JP3926669B2 - 無線通信システムおよび無線アクセス方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線LAN等の多重無線通信において空間分割多重アクセス(Space Division Multiple Access、SDMA)通信方法を使用した無線通信システムおよび無線アクセス方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、同一の周波数および同一時間帯で無線通信を行う複数の端末をアレイアンテナ等の指向性アンテナを用いて空間的に分離する通信方法である空間分割多重アクセス通信方法は、指向性の制御のために大きな電力が必要になる等の問題があるため、指向性のある無線通信の制御には基地局となる無線基地局装置に通常用意される。このため各無線端末によって送信される信号は、他の無線端末に対して干渉信号源になってしまうといった問題があった。
【0003】
そして、この問題を解決するために、無線基地局装置でSDMA受信機を用いて特定方向からの信号のみを取出す技術も知られている。
上記の端末間の信号の干渉を解決するために、無線基地局装置側で特定方向からの信号のみを取出す技術としては、例えば、特開2000−91844号公報に開示されたものが知られている。
【0004】
図5に示す特開2000−91844号公報に開示された多重無線通信装置900は、受信モジュール901によって信号を受信し、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)902によってPDA(Power Delay Amplitude)解析を行い、PDA解析の結果に基づいてCPU903で不要波を検出し、演算手段904によって上記受信された信号とCPU903によって検出された不要波とに基づいて入力データを生成している。
この構成により、多重無線通信装置900は、端末局間で生ずる干渉信号を除去する機能を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多重無線通信装置900では、上記のような非常に複雑な処理を要し、特に、下り方向に伝送されるデータ量が上り方向に伝送されるデータ量より圧倒的に大きいインターネットへのアクセスなどの通信処理においては、コストに相応した伝送速度の向上が得られないといった問題があった。
【0006】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、無線LAN等の多重無線通信において無線基地局装置内で干渉波除去処理を必要とせずに端末間における無線信号の干渉を防止した空間分割多重アクセス通信方法を用いる無線通信システムおよび無線アクセス方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の点を考慮して、本発明の線基地局装置と、前記無線基地局装置とデータを送受信する1以上の無線端末とを備えた無線アクセスシステムにおいて、
前記無線基地局装置が、空間分割多重アクセス通信制御を用いて前記無線端末にデータを送信する一方、前記空間分割多重アクセス通信制御において分割された各指向空間に配置された無線端末にデータの送信を択一的に許可していき、前記無線端末が、前記無線基地局装置によってデータの送信が許可されている間に、前記無線基地局装置にデータを送信するように構成されている。ここで、前記各指向空間に配置された無線端末にデータの送信を時分割で択一的に許可していくようにしてもよい。
【0008】
この構成により、下りの伝送時は空間分割多重アクセス通信方法を用いて1以上の前記無線端末のそれぞれにデータを送信し、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信方法を用いずに1以上の前記無線端末から時分割による送信を行うため、前記無線基地局装置内で干渉波除去処理を必要とせずに端末間における無線信号の干渉を防止した空間分割多重アクセス通信方法を用いることが可能である。
【0013】
なお、前記無線基地局装置から前記無線端末へのデータ送信と、前記無線端末から前記無線基地局装置へのデータ送信とは、周波数分割通信によって同時送受信可能に行われるようにしてもよい。
【0014】
この構成により、携帯電話システム等の前記無線基地局装置から前記無線端末へのデータ伝送と、前記無線端末から前記無線基地局装置へのデータ伝送とが異なる周波数を用いる通信システムにも適用でき、マルチパスフェージングにおける伝搬遅延の影響を削減できる。
【0015】
また、前記無線基地局装置が、CSMA/CA( Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance 、キャリア検出多重アクセス衝突回避)通信制御におけるアクセス権を獲得したときに、前記無線端末にデータを送信し、前記無線端末が、前記アクセス権を獲得したときに、前記無線基地局装置にデータを送信するようにしてもよい。
【0016】
