JPWO2014171242A1 - 基地局制御装置、無線通信システムおよび基地局 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の基地局１０（１０1，１０2，…）が同一時刻に同一周波数にて送信を行う無線通信システム５０において、各基地局１０に対して動作指示を行う基地局制御装置としての制御局４０であって、各基地局１０で検出された、移動局３０（３０1，３０2，…）からの受信信号の周波数オフセットを収集し、各基地局１０が位相回転させた後の各送信信号の周波数オフセットが同一となるよう、基地局１０が送信信号の位相を回転させる際の回転量である位相回転量を基地局１０ごとに決定する。

Description

本発明は、複数の基地局が移動局に対して同一時刻かつ同一周波数にて送信を行う無線通信システムに関する。

複数の基地局から同一時刻かつ同一周波数にて送信を行う無線通信システムでは、全基地局の送信周波数は同一である。ただし、実際には、各基地局の発振器の周波数誤差がそれぞれ異なるため、各基地局の送信周波数は、理想周波数からそれぞれ異なるオフセット（誤差）を持った周波数となる。したがって、移動局における受信信号は、周波数オフセットがそれぞれ異なる複数の信号が重畳されたものとなる。移動局において、受信波である周波数オフセットがそれぞれ異なる複数の信号が重畳された合成波に対して周波数オフセット補償を行うことは困難であり、移動局における受信特性が劣化する。

上記のような周波数オフセットをキャンセルするための発明が特許文献１で開示されている。特許文献１に記載の移動通信システムでは、基地局にて、移動局からの受信信号から周波数オフセットを検出し、検出した周波数オフセットに相当する位相の逆位相を時間領域の送信信号に複素乗算する、すなわち送信信号を位相回転させることで、送信信号の周波数制御を行っている。これにより、各基地局と移動局間の周波数オフセットをキャンセルすることができるため、複数の基地局から同一周波数にて移動局に送信を行う場合、移動局の受信波は周波数オフセットが０の信号が重畳された合成波となり、移動局における受信特性の劣化を抑圧することができる。

特許第４６９９８４３号公報

しかしながら、特許文献１の発明は、基地局が複数の移動局に対して同一時刻に同一周波数にて送信を行う無線通信システムには適用することができない。

特許文献１に記載の発明では、上述の基地局における送信信号位相回転量は、各移動局の送信信号に対して異なる値を用いている。すなわち、周波数オフセットをキャンセルする処理は、個別チャネルに対して行われる。そのため、基地局が複数の移動局に対して同一時刻かつ同一周波数にて送信を行う場合、基地局は、上述したような、移動局ごとに異なる位相回転量を用いた送信信号の位相回転を行うことができない。そのため、移動局における受信信号は、周波数オフセットがそれぞれ異なる複数基地局からの信号が重畳されたものとなる。したがって、移動局において、周波数オフセット補償を行うことは困難となり、移動局における受信特性が劣化する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の基地局が複数の移動局に対して同一時刻に同一周波数にて送信を行う無線通信システムにおいて、基地局間の発振器周波数誤差に起因する移動局の受信特性劣化を抑圧可能にする基地局制御装置、無線通信システムおよび基地局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、本発明は、複数の基地局が同一時刻に同一周波数にて送信を行う無線通信システムにおいて、各基地局に対して動作指示を行う基地局制御装置であって、各基地局で検出された、移動局からの受信信号の周波数オフセットを収集し、各基地局が位相回転させた後の各送信信号の周波数オフセットが同一となるよう、基地局が送信信号の位相を回転させる際の回転量である位相回転量を基地局ごとに決定することを特徴とする。

本発明によれば、複数の基地局から同一時刻に同一周波数にて送信した信号が、同じ周波数オフセットを有する複数の信号が重畳された合成波として移動局に到達するようになるので、移動局において周波数オフセット補償が可能となり、移動局の受信特性を改善することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、本発明にかかる無線通信システムにおける動作を説明するための図である。 図３は、送信位相回転量の算出結果を示す図である。 図４は、本発明にかかる無線通信システムにおける動作を説明するための図である。 図５は、送信位相回転量の算出結果を示す図である。 図６は、送信位相回転量の算出結果を示す図である。

