JP4316749B2 - 無線同期方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線同期方法に係り、特に、無線通信システムが複数配置された場合に制御信号又は通信信号の送出タイミングを定めることで電波干渉の低減化を実現する無線同期方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、時分割多元接続(Time Division Multiple Access ,TDMA)方式の移動通信システムでは無線基地局と無線子機との間で呼制御を行うために、定められた制御用信号を使用して通話用の周波数を割り当て、呼の制御を行うようにしている。この制御方式は、電波産業会(Association of Radio Industries and Businesses ,ARIB)で標準規格が制定されている。
【０００３】
この制御信号による制御用周波数は、同一方式の移動通信システムにおいて共通であるため、電波の干渉を回避する義務がある。そのため、自システム内および他システムの無線基地局から報知される制御用周波数で制御信号の送出位置が重ならないようにする必要がある。
【０００４】
このような干渉回避方法として、一般的には無線基地局の電源がオン状態にされた時、各無線基地局が制御情報を報知するために、周囲の無線基地局が送出する制御信号の位置を検索して重ならないように送出位置を決定し、各々の無線基地局が報知する制御信号の棲み分けを実施している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式では、自システム管理下の制御信号の棲み分けを行う場合は、例えば全ての無線基地の同期を確立して無線区間のスロットの重なりをなくし、運用開始するときに無線基地局の制御信号の送出位置のタイミングを決めることによって制御信号による干渉を回避することができた。しかし、自システム以外の同一方式による移動無線システム（例えば、同一周波数を制御信号として使用し、運用形態が異なるデジタルコードレス電話システム等）が近接して運用される場合などの非同期システムが後から設置された場合（例えば、事業所用デジタルコードレス電話システムを運用中の構内において、家庭用デジタルコードレス電話の親機、さらには公衆−自営のリピーターが後から設置される場合等）、他システムと自システムとの制御信号の相互の干渉により、無線基地局が制御信号を送出することができない場合や、干渉回避アルゴリズムを使用して再度干渉無しの区間を検出しようとしても空き区間が存在せず、無線基地局として動作できなくなり無線エリアを構築することができなくなってしまう等の干渉回避に限界があった。なお、この干渉回避の限界は、通話用周波数についても同様であった。これは、例えば、長期にわたる運用中に無線伝送フレームの位相がズレ始め、無線基地局の近傍に他の無線基地局が設置されることにより、無線スロットが干渉することによって、無線データの誤りが発生し、移動局から発信・着信が出来なくなってしまうことによるものであった。
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、複数の移動無線システムが近接することによって被る干渉波となり得る制御信号又は通信信号の電波レベルと送信タイミング位置並びにその位相情報を各々の無線基地局毎に記憶し、制御信号又は通信信号の送信位置を制御することにより、干渉の頻度を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
無線基地局又は無線親機又はリピータと無線子機とを備え、無線基地局又は無線親機又はリピータが無線子機に対して呼の接続制御を行う無線通信システムにおける無線同期方法であって、
呼の接続制御を行う複数の無線通信システムが近接設置する場合に、各々の他無線通信システムから送信される制御信号又は通信信号を監視して、電波の干渉区間を検出し、
自無線通信システムから送信される制御信号又は通信信号の送信位置を、検出された干渉区間から時間的に離れた所定の無干渉区間内の位置に制御するようにした無線同期方法を提供する。
【０００８】
本発明の第２の解決手段によると、
無線基地局又は無線親機又はリピータと無線子機とを備え、無線基地局又は無線親機又はリピータが無線子機に対して呼の接続制御を行う無線通信システムにおける無線同期方法であって、
