(57)【要約】【課題】ノイズや干渉を受けている制御信号との周波数同期を回避し、基地局との良好な通信状態を確保することが可能な中継局およびその周波数同期方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明にかかる中継局１１０の構成は、端末１０４と基地局１０２ａ・１２０ｂとの通信を中継する中継局であって、基地局からの制御信号を受信する通信部（基地局側通信部１１６）と、制御信号から基地局と自局との周波数の差である周波数オフセットを推定するオフセット推定部１１８と、自局の周波数を補正する周波数調整部１２０とを有し、周波数調整部は、同一の基地局からの制御信号を複数回受信し、複数回受信した制御信号の周波数オフセットの差分が所定値以内であった場合に、基地局と周波数同期を行うことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末と基地局との通信を中継する中継局であって、
前記基地局からの制御信号を受信する通信部と、
前記制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数同期を行う周波数調整部とを有し、
前記周波数調整部は、同一の基地局から複数回受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットの差分が所定値以内であった場合に、前記周波数同期を行う中継局。
【請求項２】
請求項１に記載の中継局であって、
前記周波数調整部は、前記基地局が過去に通信を行ったことがない基地局である場合に前記周波数同期を行う中継局。
【請求項３】
請求項２に記載の中継局であって、
前記周波数調整部は、前記基地局から複数回受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットがある第１閾値以上である場合、前記周波数同期を行う中継局。
【請求項４】
請求項３に記載の中継局であって、
前記周波数調整部は、前記基地局から受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットが第２閾値以上である場合、前記周波数同期を行う中継局。
【請求項５】
請求項４に記載の中継局であって、
前記第２閾値は、前記第１閾値よりも低い値が設定される中継局。
【請求項６】
基地局からの制御信号を受信し、
前記制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数同期を行う中継局の周波数同期方法について、
同一の基地局から複数回受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットの差分が所定値以内であった場合に、前記周波数同期を行う周波数同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末と基地局との通信を中継する中継局、およびかかる中継局における周波数同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳや携帯電話などの端末は、一般に基地局を介してネットワークに接続されている。電波が届きにくい商業施設または地下道や、基地局用のＩＳＤＮ回線や光回線などを敷設することが難しい山間部などでは、基地局と無線端末との無線通信を中継する中継局を設置する場合がある（無線バックホールシステム）。中継局は、端末側通信部と基地局側通信部を有し、端末側通信部が端末と通信し、基地局側通信部が基地局と通信することで、基地局と端末との通信が中継される（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した無線バックホールシステムにおいて、中継局は、基地局が立ち上げ時に送信した制御信号を受信し、かかる制御信号から基地局の制御信号の周波数を推定する。そして、中継局は、基地局の制御信号の周波数と自局のクロックの周波数（内部周波数）との差分である周波数オフセット（周波数誤差）を算出する。その後、中継局では周波数オフセットを補正する電圧補正値を発信器（クロック）に印加することにより周波数補正を行う周波数同期が完了する。その後、中継局は、制御信号を受信した基地局を親局として通信を行う。
【０００５】
