JP2005020628A - Radio communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、FWA(Fixed Wireless Access、加入者系無線アクセス)システムにおいて、TDMA/TDD(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex、時分割多元接続/時分割復信)方式を用いて行う無線通信、特に、Point−to−Multipoint(PMP/基地局対複数局接続方式)の無線通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通信システムに無線を使用すると、線路を敷設する必要がないためシステム全体の導入コストを低減することができる。
【0003】
加入者系無線アクセスシステムはその典型例であり、基地局の比較的近くに複数の加入者局を配置し、基地局と各加入者局との間をマイクロ波やミリ波による無線伝送路で接続する。
【0004】
図11(A)は、このような加入者系無線アクセスシステムとしてのPMP通信方式の概念図を示し、ここでは基地局1に対し、4つの加入者局2−1〜2−4が接続されている。尚、以下の説明において基地局1から各加入者局2−1〜2−4への伝送方向を「下り」、各加入者局2−1〜2−4から基地局1への伝送方向を「上り」と称する。
【0005】
この加入者系無線アクセスシステムにはいくつかの方式があるが、その1つに、単一の周波数チャネルを時分割で下りバースト及び上りバーストの双方の伝送に用いる時分割双方向通信方式(Time Division Duplex:TDD)がある。
【0006】
図11(B)は、この時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図であり、横軸が時間軸である。
【0007】
先ず、下りバースト3が基地局1から各加入者局2−1〜2−4へと送信される。この下りバースト3には、各加入者局2−1〜2−4から基地局1への上りバースト4−1〜4−4を送信するタイミングやデータ量が指定される。
【0008】
各加入者局2−1〜2−4、はそれぞれ、その指定されたタイミングにしたがって上りバースト4−1〜4−4を基地局1へと送信する。尚、上りバースト4−1〜4−4は、1バースト周期内で同一加入者局(例えば、加入者局2−1)から複数送信される場合もある。
【0009】
これにより、単一の周波数チャネル上で上りバースト3と下りバースト4−1〜4−4とを衝突せずに伝送することができる。
【0010】
図10は、加入者系無線アクセスシステムにおける基地局1又は加入者局2−1〜2−4の復調部周辺の構成を示すブロック回路図である。即ち、基地局1と加入者局2−1〜2−4とは、基本的に同じ構成を備えている。
【0011】
基地局1又は加入者局2−1〜2−4の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信RF信号を低雑音増幅器(LNA)で増幅した後、中間周波数(IF)にダウンコンバートした受信IF信号は、可変利得アンプ11を経て直交検波器12においてI信号(同相成分)とQ信号(直交成分)とに分波される。
【0012】
この分波されたI信号とQ信号は、A/D変換器13によってデジタル信号に変換され、さらに復調器14によって復調されて復調信号が取得される。また、デジタル信号に変換されたI信号とQ信号とは、バースト検出回路15並びに受信レベル測定回路17に出力される。
【0013】
バースト検出回路15は、その検出結果に基づいてA/D変換器13から出力されたI信号とQ信号に基づく復調器14での復調処理を実行させる。なお、図10において、太線の矢印はI信号とQ信号とが並列に伝送されていることを意味するものである。
【0014】
バースト検出回路15におけるバースト検出は、例えば、図9に示すように、1フレームのバースト信号のうち、伝送対象情報としての通信データのブロック(通信データブロック)の前に設定されるプリアンブルブロックに対して行われる。
【0015】
また、バースト検出回路15は、復調器14から出力されたバースト検出窓開閉信号に基づき、そのバースト検出窓がオープンしている間、バースト信号の先頭を検出し続ける。
【0016】
そして、加入者局2−1〜2−4では、基地局1から一定周期にて下りバースト3が送信されるため、一旦バースト検出信号が出力されれば、このタイミングが次のバースト信号に対するバースト検出窓をオープンするタイミングとされる。
【0017】
AGC16は、伝送路の状態(例えば、天候の変化等)によるバースト信号の受信レベルの変動に対する補正として、復調器14への入力の受信信号が一定となるよう制御するもので、バースト信号毎に更新される。
【0018】
