(57)【要約】【課題】従属次数を下げることによってフレームタイミングのずれを低減し、これに伴う干渉が生じる可能性を低減できる通信システム、基地局および通信方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる通信システム１００の構成は、ＧＰＳ衛星１６０からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ基地局１１０と、ＧＰＳ基地局が送信する制御信号を用いてフレーム同期を行う第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂと、ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄと、を備え、ＧＰＳ基地局は、第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信する送信処理部１８４を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ基地局と、
前記ＧＰＳ基地局が送信する制御信号を用いてフレーム同期を行う第１従属基地局と、
前記ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局と、を備えた通信システムであって、
前記ＧＰＳ基地局は、前記第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、該第２従属基地局に到達するように制御信号を送信する送信処理部を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記ＧＰＳ基地局は、前記制御信号を送信したとき、フレーム同期を指示する指示信号を、通信網を介して前記第２従属基地局に送信するフレーム同期指示部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記第２従属基地局は、前記ＧＰＳ基地局に自局が従属していることを通知する通知部を備えることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記送信処理部は、前記第２従属基地局に到達するように制御信号を送信するために、制御信号の送信出力を通常の制御信号の送信出力よりも大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記送信処理部は、前記第２従属基地局に到達するように制御信号を送信するために、制御信号を送信するときの変調方式を、通信データレートの低い方式に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項６】
前記第２従属基地局は、前記ＧＰＳ基地局に対して、該第２従属基地局に到達するように制御信号を送信することを要求する要求部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する基地局であって、
前記ＧＰＳ信号に含まれる基準信号に基づいて、自局のフレームタイミングを設定するフレームタイミング設定部と、
前記ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、該第２従属基地局に到達するように制御信号を送信する送信処理部と、を備えることを特徴とする基地局。
【請求項８】
ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ基地局と、
前記ＧＰＳ基地局が送信する制御信号を用いてフレーム同期を行う第１従属基地局と、
前記ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局と、を用いて通信を行う通信方法であって、
前記ＧＰＳ基地局は、前記第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、該第２従属基地局に到達するように制御信号を送信することを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局間のフレーム同期を行う通信システム、基地局および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳ(Personal Handy phone System)に代表される無線通信システムでは、同時双方向通信を実現するため通信経路を時間軸で区分けし交互に送信と受信とを行うＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割多重複信）上で、さらにその送受信時間（フレーム）を複数のタイムスロットに時分割したＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access：時分割多元接続）が採用されている（ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式）。
【０００３】
ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式では、複数の基地局が同一の無線周波数帯域を利用して複数の移動局との無線通信を実行しているので、各基地局が独立した送受信タイミング（フレームタイミング）で移動局と無線通信を確立してしまうと、電波干渉を招いてしまう。このため、無線通信システムでは、移動局と基地局との間のみならず、基地局同士もフレームタイミングの同期（フレーム同期）を行う必要がある。
【０００４】
基地局間のフレーム同期を行うシステムとしては、例えば、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ基地局を中心としたＧＰＳ同期システムが知られている。ＧＰＳ同期システムでは、ＧＰＳ基地局がＧＰＳ信号に含まれる１ＰＰＳ信号（基準信号）に、フレームタイミングを合わせて制御信号（制御信号転送チャネル（ＣＣＨ：Control Channel））を送信する。また、ＧＰＳ基地局の周辺に位置し、ＧＰＳ受信モジュールを搭載していない従属基地局は、ＧＰＳ基地局からの制御信号を用いてフレーム同期を行う。
【０００５】
制御信号は、相手を特定しないブロードキャスト送信であるため、通常は規定の出力、規定の方式で送信される。このため、ＧＰＳ同期システムに含まれる従属基地局としては、ＧＰＳ基地局から制御信号を直接受信し、この制御信号を用いてフレーム同期を行う第１従属基地局と、ＧＰＳ基地局からの通常の制御信号が到達しない第２従属基地局とがある。
【０００６】
従来、ＧＰＳ基地局から制御信号を直接受信できない第２従属基地局は、第１従属基地局に対してフレーム同期を行っていた。ＧＰＳ基地局を０次局、ＧＰＳ基地局にフレーム同期するものを１次局、１次局にフレーム同期するものを２次局、２次局にフレーム同期するものを３次局という。このように、上記ＧＰＳ同期システムでは、従属次数の高い高次の従属基地局が発生してしまう場合がある。
【０００７】
高次の従属基地局では、各基地局を経由して制御信号が伝播されることで誤差が蓄積される。すると、ある０次局と他の０次局から順にフレーム同期してきた高次の従属基地局同士が隣接する場合に、フレームタイミングに大きなずれが発生し、互いに干渉してしまうおそれがある。
【０００８】
なおＧＰＳ基地局を数多く設置しようとすると、それぞれにＧＰＳ受信モジュールが必要となるためコストが増大してしまう。また、ＧＰＳ基地局は、ＧＰＳ信号を受信するために基本的に空が見渡せる場所に設置する必要があるなど、設置場所に制約がある。したがってＧＰＳ基地局に頼るのみでは、ＧＰＳ信号が到達しない地下街などへのサービス提供ができなくなってしまうという問題もある。
【０００９】
特許文献１には、ＧＰＳ基地局と従属基地局とが混在する通信システムにおいて、基地局の通信状態を収集するセンタを備え、センタが収集した情報に基づいて、フレーム同期処理を基地局に指示する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術では、センタがフレーム同期処理を基地局に指示するので、複数の基地局間でフレーム同期がとれなくなったときに、フレーム同期を回復できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１８６７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の技術では、センタからの指示によって、基地局がフレーム同期処理を再度行うものの、従属基地局の同期先や従属次数は変更されず、その結果、再びフレームタイミングにずれが生じ、干渉を引き起こす可能性がある。
【００１２】
本発明は、従属次数を下げることによってフレームタイミングのずれを低減し、これに伴う干渉が生じる可能性を低減できる通信システム、基地局および通信方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明にかかる通信システムの代表的な構成は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ基地局と、ＧＰＳ基地局が送信する制御信号を用いてフレーム同期を行う第１従属基地局と、ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局と、を備えた通信システムであって、ＧＰＳ基地局は、第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信する送信処理部を備えることを特徴とする。
【００１４】
ＧＰＳ基地局は、制御信号を送信したとき、フレーム同期を指示する指示信号を、通信網を介して第２従属基地局に送信するフレーム同期指示部をさらに備えるとよい。
【００１５】
第２従属基地局は、ＧＰＳ基地局に自局が従属していることを通知する通知部を備えるとよい。
【００１６】
送信処理部は、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信するために、制御信号の送信出力を通常の制御信号の送信出力よりも大きくするとよい。
【００１７】
送信処理部は、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信するために、制御信号を送信するときの変調方式を、通信データレートの低い方式に設定するとよい。
【００１８】
