中継装置及び通信制御方法
【課題】ハンドオーバによる基地局の切り替え後も移動局と基地局との間の通信を継続できる中継装置及び通信制御方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る中継装置101は、移動局における無線信号の受信タイミングと当該移動局の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲を取得し、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わると、中継装置101におけるハンドオーバ前の基地局及びハンドオーバ後の基地局からの無線信号の受信タイミングの差分を算出し、当該差分が受信許容範囲を超えると、移動局の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、無線信号の送信タイミングを補正する。
【解決手段】本発明に係る中継装置101は、移動局における無線信号の受信タイミングと当該移動局の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲を取得し、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わると、中継装置101におけるハンドオーバ前の基地局及びハンドオーバ後の基地局からの無線信号の受信タイミングの差分を算出し、当該差分が受信許容範囲を超えると、移動局の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、無線信号の送信タイミングを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継装置及び通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局が基地局と通信するためには、移動局は基地局からの無線電波が届く範囲に位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地では、障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された基地局からは、建物の内部や地下には、電波が届かない領域が多く存在する。特に、ＩＥＥＥ標準規格802.16eを基に規格化されたＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）等の高速無線通信方式では、２．５ＧＨｚ以上の高周波数帯の電波が使用されるが、このような電波は直進性が強く、障害物を回りこむ性質が弱い。そのため、ＷｉＭＡＸ等は障害物の影響を強く受ける。このような電波が届かない領域をカバーするため、基地局と移動局との間の無線電波を中継する中継装置（レピータ）が必要となる。中継装置は、基地局と通信を行う基地局側ユニット（ドナー部又はＭＳ（Mobile Station）部）と、移動局と通信を行う移動局側ユニット（サービス部又はＢＳ（Base Station）部）とを有している。
【０００３】
基地局と移動局とが中継装置を介して通信を行うためには、基地局−基地局側ユニット間と移動局側ユニット−移動局間とで同期を確立する必要がある。ここで、従来の同期確立方法について説明する（例えば、特許文献１参照）。まず、基地局側ユニットが、同期信号（プリアンブル）を含む無線信号を周期的に基地局から受信する。そして、基地局側ユニットは、周期的な同期信号を検出することにより、同期信号の受信タイミングと周期を取得し、基地局と同期を確立する。
【０００４】
続いて、基地局側ユニットは、受信タイミングを移動局側ユニットに送る。移動局側ユニットは、受信タイミングに基づいて移動局に送信される同期信号を生成する。そして、移動局側ユニットは、同期信号を含む無線信号を周期的に移動局に送信する。移動局が、同期信号を検出して、自局の受信タイミングを移動局側ユニットの送信タイミングに合わせることにより、移動局側ユニット−移動局間とで同期が確立される。よって、基地局−基地局側ユニット間と移動局側ユニット−移動局間とで同期が確立されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８０９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の中継装置では、基地局側ユニットの通信先である基地局がハンドオーバにより変更された場合の同期確立については想定されていない。例えば、中継装置が電車等の車両に搭載される場合、中継装置は車両と共に移動するため、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わることがある。
【０００７】
ハンドオーバが行われる前に、移動局は、中継装置（移動局側ユニット）と通信を行うために、図９に示される受信フレーム３４１及び送信フレーム３４３を有しているとする。受信フレームとは、移動局が中継装置からの信号を受信できる時間的範囲を示すものである。また送信フレームとは、移動局が中継装置へ信号を送信できる時間的範囲を示すものである。図９のＴｘは移動局による送信を、Ｒｘは移動局による受信をそれぞれ表している。中継装置からの無線信号３４５が図９のタイミングで送信されると、無線信号３４５は受信フレーム３４１内に収まる。よって、移動局は、無線信号３４５を受信することができる。
【０００８】
中継装置のハンドオーバにより基地局側ユニットの通信先である基地局が切り替わると、移動局には、ハンドオーバ後の基地局から中継装置を介して新たなタイミングで同期信号を含む無線信号が送られてくる。しかし、移動局は、中継装置のハンドオーバにより当該中継装置における基地局側ユニットの通信先である基地局が切り替わったことを予め認識することはできない。そのため、移動局は、図１０のようにハンドオーバ前と同じタイミングの受信フレーム３４１でハンドオーバ後の基地局からの無線信号を受信しようとする。
【０００９】
このとき、中継装置からの無線信号３４７が受信フレーム３４１内に収まらないことがある。この場合、移動局は、無線信号３４７を受信することができないので、無線信号３４７を一過性のエラー信号と判断し、基地局に再送要求を行う。しかし、移動局は、エラー信号に合わせて受信フレーム３４１のタイミングを変更することはないので、再送されてきた無線信号も受信できない可能性が高い。よって、ハンドオーバ後の中継装置と移動局との間の同期確立が困難となり、通信が途切れてしまうおそれがある。
【００１０】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、中継装置における、ハンドオーバによる基地局の切り替え後も移動局と基地局との間の通信を継続できる中継装置及び通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る発明は、
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
前記第１の通信装置と無線通信する第１の通信部と、
前記第２の通信装置と無線通信する第２の通信部と、
前記第１の通信部により受信された無線信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するように第２の通信部を制御する制御部と
を備え、前記制御部は、
前記第２の通信部を介して、前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲を取得し、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出し、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、無線信号の送信タイミングを補正する
ものである。
【００１２】
また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記無線信号の前記送信タイミングの補正量を段階的に小さくすることを特徴とするものである。
【００１３】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１４】
例えば、本発明の第１の観点を方法として実現させた通信制御方法は、
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置における通信制御方法において、当該中継装置が、
前記第１の通信装置から無線信号を受信して、当該信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するステップと、
