KR20110026479A - 기지국 장치 - Google Patents

Abstract

내장 클록 발생기에 의한 클록을, 송신 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 기준 신호로서 이용하면서도, 각 기지국간에 캐리어 주파수의 동기를 취한다. 기지국 장치는, 단말 장치와의 사이에서 무선 통신을 행하도록 구성되어 있다. 기지국 장치는, 내장 클록 발생기(18)에 의해 발생하는 클록 주파수의 정밀도에 의해 OFDM 신호의 캐리어 주파수의 정밀도가 영향을 받는다. 기지국 장치는, 단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신하고, 그 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오프셋을 추정하여, 단말 장치에 송신되는 OFDM 신호의 캐리어 주파수를 보정한다.

Description

기지국 장치{BASE STATION DEVICE}

본 발명은 기지국 장치에 관한 것이다.

WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)와 같이 이동 단말이 통신할 수 있는 무선 통신 시스템에서는, 기지국이 각지에 다수 설치된다. 각 기지국이 커버하는 영역(셀) 내에 있는 이동 단말은, 그 영역을 커버하는 기지국과의 사이에서 통신을 행할 수 있다.

이동 단말이 이동함으로써, 이동 단말의 통신 상대가 되는 기지국은 변경되는데, 기지국이 변경될 때, 이동 단말은 동시에 2개의 기지국(서빙 기지국과 타겟기지국)으로부터의 신호를 받게 된다.

이 때문에, 이동 단말의 기지국간 이동을 원활하게 행하기 위해서는, 인접하는 기지국간에, 송신 타이밍이 일치하는 기지국간 동기가 확보되어 있어야 한다.

기지국간 동기가 취해지면, 이동 단말의 기지국간 이동시에, 이동 단말이 동시에 2개의 기지국으로부터의 신호를 수신할 수 있어, 기지국간 이동(핸드오버)을 원활하게 행할 수 있다.

여기서, 기지국간에 타이밍 동기를 취하기 위한 기술로는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 것이 있다.

특허문헌 1에는, 각 기지국이 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하고, GPS 신호에 기초하여, 각 기지국이 타이밍 동기를 취하는 기술이 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 소 59-6642호 공보

그런데, WiMAX에서는, OFDM(직교 주파수 분할 다중) 방식이 채택되고 있다. OFDM 신호에서는, 서브 캐리어가 밀도있게 배치되어 있어, 서브 캐리어 간격이 작기 때문에, 신호의 송신측과 수신측에서 캐리어 주파수의 오차가 크면, OFDM 복조 특성이 열화한다. 이 때문에, 캐리어 주파수의 오차는 적은 것이 요구된다.

따라서, 기지국과 이동 단말의 사이와 같이, 일반적으로 통신이 상정되는 통신 장치간에는, 캐리어 주파수 동기를 취하는 것이 필수이다. 이러한 캐리어 주파수 동기는, 수신측이 수신 신호로부터 캐리어 주파수 오차를 검출하여, 수신 신호의 캐리어 주파수 오차를 보정함으로써 달성된다. 이 경우, 수신 신호의 캐리어 주파수 오차의 검출 및 보정은, 수신 회로에 설치된 AFC(자동 주파수 제어) 회로에 의해 행해진다.

한편, OFDM 방식을 전제로 하여, 이동 단말의 기지국간 이동(핸드오버)을 고려하면, 기지국간에도 캐리어 주파수 동기가 필요하다는 지견을 본 발명자들은 얻었다. 단, 본 발명자들의 지견에 기초한 캐리어 주파수 동기는, 각 기지국이 자(自)영역 내의 이동 단말에 송신하는 신호의 캐리어 주파수를 기지국간에 맞추는 것을 말하며, 기지국 또는 단말의 수신부가, 통신의 상대방의 신호를 복조하기 위해 캐리어 주파수 오차를 검출하여, 수신 신호의 캐리어 주파수 오차를 보정하는 캐리어 주파수 동기와는 상이한 것이다.

신호 송신측으로서의 각 기지국이, 송신 신호의 캐리어 주파수를 일치시키기 위해서는, 각 기지국이 공통의 기준 신호(클록)에서 동작하는 것이 필요로 된다.

그러나, 각 기지국이 내장하는 클록 발생기(수정 진동자)의 정밀도에는 편차가 있기 때문에, 각 기지국의 내장 클록 발생기가 발생하는 클록을 기준 신호로 하여, 각 기지국이 미리 정해진 캐리어 주파수로 신호를 송신하고자 해도, 클록 주파수 정밀도의 차이에 의해, 필연적으로 캐리어 주파수가 기지국간에 상이해진다.

따라서, 내장 클록 발생기가 발생하는 클록은, 송신 신호의 캐리어 주파수를 각 기지국간에 일치시키기 위한 기준 신호로서는 적합하지 않다고 일반적으로는 생각된다.

여기서, 특허문헌 1과 같이, 각 기지국이 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신할 수 있는 경우에는, GPS 신호에 포함되는 클록 신호를 캐리어 주파수의 기준 신호로 함으로써, 각 기지국이 송신 신호의 캐리어 주파수를 일치시킬 수 있다. GPS 신호는 각 기지국이 공통적으로 이용할 수 있는 신호이므로, 송신 신호의 캐리어 주파수를 각 기지국간에 일치시키기 위한 기준 신호로서 적합하다.

그러나, GPS 신호를 이용하는 경우, 각 기지국이 GPS 수신기를 갖춰야 하여, 대형화ㆍ비용 상승을 초래한다. 또, 실내 등의 GPS 신호를 수신할 수 없는 환경에 설치되는 기지국의 경우, GPS 신호의 수신이 불가능하다.

또, 각 기지국에 접속되는 상위 네트워크가, ISDN 등의 클록을 공급할 수 있는 통신 회선인 경우에는, 각 기지국이 ISDN으로부터 클록을 취득하여, 그 클록을 기준 신호로 함으로써, 송신 신호의 캐리어 주파수를 각 기지국간에 일치시키는 것이 가능하다.

그러나, WiMAX와 같이, 상위 네트워크로서 인터넷이 상정되는 통신 시스템에서는, 상위 네트워크로부터 클록을 취득할 수 없다.

따라서, 본 발명은, 일반적으로는 부적절하다고 생각되는 내장 클록 발생기에 의한 클록을, 송신 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 기준 신호로서 이용하면서도, 각 기지국간에 캐리어 주파수의 동기를 취하는 것을 목적으로 한다.

그런데, 기지국 장치와 단말 장치간의 통신을 주파수 분할 복신 방식에 의해 행하는 경우, 송신 주파수와 수신 주파수는 상이하므로, 송신 신호와 수신 신호의 간섭을 고려할 필요는 없고, 복수의 기지국 장치는 비동기로 동작하는 것이 일반적이다.

그러나, 본 발명자는, 주파수 분할 복신 방식을 채택한 경우라도, 복수의 기지국 장치를 동기시키는 편이 바람직한 경우가 있다는 착상을 얻었다.

예를 들어, 도 24의 (a)와 같이, 복수의 기지국 장치(BS1, BS2)로부터 동일한 내용의 정보를, 동시에 다수의 단말 장치(MS1, MS2, MS3)에 송신하는 브로드캐스트 송신을 행하도록 한 경우를 생각한다. 이 경우, 도 24의 (b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 기지국 장치(BS)의 브로드캐스트의 프레임 송신 타이밍이 어긋나면, 복수의 기지국 장치(BS1, BS2)로부터 동일한 내용의 신호를 받는 단말 장치(MS2)에 있어서는, 한쪽 기지국 장치(BS1)로부터의 신호에 대하여, 다른쪽 기지국 장치(BS2)로부터의 신호가 간섭해 버린다.

또, 복수의 기지국 장치(BS1, BS2)로부터 송신된 신호로, 단말 장치(MS2)가 마크로 다이버시티나 공간 다중 전송을 행하는 경우, 각 기지국 장치(BS1, BS2)의 송신 타이밍이 맞지 않으면 효과가 저하된다.

따라서, 상기와 같은 경우는, 주파수 분할 복신 방식이라 하더라도, 기지국 장치간에 동기가 취해지는 편이 좋은 것이 된다.

그런데, 기지국 장치간에 동기를 취하기 위해서는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 GPS 신호를 이용하지 않고, 무선 통신 신호로 동기를 취하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 동기를 취하고자 하는 기지국 장치는, 다른 기지국 장치가 단말 장치를 향해 송신한 신호를 수신하여, 상기 다른 기지국 장치의 송신 타이밍을 검출함으로써, 상기 다른 기지국 장치와 동기를 취하는 것을 생각할 수 있다. 이하에서는, 다른 기지국 장치의 송신 신호에 의해 기지국 장치가 동기를 취하는 방식을 「에어 동기」라고 부른다.

그러나, 주파수 분할 복신 방식의 기지국 장치의 경우, 그 수신부는, 상승 신호(단말 장치로부터 기지국 장치에 송신되는 신호)의 주파수 f_u에 적합하도록 구성되고, 송신부는 하강 신호(기지국 장치로부터 단말 장치에 송신되는 신호)의 주파수 f_d에 적합하도록 구성되어 있다.

이 때문에, 어떤 기지국 장치가, 다른 기지국 장치로부터 단말 장치를 향해 송신된 하강 신호를 수신하고자 해도, 수신하고자 하는 하강 신호의 주파수는 f_d이므로, 상승 신호의 주파수 f_u에 적합하도록 구성된 수신부에서는 수신할 수 없다.

이와 같이, 종래에는, 주파수 분할 복신 방식의 기지국 장치에서, 에어 동기를 행하기 위한 수단은 제공되지 않았다.

따라서, 본 발명의 다른 목적은, 주파수 분할 복신 방식의 기지국 장치에서, 에어 동기를 행하기 위한 수단을 제공하는 것이다.

또, 여기서, 어떤 기지국 장치(동기원)가, 에어 동기의 동기처가 되는 다른 기지국 장치를 자율적으로 결정하도록 한 경우, 동기원의 기지국 장치의 근방에 있는 복수의 기지국 장치 중에서, 동기처가 되는 하나의 기지국 장치를 선택하게 된다.

그러나, 각 기지국 장치가, 동기처가 되는 기지국 장치를 자유롭게 선택할 수 있으면, 도 33에 나타낸 바와 같이, 복수의 기지국 장치(BS)가 서로를 동기처로 하여 서로 참조하는 상황이 발생할 우려가 있다. 이 경우, 각 기지국 장치의 동기 타이밍이 불안정해지기 쉬워지므로 바람직하지 않다.

따라서, 기준이 되는 하나의 기지국 장치(마스터 기지국 장치)에 대하여, 다른 기지국 장치(슬레이브 기지국 장치)가 트리형의 계층 구조를 취하도록 동기처가 결정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 복수의 슬레이브 기지국 장치는, 기준이 되는 하나의 마스터 기지국 장치에 타이밍을 맞출 수 있다.

상기 계층 구조를 취하고자 하면, 동기처를 결정하고자 하는 기지국 장치는, 다른 기지국 장치의 계층을 인식하는 것이 필요로 된다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은, 동기처를 결정하고자 하는 기지국 장치가, 다른 기지국 장치의 계층을 인식하기 위한 기술을 제공하는 것이다.

본 발명은, 단말 장치와의 사이에서 OFDM 신호의 무선 통신을 행하도록 구성되어 있고, 동작 클록을 발생시키는 내장 클록 발생기를 포함하며, 상기 내장 클록 발생기에 의해 발생하는 클록 주파수의 정밀도에 의해 OFDM 신호의 캐리어 주파수의 정밀도가 영향을 받는 기지국 장치로서, 단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신하는 수단과, 단말 장치로의 송신 정지중에 수신한 OFDM 신호에 기초하여, 그 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 구하는 추정 수단과, 상기 추정치에 기초하여, 단말 장치에 송신되는 OFDM 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 주파수 보정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치이다.

본 발명에 의하면, 기지국 장치는, 내장 클록 발생기에 의해 발생하는 클록 주파수의 정밀도에 의해 OFDM 신호의 캐리어 주파수의 정밀도가 영향을 받는다. 그러나, 상기 기지국 장치는, 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신하여, 상기 기지국 장치의 캐리어 주파수와 다른 기지국 장치의 캐리어 주파수의 차이(캐리어 주파수 오프셋)를 추정한다.

그리고, 상기 기지국 장치는, 그 추정치에 기초하여, 단말 장치에 송신되는 OFDM 신호의 캐리어 주파수를 보정한다. 따라서, 상기 기지국 장치의 송신 신호의 캐리어 주파수는, 다른 기지국 장치의 송신 신호의 캐리어 주파수와 동기가 취해진 것이 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 내장 클록 발생기에 의한 클록을, 송신 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 기준 신호로서 이용하면서도, 각 기지국간에 캐리어 주파수의 동기를 취할 수 있다.

또한, 기지국 장치가, 시분할 복신에 의해 단말 장치와의 사이의 통신을 행하는 경우에는, 상기 기지국 장치가 수신 상태가 되는 시간대에서는 다른 기지국 장치도 수신 상태이고, 상기 기지국 장치가 송신 상태가 되는 시간대에서는 다른 기지국 장치도 송신 상태가 되는 시간대가 된다. 이 때문에, 상기 기지국 장치는, 다른 기지국 장치로부터의 OFDM 신호를 수신할 수 없다.

그러나, 기지국 장치가, 단말 장치로의 송신을 정지하고, 단말 장치에 대한 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신하기 때문에, 시분할 복신이라 하더라도, 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신할 수 있다.

본 발명에서, OFDM은, OFDM을 확장한 OFDMA(직교 주파수 분할 다원 접속)을 당연히 포함한다. 또, 본 발명은, OFDM 신호에 한정되지 않고, 복수의 주파수의 캐리어 신호를 이용하는 멀티 캐리어 시스템 등, 캐리어 주파수의 정밀도가 요구되는 무선 신호에 적용하는 것이 가능하다.

상기 추정 수단은, 단말 장치로의 송신 정지중에 수신한 OFDM 신호에 기초하여, 그 OFDM 신호의 통신 타이밍 오프셋의 추정치를 구하고, 통신 타이밍 오프셋의 추정치에 기초하여, 그 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 구하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 추정 수단은, 제1 송신 정지 시점에서 구한 통신 타이밍 오프셋의 제1 추정치와, 상기 제1 송신 정지 시점과는 상이한 시점인 제2 송신 정지 시점에서 구한 통신 타이밍 오프셋의 제2 추정치의 차분에 기초하여, 제1 송신 정지 시점과 제2 송신 정지 시점간의 OFDM 신호의 위상 회전량을 산출하는 위상 회전량 산출 수단과, 상기 위상 회전량에 기초하여, 상기 클록 주파수의 오차를 산출하는 클록 오차 산출 수단을 가지며, 산출된 상기 클록 주파수의 오차에 기초하여, 상기 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 구하는 것이 바람직하다.

상기 기지국 장치는, 상기 통신 타이밍 오프셋의 추정치에 기초하여, 통신 프레임 타이밍을 보정하는 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 수신하는 OFDM 신호는, 상기 다른 기지국 장치가 단말 장치에 대하여 송신한 프리앰플 신호인 것이 바람직하다.

상기 주파수 보정 수단은, 상기 캐리어 주파수 오프셋의 상기 추정치에 기초하여, 수신한 OFDM 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 것이 바람직하다.

또, 단말 장치로의 송신 정지를 주기적으로 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 단말 장치로의 송신을 정지하는 주기는, 일정해도 좋고, 변동되어도 좋다.

다른 관점에서 본 본 발명은, 상승 신호의 주파수와 하강 신호의 주파수가 상이한 주파수 분할 복신에 의해 단말 장치와의 사이의 통신을 행하는 기지국 장치로서, 상승 신호의 주파수로, 단말 장치로부터의 상승 신호 수신을 행하는 제1 수신부와, 하강 신호의 주파수로, 단말 장치로의 하강 신호 송신을 행하는 송신부와, 하강 신호의 주파수로, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호 수신을 행하는 제2 수신부를 포함하며, 상기 제2 수신부에 의해, 단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신하는 것이다. 보다 구체적으로는, 기지국 장치는, 상기 제2 수신부에 의해 수신한 다른 기지국 장치의 하강 신호에 기초하여, 상기 다른 기지국 장치와 자(自)장치간의 동기 오차를 검출하는 동기 오차 검출부와, 상기 동기 오차 검출부에 의해 검출된 동기 오차에 기초하여, 상기 동기 오차를 보정하는 보정부를 포함한다.

상기 본 발명에 의하면, 기지국 장치는, 상승 신호의 주파수로, 단말 장치로부터의 상승 신호 수신을 행하는 제1 수신부 외에, 하강 신호의 주파수로, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호 수신을 행하는 제2 수신부도 포함한다.

따라서, 상기 기지국 장치는, 주파수 분할 복신 방식을 채택하더라도, 단말 장치로부터의 상승 신호를 수신할 수 있고, 에어 동기를 위해, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 신호를 수신할 수도 있다.

그리고, 기지국 장치는, 제2 수신부에 의해 수신한 다른 기지국 장치의 하강 신호에 기초하여, 다른 기지국 장치와의 사이에서 에어 동기를 취할 수 있다.

상기 기지국 장치를 복수 포함하는 통신 시스템에서는, 복수의 상기 기지국 장치가 동일한 내용의 정보를, 동시에 단말 장치에 송신하도록 구성할 수 있다. 주파수 분할 복신에서도, 기지국 장치간에 동기를 취함으로써, 복수의 상기 기지국 장치가 동일한 내용의 정보를 일제히 단말 장치에 송신하더라도, 단말 장치는 지장없이 수신할 수 있다. 이 때문에, 복수의 기지국 장치로부터의 브로드캐스트 송신이나, 복수의 기지국 장치로부터 송신된 신호를 이용한 마크로 다이버시티 또는 공간 분할 다중 전송을 행할 수 있다.

또, 상기 송신부에 포함되는 증폭기의 왜곡 보상을 행하는 왜곡 보상부를 포함하는 기지국 장치의 경우는, 상기 왜곡 보상부가 상기 제2 수신부를 통해 상기 증폭기로부터 출력된 하강 신호를 취득하는 제1 상태와, 상기 추정 수단(동기 오차 검출부)이 상기 제2 수신부를 통해 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호를 수취하는 제2 상태를 전환하기 위한 전환 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 왜곡 보상을 위해, 송신부에서의 증폭기의 출력을 왜곡 보상부에 부여하는 회로와, 에어 동기를 위해, 다른 기지국 장치로부터의 하강 주파수의 하강 신호를 추정 수단(동기 오차 검출부)에 부여하는 회로를 공통화할 수 있다.

여기서, 왜곡 보상부는, 송신부에 포함되는 증폭기로부터 출력된 신호를 취득함으로써, 그 증폭기의 비선형 특성을 파악하여 왜곡 보상을 행하는 것이다. 송신부에 포함되는 증폭기의 출력 신호는 하강 신호가 되는 것이기 때문에, 증폭기의 출력 신호를 왜곡 보상부에 부여하는 회로는, 하강 신호의 주파수에 적합하도록 구성되게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 상기 제2 수신부가 하강 신호의 주파수에 적합하도록 구성되어 있는 것을 이용하여, 상기 제2 수신부를, 증폭기의 출력 신호를 왜곡 보상부에 부여하는 회로로서도 이용하여, 회로를 공통화한 것이다. 회로의 공통화에 의해, 제2 수신부를 설치하더라도 회로 규모의 증대를 억제할 수 있다.

또, 왜곡 보상 외에, 상기 송신부에 입력되는 신호를 생성하는 신호 처리 장치가 송신부에 의해 생성된 하강 신호의 피드백을 받는 기지국 장치의 경우, 상기 신호 처리 장치가 상기 제2 수신부를 통해 상기 송신부에 의해 생성된 하강 신호의 피드백을 받는 제1 상태와, 상기 추정 수단(동기 오차 검출부)이 상기 제2 수신부를 통해 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호를 수취하는 제2 상태를 전환하기 위한 전환 수단을 포함하는 것이 바람직하다.

제2 수신부는, 하강 신호의 주파수에 적합하도록 구성되어 있기 때문에, 제2 수신부를, 송신부에 의해 생성된 하강 신호를 피드백시키는 회로로서도 이용하여, 회로를 공통화할 수 있다. 회로의 공통화에 의해, 제2 수신부를 설치하더라도 회로 규모의 증대를 억제할 수 있다.

단말 장치로부터의 상승 신호 및 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호 중, 어느 하나 이상의 신호의 주파수를 변환하여, 양신호의 주파수를 일치시키는 주파수 변환부가, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부 중 어느 하나 이상에 설치되고,

상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부는, 주파수가 일치한 상기 양신호를, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 서로 공유하는 공유부에서 처리하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 수신부로서 제1 수신부 및 제2 수신부 쌍방을 설치하더라도, 회로 구성을 간소화할 수 있다.

상기 공유부는, 상기 양신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부를 포함하는 것이 바람직하다.

복수의 안테나를 포함하는 어레이 안테나를 포함하며, 상기 복수의 안테나 각각에 상기 제1 수신부 및 상기 송신부가 설치되고, 상기 복수의 안테나 중, 하나의안테나 또는 복수의 안테나 각각에, 상기 제2 수신부가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 어레이 안테나 방식에서도, 그 하나의 안테나 또는 복수의 안테나의 계통에 제2 수신부를 설치할 수 있다.

다른 관점에서 본 본 발명은, 상승 신호의 주파수와 하강 신호의 주파수가 상이한 주파수 분할 복신에 의해, 단말 장치와의 사이의 통신을 행하는 기지국 장치로서, 상승 신호의 주파수로, 단말 장치로부터의 상승 신호 수신을 행하는 제1 수신부와, 하강 신호의 주파수로, 단말 장치로의 하강 신호 송신을 행하는 송신부와, 하강 신호의 주파수로, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호 수신을 행하는 제2 수신부와, 상기 제2 수신부에 의해 수신한 다른 기지국 장치의 하강 신호에 기초하여, 상기 다른 기지국 장치와 자(自)장치 사이의 동기 오차를 검출하는 동기 오차 검출부와, 상기 동기 오차 검출부에 의해 검출된 동기 오차에 기초하여, 상기 기지국 장치의 주파수 오프셋을 추정하고, 상기 상승 신호의 주파수 또는 하강 신호의 주파수를 보정하는 주파수 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치이다. 이 경우, 에어 동기에 의해 주파수를 보정할 수도 있다.

다른 관점에서 본 본 발명은, 복수의 패턴을 취할 수 있는 제1 기지(旣知) 신호 및 복수의 패턴을 취할 수 있는 제2 기지 신호를 포함하는 하강 신호를 단말 장치에 송신하는 기지국 장치로서, 다른 기지국 장치가 송신한 상기 제1 기지 신호 및 상기 제2 기지 신호를 포함하는 하강 신호를 (수신부에 의해)수신하면, 다른 기지국 장치가 기지국 장치간 동기의 계층 구조에서 위치하는 계층 순위를, 수신한 상기 제1 기지 신호의 패턴과, 수신한 상기 제2 기지 신호의 패턴의 조합에 의해 인식하는 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치이다.

상기 본 발명에 의하면, 제1 기지 신호의 패턴과 상기 제2 기지 신호의 패턴의 조합에 의해, 다른 기지국 장치의 계층을 인식할 수 있다.

상기 인식부는, 수신한 상기 제1 기지 신호의 패턴이, 제1 기지 신호가 취할 수 있는 복수의 패턴 중 어느 것인지를 패턴 인식하는 제1 인식부와, 수신한 상기 제2 기지 신호의 패턴이, 상기 제2 기지 신호가 취할 수 있는 복수의 패턴 중 어느 것인지를 패턴 인식하는 제2 인식부를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 기지 신호 및 제2 기지 신호의 패턴을 독립적으로 인식하는 것이 가능하다.

상기 제1 인식부 및 상기 제2 인식부 중, 취할 수 있는 패턴수가 적은 기지 신호의 패턴을 인식하는 인식부에 의해 제1 패턴 인식을 행하고, 상기 제1 패턴 인식에 의해 패턴이 인식된 후에, 상기 제1 인식부 및 상기 제2 인식부 중, 취할 수 있는 패턴수가 많은 기지 신호의 패턴을 인식하는 인식부에 의해 제2 패턴 인식을 행하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 패턴 인식을 간편하게 또는 고속으로 행할 수 있다.

상기 기지국 장치가, 하강 신호에 포함하여 송신하는 제1 기지 신호의 패턴 및 제2 기지 신호의 패턴을 설정하는 패턴 설정부를 포함하며, 상기 패턴 설정부는, 기지국 장치간 동기에서의 동기처가 되는 다른 기지국 장치의 계층 순위보다 낮은 계층 순위를 나타내는 패턴이 되도록, 제1 기지 신호의 패턴 및 제2 기지 신호의 패턴을 설정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 각 기지국 장치가 자율적으로 동기처를 결정하더라도, 계층 구조를 자연스럽게 구축할 수 있다.

도 1은 인터넷 NW를 상위 네트워크로 하는 이동체 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 기지국간 동기가 취해졌을 때의 WiMAX 프레임의 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 무선 통신 시스템에서의 마스터 기지국 장치와 슬레이브 기지국 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 기지국 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 타이밍 오프셋이 발생한 프레임을 나타낸 도면이다.
도 6은 프리앰플의 타이밍을 검출하기 위한 설명도이다.
도 7은 전회와 금회의 동기 모드에서의 타이밍 오프셋량을 나타낸 설명도이다.
도 8은 통상 통신 모드와 동기 모드의 전환을 나타낸 플로우차트이다.
도 9는 제2장에 따른 무선 통신 시스템의 전체도이다.
도 10은 제2장에서의 제1 실시형태에 따른 슬레이브 BS(기지국 장치)의 송수신 회로 구성도이다.
도 11은 에어 동기 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 12는 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득 타이밍과 에어 동기 타이밍의 관계를 나타낸 도면이다.
도 13은 에어 동기 배타 처리의 플로우차트이다.
도 14는 제2장에서의 제2 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 15는 제2장에서의 제3 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 16은 제2장에서의 제4 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 17은 제2장에서의 제4 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 에어 동기 타이밍도이다.
도 18은 제2장에서의 제5 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 19는 제2장에서의 제6 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 20은 제2장에서의 제7 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 21은 제2장에서의 제8 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 송수신 회로 구성도이다.
도 22는 제2장에서의 제8 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 에어 동기 타이밍도이다.
도 23은 제2장에서의 제9 실시형태에 따른 슬레이브 BS의 동기 처리부의 블록도이다.
도 24는 주파수 분할 복신 방식에서의 복수의 기지국 장치의 동기를 설명하는 도면이다.
도 25는 기지국 장치간의 동기의 계층 구조를 나타낸 도면이다.
도 26은 LTE의 프레임 구성도이다.
도 27은 LET의 DL 프레임 구성도이다.
도 28은 제3장에서의 기지국 장치의 회로 구성도이다.
도 29는 제3장에서의 동기 처리부의 구성도이다.
도 30은 계층 순위와 제1 기지 신호 패턴 및 제2 기지 신호 패턴의 관계를 나타낸 도면이다.
도 31은 동기처 선택 처리의 플로우차트이다.
도 32는 자국 장치의 계층 순위 설정 처리의 플로우차트이다.
도 33은 루프형의 동기처 참조 구조를 나타낸 도면이다.
도 34는 제4장에서의 무선 통신 시스템의 전체도이다.
도 35는 제4장의 제1예에 따른 슬레이브 BS의 회로 구성도이다.
도 36은 동기 처리부의 구성도이다.
도 37은 제4장에서의 제2예에 따른 슬레이브 BS의 회로 구성도이다.
도 38은 제4장에서의 제3예에 따른 슬레이브 BS의 회로 구성도이다.
도 39는 제4장에서의 제4예에 따른 슬레이브 BS의 회로 구성도이다.
도 40은 제4장에서의 제5예에 따른 슬레이브 BS의 회로 구성도이다.
도 41은 제4장에서의 제6예에 따른 슬레이브 BS의 회로 구성도이다.
도 42는 리소스 할당 제어부의 구성도이다.
도 43은 리소스 할당의 방법을 나타낸 도면이다.
도 44는 리소스 할당 처리의 플로우차트이다.
도 45는 리소스 할당의 방법을 나타낸 도면이다.
도 46은 리소스 할당 처리의 플로우차트이다.
도 47은 리소스 할당 제어부의 구성도이다.
도 48은 리소스 할당 처리의 플로우차트이다.
도 49는 제5장에서의 무선 통신 시스템의 전체도이다.
도 50은 제5장에서의 제2 및 제3 기지국 장치에서의 수신부 및 송신부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 51은 제2 및 제3 기지국 장치가, 통신 모드에서 동기 모드로 전환할 때의 플로우차트를 나타낸 도면이다.
도 52는 도 51 중의 동기 모드의 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 53은 소스 기지국 장치와, 소스 기지국 장치의 신호를 수신하는 기지국 장치 사이의 프리앰플의 타이밍의 관계를 나타낸 모식도이다.
도 54는 기지국 장치가, 통신 모드와 동기 모드를 반복하여 행했을 때의, 소스 기지국 장치에 대한 실제의 동기 어긋남값 ΔTs의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸 도면이다.
도 55는 기지국 장치가, 통신 모드와 동기 모드를 반복했을 때의, 소스 기지국 장치에 대한 실제의 동기 어긋남값 ΔTs의 시간 경과에 따른 변화의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 56은 제5장에서의 제2 실시형태에 따른 기지국 장치가, 통신 모드와 동기 모드를 반복하여 행했을 때의, 소스 기지국 장치에 대한 실제의 동기 어긋남값 ΔTs의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸 도면이다.
도 57은 하나의 기지국 장치의 클록 주파수에 대한, 다른 기지국 장치의 클록 주파수의 오프셋의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 58은 제5장에서의 제3 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 59는 제5장에서의 기지국 장치(슬레이브 BS)의 구성도이다.
도 60은 제5장에서의 동기 처리부의 구성도이다.
도 61은 제6장에서의 제1 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 전체도이다.
도 62는 제6장에서의 제2 및 제3 기지국 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 63은 제2 및 제3 기지국 장치가, 통신 모드에서 동기 모드로 전환할 때의 플로우차트를 나타낸 도면이다.
도 64는 슬레이브 기지국 장치가, 통신 모드와 동기 모드를 반복하여 행했을 때의 마스터 기지국 장치에 대한 통신 타이밍 오프셋의 시간 경과에 따른 변화의 양태를 나타낸 도면이다.
도 65는 도 64 중의 동기 모드의 부분의 확대도이다.
도 66은 제6장에서의 제2 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 67은 기지국 장치(슬레이브 BS)의 구성도이다.
도 68은 동기 처리부의 구성도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

[제1장 주파수 보정에 관해]

도 1은, 인터넷 등의 TCP/IP 네트워크(NW)를 상위 네트워크로 하는 이동체 무선 통신 시스템을 나타내고 있다.

이 통신 시스템은, 단말 장치인 이동 단말(MS; Mobile Station)(101, 102, 103)에 대한 무선 통신을 행하는 기지국 장치(BS; Base Station)(1, 2, 3)를 복수 포함한다. 복수(수천)의 기지국(1, 2, 3)은, 액세스 제어 장치가 되는 ASN-GW(Access Service Network Gateway)(105)에 접속되어 있다. 또, ASN-GW(105)는, HA(Home Agent)(106)를 통해, 인터넷 등의 상위 네트워크(NW)에 접속된다.

따라서, 인터넷 등의 상위 네트워크(NW) 상의 서버(107, 108)로부터 단말에 송신되는 패킷(다운링크의 데이터)은, 기지국 장치(1, 2, 3)를 경유하여 단말 장치(101, 102, 103)에 송신되게 된다.

이 무선 통신 시스템에서는, 예를 들어, 광대역 무선 통신을 실현하기 위해 직교 주파수 분할 다원 접속(OFDMA) 방식을 서포트하는 IEEE802.16에 준거한 「WiMAX」(모바일 WiMAX) 방식이 채택되고 있다.

각 기지국 장치(1, 2, 3)는, 각각의 기지국 장치(1, 2, 3)가 커버하는 영역(셀) 내에 있는 단말 장치(이동 단말)(101, 102, 103)와의 사이에서 통신이 가능하다.

도 2에 나타낸 바와 같이, WiMAX에서는, 하나의 기본 프레임이, 하강 서브 프레임(기지국 장치의 신호 송신 시간)과 상승 서브 프레임(기지국 장치의 신호 수신 시간)이 시간 방향으로 나란히 배치되어 있고, TDD(시분할 복신)에 의해 송신과 수신의 복신을 행하는 통신 시스템으로 되어 있다. 복신 방식은, TDD에 한정되지 않고, FDD(주파수 분할 복신)이어도 좋다.

하나의 기본 프레임의 길이는 5 msec이다. 하강 서브 프레임은, 기지국 장치(1, 2, 3)가 자신의 영역 내의 단말 장치(101, 102, 103)에 신호를 송신하는 시간대이고, 상승 서브 프레임은, 기지국 장치(1, 2, 3)가 자신의 영역 내의 단말 장치(101, 102, 103)로부터의 신호를 수신하는 시간대이다.

하강 서브 프레임은, 선두에 기지 신호인 프리앰플(Preamble)을 포함한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 무선 통신 시스템에서의 복수의 기지국 장치(1, 2, 3)에는, 하나 이상의 마스터 기지국 장치(마스터 BS)(1)와, 복수의 슬레이브 기지국 장치(슬레이브 BS)(2, 3)가 포함되어 있다.

