JPWO2017002269A1 - 基地局、中継機、移動体通信システムおよび遅延補正方法 - Google Patents

Abstract

複数の中継機と接続する基地局１であって、各々が１つの中継機と接続して通信を行う送受信部１１ａ〜１１ｄを複数の中継機と同数備え、送受信部１１ａ〜１１ｄは、下り伝送フレームを生成するフレーム生成部１１２と、上り伝送フレームを検出するフレーム終端部１１６と、自送受信部と自送受信部が接続する中継機との通信で発生する遅延を測定し、自送受信部が接続する中継機と端末との通信で発生する遅延の情報、および基地局と端末との通信で許容される遅延時間の情報を取得し、情報を保持する遅延測定部１１３と、遅延測定部１１３が保持する遅延情報を用いて下り遅延補正時間を算出し、下り伝送フレームに格納される無線データを遅延させる下り遅延補正部１１１と、遅延測定部１１３が保持する遅延情報を用いて上り遅延補正時間を算出し、上り伝送フレームに格納されていた無線データを遅延させる上り遅延補正部１１７と、を備える。

Description

本発明は、移動する端末と無線通信を行う基地局、中継機、移動体通信システムおよび遅延補正方法に関する。

従来、線路上を移動する列車または道路上を移動する自動車などの移動体と地上設備との間でデータ通信を行うシステムでは、移動体が高速で移動している場合、安定した通信ができないという問題があった。１つの無線基地局の通信エリアが小さいため、移動体では、高速で移動すると１つの通信エリアの滞在時間が短くなってハンドオーバーが頻繁に発生し、実質的な通信時間が減少するためである。

この対策として、特許文献１では、１台の基地局が光ファイバを介して移動体の移動経路に沿って設置された複数の子局へ同じ信号を送信し、複数の子局が同じ無線信号を放射することにより、複数の子局によって形成される複数の通信エリアが移動経路に沿って形成される１つの通信エリアとなるよう動作する技術が開示されている。これにより、１台の基地局がカバーできる通信エリアを拡大することができる。各子局の通信エリアの重なる場所で移動体が信号を送信した場合、基地局では、子局と基地局を結ぶ光ファイバ長に差異があると各子局からの信号の伝搬遅延時間が異なって互いの信号が干渉する。この対策として、特許文献１では、各子局から基地局までの伝搬遅延時間を均一にするために光ファイバ長を調整し、伝搬遅延時間差を減少させる遅延補正器を設けている。

特開２００５−１９１９０５号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、光ファイバ長の調整により伝搬遅延を均一にしているが、光ファイバの伝達遅延時間が約５ｎｓ／ｍであるため、１シンボルのデータ幅が１０ｎｓの通信、例えば、２値変調のケースでは１００Ｍｂｐｓに相当する通信の場合、±２ｍの精度で光ファイバ長を調整する必要がある。基地局は必ずしも通信エリアの近傍に置かれるとは限らないため、１０ｋｍを超える光ファイバを使用することも考えられる。そのため、光ファイバの全長に対して０．０２％の高い精度の調整が必要になる、という問題があった。また、上記従来の技術によれば、光ファイバによって光信号の伝搬遅延を均一にしているが、子局と移動体との間の無線通信区間での無線信号の伝搬遅延を考慮していない。そのため、干渉波の影響を回避できない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の中継機と光ファイバを介して接続する場合に、各中継機との間の光ファイバの長さを高精度で揃えることなく、各中継機を経由した端末との通信において伝搬遅延を均一にし、かつ、干渉波の影響を回避可能な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、本発明の基地局は、端末の移動経路に沿って配置され端末と無線通信を行う複数の中継機と接続し、中継機経由で端末と通信を行う基地局である。基地局は、各々が１つの中継機と接続して通信を行う送受信部を複数の中継機と同数備える。各送受信部は、中継機へ送信する下り伝送フレームを生成するフレーム生成部を備える。また、各送受信部は、中継機から送信された上り伝送フレームを検出するフレーム終端部を備える。また、各送受信部は、自送受信部と自送受信部が接続する中継機との通信で発生する遅延を測定し、自送受信部が接続する中継機と前記端末との通信で発生する遅延の情報、および基地局と端末との通信で許容される遅延時間の情報を取得し、取得した情報を保持する遅延測定部を備える。また、各送受信部は、遅延測定部が保持する遅延情報を用いて下り遅延補正時間を算出し、下り遅延補正時間を用いて下り伝送フレームに格納される無線データを遅延させる下り遅延補正部を備える。また、各送受信部は、遅延測定部が保持する遅延情報を用いて上り遅延補正時間を算出し、上り遅延補正時間を用いて上り伝送フレームに格納されていた無線データを遅延させる上り遅延補正部を備えることを特徴とする。

本発明にかかる基地局は、複数の中継機と光ファイバを介して接続する場合に、各中継機との間の光ファイバの長さを高精度で揃えることなく、各中継機を経由した端末との通信において伝搬遅延を均一にし、かつ、干渉波の影響を回避できるという効果を奏する。

移動体通信システムの構成例を示す図 基地局の構成例を示すブロック図 中継機の構成例を示すブロック図 基地局の遅延補正処理を示すフローチャート 基地局が中継機との間の往復遅延時間を算出する方法を示す図 送受信部のフレーム生成部の動作を示すフローチャート 中継機のフレーム終端部の動作を示すフローチャート 中継機のフレーム生成部の動作を示すフローチャート 送受信部のフレーム終端部の動作を示すフローチャート 遅延測定部が下り片方向遅延時間および上り片方向遅延時間を算出する動作を示すフローチャート 遅延測定部が無線伝搬遅延時間差を算出する動作を示すフローチャート 遅延測定部が指定下り遅延時間および指定上り遅延時間の情報を取得する動作を示すフローチャート 基地局の送受信部の下り遅延補正処理および端末が無線信号を受信するまでの無線データ信号のタイミングチャートを示す図 基地局の送受信部の下り遅延補正部による下り遅延補正処理の動作を示すフローチャート 基地局の送受信部の上り遅延補正処理および基地局の選択部が無線データを受信するまでの無線データのタイミングチャート 基地局の送受信部の上り遅延補正部による上り遅延補正処理の動作を示すフローチャート 基地局の送受信部の下り遅延補正部、フレーム生成部、遅延測定部、フレーム終端部、および上り遅延補正部を実現する処理回路の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる基地局、中継機、移動体通信システムおよび遅延補正方法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．
図１は、本発明の実施の形態にかかる移動体通信システム７の構成例を示す図である。移動体通信システム７は、親局である基地局１と、子局である中継機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、を備える。基地局１は、光ファイバ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを介して、中継機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと接続している。基地局１は、光ファイバ３ａ〜３ｄおよび中継機２ａ〜２ｄを介して移動体である端末４と通信を行う。端末４の移動経路に沿って配置された中継機２ａ〜２ｄは、基地局１と端末４との間の通信を中継する。中継機２ａ〜２ｄは、基地局１とは光ファイバ３ａ〜３ｄを介して光通信を行い、端末４とは無線通信を行う。移動体通信システム７において、端末４は、線路上を移動する列車または道路上を移動する自動車など、予め既知の移動経路上を移動する。

中継機２ａは、通信エリア５ａの範囲で端末４と通信を行う。中継機２ｂは、通信エリア５ｂの範囲で端末４と通信を行う。中継機２ｃは、通信エリア５ｃの範囲で端末４と通信を行う。中継機２ｄは、通信エリア５ｄの範囲で端末４と通信を行う。干渉エリア６ａｂは、通信エリア５ａおよび通信エリア５ｂが重なる範囲であり、中継機２ａ，２ｂが端末４と通信を行うことができるエリアである。干渉エリア６ｂｃは、通信エリア５ｂおよび通信エリア５ｃが重なる範囲であり、中継機２ｂ，２ｃが端末４と通信を行うことができるエリアである。干渉エリア６ｃｄは、通信エリア５ｃおよび通信エリア５ｄが重なる範囲であり、中継機２ｃ，２ｄが端末４と通信を行うことができるエリアである。移動体通信システム７は、複数の中継機２ａ〜２ｄを用いることで、端末４に対して線形の広い通信エリアを提供することができる。