第２従属基地局は、ＧＰＳ基地局に対して、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信することを要求する要求部を備えるとよい。
【００１９】
上記課題を解決するために本発明にかかる基地局の代表的な構成は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信する基地局であって、ＧＰＳ信号に含まれる基準信号に基づいて、自局のフレームタイミングを設定するフレームタイミング設定部と、ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信する送信処理部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するために本発明にかかる通信方法の代表的な構成は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ基地局と、ＧＰＳ基地局が送信する制御信号を用いてフレーム同期を行う第１従属基地局と、ＧＰＳ基地局の通常の制御信号が到達しない第２従属基地局と、を用いて通信を行う通信方法であって、ＧＰＳ基地局は、第２従属基地局がフレーム同期を行う際に、第２従属基地局に到達するように制御信号を送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、従属次数を下げることによってフレームタイミングのずれを低減し、これに伴う干渉が生じる可能性を低減できる通信システム、基地局および通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態にかかる通信システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＧＰＳ基地局の構成を例示する機能ブロック図である。
【図３】図１に示す従属基地局の構成を例示する機能ブロック図である。
【図４】図１に示すセンタの概略構成を示す説明図である。
【図５】本実施形態にかかる通信方法の全体の流れを示すフローチャートである。
【図６】図１に示すＧＰＳ基地局に従属基地局を登録する処理を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２４】
図１は、本実施形態にかかる通信システムの概略構成を示すブロック図である。かかる通信システム１００は、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)に代表される無線通信システムである。この通信システム１００では、同時双方向通信を実現するため、通信経路を時間軸で区分けし交互に送信と受信とを行うＴＤＤ（Time Division Duplex）と、その送受信時間（フレーム）を複数のタイムスロットに時分割したＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）とを組み合わせたＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式が採用されている。なおＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式が採用された通信システムでは、電波干渉を避けるために、移動局と基地局との間のみならず、基地局同士もフレームタイミングのフレーム同期を行う必要がある。
【００２５】
通信システム１００は、図示のように、ＧＰＳ基地局１１０と、複数の従属基地局１２０と、インターネットや専用回線等のバックボーン（通信網１３０）と、管理サーバ（センタ１４０）と、ＰＨＳ端末などの移動局１５０とを含んで構成されていて、ＧＰＳ基地局１１０を中心としたフレーム同期システムが構築されている。センタ１４０は、各基地局１１０、１２０と通信網１３０を介して有線接続されていて、通信網１３０や各基地局１１０、１２０の情報例えば識別子（ＣＳＩＤ）やＩＰアドレスを管理し保持している。
【００２６】
以下の説明では、特にことわらない限り、ＧＰＳ基地局１１０と称した際には、ＧＰＳ基地局１１０ａ、１１０ｂの両方をさすものとする。同様に、従属基地局１２０と称した際には、従属基地局１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅの全てをさすものとする。
【００２７】
ＧＰＳ基地局１１０は、ＧＰＳ衛星１６０からのＧＰＳ信号を受信し、ＧＰＳ信号に含まれる基準信号としての１ＰＰＳ信号に、フレームタイミングを同期させて制御信号（ＣＣＨ）を送信する。従属基地局１２０は、ＧＰＳ信号を受信するモジュールを搭載していない基地局であり、ＧＰＳ基地局１１０からの制御信号を用いてフレーム同期を行う。
【００２８】
制御信号は相手を特定しないブロードキャスト送信であるため、通常は規定の出力、規定の方式で送信される。このため、従属基地局１２０は、ＧＰＳ基地局１１０ａ（０次局）が送信する通常の制御信号が到達する第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂ（１次局）と、ＧＰＳ基地局１１０ａからの通常の制御信号が到達しない第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ（２次〜ｎ次局）とに区分される。
【００２９】
