JP4678808B2

JP4678808B2 - ノイズ環境適応型無線ｌａｎシステム

Info

Publication number: JP4678808B2
Application number: JP2001089944A
Authority: JP
Inventors: 田明福; 本介士椋; 澤正氏長
Original assignee: ハイテクリサーチ株式会社
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2002290417A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノイズ環境に応じてデータ伝送速度を自動選択するモデムを備えたノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムに関し、特にノイズを測定してノイズ環境に応じてデータ伝送速度をかえるモデムを備えたノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線ＬＡＮは、ノイズのない良好な通信環境では良好に作動するが、道路、工場、その他のノイズ発生源の近傍ではノイズによって通信路が遮断されて、安定した通信が保証されない欠点がある。
【０００３】
特開平１１−２８４６８８号公報におて提案されているネットワーク通信システムでは、たとえば地上信号用のＶＳＢ、有線信号用のＱＡＭ衛星信号用のＱＳＰＫおよび電話地上回線用のＤＭＴ等の変調方式を汎用モデムに用意しておき、チャネルノイズにしたがって送信および受信側の両方の変調タイプを制御し、それに応じた復調タイプに変更できるようにしている。
【０００４】
しかしながらこの提案は、ノイズ環境の検出場所、検出したノイズ特性の伝達方法の明示がなく、特に無線ＬＡＮにおける限定された周波数帯でのノイズ環境に応じたデータ伝送の方法については、具体的な提案がなされていない。
【０００５】
本出願人は、無線ＬＡＮの交信時にノイズ状況を検出し、このノイズ環境に応じたデータ伝送速度を選択して、送、受信装置にソフト処理による最適な変調、復調をさせて安定な通信を保証するノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムを提案するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述したような従来技術における問題点を解決するために、信号の変調速度をかえることなく、ノイズ環境に最も適した変調、復調方式を設定してデータ伝送速度を自動的に切りかえるノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、アンテナ（１０）とそのアンテナ（１０）に連結された送受切替器（１１）とその送受切替器（１１）の送信側に連結されたＲＦ電力増幅機（１２）とその送受切替器（１１）の受信側に連結されたＲＦ受信機（１４）とそのＲＦ電力増幅機（１２）およびＲＦ受信機（１４）に接続されてノイズ環境に適応したデータ伝送速度を選択して変復調を行うデジタルシグナルプロセッサモデム（２０）とパソコン（３０）とよりなるノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記デジタルシグナルプロセッサモデム（２０）は送信側のＲＦ電力増幅機（１２）に接続されるＤ／Ａ変換器（２１）と、受信側のＲＦ受信機（１４）に接続されるＡ／Ｄ変換器（２２）と、それらのＤ／Ａ変換器（２１）およびＡ／Ｄ変換器（２２）に接続されたバス（２９）とを備え、そのバス（２９）には受信信号から自局周囲のノイズ環境を解析し復調させそして送信信号を変調させる各機能を有するデジタルシグナルプロセッサ（２３）と、前記パソコン（３０）に接続されたＰＣインターフエース（２５）と、前記デジタルシグナルプロセッサ（２３）が受信信号からノイズ特性を検出するプログラムと受信信号のデータを復調させるプログラムと発信信号のデータを変調するプログラムとを前記パソコン（３０）からダウンロードするメモリ（２４）とが接続されており、前記デジタルシグナルプロセッサ（２３）はＡ／Ｄ変換された受信データをメモリ（２４）内に蓄積し（ｉＳ２）、そのメモリ（２４）に蓄積したデータを予め決められた復調方式でヘッダ（Ｈｄ）の復調をし（ｉＳ３）、かつ受信信号を解析してノイズを解析し（ｉＳ４）、解析結果をメモリ（２４）に記憶させ、ヘッダ（Ｈｄ）の復調に成功するとヘッダ（Ｈｄ）を解析して送信局のノイズ情報と変調方式をメモリ（２４）に記憶させ（ｉＳ５）、複数の変調方式（ｄＭＡ、ｄＭＢ）から選択してその復調方式で復調し（ｉＳ６）、パソコン（３０）から送信指示が与えられると（ＯＳ１）、送信データをメモリ（２４）に転送し（ＯＳ２）、メモリ（２４）に保有された自局のノイズ環境解析結果と相手局のノイズ環境とを検討して最適な変調方式を決定し（ＯＳ３）、送信すべきパケットのヘッダ（Ｈｄ）のデータを複数の変調方式（ＭＡ、ＭＢ）の中から選択してその変調方式で変調し（ＯＳ４）、その変調された送信データをＤ／Ａ変換器（２１）で変換する機能を有している。
