断された基地局装置が、他の正常な基地局装置とともに複局同時送信が可能な無線通信システムの提供を目的とする。

本発明に係る基地局装置は、本部局装置と、前記本部局装置に対してツリー状に接続された複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信可能な端末無線装置と、を備え、前記本部局装置、前記複数の基地局装置および前記端末無線装置が一定周期のフレーム単位で通信を行う無線通信システムの前記基地局装置であって、送信保留時間を記憶する送信保留時間記憶部と、折り返し遅延時間を記憶する折り返し遅延時間記憶部と、を備え、前記送信保留時間は、前記基地局装置が、前記本部局装置から下り信号を受信してから前記端末無線装置に対する下り信号の送信を保留する時間であり、前記折り返し遅延時間は、前記基地局装置から前記本部局装置に対して送信された上り信号が前記本部局装置で折り返されて下り信号として当該基地局装置で受信されるのに要する時間であり、通常は、上り信号を前記本部局装置に送信し、前記本部局装置で折り返された下り信号を受信してから、前記送信保留時間が経過した時に、前記端末無線装置に対して下り信号の送信を行い、基地局折り返し通信の場合は、上り信号を受信してから、前記折り返し遅延時間に前記送信保留時間を加算した時間が経過した時に、前記端末無線装置に対して下り信号の折り返し送信を行う。

本発明に係る基地局装置を用いて構成された無線通信システムにおいては、通常、基地局装置は、送信保留時間だけ信号の送信を保留して下り信号の送信を行う。また、基地局折り返し通信を行う基地局装置は、折り返し遅延時間に送信保留時間を加算した時間だけ信号の送信を保留して端末無線装置からの信号を折り返す。これにより、本部局装置との回線が切断された基地局装置が基地局折り返し通信に切り替わった場合であっても、他の正常な基地局装置との間で複局同時送信を維持することが可能である。従って、下り信号において信号の干渉を抑制可能であり、端末無線装置は干渉の抑制された信号を受信することが可能となる。

実施の形態１に係る無線通信システムの構成および正常時の通信状態を示す模式図である。 実施の形態１に係る本部局装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る本部局装置のハードウェア構成を示す図である。 実施の形態１に係る基地局装置のハードウェア構成を示す図である。 実施の形態１に係る正常時の無線通信システムの下り信号の送信タイミングを示す図である。 実施の形態１に係る無線通信システムの構成および回線切断時の通信状態を示す模式図である。 実施の形態１に係る無線通信システムにおける折り返し遅延時間測定のシーケンスを示す図である。 実施の形態１に係る回線切断時の無線通信システムの下り信号の送信タイミングを示す図である。 実施の形態１に係る無線通信システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る正常な基地局装置が無通話時に送信するフレームフォーマットを示す図である。 実施の形態２に係る本部局装置との間の回線が切断している基地局装置が無通話時に送信するフレームフォーマットを示す図である。 実施の形態３に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る無線通信システムの報知情報の送信タイミングを示す図である。 実施の形態４に係る無線通信システムの報知情報の世代番号の送信タイミングを示す図である。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１は、本実施の形態１における無線通信システムの構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１における無線通信システムは、本部局装置１０と、第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３を備える。第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３は、本部局装置１０に対してツリー状に接続されている。第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３は端末無線装置３０と通信を行う。なお、以降では、第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３を区別しない場合は、単に基地局装置２０と記載する。

本実施の形態１における無線通信システムにおいて、本部局装置１０、複数の基地局装置２０および端末無線装置３０は一定周期のフレーム単位で通信を行う。本実施の形態１における無線通信システムは、プレストーク方式の音声通信を行うシステムである。

本部局装置１０は、複数の基地局装置２０を収容し無線通信システムを制御する装置である。各基地局装置２０は、端末無線装置３０と無線回線で接続して本部局装置１０との間で音声信号の中継、無線回線制御を行っている。

図１に示すエリアＲ１は、第１の基地局装置２０１と通信可能なエリアで、かつ第２の基地局装置２０２からの電波干渉を受けないエリアである。図１に示すエリアＲ２は、第２の基地局装置２０２と通信可能なエリアで、かつ第１の基地局装置２０１からの電波干渉を受けないエリアである。図１に示すエリアＲ３は、第１、第２の基地局装置２０１，２０２の両方と通信可能なエリアである。

端末無線装置３０から送信された上り信号は、本部局装置１０で折り返され、全ての基地局装置２０に下り信号で送信される。ここで、上り信号とは、端末無線装置３０、基地局装置２０、本部局装置１０の順に送信される信号をいう。また、下り信号とは、本部局装置１０、基地局装置２０、端末無線装置３０の順に送信される信号をいう。

各基地局装置２０からの下り信号は、同一周波数を使用して送信されるとする。また、端末無線装置３０から各基地局装置２０への上り通信も同一周波数を使用して送信されるとする。

図２は、本実施の形態１における本部局装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、本部局装置１０は、折り返し処理部１１、制御部１２、下り送信タイミング調整部１３、基地局通信部１４を備える。

