(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局を有し、移動局が一又は二以上の前記基地局と選択的に回線を接続して、所定のタイミングで送受信をして通信を行い、
前記基地局のうち、高精度な送信タイミング及び受信タイミングを生成する基地局を基準局として階層の上位に設定して、
他の基地局は、より上位の階層の基地局を選択して送信タイミング及び受信タイミングを決定し、前記基準局を中心に階層的に同期をする移動通信システムにおいて、
前記基地局は、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正する同期監視処理を行い、
前記同期監視処理は、前記基地局の階層により複数の時間帯に分割して、上位の階層の前記基地局から順に実行されることを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
前記同期監視処理は、自己の階層の前記同期監視処理を実行する時間帯において、前記基地局が各々決定した時間に実行されることを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項３】
前記同期監視処理には、周辺の基地局のうち同期相手として適切な基地局を捜索する処理を含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれか一つに記載の移動通信システム。
【請求項４】
前記複数の基地局は、通信回線により交換機と接続され、
前記基地局は、前記通信回線により送られてくるクロック信号に基づいて、自局の送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正し、さらに、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
【請求項５】
前記通信回線はデジタル方式の通信回線であり、前記クロック信号は前記通信回線でのデジタル伝送に用いられるクロック信号であることを特徴とする請求項４に記載の移動通信システム。
【請求項６】
前記移動通信システムはＴＤＭＡ方式で通信をするものであって、
前記基地局は送信タイミング及び受信タイミングとしてフレームタイミングを決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の移動通信システム。
【請求項７】
複数の基地局を有し、移動局が一又は二以上の前記基地局と選択的に回線を接続して、所定のタイミングで送受信をして通信を行い、
前記基地局のうち、高精度な送信タイミング及び受信タイミングを生成する基地局を基準局として階層の上位に設定して、
他の基地局は、自局より上位の階層の基地局を選択して送信タイミング及び受信タイミングを決定し、前記基準局を中心に階層的に同期をする移動通信システムの基地局装置において、
前記基地局装置は、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正する同期監視処理を行い、
前記同期監視処理は、前記基地局の階層により複数の時間帯に分割して、上位の階層の前記基地局から順に実行されることを特徴とする基地局装置。
【請求項８】
前記同期監視処理は、自己の階層の前記同期監視処理を実行する時間帯において、前記基地局装置が各々決定した時間に実行されることを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。
【請求項９】
前記同期監視処理は、周辺の基地局のうち同期相手として適切な基地局を捜索する処理を含むことを特徴とする請求項７又は８のいずれか一つに記載の基地局装置。
【請求項１０】
前記複数の基地局は、通信回線に接続され、
前記基地局は、前記通信回線により送られてくるクロック信号に基づいて、自局の送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正し、さらに、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正することを特徴とする請求項７に記載の基地局装置。
【請求項１１】
前記通信回線はデジタル方式の通信回線であり、前記クロック信号は前記通信回線でのデジタル伝送に用いられるクロック信号であることを特徴とする請求項１０に記載の基地局装置。
【請求項１２】
前記基地局装置はＴＤＭＡ方式で通信をするものであって、前記基地局は送信タイミング及び受信タイミングとしてフレームタイミングを決定することを特徴とする請求項７から１０のいずれか一つに記載の基地局装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、多数の基地局を有し、基地局が同期した送信タイミング及び受信タイミングで移動局と通信をしている移動通信システム及び基地局装置に関し、特に時分割多重接続（ＴＤＭＡ）方式の移動通信システムに適用して、基地局間のフレーム同期を確立すると好適な移動通信システム及び基地局装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線機等の移動通信システムでは、無線基地局と移動局との間に電波による通信回線を設定し、無線により音声、データ等を送受して通信を行うものであり、周波数利用効率の観点からＴＤＭＡ方式やＣＤＭＡ（符号分割多重接続）方式によるデジタル方式の携帯電話システムが広く用いられている。このＴＤＭＡ方式の基地局及び移動局は、自局に割り当てられた受信スロットを受信し、自局に割り当てられた送信スロットにて送信をして、間欠的に送受信を繰り返すように動作している。また、ＣＤＭＡ方式の基地局及び移動局は、自局に割り当てられた拡散符号で変調したデジタル信号を送受信している。これらの、デジタル方式の移動通信システムにおいては、基地局と移動局とが同期して、同じタイミングで送受信しなければならない。
