JPWO2009048094A1 - 無線通信システム、基地局間同期方法および基地局 - Google Patents

Abstract

ＧＰＳや時刻同期サーバからの同期パルスを受信できない基地局装置（非同期基地局）において、同期パルスを受信した基地局装置(同期基地局)との同期に準ずる動作をさせる。受信した同期パルスにより他のセル内の基地局と同期する同期基地局と、この同期基地局のセル内に位置する非同期基地局と、端末とを備え、非同期基地局は、同期基地局が送信する送信信号と非同期基地局が送信する送信信号との、端末における受信タイミング差を判定する手段と、この受信タイミング差が所定の値以下となるように、非同期基地局の送信タイミングを制御する手段とを備える。

Description

本発明は、無線通信システムにおける基地局間同期方法に関するものである。

非特許文献１に記載されている基地局装置の規格によると、基地局装置には基地局間同期を実施する同期モードと、基地局独自のクロックで動作して基地局間同期を行わない非同期モードの２種類が認められており、２種類の基地局が混在する無線通信システムを許容している。

端末装置が単一の基地局のみと無線通信をしている間は、上記モードの違いが問題とならない。しかし、互いに非同期な複数の基地局の無線送信信号を受信する端末装置においては、上記モードの違いが問題となる。ただし、上記複数の基地局が、互いに異なる無線送信信号を送る場合に限定される。すなわち、互いの無線送信信号が干渉し合う環境ではなく、互いに同じ無線送信信号を送り、互いの無線送信信号を合成することで、端末装置での受信品質を改善できる場合に、限定される。

上記問題とは、基地局間のソフトハンドオフやブロードキャストサービスにおけるサイト間合成において、端末装置における回路規模の増大を招くことである。つまり、互いに非同期な複数の基地局から送信される無線送信信号が端末装置において、異なるタイミングで受信されるため、サイト間合成を実施するためには、異なる受信タイミングで起動する複数の受信器およびその合成器が必要となる。

端末装置における回路規模の増大を防ぐためには、上記複数の無線送信信号の受信タイミングを端末装置で揃え、１個の受信器で複数無線信号の重畳信号を受信する必要がある。このような必要性から、様々な基地局間の同期方法が提案されている。

特許文献１では、上記複数の無線送信信号の各受信タイミングを端末装置で推定し、受信タイミングの差分を各基地局にフィードバックする方法が開示されている。

特許文献２では、ネットワーク側から同期タイミングパルスを発信して、各基地局が同パルスを受信し、基地局自身の無線信号送信タイミングとの差分を補正して基地局間同期を実施する方法が、開示されている。

特開２００１−２６８６２８号公報 特開２００６−１０１２５２号公報 ３ＧＰＰ２ Ｃ．Ｓ００８４−００１−０ Ｖｅｒｓｉｏｎ ２．０，"Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ｆｏｒ Ｕｌｔｒａ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ (ＵＭＢ) Ａｉｒ Interface Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ"，ｐｐ．２−２１ − ｐｐ．２−２２ ，２００７年８月

しかしながら、特許文献１に開示される方法では、確実な基地局間同期の方法であるが、上記複数の非同期の無線送信信号を各々受信するための受信器が必要となる。このため、デメリットとして、端末装置の回路規模が増大する点と、フィードバックによるオーバーヘッドの点が挙げられる。

また、特許文献２に開示される方法では、無線通信システムの専用網を使用すれば実現可能であるが、ネットワークのＡＬＬ−ＩＰ化が進むと上記同期パルスの遅延ゆらぎが発生し、基地局間での同期パルス受信タイミングのばらつき、および同期パルス到着間隔のばらつきにより、実質的な基地局間同期は困難になると考えられる。

解決しようとする問題点は、ＧＰＳや時刻同期サーバからの同期パルスを受信できない基地局装置（非同期基地局）において、上記同期パルスを受信する基地局装置(同期基地局)との同期に準ずる動作をさせることである。

上述の課題を解決するために、本発明では、端末と無線通信する第一の基地局（同期基地局、高出力基地局）と第二の基地局（非同期基地局、低出力基地局）とを備え、前記第一の基地局は、受信した同期パルスにより他のセル内の基地局と同期し、前記第二の基地局は、前記第一の基地局のセル内に位置し、前記第一の基地局が送信する送信信号と前記第二の基地局が送信する送信信号との、前記端末における受信タイミング差を判定する手段と、前記受信タイミング差が所定の値以下となるように、前記第二の基地局の送信タイミングを制御する手段とを備えることを特徴とする。

ここで、第二の基地局が、第一の基地局からの送信信号を受信できる場合、この第二の基地局では、前記第一の基地局が前記第二の基地局に送信する第一の送信信号の遅延プロファイルを算出して、前記遅延プロファイルに基づいて前記第一の送信信号の前記第二の基地局における受信タイミングを推定し、前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記第一の基地局と第二の基地局との距離Ｌ１とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定し、前記第一の基地局と前記端末との距離Ｌ２に基づき、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングと同じタイミングで前記第一の基地局から前記端末に送信される第二の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定し、前記第二の基地局のフレーム送信タイミングと前記第二の基地局の遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第一のオフセットと、前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと前記遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第二のオフセットとに基づき、前記第二の基地局が前記端末に送信する第三の送信信号の送信タイミングを推定し、前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記第二の基地局と前記端末との距離Ｌ３とに基づき、前記第三の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定し、前記推定された第二の送信信号の受信タイミングと第三の送信信号の受信タイミングとの受信タイミング差を推定し、前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと前記推定された受信タイミング差とに基づき、前記第三の送信信号の新たな送信タイミングを設定する。

また、第二の基地局が、第一の基地局からの送信信号を受信できない場合、この第二の基地局では、前記端末から前記第二の基地局に送信される第四の送信信号の前記第二の基地局における受信タイミングを推定し、前記端末と前記第二の基地局との距離Ｌ４と前記端末と前記第一の基地局との距離Ｌ５との伝搬路差に基づき、前記端末から前記第一の基地局に送信される第五の送信信号の前記第一の基地局における受信タイミングを推定し、前記第一の基地局における送信フレームタイミングと受信フレームタイミングとの差と、前記第五の送信信号の受信タイミングとに基づき、前記第一の基地局の送信タイミングを推定し、前記距離Ｌ５に基づき、前記第一の基地局から前記端末に送信される第一の下り信号の前記端末における第一の受信タイミングを推定し、前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４とに基づき、前記第二の基地局から前記端末に送信される第二の下り信号の新たな送信タイミングを設定する。

本発明によれば、無線通信システムで通常使用されている参照信号を用いて、基地局間同期に準ずる状態を実現できるので、無線通信システムにおける基地局間のソフトハンドオーバーやブロードキャストサービスでの基地局間合成において、端末装置の受信機構成を簡素化でき、端末装置への機能追加が不要となる。

また、無線通信システム内で通常使用される参照信号を用いて、基地局装置間の信号送信タイミングを厳密に揃えることなく、端末装置において基地局からの信号を受信するタイミングを揃える方法を実現できる。さらに、本発明を用いることで基地局装置がＧＰＳのような同期手段を具備する必要が無いため、基地局装置の回路規模および価格を下げることができる。

以下、本発明を適用した無線通信システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１は、無線通信システムの一例である。

