JP2001285301A - 無線lan装置 - Google Patents

無線lan装置

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JP2001285301A
JP2001285301A JP2000093250A JP2000093250A JP2001285301A JP 2001285301 A JP2001285301 A JP 2001285301A JP 2000093250 A JP2000093250 A JP 2000093250A JP 2000093250 A JP2000093250 A JP 2000093250A JP 2001285301 A JP2001285301 A JP 2001285301A
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Japan
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transmission
radar
wireless lan
pulse
lan device
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JP2000093250A
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Noboru Fujita
昇 藤田
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Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

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  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーダ装置の送信パルスを構成するバースト周
波数帯と同一の搬送波周波数帯を使用する無線LAN装
置において、無線LAN装置とレーダ装置との間の電波
の干渉を回避する。 【解決手段】レーダの送信パルスを時系列で受信し、受
信した送信パルスの発生周期Trを計測し、計測した周
期Trに対応して予測したレーダ反射波の予測受信時間
内には、無線LAN装置のパケット送信を中止する予測
パケット送信禁止時間Tpを設けているので、無線LA
N装置のレーダ装置に対する無線電波の干渉を回避する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、無線電波を利用
してパケットデータを伝送するインテリジェントな無線
LAN装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、ケーブル配線の煩雑さを回避して
配線トラブルを未然に防止すること、あるいはクライア
ント等の端末の増設・変更等を行う際にLAN(local
area network)システムを停止させないこと等の様々な
要求に対処するため、無線電波を利用してクライアント
間、あるいはクライアントとサーバー間等でパケットデ
ータを伝送する無線LAN装置が実用に供されている。
【0003】従来、この種の無線LAN装置では、搬送
波のレベルを検出するキャリアセンスによって他局の送
信電波が存在するかどうかを判断し、送信電波が存在す
ると判断した場合には自局の送信動作を禁止する、いわ
ゆるCSMA/CD(carrier sense multiple access
with collision detection)方式動作により多数の局間
の相互干渉を回避している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、無線LAN
装置では、基本的には、単信通信方式を採用しているた
めに自局からの電波を送信している間は、他局の送信電
波を受信することができない。このため、たとえばレー
ダの送信パルスのような電波であって無線LAN装置の
送信パケット時間長より短い時間長の送信電波を該無線
LAN装置のキャリアセンスにより検出することができ
ない場合が確率的に存在する。
【0005】レーダの送信パルスを検出することができ
なかった場合において、このレーダの送信パルスのバー
スト周波数帯と無線LAN装置の搬送波周波数帯が重複
する場合には、レーダ装置に対して無線LAN装置から
送信される電波が干渉を与える可能性があり、レーダ装
