JP3792163B2 - Wireless communication device - Google Patents
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- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、FWA(Fixed Wireless Access、固定系無線アクセス)システムにおいて、TDMA/TDD(Time Division Multiple Access/Time Division Diplex、時分割多元接続/時分割復信)方式を用いて無線通信を行う装置に関し、特に、受信信号のAGC(Automatic Gain Control)を行うための装置に関する。そして以下の説明においては、基地局と複数の加入者局との間(Point-to-Multipoint、一対他方向方式)で無線通信を行う場合について説明するが、本発明はPoint-to-Point(対向方式)で無線通信を行う場合についても適用可能である。
【0002】
【従来の技術】
FWAシステムにおけるPoint-to-Multipoint(一対他方向方式)通信では、固定設置された基地局と固定設置された複数の加入者局との間で無線通信を行う。そして、通信方式としてTDMA/TDD方式を用いる場合には、各加入者局から送信される無線信号を基地局で受信するタイミングが異なり、基地局では無線信号はバースト的に受信される。また、FWAシステムにおけるPoint-to-Multipoint通信では、各加入者局の設置条件が異なるため、基地局でバースト的に受信される無線信号の振幅レベルが加入者局ごとに大きく異なる。
【0003】
このような無線通信装置において、ディジタルデータで変調された変調信号を復調してディジタルデータを取り出すには以下の順で行われる。まず受信した変調信号を増幅してRF帯からIF帯にダウンコンバートする。次に、IF帯の変調信号を検波してベースバンド信号を取り出す。そしてA/Dコンバータによってベースバンド信号をA/D変換し、ベースバンド信号のシンボル周期ごとのレベルを判定することでディジタルデータを取り出す。
【0004】
上記の順では、A/DコンバータでA/D変換できる信号レベルには設定範囲があり、さらに量子化雑音による影響を少なくする必要があるので、A/Dコンバータに入力するベースバンド信号レベルを適正レベルに調整する必要がある。一方、先述したように、FWAシステムにおけるPoint-to-Multipoint通信では、基地局でバースト的に受信される無線信号の振幅レベルが加入者局ごとに大きく異なる。したがって、基地局においては、A/Dコンバータに入力されるベースバンド信号レベルが常に適正レベルになるように、各加入者局からの変調信号の利得を調整するすなわちAGCを行う必要がある。
【0005】
従来、TDMA/TDD方式において基地局でAGCを行う場合は、加入者局においてディジタルデータで変調された変調信号の前に設けられたプリアンブル信号中に利得調整信号を用意しておき、基地局でこの利得調整信号を受信してA/D変換した後の信号レベルを検出し、その検出値が適正レベルになるように利得調整信号の利得を調整する。このように変調信号の受信前に、プリアンブル信号中の利得調整信号を用いてあらかじめ利得を調整しておくことで、A/Dコンバータに入力されるベースバンド信号レベルが常に適正レベルになるように制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
先述したように、A/DコンバータでA/D変換できる信号レベルには設定範囲がある。例えばA/D変換後の信号レベルには最大飽和レベルがあり、それより大きいレベルの信号がA/Dコンバータに入力されてもA/D変換後の信号レベルはその最大飽和レベルのままである。また、A/Dコンバータに入力される信号レベルが小さすぎる場合は、量子化雑音の影響が大きくなる。いずれの場合もA/D変換後の信号レベルを正しく検出することができないので、その場合は信号レベルの検出が可能な設定範囲に入るまで利得の調整及び信号レベルの検出を繰り返す必要があり、プリアンブル信号中の利得調整信号長を長くする必要がある。さらに先述したように、FWAシステムにおけるPoint-to-Multipoint通信では、基地局でバースト的に受信される無線信号の振幅レベルが加入者局ごとに大きく異なる。したがって、第一の加入者局からの無線信号に含まれる利得調整信号を用いて利得の調整が適正化されたとしても、次に受信される第二の加入者局からの無線信号の振幅レベルは第一の加入者局と大きく異なるため、再度利得の調整及び信号レベルの検出を繰り返す必要がある。したがって、従来のTDMA/TDD方式におけるAGCでは、各加入者局からの無線信号を受信する度に、利得調整信号を用いて信号レベルの検出と利得の調整を適正レベルになるまで繰り返さなければならないので、プリアンブル信号中の利得調整信号長を長くせざるを得なくなり、フレーム効率が悪化してしまうという課題があった。
【0007】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、TDMA/TDD方式においてプリアンブル信号長を短くしフレーム効率を改善することのできる無線通信装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、第1の本発明に係る無線通信装置は、通信局から送信される利得調整信号を含む無線信号をバースト的に受信する無線通信装置であって、入力される制御指令値に応じて受信した無線信号の利得を調整する利得調整手段と、制御指令値を利得調整手段に入力する利得制御手段と、制御指令値を記憶する記憶手段と、を備え、前記利得制御手段は、利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を記憶手段に記憶された制御指令値を基に設定して利得調整手段に入力する処理と、利得調整手段出力における利得調整信号のレベルが適正範囲になるように利得調整手段に入力する制御指令値を更新する処理と、前記更新後の制御指令値を記憶手段に記憶する処理と、を無線信号が受信された場合に実行し、次回の無線信号の受信時における制御指令値の初期値を、記憶手段に記憶された更新後の制御指令値を基に設定することを特徴とする。
【0009】