【０００３】
ＴＤＭＡ方式において、基地局と移動局との同期をとるために、基地局からの信号を受信した移動局は、基地局からの信号に含まれる同期信号（同期ワード）に基づいて自局の送受信フレームの同期をとって、移動局からの送信を開始する。また、基地局と移動局間の距離等により生じるフレームタイミングのズレを吸収するために、各受信スロットの最初には送信スロットが侵入しても受信に影響が生じないガードタイムが設けられている。
【０００４】
このような移動通信システムでは、基地局の立ち上げ時に、高精度の時間情報を有する（例えば、高精度の発振器を備えたり、ＧＰＳ衛星からの時間情報を受信する等）基地局を中心に、フレームタイミングを同期させて階層化した同期群を形成して各基地局間のフレームタイミングを同期させることが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような移動通信システムでは、電源投入時に他の基地局との同期をとるので、時間の経過に応じてフレームタイミングにズレが生じてしまい、送信スロットと受信スロットとが干渉して、正常な受信ができなくなる。
【０００６】
特に、時分割双方向伝送を行うＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式では、同一周波数に基地局への上りの信号と、移動局への下りの信号とが混在しているので、送受信タイミングのズレにより、上りの信号と下りの信号とが衝突してしまう。
【０００７】
具体的には、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ方式を採用するＰＨＳ方式（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）では、図１０に示すように、１ＴＤＤ／ＴＤＭＡフレーム中に４つの受信スロットと４つの送信スロットとが配置されており、５ミリ秒周期で送受信スロットが繰り返されている。このとき、基地局１と基地局２との送受信タイミング（フレームタイミング）がズレていると、基地局間で送信スロットと、受信スロットとが干渉してしまう。すなわち、移動局が基地局１への上りの信号を送信している間に（ＲＸ４）、基地局２が移動局への下りの信号を送信してしまい（ＴＸ１）、上りの信号（ＲＸ４）と下りの信号（ＴＸ１）とが衝突してしまう。移動局より基地局の方が送信出力が大きい場合が多く、基地局１では受信スロットＲＸ４での上りの信号が受信できない。
【０００８】
移動通信システムにおける基地局間のフレームタイミングの同期には様々な方法が提案されている。例えば、各基地局が周囲の基地局のうち最も電界強度の強い基地局に合わせて、自律的に同期を確立する方法がある。しかし、この方法では、同期の無限連鎖により基準局のフレームタイミングから大きくずれる基地局が発生してしまう。また、同期の基準となる基地局が複数存在して、複数の同期群が形成され、同期群間でフレームタイミングにズレが生じることから、同期群間で干渉が発生してしまう。
【０００９】
また、各基地局は有線回線で接続されているので、この有線で基準信号を配信して同期を確立する方法もある。しかし、ＩＳＤＮ等の標準的なインターフェースでは基準信号の配信ができず、基準信号を配信するために特別なインターフェースが必要となることから、大規模な公衆ネットワークには適さない。また、複数の交換機にまたがって基地局間の同期をとることは、交換機による伝送遅延の影響を考慮すると困難である。
【００１０】
また、各基地局は、通信ネットワークを統括的に制御するセンター設備により制御されているので、このセンター設備からの指示によりフレームタイミングを修正する方法もある。しかし、この方法では、運用者によるセンター設備からの指示が必要であり運用コストが発生する。また、基地局の増設時に再度同期指示をしなければならない等、複雑な処理が必要になる。
【００１１】
本発明は、複数の基地局間で同期が確立した送信タイミング及び受信タイミングを、簡易かつ確実に維持する移動通信システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数の基地局を有し、移動局が一又は二以上の前記基地局と選択的に回線を接続して、所定のタイミングで送受信をして通信を行い、前記基地局のうち、高精度な送信タイミング及び受信タイミングを生成する基地局を基準局として階層の上位に設定して、他の基地局は、より上位の階層の基地局を選択して送信タイミング及び受信タイミングを決定し、前記基準局を中心に階層的に同期をする移動通信システムにおいて、前記基地局は、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正する同期監視処理を行い、前記同期監視処理は、前記基地局の階層により複数の時間帯に分割して、上位の階層の前記基地局から順に実行される。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記同期監視処理は、自己の階層の前記同期監視処理を実行する時間帯において、前記基地局が各々決定した時間に実行されることを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記同期監視処理には、周辺の基地局のうち同期相手として適切な基地局を捜索する処理を含むことを特徴とする。