前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲の情報を前記第２の通信装置から受信するステップと、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出するステップと、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、前記同期信号を含む無線信号の送信タイミングを補正するステップと、
送信タイミングが補正された前記無線信号を前記第２の通信装置に送信するステップと
を含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成された本発明に係る中継装置及び通信制御方法によれば、中継装置が、移動局が受信できないタイミングで、無線信号を送信することはないため、移動局は、ハンドオーバ後の基地局と通信を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信許容範囲を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信フレームの変更を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信タイミングの変遷を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る中継装置の受信タイミングを示す説明図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信タイミングの変遷を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の中継装置からの無線信号と移動局の受信フレームとの関係図である。
【図１０】図１０は、従来の中継装置からの無線信号と移動局の受信フレームとの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム１１は、基地局ＢＳ（Base Station）（ＢＳ１及びＢＳ２）（請求項における上位局である第１及び第３の通信装置）と、移動局ＭＳ（Mobile Station）（請求項における下位局である第２の通信装置）と、中継装置１０１とから構成されている。無線通信システム１１の通信方式がＷｉＭＡＸである場合、無線通信システム１１には、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式及び時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式が採用される。中継装置１０１は、ＷｉＭＡＸ等の無線通信方式において、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で送受信されるデータを中継する。当該中継装置１０１により、移動局ＭＳは、基地局ＢＳのセル（通信可能エリア）の範囲外に位置していても、基地局ＢＳとデータを送受信できる。
【００１９】
図１において、中継装置１０１は、車両１０３に搭載され、車両１０３と共に方向１０５に移動するものとする。車両１０３が位置１０７に移動したときにハンドオーバが実行され、中継装置１０１の通信先が基地局ＢＳ１（ハンドオーバ前の基地局）（第１の通信装置）から基地局ＢＳ２（ハンドオーバ後の基地局）（第３の通信装置）に切り替わるものとする。なお、本発明は、中継装置１０１が移動車両用であることに限定されるものではなく、基地局がハンドオーバにより切り替わる状況であれば、中継装置１０１を一体型又は分離型とすることができる。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００２１】
中継装置１０１は、基地局ＢＳと通信を行う基地局側ユニット１１１と、移動局ＭＳと通信を行う移動局側ユニット１１３とを備えている。基地局側ユニット１１１は、車両１０３の外部に配置され、移動局側ユニット１１３は、車両１０３の内部に配置され、基地局側ユニット１１１と移動局側ユニット１１３とは、ＬＡＮケーブル等の信号ケーブル１１５によって接続されている。
【００２２】
まず、基地局側ユニット１１１の機能ブロックについて説明する。基地局側ユニット１１１は、基地局側送受信部１１７（請求項における第１の通信部）と、記憶部１１９と、制御部１２１とを備えている。
【００２３】
基地局側送受信部１１７は、アンテナを介して基地局ＢＳと無線通信する。基地局側送受信部１１７は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、制御部１２１に送る。また、基地局側送受信部１１７は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより無線信号を生成し、アンテナを介して当該無線信号を基地局ＢＳに送信する。
【００２４】
記憶部１１９は、各種情報を記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。なお、本実施形態では、基地局側ユニット１１１のみが、記憶部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、移動局側ユニット１１３のみが記憶部を有し、当該記憶部が、基地局側ユニット１１１の各種情報を、信号ケーブル１１５を介して受け取り、記憶することができる。また、基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の双方が記憶部を有し、各々の記憶部が各々のユニットの情報を記憶することもできる。
【００２５】
制御部１２１は、基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の各機能ブロックをはじめとして基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の全体を制御及び管理する。ここで、制御部１２１は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態では、基地局側ユニット１１１のみが、制御部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、移動局側ユニット１１３のみが制御部を有し、当該制御部が、基地局側ユニット１１１の全体を、信号ケーブル１１５を介して制御及び管理することができる。また、基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の双方が制御部を有し、各々の制御部が各々のユニットを制御及び管理することもできる。
【００２６】
制御部１２１についてより詳細に説明する。制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された基地局ＢＳからの無線信号に含まれる同期信号（プリアンブル）を検出する。同期信号の検出は、基地局側送受信部１１７から送られてくるベースバンド信号をＡＤ変換及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより実現される。同期信号は基地局ＢＳから周期的に送られてくるため、制御部１２１は、中継装置１０１が同期信号を受信する受信タイミングとその周期を、制御部１２１のカウンタにおけるクロックパルス数の換算により取得する。
【００２７】
そして、制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された無線信号に基づいて、移動局ＭＳに送信するための同期信号を生成する。つまり、制御部１２１は、取得した受信タイミングと周期から、中継装置１０１の受信タイミングと同じタイミングで移動局ＭＳに送信される同期信号を生成する。制御部１２１は、同期信号をデータの先頭に付して無線信号を生成し、当該無線信号を送信するように後述する移動局側送受信部１２３を制御する。
【００２８】
また、制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された無線信号の通信品質値を求める。通信品質値とは、例えば、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波対干渉雑音比）などであり、通信品質値が大きいほど中継装置１０１の通信先である基地局ＢＳの通信状態の良さを表す。そして、制御部１２１は、求めた通信品質値が記憶部１１９に予め記憶されている閾値未満になると、ハンドオーバを行い、通信先の基地局を切り替える。なお、本発明は、ハンドオーバを行う基準が、通信品質値が閾値未満であることに限定されるものではなく、制御部１２１は、通信品質値が閾値以下になる場合に、ハンドオーバを行うこともできる。制御部１２１が行うその他の処理については、後述の図５の説明にて詳述する。
【００２９】
