JP2010171496A - Wireless communication system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce transmission power and to reduce the occurrence of interference. <P>SOLUTION: A main control part 7 calculates a direction of a slave station on the basis of acquired slave station position information as an optimum radiation direction of a beam, generates an antenna directivity indication signal for indicating an antenna directivity pattern, and sends the antenna directivity indication signal to an antenna control part 13. Then, the main control part 7 calculates a distance between its own station and the slave station, calculates necessarily sufficient optimum transmission power on the basis of the distance, generates a transmission power indication signal for indicating transmission at a prescribed power level on the basis of the optimum transmission power, and sends the transmission power indication signal to a transmission power control part 14. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｔｉｐｕｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式の無線通信システムに関する。   The present invention relates to, for example, a TDMA (Time Division Multiple Access) wireless communication system.

従来より、無線通信システムは、複数の親局と、各親局と接続される複数の子局とを備えて概略構成されている。この無線通信システムにおいて、子局は、例えば、狭ビームを送信する指向性アンテナを有し、親局は、例えば、無指向性アンテナや、セクタアンテナのような広ビームを送信するアンテナを有している。そして、親局から送信される単一のビーム内に、対応するセル（サービスエリア）内の複数の子局を収容している。   Conventionally, a wireless communication system is schematically configured to include a plurality of master stations and a plurality of slave stations connected to each of the master stations. In this wireless communication system, the slave station has, for example, a directional antenna that transmits a narrow beam, and the master station has, for example, an omnidirectional antenna or an antenna that transmits a wide beam such as a sector antenna. ing. A plurality of slave stations in the corresponding cell (service area) are accommodated in a single beam transmitted from the master station.

ここで、親局から送信されるビームは、単一のビームであるので、送信電力は、最も遠い子局を基準に設定されている。なお、例えば、受信電力が強い方向の指向性ビームを選択して子局へ送信する技術（例えば、特許文献１参照。）や、親局において、指向性パターンと無指向性パターンとを切り換えて用いる技術（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
特開平１０−１７３５８５号公報 特開２００３−６０５４９号公報 Here, since the beam transmitted from the master station is a single beam, the transmission power is set based on the farthest slave station. Note that, for example, a technique of selecting a directional beam with a strong reception power and transmitting it to a slave station (see, for example, Patent Document 1), or switching between a directional pattern and an omnidirectional pattern in the master station. A technique to be used (for example, see Patent Document 2) has been proposed.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-173585 JP 2003-60549 A

しかし、親局から、単一のビームを送信する場合、送信電力は、最も遠い子局を基準に設定され、無用な電力を消費していた。また、アンテナ利得が低いために、親局及び子局において、大きな送信電力を必要としていた。また、アンテナ指向性がブロードであるために、干渉を受けやすく、かつ、与えやすいという問題もあった。ここで、上記従来技術（例えば、特許文献１や特許文献２で提示された技術）を適用して、例えば、親局において、指向性ビームを用いた場合でも、親局から子局へ向けて、正確な方向へ確実に指向性ビームを送信することは困難であり、かつ、確実に電力の低減を図ることも困難である。したがって、干渉の発生の低減も困難である。   However, when a single beam is transmitted from the master station, the transmission power is set based on the farthest slave station and consumes unnecessary power. Further, since the antenna gain is low, large transmission power is required in the master station and the slave station. Further, since the antenna directivity is broad, there is also a problem that it is easy to receive and give interference. Here, by applying the above-described conventional technology (for example, the technology presented in Patent Document 1 or Patent Document 2), for example, even when a directional beam is used in the master station, the master station is directed to the slave station. It is difficult to reliably transmit a directional beam in an accurate direction, and it is also difficult to reliably reduce power. Therefore, it is difficult to reduce the occurrence of interference.

この発明は、前記の課題を解決し、確実に、送信電力を低減し、かつ、干渉の発生を低減することができる無線通信システムを提供することを目的としている。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a wireless communication system that can reliably reduce transmission power and reduce the occurrence of interference.

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、親局と子局とが無線回線を介して接続可能とされた無線通信システムであって、前記親局は、複数の方向へ指向性ビームを送信するためのアンテナと、前記親局の位置情報と通信相手の前記子局の位置情報とに基づいて、前記親局に対する前記子局の方向を、前記指向性ビームの最適送信方向として演算する最適送信方向演算手段と、前記最適送信方向に基づいて、所定のアンテナ指向性パターンが形成されるように、前記アンテナを制御するアンテナ制御手段とを有してなることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is a radio communication system in which a master station and a slave station can be connected via a radio line, and the master station is oriented in a plurality of directions. Based on the antenna for transmitting the directional beam, the position information of the parent station and the position information of the child station of the communication partner, the direction of the child station relative to the parent station is determined as the optimum transmission direction of the directional beam. And an antenna control means for controlling the antenna so that a predetermined antenna directivity pattern is formed based on the optimum transmission direction. .

請求項２の発明は、請求項１に記載の無線通信システムであって、前記親局は、当該親局の位置情報と通信相手の前記子局の位置情報とに基づいて、前記親局と前記子局との間の距離を演算する距離演算手段と、前記距離に基づいて、最適送信電力を演算する最適送信電力演算手段と、前記最適送信電力に基づいて、所定の電力レベルで前記指向性ビームを送信するための送信電力制御手段と有してなることを特徴としている。   Invention of Claim 2 is the radio | wireless communications system of Claim 1, Comprising: The said parent station is based on the position information of the said parent station, and the position information of the said slave station of a communicating party, Distance calculating means for calculating the distance to the slave station, optimal transmission power calculating means for calculating optimum transmission power based on the distance, and the directivity at a predetermined power level based on the optimum transmission power And transmission power control means for transmitting the beam.