본 무선 통신 시스템에서는, 각 기지국 장치(1, 2, 3)간에, 프레임 타이밍 동기 및 캐리어 주파수 동기를 취하는 처리가 이루어진다. 마스터 기지국 장치(1)는, 프레임 타이밍 및 캐리어 주파수의 기준국이며, 슬레이브 기지국 장치(2, 3)는, 마스터 기지국 장치(1)에 대하여 직접적으로 또는 다른 슬레이브 기지국 장치를 통해 간접적으로, 프레임 타이밍 동기 및 캐리어 주파수 동기를 취한다.

상기 프레임 타이밍 동기는, 각 기지국 장치(1, 2, 3)의 통신 프레임이 동일한 타이밍에 송신되도록 동기를 취하는 것이다. 즉, 프레임 타이밍 동기에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 어느 기지국 장치(제1 기지국)가 단말 장치에 송신을 행하고 있는 시간대(하강 서브 프레임의 시간대)에는, 다른 기지국 장치(제2 기지국)도 단말 장치에 송신을 행하고, 어느 기지국 장치(제1 기지국)가 단말 장치로부터 수신을 행하고 있는 시간대(상승 서브 프레임의 시간대)에는, 다른 기지국 장치(제2 기지국)도 단말 장치로부터 수신을 행하도록, 각 기지국 장치(1, 2, 3)의 통신 타이밍을 맞출 수 있다.

기지국 장치간에 프레임 타이밍 동기가 취해짐으로써, 단말 장치가 핸드오버시 등에서, 복수의 기지국 장치에 대하여 통신을 행하는 상태가 되더라도, 단말 장치는 원활하게 각 기지국 장치와 통신을 행할 수 있다.

또, 상기 캐리어 주파수 동기는, 각 기지국 장치(1, 2, 3)가 단말 장치에 대하여 송신하는 신호(OFDM(A) 신호)의 캐리어 주파수를, 각 기지국 장치간에 맞추는 것이다.

기지국 장치간에 캐리어 주파수 동기가 취해짐으로써, 단말 장치가 핸드오버시 등에서, 복수의 기지국 장치에 대하여 통신을 행하는 상태가 되더라도, 단말 장치는 원활하게 각 기지국 장치와 통신을 행할 수 있다.

여기서, 각 단말 장치는, 기지국 장치로부터 수신한 OFDM 신호의 캐리어 주파수의 오차를 검출하여, 수신 OFDM 신호에서의 캐리어 주파수 오차(송신측과 수신측 사이의 캐리어 주파수의 차이)를 보정하는 AFC(자동 주파수 제어) 기능을 갖고 있다.

따라서, 각 단말 장치는, 기지국 장치로부터 수신한 OFDM 신호의 캐리어 주파수에 오차가 있더라도, 그 오차를 보정한 다음, OFDM 복조를 행할 수 있다.

그러나, 단말 장치가 핸드오버시 등에서, 복수의 기지국 장치에 대하여 통신을 행하는 상태가 되면, 기지국간에 캐리어 주파수 동기가 취해지지 않은 경우에는, 단말 장치는 AFC 기능을 이용하더라도 캐리어 주파수 오차를 보정하는 것이 매우 어렵다.

즉, 기지국간에 캐리어 주파수 동기가 취해지지 않은 경우에는, 어떤 단말 장치에서 봤을 때, 하나의 기지국 장치에 관한 캐리어 주파수의 오차와, 다른 기지국 장치에 관한 캐리어 주파수의 오차가 상이하기 때문에, 이들 복수의 기지국 장치와 동시에 통신을 행하는 상태가 되면, 캐리어 주파수의 오차를 보정할 수 없게 된다.

그런데, 상기 마스터 기지국 장치(1)는, 프레임 타이밍과 캐리어 주파수의 기준국이므로, 기지국간의 프레임 타이밍 동기 내지 캐리어 주파수 동기를 취하기 위한 신호를, 다른 기지국 장치로부터 취득할 필요가 없다.

예를 들어, 마스터 기지국 장치(1)는, 자장치의 내장 클록 발생기(수정 진동자)가 발생하는 클록에 기초하여 스스로 신호의 송신 타이밍을 결정하는 자주(自走) 마스터 기지국 장치로서 구성할 수 있다. 마스터 기지국 장치(1)는, GPS 수신기를 갖춰, GPS 신호를 이용하여 신호의 송신 타이밍을 결정하는 것이어도 좋다.

이에 비해, 상기 슬레이브 기지국 장치(2, 3)는, 기지국간의 프레임 타이밍 동기 내지 캐리어 주파수 동기를 취하기 위한 신호를, 다른 기지국 장치(마스터 기지국 장치 또는 다른 슬레이브 기지국 장치)로부터 취득한다.

도 4는, 슬레이브 기지국 장치(2, 3)의 구성을 나타내고 있다.

기지국 장치(2, 3)는, 신호의 수신을 위해, 수신 신호를 증폭시키는 증폭기(11), 증폭기(11)로부터 출력된 수신 신호에 대한 직교 복조(직교 검파) 처리를 행하는 직교 복조기(12) 및 직교 복조기(12)로부터 출력된 수신 신호에 대한 A/D 변환을 하는 A/D 변환부(13)를 갖고 있다. 디지털 신호로 변환된 수신 신호는, DSP(디지털 신호 처리 프로세서)(20)에 부여된다.

또, 기지국 장치(2, 3)는, 신호의 송신을 위해, 디지털 송신 신호를 D/A 변환하는 D/A 변환부(15), D/A 변환부(15)로부터 출력된 송신 신호에 대한 직교 변조 처리를 행하는 직교 변조기(16) 및 직교 변조기(16)로부터 출력된 송신 신호를 증폭시키는 증폭기(17)를 갖고 있다.

상기 직교 복조기(12), 상기 A/D 변환부(13), 상기 D/A 변환부(15) 및 상기 직교 변조기(16)의 동작 클록은, 내장된 클록 발생기(기준 신호 발생기)(18)로부터 부여된다. 내장 클록 발생기(18)는 수정 진동자 등을 포함하며, 미리 정해진 주파수의 동작 클록을 발생한다. 내장 클록 발생기(18)의 클록은, 체배부(19a, 19b)를 통해, 상기 A/D 변환부(13) 등에 부여된다.

또, 내장 클록 발생기(18)의 동작 클록은 DSP(20)에도 부여되어, DSP(20)에서의 동작 클록으로도 된다.

여기서, D/A 변환부(15)에 부여되는 동작 클록의 정밀도는, 송신 프레임(하강 서브 프레임)의 시간 길이의 정밀도에 영향을 미친다. 따라서, 기지국 장치마다 내장 클록 발생기(18)의 정밀도가 상이하면, 생성되는 송신 프레임의 시간 길이가 기지국 장치마다 약간 상이해진다. 그리고, 프레임의 송신이 반복되면, 프레임의 시간 길이의 차이가 축적되어, 기지국 장치간의 프레임 타이밍에 어긋남(통신 프레임의 타이밍 오프셋)이 발생한다(도 5 참조).

DSP(신호 처리부)(20)는, 수신 신호 및/또는 송신 신호에 대한 신호 처리를 행한다.

DSP(20)의 주요 기능은, 수신 신호에 대한 OFDM 복조기로서의 기능, 송신 신호에 대한 OFDM 변조기로서의 기능, 송신과 수신(송신 프레임과 수신 프레임)의 전환 기능, 기지국간의 프레임 타이밍 동기 기능 및 기지국 장치간의 캐리어 주파수 동기 기능이다. 도 4에서, DSP(20) 내에 나타낸 블록은, 이러한 기능을 나타내는 것이다.

도 4에서의 캐리어 주파수 보정부(21)는, 수신 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 것이다. 또, 송신 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 캐리어 주파수 보정부(22)도 설치되어 있다.

캐리어 주파수 보정부(21, 22)는, 추정부(23)에서 추정된 캐리어 주파수 오프셋에 기초하여, 수신 신호 및/또는 송신 신호의 캐리어 주파수를 보정한다.

수신 신호의 캐리어 주파수 보정부(21)의 출력은, 전환 스위치(24)를 통해 복조부(DEM)(25)에 부여된다. 복조부(25)에서는, 캐리어 주파수 보정이 이루어진 수신 신호에 대하여 복조(OFDM 복조) 처리가 이루어진다.

상기 전환 스위치(24)는, 단말 장치로부터의 신호를 수신할 수 있는 통신 모드에서는, 수신 신호를 복조부(25)측에 부여하고, 통신 모드가 정지(휴지)된 동기 모드에서는, 수신 신호를 추정부(23)에 부여하기 위한 것이다.

스위치(24)의 전환은 동기 제어부(26)에 의해 행해진다. 또, 통신 모드 및 동기 모드에 관해서는 후술한다.

또, DSP(20)는, 송신 신호에 대한 변조(OFDM 변조) 처리를 행하는 변조부(MOD)(27)를 포함한다. 변조부(27)에서 생성된 신호의 캐리어 주파수는, 내장 클록 발생기(18)의 클록 주파수에 기초하여, 직교 변조기(16)에서 결정된다. 또, 직교 변조기(16)에서의 캐리어 주파수의 오차는, 직교 복조기(12)와 동일하기 때문에, 후술하는 바와 같이, 수신 신호로부터 추정부(23)에서 추정한 캐리어 주파수의 오차분을, 그대로 캐리어 주파수 보정부(22)에서 역으로 옮기면, 기지국 송신 신호의 캐리어 주파수가 정확하게 맞춰진다.

이 변조부(27)로부터 출력된 송신 신호는, 전환 스위치(28)를 통해 캐리어 주파수 보정부(22)에 부여된다.

상기 전환 스위치(28)는, 단말 장치에 신호를 송신할 수 있는 통신 모드에서는, 송신 신호를 D/A 변환부(15)에 부여하고, 통신 모드가 휴지된 동기 모드에서는, 송신 신호를 D/A 변환부(15)에 부여하지 않도록 하는 것이다.

이 스위치(28)의 전환도, 동기 제어부(26)에 의해 행해진다.

상기 추정부(23)에서는, 수신 신호로부터 동기 신호인 프리앰플을 검출하여, 다른 기지국 장치와의 사이에서의 통신 프레임 타이밍 오프셋과, 다른 기지국 장치와의 사이에서의 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.

이 때문에, 추정부(23)는, 수신 신호에 포함되는 프리앰플을 검출하는 프리앰플 검출부(23a)와, 다른 기지국 장치와 자장치 사이의 클록 오차를 추정하는 클록 오차 추정부(23b)를 갖고 있다.

본 실시형태에서는, 다른 기지국 장치(2)가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플을 기지국간 동기를 위한 동기 신호로서 이용한다. 이 때문에, 상기 검출부(23a)는, 다른 기지국 장치(2)가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플의 타이밍을 검출한다.

동기 신호로는, 미드앰블, 파일럿 신호 등이어도 좋다.

기지국 장치(2, 3)는, 다른 기지국 장치(1, 2)가 사용할 가능성이 있는 프리앰플 패턴을 기지 패턴으로서 메모리에 갖고 있다. 기지국 장치(2, 3)의 검출부(23a)는, 이들 기지의 프리앰플 패턴을 이용하여, 프리앰플의 타이밍 등을 검출한다.

여기서, 프리앰플은 기지 신호이기 때문에, 프리앰플의 신호 파형도 기지이다. 샘플링후의 수신 신호를 X(t), 프리앰플의 이산 시간 영역에서의 신호를 P(n)(n=0,ㆍㆍㆍ, N-1)로 하면, 도 6의 (a)에 나타낸 수신파 X(t)에 대하여, 하기 식에 기초하여, 시간 방향으로 P(n)의 슬라이딩 상관을 취한다.

그리고, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 수신파 X(t)와 기지 프리앰플 패턴 P(n)의 상관치가 피크를 취한 위치를, 프리앰플의 타이밍 t로서 검출할 수 있다.

검출부(23a)에서는, 자장치(2, 3)의 송신 타이밍과, 검출된 프리앰플 타이밍 t의 차이를, 통신 타이밍 오프셋(동기 타이밍 오차)의 추정치로서 검출한다. 이 통신 타이밍 오프셋(통신 프레임의 타이밍 오프셋)은, 검출될 때마다 기억부(29)에 부여되어, 기억부(29)에서 축적된다.

검출부(23a)에서 검출된 통신 프레임 타이밍 오프셋은, 프레임 타이밍 제어부(30)에 부여된다. 프레임 타이밍 제어부(TDD 제어부)(30)는, 송신과 수신을 전환하는 제어를 행하는 것이다.

통신 프레임 타이밍 오프셋을 수취한 프레임 타이밍 제어부(30)는, 자장치의 송신 타이밍(송신 서브 프레임 타이밍)을, 검출된 통신 프레임 타이밍 오프셋만큼, 정확한 방향으로 옮긴다. 이에 따라, 자장치의 송신 타이밍을, 다른 기지국 장치의 송신 타이밍과 일치시켜, 기지국 장치간의 프레임 타이밍 동기를 취할 수 있다.

송신 타이밍을 다른 기지국 장치의 송신 타이밍과 일치시키면, 자연스럽게 수신 타이밍도 일치한다. 즉, 다른 기지국 장치와의 사이에서 프레임 타이밍 동기가 취해진 상태가 된다.

또, 본 실시형태에서는, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통신 모드를 정지하여, 다른 기지국 장치가 단말 장치에 대하여 송신한 동기 신호(프리앰플)를 이용하여 동기를 취하기 때문에, 동기를 취하기 위한 제어용 채널이 없더라도 동기를 취할 수 있다.

상기 클록 오차 추정부(23b)는, 프리앰플 검출부(23a)에 의해 검출된 통신 프레임 타이밍 오프셋에 기초하여, 수신측인 자장치의 내장 클록 발생기(18)의 클록 주파수와, 송신측인 다른 기지국 장치의 내장 클록 발생기(18)의 클록 주파수의 차이(클록 주파수 오차)를 추정한다.

상기 클록 오차 추정부(23b)는, 동기 모드가 주기적으로 실행되는 상황하에서, 전회의 동기 모드에서 검출된 통신 프레임 타이밍 오프셋 t1과, 금회의 동기 모드에서 검출된 통신 프레임 타이밍 오프셋 t2에 기초하여, 클록 오차를 추정한다. 전회의 타이밍 오프셋 t1은, 기억부(29)로부터 취득할 수 있다.

예를 들어, 캐리어 주파수가 2.6[GHz]인 경우에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 전회의 동기 모드(동기 타이밍=t1)에서 타이밍 오프셋으로서 T1가 검출되어, T1분의 타이밍의 수정이 이루어진 것으로 한다. 수정후의 타이밍 오프셋은 0[msec]이다. 그리고, T=10초후의 금회의 동기 모드(동기 타이밍=t2)에서도 다시 타이밍 오프셋이 검출되고, 그 타이밍 오프셋은 T2=0.1[msec]인 것으로 한다.

이 때, 10초동안에 발생한 0.1[msec]의 타이밍 오프셋은 동기원 기지국의 클록 주기와 동기처 기지국의 클록 주기의 오차의 축적치이다.

즉, 타이밍 오프셋과 클록 주기 사이에는 이하의 등식이 성립한다.

동기원 기지국의 클록 주기:동기원 기지국의 클록 주기=T:(T+T2)=10:(10+0.0001)

그리고, 클록 주파수는 클록 주기의 역수이기 때문에,

(동기원 기지국의 클록 주파수-동기처 기지국의 클록 주파수)

=동기원 기지국의 클록 주파수×T2/(T+T2)

≒동기원 기지국의 클록 주파수×0.00001

이 된다.

따라서, 이 경우, 송신측인 다른 기지국 장치의 클록 주파수와, 수신측인 기지국 장치의 클록 주파수에, 0.00001=10[ppm]의 오차가 있게 된다. 클록 오차 추정부(23b)에서는, 상기와 같이 하여 클록 주파수 오차를 추정한다.

그리고, 캐리어 주파수와 타이밍 오프셋은 동일하게 어긋나기 때문에, 캐리어 주파수에도 10[ppm]분의 어긋남, 즉 2.6[GHz]×1×10^-5=26[kHz]의 어긋남이 생긴다. 이와 같이, 클록 오차 추정부(23b)에서는, 클록 주파수 오차로부터 캐리어 주파수 오차(캐리어 주파수 오프셋)도 추정할 수 있다.

클록 오차 추정부(23b)가 추정한 캐리어 주파수 오차는, 캐리어 주파수 보정부(21, 22)에 부여된다. 본 실시형태에서는, 통상의 AFC(자동 주파수 제어) 기능과 같이, 수신 신호의 캐리어 주파수를 보정할 뿐만 아니라, 송신 신호의 캐리어 주파수도 보정할 수 있다.

즉, 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오차의 추정치가, 송신측의 캐리어 주파수 보정부(22)에도 부여되고, 이 캐리어 주파수 보정부(22)에서, 단말 장치로의 송신 신호의 캐리어 주파수가 보정된다. 그 결과, 클록 주파수 오차가 있더라도, 자장치와 다른 기지국 장치 사이에서 송신 신호의 캐리어 주파수가 거의 일치하게 된다.

또, 본 실시형태에서는, 통상의 AFC 기능을 이용하여 수신 신호의 캐리어 주파수 오차를 추정하는 것이 아니라, 프레임 타이밍 동기를 취하는 데에 있어서 필요로 되는 통신 프레임 타이밍 오프셋의 추정치를 구한 다음, 이것을 이용하여 캐리어 주파수 오차를 추정하기 때문에, 구성상 유리하다.

통상의 AFC 기능을 이용하여, 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오차의 추정치를 구하고, 그 추정치를 송신측의 캐리어 주파수 보정부(22)에 부여해도 좋다.

또, 본 실시형태에서는, 설명을 간략하게 하기 위해, 아날로그 직교 변복조기를 이용하여 직접 무선 주파수(RF Radio Frequency) 신호를 수신ㆍ생성하는 다이렉트 변환 송수신기 구성으로 했지만, 직교 변복조기로부터 RF 신호가 아니라 중간 주파수(IF Intermediate Frequency) 신호를 수신ㆍ생성하는 슈퍼헤테로다인 송수신기 구성으로 해도 좋다. 또는, 송신을 다이렉트 변환, 수신을 슈퍼헤테로다인 구성으로 하거나, 그 역구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 직교 변복조기를 디지털 회로로 실현하고, IF 주파수를 직접 A/D로 샘플링, D/A로 생성하는 구성이어도 상관없다.

도 4로 되돌아가, 상기 동기 제어부(26)는 전술한 바와 같이, 통신 모드를 휴지하는 주기(동기 타이밍)를 제어하여 동기 모드를 실행시킨다.

동기 모드는 다음과 같이 하여 실행된다.

우선, 슬레이브 기지국 장치(2, 3)는, 기동시에, 다른 기지국 장치(마스터 기지국 장치 또는 다른 슬레이브 기지국 장치) 중 하나의 기지국 장치를 소스 기지국 장치로서 선택하고, 상기 소스 기지국 장치가 송신한 신호(프리앰플; 기지(旣知) 신호; 동기 신호)의 수신파(소스 수신파)를 검출하여, 기지국 장치간의 프레임 타이밍 동기와 캐리어 주파수 동기를 취한다.

기지국 장치가 기동했을 때 행해지는 기지국간 동기를 위한 처리를 초기 동기 모드라고 한다. 초기 동기 모드는, 전술한 바와 같이 기동시에 실행되며, 보다 구체적으로는, 기지국 장치가 기동하고 나서, 단말 장치와의 통신이 시작될 때까지의 동안에 행해진다.

초기 동기 모드의 실행후, 기지국 장치는, 자영역 내의 단말 장치와의 통신이 가능해진다.

그러나, 기지국 장치간에는 클록 정밀도에 편차가 있기 때문에, 시간의 경과에 따라, 기지국 장치간에 프레임 타이밍이나 캐리어 주파수에 어긋남이 생긴다.

따라서, 슬레이브 기지국 장치(2, 3)는, 미리 정해진 타이밍에, 단말 장치와의 통신(송신 신호; 하강 서브 프레임)을 휴지(정지)하고, 동기 어긋남을 해소하기 위한 동기 모드(통신을 휴지한 동기 모드)가 된다.

도 8은, 기지국 장치(2, 3)가, 단말 장치와의 통신을 행하는 (통상)통신 모드로부터, 다른 기지국 장치(마스터 기지국 장치 또는 슬레이브 기지국 장치)로부터의 신호를 수신하는 동기 모드로 전환하기 위한 플로우차트를 나타내고 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 기지국 장치(2, 3)는, 동기 모드가 되어야 할 동기 타이밍인지의 여부를 판정한다(단계 S1). 동기 타이밍은, 예를 들어 동기 모드가 되는 주기(미리 정해진 시간마다 또는 미리 정해진 프레임수마다)로서 설정되어 있다. 주기를 시간으로 설정하는 경우, 예를 들어 5분 정도로 할 수 있다.

단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통상 통신 모드일 때, 동기 모드로 이행해야 할 타이밍이 되었다고 판정된 경우(단계 S2), 기지국 장치(2, 3)는 동기 모드(단계 S3)로 이행한다. 동기 모드가 종료하면, 다시 통상 통신 모드로 되돌아간다(단계 S4).

기지국 장치(2, 3)는, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하면서도, 정기적 또는 필요에 따라 수시로 동기 모드를 실행함으로써, 동기 어긋남이 생기더라도 그것을 해소할 수 있다.

기지국 장치(2, 3)가 동기 모드가 되면, 단말 장치와의 사이의 통신(하강 서브 프레임의 송신)은 정지(휴지)되어, 본래 하강 서브 프레임이 되는 시간에서도 신호를 수신하는 상태가 된다.

동기 모드에서는, 다른 기지국 장치(2)가 단말 장치에 송신한 신호(OFDM 신호)를 수신한다. 본 실시형태에서는, 다른 기지국 장치(2)가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플을 기지국간 동기를 위한 동기 신호로 하여, 프레임 타이밍 동기 및 캐리어 주파수 동기를 취한다.

이상의 동기 모드가 종료하면, 기지국 장치(2, 3)는, 동기 모드로부터 통상 통신 모드로 되돌아가, 단말 장치와의 사이의 통신이 가능한 상태가 된다.

또, 동기 제어부(26)는, 통신 모드를 휴지하는 주기를 변경하는 기능을 갖고 있다. 즉, 동기 제어부(26)는, 통신 모드를 휴지하는 주기를, 예를 들어 어떤 때에는 5분으로 하고, 또 어떤 때에는 6분으로 할 수 있다. 즉, 동기 제어부(26)는, 통신 모드를 휴지하는 주기(동기 타이밍)의 적응 제어를 행할 수 있다.

통신 모드를 휴지하는 주기(동기 타이밍의 간격)의 적응 제어란, 동기 어긋남(타이밍 오프셋 또는 캐리어 주파수 오프셋)이 커지기 쉬운 상황에서는, 통신 모드를 휴지하는 주기 등을 짧게 하여, 빈번하게 동기 모드를 실행하도록 하여 동기 어긋남이 커지지 않도록 하고, 동기 어긋남이 그다지 발생하지 않는 상황에서는, 통신 모드를 정지(휴지)하는 주기 등을 길게 하여, 동기 모드를 실행하는 빈도를 낮게 하는 것이다.

본 실시형태에서는, 동기 제어부(26)는, 과거의 동기 어긋남(타이밍 오프셋)에 기초하여 주기의 변경을 행한다.

상기 기억부(20)는, 과거의 미리 정해진 기간분의 동기 어긋남 이력 정보(과거의 1 또는 복수의 타이밍 오프셋)를 기억할 수 있다.

동기 제어부(26)는, 동기 어긋남의 이력 정보에 기초하여, 동기 어긋남의 과거의 경향을 나타내는 정보(통계량)를 계산하고, 그 정보(통계량)의 크기에 맞춰, 동기 모드가 실행되는 주기(빈도)를 변경한다. 즉, 과거의 동기 어긋남이 크면 주기를 짧게 하고(빈도를 높게 하고), 과거의 동기 어긋남이 작으면 주기를 길게(빈도를 낮게) 한다.

동기 어긋남의 과거의 경향을 나타내는 정보(통계량)는, 과거의 동기 어긋남의 평균이어도 좋고, 과거의 동기 어긋남의 분산치, 표준편차 또는 제곱 평균치이어도 좋다.

동기 모드가 되는 주기(간격)의 변경은, 동기 어긋남에 영향을 미치는 다른 정보에 기초해도 좋다. 예를 들어 환경 온도는, 클록 주파수의 정밀도에 영향을 미치기 때문에, 기지국 장치에 온도 센서를 구비시켜 온도 정보를 취득하고, 온도 정보에 기초하여 동기 모드의 주기(간격)를 변경해도 좋다. 구체적으로는, 온도 센서에 의해 검출되는 온도의 변화가 크면, 동기 모드의 주기(간격)를 작게 하고, 온도의 변화가 작으면 동기 모드의 주기(간격)를 크게 하도록 제어할 수 있다.

또, 동기 정밀도는, 마스터 기지국 장치(1)로부터의 단수에도 영향을 받기 때문에, 마스터 기지국 장치(1)로부터의 단수(段數)에 따라서, 동기 모드의 주기를 변경해도 좋다. 여기서, 마스터 기지국 장치(1)로부터의 단수란, 마스터 기지국 장치(1)를 제1단째로 하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 마스터 기지국 장치(1)를 소스 기지국으로 하는 슬레이브 기지국 장치(2)가 제2단째가 되고, 제2단째의 기지국 장치(2)를 소스 기지국으로 하는 슬레이브 기지국 장치(3)가 제3단째가 된다. 마스터 기지국 장치(1)로부터의 단수가 큰 기지국 장치일수록 동기 정밀도가 낮아지기 때문에, 동기 모드의 주기를 작게 하고, 단수가 작은 기지국 장치일수록, 동기 모드의 주기를 크게 할 수 있다.

마스터 기지국 장치(1)로부터의 단수는, 미리 각 기지국 장치에 설정되어 있어도 좋고, 동기 모드일 때 다른 기지국 장치(소스 기지국 장치)의 단수를 취득하여, 상기 단수에 1을 더한 값을 자장치의 단수로 해도 좋다. 다른 기지국 장치(소스 기지국 장치)의 단수를 취득하기 위해서는, 예를 들어 WiMAX의 경우, 프리앰플의 패턴으로서 복수 종류가 규정되어 있기 때문에, 이것을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 각 단에 미리 정해진 프리앰플 패턴을 미리 할당해 두면, 동기 처리를 행하는 기지국 장치는, 프리앰플 패턴의 식별에 의해, 다른 기지국 장치(소스 기지국 장치)의 단수를 파악할 수 있다.

[제2장 주파수 분할 복신에서의 에어 동기]

이 제2장에서 설명하는 기지국 장치는, 제1장에서 설명한 기지국 장치에서의 기술이 모순되지 않는 범위에서 채택된다. 이 제2장에서, 특별히 설명하지 않는 점에 관해서는, 제1장의 설명 사항을 원용한다.

[2.1 제1 실시형태]

도 9는, 기지국 장치(2001a, 2001b)와 단말 장치(이동 단말; MS; Mobile Station)(2002a, 2002b) 사이에서 무선 통신을 행하는 통신 시스템을 나타내고 있다. 이 통신 시스템에서는, 기지국 장치(BS; Base Station)(2001a, 2001b)는 복수 설치되어 있고, 셀 내의 단말 장치(2002a, 2002b)와의 사이에서 통신을 행할 수 있다.

이 통신 시스템에서는, 복신 방식으로서 주파수 분할 복신이 채택되고 있다. 주파수 분할 복신에서는, 상승 신호(단말 장치로부터 기지국 장치로의 송신 신호)의 주파수 f_u와, 하강 신호(기지국 장치로부터 단말 장치로의 송신 신호)의 주파수 f_d를 상이하게 함으로써, 상승 통신과 하강 통신을 동시에 행한다. 이러한 통신 시스템으로는, 예를 들어, LTE(Long-Term Evolution), WCDMA, CDMA2000 등의 휴대 전화 시스템을 들 수 있다.

본 실시형태의 통신 시스템에서는, 주파수 분할 복신 방식을 채택하면서도, 복수의 기지국 장치(2001a, 2001b)간에 프레임 타이밍 동기를 취하는 기지국간 동기가 행해진다. 본 실시형태에서 기지국간 동기는, 마스터가 되는 기지국 장치(이하, 「마스터 BS」라고 함)(2001a)가, 상기 마스터 BS(2001a)의 셀 내의 단말 장치(2002a)를 향해 송신한 신호를, 다른 기지국 장치(이하, 「슬레이브 BS」라고 함)(2001b)가 수신함으로써 동기를 취하는 「에어 동기」에 의해 실행된다.

마스터 BS는, 또 다른 기지국 장치와의 사이에서 에어 동기를 취하는 것이어도 좋고, GPS 신호에 의해 프레임 타이밍을 결정하는 등 에어 동기 이외의 방법으로 프레임 타이밍을 결정하는 것이어도 좋다.

도 10은, 슬레이브 BS(2001b)의 구성을 나타내고 있다. 슬레이브 BS(2001b)는 에어 동기를 행하기 위해, 마스터 BS(2001a)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 슬레이브 BS(2001b)는, 안테나(2010), 제1 수신부(2011), 제2 수신부(2012) 및 송신부(2013)를 포함한다. 상기 제2 수신부(2012)의 대부분은, 송신부(2013)에 포함되는 증폭기(2134)의 출력을 검출하는 검출 회로(2016)를 겸하고 있는데, 이 점에 관해서는 후술한다.

또, 슬레이브 BS(2001b)는 서큐레이터(2014)를 포함한다. 이 서큐레이터(2014)는, 안테나(2010)로부터의 수신 신호를 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)측에 부여하고, 송신부(2013)로부터 출력된 송신 신호를 안테나(2010)측에 부여하기 위한 것이다. 이 서큐레이터(2014)와 송신부(2013)의 제4 필터(2135)에 의해, 안테나(2010)로부터의 수신 신호가 송신부(2013)측으로 전달되는 것이 방지되고 있다. 또, 서큐레이터(2014)와 제1 수신부의 제1 필터(2111)에 의해, 송신부(2013)로부터 출력된 송신 신호가 제1 수신부(2011)로 전달되는 것이 방지되고 있다. 또한, 서큐레이터(2014)와 제5 필터(2121)에 의해, 송신부(2013)로부터 출력된 송신 신호가 제2 수신부(2012)로 전달되는 것이 방지되고 있다.

제1 수신부(2011)는, 단말 장치(2002b)로부터의 상승 신호를 수신하기 위한 것이다. 이 제1 수신부(2011)는, 슈퍼헤테로다인 수신기로서 구성되어 있고, IF(중간 주파수) 샘플링을 행하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 수신부(2011)는, 제1 필터(2111), 제1 증폭기(2112), 제1 주파수 변환부(2113), 제2 필터(2114), 제2 증폭기(2115), 제2 주파수 변환부(2116) 및 A/D 변환부(2117)를 포함한다.

제1 필터(2111)는, 단말 장치(2002b)로부터의 상승 신호만을 통과시키기 위한 것이며, 상승 신호의 주파수 f_u만을 통과시키는 대역 통과 필터로 구성되어 있다. 제1 필터(2111)를 통과한 수신 신호는, 제1 증폭기(고주파 증폭기)(2112)에 의해 증폭되고, 제1 주파수 변환부(2113)에 의해 주파수 f_u로부터 제1 중간 주파수로의 변환이 이루어진다. 제1 주파수 변환부(2113)는, 발진기(2113a) 및 믹서(2113b)로 구성되어 있다.

제1 주파수 변환부(2113)의 출력은, 제1 중간 주파수만을 통과시키는 제2 필터(2114)를 거쳐, 제2 증폭기(중간 주파 증폭기)(2115)에 의해 다시 증폭된다. 제2 증폭기(2115)의 출력은, 제2 주파수 변환부(2116)에 의해, 제1 중간 주파수로부터 제2 중간 주파수로 변환되고, 또한 A/D 변환부(2117)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 제2 주파수 변환부(2116)도 발진기(2116a) 및 믹서(2116b)로 구성되어 있다.

A/D 변환부(2117)의 출력(제1 수신부(2011)의 출력)은 복조 회로에 부여되어, 단말 장치(2002b)로부터의 수신 신호의 복조 처리가 행해진다.

이와 같이, 제1 수신부(2011)는, 안테나(2010)에서 수신한 아날로그의 상승 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호 처리 장치로서 구성된 복조 회로에 대하여, 디지털의 상승 신호를 부여하는 것이다.

또, 상기 송신부(2013)는, 변조 회로로부터 출력된 변조 신호 I, Q를, 왜곡 보상부(2015)를 통해 수취하여, 안테나(2010)로부터 신호를 송신시키는 것이고, 다이렉트 변환 송신기로서 구성되어 있다. 이 송신부(2013)는, D/A 변환기(2131a, 2131b)와, 직교 변조기(2132)와, 제3 필터(2133), 제3 증폭기(고출력 증폭기; HPA)(2134) 및 제4 필터(2135)를 포함한다.

상기 왜곡 보상부(2015)는, 송신부에 포함되는 제3 증폭기(2134)의 왜곡 보상을 행하는 것이며, 변조 회로로부터 출력된 변조 신호 I, Q에 대하여 왜곡 보상을 한 다음, 송신부에 변조 신호 I, Q를 부여한다. 왜곡 보상부(2015)는 디지털 신호 처리 장치로서 구성되어 있다. 디지털 신호 처리 장치에는, 변조 신호 I, Q를 생성하는 변조 회로도 포함되어 있다.

