JP3576395B2 - チャネル切替え装置及びチャネル切替え方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信の通信品質が劣化した場合に、通信チャネルを切替えを行なうチャネル切替え装置及びチャネル切替え方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のチャネル切替え装置は、通信中に通信品質が劣化した場合、通信チャネルを切替えることにより、通信品質の向上を図るように構成されている。この切換えは、フレームエラーレート及び、所望波と干渉波が加算された受信信号の受信電界強度の絶対的なレベルのみを基準として行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のチャネル切替え装置は、所望波及び干渉波それぞれについての電界受信強度が判らないため、その通信チャネルの通信品質が的確に把握できず、適切にチャネル切替えを行なうことができない場合がある。
【0004】
本発明は、上記課題を解決するために、その通信チャネルの通信品質を的確に把握して、適切なチャネル切替えを行い、通信品質の向上を図ることができるチャネル切替え装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、移動局の所望波受信電界強度を検出する所望波受信電界強度検出手段と同周波数における干渉波受信電界強度を検出する干渉波受信電界強度検出手段とをそれぞれ設け、これらの検出手段が検出した受信電界強度の比を求め、その比を基準として通信チャネルを切替えるようにした。
【0006】
この構成により、絶対的な受信電界強度レベルが高い場合でも、その通信チャネルの通信品質が劣化した場合は、通信チャネルを切替えることにより、安定した通信を行なうことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明のチャネル切替え装置は、移動局の所望波受信電界強度を検出する所望波受信電界強度検出手段と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する干渉波受信電界強度検出手段と、これらの検出手段が検出した所望波受信電界強度と干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する比較手段と、受信信号のエラーレートを検出するエラーレート検出手段と、前記D/U比と前記エラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う切替え手段と、を具備し、前記切替え手段は、前記エラーレートが一定値より高い場合であっても前記D/U比が一定値よりも高い場合には通信チャネルの切替えを行わない構成とした。
【0008】
この構成により、絶対的な受信電界強度レベルが高い場合でも、通信品質の状態が劣化した場合は、所望波受信電界強度レベルと干渉波受信電界強度レベルの双方の比を求め、この比に基づいて通信チャネルを切換えることが可能となり、安定した通信ができる。
【0013】
本発明のチャネル切替え装置は、移動局の所望波受信電界強度を検出する所望波受信電界強度検出手段と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する干渉波受信電界強度検出手段と、これらの検出手段が検出した所望波受信電界強度と干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する比較手段と、前記D/U比を一定量記憶する第1記憶手段と、前記第1記憶手段が記憶する過去の数値群から将来のD/U比を予測する第1予測手段と、受信信号のエラーレートを検出するエラーレート検出手段と、前記エラーレートを一定量記憶する第2記憶手段と、前記第2記憶手段が記憶する過去の数値群から将来のエラーレートを予測する第2予測手段と、前記将来のD/U比と前記将来のエラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う切替え手段と、を具備し、前記切替え手段は、前記将来のエラーレートが劣化することが予測されても前記将来のD/U比が向上することが予測される場合、あるいは、前記将来のD/U比が劣化することが予測されても前記将来のエラーレートが向上することが予測される場合に現在通信中のチャネルを保持する構成とした。
【0014】
この構成により、フェージングあるいは算出誤差等による所望波電界強度および干渉波電界強度値の変動を吸収する事ができ、誤ってチャネルを切替える事がなくなり、適切なチャネル切替えが可能となる。また、あらかじめ予測した結果に基づいて、完全に通信品質が劣化し通信が困難となる前に通信チャネルを切替えることができるため、安定した通信の確保が可能となる。
【0024】