図１において、中継機２ａ〜２ｄはアンテナ２５を含む。以降の説明において、中継機２ａ〜２ｄを区別しないときは中継機２と称し、光ファイバ３ａ〜３ｄを区別しないときは光ファイバ３と称し、通信エリア５ａ〜５ｄを区別しないときは通信エリア５と称し、干渉エリア６ａｂ，６ｂｃ，６ｃｄを区別しないときは、干渉エリア６と称する。

図２は、本実施の形態にかかる基地局１の構成例を示すブロック図である。基地局１は、送受信部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、変調部１２と、復調部１３と、選択部１４と、を備える。また、送受信部１１ａ〜１１ｄは、各々、下り遅延補正部１１１と、フレーム生成部１１２と、遅延測定部１１３と、Ｅ／Ｏ（Electrical to Optical）部１１４と、Ｏ／Ｅ（Optical to Electrical）部１１５と、フレーム終端部１１６と、上り遅延補正部１１７と、を備える。図２では省略しているが、送受信部１１ｂ〜１１ｄは、送受信部１１ａと同様の構成を備えているものとする。基地局１は、中継機２ａ〜２ｄと同数の送受信部１１ａ〜１１ｄを備える。送受信部１１ａ〜１１ｄは、各々１つの中継機２と接続している。具体的に、送受信部１１ａは光ファイバ３ａを介して中継機２ａと接続し、送受信部１１ｂは光ファイバ３ｂを介して中継機２ｂと接続し、送受信部１１ｃは光ファイバ３ｃを介して中継機２ｃと接続し、送受信部１１ｄは光ファイバ３ｄを介して中継機２ｄと接続する。以降の説明において、送受信部１１ａ〜１１ｄを区別しないときは送受信部１１と称する。各送受信部１１および各中継機２は、１対１で対応して接続している。

変調部１２は、デジタル化された無線データを生成して送受信部１１ａ〜１１ｄへ出力する。復調部１３は、選択部１４から入力された無線データを復調する。変調部１２および復調部１３は、例えば、モデムによって構成される。

選択部１４は、送受信部１１ａ〜１１ｄから入力された無線データを復調部１３へ出力する。選択部１４は、送受信部１１ａ〜１１ｄのうち複数の送受信部１１から無線データが入力された場合、１つの無線データを選択して出力してもよいし、複数の無線データを合成して出力してもよい。選択部１４は、例えば、スイッチ回路または合成回路などによって構成される。

送受信部１１ａ〜１１ｄは、変調部１２から入力された無線データに下り遅延補正処理を行い、無線データを含む伝送フレームを電気信号から光信号に変換し、光ファイバ３ａ〜３ｄを介して中継機２ａ〜２ｄへ送信する。また、送受信部１１ａ〜１１ｄは、光ファイバ３ａ〜３ｄを介して中継機２ａ〜２ｄから受信した光信号を電気信号に変換し、検出した伝送フレームから抽出した無線データに上り遅延補正処理を行って選択部１４へ出力する。

下り遅延補正部１１１は、変調部１２から入力された無線データに下り遅延補正処理を行ってフレーム生成部１１２へ出力する。下り遅延補正部１１１は、遅延測定部１１３が保持する遅延情報を用いて下り遅延補正時間を算出し、下り遅延補正時間を用いて、下りＲｏＦ（Radio on Fiber）フレームに格納される無線データを遅延させる。下りＲｏＦフレームは、通信経路の一部に光ファイバを用いた無線通信で使用される下り伝送フレームである。詳細な動作については後述する。

フレーム生成部１１２は、中継機２へ送信する下りＲｏＦフレームを生成し、Ｅ／Ｏ部１１４へ出力する。下りＲｏＦフレームは、同期パターン、ヘッダ、およびペイロードから構成される。フレーム生成部１１２は、下り遅延補正部１１１から無線データが入力されていた場合、下りＲｏＦフレームのペイロードに無線データを格納する。

遅延測定部１１３は、送受信部１１から下りＲｏＦフレームを送信してから、中継機２から上りＲｏＦフレームを受信するまでの往復遅延時間ＲＴＴ（Round Trip Time）を測定する。上りＲｏＦフレームは、通信経路の一部に光ファイバを用いた無線通信で使用される上り伝送フレームである。遅延測定部１１３は、送受信部１１と送受信部１１が接続する中継機２との通信で発生する遅延を測定することで、送受信部１１と送受信部１１が接続する中継機２との通信で発生する遅延の情報を取得し、また、送受信部１１が接続する中継機２と端末４との通信で発生する遅延の情報、および基地局１と端末４との通信で許容される遅延時間の情報を取得し、取得した情報を保持する。詳細な動作については後述する。

Ｅ／Ｏ部１１４は、フレーム生成部１１２から入力された電気信号の下りＲｏＦフレームを光信号に変換し、中継機２へ送信する。Ｅ／Ｏ部１１４は、例えば、電気光変換回路によって構成される。

Ｏ／Ｅ部１１５は、中継機２から受信した光信号を電気信号に変換し、フレーム終端部１１６へ出力する。Ｏ／Ｅ部１１５は、例えば、光電気変換回路によって構成される。

フレーム終端部１１６は、電気信号から同期パターンを検出することによって上りＲｏＦフレームを検出する。また、フレーム終端部１１６は、上りＲｏＦフレームのヘッダを確認し、上りＲｏＦフレームのペイロードに無線データが格納されていた場合は無線データを抽出し、上り遅延補正部１１７へ出力する。

上り遅延補正部１１７は、フレーム終端部１１６から入力された無線データに上り遅延補正処理を行って選択部１４へ出力する。上り遅延補正部１１７は、遅延測定部１１３が保持する遅延情報を用いて上り遅延補正時間を算出し、上り遅延補正時間を用いて上りＲｏＦフレームに格納されていた無線データを遅延させる。詳細な動作については後述する。

図３は、本実施の形態にかかる中継機２ａの構成例を示すブロック図である。中継機２ａ〜２ｄは同様の構成のため、中継機２ａを例にして説明する。中継機２ａは、Ｏ／Ｅ部２１と、フレーム終端部２２と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）部２３と、ＲＦ（Radio Frequency）送信フロントエンド２４と、アンテナ２５と、ＲＦ受信フロントエンド２６と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）部２７と、フレーム生成部２８と、Ｅ／Ｏ部２９と、を備える。

Ｏ／Ｅ部２１は、基地局１から受信した光信号を電気信号に変換し、フレーム終端部２２へ出力する。Ｏ／Ｅ部２１は、例えば、光電気変換回路によって構成される。

フレーム終端部２２は、電気信号から同期パターンを検出することによって下りＲｏＦフレームを検出する。また、フレーム終端部２２は、下りＲｏＦフレームのヘッダを確認し、下りＲｏＦフレームのペイロードに無線データが含まれていた場合は無線データを抽出してＤ／Ａ部２３へ出力する。また、フレーム終端部２２は、基地局１から送信された下りＲｏＦフレームの同期パターンを検出したタイミングをフレーム生成部２８へ通知する。

Ｄ／Ａ部２３は、デジタル信号の無線データをアナログ信号の無線データに変換する。Ｄ／Ａ部２３は、例えば、デジタルアナログ変換回路によって構成される。

ＲＦ送信フロントエンド２４は、アナログ信号の無線データに対して符号化および変調などの処理を行って、無線データの無線通信区間における信号である無線信号を生成し、アンテナ２５経由で通信エリアへ無線信号を放射する。ＲＦ送信フロントエンド２４は、例えば、無線信号送信用のインタフェースカードによって構成される。

アンテナ２５は、端末４との間で無線信号を送受信する。アンテナ２５は、例えば、指向性を有するアンテナ素子によって構成される。

ＲＦ受信フロントエンド２６は、アンテナ２５経由で受信した無線信号に対して復調および復号などの処理を行って得られた無線データを、Ａ／Ｄ部２７へ出力する。ＲＦ受信フロントエンド２６は、例えば、無線信号受信用のインタフェースカードによって構成される。