以下に、本発明にかかる基地局制御装置、無線通信システムおよび基地局の実施の形態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、本発明にかかる無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム５０は、移動局３０_j（ｊは整数）と無線通信を行う複数の基地局１０_i（ｉは整数）と、各基地局１０_iに対して送信信号の周波数調整量を個別に指示する制御局４０とを含んで構成されている。各基地局１０_iは時刻同期が取れているものとする。なお、図１では制御局４０と複数の基地局１０_iが有線にて接続されているものとしているが、有線接続以外としても構わない。

複数の基地局１０_iは複数の移動局３０_jに対して、同一時刻に同一周波数にて送信を行う。また、基地局１０_iは複数の移動局３０_jからの無線信号を受信し、受信信号から周波数オフセット（受信信号の理想周波数と実際の周波数の誤差）を検出する。ここで、基地局１０_iは移動局３０_jごとに周波数オフセットの検出が可能であるとする。基地局１０_iは検出した移動局３０_jごとの周波数オフセット値、または、検出した周波数オフセット値に対応する位相量を制御局４０に通知する。なお、基地局１０_iの設置間隔は等間隔とし、移動局３０_jは基地局の設置方向に沿って移動するものとする。また、基地局１０_iのアンテナと移動局３０_jのアンテナはすべて指向性アンテナとし、一方向にのみ電波の送受信を行うものとする。

本発明にかかる基地局制御装置としての制御局４０は、基地局１０_iから通知される、移動局３０_jごとの周波数オフセット値、または、周波数オフセット値に対応する位相量と、移動局３０_jの位置情報から、基地局１０_iの送信信号に付加する位相回転量を算出し、基地局１０_iに通知する。このとき、制御局４０は、任意の移動局３０_jと通信可能なすべての基地局１０_iの周波数誤差が等しくなるよう、基地局１０_iの送信信号に付加する位相回転量を決定する。なお、制御局４０において、移動局３０_jの位置情報は既知とする。また、制御局４０における位相回転量算出方法は後述する。

基地局１０_iは、制御局４０から通知される位相回転量を送信信号に付加して、移動局３０_jへ送信する。すなわち、時刻ｔにおける基地局１０_iの位相回転前ベースバンド送信信号をｓ_i（ｔ）、制御局４０から基地局１０_iに通知される位相回転量をθ_i（ｔ）とすると、基地局１０_iの位相回転後ベースバンド送信信号ｘ_i（ｔ）は次式（１）のように、ｓ_i（ｔ）とｅｘｐ（ｊθ_i（ｔ））との複素乗算として表現できる。

次に、制御局４０における位相回転量（基地局１０_iが送信信号に付加する位相回転量、以下、送信位相回転量と称する）の算出方法について詳しく説明する。ここでは、説明の簡単化のため、基地局間に存在する移動局の数は最大で１とする。また、基地局１０_iおよび移動局３０_jともに、通信可能距離は基地局間距離の３倍とし、基地局１０_iは移動局３０_jの移動方向に、移動局３０_jは移動局３０_jの移動方向とは反対方向に、それぞれアンテナの最大利得方向を向ける。ここで、基地局１０_iのインデックスｉは、移動局の移動方向に沿って１ずつ増加させる。また、基地局１０_iと基地局１０_i+1の間の基地局間エリアを基地局間エリア２０_iとし、基地局間エリア２０_iに存在する移動局を移動局３０_iとする。すなわち、移動局３０_jは、基地局１０_j、１０_j-1および１０_j-2と通信可能とする。