具体的には、バースト信号が受信される直前において、その受信しようとするバースト信号よりも以前に受信されたバースト信号で得られたゲイン値が設定され、バースト検出信号によりその後に受信されるバースト信号の先頭(プリアンブルのCR)にてそのバースト信号の受信レベルを測定し、AGC16により、その測定値から復調器14への入力値が最適となるように可変利得アンプ11のゲインを調整するものである。
【0019】
尚、例えば、加入者局2−1〜2−3が基地局1と伝送関係にある際、新たに加入者局2−4の電源を立ち上げた場合などの初期接続開始時では、基地局1側のAGC16のゲインは受信レベルが測定されていないので、その最適なゲイン値を見つけられないため、不定値或いは所定値に固定されている。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、FWAにおいては、バースト信号間のレベル変動は緩やかで大きな変動は無いという仮定のもと、ゲイン更新の最大振れ幅を小さく設定している。
【0021】
これらの状況のもと、図8(A)に示す正常通信中に、加入者局(例えば、加入者局2−4)がある時刻の下りバーストを何らかの理由により受信できなくなったとき、図8(B)に示すように、それ以降の上りバーストは送信されないことになる。
【0022】
基地局1では、この加入者局2−4からのバースト信号を待ち受けるが、上りバーストが送信されないため、加入者局2−4からのバースト信号を受信することができない。
【0023】
この際、基地局1では、受信レベルが何らかの原因(例えば、降雨)により急激にレベルが低下して受信できなくなったのか、そもそも加入者局からの送信が無かったことに起因して受信できなかったのかの判断が付かないため、AGC16の更新は必要となってしまう。
【0024】
即ち、図7(A)に示すように、たまたま加入者局2−4の上りバーストがこのバースト周期内で複数バーストを送信することになっているとき、その上りバーストが送信されていないにも拘らずAGC16が動作し、その結果、ゲインが最大となってしまう場合も考えられる。
【0025】
その後、図7(B)に示すように、次のバースト周期で加入者局2−4から上りバーストを受信することになるが、ゲインが大きく設定されているため受信信号は飽和し、正常に復調することができない。
【0026】
さらに、図7(C)に示すように、AGC16によりゲインの更新がなされて正常受信できるまでに受信されたバースト信号は正常受信されないまま破棄されることになる。
【0027】
一方、図6(A)に示すように、降雨等によって受信レベルが急激に低下してしまい、実際には受信されているにも拘らず、無信号と誤判定されてしまうと、図6(B)に示すように、AGC16が動かなくなり、その後のバースト信号は受信できなくなることが予想される。尚、図6(C)に示すように、受信レベルが復帰すればゲインの更新が大きくずれないため、直ちに正常復帰するものと思われる。
【0028】
本発明は、上記問題を解決するため、不測な状況であってもAGCによるゲイン調整を適正とすることができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、アンテナから受信された受信信号のレベルを調整する可変利得アンプと、該可変利得アンプからの出力信号を直交検波器を介してデジタル信号化するA/D変換器と、そのデジタル信号成分を復調する復調器と、前記A/D変換器でデジタル化されたバースト信号を検出して前記復調器での復調開始を制御するバースト検出回路と、前記A/D変換器でデジタル化されたバースト信号の受信レベルに基づいて前記可変利得アンプをゲイン調整するAGCと、前記A/D変換器でデジタル化されたバースト信号の受信レベルに基づいて無信号であるか否かを判定すると共に無信号との判定をした場合には前記AGCによるゲイン調整を停止させる無信号判定回路とを備えていることを特徴とする。
【0030】
また、本発明の無線通信装置は、前記無信号判定回路は、基地局から加入者局までの伝送路環境に起因する遅延時間を測定するための測定用バースト信号送信要求が基地局から加入者局に送信されると共にその測定用バースト信号送信要求を受けた加入者局から基地局に測定用バースト信号が送信されているときには該測定用バースト信号に対する前記AGCによるゲイン調整のみを行うことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0032】
図1は本発明の無線通信装置の要部のブロック回路図、図2は本発明で使用されるバースト信号の説明図、図3は本発明の無線通信装置の動作フロー図、図4は無信号時のAGCの動作を時系列で示す1周期のバースト構成図、図5は低レベル信号時のAGCの動作を時系列で示す1周期のバースト構成図である。
【0033】