複数の同期基地局１０１間で同期が取れている同期基地局１０１が形成する同期セル１０２の内部に、独自のタイミングで動作する非同期基地局１０３が形成する非同期セル１０４が含まれる。非同期セル１０４は、同期セル１０２の内部に、一つまたは複数ある。同期基地局１０１は、高出力な基地局である。一方、非同期基地局１０３は、同期基地局１０１と比較すると低出力な基地局である。同期セル１０２は、同期基地局１０１間の距離が数百から数千メートル間隔で配置され、非同期セル１０４は半径数十から数百メートルの半径をカバーする。 非同期基地局１０３は、建屋内や地下など、基地局間の同期が困難と一般に認知されている場所に設置される場合が多い。もちろん、非同期基地局１０３は、屋外に設置されていてもよい。また、同期セル１０２や非同期セル１０４のエリア面積は、トラフィック量などによって適宜変えてもよい。

実施例１は、非同期基地局１０３が、同期基地局１０１からの下り信号である送信信号Ａを受信できる場合を想定している。

図２は、上記無線通信システムのネットワーク構成の一例である。各同期基地局１０１および非同期基地局１０３に、一台または複数台の端末装置Ａ：１０５が所属しており、基地局（以下、単に基地局と表記した場合は、同期基地局１０１および非同期基地局１０３を包含する。）−端末間の無線リンクを利用して、信号の送受信を行う。同期基地局１０１および非同期基地局１０３が１台の基地局制御装置１０７に所属し、基地局制御装置１０７−基地局間で制御情報および端末装置ユーザのデータ情報を送受信する。

一般的に、この部分は有線ネットワークで構成されるが、基地局制御装置１０７−基地局間を無線で接続してもよい。または、複数の基地局制御装置１０７は、１台のゲートウェイ１０８に所属し、基地局制御装置１０７−ゲートウェイ１０８間で制御情報および端末装置ユーザのデータ情報を送受信する。

ゲートウェイ１０８は、IPネットワーク１０９の終端、および基地局制御装置１０７以下のネットワークの終端の役割を担い、インターネットプロトコル（ＩＰ）と基地局制御装置１０７以下で使用される専用のプロトコルとの変換を実施する。

図３は、装置間での無線通信の一例である。端末装置Ａ：１０５は、複数の基地局からそれぞれの送信信号を受信するセル境界において、同期基地局１０１の送信信号２０１と、非同期基地局１０３の送信信号２０２とを、重畳して受信する。

同期基地局１０１は、送信信号Ａ：２０３及び送信信号Ｂ：２０１を、同じタイミングで送信する。送信信号Ａ及び送信信号Ｂは、同一の信号であってもよく、同一の信号でなくてもよい。

非同期基地局１０３は、送信信号Ｃ：２０２を端末装置Ａ：１０５宛に送信する。非同期基地局１０３は、送信信号Ａ及び送信信号Ｂが同じタイミングで送信されていることを前提に、送信信号Ｃ：２０２の送信タイミングを制御する。送信信号Ｃ：２０２は、端末装置Ａ：１０５における無線送信信号Ｂ：２０１及び無線送信信号Ｃ：２０２の受信タイミング差が許容範囲内に収まるよう、非同期基地局１０３によって送信される。

図４は、基地局および端末装置における送受信タイミングの一例である。各基地局が信号を送信するタイミングは、一定間隔毎（フレーム間隔）に発生する。このフレーム間隔は、同期基地局１０１であるか非同期基地局１０３であるかを問わず、一定値である。

同期基地局１０１は、他の同期基地局１０１と送信タイミングが一致（基地局間同期）する。非同期基地局１０３は、一般的に、同期基地局１０１および他の非同期基地局１０３と送信タイミングがずれている。

２つの基地局からの送信信号の端末装置における受信タイミングは、各基地局と端末装置との間の無線伝搬距離と各送信信号の送信タイミングで、決定する。図中の遅延許容範囲は、受信タイミング差の許容範囲を示している。この範囲内に２つの基地局からの送信信号が端末装置で受信されるよう、非同期基地局１０３の送信タイミングをシフトさせる。

なお、受信タイミング差の許容範囲であるが、例えばＯＦＤＭＡを用いた無線通信システムではＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）またはＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）に相当する。

一般的に、基地局間の無線信号送信タイミングを厳密に一致させることは容易ではない。そこで、本発明では、端末装置における複数基地局からの無線送信信号の受信タイミングを揃えるアプローチを採っている。

例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Multiplexｉｎｇ）通信方式では、ＯＦＤＭシンボル間にシンボル間干渉を避けるためのＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）またはＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）が付加されている。

そこで、ＧＩまたはＣＰの範囲内に複数基地局からの無線送信信号の受信タイミングが揃えば良い。この条件が満たされれば、１個のＯＦＤＭ受信器により複数基地局からの無線送信信号の重畳信号を受信できるので、上記のような端末装置における回路規模の増大が不要となる。

図５は、本発明における非同期基地局１０３の状態遷移図である。非同期基地局１０３には、非同期モード、キャリブレーションモード、及び同期モードの３つの状態がある。

まず非同期基地局１０３は、電源投入後に非同期モードで起動する。これは、非同期基地局１０３自身のクロックにより、送信タイミングを生成するモードである。

キャリブレーションモードは、端末装置Ａ：１０５での送信信号の受信タイミングを揃えるために、非同期基地局１０３自身の送信タイミングをシフトさせるモードである。

同期モードは、端末装置Ａ：１０５での送信信号の受信タイミングが揃った状態である。この状態は同期基地局１０１と等価の状態であり、他の非同期基地局１０３の参照となることができる。つまり、同期モードとなった非同期基地局１０３が送信する信号（図３の送信信号Ｃ）を用いて、他の非同期基地局が送信タイミングの制御を実施することができる。

非同期モードからキャリブレーションモードへの移行トリガは、同期基地局１０１からの無線信号Ａ：２０３を受信して、その非同期基地局１０３における受信タイミングを推定し、ターゲットとなる非同期基地局１０３の送信タイミング（ターゲット送信タイミング）を算出後に発行される。

キャリブレーションモードから同期モードへの移行トリガは、非同期基地局１０３の送信タイミングが、上記ターゲット送信タイミングに揃ったときに発行される。

同期モードから非同期モードへの移行トリガは、非同期基地局１０３が参照している無線信号Ａ：２０３の受信レベルが、しきい値以下に低下した場合に発行される。

同期モードからキャリブレーションモードへの移行トリガは、非同期基地局１０３が参照している無線信号Ａ：２０３の非同期基地局１０３における受信タイミングが、一定時間以上スリップした時に発行される。

図６は、実施例１の１０３非同期基地局１０３の非同期モードにおける動作フローチャートを示す。

まず、他の基地局からの送信信号が受信されているかどうかを判定する（１００１）。受信信号に対し、各基地局が送信する参照信号（受信側である非同期基地局１０３で既知の送信基地局ごとに異なる信号。ＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ Ｎｏｉｓｅ）系列、Ｍ（Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｅｎｇｔｈ）系列またはＣＡＺＡＣ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ＡｍｐｌｉｔｕｄｅＺｅｒｏ Ａｕｔｏ−Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）系列が一般的に使用される。）を用いた相関演算を実施し、そのピーク値がしきい値を超えた場合に送信信号を受信したと判定する。受信していないと判定された場合は、この判定（１００１）を繰り返す。

他の基地局からの送信信号が受信されていた場合、その基地局が同期基地局１０１であるかどうかを判定する（１００２）。同期基地局１０１かどうかの判定は、同期基地局１０１が制御情報として端末装置１０５に通知する同期／非同期のインジケータを参照する。この判定がＮｏの場合はステップ１００１に戻る。

同期基地局１０１からの送信信号が受信されていた場合、そのうち一つの送信信号を参照信号として定義し、その受信タイミングを推定する（１００３）。

推定した受信タイミングを用いてターゲットの送信タイミングおよび現在の送信タイミングに対するターゲット送信タイミングのオフセットを計算する（１００４）。

その後、非同期モードからキャリブレーションモードに移行する（１００５）。

図７に、実施例１の非同期基地局のキャリブレーションモードにおける動作フローチャートを示す。

まず、一時的な送信タイミング（Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ Ｔｉｍｅ : 図中でＴＴＴと略記）として、現在の送信タイミングをセットする（１１０１）。

