JP3893015B2 - 無線通信装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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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