(57)【要約】【課題】カバレッジを拡大することと通信効率を向上させることの少なくとも一方を可能とする、光伝送路で接続された親局装置と子局装置を有する基地局を提供する。【解決手段】基地局は、親局装置に光伝送路で接続されており複数の移動局と電波で通信する子局装置を有する。上りリンク信号が移動局から電波送信される期間とは異なる期間に、下りリンク信号が子局装置から電波送信される。下りリンク信号の親局装置での送信終了から上りリンク信号の親局装置での受信開始までに、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めることを確実にするための空白期間が設けられている。光伝送路では、上りリンク信号と下りリンク信号が異なる波長で伝送される。親局装置は、子局装置から光伝送路を介して伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。【選択図】図４
2015231144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動局と通信するための親局装置と、
前記親局装置に光伝送路で接続されており、複数の移動局と電波で通信することにより、前記親局装置からの下りリンク信号を前記移動局に中継するとともに、前記移動局からの上りリンク信号を前記親局装置に中継する子局装置とを備え、
前記親局装置および前記子局装置は、前記上りリンク信号が前記移動局から電波で送信される期間とは異なる期間に、前記下りリンク信号が前記子局装置から電波で送信されるよう構成されており、前記下りリンク信号の前記親局装置での送信終了から前記上りリンク信号の前記親局装置での受信開始までに、前記移動局が前記下りリンク信号を受信し終えた後に前記上りリンク信号を送信し始めることを確実にするための空白期間が設けられ、
前記親局装置および前記子局装置は、前記光伝送路では、前記上りリンク信号と前記下りリンク信号が異なる波長で光伝送されるよう構成されており、
前記親局装置は、前記子局装置から前記光伝送路を介して光伝送される前記上りリンク信号が前記親局装置に到達し終える前に、前記下りリンク信号を前記光伝送路を介して前記子局装置に送信し始める
ことを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記親局装置は、
前記親局装置と前記子局装置との間の前記光伝送路上の往復信号伝搬時間に関する情報を記憶する記憶部と、
前記情報に基づいて、前記光伝送路上での前記上りリンク信号と前記下りリンク信号の同時存在可能時間を決定する同時存在可能時間決定部とを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記親局装置は、前記親局装置から前記子局装置に前記光伝送路を介して光伝送される測定用信号の前記親局装置での送信時点と、前記測定用信号に応答して前記子局装置から前記親局装置に前記光伝送路を介して光伝送される返信信号の前記親局装置での受信時点から、前記往復信号伝搬時間を決定する往復信号伝搬時間決定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
前記親局装置は、前記光伝送路に前記移動局宛の下りリンク信号および前記移動局からの上りリンク信号が存在しない期間に、前記測定用信号を送信し、
前記子局装置は、前記光伝送路に前記移動局宛の下りリンク信号および前記移動局からの上りリンク信号が存在しない期間に、前記返信信号を送信する
ことを特徴とする請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記親局装置は、前記移動局宛の下りリンク信号として前記測定用信号を送信し、
前記子局装置は、当該下りリンク信号が前記測定用信号であることを解釈すると、前記返信信号を送信する
ことを特徴とする請求項３に記載の基地局。
【請求項６】
前記親局装置は、前記光伝送路に前記移動局宛の下りリンク信号および前記移動局からの上りリンク信号が存在しない期間に、前記子局装置を制御または管理するための信号を前記子局装置に送信する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基地局。
【請求項７】
前記子局装置は、前記光伝送路に前記移動局宛の下りリンク信号および前記移動局からの上りリンク信号が存在しない期間に、前記子局装置に関わる情報を示す信号を前記親局装置に送信する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信における基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信における双方向通信方式には、周波数分割複信（ＦＤＤ）と時分割複信（ＴＤＤ）がある。ＦＤＤでは、基地局からの下りリンク送信と、移動局からの上りリンク送信に異なる周波数帯域が割り当てられ、下りリンク送信と上りリンク送信は同時に実行される。ＴＤＤでは、下りリンク送信と上りリンク送信に同じ周波数帯域が割り当てられ、下りリンク送信と上りリンク送信は相互の干渉防止のため異なる期間に実行される。
【０００３】
ＴＤＤでは、上りリンクと下りリンクのトラフィック量に応じて、上りリンクと下りリンクの時間配分を変更することが可能であるので、上りリンクと下りリンクの伝送路容量を柔軟に変更可能である。また、上りリンクと下りリンクの周波数選択性フェージングが同一であるため、スケジューリング、適応リンク制御、適応MIMO（multiple-input and multiple-output）伝送などのために、受信機からのチャンネル状態情報のフィードバック量をＦＤＤと比較して低減することが可能である。
【０００４】
非特許文献１には、3GPP（Third Generation Partnership Project）におけるLTE (Long Term Evolution)の通信方式として、ＦＤＤとＴＤＤの両方が規定されている（節４）。
【０００５】
他方、移動体通信システムでは、移動局との無線通信が可能な地域を拡大するために、リモートアンテナユニット（子局装置、RAU）が使用されることがある。具体的には、基地局のベースバンドユニット（親局装置、BBU）に、１つ以上の子局装置が接続され、子局装置が移動局と電波で無線通信を行う。基地局の電波が届かない地域に、このような子局装置を配置することにより、サービスエリアが拡大される。典型的には、子局装置は高層ビルディング、地下街、鉄道の駅などに配置される。子局装置（RAU)は、光張出し（optical  feeder）無線装置とも呼ばれる。
【０００６】
基地局では、各子局装置と親局装置は、典型的には、信号の伝搬損失が少ない光ファイバで接続される。例えば特許文献１には、各子局装置と親局装置が光ファイバで接続された無線通信システムを開示する。このように、無線通信システムの一部の伝送路に光ファイバを使用する技術は、ＲＯＦ（Radio over Fiber）技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2013-183253号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】3GPP TS 36.211 V8.9.0 (2009-12), 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation(Release 12), ２００９年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＴＤＤを利用する移動体通信では、下りリンク通信から上りリンク通信への切り替え期間、つまり下りリンク信号の基地局での送信終了から上りリンク信号の基地局での受信開始までの期間に、移動局が下りリンク信号を受信し終えて上りリンク信号を送信し始めるためのガード期間が設けられることがある。このようなガード期間は、下りリンク信号と上りリンク信号の同時存在、ひいては同じ周波数帯を利用する下りリンク信号と上りリンク信号の相互の干渉を防止する役割を有する。例えば、非特許文献１の節４．２には、ＧＰ（guard period）が記載されている。