第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄは、ＧＰＳ基地局１１０ａから通常時の制御信号を直接受信できないため、例えば第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂに対してフレーム同期を行う。ここで、ＧＰＳ基地局１１０を従属次数が０である「０次局」、ＧＰＳ基地局１１０にフレーム同期する第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂを「１次局」、第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂにフレーム同期する第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄを「２次局」という。さらに、第２従属基地局１２０ｅは、第２従属基地局１２０ｄから遠距離に位置し、第２従属基地局１２０ｄに伝播されたＧＰＳ基地局１１０ａからの制御信号を直接受信できず、図示のように従属次数がｎである「ｎ次局」となっている。
【００３０】
「２次局」である第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄには、ＧＰＳ基地局１１０ａからの制御信号が第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂを経由して伝播される。また、従属次数の高い「ｎ次局」である第２従属基地局１２０ｅには、制御信号が少なくとも第１従属基地局１２０ａ、第２従属基地局１２０ｄを経由して伝播される。このため、第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅでは、制御信号が伝播されることで誤差が蓄積され、この制御信号を用いてフレーム同期を行った場合、例えばＧＰＳ基地局１１０ａや第１従属基地局１２０ａ、１２０ｂのフレームタイミングと誤差が生じてしまう。
【００３１】
特に、第２従属基地局１２０ｅの周辺に、図示ようにＧＰＳ基地局１１０ｂ（他の０次局）が位置すると、フレームタイミングのずれに伴う干渉が発生する可能がある。その結果、移動局１５０の通信障害を引き起こす場合もあり得る。
【００３２】
そこで、上記のようなフレームタイミングのずれに伴う干渉を低減するために、本実施形態では、通常の制御信号が到達しない２次局以降の第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅがフレーム同期を行う際に、ＧＰＳ基地局１１０が、これらにも到達するように制御信号を送信する構成を採用した。
【００３３】
図２は、図１に示すＧＰＳ基地局１１０の構成を例示する機能ブロック図である。ＧＰＳ基地局１１０は、制御部１７０と、ＧＰＳ受信部１７２と、無線通信部１７４と、有線通信部１７６と、記憶部１７８と、タイマ部１８０とを備える。制御部１７０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＧＰＳ基地局１１０全体を管理および制御する。
【００３４】
ＧＰＳ受信部１７２は、ＧＰＳアンテナ１７２ａを介してＧＰＳ衛星１６０（図１参照）からのＧＰＳ信号を受信する。なおＧＰＳ受信部１７２で受信したＧＰＳ信号に１ＰＰＳ信号（基準信号）が含まれている。無線通信部１７４は、通信アンテナ１７４ａを介して、移動局１５０および従属基地局１２０との無線通信を行う。有線通信部１７６は、通信網１３０を介してセンタ１４０および従属基地局１２０との有線通信を行う。
【００３５】
記憶部１７８は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、制御部１７０で処理されるプログラム等を記憶する。タイマ部１８０は、詳細は後述するが、制御部１７０によって自局のフレームタイミングが設定されると起動し、経過時間を計測する。
【００３６】
本実施形態の特徴として、制御部１７０は、フレームタイミング設定部１８２、送信処理部１８４、フレーム同期指示部１８６および従属局登録部１８８としても機能する。詳細には、フレームタイミング設定部１８２は、ＧＰＳ信号に含まれる基準信号に基づいて、自局のフレームタイミングを設定する。
【００３７】
送信処理部１８４は、従属基地局１２０、特に第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅがフレーム同期を行う際に、これらの第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅに制御信号が到達するための送信処理として、制御信号の送信出力を通常の制御信号の送信出力よりも大きくする送信処理を行う。フレーム同期指示部１８６は、制御信号を送信したとき、フレーム同期を指示する指示信号を、通信網１３０を介して従属基地局１２０に送信する。従属局登録部１８８は、ＧＰＳ基地局１１０に従属している従属基地局１２０の情報、例えばＣＳＩＤとＩＰアドレスを登録する。
【００３８】
