JP6087664B2 - 無線通信システム - Google Patents
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Description
MCA無線システムは、例えば、回線制御装置や制御卓などで構成される制御局、一つ或いは複数の基地局、及び複数の端末局で構成される。なお、端末局は、携帯無線機や車載無線機等の移動可能な無線端末(移動局)に限られず、固定的に設置された無線端末であってもよい。
例えば、特許文献1には、通常時には独立して動作する複数の系のシステムを緊急時に有効利用することができるようにした無線通信システムが開示されている。
しかしながら、システムに割り当てられた周波数帯から得られる限りある数のチャネルのうち、制御用チャネルを1つ増やすということは通信用チャネルを1つ減らすということであり、システムの通話可能数や使い勝手を犠牲にすることとなってしまう。
すなわち、本発明に係る無線通信システムは、複数の基地局はタイミング同期をとり、各基地局間の信号の送信が衝突しないように各基地局に対して信号の周期的な送信タイミングを予め設定しておき、各基地局は自局の送信タイミングで信号を送信する。ここで、各基地局が送信する信号には、第1の信号と、第1の信号より送信時間が短い第2の信号があり、各基地局の送信タイミングが一巡する間において、いずれかの基地局は第1の信号の送信タイミングを有し、他の基地局は第2の送信タイミングを有することとする。
また、送信時間が異なる第1の信号と第2の信号を用意し、各基地局の送信タイミングが一巡する間において、いずれかの基地局は第1の信号の送信タイミングを有し、他の基地局は第2の送信タイミングを有するので、比較的大きい容量の情報を送信する必要がある基地局は第1の送信タイミングを得た際に当該情報の送信を行うことができる。
これにより、複数の基地局が共通のチャネルで信号を送信する必要がある環境でありながら、ユーザにとって使い勝手の良い無線通信システムを提供することができる。
これにより、特定の基地局に第1の信号の送信タイミングが占有されることはなく、各基地局は比較的大きい容量の情報を送信する機会を得ることができる。
これにより、各基地局は即時性を求められる情報を送信する機会を速やかにえることができる。また、各基地局の基地局ゾーン内に存在する移動局は、第1の信号に基づいてタイミング同期をとりつつ、次の第1の信号が得られるまでは、その間に複数回送信される第2の信号に基づいてタイミング同期の維持を図ることができる。
これにより、各基地局は共通のタイミング周期を持つように同期をとることができ、同期ずれに起因して各基地局による信号の送信が重複することの回避を図ることが可能となる。
これにより、一連の周期の開始を基準信号と同期させるだけで各基地局のタイミングを合わせるができ、各基地局のタイミング同期をとり易い。
すなわち、本発明に係る基地局は、他の基地局とタイミング同期をとり、他の基地局との間で信号の送信が衝突しないように自局に対して予め設定された信号の周期的な送信タイミングの情報を保持し、自局の送信タイミングで信号を送信する。ここで、送信する信号には、第1の信号と、第1の信号より送信時間が短い第2の信号があり、各基地局の送信タイミングが一巡する間において、第1の信号の送信タイミング又は前記第2の送信タイミングのいずれかを有することとする。
以下では、第1〜第10の10個の基地局が共通の制御チャネルを用いて制御信号を送信するMCA無線システムを例に説明する。なお、本例のMCA無線システムの基本的な構成や動作を図1、図2を参照して説明する。
また、端末局の一種である複数の移動局108〜112があり、移動局108,109,110は基地局104のサービスエリア(基地局ゾーン106)に、移動局111,112は基地局105のサービスエリア(基地局ゾーン107)におり、基地局104,105のそれぞれと無線により通信を行う。
ここでは、2つの移動局108,109間の通信を例に説明する。
まず、移動局108,109は、通信を行っていない時は制御用チャネルで待ち受ける。移動局108が発呼すると、移動局108は、制御用チャネルにて基地局104に通信開始要求を送信する。基地局104は、移動局108からの通信開始要求を受信すると、回線制御装置102に移動局108からの通信開始要求を通知する。回線制御装置102は、通信相手(本例では移動局109)がビジー状態である等の通信不可能状態でなければ、空いている通信用チャネルを割り当てて、通信開始と使用する通信用チャネルを通信相手に通知するよう基地局104に指示を出す。回線制御装置102からの指示を受けた基地局104は、移動局108とその通信相手である移動局109に対して、通信開始と使用する通信用チャネルを通知する。通信開始と使用する通信用チャネルの通知を受けた移動局108,109は、指示に従ってチャネル設定を指定された通信用チャネルに変更し、通信を開始する。