一例として、図２に示した構成の無線通信システムにおいて、ｊ≧ｍである基地局間エリア２０_jに移動局３０_jが存在する場合の位相回転量算出方法を説明する。ここでは、制御局４０が、基地局１０_i（ｉ≧ｍ−２）の周波数誤差を移動局３０_mの周波数誤差に合わせるように、基地局１０_iの送信位相回転量を決定する動作について説明する。

上述したように、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mは、移動局３０_mと通信可能である。まず、制御局４０は、移動局３０_mからの受信信号より検出する周波数オフセットをキャンセルするように、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信位相回転量を決定する。すなわち、制御局４０は、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信位相回転量を、移動局３０_mからの受信信号より、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mが検出した周波数オフセット値に対応する位相の逆位相となるように設定する。これにより、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信周波数誤差は等しくなる。続いて、制御局４０は、基地局１０_i（ｉ＞ｍ）の送信周波数誤差が基地局１０_mの送信周波数誤差と等しくなるように、基地局１０_iの送信位相回転量をｉ＝ｍ＋１から順次算出する。以下、詳細な説明を行う。

ここで、基地局１０_iにおける発振器の周波数誤差をｅ_BSi、移動局３０_jにおける発振器の周波数誤差をｅ_MSjとおく。また、移動局３０_jの移動に伴い発生するドップラーシフトをｆｄ_jとおく。なお、移動局アンテナは指向性アンテナであるため、移動局３０_jの移動に伴うドップラー広がりは無視できるほど小さく、各基地局１０_iで観測されるドップラーシフトｆｄ_jはすべて等しいものとする。したがって、各基地局１０_iの送信周波数の理想値をｆ１とすると、基地局１０_iの送信周波数はｆ１＋ｅ_BSiと表すことができる。基地局１０_iにおいて移動局３０_jからの受信信号より検出される周波数オフセット値をｆｅｓｔ_i,jとすると、ｆｅｓｔ_i,j＝ｅ_BSi−ｅ_MSj＋ｆｄ_jとなる。また、制御局４０により算出する基地局１０_iの送信位相回転量の周波数表記をｆｒｏｔ_i、基地局１０_iの送信信号位相回転後の送信周波数誤差をｅ’_BSiとする。

基地局１０_m-2において、移動局３０_mからの受信信号より検出される周波数オフセット値ｆｅｓｔ_m-2,mは、上述したとおり、ｆｅｓｔ_m-2,m＝ｅ_BSm-2−ｅ_MSm＋ｆｄ_mとなる。そこで、まず、制御局４０は、基地局１０_m-2の送信位相回転量を、ｆｅｓｔ_m-2,mに対応する位相の逆位相、すなわち、ｆｒｏｔ_m-2＝−ｆｅｓｔ_m-2,m＝−（ｅ_BSm-2−ｅ_MSm＋ｆｄ_m）に対応する位相量とする。このとき、基地局１０_m-2における送信信号位相回転後の送信周波数誤差ｅ’_BSm-2は、ｅ’_BSm-2＝ｅ_BSm-2＋ｆｒｏｔ_m-2＝ｅ_BSm-2−（ｅ_BSm-2−ｅ_MSm＋ｆｄ_m）＝ｅ_MSm−ｆｄ_mとなる。

