JP3821686B2 - 無線通信システム，無線通信方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，例えば双方向ＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）等のように，親局と１又は複数の子局との間で双方向のデータ通信を行う無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年，データ通信の急速な普及に伴い，高速な通信回路網に対する需要はますます増大している。しかしながら，有線により提供される高速回線は一般の消費者にとって依然高価であることに加え，各戸別に導入配線工事が必要であることが，利用者の増加を妨げている。そこで，低価格であり，且つ煩雑な屋内配線なしに高速な通信回線を実現可能な無線通信ネットワークの開発が盛んに行われている。
例えば，特開２０００−１７３７２号公報においては，既存のＣＡＴＶ網を用いて，そのネットワークの末端部分を無線に置き換えた双方向無線ＣＡＴＶシステムが提案されている。これは，１０ＧＨｚ以上のマイクロ波〜ミリ波を用いて親局と１又は複数の子局との間で双方向のデータ通信を行う一対多（ＰＭＰ：Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｍｕｌｔｉ Ｐｏｉｎｔ）双方向無線通信システムであり，インターネットへの接続や，映画或いは音楽等のコンテンツをオンデマンドで配信するサービス等，ブロードバンドが必要な通信サービスに適用可能なものである。
【０００３】
図１は一般的なＰＭＰ双方向無線通信システムＡの概略構成図である。
例えば親局１０ｂから子局１０ａに対してデータを送信する際には，親局１０ｂにおいては，親局モデム１１ｂから出力される信号が親局無線機１２ｂによって電力レベルの調整，周波数変換及び信号の増幅が行われた後，親局アンテナ１３ｂを介して無線信号として送信される。一方，子局１０ａにおいては，親局１０ｂから送信された無線信号が子局アンテナ１３ａを介して子局無線機１２ａに取り込まれ，増幅，周波数変換等が行われた後，子局モデム１１ａに入力される。
ここで，無線データ通信に利用される無線信号の周波数帯域は電波法の規定に基づき，総務省により割り当てられている。例えば，上記ＰＭＰ双方向無線通信システムによる加入者系無線アクセス通信には２２ＧＨｚ，２６ＧＨｚ，或いは３８ＧＨｚ帯の準ミリ波〜ミリ波が割り当てられる。
また，上記ＰＭＰ双方向無線通信システムでは，上記割り当てられた周波数帯域が図２に示すように，６０ＭＨｚの周波数ブロックに分割され，該分割された周波数ブロック毎に割り当てられた親局１０ｂと子局１０ａ間で双方向にデータ通信が行われる。また，上記周波数ブロックは，上り（子局１０ａ→親局１０ｂ）方向のデータ通信に用いられる低群ブロック（Ｂ１，Ｂ２，，，Ｂ７）と，下り（子局１０ａ←親局１０ｂ）方向のデータ通信に用いられる高群ブロック（Ｂ１’，Ｂ２’，，，Ｂ７’）とに区別され，上記低群ブロックと高群ブロックとをペアで使用する。例えば，ある親局１０ｂと子局１０ａ間で双方向データ通信をする場合，上り方向のデータ通信にはＢ１を，下り方向のデータ通信にはＢ１’を割り当てる。
【０００４】
先ず，上記公報において開示された無線通信システムによって，下り方向のデータ通信を行う場合を考える。
ここで，図５は下り方向のデータ通信の構成を模式的に表したものである。
先ず，親局１０ｂにおいては，接続されたケーブルを伝播するために割り当てられた所定の周波数（以下略してケーブル周波数と称す）を有する信号が，親局モデム１１ｂから親局無線機１２ｂに入力される。該入力された信号は，親局無線機１２ｂ内に設けられたアップコンバータ１４ｂによってマイクロ波〜ミリ波の所定の無線周波数に周波数変換され，更にパワーアンプ１５ｂで電力増幅された後，親局アンテナ１３ｂを介して無線送信される。
一方，子局１０ａにおいては，子局アンテナ１３ａを介して受信された信号は子局無線機１２ａに入力される。該入力された信号は子局無線機１２ａ内に設けられたローノイズアンプ１７ａによって必要な増幅を受け，更にダウンコンバータ１６ａによって上記ケーブル周波数に周波数変換された後，子局モデム１１ａを介してケーブル側に送出される。