周囲の他無線基地局又は無線親機又はリピータから送信される制御信号又は通信信号を監視し、
監視結果により他無線基地局又は無線親機又はリピータからの電波干渉が無い無干渉区間を検出し、
無干渉区間内の所定時間を、自無線基地局又は無線親機又はリピータの制御信号又は通信信号の送出位置に割り当て、
割り当てた送出位置と先の送出位置との差を補正するように自送信位置をシフトし、
割り当てた送信位置が周期的に送出可能である場合、当該送信位置で制御信号又は通信信号を送信するようにした無線同期方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に示す。
図１に、近接した非同期の無線通信システムの構成図を示す。
図１は、一例として、オフィスや工場等の構内に、複数の無線通信システムとして事業所用デジタルコードレス電話システムと、家庭用のデジタルコードレス電話の親機並びにリピータ装置が配置されている構成例を示す。事業所用デジタルコードレス電話システムは、構内交換機（１０１）と、これに接続される無線基地局（１０２〜１０４）、事業所用デジタルコードレス電話機（１１１）を備える。また、構内交換機（１０１）の内線電話機として家庭用親機（１０５〜１０７）が接続される。家庭用親機（１０５〜１０７）には、各々子機（１１２〜１１３）が対となる構成である。同図は、さらに、公衆ＰＨＳ用の電波中継器（リピータ）（１０８〜１１０）が同一の構内エリア（１１５）に設置されていることを示す。また、本発明の対象となる無線通信システムは、他の構内交換機と、これに接続される無線基地局、親機、リピータ等を含むものでもよい。
【００１０】
事業所用デジタルコードレス電話システム用の無線基地局（１０２〜１０４）は、構内エリア（１１５）内が全てサービスエリアとなるように配置されるため、本システム用移動局（１１１）は構内エリア（１１５）内を移動しても、通信が可能となる。事業所用デジタルコードレス電話システムの無線基地局（１０２〜１０４）と家庭用デジタルコードレス電話の親機（１０５〜１０７）並びにリピータ（１０８〜１１０）は、例えば、各々の移動局または子機との無線通信の方式が同一である場合、同一の制御用周波数を時分割方式にて使用する。各々の無線基地局（１０２〜１０４）および親機（１０５〜１０７）等は自己のタイミングにより、無線通信の呼制御を行う制御信号を送出するタイミングを決定している。通常は、そのタイミングが他システムと電波干渉しないように、干渉回避する機能を有しており、周囲の装置の制御信号の送出タイミングを検出して、影響のないタイミングにて自システムの制御信号を送出するタイミングを決定するため、少数の設置であれば、影響は少ない。
【００１１】
但し、構内エリア（１１５）のように、異システムの無線基地局（１０２〜１０４）および親機（１０５〜１０７）等が近接して配置されている場合は、各々の無線区間が非同期のため、配置台数が多くなると、各々の制御信号の送出タイミングを決定するまでの時間や制御信号の送出位置が重複する場合が発生する。そこで、その処理時間を短縮する方法、並びに異システムの電波干渉を低減することができる具体的な手順を、以下に示す。
【００１２】
図２に、無線区間のＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームの概念図を示す。
図２（Ａ）は、事業所用デジタルコードレス電話システム用無線基地局が構成する無線区間のＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームの概念図である。本処理は、一例として、ＡＲＩＢで標準化された第二世代コードレス電話システム標準規格の無線区間のスロット構成で、この最小単位である１スロットは６２５μｓで、８スロットで１フレーム（２０１）として構成される。
【００１３】
