(57)【要約】【課題】同一周波数を用いて下り送信を行う複数の基地局無線装置が、無線回線制御装置との間の伝送時間の相違に関わらず、互いに同じタイミングで下り送信を開始できるようにして、下り送信の相互干渉を抑制して不感地帯を低減させる。【解決手段】無線回線制御装置６０及び複数の基地局無線装置７０は、互いに同期したタイミングで動作し、無線回線制御装置６０は、複数の基地局無線装置７０に対して下り送信の開始指示を送信するにあたり、当該開始指示に付する下り送信の開始タイミングフレーム番号として、下り送信の開始指示の送信タイミングに対して当該無線回線制御装置６０と複数の基地局無線装置７０との間の伝送時間の最大値分の間隔を置いたフレーム番号を設定する。【選択図】図１
2015144408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一周波数を用いて下り送信を行う複数の基地局無線装置と、前記複数の基地局無線装置を制御する無線回線制御装置と、を有する無線通信システムにおいて、
前記無線回線制御装置及び前記複数の基地局無線装置は、互いに同期したタイミングで動作し、
前記無線回線制御装置は、前記複数の基地局無線装置に対して下り送信を同じタイミングで開始させる指示を送信するにあたり、当該指示における下り送信の開始タイミングとして、当該指示の送信タイミングに対して当該無線回線制御装置と前記複数の基地局無線装置との間の伝送時間の最大値分の間隔を置いたタイミングを設定する、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記無線回線制御装置は、前記複数の基地局無線装置の中に伝送時間が所定値以上の基地局無線装置が存在する場合に、伝送時間が前記所定値以内となる基地局無線装置に応じて前記下り送信を同じタイミングで開始させる指示を変更し、 該変更により設定された前記下り送信を同じタイミングで開始させる指示を送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記複数の基地局無線装置は、下り送信の対象となるデータを受信してから所定時間が経過した場合には、前記指示を待たずに下り送信を開始する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基地局無線装置からの同時送信において、同一運用波送信による干渉を抑制するデジタル無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタル無線システムでは、複数の基地局無線装置による同一運用波の同時送信において、各基地局無線装置は、下位の無線端末装置に対する下り送信の開始指示を無線回線制御装置から受信したことを契機に各々のタイミングで開始するため、近隣の基地局無線装置の影響によって不感地帯が発生する可能性がある。
【０００３】
すなわち、無線回線制御装置が下り送信の開始指示を各基地局無線装置に一斉に通知しても、下り送信の開始指示が各基地局無線装置に到達するタイミングは、無線回線制御装置との間の伝送時間の相違により、下り送信の開始指示が各基地局無線装置に到達するタイミングが異なってしまい、同時送信のはずが各基地局無線装置で異なるタイミングで実施されることになり得る。このため、複数の基地局無線装置からの無線信号が到達するエリア（基地局無線装置のサービスエリアが重複するエリア）では、複数の基地局無線装置によって異なるタイミングで開始された下り送信が相互に干渉しあって不感地帯が発生する可能性がある。
【０００４】
デジタル無線システムに関しては従来より種々の発明が提案されており、例えば、特許文献１には、通常時には独立して動作する複数の系のシステムを緊急時に有効利用できるようにした無線通信システムの発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３０１３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
消防救急無線システムは、デジタル伝送等の通信ニーズの多様化に対応するため、平成２８年５月３１日までの期間において、１５０ＭＨｚ帯を使用したアナログ通信方式から２６０ＭＨｚ帯を使用したデジタル通信方式への移行が実施されている。デジタル無線システムを導入することで、秘匿性を向上させた通信や、データ伝送等の高度な通信が実現可能となる一方、デジタル通信方式で使用する２６０ＭＨｚ帯の伝播距離は１５０ＭＨｚ帯の１／２から１／３程度であるため、デジタル化に伴って多くの中継局の設置が必要となる。
【０００７】
ところが、中継局を増設する場合、サービスエリアが重複するエリアについては中継局の送信波が干渉する不感地帯が発生することから、アナログからデジタルへのシステム移行に際しては、不感地帯の解消が課題となっている。