折り返し処理部１１は、基地局装置２０からの上り信号を基地局通信部１４経由で受信し、信号を折り返して基地局通信部１４経由で複数の基地局装置２０へ送信する機能を有する。

制御部１２は、端末無線装置３０が通信を行うために必要な情報を生成し、基地局装置２０経由で端末無線装置へ通知する。また、制御部１２は本部局装置１０内の各部の制御を行う。

下り送信タイミング調整部１３は、一斉送信可能時間決定部１３１と送信保留時間決定部１３２を備える。一斉送信可能時間決定部１３１は、複局同時送信を実現するために複数の基地局装置２０が同時に送信可能な時間を決定する。送信保留時間決定部１３２は、複数の基地局装置２０のそれぞれに対して送信保留時間を決定する基地局通信部１４は、基地局装置２０への信号の送信、基地局装置２０からの信号の受信を行う。

図３は、本実施の形態１における基地局装置２０の構成を示すブロック図である。図３に示すように、基地局装置２０は、上位局通信部２１、上り通信処理部２２、折り返し処理部２３、下り通信処理部２４、下り送信タイミング調整部２５、制御部２６、下位局通信部２７、端末無線装置通信部２８を備える。

上位局通信部２１は、本部局装置１０からの信号を直接、又は上位の基地局装置２０を経由して受信する。また、上位局通信部２１は、本部局装置１０又は上位の基地局装置２０へ信号を送信する。

上り通信処理部２２は、通常時に端末無線装置３０又は下位の基地局装置２０から受信した信号を、本部局装置１０又は上位の基地局装置２０へ中継する。また、上り通信処理部２２は、上位の回線が切断された場合には、端末無線装置３０又は下位の基地局装置２０から受信した信号を折り返し処理部２３へ送信する。

上位の回線が切断された場合に、折り返し処理部２３は、上り通信処理部２２から受信した信号を、折り返し遅延時間と送信保留時間を加算した時間が経過した時に、下り通信処理部２４へ送信する。

下り通信処理部２４は、通常時には、本部局装置１０又は上位の基地局装置２０から受信した信号を、端末無線装置３０または下位の基地局装置２０へ送信する。また、下り通信処理部２４は、上位の回線が切断された場合に、折り返し処理部２３から受信した信号を端末無線装置３０又は下位の基地局装置２０へ送信する。

下り送信タイミング調整部２５は、回線遅延時間測定部２５１、折り返し遅延時間測定部２５２、送信保留時間記憶部２５３、折り返し遅延時間記憶部２５４を備える。

回線遅延時間測定部２５１は、複局同時送信を実現するために本部局装置１０と基地局装置２０間の回線遅延時間を測定する。折り返し遅延時間測定部２５２は、基地局装置２０からの信号が本部局装置１０で折り返されて基地局装置２０で受信する回線遅延時間を測定する。

送信保留時間記憶部２５３は、本部局装置１０から通知された送信保留時間を記憶する。

折り返し遅延時間記憶部２５４は折り返し遅延時間を記憶する。制御部２６は、本部局装置１０から受信した報知情報を処理して記憶する。また、制御部２６は、基地局装置２０内の各処理部を制御する。

下位局通信部２７は、各処理部から受信した信号を下位の基地局装置２０へ送信する機能を有し、下位の基地局装置２０から受信した信号を各処理部へ送信する機能を有する。端末無線装置通信部２８は、各処理部から受信した信号を端末無線装置３０へ送信する機能を有し、端末無線装置３０から受信した信号を各処理部へ送信する機能を有する。

図４は、本部局装置１０のハードウェア構成を示す図である。基地局通信部１４は基地局通信回路ＨＷ１１により実現される。折り返し処理部１１、制御部１２および下り送信タイミング調整部１３は、処理回路ＨＷ１２およびメモリＨＷ１３により実現される。処理回路ＨＷ１２は、専用のハードウェアであっても、メモリＨＷ１３に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。

処理回路ＨＷ１２が専用のハードウェアである場合、処理回路ＨＷ１２は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

処理回路ＨＷ１２がＣＰＵの場合、折り返し処理部１１、制御部１２および下り送信タイミング調整部１３の機能はソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリＨＷ１３に格納される。処理回路ＨＷ１２は、メモリＨＷ１３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、折り返し処理部１１、制御部１２および下り送信タイミング調整部１３の機能を実現する。また、このプログラムは、折り返し処理部１１、制御部１２および下り送信タイミング調整部１３の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリＨＷ１３とは、例えば、ＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、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等が該当する。

なお、折り返し処理部１１、制御部１２および下り送信タイミング調整部１３の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

図５は、基地局装置２０のハードウェア構成を示す図である。上位局通信部２１は上位局通信回路ＨＷ２１により実現される。下位局通信部２７は下位局通信回路ＨＷ２２により実現される。端末無線装置通信部２８は端末無線装置通信回路ＨＷ２３により実現される。上り通信処理部２２、折り返し処理部２２、下り通信処理部２４、下り送信タイミング調整部２５および制御部２６は、処理回路ＨＷ２４およびメモリＨＷ２５により実現される。処理回路ＨＷ２４は、専用のハードウェアであっても、メモリＨＷ２５に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。

