JPH1117601A - 高速無線アクセス装置 - Google Patents

高速無線アクセス装置

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JPH1117601A
JPH1117601A JP16414697A JP16414697A JPH1117601A JP H1117601 A JPH1117601 A JP H1117601A JP 16414697 A JP16414697 A JP 16414697A JP 16414697 A JP16414697 A JP 16414697A JP H1117601 A JPH1117601 A JP H1117601A
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    • HELECTRICITY
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    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 マルチメディア高速無線アクセスシステムの
待ち受け時の消費電力と等化器の回路規模を削減する。 【解決手段】 親局側の無線モデムは低速変調手段と等
化器とを内蔵した高速変復調手段を有し、低速パケット
を高速パケットの先頭に付加する手段と、どの端末宛て
のパケットを送信するかの情報を付加する手段と、子局
宛てに該当するパケットを送信する手段とを持つ。一
方、子局側の無線モデムでは低速復調手段と等化器とを
内蔵した高速変復調手段を有し、自局宛てのパケットを
認識した場合には低速復調手段をOFFするとともに高
速変復調手段をONさせ、受信後高速復調手段をOFF
させる手段と、低速受信モードでのAGC情報タイミン
グ抽出情報を保持し高速受信モードで使用する手段を持
つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高速無線アクセス装
置に関し、特に無線ATMにおいて端末側無線モデムの
待ち受け時の消費電力を削減する高速無線アクセス装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図14に示すように無線端末が親
局を介して有線LANや公衆網にアクセスする方式の代
表的なものとして、図15に示すようなTDMA/TD
D方式や図17に示す対等分散方式がある。TDMA/
TDD方式においては全ての子局(MH)は親局(B
S)がフレムの先頭こ付加するプリアンブル信号により
タイミング同期をとる。次に個局はプリアンブル信号の
次に挿入されている制御パケットにより、自局宛てのパ
ケットの有無を知る。自局宛てのパケットがある場合に
は制御パケットに続くパケット(P1〜Pk)から自局
宛てのパケットを取り込む。一方、対等分散方式におい
ても局は受信したパケットが自分宛てかどうかを識別し
自局宛てであればデータを取り込むという点では同じで
ある。両者の違いはTDD/TDMA方式が親局からの
下りフレームの先頭に1つプリアンブルを付加すればよ
いのに対し、対等分散方式では全ての局のパケットの先
頭にプリアンブル信号を付加しないといけないため、A
D HOCな子機間通信が出来る反面データ長いかんで
はデータ伝送の実効スループットが低下するという欠点
がある。
【0003】ところでMPEG2の画像信号までを考慮
したマルチメディア信号をかかるアクセス方式でサービ
スする場合には、プリアンブル信号や送信権制御のため
のオーバヘッドを考慮すると無線区間として20Mbp
s以上のデータ転送速度が必要となる。しかも移動を考
慮するとなるとマルチパスフェージング環境下での高速
マルチメディア通信を可能にする無線伝送方式が必要と
なる。これには指向性の強いアンテナを用いて遅延時間
の大きいマルチパスを受信しないようにする方式や、等
化方式を採用しマルチパスによる符号間干渉を除去する
方式が用いられる。送受信間が固定の場合は指向性の強
いアンテナを用いる方式が圧倒的に有利であるが、移動
を伴う場合ではアンテナの制御が難しく現状では等化方
式の採用が有利と考えられる。マルチパスフェージング
に適した等化方式としては非線形等化器であるDFEや
最尤系列推定型等化器もしくは両者の混合方式が用いら
れるが、いずれも回路規模が大きく且つ消費電力が大き
いという欠点がある。たとえば マルチパスの広がり具
合を表すDELAY SPREADが最大で約200n
s位の環境下でシンボルレートが25Mシンボル/sの
高速伝送を行おうとすると10以上のタップ数を持つ等
化器とする必要があり回路規模が大きくなる。
【0004】等化器の例として判定帰還形等化器(DF
E)のブロック図を図10に示す。図6に等化器を用い