このＴＴＴは一定間隔毎（例えば１フレーム毎）に更新されるが、その更新タイミングが来たかどうかを判定する（１１０２）。更新タイミングで無い場合は、更新タイミングとなるまでこの判定を繰り返す。

更新タイミング毎に更新ステップ分クロックだけ送信タイミングをシフト（加算または減算）させる（１１０３）。

更新後の送信タイミングとターゲット送信タイミングとの差がしきい値以内（例えば２クロック）であるかどうかを判定する（１１０４）。この判定がＮＯの場合は、ステップ１１０２に戻る。

上記判定がＹＥＳであれば、これまで更新してきたＴＴＴを現在の送信タイミングとして固定する（１１０５）。

その後キャリブレーションモードから同期モードに移行する（１１０６）。

図８に、実施例１の非同期基地局１０３の同期モードにおける動作フローチャートを示す。

同期モードでは、非同期基地局１０３は上記参照信号の受信レベルと受信タイミングを常時監視するが、その受信レベルがしきい値を下回っているかどうかを判定する（１２０１）。

しきい値を下回っている場合、それが１回または複数回連続して発生しているかどうか判定（１２０２）する。

連続で発生していた場合、同期モードから非同期モードに移行して（１２０３）参照信号の再サーチを始める。連続で発生していない場合、ステップ１２０１に戻る。

ステップ１２０１で受信レベルがしきい値を下回っていなかった場合、次に受信タイミングに注目し、同期モードに移行した時点からしきい値以上のタイミングずれが発生したかどうかを判定する（１２０４）。判定がＮｏの場合は、ステップ１２０１に戻る。

しきい値以上のタイミングずれが１回または複数回連続で発生したかどうかを引き続き判定する（１２０５）。判定がＮｏの場合はステップ１２０１に戻る。

しきい値以上のタイミングずれが複数回連続で発生していた場合は、タイミングの測定をやり直すため同期モードからキャリブレーションモードに移行する（１２０６）。

図９に、実施例１の非同期基地局１０３での送信タイミング決定の手順、図１０に、同手順に関係する送受信タイミング図を示す。

まず、非同期基地局１０３で参照信号の遅延プロファイルを生成し、その結果から送信信号Ａの受信タイミングを推定する（１３０１）。

ステップ１３０１の結果と基地局間の距離Ｌａ（送信信号Ａの伝搬距離）相当の時間を用いて、同期基地局１０１が無線信号Ａを送信したタイミングを推定する（１３０２）。

ステップ１３０２の結果と同期基地局−端末装置間の距離Ｌｂ（送信信号Ｂの伝搬距離）相当の時間を用いて、無線信号Ｂの端末装置における受信タイミングを推定する（１３０３）。

次に、送信信号Ｃの端末装置における受信タイミングを、非同期基地局の送信タイミングと送信信号の伝搬距離Ｌｃ（送信信号Ｃの伝搬距離）を用いて推定する。ここで、非同期基地局１０３の送信タイミングは、ステップ１３０１で推定した無線信号Ａの受信タイミングと、同受信タイミングと遅延プロファイル生成窓の先頭とのタイミング差（Ｏｆｆｓｅｔ Ｂ）と、非同期基地局のフレーム送信タイミングと遅延プロファイル生成窓先頭までの時間差（Ｏｆｆｓｅｔ Ａ）との３点から推定される。前半の２点はタイミング推定結果より明らかに分かる。Ｏｆｆｓｅｔ Ａは、基地局装置の設計値として定義することが可能である。以上がステップ１３０４で実行される。

ステップ１３０３とステップ１３０４との結果から、送信信号Ｂと送信信号Ｃとの推定受信タイミング差を推定する（１３０５）。

このタイミング差およびステップ１３０４で求めた非同期基地局の現時点での送信タイミングから、ターゲットとなるターゲット送信タイミングを計算する（１３０６）。

上記伝搬距離Ｌａ，ＬｂおよびＬｃは、基地局装置を設置する段階で基地局の座標（日本測地系や世界測地系の平面直角座標）および端末装置の座標を元に計算ができる。端末装置の座標は、同期基地局と非同期基地局のセル境界を形成する線の中から任意の１点とする。なお、このとき各座標に求められる精度は、本発明の目的を達成するために端末装置の該受信タイミング差の許容範囲に光の速度を乗算した値に対して十分低いことが求められる。例えば、上記許容範囲が10[us]とすると、その距離換算値は10[us]x3x10^8[m/s] =3000[m]となる。この値に対し、座標誤差の影響を1%以内に収めると仮定すると、3000[m]x0.01=30[m]となる。この誤差は２つの座標の誤差の合計となるため、各座標に求められる精度は15[m]となる。

上記伝搬距離（Ｌａ，ＬｂおよびＬｃ）相当の時間は、上記伝搬距離[m]を光の速度(3. 0x10^8[m/s])で除算することで算出する。

図１１に、実施例１の非同期基地局１０３の構成例を示す。

ネットワークＩ／Ｆ２００１は、制御情報ならびに基地局が無線通信している端末装置と通信しているデータ信号を基地局制御装置と送受信する。ネットワークＩ／Ｆ２００１は、ハードまたはソフトのネットワークインターフェース、ＣＰＵなどの制御装置、ならびにデータを蓄えるバッファで構成される。

復調部２００２は、端末装置からの無線信号の復調、伝搬路符号化の解除ならびに情報源符号化の解除を実施する。以上の処理実施後のビット系列をネットワークＩ／Ｆ２００１に送る。ＯＦＤＭＡにおけるＦＦＴ処理やＣＤＭＡにおける逆拡散処理もここに含まれる。復調部２００２は論理回路やＤＳＰなどのプロセッサで実現できる。

変調部２００３は、ネットワークＩ／Ｆ２００１から入力されるビット列を、情報源符号化、伝搬路符号化ならびに変調を実施し、無線Ｉ／Ｆ２００８へ出力する。フレームタイミング生成部２００４から入力されるフレーム送信タイミングをトリガとして上記出力を実施する。変調部２００３は論理回路やＤＳＰなどのプロセッサで実現できる。

フレームタイミング生成部２００４は、内部でクロックをカウントし、フレーム長に相当する回数のクロックをカウントした段階で、変調部２００３にフレーム送信タイミングを出力する。送信タイミングをずらす際には、一時的にフレーム長に相当するクロックカウント数を可変とする。フレームタイミング生成部２００４は、クロックを刻むための水晶発振器、クロックカウントやフレームタイミングパルスを変調部に送るための論理回路、フレーム長可変を制御するプロセッサにより実現できる。

ターゲットタイミング生成部２００５は、推定した受信タイミングおよび現在のフレーム送信タイミングを用いて、図９のフローチャートに従い、ターゲット送信タイミング決定、および現送信タイミングとターゲット送信タイミングとの差分（フレーム間隔で発生する送信タイミングのシフト量）を計算する。この計算はＤＳＰなどのプロセッサにより実現できる。

状態制御部２００６は、図５に示す非同期モード、キャリブレーションモード及び同期モードの３つの状態を管理し、各機能ブロックに状態変化を通知する。状態管理は、ＤＳＰなどのプロセッサにより実現できる。