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の無線通信システムであって、前記子局は、当該子局の位置情報と通信相手の前記親局の位置情報とに基づいて、前記子局と前記親局との間の距離を演算する距離演算手段と、前記距離に基づいて、前記子局から前記親局への電波の伝播遅延時間を推定する遅延時間推定手段と、推定した前記伝播遅延時間と下り受信信号とに基づいて、前記親局への最適な送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段とを有してなることを特徴としている。   A third aspect of the present invention is the wireless communication system according to the first or second aspect, wherein the slave station is based on the location information of the slave station and the location information of the master station of the communication partner. A distance calculating means for calculating a distance between a station and the master station, a delay time estimating means for estimating a propagation delay time of a radio wave from the slave station to the master station based on the distance, and the estimated Transmission timing determining means for determining an optimal transmission timing to the master station based on the propagation delay time and the downlink received signal is provided.

請求項４の発明は、請求項１、２又は３に記載の無線通信システムであって、前記親局は、複数の前記子局へ、それぞれ、前記最適送信方向へ向けて、前記指向性ビームを同時に又は時分割的に送信することを特徴としている。   A fourth aspect of the present invention is the wireless communication system according to the first, second, or third aspect, wherein the master station directs the directional beam to a plurality of slave stations toward the optimum transmission direction. Are transmitted simultaneously or in a time-division manner.

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の無線通信システムであって、複数の前記親局と、複数の前記親局を制御して、それぞれの前記指向性ビームの送信方向を指示する制御局とを備えてなることを特徴としている。   A fifth aspect of the present invention is the wireless communication system according to any one of the first to fourth aspects, wherein a plurality of the master stations and a plurality of the master stations are controlled, and each of the directional beams is controlled. And a control station for instructing the transmission direction.

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の無線通信システムであって、前記子局は、当該子局の位置情報を得るための測位手段を有し、前記測位手段によって得られた前記子局の位置情報を前記親局へ送信することを特徴としている。   The invention of claim 6 is the wireless communication system according to any one of claims 1 to 5, wherein the slave station has positioning means for obtaining position information of the slave station, and the positioning means The position information of the slave station obtained by the above is transmitted to the master station.

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１に記載の無線通信システムであって、前記親局は、当該親局の位置情報を得るための測位手段を有し、前記測位手段によって得られた前記親局の位置情報を前記子局へ送信することを特徴としている。   A seventh aspect of the present invention is the wireless communication system according to any one of the first to sixth aspects, wherein the master station has positioning means for obtaining position information of the master station, and the positioning means The position information of the master station obtained by the above is transmitted to the slave station.

本発明によれば、最適送信方向演算手段が、親局の位置情報と通信相手の子局の位置情報とに基づいて、親局に対する子局の方向を、指向性ビームの最適送信方向として演算し、アンテナ制御手段が、最適送信方向に基づいて、所定のアンテナ指向性パターンが形成されるように、アンテナを制御するので、高品質な通信回線を確保できる上に、送信電力を低減することができる。したがって、コストを低減することができる。また、指向性ビームを用いて送受信を行うので、干渉の発生を低減することができる。   According to the present invention, the optimum transmission direction calculating means calculates the direction of the slave station relative to the parent station as the optimum transmission direction of the directional beam based on the position information of the parent station and the position information of the slave station of the communication partner. Since the antenna control means controls the antenna so that a predetermined antenna directivity pattern is formed based on the optimum transmission direction, a high-quality communication line can be secured and transmission power can be reduced. Can do. Therefore, cost can be reduced. Moreover, since transmission / reception is performed using a directional beam, the occurrence of interference can be reduced.

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１及び図２は、この発明の実施の形態１による無線通信システムの構成を説明するための説明図、図３は、同無線通信システムの親局の構成を示すブロック図、図４は、同アンテナ指向装置の構成を示すブロック図、図４は、同無線通信システムの子局の構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、無線通信システム１は、例えば、ＴＤＭＡ方式の無線通信システムであり、制御局２と、親局３ａ，３ｂ，…と、子局４ａ，４ｂ，…とを備えて概略構成されている。 (Embodiment 1)
1 and 2 are explanatory diagrams for explaining the configuration of the radio communication system according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a master station of the radio communication system, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a slave station of the radio communication system. As shown in FIGS. 1 and 2, the wireless communication system 1 is, for example, a TDMA wireless communication system, and includes a control station 2, parent stations 3a, 3b,..., And slave stations 4a, 4b,. In general, it is structured.

制御局２と親局３ａ，３ｂ，…とは、有線回線やマイクロ波回線等により接続されている。親局３ａ，３ｂ，…は、対応するセル（サービスエリア）５ａ，５ｂ，…内の子局４ａ，４ｂ，…との間で、無線通信を行う。なお、この実施の形態では、親局３ａ，３ｂ，…及び子局４ａ，４ｂ，…は、原則として固定されているものとする。   The control station 2 and the master stations 3a, 3b,... Are connected by a wired line or a microwave line. The parent stations 3a, 3b, ... perform wireless communication with the corresponding slave stations 4a, 4b, ... in the corresponding cells (service areas) 5a, 5b, .... In this embodiment, the master stations 3a, 3b,... And the slave stations 4a, 4b,.

