JP3507676B2 - 端末局装置とこれを用いるワイヤレス通信制御方式 - Google Patents

端末局装置とこれを用いるワイヤレス通信制御方式

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JP3507676B2 JP30555897A JP30555897A JP3507676B2 JP 3507676 B2 JP3507676 B2 JP 3507676B2 JP 30555897 A JP30555897 A JP 30555897A JP 30555897 A JP30555897 A JP 30555897A JP 3507676 B2 JP3507676 B2 JP 3507676B2
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤレス通信制
御方式に関するもので、特に、特定の局あるいは端末を
介して複数の端末局同士が通信を行うマルチアクセス型
の無線LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)等に
用いられ、CSMA/CD方式等を容易に適用でき、且
つ、ネットワーク構築を自由にでき、さらに、省電力効
果のあるワイヤレス通信制御方式に関する。
【0002】
【従来の技術】構内などの情報伝達システムはより対線
や同軸ケーブルを用いたLAN(Local Area Network)
が用いられることが多い。このようなLANの初期布設
状態からレイアウト変更等が生じた場合には再布設のた
めに時間とコストがかかるため、無線によるLANが強
く求められている。
【0003】従来の無線LANは、例えば図4のような
構成がとられていた。即ち、有線LANのCSMA/C
D(Carrier Sense Multiple Access with Collision D
etection)方式と同様に、特定の局あるいは端末が集中
管理して通信を行う形態ではなく、各無線LAN端末同
士がお互いに無線の帯域を共有して、各無線LAN端末
同士が通信を行う、対等分散制御方式に基づいた構成
(ピアツーピア)である。ここで、図4に示すように、
ネットワークには親局はなく、端末21同士がアンテナ
22から電波を送受することで直接通信を行う。このシ
ステムでは、物理的にもアクセス制御の面でも完全分散
になっている。
【0004】また、特定の端末に対して、マルチアクセ
スを行うに当たって各端末が送信するパケットの衝突検
出が必要になってくるが、対等分散制御方式の場合、図
6のような衝突検出手段が、例えば特開平4−3733
41号公報や、特開平4−373343号公報に示され
ている。
【0005】図6によれば、テスト信号送出期間中に端
末Aが図6(a)に示すような総信号長5μsのバース
ト信号を送出し、端末Bが図6(b)に示す総信号長5
μsのバースト信号を送出した場合には、図6(c)に
示すように総信号長8μsのバースト信号が通信帯域に
発生する。そして、送信要求した端末は自身が送信して
いる時以外の期間に信号が存在することを認識したら信
号の衝突が起こったと判断し、送信要求していない端末
はバースト信号の総信号長がを5μsを越えたことを認
識したら信号の衝突が起こったと判断するようにする。
【0006】また、無線LAN端末がデータを無線に送
信する場合に、この通信データ送出に先立ち、所定の周
波数帯域へ、テスト信号送出期間にテスト信号を送出
し、パルス個数チェック期間内に送出したテスト信号以
外のテスト信号を受信した場合に、衝突があったと判定
する。この図6の場合、ある無線LAN端末が(a)の
テスト信号を送出し、ほぼ同時に別の無線LAN端末が
(b)のテスト信号を送出したために、衝突波形が
(c)となり、それぞれの端末は衝突が起こったことを
判断できる。
【0007】また、一方で従来の無線LANでは図5に
示すようなアクセスポイント経由式分散制御システムの
ような構成も採用されている。アクセスポイント33は
いわゆるリピータであり、端末31から送信された電波
をアンテナ34を介して受信し、この電波を復調後、復
調された信号を端末31から送信された電波の周波数と
は異なる周波数の搬送波を変調して電波としてアンテナ
34から放射し、端末31に送信する。