このように、次回の無線信号の受信時における制御指令値の初期値を、記憶手段に記憶された更新後の制御指令値を基に設定するので、利得調整信号の受信時における初期状態から、A/Dコンバータに入力する信号レベルを設定範囲内にすることができ、A/D変換後の信号レベルを正しく検出することができる。したがって、利得調整手段出力における利得調整信号の振幅レベルが適正範囲になるまでの時間を大幅に短縮できるので、プリアンブル信号中の利得調整信号長を短くすることができ、フレーム効率を改善することができる。
【0010】
第2の本発明に係る無線通信装置は、第1の本発明に記載の無線通信装置であって、前記利得制御手段は、制御指令値の初期値を設定する際には、該初期値入力時の利得調整手段の利得が記憶手段に記憶された制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定することを特徴とする。
【0011】
第3の本発明に係る無線通信装置は、通信局から送信される利得調整信号を含む無線信号をバースト的に受信する無線通信装置であって、入力される制御指令値に応じて受信した無線信号の利得を調整する利得調整手段と、制御指令値を利得調整手段に入力する利得制御手段と、を備え、前記利得制御手段は、利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を設定して利得調整手段に入力する処理と、利得調整手段出力における利得調整信号のレベルが適正範囲になるように利得調整手段に入力する制御指令値を更新する処理と、を無線信号が受信された場合に実行し、利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を、該初期値入力時の前記利得調整手段の利得が前回の利得調整信号の受信時における更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定することを特徴とする。
【0012】
このように、利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を、初期値入力時の前記利得調整手段の利得が前回の利得調整信号の受信時における更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定するので、同一の通信局からの無線信号の受信レベルに変動がある場合でも、A/Dコンバータに入力する信号レベルが最大飽和レベルよりも大きくなることを防止でき、A/D変換後の信号レベルを正しく検出することができる。したがって、利得調整信号長が短い場合でも安定した利得制御を実現できる。
【0013】
第4の本発明に係る無線通信装置は、通信局から送信される利得調整信号を含む無線信号をバースト的に受信する無線通信装置であって、入力される制御指令値に応じて受信した無線信号の利得を調整する利得調整手段と、制御指令値を利得調整手段に入力する利得制御手段と、制御指令値を記憶する記憶手段と、を備え、前記利得制御手段は、記憶手段に記憶された制御指令値を利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値として利得調整手段に入力する処理と、利得調整手段出力における利得調整信号のレベルが適正範囲になるように利得調整手段に入力する制御指令値を更新する処理と、記憶手段に記憶する制御指令値を、その制御指令値入力時の利得調整手段の利得が前記更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定する処理と、を無線信号が受信された場合に実行し、記憶手段に記憶された制御指令値を、次回の無線信号の受信時における制御指令値の初期値として設定することを特徴とする。
【0014】
第5の本発明に係る無線通信装置は、第1から第4の本発明のいずれか1に記載の無線通信装置であって、複数の通信局の中から無線信号の送信元を示す信号を前記利得調整信号の受信前に前記利得制御手段に入力する手段を備え、前記利得制御手段は、制御指令値の初期値を、前記送信元を示す信号に基づいて設定することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。
【0016】
(1)第1実施形態
図1は、本発明の第1実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムの構成の概略を示すブロック図であり、FWAシステムにおいてTDMA/TDD方式を用いて固定設置された基地局10と固定設置された複数の通信局としての加入者局40との間で無線通信を行う場合に本発明を適用した図である。
【0017】
基地局10内の構成は大きく分けて、ディジタルデータで変調された変調信号を複数の加入者局40に送信するための送信部、加入者局40から送信された変調信号からディジタルデータを取り出すための受信部及び基地局10と複数の加入者局40との間の通信タイミングを制御するためのMAC(Media Access Controller)44に分けられる。そして図示はしていないが、各加入者局40内の構成は大きく分けて、ディジタルデータで変調された変調信号を基地局10に送信するための送信部及び基地局10から送信された変調信号からディジタルデータを取り出すための受信部に分けられ、加入者局40内の送信部及び受信部の構成については後に説明する基地局10の構成と同様である。そして、以下の説明では変調方式としてQPSKを想定して説明するが、本発明はBPSK、QAM等の他の変調方式でも適用可能である。
【0018】
まず、基地局10内の送信部の構成について説明する。変調器12においては、搬送波が送信ディジタルデータによって所定の変調方式に従ってディジタル変調される。変調器12からの変調信号はミキサ14に入力され、ミキサ14では変調信号がIF帯からRF帯へアップコンバートされて、バンドパスフィルタ16によってRF帯の変調信号が取り出される。バンドパスフィルタ16からのRF帯の変調信号は増幅器18に入力されて増幅される。増幅器18によって増幅された変調信号は切り換え器20を介してアンテナ22から加入者局40へ送信される。
【0019】
