JP2004120533A - System and device for controlling antenna - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は送信局と受信局の間で映像などのストリームデータや大容量のデータ通信を行う無線通信システムにおいて、受信局が受信誤りの少ない最適な受信状態を得られるようにアンテナを回転制御するためのアンテナ制御方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のアンテナ制御方式としては基地局側のアンテナとして指向性アンテナを用いて回転制御させ、端末局側のアンテナとして無指向性アンテナを用いる構成が一般的であった(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図5は従来のアンテナ制御方式の構成を示すブロック図である。
【0004】
図5において、30は基地局、40は端末局の構成を示している。
【0005】
基地局30は、301は指向性アンテナ、302は指向性アンテナで受信した信号と指向性アンテナ101を介して受信局へ送信する信号を分離するスイッチ手段、303は送信データを変調して無線周波数の送信信号を生成する信号送信手段、304は受信信号を復調して受信データを生成する信号受信手段、305は受信信号の受信電力レベルを検出する信号レベル検出手段、306は受信電力レベルに応じてアンテナ制御を行うアンテナ制御手段、307は指向性アンテナ301を回転させるアンテナ駆動手段により構成される。
【0006】
端末局40は、401は無指向性アンテナ、403は送信データを変調して無線周波数の送信信号を生成する信号送信手段、404は受信信号を復調して受信データを生成する信号受信手段により構成される。
【0007】
以上のように構成された従来の基地局30及び端末局40において、データ通信を行う方法について説明する。
【0008】
基地局30は送信データを信号送信手段303で無線周波数の送信信号に変調し、指向性アンテナ301を介して端末局40へ送信する。端末局40は無指向性アンテナ401で基地局30の送信信号を受信し、信号受信手段で復調して、受信データを出力する。
【0009】
逆に、端末局40は送信データを信号送信手段で変調し、無指向性アンテナ401を介して基地局30へ送信する。基地局30は指向性アンテナ301で端末局40の送信信号を受信すると信号受信手段で復調して受信データを出力する。
また、同時に信号レベル検出手段で受信信号の受信電力レベルを検出する。
【0010】
アンテナ制御手段306は受信信号レベルが所定レベル低下した場合にアンテナ駆動手段307を制御し、指向性アンテナ301を回転させることで受信信号レベルが低下しないようにしている。
【0011】
本構成によって、端末局40が移動して基地局30の信号レベル検出手段305で検出される受信電力レベルが低下した場合に指向性アンテナ301を回転制御することで受信信号レベルが低下しないようにすることができる。
【0012】
【特許文献1】
特開平09−321677
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、映像などの大容量のデータを高速伝送するためには、使用できる周波数帯域が広いミリ波帯を使用する必要がある。例えば、5GHz帯や25GHz帯、あるいは60GHz帯といった周波数帯を使用すれば、数十Mビット/秒以上の伝送速度で通信することが可能であり、映像などのストリームデータをDV(Digital Video)規格やMPEG2規格で伝送することが可能である。
【0014】
ところが、これらの周波数帯は電波の直進性が強いため、宅内のような障害物が多い場所では伝送性能が大きく劣化してしまう。また、波長が短いことから壁などで反射した反射波が直接波に重なり合うことにより発生するマルチパスフェージングが、低い周波数帯を使用する場合と比較し頻繁に発生し、信号を正常に受信できず、受信誤りが発生する。
【0015】
特に、無指向性アンテナを用いることで、あらゆる方向からの反射波を受信することになり、人が歩き回るといった行動をした場合には周辺の反射波の状況が変化し、マルチパスフェージングが頻繁に発生することになる。
【0016】
これを避けるために、単純に端末局側も指向性アンテナを使用すると、端末のすぐ前に障害物が配置されているような場合には同様に信号の受信電力レベルが劣化して、受信誤りが発生する。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のアンテナ制御方式は、送信局及び受信局とも指向性アンテナを備え、受信局側で検出した受信信号レベルに応じて受信局の指向性アンテナを回転制御して、最大の受信電力レベルが得られる位置にアンテナを配置するとともに、所定の受信電力レベルが得られない場合には、送信局へアンテナ制御信号を送信し、送信局の指向性アンテナを受信局側から回転制御して、送信局の指向性アンテナを最大の受信電力レベルが得られる位置に配置する構成としたものである。
【0018】
本構成によって、送信局及び受信局双方の指向性アンテナを回転制御することにより、受信電力レベルが最大の位置に指向性アンテナを配置することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0020】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における送信局及び受信局の構成を示すブロック図である。図1において、10は送信局、20は受信局で、送信局から受信局に対して映像やデータを送信する。
【0021】
送信局10において、101は指向性アンテナ、102は指向性アンテナで受信した信号と指向性アンテナ101を介して受信局へ送信する信号を分離するスイッチ手段、103は送信データを変調して無線周波数に変換し送信信号を生成する信号送信手段、104はスイッチ手段102で分離した受信信号の受信処理を行う信号受信手段、105は信号受信手段104で受信した制御信号に従ってアンテナ駆動手段106を制御するアンテナ制御手段、106はアンテナ制御手段105の制御に従って指向性アンテナ101を回転させるアンテナ駆動手段である。
【0022】
