基地局装置
【課題】 使用周波数が自装置とは異なる他の基地局装置とエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間ができるだけ短くする。
【解決手段】 本発明の基地局装置は、端末装置５との間で無線通信を行う基地局装置１に関する。この基地局装置１は、少なくとも１つの送信系と複数系統の受信系とを含む送受信系Ａ，Ｂと、使用周波数が自身と異なる他の基地局装置２，３と同期をとるために、他の基地局装置２，３からの送信信号を複数系統の受信系Ａ，Ｂのうちの一部Ｂに受信させる同期モードを実行する同期モード実行手段と、この受信系Ｂが受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを同期モードの実行期間の前後に設定し、このガードタイムの設定期間と重複するように、残りの送受信系Ａに端末装置５との無線通信を実行させる時間設定手段と、を備えている。
【解決手段】 本発明の基地局装置は、端末装置５との間で無線通信を行う基地局装置１に関する。この基地局装置１は、少なくとも１つの送信系と複数系統の受信系とを含む送受信系Ａ，Ｂと、使用周波数が自身と異なる他の基地局装置２，３と同期をとるために、他の基地局装置２，３からの送信信号を複数系統の受信系Ａ，Ｂのうちの一部Ｂに受信させる同期モードを実行する同期モード実行手段と、この受信系Ｂが受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを同期モードの実行期間の前後に設定し、このガードタイムの設定期間と重複するように、残りの送受信系Ａに端末装置５との無線通信を実行させる時間設定手段と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末装置を含む無線通信網の末端となる基地局装置に関する。より具体的には、その基地局装置間で行う同期方法と、当該無線通信網を構成する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モバイルＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）のような、移動可能な端末装置（移動端末）が無線通信する無線通信システムにおいては、基地局装置が各地に多数設置される。
上記ＷｉＭＡＸでは、移動端末との間の無線通信方式として、送信と受信とを高速に切り替えるＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）によるデュプレックス通信方式を採用している。
【０００３】
具体的には、図１０に示すように、下りサブフレーム（基地局装置の送信フレーム）ＤＬと上りサブフレーム（移動端末の送信フレーム）ＵＬとからなる１つの基本フレームが時間方向に並べて配置されていて、下りサブフレームＤＬの先頭部分にはプリアンブル（Preamble）が設けられている。
図１０では、複数の基地局装置同士で、送信タイミング及び受信タイミングが一致しており、基地局間のフレーム同期（以下、「同期」はフレームタイミングの同期を意味する。）がとれている様子を示している。かかる同期処理は、通常、一方の基地局装置の起動時に行われ、他装置との同期がとれてから移動端末との通信が行われる。
【０００４】
一方、各基地局装置がカバーする通信エリア（セル）内にある移動端末は、当該セルに対応する基地局装置との間で無線通信を行うことができる。
このため、移動端末が異なるセルに移動すると、移動端末の通信相手となる基地局装置が変更されるが、このとき移動端末は、同時に２つの基地局装置（サービング基地局とターゲット基地局）からの送信信号を受信することになる。
【０００５】
かかる移動端末のセル間移動をスムーズに行うには、セルが隣接する基地局装置間での送信タイミングが揃った状態（図１０に示す状態）が確保されている必要がある。この基地局間同期がとれていると、移動端末がセル間を移動する際に２つの基地局装置からの送信信号を確実に受信でき、セル間移動をスムーズに行うことができる。
また、フレームタイミングが同期していないと、第１の基地局装置の送信タイミングが他の第２の基地局装置の受信タイミングと重複することになり、第２の基地局装置において第２の基地局装置からの送信信号が妨害となるが、基地局装置間で同期がとれていると、このような基地局装置間での妨害が発生しない。
そして、上記基地局間同期を行うための技術として、例えば、特許文献１に記載されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を利用したものが知られている。
【特許文献１】特開昭５９−６６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基地局間同期の方法の１つとしては、上記特許文献１のように、各々の基地局装置がＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、すべての基地局装置を共通の同期信号によって動作させることが考えられる。
しかし、ＧＰＳ信号を利用した基地局間同期では、基地局装置にＧＰＳ受信機を設ける必要があるので、基地局装置の大型化とコストアップを招くことになる。また、この同期の場合には、ＧＰＳ信号を受信できない環境に設置される基地局装置については、同期をとることができないという欠点もある。
【０００７】
そこで、端末装置との無線通信を一時的に休止して、隣接する他の基地局装置からの送信信号（下りサブフレームＤＬ）を受信（傍受）し、この送信信号に基づいて当該他の基地局装置の送信タイミングを抽出し、抽出された送信タイミングを利用して他の基地局装置との同期をとる同期方法（エア同期）が考えられる。
この場合、移動端末との無線通信を行う周波数と同じ周波数を用いた無線通信によって他の無線基地局との同期をとることができるので、ＧＰＳ受信機のような同期用の特別な受信系を設ける必要がなくなる。このため、エア同期によれば、基地局装置の小型化とコストダウンを図ることができ、室内用の小型の基地局装置として適したものとなる。
【０００８】
ところで、前述のＷｉＭＡＸでは、通信事業者がそれぞれ運用する各基地局装置には複数の周波数チャンネルが割り当てられており、この周波数チャンネルは、例えば、２６００〜２６２０ＭＨｚの範囲内で１０ＭＨｚ刻みとなっている。
従って、エア同期を行うスレーブ基地局装置が、自身の使用周波数とは異なる使用周波数であるマスタ基地局装置（同期対象となる基地局装置）からの送信信号を用いて、エア同期を行わなければならない場合が想定される。
【０００９】
その理由は、例えば従前のＰＨＳ等では、すべての端末が共通に使用する制御チャンネルがあったため、スレーブはそのチャンネルをエア同期の対象とすれば良かったが、ＷｉＭＡＸでは共通の制御チャンネルが無いため、エア同期を行う当該基地局装置（スレーブ）において適切な同期対象（マスタ）を選択する必要があるからである。
しかし、スレーブ基地局装置は、使用周波数が異なるマスタ基地局装置とのエア同期を実施するに当たり、自身の受信機に設けられた局部発振器（ＰＬＬ回路等）に対する周波数切り替えを行う必要があるが、この周波数切り替えの間は受信機の受信周波数が不安定な状態になるから、エア同期を行えない可能性がある。
そこで、エア同期の実行期間の前後に周波数切り替えを完了するのに十分なガードタイムを設けることが考えられるが、これでは、端末装置との無線通信の休止時間が長くなり、端末装置との通信不能や通信効率の悪化を招来するという新たな問題が生じる。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、使用周波数が自装置とは異なる他の基地局装置とエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間ができるだけ短くなるようにして、他の基地局装置とのエア同期を効率的に実行できる基地局装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基地局装置（請求項１）は、端末装置との間で無線通信を行う基地局装置であって、少なくとも１つの送信系と複数系統の受信系とを含む送受信系と、使用周波数が自身と異なる他の基地局装置と同期をとるために、前記他の基地局装置からの送信信号を複数系統の前記受信系のうちの一部に受信させる同期モードを実行する同期モード実行手段と、一部の前記受信系が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを前記同期モードの実行期間の前後に設定し、このガードタイムの設定期間と重複するように、一部の前記受信系を除いた残りの前記送受信系に前記端末装置との無線通信を実行させる時間設定手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の基地局装置によれば、上記時間設定手段が、一部の受信系が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを同期モードの実行期間の前後に設定するとともに、このガードタイムの設定期間と重複するように、一部の受信系を除いた残りの送受信系に端末装置との無線通信を実行させるので、使用周波数が自装置と異なる他の基地局装置との間でエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間をできるだけ短くすることができる。
【００１３】
本発明の基地局装置において、前記同期モード実行手段は、前記同期モードでの受信を行う複数の前記受信系の受信部に、前記他の基地局装置からの前記送信信号をダイバーシチ受信させることが好ましい（請求項２）。
この場合、複数の受信系の受信部が他の基地局装置からの送信信号をダイバーシチ受信するので、その送信信号を１つの送受信系の受信部で受信する場合に比べて、当該送信信号をより確実に受信できるという利点がある。
【００１４】
一方、前記他の基地局装置が、使用周波数がそれぞれ異なる複数の基地局装置よりなる場合には、前記同期モード実行手段は、複数の前記他の基地局装置がそれぞれ送信した周波数が異なる複数種類の前記送信信号を前記受信系の受信部に個別にかつ同時に受信させるようにしてもよい（請求項３）。
この場合、各受信系の受信部が、周波数が異なる複数種類の送信信号を個別にかつ同時に受信するので、その送信信号を時分割で受信する場合に比べて、同期対象となり得る同期タイミングのサンプリング時間を短縮することができ、エア同期をより短時間で実行することができる。
【００１５】
そして、本発明の基地局装置として、周波数が異なる複数種類の前記送信信号に基づいて、複数の前記他の基地局装置の中から同期対象とすべき前記他の基地局装置を探索する探索手段を更に備えているものを採用すれば（請求項４）、使用周波数が異なる複数の他の基地局装置がある場合でも、同期対象とすべき当該他の基地局装置を短時間で特定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の通り、本発明によれば、使用周波数が自装置とは異なる他の基地局装置とエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間ができるだけ短くできるので、他の基地局装置とのエア同期を効率的に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
〔無線通信システムの全体構成〕
図１は、本発明の基地局装置を有する無線通信システムの全体構成を示している。
【００１８】
この無線通信システムは、複数の基地局装置（ＢＳ：Base Station）１〜３と、各基地局装置１〜３と無線通信を行う多数の移動可能な端末装置（ＭＳ：Mobile Station）５とを備えている。当該無線通信システムでは、広帯域無線通信を実現するために直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式をサポートする、ＩＥＥＥ８０２．１６に規定される「ＷｉＭＡＸ」に準拠した方式が採用されている。
【００１９】