次に、基地局10内の受信部の構成について説明する。アンテナ22によって受信された加入者局40からの変調信号は、切り換え器20を介して増幅器24に入力されて増幅される。増幅器24によって増幅された変調信号はバンドパスフィルタ26によって歪成分が抑制された後にミキサ28に入力される。ミキサ28では変調信号がRF帯からIF帯にダウンコンバートされて、バンドパスフィルタ30によってIF帯の変調信号が取り出される。バンドパスフィルタ30からのIF帯の変調信号は利得調整手段としての利得可変増幅器32に入力され、変調信号の振幅レベルが後述する適正レベルに調整される。利得可変増幅器32からの変調信号は直交検波器34に入力され、直交検波器34では変調信号が直交検波されることで同相成分及び直交成分に分離され、ローパスフィルタ36によってベースバンド信号の同相成分及び直交成分が取り出される。次にベースバンド信号の同相成分及び直交成分はA/Dコンバータ38に入力され、A/Dコンバータ38では所定のサンプリング周期でベースバンド信号の同相成分及び直交成分がA/D変換される。A/D変換後のベースバンド信号の同相成分及び直交成分は判定器42に入力され、判定器42ではシンボル周期ごとにベースバンド信号の同相成分及び直交成分のレベルをそれぞれ検出することで加入者局40から送信されたディジタルデータを取り出す。また、ミキサ28とバンドパスフィルタ30との間の信号線路は途中で分配され、その先に検出器46が設けられており、検出器46が信号を検出した場合は受信タイミング信号を出力し、受信タイミング信号は後述する利得制御手段48に入力される。
【0020】
本実施形態のシステムでは通信方式としてTDMA/TDD方式を用いている。したがって、各加入者局40から送信される無線信号を基地局10で受信するタイミングが異なり、さらに基地局10及び加入者局40において、無線信号の送信タイミングと受信タイミングが異なる。そのために、基地局10内には、基地局10と複数の加入者局40との間の通信タイミングを制御するためのMAC44が設けられている。MAC44は各加入者局40からの無線信号の送信タイミングを制御するための指令信号を変調器12に入力する。各加入者局40は、基地局10からの無線信号に含まれるその指令信号を検出してその送信タイミング指令に従って基地局10に無線信号を送信する。また、MAC44は無線信号の送信元となる加入者局40を示す信号及び送信元からの無線信号の受信タイミングを示す指令信号を後述する利得制御手段48に入力する。
【0021】
TDMA/TDD方式においては、基地局10では加入者局40からの無線信号は図2に示すようにバースト的に受信される。そして、各加入者局40の設置条件が異なるため、基地局10においてバースト的に受信される無線信号の振幅レベルはバーストごとに大きく異なる。一方、加入者局40から送信された変調信号からディジタルデータを正確に取り出すためには、A/Dコンバータ38に入力されるベースバンド信号レベルを適正レベルに保つ必要がある。したがって、加入者局40からの無線信号を受信する度に、A/Dコンバータ38に入力されるベースバンド信号レベルが適正レベルになるように受信した無線信号の利得を制御する動作すなわちAGCを利得可変増幅器32において行っている。利得を制御するために利得可変増幅器32に入力する制御指令値は、利得制御手段48によって演算される。
【0022】
基地局10と加入者局40との間で送受信される無線信号は図2に示すようにディジタルデータによって変調された変調信号の前にプリアンブル信号を有している。プリアンブル信号は、判定器42においてベースバンド信号のシンボル周期ごとのレベルを検出するタイミングを設定するためのクロック再生信号、AGCを行うための制御指令値を演算するための利得調整信号等を有している。利得制御手段48は、利得調整信号受信時の判定器42の検出レベルから制御指令値を演算してその制御指令値を利得可変増幅器32に入力することで、利得調整信号のA/Dコンバータ38への入力レベルが適正レベルになるように利得を制御する。このように変調信号受信前に、プリアンブル信号中の利得調整信号を用いて、A/Dコンバータ38に入力されるベースバンド信号レベルが適正レベルになるようにあらかじめ利得を調整しておく。なお、利得調整信号としては、例えば無変調信号であるCR(Carrier Recovery)が用いられる。
【0023】
本実施形態においては、利得制御手段48は記憶手段としてのメモリ50を備えている。メモリ50は、図3に示すように加入者局40のそれぞれに対応したアドレスを有しており、各加入者局40からの無線信号の受信時における利得制御のための制御指令値を、後述する処理に従って加入者局40のそれぞれに対応したアドレスに記憶する。なお、メモリ50は必ずしも利得制御手段48内に備えられる必要はない。
【0024】
次に、利得制御手段48内で実行される利得可変増幅器32に入力する制御指令値を演算するルーチンについて図4に示すフローチャートを用いて説明する。本ルーチンはバースト的に受信される各無線信号ごとに行われる。まずステップ(以下、Sと記載する)101において、無線信号の送信元となる加入者局40を特定する。送信元を示す信号はMAC44から入力される。次にS102において、送信元となる加入者局40に対応した制御指令値の初期値をメモリ50内の送信元となる加入者局40に対応したアドレスから読み出して利得可変増幅器32に入力する。そしてS103では、利得調整信号が判定器42に入力されているか否かが判定される。具体的には、基地局10において加入者局40からの無線信号を受信すると検出器46によって無線信号の受信が検出され、利得制御手段48に受信タイミング信号が入力されることで利得調整信号の判定器42への入力タイミングを検出する。現時点が利得調整信号の入力タイミングでない場合はS103の判定結果はNOとなり、利得調整信号の入力タイミングになる、すなわちS103の判定結果がYESになるまでS103を繰り返す。S103の判定結果がYESになればS104に進み、判定器42において検波後の利得調整信号の電力レベルを検出する。ただし、判定器42において検出される電力レベルは雑音を含んでいるため、平均化して演算する必要があり、ある程度のシンボル数が必要となる。ここで、判定器42において検出された電力レベルの平均値G(dB)は(1)式で表される。
【数1】
【0025】
ただし、riは同相成分の検出値、rqは直交成分の検出値、kはシンボルカウント数、NCRはシンボル数、Prefは適正電力である。ここでNCRは雑音条件を考慮して実験的に設定する。また、(1)式では電力の平均値が適正受信電力Prefに等しい場合を0dBとしている。
【0026】
次にS105において、S104で演算された電力レベルの平均値が設定範囲内にあるか否かが判定される。例えば設定範囲の上限は+ydBで下限は−ydBであり、yの値については同一の加入者局40からの無線信号のバースト間におけるレベル変動を考慮して各加入者局40ごとについて実験的に設定される。S105においてYESの場合はS107に進み、利得可変増幅器32に入力する制御指令値を更新してS108に進む。具体的にはS104で演算された電力レベルの平均値G(dB)の値は、適正電力レベルと検出電力レベルとの偏差レベルを示しているので、検出電力レベルを適正レベルにするために利得目標値をこの偏差レベル分更新する。したがって、利得目標値の更新式は(2)式で表される。