受信局20において、指向性アンテナ101、スイッチ手段102、アンテナ駆動手段106は送信局10と同等の構成である。107はスイッチ手段102で分離した受信信号の受信処理を行い、受信データを生成する信号受信手段、108は受信信号の受信電力レベルを検出する信号レベル検出手段、109は受信電力レベルに応じてアンテナ駆動手段106にアンテナ制御信号を出力するとともに、送信局のアンテナを制御するための制御データを生成するアンテナ制御手段、110はアンテナ制御手段109で生成した制御データを変調して無線周波数に変換し送信信号を生成する制御信号送信手段である。
【0023】
以上のように構成した送信局および受信局の動作について詳細に説明する。
【0024】
まず、送信局10の信号送信手段103には送信データが入力される。この送信データはインターネットデータや映像や音声をMPEGなどのストリームフォーマットに圧縮したデジタルデータである。信号送信手段103は送信データにデジタル変調を施し、受信局で送信データを正しく受信するために必要な情報をプリアンブルとしてデジタル変調を施した送信データフレームごとその先頭に付加し、無線伝送する周波数帯の送信信号に変換する。ここで、デジタル変調方式としてはQPSKなどの位相変調や直交振幅変調(QAM)、あるいはこれらの変調方式と組み合わせてスペクトラム拡散や直交周波数分割多重(OFDM)などが用いられる。また、プリアンブルには無線周波数を補正するために必要な情報や変調方式に関する情報などが含まれる。
【0025】
信号送信手段103で生成された送信信号はスイッチ手段102から指向性アンテナ101へ送られ、受信局20の指向性アンテナ101に送信される。指向性アンテナ101にはアンテナ面の前方方向への指向性を有する指向性アンテナを用いる。宅内のような障害物の多い環境や人の動きによる電波の変動が多い環境でダイポールアンテナのような無指向性のアンテナを用いると、電波の到来方向が複雑に変化し、受信電力レベルが大きく変化して信号受信手段107での復調処理やアンテナの制御方法が困難になるためである。
【0026】
受信局20は送信局10から送信された送信信号を指向性アンテナ101で受信すると、スイッチ手段102を介して信号受信手段107及び信号レベル検出手段108へ送られる。
【0027】
信号受信手段107は、受信信号のプリアンブルの情報に従って復調するための無線周波数を補正し、受信信号を復調して元の受信データを再生する。
【0028】
信号レベル検出手段108は受信信号の電力を測定する。受信電力の測定方法としては、
1)受信信号をフレーム単位でフレーム全体の電力の平均値を求める
2)受信信号のプリアンブルの電力を求める
方法がある。
【0029】
さらに、上記2つの方法を複数フレームの受信電力値を保持し、所定フレーム数ごとにその受信電力値を平均化して受信電力を求めてもよい。複数フレームの電力を平均化することで瞬時的な受信電力の変動を抑えることができる。特に多値変調を用いる場合は変調後の振幅が一様でないため、フレームごとの受信電力にもともとばらつきがある。したがって、複数フレームの受信電力を平均化する方が良い。
【0030】
信号レベル検出手段108は上記の方法のいずれかにより検出した受信信号レベルをアンテナ制御手段109に出力する。
【0031】
アンテナ制御手段109は、信号受信手段107において受信信号の受信電力レベルが低すぎるために受信データの再生が不可能になる受信電力レベルの閾値を保持しておき、受信信号の受信電力レベルが所定の閾値以下になった場合にアンテナ駆動手段106にあらかじめ定めた方向に指向性アンテナ101を所定の角度回転させる回転指示信号を送る。
【0032】
アンテナ駆動手段106は軸を中心に指向性アンテナ101を回転させて指向方向を変化させる。
【0033】
次にアンテナの回転制御方法についてはいくつかの方法があり、それぞれ詳細に説明する。
【0034】
まず、アンテナ回転制御を行う第1の方法について説明する。
【0035】
アンテナ制御手段109は指向性アンテナ101をあらかじめ定めた方向に所定の角度回転させて停止し、信号レベル検出手段108で受信電力レベルを検出する。その結果、受信電力レベルが所定の閾値レベル以上になった場合にはそのアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了する。
【0036】
しかし、所定の閾値以上の受信電力レベルが得られなかった場合にはさらに所定の角度回転させ、これを繰り返すことで所定の閾値レベル以上になった場合にはそのアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了する。
【0037】
また、所定の角度回転させる回数をあらかじめ定めておき、定めた回数アンテナを回転させた所で、所定の閾値レベル以上の受信電力レベルが得られなかった場合には、最初のアンテナ位置から反対の方向へ所定の角度アンテナを回転させる。その後、所定の閾値以上の受信電力レベルが得られたアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了する。
【0038】
なお、上記の方法では受信電力レベルが、所定の閾値レベル以上になった場合にアンテナの回転制御を完了したが、過去の受信電力レベルの記録からその平均値を求め、その平均値から所定の割合以上の受信電力レベルが得られた場合に、そのアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了してもよい。
【0039】
次に、アンテナ回転制御を行う第2の方法について説明する。
【0040】
アンテナ制御手段109はアンテナをあらかじめ定めた方向に所定の角度回転させる間、信号レベル検出手段108で検出した受信信号レベルとそのアンテナ位置を記録し、所定の角度まで回転させる。このアンテナを回転する間得られた受信信号レベルの最大値が所定の閾値レベル以上であった場合に、その最大値が得られたアンテナ位置までアンテナを回転させ、そのアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了する。
【0041】
しかし、所定の閾値以上の受信電力レベルが得られなかった場合にはさらに所定の角度回転させ、これを繰り返すことで所定の閾値レベル以上になった最大の受信電力レベルのアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了する。
【0042】