図１０に示したように、上記ＷｉＭＡＸでは、下りサブフレーム（基地局装置１〜３の送信フレーム）ＤＬと上りサブフレーム（端末装置５の送信フレーム）ＵＬとからなる基本フレームが時間方向に並べて配置され、時分割複信（ＴＤＤ）によって送受信を繰り返す通信システムになっている。なお、１つの基本フレームの長さは５ｍｓである。
下りサブフレームＤＬは、基地局装置１〜３が自身の通信エリア（セル）内の端末装置５へ信号を送信する時間帯であり、上りサブフレームＵＬは、基地局装置１〜３が、自身の通信エリア内の端末装置５からの信号を受信する時間帯であり、下りサブフレームＤＬの先頭部分には既知信号のプリアンブル（Preamble）が設けられている。
【００２０】
図１に戻り、各基地局装置１〜３は、それぞれ自装置１〜３のセル内にある端末装置５との間で無線通信が可能である。また、無線通信システムを構成する基地局装置１〜３には、スレーブ基地局装置１とマスタ基地局装置２，３とが含まれている。
なお、本明細書において、「スレーブ基地局装置（ＢＳｓ）１」とは、エア同期を実行する基地局装置のことをいい、「マスタ基地局装置（ＢＳｍ２，ＢＳｍ３）２，３」とは、スレーブ基地局装置１が行うエア同期の同期対象となり得る基地局装置のことをいう。
【００２１】
すなわち、スレーブ基地局装置１は、他の基地局装置２，３が端末装置５に向けて送信した送信信号（下りサブフレームＤＬ）を傍受し、傍受した受信信号（下りフレーム）の先頭に自身の送信タイミング、つまり下りフレームの先頭を同期させるエア同期を実行する基地局装置である。
これに対して、マスタ基地局装置２，３の少なくとも１つは、他の基地局装置の送信信号（下りサブフレームＤＬ）から同期タイミングを検出するのではなく、正確な自走クロックやＧＰＳ信号に基づいて送信タイミングを決定するものでなくてはならない。それ以外の基地局装置はスレーブ基地局装置の同期対象となれば足りるので、自身でエア同期を実行するスレーブ機能により送信タイミングを決定するものであっても良い。
【００２２】
図１の無線通信システムでは、エア同期を行う１つのスレーブ基地局装置１（ＢＳｓ）
の周囲に、同期対象となり得る２つのマスタ基地局装置２，３（ＢＳｍ２，ＢＳｍ３）がある場合を例示している。
また、図１の無線通信システムでは、スレーブ基地局装置１が端末装置５との無線通信で使用する周波数（送受信周波数）はｆ１であり、マスタ基地局装置２，３が端末装置５との無線通信で使用する周波数（送受信周波数）はそれぞれｆ２，ｆ３である。従って、スレーブ基地局装置１の使用周波数ｆ１はマスタ基地局装置２，３の使用周波数ｆ２，ｆ３と相違しており、これらの周波数の具体的な数値は、例えば、ｆ１＝２６００ＭＨｚ、ｆ２＝２６１０ＭＨｚ、ｆ３＝２６２０ＭＨｚである。
【００２３】
スレーブ基地局装置１は、自装置１の起動時において、他の基地局装置２，３のうちの１つを、エア同期のための同期対象として選択し、この同期対象となった基地局装置からの送信信号に含まれる既知信号であるプリアンブルに基づいて、基地局間同期のためのタイミング（送信タイミング）を取得する。
なお、スレーブ基地局装置１が起動時に行う同期モードの処理動作を「初期同期処理」というものとする。この初期同期処理は、具体的には、自装置が起動してから、端末装置５との無線通信を開始するまでの間に行われる。
【００２４】
スレーブ基地局装置１は、上記初期同期処理によってマスタ基地局装置２，３の送信タイミングと同期をとりつつ、自セル内の端末装置５との無線通信を行う。このため、初期同期処理の後にスレーブ基地局装置１が端末装置５との間で行う無線通信は、マスタ基地局装置２，３の場合と同じ送信タイミング及び受信タイミングとなる。
ただし、スレーブ基地局装置１のローカルのクロック発生器の精度が十分でなかったり、基地局装置１〜３間でのクロック精度にばらつきがあったりすると、時間の経過によって同期ずれが発生し、次第に他の基地局装置２，３の送受信タイミングとの時間的ずれが生じる。
【００２５】
すなわち、各基地局装置１〜３が具備するクロック発生器のクロック周波数の誤差が、基地局装置１〜３間でそれぞれ存在するため、クロック周波数（基準信号）に基づいて生成される１つの基本フレームの時間長さ（規格上は５ｍｓ）が、基地局装置１〜３間で僅かに異なることになる。
また、１つの基本フレームの時間長さの誤差が僅かでも、端末装置５へのフレーム送信が繰り返されると、前記誤差が蓄積して比較的大きな同期ずれ（例えば、１μｓｅｃ程度）となる恐れもある。このように、初期同期処理を実行して基地局装置１〜３間の通信タイミングを揃えても、端末装置５との無線通信の間に同期ずれが次第に大きくなり得る。
【００２６】
そこで、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、初期同期処理を実行した後においても、端末装置５との間で行う通常の無線通信（以下、「通常モード」という。）を所定周期で休止し、他の基地局装置２，３からの送信信号を受信して同期ずれを解消するための、「同期モード」を定期的に実行するようになっている。
なお、スレーブ基地局装置１が所定周期で通常モードを休止して行う上記同期モードの処理動作を、「中間同期処理」というものとする。スレーブ基地局装置１は、この中間同期処理の実行周期を可変に設定することができる。
【００２７】
〔スレーブ基地局装置の内部構成〕
図２は、第１実施形態に係る基地局装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
図２に示すように、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、空間分割多重による無線通信の一種であるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）無線通信を端末装置５との間で実行可能な２系統の送受信系Ａ，Ｂを備えている。
すなわち、スレーブ基地局装置１の送信機２６は、送信データ側から順に、変調器２７と、ＭＩＭＩＯエンコーダ２８と、２系統の送信系Ａ，Ｂを備えており、この各送信系Ａ，Ｂは、それぞれ、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換器）２９、ＤＡコンバータ３０及び送信部３１よりなる。
【００２８】
送信機２６に入力された送信データは、変調器２７においてＯＦＤＭ方式にてデジタル変調され、ＭＩＭＯエンコーダ２８において所定の行列式で各送信系Ａ，Ｂにそれぞれ分配して入力される。
各送信系Ａ，Ｂでは、分配された変調データが、それぞれＩＦＦＴ２９において逆フーリエ変換されてから、ＤＡコンバータ３０においてアナログデータに変換され、送信部３１を通じて増幅されて外部に送信される。
【００２９】
他方、受信機３３のアンテナで受信された受信信号は、各受信系Ａ，Ｂの受信部３８において増幅され、ＡＤコンバータ３７においてデジタルデータに変換されてから、ＦＴＴ３６においてフーリエ変換され、ＭＩＭＯデコーダ３５に入力される。
ＭＩＭＯデコーダ３５は、各受信系Ａ，Ｂで得られたフーリエ変換後の受信信号を、ＭＩＭＯエンコーダ２８の行列式と逆の行列式を用いてデコード処理を行ってデジタルデータを再生する。そして、このデジタルデータをＯＦＤＭ方式の復調器３４にて復調することにより、受信データが抽出される。
【００３０】
各受信系Ａ，Ｂの受信部３８は、それぞれ、可変利得アンプ、ミキサ、局部発振器（ＰＬＬ回路）及び直交復調器等を内部に含んでおり、所定周波数の受信信号を増幅し、その受信信号を直交復調する機能を有する。
受信系Ｂ側の受信部３８内の局部発振器（ＰＬＬ回路）は、分周器の分周比を可変に設定可能である。この分周器に対する分周比を後述する同期モード実行部１６からの外部制御信号で変更することにより、受信系Ｂ側の受信部３８の受信周波数を可変に設定できるようになっている。
【００３１】
また、受信系Ｂ側には、ＦＦＴ３６の出力信号からマスタ基地局装置２，３に対する同期信号を抽出する同期検出部１５が設けられている。この同期検出部１５は、ＦＦＴ３６が出力するシンボル群から、マスタ基地局装置２，３との同期検出ポイントとして、例えば下りサブフレームＤＬの先頭部分にあるプリアンブルを検出する。
前記ＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５には、後述する同期モード実行部１６がそれぞれ接続されている。
【００３２】
〔同期モード実行部の機能〕
図２に示すように、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、自装置１の通信モードを通常モード又は同期モードのいずれか一方に切り替える通信制御部である、同期モード実行部１６を備えている。
この同期モード実行部１６は、起動時に行う同期モードである前記初期同期処理と、その後に所定の実行周期で行う同期モードである前記中間同期処理の双方を実行可能であり、現在の通信モードが「通常モード」か「同期モード」のいずれであるかを示すモード種別を管理している。
【００３３】
また、同期モード実行部１６は、中間同期処理を行う実行周期（例えば、５分）を予め記憶装置に記憶しており、中間同期処理を行わない場合には、端末装置５との間の通常の無線通信（通常モード）をそのまま継続する。
更に、同期モード実行部１６は、中間同期処理を行う場合には、ＭＩＭＯエンコーダ２８及びＭＩＭＯデコーダ３５にそれぞれ休止信号を送って端末装置５とのＭＩＭＯ通信を停止させ、いずれかのマスタ基地局装置２，３と同期をとるため、当該基地局装置２，３からの送信信号（周波数がｆ２又はｆ３）を受信する同期モードを実行する。
【００３４】
また、同期モード実行部１６は、自身の使用周波数ｆ１と、同期対象となりうるマスタ基地局装置２，３の使用周波数ｆ２，ｆ３にそれぞれ対応する、局部発振器の分周器に対する外部制御信号（分周比）を予め設定値として記憶領域に記憶している。
そして、モード種別が通常モードである場合、同期モード実行部１６は、局部発振器の分周器に対する外部制御信号を自身の使用周波数ｆ１用の値に設定し、受信系Ｂの受信周波数を自身の使用周波数ｆ１に設定する。
【００３５】
他方、モード種別が同期モードである場合、同期モード実行部１６は、受信系Ｂ側の局部発振器の分周器に対する外部制御信号を、いずれかのマスタ基地局装置２，３の使用周波数ｆ１，ｆ２用の値に切り替える。
これにより、モード種別が同期モードである場合には、自装置１の使用周波数ｆ１とは異なる使用周波数ｆ２，ｆ３であるマスタ基地局装置２，３からの送信信号を、自装置１の受信機３３（受信系Ｂ）で受信できるようになっている。
【００３６】
そして、同期モード実行部１６は、上記同期モードで受信系Ｂ側の同期検出部１５が検出した周波数ｆ２，ｆ３の受信信号（マスタ基地局装置２，３からの送信信号）の、下りサブフレームＤＬの先頭部分のプリアンブルに基づいて同期タイミングを検出する。もっとも、この同期タイミングの検出は、ミッドアンブルやパイロット信号等でも行うことができる。
一方、同期モード実行部１６は、自装置１が行う通信モードのモード種別を管理しているが、そのモード種別を常にＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５に通知している。
【００３７】
モード種別が通常モードである場合には、同期モード実行部１６は、２系統の送受信系Ａ，Ｂを用いた所定のＭＩＭＯ無線通信が実行されるように、ＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５をそれぞれ制御する。
これに対して、モード種別が同期モードである場合には、同期モード実行部１６は、同期モードの実行期間中は、一方の送受信系Ａでの無線通信を休止させ、マスタ基地局装置２，３からの送信信号（周波数はｆ２又はｆ３）を他方の送受信系Ｂの受信部３８に受信させるように、ＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５をそれぞれ制御する。
【００３８】
また、本実施形態の同期モード実行部１６は、上記同期モードを実行するに当たって、送受信系Ｂの受信部３８が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを、同期モードの実行期間の前後に設定するとともに、このガードタイムの設定期間と重複するように、送受信系Ａに端末装置５との無線通信を実行させる時間設定機能を有する。