【数2】
G(m,n)=G(m,n−1)−10log10(P(n)/Pref) (2)
【0027】
ただし、G(m,n)(dB)は現在送信元となっているm番の加入者局40からのn回目の無線信号受信時における利得目標値、P(n)はS104で演算された検出電力の平均値である。制御指令値と利得可変増幅器32の利得の間には、例えば図5に示すような関係があるので、利得制御手段48内にこの制御マップを記憶しておき、(2)式により更新された利得目標値から制御指令値を演算して更新する。なお、適正電力レベルはA/Dコンバータ38の最大飽和レベルより低いレベルに設定されている。
【0028】
一方、S105においてNOの場合はS106に進み、利得可変増幅器32に入力する制御指令値を更新してS108に進む。ただし、この場合は利得調整信号電力検出の際の雑音の影響が大きいと判断し、利得目標値を偏差レベル分更新しないで更新量に制限を与える。例えば、電力レベルの平均値が+ydBより大きい場合は利得目標値を−ydB更新し、電力レベルの平均値が−ydBより小さい場合は利得目標値を+ydB更新する。
【0029】
S108においては、S106またはS107で更新した後の制御指令値をメモリ50内の送信元となる加入者局40に対応するアドレスに記憶させて本ルーチンの実行を終了する。ここで、S108においてメモリ50内に記憶された制御指令値は、同一の加入者局40からの次の無線信号を受信した場合に、S102において制御指令値の初期値として設定される。なお、本ルーチンでは、ある加入者局40からの1回目の無線信号の受信時においては、S102で制御指令値の初期値としてメモリ50内にあらかじめ記憶させた初期値を用いる。例えば、利得可変増幅器32の利得のダイナミックレンジの中央値から信号線路の損失分を補償した利得に対応した制御指令値をメモリ50内にあらかじめ記憶させておく。
【0030】
本実施形態においては、ある加入者局40からの利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値として、メモリ50内に記憶された同一の加入者局40からの前回の利得調整信号の受信時における更新後の制御指令値を設定する。FWAシステムにおいては、同一の加入者局40からの無線信号の振幅レベルの変動が少ないので、前回の利得調整信号の受信時における更新後の制御指令値を制御指令値の初期値として設定すれば、利得調整信号の受信時における初期状態から、A/Dコンバータ38に入力する電力レベルを設定範囲内にすることができ、A/D変換後の電力レベルを正しく検出することができる。A/Dコンバータ38に入力する電力レベルを設定範囲内にできれば、その後は制御指令値を適正電力レベルと検出電力レベルとの偏差レベル分更新することで、A/Dコンバータ38に入力する電力レベルを適正レベルにすることができる。したがって、電力レベルの検出と制御指令値の更新を繰り返す必要がなく、利得調整信号受信時におけるA/Dコンバータ38への入力電力レベルが適正レベルになるまでの時間を大幅に短縮できるので、プリアンブル信号中の利得調整信号長を短くすることができ、フレーム効率を改善することができる。また、A/Dコンバータ38のビット数を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。
【0031】
(2)第2実施形態
本発明の第2実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムの構成については、図1に示す第1実施形態と同様である。本実施形態では、図4に示すルーチンのS108において、メモリ50内の送信元である加入者局40に対応するアドレスに記憶させる指令値を、その指令値入力時の利得可変増幅器32の利得が更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル(ydB)低下するように設定する。具体的には、メモリ50内のm番の加入者局40に対応したアドレスに記憶される値M(m)は(3)式で表される。
【数3】
M(m)=f(G(m,n)−y) (3)
【0032】
ただし、fは利得可変増幅器32の利得と制御指令値との間の関数であり、図5に示す特性から求めることができる。そして、S108においてメモリ50内に記憶されたM(m)は、m番の加入者局40からの次の無線信号を受信した場合に、S102において、M(m)が制御指令値の初期値として設定される。また、本実施形態のS102で設定される制御指令値の初期値は、第1実施形態と比較して利得がydB低下するように設定されるので、S105における設定範囲の一例については、第1実施形態の設定範囲から−ydBシフトして上限が0dBで下限が−2ydBとなる。そして、S106において行われる利得目標値の更新量の制限の一例については、電力レベルの平均値が0dBより大きい場合は利得目標値の更新量は0dBに制限し、電力レベルの平均値が−2ydBより小さい場合は利得目標値の更新量を+2ydBに制限して更新する。なお、yの値については、第1実施形態と同様に同一の加入者局40からの無線信号のバースト間におけるレベル変動を考慮して各加入者局40ごとについて実験的に設定される。他の構成は第1実施形態と同様のため省略する。
【0033】
本実施形態においても、プリアンブル信号中の利得調整信号長を短くすることができ、フレーム効率を改善することができる。さらに本実施形態においては、メモリ50内に記憶させる指令値を、その指令値入力時の利得可変増幅器32の利得が更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル(ydB)低下するように設定している。したがって、同一の加入者局40からの無線信号の受信レベルに変動がある場合でも、A/Dコンバータ38への入力電力レベルが最大飽和レベルよりも大きくなることを防止でき、A/D変換後の電力レベルを常に正しく検出することができる。したがって、利得調整信号長が短い場合でも安定した利得制御を実現できる。
【0034】
