(57)【要約】【課題】  基地局間で制御信号を送受信し、遅延分を算出することにより、基地局間のフレーム同期精度の向上を確実に図ることが可能となる。【解決手段】  本発明の無線通信システム１００は、マスタ基地局２００と、スレーブ基地局３００と、を含み、マスタ基地局は、マスタクロック２０２と、クロック較正部２１２と、報知情報送信部２１４と、補正情報受信部２１６と、補正情報を受信した受信タイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの誤差を算出する誤差算出部２１８と、誤差情報送信部２２０と、を備え、スレーブ基地局は、報報知情報受信部３１２と、補正情報送信部３１４と、誤差情報受信部３１６と、受信した誤差情報に基づきマスタ基地局とフレーム同期させるタイミング同期部３１８と、を備えることを特徴としている。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局と無線通信を行う複数の基地局を備えた無線通信システムであって、
前記複数の基地局は、
マスタ基地局と、
スレーブ基地局と、を含み、
前記マスタ基地局は、
前記マスタ基地局のクロックであるマスタクロックと、
外部から入力される基準クロックによって前記マスタクロックを較正するクロック較正部と、
報知情報を間欠的に送信する報知情報送信部と、
前記スレーブ基地局が送信した補正情報を受信する補正情報受信部と、
前記補正情報を受信した受信タイミングと前記報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出する誤差算出部と、
前記算出した時間差を誤差情報として送信する誤差情報送信部と、
を備え、
前記スレーブ基地局は、
前記報知情報送信部から送信された報知情報を受信し、該受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定する報知情報受信部と、
前記報知情報受信部が報知情報を受信してから所定時間経過後に前記補正情報を送信する補正情報送信部と、
前記誤差情報送信部から送信された誤差情報を受信する誤差情報受信部と、
前記受信した誤差情報に基づき前記マスタ基地局とフレーム同期させるタイミング同期部と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記マスタ基地局は、さらに、ＧＰＳ受信部を備え、
前記ＧＰＳ受信部によって受信した絶対時間を基準クロックとして前記マスタクロックを同期させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記誤差算出部は、前記補正情報を受信したタイミングと前記報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を２等分したものを遅延として算出し、前記誤差情報送信部は、前記算出した遅延を誤差情報として送信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記タイミング同期部は、前記受信した誤差情報に含まれる時間差を２等分し、該２等分した値を送信タイミングの遅延として前記マスタ基地局とフレーム同期させることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記補正情報は、ＴＣＣＨに含まれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記誤差情報は、ＳＣＣＨに含まれることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
スレーブ基地局と無線通信を行うマスタ基地局であって、
前記マスタ基地局のクロックであるマスタクロックと、
外部から入力される基準クロックによって前記マスタクロックを較正するクロック較正部と、
報知情報を間欠的に送信する報知情報送信部と、
前記スレーブ基地局が送信した補正情報を受信する補正情報受信部と、
前記補正情報を受信した受信タイミングと前記報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出する誤差算出部と、
前記算出した時間差を誤差情報として送信する誤差情報送信部と、
を備え、
前記誤差情報に含まれる時間差に基づいて当該マスタ基地局と前記スレーブ基地局とをフレーム同期させることを特徴とするマスタ基地局。
【請求項８】
前記誤差算出部は、前記補正情報を受信したタイミングと前記報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を２等分したものを遅延として算出し、前記誤差情報送信部は、前記算出した遅延を誤差情報として送信することを特徴とする請求項7に記載のマスタ基地局。
【請求項９】
前記誤差情報は、ＳＣＣＨに含まれることを特徴とする請求項７または８に記載のマスタ基地局。
【請求項１０】
外部から入力される基準クロックと同期したマスタクロックを有するマスタ基地局と、無線通信を行うスレーブ基地局であって、
前記マスタ基地局から送信された報知情報を受信し、該受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定する報知情報受信部と、
前記報知情報受信部が報知情報を受信してから所定時間経過後に補正情報を送信する補正情報送信部と、
