JP2005198123A - 無線通信システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 共に固定設置された基地局無線機1と端末局無線機2との間でフレームデータを送受信するシステムにおいて、送信側無線機では、伝送路推定部19が、受信信号の受信レベルに基づいてテーブルを参照して無線通信状況を判定し、当該無線通信状況に応じた変調方式に切替える通知を無線フレーム符号化部11及び変調部12に通知し、変調部には所定の遅延をもって変調方式を切替えさせるとともに、無線フレーム符号化部11には切替える方式を示す情報を送信フレームに含ませる。受信側無線機では、受信フレームから変調方式の切替え通知を受領し、復調部17が対応する復調方式に切替えてフレーム同期を取って受信フレームの復調処理を行う。
【選択図】 図1
Description
無線通信システムの内で、データをフレーム単位で通信し、無線機間(無線区間)の伝送速度が可変である無線通信システムの一例として、電子電気技術者協会規格(IEEE802.11a)で規定される無線LANが知られている。当該規格の無線LANシステムでは、アクセスポイント(AP)とステーション(STA)との間や、複数のステーション(STA)間で無線パケットが送受信される。
同図において、PLCP Preamble部(プリアンブル部)は受信側の無線機が同期を取るためのビツト列である。SIGNAL部(シグナル部)は常に6Mbit/sの固定レートで送信される。SIGNAL部のRATEフィールドはDATA部(データ部)の伝送レート(伝送速度)を示している。
無線LANシステムの受信側無線機は、受信信号について、プリアンブル部で同期を取った後、6Mbit/sの変調方式に対応する復調を行い、復調したSIG NAL部のRATEフィールドを読んで、続くDATA部の伝送速度を判定して復調方式を切替えている。ここで、DATA部は、初回の送信ではシステムに予め設定されている伝送速度で変調されて送信される。
そして、送信側無線機は、受信側からACK応答(肯定応答)を受信しない場合には、伝送速度を低速に切替えて変調し送信しており、これによって、受信側の応答に応じて伝送速度を可変としている。
FWAのカバーエリア半径は数Km程度であるが、準ミリ波やミリ波帯では降雨による減衰量が大きいため、数十dBの回線マージンが必要となる。
この課題に対して、降雨減衰による無線伝搬路変動に適応して、変調方式を切替えることにより、比較的小さい送信電力で長距離伝送が可能となるようFWAへの適応変調の適用が検討されている。すなわち、晴天時は伝送速度が高速な変調方式で通信を行ない、降雨時は伝送速度が低速な変調方式に切替えて通信を行なうことにより、より少ない回線マージンでFWAによる良好な無線通信を実現する方式が検討されている。
このように従来にあっては、受信側へ送信した信号の無線通信状況に基づいて事後的に送信データの伝送速度を変更するため、誤り発生率や再送処理数が増大して効率的な無線伝送が実現されているとは言えなかった。
特に、FWAに上記のような適応変調を適用する場合には、複数の変調方式でデータが送信されるため、受信側無線機で受信信号の変調方式が判らないと受信データの復調ができないばかりか、次のような特有の課題がある。
そして、本発明は、特に、伝送効率の低下を回避してFWAへの適応変調の適用を実現することを目的としている。
したがって、通信開始時は無線機間で予め決められた変調方式で通信を開始するので、無線機間で変調方式を通知しなくても容易に同期引き込みを行うことができる。そして、無線機間の同期確立後は、無線伝搬路状況に対応した変調方式に切替えるので、無線機は伝搬路状況に適した伝送速度で通信することができる。
本実施形態は図2に示すようなFWA無線通信システムに本発明を適用した例である。このFWA無線通信システムでは、固定設置されている基地局1の無線通信サービスエリアに複数の端末局2を固定設置してあり、これら基地局1と端末局2との間で無線通信をして、端末局2に接続されたPC等のユーザ端末装置(図示せず)同士のデータ通信や、基地局1に接続されるバックボーン回線とのデータ通信等を、基地局1を介して行う。
なお、FWA無線通信システムでは基地局1と端末局2との間でデータを送受信するため、基地局1と端末局2とのいずれの無線機も送信側又は受信側となるが、以下では、説明を簡便にするため、基地局1を構成する無線機を送信側無線機、端末局2を構成する無線機を送信側無線機として、基地局1から端末局2へフレーム単位でデータを無線送信する場合を例にとって説明する。
なお、受信側の無線機能部(無線機)も同様な構成を有しているが、後述するように、送信側無線機から通知された変調方式に対応して復調部17が行う復調処理の方式を変更する機能を有している。
一方、当該無線機で受信を行なう場合は、アンテナ部15より無線信号を受信し、受信した無線信号を共用器14を介して受信RF部16によりべ一スバンド信号に変換し、このべ一スバンド信号を復調部17により変調方式に対応した方式で復調する。そして、この復調されたデータは無線フレーム復号部18により、誤り訂正復号されて受信データが得られる。すなわち、受信側となる無線機では、後述するように、送信側無線機から通知された情報に応じて、復調部17による復調方式を切替えて送信側の変調方式に対応させる処理を行う。
なお、伝搬路状況を推定するパラメータとしては、一般的に、受信レベル、等化誤差、ビット誤り率等があるが、以下に説明する本例では、受信信号の受信レベルにより無線伝送路の通信状況を検出している。