なお、この同期モード実行部１６が行う上記時間設定機能については、図５に示すタイムチャートの説明の時に再論する。
【００３９】
〔同期モード実行部の処理内容〕
図３は、同期モード実行部１６が行う、通信モードから同期モードへの切り替え動作のフローチャートを示している。
図３に示すように、まず、同期モード実行部１６は、同期モードへの移行タイミングであるか否かの判定を行う（ステップＳ１）。この移行タイミングは、前記した通り、同期モードの実行周期（所定時間ごと又は所定フレーム数ごと）として設定されている。この実行周期を時間設定する場合、例えば５分程度に設定できるが、これを可変に設定することもできる。
【００４０】
図３において、通常モードから同期モードへの移行タイミングになったと判定された場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、同期モード実行部１６は、自装置４の通信モードを通常モードから同期モードに移行する（ステップＳ３）。
同期モード実行部１６は、その同期モードが終了すると、通信モードを再び通常モードに戻す（ステップＳ４）。
【００４１】
このように、同期モード実行部１６は、端末装置５との間で通常の無線通信を行う通常モードを行いつつ、定期的又は必要に応じて随時同期モードを実行するので、初期同期処理の以後にマスタ基地局装置２，３との同期ずれが発生しても、これを解消することができる。
なお、本実施形態では、同期モード実行部１６が１回の同期モードを行うために要する時間が、１つの基本フレームの周期と同じ５ｍｓに設定されている。
【００４２】
図４は、中間同期処理の処理内容を示すフローチャートである。
図４に示すように、同期モード実行部１６は、同期モードを中間同期処理で実行する場合、まず、その中間同期処理（ステップＳ１１〜Ｓ１５）を開始する前に、自セル内のすべての端末装置５に対して、端末装置５をスリープモード又はアイドルモード（省電力モード）にするための通知をブロードキャストにて送信する（ステップＳ１０）。
【００４３】
端末装置５は、スレーブ基地局装置１からのスリープモードやアイドルモードの通知を受けると、自身の動作モードをその通知に従ったモードに移行する。このスリープモードやアイドルモードは、端末装置５が通信を実行しない場合の管理モードであるため、消費電力が抑えられる。
端末装置５は、少なくとも基地局装置１が同期モードになっていてエア同期を行っている間は、スリープモードやアイドルモードを継続するように時間設定されている。
【００４４】
このように、スレーブ基地局装置１が同期モードの期間中は端末装置５がスリープモード等になっているので、スレーブ基地局装置１からの送信信号の受信不能期間が継続しても、端末装置５が通信異常と判断することはない。
一方、スレーブ基地局装置１は、端末装置５へのスリープモード等の通知後に、中間同期処理による同期モードに移行する。この中間同期処理を行う場合、同期モード実行部１６は、自装置１の送信機２６に休止信号を送り、自セル内への下りサブフレームＤＬの送信を休止する。これにより、本来、下りサブフレームＤＬになる時間帯においても、他のマスタ基地局装置２，３の送信信号を受信可能な状態となる。
【００４５】
図４に示すように、中間同期処理においては、同期モード実行部１６は、まず、モード種別を同期モードに切り替える（ステップＳ１１）。
このさい、同期モード実行部１６は、送受信系Ａ，Ｂによる端末装置５とのＭＩＭＯ通信を中止させ、受信系Ｂの局部発振器の分周器への外部制御信号を切り替える。これにより、自身の受信機３３の受信体制がマスタ基地局装置２，３用の受信周波数ｆ２，ｆ３に切り替えられ（図３参照）、マスタ基地局装置２，３からの送信信号が受信される（ステップＳ１２）。
【００４６】
その後、同期モード実行部１６は、マスタ基地局装置２，３が送信した下りサブフレームＤＬの先頭部分にあるプリアンブルを同期検出ポイントとして採用し（ステップＳ１３）、その同期検出ポイントに合わせて同期ずれの修正を行う（ステップＳ１４）。
この同期ずれの修正は、検出されたプリアンブルに基づく同期検出ポイントを、自装置１の下りサブフレームＤＬの送信タイミングと一致するように設定することで行われる。
すなわち、同期モード実行部１６は、検出された同期検出ポイントに基づいて自装置１の送信タイミングの時間的誤差を修正することで、自装置１の送信タイミングを同期対象となったマスタ基地局装置２，３の送信タイミングに一致させる。
【００４７】
なお、自装置１の送信タイミングをマスタ基地局装置２，３の送信タイミングと一致させれば、自然に受信タイミングも一致するので、マスタ基地局装置２，３との間でフレーム同期がとれた状態となる。
このように、本実施形態では、端末装置５との間で通常の無線通信を行う通常モードを休止して、他のマスタ基地局装置２，３からの送信信号を傍受して同期をとるため、同期専用の制御用チャネルがなくても他の基地局装置２，３とのエア同期を実施することができる。
【００４８】
以上の中間同期処理による同期ずれの修正が終了すると、同期モード実行部１６は、端末装置５へスリープモードの解除通知を行ったうえで（ステップＳ１５）、同期モードを終了させる（ステップＳ１６）。
このさい、通信モードが同期モードから通常モードに切り替えられ、局部発振器への外部制御信号が自身の使用周波数ｆ１用の値に戻る。これにより、受信機３３の受信系Ｂ側の受信体制が、端末装置５からの送信信号の受信に適した通常の状態に調整される。
【００４９】
なお、スリープモード等にある端末装置５は、設定されたスリープ時間（又はアイドル時間）が経過すると、自動的にスレーブ基地局装置１との通信を行う通常の動作モードに戻る。
従って、スレーブ基地局装置１と端末装置５がともに、時分割復信による無線通信を行う通常モードに戻り、両者間でその通常モードよる無線通信が再開される。
【００５０】
〔中間同期処理のタイムチャート（２系統の場合）〕
図５は、２系統の送受信系Ａ，Ｂを有する本実施形態の基地局装置１において、同期モード実行部１６が中間同期処理を行った場合のタイムチャートを示している。
図５において、符号Ｔは基本フレームに含まれる送信フレーム（下りサブフレーム）を示し、符号Ｒは受信フレーム（上りサブフレーム）を示している。また、基本フレームに含まれる黒塗りの部分は、送信フレームの先頭部分のプリアンブルを示し、横縞のハッチング部分は、送信から受信へのギャップ時間（送信も受信も行われない空白の区間）を示し、斜線のハッチング部分は、受信から送信へのギャップ時間を示している。
【００５１】
図５では、スレーブ基地局装置１（ＢＳｓ：使用周波数ｆ１）の同期対象がマスタ基地局装置２（ＢＳｍ２：使用周波数ｆ２）である場合を想定しており、当該図５の上段のタイムチャートは、そのマスタ基地局装置２のフレームの時間的変化を示している。
また、図５の中段のタイムチャートは、スレーブ基地局装置１の送受信系Ａのフレームの時間的変化を示し、図５の下段のタイムチャートは、スレーブ基地局装置１の送受信系Ｂのフレームの時間的変化を示している。
【００５２】
ところで、スレーブ基地局装置１が自身の使用周波数ｆ１とは異なる使用周波数ｆ２のマスタ基地局装置２に対する同期モードを実行する場合、そのマスタ基地局装置２からの送信信号を受信する受信系Ｂに対する周波数切り替えを行う必要がある。
そして、一般に、局部発振器として常用されるＰＬＬ発振器の場合、これをＯＦＤＭ方式の受信機に使用すると、低い位相雑音やスプリアス特性が必要となるため、ループフィルタの帯域を狭くする必要があるとされている。しかし、ループフィルタの帯域を狭くすると、ＰＬＬ回路の周波数切替えに要する時間（周波数の設定をしてから周波数が所望値に安定するまでの時間）が長くなり、数ミリ秒程度に及ぶことが分かっている。
【００５３】
そこで、図５の下段のタイムチャートで示すように、本実施形態では、同期モード実行部１６が、受信系Ｂの受信部３８が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイム（ガード時間）を、同期モードの実行期間の前後に設けるようになっている。
すなわち、同期モード実行部１６は、自身の使用周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２の同期信号による同期モードを行う場合には、その同期モードの実行期間の前後に、局部発振器（ＰＬＬ回路）での周波数切り替え時間よりも長いガードタイム（図例では５ｍｓ）を設ける。
【００５４】
そして、同期モード実行部１６は、同期モードを実行する送受信系Ｂに関しては、上記ガードタイムの設定期間中においても、端末装置５との通常モードでの無線通信を休止させる。
このように、本実施形態のスレーブ基地局装置１によれば、同期モード実行部１６が、自身と異なる使用周波数ｆ２のマスタ基地局装置２と同期をとるに当たって、周波数切り替えのためのガードタイムを前後に設定して同期モードを実行するとともに、その同期モードとガードタイムの期間中は通常モードを休止するので、受信部３８の受信周波数が不安定な状態で同期モードが実行されることがなく、エア同期を確実に行うことができる。
【００５５】
しかし、上記のように、周波数切り替えのためのガードタイムを同期モードの前後に設定すると、送受信系Ｂに関する通常モードの休止期間が長くなるので（図５の例では、ほぼ基本フレーム３つ分）、送受信系Ａについても同じように通信を停止してしまうと、端末装置５と通信不能になり得るという問題がある。
すなわち、端末装置５は、下りサブフレームＤＬを常時受信して制御情報を取得しているので、ある基地局装置１からの受信不能状態が継続すると、新たな基地局装置を探索する動作を開始してしまう。また、通信効率の点からも、基地局装置１からの送信フレームの停止数は少ない方が望ましい。
【００５６】
従って、同期モードの実行区間を設けることに伴う、下り信号の停止頻度は極力少ない方が好ましい。
そこで、図５の中段のタイムチャートに示すように、本実施形態の同期モード実行部１６では、自装置１がＭＩＭＯ通信のために２系統の送受信系Ａ，Ｂを備えていることを利用して、送受信系Ｂが周波数切り替えを行っているガードタイムの期間と重複する時間帯において、他方の送受信系Ａに端末装置５との無線通信を実行させる通信制御を行うようになっている。
【００５７】
すなわち、同期モード実行部１６は、一方の送受信系Ｂにおける同期モードの実行期間中については、他方の送受信系Ａによる無線通信も停止させるが、一方の送受信系Ｂにおけるガードタイムの設定期間中については、そのガードタイムの設定期間と重畳するように、自身の使用周波数ｆ１による１系統のみの無線通信を他方の送受信系Ａに実行させるようになっている。
【００５８】
このように、本実施形態のスレーブ基地局装置１によれば、同期モード実行部１６が、ガードタイムの設定期間と重複する時間帯に、送受信系Ａに端末装置５との無線通信（この場合は、ＭＩＭＯ通信ではなく１系統の無線通信）を実行させるので、受信部３８の動作周波数を切り替えるためにガードタイムを設定しても、そのガードタイムの設定期間中に無線通信を継続することができる。
このため、自装置１とは使用周波数が異なるマスタ基地局装置２，３とエア同期を行うに当たって、自装置１の送信フレームの停止数を極力少なくでき、通信効率の低下を最小限に抑えることができる。
なお、第１実施形態（図２）では、端末装置５とＭＩＭＯ無線通信を行うことを前提として、送信系と受信系の双方がいずれも２系統Ａ，Ｂである場合を例示したが、送信系については少なくとも１系統あれば足り、この場合でも、ガードタイムの設定時間中での通信継続が可能である。
【００５９】
〔第２実施形態〕
〔スレーブ基地局装置の内部構成〕
図６は、第２実施形態に係る基地局装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
この第２実施形態の基地局装置１が第１実施形態のそれと異なる点は、端末装置５とのＭＩＭＯ無線通信に対応した送受信系の系統数が４系統（Ａ〜Ｄ）である点にあり、その他の構成及び機能は第１実施形態の場合と同様である。従って、以下において、第１実施形態とは異なる構成及び機能について重点的に説明する。
