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発明の名称 無線通信装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−67179
公開日 平成7年(1995)3月10日
出願番号 特願平5−207855
出願日 平成5年(1993)8月23日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】蔵合 正博
発明者 萩 尾 稔
要約 目的
TDMA−TDD移動体通信システムにおいて、一つの無線リンクにより複数の無線リンクを使用した場合と同等の通信品質を実現する。

構成
無線接続装置に受信レベルの微分値を算出する微分処理部17を設け、一つの無線リンクに対して複数のキャリアを割り当て、微分処理部17の出力に基づいて複数キャリアを切り替える。
特許請求の範囲
【請求項1】 TDMA−TDD移動体通信システムにおいて、無線接続装置に受信レベルの微分値を算出する微分処理部と、一つの無線リンクに対して複数のキャリアを割り当て、前記微分処理部の出力に基づいて前記複数キャリアを切り替える制御部とを備えた無線通信装置。
【請求項2】 無線接続装置に複数スロットの受信レベルの相関演算を行なう相関演算部を設け、制御部が、複数スロットに対して異なるキャリアを割り当て、前記相関演算部の出力をもとに前記複数スロットに割り当てるキャリアの間隔を決定することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、TDMA−TDD(Time Division Multiple Access −TimeDivision Duplex )方式移動体通信システムにおける無線通信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体通信の普及はめざましいものがある。増大する需要に対応するため、従来のアナログ方式に代わるディジタル方式の移動体通信システムの開発が活発に進められており、TDMA−TDD方式の移動体通信システムが現実のものとなりつつある。無線通信の最大のネックである無線通信品質の改善を図るため、TDMA−TDD方式移動体通信システムにおいて、1つの通信回線に対して同一フレーム内の複数のスロットを使用して複数の無線リンクを張る無線通信装置が検討されている。以下、図面を参照しながら、従来の無線通信装置について説明を加える。
【0003】まず、移動体通信システムの構成について図9を参照しながら説明する。91は一般公衆網または他の移動体通信システムとシステム内無線回線との交換制御と移動機の移動管理とシステムの無線管理を行なう無線回線制御装置である。92、93、94、95は無線回線制御装置91の管理下で移動機との無線回線の設定・解放を行なうとともに無線チャネルのモニタを行なう無線接続装置であり、それぞれ無線ゾーンA、B、C、Dを形成する。96、97、98、99、100はシステム内を移動しながら無線接続装置92、93、94、95および無線回線制御装置91を介して通信を行なう移動機である。
【0004】次に、上記移動体通信システムにおける従来の無線接続装置の構成について図10を参照して説明する。101は移動機(図示せず)との間で無線信号の送受信を行なうアンテナ部、102はアンテナ部101で送受信される無線信号と後述する通信チャネル処理部および制御チャネル処理部から入出力されるTDMA信号との変換を行なう無線部、103はそれぞれTDMAスロットに対応して通信信号とTDMA通信信号との変換を行なう複数の通信チャネル処理部、104は制御信号とTDMA制御信号との変換を行なう制御チャネル処理部、105は通信チャネル処理部103および制御チャネル処理部104を統括して接続装置全体の制御を行なう制御部、106は制御部105の指示により受信信号レベルの測定を行なうチャネルモニタ部、107は通信信号を通信チャネル制御部103に入力するとともに通信チャネル制御部103から出力される通信信号から最適な信号を選択する信号選択部、108は無線回線制御装置1(図9参照)と無線接続装置とのインターフェイスを取るインターフェイス部である。
