JP2007251883A

JP2007251883A - 無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法

Info

Publication number: JP2007251883A
Application number: JP2006076084A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Wakai; 洋丈若井
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】
無線システムで、降雨量を把握するには、無線システムのほかに雨量計などを設置する必要があり、雨量計を設置していない場合、無線システム間の降雨量の把握が出来ない。
【解決手段】
第１の無線装置と第２の無線装置とを無線回線で接続する無線通信システムにおいて、上記第１の無線装置は、少なくとも入力信号を所定の変調方式で変調する変調部と、上記変調部の出力を上記第２の無線装置に送信する送信高周波部と、上記第２の無線装置からの送信信号を受信する受信高周波部と、上記受信高周波部の出力を等化する等化器と、上記等化器の出力を復調する復調部と、上記変調部および上記復調部を制御する制御部および記憶部を有し、上記記憶部には、降雨量と等化誤差出力個数との関係を示すテーブルを具え、上記制御部は、上記テーブルに基づいて上記無線回線区間の降雨量を計測するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法に関し、特に、無線回線の降雨による影響を予想できる無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法に関するものである。

近年、加入者無線アクセスシステム（ＦＷＡ：Fixed Wireless Access）が実用化されている。このシステムは、例えば、図３に示すように基地局無線装置（第１の無線装置という。）３０１と子局無線装置（第２の無線装置という。）３０２とがアンテナ３０３および３０４を介して相互に無線通信するように構成されている。そして、基地局無線装置３０１および子局無線装置３０２は、それぞれ公衆回線網やインターネットのような伝送路３０５および３０６に接続され、伝送路３０５および３０６にそれぞれ接続されている加入者端末装置（図示せず。）間、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）などの加入者ネットワークに接続し、通信できるように構成されたシステムである。

そして、上述の基地局無線装置３０１は、ＩＤＵ（Indoor Unit）３０７およびＯＤＵ（Outdoor Unit）３０９で構成され、ＯＤＵとＩＤＵをケーブル３０８等で接続した形式の無線装置で構成されている。アンテナ３０３を有するＯＤＵ３０９は、ビルの屋上や山の頂上等の高所に設置し、ＩＤＵ３０７は、屋内に設置した無線装置で構成している。また、子局無線装置３０２も、基地局無線装置３０１と同様に、ＩＤＵ（Indoor Unit）３１０およびＯＤＵ（Outdoor Unit）３１２で構成され、ＯＤＵとＩＤＵをケーブル３１１等で接続した形式の無線装置で構成し、アンテナ３０４を有するＯＤＵ３１２は、ビルの屋上や山の頂上等の高所に設置し、ＩＤＵ３１０は、屋内に設置した無線装置で構成されている。

このようなＩＤＵとＯＤＵとを分離し、ケーブル接続した形式の無線通信装置は、例えば、移動体通信システムの基地局装置として用いることができ、アンテナを有したＯＤＵを鉄塔やビルの屋上、あるいは山の頂上等の高所に設置し、ＩＤＵを制御室などの屋内に設置することにより、アンテナを有した無線通信機能部を小型軽量化して高所への設置を容易にし、通信処理や制御機能を司る部分を風雨から保護した環境に設置することがきる。このような構成の無線通信システムは、コストの高い海底ケーブルのような敷設なしに、離島に位置する加入者との通信サービスにも利用されている。なお、図３に示す基地局無線装置３０１および子局無線装置３０２は、それぞれ送受信機能を有していることはいうまでもない。

而して、上述して無線通信システムの無線回線で使用される周波数は、例えば１８ＧＨｚのような準ミリ波帯が使用されているが、この準ミリ波帯の無線回線は、波長が短いために降雨による電波の減衰のため基地局無線装置３０１と子局無線装置３０２間の通信が影響を受け易い。従って、従来の無線通信システムでは、降雨による影響を検証するため、無線通信システムの近傍に雨量計３２０および３２２等を設置し、この雨量計３２０および３２２からの降雨データを測定用のパソコン（ＰＣ）３２１および３２３で計測し、無線通信システムのオペレータに通知している。しかしながらこの方法では、無線通信システムの近傍での降雨量は、測定が可能であるが、数Ｋｍあるいは数１０Ｋｍにわたる無線回線区間の降雨量の測定は、不可能である。