また、所定の角度回転させる回数をあらかじめ定めておき、定めた回数アンテナを回転させた所で、所定の閾値レベル以上の受信電力レベルが得られなかった場合には、最初のアンテナ位置から反対の方向へ所定の角度アンテナを回転させる。その後、所定の閾値以上の受信電力レベルが得られた最大のアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了する。
【0043】
なお、上記の方法では受信電力レベルが、所定の閾値レベル以上になった場合に、その間得られた受信電力レベルが最大のアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了したが、過去の受信電力レベルの記録からその平均値を求め、その平均値から所定の割合以上の受信電力レベルが得られた場合に、そのアンテナ位置でアンテナの回転制御を完了してもよい。
【0044】
上記2つの方法では、所定の回数アンテナを所定の角度回転させた後、所定の受信電力レベルが得られなかった場合には、最初のアンテナ位置から反対の方向へアンテナ位置を回転制御するようにしたが、あらかじめ定めた方向へアンテナ位置を回転させることで明らかに受信電力レベルが劣化したことが確認できた場合には、その時点で最初のアンテナ位置から反対の方向へアンテナを回転させるようアンテナを制御しても良い。
【0045】
以上のようにアンテナを回転制御した結果、信号レベル検出手段108において受信電力レベルが所定の閾値以下である場合には、送信局10のアンテナ回転制御を行う。
【0046】
アンテナ制御手段109がアンテナ回転制御を行った結果、所定の閾値レベル以上の受信電力レベルが得られなかった場合、送信局10の指向性アンテナ101を所定の方向へあらかじめ定めた角度回転させるための制御データを生成し、制御信号送信手段110へ出力する。制御信号送信手段110は制御データの変調処理を行い、制御信号を生成し、スイッチ手段102を介してアンテナ101から送信局10に対して制御信号を送信する。
【0047】
送信局10は受信局20が送信した制御信号を指向性アンテナ101で受信し、スイッチ手段102を介して信号受信手段104で制御信号の復調を行い、制御データを再生して、アンテナ制御手段105へ制御データを出力する。
【0048】
アンテナ制御手段105は制御データを受信した後、その制御データの指示に従い、アンテナ駆動手段106に回転指示信号を送る。
【0049】
アンテナ駆動手段106は軸を中心に指向性アンテナ101を回転させて指向方向を変化させる。
【0050】
送信局10側の指向性アンテナ101の向きが変わることにより、受信局20への電波の到来方向が変わり、受信局20の信号レベル検出手段108で検出する受信電力レベルが変化する。
【0051】
送信局10側へ制御信号を送信した後、受信局20の信号レベル検出手段108で受信信号レベルを検出し、その値が所定の閾値レベル以上になった場合には、その位置で送信局のアンテナ制御を完了させるため、制御信号の送信を中止する。
【0052】
しかし、所定の閾値レベル以上の受信電力レベルが得られない場合には、さらに送信局10の指向性アンテナ101を所定の角度回転させるように制御信号を送信する。これを繰り返し、所定の閾値レベル以上の受信電力レベルが得られた時点で送信局10へアンテナ制御用の制御信号の送信を中止する。
【0053】
また、送信局へ制御データを送信するのは、受信局20の指向性アンテナ101を制御する場合と同様の方法で、受信局20の指向性アンテナ101を制御する代わりに、送信局10の指向性アンテナ101を制御するために制御データを送信する。
【0054】
以上のように、送信局10及び受信局20の指向性アンテナを制御することで、送信局10あるいは受信局20の近傍に障害物が存在し、電波障害が発生しても、送信局10あるいは受信局20いずれかあるいは双方の指向性アンテナを回転させることで所望の受信電力レベルが得られ、誤りの少ないデータ通信を行うことが可能となる。
【0055】
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における送信局及び受信局の構成を示すブロック図である。図2において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【0056】
図2において、112は送信局10に対して受信電力レベル測定用にデータ信号を生成する信号生成手段である。
【0057】
以上のように構成した送信局および受信局の動作について説明する。
【0058】
受信局20は送信局10から送信された送信信号を指向性アンテナ101で受信すると、スイッチ手段102を介して信号受信手段107及び信号レベル検出手段108へ送られる。
【0059】
信号受信手段107は、受信信号のプリアンブルの情報に従って復調するための無線周波数を補正し、受信信号を復調して元の受信データを再生する。
【0060】
信号レベル検出手段108は、受信信号の電力を測定し、測定した受信信号レベルをアンテナ制御手段109に出力する。
【0061】
アンテナ制御手段109は、信号受信手段107において受信信号の受信電力レベルが低すぎるために受信データの再生が不可能になる受信電力レベルの閾値を保持しておき、受信信号の受信電力レベルが所定の閾値以下になった場合にアンテナ駆動手段106にあらかじめ定めた方向に指向性アンテナ101を所定の角度回転させる回転指示信号を送る。
【0062】
アンテナ駆動手段106は、軸を中心に指向性アンテナ101を回転させて指向方向を変化させる。
【0063】
信号生成手段112は、送信局10に対して受信電力レベル測定用にデータ信号を生成する信号生成手段であり、信号送信手段103に送信データが入力される。この送信データは、送信局10が受信電力レベルを測定するためのデジタルデータである。信号送信手段103は送信データにデジタル変調を施し、受信局で送信データを正しく受信するために必要な情報をプリアンブルとしてデジタル変調を施した送信データフレームごとその先頭に付加し、無線伝送する周波数帯の送信信号に変換する。
【0064】
信号送信手段103で生成された送信信号はスイッチ手段102から指向性アンテナ101へ送られ、送信局10の指向性アンテナ101に送信される。
【0065】
送信局10は受信局20から送信された送信信号を指向性アンテナ101で受信すると、スイッチ手段102を介して信号レベル検出手段108へ送られる。
【0066】
信号レベル検出手段108は受信信号の電力を測定し、測定した受信信号レベルをアンテナ制御手段105に出力する。
【0067】