【0005】以上のように構成された従来の無線接続装置について、以下その動作を説明する。説明に先だって無線信号の信号型式の例を図11に示しておく。図11でスロット数を6としたが、以下の説明はスロット数、信号型式に左右されるものではない。1つの通信回線に対して同一フレーム内の複数のスロットを使用することにより複数の無線リンクを張る場合、制御部105は、通信チャネル処理部103から無線リンクを張るスロットを選択するとともに、選択した各スロットに対して予め決められた規則に従いキャリアを割り当てる。ここで通信チャネル処理部103は、図11に示したスロットに対応しており、各スロットに対する送受信を行なうものであり、スロット数が6の場合は6個の通信チャネル処理部103を必要とする。ここでは2個の通信チャネル処理部103(1)、(2)を使用して二つの無線リンクを一台の移動機に対して張る場合について説明する。無線回線制御装置1からの通信信号はインターフェイス部108を経由して信号選択部107に入力される。信号選択部107は、制御部105からの指示により通信信号を2個の通信チャネル処理部103(1)、(2)に入力する。通信チャネル処理部103(1)、(2)は、それぞれ信号選択部107から入力された通信信号をフレーミングし、TDMA通信信号として無線部102に出力する。通信チャネル処理部103(1)、(2)は、それぞれ異なるスロットに対応しているため、同一の通信信号を複数の下りスロットで送信することとなる。なお、使用される複数のスロット・キャリアは、通信チャネルの確立に先だって制御信号により無線接続装置から移動機に対して通知される。無線部102は、通信チャネル処理部103(1)、(2)から入力されたTDMA通信信号から無線信号を発生させ、アンテナ部101から送信する。
【0006】次に、無線接続装置における受信動作について説明する。送信時に使用されたスロットに対応する上りスロットで移動機から送信された無線信号は、アンテナ部101により受信され、無線部102に入る。無線部102では、無線信号を復調し、得られた複数のTDMA通信信号を対応する2個の通信チャネル処理部103(1)、(2)に出力する。通信チャネル処理部103(1)、(2)では、TDMA通信信号を分解し、通信信号を信号選択部107に出力する。この時、通信チャネル処理部103(1)、(2)は、受信信号エラーの有無を信号選択部107に入力する。信号選択部107は、この受信信号エラー情報をもとに通信チャネル処理部103(1)、(2)からの通信信号のうち信頼性の高い通信信号を選択し、インターフェイス部108を経由して無線回線制御装置へ出力する。
【0007】このようにして、一つの通信回線に複数の無線リンクを張ることができる。なお、移動機における無線通信に関しても、使用スロット・キャリアの決定ができないことを除き、無線接続装置と同様な構成・動作であり、ここでは説明を省略する。また接続装置が複数の移動機と通信する場合も、上記の動作を各移動機に対して独立に行なう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した従来の無線通信装置では、一つの通信回線に複数の無線リンクを使用するため、無線回線の使用効率が劣り、高トラフィック時に無線回線がビジーとなり易いという問題があった。また、移動機においても複数リンクの送受信を行なう必要があるため、移動機のハードウェアが複雑となってしまうという問題があった。
【0009】本発明は、上記問題を解決し、一つの無線リンクにより複数の無線リンクを使用した場合と同等の通信品質を実現可能な無線通信装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、無線接続装置に、モニタされた受信レベルからその微分値を算出可能な微分処理部と、一つの無線リンクに対して複数のキャリアを割り当て、微分処理部の出力に基づいて複数キャリアを切り替える制御部とを備えたものである。
【0011】本発明はまた、無線接続装置に複数スロットの受信レベルの相関演算を行なう相関演算部を設け、制御部が、複数スロットに対して異なるキャリアを割り当て、相関演算部の出力をもとに複数スロットに割り当てるキャリアの間隔を決定するようにしたものである。
【0012】
【作用】本発明は、上記構成により、一つのスロットに複数のキャリアを割り当て、微分処理部で得られた受信レベル微分値をもとに、フェージングの発生を検知し、キャリアの切り替えを行なうことにより、一つの無線リンクにより複数の無線リンクを使用した場合と同等の通信品質を実現することができる。
【0013】本発明はまた、複数スロットの受信レベルの相関演算を行なうことにより、一つのスロットに割り当てる複数のキャリアを必要に応じて更新することができる。