また、雨量計等を設置していない場合には、気象庁などのホームページを基に近くの観測点での情報を頼りにおおよその降雨量の推定をしているが、無線通信システムの設置場所の雨量とは異なる可能性があり、信憑性に欠ける情報となってしまう。また、雨量計や気象庁などのホームページに基づく観測点の情報がない場合には、降雨量の把握をすることが出来ない。従って、無線通信システム自体で降雨量の計測のできる無線通信システムあるいは降雨量の表示機能を有する無線通信システムの実現が望まれている。

特開２００２−２１７７９１号公報

無線通信システムの無線回線として準ミリ波帯を使用する場合、降雨による減衰のため通信が影響を受け易い。従って、雨量計や気象庁などのホームページに基づく観測点の雨量の情報で降雨量の把握を行っているが、これらがない場所では降雨量の把握ができず、無線通信システム自体で降雨量の計測のできる無線通信システムあるいは降雨量の表示機能を有する無線通信システムの実現が望まれている。

本発明の目的は、無線回線の伝送状態が把握できる無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法を提供することである。

本発明の他の目的は、無線回線の降雨による影響を計測できる無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は、無線回線の降雨量を表示できる無線通信システムの降雨量表示方法を提供することである。

本発明は、第１の無線装置と第２の無線装置とを無線回線で接続する無線通信システムにおいて、上記第１の無線装置は、少なくとも入力信号を所定の変調方式で変調する変調部と、上記変調部の出力を上記第２の無線装置に送信する送信高周波部と、上記第２の無線装置からの送信信号を受信する受信高周波部と、上記受信高周波部の出力を等化する等化器と、上記等化器の出力を復調する復調部と、上記変調部および上記復調部を制御する制御部および記憶部を有し、上記記憶部には、降雨量と少なくとも等化誤差出力個数および電界強度減衰量のいずれか一方との関係を示すテーブルを具え、上記制御部は、上記等化器の出力または上記受信高周波部の電界強度情報に基づいて上記テーブルを参照し、上記無線回線区間の降雨量を計測するように構成される。

また、本発明の無線通信システムにおいて、更に、表示部を具え、上記制御部は、上記テーブルに基づいて上記無線回線区間の降雨量を表示するように構成される。

また、本発明は、第１の無線装置と第２の無線装置とを無線回線で接続する無線通信システムにおいて、上記第１の無線装置は、上記第２の無線装置からの送信信号を受信する受信高周波部と、上記受信高周波部の出力を等化する等化器と、上記等化器の出力を復調する復調部と、上記復調部を制御する制御部と、記憶部および表示部を有し、上記記憶部に降雨量と少なくとも等化誤差出力個数および電界強度減衰量のいずれか一方との関係を示すテーブルを記憶し、上記制御部は、上記等化器の出力または上記受信高周波部の電界強度情報に基づいて上記テーブルを参照して上記表示部に上記無線回線区間の降雨量を表示するように構成される。

無線通信システムの無線回線として波長の短い周波数帯域を使用する場合、無線回線の全区間にわたって降雨による減衰のための影響を容易に把握できる無線通信システムが実現できる。また、無線通信システム自体で降雨量の測定が可能であり、雨量計や気象庁などのホームページに基づく観測点の雨量の情報等を必要とせず、更に、降雨による電波の減衰のための影響を表示装置に表示することで容易に操作者に無線回線の伝送状態を知らせることができる。また、雨量を測る専用の装置がなくても無線区間の雨量を把握することが可能となる等の特徴がある。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。なお、図１に示す基地局無線装置（第１の無線装置という。）は、図３に示す基地局無線装置３０１に対応する装置である。また、同様に、図３に示す子局無線装置３０２の構成もほぼ図１で示される基地局無線装置と同様な構成を有しているので、ここでは、図１に示す基地局無線装置で代表して説明する。また、本発明の無線通信システムも図３に示す基地局無線装置３０１および子局無線装置３０２と同様な構成を有しているので詳細な説明は省略する。

図１において、１００は、入出力端子であり、例えば、図３に示される公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）あるいはインターネットのような伝送路３０５に接続される。１０１は、基地局無線装置である。基地局無線装置１０１は、送受信用ＩＤＵ（Indoor Unit）１０２、送受信用ＯＤＵ（Outdoor Unit）１０３およびアンテナ１０４で構成されている。送受信用ＩＤＵ１０２は、少なくとも入出力信号処理部１１１、変復調部１１２、ＩＦ（中間周波）部１１３、制御部１１４および表示部１１５で構成されている。また、送受信用ＯＤＵ１０３は、高周波部１１７で構成されている。１１６は、同軸ケーブルを示す。なお、ここでは基地局無線装置の要部のみを示している。