상기 D/A 변환기(2131a, 2131b)는, 변조 신호 I, Q 각각에 관해 D/A 변환을 행한다. D/A 변환기(2131a, 2131b)의 출력은 직교 변조기(2132)에 부여되고, 이 직교 변조기(2132)에 의해, 반송파 주파수가 f_d(하강 신호 주파수)인 송신 신호가 생성된다.

직교 변조기(2132)의 출력은, 주파수 f_d만을 통과시키는 제3 필터(2133)를 거쳐 제3 증폭기(2134)에 의해 증폭되고, 또한 주파수 f_d만을 통과시키는 제4 필터(2135)를 얻어 안테나(2010)로부터 송신되어, 단말 장치(2002b)로의 하강 신호가 된다.

상기 왜곡 보상부(2015)가, 송신부(2013)에 포함되는 제3 증폭기(HPA)(2134)의 왜곡 보상을 행하기 위해서는, 송신부(2013)의 출력인 제3 증폭기(2134)의 출력을 검출하여 왜곡 보상부(2015)에 부여하는 검출 회로(2016)가 필요해진다. 검출 회로(2016)는, 제3 증폭기(2134)의 출력측에 방향성 결합기(도시 생략)를 통해 접속되어 있고, 제3 증폭기(2134)의 출력의 검출 신호에 대하여, 증폭ㆍ주파수 변환ㆍA/D 변환 등을 행한 다음, 그 검출 신호를 왜곡 보상부(신호 처리 장치)(2015)에 부여한다(피드백시킨다).

보다 구체적으로는, 검출 회로(2016)는, 제4 증폭기(고주파 증폭기)(2122), 제3 주파수 변환부(2123), 제6 필터(2124), 제5 증폭기(중간 주파 증폭기)(2125), 제4 주파수 변환부(2126) 및 A/D 변환부(2127)를 포함한다.

제4 증폭기(고주파 증폭기)(2122)는, 제3 증폭기(2134)의 출력의 검출 신호를 증폭시키고, 제4 증폭기(2122)의 출력은, 제3 주파수 변환부(2123)에 의해 하강 신호 주파수 f_d로부터 제1 중간 주파수로의 변환이 이루어진다. 제3 주파수 변환부(2123)는, 발진기(2123a) 및 믹서(2123b)로 구성되어 있다.

제3 주파수 변환부(2123)의 출력은, 제3 주파수 변환부(2123)로부터 출력된 제1 중간 주파수만을 통과시키는 제6 필터(2124)를 거쳐, 제5 증폭기(중간 주파 증폭기)(2125)에 의해 다시 증폭된다. 제5 증폭기(2125)의 출력은, 제4 주파수 변환부(2126)에 의해 제1 중간 주파수로부터 제2 중간 주파수로 변환되고, 또한 A/D 변환부(2127)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 제4 주파수 변환부(2126)도 발진기(2126a) 및 믹서(2126b)로 구성되어 있다.

A/D 변환부(2127)의 출력(검출 회로(2016)의 출력)은, 왜곡 보상부(2015)에 부여되어 왜곡 보상 처리에 이용된다.

이와 같이, 검출 회로(2016)는, 송신부(2013)에 의해 생성된 아날로그의 하강 신호를, 왜곡 보상부(신호 처리 장치)(2015)에 피드백시키기 위한 피드백부를 구성하고 있다.

이상의 제1 수신부(2011), 송신부(2013) 및 검출 회로(2016)는, 단말 장치와의 사이의 통신을 행하기 위해 필요한 기능이지만, 주파수 분할 복신 방식의 경우, 이러한 기능만으로는 에어 동기를 행할 수 없다.

즉, 슬레이브 BS(2001b)가, 에어 동기에 의해 마스터 BS(2001a)와의 동기를 취하기 위해서는, 슬레이브 BS(2001b)는, 마스터 BS(2001a)가 송신한 하강 신호를 수신해야 한다. 그러나, 하강 신호의 주파수는 f_d이고, 상승 신호의 주파수 f_u와는 상이하므로, 제1 수신부(2011)에서는 수신할 수 없다.

즉, 제1 수신부(2011)에는, 주파수 f_u의 신호만을 통과시키는 제1 필터(2111)나, 주파수 f_u로부터 변환된 제1 중간 주파수만을 통과시키는 제2 필터(2114)가 포함되어 있기 때문에, 주파수 f_u 이외의 주파수(하강 신호의 주파수 f_d)의 신호가 제1 수신부(2011)에 부여되더라도, 제1 수신부(2011)를 통과할 수는 없다.

즉, 제1 수신부(2011)는, 제1 수신부(2011) 내에 포함된 필터(2111, 2114)에 의해, 상승 신호 주파수 f_u의 신호의 수신에 적합한 것으로 되어 있어, 다른 주파수의 신호의 수신은 할 수 없다.

따라서, 본 실시형태의 슬레이브 BS(2001b)에는, 제1 수신부(2011)와는 달리, 마스터 BS(2001a)가 송신한 주파수 f_d의 하강 신호의 수신을 행하기 위한 기능(제2 수신부(2012))이 갖춰져 있다.

여기서, 송신부(2013)는 하강 신호를 송신하기 위한 것이며, 하강 신호의 주파수는 f_d이기 때문에, 상기 검출 회로는 하강 신호의 주파수 f_d에 적합한 것이다.

즉, 마스터 BS(2001a)가 송신한 하강 신호의 수신을 행하기 위한 회로(제1 수신부(2011))도, 송신부(2013)로부터 출력되는 송신 신호를 검출하는 검출 회로(피드백부)(2016)도, 하강 신호의 주파수 f_d에 적합한 것이 된다. 또, 검출 회로(2016)의 기능은, 검출한 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이며, 수신한 신호를 디지털 신호로 변환하는 수신부의 기능과 유사하다.

따라서, 본 실시형태에서는 상기 검출 회로(피드백부)(2016)는, 마스터 BS(2001a)가 송신한 주파수 f_d의 하강 신호의 수신을 행하기 위한 제2 수신부(2012)로서의 기능도 겸하고 있다.

검출 회로(2016)를 제2 수신부(2012)로서도 이용하기 위해, 본 실시형태에서는, 검출 회로(2016)의 입력측과 출력측에 각각 전환 스위치(SW1, SW2)를 설치하고 있다. 제1 전환 스위치(SW1)는, 검출 회로(2016)의 제4 증폭기(2122)의 입력측에 배치되어 있다. 이들 전환 스위치(SW1, SW2)의 전환에 의해, 제4 증폭기(2122)로부터 A/D 변환부(2127)에 이르기까지의 회로를, 제2 수신부(2012) 및 검출 회로(2016)로서 이용 가능하게 되어 있다.

송신부(2013)로부터 출력된 신호는, 서큐레이터(2014)에 의해 대부분이 안테나(2010)측에 출력되기 때문에, 제2 수신부(2012)측에는 부여되지 않는다.

제1 전환 스위치(SW1)는, 송신부(2013)의 제3 증폭기(2134)의 출력과, 서큐레이터(2014)로부터 출력된 수신 신호를, 선택적으로 제4 증폭기(2122)에 부여한다. 또, 서큐레이터(2014)와 제1 전환 스위치(SW1) 사이에는, 주파수 f_d의 신호만을 통과시키는 제5 필터(2121)가 배치되어 있어, 서큐레이터(2014)로부터 출력된 수신 신호 중, 주파수 f_d의 하강 신호만을 제1 전환 스위치(SW1)측에 출력한다.

제2 전환 스위치(SW2)는, 검출 회로(2016)(제2 수신부(2012))에서의 A/D 변환부(2127)의 출력을, 왜곡 보상부(2015) 또는 프레임 동기 오차 검출부(2017)에 선택적으로 부여한다.

제4 증폭기(2122)로부터 A/D 변환부(2127)에 이르기까지의 회로를, 검출 회로(피드백부)(2016)로서 이용하는 경우, 송신부(2013)의 제3 증폭기(2134)의 출력이 제4 증폭기(2122)에 부여되도록 제1 전환 스위치(SW1)가 전환되고, A/D 변환부(2127)의 출력이 왜곡 보상부(2015)에 부여되도록 제2 전환 스위치(SW2)가 전환된다. 이 때의 상태를 제1 상태라고 부른다.

한편, 제4 증폭기(2122)로부터 A/D 변환부(2127)에 이르기까지의 회로를, 제2 수신부(2012)로서 이용하는 경우, 안테나(2010)에 의해 수신한 신호가 제4 증폭기(2122)에 부여되도록 제1 전환 스위치(SW1)가 전환되고, A/D 변환부(2127)의 출력이 프레임 동기 오차 검출부(2017)에 부여되도록 제2 전환 스위치(SW2)가 전환된다. 이 때의 상태를 제2 상태라고 부른다.

제1 및 제2 전환 스위치(SW1, SW2)의 전환 제어는, 슬레이브 BS(2001b)의 제어부(도시 생략)에 의해 행해진다. 도 11은, 제1 및 제2 전환 스위치(SW1, SW2)의 제어의 방법을 나타내고 있다. 슬레이브 BS(2001b)는, 항상 단말 장치(2002b)와의 통신을 행하는 통상 통신의 상태(제1 상태)이지만, 주기적으로 에어 동기를 행하는 에어 동기의 상태(제2 상태)가 된다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 에어 동기의 상태에서는, 제1 전환 스위치(SW1)가 안테나(2010)측으로 전환되고, 제2 전환 스위치(SW2)가 프레임 동기 오차 검출부(2017)측으로 전환된다.

이에 따라, 프레임 동기 오차 검출부(2017)는, 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호를 취득할 수 있다. 프레임 동기 오차 검출부(2017)는, 하강 신호에 포함되는 프리앰플 등의 기지 신호를 이용하여, 마스터 BS(2001a)의 프레임 송신 타이밍을 검출하고, 자장치(2001b)에서의 프레임 송신 타이밍과의 오차(프레임 동기 오차)를 검출한다. 구체적으로는, 슬레이브 BS(2001b)는, 수신한 하강 신호 프레임 중의 미리 정해진 위치에 있는 기지 신호의 타이밍을 검출하여, 마스터 BS(2001a)의 프레임 송신 타이밍을 검출한다. 그리고, 검출한 마스터 BS(2001a)의 프레임 송신 타이밍과 자장치(2001b)의 프레임 송신 타이밍을 비교하여, 프레임 동기 오차를 검출한다.

검출된 프레임 동기 오차는, 프레임 카운터 보정부(2018)에 부여된다. 프레임 카운터 보정부(2018)는, 프레임 송신 타이밍을 결정하는 프레임 카운터의 값을, 검출된 프레임 동기 오차에 따라서 보정한다. 이에 따라, 슬레이브 BS(2001b)는 마스터 BS(2001a)에 동기할 수 있다. 동기 오차의 검출ㆍ보정 대상은, 프레임 타이밍에 한정되지 않고, 심볼 타이밍이나 슬롯 타이밍이어도 좋다.

에어 동기가 종료하면, 제1 전환 스위치(SW1)가 제3 증폭기(HPA)(2134)측으로 전환되고, 제2 전환 스위치(SW2)가 왜곡 보상부(2015)측으로 전환된다. 이에 따라, 슬레이브 BS(2001b)는 통상 통신 상태로 되돌아간다. 도 11에서는, 에어 동기를 하강 1 프레임분의 시간으로 행하고 있지만, 복수 프레임분의 시간을 사용하여 에어 동기를 행해도 좋다.

상기와 같이, 에어 동기일 때 외에는, 제3 증폭기(2134)의 출력을 검출한 신호가 왜곡 보상부(2015)에 부여되게 되어 있지만, 왜곡 보상부(2015)는, 제3 증폭기(2134)의 출력을 항상 필요로 하는 것은 아니고, 도 12에 나타낸 바와 같이, 주기적으로 제3 증폭기(2134) 출력의 검출 신호를 취득한다. 왜곡 보상부(2015)에 의한 왜곡 보상 자체는 항상 행해진다.

왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득 처리와, 에어 동기 처리는, 전혀 다른 제어이므로, 각각 독자적인 타이밍으로 실행되지만, 본 실시형태에서는, 검출 회로(2016)와 제2 수신부(2012)가 공통화되어 있기 때문에, 두 처리가 동시에 행해지지 않도록 해야 한다.

따라서, 슬레이브 BS(2001b)의 제어부(도시 생략)에서는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득 처리와, 에어 동기 처리가, 동시에 행해지지 않도록, 두 처리의 실행 타이밍이 설정되어 있다.

도 12는, 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득 처리 및 에어 동기 처리의 실행 주기가, 모두 일정한 것을 전제로 하고 있지만, 어느 한쪽 또는 양쪽의 처리의 실행 주기가 일정하지 않은 경우에는, 두 처리가 동시에 실행될 가능성도 있다. 이 경우, 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득 처리 및 에어 동기 처리의 실행 주기가 동시에 실행되지 않도록, 상기 제어부는, 도 13의 에어 동기 배타 처리를 행한다.

에어 동기 배타 처리는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 에어 동기를 실행하고자 하는 경우, 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득 타이밍과 일치하는지의 여부를 미리 판정한다. 일치하지 않는 경우에는, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 제2 상태로 전환하여 에어 동기를 실행한다. 또, 일치하는 경우에는, 왜곡 보상부(2015)에 의한 검출 신호 취득을 휴지한 다음, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 제2 상태로 전환하여 에어 동기를 실행한다. 이에 따라, 왜곡 보상부(2015)가 검출 신호를 취득할 수 없는 상태에서, 왜곡 보상을 위한 파라미터를 산출하는 것을 방지할 수 있어, 그 후의 왜곡 보상의 정밀도 저하를 방지할 수 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득이 에어 동기보다 빈번하게 행해지는 경우에는, 빈도가 적은 에어 동기를 우선하는 편이, 두 처리에 미치는 영향을 낮게 억제할 수 있다. 그러나, 에어 동기가 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득보다 빈번하게 행해지는 경우에는, 왜곡 보상을 우선하여 에어 동기를 휴지해도 상관없다.

상기와 같이 하여, 마스터 BS(2001a)와 슬레이브 BS(2001b) 사이에서 동기가 취해지면, 양 기지국 장치(2001a, 2001b)로부터 동일한 내용의 정보를 동시에 다수의 단말 장치에 송신하는 브로드캐스트 송신을 행하더라도, 양 기지국 장치(2001a, 2001b)로부터의 신호가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

또, 양 기지국 장치(2001a, 2001b)의 동기가 취해졌기 때문에, 양 기지국 장치(2001a, 2001b)로부터 동일한 내용의 신호를 송신하면, 단말 장치(2002a, 2002b)측에서 마크로 다이버시티 또는 공간 다중 전송을 행할 수 있다.

[2.2 제2 실시형태]

도 14는, 제2 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)의 구성을 나타내고 있다. 이 제2 실시형태에서는, 제2 수신부(2012)와 검출 회로(2016)를 겸용하지 않고, 별도의 회로로 한 것이다. 검출 회로(2016)에서의 각 요소 2162∼2167는, 제2 수신부(2012)에서의 각 요소 2122∼2127와 동일한 것이다. 또, 변형예에서 도 2의 회로와 공통되는 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙였다.

이 변형예에 의하면, 에어 동기를 위한 수신과 왜곡 보상을 위한 검출 신호 취득을 동시에 행하는 것이 가능하다. 검출 회로(2016)나 왜곡 보상부(2015)를 생략하고, 변조 회로로부터 출력된 변조 신호 I, Q를, D/A 변환부(2131a, 2131b)에 직접 부여해도 좋다.

[2.3 제3 실시형태]

도 15는, 제3 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)의 구성을 나타내고 있다. 이 제3 실시형태에서는, 도 10에 나타낸 제1 실시형태의 회로에서, 왜곡 보상부(2015)를 생략하고, 검출 회로(피드백부)(2016)의 출력을 변조 회로(디지털 신호 처리 장치)(2020)에 부여하여, 송신부(2013)에 의해 생성되는 하강 신호가 변조 회로(디지털 신호 처리 장치)(2020)에 피드백되도록 구성한 것이다.

하강 신호의 피드백은, 예를 들어, 변조 회로(2020)에서 생성되는 변조 신호 I, Q의 타이밍 오차 등을 피드백량에 따라서 수정하기 위한 것이다. 단, 하강 신호의 피드백의 목적은 특별히 한정되지 않고, 디지털 신호 처리 장치(2020)가 송신부(2013)의 입력측에 부여하는 신호(변조 신호 I, Q)를 생성할 때, 송신부(2013)에서 생성된 아날로그 하강 신호의 검출치가 피드백되고, 그 피드백량(검출치)이 송신부(2013)의 입력측에 부여하는 신호(변조 신호 I, Q)의 생성에 이용되는 것이라면 충분하다.

또, 제3 실시형태에서는, 검출 회로(피드백부)(2016)에 부여되는 하강 신호는, 제3 증폭기(2134)로부터 출력된 것이 아니라, 제3 필터(2133)로부터 출력된 것(제3 증폭기(2134)에 입력되는 것)이다.

여기서, 제1 실시형태와 같이, 제3 증폭기(2134)에서의 왜곡의 보상을 위해 하강 신호의 피드백을 행하는 경우, 제3 증폭기(2134)의 출력을 검출한 것을, 왜곡 보상부(2015)에 부여해야 한다.

한편, 증폭기의 왜곡 보상이 목적이 아니라면, 제3 필터(2133)의 출력(직교 변조기(2132)의 출력)을 검출한 것을, 변조 회로(신호 처리 장치)(2020)에 부여하면 충분하다. 증폭기의 왜곡 보상을 목적으로 하지 않는 경우라 하더라도, 제3 증폭기(2134)의 출력을 검출한 것을 변조 회로(신호 처리 장치)(2020)에 부여해도 좋다.

제3 실시형태에서는 제1 실시형태와 마찬가지로, 에어 동기일 때 외에는, 송신부(2013)에 의해 생성된 하강 신호의 검출 신호가, 변조 회로(2020)에 부여되는 제1 상태(통상 통신 상태)가 되도록, 제1 전환 스위치(SW1)가 송신부(2013)측으로 전환되고, 제2 전환 스위치(SW2)가 변조 회로(신호 처리 장치)(2020)측으로 전환된다.

또, 에어 동기일 때에는, 제1 전환 스위치(SW1)가 안테나(2010)측으로 전환되고, 제2 전환 스위치(SW2)가 프레임 동기 오차 검출부(2017)측으로 전환된다.

이에 따라, 프레임 동기 오차 검출부(2017)는, 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호를 취득할 수 있다.

제3 실시형태에서 특별히 설명을 하지 않는 점에 관해서는, 제1 실시형태와 동일하다.

[2.4 제4 실시형태]

도 16은, 제4 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)의 구성을 나타내고 있다. 이 슬레이브 BS(2001b)도, 전술한 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)와 마찬가지로, 에어 동기를 행하기 위해, 마스터 BS(2001a)로부터의 신호를 수신할 수 있다. 슬레이브 BS(2001b)는, 안테나(2010), 제1 수신부(슈퍼헤테로다인 수신기)(2011), 제2 수신부(슈퍼헤테로다인 수신기)(2012) 및 송신부(2013)를 포함한다. 또, 슬레이브 BS(2001b)는 서큐레이터(2014)를 포함한다. 제4 실시형태에서 특별히 설명하지 않는 점에 관해서는, 전술한 실시형태와 동일하다.

이와 같이, 제4 실시형태의 슬레이브 BS(2001b)의 기본 구성은, 전술한 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)와 동일하다. 특히, 도 14의 제2 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)와 유사하다. 단, 제4 실시형태에서는, 도 14의 제2 실시형태와 같이, 제1 수신부(2011)와 제2 수신부(2012)가 독립적으로 설치되어 있는 것이 아니라, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)는 이들의 회로 구성의 일부를 공유하고 있다. 즉, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)는, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)의 쌍방에 의해 사용되는 공유부(2023)를 갖고 있다.

여기서, 제1 수신부(2011)는, 단말 장치(2002b)로부터의 상승 신호(주파수 f_u)를 수신하기 위한 것이고, 제2 수신부(2012)는, 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호(주파수 f_d)를 수신하기 위한 것이다.

즉, 제1 수신부(2011)는, 제1 수신부(2011)의 특유의 회로 소자로서, 주파수 f_u의 신호만을 통과시키는 필터(대역 통과 필터)(2111)와, 필터(2111)로부터 출력된 신호를 증폭시키는 증폭기(2112)를 포함한다.

또, 제2 수신부(2012)는, 제2 수신부(2012)의 특유의 회로 소자로서, 주파수 f_d의 신호만을 통과시키는 필터(대역 통과 필터)(2121)와, 필터(2121)로부터 출력된 신호를 증폭시키는 증폭기(2122)를 포함한다.

상기와 같이, 양 수신부(2011, 2012)를 통과할 수 있는 신호의 주파수는 상이하지만, 주파수가 상이한 양 신호를 공통의 회로인 후단의 공유부(2023)에서 처리할 수 있도록, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)는, 주파수 변환부(2113, 2123)를 각각 더 포함한다. 제1 수신부(2011)의 주파수 변환부(2113)는, 주파수 f_u의 상승 신호를 공통 주파수 f_c의 신호로 주파수 변환하는 것이다. 또, 제2 수신부(2012)의 주파수 변환부(2123)는, 주파수 f_d의 하강 신호를 공통 주파수 f_c의 신호로 주파수 변환하는 것이다. 이들 주파수 변환부(2113, 2123)는, 각각 발진기(2113a, 2123a) 및 믹서(2113b, 2123b)로 구성되어 있다.

상기 공통 주파수 f_c는 f_c=f_u-f_u1=f_d-f_d1이고, 여기서 f_u1은, 제1 수신부(2011)의 주파수 변환부(2113)의 발진기(2113a)의 주파수이고, f_d1은, 제2 수신부(2012)의 주파수 변환부(2123)의 발진기(2123a)의 주파수이다. 이와 같이, 주파수 변환부(2113, 2123)의 발진기(2113a, 2123a) 각각의 주파수를 적절하게 설정함으로써, 각 주파수 변환부(2113, 2123)로부터 공통 주파수 f_c의 신호를 출력시킬 수 있다.

상기 공유부(2023)는, 도 14의 제2 실시형태에서의 제1 수신부(2011)의 필터(2114), 증폭기(2115), 주파수 변환부(2116) 및 A/D 변환부(2117)를 포함하는 부분과, 도 14의 제2 실시형태에서의 제2 수신부(2012)의 필터(2124), 증폭기(2125), 주파수 변환부(2126) 및 A/D 변환부(2127)를 포함하는 부분을 공통화한 것이며, 필터(2234), 증폭기(2235), 주파수 변환부(2236) 및 A/D 변환부(2237)를 포함한다.

공유부(2023)의 필터(2234)는, 공통 주파수(제1 중간 주파수) f_c의 신호만을 통과시키는 대역 통과 필터로서 구성되어 있다. 필터(2234)의 출력은 증폭기(2235)에 의해 증폭되고, 증폭기(2235)의 출력은 주파수 변환부(2236)에 의해 다른 주파수(제2 중간 주파수)로 변환되고, 또한 A/D 변환부(2237)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 주파수 변환부(2236)도 발진기(2236a) 및 믹서(2236b)로 구성되어 있다.

공유부(2023)에서의 증폭기(2235)나 주파수 변환부(2236)는 생략해도 좋다. 또, 필터(2234)를 생략해도 좋다. 즉, 제1 수신부(2011)와 제2 수신부(2012)가, A/D 변환부(2237)만을 공유하는 형태이어도 좋다.

또한, 상기 공유부(2023)는, 제1 수신부(2011)의 주파수 변환부(2113)의 출력(주파수 f_c)과, 제2 수신부(2012)의 주파수 변환부(2123)의 출력(주파수 f_c)을, 선택적으로 접수하기 위한 전환 스위치(2231)를 포함한다.

공유부(2023)의 전환 스위치(2231)가, 제1 수신부(2011)의 주파수 변환부(2113)측으로 전환되면, 상승 신호(주파수 f_c)가, 필터(2234) 등의 공유부(2023)의 각 소자에 의해 처리된다. 또, 전환 스위치(2231)가, 제2 수신부(2012)의 주파수 변환부(2123)측으로 전환되면, 하강 신호(주파수 f_c)가, 필터(2234) 등의 공유부(2023)의 각 소자에 의해 처리된다.

공유부(2023)의 A/D 변환부(2237)의 출력은, 복조 회로(2021) 및 프레임 동기 오차 검출부(2017)에 부여된다. A/D 변환부(2237)의 출력을 접수한 복조 회로는, 전환 스위치(2231)가 상승 신호를 접수하도록 전환되고 있는 타이밍(에어 동기 이외의 통상 통신 상태; 제1 상태)에서는, 상승 신호의 복조 처리를 행하지만, 전환 스위치(2231)가 하강 신호를 접수하도록 전환되고 있는 타이밍(에어 동기의 상태; 제2 상태)에서는, 복조 처리를 휴지한다.

한편, A/D 변환부(2237)의 출력을 접수한 프레임 동기 오차 검출부(2017)는, 전환 스위치(2231)가 하강 신호를 접수하도록 전환되고 있는 타이밍(에어 동기의 상태; 제2 상태)에서는, 프레임 동기 오차 검출의 처리를 행하지만, 전환 스위치(2231)가 상승 신호를 접수하도록 전환되고 있는 타이밍(에어 동기 이외의 통상 통신 상태; 제1 상태)에서는, 프레임 동기 오차 검출의 처리를 휴지한다.

도 17은, 전환 스위치(2231)의 전환 타이밍을 나타내고 있다. 이 전환은, 슬레이브 BS(2001b)의 제어부(도시 생략)에 의해 행해진다. 에어 동기의 타이밍(제2 상태)에서는, 전환 스위치(2231)가 제2 수신부측으로 전환되고, 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호를 수신하여, 동기 오차 검출부(2017) 및 보정부(2018)에 의해 동기 오차의 검출과 보정이 행해진다.

도 17에 나타낸 바와 같이, 에어 동기의 타이밍에서는, 송신부(2013)로부터의 하강 신호의 송출이 행해지지 않도록, 송신부(2013) 및/또는 변조 회로(2020)가 제어된다. 또, 에어 동기의 타이밍에서는, 슬레이브 BS(2001b)와의 사이에서 통신을 행하는 단말 장치(2002b)로부터 상승 신호가 송신되지 않도록, 슬레이브 BS(2001b)는 단말 장치(2002b)에 대하여 사용자 할당을 행한다.

제4 실시형태의 송신부(2013)에서는, 도 14에 나타낸 제2 실시형태의 송신부(2013)에 비해, 주파수 변환부(2136) 및 증폭기(2137)가 추가되어 있지만, 도 14와 동일한 구성이어도 좋다.

[2.5 제5 실시형태]

도 18은, 제5 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)의 구성을 나타내고 있다. 제5 실시형태에서는, 도 14에 나타낸 제2 실시형태의 슬레이브 BS(2001b)와 마찬가지로, 제1 수신부(2011)와 제2 수신부(2012)를 독립적으로 설치하고, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)를 다이렉트 변환 수신기로서 구성한 것이다. 즉, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)는, 안테나(2010)에 의해 수신한 상승 신호 또는 하강 신호만을 통과시키는 대역 통과 필터(2111, 2121)와, 필터(2111, 2121)를 통과한 신호를 증폭시키는 증폭기(2112, 2122)를 포함한다. 또한, 증폭기(2112, 2122)의 출력을 복조 신호 I, Q에 복조하는 직교 복조기(2118, 2128) 및 복조 신호 I, Q를 각각 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(2117a, 2117b, 2127a, 2127b)가 포함되어 있고, 이들 변조 신호 I, Q가 복조 회로(2021) 또는 동기 오차 검출부(2017)에 부여된다.

이와 같이, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)의 종류는 특별히 한정되지 않는다.

제5 실시형태의 송신부(2013)는, 도 16에 나타낸 제4 실시형태의 송신부(2013)와 동일하다.

[2.6 제6 실시형태]

도 19는, 제6 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)의 구성을 나타내고 있다. 이 제6 실시형태에서는, 도 18에 나타낸 제5 실시형태의 다이렉트 변환 방식의 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)에 관해, 도 16에 나타낸 제4 실시형태의 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)에서의 공유부(2023)와 동일한 공유부(2023)를 설치한 것이다.

제6 실시형태의 제1 수신부(2011)는, 제1 수신부(2011)의 특유의 회로 소자로서, 주파수 f_u의 신호만을 통과시키는 필터(대역 통과 필터)(2111)와, 필터(2111)로부터 출력된 신호를 증폭시키는 증폭기(2112)를 포함한다.

또, 제2 수신부(2012)는, 제2 수신부의 특유의 회로 소자로서, 주파수 f_d의 신호만을 통과시키는 필터(대역 통과 필터)(2121)와, 필터(2121)로부터 출력된 신호를 증폭시키는 증폭기(2122)를 포함한다.

또한, 제2 수신부(2012)는, 주파수 f_d의 신호를 주파수 f_u의 신호로 변환하기 위한 주파수 변환부(2123)를 포함한다. 이 주파수 변환부(2123)에서의 발진기(2123a)의 주파수 f_d1은 f_u=f_d-f_d1이 되도록 설정되어 있다. 이 주파수 변환부(2123)에 의해, 제2 수신부(2012)에서의 하강 신호의 주파수가, 제1 수신부(2011)에서의 상승 신호의 주파수 f_u와 일치한다. 즉, 제6 실시형태에서는, 주파수 f_u가 공통 주파수로 되어 있어, 공통 주파수 f_u의 신호가 공유부(2023)에 부여된다.

제6 실시형태의 공유부(2023)는, 전환 스위치(2231)와, 공통 주파수 f_u만을 통과시키는 대역 통과 필터(2234)와, 필터(2234)의 출력으로부터 복조 신호 I, Q를 생성하는 직교 복조기(2238)와, 복조 신호 I, Q를 각각 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(2237a, 2237b)를 포함한다. A/D 변환기(2237a, 2237b)의 출력은, 각각 복조 회로(2021) 및 동기 오차 검출부(2017)에 부여된다.

그리고, 전환 스위치(2231)의 전환 및 그 밖의 처리는, 제5 실시형태와 동일하게 행해진다.

[2.7 제7 실시형태]

도 20은, 제7 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)를 나타내고 있다. 이 슬레이브 BS(2001b)는, 복수(K개)의 안테나(2010-1∼2010-K)를 갖는 어레이 안테나를 포함한다. 복수의 안테나 각각에는, 통상 통신(하강 신호 송신 및 상승 신호 송신)을 위한 송신부(2013) 및 제1 수신부(2011)가 설치되어 있고, 각 안테나에 관해 송수신이 가능하게 되어 있다. 각 송신부(2013)에는, 변조 회로(2020)로부터 각각 변조 신호가 부여되고, 각 제1 수신부(2011)가 출력하는 수신 신호가 부여된다.

제7 실시형태에서는, 복수의 안테나 송수신 계통 중, 하나의 안테나(2010-1)의 송수신 계통에만 제2 수신부(2012)가 설치되어 있고, 다른 안테나의 송수신 계통에는 제2 수신부(2012)는 설치되어 있지 않다. 제1 수신부(2011), 제2 수신부(2012) 및 송신부(2013)의 구성은, 전술한 실시형태 중 어느 것이라도 채택할 수 있다. 또, 도 20에서는, 제1 수신부(2011) 및 제2 수신부(2012)가 분리되어 그려져 있지만, 도 16 및 도 19와 같이, 공유부(2023)를 설치해도 좋다.

어레이 안테나 방식의 경우, 슬레이브 BS(2001b)는 복수의 안테나(2010-1∼2010-K)를 갖기 때문에, 전체 안테나의 계통에 제2 수신부(2012)를 설치하면 비용이 증가하지만, 하나의 안테나의 계통 또는 전체 안테나 중의 일부인 복수의 안테나의 계통에만 제2 수신부(2012)를 설치함으로써, 비용 증가를 억제할 수 있다.

[2.8 제8 실시형태]

도 21의 제8 실시형태에 따른 슬레이브 BS(2001b)는, 제7 실시형태와는 달리, 어레이 안테나 방식에서의 전체 안테나의 계통에 제2 수신부(2012)를 설치한 것이다. 전체 안테나의 계통 또는 전체 안테나 중의 일부인 복수의 안테나의 계통에 제2 수신부(2012)를 설치함으로써, 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호의 다이버시티 수신이 가능하고, 동기 오차 검출 정밀도가 향상된다. 수신 다이버시티의 실현 방식으로는, 선택성 다이버시티, 최대비 합성 등을 채택할 수 있다.

또, 제7 실시형태 또는 제8 실시형태와 같이, 슬레이브 BS(2001b)가 어레이 안테나 방식이면, 에어 동기를 행하는 타이밍에서도, 통상 통신(단말 장치로부터의 수신)을 휴지하지 않고 계속할 수 있다는 이점이 있다.

예를 들어, 도 22에 나타낸 바와 같이, 어레이 안테나 방식에서의 복수의 안테나(2010-1∼2010-K) 중, 제1 안테나(2010-1)의 계통에 제2 수신부(2012)를 설치해 두고, 에어 동기일 때에는, 제1 안테나(2010-1)의 계통에서 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호를 수신하면서, 동시에 제2 안테나(2010-2)의 계통(제2 수신부(2012)는 있어도 좋고 없어도 좋다)의 제1 수신부(2011)에서 단말 장치(2002b)로부터의 상승 신호를 수신하는 것도 가능하다.

도 22는, 도 16에 나타낸 제4 실시형태의 슬레이브 BS(2001b)의 처리 타이밍을 나타낸 도 17에 대응시켜 그리고 있지만, 어레이 안테나 방식의 상기 이점은, 제4 실시형태에 한정되는 것이 아니다.