図５では，上記ケーブル周波数を６４５ＭＨｚ〜７０５ＭＨｚ，親局１０ｂ或いは子局１０ａに割り当てられた周波数ブロックをＢ１’（２６．３０５ＧＨｚ〜２６．３６５ＧＨｚ）とした。
【０００５】
次に，上記公報において開示された無線通信システムによって，上り方向のデータ通信を行う場合を考える。
ここで，図４は上り方向のデータ通信の構成を模式的に表したものである。
先ず，子局１０ａにおいては，上述した下り方向のデータ通信と同様に子局モデム１１ａから子局無線機１２ａに入力された信号を，該子局無線機１２ａ内に設けられたアップコンバータ１４ａによって上記ケーブル周波数からマイクロ波〜ミリ波の所定の無線周波数に周波数変換し，更にパワーアンプ１５ａで電力増幅した後，子局アンテナ１３ａを介して無線送信する。
一方，親局１０ｂにおいても，上述した下り方向のデータ通信と同様に親局アンテナ１３ｂを介して受信した信号は，ローノイズアンプ１７ｂによって必要な増幅を受け，更にダウンコンバータ１６ｂによって上記ケーブル周波数に周波数変換された後，親局モデム１１ｂを介してケーブル側に送出される。
ここで，図４に示すように上り方向のデータ通信に使用される上記ケーブル周波数は下り方向に対して極端に狭く規定されている。例えば，ＣＡＴＶの通信規格の一種であるＤＯＣＳＩＳ（Ｄａｔａ Ｏｖｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｓｅｒｖｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）標準の場合，下り方向のケーブル周波数は７０〜７７０ＭＨｚであるのに対し，上り方向のケーブル周波数は１２〜４７ＭＨｚである。
図４では，上記ケーブル周波数を１２ＭＨｚ〜４２ＭＨｚ，親局１０ｂ或いは子局１０ａに割り当てられた周波数ブロックをＢ１（２５．４５０ＧＨｚ〜２５．５１０ＧＨｚ）とした。
以上のように上記公報において開示された無線通信システムでは，既存の有線系のみによるネットワークの基本仕様を変えること無く，任意の箇所を無線化することを可能とする技術であり，ネットワーク網の構成の自由度を広げると共に，既存の有線系のネットワークの拡張に対しても適用することが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで，上述の従来公知の無線通信システムにおける下り方向のデータ通信では，図５に示すように上記ケーブル周波数を６０ＭＨｚ帯域とすることによって，上記割り当てられた周波数ブロック（Ｂ１’）の周波数帯域を全て有効に活用している。
しかしながら，上り方向のデータ通信では，図４に示すように上記ケーブル周波数が３０ＭＨｚ帯域であるため，割り当てられた周波数ブロック（Ｂ１）の周波数帯域を全て有効に利用していない。これでは通信周波数帯域の有効利用を図ることができない。
そこで，本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり，その目的とするところは，上り方向のデータ通信においても割り当てられた周波数ブロックの周波数帯域を全て有効に利用することが可能な無線通信システム及び無線通信方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，特定の周波数帯域が所定の帯域幅に分割された上り信号伝送用の上り周波数ブロック及び下り信号伝送用の下り周波数ブロックの各無線信号を用いて，親局と１又は複数の子局との間で双方向の無線データ通信を行うものであり，上記親局からモデムを通じて送出される上り有線信号の周波数幅の方が，上記子局からモデムを通じて送出される下り有線信号の周波数幅よりも狭く設定された無線通信システムにおいて，上記上り周波数ブロックのみを２以上の複数の周波数領域のサブブロックに分割し，該サブブロックごとに上記親局及び上記１又は複数の子局を割り当てて該子局から上記親局への無線データ伝送を行うことを特徴とする無線通信システムとして構成されている。
ここで，上り方向のデータ通信の場合，ケーブル周波数（例えば３０ＭＨｚ）が上記周波数ブロックの周波数帯域（例えば６０ＭＨｚ）よりも狭いため，上記周波数ブロックを上記ケーブル周波数の周波数帯域を有する複数の領域（例えば６０ＭＨｚ／３０ＭＨｚ＝２つの領域）に分割することによって，該分割された領域毎に同じケーブル周波数を割り当てることが可能となる。
