JP3920816B2 - 無線通信装置 - Google Patents
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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 Ｄｕｐｌｅｘ、時分割多元接続／時分割復信）方式を用いて行う無線通信、特に、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ（ＰＭＰ／一対他方向方式）及びＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ（ＰＰ／一対一方向方式）の無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムに無線を使用すると、線路を敷設する必要がないためシステム全体の導入コストを低減することができる。
【０００３】
加入者系無線アクセスシステムはその典型例であり、複数の加入者の比較的近くに基地局を配置し、基地局と各加入者局との間をマイクロ波やミリ波による無線伝送路で接続する。
【０００４】
図１３（Ａ）は、このような加入者系無線アクセスシステムとしてのＰＭＰ通信方式の概念図を示し、ここでは基地局１に対し、４つの加入者局２−１〜２−４が接続されている。尚、以下の説明において基地局１から各加入者局２−１〜２−４への伝送方向を「下り」、各加入者局２−１〜２−４から基地局１への伝送方向を「上り」と称する。
【０００５】
この加入者系無線アクセスシステムにはいくつかの方式があるが、その１つに、単一の周波数チャネルを時分割で下りバースト及び上りバーストの双方の伝送に用いる時分割双方向通信方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）がある。
【０００６】
図１３（Ｂ）は、この時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図であり、横軸が時間軸である。
【０００７】
先ず、下りバースト３が基地局１から送信される。下りバースト３は各加入者局２−１〜２−４で受信される。
【０００８】
下りバースト３には、各加入者局２−１〜２−４からの上りバースト４−１〜４−４を送信するタイミングが指定され、各加入者局２−１〜２−４、はそれぞれ、その指定されたタイミングに従って上りバースト４−１〜４−４を基地局１に送信する。
【０００９】
これにより、単一の周波数チャネル上で下りバースト３と上りバースト４−１〜４−４とが衝突せずに伝送することができる。また、複数の加入者局２−１〜２−４が、複数の時分割多元接続方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）によって、１つの基地局１に接続される。
【００１０】
図１２は、加入者系無線アクセスシステムにおける基地局１又は加入者局２−１〜２−４の構成を示すブロック回路図である。即ち、基地局１と加入者局２−１〜２−４とは、基本的に同じ構成を備えている。
【００１１】
基地局１又は加入者局２−１〜２−４の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信ＩＦ信号（シリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号）は、直交検波器１１においてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）とに分波される。
【００１２】
この分波されたＩ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器１２によってデジタル信号に変換され、さらに復調器１３によって復調されて復調信号が取得される。
【００１３】
また、アンテナから受信された受信ＩＦ信号は、アナログバースト検出器１４にてバースト検出され、その検出結果に基づいてＡ／Ｄ変換器１２から出力されたＩ信号とＱ信号に基づく復調器１３での復調処理を実行させる。なお、図１２において、太線の矢印はＩ信号とＱ信号とが並列に伝送されていることを意味するものである。
【００１４】
尚、アナログバースト検出器１４におけるバースト検出は、例えば、図１１に示すように、シリアル伝送されるシンボル列群からなるバースト信号の１フレームのうち、伝送対象情報としての通信データのブロック（通信データブロック）の前に設定されるプリアンブルブロックに対して行われる。
【００１５】
尚、図１１に示したバースト信号は、３２シンボルのキャリアリカバリ（ＣＲ）信号を先頭とし、データのサンプルタイミングを見る１６シンボル及び３２シンボルの２種類のビットタイミングリカバリー（ＢＴＲ）信号と、バースト信号が親局（基地局１）の信号なのか子局（加入者局２−１〜２−４）の信号なのかを判定する３２シンボルからなるユニークワード（ＵＷ）信号とから構成され、これらのプリアンブルブロックの後にデータシンボル（データブロック）が存在している。
【００１６】
尚、バースト信号は、順次受信されるレベルに応じてその検出のためのしきい値が変化（調整）することは周知であり、特に、基地局１にあっては、複数の加入者局２−１〜２−４からの信号を受信処理しなければならず、この加入者局２−１〜２−４の設置位置や距離の差等に起因するレベルの変化等も考慮してしきい値を変化させなければならない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の如く構成された無線通信装置にあっては、アナログバースト検出器１４にログアンプを使用しているが、そのログアンプの単価が高く、製品コストが高騰するといった問題が生じていた。
【００１８】
また、アナログバースト検出器１４にトランジスタ等のアナログ素子を用いているため、本来の受信レベルの変動に伴うしきい値の変化（調整）以外の理由、即ち、電源変動や温度特性並びに経年劣化等によってしきい値が不測に変化してしまい、バースト検出の信頼性を損なうといった問題も生じていた。
【００１９】