図1において、基地局1又は加入者局2−1〜2−4の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信RF信号を低雑音増幅器(LNA)で増幅した後、中間周波数(IF)にダウンコンバートした受信IF信号は、可変利得アンプ21を経て直交検波器22においてI信号(同相成分)とQ信号(直交成分)とに分波される。
【0034】
この分波されたI信号とQ信号は、A/D変換器23によってデジタル信号に変換され、さらに復調器24によって復調されて復調信号が取得される。また、デジタル信号に変換されたI信号とQ信号とは、バースト検出回路25並びに受信レベル測定回路26に出力される。
【0035】
この受信レベル測定回路26は、AGC(Automatic Gain Control:自動利得制御)27と無信号判定回路28に受信レベル測定値を出力する。
【0036】
また、本発明に使用されるバースト信号は、図2に示すように、主に受信レベル測定のためのキャリアリカバリ(CR)信号を先頭とし、データのシンボルタイミングを抽出するためのビットタイミングリカバリ(BTR)信号と、バースト信号が親局(基地局1)の信号なのか子局(加入者局2−1〜2−4)の信号なのかを判定し且つデータの先頭を判定するユニークワード(UW)信号とから構成され、これらのプリアンブルブロックの後にデータシンボル(データブロック)が存在している。
【0037】
これにより、新たな参入局(例えば、加入者局2−4)に対して基地局1の延長線上に干渉局(例えば加入者局2−2)の存在がある場合に、その参入局における基地局1と干渉局との区別を容易に行うことができる。
【0038】
ところで、上述した上りバーストの正確なタイミング指定を行うために、上りバーストの一部に各加入者局2−1〜2−4の遅延時間を測定するための測定用バースト信号(以下、「DMF」と称する)を設けている。
【0039】
このDMFは、基地局1側で受信するタイミングの範囲は既知であるが、タイミング自体は未定であるため、バースト検出回路25のバースト検出タイミングにて復調を開始する。
【0040】
加入者局2−1〜2−4の基地局1との接続の最初は、基地局1に登録されている加入者局2−1〜2−4に宛ててDMFの送信要求を定期的に送信し続ける。
【0041】
電源を立ち上げた加入者局(例えば、加入者局2−4)は、そのDMFの送信要求を受けて1バースト周期の所定送信タイミングにDMFを基地局1に向けて送信する。
【0042】
基地局1では、DMFを受信し、そのタイミングから電源を立ち上げた加入者局2−4の遅延時間を計算し、DMF以外の上りバーストの送信タイミングが決定され(タイムアライメント)、以後、これを用いデータ通信が行われる。
【0043】
バースト検出回路25は、復調器24から出力されたバースト検出窓開閉信号に基づいてバースト検出窓を開放し、その検出結果に基づいてバースト検出信号を復調器24に出力する。
【0044】
無信号判定回路28は、受信レベル測定回路26からの受信レベル測定(ステップ1)に基づいて、その測定値(RxL)と予め設定された無信号閾値(ThL)とを比較し(ステップ2)、無信号閾値の方が測定値よりも大きい場合にはそのまま終了し、無信号閾値よりも測定値の方が大きい場合にはAGC27による可変利得アンプ21のゲイン更新を行う。
【0045】
これにより、図4(A)に示すように、たまたま加入者局(例えば、加入者局2−4)の上りバーストがこのバースト周期内で複数バーストを送信することになっているにも拘わらず、加入者局2−4で下りバーストを受信することができなかったことに起因して上りバーストが送信されなかった場合に、可変利得アンプ21のゲイン更新が行われないため、図4(B)に示すように、次周期等において加入者局2−4から下りバーストが送信されてきてもその下りバーストのレベルと更新されなかったゲインとに大きな崩れはないため、直ちに正常復調を実施することができる。
【0046】
また、図5(A)に示すように、降雨等により上りバーストに対する受信レベルの急激な低下によって、実際には受信されているような場合、無信号判定回路28は、擬似的に無信号と判定し、AGC27のゲイン更新を対応する(擬似的に無信号と判定した)上りバーストに対しては行わず、DMFに限って受信レベルに拘わらずAGC27によるゲイン更新を行う。
【0047】
これにより、図5(B)に示すように、次周期等において加入者局2−4から下りバーストが送信されてきてもその下りバーストのレベルと更新されなかったゲインとに大きな崩れはないため、直ちに正常復調を実施することができる。
【0048】
この際、DMFは無信号でもAGC27のゲイン更新が行われるため、無信号もゲインが更新されてしまうと思われるが、DMFで無信号と判定されたときのAGC27によるゲイン更新範囲を通常の更新範囲よりも狭くすることにより緩和することができる。
【0049】
【発明の効果】
