JP3816976B2 - 可変伝送遅延の管理を許す無線通信システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定限度より小さな遅延で無線局に到達する情報ストリーム、就中、プレアンブル・ワードを含む無線フレーム群を無線局に伝送するために無線局に同期した少なくとも1つの端局を備え、前記無線局が、受信した無線フレームの直流分を評価するための評価回路を備えるとともに、受信した情報ストリームに或る値を割当てるための決定の閾値としてその評価を用いる無線通信システムに関するものである。
【0002】
本発明は、同様に、一定限度より小さな遅延で無線局に到達する情報ストリーム、就中、プレアンブル・ワードを含む無線フレーム群を無線局に伝送するために無線局に同期した少なくとも1つの端局を備え、前記無線局が、受信した無線フレームの直流分を評価するための評価回路を備えるとともに、受信した情報ストリームに或る値を割当てるための決定の閾値としてその評価を用いる無線通信システム用の無線基地局に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
本発明は、無線通信の分野、特に、地理的に比較的広い領域を無線基地局がカバーすべき応用分野、例えば、公衆電気通信網に対するコードレス電話加入者接続の応用分野、特に、DECT標準に基づく無線通信システムに対する応用分野に重要な用途を有するものである。実際に、この場合の無線基地局の典型的なカバレージ領域は携帯型無線機を同領域で用いた場合の基地局の最大範囲200mに比べて極めて大きいと考えられる5kmである。
【0004】
この最大領域での応用では、伝送時間によってデータの受信に一定の折返し遅延が生ずることになり、DECTフレームにおける種々のタイムスロットの間には、DECT標準、すなわち、標準ETS300175−2およびETS300175−3によって、この目的のためにガードタイムが設けられている。遅延がある場合に、基地局はノイズの受信や、より近接した携帯型端局による干渉によって妨害されるリスクを冒す。
【0005】
特に、非同期式の周波数偏移変調(FSK)受信の場合には、無線基地局および端局によってそれぞれ送受信される搬送波間の周波数のずれにより、復調されるベースバンドのデータに非ゼロ直流成分が生ずる。この直流分は、無線基地局の無線受信機により、受信した情報ストリームに或る値を割当てるための決定用閾値として用いられ、該直流分は周波数のずれに応じて変化する。したがって、無線基地局と端局との間の各通信毎に、この直流分を正確に評価することが必須である。遅延がある場合に、斯様な評価はノイズおよび干渉信号によって劣化されるリスクを負うことになる。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、無線基地局が長短両領域での適用を同時に支持する無線通信システムを実現するために、この問題に対する解決策を提供することにある。
【0007】
したがって、本発明は、冒頭に規定した無線通信システムにおいて、前記無線局が前記遅延を求めるための遅延決定手段と、前記評価回路を制御するための制御手段とを備えて、前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合には、境界が前記一定限度に基づいて規定されるとともに、該境界がプレアンブル・ワードを受信し得る最大瞬時と最小瞬時とに対応する時間間隔の期間中に前記評価を行ない、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められたときには、プレアンブル・ワードの期間中にのみに前記評価を行なうようにしたことを特徴とする。
【0008】
したがって、端局が送信を開始する場合で、しかもその端局が無線基地局から離間している距離、したがって、無線フレームの伝送遅延が決定されていない場合には、プレアンブル・ワードを含み得る時間イ間隔内にて受信した情報ストリームの全体に対して評価を行なう。その後、遅延が判明したら、そのプレアンブル・ワードのみについて評価を行なう。したがって、受信信号の直流分は干渉信号のノイズから抽出されるリスクを冒すことがない。さらに、得られる評価はプレアンブル・ワードの終端で停止させて、長い固定シーケンスのデータを伝送する場合に、評価のあらゆる偏差を避けることができる。