この構成により、CSMA/CA通信制御方法を用いて、無線端末がアクセス権を獲得した場合はその無線端末が上りのデータを送信し、無線基地局装置がアクセス権を獲得したときは空間分割多重アクセス通信方法を用いて1以上の無線端末のそれぞれにデータを送信するため、無線端末には、従来のCSMA/CA通信制御方法を用いた無線LAN端末がそのまま使用でき、CSMA/CA通信制御方法に定められた優先制御も使用することができる。
【0017】
ここで、前記無線基地局装置が、データの送信を許可する無線端末が配置された指向空間を除く他の指向空間にキャリアを送信し続けるようにしてもよい。
【0018】
この構成により、前記1の指向空間を除いた各指向空間に配置された無線端末は、CSMA/CA通信制御方法に基づいたアクセス制御において、キャリアを検出することによってデータの送信が抑制されるため、無線基地局装置によるデータの送信制御が可能になり、さらに、前記無線基地局装置および前記無線端末において、キャリア検出時の待ち時間やパケット衝突時の待ち時間を削減することが可能になる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システムおよび無線アクセス方法について説明する。
本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システムおよび無線アクセス方法は、下りの伝送時は空間分割多重アクセス通信方法を用いて1以上の無線端末のそれぞれにデータを送信し、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信方法を用いずに1以上の無線端末から時分割による送信を行うことによって各端末間で生じる送信信号の干渉を防止するものである。
【0020】
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システムの概略のブロック構成を示す。図1において、無線通信システム100は、無線基地局装置110、および1以上の無線端末130(130−1、130−2、等)によって構成される。
【0021】
また、無線通信システム100は、通信制御手段111、および通信手段112を有し、通信手段112は、無線通信を行う対象の空間を複数に分割して得られる各指向空間120(121、122、等)単位に無線通信する空間分割多重アクセス通信方法による通信を行う。
また、無線端末130は、いずれかの指向空間120内に配置され、無線通信手段131、および記憶手段132を有している。
【0022】
ここで、無線基地局装置110から無線端末130へのデータ送信と、無線端末130から無線基地局装置110へのデータ送信とは、時分割通信または周波数分割通信によって同時送受信可能に行われる。
【0023】
通信制御手段111は、各指向空間120のうちデータを受信する1の指向空間120を順次選択し、選択された指向空間120を示す情報を通信手段112に出力する手段である。
【0024】
通信手段112は、通信制御手段111によって出力された指向空間120を示す情報を入力とし、無線送信を許可する旨の信号である送信許可信号を生成し、生成した送信許可信号を入力された指向空間120を示す情報に示された指向空間120に向けて送信し、送信許可信号を送信した後の一定の時間内に前記指向空間120内に配置された前記無線端末130によって送信されたデータを受信し、前記無線端末130によって送信されたデータをネットワーク10上の装置に送信する手段である。
【0025】
また、通信手段112は、ネットワーク10上の装置からデータを受信し、受信したデータを前記指向空間120に向けて送信する。
【0026】
無線通信手段131は、無線基地局装置110によって送信されたデータまたは送信許可信号を受信し、受信したデータを無線端末130内部のデータを処理するための各手段に出力する手段である。
【0027】
また、無線通信手段131は、無線端末130内部のデータを処理するための各手段によって出力されたデータを入力とし、入力されたデータを上記受信された送信許可信号に応じて、あらかじめ定められた送信時間である送信許可時間に基づいて無線基地局装置110に送信する。これにより、1以上の無線端末130から無線基地局装置110へ時分割によるデータ送信が行われる。
【0028】
ここで、上記の送信許可時間を示す情報は、記憶手段132にあらかじめ格納されているものである。
なお、上記の送信許可時間を示す情報は、通信手段112によって送信されるデータに含まれるものとし、無線通信手段131によって記憶手段132に格納されるのでもよい。
【0029】
以上説明したように、データの送信を許可する無線端末130を指定するために、無線基地局装置110は、データの送信を許可する指向空間120に向けて送信許可信号を送信し、上記送信許可信号を受信した無線端末130は、無線通信システム100にデータを送信する。
【0030】
ここで、無線基地局装置110は、データの送信を許可する指向空間120を除く各指向空間に向けてデータの送信を禁止する旨の信号である送信禁止信号を生成して送信し、上記送信禁止信号を受信しなかった無線端末130は、無線通信システム100にデータを送信するとしてもよい。
