JP5288469B2 - Wireless network system and control method thereof - Google Patents

Wireless network system and control method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5288469B2
JP5288469B2 JP2009040609A JP2009040609A JP5288469B2 JP 5288469 B2 JP5288469 B2 JP 5288469B2 JP 2009040609 A JP2009040609 A JP 2009040609A JP 2009040609 A JP2009040609 A JP 2009040609A JP 5288469 B2 JP5288469 B2 JP 5288469B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
communication system
wireless
radio
station
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009040609A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010199804A (en
Inventor
吉秀 鄭
一人 矢野
悟司 塚本
眞 太郎丸
正純 上羽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Original Assignee
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATR Advanced Telecommunications Research Institute International filed Critical ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority to JP2009040609A priority Critical patent/JP5288469B2/en
Publication of JP2010199804A publication Critical patent/JP2010199804A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5288469B2 publication Critical patent/JP5288469B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、例えばRTS(Request to Send)/CTS(Clear to Send)/DATA/ACK(Acknowledgement)信号を交換することにより無線通信を行う無線ローカル・エリア・ネットワーク(以下、ローカル・エリア・ネットワークをLANという。)システムと、それと同一のカバーエリアに設けられかつ無線LANシステムと同一の運用周波数を用いて無線通信を行う2次無線通信システム(以下、2次システムという。)とを備えた無線ネットワークシステムにおいて、2次システムの無線局での無線通信を可能にする無線ネットワークシステムとその制御方法に関する。   The present invention provides a wireless local area network (hereinafter referred to as a local area network) that performs wireless communication by exchanging RTS (Request to Send) / CTS (Clear to Send) / DATA / ACK (Acknowledgement) signals, for example. A wireless system including a system and a secondary wireless communication system (hereinafter referred to as a secondary system) that is provided in the same cover area and performs wireless communication using the same operating frequency as the wireless LAN system. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wireless network system that enables wireless communication with a secondary system wireless station and a control method thereof.

近年、無線通信に対する需要増加に伴い、深刻な周波数の逼迫状況が生じている。そのため、周波数資源利用効率の大幅な改善に向け、複数の無線システムが同一周波数帯域を共同利用する周波数共用技術の研究開発がなされてきた(例えば、非特許文献1参照。)。これらの周波数共用技術は1次システムで未使用の時間・周波数を2次システムが利用する方法と、1次及び2次システムが同時に同一周波数を利用する方法に大別される。前者は、運用周波数帯域に対してスペクトラムセンシング行い、使用されてない時間あるいは周波数帯において2次システムを運用する。このため、1次システムのネットワーク負荷が高い場合は運用周波数帯域が1次システムに占有され、2次システムは通信を行うことができない。一方、後者は2次システムが干渉対策を行い、同時に同一周波数で複数の通信を重畳する。非同期系システムでは所望信号の到来時刻が必ずしも予測できないため、受信機は一定レベル以上のRSSI(Received Signal Strength Indication:受信信号強度表示)が観測されると同期処理を開始する。   In recent years, with the increase in demand for wireless communication, severe frequency tightness has occurred. For this reason, research and development of a frequency sharing technique in which a plurality of wireless systems jointly use the same frequency band has been made for a significant improvement in frequency resource utilization efficiency (see, for example, Non-Patent Document 1). These frequency sharing technologies are roughly classified into a method in which the secondary system uses unused time and frequency in the primary system, and a method in which the primary and secondary systems use the same frequency at the same time. The former performs spectrum sensing for the operating frequency band and operates the secondary system in a time or frequency band that is not used. For this reason, when the network load of the primary system is high, the operating frequency band is occupied by the primary system, and the secondary system cannot communicate. On the other hand, in the latter, the secondary system takes measures against interference and simultaneously superimposes a plurality of communications at the same frequency. Since the arrival time of a desired signal cannot always be predicted in an asynchronous system, the receiver starts synchronization processing when an RSSI (Received Signal Strength Indication) exceeding a certain level is observed.

特開2008−278450号公報。JP 2008-278450 A.

S. Haykin, "Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.23, No.2, pp.201-220, February 2005.S. Haykin, "Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Vol.23, No.2, pp.201-220, February 2005. A. Singh, et al., "Spatial reuse through adaptive interference cancellation in multi-antenna wireless networks", Proceedings of IEEE GLOBECOM 2005, pp.3092-3096, December 2005.A. Singh, et al., "Spatial reuse through adaptive interference cancellation in multi-antenna wireless networks", Proceedings of IEEE GLOBECOM 2005, pp.3092-3096, December 2005. 中尾優太ほか,「階層型アレーアンテナの概念を用いたウェイト制御によるUWB−WPANの干渉回避技術に関する一検討」, Proceedings of SITA 2008, pp.293-298, October 2008.Yuta Nakao et al., "A Study on Interference Avoidance Technology for UWB-WPAN Using Weight Control Using Hierarchical Array Antenna Concept", Proceedings of SITA 2008, pp.293-298, October 2008. 長縄潤ほか,「コグニティブ無線による重畳通信のためのチャネル情報が不要な変調方式」,2008年電子情報通信学会ソサエティ大会,B−17−9,2008年2月。Jun Naganawa et al., “Modulation method that does not require channel information for superimposition communication by cognitive radio”, Society Conference of IEICE, B-17-9, February 2008. IEEE Standard 802.11-2007, Part11:Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications, June 2007.IEEE Standard 802.11-2007, Part11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, June 2007. 菊間信良,「アダプティブアンテナ技術」,オーム社,2003年10月。Nobuyoshi Kikuma, “Adaptive Antenna Technology”, Ohm, October 2003. Lal Chand Godara, "Smart Antenna", CRC Press LLC, January, 2004.Lal Chand Godara, "Smart Antenna", CRC Press LLC, January, 2004.

図3は従来技術に係る無線通信ネットワークにおいて2次システムの受信側無線局での同期捕捉の可能な例を示すタイミングチャートであり、図4は従来技術に係る無線通信ネットワークにおいて2次システムの受信側無線局での同期捕捉の不可能な例を示すタイミングチャートである。すなわち、図3及び図4にそれぞれ重畳伝送における2次システムの受信側で同期捕捉の可能な例と不可能な例を示す。図3においては、受信機は先行して到来する信号に対して同期処理を開始(t0)するため、2次システムの信号が同期処理の時間窓(T)以内に到来すれば同期捕捉が可能である(図3)が、時間窓以降に到来すると同期捕捉が不可能になる(図4)。重畳伝送に関する研究例が例えば非特許文献2〜4において開示されている。しかし、これらにおいては上記受信タイミング同期に関する問題が考慮されていない。 FIG. 3 is a timing chart showing an example of possible synchronization acquisition at the receiving wireless station of the secondary system in the wireless communication network according to the prior art, and FIG. 4 is a reception of the secondary system in the wireless communication network according to the prior art. It is a timing chart which shows the example in which the synchronous acquisition in a side radio station is impossible. That is, FIG. 3 and FIG. 4 show examples where synchronization acquisition is possible and impossible on the receiving side of the secondary system in superimposed transmission. In FIG. 3, the receiver starts synchronization processing (t0) with respect to a signal that arrives in advance, so that if the signal of the secondary system arrives within the time window (T w ) of synchronization processing, synchronization acquisition is performed. Although it is possible (FIG. 3), synchronization acquisition becomes impossible when it comes after the time window (FIG. 4). Non-Patent Documents 2 to 4 disclose research examples related to superposition transmission. However, these do not take into account the above-mentioned problem relating to reception timing synchronization.

非特許文献2は、RTS/CTS信号の交換を行って無線通信を行う無線LANシステムにおいて、RTS/CTS信号を無指向性で送信し、DATA/ACK信号の送信時には宛先端末に対して送信ビームフォーミングを行う方式を開示している。この方式では、先行通信のDATA伝送中に他の端末がRTS/CTS信号の交換を開始できるように、NAV(Network Allocation Vector:パケットの送信禁止期間をいう。)の長さをRTS/CTS信号のみを保護するように調整している。しかし、先行通信のDATA伝送中に次のRTS/CTS信号交換が開始された場合、先行通信からの被干渉が発生する。これにより、自局宛RTSの受信タイミング同期、ひいてはRTS信号の受信が失敗する恐れがある。   Non-Patent Document 2 discloses that in a wireless LAN system in which radio communication is performed by exchanging RTS / CTS signals, an RTS / CTS signal is transmitted omnidirectionally, and a transmission beam is transmitted to a destination terminal when a DATA / ACK signal is transmitted. A method of forming is disclosed. In this method, the length of the NAV (Network Allocation Vector: a packet transmission prohibition period) is set to the RTS / CTS signal so that other terminals can start exchanging RTS / CTS signals during DATA transmission of the preceding communication. Only adjusted to protect. However, if the next RTS / CTS signal exchange is started during DATA transmission of the preceding communication, interference from the preceding communication occurs. As a result, there is a possibility that the reception timing synchronization of the RTS addressed to the own station, and thus the reception of the RTS signal, may fail.

非特許文献3では、ウルトラ・ワイドバンド・ワイヤレス・パーソナル・エリア・ネットワーク(Ultra-Wideband Wireless Personal Area Network(UWB WPAN))のコーディネータ装置が指向性アンテナを有し、信号帯域内に存在する無線LANシステムの送受信端末に対してヌルを形成することで被干渉及び与干渉を回避する方式が提案されている。PANコーディネータ装置は無線LANシステムのCTS/DATA信号の交換時に、無線LANシステムの送受信端末へヌルを形成するウエイトを計算し、求めたウエイトを利用して周囲の無線PAN端末に対して通信可能状態に遷移したことを知らせる制御信号を送信する。しかし、無線LANシステムからの被干渉が抑制されてないため、無線PANの端末はPANコーディネータ装置から送信された制御信号の受信タイミングを検出できない可能性がある。また、2次システムの送信端末が1次システムの送信信号を受信し、小電力な自身の情報信号を加えて再送信する手法が提案されている(例えば、非特許文献4参照。)。   In Non-Patent Document 3, a coordinator device of an Ultra-Wideband Wireless Personal Area Network (UWB WPAN) has a directional antenna and is a wireless LAN existing in a signal band. There has been proposed a method for avoiding interference and interference by forming a null for a transmission / reception terminal of a system. When the PAN coordinator device exchanges the CTS / DATA signal of the wireless LAN system, it calculates the weight that forms a null for the wireless LAN system transmitting and receiving terminals, and can communicate with surrounding wireless PAN terminals using the obtained weight A control signal notifying that the transition has been made is transmitted. However, since the interference from the wireless LAN system is not suppressed, the wireless PAN terminal may not be able to detect the reception timing of the control signal transmitted from the PAN coordinator device. In addition, a technique has been proposed in which a transmission terminal of the secondary system receives a transmission signal of the primary system, adds its own low-power information signal, and retransmits the signal (for example, see Non-Patent Document 4).

1次システムの受信端末は1次システム送信端末と2次システムの送信端末から中継された信号を用いて復調を行う。2次システムの受信端末は1次システムからの干渉を除去した後に、所望信号の復調を行う。しかし、2次システムの信号は1次システムよりも充分に小さな電力にて送信されているため、精度の良い受信タイミング検出が行えない恐れがある。   The receiving terminal of the primary system performs demodulation using the signals relayed from the transmitting terminal of the primary system and the transmitting terminal of the secondary system. The receiving terminal of the secondary system demodulates the desired signal after removing the interference from the primary system. However, since the signal of the secondary system is transmitted with sufficiently smaller power than that of the primary system, there is a possibility that accurate reception timing detection cannot be performed.

本発明の目的は以上の問題点を解決し、例えばRTS/CTS/DATA/ACK信号を交換することにより無線通信を行う無線LANシステムと、それと同一のカバーエリアに設けられかつ無線LANシステムと同一の運用周波数を用いて無線通信を行う2次システムとを備えた無線ネットワークシステムにおいて、タイミング同期の獲得を容易にでき、2次システムの無線局での無線通信を可能にする無線ネットワークシステムとその制御方法を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above problems, for example, a wireless LAN system that performs wireless communication by exchanging RTS / CTS / DATA / ACK signals, and the same wireless LAN system that is provided in the same cover area as the wireless LAN system. In a wireless network system including a secondary system that performs wireless communication using an operating frequency of the same, it is possible to easily obtain timing synchronization and enable wireless communication at a wireless station of the secondary system, and It is to provide a control method.

第1の発明に係る無線ネットワークシステムは、
複数の無線局を備えて構成され、制御信号の交換を行った後にデータ伝送を行う第1の無線通信システムと、
複数の無線局を備えて構成され、上記第1の無線通信システムと同一の周波数帯域を用いてかつ時間的に重畳してデータ伝送を行う第2の無線通信システムと備えた無線ネットワークシステムであって、
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングであって上記第1の無線通信システムのデータ伝送の開始と同時に、送信すべきデータを送信し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングで上記第2の無線通信システムの送信側無線局からのデータを受信することを特徴とする。
A wireless network system according to a first invention is
A first wireless communication system configured with a plurality of wireless stations and performing data transmission after exchanging control signals;
A wireless network system including a second wireless communication system configured to include a plurality of wireless stations and performing data transmission using the same frequency band as that of the first wireless communication system and superimposed in time. And
The transmitting-side radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the data transmission timing of the first radio communication system based on the received control signal. And at the same time as the data transmission of the first wireless communication system at the predicted timing, the data to be transmitted is transmitted,
The receiving radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the timing of data transmission of the first radio communication system based on the received control signal. Then, data from the transmitting radio station of the second radio communication system is received at the predicted timing.

