(57)【要約】【課題】  基地局間同期の精度低下を抑制することができる基地局装置を提供する。【解決手段】  本発明の第二基地局装置２は、第一基地局装置１の通信タイミングと、自己の通信タイミングとの間の同期ずれ推定値を求める同期誤差検出部３３と、同期誤差検出部３３により得られる同期ずれ推定値に基づいて当該推定値に含まれる誤差を抑制した補正値を求める補正部３６と、補正値に基づいて同期ずれを修正するフレームタイミングカウンタ３２と、を有している。【選択図】      図４
2010041712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の基地局装置から送信された信号から当該他の基地局装置の通信タイミングを取得し、前記他の基地局装置との同期ずれを修正する基地局装置であって、
前記他の基地局装置の通信タイミングと、自己の通信タイミングとの間の同期ずれの推定値を求める同期ずれ推定部と、
前記同期ずれ推定部により得られる前記推定値に基づいて当該推定値に含まれる誤差を抑制した補正値を求める補正部と、
前記補正値に基づいて同期ずれを修正する同期修正部と、
を有することを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記補正部は、現在及び過去の推定値に基づいて前記補正値を求める請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記補正部は、現在の推定値と、少なくとも一の過去の推定値とを平均することで前記補正値を求める請求項２に記載の基地局装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記推定値に０より大きく１より小さい係数を乗算することで前記補正値を求める請求項１に記載の基地局装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記推定値が閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値が前記閾値よりも大きい場合、前記閾値以下の値を前記補正値とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、他の基地局装置との間で基地局間同期を行う基地局装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）のように移動端末が通信可能な無線通信システムにおいては、基地局が各地に多数設置される。各基地局がカバーするエリア（セル）内にある移動端末は、当該エリアをカバーする基地局との間で通信を行うことができる。
【０００３】
移動端末が移動することにより、移動端末の通信相手となる基地局は変更されるが、基地局が変更される際、移動端末は、同時に二つの基地局（サービング基地局とターゲット基地局）からの信号を受信することになる。
このため、移動端末の基地局間移動をスムーズに行うには、隣接する基地局間で、送信タイミング及び搬送波周波数が揃っている基地局間同期が確保されている必要がある。
【０００４】
基地局間同期がとれていると、移動端末の基地局間移動の際、移動端末が同時に二つの基地局からの信号を受信でき、基地局間移動をスムーズに行える。
ここで、基地局間同期のための技術としては、例えば、下記特許文献１記載のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−６６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基地局間同期をとるには、上記特許文献１のように、各基地局装置が、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、各基地局が共通の同期信号によって動作することが考えられる。
しかし、ＧＰＳ信号を利用して同期をとる場合、各基地局装置が、ＧＰＳ受信機を備える必要があり、大型化・コストアップを招く。また、室内等のＧＰＳ信号を受信できない環境に設置される基地局装置の場合、基地局間同期をとることが不可能になる。
【０００７】
そこで、隣接する他の基地局が送信した信号の受信波に含まれるプリアンブル等の既知信号波を用いて、隣接する当該他の基地局の送信タイミングを検出し、当該送信タイミングで同期をとることが考えられる。
この場合、移動端末との通信を行う周波数と同じ周波数を用いた無線通信で同期をとれるので、ＧＰＳ信号を受信する場合のＧＰＳ受信機のように同期用の特別な受信系が必要ない。このため、基地局の小型化・コストダウンを図ることができ、室内等に設置される小型の基地局として適したものとなる。
【０００８】
ここで、前述のＷｉＭＡＸは、移動端末との間の無線通信に、送信と受信とを高速に切り替えるＴＤＤ（時分割複信）によってデュプレックス通信を実現する通信方式を採用する。
具体的には、図１０に示すように、ＷｉＭＡＸでは、一つの基本フレームが、下りサブフレーム（基地局の信号送信時間）と上りサブフレーム（基地局の信号受信時間）とが時間方向に並べて配置されている。なお、下りサブフレームは、先頭にプリアンブル（Preamble）を備えている。
【０００９】
図１０は、複数の基地局間で、送信タイミング及び受信タイミングが一致し、同期がとれている様子を示している。
このような基地局間同期をとる同期処理は、基地局の起動時に行われ、基地局間同期がとれてから、移動端末との間での通常の通信が行われる。
【００１０】
ところが、両基地局が有しているクロック発生装置それぞれの精度誤差の違いによっては、時間の経過に伴って、同期にずれが生じる。
図１１は、一の基地局装置のクロック周波数に対する、他の基地局装置のクロック周波数のオフセットの経時変化の一例を示すグラフである。図のように、一の基地局装置のクロック周波数と他の基地局装置との間のクロック周波数のオフセット値は、時間の経過によってなだらかに変化しつつ定常的に存在している。
【００１１】
基地局は、自己のクロック発生装置の発振に基づいて動作するため、基地局の起動時に他の基地局との間で同期をとったとしても、その後に移動端末（端末装置）との通信を行うことで時間が経過すると、上記のようなクロック発生装置の精度の違いによるオフセット値の存在によって、相対的な計時ずれが生じ、同期ずれが発生する。
【００１２】
このため、例えば、端末装置との通信を一時的に中止し、他の基地局との同期処理を行うことで、上記のような同期ずれを解消することが考えられる。この場合、当該基地局装置は、端末装置との通信を停止している間に、改めて他の基地局装置との同期ずれがどの程度であるかを、受信波に含まれる既知信号波を用いて、当該他の基地局の送信タイミングを検出し、当該送信タイミングで同期をとることができる。
【００１３】
ここで、他の基地局の送信タイミングは、当該他の基地局からの受信波に含まれる既知信号波に基づいて検出するため、得られる他の基地局の送信タイミングは、受信波を介して間接的に取得した推定値である。
すなわち、当該基地局が同期をとるべく隣接する他の基地局の信号を受信する際に、雑音や遅延パス等といった受信経路による影響を受けた場合には、当該基地局は、他の基地局の信号を正確に受信できないおそれがある。他の基地局の信号を正確に受信できなければ、他の基地局からの受信波から検出した他の基地局の送信タイミングには、大きな誤差が含まれてしまい、同期精度が低下するという問題が生じる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基地局間同期の精度低下を抑制することができる基地局装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明は、他の基地局装置から送信された信号から当該他の基地局装置の通信タイミングを取得し、前記他の基地局装置との同期ずれを修正する基地局装置であって、前記他の基地局装置の通信タイミングと、自己の通信タイミングとの間の同期ずれの推定値を求める同期ずれ推定部と、前記同期ずれ推定部により得られる前記推定値に基づいて当該推定値に含まれる誤差を抑制した補正値を求める補正部と、前記補正値に基づいて同期ずれを修正する同期修正部と、を有することを特徴としている。
【００１５】