前記マスタ基地局から送信された該マスタ基地局と当該スレーブ基地局との時間差を含む誤差情報を受信する誤差情報受信部と、
前記受信した誤差情報に基づき前記マスタ基地局とフレーム同期させるタイミング同期部と、
を備えることを特徴とするスレーブ基地局。
【請求項１１】
前記タイミング同期部は、前記受信した誤差情報に含まれる時間差を２等分し、該２等分した値を送信タイミングの遅延として前記マスタ基地局とフレーム同期させることを特徴とする請求項１０に記載のスレーブ基地局。
【請求項１２】
前記補正情報は、ＴＣＣＨに含まれることを特徴とする請求項１０または１１に記載のスレーブ基地局。
【請求項１３】
外部から入力される基準クロックと同期したマスタクロックを有するマスタ基地局と、スレーブ基地局とが無線通信を行う通信制御方法であって、
前記マスタ基地局は間欠的に報知情報を送信し、
前記送信された報知情報を前記スレーブ基地局が受信し該受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定し、
前記報知情報を受信したスレーブ基地局は該報知情報を受信してから所定時間経過後に補正情報を送信し、
前記送信された補正情報を前記マスタ基地局が受信し、
前記マスタ基地局は前記受信した補正情報の受信タイミングと前記報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出し、
前記マスタ基地局は前記算出した時間差を誤差情報として送信し、
前記送信された誤差情報を前記スレーブ基地局が受信し、
前記受信した誤差情報に基づき当該スレーブ基地局と前記マスタ基地局のフレーム同期を行うことを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、マスタ基地局、スレーブ基地局および通信制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される移動局が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。特に昨今では、入手可能な情報量も増加の一途を辿り、大容量のデータをダウンロードするため高速かつ高品質な無線通信方式が取り入れられるようになってきた。
【０００３】
例えば、高速デジタル通信を可能とする次世代ＰＨＳ通信規格として、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses）  ＳＴＤ  Ｔ９５またはＰＨＳ  ＭｏＵ（Memorandum of Understanding）があり、このような通信では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）方式が採用されている。かかるＯＦＤＭは、多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。
【０００４】
また、ＯＦＤＭが個別のユーザ毎に時分割でサブチャネルを割り当てているのに対して、複数のユーザが全サブチャネルを共有し、各ユーザにとって最も伝送効率のよいサブチャネルを割り当てるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access:直交周波数分割多元接続)方式も提供されている。
【０００５】
ＯＦＤＭＡ方式を用いた通信において、基地局が送信するタイミングでは、移動局は受信を行い、逆に移動局が送信するタイミングで基地局は受信を行う。またデータは、１タイムスロット毎に分割され、データの送受信が行われる。なお、ＯＦＤＭＡ方式において移動局は、別のチャネルを使用して複数の基地局と通信を行うことも、１つの基地局で別の複数のチャネルを使用して通信を行うことも可能である。
【０００６】
したがって、ＯＦＤＭＡ方式等の分割多元接続方式を用いる無線通信方式では、基地局と移動局とがフレーム同期して、同じタイミングで送受信を行う必要がある。そこで、ＰＨＳ  ＭｏＵ規格では、移動局が基地局に制御信号ＴＣＣＨを送信し、基地局は受信したＴＣＣＨから移動局の遅延を算出する。その後算出した誤差情報ＳＣＣＨを送信し、ＳＣＣＨを受信した移動局は、ＳＣＣＨに基づいて自局のフレーム同期を行い、データの送信を開始する。
【０００７】
ＯＦＤＭＡ方式の無線通信方式では、受信タイミングのズレは、ガード時間（ガードインターバルＧＩ）内に抑える必要がある。しかし、基地局間同士のフレーム同期が取れていないと、移動局の受信に対し隣接基地局の隣接サブチャネルの送信がガード時間（ＧＩ長）以上遅延して入力される可能性が生じる。したがって、移動局の受信に対して干渉が発生し通信ができなくなるおそれがある。また、移動局の移動に伴い接続先の基地局を切り換える所謂ハンドオーバが遂行される際に、基地局間で送信タイミング及び受信タイミングに誤差が生じていると、送信スロットと受信スロットとが干渉し、通信ができなくなるおそれが生じる。したがって、まず各基地局それぞれが同フレームタイミングを有するように基地局間でフレーム同期を行う必要があり、その同期されたフレームタイミングによってそれぞれ移動局と通信を遂行しなくてはならない。
【０００８】