本例において、具体的には、受信レベルが―60dBm以上の場合には64QAM変調方式を選択してコード情報“3”を通知し、受信レベルが―67〜―60dBmの場合には16QAM変調方式を選択してコード情報“2”を通知し、受信レベルが―75〜―67dBmの場合にはQPSK変調方式を選択してコード情報“1”を通知し、受信レベルが―75dBm以下の場合にはBPSK変調方式を選択してコード情報“0”を通知する。すなわち、無線伝送路の通信状況が悪くなるに従って、安定した通信が得られるように変調方式を切替える。
データ伝送用フレームはタイミング同期用のトレーニングビツト(TRN)、変調方式を示す情報(MODTYPE)を含む保守情報用のブロック(RCB:Radio Contro1 B1ock)、データトラフィックを格納するブロック(DTB:Data Traffic B1ock)、フレーム間の区切り用のガードビット(G)を含んでいる。
無線フレーム符号化部11は、データ伝送用フレームのMODTYPEに変調方式を示すコード情報を設定して、相手局無線機に切替える変調方式を通知する。
なお、RCBは毎フレーム送信する必要はなく、数フレーム毎又は変調方式を切替える場合に送信し、他の場合は代わりにDTBを送信するようにしてもよい。
本例に係るFWA無線通信システムは、基地局1と端末局2との間をP―P(Point to Point)で接続して局間のデータ通信を実現している。
図5は、P―P接続の場合における基地局1と端末局2との間の接続手順を示している。電源ONでリセットした後、基地局1は同期用コードの送信を開始し、端末局2は基地局1から受信する同期用コードにより受信同期補足を開始する。そして、端末局2は受信同期が確立したら、同期用コードの送信を開始し、基地局1は端末局2から受信する同期用コードにより受信同期補足を開始する。
同期用フレーム及びデータ伝送用フレームの変調方式は、初期においては予め基地局1と端末局2との間に設定された同一の変調方式を使用する。すなわち、本例では、上記の64QAM変調、16QAM、QPSK、BPSKのいずれかの変調方式が初期的に使用される。
このような手順で通信を開始することで、基地局1と端末局2との間で同期が取れ、予め設定されている変調方式でデータの送受信が開始される。
本例では、伝搬路推定部19にて受信レベルを用いて伝搬路状況を推定しており、伝搬路推定部19は復調部17から入力された受信レベル情報に対応する変調方式をテーブルから選択して、当該変調方式を表すコード情報を無線フレーム符号化部11及び変調部12に通知する。無線フレーム符号化部11はデータ伝送用のフレームを作成するにあたって、通知された変調方式を示すコード情報を含む無線フレームを生成する。すなわち、当該無線フレームが変調部12、送信RF部13、共用器14、アンテナ部15を介して受信側無線機に送信されることにより、当該受信側無線機に切替えられる変調方式が通知される。
図6に示すように、変調部12は、フレーム処理毎に伝搬路推定部19から通知された変調方式を示すコード情報を読取り、通知された変調方式が現在変調に使用している変調方式と異なるか否かを判定し(ステップS1)、異ならない場合には、送信フレームを現在設定されている方式で変調処理する(ステップS3)。一方、異なる場合には、変調部12は内部の送信フレームカウンタ(TxCounter)に所定の整数値Nをセットするとともに送信フラグ(TxFlag)を“1”にセットして(ステップS2)、現在設定されている方式で変調処理する(ステップS3)。
すなわち、伝搬路推定部19から変調方式の切替えが通知された場合、カウンタ値Nで規定される数の送信フレームを変調処理した後に通知された変調方式に切替えられる。
すなわち、無線フレーム復号部18から変調方式の切替えが通知された場合(すなわち、当該通知情報を含むフレームを受信した場合)、カウンタ値Mで規定される数の受信フレームを不復調処理した後に通知された変調方式に対応する復調方式に切替えられる。
なお、上記の伝搬路推定部19においては、受信レベルの変動を吸収するため、必要に応じて受信レベルの時間平均値などを使用して変調方式を選択するようにしてもよい。また、伝搬路推定部19は無線フレーム復号部18の誤り訂正復号の結果を用いて伝搬路推定を行なうよう構成することも可能である。また、基地局1と端末局2との間がP―P接続する場合を説明したが、本発明は送信側無線機と受信側無線機との間でP―MP(Point to MultiPoint)接続する場合にも適用可能である。
11:無線フレーム符号化部、 12:変調部、
13:送信RF部、 14:共用器、
15:アンテナ部、 16:受信RF部、
17:復調部、 18:無線フレーム復号部、
19:伝搬路推定部、
Claims (2)
- 送信側無線機がフレーム単位のデータを変調して送信し、受信側無線機が当該データを無線受信して復調する無線通信システムにおいて、
送信側無線機は、受信信号に基づいて無線通信状況を判定する判定手段と、判定した無線通信状況に応じて変調方式を切替える方式切替え手段と、切替える変調方式を示す情報を当該切替えた方式で変調するフレームより前のフレームに含ませて受信側無線機に送信する通知手段と、を備えたことを特徴とする無線通信システム。 - 固定的に設置される端末局と基地局との間でフレーム単位のデータを無線送受信するFWA無線通信システムにおいて、
基地局又は端末局を構成する無線機は、受信信号に基づいて無線通信状況を判定する判定手段と、判定した無線通信状況に応じて変調方式を切替える方式切替え手段と、切替える変調方式を示す情報を当該切替えた方式で変調するフレームより前のフレームに含ませて通信相手となる端末局又は基地局を構成する無線機に送信する通知手段と、を備えたことを特徴とするFWA無線通信システム。
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