JP2002165269A - 移動通信システム及び基地局装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 複数の基地局２を有し、移動局１が一又
は二以上の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、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、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。

Description

【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Ｃ
ＤＭＡ（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（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎ
ｅ Ｓｙｓｔｅｍ）では、図１０に示すように、１ＴＤ
Ｄ／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（ＴＸ
１）、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う。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、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。

【００１４】第３の発明は、第２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４の発明は、第１〜第３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５の発明は、通信回線により交換機と接
続された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う移動通信システムにおい
て、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する。

【００１７】第６の発明は、第５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７の発明は、第１〜第６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８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う。

【００２０】第９の発明は、第８の発明において、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。

【００２１】第１０の発明は、第９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１１の発明は、第８〜第１０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１２の発明は、通信回線に接続された複
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
をして通信を行う移動通信システムの基地局装置におい
て、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する。

【００２４】第１３の発明は、第１２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１４の発明は、第８〜第１３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。

【００２７】第８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。

【００２８】第２及び第９の発明では、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３の発明及び第１０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４及び第１１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５の発明及び第１２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６の発明及び第１３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７の発明及び第１４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（１６
０ｋｂｉｔ／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（Ｃ
ＰＵ１７）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１
６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（１０
０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（Ｇ
ＰＳ受信機が備わっているか）を検出して（Ｓ１０
２）、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ＣＳＩ
Ｄ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（Ｓ１０
８）。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、Ｃ
Ｓ２、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ＣＳ
２、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ＧＰ
Ｓ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〜Ｓ１１
８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（Ｓ１１
２〜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（Ｓ１１
５）。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（Ｓ１
２１）。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ＣＳＩ
Ｄ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、Ｃ
Ｓ５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、ＣＳ
２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ＩＳ
ＤＮ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（ＣＳＩ
Ｄ）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

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   期監視処理を行うことを特徴とする移動通信システム。
2. 【請求項２】 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請求項１に記載
   の移動通信システム。
3. 【請求項３】 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
   ２に記載の移動通信システム。
4. 【請求項４】 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から３のいずれか一つに記載
   の移動通信システム。
5. 【請求項５】 通信回線により交換機と接続された複数
   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
   して通信を行う移動通信システムにおいて、 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することを特徴とする移動通信シス
   テム。
6. 【請求項６】 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５に記載の移動通信システム。
7. 【請求項７】 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６のいずれか一つに記載の移動通信システム。
8. 【請求項８】 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うことを特徴とする基地局装置。
9. 【請求項９】 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請求項８に記載
   の基地局装置。
10. 【請求項１０】 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９に記載の基地局装置。
11. 【請求項１１】 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８から１０のいずれか一つに記
    載の基地局装置。
12. 【請求項１２】 通信回線に接続された複数の基地局を
    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
    行う移動通信システムの基地局装置において、 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することを特徴とする基地局装置。
13. 【請求項１３】 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１２に記載の基地局装置。
14. 【請求項１４】 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
    ８から１３のいずれか一つに記載の基地局装置。