図３は、図１に示す従属基地局１２０の構成を例示する機能ブロック図である。従属基地局１２０は、制御部１９０と、無線通信部１９２と、有線通信部１９４と、記憶部１９６と、タイマ部１９８とを備える。制御部１９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により従属基地局１２０全体を管理および制御する。無線通信部１９２は、通信アンテナ１９２ａを介して、移動局１５０、ＧＰＳ基地局１１０および他の従属基地局１２０との無線通信を行う。有線通信部１９４は、通信網１３０を介してセンタ１４０、ＧＰＳ基地局１１０および他の従属基地局１２０との有線通信を行う。
【００３９】
記憶部１９６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、制御部１９０で処理されるプログラム等を記憶する。タイマ部１９８は、詳細は後述するが、ＧＰＳ基地局１１０のフレーム同期指示部１８６から上記指示信号が通信網１３０を介して制御部１９０に受信されると起動し、経過時間を計測する。
【００４０】
本実施形態の特徴として、制御部１９０は、フレーム同期部２００、従属登録通知部２０２および基地局サーチ部２０４としても機能する。詳細には、フレーム同期部２００は、ＧＰＳ基地局１１０の送信処理部１８４によって送信処理された制御信号が到達していて、さらに上記指示信号を受けると、この制御信号を用いてフレーム同期を行う。従属登録通知部２０２は、次数にかかわらずＧＰＳ基地局１１０に自局が従属していることを通知する。基地局サーチ部２０４は、自局の周辺に位置するＧＰＳ基地局１１０あるいは他の従属基地局１２０のサーチを行う。
【００４１】
図４は、図１に示すセンタ１４０の概略構成を示す説明図である。センタ１４０は、図４（ａ）に示すように、制御部２１０と、基地局管理部２１２と、有線通信部２１４と、記憶部２１６とを備える。制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりセンタ１４０全体を管理および制御する。
【００４２】
基地局管理部２１２は、詳細は後述するが、従属基地局１２０からの問い合わせに応じて、ＧＰＳ基地局１１０または従属基地局１２０のＩＰアドレスを記憶部２１６から読み出す。有線通信部２１４は、通信網１３０を介してＧＰＳ基地局１１０および従属基地局１２０との有線通信を行う。記憶部２１６は、図４（ｂ）に示すように、ＧＰＳ基地局１１０および従属基地局１２０のＣＳＩＤと、このＣＳＩＤに対応するＩＰアドレスとが記憶された管理テーブル２１８を有する。
【００４３】
図５は、本実施形態にかかる通信方法の全体の流れを示すフローチャートである。かかる方法は、上記ＧＰＳ基地局１１０および従属基地局１２０を用いて通信を行う通信方法である。
【００４４】
まず、ＧＰＳ基地局１１０の処理について説明する。従属局登録部１８８は、自局に従属している従属基地局１２０の登録を行う（ステップＳ１００）。つぎに、ＧＰＳ受信部１７２は、ＧＰＳ衛星１６０からのＧＰＳ信号を受信し（ステップＳ１０２）、ＧＰＳ信号から基準信号を抽出する（ステップＳ１０４）。続いて、フレームタイミング設定部１８２は、抽出された基準信号に基づいて、自局のフレームタイミングを設定する（ステップＳ１０６）。
【００４５】
フレームタイミングが設定されると、タイマ部１８０が起動し、経過時間を計測する（ステップＳ１０８）。そして、送信処理部１８４は、従属基地局１２０に制御信号が到達するように、制御信号の送信出力を通常の制御信号の送信出力よりも大きくする送信処理を行って、制御信号を送信する（ステップＳ１１０）。続いて、フレーム同期指示部１８６は、通信網１３０を介してフレーム同期を指示する指示信号を、自局に登録されている従属基地局１２０に送信する（ステップＳ１１２）。
【００４６】
つぎに、送信処理部１８４は、タイマ部１８０が起動してから所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ１１４）、所定時間経過していない場合には（Ｎｏ）、制御信号の送信出力を大きくした状態を維持する。一方、ステップＳ１１４で所定時間経過していると判定されると（Ｙｅｓ）、送信処理部１８４は、制御信号の送信出力を通常の送信出力まで下げる（ステップＳ１１６）。
【００４７】
ここで、ステップＳ１１６は、タイマ部１８０が起動してから所定時間経過したときに実行されるが、これに限られない。一例として、従属基地局１２０がフレーム同期中である旨を示す信号を、通信網１３０を介してＧＰＳ基地局１１０に対して送信し、この信号をＧＰＳ基地局１１０が受信できなくなったとき、フレーム同期作業が終了したとして、ステップＳ１１６を実行するようにしてもよい。
【００４８】
つぎに、従属基地局１２０の処理について説明する。基地局サーチ部２０４は、自局の周辺に位置する従属元のＧＰＳ基地局１１０あるいは他の従属基地局１２０をサーチする（ステップＳ２００）。続いて、従属登録通知部２０２は、図中経路Ａに示すように、ＧＰＳ基地局１１０の従属局登録部１８８に対して自局が従属していることを通知する（ステップＳ２０２）。なお上記ステップＳ１００、ステップＳ２００およびステップＳ２０２は、ＧＰＳ基地局１１０に従属基地局１２０を登録する処理であり、詳細は後述する（図６参照）。
【００４９】
