JPWO2008107995A1

JPWO2008107995A1 - 無線通信装置及び移動無線通信制御方法及び無線局

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Publication number: JPWO2008107995A1
Application number: JP2009502411A
Authority: JP
Inventors: 利昭舟久保; 一雅宇式
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2027-03-08
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Abstract

本発明は、時分割同時送受信方式により送信、受信を行う無線通信装置において、受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を出力する受信部と、該受信部で受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を送信する送信部と、該受信部で受信した前記タイミング信号の精度が低いほど前記受信部が前記タイミング信号の受信を試みる受信機会を増大させ、前記送信部が前記タイミング信号を送信する機会を減少させる制御部とを備える。

Description

本発明は、複数の無線局との間の無線通信の送受信期間を制御（例えばＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）方式を用いて制御）する無線通信装置及び移動無線通信制御方法及び無線局に関する。

通信装置間の通信方式は既に各種の方式が知られており、また、大容量伝送の要望に伴って、各種の多重化通信方式が提案されている。

例えば、ＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＦＤＭＡ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＣＳＭＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）等が知られており、また、無線通信にも適用されている。

また、それら多重通信を組み合わせて、多数の移動局間又は基地局と複数の移動局との間で無線通信するシステムも知られている。

携帯電話システムにおいては、サービスエリアを一部重なるように複数の基地局を分散配置し、携帯電話機を携行して移動しながら他の携帯電話機又は固定電話機との間の通話を可能とし、基地局側から各携帯電話機に対してチャネル割当てを行うものである。

また、共通チャネルにより移動局からＣＳＭＡ／ＣＡ方式により基地局にチャネル割当要求を行い、基地局がＴＤＭＡ方式に基づく送信時間のスケジューリングを行う制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の親局（固定局）からそれぞれのビーコンパケットを送信するビーコン領域と、許可された特定の局が時分割で割当てられた帯域を使用するＴＤＭＡ領域と、競合してアクセス可能のＣＳＭＡ領域とを、時間軸上に周期的に分割し、帯域保証が可能の領域選択を行うシステム及び制御方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３７４２６５号公報特開２００５−７３２４０号公報

複数の移動局が直接移動局間で無線通信する場合、所定の周波数帯内で、相互に妨害を与えないように通信チャネルの割当てが必要である。

携帯電話システムのように、基地局（固定局）がほとんど総ての地域をサービスエリアとしている場合は、基地局（固定局）側で移動局（携帯電話機）に対して通信チャネルの割当制御が可能であるが、複数の基地局を通路等に沿った要所に分散配置した場合、又はイベント会場をサービスエリアとする基地局を配置した場合、その基地局のサービスエリア（ホットスポット）に移動局が移動しなければ、通信チャネル割当てのサービスを受けることができない。

そこで、移動局同士でフレーム及びスロットの同期を取るスロッテッド・アロハ（ＳｌｏｔｔｅｄＡｌｏｈａ）方式等を適用して移動局間の無線通信を行い、相互に衝突しない通信チャネルを自律的に選択する方式を適用する。また、移動局相互の多元接続方式としてスロッテッド・アロハ方式等を採用し、移動局と基地局との間の無線通信の多重方式としてＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ：時分割同時送受信）方式を採用する。

このような移動無線システムにおいては、移動局が基地局に接近した際に、基地局のＴＤＤスロットタイミングに従って自局の送信タイミングを決定し、移動局が基地局と通信する際には、基地局のＴＤＤスロットタイミングに同期して通信することになる。

しかし、移動局の近傍に基地局が存在しない場合、基地局からスロットタイミング信号を取得することができるセルラ無線方式とは異なり、移動局が自律的に基地局に同期したタイミングを取得し続ける必要がある。

従って、スロットタイミングの同期を取るためにＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）による正確な時刻情報を取得して、同期を取る手段を適用することが考えられている。しかし、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、時刻情報を取得し続けるためには、常時４個以上のＧＰＳ衛星からの電波を受信し続ける必要がある。

しかし、ＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が良くない場所においては、移動局がＧＰＳ衛星からの電波受信による時刻情報の取得が困難であり、そのために、自律的に同期を継続することは困難となる場合がある。

