JP2005130531A - 加入者系無線アクセスシステムにおける送信レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加入者系無線アクセスシステムにおいて、必要以上に高い送信レベルの発生を抑制することのできる送信レベル制御方法である。
【解決手段】 データの種別にそれぞれ対応する所要の受信レベルを生成するステップと、受信側の送受信装置におけるデータの受信レベルを検出するステップと、その検出受信レベルと、当該受信データの種別に対応する所要の受信レベルとの間のレベル差を求めるステップと、このレベル差に応じて送信側の送受信装置における送信レベルの増減を制御するステップと、を有してなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加入者系無線アクセスシステムにおける送受信装置、特に該送受信装置での送信レベルの制御に関する。
近年、情報通信技術の急速な進展、それに伴う、パソコンなどの情報通信機器の高性能化、低価格化等により、インターネットを通じたマルチメディアアプリケーションの利用が急速に普及してきている。また、今後もインターネット等を利用した遠隔教育、医療、電子商取引等の様々なアプリケーションが予想される。かかる状況のもとで、ネットワークの高速化や大容量化また低価格化等が早急に求められており、政府の方針としても、２０１０年を目標にした光ファイバ網の全国的な整備（ＦＴＴＨ：Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｈｏｍｅ）が提言されている。しかし２０１０年はまだ先のことであり、一方では２０１０年時点においても、全家庭にまで光ファイバを敷設することは困難であり、精々集落単位での敷設（ＦＴＴＣ：Ｆｉｂｅｒ Ｔｏ Ｔｈｅ Ｃｕｒｂ）までであろうとの見方もある。

以上の観点から、無線回線によって各家庭へ高速大容量回線を敷設する加入者系無線アクセスシステムへの期待が膨らんでおり、郵政省等でも研究会が開催され、実用化の目標も示されている。本発明は、この加入者系無線アクセスシステムについてのものであり、多種のデータを時間分割して多重伝送する加入者系無線アクセスシステムにおけるディジタル無線送受信装置において、送信レベルの制御を行うための方式に関し、特に対向側での受信レベルと、伝送すべきデータの種別毎に異なる所要受信レベルとを考慮した、同一チャネル上の送信レベル制御方式について述べるものである。

図１４は加入者系無線アクセスシステムの概念を図解的に例示する図である。
本図において、参照番号１０は加入者系無線アクセスシステムであり、第１の送受信装置１１と第２の送受信装置１２との間で、無線伝送路１５を介し情報の送受信を行う。

第１の送受信装置１１は、例えば、基地局１３内に設けられる。また、第２の送受信装置１２は、例えば、各加入者宅１４内に設けられる。ただし、以下の説明では、第１の送受信装置１１が加入者宅１４内に設けられ、第２の送受信装置１２が基地局１３内に設けられると想定しても構わない。
なお基地局１３は、無線リンクＲＬあるいは光ファイバＯＦを通して、公衆交換網ＰＳＴＮに接続される。

加入者系無線アクセスシステムが普及するにつれて、他チャネルとの干渉回避が重要になってくるため、さらには低消費電力化のためにも、回線品質を確保できる必要最低限の出力で送信することが必須になってくる。
また、降雨減衰、マルチパスフェージング等により、対向側の受信レベルも変動することから、送信レベルの制御は重要であり、これまでにも様々な制御方式が提案されている。

しかしながら、従来の中継系・基幹系の多重回線での送信レベル制御方式では、対向側の受信レベルやＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）等を監視し、必要最低限の送信レベルの制御を実現する方式か、あるいはＡＴＭ通信において、セルのヘッダ部とデータ部というように所要のＢＥＲが異なる複数の伝送情報を複数チャネルにて伝送し、個別の電力制御を行う方式、等のものであった。