また、現状システムのデジタル化への移行において、複数消防本部の合併に伴うシステムの広域化が進んでいる。システムが広域化することにより、各消防本部で広範囲のエリアを管轄することが求められるため、複数の基地局無線装置に跨った消防救急活動を行うことがある。このことから、不感地帯のエリア内での消防救急活動を行う機会が発生する懸念がある。
【０００８】
上述したように、複数の基地局無線装置が無線回線制御装置からの開始指示を待って下り送信を開始するシステムでは、無線回線制御装置が下り送信の開始指示を各基地局無線装置に一斉に通知しても、無線回線制御装置との間の伝送時間が一律ではないので、各基地局無線装置が下り送信の開始指示を受信するタイミングは各々で異なってしまい、その結果、各基地局無線装置によって異なるタイミングで開始された下り送信が相互に干渉しあって不感地帯が発生する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、同一周波数を用いて下り送信を行う複数の基地局無線装置が、無線回線制御装置との間の伝送時間の相違に関わらず、互いに同じタイミングで下り送信を開始できるようにして、複数の基地局無線装置からの下り送信の相互干渉を抑制して不感地帯を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記の目的を達成するために、同一周波数を用いて下り送信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局無線装置を制御する無線回線制御装置と、を有する無線通信システムを、以下のように動作させることとした。
【００１１】
すなわち、無線回線制御装置及び複数の基地局無線装置は、互いに同期したタイミングで動作し、無線回線制御装置は、複数の基地局無線装置に対して下り送信を同じタイミングで開始させる指示を送信するにあたり、当該指示における下り送信の開始タイミングとして、当該指示の送信タイミングに対して当該無線回線制御装置と複数の基地局無線装置との間の伝送時間の最大値分の間隔を置いたタイミングを設定することとした。
このような構成によれば、各基地局無線装置は、無線回線制御装置との間の伝送時間の相違に関わらず、互いに同じタイミングで下り送信を開始することができる。このため、複数の基地局無線装置からの下り送信が相互に干渉しあうことを抑制でき、不感地帯を低減させることができる。
【００１２】
なお、複数の基地局無線装置及び無線回線制御装置を互いに同期したタイミングで動作させるには、例えば、以下のような構成とすればよい。
すなわち、複数の基地局無線装置及び無線回線制御装置は、それぞれ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からの信号に基づいて１秒周期の基準信号と当該基準信号より短い周期のクロック信号とを出力するＧＰＳモジュールを備え、基準信号をクロック信号に基づいて所定の整数で分割して無線フレームのタイミングを生成し、各無線フレームに基準信号のタイミングでリセットされるフレーム番号を付与する構成とする。
これにより、複数の基地局無線装置及び無線回線制御装置は、それぞれ独立に動作しながらも、他の装置と正確にフレームタイミング及びフレーム位置を同期させることができる。
【００１３】
ここで、一構成例として、無線回線制御装置は、複数の基地局無線装置の中に伝送時間が所定値以上の基地局無線装置が存在する場合に、伝送時間が前記所定値以内となる基地局無線装置に応じて下り送信を同じタイミングで開始させる指示を変更し、 該変更により設定された下り送信を同じタイミングで開始させる指示を送信することとする。
これにより、無線回線制御装置から遠すぎる基地局無線装置の存在によって、基地局無線装置に対する下り送信の開始指示の伝達が本来の予定より遅れてしまうことを防止できる。
【００１４】
また、一構成例として、複数の基地局無線装置は、下り送信の対象となるデータを受信してから所定時間が経過した場合には、指示を待たずに下り送信を開始することとする。
これにより、基地局無線装置において無線回線制御装置からの下り送信の開始指示を取り逃した結果、下り送信が開始されなくなる等の事態が発生することを回避できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、各基地局無線装置は、無線回線制御装置との間の伝送時間の相違に関わらず、互いに同じタイミングで下り送信を開始することができるため、複数の基地局無線装置からの下り送信が相互に干渉しあうことを抑制でき、不感地帯を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る消防救急デジタル無線システムの概略構成の例を示す図である。
【図２】無線回線制御装置の機能ブロックの例を示す図である。
【図３】スーパーフレームカウンタの動作について説明する図である。
【図４】送信タイミング基底フレーム番号を基準にして送信タイミングフレーム番号を生成する様子を示す図である。
