JP4769334B1

JP4769334B1 - 無線通信端末装置及び無線通信方法

Info

Publication number: JP4769334B1
Application number: JP2010289831A
Authority: JP
Inventors: 大祐奥野; 明孝苫米地; 恒太郎佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012138765A

Abstract

【課題】通信モードの切り替えを自動的に行う無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】キャリア監視部１０６は、無線受信部１０５から出力された信号のキャリア（周波数）を監視する。設定タイミング調整部１０７は、所定のタイミングでＦ１及びＦ２を切り替えるよう、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８にタイミング信号を出力する。Ｆ１／Ｆ２切替部１０８は、キャリア監視部１０６から出力されたキャリア検出結果、及び、設定タイミング調整部１０７から出力されたタイミング信号に基づいて、キャリア切替信号を無線受信部１０５に出力する。復調部１０９は、キャリア監視部１０６からキャリアありを示すキャリア検出結果が出力された場合、無線受信部１０５から出力された信号に復調処理を施し、復調データを復号部１１０に出力する。
【選択図】図６

Description

本発明は、無線通信端末装置及び無線通信方法に関する。

０．技術の背景と課題
０．１．従来のシステム構成
一般的な無線通信システムでは、基地局のサービスエリア内に在圏する複数の端末同士が当該基地局を介して通信を行うことができる。これを基地局通信モードという。例えば、図１に示す場合には、基地局のサービスエリア内に在圏する端末Ａが上り波を送信し、その上り波を基地局が受信する。続いて、基地局は端末Ａから送信された信号を下り波としてサービスエリア内に在圏する端末Ｂに送信し、端末Ｂは基地局から送信された下り波を受信する。

このような基地局通信モードを行う前提として、端末Ａ及び端末Ｂは基地局から送信されるユニークワード（ＵＷ：Unique Word）を探索してフレーム同期捕捉を行い、捕捉完了後にフレーム同期獲得状態となり、端末Ａ及び端末Ｂが基地局のサービスエリア内に在圏する状態、すなわち、圏内状態になる必要がある。

一方、基地局を介さずに直接端末同士で直接通信を行う技術が知られている。これを直接通信モードという。例えば、図２に示す場合には、端末Ａが送信を行い、その送信波を端末Ｃが受信する。端末Ｃはその中に定期的に含まれているユニークワードを探索してフレーム同期捕捉を行い、捕捉完了後にフレーム同期獲得状態となる。フレーム同期獲得状態となってから、端末Ｃは端末Ａの送信波に含まれるデータ部を受信する。

０．２．特許文献１に開示の通信モード切替方法
上述した基地局通信モードと、直接通信モードとを切り替える技術として、特許文献１に開示の技術が知られている。特許文献１には、移動局が基地局通信モードであって、基地局からの下り波の信号の同期ワードを検出しなかった場合、基地局エリア外と判断して自動的に移動局間直接通信モードに切り替わる制御を行い、また、移動局が移動局間直接通信モードであって、基地局からの下り波の信号を定期的に監視して同期ワードを検出したとき、基地局エリア内と判断してその旨をオペレータに通知する技術が開示されている。

特開２００３−２４４７６０号公報

０．３．本発明の課題
しかしながら、上述した特許文献１に開示の技術では、移動局が移動局間直接通信モードから基地局通信モードへはオペレータが手動で切り替えるものであり、オペレータに負担がかかるという問題がある。