本発明は、上記問題を解決するため、バースト信号をデジタル信号により検出することで安価でしかも信頼性の高いバースト検出を行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、アンテナから受信されたシリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号が直交検波器を介してＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号化されると共に、そのデジタル信号成分を復調器で復調する際のバースト検出信号を前記Ａ／Ｄ変換器で変換された後のデジタルバースト信号先頭に位置するキャリアリカバリ信号を利用してデジタルバースト検出部にて生成し、さらに、前記デジタルバースト検出部は、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号化されたデジタルバースト信号に含まれる信号成分並びに雑音成分から信号電力と雑音電力とを算出した後、該雑音電力に所定のＳＮＲ値を加算してＳＮＲしきい値を算出した上での信号電力対雑音電力比に基づいてバースト検出を行うことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の無線通信装置は、前記デジタルバースト検出部は、信号電力対雑音電力比によるＳＮＲしきい値と予め設定された固定しきい値とを比較し、その何れか大きい方の値のしきい値を利用することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の無線通信装置は、前記デジタルバースト検出部は、前記信号電力のみに基づくバースト検出と信号電力対雑音電力比に基づくバースト検出とを基地局に対して初期接続の加入者局であるか否かに応じて選択すること、及び加入者局に対して初期接続の基地局であるか否かに応じて選択することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【００２６】
図１において、基地局１又は加入者局２−１〜２−４の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信ＩＦ信号（シリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号）は、直交検波器２１においてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）とに分波される。
【００２７】
この分波されたＩ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換され、さらに復調器２３によって復調されて復調信号が取得される。
【００２８】
また、アンテナから受信された受信ＩＦ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号化されたＩ信号とＱ信号とを取り出してデジタルバースト検出器２４にてバースト検出され、その検出結果に基づいてＡ／Ｄ変換器２２から出力されたＩ信号とＱ信号に基づく復調器２３での復調処理を実行させる。なお、図１において、太線の矢印はＩ信号とＱ信号とが並列に伝送されていることを意味するものである。
【００２９】
デジタルバースト検出器２４は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換されたＩ信号とＱ信号から信号電力（Ｓ）と雑音電力（Ｎ）とを取り出して、その信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）に基づいてバースト検出を行う。また、この際のバースト信号は、上述した３２シンボルのキャリアリカバリ（ＣＲ）信号を利用する。
【００３０】
このＣＲ信号は、無変調キャリア信号であり、復調信号としては位相平面において１つの信号点で表され、送受信のキャリア周波数間のオフセット周波数で位相回転している信号である。
【００３１】
また、一定の包絡を持つ信号であるので、電力測定時のクロック再生も不要である。
【００３２】
一方、バースト検出に際しては、最低着信レベルから想定される搬送波電力対雑音電力比（ＣＮＲ）が、例えば、１２ｄＢ以上のバースト信号に対して、適正な検出タイミング（基準タイミングからの偏差：例えば、±４シンボル以内）でバースト検出信号を出力することが要求されるが、上述した場合のＣＲ信号は３２シンボルであるため、マージン（偏差）を±４シンボルとしてもバースト検出に障害をきたすことが無いものと考えられる。
【００３３】
次に、上述したデジタルバースト検出器２４の具体的な構成を説明する。
【００３４】
【実施例１】
図２は、本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例１を示すブロック回路図である。
【００３５】
図２において、Ａ／Ｄ変換器２２からのデジタル信号は、サンプリング回路部２５を経て信号電力測定ブロック３０と雑音電力測定ブロック４０の双方に出力され、この各ブロック３０，４０で測定された電力値が比較器２６で比較されてバースト検出され、そのバースト検出結果に応じてバースト検出信号が復調器２３に出力される。
【００３６】
（信号電力の測定）
信号電力測定ブロック３０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１と、このＬＰＦ３１を通過した信号を信号電力に変換して出力する出力部３２とを備えている。
【００３７】
ＬＰＦ３１は、最大オフセット周波数（２８０ＫＨｚ）を考慮し、遮断周波数が約３６０ＫＨｚの低域通過フィルタが用いられ、その通過信号を出力部３２でバースト信号電力とするもので、その伝達関数ＬＰＦ（ｚ）は、
ＬＰＦ（ｚ）＝（１−ｂ１＋ｂ２）＊（Ｚ-2＋２＊Ｚ-1＋１）／４＊（１−ｂ１＊Ｚ-1＋ｂ２＊Ｚ-2） …（１）
で求められる。尚、Ｚはレジスタ、ｂ１＝１．７８８５、ｂ２＝０．８１とし、サンプリング周波数：２０ＭＨｚ、等価帯域幅：１．１４ＭＨｚとする。
【００３８】
出力部３２から出力された信号電力値は、比較器２６に出力される。
【００３９】