【0008】さらに説明すれば、図5はアクセスポイン
トと呼ばれる特定の局あるいは端末がそれ以外の端末間
の通信の仲介を行う、アクセスポイント経由式分散制御
に基づいた構成(ポイント・ツー・マルチポイント)で
ある。この構成の場合も同様に、マルチアクセスを行う
に当たって各端末が送信するパケットの衝突検出が必要
になってくる。しかし、アクセスポイント経由式分散制
御方式の場合、例えば特許掲載公報2546984号
(特開昭62−59426号公報)に示されている図7
のような衝突検出手段がとられている。即ち、CSMA
/CD方式を容易に適用できるように、サテライト装置
41に於ける各端末装置42からの信号のレベルがほぼ
等しくなるように、送信レベルを制御することにより、
レベルの大きい信号によってレベルの小さい信号がマス
クされることはなくなり、端末装置42では、ほぼ等し
いレベルの異なる送信信号を混在受信することで、送信
衝突の検出を行っている。
【0009】具体的には、図7にしめすワイヤレス通信
制御方式は、屋内の天井等に設置したサテライト装置4
1は、周波数f41の受信信号を周波数f42の信号に
変換して各端末装置42に向けて送信する機能、或いは
単純な反射機能のみを備えたものであり、端末装置42
は、送信部43と受信部44と受信レベル検出部45と
アンテナ共用部46とアンテナ47とを備え、送信端末
装置42では、周波数f41を送信すると、サテライト
装置41は、その周波数f41のまま、或いは周波数変
換して周波数f42の信号として各端末装置42に向け
て送信する。この信号を受信部44で受信し、受信レベ
ル検出部45で受信レベルを検出し、サテライト装置1
における各端末装置42からの信号の受信レベルがほぼ
等しくなるように定められた所定値と、受信レベル検出
部45で検出された受信レベルとの比較結果に応じて、
送信部43の送信レベルを制御する。そして、受信信号
を用いて送信衝突の有無を検出することが示されてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、まず第
1の問題点は、CSMA/CD方式を容易に適用できる
衝突検出方式を簡単な方式で実現したいという点であ
る。すなわち、CSMA/CD方式は有線LANで使わ
れている方式で、これを実現するハード及びソフトは汎
用に存在するので、低コストの汎用品を用いることがで
きるからである。
【0011】また、第2の問題点は、一つの無線ゾーン
を新たに追加する場合、他セルからの干渉がない位置に
設置する必要があり、スループット向上のためのマイク
ロセル化を行いたい様な場合、ネットワーク構成が自由
にできず、無線LANのネットワーク構築に制限がある
点である。また、例えば部屋毎に設置する場合、小さな
セルを構成して、他の部屋に影響を与えず、且つ、屋内
のマルチパスの影響を緩和することが必要であるので、
無線LANのネットワーク構築に制限がある点である。
【0012】さらに、第3の問題点は、無線LANにつ
ながる装置が、小型化/カード化され、ノートPCに接
続されるようになってくると、バッテリー動作が必要に
なり、低消費電力化が要求されるので、無線LAN端末
として、省電力化が求められるという点である。
【0013】[発明の目的]本発明は、特定の局あるい
は端末を介して複数の端末局同士が通信を行うマルチア
クセス型の無線LAN(ローカル・エリア・ネットワー
ク)において、CSMA/CD方式を容易に適用し、且
つ、ネットワーク構築を自由にし、さらに、省電力効果
のある、ワイヤレス通信制御方式を構成することを目的
とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、ワイヤレス通信制御方式
において、親局装置は、基準信号を所定レベルで送出す
る基準信号レベル送出手段と、受信した信号を周波数変
換して送出するリピート手段と、基準信号レベル送出手
段とリピート手段との各出力を合成して送出する高周波
送出手段とで構成され、複数の端末局装置は、前記親局
装置の高周波送出手段からの送出信号を受信する端末受
信処理部と、前記送出信号の信号レベルを検出して保持
する端末レベル検出保持部と、前記信号レベルに応じて
データを送出する端末送出レベルを制御する端末高周波
送出手段とで構成され、アクセスポイントとなる前記親
