JP2010141604A - 無線機 - Google Patents

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成貴 酒井
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Abstract

【課題】送信局と受信局との間の通信に際して最適運用周波数を選択し得る自動周波数選択機能を備えた無線機を提供する。
【解決手段】BER測定器19、等化誤差測定器20、RSSI測定器21にて運用周波数毎の符号誤り率、等化誤差、受信電界強度を測定してテーブル22、23、24に記憶すると共に、伝播特性予測部26により運用周波数毎のCN比予測値を求めて予測CNテーブル27に記憶する。選択順位付加部25は、各テーブル22、23、24に記憶された符号誤り率、等化誤差、受信電界強度と、予測CNテーブル27に記憶されたCN比予測値に基づいて運用周波数に順位付けを行って優先周波数テーブル28に記憶する。判定回路29は、計時部30から現在の時刻を取得し、優先周波数テーブル28から現在の時刻での優先周波数を読出し、最適運用周波数を決定する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、通信における最適周波数を自動選択する機能を備えた無線機に関する。
従来、無線機では、通信における最適周波数を自動的に選択する自動周波数選択装置を備えている。従来の自動周波数選択装置は、季節、時刻、太陽黒点数等のパラメータを使用する伝播特性予測シミュレータ等による予測値、またはCN比(Carrier to Noise ratio)の測定データを基に行っている。
しかし、伝播特性予測シミュレータ等による予測値を使用して最適周波数を選択する方法では、実際の電波伝播においては短期的な太陽活動の変化や局地的な混信やフェージング等の影響を受けやすく、シミュレーション予測結果との間に誤差が生じる問題があった。
また、CN比の測定データを基に基に最適周波数を選択する方法では、C(信号強度)とN(雑音強度)をそれぞれ測定する必要があり、測定時間のずれにより測定誤差が発生する問題があった。また、CN比の測定データを基に最適周波数を選択する方法では、送信局から受信局にCN比測定を指示する信号を送出する必要があるため、実際の通信に使用できる時間が少なくなってスループットが低下するという問題があり、更に、CN比測定回路を実装する必要があるため、ハードウェア規模が大きくなってしまうという問題があった。
また、本発明に関連する公知技術として、送信局にて、送信要求を複数の周波数に変換して送信し、受信局において、受信信号の信号状態を周波数毎にチェックして、最も状態が良好な周波数を最適周波数として検出し、最適周波数における受信状態の情報を最適周波数にて送信局に回線応答し、送信局にて、回線応答に含まれる受信状態の情報に基づいて変調方式を選択し、送信データを選択された変調方式で変調し、最適周波数にて受信局に送信するようにした無線通信装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2000−269938号公報
上記したように従来の無線機における自動周波数選択装置は、伝播特性予測シミュレータによる予測値、またはCN比の測定データを基に行っている。
しかし、伝播特性予測シミュレータによる予測値を使用して最適周波数を選択する方法では、伝播特性のシミュレーション結果に誤差が生じ易いので、常に最適な周波数選択を行うことは困難である。
また、CN比の測定データを基に最適周波数を選択する方法では、CN比測定信号を送出する必要があるので、実際の通信に使用できる時間が少なくなると共に、C(信号強度)とN(雑音強度)の測定時間のずれによって測定誤差が発生し、かつCN比測定回路の実装によりハードウェア規模が大きくなってしまうという問題があった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、シミュレーション結果との誤差発生、CN比測定時の誤差発生、スループットの低下、ハードウェア規模の増大等の問題を解決し、確実に最適周波数を選択し得る自動周波数選択機能を備えた無線機を提供することを目的とする。
本発明に係る無線機は、運用周波数を選択する周波数選択部と、時刻と運用周波数毎に等化誤差、符号誤り率、受信電界強度を測定する測定部と、時刻と運用周波数毎に伝播特性を予測する伝播特性予測部と、前記測定部で測定された測定値と前記伝播特性予測部で予測された伝播特性予測値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した測定値及び伝播特性予測値に基づいて運用周波数に選択順位を付ける選択順位付加部とを具備し、前記周波数選択部は、前記選択順位付加部により付加された運用周波数の選択順位から最適運用周波数を選択することを特徴とする。