０．４．本発明の目的
本発明の目的は、通信モードの切り替えを自動的に行う無線通信端末装置、無線通信基地局装置及び無線通信方法を提供することである。

本発明の無線通信端末装置は、直接通信を行う他の無線通信端末装置から固定パターンが格納された最初の送信フレームを受信し、前記最初の送信フレームを受信してから所定の時間内に下り波を受信した場合、前記下り波を優先して受信する処理を行う下り波優先処理手段と、前記下り波のキャリアと、上り波の周波数と同一の周波数が割り当てられた直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視区間を一定間隔で交互に切り替え、前記下り波のキャリアと、前記直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視手段と、前記キャリア監視手段による監視によってキャリアが検出された場合、検出されたキャリアで受信した信号を復調する復調手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線通信方法は、直接通信を行う他の無線通信端末装置から固定パターンが格納された最初の送信フレームを受信し、前記最初の送信フレームを受信してから所定の時間内に下り波を受信した場合、前記下り波を優先して受信する処理を行う下り波優先処理工程と、前記下り波のキャリアと、上り波の周波数と同一の周波数が割り当てられた直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視区間を一定間隔で交互に切り替え、前記下り波のキャリアと、前記直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視工程と、前記キャリア監視工程においてキャリアが検出された場合、検出されたキャリアで受信した信号を復調する復調工程と、を具備するようにした。

本発明によれば、通信モードの切り替えを自動的に行うことができる。

基地局通信モードの説明に供する図直接通信モードの説明に供する図周波数の割り当てを示す図上りフレームフォーマットと直接通信波のフレームフォーマットを示す図基地局のサービスエリア及び直接通信モードの端末の通信エリアを示す図本発明の実施の形態１に係る無線通信端末装置の構成を示すブロック図図６に示した端末の待ち受け時におけるキャリア監視タイミングを示す図下り波Ｆ１を検出した様子を示す図直接通信波Ｆ２を検出した様子を示す図図６に示した端末の受信処理の手順を示すフロー図直接通信モードの端末の上り波及び下り波を両方受信可能な通信範囲に他の端末が存在する様子を示す図本発明の実施の形態２に係る端末の構成を示すブロック図直接通信波及び下り波の受信タイミングを示す図本発明の実施の形態２に係る基地局の構成を示すブロック図端末及び基地局間の送受信タイミングを示す図図１２に示した端末の受信処理の手順を示すフロー図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明においては、図３に示すように、下り周波数をＦ１とし、上り周波数と直接通信波の周波数を同一周波数のＦ２とする。また、上りフレームフォーマットと直接通信波のフレームフォーマットとは、図４に示すように、同一とする。これにより、例えば、図５に示すように、基地局のサービスエリア内に端末Ａ及び端末Ｂが在圏した場合、端末Ａとサービスエリア外の端末Ｃとが直接通信を行うことができる。ただし、端末Ｃは端末Ｂから離れているため、端末Ｂの通信エリアには入らず、端末Ｂと通信することはできない。

（実施の形態１）
１．実施の形態１
１．１．実施の形態１の端末の構成
図６は、本発明の実施の形態１に係る無線通信端末装置（以下、「端末」という）１００の構成を示すブロック図である。以下、図６を用いて端末１００の構成について説明する。

符号化部１０１は、入力された送信データを符号化し、符号化データを変調部１０２に出力する。変調部１０２は、符号化部１０１から出力された符号化データを変調し、変調データを無線送信部１０３に出力する。無線送信部１０３は、変調部１０２から出力された変調データにＤ／Ａ変換、アップコンバート等の無線送信処理を施し、アンテナ１０４から送信する。

無線受信部１０５は、後述するＦ１／Ｆ２切替部１０８から出力されるキャリア切替信号の示す周波数及びタイミングに従い、アンテナ１０４から信号を受信し、受信信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の無線受信処理を施し、キャリア監視部１０６及び復調部１０９に出力する。キャリア監視部１０６は、無線受信部１０５から出力された信号のキャリア（周波数）を監視し、キャリア検出結果をＦ１／Ｆ２切替部１０８及び復調部１０９に出力する。設定タイミング調整部１０７は、所定のタイミングでＦ１及びＦ２を切り替えるよう、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８にタイミング信号を出力する。Ｆ１／Ｆ２切替部１０８は、キャリア監視部１０６から出力されたキャリア検出結果、及び、設定タイミング調整部１０７から出力されたタイミング信号に基づいて、キャリア切替信号を無線受信部１０５に出力する。復調部１０９は、キャリア監視部１０６からキャリアありを示すキャリア検出結果が出力された場合、無線受信部１０５から出力された信号に復調処理を施し、復調データを復号部１１０に出力する。復号部１１０は、復調部１０９から出力された復調データを復号し、受信データを出力する。