加入者系無線アクセスシステムのように、各加入者毎に、所要Ｃ／Ｎ（Ｃａｒｒｉｅｒ／Ｎｏｉｓｅ）やＢＥＲが異なる様々なデータを送信しようとした場合、上述した基幹系・中継系の多重回線において、また、ＡＴＭ通信においては、同一チャネル上で、もっとも厳しい所要Ｃ／Ｎに合わせて回線設計を行い、当該チャネルの送信レベルを決定している。したがって所要のＣ／Ｎ条件が厳しくないデータの伝送時には、過剰な出力をもって送信を行うことになるという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、上述のような過剰なレベルの送信出力を抑制するため、したがって、低消費電力化や他回線への干渉を低減するため、加入者系無線アクセスシステムにおいて、データの連続・非連続の区別なく、受信レベルやＢＥＲを参照し、さらに送信データの種別を考慮して同一チャネル上での送信レベル制御を可能とする、送信レベル制御方法および送受信装置を提供することを目的とするものである。

無線伝送路上では、ビット誤りは避けられないので、ビット誤りに関する一定の基準により回線設計を行う。情報圧縮の程度が大きい程、ビット誤りの影響は大きくなると考えられ、大まかな基準として、一般的に言われているＢＥＲの値を下記表１（データ種別に対応するＢＥＲの値）に示す。

ここで、いずれのデータ種別についても変調方式が同一ならば、上記表１のＢＥＲに対して所要Ｃ／Ｎは、１対１に対応する。これより、データ種別毎に要求されるＢＥＲを満足する所要Ｃ／Ｎをもって回線設計を行うことにより、各データ種別毎に充分な回線品質の確保が可能となる。つまり同一の変調方式ならば、データ種別毎に、所要Ｃ／Ｎおよび必要な受信レベルも１対１に確定する。

そこで本発明においては、対向側での受信レベルを検出し、その受信レベルの値と、送信すべきデータの種別に対応する所要の受信レベルとを比較し、両レベル間のレベル差に応じて、送信レベルの増減を制御する。概括的に言えば、要求ＢＥＲの低いもの（映像等エラーを許容しないもの）については送信レベルを大とし、要求ＢＥＲの高いもの（ＦＡＸ等エラーを許容するもの）については送信レベルを小とする。

従来の送信レベル制御方式では、対向側の受信レベル、ＢＥＲ等を監視し、必要最低限の送信レベルの制御を実現する方式のものがほとんどであった。この場合、送信データの種別が固定されている場合、所要Ｃ／Ｎも固定されるので、問題とはならないが、所要Ｃ／ＮやＢＥＲの異なる様々なデータを送信しようとした場合には、もっとも厳しい所要Ｃ／Ｎに合わせて回線設計を行い、送信レベルを決定していることから、Ｃ／Ｎ条件の厳しくないデータを送信するときには、過剰な出力をもって送信を行うことになる。

この問題を解決するため、本発明では、データの連続性・非連続性（パケット、セル等）の区別なく、対向側の受信レベルを参照し、さらに送信データの種別に応じた所要Ｃ／Ｎや受信レベルを参照することにより、同一チャネル上での送信レベルの制御を柔軟に行わせることができる。これによって充分な回線品質の確保を可能としながら、低消費電力化ならびに他回線への干渉を軽減することができる。

図１は本発明に基づく送信レベル制御方法の基本ステップを表す図である。
本発明に基づく方法は、無線伝送路を介して、一方の送受信装置および他方の送受信装置の間でデータの伝送を行う加入者系無線アクセスシステムにおいて、図示するステップからなる。
ステップＳ１：データの種別にそれぞれ対応する所要の受信レベル（上記表１参照）を生成する。

ステップＳ２：受信側の送受信装置（１１または１２）におけるデータの受信レベルを検出する。
ステップＳ３：その検出受信レベルと、当該受信データの種別に対応する所要の受信レベルとを比較して両受信レベル間のレベル差を求める。
ステップＳ４：そのレベル差に応じて送信側の送受信装置（１２または１１）における送信レベルの増減を制御する。

図２は図１に示すステップをより具体的に表すフローチャートである。
本図を参照すると、まず、データを受信すると伝送されるデータの種別が何かを識別し（図２の＜１＞データ種別の識別）。
識別された種別のデータに対応する所要のＢＥＲ（表１）をもとに、その回線品質を確保するのに充分な受信レベルを生成する（図２の＜２＞所要受信レベルの生成）。

