JP3893015B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線回線により接続された基地局および一つまたは複数の移動局により構成され、この基地局と移動局との通信に所定の周期Ｔのフレームを用い、このフレーム内に前記基地局装置が移動局との通信タイミングを時分割で設定する無線通信システムに利用する。本発明は、特願平１１−２２５４９６「基地局間同期方法および無線通信装置」記載の基地局間同期機能を備えた無線通信システムの改良に関する。本発明は、特に、５ＧＨｚ帯を用いた高速無線アクセスシステムであるＭＭＡＣ ＨｉＳＷＡＮシステムに利用するに適する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の時分割多元接続（ＴＤＭＡ）を用いた無線システムでは、基地局は所定の周期Ｔのフレームを設定し、フレーム内に基地局が移動局との通信タイミングを時分割で設定して通信を行う。通信タイミングの割当て方法としては、毎フレーム固定的なタイムスロットを設定する方法に加え、フレームの先頭にてフレーム内部の割当ての詳細を基地局より指示し、毎フレーム、ダイナミックに割当てを変更するＤＳＡ(Dynamic Slot Assignment)方式が利用される。
【０００３】
図３に、ＤＳＡ方式におけるフレーム構成を示す。所定のフレーム周期Ｔに対し、フレーム先頭に同期制御用および各移動局への割当てを指示する報知チャネルＢＣＨに続き、下り（基地局→移動局）のデータおよび制御回線、上り（移動局→基地局）のデータおよび制御回線を配置し、残りの領域をランダムアクセスおよび空き領域とする。
【０００４】
ここで複数の基地局が同一周波数チャネルを利用した場合には、お互いの信号が干渉波となり、通信が不安定になるという問題がある。この問題を解決するための手法としては、特願平１１−２２５４９６号（本願出願時に未公開）「基地局間同期方法および無線通信装置」が提案されている。図４に、特願平１１−２２５４９６号「基地局間同期方法および無線通信装置」記載の無線通信システムの全体構成を示す。
【０００５】
無線通信システムは、複数の基地局１０１および複数の移動局により構成される。この基地局１０１は、フレームの先頭に通信タイミングの配置情報に関する報知チャネルを配置する手段である報知チャネル送信部１１０と、この通信タイミング情報にしたがってタイムスロット割当てを行う手段であるタイムスロット割当て部１１１と、他の基地局が送信する報知チャネルを受信する手段である報知チャネル受信部１１２と、この報知チャネル受信部１１２により受信した他の基地局が送信する報知チャネルの送信時刻を記憶する手段である時刻記憶部１１３と、この時刻記憶部１１３により記憶した各基地局の送信する報知チャネルの送信時刻の間隔が等しくなるように、自局の報知チャネルの送信時刻を補正する手段である送信時刻補正部１１４とを備えている。
【０００６】
これらの機能を用い、他の複数の基地局が送信する報知チャネルを受信することで、他の基地局の送信時刻を判断し、各基地局が送信する報知チャネルの送信時刻の間隔が等しくなるように、自局の報知チャネルの送信時刻を制御する。ここで、時刻記憶部１１３において、報知チャネル受信部１１２により受信した他の基地局が送信する報知チャネルの送信時刻を判断する方法としては、通常、報知チャネルの前に付加される同期確立用のプリアンブル信号の受信時刻を用いている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来方式においては、各基地局が移動局との通信タイミングを時分割で設定する場合に、同一周波数を利用した他の無線通信システムが近隣に存在する場合には、干渉を引き起し、また、他の基地局が送信する報知チャネルが、干渉により受信不可能な状態にある場合には、前記報知チャネルの送信時刻を認識することが不可能となる。
【０００８】
図５に、特願平１１−２２５４９６号「基地局間同期方法および無線通信装置」を用いた場合に、報知チャネルの送信時刻を認識することが不可能となる状況の具体例を示す。図において、符号１２０〜１２２は基地局であり、図のように一次元的に配置されているものとする。基地局１２１と１２０、および１２１と１２２はそれぞれお互いの報知チャネルの送信時刻を認識可能な位置にある。ただし、基地局１２０と基地局１２２はお互いの距離が離れているため、報知チャネルの送信時刻を認識できない位置にある。この結果、基地局１２０および１２２は、基地局１２１からの報知チャネルに付加されたプリアンブル信号を受信することにより、２局間での同期と時間的なすみ分けの必要性を認識し、基地局１２１が送信する報知チャネルの送信タイミングからフレーム周期Ｔの半分ずれたタイミングで報知チャネルを送信する。しかし基地局１２１では、基地局１２０および１２２から受信する報知チャネルのタイミングが重なり合い、それぞれの信号がお互いの信号に対して干渉波として作用するため、報知チャネルに付加されたプリアンブル信号から報知チャネルの送信時刻を認識することが出来なくなる。この結果、基地局１２１は基地局１２０および１２２との同期および時間的なすみ分けを認識することが出来なくなる。