局装置を介して前記複数の端末局装置同士が通信を行う
アクセスポイント経由式分散制御方式によってマルチア
クセスを行うことを特徴としている。
【0015】また、前記アクセスポイント経由式分散制
御方式について、前記親局装置が定期的に送信する基準
信号を使って前記親局装置に到達する前記端末局装置の
送信信号レベルを一定にし、前記親局装置を介して前記
複数の端末局装置から到達した信号を他の前記複数の端
末局装置が受信し衝突検出を行うことを特徴としてい
る。
【0016】さらに、前記アクセスポイント経由式分散
制御方式について、前記親局装置が定期的に送信する基
準信号を使って通信の可能な前記複数の端末局装置が収
容されるセルの大きさを設定することを特徴とする。
【0017】また、本発明は、2つの基準信号レベルを
有する基準信号を付加されたリピータとしての親局装置
からの送信信号を受信する端末局装置において、前記送
信信号を受信する受信処理部と、前記送信信号の信号レ
ベルを検出し前記受信処理部で前記検出された前記2つ
の基準信号レベルの一方のタイミングに応じた前記信号
レベルを保持する端末レベル検出保持部と、前記保持さ
れた信号レベルに応じてデータ送出の送出レベルを制御
し前記親局装置に送出する端末レベル設定部とで構成さ
れることを特徴とする。
【0018】また、上記端末局装置において、上記親局
装置では前記2つの基準信号レベルを信号レベルを可変
できる期間と信号レベルを一定とする期間とを有し、前
記一方のタイミングは前記信号レベルを一定とする期間
であり、前記送信信号は前記端末レベル設定部からの高
周波周波数とは異なる周波数で送信されることを特徴と
する。
【0019】更に、詳細に図を参考として説明すれば、
本発明のワイヤレス通信方式は、親局が各端末局に基準
信号を送信し、端末局が基準信号の受信レベルに応じて
送信出力レベルを決定する。端末局は親局を中継して端
末局同士で通信を行う。具体的構成は、親局装置では、
基準信号発生(図1の1)、レベル指定(図1の2)、
レベル設定(図1の3)、周波数変換(図1の4)、周
波数弁別(図1の5)、アンテナ(図1の6)部を有
し、端末局装置では、アンテナ(図1の7)、周波数弁
別(図1の8)、受信処理(図1の9)、レベル検出保
持(図1の10)、レベル変換(図1の11)、レベル
設定(図1の12)部を有する。
【0020】前記手段によって、各端末局は親局が送信
する基準信号を受信し、自局の送出する信号が親局のア
ンテナ部6で親局の送出する基準信号レベルとほぼ同じ
レベルの信号となって受信されるように送信レベルを制
御する。これにより、端末局では、異なる端末局からほ
ぼ等しいレベルの送信信号を混在受信でき、衝突検出が
可能になる。
【0021】また、親局が送出する基準信号のレベル
(図2のBRST−DのT1部)を下げたとき、親局か
ら離れている端末局は前記基準信号が認識できず、この
場合データ送信を行わない制御をすることで、親局がセ
ルの大きさ(通信可能な端末までの距離)を制限する。
【0022】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。本発明によるCSMA
/CD方式を採用したワイヤレス通信制御方式の構成を
示すブロック図を図1に、タイミングチャートを図2
に、システムのセル構成を図3に示す。
【0023】図1において、屋内の天井やセンター位置
に配置されるリピータとしての親局装置15は、電波の
送受信を行うアンテナ6と、アンテナ6に出力したりア
ンテナからの受信信号を受信するアンテナ共用器である
周波数弁別器5と、周波数弁別器5で分別された端末局
装置から受信した周波数f1の受信信号を周波数f5の
信号に変換する周波数変換器4と、周波数f5で発信し
基準信号レベルを設定するための基準信号を発生する基
準信号発生器1と、基準信号のレベルを該親局の配置、
送信周波数や端末局装置の配置等で定まるレベルを指定
するレベル指定部2と、基準信号のレベルをレベル指定
部2の指定により設定するレベル設定部3と、レベル設
定部3の出力と周波数変換器4の出力とを加算して周波
数弁別器5に出力するミキサー部14とから構成されて
いる。
【0024】また、ネットワークを組む複数の端末局装
置16は、親局装置15との電波の送受信を行うアンテ