なお、本実施形態では、図4に示すルーチンのS108において更新後の制御指令値をメモリ50内に記憶させ、S102において制御指令値の初期値を、その初期値入力時の利得可変増幅器32の利得がメモリ50内に記憶された更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル(ydB)低下するように補正して設定してもよい。
【0035】
第1、2実施形態においては、基地局10内の受信部でAGCを行う場合について説明したが、本発明のAGCは加入者局40の受信部においても適用可能である。加入者局40の受信部において本発明のAGCを行う場合は、加入者局40内に設けられたメモリは基地局10に関する制御指令値を記憶し、図4に示すフローチャートに従ってメモリ内に記憶させる制御指令値を更新する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1、2実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムの構成の概略を示すブロック図である。
【図2】 本発明の第1、2実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムにおいて、基地局で受信される無線信号の構成を示す図である。
【図3】 本発明の第1、2実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムにおいて、メモリ内に記憶される指令値の形式を説明する図である。
【図4】 本発明の第1、2実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムにおいて、利得制御手段内で実行される制御指令値を演算するルーチンを示すフローチャートである。
【図5】 本発明の第1、2実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムにおいて、利得可変増幅器の利得−制御指令値特性を示す図である。
【符号の説明】
10 基地局、12 変調器、32 利得可変増幅器、34 直交検波器、38 A/Dコンバータ、40 加入者局、42 判定器、44 MAC、46 検出器、48 利得制御手段、50 メモリ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus that performs wireless communication using a TDMA / TDD (Time Division Multiple Access / Time Division Diplex) method in an FWA (Fixed Wireless Access) system. In particular, the present invention relates to an apparatus for performing AGC (Automatic Gain Control) of a received signal. In the following description, a case where wireless communication is performed between a base station and a plurality of subscriber stations (Point-to-Multipoint, one-to-one direction method) will be described. The present invention can also be applied to the case where wireless communication is performed using the opposite method.
[0002]
[Prior art]
In point-to-multipoint (one-to-other direction) communication in an FWA system, wireless communication is performed between a fixedly installed base station and a plurality of fixedly installed subscriber stations. When the TDMA / TDD system is used as the communication system, the timing at which the base station receives the radio signal transmitted from each subscriber station is different, and the base station receives the radio signal in bursts. Further, in the point-to-multipoint communication in the FWA system, since the installation conditions of each subscriber station are different, the amplitude level of the radio signal received in a burst manner at the base station is greatly different for each subscriber station.
[0003]
In such a wireless communication apparatus, digital signals are extracted by demodulating a modulation signal modulated with digital data in the following order. First, the received modulation signal is amplified and down-converted from the RF band to the IF band. Next, the baseband signal is extracted by detecting the IF band modulation signal. The baseband signal is A / D converted by an A / D converter, and the digital data is extracted by determining the level of each baseband signal for each symbol period.