これにより，上り方向のデータ通信の場合であっても，割り当てられた周波数ブロックの周波数帯域を全て有効に利用した効率の良い双方向データ通信を行うことが可能となる。
【０００８】
ここで，該無線通信システムを双方向ＣＡＴＶ等の加入者系無線アクセス通信に用いるためには電波法の規定に基づき，無線通信に用いる周波数帯域は２２ＧＨｚ，２６ＧＨｚ，或いは３８ＧＨｚ帯のいずれかとすることが望ましい。
【０００９】
尚，該無線通信システムは，例えばＤＯＣＳＩＳ準規等のケーブルテレビのネットワーク上に構築することが可能である。
【００１０】
また，上記無線通信システムにおいて用いられる上記周波数ブロックを上記複数の周波数サブブロックに分割することに特徴を有する無線通信方法として捉えたものも考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明に係る無線通信システムの概略構成図，図２は周波数ブロックの構成を表す図，図３は本発明に係る上り方向のデータ通信の構成を模式的に表した図，図４は従来技術による上り方向のデータ通信の構成を模式的に表した図，図５は下り方向のデータ通信の構成を模式的に表した図である。
【００１２】
先ず，本発明に係る無線通信システムＡの概略構成は，図１に示す一般的なＰＭＰ双方向無線通信システムである。
親局１０ｂから子局１０ａに対してデータを送信する際には，親局１０ｂにおいては，親局モデム１１ｂから出力される信号が親局無線機１２ｂによって電力レベルの調整，周波数変換及び信号の増幅が行われた後，親局アンテナ１３ｂを介して無線信号として送信される。一方，子局１０ａにおいては，親局１０ｂから送信された無線信号が子局アンテナ１３ａを介して子局無線機１２ａに取り込まれ，増幅，周波数変換等が行われた後，子局モデム１１ａに入力される。
逆に子局１０ａから親局１０ｂに対してデータを送信する際には，子局１０ａでは，子局モデム１１ａから出力される信号が子局無線機１２ａによって電力レベルの調整，周波数変換及び信号の増幅が行われた後，子局アンテナ１３ａを介して無線信号が送信される。一方，親局１０ｂにおいては，子局１０ａから送信された信号が親局アンテナ１３ｂを介して親局無線機１２ｂに取り込まれ，増幅，周波数変換等が行われた後，親局モデム１１ｂに入力される。
ここで，上記子局無線機１２ａ或いは上記親局無線機１２ｂには，不図示のローノイズアンプ，ダウンコンバータ，ダイプレクサ，演算装置，バンドパスフィルタ，アップコンバータ，及びパワーアンプ等を具備して構成されており，上記特開２０００−１７３７２号公報等に示されるような一般的な無線通信システムが備える機能及び構成も有しているが，特に本発明を説明するために必要なものではないのでここでは説明を省略する。
【００１３】
次に，本発明に係る無線通信システムを用いた上り方向のデータ通信について図３を用いて説明する。
また，下り方向のデータ通信については図５に示す従来公知の無線通信システムを用いた場合と同一であるためここでは言及しない。
ここで，子局Ｌ或いＨから送出されるケーブル周波数はそれぞれ１２〜４２ＭＨｚの３０ＭＨｚ帯域であって，周波数ブロックＢ１を分割して形成されてなるＢ１＿ＬとＢ１＿Ｈとを使用することによって，それぞれ親局Ｌ或いはＨに対してデータ送信を行うものとする。
（子局Ｌから親局Ｌ）
先ず，子局Ｌから出力されたケーブル周波数は子局Ｌの子局無線機１２ａ内に設けられたアップコンバータ１４ａによって２５．４５０〜２５．４８０ＧＨｚ（Ｂ１＿Ｌ）の無線周波数に周波数変換される。続いて該無線信号を受信した親局Ｌは，該受信信号を親局Ｌの親局無線機１２ｂ内に設けられたダウンコンバータ１６ｂによって１２〜４２ＭＨｚのケーブル周波数に周波数変換し，親局モデム１１ｂに伝送する。
（子局Ｈから親局Ｈ）
先ず，子局Ｈから出力されたケーブル周波数は子局Ｈの子局無線機１２ａ内に設けられたアップコンバータ１４ａによって２５．４８０〜２５．５１０ＧＨｚ（Ｂ１＿Ｈ）の無線周波数に周波数変換される。続いて該無線信号を受信した親局Ｈは，該受信信号を親局Ｈの親局無線機１２ｂ内に設けられたダウンコンバータ１６ｂによって１２〜４２ＭＨｚのケーブル周波数に周波数変換し，親局モデム１１ｂに伝送する。