【００１６】
第４の発明は、第１の発明において、前記複数の基地局は、通信回線により交換機と接続され、前記基地局は、前記通信回線により送られてくるクロック信号に基づいて、自局の送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正し、さらに、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正することを特徴とする。
【００１７】
第５の発明は、第４の発明において、前記通信回線はデジタル方式の通信回線であり、前記クロック信号は前記通信回線でのデジタル伝送に用いられるクロック信号であることを特徴とする。
【００１８】
第６の発明は、第１〜５の発明において、前記移動通信システムはＴＤＭＡ方式で通信をするものであって、前記基地局は送信タイミング及び受信タイミングとしてフレームタイミングを決定することを特徴とする。
【００１９】
第７の発明は、複数の基地局を有し、移動局が一又は二以上の前記基地局と選択的に回線を接続して、所定のタイミングで送受信をして通信を行い、前記基地局のうち、高精度な送信タイミング及び受信タイミングを生成する基地局を基準局として階層の上位に設定して、他の基地局は、自局より上位の階層の基地局を選択して送信タイミング及び受信タイミングを決定し、前記基準局を中心に階層的に同期をする移動通信システムの基地局装置において、前記基地局装置は、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正する同期監視処理を行い、前記同期監視処理は、前記基地局の階層により複数の時間帯に分割して、上位の階層の前記基地局から順に実行される。
【００２１】
第８の発明は、第７の発明において、前記同期監視処理は、自己の階層の前記同期監視処理を実行する時間帯において、前記基地局装置が各々決定した時間に実行されることを特徴とする。
【００２２】
第９の発明は、第７又は第８の発明において、前記同期監視処理は、周辺の基地局のうち同期相手として適切な基地局を捜索する処理を含むことを特徴とする。
【００２３】
第１０の発明は、第７の発明において、前記複数の基地局は、通信回線に接続され、前記基地局は、前記通信回線により送られてくるクロック信号に基づいて、自局の送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正し、さらに、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正することを特徴とする。
【００２４】
第１１の発明は、第１０の発明において、前記通信回線はデジタル方式の通信回線であり、前記クロック信号は前記通信回線でのデジタル伝送に用いられるクロック信号であることを特徴とする。
【００２５】
第１２の発明は、第７〜第１０の発明において、前記基地局装置はＴＤＭＡ方式で通信をするものであって、前記基地局は送信タイミング及び受信タイミングとしてフレームタイミングを決定することを特徴とする。
【００２６】
【発明の作用および効果】
第１の発明は、基地局が基準局を中心に階層的に同期をする移動通信システムにおいて、基地局は所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正する同期監視処理を行うようにしたので、高精度の同期を維持することができる。また、階層の上位の基地局から順に同期監視処理を実行するので、正確な同期を維持することができる。
【００２７】
第７の発明は、基地局が基準局を中心に階層的に同期をしている移動通信システムの基地局装置において、基地局装置は、所定の時間間隔で同期相手の基地局との送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正する同期監視処理を行うようにしたので、高精度の同期を維持することができる。また、階層の上位の基地局から順に同期監視処理を実行するので、正確な同期を維持することができる。
【００２９】
第２の発明及び第８の発明では、自己の階層の同期監視処理を実行する時間帯において、基地局が各々決定した時間に同期監視処理が実行されるので、複数の基地局において同期監視処理が同時に行われることがない。
【００３０】
第３及び第９の発明では、同期監視処理は周辺の基地局のうち同期相手として適切な基地局を捜索する処理を含むので、現在の同期相手より階層が上位な基地局が近隣に設置されたときにも、自動的に上位（高精度）の基地局を相手として早期をすることができる。
【００３１】
第４の発明及び第１０の発明は、基地局は接続されている通信回線により送られてくるクロック信号に基づいて、自局の送信タイミング及び受信タイミングのズレを修正するので、同一の交換機からのクロック信号に基づいて同期を維持するので、高精度の同期を維持することができる。