（雑音電力の測定）
雑音電力測定ブロック４０は、振幅補正器４１、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４２、出力部４３、移動平均器４４、１バースト遅延器４５、電力補正器４６、加算器４７を備えている。
【００４０】
図示を略するアンテナから直交検波器２１に至る途中には、ＲＦユニット、ＩＦユニット、アッテネータ（ＡＴＴ）が配置されているが（共に図示せず）、このアッテネータは、Ａ／Ｄ変換器２２の入力レベルを適正に制御するためにバースト信号毎に更新されるため、このアッテネータによる利得制御値（ＡＴＴ値）がバースト信号毎に変更されることを考慮し、常にデフォルトＡＴＴ値で換算するように振幅補正器４１にて振幅補正を行う。
【００４１】
また、雑音電力の測定には、上述したように、外部の制御部から与えられる基準タイミング信号から一定区間において電力を測定し、バースト間で平均化し、平均雑音電力として使用する。
【００４２】
例えば、基地局１における測定区間にバースト信号のランプ部及びＣＲ部が重なる場合を想定している。
【００４３】
そこで、それらの影響を受けないように、ＨＰＦ４２の伝達係数ＨＰＦ（ｚ）を
ＨＰＦ（ｚ）＝（Ｚ-2−２＊Ｚ-1＋１）／４．０ …（２）
で求めた高域通過フィルタとし、その通過信号を出力部４３から出力する。
【００４４】
図３乃至図５は、上述したＬＰＦ３１（実線）とＨＰＦ４２（破線）の振幅特性を示すグラフ図である（ＨＰＦ４２は図３と図４のみ）。
【００４５】
出力部４３からの出力信号のレベル変動を緩やかにするため、そのレベル変動過程（時系列）における信号の移動平均を移動平均器４４で平均化する。
【００４６】
この平均化時間は、基地局１においては、上述したＲＦユニットにおけるマックスホールド（ＭＡＸ＿ＨＯＬＤ）ＡＧＣによる変動時間に対して十分追従することができる程度に設定されている。
【００４７】
尚、上述したように、基地局１側と加入者局２−１〜２−４とは同じ構成の無線通信装置となるが、図示上の構成のみならず、この移動平均器４４の平均化時間の設定においても、加入者局２−１〜２−４にとっては、相対するのは１つの基地局１であるので、レベル変動は基地局１よりもさらに緩やかとなる。従って、その平均化時間の設定は基地局１側を基準として設定して良いこととなる。
【００４８】
１バースト遅延器４５は、到来したバースト信号（判定前）よりも以前に到来したバースト信号の移動平均結果を保持する。尚、この１バースト遅延器４５はなくても良い。
【００４９】
電力補正器４６は、上述したアッテネータによる利得制御値（ＡＴＴ値）がバースト信号毎に変更されるため、その変更された（改定された）ＡＴＴ値に相当する電力値に電力補正する。
【００５０】
（しきい値の設定）
上述したように、バースト検出の限界ＣＮＲを、例えば、１２ｄＢとすると、ＬＰＦ３１の等価帯域幅は１．１４ＭＨｚである。なお、この帯域幅は、前述のバースト検出の条件を満足するようにコンピュータシュミレーション等で決定した値である。ＣＲ信号のＳＮＲは、
１０＊ｌｏｇ１０（２０ＭＨｚ／１．１４ＭＨｚ）＝１２．４ｄＢ
だけ向上するので、限界ＣＮＲに対するＳＮＲは１２ｄＢであるが、フィルタ出力後のＳＮＲは、
（１２＋１２．４）ｄＢ
となり、相対的に雑音レベルが低下するため、低ＣＮＲのバースト信号を安定して検出することができる。
【００５１】
ここで、デフォルトで、
ＳＮＲ＝＊＊ｄＢ （＊＊は任意の数）
に相当するＳＮＲしきい値が外部設定されている。
【００５２】
上述した加算器４７には、電力補正後の雑音電力値にこのＳＮＲしきい値が加算され、その加算後のＳＮＲしきい値が比較器２６に出力される。
【００５３】
比較器２６は、上述した信号電力と雑音電力とを比較し、到来したバースト信号の判定を行い、バースト信号であると判定した場合にはバースト検出信号を復調器２３に出力する。
【００５４】
また、比較器２６で信号電力と雑音電力とを比較するときは、その加入者局２−１〜２−４に対して設定されたＡＴＴ値は既知であるので、その既知のＡＴＴ値により雑音電力をそのＡＴＴ値に対応させて補正し、その補正値に外部設定のＳＮＲしきい値を上乗せ（例えば、１２ｄＢ）することでＳＮＲしきい値を決定する（例えば、平均雑音電力よりも１２ｄＢ大きい信号がくればバースト信号であると判定する）。
【００５５】
ところで、ＳＮＲしきい値は、入力されるバースト信号のレベル変動の影響を受けることがない。
【００５６】
即ち、バースト信号にレベル変動があっても、デジタルバースト検出器２４での入力ＳＮＲが同じであれば、検出タイミングは同一となるが、図６に示すように、バースト信号のＣＮＲが異なる（結果として、デジタルバースト検出器２４での入力ＳＮＲが異なる）と、バースト信号の検出タイミングがずれてしまう。高ＣＮＲ信号は、検出点が前に動く。また、低ＣＮＲ信号は検出点が後ろに動くことになる。しかし、上述したＳＮＲ値を適正に選ぶことにより、この検出タイミングを適正な範囲内に入れることが可能となる。尚、グラフ上の傾斜はランプ信号による。
【００５７】
（初期接続時）
このような構成において、具体的には、上述したＲＦユニットにおけるマックスホールド（ＭＡＸ＿ＨＯＬＤ）ＡＧＣは緩慢であり、レベル差のあるバースト信号がＩＦユニットに向けて上がってくる。
【００５８】
初期接続、例えば、加入者局２−１〜２−３が基地局１と相対しており、新たに加入者局２−４が接続された場合には、その新たな加入者局２−４のバースト信号に対して基地局１では適正な利得制御をすることができていない。
【００５９】
この際、加入者局２−４は、初期接続であるので、ある程度の時間を要して、即ち、数バースト信号を利得制御として利用することによって実際のバースト信号を引き込む（検出する）こととなる。
【００６０】
（接続確立時）
一方、一旦接続が確立すると、その加入者局（２−４）に対してバースト毎に適正利得制御（ＡＴＴ値）が可能になるため、その変動を考慮したＡＴＴ値がバースト毎に補正されると共に、補正されたＡＴＴ値を設定して適性利得制御された信号がデジタルバースト検出器２４に入力される。
【００６１】