上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第1の無線通信システムは、RTS/CTS信号である制御信号を用いて無線通信を行う無線LANシステムであり、上記第2の無線通信システムの送信側無線局及び受信側無線局は、上記第1の無線通信システムからのCTS信号を受信し、当該受信したCTS信号に短フレーム間隔(SIFS)を加算して上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測することを特徴とする。   In the wireless network system, the first wireless communication system is a wireless LAN system that performs wireless communication using a control signal that is an RTS / CTS signal, and the transmission-side wireless station and reception of the second wireless communication system. The side radio station receives the CTS signal from the first radio communication system, adds a short frame interval (SIFS) to the received CTS signal, and predicts the data transmission timing of the first radio communication system. It is characterized by doing.

また、上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御することを特徴とする。   In the wireless network system, when the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the receiving wireless station of the first wireless communication system, Based on this, the directivity pattern of data transmission is controlled so as to form a null for the receiving-side radio station of the first radio communication system using an adaptive control method.

さらに、上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御することを特徴とする。   Furthermore, in the wireless network system, the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the transmitting wireless station of the first wireless communication system and When the data length transmitted from the transmitting radio station is longer than the data length from the transmitting radio station of the first radio communication system, the adaptive control method is used to perform the first control based on the received control signal. A directivity pattern of data transmission is controlled so as to form a null for a transmitting-side radio station of a radio communication system.

またさらに、上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする。 Still further, in the wireless network system, when the receiving wireless station of the second wireless communication system receives the control signal from the transmitting wireless station of the first wireless communication system, the received control signal Based on the above, the directivity pattern of data reception is controlled using an adaptive control method so as to form a null for the transmitting-side radio station of the first radio communication system.

また、上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする。 In the radio network system, the receiving radio station of the second radio communication system receives a control signal from the receiving radio station of the first radio communication system, and the second radio communication system When the data length transmitted from the transmitting radio station is longer than the data length from the transmitting radio station of the first radio communication system, the adaptive control method is used to perform the first control based on the received control signal. A directivity pattern of data reception is controlled so as to form a null for a receiving-side radio station of the radio communication system.

さらに、上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムからの制御信号を受信したときに、所定のアクセス制御に従ってデータの送信開始の可否を決定することを特徴とする。   Further, in the wireless network system, when the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the first wireless communication system, whether or not to start data transmission according to predetermined access control It is characterized by determining.

第2の発明に係る無線ネットワークシステムの制御方法は、
複数の無線局を備えて構成され、制御信号の交換を行った後にデータ伝送を行う第1の無線通信システムと、
複数の無線局を備えて構成され、上記第1の無線通信システムと同一の周波数帯域を用いてかつ時間的に重畳してデータ伝送を行う第2の無線通信システムと備えた無線ネットワークシステムの制御方法であって、
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングであって上記第1の無線通信システムのデータ伝送の開始と同時に、送信すべきデータを送信し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングで上記第2の無線通信システムの送信側無線局からのデータを受信することを特徴とする。
The control method of the wireless network system according to the second invention is:
A first wireless communication system configured with a plurality of wireless stations and performing data transmission after exchanging control signals;
Control of a radio network system including a second radio communication system configured to include a plurality of radio stations and performing data transmission using the same frequency band as that of the first radio communication system and superimposed in time A method,
The transmitting-side radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the data transmission timing of the first radio communication system based on the received control signal. And at the same time as the data transmission of the first wireless communication system at the predicted timing, the data to be transmitted is transmitted,
The receiving radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the timing of data transmission of the first radio communication system based on the received control signal. Then, data from the transmitting radio station of the second radio communication system is received at the predicted timing.

上記無線ネットワークシステムの制御方法において、上記第1の無線通信システムは、RTS/CTS信号である制御信号を用いて無線通信を行う無線LANシステムであり、上記第2の無線通信システムの送信側無線局及び受信側無線局は、上記第1の無線通信システムからのCTS信号を受信し、当該受信したCTS信号に短フレーム間隔(SIFS)を加算して上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測することを特徴とする。   In the control method of the wireless network system, the first wireless communication system is a wireless LAN system that performs wireless communication using a control signal that is an RTS / CTS signal, and the transmission-side wireless of the second wireless communication system. The station and the receiving radio station receive the CTS signal from the first radio communication system, add a short frame interval (SIFS) to the received CTS signal, and perform data transmission of the first radio communication system. It is characterized by predicting timing.

また、上記無線ネットワークシステムの制御方法において、上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御することを特徴とする。   In the wireless network system control method, the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives the control signal when receiving the control signal from the receiving wireless station of the first wireless communication system. Based on the control signal, the directivity pattern of data transmission is controlled using an adaptive control method so as to form a null for the receiving radio station of the first radio communication system.

さらに、上記無線ネットワークシステムの制御方法において、上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御することを特徴とする。   Furthermore, in the control method of the wireless network system, the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the transmitting wireless station of the first wireless communication system and receives the second wireless communication system. When the data length transmitted from the transmission side radio station of the communication system is longer than the data length from the transmission side radio station of the first radio communication system, the adaptive control method is used based on the received control signal. The directivity pattern of data transmission is controlled so as to form a null for the transmitting side radio station of the first radio communication system.

またさらに、上記無線ネットワークシステムの制御方法において、上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする。 Still further, in the control method of the wireless network system, the receiving radio station of the second radio communication system receives the control signal when receiving a control signal from the transmitting radio station of the first radio communication system. Based on the control signal, a directivity pattern of data reception is controlled using an adaptive control method so as to form a null for the transmitting-side radio station of the first radio communication system.

また、上記無線ネットワークシステムの制御方法において、上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする。
In the wireless network system control method, the receiving wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the receiving wireless station of the first wireless communication system and receives the second wireless communication system. When the data length transmitted from the transmission side radio station of the communication system is longer than the data length from the transmission side radio station of the first radio communication system, the adaptive control method is used based on the received control signal. The directivity pattern of data reception is controlled so as to form a null for the receiving radio station of the first radio communication system.

さらに、上記無線ネットワークシステムにおいて、上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムからの制御信号を受信したときに、所定のアクセス制御に従ってデータの送信開始の可否を決定することを特徴とする。   Further, in the wireless network system, when the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the first wireless communication system, whether or not to start data transmission according to predetermined access control It is characterized by determining.

本発明に係る無線ネットワークシステムとその制御方法によれば、従来技術に比較してタイミング同期の獲得を容易にでき、第2の無線通信システムの無線局での無線通信を可能にすることができる。特に、以下の特有の作用効果を有する。
(1)第2の無線通信システムの受信側無線局における受信タイミング同期を容易に実現することができる。すなわち、第2の無線通信システムは第1の無線通信システムのフレーム伝送を観測してデータ送信開始タイミングを予測し、第2の無線通信システムのデータ送信開始タイミングを合わせることで第2の無線通信システムの受信側無線局において所望信号の到来タイミングを予測可能となる。
(2)また、第2の無線通信システムの送信側無線局が第1の無線通信システムの事前通信を観測することで第1と第2の無線通信システム間の伝搬路状況の推定が可能になるため、その推定した伝搬路情報を用いて空間的に与干渉を抑圧する。すなわち、第2の無線通信システムの送信側無線局での処理は事前通信の観測→伝搬路状況推定→与干渉抑圧の順になる。
(3)さらに、第2の無線通信システムの受信側無線局が第1の無線通信システムの事前通信を観測することで第1と第2の無線通信システム間の伝搬路状況の推定が可能になるため、その推定した伝搬路情報を用いて空間的に被干渉を抑圧する。すなわち、第2の無線通信システムの受信側無線局での処理は事前通信の観測→伝搬路状況推定→被干渉抑圧の順になる。
(4)またさらに、第2の無線通信システムにおけるアクセス制御において、第2の無線通信システムの重畳伝送が可能となる条件を満たした状態をアクセス制御の最小単位とすることで、第2の無線通信システム内でのアクセス制御を可能にする。
According to the wireless network system and the control method thereof according to the present invention, timing synchronization can be easily obtained as compared with the prior art, and wireless communication at the wireless station of the second wireless communication system can be enabled. . In particular, it has the following specific effects.
(1) The reception timing synchronization in the receiving radio station of the second radio communication system can be easily realized. That is, the second wireless communication system observes frame transmission of the first wireless communication system, predicts the data transmission start timing, and matches the data transmission start timing of the second wireless communication system to match the second wireless communication system. The arrival timing of the desired signal can be predicted at the receiving radio station of the system.
(2) In addition, it is possible to estimate a propagation path condition between the first and second radio communication systems by allowing the transmitting radio station of the second radio communication system to observe the prior communication of the first radio communication system. Therefore, the interference is spatially suppressed using the estimated propagation path information. That is, the processing at the transmitting-side radio station of the second radio communication system is in the order of observation of prior communication → propagation path state estimation → interference suppression.
(3) Further, the reception side radio station of the second radio communication system observes the prior communication of the first radio communication system, so that it is possible to estimate the propagation path condition between the first and second radio communication systems. Therefore, interference is spatially suppressed using the estimated propagation path information. That is, the processing at the receiving radio station of the second radio communication system is in the order of prior communication observation → channel state estimation → interference suppression.
(4) Still further, in the access control in the second wireless communication system, the second wireless communication system is configured such that the condition satisfying the condition for enabling the superimposed transmission of the second wireless communication system is set as the minimum unit of access control. Enables access control within the communication system.

本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication network which concerns on embodiment of this invention. 図1の各無線局2−1,2−2の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of each radio station 2-1 and 2-2 of FIG. 従来技術に係る無線通信ネットワークにおいて2次システムの受信側無線局での同期捕捉の可能な例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the example in which the synchronous acquisition in the receiving side radio station of a secondary system is possible in the radio | wireless communication network which concerns on a prior art. 従来技術に係る無線通信ネットワークにおいて2次システムの受信側無線局での同期捕捉の不可能な例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the example in which the synchronization acquisition in the receiving side radio station of a secondary system is impossible in the radio | wireless communication network which concerns on a prior art. 図1の無線通信ネットワークにおいて無線LANシステム101と2次システム102のフレーム交換フローを示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing a frame exchange flow between a wireless LAN system 101 and a secondary system 102 in the wireless communication network of FIG. 1. 図1の2次システム102における送信側無線局2及び受信側無線局2の通信処理の第1の部分を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a first part of communication processing of a transmitting side radio station 2 and a receiving side radio station 2 in the secondary system 102 of FIG. 1. FIG. 図1の2次システム102における送信側無線局2及び受信側無線局2の通信処理の第2の部分を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing a second part of communication processing between the transmitting-side radio station 2 and the receiving-side radio station 2 in the secondary system 102 of FIG. 1. 本実施形態に係る相互同期によるタイミング同期処理を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing synchronous process by the mutual synchronization which concerns on this embodiment. 図2の受信側無線局2の受信指向性制御回路14の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a reception directivity control circuit 14 of the reception-side radio station 2 in FIG. 2. 図2の受信側無線局2の送信指向性制御回路18の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission directivity control circuit 18 of the reception-side radio station 2 in FIG. 2. 図1の無線通信ネットワークにおける各無線局の配置と直接波到来角のモデルを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of wireless stations and a direct wave arrival angle model in the wireless communication network of FIG. 1. 実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションにおける遅延プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the delay profile in the simulation performed using the radio | wireless communication network of embodiment. 実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションの結果であって、無線LANシステム101の受信側無線局1−2と、2次システム102の受信側無線局2−2における信号対雑音電力比(SNR)及び信号対干渉電力比(SIR)を示す表である。FIG. 6 is a result of a simulation performed using the wireless communication network according to the embodiment, in which the signal-to-noise power ratio ( 2 is a table showing SNR) and signal-to-interference power ratio (SIR). 実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションの結果であって、アンテナ素子数M=2のときの送信電力比に対するフレーム誤り率FERを示すグラフである。It is the result of the simulation performed using the radio | wireless communication network of embodiment, Comprising: It is a graph which shows the frame error rate FER with respect to transmission power ratio when the number of antenna elements M = 2. 実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションの結果であって、アンテナ素子数M=3のときの送信電力比に対するフレーム誤り率FERを示すグラフである。It is the result of the simulation performed using the radio | wireless communication network of embodiment, Comprising: It is a graph which shows the frame error rate FER with respect to transmission power ratio when the number of antenna elements M = 3. 実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションの結果であって、アンテナ素子数M=4のときの送信電力比に対するフレーム誤り率FERを示すグラフである。It is the result of the simulation performed using the radio | wireless communication network of embodiment, Comprising: It is a graph which shows the frame error rate FER with respect to transmission power ratio when the number of antenna elements M = 4.

