(57)【要約】【課題】基準となるクロック信号としてネットワーク側から供給されるクロック信号が使用できない基地局においても正確なフレーム同期が可能となる移動体通信用基地局のフレーム同期方式を提供すること。【解決手段】自局１００が送信するフレームのタイミングを他の基地局２００と同期をとるために、内蔵のクロック１０６を使用するが、この方法では十分な精度を得ることができない為、これを補う手段として、基準となる基地局１００から送信されるＣＣＨ３００と自局が送信するフレーム４００のタイミングを比較し、そのＣＣＨとタイミングが合う様、フレームタイミング補正回路１０４により、送信タイミングの補正を行うシステム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体通信用の基準基地局が送信する電波を受信し、その送信フレームを抽出するフレーム抽出手段と、このフレーム抽出手段により抽出されたフレームにより内蔵基準クロック源を制御する手段と、この手段により制御される前記内蔵基準クロック源を用いて自局の送信フレームを制御して前記基準基地局の送信フレームに同期させる手段と、を備えることを特徴とする移動体通信用基地局のフレーム同期方式。
【請求項２】
前記フレーム抽出手段は、前記基準基地局から送信される制御チャネル情報を受信し、この制御チャネル情報から生成したタイミング信号を使って前記送信フレームのタイミングを補正することにより、前記基準基地局と自局の送信フレームの同期をとることを特徴とする請求項１記載の移動体通信用基地局のフレーム同期方式。
【請求項３】
前記内蔵基準クロック源を制御する手段は、前記制御チャネル情報を受信し、送信フレームタイミング信号を生成する無線部と、前記自局の送信フレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成回路と、このフレームタイミング信号生成回路により生成された送信フレームタイミング信号および前記無線部により生成されたフレームタイミング信号が供給されるフレームタイミング比較回路とを備え、このフレームタイミング比較回路の出力である前記２つの入力送信フレームタイミング信号間の差分が予め定められた範囲を超えた場合に、前記内蔵クロック源の制御を行うことによってフレームタイミング信号を変化させ、前記自局の送信フレームのタイミングを前記他基地局からの受信フレームに一致させることを特徴とする請求項２記載の移動体通信用基地局のフレーム同期方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信用基地局のフレーム同期方式に関し、特に、基準となるクロック信号としてネットワーク側から供給されるクロック信号が使用できない基地局におけるフレーム同期方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳ方式のような移動体通信システムにおいては、移動端末は一般に複数の基地局との間で、各基地局の電波サービスエリア内で交信する。各基地局のサービスエリアは相互に重複しているため、基地局間の電波の干渉を避けるため、各基地局の送受信フレームは同期している必要がある。このため、各基地局では送受信するフレームの精度を維持するため、非常に正確なクロック源を必要とする。従来の基地局では、このクロック源を得るために、Ｉ’回線、ＩＳＤＮ回線などから供給されるクロック信号を使用している。この信号は非常に正確で変動が少なく、また、全国一律に供給されているため、全国のどこの場所に基地局を設置しても、同一のクロック信号が得られるメリットがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、移動体通信においても通信の高速化のため、基地局に接続する回線を高速化、広帯域化する傾向にあり、基地局をＩ’回線、ＩＳＤＮ回線の代わりにＥｔｈｅｒネットのようなネットワークに接続することが要求される。しかしこの場合、網側から正確なクロック信号を得ることができないという問題が発生する。また、仮に網側から供給される信号を元にクロックを生成したとしても、通常は最寄りの終端装置などでレイヤ１が終端してしまうため、最寄りの終端装置のクロック精度に依存することになり、全国一律で同じ精度を保つことができない。
【０００４】
このため、内蔵のクロック源を使わざるを得ないが、従来のように回線側からクロック信号を得た場合と同等のクロック精度を保つためには、非常にコスト高となってしまう問題がある。