Ａ／Ｄ部２７は、アナログ信号の無線データをデジタル信号の無線データに変換する。Ａ／Ｄ部２７は、例えば、アナログデジタル変換回路によって構成される。

フレーム生成部２８は、同期パターン、ヘッダ、およびペイロードから構成される上りＲｏＦフレームを生成し、Ｅ／Ｏ部２９へ出力する。フレーム生成部２８は、Ａ／Ｄ部２７から無線データが入力されていた場合、上りＲｏＦフレームのペイロードに無線データを格納する。また、フレーム生成部２８は、フレーム終端部２２から通知されたタイミングで上りＲｏＦフレームを生成する。

Ｅ／Ｏ部２９は、フレーム生成部２８から入力された電気信号の上りＲｏＦフレームを光信号に変換し、基地局１へ送信する。Ｅ／Ｏ部２９は、例えば、電気光変換回路によって構成される。

つづいて、基地局１における、中継機２ａ〜２ｄへ無線データを送信する際の下り遅延補正処理、および中継機２ａ〜２ｄから無線データを受信した際の上り遅延補正処理について説明する。図４は、本実施の形態にかかる基地局１の遅延補正処理を示すフローチャートである。まず、基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの各遅延測定部１１３が、下り遅延補正処理および上り遅延補正処理において、中継機２ａ〜２ｄへ送信する無線データに対する下り遅延補正時間ＤＴａ〜ＤＴｄ、および中継機２ａ〜２ｄから受信した無線データに対する上り遅延補正時間ＵＴａ〜ＵＴｄを算出するために必要な遅延情報を取得する（ステップＳ１）。

下り遅延補正時間ＤＴａ〜ＤＴｄおよび上り遅延補正時間ＵＴａ〜ＵＴｄの算出に必要な遅延情報とは、下り片方向遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄ、上り片方向遅延時間ＵＬａ〜ＵＬｄ、無線伝搬遅延時間差、指定下り遅延時間Ｄｄｎ、および指定上り遅延時間Ｄｕｐである。下り片方向遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄは、送受信部１１ａ〜１１ｄから中継機２ａ〜２ｄへの下り方向の通信で発生する遅延時間である。上り片方向遅延時間ＵＬａ〜ＵＬｄは、中継機２ａ〜２ｄから送受信部１１ａ〜１１ｄへの上り方向の通信で発生する遅延時間である。無線伝搬遅延時間差は、ある中継機２から端末４へ無線信号を送信したときの無線伝搬遅延時間と基準となる中継機２から端末４へ無線信号を送信したときの無線伝搬遅延時間との差分である。指定下り遅延時間Ｄｄｎは、基地局１から端末４への下り方向の通信で許容される時間である。指定上り遅延時間Ｄｕｐは、端末４から基地局１への上り方向の通信で許容される時間である。

まず、図４のフローチャートに示すステップＳ１の処理において、基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの遅延測定部１１３が、下り片方向遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄおよび上り片方向遅延時間ＵＬａ〜ＵＬｄを算出するために必要な、中継機２ａ〜２ｄとの間の往復遅延時間ＲＴＴａ〜ＲＴＴｄを測定する動作について説明する。一例として、基地局１の送受信部１１ａの遅延測定部１１３が、送受信部１１ａと送受信部１１ａに接続する中継機２ａとの間の往復遅延時間ＲＴＴａを測定する場合について説明する。なお、送受信部１１ｂ〜１１ｄの遅延測定部１１３は、同様の方法で中継機２ｂ〜２ｄとの間の往復遅延時間ＲＴＴｂ〜ＲＴＴｄを測定することとする。図５は、本実施の形態にかかる基地局１が中継機２ａとの間の往復遅延時間ＲＴＴａを算出する方法を示す図である。

基地局１の送受信部１１ａにおいて、フレーム生成部１１２は、下りＲｏＦフレームを生成する。フレーム生成部１１２は、図５に示すように、先頭に位置する既知のビット配列の同期パターンと、制御信号を格納するヘッダと、無線データを格納するペイロードと、から構成される下りＲｏＦフレームを生成する。フレーム生成部１１２は、ここではペイロードには有効な無線データを含めない。図６は、本実施の形態にかかる送受信部１１ａのフレーム生成部１１２の動作を示すフローチャートである。フレーム生成部１１２は、下りＲｏＦフレームを生成すると（ステップＳ１１）、生成した下りＲｏＦフレームの同期パターンの先頭のタイミングを遅延測定部１１３へ通知する（ステップＳ１２）。遅延測定部１１３は、フレーム生成部１１２から通知されたタイミングを記憶する。フレーム生成部１１２は、生成した下りＲｏＦフレームをＥ／Ｏ部１１４へ出力する。Ｅ／Ｏ部１１４は、フレーム生成部１１２で生成された下りＲｏＦフレームを光信号に変換して光ファイバ３ａを介して中継機２ａへ送信する。

中継機２ａでは、図５に示すように、基地局１より送信されてから光ファイバ３ａによる伝搬遅延分遅れて、光信号の下りＲｏＦフレームを受信する。中継機２ａにおいて、Ｏ／Ｅ部２１は、光ファイバ３ａを介して基地局１から受信した光信号を電気信号に変換し、フレーム終端部２２へ出力する。図７は、本実施の形態にかかる中継機２ａのフレーム終端部２２の動作を示すフローチャートである。フレーム終端部２２は、電気信号から既知のビット配列の同期パターンを検出することによって、同期パターンを先頭とする下りＲｏＦフレームを検出する（ステップＳ２１）。フレーム終端部２２は、下りＲｏＦフレームの同期パターンを検出したタイミングをフレーム生成部２８へ通知する（ステップＳ２２）。図８は、本実施の形態にかかる中継機２ａのフレーム生成部２８の動作を示すフローチャートである。フレーム生成部２８は、フレーム終端部２２から下りＲｏＦフレームの同期パターンの検出タイミングの通知を受ける（ステップＳ３１）。フレーム生成部２８は、下りＲｏＦフレームの同期パターンの検出タイミングに合わせて、通知された検出タイミングを先頭とし、先頭に位置する既知のビット配列の同期パターンと、制御信号を格納するヘッダと、無線データを格納するペイロードと、から構成される上りＲｏＦフレームを生成し（ステップＳ３２）、Ｅ／Ｏ部２９へ出力する。Ｅ／Ｏ部２９は、フレーム生成部２８で生成された上りＲｏＦフレームを光信号に変換して光ファイバ３ａを介して基地局１へ送信する。

基地局１では、図５に示すように、中継機２ａより送信されてから光ファイバ３ａによる伝搬遅延分遅れて、光信号の上りＲｏＦフレームを受信する。基地局１の送受信部１１ａにおいて、Ｏ／Ｅ部１１５は、光ファイバ３ａを介して中継機２ａから受信した光信号を電気信号に変換し、フレーム終端部１１６へ出力する。図９は、本実施の形態にかかる送受信部１１ａのフレーム終端部１１６の動作を示すフローチャートである。フレーム終端部１１６は、電気信号から既知のビット配列の同期パターンを検出することによって、同期パターンを先頭とする上りＲｏＦフレームを検出する（ステップＳ４１）。フレーム終端部１１６は、上りＲｏＦフレームの同期パターンを検出したタイミングを遅延測定部１１３へ通知する（ステップＳ４２）。

図１０は、本実施の形態にかかる遅延測定部１１３が下り片方向遅延時間ＤＬおよび上り片方向遅延時間ＵＬを算出する動作を示すフローチャートである。遅延測定部１１３は、フレーム生成部１１２から下りＲｏＦフレームの同期パターンの先頭タイミングの通知を受け（ステップＳ５１）、フレーム終端部１１６から上りＲｏＦフレームの同期パターンの検出タイミングの通知を受ける（ステップＳ５２）。遅延測定部１１３は、上りＲｏＦフレームの同期パターンの検出タイミングと下りＲｏＦフレームの同期パターンの先頭タイミングとの差分から、送受信部１１ａと送受信部１１ａに接続する中継機２ａとの間の往復遅延時間ＲＴＴａを算出する（ステップＳ５３）。また、遅延測定部１１３は、求めた往復遅延時間ＲＴＴａから、基地局１から中継機２ａへ送信する無線データの遅延時間である下り片方向遅延時間ＤＬａを算出し（ステップＳ５４）、中継機２ａから基地局１へ送信する無線データの遅延時間である上り片方向遅延時間ＵＬａを算出する（ステップＳ５５）。なお、「往復遅延時間ＲＴＴａ＝下り片方向遅延時間ＤＬａ＋上り片方向遅延時間ＵＬａ」となる。