図２（Ｂ）に示すように、各無線基地局は高精度のタイミングクロックを使用しており、その安定度は前述した標準規格で範囲が規定されているものの、各無線基地局毎の精度は使用されるハードウェアによって、規格の範囲内であってもズレが生じる場合がある。以下に、図２（Ｂ）の概念図を用いて、無線基地局ＡのＴＤＭＡ−ＴＤＤフレーム（２０２）と無線基地局ＢのＴＤＭＡ−ＴＤＤフレーム（２０３）がある場合、あるタイミングでその先頭のスロットを時間軸上一致した場合、時間の経過とともにタイミングがズレて行く様子を説明する。無線基地局Ａと無線基地局ＢのＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームのスロット１どうしが一致している場合、短期間では位相ズレ（２０４）が少ないが、長時間・長期間にわたると位相ズレ２０５および２０６のようなズレが生じることになる。このため、最初にスロット間の干渉が無いスロットを使用していた無線基地局ＡおよびＢは、長時間運用されると１フレーム毎のズレ（２０４）単位が蓄積された干渉が生じてしまう。そのため、事業所用デジタルコードレス電話システムのような構内交換機配下の全無線基地局のＴＤＭＡフレーム先頭を一致させる手段を持つシステム内であれば影響は少ないが、これに併せて、図１のように非同期システムが近接設置されている環境下においては、どうしても影響の低減を図ることが難しくなる。そこで、これらの電波の影響を回避するための具体的な手法を以下に述べる。
【００１４】
図３に、電波干渉による影響の低減方法についての説明図を示す。
図３は、図１のように非同期の移動無線システムが近接した環境で、無線基地局Ａはタイミング（３０１）および（３０２）の周期で、家庭用親機Ａはタイミング（３０３）および（３０４）の周期で、家庭用親機Ｂはタイミング（３０５）および（３０６）の周期で、リピータＡはタイミング（３０７）および（３０８）の周期で、各々制御信号を送信しており、それぞれの制御信号どうしが干渉のない状態で運用していることを示している。また、無線基地局Ｎは、これから新規に運用を開始しようとしている状況で、周囲の電波の状況を検索すると、干渉の影響のある区間（３０９、３１１）と干渉の影響がない区間（３１０）を検出する。ここで、この干渉の無い区間（３１０）の最初の位置（３１３）と最後の位置（３１４）を無線基地局Ｎが内部のメモリ部に記憶する。さらにこの無干渉区間が生じる周期を一定時間監視した結果後も干渉の影響が無い時に、その干渉の無い区間の例えば、１／２の位置を無線基地局Ｎの制御信号の送信位置（３１２）と決定する。この無干渉区間の最初の位置と、自基地局の送信位置の相対関係（３１５）を求めて上記の位置としてメモリ部に記憶する。送信位置を無干渉区間の１／２の位置にすることにより、図２で示したように、長期的な運用により各々の制御信号の位置がズレて干渉の影響が発生するまでの時間を延長することができる。ただし、この手段だけでは長期運用中に生じる位相のズレによる制御信号の干渉および干渉回避処理を根本的に対策することはできない場合がある。なお、ここでは、一例として、送信位置を無干渉区間の１／２の位置にする場合を説明したが１／２に限らず、１／３、２／３、１／４、３／４等適宜の位置に設置することができる。送信スロットの半分も可。
【００１５】
図４に、制御信号の位相ズレ校正についての説明図を示す。図４は、長期運用中に発生する制御信号の位相のズレを校正するための手段である。
ここでは、長期運用中において、自無線基地局の制御信号の送信タイミングと周囲の電波状況を監視したときに、初期運用時に記憶したタイミング（３１５）との相関関係のズレ（４０２）が一定の値以上に生じた場合は、その位相のズレの方向とは逆方向に自無線基地局の制御信号の送信位置をシフト（４０３）する。この手段を使用すると常時、前述した通りに初期運用時の送信タイミングを保持することができるので、周囲の非同期システムの無線基地局に対応した干渉回避を行うことが可能となる。また、運用中に制御信号の位相ズレの校正を実施する契機として、電源投入時、移動局との呼接続処理の終了時、スリーピング状態からの立ち上がり時又は予め決められた立ち上がり回数毎、又は、運用動作中の所定タイミング毎・一定時間毎に行うことで、各無線基地局が自立的に、制御信号の干渉の影響を低減することが可能となる。
【００１６】
図５に、無線基地局のハードウェアの構成図を示す。ここでは、無線基地局を例に説明するが、親機、リピータ等についても同様の構成を採用することができる。