本発明によれば、運用周波数毎に測定した等化誤差、符号誤り率、受信電界強度の各測定データと、伝播特性予測部により予測したCN比予測値に基づいて運用周波数を選択することにより最適な周波数を選択することが可能となり、品質の良い周波数を使用して通信を行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、甲局を送信局1、乙局を受信局2とし、送信局1から受信局2へ通信を行う場合の例を示したものである。
上記送信局1及び受信局2は、それぞれ図2のブロック図に示すように構成され、複数の周波数例えばF1〜F5の運用周波数の中から最適な運用周波数を選択して通信を行う。
図2において、11は送信機、12は受信機で、それぞれアンテナ13、14を備えている。上記送信機11の送信周波数及び受信機12の受信周波数は、詳細を後述するように判定回路29の判定結果に基づいて周波数設定器15により設定される。また、送信機11及び受信機12には変復調器16が接続され、この変復調器16には変復調方式/通信速度設定器17、プロトコル制御回路18、BER(Bit Error Rate:符号誤り率)測定器19、等化誤差測定器20が接続される。
上記プロトコル制御回路18には、外部装置(図示せず)から通信データが入力される。プロトコル制御回路18は、無線通信リンクを確立するための回路で、呼び出し信号、応答信号、確認信号を生成し、変復調器16を介して送信機11へ出力する。上記BER測定器19は、受信機12で受信された信号のBER(符号誤り率)を測定してBERテーブル22に格納する。等化誤差測定器20は、受信機12で受信された信号の等化誤差を測定して等化誤差テーブル23に格納する。
また、受信機12には、RSSI(Received Signal Strength Indicator:受信電界強度)測定器21が接続される。このRSSI測定器21は、受信機12で受信された信号のRSSI(受信電界強度)を測定し、RSSIテーブル24に格納する。
上記BERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24に格納された各測定データは、選択順位付加部25へ送られる。また、選択順位付加部25には、伝播特性予測部26により予測されたCN比予測値が予測CNテーブル27を介して入力される。上記伝播特性予測部26は、伝播特性予測計算シミュレーションソフトウェアにより伝播特性即ちCN比を予測し、CN比予測値として予測CNテーブル27に格納する。
選択順位付加部25は、BERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24に格納された各測定データ、及び予測CNテーブル27に格納された周波数毎のCN比予測値に基づいて優先周波数テーブル28を生成する。
上記優先周波数テーブル28に格納されたデータは、判定回路29へ送られる。また、判定回路29には、現在時刻を計時する計時部30が接続される。判定回路29は、計時部30から現在の時刻を取得し、優先周波数テーブル28から現在の時刻での優先周波数を読出し、最適運用周波数、変調方式を決定して周波数設定器15、変復調方式/通信速度設定器17、プロトコル制御回路18へ出力する。
周波数設定器15は、判定回路29の判定結果に基づいて送信機11及び受信機12の送受信周波数を最適周波数に設定する。変復調方式/通信速度設定器17は、判定回路29の判定結果に基づいて変復調器16の変調方式を設定する。
次に上記のように構成された自動周波数選択機能を備えた無線機の動作を説明する。
先ず、図1に示した送信局1と受信局2との間の通信手順について、図3に示す交信タイミングチャートを参照して説明する。図3(a)は送信局1の交信タイミングを示し、図3(b)は受信局2の交信タイミングを示している。
最初に送信局1から受信局2に呼び出し信号を送信する(ステップA1)。
受信局2は、送信局1からの呼び出し信号を受信すると(ステップB1)、応答信号を送信する(ステップB2)。図3に示す呼び出し信号の送信(ステップA1)から呼び出し信号受信(ステップB1)までの区間D1は、呼び出し信号のサーチ受信区間を示している。
送信局1は、受信局2からの応答信号を受信すると(ステップA2)、確認信号を送信し(ステップA3)、通信回線を確立する。図3に示す呼び出し信号の送信(ステップA1)から確認信号送信(ステップA3)までの区間D2は、通信回線確立区間を示している。
受信局2は、送信局1からの確認信号を受信する(ステップB3)。
送信局1は、上記通信回線の確立を行った後、受信局2に対して通信データを送信する(ステップA4)。この通信データの送信(ステップA4)を行う区間D3は、データ通信区間を示している。
受信局2は、送信局1からの通信データを受信すると(ステップB4)、同時にBER測定器19にて符号誤り率(BER)の測定、等化誤差測定器20にて等化誤差の測定、RSSI測定器21にて受信電界強度(RSSI)の測定を行い、これらの測定データを送信局1と受信局2との間の伝播状態として受信局2の測定テーブル(BERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24)に記憶する。