遅延測定部１１３は、例えば、光ファイバ３ａが２つの芯線で構成され、基地局１と中継機２ａが用いる光波長が等しい場合、下り片方向遅延時間ＤＬａおよび上り片方向遅延時間ＵＬａは往復遅延時間ＲＴＴａの１／２として算出することができる。

また、遅延測定部１１３は、例えば、光ファイバ３ａが１つの芯線で構成され、基地局１の送信波長と中継機２ａの送信波長を異ならせてＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）カプラを用いて波長多重して伝送する場合、ＩＴＵ（International Telecommunication Union）−Ｔ Ｇ．９８４．３のＦｉｇｕｒｅ ＶＩＩ．１に示すように、上りおよび下りの波長によって異なる伝搬遅延を加味した値を往復遅延時間ＲＴＴａに乗算して、下り片方向遅延時間ＤＬａおよび上り片方向遅延時間ＵＬａを算出することができる。上りおよび下りの波長によって異なる伝搬遅延を加味した値とは、１／２に近い値である。

同様に、基地局１では、送受信部１１ｂの遅延測定部１１３が、送受信部１１ｂと中継機２ｂとの間の往復遅延時間ＲＴＴｂを算出し、下り片方向遅延時間ＤＬｂおよび上り片方向遅延時間ＵＬｂを算出する。また、送受信部１１ｃの遅延測定部１１３が、送受信部１１ｃと中継機２ｃとの間の往復遅延時間ＲＴＴｃを算出し、下り片方向遅延時間ＤＬｃおよび上り片方向遅延時間ＵＬｃを算出する。また、送受信部１１ｄの遅延測定部１１３が、送受信部１１ｄと中継機２ｄとの間の往復遅延時間ＲＴＴｄを算出し、下り片方向遅延時間ＤＬｄおよび上り片方向遅延時間ＵＬｄを算出する。

つぎに、図４のフローチャートに示すステップＳ１の処理において、基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの各遅延測定部１１３が、無線伝搬遅延時間差を算出する動作について説明する。図１１は、本実施の形態にかかる遅延測定部１１３が無線伝搬遅延時間差を算出する動作を示すフローチャートである。ここでは、送受信部１１ｂの遅延測定部１１３が、図１において、中継機２ａを基準とした中継機２ｂの無線伝搬遅延時間差Ｄｂａを算出する動作について説明する。無線伝搬遅延時間差Ｄｂａは、送受信部１１ｂが接続する中継機２ｂから端末４への無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機２ａから端末４への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である。送受信部１１ｂの遅延測定部１１３は、移動体通信システム７の運用者などからの情報の入力を受け付けて中継機２ａおよび中継機２ｂの位置情報を取得する（ステップＳ６１）。

また、送受信部１１ｂの遅延測定部１１３は、例えば、端末４が中継機２ａの通信エリア５ａと中継機２ｂの通信エリア５ｂの干渉エリア６ａｂの中心にいる場合を想定し、干渉エリア６ａｂの中心の位置情報を取得する。送受信部１１ｂの遅延測定部１１３は、干渉エリア６ａｂの中心の位置情報について、移動体通信システム７の運用者などからの情報の入力を受け付けて取得してもよいし、中継機２ａ，２ｂの位置情報および端末４の移動経路の情報に基づいて算出してもよい。送受信部１１ｂの遅延測定部１１３は、中継機２ａ，２ｂの位置情報および干渉エリア６ａｂの中心位置の情報を用いて、中継機２ａと干渉エリア６ａｂの中心位置との距離Ｌａｂａおよび中継機２ｂと干渉エリア６ａｂの中心位置との距離Ｌａｂｂを算出する（ステップＳ６２）。

端末４が干渉エリア６ａｂの中心にいる場合、中継機２ａを基準とすると、中継機２ａから送信された無線信号が端末４に到達するまで伝搬時間と、中継機２ｂから送信された無線信号が端末４に到達するまで伝搬時間との差分である無線伝搬遅延時間差Ｄｂａは、式（１）によって表すことができる。ただし、ｃは空気中での光の速度である。なお、無線伝搬遅延時間Ｄｂａは正負いずれの符号も取り得る。送受信部１１ｂの遅延測定部１１３は、式（１）より無線伝搬遅延時間差Ｄｂａを算出する（ステップＳ６３）。

Ｄｂａ＝（Ｌａｂｂ−Ｌａｂａ）／ｃ …（１）

同様に、基地局１の送受信部１１ｃの遅延測定部１１３は、中継機２ｂ，２ｃなどの位置情報を取得すると、中継機２ｂの通信エリア５ｂと中継機２ｃの通信エリア５ｃの干渉エリア６ｂｃの中心の端末４に対する中継機２ｂ，２ｃとの距離Ｌｂｃｂ，Ｌｂｃｃを算出し、中継機２ｂを基準とした中継機２ｃの無線伝搬遅延時間差Ｄｃｂを算出する。また、基地局１の送受信部１１ｄの遅延測定部１１３は、中継機２ｃ，２ｄなどの位置情報を取得すると、中継機２ｃの通信エリア５ｃと中継機２ｄの通信エリア５ｄの干渉エリア６ｃｄの中心の端末４に対する中継機２ｃ，２ｄとの距離Ｌｃｄｃ，Ｌｃｄｄを算出し、中継機２ｃを基準とした中継機２ｄの無線伝搬遅延時間差Ｄｄｃを算出する。なお、干渉エリア６は隣接しない中継機２の影響すなわち干渉を受けないため、無線伝搬遅延時間Ｄｂａ，Ｄｃｂ，Ｄｄｃに相関関係は無い。

ここで、中継機２ａ〜２ｄが、指向性の高いンテナ２５を用いて端末４と通信を行う、具体的に図１の例では、左方向に高い指向性を有するアンテナ２５を用いて端末４と通信を行う場合、無線伝搬遅延時間差は、通信エリア５に沿った中継機２同士の距離情報から求めることも可能である。この場合、中継機２ａを基準として、前述の式（１）を用いて無線伝搬遅延時間差Ｄｂａ，Ｄｃａ，Ｄｄａを算出することができる。「Ｄｃａ＝Ｄｃｂ＋Ｄｂａ」となり、「Ｄｄａ＝Ｄｄｃ＋Ｄｃｂ＋Ｄｂａ」となる。すなわち、送受信部１１ａ〜１１ｄの遅延測定部１１３は、各々の送受信部１１が接続する中継機２および基準となる中継機２の位置情報を用いて、各々の送受信部１１が接続する中継機２から端末４への無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機２から端末４への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差を算出することができる。具体的に、送受信部１１ｄの遅延測定部１１３は、送受信部１１ｄが接続する中継機２ｄおよび基準となる中継機２ａの位置情報を用いて、送受信部１１ｄが接続する中継機２ｄから端末４への無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機２ａから端末４への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差Ｄｄａを算出することができる。

なお、移動体通信システム７では、中継機２ａ〜２ｄが設置されると各中継機２の位置関係および距離は変化しない。そのため、各無線伝搬遅延時間差の情報については、基地局１で算出せず、移動体通信システム７の運用者が中継機２ａ〜２ｄを設置した段階で各無線伝搬遅延時間差を算出し、算出した各無線伝搬遅延時間差の情報を各送受信部１１ａ〜１１ｄの遅延補正部１１３に設定してもよい。移動体通信システム７の運用者が各無線伝搬遅延時間差を算出する場合でも、算出には前述の式（１）を用いる。