しかし、基地局からの制御信号はノイズや干渉を受けている場合がある。中継局において、そのような本来エラーになるはずの制御信号を基に周波数同期を行うと、中継局は、そのタイミングで待ち受けを行うため、基地局との通信が行えなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、ノイズや干渉を受けている制御信号との周波数同期を回避し、基地局との良好な通信状態を確保することが可能な中継局およびその周波数同期方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明にかかる中継局の代表的な構成は、端末と基地局との通信を中継する中継局であって、前記基地局からの制御信号を受信する通信部と、前記制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数同期を行う周波数調整部とを有し、前記周波数調整部は、同一の基地局から複数回受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットの差分が所定値以内であった場合に、前記周波数同期を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記周波数調整部は、前記基地局が過去に通信を行ったことがない基地局である場合に前記周波数同期を行うとよい。
【０００９】
上記周波数調整部は、前記基地局から複数回受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットがある第１閾値以上である場合、前記周波数同期を行うとよい。
【００１０】
上記周波数調整部は、前記基地局から受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットが第２閾値以上である場合、前記周波数同期を行うとよい。
【００１１】
前記第２閾値は、前記第１閾値よりも低い値が設定されるとよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる周波数同期方法の代表的な構成は、基地局からの制御信号を受信し、前記制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数同期を行う中継局の周波数同期方法について、同一の基地局から複数回受信した制御信号の周波数と自局内の周波数との周波数オフセットの差分が所定値以内であった場合に、前記周波数同期を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ノイズや干渉を受けている制御信号との周波数同期を回避し、基地局との良好な通信状態を確保することが可能な中継局およびその周波数同期方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態にかかる中継局を含む通信システムを例示する図である。
【図２】本実施形態にかかる中継局の構成を例示する機能ブロック図である。
【図３】本実施形態の中継局の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
図１は、本実施形態にかかる中継局１１０を含む通信システム１００を例示する図である。図１に示すように、通信システム１００は、基地局１０２ａ・１０２ｂ、端末１０４、および本実施形態にかかる中継局１１０を含んで構成される。中継局１１０は、基地局１０２ａ・１０２ｂのいずれか、および端末１０４との通信を行うことにより、それらの通信を中継する。
【００１７】
図２は、本実施形態にかかる中継局１１０の構成を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、本実施形態の中継局１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により構成される制御部１１２を備え、かかる制御部１１２によって管理および制御される。
【００１８】
端末側通信部１１４は、アンテナ１１４ａを介して端末１０４との通信を行う。基地局側通信部１１６は、アンテナ１１６ａを介して基地局１０２ａ・１０２ｂのいずれかとの通信を行う。これにより、中継局１１０を介して端末１０４と基地局１０２ａ・１０２ｂのいずれかとの通信が行われる。また基地局１０２ａ・１０２ｂからの制御信号は、かかる基地局側通信部１１６において受信される。
【００１９】
オフセット推定部１１８は、基地局側通信部１１６においてアンテナ１１６ａを介して受信した際に、推定される基地局１０２の制御信号の周波数と、自局の内部周波数との差である周波数オフセットを推定する。なお、オフセット推定部１１８の動作については、後に詳述する。
【００２０】
内部発振器１２４は、例えばＶＣＯＣＸＯ（電圧制御恒温層型水晶発振器）であり、中継局１１０の基準クロックを生成する。内部発振器１２４は、印加される制御電圧によって発振周波数が変化する。具体的には、制御電圧が大きくなれば内部発振器１２４の発振周波数が高くなってクロック速度が速くなり、制御電圧が小さくなれば内部発振器１２４の発振周波数が低くなってクロック速度が遅くなる。
【００２１】