また、この対策として、正確なクロックを得るために高速、広帯域の回線とは別に、クロック信号を供給できる回線を基地局に接続する方法が考えられるが、例えば、構内のＬＡＮ設備を利用してローカルな移動体通信網を構築しようとする場合においても、クロック信号を供給できる回線を引く必要があり、この様な回線が使用できない場所では移動体通信網を構築できないという問題点がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、このような従来の欠点を改善し、基準となるクロック信号としてネットワーク側から供給されるクロック信号が使用できない基地局においても正確なフレーム同期が可能となる移動体通信用基地局のフレーム同期方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の移動体通信用基地局のフレーム同期方式は、移動体通信用の基準基地局が送信する電波を受信し、その送信フレームを抽出するフレーム抽出手段と、このフレーム抽出手段により抽出されたフレームにより内蔵基準クロック源を制御する手段と、この手段により制御される前記内蔵基準クロック源を用いて自局の送信フレームを制御して前記基準基地局の送信フレームに同期させる手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の移動体通信用基地局のフレーム同期方式においては、前記フレーム抽出手段は、前記基準基地局から送信される制御チャネル情報を受信し、この制御チャネル情報から生成したタイミング信号を使って前記送信フレームのタイミングを補正することにより、前記基準基地局と自局の送信フレームの同期をとることを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、本発明の移動体通信用基地局のフレーム同期方式においては、前記内蔵基準クロック源を制御する手段は、前記制御チャネル情報を受信し、送信フレームタイミング信号を生成する無線部と、前記自局の送信フレームタイミング信号を生成するフレームタイミング信号生成回路と、このフレームタイミング信号生成回路により生成された送信フレームタイミング信号および前記無線部により生成されたフレームタイミング信号が供給されるフレームタイミング比較回路とを備え、このフレームタイミング比較回路の出力である前記２つの入力送信フレームタイミング信号間の差分が予め定められた範囲を超えた場合に、前記内蔵クロック源の制御を行うことによってフレームタイミング信号を変化させ、前記自局の送信フレームのタイミングを前記他基地局からの受信フレームに一致させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
かかる本発明によれば、基準となるクロック信号としてネットワーク側から供給されるクロック信号が使用できない基地局においても正確なフレーム同期が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例であって、ＰＨＳ基地局におけるフレーム同期システムの構成を示すブロック図である。
【００１２】
（１）システム構成
図１に示すようにこのシステムにおいては、フレーム同期の基準となるＩ’回線に接続されているＰＨＳ基地局（以下、基準ＰＨＳ基地局という。）２００とＥｔｈｅｒネットなどのＩ’回線以外の網に接続される基地局（以下、他網接続用ＰＨＳ基地局あるいは自基地局という。）１００から構成される。
【００１３】
（２）他網接続用ＰＨＳ基地局の構成
他網接続用ＰＨＳ基地局１００は、無線部１（１０１）、無線部２（１０２）、フレームタイミング比較回路１０３、フレームタイミング補正回路１０４、フレームタイミング生成回路１０５、内蔵クロック源１０６、主制御部１０７、ネットワークＩＦ部１０８及びこれらを動作させるソフトウェアから構成される。
【００１４】
内蔵クロック源１０６は、印加する電圧によって発振周波数を変えることができるタイプの発振機と周辺の制御用回路（図示せず。）から構成される。
【００１５】
次にこのように構成されたフレーム同期システムの動作を説明する。
【００１６】
（１）基準ＰＨＳ基地局
基準ＰＨＳ基地局２００は、Ｉ’回線から供給されるクロック信号に同期して、制御チャネル（ＣＣＨ）のフレーム３００を送信する。
【００１７】
（２）他網接続用ＰＨＳ基地局
他網接続用ＰＨＳ基地局１００は、以下の手順で送信フレーム４００の補正動作を行う。
【００１８】
１）基準ＰＨＳ基地局の選択
２）自局が送信するＣＣＨフレーム４００のタイミングの決定
３）自局が送信するＣＣＨフレーム４００の補正
以下これらの補正動作を順次説明する。
【００１９】
１）基準ＰＨＳ基地局の選択動作
他網接続用ＰＨＳ基地局１００は、立上動作において、自局がＣＣＨを送信開始する前に基準ＰＨＳ基地局１００の検索を行い、当該基地局１００のＣＣＨの受信を開始する。
【００２０】
他網接続用ＰＨＳ基地局１００は、一定時間、無線部１（１０１）を使用して周辺のキャリアセンスを行い、周辺に基準ＰＨＳ基地局が見つかった場合は、その基地局からのＣＣＨの受信を開始する。相手基地局が基準ＰＨＳ基地局であるかどうかは、基地局が送信する発識別符号（ＣＳ−ＩＤ）に専用の情報を付与し、これを検出することで判定する。
【００２１】
図２に発識別符号（ＣＳ−ＩＤ）の一例を示す。図２に示した例はＰＨＳの公衆網で用いられている構成である。ＣＳ−ＩＤは基地局が送信する制御チャネルの信号の中に必ず含まれている情報であり、この情報は制御チャネルの送信元を特定する為に用いられる。一般的には屋外公衆用付加ＩＤ（３３ｂｉｔ）に含まれている付加ＩＤ（３３−ｎ  ｂｉｔ）に基地局を特定できるようなユニークな番号を付与している。