【0009】
本発明の好適な実施例においては、前記無線局による検出によって特に前記遅延を求めることを可能にする同期ワード(S)を各無線フレームが付加的に含み、前記無線局が同期ワード検出回路(50)を制御する制御手段(SC50)を備えて、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合には、境界が前記一定限度に基づいて規定されるとともに、該境界が前記同期ワードを受信し得る最大瞬時と最小瞬時とに対応する時間間隔の期間中に、前記無線局による検出を行ない、一旦同期ワードが検出されたときには、前記検出を解除し、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められたときには、同期ワードに設けた検出位置の周囲の限られた時間間隔の期間中に前記検出を行なうようにする。
【0010】
したがって、遅延を求めることができるようにする同期ワードをデータフレーム内にて検出するため、受信データのタイミングがすでに判明しているのであるから、より大きい精度を得ることができる。
【0011】
【実施例】
以下、図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明する。
【0012】
ここでは、無線基地局と呼ばれる無線局が地理的区域内の多数の端局群と交信し得るようにしたDECT無線通信システムに基づいて、本発明を説明する。
【0013】
本発明による無線通信システムを図1に示す。この無線通信システムは、一方では、それぞれアンテナA1およびA2を有し、例えば電話やファクシミリなどのような音声通信装置E1,E2,およびE3にそれぞれ接続されて、2つのビルディングB1およびB2に設置された2つの固定端局CTA1およびCTA2を備えている。端局PP1およびPP2は、データ伝送に供する固定端局であり、ビルディングB3に設置されて、それぞれアンテナA3およびA4を有している。端局PP1はRNISサービスをサポートするものであり、端局PP2は、イーサネット型のコードレス・ローカルエリア・データ・ネットワークに接続するためのイーサネット・アタプタである。最後に、端局PP3は、音声サービスをサポートする携帯型端局である。
【0014】
他方では、本発明による無線通信システムは、二つの鉄塔Q1およびQ2の頂上に設置されて集中器(集信装置)DCCに接続された2つの無線基地局RFP1およびRFP2を備えており、この集中器DCCは、さらに、回路網インターフェース・モジュール13を介して回路網RXに接続されている。この回路網RXは、例えば、音声伝送用の公衆電話交換網およびデータ転送用途用のイーサネット型回路網である。
【0015】
したがって、交信は、一方では無線基地局RFP1と端局CTA1,PP1およびPP2との間で行なわれ、他方では無線基地局RFP2と端局CTA2およびPP3との間で行なわれる。
【0016】
DECT標準では、TDMA(時分割多重アクセス)多周波技術を用い、上述の各交信は、DECTフレーム内にそれぞれの時間窓を占有している。図2に示すように、DECTフレームは、それぞれ480ビットを搬送する24個の時間窓を包含する。DECT標準では、端局が無線基地局へ伝送することができるP32およびP80と呼ぶ2種類のパケットが規定されており、それぞれ、424ビットおよび904ビットを含んでいるので、DECTフレームの各時間窓はパケットP32もしくは半パケットP80を含んでおり、各パケットの終端にはガード・インターバルを設けて伝送遅延を吸収するようになっている。各DECTパケットは、32ビットの同期フィールドSに引続き、P32パケットでは388ビット、P80パケットでは868ビットのデータ・フィールドを備えており、各データ・フィールド自身には、データ保護のために4ビットずつの冗長ビットが引続いている。
【0017】
同期フィールドSは、データ送信機のクロック・レートを回復させるためのプレアンブル・ワードPを形成する第1の16ビット長のワードと、同期ワードSWを形成する第2の16ビット長のワードとからなっている。DECT標準によれば、端局から送信する通信の場合に、この同期フィールドSは、つぎのような値:
0101 0101 0101 0101 0001 0110 0111 0101
