(57)【要約】【課題】ＧＰＳ受信機等特別な設備が不要で、屋内、屋外を問わずどこでも局間同期が取れ、自律分散的に作用し新たに局が追加されても、通信システム全体の同期が取れる、伝搬遅延を考慮したシンプルかつ安定した局間同期を行う基地局および局間同期方法を得ること。【解決手段】基地局Ａ、Ｂは、相手基地局から相手基地局の送信タイミングを示すパルスを受信すると、自身の送信パルスの送信タイミングと相手基地局からのパルスの受信タイミングとのタイミング差を検出し、検出したタイミング差を相手基地局に通信回線を介して送信し、前記算出したタイミング差と相手基地局から受信したタイミング差が等しくなるように自身のパルス送信タイミングを調整する。【選択図】        図１
2007288508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２のノード間で同期をとるノード間同期方法において、
第１および第２のノードは、
相手ノードから相手ノードの送信タイミングを示すパルスを受信すると、自身の送信パルスの送信タイミングと相手ノードからのパルスの受信タイミングとのタイミング差を検出する第１のステップと、
前記検出したタイミング差を相手ノードに通信回線を介して送信する第２のステップと、
第１のステップで算出したタイミング差と相手ノードから受信したタイミング差が等しくなるように自身のパルス送信タイミングを調整する第３のステップと、
を備えることを特徴とするノード間同期方法。
【請求項２】
第１のステップで自身で算出したタイミング差と、相手ノードから受信したタイミング差を用いてノード間距離を算出する第４のステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のノード間同期方法。
【請求項３】
通信を行う相手ノードと同期をとる機能を有するノード装置において、
相手ノードから相手ノードの送信タイミングを示すパルスを受信すると、自身の送信パルスの送信タイミングと相手ノードからのパルスの受信タイミングとのタイミング差を検出するタイミング差検出部と、
前記検出したタイミング差を相手ノードに通信回線を介して送信するとともに、相手ノードが検出したタイミング差を通信回線を介して受信する送受信手段と、
前記タイミング差検出部で検出したタイミング差と相手ノードから受信したタイミング差が等しくなるように自身のパルス送信タイミングを調整する送信タイミング調整手段と、
を備えることを特徴とするノード装置。
【請求項４】
タイミング差検出部で検出したタイミング差と、相手ノードから受信したタイミング差を用いてノード間距離を算出するノード間距離算出手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のノード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置場所を問わず簡易な処理でノード間の同期を実現可能なノード間同期方法およびノード装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線による通信システムは、端末と、端末との通信を行う基地局と、複数の基地局の無線信号を制御する基地局コントローラによって構成される。この様なシステムで高効率のパケット伝送を動作させるために、端末と基地局間に加え、基地局と基地局間のフレームタイミング同期をとることが望ましい。この理由は，例えばセルラーシステムでは、端末がセル境界にいる場合に、隣接する基地局からの信号が共に受信されるが、隣接する基地局の送信する信号同士が同一周波数であるため、局間同期がとれていないと隣接基地局からの信号は干渉となり，受信信号の品質が大きく劣化してしまう。局間同期がとれていれば、セル間でのパケットの同時送信を避けるような伝送スケジューリングが可能となり、他セルからの干渉信号を抑圧し、スループットを向上できる。
【０００３】
局間同期の方法としては、
（１）各基地局が、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を受信して、ＵＴＣ（Coordinated Universal Time）に同期した時刻信号を発生させ、送信タイミングを生成する方法、
（２）基地局が、他基地局からの送信波を受信して、自局との送信タイミング差を補正する方法（特許文献１または非特許文献１参照）、がある。（２）の方法を図６を用いて説明する。基地局Ｘは基地局Ｙの送信波Ｕ２を受信して、基地局Ｙの送信タイミングを知り、基地局Ｙは基地局Ｘの送信波Ｕを受信して、基地局Ｘの送信タイミングを知ることができるので、基地局Ｘは基地局Ｙとの送信タイミングの差分を、基地局Ｙは基地局Ｘとの送信タイミングの差分を検出する。これらの送信タイミングの差分が小さくなるように，各局が送信タイミングを補正すれば基地局Ｘと基地局Ｙは同期する。
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５０７９５７号公報
