JP4856049B2

JP4856049B2 - 無線通信方法、無線通信システムおよび中継装置

Info

Publication number: JP4856049B2
Application number: JP2007308146A
Authority: JP
Inventors: 満西野; 康成高畠; 弘貴吉岡
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: JP2009135620A

Description

本発明は、ポイント・トゥ・ポイント（Ｐ−Ｐ）方式の、上り信号と下り信号とを時分割して全２重通信を行う、ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割複信）通信システムにおける無線通信方法、無線通信システムおよび中継装置に関する。

固定無線アクセスシステムにおいては、エントランス回線に光ファイバーを用いる方法があるが、柔軟なサービスエリア展開を可能にするためには無線によるエントランス回線を用いる方法が有効である（例えば、非特許文献１および非特許文献２）。無線によるエントランス回線では無線局間で１対１の通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式を用いる。ポイント・トゥ・ポイント方式の無線アクセスシステムでは、上りと下りの信号を分離する必要がある。分離する方法についてはＦＤＤ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、周波数分割複信）およびＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割複信）があるが、周波数利用効率の観点ではＴＤＤが有効である。

図１に無線エントランスを用いた固定無線アクセスシステムの例を示す。上位網と接続される収容局と、お客様宅に設置された加入者局をポイント・トゥ・マルチポイント（Ｐ−ＭＰ）方式により収容するシステムの間をＰ−Ｐ通信による複数の無線エントランスにより接続する。

図２の（ａ）に無線アクセスシステムにおける周波数チャネル使用例を示す。システムに割り当てられた周波数帯域を、互いに干渉しない複数の周波数チャネルに分割して使用する。図２の（ｂ）にＰ−Ｐ通信方式における無線フレーム構成例を示す。無線フレーム周期（Ｔ）間を時分割し、ヘッダとデータから構成される上りタイムスロット（ＴＳ_ｕ）、下りタイムスロット（ＴＳ_ｄ）を用いて上りおよび下りの信号を送受信する。また送受信間の遅延差等を吸収するためタイムスロット間にガードタイムを設ける。

図３に従来の無線エントランスを用いた無線アクセスシステムの概念例を示す。上位網とＰ−ＭＰ区間は無線エントランス区間により接続され、無線エントランス区間はｎ組のエントランスを有線接続することにより構成される。各エントランス内では、ＴＤＤ方式により上りと下りの信号を分割し、親局１と子局１から構成されるエントランス１では上り信号はＴＳ_ｕ１、下り信号はＴＳ_ｄ１を用いて送受信され、親局２と子局２から構成されるエントランス２では上り信号はＴＳ_ｕ２、下り信号はＴＳ_ｄ２を用いて送受信され、以下同様に親局ｎと子局ｎから構成されるエントランスｎでは上り信号はＴＳ_ｕｎ、下り信号はＴＳ_ｄｎを用いて送受信される。

ワイヤレスＩＰアクセスシステムの試作機の設計と構成（ＮＴＴＲ＆ＤＶｏｌ．５１Ｎｏ．１１２００２）ワイヤレスＩＰアクセスシステムにおけるサービスエリア拡張技術の開発（ＮＴＴ技術ジャーナル２００５．６）

このように、上り信号は、上りタイムスロットＴＳ_ｕ１からＴＳ_ｕｎ、下り信号は下りタイムスロットＴＳ_ｄ１からＴＳ_ｄｎを用いてそれぞれ送受信されるが、同じ周波数チャネルを用いた場合、各タイムスロットにおける信号は他のタイムスロットの信号へ干渉するため、各エントランスは互いに干渉しない別々の周波数チャネルを用いて通信を行う必要がある。そのため従来の方式により、複数のエントランスを用いたエントランス区間を構成する場合、多くの周波数チャネルを使用してしまうため、周波数利用効率が低下してしまう。無線通信においては、限られた周波数資源を有効に利用することが重要であるため、周波数利用効率向上は非常に大きな課題である。

なお、エントランス区間において、非常に指向性の強いアンテナを使用し、エントランス間で互いに他のエントランスからのビームが届かないように各無線局を配置することにより周波数利用効率を向上させる方法では、実際にそのような無線局配置が可能になるか否かは伝搬状況によるため、適用可能な環境が限定される可能性が高い。