続いて、従属基地局１２０には、図中経路Ｂに示すように、上記送信処理部１８４によって通常よりも大きい送信出力で送信された制御信号が到達し、その後、経路Ｃに示すように上記フレーム同期指示部１８６からのフレーム同期を促す指示信号を受信する。ただし、制御信号は、通常よりも送信出力が上げられて送信された場合であっても、全ての従属基地局１２０に到達するとは限らない。
【００５０】
そこで、従属基地局１２０のフレーム同期部２００は、上記指示信号を受信すると、タイマ部１８０を起動し、経過時間を計測する（ステップＳ２０４）。つぎに、フレーム同期部２００は、フレーム同期を行う（ステップＳ２０６）。ここで、ＧＰＳ基地局１１０からの制御信号が自局に到達していると、制御信号に基づいてステップＳ２０６でのフレーム同期が成功する（ステップＳ２０８、Ｙｅｓ）。
【００５１】
一方、フレーム同期が成功しないと（ステップＳ２０８、Ｎｏ）、フレーム同期部２００は、タイマ部１８０を起動してから所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ２１０）、経過していなければ（Ｎｏ）、再度ステップＳ２０６のフレーム同期を行う。所定時間が経過したと判定されると（ステップＳ２１０、Ｙｅｓ）、フレーム同期部２００は、ＧＰＳ基地局１１０ではなく上記ステップＳ２００でサーチされた他の従属基地局１２０からの制御信号を受信し（ステップＳ２１２）、フレーム同期を行う（ステップＳ２１４）。
【００５２】
なおステップＳ２１０では、タイマ部１８０の起動から所定時間が経過したかを判定したが、これに限られず、フレーム同期を規定回数実行したか否かを判定してもよい。そして、規定回数を超えてフレーム同期できなかった場合には、従属基地局１２０のフレーム同期部２００は、ＧＰＳ基地局１１０からの制御信号が到達できない範囲に自局が位置している旨を示す信号を、通信網１３０を介してＧＰＳ基地局１１０に通知するようにしてもよい。さらに、通知を受けたＧＰＳ基地局１１０は、この従属基地局１２０に対して、その後、フレーム同期を促す指示信号を送信しないようにして、自局に従属させないようにしてもよい。
【００５３】
図６は、図１に示すＧＰＳ基地局１１０に従属基地局１２０を登録する処理を説明するシーケンス図である。図６（ａ）は、ＧＰＳ基地局１１０ａに第１従属基地局１２０ａを登録する処理を示している。図６（ｂ）は、ＧＰＳ基地局１１０ａに第２従属基地局１２０ｃを登録する処理を示している。
【００５４】
第１従属基地局１２０ａは、図６（ａ）に示すように、ＧＰＳ基地局１１０ａとの無線同期を行い従属元であるＧＰＳ基地局１１０ａのＣＳＩＤを取得し（ステップＳ３００）、取得したＣＳＩＤを通信網１３０を介してセンタ１４０に問い合わせる（ステップＳ３０２）。
【００５５】
センタ１４０は、記憶部２１６の管理テーブル２１８を読み出し、受信したＣＳＩＤに対応するＧＰＳ基地局１１０ａのＩＰアドレスを、通信網１３０を介して第１従属基地局１２０ａに送信する（ステップＳ３０４）。続いて、第１従属基地局１２０ａは、受信したＧＰＳ基地局１１０ａのＩＰアドレスを用いて、通信網１３０を介してＧＰＳ基地局１１０ａに対して自局が従属している旨を登録する（ステップＳ３０６）。
【００５６】
第２従属基地局１２０ｃは、図６（ｂ）に示すように、第１従属基地局１２０ａとの無線同期を行い第１従属基地局１２０ａのＣＳＩＤを取得し（ステップＳ４００）、取得したＣＳＩＤを、通信網１３０を介してセンタ１４０に問い合わせる（ステップＳ４０２）。センタ１４０は、上記管理テーブル２１８を読み出し、受信したＣＳＩＤに対応する第１従属基地局１２０ａのＩＰアドレスを、通信網１３０を介して第２従属基地局１２０ｃに送信する（ステップＳ４０４）。
【００５７】
続いて、第２従属基地局１２０ｃは、受信した第１従属基地局１２０ａのＩＰアドレスを用いて、通信網１３０を介して第１従属基地局１２０ａに対して、自局がＧＰＳ基地局１１０ａに従属している旨を登録する依頼を行う（ステップＳ４０６）。そして、登録依頼を受けた第１従属基地局１２０ａは、通信網１３０を介してＧＰＳ基地局１１０ａに対して第２従属基地局１２０ｃが従属している旨を登録する（ステップＳ４０８）。
【００５８】
本実施形態によれば、従属基地局１２０、特に第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄがフレーム同期を行う際に、ＧＰＳ基地局１１０ａが第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄに到達するように制御信号の送信出力を上げて送信するため、例えば通常の制御信号は受信できない第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄも、ＧＰＳ基地局１１０ａに従属してフレーム同期を行うことができる。したがって、第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄは、フレームタイミングのずれが少ない１次局として動作することになる。これにより通信システム１００全体で見ると、１次局として動作する従属基地局１２０が増えることになり、フレームタイミングのずれに伴う基地局間の干渉を低減できる。
【００５９】
また、従属次数の高いｎ次局である第２従属基地局１２０ｅは、１次局として動作させることができないものの、従属次数を下げることができる。よって、通信システム１００全体で見ると、従属次数の高い高次の従属基地局１２０を少なくできるので、基地局間の干渉を低減できる。
