JP3213023B2 - 無線ローカルエリアネットワークステーション用送信制御方法および装置 - Google Patents
無線ローカルエリアネットワークステーション用送信制御方法および装置Info
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Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
- Transmitters (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
ーク(LAN)一般に関し、特に無線ローカルエリアネ
ットワークステーションの送信制御に関する。
ブルで相互接続されたローカルエリアネットワークネッ
トワークが広く普及している。しかし有線で接続される
LANは、ステーションの相互接続に多大なケーブルを
必要とする欠点を有する。そのようなケーブルを用意す
ることは一般的に不便であり、またステーションの物理
的位置を変更しようとするときに柔軟性に欠ける。そこ
で無線ラジオリンクをLANに利用することが提案され
ている。しかしラジオ通信リンクの使用にはいくつかの
問題がある。特に室内環境で使用するLANにはこの問
題がある。その問題の一つは多重路減衰である。これは
拡散スペクトル通信技術で緩和される。
題は、これらのLANが希薄なリソースであるラジオ周
波数通信帯域を利用する点である。このリソースを使用
した場合に経済性を得るにはステーションが同一の周波
数帯を利用することが望ましい。しかしながら、そうす
ると一つ以上のLANのステーションが非常に近接して
いるので一つのLANのステーションが別のLANのス
テーションの信号を受信する可能性がある。当該ステー
ションと別のステーションとの間のこの干渉はLANの
スループット性能に不利な影響を与える。
ーカルエリアネットワーク性能を実現できるローカルエ
リアネットワークステーションを与えることを課題とす
る。
チャンネル上の信号を受信するローカルエリアネットワ
ークであって、信号を受信する受信装置と、信号を送信
するための送信装置とを含み、該受信装置が該送信チャ
ンネルを介して受信した信号レベルを表す受信信号レベ
ルを与える受信レベル決定装置と、該受信信号レベルの
相対値(RL)およびあるしきい値に基づいてレベル指
示信号を与えるしきいレベル回路装置と、該レベル指示
信号に基づき該送信装置の動作を制御する送信制御装置
とを含むローカルエリアネットワークを与える。
む無線通信チャンネル上のローカルエリアネットワーク
ステーションを作動させる方法であって、(a)該通信
チャンネルを介して該受信器で受信した信号のレベルを
指示する受信信号レベルを決定するステップと、(b)
該受信信号レベルの相対値およびしきいレベルを決定す
るステップと、(c)該相対値に基づいて該送信装置の
動作を制御するステップとを含むローカルエリアネット
ワーク作動方法を与える。
ましい。
下の説明を参照して本発明の好ましい実施例を説明す
る。
いし12-Nと示される複数のステーション12を含む
ローカルエリアネットワーク(ラジオLAN)10が示
されている。各ステーションはそれぞれ14-1ないし
14-Nと示されるアンテナ14を有する。各ステーシ
ョンには単一のアンテナのみが示されているが、各ステ
ーションは状況によっては多重通信路減衰(multipath
fading ) を緩和するための対策として甲賀的に作動す
る二つのアンテナをもつこともあることを了解された
い。
知多重アクセス(CSMA)形式のプロトコルを使用す
る単一ラジオチャンネル上のラジオリンクを介して行な
われる。好ましくは拡散スペクトル通信技術が使用され
る。
リアネットワークがあり、しかも一ネットワークの少な
くとも一つのステーションが送信した信号を別のネット
ワークの少なくとも一つのステーションが受信しうるよ
うに配置されている場合を最初に考える。そのように受
信された信号は当該受信局宛に意図されたものではな
い。
される代表的なデータフレーム20の全体図が示されて
いる。この20¥は受信ステーションの利得等のパラメ
ータを最適値に調節するための前文(PR)部分22、
開始デリミタ部分(SD)24、データフレーム20を
送信している特定のネットワーク10を同定するネット
ワーク同定部分(NWID)26、送信データと共にソ
ースステーションおよび目標ステーションのアドレスを
含むユーザーデータ部分28、および終了デリミタ部分