【０００９】
本発明は、このような背景に行われたものであって、近隣に存在する同一周波数を利用した無線通信システムが送受信していない時間帯に、移動局との通信タイミングを設定することができる無線通信装置を提供することを目的とする。本発明は、同一無線通信システム内における他の基地局の送信する報知チャネルが、干渉等により受信不可能な場合でも、他の基地局が送信する報知チャネルの送信時刻を認識し、基地局間同期機能を実現することができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基地局が自局のフレーム送信時刻を設定する際に、他基地局が送受信する無線信号の受信レベルを測定することにより、他基地局の無線信号の送受信状況を確認することを最も主要な特徴とする。
【００１１】
すなわち、本発明は、他基地局が送受信する無線信号に含まれる情報内容が確認できない場合でも、単に、その無線信号の受信レベルの変動状況によって当該他基地局の無線信号の送受信状況を把握することを特徴とする。
【００１２】
これにより、他基地局の送信する報知チャネルに含まれる送信時刻情報にしたがって自局の送信時刻を設定する特願平１１−２２５４９６号「基地局間同期方法および無線通信装置」と比較すると、報知チャネルの情報内容が干渉等によって判別困難な場合でも自局の送信時刻を設定することができる利点がある。
【００１３】
すなわち、本発明は、基地局と、この基地局と無線回線により接続される移動局とを備え、前記基地局と前記移動局との通信タイミングが所定の周期Ｔのフレーム内に時分割に設定された無線通信装置である。
【００１４】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記基地局は、受信レベルの電力を測定する電力測定手段と、Ｎ（≧２）個の要素から構成されるテーブルと、前記周期ＴのフレームをＮ個の区間に分割し前記電力測定手段により測定した区間ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）における受信レベル値を区間ｋ毎に平滑化する手段と、この平滑化した値を前記テーブルに格納する手段と、前記テーブル内の１からＮ要素のデータとあらかじめ設定した閾値とを比較し他の無線通信システムが通信を行っている区間を判断する手段と、この区間を避けて前記移動局に通信タイミングを割当てる帯域割当手段とを備えたところにある。
【００１５】
あるいは、前記テーブル内の１からＮ要素のデータとあらかじめ設定した閾値とを比較して前記基地局と前記移動局との間で送受信されるバーストの先頭タイミングを識別するバースト先頭タイミング識別手段と、当該先頭タイミングを隣接基地局が送信する報知チャネルの送信タイミングとみなして自己が送信する報知チャネルの送信タイミングと隣接基地局が送信する報知チャネルの送信タイミングとのタイミング差があらかじめ定められた値となるように自己の報知チャネルの送信タイミングを補正する送信タイミング補正手段とを備えたところにある。
【００１６】
本発明は上述の手段により、近隣に存在する同一周波数を利用した無線通信システムが送受信していない時間帯に、移動局との通信タイミングを設定することにより、他の無線通信システムとの干渉を回避して通信タイミング割当てを行うことを可能とし、干渉のない安定した環境で効率的に無線帯域を利用するという効果を得ることができる。
【００１７】
さらに、同一無線システム内における他の基地局の送信する報知チャネルが、干渉等により受信不可能な場合でも、他の基地局が送信する報知チャネルの送信時刻を認識することを可能とし、基地局の配置状況によらず、安定して基地局間同期を実施するという効果も得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明実施例の構成を図１を参照して説明する。図１は本発明実施例の全体構成を示す図である。
【００１９】
本発明は、図１に示すように、基地局１と、この基地局１と無線回線により接続される複数の移動局２とを備え、図３に示すように、基地局１と複数の移動局２との通信タイミングが所定の周期Ｔのフレーム内に時分割に設定された同一周波数のＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)方式により通信を行う無線通信装置である。
【００２０】
