(57)【要約】【課題】安定であって信頼性のある基地局間同期が可能となる基地局間同期方式を提供する。【解決手段】複数の無線基地局の各々には、所定の周期で発生する当該基地局の自走クロックを用いて作成される送信フレームタイミングに従って、情報伝送を行う制御のための同期回路が設けられいる。共通の有線情報通信路に前記送信タイミング情報信号が伝送されていないときには、当該無線基地局がマスター基地局であることを示すマスター基地局情報を当該無線基地局の送信タイミング情報信号に含ませる。共通の有線情報通信路に送信タイミング情報信号が伝送されているときには、当該伝送されている送信フレームタイミング以外に位置する送信タイミングで情報伝送をする制御をし、当該無線基地局がスレーブ基地局であることを示すスレーブ基地局情報を当該無線基地局の前記送信タイミング情報信号に含ませる。【選択図】      図２
2004260382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線基地局を備えた無線通信システムにおいて、
前記複数の無線基地局の各々には、所定の周期で発生する当該基地局の自走クロックを用いて作成される送信フレームタイミングに従って、情報伝送を行う制御のための同期回路が設けられており、
前記複数の無線基地局の該同期回路には、当該基地局の前記送信フレームタイミングを示す送信タイミング情報信号を、当該送信フレームタイミングに伝送するための共通の有線情報通信路が接続されており、
前記複数の無線基地局の各々の前記同期回路は、
前記共通の有線情報通信路に前記送信タイミング情報信号が伝送されていないときには、前記送信タイミングで情報伝送をする制御を行い、さらに、当該無線基地局がマスター基地局であることを示すマスター基地局情報を当該無線基地局の前記送信タイミング情報信号に含ませる動作をし、
前記共通の有線情報通信路に少なくとも一つの前記送信タイミング情報信号が伝送されているときには、当該伝送されている少なくとも一つの前記送信フレームタイミング以外に位置する前記送信タイミングで情報伝送をする制御を行い、さらに、当該無線基地局がスレーブ基地局であることを示すスレーブ基地局情報を当該無線基地局の前記送信タイミング情報信号に含ませる動作をする、
ように構成されたことを特徴とする基地局間同期方式。
【請求項２】
前記有線伝送路経由で各基地局の送信タイミングおよび無線通信で使用する周波数チャネルの情報が伝送され、前記無線通信で使用する各周波数チャネルごとに各基地局が自律的に基地局間同期を行うことを特徴とする請求項１に記載の基地局間同期方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＤＭＡ無線通信を行う移動通信システムに関し、特に無線基地局間のＴＤＭＡフレームタイミングを同期させるための基地局間同期方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＴＤＭＡ無線通信を行う移動通信システムにおいては、無線基地局間でＴＤＭＡフレームタイミングを同期させる基地局間同期が行われている。この基地局間同期は、隣接する基地局同士が送信するＴＤＭＡフレームタイミングを同期させることにより、フレームタイミングずれによる送信データの衝突や隣接スロットへの干渉を防ぎ、周波数資源を有効に利用できるようにするための技術である。また、ハンドオーバーを高速に行うためには、高精度の基地局間同期が必要となる。
【０００３】
このような基地局間同期を行うＴＤＭＡシステムの例としては、ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  ），ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  Ｐｈｏｎｅ）、ＨｉＳＷＡＮａ（Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｔｙｐｅ  ）  等がある。また、ＩＥＥＥ８０２．１１は分散制御を基本とする無線システムであるが、その拡張機能としてＴＤＭＡ  ＤＳＡ（ＴＤＭＡ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｌｏｔ  Ａｓｓｉｇｎ  ）の標準化が行われており、ＩＥＥＥ８０２．１１  ＵおいてもＴＤＭＡ  ＤＳＡを用いる場合には基地局間同期が必要となる。
【０００４】
従来方式の基地局間同期方式は、参照するフレームタイミング信号を得るための手段によって、以下の２つの方式に分類することができる。