[2.9 제9 실시형태]

도 23은, 제9 실시형태를 나타내고 있다. 도 23에 나타낸 것은, 제2 수신부(2012)로부터 출력된 마스터 BS(2001a)로부터의 하강 신호에 기초하여 동기 처리를 행하는 동기 처리부(2030)(다른 실시형태에서의 프레임 동기 오차 검출부(2017) 및 프레임 카운터 보정부(2018)에 상당)의 변형예이다. 이 동기 처리부(2030)는, 다른 실시형태에서 모두 채택 가능한 것이다.

동기 처리부(2030)는, 다른 실시형태에서의 프레임 동기 오차 검출부(2017) 및 프레임 카운터 보정부(2018) 외에, 주파수 오프셋 추정부(2031), 주파수 보정부(2032) 및 기억부(2033)를 포함한다.

프레임 동기 오차 검출부(2017)는, 하강 신호에 포함되는 프리앰플 등의 기지 신호를 이용하여, 마스터 BS(2001a)의 프레임 송신 타이밍을 검출하고, 자장치(2001b)에서의 프레임 송신 타이밍과의 오차(프레임 동기 오차; 통신 타이밍 오프셋)를 검출한다.

프레임 동기 오차 검출부(2017)에 의해 검출된 동기 오차는, 프레임 카운터 보정부(2018)에 부여되어 프레임 동기 오차 보정에 이용되는 것 외에, 검출될 때마다 기억부(2033)에 부여되어, 기억부(2033)에서 축적된다.

상기 주파수 오프셋 추정부(2031)는, 검출부(2017)에 의해 검출된 동기 오차에 기초하여, 수신측인 슬레이브 BS(2001b) 자신이 내장하는 내장 클록 발생기(도시 생략)의 클록 주파수와, 송신측인 마스터 BS(2001a)의 내장 클록 발생기의 클록 주파수의 차이(클록 주파수 오차)를 추정하고, 그 클록 주파수 오차로부터 캐리어 주파수 오차(캐리어 주파수 오프셋)를 추정한다.

상기 주파수 오프셋 추정부(2031)는, 에어 동기가 주기적으로 실행되는 상황하에서, 이전회의 에어 동기에서 검출된 프레임 동기 오차 t1과, 금회의 에어 동기에서 검출된 프레임 동기 오차 t2에 기초하여, 클록 오차를 추정한다. 이전회의 프레임 동기 오차 t1은, 기억부(2033)로부터 취득할 수 있다.

예를 들어, 캐리어 주파수가 2.6[GHz]인 경우에, 이전회의 에어 동기의 타이밍(동기 타이밍=t1)에서 프레임 동기 오차로서 T1가 검출되어, T1분의 타이밍의 수정이 이루어진 것으로 한다. 수정후의 동기 오차(타이밍 오프셋)는 0[msec]이다. 그리고, T=10초후의 금회의 에어 동기의 타이밍(동기 타이밍=t2)에서도, 다시 동기 오차(타이밍 오프셋)가 검출되고, 그 동기 오차(타이밍 오프셋)는 T2=0.1[msec]인 것으로 한다.

이 때, 10초동안에 생긴 0.1[msec]의 동기 오차(타이밍 오프셋)는 마스터 BS(2001a)의 클록 주기와 슬레이브 BS(2001b)의 클록 주기의 오차의 축적치이다.

즉, 동기 오차(타이밍 오프셋)와 클록 주기 사이에는 이하의 등식이 성립한다.

동기원 기지국의 클록 주기:동기원 기지국의 클록 주기=T:(T+T2)=10:(10+0.0001)

그리고, 클록 주파수는 클록 주기의 역수이기 때문에,

(동기원 기지국의 클록 주파수-동기처 기지국의 클록 주파수)

=동기원 기지국의 클록 주파수×T2/(T+T2)

≒동기원 기지국의 클록 주파수×0.00001

이 된다.

따라서, 이 경우, 송신측인 마스터 BS(2001a)의 클록 주파수와, 수신측인 슬레이브 BS(2001b)의 클록 주파수에, 0.00001=10[ppm]의 오차가 있게 된다. 주파수 오프셋 추정부(2031)에서는, 상기와 같이 하여 클록 주파수 오차를 추정한다.

그리고, 캐리어 주파수와 동기 오차(타이밍 오프셋)는 동일하게 어긋나기 때문에, 캐리어 주파수에도 10[ppm]분의 어긋남, 즉 2.6[GHz]×1×10^-5=26[kHz]의 어긋남이 생긴다. 이와 같이 하여, 주파수 오프셋 추정부(2031)에서는, 클록 주파수 오차로부터, 캐리어 주파수 오차(캐리어 주파수 오프셋)도 추정할 수 있다.

주파수 오프셋 추정부(2031)가 추정한 캐리어 주파수 오차는, 캐리어 주파수 보정부(2032)에 부여된다. 캐리어 주파수의 보정은, 상승 신호의 캐리어 주파수뿐만 아니라, 하강 신호의 캐리어 주파수에 관해 행할 수 있다.

[제3장 기지국 장치의 계층 인식]

이 제3장에서 설명하는 기지국 장치는, 제1장 또는 제2장에서 설명한 기지국 장치에서의 기술이, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 채택된다. 이 제3장에서 특별히 설명하지 않는 점에 관해서는, 제1장 및 제2장의 설명 사항을 원용한다.

[3.1 통신 시스템의 구성]

도 25는, 복수의 기지국 장치(Base Station)(3001, 3002a, 3002b, 3003a, 3003b, 3003c, 3003d)를 갖는 무선 통신 시스템을 나타내고 있다. 각 기지국 장치는, 자국 장치의 통신 영역(셀) 내에 있는, 도시하지 않은 단말 장치(이동 단말; MS; Mobile Station)와의 사이에서 통신을 행할 수 있다.

이 통신 시스템은, 예를 들어 LTE(Long Term Evolution)이 적용되는 휴대 전화용 시스템이다. LTE에서는, 주파수 분할 복신(FDD)을 채택할 수 있어, 이하에서는, 제3장에서의 본 통신 시스템은, 주파수 분할 복신 방식을 채택하고 있는 것으로 하여 설명한다. 복신 방식으로는, 시분할 복신을 채택해도 좋다. 또, 통신 시스템으로는, LTE에 한정되지 않고, WCDMA, CDMA2000을 채택해도 좋다.

제3장에서의 통신 시스템에서는, 복수의 기지국 장치간에 동기를 취하는 기지국간 동기가 행해진다. 기지국 장치간 동기는, 동기처가 되는 기지국 장치가, 그 기지국 장치의 셀 내의 단말 장치를 향해 송신한 신호를, 다른 기지국 장치가 수신함으로써 동기를 취하는 「에어 동기」에 의해 실행된다.

제3장에서의 통신 시스템에서는, 하나 이상의 기지국 장치(3001)는, 다른 기지국 장치에 의존하지 않고, 자국 장치의 클록이나 GPS 신호 등, 에어 동기 이외의 방법으로 통신 타이밍 등을 결정한다. 이러한 기지국 장치(3001)를, 이하 「마스터 BS」라고 한다. 다른 기지국 장치(이하, 「슬레이브 BS」라고 함)(3002a, 3002b, 3003a, 3003b, 3003c)는, 마스터 BS(3001)와의 사이에서 직접적 또는 간접적으로 동기를 취한다.

도 25는, 이러한 에어 동기에서의 계층 구조도 나타내고 있다. 도 25에서는, 기지국 장치(3001)가 마스터 BS가 되어 있고, 이 마스터 BS의 계층 순위 L=1이다. 또, 이 마스터 BS(3001)를 동기처로 하는 2개의 슬레이브 BS(3002a, 3002b)가 존재하고, 이들 슬레이브 BS(3002a, 3002b)의 계층 순위 L=2이다. 또한, 2개의 슬레이브 BS(3002a, 3002b) 중 어느 하나를 동기처로 하는 4개의 슬레이브 BS(3003a, 3003b, 3003c, 3003d)가 존재하고, 이들 슬레이브 BS(3003a, 3003b, 3003c, 3003d)의 계층 순위 L=3이다.

복수의 기지국 장치가, 마스터 BS(3001)를 정점으로 하는 도 25와 같은 트리형의 계층 구조를 취함으로써, 복수의 기지국 장치의 동기처가 루프형으로 연결되어 동기가 불안정해지는 것을 방지할 수 있다.

[3.2 LTE의 프레임 구조]

전술한 바와 같이 본 실시형태의 통신 시스템이 준거하는 LTE에서 채택 가능한 주파수 분할 복신에서는, 상승 신호(단말 장치로부터 기지국 장치로의 송신 신호)의 주파수 f_u와 하강 신호(기지국 장치로부터 단말 장치로의 송신 신호)의 주파수 f_d를 상이하게 함으로써, 상승 통신과 하강 통신을 동시에 행한다.

도 26은, LTE에서의 상승 및 하강 각각의 프레임 구조를 나타내고 있다. LTE에서의 하강 프레임(DL 프레임) 및 상승 프레임(UL 프레임)은, 각각 시간 길이가 10 m초이며, #1∼#19까지의 20개의 슬롯으로 구성되어 있다. 또, LTE에서는 2개의 슬롯의 조합을 서브 프레임이라고 한다. 이들 하강 프레임과 상승 프레임의 타이밍은 일치되어 있다.

기지국 장치 동기에서는, 이들 프레임의 타이밍을 각 기지국 장치에서 동기시키는 것 및 상승 신호의 주파수 f_u 및 하강 신호의 주파수 f_u를 각 기지국 장치에서 동기시키는 것이 행해진다.

도 27에 나타낸 바와 같이, 하강 프레임(DL 프레임)을 구성하는 슬롯 각각은, 7개(I=0∼6)의 OFDM 심볼로 구성되어 있다(Normal Cyclic Prefix의 경우).

그리고, 하강 프레임을 구성하는 #0∼#19의 20개의 슬롯 중, 0번째(#0) 및 10번째(#10)의 슬롯에는, 기지국 장치로서의 식별 부호로서, Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal이 설정되어 있다.

Primary Synchronization Signal은, 슬롯을 구성하는 7개의 OFDM 심볼 중 마지막 심볼(I=6)에 배치되어 있다. 이 Signal은, 본래, 단말 장치가 기지국 장치의 통신 영역(셀)을 분할한 복수(3개)의 섹터 각각을 식별하기 위한 정보이며, 3 패턴이 있다.

Secondary Synchronization Signal은, 슬롯을 구성하는 7개의 OFDM 심볼 중 마지막에서 2번째(I=5)의 심볼에 배치되어 있다. 이 Signal은, 본래, 단말 장치가 복수의 기지국 장치의 통신 영역(셀) 각각을 식별하기 위한 정보이며, 168 패턴이 있다.

Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal 2개에 의해, 504 종류(168×3)의 식별 부호를 구성한다. 단말 장치는, 기지국 장치로부터 송신된 이들 Signal을 취득함으로써, 자단말이 어느 기지국 장치의 어느 섹터에 존재하는지를 인식할 수 있다.

상기 각 Signal이 취할 수 있는 복수의 패턴은, 통신 규격에서 미리 정해져 있고, 각 기지국 장치 및 각 단말 장치에서 기지이다. 즉, 상기 각 Signal은, 각각 복수의 패턴을 취할 수 있는 기지 신호이다. 이하에서는, Primary Synchronization Signal을 제1 기지 신호라고 하고, Secondary Synchronization Signal을 제2 기지 신호라고 하기로 한다.

본 실시형태에서는, 제1 기지 신호 및 제2 기지 신호는, 단말 장치가 기지국 장치와 동기를 취하는 경우 외에, 전술한 기지국 장치간 동기를 위한 신호로서도 이용되는데, 이 점에 관해서는 후술한다.

[3.3 기지국 장치의 구성]

도 28은, 기지국 장치(특히, 슬레이브 BS)의 구성의 예를 나타내고 있다. 슬레이브 BS는, 안테나(3010), 제1 수신부(3011), 제2 수신부(3012) 및 송신부(3013)를 포함한다. 제1 수신부(3011)는, 단말 장치로부터의 상승 신호를 수신하기 위한 것이고, 제2 수신부(3012)는, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호를 수신하기 위한 것이다. 송신부(3013)는, 단말 장치에 하강 신호를 송신하기 위한 것이다.

또, 슬레이브 BS는 서큐레이터(3014)를 포함한다. 이 서큐레이터(3014)는, 안테나(3010)로부터의 수신 신호를 제1 수신부(3011) 및 제2 수신부(3012)측에 부여하고, 송신부(3013)로부터 출력된 송신 신호를 안테나(3010)측에 부여하기 위한 것이다. 이 서큐레이터(3014)와 송신부(3013)의 제4 필터(3135)에 의해, 안테나(3010)로부터의 수신 신호가 송신부(3013)측으로 전달되는 것이 방지되고 있다.

또, 서큐레이터(3014)와 제1 수신부의 제1 필터(3111)에 의해, 송신부(3013)로부터 출력된 송신 신호가 제1 수신부(3011)로 전달되는 것이 방지되고 있다. 또한, 서큐레이터(3014)와 제5 필터(3121)에 의해, 송신부(3013)로부터 출력된 송신 신호가 제2 수신부(3012)로 전달되는 것이 방지되고 있다.

이 제1 수신부(3011)는, 슈퍼헤테로다인 수신기로서 구성되어 있고, IF(중간 주파수) 샘플링을 행하도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 수신부(3011)는, 제1 필터(3111), 제1 증폭기(3112), 제1 주파수 변환부(3113), 제2 필터(3114), 제2 증폭기(3115), 제2 주파수 변환부(3116) 및 A/D 변환부(3117)를 포함한다.

제1 필터(3111)는, 단말 장치로부터의 상승 신호만을 통과시키기 위한 것이고, 상승 신호의 주파수 f_u만을 통과시키는 대역 통과 필터로 구성되어 있다. 제1 필터(3111)를 통과한 수신 신호는, 제1 증폭기(고주파 증폭기)(3112)에 의해 증폭되고, 제1 주파수 변환부(3113)에 의해 주파수 f_u로부터 제1 중간 주파수로의 변환이 이루어진다. 제1 주파수 변환부(3113)는, 발진기(3113a) 및 믹서(3113b)로 구성되어 있다.

제1 주파수 변환부(3113)의 출력은, 제1 중간 주파수만을 통과시키는 제2 필터(3114)를 거쳐, 제2 증폭기(중간 주파 증폭기)(3115)에 의해 다시 증폭된다. 제2 증폭기(3115)의 출력은, 제2 주파수 변환부(3116)에 의해, 제1 중간 주파수로부터 제2 중간 주파수로 변환되고, 또한 A/D 변환부(3117)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 제2 주파수 변환부(3116)도 발진기(3116a) 및 믹서(3116b)로 구성되어 있다.

A/D 변환부(3117)의 출력(제1 수신부(3011)의 출력)은, 복조 회로(3021)(디지털 신호 처리 장치)에 부여되고, 단말 장치로부터의 수신 신호의 복조 처리가 행해진다.

이와 같이, 제1 수신부(3011)는, 안테나(3010)에서 수신한 아날로그의 상승 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호 처리 장치로서 구성된 복조 회로(3021)에 대하여, 디지털의 상승 신호를 부여하는 것이다.

또, 상기 송신부(3013)는, 변조 회로(3020)(디지털 신호 처리 장치)로부터 출력된 변조 신호 I, Q를 수취하여, 안테나(3010)로부터 신호를 송신시키는 것이며, 다이렉트 변환 송신기로서 구성되어 있다. 이 송신부(3013)는, D/A 변환기(3131a, 3131b)와, 직교 변조기(3132)와, 제3 필터(3133), 제3 증폭기(고출력 증폭기; HPA)(3134) 및 제4 필터(3135)를 포함한다.

상기 D/A 변환기(3131a, 3131b)는, 변조 신호 I, Q 각각에 관하여 D/A 변환을 행한다. D/A 변환기(3131a, 3131b)의 출력은 직교 변조기(3132)에 부여되고, 이 직교 변조기(3132)에 의해 반송파 주파수가 f_d(하강 신호 주파수)인 송신 신호가 생성된다.

직교 변조기(3132)의 출력은, 주파수 f_d만을 통과시키는 제3 필터(3133)를 거쳐 제3 증폭기(3134)에 의해 증폭되고, 또한 주파수 f_d만을 통과시키는 제4 필터(3135)를 얻어 안테나(3010)로부터 송신되어, 단말 장치로의 하강 신호가 된다.

이상의 제1 수신부(3011), 송신부(3013)는, 단말 장치와의 사이의 본래의 통신을 행하기 위해 필요한 기능이지만, 본 실시형태의 슬레이브 BS(3001b)는 제2 수신부(3012)를 더 포함한다. 이 제2 수신부(3012)는, 에어 동기를 취하기 위해, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 신호를 수신한다.

여기서, 슬레이브 BS가 에어 동기에 의해 다른 기지국 장치와의 동기를 취하기 위해서는, 슬레이브 BS는, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 신호를 수신해야 한다. 그러나, 하강 신호의 주파수는 f_d이며, 상승 신호의 주파수 f_u와는 상이하므로, 제1 수신부(3011)에서는 수신할 수 없다.

즉, 제1 수신부(3011)에는, 주파수 f_u의 신호만을 통과시키는 제1 필터(3111)나, 주파수 f_u로부터 변환된 제1 중간 주파수만을 통과시키는 제2 필터(3114)가 포함되어 있기 때문에, 주파수 f_u 이외의 주파수(하강 신호의 주파수 f_d)의 신호가 제1 수신부(3011)에 부여되더라도, 제1 수신부(3011)를 통과할 수는 없다.

즉, 제1 수신부(3011)는, 제1 수신부(3011) 내에 포함된 필터(3111, 3114)에 의해, 상승 신호 주파수 f_u의 신호의 수신에 적합한 것으로 되어 있어, 다른 주파수의 신호의 수신은 할 수 없다.

따라서, 본 실시형태의 슬레이브 BS에는, 제1 수신부(3011)와는 달리, 다른 기지국 장치가 송신한 주파수 f_d의 하강 신호의 수신을 행하기 위한 제2 수신부(3012)가 포함되어 있다.

이 제2 수신부(3012)는, 제5 필터(3121), 제4 증폭기(고주파 증폭기)(3122), 제3 주파수 변환부(3123), 제6 필터(3124), 제5 증폭기(중간 주파 증폭기)(3125), 제4 주파수 변환부(3126) 및 A/D 변환부(3127)를 포함한다.

제5 필터(3121)는, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호만을 통과시키기 위한 것이며, 하강 신호의 주파수 f_d만을 통과시키는 대역 통과 필터로 구성되어 있다. 제5 필터(3121)를 통과한 수신 신호는 제4 증폭기(고주파 증폭기)(3122)에 의해 증폭되고, 제4 증폭기(3122)의 출력은, 제3 주파수 변환부(3123)에 의해 하강 신호 주파수 f_d로부터 제1 중간 주파수로의 변환이 이루어진다. 제3 주파수 변환부(3123)는, 발진기(3123a) 및 믹서(3123b)로 구성되어 있다.

제3 주파수 변환부(3123)의 출력은, 제3 주파수 변환부(3123)로부터 출력된 제1 중간 주파수만을 통과시키는 제6 필터(3124)를 거쳐, 제5 증폭기(중간 주파 증폭기)(3125)에 의해 다시 증폭된다. 제5 증폭기(3125)의 출력은, 제4 주파수 변환부(3126)에 의해, 제1 중간 주파수로부터 제2 중간 주파수로 변환되고, 또한 A/D 변환부(3127)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 제4 주파수 변환부(3126)도 발진기(3126a) 및 믹서(3126b)로 구성되어 있다.

A/D 변환부(3127)로부터 출력된 신호는, 동기 처리부(3030)에 부여된다. 이에 따라, 동기 처리부(3030)는, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호를 취득할 수 있다.

동기 처리부(3030)는, 마스터 BS(3001)로부터 취득한 하강 신호의 프레임에 포함되는 제1 기지 신호(Primary Synchronization Signal) 및 제2 기지 신호(Secondary Synchronization Signal)에 기초하여, 자국 장치의 통신 타이밍 및 통신 주파수의 동기를 취하기 위한 처리를 행한다.

도 29에 나타낸 바와 같이, 동기 처리부(3030)는, 인식부(3034), 프레임 동기 오차 검출부(3017), 프레임 카운터 보정부(3018), 주파수 오프셋 추정부(3031), 주파수 보정부(3032), 기억부(3033), 패턴 설정부(3035)를 갖고 있다.

상기 인식부(3034)는, 양 기지 신호의 패턴에 기초하여, 다른 기지국 장치가 기지국 장치간 동기의 계층 구조(도 1 참조)에서 위치하는 계층 순위 L을 인식하기 위한 것이다. 또, 인식부(3034)는, 계층 순위 L의 값이 가장 작은 다른 기지국 장치를 식별하여, 상기 다른 기지국 장치를 동기처로서 인식하기 위한 것이기도 하다.

인식부(3034)는, 제2 수신부(3012)에 의해 수신한 신호(하강 신호)로부터 제1 기지 신호를 검출하는 제1 인식부(3034a)와, 제2 수신부(3012)에 의해 수신한 신호로부터 제2 기지 신호를 검출하는 제2 인식부(3034b)를 포함한다. 인식부(3034)는, 수신 신호에 포함되는 제1 기지 신호의 패턴과 제2 기지 신호의 패턴의 조합에 의해, 다른 기지국 장치의 계층 순위 L을 인식한다.

제1 인식부(3034a)는, 제2 수신부(3012)의 수신 신호에서, 제1 기지 신호가 취할 수 있는 3 패턴 중 어느 패턴이 포함되어 있는지를 인식한다. 이 인식에는, 기지인 각각의 3 패턴과, 수신 신호(하강 신호)의 상관을 취함으로써 행해진다.

보다 구체적으로는, 제1 기지 신호가 취할 수 있는 3 패턴은 각각, 제1 패턴 기억부(3034c)에 기억되어 있고, 제1 인식부(3034a)는, 제1 패턴 기억부(3034c)에 기억되어 있는 패턴을 순서대로 판독하고, 판독한 패턴이 미리 정해진 시간 내의 수신 신호 중에 포함되어 있는지의 여부를 탐색함으로써, 어느 패턴이 수신 신호에 포함되어 있는지를 패턴 인식한다. 또, 이 탐색시에는, 수신 신호와 패턴의 상관(슬라이딩 상관)을 취하여, 그 양자의 상관이 커지는 타이밍이, 수신 신호에서의 제1 기지 신호의 타이밍으로서 인식된다.

제2 인식부(3034b)는, 제2 수신부(3012)의 수신 신호에서, 제2 기지 신호가 취할 수 있는 168 패턴 중 어느 패턴이 포함되어 있는지를 인식한다. 이 인식방법은, 제1 인식부(3034a)에서의 인식과 거의 동일하다. 단, 제2 인식부(3034b)는, 제2 기지 신호가 취할 수 있는 168 패턴을 기억하고 있는 제2 패턴 기억부(3034d)로부터, 제2 기지 신호가 취할 수 있는 패턴을 순서대로 판독하여, 168 패턴 중 어느 패턴이 수신 신호에 포함되어 있는지를 인식한다. 또, 제2 인식부(3034b)에서도, 수신 신호에서의 제2 기지 신호의 타이밍을 인식할 수 있다.

제2 기지 신호가 취할 수 있는 패턴수는 제1 기지 신호가 취할 수 있는 패턴수보다 많기 때문에, 제2 인식부(3034b)에 의한 패턴의 인식 처리는, 제1 인식부(3034a)에 의한 패턴의 인식 처리보다, 평균적으로 보면 많은 시간이 필요하다.

또, 인식부(3034)는, 제1 인식부(3034a) 및 제2 인식부(3034b)에서의 인식을 제어하기 위한 제어부(3034e)를 갖고 있다. 이 제어부(3034e)에 의한 제어에 관해서는 후술한다.

상기 프레임 동기 오차 검출부(3017)는, 상기 인식부(3034)에 의해 인식된 제1 기지 신호의 타이밍(및 필요하다면 제2 기지 신호의 타이밍)을 이용하여, 동기처가 된 다른 기지국 장치의 프레임 송신 타이밍을 검출하고, 자국 장치에서의 프레임 송신 타이밍과의 오차(프레임 동기 오차)를 검출한다.

검출된 프레임 동기 오차는, 프레임 카운터 보정부(3018)에 부여된다. 프레임 카운터 보정부(3018)는, 프레임 송신 타이밍을 결정하는 프레임 카운터의 값을, 검출된 프레임 동기 오차에 따라서 보정한다. 이에 따라, 슬레이브 BS는 마스터 BS(3001)에 동기할 수 있다. 동기 오차의 검출ㆍ보정 대상은, 프레임 타이밍에 한정되지 않고, 심볼 타이밍이나 슬롯 타이밍이어도 좋다.

상기 프레임 동기 오차 검출부(3017)에 의해 검출된 동기 오차는, 검출될 때마다 기억부(3033)에 부여되어, 기억부(3033)에서 축적된다.

상기 주파수 오프셋 추정부(3031)는, 동기 오차 검출부(3017)에 의해 검출된 동기 오차에 기초하여, 수신측인 기지국 장치 자신이 내장하는 내장 클록 발생기(도시 생략)의 클록 주파수와, 송신측인 동기처 기지국 장치의 내장 클록 발생기의 클록 주파수의 차이(클록 주파수 오차)를 추정하고, 그 클록 주파수 오차로부터 캐리어 주파수 오차(캐리어 주파수 오프셋)를 추정한다.

상기 주파수 오프셋 추정부(3031)는, 에어 동기가 주기적으로 실행되는 상황하에서, 이전회의 에어 동기에서 검출된 프레임 동기 오차 t1과, 금회의 에어 동기에서 검출된 프레임 동기 오차 t2에 기초하여, 클록 오차를 추정한다. 이전회의 프레임 동기 오차 t1은, 기억부(3029)로부터 취득할 수 있다.

예를 들어, 하강 신호의 캐리어 주파수 f_d가 2.6[GHz]인 경우에, 이전회의 에어 동기의 타이밍(동기 타이밍=t1)에서 프레임 동기 오차로서 T1이 검출되어, T1분의 타이밍의 수정이 이루어진 것으로 한다. 수정후의 동기 오차(타이밍 오프셋)는 0[msec]이다. 그리고, T=10초후의 금회의 에어 동기의 타이밍(동기 타이밍=t2)에서도 다시 동기 오차(타이밍 오프셋)가 검출되고, 그 동기 오차(타이밍 오프셋)는 T2=0.1[msec]인 것으로 한다.

이 때, 10초동안에 생긴 0.1[msec]의 동기 오차(타이밍 오프셋)는 마스터 BS(3001)의 클록 주기와 슬레이브 BS의 클록 주기의 오차의 축적치이다.

즉, 동기 오차(타이밍 오프셋)와 클록 주기 사이에는 이하의 등식이 성립한다.

동기원 기지국 장치의 클록 주기:동기원 기지국 장치의 클록 주기=T:(T+T2)=10:(10+0.0001)

그리고, 클록 주파수는 클록 주기의 역수이기 때문에,

(동기원 기지국 장치의 클록 주파수-동기처 기지국 장치의 클록 주파수)

=동기원 기지국 장치의 클록 주파수×T2/(T+T2)

≒동기원 기지국의 클록 주파수×0.00001

이 된다.

따라서, 이 경우, 송신측인 동기처 기지국 장치의 클록 주파수와, 수신측인 자국 장치의 클록 주파수에, 0.00001=10[ppm]의 오차가 있게 된다. 주파수 오프셋 추정부(3031)에서는, 상기와 같이 하여 클록 주파수 오차를 추정한다.

그리고, 캐리어 주파수와 동기 오차(타이밍 오프셋)는 동일하게 어긋나기 때문에, 캐리어 주파수에도 10[ppm]분의 어긋남, 즉 2.6[GHz]×1×10^-5=26[kHz]의 어긋남이 생긴다. 이와 같이 하여, 주파수 오프셋 추정부(3031)에서는, 클록 주파수 오차로부터, 캐리어 주파수 오차(캐리어 주파수 오프셋)도 추정할 수 있다.

주파수 오프셋 추정부(3031)가 추정한 캐리어 주파수 오차는, 캐리어 주파수 보정부(3032)에 부여된다. 캐리어 주파수의 보정은, 상승 신호의 캐리어 주파수 뿐만 아니라, 하강 신호의 캐리어 주파수에 대해 행할 수 있다.

상기와 같이 하여, 동기처와 동기원의 양 기지국 장치간에 동기가 취해지면, 양 기지국 장치로부터 동일한 내용의 정보를 동시에 다수의 단말 장치에 송신하는 브로드캐스트 송신을 행하더라도, 양 기지국 장치로부터의 신호가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

또, 양 기지국 장치의 동기가 취해졌기 때문에, 양 기지국 장치로부터 동일한 내용의 신호를 송신하면, 단말 장치측에서 마크로 다이버시티 또는 공간 다중 전송을 행할 수 있다.

제2 수신부(3012)는, 도 28에 나타낸 바와 같이, 제1 수신부(3011)와 완전히 독립적으로 설치할 필요는 없고, 공용할 수 있는 요소에 관해서는 공용해도 좋다. 또, 기지국 장치가 시분할 복신 방식인 경우에는, 제1 수신부(3011)에 의해 에어 동기용의 수신도 행할 수 있다.

또, 패턴 설정부(3035)는, 인식부(3034)에서 인식된 동기처의 기지국 장치의 계층 순위 L에 기초하여, 자국 장치의 계층 순위 L을 결정하고, 그 계층 순위 L을 나타내는 제1 기지 신호 패턴 및 제2 기지 신호 패턴의 조합을 설정한다. 패턴 설정부(3035)에 의해 패턴이 설정된 제1 기지 신호 및 제2 기지 신호는, 단말 장치에 송신하기 위한 하강 신호에서의 제1 기지 신호 및 제2 기지 신호로서 이용된다.

[3.4 계층 구조에서의 계층 순위와 기지 신호의 관계]

제1 기지 신호(3 패턴)와 제2 기지 신호(168 패턴)의 조합의 수가 504인 것에 대응하여, 본 실시형태의 통신 시스템에서의 계층 순위 L로는 1∼504의 값을 취할 수 있다.

여기서, 제1 기지 신호가 취할 수 있는 3개의 패턴을 n(n:0∼3)으로 나타내고, 제2 기지 신호가 취할 수 있는 168개의 패턴을 m(m:0∼167)으로 나타낸다.

도 30에 나타낸 바와 같이, 504의 계층 순위 L 중 L=1∼168에 관해서는, 제1 기지 신호의 패턴 n=0과 168 패턴의 제2 기지 신호의 조합이 할당된다. L=169∼336에 관해서는, 제1 기지 신호의 패턴 N=1과 168 패턴의 제2 기지 신호의 조합이 할당된다. 그리고, L=337∼504에 관해서는, 제1 기지 신호의 패턴 N=2와 168 패턴의 제2 기지 신호의 조합이 할당된다.

그 결과, 제1 기지 신호의 패턴(프라이머리 코드) n이 작을수록 계층 순위가 높고(L이 작고), n이 클수록 계층 순위가 낮아진다(L이 커진다). 또, 제1 기지 신호의 패턴(프라이머리 코드) n이 동일하더라도, 제2 기지 신호의 패턴(세컨더리 코드) m이 작을수록 계층 순위가 높고(L이 작고), m이 클수록 계층 순위가 낮아진다(L이 커진다).

이상과 같이, 계층 순위 L과 제1 기지 신호의 패턴(프라이머리 코드) n 및 제2 기지 신호의 패턴(세컨더리 코드) m과의 관계가 규정되어 있기 때문에, 인식부(3043)에서, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 신호에 포함되는 제1 기지 신호의 패턴(프라이머리 코드) n 및 제2 기지 신호의 패턴(세컨더리 코드) m을 판별할 수 있다면, 상기 다른 기지국 장치의 계층 순위 L을 인식할 수 있다.

또, 제1 기지 신호와 제2 기지 신호는 상이한 타이밍에 송신되어 있고, 이와 같이 2개의 기지 신호가 상이한 타이밍에 송신됨으로써, 기지 신호의 식별에 요하는 처리가 용이해진다.

도 30에 나타낸 관계는, 기지국 장치가 갖는 기억부에 기억되어 있고, 인식부(3043)는, 도 30에 나타낸 관계를 참조함으로써, 계층 순위 L을 구할 수도 있다.

[3.5 에어 동기 처리]

도 28에 나타낸 바와 같이, 기지국 장치는, 에어 동기를 행하는 타이밍을 제어하는 에어 동기 제어부(3040)를 포함한다. 에어 동기 제어부(3040)는, 주기적 또는 필요에 따라서 부정기적으로, 에어 동기 처리를 실행한다. 에어 동기 처리를 행하는 동안에는, 송신부(3013)에 의한 송신을 휴지하고, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 신호를 제2 수신부(3012)에서 수신한다. 그리고 동기 처리부(3030)는, 제2 수신부(3012)에서 수신한 신호에 기초하여, 에어 동기 처리를 실행한다.

도 31은, 에어 동기 처리를 행해야 할 기지국 장치의 인식부(3034)가, 동기처가 되는 다른 기지국 장치를 선택하기 위한 처리를 나타내고 있다. 도 31에서, 처리 시작은 n=0, m=0이다.