そこで、従来からも無線通信システムにおける基地局間のフレーム同期には様々な方法が提案されている。例えば、基地局間で一定の伝播遅延が発生するという仮定で規定値を設定し、規定値の分だけ伝播遅延を補正するという技術が開示されている。また、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて、自局の基地局および周囲の他の基地局の位置情報を予め保持しておき、自局の基地局とフレーム同期を行おうとする基地局との距離情報を取得する技術も開示されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平０７−４６６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述した一定の伝播遅延が発生するという仮定で規定値を用いてフレーム同期をとる技術では、規定値を一律に用いてフレーム同期を行うため、電波環境を考慮しておらず、精度が期待できるものではない。
【００１０】
また、特許文献１に記載されたような基地局の位置情報を用いる技術では、すべての基地局に自局の位置情報および周囲の基地局の位置情報を与えておかなければならずコスト高になっていた。また、基地局間の伝播距離が直線であると仮定しているため、実際の伝播経路と異なる場合、例えば反射波を用いてフレーム同期を行うような場合には誤差を生じてしまう。
【００１１】
本発明は、従来の基地局間のフレーム同期が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、基地局間で制御信号を送受信し、遅延分を算出することにより、基地局間のフレーム同期精度の向上を確実に図ることが可能な、無線通信システム、マスタ基地局、スレーブ基地局および通信制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる無線通信システムの代表的な構成は、移動局と無線通信を行う複数の基地局を備えた無線通信システムであって、複数の基地局は、マスタ基地局と、スレーブ基地局と、を含み、マスタ基地局は、マスタ基地局のクロックであるマスタクロックと、外部から入力される基準クロックによってマスタクロックを較正するクロック較正部と、報知情報を間欠的に送信する報知情報送信部と、スレーブ基地局が送信した補正情報を受信する補正情報受信部と、補正情報を受信した受信タイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出する誤差算出部と、算出した時間差を誤差情報として送信する誤差情報送信部と、を備え、スレーブ基地局は、報知情報送信部から送信された報知情報を受信し、当該受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定する報知情報受信部と、報知情報受信部が報知情報を受信してから所定時間経過後に補正情報を送信する補正情報送信部と、誤差情報送信部から送信された誤差情報を受信する誤差情報受信部と、受信した誤差情報に基づきマスタ基地局とフレーム同期させるタイミング同期部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成により、基準クロックと同期したマスタ基地局は、スレーブ基地局が送信した補正情報を受信することによって、自局とスレーブ基地局との時間差を算出することとなる。一方、スレーブ基地局は、マスタ基地局が送信した誤差情報を受信することによって、自局とマスタ基地局との遅延を検出し、自局とマスタ基地局が有するフレームタイミングを同期させるフレーム同期をさせることができる。具体的には、スレーブ基地局は報知情報を受信した時点に基づいて、伝播遅延に拘わらず自体のフレームタイミングを設定してしまうため、伝播遅延分フレームタイミングがずれることになる。そこで、スレーブ基地局は、マスタ基地局から送信された遅延分早めることによってマスタ基地局とフレーム同期を行い、その同期されたフレームタイミングによってそれぞれ移動局と通信を遂行する。
【００１４】
マスタ基地局が備える誤差算出部は、報知情報および補正情報の送受信によって時間差を算出するため、従来のような予測値を用いた場合と比して格段に精度良く遅延を算出することが可能となる。また反射波を利用して基地局間のフレーム同期を行う場合においても、送受信は基本的に同一の伝播経路で行われるため、精度良くフレーム同期を行うことができる。
【００１５】
さらに、スレーブ基地局はマスタ基地局と信号（報知情報、補正情報および誤差情報）を送受信できれば、移動局に対してマスタ基地局とフレーム同期可能となるため、基地局ごとに予め位置情報を持たせる必要がなくなりコストの削減を図ることが可能となる。
【００１６】
上記マスタ基地局は、さらに、ＧＰＳ受信部を備え、ＧＰＳ受信部によって受信した絶対時間を基準クロックとしてマスタクロックを同期させてもよい。
【００１７】
これにより、絶対時間を確実に基準クロックとすることができ、マスタクロックを絶対時間と時刻同期させることが可能となる。したがって、マスタクロックの信頼性が向上する。
【００１８】
上記誤差算出部は、補正情報を受信したタイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を２等分したものを遅延として算出し、誤差情報送信部は、算出した遅延を誤差情報として送信してもよい。
【００１９】
