JP2785789B2 - ディジタル移動通信システム - Google Patents

ディジタル移動通信システム

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JP2785789B2
JP2785789B2 JP8023528A JP2352896A JP2785789B2 JP 2785789 B2 JP2785789 B2 JP 2785789B2 JP 8023528 A JP8023528 A JP 8023528A JP 2352896 A JP2352896 A JP 2352896A JP 2785789 B2 JP2785789 B2 JP 2785789B2
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    • H04B7/2671—Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
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    • H04J3/0602—Systems characterised by the synchronising information used
    • H—ELECTRICITY
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    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル移動通
信システムに関し、特に、複数の無線基地局がそれぞれ
移動機端末と送受信する無線チャネルを互いの無線基地
局間で同期させる技術に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】図１は、一般的な移動通信システムによ
るサービスエリアを概念的に示した図である。同図にお
いて、ＢＳ１乃至ＢＳ４は無線基地局を表し、各無線基
地局が無線エリア１０１乃至１０４を構成している。各
無線エリア内には移動機端末であるＰＳ１乃至ＰＳ４が
それぞれ対応して存在し、無線基地局との間で無線チャ
ネルによる通信を行っている。
【０００２】このような移動通信システムであって、信
号をディジタル化して時分割したタイムスロットを用い
て通信を行うディジタル移動通信システムにおいては、
各無線基地局が用いる無線チャネルの同期をとっておく
ことが望ましい。
【０００３】図２は、ディジタル移動通信システムにお
いて、この無線チャネルの同期の必要性を説明する概念
図である。同図は、図１における無線基地局ＢＳ１がそ
の隣接する２つの無線基地局のうち、ＢＳ２とは同期が
とれていない状況を、ＢＳ３とは同期がとれている状況
を示している。図２の横軸は時間軸であり、信号が時分
割されて送信用タイムスロット（Ｔ〜）、受信用タイム
スロット（Ｒ１〜）に割り当てられている様子を示して
いる。
【０００４】ＢＳ１とＢＳ２のようにそれぞれが使用す
る無線チャネルに同期がとれていない場合、まず、使用
できる電波の周波数が減少してしまうという問題が発生
する。同期がとれていないということは、ＢＳ１におい
てＴ２の無線チャネルを使用するときに、ＢＳ２ではＴ
１’とＴ２’の無線チャネルが使用されている。従っ
て、Ｔ１の無線チャネルで周波数ｆ１の電波を使うとす
ると、電波の干渉を避けるためにＴ１’とＴ２’の２つ
の無線チャネルでは周波数ｆ１の電波が使えなくなる。
一方、同期がとれているＢＳ１とＢＳ３では、ＢＳ１が
Ｔ２の無線チャネルを使用するときにＢＳ３で使用され
ている無線チャネルはＴ２”のみである。従って、Ｔ
２”の無線チャネルではＴ２の無線チャネルと同じ周波
数の電波は使用できないが、他のタイムスロットの無線
チャネルではＴ２で使用されている電波の周波数と同じ
ものを利用することができる。
【０００５】このように、無線基地局間の無線チャネル
に同期がとれていないと、貴重な資源である電波の有効
利用が図れないという問題が発生する。
【０００６】また、ある無線エリアで通話中の移動機端
末が移動して、同期がとれていない他の無線エリアにハ
ンドオーバーを行うときにも問題が発生する。