置においてその干渉を回避することは困難である。
【0006】このレーダ装置に対する無線LAN装置の
干渉の問題について、図6Aおよび図6Bを参照してさ
らに詳しく説明する。
【0007】図6Aは、従来技術に係る無線LAN装置
とレーダ装置との関係において、無線LAN装置のCS
MA/CD方式が正常に機能している場合の動作を説明
する図である。
【0008】図6Aに示すように、無線LAN装置で
は、たとえば、該無線LAN装置に接続されているクラ
イアントとしてのパーソナルコンピュータ(以下、PC
という。)からの送信要求が時点t1で発生した場合、
送信時以外は待受状態(受信状態)となっている無線L
AN装置は、直ちにキャリアセンス動作を連続して行
う。
【0009】時点t3において、レーダ装置の送信パル
ス(バースト)が発生していることを示す無線LAN装
置で検出されるキャリア検知信号が、その存在を示すハ
イレベルの状態であった場合、このキャリア検知信号の
パルス幅(時点t2〜t4の間の時間)をレーダ送信パ
ルスのパルス幅Tt(たとえば、1μs程度)と判定
し、このとき、無線LAN装置から送信される送信パケ
ットは、点線のハイレベルの範囲で示すように送信禁止
状態とされる。このハイレベルの送信禁止時間は、レー
ダ送信パルスの反射信号(レーダ反射信号)の受信待受
時間であるハイレベルの期間(受信待受がアクティブと
なっている期間)より長い時間とされる。
【0010】この図6Aに示すように、無線LAN装置
がパケット送信を開始しようとするときにキャリアセン
スを行い、レーダ送信パルス(キャリア検知信号とほぼ
等しい)を検出した場合には、自局のパケット送信動作
を禁止し、これによりレーダ送信パルスおよびレーダ反
射信号に対する無線LAN装置のパケット送信電波によ
る干渉を未然に回避することができる。
【0011】実際上、たとえば気象レーダ装置等では、
半径が200km〜300kmの範囲の雨滴等を検知す
ることが可能であり、雨滴等の反射電波はきわめて微弱
であるが、この微弱な反射電波信号を気象レーダ装置は
捕捉することができる程度の高感度を有している。この
ような状態のとき、たとえば無線LAN装置のパケット
送信の送信範囲が、たとえ100m程度以内であって
も、この無線LAN装置が、前記気象レーダ装置の近
く、たとえば数km以内等に存在している場合には、無
線LAN装置相互間のパケット送信電波を前記気象レー
ダ装置では反射電波の一部として受信する可能性があ
る。
【0012】図6Bは、無線LAN装置から送信される
送信パケットが、レーダ装置に干渉を与えている場合の
動作を説明する図である。
【0013】時点t11において、PCより無線LAN
装置に送信要求があった場合、時点t12においてキャ
リアセンスを連続的に行い、その結果、この図6Bで
は、送信パルスが存在しないので、キャリアが検出され
ないと判定され、時点t13〜t18間において、無線
LAN装置は、レーダ送信パルスのパルス幅に比較して
パルス幅の比較的に長い送信パケットを送信する。
【0014】送信パケットを送信中の期間t13〜t1
8の間に、レーダ送信パルスが時点t15〜t16の間
に発生した場合、無線LAN装置はパケット送信中であ
るのでレーダ送信パルスを受信することができない。
【0015】レーダ送信パルスが発生している場合、レ
ーダ装置では、これを原因としてその直後の時点t17
以降で、あるいは、現送信パルス発生の1つ前の送信パ
ルスを原因として、時点t14以前に、受信待受状態が
ハイレベルのアクティブ状態となる。
【0016】そのため、送信パケットが送信されている
期間にレーダ受信待受状態となっているレーダ装置に対
して、図6B中、送信パケットからレーダ受信待受へ向
かう矢印付き点線で示すように、送信パケットがレーダ
反射信号としてレーダ装置で受信される可能性があり、
該レーダ装置に干渉を与える可能性が発生する。
【0017】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、レーダ装置の送信パルスを構成するバ
ースト周波数帯と同一の搬送波周波数帯を使用する無線
LAN装置において、無線LAN装置とレーダ装置との
間の電波の干渉を回避することを可能とする無線LAN
装置を提供することを目的とする。
【0018】また、この発明は、レーダ装置が複数存在
しても、これら複数のレーダ装置と無線LAN装置との
間の電波の干渉を回避する無線LAN装置を提供するこ
とを目的とする。
【0019】さらに、この発明は、レーダ装置と無線L