処理回路ＨＷ２４が専用のハードウェアである場合、処理回路ＨＷ２４は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

処理回路ＨＷ２４がＣＰＵの場合、上り通信処理部２２、折り返し処理部２２、下り通信処理部２４、下り送信タイミング調整部２５および制御部２６の機能はソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリＨＷ２５に格納される。処理回路ＨＷ２４は、メモリＨＷ２５に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上り通信処理部２２、折り返し処理部２２、下り通信処理部２４、下り送信タイミング調整部２５および制御部２６の機能を実現する。また、このプログラムは、上り通信処理部２２、折り返し処理部２２、下り通信処理部２４、下り送信タイミング調整部２５および制御部２６の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリＨＷ２５とは、例えば、ＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、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等が該当する。

なお、上り通信処理部２２、折り返し処理部２２、下り通信処理部２４、下り送信タイミング調整部２５および制御部２６の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。

＜正常時の動作＞
まず、正常時の無線通信システムの動作について説明する。ここで、「正常時」とは本部局装置１０と傘下の基地局装置２０との間で回線の切断が生じていないことを意味する。

図６は、正常時の無線通信システムの下り信号の送信タイミングを示す図である。図６の上段にあるタイミングは、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から受信する１ＰＰＳ（１秒パルス）である。本部局装置１０および全ての基地局装置２０は、同期信号としてＧＰＳ衛星から受信する１ＰＰＳを基準にして信号処理を行う。本部局装置１０および全ての基地局装置２０のそれぞれは、図示しない同期信号受信部を備え、同期信号受信部が同期信号を受信する。

本部局装置１０から送信される下り信号は、１ＰＰＳ基準を起点として本部局装置１０内部の信号処理時間分だけ信号が遅れる。これをオフセット時間と定義する。図６の例では、オフセット時間が４ｍｓとなっている。また、本部局装置１０から送信された下り信号が基地局装置２０で受信されるまでの時間として回線遅延時間が生じる。

図６の例では、第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３の回線遅延時間はそれぞれ４１ｍｓ、６６ｍｓ、８６ｍｓとなっている。これから、第３の基地局装置２０３に対して最も信号の到達が遅れることがわかる。また、図６に示すように、第３の基地局装置２０３が下り信号を受信してから送信可能な次のフレームまでの時間は３０ｍｓである。

一斉送信可能時間とは、本部局装置１０が下り信号を送信してから、全ての基地局装置２０から下り信号の一斉送信が可能となるまでの時間である。一斉送信可能時間は、最も信号の到達が遅れる第３の基地局装置２０３の回線遅延時間（８６ｍｓ）を基準として決定される。つまり、一斉送信可能時間は、本部局装置１０内部のオフセット時間（４ｍｓ）と、最も信号の到達が遅れる第３の基地局装置２０３の回線遅延時間（８６ｍｓ）と、第３の基地局装置２０３が下り信号を受信してから送信可能な次のフレームまでの時間（３０ｍｓ）とを合算することで算出される。図６の場合、一斉送信可能時間は１２０ｍｓとなる。

一斉送信可能時間の測定方法について説明する。本部局装置１０は、傘下の全ての基地局装置２０（第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３）に対して回線遅延時間測定指示を送信する。この指示には、本部局装置１０が指示を送信した時刻が含まれる。

回線遅延時間測定指示を受信した各基地局装置２０の回線遅延時間測定部２５１は、指示を受信した時刻（下り信号受信タイミング）を本部局装置１０へ応答する。あるいは、回線遅延時間測定部２５１は、指示を受信した時刻から本部局装置１０が指示を送信した時刻を差し引いて回線遅延時間を算出し、回線遅延時間を応答しても良い。

傘下の基地局装置２０のそれぞれから下り信号受信タイミングを受信した本部局装置１０は、各基地局装置２０に対して回線遅延時間を算出する。なお、傘下の基地局装置２０が回線遅延時間を応答した場合は、本部局装置１０は回線遅延時間を算出する必要はない。

そして、本部局装置１０は、回線遅延時間が最も大きい基地局装置２０（図６の例では第３の基地局装置２０３）を基準として、下り信号を送信可能なフレームのタイミングを一斉送信可能時間として決定する。図６の例では、一斉送信可能時間は１２０ｍｓとなる。

次に、本部局装置１０送信保留時間決定部１３２は、各基地局装置２０が下り信号を受信してから、下り信号の送信を保留する時間（送信保留時間）を算出する。各基地局装置２０の送信保留時間は、一斉送信可能時間から回線遅延時間とオフセット時間を差し引いた時間として算出される。

図６の例では、第１の基地局装置２０１の送信保留時間は、１２０ｍｓ－４ｍｓ－４１ｍｓの計算により７５ｍｓとなる。第２の基地局装置２０２の送信保留時間は、１２０ｍｓ－４ｍｓ－６６ｍｓの計算により５０ｍｓとなる。第３の基地局装置２０３の送信保留時間は、１２０ｍｓ－４ｍｓ－８６ｍｓの計算により３０ｍｓとなる。