アンテナ制御手段105は、受信信号の受信電力レベルが低すぎるために受信データの再生が不可能になる受信電力レベルの閾値を保持しておき、受信信号の受信電力レベルが所定の閾値以下になった場合にアンテナ駆動手段106にあらかじめ定めた方向に指向性アンテナ101を所定の角度回転させる回転指示信号を送る。
【0068】
アンテナ駆動手段106は軸を中心に指向性アンテナ101を回転させて指向方向を変化させる。
【0069】
このように請求項1とは異なり、送信局10および受信局20のそれぞれの指向性アンテナ101の駆動は、局独自で制御を行うことが可能となり、アンテナを回転させた場合の影響を瞬時に反映させることが可能となる。
【0070】
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における送信局及び受信局の構成を示すブロック図である。図3において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【0071】
図3において、113は受信局から受信した受信電力レベル値と受信局から送られてきた受信電力測定用信号により測定した送信局の受信電力レベルとを比較する信号レベル比較手段である。
【0072】
114は、送信局10に対して受信電力レベル測定用にデータ信号を生成するするとともに、信号レベル検出手段で検出した受信電力レベルを挿入して送信データを生成する信号生成手段であり、信号送信手段103に送信データが入力される。
【0073】
以上のように構成した送信局および受信局の動作について説明する。
【0074】
送信局10は受信局20から送信された送信信号を指向性アンテナ101で受信すると、スイッチ手段102を介して信号受信手段107及び信号レベル検出手段108へ送られる。
【0075】
信号受信手段107は、受信した信号より受信局20の受信電力レベル値を取り出し、信号レベル検出手段108は、受信信号の電力を測定し、それぞれ信号レベル比較手段113に出力する。
【0076】
信号レベル比較手段113は、受信局の受信電力レベル値と測定した送信局の受信電力レベル値を比較し、比較結果をアンテナ制御手段105へ出力する。アンテナ制御手段105は、受信局20の指向性アンテナ101を制御させる場合、信号送信手段103を介して制御信号を受信局へ送信し、送信側10の指向性アンテナ101を制御させる場合は、アンテナ駆動手段106へあらかじめ定めた方向にアンテナを所定の角度回転させる回転指示信号を送る。
【0077】
アンテナ駆動手段106は、軸を中心に指向性アンテナ101を回転させて指向方向を変化させる。
【0078】
ここで送信局10及び受信局20の受信電力レベルの比較結果に基づき、アンテナを回転制御する方法として、送信局10の近くに障害物がある場合に、受信局20に向けて送信できる方向が限られ、受信側の受信電力レベルがより低下するため、受信局20に比べて送信局10の受信電力レベルが低い場合は受信局20の指向性アンテナ101を回転制御させ、送信局に比べて受信局の受信電力レベルが低い場合は送信局10の指向性アンテナ101を回線制御させる必要がある。
【0079】
以上のように、障害物により近い側の指向性アンテナを回転制御させることにより、データ送信の誤りを抑えることが可能となる。
【0080】
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における送信局及び受信局の構成を示すブロック図である。実施の形態1に示した受信局20において信号誤り率算出手段111が新たに追加された。図4において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【0081】
図4において、111は信号受信手段107にて復調した受信データにおいて受信データフレームごとの受信誤り率を算出し、どの程度受信誤りが発生しているかの算出を行う信号誤り率算出手段である。
【0082】
以上のように構成した受信局の動作について説明する。
【0083】
受信局20は送信局10から送信された送信信号を指向性アンテナ101で受信すると、スイッチ手段102を介して信号受信手段107へ送られる。信号受信手段107は、受信信号のプリアンブルの情報に従って復調するための無線周波数を補正し、受信信号を復調して元の受信データを再生する。
【0084】
信号誤り率算出手段111は受信データフレームのフレーム誤り率の算出を行う。
【0085】
なお、上記2つの方法について、複数フレームのフレーム誤り率を保持し、所定フレーム数ごとにそのフレーム誤り率を平均化してフレーム誤り率を求めてもよい。複数フレームの受信誤りを平均化することで瞬時的な受信電力の変動を抑えることができる。
【0086】
信号誤り率算出手段111は上記の方法のいずれかにより算出した受信誤り率をアンテナ制御手段109に出力する。
【0087】
アンテナ制御手段109は、信号受信手段107において受信信号のフレーム誤り率が高すぎるために受信データの再生が不可能になるフレーム誤り率の閾値を保持しておき、受信信号のフレーム誤り率が所定の閾値以上になった場合にアンテナ駆動手段106にあらかじめ定めた方向にアンテナを所定の角度回転させる回転指示信号を送る。
【0088】
アンテナ駆動手段106は軸を中心に指向性アンテナ101を回転させて指向方向を変化させる。
【0089】
上記受信誤り率に関して、良好なデータを受信できる一応の目安としては、ランダムなデジタルデータを伝送し、復調した際に、送信したデータのビット誤り率がBER=10−9以上必要となり、その際の信号のS/N比は約16dB必要である。
【0090】
このように、請求項1とは異なり、受信電力レベルの変動によるアンテナ制御ではなく、受信信号のフレーム誤り率の変動によるアンテナ制御を行うことにより、本来、受信電力レベルの強弱に比べて、より的確に受信データの誤りの発生を判断できるフレーム誤り率による判断の方が効果が大きいと考えられる。
【0091】
【発明の効果】
以上のように、本発明のアンテナ制御方式によれば、宅内のような障害物が多く、人が歩き回ったりするような環境においても、常に最大の受信信号レベルが得られ、フレーム誤り率の低い最適な伝播環境が得られる。したがって、伝送誤りの少ない無線伝送ができ、映像などのストリームデータを途切れることなく無線伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による送信局及び受信局の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第2の実施の形態による送信局及び受信局の構成を示すブロック図