親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）は、図３に示すように、構成各部を制御し、各種演算処理を行う主制御部７と、無線送信部８と、無線受信部９と、アンテナ接続部１１と、アンテナ１２と、アンテナ制御部１３と、送信電力制御部１４とを有している。主制御部７は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を含み、所定の制御プログラムに従って構成各部を制御する中央処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリからなる内部記憶装置や、外部記憶装置からなり、制御プログラムや、自局や子局の位置情報等の各種情報を記憶する記憶部とを有してなっている。   As shown in FIG. 3, the master station 3a (3b, 3c,...) Controls each component and performs various arithmetic processes, a radio transmission unit 8, a radio reception unit 9, and an antenna connection. Unit 11, antenna 12, antenna control unit 13, and transmission power control unit 14. The main control unit 7 includes, for example, a central processing unit (CPU) and the like, a central processing unit that controls each component according to a predetermined control program, an internal storage device including a semiconductor memory such as a ROM and a RAM, and an external storage device And a storage unit for storing various information such as position information of the own station and the slave station.

主制御部７は、所定の制御プログラムに従って、ビーム最適化処理等を実行する。ビーム最適化処理は、子局位置取得処理や、最適方向演算処理、最適送信電力演算処理、アンテナ指向性制御処理、送信電力制御処理を含んでいる。主制御部７は、子局位置取得処理で、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）から送られてきた子局位置情報を取得して、記憶部に記憶する。主制御部７は、最適方向演算処理で、既知情報として予め記憶部に記憶された自局位置と、取得した子局位置とに基づいて、子局の方向を演算し、対応する子局へのビームの最適な放射方向として記憶部に記憶する。   The main control unit 7 executes beam optimization processing and the like according to a predetermined control program. The beam optimization processing includes slave station position acquisition processing, optimal direction calculation processing, optimal transmission power calculation processing, antenna directivity control processing, and transmission power control processing. The main control unit 7 acquires the slave station position information transmitted from the slave stations 4a (4b, 4c,...) In the slave station position acquisition process, and stores it in the storage unit. The main control unit 7 calculates the direction of the slave station based on the own station position previously stored in the storage unit as known information and the acquired slave station position in the optimum direction calculation process, and sends it to the corresponding slave station. Is stored in the storage unit as the optimum radiation direction of the beam.

主制御部７は、最適送信電力演算処理で、自局位置と子局位置とに基づいて、自局と子局との間の距離を演算し、この距離に基づいて、必要十分な最適送信電力を演算し、記憶部に記憶する。主制御部７は、アンテナ指向性制御処理で、最適方向演算処理で求めた最適方向に基づいて、所定のアンテナ指向性パターンを指示するアンテナ指向性指示信号を生成し、アンテナ制御部１３へ送出する。主制御部７は、送信電力制御処理で、最適送信電力演算処理で求めた最適送信電力に基づいて、所定の電力レベルでの送信を指示する送信電力指示信号を生成し、送信電力制御部１４へ送出する。   The main control unit 7 calculates the distance between the local station and the slave station based on the local station position and the slave station position in the optimal transmission power calculation process, and based on this distance, the necessary and sufficient optimal transmission is performed. The power is calculated and stored in the storage unit. The main control unit 7 generates an antenna directivity instruction signal for instructing a predetermined antenna directivity pattern based on the optimum direction obtained by the optimum direction calculation process in the antenna directivity control process, and sends it to the antenna control unit 13. To do. In the transmission power control process, the main control unit 7 generates a transmission power instruction signal for instructing transmission at a predetermined power level based on the optimum transmission power obtained in the optimum transmission power calculation process, and the transmission power control unit 14 To send.

無線送信部８は、時分割多重回路と、変調回路と送信増幅回路とを含んでいる。無線受信部９は、受信増幅回路と、復調回路と、多重分離回路とを含んでいる。アンテナ接続部１１は、無線送信部８からの送信信号及びアンテナ１２からの受信信号の整合及び結合を行うアンテナ共用器を含んでいる。アンテナ１２は、例えば、アレイアンテナからなっている。アンテナ制御部１３は、主制御部７から所定のアンテナ指向性パターンを指示するアンテナ指向性指示信号を受けてアンテナ１２の指向性を制御する。送信電力制御部１４は、主制御部７から所定の電力レベルでの送信を指示する送信電力指示信号を受けて電力レベル制御を行う。   The wireless transmission unit 8 includes a time division multiplexing circuit, a modulation circuit, and a transmission amplifier circuit. The wireless reception unit 9 includes a reception amplification circuit, a demodulation circuit, and a demultiplexing circuit. The antenna connection unit 11 includes an antenna duplexer that performs matching and coupling between the transmission signal from the wireless transmission unit 8 and the reception signal from the antenna 12. The antenna 12 is composed of, for example, an array antenna. The antenna control unit 13 receives the antenna directivity instruction signal instructing a predetermined antenna directivity pattern from the main control unit 7 and controls the directivity of the antenna 12. The transmission power control unit 14 receives the transmission power instruction signal instructing transmission at a predetermined power level from the main control unit 7 and performs power level control.

子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）は、図４に示すように、構成各部を制御する制御部１６と、無線送信部１７と、無線受信部１８と、アンテナ接続部１９と、アンテナ２１と、ＧＰＳ受信部２２と、ＧＰＳアンテナ２３と、受話部２４と、送話部２５と、操作部２６と、表示部２７とを有している。   As shown in FIG. 4, the slave station 4a (4b, 4c,...) Includes a control unit 16, a wireless transmission unit 17, a wireless reception unit 18, an antenna connection unit 19, an antenna 21 and the like. , A GPS receiving unit 22, a GPS antenna 23, a receiving unit 24, a transmitting unit 25, an operating unit 26, and a display unit 27.