AN装置との周波数帯を共用可能とする無線LAN装置
を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】この発明は、水平方向に
回転するレーダアンテナから送信される送信パルスを構
成するバースト周波数帯と同一の搬送波周波数帯を使用
する無線LAN装置において、前記レーダの送信パルス
を受信する受信手段と、受信した送信パルスの発生周期
を計測する周期計測手段と、計測した発生周期に対応し
てパケット送信タイミングを制御し、レーダ反射波の受
信時間を予測し、この予測受信時間内には自局のパケッ
ト送信を中止するパケット送信タイミング制御手段とを
備えることを特徴とする(請求項1記載の発明)。
【0021】この発明によれば、レーダの送信パルスを
時系列で検知して送信パルスの発生周期(結局は、受信
パルス周期)を計測し、計測した周期に対応して予測し
たレーダ反射波の予測受信時間内には、無線LAN装置
のパケット送信を中止するようにしているので、無線L
AN装置のレーダ装置に対する無線電波の干渉を未然に
回避することができる。これにより、レーダ装置と無線
LAN装置との周波数帯を共用可能とする。
【0022】なお、計測した発生周期を周波数分析し
て、複数のレーダアンテナからの送信パルスの発生周期
をそれぞれ計測することで、複数のレーダ装置との干渉
を回避することができる(請求項2記載の発明)。
【0023】この場合、予測受信時間を、送信パルス幅
を含む時間幅に設定することで、より確実にレーダ装置
と無線LAN装置との干渉を回避することができる(請
求項3記載の発明)。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。
【0025】図1は、この実施の形態に係る無線LAN
装置10が使用される無線LANシステム20の構成例
を示している。
【0026】この無線LANシステム20においては、
データリンク層、物理層としてイーサネット(登録商
標)12を採用し、一方のイーサネット12にサーバー
14と無線LAN装置10とが接続されている。また、
他方のイーサネット12には、クライアントであり端末
としての複数のパーソナルコンピュータ(PCとい
う。)16と無線LAN装置10とが接続されている。
さらに、無線LAN装置10は、スタンドアローンのP
C16にも接続されている。もちろん、PC16に代替
して、あるいはPC16とは別にプリンタやスキャナ等
を接続することが可能である。
【0027】イーサネット12は、周知のように、LA
Nの構成方式の一つであり、送受信方式として上述した
CSMA/CD方式を採用している。
【0028】このような構成の無線LANシステム20
により、PC16とサーバー14との間、あるいはイー
サネット12に接続されたサーバー14あるいはPC1
6と、スタンドアローンのPC16との間で無線により
データ通信を行うことができる。
【0029】図2は、図1例の無線LANシステム20
に採用されている無線LAN装置10の構成例のブロッ
ク図を示している。
【0030】図2において、無線LAN装置10は、送
受信アンテナ22を有し、この送受信アンテナ22は、
帯域通過フィルタ(BPF)24を介して送受切替スイ
ッチ26の共通端子に接続されている。送受切替スイッ
チ26は、マイクロプロセッサユニット(MPU)52
の指令に基づくインタフェース(I/F)48からの切
替信号により送信側あるいは受信側(図2に示す位置)
に切り替えられる。なお、送受信アンテナ22とBPF
24とは、基本的には、他局の無線LAN装置10から
送信される送信パケットの受信手段であるが、構成を特
別に変更することなく、同一周波数帯の後述するレーダ
の送信パルスを受信する受信手段としても機能する。
【0031】送受切替スイッチ26の一方の固定端子
(図2中、共通端子に接続されている固定端子)は、受
信信号(送信パケットあるいはレーダ送信パルスの受信
信号)を増幅する高周波増幅回路(RFAMP)28を
介して混合回路(ミキサ)30の信号入力端子に接続さ
れている。このミキサ30の出力端子には中間周波増幅
回路(IFAMP)32を介して復調回路34に接続さ
れる。
【0032】復調回路34は、受信信号からクロックC
LKを抽出するとともに、キャリア(この実施の形態で
は、送信パケットの搬送波またはレーダ送信パルスのバ
ースト発生期間)を検出しているときにハイレベルとな
るキャリア検知信号CDを出力し、かつクロックCLK
を利用して受信信号をデコードして受信データRxを再
