JPH04287532A - 相互同期方式を用いた通信ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，自動車電話や携帯電話
などの，移動通信のための複数の基地局と多数の移動局
とからなる通信ネットワークシステムにおける基地局間
の相互的，自律分散的な同期方式に関するものであり，
特に時分割多重アクセス方式（以下，ＴＤＭＡ方式とい
う）における同期制御に有用なものである。

【０００２】移動通信は，自動車電話や携帯電話に見ら
れるように，技術革新の著しい分野で，年率１００％の
需要の伸びを示している。今後は，台数の増加，盗聴防
止，データ通信との融合，周波数の有効利用などの高機
能化のため，現在のアナログ方式からデジタル方式へ移
行することが必須条件と見られている。デジタル方式の
場合は，音声信号を圧縮し，通信周波数帯を時分割して
通信することが可能なため，３〜６倍に周波数の利用効
率を高めることが期待されるが，信号が同じチャンネル
で衝突しないよう，基地局間，移動局間の同期をとる必
要が出てくる。新たに中央局を設置して同期信号を流す
のは，信号の遅延，装置の設置コスト，他のシステムと
の接続が難しいなどの問題があり，実用的ではない。

【０００３】

【従来の技術】ＴＤＭＡ方式は，時間軸を周期的に繰り
返される複数のブロックに切り出して得られる複数のチ
ャンネルを各局に割り当てて通信を行うものであり，従
来，衛星通信などに利用されている。このＴＤＭＡ方式
では，各局において，割り当てられている時間軸上のチ
ャンネルの同期がとれていることが重要であり，この同
期がとれていないと，各局からの送信信号のタイミング
が重なって，チャンネルの使用が不可能となる。そのた
め従来は，中央局を特別に設置して，この中央局から各
局に共通の同期信号を送り，各局は自局の同期を確立す
るようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで移動通信にお
いては，通信領域を広域に確保するためと，チャンネル
の資源を空間的に再利用できるようにするために，複数
の基地局を空間的に離して設置する必要がある。また各
基地局が異なる通信システムのものである場合もある。

【０００５】このような状況下では，広域の通信領域内
のすべての基地局に同期信号を送信しようとすると大き
な送信電力が必要になり，また遠方の基地局と近くの基
地局との間の電波伝搬時間の差が問題になり，さらには
システムの異なる基地局ごとに制御を変える必要がある
ことなど，中央局を設置して各基地局の同期をとる方法
には大きな困難があった。

【０００６】本発明は，中央局を設置せずに各基地局間
の同期関係を維持できる手段を提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は，各基地局が相
互に他の基地局の同期信号に対応する信号を受信して，
それぞれが自局の送信信号の位相と比較することにより
，自局の送信信号の同期ずれを補正する方法で，基地局
間の同期を自律分散的に確立するようにしたものである
。

【０００８】図１は，本発明の原理説明図である。図１
中の（ａ）は３つの基地局をもつ通信ネットワークシス
テムの例であり，（ｂ）は各基地局における同期化のた
めの位相補正内容を示す。図１の（ａ），（ｂ）におい
て，１〜３は基地局Ａ〜Ｃ，４〜６は基地局Ａ〜Ｃの通
信サービスゾーン，７〜９は基地局Ａ〜Ｃにおける位相
制御部である。

【０００９】基地局Ａ〜Ｃの送信信号の位相はθ１　，
θ２　，θ３　で表わされ，位相誤差信号はΔθ１　，
Δθ２　，Δθ３　で表わされている。各基地局Ａ〜Ｃ
における位相補正の動作方法は同じであり，たとえば基
地局Ａの場合，基地局Ｂ，Ｃからの送信信号を受信し，
それぞれの位相θ２　，θ３　を検出して自局の送信信
号の位相θ１　と比較する。次に比較結果の位相θ２　
−θ１　，θ３　−θ１　の平均をとり，誤差信号Δθ
１　を求めて，自局の送信信号の位相補正 θ１　＋Δθ１　→θ１　 を行う。この動作はシステムの運用中連続して実行され
る。