【図５】下り送信の開始を指示する際の動作シーケンスの例を示す図である。
【図６】基地局無線装置の機能ブロックの例を示す図である。
【図７】基地局無線装置において送信タイミングを判定する処理フローの例を示す図である。
【図８】複数の基地局無線装置が同じタイミングで下り送信を開始する様子を示す図である。
【図９】基地局無線装置に送信開始保護タイマを設ける構成について説明する図である。
【図１０】基地局無線装置に送信開始保護タイマを設ける構成における動作シーケンスの例を示す図である。
【図１１】基地局無線装置が同一周波数で非同期送信する場合の干渉の様子を示す図である。
【図１２】３つの基地局が非同期送信した場合のＢＥＲの分布例を示す図である。
【図１３】３つの基地局が同期送信した場合のＢＥＲの分布例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成の例を示してある。なお、本例では、無線通信システムの例として消防救急デジタル無線システムを用いるが、本発明は他の用途の無線通信システムにも適用することができる。
本例の無線通信システムは、無線統制台１０、通信卓２０、管理監視制御卓３０、指令台４０、指令制御装置５０、無線回線制御装置６０、基地局無線装置７０、移動局無線装置９０等の装置や設備を有している。
【００１８】
無線統制台１０は、無線回線制御装置６０に接続されて、消防車・救急車等の無線通信を集中制御する装置である。また、無線統制台１０は、本部側に設置される設備であり、個別遠隔制御器の場合もある。
【００１９】
通信卓２０は、無線回線制御装置６０に接続されて、消防車・救急車等の無線通信を個々に行う装置である。また、通信卓２０は、本部側に設置される設備であり、指令台４０と統合的に併用される場合もある。これらは、各消防本部の使用の違いや、納入業者の装置設計方針の違いなどによって条件が異なる。
【００２０】
管理監視制御卓３０は、無線回線制御装置６０に接続されて、消防救急デジタル無線システムの運用管理及び監視制御等を行う装置である。管理監視制御卓３０は、システム設計上の必要性により配置するものであり、存在しない場合もある。
【００２１】
指令台４０は、消防指令センターに設置され、指令制御装置５０を介して無線回線制御装置６０に接続されて、消防救急デジタル無線システムその他のシステムを操作するための装置であり、音声の入出力・データ（画像、車両の位置を示す情報等の非音声情報）・短文（最大８０バイトの文字列）等の入力、処理、表示等を行う。
【００２２】
無線回線制御装置６０には、上述したように、無線統制台１０、通信卓２０、管理監視制御卓３０、指令台４０が接続されている。
また、無線回線制御装置６０には、その管理下にある複数の基地局無線装置７０が接続されている。本例では、無線回線制御装置６０に、無線チャネルｆ１を使用して移動局無線装置９０（＃１），（＃２）との無線通信を行う基地局無線装置７０（＃１）〜（＃３）と、無線チャネルｆ２を使用して移動局無線装置９０（＃３）との無線通信を行う基地局無線装置７０（＃４）と、無線チャネルｆ３を使用して移動局無線装置９０（＃４）との無線通信を行う基地局無線装置７０（＃５）が接続されており、これら基地局無線装置７０の制御を行う。
【００２３】
移動局無線装置９０は、車載や携帯により移動自在な無線通信端末であり、その所在位置をサービスエリア（無線通信エリア）に含む基地局無線装置７０と無線通信を行う。ここで、基地局無線装置７０（上位装置）から移動局無線装置９０（下位装置）への無線通信を下り送信といい、その逆方向の無線通信を上り通信という。
なお、基地局無線装置７０との無線通信を行う無線端末装置としては、上記のような移動局無線装置９０のほか、固定的に設置された固定局無線装置を用いることもできる。
【００２４】
図２には、無線回線制御装置６０の機能ブロックの例を示してある。
無線回線制御装置６０は、ＧＰＳアンテナ６１と、ＧＰＳモジュール６３，ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）６４，スーパーフレームカウンタ６５を備えたフレーム生成部６２と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６７を備えた制御部６６と、基地局インタフェース部６８と、を有している。
なお、フレーム生成部６２は、図３に示すように、ＧＰＳモジュール６３，ＰＬＬ６４，スーパーフレームカウンタ６５といった各ハードウェアモジュールをＨＵＢ基板に実装した構成となっている。
【００２５】
ＧＰＳモジュール６３は、ＧＰＳ衛星から送信されてＧＰＳアンテナ６１により受信された信号に基づいて、１０ＭＨｚクロック信号と１ＰＰＳ（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）信号を出力する。１ＰＰＳ信号は、秒を刻むタイミングを示す１秒周期の矩形波信号である。