受信信号推定部２００７は、無線Ｉ／Ｆで受信した無線信号の受信タイミングおよび受信レベルを測定するため、遅延プロファイルを作成する。遅延プロファイルの作成はマッチドフィルタを実現するための論理回路で実現する。遅延プロファイルからの受信タイミングおよび受信レベルの判定は、ＤＳＰなどのプロセッサにより実現する。

無線Ｉ／Ｆ２００８は、等価低域系のベースバンド信号と帯域系のＲＦ信号との変換、ならびにディジタル／アナログ間の変換を実施する。Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、周波数発振器、パワーアンプ、低ノイズアンプ、フィルタ、デュプレクサで構成される。

２００９は送受信アンテナである。

図１２に、本発明における受信信号推定部２００７の構成を示す。

受信信号推定部制御ブロック２１０１は、図１３に示す受信信号推定部の内部状態を管理し、その状態を参照信号サーチブロック２１０２と遅延プロファイル生成ブロック２１０４に通知する。受信信号推定部制御ブロック２１０１は、ターゲットタイミング生成部２００５に対しては、ある送信信号の受信タイミングを通知する。また、受信信号推定部制御ブロック２１０１は、状態制御部２００６と、図５に示す非同期モード、キャリブレーションモード及び同期モードの３つの状態を共有する。

参照信号サーチブロック２１０２は、信号の送信源毎に異なる参照信号を入れ替えながら受信信号との相関演算を実施し、受信レベルがしきい値を超えた参照信号を参照信号選択ブロック２１０３に通知する。

参照信号選択ブロック２１０３は、参照信号サーチブロック２１０２から通知された結果から、受信レベルが最大の参照信号を受信信号推定部制御ブロック２１０１に通知する。

遅延プロファイル生成手段である遅延プロファイル生成ブロック２１０４は、参照信号選択ブロック２１０３で選択された参照信号の遅延プロファイルを作成し、しきい値を超えた極大値とそのタイミングを受信タイミング推定ブロック２１０５に通知する。

受信タイミング推定ブロック２１０５は、遅延プロファイル生成ブロック２１０４から通知された結果から参照信号の受信タイミングを決定し、受信信号推定部制御ブロック２１０１に通知する。

図１３に、実施例１の非同期基地局１０３における受信信号推定部２００７の内部状態を示す。

電源投入直後は、参照すべき送信信号を補足していない状態（参照信号なし）、参照すべき送信信号が特定できているがその受信タイミングの推定が未完了の状態（参照信号推定）、および参照すべき送信信号が特定できていて、かつその受信タイミングの推定が完了している状態（参照信号追跡）となる。参照信号追跡状態では、当該参照信号の受信タイミングと受信レベルを常時観測し、その観測結果次第で他の２状態に遷移する。

図１４は、非同期基地局１０３の受信信号推定部２００７が、参照信号なし状態におけるフローチャートを示す。

この状態においては、参照信号サーチブロック２１０２が動作していて、遅延プロファイル生成ブロック２１０４が停止している（３００１）。

参照信号サーチブロック２１０２が動作した結果、受信した参照信号の受信レベルがしきい値以上となった場合、参照信号選択ブロック２１０３からサーチ結果が通知されるが、その通知を受けたかどうかの判定を実施する（３００２）。通知を受けていない場合、この判定を繰り返す。

その通知を受けて、遅延プロファイル生成ブロック２１０４で使用する参照信号を決定する（３００３）。

その後、参照信号サーチブロック２１０２を止めて遅延プロファイル生成ブロック２１０４を起動する（３００４）。

これに伴い、受信信号推定部の内部状態を参照信号なし状態から参照信号推定状態に移行し（３００５）、基地局装置全体の状態を非同期モードからキャリブレーションモードに移行する（３００６）。

図１５は、非同期基地局１０３の受信信号推定部２００７が、参照信号推定状態におけるフローチャートを示す。

この状態においては、参照信号サーチブロック２１０２が停止していて、遅延プロファイル生成ブロック２１０４が動作している（３１０１）。

遅延プロファイル生成ブロック２１０４が遅延プロファイルを生成し、その結果から受信タイミング推定ブロック２１０５が参照信号の受信タイミングを受信信号推定部制御ブロック２１０１に通知する。この通知が為されたかどうかの判定を実施する（３１０２）。通知が為されていない場合は、この判定を繰り返す。

上記通知が為された場合、ターゲットタイミング生成部２００５に上記受信タイミングを通知する（３１０３）。

その後遅延プロファイルの窓位置を上記受信タイミングが中心に来るよう遅延プロファイル生成ブロック２１０４が窓位置を調整し（３１０４）、受信信号推定部の内部状態を参照信号推定状態から参照信号追跡状態に移行する（３１０５）。

図１６は、非同期基地局１０３の受信信号推定部２００７が、参照信号追跡状態におけるフローチャートを示す。

非同期基地局１０３がキャリブレーションモードのとき、同期モードに移行するまで受信信号推定部制御ブロック２１０１が待つ（３２０１）。

モード移行したら、キャリブレーションモード中に移動した送信タイミングの分だけ、遅延プロファイル生成ブロック２１０４で生成する遅延プロファイルの窓位置をシフトさせる（３２０２）。同期モードにおいては、モード移行するまで以下の処理を繰り返す。

まず、一定間隔毎（例えばフレーム間隔）に参照信号の遅延プロファイルを遅延プロファイル生成ブロック２１０４で生成し、参照信号の受信タイミングの遅延プロファイル中心からのオフセット量と、受信レベルを推定する（３２０３）。

上記オフセット量がしきい値を超えて（３２０４）、かつそれが1回または複数回連続
で発生した場合は（３２０５）、参照信号の受信レベルの判定を実施する（３２０６）。ステップ３２０４およびステップ３２０５の判定がＮｏの場合、ステップ３２０３に戻る。

もし受信レベルがしきい値を下回っていた（ステップ３２０６の判定がＹｅｓ）場合は、受信信号推定部の内部状態を参照信号追跡状態から参照信号なし状態に移行し（３２０７）、非同期基地局１０３のモードを同期モードから非同期モードに移行する（３２０８）。

これに伴い、参照信号サーチブロック２１０２を起動し、遅延プロファイル生成ブロック２１０４を停止する（３２０９）。

上記受信レベルがしきい値を下回っていなかった（ステップ３２０６の判定がＮｏ）場合、参照信号を固定したまま受信タイミングのサーチをやり直すため、受信信号推定部の内部状態を参照信号追跡状態から参照信号推定状態に移行し（３２１０）、非同期基地局１０３のモードを同期モードからキャリブレーションモードに移行する（３２１１）。

図１７に、非同期基地局１０３の参照信号サーチブロック２１０２の出力結果の一例を示す。

参照信号サーチブロック２１０２は、参照信号を入れ替えながらマッチドフィルタを用いて相関演算を行い、参照信号毎の受信レベルを推定する。参照信号は信号の送信減毎に異なるものを使用する。例えばＰＮ系列、Ｍ系列、またはＣＡＺＡＣ系列が参照信号の例である。

参照信号毎にＩＤ番号を振り、それぞれの受信レベル推定結果を同図のような形式でメモリに蓄える。受信されると想定される全ての参照信号に関する受信レベル推定が終わった段階で、参照信号選択ブロック２１０３が最も受信レベルが高い参照信号を選択し、受信信号推定部制御ブロック２１０１に結果を通知する。

遅延プロファイル生成ブロック２１０４では、上記で選択された参照信号のみの遅延プロファイルを生成する。これを参照信号の固定と呼ぶ。

図１８に、非同期基地局１０３の遅延プロファイル生成ブロック２１０４の出力結果の一例を示す。

遅延プロファイル生成ブロック２１０４は、参照信号選択ブロック２１０３が選択した参照信号を受信信号推定部制御ブロック２１０１から通知され、マッチドフィルタにより遅延プロファイルを作成し、しきい値を超えた極大値とそのタイミングを図１８の形式でメモリに記録する。