制御部１６は、例えば、ＣＰＵ等を含み、所定の制御プログラムに従って構成各部を制御する中央処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリからなる内部記憶装置や、外部記憶装置からなり、制御プログラムや各種情報を記憶する記憶部とを有してなっている。制御部１６は、位置情報生成処理等を実行する。制御部１６は、位置情報生成処理で、自局の位置情報を生成し、ＧＰＳ受信部２２を介して得たＧＰＳ情報に基づいて、自局の位置情報を生成する。   The control unit 16 includes, for example, a CPU and the like, and includes a central processing unit that controls each component according to a predetermined control program, an internal storage device including a semiconductor memory such as a ROM and a RAM, and an external storage device. And a storage unit for storing various information. The control unit 16 executes position information generation processing and the like. The control unit 16 generates position information of the own station in position information generation processing, and generates position information of the own station based on the GPS information obtained via the GPS receiving unit 22.

無線送信部１７は、時分割多重回路と、変調回路と送信増幅回路とを含んでいる。無線受信部１８は、受信増幅回路と、復調回路と、多重分離回路とを含んでいる。アンテナ接続部１９は、アンテナ共用器を含んでいる。アンテナ２１は、指向性アンテナからなっている。受話部２４は受話音声を出力するスピーカを含んでいる。送話部２５は、送話音声を出力するマイクロフォンを含んでいる。   The wireless transmission unit 17 includes a time division multiplexing circuit, a modulation circuit, and a transmission amplifier circuit. The wireless reception unit 18 includes a reception amplification circuit, a demodulation circuit, and a demultiplexing circuit. The antenna connection unit 19 includes an antenna duplexer. The antenna 21 is a directional antenna. The receiver 24 includes a speaker that outputs a received voice. The transmitter 25 includes a microphone that outputs a transmitted voice.

次に、上記構成の無線通信システムの動作について説明する。図５は、この発明の実施の形態１による無線通信システムの動作を説明するためのシーケンス図、図６は、同無線通信システムの親局の動作を説明するための処理手順図、図７及び図８は、同無線通信システムの動作を説明するための説明図である。   Next, the operation of the radio communication system having the above configuration will be described. FIG. 5 is a sequence diagram for explaining the operation of the radio communication system according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 6 is a processing procedure diagram for explaining the operation of the master station of the radio communication system, FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation of the wireless communication system.

親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）は、例えば、同期情報を生成して、所定のタイムスロットに挿入し、無線送信部８を介して送信する（ステップＳＡ１１（図５））。なお、この段階では、送信電力は、セル５ａ（５ｂ，５ｃ，…）の周縁部（最遠部）で受信可能なレベルの送信電力とされる。また、指向性ビームは、親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）から、その送信方向を連続的に変化させながら送信される。例えば、同期情報は、フレーム毎に繰り返されてセル５ａ（５ｂ，５ｃ，…）内に供給される。   The master station 3a (3b, 3c,...), For example, generates synchronization information, inserts it into a predetermined time slot, and transmits it via the wireless transmission unit 8 (step SA11 (FIG. 5)). At this stage, the transmission power is set to a level that can be received at the peripheral portion (farthest portion) of the cell 5a (5b, 5c,...). Further, the directional beam is transmitted from the master station 3a (3b, 3c,...) While continuously changing its transmission direction. For example, the synchronization information is repeated for each frame and supplied to the cells 5a (5b, 5c,...).

次に、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）は、同期情報を受信して、自局のセル５ａ（５ｂ，５ｃ，…）の親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）の制御情報の送信タイミングを獲得する。子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）は、所定のタイミングで、発信要求を行う（ステップＳＡ１２）。ここで、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）は、自局の位置情報を同時に送出する。   Next, the slave station 4a (4b, 4c,...) Receives the synchronization information and transmits the control information of the master station 3a (3b, 3c,...) Of the cell 5a (5b, 5c,. Get timing. The slave stations 4a (4b, 4c,...) Make a transmission request at a predetermined timing (step SA12). Here, the slave stations 4a (4b, 4c,...) Simultaneously transmit the position information of the local stations.

次に、親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）は、発信要求を受け取ると、空きタイムスロットを選択して、スロット割当を行う（ステップＳＡ１３）。次に、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）は、所定のタイムスロットを用いて、リンク設定要求を行う（ステップＳＡ１４）。親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）は、リンク設定要求を受けると、応答メッセージを送出する（ステップＳＡ１５）。こうして、通信が行われる（ステップＳＡ１６）。   Next, when the master station 3a (3b, 3c,...) Receives the call request, it selects an empty time slot and performs slot allocation (step SA13). Next, the slave station 4a (4b, 4c,...) Makes a link setting request using a predetermined time slot (step SA14). When the master station 3a (3b, 3c,...) Receives the link setting request, it sends a response message (step SA15). Thus, communication is performed (step SA16).

親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）の主制御部７は、例えば、ステップＳＡ１２で、発信要求を受けた後、ビーム最適化処理を実行する。主制御部７は、子局位置取得処理で、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）から送られてきた子局位置情報を取得して、記憶部に記憶する（ステップＳＢ１１（図６））。次に、主制御部７は、最適方向演算処理で、既知情報として予め記憶部に記憶された自局位置と、取得した子局位置に基づいて、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）の方向を演算し、対応する子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）へのビームの最適な放射方向として記憶部に記憶する（ステップＳＢ１２。）。次に、主制御部７は、アンテナ指向性制御処理で、最適方向演算処理で求めた最適方向に基づいて、所定のアンテナ指向性パターンを指示するアンテナ指向性指示信号を生成し、アンテナ制御部１３へ送出する（ステップＳＢ１３）。   The main control unit 7 of the master station 3a (3b, 3c,...) Executes a beam optimization process after receiving a transmission request in step SA12, for example. The main control unit 7 acquires the slave station position information transmitted from the slave stations 4a (4b, 4c,...) In the slave station position acquisition process, and stores it in the storage unit (step SB11 (FIG. 6)). . Next, the main control unit 7 performs the optimum direction calculation process, based on the own station position previously stored in the storage unit as known information, and the acquired slave station position, the slave station 4a (4b, 4c,...). The direction is calculated and stored in the storage unit as the optimum radiation direction of the beam to the corresponding slave station 4a (4b, 4c,...) (Step SB12). Next, the main control unit 7 generates an antenna directivity instruction signal for instructing a predetermined antenna directivity pattern based on the optimum direction obtained by the optimum direction calculation process in the antenna directivity control process. 13 (step SB13).