次に、移動局側ユニット１１３の機能ブロックについて説明する。移動局側ユニット１１３は、移動局側送受信部１２３（請求項における第２の通信部）を備えている。
【００３０】
移動局側送受信部１２３は、アンテナを介して移動局ＭＳと無線通信するものであり、基地局側送受信部１１７と同様、無線信号からベースバンド信号の生成及びベースバンド信号から無線信号の生成を行う。移動局側送受信部１２３は、例えば、同期信号を含む無線信号を移動局ＭＳに送信したり、移動局ＭＳから受信許容範囲の情報を含む無線信号を受信したりする。ここで、移動局ＭＳの受信許容範囲について図３を用いて説明する。移動局ＭＳは、受信した無線信号１３１に含まれる同期信号から受信フレーム１３３を設定する。受信フレーム１３３とは、移動局ＭＳが中継装置１０１（移動局側ユニット１１３）からの信号を受信できる時間的範囲を示すものである。移動局ＭＳは、無線信号が受信フレーム１３３内に届くと、当該無線信号を受信することができる。受信許容範囲とは、受信フレーム１３３の開始タイミングｔ１と無線信号１３１の受信タイミングｔ２との間の時間的間隔ｄ１である。通信環境の変化等によって無線信号が受信タイミングｔ２よりも早く届いたとしても、届くタイミングが受信許容範囲内であれば、移動局ＭＳは、無線信号を受信できる。
【００３１】
また、移動局ＭＳは、受信フレームの受信許容範囲が所定の値αになるように、無線信号を受信する毎に受信フレームをずらすことができる。所定の値αは、移動局ＭＳが基地局ＢＳと同期を確立できた場合に、中継装置１０１を介した基地局ＢＳからの無線信号を受信するタイミングを示すものである。以下、本実施形態では、所定の値αはｄ１であるとする。図４のように、移動局ＭＳが、図３と同じ受信フレーム１３３において、無線信号１３５を受信タイミングｔ３で受信したとする。このとき受信許容範囲はｄ２（ｄ２＜ｄ１）であるとする。移動局ＭＳは、受信許容範囲をｄ１にするために、受信フレーム１３３の開始タイミングｔ１を（ｄ１−ｄ２）早め、開始タイミングｔ４の新たな受信フレーム１３７を設定することができる。これにより、移動局ＭＳが受信フレーム１３３をずらした後に、無線信号１３８が無線信号１３５と同様のタイミングで移動局ＭＳに届くと、受信許容範囲はｄ１となる。なお、受信フレームの移動に併せて、移動局ＭＳが中継装置１０１へ信号を送信できる時間的範囲を示す送信フレーム１３９を送信フレーム１４０に変更することができる。
【００３２】
続いて、中継装置１０１の同期信号の送信方法について、図５、図６、図７及び図８を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。図６及び図８は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信タイミングの変遷を示す説明図である。図７は、本発明の一実施形態に係る中継装置の受信タイミングを示す説明図である。
【００３３】
まず、移動局ＭＳは、中継装置１０１を介して基地局ＢＳ１と同期を確立し、図６に示される受信フレーム１４１及び送信フレーム１４３を周期的に設定している。そして、移動局ＭＳは、中継装置１０１を介して基地局ＢＳ１と通信を行っている。受信フレーム１４１の開始タイミングはｔ１１であり、移動局ＭＳは、受信許容範囲がｄ１となる受信タイミングｔ１２で無線信号１４５を受信しているとする。
【００３４】
移動局側送受信部１２３は、受信許容範囲の情報（ｄ１）を含む無線信号を移動局ＭＳから受信し（ステップＳ１０１）、制御部１２１に送る。
【００３５】
制御部１２１は、無線信号から受信許容範囲の情報を取得する。そして、当該受信許容範囲の情報を記憶部１１９に記憶させる（ステップＳ１０２）。
【００３６】
また、制御部１２１は、基地局ＢＳ１からの無線信号に含まれる同期信号から、当該無線信号の受信タイミングを取得し、記憶部１１９に記憶させる（ステップＳ１０３）。
【００３７】
更に、制御部１２１は、基地局ＢＳ１からの無線信号の通信品質値を求め、記憶部１１９に記憶されている閾値と比較する。中継装置１０１を搭載する車両１０３が位置１０７まで移動すると、通信品質値が閾値未満となり、制御部１２１は、ハンドオーバを実行する（ステップＳ１０４）。ハンドオーバにより、中継装置１０１の通信先が基地局ＢＳ１（ハンドオーバ前の基地局）から基地局ＢＳ２（ハンドオーバ後の基地局）に切り替わる。
【００３８】
中継装置１０１の基地局側送受信部１１７は、基地局ＢＳ２から同期信号を含む無線信号を受信する（ステップＳ１０５）。制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された無線信号から同期信号の受信タイミングとその周期を取得する（ステップＳ１０６）。そして、制御部１２１は、受信した無線信号に基づいて移動局ＭＳに送信するための同期信号を生成する。
【００３９】
次に、制御部１２１は、ハンドオーバ前の基地局ＢＳ１からの無線信号の受信タイミングと、ハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの無線信号の受信タイミングとの差分を算出する（ステップＳ１０７）。つまり、図７に示されるように、中継装置１０１が、ハンドオーバ前には基地局ＢＳ１から無線信号１４５を受信し、ハンドオーバ後には基地局ＢＳ２から無線信号１４７を受信している場合、制御部１２１は、受信タイミングの差分ｄ３を算出する。
【００４０】
制御部１２１は、算出した受信タイミングの差分ｄ３と記憶部１１９に記憶されている移動局ＭＳの受信許容範囲とを比較する（ステップＳ１０８）。差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１以下である場合（ｄ３≦ｄ１）（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、制御部１２１は、生成された同期信号を先頭に有する無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１０９）。差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１以下であるため、図６のように無線信号１４７は、移動局ＭＳの受信フレーム１４１内に届く。よって、移動局ＭＳは、無線信号１４７を受信できる。
【００４１】
続いて、差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１を超えている場合（ｄ３＞ｄ１）（ステップＳ１０８のＮｏ）について説明する。中継装置１０１が、生成した同期信号に基づいて無線信号１４７を移動局ＭＳに送信すると、無線信号１４７は、図８に示されように移動局ＭＳの受信フレーム１４１の開始タイミングｔ１１よりも早く届いてしまう。つまり、移動局ＭＳは、無線信号１４７を受信できない。そこで、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を補正する（ステップＳ１１０）。
【００４２】
具体的には、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を（ｄ３−ｄ１）以上遅らせる。そうすることにより、移動局ＭＳにおける無線信号１４７の受信タイミングが受信フレーム１４１内に収まることになる。なお、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４をｄ３よりも大きく遅らせる場合には、無線信号１４７の終了タイミングｔ１３が受信フレーム１４１外にならないように無線信号１４７の送信タイミングｔ１４をずらす必要がある。以下、本実施形態では、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングが移動局ＭＳの受信フレームの開始タイミングに重なるように送信タイミングをずらすとする。
【００４３】
よって、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を（ｄ３−ｄ１）遅らせる。そして、制御部１２１は、補正された送信タイミングで、無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１１１）。以下、１回目の送信タイミング補正により送信された無線信号１４７を無線信号１４７−１とする。
【００４４】
すると、無線信号１４７−１は、移動局ＭＳの受信フレーム１４１の開始タイミングｔ１１に届く。よって、移動局ＭＳは、無線信号１４７−１を受信できる。移動局ＭＳは、受信許容範囲を所定の値α（＝ｄ１）に維持しようとするため、無線信号１４７−１を受け、受信フレーム１４１（及び送信フレーム１４３）をα早める。つまり、移動局ＭＳは、新たな受信フレーム１４９（及び送信フレーム１５１）を設定する。そして、移動局ＭＳは、変更後の受信フレーム１４９の開始タイミングｔ１５の情報を無線信号に含めて、中継装置１０１に送信することができる。