補正情報を受信したタイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミング(本来の受信タイミング)との時間差は、マスタ基地局とスレーブ基地局との往復の伝播時間の遅延分である。したがって、時間差を２等分することによってスレーブ基地局のマスタ基地局からの遅延（ズレ）を算出することができる。
【００２０】
上記タイミング同期部は、受信した誤差情報に含まれる時間差を２等分し、当該２等分した値を送信タイミングの遅延としてマスタ基地局とフレーム同期させもよい。
【００２１】
誤差情報受信部は、マスタ基地局が補正情報を受信したタイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を含んだ誤差情報を受信する。したがって受信した時間差は、マスタ基地局とスレーブ基地局との往復の伝播時間の遅延分である。したがって、時間差を２等分することによってスレーブ基地局のマスタ基地局からの遅延（ズレ）を算出することができる。
【００２２】
上記補正情報は、ＴＣＣＨ（Timing Correct Channel）に含まれてもよい。ＰＨＳ  ＭｏＵ規格では、移動局が基地局にＴＣＣＨを送信し、基地局は受信したＴＣＣＨから移動局の時間差を算出する。したがって、ＰＨＳ  ＭｏＵ規格の移動局と基地局のフレーム同期において用いられるＴＣＣＨに補正情報を含ませて利用することにより、プロトコルの変更等大幅な設計変更を行うことなく、マスタ基地局とスレーブ基地局がそれぞれ移動局とフレーム同期する場合に利用することが可能となる。
【００２３】
上記誤差情報は、ＳＣＣＨ（Signaling Control Channel）に含まれてもよい。ＰＨＳ  ＭｏＵ規格では、移動局が基地局にＴＣＣＨを送信し、基地局は受信したＴＣＣＨから移動局の時間差を算出する。その後算出した時間差を誤差情報ＳＣＣＨとして送信し、ＳＣＣＨを受信した移動局は、ＳＣＣＨに基づいて自局のフレーム同期を行う。したがって、ＰＨＳ  ＭｏＵ規格の移動局と基地局のフレーム同期において用いられるＳＣＣＨに誤差情報を含ませて利用することにより、プロトコルの変更等大幅な設計変更を行うことなくマスタ基地局とスレーブ基地局がそれぞれ移動局とフレーム同期する場合に利用することが可能となる。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明にかかるマスタ基地局の代表的な構成は、スレーブ基地局と無線通信を行うマスタ基地局であって、マスタ基地局のクロックであるマスタクロックと、外部から入力される基準クロックによってマスタクロックを較正するクロック較正部と、報知情報を間欠的に送信する報知情報送信部と、スレーブ基地局が送信した補正情報を受信する補正情報受信部と、補正情報を受信した受信タイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出する誤差算出部と、算出した時間差を誤差情報として送信する誤差情報送信部と、を備え、誤差情報に含まれる時間差に基づいて当該マスタ基地局とスレーブ基地局とをフレーム同期させることを特徴とする。
【００２５】
上記誤差算出部は、補正情報を受信したタイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を２等分したものを遅延として算出し、誤差情報送信部は、算出した遅延を誤差情報として送信してもよい。
【００２６】
上記誤差情報は、ＳＣＣＨに含まれてもよい。
【００２７】
上記課題を解決するために、本発明にかかるスレーブ基地局の代表的な構成は、外部から入力される基準クロックと同期したマスタクロックを有するマスタ基地局と、無線通信を行うスレーブ基地局であって、マスタ基地局から送信された報知情報を受信し、当該受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定する報知情報受信部と、報知情報受信部が報知情報を受信してから所定時間経過後に補正情報を送信する補正情報送信部と、マスタ基地局から送信されたマスタ基地局と当該スレーブ基地局との時間差を含む誤差情報を受信する誤差情報受信部と、受信した誤差情報に基づきマスタ基地局とフレーム同期させるタイミング同期部と、を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記タイミング同期部は、受信した誤差情報に含まれる時間差を２等分し、当該２等分した値を送信タイミングの遅延としてマスタ基地局とフレーム同期させてもよい。
【００２９】
上記補正情報は、ＴＣＣＨに含まれてもよい。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明にかかる通信制御方法の代表的な構成は、外部から入力される基準クロックと同期したマスタクロックを有するマスタ基地局と、スレーブ基地局とが無線通信を行う通信制御方法であって、マスタ基地局は間欠的に報知情報を送信し、送信された報知情報をスレーブ基地局が受信し当該受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定し、報知情報を受信したスレーブ基地局は当該報知情報を受信してから所定時間経過後に補正情報を送信し、送信された補正情報をマスタ基地局が受信し、マスタ基地局は受信した補正情報の受信タイミングと報知情報を送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出し、マスタ基地局は算出した時間差を誤差情報として送信し、送信された誤差情報をスレーブ基地局が受信し、受信した誤差情報に基づき当該スレーブ基地局とマスタ基地局のフレーム同期を行うことを特徴とする。