１．２．端末のキャリア監視タイミング
ここで、上記端末１００の待ち受け時におけるキャリア監視タイミングを図７に示す。図７に示すように、一定の区間を監視区間とし、Ｆ１を監視するＦ１監視区間とＦ２を監視するＦ２監視区間とを一定のタイミングで交互に切り替えるものとする。

このような監視タイミングにおいて、下り波Ｆ１を検出した様子を図８に示す。Ｆ１検出区間において、下り波Ｆ１のキャリアをキャリア監視部１０６が検出すると、下り波の受信ゲイン調整などを行い、復調部１０９が復調処理を行う。

また、図７に示すような監視タイミングにおいて、直接通信波Ｆ２を検出した様子を図９に示す。Ｆ２検出区間において、直接通信波Ｆ２のキャリアをキャリア監視部１０６が検出すると、直接通信波の受信ゲイン調整などを行い、復調部１０９が復調処理を行う。

１．３．端末の受信処理手順
次に、図６に示した端末１００の受信処理の手順について図１０を用いて説明する。図１０において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）２０１では、キャリア監視部１０６がキャリアを検出したか否かを判定し、キャリアを検出した場合（ＹＥＳ）、ＳＴ２０２に移行し、キャリアを検出していない場合（ＮＯ）、ＳＴ２０４に移行する。

ＳＴ２０２では、復調部１０９が検出されたキャリアについて復調処理を行い、ＳＴ２０３では、復号部１１０が復号処理を行う。

ＳＴ２０４では、無線受信部１０５に前回設定された周波数がＦ１であるか否かを判定し、Ｆ１が設定された場合（ＹＥＳ）、ＳＴ２０５に移行し、Ｆ１が設定されていない場合（ＮＯ）、ＳＴ２０７に移行する。

ＳＴ２０５では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が設定タイミングか否かを判定し、設定タイミングである場合（ＹＥＳ）、ＳＴ２０６に移行し、設定タイミングではない場合（ＮＯ）、設定タイミングになるまでＳＴ２０５の判定処理を繰り返す。

ＳＴ２０６では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が無線受信部１０５にＦ２を設定する。

ＳＴ２０７では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が設定タイミングか否かを判定し、設定タイミングである場合（ＹＥＳ）、ＳＴ２０８に移行し、設定タイミングではない場合（ＮＯ）、設定タイミングになるまでＳＴ２０７の判定処理を繰り返す。

ＳＴ２０８では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が無線受信部１０５にＦ１を設定する。

１．４．実施の形態１の効果
このように、実施の形態１によれば、下り周波数をＦ１、上り周波数及び直接通信波の周波数をＦ２とし、Ｆ１とＦ２のキャリア監視区間を一定間隔で交互に切り替え、検出したキャリアで受信した信号を復調することにより、基地局通信モードと直接通信モードとを自動的に切り替えることができる。

（実施の形態２）
２．実施の形態２
本発明の実施の形態２では、端末Ａの上り波Ｆ２及び下り波Ｆ１を両方受信可能な通信範囲に端末Ｄが存在する場合を想定する。この様子を図１１に示す。このような端末Ｄは、圏内状態のため、本来なら下り波Ｆ１を受信することが望ましいが、上り波Ｆ２を下り波Ｆ１より先にキャリア検出し、上り波Ｆ２で受信してしまうことがある。以下、この対策について説明する。

２．１．実施の形態２の端末の構成
図１２は、本発明の実施の形態２に係る端末３００の構成を示すブロック図である。図１２が図６と異なる点は、プリアンブル生成部３０１、データ選択部３０２及び下り波優先処理部３０３を追加した点である。