上記のように構成された基地局装置によれば、補正部が推定値に含まれる誤差を抑制した補正値を求め、この補正値に基づいて同期ずれの修正が行われるので、他の基地局装置からの信号の受信状況に起因して推定値に大きな誤差を含まれていたとしても、その誤差を抑制することができる。この結果、同期ずれの修正時における誤差の影響を抑えることができ、同期ずれの修正精度の低下を抑制することができる。
【００１６】
前記補正部は、現在及び過去の推定値に基づいて前記補正値を求めるものであってもよく、この場合、過去の推定値を考慮することで、現状の推定値に含まれる誤差を効果的に抑制した補正値を得ることができる。
【００１７】
より具体的には、前記補正部は、現在の推定値と、少なくとも一の過去の推定値とを平均することで前記補正値を求めるものであることが好ましい。この場合、現状の推定値に大きな誤差が含まれているとしても、少なくとも一の過去の推定値との平均値を補正値とすることで、現状の推定値に含まれる誤差を抑制した補正値を得ることができる。
【００１８】
また、前記補正部は、前記推定値に０より大きく１より小さい係数を乗算することで前記補正値を求めるものであってもよく、推定値に含まれる誤差を上記係数によって抑制することができる。
【００１９】
前記補正部は、前記推定値が閾値よりも大きいか否かを判定し、前記推定値が前記閾値よりも大きい場合、前記閾値以下の値を前記補正値とするものであってもよい。
この場合、推定値が極端に大きな誤差を含んで得られても、閾値より大きい値では当該閾値以下の値を補正値とするので、極端に大きな誤差が補正値に含まれた状態で補正されるのを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明の基地局装置によれば、基地局間同期の精度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】無線通信システムの全体図である。
【図２】第二及び第三基地局装置における受信部及び送信部の構成を示したブロック図である。
【図３】第二及び第三基地局装置が、通信モードから、同期モードに切り替わる際のフローチャートを示す図である。
【図４】図３中の同期モードの処理を示すフローチャートである。
【図５】プリアンブルのタイミングを検出する方法の一例を示す図である。
【図６】ソース基地局装置と、ソース基地局装置の信号を受信する基地局装置との間のプリアンブルのタイミングの関係を示した模式図である。
【図７】基地局装置が、通信モードと同期モードとを繰り返し行ったときの、ソース基地局装置に対する実際の同期ずれ値ΔＴｓの経時変化の一例を示す図である。
【図８】基地局装置が、通信モードと同期モードとを繰り返したときの、ソース基地局装置に対する実際の同期ずれ値ΔＴｓの経時変化の他の例を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る基地局装置が、通信モードと同期モードとを繰り返し行ったときの、ソース基地局装置に対する実際の同期ずれ値ΔＴｓの経時変化の一例を示す図である。
【図１０】基地局間で同期がとれているときのＷｉＭＡＸフレームの状態を示す図である。
【図１１】一の基地局装置のクロック周波数に対する、他の基地局装置のクロック周波数のオフセットの経時変化の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の第三の実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示す図である。
【図１３】ＬＴＥのフレーム構成図である。
【図１４】ＬＴＥのＤＬフレーム構成図である。
【図１５】基地局装置（子ＢＳ）の構成図である。
【図１６】同期処理部の構成図である。
【図１７】本実施形態における子ＢＳの他の例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
〔第一の実施形態〕
図１は、複数の基地局装置（ＢＳ：Base Station）１，２，３，・・・を有する無線通信システムを示している。この無線通信システムでは、例えば、広帯域無線通信を実現するために直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式をサポートするＩＥＥＥ８０２．１６に規定される「ＷｉＭＡＸ」に準拠した方式が採用されている。
【００２３】
各基地局装置１，２，３は、それぞれの基地局装置１，２，３がカバーするエリア（セル）内にある端末装置（移動端末ＭＳ；Mobile  Station）との間で通信が可能である。
図１０に示したように、ＷｉＭＡＸでは、一つの基本フレームが、下りサブフレーム（基地局装置の信号送信時間）と上りサブフレーム（基地局装置の信号受信時間）とが時間方向に並べて配置されており、ＴＤＤ（時分割複信）によって送信と受信の複信を行う通信システムとされている。
【００２４】
一つの基本フレームの長さは、５ｍｓｅｃである。下りサブフレームは、基地局装置１，２，３が、自エリア内の端末装置へ信号を送信する時間帯であり、上りサブフレームは、基地局装置１，２，３が、自エリア内の端末装置からの信号を受信する時間帯である。
なお、下りサブフレームは、先頭に、既知信号であるプリアンブル（Preamble）を備えている。
【００２５】
複数の基地局装置１，２，３には、少なくとも一つのマスタ基地局装置と、スレーブ基地局装置とが含まれている。
マスタ基地局装置は、基地局間同期のためのタイミングを他の基地局装置が送信した信号の受信波から検出して取得する必要がない基地局装置である。例えば、マスタ基地局装置は、自装置が発生する同期信号（クロック）に基づいて信号の送信タイミングを決定する自走マスタ基地局装置として構成することができる。なお、マスタ基地局装置は、ＧＰＳ受信機を備え、ＧＰＳ信号を用いて信号の送信タイミングを決定するものであってもよい。
【００２６】
スレーブ基地局装置は、基地局間同期のためのタイミングを、他の基地局装置が送信した信号の受信波から検出して取得する基地局装置である。
以下では、図１に示す第一基地局装置１を、マスタ基地局装置とし、第二基地局装置２及び第三基地局装置３をスレーブ基地局装置とする。
【００２７】
第二及び第三基地局装置２，３は、起動時において、他の基地局装置（マスタ基地局装置又は他のスレーブ基地局装置）のうち、一の基地局装置をソース基地局装置として選択し、他の基地局装置としてのソース基地局装置が送信した信号（プリアンブル；既知信号；同期信号）の受信波（ソース受信波）を検出して、基地局間同期のためのタイミング（信号の送信タイミング）を取得する。なお、基地局装置が起動したとき行われる基地局間同期のための処理を初期同期処理というものとする。初期同期処理は、前述のように起動時に実行され、より具体的には、基地局装置が起動してから、端末装置との通信が開始されるまでの間に行われる。また、この初期同期処理の具体的内容は、後述の「通信を休止した同期モード」における処理とほぼ同様である。
なお、本実施形態では、第二基地局装置２は、第一基地局装置１をソース基地局装置として選択し、第三基地局装置３は、第二基地局装置２をソース基地局装置として選択するものとする。
【００２８】
スレーブ基地局装置は、ソース基地局装置の送信タイミング（受信タイミング）と同期をとりながら、自エリア内の端末装置との通信を行う。つまり、初期同期処理の後に、スレーブ基地局装置が端末装置との間で行う通信（通信モード）は、ソース基地局装置（他の基地局装置）の送信タイミング及び受信タイミング（通信タイミング）とタイミングが一致したものとなる。
ただし、スレーブ基地局装置のクロック発生器の精度が十分でなかったり、基地局装置間でクロック精度にばらつきがあったりすると、時間の経過によって、同期ずれが生じる。つまり、基地局装置が、端末装置との通信を行っていると、次第に、他の基地局装置の送受信タイミング（通信タイミング）とずれ（同期ずれ）が生じる。
すなわち、基地局装置が具備するクロック発生器のクロック周波数の誤差が、基地局装置間で存在するため、そのクロック周波数（基準信号）に基づいて生成される一つの通信フレーム（下りサブフレーム）の時間長さ（例えば、規格上は５ｍｓｅｃ）が、基地局装置間で僅かに異なることになる。一フレームの時間長さの誤差が僅かでも、端末装置へのフレームの送信が繰り返されると、前記誤差が蓄積して、比較的大きな同期ずれ（例えば、１μｓｅｃ程度）となるおそれもある。