同様に、基地局１０_m-1における送信信号位相回転後の送信周波数誤差ｅ’_BSm-1は、ｅ’_BSm-1＝ｅ_BSm-1＋ｆｒｏｔ_m-1＝ｅ_BSm-1−（ｅ_BSm-1−ｅ_MSm＋ｆｄ_m）＝ｅ_MSm−ｆｄ_m、基地局１０_mにおける送信信号位相回転後の送信周波数誤差ｅ’_BSmは、ｅ’_BSm＝ｅ_BSm＋ｆｒｏｔ_m＝ｅ_BSm−（ｅ_BSm−ｅ_MSm＋ｆｄ_m）＝ｅ_MSm−ｆｄ_mとなり、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信信号位相回転後の送信周波数誤差は等しくなる（ｅ’_BSm-2＝ｅ’_BSm-1＝ｅ’_BSm）。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m+1の送信周波数誤差ｅ’_BSm+1が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m+1の送信位相回転量を決定する。図２の条件では、ｆｒｏｔ_m+1＝ｆｒｏｔ_m-1＋ｆｅｓｔ_m-1,m+1−ｆｅｓｔ_m+1,m+1とすることで、基地局１０_m+1の送信周波数誤差ｅ’_BSm+1をｅ’_BSm+1＝ｅ_BSm+1＋ｆｒｏｔ_m+1＝ｅ_MSm−ｆｄ_m＝ｅ’_BSmとすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m+1の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+1＝ｆｒｏｔ_m-1＋ｆｅｓｔ_m-1,m+1−ｆｅｓｔ_m+1,m+1に対応する位相量とすればよい。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m+2の送信周波数誤差ｅ’_BSm+2が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m+2の送信位相回転量を決定する。図２の条件では、ｆｒｏｔ_m+2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+2,m+2とすることで、基地局１０_m+2の送信周波数誤差ｅ’_BSm+2をｅ’_BSm+2＝ｅ_BSm+2＋ｆｒｏｔ_m+2＝ｅ_MSm−ｆｄ_m＝ｅ’_BSmとすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m+2の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+2,m+2に対応する位相量とすればよい。

以後、同様にして、制御局４０は、基地局１０_m+3の送信位相回転量、基地局１０_m+4の送信位相回転量、…を順次算出する。図３に示すように、制御局４０は、基地局１０_m+xの送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+x＝ｆｒｏｔ_m+x-2＋ｆｅｓｔ_m+x-2,m+x−ｆｅｓｔ_m+x,m+xに対応する位相量とすればよい。

また、他の例として、図４に示したケース、すなわち、ｊ≧ｍ（ｊは偶数）である基地局間エリア２０_jに、移動局３０_jが存在する場合の位相回転量算出方法を説明する。図２に示したケースと同様に、制御局４０が、基地局１０_i（ｉ≧ｍ−２）の周波数誤差を移動局３０_mの周波数誤差に合わせるように、基地局１０_iの送信位相回転量を決定する場合、基地局１０_iにおける周波数オフセット検出値ｆｅｓｔ_i,j、制御局４０により算出する基地局１０_iの送信位相回転量の周波数表記ｆｒｏｔ_iおよび基地局１０_iの送信信号位相回転後の送信周波数誤差ｅ’_BSiは、図５のようになる。以下、詳細について説明する。

上述したとおり、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mは、移動局３０_mと通信可能である。まず、図２の場合と同様に、制御局４０は、移動局３０_mからの受信信号より検出する周波数オフセットをキャンセルするように、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信位相回転量を決定する。すなわち、制御局４０は、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信位相回転量を、移動局３０_mからの受信信号より、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mにおいて検出する周波数オフセット値に対応する位相の逆位相となるように設定する。これにより、基地局１０_m-2、１０_m-1および１０_mの送信周波数誤差は等しくなる。続いて、制御局４０は、基地局１０_i（ｉ＞ｍ）の送信周波数誤差が基地局１０_mの送信周波数誤差に等しくなるように、基地局１０_iの送信位相回転量をｉ＝ｍ＋１から順次算出する。以下、詳細な説明を行う。

