(57)【要約】【課題】端末との通信への影響を発生させることなく、基地局間の同期を維持する。【解決手段】TD-LTE無線基地局は、同期化された他のTD-LTE無線基地局であるDonor基地局からの第１の下り同期信号を受信して基地局間同期を行うTD-LTE無線基地局である。TD-LTE無線基地局は、Donor基地局から受信した第１の下り同期信号を検波し、同期検波タイミング情報を出力する同期検波部、およびDonor基地局との同期確立後に、同期検波タイミング情報を参照して、Donor基地局との同期タイミング差分を検出し、同期タイミング差分の補正が必要なときに、Donor基地局からの第１の下り同期信号を参照するために、該TD-LTE無線基地局が送信する第２の下り同期信号の一部を送信停止する制御部を備える。【選択図】図２
2015097359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期化された他のTD-LTE無線基地局であるDonor基地局からの第１の下り同期信号を受信して基地局間同期を行うTD-LTE無線基地局であって、
前記Donor基地局から受信した前記第１の下り同期信号を検波し、同期検波タイミング情報を出力する同期検波部、および
前記Donor基地局との同期確立後に、前記同期検波タイミング情報を参照して、前記Donor基地局との同期タイミング差分を検出し、前記同期タイミング差分の補正が必要なときに、前記Donor基地局からの前記第１の下り同期信号を参照するために、該TD-LTE無線基地局が送信する第２の下り同期信号の一部を送信停止する制御部を備えることを特徴とするTD-LTE無線基地局。
【請求項２】
請求項１に記載のTD-LTE無線基地局であって、前記同期タイミング差分の補正が必要なときに、該TD-LTE無線基地局の基準周波数を調整する基準周波数生成部を備えることを特徴とするTD-LTE無線基地局。
【請求項３】
請求項２に記載のTD-LTE無線基地局であって、前記制御部は、前記Donor基地局からの前記第１の下り同期信号を受信するための、該TD-LTE無線基地局から送信する前記第２の下り送信信号の一部を送信停止する周期は、該制御部に設定される可変パラメータによることを特徴とするTD-LTE無線基地局。
【請求項４】
請求項３に記載のTD-LTE無線基地局であって、該TD-LTE無線基地局が送信する前記第２の下り同期信号の一部は、該TD-LTE無線基地局と通信する配下の端末に向けて送信する同期信号であるPSS(Primary Synchronization Signal)及びSSS(Secondary Synchronization Signal)の一部であることを特徴とするTD-LTE無線基地局。
【請求項５】
同期化された他のTD-LTE無線基地局であるDonor基地局からの第１の下り同期信号を受信するTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法であって、該TD-LTE無線基地局は、
前記Donor基地局から受信した前記第１の下り同期信号を検波し、同期検波タイミング情報を出力し、
前記Donor基地局との同期確立後に、前記同期検波タイミング情報を参照して、前記Donor基地局との同期タイミング差分を検出し、
前記同期タイミング差分の補正が必要なときに、前記Donor基地局からの前記第１の下り同期信号を参照するために、該TD-LTE無線基地局が送信する第２の下り同期信号の一部を送信停止することを特徴とするTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法。
【請求項６】
請求項５に記載のTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法であって、前記同期タイミング差分の補正が必要なときに、該TD-LTE無線基地局の基準周波数を調整することを特徴とするTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法。
【請求項７】
請求項６に記載のTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法であって、前記Donor基地局からの前記前記第１の下り同期信号を受信するための、該TD-LTE無線基地局から送信する前記前記第２の下り送信信号の一部を送信停止する周期は、該TD-LTE無線基地局に設定される可変パラメータによることを特徴とするTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法。
【請求項８】