【0014】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例について図面を参照しながら説明する。システム構成は図9に示した従来と同様であり、説明を省略する。図1は本発明における無線接続装置の第1の実施例の構成を示すブロック図である。図1において、11は移動機(図示せず)との間で無線信号の送受信を行なうアンテナ部、12はアンテナ部11で送受信される無線信号と後述する通信チャネル処理部および制御チャネル処理部から入出力されるTDMA信号との変換を行なう無線部、13はそれぞれTDMAスロットに対応して通信信号とTDMA通信信号との変換を行なう複数の通信チャネル処理部、14は制御信号とTDMA制御信号との変換を行なう制御チャネル処理部、15は通信チャネル処理部13および制御チャネル処理部14を統括して接続装置全体の制御を行なう制御部、16は制御部15の指示により受信信号レベルの測定を行なうチャネルモニタ部、17はチャネルモニタ部16で測定した受信信号レベルからその微分値を算出する微分処理部、18は無線回線制御装置1(図9参照)と無線接続装置とのインターフェイスを取るインターフェイス部である。
【0015】以上のように構成された無線接続装置について、以下その動作を説明する。制御部15は、通信チャネル処理部13から無線リンクを張るスロットを選択し、一つのスロットに対して予め決められた複数のキャリアを割り当てる。以下では二つのキャリアを割り当てる場合について、2個の通信チャネル処理部13(1)、(2)を使用する場合について説明する。無線回線制御装置1からの通信信号は、インターフェイス部18を経由して通信チャネル処理部13(1)、(2)に入力され、フレーミングされ、TDMA通信信号となった後、無線部12に入力する。無線部12は、入力されたTDMA通信信号を無線信号に変換してアンテナ部11から送信する。この時、使用スロット・キャリアは、通信チャネルの確立に先だって制御信号により無線接続装置から移動機に対して通知される。
【0016】次に、無線接続装置における受信動作について説明する。送信時に使用されたスロットに対応する上りスロットで移動機から送信された無線信号は、アンテナ部11により受信され、無線部12に入る。無線部12では、無線信号を復調し、得られたTDMA通信信号を対応する通信チャネル処理部13(1)、(2)に出力する。通信チャネル処理部13(1)、(2)では、TDMA通信信号を分解し、通信信号をインターフェイス部18を経由して無線回線制御装置1に送信する。制御部15は、移動機からの無線信号受信時に、チャネルモニタ部16で受信レベルを測定するとともに、微分処理部17により受信レベルの微分値を得る。制御部15は、得られた微分値からフェージングの発生を検知してキャリアの切り替えを行なう。
【0017】次に、キャリアの切り替え方法について図2のフロー図に従って説明する。制御部15は、微分処理部17で得られた微分値をモニタし(ステップ21)、しきい値を判定する(ステップ22)。受信レベル微分値が負の値であり、その絶対値がしきい値以上の場合、フェージングの発生と判断する。フェージングの発生がないと判断した場合は終了し、フェージングの発生と判断した場合、タイマー値が予め設定した時間経過しているかを判定する(ステップ23)。このタイマーは前回の切り替えからの経過時間を表わしており、キャリア切り替えが必要以上に発生し、通信品質が劣化することを避けるために使用している。タイマー判定の結果、前回のキャリア切り替えから十分時間が経過していると判断された場合、移動機に対して通信信号上でキャリア切り替えを通知し(ステップ24)、タイマーをリセットする(ステップ25)。移動機は、キャリア切り替え通知を受信した次のフレームからキャリアを切り替える。そして次フレームでの送信時にキャリアを切り替える。その結果、フェージングにより受信レベルが低下する前にキャリア切り替えが可能となり、一つの無線リンクにより複数の無線リンクを使用した場合と同等な通信品質を達成できる。なお、図2のフロー図では、一度の微分値判定でキャリア切り替えを行なっているが、連続したフレームにおける微分値判定結果を基にキャリア切り替えるようにしてもよい。