（１）無線同期方式：タイミング情報を含んだ無線信号を受信するための受信機を各無線基地局に備え、その受信信号を基準として参照タイミング信号を生成し、その参照タイミング信号にＴＤＭＡフレームタイミングを同期させる方式である。タイミング情報を含んだ無線信号として、時刻標準電波を用いる方式と周辺基地局からの無線信号を用いる方式がある。無線同期方式は、任意の無線システムに適用することができる。
【０００５】
（２）有線同期方式：タイミング情報を含んだベースバンド信号を生成し、それを有線通信で各無線基地局に供給する方式である。各無線基地局は、有線通信における受信信号から参照タイミング信号を生成し、その参照タイミング信号にＴＤＭＡフレームタイミングを同期させる。無線基地局が交換機などの通信制御装置に収容されている場合においては、参照タイミング信号は有線情報通信路を用いて伝送され、各無線基地局において情報信号から分離されることが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−０６８６４９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来の同期方式には、それぞれ以下の問題がある。
（１）無線同期方式：時刻標準電波を用いる方式では、基地局毎に基準電波信号を受信するための受信機を設ける必要があり、コストが大きくなる。また、参照する時刻標準電波が受信できない屋内や地下では使用できない問題もある。周辺基地局からの無線信号を用いる方式では、基地局同士が互いの無線信号を受信する必要があるため、基地局間隔を小さくして基地局を稠密に配置しなければならず、コストが大きくなる。同期処理を行う時刻に参照先の無線基地局がたまたま送信停止している場合や無線通信路の状態が悪化している場合には同期処理ができない。また、このような状況を回避するために参照先の無線基地局を切り替えることもあるが、このようにすると、今度はＴＤＭＡフレームのタイミングが一定しなくなり、安定した無線サービスの提供が困難となる。また、新たなビルの建設，屋内におけるレイアウト変更などにより電波伝播環境が変化する可能性もあり、同期手段としての安定性および信頼性の確保において問題がある。
【０００８】
（２）有線同期方式：無線基地局が交換機などの通信制御装置に収容されている場合においては、参照タイミング信号を安定して供給することができる。しかし、複数の交換機でネットワークが構築される場合には、異なる交換機に収容される無線基地局間では基地局間同期をとることができない問題が存在する。また、最近ではＩＰ網によりネットワークが構築されるようになってきているが、ＩＰ網においてはその性質上、安定した参照タイミング信号の供給が困難である。また、他システム等の外部からの干渉の影響を考慮した基地局間同期を行うことができない。
【０００９】
以上で述べたように、従来の移動通信システムにおける基地局間同期方式によると、無線同期を用いた方式では、高コストになると共に、参照タイミング信号の安定性および信頼性の確保が難しい欠点があった。また、有線同期を用いた方式では、ＩＰ網のような非同期ネットワークを用いた場合に安定した参照タイミング信号の供給が困難であり、また外部からの干渉の影響を考慮した基地局間同期ができない欠点があった。
【００１０】
本発明は、このような欠点を鑑みてなされたものであり、各基地局がその送信タイミングに関する情報を有線伝送路上に伝送することにより、ＩＰ網のような非同期ネットワークを用いた場合においても、安定であって信頼性のある基地局間同期が可能となる基地局間同期方式を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の基地局間同期方式は、複数の無線基地局を備えた無線通信システムにおいて、
前記複数の無線基地局の各々には、所定の周期で発生する当該基地局の自走クロックを用いて作成される送信フレームタイミングに従って、情報伝送を行う制御のための同期回路が設けられており、
前記複数の無線基地局の該同期回路には、当該基地局の前記送信フレームタイミングを示す送信タイミング情報信号を、当該送信フレームタイミングに伝送するための共通の有線情報通信路が接続されており、
前記複数の無線基地局の各々の前記同期回路は、
前記共通の有線情報通信路に前記送信タイミング情報信号が伝送されていないときには、前記送信タイミングで情報伝送をする制御を行い、さらに、当該無線基地局がマスター基地局であることを示すマスター基地局情報を当該無線基地局の前記送信タイミング情報信号に含ませる動作をし、
前記共通の有線情報通信路に少なくとも一つの前記送信タイミング情報信号が伝送されているときには、当該伝送されている少なくとも一つの前記送信フレームタイミング以外に位置する前記送信タイミングで情報伝送をする制御を行い、さらに、当該無線基地局がスレーブ基地局であることを示すスレーブ基地局情報を当該無線基地局の前記送信タイミング情報信号に含ませる動作をする、