【００４５】
移動局側送受信部１２３は、変更後の開始タイミングｔ１５の情報を受信し（ステップＳ１１２）、制御部１２１は、開始タイミングｔ１５と無線信号１４７の補正前の送信タイミングｔ１４とを比較する（ステップＳ１１３）。補正前の送信タイミングｔ１４が開始タイミングｔ１５未満、つまり補正前の送信タイミングｔ１４が開始タイミングｔ１５よりも早い場合（ｔ１４＜ｔ１５）（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を（ｄ３−ｄ１×２）遅らせる（ステップＳ１１０）。そして、制御部１２１は、補正した送信タイミングで、無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１１１）。以下、２回目の送信タイミング補正により送信された無線信号１４７を無線信号１４７−２とする。
【００４６】
無線信号１４７−２は、移動局ＭＳの受信フレーム１４９の開始タイミングｔ１５に届く。よって、移動局ＭＳは、無線信号１４７−２を受信できる。移動局ＭＳは、受信許容範囲を所定の値αに維持しようとするため、無線信号１４７−２を受け、受信フレーム１４９（及び送信フレーム１５１）をα早める。つまり、移動局ＭＳは、新たな受信フレーム１５３（及び送信フレーム１５５）を設定する。移動局ＭＳは、変更後の受信フレーム１５３の開始タイミングｔ１６の情報を無線信号に含めて、中継装置１０１に送信することができる。
【００４７】
移動局側送受信部１２３は、変更後の開始タイミングｔ１６の情報を受信し（ステップＳ１１２）、制御部１２１は、開始タイミングｔ１６と無線信号１４７の補正前の送信タイミングｔ１４とを比較する（ステップＳ１１３）。図８に示されるように、２回に亘る送信タイミングの補正により、補正前の送信タイミングｔ１４が開始タイミングｔ１６以上になると（ｔ１４≧ｔ１６）（ステップＳ１１３のＮｏ）、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を補正せずに、当該無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１０９）。
【００４８】
無線信号１４７は、移動局ＭＳの受信フレーム１５３内に届き、移動局ＭＳは、無線信号１４７を受信できる。移動局ＭＳは、受信許容範囲が所定の値αになるように、更に受信フレーム１５３（及び送信フレーム１５５）を早め、新たな受信フレーム１５７（及び送信フレーム１５９）を設定する。よって、移動局ＭＳは、ハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの信号を受信許容範囲が所定の値αとなる受信タイミングで受信できるようになる。これにより、基地局ＢＳ２と移動局ＭＳとの同期が確立されたことになる。
【００４９】
無線信号１４７の送信タイミングの補正量は、１回目は（ｄ３−ｄ１）となり、２回目は（ｄ３−ｄ１×２）となる。つまり、制御部１２１は、送信タイミングの補正量を段階的に小さくすることにより、移動局ＭＳは、受信許容範囲が所定の値αとなる受信フレーム１５７を設定することができる。
【００５０】
このように本実施形態では、中継装置１０１の制御部１２１は、移動局側送受信部１２３を介して、移動局ＭＳにおける無線信号１４５の受信タイミングｔ１２と移動局ＭＳの受信フレーム１４１の開始タイミングｔ１１との間の受信許容範囲ｄ１を取得する。そして、制御部１２１は、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わると、中継装置１０１におけるハンドオーバ前の基地局ＢＳ１及びハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの無線信号の受信タイミングの差分ｄ３を算出する。続いて、制御部１２１は、差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１を超えると、移動局ＭＳの受信タイミングが受信フレーム１４１内になるように、無線信号１４７の送信タイミングを補正する。つまり、制御部１２１は、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わると、ハンドオーバ後の基地局からの同期信号に基づく無線信号を送信した場合に移動局ＭＳが受信できるか否かを判断する。そして、移動局ＭＳが受信できないと判断される場合には、制御部１２１は、移動局ＭＳが受信できるように無線信号の送信タイミングをずらして送信する。これにより、ハンドオーバ後により通信先の基地局が変わっても、移動局ＭＳは無線信号を受信でき、基地局ＢＳ２と通信を継続することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、制御部１２１は、ハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの同期信号に基づく無線信号１４７の送信タイミングの補正量を段階的に小さくすることができる。つまり、無線信号１４７の送信タイミングを遅らせる量を小さくしていくことにより、移動局ＭＳの受信フレームの開始タイミングは早まり、無線信号１４７の送信タイミングをずらさなくても、無線信号１４７が受信フレーム内に収まるようになる。これにより、移動局ＭＳの受信フレームの受信許容範囲を所定の値に近づけることができ、移動局ＭＳと基地局ＢＳ２との同期を確立することができる。
【００５２】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００５３】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００５４】
上述の本発明の実施形態の説明において、ハンドオーバにより切り替わる中継装置１０１の通信先は基地局であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、複数の中継装置により基地局と移動局との通信を中継している場合、ハンドオーバにより切り替わる中継装置の通信先を中継装置とすることもできる。また、例えば、移動局側ユニットが他の中継装置を通信先とする中継装置は、当該他の中継装置から受信許容範囲の情報を取得し、上述のように、無線信号の送信タイミングを補正することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 無線通信システム
１０１ 中継装置
１０３ 車両
１０５ 方向
１０７ 位置
１１１ 基地局側ユニット
１１３ 移動局側ユニット
１１５ 信号ケーブル
１１７ 基地局側送受信部
１１９ 記憶部
１２１ 制御部
１２３ 移動局側送受信部
１３１、１３５、１３８、１４５、１４７、１４７−１、１４７−２ 無線信号
１３３、１３７、１４１、１４９、１５３、１５７ 受信フレーム
１３９、１４０、１４３、１５１、１５５、１５９ 送信フレーム
ＢＳ１、ＢＳ２ 基地局
ＭＳ 移動局
ｄ１、ｄ２ 受信許容範囲
ｄ３ 差分
ｔ１、ｔ４、ｔ１１、ｔ１５、ｔ１６ 開始タイミング
ｔ２、ｔ３、ｔ１２ 受信タイミング
ｔ１３ 終了タイミング
ｔ１４ 送信タイミング
α 所定の値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継装置及び通信制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動局が基地局と通信するためには、移動局は基地局からの無線電波が届く範囲に位置する必要がある。しかし、山岳地帯や高層ビル等が建ち並ぶ市街地では、障害物が多いため無線電波が届きにくい領域が存在する。また、屋外に設置された基地局からは、建物の内部や地下には、電波が届かない領域が多く存在する。特に、ＩＥＥＥ標準規格802.16eを基に規格化されたＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）等の高速無線通信方式では、２．５ＧＨｚ以上の高周波数帯の電波が使用されるが、このような電波は直進性が強く、障害物を回りこむ性質が弱い。そのため、ＷｉＭＡＸ等は障害物の影響を強く受ける。このような電波が届かない領域をカバーするため、基地局と移動局との間の無線電波を中継する中継装置（レピータ）が必要となる。中継装置は、基地局と通信を行う基地局側ユニット（ドナー部又はＭＳ（Mobile Station）部）と、移動局と通信を行う移動局側ユニット（サービス部又はＢＳ（Base Station）部）とを有している。
【０００３】