報知チャネル送信部１０は、ＴＤＭＡフレームの先頭に基地局１および移動局２の送信スロット位置情報を含む報知チャネルを配置する。時刻記憶部１５は、各基地局が送信する報知チャネルの送信時刻を記憶する。送信時刻補正部１６は、この時刻記憶部１５に記憶された各基地局１が送信する報知チャネルの送信時刻にしたがって各基地局１の報知チャネルの送信時刻の間隔が等しくなるように自局の報知チャネル送信時刻を補正する。
【００２１】
ここで、本発明の特徴とするところは、基地局１は、受信レベルの電力を測定する干渉電力検出部１２と、Ｎ（≧２）個の要素から構成されるテーブル１７と、前記周期ＴのフレームをＮ個の区間に分割し干渉電力検出部１２により測定した区間ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）における受信レベル値を区間ｋ毎に平滑化する受信レベル平滑化部１３とを備え、この平滑化した値は、テーブル１７に格納され、テーブル１７内の１からＮ要素のデータとあらかじめ設定した閾値とを比較し他の無線通信システムが通信を行っている区間を判断し、この区間を避けて移動局２に通信タイミングを割当てる帯域割当部１１とを備えたところにある。
【００２２】
さらに、本発明の特徴とするところは、テーブル１７内の１からＮ要素のデータとあらかじめ設定した閾値とを比較して基地局１と移動局２との間で送受信されるバーストの先頭タイミングを識別するフレームタイミング検出部１４を備え、時刻記憶部１５は、当該先頭タイミングを隣接基地局が送信する報知チャネルの送信タイミングとみなして当該送信タイミングの時刻を記憶するところにある。
【００２３】
ここで、受信レベル平滑化部１３をさらに詳細に説明する。Ｎ個（≧２）のカウンタＣ＃１〜Ｃ＃Ｎにより構成されるカウンタマップ｛Ｃ＃１、Ｃ＃２、…、Ｃ＃Ｎ｝と、区間ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）において、所定の受信レベル以上の電力で信号が受信された場合には、カウンタ＃ｋを整数Ｎｕｐだけカウントアップし、電力が検出されなかった場合には整数Ｎｄｏｗｎだけカウントダウンする処理を、１番目からＮ番目の区間に渡り周期的に繰り返す。
【００２４】
あらかじめ設定した閾値Ｎｔｈ１に対し、Ｃ＃ｉ≧Ｎｔｈ１となる区間に対しては他の無線通信システムが使用中と判断する。また、あらかじめ設定した閾値Ｎｔｈ２および１＜ｉ≦Ｎなる整数ｉに対し、フレーム毎にＣ＃（ｉ−１）＜Ｎｔｈ２であり且つＣ＃ｉ≧Ｎｔｈ２となる条件を満たす整数ｉを検索し、整数値ｉをもとに、フレームの先頭からＴ×（ｉ−１）／Ｎのタイミングを無線通信システムの送受信するバーストの先頭タイミングと判断する。
【００２５】
図２は、作成されたカウンタマップについて示した模式図である。図２において、上側は無線回線上に流れる信号の詳細であり、下側がその信号に対応して作成されたカウンタマップの例である。ここでは、基地局Ａおよび基地局Ｂが同期および時間すみ分けを行う場合を例として示している。
【００２６】
基地局Ａは、フレーム周期をＮ分割し、それぞれに対応するカウンタにより構成されるカウンタマップを作成する。図２に示すように、カウンタマップにおいて、基地局Ｂの報知チャネルの送信時に対応するカウンタ値は、毎フレーム信号が検出されるためにカウンタ値は大きな値をとり、一方、報知チャネルの直前に対応するカウンタ値は毎フレーム信号が検出されないために小さな値となる。この結果、所定の閾値Ｎｔｈ２および１＜ｉ≦Ｎなる整数ｉに対し、フレーム毎にＣ＃（ｉ−１）＜Ｎｔｈ２であり且つＣ＃ｉ≧Ｎｔｈ２となる条件を満たす整数ｉが報知チャネル送信タイミングの近辺で検出される。この整数ｉをもとに、フレームの先頭からＴ×（ｉ−１）／Ｎのタイミングを、隣接基地局の報知チャネル送信タイミングとみなすことができる。
【００２７】
ここで、実際のカウンタ値Ｃ＃ｉは装置の構成上、取り得る値の最大値／最小値を持ち、０≦Ｃ＃ｉ≦Ｎｍａｘとする。カウントダウンおよびカウントアップ操作により、この最小値および最大値を超える場合には、最小値および最大値に置き替えて処理を継続する。
【００２８】
また、基地局Ｂおよび基地局Ｂと通信を行う移動局から送信される信号は、基地局Ｂの報知チャネルに引き続き、下り（基地局→移動局）回線、上り（移動局→基地局）回線、さらにランダムアクセスチャネルＲＣＨと連続している。基地局Ｂとその移動局局間でのトラヒック量に応じて、各フレーム毎の通信タイミングの割当ては異なるが、必ず前の方から詰めて割当てを行うために、干渉マップ上ではフレームの後方になるほど信号の検出頻度は小さくなる。したがって、カウンタ値は単調に減少する傾向が見られ、図２に示すように整数ｊからＮの範囲でカウンタ値は閾値Ｎｔｈ１以下となる。この領域の時間帯は、他の隣接基地局が通常割当てを行っていないものとし、基地局Ａは移動局との通信にこの領域を利用することができる。