ＰＬＬ６４は、ＧＰＳモジュール６３から出力される１０ＭＨｚクロック信号に基づいて、４０ｍｓ毎のフレームタイミングを示す４０ｍｓ信号を出力する。
スーパーフレームカウンタ６５は、ＰＬＬ６４から出力される４０ｍｓ信号とＧＰＳモジュール６３から出力される１ＰＰＳ信号とに基づいて、フレームタイミング（４０ｍｓ周期）毎に、フレーム長４０ｍｓの無線フレームを識別するフレーム番号を採番して制御部６６のＣＰＵ６７へ通知する。
【００２６】
スーパーフレームカウンタ６５の具体的な動作について、図３を参照して説明する。
スーパーフレームカウンタ６５は、ＧＰＳモジュール６３から出力される１ＰＰＳ信号の周期（１秒周期）で切り替わるスーパーフレームを形成し、更に、ＰＬＬ６４から出力される４０ｍｓ信号の周期でスーパーフレームを刻んで２５個の無線フレームを形成する。このとき、各無線フレームに、スーパーフレーム内の位置（順序）を示す“１”〜“２５”のフレーム番号を順番に付していく。フレーム番号の付与は、４０ｍｓ信号の周期でインクリメント（＋１）されるフレームカウンタを用いて行われる。このフレームカウンタは、スーパーフレームの切り替わり毎に初期値（本例では“１”）にリセットされる。
スーパーフレームカウンタ６５で生成されたフレーム番号は、４０ｍｓ周期のフレームタイミング毎に、制御部６６のＣＰＵ６７へ通知される。
【００２７】
制御部６６のＣＰＵ６７は、指令台４０等の装置から、下り送信の開始指示を受信すると、その時点（下り送信の開始指示の受信直前又は受信直後）にフレーム生成部６２のスーパーフレームカウンタ６５から通知されたフレーム番号に基づいて、基地局無線装置７０が下り送信を開始する無線フレームのフレーム番号（以下、「送信タイミングフレーム番号」という）を設定する。
【００２８】
ここで、送信タイミングフレーム番号は、無線回線制御装置６０から基地局無線装置７０までの伝送時間を考慮して設定することとする。
具体的には、無線回線制御装置６０が下り送信の開始指示を基地局無線装置７０へ送信するのに用いる無線フレームのフレーム番号（以下、「送信タイミング基底フレーム番号」という）を基準にして、送信タイミング基底フレーム番号に対して少なくとも伝送時間分の間隔を置いたフレーム番号を特定し、当該特定したフレーム番号を送信タイミングフレーム番号に設定する。すなわち、送信タイミング基底フレーム番号に、少なくとも伝送時間に相当する無線フレーム数を加算したフレーム番号を、送信タイミングフレーム番号に設定する。
【００２９】
本例では、各基地局無線装置７０の設置後に無線回線制御装置６０との間の伝送時間を測定し、測定値を所定時間単位（例えば１００ｍｓ単位）で調整した結果を無線回線制御装置６０のメモリに記憶させておき、送信タイミングフレーム番号を演算する際に参照する構成となっているが、伝送時間に相当する無線フレーム数を無線回線制御装置６０のメモリに記憶させておき、送信タイミングフレーム番号を演算する際に参照する、等の他の構成により実現してもよい。
制御部６６のＣＰＵ６７で設定された送信タイミングフレーム番号は、下り送信の開始指示と共に、基地局インタフェース部６８を介して基地局無線装置７０へ送信される。
【００３０】
図４を参照して、送信タイミング基底フレーム番号を基準にして送信タイミングフレーム番号を生成する処理を説明する。
図４には、上から順に、１ＰＰＳ信号の波形の例、１ＰＰＳ信号の波形の１周期（１秒）分を拡大した例、１ＰＰＳ信号の１周期に相当する１スーパーフレームを整数値で分割して２５個の無線フレーム（フレーム長４０ｍｓ）を形成した例、無線回線制御装置６０における送信タイミング基底フレーム番号の例、基地局無線装置７０（＃１）における送信タイミングフレーム番号の例を示してある。
図４の例では、無線回線制御装置６０における送信タイミング基底フレーム番号が“１”の場合に、無線回線制御装置６０から基地局無線装置７０（＃１）までの伝送時間を考慮して、基地局無線装置７０（＃１）の送信タイミングフレーム番号として“３”が設定されている。
【００３１】
図５には、下り送信の開始を指示する際の動作シーケンスの例を示してある。
指令台４０は、ユーザから下り送信の指示を受け付けた場合に、無線回線制御装置６０へ下り送信の開始指示を送信する（処理Ｔ１１）。
無線回線制御装置６０は、指令台４０から下り送信の開始指示を受信すると、送信タイミング基底フレーム番号を基準に送信タイミングフレーム番号を決定して下り送信の開始指示に付与し（処理Ｔ１２）、送信開始電文として基地局無線装置７０に送信する（処理Ｔ１３）。
なお、本例の動作シーケンスは、指令台４０で受けたユーザ指示により下り送信を開始する場合を例にしたものであるが、無線統制台１０，通信卓２０等の他の装置により手動又は自動で発生する各種の下り送信でも同様である。
【００３２】
図６には、基地局無線装置７０の機能ブロックの例を示してある。