これにより、上述したＳＮＲしきい値を利用したバースト検出が初期接続時に比べて早急に（数バースト信号を利用せず）実際のバースト信号を引き込む（検出する）ことが可能となる。
【００６２】
【実施例２】
図７は、本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例２を示すブロック回路図である。
【００６３】
この実施例２では、上述したＳＮＲしきい値によるバースト検出に加え、固定しきい値、即ち、バースト信号のレベル差に応じて変化するのではなく、予め決められたままのしきい値を併用し、ＳＮＲしきい値と固定しきい値とをしきい値比較器（スイッチング機能を具備）２７により比較し、ＳＮＲしきい値と固定しきい値の大きい値の方を採用するものである。
【００６４】
これにより、高ＣＮＲバースト入力時において、デジタルバースト検出器２４のデジタル回路によって演算を行った際に生じる語長制限の影響で雑音電力が測定できない場合（雑音電力が計算結果として零付近の値となる場合）には固定しきい値を用いることで保障がなされる。
【００６５】
【実施例３】
図８は、本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例３を示すブロック回路図である。
【００６６】
この実施例３では、特に初期接続時における適正利得制御がなされていない状態のときに、低レベルのバースト信号を検出するためＬＰＦ３１を通過した電力信号を取り出し、そのレベル変動の傾き（立ち上がり傾斜）を検出する傾き検出器２８と、その傾き検出器２８からの出力と比較器２６からの出力とを初期接続かリンク確立（接続確立）かを判定器（スイッチング機能を具備）２９が判定して（若しくは手動で）バースト検出信号を出力するようにしたものである。
【００６７】
【実施例４】
図９は本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すブロック回路図、図１０は本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すシステムルーチンの説明図である。
【００６８】
この実施例４では、上述した実施例２と実施例３の双方を具備したもので、ＳＮＲしきい値と固定しきい値との選択並びに初期接続かリンク確立かを選択可能としたものである。
【００６９】
このように、デジタル信号化されたバースト信号中のプリアンブル信号の先頭に位置するＣＲ信号を利用し、このＣＲ信号部分のＳＮＲを測定し、予め設定されたしきい値以上であればその信号をバースト信号として判定することにより、高価なログアンプを使用することなく、しかも、電源変動や温度特性並びに経年劣化等といった不具合が発生する虞のあるトランジスタ等のアナログ素子も不要となるため、本来の受信レベルの変動に伴うしきい値の変化（調整）以外の理由によってしきい値が不測に変化してバースト検出の信頼性を損なうといった問題を解消することができる。
【００７０】
また、ＳＮＲをしきい値とすることにより、バースト信号のレベル変動の影響を受け難くすることができ、より一層安定したバースト検出を実現することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の無線通信装置にあっては、以上説明したように構成したことにより、バースト信号をデジタル信号により検出することで安価でしかも信頼性の高いバースト検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係わる無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図２】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例１を示すブロック回路図である。
【図３】 ＬＰＦ（実線）とＨＰＦ（破線）の振幅特性を示すグラフ図である。
【図４】 ＬＰＦ（実線）とＨＰＦ（破線）の振幅特性を示すグラフ図である。
【図５】 ＬＰＦ（実線）の振幅特性を示すグラフ図である。
【図６】 ＣＮＲの異なるバースト信号に対して検出タイミングを比較するグラフ図である。
【図７】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例２を示すブロック回路図である。
【図８】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例３を示すブロック回路図である。
【図９】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すブロック回路図である。
【図１０】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すシステムルーチンの説明図である。
【図１１】 バースト信号の説明図である。
【図１２】 従来の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図１３】 （Ａ）は加入者系無線アクセスシステムとしてのＰＭＰ通信方式の概念図、（Ｂ）は時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図である。
【符号の説明】
２１ 直交検波器、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３ 復調器、２４ デジタルバースト検出器。
【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 Ｄｕｐｌｅｘ、時分割多元接続／時分割復信）方式を用いて行う無線通信、特に、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ＭｕｌｔｉＰｏｉｎｔ（ＰＭＰ／一対他方向方式）及びＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ（ＰＰ／一対一方向方式）の無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムに無線を使用すると、線路を敷設する必要がないためシステム全体の導入コストを低減することができる。