プリアンブル生成部３０１は、固定パターンを生成し、生成した固定パターンをデータ選択部３０２に出力する。固定パターンはユニークワードより長く設定できるため、ユニークワードより誤同期を低減することができる。データ選択部３０２は、通信確立時の最初のフレームを送信する場合、プリアンブル生成部３０１から出力された固定パターンを最初の送信フレームであるプリアンブルとして選択し、それ以外の場合、符号化部１０１から出力された符号化データを選択し、選択したデータを変調部１０２に出力する。下り波優先処理部３０３は、キャリア監視部１０６から直接通信波Ｆ２を示すキャリア検出結果を取得した後、次フレームで下り波Ｆ１を示すキャリア検出結果を取得した場合、下り波Ｆ１に固定するようＦ１／Ｆ２切替部１０８に指示する。また、下り波優先処理部３０３は、キャリア監視部１０６から直接通信波Ｆ２を示すキャリア検出結果を取得した後、次フレームで下り波Ｆ１を示すキャリア検出結果を取得できなかった場合、直接通信波Ｆ２に固定するようＦ１／Ｆ２切替部１０８に指示する。

端末３００が直接通信波Ｆ２を示すキャリア検出結果を取得した後、次フレームで下り波Ｆ１を示すキャリア検出結果を取得した様子を図１３に示す。

２．２．実施の形態２の基地局の構成
図１４は、本発明の実施の形態２に係る基地局４００の構成を示すブロック図である。無線受信部４０２は、アンテナ４０１を介して受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の無線受信処理を施し、復調部４０３に出力する。復調部４０３は、無線受信部４０２から出力された信号に復調処理を施し、復調データを生成して復号部４０４及びプリアンブル検出部４０５に出力する。復号部４０４は、復調部４０３から出力された復調データを復号し、受信データを出力する。プリアンブル検出部４０５は、復調部４０３から出力された復調データからプリアンブルを検出し、上り波Ｆ２の受信を確認した場合、固定パターンをデータ選択部４０７に出力する。なお、この固定パターンは、端末３００が生成する固定パターンと同一である必要はない。

符号化部４０６は、入力された送信データを符号化し、符号化データをデータ選択部４０７に出力する。データ選択部４０７は、符号化部４０６から出力された符号化データを変調部４０８に出力する。ただし、データ選択部４０７は、プリアンブル検出部４０５から固定パターンが出力された場合、既に符号化部４０６から符号化データが出力されているときは、固定パターンを選択しない。変調部４０８は、データ選択部４０７から出力された符号化データ又は固定パターンを変調し、変調データを無線送信部４０９に出力する。無線送信部４０９は、変調部４０８から出力された変調データにＤ／Ａ変換、アップコンバート等の無線送信処理を施し、アンテナ４０１から送信する。

２．３．端末及び基地局間の送受信タイミング
上述した構成を有する端末及び基地局間の送受信タイミングについて図１５を用いて説明する。端末Ａから送信されたプリアンブル、ユニークワード、データ１、…は、ほぼ同時に基地局及び端末Ｄによって受信され、基地局は受信した信号のプリアンブルを固定パターンに変えて端末Ｄに転送する。これにより、端末Ｄは端末Ａからの直接通信波Ｆ２をキャリア検出するが、その直後のフレームで基地局からの下り波Ｆ１をキャリア検出するため、端末Ｄは下り波Ｆ１で受信した信号の復調を行う。

２．４．端末の受信処理手順
次に、図１２に示した端末３００の受信処理の手順について図１６を用いて説明する。図１６において、ＳＴ５０１では、キャリア監視部１０６がキャリアを検出したか否かを判定し、キャリアを検出した場合（ＹＥＳ）、ＳＴ５０２に移行し、キャリアを検出していない場合（ＮＯ）、ＳＴ５０７に移行する。

ＳＴ５０２では、キャリア検出結果がＦ１であるか否かをキャリア監視部１０６が判定し、Ｆ１である（ＹＥＳ）場合、ＳＴ５０３に移行し、Ｆ１ではない（ＮＯ）場合、ＳＴ５０５に移行する。

ＳＴ５０３では、復調部１０９が検出されたキャリアＦ１について復調処理を行い、ＳＴ５０４では、復号部１１０が復号処理を行う。

ＳＴ５０５では、下り波優先処理部３０３が直接通信波検出フラグに「検出あり」を設定し、ＳＴ５０６では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が無線受信部１０５にＦ１を設定する。