あるいは16進法で5555 1675
を有する。
【0018】
このようにして、各パケットの終端には56ビットのガード・インターバルを設けて、端局と無線基地局との間のデータ伝送に一定の遅延を許すようにしてある。実際には、このガード・インターバルは、その最大値まで用いることができず、数ビット、以下の例では6ビットを次の時間窓の受信に備えて保留しておかねばならない。
【0019】
タイムベースに関しては、各端局は交信中の無線基地局に従属しており、換言すれば、各端局は、送信モードでは、無線基地局から到来する受信フレームから再生されるタイムベースを利用する。端局は、無線基地局に同期すると、DECTフレームの時間窓の一つにより、その無線基地局にコールを送信することができる。無線基地局は受信モードで時間窓を絶えず走査し、送信中の端局に自局をロックする目的であらゆる同期ワードを検出する。
【0020】
図3には、本発明による無線基地局RFP1の受信部を示す。この受信部は、端局群が送信した無線信号を受信するためにアンテナA1に接続した非同期式のFSK無線復調器10を備えている。復調器10からの復調出力信号は、決定回路20に伝送される。この決定回路20は、復調出力信号の直流分を評価するための評価回路20aおよび受信データについて決断を下すために評価出力直流分と復調出力信号を比較する比較回路20bを備えている。比較回路20bからの再生信号は、ついで、サンプリング・タイミング回復ユニット30に伝送される。このユニット30の出力端に現れるサンプル出力データは、DECTフレーム群を処理するためのモジュール40、特に、最初のインターバルにて、同期ワードSWを検出するための回路50に供給され、その後に、DECTフレームを適切に処理するための回路60に供給される。
【0021】
前述したように、送信されるビット群は、ある遅延を伴って受信される。送信端局と無線基地局との間の距離は未知であり、この遅延は先験的には決定されない。したがって、無線局が非ロック状態にある場合には、同期ワードSWの最初のビットを受信し得る最小の受信瞬時と同期ワードSWの最後のビットを受信し得る最大の受信瞬時との範囲内で同期ワードを探索しなければならない。前述したように、50ビットの伝送遅延が認められており、同期ワードSWは時間窓のビットB16〜B31を占有している。さらに、DECT標準が認める公差を考慮に入れると、各時間窓の到着瞬時は+/−6ビットの絶対ジッタの影響を受けることになる。したがって、受信フレーム群の時間窓内における任意の同期ワードに対する探索はビットB10乃至ビットB88内で行なわれなければならない。一方、最初の同期ワードが或る時間窓内で一旦検出されると、前述した遅延が決定され、次のフレーム内における同一時間窓に対する同期ワードの位置が、+/−3ビットの精度で判ることになる。したがって、干渉やノイズ信号によるあらゆる妨害を避けるためには、同期ワードの探索を先行フレームにおける前記時間窓の同期ワード検出瞬時付近の+/−3ビットの時間間隔に限定しなければならない。
【0022】
実際には、受信信号の直流分の評価は、抵抗R、低速容量素子CLおよび高速容量素子CRからなるRCローパスフィルタである評価回路20aによって行なわれる。高速容量素子が選択されると、回路20aは受信信号の直流分を評価し、低速容量素子が選択されると、その評価は停止したものと見做すことができる。本発明の目的は、受信信号の直流分を干渉信号やノイズ信号では評価しないようにすることにある。したがって、この評価は、同期フィールドのプレアンブル・ワードPの期間中に行ない、その後は、長い固定シーケンスのデータを伝送する場合に評価のずれをなくすために、時間窓の残りの時間中は前記評価を停止させる。したがって、無線基地局がロックされていない場合には、評価がビットB474とビットB72との間で行なわれる。その後、時間窓内にての最初の同期ワードが検出された後には、プレアンブル・ワードの位置が先行フレームにおける同一時間窓のプレアンブル・ワードの位置と同じであると想定されるので、プレアンブル・ワードの期間中にのみに評価が行なわれるようにしなければならない。実際には、一つのフレームから次のフレームまでの時間窓の期間に現れるジッタは、評価の結果には影響を及ぼさないため、それを考慮する必要はない。
【0023】