1,1−1,1−2,1−3,2,2−1,2−2…無線局、
1a…アンテナ素子、
10−0〜10−(M−1)…アンテナ素子、
11−0〜11−(M−1)…スイッチ、
12−0〜12−(M−1)…低雑音増幅器、
13−0〜13−(M−1)…電力増幅器、
14…受信指向性制御回路、
15…無線受信回路、
16…信号処理回路、
17…無線送信回路、
18…送信指向性制御回路、
20…コントローラ、
21−0−1〜21−(M−1)−(Lp−1)…遅延回路、
22−0−0〜22−(M−1)−(Lp−1)…乗算器、
23−0−1〜23−(M−1)−(Lp−1)…加算器、
24…加算器、
25…分配器、
26−0−1〜26−(M−1)−(Lp−1)…遅延回路、
27−0−0〜27−(M−1)−(Lp−1)…乗算器、
28−0−1〜28−(M−1)−(Lp−1)…加算器、
100…相互の電波が届くカバーエリア、
101…無線LANシステム、
102…2次システム、
200…アレーアンテナ。
1, 1-1, 1-2, 1-3, 2, 2-1, 2-2 ... wireless station,
1a: antenna element,
10-0 to 10- (M-1) ... antenna element,
11-0 to 11- (M-1) ... switch,
12-0 to 12- (M-1) ... low noise amplifier,
13-0 to 13- (M-1) ... power amplifier,
14: Reception directivity control circuit,
15 ... wireless receiver circuit,
16: Signal processing circuit,
17 ... wireless transmission circuit,
18: Transmission directivity control circuit,
20 ... Controller,
21-0-1 to 21- (M-1)-(Lp-1) ... delay circuit,
22-0-0 to 22- (M−1) − (Lp−1)... Multiplier
23-0-1 to 23- (M-1)-(Lp-1) ... adder,
24 ... adder,
25. Distributor,
26-0-1 to 26- (M-1)-(Lp-1) ... delay circuit,
27-0-0 to 27- (M-1)-(Lp-1) ... multiplier
28-0-1 to 28- (M-1)-(Lp-1) ... adder,
100: Cover area where mutual radio waves reach,
101 ... Wireless LAN system,
102 ... Secondary system,
200: Array antenna.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.

図1は本発明の実施形態に係る無線通信ネットワークの構成を示すブロック図であり、図2は図1の各無線局2−1,2−2の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio communication network according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of each radio station 2-1 and 2-2 in FIG.

本発明に係る実施形態においては、上述の従来技術の問題点を解決するために、2次システムの受信タイミング同期問題を解決する重畳伝送方式について検討を行う。具体的には、図1に示すように、それぞれ例えば単一のアンテナ素子1aを有する複数の無線局1−1〜1−3(総称して、符号1を付す。)を含む無線LANシステム101を1次システムとし、当該無線LANシステム101と相互の電波が届くカバーエリア100内に位置しかつ例えば指向性を変化させることができるアレーアンテナ200(複数M個のアンテナ素子10−1〜10−(M−1)から構成される)を有する複数の無線局2−1〜2−2(総称して、符号2を付す。)を含み、無線LANシステム101の運用周波数帯域(すなわち、同一の運用周波数を用いる)を2次的に利用する新規な2次システム102を提案する。提案する無線通信ネットワークでは、IEEE802.11のプロトコルを考慮して2次システム102側の送信タイミングを決定し、2次システム102の受信機におけるタイミング同期の獲得を容易にすることを特徴としている。また、RTS/CTS信号の交換時に被干渉・与干渉を抑制するアダプティブアレーのウエイトを計算し、DATA伝送時に送受信ビームを形成することでタイミング同期制度の改善、並びに重畳通信を実現することを特徴としている。   In the embodiment according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, a superposition transmission method for solving the reception timing synchronization problem of the secondary system is examined. Specifically, as shown in FIG. 1, for example, a wireless LAN system 101 including a plurality of wireless stations 1-1 to 1-3 (generally referred to as reference numeral 1) each having a single antenna element 1a. Is an array antenna 200 (a plurality of M antenna elements 10-1 to 10-) that are located in the cover area 100 where radio waves can reach each other and can change the directivity, for example. (M-1)) and a plurality of wireless stations 2-1 to 2-2 (generally referred to by reference numeral 2), and the operating frequency band of the wireless LAN system 101 (that is, the same) We propose a new secondary system 102 that uses the operating frequency secondarily. The proposed wireless communication network is characterized by facilitating acquisition of timing synchronization at the receiver of the secondary system 102 by determining the transmission timing on the secondary system 102 side in consideration of the IEEE 802.11 protocol. Also, it is possible to improve the timing synchronization system and realize superimposition communication by calculating the weight of the adaptive array that suppresses the interfered / interfered signal when exchanging RTS / CTS signals, and forming the transmit / receive beam during DATA transmission. It is said.

図2において、2次システム102の各無線局2は、以下の構成要素を備えて構成される。
(1)複数M個のアンテナ素子10−0〜10−(M−1)からなるアレーアンテナ200(例えば、アレーアンテナ200に代えて、例えばエスパアンテナなどの可変指向性アンテナを備えてもよい。);
(2)コントローラ20により制御される送受信切り替えスイッチ11−0〜11−(M−1);
(3)低雑音増幅器12−0〜12−(M−1);
(4)電力増幅器13−0〜13−(M−1);
(5)コントローラ20により制御され、受信信号の受信時においてアレーアンテナ200の指向性パターンを制御する受信指向性制御回路14;
(6)ダウンコンバータ及び復調器などを含む無線受信回路15;
(7)無線LANモードにおいてRTS/CTS/DATA/ACK信号を生成し、これらの信号を検出するとともに(なお、2次システムモードにおいてもこれらの信号の検出機能を有する。)、2次システムモードにおいて図6及び図7の通信処理を実行するためにDATA信号を生成し当該信号を検出する信号処理回路16;
(8)変調器及びアップコンバータなどを含む無線送信回路17;
(9)コントローラ20により制御され、送信信号の送信時においてアレーアンテナ200の指向性パターンを制御する送信指向性制御回路18;及び
(10)図6及び図7の通信処理を実行することにより無線局2の各構成要素を制御するコントローラ20。
In FIG. 2, each radio station 2 of the secondary system 102 is configured to include the following components.
(1) An array antenna 200 composed of a plurality of M antenna elements 10-0 to 10- (M-1) (for example, a variable directional antenna such as an ESPAR antenna may be provided instead of the array antenna 200). );
(2) Transmission / reception selector switches 11-0 to 11- (M-1) controlled by the controller 20;
(3) Low noise amplifiers 12-0 to 12- (M-1);
(4) Power amplifiers 13-0 to 13- (M-1);
(5) A reception directivity control circuit 14 that is controlled by the controller 20 and controls the directivity pattern of the array antenna 200 when receiving a reception signal;
(6) a wireless reception circuit 15 including a down converter and a demodulator;
(7) RTS / CTS / DATA W / ACK signals are generated in the wireless LAN mode, and these signals are detected (note that these signals are also detected in the secondary system mode). A signal processing circuit 16 for generating a DATA S signal and detecting the signal in order to execute the communication processing of FIGS. 6 and 7 in the mode;
(8) a wireless transmission circuit 17 including a modulator and an up-converter;
(9) a transmission directivity control circuit 18 which is controlled by the controller 20 and controls the directivity pattern of the array antenna 200 at the time of transmission of a transmission signal; and (10) wireless by executing the communication processing of FIG. 6 and FIG. A controller 20 that controls each component of the station 2.

なお、無線LANシステム101の各無線局1は無線局2と同様の構成を有し、もしくは、アレーアンテナ200を有さず、単一のアンテナ素子1aのみを有してもよい。この場合、受信指向性制御回路14及び送信指向性制御回路18を備えない。また、無線局1の信号処理回路16はRTS/CTS/DATA/ACK信号を生成し、これらの信号を検出する機能のみを有してもよい。 Each wireless station 1 of the wireless LAN system 101 may have the same configuration as the wireless station 2 or may not have the array antenna 200 but may have only a single antenna element 1a. In this case, the reception directivity control circuit 14 and the transmission directivity control circuit 18 are not provided. Further, the signal processing circuit 16 of the wireless station 1 may have only a function of generating RTS / CTS / DATA W / ACK signals and detecting these signals.

図2の無線局2において、信号処理回路16により生成された信号は無線送信回路17において変調されかつアップコンバートされた後、送信指向性制御回路18、電力増幅器13−0〜13−(M−1)、送受信切り替えスイッチ11−0〜11−(M−1)の接点b側及びアンテナ素子10−0〜10−(M−1)を介して相手先の無線局に送信される。一方、アンテナ素子10−0〜10−(M−1)により受信された受信信号は、送受信切り替えスイッチ11−0〜11−(M−1)の接点a側、低雑音増幅器12−0〜12−(M−1)及び受信指向性制御回路14を介して無線受信回路15に入力され、当該受信信号がダウンコンバート及び復調された後、その復調信号が信号処理回路16に入力されて所定の信号処理が行われる。   In the radio station 2 of FIG. 2, the signal generated by the signal processing circuit 16 is modulated and up-converted by the radio transmission circuit 17, and then the transmission directivity control circuit 18, power amplifiers 13-0 to 13- (M− 1) The data is transmitted to the counterpart radio station via the contact b side of the transmission / reception change-over switches 11-0 to 11- (M-1) and the antenna elements 10-0 to 10- (M-1). On the other hand, the received signals received by the antenna elements 10-0 to 10- (M-1) are transmitted to the contact a side of the transmission / reception selector switches 11-0 to 11- (M-1), and the low noise amplifiers 12-0 to 12-12. -(M-1) and the reception directivity control circuit 14 are input to the radio reception circuit 15, the received signal is down-converted and demodulated, and then the demodulated signal is input to the signal processing circuit 16 to obtain a predetermined value. Signal processing is performed.

次いで、無線LANシステム101に対して重畳伝送を行う2次システム102においてタイミング同期を容易に実現する方法及び運用手順について説明する。   Next, a method and operation procedure for easily realizing timing synchronization in the secondary system 102 that performs superimposed transmission to the wireless LAN system 101 will be described.

2次システム102の通信開始にあたり、1次システムの無線LANシステム101のバックオフ処理の進行を阻害することによる送信機会の減少を避けること、そして与干渉の影響を十分に少なくすることが重要である。そこで、本実施形態に係る2次システム102では無線LANシステム101のRTS/CTS信号の交換時にはデータ伝送を控え、無線LANシステム101のDATA信号のフレーム伝送に対して自らのフレーム伝送を重畳する。その際、アダプティブアレーのウエイト制御により空間軸上で信号を分離し、与干渉並びに被干渉の抑圧を行うことを特徴としている。   When starting communication of the secondary system 102, it is important to avoid a decrease in transmission opportunities due to obstructing the progress of the back-off processing of the wireless LAN system 101 of the primary system and to sufficiently reduce the influence of interference. is there. Therefore, the secondary system 102 according to the present embodiment refrains from data transmission when exchanging the RTS / CTS signal of the wireless LAN system 101, and superimposes its own frame transmission on the DATA signal frame transmission of the wireless LAN system 101. At that time, the signal is separated on the space axis by weight control of the adaptive array, and the interference and the interference are suppressed.

図5は図1の無線通信ネットワークにおいて無線LANシステム101と2次システム102のフレーム交換フローを示すタイミングチャートである。また、図6及び図7は、図1の2次システム102における送信側無線局2及び受信側無線局2の通信処理(通信手順)を示すフローチャートである。ここで、無線LANシステム101における送信側無線局1−1と受信側無線局1−2はそれぞれDATAフレームを送信と受信する端末を表す。また、DATAフレームは無線LANシステム101の送信側無線局1−1から送信されるDATAフレームであり、DATAフレームは2次システム102の送信側無線局2−1から送信されるDATAフレームである。さらに、NAV(RTS)はRTS信号のDuration/IDフィールド内の使用予定期間に基づく衝突防止用パケット送信禁止期間であり、NAV(CTS)はCTS信号のDurationフィールド内の使用予定期間に基づく衝突防止用パケット送信禁止期間である。また、SIFS(Short Inter Frame Space)は、IEEE802.11において規定されているCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を用いた無線チャネルアクセス制御で用いる短フレーム間隔である。なお、図5〜図7の通信処理において、説明の便宜上、無線局に符号を付しているが、各無線局は送信側にも受信側にもなることは可能である。 FIG. 5 is a timing chart showing a frame exchange flow between the wireless LAN system 101 and the secondary system 102 in the wireless communication network of FIG. 6 and 7 are flowcharts showing communication processing (communication procedure) of the transmitting-side radio station 2 and the receiving-side radio station 2 in the secondary system 102 of FIG. Here, the transmitting-side wireless station 1-1 and the receiving-side wireless station 1-2 in the wireless LAN system 101 represent terminals that transmit and receive DATA W frames, respectively. The DATA W frame is a DATA frame transmitted from the transmission-side wireless station 1-1 of the wireless LAN system 101, and the DATA S frame is a DATA frame transmitted from the transmission-side wireless station 2-1 of the secondary system 102. is there. Further, NAV (RTS) is a collision prevention packet transmission prohibition period based on the scheduled use period in the Duration / ID field of the RTS signal, and NAV (CTS) is a collision prevention based on the scheduled use period in the Duration field of the CTS signal. Packet transmission prohibited period. Also, SIFS (Short Inter Frame Space) is a short frame interval used in radio channel access control using a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) system defined in IEEE 802.11. In the communication processing of FIGS. 5 to 7, for convenience of explanation, reference numerals are given to the radio stations, but each radio station can be a transmission side or a reception side.