受信側送受信装置でのデータの受信レベルを測定して検出し、その検出した受信レベルと所要の受信レベルとを比較する。受信レベルが所要の受信レベルより低下している場合には、送信レベルの不足分を増加させ、逆に送信レベルが超過している場合には、送信レベルをそのまま維持するか、またはその超過分を減少させる、等の制御を行う（図２の＜３＞送信レベルの制御）。

図３は本発明に基づく第１および第２の送受信装置の第１実施例を示すブロック図である。まず、本図左側の送受信装置１１について見ると、これは、無線伝送路１５を介してデータの授受を行う加入者系無線アクセスシステム１０の送受信装置１１であって、所要受信レベル生成手段２１と、受信レベル取得手段２２と、比較手段２３と、送信レベル制御手段２４とからなる。

所要受信レベル生成手段２１は、上記データの種別を識別して対応する所要の受信レベルを生成する。
受信レベル取得手段２２は、対向側の送受信装置１２における上記データの受信レベルを、無線伝送路１５を介して取得する。
比較手段２３は、上記所要の受信レベルと、取得した受信レベルとを比較して両者のレベル差を出力する。

送信レベル制御手段２４は、上記レベル差に応じて対向側の送受信装置１２へのデータの送信レベルの増減を制御する。
一方、図３の右側の送受信装置１２について見ると、これも無線伝送路１５を介してデータの授受を行う加入者系無線アクセスシステム１０の送受信装置１２であって、受信手段２６と、送信手段２７と、受信レベル検出手段２８とからなる。

受信手段２６は、対向側の送受信装置１１から送信された上記のデータを受信する。
送信手段２７は、その対向側の送受信装置１１へ上記のデータを送信する。
受信レベル検出手段２８は、その受信手段２６で受信したデータの受信レベルを検出する。

ここに、送信手段２７は、検出したその受信レベルを示す受信レベル情報を、無線伝送路１５を介して対向側の送受信装置１１に送信する。
図３に沿ってもう少し詳しく説明すると、図３の送受信装置１１の対向側となる送受信装置１２では、受信機４１において、受信レベルをレベル測定部４３にて測定し、送信機４４において、その受信レベル情報を、送受信装置１１へ伝送すべきデータＢに付加してから、共用器４２を介し送信する。送受信装置１１では、送信すべきデータＡのデータ種別に基づき、所要ＢＥＲを確保可能な基準となる所要受信レベルを所要受信レベル生成部３４にて生成し、この所要受信レベルと、共用器３２を経て受信機３７より、対向側受信レベル抽出部３６で得られた送受信装置１２からの受信レベル情報とを比較部３５にて比較する。受信レベルが基準値より低下している場合には送信レベルを不足分だけ増加し、逆に超過している場合には送信レベルをそのまま維持するか、または超過分だけ減少させる等の制御を送信レベル増減部３３にて行う。

かくのごとく本発明に基づく第１実施例では、下記のステップにより送信レベルの制御が行われる。
第１ステップ：対向側の送受信装置１２において受信したデータ（データＡ）の受信レベルを示す受信レベル情報を受信する。
第２ステップ：受信した受信レベル情報に示される上記の受信レベルと、対向側の送受信装置１２に送信すべきデータ（データＡ）の種別を識別して対応する所要の受信レベルとを比較する。

第３ステップ：比較の結果に応じて送受信装置１１より送信すべきデータ（データＡ）の送信レベルの増減を制御する。
図４は本発明に基づく第１および第２の送受信装置の第２実施例を示すブロック図である。まず、本図右側の送受信装置１２について見ると、これは、無線伝送路１５を介してデータの授受を行う加入者系無線アクセスシステム１０の送受信装置１２であって、所要受信レベル生成手段５１と、受信レベル検出手段５２と、比較手段５３と、送信レベル増減情報付加手段５４とからなる。

所要受信レベル生成手段５１は、対向側の送受信装置１１から受信した上記データの種別を識別して対応する所要の受信レベルを生成する。
受信レベル検出手段５２は、受信した上記データの受信レベルを検出する。
比較手段５３は、その所要の受信レベルと上記の検出した受信レベルとを比較して両者のレベル差を出力する。