【００３２】
第５の発明及び第１１の発明は、通信回線はデジタル方式の通信回線（例えば、ＩＳＤＮ回線）であり、クロック信号には通信回線でのデジタル伝送に用いられるクロック信号（例えば、ＩＳＤＮの基準クロック信号）を用いたので、同期時のための特別な装置（例えば、インターフェース装置）を必要とせずに、高精度の同期を維持することができる。
【００３３】
第６の発明及び第１２の発明は、基地局装置はＴＤＭＡ方式で通信をするものであって、基地局は送信タイミング及び受信タイミングとしてフレームタイミングを決定するので、送信スロットと受信スロットとが衝突することがない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明が適用されるＰＨＳシステム全体の構成図である。
【００３６】
ＰＨＳシステムの移動局であるＰＨＳ端末機（ＰＳ）１は、基地局装置（ＣＳ）２との間で無線による回線を設定し、音声、データによる通信を行う。このＰＨＳ方式では、多元接続方式（マルチ・チャネル・アクセス方式）を使用しているので、端末機１と基地局装置２とは、制御チャネルにおいて通話チャネルを設定するために必要な情報のやりとり（ネゴシエーション）をし、通話チャネルを設定して、通話チャネルにおいて通信を始める。
【００３７】
基地局装置２は加入者交換機３に接続されており、さらに加入者交換機３は中継交換機４を介してＩＳＤＮ網５に接続されている。また、基地局装置２は交換機３、４を介してセンター設備６に接続されており、センター設備６は基地局装置２の起動、停止、設定変更等を統括して制御している。
【００３８】
また、加入者交換機３から基地局装置２に対しては、ＩＳＤＮ回線に含まれるクロック信号（１６０ｋｂｉｔ／ｓ相当）が送られてくる。よって、交換機３は基地局装置２に対して高精度な周波数源として作用する。
【００３９】
図２は、本発明の実施の形態の基地局装置２のブロック図である。
【００４０】
基地局装置２はＩＳＤＮ回線を介して交換機３と接続されている。交換機３から基地局装置２に入力された信号はインターフェース部（ＤＳＵ）１１にてレベル変換され、符号化・復号化部１２によって符号化され、ベースバンド部１３、無線部１４で変調、逓倍、増幅等の処理がされて高周波信号となり、アンテナ１５からＰＨＳ端末機１に対する下りの信号として送信される。
【００４１】
一方、アンテナ１５で受信されたＰＨＳ端末機１からの上りの信号は、無線部１４にて周波数変換等の処理がされ、ベースバンド部１３に送られ検波（復調）等のベースバンド処理がされる。符号化・復号化部１２はベースバンド処理がされた信号を復号化しアナログ信号に変換する。復号化された信号は、ＤＳＵ１１にて、交換機３に入力可能なレベルに変換され、交換機３に送られる。
【００４２】
ＣＰＵ１７は基地局装置２の各部を制御する。クロック部１６はクロック信号を発生し、外部（ＣＰＵ１７）からの作用により発振周波数を制御できるように構成されている。ＣＰＵ１７はこのクロック信号に基づいて無線部１４に送受信切替タイミングを指示する。記憶部１８にはＣＰＵ１７が基地局装置２を制御する制御プログラムや、ＣＰＵ１７が動作するために必要なデータが記憶されている。これらのクロック部１６、ＣＰＵ１７、記憶部１８等により基地局装置２の制御部が構成されている。
【００４３】
ＤＳＵ１１から分岐した信号はクロック抽出部１９に導入され、クロック抽出部１９ではＩＳＤＮ回線にて送られてくるＩＳＤＮクロック信号を抽出する。このＩＳＤＮクロック信号は、交換機３にて、基地局装置２に備わったクロック部１６より高精度の周波数源により生成されているので、正確なタイミング信号を生成することができる。
【００４４】
クロック抽出部１９で抽出されたＩＳＤＮクロック信号はＣＰＵ１７に送られ、現在クロック部１６が生成しているタイミング信号とのズレを監視して、このズレが一定範囲内に収まるようにクロック部１６の発振周波数を補正して、フレーム同期のタイミング信号を調整している。具体的には、１６０ｋｂｉｔ／ｓのベースクロック信号を分周することにより所定の周波数に変換して用いる。
【００４５】
また、一部の基地局装置２は、ＧＰＳ受信機（図示省略）を備えており、ＧＰＳ受信アンテナを介してＧＰＳ衛星からの信号を受信している。ＧＰＳ衛星は原子時計を備えており正確な時間情報を送信している。ＧＰＳ受信部を備えた基地局装置２では、クロック抽出部１９においてＧＰＳ衛星からの信号から時間情報を抽出して、抽出された時間情報に従ってフレーム同期のタイミング信号を生成するので、極めて正確（±１マイクロ秒程度）で、狂いのないタイミング信号を生成することができることから、周囲の基地局の同期の基準となるマスター局となる。
【００４６】
このＧＰＳ受信機、ＧＰＳ受信アンテナは、ＧＰＳユニットを構成しており、基地局装置２から着脱可能に構成されている。このため、ＧＰＳ非搭載局をＧＰＳ搭載局に変更して、マスター局を容易に増設することができる。
【００４７】
図３は、本発明の実施の形態の識別符号（ＣＳＩＤ）の構成図である。
【００４８】
基地局装置２は、制御チャネルにおいて、自装置の識別符号（ＣＳＩＤ）を一定の時間間隔（１００ミリ秒間隔）で送信している。このＣＳＩＤには９ビットの事業者識別符号、一斉呼び出しエリア番号、付加ＩＤの他に、３ビットの同期制御符号が含まれている。この同期制御符号は、各基地局の同期レベルの階層における地位を表し、他の基地局からみて同期相手となる基地局であるかを規定している。