従って、本発明は、ポイント・トゥ・ポイント（Ｐ−Ｐ）方式の、上り信号と下り信号とを時分割して全２重通信を行う、ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割複信）通信システムにおいて、周波数利用効率を向上させる無線通信方法、無線通信システムおよび中継装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、割り当てられた周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して使用し、親局と子局との間で１対１の無線通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式による無線通信区間を複数直列に接続して多段中継し、互いに重複しない隣接する２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを割り当て、各無線通信区間内で対向する親局と子局との間では、上り信号と下り信号を時分割複信により分離する固定無線アクセスシステムにおける無線通信方法であって、前記固定無線アクセスシステムは、同じ周波数チャネルを割り当てた隣接する第１の無線通信区間と第２の無線通信区間を無線通信で中継する子局、親局、および該子局と該親局との間の有線通信経路を備える中継装置を有し、該子局と該親局がそれぞれ、同じ周波数チャネルを使用して無線通信を行い、前記第１の無線通信区間が上り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は下り信号を送信し、前記第１の無線通信区間が下り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は上り信号を送信するように前記第１の無線通信区間と前記第２の無線通信区間の信号送信タイミングを同期させる無線通信方法が提供される。

また、前記信号送信タイミングの同期は、前記中継装置を構成する前記子局と前記親局との間で互いのクロックを同期させることにより行うことも好ましい。

また、前記有線通信経路で送信する主信号に同期信号を重畳することにより、または前記中継装置を構成する前記子局と前記親局との間に前記有線通信経路とは別の第２の有線通信経路を設け、該第２の有線通信経路で同期信号を送信することにより、前記クロックの同期を行うことも好ましい。

また、上記の無線通信方法により多段中継した区間をポイント・トゥ・マルチポイント方式の固定無線アクセスシステムへのエントランス回線として用いることも好ましい。

本発明によれば、割り当てられた周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して使用し、親局と子局との間で１対１の無線通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式による無線通信区間を複数直列に接続して多段中継し、互いに重複しない隣接する２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを割り当て、各無線通信区間内で対向する親局と子局との間では、上り信号と下り信号を時分割複信により分離する固定無線アクセスシステムにおける中継装置であって、前記中継装置は、同じ周波数チャネルを割り当てた隣接する第１の無線通信区間と第２の無線通信区間を無線通信で中継する子局、親局、および該子局と該親局との間の有線通信経路を備え、該子局と該親局はそれぞれ、同じ周波数チャネルを使用して無線通信を行うＲＦ部と、前記第１の無線通信区間が上り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は下り信号を送信し、前記第１の無線通信区間が下り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は上り信号を送信するように前記第１の無線通信区間と前記第２の無線通信区間の信号送信タイミングを同期させるためのタイミング制御情報を生成する同期制御部と、前記タイミング制御情報に基づいて信号送信を制御する信号処理部とを備えていることを特徴とする中継装置が提供される。

本発明によれば、割り当てられた周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して使用し、親局と子局との間で１対１の無線通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式による無線通信区間を複数直列に接続して多段中継し、互いに重複しない隣接する２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを割り当て、各無線通信区間内で対向する親局と子局との間では、上り信号と下り信号を時分割複信により分離する固定無線アクセスシステムであって、前記固定無線アクセスシステムは、同じ周波数チャネルを割り当てた隣接する第１の無線通信区間と第２の無線通信区間を無線通信で中継する子局、親局、および該子局と該親局との間の有線通信経路を備える中継装置を有し、該子局と該親局はそれぞれ、同じ周波数チャネルを使用して無線通信を行うＲＦ部と、前記第１の無線通信区間が上り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は下り信号を送信し、前記第１の無線通信区間が下り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は上り信号を送信するように前記第１の無線通信区間と前記第２の無線通信区間の信号送信タイミングを同期させるためのタイミング制御情報を生成する同期制御部と、前記タイミング制御情報に基づいて信号送信を制御する信号処理部とを備えていることを特徴とする固定無線アクセスシステムが提供される。

本発明によれば、ポイント・トゥ・ポイント（Ｐ−Ｐ）方式の、上り信号と下り信号とを時分割して全２重通信を行う、ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割複信）通信システムにおいて、周波数利用効率を向上させることが可能になるため、限られた周波数資源の中で、固定無線アクセスシステムのサービス提供可能なエリアを拡大できる、あるいはシステムの総スループットを向上できる利点がある。

