JP2004260697A

JP2004260697A - 無線アクセスシステム及び無線機

Info

Publication number: JP2004260697A
Application number: JP2003051091A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ishizaki; 雅之石崎; Yasuo Kawajiri; 康夫川尻; Satoshi Konishi; 聡小西; Shinobu Nanba; 忍難波
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; KDDI R&D Laboratories Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; KDDI Research Inc
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP4057445B2

Abstract

【課題】無線区間でのデータの抜けによる属性切替の失敗を回避し、もって無線チャネルダウンが生じ難い無線アクセスシステムを得る。
【解決手段】少なくとも二つの無線機で構築される無線アクセスシステムにおいて、前記少なくとも二つの無線機は、周波数を切替えるに際して、その切替に関する情報を互いに送受信して確認し合う周波数切替確認手段と、前記周波数切替確認手段により周波数切替の確認が互いに取れた場合に前記切替に関する情報に従って周波数を切替える周波数切替手段とを備えてなる。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線局間で無線周波数を切替えるときに、数フレームにわたってタイミングや新しい無線周波数に関する情報としての切替情報を送受信し、無線区間でのデータの抜けによる無線チャネルダウンを防止するようにした無線アクセスシステム及びそれに使用される無線機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の超高速の情報通信基盤整備が進められる中、光ファイバ網の補完的利用や離島間通信などの目的で、マイクロ波無線を利用した高速回線を加入者へ提供する加入者無線アクセスシステム（ＦＷＡ：ＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ：以下、無線アクセスシステム）への要求が膨らんでいる。従来、この無線アクセスシステムとして、企業を対象としたビル間通信によるＰ−Ｐ（Ｐｏｉｎｔ−Ｐｏｉｎｔ）方式と、一般住宅や小規模オフィス（ＳＯＨＯ：ＳｍａｌｌＯｆｆｉｃｅＨｏｍｅＯｆｆｉｃｅ）などを対象としたＰ−ＭＰ（Ｐｏｉｎｔ−ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ）方式が考えられているが、無線ノード局をメッシュ状に配置して自律的に回線容量や経路の設定を行うことにより、高速かつ大容量で高効率なメッシュ型ＴＤＤ無線アクセスシステムが将来的に実用化すると考えられている。
【０００３】
ここで、メッシュ型ＴＤＤ無線アクセスシステムの構成の概略について図８を用いて説明する。図８は、メッシュ型ＴＤＤ無線アクセスシステムの構成の概略の一例を示す図である。図８に示すように、メッシュ状に配置された複数の無線ノード局１は無線リンク２で接続されている。無線ノード局は他の無線ノード局と情報の授受を行うとともに、メッシュ型ＴＤＤ無線アクセスシステムの網情報に適応した動作を行う。無線ノード局が端局であれば、無線ノード局に備えられたユーザー端末を介してユーザーと情報の授受を行う。また、無線ノード局は中継機能を持ち、必要があれば直接的に無線リンクが接続されていない無線ノード局間の中継を行う。無線ノード局は、無線リンクで接続されている１つあるいは複数の他の無線ノード局との無線伝送を行う。また無線ノード局は、中継を行うことによりメッシュ型ネットワークを形成する。