基地局１０_m-2，１０_m-1，１０_mの送信位相回転量算出方法は、上述した図２の場合と同様であるため、説明を省略する。

基地局１０_m-2，１０_m-1，１０_mの送信位相回転量算出に続いて、制御局４０は、基地局１０_m+1の送信周波数誤差ｅ’_BSm+1が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m+1の送信位相回転量を決定する。図４のケースでは、ｆｒｏｔ_m+1＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+1,m+2とすることで、基地局１０_m+1の送信周波数誤差ｅ’_BSm+1をｅ’_BSm+1＝ｅ_BSm+1＋ｆｒｏｔ_m+1＝ｅ_MSm−ｆｄ_m＝ｅ’_BSmとすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m+1の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+1＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+1,m+2に対応する位相量とすればよい。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m+2の送信周波数誤差ｅ’_BSm+2が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m+2の送信位相回転量を決定する。図４の条件では、ｆｒｏｔ_m+2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+2,m+2とすることで、基地局１０_m+2の送信周波数誤差ｅ’_BSm+2をｅ’_BSm+2＝ｅ_BSm+2＋ｆｒｏｔ_m+2＝ｅ_MSm−ｆｄ_m＝ｅ’_BSmとすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m+2の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+2,m+2に対応する位相量とすればよい。

以後、同様にして、制御局４０は、基地局１０_m+3の送信位相回転量、基地局１０_m+4の送信位相回転量、…を順次算出する。図５に示すように、制御局４０は、基地局１０_m+xの送信位相回転量を、ｘが奇数の場合は、ｆｒｏｔ_m+x＝ｆｒｏｔ_m+x-1＋ｆｅｓｔ_m+x-1,m+x+1−ｆｅｓｔ_m+x,m+x+1に対応する位相量、ｘが偶数の場合は、ｆｒｏｔ_m+x＝ｆｒｏｔ_m+x-2＋ｆｅｓｔ_m+x-2,m+x−ｆｅｓｔ_m+x,m+xに対応する位相量とすればよい。

以上のように、本実施の形態の無線通信システムにおいては、ある移動局の周波数誤差を基準として、複数基地局の送信周波数誤差がそれぞれ等しくなるように、制御局が各基地局の送信周波数を調整することとした。これにより、複数の基地局から同一時刻に同一周波数にて送信した信号は、周波数オフセットが等しい複数の信号が重畳された合成波として移動局に到達する。そのため、移動局において周波数オフセット補償が可能となり、移動局の受信特性を改善させることができる。

なお、以上の例では、ｊ≧ｍである基地局間エリア２０_jに移動局３０_jが存在し、ｊ＜ｍである基地局間エリア２０_jに移動局３０_jが存在しない場合を例として、移動局３０_mの周波数誤差に各基地局の送信周波数誤差を合わせる方法について説明したが、これに限る必要はなく、基準とする移動局はどのように選択してもよい。例えば、ｊ≦ｍである基地局間エリア２０_jに移動局３０_jが存在し、ｊ＞ｍにおける基地局間エリア２０_jに移動局３０_jが存在しない場合に、移動局３０_mの周波数誤差に各基地局の送信周波数誤差を合わせるようにしても、上述した場合と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態１では、１つの移動局の周波数誤差に各基地局の送信周波数誤差を合わせる例について説明したが、これに限る必要はなく、複数の移動局の周波数誤差の重み付け加算値に各基地局の送信周波数誤差を合わせるようにしてもよい。図２の場合を例にとり説明する。