このために、無線基地局は、自動ロッキング装置70も備えて、無線基地局のロックもしくは非ロックの状態を管理するとともに、その状態の関数として、同期ワードを検出するための回路50の制御信号SC50と、回路20aの低速もしくは高速の容量素子の選択を可能にして、受信信号の直流分を評価するための評価回路20aの制御信号SC20と、その評価回路20aの制御信号SC20がトリガされたときに伝送され、タイミング回復ユニット30を再初期化するためのパルスSR30とを発生させる。
【0024】
パケットP80の場合には、同期ワードの探索および受信信号の直流分の評価は、パケットの始端に対応する時間窓、すなわち、第2時間窓毎にトリガさせるだけで済む。したがって、フレーム処理回路60は、情報ビットSP70を自動装置70に伝送して、パケットP32もしくはP80に関するものであることを自動装置70に指示する。処理回路60は、受信パケットのデータ・フィールドに含まれているフィールドAからこの情報を抽出する。
【0025】
つぎに、自動ロッキング装置70の動作を、図4のフローチャートを参照して説明する。この図4における矢印DSおよびNDSは、それぞれ、同期ワードSWの検出および喪失を示している。自動(ロッキング)装置の状態EDVおよびEVは、それぞれ、無線基地局の非ロックおよびロック状態に対応している。ロック状態EVは、ロックされた副状態E3と四つの中間の副状態E1,E2,E4およびE5とに分けられている。非ロック状態EDVから出発すると、ロック副状態E3までに移るのに、連続3回同期ワードを検出する必要がある。逆に、ロック副状態E3から出発すると、非ロック状態EDVに戻るのに、連続3回同期ワードを喪失する必要がある。非ロック状態EDVでは、同期ワード検出の期間中エラーは容認されない。ロック状態EVでは、単一のエラーは許され、すなわち、一つのエラービットがあっても、同期ワードは検出されると考えられる。したがって、自動装置の安定性と伝送の品質との良好な共存を得ることが可能となる。
【0026】
したがって、非ロック状態から出発して、同期ワードSWを検出すると、自動装置は第1中間副状態E1に変わり、ついで、この第1中間副状態E1から出発して、同期ワードSWを検出すると、第2中間副状態E2に変わり、逆の場合には、自動装置は非ロック状態EDVに復帰する。さらに、第2中間副状態E2から出発して、同期ワードSWを検出すると、自動装置はロック副状態E3に変わり、逆の場合には、非ロック状態EDVに復帰する。自動装置は、受信データ中の同期ワードを検出している限りは、ロック副状態E3のままであり、また、同期ワードを喪失するや否や、第3中間副状態E4に変わる。この第3中間副状態E4から出発して、同期ワードを検出すると、自動装置は、ロック副状態E3に復帰し、他方、同期ワードを検出しないと、第4中間副状態E5に変わる。この第4中間副状態E5から出発して、同期ワードを検出すると、自動装置は、ロック副状態E3に復帰し、同期ワードを検出しないと、非ロック状態EDVに変わる。
【0027】
したがって、N+1番目のフレームの時間窓Pに対する無線基地局の状態EN + 1,P は、先行フレームNの時間窓Pの状態EN,P および同期ワードSの検出もしくは非検出の関数となる。
【0028】
時間窓PがN番目に受信されると、無線局の状態EN,Pと同期ワードが検出された瞬時B N,P とが、フレームの24個の時間窓のそれぞれと並列に作用する自動装置70のメモリに書込まれ、制御信号SC20N+1,P およびSC50N+1,P並びに次のフレームN+1の時間窓Pの再初期化信号SR30N+1,Pを発生させるのに用いられる。無線局の状態EN,Pと同期ワードが検出された瞬時BN ,P とは、フレームNの時間窓Pの期間に書込まれ、同期ワードが受信された後は、制御信号SCMの立下がり縁の期間に書込まれる。状態EN ,P と同期ワードが検出された瞬時BN ,P とは、フレームN+1の時間窓P−1の終端で、制御信号SCMの立上がり縁の期間に読出される。
【0029】
図5のAおよびBには、パケットP32について、状態EDVで発生する信号を、同期ワードが検出されたか否かに応じてそれぞれ示してあり、図5のCには、同じくパケットP32について、状態EVで発生する諸信号を示してあり、時間窓T−INN,P およびT−OUTN,P は、それぞれ、無線基地局の入力端および同期ワード検出回路50の入力端におけるP番目の時間窓のN番目の受信に対応している。同図におけるこれら二つの時間窓の間に現れる位置ずれは、タイミング回復ユニット30の過渡時間によるものであり、2ビット程度のものである。