【００１０】
基地局のセル半径を大きくするには、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めるためのガード期間を長くする必要がある。しかし、長いガード期間は、データ送信期間の短縮につながることがあるので、通信効率を低下させるおそれがある。
【００１１】
ＴＤＤを使用する無線通信ネットワークにおいて、光伝送路で接続された親局装置と子局装置を有する基地局を使用することが可能である。通常、親局装置と子局装置の間の光伝送路は、上りリンク送信と下りリンク送信で異なる波長を利用する。このため、光伝送路区間では、下りリンク信号と上りリンク信号が同時に存在しても、相互に干渉しない。
【００１２】
そこで、本発明は、カバレッジを拡大すること、および通信効率を向上させることの少なくとも一方を可能とする、光伝送路で接続された親局装置と子局装置を有する基地局を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る基地局は、複数の移動局と通信するための親局装置と、前記親局装置に光伝送路で接続されており、複数の移動局と電波で通信することにより、前記親局装置からの下りリンク信号を前記移動局に中継するとともに、前記移動局からの上りリンク信号を前記親局装置に中継する子局装置とを備え、前記親局装置および前記子局装置は、前記上りリンク信号が前記移動局から電波で送信される期間とは異なる期間に、前記下りリンク信号が前記子局装置から電波で送信されるよう構成されており、前記下りリンク信号の前記親局装置での送信終了から前記上りリンク信号の前記親局装置での受信開始までに、前記移動局が前記下りリンク信号を受信し終えた後に前記上りリンク信号を送信し始めることを確実にするための空白期間が設けられ、前記親局装置および前記子局装置は、前記光伝送路では、前記上りリンク信号と前記下りリンク信号が異なる波長で光伝送されるよう構成されており、前記親局装置は、前記子局装置から前記光伝送路を介して光伝送される前記上りリンク信号が前記親局装置に到達し終える前に、前記下りリンク信号を前記光伝送路を介して前記子局装置に送信し始めることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、親局装置は下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。本発明は、上りリンク信号の親局装置での受信終了時点として確保された所定の時点よりも早く親局装置が下りリンク信号を送信開始する態様と、下りリンク信号の親局装置での送信開始時点よりも親局装置への上りリンク信号の到達が遅延することを許容する態様と、これらの態様の組み合わせを包含する。下りリンク信号の親局装置での送信開始時点よりも親局装置への上りリンク信号の到達が遅延することを許容する態様では、移動局が意図的に上りリンク信号の送信を遅らせてもよいし、そうでなくてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、ＴＤＤを利用しながらも、光伝送路では、異なる波長で光伝送される上りリンク信号と下りリンク信号の同時存在が許容されることを利用して、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、親局装置は下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。この結果、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めるための猶予期間である空白期間を長く確保することができるので、基地局のカバレッジを拡大することができる。あるいはまたはさらに、空白期間を削減して、下りリンク信号の送信期間と上りリンク信号の送信期間の少なくとも一方を延長することができるので、通信効率を向上させることが可能である。したがって、本発明は、カバレッジを拡大すること、および通信効率を向上させることの少なくとも一方を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の前提であるＴＤＤを利用した移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の切り替え形態の例を示す表である。
【図２】本発明の前提であるＴＤＤを利用した移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の各種の実施の形態に係る移動体通信システムを示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図５】前記移動体通信システムでの子局装置を介する親局装置と移動局の通信を示す概略図である。
【図６】比較例での上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図７】第１の実施の形態による通信効率の向上の効果を説明するためのタイムチャートである。
【図８】第１の実施の形態に係る基地局の親局装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第１の実施の形態に係る基地局の子局装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る親局装置と子局装置の間の往復信号伝搬時間の測定の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】第１の実施の形態に係る親局装置と子局装置の間の制御信号の交換の一例を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る移動体通信システムを示す概略図である。
【図１４】第４の実施の形態で解決する問題点を説明するための上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図１５】第４の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図１６】第５の実施の形態で解決する問題点を説明するための上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【図１７】第５の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。
【００１８】
まず、図１および図２を参照し、本発明の前提であるＴＤＤを利用した移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を説明する。図１は、非特許文献１に記載されたＬＴＥのＴＤＤでの上りリンクと下りリンクの切り替え形態（コンフィギュレーション）を示す表である（非特許文献１、節４．２、表４．２−２）。ＬＴＥにおいては、１０ｍｓの長さを有する１つの無線フレームが１０のサブフレームに分割される。１つのサブフレームの長さは１ｍｓである。符号Ｄで示されたサブフレームが下りリンク送信（下りリンクデータ信号の送信）のための下りリンクサブフレームであり、符号Ｕで示されたサブフレームが上りリンク送信（上りリンクデータ信号の送信）のための上りリンクサブフレームである。７の切り替え形態（０〜６）が準備されているのは、通信事業者が上りリンクと下りリンクの時間配分を適切に選択することができるようにするためである。
【００１９】
符号Ｓで示されたサブフレームは、スペシャルサブフレームと呼ばれる。図１から明らかなように、スペシャルサブフレームは、下りリンク通信から上りリンク通信への切り替え期間、つまり下りリンク信号の基地局での送信終了から上りリンク信号の基地局での受信開始までの期間に、設けられている。
【００２０】