(ED)30を含む。
されている。アンテナ14は線40を介して受信器42
に接続されると共に、線44を介して送信器46にも接
続される。受信器42は受信データ(RD)線48およ
び制御信号線52を介してユーザー論理回路54に接続
される。受信器42は後述するように線56を介して送
信器制御回路58にも接続されると共に線60を介して
後述するしきい値レベル回路62にも接続される。しき
い値レベル回路62もまた線50に接続される入力を有
し、その出力を送信器制御回路58に接続された線64
に与える。ユーザー論理回路54は送信器制御回路58
につながる線166上に制御信号RTSを与え、送信器
制御回路58がさらに線168を介して送信器46に制
御信号RTSAを与える。送信器46はユーザー論理回
路54から線66を介して送信データTDを受信し、ユ
ーザー論理回路54に接続された線68に制御信号CT
Sを与える。
示されている。アンテナ14(図3)から線40上に与
えられるRF信号は、下方変換回路80内で基礎帯域に
下方変換される。下方変換回路80は線81を介して自
動利得制御回路(AGC)82に接続される出力端を有
する。下方変換回路80から出るこの基礎帯域信号は後
述するように自動利得制御回路82で規格化される。自
動利得制御回路82の出力線84上の規格化基礎信号は
データ変調器回路86に印加される。データ変調器回路
86はこの信号を変調して出力線48上の受信データ信
号RDを与える。データ変調器回路86は在来のデータ
変調器回路であり、その出力もまた線88を介してNW
ID検出器回路90に接続される。NWID検出器回路
90はもしも受信データフレーム(図2)内のNWID
がLAN10およびステーション12のNWIDに一致
すれば信号NWID MATCHを与える。
知回路92に接続される。このキャリヤ感知回路92は
もしもキャリヤが感知されると線56上にキャリヤ感知
信号CRSを与える。NWID検出器回路90およびキ
ャリヤ感知回路92の出力端に接続されたANDゲート
94は線52にキャリヤ検出信号CRDを与える。自動
利得制御回路82の別の出力端が受信レベル信号RLを
与え、これは線60に結合される。
のブロック線図が示されている。線81上の基礎帯域信
号は、出力線84に接続された出力端を有する多重回路
100に印加される。乗算器100のこの出力は線10
2を介して検出器回路104にも接続される。このピー
ク検出器回路104はピーク検出器回路でよい。このピ
ーク検出器回路104の出力はレベル比較回路106に
印加され、ここで基準値レジスタ108により供給され
る基準値と比較され、積分器110内で積分された差値
を与える。この積分の結果は利得信号であり、積分器1
10の出力線112に与えられる。線112は線114
を介して利得-レベル変換器回路116に接続されると
共に線118を介して乗算器100の第二入力端を形成
する。線114上の利得信号は、変換器として機能する
利得-レベル変換器回路116により変換され、線60
上に受信信号レベルを表す受信レベル信号RLを与え
る。
2(図3)のブロック線図が示されている。線60上の
受信レベル信号(RL)は線130を介してマルチプレ
クサ(MUX)132に印加される。マルチプレクサ1
32はしきい値レジスタ134に接続される出力端を有
する。レジスタ134は加算器138の第一入力端に接
続された出力線136を有する。加算器138の第二入
力端はレジスタ140から「グロー(grow)」値G(後
述する)を受信する。加算器138の出力端はフィード
バック線142を介してマルチプレクサ132の第二入
力端に接続される。レジスタ134の出力線136は線
144を介して比較器146の第一入力端に接続され
る。この比較器146は線148を介して、受信レベル
信号RLを担持する線60に接続される。比較器146
の出力端は線64に接続され、「しきい値超過」信号A
Tを与える。比較器146の出力端はまた線150を介
してマルチプレクサ132の制御入力端を形成する。
3)のブロック線図が示されている。線56上のキャリ
ヤ感知信号CRSおよび線64上のしきい値超過信号A
TはNANDゲート160に印加される。ゲート160
の出力線162はANDゲート160の第一入力端に接
続される。ANDゲート164の第二入力端はユーザー
論理回路54図3)により線166上に与えられる送信
要求RTS信号を受信する。線168上に与えられるA
NDゲート164の出力は送信器46(図3)に印加さ