つぎに、図４のフローチャートに示すステップＳ１の処理において、基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの各遅延測定部１１３が、指定下り遅延時間Ｄｄｎおよび指定上り遅延時間Ｄｕｐの情報を取得する。図１２は、本実施の形態にかかる遅延測定部１１３が指定下り遅延時間Ｄｄｎおよび指定上り遅延時間Ｄｕｐの情報を取得する動作を示すフローチャートである。基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの各遅延測定部１１３は、移動体通信システム７の運用者などの設定により、移動体通信システム７の下り方向の通信において許容される指定下り遅延時間Ｄｄｎの情報を取得し（ステップＳ７１）、移動体通信システム７の上り方向の通信において許容される指定上り遅延時間Ｄｕｐの情報を取得する（ステップＳ７２）。指定下り遅延時間Ｄｄｎは、例えば、移動体通信システム７において許容される下り方向の最大遅延時間とすることができるが、これに限定されるものではない。また、指定上り遅延時間Ｄｕｐは、例えば、移動体通信システム７において許容される上り方向の最大遅延時間とすることができるが、これに限定されるものではない。

以上の説明により基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの各遅延測定部１１３では、図４に示すステップＳ１の処理が完了する。

図４のフローチャートの説明に戻る。基地局１は、ステップＳ１の処理で取得された遅延情報を用いて、下り方向および上り方向の通信で使用する遅延補正時間を算出して遅延補正処理を行う。まず、下り方向の通信における下り遅延補正処理について説明する。

基地局１は、端末４へ中継機２ａ〜２ｄ経由で無線データを送信する際の下り方向における下り遅延補正時間ＤＴａ〜ＤＴｄを算出する（ステップＳ２）。

基地局１では、ステップＳ１の処理で取得された指定下り遅延時間Ｄｄｎ、無線伝搬遅延時間差Ｄｄｃ，Ｄｃｂ，Ｄｂａ、および下り片方向遅延時間ＤＬａ〜ＤＬｄを用いて、下り遅延補正時間ＤＴａ〜ＤＴｄを算出する。

具体的に、基地局１の送受信部１１ａの下り遅延補正部１１１は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定下り遅延時間Ｄｄｎ、および下り片方向遅延時間ＤＬａを用いて、式（２）より中継機２ａへ送信する無線データに対する下り遅延補正時間ＤＴａを算出する。

ＤＴａ＝Ｄｄｎ−ＤＬａ …（２）

また、基地局１の送受信部１１ｂの下り遅延補正部１１１は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定下り遅延時間Ｄｄｎ、無線伝搬遅延時間差Ｄｂａ、および下り片方向遅延時間ＤＬｂを用いて、式（３）より中継機２ｂへ送信する無線データに対する下り遅延補正時間ＤＴｂを算出する。

ＤＴｂ＝Ｄｄｎ−ＤＬｂ−Ｄｂａ …（３）

また、基地局１の送受信部１１ｃの下り遅延補正部１１１は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定下り遅延時間Ｄｄｎ、無線伝搬遅延時間Ｄｃｂ，Ｄｂａ、および下り片方向遅延時間ＤＬｃを用いて、式（４）より中継機２ｃへ送信する無線データに対する下り遅延補正時間ＤＴｃを算出する。なお、式（４）については式（４´）のように表すことができる。

ＤＴｃ＝Ｄｄｎ−ＤＬｃ−Ｄｃｂ−Ｄｂａ …（４）
ＤＴｃ＝Ｄｄｎ−ＤＬｃ−Ｄｃａ …（４´）

また、基地局１の送受信部１１ｄの下り遅延補正部１１１は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定下り遅延時間Ｄｄｎ、無線伝搬遅延時間差Ｄｄｃ，Ｄｃｂ，Ｄｂａ、および下り片方向遅延時間ＤＬｄを用いて、式（５）より中継機２ｄへ送信する無線データに対する下り遅延補正時間ＤＴｄを算出する。なお、式（５）については式（５´）のように表すことができる。

ＤＴｄ＝Ｄｄｎ−ＤＬｄ−Ｄｄｃ−Ｄｃｂ−Ｄｂａ …（５）
ＤＴｄ＝Ｄｄｎ−ＤＬｄ−Ｄｄａ …（５´）

具体的に、基地局１が端末４へ無線データを送信する場合の送受信部１１における下り遅延補正処理について説明する。図１３は、本実施の形態にかかる基地局１の送受信部１１ａ，１１ｂの下り遅延補正処理および端末４が無線信号を受信するまでの無線データのタイミングチャートを示す図である。ここでは、基地局１の送受信部１１ａ，１１ｂ、中継機２ａ，２ｂ、および端末４の動作を中心に説明する。

まず、基地局１の変調部１２が、端末４宛てにデジタル化された無線データを生成し、送受信部１１ａ〜１１ｄに同じ無線データを配信する。

送受信部１１ａにおいて、下り遅延補正部１１１は、変調部１２から受信した無線データに、式（２）より算出した下り遅延補正時間ＤＴａの遅延を加算する下り遅延補正処理を行う（ステップＳ３）。下り遅延補正部１１１は、無線データを、下り遅延補正時間ＤＴａだけ遅延させてフレーム生成部１１２へ出力する。フレーム生成部１１２は、下り遅延補正部１１１で下り遅延補正処理された無線データを下りＲｏＦフレームのペイロードに格納し、ペイロードの格納位置の情報を含む制御信号をヘッダに格納して出力する。Ｅ／Ｏ部１１３は、下りＲｏＦフレームを光信号に変換して光ファイバ３ａを介して中継機２ａへ送信する。

同様に、送受信部１１ｂにおいて、下り遅延補正部１１１は、変調部１２から受信した無線データに、式（３）より算出した下り遅延補正時間ＤＴｂの遅延を加算する下り遅延補正処理を行う（ステップＳ３）。下り遅延補正部１１１は、無線データを、下り遅延補正時間ＤＴｂだけ遅延させてフレーム生成部１１２へ出力する。フレーム生成部１１２は、遅延補正部１１１で下り遅延補正処理された無線データを下りＲｏＦフレームのペイロードに格納し、ペイロードの格納位置の情報を含む制御信号をヘッダに格納して出力する。Ｅ／Ｏ部１１３は、下りＲｏＦフレームを光信号に変換して光ファイバ３ｂを介して中継機２ｂへ送信する。

基地局１は、送受信部１１ａ，１１ｂから、遅延補正時間が異なる無線データを長さの異なる光ファイバ３ａ，３ｂを介して送信する。

中継機２ａは、送受信部１１ａの送信タイミングから下り片方向遅延時間ＤＬａだけ遅延された下りＲｏＦフレーム、すなわち、送受信部１１ａの下り遅延補正部１１１で下り遅延補正処理された下り片方向遅延時間ＤＬａの遅延が相殺された下りＲｏＦフレームを受信する。中継機２ａのＯ／Ｅ部２１は、受信した光信号を電気信号に変換する。フレーム終端部２２は、電気信号から同期パターンを検出することによって下りＲｏＦフレームを検出し、ヘッダに格納された制御情報に基づいて無線データを抽出する。Ｄ／Ａ部２３は、デジタル信号の無線データをアナログ信号の無線データに変換する。ＲＦ送信フロントエンド２４は、アナログ信号の無線データに符号化および変調などの処理を行って無線信号を生成し、アンテナ２５から無線信号を放射する。

また、中継機２ｂは、送受信部１１ｂの送信タイミングから下り片方向遅延時間ＤＬｂだけ遅延された下りＲｏＦフレーム、すなわち、送受信部１１ｂの下り遅延補正部１１１で下り遅延補正処理された下り片方向遅延時間ＤＬｂの遅延が相殺された下りＲｏＦフレームを受信する。中継機２ｂのＯ／Ｅ部２１は、受信した光信号を電気信号に変換する。フレーム終端部２２は、電気信号から同期パターンを検出することによって下りＲｏＦフレームを検出し、ヘッダに格納された制御情報に基づいて無線データを抽出する。Ｄ／Ａ部２３は、デジタル信号の無線データをアナログ信号の無線データに変換する。ＲＦ送信フロントエンド２４は、アナログ信号の無線データに符号化および変調などの処理を行って無線信号を生成し、アンテナ２５から無線信号を放射する。

中継機２ａおよび中継機２ｂが無線信号を放射するタイミングは、図１３では、正の値である無線伝搬遅延時間Ｄｂａの分だけ中継機２ａよりも中継機２ｂの方が早くなっている。