【０００３】
加入者系無線アクセスシステムはその典型例であり、複数の加入者の比較的近くに基地局を配置し、基地局と各加入者局との間をマイクロ波やミリ波による無線伝送路で接続する。
【０００４】
図１３（Ａ）は、このような加入者系無線アクセスシステムとしてのＰＭＰ通信方式の概念図を示し、ここでは基地局１に対し、４つの加入者局２−１〜２−４が接続されている。尚、以下の説明において基地局１から各加入者局２−１〜２−４への伝送方向を「下り」、各加入者局２−１〜２−４から基地局１への伝送方向を「上り」と称する。
【０００５】
この加入者系無線アクセスシステムにはいくつかの方式があるが、その１つに、単一の周波数チャネルを時分割で下りバースト及び上りバーストの双方の伝送に用いる時分割双方向通信方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）がある。
【０００６】
図１３（Ｂ）は、この時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図であり、横軸が時間軸である。
【０００７】
先ず、下りバースト３が基地局１から送信される。下りバースト３は各加入者局２−１〜２−４で受信される。
【０００８】
下りバースト３には、各加入者局２−１〜２−４からの上りバースト４−１〜４−４を送信するタイミングが指定され、各加入者局２−１〜２−４、はそれぞれ、その指定されたタイミングに従って上りバースト４−１〜４−４を基地局１に送信する。
【０００９】
これにより、単一の周波数チャネル上で下りバースト３と上りバースト４−１〜４−４とが衝突せずに伝送することができる。また、複数の加入者局２−１〜２−４が、複数の時分割多元接続方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）によって、１つの基地局１に接続される。
【００１０】
図１２は、加入者系無線アクセスシステムにおける基地局１又は加入者局２−１〜２−４の構成を示すブロック回路図である。即ち、基地局１と加入者局２−１〜２−４とは、基本的に同じ構成を備えている。
【００１１】
基地局１又は加入者局２−１〜２−４の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信ＩＦ信号（シリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号）は、直交検波器１１においてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）とに分波される。
【００１２】
この分波されたＩ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器１２によってデジタル信号に変換され、さらに復調器１３によって復調されて復調信号が取得される。
【００１３】
また、アンテナから受信された受信ＩＦ信号は、アナログバースト検出器１４にてバースト検出され、その検出結果に基づいてＡ／Ｄ変換器１２から出力されたＩ信号とＱ信号に基づく復調器１３での復調処理を実行させる。なお、図１２において、太線の矢印はＩ信号とＱ信号とが並列に伝送されていることを意味するものである。
【００１４】
尚、アナログバースト検出器１４におけるバースト検出は、例えば、図１１に示すように、シリアル伝送されるシンボル列群からなるバースト信号の１フレームのうち、伝送対象情報としての通信データのブロック（通信データブロック）の前に設定されるプリアンブルブロックに対して行われる。
【００１５】
尚、図１１に示したバースト信号は、３２シンボルのキャリアリカバリ（ＣＲ）信号を先頭とし、データのサンプルタイミングを見る１６シンボル及び３２シンボルの２種類のビットタイミングリカバリー（ＢＴＲ）信号と、バースト信号が親局（基地局１）の信号なのか子局（加入者局２−１〜２−４）の信号なのかを判定する３２シンボルからなるユニークワード（ＵＷ）信号とから構成され、これらのプリアンブルブロックの後にデータシンボル（データブロック）が存在している。
【００１６】
尚、バースト信号は、順次受信されるレベルに応じてその検出のためのしきい値が変化（調整）することは周知であり、特に、基地局１にあっては、複数の加入者局２−１〜２−４からの信号を受信処理しなければならず、この加入者局２−１〜２−４の設置位置や距離の差等に起因するレベルの変化等も考慮してしきい値を変化させなければならない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の如く構成された無線通信装置にあっては、アナログバースト検出器１４にログアンプを使用しているが、そのログアンプの単価が高く、製品コストが高騰するといった問題が生じていた。
【００１８】
また、アナログバースト検出器１４にトランジスタ等のアナログ素子を用いているため、本来の受信レベルの変動に伴うしきい値の変化（調整）以外の理由、即ち、電源変動や温度特性並びに経年劣化等によってしきい値が不測に変化してしまい、バースト検出の信頼性を損なうといった問題も生じていた。
【００１９】
本発明は、上記問題を解決するため、バースト信号をデジタル信号により検出することで安価でしかも信頼性の高いバースト検出を行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、アンテナから受信されたシリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号が直交検波器を介してＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号化されると共に、そのデジタル信号成分を復調器で復調する際のバースト検出信号を前記Ａ／Ｄ変換器で変換された後のデジタルバースト信号先頭に位置するキャリアリカバリ信号を利用してデジタルバースト検出部にて生成し、さらに、前記デジタルバースト検出部は、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号化されたデジタルバースト信号に含まれる信号成分並びに雑音成分から信号電力と雑音電力とを算出した後、該雑音電力に所定のＳＮＲ値を加算してＳＮＲしきい値を算出した上での信号電力対雑音電力比に基づいてバースト検出を行うことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の無線通信装置は、前記デジタルバースト検出部は、信号電力対雑音電力比によるＳＮＲしきい値と予め設定された固定しきい値とを比較し、その何れか大きい方の値のしきい値を利用することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の無線通信装置は、前記デジタルバースト検出部は、前記信号電力のみに基づくバースト検出と信号電力対雑音電力比に基づくバースト検出とを基地局に対して初期接続の加入者局であるか否かに応じて選択すること、及び加入者局に対して初期接続の基地局であるか否かに応じて選択することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【００２６】
図１において、基地局１又は加入者局２−１〜２−４の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信ＩＦ信号（シリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号）は、直交検波器２１においてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）とに分波される。
【００２７】
この分波されたＩ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換され、さらに復調器２３によって復調されて復調信号が取得される。
【００２８】
また、アンテナから受信された受信ＩＦ信号は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号化されたＩ信号とＱ信号とを取り出してデジタルバースト検出器２４にてバースト検出され、その検出結果に基づいてＡ／Ｄ変換器２２から出力されたＩ信号とＱ信号に基づく復調器２３での復調処理を実行させる。なお、図１において、太線の矢印はＩ信号とＱ信号とが並列に伝送されていることを意味するものである。
【００２９】
デジタルバースト検出器２４は、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換されたＩ信号とＱ信号から信号電力（Ｓ）と雑音電力（Ｎ）とを取り出して、その信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ）に基づいてバースト検出を行う。また、この際のバースト信号は、上述した３２シンボルのキャリアリカバリ（ＣＲ）信号を利用する。
【００３０】
このＣＲ信号は、無変調キャリア信号であり、復調信号としては位相平面において１つの信号点で表され、送受信のキャリア周波数間のオフセット周波数で位相回転している信号である。
【００３１】
また、一定の包絡を持つ信号であるので、電力測定時のクロック再生も不要である。
【００３２】
一方、バースト検出に際しては、最低着信レベルから想定される搬送波電力対雑音電力比（ＣＮＲ）が、例えば、１２ｄＢ以上のバースト信号に対して、適正な検出タイミング（基準タイミングからの偏差：例えば、±４シンボル以内）でバースト検出信号を出力することが要求されるが、上述した場合のＣＲ信号は３２シンボルであるため、マージン（偏差）を±４シンボルとしてもバースト検出に障害をきたすことが無いものと考えられる。
【００３３】
次に、上述したデジタルバースト検出器２４の具体的な構成を説明する。
【００３４】
【実施例１】
図２は、本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例１を示すブロック回路図である。
【００３５】
図２において、Ａ／Ｄ変換器２２からのデジタル信号は、サンプリング回路部２５を経て信号電力測定ブロック３０と雑音電力測定ブロック４０の双方に出力され、この各ブロック３０，４０で測定された電力値が比較器２６で比較されてバースト検出され、そのバースト検出結果に応じてバースト検出信号が復調器２３に出力される。
【００３６】
（信号電力の測定）
信号電力測定ブロック３０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１と、このＬＰＦ３１を通過した信号を信号電力に変換して出力する出力部３２とを備えている。
【００３７】
ＬＰＦ３１は、最大オフセット周波数（２８０ＫＨｚ）を考慮し、遮断周波数が約３６０ＫＨｚの低域通過フィルタが用いられ、その通過信号を出力部３２でバースト信号電力とするもので、その伝達関数ＬＰＦ（ｚ）は、
ＬＰＦ（ｚ）＝（１−ｂ１＋ｂ２）＊（Ｚ-2＋２＊Ｚ-1＋１）／４＊（１−ｂ１＊Ｚ-1＋ｂ２＊Ｚ-2） …（１）
で求められる。尚、Ｚはレジスタ、ｂ１＝１．７８８５、ｂ２＝０．８１とし、サンプリング周波数：２０ＭＨｚ、等価帯域幅：１．１４ＭＨｚとする。
【００３８】
出力部３２から出力された信号電力値は、比較器２６に出力される。
【００３９】
（雑音電力の測定）
雑音電力測定ブロック４０は、振幅補正器４１、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４２、出力部４３、移動平均器４４、１バースト遅延器４５、電力補正器４６、加算器４７を備えている。
【００４０】
図示を略するアンテナから直交検波器２１に至る途中には、ＲＦユニット、ＩＦユニット、アッテネータ（ＡＴＴ）が配置されているが（共に図示せず）、このアッテネータは、Ａ／Ｄ変換器２２の入力レベルを適正に制御するためにバースト信号毎に更新されるため、このアッテネータによる利得制御値（ＡＴＴ値）がバースト信号毎に変更されることを考慮し、常にデフォルトＡＴＴ値で換算するように振幅補正器４１にて振幅補正を行う。
【００４１】
また、雑音電力の測定には、上述したように、外部の制御部から与えられる基準タイミング信号から一定区間において電力を測定し、バースト間で平均化し、平均雑音電力として使用する。