そして、本部局装置１０は、各基地局装置２０の送信保留時間を対応する基地局装置２０へ通知する。各基地局装置２０は送信保留時間を受信すると、送信保留時間記憶部２５３に送信保留時間を記憶させる。図６の例では、第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３の送信保留時間記憶部２５３には、７５ｍｓ、５０ｍｓ、３０ｍｓがそれぞれ記憶される。

また、本部局装置１０が送信保留時間を算出する代わりに、各基地局装置２０において送信保留時間を算出してもよい。この場合、本部局装置１０は、一斉送信可能時間およびオフセット時間を各基地局装置２０へ送信し、各基地局装置２０が回線遅延時間を用いて送信保留時間を算出して記憶する。

本部局装置１０の傘下の各基地局装置２０は、下り信号を受信してから送信保留時間が経過したときに、下り信号を送信する。これにより、１ＰＰＳを起点として一斉送信可能時間（図６の例では１２０ｍｓ）が経過した時に、各基地局装置２０から同時に下り信号が送信される。以上の動作によって、無線回線上で同期が維持されることにより複局同時送信が可能となる。

＜回線切断時の動作＞
次に、本部局装置１０と基地局装置２０の通信が切断された場合の無線通信システムの動作について説明する。図７は、回線切断時の無線通信システムの通信状態を示す模式図である。図７では、本部局装置１０と第２の基地局装置２０２との間で回線が切断されている。第２の基地局装置２０２は、単独で信号（音声）を折り返す、基地局折り返し通信を行うことで、エリアＲ２の通信サービスを継続している。

従来の技術では、本部局装置１０と接続されている第１の基地局装置２０１(正常な基地局装置)と、本部局装置１０との回線が切断されている第２の基地局装置２０２(折り返し基地局装置)の両方の電波を受信するエリアＲ３において、下り信号の干渉が生じていた。

エリアＲ３に所在する端末無線装置３０は異なる２つのルート（第１、第２のルート）から下り信号を受信する。これらのルートを経由する下り信号のタイミングがずれると音声信号の干渉が生じて、端末無線装置３０は正常に信号を受信することができない。ここで、第１のルートは、第１の基地局装置２０１、本部局装置１０、第１の基地局装置２０１の順で中継するルートである。第２のルートは、第２の基地局装置２０２で折り返されるルートである。本実施の形態１は、上記の問題を解決するものである。

本実施の形態１において、本部局装置１０の傘下の全ての基地局装置２０は、本部局装置１０との回線が接続されている状態（即ち正常な状態）において、折り返し遅延時間を予め測定する。図８は、折り返し遅延時間測定のシーケンスを示す図である。図８においては図の見易さのために第１の基地局装置２０１に関するシーケンスのみを記載している。

本部局装置１０は、傘下の全ての基地局装置２０（第１から第３の基地局装置２０１，２０２，２０３）に対して折り返し遅延時間測定指示を送信する。第１の基地局装置２０１は、折り返し遅延時間測定指示を受信すると、遅延時間測定信号を本部局装置１０へ送信する。本部局装置１０は、第１の基地局装置２０１からの遅延時間測定信号を受信すると、折り返し処理を実施し、遅延時間測定信号を第１の基地局装置２０１へ送信する。折り返し処理には、本部局装置１０内部の信号処理時間分（オフセット時間）を要する。

遅延時間測定信号を受信した第１の基地局装置２０１の折り返し遅延時間測定部２５２は、第１の基地局装置２０１が本部局装置１０へ遅延時間測定信号を送信した時刻を用いて折り返し遅延時間を測定する。具体的には、折り返し遅延時間決定部２５２は、遅延時間測定信号を受信した時刻から遅延時間測定信号を送信した時刻を差し引いて折り返し遅延時間を算出する。そして、折り返し遅延時間記憶部２５４に折り返し遅延時間が記憶される。

以上では第１の基地局装置２０１の折り返し遅延時間について説明したが、第２、第３の基地局装置２０２，２０３に関しても同様に折り返し遅延時間が決定され、折り返し遅延時間記憶部２５４に記憶される。

図９は、回線切断時の無線通信システムの下り信号の送信タイミングを示す図である。図９においても、図６と同様に、本部局装置１０および全ての基地局装置２０は、１ＰＰＳを基準にして信号処理を行う。図９に示すように、本部局装置１０の傘下の第１、第３の基地局装置２０１，２０３は、本部局装置１０で折り返された下り信号を受信してから送信保留時間が経過した時に、下り信号を送信する。

また、本部局装置１０の傘下の第２の基地局装置２０２は、端末無線装置３０からの上り信号を受信してから、折り返し遅延時間に送信保留時間を加算した時間が経過した時に、端末無線装置３０に対して下り信号の折り返し送信を行う。これにより、回線が切断している第２の基地局装置２０２は、正常な基地局装置（第１、第３の基地局装置２０１，２０３）と同じタイミングで同期して信号を送信することが可能である。