また、移動局の近傍に基地局が存在せず、かつＧＰＳ衛星からの電波の受信状態が悪い場合には，スロッテッド・アロハ方式等により無線通信を行うことは可能である。

しかし、ＴＤＤ方式に従って、スロッテッド・アロハ方式等で使用されるタイムスロットのスロット時間長を、基地局が使用するＴＤＤスロットタイミングによって指定されるタイムスロットのスロット時間長と同一として、効率良く無線通信を行うためには、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、正確な時刻情報を取得して、スロット同期を取り続ける必要がある。

その場合、前述のように、移動局は、常に精度の高いタイミングを得ることが困難となる場合が多く、そのために、精度の高い同期を継続的に維持することが困難となり、他の移動局の無線通信に妨害を与えるという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、精度の高い同期信号に従属同期することを目的とする。また、複数の無線局間で高精度の同期を取ることができる無線通信装置及び移動無線通信制御方法及び無線局を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、時分割同時送受信方式により送信、受信を行う無線通信装置において、受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を出力する受信部と、該受信部で受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を送信する送信部と、該受信部で受信した前記タイミング信号の精度が低いほど前記受信部が前記タイミング信号の受信を試みる受信機会を増大させ、前記送信部が前記タイミング信号を送信する機会を減少させる制御部とを備える。

また、この目的を達成するため、時分割同時送受信方式により送信、受信を行う無線通信装置において、受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を出力する受信部と、該受信部で受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を送信する送信部と、該受信部で受信した前記タイミング信号の精度が低いほど前記受信部が前記タイミング信号の受信を試みる受信機会を減少させ、前記送信部が前記タイミング信号を送信する機会を増大させる制御部とを備える。

更に、この目的を達成するため、複数の無線局との間の無線通信の送受信期間を時分割同時送受信方式で制御する移動無線通信制御方法において、前記無線局は、外部の同一の高精度の時刻情報を取得する過程と、他局から送信された送信タイミングを示す同期信号及び同期状態を示す副情報を少なくとも含む信号フレームを受信する過程と、前記時刻情報又は他局から受信した同期信号又は自走発振による同期信号から同期信号を生成する過程と、自局の同期状態を示す副情報を記憶する過程と、前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームを送信する過程と、前記時刻情報取得手段で時刻情報を取得したとき自局の同期信号及び副情報を初期化する過程と、他局から受信した副情報と記憶している自局の副情報を比較し、比較結果に応じて自局の同期信号及び副情報を更新する過程とを有する。

このような無線通信装置によれば、精度の高い同期信号に従属同期することができる。また、複数の無線局間で高精度の同期を取ることができ、無線リソースを効率的に利用することができる。

本発明の無線局の一実施形態のブロック構成図である。無線フレームの一実施形態のフレームフォーマットを示す図である。移動局が実行する処理のフローチャートである。本発明の移動無線通信制御方法における一実施形態の各移動局のホップ数の説明図である。本発明の移動無線通信制御方法における一実施形態の各移動局のホップ数の説明図である。従属同期エリアの拡張を重視するシステムにおける一実施形態の各移動局の送信タイミングの説明図である。副情報部の各実施形態の構成を説明するための図である。

符号の説明

１０無線局
１１時刻情報受信回路
１２同期判定回路
１３セレクタ
１４送信タイミングスケジューラ
１５基準タイミング生成回路
１６送受信タイミング生成回路
１７同期信号送受信回路
１８副情報送受信回路
１９主情報送受信回路
２１多重分離回路
２２同期信号受信判定回路
２３スイッチ
２４カウンタ
２５更新判定回路
２６記憶回路
２７比較回路
２８加算回路
２９送受信情報処理回路

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

<移動局及び基地局の構成>
図１は、本発明の無線局の一実施形態のブロック構成図を示す。この無線局は移動局の構成を示しているが、移動局だけでなく基地局に適用しても良い。

同図中、無線局１０において、時刻情報受信回路１１は、アンテナ１１ａでＧＰＳ衛星群を捕捉して高精度の時刻情報を取得する演算処理機能を有する。

時刻情報受信回路１１はＧＰＳ衛星群を捕捉する。例えば４個のＧＰＳ衛星から送信された時刻情報を含む信号を受信して、内部の発振器の微調整を行うことで、ＧＰＳシステムに同期した高精度なタイミング信号を出力する。時刻情報受信回路１１は高精度なタイミング信号を同期判定回路１２，セレクタ１３に供給する。なお、捕捉可能なＧＰＳ衛星の数が減ることにより、高精度なタイミング信号を出力できなくなった場合は、タイミング信号の出力を停止する。

