JP3977645B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局から複数の移動局に対して周波数分割および時分割で通信を行う無線通信システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、基地局から複数の移動局に対して周波数分割および時分割で通信を行う無線通信システムが知られている。
【0003】
この種の無線通信システムでは、図12に示すように、一つの基地局Xから複数の移動局A〜Iに無線通信する場合、例えば、移動局A、B、Cに周波数チャンネルch1で配信し、移動局D、E、Fに周波数チャンネルch2で配信し、移動局G、H、Iに周波数チャンネルch3で配信すると共に、同一の周波数チャンネルch1、ch2、ch3内では、対応するそれぞれの移動局A〜Iに対して時分割で配信するのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の周波数分割では、隣接周波数チャンネルのスペクトルのメインロープおよびサイドロープによる干渉(以下、隣接チャンネル干渉と略す。)が発生するという問題がある。特に、移動局Eのように基地局Xに近接し、移動局Hのように基地局Xから遠く離れている場合、基地局Xにおいては、図13に示すように、移動局Eからの送信信号レベルが強大であるため、移動局Hからの信号が大きな干渉を受ける。
【0005】
各周波数チャンネルにおいては非同期で通信を行うため、基地局Xにおいては自局の送信信号が受信信号へ干渉を及ぼすことになり、移動局間においても同様に干渉を及ぼすことになる。
【0006】
そのため、周波数のチャンネル配置においては、隣接チャンネル干渉が生じないようにチャンネル間隔をある程度大きくする必要があり、この場合、周波数の利用効率が低下するという問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、隣接チャンネル干渉を低減し、周波数の利用効率の向上を図ることができる無線通信システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、複数の移動局と基地局との間でデータ通信を行う無線通信システムにおいて、前記基地局が各移動局を受信電界強度に応じてグルーピングする機能を備え、前記受信電界強度情報を基に基地局のテーブル情報を更新し、受信電界強度がほぼ等しい移動局をグルーピングし、同じグループ内の移動局それぞれに対して異なる周波数チャンネルを割り当て、異なるグループの移動局には時分割で異なる時間帯を割り当て、周波数分割および時分割によってデータ送信を行うことを特徴とする。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、前記グルーピングが前記基地局から各移動局にデータ通信を行う前に前記基地局のテーブル情報に登録されている全ての移動局に対してポーリングにより各移動局の情報を取得して行われることを特徴とする。
【0010】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のものにおいて、ポーリングにより各移動局の受信電界強度情報を取得し、受信電界強度が近いものが特定の周波数チャンネルに偏っている場合、周波数チャンネルの割り当てを変更する機能を備えたことを特徴とする。
【0011】
請求項4記載の発明は、請求項3記載のものにおいて、全ての周波数チャンネルでグループ化された移動局数が大略均等になるように周波数チャンネルの割り当てを変更する機能を備えたことを特徴とする。
【0012】
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一項記載のものにおいて、前記基地局から前記移動局へデータ送信を行う場合、前記移動局では、データを取り出すと共に受信電界強度の検出を行い、前記移動局から前記基地局にデータを送信する場合、データと共に前記検出した受信電界強度の情報を送信する機能を備えたことを特徴とする。
【0013】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一項記載のものにおいて、前記基地局と前記移動局の間の通信が直接拡散スペクトル拡散方式を用いた通信であることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0020】
図1は基地局のブロック図、図2は移動局のブロック図を示す。基地局Xは、図1に示すように、記憶部1と、パケット生成部2と、送信タイミング生成部3と、無線通信部4と、パケット分解部5とを備え、さらに、グルーピング部6と、ポーリング信号生成部7とを備えて構成されている。
【0021】
移動局A〜Iは、図2に示すように、パケット生成部11と、無線通信部12と、パケット分解部13との他に、通信モード判定部14と、移動局ID設定部15と、周波数チャンネル判定部16と、さらに、受信電界強度設定部17とを備えて構成されている。
【0022】
本実施形態では、基地局Xにおいて、複数の移動局A〜Iのうち、受信電界強度がほぼ等しい移動局A〜Iをグルーピングし、このグルーピングした移動局A〜Iに対し、周波数分割および時分割で同期送信を行い、隣接チャンネル干渉の影響を低減し、周波数チャンネル間隔を狭めることにより、周波数の利用効率の向上を図ることに成功した。
【0023】
次に、図3及び図4を参照して動作を説明する。
【0024】
各移動局A〜Iとのデータ通信を行うに先立って、まず、基地局Xは、受信電界強度がほぼ等しい移動局A〜Iをグルーピングするために、ポーリング動作を実行する(図3;S1)。ここで、基地局Xのグルーピング部6には、予め、図5aに示すような各移動局A〜Iのテーブル情報が登録されている。
【0025】
ついで、基地局Xのポーリング信号生成部7は、グルーピング部6に登録されている図5aのテーブル情報のうち、移動局A〜Iを識別する移動局IDと、移動局A〜Iに実際に設定されている周波数チャンネルをあらわす周波数チャンネル1とを読み出し(図3;S2)、その情報をもとに、登録されているすべての移動局A〜Iに無線通信部4を介して、一定周期でポーリングを行う(図3;S3)。このポーリング動作は、図8に示すように、基地局Xから移動局A、B、Cへは周波数チャンネルch1で行われ、基地局Xから移動局D、E、Fへは周波数チャンネルch2で行われ、基地局Xから移動局G、H、Iへは周波数チャンネルch3で行われる。