本発明のチャネル切替え方法は、移動局の所望波受信電界強度を検出する工程と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する工程と、前記所望波受信電界強度と前記干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する工程と、受信信号のエラーレートを検出する工程と、前記D/U比と前記エラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う工程と、を具備し、前記エラーレートが一定値より高い場合であっても前記D/U比が一定値よりも高い場合には通信チャネルの切替えを行わないようにした。
【0025】
この構成により、絶対的な受信電界強度レベルが高い場合でも、通信品質の状態が劣化した場合は、所望波受信電界強度レベルと干渉波受信電界強度レベルの双方の比を求め、この比に基づいて通信チャネルを切換えることが可能となり、安定した通信ができる。
【0032】
本発明のチャネル切替え方法は、移動局の所望波受信電界強度を検出する工程と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する工程と、前記所望波受信電界強度と前記干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する工程と、前記D/U比の過去の数値群から将来のD/U比を予測する工程と、受信信号のエラーレートを検出する工程と、前記エラーレートの過去の数値群から将来のエラーレートを予測する工程と、前記将来のD/U比と前記将来のエラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う工程と、を具備し、前記将来のエラーレートが劣化することが予測されても前記将来のD/U比が向上することが予測される場合、あるいは、前記将来のD/U比が劣化することが予測されても前記将来のエラーレートが向上することが予測される場合に現在通信中のチャネルを保持するようにした。
【0033】
この構成により、誤ってチャネルを切替える事がなくなり、適切なチャネル切替えが可能となる。また、完全に通信品質が劣化し通信が困難となる前にチャネルを切替えることができるため、安定した通信の確保が可能となる。
【0034】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図9を用いて、具体的に説明する。
【0035】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るチャネル切替え装置である。アンテナ101は無線信号を受信する。所望波受信電界強度検出手段102は、アンテナ101が受信した電波から所望波の受信電界強度を検出し、干渉波受信電界強度検出手段103は、アンテナ101が受信する電波から干渉波の受信電界強度を検出する。比較手段104は、所望波受信電界強度検出手段2および干渉波受信電界強度検出手段103によって検出された2つの受信電界強度を比較する。切替え手段105は、比較手段104によって比較された結果に基づいてチャネルを切替え、チャネル切替え指示信号Sを出力する。
【0036】
以上のように構成されたチャネル切替え装置の動作について、更に、図2を参照して説明する。図2は、ある時間における所望波受信電界強度と干渉波受信電界強度のレベル及び所望波電界強度と干渉波電界強度の和の平均値を示したものである。
【0037】
図2に示すように、所望波及び干渉波の電界強度は、時刻により変動する。そして、所望波の通信品質の状態は、所望波と干渉波の受信電界強度それぞれのレベルによって、相対的に大きく変化する。従って、所望波に干渉波が加わったレベルを測定するのみでは、受信電界強度の増減が所望波によるものか干渉波によるものかあるいはその両方によるものかが判断できず、通信品質の状態を的確に判定することができないが、本発明によれば、以下のように、可能となる。
【0038】
先ず、所望波受信電界強度検出手段102は、アンテナ101により受信された受信信号に基づいて所望波の受信電界強度を検出し、干渉波受信電界強度検出手段103は、アンテナ101により受信された受信信号に基づいて干渉波の受信電界強度を検出する。
【0039】
次いで、比較手段104は、これらの2つの検出手段から受信電界強度を示す信号をそれぞれ入力し、所望波の受信電界強度と干渉波の受信電界強度との比(D/U比)を求める。切替え手段105は、現在通信中のチャネルによる通信が可能かどうかを、このD/U比に基づいて判断し、通信チャネルの切替えを制御する。
【0040】
このような構成により、通信中のチャネルの通信品質を精度よく判定できるため、絶対的な受信電界強度レベルが高くても相対的に通信品質の状態が劣化した場合には、適切なチャネル切替えが可能となり、安定した通信ができる。