図6において、本実施形態に係る2次システム102の送信側無線局2−1では、送信要求に応じてRSSIの測定を開始する(S1)。RSSI測定時間Tcs内にキャリアセンスしきい値Pthを超える信号レベルの検出がない場合は(S2でNOかつS3でYES)、対象帯域を空き帯域と見なしてDATAフレーム送信を開始する(S4)。一方、RSSI測定値がしきい値Pthを超えた場合は(S2でYES)信号受信処理を開始する(S5)。 In FIG. 6, the transmitting-side radio station 2-1 of the secondary system 102 according to the present embodiment starts RSSI measurement in response to a transmission request (S1). If no signal level exceeding the carrier sense threshold Pth is detected within the RSSI measurement time Tcs (NO in S2 and YES in S3), the target band is regarded as an empty band and DATA S frame transmission is started (S4). . On the other hand, when the RSSI measurement value exceeds the threshold value Pth (YES in S2), signal reception processing is started (S5).

受信信号がRTSフレームの場合は(S6でYES)無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌル(指向性パターンにおける最小値をいい、以下同様である。)を形成するウエイトの計算及びCTS/DATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(S8;図6のフェーズA)。また、受信信号がCTSフレームの場合は(S7でYESかつS9でYES)無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトの計算及びDATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(S10;図6のフェーズB)。受信信号が無線LANシステム101のRTS/CTSフレームではない場合は(S6でNOかつS7でNO)RSSI測定を再開する(S1)。CTSフレーム受信に成功した場合は(S9でYES)、図7のステップS11に進み、ランダムバックオフなどのアクセス制御に従ってDATAフレーム送信開始の可否を決定する。DATAフレームの送信が開始可能な場合(S11でYES)、無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成し(S12)DATAフレームの送信を開始する(S13;図7のフェーズC)。送信ビーム形成に関しては詳細後述する。一方、CTSフレーム受信に失敗、あるいはアクセス制御により送信を行わない場合は(S11でNO)RSSI測定を再開する(S1)。 When the received signal is an RTS frame (YES in S6), calculation of a weight for forming a null (minimum value in the directivity pattern, the same applies hereinafter) for the transmitting wireless station 1-1 of the wireless LAN system 101. And CTS / DATA W / ACK frame transmission start / end timing prediction (S8; phase A in FIG. 6). If the received signal is a CTS frame (YES in S7 and YES in S9), the calculation of the weight for forming a null for the receiving side wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 and the start of transmission of the DATA W / ACK frame The end timing is predicted (S10; phase B in FIG. 6). If the received signal is not the RTS / CTS frame of the wireless LAN system 101 (NO in S6 and NO in S7), the RSSI measurement is resumed (S1). If the CTS frame has been successfully received (YES in S9), the process proceeds to step S11 in FIG. 7 to determine whether or not to start the DATA S frame transmission according to access control such as random backoff. If the transmission of the DATA S frame can be started (YES in S11), a null is formed for the receiving side radio station 1-2 of the wireless LAN system 101 (S12), and the transmission of the DATA S frame is started (S13; FIG. 7). Phase C). The details of the transmission beam forming will be described later. On the other hand, if CTS frame reception fails or transmission is not performed due to access control (NO in S11), RSSI measurement is resumed (S1).

送信DATAフレーム長は予測DATAフレーム長を超えない範囲で設定する。ただし、RTSフレーム受信に成功した場合は無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌル形成が可能であるため、ACKフレーム伝送時にも与干渉を回避できる。すなわち、DATAフレーム長を超えるDATAフレームの送信が可能となる。そこで、必要に応じてACKフレームの予測終了タイミングを超えない範囲でDATAフレーム長を設定する。この場合は(S14でYES)DATAフレームの予測終了タイミングに合わせて無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトに切り替える(S15;図7のフェーズD)。DATAフレームの送信(S4)終了後はRSSI測定を再開する(S1)。 The transmission DATA S frame length is set within a range not exceeding the predicted DATA W frame length. However, if the RTS frame is successfully received, null formation can be performed for the transmitting-side wireless station 1-1 of the wireless LAN system 101, so that interference can be avoided even during ACK frame transmission. That is, it is possible to transmit a DATA S frame exceeding the DATA W frame length. Therefore, if necessary, the DATA S frame length is set within a range not exceeding the prediction end timing of the ACK frame. In this case (YES in S14), the weight is switched to a weight that forms null for the receiving wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 in synchronization with the prediction end timing of the DATA W frame (S15; phase D in FIG. 7). After the transmission of the DATA S frame (S4), RSSI measurement is resumed (S1).

図6において、2次システム102の受信側無線局2−2では、継続的にRSSI測定を行い(S21)、しきい値Pthを超える信号レベルが検出された場合は(S22でYES)信号受信処理を開始する(S23)。受信信号がRTSフレームの場合は(S24でYES)無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌルを形成するウエイトの計算及びCTS/DATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(S27;図6のフェーズA)。受信信号がCTSフレームの場合は(S25でYESかつS28でYES)無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトの計算及びDATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(S29;図6のフェーズB)。そして、図7のステップS31に進む。 In FIG. 6, the receiving side radio station 2-2 of the secondary system 102 continuously performs RSSI measurement (S21), and if a signal level exceeding the threshold value Pth is detected (YES in S22), signal reception is performed. The process is started (S23). If the received signal is an RTS frame (YES in S24), the calculation of the weight for forming a null for the transmitting side wireless station 1-1 of the wireless LAN system 101 and the prediction of the transmission start / end timing of the CTS / DATA W / ACK frame (S27; phase A in FIG. 6). When the received signal is a CTS frame (YES in S25 and YES in S28), a calculation of a weight for forming a null for the receiving-side wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 and transmission start / end timing of the DATA W / ACK frame (S29; phase B in FIG. 6). Then, the process proceeds to step S31 in FIG.

一方、受信信号がDATAフレームの場合は(図6のS26でYES)受信タイミング同期処理後(図7のS33)、受信ビームを形成し受信を開始する(S34;図7のフェーズC)。受信ビーム形成に関しては詳細後述する。ここで、RTSフレーム受信に成功した場合は(S31でYES)無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌルを形成し、被干渉を抑制した上で受信タイミング同期処理を行う(S33)。これにより同期捕捉性能の向上が期待できる。なお、DATAフレーム長を超えるDATAフレームを受信に際し(S35でYES)、事前にCTSフレーム受信に成功している場合は(S36でYES)、予測したDATAフレームの終了タイミングに合わせて無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトに切り替える(S37)。次に所望信号に対し受信ビーム更新を行い、DATAフレーム受信を再開する(S38;図7のフェーズD)。当該DATAフレームの受信終了後、RSSI測定を再開する(S21)。 On the other hand, if the received signal is a DATA S frame (YES in S26 in FIG. 6), after reception timing synchronization processing (S33 in FIG. 7), a reception beam is formed and reception is started (S34; phase C in FIG. 7). Details of reception beam forming will be described later. Here, when the RTS frame is successfully received (YES in S31), a null is formed for the transmission-side wireless station 1-1 of the wireless LAN system 101, and reception timing synchronization processing is performed after suppressing interference (S33). ). This can be expected to improve the synchronization acquisition performance. When receiving a DATA S frame exceeding the DATA W frame length (YES in S35), if the CTS frame has been successfully received in advance (YES in S36), wireless communication is performed in accordance with the predicted end timing of the DATA W frame. The receiving side wireless station 1-2 of the LAN system 101 is switched to a weight that forms a null (S37). Next, the reception beam is updated for the desired signal, and the DATA S frame reception is resumed (S38; phase D in FIG. 7). After receiving the DATA S frame, RSSI measurement is resumed (S21).

次いで、本実施形態に係るタイミング同期の方法について以下に説明する。   Next, a timing synchronization method according to the present embodiment will be described below.

IEEE802.11の無線LANフレームのDuration/IDフィールドには無線チャネルの占有時間が記載されている(例えば、非特許文献5参照。)。本実施形態に係る2次システム102の送受信無線局2−1,2−2は、無線LANシステム101のRTS/CTS信号を検出し、Duration/IDフィールドを復調することでDATAフレームのおおよその送信タイミングとその終了タイミングを獲得する。また、CTSとDATAフレームはそれぞれRTSとCTSフレームの送信終了後、短フレーム間隔SIFS(Short Inter Frame Space)その送信が開始されると定められているため(例えば、非特許文献5参照。)、これらのタイミングを予測することが可能である。 In the Duration / ID field of the wireless LAN frame of IEEE 802.11, the occupation time of the wireless channel is described (for example, refer to Non-Patent Document 5). The transmission / reception radio stations 2-1 and 2-2 of the secondary system 102 according to the present embodiment detect the RTS / CTS signal of the wireless LAN system 101 and demodulate the Duration / ID field to approximate the DATA W frame. Get the transmission timing and its end timing. In addition, CTS and DATA W frames are determined to start transmission after a short frame interval SIFS (Short Inter Frame Space) after transmission of RTS and CTS frames, respectively (see, for example, Non-Patent Document 5). It is possible to predict these timings.

本実施形態に係る方法では、自身のDATAフレームを無線LANシステム101のDATAフレームの予測送信タイミングに合わせて送信する。2次システム102の受信側無線局2−1では伝搬遅延や送信タイミング誤差を考慮し、予測送信タイミングのマージン期間を含むように、受信信号の到来タイミング検出のための時間窓を設定し、当該時間窓の間に既知の参照プリアンブルをシフトしながら受信されるプリアンブルとの相互相関値を計算することで行うタイミング同期処理を開始する。なお、2次システム102のDATAフレーム送信タイミングを無線LANシステム101のDATAフレーム予測送信タイミングに合わせることにより、2次システム102におけるDATAフレームの伝送時間を最大限に確保することが可能である。すなわち、無線LANシステム101と2次システム102の両方ともフレームの先頭にプリアンブルをもっている。2次ステム102の無線局2は無線LANシステム101と2次システム102のプリアンブル両方とも既知である。RTS/CTSフレーム受信時は、無線LANシステム101のプリアンブルを用いてタイミング同期を行う。また、DATAsフレーム(2次システム102自身のデータ)を受信する時はDATAsフレームの先頭に配置された既知のプリアンブルでタイミング同期処理を行う。2次システム102の送信側無線局2−1で1次システムのDATAwフレームの送信開始タイミングにあわせてDATAsフレームを送信しているので、2次システム102の受信側無線局2−2ではDATAsフレームの到来タイミングが予測でき、DATAsフレームに対し同期処理を行えばよい。 In the method according to the present embodiment, its own DATA S frame is transmitted in accordance with the predicted transmission timing of the DATA W frame of the wireless LAN system 101. The reception-side radio station 2-1 of the secondary system 102 considers propagation delay and transmission timing error, sets a time window for detecting the arrival timing of the received signal so as to include the margin period of the predicted transmission timing, and Timing synchronization processing is started by calculating a cross-correlation value with a received preamble while shifting a known reference preamble during a time window. It is possible to secure the maximum transmission time of the DATA S frame in the secondary system 102 by matching the DATA S frame transmission timing of the secondary system 102 with the DATA W frame predicted transmission timing of the wireless LAN system 101. is there. That is, both the wireless LAN system 101 and the secondary system 102 have a preamble at the head of the frame. The wireless station 2 of the secondary system 102 is known for both the wireless LAN system 101 and the preamble of the secondary system 102. When receiving the RTS / CTS frame, timing synchronization is performed using the preamble of the wireless LAN system 101. Further, when receiving a DATAs frame (data of the secondary system 102 itself), timing synchronization processing is performed with a known preamble arranged at the head of the DATAs frame. Since the DATAs frame is transmitted in synchronization with the transmission start timing of the DATAw frame of the primary system at the transmitting side radio station 2-1 of the secondary system 102, the DATAs frame is received at the receiving side radio station 2-2 of the secondary system 102. Can be predicted, and the synchronization process may be performed on the DATAs frame.

図8は本実施形態に係る相互同期によるタイミング同期処理を示すタイミングチャートであり、すなわち、想定するタイミング同期処理を示す。図中のtは送信タイミング誤差を考慮した同期点探索開始タイミング、Tは伝搬遅延を考慮した時間窓の幅を表す。タイミング同期は、2次システム102の無線局2から送信されることが予め既知であるデータパターンである参照信号(プリアンブル)と、実際に無線局2から受信される受信信号(プリアンブル)との相互相関値を計算し、当該相互相関値のピーク値検出によりタイミング同期点及び遅延波到来タイミングの推定を行う。 FIG. 8 is a timing chart showing the timing synchronization processing by mutual synchronization according to the present embodiment, that is, the assumed timing synchronization processing. T s in the drawing synchronization point search start timing in consideration of the transmission timing error, T w denotes the width of the time window in consideration of the propagation delay. Timing synchronization is a mutual relationship between a reference signal (preamble) that is a data pattern that is known in advance to be transmitted from the radio station 2 of the secondary system 102 and a received signal (preamble) that is actually received from the radio station 2. The correlation value is calculated, and the timing synchronization point and the delay wave arrival timing are estimated by detecting the peak value of the cross-correlation value.