送信レベル増減情報付加手段５４は、上記のレベル差に応じた送信レベル増減情報を、対向側の送受信装置１１へ送信すべきデータに付加する。
一方図４の左側の送受信装置１１について見ると、これも無線伝送路１５を介してデータの授受を行う加入者系無線アクセスシステム１０の送受信装置１１であって、受信手段５６と、送信手段５７と、送信レベル制御手段５８とからなる。

受信手段５６は、対向側の送受信装置１２から送信された上記のデータを、このデータに付加された送信レベル増減情報と共に受信する。
送信手段５７は、対向側の送受信装置１２へ上記のデータを送信する。
送信レベル制御手段５８は、受信手段５６から抽出した上記の送信レベル増減情報に応じて、対向側の送受信装置１２への上記データの送信レベルの増減を制御する。

なお図４において、図３に示した構成要素と同一の機能を果すものには、同一の参照番号を付して示す。この図４に沿ってもう少し詳しく説明すると、図４の送受信装置１１の対向側となる送受信装置１２では、受信したデータＡのデータ種別に基づいて生成した所要受信レベルと、受信機４１より、受信レベル測定部４３を介して測定した受信レベルとを比較部３５にて比較し、その比較結果に基づいて、送信レベル増減情報を作成する。例えば受信レベルが基準の受信レベルより低下している場合には、そのレベル差に応じた送信レベル増加量を示す情報を、逆に超過している場合には、そのままの送信レベルを維持するか、または超過分を減少させるべき送信レベル減少量を示す情報を、送受信装置１１へ送信すべきデータＢに付加して送信する。送受信装置１１では、その送信レベル増減情報をもとに、送信機３１において送信レベルが制御される。この制御を行うのが、送信レベル増減部３３である。

かくのごとく本発明に基づく第２実施例では、下記のステップにより送信レベルの制御が行われる。
第１ステップ：送受信装置１２において受信したデータ（データＡ）の種別を識別して対応する所要の受信レベルを生成する。
第２ステップ：送受信装置１２において受信した上記データ（データＡ）の受信レベルを検出する。

第３ステップ：上記の所要の受信レベルと上記の検出した受信レベルとを比較して両者のレベル差を出力する。
第４ステップ：上記のレベル差に応じた送信レベル増減情報を、送受信装置１２から送信すべきデータ（データＢ）に付加する。
第５ステップ：送受信装置１２から上記データ（データＢ）に付加されて送信された上記の送信レベル増減情報に応じて対向側の送受信装置１１における上記データ（データＡ）の送信レベルの増減を制御する。

次に、上述した所要受信レベルの生成手段（２１、５１）について、いくつかの実現例を説明する。
図５は所要受信レベルを生成するための第１例を示す図である。参照番号６１は、送受信装置（図３の１１または図４の１２）に取り付けられた切替えスイッチであり、あらかじめ送信すべきデータが分かっている場合、前もって該切替えスイッチ６１により、データ（データＡ）の種別を確定する。

これにより、データ種別毎の所要ＢＥＲ、それに要する受信レベルも確定する（３４）。
対向側の送受信装置１２（図３）において測定された受信レベルと比較する（３５）ことにより、送信レベルの増減が制御可能となる（３３）。なお（ ）を付した参照番号は、図３において相当する回路部分を表す。

図６は所要受信レベルを生成するための第２例を示す図である。図６に示すように、切替えスイッチ６２を送受信装置（図３の１１）に取り付け、あらかじめ所要ＢＥＲを、スイッチあるいはボリューム等で自由に設定する。これによりこの所要ＢＥＲを確保するのに充分な所要受信レベルを生成し（３４）、対向側において測定された受信レベル（３６）と比較する（３５）ことにより、送信レベルの増減を制御可能となり（３３）、回線品質を任意に変更可能となる。

図７は所要受信レベルを生成するための第３例を示す図である。
送受信装置１１（図３）にパーソナルコンピュータ等の端末を接続し通信を行う場合、その端末においてソフトウエア上のスイッチあるいはボリューム等６３で、前もってデータ種別を切り替える。そしてそのデータ種別を識別するための識別ビットを、送信データのフレームに付加し、送受信装置１２へ送信する（３１）。