図２において、図１の切り替え形態（コンフィギュレーション）１の破線で囲まれた部分がコンフィギュレーションとして示されている。スペシャルサブフレームは、ＤｗＰＴＳとＧＰとＵｐＰＴＳの３つの部分に区分される。ＤｗＰＴＳ（downlink pilot time slot）は、下りリンク同期とチャネル推定のための基地局からの下りリンク同期信号の送信に使用される。但し、ＤｗＰＴＳで下りリンクのデータ信号を送信してもよい。ＤｗＰＴＳはスペシャルサブフレームの先頭にあるので、下りリンク通信は、スペシャルサブフレームの前の下りリンクサブフレームから続いて、ＤｗＰＴＳで終了するといえる。ＵｐＰＴＳ（uplink pilot time slot）は、上りリンク同期のための移動局からの上りリンク同期信号の送信に使用される。但し、ＵｐＰＴＳで上りリンクのデータ信号を送信してもよい。ＵｐＰＴＳはスペシャルサブフレームの末尾にあるので、上りリンク通信は、ＵｐＰＴＳで開始し、そのスペシャルサブフレームの後の上りリンクサブフレームに続くといえる。
【００２１】
ＧＰ（ガード期間）は、スペシャルサブフレームにおいてＤｗＰＴＳとＵｐＰＴＳの間にある。ＧＰは、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めることを確実にするための猶予期間である。ＧＰは、下りリンク信号と上りリンク信号の同時存在、ひいては同じ周波数帯を利用する下りリンク信号と上りリンク信号の相互の干渉を防止する役割を有する。
【００２２】
図２を参照して、基地局と移動局での信号交換を説明する。基地局はコンフィギュレーションに従って、下りリンク信号を送信し、上りリンク信号を受信する。すなわち、基地局は、下りリンクサブフレームで移動局宛の下りリンクデータ信号を送信し、ＤｗＰＴＳで下りリンク同期信号を送信し、上りリンクサブフレームで移動局からの上りリンクデータ信号を受信し、ＵｐＰＴＳで上りリンク同期信号を受信する。移動局は、基地局での送信時点から時間Δtr遅れた時点に下りリンク信号を受信する。時間Δtrは、基地局と移動局の間の無線区間を電波が伝搬するのに要する時間である。また、基地局での上りリンク受信タイミングに間に合わせるために、移動局は、基地局での上りリンク信号の受信開始時点よりも、時間Δtr分、前に上りリンク信号を送信する。図２から明らかなように、ＧＰは、移動局がＤｗＰＴＳを受信し終えてＵｐＰＴＳを送信し始めるために使用される。
【００２３】
ＤｗＰＴＳとＧＰとＵｐＰＴＳの長さは可変である。基地局のセル半径（カバレッジ）を大きくするには、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めるためのＧＰを長くする必要がある。しかし、長いＧＰは、データ送信期間の短縮につながることがあるので、通信効率を低下させるおそれがある。もしＤｗＰＴＳとＵｐＰＴＳの少なくとも一方でデータ送信を行う場合には、スペシャルサブフレームの中のＧＰの長さが大きいと、ＤｗＰＴＳとＵｐＰＴＳの長さが相対的に短いので、データ通信効率が低下する。
【００２４】
図３に示すように、本発明の各種の実施の形態に係る移動体通信システム（無線通信システム）は、携帯電話システムであって、複数の基地局１，３を備える。本発明に係る無線通信システムは、ＬＴＥに準拠した無線アクセス技術のシステムである。基地局１，３は互いに有線または無線で通信可能である。基地局１，３は、例えば、Ｘ２インターフェイスで接続されている。基地局１，３の各々は、ＬＴＥのユーザ装置（user equipment）である複数の移動局６と無線通信可能であって、移動局６から送信された信号および移動局６宛の信号を処理する。
【００２５】
基地局１は親局装置２（ベースバンドユニット、BBU）および複数の子局装置４（リモートアンテナユニット、RAU）を備える。親局装置２は、例えば、基地局１に着脱可能なボードまたはブレードの形態を有していてもよい。親局装置２には、複数の子局装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，．．．）が接続されている。
【００２６】
親局装置２と各子局装置４は、光伝送路５で接続されており、これらの子局装置４は親局装置２から遠隔に配置される。各光伝送路５は、１つまたは複数の光ファイバを有する。親局装置２は子局装置４と通信する機能を有する。各子局装置４は、対応する光伝送路５を介して親局装置２と通信可能である。また、子局装置４は、電波による無線通信機能を有し、これにより移動局６と通信することが可能である。
【００２７】
下りリンク通信においては、親局装置２は、親局装置２に接続されたすべての子局装置４に移動局６宛の信号を光伝送路５を介して送信する。子局装置４は移動局６宛に信号を電波で送信する。このように子局装置４は親局装置２からの下りリンク信号を移動局６に中継する。移動局６は、いずれかの子局装置４から電波で受信できた信号を復調および復号する。
【００２８】
上りリンク通信においては、移動局６からの無線信号は、受信が可能な子局装置４に受信され、子局装置４で受信された信号は光伝送路５を介して親局装置２に送信される。複数の子局装置４で、一つの移動局６からの上りリンク無線信号が受信された場合には、基地局１は品質の良い信号を選択する。このように子局装置４は移動局６からの上りリンク信号を親局装置２に中継する。
【００２９】
子局装置４は親局装置２から遠隔に配置されているため、基地局１のサービスエリア（カバレッジ）が拡大される。複数の子局装置４は、１つの建物（例えば高層ビルディング、地下街、または鉄道の駅）に配置されてもよいし、異なる建物に配置されてもよい。以上の説明から明らかなように、親局装置２と子局装置４は、それらの間の距離にかかわらず、１つの基地局１を構成するとみなすことができる。
【００３０】
後述する本発明の実施の形態では、図１および図２を参照して上述したＴＤＤを使用する移動体通信システムにおいて、光伝送路５で接続された親局装置２と子局装置４を有する基地局が設けられる。ＴＤＤを実行するため、本発明の実施の形態では、親局装置２および子局装置４は、上りリンク信号が移動局６から電波で送信される期間とは異なる期間に、下りリンク信号が子局装置４から電波で送信されるよう構成されている。また、ＬＴＥのＴＤＤに準拠して、下りリンク信号の親局装置２での送信終了から上りリンク信号の親局装置２での受信開始までに、移動局６が下りリンク信号を受信し終えて上りリンク信号を送信し始めるためのＧＰ（ガード期間）が設けられる。
【００３１】
本発明の実施の形態において、親局装置２と子局装置４の間の光伝送路５は、上りリンク送信と下りリンク送信で異なる波長を利用する。つまり、親局装置２および子局装置４は、光伝送路５では、上りリンク信号と下りリンク信号が異なる波長で光伝送されるよう構成されている。換言すれば、システム全体では基本的にＴＤＤが使用されていても、光伝送路５ではＦＤＤが使用されている。このため、光伝送路５の区間では、下りリンク信号と上りリンク信号が同時に存在しても、相互に干渉しない。
【００３２】
第１の実施の形態
図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を説明する。図４に示す親局装置と子局装置は同じ基地局に属する。図４および後続の図において、図１のコンフィギュレーション１の破線で囲まれた部分がコンフィギュレーションとして示されているが、図４および後続の図は例示のためであって、どのようなコンフィギュレーションでも使用しうる。どのようなコンフィギュレーションでも、スペシャルサブフレームは、下りリンク通信から上りリンク通信への切り替え期間、つまり下りリンク信号の親局装置での送信終了から上りリンク信号の親局装置での受信開始までの期間に、設けられている。説明の便宜上、図４および後続の図では一つの子局装置のみが示されることがあるが、上記の通り、基地局には複数の子局装置が設けられてもよい。
【００３３】
子局装置は、光伝送路を介して親局装置での送信時点から遅れた時点に下りリンク信号を受信して、移動局に電波で下りリンク信号を送信する。移動局は子局装置での送信時点から遅れた時点に下りリンク信号を電波で受信する。
【００３４】
子局装置は、移動局での送信時点から遅れた時点に上りリンク信号を電波で受信して、親局装置に光伝送路を介して上りリンク信号を送信する。親局装置は光伝送路を介して子局装置での送信時点から遅れた時点に上りリンク信号を受信する。
【００３５】