同図の例では、スーパーフレーム内の各サブフレームは、第1の基地局に対応するサブフレームから第10の基地局に対応するサブフレームへと順番に並んでいる。また、サブフレームは30個の無線フレーム(40ms)により構成され、スーパーフレームは300個の無線フレーム(40ms)により構成されている。スーパーフレーム内の各無線フレームには識別情報として0〜299のフレーム番号が付してあり、フレーム番号0〜29の無線フレームが第1の基地局に対応するサブフレームに属し、フレーム番号30〜59の無線フレームが第2の基地局に対応するサブフレームに属し、・・・、フレーム番号270〜299の無線フレームが第10の基地局に対応するサブフレームに属する。
占有区間は、対象の基地局が占有する区間であり、共用区間に比べて長いので比較的容量が大きい情報の送信も可能となる。
共用区間は、全ての基地局が共用する区間であり、全基地局を対象にして順番に2フレームずつ割り当てられる。この割り当ては占有区間対象の基地局の次の基地局から順番に行われ、最後に占有区間対象の基地局の割り当てとなる。
例えば、第1の基地局を占有区間対象の基地局としたサブフレームでは、まず、第1の基地局に10フレームを割り当て、その後、第2の基地局から第10の基地局へと順番に2フレームずつ割り当て、最後に第1の基地局に2フレーム割り当てるフレーム構成となる。
また、サブフレーム内の共用区間で各基地局に割り当てられた2フレームのうち、先頭の1フレームを同期バースト(SB)に用い、次の1フレームを同期バースト又は通信情報用チャネル(SB/SC)に用いる構成となっている。
同図によれば、第1の基地局から第10の基地局の順に送信時間の割り当てが循環して行われる。また、送信時間の割り当てが一巡する間において、1つの基地局に対してのみ長い送信時間(10フレーム)が割り当てられ、他の基地局に対しては短い送信時間(2フレームずつ)が割り当てられる。また、送信時間の割り当てが一巡する毎に長い送信時間の割り当て基地局が順番にシフト(変更)され、1つのスーパーフレームが終了するまでに長い送信時間の割り当てが各基地局に対して1回ずつ行なわれる。すなわち、1つのスーパーフレームにより、全ての基地局に長い送信時間が1回ずつ与えられる一連の周期が完結する。
一方、無線フレームに着目すれば、各々の無線フレームは何れかの基地局の専用的に割り当てられるため、信号の同時送信による衝突が回避される。また、全ての無線フレームが必ず何れかの基地局に割り当てられるため、1つの制御チャネルを無駄なく利用することができる。
また、長い送信時間と短い送信時間を用意し、送信時間の割り当てが一巡する間において、いずれかの基地局は長い送信時間である第1の信号の送信タイミングを有し、他の基地局は短い送信時間である第2の送信タイミングを有するので、比較的大きい容量の情報を送信する必要がある基地局は第1の送信タイミングを得た際に当該情報の送信を行うことができる。
また、送信時間の割り当てが一巡する毎に、長い送信時間の割り当て基地局が順番にシフト(変更)されるので、特定の基地局に長い送信時間の割り当てが占有されることはなく、各基地局は比較的大きい容量の情報を送信する機会を得ることができる。
同図では第1の基地局に着目しており、スーパーフレーム内の先頭10フレーム(フレーム番号0〜9)が占有区間であり、この占有区間はスーパーフレーム毎に1度の周期で回ってくる。これに対し、共用区間(占有区間以外)においては、占有区間の直後に18フレームの送信無し区間を置いた後に2フレーム分の送信時間があり、その後は28フレーム周期で(26フレームの送信なし区間を置いて)2フレーム分の送信時間が回ってくる。
長い送信時間は、次の割り当てまでの間隔が長いので、比較的即時性を必要としない情報(例えば、報知情報)を載せた信号の送信に用いるようにする。また、基地局から信号を受信する移動局側では、長い送信時間の同期バーストを利用して同期を行うことで同期をとりやすくなる。ただし、移動局は短い送信時間における同期バーストで同期を確立してもよい。また、呼接続情報がある場合にその信号の送信に用いるようにしてもよく、即時性が要求される情報を載せた信号の送信に用いることを禁止するものではない。
短い送信時間は、次の割り当てまでの間隔が短いので、呼接続情報等の即時性が要求される情報を載せた信号の送信に用いるようにする。また、情報が無い場合は空線(或いは同期バースト)等を送信する。また、短い送信時間の同期バースト信号は、移動局が基地局との同期を維持するための信号としても利用できる。
各基地局が共通のタイミングでスーパーフレームを扱えるようにタイミング同期をとる同期方法としては、GPSを用いる方法がある。すなわち、各基地局にGPS受信機を備え、GPS受信機から出力される時刻情報及び基準に基づいて、各フレーム(スーパーフレーム、サブフレーム、無線フレーム)のタイミングを生成(或いは再生)する。基準信号としては、例えば、1PPS(Pulse Per Second)信号が用いられる。1PPS信号は、時刻情報の秒が0秒となるタイミング(秒を刻むタイミング)を示す1秒周期の矩形波信号である。
同図の基地局201は、メモリ202、GPS受信機203、タイミング制御部204、無線通信部205を備えている。