【００１０】誤差信号を作成するために参照される他局
の送信信号は基地局からのものばかりでなく，その基地
局と同期がとれている通信サービスエリア内の移動局（
図１の（ａ）の各通信サービスゾーン内に小丸で示され
ている）からのものであってもよい。

【００１１】

【作用】図１において，一般的に他局からの送信信号の
位相をθｉ　（ｉ＝１，２，３），自局の送信信号の位
相をθ０　で表わしたとき，各基地局からの送信信号の
位相θｉ　をフレーム信号の開始時刻で測定する。その
結果得られた各他局の送信信号の位相θｉ　と自局の送
信信号の位相θ０　とを比較してそれぞれのθｉ　（ｉ
＝１，２，３）について位相誤差（θｉ　−θ０　）を
検出する。これらの位相誤差（θｉ　−θ０　）の平均
をとり，誤差信号Δθｉ　を得る。このΔθｉ　を用い
て自局の送信信号の位相θ０を補正する。

【００１２】これをより一般化した式で表現すると次の
ようになる。 　　　　　　θ０（ｎ＋１）　＝θ０（ｎ）　＋ｋ・Δ
θ０（ｎ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（１）　ここでθ０（ｎ）　とθ０（ｎ＋１）　は，
ｎ回目の補正を行う前と後の位相を表わす。Δθ０（ｎ
）　はｎ回目の補正に用いた位相補正量，すなわち位相
誤差量である。またｋは定数である

【００１３】

【実施例】本発明の第１の実施例 この実施例は図１に示されているものに対応し，位相補
正量Δθ　（ｎ）は次のようなアルゴリズムで決定され
る。

【００１４】

【数１】

【００１５】ここで，θｉ　　（ｎ）　は受信された他
局からのフレーム信号の位相を表わし，θ０（ｎ）　は
自局のフレーム信号の位相を表わす。またＭは整数で，
他局の数を表わしている。以下の他の実施例でも同様と
する。 本発明の第２の実施例 この実施例における位相補正量Δθ　（ｎ）　は次のよ
うなアルゴリズムで決定される。

【００１６】

【数２】

【００１７】ここでＰｉ　は他局からの受信信号のレベ
ルを表わす。この実施例によれば，受信信号のレベルの
高い他局にもっとも強く影響されて同期化が行われる。 図２は，この第２の実施例の場合の基地局内の位相制御
部の構成を示したものである。ここでは図１の（ａ）の
基地局Ａにおけるものとして説明される。

【００１８】図２において，１０はタイミング信号生成
回路であり，基地局Ａが信号を送受信するためのタイミ
ングをつくる。１１，１２はフレーム開始検出回路であ
り，それぞれ基地局Ｂ，Ｃからの受信信号のフレーム信
号が入力され，その開始タイミングを検出する。１３，
１４は，基地局Ｂ，Ｃからの信号の位相を示すフリップ
フロップであり，それぞれフレーム開始検出回路１１，
１２の出力信号によりオンにセットされ，Ｑ出力をＨレ
ベルにする。１５は自局Ａが送信するフレーム信号の開
始タイミングでオンにセットされるフリップフロップで
ある。

【００１９】１６，１７はアンド回路であり，それぞれ
フリップフロップ１３，１４のＱ出力とフリップフロッ
プ１５の＊Ｑ出力（Ｑ出力の反転出力）との一致をとり
，２つの入力が一致する期間，すなわち他局のフレーム
開始時刻と自局のフレーム開始時刻の差の期間，出力を
Ｈレベルにする。

【００２０】１８，１９は，それぞれアンド回路１６，
１７のＨレベルの期間イネーブルとなり，高速クロック
をカウントするカウンタであり，それぞれ位相差（θ２
　−θ１　），（θ３　−θ１　）を定量化する。２０
，２１は，カウンタ１８，１９のカウント値出力（θ２
　−θ１　），（θ３　−θ１　）に重み付けを行う重
み付け回路であり，それぞれの重み値として他局Ｂ，Ｃ
からの受信信号のレベルＰ２　，Ｐ３　が与えられ，そ
れぞれＰ２　（θ２　−θ１　），Ｐ３　（θ３　−θ
１　）を出力する。