同期判定回路１２は時刻情報受信回路１１により精度の高いタイミング信号が得られたか判定する。例えば、タイミング信号が出力されていれば、精度の高いタイミング信号が取得できたと判断する。そして、精度の高いタイミング信号が得られた場合（例えば、４つのＧＰＳ衛星を補足して時刻情報が得られた場合）は、セレクタ１３に対して、時刻情報受信回路１１から出力されたタイミング信号を選択させる。一方、精度の高いタイミング信号が取得できなかった場合にはセレクタ１３にスイッチ２３側から与えられる同期信号（時刻情報受信回路からのタイミング信号に比べて相対的に精度は低い可能性が高い）を選択させる制御を行う。また、同期判定回路１２は精度の高いタイミング信号が得られたことを送信タイミングスケジューラ１４及び後述するカウンタ２４に通知すると共に、後述する記憶回路２６にホップ数「０」を記憶させて初期化する。

セレクタ１３は精度の高いタイミング信号が得られた場合に同期判定回路１２からその通知を受けるので、時刻情報受信回路１１からのタイミング信号を選択し、それ以外のときはスイッチ２３側からの同期信号を選択して基準タイミング生成回路１５に供給する。

基準タイミング生成回路１５は自走するクロック発振器を有しており、入力された精度の高いタイミング信号又は同期信号に同期してフレームの先頭を指示する基準タイミング信号を生成するようクロック発振器と基準タイミング信号をリセットする。精度の高いタイミング信号と同期信号との双方を供給されないときは自走するクロック発振器の出力クロックをカウントして基準タイミング信号を生成する。この基準タイミング信号は送受信タイミング生成回路１６及び同期信号送受信回路１７に供給される。

送信タイミングスケジューラ１４は、精度の高いタイミング信号が得られたかどうかの通知、同期信号の受信通知、ホップ数の更新通知を受けると共に、後述する記憶回路２６の記憶内容であるホップ数を取得する。送信タイミングスケジューラ１４は例えば記憶回路２６からのホップ数に応じて無線フレームの送信タイミング（送信間隔）を決定して送受信タイミング生成回路１６に通知する。

送受信タイミング生成回路１６は基準タイミング生成回路１５からの基準タイミング信号と送信タイミングスケジューラ１４からの送信タイミング（送信間隔）に基づいて、同期信号、副情報（ホップ数）、自局スロットそれぞれの送受信タイミングを指示する送受信タイミング信号を生成し、同期信号の送受信タイミング信号を同期信号送受信回路１７に供給し、副情報の送受信タイミング信号を副情報送受信回路１８に供給し、自局スロットの送受信タイミング信号を主情報送受信回路１９に供給する。

多重分離回路（ＭＵＸ／ＤＭＵＸ）２１はアンテナ２１ａで受信した無線フレームを分離して同期信号送受信回路１７，副情報送受信回路１８，主情報送受信回路１９に供給すると共に、同期信号送受信回路１７，副情報送受信回路１８，主情報送受信回路１９それぞれからの送信信号を多重して無線フレームとしてアンテナ２１ａから送信する。

図２に、無線フレームの一実施形態のフレームフォーマットを示す。同図において、横軸は時間であり、縦軸は周波数である。無線フレームは、例えば数ｍｓｅｃのフレーム周期で送受信される。１つの無線フレームには、同期信号部と、ホップ数が設定される副情報部と、各移動局が他の移動局に対し通知する個々の通信情報がそれぞれに設定されるｎ個のスロットを有する主情報部が含まれる。

なお、各移動局は送信するべき通信情報がある場合はｎ個のスロットのいずれかを選択して（もしくは、自局に割当てられたスロットに）上記通信情報を設定するが、通信情報がない場合は主情報を設定する必要はなく、同期信号部とホップ数を設定した副情報部だけの無線フレームを送信することができる。基地局についても通常は同期信号部とホップ数を設定した副情報部だけの無線フレームを送信する。

同期信号送受信回路１７は同期信号の送受信を行い、受信した同期信号を同期信号受信判定回路２２及びスイッチ２３に供給する。同期信号受信判定回路２２は同期信号の受信判定を行い、同期信号を受信したとき後述する比較回路２７に同期信号の受信を通知すると共に、同期信号の受信を通知する信号を生成して送信タイミングスケジューラ１４及びカウンタ２４に供給する。