生する。
【0033】クロックCLK、キャリア検知信号CDお
よび受信データRxは、インタフェース(I/F)36
を介してCPU回路50に供給される。
【0034】その一方、このI/F36から出力される
送信パケット信号とされる送信データTxは、変調回路
38、IFAMP40、ミキサ42およびRFAMP4
4を介して送受切替スイッチ26の他方の固定端子に供
給され、I/F48を通じて送受切替スイッチ26が送
信側に接続されているとき、該送受切替スイッチ26、
BPF24を通じて送受信アンテナ22から送信パケッ
トが電波として送信される。通常の場合には、この送信
パケットが他の(他局としての)無線LAN装置10に
より受信され、送信パケット中の目的アドレスを有する
PC16あるいはサーバー14により受信データRxが
取り込まれる。
【0035】図2において、ミキサ40、42の局部発
振信号入力には、局部発振回路46から搬送波としての
局部発振信号が供給される。この実施の形態において、
局部発振回路46は、マイクロ波周波数帯である5.2
5GHz〜5.35GHzの中、4波の局部発振信号を
I/F48からの切替信号により切り替え可能になって
いる。なお、図1例の無線LANシステム20を構成す
る各無線LAN装置10は、前記4波の局部発振信号の
中、同一周波数の局部発振信号を発生するように、予め
切替信号が選択されている。
【0036】後述するようにパケット送信タイミング制
御手段としても機能するCPU回路50は、上述したI
/F36、48以外に、レジスタ、制御回路、計算回路
を含むマイクロプロセッサ(MPU)52と、ワーク用
の記憶素子であるRAMとOSおよびアプリケーション
プログラム等が記憶されているROMを有する記憶部5
4と、送受信アンテナ22により受信して復調したレー
ダ送信パルスに対応するキャリア検知信号CDから受信
したレーダ送信パルスの発生周期を計測する周期計測手
段としてのタイマ56と、キャリア検知信号CDからレ
ーダ装置パルスの発生周期を周波数分析して複数のレー
ダアンテナからの送信パルスの発生周期を計測する周波
数分析手段としてのFFTアナライザ58と、イーサネ
ット12に接続されるイーサネットインタフェース(イ
ーサネットI/F)60とを有して構成される。
【0037】上述したI/F36、48、60、MPU
52、記憶部54、タイマ56、FFTアナライザ58
は、バス62を介して相互に接続されている。
【0038】なお、この実施の形態に係る各無線LAN
装置10は、その無線サービスエリアとして100m程
度の範囲を有している。また、無線LAN装置10は、
イーサネット12あるいはPC16に接続されて無線に
よるLANを可能とするので無線LANアダプタとも呼
ばれる。
【0039】この実施の形態に係る無線LAN装置10
と、この無線LAN装置10を含む無線LANシステム
20は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次に、レーダ装置(ここでは気象レーダ装置)との
関係において動作を説明する。
【0040】図3は、気象レーダ装置70の模式的な動
作概念図を示している。この気象レーダ装置70では、
半値幅1度前後のビーム指向性を有するアンテナビーム
72を、レーダアンテナ74を水平方向である矢印方向
に数回/分の速度で回転させることで回転させ、半径2
〜3百km程度の観測範囲76内の雨滴78や雲80か
らの反射波を受信し、降雨量や雲の存在を観測する。
【0041】この気象レーダ装置70の観測範囲76内
に、図1、図2に示した無線LAN装置10が存在して
いるものとする。
【0042】図4は、気象データ装置70の送受信動作
のタイミングを示している。この気象レーダ装置70で
はレーダアンテナ74から送信パルス幅TtがTt=1
μs前後で、繰り返し送信周期TcがTc=数msの送
信パルスが送信される。送信パルスは、バースト周波数
で構成されるが、このバースト周波数は、この実施の形
態では、上述した無線LAN装置10の搬送波周波数帯
と同一の周波数帯5.25GHz〜5.35GHzが使
用され、この中、10波が採用される。
【0043】このため、送信パルスを構成するバースト
の周波数は、上記の無線LAN装置10の搬送波周波数
と重複する。無線LAN装置10は、同一周波数帯で4
波であるので、一つの無線LAN装置10で、周波数の
異なる複数(2〜3波)の気象レーダ装置からの送信パ
ルスを受信する可能性がある。なお、複数の気象レーダ