【0041】
なお、上記実施の形態1では、通信中のチャネルを切替える場合について説明したが、通信開始時にチャネルを割り当てる際に、上記D/U比を用いてチャネル割り当てをするようにしてもよい。
【0042】
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2に係るチャネル切替え装置について、図3及び図4を用いて説明する。図3に示すように、実施の形態2のチャネル切替え装置は、実施の形態1の構成に加えて、スロットエラーのあるスロット数FER(フレームエラーレート)を観測するフレームエラーレート検出手段106を具備している。エラーレートの検出は、このように、フレーム単位で行なうこととしたが、ビット単位で行なうことも可能である。この場合には、D/U比とビットエラーレート(BER)とを、各々比較する。
【0043】
アンテナ101より受信する信号から、フレームエラーレート検出手段106によりFERが検出され、実施の形態1で説明したD/U比とともに、切替え手段105に入力される。切替え手段105は、入力されたFER及びD/U比に基づいて、通信チャネルを切替える信号Sを出力する。
【0044】
このような構成により、通信品質が劣化し、それに伴いFERが悪化した場合でも、D/U比が高い場合には、現在通信中の通信チャネルの通信品質が高いと推定して、現在の通信チャネルによる通信を続行する。その結果、むやみに通信チャネルを切替える必要がなくなり、それに伴う通信の一時中断等を回避することができ、チャネル容量を増加することができる。
【0045】
一方、FERが悪化してきた場合、D/U比を調べ、その結果に基づいて現在通信中の通信チャネルを開放し、速やかに他のチャネルを切替えることにより、他の基地局及び移動局に干渉を与えることがなくなるため、結果としてチャネル容量を増加することができる。
【0046】
図4に示すように、D/U比とFERとの関係は、FERが低くてDU比が高い場合と、逆に、FERが高くてD/U比が低い場合とがある。本実施の形態では、判定手段52によりD/U比とFERとを比較判定し、FERが一定値よりも高い場合には通信チャネルを切換えるが、逆に、FERが一定値よりも高い場合であっても、D/U比が一定値よりも高い場合には通信チャネルの切換えを行なわないようにした。
【0047】
従って、フレームエラーが発生した時の移動局と基地局との間の通信状態をD/U比を考慮してより的確によって判断できるため、より適正な通信チャネルの切替えを行うことができる。
【0048】
つぎに、実施の形態2に係るチャネル切換え装置を、図5及び図6を用いて、より具体的に説明する。図5は、チャネル切換え装置のブロック図である。
【0049】
アンテナ501は無線信号を受信する。受信電界強度検出手段502は、アンテナ501が受信した受信信号のレベルを示すものであり、所望波の受信電界強度と干渉波の受信電界強度との総和を検出する。信号処理手段503は、適応信号処理等の方法で、アンテナ501により受信される所望波と干渉波が混ざり合った受信信号から所望波信号のみを抽出する回路である。
【0050】
相関器504は、信号処理手段503により抽出した所望波信号と受信信号との相関値を算出する。抽出したこの所望波信号では、所望波受信電界強度を知ることはできないので、アンテナ501により受信される信号の中に所望波信号がどのくらい含まれるかを判定するためである。所望波と干渉波の混ざり合った受信信号の受信電界強度は既知なので、算出した受信信号中にどのくらいの所望波が存在するかという相関値を算出すれば、正しい所望波受信電界強度を検出できるのである。
【0051】
また、補正回路505は、算出された相関値を入力信号レベルに応じて補正する回路である。アンテナで受信された受信信号は、そのレベルに応じて増幅され、信号処理を施す前段で、ある一定値の入力信号になるよう制御される。しかし、その一定値から外れた場合には、その大小によって相関値も変動してしまい、正しい相関値が算出されない場合が生じる。そこで、補正手段505は、その受信信号の大小を検出し、その検出値に従って相関値を補正することにより、正しい相関値を算出する。
【0052】
図6、図7を用いて、補正回路505の動作を、詳しく説明する。図6(a)は入力信号を、(b)は所望波信号の設定値を、(c)は相関値をそれぞれ示している。図6は、受信した所望波が設定レベルよりも小さい場合であり、図7は、設定レベルと略同等であった場合であり、図6と図7との入力信号は全く等しい所望波信号が含まれているものとする。
【0053】
図6、図7それぞれの入力信号(a)と設定レベル(b)と相関を算出すると、(c)に示すように、入力信号のレベルによって、算出された相関値の大きさも変化してしまうため、正しい入力信号中の所望波信号成分を算出できない。そこで、補正回路505は、入力信号レベル(a)と設定レベル(b)とのずれを検出し、相関器504で算出された相関値を補正する。