【０００７】移動機端末は、いままで通信を行っていた
無線基地局との間で同期して無線チャネルのタイムスロ
ットを用いていたものが、異なる同期の無線基地局の無
線チャネルのタイムスロットを用いるために、新たな無
線基地局との間で同期をとりなおす必要がある。この動
作のために、通話が途切れる問題が発生する。
【０００８】このように、ディジタル移動通信システム
で必要とされる無線基地局間での同期技術として、無線
基地局間で互いの無線チャネルをモニタして同期をとる
技術、ＧＰＳ（全地球測位システム）衛星から発射され
る基準クロックを受信して同期をとる技術、移動通信シ
ステムと接続されている有線通信網（電話網等）から供
給される信号で同期をとる技術等が開示されている。こ
のうち、無線基地局間で互いに無線チャネルをモニタし
て同期をとる技術は、送信スロットを用いて受信する必
要があったり、相手の無線基地局との距離によってはＣ
／Ｎ（受信搬送波対雑音比）が十分でないために誤同期
をおこしてしまう可能性が内在している。また、ＧＰＳ
衛星を用いるものは、無線基地局すべてにＧＰＳ対応の
受信装置を組み込む必要があるので無線基地局の規模が
大きくなってしまったり、設備が高価なものになってし
まうという問題がある。また、ビル陰など、無線基地局
の設置場所によってはＧＰＳの電波が受信できない問題
もある。
【０００９】また、有線通信網からから供給される信号
で同期をとる技術としては、特開平２ー２３８７３２号
公報や特開平３ー２２４３２５号公報に記載された技術
がある。
【００１０】特開平２ー２３８７３２号公報に記載され
た技術は、移動交換網を構成する交換機から基準となる
タイミング情報を各無線基地局に送出し、各無線基地局
では他の無線基地局と通信している移動機端末が自無線
基地局への切り替えを要求した際に、現在他の無線基地
局と通信しているその移動機端末の上り電波をモニタし
て、モニタしたタイミングにより交換機から供給されて
いる基準となるタイミングを新たな通信用に整合させる
技術である。
【００１１】特開平３ー２２４３２５号公報に記載され
た技術は、図３に示すように、制御局１に同期信号発生
装置６が併設され、制御局１の配下に無線基地局（Ｂ
Ｓ）３−ａ、３−ｂが設置され、それらのＢＳに遅延量
調整装置７−ａ，７−ｂが併設される構成となってい
る。同期信号発生装置６から送出されるリセットパルス
が制御局１の配下のすべてのＢＳに同時に到達すること
によりＢＳ間での同期をとるものである。そのために、
制御局１から各ＢＳ間の伝送路に依存する伝送遅延をあ
らかじめ測定しておき、各ＢＳに併設されている遅延調
整装置７−ａ、７−ｂにそれぞれのＢＳまでの遅延量を
一定にするための調整値を設定しておくことにより、す
べてのＢＳに対して同時にリセットパルスが与えられる
構成とした技術である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術の
特開平２ー２３８７３２号公報に開示された技術におい
ては、交換機から受信した基準タイミングを、ハンドオ
ーバーしようとする移動機端末が現在通信を行っている
無線基地局との間で用いている無線チャネルをモニタし
て同期をとる必要があり、同期確立の度にモニタ制御が
必要となり、無線基地局の負荷が増大するという問題が
あった。また、同期が確立されるのは、モニタした相手
の無線基地局との間だけであり、隣接する他の無線基地
局間での同期は保証されていないという問題があった。
【００１３】また、特開平３ー２２４３２５号公報に開
示された技術においては、各無線基地局の遅延調整装置
に設定する遅延量をあらかじめ測定し、電話連絡等によ
り各無線基地局においてその遅延量を設定するという手
順を踏まなくてはならず、大規模な移動通信網において
はすべの無線基地局に同時にリセットパルスを到達させ
るための遅延量測定に時間を要し、その設定までに煩わ
しい作業が伴うという問題があった。
【００１４】また更に、上記いずれの技術にいおても、
同期確立の対象としているのは自移動通信網の移動通信
制御交換機配下の無線基地局間であり、異なる移動通信
網を構成する他の通信事業者との間での同期確立は一切
考慮されていない。従って、隣接エリアに複数の移動通
信事業者の運営する移動通信網が存在し、互いにローミ