【００６０】
また、ＧＰＳ基地局１１０は、制御信号を送信したとき、フレーム同期を指示する指示信号を、通信網１３０を介して従属基地局１２０に送信する。これにより、従属基地局１２０は、ＧＰＳ基地局１１０が従属基地局１２０に到達するように制御信号を送信するタイミングを知ることができ、フレーム同期を確実に行うことができる。
【００６１】
さらに、従属基地局１２０は、ＧＰＳ基地局１１０に自局が従属していることを通知する。これにより、ＧＰＳ基地局１１０は、指示信号を送信すべき従属基地局１２０を把握できる。そして、これらの従属基地局１２０は、ＧＰＳ基地局１１０からの指示信号を受信することで、フレーム同期を行うことができる。
【００６２】
上記実施形態では、送信処理部１８４が、従属基地局１２０に到達するように制御信号を送信するために、制御信号の送信出力を通常の制御信号の送信出力よりも大きくするようしたが、これに限られない。
【００６３】
一例として、送信処理部１８４は、制御信号を送信するときの変調方式を、通信データレートの低い方式に設定してもよい。例えば、変調方式をＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）からＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）に設定することで、電波強度が弱いときでも比較的安定して通信が可能となり、通信可能範囲の拡大を図ることができる。よって、例えば第２従属基地局１２０ｃ、１２０ｄであってもＧＰＳ基地局１１０ａからの制御信号を直接受信できる。
【００６４】
また、送信処理部１８４は、制御信号を送信するときのみ、高利得なアンテナに切替えて制御信号を送信するようにしてもよい。さらに、送信処理部１８４は、制御信号を送信するとき、アダプティブアレイ技術を用いてもよい。アダプティブアレイ技術によれば、ビームフォーミングを形成することで所定の方向に電波を絞ることができ、ヌルステアリングを形成することで他の従属基地局１２０への干渉を最小限に抑えることが可能となり、その結果、制御信号の到達範囲を拡大できる。なおアダプティブアレイ技術を用いる場合には、ＧＰＳ基地局１１０が従属基地局１２０の位置を把握できるように、従属基地局１２０が例えば１回、ＧＰＳ基地局１１０に電波を高出力で送信すればよい。
【００６５】
また上記実施形態では、ＧＰＳ基地局１１０に従属基地局１２０のＩＰアドレスを登録するようにしたが、これに限られず、従属基地局１１０がサーチした従属元の基地局をセンタ１４０に登録してもよい。この場合、センタ１４０は、ＧＰＳ基地局１１０からの従属基地局１２０の問い合わせに応じて、従属基地局１２０のＩＰアドレスをＧＰＳ基地局１１０に向けて送信する。このようにすれば、ＧＰＳ基地局１１０は、センタ１４０に問い合わせるだけで、自局に従属している従属基地局１２０を把握できる。
【００６６】
さらに上記実施形態では、ＧＰＳ基地局１１０が自局のフレームタイミングを設定する際、送信処理部１８４によって送信処理された制御信号を従属基地局１２０に送信するようにしたが、これに限られない。
【００６７】
一例として、従属基地局１２０のフレーム同期部２００がＧＰＳ基地局１１０に対して、制御信号を送信するように要求してもよい。なおこの場合、フレーム同期部２００が要求部として機能することになる。このようにすれば、従属基地局１２０は、随時ＧＰＳ基地局１１０に対してフレーム同期を行うことができる。また、フレーム同期部２００は、フレーム同期完了後、その旨をＧＰＳ基地局１１０に通知するようにしてもよい。そして、ＧＰＳ基地局１１０の送信処理部１８４は、この通知を受けて、制御信号の送信出力を通常の送信出力まで下げるようにしてよい。このように、従属基地局１２０がＧＰＳ基地局１１０に対してフレーム同期を依頼するような構成を採用してもよい。
【００６８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、基地局間のフレーム同期を行う通信システム、基地局および通信方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００…通信システム、１１０、１１０ａ、１１０ｂ…ＧＰＳ基地局、１２０…従属基地局、１２０ａ、１２０ｂ…第１従属基地局、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ…第２従属基地局、１３０…通信網、１４０…センタ、１５０…移動局、１６０…ＧＰＳ衛星、１７０、１９０、２１０…制御部、１７２…ＧＰＳ受信部、１７４、１９２…無線通信部、１７６、１９４、２１４…有線通信部、１７８、１９６、２１６…記憶部、１８０、１９８…タイマ部、１８２…フレームタイミング設定部、１８４…送信処理部、１８６…フレーム同期指示部、１８８…従属局登録部、２００…フレーム同期部、２０２…従属登録通知部、２０４…基地局サーチ部、２１２…基地局管理部、２１８…管理テーブル
【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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