カウンタ２４は精度の高いタイミング信号の取得通知又は同期信号の受信通知を行う信号のいずれかが供給されるとリセットされ、その後、例えば基準タイミング生成回路１５からのクロックをカウントし、所定時間を経過するとタイムアウト信号を生成して更新判定回路２５に供給する。即ち、精度の高いタイミング信号、同期信号の供給が断たれた場合に、基準タイミング生成回路１５の生成するタイミングは、精度の劣化した自走状態のものとなってしまったとし、更新判定回路２５に、精度が最も低いことを示す「０ｘＦＦＦＦ（０ｘは１６進表示を示す）」を記憶回路２６に記憶するようにするのである。

上記の所定時間は基準タイミング生成回路１５のクロック発振器の精度に応じて決定され、クロック発振器の精度が高いときは数時間程度、精度が低いときは数分から数１０分程度にすることが望ましい。

副情報送受信回路１８は副情報（ホップ数）の送受信を行い、受信したホップ数を記憶回路２６及び比較回路２７に供給する。記憶回路２６には自局のホップ数が記憶されている。記憶回路２６に記憶されているホップ数は比較回路２７及び送信タイミングスケジューラ１４に供給されると共に、加算回路２８でホップ数が増加したことを示す「１」を加算され、副情報として副情報送受信回路１８に供給される。

ただし、加算回路２８は、記憶回路２６に記憶されているホップ数が第１の固有値「０」又は第２の固有値「０ｘＦＦＦＦ」である場合には、「１」を加算しない。ホップ数が固有値「０」ということは、自局の時刻情報受信回路１１により高精度なタイミング信号が得られたことを意味し、他局からの信号をホップするわけではないからである。

比較回路２７は記憶回路２６に記憶しているホップ数と副情報送受信回路１８で新たに受信したホップ数とを比較し、比較結果を更新判定回路２５に供給する。更新判定回路２５は新たに受信したホップ数が記憶回路２６に記憶しているホップ数以下（もしくは未満）であるとき、又は、カウンタ２４からタイムアウト信号を供給されたときに更新制御信号を生成して、受信したホップ数を記憶回路２６に記憶させて新たな自局のホップ数とする更新を行うと共に、スイッチ２３を閉じて更新したに対応する同期信号送受信回路１７で受信した同期信号をセレクタ１３に供給させる。

これにより、例えば、ＧＰＳ衛星の補足ができない状況で、最初にホップ数が多い同期信号が同期信号送受信手段１７によって取り込まれた場合は、その同期信号が基準タイミング生成回路１５に与えられるが、その直後に同期信号が更に受信され、そのホップ数が相対的に小さいことが検出されると、最初に受信した同期信号の精度は高くないため、直後に受信した同期信号をその後基準タイミング生成回路１５に与えることができることとなる。

また、更新判定回路２５は更新制御信号を送信タイミングスケジューラ１４に供給して送信タイミングの再スケジューリングを行わせる。

主情報送受信回路１９は主情報の送受信を行い、受信した主情報を送受信情報処理回路２９に供給する。送受信情報処理回路２９は受信した主情報の処理を行うと共に、他局に対し送信する主情報を主情報送受信回路１９に供給する。

なお、送受信情報処理回路２９から送信する主情報の存在を送信タイミングスケジューラ１４に通知し、送信タイミングスケジューラ１４では送信する主情報の存在に応じて送信タイミング（送信間隔）を決定することも可能である。

<無線局が実行する処理>
図３は、無線局１０が実行する処理のフローチャートを示す。同図中、ステップＳ１０で同期判定回路１２は精度の高いタイミング信号を取得できたか否かを判定し、取得できた場合にはステップＳ１１で記憶回路２６にホップ数として「０」を記憶させ、記憶回路２６に記憶したホップ数「０」を副情報（ホップ数）として無線フレームを送信する。なお、ホップ数「０」の場合は加算回路２８での加算は行わない。

精度の高いタイミング信号を取得できない場合にはステップＳ１２で同期信号受信判定回路２２は同期信号の受信判定を行う。同期信号を受信した場合には、ステップＳ１３で比較回路２７は記憶回路２６に記憶しているホップ数を、同期信号の受信と合わせて副情報送受信回路１８で新たに受信したホップ数と比較して、受信したホップ数が記憶しているホップ数以下であるか否かを判定する。なお、ここでは、受信したホップ数が記憶しているホップ数未満であるか否かを判定する構成としても良い。