親局装置は、コンフィギュレーションに従って上りリンク信号を受信する。すなわち親局装置は、上りリンクサブフレームで上りリンクデータ信号を受信し、ＵｐＰＴＳで上りリンク同期信号を受信する。親局装置での上りリンク受信タイミングに間に合わせるために、移動局は、基地局での上りリンク信号の受信開始時点よりも、時間Δtt分、前に上りリンク信号を送信し始める。つまり移動局は、コンフィギュレーションに対して、時間Δtt分、前に上りリンク信号を送信する。
【００３６】
時間Δttは、移動局から親局装置に上りリンク信号が伝搬するのに要する時間（信号伝搬時間）であり、移動局と子局装置の間の距離と、子局装置での信号の転送処理に要する時間と、子局装置と親局装置の間の距離に依存する。親局装置は移動局との通信開始のためのネゴシエーションの段階で、移動局との信号交換によって時間Δttを計測し、計測結果に従って、移動局の上りリンク送信タイミングに関する指示を移動局に与える。
【００３７】
下りリンクに関しては、親局装置は、コンフィギュレーションに対して、シフト時間Δtsh分、前に下りリンク信号を送信する。つまり、親局装置は、コンフィギュレーションでの下りリンクサブフレームよりシフト時間Δtsh前に移動局宛の下りリンクデータ信号を送信し、コンフィギュレーションでのＤｗＰＴＳよりシフト時間Δtsh前に下りリンク同期信号を送信する。したがって、親局装置は、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終えるであろう時点（上りリンク信号の親局装置での受信終了時点として確保された所定の時点）よりもシフト時間Δtsh前に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。
【００３８】
下りリンク信号の親局装置での送信終了から上りリンク信号の親局装置での受信開始までに、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めることを確実にするための空白期間ＥＰが設けられる。親局装置での実際の下りリンク送信はコンフィギュレーションよりも前にシフトしているが、空白期間ＥＰはコンフィギュレーションのＧＰに対応する。但し、空白期間ＥＰの長さは、ＧＰの長さとシフト時間Δtshの合計である。
【００３９】
シフト時間Δtshは、親局装置と子局装置との間の光伝送路上の往復信号伝搬時間t2op以下でなければならない（Δtsh≦t2op）。往復信号伝搬時間t2opは、親局装置と移動局の間の光伝送路上の片道信号伝搬時間topの２倍である（t2op＝２・top）。シフト時間Δtshが往復信号伝搬時間t2opより大きいと、移動局から子局装置への無線区間での上りリンク信号が子局装置から移動局への無線区間での下りリンク信号と同時に存在することになり干渉が発生する。
【００４０】
片道信号伝搬時間topおよび往復信号伝搬時間t2opは下記の式で表される。
top＝Lop／Cop      ．．．（１）
t2op＝２・Lop／Cop      ．．．（２）
ここで、Lopは、親局装置と子局装置との間の光伝送路の長さであり（図5参照）、Copは光伝送路として一般的に用いられる光ファイバ中の光の伝送速度（約２×１０８ｍ／ｓ）である。
【００４１】
シフト時間Δtshが往復信号伝搬時間t2opと等しい場合には、シフト時間Δtshは下記の式で表される。
Δtsh＝２・Lop／Cop      ．．．（３）
この場合、親局装置と子局装置との間の光伝送路の長さLopが１０００ｍであれば、シフト時間Δtshは０．０１ｍｓである。
【００４２】
この実施の形態においては、ＴＤＤを利用しながらも、光伝送路では、異なる波長で光伝送される上りリンク信号と下りリンク信号の同時存在が許容されることを利用して、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、親局装置は下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。この結果、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めるための猶予期間である空白期間ＥＰを長く確保することができるので、基地局のカバレッジを拡大することができる。あるいはまたはさらに、空白期間ＥＰを削減して、下りリンク信号の送信期間と上りリンク信号の送信期間の少なくとも一方を延長することができるので、通信効率を向上させることが可能である。したがって、この実施の形態は、カバレッジを拡大すること、および通信効率を向上させることの少なくとも一方を可能とする。
【００４３】
図４および図６を参照し、カバレッジ拡大の効果を詳述する。図６は比較例での上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。この比較例では、親局装置はコンフィギュレーションに完全に従って、下りリンク信号を送信し、上りリンク信号を受信する。したがって、親局装置は、下りリンクサブフレームで下りリンクデータ信号を送信し、ＤｗＰＴＳで下りリンク同期信号を送信する。つまり、親局装置は、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終えるであろう時点（上りリンク信号の親局装置での受信終了時点として確保された所定の時点）に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。
【００４４】
図６の比較例では、下りリンク信号の親局装置での送信終了から上りリンク信号の親局装置での受信開始までの空白期間ＥＰは、コンフィギュレーション上のＧＰに一致し、両者の長さは等しい。親局装置と移動局の間の信号伝搬時間Δttのため、移動局での実効的なガード期間ＧＰｅ（下りリンク信号の受信終了から上りリンク信号の送信開始の間の時間）の長さは下記の式で与えられる。
ＧＰｅ＝ＥＰ−２Δtt＝ＧＰ−２Δtt      ．．．（４）
【００４５】
他方、図４を参照して上述した実施の形態では、ＥＰ＝ＧＰ＋Δtshであるので、移動局での実効的なガード期間ＧＰｅの長さは下記の式で与えられる。
ＧＰｅ＝ＥＰ−２Δtt＝ＧＰ＋Δtsh−２Δtt      ．．．（５）
【００４６】
親局装置と移動局の間の距離が長いほど、Δttは大きくなる。しかし、子局装置と移動局の間の無線区間での上りリンク信号と下りリンク信号の相互干渉を防止するため、ＧＰｅはゼロ以上でなれければならない。実施の形態においては、比較例よりも空白期間ＥＰが長く、移動局での実効的なガード期間ＧＰｅも長いため、親局装置と移動局の間の距離を長く確保することができ、したがって基地局のカバレッジを拡大することができる。
【００４７】
子局装置と移動局の間の無線区間の距離が親局装置と子局装置の間の光伝送路区間の距離よりも極めて小さい場合には、Δtsh≒２Δttであるから、式（５）は式（６）に書き換えられる。
ＧＰｅ≒ＧＰ      ．．．（６）
この場合には、移動局での実効的なガード期間ＧＰｅはコンフィギュレーションのＧＰとほぼ等しい。したがって、親局装置と子局装置の間の光伝送路区間の距離に関わりなく、移動局での実効的なガード期間ＧＰｅを大きく確保することができるので、子局装置を自由に配置することができる。
【００４８】
図７を参照し、通信効率の向上の効果を詳述する。図４を参照して上述したように、空白期間ＥＰの長さは、ＧＰの長さとシフト時間Δtshの合計であるが、空白期間ＥＰ（ひいては移動局での実効的なガード期間ＧＰｅ）を削減して、実効的なＤｗＰＴＳ（この基地局での下りリンク同期信号の送信期間）と実効的なＵｐＰＴＳ（この基地局での上りリンク同期信号の送信期間）の少なくとも一方を延長することができる。図７では、実効的なＤｗＰＴＳはコンフィギュレーション上のＤｗＰＴＳよりも延長され、実効的なＵｐＰＴＳはコンフィギュレーション上のＵｐＰＴＳよりも延長されている。ＤｗＰＴＳで下りリンクのデータ信号を送信してもよく、ＵｐＰＴＳで上りリンクのデータ信号を送信してもよいので、これらの少なくとも一方を延長することにより、通信効率を向上させることが可能である。
【００４９】
次に、実施の形態に係る基地局の構成を説明する。