次に、図１に示す基地局無線装置１０１の動作について説明する。まず、加入者等から伝送路３０５を介して入出力端子１００に供給された伝送信号は、入力信号処理部１１１で、無線送信のために必要な通信フォーマットに変換され、変復調部１１２で所定の変調方式、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調、ＱＰＳＫ（Quadri Phase Shift Keying）変調、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等の変調を行った後、ＩＦ部１１３で中間周波数、例えば、１３０ＭＨｚに変換され、同軸ケーブル１１６で送受信用ＩＤＵ１０２から、約３００ｍ程度離れた送受信用ＯＤＵ１０３に送信される。なお、変復調部１１２での変調方式は、後述するように受信側での受信感度に応じて制御部１１４が変復調部１１２を制御してＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調方式を適宜自動的に切替える。

送受信用ＯＤＵ１０３の高周波部１１７では、この信号を更に、例えば、１８ＧＨｚの無線キャリアで周波数変換し、アンテナ１０４から図３に示すような子局無線装置３０２に送信される。子局無線装置３０２では、受信した信号を公衆回線網、ＬＡＮ（Local Area Network）あるいはインターネットのような伝送路３０６を介して各加入者に送信する。

一方、伝送路３０６からの信号は、子局無線装置３０２を介してアンテナ３０４、３０３（１０４と同じ。）を介して基地局無線装置１０１に送信する。基地局無線装置１０１では、受信した信号を送受信用ＯＤＵ１０３の高周波部１１７で、例えば、１８ＧＨｚの無線キャリアから、例えば、１３０ＭＨｚに変換され、同軸ケーブル１１６で送受信用ＯＤＵ１０３から送受信用ＩＤＵ１０２に伝送される。送受信用ＩＤＵ１０２では、ＩＦ部１１３でベースバンド信号に変換され、変復調部１１２で所定の復調がなされ、入出力信号処理部１１１、入出力端子１００を介して伝送路３０５に送出される。

図２は、図１に示す基地局無線装置１０１の具体的な構成を示すブロック図である。なお、図１と同じものには同じ符号が付されている。変復調部１１２は、変調部２０１、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）部２０２、等化器２０３および復調部２０４を有している。ＩＦ部１１３は、送信ＩＦ部２０５および受信ＩＦ部２０６を有している。高周波部１１７は、送信高周波部２０７、受信高周波部２０８および送受信を切替える切替スイッチ２０９を有している。２１０は、記憶部である。

さて、図２に示される基地局無線装置１０１の動作を簡単に説明する。入出力端子１００に供給された伝送信号は、入力信号処理部１１１で、無線送信のために必要な通信フォーマットに変換され、変調部２０１に供給される。変調部２０１では、制御部１１４で指定される所定の変調方式、例えば、ＢＰＳＫ変調、ＱＰＳＫ変調、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調を行った後、送信ＩＦ部２０５で中間周波数に変換され、更に、送信高周波部２０７で増幅および準ミリ波帯の周波数に変換され、切替スイッチ２０９を介してアンテナ１０４から無線回線で他の子局無線装置に送信される。

一方、他の子局無線装置から送られてくる準ミリ波帯の周波数の信号は、アンテナ１０４、切替スイッチ２０９を介して受信高周波部２０８で、増幅および周波数変換され、受信ＩＦ部２０６に供給される。受信ＩＦ部２０６では、この信号をベースバンド信号に変換し、ＡＧＣ部２０２に供給する。ＡＧＣ部２０２では、入力信号を一定のレベルに保つように制御した信号を等化器２０３へ出力する。等化器２０３は、ＡＧＣ部２０２からの信号を直交検波して等化処理を行い、等化処理によって得られる等化誤差を制御部１１４に出力する。

等化器２０３は、一般に、受信側で既知の参照信号系列の受信状態をもとに、ＲＬＳ（Recursive Least Square）等の適応アルゴリズムを利用して、伝搬路特性と逆の特性のフィルタを構成し、そのフィルタで受信信号をろ波することにより、送信信号と同じ受信信号を得るべく動作する。等化器２０３の動作は、受信信号が通ってきた伝搬路（無線回線）が良好であるほどうまく等化される。