【0018】(実施例2)次に、本発明の第2の実施例について図3を参照しながら説明する。システム構成は図9に示した従来と同様であり、説明を省略する。図3は本発明における接続装置の第2の実施例の構成を示すブロック図である。31は移動機(図示せず)との間で無線信号の送受信を行なうアンテナ部、32はアンテナ部31で送受信される無線信号と後述する通信チャネル処理部および制御チャネル処理部から入出力されるTDMA信号との変換を行なう無線部、33はそれぞれTDMAスロットに対応して通信信号とTDMA通信信号との変換を行なう通信チャネル処理部、34は制御信号とTDMA制御信号との変換を行なう制御チャネル処理部、35は通信チャネル処理部33および制御チャネル処理部34を統括して接続装置全体の制御を行なう制御部、36は制御部35の指示により受信信号レベルの測定を行なうチャネルモニタ部、37はチャネルモニタ部36で測定した受信信号レベルからその微分値を算出する微分処理部、38はチャネルモニタ部36で測定された複数スロットの受信レベル間の相関演算を行なう相関演算部、39は無線回線制御装置(図示せず)と接続装置とのインターフェイスを取るインターフェイス部である。
【0019】以上のように構成された無線接続装置について、以下その動作を説明する。本実施例が上記第1の実施例と異なるのは、一つのスロットに割り当てる複数のキャリアを固定的に与えるのではなく、必要に応じて更新して行く点である。この方法については後に説明する。制御部35は、通信チャネル処理部33から無線リンクを張るスロットを選択し、一つのスロットに対して複数のキャリアを割り当てることができる。本実施例では上記第1の実施例と異なり、一つの通信回線に対して複数のスロットを割り当てることもできる。使用スロット・キャリアについては、制御部35が決定するキャリアにより、キャリアの選択が可能である。以下では、一つの通信回線に対して二つのキャリアを割り当てる場合について説明する。無線回線制御装置1からの通信信号は、インターフェイス部39を経由して通信チャネル処理部33に入力され、フレーミングされ、TDMA通信信号となり、無線部32に入力する。無線部32は、入力されたTDMA通信信号を無線信号に変換してアンテナ部31から送信する。この時、使用スロット・キャリアは、通信チャネルの確立に先だって制御信号により無線接続装置から移動機に対して通知される。
【0020】次に、無線接続装置における受信動作について説明する。送信時に使用されたスロットに対応する上りスロットで移動機から送信された無線信号は、アンテナ部31により受信され、無線部12に入る。無線部12では、無線信号を復調し、得られたTDMA通信信号を対応する通信チャネル処理部33に出力する。通信チャネル処理部33では、TDMA通信信号を分解し、通信信号をインターフェイス部39を経由して無線回線制御装置1に送信する。制御部35は、移動機からの無線信号受信時に、チャネルモニタ部36で受信レベルを測定するとともに、微分処理部37により受信レベルの微分値を得る。制御部35は、微分値からフェージングの発生を検知してキャリアの切り替えを行なう。キャリアの切り替え方法については、図2に示したものと同じであり、ここでの説明を割愛する。
【0021】次に、複数キャリア選択方法について説明する。移動体通信において無線通信品質の劣化の最大の要因はマルチパスに伴う周波数選択性フェージングである。周波数選択性フェージングの例を図4に示す。これは広帯域信号を送信した場合の受信信号スペクトラムであり、符号41、42で示す特定の周波数レベルが減衰している。これが周波数選択性フェージングと呼ばれる理由である。従って、同時に減衰することのないキャリアの組を一つのスロットに割り当てることにより、より効果的に無線通信品質の改善を図ることができる。同時に減衰する周波数の間隔は使用環境により異なるため、必要に応じて選択・更新していく必要がある。例えば、先に述べたキャリアの切り替えで通信品質の改善が見られない場合に複数キャリアの選択を行なう。キャリアの組み合わせは、キャリア間隔に依存すると考えられるため、このキャリア間隔を求める。複数キャリアの選択を行なう場合、一つの通信チャネルに対して複数のスロットを割り当て、次スロットに異なるキャリアを割り当てる。ここでは、説明の簡単のため、一つの通信信号に対して二つのスロットを割り当てるとともに、一定キャリアだけ離れたキャリアを割り当て、接続装置における各スロットの受信レベルの相関演算を行ない、その相関値を基にそのキャリア間隔が適切かどうか判断する。チャネルモニタ部36から測定された受信レベルは、相関演算部38に入力され、相関演算部38は、制御部35の制御のもとに相関値を算出し、この相関値により制御部35がキャリア選択を行なう。