請求項７に記載のTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法であって、該TD-LTE無線基地局が送信する前記第２の下り同期信号の一部は、該TD-LTE無線基地局と通信する配下の端末に向けて送信する同期信号であるPSS(Primary Synchronization Signal)及びSSS(Secondary Synchronization Signal)の一部であることを特徴とするTD-LTE無線基地局の基地局間同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線基地局に係り、特にTD-LTE無線システムに対応した無線基地局間の同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局の同期をとる方法には、大別して、(1)衛星測位システム(GPS: Global Positioning System)の受信機を無線基地局に備え、GPS信号に同期させる方法、(2)ＩＰ等のパケットプロトコルネットワークに同期させる方法、および(3)他の隣接する同期化された無線基地局（以下、Donor基地局と呼ぶ。）に対し従属同期させる方法が、一般的に広く知られている。いずれの方法にも長短があり、GPS衛星を捕捉し難い地理的条件であったり、無線基地局が収容されるネットワーク条件によって同期精度が得にくい条件であったりするので、制約条件（システム構築条件）に応じた使い分けがなされる。(3)の無線基地局間で同期をとる方法は、このような制約条件が発生するときや、無線基地局間の同期のために特別な受信系回路を必要としないTDD(Time Division Duplex)方式の無線基地局では、有効な同期方法のひとつである。
【０００３】
TDD方式の無線基地局間の同期に関しては、Donor基地局に対する初期同期捕捉後の同期維持方法が課題となる。無線基地局が有するクロック生成部の精度に応じて一定時間経過毎に同期を維持する必要があるが、TDD方式の無線基地局間の同期維持では、自無線基地局配下で通信中の移動端末に対する送信タイミングにおいて、何らかの方法にてDonor基地局からのリファレンス同期信号を参照し、それに同期状態を維持させなければならない。特に、TD-LTE無線システムでは、隣接する他の無線基地局との干渉影響の観点から、3GPP(Third Generation Partnership Project)にてタイミング同期精度(3us以内)の規定がなされており高い同期維持精度が求められる。
【０００４】
特許文献１によれば、TDD無線基地局間の同期方法として、無線基地局装置が、基地局間同期モードと通常通信モードの２モードを持つことにより、「端末との通信時に基地局間同期をとろうとすることに伴って発生する不具合を防止する」としている。すなわち、所定時間毎に、通常通信モードと基地局間同期モードとを切り替え、基地局間同期モードでDonor基地局からの同期信号に対してスライディング相関をとることによって、同期ずれ量を検出および補正する。その基地局間同期モードの間、無線基地局装置は端末へスリープモードを通知することで、端末側には異常状態であると認識させることなく、また、端末の消費電力を節約することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１２５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によれば、端末側は不意に通信断に陥ったことにはならず、またスリープモードであるが故にその間の電力消費を低減できるメリットはあるが、Donor基地局との同期維持動作の際に、自無線基地局の配下で通信している端末に対し、意図的に無線基地局側よりスリープモードを通知するため、たとえ微小時間であっても端末の通信断は余儀なくされ、運用・サービスの継続という点で課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示するTD-LTE無線基地局は、同期化された他のTD-LTE無線基地局であるDonor基地局からの第１の下り同期信号を受信して基地局間同期を行うTD-LTE無線基地局である。TD-LTE無線基地局は、Donor基地局から受信した第１の下り同期信号を検波し、同期検波タイミング情報を出力する同期検波部、およびDonor基地局との同期確立後に、同期検波タイミング情報を参照して、Donor基地局との同期タイミング差分を検出し、同期タイミング差分の補正が必要なときに、Donor基地局からの第１の下り同期信号を参照するために、該TD-LTE無線基地局が送信する第２の下り同期信号の一部を送信停止する制御部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、端末との通信への影響を発生させることなく、基地局間の同期を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】無線システムの概要図である。
【図２】無線基地局３００の構成である。
【図３】ＢＢ信号処理部３０５の構成図である。
【図４】Donor基地局からの下り同期信号の例である。
【図５】無線基地局の状態遷移を示すシーケンス図である。
【図６】同期維持の制御手順を示すフローチャートである。
【図７】同期維持中の無線基地局の下り送信信号および制御信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の無線システムの概要図である。本無線システムは、すでに同期化されているTD-LTE無線基地局２００が構成する無線ネットワークの隣接局として、TD-LTE無線基地局３００が導入され、TD-LTE無線基地局２００から到来する下り同期信号４００に対して、TD-LTE無線基地局３００が同期および同期維持するケースを説明する。以下、TD-LTE無線基地局を、単に無線基地局と呼ぶ。
【００１１】