さらに、与干渉抑圧及び被干渉抑圧について以下に説明する。   Further, interference suppression and interference suppression will be described below.

2次システム102の送受信無線局2−1,2−2では、RTS/CTSフレーム受信時に無線LANシステム101の送受信無線局1−1,1−2との間の伝搬路応答を推定し、推定伝搬路応答に対してヌル拘束付きのウエイトを求める。そして、DATAフレームの送受信時にそれぞれのウエイトを適用して与干渉及び被干渉の抑圧を行う。以下、具体的手法を説明する。 The transmission / reception radio stations 2-1 and 2-2 of the secondary system 102 estimate the propagation path response between the transmission / reception radio stations 1-1 and 1-2 of the wireless LAN system 101 when the RTS / CTS frame is received. A weight with a null constraint is obtained for the propagation path response. Then, when transmitting and receiving the DATA S frame, the respective weights are applied to suppress interference and interference. Hereinafter, a specific method will be described.

送信ウエイト及び受信ウエイトの生成について以下に説明する。2次システム102の送信側無線局2−1では、広帯域伝送においてアレーの自由度を超える遅延波を抑圧するため、タップ付遅延線型アダプティブアレー(TDL−AAA:Tapped Delay Line Adaptive Array Antenna;以下、TDL−AAAという。)を用いる(例えば、非特許文献7参照。)。RTS/CTS信号フレーム受信時に、無線LANシステム101の送受信無線局1−1,1−2との間の伝搬路応答を推定し、推定伝搬路応答に対してヌル拘束付きのウエイトを求める。DATAフレームの送信時には本ウエイトに基づく送信TDL−AAAにより無線LANシステム101への与干渉を回避する。 Generation of transmission weights and reception weights will be described below. In the transmission-side radio station 2-1 of the secondary system 102, a tapped delay line adaptive array antenna (TDL-AAA) is used to suppress delay waves exceeding the degree of freedom of the array in broadband transmission. TDL-AAA ”is used (for example, see Non-Patent Document 7). When the RTS / CTS signal frame is received, the channel response between the transmitting and receiving radio stations 1-1 and 1-2 of the wireless LAN system 101 is estimated, and a weight with a null constraint is obtained for the estimated channel response. During transmission of the DATA S frame, interference with the wireless LAN system 101 is avoided by transmission TDL-AAA based on this weight.

図9は図2の受信側無線局2の受信指向性制御回路14の構成を示すブロック図であり、図10は図2の受信側無線局2の送信指向性制御回路18の構成を示すブロック図である。図9及び図10ではそれぞれ受信TDL−AAA及び送信TDL−AAAの構成を示す。ここで、Mはアンテナ素子数、Lpは各TDLのブランチ数、Tはサンプル間隔、zTx,m(t)は第m番目のアンテナ素子10−mへの入力信号、s(t)はDATAフレーム信号、wTx,m,lは第m番目のアンテナ素子10−mの第lブランチにおけるウエイトを表す。ただし、時間遅延τはサンプル間隔Tの整数倍でτ(=0)≦τ≦…≦τLp−1と仮定する。 9 is a block diagram showing the configuration of the reception directivity control circuit 14 of the reception-side radio station 2 in FIG. 2, and FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the transmission directivity control circuit 18 of the reception-side radio station 2 in FIG. FIG. FIG. 9 and FIG. 10 show configurations of reception TDL-AAA and transmission TDL-AAA, respectively. Here, M is the number of antenna elements, Lp is the number of branches of each TDL, T is the sampling interval, z Tx, m (t) is an input signal to the m-th antenna element 10-m, and s (t) is DATA. The S frame signal, w Tx, m, l represents the weight in the lth branch of the mth antenna element 10-m. However, it is assumed the time delay tau l is τ 0 (= 0) at an integer multiple of the sample interval T ≦ τ 1 ≦ ... ≦ τ Lp-1 and.

図9において、受信指向性制御回路14はいわゆるトランスバーサルフィルタの構成を有し、各アンテナ素子で互いに縦続接続され受信信号を遅延させる複数(Lp−1)個の遅延回路21−0−1〜21−(M−1)−(Lp−1)と、各遅延回路21−0−1〜21−(M−1)−(Lp−1)の入出力端子に接続され各遅延信号にウェイトを乗算する乗算器22−0−0〜22−(M−1)−(Lp−1)と、各乗算器22−0−0〜22−(M−1)−(Lp−1)からの各信号を加算する加算器23−0−1〜23−(M−1)−(Lp−1)と、すべての受信信号を加算して受信信号y(t)を出力する加算器24とを備えて構成される。   In FIG. 9, the reception directivity control circuit 14 has a so-called transversal filter configuration, and a plurality of (Lp-1) delay circuits 21-0-1 to 21 that are cascade-connected to each other by the antenna elements and delay received signals. 21- (M-1)-(Lp-1) and each delay circuit 21-0-1 to 21- (M-1)-(Lp-1) are connected to the input / output terminals and weights are assigned to the respective delay signals. Each of the multipliers 22-0-0 to 22- (M-1)-(Lp-1) to be multiplied and the multipliers 22-0-0 to 22- (M-1)-(Lp-1) Adders 23-0-1 to 23- (M-1)-(Lp-1) for adding signals and an adder 24 for adding all the received signals and outputting the received signal y (t). Configured.

図10において、送信指向性制御回路18は受信指向性制御回路14とは逆の構成を有し、送信信号s(t)をM分配する分配器25と、各アンテナ素子で互いに縦続に接続され各分配送信信号を遅延させる遅延回路26−0−1〜26−(M−1)−(Lp−1)と、各アンテナ素子の送信信号にウェイトを乗算する乗算器27−0−0〜27−(M−1)−(Lp−1)と、各乗算器27−0−0〜27−(M−1)−(Lp−1)からの信号と、各遅延回路26−0−1〜26−(M−1)−(Lp−1)空の信号を加算する加算器28−0−1〜28−(M−1)−(Lp−1)とを備えて構成される。   In FIG. 10, the transmission directivity control circuit 18 has a configuration opposite to that of the reception directivity control circuit 14, and is connected in cascade with each other by a distributor 25 that distributes the transmission signal s (t) to M and each antenna element. Delay circuits 26-0-1 to 26- (M-1)-(Lp-1) for delaying the respective distributed transmission signals, and multipliers 27-0-0 to 27 for multiplying the transmission signals of the respective antenna elements by weights. -(M-1)-(Lp-1), signals from the multipliers 27-0-0 to 27- (M-1)-(Lp-1), and delay circuits 26-0-1 to 26-0-1. 26- (M-1)-(Lp-1) includes adders 28-0-1 to 28- (M-1)-(Lp-1) that add empty signals.

図9において、受信指向性制御回路14からの出力信号は次式で表される。   In FIG. 9, the output signal from the reception directivity control circuit 14 is expressed by the following equation.

Figure 0005288469
Figure 0005288469

2次システム102の送信側無線局2−1と、無線LANシステム101の送受信無線局1−1,1−2との間の伝搬路応答に対してヌル拘束を行う最適ウエイトは、方向拘束付出力電力最小化法(DCMP:Directionally Constrained Minimization of Power;以下、DCMP法という。)を用いて次式により求められる(例えば、非特許文献6参照。)。   The optimal weight for performing null constraint on the channel response between the transmission-side radio station 2-1 of the secondary system 102 and the transmission / reception radio stations 1-1 and 1-2 of the wireless LAN system 101 is directional constraint. It is calculated by the following equation using an output power minimization method (DCMP: Directionally Constrained Minimization of Power; hereinafter referred to as DCMP method) (for example, see Non-Patent Document 6).

Figure 0005288469
Figure 0005288469

式(2)を満たす送信最適ウエイトWTX,optは次式で表される。 The transmission optimum weight W TX, opt that satisfies the equation (2) is expressed by the following equation.

Figure 0005288469
Figure 0005288469

ここで、RTx、wTx、C及びqはそれぞれ入力信号zTx(t)の相関行列、ウエイト、拘束行列及び拘束応答ベクトルを表し、次式のようになる。 Here, R Tx , w Tx , C A, and q represent the correlation matrix, weight, constraint matrix, and constraint response vector of the input signal z Tx (t), respectively, and are expressed by the following equations.

[数1]
Tx=E[zTx(t) z Tx(t)] (4)
[数2]
Tx(t)=[z’ Tx(t)…z’ Tx(t-τLp−1)] (5)
[数3]
z’Tx(t)=[zTx,0(t)…zTxM−1(t)] (6)
[数4]
Tx=[w Tx,0…w Tx,Lp−1] (7)
[数5]
Tx,l=[wTx,0,l…wTx,M−1,l(8)
[数6]
=[pTx d] (9)
[数7]
q=[0 1] (10)
[Equation 1]
R Tx = E [z Tx (t) z H Tx (t)] (4)
[Equation 2]
z T Tx (t) = [z ′ T Tx (t)... z ′ T Tx (t−τ Lp−1 )] (5)
[Equation 3]
z ′ Tx (t) = [z Tx, 0 (t)... z Tx , M−1 (t)] T (6)
[Equation 4]
w T Tx = [w T Tx , 0 ... w T Tx, Lp-1] (7)
[Equation 5]
wTx, l = [ wTx, 0, l ... wTx, M-1, l ] T (8)
[Equation 6]
C A = [p Tx d] (9)
[Equation 7]
q = [0 1] T (10)

ここで、E[・]はアンサンブル平均、Hは複素共役転置、Tと*はそれぞれ転置と複素共役を表す。なお、pTx=E[zTx(t) d ref(t)]はzTx(t)と参照信号dref(t)との間の相関ベクトルであり、dref(t)は無線LANシステム101のプリアンブル波形とする。本実施形態では2次システム102の送信側無線局2−1では自システム内の伝搬路応答情報を未知とし、d=[1 … 1]とする。しかし、受信側からの伝搬路応答情報が事前に得られる場合は、dを所望信号における伝搬路応答に設定することにより受信信号対雑音電力比(SNR)を改善できる。 Here, E [•] represents an ensemble average, H represents a complex conjugate transpose, and T and * represent transpose and complex conjugate, respectively. Note that p Tx = E [z Tx (t) d * ref (t)] is a correlation vector between z Tx (t) and the reference signal d ref (t), and d ref (t) is a wireless LAN. The preamble waveform of the system 101 is assumed. In the present embodiment, the transmission-side radio station 2-1 of the secondary system 102 sets propagation path response information in its own system to be unknown, and d = [1... 1] T. However, when the channel response information from the receiving side is obtained in advance, the received signal-to-noise power ratio (SNR) can be improved by setting d to the channel response in the desired signal.

次いで、受信ウエイトの生成について以下に説明する。2次システム102の受信側無線局2−2では、2種類のTDL−AAAのウエイトを用いる。まず、所望波のパス検出精度を向上させるため、送信側と同様の処理により被干渉抑圧のためのヌル拘束付きウエイトを生成する。そして、そのウエイトに基づく合成信号に対して所望信号のパス検出を行う。次に、復調精度の改善に向けて、パス検出結果に基づきTDL−AAAのタップ位置を決定し、MMSEウエイトを生成する。パス検出用ウエイトは、RTS/CTSフレーム受信時に送信側と同様にDCMP法で求められる。受信最適ウエイトWRx,optは次式で表される。 Next, reception weight generation will be described below. The receiving side radio station 2-2 of the secondary system 102 uses two types of TDL-AAA weights. First, in order to improve the path detection accuracy of the desired wave, a null-constrained weight for suppressing interference is generated by the same processing as that on the transmission side. Then, path detection of the desired signal is performed on the synthesized signal based on the weight. Next, in order to improve demodulation accuracy, a TDL-AAA tap position is determined based on the path detection result, and an MMSE weight is generated. The path detection weight is obtained by the DCMP method in the same manner as the transmission side when the RTS / CTS frame is received. The reception optimum weight W Rx, opt is expressed by the following equation.

Figure 0005288469
Figure 0005288469

ここで、RRx=E[zRx(t) z Rx(t)]は入力信号zRx(t)の相関行列、C=[pRx d]は拘束行列、pRx=E[zRx(t) d ref(t)]は相関ベクトルを表す。上式により求めたウエイトに基づく合成信号に対してパス検出を行うと、被干渉が抑圧されているため、パス検出精度の改善が期待できる。 Here, R Rx = E [z Rx (t) z H Rx (t)] is a correlation matrix of the input signal z Rx (t), C B = [p Rx d] is a constraint matrix, and p Rx = E [z Rx (t) d * ref (t)] represents a correlation vector. When path detection is performed on the combined signal based on the weight obtained by the above equation, interference detection is suppressed, so that improvement in path detection accuracy can be expected.