受信したホップ数が記憶しているホップ数以下である場合には、ステップＳ１４で更新判定回路２５は受信したホップ数を記憶回路２６に記憶させて更新し、記憶回路２６に記憶したホップ数に加算回路２８で「１」を加算した副情報（ホップ数）として無線フレームを送信する。

一方、ステップＳ１３で受信したホップ数が記憶しているホップ数を超える場合、又は、ステップＳ１２で同期信号を受信していない場合にはステップＳ１５に進み、更新判定回路２５はカウンタ２４からタイムアウト信号を供給されているか否かを判定する。

タイムアウト信号を供給されていない場合にはステップＳ１６に進み、自走する基準タイミング生成回路１５にて基準タイミング信号を生成させ、記憶回路２６に記憶したホップ数に加算回路２８で「１」を加算した副情報（ホップ数）として無線フレームを送信する。

タイムアウト信号を供給されている場合にはステップＳ１７に進み、自走する基準タイミング生成回路１５にて基準タイミング信号を生成させ、記憶回路２６に第２の固有値「０ｘＦＦＦＦ」を記憶させ、副情報（ホップ数）として固有値「０ｘＦＦＦＦ」を副情報（ホップ数）として無線フレームを送信する。なお、ホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の場合は加算回路２８での加算は行わない。

<各移動局のホップ数>
図４及び図５は、本発明の移動無線通信制御方法における一実施形態の各移動局のホップ数の説明図を示す。

図４において、移動局４０は、ＧＰＳ衛星からの精度の高いタイミング信号を取得できないＧＰＳ非同期状態であり、基地局４４の送信する無線フレームと、移動局４１の送信する無線フレームを受信する。基地局４４は、ＧＰＳ衛星又は電波時計又は高精度の周波数源に基づく時計と同期しているのでホップ数「０」の無線フレームを送信する。また、移動局４１はホップ数「２」の無線フレームを送信する。

つまり、移動局４０はホップ数「０」とホップ数「２」の無線フレームを受信しているので、値の小さなホップ数「０」の無線フレームに従属同期し、ホップ数「１」の無線フレームを送信する。

移動局４１は、ＧＰＳ非同期状態であり、移動局４０の送信するホップ数「１」の無線フレームと、移動局４２の送信するホップ数「１」の無線フレームを受信する。このため、移動局４１はホップ数「１」の無線フレームに従属同期し、ホップ数「２」の無線フレームを送信する。

移動局４２は、ＧＰＳ非同期状態であり、移動局４３の送信するホップ数「０」の無線フレームと、移動局４１の送信するホップ数「２」の無線フレームを受信する。このため、移動局４２はホップ数「０」の無線フレームに従属同期し、ホップ数「１」の無線フレームを送信する。

移動局４３は、ＧＰＳ衛星４５からの精度の高いタイミング信号を取得してＧＰＳ同期状態であるのでホップ数「０」の無線フレームを送信する。

図５において、移動局４０は、ＧＰＳ非同期状態であり、移動局４１の送信するホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを受信する。このため、移動局４１はホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームに従属同期し、ホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを送信する。

移動局４１は、ＧＰＳ非同期状態であり、移動局４０の送信するホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームと、移動局４２の送信するホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを受信する。このため、移動局４１は移動局４０，４２の信号が到達する毎に、最新の受信フレームのホップ数「０ｘＦＦＦＦ」に従属同期し、ホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを送信する。

移動局４２は、ＧＰＳ非同期状態であり、移動局４１の送信するホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを受信する。このため、移動局４２はホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームに従属同期し、ホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを送信する。

移動局４３は、ＧＰＳ非同期状態であり、かつ、他の移動局からの無線フレームを受信していない。このため、移動局４３は自走する基準タイミング生成回路１５にて生成した基準タイミング信号に同期し、ホップ数「０ｘＦＦＦＦ」の無線フレームを送信する。

<各移動局の送信タイミング>
各移動局は、無線フレームにて同期信号及び副情報（ホップ数）の複信を実現するが、送信しようとする無線フレームのホップ数、つまり、加算回路２８の出力するホップ数により送受信タイミングを決定する。なお、加算回路２８の出力するホップ数の代りに、記憶回路２６に記憶されたホップ数を用いることもできる。