なお、加入者無線アクセス（ＦＷＡ）システムとしては、例えば下記特許文献が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１６９３４５号公報（第３−４頁、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、例えば無線局間での送受信において、送信側無線局が無線周波数切替情報を送信したとき、受信側無線局（対向無線局）がその情報を受信したのかどうか判断することができない。そして、対向無線局（ノード）において正常に受信されていなかった場合でも、切替情報を送信した送信側無線局は無線周波数を一方的に切替えてしまうので、受信側無線局が情報を正常に受信できていなかった場合には、お互いの無線局の同期が外れて無線チャネルダウンが生じてしまう。
なお、上述の場合、対向無線局から無線周波数切替情報としてＡＣＫ（受信確認符号）を送信するようにしても、送信側無線局がＡＣＫを正常に受信できたか否かの判断はできない。また、数フレーム連続で切替情報を送信側無線局が送信するようにしても、対向無線局では、何フレーム後から無線周波数を切替えるのか判断できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、無線区間でのデータの抜けによる属性切替の失敗を回避し、もって無線チャネルダウンが生じ難い無線アクセスシステム及びそれに使用される無線機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、少なくとも二つの無線機で構築される無線アクセスシステムにおいて、前記少なくとも二つの無線機は、周波数を切替えるに際して、その切替に関する情報を互いに送受信して確認し合う周波数切替確認手段と、前記周波数切替確認手段により周波数切替の確認が互いに取れた場合に前記切替に関する情報に従って周波数を切替える周波数切替手段とを備えてなるものである。
【０００８】
また、本発明の無線アクセスシステムにおいて、前記周波数切替確認手段は、前記少なくとも二つの無線機間において、周波数切替前の数フレームにわたり、前記切替情報としての切替タイミング及び切替周波数に関する情報を送受信することを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明に係る無線機は、無線周波数を切替える要因を検出する周波数変更要因検出手段（例えば干渉波レベル検出器１１１）と、前記周波数変更要因が検出された場合に、少なくとも無線周波数の切替タイミングを含む周波数切替情報を送信する周波数切替情報送信手段（例えば制御データ生成部１０８、送信部１０３、ステップＳ１）と、前記周波数切替情報送信部により送信された前記周波数切替情報に対する相手無線機からの応答を受信する応答受信手段（例えば受信部１０４、制御データ受信部１０９、ステップＳ２）と、前記応答受信手段により相手無線機からの応答を受信した場合に、前記周波数切替情報に従って無線周波数を切替える周波数切替手段（制御データ生成部１０８、無線周波数切替信号発生器１０５、ステップＳ３）とを備えてなるものである。
【００１０】
【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て詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るＴＤＤ無線アクセスシステムにおける無線ノード局（無線機）の構成を示すブロック図、図２は本発明の実施の形態における無線フレーム構成を示す図である。ここでは説明のため、図示される無線ノード局（第１の無線ノード局）１００と無線ノード局（第２の無線ノード局）２００を例にとって説明する。
【００１１】
図１に示すように、無線ノード局１００（２００）は、無線周波数変調波の送受信を行うアンテナ１０１（２０１）と、周波数変換を行う周波数変換機１０２と、周波数変換機１０２に送信データを渡す送信部１０３と、周波数変換機１０２から受信データを受ける受信部１０４と、周波数変換機１０２に周波数切替指示を出す無線周波数切替信号発生器１０５と、ユーザデータを生成するユーザデータ生成部１０６と、ユーザデータを受信するユーザデータ受信部１０７と、制御データを生成する制御データ生成部１０８と、制御データを受信する制御データ受信部１０９と、フレーム同期をとるフレーム同期部１１０と、干渉波レベルを検出する干渉波レベル検出器１１１とを備えている。なお、アンテナ２０１を有する無線ノード局２００も無線ノード局１００と同一の構成を有することができる。
【００１２】