【図3】本発明の第3の実施の形態による送信局及び受信局の構成を示すブロック図
【図4】本発明の第4の実施の形態による送信局及び受信局の構成を示すブロック図
【図5】従来の基地局及び端末局の構成を示すブロック図
【符号の説明】
10 送信局
20 受信局
30 基地局
40 端末局
101 指向性アンテナ
102 スイッチ手段
103 信号送信手段
104 信号受信手段
105 アンテナ制御手段
106 アンテナ駆動手段
107 信号受信手段
108 信号レベル検出手段
109 アンテナ制御手段
110 制御信号送信手段
111 信号誤り率算出手段
112 信号生成手段
113 信号レベル比較手段
114 信号生成手段
301 指向性アンテナ
302 スイッチ手段
303 信号送信手段
304 信号受信手段
305 信号レベル検出手段
306 アンテナ制御手段
307 アンテナ駆動手段
401 無指向性アンテナ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention controls the rotation of an antenna so that a receiving station can obtain an optimal receiving state with few reception errors in a wireless communication system that performs stream data such as video or large-capacity data communication between a transmitting station and a receiving station. And an antenna control method for the same.
[0002]
[Prior art]
As a conventional antenna control method, a configuration in which rotation is controlled using a directional antenna as an antenna on the base station side and an omnidirectional antenna is used as an antenna on the terminal station side (for example, see Patent Document 1). .
[0003]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional antenna control system.
[0004]
In FIG. 5,
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
A method of performing data communication in the
[0008]
The
[0009]
Conversely, the
At the same time, the received power level of the received signal is detected by the signal level detecting means.
[0010]
The
[0011]
With this configuration, when the
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-09-321677
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to transmit large-capacity data such as video at high speed, it is necessary to use a millimeter wave band having a wide usable frequency band. For example, if a frequency band such as a 5 GHz band, a 25 GHz band, or a 60 GHz band is used, it is possible to communicate at a transmission speed of several tens of Mbits / sec or more, and stream data such as video data according to the DV (Digital Video) standard. And MPEG2 standards.
[0014]
However, in these frequency bands, the radio wave is highly straight, so that the transmission performance is greatly deteriorated in places where there are many obstacles such as a house. Also, due to the short wavelength, multipath fading, which occurs when the reflected wave reflected from a wall or the like overlaps the direct wave, occurs more frequently than when using a low frequency band, and the signal cannot be received normally. , A reception error occurs.
[0015]
In particular, by using an omnidirectional antenna, reflected waves from all directions will be received, and when a person walks around, the surrounding reflected waves will change, and multipath fading frequently occurs. Will occur.