ングを許容しているような場合であっても、異なる移動
通信事業者の移動通信網を利用する際には同期を取り直
さざるを得ず、切り替え時の通話の瞬断を防ぐことがで
きないという問題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解決し、移動通信制御交換機配下の無線基地局に限
定することなく、異なる移動通信事業者の移動通信網間
においても同期確立を可能ならしめる技術を提供するこ
とを目的とする。
【００１６】本発明のディジタル移動通信システムは、
複数の無線基地局と複数の移動機端末で構成され、無線
チャネルの信号をディジタル化して時分割したタイムス
ロットを用いて通信を行うディジタル移動通信網におい
て、このディジタル移動通信網と接続される有線通信網
に設置され、当該有線通信網における端末識別番号を有
し、ディジタル移動通信網内の各無線基地局の無線チャ
ネルの同期をとる基準となるフレームパルスを送出する
同期タイミング制御局を備えており、無線基地局は、次
の構成をとることを特徴とする。
【００１７】 １．前記有線通信網に前記端末識別番号を用いて発呼し
て同期タイミング制御局との呼接続を制御する呼接続制
御手段 ２．同期タイミング制御局との接続経路の伝送遅延を測
定する伝送遅延量測定手段 ３．同期タイミング制御局が送出する基準フレームパル
スを受信し、その基準フレームパルスを伝送遅延量測定
手段が測定した伝送遅延量を用いて補正して無線チャネ
ル同期信号を生成する同期信号生成手段。
【００１８】また、上記の構成において無線基地局は、
有線通信網との関門交換局に接続され、その関門交換局
からの網同期パルスを抽出し、抽出した網同期パルスを
自装置の動作クロックとし、前記の同期信号生成手段が
生成した無線チャネル同期信号をこの動作クロックで保
持することを特徴とする。
【００１９】また更に、同期タイミング制御局は、信号
折り返し手段を有しており、伝送遅延量測定手段は、次
の構成をとっている。
【００２０】１．呼接続制御手段が有線通信網に発呼し
てその無線基地局と同期タイミング制御局との接続経路
が形成されると、第１のビットパターン信号を同期タイ
ミング制御装置に送出する第１のビットパターン信号送
出手段 ２．信号折り返し手段で折り返した第１のビットパター
ン信号を検出する第１のビットパターン信号検出手段 ３．第１のビットパターン信号送出手段が第１のビット
パターン信号を送出した時間から第１のビットパターン
信号検出手段が折り返した第１のビットパターン信号を
検出するまでの時間を測定する遅延時間測定手段 ４．遅延時間測定時間が測定した遅延時間の二分の一を
伝送遅延量として判定する遅延量補正手段。
【００２１】前記の同期タイミング制御局は、切り替え
手段と、第２のビットパターン信号送出手段とを更に有
しており、無線基地局から接続があったとき、折り返し
手段を接続回線に接続した後、予め定められた時限の
後、切り替え手段によりその接続回線に第２のビットパ
ターン信号送出手段をつなぎかえることを特徴とする。
【００２２】前記の第２のビットパターン信号は、無線
チャネル同期の基準となるフレームパルスであり、同期
信号生成手段は、第２のビットパターン信号を検出する
第２のビットパターン信号検出手段を有している。この
第２のビットパターン信号検出手段が検出したフレーム
タイミングに前記の遅延量補正手段が判定した伝送遅延
量を補正したタイミングで無線チャネル同期信号を生成
し、前記の動作クロックにより該無線チャネル同期信号
のタイミングを保持することを更に特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に本発明の一実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２４】図４は、本発明の一実施の形態を示すブロ
ック構成図である。本発明の特徴とするところは、各無
線基地局における無線チャネルの同期確立のための同期
用パルスを送出する同期タイミング制御局を移動通信網
とは独立して、有線通信網内に設置したことにある。同
図において、移動通信網と有線通信網との接点（関門）
となる交換局１０に無線基地局３０、３１（ＢＳ１，Ｂ