このように、初期同期処理にて基地局装置間の通信タイミングを揃えても、端末装置との通信の間に、同期ずれが次第に大きくなる。
【００２９】
このため、第二及び第三基地局装置２，３は、所定のタイミングで、端末装置との通信（送信信号；下りサブフレーム）を行う通信モードを休止（停止）するとともに、同期ずれを検出し解消するための同期モード（通信を休止した同期モード）を実行する機能を有している。
なお、この通信モードと、同期モードとの切り替えの態様については、後に詳述する。
【００３０】
図２は、第二及び第三基地局装置２，３における受信部及び送信部の構成を示したブロック図である。図２において、受信部１０は、受信信号を増幅するアンプ１１、受信信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１２、及びデジタル信号に変換された受信信号を復調する復調部（ＤＥＭ）１３を備えている。
また、送信部２０は、デジタル信号である送信信号を変調する変調部（ＭＯＤ）２１、送信信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部２２、及び、送信信号を増幅するアンプ２３を備えている。
各基地局装置は、ＴＤＤ（時分割複信）で端末装置との通信を行うため、アンテナ３０との接続を、受信部１０側と送信部２０側とに切り替えるための切り替えスイッチ（ＳＷ）３１を備えている。つまり、送信フレーム（下りサブフレーム）のタイミングでは、スイッチ３１が送信部２０側へ切り替えられ、受信フレーム（上りサブフレーム）のタイミングでは、スイッチ３１が受信部１０側へ切り替えられる。
【００３１】
なお、前記Ａ／Ｄ変換部１２及びＤ／Ａ変換部２２の動作クロックは、基準信号発生器４０から与えられる。基準信号発生器４０は、水晶振動子などのクロック発生装置を含み、所定周波数の動作クロックを発生する。なお、当然ながら、当該動作クロックは、後述するフレームタイミングカウンタ３２など、第二及び第三基地局装置２，３における他のデジタル回路における動作クロックにもなる。
【００３２】
ここで、Ｄ／Ａ変換部２２の動作クロックの精度は、送信フレーム（下りサブフレーム）の時間長さの精度に影響する。したがって、上述のように、各基地局装置ごとに基準信号発生器の精度が異なると、各基地局装置間の動作クロックに誤差が生じ、生成される送信フレームの時間長さが、各基地局装置ごとに僅かに異なることになる。
【００３３】
送受信の切り替えは、フレームタイミングカウンタ３２におけるカウンタ値に従って行われる。つまり、送信フレームの時間長さ、受信フレームの時間長さ、及びそれらのフレーム間の時間間隔は、予め決まっており、前記カウンタ値が所定の送受信切り替えタイミングに一致したら、切り替えスイッチ３１によって送受信の切り替えが行われる。
【００３４】
ソース基地局装置との同期ずれが生じた場合は、このフレームタイミングカウンタ３２のカウンタ値を補正することで、同期ずれを修正できる。すなわち、フレームタイミングカウンタ３２は、後述する同期誤差検出部３３及び補正部３６から、同期ずれ（同期誤差）を修正するための補正値を受け取ると、この補正値の時間幅に対応するカウンタ補正値を求め、その求めたカウンタ補正値によってカウンタ値を、正しい方向にずらして補正する。これにより、送受信の切り替えタイミングを他の基地局装置と一致させることができる。
【００３５】
第二及び第三基地局装置２，３は、同期ずれ（同期誤差）の検出を行うための同期誤差検出部３３を有している。同期誤差検出部３３は、受信信号（受信波）から同期信号（プリアンブル）を検出して、そのタイミングを検出する。さらに、同期誤差検出部３３は、フレームタイミングカウンタ３２から自己のプリアンブルのタイミングを取得し、検出したソース基地局装置のプリアンブルのタイミングと、自己のプリアンブルのタイミングとの同期ずれ（タイミングオフセット）を求める。ここで、同期誤差検出部３３が求める同期ずれは、検出した同期信号のタイミングをソース基地局装置のタイミングとみなして得た値であり、ソース基地局装置との間の実際の同期ずれに対する推定値と言える。以下、同期誤差検出部３３が検出する同期ずれを同期ずれ推定値という。
【００３６】
同期誤差検出部３３は、検出した同期ずれ推定値を補正部３６に出力する。同期ずれ推定値を受け取った補正部３６は、同期ずれ推定値に対して、所定の補正を行った補正値をフレームタイミングカウンタ３２に出力する。フレームタイミングカウンタ３２は、この補正値を受け取ると、上述のように同期ずれ（同期誤差）の修正を行い、同期処理を行う。すなわち、フレームタイミングカウンタ３２は、上記補正値に基づいて同期ずれを修正する同期修正部を構成している。
また、同期誤差検出部３３は、求めた同期ずれ推定値を同期誤差履歴記憶部３５にも出力する。同期誤差履歴記憶部３５は、同期モードごとに求められる同期ずれ推定値を逐次記憶するとともに、必要に応じて、記憶された過去に求めた同期ずれ推定値を補正部３６に出力する。補正部３６は、過去の同期ずれ推定値を考慮して補正値を求める場合に同期誤差履歴記憶部３５に対して、過去の同期ずれ推定値の出力を求める。
【００３７】
ソース基地局装置から送信された信号を用いて同期ずれ推定値を求めるため、受信部１０は、受信信号を復調部１３側又は同期誤差検出部３３側に切り替えるための切り替えスイッチ１４を備えている。この切り替えスイッチ１４は、端末装置からの信号を受信可能な通信モードの間は、受信信号を復調部１３側へ与え、通信モードが休止された同期モードでは、受信信号を同期誤差検出部３３へ与える。
【００３８】
また、送信部２０も、切り替えスイッチ２４を有している。この切り替えスイッチ２４は、端末装置へ信号を送信可能な通信モードの間は、送信信号をＤ／Ａ変換部２２へ与え、通信モードが休止された同期モードでは、送信信号をＤ／Ａ変換部２２へ与えないようにするものである。
【００３９】
受信部１０及び送信部２０の切り替えスイッチ１４，２４の切り替えは、周期制御部３４によって行われる。すなわち、周期制御部３４は、通信モードを休止する周期（同期タイミング）を制御するものであり、端末装置との間で通信を行う通信モードであるときに、同期モードへ移行すべきタイミングになったと判定すると、スイッチ１４，２４の切り替えを行い、同期モードに切り替える。そして、同期モードが終了すると、再び通信モードに切り替える。
【００４０】
次に、上記構成の第二及び第三基地局装置２，３が、端末装置との通信を行う（通常）通信モードから、ソース基地局装置（第一及び第二基地局装置１，２）からの信号を受信する同期モードに切り替わる際の態様について説明する。
図３は、第二及び第三基地局装置２，３が、通信モードから、同期モードに切り替わる際のフローチャートを示している。
【００４１】
図３に示すように、第二及び第三基地局装置２，３は、同期モードになるべき同期タイミングであるか否かの判定を周期制御部３４に行わせる（ステップＳ１）。同期タイミングは、例えば、同期モードになる周期（所定時間毎又は所定フレーム数毎）として設定されている。周期を時間で設定する場合、例えば、５分程度とすることができる。
端末装置との間で通信を行う通常通信モードであるときに、同期モードへ移行すべきタイミングになったと判定された場合（ステップＳ２）、周期制御部３４は、スイッチ１４，２４の切り替えを行う。これによって、第二及び第三基地局装置２，３は、同期モード（ステップＳ３）に移行する。同期モードが終了すると、第二及び第三基地局装置２，３は、ステップＳ１及びＳ２に戻り、次のタイミングと判断されるまで、再び通常通信モードに戻る（ステップＳ４）。
第二及び第三基地局装置２，３は、端末装置との間で通信を行いつつも、定期的又は必要に応じて随時、同期モードを実行することで、ソース基地局装置との間で同期ずれが生じても、それを解消することができる。
【００４２】
図４は、図３中の同期モードの処理を示すフローチャートである。
図４に示すように、第二及び第三基地局装置２，３は、同期モードになると、まず、同期処理（ステップＳ１２〜Ｓ１４）を開始する前に、自エリア内の全端末装置へ、ブロードキャストにて、端末装置をスリープモード又はアイドルモード（省電力モード）にするための通知を行う（ステップＳ１１）。