図１０は、基地局装置２０の動作を示すフローチャートである。本部局装置１０との回線が切断されていない状態（正常な状態）において、基地局装置２０はステップＳ１からＳ４を予め実行しておく。つまり、基地局装置２０は、本部局装置１０から送信保留時間を受信して、送信保留時間記憶部２５３に記憶させる（ステップＳ１，Ｓ２）。また、基地局装置２０は、折り返し遅延時間の測定を行い、折り返し遅延時間記憶部２５４に記憶させる（ステップＳ３，Ｓ４）。

次に、ステップＳ５において、基地局装置２０は端末無線装置３０又は下位の基地局装置から上り信号を受信する。そして、基地局装置２０は上位の回線が正常か断線状態かの判定を行う。

以下では、ステップＳ６において上位の回線が正常と判定された場合の動作を説明する。ステップＳ６において上位の回線が正常と判定された場合、基地局装置２０は上り信号を本部局装置１０又は上位の基地局装置２０へ送信する（ステップＳ７）。そして、基地局装置２０は、本部局装置１０又は上位の基地局装置２０から折り返された下り信号を受信する（ステップＳ８）。

次に、基地局装置２０は下り信号を下位の基地局装置２０へ送信するか否かの判定を行う（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において下位の基地局装置２０へ送信すると判定された場合は、保留時間なしで下り信号を下位の基地局へ送信する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ１０において下位の基地局装置２０ではなく端末無線装置３０へ送信すると判定された場合は、送信保留時間が経過した時に下り信号を端末無線装置３０へ送信する（ステップＳ１２）。

ステップＳ６において上位の回線が正常でない（即ち回線が切断している）と判定された場合、基地局装置２０は上り信号を折り返し遅延時間だけ保留する（ステップＳ９）。そして、ステップＳ１０において上り信号を折り返した下り信号を下位の基地局装置２０へ送信するか否かの判定を行い、下位の基地局装置２０へ送信すると判定された場合は、さらなる保留時間なしで下り信号を下位の基地局へ送信する（ステップＳ１１）。一方、ステップＳ１０において下位の基地局装置２０ではなく端末無線装置３０へ送信すると判定された場合は、折り返し遅延時間に加えて送信保留時間が経過した時に下り信号を端末無線装置３０へ送信する（ステップＳ１２）。

＜効果＞
本実施の形態１における無線通信システムは、本部局装置１０と、本部局装置１０に対してツリー状に接続され、端末無線装置３０と通信を行う複数の基地局装置２０と、を備え、本部局装置１０、複数の基地局装置２０および端末無線装置３０が一定周期のフレーム単位で通信を行う無線通信システムであって、複数の基地局装置２０のそれぞれは、送信保留時間を記憶する送信保留時間記憶部２５３と、折り返し遅延時間を記憶する折り返し遅延時間記憶部２５４と、を備え、送信保留時間は、複数の基地局装置２０のそれぞれが、本部局装置１０から下り信号を受信してから端末無線装置３０に対して同時に送信するまでの保留時間であり、折り返し遅延時間は、複数の基地局装置２０のそれぞれから本部局装置１０に対して送信された上り信号が本部局装置１０で折り返されて下り信号として基地局装置２０で受信されるのに要する時間であり、本部局装置１０との間の回線が切断した基地局装置２０は、端末無線装置３０から上り信号を受信してから、折り返し遅延時間に送信保留時間を加算した時間が経過した時に、端末無線装置３０に対して下り信号の折り返し送信を行い、本部局装置１０との間の回線が切断していない基地局装置２０は、端末無線装置３０から送信された上り信号を本部局装置１０に送信し、本部局装置１０で折り返された下り信号を受信してから、送信保留時間が経過した時に、端末無線装置３０に対して下り信号の送信を行う。

従来は、本部局装置１０との回線が切断された基地局装置２０が基地局折り返し通信に切り替わった際に、他の正常な基地局装置２０との間で複局同時送信を維持することができなかった。そのため、下り信号において信号の干渉が生じてしまい、端末無線装置３０が正常に信号を受信することができない問題があった。

本実施の形態１においては、本部局装置１０との回線が切断された基地局装置２０は、折り返し遅延時間に送信保留時間を加算した時間だけ信号の送信を保留して端末無線装置３０からの信号を折り返す。また、本部局装置１０との回線が切断していない正常な基地局装置２０は、送信保留時間だけ信号の送信を保留して下り信号の送信を行う。これにより、本部局装置１０との回線が切断された基地局装置２０が基地局折り返し通信に切り替わった場合であっても、他の正常な基地局装置２０との間で複局同時送信を維持することが可能である。従って、下り信号において信号の干渉を抑制可能であり、端末無線装置３０は干渉の抑制された信号を受信することが可能となる。

また、本実施の形態１における無線通信システムにおいて、複数の基地局装置２０のそれぞれは、回線遅延時間を測定する回線遅延時間測定部２５１と、折り返し遅延時間を測定する折り返し遅延時間測定部２５２と、をさらに備え、回線遅延時間は、前記本部局装置から前記基地局装置への下り信号の伝送に要する時間であり、複数の基地局装置２０の送信保留時間記憶部２５３のそれぞれに記憶される送信保留時間は、回線遅延時間が最も大きい基地局装置２０が送信可能なフレームのタイミングを基準として決定される。