【0031】
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る無線アクセス方法における処理の流れを示すフローチャートである。
以下の説明に先立って、無線基地局装置110は、以下に説明するステップS201からS207までの各処理を実行し、無線端末130は、以下に説明するステップS211からS213までの各処理を実行する。
【0032】
また、図2に示すフローチャートにおいて、無線基地局装置110と無線端末130との間でデータの無線通信が行われるステップについては、破線の矢印で示した。
【0033】
ステップS201で、通信手段112は、各無線端末130に送信するためのデータをネットワーク10上の装置から受信する。
【0034】
ステップS202で、通信手段112は、各無線端末130にデータを送信するか否かによって処理を分岐し、各無線端末130にデータを送信する場合は、処理はステップS203に進み、各無線端末130にデータを送信しない場合は、処理はステップS204に移る。
【0035】
ここで、無線基地局装置110が、複数の処理を並列に実行できる場合は、ステップS202は除くことができる。
ステップS202を除いた場合、ステップS201とステップS203とステップS204からS207までとの3つの処理の流れは、それぞれ並列に進む。
【0036】
ステップS203で、通信手段112は、ステップS201で受信したデータを空間分割多重アクセス通信方法によって各無線端末130が配置されたそれぞれの指向空間120に向けて送信し、処理はステップS201に戻る。
【0037】
ステップS204で、通信制御手段111は、各指向空間120のうちデータを受信する1の指向空間120を順次選択する。
ステップS205で、通信手段112は、データの送信を許可する旨の信号である送信許可信号を生成し、生成した送信許可信号をステップS204で選択された1の指向空間120に向けて送信する。
【0038】
ステップS206で、通信手段112は、ステップS205で送信した送信許可信号を受信した無線端末130によって送信されたデータを受信する。
ステップS207で、通信手段112は、ステップS206で受信されたデータをネットワーク10上の装置へ送信し、処理はステップS201に戻る。
【0039】
ステップS211で、無線通信手段131は、無線基地局装置110によって送信されたデータを受信する。
【0040】
ステップS212で、無線通信手段131は、ステップS211で受信されたデータに送信許可信号が含まれているか否かによって処理を分岐し、受信されたデータに送信許可信号が含まれている場合は、処理はステップS213に進み、受信されたデータに送信許可信号が含まれていない場合は、処理はステップS211に戻る。
【0041】
ステップS213で、無線通信手段131は、あらかじめ割り当てられた送信時間である送信許可時間内で無線基地局装置110へデータを送信する。
【0042】
ここで、上記の送信許可時間を示す情報は、記憶手段132にあらかじめ格納されているものである。
なお、上記の送信許可時間を示す情報は、ステップS203で、通信手段112によって送信されるデータに含まれるものとし、無線通信手段131によって記憶手段132に格納されるのでもよい。
【0043】
以上説明したように、データの送信を許可する無線端末130を指定するために、ステップS205で、無線基地局装置110は、データの送信を許可する指向空間120に向けて送信許可信号を送信し、ステップS213で、上記送信許可信号を受信した無線端末130は、無線通信システム100にデータを送信する。
【0044】
ここで、ステップS205で、無線基地局装置110は、データの送信を許可する指向空間120を除く各指向空間に向けてデータの送信を禁止する旨の信号である送信禁止信号を生成して送信し、ステップS213で、上記送信禁止信号を受信しなかった無線端末130は、無線通信システム100にデータを送信するとしてもよい。
【0045】
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システムおよび無線アクセス方法は、下りの伝送時は空間分割多重アクセス通信方法を用いて1以上の無線端末のそれぞれにデータを送信し、上りの伝送時は空間分割多重アクセス通信方法を用いずに1以上の無線端末から時分割による送信を行うため、無線基地局装置内で干渉波除去処理を必要とせずに端末間における無線信号の干渉を防止した空間分割多重アクセス通信方法を用いることが可能である。
【0046】
本発明の第2の実施の形態に係る無線通信システムおよび無線アクセス方法は、CSMA/CA通信制御方法を用いて、無線端末がアクセス権を獲得した場合はその無線端末が上りのデータを送信し、無線基地局装置がアクセス権を獲得したときは空間分割多重アクセス通信方法を用いて1以上の無線端末のそれぞれにデータを送信することによって各端末間で生じる送信信号の干渉を防止するものである。