本発明の無線通信装置にあっては、以上説明したように構成したことにより、不測な状況であってもAGCによるゲイン調整を適正とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図2】本発明で使用されるバースト信号の構成図である。
【図3】本発明の無信号判定処理の動作フロー図である。
【図4】(A),(B)は、無信号時のAGCの動作を時系列で示す1周期のバースト構成図である。
【図5】(A),(B)は、低レベル信号時のAGCの動作を時系列で示す1周期のバースト構成図である。
【図6】(A)〜(C)は、低レベル信号時の従来のAGCの動作を時系列で示す1周期のバースト構成図である。
【図7】(A)〜(C)は、無信号時の従来のAGCの動作を時系列で示す1周期のバースト構成図である。
【図8】(A),(B)は、正常な受信状態から無信号状態となったときを時系列で示す1周期のバースト構成図である。
【図9】バースト信号の構成の概略図である。
【図10】従来の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図11】(A)は加入者系無線アクセスシステムとしてのPMP通信方式の概念図、(B)は時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図である。
【符号の説明】
21 可変利得アンプ、22 直交検波器、23 A/D変換器、24 復調器、25 バースト検出回路、26 受信レベル測定回路、27 AGC、28無信号判定回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio communication performed using a TDMA / TDD (Time Division Multiple Access / Time Division Duplex, time division multiple access / time division duplex) method in a FWA (Fixed Wireless Access) system. The present invention relates to a point-to-multipoint (PMP / base station-to-multiple station connection method) wireless communication apparatus.
[0002]
[Prior art]
When radio is used in the communication system, it is not necessary to lay a track, so that the introduction cost of the entire system can be reduced.
[0003]
A subscriber radio access system is a typical example, and a plurality of subscriber stations are arranged relatively close to a base station, and a radio transmission path using microwaves or millimeter waves is provided between the base station and each subscriber station. Connecting.
[0004]
FIG. 11A shows a conceptual diagram of the PMP communication system as such a subscriber radio access system. Here, four subscriber stations 2-1 to 2-4 are connected to the
[0005]
There are several systems for this subscriber radio access system. One of them is a time-division bidirectional communication system (Time) that uses a single frequency channel for both downlink burst and uplink burst transmission in a time division manner. (Division Duplex: TDD).
[0006]
FIG. 11B is a schematic diagram showing a time series of bursts by this time division bidirectional communication method, and the horizontal axis is the time axis.