無線基地局は、電波を送受信する為のアンテナ（６０１）、２本のアンテナの切替部（６０２）、送信部（６０３）、受信部（６０５）、周波数を作り出すシンセサイザ部（６０４）、変復調するためのモデム部（６０６）、ＴＤＭＡ−ＴＤＤ処理部（６０７）、回線インタフェース部（６０８）、メモリ部（５１３）、ＣＰＵ（６１０）、電源部（６１１）を備える。本発明では、無線基地局に各々搭載されているメモリ部（５１３）に各々のデータを記憶することにより実現できるため、本発明の処理を個々の無線基地局、親機、リピータに搭載可能なため、各々の無線基地局自身が電波の干渉の頻度を低減することが可能となる。
【００１７】
図６に、メモリ部に記憶されるデータの構成図の一例を示す。この例では、メモリ部（５１３）は、無線基地局、親機、リピータ等の種別に対して、基地局のＩＤ番号、電界強度レベル、終了位置、開始位置、周期等を記憶する。さらに、メモリ部（５１３）は、自局送信位置を記憶する。無線基地局は、図５の電波干渉の低減化フロー処理における他基地局類の位相情報を配列的に保持する。他の無線基地局のＩＤ番号と電界強度レベル、送出されている電波の終了位置と開始位置を保持することで、各々の基地局による干渉波の位相の周期を演算して格納することにより、自無線基地局の送出タイミング位置のズレの補正や干渉区間または無干渉区間の演算をリアルタイムに更新することが可能となる。
【００１８】
図７に、電波干渉による影響の低減化処理についてのフローチャートを示す。無線基地局の電源が投入された後、まず周囲の無線基地局及び必要に応じて家庭用親機の制御信号を時間的に連続で受信処理を行い（５０２）、メモリ部（５１３）に記憶する。その後、この受信処理による検出結果により他の無線基地局等からの電波干渉が無い区間があるかどうかを判断し（５０３）、存在した場合には破線で示された一連の手順（５１６）を行う。
【００１９】
本発明に関する一連の手順（５１６）として、まずメモリ部（５１３）に記憶したデータから干渉がないタイミングの位相（位置と周期）を演算し（５０９）、そのタイミングの１／２の時間を自無線基地局の制御信号送出位置と仮に割り当てる（５１０）。なお、１／２に限らず、１／３、１／４、３／４等適宜のタイミングとすることもできる。このとき、自無線基地局の前回の送出位置とのズレがあるかどうかを比較して（５１１）、ズレがある場合そのズレの差分を補正する（５１２）。このズレの補正方法は前述した通りである。その後、割り当てた送信位置が周期的に送出可能かどうかを検出（５０５）する。送出可能な場合には、当該位置で制御チャネルを送出し、その送出時の位相（始点と終点の位置と周期）をメモリ部（５１３）に記憶する。記憶する際、メモリ部（５１３）に前回の送出時の位相情報がある場合にはデータを更新（５１４）し、常に最新の情報を保持し、運用動作（５０８）となる。これにより、運用中に位相のズレを生じた場合でも、次に選定する制御信号の送出位置が再び電波の干渉を受けるまでの時間が長くとれるため、二次的、三次的に起こり得る電波の干渉の頻度を低減することが可能となる。
【００２０】
また、運用動作中に上述したような適宜の時間毎又は適宜の状態毎に無干渉区間を検出し、タイミングにズレがあると（５１５）、ステップ５０２に移行して、一連の手順を実行する。なお、メモリ部（５１６）には、あらかじめ干渉波の位相情報を記憶しているので、運用中に過去の送信位置との比較により位相を逆方向にシフトするための処理が容易に演算できるために、送出位置の選定時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００２１】
一方、ステップ５０５で干渉が検出され送出不可能な場合、ステップ５０２からの再検索処理をＮ回繰り返す（５０４）。Ｎ回実行しても適当な送出位置が検出されない場合、論理制御チャネル送出不可と判断する（５０７）。また、ステップ５０６で制御チャネルを送出した後、運用動作に移る（５０８）。さらに、制御チャネルの送出タイミングが干渉は位相検出タイミングであるか否か判断し（５１５）、そのタイミングであればステップ５０２からの処理を実行する。
【００２２】
なお、以上の説明では、主に制御信号の干渉について説明したが、本発明は、制御信号のみでなく、各種情報・データを伝送する通信信号についても適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、複数の移動無線システムが近接することによって被る干渉波となり得る制御信号又は通信信号の電波レベルと送信タイミング位置並びにその位相情報を各々の無線基地局毎に記憶し、制御信号又は通信信号の送信位置を制御することにより、干渉の頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】近接した非同期の移動通信システムの構成図。