【００３１】
上述した無線通信システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該マスタ基地局、スレーブ基地局および通信制御方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明の無線通信システムによれば、基地局間で制御信号を送受信し、遅延分を算出することにより、基地局間のフレーム同期精度の向上を確実に図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
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、本明細書及び図面において、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。
【００３４】
（無線通信システム１００）
図１は、実施形態にかかる無線通信システム１００を説明するためのシステム図である。ここでは、理解を容易にするため、まず無線通信システム全体の構成を説明し、その後、個々の構成要素について詳述する。かかる無線通信システム１００は、無線経路を含む無線通信システムであり、移動局１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ）と、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０と、を含んで構成される。本実施形態において、移動局１１０としてＰＨＳを挙げているが、かかる場合に限られず、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等通信機能を有する様々な電子機器を用いることもできる。
【００３５】
上記無線通信システム１００においては、ユーザが自己の移動局１１０Ａから他の移動局１１０Ｂへ通話回線接続を試みた場合、ユーザの移動局１１０Ａの操作に応じて、無線通信可能領域にある基地局１２０Ａとの無線通信が確立される。基地局１２０Ａは、図１中（１）に示すように、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に移動局１１０Ｂとの通信接続を要求する。
【００３６】
そして、中継サーバ１４０は、図１中（２）に示すように、移動局１１０Ｂの無線通信可能領域にある基地局１２０Ｂを選定して、通信相手の有する移動局１１０Ｂとの音声通話を設定する。基地局１２０Ｂにおける音声通話の設定が完了すると、中継サーバ１４０は、その音声通話処理を基地局間に渡し、図１中（３）に示すように、ユーザ側および通信相手側の基地局１２０が主体となって音声信号の送受信を直接行う。このとき、中継サーバ１４０は、各移動局１１０Ａ、１１０Ｂの通信環境の変化、例えば、移動局の移動に応じて適切な基地局１２０を割り当てるための待機状態に移行する。
【００３７】
ここで、通信相手が移動し、移動局１１０Ｂと基地局１２０Ｂとの通信継続が困難になると、移動局１１０Ｂの無線通信可能範囲にある新たな基地局１２０Ｃが中継サーバ１４０に選択され、切換元基地局である基地局１２０Ｂから切換先基地局である基地局１２０Ｃへのハンドオーバが遂行される。そして、図１中（４）に示すように、基地局１２０Ａと新たな基地局１２０Ｃとの通信が開始される。
【００３８】
移動局１１０Ｂは、切換対象である２つの基地局１２０Ｂ、１２０Ｃのいずれとも通信を確立することができるが、回線交換式の無線通信システム１００の下では、両基地局から重複して音声を取得することができない。したがって、移動局は、両基地局からの受信信号を参照して切換元基地局から切換先基地局への切換を行わなくてはならない。
【００３９】
この際、基地局１２０間で送信タイミングに遅延が生じていると、各基地局１２０は異なるタイミングで電波を送信するため、移動局１１０は異なるタイミングで電波を受信することとなり通信ができなくなるおそれが生じる。また基地局１２０間で送信タイミング及び受信タイミングに遅延が生じていると、送信スロットと受信スロットとが干渉し、通信ができなくなるおそれが生じる。したがって、移動局１１０に対して各基地局１２０をフレーム同期させる必要がある。
【００４０】
以下、無線通信システム１００における基地局１２０としてのマスタ基地局２００およびスレーブ基地局３００の構成を個々に説明する。
【００４１】
（第１実施形態：マスタ基地局２００）
図２は本実施形態にかかるマスタ基地局２００の概略的な機能を示した機能ブロック図である。かかるマスタ基地局２００は、マスタクロック２０２と、ＧＰＳ受信部２０４と、マスタ制御部２１０と、マスタ記憶部２３０と、マスタ無線通信部２３２と、マスタ有線通信部２３４と、を含んで構成される。
【００４２】
マスタクロック２０２は、自局（自己の基地局）のクロックであり、後述するクロック較正部２１２によって基準クロックと時刻同期する。
【００４３】