【００２１】２２は平均値算出回路であり，Ｐ２　（θ
２　−θ１　）＋Ｐ３　（θ３　−θ１　）を算出し，
位相補正量としてタイミング信号生成回路１０に与える
。タイミング信号生成回路１０はＰＬＬで構成されるこ
とができ，またカウンタ１８，１９の代りにアナログの
積分器を用い，重み付け回路２０，２１と平均値算出回
路２２も，アナログ回路で実現することができる。

【００２２】図３は，基地局の送信フォーマットを示す
。フレーム周期ＴＦは正確に繰り返されるため，他局お
よび自局の各フレーム信号について，フレームごとに上
述したようにして開始時刻同士を比較することにより，
容易に連続的に位相差の検出が可能となる。

【００２３】本発明の第３の実施例 この実施例では，位相補正量Δθ　（ｎ）　は次のよう
に与えられる。

【００２４】

【数３】

【００２５】ここでφは定数である。この実施例によれ
ば，局間の位相誤差は各基地局で測定された値θｉ　　
（ｎ）　−θ０（ｎ）からφを差し引いたものとなって
いる。これは電波伝搬時間による信号遅延を考慮した補
正を行うためであり，定数φは，たとえば，１つの基地
局がカバーする領域の半径をＲとすると，

【００２６】

【数４】

【００２７】に選ばれる。ここでＣは光速，ＴＦ　はフ
レーム周期である。このような設定操作を行うことによ
り，ゾーンの周上において同期がとれるような制御が行
われる。この定数φの導入は，第１の実施例その他任意
の実施例においても可能である。

【００２８】本発明の第４の実施例 図４により，本発明の第４の実施例の態様を説明する。 図４において，基地局２３は移動局２４と通信しており
，基地局２５は移動局２６と通信しているものとする。 移動局は，基地局から送信されたフレーム信号に同期を
とることによって送信のタイミングを定めている。 したがって，移動局から送信された信号のタイミングは
，その移動局が通信を行っている基地局の送信信号のタ
イミングとほぼ同期がとれていることになる。

【００２９】本実施例においては，基地局２５は移動局
２４から送信された信号を受信することによって，その
位相と自局の位相とを比較し，第１ないし第３の実施例
を適用して位相補正を行うことができる。この実施例の
利点は，移動局からの送信信号を受信すればよいため，
受信装置に特別なものがいらず，移動局と通信を行うた
めにそなえているものを流用できる点である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように，本発明は同期化の
ための特別な中央局を必要とすることなく，各基地局間
で同期を確立することができ，システムのコストの低減
と，領域の拡張に対する柔軟性をもたせることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例による位相制御部の構成
図である。

【図３】本発明実施例における基地局の送信フォーマッ
トの説明図である。

【図４】本発明の第４の実施例の態様説明図である。

【符号の説明】

１〜３　　基地局Ａ，Ｂ，Ｃ ４〜６　　通信サービスゾーン ７〜９　　位相制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　地域的に分散して配置された複数の基
   地局と移動局とからなる通信ネットワークシステムにお
   いて，各基地局は，他の基地局から送信された信号もし
   くはこの信号に同期した移動局からの信号を受信し，受
   信した各信号の位相と自局の送信信号の位相とを比較し
   ，平均をとって得られた誤差信号によって自局の送信信
   号の位相を制御することを特徴とする相互同期方式を用
   いた通信ネットワークシステム。
2. 【請求項２】　　請求項１において，他の基地局から送
   信された信号もしくはこの信号に同期した移動局からの
   信号の複数の受信信号の位相と自局の送信信号の位相と
   をそれぞれ比較し，得られた位相差をそれぞれ対応する
   受信信号の受信電力の重みで加重平均することにより誤
   差信号を得ることを特徴とする相互同期方式を用いた通
   信ネットワークシステム。
3. 【請求項３】　　請求項２において，他の基地局から送
   信された信号もしくはこの信号に同期した移動局からの
   信号を受信し，受信した各信号の位相と自局の送信信号
   の位相とを比較する際，一定量の値を差し引いて平均を
   とり誤差信号を得ることを特徴とする相互同期方式を用
   いた通信ネットワークシステム。