パス検出後はDATAフレーム先頭に配置されたプリアンブル信号を用い、所望信号の受信SINRが改善するように受信指向性制御回路14(受信TDL−AAA)のウエイト制御を行う。具体的には、受信指向性制御回路14からの出力信号とプリアンブル信号dtr(t)との平均2乗誤差を最小にする以下のMMSE(Minimum Mean Square Error)規範に基づいて最適ウエイトを求める(例えば、非特許文献6参照。)。 After the path is detected, the preamble signal arranged at the head of the DATA S frame is used, and the weight control of the reception directivity control circuit 14 (reception TDL-AAA) is performed so that the reception SINR of the desired signal is improved. Specifically, the optimum weight is obtained based on the following MMSE (Minimum Mean Square Error) standard that minimizes the mean square error between the output signal from the reception directivity control circuit 14 and the preamble signal d tr (t). (For example, refer nonpatent literature 6.).

Figure 0005288469
Figure 0005288469

ただし、zRx,D(t)はDATAフレーム受信時における受信指向性制御回路14(受信TDL−AAA)への入力信号である。従って、受信最適ウエイトWRx,MMSE,optは次式で表される。 However, z Rx, D (t) is an input signal to the reception directivity control circuit 14 (reception TDL-AAA) when the DATA S frame is received. Accordingly, the reception optimum weights W Rx, MMSE, and opt are expressed by the following equations.

Figure 0005288469
Figure 0005288469

ここで、RRx,D=E[zRx,D(t) z Rx,D(t)]は入力信号zRx,D(t)の相関行列、pRx,D=E[zRx,D(t) d tr(t)]は相関ベクトルを表す。 Here, R Rx, D = E [z Rx, D (t) z H Rx, D (t)] is the correlation matrix of the input signal z Rx, D (t), p Rx, D = E [z Rx, D (t) d * tr (t)] represents a correlation vector.

一方、RTSフレーム受信に失敗した場合はいずれかの基準アンテナ素子における受信信号を用いてパス検出を行う。検出結果に基づき上記のMMSE規範を用いて受信指向性制御回路14(受信TDL−AAA)のウエイト制御を行い、被干渉を抑圧する。   On the other hand, when the RTS frame reception fails, path detection is performed using the received signal at any of the reference antenna elements. Based on the detection result, weight control of the reception directivity control circuit 14 (reception TDL-AAA) is performed using the above MMSE norm to suppress interference.

また、DATAフレーム長を超えるDATAフレームを受信する場合は、直前に到来したCTSフレームの受信に成功していれば、無線LANシステム101のACKフレームに起因する被干渉を抑圧するような初期ウエイトをセットした上で、DATAフレーム予測終了タイミングに合わせて受信ビーム形成のウエイトを更新し、DATAフレーム受信を再開する。一方、CTSフレーム受信に失敗した場合はウエイトのリセットなしに、所望信号に対して受信ビーム形成のウエイトを更新し、DATAフレーム受信を再開する。 In addition, when receiving a DATA S frame exceeding the DATA W frame length, if the reception of the CTS frame that has just arrived is successful, the initial state is to suppress interference caused by the ACK frame of the wireless LAN system 101. After setting the weight, the reception beam forming weight is updated in accordance with the DATA W frame prediction end timing, and the DATA S frame reception is resumed. On the other hand, if the CTS frame reception fails, the reception beam forming weight is updated with respect to the desired signal without resetting the weight, and the DATA S frame reception is resumed.

以上の実施形態においては、図2、図9及び図10に示すように、無線周波数帯で送信指向性及び受信指向性を制御しているが、本発明はこれに限らず、中間周波数帯又はベースバンド帯で送信指向性及び受信指向性を制御するように構成してもよい。   In the above embodiment, as shown in FIG. 2, FIG. 9, and FIG. 10, the transmission directivity and the reception directivity are controlled in the radio frequency band, but the present invention is not limited to this, and the intermediate frequency band or You may comprise so that transmission directivity and reception directivity may be controlled in a baseband.

次いで、本発明者らは、図1の無線通信ネットワークシステムを用いて計算機シミュレーションを行った結果について以下に説明する。   Next, the present inventors will explain the results of computer simulation using the wireless communication network system of FIG.

図11は図1の無線通信ネットワークにおける各無線局の配置と直接波到来角のモデルを示す平面図である。図11において、各無線局配置のトポロジーは正方形とし、無線LANシステム101と2次システム102の経路は互いに交差するとした。ここで、φは無線局xのアダプティブアレーのブロードサイド方向と、無線局2−1と無線局2−2を結ぶ直線が成す角度を表す。φとφは各実行毎に0度から180度までランダムに与えた。 FIG. 11 is a plan view showing an arrangement of wireless stations and a direct wave arrival angle model in the wireless communication network of FIG. In FIG. 11, the topology of each wireless station arrangement is a square, and the routes of the wireless LAN system 101 and the secondary system 102 intersect each other. Here, phi x represents the broadside direction of the adaptive array radio station x, the angle which the straight line forms connecting radio station 21 and the radio station 2-2. phi A and phi B gave randomly to 0 to 180 degrees for each run.

図12は実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションにおける遅延プロファイルを示す図である。伝搬路モデルは図12に示す5波(L=5)モデルを想定し、先行波は直接波のみ、遅延波はレイリーフェージングを受けるとした。また、伝搬損失は2乗則、遅延波のアンテナ間フェージング相関は無相関であると想定した。   FIG. 12 is a diagram illustrating a delay profile in a simulation performed using the wireless communication network of the embodiment. The propagation path model is assumed to be a 5-wave model (L = 5) shown in FIG. 12, and the preceding wave is assumed to be a direct wave only and the delayed wave is subjected to Rayleigh fading. Further, it was assumed that the propagation loss is a square law and the inter-antenna fading correlation of the delayed wave is uncorrelated.

TDLのブランチ数Lpは、無線LANシステム101と2次システム102との間の与干渉抑圧及び被干渉抑圧のためのDCMP法によるウエイト生成ではLp=Lとした。また、所望波受信におけるMMSE規範によるウエイト生成ではLp=2×L−1と設定した。これは、所望信号に対する見かけの伝搬路応答が送信指向性制御回路18(送信TDL−AAA)のインパルス応答と実際の伝搬路応答との畳み込みとなるためである。実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションにおいて、特性評価のためのシミュレーション諸元を表1及び表2に示す。   The TDL branch number Lp is set to Lp = L in weight generation by the DCMP method for suppressing interference and interference between the wireless LAN system 101 and the secondary system 102. Further, Lp = 2 × L−1 is set in the weight generation according to the MMSE norm in receiving the desired wave. This is because the apparent propagation path response to the desired signal is a convolution of the impulse response of the transmission directivity control circuit 18 (transmission TDL-AAA) and the actual propagation path response. Tables 1 and 2 show simulation specifications for characteristic evaluation in the simulation performed using the wireless communication network of the embodiment.

[表1]
無線LANシステム101のシミュレーション諸元
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
サンプリングレート 20MHz
変調方法 16QAM−OFDM
副搬送波数 52(データ:48、パイロット:4)
FFTポイント数 64
有効シンボル期間 3.2μsec(64サンプル)
ガード期間 l0.8μsec(16サンプル)
チャネルコーディング 畳み込みコード(レート:1/2、拘束長:7)
チャネルデコーディング ハード入力ビタビアルゴリズム
インターリーバーのタイプ ブロック・インターリーバー(深さ:12×16)
ペイロード長 1000バイト
アンテナ素子数 1
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 1]
Specifications of wireless LAN system 101 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Sampling rate 20MHz
Modulation method 16QAM-OFDM
Number of subcarriers 52 (data: 48, pilot: 4)
FFT points 64
Effective symbol period 3.2 μsec (64 samples)
Guard period l0.8μsec (16 samples)
Channel coding Convolutional code (rate: 1/2, constraint length: 7)
Channel decoding Hard input Viterbi algorithm Interleaver type Block interleaver (depth: 12 x 16)
Payload length 1000 bytes Number of antenna elements 1
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

[表2]
2次システム102のシミュレーション諸元
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
サンプリングレート 20MHz
変調方法 π/4−DQPSK DS−SS
拡散コード M系列
コード長 63(トレーニング),15(データ)
トレーニングシンボル数 3
チャネルコーディング 畳み込みコード(レート:1/2、拘束長:7)
チャネルデコーディング ハード入力ビタビアルゴリズム
インターリーバーのタイプ ブロック・インターリーバー(深さ:4×2)
ペイロード長 60バイト
アレーアンテナ構成 リニアアレー
アンテナ素子数 2〜4
アンテナ間隔 半波長
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[Table 2]
Specifications of the secondary system 102 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Sampling rate 20MHz
Modulation method π / 4-DQPSK DS-SS
Spreading code M-sequence code length 63 (training), 15 (data)
Number of training symbols 3
Channel coding Convolutional code (rate: 1/2, constraint length: 7)
Channel decoding Hard input Viterbi algorithm Interleaver type Block interleaver (depth: 4x2)
Payload length 60 byte array antenna configuration Number of linear array antenna elements 2-4
Antenna spacing Half wavelength ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

無線LANシステム101のパラメータはIEEE802.11a規格(例えば、非特許文献5参照。)に準拠したものとする。規格では、先行フレームにおける最終シンボルの終了タイミングから次フレームのプリアンブルにおける最初シンボルの送信タイミングまでの区間を短フレーム間隔(SIFS)とし、許容送信タイミング誤差がコンテンションスロット長の10%以下と定めている。本シミュレーションでは上記許容タイミング誤差を考慮し、予測到来タイミングからts=−18サンプル、そして、同期処理の時間窓Tw=(18×2)サンプル+Lpサンプルとした。   The parameters of the wireless LAN system 101 are assumed to conform to the IEEE802.11a standard (for example, refer to Non-Patent Document 5). In the standard, the interval from the end timing of the last symbol in the preceding frame to the transmission timing of the first symbol in the preamble of the next frame is defined as a short frame interval (SIFS), and the allowable transmission timing error is set to 10% or less of the contention slot length. Yes. In this simulation, considering the allowable timing error, ts = −18 samples from the predicted arrival timing, and the time window Tw = (18 × 2) samples + Lp samples of the synchronization process.

2次システム102のフレームは、先頭のプリアンブルと情報データで構成し、プリアンブルは同期捕捉及び遅延波検出と受信ウエイト制御用として、周期63のM系列を3周期分、配置した。また、情報データは周期15のM系列を拡散符号として用いた。参照信号dtr(t)は上記プリアンブルの189サンプル、参照信号dref(t)は無線LANシステム101の長いプリアンブル区間のうち、ガードインターバルを除いた128サンプルを用いた。 The frame of the secondary system 102 is composed of a leading preamble and information data, and the preamble includes three M-sequences of period 63 for synchronization acquisition, delay wave detection, and reception weight control. Further, the information data uses an M-sequence with a period of 15 as a spreading code. The reference signal d tr (t) uses 189 samples of the preamble, and the reference signal d ref (t) uses 128 samples of the long preamble section of the wireless LAN system 101 excluding the guard interval.

2次システム102のDATAフレーム長は無線LANシステム101のDATAフレームより時間的に短くなるように、ペイロード長は60バイトとした。これは、制御情報の伝送を想定している。2次システム102の送信側無線局2−1では無線LANシステム101のCTSフレーム受信時に送信指向性制御回路18(送信TDL−AAA)のウエイトを求めた。そして、2次システム102の受信側無線局2−2では無線LANシステム101のRTSフレーム受信時にパス検出用の受信指向性制御回路14(受信TDL−AAA)のウエイトを求めた。また、復調用のMMSE規範のウエイト生成には公知のSMI(Sample Matrix Inversion)アルゴリズムを用いた。 The payload length is set to 60 bytes so that the DATA S frame length of the secondary system 102 is temporally shorter than the DATA W frame of the wireless LAN system 101. This assumes transmission of control information. The transmission side wireless station 2-1 of the secondary system 102 obtains the weight of the transmission directivity control circuit 18 (transmission TDL-AAA) when the wireless LAN system 101 receives the CTS frame. Then, the reception side radio station 2-2 of the secondary system 102 obtains the weight of the reception directivity control circuit 14 (reception TDL-AAA) for path detection when the wireless LAN system 101 receives the RTS frame. A known SMI (Sample Matrix Inversion) algorithm was used for weight generation of the MMSE norm for demodulation.

次いで、シミュレーション結果について以下に説明する。   Next, simulation results will be described below.

図13は実施形態の無線通信ネットワークを用いて行うシミュレーションの結果であって、無線LANシステム101の受信側無線局1−2と、2次システム102の受信側無線局2−2における信号対雑音電力比(SNR)及び信号対干渉電力比(SIR)を示す表である。すなわち、図13では、無線LANシステム101の送信電力PTx,Wと2次システム102の送信電力PTx,Sの比(Transmission Power Ratio:TPR=PTx,W/PTx,S)、無線LANシステム101と2次システム102の受信側無線局2−2における信号対雑音電力比(SNR)及び信号対干渉電力比(SIR)の関係を示す。ここで、2次システム102の受信側無線局2−2におけるSNRとSIRは1本の受信アンテナ当たりの逆拡散後平均信号電力に基づき計算した。 FIG. 13 shows the result of simulation performed using the wireless communication network of the embodiment. Signal-to-noise at the reception-side wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 and the reception-side wireless station 2-2 of the secondary system 102 It is a table | surface which shows power ratio (SNR) and signal-to-interference power ratio (SIR). That is, in FIG. 13, the ratio between the transmission power P Tx, W of the wireless LAN system 101 and the transmission power P Tx, S of the secondary system 102 (Transmission Power Ratio: TPR = P Tx, W / P Tx, S ), wireless The relationship between the signal-to-noise power ratio (SNR) and the signal-to-interference power ratio (SIR) in the receiving-side radio station 2-2 of the LAN system 101 and the secondary system 102 is shown. Here, the SNR and SIR at the receiving-side radio station 2-2 of the secondary system 102 were calculated based on the average signal power after despreading per receiving antenna.