[0016]
To avoid this, simply using a directional antenna on the terminal station side also degrades the reception power level of the signal when an obstacle is placed immediately in front of the terminal, resulting in a reception error. Occurs.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the conventional problem, the antenna control method of the present invention includes a directional antenna at both a transmitting station and a receiving station, and rotates the directional antenna of the receiving station according to a received signal level detected at the receiving station. Control and place the antenna at the position where the maximum received power level is obtained, and when the predetermined received power level cannot be obtained, transmit an antenna control signal to the transmitting station and change the directional antenna of the transmitting station. The rotation is controlled from the receiving station side, and the directional antenna of the transmitting station is arranged at a position where the maximum received power level can be obtained.
[0018]
With this configuration, by controlling the rotation of the directional antennas of both the transmitting station and the receiving station, it is possible to arrange the directional antenna at the position where the reception power level is the maximum.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1,
[0021]
In the transmitting
[0022]
In the receiving
[0023]
Operations of the transmitting station and the receiving station configured as described above will be described in detail.
[0024]
First, transmission data is input to the signal transmission means 103 of the
[0025]
The transmission signal generated by the
[0026]
When the receiving
[0027]
The signal receiving means 107 corrects the radio frequency for demodulation according to the information of the preamble of the received signal, and demodulates the received signal to reproduce the original received data.
[0028]
Signal level detecting means 108 measures the power of the received signal. As a method of measuring the received power,
1) Calculate the average value of the power of the entire frame of the received signal in frame units
2) Find the power of the preamble of the received signal
There is a way.
[0029]
Further, the above two methods may hold the received power values of a plurality of frames, and average the received power values for each predetermined number of frames to obtain the received power. By averaging the power of a plurality of frames, it is possible to suppress instantaneous fluctuations in received power. In particular, when multi-level modulation is used, the amplitude after modulation is not uniform, so that the received power for each frame originally varies. Therefore, it is better to average the received power of a plurality of frames.
[0030]
The signal level detection means 108 outputs the reception signal level detected by any of the above methods to the antenna control means 109.
[0031]
The antenna control means 109 holds a threshold value of the reception power level at which the reception power level of the reception signal is too low in the signal reception means 107 to make it impossible to reproduce the reception data, and the reception power level of the reception signal becomes a predetermined value. When the value becomes equal to or less than the threshold value, a rotation instruction signal for rotating the
[0032]
The antenna driving means 106 changes the directional direction by rotating the
[0033]
Next, there are several methods for controlling the rotation of the antenna, each of which will be described in detail.
[0034]
First, a first method for performing antenna rotation control will be described.
[0035]
The
[0036]
However, if the reception power level equal to or higher than the predetermined threshold is not obtained, the antenna is further rotated by a predetermined angle. Complete.
[0037]
In addition, the number of rotations of the predetermined angle is determined in advance, and when the reception power level equal to or higher than the predetermined threshold level is not obtained at the point where the antenna is rotated the predetermined number of times, the opposite is performed from the first antenna position. Rotate the antenna at a predetermined angle in the direction. Thereafter, the rotation control of the antenna is completed at the antenna position where the reception power level equal to or higher than the predetermined threshold is obtained.
[0038]
In the above method, when the reception power level is equal to or higher than the predetermined threshold level, the rotation control of the antenna is completed.However, the average value is obtained from the record of the past reception power levels, and the predetermined value is obtained from the average value. When the received power level equal to or higher than the ratio is obtained, the rotation control of the antenna may be completed at the antenna position.
[0039]
Next, a second method for performing antenna rotation control will be described.
[0040]
The antenna control means 109 records the received signal level detected by the signal level detection means 108 and its antenna position while rotating the antenna by a predetermined angle in a predetermined direction, and rotates the antenna to a predetermined angle. When the maximum value of the received signal level obtained during the rotation of the antenna is equal to or greater than a predetermined threshold level, the antenna is rotated to the antenna position at which the maximum value is obtained, and the rotation of the antenna is controlled at the antenna position. Complete.
[0041]
However, if the received power level equal to or higher than the predetermined threshold is not obtained, the antenna is further rotated by a predetermined angle, and by repeating this, the antenna is rotated at the antenna position of the maximum received power level equal to or higher than the predetermined threshold level. Complete control.
[0042]
In addition, the number of rotations of the predetermined angle is determined in advance, and when the reception power level equal to or higher than the predetermined threshold level is not obtained at the point where the antenna is rotated the predetermined number of times, the opposite is performed from the first antenna position. Rotate the antenna at a predetermined angle in the direction. Then, the rotation control of the antenna is completed at the maximum antenna position where the reception power level equal to or higher than the predetermined threshold is obtained.
[0043]
In the above method, when the received power level becomes equal to or higher than a predetermined threshold level, the rotation control of the antenna is completed at the antenna position where the received power level obtained during that time is the maximum. The average value is obtained from the record, and when a received power level equal to or more than a predetermined ratio is obtained from the average value, the rotation control of the antenna at the antenna position may be completed.
[0044]
In the above two methods, after rotating the antenna a predetermined angle a predetermined number of times, if a predetermined reception power level is not obtained, the antenna position is controlled to rotate in the opposite direction from the initial antenna position. However, if it was confirmed that the received power level was clearly degraded by rotating the antenna position in the predetermined direction, the antenna was rotated from the initial antenna position in the opposite direction at that point. May be controlled.