図４に本発明の実施形態における概念図を示す。

親局１〜子局１間と親局２〜子局２間は無線により通信を行い、同じ周波数チャネルｃｈ１を使用する。子局１〜親局２間は有線接続する。親局１〜子局１間がタイムスロットＴＳ_ｕ１を割り当て上り信号を送信している時間帯では、親局２〜子局２間はタイムスロットＴＳ_ｄ２を割り当て下り信号を送信し、親局１〜子局１間がタイムスロットＴＳ_ｄ１を割り当て下り信号を送信している時間帯では、親局２〜子局２間はタイムスロットＴＳ_ｕ２を割り当て上り信号を送信する。それぞれの無線局が十分に指向性の強いアンテナを使用している場合、ＴＳ_ｕ１とＴＳ_ｄ２、およびＴＳ_ｄ１とＴＳ_ｕ２はそれぞれ互いに干渉せずに通信可能である。

図５に本発明の実施形態におけるタイムスロット割り当て例を示す。

親局１〜子局１間と親局２〜子局２間の無線フレームは同期しているので、ＴＳ_ｕ１とＴＳ_ｄ２、ＴＳ_ｄ１とＴＳ_ｕ２もタイミングが同期している。タイミングを同期させるには、例えば、子局１〜親局２間に同期通信させるための、主信号とは別の、または重畳した、有線通信経路を設けて互いのクロックを同期させればよい。

互いのタイミングが同期されていれば、親局１〜子局１間と親局２〜子局２間において上りの信号同士、あるいは下りの信号同士が同時に送信されることはないため、隣接する２つの無線通信区間で、互いに干渉せずに同一周波数チャネルを用いての通信が可能となる。また、エントランス無線通信区間が３区間以上ある場合においては、互いに重複しない任意の２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを使用可能であるので、無線通信区間の総数Ｎが偶数である場合は使用する周波数チャネルは、Ｎ／２チャネルにすることが可能であり、無線通信区間の総数Ｎが奇数である場合は使用する周波数チャネルは、（Ｎ−１）／２チャネルにすることが可能である。従って、従来の方法より最大で２倍の周波数利用効率向上が可能となる。上りと下りのタイムスロット長はそれぞれ無線フレーム周期の長さからガードタイムを除いた長さの半分を超えることはできないため、上りと下りのデータ量が等しい対称な通信の場合に周波数利用効率向上効果が最大となる。

図６に本発明の実施形態における中継装置の装置構成図を示す。本実施形態の中継装置は、子局１と親局２で構成され、子局１と親局２間は有線接続されている。

子局１および親局２は、通常の無線局と同様に無線フレームを送受信するためのＲＦ部１、送信するフレームを変調する送信部２、および受信したフレームを復調する受信部３を有しており、さらに送受信する無線フレームを処理し送受信のタイミングを制御する信号処理部４も有している。また、親局１〜子局１間と親局２〜子局２間の無線フレームを同期するために、同期制御部５を有している。さらに本実施形態では、同期信号が主信号と重畳して送信されるため、主信号と同期信号を分離するための分離部６も有している。なお、主信号と同期信号を別の通信回路を設けて送信する場合、中継装置はこの分離部６を有する必要はない。

子局１と親局２のＲＦ部１は、それぞれ同じ無線チャネルを使用して対向する無線局である親局１と子局２と無線通信する。無線フレームの同期を行うため、子局１と親局２は、同期制御部５により、どちらかがマスター局、もう一方がスレーブ局となる。マスター局になった方の同期制御部５は同期信号を生成し、主信号に重畳してスレーブ局の同期制御部５に同期信号を送信する。その後、同期制御部５はこの同期信号から、隣接区間と同期した互いに干渉しないタイミングで送受信を行うようにタイミング制御情報を作成する。信号処理部４はこのタイミング制御情報基づいて、信号送信を制御する。なお、親局１〜子局１間と親局２〜子局２間の信号送信タイミングは、一般的なＴＤＤ制御方法を用いる。

また、上位網と接続される収容局と、加入者局をＰ−ＭＰ方式により収容するシステムとの間をＰ−Ｐ通信による複数の無線エントランスにより接続する場合、図６のように、Ｐ−Ｐ通信による複数の無線エントランスに上記の無線通信方法を用いる無線通信方法も考えられる。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