また、受信局2は、送信局1からの通信データの送信が終了した後、上記測定データ(符号誤り率(BER)、等化誤差、受信電界強度(RSSI))を送信局1に送信する(ステップB5)。このステップB5の区間D4は、測定データの送信区間を示している。
送信局1は、上記受信局2から送られてくる測定データ(符号誤り率(BER)、等化誤差、受信電界強度(RSSI))を受信すると(ステップA5)、送信局1と受信局2との間の伝播状態として自局の測定テーブル(BERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24)に記憶する。
上記送信局1と受信局2との間の通信はF1〜F5の運用周波数にて行われ、符号誤り率(BER)、等化誤差、受信電界強度(RSSI)の測定データが各測定テーブル(BERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24)に記憶されると共に、図2にて詳細を後述するように各運用周波数F1〜F5における伝播特性(CN比)が伝播特性予測部26により予測されて予測CNテーブル27に記憶される。そして、上記各測定テーブルに記憶された測定データ及び予測CNテーブル27に記憶されたCN比予測値に基づいて最適運用周波数が選択される。
次に図2に示すように構成された送信局1及び受信局2の詳細な動作を説明する。
送信局1における呼び出し信号、応答信号、確認信号は、プロトコル制御回路18により生成され、変復調器16を経由して送信機11へ出力され、アンテナ13から受信局2へ送信される。
受信局2は、送信局1から送信される信号をアンテナ14で受信し、受信機12、変復調器16を経由してプロトコル制御回路18へ出力する。プロトコル制御回路18は、受信信号の種別を識別し、その種別に応じた処理を行って無線通信リンクを確立する。
送信局1と受信局2との間の通信回線が確立した後、送信局1における通信データは外部装置からプロトコル制御回路18へ入力され、変復調器16、送信機11を経てアンテナ13から受信局2へ送信される。
受信局2は、送信局1から通信データが送られてくると、アンテナ14を介して受信機12で受信し、変復調器16で復調した後、プロトコル制御回路18から外部装置へ出力する。この際、受信局2は、F1〜F5の各運用周波数における受信データについて、BER測定器19にて符号誤り率(BER)の測定、等化誤差測定器20にて等化誤差の測定、RSSI測定器21にて受信電界強度(RSSI)の測定を行い、これらの測定データを送信局1と受信局2との間の伝播状態として図5に示すようにBERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24に記憶する。
また、伝播特性予測部26は、上記F1〜F5の運用周波数について伝播特性予測計算シミュレーションソフトウェアによりCN比予測値を求め、図5に示すように予測CNテーブル27に記憶する。
図5はF1〜F5の5つの運用周波数における測定データ例及びCN比予測値を示したもので、(a)は0時における測定データ及びCN比予測値、(b)は8時における測定データ及びCN比予測値、(c)は23時における測定データ及びCN比予測値を示している。
上記図5(a)、(c)はデータ通信の例を示し、同図(b)は音声通信の例を示している。音声通信の場合はデータ通信と異なり、等化誤差と符号誤り率(BER)の測定ができない。このため送信局1から音声通話の初期または任意のタイミングで一定周期のトーン信号を送信し、このトーン信号の周期性を測定することで等化誤差データとする。符号誤り率(BER)については、99(最大値)とする。
選択順位付加部25は、BERテーブル22、等化誤差テーブル23、RSSIテーブル24に格納された測定データ、及び予測CNテーブル27に格納された周波数毎のCN比予測値を使用し、図4に示す生成アルゴリズムに従って優先周波数テーブル28を生成する。
選択順位付加部25は、先ず等化誤差テーブル23に格納されている測定等化誤差の値が「10」以下であるか、「11」以上であるかを判定し(ステップC1)、測定等化誤差の値が「10」以下であれば等化誤差テーブル23に格納されているデータの小さい周波数から優先順位を付ける(ステップC2)。
上記ステップC1で、測定等化誤差の値が「11」以上であると判定された場合は、BERテーブル22に格納されている符号誤り率(BER)の値が「10」以下であるか、「11」以上であるかを判定し(ステップC3)、符号誤り率(BER)の値が「10」以下であればBERテーブル22に格納されているデータの小さい周波数から優先順位を付ける(ステップC4)。
上記ステップC3で、BERテーブル22に格納されている符号誤り率(BER)の値が「11」以上であると判定された場合は、RSSIテーブル24に格納されている受信電界強度(RSSI)が「30」以上であるか「29」以下であるかを判定する(ステップC5)。上記ステップC5で受信電界強度(RSSI)が「30」以上であると判定された場合は、RSSIテーブル24に格納されている受信電界強度(RSSI)の大きい周波数から優先順位を付ける(ステップC6)。