【００４３】
端末装置は、第二及び第三基地局装置２，３からスリープモード等の通知を受けると、スリープモードに移行する。スリープモード等は、端末装置が通信を実行していないときの管理モードであるため、消費電力が抑えられる。
端末装置のスリープモードは、少なくとも、第二及び第三基地局装置２，３が同期処理を行う間は、継続するようにスリープ時間が設定される。
【００４４】
端末装置は、第二及び第三基地局装置２，３が同期処理を行っている間、スリープモード等にあるため、第二及び第三基地局装置２，３からの信号が受信できなくても、異常であると判断するおそれがない。
【００４５】
第二及び第三基地局装置２，３は、端末装置へのスリープモード等の通知後、同期処理（通信を休止した同期処理）に移行する。この同期処理の間は、端末装置との間の通信（下りサブフレームの送信）は休止され、本来、下りサブフレームとなる時間においても、信号を受信する状態となる。
【００４６】
同期処理（通信を休止した同期処理）において、第二及び第三基地局装置２，３は、まず、ソース基地局装置からの信号を受信する（ステップＳ１２）。本実施形態では、ソース基地局装置（第一及び第二基地局装置１，２）が送信した下りサブフレームＤＬの先頭にあるプリアンブルを基地局間同期のための同期信号として用いる。このため、第二及び第三基地局装置２，３は、ソース基地局装置が送信した下りサブフレームＤＬの先頭にあるプリアンブルのタイミングを検出する。
なお、同期信号としては、ミッドアンブル、パイロット信号などであってもよい。
【００４７】
第二及び第三基地局装置２，３の同期誤差検出部３３は、プリアンブルのタイミングを検出するため、自装置に隣接するソース基地局装置からの受信波をスキャニングする機能を有している。
基地局装置２，３は、ソース基地局装置が使用する可能性のあるプリアンブルパターンを既知パターンとしてメモリに有している。第二及び第三基地局装置２，３は、これらの既知のプリアンブルパターンを用いて、プリアンブルのタイミングを検出する（ステップＳ１３）。
【００４８】
図５は、プリアンブルのタイミングを検出する方法の一例を示している。プリアンブルは既知信号であるから、プリアンブルの信号波形も既知である。サンプリング後の受信信号をＸ（ｔ）、プリアンブルの離散時間領域での信号をＰ（ｎ）（ｎ＝０，・・・，Ｎ−１）とすると、図５（ａ）に示す受信波Ｘ（ｔ）に対して、下記式に基づいて、時間方向にＰ（ｎ）のスライディング相関をとる。
【００４９】
【数１】
2010041712.tif 000003
【００５０】
そして、図５（ｂ）に示すように、受信波Ｘ（ｔ）と既知プリアンブルパターンＰ（ｎ）の相関値がピークをとった位置を、プリアンブルのタイミングｔとして検出することができる。
【００５１】
プリアンブルのタイミングｔを検出すると、基地局装置２，３の同期誤差検出部３３は、次に同期ずれ推定値を求める（ステップＳ１４）。
【００５２】
同期誤差検出部３３は、まず、フレームタイミングカウンタ３２から自己のプリアンブルのタイミングを取得する。そして、検出したソース基地局装置のプリアンブルのタイミングｔを当該ソース基地局装置のプリアンブルのタイミングとみなし、検出したソース基地局装置のプリアンブルのタイミングｔと、自己のプリアンブルのタイミングとの同期ずれを推定値として求める。
【００５３】
図６は、ソース基地局装置と、ソース基地局装置の信号を受信する基地局装置との間のプリアンブルのタイミングの関係を示した模式図である。なお、図６では、ソース基地局装置としての第一基地局装置１と、第二基地局装置２との間の関係にのみ着目して示している。
図６において、同期誤差検出部３３は、上記のように、上記ステップＳ１３にて検知される第一基地局装置１のプリアンブルのタイミング（通信タイミング）ｔ１と、自己（第二基地局装置２）のプリアンブルのタイミング（通信タイミング）ｔ２との差を同期ずれ推定値ΔＴとして求める。
一方、同期誤差検出部３３が検出する上記のプリアンブルのタイミングｔ１は、第二基地局装置２が受信した受信波に基づいて、間接的に第一基地局装置１のタイミングｔ１として得られるものであり、第一基地局装置１の実際のタイミングｔ１´に対してずれが生じる場合がある。
【００５４】
すなわち、第二基地局装置２が受信した受信波は、第一基地局装置１と第二基地局装置２との間の受信経路における影響を受けるため、受信波に基づいてタイミングｔ１を検出すると、第一基地局装置１の実際のタイミングをｔ１´に対して多少のずれが生じる。このずれは、第一基地局装置１の受信波をほぼ正常に受信できれば、大きく現れることはないが、受信経路において雑音や遅延パス等により大きく影響を受けたときには、図６に示すように、実際のタイミングｔ１´に対する、受信波に基づいたタイミングｔ１のずれは、大きく現れる場合がある。
従って、同期誤差検出部３３が求める同期ずれ推定値ΔＴは、第一基地局装置１の実際のタイミングｔ１´と、自己のタイミングｔ２との差である実際の同期ずれ値ΔＴｓに加えて、検知されたタイミングｔ１と、実際のタイミングをｔ１´との間のずれを含んでいる場合があり、このずれは、同期ずれ推定値ΔＴにおける、実際の同期ずれ値ΔＴｓに対する誤差となる。
【００５５】
図４に戻って、同期誤差検出部３３は、上記の同期ずれ推定値ΔＴを求めると、この同期ずれ推定値ΔＴを補正部３６に出力する。同期ずれ推定値ΔＴを受け取った補正部３６は、同期ずれ推定値ΔＴが予め定められた閾値Ｓ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。同期ずれ推定値ΔＴが閾値Ｓよりも小さいと判定すると、補正部３６は、同期ずれ推定値ΔＴに対して補正を行い、当該同期ずれ推定値ΔＴに基づいて補正値ΔＴ´を求める（ステップＳ１６）。
一方、同期ずれ推定値ΔＴが予め定められた閾値Ｓ以上であると判定すると、補正部３６は、閾値Ｓを同期ずれ推定値ΔＴとし（ステップＳ１７）、補正値ΔＴ´を求める（ステップＳ１６）。なお、このステップＳ１６及びステップＳ１７において、補正部３６が行う補正の態様については、後に詳述する。
【００５６】
補正値ΔＴ´を求めると、補正部３６は、この補正値ΔＴ´をフレームタイミングカウンタ３２に出力する。フレームタイミングカウンタ３２は、補正値ΔＴ´を受け取ると、同期ずれの修正を行う（ステップＳ１８）。
送信フレームの時間長さ、受信フレームの時間長さ、及びそれらのフレーム間の時間間隔は、フレームタイミングカウンタ３２のカウンタ値によって定められる。このため、フレームタイミングカウンタ３２は、補正値ΔＴ´の時間幅に対応するカウンタ補正値を求め、その求めたカウンタ補正値によって、カウンタ値を正しい方向にずらして補正することができる。
【００５７】
これにより、第二及び第三基地局装置２，３は、自己の送信タイミングを、ソース基地局装置の送信タイミングに近づくように修正することができる。換言すると、自装置の送信タイミング（フレームタイミング）を、検出された同期信号のタイミングから得られる補正値ΔＴ´に基づいて、正しい方向にずらすことで同期ずれを修正することができる。
【００５８】
なお、第二及び第三基地局装置２，３の送信タイミングと、ソース基地局装置の送信タイミングとの間の同期ずれを修正すれば、自然に、受信タイミングの同期ずれも修正される。すなわち、第二及び第三基地局装置２，３と、ソース基地局装置との間でフレームの同期ずれが修正できた状態となる。
このように、本実施形態の第二及び第三基地局装置２，３では、端末装置との間で通信を行う通信モードを休止して、ソース基地局装置からの同期信号を用いて同期をとるため、同期をとるための制御用チャネルがなくても、同期をとることができる。
【００５９】
以上の同期処理が終了すると、第二及び第三基地局装置２，３は、同期モードを終え、図３中、ステップＳ１に戻り、通常通信モードとなることで端末装置との間の通信が可能な状態となる。
また、スリープモード等にある端末装置は、設定されたスリープ時間（アイドル時間）が経過すると、自動的に、第二及び第三基地局装置２，３との通信を行う通常通信モードとなる。つまり、第二及び第三基地局装置２，３及び端末装置がともに通常通信モードに戻ると、両者の通信が再開される。