ホップ数が「０」の場合は、同期信号を受信する必要がないため、同期信号及び副情報を例えば毎フレームで送信する。ホップ数が「１」以上の場合は、他局の同期信号を監視しつつ、自局も同期信号を送信する必要があるため、送信と受信を一定のフレーム周期（例えば、２フレームに１回）で繰り返す。この周期をホップ数により制御する。一般には、ホップ数「０」の場合の送信周期Ｍに対してホップ数「１」以上の場合の送信周期をＮ（Ｍ<Ｎ）にする。

即ち、ＴＤＤ方式により送信、受信を行う移動局において、タイミング信号を時刻情報受信回路１１、同期信号送受信回路１７により得て、取得したタイミング信号に基づいて同期信号送受信回路１７がタイミング信号の送信を行う場合に、受信したタイミング信号の精度が低いほど、同期信号送受信回路１７においてタイミング信号の受信を試みる受信機会を増大させ、同期信号送受信回路１７において、タイミング信号の送信を行う機会を減少させるのである。なお、このような送信機会、受信機会の制御は一時的なものであってもよいが、継続的に行うこともできる。

例えば従属同期エリアの拡張を重視するシステムでは、信頼性の高い移動局は同期信号の送信に重点を置き、ホップ数が「１」の移動局は、奇数フレームでは無線フレーム（同期信号部を含む）の送信を行い、偶数フレームでは無線フレーム（同期信号部を含む）の受信を行う。つまり、無線フレームの送信と受信を１フレーム周期で切り替えて通信する。

ホップ数が「２」の移動局は、同期信号を無線フレームの送信と受信を２フレーム周期で切り替え、つまり、第１フレームで無線フレームの送信、第２，第３フレームで無線フレームの受信を行う。また、ホップ数が「３」の移動局は、同期信号を無線フレームの送信と受信を３フレーム周期で切り替え、つまり、第１フレームで無線フレームの送信、第２，第３，第４フレームで無線フレームの受信を行う。

なお、この例では、精度の高いタイミング信号を得られる場合に、送信機会を受信機会に対して多くなるようにしたが、送信を希望するデータ量が多いほど送信機会を受信機会に対して多くなるようにすることもできる。これにより、このデータ量が多い移動局からのタイミング信号の送信機会も増大し、他の移動局によって、このタイミング信号が受信される機会も増大するので、受信が成功する可能性が高まることがある。

その際、ホップ数を意図的に小さい値例えば「０」又は「１」に設定することで、受信側でタイミングとして採用されやすくなるため、受信成功率の上昇が見込まれる。なお、ここで、ホップ数を「０」、「１」等の規定値にするのではなく、所定値（例えば、１、２、３等）だけ減算させて送信することとしてもよい。

ところで、逆に、ホップ数「０」の場合の送信周期Ｍに対して、ホップ数「１」以上の場合の送信周期をＮ（Ｍ>Ｎ）にすることもできる。これは、信頼性の向上を重視する場合に特に有効である。

このような信頼性の向上を重視するシステムでは、信頼性の高い移動局ほど無線フレームの受信に重点を置き、１フレームの無線フレームの受信に対して、ホップ数分のフレームの無線フレームを送信する。ホップ数が「０」，「１」の移動局については従属同期エリアの拡張の場合と同様とする。

ホップ数が「２」の移動局は、同期信号を無線フレームの送信と受信を２フレーム周期で切り替え、つまり、第１，第２フレームで無線フレームの送信、第３フレームで無線フレームの受信を行う。また、ホップ数が「３」の移動局は、同期信号を無線フレームの送信と受信を３フレーム周期で切り替え、つまり、第１，第２，第３フレームで無線フレームの送信、第４フレームで無線フレームの受信を行う。

なお、従属同期エリアの拡張を重視するシステムとするか、信頼性の向上を重視するシステムとするかは、システムを実現するアプリケーションにより異なる。また、無線フレームの送受信の割合は、ホップ数に比例させることに限らず、ホップ数に応じた重み付けを行っても良いし、ホップ数を変数とした任意の関数によって決定しても良い。