[0045]
As a result of controlling the rotation of the antenna as described above, when the reception power level is equal to or less than the predetermined threshold value in the signal
[0046]
As a result of performing antenna rotation control by the antenna control means 109, if a reception power level equal to or higher than a predetermined threshold level is not obtained, the
[0047]
The transmitting
[0048]
After receiving the control data, the
[0049]
The antenna driving means 106 changes the directional direction by rotating the
[0050]
When the direction of the
[0051]
After transmitting the control signal to the transmitting
[0052]
However, when a reception power level equal to or higher than the predetermined threshold level cannot be obtained, a control signal is further transmitted to rotate the
[0053]
The control data is transmitted to the transmitting station in the same manner as when the
[0054]
As described above, by controlling the directional antennas of the transmitting
[0055]
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0056]
In FIG. 2,
[0057]
The operation of the transmitting station and the receiving station configured as described above will be described.
[0058]
When the receiving
[0059]
The signal receiving means 107 corrects the radio frequency for demodulation according to the information of the preamble of the received signal, and demodulates the received signal to reproduce the original received data.
[0060]
The signal level detection means 108 measures the power of the received signal and outputs the measured received signal level to the antenna control means 109.
[0061]
The antenna control means 109 holds a threshold value of the reception power level at which the reception power level of the reception signal is too low in the signal reception means 107 to make it impossible to reproduce the reception data, and the reception power level of the reception signal becomes a predetermined value. When the value becomes equal to or less than the threshold value, a rotation instruction signal for rotating the
[0062]
The antenna driving means 106 changes the directional direction by rotating the
[0063]
The
[0064]
The transmission signal generated by the
[0065]
When the transmitting
[0066]
The signal level detecting means 108 measures the power of the received signal and outputs the measured received signal level to the antenna control means 105.
[0067]
The antenna control means 105 holds a threshold value of the reception power level at which the reception data cannot be reproduced because the reception power level of the reception signal is too low, and the reception power level of the reception signal becomes equal to or less than the predetermined threshold value. In this case, a rotation instruction signal for rotating the
[0068]
The antenna driving means 106 changes the directional direction by rotating the
[0069]
Thus, different from the first aspect, the driving of the
[0070]
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to Embodiment 3 of the present invention. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0071]
In FIG. 3,
[0072]
[0073]
The operation of the transmitting station and the receiving station configured as described above will be described.
[0074]
When the transmitting
[0075]
The
[0076]
The signal
[0077]
The antenna driving means 106 changes the directional direction by rotating the
[0078]
Here, as a method of controlling the rotation of the antenna based on the comparison result of the reception power levels of the transmitting
[0079]
As described above, by controlling the rotation of the directional antenna closer to the obstacle, it is possible to suppress an error in data transmission.
[0080]
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to Embodiment 4 of the present invention. Signal error rate calculating means 111 is newly added in receiving
[0081]
In FIG. 4,
[0082]
The operation of the receiving station configured as described above will be described.
[0083]
When the receiving
[0084]
The signal
[0085]
In the above two methods, the frame error rates may be obtained by holding the frame error rates of a plurality of frames and averaging the frame error rates for each predetermined number of frames. By averaging the reception errors of a plurality of frames, it is possible to suppress instantaneous fluctuations in the reception power.
[0086]
The signal error rate calculation means 111 outputs the reception error rate calculated by any of the above methods to the antenna control means 109.
[0087]
The antenna control means 109 holds a threshold value of a frame error rate at which the received data cannot be reproduced because the frame error rate of the received signal is too high in the signal receiving means 107, and the frame error rate of the received signal is set to a predetermined value. When the threshold value is exceeded, a rotation instruction signal for rotating the antenna in a predetermined direction by a predetermined angle is sent to the antenna driving means 106.
[0088]
The antenna driving means 106 changes the directional direction by rotating the
[0089]
Regarding the above-mentioned reception error rate, as a rough guide to receive good data, when random digital data is transmitted and demodulated, the bit error rate of the transmitted data is BER = 10 -9 This is necessary, and the S / N ratio of the signal at that time needs to be about 16 dB.
[0090]
In this way, unlike the first aspect, by performing the antenna control not by the fluctuation of the reception power level but by the fluctuation of the frame error rate of the reception signal, the reception power level is originally higher than that of the reception power level. It is considered that the determination based on the frame error rate that can accurately determine the occurrence of an error in the received data is more effective.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the antenna control method of the present invention, the maximum reception signal level is always obtained even in an environment where there are many obstacles such as a house and people walk around, and the frame error rate is low. An optimal propagation environment is obtained. Therefore, wireless transmission with few transmission errors can be performed, and stream data such as video can be wirelessly transmitted without interruption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a transmitting station and a receiving station according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional base station and terminal station.