装置から送信パルスを受信して対応する場合の動作につ
いては後述する。
【0044】気象データ装置70における送信パルスに
対する受信待受時間Twは、送信パルスに同期し、かつ
送信周期Tcよりやや短い数msのパルス幅に該気象レ
ーダ装置70で設定されている。
【0045】図5は、気象レーダ装置70との関係にお
いての無線LAN装置10の動作説明に供されるタイミ
ング図である。
【0046】無線LAN装置10は、図3から分かるよ
うに、該無線LAN装置10の設置位置とレーダアンテ
ナ74から送信されるアンテナビーム72が一致したと
きにのみ送信パルスを受信する。この図5例では、時点
ta、tb間、時点tc、td間、時点te、tf間で
送信パルスを受信し、受信パルスであるキャリア検知信
号CDを復調回路34から得る。すなわち、送信パルス
は、送受信アンテナ22、パケット送信時以外は受信側
に接続されている切替スイッチ26、RFAMP28、
ミキサ30を介して中間周波信号とされ、IFAMP3
2および復調回路34を介してキャリア検知信号CDが
得られる。このキャリア検知信号CDは、FFTアナラ
イザ58とタイマ56に供給されるとともに、I/F3
6を介してMPU52により検出される。
【0047】この場合、タイマ56により少なくとも2
つの受信パルス(キャリア検知信号CD)の周期、すな
わち受信された送信パルスの発生周期Trが計測される
(図5参照)。
【0048】なお、この図5のタイミング図では、アン
テナビーム72の1回転で1発の受信パルスに対応する
キャリア検知信号CDが受信可能なように描いている
が、実際には、アンテナビーム72が無線LAN装置1
0を1度包囲している間に2〜5発程度の送信パルスが
受信される。
【0049】MPU52は、連続的にキャリアセンスを
行い、キャリア検知信号CDのレベルがハイレベルにな
っているかどうかを監視する。
【0050】MPU52は、たとえば時点taにおいて
キャリアを検出したとき、そのキャリアセンスが消滅し
た時点、換言すれば、キャリア検知信号CDがローレベ
ルになった時点tbを始点とし、パケット送信禁止時間
Tsの終点である時点tgまで自己のパケット送信を禁
止する。
【0051】この送信禁止時間Tsは、レーダ装置70
のレーダ送信パルスの反射パルスが到来する往復時間に
余裕時間を加えた時間に選択する。すなわち、パケット
送信がレーダ装置70に干渉等の影響を与えることがな
くなる時間幅に選択する。具体的には、たとえば観測範
囲76が半径300kmである場合、送信周期Tc(隣
り合う送信パルスとの周期)は、送信パルスの往復時間
(600km/30万km/s=2ms)に余裕を加え
た3ms=Tc程度とされるので、このパケット送信禁
止時間Tsは、この送信周期Tcより短い2ms〜3m
sの時間に設定すればよい。この場合、パケット送信禁
止時間Tsは、MPU52により可変可能とされている
が、MPU52は、受信パルス(キャリア検知信号C
D)の発生周期Trと予め記憶部54に記憶してある発
生周期Trとを比較して気象レーダ装置70の位置や仕
様を特定してパケット送信禁止期間Tsを決めることも
できる。
【0052】時点tsにおいて、受信パルス(キャリア
検知信号CD)の発生周期Trがタイマ56を通じてM
PU52により検知されたとき、MPU52は、次に検
出される時点te〜tf間の送信パルスによる受信待受
に干渉を与えない期間である予測受信期間に余裕時間を
含んだ予測パケット送信禁止時間Tpを設定する。
【0053】すなわち、パケット送信タイミング制御手
段として機能するMPU52は、タイマ56により計測
された受信パルスの発生周期Trに対応してパケット送
信タイミングを制御し、レーダ反射波の受信時間(受信
待受時間)を予測し、この予測受信時間Ts(図5参
照)内には、自局のパケット送信を中止する予測パケッ
ト送信禁止時間Tpを設定する。
【0054】この予測パケット送信禁止時間Tpは、た
とえば送信パルス幅Tt=1μsの送信パルスの予測発
生位置を中心に上述の例では、±2.5ms程度の値に
設定すれば、干渉を回避することができる。
【0055】なお、予測パケット送信禁止時間Tp内に
おいてもキャリアセンスは可能であるので、常にレーダ
装置70のレーダアンテナ74の回転周期に同期して予
測パケット送信禁止時間Tpを正確に設定することがで
きる。
【0056】また、一般に、レーダアンテナ74の回転
周期は一定であるので、予め調査したレーダアンテナ7
4の受信パルスの発生周期Trに一致する回転周期を無
