JP3996877B2

JP3996877B2 - 無線通信装置

Info

Publication number: JP3996877B2
Application number: JP2003185758A
Authority: JP
Inventors: 正俊永安; 和也小島; 和俊津田; 勝利仁平; 哲也白水
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2005020629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＷＡ（ＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ、加入者系無線アクセス）システムにおいて、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ／ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ、時分割多元接続／時分割復信）方式を用いて行う無線通信、特に、Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ（ＰＭＰ／基地局対複数局接続方式）の加入者系無線通信装置及びバースト信号に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信システムに無線を使用すると、線路を敷設する必要がないためシステム全体の導入コストを低減することができる。
【０００３】
加入者系無線アクセスシステムはその典型例であり、基地局の比較的近くに複数の加入者局を配置し、基地局と各加入者局との間をマイクロ波やミリ波による無線伝送路で接続する。
【０００４】
図６（Ａ）は、このような加入者系無線アクセスシステムとしてのＰＭＰ通信方式の概念図を示し、ここでは基地局１に対し、４つの加入者局２−１〜２−４が接続されている。尚、以下の説明において基地局１から各加入者局２−１〜２−４への伝送方向を「下り」、各加入者局２−１〜２−４から基地局１への伝送方向を「上り」と称する。
【０００５】
この加入者系無線アクセスシステムにはいくつかの方式があるが、その１つに、単一の周波数チャネルを時分割で下りバースト及び上りバーストの双方の伝送に用いる時分割双方向通信方式（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ：ＴＤＤ）がある。
【０００６】
図６（Ｂ）は、この時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図であり、横軸が時間軸である。
【０００７】
先ず、下りバースト３が基地局１から各加入者局２−１〜２−４へと送信される。この下りバースト３には、各加入者局２−１〜２−４から基地局１への上りバースト４−１〜４−４を送信するタイミングやデータ量が指定される。
【０００８】
各加入者局２−１〜２−４、はそれぞれ、その指定されたタイミングにしたがって上りバースト４−１〜４−４を基地局１へと送信する。尚、上りバースト４−１〜４−４は、１バースト周期内で同一加入者局（例えば、加入者局２−１）から複数送信される場合もある。
【０００９】
これにより、単一の周波数チャネル上で上りバースト３と下りバースト４−１〜４−４とを衝突せずに伝送することができる。
【００１０】
図７は、加入者系無線アクセスシステムにおける基地局１又は加入者局２−１〜２−４の復調部周辺の構成を示すブロック回路図である。即ち、基地局１と加入者局２−１〜２−４とは、基本的に同じ構成を備えている。
【００１１】
基地局１又は加入者局２−１〜２−４の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信ＲＦ信号を低雑音増幅器（ＬＮＡ）で増幅した後、中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートした受信ＩＦ信号は、可変利得アンプ１１を経て直交検波器１２においてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）とに分波される。
【００１２】
この分波されたＩ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器１３によってデジタル信号に変換され、さらに復調器１４によって復調されて復調信号が取得される。また、デジタル信号に変換されたＩ信号とＱ信号とは、バースト検出回路１５並びに受信レベル測定回路１７に出力される。
【００１３】
バースト検出回路１５は、その検出結果に基づいてＡ／Ｄ変換器１３から出力されたＩ信号とＱ信号に基づく復調器１４での復調処理を実行させる。なお、図７において、太線の矢印はＩ信号とＱ信号とが並列に伝送されていることを意味するものである。
【００１４】
また、バースト検出回路１５は、復調器１４から出力されたバースト検出窓開閉信号に基づき、そのバースト検出窓が開放している間、バースト信号の先頭を検出し続ける。
【００１５】
そして、加入者局では、基地局から一定周期にて下りバーストが送信されるため、一旦バースト検出信号が出力されれば、このタイミングが次のバースト信号に対するバースト検出窓を開放するタイミングとされる。
【００１６】
ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）１６は、伝送路の状態（例えば、天候の変化等）によるバースト信号の受信レベルの変動に対する補正として、復調器１４へ入力される受信信号が一定となるよう制御するもので、バースト信号毎に更新される。
【００１７】
具体的には、バースト信号が受信される直前において、その受信しようとするバースト信号よりも以前に受信されたバースト信号で得られたゲイン値が設定され、バースト検出信号によりその後に受信されるバースト信号の先頭（図２に示すプリアンブルのＣＲ部）にてそのバースト信号の受信レベルを測定し、ＡＧＣ１６によりその測定値から復調器１４への入力値が最適となるように可変利得アンプ１１のゲインを調整するものである。
【００１８】
尚、例えば、加入者局２−１〜２−３が基地局１と伝送関係にある際、新たに加入者局２−４の電源を立ち上げた場合などの初期接続開始時では、加入者局２−４側のＡＧＣ１６によるゲイン調整は受信レベルが測定されていないので、その最適なゲイン値を見つけられないため、不定値或いは所定値に固定されている。
【００１９】
図８は、加入者局の接続開始時における標準的（最適）な状態でのバースト信号・バースト検出窓開閉信号・バースト検出出力信号の関係を示すタイミング図である。
【００２０】
また、図９は、加入者局の同期中における標準的（最適）な状態でのバースト信号・ゲイン更新・バースト検出窓開閉信号・バースト検出信号出力の関係を示すタイミング図である。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バースト検出回路１５の検出能力には限界があり、その検出能力の範囲内の受信信号であれば正常なバースト検出が行われるが、図１０に示すように、受信信号が取り得る範囲（ダイナミックレンジ）が検出能力の範囲以上に設定されており、このダイナミックレンジ内で且つバースト検出回路１５の検出能力範囲外に位置する受信信号を受信した場合、最悪の場合には永久的にバースト検出することができないという問題が生じていた。
【００２２】
そこで、全ての受信範囲内（ダイナミックレンジ）でバースト検出を行うことができるように可変利得アンプ１１の利得を最大として待ち受けると、ある信号レベル以上の受信信号では復調器１４での入力信号が飽和してしまうという新たな問題が発生してしまう。
【００２３】
また、バースト信号が飽和しないでバースト検出されたとしても、本来の最適レベルでの受信ではないため、その後のバースト信号に対する最適レベルまでの調整は複数バースト信号を利用して徐々にレベルを下げるため、調整時間を多く必要とするといった問題にも発展してしまう。
【００２４】
さらに、ノイズまでもが信号レベルにまで引き上げられてしまい、本来であればバースト信号が存在しない無信号区間でありながら、そのノイズをバースト信号であると誤検出してしまうという問題も発生してしまう。
【００２５】
一方、初期接続開始時にあっては、バースト検出窓が開放するタイミングはバースト信号の受信タイミングとは無関係であるため、図１１に示すように、受信バーストの途中のタイミングでバースト検出窓が開放してしまう場合ある。
【００２６】
このような場合、その開放タイミングによっては、受信バーストの途中でバースト検出することもあるが、その際のバースト検出は最適なバースト検出タイミングではない。
【００２７】
しかしながら、復調器１４は、このようなバースト信号を復調することができないうえ、その復調不能理由が、受信レベルが低いために復調できないのか、或いは、検出タイミングが悪いために復調できないのかといった識別をすることはできない。
【００２８】
このため、図１２に示すように、復調器１４では、このままの検出タイミングで複数回復調を試し、復調できなければ検出初期の状態に戻すことになっているが、この検出初期の状態に戻ったときに前回と同じ手順で戻ったのではバースト検出窓の開放タイミングがそのままであるので、検出タイミングのズレもそのままとなって、上述した不具合が解消されず、なかなかこのループから抜け出すことができないという問題が生じてしまう。
【００２９】
他方、新たな加入者局（例えば、加入者局２−４：以下、「参入局２−４」と称する。）が初期接続開始時、基地局１の方向の延長線上に既存の加入者局（例えば、加入者局２−２：以下、「干渉局２−２」と称する。）が存在する場合、図１３に示すように、参入局２−４の受信信号には基地局１からの受信信号のほかに干渉局２−２からの受信信号が見えてしまう場合がある。
【００３０】
このため、その干渉局２−２からのバースト信号をバースト検出して復調器１４にて復調処理が開始されてしまうことがある。
【００３１】
このような場合、干渉局２−２と基地局１との区別が付かないとしたら、基地局１の受信信号と同様な復調処理がなされてしまい、判別は上位層に任せることになるが、バースト信号が干渉局２−２と分かり、その後、正常復調するまでに時間を要するといった問題が生じてしまう。
【００３２】
本発明は、上記問題を解決するため、バースト検出窓を利用してのバースト信号の検出に際し、適正にバースト検出を行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００３３】
また、バースト検出窓の開放タイミングズレに伴う復調器での復調不能からの復帰をすばやく行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００３４】