【００２２】
他網接続用基地局１００が受信したＣＳ−ＩＤが基準局２００のＣＳ−ＩＤであるかを判別する為には、送信側基地局（基準基地局）２００がこの付加ＩＤの特定のＢｉｔをＯＮまたはＯＦＦし、受信側基地局である他網接続用基地局１００がこの特定ＢｉｔがＯＮされているか、またはＯＦＦされているかを検出することによって判別ができる。
【００２３】
検索の結果、周辺に基準ＰＨＳ基地局１００が見つからなかった場合は、検索のリトライを行うが、既定回数のリトライを行っても発見できない場合は、周辺に基地局が無く、フレーム同期を取らずにＣＣＨフレームを送信したとしても、受信側基地局である他網接続用基地局１００に周辺の基地局が干渉を与えないと判断し、自局が送信するＣＣＨフレームを補正せずに、送信を行う。
【００２４】
また、周辺に基準基地局が無く、かつ、基準基地局以外の基地局、すなわち、フレーム同期の基準となるＩ’回線に接続されていない基地局が発見された場合は、フレーム同期を取らずにＣＣＨ送信を行うと周辺に重大な干渉を与える可能性があるため、立ち上げ動作を停止させることも可能である。
【００２５】
また、他網接続用基地局１００が基準基地局２００に同期している時に、上記ＣＳ−ＩＤの上記とは別の特定ＢｉｔをＯＮまたはＯＦＦし、基準基地局に同期していることを周辺に通知し、他の他網接続用基地局１００´（図示せず。）が基準基地局２００を発見できないときは、基準基地局２００とフレーム同期が取れている他網接続用基地局１００へ同期することにより、フレーム同期の精度を保つことができる。
【００２６】
２）自局が送信するＣＣＨフレームタイミングの決定
まず、他網接続用基地局である自局及び周辺局の送信、受信のタイミングについて図３により説明する。ＰＨＳ基地局では、送信、受信を行う一つの信号区間をスロットと呼んでおり、連続する８個のスロットを１フレームと呼んでいる。また、１フレームはそれぞれ４個のスロットを含む送信用フレームと受信用フレームからこうせいされている。送信用フレーム、受信用フレームは図示のように、正負のパルス波形として交互に現れる。
【００２７】
送信用フレーム、受信用フレームを構成するスロットは、出現する順に第１スロット〜第４スロットまでの４個設けられている。通常、基地局と移動ＰＨＳ端末である子機の間の通信は、ペアとなるスロットで行われ、例えば、第1スロットを使ってある基地局からある子機へ送信が行われた場合、基地局は受信用フレームの同じスロット（第1スロット）を使って子機からの信号を受信する。
【００２８】
次に基地局同士の送受信のタイミングについて説明する。
【００２９】
周辺局（基準基地局または他網接続基地局）が図３の３０１に示すタイミングで送信及び受信をおこなっていたとする。この場合、自局は、周辺局と同じタイミングで送信及び受信を行う必要があるため、３０２に示すタイミングで送信、及び、受信を行う。なぜなら、自局が送信するタイミングが図の３０２に示すタイミングと異なっていた場合、周辺局の受信タイミングと自局の送信タイミングが重なってしまう為、周辺局に重大な干渉を与えてしまうためである。
【００３０】
また、自局において、周辺局が送信する信号を受信する必要がある場合は、周辺局が送信するタイミングで受信を行う必要があるため、図中の３０３に示すタイミングで受信を行う必要がある。
【００３１】
次に他網接続用ＰＨＳ基地局１００が自局の送受信タイミングを決める手順について説明する。
【００３２】
他網接続用基地局１００である自局は、まず、ある一定の時間の間、無線機１（１０１）または無線機２（１０２）のいずれかを用いて受信のみを行い、受信できた基地局のＣＳ−ＩＤ及び受信レベルを記憶し、また、ＣＳ−ＩＤから当該局が基準基地局２００であるか否かを判定する。次に記憶したＣＳ−ＩＤの中から同期する条件に一致する基地局２００を選択し、再び受信動作を開始して選択した基地局２００の信号を受信し、選択した基地局２００の送信タイミングを元に自局１００が送信するフレームのタイミングを決定する。自局１００が送信するフレームのタイミングは図５に示すフローチャートに示す手順に従って以下の方法で制御し、決定する。
【００３３】
先ず、ステップＳＴＡＲＴにおいて、上記のように条件に一致する基地局を決定し、その基地局から送信される信号を図１に示す無線機１（１０１）または無線機２（１０２）のいずれかで受信する。尚、基地局からの受信に無線機１または無線機２のどちらを使用するかは、予め決めておく。
【００３４】
次に無線機１または無線機２では、受信した信号を元に、タイミング信号を生成し、図４に示すような生成された信号４０１をフレームタイミング比較回路１０３へ送る。
【００３５】
次に、ステップ５０１において、フレームタイミング比較回路１０３では、フレームタイミング生成回路１０５から送られる図４に示す信号４０２と無線機１または無線機２で生成された信号４０１を比較し、その位相差４０３を検出し、検出結果を主制御部１０７へ通知する。
【００３６】