【0026】
ポーリング時の基地局X側のパケットフォーマットは、図9aに示すように、移動局IDと、移動局で周波数チャンネルを設定するためのチャンネル情報をあらわす周波数チャンネル2と、さらに、ポーリングとデータ通信を識別する通信モードとで構成されている。
【0027】
移動局A〜Iは、図2に示す無線通信部12を介して信号を受信すると(図4;S4)、この信号に含まれる情報を、パケット分解部13に送り、そこで移動局IDと、周波数チャンネル2と、通信モードとに分割する。
【0028】
分割された移動局IDは、移動局ID設定部15に送られ、受信した移動局IDが移動局ID設定部15で設定されているIDと一致すると、通信モード判定部14で通信モードの判定が行われ、周波数チャンネル判定部16で周波数チャンネルの判定が行われる。
【0029】
周波数チャンネルの判定において、受信した周波数チャンネルが、無線通信部12に設定された周波数チャンネルと一致した場合、そのチャンネルが維持され、異なる場合、送信時にチャンネルの切り替えが行われ、以降の送受信においては、切り替えられた周波数チャンネルが使用される。また、通信モードの判定において、受信したモードが、ポーリングモードと判定されると、パケット生成部11において、図9bに示すようなフォーマットのパケットが生成され、無線通信部12を介して送信される(図4;S5)。
【0030】
ここで、図9bに示す移動局IDは、移動局ID設定部15に設定されている自局のIDであり、周波数チャンネル1は、無線通信部12に設定されている周波数チャンネルである。また、受信電界強度は、無線通信部12のAGC(Automatic Gain Control)電圧をもとに、受信電界強度設定部17で測定された受信信号の電界強度である。
【0031】
基地局Xは、無線通信部4を介して移動局からの信号を受信すると(図3;S6)、パケット分解部5において、移動局IDと、周波数チャンネル1と、受信電解強度とにそれぞれ分割する。グルーピング部6では、その情報をもとにテーブル情報を、図5bに示すように、各々の移動局IDに対して周波数チャンネル1と、受信電界強度とを更新し(図3;S7)、図5cに示すように、テーブル情報から受信電界強度が近いものを集めてグループ化する。
【0032】
例えば、グループ1に移動局B,E,I(受信電界強度、−45dBm,−47dBm,−48dBm)を、グループ2に移動局A,F,G(受信電界強度、−60dBm,−61dBm,−59dBm)を、グループ3に移動局C,D,H(受信電界強度、−82dBm,−83dBm,−80dBm)を、それぞれ集めてグループ化する。
【0033】
図6aを参照し、周波数チャンネルch1の移動局BとC(−45dBm,−47dBm)、周波数チャンネルch2の移動局EとF(−60dBm,−61dBm)、周波数チャンネルch3の移動局HとI(−80dBm,−82dBm)のように、受信電界強度が近いものがある特定の周波数チャンネルに偏っている場合、図6bに示すように、各周波数チャンネルch1〜ch3で均等になるように周波数チャンネル2を変更する。この場合、各周波数チャンネルch1〜ch3毎に、グループ化された移動局の数が大略均等になるように、周波数チャンネル2を変更することが望ましい。
【0034】
そして、周波数チャンネルを変更した移動局B,C,E,Iに対して再度ポーリング動作を行い、移動局B,C,E,Iでは上記と同様に、周波数チャンネルの設定、受信電界強度の測定等を行う。
【0035】
また、基地局Xでは、図7aに示すように、再度テーブル情報を更新し、図7bに示すように、グループ1に移動局E,B,C(受信電界強度、−42dBm,−41dBm,−39dBm)を、グループ2に移動局A,F,G(受信電界強度、−60dBm,−61dBm,−59dBm)を、グループ3に移動局I,D,H(受信電界強度、−79dBm,−83dBm,−80dBm)を、それぞれ受信電界強度が近いものを集めてグループ化する。
【0036】
つぎに、基地局と各移動局間のデータ通信について説明する。
【0037】
上記ポーリングが終了した場合(図3;S8)、データ通信が開始される(図3;S9)。基地局Xに移動局IDと固定長の送信データが設定されると、記憶部1では複数の移動局IDと送信データの保持を行う。ここで、各移動局IDと送信データの設定、すなわち各移動局に対する呼の発生頻度は等しいものとする。パケット生成部2では、グルーピング部6の図5cや図7bに示すグループ化情報をもとに、記憶部1の移動局IDと送信データの読み出しを行い(図3;S10)、グループ化された図9cに示すようなパケットを生成する。
【0038】
つぎに、送信タイミング生成部3は、周波数チャンネル毎のパケットを同タイミングになるように調整し、無線通信部4を介して、複数の周波数チャンネルで同期送信を行う(図3;S11)。
【0039】
移動局は、無線通信部Bを介して信号を受信すると(図4;S4)、まずパケット分解部13で、移動局IDと、周波数チャンネル2と、通信モードとに分割する。移動局ID設定部15は、受信した移動局IDが移動局ID設定部15で設定されているIDと一致すると、通信モード判定部14において通信モードを判定し、データ通信モードと判定されると、受信データを出力する。また、パケット生成部11において、図9dに示すようなフォーマットのパケットを生成し、受信データが終了すると、無線通信部12を介して送信を行う(図4;S5)。なお、周波数チャンネルの判定および切り替え、受信電界強度の測定はポーリング時と同様に行うものとする。
【0040】
基地局Xは、無線通信部4を介して移動局からの信号を受信すると(図3;S12)、パケット分解部13において、移動局IDと、周波数チャンネル1と、受信電界強度と、受信データとを分割し、移動局IDと受信データを出力すると同時に、ポーリング時と同様にグルーピング部6において、再度テーブル情報を更新し(図3;S13)、情報テーブルから受信電界強度が近いものを集めてグループ化する。データ通信が終了した場合(図3;S14)、S1に戻り、上述した制御が繰り返し実行される。