【００４２】
例えば、基地局１における測定区間にバースト信号のランプ部及びＣＲ部が重なる場合を想定している。
【００４３】
そこで、それらの影響を受けないように、ＨＰＦ４２の伝達係数ＨＰＦ（ｚ）を
ＨＰＦ（ｚ）＝（Ｚ-2−２＊Ｚ-1＋１）／４．０ …（２）
で求めた高域通過フィルタとし、その通過信号を出力部４３から出力する。
【００４４】
図３乃至図５は、上述したＬＰＦ３１（実線）とＨＰＦ４２（破線）の振幅特性を示すグラフ図である（ＨＰＦ４２は図３と図４のみ）。
【００４５】
出力部４３からの出力信号のレベル変動を緩やかにするため、そのレベル変動過程（時系列）における信号の移動平均を移動平均器４４で平均化する。
【００４６】
この平均化時間は、基地局１においては、上述したＲＦユニットにおけるマックスホールド（ＭＡＸ＿ＨＯＬＤ）ＡＧＣによる変動時間に対して十分追従することができる程度に設定されている。
【００４７】
尚、上述したように、基地局１側と加入者局２−１〜２−４とは同じ構成の無線通信装置となるが、図示上の構成のみならず、この移動平均器４４の平均化時間の設定においても、加入者局２−１〜２−４にとっては、相対するのは１つの基地局１であるので、レベル変動は基地局１よりもさらに緩やかとなる。従って、その平均化時間の設定は基地局１側を基準として設定して良いこととなる。
【００４８】
１バースト遅延器４５は、到来したバースト信号（判定前）よりも以前に到来したバースト信号の移動平均結果を保持する。尚、この１バースト遅延器４５はなくても良い。
【００４９】
電力補正器４６は、上述したアッテネータによる利得制御値（ＡＴＴ値）がバースト信号毎に変更されるため、その変更された（改定された）ＡＴＴ値に相当する電力値に電力補正する。
【００５０】
（しきい値の設定）
上述したように、バースト検出の限界ＣＮＲを、例えば、１２ｄＢとすると、ＬＰＦ３１の等価帯域幅は１．１４ＭＨｚである。なお、この帯域幅は、前述のバースト検出の条件を満足するようにコンピュータシュミレーション等で決定した値である。ＣＲ信号のＳＮＲは、
１０＊ｌｏｇ１０（２０ＭＨｚ／１．１４ＭＨｚ）＝１２．４ｄＢ
だけ向上するので、限界ＣＮＲに対するＳＮＲは１２ｄＢであるが、フィルタ出力後のＳＮＲは、
（１２＋１２．４）ｄＢ
となり、相対的に雑音レベルが低下するため、低ＣＮＲのバースト信号を安定して検出することができる。
【００５１】
ここで、デフォルトで、
ＳＮＲ＝＊＊ｄＢ （＊＊は任意の数）
に相当するＳＮＲしきい値が外部設定されている。
【００５２】
上述した加算器４７には、電力補正後の雑音電力値にこのＳＮＲしきい値が加算され、その加算後のＳＮＲしきい値が比較器２６に出力される。
【００５３】
比較器２６は、上述した信号電力と雑音電力とを比較し、到来したバースト信号の判定を行い、バースト信号であると判定した場合にはバースト検出信号を復調器２３に出力する。
【００５４】
また、比較器２６で信号電力と雑音電力とを比較するときは、その加入者局２−１〜２−４に対して設定されたＡＴＴ値は既知であるので、その既知のＡＴＴ値により雑音電力をそのＡＴＴ値に対応させて補正し、その補正値に外部設定のＳＮＲしきい値を上乗せ（例えば、１２ｄＢ）することでＳＮＲしきい値を決定する（例えば、平均雑音電力よりも１２ｄＢ大きい信号がくればバースト信号であると判定する）。
【００５５】
ところで、ＳＮＲしきい値は、入力されるバースト信号のレベル変動の影響を受けることがない。
【００５６】
即ち、バースト信号にレベル変動があっても、デジタルバースト検出器２４での入力ＳＮＲが同じであれば、検出タイミングは同一となるが、図６に示すように、バースト信号のＣＮＲが異なる（結果として、デジタルバースト検出器２４での入力ＳＮＲが異なる）と、バースト信号の検出タイミングがずれてしまう。高ＣＮＲ信号は、検出点が前に動く。また、低ＣＮＲ信号は検出点が後ろに動くことになる。しかし、上述したＳＮＲ値を適正に選ぶことにより、この検出タイミングを適正な範囲内に入れることが可能となる。尚、グラフ上の傾斜はランプ信号による。
【００５７】
（初期接続時）
このような構成において、具体的には、上述したＲＦユニットにおけるマックスホールド（ＭＡＸ＿ＨＯＬＤ）ＡＧＣは緩慢であり、レベル差のあるバースト信号がＩＦユニットに向けて上がってくる。
【００５８】
初期接続、例えば、加入者局２−１〜２−３が基地局１と相対しており、新たに加入者局２−４が接続された場合には、その新たな加入者局２−４のバースト信号に対して基地局１では適正な利得制御をすることができていない。
【００５９】
この際、加入者局２−４は、初期接続であるので、ある程度の時間を要して、即ち、数バースト信号を利得制御として利用することによって実際のバースト信号を引き込む（検出する）こととなる。
【００６０】
（接続確立時）
一方、一旦接続が確立すると、その加入者局（２−４）に対してバースト毎に適正利得制御（ＡＴＴ値）が可能になるため、その変動を考慮したＡＴＴ値がバースト毎に補正されると共に、補正されたＡＴＴ値を設定して適性利得制御された信号がデジタルバースト検出器２４に入力される。
【００６１】
これにより、上述したＳＮＲしきい値を利用したバースト検出が初期接続時に比べて早急に（数バースト信号を利用せず）実際のバースト信号を引き込む（検出する）ことが可能となる。
【００６２】
【実施例２】
図７は、本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例２を示すブロック回路図である。
【００６３】
この実施例２では、上述したＳＮＲしきい値によるバースト検出に加え、固定しきい値、即ち、バースト信号のレベル差に応じて変化するのではなく、予め決められたままのしきい値を併用し、ＳＮＲしきい値と固定しきい値とをしきい値比較器（スイッチング機能を具備）２７により比較し、ＳＮＲしきい値と固定しきい値の大きい値の方を採用するものである。
【００６４】