基地局無線装置７０は、ＧＰＳアンテナ７１と、ＧＰＳモジュール７３，ＰＬＬ７４，スーパーフレームカウンタ７５を備えたフレーム生成部７２と、ＣＰＵ７７を備えた制御部７６と、無線部７８と、を有している。
なお、フレーム生成部７２は、無線回線制御装置６０のフレーム生成部６２と同様（図３参照）、ＧＰＳモジュール７３，ＰＬＬ７４，スーパーフレームカウンタ７５といった各ハードウェアモジュールをＨＵＢ基板に実装した構成となっている。
また、基地局無線装置７０には、無線アンテナ８１を有する空中線共用器８０が接続されている。
【００３３】
ＧＰＳモジュール７３は、ＧＰＳ衛星から送信されてＧＰＳアンテナ７１により受信された信号に基づいて、１０ＭＨｚクロック信号と１ＰＰＳ信号を出力する。
ＰＬＬ７４は、ＧＰＳモジュール７３から出力される１０ＭＨｚクロック信号に基づいて、４０ｍｓ毎のフレームタイミングを示す信号を出力する。
スーパーフレームカウンタ７５は、ＰＬＬ７４から出力される４０ｍｓ信号とＧＰＳモジュール７３から出力される１ＰＰＳ信号とに基づいて、フレームタイミング（４０ｍｓ周期）毎に、フレーム長４０ｍｓの無線フレームを識別するフレーム番号を採番して送信タイミングフレーム番号として制御部７６のＣＰＵ７７へ通知する。ここで、スーパーフレームカウンタ７５の具体的な動作は、無線回線制御装置６０のスーパーフレームカウンタ６５と同様であるため、その説明を省略する。
【００３４】
制御部７６のＣＰＵ７７は、無線回線制御装置６０から下り送信の送信開始電文（送信タイミングフレーム番号が付された下り送信の開始指示）を受信した場合に、当該送信開始電文で指定された送信タイミングフレーム番号とスーパーフレームカウンタ７５から通知された送信タイミングフレーム番号とを比較し、これらが一致したタイミングで下り送信を開始する。すなわち、各々の送信タイミングフレーム番号が一致したことを契機にして、下り送信の信号を無線部７８へ供給する。
無線部７８は、制御部７６から供給された下り送信の信号を空中線共用器８０へ出力し、無線アンテナ８１から無線送信させる。
【００３５】
ここで、下り送信の対象となるデータは、下り送信の開始指示と一緒に基地局無線装置７０へ供給する形態であってもよく、下り送信の開始指示に先立って基地局無線装置７０へ供給しておく形態であってもよい。すなわち、基地局無線装置７０が下り送信の開始指示を受信した際に、その受信タイミング（送信タイミングフレーム番号の無線フレーム）で速やかに下り送信を開始できればよい。
基地局無線装置７０から送出する下り送信データは、無線チャネルで定義されるＳＢ０（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｂｕｒｓｔ０）またはＳＣ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ）のいずれかであり、基地局無線装置７０が下り送信の開始指示を受信した際に、送信タイミングフレーム番号に応じて送信を開始する。送信データの内容については、基地局無線装置７０の状態に応じてＲＩＣＨ（Ｒａｄｉｏ  Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ  Ｃｈａｎｎｅｌ）の内容が異なることから、同期を取りうる全ての基地局無線装置７０が必ずしも同一データを送信するとは限らない。尚、データの種別は音声でもデータを含む非音声でもよい。
【００３６】
図７には、基地局無線装置７０において送信タイミングを判定する処理フローの例を示してある。
制御部７６のＣＰＵ７７は、無線回線制御装置６０から下り送信の送信開始電文を受信すると、当該送信開始電文から送信タイミングフレーム番号ＦＮ１を取得する（ステップＳ１１）。
その後、フレームタイミング毎にスーパーフレームカウンタ７５から通知される送信タイミングフレーム番号ＦＮ２を取得し（ステップＳ１２）、送信タイミングフレーム番号ＦＮ１と送信タイミングフレーム番号ＦＮ２とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００３７】
そして、送信タイミングフレーム番号ＦＮ１と送信タイミングフレーム番号ＦＮ２とが一致しない場合（ステップＳ１３；ＦＡＬＳＥ）には、次のフレームタイミングまで待機し、スーパーフレームカウンタ７５から通知される送信タイミングフレーム番号ＦＮ２を取得して送信タイミングフレーム番号ＦＮ１と比較する処理を繰り返す。
一方、送信タイミングフレーム番号ＦＮ１と送信タイミングフレーム番号ＦＮ２とが一致した場合（ステップＳ１３；ＴＲＵＥ）には、下り送信を開始するよう制御する（ステップＳ１４）。
すなわち、基地局無線装置７０は、無線回線制御装置６０にて設定された送信タイミングフレーム番号のタイミングまで待機し、当該タイミングが到来したことを契機にして下り送信を開始する。
【００３８】
次に、図８を参照して、複数の基地局無線装置７０が同じタイミングで下り送信を開始する処理を説明する。