以上のように、本実施形態の第二及び第三基地局装置２，３は、随時又は所定の時間間隔で、通信モードを休止して、同期モードを繰り返し行い、通信モード中に生じる同期ずれを修正することで、ソース基地局装置との同期を維持する。
【００６０】
次に、図４中、ステップＳ１６及びステップＳ１７において、補正部３６が行う補正の態様について説明する。
補正部３６は、同期誤差検出部３３から受け取った同期ずれ推定値ΔＴが閾値Ｓよりも小さいと判定すると（ステップＳ１５）、下記式（２）に基づいて、同期ずれ推定値ΔＴに対して補正を行い、当該同期ずれ推定値ΔＴを抑制した補正値ΔＴ´を求める（ステップＳ１６）。
ΔＴ´  ＝  α  ×  ΔＴ      ・・・（２）
【００６１】
上記式（２）中、係数αは、０＜α＜１の範囲の値に設定される。補正部３６は、上記のように、同期ずれ推定値ΔＴに対して、係数αを乗算することで、補正値ΔＴ´を求める。この結果、補正部３６は、同期ずれ推定値ΔＴに対して小さい値となるように数値的に抑制された補正値ΔＴ´を得る。
図７は、基地局装置が、通信モードと同期モードとを繰り返し行ったときの、ソース基地局装置に対する実際の同期ずれ値ΔＴｓの経時変化の一例を示す図である。図７において、横軸は経過時間、縦軸は実際の同期ずれ値ΔＴｓを示している。なお、図７においては、ソース基地局装置としての第一基地局装置１に対して同期をとる第二基地局装置２における、実際の同期ずれ値ΔＴｓとして説明する。
【００６２】
図７において、第二基地局装置２が、所定時間幅の通信モードの実行後に同期モードを行うことを繰り返している態様を示している。また、図７において、同期ずれ値ΔＴｓが０のときに、第一基地局装置１と、第二基地局装置２との間の同期が一致していることを示している。
通信モードでは、第二基地局装置２は、端末装置との間で通信を行うので、第一基地局装置１との関係では、別個独立して動作しており、フリーランの状態である。従って、実際の同期ずれ値ΔＴｓは、両基地局装置１，２間同士の動作クロックの誤差により、序々にずれが生じている。
【００６３】
第二基地局装置２は、同期モードとなると、同期誤差検出部３３及び補正部３６に同期ずれ推定値ΔＴ及び補正値ΔＴ´を求めさせ、これに基づいて同期ずれを修正する。
例えば、図７中、同期ずれ推定値ΔＴ2のときの同期モード（同期処理）の場合について見ると、同期誤差検出部３３は、実際の同期ずれ値ΔＴｓとほぼ一致する同期ずれ推定値ΔＴ2を得ている。この同期ずれ推定値ΔＴ2に対して、補正部３６は、係数α（０＜α＜１）を乗算した補正値ΔＴ´を求め、図のように、実際の同期ずれ値ΔＴｓと一致するようには補正せず、係数αによって定まる割合で同期ずれを修正する。
【００６４】
また、図７中、同期ずれ推定値ΔＴ3のときの同期モードの場合について見ると、同期誤差検出部３３は、実際の同期ずれ値ΔＴｓに対して、より大きな同期ずれ推定値ΔＴ3を得ている。このような場合、同期ずれ推定値ΔＴ3には、受信経路における雑音や遅延パス等の影響を受けて、上述の誤差を含んでいるおそれがある。
これに対して、第二基地局装置２の補正部３６は、上記と同様に係数αに基づいた補正値ΔＴ´を求め、図のように、係数αによって定まる割合で同期ずれを修正する。
すなわち、本実施形態の第二基地局装置２（第三基地局装置３）によれば、補正部３６が同期ずれ推定値ΔＴを抑制した補正値ΔＴ´を求め、この補正値ΔＴ´に基づいて同期ずれの修正が行われるので、ソース基地局装置からの信号の受信状況に起因して、同期ずれ推定値ΔＴに大きな誤差が含まれていたとしても、その誤差を小さくし、補正値ΔＴ´における誤差を抑制することができる。この結果、同期ずれの修正時における誤差の影響を抑えることができ、同期ずれの修正精度の低下を抑制することができる。
【００６５】
また、上記実施形態において、補正部３６は、同期ずれ推定値ΔＴに係数αを乗算することで補正値ΔＴ´を求めるので、同期ずれ推定値ΔＴに含まれていた誤差が効果的に抑制された補正値ΔＴ´を得ることができる。
なお、上記係数αは、ソース基地局装置と、自局装置との間の受信経路に応じて適宜設定することができる。例えば、定常的に雑音の影響を受けることが予め明らかであれば、その雑音の影響を抑制できる程度の値に設定することができる。
また、補正部３６は、予め設定された係数αを記憶しておいてもよいし、ソース基地局装置からの信号の受信状況（例えばＣＩＮＲ等）に応じて適宜調整するように構成されていてもよい。この場合、ソース基地局装置との間の現状の受信環境に応じて係数αを設定することができるので、同期ずれ推定値ΔＴに含まれる誤差をより効果的に抑制することができ、同期処理の精度低下を抑制することができる。
また、補正部３６は、同期誤差履歴記憶部３５に記憶された過去の同期ずれ推定値ΔＴに基づいて係数αを設定するように構成してもよい。
【００６６】
一方、補正部３６は、同期誤差検出部３３から受け取った同期ずれ推定値ΔＴが閾値Ｓ以上であると判定すると（ステップＳ１５）、上述のように、閾値Ｓを同期ずれ推定値ΔＴとし（ステップＳ１７）、補正値ΔＴ´を求める（ステップＳ１６）。
図８は、基地局装置が、通信モードと同期モードとを繰り返したときの、ソース基地局装置に対する実際の同期ずれ値ΔＴｓの経時変化の他の例を示す図である。この図８では、上記閾値Ｓよりも大きく、過去の同期ずれ推定値に対して極端に大きい値の同期ずれ推定値ΔＴnが得られた場合を示している。
【００６７】
通常、同期誤差検出部３３が検出する同期ずれ推定値ΔＴは、極端な数値変動が生じることはほとんどない。基地局装置間の動作クロックの誤差に起因するずれは、序々に変動するものであるとともに、互いに固定された基地局装置間では、互いの通信経路に大きな変動が生じる可能性が少ないからである。
しかし、突発的に遅延パス等の影響を受けることで、極端に大きい値の同期ずれ推定値ΔＴｎが得られた場合、たとえ係数αに基づいて補正値ΔＴ´を求めたとしても、補正値ΔＴ´に含まれる誤差を効果的に抑制できない事態が生じる。この誤差が抑制されていない状態の補正値によって、同期ずれを修正すると、図８に示すように、実際の同期ずれ値ΔＴｓを大きく越えてしまい、逆に大きなずれを生じさせるように修正してしまうこととなる。
【００６８】
上記のように、極端に大きい値の同期ずれ推定値ΔＴｎが得られた場合、本実施形態の補正部３６は、閾値Ｓを同期ずれ推定値ΔＴとし、これに係数αを乗算することで、補正値ΔＴ´nを求める。この結果、補正部３６は、閾値Ｓ以下の値を補正値ΔＴ´nとするので、極端に大きな誤差が補正値ΔＴ´に含まれた状態で同期処理されるのを防止できる。
なお、上記閾値Ｓは、実際の同期ずれ値ΔＴｓにおいて許容される数値範囲幅に基づいて定めることができる。この場合、実際の同期ずれ値ΔＴｓが、その許容数値範囲から突発的に逸脱するのを防止できる。
また、過去の同期ずれ推定値ΔＴを記憶しておき、その過去の同期ずれ推定値ΔＴに基づいて定めることができる。この場合、実際の通信状況に基づいて妥当な閾値Ｓを設定することができる。
また、本実施形態では、同期ずれ推定値ΔＴｎが閾値Ｓ以上の場合に、閾値Ｓを同期ずれ推定値ΔＴとすることで、補正値ΔＴ´nを閾値Ｓ以下の値に設定するものとしたが、例えば、閾値Ｓ以下の値を予め定めておき、その値を補正値ΔＴ´として採用することもできる。さらに、現状の同期ずれ推定値ΔＴを無視して過去の同期ずれ推定値ΔＴをそのまま採用することもできる。
【００６９】
〔第二の実施形態〕
図９は、本発明の第二の実施形態に係る基地局装置が、通信モードと同期モードとを繰り返し行ったときの、ソース基地局装置に対する実際の同期ずれ値ΔＴｓの経時変化の一例を示す図である。
本実施形態は、補正部３６が行う補正値ΔＴ´の求め方（図４中、ステップＳ１６）において、第一の実施形態と相違している。その他の点については、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。
本実施形態の補正部３６は、同期誤差検出部３３から受け取った同期ずれ推定値ΔＴが閾値Ｓよりも小さいと判定すると（ステップＳ１５）、下記式（３）に基づいて補正値ΔＴ´nを求める。
ΔＴ´n  ＝  （  ΔＴn  ＋  ΔＴn-1  ＋  ΔＴn-2  ）／３      ・・・（３）
【００７０】