【０００９】
前記送信信号は、固定の変調方式で変調されたヘッダと任意の変調方式で変調されたデータによってパケットが構成されていることが好ましい。
上記において、送信のパケットはヘッダが所定の固定な変調方式で統一され、データ部は発信側（自局）のノイズ環境と受信側（相手局）のノイズ環境を勘案してデータ伝送速度と変調方式を決定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明のノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムの実施形態を説明する。
図１は、本発明のノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムに使用する送、受信端末装置の一実施例の構成を示している。
【００１１】
図１において、ノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムの送受信端末装置１は、アンテナ１０と送受切替器１１とＲＦ電力増幅機１２とアップコンバータ１３とＲＦ受信機１２とダウンコンバータ１５とノイズ環境に適応して最適のデータ伝送速度を選択して変復調を行うＤＳＰモデム２０とパーソナルコンピュータ（以降、パソコンと略記する。）３０により構成されている。
【００１２】
アンテナ１０は、外局との送受信機能を有し、線１０Ｌによって送受切替器１１に連結され、送受切替器１１の送信側は線１１ＬＡによってＲＦ電力増幅器１２に結、切自由に連結され、送受切替器１１の受信側は線１１ＬＢによってＲＦ受信機１４に結、切自由に連結されている。送受切替器１１は送信時を除いては、通常はＲＦ受信機１４に結となるよう設定されている。
【００１３】
ＲＦ受信機１４は、受信信号を受信し、線１４Ｌを介してダウンコンバータ１５に送信する機能を有している。
【００１４】
ダウンコンバータ１５は、ＲＦ受信機１４のアナログ信号出力をＤＳＰモデム２０で処理が可能な低周波にダウンさせる周波数変換機能を有して構成され、出力側は線１５ＬによってＤＳＰモデム２０に連結されている。
【００１５】
ＤＳＰモデム２０は、Ａ／Ｄ変換器２２と、Ｄ／Ａ変換器２１、デジタルシグナルプロセッサ（以降、ＤＳＰと略記する。）２３と記憶装置（以降、メモリと記す。）２４およびＰＣインタフェース２５で構成され、それぞれは内部バス２９によって連通されている。
【００１６】
ＤＳＰ２３は、受信信号から自局周囲のノイズ環境の解析をする機能、復調させる機能、送信信号を変調させる機能を有し、これらの機能はＤＳＰ２３とメモリ２４にたくわえられたプログラムによって実現するよう構成され、バス２９でＤＳＰ２０内の他の装置と連通されている。
【００１７】
メモリ２４は、ＤＳＰ２３が受信信号からノイズ特性を検出するプログラム、受信信号のヘッダ情報を検知するプログラム、受信信号のデータを復調させるプログラム、発信信号のヘッダ情報を決定するプログラム、発信信号のデータを変調するプログラム等を、システム１の起動時にパソコン３０からダウンロードしてＤＰＳ２３の作動に応えるよう構成されている。なお、メモリ２４の記憶容量が大容量であれば、前記各プログラムの全部または、１部を予め内蔵しておいてもよい。
【００１８】
ＰＣインタフェース２５は、ＤＳＰ２３とパソコン３０とを交信させる機能を有して構成され、ＤＳＰ２３とはバス２９で、パソコン３０とは線２５Ｌで連結されている。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換器２２は、ダウンコンバータ１５の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を備え、バス２９によってＤＳＰ２３に連結されている。
【００２０】
Ｄ／Ａ変換器２１は、ＤＳＰ２３で変調されたデジタル送信信号をアナログ信号に変換させる機能を備え、線１３Ｌによってアップコンバータ１３に連結されている。
【００２１】
アップコンバータ１３は、Ｄ／Ａ変換器２１からの比較的低周波数の信号をＲＦ波に周波数をアップさせる周波数変換機能を有し、出力線１２ＬでＲＦ電力増幅機１２に連結されている。
【００２２】