ＧＰＳ受信部２０４は、ＧＰＳアンテナを介してＧＰＳ衛星１５０から絶対時間を受信し基準クロックとする。これにより、絶対時間を確実に基準クロックとすることができ、マスタクロック２０２を絶対時間と時刻同期させることが可能となる。したがって、マスタクロック２０２の信頼性を向上させることができる。
【００４４】
マスタ制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりマスタ基地局２００全体を管理および制御する。マスタ制御部２１０は、マスタ記憶部２３０のプログラムを用いて、スレーブ基地局３００との同期を維持し、また移動局１１０と通信網１３０や他の移動局１１０への通信接続を制御する。
【００４５】
マスタ記憶部２３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、マスタ制御部２１０で処理されるプログラムや移動局１１０同士間で送受信されるデータ、時刻情報等を記憶する。
【００４６】
マスタ無線通信部２３２は、本実施形態において通信網１３０における移動局１１０との無線通信およびスレーブ基地局３００を含む他の基地局１２０との無線通信を行う。かかる無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれ移動局１１０のサブチャネルに割り当てて通信を行うＯＦＤＭＡ方式等が採用されている。
【００４７】
マスタ有線通信部２３４は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。
【００４８】
また本実施形態において、マスタ制御部２１０は、クロック較正部２１２、報知情報送信部２１４、補正情報受信部２１６、誤差算出部２１８、誤差情報送信部２２０としても機能する。
【００４９】
クロック較正部２１２は、ＧＰＳ受信部２０４が受信した基準クロックとマスタクロック２０２とを比較して、マスタクロック２０２を基準クロックに時刻同期するように較正する。
【００５０】
報知情報送信部２１４は、報知情報をブロードキャストで間欠的に送信する。本実施形態では報知情報としてＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel）用い、マスタ無線通信部２３２を介して送信する。
【００５１】
補正情報受信部２１６は、スレーブ基地局３００が送信した補正情報としてのＴＣＣＨをマスタ無線通信部２３２を介して受信する。
【００５２】
誤差算出部２１８は、ＴＣＣＨ（補正情報）を受信した受信タイミングとＢＣＣＨを送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出する。具体的には、ＴＣＣＨを受信したタイミングとＢＣＣＨを送信してから所定時間経過している正規受信タイミング（本来の受信タイミング）との時間差を算出する。
【００５３】
これにより、誤差算出部２１８は、ＢＣＣＨおよびＴＣＣＨの送受信によって時間差を算出するため、従来のような予測値を用いた場合と比して格段に精度良く遅延を算出することが可能となる。また反射波を利用して基地局１２０間のフレーム同期を行う場合においても、送受信は基本的に同一の伝播経路で行われるため、精度良くフレーム同期を行うことができる。
【００５４】
誤差情報送信部２２０は、誤差算出部２１８が算出した時間差を誤差情報としてマスタ無線通信部２３２を介して送信する。本実施形態では、誤差情報としてＳＣＣＨ（Signaling Control Channel）を用いている。
【００５５】
（スレーブ基地局３００）
図３は本実施形態にかかるスレーブ基地局３００の概略的な機能を示した機能ブロック図である。かかるスレーブ基地局３００は、スレーブクロック３０２と、スレーブ制御部３１０と、スレーブ記憶部３３０と、スレーブ無線通信部３３２と、スレーブ有線通信部３３４と、を含んで構成される。
【００５６】
スレーブクロック３０２は、自局（自己の基地局）のクロックである。
【００５７】
スレーブ制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりスレーブ基地局３００全体を管理および制御する。スレーブ制御部３１０は、スレーブ記憶部３３０のプログラムを用いて、マスタ基地局２００との同期を維持し、また移動局１１０と通信網１３０や他の移動局１１０への通信接続を制御する。
【００５８】
スレーブ記憶部３３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、スレーブ制御部３１０で処理されるプログラムや移動局１１０同士間で送受信されるデータ、時刻情報等を記憶する。
【００５９】
スレーブ無線通信部３３２は、本実施形態において通信網１３０における移動局１１０との無線通信およびマスタ基地局２００を含む他の基地局１２０との無線通信を行う。かかる無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれ移動局１１０のサブチャネルに割り当てて通信を行うＯＦＤＭＡ方式等が採用されている。
【００６０】
スレーブ有線通信部３３４は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。
【００６１】
また本実施形態において、スレーブ制御部３１０は、報知情報受信部３１２、補正情報送信部３１４、誤差情報受信部３１６、タイミング同期部３１８としても機能する。
【００６２】