無線エントランスを用いた固定無線アクセスシステムの例を示す。（ａ）無線アクセスシステムにおける周波数チャネル使用例、および（ｂ）Ｐ−Ｐ通信方式における無線フレーム構成例を示す。従来の無線エントランスを用いた無線アクセスシステムの概念例を示す。本発明の実施形態における概念図を示す。本発明の実施形態におけるタイムスロット割り当て例を示す。本発明の実施形態における中継装置の装置構成図を示す。

符号の説明

１ＲＦ部
２送信部
３受信部
４信号処理部
５同期制御部
６分離部

Claims

割り当てられた周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して使用し、親局と子局との間で１対１の無線通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式による無線通信区間を複数直列に接続して多段中継し、互いに重複しない隣接する２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを割り当て、各無線通信区間内で対向する親局と子局との間では、上り信号と下り信号を時分割複信により分離する固定無線アクセスシステムにおける無線通信方法であって、
前記固定無線アクセスシステムは、同じ周波数チャネルを割り当てた隣接する第１の無線通信区間と第２の無線通信区間を無線通信で中継する子局、親局、および該子局と該親局との間の有線通信経路を備える中継装置を有し、
該子局と該親局がそれぞれ、
同じ周波数チャネルを使用して無線通信を行い、
前記第１の無線通信区間が上り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は下り信号を送信し、前記第１の無線通信区間が下り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は上り信号を送信するように前記第１の無線通信区間と前記第２の無線通信区間の信号送信タイミングを同期させることを特徴とする無線通信方法。
前記信号送信タイミングの同期は、前記中継装置を構成する前記子局と前記親局との間で互いのクロックを同期させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
前記有線通信経路で送信する主信号に同期信号を重畳することにより、または前記中継装置を構成する前記子局と前記親局との間に前記有線通信経路とは別の第２の有線通信経路を設け、該第２の有線通信経路で同期信号を送信することにより、前記クロックの同期を行うことを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信方法により多段中継した区間をポイント・トゥ・マルチポイント方式の固定無線アクセスシステムへのエントランス回線として用いることを特徴とする無線通信方法。
割り当てられた周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して使用し、親局と子局との間で１対１の無線通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式による無線通信区間を複数直列に接続して多段中継し、互いに重複しない隣接する２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを割り当て、各無線通信区間内で対向する親局と子局との間では、上り信号と下り信号を時分割複信により分離する固定無線アクセスシステムにおける中継装置であって、
前記中継装置は、同じ周波数チャネルを割り当てた隣接する第１の無線通信区間と第２の無線通信区間を無線通信で中継する子局、親局、および該子局と該親局との間の有線通信経路を備え、
該子局と該親局はそれぞれ、
同じ周波数チャネルを使用して無線通信を行うＲＦ部と、
前記第１の無線通信区間が上り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は下り信号を送信し、前記第１の無線通信区間が下り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は上り信号を送信するように前記第１の無線通信区間と前記第２の無線通信区間の信号送信タイミングを同期させるためのタイミング制御情報を生成する同期制御部と、
前記タイミング制御情報に基づいて信号送信を制御する信号処理部と
を備えていることを特徴とする中継装置。
割り当てられた周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して使用し、親局と子局との間で１対１の無線通信を行うポイント・トゥ・ポイント方式による無線通信区間を複数直列に接続して多段中継し、互いに重複しない隣接する２つの無線通信区間毎に同じ周波数チャネルを割り当て、各無線通信区間内で対向する親局と子局との間では、上り信号と下り信号を時分割複信により分離する固定無線アクセスシステムであって、
前記固定無線アクセスシステムは、同じ周波数チャネルを割り当てた隣接する第１の無線通信区間と第２の無線通信区間を無線通信で中継する子局、親局、および該子局と該親局との間の有線通信経路を備える中継装置を有し、
該子局と該親局はそれぞれ、
同じ周波数チャネルを使用して無線通信を行うＲＦ部と、
前記第１の無線通信区間が上り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は下り信号を送信し、前記第１の無線通信区間が下り信号を送信する時には、前記第２の無線通信区間は上り信号を送信するように前記第１の無線通信区間と前記第２の無線通信区間の信号送信タイミングを同期させるためのタイミング制御情報を生成する同期制御部と、
前記タイミング制御情報に基づいて信号送信を制御する信号処理部と
を備えていることを特徴とする固定無線アクセスシステム。