【0054】
次いで、演算器506は、この補正後の相関値と、受信電界強度算出手段502から入力される受信信号の電界強度との双方から、所望波の受信電界強度信号をする。更に、演算器507は、算出された所望波の受信電界強度と、受信電界強度算出手段502から入力される受信信号の電界強度との双方から、干渉波の受信電界強度を算出する。この構成によれば、通話中においても干渉波受信電界強度を検出することができる。そして、演算器506と演算器507との出力は、比較器508に入力される。
比較器508は、所望波受信電界強度と干渉波受信電界強度の比、D/U比を算出し、記憶回路509は、算出されたD/U比を一定量記憶する。予測回路510は、記憶回路509が記憶している過去の数値群から、例えば平均値や回帰直線などを算出することにより、信頼度の高い現D/U比を算出するとともに、数時刻先のD/U比を予測する。
【0055】
一方、信号処理手段503の出力は、復調手段511で復調され、FER検出手段512に入力される。FER検出手段512には、受信信号のエラーレートを算出し、記憶回路513に出力する。この記憶回路513は、FER検出手段から出力されるFERを一定量記憶する。予測手段は記憶手段が記憶している過去の数値群から、例えば回帰直線を算出することにより、数時刻先のFERを予測する。
【0056】
予測手段510、514との出力は、判定手段516に入力され、切換え手段516に対して判定結果を出力する。切換え手段516は、切換え信号Sにより、通信チャネルの切換えを制御局に通知する。
【0057】
予測手段510、514と判定手段515とは、例えば、図8に示すように、将来FERが劣化する一方、D/U比が向上することが予測される場合には、現在通信中のチャネルを保持する。また、将来FERが向上する一方、D/U比が劣化することが予測される場合にも、現在通信中のチャネルを保持する。いずれの場合も、FER、D/U比の限界付近に、通信チャネル切換えの閾値を設定することにより、通信チャネルの変更を繰り返す機会が少なくなるため、周波数の有効利用を図ることができる。
【0058】
このように、電波伝搬環境により瞬時的に変動するD/U比をある時間間隔でみれば、測定を正しく行なうことができる。また、数時刻先のD/U比あるいはFERを過去の数値群から将来の通信状況を予測することで、すばやく電波伝搬環境の変化に対応することができ、安定した高い通信品質を保つことができる。
【0059】
つまり、通信品質が劣化する前に、干渉波が存在するチャネルから、干渉波が存在しないチャネルに切替えることで、結果的に、基地局と移動局の通信可能な距離が伸び、チャネル容量の向上が可能となる。具体的には、予測手段が予測したD/U比あるいはFERの変化の仕方を算出し、予測される今後の変化によって、現チャネルの通信品質の改善が望まれるのであれば、このチャネルを継続して使用し、逆に通信品質の改善が望めず、さらに通信品質が劣化すると判断した場合には、すばやくチャネルを切替えることとする。
【0060】
上記実施の形態1及び実施の形態2で説明したチャネル切換え装置は、無線通信を行なうシステム、例えばPHSシステム等に使用されるが、主に、無線通信システムの基地局装置で使用される。図9は、本発明のチャネル切換え装置を適用した基地局装置の概略を示すブロック図であり、送信データは、送受信部901により生成され、ミキサ902により周波数切換部903が発生する周波数と乗算されて、アンテナ904から送信される。上記実施の形態のチャネル切換え装置905から、切換え信号Sが出力されると、周波数切換部903により送信周波数が切換えられ、通信チャネルの切換えが行なわれる。
【0061】
同様に、本発明のチャネル切換え装置は、無線通信移動局装置にも適用できる。移動局装置が通信中の通信チャネルの回線品質の低下を予測した場合には、基地局及び制御局に対して通信回線の切換えを要求し、移動局装置は、基地局装置からの指示により通信チャネルを切換える。
【0062】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、所望波受信電界強度検出手段及び干渉波受信電界強度検出手段によって検出された両受信電界強度の比(D/U比)に基づいてチャネル切替えをするので、アンテナ受信電界強度の絶対的なレベルに依存したチャネル切替えに比べ、適切な通信チャネル切替えを行うことができ、チャネル容量向上が望める。また、所望波及び干渉波の受信電界強度の検出は、通話中に行うことができるので、検出による通話の中断といった不利益も解消される。
【0063】
また、予測手段による数時刻先の予測結果に基づいて、チャネル切替えを行うことで、完全に通信状況が劣化する前にチャネルを切替えることができるので、常に安定した高品質の通信状態を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるチャネル切替え装置の概略ブロック図