基地局と移動局とが中継装置を介して通信を行うためには、基地局−基地局側ユニット間と移動局側ユニット−移動局間とで同期を確立する必要がある。ここで、従来の同期確立方法について説明する（例えば、特許文献１参照）。まず、基地局側ユニットが、同期信号（プリアンブル）を含む無線信号を周期的に基地局から受信する。そして、基地局側ユニットは、周期的な同期信号を検出することにより、同期信号の受信タイミングと周期を取得し、基地局と同期を確立する。
【０００４】
続いて、基地局側ユニットは、受信タイミングを移動局側ユニットに送る。移動局側ユニットは、受信タイミングに基づいて移動局に送信される同期信号を生成する。そして、移動局側ユニットは、同期信号を含む無線信号を周期的に移動局に送信する。移動局が、同期信号を検出して、自局の受信タイミングを移動局側ユニットの送信タイミングに合わせることにより、移動局側ユニット−移動局間とで同期が確立される。よって、基地局−基地局側ユニット間と移動局側ユニット−移動局間とで同期が確立されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８０９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の中継装置では、基地局側ユニットの通信先である基地局がハンドオーバにより変更された場合の同期確立については想定されていない。例えば、中継装置が電車等の車両に搭載される場合、中継装置は車両と共に移動するため、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わることがある。
【０００７】
ハンドオーバが行われる前に、移動局は、中継装置（移動局側ユニット）と通信を行うために、図９に示される受信フレーム３４１及び送信フレーム３４３を有しているとする。受信フレームとは、移動局が中継装置からの信号を受信できる時間的範囲を示すものである。また送信フレームとは、移動局が中継装置へ信号を送信できる時間的範囲を示すものである。図９のＴｘは移動局による送信を、Ｒｘは移動局による受信をそれぞれ表している。中継装置からの無線信号３４５が図９のタイミングで送信されると、無線信号３４５は受信フレーム３４１内に収まる。よって、移動局は、無線信号３４５を受信することができる。
【０００８】
中継装置のハンドオーバにより基地局側ユニットの通信先である基地局が切り替わると、移動局には、ハンドオーバ後の基地局から中継装置を介して新たなタイミングで同期信号を含む無線信号が送られてくる。しかし、移動局は、中継装置のハンドオーバにより当該中継装置における基地局側ユニットの通信先である基地局が切り替わったことを予め認識することはできない。そのため、移動局は、図１０のようにハンドオーバ前と同じタイミングの受信フレーム３４１でハンドオーバ後の基地局からの無線信号を受信しようとする。
【０００９】
このとき、中継装置からの無線信号３４７が受信フレーム３４１内に収まらないことがある。この場合、移動局は、無線信号３４７を受信することができないので、無線信号３４７を一過性のエラー信号と判断し、基地局に再送要求を行う。しかし、移動局は、エラー信号に合わせて受信フレーム３４１のタイミングを変更することはないので、再送されてきた無線信号も受信できない可能性が高い。よって、ハンドオーバ後の中継装置と移動局との間の同期確立が困難となり、通信が途切れてしまうおそれがある。
【００１０】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、中継装置における、ハンドオーバによる基地局の切り替え後も移動局と基地局との間の通信を継続できる中継装置及び通信制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る発明は、
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
前記第１の通信装置と無線通信する第１の通信部と、
前記第２の通信装置と無線通信する第２の通信部と、
前記第１の通信部により受信された無線信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するように第２の通信部を制御する制御部と
を備え、前記制御部は、
前記第２の通信部を介して、前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲を取得し、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出し、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、無線信号の送信タイミングを補正する
ものである。
【００１２】
また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る中継装置において、前記制御部は、前記無線信号の前記送信タイミングの補正量を段階的に小さくすることを特徴とするものである。
【００１３】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１４】
例えば、本発明の第１の観点を方法として実現させた通信制御方法は、
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置における通信制御方法において、当該中継装置が、
前記第１の通信装置から無線信号を受信して、当該信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するステップと、
前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲の情報を前記第２の通信装置から受信するステップと、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出するステップと、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、前記同期信号を含む無線信号の送信タイミングを補正するステップと、
送信タイミングが補正された前記無線信号を前記第２の通信装置に送信するステップと
を含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成された本発明に係る中継装置及び通信制御方法によれば、中継装置が、移動局が受信できないタイミングで、無線信号を送信することはないため、移動局は、ハンドオーバ後の基地局と通信を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信許容範囲を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信フレームの変更を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信タイミングの変遷を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る中継装置の受信タイミングを示す説明図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信タイミングの変遷を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の中継装置からの無線信号と移動局の受信フレームとの関係図である。
【図１０】図１０は、従来の中継装置からの無線信号と移動局の受信フレームとの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る概略的な無線通信システム構成図である。無線通信システム１１は、基地局ＢＳ（Base Station）（ＢＳ１及びＢＳ２）（請求項における上位局である第１及び第３の通信装置）と、移動局ＭＳ（Mobile Station）（請求項における下位局である第２の通信装置）と、中継装置１０１とから構成されている。無線通信システム１１の通信方式がＷｉＭＡＸである場合、無線通信システム１１には、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式及び時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式が採用される。中継装置１０１は、ＷｉＭＡＸ等の無線通信方式において、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で送受信されるデータを中継する。当該中継装置１０１により、移動局ＭＳは、基地局ＢＳのセル（通信可能エリア）の範囲外に位置していても、基地局ＢＳとデータを送受信できる。
【００１９】