従って、複数の基地局装置２０のそれぞれが、回線遅延時間測定部２５１と折り返し遅延時間測定部２５２を備えることにより、複数の基地局装置２０の全てにおいて、回線遅延時間および折り返し遅延時間を得ることが可能となる。また、各基地局装置２０の送信保留時間は、回線遅延時間が最も大きい基地局装置２０が送信可能なフレームのタイミングを基準として決定されるため、これらの全ての基地局装置２０において下り信号の複局同時送信が可能となる。

また、本実施の形態１における無線通信システムにおいて、本部局装置１０は、送信保留時間決定部１３２を備え、送信保留時間決定部１３２は、複数の基地局装置２０の回線遅延時間測定部２５１が測定した回線遅延時間に基づいて、複数の基地局装置２０の送信保留時間記憶部２５３に記憶される送信保留時間を決定する。

従って、本部局装置１０において各基地局装置２０の送信保留時間を決定することにより、各基地局装置２０に対してそれぞれの送信保留時間を通知することが可能である。

また、本実施の形態１における無線通信システムにおいて、端末無線装置３０は、プレストーク方式で音声通信を行う。本実施の形態１においては、ある基地局装置２０の本部局装置との接続が切断されて、折り返し通信に切り替わった場合であっても、他の正常な基地局装置２０との下り信号の干渉を抑制することが可能である。従って、プレストーク方式で音声通信を行う場合において、端末無線装置３０は干渉が抑制された高品質な音声信号を受信することが可能である。

また、本実施の形態１における無線通信システムにおいて、本部局装置１０および複数の基地局装置２０は、共通の同期信号を基準に動作し、同期信号は、ＧＰＳ衛星から発信されるタイムパルスである。従って、ＧＰＳ衛星から発信されるタイムパルスを同期信号として利用することにより、本部局装置１０と複数の基地局装置２０において高精度で同期をとることが可能である。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、端末無線装置３０が音声通話を行っている状態について説明したが、無通話時において、エリアＲ３（干渉エリア）に所在する端末無線装置３０の同期にずれが生じる場合がある。これは、正常な基地局装置２０と、回線が切断されている基地局装置２０とが送信する信号が異なることがあり、それぞれの基地局装置２０から送信される信号同士が干渉するからである。

本実施の形態２は、無通話時における信号干渉を抑制するものである。本実施の形態２において、本部局装置１０との間で回線が切断されている基地局装置２０は、無通話時には、正常な基地局装置２０の下り信号の内容に影響を与えるフレームフォーマットの領域（即ち、ユーザーチャネル）の送信を停止して、フレームフォーマットの同期に必要な領域のみを送信する。

図１１は、正常な基地局装置２０が送信する下り信号のフレームフォーマットを示す図である。図１１に示すように、正常な基地局装置２０が送信するフレームフォーマットは、ランプ（Ｒ）、ユーザーチャネル（ＵＳＣ）、同期ワード（ＳＷ）、ガード（Ｇ）から構成される。ここで、ランプ（Ｒ）は、ＴＤＭＡ（時分割多重無線方式）タイムスロットの始まりを示すパワーランプである。ユーザーチャネル（ＵＳＣ）は通信の内容が入る領域である。同期ワード（ＳＷ）は同期をとるためのビットパターンが入る領域である。ガード（Ｇ）は、信号衝突をさけるためのガードタイムが入る領域である。

図１２は、本部局装置１０との回線が切断している基地局装置２０が無通話時に送信する下り信号のフレームフォーマットを示す図である。図１２に示すように、回線が切断している基地局装置２０は、無通話時において、同期に必要な情報を含み、かつ、ユーザーチャネル（ＵＳＣ）を含まない信号フレームフォーマットで下り信号を送信する。つまり、図１２に示すように、ガード（Ｇ）、ランプ（Ｒ）、同期ワード（ＳＷ）を含み、ユーザーチャネル（ＵＳＣ）を含まないフレームフォーマットで下り信号を送信する。

＜効果＞
本実施の形態２における無線通信システムにおいて、本部局装置１０との間の回線が切断している基地局装置２０は、端末無線装置３０が無通話時において、同期に必要な情報を含み、かつ、ユーザーチャネルを含まないフォーマットの信号を端末無線装置２０に送信する。従って、無通話時において、本部局装置１０との間の回線が切断している基地局装置２０の下り信号と、他の正常な基地局装置２０の下り信号との干渉を抑制することが可能であり、端末無線装置３０の同期にずれが生じることを抑制可能である。

＜実施の形態３＞
実施の形態１では、複局同時送信において音声通信の例を示したが、音声通信だけでなく報知情報にも複局同時送信を適用することが可能である。報知情報とは、本部局装置１０から端末無線装置３０に対して報知する周波数、通信チャネル、通信サービスに関するシステムの制御情報等である。

図１３は、本実施の形態３における基地局装置２０Ａの構成を示すブロック図である。基地局装置２０Ａは、実施の形態１の基地局装置２０（図３）に対して報知情報記憶部２９をさらに備える。その他の構成は基地局装置２０と同じため説明を省略する。