【００６０】
図６に示すように、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、端末装置５とのＭＩＭＯ無線通信が可能な４系統の送受信系Ａ〜Ｄを備えている。
本実施形態では、４系統の送受信系Ａ〜Ｄのうち、２つの送受信系Ｃ，Ｄが同期モードを実行する送受信系であり、残りの２つの送受信系Ａ，Ｂがガードタイムの設定期間中においても端末装置５との無線通信を継続する送受信系になっている。
【００６１】
同期モードを実行する側の２つの受信系Ｃ，ＤのＦＦＴ３６の後段には、ダイバーシチ合成部１７が接続され、この合成部１７に同期検出部１５が接続されている。
従って、２つの受信系Ｃ，Ｄの受信部３８でダイバーシチ受信された合成信号が同期検出部１５に入力され、その合成信号に基づいて検出された同期タイミングが同期モード実行部１６に入力されるようになっている。
【００６２】
〔中間同期処理のタイムチャート（４系統の場合）〕
図７は、本実施形態のように４系統の送受信系Ａ〜Ｄがある場合に、同期モード実行部１６が行う中間同期処理のタイムチャートである。
図７に示すように、本実施形態では、同期モード実行部１６は、２つの送受信系Ｃ，Ｄを用いた同期モードの実行期間の前後に、周波数切り替えのためのガードタイム（図例では５ｍｓ）をそれぞれ挿入する。
【００６３】
この場合、同期モード実行部１６は、マスタ基地局装置２（使用周波数ｆ２）からの送信信号を２つの受信系Ｃ，Ｄを用いたダイバーシチ受信を行い、この受信信号から検出した同期タイミングを用いて同期ずれの修正を行う。
このため、マスタ基地局装置２からの送信信号を１つの送受信系で受信する場合に比べて、当該送信信号をより確実に受信でき、エア同期を確実に行うことができる。
【００６４】
一方、本実施形態においても、同期モード実行部１６は、送受信系Ｃ，Ｄにおける同期モードの実行期間中については、残りの送受信系Ａ，Ｂによる無線通信も停止させるが、送受信系Ｃ，Ｄにおけるガードタイムの設定期間中については、そのガードタイムの設定期間と重畳するように、自身の使用周波数ｆ１による２系統のＭＩＭＯ無線通信を、残りの送受信系Ａ，Ｂに実行させるようになっている。
【００６５】
なお、図６に示す４系統の基地局装置１において、同期モードを実行する送受信系の数Ｘ（正の整数）と、これを実行しない送受信系の数Ｙ（正の整数）は、それぞれ２つに限定されるものではなく、ＸとＹの和が総系統数（＝４）以下となる範囲で任意に設定することができる。例えば、Ｘ＝３及びＹ＝１とすれば、３つの受信系を用いたダイバーシチ受信によってマスタ基地局装置２，３からの送信信号を受信できる。
また、Ｎ系統の送受信系を有する基地局装置の場合、ＸとＹの数の組み合わせは、Ｘ＋Ｙ≦Ｎの不等式を満たす範囲で任意に設定することができる。
なお、第２実施形態（図６）では、端末装置５とＭＩＭＯ無線通信を行うことを前提として、送信系と受信系の双方がいずれも４系統Ａ，Ｂである場合を例示したが、送信系については少なくとも１系統あれば足り、この場合でも、ガードタイムの設定時間中での通信継続が可能である。この点は、後述する第３実施形態（図８）の場合も同様である。
【００６６】
〔第３実施形態〕
〔スレーブ基地局装置の内部構成〕
図８は、第３実施形態に係る基地局装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
この第３実施形態の基地局装置１は、ＭＩＭＯ無線通信に対応した送受信系の系統数が４系統（Ａ〜Ｄ）である点で第２実施形態の基地局装置１と同様である。しかし、第３実施形態では、自装置１の使用周波数ｆ１と異なる複数の周波数ｆ２，ｆ３の信号を受信系Ｃ，Ｄにおいて個別かつ同時に受信する点で、第２実施形態の場合と異なる。従って、以下において、第２実施形態とは異なる構成及び機能について重点的に説明する。
【００６７】
本実施形態では、同期モード実行部１６が、同期モード用の２つの受信系Ｃ，Ｄの受信部３８内の局部発振器（ＰＬＬ回路）に対し、それぞれ外部制御信号を送信可能となっている。これにより、各受信系Ｃ，Ｄの受信周波数を、同時に異なる値（例えば、マスタ基地局装置２の使用周波数ｆ２とマスタ基地局装置３の使用周波数ｆ３）に設定することができる。
【００６８】
また、本実施形態のスレーブ基地局装置１では、同期モードを実行する側の２つの受信系Ｃ，Ｄの後段にそれぞれ同期検出部１５Ｃ，１５Ｄが接続され、各受信系Ｃ，Ｄで受信した信号に対して個別に同期タイミングを検出可能となっている。この各同期検出部１５Ｃ，１５Ｄの検出信号は、後述する探索部（探索手段）１８に送られる。
この探索部（探索手段）１８は、各受信系Ｃ，Ｄでそれぞれ受信した、マスタ基地局装置２，３からの周波数が異なる２種類の送信信号に基づいて、同期対象とすべきマスタ基地局装置２，３を探索する。
【００６９】
具体的には、探索部１８は、例えば、受信部３８内にある検波回路等のレベル検出器で検出された受信レベル（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）に基づいて、受信状態のよい送信信号を特定し、この送信信号に対応するマスタ基地局装置２，３を同期対象として選択する。
なお、探索部１８は、通常の受信機において一般に検出されるＣＩＮＲ(Carrier to Interference and Noise Ratio)の値に基づいて、受信系Ｃ，Ｄにおける受信状態の良否を判定することもできる。
【００７０】
〔中間同期処理のタイムチャート（４系統の場合）〕
図９は、本実施形態のように４系統の送受信系Ａ〜Ｄがある場合に、同期モード実行部１６が行う別の中間同期処理のタイムチャートである。
図９に示すように、この場合も、同期モード実行部１６は、２つの送受信系Ｃ，Ｄを用いた同期モードの実行期間の前後に、周波数切り替えのためのガードタイム（図例では５ｍｓ）をそれぞれ挿入する。
【００７１】
そして、本実施形態においても、同期モード実行部１６は、２つの送受信系Ｃ，Ｄにおける同期モードの実行期間中については、残りの２つの送受信系Ａ，Ｂによる無線通信も停止させるが、２つの送受信系Ｃ，Ｄにおけるガードタイムの設定期間中については、そのガードタイムの設定期間と重畳するように、自身の使用周波数ｆ１による２系統のＭＩＭＯ無線通信を残りの２つの送受信系Ａ，Ｂに実行させるようになっている。
【００７２】
一方、図９の下部２段のタイムチャートに示すように、本実施形態では、一方の受信系Ｃによる周波数ｆ２の送信信号（マスタ基地局装置２からの送信信号）の受信と、他方の受信系Ｄによる周波数ｆ３の送信信号（マスタ基地局装置３からの送信信号）の受信とを、同じ同期モードの実行期間に同時に行う。
そして、２つの受信系Ｃ，Ｄがそれぞれ受信した周波数ｆ２，ｆ３の信号の受信レベル等に基づいて、同期対象とすべきマスタ基地局装置２，３を探索部１８が特定し、特定された同期対象に対応する同期タイミングが同期モード実行部１６に通知される。
その後、同期モード実行部１６は、その通知された同期タイミングに基づいて自身の送信タイミングを修正し、同期ずれを解消する。
【００７３】
このように、本実施形態の基地局装置１によれば、使用周波数ｆ２，ｆ３が異なる複数種類のマスタ基地局装置２，３からの送信信号を、送受信系Ａ〜Ｄのうちの一部の受信系Ｃ，Ｄが個別にかつ同時に受信するので、その受信を時分割で行う場合に比べて、探索部１８が同期対象の探索を行うための同期モードの実行期間を全体的に短縮することができ、エア同期をより短時間で実行できるという利点がある。
【００７４】
なお、図８に示す４系統の基地局装置１においても、同期モードを実行する送受信系の数Ｘ（正の整数）と、これを実行しない送受信系の数Ｙ（正の整数）は、それぞれ２つに限定されるものではなく、ＸとＹの和が総系統数（＝４）以下となる範囲で任意に設定することができる。例えば、Ｘ＝３及びＹ＝１とすれば、３種類の周波数の送信信号に対する同期モードを同時に実施することができる。
また、Ｎ系統の送受信系を有する基地局装置の場合、ＸとＹの数の組み合わせは、Ｘ＋Ｙ≦Ｎの不等式を満たす範囲で任意に設定できる。
【００７５】
上記実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲に記載した構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、基地局装置１〜３と端末装置５とがＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）によって通信を行う無線通信システムを例示したが、本発明は、基地局装置１〜３と端末装置５とがＦＤＤ（Frequency Division Duplex：周波数分割複信）によって通信する無線通信システムにも適用することができる。なお、このＦＤＤの場合には、基地局装置１〜３は、端末装置５との通信を休止しなくても、同期モードを実行し得る。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】無線通信システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の基地局装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】通信モードから同期モードへの切り替え動作のフローチャートである。
【図４】中間同期処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】同期モード実行部が中間同期処理を行う場合のタイムチャートである。
【図６】第２実施形態の基地局装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図７】４系統の送受信系がある場合に、同期モード実行部が行う中間同期処理のタイムチャートである。
【図８】第３実施形態の基地局装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図９】４系統の送受信系がある場合に、同期モード実行部が行う中間同期処理のタイムチャートである。
【図１０】基地局間同期が合っている場合のＷｉＭＡＸフレームの状態図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：スレーブ基地局装置（ＢＳｓ） ２：マスタ基地局装置（ＢＳｍ２）
３：マスタ基地局装置（ＢＳｍ３） ５：端末装置（ＭＳ）
１５：同期検出部 １６：同期モード実行部（同期モード実行手段、時間設定手段）
１７：ダイバーシチ合成部 １８：探索部（探索手段）
２６：送信機 ２７：変調器 ２８：ＭＩＭＯエンコーダ
２９：ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換器） ３０：ＤＡコンバータ ３１：送信部
３３：送信機 ３４：復調器 ３５：ＭＩＭＯデコーダ
３６：ＦＦＴ（高速フーリエ変換器） ３７：ＡＤコンバータ ３８：受信部
Ａ〜Ｄ：送受信系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の端末装置を含む無線通信網の末端となる基地局装置に関する。より具体的には、その基地局装置間で行う同期方法と、当該無線通信網を構成する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モバイルＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）のような、移動可能な端末装置（移動端末）が無線通信する無線通信システムにおいては、基地局装置が各地に多数設置される。
上記ＷｉＭＡＸでは、移動端末との間の無線通信方式として、送信と受信とを高速に切り替えるＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）によるデュプレックス通信方式を採用している。
【０００３】
具体的には、図１０に示すように、下りサブフレーム（基地局装置の送信フレーム）ＤＬと上りサブフレーム（移動端末の送信フレーム）ＵＬとからなる１つの基本フレームが時間方向に並べて配置されていて、下りサブフレームＤＬの先頭部分にはプリアンブル（Preamble）が設けられている。