【００４９】
図４は、本発明の実施の形態の同期制御符号の内容を示す図表である。
【００５０】
同期制御符号は３ビットの信号からなり、本実施の形態では５段階の同期レベルが設定されている。同期マスター局は最も高い同期レベル（同期レベル１）に設定され、”１００”の同期制御符号で表される。
【００５１】
「同期レベル２」は、同期レベル１のマスター局からの信号に基づいて自局のフレームタイミングの同期をした局であり、他の基地局から基準とされる優先度が同期レベル１の基地局の次に高く、”１０１”の同期制御符号で表される。
【００５２】
「同期レベル３」は、同期レベル２の基地局からの信号に基づいて自局のフレームタイミングの同期をした局であり、他の基地局から基準とされる優先度が同期レベル１、２の基地局の次に高く、”１１０”の同期制御符号で表される。
【００５３】
「同期レベル４」は、同期レベル３の基地局からの信号に基づいて自局のフレームタイミングの同期をした局であり、他の基地局から基準とされる優先度が最も低く、”１１１”の同期制御符号で表される。
【００５４】
「非同期局」は、同期マスター局でもなく、他の基地局に同期をしていない基地局の同期レベルであり、”０００”の同期制御符号で表される。また、同期レベル４の基地局からの信号に基づいてフレームタイミングの同期をした基地局も、「非同期局」の同期レベルに設定される。
【００５５】
この同期レベルは、「同期レベル１」がフレームタイミングの精度が最も高いので、他局から見て同期の基準とする優先順位が最も高い。また、「同期レベル４」がフレームタイミングの精度が最も低いので、他局から見て同期の基準とする優先順位が最も低い。また、「非同期局」は同期レベル４の下位に設けられており、非同期局のフレームタイミングの誤差は大きいと推定されるので、他の基地局から同期の基準にされることはない。
【００５６】
本実施の形態では同期制御符号を３ビットで表現しているが、同期制御符号のビット数を増加して、より多階層の同期レベルを設定してもよい。この場合、同期の際に遅延により同期がずれて、回線が接続できなくならない程度の階層とすることが望ましい。
【００５７】
図５は、本発明の実施の形態の基地局装置２の電源投入時の動作を示すフローチャートである。
【００５８】
新たに運用を開始する又はリセット信号等により再起動される基地局装置２は、電源が投入されると諸定数が初期化され、各回路（ベースバンド部１３、無線部１４等）が初期化される（Ｓ１０１）。制御部のＣＰＵ１７は、基地局装置２がマスター局であるか（ＧＰＳ受信機が備わっているか）を検出して（Ｓ１０２）、マスター局であれば、ＧＰＳ衛星からの信号からクロック信号を抽出して、この時間情報に自局のフレームタイミングを同期させる（Ｓ１０３）。その後、自局の同期レベルを”１”に設定して（Ｓ１０４）、制御チャネルでの送信を開始する（Ｓ１０９）。この制御チャネルで送信される識別符号（ＣＳＩＤ）に含まれる同期制御符号により、自局がマスター局であることを他の基地局に対して通知する。
【００５９】
一方、基地局装置２がマスター局でなければ（Ｓ１０２）、制御チャネルを受信して、周囲の基地局からのＣＳＩＤを受信する（Ｓ１０５）。このＣＳＩＤには同期制御符号が含まれている。周囲の基地局からの識別符号（ＣＳＩＤ）を受信した基地局装置２は、同期相手を選択する（Ｓ１０６）。このステップＳ１０５〜Ｓ１０６の動作は図８にて後に詳細に説明する。
【００６０】
そして、相手局の同期信号（同期ワード）に同期させて、自局の同期クロックを生成して、自局のフレームタイミングを相手局のフレームタイミングに同期させる（Ｓ１０７）。
【００６１】
その後、フレーム同期の基準となった相手局の同期レベルに１を加えて、自局の同期レベルを基準とし基地局の同期レベルの下位に設定する（Ｓ１０８）。そして、制御チャネルでのＣＳＩＤの送信を開始して（Ｓ１０９）、自局の同期レベルを他の基地局に対して通知する。
【００６２】
また、自局の同期レベルが決定した旨を有線回線でセンター設備６に通知する（Ｓ１１０）。このとき、本実施の形態のように同期後に無条件にセンター設備６に通知するのではなく、非同期局となった場合にのみセンター設備６に通知するように構成してもよい。このように構成すると、センター設備６では異常が生じた基地局のみを把握することができる。
【００６３】
図６は、本発明の実施の形態により同期した基地局の階層を示す図である。
【００６４】
図に丸印（黒丸、白丸）で示したものが、配置された基地局である。また、図の中心に黒い丸印で示した基地局（ＣＳ１）がマスター局であり、図示した基地局の同期群の中心となっている基地局である。
【００６５】
ＣＳ１はマスター局であり同期レベルは１である。ＣＳ２、ＣＳ３はＣＳ１のフレームタイミングに同期して自局のフレームタイミング生成しており、ＣＳ２、ＣＳ３の同期レベルはＣＳ１の同期レベルより１ランク低い”２”に設定される。また、ＣＳ４はＣＳ３のフレームタイミングに同期し、ＣＳ５はＣＳ２のフレームタイミングに同期して自局のフレームタイミング生成しているので、ＣＳ４、ＣＳ５の同期レベルはＣＳ２、ＣＳ３の同期レベルより１ランク低い”３”に設定される。
【００６６】