図６は、従属同期エリアの拡張を重視するシステムにおける一実施形態の各移動局の送信タイミングの説明図を示す。図６では各移動局４０〜４３は図４と同一状態であり、移動局４０はホップ数「１」の無線フレームを送信し、移動局４１はホップ数「２」の無線フレームを送信し、移動局４２はホップ数「１」の無線フレームを送信し、移動局４３はホップ数「０」の無線フレームを送信するものとする。

ここで、移動局４０，４２それぞれの送信タイミングスケジューラ１４は、ホップ数が「１」であるため、奇数フレームでは無線フレームの送信を行い、偶数フレームでは無線フレームの受信を行う。

移動局４１の送信タイミングスケジューラ１４は、ホップ数が「２」であるため、第１フレームで無線フレームの送信、第２，第３フレームで無線フレームの受信を行う。移動局４３の送信タイミングスケジューラ１４は、ホップ数が「０」であるため、総てのフレームで無線フレームの送信を行う。

<副情報の送信方法>
図２に示す副情報部は、図７（Ａ）に示すように、１又はｉ（ｉは２以上の整数）のキャリアを１つのホップ数（の値）に対応させることにより、ホップ数「１」〜「ｍ」を表すよう構成しても良い。また、図７（Ｂ）に示すように、副情報部をｍ個のタイムスロットに分割し、１つのタイムスロット番号をホップ数（の値）に対応させることにより、ホップ数「１」〜「ｍ」を表すよう構成しても良い。更に、上記キャリアとタイムスロットの組合せによりホップ数の値を表すよう構成しても良い。

なお、図７（Ａ），（Ｂ）に示すような構成とする処理を行う場合には、図１における副情報送受信回路１８から同期信号送受信回路１７に対しホップ数を供給する必要がある。

更に、副情報つまりホップ数を効率的に送信する手段として、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅで規定されたＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）では、図２に示す同期信号部としてプリアンブルを用いることができるが、プリアンブルにはインデックスがあり、インデックス番号によりプリアンブルのコードパターンは異なっているので、これを利用しホップ数と同一値のインデックス番号を持つプリアンブルを選択する。この場合、図２に示す同期信号部（プリアンブル）でホップ数を送受信することができるため、図２に示す副情報部を削除することができる。

従来においては、移動局が高精度の精度の高いタイミング信号を取得できない場合や、基地局と同期が取れない場合は、移動局間での無線フレームのスロットタイミングが非同期となり、移動局間での通信干渉を増加させることになるが、説明した移動無線通信制御方法によれば、ＧＰＳの精度の高いタイミング信号や基地局の同期信号を正常に受信できている移動局に従属同期し、擬似的に同期エリアを拡張することができる。また、従属同期のホップ数である副情報によって、より精度の高い同期源に従属同期することが可能となり、複数の無線局間の同期が高精度に継続され、無線リソースを効率的に利用することができる。