Ｓ２）で代表される複数の無線基地局が接続された移動
通信網と同期タイミング制御局（ＴＭＣ）２０が設置さ
れた有線通信網を示している。
【００２５】各無線基地局３０、３１は、交換局１０を
経由して有線通信網のクロックを抽出して網同期を取っ
ている。この有線通信網からのクロックがスリップをお
こさない限り、その周波数は安定しているものとし、ま
た、回線の瞬断（数ｍｓ）に対して十分な時定数を持っ
ているものとする。
【００２６】また、本発明の原理とするところは、各無
線基地局が同期タイミング制御局２０にアクセスし、同
期タイミング制御局２０が送出する同期用パルスを受信
してそのタイミングにより無線チャネルの同期確立を行
うものである。その際に問題となることは、同期タイミ
ング制御局２０と各無線基地局との間の接続回線の伝送
路遅延の差である。従って、本発明においては、この伝
送路遅延を各無線基地局において測定し、その遅延量の
補正を行ったうえで同期合わせをおこなう構成となって
いる。
【００２７】図４および図５を用いて、本発明をさらに
詳細に説明する。
【００２８】本発明は、次の３つのフェーズに分かれた
動作を行う。
【００２９】１．回線遅延量測定 ２．同期確立 ３．同期保持 まず、回線遅延量測定のフェーズを説明する。
【００３０】本発明においては、同期タイミング制御局
２０から送出される同期パルスのタイミング（フレーム
タイミング）に合わせて無線チャネルのタイミングを合
わせることは既に述べた。この場合、無線基地局が同期
タイミング制御局２０の送出するフレームタイミングを
実際に受信する時間は、無線基地局と同期タイミング制
御局との間の伝送路の伝送路遅延によりその遅延量分だ
け遅れる。この遅延量は、各無線基地局においても異な
るし、たとえ同一の無線基地局であったとしても、アク
セスする際の有線通信網内の経路によっても異なる。従
って、各無線基地局は同期確立に先立って、この遅延量
測定を行い、測定した遅延量をもとに補正を行ったフレ
ームタイミングで同期を確立する。
【００３１】まず、無線基地局３０は呼接続制御装置３
０１により、有線通信網内に設置されている同期タイミ
ング制御局２０に発呼して接続される。これは、同期タ
イミング制御局に有線通信網内の加入者番号または特番
を割り当て、各無線基地局はこの加入者番号または特番
を有線通信網内に送出することにより、有線通信網によ
り接続動作が行われる。この接続は、無線基地局側から
アクセスするのでなく同期タイミング制御局が各無線基
地局の移動通信網内でのアクセス番号を保持しておい
て、定期的に同期タイミング制御局から無線基地局にア
クセスする方法としてもよい。
【００３２】同期タイミング制御局２０と接続された無
線基地局３０は、伝送路遅延を測定するためにｍ ｂｉ
ｔ送出装置３０２よりｍ ｂｉｔのパターン信号を伝送
路に送出する。
【００３３】図５において、ＢＳで表される無線基地局
がｍ ｂｉｔパターン信号を送出した時間がＡで示され
ている。無線基地局より送出されたｍ ｂｉｔパターン
信号は、伝送路を伝達してΔｔ時間後にＴＭＣで表され
る同期タイミング制御局に達する。この時間がＢで示さ
れている。同期タイミング制御局においては、回線は折
り返し装置２０１側に接続されており、無線基地局より
達したｍ ｂｉｔパターン信号はこの折り返し装置２０
１により折り返されて同一経路を経て無線基地局に向か
う。同期タイミング制御局で折り返したｍ ｂｉｔパタ
ーン信号はΔｔ時間の後、無線基地局に達する。無線基
地局から送出したｍ ｂｉｔパターン信号が同期タイミ
ング制御局で折り返して無線基地局に戻ってきた時間が
Ｃで示されている。無線基地局に戻ってきたｍ ｂｉｔ
パターン信号は無線基地局のｍｂｉｔ検出装置３０４で
検出される。遅延時間積算カウンタ３０３は、ｍ ｂｉ
ｔ送出装置３０２がｍ ｂｉｔパターン信号を送出した
時間とｍ ｂｉｔ検出回路が折り返してきたｍ ｂｉｔ
パターン信号を検出した時間との差分を計数し、その計
数値にもとづいて遅延量補正回路３０５が無線基地局と
同期タイミング制御局との間の遅延時間を求め、記憶す
る。これは、図５から明らかなように、時間差（Ｃー
Ａ）＝２・Δｔが往復の遅延時間なので、それを１／２
にした時間Δｔが実際の遅延時間である。