【0041】
本実施形態では、受信電界強度がほぼ等しい移動局をグルーピングし、グルーピングした移動局に周波数分割および時分割で同時送信するため、図10に示すように、基地局Xにおける移動局の通信信号レベルの差異が小さくなり、隣接チャンネル干渉を大幅に低減できる。
【0042】
従って、チャンネル間隔を狭くすることが可能となり、周波数の利用効率を従来に比べ格段に向上させることができる。
【0043】
また、基地局Xおよび移動局A〜Iにおいては、帯域外の減衰が大きく急峻なフィルタ特性を持つ送受信フィルタを使用する必要がないため、それぞれのコスト低減を図ることができる。
【0044】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【0045】
例えば、本方式において、無線通信部4,13に直接拡散型のスペクトル拡散通信方式を適用することができる。スペクトル拡散通信方式の有する妨害排除能力により、希望信号電力に対し、干渉信号電力(隣接チャンネル干渉電力)がある程度大きくてもデータ復調することが可能となる。従って、図11に示すようなメインローブが重なり合う周波数配置が可能となり、さらなる周波数の有効利用を達成することができる。
【0046】
また、基地局Xと移動局との間が、常に見通し良く、自由空間伝搬のような環境下においては、グルーピングのパラメータである移動局の受信電界強度を、基地局と移動局間距離に置き換えることが可能である。この場合において、距離測定方法としては、基地局と各移動局にGPS受信機を保有し、移動局の位置情報を基地局に送信し、基地局の緯度・経度と移動局の緯度・経度の差分から求めることが可能である。
【0047】
【発明の効果】
本発明では、隣接チャンネル干渉を低減すると共に、周波数の利用効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す基地局のブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す移動局のブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態を示す基地局のフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態を示す移動局のフローチャートである。
【図5】a〜cは移動局のグルーピング手順を示す図である。
【図6】a、bは移動局のグルーピング手順を示す図である。
【図7】a、bは移動局のグルーピング手順を示す図である。
【図8】ポーリング動作を示す図である。
【図9】a〜dはパケットフォーマットを示す図である。
【図10】データ送受信動作を示す図である。
【図11】スペクトル拡散通信方式における周波数配置を示す図である。
【図12】従来の無線通信システムを示す図である。
【図13】従来のデータ送受信動作を示す図である。
【符号の説明】
1 記憶部
2 パケット生成部
3 送信タイミング生成部
4 無線通信部
5 パケット分解部
6 グルーピング部
7 ポーリング信号生成部
11 パケット生成部
12 無線通信部
13 パケット分解部
14 通信モード判定部
15 移動局ID設定部
16 周波数チャンネル判定部
17 受信電界強度設定部
X 基地局
A〜I 移動局[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio communication system that performs frequency division and time division communication from a base station to a plurality of mobile stations.
[0002]
[Prior art]
In general, a wireless communication system that performs frequency division and time division communication from a base station to a plurality of mobile stations is known.
[0003]
In this type of wireless communication system, as shown in FIG. 12, when wireless communication is performed from one base station X to a plurality of mobile stations A to I, for example, distribution to the mobile stations A, B, and C is performed using the frequency channel ch1. , Distributed to the mobile stations D, E, and F on the frequency channel ch2, and distributed to the mobile stations G, H, and I on the frequency channel ch3, and within the same frequency channels ch1, ch2, and ch3, the corresponding mobile stations It is common to distribute to A to I by time division.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional frequency division, there is a problem that interference due to the main rope and side rope of the spectrum of the adjacent frequency channel (hereinafter abbreviated as adjacent channel interference) occurs. In particular, when the mobile station E is close to the base station X and the mobile station H is far from the base station X, the base station X transmits data from the mobile station E as shown in FIG. Since the signal level is strong, the signal from the mobile station H receives large interference.