周波数調整部１２０は、推定される基地局１０２の制御信号の周波数に基づいて、自局の内部周波数を補正する。厳密には、周波数制御部１１２は、内部発振器１２４の速度を調整するデジタルの電圧設定値を設定する。そして、ＤＡＣ１２２は、そのデジタルの電圧設定値をアナログの制御電圧に変換して内部発振器１２４に印加する。これにより、内部周波数は補正される。
【００２２】
図３は、本実施形態の中継局１１０の動作を説明するフローチャートである。以下、図３を参照して中継局１１０の動作を詳述しながら、併せて本実施形態の制御信号の周波数同期方法についても説明する。
【００２３】
なお、以下の説明では、基地局１０２ａが、中継局１１０が過去に通信を行ったことがある既知の基地局であり、基地局１０２ｂが、中継局１１０が過去に通信を行ったことがない新規の基地局である場合を想定する。
【００２４】
図３に示すように、中継局１１０では、まず制御部１１２は、基地局側通信部１１６において基地局からの制御信号を受信し（ステップＳ２０２）、かかる制御信号に含まれる基地局ＩＤを取得する（ステップＳ２０４）。そして、オフセット推定部１１８は、制御信号を参照し、基地局１０２の制御信号の周波数を推定する（ステップＳ２０６）。
【００２５】
続いてオフセット推定部１１８は、推定した周波数と、内部周波数との差である周波数オフセットを推定する（ステップＳ２０８）。ここで、基地局ＩＤと周波数オフセットは、記憶されるようにしてもよい。
【００２６】
そして、オフセット推定部１１８は、制御信号から取得した基地局ＩＤを参照し、制御信号を送信した基地局１０２が新規であるか否か（初めて通信するか否か）を判断する（ステップＳ２１０）。ここでは、新規の基地局１０２は基地局１０２ｂであるものとする。
【００２７】
上述したように周波数オフセットの推定および基地局１０２の判断を行ったら、周波数調整部１２０は、制御信号を受信した基地局１０２との周波数同期を行うが、基地局との周波数同期について、制御信号を送信した基地局１０２が新規の基地局１０２ｂのときと、既知の基地局１０２ａのときで場合分けして説明する。
【００２８】
まず、制御信号を送信した基地局１０２が新規の基地局１０２ｂであった場合について説明する。
【００２９】
制御信号を送信した基地局が新規の基地局１０２ｂであったら（ステップＳ２１０のＹＥＳ）、周波数調整部１２０は、ステップＳ２０８で推定した周波数オフセットが第１閾値以上（例えば５ｐｐｍ以上）の大きな値であるかを判断する（ステップＳ２１２）。
【００３０】
次に、周波数オフセットが第１閾値以内であったら（ステップＳ２１２のＮＯ）、ステップＳ２０２で受信した制御信号は、干渉等の影響を受けていない制御信号であると判断することができる。したがって、周波数調整部１２０は、ステップＳ２２０以降の処理を行い、新規の基地局１０２ｂの制御信号に対して周波数同期を行う。
【００３１】
一方、周波数オフセットが第１閾値を超えていたら（ステップＳ２１２のＹＥＳ）、すなわち周波数オフセットが著しく大きかった場合、基地局１０２ｂは、新規の基地局１０２ｂの制御信号を再度受信する（ステップＳ２１４）。そして、オフセット推定部１１８は、ステップＳ２１４で再受信した制御信号を参照し、新規の基地局１０２ｂの制御信号の周波数を再度推定する（ステップＳ２１６）。
【００３２】
新規の基地局１０２ｂの制御信号の周波数を再度推定したら、周波数調整部１２０は、ステップＳ２０８で推定した（前回の）周波数オフセットと、ステップＳ２１６で再度推定した（今回の）周波数オフセットとの差分を算出し、かかる差分が第１所定値以内であるか否かを判断する（ステップＳ２１８）。これにより、ステップＳ２０２で受信した制御信号の周波数と、ステップＳ２１４で再受信した制御信号の周波数に大きなずれがあるかを判断する。
【００３３】
なお、本実施形態では、ステップＳ２１４において新規の基地局１０２ｂの制御信号を再度受信可能な場合を想定しているが、これに限定するものではない。例えば、ステップＳ２１４において基地局１０２ｂの制御信号を再度受信できなかった場合には、ステップＳ２１６以降の処理を行わず、ステップＳ２０２に戻り、再度他の基地局の制御信号の受信を行う。
【００３４】
前回の周波数オフセットと今回の周波数オフセットとの差分が第１所定値以内であった場合（ステップＳ２１８のＹＥＳ）、ステップＳ２０２で受信した制御信号、およびステップＳ２１４で受信した制御信号とも、干渉等の影響を受けていない制御信号であると判断することができる。したがって、周波数調整部１２０は、ステップＳ２２０以降の処理を行い、新規の基地局１０２ｂの制御信号に対して周波数同期を行う。
【００３５】
また、前回の周波数オフセットと今回の周波数オフセットとの差分が第１所定値を超えていた場合（ステップＳ２１８のＮＯ）、ステップＳ２０２で受信した制御信号とステップＳ２１４で受信した制御信号の周波数が大きくずれている。この場合、ステップＳ２０２で受信した制御信号が干渉等の影響を受けている制御信号である可能性がある。そこで、周波数調整部１２０は、ステップＳ２０２に戻り再度制御信号の受信を行う。