つまり、本実施形態では、補正部３６は、過去の同期ずれ推定値ΔＴを考慮して補正値ΔＴ´を求めるものであり、具体的には、補正部３６は、同期誤差履歴記憶部３５から、前回の同期モードにおいて求められた同期ずれ推定値ΔＴn-1、及び前々回の同期モードにおいて求められた同期ずれ推定値ΔＴn-2を取得し、現状の推定値ΔＴn、及び過去の同期ずれ推定値ΔＴn-1、ΔＴn-2の平均値を補正値ΔＴ´として求める。
【００７１】
この場合、現状の同期ずれ推定値ΔＴnに大きな誤差が含まれているとしても、過去の同期ずれ推定値ΔＴn-1、ΔＴn-2との平均値を補正値ΔＴ´とすることで、現状の同期ずれ推定値ΔＴに含まれる誤差を抑制した補正値ΔＴ´を得ることができる。このように、過去の同期ずれ推定値ΔＴn-1、ΔＴn-2を考慮して補正値ΔＴ´を求めることで、同期ずれの修正時における誤差の影響を抑えることができ、同期処理の精度低下を抑制することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態では、現在の同期ずれ推定値ΔＴn、及び、前回、前々回の同期モードにおける過去の同期ずれ推定値ΔＴについて平均することで補正値ΔＴ´を求めるように構成したが、現在の同期ずれ推定値と、少なくとも一の過去の同期ずれ推定値とを平均することで補正値ΔＴ´を求めればよい。
また、より多数の過去の同期ずれ推定値ΔＴを考慮することもでき、この場合、現在の同期ずれ推定値ΔＴnに大きな誤差が含まれていたとしても、その誤差の影響を効果的に抑えることができる。
また、本実施形態では、現状の同期ずれ推定値ΔＴnと、過去の同期ずれ推定値ΔＴとの平均値を補正値ΔＴ´とすることで過去の同期ずれ推定値ΔＴを考慮したが、例えば、現状の同期ずれ推定値ΔＴnと、過去の同期ずれ推定値ΔＴとの最小二乗平均を補正値ΔＴ´とすることもできる。
【００７３】
また、下記式（４）に示すように、本実施形態で求められる、現状の同期ずれ推定値ΔＴnと、過去の同期ずれ推定値ΔＴとの平均値に対して、上記第一の実施形態で示した忘却係数を乗算したものを補正値ΔＴ´とすることもできる。この場合、補正値ΔＴ´に含まれる誤差の影響を抑制することができ、同期処理の精度低下をより効果的に抑制することができる。
ΔＴ´n  ＝  α  ×  （  ΔＴn  ＋  ΔＴn-1  ＋  ΔＴn-2  ）／３      ・・・（４）
【００７４】
さらに、下記式（５）に示すように、本実施形態で求められる、現状の同期ずれ推定値ΔＴnと、過去の同期ずれ推定値ΔＴn-1とに基づき、忘却係数βを用いて補正値ΔＴ´を求めることもできる。
ΔＴ´n  ＝  β  ×  ΔＴn  ＋  （１  −  β）  ×  ΔＴn-1      ・・・（５）
【００７５】
この場合においても、同期ずれの修正時における誤差の影響を効果的に抑えることができる。
なお、上記式（５）では、現在の同期ずれ推定値ΔＴnと、直近の過去の同期ずれ推定値ΔＴn-1とを用いて補正値ΔＴ´を求めたが、より多数の過去の同期ずれ推定値を用いて演算することもできる。
また、忘却係数βは、上記係数αと同様、ソース基地局装置と、自局装置との間の受信経路に応じて適宜設定することができる。例えば、定常的に雑音の影響を受けることが予め明らかであれば、その雑音の影響を抑制できる程度の値に設定することができる。
さらに、補正部３６は、予め設定された忘却係数βを記憶しておいてもよいし、ソース基地局装置からの信号の受信状況（例えばＣＩＮＲ等）に応じて適宜調整するように構成されていてもよい。この場合、ソース基地局装置との間の現状の受信環境に応じて忘却係数βを設定することができるので、同期ずれ推定値ΔＴに含まれる誤差をより効果的に抑制することができ、同期処理の精度低下を抑制することができる。
また、補正部３６は、同期誤差履歴記憶部３５に記憶された過去の同期ずれ推定値ΔＴに基づいて忘却係数βを設定するように構成してもよい。
【００７６】
〔第三の実施形態〕
図１２は、本発明の第三の実施形態に係る無線通信システムの全体構成を示す図である。図１２において、基地局装置１０１ａ，１０１ｂとユーザ端末（移動端末；ＭＳ；Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）１０２ａ，１０２ｂとの間で無線通信を行う通信システムを示している。この通信システムにおいては、基地局装置（ＢＳ；Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）１０１ａ，１０１ｂは、複数設置されており、セル内のユーザ端末１０２ａ，１０２ｂとの間で通信を行うことができる。
【００７７】
この通信システムは、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が適用されるシステムである。ＬＴＥでは、周波数分割複信（ＦＤＤ）を採用することができ、以下では、本通信システムは、周波数分割複信方式を採用しているものとして説明する。また、通信システムは、ＬＴＥ以外に、ＷＣＤＭＡ，ＣＤＭＡ２０００を採用するものであってもよい。
【００７８】
本実施形態の通信システムでは、複数の基地局装置１０１ａ，１０１ｂ間で同期をとる基地局間同期が行われる。本実施形態において、基地局間同期は、親となる他の基地局装置としての基地局装置（以下、「親ＢＳ」という）１０１ａが、当該親ＢＳ１０１ａのセル内の端末装置１０２ａへ向けて送信した信号を、別の基地局装置（以下、「子ＢＳ」という）１０１ｂが受信することで同期をとる「エア同期」によって実行される。
なお、親ＢＳは、さらに他の基地局装置との間でエア同期をとるものであってもよいし、ＧＰＳ信号によって同期をとるなど、エア同期以外の方法によって、フレームタイミングを決定するものであってもよい。
【００７９】
〔ＬＴＥのフレーム構造〕
周波数分割複信においては、上り信号（端末装置から基地局装置への送信信号）の周波数ｆuと下り信号（基地局装置から端末装置への送信信号）の周波数ｆdとを異ならせることで、上り通信と下り通信とを同時に行う。
図１３に示すように、ＬＴＥにおける下りフレーム（ＤＬフレーム）及び上りフレーム（ＵＬフレーム）は、それぞれ時間長さが、１０ｍ秒であり、＃１〜＃１９までの２０個のスロットによって構成されている。また、ＬＴＥでは、２つのスロットの組み合わせをサブフレームという。なお、これらの下りフレームと上りフレームのタイミングは揃えられている。
【００８０】
図１４に示すように、下りフレーム（ＤＬフレーム）を構成するスロットそれぞれは、７個（Ｉ＝０〜６）のＯＦＤＭシンボルによって構成されている（Ｎｏｒｍａｌ  Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘの場合）。
そして、下りフレームを構成する＃０〜＃１９の２０個のスロットのうち、０番目（＃０）及び１０番目（＃１０）のスロットには、基地局装置としての識別符号として、Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ及びＳｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌが設けられている。
【００８１】
Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ  Ｓｉｇｎａｌは、スロットを構成する７個のＯＦＤＭシンボルのうち、最後シンボル（Ｉ＝６）に配置されている。このＳｉｇｎａｌは、基地局装置の通信エリア（セル）を分割した複数（３個）のセクタそれぞれを識別するための情報であり、３種類ある。
Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌは、スロットを構成する７個のＯＦＤＭシンボルのうち、最後から２番目（Ｉ＝５）のシンボルに配置されている。このＳｉｇｎａｌは、複数の基地局装置の通信エリア（セル）それぞれを識別するための情報であり、１６８種類ある。
【００８２】
Ｐｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ及びＳｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌの２つによって、５０４種類（１６８×３）の識別符号を構成する。ユーザ端末は、基地局装置から送信されたこれらのＳｉｇｎａｌを取得することで、自端末が、どの基地局装置のどのセクタに存在するかを認識することができる。