ここで、端末４が中継機２ａと中継機２ｂとの干渉エリア６ａｂの中心にいる場合、端末４から中継機２ａのアンテナ２５との伝送距離および端末４から中継機２ｂのアンテナ２５との伝搬距離に差がある。しかしながら、中継機２ｂが、端末４への中継機２ａ，２ｂの距離の差を考慮して算出された無線伝搬遅延時間Ｄｂａだけタイミングを早めて無線信号を放射している。そのため、中継機２ｂが放射した無線信号が無線通信区間（２ｂ→４）を経由して端末４に到着するタイミングは、中継機２ａが放射した無線信号が無線通信区間（２ａ→４）を経由して端末４に到着するタイミングと等しくなる。なお、無線通信区間（２ｂ→４）は中継機２ｂから端末４までの無線通信区間を示し、無線通信区間（２ａ→４）は中継機２ａから端末４までの無線通信区間を示すものとする。また、中継機２ａおよび中継機２ｂのアンテナ２５が指向性の高いアンテナの場合、端末４では、干渉エリア６ａｂの中心から外れていても無線通信区間の伝搬距離の差は変わらないため、中継機２ａおよび中継機２ｂから無線信号が到着するタイミングは等しくなる。

端末４が中継機２ｂと中継機２ｃとの干渉エリア６ｂｃ、または中継機２ｃと中継機２ｄとの干渉エリア６ｃｄにいる場合も同様である。基地局１において、送受信部１１ｂの下り遅延補正部１１１が下り遅延補正時間ＤＴｂを加算して下り遅延補正処理を行い、送受信部１１ｃの下り遅延補正部１１１が下り遅延補正時間ＤＴｃを加算して下り遅延補正処理を行い、送受信部１１ｄの下り遅延補正部１１１が下り遅延補正時間ＤＴｄを加算して下り遅延補正処理する。その結果、端末４では、隣接中継機２からの無線信号の到着タイミングは等しくなる。具体的に、端末４には、基地局１の変調部１２が配信してから「指定下り遅延時間Ｄｄｎ＋無線通信区間（２ｂ→４）の伝搬時間」経過後に隣接中継機２から遅延が揃った状態で無線信号が到着する。

なお、実際には、中継機２ａ〜２ｄのアンテナ２５と端末４との距離は最も近くても０にはならない。そのため、無線伝搬遅延時間を算出する際には、端末４と中継機２のアンテナ２５の最短距離も考慮する必要がある。この場合、例えば、前述の指定下り遅延時間Ｄｄｎの値を変更するなどによって対応することが可能である。

図１４は、本実施の形態の基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１による下り遅延補正処理の動作を示すフローチャートである。下り遅延補正部１１１は、遅延測定部１１３が保持する遅延情報を取得すると（ステップＳ８１）、取得した遅延情報を用いて下り遅延補正時間を算出し（ステップＳ８２）、無線データを下り遅延補正時間だけ遅延させる下り遅延補正処理を行う（ステップＳ８３）。

図４のフローチャートの説明に戻る。つぎに、上り方向の通信における上り遅延補正処理について説明する。

基地局１は、端末４から中継機２ａ〜２ｄ経由で無線データを受信した際の上り方向における上り遅延補正時間ＵＴａ〜ＵＴｄを算出する（ステップＳ４）。

基地局１では、ステップＳ１の処理で取得された指定上り遅延時間Ｄｕｐ、無線伝搬遅延時間差Ｄｄｃ，Ｄｃｂ，Ｄｂａ、および上り片方向遅延時間ＵＬａ〜ＵＬｄを用いて、上り遅延補正時間ＵＴａ〜ＵＴｄを算出する。

具体的に、基地局１の送受信部１１ａの上り遅延補正部１１７は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定上り遅延時間Ｄｕｐ、および上り片方向遅延時間ＵＬａを用いて、式（６）より選択部１４へ出力する無線データに対する上り遅延補正時間ＵＴａを算出する。

ＵＴａ＝Ｄｕｐ−ＵＬａ …（６）

また、基地局１の送受信部１１ｂの上り遅延補正部１１７は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定上り遅延時間Ｄｕｐ、無線伝搬遅延時間差Ｄｂａ、および上り片方向遅延時間ＵＬｂを用いて、式（７）より選択部１４へ出力する無線データに対する上り遅延補正時間ＵＴｂを算出する。

ＵＴｂ＝Ｄｕｐ−ＵＬｂ−Ｄｂａ …（７）

また、基地局１の送受信部１１ｃの上り遅延補正部１１７は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定上り遅延時間Ｄｕｐ、無線伝搬遅延時間Ｄｃｂ，Ｄｂａ、および上り片方向遅延時間ＵＬｃを用いて、式（８）より選択部１４へ出力する無線データに対する上り遅延補正時間ＵＴｃを算出する。なお、式（８）については式（８´）のように表すことができる。

ＵＴｃ＝Ｄｕｐ−ＵＬｃ−Ｄｃｂ−Ｄｂａ …（８）
ＵＴｃ＝Ｄｕｐ−ＵＬｃ−Ｄｃａ …（８´）

また、基地局１の送受信部１１ｄの上り遅延補正部１１７は、遅延測定部１１３において保持する前述のステップＳ１の処理で取得された遅延情報、すなわち、指定上り遅延時間Ｄｕｐ、無線伝搬遅延時間差Ｄｄｃ，Ｄｃｂ，Ｄｂａ、および上り片方向遅延時間ＵＬｄを用いて、式（９）より選択部１４へ出力する無線データに対する上り遅延補正時間ＵＴｄを算出する。なお、式（９）については式（９´）のように表すことができる。

ＵＴｄ＝Ｄｕｐ−ＵＬｄ−Ｄｄｃ−Ｄｃｂ−Ｄｂａ …（９）
ＵＴｄ＝Ｄｕｐ−ＵＬｄ−Ｄｄａ …（９´）

具体的に、基地局１が端末４から無線データを受信する場合の送受信部１１における上り遅延補正処理について説明する。図１５は、本実施の形態にかかる基地局１の送受信部１１ａ，１１ｂの上り遅延補正処理および基地局１の選択部１４が無線データを受信するまでの無線データのタイミングチャートを示す図である。ここでは、端末４が中継機２ａ，２ｂへ無線信号を送信したときの基地局１の送受信部１１ａ，１１ｂ、中継機２ａ，２ｂ、および端末４の動作を中心に説明する。

まず、端末４が、基地局１宛ての無線信号を中継機２ａ，２ｂへ送信する。中継機２ａおよび中継機２ｂは、ともに端末４の送信タイミングから遅延して無線信号を受信する。図１５では、端末４が送信した無線信号が無線通信区間（４→２ａ）を経由して中継機２ａに到着するタイミングは、端末４が送信した無線信号が無線通信区間（４→２ｂ）を経由して中継機２ｂに到着するタイミングよりも、端末４への中継機２ａ，２ｂの距離の差を考慮して算出された正の値である無線伝搬遅延時間Ｄｂａの分だけ早い。なお、無線通信区間（４→２ａ）は端末４から中継機２ａまでの無線通信区間を示し、無線通信区間（４→２ｂ）は端末４から中継機２ｂまでの無線通信区間を示すものとする。

中継機２ａにおいて、ＲＦ受信フロントエンド２６は、アンテナ２５で受信した無線信号に復調および復号などの処理を行って無線データを得る。Ａ／Ｄ部２７は、アナログ信号の無線データをデジタル信号の無線データに変換する。フレーム生成部２８は、デジタル信号の無線データを上りＲｏＦフレームのペイロードに格納し、ペイロードの格納位置の情報を含む制御信号をヘッダに格納して出力する。Ｅ／Ｏ部２９は、上りＲｏＦフレームを光信号に変換して光ファイバ３ａを介して基地局１へ送信する。

同様に、中継機２ｂにおいて、ＲＦ受信フロントエンド２６は、アンテナ２５で受信した無線信号に復調および復号などの処理を行って無線データを得る。Ａ／Ｄ部２７は、アナログ信号の無線データをデジタル信号の無線データに変換する。フレーム生成部２８は、デジタル信号の無線データを上りＲｏＦフレームのペイロードに格納し、ペイロードの格納位置の情報を含む制御信号をヘッダに格納して出力する。Ｅ／Ｏ部２９は、上りＲｏＦフレームを光信号に変換して光ファイバ３ｂを介して基地局１へ送信する。