図８には、上から順に、無線回線制御装置６０における送信タイミング基底フレーム番号の例、基地局無線装置７０（＃１）における送信タイミングフレーム番号の例、基地局無線装置７０（＃２）における送信タイミングフレーム番号の例、・・・、基地局無線装置７０（＃Ｎ）における送信タイミングフレーム番号の例を示してある。
図８の例では、無線回線制御装置６０が、下り送信を行う対象となる複数の基地局無線装置７０（＃１）〜（＃Ｎ）との間の伝送時間の最大値分の間隔を置いて送信タイミングフレーム番号を設定し、基地局無線装置７０（＃１）〜（＃Ｎ）に対して通知している。
【００３９】
つまり、無線回線制御装置６０から最も遠い基地局無線装置７０の伝送時間に合わせて送信タイミングフレーム番号を設定しており、無線回線制御装置６０から最も遠い基地局無線装置７０に下り送信の開始指示が到達するのを他の基地局無線装置７０に待機させるようにしている。
これにより、全ての基地局無線装置７０が同じタイミングで下り送信を開始できるため、同一波送信のずれによる干渉を抑制することが可能となり、不感地帯を低減することができる。
【００４０】
ここで、本例の無線通信システムでは、無線回線制御装置６０及び基地局無線装置７０の各々が、ＧＰＳ信号を受信して処理する機能を有し、共通の手法によりフレームタイミングを生成する構成となっているため、各装置が独立してフレームタイミングを生成しながらも、正確にフレームタイミングを同期させることができる。また、秒を刻むタイミングを示す１ＰＰＳ信号の周期（１秒周期）をスーパーフレームに割り当て、これを１０ＭＨｚクロック信号に基づいて所定数に分割して無線フレームを形成し、１ＰＰＳ信号の周期でリセットされるフレーム番号を付与していくので、各フレームタイミングのフレーム位置（フレーム番号）を各装置で容易に一致させることができる。しかも、本例では、これらの処理をハードウェアで行うので、ソフトウェアで行う場合のＣＰＵ負荷やメモリ不足等に起因する処理遅延が生じることが無く、無線回線制御装置６０及び基地局無線装置７０の各装置間での正確なタイミング同期を実現することができる。
【００４１】
なお、上記の説明では、無線回線制御装置６０から最も遠い基地局無線装置７０の伝送時間に合わせて送信タイミングフレーム番号を設定したが、例えば伝送時間に閾値を設けておき、伝送時間が閾値以上となる基地局無線装置７０が存在する場合には、これを除外して送信する基地局無線装置７０に応じて送信タイミングフレーム番号を変更し、変更された送信タイミングフレーム番号に基づいて下り送信の開始指示を行うようにしてもよい。
すなわち、無線回線制御装置６０は、伝送時間が閾値以上の基地局無線装置７０が存在する場合に、当該基地局無線装置７０を除外して、送信する基地局無線装置７０に応じて送信タイミングフレーム番号を変更し、変更された送信タイミングフレーム番号に基づいて同じ開始タイミングが設定された下り送信の開始指示を送信する。
【００４２】
このような構成によれば、無線回線制御装置６０から遠すぎる基地局無線装置７０の存在によって、基地局無線装置７０に対する下り送信の開始指示の伝達が本来の予定より遅れてしまうことを防止できる。このため、例えば、基地局無線装置７０から移動局無線装置９０への音声データの下り送信が本来の予定より遅れて開始され、移動局無線装置９０で音声出力が頭切れしてしまう、といった事態が発生することを防止できる。
なお、伝送時間が閾値以上の基地局無線装置７０については、次のスーパーフレームで当該基地局無線装置７０に割り当てられる無線フレームで下り送信を開始できるように送信タイミングフレーム番号を設定し、通知すればよい。
【００４３】
次に、拡張例として、基地局無線装置７０が下り送信の対象となるデータを受信してから下り送信の開始指示を受信するまでの経過時間に上限を設ける構成について説明する。
すなわち、基地局無線装置７０が、下り送信の対象となるデータを受信してからの経過時間を計時する送信開始保護タイマを備え、下り送信の開始指示を受信しないまま送信開始保護タイマがタイムアウトした場合（経過時間の上限値を上回った場合）に、下り送信を開始する。
ここで、経過時間の上限値は、それぞれの基地局無線装置７０で同じであってもよく、異なっていてもよい。ただし、経過時間の上限値は、無線回線制御装置６０が送信タイミングフレーム番号を決定する際に考慮している伝送時間よりも長い必要がある。
【００４４】
通常は、図９（ａ）に示すように、送信開始保護タイマがタイムアウトするまでに下り送信の開始指示を受信できるので、下り送信の開始指示を受信したことに応じて移動局無線装置９０への下り送信を開始する。
これに対し、無線回線制御装置６０におけるＧＰＳモジュール６３の故障等でフレーム生成ができない場合や、基地局無線装置７０において無線回線制御装置６０からの送信タイミングフレーム番号を取り逃した場合には、移動局無線装置９０への下り送信を開始できない。そこで、図９（ｂ）に示すように、送信開始保護タイマがタイムアウトするまでに下り送信の開始指示を受信できない場合には、送信開始保護タイマのタイムアウト後に速やかに移動局無線装置９０への下り送信を開始する。