図２において、制御局４０が、移動局３０_m、３０_m+1および３０_m+2の周波数誤差の重み付け加算値に、各基地局の送信周波数誤差を合わせる例について説明する。まず、制御局４０は、基地局１０_mにおいて移動局３０_m、３０_m+1および３０_m+2からの受信信号より検出する周波数オフセットをキャンセルするように、基地局１０_mの送信位相回転量を決定する。ａ，ｂ，ｃをａ＋ｂ＋ｃ＝１．０を満たす０以上の数とすると、制御局４０は、図６に示すように、基地局１０_mの送信位相回転量をｆｒｏｔ_m＝−ａ×ｆｅｓｔ_m,m−ｂ×ｆｅｓｔ_m,m+1−ｃ×ｆｅｓｔ_m,m+2に対応する位相量とする。このとき、基地局１０_mにおける送信信号位相回転後の送信周波数誤差ｅ’_BSmは、ｅ’_BSm＝ｅ_BSm＋ｆｒｏｔ_m＝ａ×（ｅ_MSm−ｆｄ_m）＋ｂ×（ｅ_MSm+1−ｆｄ_m+1）＋ｃ×（ｅ_MSm+2−ｆｄ_m+2）となる。なお、ａ＝１，ｂ＝０，ｃ＝０とすると、上述した、移動局３０_mの周波数誤差に各基地局の送信周波数を合わせる例と同じになる。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m-1の送信周波数誤差ｅ’_BSm-1が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m-1の送信位相回転量を決定する。この例では、ｆｒｏｔ_m-1＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m−ｆｅｓｔ_m-1,mとすることで、基地局１０_m-1の送信周波数誤差ｅ’_BSm-1をｅ’_BSm-1＝ｅ_BSm-1＋ｆｒｏｔ_m-1＝ａ×（ｅ_MSm−ｆｄ_m）＋ｂ×（ｅ_MSm+1−ｆｄ_m+1）＋ｃ×（ｅ_MSm+2−ｆｄ_m+2）＝ｅ’_BSmのように、基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmと等しくすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m-1の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m-1＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m−ｆｅｓｔ_m-1,mに対応する位相量とすればよい。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m-2の送信周波数誤差ｅ’_BSm-2が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m-2の送信位相回転量を決定する。この例では、ｆｒｏｔ_m-2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m−ｆｅｓｔ_m-2,mとすることで、基地局１０_m-2の送信周波数誤差ｅ’_BSm-2をｅ’_BSm-2＝ｅ_BSm-2＋ｆｒｏｔ_m-2＝ａ×（ｅ_MSm−ｆｄ_m）＋ｂ×（ｅ_MSm+1−ｆｄ_m+1）＋ｃ×（ｅ_MSm+2−ｆｄ_m+2）＝ｅ’_BSmのように、基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmと等しくすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m-2の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m-2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m−ｆｅｓｔ_m-2,mに対応する位相量とすればよい。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m+1の送信周波数誤差ｅ’_BSm+1が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m+1の送信位相回転量を決定する。この例では、ｆｒｏｔ_m+1＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+1−ｆｅｓｔ_m+1,m+1とすることで、基地局１０_m+1の送信周波数誤差ｅ’_BSm+1をｅ’_BSm+1＝ｅ_BSm+1＋ｆｒｏｔ_m+1＝ａ×（ｅ_MSm−ｆｄ_m）＋ｂ×（ｅ_MSm+1−ｆｄ_m+1）＋ｃ×（ｅ_MSm+2−ｆｄ_m+2）＝ｅ’_BSmのように、基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmと等しくすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m+1の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+1＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+1−ｆｅｓｔ_m+1,m+1に対応する位相量とすればよい。

続いて、制御局４０は、基地局１０_m+2の送信周波数誤差ｅ’_BSm+2が基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmに等しくなるように、基地局１０_m+2の送信位相回転量を決定する。この例では、ｆｒｏｔ_m+2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+2,m+2とすることで、基地局１０_m+2の送信周波数誤差ｅ’_BSm+2をｅ’_BSm+2＝ｅ_BSm+2＋ｆｒｏｔ_m+2＝ａ×（ｅ_MSm−ｆｄ_m）＋ｂ×（ｅ_MSm+1−ｆｄ_m+1）＋ｃ×（ｅ_MSm+2−ｆｄ_m+2）＝ｅ’_BSmのように、基地局１０_mの送信周波数誤差ｅ’_BSmと等しくすることができる。したがって、制御局４０は、基地局１０_m+2の送信位相回転量を、ｆｒｏｔ_m+2＝ｆｒｏｔ_m＋ｆｅｓｔ_m,m+2−ｆｅｓｔ_m+2,m+2に対応する位相量とすればよい。