メモリ202には、スーパーフレーム内で自局(基地局201)に割り当てられた送信時間(タイミング)を示すフレーム割当情報(例えば、フレーム番号)が記憶保持されている。
GPS受信機202は、時刻情報及び1PPS信号を生成してタイミング制御部203に出力する。
同図によれば、時刻情報の秒が切り替わるタイミングと1PPS信号のパルスの立ち上がりタイミングとが一致していることがわかる。そこで、時刻情報及び1PPS信号により特定される毎分0秒を基準点として、当該基準点から始まる12秒周期のスーパーフレームの開始タイミング(毎分0秒、12秒、24秒、36秒、48秒)を特定する。そして、フレーム番号0の無線フレームの開始タイミングをスーパーフレームの開始タイミングに一致させて、40ms周期の無線フレームの開始タイミングを特定する。また、フレーム番号0の無線フレームから30個単位で無線フレームをカウントすることで、1.2秒周期のサブフレームの開始タイミングを特定する。
なお、1PPS信号以外を基準信号として用いてもよく、秒を刻むタイミングを正確に特定可能な信号であれば、各基地局のタイミング同期をとり易い。
これにより、基地局エリアが重複している場合においても同一波干渉を防ぐことができ、且つ使い勝手の良いシステムを提供することが可能となる。
しかし、本例では、複数の基地局は周期的に制御信号を送信するので、移動局はセービング機能を搭載することができる。
この場合には、複数の基地局を制御チャネル数と同数のグループに分類し、グループ単位で1つの制御チャネルを共有して制御信号を送信するように構成すればよい。ここで、隣接する基地局同士が異なるグループに属するようにグループ分けすれば、制御信号の衝突の回避(同一波干渉の防止)に効果的である。
また、例えば、上記の制御用チャネル使用方法において、長い送信時間を有する送信タイミングは長い周期で、短い送信時間を有する送信タイミングは短い周期で各基地局に割り当たるように送信タイミングを規定することを特徴とする制御用チャネル使用方法として把握することもできる。
また、例えば、上記の制御用チャネル使用方法を適用した無線通信システムやその基地局として把握することもできる。
さらに、上述した実施形態では、無線方式としてSCPCを採用したMCA無線システムを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されず、他の無線方式にも適用できることは言うまでもなく、複数の基地局が共通のチャネルで信号を送信する無線通信システムに適用することができる。
201:基地局、 202:メモリ、 203:GPS受信機、 204:タイミング制御部、 205:無線通信部
Claims (5)
- 複数の基地局が共通のチャネルで信号を送信する無線通信システムにおいて、
複数の基地局はタイミング同期をとり、
各基地局間の前記信号の送信が衝突しないように各基地局に対して前記信号の周期的な送信タイミングを予め設定しておき、
各基地局は自局の送信タイミングで前記信号を送信するものであり、
前記信号には、第1の信号と、前記第1の信号より送信時間が短い第2の信号があり、
各基地局の送信タイミングが一巡する間において、いずれかの基地局は前記第1の信号の送信タイミングを有し、他の基地局は前記第2の信号の送信タイミングを有し、
各基地局における前記第2の信号の送信タイミングの周期は前記第1の信号の送信タイミングの周期より短い、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
各基地局の送信タイミングが一巡する毎に、前記第1の信号の送信タイミングを有する基地局が順番に変更される、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1又は請求項2に記載の無線通信システムにおいて、
各基地局はGPS受信部を備え、GPS受信部から出力される基準信号と時刻情報とに基づいて前記信号を送信する、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項3に記載の無線通信システムにおいて、
全ての基地局に前記第1の信号の送信タイミングが1回ずつ与えられる一連の周期は、前記基準信号と同期するタイミングから開始される、
ことを特徴とする無線通信システム。 - 複数の基地局が共通のチャネルで信号を送信する無線通信システムを構成する基地局において、
他の基地局とタイミング同期をとり、
他の基地局との間で前記信号の送信が衝突しないように自局に対して予め設定された前記信号の周期的な送信タイミングの情報を保持し、
自局の送信タイミングで前記信号を送信するものであり、
前記信号には、第1の信号と、前記第1の信号より送信時間が短い第2の信号があり、
各基地局の送信タイミングが一巡する間において、前記第1の信号の送信タイミング又は前記第2の信号の送信タイミングのいずれかを有し、
各基地局における前記第2の信号の送信タイミングの周期は前記第1の信号の送信タイミングの周期より短い、
ことを特徴とする基地局。
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