本実施形態の概要を説明する。無線基地局３００は、同期化された無線基地局２００であるDonor基地局からの下り同期信号を受信して基地局間同期を行う無線基地局である。ここでの基地局間同期は、無線基地局２００に無線基地局３００を同期させることである。無線基地局３００は、Donor基地局２００から受信した下り同期信号を検波し、同期検波タイミング情報を出力する。無線基地局３００は、Donor基地局２００との同期確立後に、同期検波タイミング情報を参照して、Donor基地局２００との同期タイミング差分を検出する。同期タイミング差分の補正が必要なときに、Donor基地局２００からの第１の下り同期信号を参照するために、無線基地局３００は、無線基地局３００が送信すべき下り同期信号の一部を送信停止する。
【００１２】
図１を参照して、無線通信ネットワークの構築エリアを説明する。図１において、無線通信ネットワーク２００−１および３００−１のエリアは、それぞれ無線基地局２００と３００によって構築される。無線基地局２００と無線基地局３００の間の伝搬路損失は、基地局と端末のアンテナ利得差や、無線基地局の設置条件が端末位置に比べ高所であり、見通しの良い条件であることを考慮すると、エリア境界に存在する端末１００との間の伝搬路損失と比しても少ない。伝搬路損失が少ないことを利用して、無線基地局３００は、すでに同期化された、隣接の無線基地局２００からの下り同期信号４００を参照して同期を確立し、エリア３００−１を構築する。
【００１３】
図２は、無線基地局２００からの下り同期信号４００を参照する無線基地局３００の構成である。無線基地局３００は、ＲＦスイッチ３０８、同期検波部３０１、基準周波数生成部３０３、制御部３０４、およびＢＢ信号処理部３０５を有する。
【００１４】
ＲＦスイッチ３０８は、無線基地局３００において、ＴＤＤ方式のための送受信信号経路を切替えるスイッチであり、ＢＢ信号処理部３０５から出力される制御信号５０１によって送受信信号経路を切替える。ＲＦスイッチ３０８の初期状態、すなわち、無線基地局３００が同期確立される前のＳＢＹ（スタンバイ）状態は、非同期状態であるため、制御信号５０１が指示する経路は受信経路となるように選択され、無線基地局（Donor基地局）２００からの下り同期信号４００を受信する。
【００１５】
同期検波部３０１は、ＲＦスイッチ３０８を経由して受信した下り同期信号４００であるPSS(Primary Synchronization Signal)ならびにSSS(Secondary Synchronization Signal)の同期検波を行う。同期検波部３０１によって検出された同期検波タイミング情報は、制御部３０４に出力され、制御部３０４は、無線基地局３００自身の同期タイミングとの差分を検出し、同期タイミングの補正が必要か否かを判定する。制御部３０４による差分判定結果（差分と補正の要否）は、基準周波数生成部３０３に出力される。
【００１６】
基準周波数生成部３０３は、制御部３０４から入力する差分判定結果をもとに、無線基地局３００が必要とするタイミング精度範囲内に収まるように、端末１００との周波数同期維持範囲内で無線基地局３００の基準周波数を微調整する。
【００１７】
制御部３０４は、差分判定結果を基に、無線基地局３００が送出する下り同期信号PSSおよびSSSを一定周期毎に送信停止させる（制御信号５００を出力する）。この送信停止の周期は、制御部３０４の内部パラメータによって設定される。
【００１８】
図３は、ＢＢ信号処理部３０５の構成図である。ＢＢ信号処理部３０５は、制御部３０４から、一定周期毎に送信停止させる制御信号５００を入力する
ＢＢ信号処理部３０５は、無線基地局３００の送受信信号のディジタル信号処理（説明を省略する3GPPに規定される上りＢＢ信号処理および下りＢＢ信号処理）を担うブロックである。PSSおよびSSSの信号送信を、制御信号５００によってＮＵＬＬ信号送信に切り替えるセレクタ３０６、セレクタ３０６で選択されたセレクタ出力信号をＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）処理するＩＦＦＴ部３０７、およびＲＦスイッチ３０８の送受信経路を切替えるための制御信号５０１を出力するＴｘ／Ｒｘ切替信号生成部３０９を含む。
【００１９】
以上のような構成において、無線基地局３００が、無線基地局２００との間で実行する基地局間同期捕捉および同期維持について説明する。同期捕捉とは同期を確立する（同期確立状態に遷移する）過程を意味し、同期維持とは同期確立状態を継続する意味で用いる。
【００２０】
図４は、同期捕捉ならびに同期維持に利用する、Donor基地局である無線基地局２００からの下り同期信号４００の例である。図４は、無線基地局３００の同期検波部３０１で検波する下り同期信号４００のフレーム構成と検出すべきPSS/SSSの信号を示す。同期捕捉ならびに同期維持の以下の説明では、無線基地局２００からの下り同期信号４００は、図４に示すように、3GPPで規定されるUL/DL Config設定値が4である。
【００２１】