送受信装置１２内では、受信したデータのフレームに付加されたその識別ビットを読み取り、そのデータＡの所要ＢＥＲを確保するのに充分な所要受信レベルを生成し（３４）、測定された受信レベル（４３）と比較する（３５）ことにより、送信レベルの増減を制御可能となる（５４）。
上述した表２は下記のとおりであり、ａ×１０^-bで表されるＢＥＲを、６ビットの情報ＡＢＣＤＥＦに変換する表である。

図８は所要受信レベルを生成するための第４例を示す図である。
送受信装置１１（図４）にパーソナルコンピュータ等の端末を接続する場合、その端末によりデータを送信する際、あらかじめ当該コンピュータ等のソフトウエア上で、所要ＢＥＲを切替えスイッチ６４により切り替え、データ種別毎の所要ＢＥＲを下記の表２に従い、６ビットのデータ（先頭の３ビットはＢＥＲの乗数を、後の３ビットは指数部の絶対値を表す）に変換し、送信すべきデータフレームの先頭に付加して送受信装置１２へ送信する。

送受信装置１２内では、付加された上記所要ＢＥＲの情報を読み取り、そのＢＥＲを確保しうる所要受信レベルを生成する（３４）。

図９は所要受信レベルを生成するための第５例を示す図である。
本図の７１は、送受信装置１１（図３）に用意されたインタフェース部であり、送信すべきデータ（データＡ）のデータ種別毎に異なるインタフェースのいずれがアクティブ（使用中）であるかに応じて、データ種別の識別がデータ種別識別部７２にて自動的になされる。そしてそのデータ種別の所要ＢＥＲを確保するのに充分な所要受信レベルを生成し（３４）、対向側の受信機における受信レベル（３６）と比較し（３５）、送信制御を行う（３３）。

図１０は所要受信レベルを生成するための第６例を示す図である。
本図の７１は、図９と同様送受信装置１１（図３）に用意されたインタフェース部であり、送信すべきデータ（データＡ）のデータ種別毎に異なるインタフェースの各々に対応する所要ＢＥＲが、ＢＥＲ設定部７３により与えられ、入力されたデータ（データＡ）のデータ種別毎の所要ＢＥＲを実現する受信レベルを生成する（３４）。この受信レベルと、対向側の送受信装置１２（図３）における受信レベル（３６）とを比較し（３５）、送信制御を行う（３３）。
図１１は所要受信レベルを生成するための第７例を示す図である。

送受信装置にパーソナルコンピュータ等の端末を接続する場合、コンピュータにドライバ（例えば後述識別ビット付加部７６）等を組み込み、ファイル転送時にその端末内でソフトウエアにより伝送ファイルの拡張子を監視することによって、例えば、拡張子が ．ｗａｖならば音声、 ．ｍｐｇならば動画像、というように、拡張子によって送信データの内容を識別する。これを行うのが拡張子識別部７５である。その識別結果を識別ビットとして送信データ（データＡ）のフレームの先頭に付加する。これを行うのが識別ビット付加部７６である。これをさらに送受信装置へ送信する。

送受信装置内では付加された上記の識別ビットを読み取り、そのデータの所要ＢＥＲを確保するのに充分な所要受信レベルを生成し（３４）、この所要受信レベルと、対向側の送受信装置における受信レベル（３６）とを比較し（３５）、送信制御を行う（３３）。
図１２は所要受信レベルを生成する第８例を示す図である。

送受信装置にパーソナルコンピュータ等の端末を接続する場合、コンピュータにドライバ（例えば後述の識別ビット付加部７７）等を組み込み、ファイル転送時にその端末内でソフトウエアにより伝送ファイルの拡張子を監視することによって、前述のように例えば、拡張子が ．ｗａｖならば音声、 ．ｍｐｇならば動画像、というように、拡張子によって送信データの内容を識別する。これを行うのが拡張子識別部７５である。そしてその拡張子に属するデータに応じた所要ＢＥＲを、既述の表２に従い、６ビットのデータに変換し、送信データのフレームの先頭にＢＥＲ情報として付加し、対向側の送受信装置へ伝送する。これを行うのが識別ビット付加部７７である。