さらに、参入局に対して基地局の延長線上に干渉局の存在がある場合に、参入局における基地局と干渉局との区別を容易に行うことができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、本発明の無線通信装置は、アンテナから受信された受信信号のレベルを調整する可変利得アンプと、該可変利得アンプからの出力信号を直交検波器を介してデジタル信号化するＡ／Ｄ変換器と、そのデジタル信号成分を復調する復調器と、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル化されたバースト信号を検出して前記復調器での復調開始を制御するバースト検出回路と、前記バースト検出回路によるバースト検出信号により前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル化されたバースト信号の受信信号の測定を開始する受信レベル測定回路と、その測定値に基づいて前記可変利得アンプのゲインを調整するＡＧＣと、前記バースト検出回路によるバースト信号の検出動作を制御するバースト検出窓開閉信号が前記復調器から出力される時点直前の一定区間に受信レベルを測定する受信レベル測定回路と、その測定値を保持する保持回路とを備え、初期接続開始時に前記バースト検出窓開閉信号を出力して復調動作を開始する直前に前記ＡＧＣは前記保持回路に保持された受信レベル測定値に基づいて最適なゲインで前記可変利得アンプを調整することを特徴とする。
【００３６】
本発明の無線通信装置は、前記保持回路に保持される測定値が最大値であることを特徴とする。
【００３７】
本発明の無線通信装置は、前記保持回路に保持される測定値が平均値であることを特徴とする。
【００３８】
本発明の無線通信装置は、前記復調器は、受信バーストを複数回連続して復調することができなかった時には、前記バースト検出回路へ出力するバースト検出窓開閉信号の出力タイミングを可変することを特徴とする。
【００３９】
さらに本発明の無線通信装置は、バースト信号が親局からの信号なのか、子局からの信号なのか、を他の子局にて判定可能とする判定信号がプリアンブルブロックに含められ、前記復調器で復調されたプリアンブルブロックに基づいて前記判定を実行することを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４１】
図１は本発明の無線通信装置の要部のブロック回路図、図２は本発明で使用されるバースト信号の説明図、図３は初期接続開始時における最適な状態でのバースト信号・ゲイン更新・バースト検出窓開閉信号・バースト検出信号出力の関係を示すタイミング図、図４はバースト検出したにも拘らず復調不能となった場合の復帰ルーチンを示すタイミング図である。
【００４２】
図１において、加入者局２−１〜２−４の受信系において、図示を略すアンテナから受信された受信ＲＦ信号を低雑音増幅器（ＬＮＡ）で増幅した後、中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバートした受信ＩＦ信号は、可変利得アンプ２１を経て直交検波器２２においてＩ信号（同相成分）とＱ信号（直交成分）とに分波される。
【００４３】
この分波されたＩ信号とＱ信号は、Ａ／Ｄ変換器２３によってデジタル信号に変換され、さらに復調器２４によって復調されて復調信号が取得される。また、デジタル信号に変換されたＩ信号とＱ信号とは、バースト検出回路２５、受信レベル測定回路２６並びに受信レベル測定回路２９に出力される。
【００４４】
この受信レベル測定回路２６は、ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）２７に受信レベル測定信号を出力する。また、受信レベル測定回路２９は最大値保持回路２８に受信レベル測定値を出力する。
【００４５】
また、本発明に使用されるバースト信号は、図２に示すように、受信レベル推定のためのキャリアリカバリ（ＣＲ）信号を先頭とし、データのサンプルタイミングを検出するためのビットタイミングリカバリ（ＢＴＲ）信号と、データの先頭を推定するためのユニークワード（ＵＷ）信号とから構成され、これらのプリアンブルブロックの後にデータシンボル（データブロック）が存在している。
【００４６】
更にユニークワードを基地局１と加入者局２−１〜２−４で変えることにより、新たな参入局（例えば、加入者局２−４）に対して基地局１の延長線上に干渉局（例えば加入者局２−２）の存在がある場合に、その参入局における基地局１と干渉局との区別を容易に行うことができる。
【００４７】
バースト検出回路２５は、復調器２４から出力されたバースト検出窓開閉信号に基づいてバースト検出動作を制御し、その検出結果に基づいてバースト検出信号を復調器２４に出力する。
【００４８】
受信レベル測定回路２９は、例えば、初期接続開始時等にバースト検出窓を開ける前に、図３に示すように、バースト周期以上の時間で受信レベルを測定し、その受信レベル測定値の最大値を最大値保持回路２８に保持させる。
【００４９】
ＡＧＣ２７は、最大値保持回路２８に保持されている測定値に基づいて最適なゲインで可変利得アンプ２１を調整した後、バースト検出窓開閉信号をバースト検出回路２５に出力する。
【００５０】