2次システム102の送受信側無線局2のアレー素子数を同数とし、素子数M=2、3及び4における無線LANシステム101と2次システム102のTPRに対する平均フレーム誤り率(Frame Error Rate:FER)特性をそれぞれ図14、図15及び図16に示す。表2の条件で重畳伝送を行った場合、無線LAN(WLAN with secondary)は重畳伝送を行ってない場合(WLAN without secondary)と比べて低TPR領域において大きく劣化するものの、TPRが高くなるにつれ与干渉を回避できることがわかる。また、アレー素子数M=2の場合はM=3の場合と比べ、低TPR領域で無線LANシステム101のFER特性が大きく劣化しているがM=3とM=4の場合はおおむね同程度の与干渉抑圧効果を示している。   The number of array elements of the transmitting and receiving side radio station 2 of the secondary system 102 is the same, and the average frame error rate (Frame Error Rate: FER) with respect to the TPR of the wireless LAN system 101 and the secondary system 102 in the number of elements M = 2, 3 and 4. ) The characteristics are shown in FIGS. 14, 15 and 16, respectively. When superimposing transmission is performed under the conditions shown in Table 2, the wireless LAN (WLAN with secondary) is greatly degraded in the low TPR region as compared with the case where superimposing transmission is not performed (WLAN with secondary), but as the TPR increases. It can be seen that interference can be avoided. In addition, when the number of array elements M = 2, the FER characteristics of the wireless LAN system 101 are greatly deteriorated in the low TPR region as compared with the case of M = 3. However, when M = 3 and M = 4, they are approximately the same. This shows the effect of suppressing interference.

2次システム102(Secondary with WLAN)は、アレー素子数M=2の場合はおよそTPR=−3dBで平均FER=1%を達成している。しかし、無線LANシステム101への与干渉が大きく、無線LANシステム101の平均FERが著しい劣化を示している。一方、M=3の場合はおよそTPR=6dB、そしてM=4の場合はおよそTPR=10dB程度で平均FER=1%を達成し、無線LANシステム101への与干渉の影響が十分に抑圧できている。以上の結果より2次システム102はM=3以上のアレー素子を用いることで無線LANシステム101への与干渉を回避しながら平均FER=1%以下に抑え通信可能であることがわかる。   The secondary system 102 (Secondary with WLAN) achieves an average FER = 1% at about TPR = −3 dB when the number of array elements M = 2. However, the interference with the wireless LAN system 101 is large, and the average FER of the wireless LAN system 101 shows a significant deterioration. On the other hand, when M = 3, TPR = 6 dB, and when M = 4, the average FER = 1% is achieved at about TPR = 10 dB, and the influence of interference on the wireless LAN system 101 can be sufficiently suppressed. ing. From the above results, it can be seen that the secondary system 102 can communicate with the average FER = 1% or less while avoiding interference with the wireless LAN system 101 by using an array element of M = 3 or more.

以上説明したように、本実施形態によれば、重畳伝送における2次システム102の受信タイミング同期問題の解決策として、無線LANシステム101のプロトコルを考慮したタイミング同期処理を容易に実現する重畳伝送方式を考案した。さらに、広帯域伝送においての遅延波対策として、送受信TDL−AAAによる与干渉抑圧及び被干渉抑圧手法の検証を行なった。計算機シミュレーションによる評価の結果、無線LANシステム101への与干渉の影響は適切な送信アダプティブアレー素子数と送信電力で十分に回避することができる。また、無線LANシステム101からの被干渉は2次システム102の送信電力が制限された場合においてもTDL−AAAによる時空間信号処理を用いることで抑圧できると考えられる。   As described above, according to the present embodiment, as a solution to the reception timing synchronization problem of the secondary system 102 in the superimposed transmission, the superimposed transmission method that easily realizes the timing synchronization processing considering the protocol of the wireless LAN system 101. Devised. Furthermore, as a countermeasure for delayed waves in wideband transmission, verification of interference suppression and interference suppression methods by transmission / reception TDL-AAA was performed. As a result of the evaluation by computer simulation, the influence of the interference on the wireless LAN system 101 can be sufficiently avoided by the appropriate number of transmission adaptive array elements and transmission power. Further, it is considered that the interference from the wireless LAN system 101 can be suppressed by using the space-time signal processing by TDL-AAA even when the transmission power of the secondary system 102 is limited.

2次システム102の通信処理の変形例.
図7及び図8に図示した実施形態に係る通信処理においては、CTSフレーム受信に失敗した場合は(図7のS7でNO)重畳伝送を行わずRSSI測定(S1)を再開している(図7のフェーズB)。しかし、下記に示す方法によりCTSフレーム受信に失敗(DATA復調に失敗)した場合においても受信側無線局1−2に対しヌル形成ができていれば重畳伝送が開始可能である。
Modification of communication processing of secondary system 102.
In the communication processing according to the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, when the CTS frame reception fails (NO in S7 of FIG. 7), the RSSI measurement (S1) is resumed without performing the superimposed transmission (FIG. 7). 7 Phase B). However, even when CTS frame reception has failed (DATA demodulation has failed) by the method described below, superimposed transmission can be started if null formation is possible for the receiving radio station 1-2.

(A)送信側無線局2−1の通信処理.
(1)2次システム102の送信側無線局2−1では、送信要求に応じてRSSI測定を開始する。RSSI測定時間Tcs内にキャリアセンスしきい値Pthを超える信号レベルの検出がない場合は、対象帯域を空き帯域と見なしてDATAフレーム送信を開始する。一方、RSSI測定値がしきい値Pthを超えた場合は信号受信処理、及び帯域幅と継続時間の測定を開始する。
(2)RTSフレームの受信に成功、あるいは帯域幅と継続時間の測定結果RTSフレームの到来が推定された場合は無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌルを形成するウエイトの計算及びCTS/DATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(図6のフェーズA)。また、CTSフレームの受信に成功、あるいは帯域幅と継続時間の測定結果CTSフレームの到来が推定された場合は無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトの計算及びDATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(図6のフェーズB)。受信信号が無線LANシステム101のRTS/CTSフレームではない場合はRSSI測定を再開する。
(3)CTSフレーム受信に成功、あるいはRTSフレームの受信に成功し、かつCTSフレームの到来が推定された場合は、ランダムバックオフなどのアクセス制御に従ってDATAフレーム送信開始の可否を決定する。DATAフレームの送信が開始可能な場合、無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成し送信を開始する(図7のフェーズC)。一方、CTSフレーム受信に失敗またはCTSフレームの到来が推定されていない場合、あるいはアクセス制御により送信を行わない場合はRSSI測定を再開する。
(4)送信DATAフレーム長は予測DATAフレーム長を超えない範囲で設定する。ただし、RTSフレーム受信に成功した場合は無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌル形成が可能であるため、ACKフレーム伝送時にも与干渉を回避できる。すなわち、DATAフレーム長を超えるDATAフレームの送信が可能となる。そこで、必要に応じてACKフレームの予測終了タイミングを超えない範囲でDATAフレーム長を設定する。この場合はDATAフレーム予測終了タイミングに合わせて無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトに切り替える(図7のフェーズD)。DATAフレームの送信終了後はRSSI測定を再開する。
(A) Communication processing of transmitting side radio station 2-1.
(1) The transmitting side radio station 2-1 of the secondary system 102 starts RSSI measurement in response to the transmission request. If no signal level exceeding the carrier sense threshold value Pth is detected within the RSSI measurement time Tcs, the target band is regarded as an empty band and DATA S frame transmission is started. On the other hand, when the RSSI measurement value exceeds the threshold value Pth, signal reception processing and measurement of bandwidth and duration are started.
(2) Successful reception of RTS frame, or measurement result of bandwidth and duration When the arrival of RTS frame is estimated, calculation of weight for forming null for transmitting side radio station 1-1 of wireless LAN system 101 And CTS / DATA W / ACK frame transmission start / end timing prediction (phase A in FIG. 6). In addition, when the reception of the CTS frame is successful or the arrival of the CTS frame is estimated as a result of the bandwidth and duration measurement, the calculation of the weight for forming a null for the receiving wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 and The transmission start / end timing of the DATA W / ACK frame is predicted (phase B in FIG. 6). If the received signal is not an RTS / CTS frame of the wireless LAN system 101, RSSI measurement is resumed.
(3) When the reception of the CTS frame is successful or the reception of the RTS frame is successful and the arrival of the CTS frame is estimated, whether to start the transmission of the DATA S frame is determined according to access control such as random backoff. When the transmission of the DATA S frame can be started, a null is formed for the reception-side wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 and the transmission is started (phase C in FIG. 7). On the other hand, if the CTS frame reception failure or the arrival of the CTS frame is not estimated, or if transmission is not performed by access control, RSSI measurement is resumed.
(4) The transmission DATA S frame length is set within a range not exceeding the predicted DATA W frame length. However, if the RTS frame is successfully received, null formation can be performed for the transmitting-side wireless station 1-1 of the wireless LAN system 101, so that interference can be avoided even during ACK frame transmission. That is, it is possible to transmit a DATA S frame exceeding the DATA W frame length. Therefore, if necessary, the DATA S frame length is set within a range not exceeding the prediction end timing of the ACK frame. In this case, in accordance with the DATA W frame prediction end timing, the reception side wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 is switched to a weight that forms a null (phase D in FIG. 7). After the transmission of the DATA S frame, RSSI measurement is resumed.

(B)受信側無線局2−2の通信処理.
(1)2次システム102の受信側(STA−B)では継続的にRSSI測定を行い、Pthを超える信号レベルが検出された場合は信号受信処理、及び帯域幅と継続時間の測定を開始する。
(2)RTSフレームの受信に成功、あるいは帯域幅と継続時間の測定結果RTSフレームの到来が推定されたに場合は無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌルを形成するウエイトの計算及びCTS/DATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(図6のフェーズA)。CTSフレームの受信に成功、あるいは帯域幅と継続時間の測定結果CTSフレームの到来が推定されたに場合は無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトの計算及びDATA/ACKフレームの送信開始・終了タイミングの予測を行う(図6のフェーズB)。
(3)一方、受信信号がDATAフレームの場合は受信タイミング同期処理後、受信ビームを形成し受信を開始する(図7のフェーズC)。ここで、RTSフレーム受信に成功、あるいはRTSフレームの到来が推定された場合は無線LANシステム101の送信側無線局1−1に対しヌルを形成し、被干渉を抑制した上で受信タイミング同期処理を行う。これにより同期捕捉性能の向上が期待できる。
(4)なお、DATAフレーム長を超えるDATAフレームを受信に際し、事前にCTSフレーム受信に成功、あるいはCTSフレームの到来が推定されたに場合は、予測したDATAフレームの終了タイミングに合わせて無線LANシステム101の受信側無線局1−2に対しヌルを形成するウエイトに切り替える。次に所望信号に対し受信ビーム更新を行い、DATAフレーム受信を再開する(図7のフェーズD)。
(B) Communication processing of receiving side radio station 2-2.
(1) The reception side (STA-B) of the secondary system 102 continuously performs RSSI measurement. When a signal level exceeding Pth is detected, signal reception processing and measurement of bandwidth and duration are started. .
(2) When the reception of the RTS frame is successful, or when the arrival of the RTS frame is estimated as a result of the measurement of the bandwidth and the duration, the weight for forming a null for the transmitting side radio station 1-1 of the wireless LAN system 101 Calculation and prediction of transmission start / end timing of CTS / DATA W / ACK frame are performed (phase A in FIG. 6). If the reception of the CTS frame is successful, or if the arrival of the CTS frame is estimated as a result of the bandwidth and duration measurement, the weight calculation for forming a null for the receiving side radio station 1-2 of the wireless LAN system 101 and DATA The start / end timing of transmission of the W / ACK frame is predicted (phase B in FIG. 6).
(3) On the other hand, when the reception signal is a DATA S frame, after reception timing synchronization processing, a reception beam is formed and reception is started (phase C in FIG. 7). Here, when the reception of the RTS frame is successful or the arrival of the RTS frame is estimated, a null is formed for the transmitting-side radio station 1-1 of the wireless LAN system 101, and the reception timing synchronization process is performed after suppressing interference. I do. This can be expected to improve the synchronization acquisition performance.
(4) When a DATA S frame exceeding the DATA W frame length is received, if the CTS frame is successfully received or the arrival of the CTS frame is estimated in advance, it is matched with the predicted end timing of the DATA W frame. The receiving side wireless station 1-2 of the wireless LAN system 101 is switched to a weight that forms a null. Next, the reception beam is updated for the desired signal, and the DATA S frame reception is resumed (phase D in FIG. 7).