基地局１の送受信部１１ａは、中継機２ａの送信タイミングから上り片方向遅延時間ＵＬａだけ遅延された上りＲｏＦフレームを受信する。基地局１の送受信部１１ａでは、Ｏ／Ｅ部１１５が、光ファイバ３ａから受信した光信号を電気信号に変換する。フレーム終端部１１６が、電気信号から同期パターンを検出することによって上りＲｏＦフレームを検出し、ヘッダに格納された制御情報に基づいて無線データを抽出する。そして、上り遅延補正部１１７は、抽出された無線データに式（６）より算出した上り遅延補正時間ＵＴａの遅延を加算する上り遅延補正処理を行う（ステップＳ５）。すなわち、上り遅延補正部１１７は、無線データを、上り遅延補正時間ＵＴａだけ遅延させて選択部１４へ出力する。

同様に、基地局１の送受信部１１ｂは、中継機２ｂの送信タイミングから上り片方向遅延時間ＵＬｂだけ遅延された上りＲｏＦフレームを受信する。基地局１の送受信部１１ｂでは、Ｏ／Ｅ部１１５が、光ファイバ３ａから受信した光信号を電気信号に変換する。フレーム終端部１１６が、電気信号から同期パターンを検出することによって上りＲｏＦフレームを検出し、ヘッダに格納された制御情報に基づいて無線データを抽出する。そして、上り遅延補正部１１７は、抽出された無線データに式（７）より算出した上り遅延補正時間ＵＴｂの遅延を加算する上り遅延補正処理を行う（ステップＳ５）。すなわち、上り遅延補正部１１７は、無線データを、上り遅延補正時間ＵＴｂだけ遅延させて選択部１４へ出力する。

このように、送受信部１１ａが無線データを上り遅延補正時間ＵＴａだけ遅延させて送信し、送受信部１１ｂが無線データを上り遅延補正時間ＵＴｂだけ遅延させて送信する。その結果、選択部１４では、送受信部１１ａから無線データが到着するタイミングおよび送受信部１１ｂから無線データが到着するタイミングは等しくなる。具体的に、選択部１４には、端末４が送信してから「無線通信区間（４→２ａ）の伝搬時間＋指定上り遅延時間Ｄｕｐ」経過後に送受信部１１ａ，１１ｂから遅延が揃った状態で無線データが到着する。

選択部１４は、例えば、４つの送受信部１１ａ〜１１ｄから無線データの入力を受けた場合、１つの無線データを選択して復調部１３へ出力してもよい。選択部１４は、出力する無線データを選択する方法として、例えば、送受信部１１ａ〜１１ｄから入力された無線データの受信電力を算出し、受信電力の強度が強い無線データを選択する。また、選択部１４は、送受信部１１ａ〜１１ｄから入力された４つの無線データを加算してもよいし、受信電力の強度が規定された閾値を超える無線データだけを使用して加算してもよい。通常、線形の通信エリアにおいて１つの端末４からの有効な無線データは、多くても２つの中継機２のみで受信される。基地局１では、前述の方法によって２つの中継機２からの無線データの遅延を揃えることができることから、選択部１４は、信号源が同じ無線データの受信電力の比較、または加算などを行うことができる。いずれの方法でも、基地局１では、選択部１４に無線データが入力された段階では、無線データの遅延が揃っていることから、２つの中継機２経由のマルチパスに起因する干渉は生じない。

なお、下り遅延補正処理および上り遅延補正処理の前に往復遅延時間ＲＴＴａ〜ＲＴＴｄを測定する方法について説明したが、上りの無線データまたは下りの無線データの伝送中であっても、基地局１の送受信部１１ａ〜１１ｄの各遅延測定部１１３では、往復遅延時間ＲＴＴａ〜ＲＴＴｄを常時測定できる。そのため、光ファイバ３ａ〜３ｄの温度変化に伴い伝搬遅延の変動が発生した場合でも、基地局１では、往復遅延時間ＲＴＴａ〜ＲＴＴｄを常時測定して更新することで、変動を吸収して遅延量を一定に保つことが可能である。

下り遅延補正処理の場合と同様、実際には、中継機２ａ〜２ｄのアンテナ２５と端末４との距離は最も近くても０にはならない。そのため、無線伝搬遅延時間を算出する際には、端末４と中継機２のアンテナ２５との最短距離も考慮する必要がある。この場合、例えば、前述の指定上り遅延時間Ｄｕｐの値を変更するなどによって対応することが可能である。

図１６は、本実施の形態にかかる基地局１の送受信部１１の上り遅延補正部１１７による上り遅延補正処理の動作を示すフローチャートである。上り遅延補正部１１７は、遅延測定部１１３が保持する遅延情報を取得すると（ステップＳ９１）、取得した遅延情報を用いて上り遅延補正時間を算出し（ステップＳ９２）、無線データを上り遅延補正時間だけ遅延させる上り遅延補正処理を行う（ステップＳ９３）。

つづいて、基地局１のハードウェア構成について説明する。前述のように、変調部１２および復調部１３はモデム、選択部１４はスイッチ回路または合成回路、送受信部１１のＥ／Ｏ部１１４は電気光変換回路、Ｏ／Ｅ部１１５は光電気変換回路によって構成することができる。図１７は、本実施の形態にかかる基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７を実現する処理回路９０の構成例を示す図である。処理回路９０は、メモリ９２に格納されたプログラムを実行するプロセッサ９１と、プロセッサ９１が実行するプログラムなどの情報を記憶するメモリ９２と、他の構成からデータなどが入力される入力インタフェース回路９３と、他の構成へデータなどを出力する出力インタフェース回路９４を備え、プロセッサ９１、メモリ９２、入力インタフェース回路９３、出力インタフェース回路９４がシステムバス９５で接続されている。

処理回路９０は、専用のハードウェアであってもよい。処理回路９０が専用のハードウェアである場合、処理回路９０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（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。各部の機能それぞれを処理回路９０で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路９０で実現してもよい。

基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７の機能は、処理回路９０により実現される。すなわち、基地局１は、下り遅延補正時間および上り遅延補正時間を算出するために必要な遅延情報を取得し、下り遅延補正時間および上り遅延補正時間を算出し、下り遅延補正処理および上り遅延補正処理を行うための処理回路９０を備える。処理回路９０において、メモリ９２に格納されるプログラムを実行するのは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、およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）などであってもよい。

基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７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。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、プロセッサ９１がメモリ９２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、基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７の機能を実現する。すなわち、基地局１は、処理回路９０により実行されるときに、下り遅延補正時間および上り遅延補正時間を算出するために必要な遅延情報を取得するステップ、下り遅延補正時間および上り遅延補正時間を算出するステップ、下り遅延補正処理および上り遅延補正処理を行うステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。また、これらのプログラムは、基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７の手順または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９２とは、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、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、およびＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などが該当する。

なお、下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７の各機能について、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。例えば、フレーム生成部１１２およびフレーム終端部１１６ついては専用のハードウェアとしての処理回路９０でその機能を実現し、下り遅延補正部１１１、遅延測定部１１３、および上り遅延補正部１１７については処理回路９０がメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

このように、処理回路９０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

基地局１の送受信部１１の下り遅延補正部１１１、フレーム生成部１１２、遅延測定部１１３、フレーム終端部１１６、および上り遅延補正部１１７の構成について説明したが、中継機２ａ〜２ｄのフレーム生成部２２およびフレーム終端部２８についても、図１７に示す処理回路９０により実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、基地局１において、各送受信部１１の遅延補正部１１３は、下り遅延補正時間ＤＴａ〜ＤＴｄおよび上り遅延補正時間ＵＴａ〜ＵＴｄの算出に必要な遅延情報を取得し、下り遅延補正部１１１は、遅延補正部１１３で取得された遅延情報を用いて下り遅延補正時間ＤＴａ〜ＤＴｄを算出して下り遅延補正処理を行い、上り遅延補正部１１７は、遅延補正部１１３で取得された遅延情報を用いて上り遅延補正時間ＵＴａ〜ＵＴｄを算出して上り遅延補正処理を行うこととした。これにより、基地局１では、基地局１から端末４へ送信する下り方向の無線データについて、複数の中継機２が端末４へ無線データである無線信号を送信する場合に、各中継機２から送信された無線信号が端末４に到着するタイミングを揃えることができ、また、端末４から基地局１へ送信する上り方向の無線信号について、複数の中継機２が端末４から無線信号である無線データを受信した場合に、各中継機２から送信された無線データが基地局１の選択部１４に到着するタイミングを揃えることができる。このように、移動体通信システム７において、基地局１は、中継機２ａ〜２ｄと光ファイバ３ａ〜３ｄを介して接続する場合に、光ファイバ３ａ〜３ｄの長さを高精度で揃えることなく、中継機２ａ〜２ｄを経由した端末４との通信において伝搬遅延を均一にすることができる。また、基地局１は、端末４と各中継機２との間の無線通信区間の伝搬時間を考慮して遅延補正を行うことから、干渉波の影響を回避することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 基地局、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 中継機、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 光ファイバ、４ 端末、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 通信エリア、６ａｂ，６ｂｃ，６ｃｄ 干渉エリア、７ 移動体通信システム、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 送受信部、１２ 変調部、１３ 復調部、１４ 選択部、２１，１１５ Ｏ／Ｅ部、２２，１１６ フレーム終端部、２３ Ｄ／Ａ部、２４ ＲＦ送信フロントエンド、２５ アンテナ、２６ ＲＦ受信フロントエンド、２７ Ａ／Ｄ部、２８，１１２ フレーム生成部、２９，１１４ Ｅ／Ｏ部、１１１ 下り遅延補正部、１１３ 遅延測定部、１１７ 上り遅延補正部。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の基地局は、端末の移動経路に沿って配置され端末と無線通信を行う複数の中継機と接続し、中継機経由で端末と通信を行う基地局である。基地局は、各々が１つの中継機と接続して通信を行う送受信部を複数の中継機と同数備える。各送受信部は、中継機へ送信する下り伝送フレームを生成するフレーム生成部を備える。また、各送受信部は、中継機から送信された上り伝送フレームを検出するフレーム終端部を備える。また、各送受信部は、自送受信部と自送受信部が接続する中継機との通信で発生する遅延を測定し、自送受信部が接続する中継機と端末との通信で発生する遅延の情報、および基地局と端末との通信で許容される遅延時間の情報を取得し、取得した情報を保持する遅延測定部を備える。また、各送受信部は、遅延測定部が保持する遅延情報を用いて下り遅延補正時間を算出し、下り遅延補正時間を用いて下り伝送フレームに格納される無線データを遅延させる下り遅延補正部を備える。また、各送受信部は、遅延測定部が保持する遅延情報を用いて上り遅延補正時間を算出し、上り遅延補正時間を用いて上り伝送フレームに格納されていた無線データを遅延させる上り遅延補正部を備え、遅延測定部は、自送受信部と自送受信部に接続する中継機との間の往復遅延時間を測定し、往復遅延時間を用いて下り片方向遅延時間を算出し、また、自送受信部が接続する中継機から端末への無線データの無線通信区間における信号である無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機から端末への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差を算出し、また、基地局から端末への下り通信で許容される指定下り遅延時間の情報を取得し、下り遅延補正部は、指定下り遅延時間、無線伝搬遅延時間差、および下り片方向遅延時間を用いて下り遅延補正時間を算出し、複数の中継機が各々指向性を有するアンテナを用いて端末と通信を行う場合、遅延測定部は、自送受信部が接続する中継機および基準となる中継機の位置情報を用いて、自送受信部が接続する中継機から端末への無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機から端末への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差を算出する、ことを特徴とする。

Claims (8)

1. 端末の移動経路に沿って配置され前記端末と無線通信を行う複数の中継機と接続し、前記中継機経由で端末と通信を行う基地局であって、
   各々が１つの前記中継機と接続して通信を行う送受信部を前記複数の中継機と同数備え、各送受信部は、
   前記中継機へ送信する下り伝送フレームを生成するフレーム生成部と、
   前記中継機から送信された上り伝送フレームを検出するフレーム終端部と、
   自送受信部と前記自送受信部が接続する中継機との通信で発生する遅延を測定して遅延の情報を取得し、また、前記自送受信部が接続する中継機と前記端末との通信で発生する遅延の情報、および前記基地局と前記端末との通信で許容される遅延時間の情報を取得し、取得した情報を保持する遅延測定部と、
   前記遅延測定部が保持する情報を用いて下り遅延補正時間を算出し、前記下り遅延補正時間を用いて前記下り伝送フレームに格納される無線データを遅延させる下り遅延補正部と、
   前記遅延測定部が保持する情報を用いて上り遅延補正時間を算出し、前記上り遅延補正時間を用いて前記上り伝送フレームに格納されていた無線データを遅延させる上り遅延補正部と、
   を備えることを特徴とする基地局。
2. 前記遅延測定部は、前記自送受信部と前記自送受信部に接続する中継機との間の往復遅延時間を測定し、前記往復遅延時間を用いて下り片方向遅延時間を算出し、また、前記自送受信部が接続する中継機から前記端末への前記無線データの無線通信区間における信号である無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機から前記端末への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差を算出し、また、前記基地局から前記端末への下り通信で許容される指定下り遅延時間の情報を取得し、
   前記下り遅延補正部は、前記指定下り遅延時間、前記無線伝搬遅延時間差、および前記下り片方向遅延時間を用いて下り遅延補正時間を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記遅延測定部は、前記自送受信部と前記自送受信部が接続する中継機との間の往復遅延時間を算出し、前記往復遅延時間を用いて上り片方向遅延時間を算出し、また、前記自送受信部が接続する中継機から前記端末への前記無線データの無線通信区間における信号である無線信号の無線伝搬遅延時間と、基準となる中継機から前記端末への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差を算出し、また、前記端末から前記基地局への上り通信で許容される指定上り遅延時間の情報を取得し、
   前記上り遅延補正部は、前記指定上り遅延時間、前記無線伝搬遅延時間差、および前記上り片方向遅延時間を用いて上り遅延補正時間を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
4. 前記フレーム生成部は、前記下り伝送フレームの同期パターンの先頭のタイミングを前記遅延測定部へ通知し、
   前記フレーム終端部は、前記上り伝送フレームの同期パターンを検出したタイミングを前記遅延測定部へ通知し、
   前記遅延測定部は、前記フレーム生成部および前記フレーム終端部から通知されたタイミングの情報を用いて前記自送受信部と前記自送受信部に接続する中継機との間の往復遅延時間を算出する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の基地局。
5. 前記複数の中継機が各々指向性を有するアンテナを用いて前記端末と通信を行う場合、
   前記遅延測定部は、前記自送受信部が接続する中継機および基準となる中継機の位置情報を用いて、前記自送受信部が接続する中継機から前記端末への無線信号の無線伝搬遅延時間と、前記基準となる中継機から前記端末への無線信号の無線伝搬遅延時間との差分である無線伝搬遅延時間差を算出する、
   ことを特徴とする請求項２，３または４に記載の基地局。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局と接続する中継機であって、
   前記基地局から送信された下り伝送フレームの同期パターンを検出したタイミングを通知するフレーム終端部と、
   前記フレーム終端部から通知されたタイミングで、上り伝送フレームを生成するフレーム生成部と、
   を備えることを特徴とする中継機。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の基地局と、
   請求項６に記載の複数の中継機と、
   を備えることを特徴とする移動体通信システム。
8. 端末の移動経路に沿って配置され前記端末と無線通信を行う複数の中継機と接続し、前記中継機経由で端末と通信を行う基地局の遅延補正方法であって、
   前記中継機へ送信する無線信号への下り遅延補正時間、および前記中継機から受信した無線信号への上り遅延補正時間を算出するために必要な情報を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップで取得された情報を用いて、前記下り遅延補正時間および前記上り遅延補正時間を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップで算出された前記下り遅延補正時間および前記上り遅延補正時間を用いて、無線データを遅延させる下り遅延補正処理および上り遅延補正処理を行う遅延補正ステップと、
   を含むことを特徴とする遅延補正方法。

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