[0005]
Since communication is performed asynchronously in each frequency channel, in the base station X, the transmission signal of the local station interferes with the reception signal, and interference also occurs between mobile stations.
[0006]
For this reason, in the frequency channel arrangement, it is necessary to increase the channel interval to some extent so that adjacent channel interference does not occur. In this case, there is a problem that the frequency utilization efficiency is lowered.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wireless communication system capable of solving the problems of the conventional techniques described above, reducing adjacent channel interference, and improving frequency utilization efficiency.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the grouping is performed for all mobile stations registered in the table information of the base station before performing data communication from the base station to each mobile station. In this case, the information of each mobile station is acquired by polling .
[0010]
The invention according to
[0011]
The invention described in claim 4 is characterized in that, in the device described in
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, when transmitting data from the base station to the mobile station according to any one of the first to fourth aspects, the mobile station extracts the data and the received electric field strength. In the case of performing detection and transmitting data from the mobile station to the base station, the mobile station has a function of transmitting information on the detected received electric field strength together with the data .
[0013]
The invention according to
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0020]
FIG. 1 is a block diagram of a base station, and FIG. 2 is a block diagram of a mobile station. As shown in FIG. 1, the base station X includes a
[0021]
As shown in FIG. 2, the mobile stations A to I include a communication
[0022]
In the present embodiment, in the base station X, among the plurality of mobile stations A to I, mobile stations A to I having substantially the same received electric field strength are grouped, and frequency division and time are applied to the grouped mobile stations A to I. We succeeded in improving the frequency utilization efficiency by performing synchronous transmission by division, reducing the influence of adjacent channel interference, and narrowing the frequency channel interval.