ナ7と、アンテナ7と高周波信号の送受を行うアンテナ
共用器としての周波数弁別器8と、周波数弁別器8で分
波された受信信号を受信して復調し受信データを出力す
る受信処理部9と、受信信号の信号レベルを検出して保
持するレベル検出保持部10と、レベル検出保持部10
で保持された受信レベルを送信レベルの出力レベル指定
信号LEVに変換するレベル変換処理部11と、送信デ
ータで高周波信号を変調し且つレベル変換処理部11の
送信レベルに従って送信レベルを設定して周波数弁別器
8に出力するレベル設定部12とから構成されている。
【0025】また、図3に示すシステムのセル構成は、
各セル内の左側の周波数は親局装置への上りの周波数を
示し、右側の周波数は親局装置15から端末局装置16
への下りの周波数を示している。また、セル13では図
1に示すように上り周波数f1,下り周波数f5である
例を示し、隣接するセル同士で同一周波数とならない周
波数で運用しているものとする。
【0026】ここで、親局装置15からの下りの周波数
f5、上りの周波数がf1のセル13内での通信の場合
を例にとって説明する。
【0027】まず、親局装置15の動作を図2を参照し
つつ詳細に説明する。親局装置15を設置する場合、想
定するセル半径に比例した大きさの基準信号出力レベル
をレベル指定部2で指定し、その指定されたレベルに従
ってレベル指定パルスTIM1,TIM2をレベル設定
部3に出力する。レベル設定部3では、レベル指定パル
スTIM1,TIM2のタイミング(時間)とレベル
(大きさ)によって、基準信号発生部1から入力される
高周波信号を減衰させ、ミキサー部14に出力する。基
準信号発生部1は周波数f5の高周波信号で予め決めら
れたビットパターンを変調して出力している。
【0028】なお、レベル指定パルスTIM1,TIM
2のハイの期間T1,T2は基準信号送信の繰り返し周
期T3より十分小さく、T2は常に同じタイミングで同
じレベルで出力し、T1はタイミングは常に同じである
が、レベルは想定するセル半径によって変わって出力さ
れる。
【0029】周波数変換部4では、アンテナ部6から受
信した周波数f1の高周波信号を周波数f2に周波数変
換してミキサー部14へ出力する。ただし、この高周波
信号は増幅も減衰もしない。従って、リピータとして周
波数変換部4の周波数変換効率とミキサー部14の混合
効率を補償するレベルまで周波数変換部4で増幅され
る。さらに、ミキサー部14ではレベル設定部3から出
力される基準信号と周波数変換部4から出力される受信
信号を多重し、送信信号BRST−Dをアンテナ部6か
ら出力する。
【0030】一方、端末局装置16は、親局装置15か
ら送られてくる周波数f5の高周波信号BRST−Dを
アンテナ部7で受信すると、レベル検出保持部10では
受信レベルに応じてRSSI信号が立ち上がる。また、
受信処理部9では受信信号の復調DATA−Dが検出さ
れる。 更に受信処理部9で復調した結果、基準信号が
受信されたと判定した場合は、DET信号をレベル検出
保持部10へ出力する。レベル検出保持部10ではDE
T信号パルスが発生したときのRSSI信号を保持し、
レベル変換処理部11に出力する。レベル変換処理部1
1では、T2時間内に保持されたRSSI信号から親局
までの距離を推定し、T1時間内に保持されたRSSI
信号とT2時間内に保持されたRSSI信号のレベル差
から、各端末局の出力信号が親局装置15のアンテナに
達したときに、親局装置15が送信する基準信号とほぼ
同じレベルになるような出力レベルを判断し、レベル設
定部12に出力レベル指定信号LEVを出力する。レベ
ル設定部12では、出力レベル指定信号LEVの大きさ
によって送信レベルを設定し、送信データBRST−U
を周波数f5で出力する。
【0031】このようにして、各端末局装置16は親局
装置15が送信する基準信号を受信し、自局の送出する
信号が親局装置15のアンテナ部6で親局装置15の送
出する基準信号レベルとほぼ同じレベルの信号となっ
て、受信されるように送信レベルを制御する。これによ
り、端末局装置16では、異なる端末局装置16からほ
ぼ等しいレベルの送信信号を混在受信できることによ
り、衝突検出が可能になり、CSMA/CD方式による
衝突検出後の一定時間経過後に再衝突検出を行って、衝