図１０では、複数の基地局装置同士で、送信タイミング及び受信タイミングが一致しており、基地局間のフレーム同期（以下、「同期」はフレームタイミングの同期を意味する。）がとれている様子を示している。かかる同期処理は、通常、一方の基地局装置の起動時に行われ、他装置との同期がとれてから移動端末との通信が行われる。
【０００４】
一方、各基地局装置がカバーする通信エリア（セル）内にある移動端末は、当該セルに対応する基地局装置との間で無線通信を行うことができる。
このため、移動端末が異なるセルに移動すると、移動端末の通信相手となる基地局装置が変更されるが、このとき移動端末は、同時に２つの基地局装置（サービング基地局とターゲット基地局）からの送信信号を受信することになる。
【０００５】
かかる移動端末のセル間移動をスムーズに行うには、セルが隣接する基地局装置間での送信タイミングが揃った状態（図１０に示す状態）が確保されている必要がある。この基地局間同期がとれていると、移動端末がセル間を移動する際に２つの基地局装置からの送信信号を確実に受信でき、セル間移動をスムーズに行うことができる。
また、フレームタイミングが同期していないと、第１の基地局装置の送信タイミングが他の第２の基地局装置の受信タイミングと重複することになり、第２の基地局装置において第２の基地局装置からの送信信号が妨害となるが、基地局装置間で同期がとれていると、このような基地局装置間での妨害が発生しない。
そして、上記基地局間同期を行うための技術として、例えば、特許文献１に記載されたＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を利用したものが知られている。
【特許文献１】特開昭５９−６６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基地局間同期の方法の１つとしては、上記特許文献１のように、各々の基地局装置がＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信し、すべての基地局装置を共通の同期信号によって動作させることが考えられる。
しかし、ＧＰＳ信号を利用した基地局間同期では、基地局装置にＧＰＳ受信機を設ける必要があるので、基地局装置の大型化とコストアップを招くことになる。また、この同期の場合には、ＧＰＳ信号を受信できない環境に設置される基地局装置については、同期をとることができないという欠点もある。
【０００７】
そこで、端末装置との無線通信を一時的に休止して、隣接する他の基地局装置からの送信信号（下りサブフレームＤＬ）を受信（傍受）し、この送信信号に基づいて当該他の基地局装置の送信タイミングを抽出し、抽出された送信タイミングを利用して他の基地局装置との同期をとる同期方法（エア同期）が考えられる。
この場合、移動端末との無線通信を行う周波数と同じ周波数を用いた無線通信によって他の無線基地局との同期をとることができるので、ＧＰＳ受信機のような同期用の特別な受信系を設ける必要がなくなる。このため、エア同期によれば、基地局装置の小型化とコストダウンを図ることができ、室内用の小型の基地局装置として適したものとなる。
【０００８】
ところで、前述のＷｉＭＡＸでは、通信事業者がそれぞれ運用する各基地局装置には複数の周波数チャンネルが割り当てられており、この周波数チャンネルは、例えば、２６００〜２６２０ＭＨｚの範囲内で１０ＭＨｚ刻みとなっている。
従って、エア同期を行うスレーブ基地局装置が、自身の使用周波数とは異なる使用周波数であるマスタ基地局装置（同期対象となる基地局装置）からの送信信号を用いて、エア同期を行わなければならない場合が想定される。
【０００９】
その理由は、例えば従前のＰＨＳ等では、すべての端末が共通に使用する制御チャンネルがあったため、スレーブはそのチャンネルをエア同期の対象とすれば良かったが、ＷｉＭＡＸでは共通の制御チャンネルが無いため、エア同期を行う当該基地局装置（スレーブ）において適切な同期対象（マスタ）を選択する必要があるからである。
しかし、スレーブ基地局装置は、使用周波数が異なるマスタ基地局装置とのエア同期を実施するに当たり、自身の受信機に設けられた局部発振器（ＰＬＬ回路等）に対する周波数切り替えを行う必要があるが、この周波数切り替えの間は受信機の受信周波数が不安定な状態になるから、エア同期を行えない可能性がある。
そこで、エア同期の実行期間の前後に周波数切り替えを完了するのに十分なガードタイムを設けることが考えられるが、これでは、端末装置との無線通信の休止時間が長くなり、端末装置との通信不能や通信効率の悪化を招来するという新たな問題が生じる。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、使用周波数が自装置とは異なる他の基地局装置とエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間ができるだけ短くなるようにして、他の基地局装置とのエア同期を効率的に実行できる基地局装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基地局装置（請求項１）は、端末装置との間で無線通信を行う基地局装置であって、少なくとも１つの送信系と複数系統の受信系とを含む送受信系と、使用周波数が自身と異なる他の基地局装置と同期をとるために、前記他の基地局装置からの送信信号を複数系統の前記受信系のうちの一部に受信させる同期モードを実行する同期モード実行手段と、一部の前記受信系が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを前記同期モードの実行期間の前後に設定し、このガードタイムの設定期間と重複するように、一部の前記受信系を除いた残りの前記送受信系に前記端末装置との無線通信を実行させる時間設定手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の基地局装置によれば、上記時間設定手段が、一部の受信系が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを同期モードの実行期間の前後に設定するとともに、このガードタイムの設定期間と重複するように、一部の受信系を除いた残りの送受信系に端末装置との無線通信を実行させるので、使用周波数が自装置と異なる他の基地局装置との間でエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間をできるだけ短くすることができる。
【００１３】
本発明の基地局装置において、前記同期モード実行手段は、前記同期モードでの受信を行う複数の前記受信系の受信部に、前記他の基地局装置からの前記送信信号をダイバーシチ受信させることが好ましい（請求項２）。
この場合、複数の受信系の受信部が他の基地局装置からの送信信号をダイバーシチ受信するので、その送信信号を１つの送受信系の受信部で受信する場合に比べて、当該送信信号をより確実に受信できるという利点がある。
【００１４】
一方、前記他の基地局装置が、使用周波数がそれぞれ異なる複数の基地局装置よりなる場合には、前記同期モード実行手段は、複数の前記他の基地局装置がそれぞれ送信した周波数が異なる複数種類の前記送信信号を前記受信系の受信部に個別にかつ同時に受信させるようにしてもよい（請求項３）。
この場合、各受信系の受信部が、周波数が異なる複数種類の送信信号を個別にかつ同時に受信するので、その送信信号を時分割で受信する場合に比べて、同期対象となり得る同期タイミングのサンプリング時間を短縮することができ、エア同期をより短時間で実行することができる。
【００１５】
そして、本発明の基地局装置として、周波数が異なる複数種類の前記送信信号に基づいて、複数の前記他の基地局装置の中から同期対象とすべき前記他の基地局装置を探索する探索手段を更に備えているものを採用すれば（請求項４）、使用周波数が異なる複数の他の基地局装置がある場合でも、同期対象とすべき当該他の基地局装置を短時間で特定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の通り、本発明によれば、使用周波数が自装置とは異なる他の基地局装置とエア同期を行う場合でも、端末装置との無線通信の休止期間ができるだけ短くできるので、他の基地局装置とのエア同期を効率的に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
〔無線通信システムの全体構成〕
図１は、本発明の基地局装置を有する無線通信システムの全体構成を示している。
【００１８】
この無線通信システムは、複数の基地局装置（ＢＳ：Base Station）１〜３と、各基地局装置１〜３と無線通信を行う多数の移動可能な端末装置（ＭＳ：Mobile Station）５とを備えている。当該無線通信システムでは、広帯域無線通信を実現するために直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式をサポートする、ＩＥＥＥ８０２．１６に規定される「ＷｉＭＡＸ」に準拠した方式が採用されている。
【００１９】
図１０に示したように、上記ＷｉＭＡＸでは、下りサブフレーム（基地局装置１〜３の送信フレーム）ＤＬと上りサブフレーム（端末装置５の送信フレーム）ＵＬとからなる基本フレームが時間方向に並べて配置され、時分割複信（ＴＤＤ）によって送受信を繰り返す通信システムになっている。なお、１つの基本フレームの長さは５ｍｓである。
下りサブフレームＤＬは、基地局装置１〜３が自身の通信エリア（セル）内の端末装置５へ信号を送信する時間帯であり、上りサブフレームＵＬは、基地局装置１〜３が、自身の通信エリア内の端末装置５からの信号を受信する時間帯であり、下りサブフレームＤＬの先頭部分には既知信号のプリアンブル（Preamble）が設けられている。
【００２０】
図１に戻り、各基地局装置１〜３は、それぞれ自装置１〜３のセル内にある端末装置５との間で無線通信が可能である。また、無線通信システムを構成する基地局装置１〜３には、スレーブ基地局装置１とマスタ基地局装置２，３とが含まれている。
なお、本明細書において、「スレーブ基地局装置（ＢＳｓ）１」とは、エア同期を実行する基地局装置のことをいい、「マスタ基地局装置（ＢＳｍ２，ＢＳｍ３）２，３」とは、スレーブ基地局装置１が行うエア同期の同期対象となり得る基地局装置のことをいう。
【００２１】
すなわち、スレーブ基地局装置１は、他の基地局装置２，３が端末装置５に向けて送信した送信信号（下りサブフレームＤＬ）を傍受し、傍受した受信信号（下りフレーム）の先頭に自身の送信タイミング、つまり下りフレームの先頭を同期させるエア同期を実行する基地局装置である。
これに対して、マスタ基地局装置２，３の少なくとも１つは、他の基地局装置の送信信号（下りサブフレームＤＬ）から同期タイミングを検出するのではなく、正確な自走クロックやＧＰＳ信号に基づいて送信タイミングを決定するものでなくてはならない。それ以外の基地局装置はスレーブ基地局装置の同期対象となれば足りるので、自身でエア同期を実行するスレーブ機能により送信タイミングを決定するものであっても良い。
【００２２】
図１の無線通信システムでは、エア同期を行う１つのスレーブ基地局装置１（ＢＳｓ）
の周囲に、同期対象となり得る２つのマスタ基地局装置２，３（ＢＳｍ２，ＢＳｍ３）がある場合を例示している。
また、図１の無線通信システムでは、スレーブ基地局装置１が端末装置５との無線通信で使用する周波数（送受信周波数）はｆ１であり、マスタ基地局装置２，３が端末装置５との無線通信で使用する周波数（送受信周波数）はそれぞれｆ２，ｆ３である。従って、スレーブ基地局装置１の使用周波数ｆ１はマスタ基地局装置２，３の使用周波数ｆ２，ｆ３と相違しており、これらの周波数の具体的な数値は、例えば、ｆ１＝２６００ＭＨｚ、ｆ２＝２６１０ＭＨｚ、ｆ３＝２６２０ＭＨｚである。
【００２３】
スレーブ基地局装置１は、自装置１の起動時において、他の基地局装置２，３のうちの１つを、エア同期のための同期対象として選択し、この同期対象となった基地局装置からの送信信号に含まれる既知信号であるプリアンブルに基づいて、基地局間同期のためのタイミング（送信タイミング）を取得する。