【００２９】
ここで、図５に示した基地局配置例を用いて説明すると、特願平１１−２２５４９６号「基地局間同期方法および無線通信装置」記載の無線通信システムでは、報知チャネルに含まれる送信時刻情報によって各基地局１２０〜１２２は、自局の送信時刻を設定していたが、本発明では、報知チャネルに含まれる送信時刻情報が干渉等により確認できなくても、受信レベルの変動状況によって他基地局のフレームの送信状況を確認することができるため、これに合わせて自局の送信時刻を設定することができる。
【００３０】
すなわち、基地局１２１では、基地局１２０および１２２から受信する報知チャネルのタイミングが重なり合い、それぞれの信号がお互いの信号に対して干渉波として作用するため、報知チャネルに付加されたプリアンブル信号から報知チャネルの送信時刻を認識することが出来なくなる。しかし、本発明によれば、単に、基地局１２０および１２２から受信する無線信号の受信レベルの変動状況によって、基地局１２０および１２２のフレームの送信状況を確認することができるため、基地局１２１は基地局１２０および１２２との同期および時間的なすみ分けを行うことができる。
【００３１】
したがって、近隣の他基地局が送受信を行っていない時間帯に、自局配下の移動局との通信タイミングを設定したり、あるいは、基地局間同期を行うことができる。
【００３２】
なお、この閾値以下となる領域に割当てを行う方法は、必ずしも特願平１１−２２５４９６号「基地局間同期方法および無線通信装置」記載の無線通信システムと併用して利用する必要はなく、他の時分割で割当てを行う一般の無線通信システムにおいても利用できる。
【００３３】
以上述べた実施例は全て本発明を例示的に示すものであって、限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、近隣に存在する同一周波数を利用した無線通信システムが送受信していない時間帯に、移動局との通信タイミングを設定することにより、他の無線通信システムとの干渉を防ぐことが可能となる。また、さらに、同一無線システム内における他の基地局の送信する報知チャネルが、干渉等により受信不可能な場合でも、他の基地局が送信する報知チャネルの送信時刻を認識することができる。この結果、隣接する基地局の設置状況に依存せず、安定して基地局間の同期を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の全体構成を示す図。
【図２】カウンタマップを示す模式図。
【図３】ＤＳＡ方式におけるフレーム構成を示す図。
【図４】従来方式の全体構成を示す図。
【図５】基地局配置例を示す図。
【符号の説明】
１、１０１、１２０、１２１、１２２ 基地局
２、１０２ 移動局
１０、１１０ 報知チャネル送信部
１１１ タイムスロット割当て部
１１２ 報知チャネル受信部
１１ 帯域割当部
１２ 干渉電力検出部
１３ 受信レベル平滑化部
１４ フレームタイミング検出部
１５、１１３ 時刻記憶部
１６、１１４ 送信時刻補正部
１７ テーブル

Claims (1)

1. 基地局と、この基地局と無線回線により接続される移動局とを備え、
   前記基地局と前記移動局との通信タイミングが所定の周期Ｔのフレーム内に時分割に設定された無線通信装置において、
   前記基地局は、
   受信レベルの電力を測定する電力測定手段と、
   Ｎ（≧２）個の要素から構成されるテーブルと、
   前記周期ＴのフレームをＮ個の区間に分割し前記電力測定手段により測定した区間ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）における受信レベル値を所定の受信レベル以上であるとカウントアップし所定の受信レベルを下回るとカウントダウンするカウンタ手段によって区間ｋ毎に平滑化する手段と、
   この平滑化した値を前記テーブルに格納する手段と、
   前記テーブル内の１からＮ要素のデータとあらかじめ設定した閾値とを比較して、前記設定した閾値を下回る要素ｉ−１番目と前記設定した閾値以上の要素ｉ番目とを識別し、前記ｉ番目を前記隣接基地局と移動局とが送受信するバーストの先頭タイミングとするバースト先頭タイミング識別手段と、
   当該先頭タイミングを隣接基地局が送受信する報知チャネルの送信タイミングとみなして自己が送信する報知チャネルの送信タイミングと隣接基地局が送信する報知チャネルの送信タイミングとのタイミング差があらかじめ定められた値となるように自己の報知チャネルの送信タイミングを補正する送信タイミング補正手段と を備えた ことを特徴とする無線通信装置。

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