[Explanation of symbols]
10 transmitting station
20 receiving stations
30 base stations
40 terminal stations
101 Directional antenna
102 Switch means
103 signal transmission means
104 signal receiving means
105 Antenna control means
106 antenna driving means
107 signal receiving means
108 signal level detecting means
109 antenna control means
110 control signal transmitting means
111 signal error rate calculation means
112 signal generation means
113 signal level comparing means
114 signal generation means
301 Directional antenna
302 switch means
303 signal transmission means
304 signal receiving means
305 Signal level detecting means
306 Antenna control means
307 Antenna driving means
401 Omnidirectional antenna
Claims (19)
受信局は、送信局が送信したデータ信号を指向性アンテナを介して受信し、受信信号の受信電力レベルを検出し、検出した受信電力レベルに応じて指向性アンテナの回転制御を行うか、あるいは送信局に対して制御信号を送信し、
送信局は、受信局が送信した制御信号に基づいて指向性アンテナの回転制御を行うことを特徴とするアンテナ制御方式。In a wireless communication system that performs data communication between terminals using a wireless line,
The receiving station receives the data signal transmitted by the transmitting station via the directional antenna, detects the received power level of the received signal, and controls the rotation of the directional antenna according to the detected received power level, or Transmitting a control signal to the transmitting station,
An antenna control method in which a transmitting station performs rotation control of a directional antenna based on a control signal transmitted by a receiving station.
送信局は、受信局が送信したデータ信号を指向性アンテナを介して受信し、受信信号の受信電力レベルを検出し、検出した受信電力レベルに応じて指向性アンテナの回転制御することを特徴とするアンテナ制御方式。The receiving station detects the level of the received power of the received signal, and after performing the rotation control of the directional antenna according to the detected received power level, transmits a data signal to the transmitting station,
The transmitting station receives the data signal transmitted by the receiving station via a directional antenna, detects a received power level of the received signal, and controls rotation of the directional antenna according to the detected received power level. Antenna control method to be used.
前記送信局は、受信局から送信された受信電力レベル検出用信号により受信電力レベルを検出し、受信局から送信された受信電力レベル値と比較することにより指向性アンテナを制御することを特徴とする請求項9に記載のアンテナ制御方式。The receiving station transmits a reception power level detection signal and a reception power level value to the transmission station,
The transmitting station detects a reception power level by a reception power level detection signal transmitted from the reception station, and controls the directional antenna by comparing the reception power level with a reception power level value transmitted from the reception station. The antenna control method according to claim 9.
前記受信局は、送信局から送信された受信電力レベル検出用信号により受信電力レベルを検出し、送信局から送信された受信電力レベル値と比較することにより指向性アンテナを制御することを特徴とする請求項9に記載のアンテナ制御方式。The transmitting station transmits a reception power level detection signal and a reception power level value to the reception station,
The receiving station detects the received power level by the received power level detection signal transmitted from the transmitting station, and controls the directional antenna by comparing the received power level with the received power level value transmitted from the transmitting station. The antenna control method according to claim 9.
受信局は、信号を受信する指向性アンテナと、指向性アンテナを介して信号を受信する信号受信手段と、受信信号の受信電力を検出する信号レベル検出手段と、受信電力レベルに応じてアンテナ駆動手段を制御するアンテナ制御手段と、指向性アンテナを回転させるアンテナ駆動手段と、アンテナ制御手段で生成した制御データを送信局に対し指向性アンテナを介して送信する信号送信手段を備え、送信局は、信号を受信する指向性アンテナと、指向性アンテナを介して信号を受信する信号受信手段と、受信手段で得られた制御データを基にアンテナ駆動手段を制御するアンテナ制御手段と、指向性アンテナを回転させるアンテナ駆動手段とを備えることを特徴とするアンテナ制御装置。In a wireless communication system that performs data communication between a transmitting station and a receiving station using a wireless line,
The receiving station includes a directional antenna that receives a signal, a signal receiving unit that receives a signal via the directional antenna, a signal level detecting unit that detects a received power of the received signal, and an antenna driving unit that operates according to the received power level. Antenna controlling means for controlling the means, antenna driving means for rotating the directional antenna, and signal transmitting means for transmitting control data generated by the antenna controlling means to the transmitting station via the directional antenna, the transmitting station comprising: Directional antenna for receiving a signal, signal receiving means for receiving a signal via the directional antenna, antenna control means for controlling antenna driving means based on control data obtained by the receiving means, and directional antenna And an antenna driving means for rotating the antenna.
信号を受信する指向性アンテナと、指向性アンテナを介して受信局から送信された制御信号を受信する信号受信手段と、受信手段で得られた制御データを基にアンテナ駆動手段を制御するアンテナ制御手段と、指向性アンテナを回転させるアンテナ駆動手段とを備えることを特徴とするアンテナ制御装置。In a wireless communication system that performs data communication between a transmitting station and a receiving station using a wireless line,
Directional antenna for receiving a signal, signal receiving means for receiving a control signal transmitted from a receiving station via the directional antenna, and antenna control for controlling antenna driving means based on control data obtained by the receiving means And an antenna driving means for rotating the directional antenna.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007235742A (en) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | Receiver |
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JP2010223536A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Panasonic Corp | Radio system, method of controlling communication of radio system, and program |
JP2017147715A (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 圓新科技股▲ふん▼有限公司Round Tek Ltd. | Radio transmitter, and connection method of radio transmitter and mobile communication device |
-
2002
- 2002-09-27 JP JP2002283156A patent/JP2004120533A/en active Pending
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