全ての基地局装置２０Ａは、正常時において、本部局装置１０から受信した一周期分の報知情報を報知情報記憶部２９に記憶させる。また、報知情報記憶部２９には、報知情報の受信時刻および報知情報の受信周期も併せて記憶される。

本実施の形態３においても、図７に示したように、第１、第３の基地局装置２０１，２０３は本部局装置１０と正常に接続されており、第２の基地局装置２０２は本部局装置１０との接続が切断されているとする。

図１４は、回線切断時の無線通信システムの報知情報の送信タイミングを示す図である。図１４においても、図６と同様に、本部局装置１０および全ての基地局装置２０Ａは、１ＰＰＳを基準にして信号処理を行う。報知情報は本部局装置１０から複数フレームを使って一定周期で送信されている信号である。

図１４に示すように、本部局装置１０と接続されている第１、第３の基地局装置２０１，２０３は、本部局装置１０から送信された報知情報を受信してから送信保留時間が経過したときに、端末無線装置３０に対して報知情報を送信する。

また、図１４に示すように、本部局装置１０との回線が切断している第２の基地局装置２０２は、報知情報記憶部２９に記憶されている報知情報の受信時刻および報知情報の受信周期を参照して、回線が正常であると仮定した場合の報知情報を受信するタイミングを予測する。そして、報知情報を受信すると予測されるタイミングから送信保留時間分（図１４では６６ｍｓ）だけずらしたタイミングで、報知情報記憶部２９に記憶されている報知情報を端末無線装置３０に送信する。

以上により、本部局装置１０との間で回線が切断している第２の基地局装置２０２は、正常な基地局装置（第１、第３の基地局装置２０１，２０３）と同じタイミングで同期して報知情報を送信することが可能である。

＜効果＞
本実施の形態３における無線通信システムにおいて、複数の基地局装置２０のそれぞれは、報知情報記憶部２９をさらに備え、本部局装置１０は複数の基地局装置２０に対して周期的に報知情報を送信し、複数の基地局装置２０のそれぞれは、報知情報を受信すると、報知情報、報知情報の受信時刻および報知情報の受信周期を報知情報記憶部２９に記憶するとともに、送信保留時間が経過した時に端末無線装置３０に対して報知情報の送信を行い、本部局装置１０との間の回線が切断した基地局装置２０は、報知情報記憶部２９に記憶されている報知情報の受信時刻および受信周期を参照して、報知情報を受信すると予測されるタイミングから送信保留時間分だけずらしたタイミングで、報知情報記憶部２９に記憶されている報知情報を端末無線装置３０に対して送信する。

従って、基地局装置２０は、本部局装置１０との間で回線の切断が生じた場合であっても、他の正常な基地局装置２０と同じタイミングで継続して報知情報を送信することが可能である。

＜実施の形態４＞
実施の形態３では、報知情報の複局同時送信について説明したが、報知情報の世代番号の送信にも適用することが可能である。端末無線装置３０が常時報知情報を受信することを避けるための手法として、報知情報を世代管理し、世代番号を端末無線装置３０に通知して報知情報の中身が変わった時だけ端末無線装置３０に報知情報を受信させる方法がある。

本実施の形態４における基地局装置の構成は実施の形態３における基地局装置２０Ａと同じであるため、図１３を参照して説明する。本実施の形態４において、全ての基地局装置２０Ａは、正常時において、本部局装置１０から受信した報知情報の世代番号を報知情報記憶部２９に記憶させる。また、報知情報記憶部２９には、報知情報の世代番号の受信時刻および報知情報の世代番号の受信周期も併せて記憶される。

本実施の形態４においても、図７に示したように、第１、第３の基地局装置２０１，２０３は本部局装置１０と正常に接続されており、第２の基地局装置２０２は本部局装置１０との接続が切断されているとする。

図１５は、回線切断時の無線通信システムの報知情報の世代番号の送信タイミングを示す図である。図１５においても、図６と同様に、本部局装置１０および全ての基地局装置２０Ａは、１ＰＰＳを基準にして信号処理を行う。報知情報の世代番号は、無通話時に、本部局装置１０から一定周期で送信されている信号である。

図１５に示すように、本部局装置１０と接続されている第１、第３の基地局装置２０１，２０３は、本部局装置１０から送信された報知情報の世代番号を受信してから送信保留時間が経過したときに、端末無線装置３０に対して報知情報の世代番号を送信する。

また、図１５に示すように、本部局装置１０との回線が切断している第２の基地局装置２０２は、報知情報記憶部２９に記憶されている報知情報の世代番号の受信時刻および報知情報の世代願号の受信周期を参照して、回線が正常であると仮定した場合の報知情報の世代番号を受信するタイミングを予測する。そして、報知情報の世代番号を受信すると予測されるタイミングから送信保留時間分（図１４では６６ｍｓ）だけずらしたタイミングで、報知情報記憶部２９に記憶されている報知情報の世代番号を端末無線装置３０に送信する。

以上により、本部局装置１０との間で回線が切断している第２の基地局装置２０２は、正常な基地局装置（第１、第３の基地局装置２０１，２０３）と同じタイミングで同期して報知情報の世代番号を送信することが可能である。