TD-LTEシステムの下り同期信号４００は、１フレームを１０ｍｓとした構成であり、１フレームに１ｍｓのサブフレーム１０個（サブフレーム番号０〜９）を含む。UL/DL Config設定値が4のときの各サブフレームには、図示するＤ、ＵおよびＳがそれぞれ割当され、Ｄ及びＵのフレームを用いてDown Link信号及びUp Link信号が時分割複信（時分割による双方向通信）される。Ｓと表記するスペシャルサブフレームは、3GPPに規定されるSpecial subframe config設定値に従い、Down Link用、Up Link用、又はGuard用として利用される。TD-LTEシステムにおいては、図４に示すサブフレーム番号０と１のサブフレーム、およびサブフレーム番号５と６のサブフレームの２か所に、PSSとSSSが配置される。同期検波部３０１は、この信号（２か所のPSSとSSS）に対してスライディング相関をとることで同期検波する。
【００２２】
図５は、無線基地局３００の状態遷移を示すシーケンス図である。図５を参照しながら、無線基地局３００の同期捕捉手順を説明する。無線基地局３００は、起動直後はＳＢＹ状態として制御部３０４で管理され（S550）、Donor基地局である無線基地局２００からの下り同期信号４００を検出し（S551）、その後、無線基地局２００との間の伝搬遅延補正を行い、同期確立状態(ＡＣＴ)に遷移する（S552）。同期確立状態（ＡＣＴ）に遷移した後、同期維持制御を開始し（S553）、自身の無線基地局としての電波送出が可能となるが、ＳＢＹ状態からＡＣＴ状態への同期確立への遷移にあたっては、図５に示す同期手順Ａの段階にて、無線基地局３００の動作モードの確定（UL/DL Config情報取得）と、無線基地局２００との間の伝搬遅延補正が必要となる。
【００２３】
図６は、制御部３０４が実行する同期維持の制御手順を示すフローチャートである。まず、制御部３０４は、制御周期Ｔにより、同期維持の制御手順を繰り返し実行する。制御周期Ｔは、無線基地局３００と通信する、無線基地局３００配下の端末へのPSS/SSSの送信停止のための制御周期である。制御周期Ｔに従い、PSS/SSSの送信停止周期が定まる。制御周期Ｔは、無線基地局の電波環境や端末との無線データの送受信レベルに合わせて任意に設定する。
【００２４】
制御部３０４は、図５に示す、制御部３０４で管理する、無線基地局３００のシステム状態（ＡＣＴ／ＳＢＹ）を判別する（S601）。システム状態がＳＢＹのときは、同期捕捉が完了していないので、制御部３０４は、処理を終了する。システム状態がＡＣＴのとき、制御部３０４は、図２に示した同期維持部３０２より入力する差分判定結果をもとに、タイミング差分補正が必要か否かを判定する（S602）。補正が必要なずれの時間を示す、判定するための閾値は、制御部３０４に設定したパラメータで任意に可変できる。タイミング差分補正が必要でない場合は、制御手順を終了する。
【００２５】
タイミング差分補正が必要な場合は、制御部３０４は、無線基地局３００の所定のタイミング精度範囲内に収まるよう、端末との周波数同期維持範囲内で無線基地局３００の基準周波数を、基準周波数生成部３０３に微調整させる（S603）。制御部３０４は、PSS/SSS送信停止を行うための制御信号５００をＢＢ信号処理部３０５に送信する（S604）。この制御信号５００は、図４に示すサブフレーム番号０と１のPSS/SSSを限定的に送信停止するような制御信号であり、サブフレーム番号５と６のPSS/SSSの送信停止はしない。制御信号５００は、ＢＢ信号処理部３０５の内部のＴｘ／Ｒｘ切替信号生成部３０９へも入力され、Ｔｘ／Ｒｘ切替信号生成部３０９は、ＰＳＳ／ＳＳＳ送信停止のタイミング区間中に（Null出力中に）、無線基地局２００からの下り同期信号を参照するためのＲＦスイッチ３０８用の制御信号５０１を生成する。たとえば、制御周期Ｔを４０ｍｓ（４サブフレーム毎）と設定した場合、同期維持動作中の無線基地局３００の下り送信信号、制御信号５００及び制御信号５０１のタイミングチャートは図７のようになる。制御信号５００の制御レベル“０”、“１”と、セレクタ３０６の“０”、“１”ポート番号とを連動させ、制御信号５０１は、“０”がＲｘ  ｍｏｄｅ、“１”がＴｘ  ｍｏｄｅとして動作する。
【００２６】
図６及び図７で説明した一連の動作を、制御部３０４に設定する制御周期Ｔ毎に繰り返し実行することで、端末との同期維持を継続しつつ、無線基地局２００との同期維持を行うことができる。
【００２７】
上述した実施例では、４サブフレーム毎の同期維持動作としているが、制御周期Ｔは無線基地局３００にて可変できるので、無線基地局の基準周波数精度や、様々な設置環境に応じて適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１００…端末、２００…Ｄｏｎｏｒ基地局、３００…無線基地局、３０１…同期検波部、３０３…基準周波数生成部、３０４…制御部、３０５…ＢＢ信号処理部、３０６…セレクタ、３０７…ＩＦＦＴ部、３０８…ＲＦスイッチ、３０９…Ｔｘ／Ｒｘ切替信号生成部、４００…Ｄｏｎｏｒ基地局からの下り同期信号、５００…ＰＳＳ／ＳＳＳ送信用制御信号、５０１…ＲＦスイッチ切替用制御信号。
【図１】
2015097359.tif 000003
【図２】
2015097359.tif 000004
【図３】
2015097359.tif 000005
【図４】
2015097359.tif 000006
【図５】
2015097359.tif 000007
【図６】
2015097359.tif 000008
【図７】
2015097359.tif 000009