一方、降雨や、雑音あるいはフェージングによる変動などの外乱が大きい伝搬路状況の場合、伝搬路の逆特性のフィルタを推定して構成することが困難になり、その結果、等化誤差は大きくなる。このように、等化誤差は、伝搬路状況と密接な関係があるので、この等化誤差を伝搬路特性の測定のための情報として利用することができる。

表１は、変調方式に対する等化誤差出力個数、電界強度減衰量および雨量（１時間当たりの降雨量、単位ｍｍ）の関係を示している。

ここで、等化誤差出力個数とは、等化器２０３で等化しきれずに誤りになった信号の個数を表し、電界強度減衰量は、アンテナ入力レベルを０ｄＢとして表している。また、等化誤差出力個数と電界強度減衰量とは、表１で示すように一定の関係がある。

さて、表１において、例えば、変調方式が、６４ＱＡＭの場合、降雨量が、１時間当たり１０ｍｍ以内であれば、等化誤差出力個数は、０〜２０個発生し、電界強度減衰量は、０ｄＢ〜−１０ｄＢ減衰することを表している。従って、この程度であれば６４ＱＡＭの変調方式で信号を変調し、無線回線で送信することができることを意味している。しかしながら、１時間当たりの降雨量が１０ｍｍを超えると、６４ＱＡＭの変調方式では、正しい信号再生ができないので、変調方式を１６ＱＡＭの変調方式に変更して、信号を送信する。更に、１時間当たりの降雨量が４０ｍｍを超えると、１６ＱＡＭの変調方式では、正しい信号再生ができないので、変調方式をＱＰＳＫ変調方式に変更して、信号を送信する。同様に、１時間当たりの降雨量が８０ｍｍを超えると、ＱＰＳＫ変調方式では、正しい信号再生ができないので、変調方式をＢＰＳＫ変調方式に変更して、信号を送信する。更に、降雨量が多くなると回線断となり、通信ができなくなる。

このように降雨量（ｍｍ／ｈ）と等化誤差出力個数および電界強度減衰量が一定の関係にあるので、等化誤差出力個数および電界強度減衰量を計数することで、降雨量を知ることが可能となる。従って、本発明では、表１に示す降雨量と等化誤差出力個数および電界強度減衰量のテーブルを前もって作成し、記憶部２１０に記憶しておく。なお、表１では、等化誤差出力個数および電界強度減衰量の両方を記憶した場合を示しているが、いずれか一方であっても良い。また、表１に示すデータは、一例であって、システムの構成、無線回線の状態に応じて適宜実験的に変更、修正を行うことができることはいうまでもない。また、電界強度減衰量は、ＡＧＣ部２０２の信号レベルを制御部１１４で検出することができるし、また、受信高周波部２０８の高周波増幅部（図示せず。）のゲイン制御信号から検出することもできる。従って、ＡＧＣ部２０２の信号レベルあるいは高周波増幅部のゲイン制御信号等を電界強度情報と称することにする。

このようにすると、無線通信システムが動作し、最初、変調方式が６４ＱＡＭで動作している場合、制御部１１４は、等化器２０３の等化誤差出力個数あるいはＡＧＣ部２０２の信号レベルを常に監視し、例えば、等化誤差出力個数が０〜２０の間は、変調部２０１の変調方式を６４ＱＡＭの変調方式のままで運用が行われる。しかしながら、無線回線のどこかの場所で、降雨が発生し、制御部１１４で等化器２０３の等化誤差出力個数が、例えば、１００個と検出されると、制御部１１４は、表１に示すテーブルを参照し、変調部２０１の変調方式を１６ＱＡＭの変調方式に変更する。このように６４ＱＡＭの変調方式から１６ＱＡＭの変調方式に切替わったことで無線回線のどこかの場所で、１時間当たり１０ｍｍ以上の降雨があったことが操作者に把握される。更に、変調方式が切替わった場合、制御部１１４は、記憶部２１０から表１のデータを読出し、表示部１１５に「降雨量４０ｍｍ／ｈ以内」の表示をする。これによって無線通信システムの操作者は、無線通信システムの無線回線のどこかの場所で、１時間当たり４０ｍｍ以内の降雨が発生していることが表示部の表示で理解できる。なお、変調方式が変更されたことを表示したり、アラームを鳴らす等も可能である。