에어 동기일 때에는, 우선 인식부(3034)의 제어부(3034e)는, 제1 인식부(3034a)에, 프라이머리 코드 n=0인 기지국 장치의 탐색을 시킨다(단계 S3-1). 즉, 제1 인식부(3034a)는, 제2 수신부(3012)에서 수신한 신호 중에, 프라이머리 코드 n=0에 대응하는 제1 기지 신호의 패턴이 포함되어 있는지의 여부를 인식한다. 수신한 신호 중에, 프라이머리 코드 n=0에 대응하는 제1 기지 신호의 패턴이 포함되어 있지 않은 경우, 프라이머리 코드 n=1인 기지국 장치의 탐색을 시킨다(단계 S3-1, S3-2, S3-3). 수신한 신호 중에, 프라이머리 코드 n=1에 대응하는 제1 기지 신호의 패턴도 포함되어 있지 않은 경우, 프라이머리 코드 n=2인 기지국 장치의 탐색을 시킨다(단계 S3-1, S3-2, S3-3).

상기 프라이머리 코드 n=0∼2 중 어느 것도 발견할 수 없는 경우, 동기처가 될 수 있는 다른 기지국 장치는 존재하지 않게 된다. 이 경우, 이 기지국 장치는, 에어 동기가 아니라, 자신의 클록으로 송신 타이밍 등을 결정하는 자주(自走) 모드가 된다(단계 S3-4).

제2 수신부(3012)에서 수신한 신호에, 프라이머리 코드 n=0∼2 중 어느 하나에 대응하는 제1 기지 신호의 패턴이 포함되어 있는 경우, 제어부(3034e)는 계속해서 제2 인식부(3034b)에, 그 신호에서의 세컨더리 코드(제2 기지 신호의 패턴) m이 0∼167 중 어느 것인지를 탐색시킨다(단계 S3-5, S3-6).

이 탐색에 의해 다른 기지국 장치의 세컨더리 코드 m이 판명되면, 제어부(3034e)는, 코드(n, m)에 대응하는 계층 순위 L(도 30 참조)를 갖는 상기 다른 기지국 장치를, 에어 동기의 동기처로서 선택한다(단계 S3-7).

그렇게 하면, 동기처로부터 송신된 신호에 포함되는 제1 기지 신호(또는 제2 기지 신호)의 타이밍에 기초하여, 동기 오차 검출부(3017)는, 동기처와 자국 장치의 동기 오차를 검출하고, 그 동기 오차에 기초하여 프레임 카운터 보정부(3018)에 의해 프레임 카운터를 보정하고, 주파수 보정부(3032)에 의해 자국 장치의 송수신 주파수를 보정한다.

도 31에서는, 프라이머리 코드 n이 작은 기지국 장치를 발견한 경우에는, 그것보다 큰 프라이머리 코드 m의 기지국 장치의 탐색을 행하지 않도록 하고 있지만, 복수의 기지국 장치가 발견되는 경우도 고려하여, 일단 복수의 프라이머리 코드 n=0∼2 모두에 대해 탐색을 행한 후, 가장 수신 전력이 큰 프라이머리 코드 n을 갖는 기지국 장치를 선택해도 좋다.

상기와 같은 탐색을 행함으로써, 다른 기지국 장치가 취할 수 있는 계층 순위가 많아도, 기지 신호 인식을 위한 처리를 간편하게 또는 고속으로 행할 수 있다. 예를 들어, 하나의 기지 신호가 504개의 패턴을 취하는 경우, 인식부(3034)에서는 에어 동기시마다, 최대 504가지의 기지 패턴을 이용한 패턴 인식을 행해야 하여, 처리 시간이 커진다.

한편, 본 실시형태에서는, 패턴수가 적은 제1 기지 신호의 패턴 인식을 먼저 행하고 나서, 제2 기지 신호의 패턴 인식을 행하기 때문에, 인식부(3034)에서는 에어 동기시에, 최대 171(=3+168)가지의 기지 패턴을 이용한 패턴 인식을 행하는 것만으로, 동기처의 계층 순위 L을 인식할 수 있어, 처리 시간을 단축할 수 있다.

상기와 같이 하여 동기처가 되는 다른 기지국 장치가 선택되면, 패턴 설정부(3035)는 자국 장치가, 단말 장치에 대하여 송신하는 하강 신호에 포함해야 할 제1 기지 신호 패턴 및 제2 기지 신호 패턴의 조합을 결정한다.

즉, 도 32에 나타낸 바와 같이, 동기처 코드(계층 순위 L)가 (n, m)인 경우, 상기 동기처 코드에서의 m이 167이면 자국 장치의 코드를 (n+1, 0)로 하고(단계 S3-11, S3-12), m이 167 이외이면 자국 장치의 코드를 (n, m+1)로 설정한다(단계 S3-11, S3-13). 즉, 동기처의 계층 순위 L보다 하나 낮은 계층 순위 L+1을 자국 장치의 계층 순위로 하고, 그 계층 순위에 대응하는 패턴을 갖는 제1 기지 신호 및 제2 기지 신호가, 자국 장치의 통신 영역 내의 단말 장치로의 하강 신호에 포함되어 송신된다.

이상과 같은 처리를 행함으로써, 자국 장치는 동기처보다 하나 낮은 계층 순위가 설정되고, 자국 장치를 동기처로 하는 기지국 장치는 자국 장치보다 하나 낮은 계층 순위가 설정된다. 그 결과, 각 기지국 장치가 자율적으로 동기처를 결정하더라도, 도 25와 같은 계층 구조가 자연스럽게 구축된다.

[제4장 에어 동기를 위한 리소스 할당]

이 제4장에서 설명하는 기지국 장치는, 제1장, 제2장 또는 제3장에서 설명한 기지국 장치에서의 기술이, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 채택된다. 이 제4장에서 특별히 설명하지 않는 점에 관해서는, 제1장, 제2장 및 제3장의 설명 사항을 원용한다.

[4.1 에어 동기를 위한 리소스 할당의 필요성]

에어 동기를 행하고자 하면, 다른 기지국 장치와 동기를 취하고자 하는 기지국 장치는, 다른 기지국 장치가 이동 단말에 대하여 송신한 신호를 수신해야 하기 때문에, 그 수신중에는 스스로는 이동 단말과의 사이에서의 송신 또는 수신을 행할 수 없게 되어, 원활한 통신이 저해될 우려가 있다.

따라서, 에어 동기를 행하더라도, 원활한 통신이 가능한 한 저해되지 않도록 하기 위한 기술이 요구된다.

[4.2 에어 동기를 위한 리소스 할당 기술의 개시]

(1) 여기서 개시하는 발명은, 사용자 단말과의 통신에 이용되는 통신용 채널에서의 리소스 할당을 행하는 리소스 할당 제어부를 포함하는 기지국 장치로서, 상기 리소스 할당 제어부는, 상기 통신용 채널에서 할당 대상이 되는 리소스가, 다른 기지국 장치와의 동기를 위해 다른 기지국 장치로부터 송신된 신호를 수신해야 할 동기 구간에 포함되는 것인지의 여부를 판정하는 판정부와, 상기 판정부에서 동기 구간에 포함된다고 판정된 리소스에 관해서는 사용자 단말을 할당하지 않거나, 또는 상기 리소스에 할당 가능한 사용자 단말수가, 비동기 구간에서 상기 리소스에 할당 가능한 사용자 단말수보다 적어지도록 리소스 할당의 처리를 행하는 할당부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치이다.

사용자 단말의 통신 상대인 기지국 장치는, 다른 기지국 장치와의 동기를 위해 다른 기지국 장치로부터 송신된 신호를 수신하는 동안에는, 스스로는 신호를 사용자 단말에 송신할 수 없다.

따라서, 상기와 같은 사용자 단말의 할당 제어를 행하지 않는 경우, 동기 구간에서는, 사용자 단말은 리소스 할당이 이루어졌다 하더라도 기지국 장치와의 통신을 행할 수 없게 된다. 그 결과, 사용자 단말은, 기지국 장치를 탐색하기 위해 쓸데없이 스캐닝을 행하거나, 어떠한 이상이 발생했다고 인식하거나 할 우려가 있다.

그러나, 동기 구간은, 사용자 단말과의 통신중에 일시적으로 생기는 것에 불과하고, 동기 구간이 종료하면, 기지국 장치는 통상대로 정상적으로 통신을 행할 수 있기 때문에, 쓸데없는 스캐닝의 발생이나 이상 발생의 인식은 회피해야 한다.

여기서, 사용자 단말은, 통신 채널의 리소스가 할당되어 있지 않으면, 기지국 장치와 통신을 행할 기회를 획득할 수 없다.

따라서, 동기 구간에서도 사용자 단말에 통신 채널의 리소스가 할당되어 있지 않으면, 사용자 단말은, 동기 구간에서 기지국 장치와 통신할 수 없더라도, 기지국 장치를 탐색하기 위해 쓸데없이 스캐닝을 행하거나, 어떤 이상이 발생했다고 인식하거나 할 우려는 없어진다.

상기 발명은, 이러한 착상에 기초하여 이루어진 것으로, 상기 발명에 의하면, 통신 채널에서 할당 대상이 되는 리소스 중, 동기 구간에 포함되는 리소스에 관해서는 사용자 단말이 할당되지 않거나, 상기 리소스에 할당 가능한 사용자 단말수가 비동기 구간일 때보다 적어진다.

동기 구간에 포함되는 리소스에 관해 사용자 단말이 할당되지 않도록 함으로써, 기지국 장치의 통신 영역 내의 사용자 단말이, 동기 구간에서 기지국 장치와 통신할 수 없어도, 기지국 장치를 탐색하기 위해 쓸데없이 스캐닝을 행하거나, 어떤 이상이 발생했다고 인식하거나 할 우려는 없어져, 통신 영역 내의 모든 사용자 단말에 관해 원활한 통신을 유지할 수 있다.

또, 동기 구간에 포함되는 리소스에 할당되는 사용자 단말수를, 비동기 구간(동기 구간 이외의 구간; 기지국 장치가 사용자 단말과 통신을 행하고 있는 상태)일 때보다 적게 함으로써, 동기 구간에서 기지국 장치와 통신할 수 없기 때문에, 기지국 장치를 탐색하기 위해 쓸데없이 스캐닝을 행하거나, 어떤 이상이 발생했다고 인식하거나 하는 사용자 단말을 적게 할 수 있어, 원활한 통신이 저해되는 것을 억제할 수 있다.

(2) 상기 할당부는, 하강의 통신 채널에서, 상기 판정부에서 동기 구간에 포함된다고 판정된 리소스에 관해서는 사용자 단말을 할당하지 않고, 상승의 통신 채널 채널에서, 상기 판정부에서 동기 구간에 포함된다고 판정된 리소스에 관해서는 사용자 단말을 할당하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 동기 구간에서는, 하강(기지국 장치로부터 사용자 단말로의 송신)의 통신 채널에서는 사용자 단말의 할당이 행해지지 않고, 상승(사용자 단말로부터 기지국 장치로의 송신)의 통신 채널에서는 사용자 단말의 할당이 행해진다.

따라서, 동기 구간에서 하강 통신은 휴지하지만, 상승 통신은 통신하지 않는 경우에 적합한 리소스 할당을 행할 수 있다.

(3) 상기 할당부는, 하강의 통신 채널 및 상승의 통신 채널 채널에서, 상기 판정부에서 동기 구간에 포함된다고 판정된 리소스에 관해서는 사용자 단말을 할당하지 않도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우, 동기 구간에서는, 하강 및 상승 모두, 사용자 단말의 할당이 행해지지 않는다.

따라서, 동기 구간에서, 하강 통신 및 상승 통신을 모두 휴지하는 경우에 적합한 리소스 할당을 행할 수 있다.

(4) 복수의 안테나를 포함하는 어레이 안테나를 가지며, 상기 할당부는, 상기 복수의 안테나 중 상기 동기 구간에서 상기 사용자 단말과의 통신을 위해 분배되는 안테나의 수에 따라서, 상기 판정부에서 동기 구간에 포함된다고 판정된 리소스의 할당을 제어하는 것이 바람직하다.

어레이 안테나를 갖는 기지국 장치의 경우, 동기 구간에서, 복수의 안테나 전부를, 다른 기지국 장치로부터 송신된 신호를 수신하기 위해 이용할 필요는 없고, 복수의 안테나 중 일부의 안테나를, 사용자 단말과의 통신에 분배하는 것이 가능하다.

동기 구간에서, 복수의 안테나 중 일부의 안테나만을 사용자 단말과의 통신에 이용하면, 비동기 구간에서 복수의 안테나 전부를 사용자 단말과의 통신에 이용하는 경우보다 안테나수가 적어진다.

따라서, 상기와 같이, 복수의 안테나 중 동기 구간에서 사용자 단말과의 통신에 분배되는 안테나의 수에 따라서 리소스의 할당을 제어함으로써, 동기 구간에서 사용자 단말과의 통신에 분배되는 안테나의 수가 적어지더라도, 적절한 리소스 할당을 행할 수 있다.

(5) 상기 복수의 안테나 중, 상기 동기 구간에서 상기 사용자 단말과의 통신에 이용되는 안테나의 수와, 다른 기지국 장치로부터 송신된 신호를 수신하기 위해 이용되는 안테나의 수를 조정하는 조정부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이 경우, 동기 구간에서, 사용자 단말과의 통신에 이용되는 안테나의 수와, 다른 기지국 장치로부터 송신된 신호를 수신하기 위해 이용되는 안테나의 수를 조정하는 것이 가능해진다.

[4.3 에어 동기를 위한 리소스 할당 기술의 실시양태]

[4.3.1 통신 시스템의 구성]

도 34는, 기지국 장치(4001a, 4001b)와 사용자 단말(이동 단말; MS; Mobile Station)(4002a, 4002b) 사이에서 무선 통신을 행하는 통신 시스템을 나타내고 있다. 이 통신 시스템에서는, 기지국 장치(BS; Base Station)(4001a, 4001b)는 복수 설치되어 있고, 셀 내의 사용자 단말(4002a, 4002b)과의 사이에서 통신을 행할 수 있다.

이 통신 시스템은, 예를 들어 제3장에서의 통신 시스템과 마찬가지로, LTE(Long Term Evolution)이 적용되는 시스템이다.

[4.3.2 기지국 장치의 구성(제1예)]

도 35는, 기지국 장치(슬레이브 BS)(4001b)의 구성(제1예)을 나타내고 있다. 이 슬레이브 BS(4001b)는, 도 28에 나타낸 슬레이브 BS와 거의 동일한 구성을 포함한다.

단, 도 35의 동기 처리부(4030)는, 도 36에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 도 36의 동기 처리부(4030)는, 도 29의 동기 처리부(3030)로부터, 인식부(3034) 및 패턴 설정부(3035)를 제외한 것에 해당하지만, 인식부(3034) 및 패턴 설정부(3035)와 동일한 구성을 설치해도 좋다.

도 36의 동기 처리부(4030)에서도, 마스터 BS(4001a)로부터 취득한 하강 신호의 프레임에 포함되는 Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal에 기초하여, 자장치(4001b)의 통신 타이밍 및 통신 주파수의 동기를 취하기 위한 처리를 행한다.

[4.3.3 기지국 장치의 구성(제2예)]

도 37은, 슬레이브 BS(4001b)의 구성의 제2예를 나타내고 있다. 도 37에 나타낸 슬레이브 BS(4001b)는, 제1예에 따른 슬레이브 BS(4001b)와 유사하다.

제2예에 따른 슬레이브 BS(4001b)에서는, 제1 수신부(4011)와 제2 수신부(4012)가 독립적으로 설치되어 있는 것이 아니라, 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)는 그들의 회로 구성의 일부를 공유하고 있다. 즉, 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)는, 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)의 쌍방에 의해 사용되는 공유부(4023)를 갖고 있다. 이 점에서, 도 16에 나타낸 회로 구성과 공통된다.

[4.3.4 기지국 장치의 구성(제3예)]

도 38은, 슬레이브 BS(4001b)의 구성의 제3예를 나타내고 있다. 제3예에 따른 슬레이브 BS(4001b)에서는, 도 35에 나타낸 제1예에 따른 슬레이브 BS(4001b)와 마찬가지로, 제1 수신부(4011)와 제2 수신부(4012)를 독립적으로 설치하여, 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)를 다이렉트 변환 수신기로서 구성한 것이다. 즉, 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)는, 도 18에 나타낸 회로 구성과 공통된다.

[4.3.5 기지국 장치의 구성(제4예)]

도 39는, 슬레이브 BS(4001b)의 구성의 제4예를 나타내고 있다. 이 제4예에 따른 슬레이브 BS(4001b)에서는, 도 38에 나타낸 제3예에서의 다이렉트 변환 방식의 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)에 관해, 도 37에 나타낸 제2예에서의 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)의 공유부(4023)와 동일한 공유부(4023)를 설치한 것이다. 즉, 제1 수신부(4011) 및 제2 수신부(4012)는, 도 19에 나타낸 회로 구성과 공통된다.

[4.3.6 기지국 장치의 구성(제5예)]

도 40은, 슬레이브 BS(4001b)의 구성의 제5예를 나타내고 있다. 제5예에 따른 슬레이브 BS(4001b)는, 복수(K개)의 안테나(4010-1∼4010-K)를 갖는 어레이 안테나를 포함하며, 도 20에 나타낸 회로 구성과 공통된다.

[4.3.7 기지국 장치의 구성(제6예)]

도 41의 제6예에 따른 슬레이브 BS(4001b)는, 제5예와는 달리, 어레이 안테나 방식에서의 전체 안테나의 계통에 제2 수신부(4012)를 설치한 것이며, 도 20에 나타낸 회로 구성과 공통된다.

[4.3.8 에어 동기와 리소스 할당에 관해]

상기 제1∼제6예에 따른 각 슬레이브 BS(4001b)는, 각각 에어 동기 제어부(4040)와 리소스 할당 제어부(4041)를 포함한다.

도 42에 나타낸 바와 같이, 리소스 할당 제어부(4041)는, 에어 동기 구간인지의 여부를 판정하는 판정부(4041a)와, 복수의 사용자 단말(4002b)에 의해 공유되는 공유 통신 채널에서의 리소스 블록을 각 사용자 단말(4002b)에 할당하는 할당부(4041b)를 포함한다.

상기 변조 회로(4020)에서는, 리소스 할당 제어부(4041)로부터 수취한 리소스 블록 할당 정보에 기초하여, 상위 네트워크로부터 수취한 데이터를 변조하여 송신부(4013)에 전달한다. 리소스 블록은, 프레임 단위, 슬롯 단위 또는 심볼 단위 중 어느 것이어도 좋다.

도 43에 나타낸 바와 같이, LTE에서는, 하강(DL) 서브 프레임의 선두에, PDCCH(Physical Downlink Control Channel)로 불리는 제어 채널이 설치되어 있다.

여기서는, 하강(DL) 서브 프레임에서, PDCCH 이외의 영역을 공유 통신 채널(PDSCH; Physical Downlink Shared Channel)로 한다. 또, 상승(UL) 서브 프레임에서도, 선두에 제어 채널이 확보되고, 그 이외의 영역이 공유 통신 채널(PUSCH; Physical Uplink Shared Channel)로 되어 있다.

공유 통신 채널은, 복수의 사용자 단말에 의해 통신을 위해 공유되는 영역(리소스)이며, 사용자 단말로의 할당의 최소 단위가 되는 복수의 리소스 블록으로 구성되어 있다. 리소스 블록은, 공유 통신 채널을 복수로 분할한 소영역이며, 하나 또는 복수의 리소스 블록이 하나의 사용자 단말에 할당되고, 복수의 사용자 단말이, 동시에 하나의 공유 통신 채널(서브 프레임)을 이용하여 통신할 수 있다(Multiple Access).

DL 서브 프레임에 포함되는 상기 PDCCH에는, 하강 링크에서의 리소스 블록의 할당 정보인 Downlink Scheduling Information, 상승 링크에서의 리소스 블록의 할당 정보인 Uplink Scheduling Grant 및 그 밖의 제어 정보가 포함되어 있다.

도 43에 나타낸 바와 같이, Downlink Scheduling Information(이하, 「DSI」라고 함)은, 그것이 포함되는 PDCCH를 갖는 DL 서브 프레임에서의 공유 통신 채널에서의 리소스 블록 할당을 규정하고 있다. 예를 들어, 도 43의 DL 서브 프레임 #4의 PDCCH의 DSI에서는, 상기 #4의 DL 서브 프레임에서의 공유 통신 채널의 리소스 블록 할당을 규정하고 있다.

또, Uplink Scheduling Grant(이하, 「USG」라고 함)는, 그것이 포함되는 PDCCH를 갖는 DL 서브 프레임의 3개앞의 UL 서브 프레임에서의 공유 통신 채널에서의 리소스 블록 할당을 규정하고 있다. 예를 들어, 도 43의 DL 서브 프레임 #1의 PDCCH의 USG에서는, #4의 UL 서브 프레임에서의 공유 통신 채널의 리소스 블록 할당을 규정하고 있다.

하강 및 상승의 리소스 블록의 할당은, 상기 리소스 할당 제어부(4041)의 할당부(4041b)에 의해 행해지지만, 본 실시형태의 할당부(4041b)는, 에어 동기 구간 내의 리소스 블록의 할당에 관해서는, 통상의 리소스 할당과는 달리 특수한 처리가 행해진다.

도 43 및 도 44는, 도 35에 나타낸 제1예 및 도 38에 나타낸 제3예에 따른 기지국 장치(4001b)에서의 리소스 할당의 방법의 예를 나타내고 있다.

제1 및 제3예에 따른 기지국 장치(4001b)에서는, 에어 동기를 위한 제2 수신부(4012)가, 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호 수신을 위한 제1 수신부(4011)와는 독립적으로 설치되어 있다.

도 44에 나타낸 바와 같이, 우선 리소스 할당 제어부(4041)의 판정부(4041a)는, 할당 대상의 리소스 블록이 에어 동기 구간 내의 것인지의 여부를 판정한다(단계 S4-1). 이 판정은, 리소스 할당 제어부(4041)가, 에어 동기 제어부(4040)로부터 에어 동기의 타이밍을 나타내는 정보(에어 동기 구간 정보)를 취득하여, 할당 대상의 리소스 블록이, 에어 동기 구간 정보로 나타내는 시간 내에 속하는 것인지의 여부를 판정함으로써 행해진다.

에어 동기 제어부(4040)는, 일정한 주기에 의해 정기적으로 또는 필요에 따라서, 에어 동기를 위해, 사용자 단말(4002b)로의 하강 신호의 송신을 휴지하여, 마스터 BS(4001a)가 송신한 하강 신호를 수신하는 에어 동기 상태가 된다. 이 에어 동기 상태로 되어 있는 시간대를 나타내는 정보가, 상기 에어 동기 구간 정보이다.

단계 S4-1에서, 할당 대상의 리소스 블록이, 에어 동기 구간 내의 것이 아니라고 판정된 경우, 통상의 리소스 할당 동작으로서, 하강ㆍ상승을 막론하고 상기 리소스 블록에 대한 사용자 단말의 할당을 행한다(단계 S4-2). 즉, 그 리소스 블록에는 사용자 단말의 할당이 행해지고, PDCCH에는 그 할당을 나타내는 정보(DSI, USG)가 저장된다.

한편, 단계 S4-1에서, 할당 대상의 리소스 블록(의 일부 또는 전부)이 에어 동기 구간 내에 속한다고 판정된 경우, 그 리소스 블록이 하강(DL)인 것이라면, 사용자 단말의 할당을 행하지 않지만(단계 S4-3), 그 리소스 블록이 상승(UL)인 것이라면, 사용자 할당을 행한다(단계 S4-4).

그 결과, 도 43에 나타낸 바와 같이, 서브 프레임 #4 중에 에어 동기 구간이 존재한다고 한 경우, 상기 에어 동기 구간에 대응한 영역은 비할당 영역으로서 취급되고, 하강(DL) 서브 프레임 #4의 공유 통신 채널에 관한 리소스 할당 정보(DSI)를 갖는 하강 DL 서브 프레임 #4의 PDCCH에는, 상기 비할당 영역에 관한 할당 정보는 존재하지 않는다.

한편, 상승(UL) 서브 프레임 #4의 공유 통신 채널에 관한 리소스 할당 정보(USG)를 갖는 하강 DL 서브 프레임 #4의 PDCCH에는, 에어 동기 구간을 포함하는, 상승(UL) 서브 프레임 #4의 공유 통신 채널 전체에 관한 리소스 할당 정보가 존재하게 된다.

이상과 같이 하여 결정된 리소스 할당 정보는, 변조 회로(4020)에 부여되고, 변조 회로(4020)는 리소스 할당 정보에 기초하여, 상위 네트워크로부터 수취한 데이터를 변조하여 송신부(4013)로 전달한다.

상기와 같이 리소스 할당을 행함으로써, 에어 동기 구간에서는, 하강(DL)에는 사용자 단말(4002b)로의 할당 자체가 행해지지 않기 때문에, 에어 동기 구간에서 송신부(4013)에 의한 신호 송신 자체를 휴지하여, 마스터 BS(4001a)로부터의 하강 신호와 간섭하지 않도록 하더라도, 사용자 단말(4002b)에는 리소스 할당이 없기 때문에, 사용자 단말(4002b)은 기지국 장치(4001b)로부터 신호를 수신할 수 없더라도 이상이 있다고 인식하는 것을 방지할 수 있다.

또, 제1 및 제3예에서는, 제1 수신부(4011)와는 달리 제2 수신부(4012)가 설치되어 있기 때문에, 에어 동기 구간 내에서도 통상대로 사용자 단말(4002b)로부터의 수신을 행할 수 있다. 따라서, 도 43에 나타낸 바와 같이, 상승에 관해서는, 에어 동기 구간 내에서도 리소스 할당을 행할 수 있다.

상기 비할당 영역에 관해서는, 사용자 단말을 전혀 할당하지 않는 것 외에, 통상의 할당 동작에서 할당되는 사용자 단말보다 적은 사용자 단말을 할당하도록 해도 좋다. 이 경우, 비할당 영역의 리소스 블록이 할당된 사용자 단말은, 에어 동기 구간에서, 송신부(4013)에 의한 신호 송신 자체가 휴지되면, 그 에어 동기 구간에서 리소스 할당이 이루어져 있는 사용자 단말(4002b)은 이상이 있다고 인식할 가능성이 있지만, 그 에어 동기 구간에서 리소스 할당이 이루어져 있는 사용자 단말(4002b)의 수는 적기 때문에, 악영향을 억제할 수 있다.

도 45 및 도 46은, 도 36에 나타낸 제2예 및 도 39에 나타낸 제4예에 따른 기지국 장치(4001b)에서의 리소스 할당의 방법의 예를 나타내고 있다.

제2 및 제4예에 따른 기지국 장치(4001b)에서는, 에어 동기를 위한 제2 수신부(4012)와, 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호 수신을 위한 제1 수신부(4011)는, 공유부(4023)를 갖고 있어, 그들의 구성이 일부 공통된다.

도 46에서의 리소스 할당 처리는, 도 44에 나타낸 리소스 할당 처리와 거의 동일하지만, 상이한 것은 단계 S4이다.

도 44의 단계 S4-4에서는, 할당 대상의 리소스 블록(의 일부 또는 전부)이 에어 동기 구간 내에 속한다고 판정되고, 그 리소스 블록이 상승(UL)의 것인 경우, 사용자 할당을 행하는 데 비해, 도 46의 단계 S4-4에서는, 할당 대상의 리소스 블록(의 일부 또는 전부)이 에어 동기 구간 내에 속한다고 판정되고, 그 리소스 블록이 상승(UL)의 것인 경우, 사용자 단말의 할당을 행하지 않는다.

즉, 제2 및 제4예에 따른 기지국 장치(4001b)에서는, 도 45에 나타낸 바와 같이, 에어 동기를 위해 제2 수신부(4012)가 마스터 BS(4001a)로부터의 하강 신호를 수신하고 있는 동안은, 제1 수신부(4011)는, 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호를 수신할 수 없기 때문에, 에어 동기 구간 내에 속하는 상승의 리소스 블록에 관해서도 비할당 영역으로 되어 있다.

이에 따라, 에어 동기를 위해, 기지국 장치(4001b)가 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호를 수신할 수 없는 구간에서, 사용자 단말(4002b)이, 할당된 리소스 블록을 이용하여 기지국 장치(4001b)에 정보를 송신해 버려, 기지국 장치(4001b)가 그것을 수신할 수 없는 사태의 발생을 방지할 수 있다.

도 47 및 도 48은, 도 41에 나타낸 제6예에 따른 기지국 장치(4001b)에서의 리소스 할당을 나타내고 있다.

도 47에 나타낸 바와 같이, 도 41에 나타낸 기지국 장치(4001b)의 리소스 할당 제어부(4041)는, 조정부(4041c)를 포함한다.

이 조정부(4041c)는, 어레이 안테나에서의 복수의 안테나(4010-1∼4010-K) 중, 에어 동기 구간에서, 마스터 BS(4001a)로부터 송신된 하강 신호를 수신하기 위해 이용되는 안테나의 수를 조정하기 위한 것이다.

이 조정부(4041c)는, 마스터 BS(4001a)로부터의 하강 신호를 수신하기 위해서 충분한 최소의 수의 안테나수를 결정한다. 상기 안테나수는, 마스터 BS(4001a)와의 사이의 전파로 환경이 나쁜 경우에는 많게 하고, 전파로 환경이 양호한 경우에는 적게 할 수 있다. 전파로 환경은, 예를 들어, 제2 수신부(4012)에 의해 수신한 신호의 SNR(신호대 잡음비) 등의 전파로 환경을 나타내는 지표를 제2 수신부(4012)로부터 취득하여 추정할 수 있다.

조정부(4041c)에 의해 결정된 수의 안테나가 마스터 BS(4001a)로부터의 하강 신호를 수신하기 위해 이용되고, 나머지 안테나는 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호를 수신하기 위해 이용된다.

도 47의 구성을 갖는 리소스 할당 제어부(4041)는, 도 48에 나타낸 바와 같이, 단계 S4-1∼S4-3에 관해서는, 도 44에 나타낸 처리 순서와 동일한 처리를 행한다.

한편, 도 48의 단계 S4-4-1 및 단계 S4-4-2에서는, 조정부(4041c)가 복수의 안테나를, 마스터 BS(4001a)로부터의 하강 신호를 수신하는 에어 동기용 안테나와, 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호를 수신하는 통신용 안테나로 분배한다(단계 S4-4-1).

분배된 통신용 안테나의 수가 0이 아니면, 에어 동기 구간 중이라 하더라도, 기지국 장치(4001b)는 사용자 단말(4002b)로부터의 상승 신호를 수신할 수 있다. 또, 통신용 안테나의 수가 많으면, 공간 다중 등의 다중화에 의해 리소스를 유효하게 활용하는 것이 가능해진다. 즉, 통신용 안테나의 수가 많아지면, 동일한 리소스 블록에 많은 사용자를 할당하는 것도 가능해진다.

이 때문에, 할당부(4041b)는, 에어 동기용 안테나에 분배되고 남은 통신용 안테나의 수에 따라서, 공간 다중 등의 다중화를 고려한 리소스 블록의 할당을 행한다(단계 S4-4-2).

이상에 의하면, 에어 동기용 안테나의 수를 동적으로 조정하여 에어 동기를 확실하게 행하면서, 남은 통신용 안테나로 사용자 단말과의 통신을 계속할 수 있다.

에어 동기용 안테나의 수는, 동적으로 조정할 필요는 없고, 기지국 장치의 설치시 등에, 미리 고정치로서 설정해 두어도 좋다.

[제5장 동기 정밀도의 저하의 억제]

이 제5장에서 설명하는 기지국 장치는, 제1장, 제2장, 제3장 또는 제4장에서 설명한 기지국 장치에서의 기술이, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 채택된다. 이 제5장에서 특별히 설명하지 않는 점에 관해서는, 제1장, 제2장, 제3장 및 제4장의 설명 사항을 원용한다.

[5.1 동기 정밀도의 저하에 관해]

에어 동기를 행하더라도, 기지국이 갖고 있는 클록 발생 장치 각각의 정밀도 오차의 차이에 따라서는, 시간의 경과에 따라 동기에 어긋남이 생긴다.

도 57은, 하나의 기지국 장치의 클록 주파수에 대한 다른 기지국 장치의 클록 주파수의 오프셋의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸 그래프이다. 도면과 같이, 하나의 기지국 장치의 클록 주파수와 다른 기지국 장치와의 사이의 클록 주파수의 오프셋값은, 시간의 경과에 따라 완만하게 변화하면서 정상적으로 존재한다.

기지국은, 자기의 클록 발생 장치의 발진에 기초하여 동작하기 때문에, 기지국의 기동시에 다른 기지국과의 사이에서 동기를 취했다 하더라도, 그 후에 이동 단말(단말 장치)과의 통신을 행함으로써 시간이 경과하면, 상기와 같은 클록 발생 장치의 정밀도의 차이에 의한 오프셋값의 존재에 의해, 상대적인 계시 어긋남이 생겨, 동기 어긋남이 발생한다.

이 때문에, 예를 들어 단말 장치와의 통신을 일시적으로 휴지하고, 다른 기지국과의 동기 처리를 행함으로써, 상기와 같은 동기 어긋남을 해소하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국 장치는, 단말 장치와의 통신을 정지하고 있는 동안에, 다시 다른 기지국 장치와의 동기 어긋남이 어느 정도인지를, 수신파에 포함되는 기지 신호파를 이용하여, 상기 다른 기지국의 송신 타이밍을 검출하고, 상기 송신 타이밍에 동기를 취할 수 있다.

여기서, 다른 기지국의 송신 타이밍은, 상기 다른 기지국으로부터의 수신파에 포함되는 기지 신호파에 기초하여 검출하기 때문에, 얻어지는 다른 기지국의 송신 타이밍은, 수신파를 통해 간접적으로 취득한 추정치이다.