送受信装置内では、付加された上記のＢＥＲ情報が示す所要のＢＥＲを確保し得る所要受信レベルを生成し（３４）、その所要受信レベルと、対向側の送受信装置における受信レベル（３６）とを比較し（３５）、送信制御を行う（３３）。
図１３は所要受信レベルを生成する場合の調整について説明するための図である。これは所要のＢＥＲを、加入者系無線アクセスシステムの状況に応じて、個別に調整するという手法である。

図１３において、データの種別を識別すると、映像、文字放送…等の各種別にそれぞれ対応して所定のＢＥＲ（所要ＢＥＲ）が割り当てられるが、ここでその所要ＢＥＲを個別に調整可能とする。図中、アップ／ダウンスイッチ７９はその調整のための手段を一例として示したものであり、例えば映像について見ると、３．０×１０^-9を、例えば４．０×１０^-9（アップ）あるいは２．０×１０^-9（ダウン）のように調整可能とする。これは、全ての所要ＢＥＲに対して一斉に行ってもよいし、あるいは音声だけ個別に行うというようにしてもよい。どのように調整するかは、システム状況によって適応的にユーザが定めればよい。

本発明に基づく送信レベル制御方法の基本ステップを表す図である。 図１に示すステップをより具体的に表すフローチャートである。 本発明に基づく第１および第２の送受信装置の第１実施例を示すブロック図である。 本発明に基づく第１および第２の送受信装置の第２実施例を示すブロック図である。 所要受信レベルを生成するための第１例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第２例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第３例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第４例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第５例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第６例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第７例を示す図である。 所要受信レベルを生成するための第８例を示す図である。 所要受信レベルを生成する場合の調整について説明するための図である。 加入者系無線アクセスシステムの概念を図解的に例示する図である。

符号の説明

１０ 加入者系無線アクセスシステム
１１ 第１の送受信装置
１２ 第２の送受信装置
１３ 基地局
１４ 加入者宅
１５ 無線伝送路
２１ 所要受信レベル生成手段
２２ 受信レベル取得手段
２３ 比較手段
２４ 送信レベル制御手段
２６ 受信手段
２７ 送信手段
２８ 受信レベル検出手段
５１ 所要受信レベル生成手段
５２ 受信レベル検出手段
５３ 比較手段
５４ 送信レベル増減情報付加手段
５６ 受信手段
５７ 送信手段
５８ 送信レベル制御手段
６１、６２、６３、６４ 切替えスイッチ
７１ インタフェース部
７２ データ種別識別部
７３ ＢＥＲ設定部
７５ 拡張子識別部
７６、７７ 識別ビット付加部

Claims (5)

1. 受信対象の無線信号が第１のデータに関する場合に、該第１のデータについて要求される第１のデータエラー品質を満たすように決定された第１の基準品質を基準無線品質として設定し、
   受信対象の無線信号が第２のデータに関する場合に、該第２のデータについて要求される第２のデータエラー品質を満たすように決定された第２の基準品質を基準無線品質として設定し、
   該設定した基準無線品質と前記受信対象である受信信号の無線品質とを比較し、
   その比較結果に応じて相手側装置における送信電力制御のための信号を送信する、
   ことを特徴とする無線送受信方法。
2. 前記基準無線品質は受信レベルであることを特徴とする請求項１に記載の無線送受信方法。
3. 前記データエラー品質は、データのビットエラーレイトであることを特徴とする請求項１に記載の無線送受信方法。
4. 前記第１のデータは音声データであり、前記第２のデータは映像データであり、前記第１のデータエラー品質より、前記第２のデータエラー品質の方が高く、前記基準無線品質についても該第１のデータに対して該第２のデータの方が高い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線送受信方法。
5. 前記第１のデータは音声データであり、前記第２のデータはＦＡＸデータであり、前記第１のデータエラー品質の方が、前記第２のデータエラー品質より高く、前記基準無線品質についても該第１のデータの方が該第２のデータより高い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線送受信方法。

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