なお、スレーブ基地局装置１が起動時に行う同期モードの処理動作を「初期同期処理」というものとする。この初期同期処理は、具体的には、自装置が起動してから、端末装置５との無線通信を開始するまでの間に行われる。
【００２４】
スレーブ基地局装置１は、上記初期同期処理によってマスタ基地局装置２，３の送信タイミングと同期をとりつつ、自セル内の端末装置５との無線通信を行う。このため、初期同期処理の後にスレーブ基地局装置１が端末装置５との間で行う無線通信は、マスタ基地局装置２，３の場合と同じ送信タイミング及び受信タイミングとなる。
ただし、スレーブ基地局装置１のローカルのクロック発生器の精度が十分でなかったり、基地局装置１〜３間でのクロック精度にばらつきがあったりすると、時間の経過によって同期ずれが発生し、次第に他の基地局装置２，３の送受信タイミングとの時間的ずれが生じる。
【００２５】
すなわち、各基地局装置１〜３が具備するクロック発生器のクロック周波数の誤差が、基地局装置１〜３間でそれぞれ存在するため、クロック周波数（基準信号）に基づいて生成される１つの基本フレームの時間長さ（規格上は５ｍｓ）が、基地局装置１〜３間で僅かに異なることになる。
また、１つの基本フレームの時間長さの誤差が僅かでも、端末装置５へのフレーム送信が繰り返されると、前記誤差が蓄積して比較的大きな同期ずれ（例えば、１μｓｅｃ程度）となる恐れもある。このように、初期同期処理を実行して基地局装置１〜３間の通信タイミングを揃えても、端末装置５との無線通信の間に同期ずれが次第に大きくなり得る。
【００２６】
そこで、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、初期同期処理を実行した後においても、端末装置５との間で行う通常の無線通信（以下、「通常モード」という。）を所定周期で休止し、他の基地局装置２，３からの送信信号を受信して同期ずれを解消するための、「同期モード」を定期的に実行するようになっている。
なお、スレーブ基地局装置１が所定周期で通常モードを休止して行う上記同期モードの処理動作を、「中間同期処理」というものとする。スレーブ基地局装置１は、この中間同期処理の実行周期を可変に設定することができる。
【００２７】
〔スレーブ基地局装置の内部構成〕
図２は、第１実施形態に係る基地局装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
図２に示すように、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、空間分割多重による無線通信の一種であるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）無線通信を端末装置５との間で実行可能な２系統の送受信系Ａ，Ｂを備えている。
すなわち、スレーブ基地局装置１の送信機２６は、送信データ側から順に、変調器２７と、ＭＩＭＩＯエンコーダ２８と、２系統の送信系Ａ，Ｂを備えており、この各送信系Ａ，Ｂは、それぞれ、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換器）２９、ＤＡコンバータ３０及び送信部３１よりなる。
【００２８】
送信機２６に入力された送信データは、変調器２７においてＯＦＤＭ方式にてデジタル変調され、ＭＩＭＯエンコーダ２８において所定の行列式で各送信系Ａ，Ｂにそれぞれ分配して入力される。
各送信系Ａ，Ｂでは、分配された変調データが、それぞれＩＦＦＴ２９において逆フーリエ変換されてから、ＤＡコンバータ３０においてアナログデータに変換され、送信部３１を通じて増幅されて外部に送信される。
【００２９】
他方、受信機３３のアンテナで受信された受信信号は、各受信系Ａ，Ｂの受信部３８において増幅され、ＡＤコンバータ３７においてデジタルデータに変換されてから、ＦＴＴ３６においてフーリエ変換され、ＭＩＭＯデコーダ３５に入力される。
ＭＩＭＯデコーダ３５は、各受信系Ａ，Ｂで得られたフーリエ変換後の受信信号を、ＭＩＭＯエンコーダ２８の行列式と逆の行列式を用いてデコード処理を行ってデジタルデータを再生する。そして、このデジタルデータをＯＦＤＭ方式の復調器３４にて復調することにより、受信データが抽出される。
【００３０】
各受信系Ａ，Ｂの受信部３８は、それぞれ、可変利得アンプ、ミキサ、局部発振器（ＰＬＬ回路）及び直交復調器等を内部に含んでおり、所定周波数の受信信号を増幅し、その受信信号を直交復調する機能を有する。
受信系Ｂ側の受信部３８内の局部発振器（ＰＬＬ回路）は、分周器の分周比を可変に設定可能である。この分周器に対する分周比を後述する同期モード実行部１６からの外部制御信号で変更することにより、受信系Ｂ側の受信部３８の受信周波数を可変に設定できるようになっている。
【００３１】
また、受信系Ｂ側には、ＦＦＴ３６の出力信号からマスタ基地局装置２，３に対する同期信号を抽出する同期検出部１５が設けられている。この同期検出部１５は、ＦＦＴ３６が出力するシンボル群から、マスタ基地局装置２，３との同期検出ポイントとして、例えば下りサブフレームＤＬの先頭部分にあるプリアンブルを検出する。
前記ＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５には、後述する同期モード実行部１６がそれぞれ接続されている。
【００３２】
〔同期モード実行部の機能〕
図２に示すように、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、自装置１の通信モードを通常モード又は同期モードのいずれか一方に切り替える通信制御部である、同期モード実行部１６を備えている。
この同期モード実行部１６は、起動時に行う同期モードである前記初期同期処理と、その後に所定の実行周期で行う同期モードである前記中間同期処理の双方を実行可能であり、現在の通信モードが「通常モード」か「同期モード」のいずれであるかを示すモード種別を管理している。
【００３３】
また、同期モード実行部１６は、中間同期処理を行う実行周期（例えば、５分）を予め記憶装置に記憶しており、中間同期処理を行わない場合には、端末装置５との間の通常の無線通信（通常モード）をそのまま継続する。
更に、同期モード実行部１６は、中間同期処理を行う場合には、ＭＩＭＯエンコーダ２８及びＭＩＭＯデコーダ３５にそれぞれ休止信号を送って端末装置５とのＭＩＭＯ通信を停止させ、いずれかのマスタ基地局装置２，３と同期をとるため、当該基地局装置２，３からの送信信号（周波数がｆ２又はｆ３）を受信する同期モードを実行する。
【００３４】
また、同期モード実行部１６は、自身の使用周波数ｆ１と、同期対象となりうるマスタ基地局装置２，３の使用周波数ｆ２，ｆ３にそれぞれ対応する、局部発振器の分周器に対する外部制御信号（分周比）を予め設定値として記憶領域に記憶している。
そして、モード種別が通常モードである場合、同期モード実行部１６は、局部発振器の分周器に対する外部制御信号を自身の使用周波数ｆ１用の値に設定し、受信系Ｂの受信周波数を自身の使用周波数ｆ１に設定する。
【００３５】
他方、モード種別が同期モードである場合、同期モード実行部１６は、受信系Ｂ側の局部発振器の分周器に対する外部制御信号を、いずれかのマスタ基地局装置２，３の使用周波数ｆ１，ｆ２用の値に切り替える。
これにより、モード種別が同期モードである場合には、自装置１の使用周波数ｆ１とは異なる使用周波数ｆ２，ｆ３であるマスタ基地局装置２，３からの送信信号を、自装置１の受信機３３（受信系Ｂ）で受信できるようになっている。
【００３６】
そして、同期モード実行部１６は、上記同期モードで受信系Ｂ側の同期検出部１５が検出した周波数ｆ２，ｆ３の受信信号（マスタ基地局装置２，３からの送信信号）の、下りサブフレームＤＬの先頭部分のプリアンブルに基づいて同期タイミングを検出する。もっとも、この同期タイミングの検出は、ミッドアンブルやパイロット信号等でも行うことができる。
一方、同期モード実行部１６は、自装置１が行う通信モードのモード種別を管理しているが、そのモード種別を常にＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５に通知している。
【００３７】
モード種別が通常モードである場合には、同期モード実行部１６は、２系統の送受信系Ａ，Ｂを用いた所定のＭＩＭＯ無線通信が実行されるように、ＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５をそれぞれ制御する。
これに対して、モード種別が同期モードである場合には、同期モード実行部１６は、同期モードの実行期間中は、一方の送受信系Ａでの無線通信を休止させ、マスタ基地局装置２，３からの送信信号（周波数はｆ２又はｆ３）を他方の送受信系Ｂの受信部３８に受信させるように、ＭＩＭＯエンコーダ２８とＭＩＭＯデコーダ３５をそれぞれ制御する。
【００３８】
また、本実施形態の同期モード実行部１６は、上記同期モードを実行するに当たって、送受信系Ｂの受信部３８が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを、同期モードの実行期間の前後に設定するとともに、このガードタイムの設定期間と重複するように、送受信系Ａに端末装置５との無線通信を実行させる時間設定機能を有する。
なお、この同期モード実行部１６が行う上記時間設定機能については、図５に示すタイムチャートの説明の時に再論する。
【００３９】
〔同期モード実行部の処理内容〕
図３は、同期モード実行部１６が行う、通信モードから同期モードへの切り替え動作のフローチャートを示している。
図３に示すように、まず、同期モード実行部１６は、同期モードへの移行タイミングであるか否かの判定を行う（ステップＳ１）。この移行タイミングは、前記した通り、同期モードの実行周期（所定時間ごと又は所定フレーム数ごと）として設定されている。この実行周期を時間設定する場合、例えば５分程度に設定できるが、これを可変に設定することもできる。
【００４０】
図３において、通常モードから同期モードへの移行タイミングになったと判定された場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、同期モード実行部１６は、自装置４の通信モードを通常モードから同期モードに移行する（ステップＳ３）。
同期モード実行部１６は、その同期モードが終了すると、通信モードを再び通常モードに戻す（ステップＳ４）。
【００４１】
このように、同期モード実行部１６は、端末装置５との間で通常の無線通信を行う通常モードを行いつつ、定期的又は必要に応じて随時同期モードを実行するので、初期同期処理の以後にマスタ基地局装置２，３との同期ずれが発生しても、これを解消することができる。
なお、本実施形態では、同期モード実行部１６が１回の同期モードを行うために要する時間が、１つの基本フレームの周期と同じ５ｍｓに設定されている。
【００４２】
図４は、中間同期処理の処理内容を示すフローチャートである。
図４に示すように、同期モード実行部１６は、同期モードを中間同期処理で実行する場合、まず、その中間同期処理（ステップＳ１１〜Ｓ１５）を開始する前に、自セル内のすべての端末装置５に対して、端末装置５をスリープモード又はアイドルモード（省電力モード）にするための通知をブロードキャストにて送信する（ステップＳ１０）。
【００４３】
端末装置５は、スレーブ基地局装置１からのスリープモードやアイドルモードの通知を受けると、自身の動作モードをその通知に従ったモードに移行する。このスリープモードやアイドルモードは、端末装置５が通信を実行しない場合の管理モードであるため、消費電力が抑えられる。
端末装置５は、少なくとも基地局装置１が同期モードになっていてエア同期を行っている間は、スリープモードやアイドルモードを継続するように時間設定されている。
【００４４】
このように、スレーブ基地局装置１が同期モードの期間中は端末装置５がスリープモード等になっているので、スレーブ基地局装置１からの送信信号の受信不能期間が継続しても、端末装置５が通信異常と判断することはない。