即ち，単一の周波数ブロックをケーブル周波数の周波数帯域を有する領域に分割して得られる周波数サブブロック（図３ではＢ１＿ＬとＢ１＿Ｈとで表す）毎に，異なる二つの親局と，該親局に管理される子局を割り当てることが可能となり，ある単一の周波数ブロック（図３ではＢ１で表す）の周波数帯域全域を利用したデータ通信が可能となる。勿論個々の周波数サブブロックは無線周波数帯域が異なるため，無線区間での混信を回避することが可能である。
更には，ケーブル周波数帯域は，従来公知の無線通信システムと同じ３０ＭＨｚ帯域とすることが可能であるため，既存の有線のみにより構築されているネットワークに接続する場合や，有線系のネットワークの拡張に用いる場合にも容易に適用できる。
【００１４】
ここで，ＤＯＣＳＩＳ準規のＣＡＴＶネットワークによって構成された加入者系無線システムに適用された場合を考え，本発明に係る無線通信システムの有用性を検証する。
ここで，上記ＤＯＣＳＩＳ標準では１チャンネルあたりの占有周波数帯域は下り方向が６ＭＨｚであり，上り方向が３．２ＭＨｚである。また，１チャンネルあたりのデータ通信レートは下り方向が３０Ｍｂｐｓ（親局と子局間の変調方式として６４ＱＡＭを用いるものとする）であり，上り方向が１０Ｍｂｐｓ（子局と親局間の変調方式として１６ＱＡＭを用いるものとする）である。
従って，上り方向のデータ通信に対して，従来の無線通信システムを適用した場合には有効な無線周波数帯域が３０ＭＨｚであるため，周波数両端に混線を防止するガードバンドを１．６ＭＨｚづつ設けると，該無線周波数帯域内には８チャンネルしか取ることができない。即ち，上り方向へのデータ通信のトータル伝送容量は１０Ｍｂｐｓ×８＝８０Ｍｂｐｓとなる。
一方，本発明に係る無線通信システムを適用した場合，有効な無線周波数帯域が周波数チャンネル全体の６０ＭＨｚであるため，上述同様にガードバンドを設けたとしても，該無線周波数帯域内に最大１７チャンネル取ることができる。即ち，上り方向へのデータ通信のトータル伝送容量は１０Ｍｂｐｓ×１７＝１７０Ｍｂｐｓとなる。
上記加入者系無線システムは，上記トータル伝送容量を通常数台〜数百台の子局が共有している。従って，例えば１００台の子局が上記トータル伝送容量を共有しているとすると，本発明に係る無線通信システムを適用することによって，一台あたりの上り伝送速度を０．８Ｍｂｐｓから１．７Ｍｂｐｓに向上させることが可能となり，無線通信システムとしての性能に優れる。
【００１５】
また，子局の子局無線機１２ａ内に設けられたアップコンバータ１４ａに供給される発信周波数の設定を任意に切り替え可能な構造としても良い。
これにより，該アップコンバータ１４ａによって周波数変換される周波数帯域，即ちデータ送信する周波数サブブロックを任意に切り替えることが可能となり，該アップコンバータ１４ａの発信周波数の設定に基づいて任意の親局とデータ通信することが可能となる。例えば，図３における子局Ｌの子局無線機１２ａ内に設けられたアップコンバータ１４ａの設定を２５．４５０〜２５．４８０ＧＨｚ（Ｂ１＿Ｌ）から２５．４８０〜２５．５１０ＧＨｚ（Ｂ１＿Ｈ）へ変更することによって，子局Ｌと親局Ｈ間でのデータ通信を行うことが可能となる。
ここで，発信周波数の設定を切り替える構造は，子局無線機１２ａに切替用のディップスイッチ等を設ける構造であっても良いし，サーバーからネットワークを経由して各子局無線機１２ａ毎の発信周波数の設定を配布する構造も考えられる。
勿論，上述同様に親局の親局無線機１２ｂ内に設けられたダウンコンバータ１６ｂに供給される発信周波数の設定を任意に切り替えることによっても同様の効果を奏する。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，特定の周波数帯域が所定の帯域幅に分割された上り信号伝送用の上り周波数ブロック及び下り信号伝送用の下り周波数ブロックの各無線信号を用いて，親局と１又は複数の子局との間で双方向の無線データ通信を行うものであり，上記親局からモデムを通じて送出される上り有線信号の周波数幅の方が，上記子局からモデムを通じて送出される下り有線信号の周波数幅よりも狭く設定された無線通信システムにおいて，上記上り周波数ブロックのみを２以上の複数の周波数領域のサブブロックに分割し，該サブブロックごとに上記親局及び上記１又は複数の子局を割り当てて該子局から上記親局への無線データ伝送を行うことを特徴とする無線通信システムとして構成されている。