図８に示すように、親局装置２は、デジタル処理部２０、複数のＥ／Ｏ（電光）変換器３０ａ，３０ｂ，．．．複数のＯ／Ｅ（光電）変換器３２ａ，３２ｂ，．．．および基地局間通信部３４を備える。Ｅ／Ｏ変換器３０ａ，３０ｂ，．．．およびＯ／Ｅ変換器３２ａ，３２ｂ，．．．は、複数の子局４との通信に使用される。基地局間通信部３４は、他の基地局との通信に使用される。デジタル処理部２０はメモリ２２を備える。
【００５０】
デジタル処理部２０は、下りリンクの電気信号をＥ／Ｏ変換器３０ａ，３０ｂ，．．．に供給する。Ｅ／Ｏ変換器３０は、下りリンクの電気信号を光信号に変換する。Ｅ／Ｏ変換器３０（３０ａ，３０ｂ，．．．）は、複数の子局４（４ａ，４ｂ，．．．）のそれぞれに複数の光ファイバを介して一対一で接続されてもよいし、光多重器に接続されて、光多重器が１本の光ファイバで下りリンクの光信号を送信してもよい。
【００５１】
図８においては、省略されているが、親局装置２は、デジタル処理部２０から供給される下りリンクのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、アナログ信号を周波数ダウンコンバートする周波数ダウン変換器などを備えてもよい。また、親局装置２は、複数のＥ／Ｏ変換器３０ａ，３０ｂ，．．．の代わりに単一のＥ／Ｏ変換器を備えてもよく、下りリンクの電気信号を多重して、Ｅ／Ｏ変換器に供給してもよい。
【００５２】
Ｏ／Ｅ変換器３２（３２ａ，３２ｂ，．．．）は、複数の子局４（４ａ，４ｂ，．．．）のそれぞれから上りリンクの光信号を受信するために使用される。Ｏ／Ｅ変換器３２は、それが対応する子局４から光ファイバを介して上りリンクの光信号を受信すると、光信号を電気デジタル信号に変換する。デジタル処理部２０は、これらの上りリンクのデジタル信号を処理する。Ｏ／Ｅ変換器３２（３２ａ，３２ｂ，．．．）は、複数の子局４（４ａ，４ｂ，．．．）のそれぞれに複数の光ファイバを介して一対一で接続されてもよいし、光分離器に接続されて、光分離器が１本の光ファイバからの上りリンクの光信号を複数の子局装置４からの光信号に分離してもよい。
【００５３】
図８においては省略されているが、親局装置２は、上りリンクのアナログ信号を周波数アップコンバートする周波数アップ変換器、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器などを備えてもよい。また、親局装置２は、複数のＯ／Ｅ変換器３２ａ，３２ｂ，．．．の代わりに単一のＯ／Ｅ変換器を備えてもよく、Ｏ／Ｅ変換器の出力を複数の子局装置４からの電気信号に分離してもよい。
【００５４】
図９に示すように、子局４の各々は、アンテナ部４２、共用器４４、Ａ／Ｄ変換器４６、Ｄ／Ａ変換器４８、Ｅ／Ｏ変換器５０、およびＯ／Ｅ変換器５２を備える。Ａ／Ｄ変換器４６は、アンテナ部４２で受信された移動局からの電波に由来し共用器４４から得られるアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル変換された上りリンクの信号はＥ／Ｏ変換器５０に供給される。Ｅ／Ｏ変換器５０は、親局２に上りリンクの信号を送信するために使用される。Ｅ／Ｏ変換器５０はデジタル信号を光信号に変換し、光ファイバを介して親局２に上りリンクの光信号を供給する。
【００５５】
Ｏ／Ｅ変換器５２は、親局２から下りリンクの信号を受信するために使用される。Ｏ／Ｅ変換器５２は、親局２から光ファイバを介して受信した下りリンクの光信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をＤ／Ａ変換器４８に供給する。Ｄ／Ａ変換器４８は、デジタル信号をアナログ信号に変換し、共用器４４にアナログ信号を供給する。アナログ変換された下りリンクの信号は、共用器４４を経てアンテナ部４２に供給され、アンテナ部４２は下りリンクの信号に対応する電波を送信する。
【００５６】
図９においては省略されているが、子局装置４は、下りリンクのアナログ信号を周波数アップコンバートする周波数アップ変換器、上りリンクのアナログ信号を周波数ダウンコンバートする周波数ダウン変換器などを備えてもよい。
【００５７】
親局装置２（図８参照）において、メモリ（記憶部）２２は、親局装置と子局装置との間の光伝送路上の往復信号伝搬時間t2opに関する情報を記憶する。デジタル処理部２０は、同時存在可能時間決定部として機能し、メモリ２２に記憶された情報に基づいて、光伝送路上での上りリンク信号と下りリンク信号の同時存在可能時間を決定する。この実施の形態において、「同時存在可能時間」とは、上記のシフト時間Δtsh（親局装置が下りリンク信号をコンフィギュレーションに対して早く送信する時間）である。
【００５８】
メモリ２２に記憶される光伝送路上の往復信号伝搬時間t2opに関する情報は、往復信号伝搬時間t2opを直接的に示す情報でもよいし、片道信号伝搬時間topを示す情報でもよいし、親局装置と子局装置との間の光伝送路の長さLopを示す情報でもよい。これらの時間または長さは、親局装置２に対して子局装置４が接続されるたびに、作業員が測定して、作業員または他の人がメモリ２２に情報を格納してもよい。あるいは、後述するように、基地局が往復信号伝搬時間t2opを自動的に測定し、基地局が往復信号伝搬時間t2opを示す情報をメモリ２２に格納してもよい。
【００５９】
デジタル処理部２０は、下記のいずれかの式に従って、シフト時間Δtshを決定し、シフト時間Δtshをメモリ２２に記憶する。
Δtsh＝t2op−α      ．．．（６）
Δtsh＝２・top−α      ．．．（７）
Δtsh＝２・Lop／Cop−α      ．．．（８）
ここでαは０以上の所定の時間であり、例えばメモリ２２に記憶される。
【００６０】
以上のように、メモリ２２に往復信号伝搬時間t2opに関する情報を記憶することにより、親局装置２のデジタル処理部２０は自動的に、光伝送路上での上りリンク信号と下りリンク信号の同時存在可能時間（シフト時間Δtsh）を計算する。
【００６１】
親局装置２のデジタル処理部２０は、往復信号伝搬時間決定部として機能してもよい。すなわち、デジタル処理部２０は、親局装置から子局装置に光伝送路を介して光伝送される測定用信号の親局装置での送信時点と、測定用信号に応答して子局装置から親局装置に光伝送路を介して光伝送される返信信号の親局装置での受信時点から、往復信号伝搬時間t2opを決定してもよい。測定用信号の親局装置での送信時点と返信信号の親局装置での受信時点の差異が往復信号伝搬時間t2opである。デジタル処理部２０は、往復信号伝搬時間t2opを直接的に示す情報をメモリ２２に記憶する。このように、自動的に往復信号伝搬時間t2opを決定して記憶することにより、人が時間または長さを測定するときに生じうるヒューマンエラー、または人が情報をメモリ２２に記憶するときに生じうるヒューマンエラーを排除することができる。
【００６２】
例えば、図１０に示すように、親局装置は、親局装置と子局装置の間の光伝送路に移動局宛の下りリンク信号および移動局からの上りリンク信号が存在しない空白期間ＥＰ（またはガード期間）に下りリンクの測定用信号ＤｗＭを送信してよく、この場合、子局装置はやはり空白期間ＥＰ（またはガード期間）に、測定用信号ＤｗＭへの返信信号ＵｐＭを送信してよい。このように、移動局と交換されるべきデータ信号とは別な信号を利用して、親局装置がアウトバンド測定を行うことにより、移動局との通信を阻害することなく、親局装置と子局装置の処理負荷が少ない期間に測定を実行することができる。
【００６３】
あるいは、親局装置は、移動局宛の下りリンクのデータ信号として測定用信号を送信してもよく、この場合、子局装置は、当該下りリンク信号が測定用信号であることを解釈すると、返信信号を送信してもよい。例えば、下りリンクのデータ信号の一部に、親局装置は測定用信号であることを示す特別な識別子を含めてよい。子局装置は、親局装置からの下りリンクのデータ信号を解釈する機能を有し、このような識別子を検知すると、上りリンクのデータ信号の一部に返信信号であることを示す特別な識別子を含めてよい。親局装置は、返信信号の識別子を検知すると、返信信号の受信時点を認識し、測定用信号の親局装置での送信時点と返信信号の親局装置での受信時点の差異である往復信号伝搬時間t2opを計算してよい。このように、移動局と交換されるべきデータ信号を利用して、親局装置がインバンド測定を行うことにより、アウトバンド測定に比べて、Ｅ／Ｏ変換およびＯ／Ｅ変換の回数を減らすことができる。