以後、同様にして、制御局４０は、基地局１０_m+3の送信位相回転量、基地局１０_m+4の送信位相回転量、…を順次算出する。図６に示すように、制御局４０は、基地局１０_m+xの送信位相回転量を、ｘが奇数の場合は、ｆｒｏｔ_m+x＝ｆｒｏｔ_m+x-1＋ｆｅｓｔ_m+x-1,m+x−ｆｅｓｔ_m+x,m+xに対応する位相量、ｘが偶数の場合は、ｆｒｏｔ_m+x＝ｆｒｏｔ_m+x-2＋ｆｅｓｔ_m+x-2,m+x−ｆｅｓｔ_m+x,m+xに対応する位相量とすればよい。

以上のように、複数移動局の周波数誤差の重み付け加算値を基準としても、複数基地局の送信周波数誤差がそれぞれ等しくなるように、制御局は各基地局の送信周波数を調整することができる。これにより、実施の形態１の無線通信システムと同様に、複数の基地局から同一時刻に同一周波数にて送信した信号は、周波数オフセットが等しい複数の信号が重畳された合成波として移動局に到達し、移動局では周波数オフセット補償が可能となる。すなわち、移動局の受信特性を改善させることができる。

なお、各実施の形態では、基地局１０_iおよび移動局３０_jの通信可能距離（送信信号の到達範囲）が基地局間距離の３倍の場合の例について説明したが、これに限る必要はなく、どのような通信可能距離でも本発明を適用でき、上述の例と同様の効果を得ることができる。

また、各実施の形態では、説明を簡単化するために、基地局１０_iの設置間隔を等間隔として説明したが、これに限る必要はなく、どのような設置間隔でも本発明を適用でき、上述の例と同様の効果を得ることができる。

また、各実施の形態では、基地局１０_iおよび移動局３０_jのアンテナを指向性アンテナとし、一方向にのみ電波を送受信するものとして説明したが、これに限る必要はなく、複数方向に電波を送受信しても本発明を適用でき、上述の例と同様の効果を得ることができる。

また、各実施の形態では、基地局間に存在する移動局の数を最大１として説明したが、これに限る必要はなく、基地局間に複数の移動局が存在しても本発明を適用でき、上述の例と同様の効果を得ることができる。

また、各実施の形態では、制御局４０は、各基地局１０_iが検出した周波数オフセットの瞬時値を使用するものとして説明したが、これに限る必要はなく、時間的に連続または近接する複数の周波数オフセット検出値を平均化することで、上述の例と同様またはそれ以上の効果を得ることができる。また、制御局にて移動局３０_jの移動速度を推定可能な場合、移動局３０_jが一定速度で移動している場合の周波数オフセット検出値のみを平均化することで、上述した平均化精度を向上させることができ、上述の例以上に移動局の受信特性を改善させることができる。なお、上記一定速度は、必ずしも一定速度である必要はなく、移動局３０_jの移動によって生じる最大ドップラーシフトの差が、移動局３０_jで復調可能な残留周波数オフセット以下となる速度差があってもよい。

以上のように、本発明は、同一時刻に同一周波数で送信を行う複数の基地局を備えた無線通信システムにおいて各基地局が送信する信号の周波数の調整量を決定する制御局（基地局制御装置）として有用である。

１０₁〜１０₃，１０_m-2〜１０_m+3 基地局、２０₁，２０₂，２０_m-2〜２０_m+2 基地局間エリア、３０₁，３０₂，３０_m〜３０_m+2 移動局、４０ 制御局、５０ 無線通信システム。

次に、制御局４０における位相回転量（基地局１０_iが送信信号に付加する位相回転量、以下、送信位相回転量と称する）の算出方法について詳しく説明する。ここでは、説明の簡単化のため、基地局間に存在する移動局の数は最大で１とする。また、基地局１０_iおよび移動局３０_jともに、通信可能距離は基地局間距離の３倍とし、基地局１０_iは移動局３０_jの移動方向に、移動局３０_jは移動局３０_jの移動方向とは反対方向に、それぞれアンテナの最大利得方向を向ける。ここで、基地局１０_iのインデックスｉは、移動局３０ _j の移動方向に沿って１ずつ増加させる。また、基地局１０_iと基地局１０_i+1の間の基地局間エリアを基地局間エリア２０_iとし、基地局間エリア２０_iに存在する移動局を移動局３０_iとする。すなわち、移動局３０_jは、基地局１０_j、１０_j-1および１０_j-2と通信可能とする。