図１において、中継装置１０１は、車両１０３に搭載され、車両１０３と共に方向１０５に移動するものとする。車両１０３が位置１０７に移動したときにハンドオーバが実行され、中継装置１０１の通信先が基地局ＢＳ１（ハンドオーバ前の基地局）（第１の通信装置）から基地局ＢＳ２（ハンドオーバ後の基地局）（第３の通信装置）に切り替わるものとする。なお、本発明は、中継装置１０１が移動車両用であることに限定されるものではなく、基地局がハンドオーバにより切り替わる状況であれば、中継装置１０１を一体型又は分離型とすることができる。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係る中継装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【００２１】
中継装置１０１は、基地局ＢＳと通信を行う基地局側ユニット１１１と、移動局ＭＳと通信を行う移動局側ユニット１１３とを備えている。基地局側ユニット１１１は、車両１０３の外部に配置され、移動局側ユニット１１３は、車両１０３の内部に配置され、基地局側ユニット１１１と移動局側ユニット１１３とは、ＬＡＮケーブル等の信号ケーブル１１５によって接続されている。
【００２２】
まず、基地局側ユニット１１１の機能ブロックについて説明する。基地局側ユニット１１１は、基地局側送受信部１１７（請求項における第１の通信部）と、記憶部１１９と、制御部１２１とを備えている。
【００２３】
基地局側送受信部１１７は、アンテナを介して基地局ＢＳと無線通信する。基地局側送受信部１１７は、受信した無線信号に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行うことによりベースバンド信号を生成し、制御部１２１に送る。また、基地局側送受信部１１７は、ベースバンド信号に対してアップコンバート及び増幅等を行うことにより無線信号を生成し、アンテナを介して当該無線信号を基地局ＢＳに送信する。
【００２４】
記憶部１１９は、各種情報を記憶するものであり、ワークメモリなどとしても機能する。なお、本実施形態では、基地局側ユニット１１１のみが、記憶部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、移動局側ユニット１１３のみが記憶部を有し、当該記憶部が、基地局側ユニット１１１の各種情報を、信号ケーブル１１５を介して受け取り、記憶することができる。また、基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の双方が記憶部を有し、各々の記憶部が各々のユニットの情報を記憶することもできる。
【００２５】
制御部１２１は、基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の各機能ブロックをはじめとして基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の全体を制御及び管理する。ここで、制御部１２１は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。なお、本実施形態では、基地局側ユニット１１１のみが、制御部を有するが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、移動局側ユニット１１３のみが制御部を有し、当該制御部が、基地局側ユニット１１１の全体を、信号ケーブル１１５を介して制御及び管理することができる。また、基地局側ユニット１１１及び移動局側ユニット１１３の双方が制御部を有し、各々の制御部が各々のユニットを制御及び管理することもできる。
【００２６】
制御部１２１についてより詳細に説明する。制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された基地局ＢＳからの無線信号に含まれる同期信号（プリアンブル）を検出する。同期信号の検出は、基地局側送受信部１１７から送られてくるベースバンド信号をＡＤ変換及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより実現される。同期信号は基地局ＢＳから周期的に送られてくるため、制御部１２１は、中継装置１０１が同期信号を受信する受信タイミングとその周期を、制御部１２１のカウンタにおけるクロックパルス数の換算により取得する。
【００２７】
そして、制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された無線信号に基づいて、移動局ＭＳに送信するための同期信号を生成する。つまり、制御部１２１は、取得した受信タイミングと周期から、中継装置１０１の受信タイミングと同じタイミングで移動局ＭＳに送信される同期信号を生成する。制御部１２１は、同期信号をデータの先頭に付して無線信号を生成し、当該無線信号を送信するように後述する移動局側送受信部１２３を制御する。
【００２８】
また、制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された無線信号の通信品質値を求める。通信品質値とは、例えば、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波対干渉雑音比）などであり、通信品質値が大きいほど中継装置１０１の通信先である基地局ＢＳの通信状態の良さを表す。そして、制御部１２１は、求めた通信品質値が記憶部１１９に予め記憶されている閾値未満になると、ハンドオーバを行い、通信先の基地局を切り替える。なお、本発明は、ハンドオーバを行う基準が、通信品質値が閾値未満であることに限定されるものではなく、制御部１２１は、通信品質値が閾値以下になる場合に、ハンドオーバを行うこともできる。制御部１２１が行うその他の処理については、後述の図５の説明にて詳述する。
【００２９】
次に、移動局側ユニット１１３の機能ブロックについて説明する。移動局側ユニット１１３は、移動局側送受信部１２３（請求項における第２の通信部）を備えている。
【００３０】
移動局側送受信部１２３は、アンテナを介して移動局ＭＳと無線通信するものであり、基地局側送受信部１１７と同様、無線信号からベースバンド信号の生成及びベースバンド信号から無線信号の生成を行う。移動局側送受信部１２３は、例えば、同期信号を含む無線信号を移動局ＭＳに送信したり、移動局ＭＳから受信許容範囲の情報を含む無線信号を受信したりする。ここで、移動局ＭＳの受信許容範囲について図３を用いて説明する。移動局ＭＳは、受信した無線信号１３１に含まれる同期信号から受信フレーム１３３を設定する。受信フレーム１３３とは、移動局ＭＳが中継装置１０１（移動局側ユニット１１３）からの信号を受信できる時間的範囲を示すものである。移動局ＭＳは、無線信号が受信フレーム１３３内に届くと、当該無線信号を受信することができる。受信許容範囲とは、受信フレーム１３３の開始タイミングｔ１と無線信号１３１の受信タイミングｔ２との間の時間的間隔ｄ１である。通信環境の変化等によって無線信号が受信タイミングｔ２よりも早く届いたとしても、届くタイミングが受信許容範囲内であれば、移動局ＭＳは、無線信号を受信できる。
【００３１】
また、移動局ＭＳは、受信フレームの受信許容範囲が所定の値αになるように、無線信号を受信する毎に受信フレームをずらすことができる。所定の値αは、移動局ＭＳが基地局ＢＳと同期を確立できた場合に、中継装置１０１を介した基地局ＢＳからの無線信号を受信するタイミングを示すものである。以下、本実施形態では、所定の値αはｄ１であるとする。図４のように、移動局ＭＳが、図３と同じ受信フレーム１３３において、無線信号１３５を受信タイミングｔ３で受信したとする。このとき受信許容範囲はｄ２（ｄ２＜ｄ１）であるとする。移動局ＭＳは、受信許容範囲をｄ１にするために、受信フレーム１３３の開始タイミングｔ１を（ｄ１−ｄ２）早め、開始タイミングｔ４の新たな受信フレーム１３７を設定することができる。これにより、移動局ＭＳが受信フレーム１３３をずらした後に、無線信号１３８が無線信号１３５と同様のタイミングで移動局ＭＳに届くと、受信許容範囲はｄ１となる。なお、受信フレームの移動に併せて、移動局ＭＳが中継装置１０１へ信号を送信できる時間的範囲を示す送信フレーム１３９を送信フレーム１４０に変更することができる。
【００３２】
続いて、中継装置１０１の同期信号の送信方法について、図５、図６、図７及び図８を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る中継装置の処理を示すフローチャートである。図６及び図８は、本発明の一実施形態に係る移動局の受信タイミングの変遷を示す説明図である。図７は、本発明の一実施形態に係る中継装置の受信タイミングを示す説明図である。
【００３３】