＜効果＞
本実施の形態４における無線通信システムにおいて、報知情報には報知情報の世代を示す世代番号が対応付けられており、本部局装置１０は複数の基地局装置２０に対して周期的に世代番号を送信し、複数の基地局装置２０のそれぞれは、世代番号を受信すると、世代番号、世代番号の受信時刻および世代番号の受信周期を報知情報記憶部２９に記憶するとともに、送信保留時間が経過した時に端末無線装置３０に対して世代番号の送信を行い、本部局装置との間の回線が切断した基地局装置２０は、報知情報記憶部２９に記憶されている世代番号の受信時刻および受信周期を参照して、世代番号を受信すると予測されるタイミングから送信保留時間分だけずらしたタイミングで、報知情報記憶部２９に記憶されている世代番号を端末無線装置３０に対して送信する。

従って、基地局装置２０は、本部局装置１０との間で回線の切断が生じた場合であっても、他の正常な基地局装置２０と同じタイミングで継続して報知情報の世代番号を送信することが可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ 本部局装置、１１ 折り返し処理部、１２ 制御部、１３ 下り送信タイミング調整部、１３１ 一斉送信可能時間決定部、１３２ 送信保留時間決定部、１４ 基地局通信部、２０，２０Ａ 基地局装置、２１ 上位局通信部、２２ 上り通信処理部、２３ 折り返し処理部、２４ 下り通信処理部、２５ 下り送信タイミング調整部、２５１ 回線遅延時間測定部、２５２ 折り返し遅延時間測定部、２５３ 送信保留時間記憶部、２５４ 折り返し遅延時間記憶部、２６ 制御部、２７ 下位局通信部、２８ 端末無線装置通信部、２９ 報知情報記憶部、２０１ 第１の基地局装置、２０２ 第２の基地局装置、２０３ 第３の基地局装置、３０ 端末無線装置。

Claims (4)

1. 本部局装置と、前記本部局装置に対してツリー状に接続された複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信可能な端末無線装置と、を備え、前記本部局装置、前記複数の基地局装置および前記端末無線装置が一定周期のフレーム単位で通信を行う無線通信システムの前記基地局装置であって、
   送信保留時間を記憶する送信保留時間記憶部と、
   折り返し遅延時間を記憶する折り返し遅延時間記憶部と、
   を備え、
   前記送信保留時間は、前記基地局装置が、前記本部局装置から下り信号を受信してから前記端末無線装置に対する下り信号の送信を保留する時間であり、
   前記折り返し遅延時間は、前記基地局装置から前記本部局装置に対して送信された上り信号が前記本部局装置で折り返されて下り信号として当該基地局装置で受信されるのに要する時間であり、
   通常は、上り信号を前記本部局装置に送信し、前記本部局装置で折り返された下り信号を受信してから、前記送信保留時間が経過した時に、前記端末無線装置に対して下り信号の送信を行い、
   基地局折り返し通信の場合は、上り信号を受信してから、前記折り返し遅延時間に前記送信保留時間を加算した時間が経過した時に、前記端末無線装置に対して下り信号の折り返し送信を行う、
   基地局装置。
2. 回線遅延時間を測定する回線遅延時間測定部と、
   前記折り返し遅延時間を測定する折り返し遅延時間測定部と、
   をさらに備え、
   前記回線遅延時間は、前記本部局装置から前記基地局装置への下り信号の伝送に要する時間であり、
   前記送信保留時間記憶部に記憶される前記送信保留時間は、前記複数の基地局装置のうち前記回線遅延時間が最も大きい基地局装置が送信可能な前記フレームのタイミングを基準として決定される、
   請求項１に記載の基地局装置。
3. 本部局装置と、前記本部局装置に対してツリー状に接続された複数の基地局装置と、前記基地局装置と無線通信可能な端末無線装置と、を備え、前記本部局装置、前記複数の基地局装置および前記端末無線装置が一定周期のフレーム単位で通信を行う無線通信システムの前記端末無線装置であって、
   前記基地局装置が、前記本部局装置で折り返された下り信号を受信してから、送信保留時間が経過した時に送信した第１の下り信号、および、基地局折り返し通信を行う他の前記基地局装置が、上り信号を受信してから、折り返し遅延時間に前記送信保留時間を加算した時間が経過した時に送信した第２の下り信号を受信し、
   前記送信保留時間は、前記基地局装置が、前記本部局装置から下り信号を受信してから前記端末無線装置に対する下り信号の送信を保留する時間であり、
   前記折り返し遅延時間は、前記基地局装置から前記本部局装置に対して送信された上り信号が前記本部局装置で折り返されて下り信号として当該基地局装置で受信されるのに要する時間である、
   端末無線装置。
4. 前記送信保留時間は、前記複数の基地局装置のうち回線遅延時間が最も大きい基地局装置が送信可能な前記フレームのタイミングを基準として決定され、
   前記回線遅延時間は、前記本部局装置から前記基地局装置への下り信号の伝送に要する時間である、
   請求項３に記載の端末無線装置。

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