【００４５】
図１０には、基地局無線装置７０に送信開始保護タイマを設ける構成における動作シーケンスの例を示してある。
指令台４０は、ユーザから下り送信の指示を受け付けた場合に、無線回線制御装置６０へ下り送信の開始指示を送信する（処理Ｔ２１）。
無線回線制御装置６０は、指令台４０から下り送信の開始指示を受信すると、送信タイミング基底フレーム番号を基準に送信タイミングフレーム番号を決定して下り送信の開始指示に付与し（処理Ｔ２２）、送信開始電文として基地局無線装置７０に送信する（処理Ｔ２３）。
【００４６】
基地局無線装置７０は、下り送信の対象となるデータを受信したことに応じて送信開始保護タイマを起動し（処理Ｔ２４）、送信開始電文を受信して送信タイミングフレーム番号を取得できたか否かの判定を繰り返す（処理Ｔ２５）。
そして、送信開始保護タイマがタイムアウトするまでに送信タイミングフレーム番号を取得できた場合には、当該取得した送信タイミングフレーム番号に該当する無線フレームから下り送信を開始する（処理Ｔ２７）。一方、送信タイミングフレーム番号を取得することなく送信開始保護タイマがタイムアウトした場合（処理Ｔ２６）には、その直後の無線フレームから下り送信を開始する（処理Ｔ２７）。
【００４７】
このような構成により、基地局は、無線回線制御装置６０からの下り送信の開始指示を受信できない場合でも、送信開始保護タイマのタイムアウトによって自動的に下り送信を開始することになる。このため、無線回線制御装置６０におけるＧＰＳモジュール６３の故障等でフレーム生成ができない場合や、基地局無線装置７０において無線回線制御装置６０からの送信タイミングフレーム番号を取り逃した場合でも、下り送信が開始されたまま放置される等の事態が発生することを回避できる。
【００４８】
ここで、これまでの説明では、１秒周期のスーパーフレームを２５個に分割して４０ｍｓ周期の無線フレームを形成しているが、各フレームのフレーム長はこれに限らず任意であり、無線通信システムの用途等に応じて適宜に設定すればよい。
また、本例の無線通信システムでは、１つの無線フレームの長さを４０ｍｓとしているが、これは狭帯域デジタル通信方式を規定している「ＡＲＩＢ  ＳＴＤ  Ｔ−６１」に従ったものである。４０ｍｓの無線フレームの生成は、１／ｎ秒間隔のパルスを用いる場合にはｎ＝２５とすると制御しやすいが、必ずしもｎ＝２５でなくともよい。
【００４９】
次に、本発明を適用した無線通信システムによるシミュレーション結果について、本発明を適用しない場合と比較して説明する。
図１１には、公共業務用の狭帯域ＳＣＰＣ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｅｒ  Ｃａｒｒｉｅｒ）無線システムにおいて、同一周波数を用いて非同期で同時送信する場合の干渉の様子を示してある。同図では、基地局無線装置７０（＃１）のサービスエリアＡ１と、基地局無線装置７０（＃２）のサービスエリアＡ２との重なり部分に移動局無線装置９０が存在する場合を想定している。
【００５０】
なお、各基地局無線装置７０は、非同期のアプローチ回線により無線回線制御装置６０と接続されている。このアプローチ回線は、回線品質を確保するために、通信事業者の有線回線や自営の光回線、マイクロ波多重無線装置などを用いて構成される。
【００５１】
ここで、公共業務用の狭帯域ＳＣＰＣ無線システムでは、サービスエリアの重なり部分で異なる基地局から同時に送信される無線を希望波（Ｄｅｓｉｒｅｄ）と妨害波（Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ）とみなすと、希望波と妨害波の比（ＤＵ比）が２１ｄＢ以上であることが「電波法関係審査基準別紙２  目的別審査基準  第２  公共業務用無線局」で定められている。なお、２１ｄＢの内容は、妨害波の情報がランダム雑音としたときの音声符号化の限界性能であるＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ；符号誤り率）＝３％におけるフェージング環境下での理論所要ＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｅ；搬送波対干渉波比）＝１５ｄＢに、固定劣化マージンの６ｄＢを加味したものである。
【００５２】
図１１には、移動局無線装置９０の位置を基準にして、ＤＵ比＜２１ｄＢとなるエリアＡ３と、ＤＵ比＜１０ｄＢとなるエリアＡ４を示してある。ＤＵ比＜２１ｄＢの環境下では音声を正しく再生できない可能性があり、特に、ＤＵ比＜１０ｄＢではフェージング環境下では音声を再生できない可能性が高い。
公共業務用のＳＣＰＣ無線システムにおいては、一般的に音声が正しく再生できない場合は無音としており、現象としては、音声の途切れまたは無音の連続が発生する。