れる信号RTSAである。
ーザー論理回路54はデータフレーム(図2)を送信し
ようと希望するときは、線166上に送信要求信号RT
Sを発行する。もしもこの時、受信器42が信号を受信
していると、線60(図3、図6)上のその受信レベル
(RL)が比較器146に印加され、ここでレジスタ1
34に格納されている現在しきい値と比較される。もし
もこの受信レベルRLがしきい値を超過していると、線
64上の信号ATがゲート160、164を作動させて
線168上に信号RTSAが発生されないようにする。
従って送信器46は送信を抑制され、所望のデータフレ
ームが遅延される。遅延は受信したフレームNWIDが
当該フレームを受信するステーション12のNWIDと
一致するかいなかに拘わらず生じることを了解された
い。
信レベル信号RLがレジスタ134に格納されているし
きい値未満であることを検出すると、ゲート160、1
64が作動されて線168上に信号RTSAを発生す
る。比較器146は常に受信レベル信号RLがしきい値
の上または下のいずれであるかを決定することに注目さ
れたい。その理由はノイズ等のランダム効果が実際には
正確な等価関係を妨げるからである。この信号に応答し
て、また図8にしたがって、送信器46は前文PR、開
始デリミタSDおよびNWID(図2)を送信する。ま
たユーザー論理回路54が線66上にユーザーデータを
送信させるに十分な時間がたつと、送信器46は線68
上に送信解除信号CTSを発行する。ユーザー論理回路
によりすべてのユーザーデータが発行されると、信号R
TSが取り下げられ、これによってANDゲート164
(図7)に信号RTSAを終了させる。これは送信器4
6にフレーム終了デリミタEDを送信させる。
明する。受信器42がデータフレーム前文PRを検出す
るやいなや、信号CRSがキャリヤ感知回路92(図
4)により線56上に与えられる。受信したフレームの
NWIDはNWID検出器回路90内でステーションN
WIDと比較され、もしも一致すると、NWID MA
TCH信号が線50上に発生される。また、キャリヤ検
出信号CDR(図9に図示してなし)がユーザー論理回
路54に与えられる。この信号はユーザー論理回路54
により受信データフレームの処理に利用される。
ることにより、そのようなしきい値を利用しないステー
ションと較べて、データスループットが改善されること
を理解されたい。適切な固定しきい値は例えばLAN内
に設置されるステーションの位置で当該ステーションを
用いて信号レベルを検査することにより決定することが
できる。しかし以下に述べるしきい値の動的更新を用い
れば、しきい値が環境条件の変化に自動的に適合するよ
うにすることができる。
値の更新を説明する。もしも受信したデータフレームが
ステーション12の帰属するLAN10に起源を有する
なら、線50上の信号NWID MATCHがレジスタ
134を更新可能にする。もしも受信レベルRLが比較
器146によりしきい値を超えていると決定されると、
線150を介して信号ATが与えられ、レジスタ134
に加算器138の出力を供給するようにマルチプレクサ
132が制御される。これはレジスタ140から得られ
る「グロー」値だけしきい値を増大する。しきい値のこ
の増分は、送信器46によるデータフレームの送信が阻
止される範囲を効果的に減少させることを理解された
い。他方、もしも受信レベルRLが比較器146により
レジスタ134のしきい値未満であると決定されると、
マルチプレクサ132がレジスタ134に信号RLを与
えるように制御され、これによりレジスタ134内の値
を現受信レベルに等しくする。
ョン12が帰属する(このときNWID MITCHが
ある)ネットワーク10から受信したデータフレームに
対してのみ調節されること、また受信地域範囲を動的に
最小受信レベルに合わせるようにこの動的調節がしきい
値を調節すること、したがって個々のステーションの移
動を自動的に許容し(ステーションが移動可能である場
合)、LANが受ける信号減衰またはシャドー効果を補
償できることを理解されたい。
ち、しきい値制御回路にカウンタを含めることにより、
NWIDの一致した予定数(例えば4)の連続的受信デ
ータフレームのしきい値よりも受信レベルRLが高いと
決定されたときのみ、しきい値レジスタ134が値Gだ
け増大されるように構成することができる。別の設計変
更として、値Gはゼロでもよく、しきい値を調節する回
路を省略してもよい。このようにしてしきい値を一定と
しうる。