このマスター局は周囲の基地局の次数が低位に（同期レベルが大きく）なって、周囲に同期の基準となる基地局が存在しなくならないように、適宜設置される。このため、センター設備６では基地局の同期レベルを監視しており、マスター局を多く配置しなくてもよいので、システムに柔軟性があり、安価にシステムを構成することができる。
【００６７】
なお、このように複数の基地局を階層化すると、広域に基地局が配置された場合には複数の同期群が形成されるが、基準となる基地局がマスター局がＧＰＳ衛星からの時間情報を基準としているので、同期群間の誤差が小さく、異なる同期群が接する場所でもガードタイムを超えるフレームタイミングのズレが生じることはない。
【００６８】
本実施の形態では、加入者交換機３から基地局装置２に対してＩＳＤＮ回線上を送られてくるクロック信号により、基地局装置２は他の基地局装置２との同期を維持している。しかし、この交換機（周波数源）３からの周波数も変動することがあり、回線の状態や、経路長、経路中に設置されている機器により生じるジッタやノイズの影響により正確なクロック信号が基地局装置２に届かなくなる可能性がある。そこで、定期的に基地局装置２のフレームタイミングのズレを検出して、この補正をする同期監視処理が必要となる。
【００６９】
図７は、本発明の実施の形態の基地局の同期監視処理を示すフローチャートである。
【００７０】
この同期監視処理は所定の時間間隔で実行されるものである（図９参照）。
【００７１】
基地局装置２は所定の時間になったら、制御チャネルで同期相手の基地局からの信号を受信し、相手局からの信号に基づいて、相手局のフレームタイミングと自局のフレームタイミングとのズレを検出する。このズレが許容範囲内であれば（Ｓ１１１）、自局のフレームタイミングを変更することなく（Ｓ１１２〜Ｓ１１８の処理を行わずに）、運用を再開する。
【００７２】
一方、相手局のフレームタイミングと自局のフレームタイミングとの間に許容範囲を超えたズレを検出すると（Ｓ１１１）、自局のフレームタイミングの修正処理を実行する（Ｓ１１２〜Ｓ１１８）。
【００７３】
具体的には、自局のフレームタイミングにて、同期相手の基地局の信号を受信して、正常に受信できたならば同期相手局とのフレームタイミングのズレはないと判断し、正常に受信できなければ同期相手局とのフレームタイミングがズレていると判断する。また、正常に受信できた場合でも、より正確に同期をするために、自局のフレームタイミングを変更する処理（Ｓ１１２〜Ｓ１１８）を行ってもよい。
【００７４】
まず、基地局装置２は制御チャネルを受信して、周囲の基地局からの識別符号（ＣＳＩＤ）を受信する（Ｓ１１２）。このＣＳＩＤには同期制御符号が含まれている。周囲の基地局からのＣＳＩＤを受信した基地局装置２は、同期相手を選択する（Ｓ１１３）。このＳ１１２〜Ｓ１１３の動作は図８にて後に詳細に説明する。
【００７５】
そして、相手局からの信号に含まれる同期信号に同期するように自局の同期クロックを生成して、自局のフレームタイミングを相手局のフレームタイミングに同期させる（Ｓ１１４）。この基地局間の同期は、相手局からの信号に含まれる同期信号（同期ワード）に基づいて、自局のフレームタイミングの同期をする。
【００７６】
その後、フレーム同期の基準となった相手局の同期レベルに１を加えて、自局の同期レベルを基準となった基地局の同期レベルの下位に設定する（Ｓ１１５）。そして、制御チャネルでのＣＳＩＤの送信を再開して（Ｓ１１６）、自局の同期レベルを他の基地局に対して通知する。
【００７７】
また、自局の同期レベルが変更されたなら（Ｓ１１７）、その旨を有線回線でセンター設備６に通知する（Ｓ１１８）。このとき、本実施の形態のように同期レベルが変更されたときにセンター設備６に通知するのではなく、同期後に無条件にセンター設備６に通知するように構成してもよい。また、非同期局となった場合にのみセンター設備６に通知するように構成してもよい。このように構成すると、センター設備６で異常が生じた基地局のみを把握することができる。
【００７８】
さらに、この同期監視処理は、所定の時間間隔の他に、通信回線（有線回線）のクロック信号に異常が生じたときや、無線回線で干渉が検出したときに実行することもできる。
【００７９】
具体的には、本実施の形態では、基地局のフレームタイミングはＩＳＤＮ回線のクロック信号に基づいて補正されているので、このＩＳＤＮ回線のクロック信号に異常が生じると、送受信のフレームタイミングに異常が生じてしまう。例えば、ＩＳＤＮ回線からのクロック信号が途切れた場合や、ＩＳＤＮ回線からのクロック信号の周波数が大きく変化した場合などには、クロック信号に異常が生じたものと判断して、同期監視処理を実行して、自局のフレームタイミングを周囲の基地局のフレームタイミングに同期（一致）させる。
【００８０】
また、自局のフレームタイミングと周囲の局のフレームタイミングとの間でズレが生じていると、スロットが干渉して、他の局からの妨害波を受けてしまう、例えば、ＲＳＳＩがよいのにＦＥＲが悪い場合に、自局のフレームタイミングがずれている判断して、同期監視処理を実行して、自局のフレームタイミングを周囲の基地局のフレームタイミングに同期（一致）させる。
【００８１】
図８は、本発明の実施の形態の基地局で自局のフレームタイミングを同期する相手の基地局を選択する動作の詳細を示すフローチャートであり、図５におけるステップＳ１０５〜Ｓ１０６、及び、図７におけるステップＳ１１２〜Ｓ１１３の周囲の基地局の受信から同期相手局の選択までの動作の詳細を示す。