また、これらの信号は、ユーザ端末が、基地局装置と同期をとるための信号であり、ユーザ端末は、これらの信号を取得することで、通信相手である基地局装置との間で、同期をとることができる。
【００８３】
〔基地局装置の構成〕
図１５は、基地局装置（子ＢＳ）１０１ｂの構成を示している。子ＢＳ１０１ｂは、アンテナ１４１、第１受信部１１０、第２受信部１２０、及び送信部１３０を備えている。第１受信部１１０は、ユーザ端末１０２ｂからの上り信号を受信するためのものであり、第２受信部１２０は、他の基地局装置である親ＢＳ１０１ａからの信号を受信するためのものである。送信部１３０は、ユーザ端末１０２ｂへ下り信号を送信するためのものである。
【００８４】
また、子ＢＳ１０１ｂは、サーキュレータ１４０を備えている。このサーキュレータ１４０は、アンテナ１４１からの受信信号を、第１受信部１１０及び第２受信部１２０側へ与え、送信部１３０から出力された送信信号を、アンテナ１４１側へ与えるためのものである。このサーキュレータ１４０と送信部１３０の第４フィルタ１３５によって、アンテナ１４１からの受信信号が送信部１３０側へ伝わることが防止されている。
また、サーキュレータ１４０と第１受信部の第１フィルタ１１１によって、送信部１３０から出力された送信信号が第１受信部１１０へ伝わることが防止されている。さらに、サーキュレータ１４０と第５フィルタ１２１によって、送信部１３０から出力された送信信号が第２受信部１２０へ伝わることが防止されている。
【００８５】
この第１受信部１１０は、スーパーヘテロダイン受信機として構成されており、ＩＦ（中間周波数）サンプリングを行うよう構成されている。より具体的には、第１受信部１１０は、第１フィルタ１１１、第１増幅器１１２、第１周波数変換部１１３、第２フィルタ１１４、第２増幅器１１５、第２周波数変換部１１６、及びＡ／Ｄ変換部１１７を備えている。
【００８６】
第１フィルタ１１１は、ユーザ端末２ｂからの上り信号だけを通過させるためのものであり、上り信号の周波数ｆuだけを通過させる帯域通過フィルタによって構成されている。第１フィルタ１１１を通過した受信信号は、第１増幅器（高周波増幅器）１１２によって増幅され、第１周波数変換部１１３によって周波数ｆuから第１中間周波数への変換がなされる。なお、第１周波数変換部１１３は、発振器１１３ａ及びミキサ１１３ｂによって構成されている。
【００８７】
第１周波数変換部１１３の出力は、第１中間周波数だけを通過させる第２フィルタ１１４を経て、第２増幅器（中間周波増幅器）１１５によって再び増幅される。第２増幅器１１５の出力は、第２周波数変換部１１６によって、第１中間周波数から第２中間周波数に変換され、さらにＡ／Ｄ変換部１１７によってデジタル信号に変換される。なお、第２周波数変換部１１６も発振器１１６ａ及びミキサ１１６ｂによって構成されている。
【００８８】
Ａ／Ｄ変換部１１７の出力（第１受信部１１０の出力）は、復調回路１５０（デジタル信号処理装置）に与えられ、ユーザ端末１０２ｂからの受信信号の復調処理が行われる。
このように、第１受信部１１０は、アンテナ１４１にて受信したアナログの上り信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理装置として構成された復調回路１５０に対し、デジタルの上り信号を与えるものである。
【００８９】
また、前記送信部１３０は、変調回路１６０（デジタル信号処理装置）から出力された変調信号Ｉ，Ｑを受け取り、アンテナ１４１から信号を送信させるものであり、ダイレクトコンバージョン送信機として構成されている。この送信部１３０は、Ｄ／Ａ変換器１３１ａ，１３１ｂと、直交変調器１３２と、第３フィルタ１３３、第３増幅器（高出力増幅器；ＨＰＡ）１３４、及び第４フィルタ１３５を備えている。
【００９０】
前記Ｄ／Ａ変換器１３１ａ，１３１ｂは、変調信号Ｉ，ＱそれぞれについてＤ／Ａ変換を行う。Ｄ／Ａ変換器１３１ａ，１３１ｂの出力は、直交変調器１３２に与えられ、この直交変調器１３２によって、搬送波周波数がｆd（下り信号周波数）である送信信号が生成される。
直交変調器１３２の出力は、周波数ｆdだけを通過させる第３フィルタ１３３を経て、第３増幅器１３４によって増幅され、さらに周波数ｆdだけを通過させる第４フィルタ１３５を得て、アンテナ１４１から送信され、ユーザ端末１０２ｂへの下り信号となる。
【００９１】
以上の第１受信部１１０、送信部１３０は、ユーザ端末との間の本来的な通信を行うために必要な機能であるが、本実施形態の子ＢＳ１０１ｂは、更に第２受信部１２０を備えている。この第２受信部１２０は、エア同期をとるため、親ＢＳ１０１ａが送信した下り信号を受信する。
【００９２】
ここで、子ＢＳ１０１ｂが、エア同期によって親ＢＳ１０１ａとの同期をとるには、子ＢＳ１０１ｂは、親ＢＳ１０１ａが送信した下り信号を受信する必要がある。しかし、下り信号の周波数はｆdであり、上り信号の周波数ｆuとは異なるため、第１受信部１１０では受信できない。
【００９３】
つまり、第１受信部１１０には、周波数ｆuの信号だけを通過させる第１フィルタ１１１や、周波数ｆuから変換された第１中間周波数だけを通過させる第２フィルタ１１４が備わっているため、周波数ｆu以外の周波数（下り信号の周波数ｆd）の信号が第１受信部１１０に与えられても、第１受信部１１０を通過することはできない。
すなわち、第１受信部１１０は、第１受信部１１０内に備わったフィルタ１１１，１１４によって、上り信号周波数ｆuの信号の受信に適合したものとなっており、他の周波数の信号の受信はできない。
【００９４】
そこで、本実施形態の子ＢＳ１０１ｂには、第１受信部１１０とは別に、親ＢＳ１０１ａが送信した周波数ｆdの下り信号の受信を行うための第２受信部１２０が備わっている。
この第２受信部１２０は、第５フィルタ１２１、第４増幅器（高周波増幅器）１２２、第３周波数変換部１２３、第６フィルタ１２４、第５増幅器（中間周波増幅器）１２５、第４周波数変換部１２６、及びＡ／Ｄ変換部１２７を備えている。
【００９５】
第５フィルタ１２１は、親ＢＳ１０１ａからの下り信号だけを通過させるためのものであり、下り信号の周波数ｆdだけを通過させる帯域通過フィルタによって構成されている。第５フィルタ１２１を通過した受信信号は、第４増幅器（高周波増幅器）１２２によって増幅され、第４増幅器１２２の出力は、第３周波数変換部１２３によって下り信号周波数ｆdから第１中間周波数への変換がなされる。なお、第３周波数変換部１２３は、発振器１２３ａ及びミキサ１２３ｂによって構成されている。
【００９６】
第３周波数変換部１２３の出力は、第３周波数変換部１２３から出力された第１中間周波数だけを通過させる第６フィルタ１２４を経て、第５増幅器（中間周波増幅器）１２５によって再び増幅される。第５増幅器１２５の出力は、第４周波数変換部１２６によって、第１中間周波数から第２中間周波数に変換され、さらにＡ／Ｄ変換部１２７によってデジタル信号に変換される。なお、第４周波数変換部１２６も発振器１２６ａ及びミキサ１２６ｂによって構成されている。
【００９７】
Ａ／Ｄ変換部１２７から出力された信号は、同期処理部１７０に与えられる。これにより、同期処理部１７０は、親ＢＳ１０１ａからの下り信号を取得することができる。
【００９８】
同期処理部１７０は、親ＢＳ１０１ａから取得した下り信号のフレームに含まれるＰｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ及びＳｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌに基づいて、自装置１０１ｂの通信タイミング及び通信周波数の同期をとるための処理を行う。
【００９９】
同期処理部１７０は、エア同期制御部１８０によって制御される。エア同期制御部１８０は、一定の周期によって定期的に又は必要に応じて、エア同期のために、ユーザ端末１０２ｂへの下り信号の送信を行う通信モードを休止して、親ＢＳ１０１ａが送信した下り信号を受信するエア同期状態（同期モード）とする。エア同期制御部１８０は、このエア同期状態となっている時間帯を示す情報であるエア同期区間情報を、変調回路１６０及び同期処理部１７０に出力することで当該変調回路１６０及び同期処理部１７０の制御を行う。
【０１００】