즉, 상기 기지국이 동기를 취하기 위해 인접하는 다른 기지국의 신호를 수신할 때, 잡음이나 지연 패스 등과 같은 수신 경로에 의한 영향을 받은 경우에는, 상기 기지국은 다른 기지국의 신호를 정확하게 수신할 수 없을 우려가 있다. 다른 기지국의 신호를 정확하게 수신할 수 없으면, 다른 기지국으로부터의 수신파로부터 검출한 다른 기지국의 송신 타이밍에는 큰 오차가 포함되어 버려, 동기 정밀도가 저하된다는 문제가 생긴다.

따라서, 기지국간 동기의 정밀도 저하를 억제할 수 있는 기지국 장치가 요구된다.

[5.2 동기 정밀도의 저하 억제를 위한 기술의 개시]

(1) 여기서 개시하는 발명은, 다른 기지국 장치로부터 송신된 신호로부터 상기 다른 기지국 장치의 통신 타이밍을 취득하여, 상기 다른 기지국 장치와의 동기 어긋남을 수정하는 기지국 장치로서, 상기 다른 기지국 장치의 통신 타이밍과 자기의 통신 타이밍 사이의 동기 어긋남의 추정치를 구하는 동기 어긋남 추정부와, 상기 동기 어긋남 추정부에 의해 얻어지는 상기 추정치에 기초하여 상기 추정치에 포함되는 오차를 억제한 보정치를 구하는 보정부와, 상기 보정치에 기초하여 동기 어긋남을 수정하는 동기 수정부를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 기지국 장치에 의하면, 보정부가 추정치에 포함되는 오차를 억제한 보정치를 구하고, 이 보정치에 기초하여 동기 어긋남의 수정이 행해지기 때문에, 다른 기지국 장치로부터의 신호의 수신 상황에 기인하여 추정치에 큰 오차가 포함되어 있다 하더라도, 그 오차를 억제할 수 있다. 그 결과, 동기 어긋남의 수정시의 오차의 영향을 억제할 수 있어, 동기 어긋남의 수정 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

(2) 상기 보정부는, 현재 및 과거의 추정치에 기초하여 상기 보정치를 구하는 것이어도 좋고, 이 경우, 과거의 추정치를 고려함으로써, 현재의 추정치에 포함되는 오차를 효과적으로 억제한 보정치를 얻을 수 있다.

(3) 보다 구체적으로는, 상기 보정부는, 현재의 추정치와, 하나 이상의 과거의 추정치를 평균함으로써 상기 보정치를 구하는 것이 바람직하다. 이 경우, 현재의 추정치에 큰 오차가 포함되어 있다 하더라도, 하나 이상의 과거의 추정치와의 평균치를 보정치로 함으로써, 현재의 추정치에 포함되는 오차를 억제한 보정치를 얻을 수 있다.

(4) 또, 상기 보정부는, 상기 추정치에 0보다 크고 1보다 작은 계수를 곱함으로써 상기 보정치를 구하는 것이어도 좋고, 추정치에 포함되는 오차를 상기 계수에 의해 억제할 수 있다.

(5) 상기 보정부는, 상기 추정치가 임계값보다 큰지의 여부를 판정하여, 상기 추정치가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 임계값 이하의 값을 상기 보정치로 하는 것이어도 좋다.

이 경우, 추정치가 극단적으로 큰 오차를 포함하여 얻어지더라도, 임계값보다 큰 값에서는 상기 임계값 이하의 값을 보정치로 하기 때문에, 극단적으로 큰 오차가 보정치에 포함된 상태로 보정되는 것을 방지할 수 있다.

[5.3 동기 정밀도의 저하 억제 기술의 실시형태]

[5.3.1 제1 실시형태]

도 49는, 복수의 기지국 장치(BS : Base Station)(5001, 5002, 5003,ㆍㆍㆍ)를 갖는 무선 통신 시스템을 나타내고 있다. 이 무선 통신 시스템에서는, 예를 들어, 광대역 무선 통신을 실현하기 위해 직교 주파수 분할 다원 접속(OFDMA) 방식을 서포트하는 IEEE802.16에 규정되는 「WiMAX」에 준거한 방식이 채택되고 있다. WiMAX의 프레임 구조는, 도 2에 나타낸 바와 같다.

각 기지국 장치(5001, 5002, 5003)는, 각각의 기지국 장치(5001, 5002, 5003)가 커버하는 영역(셀) 내에 있는 단말 장치(이동 단말 MS; Mobile Station)와의 사이에서 통신이 가능하다.

복수의 기지국 장치(5001, 5002, 5003)에는, 하나 이상의 마스터 기지국 장치와, 슬레이브 기지국 장치가 포함되어 있다.

마스터 기지국 장치는, 기지국간 동기를 위한 타이밍을 다른 기지국 장치가 송신한 신호의 수신파로부터 검출하여 취득할 필요가 없는 기지국 장치이다. 예를 들어, 마스터 기지국 장치는, 자장치가 발생하는 동기 신호(클록)에 기초하여 신호의 송신 타이밍을 결정하는 자주 마스터 기지국 장치로서 구성할 수 있다. 마스터 기지국 장치는, GPS 수신기를 갖춰, GPS 신호를 이용하여 신호의 송신 타이밍을 결정하는 것이어도 좋다.

슬레이브 기지국 장치는, 기지국간 동기를 위한 타이밍을, 다른 기지국 장치가 송신한 신호의 수신파로부터 검출하여 취득하는 기지국 장치이다.

이하에서는, 도 49에 나타낸 제1 기지국 장치(5001)를 마스터 기지국 장치로 하고, 제2 기지국 장치(5002) 및 제3 기지국 장치(5003)를 슬레이브 기지국 장치로 한다.

제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 기동시에 다른 기지국 장치(마스터 기지국 장치 또는 다른 슬레이브 기지국 장치) 중 하나의 기지국 장치를 소스 기지국 장치로서 선택하고, 다른 기지국 장치로서의 소스 기지국 장치가 송신한 신호(프리앰플; 기지 신호; 동기 신호)의 수신파(소스 수신파)를 검출하여, 기지국간 동기를 위한 타이밍(신호의 송신 타이밍)을 취득한다. 기지국 장치가 기동했을 때 행해지는 기지국간 동기를 위한 처리를 초기 동기 처리로 하기로 한다. 초기 동기 처리는, 전술한 바와 같이 기동시에 실행되며, 보다 구체적으로는, 기지국 장치가 기동하고 나서, 단말 장치와의 통신이 시작될 때까지의 동안에 행해진다. 또, 이 초기 동기 처리의 구체적 내용은, 후술하는 「통신을 휴지한 동기 모드」에서의 처리와 거의 동일하다.

본 실시형태에서는, 제2 기지국 장치(5002)는 제1 기지국 장치(5001)를 소스 기지국 장치로서 선택하고, 제3 기지국 장치(5003)는 제2 기지국 장치(5002)를 소스 기지국 장치로서 선택하는 것으로 한다.

슬레이브 기지국 장치는, 소스 기지국 장치의 송신 타이밍(수신 타이밍)과 동기를 취하면서, 자(自)영역 내의 단말 장치와의 통신을 행한다. 즉, 초기 동기 처리의 후에, 슬레이브 기지국 장치가 단말 장치와의 사이에서 행하는 통신(통신 모드)은, 소스 기지국 장치(다른 기지국 장치)의 송신 타이밍 및 수신 타이밍(통신 타이밍)과 타이밍이 일치한 것이 된다.

단, 슬레이브 기지국 장치의 클록 발생기의 정밀도가 충분하지 않거나, 기지국 장치간에 클록 정밀도에 편차가 있거나 하면, 시간의 경과에 따라 동기 어긋남이 생긴다. 즉, 기지국 장치가 단말 장치와의 통신을 행하고 있으면, 점차 다른 기지국 장치의 송수신 타이밍(통신 타이밍)과 어긋남(동기 어긋남)이 생긴다.

즉, 기지국 장치가 포함하는 클록 발생기의 클록 주파수의 오차가 기지국 장치간에 존재하기 때문에, 그 클록 주파수(기준 신호)에 기초하여 생성되는 하나의 통신 프레임(하강 서브 프레임)의 시간 길이(예를 들어, 규격상으로는 5 msec)가, 기지국 장치간에 약간 상이해진다. 1 프레임의 시간 길이의 오차가 아주 작다 하더라도, 단말 장치로의 프레임의 송신이 반복되면, 상기 오차가 축적되어 비교적 큰 동기 어긋남(예를 들어, 1 μsec 정도)이 될 우려도 있다.

이와 같이, 초기 동기 처리에서 기지국 장치간의 통신 타이밍을 일치시켜도, 단말 장치와 통신하는 동안에 동기 어긋남이 점차 커진다.

이 때문에, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 미리 정해진 타이밍에, 단말 장치와의 통신(송신 신호; 하강 서브 프레임)을 행하는 통신 모드를 휴지(정지)하고, 동기 어긋남을 검출하여 해소하기 위한 동기 모드(통신을 휴지한 동기 모드)를 실행하는 기능을 갖고 있다.

이 통신 모드와 동기 모드의 전환의 양태에 관해서는, 이후에 상세히 설명한다.

도 50은, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)에서의 수신부 및 송신부의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 50에서, 수신부(5010)는, 수신 신호를 증폭시키는 증폭기(5011), 수신 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환부(5012) 및 디지털 신호로 변환된 수신 신호를 복조하는 복조부(DEM)(5013)를 포함한다.

또, 송신부(5020)는, 디지털 신호인 송신 신호를 변조하는 변조부(MOD)(5021), 송신 신호를 D/A 변환하는 D/A 변환부(5022) 및 송신 신호를 증폭시키는 증폭기(5023)를 포함한다.

각 기지국 장치는, TDD(시분할 복신)로 단말 장치와의 통신을 행하기 위해, 안테나(5030)와의 접속을, 수신부(5010)측과 송신부(5020)측으로 전환하기 위한 전환 스위치(SW)(5031)를 포함한다. 즉, 송신 프레임(하강 서브 프레임)의 타이밍에서는, 스위치(5031)가 송신부(5020)측으로 전환되고, 수신 프레임(상승 서브 프레임)의 타이밍에서는, 스위치(5031)가 수신부(5010)측으로 전환된다.

상기 A/D 변환부(5012) 및 D/A 변환부(5022)의 동작 클록은, 기준 신호 발생기(5040)로부터 부여된다. 기준 신호 발생기(5040)는, 수정 진동자 등의 클록 발생 장치를 포함하며, 미리 정해진 주파수의 동작 클록을 발생한다. 당연히, 상기 동작 클록은, 후술하는 프레임 타이밍 카운터(5032) 등, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)에서의 다른 디지털 회로에서의 동작 클록도 된다.

여기서, D/A 변환부(5022)의 동작 클록의 정밀도는, 송신 프레임(하강 서브 프레임)의 시간 길이의 정밀도에 영향을 미친다. 따라서, 전술한 바와 같이, 각 기지국 장치마다 기준 신호 발생기의 정밀도가 상이하면, 각 기지국 장치간의 동작 클록에 오차가 생겨, 생성되는 송신 프레임의 시간 길이가 각 기지국 장치마다 약간 상이해진다.

송수신의 전환은, 프레임 타이밍 카운터(5032)에서의 카운터값에 따라서 행해진다. 즉, 송신 프레임의 시간 길이, 수신 프레임의 시간 길이 및 그들 프레임간의 시간 간격은 미리 결정되어 있고, 상기 카운터값이 미리 정해진 송수신 전환 타이밍에 일치하면, 전환 스위치(5031)에 의해 송수신의 전환이 행해진다.

소스 기지국 장치와의 동기 어긋남이 생긴 경우는, 이 프레임 타이밍 카운터(5032)의 카운터값을 보정함으로써, 동기 어긋남을 수정할 수 있다. 즉, 프레임 타이밍 카운터(5032)는, 후술하는 동기 오차 검출부(5033) 및 보정부(5036)로부터, 동기 어긋남(동기 오차)을 수정하기 위한 보정치를 수취하면, 이 보정치의 시간폭에 대응하는 카운터 보정치를 구하고, 그 구한 카운터 보정치에 의해 카운터값을 정확한 방향으로 옮겨 보정한다. 이에 따라, 송수신의 전환 타이밍을 다른 기지국 장치와 일치시킬 수 있다.

제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 동기 어긋남(동기 오차)의 검출을 행하기 위한 동기 오차 검출부(5033)를 갖고 있다. 동기 오차 검출부(5033)는, 수신 신호(수신파)로부터 동기 신호(프리앰플)를 검출하여, 그 타이밍을 검출한다. 또한, 동기 오차 검출부(5033)는, 프레임 타이밍 카운터(5032)로부터 자기의 프리앰플의 타이밍을 취득하고, 검출한 소스 기지국 장치의 프리앰플의 타이밍과, 자기의 프리앰플의 타이밍의 동기 어긋남(타이밍 오프셋)을 구한다. 여기서, 동기 오차 검출부(5033)가 구하는 동기 어긋남은, 검출한 동기 신호의 타이밍을 소스 기지국 장치의 타이밍으로 간주하여 얻은 값이며, 소스 기지국 장치와의 사이의 실제의 동기 어긋남에 대한 추정치라고 할 수 있다. 이하, 동기 오차 검출부(5033)가 검출하는 동기 어긋남을 동기 어긋남 추정치라고 한다.

동기 오차 검출부(5033)는, 검출한 동기 어긋남 추정치를 보정부(5036)에 출력한다. 동기 어긋남 추정치를 수취한 보정부(5036)는, 동기 어긋남 추정치에 대하여, 미리 정해진 보정을 행한 보정치를 프레임 타이밍 카운터(5032)에 출력한다. 프레임 타이밍 카운터(5032)는, 이 보정치를 수취하면, 전술한 바와 같이 동기 어긋남(동기 오차)의 수정을 행하여 동기 처리를 행한다. 즉, 프레임 타이밍 카운터(5032)는, 상기 보정치에 기초하여 동기 어긋남을 수정하는 동기 수정부를 구성하고 있다.

또, 동기 오차 검출부(5033)는, 구한 동기 어긋남 추정치를 동기 오차 이력 기억부(5035)에도 출력한다. 동기 오차 이력 기억부(5035)는, 동기 모드마다 구해지는 동기 어긋남 추정치를 차례대로 기억하고, 필요에 따라, 기억된 과거에 구한 동기 어긋남 추정치를 보정부(5036)에 출력한다. 보정부(5036)는, 과거의 동기 어긋남 추정치를 고려하여 보정치를 구하는 경우에 동기 오차 이력 기억부(5035)에 대하여, 과거의 동기 어긋남 추정치의 출력을 구한다.

소스 기지국 장치로부터 송신된 신호를 이용하여 동기 어긋남 추정치를 구하기 위해, 수신부(5010)는, 수신 신호를 복조부(5013)측 또는 동기 오차 검출부(5033)측으로 전환하기 위한 전환 스위치(5014)를 포함한다. 이 전환 스위치(5014)는, 단말 장치로부터의 신호를 수신할 수 있는 통신 모드에서는, 수신 신호를 복조부(5013)측에 부여하고, 통신 모드가 휴지된 동기 모드에서는, 수신 신호를 동기 오차 검출부(5033)에 부여한다.

또, 송신부(5020)도 전환 스위치(5024)를 갖고 있다. 이 전환 스위치(5024)는, 단말 장치에 신호를 송신할 수 있는 통신 모드에서는, 송신 신호를 D/A 변환부(5022)에 부여하고, 통신 모드가 휴지된 동기 모드에서는, 송신 신호를 D/A 변환부(5022)에 부여하지 않도록 하는 것이다.

수신부(5010) 및 송신부(5020)의 전환 스위치(5014, 5024)의 전환은, 주기 제어부(5034)에 의해 행해진다. 즉, 주기 제어부(5034)는, 통신 모드를 휴지하는 주기(동기 타이밍)를 제어하는 것이며, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통신 모드일 때, 동기 모드로 이행해야 할 타이밍이 되었다고 판정되면, 스위치(5014, 5024)의 전환을 행하여 동기 모드로 전환한다. 그리고, 동기 모드가 종료하면, 다시 통신 모드로 전환한다.

다음으로, 상기 구성의 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)가, 단말 장치와의 통신을 행하는 (통상)통신 모드로부터, 소스 기지국 장치(제1 및 제2 기지국 장치(5001, 5002)로부터의 신호를 수신하는 동기 모드로 전환할 때의 양태에 관해 설명한다.

도 51은, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)가, 통신 모드로부터 동기 모드로 전환할 때의 플로우차트를 나타내고 있다.

도 51에 나타낸 바와 같이, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 동기 모드가 되어야 할 동기 타이밍인지의 여부의 판정을 주기 제어부(5034)에 행하게 한다(단계 S5-1). 동기 타이밍은, 예를 들어 동기 모드가 되는 주기(미리 정해진 시간마다 또는 미리 정해진 프레임수마다)로서 설정되어 있다. 주기를 시간으로 설정하는 경우, 예를 들어 5분 정도로 할 수 있다.

단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통상 통신 모드일 때, 동기 모드로 이행해야 할 타이밍이 되었다고 판정된 경우(단계 S2), 주기 제어부(5034)는 스위치(5014, 5024)의 전환을 행한다. 이것에 의해, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 동기 모드(단계 S5-3)로 이행한다. 동기 모드가 종료하면, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 단계 S5-1 및 S5-2로 되돌아가, 다음 타이밍이라고 판단될 때까지, 다시 통상 통신 모드로 되돌아간다(단계 S5-4).

제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하면서도, 정기적으로 또는 필요에 따라 수시로 동기 모드를 실행함으로써, 소스 기지국 장치와의 사이에서 동기 어긋남이 생기더라도 그것을 해소할 수 있다.

도 52는, 도 51 중의 동기 모드의 처리를 나타낸 플로우차트이다.

도 52에 나타낸 바와 같이, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는 동기 모드가 되면, 우선 동기 처리(단계 S5-12∼S5-14)를 시작하기 전에, 자영역 내의 모든 단말 장치에, 브로드캐스트로 단말 장치를 슬립 모드 또는 아이들 모드(전력 절약화 모드)로 하기 위한 통지를 행한다(단계 S5-11).

단말 장치는, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)로부터 슬립 모드 등의 통지를 받으면, 슬립 모드로 이행한다. 슬립 모드 등은, 단말 장치가 통신을 실행하지 않을 때의 관리 모드이므로, 소비 전력이 억제된다.

단말 장치의 슬립 모드는, 적어도 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)가 동기 처리를 행하는 동안에는 계속되도록 슬립 시간이 설정된다.

단말 장치는, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)가 동기 처리를 행하고 있는 동안, 슬립 모드 등이기 때문에, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)로부터의 신호를 수신할 수 없어도, 이상이 있다고 판단할 우려가 없다.

제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 단말 장치로의 슬립 모드 등의 통지후, 동기 처리(통신을 휴지한 동기 처리)로 이행한다. 이 동기 처리의 동안에는, 단말 장치와의 사이의 통신(하강 서브 프레임의 송신)은 휴지되어, 본래 하강 서브 프레임이 되는 시간에서도 신호를 수신하는 상태가 된다.

동기 처리(통신을 휴지한 동기 처리)에서, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 우선 소스 기지국 장치로부터의 신호를 수신한다(단계 S5-12). 본 실시형태에서는, 소스 기지국 장치(제1 및 제2 기지국 장치(5001, 5002))가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플을 기지국간 동기를 위한 동기 신호로서 이용한다. 이 때문에, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 소스 기지국 장치가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플의 타이밍을 검출한다.

동기 신호로는, 미드앰블, 파일럿 신호 등이어도 좋다.

제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)의 동기 오차 검출부(5033)는, 프리앰플의 타이밍을 검출하기 위해, 자장치에 인접하는 소스 기지국 장치로부터의 수신파를 스캐닝하는 기능을 갖고 있다.

기지국 장치(5002, 5003)는, 소스 기지국 장치가 사용할 가능성이 있는 프리앰플 패턴을 기지 패턴으로서 메모리에 갖고 있다. 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 이들 기지의 프리앰플 패턴을 이용하여, 프리앰플의 타이밍을 검출한다(단계 S5-13). 프리앰플의 타이밍 검출은, 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같이 하여 행할 수 있다.

프리앰플의 타이밍 t를 검출하면, 기지국 장치(5002, 5003)의 동기 오차 검출부(5033)는, 다음으로 동기 어긋남 추정치를 구한다(단계 S5-14).

동기 오차 검출부(5033)는, 우선 프레임 타이밍 카운터(5032)로부터 자기의 프리앰플의 타이밍을 취득한다. 그리고, 검출한 소스 기지국 장치의 프리앰플의 타이밍 t를 상기 소스 기지국 장치의 프리앰플의 타이밍으로 간주하여, 검출한 소스 기지국 장치의 프리앰플의 타이밍 t와, 자기의 프리앰플의 타이밍의 동기 어긋남을 추정치로서 구한다.

도 53은, 소스 기지국 장치와, 소스 기지국 장치의 신호를 수신하는 기지국 장치 사이의 프리앰플의 타이밍의 관계를 나타낸 모식도이다. 도 53에서는, 소스 기지국 장치로서의 제1 기지국 장치(5001)와, 제2 기지국 장치(5002) 사이의 관계에만 착안하여 나타내고 있다.

도 53에서, 동기 오차 검출부(5033)는, 상기와 같이, 상기 단계 S5-13에서 검지되는 제1 기지국 장치(5001)의 프리앰플의 타이밍(통신 타이밍) t1과, 자기(제2 기지국 장치(5002))의 프리앰플의 타이밍(통신 타이밍) t2의 차이를 동기 어긋남 추정치 ΔT로서 구한다.

한편, 동기 오차 검출부(5033)가 검출하는 상기 프리앰플의 타이밍 t1은, 제2 기지국 장치(5002)가 수신한 수신파에 기초하여, 간접적으로 제1 기지국 장치(5001)의 타이밍 t1으로서 얻어지는 것이며, 제1 기지국 장치(5001)의 실제의 타이밍 t1'에 대하여 어긋남이 생기는 경우가 있다.

즉, 제2 기지국 장치(5002)가 수신한 수신파는, 제1 기지국 장치(5001)와 제2 기지국 장치(5002) 사이의 수신 경로에서의 영향을 받기 때문에, 수신파에 기초하여 타이밍 t1을 검출하면, 제1 기지국 장치(5001)의 실제의 타이밍 t1'에 대하여 다소의 어긋남이 생긴다. 이 어긋남은, 제1 기지국 장치(5001)의 수신파를 거의 정상으로 수신할 수 있으면 크게 나타나지는 않지만, 수신 경로에서 잡음이나 지연 패스 등에 의해 크게 영향을 받았을 때에는, 도 53에 나타낸 바와 같이, 실제의 타이밍 t1'에 대한, 수신파에 기초한 타이밍 t1의 어긋남은 크게 나타나는 경우가 있다.

따라서, 동기 오차 검출부(5033)가 구하는 동기 어긋남 추정치 ΔT는, 제1 기지국 장치(5001)의 실제의 타이밍 t1'과, 자기의 타이밍 t2의 차이인 실제의 동기 어긋남값 ΔTs에 더하여, 검지된 타이밍 t1과 실제의 타이밍 t1' 사이의 어긋남을 포함하는 경우가 있고, 이 어긋남은, 동기 어긋남 추정치 ΔT에서의 실제의 동기 어긋남값 ΔTs에 대한 오차가 된다.

도 52로 되돌아가, 동기 오차 검출부(5033)는, 상기 동기 어긋남 추정치 ΔT를 구하면, 이 동기 어긋남 추정치 ΔT를 보정부(5036)에 출력한다. 동기 어긋남 추정치 ΔT를 수취한 보정부(5036)는, 동기 어긋남 추정치 ΔT가 미리 정해진 임계값 S 이상인지의 여부를 판정한다(단계 S5-15). 동기 어긋남 추정치 ΔT가 임계값 S보다 작다고 판정되면, 보정부(5036)는, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 대하여 보정을 행하고, 상기 동기 어긋남 추정치 ΔT에 기초하여 보정치 ΔT'를 구한다(단계 S5-16).

한편, 동기 어긋남 추정치 ΔT가 미리 정해진 임계값 S 이상이라고 판정되면, 보정부(5036)는, 임계값 S를 동기 어긋남 추정치 ΔT로 하여(단계 S5-17), 보정치 ΔT'를 구한다(단계 S5-16). 이 단계 S5-16 및 단계 S5-17에서, 보정부(5036)가 행하는 보정의 양태에 관해서는, 이후에 상세히 설명한다.

보정치 ΔT'를 구하면, 보정부(5036)는 이 보정치 ΔT'를 프레임 타이밍 카운터(5032)에 출력한다. 프레임 타이밍 카운터(5032)는, 보정치 ΔT'를 수취하면, 동기 어긋남의 수정을 행한다(단계 S5-18).

송신 프레임의 시간 길이, 수신 프레임의 시간 길이 및 그들 프레임간의 시간 간격은, 프레임 타이밍 카운터(5032)의 카운터값에 의해 정해진다. 이 때문에, 프레임 타이밍 카운터(5032)는, 보정치 ΔT'의 시간폭에 대응하는 카운터 보정치를 구하고, 그 구한 카운터 보정치에 의해, 카운터값을 정확한 방향으로 옮겨 보정할 수 있다.

이에 따라, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 자기의 송신 타이밍을, 소스 기지국 장치의 송신 타이밍에 근접하도록 수정할 수 있다. 환언하면, 자장치의 송신 타이밍(프레임 타이밍)을, 검출된 동기 신호의 타이밍으로부터 얻어지는 보정치 ΔT'에 기초하여, 정확한 방향으로 옮김으로써 동기 어긋남을 수정할 수 있다.

제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)의 송신 타이밍과 소스 기지국 장치의 송신 타이밍 사이의 동기 어긋남을 수정하면, 자연스럽게 수신 타이밍의 동기 어긋남도 수정된다. 즉, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)와 소스 기지국 장치 사이에서 프레임의 동기 어긋남이 수정된 상태가 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)에서는, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통신 모드를 휴지하여, 소스 기지국 장치로부터의 동기 신호를 이용하여 동기를 취하기 때문에, 동기를 취하기 위한 제어용 채널이 없어도 동기를 취할 수 있다.

이상의 동기 처리가 종료하면, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는 동기 모드를 끝내고, 도 51 중의 단계 S5-1로 되돌아가, 통상 통신 모드가 됨으로써 단말 장치와의 사이의 통신이 가능한 상태가 된다.

또, 슬립 모드 등에 있는 단말 장치는, 설정된 슬립 시간(아이들 시간)이 경과하면, 자동적으로 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)와의 통신을 행하는 통상 통신 모드가 된다. 즉, 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003) 및 단말 장치가 모두 통상 통신 모드로 되돌아가면, 양자의 통신이 재개된다.

이상과 같이, 본 실시형태의 제2 및 제3 기지국 장치(5002, 5003)는, 수시로 또는 미리 정해진 시간 간격으로 통신 모드를 휴지하여, 동기 모드를 반복하여 행하고, 통신 모드 중에 생기는 동기 어긋남을 수정함으로써, 소스 기지국 장치와의 동기를 유지한다.

다음으로, 도 52 중 단계 S5-16 및 단계 S5-17에서, 보정부(5036)가 행하는 보정의 양태에 관해 설명한다.

보정부(5036)는, 동기 오차 검출부(5033)로부터 수취한 동기 어긋남 추정치 ΔT가 임계값 S보다 작다고 판정되면(단계 S5-15), 하기 식 (2)에 기초하여, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 대하여 보정을 행하고, 상기 동기 어긋남 추정치 ΔT를 억제한 보정치 ΔT'를 구한다(단계 S5-16).

ΔT'=α×ΔT ㆍㆍㆍ(2)

상기 식 (2) 중 계수 α는, 0<α<1의 범위의 값으로 설정된다. 보정부(5036)는 상기와 같이, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 대하여 계수 α를 곱함으로써, 보정치 ΔT'를 구한다. 그 결과, 보정부(5036)는, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 대하여 작은 값이 되도록 수치적으로 억제된 보정치 ΔT'를 얻는다.

도 54는, 기지국 장치가 통신 모드와 동기 모드를 반복하여 행했을 때의, 소스 기지국 장치에 대한 실제의 동기 어긋남값 ΔTs의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 도 54에서, 횡축은 경과 시간, 종축은 실제의 동기 어긋남값 ΔTs를 나타내고 있다. 도 54에서는, 소스 기지국 장치로서의 제1 기지국 장치(5001)에 대하여 동기를 취하는 제2 기지국 장치(5002)에서의 실제의 동기 어긋남값 ΔTs로서 설명한다.

도 54에서, 제2 기지국 장치(5002)가, 미리 정해진 시간폭의 통신 모드의 실행후에 동기 모드를 행하는 것을 반복하고 있는 양태를 나타내고 있다. 또, 도 54에서, 동기 어긋남값 ΔTs가 0일 때, 제1 기지국 장치(5001)와 제2 기지국 장치(5002) 사이의 동기가 일치하고 있는 것을 나타내고 있다.

통신 모드에서는, 제2 기지국 장치(5002)는 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하기 때문에, 제1 기지국 장치(5001)와의 관계에서는, 별개로 독립적으로 동작하고 있고, 프리런의 상태이다. 따라서, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs는, 양 기지국 장치(5001, 5002)간의 동작 클록의 오차에 의해, 서서히 어긋남이 발생하였다.

제2 기지국 장치(5002)는, 동기 모드가 되면, 동기 오차 검출부(5033) 및 보정부(5036)에 동기 어긋남 추정치 ΔT 및 보정치 ΔT'를 구하게 하고, 이것에 기초하여 동기 어긋남을 수정한다.

예를 들어, 도 54 중, 동기 어긋남 추정치 ΔT₂일 때의 동기 모드(동기 처리)의 경우에 관해 보면, 동기 오차 검출부(5033)는, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs와 거의 일치하는 동기 어긋남 추정치 ΔT₂를 얻고 있다. 이 동기 어긋남 추정치 ΔT₂에 대하여, 보정부(5036)는 계수 α(0<α<1)를 곱한 보정치 ΔT'를 구하여, 도면과 같이, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs와 일치하도록 보정하지는 않고, 계수 α에 의해 정해지는 비율로 동기 어긋남을 수정한다.

또, 도 54 중, 동기 어긋남 추정치 ΔT₃일 때의 동기 모드의 경우에 관해 보면, 동기 오차 검출부(5033)는, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs에 대하여, 보다 큰 동기 어긋남 추정치 ΔT₃을 얻고 있다. 이러한 경우, 동기 어긋남 추정치 ΔT₃에는, 수신 경로에서의 잡음이나 지연 패스 등의 영향을 받아, 전술한 오차를 포함할 우려가 있다.

이에 비해, 제2 기지국 장치(5002)의 보정부(5036)는, 상기와 마찬가지로 계수 α에 기초한 보정치 ΔT'를 구하여, 도면과 같이, 계수 α에 의해 정해지는 비율로 동기 어긋남을 수정한다.

즉, 본 실시형태의 제2 기지국 장치(5002)(제3 기지국 장치(5003))에 의하면, 보정부(5036)가 동기 어긋남 추정치 ΔT를 억제한 보정치 ΔT'를 구하고, 이 보정치 ΔT'에 기초하여 동기 어긋남의 수정이 행해지기 때문에, 소스 기지국 장치로부터의 신호의 수신 상황에 기인하여, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 큰 오차가 포함되어 있다 하더라도, 그 오차를 작게 하여, 보정치 ΔT'에서의 오차를 억제할 수 있다. 그 결과, 동기 어긋남의 수정시의 오차의 영향을 억제할 수 있어, 동기 어긋남의 수정 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서, 보정부(5036)는, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 계수 α를 곱함으로써 보정치 ΔT'를 구하기 때문에, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 포함되어 있던 오차가 효과적으로 억제된 보정치 ΔT'를 얻을 수 있다.

상기 계수 α는, 소스 기지국 장치와 자국 장치 사이의 수신 경로에 따라서 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 정상적으로 잡음의 영향을 받는 것이 사전에 밝혀져 있다면, 그 잡음의 영향을 억제할 수 있을 정도의 값으로 설정할 수 있다.

또, 보정부(5036)는, 미리 설정된 계수 α를 기억해 두어도 좋고, 소스 기지국 장치로부터의 신호의 수신 상황(예를 들어 CINR 등)에 따라서 적절하게 조정하도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 소스 기지국 장치와의 사이의 현재의 수신 환경에 따라서 계수 α를 설정할 수 있기 때문에, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 포함되는 오차를 보다 효과적으로 억제할 수 있어, 동기 처리의 정밀도 저하를 억제할 수 있다.

또, 보정부(5036)는, 동기 오차 이력 기억부(5035)에 기억된 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT에 기초하여 계수 α를 설정하도록 구성해도 좋다.

한편, 보정부(5036)는, 동기 오차 검출부(5033)로부터 수취한 동기 어긋남 추정치 ΔT가 임계값 S 이상이라고 판정되면(단계 S5-15), 전술한 바와 같이, 임계값 S를 동기 어긋남 추정치 ΔT로 하여(단계 S5-17), 보정치 ΔT'를 구한다(단계 S5-16).

도 55는, 기지국 장치가 통신 모드와 동기 모드를 반복했을 때의, 소스 기지국 장치에 대한 실제의 동기 어긋남값 ΔTs의 시간 경과에 따른 변화의 다른 예를 나타낸 도면이다. 이 도 55에서는, 상기 임계값 S보다 크고, 과거의 동기 어긋남 추정치에 대하여 극단적으로 큰 값의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n이 얻어진 경우를 나타내고 있다.