以上の構成において、周波数変換機１０２は、アンテナ１０１で送信するベースバンド変調波を無線周波数変調波に変換したり、アンテナ１０１で受信する無線周波数変調波をベースバンド周波数へ変換する。送信部１０２は、ユーザデータ生成部１０６及び制御データ生成部１０８から入力されるそれぞれのデータを無線フレーム構成にして周波数変換機１０２に出力する。受信部１０４は、周波数変換機１０２から入力される無線フレームデータを受信し、ユーザデータ受信部１０７及び制御データ受信部１０９へ出力する。
【００１３】
無線周波数切替信号発生器１０５は、制御データ生成部１０８から入力される無線周波数を該入力タイミングで周波数変換機１０２に指示するための切替信号を周波数変換機１０２に出力する。ユーザデータ生成部１０６は、ユーザ端末１２０等に接続され、ユーザより入力されるユーザデータをフレーム同期部１１０から入力されるタイミングで送信部１０３へ出力する。ユーザデータ受信部１０７は、ユーザ端末１２０等に接続され、フレーム同期部１１０から入力されるタイミングで受信部１０４からユーザデータを受信し、ユーザ端末１２０に出力する。制御データ生成部１０８は、フレーム同期部１１０から入力されるタイミングで自無線局から既に無線周波数切替要求を出している場合は後述する動作１を行い、それ以外においては動作２を行う。
【００１４】
ここで、動作１は制御データ受信部１０９から入力される受信制御データを確認し、切替要求フラグが“１”の場合は、切替要求に対する応答用の制御データを送信部１０３へ出力する。さらに制御データ内の切替カウント値が「１」の場合には、次無線フレームからの無線周波数を無線周波数切替信号発生器１０５へ出力する。該切替要求フラグが“０”の場合には、干渉波レベル検出器１１１から入力される干渉波レベルを制御データ生成部１０８内に保存している干渉波レベル閾値と比較し、該干渉波レベルが該干渉波レベル閾値より高い場合には、対向無線局への切替要求用の制御データを送信部１０３へ出力する。新無線フレーム周波数は現在使用している無線周波数以外を指定する。そして、次無線フレームから動作２を行う。
【００１５】
動作２は、前無線フレームでの制御データ内の切替カウント値を１だけ引いた値に更新して送信部１０３へ制御データを出力する。該切替カウント値が１の場合には、次無線フレームタイミングで無線フレーム周波数が新無線周波数に切り替わるように，無線周波数切替信号発生器１０５へ新無線周波数を出力する。次無線フレームから動作１を行う。
【００１６】
制御データ受信部１０９は、フレーム同期部１１０から入力されるタイミングで、周波数変換機１０２から入力される制御データを受信する。そして、無線フレームの制御データを送信部へ出力する。無線フレームは図２に示されるように、片方向の送信データには、制御データ部とユーザデータ部が含まれており、制御データ部には、同期用固定パターンＣＣＨ１、切替要求フラグＣＣＨ２、新無線周波数番号ＣＣＨ３及び切替カウント値ＣＣＨ４が含まれている。
【００１７】
同期用固定パターンＣＣＨ１はフレーム同期部で使用するフレーム同期用固定パターンである。切替要求フラグＣＣＨ２は“０”において無線周波数切替要求でないことを表し、“１”において無線周波数切替要求を表し、“２”において無線周波数切替応答（ＡＣＫ）を表し、“３”において無線周波数切替応答（ＮＡＣ）を表す。新無線周波数番号ＣＣＨ３は、切替無線周波数識別番号Ｎ（整数）を表す。そして、切替カウント値ＣＣＨ４は無線周波数を切替えるフレーム数（Ｌ〜Ｍ（Ｌ，Ｍ＞０の整数））を表す。
【００１８】
フレーム同期部１１０は受信部１０４から入力される受信データ中の同期用固定パターンＣＣＨ１を検出し、ユーザデータ生成部１０６、ユーザデータ受信部１０７、制御データ生成部１０８、制御データ受信部１０９の処理開始タイミングを出力する。そして、干渉レベル検出器１１１は、受信部１０４から入力される受信データから干渉波レベルを検出し、該干渉波レベルを制御データ生成部１０８へ出力する。
【００１９】
以下、実施の形態の動作について、図３〜図７を用いて説明する。図３は周波数の切替要求を送信する無線ノード局１００の動作を示すフローチャート、図４は周波数の切替要求を受信する無線ノード局２００の動作を示すフローチャート、図５は切替要求が正常に受信される場合のシーケンス、図６は無線ノード局２００が無線ノード局１００からの無線フレームの所定番目（ｍ、ｍ＋２）の制御データを正常に受信できなかった場合のシーケンス、図７は無線ノード局２００が無線ノード局１００からの無線フレームによる周波数の切替要求を一つとして正常に受信できなかった場合のシーケンスを示す図である。