【0022】次に、キャリア選択の具体的な方法について図5を参照しながら説明する。まず、キャリア選択にあたり、キャリア間隔の初期設定を行なう(ステップ51)。この値は、前回決定されたキャリア間隔を使用する。次に、そのキャリア間隔だけ離れた一組のキャリアを二つのスロットに割り当て、各キャリア間の受信レベル間の相関演算を行なう(ステップ52)。相関演算については後述する。次に、相関演算により得られた相関値をしきい値判定する。ステップ53では、相関値判定としてその時点でのキャリア間隔が適切であるかどうかの判定を行ない、適切であると判定した場合、キャリア選択を終了する。適切でないと判定した場合、ステップ54の相関値判定を行なう。ステップ54では、ステップ53に比べて甘いしきい値により判定を行ない、相関値が目標とする値に比べてどの程度離れているかを判定する。相関値判定により僅かに相関値が目標値と離れていた場合はキャリアシフト1を実行し(ステップ55)、そうでない場合はキャリアシフト2を実行する(ステップ56)。キャリアシフト1、キャリアシフト2の違いは、キャリアシフト1が1キャリアずつキャリア間隔をシフトするのに対して、キャリアシフト2はMキャリアずつキャリア間隔をシフトしていく。Mの値としては、例えば前回のキャリア選択時に選択したキャリア間隔の3分の1程度の値とする。相関値に応じてキャリア間隔のシフト幅を変化させることにより、能率的なキャリア間隔の選択を行なう。
【0023】次に、図6を参照して相関演算について説明する。まず、二つのキャリアに対して受信レベルを測定し(ステップ61)、各キャリアの受信レベルが全て予め設定したしきい値を越えているかどうか判定する(ステップ62)。全ての受信レベルがしきい値を越えている場合、受信レベルの測定に戻る。いずか一方のキャリアがしきい値以下である場合、各キャリア間のレベル差を算出し(ステップ63)、カウンタをアップする(ステップ64)。この動作はカウンタ値がNとなるまで続けられる(ステップ65)。レベル差の算出をN回行なった後、その平均値を求め相関値とする(ステップ66)。
【0024】次に、図7を参照してキャリアシフト1について説明する。キャリアシフト1では、最初に設定したキャリア間隔に対して、1キャリア高周波側のキャリアと1キャリア低周波側のキャリアについて相関演算を行ない、両者を比較し、キャリアサーチを高周波側、低周波側いずれに進めるのかを決定するためのキャリアシフトを行なう。キャリアシフト1では、まず相関値の比較が完了しているか否かを判定し(ステップ71)、完了している場合、高周波側へシフトしていれば(ステップ72)、1キャリアアップし(ステップ73)、高周波側にシフトしていなければ1キャリアダウンする(ステップ74)。相関値比較が完了していない場合、高周波側シフトが終了していなければ(ステップ75)、高周波側に1キャリアアップし(ステップ76)、処理を終了する。高周波側シフトが終了していれば、低周波側のシフトが終了しているかを判定し(ステップ77)、低周波側シフトも終了していれば、高周波側、低周波側の相関値を比較し(ステップ78)、いずれの方向へキャリアをシフトするのかを決定する。低周波側シフトが終了していなければ低周波側へ2キャリアダウンする(ステップ79)。
【0025】次に、キャリアシフト2の処理であるが、キャリアシフト2は、先に述べたようにキャリアシフトの幅がMキャリアとなっている点を除きキャリアシフト1を同じなので、図8にそのフロー図を示すだけで説明を省略する。
【0026】以上のようにして、周波数選択性フェージングに有効なキャリアの組を選択可能となり、一つのスロットを使用して、より信頼性の高い無線通信が可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明は、無線接続装置において受信レベルからその微分値を算出可能な微分処理部を設け、その微分値に基づいてキャリア切り替えを行なうことにより、一つの無線リンクにより複数の無線リンクを使用した場合と同等の通信品質が可能となる。
【0028】本発明はまた、複数スロットの受信レベルの相関演算を行なう相関演算部を設けることにより、一つのスロットに割り当てる複数のキャリアを必要に応じて更新することができる。




 

 


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