ように構成されたことを特徴とする構成を有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の基地局間同期方式の一実施形態における無線基地局のブロック構成図である。
図１に示すように、一般に、無線基地局１０には、アンテナ１，ＲＦ部２，変調部３，復調部４およびフレーム合成／分解部５が具備されている。また、前記フレーム合成／分解部５は有線情報通信路７ａを経由して交換機などの通信制御装置に接続されている。本発明の一実施形態における無線基地局１０には、さらに同期回路６が具備されており、タイミング情報通信路７からの受信信号を基に、無線上でのフレーム送信タイミングの決定を行う。同期回路６からは、この決定されたフレーム送信タイミングに対応したタイミング情報である参照タイミング信号８が出力され、無線基地局１０のフレーム合成／分解部５へ印加される。フレーム合成／分解部５にはＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｄ  Ｌｏｏｐ）が具備されており、参照タイミング信号８に対する同期動作が行われるので、この結果、無線回線上では同期回路６において決定されたフレーム送信タイミングで送受信が行われる。
前記ＰＬＬを同期回路６側に具備するようにし、同期回路６から参照タイミング信号８を出力するのではなくて、フレーム合成／分解部５において必要となるクロックを同期回路６において生成し、それらをすべてフレーム合成／分解部５に印加することもできる。
同期回路６は、さらに、決定したフレーム送信タイミングを他の基地局に知らせるためのタイミング情報信号である送信タイミング情報信号９を生成し、タイミング情報通信路７へ送信する。
【００１３】
次に、図２を用いてタイミング情報通信路における送信タイミング情報信号について説明する。
図２に、本発明の実施の一形態におけるタイミング情報通信路の送信タイミング情報信号の例を示す。図２（ａ）には、無線基地局Ａの電源投入直後における送信タイミング情報信号の例が示してあり、図２（ｂ）には無線基地局Ａが参照タイミング信号に対する同期を確立した後における送信タイミング情報信号の例が示してある。
図２（ａ）に示す例では、無線基地局Ａの電源投入時にすでに無線基地局１１〜１４が参照タイミング信号に対する同期を確立している。送信タイミング情報信号の所定の時間間隔ｔ０  （例えば、５ｍｓ）は予め決められており、この規則に従うように無線基地局１１〜１４の同期回路６は動作している。
無線基地局Ａは、電源投入直後にタイミング情報通信路７上の信号の受信を行い、自基地局Ａの送信タイミングの決定を行う。図２（ｂ）に示す例では、無線基地局１４の送信タイミング情報信号の所定時間間隔ｔ０  後には送信タイミング情報信号９が存在しないため、無線基地局Ａの同期回路６は、この時間に基地局Ａの送信タイミング情報信号９を送信するように自基地局の送信タイミングを決定する動作をしている。
送信タイミング情報信号９の中に使用周波数チャネルに関する情報を含めることにより、使用周波数チャネルごとに独立した同期動作を行わせることも可能である。
【００１４】
次に、図面を用いて同期アルゴリズムの一例について説明する。図３に、本発明の実施の一形態における同期アルゴリズムの例を示す。
本発明の実施の一形態における各無線基地局１０〜１４の同期回路６は、電源投入直後に（Ｓ１）、タイミング情報通信路７上の信号の受信動作を行い、「送信タイミング情報信号」の一周期Ｔ以上の期間にわたり、既存の  ４送信タイミング情報信号  ５のサーチを行う（Ｓ２）。このサーチ後の「既存信号ありか？」のテストを行ったとき（Ｓ３）、既存の「送信タイミング情報信号」が一つも検出されなかった場合（Ｎｏの場合）には、当該基地局は「マスター基地局」であると判断し、自基地局における自走クロックを用いて、「送信タイミング情報信号」の周期タイミングを生成し、送信タイミング情報信号をタイミング情報通信路７に送信する（Ｓ４）。そのときのマスター基地局からの「送信タイミング情報信号」には、その信号がマスター基地局から送信されたものであることを表す「マスター基地局情報」が含まれている。
【００１５】
前記既存の「送信タイミング情報信号」のサーチ後の前記テスト（Ｓ３）において、一つ以上の「送信タイミング情報信号」が検出された場合（Ｙｅｓの場合）には，当該基地局はスレーブ基地局であると判断し、他の基地局からの既存の「送信タイミング情報信号」に従属同期するための動作を行う（Ｓ５）。この既存の「送信タイミング情報信号」への従属同期は、既存の「送信タイミング情報信号」の中の一つを「同期ターゲット信号」に決めて、その同期ターゲット信号から所定時間（配置する基地局の数を考慮して「送信タイミング情報信号」の周期タイミングから定められている時間長ｔ０  の整数倍）後に当該基地局の「送信タイミング情報信号」を送信するように動作することにより、実現する。