ＲＦ電力増幅機１２は、アップコンバータ１３からのＲＦ波を、送信域をカバーする出力に増幅し発信する機能を備えて構成されている。
【００２３】
パソコン３０は、送信及び受信のそれぞれの内容をまとめる機能と、ＤＳＰモデム２０全体を制御する機能を有し、ＤＳＰ２３で使用する変、復調の各種プログラム等を内蔵していて、ＤＳＰ２３で必要とするプログラムをメモリ２４にダウンロードさせる機能を有している。パソコン３０とＤＳＰモデム２３は、線２５ＬとＰＣインタフェース２５を介して交信されるようになっている。
【００２４】
本装置により通信されるパケットのフォーマットを図２に例示する。
【００２５】
パケットＰｋは、ヘッダＨｄとデータＤとで形成され、ヘッダＨｄは同期方式Ｈ１、始めＨ２、アドレスＨ３、ノイズ情報Ｈ４、変調情報Ｈ５等がビット表示され、たとえば、変調方式を表示する変調情報は後述する図３の変調方式を識別するために３ビットを使用している。このヘッダＨｄの変調方式は、図３の変調方式の１つを固定して使用するよう決められている。
データＤは、ヘッダＨｄ内の変調情報Ｈ５で規定された変調方式に従って、変調されるように構成されている。
【００２６】
パソコン３０が内蔵していて、必要に応じてメモリ２４にダウンロードする各変調方式は、図３に示されている。図３は、左縦列に変調信号を変数にしたＱＡＭ、ＩＱ及びＱＰＳＫの変調方式を変数として表示し、右縦列に変調方式それぞれの特性を示している。ここで、ｋは入カデータビット数、ｎはチャネルシンボル、ｒｃはビット増分係数、ｒｃＲｓはビットレート（表中のビットレートＲｓは２４００シンボル／秒を基準に計算してある）、ｄｍｉｎ２乗は信号間最短距離、ｎｄは最短距離信号の最大数、Ｅｓは信号エネルギをそれぞれ示している。図３において、６４−ＩＱ変調にすれば、表中の最小のビットレート９００となる。本実施形態では、通常は、６４−ＩＱ変調をヘッダＨｄの変調に適用している。
【００２７】
モデム２０内で作動するプログラムの処理ステップを図４によって説明する。このプログラムは、例えばモデム２０およびパソコン３０の電源投入時にパソコン３０から線２５Ｌを介してモデム２０内のメモリ２４にダウンロードされる。
【００２８】
パソコン３０から線２５Ｌを介して受信指示が与えられると受信開始ステップｉＳ１から始まる受信処理が開始される。
【００２９】
ステップｉＳ２で、ダウンコンバータ１５を介した低周波信号をＡ／Ｄ変換器２２でデジタルデータに変換し、変換されたデータを、メモリ２４内に一時的に蓄積する。
【００３０】
ステップｉＳ３では、ＤＳＰ２３でメモリ２４に蓄積されたＡ／Ｄデータを予め決められた復調方式で、たとえば図３中のデータ伝送速度の最も低い６４−ＩＱ復調方式で復調する。上記は所定のデータ数をメモリ２４に蓄えてまとめて復調する蓄積復調方法について述べたが１サンプルデータ毎に復調する方法でもよい。この復調によって、ヘッブＨｄの復調に成功すると、次のステップｉＳ５に移行する。
【００３１】
ステップｉＳ５では、ステップｉＳ３で検知したヘッダＨｄを解析することにより、送信局のノイズ情報、ヘッダＨｄに続くデータＤの変調方式等が判明する。そして、この内容をメモリ２４に記憶させる。
【００３２】
ステップｉＳ６では、ステップｉＳ５の結果に基づいて、ヘッダＨｄ以下のデータＤを図３で示した変調方式に相当するｄＭＡ、ｄＭＢ・・の中から選択して、その復調方式で復調する。
【００３３】
ステップｉＳ７では、上記のようにして復調された受信情報のパケットＰｋを、ＰＣインタフェース３５を介してパソコン３０に転送させる。以上のステップｉＳ１〜ｉＳ７は、受信情報を復調させるプログラム処理のステップである。そして、以下のステップは、情報送信のためのプログラム処理のステップである。
【００３４】
ステップｉＳ４では、受信信号波を解析して自局に送られる送信波を乱しているノイズを解析する。この解析作業は、上記の復調作業の合間にバックグランドジョブとして行い、解析結果はメモリ２４に記憶させる。この解析作業は、一定時間毎に行って解析結果を常時更新させている。
【００３５】
パソコン３０から線２５Ｌを介して送信指示が与えられると、ステップｏＳ１から始まる送信処理が開始される。
【００３６】
ステップｏＳ２では、パソコン３０から送信データをメモリ２４に転送する。
【００３７】
ステップｏＳ３では、受信処理で解析され、メモリ２４に保存された自局のノイズ環境解析結果と相手局のノイズ環境を検討して図３の中から最適な変調方式を選択決定する。
【００３８】
ステップｏＳ４では、ステップｏＳ３の結果に基づいて、送信すべきパケットＰｋのヘッダＨｄ以下のデータＤを図３で示した変調方式に相当するＭＡ、ＭＢ・・の中から選択して、その変調方式で変調する。送信データのノイズ情報、変調情報は、パケットＰｋのヘッダＨｄに記入される。