次に、主制御部７は、最適送信電力演算処理で、自局位置と子局位置に基づいて、自局と子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）との間の距離を演算し、この距離に基づいて、必要十分な最適送信電力を演算し、記憶部に記憶する（ステップＳＢ１４）。主制御部７は、送信電力制御処理で、最適送信電力演算処理で求めた最適送信電力に基づいて、所定の電力レベルでの送信を指示する送信電力指示信号を生成し、送信電力制御部１４へ送出する（ステップＳＢ１５）。   Next, the main control unit 7 calculates the distance between the own station and the slave station 4a (4b, 4c,...) Based on the own station position and the slave station position in the optimum transmission power calculation process. Based on the distance, the necessary and sufficient optimum transmission power is calculated and stored in the storage unit (step SB14). In the transmission power control process, the main control unit 7 generates a transmission power instruction signal for instructing transmission at a predetermined power level based on the optimum transmission power obtained in the optimum transmission power calculation process, and the transmission power control unit 14 (Step SB15).

こうして、アンテナ１２からは、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）へ向けて、最適化された指向性ビームが送信される（図５におけるステップＳＡ１３以降。）。以上、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）からの発呼の場合について述べたが、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）への着呼の場合も概略同様である。   Thus, an optimized directional beam is transmitted from the antenna 12 toward the slave stations 4a (4b, 4c,...) (After step SA13 in FIG. 5). The case of outgoing calls from the slave stations 4a (4b, 4c,...) Has been described above, but the case of incoming calls to the slave stations 4a (4b, 4c,.

例えば、親局３ａと子局４ａ,４ｂ，４ｃとの間で通信が行われる場合、図７に示すように、親局３ａは、タイムスロットＳａで子局４ａと、タイムスロットＳｂで子局４ｂと、タイムスロットＳｃで子局４ｃと、それぞれ、子局４ａ（４ｂ，４ｃ）へ向けて指向された単一のビームを送信して通信を行う。ここで、図８に示すように、タイムスロットＳａ,Ｓｂ,Ｓｃのほかに、タイムスロットＳ０を設けて、子局４ａ,４ｂ，４ｃへ向けて指向された３つのビームを同時に送信して、例えば、共通の情報を送出しても良い。   For example, when communication is performed between the master station 3a and the slave stations 4a, 4b, and 4c, as shown in FIG. 7, the master station 3a has the slave station 4a in the time slot Sa and the slave station in the time slot Sb. 4b and the slave station 4c in the time slot Sc, and communicate with each other by transmitting a single beam directed toward the slave stations 4a (4b, 4c). Here, as shown in FIG. 8, in addition to the time slots Sa, Sb, Sc, a time slot S0 is provided, and three beams directed toward the slave stations 4a, 4b, 4c are transmitted simultaneously. For example, common information may be transmitted.

こうして、この実施の形態の構成によれば、親局から、子局へ対して送信する場合、最適方向へ、かつ、必要十分な最適送信電力で、指向性ビームを送信するので、高品質な通信回線を確保できる上に、送信電力を低減することができる。したがって、コストを低減することができる。また、常に、指向性ビームを用いて送受信を行い、かつ、送信電力も抑制できるので、干渉の発生を低減することができる。すなわち、干渉を受け難く、かつ、与え難くすることができる。したがって、混信が懸念される状況において用いて好適である。   Thus, according to the configuration of this embodiment, when transmitting from the master station to the slave station, the directional beam is transmitted in the optimum direction and with the necessary and sufficient optimum transmission power. In addition to securing a communication line, transmission power can be reduced. Therefore, cost can be reduced. In addition, since transmission and reception are always performed using a directional beam and transmission power can be suppressed, the occurrence of interference can be reduced. That is, it is difficult to receive and give interference. Therefore, it is suitable for use in situations where interference is a concern.

（実施の形態２）
図９は、この発明の実施の形態２による無線通信システムの親局の構成を示すブロック図である。この実施の形態の構成が上述した実施の形態１の構成と大きく異なるところは、子局が、親局から親局位置情報を取得して、送信タイミングを決定するように構成した点である。 (Embodiment 2)
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the master station of the wireless communication system according to the second embodiment of the present invention. The configuration of this embodiment is greatly different from the configuration of Embodiment 1 described above in that the slave station is configured to acquire the master station location information from the master station and determine the transmission timing.

この実施の形態の親局３１ａ（３１ｂ，３１ｃ，…）は、図９に示すように、主制御部３２と、無線送信部３３と、無線受信部３４と、アンテナ接続部３５と、アンテナ３６と、アンテナ制御部３７と、送信電力制御部３８と、ＧＰＳ受信部３９と、ＧＰＳアンテナ４１とを有している。主制御部３２は、ビーム最適化処理のほか、位置情報生成処理を実行する。   As shown in FIG. 9, the master station 31a (31b, 31c,...) Of this embodiment includes a main control unit 32, a radio transmission unit 33, a radio reception unit 34, an antenna connection unit 35, and an antenna 36. An antenna control unit 37, a transmission power control unit 38, a GPS reception unit 39, and a GPS antenna 41. The main control unit 32 executes position information generation processing in addition to beam optimization processing.