ＳＴ５０７では、直接通信波検出フラグに「検出あり」が設定されているか否かを下り波優先処理部３０３が判定し、「検出あり」である（ＹＥＳ）場合、ＳＴ５０８に移行し、「検出あり」ではない（ＮＯ）場合、ＳＴ５１１に移行する。

ＳＴ５０８では、下り波優先処理部３０３が直接通信波検出フラグに「検出なし」を設定し、ＳＴ５０９では、復調部１０９が検出されたキャリアＦ２について復調処理を行い、ＳＴ５１０では、復号部１１０が復号処理を行う。

ＳＴ５１１では、無線受信部１０５に前回設定された周波数がＦ１であるか否かを判定し、Ｆ１が設定された場合（ＹＥＳ）、ＳＴ５１２に移行し、Ｆ１が設定されていない場合（ＮＯ）、ＳＴ５１４に移行する。

ＳＴ５１２では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が設定タイミングか否かを判定し、設定タイミングである場合（ＹＥＳ）、ＳＴ５１３に移行し、設定タイミングではない場合（ＮＯ）、設定タイミングになるまでＳＴ５１２の判定処理を繰り返す。

ＳＴ５１３では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が無線受信部１０５にＦ２を設定する。

ＳＴ５１４では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が設定タイミングか否かを判定し、設定タイミングである場合（ＹＥＳ）、ＳＴ５１５に移行し、設定タイミングではない場合（ＮＯ）、設定タイミングになるまでＳＴ５１４の判定処理を繰り返す。

ＳＴ５１５では、Ｆ１／Ｆ２切替部１０８が無線受信部１０５にＦ１を設定する。

２．５．実施の形態２の効果
このように、実施の形態２によれば、直接通信モードの端末が通信確立時の最初のフレームを送信する場合、最初のフレーム、すなわち、プリアンブルを固定パターンとして送信し、基地局のサービスエリアと、直接通信モードを行う端末の通信エリアと重なる範囲に存在する端末が上り波Ｆ２を受信した後、次フレームで下り波Ｆ１を受信した場合、下り波Ｆ１に固定することにより、基地局通信モードを優先することができる。

本発明にかかる無線通信端末装置及び無線通信方法は、無線通信システム等に適用できる。

１０１、４０６符号化部
１０２、４０８変調部
１０３、４０９無線送信部
１０４、４０１アンテナ
１０５、４０２無線受信部
１０６キャリア監視部
１０７設定タイミング調整部
１０８Ｆ１／Ｆ２切替部
１０９、４０３復調部
１１０、４０４復号部
３０１プリアンブル生成部
３０２、４０７データ選択部
３０３下り波優先処理部
４０５プリアンブル検出部

Claims

直接通信を行う他の無線通信端末装置から固定パターンが格納された最初の送信フレームを受信し、前記最初の送信フレームを受信してから所定の時間内に下り波を受信した場合、前記下り波を優先して受信する処理を行う下り波優先処理手段と、
前記下り波のキャリアと、上り波の周波数と同一の周波数が割り当てられた直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視区間を一定間隔で交互に切り替え、前記下り波のキャリアと、前記直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視手段と、
前記キャリア監視手段による監視によってキャリアが検出された場合、検出されたキャリアで受信した信号を復調する復調手段と、
を具備する無線通信端末装置。
直接通信を行う他の無線通信端末装置から固定パターンが格納された最初の送信フレームを受信し、前記最初の送信フレームを受信してから所定の時間内に下り波を受信した場合、前記下り波を優先して受信する処理を行う下り波優先処理工程と、
前記下り波のキャリアと、上り波の周波数と同一の周波数が割り当てられた直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視区間を一定間隔で交互に切り替え、前記下り波のキャリアと、前記直接通信波のキャリアとを監視するキャリア監視工程と、
前記キャリア監視工程においてキャリアが検出された場合、検出されたキャリアで受信した信号を復調する復調工程と、
を具備する無線通信方法。