フェージングが無い場合でも、ＤＵ比の限界は概ね１０ｄＢ程度であり、複数の基地局からの距離が同程度の場合にはＤＵ比を確保できないため、受信レベルが十分であっても無線としては利用できない。
【００５３】
図１２には、３つの基地局が非同期で同時送信した場合のシミュレーションで得られたＢＥＲの分布例を、（ａ）単一受信、（ｂ）ダイバーシチ受信のそれぞれについて示してある。また、図１２では、各々の基地局の位置を△印で示してある。
なお、シミュレーションは、以下の条件で行っている。
［基地局配置］  ３基地局、１０ｋｍ間隔
［基地局アンテナ高］  １５ｍ
［端末局アンテナ高］  ３ｍ
［周波数］  ２７０ＭＨｚ
［伝搬損失モデル］  Ｈａｔａ、中小都市モデル
［伝搬モデル］  レイリーフェージング
各基地局からのパスには遅延広がりが無いものとする
［最大ドプラ周波数］  １５Ｈｚ  ６０ｋｍ／ｈ（＠２７０ＭＨｚ）相当
［端末局雑音指数］  ８ｄＢ
［外部雑音（都市雑音）］  なし
［実行放射電力］  ５Ｗ
［送信／受信アンテナ利得］  ０ｄＢｉ
【００５４】
公共業務用の狭帯域ＳＣＰＣ無線システムで利用可能なＢＥＲは、概ね１０-2.5以下である。
各基地局が非同期送信した場合の単一受信では、図１２（ａ）に示されるように、ＢＥＲは基地局の近辺を除いて１０-2.5以上となっており、広い範囲で受信に利用できない。
また、各基地局が非同期送信した場合のダイバーシチ受信では、図１２（ｂ）に示されるように、単一受信の場合よりもＢＥＲが若干良化しているものの、受信に利用できないエリアが大半である。
また、単一受信およびダイバーシチ受信のいずれにおいても、各基地局の間の中間的なエリアは受信に全く利用できない。
このように、各基地局から非同期送信を行う場合には、各基地局を中心とした個別のエリアでは受信に利用できるが、各基地局の間の中間的なエリアを含む広い範囲で受信に利用できないことが分かる。
【００５５】
図１３には、３つの基地局が同期送信した場合のシミュレーションで得られたＢＥＲの分布例を、（ａ）単一受信、（ｂ）ダイバーシチ受信のそれぞれについて示してある。また、図１３では、各々の基地局の位置を△印で示してある。
なお、シミュレーションは、非同期送信した場合と同じ条件で行っている。
【００５６】
各基地局が同期送信した場合の単一受信では、図１３（ａ）に示されるように、非同期送信した場合の単一受信（図１２（ａ））と比べて、ＢＥＲが１０-2.5以下となるエリアが非常に広範囲に拡大している。
また、各基地局が同期送信した場合のダイバーシチ受信でも、図１３（ｂ）に示されるように、非同期送信した場合のダイバーシチ受信（図１２（ｂ））と比べて、ＢＥＲが１０-2.5以下のエリアが非常に広範囲に拡大している。
また、単一受信およびダイバーシチ受信のいずれにおいても、非同期送信では受信に全く利用できなかった各基地局の間の中間的なエリアが、同期送信により受信に利用できるようになっている。
このように、非同期送信の場合には全く受信に利用できなかったエリアが、各基地局が同期送信することにより無線の干渉が低減され、良好に受信可能になることが分かる。
【００５７】
以上、本発明に関して実施形態を基に説明したが、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々の構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法や方式、このような方法や方式を実現するためのプログラム、このようなプログラムを記憶した記憶媒体、などの形式で提供することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、同一周波数を用いて下り送信を行う複数の基地局無線装置と、前記複数の基地局無線装置を制御する無線回線制御装置と、を有する種々の形式の無線通信システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０：無線統制台、  ２０：通信卓、  ３０：管理監視制御卓、  ４０：指令台、  ５０：指令制御装置、  ６０：無線回線制御装置、  ７０：基地局無線装置、  ９０：移動局無線装置、
６１：ＧＰＳアンテナ、  ６２：フレーム生成部、  ６３：ＧＰＳモジュール、  ６４：ＰＬＬ、  ６５：スーパーフレームカウンタ、  ６６：制御部、  ６７：ＣＰＵ、  ６８：基地局インタフェース部、
７１：ＧＰＳアンテナ、  ７２：フレーム生成部、  ７３：ＧＰＳモジュール、  ７４：ＰＬＬ、  ７５：スーパーフレームカウンタ、  ７６：制御部、  ７７：ＣＰＵ、  ７８：無線部、  ８０：空中線共用器、  ８１：無線アンテナ
【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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