[0023]
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
[0024]
Prior to performing data communication with each of the mobile stations A to I, first, the base station X performs a polling operation to group mobile stations A to I having substantially the same received electric field strength (FIG. 3; S1). ). Here, in the
[0025]
Next, the polling
[0026]
As shown in FIG. 9a, the packet format on the base station X side at the time of polling is a mobile station ID, a
[0027]
When the mobile stations A to I receive a signal via the
[0028]
The divided mobile station ID is sent to the mobile station
[0029]
In the determination of the frequency channel, if the received frequency channel matches the frequency channel set in the
[0030]
Here, the mobile station ID shown in FIG. 9B is the ID of the local station set in the mobile station
[0031]
When the base station X receives a signal from the mobile station via the wireless communication unit 4 (FIG. 3; S6), the
[0032]
For example, mobile stations B, E, and I (received field strength, −45 dBm, −47 dBm, −48 dBm) are assigned to
[0033]
Referring to FIG. 6a, mobile stations B and C (−45 dBm, −47 dBm) of frequency channel ch1, mobile stations E and F (−60 dBm, −61 dBm) of frequency channel ch2, and mobile stations H and I of frequency channel ch3 ( (−80 dBm, −82 dBm), when the reception field strength is close to a certain specific frequency channel, as shown in FIG. 6B, the
[0034]
Then, the mobile stations B, C, E, and I that have changed the frequency channel are polled again. In the mobile stations B, C, E, and I, the frequency channel is set and the received electric field strength is measured in the same manner as described above. Etc.
[0035]
Further, in the base station X, the table information is updated again as shown in FIG. 7a, and as shown in FIG. 7b, the mobile stations E, B, C (received field strength, −42 dBm, −41 dBm, − 39 dBm),
[0036]
Next, data communication between the base station and each mobile station will be described.
[0037]
When the polling is completed (FIG. 3; S8), data communication is started (FIG. 3; S9). When the mobile station ID and fixed-length transmission data are set in the base station X, the
[0038]
Next, the transmission
[0039]
When the mobile station receives a signal via the radio communication unit B (FIG. 4; S4), the
[0040]
When the base station X receives a signal from the mobile station via the wireless communication unit 4 (FIG. 3; S12), the
[0041]
In this embodiment, mobile stations having substantially the same received electric field strength are grouped and simultaneously transmitted to the grouped mobile stations by frequency division and time division. Therefore, as shown in FIG. And the adjacent channel interference can be greatly reduced.
[0042]
Therefore, the channel interval can be narrowed, and the frequency utilization efficiency can be significantly improved as compared with the prior art.
[0043]
Further, in the base station X and the mobile stations A to I, it is not necessary to use a transmission / reception filter having a large out-of-band attenuation and a steep filter characteristic.
[0044]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, it is clear that this invention is not limited to this.
[0045]
For example, in this method, a direct spread type spread spectrum communication method can be applied to the
[0046]
In addition, between the base station X and the mobile station, the visibility between the base station X and the mobile station is always good, and in an environment such as free space propagation, the received field strength of the mobile station, which is a grouping parameter, is replaced with the distance between the base station and the mobile station. It is possible. In this case, as a distance measuring method, the base station and each mobile station have a GPS receiver, the mobile station's position information is transmitted to the base station, and the latitude / longitude of the base station and the latitude / longitude of the mobile station are It can be obtained from the difference.
[0047]
【The invention's effect】
In the present invention, adjacent channel interference can be reduced and frequency utilization efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a base station showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a mobile station showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of a base station showing an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of a mobile station showing an embodiment of the present invention.
FIGS. 5a to 5c are diagrams illustrating a grouping procedure of mobile stations.
FIGS. 6A and 6B are diagrams illustrating a grouping procedure of mobile stations.
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating a grouping procedure of mobile stations.
FIG. 8 is a diagram illustrating a polling operation.
9A to 9D are diagrams showing packet formats.
FIG. 10 is a diagram illustrating a data transmission / reception operation.
FIG. 11 is a diagram showing a frequency arrangement in a spread spectrum communication system.
FIG. 12 is a diagram illustrating a conventional wireless communication system.
FIG. 13 is a diagram illustrating a conventional data transmission / reception operation.
[Explanation of symbols]
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