内の「グロー」値Gの大きさと同様、ユーザーが選択で
きることを了解されたい。
るラジオLAN構成の実用例を、LANのいろいろの配
置の可能性を考慮して考える。初めに図10を参照す
る。二つのLAN(N1およびN2)が図示されてい
る。ラジオLAN(N1)の最大到達範囲、すなわちす
べてのステーションが相互に通信できる最大面積が、地
域D1で示されている。またエリア(通信領域)D1の
縁の任意のステーションの送信が受信可能なもっとも微
弱なレベルで受信できる最大エリアがI1で示されてい
る。例として、ステーションAは送信可能なエリアTA
を持つとする。ネットワークN2のエリアD2およびI
2はネットワークN1のエリアD1およびI1に相当す
る。図1に示すネットワークN1およびN2はそれぞれ
相互に干渉なしに動作することを了解されたい。
が重複するが、そのいずれもそれぞれエリアD2、D1
とは重複しない場合が示されている。この状況は再び各
ネットワークN1、N2が相互にいかなる干渉もなく動
作する場合である。
N1、N2が実質上一致する場合が例示されている。こ
の場合、一方のネットワークのステーション数が何であ
ろうとも、いずれかのネットワークが送信ステーション
を持たなくなるまでフレームの送信を遅延することにな
る。
アD1、D2、およびD3内にすべて位置する三つのネ
ットワークN1、N2、およびN3が示されている。ネ
ットワークN1は代表的なステーションA、BおよびC
を有する。ネットワークN2は代表的ステーションK、
L、およびMを有し、ネットワークN3は代表的ステー
ションX、YおよびZを有する。従って図12に示すよ
うに、すべてのステーションが他のすべてのステーショ
ンの送信を受信できる。しかし図13においては実際の
ネットワークは各々最大到達エリアD1、D2、D3よ
りも物理的に小さなエリアを占める。図13に示すよう
にステーション間距離(同一ネットワークのステーショ
ン間の距離)はネットワーク間距離(異なるネットワー
クの最近接ステーション間の距離)よりも小さい。従っ
てあるネットワーク内のステーション-ステーション間
の信号は常に、異なるネットワーク間のステーション-
ステーション間の信号よりも強い。上述しsた動的調節
可能しきい値機構を利用することにより、一ネットワー
ク内の各ステーションの動的しきい値を設定するに当た
り、当該ネットワーク外のすべての他ステーションの信
号エネルギーが当該ネットワークのしきい値未満となる
るように設定できることを理解されたい。従って、動的
調節可能しきい値の採用により、スループット損失なし
にラジオ送信チャンネルによる多重ネットワークを可能
にする。これは上記動的しきい値特性なしには、実現で
きない。その理由は、ステーションがいずれのネットワ
ークに帰属するかに拘わらず他ステーションによる受信
に基づいて、すべてのステーションが送信を遅延するか
らである。
が必ずしもネットワーク間距離よりも小さくない場合の
三つのネットワークN1、N2およびN3のネットワー
ク配置が示されている。例えばネットワークN1のステ
ーションCがそれ自身のネットワークN1のステーショ
ンAに対する距離よりも、ネットワークN2のステーシ
ョンKにもっと近接するとしよう。ここに説明した動的
しきい値特性を以てすれば、ネットワークN1のステー
ションAはそのしきい値レベルをステーションCから受
信するエネルギーレベルよりも僅かに小さな値に設定さ
れる。その理由はステーションCは比較的ステーション
Aから遠いからである。同様に、ステーションCはその
エネルギーレベルをステーションAから受信するエネル
ギーレベルよりも僅かに小さく設定される。以下に四つ
の場合を考える。
Aがデータフレーム送信を望んでいるときにネットワー
クN2のステーションKがデータフレームを送信してい
ると仮定する。ステーションKの受信エネルギーレベル
はステーションAのしきい値未満となるので、ステーシ
ョンAによる送信が許可される。ステーションKよりも
ステーションAに一層近いネットワークN1のステーシ
ョンはステーションAの送信を受信する。しかし、ステ
ーションAに対するよりもステーションKに一層近いネ
ットワークN1のステーションは多分ステーションAの
送信を受信しない。なぜならば、それらのステーション
で受信されるステーションKの受信エネルギーレベルが
ステーションAの受信エネルギーレベルよりも大きいか
らである。従ってネットワークN1のいくつかのステー
ションにはフレーム損失の可能性がある。それにも拘わ