【００２０】
まず、図３に示す無線ノード局１００の動作について説明する。無線ノード局１００は無線周波数の切替処理において、まず、無線周波数切替要求（干渉あり）を対向ノードである無線ノード局２００へ送信するとともに、その送信を決定した時点でノードをロックする（ステップＳ１）。次に、無線ノード局２００からステップＳ１における応答（要求受付）を受信したか否かを判断し（ステップＳ２）、受信した場合（ステップＳ２、Ｙ）は、対向ノードへカウントダウン通知を行い無線周波数変更を行い（ステップＳ３）、その後ロックを解除する（ステップＳ４）。一方、ステップＳ２において、受信しなかったと判断された場合（ステップＳ５、Ｎ）は一定期間（例えば５フレーム分）に渡り受信が無いことを判断した後（ステップＳ５、Ｙ）、ステップＳ４に進み処理を終了する。
【００２１】
次に、図４に示す無線ノード局２００の動作について説明する。無線ノード局２００は無線周波数の切替要求を受信した場合の処理において、まず、ノードがロックされていないか否かを判断し（ステップＳ１１）、ロックされていない場合（ステップＳ１１、Ｙ）は、無線周波数切替応答（ＡＣＫ）を対向ノード（無線ノード局１００）へ送信すると共に、ＡＣＫの送信を決定した時点でノードをロックする（ステップＳ１２）。次に対向ノード（無線ノード局１００）からカウントダウン通知を受信したか否かが判断され（ステップＳ１３）、受信した場合は、対向ノードからのカウントダウン通知に従い無線周波数を変更する（ステップＳ１４）。そして、その後ロックを解除する（ステップＳ１５）。
【００２２】
一方、ステップＳ１３において、受信しなかったと判断された場合（ステップＳ１３、Ｎ）は一定期間（例えば５フレーム分）に渡り受信が無いことを判断した後（ステップＳ１３、Ｙ）、ステップＳ１５に進み、処理を終了する。
また、ステップＳ１１において、ノードがロックされていると判断された場合（ステップＳ１１、Ｎ）は、ステップＳ１７に進み無線周波数切替応答（ＮＡＫ）を対向ノードへ送信し、処理を終了する。
【００２３】
以上の無線ノード局１００におけるカウントダウンの通知処理及びそれに対する無線ノード局２００における無線周波数切替処理について図５について説明する。
（無線フレームｍ）
まず、無線フレームｍにおいて、▲１▼無線フレームを送信している際に、無線ノード局１００で例えば高い干渉波レベルを検出すると、無線周波数切替要求用制御データを送信する。次に▲２▼無線ノード局２００がその制御データを受信する（この無線フレームで無線ノード局２００は３フレーム後に新無線周波数番号を「１」に切替えなければならないことが分かる）。そして、該受信制御データの切替要求フラグを“２”に変更し、無線周波数切替応答用制御データを送信する。無線ノード局１００では、無線ノード局２００からの無線周波数切替応答用データを受信する。
【００２４】
（無線フレームｍ＋１）
無線フレームｍ＋１において、▲１▼無線ノード局１００は、無線フレームｍで送信した無線周波数切替要求用制御データ内の切替カウント値のみをデクリメントした制御データを送信する。▲２▼無線ノード局２００は、無線ノード局１００が送信した制御データを受信し、該受信制御データの切替要求フラグを“２”に変更し、無線周波数切替応答用制御データを送信する。▲３▼無線ノード局１００で無線ノード局２００からの無線用周波数切替応答用制御データを受信する。
【００２５】
（無線フレームｍ＋２）
無線フレームｍ＋２においては、無線フレームｍ＋１の場合と同様に▲１▼〜▲３▼の処理が行われる。
【００２６】
（無線フレームｍ＋３）
無線フレームｍ＋２においては、▲１▼無線フレームｍ＋２の切替カウント値が１だったため、現無線フレームから「１」の無線周波数番号の無線フレーム周波数に切替えて通信を行う。▲２▼切替が完了すると、無線ノード局１００の制御データの切替要求フラグを“０”にして制御データを送信する。▲３▼無線ノード局２００では、受信制御データの切替要求フラグの切替要求フラグが“０”であることを判定し、該受信制御データと同じ制御データを無線ノード局１００へ送信する。