突を検出しなかった場合にデータを送出するということ
が容易に確実に実行できるようになる。
【0032】また、親局装置15が送出する基準信号の
レベル(図2のBRST−DのT1部)を下げたとき、
親局装置15から離れている端末局装置16は前記基準
信号が認識できず、この場合受信処理部9でDET信号
データを生成できずレベル変換処理部11で出力レベル
指定信号LEVを出力できず、送信を行わない制御を行
うことで、親局装置15がセルの大きさ(通信可能な端
末までの距離)を制限することが可能となる。
【0033】さらに、各端末局装置の送信出力が一定レ
ベルに制御されることから、過剰な送信出力を抑制さ
れ、低消費電力で運用が可能となる。
【0034】上記実施形態では、リピータとしての親局
装置がBRST−DのT1部によってサービスエリアを
設定し、BRST−DのT2部によって端末局装置の送
信電力を一定にするという制御が可能である例を示し、
円滑なCSMA/CD方式システムの運用を達成でき
る。さらに、サービスエリアと各端末装置の送信電力の
抑制は、ランダムアクセス方式の代表格であるCSMA
方式にも、勿論CDMA/CA(CDMA with Collision
Avoidance)方式にも適用でき、さらにBTMA(Busy-
Tone Multiple Access)方式、CTMA(Channel-Tone
Multiple Access)方式等にも適用できる。さらに、T
DMA方式やCDMA方式等にも、本発明の技術的思想
が及ぶ範囲で適用できる。
【0035】さらに、上記実施形態では、高周波周波数
信号を用いた無線システムについて説明したが、無線に
限らず、光通信制御方式の場合であっても、周波数変換
には波長を変換し、基準信号発生器においては光波長発
振器とし、レベル設定には光変調器を用いること等で本
発明を適用できる。また、LANに使用されているイー
サネットばかりでなく、トークンリンク等の他のシステ
ムにおいても適用可能である。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、親局装置に於ける各端
末局装置からの信号のレベルがほぼ等しくなるように、
端末局装置の送信レベルを制御することができ、送信電
力レベルの大きい信号によってレベルの小さい信号がマ
スクされることはなくなり、端末局装置ではほぼ等しい
レベルの異なる端末局装置からの送信信号を混在受信す
ることができるので、CSMA/CD方式が容易に適用
できる衝突検出方式が実現できる。これにより、端末局
装置でレベル変化の大きい送信を容易に抑制でき、しか
も容易に衝突検出でき,CSMA/CD方式を容易に適
用し易くなる。
【0037】また、親局装置が端末局装置の送信レベル
を制御することができるので、親局装置の設定により親
局装置が作るセルの大きさを可変することができるの
で、無線LANのネットワーク構築に自由度を大きくで
きる。
【0038】さらに、親局装置が端末局装置の適正な送
信レベルを指定することにより、端末局装置は必要最小
限の送信レベルで通信を行うことができ、これにより省
電力で最大効率を得るという実効的効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤレス通信方式の構成を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明のワイヤレス通信方式の動作を示すタイ
ミングチャートである。
【図3】本発明のワイヤレス通信方式の使用形態を示す
セル構成図である。
【図4】従来例のシステム(対等分散制御)を示す概略
構成図である。
【図5】従来例のシステム(アクセスポイント経由式分
散制御)を示す概略構成図である。
【図6】従来例のシステム(対等分散制御)の衝突検出
動作を示すタイミングチャートである。
【図7】従来例のシステム(アクセスポイント経由式分
散制御)での動作原理説明図である。
【符号の説明】
1 基準信号発生部 2 レベル指定部 3 レベル設定部 4 周波数変換部 5,8 周波数弁別部 6,7 アンテナ部 9 受信処理部 10 レベル検出保持部 11 レベル変換部 12 レベル設定部 13 親局が作る一つのセル 14 ミキサー 15 親局装置 16 端末局装置 21,31 端末 22,32,34 アンテナ 33 親局 41 サテライト装置 42 端末装置 43 送信部 44 受信部 45 受信レベル検出部 46 アンテナ共用部 47 アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04L 12/00 H04B 7/15 H04B 7/26