통상, 동기 오차 검출부(5033)가 검출하는 동기 어긋남 추정치 ΔT는, 극단적인 수치 변동이 생기는 경우는 거의 없다. 기지국 장치간의 동작 클록의 오차에 기인하는 어긋남은, 서서히 변동하는 것이며, 서로 고정된 기지국 장치간에는 서로의 통신 경로에 큰 변동이 생길 가능성이 적기 때문이다.

그러나, 돌발적으로 지연 패스 등의 영향을 받음으로써, 극단적으로 큰 값의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n이 얻어진 경우, 계수 α에 기초하여 보정치 ΔT'를 구했다 하더라도, 보정치 ΔT'에 포함되는 오차를 효과적으로 억제할 수 없는 사태가 생긴다. 이 오차가 억제되지 않은 상태의 보정치에 의해 동기 어긋남을 수정하면, 도 50에 나타낸 바와 같이, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs를 초과해 버려, 오히려 큰 어긋남을 발생시키도록 수정해 버리게 된다.

상기와 같이, 극단적으로 큰 값의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n이 얻어진 경우, 본 실시형태의 보정부(5036)는, 임계값 S를 동기 어긋남 추정치 ΔT로 하고, 여기에 계수 α를 곱함으로써, 보정치 ΔT'_n을 구한다. 그 결과, 보정부(5036)는, 임계값 S 이하의 값을 보정치 ΔT'_n으로 하기 때문에, 극단적으로 큰 오차가 보정치 ΔT'에 포함된 상태로 동기 처리되는 것을 방지할 수 있다.

상기 임계값 S는, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs에서 허용되는 수치 범위폭에 기초하여 결정할 수 있다. 이 경우, 실제의 동기 어긋남값 ΔTs가, 그 허용 수치 범위에서 돌발적으로 일탈하는 것을 방지할 수 있다.

또, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT를 기억해 두고, 그 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT에 기초하여 정할 수 있다. 이 경우, 실제의 통신 상황에 기초하여 타당한 임계값 S를 설정할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 동기 어긋남 추정치 ΔT_n이 임계값 S 이상인 경우에, 임계값 S를 동기 어긋남 추정치 ΔT로 함으로써, 보정치 ΔT'_n을 임계값 S 이하의 값으로 설정하는 것으로 했지만, 예를 들어 임계값 S 이하의 값을 미리 정해 두고, 그 값을 보정치 ΔT'로서 채택할 수도 있다. 또한, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT를 무시하고 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT를 그대로 채택할 수도 있다.

[5.3.2 제2 실시형태]

도 56은, 제5장에서의 제2 실시형태에 따른 기지국 장치가, 통신 모드와 동기 모드를 반복하여 행했을 때의, 소스 기지국 장치에 대한 실제의 동기 어긋남값 ΔTs의 시간 경과에 따른 변화의 일례를 나타낸 도면이다.

본 실시형태는, 보정부(5036)가 행하는 보정치 ΔT'를 구하는 방법(도 52 중 단계 S5-16)에서, 제1 실시형태와 상이하다. 그 밖의 점에 관해서는, 제1 실시형태와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

본 실시형태의 보정부(5036)는, 동기 오차 검출부(5033)로부터 수취한 동기 어긋남 추정치 ΔT가 임계값 S보다 작다고 판정되면(단계 S5-15), 하기 식 (3)에 기초하여 보정치 ΔT'_n을 구한다.

ΔT'_n=(ΔT_n+ΔT_{n -1}+ΔT_{n -2})/3 ㆍㆍㆍ(3)

즉, 본 실시형태에서는, 보정부(5036)는, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT를 고려하여 보정치 ΔT'를 구하는 것이며, 구체적으로는, 보정부(5036)는, 동기 오차 이력 기억부(5035)로부터, 이전회의 동기 모드에서 구해진 동기 어긋남 추정치 ΔT_n-1 및 전전회의 동기 모드에서 구해진 동기 어긋남 추정치 ΔT_{n -2}를 취득하여, 현재의 추정치 ΔT_n 및 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT_{n -1}, ΔT_{n -2}의 평균치를 보정치 ΔT'로서 구한다.

이 경우, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n에 큰 오차가 포함되어 있다 하더라도, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT_{n -1}, ΔT_{n -2}와의 평균치를 보정치 ΔT'로 함으로써, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT에 포함되는 오차를 억제한 보정치 ΔT'를 얻을 수 있다. 이와 같이, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT_{n -1}, ΔT_{n -2}를 고려하여 보정치 ΔT'를 구함으로써, 동기 어긋남의 수정시의 오차의 영향을 억제할 수 있어, 동기 처리의 정밀도 저하를 억제할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n 및 이전회, 전전회의 동기 모드에서의 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT에 관해 평균함으로써 보정치 ΔT'를 구하도록 구성했지만, 현재의 동기 어긋남 추정치와, 하나 이상의 과거의 동기 어긋남 추정치를 평균함으로써 보정치 ΔT'를 구하면 된다.

또, 보다 다수의 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT를 고려할 수도 있고, 이 경우, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n에 큰 오차가 포함되어 있다 하더라도, 그 오차의 영향을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n과, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT의 평균치를 보정치 ΔT'로 함으로써, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT를 고려했지만, 예를 들어 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n과, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT의 최소 제곱 평균을 보정치 ΔT'로 할 수도 있다.

또, 하기 식 (4)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서 구해지는 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n과, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT의 평균치에 대하여, 상기 제1 실시형태에서 나타낸 망각 계수를 곱한 것을 보정치 ΔT'로 할 수도 있다. 이 경우, 보정치 ΔT'에 포함되는 오차의 영향을 억제할 수 있어, 동기 처리의 정밀도 저하를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

ΔT'_n=α×(ΔT_n+ΔT_{n -1}+ΔT_{n -2})/3 ㆍㆍㆍ(4)

또한, 하기 식 (5)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서 구해지는 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n과, 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT_{n -1}에 기초하여, 망각 계수 β를 이용하여 보정치 ΔT'를 구할 수도 있다.

ΔT'_n=β×ΔT_n+(1-β)×ΔT_{n -1} ㆍㆍㆍ(5)

이 경우에도, 동기 어긋남의 수정시의 오차의 영향을 효과적으로 억제할 수 있다.

상기 식 (5)에서는, 현재의 동기 어긋남 추정치 ΔT_n과, 가장 최근의 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT_{n -1}을 이용하여 보정치 ΔT'를 구했지만, 보다 다수의 과거의 동기 어긋남 추정치를 이용하여 연산할 수도 있다.

또, 망각 계수 β는, 상기 계수 α와 마찬가지로, 소스 기지국 장치와 자국 장치 사이의 수신 경로에 따라서 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 정상적으로 잡음의 영향을 받는 것이 사전에 밝혀져 있다면, 그 잡음의 영향을 억제할 수 있을 정도의 값으로 설정할 수 있다.

또한, 보정부(5036)는, 미리 설정된 망각 계수 β를 기억해 두어도 좋고, 소스 기지국 장치로부터의 신호의 수신 상황(예를 들어 CINR 등)에 따라서 적절하게 조정하도록 구성되어 있어도 좋다. 이 경우, 소스 기지국 장치와의 사이의 현재의 수신 환경에 따라서 망각 계수 β를 설정할 수 있기 때문에, 동기 어긋남 추정치 ΔT에 포함되는 오차를 보다 효과적으로 억제할 수 있어, 동기 처리의 정밀도 저하를 억제할 수 있다.

또, 보정부(5036)는, 동기 오차 이력 기억부(5035)에 기억된 과거의 동기 어긋남 추정치 ΔT에 기초하여 망각 계수 β를 설정하도록 구성해도 좋다.

[5.3.3 제3 실시형태]

도 58은, 제5장에서의 제3 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 도 58에서, 기지국 장치(5101a, 5101b)와 사용자 단말(이동 단말; MS; Mobile Station)(5102a, 5102b) 사이에서 무선 통신을 행하는 통신 시스템을 나타내고 있다. 이 통신 시스템에서는, 기지국 장치(BS; Base Station)(5101a, 5101b)는 복수 설치되어 있고, 셀 내의 사용자 단말(5102a, 5102b)과의 사이에서 통신을 행할 수 있다.

이 통신 시스템은, 예를 들어 LTE(Long Term Evolution)이 적용되는 시스템이다. LTE에서는 주파수 분할 복신(FDD)을 채택할 수 있고, 이하에서는, 본 통신 시스템은 주파수 분할 복신 방식을 채택하고 있는 것으로 하여 설명한다. 또, 통신 시스템은, LTE 이외에, WCDMA, CDMA2000을 채택하는 것이어도 좋다.

본 실시형태의 통신 시스템에서는, 복수의 기지국 장치(5101a, 5101b)간에 동기를 취하는 기지국간 동기가 행해진다. 본 실시형태에서, 기지국간 동기는, 마스터가 되는 다른 기지국 장치로서의 기지국 장치(이하, 「마스터 BS」라고 함)(5101a)가, 상기 마스터 BS(5101a)의 셀 내의 단말 장치(5102a)를 향해서 송신한 신호를, 다른 기지국 장치(이하, 「슬레이브 BS」라고 함)(5101b)가 수신함으로써 동기를 취하는 「에어 동기」에 의해 실행된다.

마스터 BS는, 또 다른 기지국 장치와의 사이에서 에어 동기를 취하는 것이어도 좋고, GPS 신호에 의해 동기를 취하는 등, 에어 동기 이외의 방법으로 프레임 타이밍을 결정하는 것이어도 좋다.

도 59는, 기지국 장치(슬레이브 BS)(5101b)의 구성을 나타내고 있다. 도 59의 회로는, 예를 들어 도 35의 회로와 유사하다. 도 59에서, A/D 변환부(5127)로부터 출력된 신호는, 동기 처리부(5170)에 부여된다. 이에 따라, 동기 처리부(5170)는, 마스터 BS(5101a)로부터의 하강 신호를 취득할 수 있다.

동기 처리부(5170)는, 마스터 BS(5101a)로부터 취득한 하강 신호의 프레임에 포함되는 Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal에 기초하여, 자장치(5101b)의 통신 타이밍 및 통신 주파수의 동기를 취하기 위한 처리를 행한다.

동기 처리부(5170)는, 에어 동기 제어부(5180)에 의해 제어된다. 에어 동기 제어부(5180)는, 일정한 주기에 의해 정기적으로 또는 필요에 따라서, 에어 동기를 위해, 사용자 단말(5102b)로의 하강 신호의 송신을 행하는 통신 모드를 휴지하고, 마스터 BS(5101a)가 송신한 하강 신호를 수신하는 에어 동기 상태(동기 모드)로 한다. 에어 동기 제어부(5180)는, 이 에어 동기 상태로 되어 있는 시간대를 나타내는 정보인 에어 동기 구간 정보를, 변조 회로(5160) 및 동기 처리부(5170)에 출력함으로써, 상기 변조 회로(5160) 및 동기 처리부(5170)의 제어를 행한다.

도 60은, 동기 처리부의 구성도이다. 도 60에 나타낸 바와 같이, 동기 처리부(5170)는, 동기 오차 검출부(5171), 보정부(5172), 동기 수정부(5173) 및 기억부(5174)를 포함한다.

동기 처리부(5170)는, 에어 동기 제어부(5180)로부터 부여되는 에어 동기 구간 정보에 기초하여, 자장치(5101b)가 통신 모드인지 동기 모드인지를 인식하고, 에어 동기할지의 여부를 결정한다.

동기 오차 검출부(5171)는, 에어 동기하는 것이 결정되면, 마스터 BS(5101a)로부터의 하강 신호를 취득하고, 하강 신호에 포함되는 Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal(이하, 양 Signal을 총칭하여 「동기 신호」라고 함)을 이용하여, 마스터 BS(5101a)의 프레임 송신 타이밍을 검출하고, 자장치(5101b)에서의 프레임 송신 타이밍과의 오차(프레임 동기 오차)인 동기 어긋남 추정치를 검출한다.

구체적으로는, 슬레이브 BS(5101b)는 수신한 하강 프레임 중의 미리 정해진 위치에 있는 상기 동기 신호의 타이밍을 검출하여, 마스터 BS(5101a)의 프레임 송신 타이밍을 검출한다. 그리고, 검출한 마스터 BS(5101a)의 프레임 송신 타이밍과 자장치(5101b)의 프레임 송신 타이밍을 비교하여, 동기 어긋남 추정치를 검출한다.

프레임 동기 오차 검출부(5171)에 의해 검출된 동기 어긋남 추정치는, 검출될 때마다 기억부(5174)에 부여되어, 기억부(5174)에서 축적된다.

본 실시형태에서의 동기 오차 검출부(5171), 보정부(5172), 동기 수정부(5173) 및 기억부(5174)는, 각각 상기 제1 실시형태에서의 동기 오차 검출부(5033), 보정부(5036), 프레임 타이밍 카운터(5032) 및 동기 오차 이력 기억부(5035)와 대응하고 있고, 이들과 동일한 처리를 행함으로써, 동기 어긋남 추정치로부터 보정치를 구하여 동기 어긋남의 수정을 행한다. 그리고, 상기 제1 실시형태와 동일한 처리에 의해, 동기 어긋남의 수정시의 오차의 영향을 억제할 수 있어, 동기 어긋남의 수정 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

동기 오차(동기 어긋남)의 검출ㆍ보정 대상은, 프레임 타이밍에 한정되지 않고, 심볼 타이밍이나 슬롯 타이밍이어도 좋다.

동기 처리부(5170)는, 주파수 오프셋 추정부(5175) 및 주파수 보정부(5176)를 더 포함한다.

상기 주파수 오프셋 추정부(5175)는, 동기 오차 검출부(5171)에 의해 검출된 동기 어긋남 추정치에 기초하여, 수신측인 슬레이브 BS(5101b) 자신이 내장하는 내장 클록 발생기(도시 생략)의 클록 주파수와, 송신측인 마스터 BS(5101a)의 내장 클록 발생기의 클록 주파수의 차이(클록 주파수 오차)를 추정하고, 그 클록 주파수 오차로부터 캐리어 주파수 오차(캐리어 주파수 오프셋)를 추정한다.

또, 본 실시형태에서, 슬레이브 BS(5101b)는 도 37∼도 42에 나타낸 구성을 채택할 수도 있다.

[제6장 복수회로 분할한 동기 보정]

이 제6장에서 설명하는 기지국 장치는, 제1장, 제2장 또는 제3장, 제4장 또는 제5장에서 설명한 기지국 장치에서의 기술이, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 채택된다. 이 제6장에서 특별히 설명하지 않는 점에 관해서는, 제1장, 제2장, 제3장, 제4장 및 제5장의 설명 사항을 원용한다.

[6.1 복수회로 분할한 동기 보정의 필요성]

전술한 바와 같이, 하나의 기지국 장치의 클록 주파수와 다른 기지국 장치의 클록 주파수 사이에는, 시간의 경과에 따라 완만하게 변화하는 오프셋값이 정상적으로 존재한다. 이 오프셋값은, 주위의 온도 변화 등의 외적 요인에 의해서도 변화하지만, 외적 요인이 없으면, 서로의 클록 발생 장치의 정밀도 오차의 차이에 의해 선형적으로 서서히 증가하는 경향을 갖고 있다.

기지국 장치는, 자기의 클록 발생 장치의 발진에 기초하여, 상기 송신 타이밍이나 반송파 주파수를 취득하기 때문에, 서로의 클록 주파수에 오프셋값이 존재하면, 다른 기지국 장치와의 사이에서, 송신 타이밍이나 반송파 주파수에서 동기 어긋남이 발생한다.

이 때문에, 예를 들어 단말 장치와의 통신을 일시적으로 중지하고, 다른 기지국과의 동기 처리를 행함으로써, 상기와 같은 동기 어긋남을 해소하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 상기 기지국 장치는, 단말 장치와의 통신을 정지하고 있는 동안에, 다시 다른 기지국 장치와의 동기 어긋남이 어느 정도인지를, 다른 기지국 장치의 수신파에 포함되는 프리앰플파 등의 기지 신호파로부터 검출하여, 동기를 취할 수 있다.

그러나, 상기 기지국 장치간의 클록 주파수의 오프셋값은, 전술한 바와 같이 선형적으로 서서히 증가하는 경향을 갖고 있다. 이 때문에, 기지국 장치에서, 단말 장치와의 통신을 중지하고 다른 기지국 장치와의 사이의 동기를 취했다고 하더라도, 그 후에 단말 장치와의 통신을 시작하면, 전술한 경향을 갖는 클록 주파수의 오프셋값은 서서히 증가하여, 양 기지국 장치간에 동기 어긋남이 생겨 버린다.

즉, 동기 처리에 의해 일시적으로는 기지국 장치간의 동기가 취해진 상태로 할 수 있지만, 그 후, 단말 장치와의 통신을 행하고 있는 동안에 다시 동기 어긋남이 생긴다. 그리고, 그 동기 어긋남은 시간의 경과에 따라 서서히 증가하기 때문에, 단말 장치와의 통신을 행하고 있는 동안의 통신 시간이 길면, 이 통신 시간 동안의 동기 어긋남이 증대되게 되어, 기지국 장치에서의 경과 시간 전체로 보면, 주기적으로 동기 처리를 행했다 하더라도, 여전히 동기 어긋남이 존재하게 된다.

이에 비해, 동기 처리를 행하는 주기를 짧게 하여, 동기 어긋남이 커지기 전에 동기를 취하면, 동기 어긋남이 커지는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 동기 처리를 행하기 위해서는, 단말 장치와의 사이의 통신을 정지해야 하기 때문에, 동기 처리의 주기를 짧게 하면, 단말 장치와의 사이의 스루풋을 저하시켜 버린다.

따라서, 스루풋 저하를 억제하면서, 기지국간의 동기 어긋남을 억제하기 위한 기술이 요구된다.

[6.2 복수회로 분할한 동기 보정 기술의 개시]

(1) 여기서 개시하는 발명은, 통신 신호를 송신하여 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통신 모드와, 상기 단말 장치와의 사이의 통신을 정지하고 다른 기지국 장치로부터의 통신 신호를 수신하여 상기 다른 기지국 장치와의 사이에서 기지국간 동기를 행하는 동기 모드를 전환하여 실행하는 제어부와, 상기 동기 모드에서 수신한 상기 다른 기지국 장치의 통신 신호에 기초하여, 상기 다른 기지국 장치의 통신 신호와 자기의 통신 신호 사이에서의 동기 어긋남의 추정치를 구하는 추정부와, 상기 추정부가 구한 동기 어긋남의 추정치에 기초하여, 자기가 송신하는 통신 신호를 상기 다른 기지국 장치의 통신 신호에 대하여 동기시키는 동기 보정을 행하는 보정부를 가지며, 상기 보정부는, 다음에 동기 모드로 전환할 때까지의 상기 통신 모드의 동안에, 상기 동기 보정을 복수회로 나눠 행하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 기지국 장치에 의하면, 통신 모드에서 자기가 송신하는 통신 신호의 동기 보정을, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에 복수회로 나눠 행하기 때문에, 동기 어긋남이 크게 생기는 것을, 통신 모드 전역에 걸쳐 억제할 수 있다. 따라서, 동기 모드에서 행해지는 기지국간 동기에 의해 동기 어긋남을 억제할 뿐만 아니라, 통신 모드시에도 동기 어긋남이 억제되기 때문에, 동기 어긋남을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 단말 장치와의 사이의 통신을 행하기 위한 통신 모드에서도 동기 어긋남이 억제되기 때문에, 동기 어긋남을 억제하기 위해, 단말 장치와의 사이의 통신을 정지할 필요가 있는 동기 모드의 주기를 짧게 할 필요가 없다. 이 때문에, 단말 장치와의 사이의 스루풋의 저하를 억제하면서, 기지국간의 동기 어긋남을 억제할 수 있다.

(2) 상기 보정부는, 상기 단위시간마다 복수회로 나눠 동기 보정을 행하는 것이 바람직하다.

이 경우, 통신 모드 전역에 걸쳐 단위시간마다 균등하게 동기 보정이 행해지기 때문에, 시간의 경과에 따라 증가하는 동기 어긋남을 효과적으로 억제할 수 있다.

(3) 또, 상기 추정부는, 상기 다른 기지국 장치의 통신 신호로부터 상기 다른 기지국 장치의 통신 타이밍을 취득하고, 이 통신 타이밍과 자기의 통신 타이밍 사이의 통신 타이밍 오프셋에 기초하여, 상기 동기 어긋남의 추정치를 구하는 것이어도 좋다.

(4) 보다 구체적으로는, 상기 추정부는, 상기 통신 타이밍 오프셋을 상기 동기 어긋남의 추정치로 하고, 상기 보정부는, 상기 통신 신호를 구성하는 통신 프레임의 시간 길이를 조정함으로써, 통신 타이밍의 동기 보정을 행하는 통신 타이밍 보정부를 갖고 있는 것이 바람직하고, 이 경우, 통신 타이밍에 관한 동기 어긋남을 억제할 수 있다.

또, 상기 추정부는, 상기 통신 타이밍 오프셋에 기초하여, 상기 통신 신호의 반송파 주파수 오프셋을 상기 동기 어긋남의 추정치로서 구하고, 상기 보정부는, 상기 반송파 주파수의 동기 보정을 행하는 주파수 보정부를 갖고 있는 것이어도 좋다. 이 경우, 반송파의 주파수에 관한 동기 어긋남을 억제할 수 있다.

[6.3 복수회로 분할한 동기 보정 기술의 실시형태]

[6.3.1 제1 실시형태]

도 61은, 제6장에서의 제1 실시형태에 따른 복수의 기지국 장치(BS : Base Station)(6001, 6002, 6003,ㆍㆍㆍ)를 갖는 무선 통신 시스템을 나타내고 있다. 이 무선 통신 시스템에서는, 예를 들어, 광대역 무선 통신을 실현하기 위해 직교 주파수 분할 다원 접속(OFDMA) 방식을 서포트하는 IEEE802.16에 규정되는 「WiMAX」에 준거한 방식이 채택되고 있다.

각 기지국 장치(6001, 6002, 6003)의 기본적 기능은, 제5장에서의 그것과 동일하다.

도 62는, 제6장에서의 기지국 장치(6002, 6003)의 구성을 나타낸 블록도이다.

양 기지국 장치(6002, 6003)는, 신호의 수신을 위해, 수신 신호를 증폭시키는 증폭기(6011), 증폭기(6011)로부터 출력된 수신 신호에 대한 직교 복조(직교 검파) 처리를 행하는 직교 복조기(6012) 및 직교 복조기(6012)로부터 출력된 수신 신호에 대한 A/D 변환을 행하는 A/D 변환부(6013)를 갖고 있다. 디지털 신호로 변환된 수신 신호는, DSP(디지털 신호 처리 프로세서)(6020)에 부여된다.

또, 기지국 장치(6002, 6003)는, 신호의 송신을 위해, 디지털 송신 신호를 D/A 변환하는 D/A 변환부(6015), D/A 변환부(6015)로부터 출력된 송신 신호에 대한 직교 변조 처리를 행하는 직교 변조기(6016) 및 직교 변조기(6016)로부터 출력된 송신 신호를 증폭시키는 증폭기(6017)를 갖고 있다.

상기 직교 복조부(6012), 상기 A/D 변환부(6013), 상기 D/A 변환부(6015) 및 상기 직교 변조부(6016)의 동작 클록은, 내장된 클록 발생기(기준 신호 발생기)(6018)로부터 부여된다. 내장 클록 발생기(6018)는, 수정 진동자 등을 포함하며, 미리 정해진 주파수의 동작 클록을 발생한다. 클록 발생기(6018)의 클록은, 정배부(6019a, 6019b)를 통해 상기 A/D 변환부(6013) 등에 부여된다.

또, 내장 클록 발생기(6018)의 동작 클록은 DSP(6020)에도 부여되어, DSP(6020)에서의 동작 클록도 된다.

여기서, D/A 변환부(6015)에 부여되는 동작 클록의 정밀도는, 송신 프레임(하강 서브 프레임)의 시간 길이의 정밀도에 영향을 미친다. 따라서, 기지국 장치마다 클록 발생기(6018)의 정밀도가 상이하면, 생성되는 송신 프레임의 시간 길이가 기지국 장치마다 약간 상이해진다. 그리고, 프레임의 송신이 반복되면, 프레임의 시간 길이의 차이가 축적되어, 기지국 장치간의 프레임 타이밍에 어긋남(통신 프레임의 타이밍 오프셋)이 생긴다.

DSP(신호 처리부)(6020)는, 수신 신호 및/또는 송신 신호에 대한 신호 처리를 행한다.

DSP(6020)의 주요 기능은, 수신 신호에 대한 OFDM 복조기로서의 기능, 송신 신호에 대한 OFDM 변조기로서의 기능, 송신과 수신(송신 프레임과 수신 프레임)의 전환 기능, 기지국간의 프레임 타이밍 동기 기능 및 기지국 장치간의 캐리어 주파수 동기 기능이다. 도 62에서, DSP(6020) 내에 나타낸 블록은, 이러한 기능을 나타내는 것이다.

도 62에서의 캐리어 주파수 보정부(6021)는, 수신 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 것이다. 또, 송신 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 캐리어 주파수 보정부(6022)도 설치되어 있다.

캐리어 주파수 보정부(6021, 6022)는, 추정부(6023)에서 추정된 캐리어 주파수 오프셋에 기초하여, 수신 신호 및/또는 송신 신호의 캐리어 주파수를 보정한다.

수신 신호의 캐리어 주파수 보정부(6021)의 출력은, 전환 스위치(6024)를 통해 복조부(DEM)(6025)에 부여된다. 복조부(6025)에서는, 캐리어 주파수 보정이 이루어진 수신 신호에 대하여 복조(OFDM 복조) 처리가 이루어진다.

상기 전환 스위치(6024)는, 단말 장치로부터의 신호를 수신할 수 있는 통신 모드에서는, 수신 신호를 복조부(6025)측에 부여하고, 통신 모드가 정지(휴지)된 동기 모드에서는, 수신 신호를 추정부(6023)에 부여하기 위한 것이다. 스위치(6024)의 전환은, 동기 제어부(6026)에 의해 행해진다.

통신 모드란, 단말 장치에 대하여 통신 신호를 송신함으로써 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 모드이며, 동기 모드란, 단말 장치와의 사이의 통신을 정지하고 다른 기지국 장치가 송신하고 있는 통신 신호를 수신하여 상기 다른 기지국 장치와의 사이에서 기지국간 동기의 처리(동기 처리)를 행하기 위한 모드이다. 이들 통신 모드 및 동기 모드에 관해서는 후술한다.

또, DSP(6020)는, 송신 신호에 대한 변조(OFDM 변조) 처리를 행하는 변조부(MOD)(6027)를 포함한다. 변조부(6027)에서는, 클록 발생기(6018)의 클록 주파수에 기초하여 캐리어 주파수가 결정되므로, 클록 주파수의 오차는, 송신 신호의 캐리어 주파수에 영향을 미친다. 송신 신호의 캐리어 주파수에 어긋남이 생기면, 각 서브 캐리어의 주파수 간격은 변하지 않지만, 각 서브 캐리어의 중심 주파수가 일정하게 어긋난다.

이 변조부(6027)로부터 출력된 송신 신호는, 전환 스위치(6028)를 통해 캐리어 주파수 보정부(6022)에 부여된다.

상기 전환 스위치(6028)는, 단말 장치에 신호를 송신할 수 있는 통신 모드에서는, 송신 신호를 D/A 변환부(6015)에 부여하고, 통신 모드가 휴지된 동기 모드에서는, 송신 신호를 D/A 변환부(6015)에 부여하지 않도록 하는 것이다.

이 스위치(6028)의 전환도, 동기 제어부(6026)에 의해 행해진다. 즉, 이 동기 제어부(6026)는, 통신 모드와, 동기 모드를 전환하여 실행하는 제어부를 구성하고 있다.

상기 추정부(6023)에서는, 수신 신호(통신 신호)로부터 동기 신호인 프리앰플을 검출하여, 다른 기지국 장치와의 사이에서의 통신 프레임의 타이밍 오프셋과, 다른 기지국 장치와의 사이에서의 캐리어 주파수 오프셋(반송파 주파수 오프셋)을 추정한다.

이 때문에, 추정부(6023)는, 수신 신호에 포함되는 프리앰플을 검출하는 프리앰플 검출부(6023a)와, 다른 기지국 장치와 자장치 사이의 클록 오차를 추정하는 클록 오차 추정부(6023b)와, 다른 기지국 장치와 자장치 사이의 단위시간당 타이밍 오프셋을 연산하는 연산부(6023c)를 갖고 있다.

본 실시형태에서는, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플을 기지국간 동기를 위한 동기 신호로서 이용한다. 이 때문에, 상기 검출부(6023a)는, 다른 기지국 장치가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플의 타이밍을 검출한다.

동기 신호로는, 미드앰블, 파일럿 신호 등이어도 좋다.

기지국 장치(6002, 6003)는, 다른 기지국 장치(6001, 6002)가 사용할 가능성이 있는 프리앰플 패턴을 기지 패턴으로서 메모리에 갖고 있다. 기지국 장치(6002, 6003)의 검출부(6023a)는, 이들 기지의 프리앰플 패턴을 이용하여, 프리앰플의 타이밍 등을 검출한다.

검출부(6023a)에서는, 자장치(6002, 6003)의 송신 타이밍과, 검출된 프리앰플 타이밍 t의 차이를, 통신 타이밍 오프셋(동기 어긋남)으로서 검출한다. 이 통신 타이밍 오프셋(통신 프레임의 타이밍 오프셋)은, 검출될 때마다 기억부(6029)에 부여되어, 기억부(6029)에서 축적된다.

검출부(6023a)에서 검출된 통신 타이밍 오프셋은, 클록 오차 추정부(6023b) 및 연산부(6023c)에 부여된다.

연산부(6023c)는, 프리앰플 검출부(6023a)에 의해 검출된 통신 타이밍 오프셋에 기초하여, 단위시간당 타이밍 오프셋이 어느 정도 증가하고 있는지를 구함으로써, 단위시간당 타이밍 오프셋을 구한다.

본 실시형태에서는, 상기 단위시간을 1 기본 프레임에 관한 시간폭인 5 ms 로 설정한다.

또, 클록 오차 추정부(6023b)는, 프리앰플 검출부(6023a)에 의해 검출된 통신 타이밍 오프셋에 기초하여, 수신측인 자장치의 내장 클록 발생기(6018)의 클록 주파수와, 송신측인 다른 기지국 장치의 내장 클록 발생기(6018)의 클록 주파수의 차이(클록 주파수 오차)를 추정한다. 그리고, 이 클록 주파수 오차의 추정치로부터, 동기 어긋남의 추정치로서의 캐리어 주파수 오프셋을 구한다.

상기 클록 오차 추정부(6023b)는, 동기 모드가 주기적으로 실행되는 상황하에서, 이전회의 동기 모드에서 검출된 통신 타이밍 오프셋과, 금회의 동기 모드에서 검출된 통신 타이밍 오프셋에 기초하여, 클록 오차를 추정한다. 이전회의 타이밍 오프셋은, 기억부(6029)로부터 취득할 수 있다.

클록 오차 추정부(6023b)에서 구해진 타이밍 오프셋 및 캐리어 주파수 오프셋 중, 캐리어 주파수 오프셋(이전회의 동기 모드와의 사이에서 생긴 캐리어 주파수 오프셋 및 1 기본 프레임당의 캐리어 주파수 오프셋)은, 캐리어 주파수 보정부(6021, 6022)에 부여된다.

본 실시형태에서는, 통상의 AFC(자동 주파수 제어) 기능과 같이, 수신 신호의 캐리어 주파수를 보정할 뿐만 아니라, 송신 신호의 캐리어 주파수도 보정할 수 있다.

즉, 다른 기지국 장치와의 사이의 캐리어 주파수 오프셋이, 송신측의 캐리어 주파수 보정부(6022)에도 부여되고, 이 캐리어 주파수 보정부(6022)에서, 단말 장치로의 송신 신호의 캐리어 주파수가 보정된다.

캐리어 주파수 보정부(6022)는, 동기 모드에서는, 현재 발생하고 있는 캐리어 주파수 오프셋을 해소하기 위해 캐리어 주파수를 조정하는 처리(동기 처리)를 행한다.

또한, 캐리어 주파수 보정부(6022)는, 통신 모드에서는, 자기가 단말 장치에 송신하는 통신 신호를 다른 기지국 장치의 통신 신호에 대하여 동기시키기 위해, 상기 1 기본 프레임당의 캐리어 주파수 오프셋에 기초하여, 기본 프레임마다의 캐리어 주파수를 조정하는 처리(동기 보정 처리)를 행한다.

구체적으로는, 각 기본 프레임마다 생긴다고 추정되는 동기 어긋남량인 1 기본 프레임당의 캐리어 주파수 오프셋이 기본 프레임마다 해소되도록, 각 기본 프레임 각각의 캐리어 주파수를 조정한다.

즉, 캐리어 주파수 보정부(6022)는, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에, 동기 보정 처리를 1 기본 프레임마다(단위시간마다) 복수회로 나눠 행하고, 이전회의 동기 모드와의 사이에서 발생한 동기 어긋남의 추정치로서의 캐리어 주파수 오프셋을 해소하도록 캐리어 주파수를 조정한다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 캐리어 주파수 동기로서, 상기 처리를 행함으로써, 자기와 다른 기지국 장치와의 사이에 클록 주파수 오차가 존재한다 하더라도, 캐리어 주파수 오프셋이 생기는 것을 억제할 수 있어, 자기와 다른 기지국 장치와의 사이에서의 통신 신호의 캐리어 주파수에 관한 동기 어긋남을 억제할 수 있다.