上記ステップC5で受信電界強度(RSSI)が「29」以下であると判定された場合は、予測CNテーブル27に格納されているCN比予測値の大きい周波数から優先順位を付ける(ステップC7)。
以下、図5(a)〜(c)に示した等化誤差、符号誤り率(BER)、受信電界強度(RSSI)の各測定データ及びCN比予測値に基づいて優先周波数テーブル28を生成する場合の具体的な処理動作について説明する。
図5(a)に示す0時における測定データ及びCN比予測値に基づいて優先周波数テーブル28を生成する場合、選択順位付加部25は先ず図4のステップC1で等化誤差テーブル23に記憶されている等化誤差測定値が「10」以下であるかどうかを判定するが、F1〜F5の5周波数のうち運用周波数F3における等化誤差測定値が「5」で「10」以下となっているので、ステップC2に進んで等化誤差測定値の小さい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F3における等化誤差測定値「5」のみが「10」以下となっているので、運用周波数F3を第1優先とする。
その他の運用周波数F1、F2、F4、F5は、等化誤差測定値が「11」以上であるので、ステップC3にてBERテーブル22に記憶されている符号誤り率(BER)が「10」以下であるかどうかを判定し、運用周波数F1、F2における符号誤り率(BER)が「5」、「8」で「10」以下であるので、ステップC4に進んで符号誤り率(BER)の小さい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F1の符号誤り率(BER)が「5」、運用周波数F2の符号誤り率(BER)が「8」であるので、運用周波数F1を第2優先、運用周波数F2を第3優先とする。
他の運用周波数F4、F5は、符号誤り率(BER)が「25」、「60」で「11」以上であるので、ステップC3からステップC5に進んでRSSIテーブル24に記憶されている受信電界強度(RSSI)が「30」以上かどうかを判定する。運用周波数F4、F5の受信電界強度(RSSI)は「50」、「40」で「30」以上となっているので、ステップC6に進んで受信電界強度(RSSI)の大きい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F4の受信電界強度(RSSI)が「50」、運用周波数F5の受信電界強度(RSSI)が「40」であるので、運用周波数F4を第4優先、運用周波数F5を第5優先とする。以上で優先周波数テーブル28の生成処理を終了する。
図5(b)に示す8時における測定データ及びCN比予測値に基づいて優先周波数テーブル28を生成する場合、選択順位付加部25は図4のステップC1で等化誤差テーブル23に記憶されている等化誤差測定値が「10」以下であるかどうかを判定し、F1〜F5の5周波数のうち運用周波数F2〜F4における等化誤差測定値が「3」、「7」、「6」で「10」以下となっているので、ステップC2に進んで等化誤差測定値の小さい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F2における等化誤差測定値が「3」、運用周波数F3における等化誤差測定値が「7」、運用周波数F4における等化誤差測定値が「6」であるので、運用周波数F2を第1優先、運用周波数F4を第2優先、運用周波数F3を第3優先とする。
その他の運用周波数F1、F5は、等化誤差測定値が「15」、「20」で「11」以上であるので、ステップC1からステップC3に進み、BERテーブル22に記憶されている符号誤り率(BER)が「10」以下であるか、あるいは「11」以上であるかを判定する。このとき運用周波数F1、F5における符号誤り率(BER)が「99」、「99」で「11」以上となっているので、ステップC5に進んでRSSIテーブル24に記憶されている受信電界強度(RSSI)が「30」以上かどうかを判定する。運用周波数F1、F5の受信電界強度(RSSI)は「45」、「30」であり、「30」以上であるので、ステップC5からステップC6に進んで受信電界強度(RSSI)の大きい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F1の受信電界強度(RSSI)が「45」、運用周波数F5の受信電界強度(RSSI)が「30」であるので、運用周波数F1を第4優先、運用周波数F5を第5優先とする。