ここで，上り方向のデータ通信の場合，ケーブル周波数（例えば３０ＭＨｚ）が上記周波数ブロックの周波数帯域（例えば６０ＭＨｚ）よりも狭いため，上記周波数ブロックを上記ケーブル周波数の周波数帯域を有する複数の領域（例えば６０ＭＨｚ／３０ＭＨｚ＝２つの領域）に分割することによって，該分割された領域毎に同じケーブル周波数を割り当てることが可能となる。
これにより，上り方向のデータ通信の場合であっても，割り当てられた周波数ブロックの周波数帯域を全て有効に利用した効率の良い双方向データ通信を行うことが可能となる。
【００１７】
ここで，該無線通信システムを双方向ＣＡＴＶ等の加入者系無線アクセス通信に用いるためには電波法の規定に基づき，無線通信に用いる周波数帯域は２２ＧＨｚ，２６ＧＨｚ，或いは３８ＧＨｚ帯のいずれかとすることが望ましい。
【００１８】
尚，該無線通信システムは，例えばＤＯＣＳＩＳ準規等のケーブルテレビのネットワーク上に構築することが可能である。
【００１９】
また，上記無線通信システムにおいて用いられる上記周波数ブロックを上記複数の周波数サブブロックに分割することに特徴を有する無線通信方法として捉えたものも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線通信システムの概略構成図。
【図２】周波数ブロックの構成を表す図。
【図３】本発明に係る上り方向のデータ通信の構成を模式的に表した図。
【図４】従来技術による上り方向のデータ通信の構成を模式的に表した図。
【図５】下り方向のデータ通信の構成を模式的に表した図。
【符号の説明】
Ａ …ＰＭＰ双方向無線通信システム
１０ａ …子局
１０ｂ …親局
１１ａ …子局モデム
１１ｂ …親局モデム
１２ａ …子局無線機
１２ｂ …親局無線機
１３ａ …子局アンテナ
１３ｂ …親局アンテナ
１４ …アップコンバータ
１５ …パワーアンプ
１６ …ダウンコンバータ
１７ …ローノイズアンプ
Ｂ１，Ｂ２，，，…周波数ブロック
Ｂ１＿Ｌ，Ｂ＿Ｈ…周波数サブブロック

Claims (5)

1. 特定の周波数帯域が所定の帯域幅に分割された上り信号伝送用の上り周波数ブロック及び下り信号伝送用の下り周波数ブロックの各無線信号を用いて，親局と１又は複数の子局との間で双方向の無線データ通信を行うものであり，上記親局からモデムを通じて送出される上り有線信号の周波数幅の方が，上記子局からモデムを通じて送出される下り有線信号の周波数幅よりも狭く設定された無線通信システムにおいて，
   上記上り周波数ブロックのみを２以上の複数の周波数領域のサブブロックに分割し，該サブブロックごとに上記親局及び上記１又は複数の子局を割り当てて該子局から上記親局への無線データ伝送を行うことを特徴とする無線通信システム。
2. 上記特定の周波数帯域が，２２ＧＨｚ，２６ＧＨｚ，或いは３８ＧＨｚ帯のいずれかである請求項１に記載の無線通信システム
3. 上記無線通信システムが，ケーブルテレビのネットワーク上に構築されてなる請求項１あるいは２のいずれかに記載の無線通信システム。
4. 上記ケーブルテレビが，ＤＯＣＳＩＳ準規のケーブルテレビである請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信システム。
5. 特定の周波数帯域が一定の帯域幅に分割された上り信号伝送用の上り周波数ブロック及び下り信号伝送用の下り周波数ブロックの各無線信号を用いて，親局と１又は複数の子局との間で双方向の無線データ通信を行うものであり，上記親局からモデムを通じて送出される上り有線信号の周波数幅の方が，上記子局からモデムを通じて送出される下り有線信号の周波数幅よりも狭く設定された無線通信方法において，
   上記上り周波数ブロックのみを２以上の複数の周波数領域のサブブロックに分割し，該サブブロックごとに上記親局及び上記１又は複数の子局を割り当てて該子局から上記親局への無線データ伝送を行うことを特徴とする無線通信方法。

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