主制御部３２は、位置情報生成処理で、自局の位置情報を生成し、ＧＰＳ受信部３９を介して得たＧＰＳ情報に基づいて、自局の位置情報を生成する。親局３１ａ（３１ｂ，３１ｃ，…）は、例えば、同期情報送信時に、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）へ自局の位置情報を送信する。   The main control unit 32 generates position information of the own station by position information generation processing, and generates position information of the own station based on GPS information obtained via the GPS receiving unit 39. The master station 31a (31b, 31c,...), For example, transmits the position information of the own station to the slave stations 4a (4b, 4c,...) When transmitting synchronization information.

子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）の制御部１６は、送信タイミング決定処理等を実行する。送信タイミング決定処理は、親局位置情報取得処理と、親局・子局間距離演算処理と、伝播遅延時間推定処理と、最適送信タイミング決定処理とを含んでいる。制御部１６は、親局位置情報取得処理で、親局３１ａ（３１ｂ，３１ｃ，…）から親局位置情報を取得し、記憶部に記憶する。制御部１６は、親局・子局間距離演算処理で、生成した自局位置と、取得した親局位置に基づいて、親局・子局間距離を演算する。制御部１６は、伝播遅延時間推定処理で、求めた親局・子局間距離に基づいて、伝播遅延時間を推定する。制御部１６は、最適送信タイミング決定処理で、推定した伝播遅延時間に基づいて、最適送信タイミングを決定する。   The control unit 16 of the slave station 4a (4b, 4c,...) Executes transmission timing determination processing and the like. The transmission timing determination process includes a master station position information acquisition process, a master station / slave station distance calculation process, a propagation delay time estimation process, and an optimum transmission timing determination process. The control unit 16 acquires the master station location information from the master station 31a (31b, 31c,...) In the master station location information acquisition process, and stores it in the storage unit. The control unit 16 calculates the distance between the master station and the slave station based on the generated own station position and the acquired master station position in the master station / slave station distance calculation process. The control unit 16 estimates the propagation delay time based on the obtained distance between the master station and the slave station in the propagation delay time estimation process. The control unit 16 determines the optimum transmission timing based on the estimated propagation delay time in the optimum transmission timing determination process.

次に、上記構成の無線通信システムの動作について説明する。図１０は、この発明の実施の形態２による無線通信システムの子局の動作を説明するための処理手順図である。制御部１６は、親局３１ａ（３１ｂ，３１ｃ，…）から親局位置情報を取得し、記憶部に記憶する（ステップＳＣ１１（図１０））。次に、制御部１６は、生成した自局位置情報と、取得した親局位置情報とに基づいて、親局・子局間距離を演算する（ステップＳＣ１２）。次に、制御部１６は、伝播遅延時間推定処理で、求めた親局・子局間距離に基づいて、電波の伝播遅延時間を推定する（ステップＳＣ１３）。次に、制御部１６は、最適送信タイミング決定処理で、推定した伝播遅延時間に基づいて、最適送信タイミングを決定する（ステップＳＣ１４）。   Next, the operation of the radio communication system having the above configuration will be described. FIG. 10 is a processing procedure diagram for explaining the operation of the slave station in the wireless communication system according to the second embodiment of the present invention. The control unit 16 acquires the master station position information from the master station 31a (31b, 31c,...) And stores it in the storage unit (step SC11 (FIG. 10)). Next, the control unit 16 calculates the distance between the master station and the slave station based on the generated local station position information and the acquired master station position information (step SC12). Next, in the propagation delay time estimation process, the control unit 16 estimates the propagation delay time of the radio wave based on the obtained distance between the master station and the slave station (step SC13). Next, the control unit 16 determines the optimum transmission timing based on the estimated propagation delay time in the optimum transmission timing determination process (step SC14).

こうして、この実施の形態の構成によれば、実施の形態１と略同一の効果を得ることができる。加えて、親局・子局間距離に基づいて、電波の伝播遅延時間を推定し、推定した伝播遅延時間に基づいて、最適送信タイミングを決定するので、最適な送信タイミングで送信し、確実に同期をとることができる。   Thus, according to the configuration of this embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, the propagation delay time of the radio wave is estimated based on the distance between the master station and the slave station, and the optimal transmission timing is determined based on the estimated propagation delay time. Can be synchronized.

以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。上述した実施の形態では、例えば、指向性ビームを、まず、親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）から、その送信方向を連続的に変化させながら送信する場合について述べたが、前回取得した子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）の位置情報に基づいて、まず、この方向へ送信し、応答がない場合に、送信方向を連続的に変化させながら送信するようにしても良い。また、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）の位置情報は、通信によって取得するのに代えて、予め登録しておくようにしても良い。この場合、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）においては、ＧＰＳ受信部２２及びＧＰＳアンテナ２３を廃しても良い。   The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the design can be changed without departing from the gist of the present invention. Is included in the present invention. In the above-described embodiment, for example, a case where a directional beam is first transmitted from the master station 3a (3b, 3c,...) While continuously changing its transmission direction has been described. Based on the position information of the stations 4a (4b, 4c,...), First, transmission is performed in this direction, and when there is no response, transmission may be performed while continuously changing the transmission direction. Further, the location information of the slave stations 4a (4b, 4c,...) May be registered in advance instead of being acquired by communication. In this case, the GPS receiver 22 and the GPS antenna 23 may be eliminated in the slave stations 4a (4b, 4c,...).