[0007]
First, the
[0008]
Each of the subscriber stations 2-1 to 2-4 transmits uplink bursts 4-1 to 4-4 to the
[0009]
Thereby, it is possible to transmit the
[0010]
FIG. 10 is a block circuit diagram showing a configuration around the demodulation unit of the
[0011]
In the receiving system of the
[0012]
The demultiplexed I and Q signals are converted into digital signals by the A /
[0013]
The
[0014]
For example, as shown in FIG. 9, burst detection in the
[0015]
The
[0016]
In the subscriber stations 2-1 to 2-4, since the
[0017]
The AGC 16 controls the reception signal input to the demodulator 14 to be constant as a correction for fluctuations in the reception level of the burst signal due to the state of the transmission line (for example, weather change). Updated.
[0018]
Specifically, immediately before the burst signal is received, the gain value obtained with the burst signal received before the burst signal to be received is set, and the burst received thereafter by the burst detection signal The reception level of the burst signal is measured at the head of the signal (preamble CR), and the gain of the variable gain amplifier 11 is adjusted by the AGC 16 so that the input value to the demodulator 14 is optimized from the measured value. It is.
[0019]
For example, when the subscriber stations 2-1 to 2-3 are in a transmission relationship with the
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in FWA, on the assumption that the level fluctuation between burst signals is gradual and there is no big fluctuation, the maximum fluctuation width of the gain update is set small.
[0021]
Under these circumstances, during normal communication shown in FIG. 8A, when a subscriber station (for example, subscriber station 2-4) cannot receive a downlink burst at a certain time for some reason, FIG. As shown in (B), subsequent uplink bursts are not transmitted.
[0022]
The
[0023]
At this time, the
[0024]
That is, as shown in FIG. 7A, when the uplink burst of the subscriber station 2-4 happens to transmit a plurality of bursts within this burst period, the uplink burst is not transmitted. Regardless, the AGC 16 may operate, and as a result, the gain may be maximized.
[0025]
Thereafter, as shown in FIG. 7 (B), an uplink burst is received from the subscriber station 2-4 in the next burst cycle. However, since the gain is set to be large, the received signal is saturated and is normally It cannot be demodulated.
[0026]
Further, as shown in FIG. 7C, the burst signal received until the AGC 16 updates the gain and the normal reception can be performed is discarded without being normally received.
[0027]
On the other hand, as shown in FIG. 6 (A), if the reception level suddenly decreases due to rain or the like, and it is erroneously determined that there is no signal despite being actually received, FIG. As shown in B), it is expected that the AGC 16 does not move and the subsequent burst signal cannot be received. Note that, as shown in FIG. 6C, if the reception level is restored, the gain update does not deviate greatly, so it is assumed that the normal level is restored immediately.
[0028]
In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus that can appropriately adjust gain by AGC even in an unforeseen situation.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, a wireless communication apparatus according to the present invention converts a level of a received signal received from an antenna into a digital signal via a quadrature detector and an output signal from the variable gain amplifier. An A / D converter that performs demodulation, a demodulator that demodulates the digital signal component, a burst detection circuit that detects a burst signal digitized by the A / D converter and controls the start of demodulation in the demodulator, and AGC for adjusting the gain of the variable gain amplifier based on the reception level of the burst signal digitized by the A / D converter, and based on the reception level of the burst signal digitized by the A / D converter And a no-signal determination circuit for stopping gain adjustment by the AGC when it is determined whether or not there is no signal and when it is determined that there is no signal. That.
[0030]
In the wireless communication apparatus of the present invention, the no-signal determination circuit sends a measurement burst signal transmission request from the base station to the subscriber for measuring a delay time caused by a transmission path environment from the base station to the subscriber station. When the measurement burst signal is transmitted from the subscriber station that has been transmitted to the station and receives the measurement burst signal transmission request to the base station, only the gain adjustment by the AGC is performed on the measurement burst signal. And
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the wireless communication apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 1 is a block circuit diagram of the main part of the wireless communication apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of burst signals used in the present invention, FIG. 3 is an operation flow diagram of the wireless communication apparatus of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a one-cycle burst configuration diagram showing the AGC operation in signal sequence in time series, and FIG. 5 is a one-cycle burst configuration diagram showing the AGC operation in time sequence in low level signals.