【００３４】次に、同期確立のフェーズについて説明す
る。
【００３５】同期タイミング制御局は、無線基地局から
アクセスされ遅延測定のｍ ｂｉｔパターン信号折り返
しが終了するタイミングを取った後に、接続回線をｎ
ｂｉｔパターン送出装置２０２側に切り替える。接続回
線に切り替えられたｎ ｂｉｔパターン送出装置２０２
からは、同期の基準となるフレームタイミングでｎｂｉ
ｔパターン信号が送出される。無線基地局では、この同
期タイミング制御局から送出されるｎ ｂｉｔパターン
信号をｎ ｂｉｔ検出装置３０６で検出し、受信したタ
イミングを記憶する。ｎ ｂｉｔ検出装置３０６で検出
し、記憶されたフレームタイミングは遅延量補正回路３
０５で記憶されているΔｔの遅延補正を行ったうえで正
規のフレームタイミングを作りなおし、この無線基地局
が用いる無線チャネルの同期タイミングとして用いる。
【００３６】このようにして各無線基地局において各無
線基地局に固有の遅延量を補正したタイミングは、すべ
て同期タイミング制御局の送出する信号に同期すること
になる。
【００３７】以上のようにして確立した同期は、交換局
１０からのクロックを抽出して網同期している網同期回
路３０９から供給されるクロックを用いて同期保持回路
３０８によりこの無線基地局内部でタイミングを保持す
る。このようにして、無線基地局内部で一旦自走すれば
無線基地局は同期タイミング制御局との間の回線を保持
しておく必要がないので、呼接続制御装置３０１より接
続回線の切断動作が行われる。
【００３８】図示していないが、別途設置した同期確認
回路等を用いて同期はずれを検出した場合には、上述し
た回線遅延量測定からの制御を繰り返すことによりいつ
でも同期を保つことができる。また、そのような回路が
備わっていなくても、数日間に一回程度の定期制をもっ
て本発明による回線遅延量測定、同期確立、保持を行な
う制御を組み込んでおけば容易に移動通信網内の同期を
保つことができる。
【００３９】また、同期タイミング制御局は、移動通信
網とは独立して有線通信網に設置されているので、特定
の移動通信事業者だけでなく、相互協定した複数の移動
通信事業者が共通の基準タイミング発生源として用いれ
ば、複数の通信事業者の移動通信網においても同期をと
ることが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】本発明に係るディジタル移動通信システ
ムは、同期タイミング制御局を移動通信網からは独立し
た有線通信網の１アクセス装置としたことにより、同一
の移動通信網はもとより、異なる通信事業者の提供する
移動通信網との間でも同期を確立することができるとい
う効果がある。また、網同期している無線基地局内でフ
レームタイミングを自走・保持するので、一度同期合わ
せを行えば常時同期タイミング制御局からのタイミング
を受けている必要は無く、また、同期がずれたときには
いつでも容易に再度同期を取り直すことができるという
効果を奏する。また更に、基本的にはすべての無線基地
局間で同期を取ることができるので、ハンドオーバーの
際に同期合わせを行う必要がないことより、無線基地局
の制御負荷を軽減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な移動通信網の構成を示す概念図であ
る。
【図２】ディジタル移動通信システムにおける無線チャ
ネルの同期の必要性を説明する概念図である。
【図３】従来の技術による移動通信網の同期合わせを行
うシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態である移動通信網の無線
基地局と有線通信網に設備される同期タイミング制御局
の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態の伝送遅延量測定の原理を
説明するチャート図である。
【符号の説明】
１０ 交換局 ２０ 同期タイミング制御局 ３０、３１ 無線基地局 ２０１ 折り返し装置 ２０２ ｎ ｂｉｔパターン送出装置 ３０１ 呼接続制御装置 ３０２ ｍ ｂｉｔ送出装置 ３０３ 遅延時間積算カウンタ ３０４ ｍ ｂｉｔ検出装置 ３０５ 遅延量補正装置 ３０６ ｎ ｂｉｔ検出装置 ３０７ 同期合わせ回路 ３０８ 同期保持回路 ３０９ 網同期回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 7/24 - 7/26 H04Q 7/00 - 7/38