【非特許文献１】Ｙ．Ａｋａｉｗａ，Ｈ．Ａｎｄｏｈ  ａｎｄ  Ｔ．Ｋｏｈａｍａ， “Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ  Ｉｎｔｅｒ−Ｂａｓｅ−Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＴＤＭＡ  Ｍｉｃｒｏｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｐｒｏｃ．４１ｓｔ  ＩＥＥＥ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆ．，Ｍａｙ  １９９１，ｐｐ．２５７−２６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のＧＰＳ信号を用いる方法では、ＧＰＳ受信機が必要となり、また、ＧＰＳ衛星の信号は微弱であるため、屋内およびビル街等見晴らしの悪い環境の屋外では実施が困難であるという問題があり、特許文献１または非特許文献１の方法では、検出された他局のタイミングは局間の距離に応じて遅延しているため（以下、伝搬遅延と呼ぶ）、伝播遅延の補正が必要であるが、それについての記載はない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＧＰＳ受信機等の特別な設備が不要で、設置場所に依存せず、自律分散的に作用し、新たにノードが追加されても通信システム全体の同期が取れるシンプルかつ安定したノード間同期を行うノード間同期方法およびノード装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１および第２のノード間で同期をとるノード間同期方法において、第１および第２のノードは、相手ノードから相手ノードの送信タイミングを示すパルスを受信すると、自身の送信パルスの送信タイミングと相手ノードからのパルスの受信タイミングとのタイミング差を検出する第１のステップと、前記検出したタイミング差を相手ノードに通信回線を介して送信する第２のステップと、第１のステップで算出したタイミング差と相手ノードから受信したタイミング差が等しくなるように自身のパルス送信タイミングを調整する第３のステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、第１および第２のノードは、相手ノードから相手ノードの送信タイミングを示すパルスを受信すると、自身の送信パルスの送信タイミングと相手ノードからのパルスの受信タイミングとのタイミング差を検出し、検出したタイミング差を相手ノードに通信回線を介して送信し、前記算出したタイミング差と相手ノードから受信したタイミング差が等しくなるように自身のパルス送信タイミングを調整することにより同期を実現するため、ＧＰＳ受信機等特別な設備が不要で、屋内、屋外を問わずどこでも局間同期が取れ、新たに局が追加されても、通信システム全体の同期が取れるシンプルかつ安定したノード間同期を行うことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかるノード間同期方法およびノード装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明を適用するノード装置として基地局を採用した場合の基地局の構成を示すブロック図である。基地局Ａ、基地局Ｂは、多数の基地局のうちの任意の２局である。ここでは、２局間の同期方法の例を示している。基地局Ａは、基地局Ｂなどの他局から送信された信号を受信する信号受信部１０と、基地局Ｂから信号受信タイミングと自局Ａの信号送信タイミングとのタイミング差Ｔａｂを算出するタイミング差算出部１１と、タイミング差算出部１１の算出結果を用いて、自局Ａの送信タイミングの補正量を算出するタイミング補正量算出部１２と、自局の送信するデータを生成する送信信号生成部１３と、自局の送信データを送信するとともに、タイミング差算出部１１で算出したタイミング差Ｔａｂを基地局Ｂへ送信する信号送信部１４で構成されている。基地局Ｂも同様の構成を有している。
【００１１】
次に局間同期のためのタイミング調整方法について、図２を用いて説明する。基地局Ａは、自局Ａの送信タイミングを示すパルスＵａを送信し、基地局Ｂ２は自局Ｂの送信タイミングを示すパルスＵｂを送信する。基地局Ａは、パルスＵｂを、基地局Ｂ２はパルスＵａをそれぞれ受信する。パルスＵｂは、図２に示すとおり伝搬遅延Ｔｐｄを伴って基地局Ａで受信され、パルスＵｂは、図２に示すとおり伝搬遅延Ｔｐｄを伴って基地局Ｂで受信される。
【００１２】
基地局Ａは、パルスＵｂを受信して、自身の送信パルスＵａと受信パルスＵｂのタイミング差Ｔａｂを算出する。基地局Ｂは、パルスＵａを受信して、自身の送信パルスＵｂと受信パルスＵａとのタイミング差Ｔｂａを算出する。
【００１３】
このようにして算出されたタイミング差Ｔａｂ、Ｔｂａは、基地局Ａと基地局Ｂとの間に設定されている通信回線を使って、Ｔａｂは基地局Ｂに、Ｔｂａは基地局Ａにそれぞれ伝送される。通信回線としては、有線回線、無線回線の何れでもよい。
【００１４】
基地局Ａでは、自身が算出したタイミング差Ｔａｂが基地局Ｂより送信されたタイミング差Ｔｂａと等しくなるように、基地局Ａのパルス送信タイミングを補正する。基地局Ｂでは、自身が算出したＴｂａが基地局Ａより送信されたＴａｂと等しくなるように、基地局Ｂ自身のパルス送信タイミングを補正する。
【００１５】
具体的には、基地局Ａでは、Ｔａｂ−Ｔｂａ＝Ｍとし、Ｍ＞０の場合にはパルスの送信タイミングをＭの絶対値分（｜Ｍ｜）だけ遅らせ、Ｍ＜０の場合には、パルスの送信タイミングを｜Ｍ｜分だけ早める。補正方法は、これに限られるわけではなく、Ｍの符号により送信タイミングを一定量進める、又は一定量遅らせてＭ＝０に収束させていく方法等でもよい。