受信タイミング推定ブロック２１０５は、図１８の表から受信レベル（極大値）が最も高い受信タイミング、または最も早い受信タイミングを選択し、その結果を受信信号推定部制御ブロック２１０１に通知する。

図１９に、非同期基地局１０３におけるターゲットタイミング生成部２００５の構成を示す。

ターゲットタイミング生成部制御ブロック２２０１は、外部とのＩ／Ｆと図２０に示す内部状態の管理を実施する。ターゲットタイミング計算ブロック２２０２は、参照信号の受信タイミングと現時点での送信タイミング、および無線信号の伝搬距離情報を用いてターゲット送信タイミング、および現送信タイミングとターゲット送信タイミングとの差分を計算する。オフセット情報格納メモリ２２０３は、ターゲットタイミング計算に必要な伝搬距離情報を格納するメモリである。

図２０に、ターゲットタイミング生成部２００５の内部状態を示す。

電源投入直後は、送信タイミング（すなわちフレーム間隔）を固定するタイミング固定状態である。ターゲット送信タイミングが決定すると、フレーム間隔を可変にして送信タイミングをシフトさせるタイミング変更状態となる。

図２１に、ターゲットタイミング生成部２００５がタイミング固定状態におけるフローチャートを示す。

この状態は、基地局装置が同期モードまたは非同期モードの時に生じ、フレーム間隔を一定に保つ状態である。まず、状態制御部２００６からキャリブレーションモード開始の通知を受けたかどうかを監視し（３３０１）、通知を受けていればタイミング変更状態に移行する（３３０２）。

受けていなければ、フレームタイミング生成部２００４からフレームタイミングパルス（フレーム間隔ごとに発行されるパルス）を監視し（３３０３）、同フレームタイミングパルスを受信した場合は、そのフレーム間隔が起動直後のそれに対し何クロック分オフセットしているかを計算する（３３０４）。これは、設計値からのずれが今現在どれくらい生じているかを表す数字であり、図１０のＯｆｆｓｅｔ Ａの増減に関係する。なお、ステップ３３０３においてフレームタイミングパルスを受信していない場合は、ステップ３３０１に戻る。

図２２は、本発明におけるターゲットタイミング生成部２００５がタイミング変更状態におけるフローチャートを示す。

まず、ターゲットタイミング計算ブロック２２０２で図９に示した手順でターゲット送信タイミングの計算を行い（３４０１）、現送信タイミングに対するターゲット送信タイミングのオフセットをフレームタイミング生成部２００４に通知し（３４０２）、ターゲットタイミング生成部２００５の内部状態をタイミング変更状態からタイミング固定状態に移行する（３４０３）。

図２３に、オフセット情報格納メモリ２２０３への記録フォーマット一例を示す。

参照信号のＩＤ毎に、参照信号発信源と非同期基地局１０３との間の伝搬距離（Ｌａ）、参照信号発信源と非同期基地局セルエッジまでの伝搬距離（Ｌｂ）、および非同期基地局と同セルエッジまでの伝搬距離（Ｌｃ）、すなわちセル半径を格納する。

図２４に、非同期基地局１０３のフレームタイミング生成部２００４の構成を示す。

フレームタイミング生成部制御ブロック２３０１は、外部とのＩ／Ｆと図２０に示す内部状態の管理を実施する。また、クロック生成ブロック２３０２が生成するクロックをカウントし、カウント値に応じてフレームタイミングパルスを発行する。クロック生成ブロック２３０２は、水晶発振器によりクロックを発生する。

図２５に、フレームタイミング生成部制御ブロック２３０１のフローチャートを示す。

まずクロックカウンタを０に初期化し（３５０１）、クロック生成ブロック２３０２からクロックパルスが発生するたびにクロックカウンタを加算する（３５０２）。クロックカウント値がフレーム間隔相当に到達したかどうかを判定し（３５０３）、到達した場合は外部にフレームタイミングパルスを発行する（３５０４）。ここで、もし図２２のステップ３４０２で通知されたオフセットがしきい値より大きければ（３５０５）、同オフセットが少なくなるようにフレーム間隔相当のクロック値の増減（３５０６）、およびオフセット値の増減（３５０７）を実施する。

図２６に、同期基地局１０１の構成例を示す。

ネットワークＩ／Ｆ２００１は、制御情報ならびに基地局が無線通信している端末装置と通信しているデータ信号を基地局制御装置と送受信する。ネットワークＩ／Ｆ２００１は、ハードまたはソフトのネットワークインターフェース、ＣＰＵなどの制御装置、ならびにデータを蓄えるバッファで構成される。

復調部２００２は、端末装置からの無線信号の復調、伝搬路符号化の解除ならびに情報源符号化の解除を実施する。以上の処理実施後のビット系列をネットワークＩ／Ｆ２００１に送る。ＯＦＤＭＡにおけるＦＦＴ処理やＣＤＭＡにおける逆拡散処理もここに含まれる。復調部２００２は論理回路やＤＳＰなどのプロセッサで実現できる。

変調部２００３は、ネットワークＩ／Ｆ２００１から入力されるビット列を、情報源符号化、伝搬路符号化ならびに変調を実施し、無線Ｉ／Ｆ２００８へ出力する。非同期基地局１０３が受信する参照信号はここで生成される。参照信号を含め、ここで生成された信号は非同期基地局１０３や端末装置１０５で受信される。フレームタイミング生成部２００４から入力されるフレーム送信タイミングをトリガとして上記信号の送信を実施する。変調部２００３は論理回路やＤＳＰなどのプロセッサで実現できる。

フレームタイミング生成部２００４は、内部でクロックをカウントし、フレーム長に相当する回数のクロックをカウントした段階で、変調部２００３にフレーム送信タイミングを出力する。同期パルス生成部２０１０から等間隔で入力されるパルスと、フレームタイミング生成部２００４自身が生成しているフレームタイミングパルスとのオフセットを測定し、そのオフセットが０になるようフレームタイミングパルスの発生タイミングを制御する。フレームタイミング生成部２００４は、クロックを刻むための水晶発振器、クロックカウントやフレームタイミングパルスを変調部に送るための論理回路、同期パルスとのずれを補償するためにフレーム長可変を制御するプロセッサにより実現できる。

無線Ｉ／Ｆ２００８は、基地局−端末装置間で通信する無線信号に関する等価低域系のベースバンド信号と帯域系のＲＦ信号との変換、ならびにディジタル／アナログ間の変換を実施する。Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、周波数発振器、パワーアンプ、低ノイズアンプ、フィルタ、デュプレクサで構成される。

２００９は基地局−端末装置間で通信する無線信号に関する送受信アンテナである。

同期パルス生成部２０１０は、ＧＰＳアンテナ２０１１およびＧＰＳ用無線Ｉ／Ｆ２０１２で受信した１ＰＰＳのパルスをフレームタイミング生成部２００４に入力する。同期パルス生成部２０１０、ＧＰＳアンテナ２０１１およびＧＰＳ用無線Ｉ／Ｆ２０１２はＧＰＳモジュールとして既存の装置が存在する。

同期基地局１０１では、ＧＰＳの１ＰＰＳパルスに同期したフレームタイミングを生成するため、同期基地局間の信号送信タイミングは同期する。変調部２００３で生成される参照信号も同様である。この参照信号が、非同期基地局１０３の受信信号推定部２００７で受信される。参照信号の受信タイミング推定結果を用いて非同期基地局の送信タイミング（フレームタイミング）を制御することで、端末装置における同期基地局１０１の送信信号と、非同期基地局１０３の送信信号との端末装置における受信タイミングが揃う。