[0033]
In FIG. 1, in the receiving system of the
[0034]
The demultiplexed I and Q signals are converted into digital signals by the A /
[0035]
The reception
[0036]
Further, as shown in FIG. 2, the burst signal used in the present invention starts with a carrier recovery (CR) signal mainly for reception level measurement, and uses bit timing recovery (for extracting symbol timing of data). (BTR) signal and a unique word for determining whether the burst signal is a signal of a master station (base station 1) or a slave station (subscriber stations 2-1 to 2-4) and determining the head of data UW) signal, and after these preamble blocks, there are data symbols (data blocks).
[0037]
Thereby, when there is an interference station (for example, subscriber station 2-2) on the extension line of the
[0038]
By the way, in order to specify the timing of the uplink burst accurately as described above, a measurement burst signal (hereinafter referred to as “DMF”) for measuring the delay time of each of the subscriber stations 2-1 to 2-4 in a part of the uplink burst. ").
[0039]
The DMF is received at the
[0040]
At the beginning of the connection of the subscriber stations 2-1 to 2-4 with the
[0041]
In response to the DMF transmission request, the subscriber station (for example, the subscriber station 2-4) that has started up the power supply transmits the DMF to the
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
The no-
[0045]
As a result, as shown in FIG. 4 (A), even though the uplink burst of the subscriber station (for example, the subscriber station 2-4) happens to transmit a plurality of bursts within this burst period, When the uplink burst is not transmitted due to the fact that the subscriber station 2-4 cannot receive the downlink burst, the gain of the variable gain amplifier 21 is not updated. As shown in FIG. 4B, even if a downlink burst is transmitted from the subscriber station 2-4 in the next period or the like, the level of the downlink burst and the gain that has not been updated are not significantly changed, so normal demodulation is immediately performed. be able to.
[0046]
Further, as shown in FIG. 5A, in the case where reception is actually performed due to a sudden drop in the reception level with respect to the upstream burst due to rain or the like, The gain update of the
[0047]
As a result, as shown in FIG. 5B, even if a downlink burst is transmitted from the subscriber station 2-4 in the next period or the like, the level of the downlink burst and the gain that has not been updated are not significantly disrupted. Immediately, normal demodulation can be performed.
[0048]
At this time, since the gain of the
[0049]
【The invention's effect】
The wireless communication apparatus of the present invention is configured as described above, so that gain adjustment by AGC can be made appropriate even in unexpected situations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram of a main part of a wireless communication apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a burst signal used in the present invention.
FIG. 3 is an operation flowchart of a no-signal determination process according to the present invention.
FIGS. 4A and 4B are one-cycle burst configuration diagrams showing AGC operations in a time series when there is no signal. FIGS.
FIGS. 5A and 5B are one-cycle burst configuration diagrams showing AGC operations in time series when a low level signal is used.
6A to 6C are one-cycle burst configuration diagrams showing the operation of a conventional AGC in a time series at the time of a low level signal. FIG.
FIGS. 7A to 7C are one-cycle burst configuration diagrams showing the operation of a conventional AGC in the absence of a signal in time series.
FIGS. 8A and 8B are burst configuration diagrams of one cycle showing, in time series, a time when a normal reception state is changed to a no-signal state.
FIG. 9 is a schematic diagram of a configuration of a burst signal.
FIG. 10 is a block circuit diagram of a main part of a conventional wireless communication device.
11A is a conceptual diagram of a PMP communication system as a subscriber radio access system, and FIG. 11B is a schematic diagram showing a time series of bursts by a time division bidirectional communication system.
[Explanation of symbols]
21 variable gain amplifier, 22 quadrature detector, 23 A / D converter, 24 demodulator, 25 burst detection circuit, 26 reception level measurement circuit, 27 AGC, 28 no signal determination circuit.
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