【0047】
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る無線通信システムのブロック構成を示す図である。図3において、無線通信システム300は、無線基地局装置310、および1以上の無線端末330(330−1、330−2、等)によって構成される。
【0048】
また、無線通信システム300は、通信制御手段311、および通信手段312を有し、通信手段312は、無線通信を行う対象の空間を複数に分割して得られる各指向空間120(121、122、等)単位に無線通信する空間分割多重アクセス通信方法による通信を行う。
また、無線端末330は、いずれかの指向空間120内に配置され、無線通信手段331、および通信制御手段333を有している。
【0049】
ここで、無線基地局装置310から各無線端末330へのデータ伝送と、各無線端末330から無線基地局装置310へのデータ伝送とは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance、キャリア検出多重アクセス衝突回避) 通信制御方法に基づいたアクセス制御を行い、上記の伝送データ同士の衝突を防止する。
【0050】
無線基地局装置310の通信制御手段311は、データの無線送信が可能であるか否かを判断し、無線送信が可能であるか否かを示す信号である送信制御信号を生成し、生成された送信制御信号を通信手段312に出力する手段である。
ここで、データの無線送信が可能であるか否かは、CSMA/CA通信制御方法に基づいて判断される。
【0051】
通信手段312は、通信制御手段311によって入力された送信制御信号を入力とし、入力された送信制御信号によってデータの無線送信が可能であると示されているときは、入力されたデータを空間分割多重アクセス通信方法によって各無線端末330が配置された指向空間120へ向けて送信する手段である。
【0052】
なお、通信手段312は、1の指向空間120を除いた各指向空間120にキャリアを検出させるためのキャリアを送信し続けることにより、前記各無線端末330によるデータの送信を制御するのでもよい。
【0053】
この場合、上記1の指向空間120を除いた各指向空間120に配置された無線端末330は、CSMA/CA通信制御方法に基づいたアクセス制御において、キャリアを検出することによってデータの送信が抑制されるため、無線基地局装置310によるデータの送信制御が可能になる。
【0054】
また、通信手段312は、ネットワーク10上の装置からデータを受信し、前記ネットワーク10上の装置から受信したデータを前記指向空間120に向けて送信する。
【0055】
無線端末330の通信制御手段333は、データの無線送信が可能であるか否かを判断し、無線送信が可能であるか否かを示す信号である送信制御信号を無線通信手段331に出力する手段である。
ここで、データの無線送信が可能であるか否かは、CSMA/CA通信制御方法に基づいて判断される。
【0056】
無線通信手段331は、無線基地局装置310によって送信されたデータを受信し、受信したデータを無線端末330内部のデータを処理するための各手段に出力すると共に、無線端末330内部のデータを処理するための各手段によって出力されたデータと通信制御手段333によって出力された送信制御信号とを入力とし、入力された送信制御信号によってデータの無線送信が可能であると示されているときは、入力されたデータを無線基地局装置310に送信する手段である。
【0057】
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る無線アクセス方法における処理の流れを示すフローチャートである。
以下の説明に先立って、無線基地局装置310は、以下に説明するステップS201、S402、S203、S206、およびS207の各処理を実行し、無線端末330は、以下に説明するステップS211、S412、およびS213の各処理を実行する。
【0058】
また、図4に示すフローチャートにおいて、無線基地局装置310と無線端末330との間でデータの無線通信が行われるステップについては、破線の矢印で示した。
【0059】
なお、本発明の第2の実施の形態に係る無線アクセス方法における処理のうち、上記本発明の第1の実施の形態に係る無線アクセス方法における処理と同様なものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0060】
ステップS402で、無線基地局装置310の通信制御手段311は、ステップS201で受信されたデータの無線送信が可能であるか否かに応じて処理を分岐し、無線送信が可能であると判断された場合は、処理はステップS203に進み、無線送信が可能でないと判断された場合は、処理はステップS206に移る。
【0061】
ステップS203で、通信手段312は、ステップS201で受信したデータを空間分割多重アクセス通信方法によって各無線端末330が配置されたそれぞれの指向空間120へ向けて送信する。
【0062】