【００２７】
次に、図６を用いて無線ノード局２００が無線ノード局１００からの無線フレームの所定番目（ｍ、ｍ＋２）の制御データを正常に受信できなかった場合のシーケンスについて説明する。
このシーケンスにおいて、無線ノード局２００は、無線フレームｍ＋１で新無線周波数番号と切替カウント値を正常に受信できていることから、無線ノード局２００は無線フレームｍ＋３で新無線周波数に切替えることが可能である。
無線ノード局１００では、無線フレームｍ、ｍ＋２の受信制御データ内の切替要求フラグが応答を示す“２”になっていないが、無線フレームｍ＋１の受信制御データ内の切替要求フラグが応答を示す“２”になっているので、無線ノード局２００が無線フレームｍ＋１における無線ノード局１００からの送信制御データを正常に受信できたものと判断し、無線フレームｍ＋３で新無線周波数に切替える。
【００２８】
次に、図７を用いて無線ノード局２００が無線ノード局１００からの無線フレームによる周波数の切替要求を一つとして正常に受信できなかった場合のシーケンスについて説明する。
この場合、無線ノード局２００は一度も切替応答用制御データを無線ノード局１００に送信しない。したがって、無線ノード局１００は、一度も切替応答用制御データを受信できないため、無線フレームｍ＋３からも無線周波数番号「１」に切替えず、無線周波数番号「０」を引き続き使用する。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、無線区間でのデータの抜けによる属性切替の失敗を回避し、もって無線チャネルダウンが生じ難い無線アクセスシステム及びそれに使用される無線機を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＴＤＤ無線アクセスシステムにおける無線ノード局（無線機）の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における無線フレーム構成を示す図である。
【図３】周波数の切替要求を送信する無線ノード局の動作を示すフローチャートである。
【図４】周波数の切替要求を受信する無線ノード局の動作を示すフローチャートである。
【図５】切替要求が正常に受信される場合のシーケンス図である。
【図６】周波数の切替要求を受信する無線ノード局が周波数の切替要求を送信する無線ノード局からの無線フレームの所定番目（ｍ、ｍ＋２）の制御データを正常に受信できなかった場合のシーケンス図である。
【図７】周波数の切替要求を受信すべき無線ノード局が無線フレームによる周波数の切替要求を一つとして正常に受信できなかった場合のシーケンス図である。
【図８】メッシュ型ＴＤＤ無線アクセスシステムの構成の概略の一例を示す図である。
【符号の説明】
１００，２００無線ノード局、１０１，１０２アンテナ、１０２周波数変換機、１０３送信部、１０４受信部、１０５無線周波数切替信号発生器、１０６ユーザデータ生成部１０７ユーザデータ受信部、１０８制御データ生成部、１１０フレーム同期部、１１１干渉波レベル検出器、１２０ユーザ端末。

Claims

少なくとも二つの無線機で構築される無線アクセスシステムにおいて、
前記少なくとも二つの無線機は、周波数を切替えるに際して、その切替に関する情報を互いに送受信して確認し合う周波数切替確認手段と、
前記周波数切替確認手段により周波数切替の確認が互いに取れた場合に前記切替に関する情報に従って周波数を切替える周波数切替手段と
を備えてなる無線アクセスシステム。
請求項１に記載の無線アクセスシステムにおいて、
前記周波数切替確認手段は、前記少なくとも二つの無線機間において、周波数切替前の数フレームにわたり、前記切替情報としての切替タイミング及び切替周波数に関する情報を送受信することを特徴とする無線アクセスシステム。
無線周波数を切替える要因を検出する周波数変更要因検出手段と、
前記周波数変更要因が検出された場合に、少なくとも無線周波数の切替タイミングを含む周波数切替情報を送信する周波数切替情報送信手段と、
前記周波数切替情報送信部により送信された前記周波数切替情報に対する相手無線機からの応答を受信する応答受信手段と、
前記応答受信手段により相手無線機からの応答を受信した場合に、前記周波数切替情報に従って無線周波数を切替える周波数切替手段と
を備えてなる無線機。