これにより、高ＣＮＲバースト入力時において、デジタルバースト検出器２４のデジタル回路によって演算を行った際に生じる語長制限の影響で雑音電力が測定できない場合（雑音電力が計算結果として零付近の値となる場合）には固定しきい値を用いることで保障がなされる。
【００６５】
【実施例３】
図８は、本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例３を示すブロック回路図である。
【００６６】
この実施例３では、特に初期接続時における適正利得制御がなされていない状態のときに、低レベルのバースト信号を検出するためＬＰＦ３１を通過した電力信号を取り出し、そのレベル変動の傾き（立ち上がり傾斜）を検出する傾き検出器２８と、その傾き検出器２８からの出力と比較器２６からの出力とを初期接続かリンク確立（接続確立）かを判定器（スイッチング機能を具備）２９が判定して（若しくは手動で）バースト検出信号を出力するようにしたものである。
【００６７】
【実施例４】
図９は本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すブロック回路図、図１０は本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すシステムルーチンの説明図である。
【００６８】
この実施例４では、上述した実施例２と実施例３の双方を具備したもので、ＳＮＲしきい値と固定しきい値との選択並びに初期接続かリンク確立かを選択可能としたものである。
【００６９】
このように、デジタル信号化されたバースト信号中のプリアンブル信号の先頭に位置するＣＲ信号を利用し、このＣＲ信号部分のＳＮＲを測定し、予め設定されたしきい値以上であればその信号をバースト信号として判定することにより、高価なログアンプを使用することなく、しかも、電源変動や温度特性並びに経年劣化等といった不具合が発生する虞のあるトランジスタ等のアナログ素子も不要となるため、本来の受信レベルの変動に伴うしきい値の変化（調整）以外の理由によってしきい値が不測に変化してバースト検出の信頼性を損なうといった問題を解消することができる。
【００７０】
また、ＳＮＲをしきい値とすることにより、バースト信号のレベル変動の影響を受け難くすることができ、より一層安定したバースト検出を実現することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の無線通信装置にあっては、以上説明したように構成したことにより、バースト信号をデジタル信号により検出することで安価でしかも信頼性の高いバースト検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係わる無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図２】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例１を示すブロック回路図である。
【図３】 ＬＰＦ（実線）とＨＰＦ（破線）の振幅特性を示すグラフ図である。
【図４】 ＬＰＦ（実線）とＨＰＦ（破線）の振幅特性を示すグラフ図である。
【図５】 ＬＰＦ（実線）の振幅特性を示すグラフ図である。
【図６】 ＣＮＲの異なるバースト信号に対して検出タイミングを比較するグラフ図である。
【図７】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例２を示すブロック回路図である。
【図８】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例３を示すブロック回路図である。
【図９】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すブロック回路図である。
【図１０】 本発明の無線通信装置に使用されるデジタルバースト検出器の実施例４を示すシステムルーチンの説明図である。
【図１１】 バースト信号の説明図である。
【図１２】 従来の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図１３】 （Ａ）は加入者系無線アクセスシステムとしてのＰＭＰ通信方式の概念図、（Ｂ）は時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図である。
【符号の説明】
２１ 直交検波器、２２ Ａ／Ｄ変換器、２３ 復調器、２４ デジタルバースト検出器。
Claims (3)
- アンテナから受信されたシリアル構成のシンボル列を含むアナログ受信信号が直交検波器を介してＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号化されると共に、そのデジタル信号成分を復調器で復調する際のバースト検出信号を前記Ａ／Ｄ変換器で変換された後のデジタルバースト信号先頭に位置するキャリアリカバリ信号を利用してデジタルバースト検出部にて生成し、さらに、前記デジタルバースト検出部は、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号化されたデジタルバースト信号に含まれる信号成分並びに雑音成分から信号電力と雑音電力とを算出した後、該雑音電力に所定のＳＮＲ値を加算してＳＮＲしきい値を算出した上での信号電力対雑音電力比に基づいてバースト検出を行うことを特徴とする無線通信装置。
- 前記デジタルバースト検出部は、信号電力対雑音電力比によるＳＮＲしきい値と予め設定された固定しきい値とを比較し、その何れか大きい方の値のしきい値を利用することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
- 前記デジタルバースト検出部は、前記信号電力のみに基づくバースト検出と信号電力対雑音電力比に基づくバースト検出とを基地局に対して初期接続の加入者局であるか否かに応じて選択すること、及び加入者局に対して初期接続の基地局であるか否かに応じて選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置。
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