また、最初に、指向性ビームの送信方向を連続的に変化させながら送信するのに代えて、無指向性パターンで送信しても良い。また、定期的に指向性ビームの送信方向を連続的に変化させながら送信するようにしても良い。また、連続的に変化させず、離散的としても良いし、周期的に戻しながら方向を変化させても良い。また、指向性ビームの送信方向を変化させる範囲は、全方位と限らず、所定の角度範囲としても良い。この場合、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）の過去の位置情報の履歴を参照しても良い。   In addition, first, instead of transmitting while continuously changing the transmission direction of the directional beam, a non-directional pattern may be transmitted. Further, it may be transmitted periodically while continuously changing the transmission direction of the directional beam. Further, it may be discrete instead of continuously changing, or the direction may be changed while returning periodically. Further, the range in which the transmission direction of the directional beam is changed is not limited to all directions, and may be a predetermined angle range. In this case, the history of past position information of the slave stations 4a (4b, 4c,...) May be referred to.

また、親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）において、送信電力を一定として、指向性ビームの送信方向のみを最適化するように制御しても良い。また、制御局２において、複数の親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）を制御して、それぞれの指向性ビームの送信方向を指示するようにしても良い。また、複数の親局３ａ，３ｂ，…及び複数のセル５ａ，５ｂ，…を設ける場合に限らず、単一の親局及びセルからなる無線通信システムに適用しても良い。また、親局３ａ，３ｂ，…と、子局４ａ，４ｂ，…とは、固定とは限らず、いずれか又は全て移動可能でも適用することができる。また、アンテナを機械的に回転させても良い。   Further, in the master station 3a (3b, 3c,...), Control may be performed such that only the transmission direction of the directional beam is optimized while the transmission power is constant. Further, the control station 2 may control the plurality of master stations 3a (3b, 3c,...) To instruct the transmission direction of each directional beam. Further, the present invention is not limited to the case where a plurality of master stations 3a, 3b,... And a plurality of cells 5a, 5b,. Further, the master stations 3a, 3b,... And the slave stations 4a, 4b,... Are not necessarily fixed, and any or all of them can be applied. Further, the antenna may be mechanically rotated.

また、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）毎に、送受信の周波数を設定するようにしても良い。また、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）において、無指向性のアンテナを用いるようにしても良い。また、複数の親局３ａ，３ｂ，…からの受信情報に基づいて、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）の位置を推定するようにしても良い。また、最適方向演算処理と最適送信電力演算処理、及びアンテナ指向性制御処理と送信電力制御処理は、同時に実行しても良い。   Further, the transmission / reception frequency may be set for each slave station 4a (4b, 4c,...). Further, a non-directional antenna may be used in the slave stations 4a (4b, 4c,...). Further, the position of the slave stations 4a (4b, 4c,...) May be estimated based on the received information from the plurality of master stations 3a, 3b,. Further, the optimum direction calculation process and the optimum transmission power calculation process, and the antenna directivity control process and the transmission power control process may be executed simultaneously.

また、例えば、親局３ａ（３ｂ，３ｃ，…）において、ビーム最適化処理の子局位置取得処理や、最適方向演算処理、最適送信電力演算処理、アンテナ指向性制御処理、送信電力制御処理等を、主制御部７が、対応する制御プログラムを実行することによって行う場合について述べたが、一部又は全部を専用のハードウェアを用いて行い、他の一部を対応するプログラムを実行して処理するようにしても良い。また、それぞれ別々のＣＰＵが実行しても良いし、例えば、単一のＣＰＵが実行しても良い。さらに、各処理を別々の情報処理装置が行うようにしても良い。   Further, for example, in the master station 3a (3b, 3c,...), The slave station position acquisition process of the beam optimization process, the optimum direction calculation process, the optimum transmission power calculation process, the antenna directivity control process, the transmission power control process, etc. Has been described in which the main control unit 7 performs by executing the corresponding control program, but part or all is performed using dedicated hardware, and the other part is executed by executing the corresponding program. You may make it process. In addition, each CPU may execute, or for example, a single CPU may execute. Furthermore, each process may be performed by a separate information processing apparatus.

また、第２の実施の形態で、親局３１ａ（３１ｂ，３１ｃ，…）の位置情報は、子局４ａ（４ｂ，４ｃ，…）において、通信によって取得するのに代えて、予め登録しておくようにしても良い。この場合、親局３１ａ（３１ｂ，３１ｃ，…）においては、ＧＰＳ受信部３９及びＧＰＳアンテナ４１を廃しても良い。   In the second embodiment, the location information of the master station 31a (31b, 31c,...) Is registered in advance in the slave station 4a (4b, 4c,...) Instead of being acquired by communication. You may make it leave. In this case, the GPS receiver 39 and the GPS antenna 41 may be eliminated in the master station 31a (31b, 31c,...).

ＴＤＭＡを用いた無線通信のほか、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）等を用いた無線通信でも適用できる。   In addition to wireless communication using TDMA, wireless communication using CDMA (Code Division Multiple Access) or the like can be applied.

この発明の実施の形態１による無線通信システムの構成を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the radio | wireless communications system by Embodiment 1 of this invention. 同無線通信システムの構成を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the radio | wireless communications system. 同無線通信システムの親局の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the master station of the radio | wireless communications system. 同無線通信システムの子局の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sub_station | mobile_unit of the same radio | wireless communications system. 同無線通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。It is a sequence diagram for demonstrating operation | movement of the radio | wireless communications system. 同無線通信システムの親局の動作を説明するための処理手順図である。It is a process sequence diagram for demonstrating operation | movement of the main | base station of the same radio | wireless communications system. 同無線通信システムの動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the radio | wireless communications system. 同無線通信システムの動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the radio | wireless communications system. この発明の実施の形態２による無線通信システムの親局の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the master station of the radio | wireless communications system by Embodiment 2 of this invention. 同無線通信システムの子局の動作を説明するための処理手順図である。It is a process sequence diagram for demonstrating operation | movement of the sub_station | mobile_unit of the same radio | wireless communications system.