【００８２】
基地局の制御部のＣＰＵ１７は、制御チャネルを受信するための時間として、１００ミリ秒のタイマをセットして、１００ミリ秒の計時を開始する（Ｓ１２１）。その後、タイマがタイムアップして１００ミリ秒が経過するまでの間（Ｓ１２２）、制御チャネルを連続的に受信する（Ｓ１２３）。ＰＨＳ方式では、各基地局は制御チャネルにおいて、１００ミリ秒間隔でＣＳＩＤを送信しているので、１００ミリ秒連続して制御チャネルを受信すれば、自局が受信可能な全ての基地局からのＣＳＩＤを受信することができる。
【００８３】
基地局装置２は、１００ミリ秒の間で、いずれかのタイムスロットで、他の基地局が受信できたなら（Ｓ１２４）、受信した基地局のＣＳＩＤ、同期制御符号、受信電界強度（ＲＳＳＩ、ビットエラーレート等）を記憶する（Ｓ１２５）。一方、他の基地局が受信できなかったら（Ｓ１２４）、タイマがタイムアップして所定の時間（１００ミリ秒）が経過するまで、制御チャネルの受信を継続して（Ｓ１２２〜Ｓ１２５）、他の近くの基地局を捜索する。
【００８４】
制御チャネルの所定時間（１００ミリ秒）の連続受信が終了したら、受信した周辺の基地局から同期相手の基地局を選択する。制御部のＣＰＵ１７は、記憶部１８に記憶された近隣の基地局のデータから、最も同期レベルが小さい（階層が高く、同期の優先度が高い）基地局を選択する（Ｓ１２６）。このとき同じ同期レベルの基地局が複数受信できていたら（Ｓ１２７）、同じ同期レベルを有する基地局のうち、受信レベルが最大の基地局を選択する（Ｓ１２８）。
【００８５】
ここで、図６を参照すると、このとき、ＣＳ５はＣＳ４に同期していたが、同期監視処理でＣＳ２とＣＳ４との双方の基地局を受信することができた。このＣＳ２とＣＳ４とは、ＣＳ２の方が同期レベルが高位なので（ＣＳ２は同期レベル２、ＣＳ４は同期レベル３）、より高位の基地局であるＣＳ２を選択して、ＣＳ２のフレームタイミングに同期し直して自局のフレーム同期クロック信号を生成する。
【００８６】
また、ＣＳ４はＣＳ２に同期していたが、同期監視処理で同レベルを有するＣＳ２とＣＳ３とを受信することができた。このＣＳ２とＣＳ３とは、ＣＳ２よりＣＳ３の方が近い距離にあり、受信電界強度が強いので、ＣＳ４はＣＳ３を選択して、ＣＳ３のフレームタイミングに同期をし直す。
【００８７】
図９は、本発明の実施の形態の基地局の同期監視処理のタイミングを表す図である。
【００８８】
本実施の形態では、複数の基地局が階層化して同期群を形成しているので、階層の上位の基地局から順に、同期ズレの修正をする必要がある。
【００８９】
まず、階層の上位にあり、他の基地局に同期して自局のフレームタイミングを形成している同期レベル２の２次局の同期ズレを修正する。同期レベル２の基地局は２時から２時５５分の間で図７で説明した同期監視処理を実行して、同期ズレを修正する。
【００９０】
次に、同期レベル２の下の階層に位置する同期レベル３の基地局（３次局）について、自局のフレームタイミングが同期している同期レベル２の局の同期ズレを修正する。同期レベル２の基地局は３時から３時５５分の間で図７で説明した同期監視処理を実行して、同期レベル３の基地局からの同期ズレを修正する。
【００９１】
次に、同期レベル３の下の階層に位置する同期レベル４の基地局（４次局）について、自局のフレームタイミングが同期している同期レベル３の局の同期ズレを修正する。同期レベル２の基地局は４時から４時５５分の間で図７で説明した同期監視処理を実行して、同期レベル４の基地局からの同期ズレを修正する。
【００９２】
次に、同期レベル最下層に位置する非同期局が、５時から５時５５分の間で図７で説明した同期監視処理を実行して、同期可能な基地局を捜索し他の基地局との同期ズレを修正する。
【００９３】
この同期監視処理中は、フレームタイミングが変化するので、その基地局を介して通信サービスを提供することができない。多数の基地局が同時に同期監視処理を行うと、その基地局が設置されているサービスエリア内で通信ができない区域（空白域）が生じてしまったり、通信可能な周辺の基地局にトラフィックが集中してしまうことがある。そこで、所定の時間帯（同期レベル２の局は２時から２時５５分）の中で、同じ同期レベルを有する基地局が同時に同期監視処理を始めることがないように、所定の時間帯の中で同期監視処理を始める時間帯をずらすようにしている。
【００９４】
具体的には、基地局装置に固有の番号であるＣＳＩＤ（各桁の数字の和、最終桁の数字等）によって、同期監視処理を開始する時間を定める方法や、基地局装置にて乱数を発生させ、その乱数値によって同期監視処理を開始する時間を定める方法がある。
【００９５】
なお、マスター局はＧＰＳ衛星からの信号を受信して、フレーム同期タイミングを修正しているので、定期的に同期ズレの修正をする必要はないが、所定の時間間隔（１日／１回）でＧＰＳ衛星からの信号を受信してフレームタイミングを修正するように構成することもできる。なお、この場合にはマスター局は２次局の同期監視処理が実行される時間帯より前に同期監視処理を行う必要がある。
【００９６】
さらに、この同期監視処理により同期レベルが下位になった場合には、変更された同期レベルで割り当てられた同期監視処理の時間帯において、再度同期監視処理を行う。
【００９７】