【００１６】
「同期ターゲット信号」の決定の動作（Ｓ５）は、例えば、以下の手順で行うことが可能である。すなわち、図４に示すように、検出された任意の「送信タイミング情報信号」の所定周期Ｔ（例えば、１３０ｍｓ）後のタイミングにおける「送信タイミング情報信号」の有無を調べるテストを行い（Ｓ５１）、このテストにより「送信タイミング情報信号」がない（Ｎｏ）と判断された場合には、前記検出された任意の送信タイミング情報信号を同期ターゲット信号とする（Ｓ５２）。
【００１７】
Ｓ５１のテストにおいて、所定周期Ｔ後のタイミングに「送信タイミング情報信号」が検出されたＹｅｓの場合には、そのさらに所定周期Ｔ後のタイミングにおける「送信タイミング情報信号」の有無を調べるテストを行う（Ｓ５３）。このように、既存の「送信タイミング情報信号」の所定周期Ｔ後に「送信タイミング情報信号」がないと判断された場合には、検出された既存  「送信タイミング情報信号」の中で最後尾のものを「同期ターゲット信号」とすることになる。なお、この場合、「送信タイミング情報信号が存在しない空のタイミングのものを「同期ターゲット信号」としてもよい。
【００１８】
以後、スレーブ基地局は、「同期ターゲット信号ありか？」のテストを行っており（Ｓ６）、このテスト（Ｓ６）がＹｅｓのとき、「同期ターゲット信号」に従属同期して、ほぼ「送信タイミング情報信号」の周期でそのスレーブ基地局の「送信タイミング情報信号」をタイミング情報通信路に送信する（Ｓ７）。スレーブ基地局からの送信タイミング情報信号には、その信号がスレーブ基地局から送信されたものであることを表す情報が含まれる。
【００１９】
前記のテスト（Ｓ６）において、「同期ターゲット信号」が消失したと判断された場合（Ｎｏの場合）には、「同期ターゲットはマスター基地局であるか？」のテストを行い（Ｓ８）、このテストがＹｅｓとなって、その「同期ターゲット信号」がマスター基地局であることが検知された場合には、ステップＳ４に進み、その後、当該基地局は自基地局の自走クロックを用いてタイミングを生成し、マスター基地局として動作する。
【００２０】
テスト（Ｓ６）において、「同期ターゲット信号」が消失したと判断された「同期外れ」の場合で、かつその「同期ターゲット信号」がスレーブ基地局であった場合（Ｓ８のテストがＮｏの場合）には、以前にその「同期ターゲット信号」が存在したタイミングから所定周期Ｔだけ前のタイミングにおける「送信タイミング情報信号」の有無を調べる。そのタイミングに「送信タイミング情報信号」が存在する場合には、その信号を新たな「同期ターゲット信号」に変更して従属同期動作を行う（Ｓ９）。そのタイミングに「送信タイミング情報信号」が存在しない場合には、さらに所定周期Ｔだけ前のタイミングにおける「送信タイミング情報信号」の有無を調べる。この処理を「同期ターゲット信号」が見つかるまで繰り返す（Ｓ９→Ｓ６→Ｓ８→Ｓ９）。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明においては、各基地局がその送信タイミングに属する情報を有線伝送路上に伝送することにより、各基地局が自律的に基地局間同期を確立するので、ＩＰ網のような非同期ネットワークを用いた場合においても、低コストで信頼性のある基地局間同期が可能となる。
また、本基地局間同期方式では、自律分散的に同期を確立しているので、基地局の増設および撤去が発生した場合においても、システム全体を停止することなく、柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における無線基地局の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例におけるタイミング情報通信路の送信タイミング情報信号の例を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の一実施例におけく同期動作を説明するためのフロー図である。
【図４】本発明の一実施例における同期動作として、同期ターゲット信号を作成する手順を説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
１  アンテナ
２  ＲＦ部
３  変調部
４  復調部
５  フレーム合成／分解部
６  同期回路
７  タイミング情報通信路
７ａ  有線情報通信路
８  参照タイミング信号
９  送信タイミング情報信号
１０  無線基地局情報信号
１１，１２，１３，１４，Ａ  基地局
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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