【図２】無線区間のＴＤＭＡ−ＴＤＤフレームの概念図。
【図３】電波干渉による影響の低減化についての説明図。
【図４】制御信号の位相ズレ校正についての説明図。
【図５】無線基地局のハードウェアの構成図。
【図６】メモリ部に記憶されるデータの構成図。
【図７】電波干渉による影響の低減化処理についてのフローチャート。
【符号の説明】
（１０１） 事業所用デジタルコードレス電話システム用構内交換機
（１０２）〜（１０４） 事業所用デジタルコードレス電話システム用無線基地局
（１０５）〜（１０７） 家庭用デジタルコードレス電話の親機
（１０８）〜（１１０） 電波中継器
（１１１） 事業所用デジタルコードレス電話システム用移動局
（１１２）〜（１１４） 家庭用デジタルコードレス電話の子機
（１１５） 構内エリア
（２０１） ＴＤＭＡ−ＴＤＤフレーム構成
（２０２） 無線基地局ＡのＴＤＭＡ−ＴＤＤフレーム構成
（２０３） 無線基地局ＢのＴＤＭＡ−ＴＤＤフレーム構成
（２０４）、（２０５）、
（２０６） 無線基地局Ａと無線基地局Ｂのフレーム単位のズレ
（３０１）〜（３０２） 無線基地局Ａの制御信号の送信スロット位置
（３０３）〜（３０４） 家庭用親機Ａの制御信号の送信スロット位置
（３０５）〜（３０６） 家庭用親機Ｂの制御信号の送信スロット位置
（３０７）〜（３０８） リピータＡの制御信号の送信スロット位置
（３０９）、（３１１） 周囲の制御信号どうしの干渉区間
（３１０） 周囲の制御信号どうしとの干渉がない区間
（３１２） 無線基地局Ｎの制御信号の送信スロット位置
（３１３） 干渉区間の終点
（３１４） 干渉区間の始点
（３１５） 干渉波と無線基地局Ｎの送信位置との相関関係
（４０１） 無線基地局ＮのＮ秒後の制御信号送信スロット位置
（４０２） 初期運用時−Ｎ秒後間の送信スロットの位相ズレ
（４０３） 送信スロットの位相シフト
（６０１） 無線基地局のアンテナ
（６０２） 無線基地局のアンテナ切替部
（６０３） 無線基地局の送信部
（６０４） 無線基地局のシンセサイザ部
（６０５） 無線基地局の受信部
（６０６） 無線基地局のモデム部
（６０７） 無線基地局のＴＤＭＡ−ＴＤＤ処理部
（６０８） 無線基地局の回線インタフェース部
（６０９） 無線基地局のメモリ部
（６１０） 無線基地局のＣＰＵ
（６１１） 無線基地局の電源部

Claims (2)

1. 無線基地局又は無線親機又はリピータと無線子機とを備え、無線基地局又は無線親機又はリピータが無線子機に対して呼の接続制御を行う無線通信システムにおける無線同期方法であって、
   周囲の他の無線基地局又は他の無線親機又は他のリピータから送信される制御信号又は通信信号を監視し、監視結果により他の無線基地局又は他の無線親機又は他のリピータからの電波干渉が無い無干渉区間を検出し、
   前記無線基地局又は無線親機又はリピータが送出する制御信号又は通信信号の送出開始位置を、前記検出した無干渉区間内に決定して制御信号又は通信信号を送出するとともに、前記無干渉区間の最初の位置と当該決定した送出開始位置との位相差を求めて記憶し、
   前記決定した送出開始位置に基づき制御信号又は通信信号を周期的に送出している状態において、送出している制御信号又は通信信号の送出位置及び周囲の電波状態を監視し、
   当該送出した制御信号又は通信信号の送出位置と監視結果による再度検出された無干渉区間の最初の位置との位相差と、記憶された位相差とのズレが所定値以上の場合、記憶された位相差と同じ送出位置となるよう制御信号又は通信信号の送出位置を補正し送出する、
   ことを特徴とする無線同期方法。
2. 前記無線基地局又は無線親機又はリピータが送出する制御信号又は通信信号の送出開始位置を、前記検出した無干渉区間の１／２又は略１／２の位置に決定して送出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の無線同期方法。

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