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクセスポイントとなる親局装置を介して
    複数の端末局装置間でマルチアクセスを行うワイヤレス
    通信制御方式において、 前記 親局装置は、自装置が制御するセルの半径に対応した振幅を有する第
    1レベル指定パルスおよび振幅が一定の第2レベル指定
    パルスのタイミングおよび振幅に基づき所定の高周波信
    号を減衰させて出力する 基準信号レベル送出手段と、端末局装置から 受信した信号を周波数変換して出力する
    リピート手段と、前記 基準信号レベル送出手段と前記リピート手段との各
    出力を合成し該合成により形成された高周波信号を端末
    局装置へ送出する高周波送出手段とを備え、 前記 複数の端末局装置は、 前記親局装置の高周波送出手段からの高周波信号を受信
    する端末受信処理部と、前記端末受信処理部により受信した高周波信号から第1
    レベル指定パルスおよび第2レベル指定パルスの各受信
    振幅 を検出して保持する端末レベル検出保持部と、前記端末レベル検出保持部に保持された第2レベル指定
    パルスの受信振幅に基づき当該端末局装置から前記親局
    装置までの距離を推定し、該推定した距離と前記端末レ
    ベル検出保持部に保持された第1レベル指定パルスおよ
    び第2レベル指定パルスの受信振幅のレベル差とに基づ
    き、前記親局装置における各端末局装置からの高周波信
    号の受信振幅が一定となるように当該端末局装置の送信
    レベルを設定する 端末高周波送出手段とを備えることを
    特徴とするワイヤレス通信制御方式。
  2. 【請求項2】前記複数の端末局装置のそれぞれは、前記
    親局装置を介して他の端末局装置から受信する高周波信
    号の衝突検出を行うことを特徴とする請求項1に記載の
    ワイヤレス通信制御方式。
  3. 【請求項3】前記親局装置は、第1レベル指定パルスの
    振幅の調整によりセルの大きさを設定することを特徴と
    する請求項1又は2に記載のワイヤレス通信制御方式。
  4. 【請求項4】前記複数の端末局装置のそれぞれは、前記
    基準信号の第1レベル指定パルスおよび第2レベル指定
    パルスに基づき所定の必要最小な送信出力を設定するこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載のワイヤレス通信
    制御方式。
  5. 【請求項5】アクセスポイントとなる親局装置を介して
    複数の端末局装置間でマルチアクセスを行うワイヤレス
    通信制御方式における前記各端末局装置において、 前記親局装置が制御するセルの半径に対応した振幅を有
    する第1レベル指定パルスおよび振幅が一定の第2レベ
    ル指定パルスのタイミングおよび振幅に基づき減衰され
    た高周波信号を含む高周波信号を前記親局装置から受信
    する端末受信処理部と、 前記受信処理部により受信した高周波信号から高周波信
    号から第1レベル指定パルスおよび第2レベル指定パル
    スの各受信振幅を検出して保持する端末レベル検出保持
    部と、 前記端末レベル検出保持部に保持された第2レベル指定
    パルスの受信振幅に基づき当該端末局装置から前記親局
    装置までの距離を推定し、該推定した距離と前記端末レ
    ベル検出保持部に保持された第1レベル指定パルスおよ
    び第2レベル指定パルスの受信振幅のレベル差とに基づ
    き、前記親局装置における各端末局装置からの高周波信
    号の受信振幅が一定となるように当該端末局装置の送信
    レベルを設定する端末高周波送出手段とを備える ことを
    特徴とする端末局装置。
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