１ 無線通信システム
２ 制御局
３ａ，３ｂ，…、３１ａ，３１ｂ，… 親局
４ａ，４ｂ，… 子局
７ 主制御部（最適送信方向演算手段、アンテナ制御手段、距離演算手段、最適送信電力演算手段、送信電力制御手段）
８，３３ 無線送信部
９，３４ 無線受信部
１２，３６ アンテナ
１３，３７ アンテナ制御部（アンテナ制御手段）
１４，３８ 送信電力制御部（送信電力制御手段）
１６ 制御部（距離演算手段、遅延時間推定手段、送信タイミング決定手段、測位手段）
１７ 無線送信部
１８ 無線受信部
２１ アンテナ
２２ ＧＰＳ受信部
２３ ＧＰＳアンテナ
３２ 主制御部（最適送信方向演算手段、アンテナ制御手段、距離演算手段、最適送信電力演算手段、送信電力制御手段、測位手段）
３９ ＧＰＳ受信部
４１ ＧＰＳアンテナ
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓ０ タイムスロット





DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wireless communication system 2 Control station 3a, 3b, ..., 31a, 31b, ... Master station 4a, 4b, ... Slave station 7 Main control part (optimum transmission direction calculation means, antenna control means, distance calculation means, optimum transmission power calculation Means, transmission power control means)
8, 33 Radio transmission unit 9, 34 Radio reception unit 12, 36 Antenna 13, 37 Antenna control unit (antenna control means)
14, 38 Transmission power control unit (transmission power control means)
16 Control unit (distance calculation means, delay time estimation means, transmission timing determination means, positioning means)
17 Radio transmission unit 18 Radio reception unit 21 Antenna 22 GPS reception unit 23 GPS antenna 32 Main control unit (optimum transmission direction calculation means, antenna control means, distance calculation means, optimum transmission power calculation means, transmission power control means, positioning means)
39 GPS receiver 41 GPS antenna Sa, Sb, Sc, S0 Time slot





Claims (7)

親局と子局とが無線回線を介して接続可能とされた無線通信システムであって、
前記親局は、複数の方向へ指向性ビームを送信するためのアンテナと、前記親局の位置情報と通信相手の前記子局の位置情報とに基づいて、前記親局に対する前記子局の方向を、前記指向性ビームの最適送信方向として演算する最適送信方向演算手段と、前記最適送信方向に基づいて、所定のアンテナ指向性パターンが形成されるように、前記アンテナを制御するアンテナ制御手段とを有してなる
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system in which a master station and a slave station can be connected via a wireless line,
Based on the antenna for transmitting a directional beam in a plurality of directions, the location information of the master station, and the location information of the slave station of the communication partner, the master station has a direction of the slave station with respect to the master station. An optimal transmission direction calculation means for calculating the directivity beam as an optimal transmission direction, and an antenna control means for controlling the antenna such that a predetermined antenna directivity pattern is formed based on the optimal transmission direction. A wireless communication system characterized by comprising: 前記親局は、当該親局の位置情報と通信相手の前記子局の位置情報とに基づいて、前記親局と前記子局との間の距離を演算する距離演算手段と、前記距離に基づいて、最適送信電力を演算する最適送信電力演算手段と、前記最適送信電力に基づいて、所定の電力レベルで前記指向性ビームを送信するための送信電力制御手段と有してなることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。   The master station is based on the distance calculation means for calculating the distance between the master station and the slave station based on the location information of the master station and the location information of the slave station of the communication partner, and the distance And an optimum transmission power calculating means for calculating an optimum transmission power, and a transmission power control means for transmitting the directional beam at a predetermined power level based on the optimum transmission power. The wireless communication system according to claim 1. 前記子局は、当該子局の位置情報と通信相手の前記親局の位置情報とに基づいて、前記子局と前記親局との間の距離を演算する距離演算手段と、前記距離に基づいて、前記子局から前記親局への電波の伝播遅延時間を推定する遅延時間推定手段と、推定した前記伝播遅延時間と下り受信信号とに基づいて、前記親局への最適な送信タイミングを決定する送信タイミング決定手段とを有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信システム。   The slave station is based on the distance calculation means for calculating the distance between the slave station and the master station based on the location information of the slave station and the location information of the master station of the communication partner, based on the distance A delay time estimating means for estimating a propagation delay time of radio waves from the slave station to the master station, and an optimum transmission timing to the master station based on the estimated propagation delay time and the downlink received signal. The wireless communication system according to claim 1, further comprising transmission timing determining means for determining. 前記親局は、複数の前記子局へ、それぞれ、前記最適送信方向へ向けて、前記指向性ビームを同時に又は時分割的に送信することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の無線通信システム。   The said master station transmits the said directional beam to the said some transmission station toward the said optimal transmission direction simultaneously or in a time division manner, respectively. Wireless communication system. 複数の前記親局と、複数の前記親局を制御して、それぞれの前記指向性ビームの送信方向を指示する制御局とを備えてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の無線通信システム。   5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of the master stations; and a control station that controls the plurality of master stations and instructs the transmission directions of the directional beams. The wireless communication system according to 1. 前記子局は、当該子局の位置情報を得るための測位手段を有し、前記測位手段によって得られた前記子局の位置情報を前記親局へ送信することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の無線通信システム。   The slave station has positioning means for obtaining position information of the slave station, and transmits the position information of the slave station obtained by the positioning means to the parent station. The wireless communication system according to any one of 5. 前記親局は、当該親局の位置情報を得るための測位手段を有し、前記測位手段によって得られた前記親局の位置情報を前記子局へ送信することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の無線通信システム。   2. The master station has positioning means for obtaining position information of the master station, and transmits the position information of the master station obtained by the positioning means to the slave station. The wireless communication system according to any one of 6.
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