図２において、制御局４０が、移動局３０_m、３０_m+1および３０_m+2の周波数誤差の重み付け加算値に、各基地局の送信周波数誤差を合わせる例について説明する。まず、制御局４０は、基地局１０_mにおいて移動局３０_m、３０_m+1および３０_m+2からの受信信号より検出する周波数オフセットをキャンセルするように、基地局１０_mの送信位相回転量を決定する。ａ，ｂ，ｃをａ＋ｂ＋ｃ＝１．０を満たす０以上の数とすると、制御局４０は、図６に示すように、基地局１０_mの送信位相回転量をｆｒｏｔ_m＝−ａ×ｆｅｓｔ_m,m−ｂ×ｆｅｓｔ_m,m+1−ｃ×ｆｅｓｔ_m,m+2に対応する位相量とする。このとき、基地局１０_mにおける送信信号位相回転後の送信周波数誤差ｅ’_BSmは、ｅ’_BSm＝ｅ_BSm＋ｆｒｏｔ_m＝ａ×（ｅ_MSm−ｆｄ_m）＋ｂ×（ｅ_MSm+1−ｆｄ_m+1）＋ｃ×（ｅ_MSm+2−ｆｄ_m+2）となる。なお、ａ＝１，ｂ＝０，ｃ＝０とすると、上述した、移動局３０_mの周波数誤差に各基地局の送信周波数誤差を合わせる例と同じになる。

Claims (7)

1. 複数の基地局が同一時刻に同一周波数にて送信を行う無線通信システムにおいて、各基地局に対して動作指示を行う基地局制御装置であって、
   各基地局で検出された、移動局からの受信信号の周波数オフセットを収集し、基地局が送信信号の位相を回転させる際の回転量である位相回転量を基地局ごとに決定することを特徴とする基地局制御装置。
2. 各基地局が位相回転させた後の各送信信号の周波数オフセットが同一となるよう、前記位相回転量を決定することを特徴とする請求項１に記載の基地局制御装置。
3. 所定の複数の移動局と通信中の基地局が検出した各移動局からの受信信号の周波数オフセットを取得して重み付け加算し、加算結果を基準として、前記位相回転量を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局制御装置。
4. 前記基地局と移動局の位置関係に基づいて選択した決定方法を使用して前記位相回転量を決定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の基地局制御装置。
5. 同一時刻に同一周波数にて送信を行う複数の基地局、および基地局を制御する制御局を含んだ無線通信システムであって、
   前記複数の基地局の各々は、移動局からの受信信号に基づいて周波数オフセットを検出して前記制御局へ通知し、
   前記制御局は、前記基地局から通知された周波数オフセットより、無線通信システムを構成している各基地局が送信信号の位相を回転させる際の回転量である位相回転量を基地局ごとに決定することを特徴とする無線通信システム。
6. 各基地局が位相回転させた後の各送信信号の周波数オフセットが同一となるよう、前記位相回転量を決定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 同一時刻に同一周波数にて送信を行う複数の基地局、および各基地局が送信した信号の周波数オフセットが同一となるよう基地局を制御する制御局を含んだ無線通信システムにおける前記基地局であって、
   通信中の移動局からの受信信号に基づいて周波数オフセットを検出する周波数オフセット検出手段と、
   システム内の各基地局が送信信号の位相を回転させる際の回転量である位相回転量を前記制御局が基地局ごとに決定する際に使用する情報として、前記周波数オフセット検出手段が検出した周波数オフセットを前記制御局へ通知する周波数オフセット通知手段と、
   を備えることを特徴とする基地局。

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