図１６は、同期処理部の構成図である。図１６に示すように、同期処理部１７０は、同期誤差検出部１７１、補正部１７２、同期修正部１７３、及び記憶部１７４を備えている。
同期処理部１７０は、エア同期制御部１８０から与えられるエア同期区間情報に基づいて、自装置１０１ｂが通信モードであるか同期モードであるかを認識し、エア同期するか否かを決定する。
同期誤差検出部１７１は、エア同期することが決定されると、親ＢＳ１０１ａからの下り信号を取得し、下り信号に含まれるＰｒｉｍａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｔｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ及びＳｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ（以下、両Ｓｉｇｎａｌを総称して「同期信号」という）を利用して、親ＢＳ１０１ａのフレーム送信タイミングを検出するとともに、自装置１０１ｂにおけるフレーム送信タイミングとの誤差（フレーム同期誤差）である同期ずれ推定値を検出する。
【０１０１】
具体的には、子ＢＳ１０１ｂは、受信した下りフレーム中の所定位置にある前記同期信号のタイミングを検出して、親ＢＳ１０１ａのフレーム送信タイミングを検出する。そして、検出した親ＢＳ１０１ａのフレーム送信タイミングと自装置１０１ｂのフレーム送信タイミングとを比較し、同期ずれ推定値を検出する。
フレーム同期誤差検出部１７１によって検出された同期ずれ推定値は、検出される度に、記憶部１７４に与えられ、記憶部１７４にて蓄積される。
【０１０２】
本実施形態における同期誤差検出部１７１、補正部１７２、同期修正部１７３、及び記憶部１７４は、それぞれ、上記第一の実施形態における同期誤差検出部３３、補正部３６、フレームタイミングカウンタ３２、及び同期誤差履歴記憶部３５と対応しており、これらと同様の処理を行うことで、同期ずれ推定値から補正値を求め、同期ずれの修正を行う。そして、上記第一の実施形態と同様の処理によって、同期ずれの修正時における誤差の影響を抑えることができ、同期ずれの修正精度の低下を抑制することができる。
なお、同期誤差（同期ずれ）の検出・補正対象は、フレームタイミングに限定されるものではなく、シンボルタイミングやスロットタイミングであってもよい。
【０１０３】
同期処理部１７０は、さらに、周波数オフセット推定部１７５、及び周波数補正部１７６を備えている。
前記周波数オフセット推定部１７５は、同期誤差検出部１７１によって検出された同期ずれ推定値に基づいて、受信側である子ＢＳ１０１ｂ自身が内蔵する内蔵クロック発生器（図示省略）のクロック周波数と、送信側である親ＢＳ１０１ａの内蔵クロック発生器のクロック周波数との差（クロック周波数誤差）を推定し、そのクロック周波数誤差からキャリア周波数誤差（キャリア周波数オフセット）を推定する。
【０１０４】
前記周波数オフセット推定部１７５は、エア同期が周期的に実行される状況下において、前回のエア同期において検出されたフレーム同期誤差ｔ１と、今回のエア同期において検出されたフレーム同期誤差ｔ２とに基づいて、クロック誤差を推定する。なお、前回のフレーム同期誤差ｔ１は、記憶部１７４から取得することができる。
【０１０５】
例えば、下り信号のキャリア周波数ｆdが２．６［ＧＨｚ］である場合に、前回のエア同期のタイミング（同期タイミング＝ｔ１）において、フレーム同期誤差としてＴ１が検出され、Ｔ１分のタイミングの修正がなされたものとする。修正後の同期誤差（タイミングオフセット）は０［ｍｓｅｃ］である。そして、Ｔ＝１０秒後の今回のエア同期のタイミング（同期タイミング＝ｔ２）においても、再び同期誤差（タイミングオフセット）が検出され、その同期誤差（タイミングオフセット）はＴ２＝０．１［ｍｓｅｃ］であったとする。
【０１０６】
このとき、１０秒間の間に生じた０．１［ｍｓｅｃ］の同期誤差（タイミングオフセット）は親ＢＳ１０１ａのクロック周期と子ＢＳ１０１ｂのクロック周期の誤差の蓄積値である。
すなわち、同期誤差（タイミングオフセット）とクロック周期の間には以下の等式が成り立つ。
同期元基地局のクロック周期：同期元基地局のクロック周期  
＝  Ｔ：（Ｔ＋Ｔ２）  ＝  １０：（１０＋０．０００１）
【０１０７】
そして、クロック周波数はクロック周期の逆数であるから、
（同期元基地局のクロック周波数−同期先基地局のクロック周波数）
＝  同期元基地局のクロック周波数×Ｔ２／（Ｔ＋Ｔ２）
≒  同期元基地局のクロック周波数×０．００００１
となる。
【０１０８】
したがって、この場合、送信側である親ＢＳ１０１ａのクロック周波数と、受信側である子ＢＳ１０１ｂのクロック周波数に、０．００００１＝１０［ｐｐｍ］の誤差があることになる。周波数オフセット推定部１７５では、上記のようにしてクロック周波数誤差を推定する。
【０１０９】
そして、キャリア周波数と同期誤差（タイミングオフセット）は同じようにずれるため、キャリア周波数にも、１０［ｐｐｍ］分のズレ、すなわち、２．６［ＧＨｚ］×１×１０-5＝２６［ｋＨｚ］のずれが生じる。このようにして、周波数オフセット推定部１７５では、クロック周波数誤差から、キャリア周波数誤差（キャリア周波数オフセット）も推定することができる。
【０１１０】
周波数オフセット推定部１７５が推定したキャリア周波数誤差は、周波数補正部１７６に与えられる。キャリア周波数の補正は、上り信号のキャリア周波数だけでなく、下り信号のキャリア周波数についておこなうことができる。
【０１１１】
上記のようにして、親ＢＳ１０１ａと子ＢＳ１０１ｂとの間で同期がとれると、両基地局装置１０１ａ，１０１ｂから、同一内容の情報を、同時に多数の端末装置へ送信するブロードキャスト送信を行っても、両基地局装置１０１ａ，１０１ｂからの信号が干渉することが防止できる。
また、両基地局装置１０１ａ，１０１ｂの同期がとれているため、両基地局装置１０１ａ，１ｂから同じ内容の信号を送信すれば、端末装置１０１ａ，１０１ｂ側でマクロダイバーシティあるいは空間多重伝送を行うことができる。なお、受信ダイバーシティの実現方式として、選択性ダイバーシティ、最大比合成を採用することができる。
【０１１２】
また、本実施形態において、子ＢＳ１０１ｂは、以下に示す構成を採用することもできる。
図１７は、本実施形態における子ＢＳ１０１ｂの他の構成の例を示している。この子ＢＳ１０１ｂでは、図１５に示す子ＢＳ１０１ｂと同様に、第１受信部１１０と第２受信部１２０とを独立して設け、第１受信部１１０及び第２受信部１２０とをダイレクトコンバージョン受信機として構成したものである。つまり、第１受信部１１０及び第２受信部１２０は、アンテナ１４１によって受信した上り信号又は下り信号だけを通過させる帯域通過フィルタ１１１，１２１と、フィルタ１１１，１２１を通過した信号を増幅する増幅器１１２，１２２とを備えている。更に、増幅器１１２，１２２の出力を復調信号Ｉ，Ｑに復調する直交復調器１１８，１２８、及び復調信号Ｉ，Ｑをそれぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１７ａ，１１７ｂ，１２７ａ，１２７ｂを備えており、これらの変調信号Ｉ，Ｑが、復調回路１５０又は同期処理部１７０に与えられる。
なお、図１７中、送信部１３は、図１５に示す送信部１３における増幅器１３４及びフィルタ１３５の間に、周波数変換部１３６及び増幅器１３７を追加して構成されている。
このように、第１受信部１１０及び第２受信部１２０の種類は特に限定されるものではない。
【０１１３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１４】
１      第一基地局装置
２      第二基地局装置
３      第三基地局装置
３２    フレームタイミングカウンタ（同期修正部）
３３    同期誤差検出部（同期ずれ推定部）
３６    補正部
１０１ａ，１０１ｂ  基地局装置
１７１  同期誤差検出部（同期ずれ推定部）
１７２  補正部
１７３  同期修正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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