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の無線基地局と複数の移動機端末で
    構成され、無線チャネルの信号をディジタル化して時分
    割したタイムスロットを用いて通信を行うディジタル移
    動通信網において、 前記ディジタル移動通信網と接続される有線通信網に設
    置され、当該有線通信網における端末識別番号を有し、
    前記ディジタル移動通信網内の前記各無線基地局の無線
    チャネルの同期をとる基準となるフレームパルスを送出
    する同期タイミング制御局を備え、 前記無線基地局は、前記有線通信網に前記端末識別番号を用いて発呼して 前
    記同期タイミング制御局との呼接続を制御する呼接続制
    御手段と、 前記同期タイミング制御局との接続経路の伝送遅延を測
    定する伝送遅延量測定手段と、 前記同期タイミング制御局が送出する基準フレームパル
    スを受信し、該基準フレームパルスを前記伝送遅延量測
    定手段が測定した伝送遅延量を用いて補正して無線チャ
    ネル同期信号を生成する同期信号生成手段と、 を有することを特徴とするディジタル移動通信システ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記無線基地局は、前記有線通信網との
    関門交換局に接続され、該関門交換局からの網同期パル
    スを抽出し、該抽出した網同期パルスを自装置の動作ク
    ロックとし、前記同期信号生成手段が生成した無線チャ
    ネル同期信号を該動作クロックで保持することを特徴と
    する請求項１に記載のディジタル移動通信システム。
  3. 【請求項３】 前記同期タイミング制御局は、信号折り
    返し手段を有し、 前記伝送遅延量測定手段は、 前記呼接続制御手段が前記有線通信網に発呼して該無線
    基地局と前記同期タイミング制御局との接続経路が形成
    されると、第１のビットパターン信号を前記同期タイミ
    ング制御装置に送出する第１のビットパターン信号送出
    手段と、 前記信号折り返し手段で折り返した前記第１のビットパ
    ターン信号を検出する第１のビットパターン信号検出手
    段と、 前記第１のビットパターン信号送出手段が前記第１のビ
    ットパターン信号を送出した時間から前記第１のビット
    パターン信号検出手段が折り返した前記第１のビットパ
    ターン信号を検出するまでの時間を測定する遅延時間測
    定手段と、 前記遅延時間測定時間が測定した遅延時間の二分の一を
    伝送遅延量として判定する遅延量補正手段とを有するこ
    とを特徴とする請求項２に記載のディジタル移動通信シ
    ステム。
  4. 【請求項４】 前記同期タイミング制御局は、切り替え
    手段と、第２のビットパターン信号送出手段とを更に有
    し、前記無線基地局から接続があったとき、前記折り返
    し手段を接続回線に接続した後、予め定められた時限の
    後、前記切り替え手段により該接続回線に前記第２のビ
    ットパターン信号送出手段をつなぎかえることを特徴と
    する請求項３に記載のディジタル移動通信システム。
  5. 【請求項５】 前記第２のビットパターン信号は、無線
    チャネル同期の基準となるフレームパルスであり、 前記同期信号生成手段は、前記第２のビットパターン信
    号を検出する第２のビットパターン信号検出手段を有
    し、 該第２のビットパターン信号検出手段が検出したフレー
    ムタイミングに前記遅延量補正手段が判定した伝送遅延
    量を補正したタイミングで無線チャネル同期信号を生成
    し、前記動作クロックにより該無線チャネル同期信号の
    タイミングを保持することを特徴とする請求項４に記載
    のディジタル移動通信システム。
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