る場合のプリアンブルの構成例を示す。図10において
301はフィードフォワードフィルタ、302はフィー
ドバックフィルタ、303は判定器、304はパラメー
タ推定器、305および306は加算器を示す。図6に
おいて211はAGC用、212は位相同期用、213
はタイミング抽出用、214はタップ係数設定用のプリ
アンブル信号である。215はデータの先頭を識別する
ためのユニークワード(UW)、220はデータを示
す。
【0005】図10においてフィードバックフィルタ3
02はシンボルレートの動作となるが、フィードフォワ
ードフィルタ301もシンボルレートで動作させるとエ
イリアスが生じ隣接シンボルに対し符号間干渉を与える
ことになる。この場合には図6のタイミング抽出用のプ
リアンブル信号213を用いてタイミング抽出を忠実に
行い隣接シンボルへの符号間干渉をなくす必要がある。
しかしながらマルチパス環境下では受信信号は大きく歪
んでいるためタイミング抽出を忠実に行うことは難し
い。低速の有線系データモデムでは、シンボルレートの
2倍の周波数でサンプリングを行いエイリアスを回避す
る方法が通常用いられている。シンボルレートでサンプ
リングする場合はフィードフォワードフィルタ301の
タップ数が2倍サンプルの場合の半分になるため回路規
模が小さくなる反面、タイミング抽出のためのプリアン
ブル信号213が必要となりその分データを伝送する時
間率が小さくなりデータ伝送の実効スループットが低下
することになる。
【0006】一方、シンボルレートの2倍のサンプリン
グの場合にはタイミング抽出用のプリアンブル213を
削除できるためデータ伝送の実効スループット上有利で
あるが、その反面フィードフォワードフィルタ301の
回路規模が増加することに加え、フィードフォワードフ
ィルタを2倍のクロック(上の例では50MHZ)で動
作させる必要があるため消費電力が増加するという欠点
がある。いずれにせよ高速無線伝送用の等化器は回路規
模が大きく且つメ消費電力が大きいという欠点がある。
このためTDMA/TDD方式にしろ対等分散方式にし
ろ、待ち受け時に常時等化器を動作させるのでは消費電
力が大きくなりバッテリで動作する形態端末を想定する
マルチメディア無線アクセスサービスには適していな
い。また等化器を用いる場合にはAGC211、位相同
期212、前述のタイミング抽出213に加え等化器の
タップ係数設定のためのプリアンブル214が必要であ
り、プリアンブル長は低速の無線モデムに比べ長くな
る。このためデータ長220の長さいかんではデータ伝
送の実効スループットが極端に低下するため低速のデー
タサービスしか供し得ないことになる。
【0007】以上のように高速無線アクセス方式で用い
られる無線モデムとしては消費電力削減とデータ伝送の
実効スループットの確保という2つが求められる。この
ため、移動を考慮した高速無線伝送アクセスに適した無
線モデムとしては、待ち受け時の消費電力削減を図るた
めの低速用復調手段と、マルチパスフェージング耐性を
強めるための等化器等を含んだ高速用変復調手段とが必
要となる。
【0008】このうち消費電力削減手段として特開平2
−5633号公報では以下のような手段を持たせてあ
る。図11が受信機の構成を、図12および図13がフ
レーム構成を示す。この受信機は低速のクロック91と
高速のクロック92とを有し待ち受け時は低いクロック
で呼び出しワードを受信し、図12の場合は自局が属す
る呼び出しグループを受信した場合にクロックを低速か
ら高速に切り替えてメッセージを受信する。図13は自
局が属するグループに加え自局宛て呼び出し符号が含ま
れている場合のみ高速のクロックに切り替えてメッセー
ジを受信する。この手段により待ち受け時の消費電力の
削減を行っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平2
−5633号公報の手段では自局宛てのパケットを受信
した場合、単に誤り訂正符号化された高速のデータを復
号するために高速のクロックに切り替える手段を持つの
みであるため、誤り訂正機能だけではマルチパスフェー
ジングによる符号間干渉を除去できず高速無線アクセス
の実現は難しい。上述したようにマルチパスフェージン
グ環境化では等化方式等によりマルチパスフェージング
耐性を高める必要がある。
【0010】かかる無線モデムでは低速復調手段による
待ち受け時の消費電力削減手段と、等化器を内蔵した高
速変復調手段の両手段が必要となる。この場合フレーム
フォーマットは図7に示すように図6の高速用プリアン
ブル信号210とデータ部220からなる高速パケット
200の先頭に図3に示すような低速パケット100を
付加した構成となる。図7と図13の比較から明らかな
ように図7では低速モード挿入に加えさらに高速モード