なお、ヘッダＨｄの変調方式は、前記受信パケットＰｋのヘッダＨｄに適用した変調方式と同じで、本システムで予め統一して決められている方式で変調する。
【００３９】
ステップｏＳ５では、上記によって変調された送信データをＤ／Ａ変換器２１でアナログデータに変換する。なお、アナログ信号は、アップコンバータ１３、ＲＦ電力増幅機１２及び送受切替器１１を介してアンテナ１０から送信される。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）本発明のノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムによれば、送信パケットのヘッダに記入されたヘッダ以下のデータを変調した変調方式の情報によって、受信側ではその復調方式で復調する。また、送信側は送信する相手局のノイズ情報と自局周辺のノイズ環境とを検討してその時のノイズ環境に対して最も多くのデータ速度を可能とする変調方式で変調する。これによって、ノイズ環境に応じて最適な伝送速度を選択するように自動的に変調方式をかえるので安定な情報伝送ができる。
（２）信号の変調速度を変えずにデータ伝送速度を変えるので、通信系として所定の周波数帯域内で作動させることができる。
（３）また、信号電力を有効に利用した高効率の伝送が可能となり、単位周波数あたりの信号電力が最小に抑えられて、他の機器への影響を最小にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムに使用する端末装置の構成を示すブロック図。
【図２】本無線ＬＡＮシステムに使用するパケットのフォーマットを示す図。
【図３】本無線ＬＡＮシステムに使用する変調方式の特性を示す表図。
【図４】図１の構成を説明する作用手順図。
【符号の説明】
Ｄ・・・データ
Ｈｄ・・・ヘッダ
Ｐｋ・・パケット
１・・・端末装置
１０・・アンテナ
１１・・送受切替器
１２・・ＲＦ電力増幅機
１３・・アップコンバータ
１４・・ＲＦ受信機
１５・・ダウンコンバータ
２０・・ＤＳＰモデム
２１・・Ｄ／Ａ変換器
２２・・Ａ／Ｄ変換器
２３・・ＤＳＰ
２４・・メモリ
２５・・ＰＣインタフェース
３０・・パソコン

Claims

アンテナ（１０）とそのアンテナ（１０）に連結された送受切替器（１１）とその送受切替器（１１）の送信側に連結されたＲＦ電力増幅機（１２）とその送受切替器（１１）の受信側に連結されたＲＦ受信機（１４）とそのＲＦ電力増幅機（１２）およびＲＦ受信機（１４）に接続されてノイズ環境に適応したデータ伝送速度を選択して変復調を行うデジタルシグナルプロセッサモデム（２０）とパソコン（３０）とよりなるノイズ環境適応型無線ＬＡＮシステムにおいて、前記デジタルシグナルプロセッサモデム（２０）は送信側のＲＦ電力増幅機（１２）に接続されるＤ／Ａ変換器（２１）と、受信側のＲＦ受信機（１４）に接続されるＡ／Ｄ変換器（２２）と、それらのＤ／Ａ変換器（２１）およびＡ／Ｄ変換器（２２）に接続されたバス（２９）とを備え、そのバス（２９）には受信信号から自局周囲のノイズ環境を解析し復調させそして送信信号を変調させる各機能を有するデジタルシグナルプロセッサ（２３）と、前記パソコン（３０）に接続されたＰＣインターフエース（２５）と、前記デジタルシグナルプロセッサ（２３）が受信信号からノイズ特性を検出するプログラムと受信信号のデータを復調させるプログラムと発信信号のデータを変調するプログラムとを前記パソコン（３０）からダウンロードするメモリ（２４）とが接続されており、前記デジタルシグナルプロセッサ（２３）はＡ／Ｄ変換された受信データをメモリ（２４）内に蓄積し（ｉＳ２）、そのメモリ（２４）に蓄積したデータを予め決められた復調方式でヘッダ（Ｈｄ）の復調をし（ｉＳ３）、かつ受信信号を解析してノイズを解析し（ｉＳ４）、解析結果をメモリ（２４）に記憶させ、ヘッダ（Ｈｄ）の復調に成功するとヘッダ（Ｈｄ）を解析して送信局のノイズ情報と変調方式をメモリ（２４）に記憶させ（ｉＳ５）、複数の変調方式から選択してその復調方式で復調し（ｉＳ６）、パソコン（３０）から送信指示が与えられると（ＯＳ１）、送信データをメモリ（２４）に転送し（ＯＳ２）、メモリ（２４）に保有された自局のノイズ環境解析結果と相手局のノイズ環境とを検討して最適な変調方式を決定し（ＯＳ３）、送信すべきパケットのヘッダ（Ｈｄ）のデータを複数の変調方式（ＭＡ、ＭＢ）の中から選択してその変調方式で変調し（ＯＳ４）、その変調された送信データをＤ／Ａ変換器（２１）で変換する機能を有することを特徴とするノイズ環境適応無線ＬＡＮシステム。