[0004]
In the above order, there is a setting range for the signal level that can be A / D converted by the A / D converter, and it is necessary to reduce the influence of quantization noise, so the baseband signal level input to the A / D converter is It is necessary to adjust to an appropriate level. On the other hand, as described above, in the point-to-multipoint communication in the FWA system, the amplitude level of the radio signal received in a burst manner at the base station is greatly different for each subscriber station. Therefore, in the base station, it is necessary to adjust the gain of the modulation signal from each subscriber station, that is, perform AGC so that the baseband signal level input to the A / D converter is always an appropriate level.
[0005]
Conventionally, when AGC is performed at a base station in the TDMA / TDD scheme, a gain adjustment signal is prepared in a preamble signal provided before a modulated signal modulated with digital data in a subscriber station, and the base station The signal level after receiving this gain adjustment signal and A / D converting is detected, and the gain of the gain adjustment signal is adjusted so that the detected value becomes an appropriate level. In this way, by adjusting the gain in advance using the gain adjustment signal in the preamble signal before receiving the modulation signal, the baseband signal level input to the A / D converter is always at an appropriate level. I have control.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the signal level that can be A / D converted by the A / D converter has a set range. For example, the signal level after A / D conversion has a maximum saturation level, and the signal level after A / D conversion remains at the maximum saturation level even if a signal having a level higher than that is input to the A / D converter. . In addition, when the signal level input to the A / D converter is too low, the influence of quantization noise increases. In any case, the signal level after A / D conversion cannot be detected correctly. In that case, it is necessary to repeat the adjustment of the gain and the detection of the signal level until the signal level can be detected. It is necessary to lengthen the gain adjustment signal length in the preamble signal. Further, as described above, in the point-to-multipoint communication in the FWA system, the amplitude level of the radio signal received in a burst manner at the base station is greatly different for each subscriber station. Therefore, even if the gain adjustment is optimized using the gain adjustment signal included in the radio signal from the first subscriber station, the amplitude level of the radio signal from the second subscriber station that is received next Is significantly different from the first subscriber station, it is necessary to repeat gain adjustment and signal level detection again. Therefore, in the AGC in the conventional TDMA / TDD system, every time a radio signal is received from each subscriber station, signal level detection and gain adjustment using a gain adjustment signal must be repeated until an appropriate level is reached. Therefore, there is a problem that the gain adjustment signal length in the preamble signal has to be increased, and the frame efficiency is deteriorated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a radio communication apparatus that can shorten the preamble signal length and improve the frame efficiency in the TDMA / TDD system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a wireless communication apparatus according to a first aspect of the present invention is a wireless communication apparatus that receives a wireless signal including a gain adjustment signal transmitted from a communication station in a burst manner, and is inputted. Gain adjusting means for adjusting the gain of the received radio signal according to the control command value; Input control command value to gain adjustment means Gain control means; Storage means for storing control command values; With , The gain control means includes A process for setting the initial value of the control command value at the time of receiving the gain adjustment signal based on the control command value stored in the storage means and inputting it to the gain adjustment means, and the level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment means is appropriate. The process of updating the control command value input to the gain adjusting means so as to be within the range and the process of storing the updated control command value in the storage means are executed when a radio signal is received, Wireless signal The initial value of the control command value when receiving Based on the updated control command value stored in the storage means It is characterized by setting.
[0009]
in this way, Next radio signal The initial value of the control command value when receiving Based on the updated control command value stored in the storage means Since it is set, the signal level input to the A / D converter can be within the setting range from the initial state when the gain adjustment signal is received, and the signal level after A / D conversion can be correctly detected. Therefore, since the time until the amplitude level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment means falls within the proper range can be greatly shortened, the length of the gain adjustment signal in the preamble signal can be shortened, and the frame efficiency can be improved. it can.
[0010]
A wireless communication device according to a second aspect of the present invention is the wireless communication device according to the first aspect of the present invention, When the gain control means sets the initial value of the control command value, the gain of the gain adjustment means at the time of input of the initial value is reduced by a predetermined level from the gain at the time of input of the control command value stored in the storage means. In It is characterized by setting.
[0011]
A wireless communication apparatus according to a third aspect of the present invention is Receives radio signals including gain adjustment signals transmitted from communication stations in bursts A wireless communication device, Gain adjustment means for adjusting the gain of the received radio signal according to the input control command value, and gain control means for inputting the control command value to the gain adjustment means, The gain control means includes A process of setting an initial value of a control command value at the time of receiving a gain adjustment signal and inputting it to the gain adjustment means, and a control to input to the gain adjustment means so that the level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment means falls within an appropriate range. The process of updating the command value is executed when a radio signal is received, The initial value of the control command value at the time of receiving the gain adjustment signal is determined by the gain of the gain adjusting means when the initial value is input. When receiving the previous gain adjustment signal It is set so as to be lower by a predetermined level than the gain when the updated control command value is input.
[0012]
Thus, the initial value of the control command value when receiving the gain adjustment signal is the gain of the gain adjusting means when the initial value is input. When receiving the previous gain adjustment signal Since it is set so as to be lower than the gain at the time of control command value input after the update, even when the reception level of the radio signal from the same communication station varies, the signal level input to the A / D converter is the maximum It can be prevented from becoming higher than the saturation level, and the signal level after A / D conversion can be correctly detected. Therefore, stable gain control can be realized even when the gain adjustment signal length is short.
[0013]
A wireless communication device according to a fourth aspect of the present invention is: Receives radio signals including gain adjustment signals transmitted from communication stations in bursts A wireless communication device, Gain adjustment means for adjusting the gain of the received radio signal according to the input control command value, gain control means for inputting the control command value to the gain adjustment means, and storage means for storing the control command value The gain control means inputs the control command value stored in the storage means to the gain adjustment means as an initial value of the control command value at the time of receiving the gain adjustment signal, and the level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment means The control command value input to the gain adjusting means is updated so that the value is within the appropriate range, and the control command value stored in the storage means is the control value after the update when the gain of the gain adjusting means when the control command value is input. The process of setting a predetermined level lower than the gain at the time of command value input is executed when a radio signal is received, and the control command value stored in the storage means is set when the next radio signal is received. It is set as an initial value of the control command value It is characterized by that.
[0014]
A wireless communication apparatus according to a fifth aspect of the present invention 1 to 4 The present invention Any one of A wireless communication device according to claim 1, A unit that inputs a signal indicating a transmission source of a radio signal from a plurality of communication stations to the gain control unit before receiving the gain adjustment signal; and the gain control unit includes an initial value of a control command value, Set based on the signal indicating the source It is characterized by that.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0016]
(1) First embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a wireless communication system including a wireless communication apparatus according to a first embodiment of the present invention. A
[0017]
The configuration in the
[0018]
First, the configuration of the transmission unit in the
[0019]
Next, the configuration of the receiving unit in the
[0020]
In the system of this embodiment, the TDMA / TDD system is used as a communication system. Therefore, the timing at which the radio signal transmitted from each
[0021]
In the TDMA / TDD system, the
[0022]
A radio signal transmitted and received between the
[0023]
In the present embodiment, the
[0024]
Next, a routine for calculating the control command value input to the
[Expression 1]
[0025]
Where r i Is the detected value of the in-phase component, r q Is the detected value of the orthogonal component, k is the symbol count, N CR Is the number of symbols, P ref Is the appropriate power. Where N CR Is set experimentally in consideration of noise conditions. In addition, in equation (1), the average power value is the appropriate received power P ref Is equal to 0 dB.
[0026]
Next, in S105, it is determined whether or not the average value of the power level calculated in S104 is within the set range. For example, the upper limit of the setting range is + ydB and the lower limit is -ydB, and the value of y is experimentally measured for each
[Expression 2]
G (m, n) = G (m, n-1) -10 log 10 (P (n) / P ref (2)
[0027]
However, G (m, n) (dB) is a gain target value at the time of receiving the n-th radio signal from the m-
[0028]
On the other hand, if NO in S105, the process proceeds to S106, the control command value input to the
[0029]
In S108, the control command value updated in S106 or S107 is stored in the address corresponding to the
[0030]
In the present embodiment, the reception of the previous gain adjustment signal from the
[0031]
(2) Second embodiment
The configuration of the wireless communication system including the wireless communication apparatus according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment shown in FIG. In this embodiment, in S108 of the routine shown in FIG. 4, the command value stored in the address corresponding to the
[Equation 3]
M (m) = f (G (m, n) -y) (3)
[0032]
However, f is a function between the gain of the
[0033]
Also in the present embodiment, the gain adjustment signal length in the preamble signal can be shortened, and the frame efficiency can be improved. Furthermore, in the present embodiment, the command value stored in the
[0034]
In the present embodiment, the updated control command value is stored in the
[0035]
In the first and second embodiments, the case where AGC is performed by the receiving unit in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a wireless communication system including wireless communication apparatuses according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a radio signal received by a base station in a radio communication system including radio communication apparatuses according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a format of command values stored in a memory in a wireless communication system including wireless communication apparatuses according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a routine for calculating a control command value executed in the gain control means in the wireless communication system including the wireless communication apparatus according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing gain-control command value characteristics of a variable gain amplifier in a wireless communication system including wireless communication apparatuses according to first and second embodiments of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 base station, 12 modulator, 32 gain variable amplifier, 34 quadrature detector, 38 A / D converter, 40 subscriber station, 42 decision unit, 44 MAC, 46 detector, 48 gain control means, 50 memory.