これにより、受信信号が取り得る範囲（ダイナミックレンジ）が検出能力の範囲以上に設定されており、このダイナミックレンジ内で且つバースト検出回路２５の検出能力範囲外に位置する受信信号を受信した場合であっても、適正にバースト検出することができる。
【００５１】
また、復調器２４は、初期接続開始時に受信バーストの途中のタイミングでバースト検出窓開閉信号を出力してしまい、最適なバースト検出タイミングではないことから、このままの検出タイミングで複数回復調を試し、復調できなければ検出初期の状態に戻す際、図４に示すように、バースト検出窓の開放タイミングを前回タイミングよりもズラすことにより（開放開始タイミングにランダムな時間を設ける）、すばやくバースト信号を適正に受信することができる。
【００５２】
ところで、上記実施の形態では、バースト検出回路２５によるバースト信号の検出タイミングを制御するバースト検出窓開閉信号が復調器２４から出力される前にバースト周期以上の時間で測定された受信レベルに対する測定値を最大値で保持する最大値保持回路２８としたが、図５に示すように、その測定値を平均値で保持する平均値保持回路３０としても良い。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の無線通信装置にあっては、以上説明したような構成としたことにより、バースト検出窓を利用してのバースト信号の検出に際し、適正にバースト検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図２】本発明で使用されるバースト信号の説明図である。
【図３】本発明の初期接続開始時における最適な状態でのバースト信号・ゲイン更新・バースト検出窓開閉信号・バースト検出信号出力の関係を示すタイミング図である。
【図４】バースト検出したにも拘らず復調不能となった場合の復帰ルーチンを示すタイミング図である。
【図５】本発明の無線通信装置の変形例の要部のブロック回路図である。
【図６】（Ａ）は加入者系無線アクセスシステムとしてのＰＭＰ通信方式の概念図、（Ｂ）は時分割双方向通信方式によるバーストの時系列を示す模式図である。
【図７】従来の無線通信装置の要部のブロック回路図である。
【図８】加入者局の接続開始時における標準的（最適）な状態でのバースト信号・バースト検出窓開閉信号・バースト検出出力信号の関係を示すタイミング図である。
【図９】加入者局の同期中における標準的（最適）な状態でのバースト信号・ゲイン更新・バースト検出窓開閉信号・バースト検出信号出力の関係を示すタイミング図である。
【図１０】ダイナミックレンジ・バースト検出回路の検出可能範囲・バースト信号の受信レベルの相対関係を示す説明図である。
【図１１】加入者局の初期接続開始時におけるバースト信号とバースト検出窓とのタイミング不具合の説明図である。
【図１２】バースト検出したにも拘らず復調不能となった場合の復帰ルーチンを示すタイミング図である。
【図１３】参入局における基地局及び干渉局からのバースト信号受信信号例の説明図である。
【符号の説明】
２１可変利得アンプ、２２直交検波器、２３Ａ／Ｄ変換器、２４復調器、２５バースト検出回路、２６受信レベル測定回路、２７ＡＧＣ、２８最大値保持回路、２９受信レベル測定回路、３０平均値保持回路。

Claims

アンテナから受信された受信信号のレベルを調整する可変利得アンプと、該可変利得アンプからの出力信号を直交検波器を介してデジタル信号化するＡ／Ｄ変換器と、そのデジタル信号成分を復調する復調器と、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル化されたバースト信号を検出して前記復調器での復調開始を制御するバースト検出回路と、前記バースト検出回路によるバースト検出信号により、前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル化されたバースト信号の受信信号の測定を開始する受信レベル測定回路と、その測定値に基づいて前記可変利得アンプのゲインを調整するＡＧＣと、前記バースト検出回路によるバースト信号の検出動作を制御するバースト検出窓開閉信号が前記復調器から出力される時点直前の一定区間に受信レベルを測定する受信レベル測定回路と、その測定値を保持する保持回路とを備え、初期接続開始時に前記バースト検出窓開閉信号を出力して復調動作を開始する直前に、前記ＡＧＣは前記保持回路に保持された受信レベル測定値に基づいて最適なゲインで前記可変利得アンプを調整することを特徴とする無線通信装置。
前記保持回路に保持される測定値が最大値であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記保持回路に保持される測定値が平均値であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記復調器は、受信バーストを複数回連続して復調することができなかった時には、前記バースト検出回路へ出力するバースト検出窓開閉信号の出力タイミングを可変することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置において、
バースト信号が親局からの信号なのか、子局からの信号なのか、を他の子局にて判定可能とする判定信号がプリアンブルブロックに含められ、前記復調器で復調されたプリアンブルブロックに基づいて前記判定を実行することを特徴とする無線通信装置。