以上詳述したように、本発明に係る無線ネットワークシステムとその制御方法によれば、従来技術に比較してタイミング同期の獲得を容易にでき、第2の無線通信システムの無線局での無線通信を可能にすることができる。特に、以下の特有の作用効果を有する。
(1)第2の無線通信システムの受信側無線局における受信タイミング同期を容易に実現することができる。すなわち、第2の無線通信システムは第1の無線通信システムのフレーム伝送を観測してデータ送信開始タイミングを予測し、第2の無線通信システムのデータ送信開始タイミングを合わせることで第2の無線通信システムの受信側無線局において所望信号の到来タイミングを予測可能となる。
(2)また、第2の無線通信システムの送信側無線局が第1の無線通信システムの事前通信を観測することで第1と第2の無線通信システム間の伝搬路状況の推定が可能になるため、その推定した伝搬路情報を用いて空間的に与干渉を抑圧する。すなわち、第2の無線通信システムの送信側無線局での処理は事前通信の観測→伝搬路状況推定→与干渉抑圧の順になる。
(3)さらに、第2の無線通信システムの受信側無線局が第1の無線通信システムの事前通信を観測することで第1と第2の無線通信システム間の伝搬路状況の推定が可能になるため、その推定した伝搬路情報を用いて空間的に被干渉を抑圧する。すなわち、第2の無線通信システムの受信側無線局での処理は事前通信の観測→伝搬路状況推定→被干渉抑圧の順になる。
(4)またさらに、第2の無線通信システムにおけるアクセス制御において、第2の無線通信システムの重畳伝送が可能となる条件を満たした状態をアクセス制御の最小単位とすることで、第2の無線通信システム内でのアクセス制御を可能にする。
As described above in detail, according to the radio network system and the control method thereof according to the present invention, timing synchronization can be easily obtained as compared with the prior art, and radio communication at a radio station of the second radio communication system. Can be made possible. In particular, it has the following specific effects.
(1) The reception timing synchronization in the receiving radio station of the second radio communication system can be easily realized. That is, the second wireless communication system observes frame transmission of the first wireless communication system, predicts the data transmission start timing, and matches the data transmission start timing of the second wireless communication system to match the second wireless communication system. The arrival timing of the desired signal can be predicted at the receiving radio station of the system.
(2) In addition, it is possible to estimate a propagation path condition between the first and second radio communication systems by allowing the transmitting radio station of the second radio communication system to observe the prior communication of the first radio communication system. Therefore, the interference is spatially suppressed using the estimated propagation path information. That is, the processing at the transmitting-side radio station of the second radio communication system is in the order of observation of prior communication → propagation path state estimation → interference suppression.
(3) Further, the reception side radio station of the second radio communication system observes the prior communication of the first radio communication system, so that it is possible to estimate the propagation path condition between the first and second radio communication systems. Therefore, interference is spatially suppressed using the estimated propagation path information. That is, the processing at the receiving radio station of the second radio communication system is in the order of prior communication observation → channel state estimation → interference suppression.
(4) Still further, in the access control in the second wireless communication system, the second wireless communication system is configured such that the condition satisfying the condition for enabling the superimposed transmission of the second wireless communication system is set as the minimum unit of access control. Enables access control within the communication system.

Claims (4)

複数の無線局を備えて構成され、制御信号の交換を行った後にデータ伝送を行う第1の無線通信システムと、
複数の無線局を備えて構成され、上記第1の無線通信システムと同一の周波数帯域を用いてかつ時間的に重畳してデータ伝送を行う第2の無線通信システムと備えた無線ネットワークシステムであって、
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングであって上記第1の無線通信システムのデータ伝送の開始と同時に、送信すべきデータを送信し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングで上記第2の無線通信システムの送信側無線局からのデータを受信し、
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする無線ネットワークシステム。
A first wireless communication system configured with a plurality of wireless stations and performing data transmission after exchanging control signals;
A wireless network system including a second wireless communication system configured to include a plurality of wireless stations and performing data transmission using the same frequency band as that of the first wireless communication system and superimposed in time. And
The transmitting-side radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the data transmission timing of the first radio communication system based on the received control signal. And at the same time as the data transmission of the first wireless communication system at the predicted timing, the data to be transmitted is transmitted,
The receiving radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the timing of data transmission of the first radio communication system based on the received control signal. And receiving data from the transmitting wireless station of the second wireless communication system at the predicted timing ,
When the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the receiving wireless station of the first wireless communication system, the transmitting wireless station uses an adaptive control method based on the received control signal. Control the directivity pattern of data transmission so as to form a null for the receiving radio station of the first radio communication system,
When the receiving radio station of the second radio communication system receives a control signal from the transmitting radio station of the first radio communication system, the receiving radio station uses an adaptive control method based on the received control signal. And a directivity pattern for data reception so as to form a null for the transmitting-side radio station of the first radio communication system.
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする請求項記載の無線ネットワークシステム。
Data transmitted from the transmitting radio station of the second radio communication system and received from the transmitting radio station of the second radio communication system by the transmitting radio station of the second radio communication system When the length is longer than the data length from the transmitting wireless station of the first wireless communication system, the transmitting wireless station of the first wireless communication system using the adaptive control method based on the received control signal controlling the directivity pattern of the data transmission so as to form a null to,
The receiving-side radio station of the second radio communication system receives the control signal from the receiving-side radio station of the first radio communication system and transmits data from the transmitting-side radio station of the second radio communication system When the length is longer than the data length from the transmitting wireless station of the first wireless communication system, the receiving wireless station of the first wireless communication system using the adaptive control method based on the received control signal wireless network system according to claim 1, wherein the controlling the directivity pattern of the data received so as to form a null to.
複数の無線局を備えて構成され、制御信号の交換を行った後にデータ伝送を行う第1の無線通信システムと、
複数の無線局を備えて構成され、上記第1の無線通信システムと同一の周波数帯域を用いてかつ時間的に重畳してデータ伝送を行う第2の無線通信システムと備えた無線ネットワークシステムの制御方法であって、
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングであって上記第1の無線通信システムのデータ伝送の開始と同時に、送信すべきデータを送信し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの制御信号を受信し、当該受信した制御信号に基づいて上記第1の無線通信システムのデータ伝送のタイミングを予測し、当該予測したタイミングで上記第2の無線通信システムの送信側無線局からのデータを受信し、
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信したときに、上記受信した制御信号に基づいて、アダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする無線ネットワークシステムの制御方法。
A first wireless communication system configured with a plurality of wireless stations and performing data transmission after exchanging control signals;
Control of a radio network system including a second radio communication system configured to include a plurality of radio stations and performing data transmission using the same frequency band as that of the first radio communication system and superimposed in time A method,
The transmitting-side radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the data transmission timing of the first radio communication system based on the received control signal. And at the same time as the data transmission of the first wireless communication system at the predicted timing, the data to be transmitted is transmitted,
The receiving radio station of the second radio communication system receives the control signal of the first radio communication system, and predicts the timing of data transmission of the first radio communication system based on the received control signal. And receiving data from the transmitting wireless station of the second wireless communication system at the predicted timing ,
When the transmitting wireless station of the second wireless communication system receives a control signal from the receiving wireless station of the first wireless communication system, the transmitting wireless station uses an adaptive control method based on the received control signal. Control the directivity pattern of data transmission so as to form a null for the receiving radio station of the first radio communication system,
When the receiving radio station of the second radio communication system receives a control signal from the transmitting radio station of the first radio communication system, the receiving radio station uses an adaptive control method based on the received control signal. A control method for a radio network system, comprising: controlling a directivity pattern of data reception so as to form a null for the transmitting radio station of the first radio communication system .
上記第2の無線通信システムの送信側無線局は、上記第1の無線通信システムの送信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの送信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ送信の指向性パターンを制御し、
上記第2の無線通信システムの受信側無線局は、上記第1の無線通信システムの受信側無線局からの制御信号を受信しかつ上記第2の無線通信システムの送信側無線局から送信するデータ長が上記第1の無線通信システムの送信側無線局からのデータ長よりも長いときに、上記受信した制御信号に基づいてアダプティブ制御方法を用いて上記第1の無線通信システムの受信側無線局に対しヌルを形成するようにデータ受信の指向性パターンを制御することを特徴とする請求項記載の無線ネットワークシステムの制御方法。
Data transmitted from the transmitting radio station of the second radio communication system and received from the transmitting radio station of the second radio communication system by the transmitting radio station of the second radio communication system When the length is longer than the data length from the transmitting wireless station of the first wireless communication system, the transmitting wireless station of the first wireless communication system using the adaptive control method based on the received control signal controlling the directivity pattern of the data transmission so as to form a null to,
The receiving-side radio station of the second radio communication system receives the control signal from the receiving-side radio station of the first radio communication system and transmits data from the transmitting-side radio station of the second radio communication system When the length is longer than the data length from the transmitting wireless station of the first wireless communication system, the receiving wireless station of the first wireless communication system using the adaptive control method based on the received control signal 4. The method of controlling a wireless network system according to claim 3, wherein a directivity pattern for data reception is controlled so as to form a null .
JP2009040609A 2009-02-24 2009-02-24 Wireless network system and control method thereof Expired - Fee Related JP5288469B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009040609A JP5288469B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Wireless network system and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009040609A JP5288469B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Wireless network system and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010199804A JP2010199804A (en) 2010-09-09
JP5288469B2 true JP5288469B2 (en) 2013-09-11

Family

ID=42824090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009040609A Expired - Fee Related JP5288469B2 (en) 2009-02-24 2009-02-24 Wireless network system and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5288469B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5556713B2 (en) * 2011-03-23 2014-07-23 株式会社Jvcケンウッド Wireless device and transmission method
JP5594205B2 (en) * 2011-03-25 2014-09-24 株式会社Jvcケンウッド Wireless device and transmission method
CN103687030B (en) * 2012-09-07 2019-09-13 索尼公司 Wireless transmission resources management equipment and method
CN104798319B (en) 2012-12-05 2017-09-22 株式会社日立国际电气 Wireless communication system
JP2020005185A (en) * 2018-06-29 2020-01-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Communication device
KR102276918B1 (en) * 2019-12-30 2021-07-13 주식회사 에스원 Wireless data transmission method and system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002368521A (en) * 2001-06-07 2002-12-20 Toshiba Corp Adaptive array antenna
JP3665628B2 (en) * 2001-08-07 2005-06-29 株式会社東芝 Wireless communication system and wireless terminal device
JP4264645B2 (en) * 2003-07-31 2009-05-20 ソニー株式会社 Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program
JP4765562B2 (en) * 2005-11-04 2011-09-07 沖電気工業株式会社 Packet collision avoidance method, communication terminal and communication system
JP2008278450A (en) * 2007-03-30 2008-11-13 Advanced Telecommunication Research Institute International Radio eqipment and wireless network with the same
JP4755629B2 (en) * 2007-06-12 2011-08-24 日本電信電話株式会社 Transmission / reception device and communication method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010199804A (en) 2010-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2342837B1 (en) Asymmetric beam steering protocol
US8295258B2 (en) Enhancing WLAN performance in the presence of interference
US8593976B2 (en) Wireless base station and terminal equipment
US7046978B2 (en) Method and apparatus for transmit pre-correction in wireless communications
Hu et al. MIMO ad hoc networks: Medium access control, saturation throughput, and optimal hop distance
US7630349B2 (en) Antenna division multiple access
JP4299083B2 (en) Wireless communication apparatus and wireless communication method
JP5288469B2 (en) Wireless network system and control method thereof
US20080232238A1 (en) Method and system for robust, secure, and high-efficiency voice and packet transmission over ad-hoc, mesh, and MIMO communication networks
US20110021153A1 (en) Centralized cross-layer enhanced method and apparatus for interference mitigation in a wireless network
US20080317155A1 (en) Power Control and Link Adaptation Scheme Based on Multi-User Detection
US10057042B2 (en) Method for controlling medium access in full-duplex Wi-Fi network
EP0948145A2 (en) Radio communication apparatus and method with adaptive antenna array reception
WO2012009574A1 (en) Method in a wireless repeater employing an antenna array including vertical and horizontal feeds for interference reduction
JPH08274687A (en) Cdma radio transmission equipment and cdma radio transmission system
JP3554207B2 (en) Wireless communication device and wireless communication method
WO2004059881A1 (en) Method of allocating radio resources in telecommunication system, and telecommunication system
Li et al. Simultaneous transmission opportunities for LTE-LAA smallcells coexisting with WiFi in unlicensed spectrum
US11419149B2 (en) Systems and methods for latency reduction in backhaul
EP1001558A2 (en) Communication terminal apparatus and radio communication method with transmission diversity
JP4468832B2 (en) COMMUNICATION DEVICE, TERMINAL DEVICE, ITS COMMUNICATION METHOD, AND PROGRAM USED FOR THE SAME
EP1124346A1 (en) Method and apparatus for radio reception
JP2003051775A (en) W-cdma/tdd base station and array antenna directivity control method
JP5220041B2 (en) Wireless communication system, base station apparatus, terminal apparatus, and communication method
JP2002084216A (en) Array antenna wireless communication unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111027

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130530

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5288469

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees