JPH021644A - 無線基地局及びこの無線基地局を備えた無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、分散した複数の子局からの信号を無線回線お
よび複数の基地局を介して親局で受信する無線通信シス
テムに関し、更に詳しくは、例えば構内のような所定の
地域に分散された複数の子局と親局との間で信号の送受
信を行うために所定の地域に複数の基地局を分散して設
け、複数の子局と複数の基地局との間を無線回線で接続
するとともに、？ｆｆ数の基地局を例えばＬＡＮ等から
なる伝送路を介して親局に接続する無線通信システムに
関する。

（従来の技術） この種の無線通信システムは、子局を移動体とした移動
無線システムとして開発されるとともに、またＬＡＮの
無線化としても検討されている。

このようなＬＡＮの無線化は、ＬＡＮを使用したオフィ
ス等の組織変更等に伴う端末移動の経費を削減できる利
点があるし、また近年、ワードプロセッサ、ラップ・ト
ップ・コンピュータ等がバッテリ化され、電源線を配線
Ｊる必要がなくなってきた結果、信号の伝送路も無線化
されることが予測されることから介接期待されているも
のである。

このようなＬＡＮの無線化は、例えば雑誌ＩＥＥＥ　　
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、　１９８７年７月、第２
５巻第７号、ミカエル・ジエイ・マルカス（Ｍ　１ｃａ
ｅｌＪ　、　Ｍａｒｃｕｓ　）による［無線ローカル・
エリア・ネットワーク用規定方針の考察（Ｒｅｇｕ＋ａ
ｔｏｒｙＰｏｌｉｃｙ　　Ｃｏｎ５ｉｄｅｒａｔｉｏｎ
ｆｏｒＲａｄｉｏ　　１ｏｃａｌＡ　ｒｅａ　　Ｎ　ｅ
ｔｗｏｒｋｓ　）　Ｊに記載されている。

第３図はこのようにＬＡＮの無線化を行った無線通信シ
ステムのシステム構成図である。この無線通信システム
は、無線周波数の利用効率の向上を図る必要性から例え
ば工場の構内のような所定の地域を複数の極小な通信エ
リア１．３．５に分割し、これらの各通信エリア内にそ
れぞれ基地局１１．１３．１５を設置し、これらの各基
地局を例えばＣ８ＭＡ／ＣＤ　　ＬＡＮ等からなる伝送
路１７を介して親局２０に接続するとともに、前記各通
信エリアからなる所定の地域内に移動体を含む複数の子
局、例えばポケットベル、メツセージ通信機、コンピュ
ータ端末等からなる子局２１゜２３．２５が設けられ、
これらの子局と基地局とが無線回線を介して通信し得る
ようになっている。

そして、親局２０からの特定の子局に送信される信号は
、親局２０から伝送路１７を介して各基地局１１．１３
．１５で受信され、各基地局から無線信号として各通信
エリア１．３．５の子局に向けてほぼ同時又は干渉の生
じないように時間をずらして送信される。この結果、各
子局はすべて同時に送信信号を受信するが、送信信号に
含まれている識別番号に合致する子局のみがこの信号を
有効に受信するようになっている。

また逆に、子局から親局２０に送信される信号は、子局
から無線信号として無線回線を介して各基地局で受信さ
れ、更に各基地局からほぼ同時に伝送路１７を介して親
局２０に送信されるようになっている。

このように子局から親局２０に信号を送信する場合にお
いては、子局から無線信号を受信した各基地局は、はぼ
同時に伝送路１７に信号を送信するため、各基地局から
の信号は伝送路１７においてＵいに衝突することになる
。

そこで、従来、このような衝突を避けるために、各基地
局は、子局から信号を受信した場合、すぐに伝送路１７
に送信するのでなく、子局から受信した無線信号の受信
電界強度に反比例した時間をおいてから送信するように
している。例えば、第３図に示すように、通信エリア１
との境界に近い通信エリア３内に存在している子局２３
から送信される無線信号は、各基地局１１．１３．１５
でそれぞれ受信されるが、最も近い基地局１３の受信電
界強度が最も大きく、基地局１１の受信電界強度は次に
大きく、基地局１５はほとんど受信できないかまたは非
常に弱い受信電界強度である。

従って、最も大きな受信電界強度の基地局１３が短い時
間をおいて一番早く送信し、それから次に大きな受信電
界強度の基地局１１が少し長い時間をおいて送信すると
いうように各基地局は受信した電界強度に反比例した時
間をおいて信号を伝送路１７に送信し、これにより伝送
路１７における信号の衝突を防止している。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、各基地局において受信信号の電界強度
に基づいて送信づる時間を可変する従来の方法において
も、子局からほぼ同じ距離にある２つの基地局が該子局
から信号を受信した場合には、両基地局における受信電
界強度はほぼ同じになるため、両堺地局からはほぼ同時
に信号が伝送路１７に送信され、これにより衝突が発生
するという問題がある。

また、例えば２つの子局が同時に無線信号を基地局に向
けて送信したとすると、この２つの子局からの２つの信
号の電力が重なり合い、この重なり合った信号が基地局
で大きな電界強度の信号として受信されることになるが
、このような場合には干渉が大きく、受信不能または誤
り率が大となて信頼性を決定することができないという
問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とづ
るところは、各基地局から伝送路に送信される信号の衝
突を適確に防止する無線通信システムを提供することに
ある。

し発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の無線通信システムは
、伝送路に接続されている親局と複数の基地局とのうら
複数の基地局を所定の地域に分散して設け、この所定の
地域に存在する子局から送信された無線信号を受信した
前記基地局が前記伝送路を介して前記親局に送信する無
線通信システムにＪ３いて、前記各基地局は、前記無線
信号の確からしさを示す尤１隻を算出する尤度算出手段
と、該尤度算出回路で算出した尤度に基づいて対照表か
ら時間を決定する時間決定手段と、該時間決定手段で決
定された時間間隔後に前記受信信号に対応する信号を前
記伝送路を介して前記親局に送信する送信手段とを有す
ることを要旨とする。

（作用） 本発明の無線通信システムでは、各基地局は子局から受
信した無線信号の確からしさを示す尤度を算出し、この
尤度に基づいた時間を決定し、該時間を置いてから伝送
路を介して親局に送信している。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る無線通信システムに使
用される基地局の回路ブロック図である。

同図に示す基地局は、前述した第３図に示す無線通信シ
ステムの基地局１１，１３．１５として適用し得るもの
であり、各通信エリア１，３．５に分散する複数の子局
２１．２３．２５と無線回線を介して通信するためのア
ンテナ３１および前記親局２０と信号の授受を行うよう
に親局２０に接続されている伝送路１７に接続されるＬ
ＡＮノードブロセッナ３３を有している。また、第１図
の基地局は、各子局からアンテナ３１を介して受信した
信号を復調する復調器３７および伝送路１７を介して受
信した集中制御局２０からの信号をＬＡＮノードプロセ
ッサ３３を介して受信し、この受信信号をアンテナ３１
を介して各子局に送信するために該受信信号を変調する
変調器３９を有するとともに、また前記復調器３７で復
調した信号の確からしさを示す尤度を算出する尤度算出
回路３５を有している。なお、前記ＬＡＮノードプロセ
ッサ３３は、該尤度算出回路３５で算出した尤度に基づ
いて子局からの受信信号を伝送路１７に送信する時間を
算出する時間決定手段および該時間決定手段で決定され
た時間を前記受信信号の受信時点から隔てた後に該受信
信号を伝送路１７を介して親局２０に送信する送信手段
を含んでいる。

以上のように構成された基地局を有する無線通信システ
ムは、伝送路１７として例えばＣ８ＭＡ／ＣＤ　　ＬＡ
Ｎを使用し、子８２１．２３．２５として移動無線端末
装置を利用した例えば双方向型メツセージ通信システム
等を構成することができるものであり、例えば移動端末
装置である子局２１．２３．２５から発信されたバケツ
］・信号は無線回線を介して各基地局１１，１３．１５
のアンテナ３１を介して各基地局で受信される。具体的
には、例えば通信エリア１と通信エリア３との境界近辺
に存在する子局２３がパケット信号を発生したとすると
、この信号は基地局１１および１３で受信されることに
なる。基地局１１および１３は、この受信した信号をす
ぐに伝送路１７に送信するのでなく、該受信信号を復調
器３７で復調し、該復調した信号を受信信号と共に尤度
算出回路３５に供給して、該復調信号の確からしぎを小
す尤度を尤度算出回路３５で算出し、この尤度に基づい
た時間を待つとともに、該待は中に伝送路１７が未使用
状態であった場合にのみ、伝送路１７に信号を送信する
ようにし、これにより基地局１１および１３からの送信
信号が伝送路１７上で衝突しないようにしている。なお
、前記尤度算出回路３５で算出した尤度に対応する待機
時間は前述したようにＬＡＮノードプロセッサ３３に設
けられている前記時間決定手段で決定されるが、これは
尤度が大きい場合には、待機時間は短くなるように設定
され、尤度が小さい場合には、待機時間が長くなるよう
に設定されているので、最も尤度が大きいパケット信号
を受信した基地局が伝送路１７に最も早くバケツ１−信
号を送信し、最も高い確率で親局２０で受信されるよう
になっている。

この結果、１つの子局から送信された無線信号が複数の
基地局で受信されても、これにより伝送路１７のトラヒ
ックの増大を生ぜずに通信が行なえ、ｎつダイバーシチ
効果を１ｑることができる。また、本無線通信システム
は、既存のＣ８ＭＡ／ＣＤＬＡＮにそのまま適用できる
と共に、更に隣接通信エリア間で同一周波数を使用する
ことができ、：ｌスト低減、周波数の利用効率の増大を
図ることができるというメリットがある。

前記尤度算出手段３５は、第４図に更に詳しく示すよう
に、前記復調器３７からの復調信号を判定する、すなわ
ち該復調信号についてのデータの判読を行なう判定回路
４５と、該判定回路４５の人力信号と出力信号との差信
号を算出する減算回路５１と、絶対値の自乗、すなわち
電力を算出する電力締出回路５３と、電力の累積値を算
出する累積回路５５と、累積値に基づいて累積値に反比
例する尤度を算出する変換テーブル５７とから構成され
ている。

該有度算出手段３５の動作を簡単に説明すると、前記判
定回路４５の入出力信号の差信号が前記減算回路５１で
算出され、該差信号は電力算出回路５３で電力、すむわ
ら干渉波電力として算出される。この干渉波電力は累積
回路５５で累積され、この累積値に対して変換テーブル
５７を使用して、干渉波電力の累積値が大きい場合には
、小さい尤度を出力し、累積値が小さい場合には、大き
な尤度を算出するものである。

次に、第２図（ａ）、（ｂ）を参照して処理の流れを説
明する。

まず、第２図（ａ　）において、処理５１００に示すよ
うに、子局２１　（２３，２５）が第１パケツトを送信
し、基地局１１　（１３，１５）が受信づると、該基地
局は受信信号の尤度を尤度算出回路３５によって算出し
、該尤度に基づいた時間ｔ１を決定し、該時間ｔ１の聞
伝送路１７が空き状態、すなわち未使用状態であったこ
とを確認し、未使用状態の場合、受信パケットを伝送路
１７に送信し、伝送路１７から親局２０に送信する。な
お、伝送路１７が未使用状態であるか否かの判定はＬＡ
Ｎノードプロセッサ３３で行うことができる。

また、通信エリア１および３の境界近辺に存在する子局
２３からの送信パケットが基地局１１および１３で同時
に受信されたが、基地局１１および１３で口出した尤度
がそれぞれγ１およびγ３とし、γ１　くγ３とすると
、基地局１３における大きな尤度γ３に対する時間ｔ３
が短く、基地局１１における小さな尤度γ１に対する時
間ｔ１が長く設定され、短い時間ｔ３を有する基地局１
３が短い時間ｔ３の経過後に基地局１１よりも早く受信
パケットを伝送路１７に送信し、基地局１１および１３
で同時に受信しても、伝送路１７で衝突が発生しないよ
うになっている。

次に、処理８２００に示すように、子局が第２バケツ１
〜を送信し、基地局で受信し、基・地局″Ｃ−該受信信
号の尤度に基づく時間ｔ２を算出し、該時間［２間の伝
送路１７の使用状態を監視しようとしたところ、伝送路
１７が未使用状態でなかった場合、または時間ｔ２の経
過の途中で伝送路１７が使用状態になってしまった場合
には、伝送路１７の使用状態が経過してから時間ｔ２の
聞伝送路１７が未使用状態であることを確認してから、
基地局は受信パケットを伝送路１７を介して親２０に送
信する。

このように伝送路１７が未使用状態になった時から前記
時間［２を置いた後に受信バケツ１〜を親局に送信する
方法が実用的で今後量も有望な方法である。

次に、処理５３００で示すように、子局が第３パケツト
を送信し、基地局で受信し、基地局で算出された尤度に
基づく時間ｔ３の経過後に該受信パケットを伝送路１７
に送信した結果、途中で衝突した場合には、再送信が試
みられるが、この場合、伝送路１７が未使用状態になる
まで持ち、未使用状態なってから、任意の分布関数、例
えばｃｘｐ　　（−α・【／γ３）によって表されるよ
うな確率密度関数によって求まるランダムな時１ｆ！］
ｔ４の後に再送信が行われる。このように衝突した場合
に、２回目以降の遅延待改時間を上述したようにランダ
ム化しないときには、前記子局からの第３パケツトを例
えば基地局１１および１３で同時に受信した場合には、
両基地局間でいつまでも衝突を繰り返す可能性があるの
で、上述したようにｅｘｐ　　（−α・【／γ３）によ
って表されるような確率密度関数によって求まるランダ
ムな時間の後に再送することにより強い受信電界強度で
受信した基地局が受信パケットを親局２０に送信できる
確率は高まることになる。

次に、第２図（ｂ）の処理８４００で示すように、子局
が第４パケツトを送信し、これを基地局で受信し、当該
基地局から伝送路１７に返信しようとしでいる間に、他
の基地局が同一パケットを伝送路１７に送信したことが
わかった場合には、当該基地局はパケットの送信を停止
する。この結果、同一パケットが複数伝送路１７に送信
されることが回避できるので、回線使用効率が向上する
。

更に、処理５５００で示すように、第５パケツトを送信
して衝突した結果、ランダムな時間ｔ６待とうとしたが
、この間に他の基地局が伝送路１７を占有した場合には
、再度伝送路１７が未使用状態になってから前記時間ｔ
６と別で、同じ確率分布に従ってランダムに決定した時
間ｔ７待機した優に再送信が行われる。

上述した無線通信システムでは、受信信号の尤度に基づ
いて送信タイミングの制御を行っているが、これは特に
子局と基地局との間の無線回線にスロット付アロハ等の
ランダムアクセス型通信方式等を使用した場合に有利で
ある。すなわち、この場合には、２つ以上のパケットが
同時に基地局に到達することが多く、その時受信不能ま
たは誤り率が大きくなる可能性がある。そして、受信電
界強度または受信パワーがたとえ大きくても、パケット
に信頼性がないことがよく発生する。一般のダイバーシ
ヂ技術等では、受信パワーが大きい時、その信号の信頼
性が高いと仮定しているが、このようなランダムアクセ
ス方式の場合、衝突や干渉が大きく一意に受信パワーと
信号の信頼性との関係を決めることができない。これに
対して、尤度を指標とした場合には、尤度は常に信号の
信頼度を表すため受信不能や誤り率を低減することがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各基地局は子局
から受信した無線信号の確からしさを示す尤度を算出し
、この尤度に基づいた時間を決定し、該時間を置いてか
ら伝送路を介して親局に送信しているので、各基地局か
ら送信される信号が伝送路で衝突することが適確に防止
されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る無線通信システムに適
用される基地局の回路ブロック図、第２図は第１図の基
地局を使用した無線通信システムの処理手順を示す説明
図、第３図は無線通信システムのシステム構成図、第４
図は第１図の無線通信システムに使用される尤度算出手
隆の詳細な構成を示すブロック図である。 １．３．５・・・通信エリア １１．１３．１５・・・基地局 １７・・・伝送路 ２０・・・親局 ２１．２３．２５・・・子局 ３１・・・アンテナ ３３・・・ＬＡＮノードプロセッサ ３５・・・尤度筒用回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝送路に接続されている親局と複数の基地局との
   うち複数の基地局を所定の地域に分散して設け、この所
   定の地域に存在する子局から送信された無線信号を受信
   した前記基地局が前記伝送路を介して前記親局に送信す
   る無線通信システムにおいて、前記無線信号の確からし
   さを示す尤度を算出する尤度算出手段と、該尤度算出手
   段で算出した尤度に基づいて対照表から時間を決定する
   時間決定手段と、該時間決定手段で決定された時間間隔
   後に前記受信信号に対応する信号を前記伝送路を介して
   前記親局に送信する送信手段とを有することを特徴とす
   る無線通信システム。
2. （２）前記時間決定手段は、前記基地局が前記伝送路に
   送信した信号が他の信号と衝突した場合、前記尤度算出
   手段で算出した尤度によつて決まる確率密度分布に基づ
   くランダムな時間を決定し、このランダムな時間間隔を
   置いた後に前記送信信号を伝送路に再送する手段を有す
   ることを特徴とする請求項（１）記載の無線通信システ
   ム。
3. （３）前記伝送路は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（キャリア・セン
   ス・マルチプル・アクセス／コリジヨン・ディテクショ
   ン）方式ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）で
   構成され、前記送信手段は、前記ＬＡＮが未使用状態に
   なった時から前記時間をおいた後に前記受信信号に対応
   する信号を前記ＬＡＮを介して前記親局に送信する手段
   を有することを特徴とする請求項（１）記載の無線通信
   システム。
4. （４）前記伝送路は、ＣＳＭΛ／ＣＤ（キャリア・セン
   ス・マルチプル・アクセス／コリジヨン・ディテクシヨ
   ン）方式ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）を
   構成し、前記送信手段は、前記送信した信号が衝突した
   とぎ前記尤度によって決まる確率密度分布に基づくラン
   ダムな時間遅延し、かつ前記ＬＡＮが未使用状態の場合
   、前記受信信号に対応する信号を前記ＬＡＮを介して前
   記親局に送信する手段を有することを特徴とする請求項
   （１）記載の無線通信システム。