線LAN装置10の記憶部54に記憶させておくことに
より、次にアンテナビーム72が自局に向けられる時刻
を容易に予測することができる。
【0057】干渉対象の気象レーダ装置70が1台では
なく、複数台存在する場合には、複合された受信パルス
に対応する複合されたキャリア検知信号CDをFFTア
ナライザ58により周波数分析し、周波数の逆数により
パルス発生周期Trを複数選択することにより、それぞ
れのレーダ装置の回転周期を知ることができ、この回転
周期に同期した予測パケット送信禁止時間Tpをそれぞ
れのレーダ装置に対応した数の分だけ発生させれば、干
渉対象の全てのレーダ装置に対してパケット送信電波に
よる干渉を与えることがなくなる。
【0058】なお、上述した実施の形態においては、干
渉対象レーダ装置として気象レーダ装置70を例として
挙げているが、周期的に送受信を繰り返す装置を対象と
しても、同様の手順により干渉を未然に防止することが
可能となる。
【0059】なお、この発明は、上述の実施の形態に限
らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成
を採り得ることはもちろんである。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーダ送信パルスを受信したときには、その送信周
期を予測してパケット送信を禁止するようにしたので、
同一無線周波数帯を使用する無線LAN装置とレーダ装
置との間の無線電波の干渉を回避することができる。
【0061】この結果、この発明によれば、無線周波数
資源の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態の無線LAN装置が配
置された無線LANシステムの構成図である。
【図2】この発明の一実施の形態の無線LAN装置の構
成を示すブロック図である。
【図3】気象レーダの動作概念図である。
【図4】気象レーダの動作タイミング図である。
【図5】この発明の動作例の説明に供されるタイミング
図である。
【図6】図6Aは、従来技術に係る正常なCSMA/C
D動作例を示すタイミング図、図6Bは、従来技術に係
る無線LAN装置において、干渉を与える例の説明に供
されるタイミング図である。
【符号の説明】
10…無線LAN装置 12…イーサネット 14…サーバー 16…PC 20…無線LANシステム 22…送受信アンテ
ナ 24…BPF 26…送受切替スイ
ッチ 28、44…RFAMP 30、42…ミキサ 32、40…IFAMP 34…復調回路 36、48…I/F 38…変調回路 50…CPU回路 52…MPU 54…記憶部 56…タイマ 58…FFTアナライザ 70…気象レーダ装
置 72…アンテナムービ 74…レーダアンテ
ナ 76…観測範囲 78…雨滴 80…雲 CD…キャリア検知
信号 CLK…クロック Rx…受信データ Tc…送信周期 Tp…予測パケット
送信禁止期間 Ts…送信禁止時間 Tt…送信パルス幅 Tw…受信待受時間 Tx…送信データ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平方向に回転するレーダアンテナから送
    信される送信パルスを構成するバースト周波数帯と同一
    の搬送波周波数帯を使用する無線LAN装置において、 前記レーダの送信パルスを受信する受信手段と、 受信した送信パルスの発生周期を計測する周期計測手段
    と、 計測した発生周期に対応してパケット送信タイミングを
    制御し、レーダ反射波の受信時間を予測し、この予測受
    信時間内には自局のパケット送信を中止するパケット送
    信タイミング制御手段とを備えることを特徴とする無線
    LAN装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の無線LAN装置において、 前記周期計測手段は、周波数分析手段を有し、 前記計測した発生周期を周波数分析して、複数のレーダ
    アンテナからの送信パルスの発生周期をそれぞれ計測す
    ることを特徴とする無線LAN装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の無線LAN装置において、 前記パケット送信タイミング制御手段は、 前記予測受信時間を、送信パルス幅を含む時間幅に設定
    することを特徴とする無線LAN装置。
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