用プリアンブル信号を付加する必要があるため実効スル
ープットが低下低下するという欠点がある。ここで図1
に示すTDMA/TDD方式では低速パケットと高速用
プリアンブルは下りフレームの先頭に1つずつ付加すれ
ばよいため、スループットの低下は比較的小さいが、図
16に示す2.4GHz帯を使用した無線LANで用い
られている対等分散型のアクセス方式では高速データ長
いかんによってはスループットは極端に低下することに
なる。
【0011】本発明の目的は中央集中型TDMA/TD
Dアクセス方式あるいは対等分散型のアクセス方式を採
用するマルチメディア高速無線アクセスシステムにおい
て待ち受け時の消費電力削減を可能とするのみならず、
システムスループット低下を極力抑えなおかつ等化器の
回路規模を削減できる無線モデムを提供することであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、親局側の無線モデムは低速変調手段と等
化器とを内蔵した高速変復調手段を有し、この低速変調
手段による低速パケットを高速パケットの先頭に付加す
る手段と、この低速制御パケットにどの端末宛てのパケ
ットを送信するかを端末に通知するための情報を付加す
る手段と、低速パケットを付加した直後に高速モードに
切り替え子局宛てに該当するパケットを送信する手段と
を持つ。
【0013】一方、子局側の無線モデムでは低速復調手
段と等化器とを内蔵した高速変復調手段を有し、低速復
調手段と高速変復調手段をON/OFFさせる手役と、
復調手段で受信したデータを解析する手段と、自局宛て
のパケットがあることを認識した場合には低速復調手段
をOFFするとともに高速変復調手段をONさせる手段
と、自局宛てのパケットを受信後高速復調手段をOFF
させる手段と、低速受信モードでのAGC情報を保持し
高速受信モードでその保持した値を使用する手段と、低
速受信モードでのタイミング抽出情報を保持し高速受信
モードでその保持したタイミングを使用する手段とを持
つ。
【0014】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。
【0015】図1はTDMA/TDD方式に本発明の無
線モデムを適応した場合のフレーム構成を示す。TDM
A/TDDフレームの先頭に低速制御パケットを付加し
ている。
【0016】図2は子局の低速/高速モードのタイムチ
ャートである。
【0017】図4は本発明の親局側の無線モデムの構成
例を示す。MAC部10とFSK変調器20と高速モー
ド変復調器30とSW40と制御部50と周波数変換器
60とアンテナ70とからなる。
【0018】図5に本発明の子局側の無線モデムの概略
ブロック図を示す。
【0019】MAC11とFSK復調器21と高速復調
器31と高速変調器32とFSK復調器21と高速復調
器31とを切り替えるSW41と制御部51と周波数変
換器61とアンテナ70とからなる。
【0020】図9に子局無線モデムのうちFSK復調器
21と高速復調器31と周波数変換器61の構成例を示
す。
【0021】低速復調器21は検波器(ディスクリミネ
イタ)22とA/Dコンバータ23とタイミング抽出器
24と判定器25とからなる。高速復調器31は直交復
調器32、A/Dコンバータ33と位相同期部34と等
化器35と判定器36とからなる。周波数変換部61は
周波数変換器62とAGC63とAGC情報ホールド部
64とからなる。
【0022】図8に本発明の端末側のフレームフォーマ
ットを示す。
【0023】低速パケットはプリアンブル110とデー
タ120とからなる。プリアンブル110はAGC11
1とタイミング抽出112とUW113とからなる。低
速データは図3に示すような構成になっており端末を識
別するためのID番号を含むパケット121,122‥
からなる。
【0024】高速パケット400はプリアンブル410
とデータ420とからなる。プリアンブル410は位相
同期411とタップ係数412とUW413とからな
る。
【0025】最初に本発明で待ち受け時の消費電力削減
が測れることを示す。
【0026】親局ではMAC部10がTDMA/TDD
フレームの先頭に図3に示す低速制御パケット100を
付加しFSK変調器に入力する。低速データに含まれる
ID番号(121、122‥)は、親局がこの低速制御
フレーム直後のTDMA/TDDフレーム内でどの子局
にパケットを送信するかを通知するためのものである。
低速パケットはFSK変調器20、SW40、周波数変
換器60およびアンテナ70を経て送信される。低速制
御パケット送信後MAC部10は制御部に対し低速から
高速モードへ切り替える信号を入力するとともに高速モ
ードデータを高速モード変復調器30に入力する。高速
モードデータは高速モード変復調器30、SW40、周