【００６４】
いずれにせよ、往復信号伝搬時間t2opの測定は、親局装置２に対して子局装置４が接続された後に１回行えば十分であるが、繰り返し行ってもよい。親局装置２に対して子局装置４が接続された後に、往復信号伝搬時間t2opが測定されて、シフト時間Δtshが決定される前では、親局装置２はコンフィギュレーションに従って（シフト時間Δtshを使用せずに）下りリンク信号を送信する。
【００６５】
図１１に示すように、親局装置は、親局装置と子局装置の間の光伝送路に移動局宛の下りリンク信号および移動局からの上りリンク信号が存在しない空白期間ＥＰに下りリンクの制御用信号ＤｗＣを送信してよい。制御用信号ＤｗＣは子局装置を制御または管理するための信号である。移動局と交換されるべきデータ信号とは別な信号を利用して、親局装置が制御用信号ＤｗＣを送信することにより、移動局との通信を阻害することなく、親局装置と子局装置の処理負荷が少ない期間に子局装置を制御または管理することができる。
【００６６】
子局装置はやはり空白期間ＥＰに、上りリンクの制御用信号ＵｐＣを送信してよい。制御用信号ＵｐＣは子局装置に関わる情報を示す信号である。移動局と交換されるべきデータ信号とは別な信号を利用して、子局装置が制御用信号ＵｐＣを送信することにより、移動局との通信を阻害することなく、親局装置と子局装置の処理負荷が少ない期間に親局装置に子局装置に関わる情報を報告することができる。制御用信号ＵｐＣが制御用信号ＤｗＣである場合を除き、制御用信号ＵｐＣが制御用信号ＤｗＣと同時に存在してもよい。光伝送路区間では、下りリンク信号と上りリンク信号が同時に存在しても、相互に干渉しないからである。
【００６７】
第２の実施の形態
図１２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を説明する。第１の実施の形態では、親局装置が、意図的にコンフィギュレーションに対して、シフト時間Δtsh分、前に下りリンク信号を送信することにより、親局装置は、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終えるであろう時点（上りリンク信号の親局装置での受信終了時点として確保された所定の時点）よりもシフト時間Δtsh前に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。
【００６８】
しかし、第２の実施の形態では、下りリンク信号の親局装置での送信開始時点よりも親局装置への上りリンク信号の到達が遅延することを許容することによって、親局装置は、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。図１２に示すように、親局装置は、コンフィギュレーションに従って下りリンク信号を送信する。すなわち親局装置は、下りリンクサブフレームで下りリンクデータ信号を送信し、ＤｗＰＴＳで下りリンク同期信号を送信する。
【００６９】
上りリンクに関しては、親局装置は、コンフィギュレーションに対して、シフト時間Δtsh分、後に上りリンク信号を受信することが許容されている。つまり、親局装置は、コンフィギュレーションでの上りリンクサブフレームよりシフト時間Δtsh後に移動局からの上りリンクデータ信号を受信することができ、コンフィギュレーションでのＵｐＰＴＳよりシフト時間Δtsh後に下りリンク同期信号を受信することができる。したがって、親局装置は、親局装置から光伝送路を介して光伝送される下りリンク信号を親局装置が送信し始めるであろう時点（下りリンク信号の親局装置での送信開始時点として確保された所定の時点）よりもシフト時間Δtsh後に、上りリンク信号を受信することができる。この結果、親局装置は、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。シフト時間Δtshは、子局装置から親局装置の間の光伝送路での上りリンクの許容遅延時間と呼ぶこともできる。
【００７０】
この実施の形態においては、ＴＤＤを利用しながらも、光伝送路では、異なる波長で光伝送される上りリンク信号と下りリンク信号の同時存在が許容されることを利用して、子局装置から光伝送路を介して光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、親局装置は下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始める。この結果、移動局が下りリンク信号を受信し終えた後に上りリンク信号を送信し始めるための猶予期間である空白期間ＥＰを長く確保することができるので、基地局のカバレッジを拡大することができる。あるいはまたはさらに、空白期間ＥＰを削減して、下りリンク信号の送信期間と上りリンク信号の送信期間の少なくとも一方を延長することができるので、通信効率を向上させることが可能である。したがって、この実施の形態は、カバレッジを拡大すること、および通信効率を向上させることの少なくとも一方を可能とする。つまり、第１の実施の形態と同様の効果を第２の実施の形態は達成することができる。
【００７１】
基地局すなわち親局装置２と子局装置４の構成は、図８および図９を参照して上述した第１の実施の形態と同じでよい。第１の実施の形態と同様に、親局装置２のメモリ（記憶部）２２は、親局装置と子局装置との間の光伝送路上の往復信号伝搬時間t2opに関する情報を記憶し、親局装置２のデジタル処理部２０は、同時存在可能時間決定部として機能し、メモリ２２に記憶された情報に基づいて、光伝送路上での上りリンク信号と下りリンク信号の同時存在可能時間を決定してもよい。この実施の形態において、「同時存在可能時間」とは、上記のシフト時間Δtsh（親局装置が上りリンク信号をコンフィギュレーションに対して遅く受信してよい許容遅延時間）である。親局装置２のデジタル処理部２０は、式（６）〜（８）のいずれかに従って、シフト時間Δtshを決定し、シフト時間Δtshをメモリ２２に記憶する。
【００７２】
第１の実施の形態と同様に、親局装置２のデジタル処理部２０は、往復信号伝搬時間決定部として機能してよく、往復信号伝搬時間t2opの決定のために、第１の実施の形態と同様に、アウトバンド測定（図１０参照）またはインバンド測定を行ってよい。また、第１の実施の形態と同様に、親局装置は、親局装置と子局装置の間の光伝送路に移動局宛の下りリンク信号および移動局からの上りリンク信号が存在しない空白期間ＥＰに下りリンクの制御用信号ＤｗＣを送信してよく、子局装置はやはり空白期間ＥＰに、上りリンクの制御用信号ＵｐＣを送信してよい（図１１参照）。
【００７３】
この実施の形態では、移動局は、意図的に上りリンク信号の送信を遅らせてもよい。第１の実施の形態では、移動局は、親局装置での上りリンク受信タイミングに間に合わせるために、コンフィギュレーションに対して、時間Δtt分、前に上りリンク信号を送信する（図４参照）。第１の実施の形態に対して、第２の実施の形態では、移動局は、シフト時間Δtsh分遅らせて上りリンク信号を送信してもよい。換言すれば、第２の実施の形態では、移動局は、コンフィギュレーションに対して、時間ΔttーΔtsh分、前に上りリンク信号を送信してもよい。
【００７４】
但し、第２の実施の形態では、移動局は、意図的に上りリンク信号の送信を遅らせなくてもよい。すなわち、第１の実施の形態と同様に、第２の実施の形態の移動局は、コンフィギュレーションに対して、時間Δtt分、前に上りリンク信号を送信してもよい。移動局と子局装置の間の無線区間または子局装置と親局装置の間の光伝送路区間では、上りリンク遅延が生じうる。移動局が時間Δtt分、上りリンク信号を前に送信したとしても、上りリンク遅延により、下りリンク信号の親局装置での送信開始時点よりも親局装置への上りリンク信号の到達が遅延することがありうる。親局装置は、そのような遅延を有する光伝送される上りリンク信号が親局装置に到達し終える前に、下りリンク信号を光伝送路を介して子局装置に送信し始めてよい。
【００７５】