【００１６】
以上の手法によって、基地局Ａ，基地局Ｂのパルス送信タイミングは図３に示すとおり一致し、基地局Ａと基地局Ｂの同期が確立される。
【００１７】
３局以上の基地局がある場合には、全ての局を局Ａと同様の構成とし、それぞれの局が自局以外の全ての局に対して、前記同期方法によりタイミング補正を行うことにより、通信システム全体の基地局を同期させることができる。
【００１８】
図４に、基地局Ａが実行する動作手順を示す。基地局Ａの送信信号生成部１３は信号送信部１４を介して自局Ａの送信タイミングを示すパルスＵａを送信する（ステップＳ１００）。基地局Ａの信号受信部１０は、基地局ＢからのパルスＵｂを受信する（ステップＳ１１０）。基地局Ａは、パルスＵｂを受信して、自身の送信パルスＵａと受信パルスＵｂのタイミング差Ｔａｂを算出する（ステップＳ１２０）。このようにして算出されたタイミング差Ｔａｂ、は、信号送信部１４を介して基地局Ａと基地局Ｂとの間に確立されている通信回線を使って基地局Ｂに伝送される（ステップＳ１３０）。基地局Ａの信号受信部１０は、基地局Ｂから基地局Ｂが計算した基地局Ａとのタイミング差情報Ｔｂａを受信する（ステップＳ１４０）。基地局Ａでは、自身が算出したタイミング差Ｔａｂが基地局Ｂより送信されたタイミング差Ｔｂａとの差分Ｍが０になるように、タイミング補正量算出部１２で送信パルスのタイミング補正量を算出し（ステップＳ１５０）、該算出した補正量に基づき送信信号生成部１３にて送信パルスのタイミング補正を行う（ステップＳ１６０）。送受信動作を終了しない場合は（ステップＳ１７０）、このような動作を繰り返す。
【００１９】
このように実施の形態１によれば、基地局Ａ、Ｂは、相手ノードから相手ノードの送信タイミングを示すパルスを受信すると、自身の送信パルスの送信タイミングと相手ノードからのパルスの受信タイミングとのタイミング差を検出し、検出したタイミング差を相手ノードに通信回線を介して送信し、前記算出したタイミング差と相手ノードから受信したタイミング差が等しくなるように自身のパルス送信タイミングを調整することにより同期を実現するため、ＧＰＳ受信機等特別な設備が不要で、屋内、屋外を問わずどこでも局間同期が取れ、新たに局が追加されても、通信システム全体の同期が取れるシンプルかつ安定したノード間同期を行うことができる。
【００２０】
なお、本実施形態１では、無線通信システムについて示しているが、有線通信システムの場合にも同様にして同期の確立ができる。さらに、ノード装置としては、移動局、基地局、基地局コントローラが考えられ、本発明を、移動局と固定局、移動局と移動局の場合の同期とりにも適用することができる。
【００２１】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２についての基地局の内部構成を示すブロック図である。実施の形態１と同様の部分は同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００２２】
実施の形態１の構成に追加されている局間距離算出部１５は、タイミング差算出部１１において算出された自局と基地局Ｂのタイミング差Ｔａｂと、基地局Ｂから送信された基地局Ｂの算出した基地局Ｂと基地局Ａとのタイミング差Ｔｂａとに基づいて基地局Ａと基地局Ｂ間の距離を算出する。
【００２３】
基地局Ａと基地局Ｂ間の距離の算出方法について以下に説明する。パルスＵａ、パルスＵｂはそれぞれ伝搬遅延Ｔｐｄの遅れを持って、それぞれ基地局Ｂ、基地局Ａで受信される。このとき、基地間の距離Ｌは、ｃを光速として以下のように求めることができる。
Ｌ＝ＴＰＤ×ｃ
ＴＰＤ＝（Ｔａｂ＋Ｔｂａ）／２
【００２４】
本実施形態２は、移動端末と基地局間の通信において同様の形態を実施することにより、移動端末と基地局の距離を算出でき、測距システムに応用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかるノード間同期方法およびノード装置は、複数の基地局を必要とする通信システムに有用であり、特に携帯電話等の移動端末通信システムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】同期処理実施前の送信パルスの送受信タイミングを表す図である。
【図３】同期処理実施後の送信パルスの送受信タイミングを表す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図６】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ  基地局
Ｂ  基地局
１０  信号受信部
１１  タイミング差算出部
１２  タイミング補正量算出部
１３  送信信号生成部
１４  信号送信部
１５  局間距離算出部
【図１】
2007288508.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007288508.tif 000005
【図４】
2007288508.tif 000006
【図５】
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【図６】
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