なお、ステップS203で、1の指向空間120を除いた各指向空間120にキャリアを検出させるためのキャリアを送信し続けることにより、前記各無線端末330によるデータの送信を制御するのでもよい。
【0063】
この場合、上記1の指向空間120を除いた各指向空間120に配置された無線端末330は、CSMA/CA通信制御方法に基づいたアクセス制御において、キャリアを検出することによってデータの送信が抑制されるため、無線基地局装置310によるデータの送信制御が可能になる。
【0064】
ステップS206で、通信手段312は、無線端末330によって送信されたデータを受信する。
【0065】
以上説明したように、本発明の第2の実施の形態に係る無線通信システムおよび無線アクセス方法は、CSMA/CA通信制御方法を用いて、無線端末がアクセス権を獲得した場合はその無線端末が上りのデータを送信し、無線基地局装置がアクセス権を獲得したときは空間分割多重アクセス通信方法を用いて1以上の無線端末のそれぞれにデータを送信するため、無線端末には、従来のCSMA/CA通信制御方法を用いた無線LAN端末がそのまま使用でき、CSMA/CA通信制御方法に定められた優先制御も使用することができる。
【0066】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、無線LAN等の多重無線通信において無線基地局装置内で干渉波除去処理を必要とせずに端末間における無線信号の干渉を防止した空間分割多重アクセス通信方法を用いる無線通信システムおよび無線アクセス方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る無線通信システムの概略のブロック構成を示す図
【図2】本発明の第1の実施の形態に係る無線アクセス方法における処理の流れを示すフローチャート
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る無線通信システムの概略のブロック構成を示す図
【図4】本発明の第2の実施の形態に係る無線アクセス方法における処理の流れを示すフローチャート
【図5】従来の多重無線通信装置の概略のブロック構成を示す図
【符号の説明】
10 ネットワーク
100、300 無線通信システム
110、310 無線基地局装置
111、311、333 通信制御手段
112、312 通信手段
131、331 無線通信手段
132 記憶手段
120、121、122 指向空間
130、130−1、130−2、330、330−1、330−2 無線端末
900 多重無線通信装置
901 受信モジュール
902 DSP
903 CPU
904 演算手段
Claims (6)
- 無線基地局装置と、前記無線基地局装置とデータを送受信する1以上の無線端末とを備えた無線アクセスシステムにおいて、
前記無線基地局装置が、空間分割多重アクセス通信制御を用いて前記無線端末にデータを送信する一方、前記空間分割多重アクセス通信制御において分割された各指向空間に配置された無線端末にデータの送信を択一的に許可していき、
前記無線端末が、前記無線基地局装置によってデータの送信が許可されている間に、前記無線基地局装置にデータを送信することを特徴とする無線アクセスシステム。 - 前記無線基地局装置が、前記各指向空間に配置された無線端末にデータの送信を時分割で択一的に許可していくことを特徴とする請求項1に記載の無線アクセスシステム。
- 前記無線基地局装置が、CSMA/CA通信制御におけるアクセス権を獲得したときに、前記無線端末にデータを送信し、
前記無線端末が、前記アクセス権を獲得したときに、前記無線基地局装置にデータを送信することを特徴とする請求項1に記載の無線アクセスシステム。 - 前記無線基地局装置が、データの送信を許可する無線端末が配置された指向空間を除く他の指向空間にキャリアを送信し続けることを特徴とする請求項3に記載の無線アクセスシステム。
- 1以上の無線端末とデータを送受信する無線基地局装置において、
空間分割多重アクセス通信制御を用いて前記無線端末にデータを送信する一方、前記空間分割多重アクセス通信制御において分割された各指向空間にデータの送信を択一的に許可していき、データの送信を許可した指向空間に配置された無線端末によって送信されたデータを受信する無線基地局装置。 - 無線基地局装置と、前記無線基地局装置と通信する1以上の無線端末とを備えた無線アクセスシステムを用いた無線アクセス方法において、
前記無線基地局装置が、空間分割多重アクセス通信制御を用いて前記無線端末にデータを送信する下り送信ステップと、
前記空間分割多重アクセス通信制御において分割された各指向空間に配置された無線端末にデータの送信を択一的に許可していく送信許可ステップと、を実行し、
前記無線端末が、前記送信許可ステップで前記無線基地局装置によってデータの送信が許可されている間に、前記無線基地局装置にデータを送信する上り送信ステップを実行することを特徴とする無線アクセス方法。
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