まず、移動局ＭＳは、中継装置１０１を介して基地局ＢＳ１と同期を確立し、図６に示される受信フレーム１４１及び送信フレーム１４３を周期的に設定している。そして、移動局ＭＳは、中継装置１０１を介して基地局ＢＳ１と通信を行っている。受信フレーム１４１の開始タイミングはｔ１１であり、移動局ＭＳは、受信許容範囲がｄ１となる受信タイミングｔ１２で無線信号１４５を受信しているとする。
【００３４】
移動局側送受信部１２３は、受信許容範囲の情報（ｄ１）を含む無線信号を移動局ＭＳから受信し（ステップＳ１０１）、制御部１２１に送る。
【００３５】
制御部１２１は、無線信号から受信許容範囲の情報を取得する。そして、当該受信許容範囲の情報を記憶部１１９に記憶させる（ステップＳ１０２）。
【００３６】
また、制御部１２１は、基地局ＢＳ１からの無線信号に含まれる同期信号から、当該無線信号の受信タイミングを取得し、記憶部１１９に記憶させる（ステップＳ１０３）。
【００３７】
更に、制御部１２１は、基地局ＢＳ１からの無線信号の通信品質値を求め、記憶部１１９に記憶されている閾値と比較する。中継装置１０１を搭載する車両１０３が位置１０７まで移動すると、通信品質値が閾値未満となり、制御部１２１は、ハンドオーバを実行する（ステップＳ１０４）。ハンドオーバにより、中継装置１０１の通信先が基地局ＢＳ１（ハンドオーバ前の基地局）から基地局ＢＳ２（ハンドオーバ後の基地局）に切り替わる。
【００３８】
中継装置１０１の基地局側送受信部１１７は、基地局ＢＳ２から同期信号を含む無線信号を受信する（ステップＳ１０５）。制御部１２１は、基地局側送受信部１１７により受信された無線信号から同期信号の受信タイミングとその周期を取得する（ステップＳ１０６）。そして、制御部１２１は、受信した無線信号に基づいて移動局ＭＳに送信するための同期信号を生成する。
【００３９】
次に、制御部１２１は、ハンドオーバ前の基地局ＢＳ１からの無線信号の受信タイミングと、ハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの無線信号の受信タイミングとの差分を算出する（ステップＳ１０７）。つまり、図７に示されるように、中継装置１０１が、ハンドオーバ前には基地局ＢＳ１から無線信号１４５を受信し、ハンドオーバ後には基地局ＢＳ２から無線信号１４７を受信している場合、制御部１２１は、受信タイミングの差分ｄ３を算出する。
【００４０】
制御部１２１は、算出した受信タイミングの差分ｄ３と記憶部１１９に記憶されている移動局ＭＳの受信許容範囲とを比較する（ステップＳ１０８）。差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１以下である場合（ｄ３≦ｄ１）（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、制御部１２１は、生成された同期信号を先頭に有する無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１０９）。差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１以下であるため、図６のように無線信号１４７は、移動局ＭＳの受信フレーム１４１内に届く。よって、移動局ＭＳは、無線信号１４７を受信できる。
【００４１】
続いて、差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１を超えている場合（ｄ３＞ｄ１）（ステップＳ１０８のＮｏ）について説明する。中継装置１０１が、生成した同期信号に基づいて無線信号１４７を移動局ＭＳに送信すると、無線信号１４７は、図８に示されように移動局ＭＳの受信フレーム１４１の開始タイミングｔ１１よりも早く届いてしまう。つまり、移動局ＭＳは、無線信号１４７を受信できない。そこで、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を補正する（ステップＳ１１０）。
【００４２】
具体的には、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を（ｄ３−ｄ１）以上遅らせる。そうすることにより、移動局ＭＳにおける無線信号１４７の受信タイミングが受信フレーム１４１内に収まることになる。なお、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４をｄ３よりも大きく遅らせる場合には、無線信号１４７の終了タイミングｔ１３が受信フレーム１４１外にならないように無線信号１４７の送信タイミングｔ１４をずらす必要がある。以下、本実施形態では、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングが移動局ＭＳの受信フレームの開始タイミングに重なるように送信タイミングをずらすとする。
【００４３】
よって、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を（ｄ３−ｄ１）遅らせる。そして、制御部１２１は、補正された送信タイミングで、無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１１１）。以下、１回目の送信タイミング補正により送信された無線信号１４７を無線信号１４７−１とする。
【００４４】
すると、無線信号１４７−１は、移動局ＭＳの受信フレーム１４１の開始タイミングｔ１１に届く。よって、移動局ＭＳは、無線信号１４７−１を受信できる。移動局ＭＳは、受信許容範囲を所定の値α（＝ｄ１）に維持しようとするため、無線信号１４７−１を受け、受信フレーム１４１（及び送信フレーム１４３）をα早める。つまり、移動局ＭＳは、新たな受信フレーム１４９（及び送信フレーム１５１）を設定する。そして、移動局ＭＳは、変更後の受信フレーム１４９の開始タイミングｔ１５の情報を無線信号に含めて、中継装置１０１に送信することができる。
【００４５】
移動局側送受信部１２３は、変更後の開始タイミングｔ１５の情報を受信し（ステップＳ１１２）、制御部１２１は、開始タイミングｔ１５と無線信号１４７の補正前の送信タイミングｔ１４とを比較する（ステップＳ１１３）。補正前の送信タイミングｔ１４が開始タイミングｔ１５未満、つまり補正前の送信タイミングｔ１４が開始タイミングｔ１５よりも早い場合（ｔ１４＜ｔ１５）（ステップＳ１１３のＹｅｓ）、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を（ｄ３−ｄ１×２）遅らせる（ステップＳ１１０）。そして、制御部１２１は、補正した送信タイミングで、無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１１１）。以下、２回目の送信タイミング補正により送信された無線信号１４７を無線信号１４７−２とする。
【００４６】
無線信号１４７−２は、移動局ＭＳの受信フレーム１４９の開始タイミングｔ１５に届く。よって、移動局ＭＳは、無線信号１４７−２を受信できる。移動局ＭＳは、受信許容範囲を所定の値αに維持しようとするため、無線信号１４７−２を受け、受信フレーム１４９（及び送信フレーム１５１）をα早める。つまり、移動局ＭＳは、新たな受信フレーム１５３（及び送信フレーム１５５）を設定する。移動局ＭＳは、変更後の受信フレーム１５３の開始タイミングｔ１６の情報を無線信号に含めて、中継装置１０１に送信することができる。
【００４７】
移動局側送受信部１２３は、変更後の開始タイミングｔ１６の情報を受信し（ステップＳ１１２）、制御部１２１は、開始タイミングｔ１６と無線信号１４７の補正前の送信タイミングｔ１４とを比較する（ステップＳ１１３）。図８に示されるように、２回に亘る送信タイミングの補正により、補正前の送信タイミングｔ１４が開始タイミングｔ１６以上になると（ｔ１４≧ｔ１６）（ステップＳ１１３のＮｏ）、制御部１２１は、無線信号１４７の送信タイミングｔ１４を補正せずに、当該無線信号１４７を移動局側送受信部１２３に送信させる（ステップＳ１０９）。
【００４８】
無線信号１４７は、移動局ＭＳの受信フレーム１５３内に届き、移動局ＭＳは、無線信号１４７を受信できる。移動局ＭＳは、受信許容範囲が所定の値αになるように、更に受信フレーム１５３（及び送信フレーム１５５）を早め、新たな受信フレーム１５７（及び送信フレーム１５９）を設定する。よって、移動局ＭＳは、ハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの信号を受信許容範囲が所定の値αとなる受信タイミングで受信できるようになる。これにより、基地局ＢＳ２と移動局ＭＳとの同期が確立されたことになる。
【００４９】
無線信号１４７の送信タイミングの補正量は、１回目は（ｄ３−ｄ１）となり、２回目は（ｄ３−ｄ１×２）となる。つまり、制御部１２１は、送信タイミングの補正量を段階的に小さくすることにより、移動局ＭＳは、受信許容範囲が所定の値αとなる受信フレーム１５７を設定することができる。
【００５０】