【図2】実施の形態1における所望波と干渉波の受信電界強度を示す図
【図3】本発明の実施の形態2におけるチャネル切替え装置の概略ブロック図
【図4】実施の形態2におけるD/U比とFERの関係を示す図
【図5】実施の形態2におけるチャネル切替え装置を示すブロック図
【図6】実施の形態2におけるチャネル切替え装置の相関器の動作説明図
【図7】実施の形態2におけるチャネル切替え装置の相関器の動作説明図
【図8】実施の形態2におけるチャネル切替え装置の判定条件の説明図
【図9】実施の形態2におけるチャネル切替え装置を使用した基地局装置の概略ブロック図
【符号の説明】
101 アンテナ
102 所望波電界強度検出手段
103 干渉波電界強度検出手段
104 比較手段
105 切替え手段
106 フレームエラーレート検出手段
Claims (4)
- 移動局の所望波受信電界強度を検出する所望波受信電界強度検出手段と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する干渉波受信電界強度検出手段と、これらの検出手段が検出した所望波受信電界強度と干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する比較手段と、受信信号のエラーレートを検出するエラーレート検出手段と、前記D/U比と前記エラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う切替え手段と、を具備し、
前記切替え手段は、前記エラーレートが一定値より高い場合であっても前記D/U比が一定値よりも高い場合には通信チャネルの切替えを行わないことを特徴とするチャネル切替え装置。 - 移動局の所望波受信電界強度を検出する所望波受信電界強度検出手段と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する干渉波受信電界強度検出手段と、これらの検出手段が検出した所望波受信電界強度と干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する比較手段と、前記D/U比を一定量記憶する第1記憶手段と、前記第1記憶手段が記憶する過去の数値群から将来のD/U比を予測する第1予測手段と、受信信号のエラーレートを検出するエラーレート検出手段と、前記エラーレートを一定量記憶する第2記憶手段と、前記第2記憶手段が記憶する過去の数値群から将来のエラーレートを予測する第2予測手段と、前記将来のD/U比と前記将来のエラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う切替え手段と、を具備し、
前記切替え手段は、前記将来のエラーレートが劣化することが予測されても前記将来のD/U比が向上することが予測される場合、あるいは、前記将来のD/U比が劣化することが予測されても前記将来のエラーレートが向上することが予測される場合に現在通信中のチャネルを保持することを特徴とするチャネル切替え装置。 - 移動局の所望波受信電界強度を検出する工程と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する工程と、前記所望波受信電界強度と前記干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する工程と、受信信号のエラーレートを検出する工程と、前記D/U比と前記エラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う工程と、を具備し、
前記エラーレートが一定値より高い場合であっても前記D/U比が一定値よりも高い場合には通信チャネルの切替えを行わないことを特徴とするチャネル切替え方法。 - 移動局の所望波受信電界強度を検出する工程と、同周波数における干渉波受信電界強度を検出する工程と、前記所望波受信電界強度と前記干渉波受信電界強度との比であるD/U比を算出する工程と、前記D/U比の過去の数値群から将来のD/U比を予測する工程と、受信信号のエラーレートを検出する工程と、前記エラーレートの過去の数値群から将来のエラーレートを予測する工程と、前記将来のD/U比と前記将来のエラーレートとに基づいて通信チャネルの切替えを行う工程と、を具備し、
前記将来のエラーレートが劣化することが予測されても前記将来のD/U比が向上することが予測される場合、あるいは、前記将来のD/U比が劣化することが予測されても前記将来のエラーレートが向上することが予測される場合に現在通信中のチャネルを保持することを特徴とするチャネル切替え方法。
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