図２７に、端末装置１０５の構成例を示す。

ユーザＩ／Ｆ２０１３は、音声や映像のデータとビット系列との変換を実施する機能であり、画像表示装置、スピーカなどの出力装置、マイク、キーボードなどの入力装置、情報源符号化および復号のためのプロセッサ、およびビット系列を保持するためのバッファで構成される。

復調部２００２は、基地局からの無線信号の復調、伝搬路符号化の解除を実施する。以上の処理実施後のビット系列をユーザＩ／Ｆ２０１３に送る。ＯＦＤＭＡにおけるＦＦＴ処理やＣＤＭＡにおける逆拡散処理もここに含まれる。復調部２００２は論理回路やＤＳＰなどのプロセッサで実現できる。

変調部２００３は、ユーザＩ／Ｆ２０１３から入力されるビット列を、伝搬路符号化ならびに変調を実施し、無線Ｉ／Ｆ２００８へ出力する。非同期基地局１０３が受信する参照信号はここで生成される。参照信号を含め、ここで生成された信号は非同期基地局１０３や同期基地局１０１で受信される。フレームタイミング生成部２００４から入力されるフレーム送信タイミングをトリガとして上記信号の送信を実施する。変調部２００３は論理回路やＤＳＰなどのプロセッサで実現できる。

フレームタイミング生成部２００４は、内部でクロックをカウントし、フレーム長に相当する回数のクロックをカウントした段階で、変調部２００３にフレーム送信タイミングを出力する。フレームタイミング生成部２００４は、クロックを刻むための水晶発振器、クロックカウントやフレームタイミングパルスを変調部に送るための論理回路、同期パルスとのずれを補償するためにフレーム長可変を制御するプロセッサにより実現できる。

無線Ｉ／Ｆ２００８は、基地局−端末装置間で通信する無線信号に関する等価低域系のベースバンド信号と帯域系のＲＦ信号との変換、ならびにディジタル／アナログ間の変換を実施する。Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、周波数発振器、パワーアンプ、低ノイズアンプ、フィルタ、デュプレクサで構成される。

２００９は基地局−端末装置間で通信する無線信号に関する送受信アンテナである。

図２８は、実施例１における装置間信号の一例を示す。

同期基地局１０１と非同期基地局１０３は、参照信号とデータ信号を端末装置に向けて送信する。非同期基地局１０３は、同期基地局１０１が送信する参照信号を受信し、図９に示す手順で送信タイミングの制御を実施する。この図の例では一時的に非同期基地局１０３のフレーム間隔を短くして、端末装置における同期基地局１０１からの送信信号と非同期基地局１０３からの送信信号との受信タイミングを揃える。同期基地局のフレーム間隔は一定とする。

以上の動作により、両基地局がソフトハンドオーバーやブロードキャストを実現するために同一のデータ信号を送信している時、同期基地局１０１と非同期基地局１０３のセル境界に位置する端末装置において、受信回路構成を複雑化することなく両基地局からの送信信号を合成した状態で受信できるうえ、同期基地局１０１と非同期基地局１０３の送信電力を抑えることができる。

＜実施例２＞
図２９に、無線通信システムの別の構成例を示す。

実施例２は、非同期基地局１０３が、同期基地局１０１からの下り信号を受信できない場合を想定している点で、実施例１とは異なっている。

端末装置Ａ：１０５が送信する送信信号Ｄ：２０４及び送信信号Ｅ：２０５は、それぞれ同期既知局１０１及び非同期基地局１０３で受信される。送信信号Ｄと送信信号Ｅとが同一の信号であるかどうかは問題ではなく、同じタイミングで送信されていることが本発明の重要な前提である。端末装置Ｂ：１０６が送信する送信信号Ｆ：２０６は、非同期基地局１０３で受信される。

実施例１と異なるのは、その制御に使用する参照信号を同期基地局の送信信号ではなく、端末装置からの送信信号を使用する点である。

図３０は、本発明の第２の実施例におけるターゲット送信タイミング決定手順である。

図３１に非同期基地局での送信タイミング決定に関するタイミング図を示している。

この手順は、実施例１における図９の手順に相当し、図１９に示すターゲットタイミング生成部で実施される。図９および図３０記載のターゲットタイミング決定手順の違い、および図１２に示す受信信号推定部で参照信号を端末装置が送信する信号とする点を除き、第１の実施例と同じ装置および方法で実現する。

まず、非同期基地局で無線信号Ｅの受信タイミングを推定する（４００１）。ここで注意すべきは、無線端末Ａが同期基地局宛に送信している参照信号を使用することである。同信号の非同期基地局における受信タイミング、同じく同期基地局における受信タイミング推定値がターゲット送信タイミング決定に寄与するためである。

ステップ４００１の結果に、端末装置Ａ−非同期基地局間の伝搬路長Ｌｅと、端末装置Ａ−同期基地局間の伝搬路長Ｌｄとの伝搬路差を時間に換算した値を加算または減算することで、同期基地局での無線信号Ｄの推定受信タイミングを計算する（４００２）。

次に、同期基地局内の送信フレームタイミングと受信フレームタイミングとの差（Δfrm）をステップ４００２の結果に加算または減算して同期基地局の送信フレームタイミング、すなわち信号の送信タイミングを推定する（４００３）。ここで、Δfrmは論理回路のつくりに依存する固定値であり、基地局が期待する受信フレームタイミングに合わせて端末装置の送信タイミングを制御するタイムアライメントが実施される。

次に、ステップ４００３の結果に、端末装置Ａ−同期基地局間の伝搬路長Ｌｄを時間換算した値を加算または減算して同期基地局からの下り信号の、端末装置Ａにおける同期基地局送信信号の受信タイミングを推定する（４００４）。

ステップ４００４の結果に対し、端末装置Ａ−非同期基地局間の伝搬路長Ｌｅを時間換算した値を加算または減算することで、非同期基地局送信信号のターゲット送信タイミングを推定する（４００５）。

非同期基地局の現送信タイミングに対するステップ４００５の結果のオフセット値を計算する（４００６）。

上記伝搬距離ＬｄおよびＬｅは、実施例１と同様、基地局装置を設置する段階で基地局の座標（日本測地系や世界測地系の平面直角座標）および端末装置の座標を元に計算ができる。端末装置の座標は、同期基地局と非同期基地局のセル境界を形成する線の中から任意の１点とする。

上記伝搬距離（ＬｄおよびＬｅ）相当の時間は、上記伝搬距離[m]を光の速度(3.0x10^8 [m/s])で除算することで算出する。

以上の構成によれば、非同期基地局１０３が図２７に示す手順で動作し、参照信号として端末装置が送信する信号を用いることで、実施例１と同様に非同期基地局１０３からの送信タイミングが制御されて、同期基地局１０１の送信信号と非同期基地局１０３の送信信号が、セル境界に存在する端末装置Ａ１０５において、受信タイミング差が許容範囲内に収まることが実現される。

図３２は、実施例２における装置間信号の一例を示す。

同期基地局１０１と非同期基地局１０３は、参照信号とデータ信号を端末装置に向けて送信する。端末装置Ａは両基地局からの送信信号を受信できるセル境界に位置するものとする。端末装置Ａは同期基地局１０１の送信信号を受信してから一定時間後に、同期基地局１０１に対し参照信号とデータ信号を送信する。この信号は非同期基地局でも観測可能である。端末装置Ｂは非同期基地局１０３の送信信号を受信してから一定時間後に、非同期基地局１０３に対し参照信号とデータ信号を送信する。非同期基地局１０３は、端末装置Ａからの送信信号と端末装置Ｂからの送信された参照信号の各々の受信タイミングを測定し、その結果から図３０の手順に従って非同期基地局１０３の送信タイミングを制御する。この図の例では一時的に非同期基地局１０３のフレーム間隔を長くして、端末装置における同期基地局１０１からの送信信号と非同期基地局１０３からの送信信号との受信タイミングを揃える。同期基地局のフレーム間隔は一定とする。