一方、スレーブ基地局装置１は、端末装置５へのスリープモード等の通知後に、中間同期処理による同期モードに移行する。この中間同期処理を行う場合、同期モード実行部１６は、自装置１の送信機２６に休止信号を送り、自セル内への下りサブフレームＤＬの送信を休止する。これにより、本来、下りサブフレームＤＬになる時間帯においても、他のマスタ基地局装置２，３の送信信号を受信可能な状態となる。
【００４５】
図４に示すように、中間同期処理においては、同期モード実行部１６は、まず、モード種別を同期モードに切り替える（ステップＳ１１）。
このさい、同期モード実行部１６は、送受信系Ａ，Ｂによる端末装置５とのＭＩＭＯ通信を中止させ、受信系Ｂの局部発振器の分周器への外部制御信号を切り替える。これにより、自身の受信機３３の受信体制がマスタ基地局装置２，３用の受信周波数ｆ２，ｆ３に切り替えられ（図３参照）、マスタ基地局装置２，３からの送信信号が受信される（ステップＳ１２）。
【００４６】
その後、同期モード実行部１６は、マスタ基地局装置２，３が送信した下りサブフレームＤＬの先頭部分にあるプリアンブルを同期検出ポイントとして採用し（ステップＳ１３）、その同期検出ポイントに合わせて同期ずれの修正を行う（ステップＳ１４）。
この同期ずれの修正は、検出されたプリアンブルに基づく同期検出ポイントを、自装置１の下りサブフレームＤＬの送信タイミングと一致するように設定することで行われる。
すなわち、同期モード実行部１６は、検出された同期検出ポイントに基づいて自装置１の送信タイミングの時間的誤差を修正することで、自装置１の送信タイミングを同期対象となったマスタ基地局装置２，３の送信タイミングに一致させる。
【００４７】
なお、自装置１の送信タイミングをマスタ基地局装置２，３の送信タイミングと一致させれば、自然に受信タイミングも一致するので、マスタ基地局装置２，３との間でフレーム同期がとれた状態となる。
このように、本実施形態では、端末装置５との間で通常の無線通信を行う通常モードを休止して、他のマスタ基地局装置２，３からの送信信号を傍受して同期をとるため、同期専用の制御用チャネルがなくても他の基地局装置２，３とのエア同期を実施することができる。
【００４８】
以上の中間同期処理による同期ずれの修正が終了すると、同期モード実行部１６は、端末装置５へスリープモードの解除通知を行ったうえで（ステップＳ１５）、同期モードを終了させる（ステップＳ１６）。
このさい、通信モードが同期モードから通常モードに切り替えられ、局部発振器への外部制御信号が自身の使用周波数ｆ１用の値に戻る。これにより、受信機３３の受信系Ｂ側の受信体制が、端末装置５からの送信信号の受信に適した通常の状態に調整される。
【００４９】
なお、スリープモード等にある端末装置５は、設定されたスリープ時間（又はアイドル時間）が経過すると、自動的にスレーブ基地局装置１との通信を行う通常の動作モードに戻る。
従って、スレーブ基地局装置１と端末装置５がともに、時分割復信による無線通信を行う通常モードに戻り、両者間でその通常モードよる無線通信が再開される。
【００５０】
〔中間同期処理のタイムチャート（２系統の場合）〕
図５は、２系統の送受信系Ａ，Ｂを有する本実施形態の基地局装置１において、同期モード実行部１６が中間同期処理を行った場合のタイムチャートを示している。
図５において、符号Ｔは基本フレームに含まれる送信フレーム（下りサブフレーム）を示し、符号Ｒは受信フレーム（上りサブフレーム）を示している。また、基本フレームに含まれる黒塗りの部分は、送信フレームの先頭部分のプリアンブルを示し、横縞のハッチング部分は、送信から受信へのギャップ時間（送信も受信も行われない空白の区間）を示し、斜線のハッチング部分は、受信から送信へのギャップ時間を示している。
【００５１】
図５では、スレーブ基地局装置１（ＢＳｓ：使用周波数ｆ１）の同期対象がマスタ基地局装置２（ＢＳｍ２：使用周波数ｆ２）である場合を想定しており、当該図５の上段のタイムチャートは、そのマスタ基地局装置２のフレームの時間的変化を示している。
また、図５の中段のタイムチャートは、スレーブ基地局装置１の送受信系Ａのフレームの時間的変化を示し、図５の下段のタイムチャートは、スレーブ基地局装置１の送受信系Ｂのフレームの時間的変化を示している。
【００５２】
ところで、スレーブ基地局装置１が自身の使用周波数ｆ１とは異なる使用周波数ｆ２のマスタ基地局装置２に対する同期モードを実行する場合、そのマスタ基地局装置２からの送信信号を受信する受信系Ｂに対する周波数切り替えを行う必要がある。
そして、一般に、局部発振器として常用されるＰＬＬ発振器の場合、これをＯＦＤＭ方式の受信機に使用すると、低い位相雑音やスプリアス特性が必要となるため、ループフィルタの帯域を狭くする必要があるとされている。しかし、ループフィルタの帯域を狭くすると、ＰＬＬ回路の周波数切替えに要する時間（周波数の設定をしてから周波数が所望値に安定するまでの時間）が長くなり、数ミリ秒程度に及ぶことが分かっている。
【００５３】
そこで、図５の下段のタイムチャートで示すように、本実施形態では、同期モード実行部１６が、受信系Ｂの受信部３８が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイム（ガード時間）を、同期モードの実行期間の前後に設けるようになっている。
すなわち、同期モード実行部１６は、自身の使用周波数ｆ１と異なる周波数ｆ２の同期信号による同期モードを行う場合には、その同期モードの実行期間の前後に、局部発振器（ＰＬＬ回路）での周波数切り替え時間よりも長いガードタイム（図例では５ｍｓ）を設ける。
【００５４】
そして、同期モード実行部１６は、同期モードを実行する送受信系Ｂに関しては、上記ガードタイムの設定期間中においても、端末装置５との通常モードでの無線通信を休止させる。
このように、本実施形態のスレーブ基地局装置１によれば、同期モード実行部１６が、自身と異なる使用周波数ｆ２のマスタ基地局装置２と同期をとるに当たって、周波数切り替えのためのガードタイムを前後に設定して同期モードを実行するとともに、その同期モードとガードタイムの期間中は通常モードを休止するので、受信部３８の受信周波数が不安定な状態で同期モードが実行されることがなく、エア同期を確実に行うことができる。
【００５５】
しかし、上記のように、周波数切り替えのためのガードタイムを同期モードの前後に設定すると、送受信系Ｂに関する通常モードの休止期間が長くなるので（図５の例では、ほぼ基本フレーム３つ分）、送受信系Ａについても同じように通信を停止してしまうと、端末装置５と通信不能になり得るという問題がある。
すなわち、端末装置５は、下りサブフレームＤＬを常時受信して制御情報を取得しているので、ある基地局装置１からの受信不能状態が継続すると、新たな基地局装置を探索する動作を開始してしまう。また、通信効率の点からも、基地局装置１からの送信フレームの停止数は少ない方が望ましい。
【００５６】
従って、同期モードの実行区間を設けることに伴う、下り信号の停止頻度は極力少ない方が好ましい。
そこで、図５の中段のタイムチャートに示すように、本実施形態の同期モード実行部１６では、自装置１がＭＩＭＯ通信のために２系統の送受信系Ａ，Ｂを備えていることを利用して、送受信系Ｂが周波数切り替えを行っているガードタイムの期間と重複する時間帯において、他方の送受信系Ａに端末装置５との無線通信を実行させる通信制御を行うようになっている。
【００５７】
すなわち、同期モード実行部１６は、一方の送受信系Ｂにおける同期モードの実行期間中については、他方の送受信系Ａによる無線通信も停止させるが、一方の送受信系Ｂにおけるガードタイムの設定期間中については、そのガードタイムの設定期間と重畳するように、自身の使用周波数ｆ１による１系統のみの無線通信を他方の送受信系Ａに実行させるようになっている。
【００５８】
このように、本実施形態のスレーブ基地局装置１によれば、同期モード実行部１６が、ガードタイムの設定期間と重複する時間帯に、送受信系Ａに端末装置５との無線通信（この場合は、ＭＩＭＯ通信ではなく１系統の無線通信）を実行させるので、受信部３８の動作周波数を切り替えるためにガードタイムを設定しても、そのガードタイムの設定期間中に無線通信を継続することができる。
このため、自装置１とは使用周波数が異なるマスタ基地局装置２，３とエア同期を行うに当たって、自装置１の送信フレームの停止数を極力少なくでき、通信効率の低下を最小限に抑えることができる。
なお、第１実施形態（図２）では、端末装置５とＭＩＭＯ無線通信を行うことを前提として、送信系と受信系の双方がいずれも２系統Ａ，Ｂである場合を例示したが、送信系については少なくとも１系統あれば足り、この場合でも、ガードタイムの設定時間中での通信継続が可能である。
【００５９】
〔第２実施形態〕
〔スレーブ基地局装置の内部構成〕
図６は、第２実施形態に係る基地局装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
この第２実施形態の基地局装置１が第１実施形態のそれと異なる点は、端末装置５とのＭＩＭＯ無線通信に対応した送受信系の系統数が４系統（Ａ〜Ｄ）である点にあり、その他の構成及び機能は第１実施形態の場合と同様である。従って、以下において、第１実施形態とは異なる構成及び機能について重点的に説明する。
【００６０】
図６に示すように、本実施形態のスレーブ基地局装置１は、端末装置５とのＭＩＭＯ無線通信が可能な４系統の送受信系Ａ〜Ｄを備えている。
本実施形態では、４系統の送受信系Ａ〜Ｄのうち、２つの送受信系Ｃ，Ｄが同期モードを実行する送受信系であり、残りの２つの送受信系Ａ，Ｂがガードタイムの設定期間中においても端末装置５との無線通信を継続する送受信系になっている。
【００６１】
同期モードを実行する側の２つの受信系Ｃ，ＤのＦＦＴ３６の後段には、ダイバーシチ合成部１７が接続され、この合成部１７に同期検出部１５が接続されている。
従って、２つの受信系Ｃ，Ｄの受信部３８でダイバーシチ受信された合成信号が同期検出部１５に入力され、その合成信号に基づいて検出された同期タイミングが同期モード実行部１６に入力されるようになっている。
【００６２】
〔中間同期処理のタイムチャート（４系統の場合）〕
図７は、本実施形態のように４系統の送受信系Ａ〜Ｄがある場合に、同期モード実行部１６が行う中間同期処理のタイムチャートである。
図７に示すように、本実施形態では、同期モード実行部１６は、２つの送受信系Ｃ，Ｄを用いた同期モードの実行期間の前後に、周波数切り替えのためのガードタイム（図例では５ｍｓ）をそれぞれ挿入する。
【００６３】
この場合、同期モード実行部１６は、マスタ基地局装置２（使用周波数ｆ２）からの送信信号を２つの受信系Ｃ，Ｄを用いたダイバーシチ受信を行い、この受信信号から検出した同期タイミングを用いて同期ずれの修正を行う。
このため、マスタ基地局装置２からの送信信号を１つの送受信系で受信する場合に比べて、当該送信信号をより確実に受信でき、エア同期を確実に行うことができる。
【００６４】
一方、本実施形態においても、同期モード実行部１６は、送受信系Ｃ，Ｄにおける同期モードの実行期間中については、残りの送受信系Ａ，Ｂによる無線通信も停止させるが、送受信系Ｃ，Ｄにおけるガードタイムの設定期間中については、そのガードタイムの設定期間と重畳するように、自身の使用周波数ｆ１による２系統のＭＩＭＯ無線通信を、残りの送受信系Ａ，Ｂに実行させるようになっている。
【００６５】
なお、図６に示す４系統の基地局装置１において、同期モードを実行する送受信系の数Ｘ（正の整数）と、これを実行しない送受信系の数Ｙ（正の整数）は、それぞれ２つに限定されるものではなく、ＸとＹの和が総系統数（＝４）以下となる範囲で任意に設定することができる。例えば、Ｘ＝３及びＹ＝１とすれば、３つの受信系を用いたダイバーシチ受信によってマスタ基地局装置２，３からの送信信号を受信できる。
また、Ｎ系統の送受信系を有する基地局装置の場合、ＸとＹの数の組み合わせは、Ｘ＋Ｙ≦Ｎの不等式を満たす範囲で任意に設定することができる。
なお、第２実施形態（図６）では、端末装置５とＭＩＭＯ無線通信を行うことを前提として、送信系と受信系の双方がいずれも４系統Ａ，Ｂである場合を例示したが、送信系については少なくとも１系統あれば足り、この場合でも、ガードタイムの設定時間中での通信継続が可能である。この点は、後述する第３実施形態（図８）の場合も同様である。
【００６６】