このように本実施形態では、中継装置１０１の制御部１２１は、移動局側送受信部１２３を介して、移動局ＭＳにおける無線信号１４５の受信タイミングｔ１２と移動局ＭＳの受信フレーム１４１の開始タイミングｔ１１との間の受信許容範囲ｄ１を取得する。そして、制御部１２１は、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わると、中継装置１０１におけるハンドオーバ前の基地局ＢＳ１及びハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの無線信号の受信タイミングの差分ｄ３を算出する。続いて、制御部１２１は、差分ｄ３が受信許容範囲ｄ１を超えると、移動局ＭＳの受信タイミングが受信フレーム１４１内になるように、無線信号１４７の送信タイミングを補正する。つまり、制御部１２１は、ハンドオーバにより通信先の基地局が切り替わると、ハンドオーバ後の基地局からの同期信号に基づく無線信号を送信した場合に移動局ＭＳが受信できるか否かを判断する。そして、移動局ＭＳが受信できないと判断される場合には、制御部１２１は、移動局ＭＳが受信できるように無線信号の送信タイミングをずらして送信する。これにより、ハンドオーバ後により通信先の基地局が変わっても、移動局ＭＳは無線信号を受信でき、基地局ＢＳ２と通信を継続することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、制御部１２１は、ハンドオーバ後の基地局ＢＳ２からの同期信号に基づく無線信号１４７の送信タイミングの補正量を段階的に小さくすることができる。つまり、無線信号１４７の送信タイミングを遅らせる量を小さくしていくことにより、移動局ＭＳの受信フレームの開始タイミングは早まり、無線信号１４７の送信タイミングをずらさなくても、無線信号１４７が受信フレーム内に収まるようになる。これにより、移動局ＭＳの受信フレームの受信許容範囲を所定の値に近づけることができ、移動局ＭＳと基地局ＢＳ２との同期を確立することができる。
【００５２】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００５３】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００５４】
上述の本発明の実施形態の説明において、ハンドオーバにより切り替わる中継装置１０１の通信先は基地局であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、複数の中継装置により基地局と移動局との通信を中継している場合、ハンドオーバにより切り替わる中継装置の通信先を中継装置とすることもできる。また、例えば、移動局側ユニットが他の中継装置を通信先とする中継装置は、当該他の中継装置から受信許容範囲の情報を取得し、上述のように、無線信号の送信タイミングを補正することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１１ 無線通信システム
１０１ 中継装置
１０３ 車両
１０５ 方向
１０７ 位置
１１１ 基地局側ユニット
１１３ 移動局側ユニット
１１５ 信号ケーブル
１１７ 基地局側送受信部
１１９ 記憶部
１２１ 制御部
１２３ 移動局側送受信部
１３１、１３５、１３８、１４５、１４７、１４７−１、１４７−２ 無線信号
１３３、１３７、１４１、１４９、１５３、１５７ 受信フレーム
１３９、１４０、１４３、１５１、１５５、１５９ 送信フレーム
ＢＳ１、ＢＳ２ 基地局
ＭＳ 移動局
ｄ１、ｄ２ 受信許容範囲
ｄ３ 差分
ｔ１、ｔ４、ｔ１１、ｔ１５、ｔ１６ 開始タイミング
ｔ２、ｔ３、ｔ１２ 受信タイミング
ｔ１３ 終了タイミング
ｔ１４ 送信タイミング
α 所定の値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
前記第１の通信装置と無線通信する第１の通信部と、
前記第２の通信装置と無線通信する第２の通信部と、
前記第１の通信部により受信された無線信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するように第２の通信部を制御する制御部と
を備え、前記制御部は、
前記第２の通信部を介して、前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲を取得し、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出し、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、無線信号の送信タイミングを補正する
中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継装置において、前記制御部は、
前記無線信号の前記送信タイミングの補正量を段階的に小さくする
ことを特徴とする中継装置。
【請求項３】
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置における通信制御方法において、当該中継装置が、
前記第１の通信装置から無線信号を受信して、当該信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するステップと、
前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲の情報を前記第２の通信装置から受信するステップと、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出するステップと、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、前記同期信号を含む無線信号の送信タイミングを補正するステップと、
送信タイミングが補正された前記無線信号を前記第２の通信装置に送信するステップと
を含む通信制御方法。
【請求項１】
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置であって、
前記第１の通信装置と無線通信する第１の通信部と、
前記第２の通信装置と無線通信する第２の通信部と、
前記第１の通信部により受信された無線信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するように第２の通信部を制御する制御部と
を備え、前記制御部は、
前記第２の通信部を介して、前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲を取得し、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出し、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、無線信号の送信タイミングを補正する
中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継装置において、前記制御部は、
前記無線信号の前記送信タイミングの補正量を段階的に小さくする
ことを特徴とする中継装置。
【請求項３】
上位局である第１の通信装置と下位局である第２の通信装置との間で送受信される無線信号を中継する中継装置における通信制御方法において、当該中継装置が、
前記第１の通信装置から無線信号を受信して、当該信号に基づくタイミングで、同期信号を含む無線信号を送信するステップと、
前記第２の通信装置における無線信号の受信タイミングと当該第２の通信装置の受信フレームの開始タイミングとの間の受信許容範囲の情報を前記第２の通信装置から受信するステップと、
ハンドオーバにより上位局が第３の通信装置に切り替わると、前記中継装置におけるハンドオーバ前の第１の通信装置及びハンドオーバ後の第３の通信装置からの無線信号の受信タイミングの差分を算出するステップと、
前記差分が前記受信許容範囲を超えると、前記第２の通信装置の前記受信タイミングが前記受信フレーム内になるように、前記同期信号を含む無線信号の送信タイミングを補正するステップと、
送信タイミングが補正された前記無線信号を前記第２の通信装置に送信するステップと
を含む通信制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６６０６３（Ｐ２０１３−６６０６３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３５６９（Ｐ２０１１−２０３５６９）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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