以上の動作により、両基地局がソフトハンドオーバーやブロードキャストを実現するために同一のデータ信号を送信している時、同期基地局１０１と非同期基地局１０３のセル境界に位置する端末装置において、受信回路構成を複雑化することなく両基地局からの送信信号を合成した状態で受信できるうえ、同期基地局１０１と非同期基地局１０３の送信電力を抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、無線通信システムにおける基地局間のソフトハンドオーバーやブロードキャストサービスでの基地局間合成において、端末装置の受信機構成を簡素化できる。

実施例１の無線通信システムの構成図。 実施例１の無線通信システムのネットワークの構成図。 実施例１における装置間無線通信の一例。 基地局装置および端末装置における送受信タイミング図。 実施例１の非同期基地局の状態遷移図。 実施例１の非同期基地局が非同期モード時のフローチャート。 実施例１の非同期基地局がキャリブレーションモード時のフローチャート。 実施例１の非同期基地局が同期モード時のフローチャート。 実施例１の非同期基地局での送信タイミング決定のフローチャート。 図９関するタイミング図。 実施例１の非同期基地局の構成図。 実施例１の非同期基地局の受信信号推定部の構成図。 実施例１の非同期基地局の受信信号推定部の内部状態の図。 実施例１の非同期基地局の受信信号推定部が参照信号なしの状態におけるフローチャート。 実施例１の非同期基地局の受信信号推定部が参照信号推定の状態におけるフローチャート。 実施例１の非同期基地局の受信信号推定部が参照信号追跡の状態におけるフローチャート。 実施例１の非同期基地局の参照信号サーチブロックの出力結果の一例を示す図。 実施例１の非同期基地局の遅延プロファイル生成ブロックの出力結果一例を示す図。 実施例１の非同期基地局のターゲットタイミング生成部の構成図。 実施例１の非同期基地局のターゲットタイミング生成部の内部状態図。 実施例１の非同期基地局のターゲットタイミング生成部の内部状態がタイミング固定状態におけるフローチャート。 実施例１の非同期基地局のターゲットタイミング生成部の内部状態がタイミング変更状態におけるフローチャート。 オフセット情報格納メモリへの記録フォーマットの一例を示す図。 実施例１の非同期基地局のフレームタイミング生成部の構成図。 実施例１の非同期基地局のフレームタイミング生成部制御ブロックのフローチャート。 本発明における同期基地局の実施例を示す図。 本発明における端末装置の実施例を示す図。 実施例１における装置間信号の実施例を示す図。 実施例２の無線通信システムの構成図。 実施例２の非同期基地局での送信タイミング決定手順のフローチャート。 実施例２の非同期基地局での送信タイミング決定に関するタイミング図。 実施例２における装置間信号の実施例を示す図。

符号の説明

１０１…同期基地局
１０２…同期基地局が形成するセル範囲
１０３…非同期基地局
１０４…非同期基地局が形成するセル範囲
１０５…端末装置Ａ
１０６…端末装置Ｂ
１０７…基地局制御装置
１０８…ゲートウェイ
１０９…ＩＰネットワーク
２０１…無線下り信号Ｂ
２０２…無線下り信号Ｃ
２０３…無線下り信号Ａ
２０４…無線上り信号Ｄ
２０５…無線上り信号Ｅ
２０６…無線上り信号Ｆ
２００１…有線Ｉ／Ｆ
２００２…復調部
２００３…変調部
２００４…フレームタイミング生成部
２００５…ターゲットタイミング生成部
２００６…状態管理部
２００７…受信信号推定部
２００８…無線Ｉ／Ｆ
２００９…送受信アンテナ
２０１０…同期パルス生成部
２０１１…ＧＰＳアンテナ
２０１２…ＧＰＳ用無線Ｉ／Ｆ
２０１３…ユーザＩ／Ｆ
２１０１…受信信号推定部制御ブロック
２１０２…参照信号サーチブロック
２１０３…参照信号選択ブロック
２１０４…遅延プロファイル生成ブロック
２１０５…受信タイミング推定ブロック
２２０１…ターゲットタイミング生成部制御ブロック
２２０２…ターゲットタイミング計算ブロック
２２０３…オフセット情報格納メモリ
２３０１…フレームタイミング生成部制御ブロック
２３０２…クロック生成ブロック。

Claims (17)