〔第３実施形態〕
〔スレーブ基地局装置の内部構成〕
図８は、第３実施形態に係る基地局装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。
この第３実施形態の基地局装置１は、ＭＩＭＯ無線通信に対応した送受信系の系統数が４系統（Ａ〜Ｄ）である点で第２実施形態の基地局装置１と同様である。しかし、第３実施形態では、自装置１の使用周波数ｆ１と異なる複数の周波数ｆ２，ｆ３の信号を受信系Ｃ，Ｄにおいて個別かつ同時に受信する点で、第２実施形態の場合と異なる。従って、以下において、第２実施形態とは異なる構成及び機能について重点的に説明する。
【００６７】
本実施形態では、同期モード実行部１６が、同期モード用の２つの受信系Ｃ，Ｄの受信部３８内の局部発振器（ＰＬＬ回路）に対し、それぞれ外部制御信号を送信可能となっている。これにより、各受信系Ｃ，Ｄの受信周波数を、同時に異なる値（例えば、マスタ基地局装置２の使用周波数ｆ２とマスタ基地局装置３の使用周波数ｆ３）に設定することができる。
【００６８】
また、本実施形態のスレーブ基地局装置１では、同期モードを実行する側の２つの受信系Ｃ，Ｄの後段にそれぞれ同期検出部１５Ｃ，１５Ｄが接続され、各受信系Ｃ，Ｄで受信した信号に対して個別に同期タイミングを検出可能となっている。この各同期検出部１５Ｃ，１５Ｄの検出信号は、後述する探索部（探索手段）１８に送られる。
この探索部（探索手段）１８は、各受信系Ｃ，Ｄでそれぞれ受信した、マスタ基地局装置２，３からの周波数が異なる２種類の送信信号に基づいて、同期対象とすべきマスタ基地局装置２，３を探索する。
【００６９】
具体的には、探索部１８は、例えば、受信部３８内にある検波回路等のレベル検出器で検出された受信レベル（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）に基づいて、受信状態のよい送信信号を特定し、この送信信号に対応するマスタ基地局装置２，３を同期対象として選択する。
なお、探索部１８は、通常の受信機において一般に検出されるＣＩＮＲ(Carrier to Interference and Noise Ratio)の値に基づいて、受信系Ｃ，Ｄにおける受信状態の良否を判定することもできる。
【００７０】
〔中間同期処理のタイムチャート（４系統の場合）〕
図９は、本実施形態のように４系統の送受信系Ａ〜Ｄがある場合に、同期モード実行部１６が行う別の中間同期処理のタイムチャートである。
図９に示すように、この場合も、同期モード実行部１６は、２つの送受信系Ｃ，Ｄを用いた同期モードの実行期間の前後に、周波数切り替えのためのガードタイム（図例では５ｍｓ）をそれぞれ挿入する。
【００７１】
そして、本実施形態においても、同期モード実行部１６は、２つの送受信系Ｃ，Ｄにおける同期モードの実行期間中については、残りの２つの送受信系Ａ，Ｂによる無線通信も停止させるが、２つの送受信系Ｃ，Ｄにおけるガードタイムの設定期間中については、そのガードタイムの設定期間と重畳するように、自身の使用周波数ｆ１による２系統のＭＩＭＯ無線通信を残りの２つの送受信系Ａ，Ｂに実行させるようになっている。
【００７２】
一方、図９の下部２段のタイムチャートに示すように、本実施形態では、一方の受信系Ｃによる周波数ｆ２の送信信号（マスタ基地局装置２からの送信信号）の受信と、他方の受信系Ｄによる周波数ｆ３の送信信号（マスタ基地局装置３からの送信信号）の受信とを、同じ同期モードの実行期間に同時に行う。
そして、２つの受信系Ｃ，Ｄがそれぞれ受信した周波数ｆ２，ｆ３の信号の受信レベル等に基づいて、同期対象とすべきマスタ基地局装置２，３を探索部１８が特定し、特定された同期対象に対応する同期タイミングが同期モード実行部１６に通知される。
その後、同期モード実行部１６は、その通知された同期タイミングに基づいて自身の送信タイミングを修正し、同期ずれを解消する。
【００７３】
このように、本実施形態の基地局装置１によれば、使用周波数ｆ２，ｆ３が異なる複数種類のマスタ基地局装置２，３からの送信信号を、送受信系Ａ〜Ｄのうちの一部の受信系Ｃ，Ｄが個別にかつ同時に受信するので、その受信を時分割で行う場合に比べて、探索部１８が同期対象の探索を行うための同期モードの実行期間を全体的に短縮することができ、エア同期をより短時間で実行できるという利点がある。
【００７４】
なお、図８に示す４系統の基地局装置１においても、同期モードを実行する送受信系の数Ｘ（正の整数）と、これを実行しない送受信系の数Ｙ（正の整数）は、それぞれ２つに限定されるものではなく、ＸとＹの和が総系統数（＝４）以下となる範囲で任意に設定することができる。例えば、Ｘ＝３及びＹ＝１とすれば、３種類の周波数の送信信号に対する同期モードを同時に実施することができる。
また、Ｎ系統の送受信系を有する基地局装置の場合、ＸとＹの数の組み合わせは、Ｘ＋Ｙ≦Ｎの不等式を満たす範囲で任意に設定できる。
【００７５】
上記実施形態はすべて例示であって制限的なものではない。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲に記載した構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、基地局装置１〜３と端末装置５とがＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）によって通信を行う無線通信システムを例示したが、本発明は、基地局装置１〜３と端末装置５とがＦＤＤ（Frequency Division Duplex：周波数分割複信）によって通信する無線通信システムにも適用することができる。なお、このＦＤＤの場合には、基地局装置１〜３は、端末装置５との通信を休止しなくても、同期モードを実行し得る。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】無線通信システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の基地局装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】通信モードから同期モードへの切り替え動作のフローチャートである。
【図４】中間同期処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】同期モード実行部が中間同期処理を行う場合のタイムチャートである。
【図６】第２実施形態の基地局装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図７】４系統の送受信系がある場合に、同期モード実行部が行う中間同期処理のタイムチャートである。
【図８】第３実施形態の基地局装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図９】４系統の送受信系がある場合に、同期モード実行部が行う中間同期処理のタイムチャートである。
【図１０】基地局間同期が合っている場合のＷｉＭＡＸフレームの状態図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：スレーブ基地局装置（ＢＳｓ） ２：マスタ基地局装置（ＢＳｍ２）
３：マスタ基地局装置（ＢＳｍ３） ５：端末装置（ＭＳ）
１５：同期検出部 １６：同期モード実行部（同期モード実行手段、時間設定手段）
１７：ダイバーシチ合成部 １８：探索部（探索手段）
２６：送信機 ２７：変調器 ２８：ＭＩＭＯエンコーダ
２９：ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換器） ３０：ＤＡコンバータ ３１：送信部
３３：送信機 ３４：復調器 ３５：ＭＩＭＯデコーダ
３６：ＦＦＴ（高速フーリエ変換器） ３７：ＡＤコンバータ ３８：受信部
Ａ〜Ｄ：送受信系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置との間で無線通信を行う基地局装置であって、
少なくとも１つの送信系と複数系統の受信系とを含む送受信系と、
使用周波数が自身と異なる他の基地局装置と同期をとるために、前記他の基地局装置からの送信信号を複数系統の前記受信系のうちの一部に受信させる同期モードを実行する同期モード実行手段と、
一部の前記受信系が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを前記同期モードの実行期間の前後に設定し、このガードタイムの設定期間と重複するように、一部の前記受信系を除いた残りの前記送受信系に前記端末装置との無線通信を実行させる時間設定手段と、
を備えていることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記同期モード実行手段は、前記同期モードでの受信を行う複数の前記受信系の受信部に、前記他の基地局装置からの前記送信信号をダイバーシチ受信させる請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記他の基地局装置は、使用周波数がそれぞれ異なる複数の基地局装置よりなり、
前記同期モード実行手段は、複数の前記他の基地局装置がそれぞれ送信した周波数が異なる複数種類の前記送信信号を前記受信系の受信部に個別にかつ同時に受信させる請求項１に記載の基地局装置。
【請求項４】
周波数が異なる複数種類の前記送信信号に基づいて、複数の前記他の基地局装置の中から同期対象とすべき前記他の基地局装置を探索する探索手段を更に備えている請求項３に記載の基地局装置。
【請求項１】
端末装置との間で無線通信を行う基地局装置であって、
少なくとも１つの送信系と複数系統の受信系とを含む送受信系と、
使用周波数が自身と異なる他の基地局装置と同期をとるために、前記他の基地局装置からの送信信号を複数系統の前記受信系のうちの一部に受信させる同期モードを実行する同期モード実行手段と、
一部の前記受信系が受信周波数の切り替えを完了するのに十分なガードタイムを前記同期モードの実行期間の前後に設定し、このガードタイムの設定期間と重複するように、一部の前記受信系を除いた残りの前記送受信系に前記端末装置との無線通信を実行させる時間設定手段と、
を備えていることを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記同期モード実行手段は、前記同期モードでの受信を行う複数の前記受信系の受信部に、前記他の基地局装置からの前記送信信号をダイバーシチ受信させる請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記他の基地局装置は、使用周波数がそれぞれ異なる複数の基地局装置よりなり、
前記同期モード実行手段は、複数の前記他の基地局装置がそれぞれ送信した周波数が異なる複数種類の前記送信信号を前記受信系の受信部に個別にかつ同時に受信させる請求項１に記載の基地局装置。
【請求項４】
周波数が異なる複数種類の前記送信信号に基づいて、複数の前記他の基地局装置の中から同期対象とすべき前記他の基地局装置を探索する探索手段を更に備えている請求項３に記載の基地局装置。
【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２０１０−１１８８４１（Ｐ２０１０−１１８８４１Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８９８８３（Ｐ２００８−２８９８８３）
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５０２３１２４９８）住友電工ネットワークス株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１２日（２００８．１１．１２）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５０２３１２４９８）住友電工ネットワークス株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
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