Claims

時分割同時送受信方式により送信、受信を行う無線通信装置において、
受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を出力する受信部と、
該受信部で受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を送信する送信部と、
該受信部で受信した前記タイミング信号の精度が低いほど前記受信部が前記タイミング信号の受信を試みる受信機会を増大させ、前記送信部が前記タイミング信号を送信する機会を減少させる制御部と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
時分割同時送受信方式により送信、受信を行う無線通信装置において、
受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を出力する受信部と、
該受信部で受信したタイミング信号に基づいてタイミング信号を送信する送信部と、
該受信部で受信した前記タイミング信号の精度が低いほど前記受信部が前記タイミング信号の受信を試みる受信機会を減少させ、前記送信部が前記タイミング信号を送信する機会を増大させる制御部と、
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
複数の無線局との間の無線通信の送受信期間を時分割同時送受信方式で制御する移動無線通信制御方法において、
前記無線局は、外部の同一の高精度の時刻情報を取得する過程と、
他局から送信された送信タイミングを示す同期信号及び同期状態を示す副情報を少なくとも含む信号フレームを受信する過程と、
前記時刻情報又は他局から受信した同期信号又は自走発振による同期信号から同期信号を生成する過程と、
自局の同期状態を示す副情報を記憶する過程と、
前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームを送信する過程と、
前記時刻情報取得手段で時刻情報を取得したとき自局の同期信号及び副情報を初期化する過程と、
他局から受信した副情報と記憶している自局の副情報を比較し、比較結果に応じて自局の同期信号及び副情報を更新する過程と
を有することを特徴とする移動無線通信制御方法。
請求項３記載の移動無線通信制御方法において、
前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームの送信間隔を前記副情報に基づいて決定する過程を
有することを特徴とする移動無線通信制御方法。
複数の無線局との間の無線通信の送受信期間を時分割同時送受信方式で制御する移動無線システムの無線局において、
前記無線局は、外部の同一の高精度の時刻情報を取得する時刻情報取得手段と、
他局から送信された送信タイミングを示す同期信号及び同期状態を示す副情報を少なくとも含む信号フレームを受信する受信手段と、
前記時刻情報又は他局から受信した同期信号又は自走発振による同期信号から同期信号を生成する同期生成手段と、
自局の同期状態を示す副情報を記憶する記憶手段と、
前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームを送信する送信手段と、
前記時刻情報取得手段で時刻情報を取得したとき自局の同期信号及び副情報を初期化する初期化手段と、
他局から受信した副情報の重みと前記記憶手段に記憶されている自局の副情報の重みを比較し、比較結果に応じて自局の同期信号及び副情報の重みを更新する更新手段と
を有することを特徴とする無線局。
請求項５記載の無線局において、
前記初期化手段は、時刻情報取得手段が時刻情報を取得したとき、前記同期生成手段に取得した時刻情報に基づいて同期信号を生成させ、前記記憶手段に副情報として第１の固有値を記憶させることを特徴とする無線局。
請求項５記載の無線局において、
前記更新手段は、他局から受信した副情報の重みが前記記憶手段に記憶されている自局の副情報の重み以下又は未満であるとき、前記同期生成手段に他局から受信した同期信号から同期信号を生成させ、前記記憶手段に他局から受信した副情報を記憶させることを特徴とする無線局。
請求項５記載の無線局において、
前記更新手段は、前記時刻情報取得手段で時刻情報を取得したのち、又は前記受信手段で他局から同期信号を受信したのち所定時間を経過したとき前記記憶手段に副情報として第２の固有値を記憶させることを特徴とする無線局。
請求項８記載の無線局において、
前記更新手段は、前記記憶手段に第２の固有値が設定されているとき、前記同期生成手段に他局から受信した同期信号から同期信号を生成させ、前記記憶手段に他局から受信した副情報を記憶させることを特徴とする無線局。
請求項５乃至９のいずれか１項記載の無線局において、
前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームの送信間隔を前記副情報の重みに基づいて決定する送信間隔決定手段を
有することを特徴とする無線局。
請求項５乃至９のいずれか１項記載の無線局において、
前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームの送信間隔を前記信号フレームで送信しようとする主情報のデータ量に基づいて決定する送信間隔決定手段を
有することを特徴とする無線局。
請求項５乃至９のいずれか１項記載の無線局において、
前記信号フレームは、互いに相関の低い符号系列の内の１つのコードを同期信号として送信し、前記コードの番号を副情報に対応させることを特徴とする無線局。
請求項５記載の無線局において、
前記記憶手段に記憶されている副情報の重みを変化させて前記送信手段に供給する重み可変手段を
有することを特徴とする無線局。
請求項５記載の無線局において、
前記更新手段は、他局から受信した副情報の重みが前記記憶手段に記憶されている自局の副情報の重みを超えた又は以上であるとき、前記同期生成手段に自走発振による同期信号から同期信号を生成させ、前記記憶手段に記憶している副情報を保持させることを特徴とする無線局。
請求項１０記載の無線局において、
前記送信間隔決定手段は、前記副情報の重みが第１の固有値であるとき、前記同期信号と前記副情報を少なくとも含む信号フレームを常時送信とすることを特徴とする無線局。
請求項５乃至９のいずれか１項記載の無線局において、
前記信号フレームに含まれる副情報は、複数のキャリアのうち前記副情報の重みに対応した１又は複数キャリアで送信することを特徴とする無線局。
請求項５乃至９のいずれか１項記載の無線局において、
前記信号フレームに含まれる副情報は、複数に分割されたタイムスロットのうち前記副情報の重みに対応した１又は複数タイムスロットで送信することを特徴とする無線局。
請求項５乃至９のいずれか１項記載の無線局において、
前記信号フレームに含まれる副情報は、複数のキャリアのうち前記副情報の重みに対応した１又は複数キャリアであって、複数に分割されたタイムスロットのうち前記副情報の重みに対応した１又は複数タイムスロットで送信することを特徴とする無線局。