검출부(6023a)에서 검출된 통신 타이밍 오프셋은, 동기 어긋남의 추정치로서, 프레임 타이밍 제어부(6030)에 부여된다. 또, 연산부(6023c)에서 구해진 1 기본 프레임당(단위시간당)의 타이밍 오프셋에 관해서도, 프레임 타이밍 제어부(6030)에 부여된다. 프레임 타이밍 제어부(TDD 제어부)(6030)는, 이들에 기초하여, 송신과 수신을 전환하는 제어를 행하고, 통신 프레임(송신 프레임, 수신 프레임)의 시간 길이를 조정하는 처리를 행한다.

통신 타이밍 오프셋을 수취한 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 동기 모드에서는, 자기의 송신 타이밍(송신 서브 프레임 타이밍)을 검출부(6023a)에서 검출된 통신 타이밍 오프셋의 분만큼, 정확한 방향으로 옮기는 처리(동기 처리)를 행한다. 이에 따라, 자장치의 송신 타이밍을, 다른 기지국 장치의 송신 타이밍과 일치시켜, 기지국 장치간의 프레임 타이밍의 동기를 취할 수 있다.

또, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 통신 모드에서는, 자기가 단말 장치에 송신하는 통신 신호를 다른 기지국 장치의 통신 신호에 대하여 동기시키기 위한 동기 보정을, 연산부(6023c)에서 구해진 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋에 기초하여, 기본 프레임마다의 시간 길이를 조정함으로써 행한다(동기 보정 처리).

구체적으로는, 각 기본 프레임마다 생긴다고 추정되는 동기 어긋남량인 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋이 기본 프레임마다 해소되도록, 각 기본 프레임 각각의 시간 길이를 조정한다.

즉, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에, 동기 보정 처리를 1 기본 프레임마다(단위시간마다) 복수회로 나눠 행하고, 이전회의 동기 모드와의 사이에서 발생한, 동기 어긋남의 추정치로서의 통신 타이밍 오프셋을 해소하도록 각 기본 프레임 각각의 시간 길이를 조정한다.

송신 타이밍을 다른 기지국 장치의 송신 타이밍과 일치시키면, 자연스럽게 수신 타이밍도 일치한다. 즉, 다른 기지국 장치와의 사이에서 프레임 타이밍 동기가 취해진 상태가 된다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 프레임 타이밍 동기로서, 상기 처리를 행함으로써, 자기와 다른 기지국 장치와의 사이에 클록 주파수 오차가 존재한다 하더라도, 통신 프레임 타이밍 오프셋이 생기는 것을 억제할 수 있어, 자기와 다른 기지국 장치와의 사이에서의 통신 타이밍에 관한 동기 어긋남을 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태의 추정부(6023)는, 다른 기지국 장치의 통신 신호로부터 상기 다른 기지국 장치의 프리앰플의 타이밍 t(통신 타이밍)을 취득하고, 이 타이밍 t와, 자장치(6002, 6003)의 송신 타이밍의 차이를, 통신 타이밍 오프셋(동기 타이밍 오차)으로서 검출하고, 이 통신 타이밍 오프셋에 기초하여, 다른 기지국 장치의 통신 신호와 자기의 통신 신호 사이에서의 동기 어긋남의 추정치(통신 타이밍 오프셋, 캐리어 주파수 오프셋)를 구한다.

또, 보정부로서의 캐리어 주파수 보정부(6021, 6022) 및 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 통신 모드에서 자기가 송신하는 통신 신호를 다른 기지국 장치에 대하여 동기시키기 위한(타이밍 오프셋 및 캐리어 주파수 오프셋에 관한) 동기 보정 처리를, 상기 동기 어긋남의 추정치에 기초하여 행한다.

또, 캐리어 주파수 보정부(6021, 6022) 및 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에, (타이밍 오프셋 및 캐리어 주파수 오프셋에 관한) 동기 보정 처리를 복수회로 나눠 행한다.

상기 추정부(6023) 및 프레임 타이밍 제어부(6030)에 의해 행해지는, 기지국 장치간의 프레임 타이밍에 관한 동기 처리 및 동기 보정 처리에 관해서는, 이후에 상세히 설명한다.

도 62로 되돌아가, 상기 동기 제어부(6026)는, 전술한 바와 같이, 통신 모드를 휴지하는 타이밍(동기 타이밍)을 제어하고, 동기 모드를 실행시킨다.

동기 모드는, 다음과 같이 하여 실행된다.

우선, 슬레이브 기지국 장치(6002, 6003)는, 기동시에 다른 기지국 장치(마스터 기지국 장치 또는 다른 슬레이브 기지국 장치) 중, 하나의 기지국 장치를 소스 기지국 장치로서 선택하고, 상기 소스 기지국 장치가 송신한 신호(프리앰플; 기지 신호; 동기 신호)의 수신파(소스 수신파)를 검출하여, 기지국 장치간의 프레임 타이밍 동기와 캐리어 주파수 동기를 취한다.

기지국 장치가 기동했을 때 행해지는 기지국간 동기를 위한 처리를 초기 동기 모드라고 한다. 초기 동기 모드는, 전술한 바와 같이 기동시에 실행되며, 보다 구체적으로는, 기지국 장치가 기동하고 나서, 단말 장치와의 통신이 시작되기까지의 동안에 행해진다.

초기 동기 모드의 실행후, 기지국 장치는 자영역 내의 단말 장치와의 통신이 가능해진다.

그러나, 기지국 장치간에는, 클록 정밀도의 편차에 의한 클록 주파수 오프셋이 존재하기 때문에, 시간의 경과에 따라 기지국 장치간에 프레임 타이밍이나 캐리어 주파수에 어긋남이 생긴다.

따라서, 슬레이브 기지국 장치(6002, 6003)는, 미리 정해진 타이밍에, 단말 장치와의 통신(송신 신호; 하강 서브 프레임)을 휴지(정지)하고, 동기 어긋남을 해소하기 위한 동기 모드(통신을 휴지한 동기 모드)가 된다.

도 63은, 기지국 장치(6002, 6003)가, 단말 장치와의 통신을 행하는 (통상)통신 모드로부터, 다른 기지국 장치(마스터 기지국 장치 또는 슬레이브 기지국 장치)로부터의 신호를 수신하는 동기 모드로 전환하기 위한 플로우차트를 나타내고 있다.

도 63에 나타낸 바와 같이, 기지국 장치(6002, 6003)는, 동기 모드가 되어야 할 동기 타이밍인지의 여부를 판정한다(단계 S6-1). 동기 타이밍은, 예를 들어, 동기 모드가 되는 주기(미리 정해진 시간마다 또는 미리 정해진 프레임수마다)로서 설정되어 있다. 주기를 시간으로 설정하는 경우, 예를 들어 5분 정도로 할 수 있다.

단말 장치와의 사이에서 통신을 행하는 통상 통신 모드일 때, 동기 모드로 이행해야 할 타이밍이 되었다고 판정된 경우(단계 S6-2), 기지국 장치(6002, 6003)는 동기 모드(단계 S6-3)로 이행한다. 동기 모드가 종료하면, 다시 통상 통신 모드로 되돌아간다(단계 S6-4).

기지국 장치(6002, 6003)는, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하면서도, 정기적 또는 필요에 따라 수시로 동기 모드를 실행함으로써, 동기 어긋남이 생기더라도 그것을 해소할 수 있다.

기지국 장치(6002, 6003)가 동기 모드가 되면, 단말 장치와의 사이의 통신(하강 서브 프레임의 송신)은 정지(휴지)되어, 본래 하강 서브 프레임이 되는 시간에서도, 신호를 수신하는 상태가 된다.

동기 모드에서는, 다른 기지국 장치(6002)가 단말 장치에 송신한 신호(OFDM 신호)를 수신한다. 본 실시형태에서는, 다른 기지국 장치(6002)가 송신한 하강 서브 프레임(DL)의 선두에 있는 프리앰플을 기지국간 동기를 위한 동기 신호로 하여, 프레임 타이밍 동기 및 캐리어 주파수 동기를 취한다.

이상의 동기 모드가 종료하면, 기지국 장치(6002, 6003)는, 동기 모드로부터 통상 통신 모드로 되돌아가, 단말 장치와의 사이의 통신이 가능한 상태가 된다.

다음으로, 상기 동기 모드 및 통상 통신 모드에서, 기지국 장치(6002, 6003)가 행하는 동기 처리 및 동기 보정 처리에 관해 상세히 설명한다.

도 64는, 슬레이브 기지국 장치가, 통신 모드와 동기 모드를 반복하여 행했을 때의 마스터 기지국 장치에 대한 통신 타이밍 오프셋의 시간 경과에 따른 변화의 양태를 나타낸 도면이다. 도 64에서는, 제1 기지국 장치(6001)와, 제2 기지국 장치(6002) 사이의 통신 타이밍 오프셋으로서 설명한다.

도 64에서, 제2 기지국 장치(6002)가, 미리 정해진 시간폭의 통신 모드의 실행후에 동기 모드를 주기적으로 반복하고 있는 양태를 나타내고 있다. 또, 도 64에서, 통신 타이밍 오프셋이 「0」일 때, 제1 기지국 장치(6001)와 제2 기지국 장치(6002) 사이의 프레임 타이밍이 일치하여 프레임 타이밍의 동기가 취해진 상태를 나타내고 있다.

또, 도 64 중 파선은, 동기 모드에서의 동기 처리만으로 프레임 타이밍 동기를 취한 경우의 통신 타이밍 오프셋의 시간 경과에 따른 변화를 나타낸 선도이고, 실선은, 동기 모드에서의 동기 처리와, 통신 모드에서의 동기 보정 처리에 의해, 프레임 타이밍 동기를 취한 본 실시형태에 의한 통신 타이밍 오프셋의 시간 경과에 따른 변화를 나타낸 선도이다.

통신 모드에서, 제2 기지국 장치(6002)는, 단말 장치와의 사이에서 통신을 행하기 때문에, 제1 기지국 장치(6001)와의 관계에서는, 별개로 독립적으로 동작하고 있고, 프리런의 상태이다. 따라서, 도 64 중의 파선으로 나타낸 바와 같이, 통신 모드에서 동기 보정 처리를 행하지 않은 경우, 통신 타이밍 오프셋은, 동기 모드에서 동기 처리를 행함으로써 동기가 취해진 상태로부터, 통신 모드에서는, 양 기지국 장치(6001, 6002)간의 클록 주파수 오차에 의해, 시간의 경과에 따라 증가하여, 동기 어긋남이 생긴다. 이 때, 통신 모드로부터 동기 모드로 전환할 때(통신 모드의 종료시) 동기 어긋남으로 생기는 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n'는, 양자간의 클록 주파수 오차가 시간의 경과에 따라 누적됨으로써, 대략 동일한 정도의 값으로서, 각 통신 모드에 대응하여 주기적으로 나타난다.

이에 비해, 본 실시형태에서는, 통신 모드에서 동기 보정 처리를 행함으로써, 도 64 중의 실선으로 나타낸 바와 같이, 통신 모드에 대응하여 주기적으로 나타나는 통신 타이밍 오프셋이 크게 발생하는 것이 억제되고 있다.

도 65는, 도 64 중의 동기 모드의 부분의 확대도이다.

본 실시형태에 따른 제2 기지국 장치(6002)는, 추정부(6023b) 및 프레임 타이밍 제어부(6030)에 의해, 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_n을 구하고, 이 타이밍 오프셋 t_n이 해소되도록, 통신 모드에서 송신되는 신호를 구성하는 각 기본 프레임마다 동기 보정을 행한다.

구체적으로는, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 각 기본 프레임에서의 하강 서브 프레임(DL)의 송신 개시 타이밍을 타이밍 오프셋 t_n이 해소되는 방향으로 옮김으로써 동기 보정을 행한다. 즉, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 기본 프레임에서, 다음 기본 프레임에 인접하는 전환 갭 RTG의 시간폭을 조정함으로써 상기 동기 보정을 행할 수 있다.

프레임 타이밍 제어부(6030)는, 각 기본 프레임마다 동기 보정을 행하기 때문에, 통신 모드에서의 통신 타이밍 오프셋의 값은, 도 65에 나타낸 바와 같이, 각 기본 프레임의 시간폭마다 증가하여, 각 기본 프레임간의 타이밍에서, 타이밍 오프셋 t_n 분만큼 감소하는 것을 반복한다.

이와 같이, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에, 동기 보정을 1 기본 프레임마다 복수회로 나눠 행하고, 이전회의 동기 모드와의 사이에서 생긴, 동기 어긋남의 추정치로서의 통신 타이밍 오프셋을 해소하도록 각 기본 프레임 각각의 시간 길이를 조정한다.

이와 같이 동기 보정을 행하면, 통신 모드 전역에 걸쳐 균등하게 동기 보정이 행해지기 때문에, 시간의 경과에 따라 증가하는 동기 어긋남을 효과적으로 억제할 수 있다.

1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_n을 구하는 방법에 관해서는, 이후에 설명한다.

통신 모드로부터 동기 모드로 전환되면, 추정부(6023)의 프리앰플 검출부(6023a)(도 62)는, 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n을 현재의 동기 어긋남으로서 검출한다.

이어서, 연산부(6023c)(도 62)는, 상기 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n을, 다음 통신 모드에서의 동기 어긋남의 추정치로서 프리앰플 검출부(6023a)로부터 수취하고, 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}을 연산하여, 프레임 타이밍 제어부(6030)에 출력한다.

여기서, 연산부(6023c)는, 이하와 같이 하여 다음 통신 모드에서의 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}을 연산한다. 즉, 현재의 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n은, 기본 프레임마다 타이밍 오프셋 t_n에 의해 차례대로 동기 보정된 결과 생긴 동기 어긋남이다. 가령 현재의 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n이 타이밍 오프셋 t_n과 동일한 값이라면, 타이밍 오프셋 t_n으로 한 동기 보정에 의해, 동기 모드의 시점에서는, 정확하게 동기 어긋남이 해소되어 있게 된다.

그러나, 현재의 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n에는, 양 기지국 장치의 클록 발생기의 상태나, 통신 환경의 변화에 의해, 통상 하기 식 (2)에 나타낸 바와 같은 어긋남값 δT_n이 생긴다.

ΔT_n=t_n+δT_n ㆍㆍㆍ (2)

직전의 통신 모드 전체에서, 동기 보정을 행하지 않은 경우에 생기는 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n'는, 기본 프레임마다 동기 보정에 의해 해소되는 타이밍 오프셋 t_n에 하나의 통신 모드에 포함되는 기본 프레임수를 곱한 것에 상기 어긋남값 δT_n을 더한 값으로서 표시된다.

상기 어긋남값 δT_n은, 직전의 통신 모드 전체에서, 동기 보정하면서 생긴 동기 어긋남이다. 따라서, 연산부(6023c)는, 하기 식 (3)에 나타낸 바와 같이, 어긋남값 δT_n을 통신 모드의 시간폭에 포함되는 기본 프레임수로 나눔으로써, 어긋남값 δT_n의 기본 프레임당의 값을 구하여, 여기에 상기 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_n을 더함으로써, 다음 통신 모드에서의 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}을 구한다.

t_{n +1}=t_n+δT_n/(통신 모드에 포함되는 기본 프레임수)ㆍㆍㆍ(3)

연산부(6023c)는, 상기 식 (2) 및 (3)에 나타낸 바와 같이, 프리앰플 검출부(6023a)가 다음 통신 모드에서의 동기 어긋남의 추정치로서 검출한 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n에 기초하여, 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}을 구한다.

하나의 통신 모드에 포함되는 기본 프레임수에 관해서는, 통신 모드의 시간폭은 미리 동기 제어부(6026)에 의해 정해지고, 또 기본 프레임의 시간폭은 전술한 바와 같이 5 ms로 정해져 있기 때문에, 연산부(6023c)는, 이들 값으로부터, 하나의 통신 모드에 포함되는 기본 프레임수를 구할 수 있다.

상기 어긋남값 δT_n이, 미리 정한 값보다 작은 경우에는, 상기 어긋남값 δT_n을 고려하지 않고, 그대로 현재의 타이밍 오프셋 t_n을 다음 통신 모드에서의 타이밍 오프셋 t_{n +1}로 할 수도 있다. 이 경우, 보정할 필요가 없는 미세한 어긋남값 δT_n에 기초하여 동기 보정이 행해지는 것을 방지할 수 있다.

또, 어긋남값 δT_n이, 극단적으로 큰 값으로서 나타난 경우에도, 상기 어긋남값 δT_n을 고려하지 않고, 그대로 현재의 타이밍 오프셋 t_n을 다음 통신 모드에서의 타이밍 오프셋 t_{n +1}로 할 수도 있다. 이 경우, 어긋남값 δT_n이, 예를 들어 멀티패스 등에 기인하여 돌발적인 이상치로서 나타났다 하더라도, 그것에 기초한 동기 보정이 행해지는 것을 회피할 수 있다.

상기와 같이 구해지는 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}을 연산부(6023c)에서 수취하고, 프리앰플 검출부(6023a)에서 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n을 수취하면, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 현재의 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n을 해소하는 방향으로 통신 모드를 시작할 때의 자기의 송신 타이밍을 옮기는 처리를 행함으로써 동기 처리를 행한다.

또, 프레임 타이밍 제어부(6030)는, 상기 동기 처리후, 통신 모드로 전환하면, 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}에 기초하여, 상기 통신 모드에서의 각 기본 프레임마다 전술한 동기 보정을 행한다.

상기와 같이 구성된 제2 및 제3 기지국 장치(6002, 6003)에 의하면, 통신 모드에서 자기가 송신하는 통신 신호의 동기 보정을, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에 복수회로 나눠 행하기 때문에, 동기 어긋남이 크게 생기는 것을, 통신 모드 전역에 걸쳐 억제할 수 있다. 따라서, 동기 모드에서 행해지는 기지국간 동기에 의해 동기 어긋남을 억제할 뿐만 아니라, 통신 모드시에도 동기 어긋남이 억제되기 때문에, 동기 어긋남을 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태의 기지국 장치(6002, 6003)에 의하면, 단말 장치와의 사이의 통신을 행하기 위한 통신 모드에서도 동기 어긋남이 억제되기 때문에, 동기 어긋남을 억제하기 위해, 단말 장치와의 사이의 통신을 정지할 필요가 있는 동기 모드의 주기를 짧게 할 필요가 없다. 이 때문에, 단말 장치와의 사이의 스루풋의 저하를 억제하면서, 기지국간의 동기 어긋남을 억제할 수 있다.

[6.3.2 제2 실시형태]

도 66은, 제6장에서의 제3 실시형태에 따른 무선 통신 시스템의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 도 66에서, 기지국 장치(6101a, 6101b)와 사용자 단말(이동 단말; MS; Mobile Station)(6102a, 6102b) 사이에서 무선 통신을 행하는 통신 시스템을 나타내고 있다. 이 통신 시스템에서는, 기지국 장치(BS; Base Station)(6101a, 6101b)는 복수 설치되어 있고, 셀 내의 사용자 단말(6102a, 6102b)과의 사이에서 통신을 행할 수 있다.

이 통신 시스템은, 예를 들어, LTE(Long Term Evolution)이 적용되는 시스템이다. LTE에서는, 주파수 분할 복신(FDD)을 채택할 수 있고, 이하에서는, 본 통신 시스템은 주파수 분할 복신 방식을 채택하고 있는 것으로 하여 설명한다. 또, 통신 시스템은, LTE 이외에, WCDMA, CDMA2000을 채택하는 것이어도 좋다.

본 실시형태의 통신 시스템에서는, 복수의 기지국 장치(6101a, 6101b)간에 동기를 취하는 기지국간 동기가 행해진다. 본 실시형태에서, 기지국간 동기는, 마스터가 되는 다른 기지국 장치로서의 기지국 장치(이하, 「마스터 BS」라고 함)(6101a)가, 상기 마스터 BS(6101a)의 셀 내의 단말 장치(6102a)를 향해 송신한 신호를, 다른 기지국 장치(이하, 「슬레이브 BS」라고 함)(6101b)가 수신함으로써 동기를 취하는 「에어 동기」에 의해 실행된다.

마스터 BS는, 또 다른 기지국 장치와의 사이에서 에어 동기를 취하는 것이어도 좋고, GPS 신호에 의해 동기를 취하는 등, 에어 동기 이외의 방법으로 프레임 타이밍을 결정하는 것이어도 좋다.

[기지국 장치의 구성]

도 67은, 기지국 장치(슬레이브 BS)(6101b)의 구성을 나타내고 있다. 도 67의 슬레이브 BS(6101b)의 구성은, 도 59에 나타낸 슬레이브 BS(5101b)의 구성과 동일하다. 도 67에서, A/D 변환부(6127)로부터 출력된 신호는, 동기 처리부(6170)에 부여된다. 이에 따라, 동기 처리부(6170)는, 마스터 BS(6101a)로부터의 하강 신호를 취득할 수 있다.

동기 처리부(6170)는, 마스터 BS(6101a)로부터 취득한 하강 신호의 프레임에 포함되는 Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal에 기초하여, 자장치(6101b)의 통신 타이밍 및 통신 주파수의 동기를 취하기 위한 처리를 행한다.

동기 처리부(6170)는, 에어 동기 제어부(6180)에 의해 제어된다. 에어 동기 제어부(6180)는, 상기 제1 실시형태에서의 동기 제어부(6026)와 동일한 기능을 갖고 있다.

즉, 에어 동기 제어부(6180)는, 일정한 주기에 의해 정기적으로 또는 필요에 따라서, 에어 동기를 위해, 사용자 단말(6102b)로의 하강 신호의 송신을 행하는 통신 모드를 휴지하고, 마스터 BS(6101a)가 송신한 하강 신호를 수신하는 에어 동기 상태(동기 모드)로 한다. 에어 동기 제어부(6180)는, 이 에어 동기 상태로 되어 있는 시간대를 나타내는 정보인 에어 동기 구간 정보를, 변조 회로(6160) 및 동기 처리부(6170)에 출력함으로써, 상기 변조 회로(6160) 및 동기 처리부(6170)의 제어를 행한다.

도 68은, 동기 처리부(6170)의 구성도이다. 도 68에 나타낸 바와 같이, 동기 처리부(6170)는, 추정부(6171), 프레임 타이밍 제어부(6172), 캐리어 주파수 보정부(6173) 및 기억부(6174)를 포함한다.

동기 처리부(6170)는, 에어 동기 제어부(6180)로부터 부여되는 에어 동기 구간 정보에 기초하여, 자장치(6101b)가 통신 모드인지 동기 모드인지를 인식하고, 에어 동기할지의 여부를 결정한다.

추정부(6171)는, 에어 동기하는 것이 결정되면, 마스터 BS(6101a)로부터의 하강 신호를 취득하고, 하강 신호에 포함되는 Primary Synchronization Signal 및 Secondary Synchronization Signal(이하, 양 Signal을 총칭하여 「동기 신호」라고 함)을 이용하여, 마스터 BS(6101a)의 프레임 송신 타이밍을 검출하고, 마스터 BS(6101a)와 자장치(6101b) 사이의 통신 프레임의 타이밍 오프셋과, 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다.

추정부(6171)는, 상기 제1 실시형태에서의 추정부(6023)와 동일한 기능을 갖고 있고, 하강 신호에 포함되는 동기 신호를 검출하는 검출부(6171a)와, 마스터 BS(6101a)와 자장치(6101b) 사이의 클록 오차를 추정하는 클록 오차 추정부(6171c)와, 마스터 BS(6101a)와 자장치(6101b) 사이의 단위시간당 타이밍 오프셋을 연산하는 연산부(6171b)를 포함한다. 이들 기능부에 관해서도, 상기 제1 실시형태와 동일한 기능을 갖고 있다.

검출부(6171a)는, 수신한 하강 프레임 중의 미리 정해진 위치에 있는 상기 동기 신호의 타이밍을 검출하여, 마스터 BS(6101a)의 프레임 송신 타이밍을 검출한다. 그리고, 검출한 마스터 BS(6101a)의 프레임 송신 타이밍과 자장치(6101b)의 프레임 송신 타이밍을 비교하여, 그 차이를 통신 타이밍 오프셋(동기 어긋남)으로서 검출한다. 이 통신 타이밍 오프셋은, 검출될 때마다 기억부(6174)에 부여되어, 기억부(6174)에서 축적된다.

또, 본 실시형태에서의 프레임 타이밍 제어부(6172) 및 캐리어 주파수 보정부(6173)도, 각각 상기 제1 실시형태에서의 프레임 타이밍 제어부(6030) 및 캐리어 주파수 보정부(6021, 6022)와 대응하고 있고, 동일한 기능을 갖고 있다.

즉, 프레임 타이밍 제어부(6172) 및 캐리어 주파수 보정부(6173)는, 각각 동기 모드에서는, 현재 검출되는 타이밍 오프셋 및 캐리어 주파수 오프셋을 해소하기 위한 동기 처리를 행하고, 통신 모드에서는, 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 및 캐리어 주파수 오프셋에 기초하여, 기본 프레임마다의 시간 길이 및 캐리어 주파수의 조정을 행하는 동기 보정 처리를 행한다. 이들 동기 처리 및 동기 보정 처리는, 상기 제1 실시형태와 동일하게 행해진다.

그 결과, 본 실시형태에 의하면, 마스터 BS(6101a)와 슬레이브 BS(6101b) 사이에서 동기를 취할 수 있고, 자기가 송신하는 하강 신호의 동기 보정을, 다음에 동기 모드로 전환되기까지의 통신 모드의 동안에 행하기 때문에, 동기 어긋남이 크게 생기는 것을 통신 모드 전역에 걸쳐 억제할 수 있다.

동기 오차(동기 어긋남)의 검출ㆍ보정 대상은, 프레임 타이밍에 한정되지 않고, 심볼 타이밍이나 슬롯 타이밍이어도 좋다.

또, 본 실시형태에서, 슬레이브 BS(6101b)는, 도 37∼도 42에 나타낸 구성을 채택할 수도 있다.

제6장에서 개시되는 발명은, 상기 각 실시형태에 한정되지 않는다. 상기 실시형태에서는, 통신 모드에서의 동기 보정을 하나의 통신 타이밍 오프셋값 ΔT_n에 기초하여 행했지만, 예를 들어, 과거의 동기 모드에서 검출된 통신 타이밍 오프셋값 ΔT를 복수 기억해 두고, 이들 복수의 통신 타이밍 오프셋값 ΔT에 관한 평균치를 구하고, 이 평균치에 기초하여 동기 보정을 행할 수도 있다.

또 상기 실시형태에서는, 1 기본 프레임의 시간폭을 단위시간으로 하여, 1 기본 프레임당의 타이밍 오프셋 t_{n +1}에 기초하여, 통신 모드에서의 각 기본 프레임마다 복수회로 나눠 동기 보정을 행했지만, 예를 들어, 기본 프레임 복수개의 시간폭을 단위시간으로 하여 동기 보정을 행해도 좋고, 이 경우, 동기 보정 처리를 나눠 행하는 횟수를 줄일 수 있어, 상기 처리의 자유도가 높아진다.

[제7장 부기]

제1장 내지 제6장에서 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 의미가 아니라, 특허청구범위에 의해 나타나며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (13)

1. 단말 장치와의 사이에서 OFDM 신호의 무선 통신을 행하도록 구성되어 있고, 동작 클록을 발생시키는 내장 클록 발생기를 포함하며, 상기 내장 클록 발생기에 의해 발생하는 클록 주파수의 정밀도에 의해 OFDM 신호의 캐리어 주파수의 정밀도가 영향을 받는 기지국 장치로서,
   단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 송신된 무선 신호를 수신하는 수단과,
   단말 장치로의 송신 정지중에 수신한 OFDM 신호에 기초하여, 그 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 구하는 추정 수단과,
   상기 추정치에 기초하여, 단말 장치에 송신되는 OFDM 신호의 캐리어 주파수를 보정하는 주파수 보정 수단
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 추정 수단은, 단말 장치로의 송신 정지중에 수신한 OFDM 신호에 기초하여, 그 OFDM 신호의 통신 타이밍 오프셋의 추정치를 구하고, 통신 타이밍 오프셋의 추정치에 기초하여, 그 OFDM 신호의 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 구하도록 구성되어 있는 것인 기지국 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 추정 수단은,
   제1 송신 정지 시점에서 구한 통신 타이밍 오프셋의 제1 추정치와, 상기 제1 송신 정지 시점과는 상이한 시점인 제2 송신 정지 시점에서 구한 통신 타이밍 오프셋의 제2 추정치의 차분에 기초하여, 제1 송신 정지 시점과 제2 송신 정지 시점 사이에서의 OFDM 신호의 위상 회전량을 산출하는 위상 회전량 산출 수단과,
   상기 위상 회전량에 기초하여, 상기 클록 주파수의 오차를 산출하는 클록 오차 산출 수단
   을 가지며, 산출된 상기 클록 주파수의 오차에 기초하여, 상기 캐리어 주파수 오프셋의 추정치를 구하는 것인 기지국 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 통신 타이밍 오프셋의 추정치에 기초하여, 통신 프레임 타이밍을 보정하는 수단을 더 포함하는 기지국 장치.
5. 제1항에 있어서, 단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 수신하는 OFDM 신호는, 상기 다른 기지국 장치가 단말 장치에 대하여 송신한 프리앰플 신호인 것인 기지국 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 기지국 장치는, 상승 신호의 주파수와 하강 신호의 주파수가 상이한 주파수 분할 복신에 의해, 단말 장치와의 사이의 무선 통신을 행하도록 구성되고,
   상기 기지국 장치는,
   상승 신호의 주파수로, 단말 장치로부터의 상승 신호 수신을 행하는 제1 수신부와,
   하강 신호의 주파수로, 단말 장치로의 하강 신호 송신을 행하는 송신부와,
   하강 신호의 주파수로, 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호 수신을 행하는 제2 수신부
   를 더 포함하며,
   상기 제2 수신부에 의해, 단말 장치로의 송신 정지중에 다른 기지국 장치로부터 송신된 OFDM 신호를 수신하는 것인 기지국 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 송신부에 포함되는 증폭기의 왜곡 보상을 행하는 왜곡 보상부와,
   상기 왜곡 보상부가 상기 제2 수신부를 통해 상기 증폭기로부터 출력된 하강 신호를 취득하는 제1 상태와, 상기 추정 수단이 상기 제2 수신부를 통해 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호를 수취하는 제2 상태를 전환하기 위한 전환 수단
   을 포함하는 기지국 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 송신부에 입력되는 신호를 생성하는 신호 처리 장치와,
   상기 신호 처리 장치가 상기 제2 수신부를 통해 상기 송신부에 의해 생성된 하강 신호의 피드백을 받는 제1 상태와, 상기 추정 수단이 상기 제2 수신부를 통해 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호를 수취하는 제2 상태를 전환하기 위한 전환 수단
   을 포함하는 기지국 장치.
9. 제6항에 있어서, 단말 장치로부터의 상승 신호 및 다른 기지국 장치로부터의 하강 신호 중, 어느 하나 이상의 신호의 주파수를 변환하여, 양 신호의 주파수를 일치시키는 주파수 변환부가, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부 중 어느 하나 이상에 설치되고,
   상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부는, 주파수가 일치한 상기 양 신호를, 상기 제1 수신부 및 상기 제2 수신부가 서로 공유하는 공유부에서 처리하도록 구성되어 있는 것인 기지국 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 기지국 장치는, 복수의 패턴을 취할 수 있는 제1 기지(旣知) 신호 및 복수의 패턴을 취할 수 있는 제2 기지 신호를 포함하는 하강 신호를 단말 장치에 송신하도록 구성되고,
    상기 기지국 장치는,
    다른 기지국 장치가 송신한 상기 제1 기지 신호 및 상기 제2 기지 신호를 포함하는 하강 신호를 수신하면, 다른 기지국 장치가 기지국 장치간 동기의 계층 구조에서 위치하는 계층 순위를, 수신한 상기 제1 기지 신호의 패턴과 수신한 상기 제2 기지 신호의 패턴의 조합에 의해 인식하는 인식부
    를 더 포함하는 것인 기지국 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 인식부는,
    수신한 상기 제1 기지 신호의 패턴이, 상기 제1 기지 신호가 취할 수 있는 복수의 패턴 중 어느 것인지를 패턴 인식하는 제1 인식부와,
    수신한 상기 제2 기지 신호의 패턴이, 상기 제2 기지 신호가 취할 수 있는 복수의 패턴 중 어느 것인지를 패턴 인식하는 제2 인식부
    를 포함하는 것인 기지국 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제1 인식부 및 상기 제2 인식부 중, 취할 수 있는 패턴수가 적은 기지 신호의 패턴을 인식하는 인식부에 의해 제1 패턴 인식을 행하고,
    상기 제1 패턴 인식에 의해 패턴이 인식된 후에, 상기 제1 인식부 및 상기 제2 인식부 중, 취할 수 있는 패턴수가 많은 기지 신호의 패턴을 인식하는 인식부에 의해 제2 패턴 인식을 행하도록 구성되어 있는 기지국 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 기지국 장치는, 하강 신호에 포함하여 송신하는 제1 기지 신호의 패턴 및 제2 기지 신호의 패턴을 설정하는 패턴 설정부를 포함하며,
    상기 패턴 설정부는, 기지국 장치간 동기에서의 동기처가 되는 다른 기지국 장치의 계층 순위보다 낮은 계층 순위를 나타내는 패턴이 되도록, 제1 기지 신호의 패턴 및 제2 기지 신호의 패턴을 설정하는 것인 기지국 장치.

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