具体的にはマスター局に同期している２次局は、２時から２時５５分の間に同期監視処理を行うが、同期相手の局が検出できなかったときには、制御チャネルを１００ミリ秒間連続して受信する。この制御チャネルの受信によって同レベルの他の局（マスター局）が検出できなかったときは、この制御チャネルの連続受信により受信できた２次局を探して、この２次局に同期をとる。よって、この２次局に同期をした基地局は３次局になる。しかし、２次局の同期監視処理は２時から２時５５分に行われるので、この新たに同期相手となった２次局が既に同期監視処理を行って、正確なフレームタイミングに補正されているかは分からない。よって、この２次局に同期をした基地局は、同期相手の２次局の同期監視処理が終了した時間、すなわち、３次局が同期監視処理を行う時間帯（３時から３時５５分の間）に再度同期監視処理を行い、フレームタイミングのズレを修正した２次局に再度同期をする。
【００９８】
このように、マスター局でない基地局は、高精度のクロック源を有するマスター局を中心として、マスター局を階層の上位に設定して、他の基地局は、各基地局が送信する同期制御符号により、自局より上位の階層の基地局を選択してフレームタイミングを決定して、マスター局を中心に、各基地局が自律的に階層を形成して同期をするので、高い精度（マスター局同士が±１μ秒程度）で送受信タイミングの同期をすることができる。
【００９９】
さらに、マスター局が分散して配置されているので、一つのマスター局が故障しても、このマスター局に同期していた基地局は他の周辺の基地局に同期すればよいことから、移動通信システムの運用が停止することがなく、故障に対する耐性が強い。
【０１００】
その後、基地局装置が接続されているＩＳＤＮ回線のクロック信号に基づいて自局のフレームタイミングを修正しているので、一度マスター局を中心として同期をとったフレームタイミングがずれることがない。
【０１０１】
さらに、１日に１回、同期相手となった基地局とのフレームタイミングのズレを修正する同期監視処理を実行するので、ズレによる影響が大きくならないうちに修正をして、正確な同期を維持することができる。
【０１０２】
さらに、この同期監視処理は、階層の上位の基地局から順に実行されるので、上位の階層に位置する基地局から順にフレームタイミングのズレが修正されることから、より精度のよい基地局に基づいてフレームタイミングの同期をすることができる。すなわち、階層と関係なく同期監視処理を実行したならば、下位の基地局が上位の基地局との同期関係を修正した後に、この基準となった上位の基地局にフレームタイミングのズレが検出され、上位の基地局がフレームタイミングを修正すると、この下位の基地局のフレームタイミングは、このズレを含む誤ったものとなってしまう。
【０１０３】
また、基地局装置に固有の番号（ＣＳＩＤ）によって、同期監視処理を開始する時間を定めるので、同一階層の基地局が同期監視処理を行う時間帯において、一斉に多数の基地局において同期監視処理が行われて、通信サービスが停止することがない。
【０１０４】
さらに、同期監視処理では現在の同期相手より高次の同期レベルの基地局装置を捜索するので、現在よりも精度が高い基地局に同期して、高精度のフレームタイミングを生成することができる。
【０１０５】
さらに、同じ階層の他の基地局のうち信号強度が強い基地局を選択して、フレームタイミングを同期するので、確実に同期をすることができる。
【０１０６】
さらに、他の基地局に同期をして、自局の同期レベルが決定すると、自局の同期レベルが決定した旨を有線回線でセンター設備に通知するので、センター設備で各基地局の同期階層内の地位を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用されるＰＨＳシステム全体の構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態の基地局装置のブロック図である。
【図３】  本発明の実施の形態のＣＳＩＤの構成図である。
【図４】  本発明の実施の形態の同期制御ビットの内容を示す図表である。
【図５】  本発明の実施の形態の基地局の電源投入時の動作を示すフローチャートである。
【図６】  本発明の実施の形態により同期した基地局の階層を示す図である。
【図７】  本発明の実施の形態の基地局の同期監視処理を示すフローチャートである。
【図８】  本発明の実施の形態の基地局で同期相手を選択する動作の詳細を示すフローチャートである。
【図９】  本発明の実施の形態の基地局の同期監視処理のタイミングを表す図である。
【図１０】  従来の基地局装置の送受信タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１  ＰＨＳ端末機（ＰＳ）
２  基地局装置（ＣＳ）
３  加入者交換機
４  中継交換機
５  ＩＳＤＮ網
６  センター設備
１１  インターフェース部（ＤＳＵ）
１２  符号化・復号化部（ＣＯＤＥＣ）
１３  ベースバンド部（Ｂ／Ｂ）
１４  無線部（ＴＲＸ）
１５  アンテナ
１６  クロック部（ＣＬＫ）
１７  ＣＰＵ
１８  記憶部（ＲＡＭ／ＲＯＭ）
１９  クロック抽出部
【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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