Claims (5)
入力される制御指令値に応じて受信した無線信号の利得を調整する利得調整手段と、
制御指令値を利得調整手段に入力する利得制御手段と、
制御指令値を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記利得制御手段は、
利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を記憶手段に記憶された制御指令値を基に設定して利得調整手段に入力する処理と、利得調整手段出力における利得調整信号のレベルが適正範囲になるように利得調整手段に入力する制御指令値を更新する処理と、前記更新後の制御指令値を記憶手段に記憶する処理と、を無線信号が受信された場合に実行し、
次回の無線信号の受信時における制御指令値の初期値を、記憶手段に記憶された更新後の制御指令値を基に設定することを特徴とする無線通信装置。A wireless communication device that burst-receives a wireless signal including a gain adjustment signal transmitted from a communication station,
Gain adjusting means for adjusting the gain of the received radio signal in accordance with the input control command value;
Gain control means for inputting a control command value to the gain adjustment means ;
Storage means for storing control command values;
Equipped with a,
The gain control means includes
A process for setting the initial value of the control command value at the time of receiving the gain adjustment signal based on the control command value stored in the storage means and inputting it to the gain adjustment means, and the level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment means is appropriate. Executing a process of updating the control command value input to the gain adjusting means so as to be in a range and a process of storing the updated control command value in the storage means when a wireless signal is received;
A wireless communication apparatus, wherein an initial value of a control command value at the time of reception of the next wireless signal is set based on an updated control command value stored in a storage unit .
前記利得制御手段は、制御指令値の初期値を設定する際には、該初期値入力時の利得調整手段の利得が記憶手段に記憶された制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定することを特徴とする無線通信装置。The wireless communication device according to claim 1,
When the gain control means sets the initial value of the control command value, the gain of the gain adjustment means at the time of input of the initial value is reduced by a predetermined level from the gain at the time of input of the control command value stored in the storage means. wireless communication device and sets the.
入力される制御指令値に応じて受信した無線信号の利得を調整する利得調整手段と、
制御指令値を利得調整手段に入力する利得制御手段と、
を備え、
前記利得制御手段は、
利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を設定して利得調整手段に入力する処理と、利得調整手段出力における利得調整信号のレベルが適正範囲になるように利得調整手段に入力する制御指令値を更新する処理と、を無線信号が受信された場合に実行し、
利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値を、該初期値入力時の前記利得調整手段の利得が前回の利得調整信号の受信時における更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that burst-receives a wireless signal including a gain adjustment signal transmitted from a communication station ,
Gain adjusting means for adjusting the gain of the received radio signal in accordance with the input control command value;
Gain control means for inputting a control command value to the gain adjustment means;
With
The gain control means includes
A process of setting an initial value of a control command value at the time of receiving a gain adjustment signal and inputting it to the gain adjustment means, and a control to input to the gain adjustment means so that the level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment means falls within an appropriate range. The process of updating the command value is executed when a radio signal is received,
The initial value of the control command value at the time of receiving the gain adjustment signal, the gain of the gain adjusting means at the time of input of the initial value is a predetermined level from the gain at the time of input of the control command value after the update at the time of receiving the previous gain adjustment signal A wireless communication device that is set to decrease.
入力される制御指令値に応じて受信した無線信号の利得を調整する利得調整手段と、
制御指令値を利得調整手段に入力する利得制御手段と、
制御指令値を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記利得制御手段は、
記憶手段に記憶された制御指令値を利得調整信号の受信時における制御指令値の初期値として利得調整手段に入力する処理と、利得調整手段出力における利得調整信号のレベルが適正範囲になるように利得調整手段に入力する制御指令値を更新する処理と、記憶手段に記憶する制御指令値を、その制御指令値入力時の利得調整手段の利得が前記更新後の制御指令値入力時の利得より所定レベル低下するように設定する処理と、を無線信号が受信された場合に実行し、
記憶手段に記憶された制御指令値を、次回の無線信号の受信時における制御指令値の初期値として設定することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device that burst-receives a wireless signal including a gain adjustment signal transmitted from a communication station ,
Gain adjusting means for adjusting the gain of the received radio signal in accordance with the input control command value;
Gain control means for inputting a control command value to the gain adjustment means;
Storage means for storing control command values;
With
The gain control means includes
A process of inputting the control command value stored in the storage unit to the gain adjustment unit as an initial value of the control command value at the time of receiving the gain adjustment signal, and so that the level of the gain adjustment signal at the output of the gain adjustment unit falls within an appropriate range. The process of updating the control command value input to the gain adjusting means, and the control command value stored in the storage means, the gain of the gain adjusting means when the control command value is input is more than the gain when the updated control command value is input Executing a process of setting to lower a predetermined level when a wireless signal is received,
A wireless communication apparatus , wherein the control command value stored in the storage means is set as an initial value of the control command value at the time of reception of the next wireless signal .
複数の通信局の中から無線信号の送信元を示す信号を前記利得調整信号の受信前に前記利得制御手段に入力する手段を備え、
前記利得制御手段は、制御指令値の初期値を、前記送信元を示す信号に基づいて設定す ることを特徴とする無線通信装置。The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
Means for inputting a signal indicating a transmission source of a radio signal from a plurality of communication stations to the gain control means before receiving the gain adjustment signal;
It said gain control means is a wireless communication device, characterized in that the initial value of the control command value, to set on the basis of a signal indicative of the transmission source.
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