報知情報受信部３１２は、報知情報送信部２１４から送信されたＢＣＣＨをスレーブ無線通信部３３２を介して受信する。
【００６３】
補正情報送信部３１４は、報知情報受信部３１２がＢＣＣＨを受信してから所定時間経過後に補正情報を送信する。本実施形態では、補正情報としてＴＣＣＨ（Timing Correct Channel）を用い、スレーブ無線通信部３３２を介して送信する。
【００６４】
誤差情報受信部３１６は、誤差情報送信部２２０から送信されたＳＣＣＨをスレーブ無線通信部３３２を介して受信する。
【００６５】
タイミング同期部３１８は、誤差情報受信部３１６が受信したＳＣＣＨに基づき移動局とフレーム同期を行うべく自局（スレーブ基地局３００）とマスタ基地局２００とのフレーム同期を行う。
【００６６】
具体的には、ＳＣＣＨで与えられる時間差を２等分し、当該２等分した値を送信タイミングの遅延として自局をマスタ基地局２００にフレーム同期させる。
【００６７】
誤差情報受信部３１６は、マスタ基地局２００がＴＣＣＨを受信したタイミングとＢＣＣＨを送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差をＳＣＣＨとして受信する。したがって受信した時間差αは、マスタ基地局２００とスレーブ基地局３００との往復の伝播時間の遅延分である。したがって、時間差αは、マスタ基地局２００とスレーブ基地局３００との往復の伝播時間の遅延分となるため、時間差を２等分することによってＢＣＣＨの受信を基準とした場合のスレーブ基地局３００のマスタ基地局２００からの遅延（ズレ）を算出することができる。
【００６８】
本実施形態において、報知情報としてＢＣＣＨを、補正情報としてＴＣＣＨを、誤差情報としてＳＣＣＨを用いている。ＰＨＳ  ＭｏＵ規格では、移動局１１０と基地局１２０でフレーム同期を行う際には、まず移動局１１０が基地局１２０にＴＣＣＨを送信し、基地局１２０は受信したＴＣＣＨから移動局１１０の時間差を算出する。その後算出した時間差を誤差情報ＳＣＣＨとして送信し、ＳＣＣＨを受信した移動局１１０は、ＳＣＣＨに基づいて自局のフレーム同期を行うこととなる。したがって、マスタ基地局２００とスレーブ基地局３００間のフレーム同期において、ＢＣＣＨ、ＴＣＣＨ、ＳＣＣＨを用いることにより、ＰＨＳ  ＭｏＵ規格のプロトコルの変更等大幅な設計変更を行うことなく、移動局１１０とフレーム同期を行うためのマスタ基地局２００とスレーブ基地局３００とのフレーム同期をすることで移動局とのフレーム同期を正確に遂行することが可能となる。
【００６９】
（通信制御方法）
次に、移動局１１０と無線通信を行う基地局１２０としてのマスタ基地局２００およびスレーブ基地局３００が同期する通信制御方法を説明する。
【００７０】
図４は、本実施形態にかかる通信制御方法の全体的な流れを示したシーケンス図であり、図５は、本実施形態にかかる誤差情報の算出を説明するための説明図である。
【００７１】
まず、マスタ基地局２００は間欠的にＢＣＣＨを送信し（Ｓ４００：報知情報送信ステップ）、送信されたＢＣＣＨをスレーブ基地局３００が受信し受信タイミングに基づいてフレームタイミングを設定する（Ｓ４０２：報知情報受信ステップ）。報知情報受信ステップＳ４０２において、報知情報受信部３１２がＢＣＣＨを受信できなかった場合、マスタ基地局２００が送信したＢＣＣＨを受信可能となるまで、スレーブ制御部３１０は受信タイミングを変更する。
【００７２】
次に、ＢＣＣＨを受信したスレーブ基地局３００は、ＢＣＣＨを受信してから所定時間経過後にＴＣＣＨを送信し（Ｓ４０４：補正情報送信ステップ）、送信されたＴＣＣＨをマスタ基地局２００が受信する（Ｓ４０６：補正情報受信ステップ）。マスタ基地局２００は、受信したＴＣＣＨの受信タイミングとＢＣＣＨを送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を算出する（Ｓ４０８：誤差算出ステップ）。
【００７３】
マスタ基地局２００は算出した時間差をＳＣＣＨとして送信し（Ｓ４１０：誤差情報送信ステップ）、送信されたＳＣＣＨをスレーブ基地局３００が受信する（Ｓ４１２：誤差情報受信ステップ）。スレーブ基地局３００は、受信したＳＣＣＨに基づき自局（スレーブ基地局３００）のフレーム同期を行う（Ｓ４１４：フレーム同期ステップ）。フレーム同期Ｓ４１４では、ＳＣＣＨで与えられる時間差を２等分し、当該２等分した値を送信タイミングの遅延としてス自局をフレーム同期させる。この際、スレーブ基地局３００はＢＣＣＨを受信した時点を本来の受信タイミングであるとし基準点としてしまうため、スレーブ基地局は、フレームタイミングを遅延分早めることによってマスタ基地局２００とフレーム同期を行い、移動局１１０に対してフレーム同期を行う。
【００７４】
補正情報受信ステップＳ４０６において、基準クロックと時刻同期したマスタ基地局２００が、スレーブ基地局３００が送信した補正情報（ＴＣＣＨ）を受信することによって、自局（マスタ基地局２００）とスレーブ基地局３００との時間差を算出することができる。一方、スレーブ基地局３００は、誤差情報受信ステップＳ４１２においてマスタ基地局２００が送信した誤差情報（ＳＣＣＨ）を受信することによって、自局（スレーブ基地局３００）とマスタ基地局２００との遅延を算出することができる。
【００７５】