らずステーションAが遠隔なため、ネットワークN2に
はフレーム損失がない。
Aが送信を希望しているときにネットワークN2のステ
ーションMが送信していると仮定する。ステーションM
の受信エネルギーレベルはステーションAのしきい値未
満となるので、ステーションAの送信は許可される。ネ
ットワークN1のすべてのステーションがステーション
Aにより送信されたデータフレームを受信できる。また
ネットワークN2のすべてのステーションがステーショ
ンの送信を受信し続ける可能性がある。これは特にネッ
トワークN2のステーションがそのパラメータをステー
ションMの送信に合わせて設定するときに可能性があ
る。このパラメーターの例として、ステーションがアン
テナを二つ以上有するときにその一つを選択するパラメ
ータがある。従ってネットワークN1またはN2のいず
れにおいてもフレームの損失はないであろう。
Cが送信を希望しているときにネットワークN2のステ
ーションKが送信している場合を仮定する。ステーショ
ンKの受信エネルギーレベルはステーションCのしきい
値よりも高い可能性がある。それゆえ、ステーションC
はその送信を遅延する。この場合もフレームの損失はな
い。
が送信を希望しているときにネットワークN2のステー
ションMが送信している場合を仮定する。ステーション
Cにおいて送信しているステーションMの信号エネルギ
ーレベルがステーションCのしきい値レベル未満である
と仮定すると、ステーションCは送信を許可される。ネ
ットワークN1のすべてのステーションがステーション
Cの送信を受信する可能性がある。しかしネットワーク
N2のいくつかのステーションはステーションMの送信
を失う。
と、場合によっては幾分かフレームの損失を伴うが、動
的に調節可能なしきい値の利用によってラジオ通信チャ
ンネルを多重ネットワークとして使用することが可能に
なることを示している。
方の配置を考慮すると、単一の到達エリア(D1、D2
およびD3)内で、しきい値送信制御を採用しない場合
よりも多数の複数のネットワークがラジオ通信チャンネ
ルを共有できる。
に利用する代表的データフレームを示す。
る。
器のブロック線図である。
のブロック線図である。
い値レベル回路のブロック線図である。
器制御回路のブロック線図である。
波形を示す。
波形を示す。
する。
例示する。
ANを例示する。
つのLANを例示する。
た三つのLANを例示する。
ション 42 ステーション受信器 46 ステーション送信器 62 しきい値レベル回路 134 しきい値格納レジスタ
Claims (2)
- 【請求項1】 無線通信チャンネル上の信号を受信する
ローカル エリアネットワーク ステーションであっ
て、 信号を受信するための受信手段と、 信号を送信するための送信手段とを含み、 該受信手段は、 該通信チャンネルを介して受信された信号レベルを表す
受信信号レベル(RL)を与えるよう作られた受信レベ
ル決定手段と、 該受信信号レベルの相対値およびあるしきい値に基づい
てレベル指示信号(AT)を与えるよう作られたレベル
回路手段と、 該レベル指示信号(AT)に基づき該送信手段の動作を
制御するよう作られた送信制御手段とを含み、 該信号は、該ステーションが属するネットワークを識別
するネットワーク識別データ(NWID)を含むデータ
フレームの形式で送信され、および該ステーションのネ
ットワーク識別データと整合するネットワーク識別デー
タ(NWID)を含むデータフレームが受信されたとき
だけに、該しきい値が調節されるようになっているロー
カル エリア ネットワーク ステーション。 - 【請求項2】 無線通信チャンネル上で、受信手段およ
び送信手段を含むローカル エリア ネットワーク ス
テーションを動作させる方法であって、 該通信チャンネルを介して受信された信号レベルを表す
受信信号レベルを決定するステップと、 該受信信号レベルの相対値およびしきい値レベルを決定
するステップと、 該相対値に基づいて該送信手段の動作を制御するステッ
プと、 該ステーションと同じネットワークにおける別のステー
ションからデータフレームが受信されたときはいつでも
該しきい値レベルを調節するようにするステップと、 該ステーションとは異なるネットワークにおける別のス
テーションからデータフレームが受信されたときは、い
つでも該しきい値レベルを維持するようにするステップ
とを含む方法。
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