【0030】
図5のAによれば、無線局の状態EN ,P の読出し/書込みを制御するとともに、同期ワードが検出される瞬時EN ,P を制御するための信号SCMは、ビットB474で活性化され、ビットB88の後に非活性化され、同期ワード検出回路を制御するための信号の信号SC50N +1,P は、ビットB10で活性化され、ビットB88で非活性化さ、さらに、最後に、サンプリング・タイミング回復ユニットの再初期化パルスSR30N +1,P はビットB474で伝送される。
【0031】
図5のBによれば、同期ワードが一旦検出されると、換言すれば、同期ワードの最終ビットが受信された直後には、制御信号SC20N+1,P およびSC50N+1,P が非活性化されるので、その時間窓の終端まで受信が妨害されなくなる。
【0032】
図5のCによれば、無線局の状態の読出しおよび書込みを制御するための制御信号SCMは、ビットB474で活性化され、ビットB88の後に非活性化される。同期ワード検出回路の制御信号SC50N +1,P は、先行フレームNの時間窓の同期ワードの検出瞬時BN ,P の3ビット前に活性化され、その検出瞬時の3ビット後に非活性化され、評価回路を制御するための制御信号SC20N +1,P は、ビットBN,P −34で活性化され、ビットBN,P −18で非活性化され、さらに、最後に、サンプリング:タイミング回復ユニットに対する再初期化パルスSR30N +1,P はビットB0で伝送される。
【0033】
この図5のCには、N+1番目のフレームの時間窓T−INN +1,P がN番目のフレームの時間窓T−INN ,P に対して+3ビットだけずれている極端な場合を表わしてあり、この場合には、同期検出回路50の制御信号SC50N +1,P の非活性化は、同期ワードが時間窓T−OUTN +1,P 内で検出される瞬時BN +1,P に対応している。
【0034】
実際には、回路30,50および70は、プログラム可能の論理回路、例えば、アルテラ(Altera)社製のEPM7128回路によって構成される。
【0035】
評価回路20aは、1kΩ抵抗器nF、低速容量素子CLおよび10nF高速容量素子CRによって構成するのが有利であり、一般に、容量値が100のオーダの比を有する容量素子CLおよびCRの選択が重要である。
【0036】
以上に説明した実施例に対して、本発明の範囲を逸脱することなく変更を加え得ることは明白であり、特に、本発明はDECT標準に限定されるものではなく、他の時分割多重アクセス伝送標準も、パケットの始端にプレアンブル・ワードおよび同期ワードを設けて本発明伝送システムに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明無線通信システムを表わすブロック線図である。
【図2】 DECTフレームおよびその時間窓を表わす線図である。
【図3】 本発明による無線基地局を模式的に表わすブロック線図である。
【図4】 無線基地局の非ロックもしくはロックの状態を管理する自動装置の状態を示すフローチャートである。
【図5】 A,BおよびCは同期ワードの検出および受信信号直流分の評価に用いる回路の制御信号のタイミングをそれぞれ表わす線図である。
Claims (10)
- 一定限度より小さな遅延で無線局に到達する情報ストリーム、就中、プレアンブル・ワードを含む無線フレーム群を無線局に伝送するために無線局に同期した少なくとも1つの端局を備え、前記無線局が、受信した無線フレームの直流分を評価するための評価回路を備えるとともに、受信した情報ストリームに或る値を割当てるための決定の閾値としてその評価を用いる無線通信システムにおいて、前記無線局が前記遅延を求めるための遅延決定手段と、前記評価回路を制御するための制御手段とを備えて、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合には、境界が前記一定限度に基づいて規定されるとともに、該境界がプレアンブル・ワードを受信し得る最大瞬時と最小瞬時とに対応する時間間隔の期間中に前記評価を行ない、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められたときには、プレアンブル・ワードの期間中にのみに前記評価を行なうようにしたことを特徴とする無線通信システム。 - 前記無線局による検出によって特に前記遅延を求めることを可能にする同期ワードを各無線フレームが付加的に含み、前記無線局が同期ワード検出回路を制御する制御手段を備えて、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合には、境界が前記一定限度に基づいて規定されるとともに、該境界が前記同期ワードを受信し得る最大瞬時と最小瞬時とに対応する時間間隔の期間中に、前記無線局による検出を行ない、一旦同期ワードが検出されたときには、前記検出を解除し、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められたときには、同期ワードに設けた検出位置の周囲の限られた時間間隔の期間中に前記検出を行なうようにしたことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合に、前記評価回路の制御手段が、同期ワードを検出した瞬時に受信した無線フレームの直流分の評価を停止させることを可能にしたことを特徴とする請求項2記載の無線通信システム。
- DECT標準に適用した請求項1乃至3のいずれかに記載の無線通信システム。
- 一定限度より小さな遅延で無線局に到達する情報ストリーム、就中、プレアンブル・ワードを含む無線フレーム群を無線局に伝送するために無線局に同期した少なくとも1つの端局を備え、前記無線局が、受信した無線フレームの直流分を評価するための評価回路を備えるとともに、受信した情報ストリームに或る値を割当てるための決定の閾値としてその評価を用いる、無線通信システム用の無線局において、前記無線局が前記遅延を求めるための遅延決定手段および前記評価回路制御するための制御手段を備えて、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合には、境界が前記一定限度に基づいて規定されるとともに、該境界がプレアンブル・ワードを受信し得る最大瞬時と最小瞬時とに対応する時間間隔の期間中に前記評価を行ない、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められたときには、プレアンブル・ワードの期間中にのみに前記評価を行なうようにしたことを特徴とする無線局。 - 前記無線局による検出によって特に前記遅延を求めることを可能にする同期ワードを各無線フレームが付加的に含み、前記無線局が同期ワード検出回路を制御する制御手段を備えて、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合には、境界が前記一定限度に基づいて規定されるとともに、該境界が前記同期ワードを受信し得る最大瞬時と最小瞬時とに対応する時間間隔の期間中に、前記無線局による検出を行ない、一旦同期ワードが検出されたときには、前記検出を解除し、
前記遅延が前記遅延決定手段によって求められたときには、同期ワードに設けた検出位置の周囲の限られた時間間隔の期間中に前記検出を行なうようにしたことを特徴とする請求項5記載の無線局。 - 前記遅延が前記遅延決定手段によって求められなかった場合に、前記評価回路の制御手段が、同期ワードを検出した瞬時に受信した無線フレームの直流分の評価を停止させることを可能にしたことを特徴とする請求項6記載の無線局。
- 受信信号の直流分を評価する前記評価回路を、低速容量素子と呼ぶ容量素子および高速容量素子と呼ぶ容量素子を含むローパスフィルタとし、前記制御手段が、前記高速容量素子を選択して評価を行なうことができ、且つ前記低速容量素子を選択して当該評価を停止し得るようにしたことを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の無線局。
- 前記低速容量素子と前記高速容量素子とが、相互の比が数百程度となる値をそれぞれ有することを特徴とする請求項8記載の無線局。
- DECT標準に適用した請求項5乃至9のいずれかに記載の無線局。
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