したがって、スレーブ基地局３００はマスタ基地局２００と信号（報知情報、補正情報および誤差情報）を送受信できれば、移動局１１０に対してマスタ基地局２００とフレーム同期可能となるため、基地局１２０ごとに予め位置情報を持たせる必要がなくなりコストの削減を図ることが可能となる。
【００７６】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態においては、スレーブ基地局のタイミング同期部が、誤差情報受信部が受信したＳＣＣＨで与えられる時間差を２等分し、当該２等分した値を移動局への送信タイミングの遅延として自局（スレーブ基地局）をマスタ基地局にフレーム同期させる構成について説明したが、遅延の算出をマスタ基地局で行うことも可能である。第２実施形態では、かかるマスタ基地局およびスレーブ基地局の構成に関して説明する。なお、上述した第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図６は、本実施形態にかかる誤差情報の算出を説明するための説明図である。
【００７８】
図６に示すように、本実施形態において、誤差算出部２１８は、ＴＣＣＨを受信したタイミングとＢＣＣＨを送信してから所定時間経過している正規受信タイミングとの時間差を２等分したものを遅延として算出する。
【００７９】
上述した第１実施形態のスレーブ基地局３００のタイミング同期部３１８と同様に、時間差βは、マスタ基地局とスレーブ基地局との往復の伝播時間の遅延分となるため、時間差を２等分することによってスレーブ基地局３００のマスタ基地局２００からの遅延（ズレ）を算出することができる。
【００８０】
さらに本実施形態において、誤差算出部２１８は、ＢＣＣＨおよびＴＣＣＨの送受信によって遅延を算出するため、従来のような予測値を用いた場合と比して格段に精度良く遅延を算出することが可能となる。また反射波を利用して基地局１２０間のフレーム同期を行う場合においても、送受信は基本的に同一の伝播経路で行われるため、精度良くフレーム同期を行うことができる。
【００８１】
本実施形態においてタイミング同期部３１８は、誤差情報受信部３１６が受信したＳＣＣＨに基づき移動局１１０とフレーム同期させるべく自局とマスタ基地局２００をフレーム同期させる。
【００８２】
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、本発明は係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。
【００８３】
例えば、本実施形態においてマスタ基地局は、ＧＰＳ受信部を有しており、ＧＰＳ受信部が受信した基準クロックとマスタクロックとを時刻同期させているが、これに限定されず基準クロックとマスタクロックとが時刻同期が取れていれば良く、ＧＰＳ受信部がなくとも、基準クロックと時刻同期しているクロックを有する他の基地局等と時刻同期が取れていてもよい。
【００８４】
また、上述した通信制御方法を用いて、マスタ基地局とスレーブ基地局とのフレーム同期を行った後に、ビームフォーミングを行い、再度上記通信制御方法を行うことにより、さらにフレーム同期精度を向上させることもできる。
【００８５】
なお、本明細書の通信制御方法における各工程は、必ずしもシーケンス図として記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、無線通信システム、マスタ基地局、スレーブ基地局および通信制御方法に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施形態にかかる無線通信システムを説明するためのシステム図である。
【図２】第１実施形態にかかるマスタ基地局の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図３】第１実施形態にかかるスレーブ基地局の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図４】第１実施形態にかかる通信制御方法の全体的な流れを示したシーケンス図である。
【図５】第１実施形態にかかる誤差情報の算出を説明するための説明図である。
【図６】第２実施形態にかかる誤差情報の算出を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１００  …無線通信システム、１１０  …移動局、１２０  …基地局、１３０  …通信網、１４０  …中継サーバ、１５０  …ＧＰＳ衛星、２００  …マスタ基地局、２０２  …マスタクロック、２０４  …ＧＰＳ受信部、２１０  …マスタ制御部、２１２  …クロック較正部、２１４  …報知情報送信部、２１６  …補正情報受信部、２１８  …誤差算出部、２２０  …誤差情報送信部、２３０  …マスタ記憶部、２３２  …マスタ無線通信部、２３４  …マスタ有線通信部、３００  …スレーブ基地局、３０２  …スレーブクロック、３１０  …スレーブ制御部、３１２  …報知情報受信部、３１４  …補正情報送信部、３１６  …誤差情報受信部、３１８  …タイミング同期部、３３０  …スレーブ記憶部、３３２  …スレーブ無線通信部、３３４  …スレーブ有線通信部
【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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