なお、上記実施例は、準ミリ波帯の無線回線で説明したが、降雨等で電波が吸収される波長の短い無線回線を用いるシステムに適用できることはいうまでもない。また、上記実施例では、無線通信システムで説明したが、例えばＳＭＮＰ(Simple Network Management Protocol)機能を用い、上述した基地局無線装置あるいは子局無線装置の制御部で検出される等化誤差出力個数および／または電界強度減衰量を伝送路３０５あるいは３０６に接続されたＣＰＵの表示装置へ出力することにより、遠隔地の、例えば、監視センターでリアルタイムで無線回路の降水量を把握することが出来る。

また、等化器の等化誤差出力個数および受信電界強度を常に監視することにより、降雨以外の影響による変調方式の切替わり、例えば海面反射などの影響についても解析することが出来る。即ち、通常の降雨では、等化器の等化誤差出力個数が増加し、受信電界強度が低下する。しかしながら、海面反射などの影響の場合、反射波成分を受信するため、等化器の等化誤差出力個数は、増加するが、受信電界強度は低下しない、例えば、受信電界強度は一定値であるような場合も発生する。このようなケースの場合、降雨が原因で、変調方式が切替わるのではなく、海面反射で伝送路の伝播状態が悪くなっている等の原因を把握することが出来る。このように本発明の無線通信システムは、特別な装置を設けることなく、無線通信システム自体で降雨量や無線回線の伝送状態が把握できる特徴がある。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法の実施例に限定されるものではなく、上記以外の無線通信システムおよび無線通信システムの降雨量表示方法に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。

本発明の一実施例の概略構成のブロック図を示す。図１で示される本発明の一実施例の具体的構成を示すブロック図を示す。従来の無線通信システムの一例を示す図である。

符号の説明

１００：入出力端子、１０１、３０１：基地局無線装置、１０２：送受信用ＩＤＵ、１０３：送受信用ＯＤＵ、１０４、３０３、３０４：アンテナ、１１１：入出力信号処理部、１１２：変復調部、１１３：ＩＦ部、１１４：制御部、１１５：表示部、１１６、３０８、３１１：同軸ケーブル、１１７：高周波部、２０１：変調部、２０２：ＡＧＣ部、２０３：等化器、２０４：復調部、２０５：送信ＩＦ部、２０６：受信ＩＦ部、２０７：送信高周波部、２０８：受信高周波部、２０９：切替スイッチ、２１０：記憶部、３０２：子局無線装置、３０５、３０６：伝送路、３０７、３１０：ＩＤＵ、３０９、３１２：ＯＤＵ、３２０、３２２：雨量計、３２１、３２３：測定ＰＣ。

Claims

第１の無線装置と第２の無線装置とを無線回線で接続する無線通信システムにおいて、上記第１の無線装置は、少なくとも入力信号を所定の変調方式で変調する変調部と、上記変調部の出力を上記第２の無線装置に送信する送信高周波部と、上記第２の無線装置からの送信信号を受信する受信高周波部と、上記受信高周波部の出力を等化する等化器と、上記等化器の出力を復調する復調部と、上記変調部および上記復調部を制御する制御部および記憶部を有し、上記記憶部には、降雨量と少なくとも等化誤差出力個数および電界強度減衰量のいずれか一方との関係を示すテーブルを具え、上記制御部は、上記等化器の出力または上記受信高周波部の電界強度情報に基づいて上記テーブルを参照し、上記無線回線区間の降雨量を計測することを特徴とする無線通信システム。
第１の無線装置と第２の無線装置とを無線回線で接続する無線通信システムにおいて、上記第１の無線装置は、上記第２の無線装置からの送信信号を受信する受信高周波部と、上記受信高周波部の出力を等化する等化器と、上記等化器の出力を復調する復調部と、上記復調部を制御する制御部と、記憶部および表示部を有し、上記記憶部に降雨量と少なくとも等化誤差出力個数および電界強度減衰量のいずれか一方との関係を示すテーブルを記憶し、上記制御部は、上記等化器の出力または上記受信高周波部の電界強度情報に基づいて上記テーブルを参照して上記表示部に上記無線回線区間の降雨量を表示することを特徴とする無線通信システムの降雨量表示方法。