第２の実施の形態においては、上りリンクの許容遅延時間Δtshよりも大きい遅延を有すると見込まれる移動局は、この基地局には接続しないことが好ましい。移動局のセルサーチまたはハンドシェークの段階で、親局装置は、移動局から親局装置への信号伝搬時間を測定し、信号伝搬時間と閾値との比較に基づいて、信号伝搬時間が閾値未満の適切な移動局のみが基地局に接続することを許容し、信号伝搬時間が閾値より大きい移動局は基地局に接続することを許容しないことが好ましい。
【００７６】
第３の実施の形態
第１の実施の形態と第２の実施の形態を組み合わせてもよい。すなわち、親局装置は、コンフィギュレーションよりも前に下りリンク信号を送信し、コンフィギュレーションよりも後に上りリンク信号を受信することを許容してもよい。この場合、親局装置は、シフト時間Δtshの一部を、下りリンク信号の送信を早める時間に割り当て、他の一部を上りリンクの許容遅延時間に割り当てる。
【００７７】
第４の実施の形態
図１３は、本発明の第４の実施の形態に係る移動体通信システム（無線通信システム）を示す概略図である。この移動体通信システムは、複数の基地局１，１１を備え、基地局１，１１の各々は、親局装置２と複数の子局装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，．．．）を備える。基地局１，１１の各々は、上記の第１の実施の形態の基地局と同じ構成（図８参照）を有する。基地局１，１１の基地局間通信部３４（図８参照）は、例えば、Ｘ２インターフェイスで接続されており、これにより基地局１，１１は相互に通信可能である。
【００７８】
図１３の中央の移動局６は、基地局１の子局装置４ｃを通じて基地局１と通信可能であり、基地局１１の子局装置４ｃを通じて基地局１１とも通信可能である。この実施の形態では、下りリンクのCoMP（Coordinated Multipoint、基地局間協調送信技術）のJoint Processingによって、基地局１，１１が協働して、同じ下りリンクデータ信号をその移動局６に送信すると想定する。すなわち、第１の基地局１は、１つの移動局６に第１の下りリンクデータ信号を送信し、第２の基地局１１は、その移動局６に第１の下りリンク信号と同内容の第２の下りリンクデータ信号を送信する。宛先の移動局６は、各瞬間での第１の下りリンクデータ信号と第２の下りリンクデータ信号を合成するか、良好な方を選択する。すなわち移動局６はダイバーシティ効果を得る。
【００７９】
このようなJoint Processingで生じうる問題点を、図１４を参照して説明する。図１４および後続の図において、＃１は第１の基地局１を示し、＃１１は第２の基地局１１を示す。
【００８０】
各基地局１，１１では、親局装置２が第１の実施の形態に従って、コンフィギュレーションに対して先に下りリンク信号を送信するシフト時間Δtshを独自に決定すると想定する。第１の基地局１のシフト時間をΔtsh1とし、第２の基地局１１のシフト時間をΔtsh2とする。
【００８１】
第１の基地局１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離が第２の基地局１１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離と異なる場合には、その距離の差によって、移動局での第１の下りリンクデータ信号の受信時点と第２の下りリンクデータ信号の受信時点に相違が発生する。例えば、図１４に示すように、第１の基地局１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離が第２の基地局１１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離より極めて大きい場合には、移動局での受信時点での相違は大きくなる。さらに、図１４の場合には、第２の基地局１１でのΔtsh2が第１の基地局１でのΔtsh1より大きいので、この相違がさらに拡大する。したがって、移動局は、下りリンクのダイバーシティ受信を実行するために大容量のメモリを必要とする。
【００８２】
そこで、第４の実施の形態では、第１の基地局１から１つの移動局に送信される第１の下りリンク信号の当該移動局での受信時点と、第２の基地局１１から当該移動局に送信される第１の下りリンク信号と同内容の第２の下りリンク信号の当該移動局での受信時点が近似するように、第１の基地局１と第２の基地局１１の親局装置の各々は、他の基地局の親局装置と協働して、親局装置自身での下りリンク信号の送信タイミングを決定する。
【００８３】
図１５は、第４の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。図１４の第２の基地局１１のシフト時間Δtsh2に比べて、第２の基地局１１のシフト時間Δtsh2Aは短縮されており、第１の基地局１から１つの移動局に送信される第１の下りリンク信号の当該移動局での受信時点と、第２の基地局１１から当該移動局に送信される第１の下りリンク信号と同内容の第２の下りリンク信号の当該移動局での受信時点がほぼ一致している。したがって、移動局は、メモリがなくても、あるいはメモリの容量が小さくても、下りリンクのダイバーシティ受信を実行することが可能である。
【００８４】
第４の実施の形態では、第１の基地局１のデジタル処理部２０（図８参照）は、シフト時間Δtsh1を決定すると、基地局間通信部３４により第２の基地局１１にシフト時間Δtsh1を通知する。第２の基地局１１のデジタル処理部２０は、シフト時間Δtsh2を決定すると、基地局間通信部３４により第１の基地局１にシフト時間Δtsh2を通知する。また、第１の基地局１のデジタル処理部２０は、第１の基地局１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間を計算し、基地局間通信部３４により第２の基地局１１にその無線信号伝搬時間を通知する。第２の基地局１１のデジタル処理部２０は、第２の基地局１１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間を計算し、基地局間通信部３４により第１の基地局１にその無線信号伝搬時間を通知する。無線信号伝搬時間は、例えば親局装置と移動局の間の往復信号伝搬時間と、親局装置と子局装置の間の往復信号伝搬時間から計算することができる。
【００８５】
第１の基地局１の親局装置のデジタル処理部２０は、シフト時間Δtsh1と第１の基地局１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間に基づいて、第１の基地局１の親局装置からの下りリンク信号が移動局に到達する時点を予測し、第２の基地局１１から通知されたシフト時間Δtsh2と第２の基地局１１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間に基づいて、第２の基地局１１の親局装置からの下りリンク信号が移動局に到達する時点を予測する。
【００８６】
第２の基地局１１の親局装置のデジタル処理部２０は、シフト時間Δtsh2と第２の基地局１１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間に基づいて、第２の基地局１１の親局装置からの下りリンク信号が移動局に到達する時点を予測し、第１の基地局１から通知されたシフト時間Δtsh1と第１の基地局１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間に基づいて、第１の基地局１の親局装置からの下りリンク信号が移動局に到達する時点を予測する。
【００８７】
各基地局のデジタル処理部２０は、その基地局自身からの下りリンク信号の移動局での予測到達時点が他の基地局からの下りリンク信号の移動局での予測到達時点よりも遅ければ、その基地局自身で既に独自に計算されたシフト時間をそのまま維持する。逆にその基地局自身からの下りリンク信号の移動局での予測到達時点が他の基地局からの下りリンク信号の移動局での予測到達時点よりも早ければ、その基地局の無線信号伝搬時間と他の基地局からの下りリンク信号の移動局での予測到達時点に基づいて、同内容の第１の下りリンク信号と第２の下りリンク信号の移動局での受信時点が一致するように、その基地局自身のシフト時間を再計算する。