図5(c)に示す23時における測定データ及びCN比予測値に基づいて優先周波数テーブル28を生成する場合、選択順位付加部25は図4のステップC1で等化誤差テーブル23に記憶されている等化誤差測定値が「10」以下であるかどうかを判定する。この場合、運用周波数F1〜F5における等化誤差測定値が全て「11」以上となっているので、そのままステップC3に進んでBERテーブル22に記憶されている符号誤り率(BER)が「10」以下であるかどうかを判定し、運用周波数F1、F2、F4における符号誤り率(BER)が「1」、「8」、「5」で「10」以下であるので、ステップC4に進んで符号誤り率(BER)の小さい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F1の符号誤り率(BER)が「1」、運用周波数F2の符号誤り率(BER)が「8」、運用周波数F4の符号誤り率(BER)が「5」であるので、運用周波数F1を第1優先、運用周波数F4を第2優先、運用周波数F2を第3優先とする。
その他の運用周波数F3、F5における符号誤り率(BER)が「11」以上であるので、ステップC5に進んでRSSI測定器21に記憶されている受信電界強度(RSSI)が「30」以上であるか、「29」以下であるかを判定する。運用周波数F3、F5の受信電界強度(RSSI)は「20」、「0」で「29」以下であるので、ステップC5からステップC7に進んで予測CNテーブル27に記憶されているCN比予測値の大きい周波数から優先順位を付ける。このとき運用周波数F2のCN比予測値が「48」、運用周波数F5のCN比予測値が「50」であるので、運用周波数F5を第4優先、運用周波数F3を第5優先とする。
選択順位付加部25は、上記のように等化誤差、符号誤り率(BER)、受信電界強度(RSSI)の各測定データ及び伝播特性予測部26により予測したCN比予測値に基づいて優先周波数テーブル28を生成する。この優先周波数テーブル28に設定されたデータは、判定回路29へ送られる。判定回路29は、計時部30から現在の時刻を取得し、優先周波数テーブル28から現在の時刻での優先周波数を読出し、周波数、変調方式を決定して周波数設定器15、変復調方式/通信速度設定器17、プロトコル制御回路18へ出力する。
上記周波数設定器15は、判定回路29の判定結果に基づいて送信機11及び受信機12の送受信周波数を最適周波数に設定する。変復調方式/通信速度設定器17は、判定回路29の判定結果に基づいて変復調器16の変調方式を設定する。
上記実施形態によれば、BER測定器19、等化誤差測定器20、RSSI測定器21による測定データと伝播特性予測部26により予測されCN比予測値を使用することによって、従来問題となっていたシミュレーション結果との誤差発生、CN比測定時の誤差発生、スループットの低下、ハードウェア規模の増大等を解決でき、最適な運用周波数を選択して品質の良い通信を行うことが可能となる。
なお、上記実施形態では、等化誤差、符号誤り率、受信電界強度の測定データ及びCN比予測値を用いて最適な運用周波数を選択するようにしたが、その他、等化誤差、符号誤り率、受信電界強度の測定データのうちの一部を使用したり、または選択順位付加部25における判定条件の組み合わせを本発明の技術思想の範囲内で種々変更実施することが可能である。
また、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。
本発明の一実施形態に係る無線機において、送信局から受信局へ通信を行う場合の概略を説明するための図である。 同実施形態における無線機の具体的な構成例を示すブロック図である。 同実施形態における送信局と受信局との間の通信手順を示す交信タイミングチャートである。 同実施形態において、測定データ及びCN比予測値に基づいて優先周波数テーブルを生成するためのアルゴリズムを示す図である。 同実施形態において、測定データテーブル、予測CNテーブル及び優先周波数テーブルの各運用周波数におけるデータ記憶例を示す図である。
符号の説明
1…送信局、2…受信局、11…送信機、12…受信機、13、14…アンテナ、15…周波数設定器、16…変復調器、17…変復調方式/通信速度設定器、18…プロトコル制御回路、19…BER測定器、20…等化誤差測定器、21…RSSI測定器、22…BERテーブル、23…等化誤差テーブル、24…RSSIテーブル、25…選択順位付加部、26…伝播特性予測部、27…予測CNテーブル、28…優先周波数テーブル、29…判定回路、30…計時部。

Claims (1)

  1. 無線機において、
    運用周波数を選択する周波数選択部と、時刻と運用周波数毎に等化誤差、符号誤り率、受信電界強度を測定する測定部と、時刻と運用周波数毎に伝播特性を予測する伝播特性予測部と、前記測定部で測定された測定値と前記伝播特性予測部で予測された伝播特性予測値を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した測定値及び伝播特性予測値に基づいて運用周波数に選択順位を付ける選択順位付加部とを具備し、
    前記周波数選択部は、前記選択順位付加部により付加された運用周波数の選択順位から最適運用周波数を選択することを特徴とする無線機。
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