1. 受信した同期パルスにより他のセル内の基地局と同期する第一の基地局と、前記第一の基地局のセル内に位置する第二の基地局と、端末とを備える無線通信システムにおいて、
   前記第二の基地局は、
   前記第一の基地局が送信する送信信号と前記第二の基地局が送信する送信信号との、前記端末における受信タイミング差を判定する手段と、
   前記受信タイミング差が所定の値以下となるように、前記第二の基地局の送信タイミングを制御する手段とを備えることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第二の基地局は、
   前記第一の基地局が前記第二の基地局に送信する第一の送信信号の遅延プロファイルを算出して、前記遅延プロファイルに基づいて前記第一の送信信号の前記第二の基地局における受信タイミングを推定する手段と、
   前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記第一の基地局と第二の基地局との距離Ｌ１とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定する手段と、
   前記第一の基地局と前記端末との距離Ｌ２に基づき、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングと同じタイミングで前記第一の基地局から前記端末に送信される第二の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定する手段と、
   前記第二の基地局のフレーム送信タイミングと前記第二の基地局の遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第一のオフセットと、前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと前記遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第二のオフセットとに基づき、前記第二の基地局が前記端末に送信する第三の送信信号の送信タイミングを推定する手段と、
   前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記第二の基地局と前記端末との距離Ｌ３とに基づき、前記第三の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定する手段と、
   前記推定された第二の送信信号の受信タイミングと第三の送信信号の受信タイミングとの受信タイミング差を推定する手段と、
   前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと前記推定された受信タイミング差とに基づき、前記第三の送信信号の新たな送信タイミングを設定する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記第二の基地局は、
   前記端末から前記第二の基地局に送信される第四の送信信号の前記第二の基地局における受信タイミングを推定する手段と、
   前記端末と前記第二の基地局との距離Ｌ４と前記端末と前記第一の基地局との距離Ｌ５との伝搬路差に基づき、前記端末から前記第一の基地局に送信される第五の送信信号の前記第一の基地局における受信タイミングを推定する手段と、
   前記第一の基地局における送信フレームタイミングと受信フレームタイミングとの差と
   、前記第五の送信信号の受信タイミングとに基づき、前記第一の基地局の送信タイミングを推定する手段と、
   前記距離Ｌ５に基づき、前記第一の基地局から前記端末に送信される第一の下り信号の前記端末における第一の受信タイミングを推定する手段と、
   前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４とに基づき、前記第二の基地局から前記端末に送信される第二の下り信号の新たな送信タイミングを設定する手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記距離Ｌ１に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定し、
   前記距離Ｌ２に光速を乗算して算出される時間と、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングとに基づき、第二の送信信号の受信タイミングを推定し、
   前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記距離Ｌ３に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第三の送信信号の受信タイミングを推定することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
5. 前記距離Ｌ４と前記距離Ｌ５との伝搬路差に光速を乗算して算出された時間に基づき、第五の送信信号の受信タイミングを推定し、
   前記距離Ｌ５に光速を乗算して算出された時間に基づき、前記第一の下り信号の第一の受信タイミングを推定し、
   前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第二の下り信号の第二の受信タイミングを推定することを特徴とする請求項３記載の無線通信システム。
6. 端末と無線通信する第一の基地局と第二の基地局との基地局間同期方法であって、
   前記第一の基地局は、受信した同期パルスにより他のセル内の基地局と同期し、
   前記第二の基地局は、前記第一の基地局のセル内に位置し、
   前記第一の基地局が送信する送信信号と前記第二の基地局が送信する送信信号との、前記端末における受信タイミング差を判定し、
   前記受信タイミング差が所定の値以下となるように、前記第二の基地局の送信タイミングを制御することを特徴とする基地局間同期方法。
7. 前記第一の基地局が前記第二の基地局に送信する第一の送信信号の遅延プロファイルを算出して、前記遅延プロファイルに基づいて前記第一の送信信号の前記第二の基地局における受信タイミングを推定し、
   前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記第一の基地局と第二の基地局との距離Ｌ１とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定し、
   前記第一の基地局と前記端末との距離Ｌ２に基づき、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングと同じタイミングで前記第一の基地局から前記端末に送信される第二の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定し、
   前記第二の基地局のフレーム送信タイミングと前記第二の基地局の遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第一のオフセットと、前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと前記遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第二のオフセットとに基づき、前記第二の基地局が前記端末に送信する第三の送信信号の送信タイミングを推定し、
   前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記第二の基地局と前記端末との距離Ｌ３とに基づき、前記第三の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定し、
   前記推定された第二の送信信号の受信タイミングと第三の送信信号の受信タイミングとの受信タイミング差を推定し、
   前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと前記推定された受信タイミング差とに基づき、前記第三の送信信号の新たな送信タイミングを設定することを特徴とする請求項６記載の基地局間同期方法。
8. 前記端末から前記第二の基地局に送信される第四の送信信号の前記第二の基地局における受信タイミングを推定し、
   前記端末と前記第二の基地局との距離Ｌ４と前記端末と前記第一の基地局との距離Ｌ５との伝搬路差に基づき、前記端末から前記第一の基地局に送信される第五の送信信号の前記第一の基地局における受信タイミングを推定し、
   前記第一の基地局における送信フレームタイミングと受信フレームタイミングとの差と
   、前記第五の送信信号の受信タイミングとに基づき、前記第一の基地局の送信タイミングを推定し、
   前記距離Ｌ５に基づき、前記第一の基地局から前記端末に送信される第一の下り信号の前記端末における第一の受信タイミングを推定し、
   前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４とに基づき、前記第二の基地局から前記端末に送信される第二の下り信号の新たな送信タイミングを設定することを特徴とする請求項６記載の基地局間同期方法。
9. 前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記距離Ｌ１に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定し、
   前記距離Ｌ２に光速を乗算して算出される時間と、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングとに基づき、第二の送信信号の受信タイミングを推定し、
   前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記距離Ｌ３に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第三の送信信号の受信タイミングを推定することを特徴とする請求項７記載の基地局間同期方法。
10. 前記距離Ｌ４と前記距離Ｌ５との伝搬路差に光速を乗算して算出された時間に基づき、第五の送信信号の受信タイミングを推定し、
    前記距離Ｌ５に光速を乗算して算出された時間に基づき、前記第一の下り信号の第一の受信タイミングを推定し、
    前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第二の下り信号の第二の受信タイミングを推定することを特徴とする請求項８記載の基地局間同期方法。
11. 端末と無線通信を行い、受信した同期パルスにより他のセル内の基地局と同期している高出力基地局のセル内に位置する前記高出力基地局に対し出力電力が低い低出力基地局であって、
    前記高出力基地局が送信する送信信号と前記低出力基地局が送信する送信信号との、前記端末における受信タイミング差を判定する手段と、
    前記受信タイミング差が所定の値以下となるように、前記低出力基地局の送信タイミングを制御する手段とを備えることを特徴とする低出力基地局。
12. 前記高出力基地局が前記低出力基地局に送信する第一の送信信号の遅延プロファイルを算出して、前記遅延プロファイルに基づいて前記第一の送信信号の前記低出力基地局における受信タイミングを推定する手段と、
    前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記高出力基地局と低出力基地局との距離Ｌ１とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定する手段と、
    前記高出力基地局と前記端末との距離Ｌ２に基づき、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングと同じタイミングで前記高出力基地局から前記端末に送信される第二の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定する手段と、
    前記低出力基地局のフレーム送信タイミングと前記低出力基地局の遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第一のオフセットと、前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと前記遅延プロファイル生成窓の先頭との差である第二のオフセットとに基づき、前記低出力基地局が前記端末に送信する第三の送信信号の送信タイミングを推定する手段と、
    前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記低出力基地局と前記端末との距離Ｌ３とに基づき、前記第三の送信信号の前記端末における受信タイミングを推定する手段と、
    前記推定された第二の送信信号の受信タイミングと第三の送信信号の受信タイミングとの受信タイミング差を推定する手段と、
    前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと前記推定された受信タイミング差とに基づき、前記第三の送信信号の新たな送信タイミングを設定する手段とを備えることを特徴とする請求項１１記載の低出力基地局。
13. 前記端末から前記低出力基地局に送信される第四の送信信号の前記低出力基地局における受信タイミングを推定する手段と、
    前記端末と前記低出力基地局との距離Ｌ４と前記端末と前記高出力基地局との距離Ｌ５との伝搬路差に基づき、前記端末から前記高出力基地局に送信される第五の送信信号の前記高出力基地局における受信タイミングを推定する手段と、
    前記高出力基地局における送信フレームタイミングと受信フレームタイミングとの差と
    、前記第五の送信信号の受信タイミングとに基づき、前記高出力基地局の送信タイミングを推定する手段と、
    前記距離Ｌ５に基づき、前記高出力基地局から前記端末に送信される第一の下り信号の前記端末における第一の受信タイミングを推定する手段と、
    前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４とに基づき、前記低出力基地局から前記端末に送信される第二の下り信号の新たな送信タイミングを設定する手段とを備えることを特徴とする請求項１１記載の低出力基地局。
14. 前記推定された第一の送信信号の受信タイミングと、前記距離Ｌ１に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第一の送信信号の送信タイミングを推定し、
    前記距離Ｌ２に光速を乗算して算出される時間と、前記推定された第一の送信信号の送信タイミングとに基づき、第二の送信信号の受信タイミングを推定し、
    前記推定された第三の送信信号の送信タイミングと、前記距離Ｌ３に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第三の送信信号の受信タイミングを推定することを特徴とする請求項１２記載の低出力基地局。
15. 前記距離Ｌ４と前記距離Ｌ５との伝搬路差に光速を乗算して算出された時間に基づき、第五の送信信号の受信タイミングを推定し、
    前記距離Ｌ５に光速を乗算して算出された時間に基づき、前記第一の下り信号の第一の受信タイミングを推定し、
    前記下り信号の受信タイミングと前記距離Ｌ４に光速を乗算して算出される時間とに基づき、前記第二の下り信号の第二の受信タイミングを推定することを特徴とする請求項１３記載の低出力基地局。
16. 前記距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を記憶するメモリを備えることを特徴とする請求項１１記載の低出力基地局。
17. 前記高出力基地局との同期が確保されていない非同期モードと、
    前記受信タイミング差が所定の値以下となるように、前記低出力基地局の送信タイミングを変化させているキャリブレーションモードと、
    前記受信タイミング差が所定の値以下となり、前記低出力基地局の送信タイミングをロックする同期モードとを有し、
    前記モードを管理する状態管理手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の低出力基地局。

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