【００８８】
第５の実施の形態
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態と同様に図１３に示す移動体通信システムに基づいている。図１３の中央の移動局６は、基地局１の子局装置４ｃを通じて基地局１と通信可能であり、基地局１１の子局装置４ｃを通じて基地局１１とも通信可能である。この実施の形態では、上りリンクのCoMPによって、１つの移動局６からの同じ上りリンクデータ信号を基地局１，１１がダイバーシティ受信すると想定する。１つの移動局６から送信される同内容の上りリンクデータ信号は、第１の基地局１と第２の基地局１１で受信され、少なくとも一方の基地局は他方の基地局に基地局間通信部３４（図８参照）で上りリンク信号を転送する。転送先の基地局は、基地局自身が子局装置を介して無線受信した上りリンクデータ信号と他方の基地局から転送された上りリンクデータ信号を各瞬間で合成するか、良好な方を選択する。すなわち基地局はダイバーシティ効果を得る。
【００８９】
このようなCoMPで生じうる問題点を、図１６を参照して説明する。各基地局１，１１では、親局装置２が第２の実施の形態に従って、コンフィギュレーションに対する上りリンクの許容遅延時間（シフト時間）Δtshを独自に決定すると想定する。第１の基地局１の許容遅延時間をΔtsh1とし、第２の基地局１１の許容遅延時間をΔtsh2とする。
【００９０】
第１の基地局１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離が第２の基地局１１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離と異なる場合には、その距離の差によって、同じ上りリンク信号の第１の基地局１の子局装置での受信時点と第２の基地局１１での受信時点に相違が発生する。例えば、図１６に示すように、第１の基地局１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離が第２の基地局１１の子局装置と移動局の間の無線区間の距離より極めて大きい場合には、これらの子局装置での受信時点での相違は大きくなる。さらに、図１６の場合には、第２の基地局１１での光伝送路区間が第１の基地局１での光伝送路区間より長いので、この相違がさらに拡大され、第１の基地局１の親局装置での受信時点と第２の基地局１１の親局装置での受信時点が大きく異なる。図１６の場合には、第２の基地局１１の親局装置は、コンフィギュレーションに対して許容遅延時間Δtsh2の範囲内で上りリンク信号を受信することができるが、第１の基地局１の親局装置は、コンフィギュレーションに対して許容遅延時間Δtsh1の範囲内で上りリンク信号を受信することができない。したがって、第１の基地局１は、移動局からの上りリンク信号を受信できない。当然ながら、上りリンクのCoMPは達成不可能である。
【００９１】
そこで、第５の実施の形態では、１つの移動局から送信されて第１の基地局１の子局装置に受信されて、当該子局装置から第１の基地局１の親局装置に転送される第１の上りリンク信号の当該親局装置での受信時点と、当該移動局から送信されて第２の基地局１１の子局装置に受信されて、当該子局装置から第２の基地局１１の親局装置に送信される第１の上りリンク信号と同内容の第２の上りリンク信号の当該親局装置での受信時点が近似するように、第１の基地局１と第２の基地局１１の親局装置の各々は、他の基地局の親局装置と協働して、親局装置自身での上りリンク信号の許容遅延時間を決定する。
【００９２】
図１７は、第５の実施の形態に係る移動体通信システムでの上りリンク信号と下りリンク信号の送受信を示すタイムチャートである。図１６の第２の基地局１１の許容遅延時間（シフト時間）Δtsh2に比べて、第２の基地局１１の許容遅延時間Δtsh2Aは短縮されており、１つの移動局から送信されて第１の基地局１の子局装置に受信されて、当該子局装置から第１の基地局１の親局装置に転送される第１の上りリンク信号の当該親局装置での受信時点と、当該移動局から送信されて第２の基地局１１の子局装置に受信されて、当該子局装置から第２の基地局１１の親局装置に送信される第１の上りリンク信号と同内容の第２の上りリンク信号の当該親局装置での受信時点がほぼ一致している。したがって、移動局からの上りリンク信号は、両方の基地局１，１１の親局装置で受信され、上りリンクのCoMPが達成可能である。
【００９３】
第５の実施の形態では、第１の基地局１のデジタル処理部２０（図８参照）は、シフト時間Δtsh1を決定すると、基地局間通信部３４により第２の基地局１１にシフト時間Δtsh1を通知する。第２の基地局１１のデジタル処理部２０は、シフト時間Δtsh2を決定すると、基地局間通信部３４により第１の基地局１にシフト時間Δtsh2を通知する。また、第１の基地局１のデジタル処理部２０は、第１の基地局１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間と、第１の基地局１の親局装置２と子局装置４との間の光伝送路区間での光信号伝搬時間との合計である合計信号伝搬時間を計算し、基地局間通信部３４により第２の基地局１１にその合計信号伝搬時間を通知する。第２の基地局１１のデジタル処理部２０は、第２の基地局１１の子局装置４と移動局との間の無線区間での無線信号伝搬時間と、第２の基地局１１の親局装置２と子局装置４との間の光伝送路区間での光信号伝搬時間との合計である合計信号伝搬時間を計算し、基地局間通信部３４により第１の基地局１にその合計信号伝搬時間を通知する。合計信号伝搬時間は、例えば親局装置と移動局の間の往復信号伝搬時間から計算することができる。
【００９４】
第１の基地局１の親局装置のデジタル処理部２０は、第１の基地局１の親局装置２と移動局との間の合計信号伝搬時間が、第２の基地局１１から通知された第２の基地局１１の親局装置２と移動局との間の合計信号伝搬時間よりも長ければ、デジタル処理部２０自身で独自に計算されたシフト時間Δtsh1をそのまま維持する。逆に、第１の基地局１の合計信号伝搬時間が、第２の基地局１１の合計信号伝搬時間よりも短ければ、デジタル処理部２０は、これらの合計信号伝搬時間の差分と第２の基地局１１のシフト時間Δtsh2との差分を第１の基地局１のシフト時間として決定する。
【００９５】
第２の基地局１１の親局装置のデジタル処理部２０は、第２の基地局１１の親局装置２と移動局との間の合計信号伝搬時間が、第１の基地局１から通知された第１の基地局１の親局装置２と移動局との間の合計信号伝搬時間よりも長ければ、デジタル処理部２０自身で独自に計算されたシフト時間Δtsh2をそのまま維持する。逆に、第２の基地局１１の合計信号伝搬時間が、第１の基地局１の合計信号伝搬時間よりも短ければ、デジタル処理部２０は、これらの合計信号伝搬時間の差分と第１の基地局１のシフト時間Δtsh1との差分を第２の基地局１１のシフト時間として決定する。
【００９６】
第６の実施の形態
第４の実施の形態と第５の実施の形態を組み合わせてもよい。すなわち、親局装置は、コンフィギュレーションよりも前に下りリンク信号を送信し、コンフィギュレーションよりも後に上りリンク信号を受信することを許容してもよく、さらに複数の基地局が下りリンクのCoMPと上りリンクのCoMPを実行してもよい。
【００９７】
他の変形
以上、ＬＴＥのＴＤＤシステムを本発明の実施の形態として説明したが、本発明は他のＴＤＤシステムにも適用可能である。
【００９８】
親局装置２において、デジタル処理部２０が実行する各機能は、デジタル処理部２０の代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１，３，１１  基地局
２  親局装置
４  子局装置
５  光伝送路
６  移動局
２０  デジタル処理部（同時存在可能時間決定部、往復信号伝搬時間決定部）
２２  メモリ（記憶部）
【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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