波数変換器60およびアンテナ70を経て送信される。
【0027】親局のMAC10は下りフレームの送信が
終了すると、配下の子局からのパケットを受信するため
制御部50に対し高速モード変調器から高速モード復調
器に切り替える信号を与える。上りフレームが終了する
とMAC10は制御部50に対し高速復調器からFSK
変調器へ切り替える信号を直次のサイクルがスタートす
る。
【0028】一方、子局側では待ち受け時制御部51の
制御信号d、eにより高速変調器32および高速復調器
31はOFFしている。本発明では親局からの低速制御
パケット100を受信する機能をサポートするFSK復
調器21は常時ONしていてもよいが、低消費電力を図
るためにFSK受信機21も必要なとき以外はOFFで
きる構成としている。すなわちFSK復調器21は親局
が低速パケット100を送信する直前にONし親局から
の低速パケット100を受信する。低速パケット100
を受信した後は再びOFFとなる。これは子局のMAC
11が親局のMAC1Oとの同期がとれた後では親局か
らの低速パケット送信タイミングを認識できるため可能
となる。具体的にはMAC11がFSK復調器21を周
期的にON・OFFさせるタイミング信号を与える機能
を持つ制御部51に対し親局が低速パケット送信タイミ
ングの直前にFSK復調器21のONタイミングを通知
することにより実行される。FSK復調部21は図8に
示すプリアンブル信号110でAGCおよびビット同期
をとり復調したデータをMAC部11にわたす。MAC
部11はFSK復調器21からのデータから自局のID
番号が含まれているかどうかを判定し、含まれていない
場合は制御部51に対しFSK復調部21をOFFさせ
る制御信号を与える。一方、MAC部11は自局のID
番号を認識した場合、制御部51に対しSW40を低速
から高速モード側に切り替える信号を与える。制御部は
この切り替え信号により高速変復調器30をONさせ
る。高速モード変復調器30は図8に示す高速モードの
先頭のプリアンブル信号410で位相同期をとり等化器
35のトレーニングを行い復調した高速データをMAC
部11にわたす。MAC部11は自局宛てのパケットを
受信完了すると制御部51に対し高速変復調器30をO
FFさせる制御信号を与える。
【0029】以上により本発明では自局宛てのパケット
があると認識した場合のみ等化器を含む高速復調器をO
Nさせるため待ち受け時の消費電力削減が図れる。
【0030】次に本発明でスループット低下が図れるこ
とを示す。
【0031】図9において低速受信時プリアンブル11
0のAGC設定用プリアンブルでAGC63が設定され
る。AGCが設定されると検波器22でFSK変調信号
は検波されA/Dコンバータ22でA/D変換される。
タイミング抽出器24はA/D変換されたタイミング抽
出用プリアンブル信号112からタイミングを抽出す
る。判定器25はこのタイミングにより続くUW113
およびデータ120を判定し送信されたデータに復元す
る。ここでAGC情報保持器64はAGC63の設定値
を保持する。
【0032】次にSW41が制御部51の信号bにより
FSK復調器21から高速復調器31に切り替えられ
る。高速復調器31に切り替わった時点で、本来必要な
高速用AGCプリアンブルを削減するために本発明では
低速モードで設定されているAGC情報保持器64の出
力をそのまま使用する。図9の例では高速受信信号はA
GC情報保持器64で保持されているゲインでレベル設
定され、直交復調器32を経てA/Dコンバータ33に
よりディジタル信号に変換される。次に位相同期部34
で等化するのに必要な位相同期がとられる。そして本来
必要なタイミング抽出のためのプリアンブル期間を削減
するために本発明では低速モード時にタイミング抽出器
24で抽出したタイミングを使用する。A/D32、位
相同期部34、等化器35および判定器36はタイミン
グ抽出器24のタイミングで動作する。等化器はタップ
係数設定用プリアンブル信号により初期設定を行い続く
UWとデータを等化する。等化された受信信号は判定器
36で送信されたデータに復元される。
【0033】ここで低速モードのFSK変調方式の伝送
速度はマルチパス環境下でも等化器なしで所要の回線品
質を満足する範囲に選定される。たとえばマルチパスの
広がり具合を表すDELAY SPREADが最大で約
200ns位の環境下では約1Mbps程度の速度に選
定される。タイミング抽出器24はマルチパスの影響に
よりタイミング抽出精度が劣化しないように、タイミン
グ抽出のためのサンプリングレートは低速のビットレー
トでなくこれを8倍程度高くしたレートを使用する。こ
れにより等化動作に必要なタイミング抽出精度は確保さ
れる。
【0034】以上により高速用プリアンブルはAGCと