ステップ５０２において、主制御部１０７では、図４に示す位相差４０３が予め定められている許容範囲内であるかを判定する。判定の結果、許容範囲内であればフレームタイミング生成回路１０３にて生成されたタイミングを自局のフレームタイミングとして決定し、ステップＥＮＤで終了する。また、ステップ５０２における判定の結果、許容範囲外であれば、ステップ５０３において、補正に必要な値をフレームタイミング補正回路１０４へ通知し、フレームタイミング補正回路１０４では、通知された値を元に、内蔵クロック源１０６へ印加する電圧を調整する。
【００３７】
これらの動作を繰り返すことで、フレームタイミング生成回路１０４から生成される信号４０２と周辺基地局のフレームタイミング４０１の位相差４０３を許容範囲内とする。
【００３８】
次に図３に示すように、自局が送信するＣＣＨの送信スロットの位置（第1スロット〜第4スロットのいずれか）を決定する。この時、周辺局２００のＣＣＨのタイミングと異なるスロットで送信を行うようにする。これは、自局はフレームタイミングの補正を行う為に常時、周辺基地局２００の信号を受信する必要があるが、図３に示すように、周辺基地局の送信タイミング３１１と自局が送信するタイミング３２１が重なると自局が補正用の信号を得る為にタイミング３３１で受信を行うと、重大な干渉を与えてしまうためである。
【００３９】
フレーム同期処理の結果、自局が送信するＣＣＨのタイミングが決定すると、ＣＣＨの送信を開始する。
【００４０】
３）自局が送信するＣＣＨフレームの補正
他網接続用基地局１００は、ＣＣＨの送信を開始後、自局が送信するフレームの補正を行う。このフレームの補正は、ＣＣＨの送信を行っている無線機（上記例の場合無線機１）とは別の無線機２（１０２）で基準基地局２００のＣＣＨを受信し、その信号から得られたフレームタイミングをフレームタイミング補正回路１０４へ送る。尚、無線機２では、送信は行わず受信動作のみ行う。次に自局が送信するＣＣＨタイミングの決定時と同じ方法で、自局が送信するＣＣＨフレームタイミングを補正する。
【００４１】
以上の方法で制御することで、送信フレームのタイミングと受信フレームのタイミングのずれ幅を一定に保つことが可能となり、自局が送信するフレームのタイミングと他局が送信するフレームのタイミングを一致させることができる。
【００４２】
以上説明した本発明の実施形態によれば、自局が送信するフレームのタイミングを他の基地局と同期をとるために、内蔵のクロックを使用するが、この方法では十分な精度を得ることができない為、これを補う手段として、基準となる基地局から送信されるＣＣＨと自局が送信するフレームのタイミングを比較し、そのＣＣＨとタイミングが合う様、送信タイミングの補正を行う方法を用い、この手段によりフレーム同期の精度を維持する。
【００４３】
従って、コストが高い高精度のクロック源を必要とせず、また、自局が送信するフレームの送信タイミングを内蔵クロックから生成するため、クロック源としての回線側のクロック信号が不要となり、また、全国でほぼ一律のフレーム精度を保つことができる。
【００４４】
また、ＰＨＳ基地局の例では、クロック源として高精度のクロックを内蔵する必要が無くなるため、コストの低減を図ることができる。
【００４５】
さらに、クロック信号を得るための目的で専用の回線を基地局に接続する必要が無くなるため、構内専用のローカル的なＰＨＳ網を既存のＬＡＮ設備などを利用して構築する場合や、容易にクロック信号が供給可能な回線を引けない場所などにおいてもＰＨＳ基地局を設置することが可能となる。
【００４６】
さらに、クロック源を供給できない回線に接続される基地局でも、基準となる基地局に同期することによって、全国でほぼ、一律のフレームの精度を保つことができ、ＰＨＳ基地局間の干渉を防ぐ効果がある。
【００４７】
なお、上記実施形態は、ＰＨＳ基地局における実施例を説明したが、ＰＨＳ以外のフレーム同期が必要な移動体通信用基地局においても、同様の方法にて実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態である他網接続用ＰＨＳ基地局におけるフレーム同期方式のシステム構成図である。
【図２】図１に示すシステムで用いるオプション報知情報メッセージの例を示す図である。
【図３】図１に示すシステムにおける送信受信タイミング図である。
【図４】図１に示すシステムにおけるフレームタイミングの決定方法を説明するためのタイミング図である。
【図５】図１に示すシステムにおけるフレームタイミングの制御方法を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００…他網接続用ＰＨＳ基地局
１０１…無線部１無線部２
１０２…フレーム
１０３…タイミング比較回路
１０４…フレームタイミング補正回路
１０５…フレームタイミング生成回路
１０６…内蔵クロック源
１０７…主制御部
１０８…ネットワークＩＦ部
２００…基準ＰＨＳ基地局
３００…制御チャネル（ＣＣＨ）フレーム
４００…送信フレーム
【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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