【００３６】
一方、制御信号を送信した基地局が既知の基地局１０２ａであった場合について説明する。制御信号を送信した基地局が既知の基地局１０２ａであったら（ステップＳ２１０のＮＯ）、周波数調整部１２０は、ステップＳ２０８で推定した（現在の）周波数オフセットと、基地局１０２ａと過去に通信を行った際の（過去の）周波数オフセットとの差分を算出し、かかる差分が第２所定値以内であるか否かを判断する（ステップＳ２３０）。
【００３７】
過去の周波数オフセットと現在の周波数オフセットとの第２所定値未満であった場合（ステップＳ２３０のＮＯ）、周波数調整部１２０は、既知の基地局１０２ａの制御信号の周波数は過去と現在においてほぼ変化がない。この場合、ステップＳ２０２において受信した制御信号は、干渉波等の影響を受けていない制御信号であると判断できる。したがって、周波数調整部１２０は、ステップＳ２２０以降の処理を行い、既知の基地局１０２ａの制御信号に対して周波数同期を行う。
【００３８】
一方、過去の周波数オフセットと現在の周波数オフセットとの第２所定値以上だった場合（ステップＳ２３０のＹＥＳ）、基地局１０２ａの周波数は過去と現在で大きくずれている。この場合、ステップＳ２０２において受信した基地局１０２ａの制御信号は干渉波等の影響を受けている可能性がある。そこで周波数調整部１２０は、ステップＳ２０２に戻り再度制御信号の受信を行う。
【００３９】
次に、周波数調整部１２０は、ステップＳ２０８で推定した周波数オフセットが第２閾値以内（例えば０．１４ｐｐｍ以内）であるかを判断する（ステップＳ２２０）。
【００４０】
ここで、ステップＳ２２０の判断では、周波数オフセットが制御電圧の補正を必要とするほど大きいか否かを判断している。このため、第２閾値は、当然にして第１閾値よりも低い値が設定される。これに対し、上記のステップＳ２１２の判断では、新規の基地局１０２ｂの制御信号の周波数と自局の内部発振器１２４の周波数と差が著しく大きいか否か、すなわち周波数オフセットの推定の基にした制御信号がエラーと判定されるほど劣化したものであるか否かを判断している。
【００４１】
以降、基地局１０２の制御信号に対する周波数同期の処理について説明する。周波数オフセットが第２閾値を超えていたら（ステップＳ２２０のＮＯ）、内部発振器１２４の制御電圧ひいてはその周波数の補正が必要である。そこで周波数調整部１２０は、周波数オフセットを補正するための電圧設定値を算出し（ステップＳ２２２）、ＤＡＣ１２２の制御電圧を変更し、内部発振器１２４の周波数を補正する（ステップＳ２２４）。そして、周波数調整部１２０は、補正された周波数において基地局１０２との周波数同期を行う（ステップＳ２２６）。
【００４２】
一方、周波数オフセットが第２閾値以内であったら（ステップＳ２２０のＹＥＳ）、基地局１０２ｂの制御信号の周波数と内部周波数とのずれは少ない。したがって、周波数調整部１２０は、内部発振器１２４の制御電圧すなわち内部発振器１２４の周波数を補正しない。
【００４３】
上記説明したように、本実施形態の中継局は、自身や基地局がサービスを開始したとき等、基地局から制御信号を受信したときの周波数オフセットが小さい場合には、周波数同期を行う。しかしながら、周波数オフセットが大きい場合には、周波数調整部１２０は、同一の基地局からの制御信号を複数回受信し、複数回受信した制御信号の周波数オフセットの差分が所定値以内であった場合に、すなわち同一の基地局から受信した制御信号が連続して近似した周波数オフセットの値となる場合に、その基地局との周波数同期を行う。
【００４４】
これにより、本実施形態の中継局および周波数同期方法は、ノイズや干渉を受けている制御信号との周波数同期を回避することができ、基地局との良好な通信状態を確保することが可能となる。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、端末と基地局との通信を中継する中継局、およびかかる中継局における周波数同期方法として利用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１００…通信システム、１０２ａ…基地局、１０２ｂ…基地局、１０４…端末、１１０…中継局、１１２…制御部、１１４…端末側通信部、１１４ａ…アンテナ、１１６…基地局側通信部、１１６ａ…アンテナ、１１８…オフセット推定部、１２０…周波数調整部、１２２…ＤＡＣ、１２４…内部発振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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