タイミング抽出期間が不要となり、単純な低速機能付加
に比ベデータ伝送の実効スループットの低下を抑えるこ
とができる。
【0035】さらに低速用のタイミング抽出機能を高速
モードで兼用することにより、等化器として図10のD
FEを使用する場合、フィードフォワードフィルタをシ
ンボルレートで動作させればよいため等化器の回路規模
と消費電力の両方を削減できるというメリットも持つ。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、高速
モードの先頭に低速モードを付加し且つ低速モード時に
設定したAGCとタイミング情報をそのまま高速モード
で使用することにより、待ち受け時の消費電力削減が図
れるのに加え、データ伝送の実効スループットの低下を
抑え、しかも等化器の回路規模と消費電力を削減できる
という効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】TDMA/TDD方式に本発明の無線モデムを
適応した場合のフレーム構成を示す図である。
【図2】子局の低速/高速モードのタイムチャートを示
す図である。
【図3】低速パケットの構成を示す図である。
【図4】本発明の親局側の無線モデムの構成例を示す図
である。
【図5】本発明の子局側の無線モデムの概略ブロック図
である。
【図6】等化器を用いる場合のプリアンブルの構成例を
示す図である。
【図7】フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図8】本発明の端末側のフレームフォーマットを示す
図である。
【図9】子局無線モデムのうちFSK復調器と高速復調
器と周波数変換器の構成例を示す図である。
【図10】等化器の例としての判定帰還形等化器(DF
E)のブロック図である。
【図11】特開平2−5633号公報における受信機の
構成を示す図である。
【図12】特開平2−5633号公報におけるフレーム
構成を示す図である。
【図13】特開平2−5633号公報におけるフレーム
構成を示す図である。
【図14】無線端末が親局を介して有線LANや公衆網
にアクセスする方式を示す図である。
【図15】TDMA/TDD方式を示す図である。
【図16】2.4GHz帯を使用した無線LANで用い
られている対等分散型のアクセス方式を示す図である。
【図17】対等分散方式を示す図である。
【符号の説明】
10 MAC部 20 FSK変調器 30 高速モード変復調器 40 スイッチ(SW) 50 制御部 60 周波数変換器 70 アンテナ 11 MAC 21 FSK復調器 31 高速復調器 32 高速変調器 41 スイッチ(SW) 51 制御部 61 周波数変換器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低速変調手段と等化器とを内蔵した高速
    変復調手段を有し該低速変調手段による低速パケットを
    高速パケットの先頭に付加する手段と、該低速制御パケ
    ットにどの端末宛てのパケットを送信するかを端末に通
    知するための情報を付加する手段と、低速パケットを付
    加した直後に高速モードに切り替え子局宛てに該当する
    パケットを送信する手段とを持つ親局側の無線モデム
    と、 低速復調手段と等化器とを内蔵した高速変復調手段と、
    該低速復調手段と高速変復調手段をON/OFFさせる
    手段と、該復調手段で受信したデータを解析する手段
    と、自局宛てのパケットがあることを認識した場合には
    低速復調手段をOFFするとともに高速変復調手段をO
    Nさせる手段と、自局宛てのパケットを受信後高速復調
    手段をOFFさせる手段と、低速受信モードでのAGC
    情報を保持し高速受信モードでその保持した値を使用す
    る手段と、低速受信モードでのタイミング抽出情報を保
    持し高速受信モードでその保持したタイミングを使用す
    る手段とを持つ子局側の無線モデムとを有することを特
    徴とする高速無線アクセス装置。
  2. 【請求項2】 低速変調手段と等化器とを内蔵した高速
    変復調手段を有し該低速変調手段による低速パケットを
    高速パケットの先頭に付加する手段と、該低速制御パケ
    ットにどの端末宛てのパケットを送信するかを端末に通
    知するための情報を付加する手段と、低速パケットを付
    加した直後に高速モードに切り替え子局宛てに該当する
    パケットを送信する手段とを持つことを特徴とする親局
    側の無線モデム。
  3. 【請求項3】 低速復調手段と等化器とを内蔵した高速
    変復調手段と、該低速復調手段と高速変復調手段をON
    /OFFさせる手段と、該復調手段で受信したデータを
    解析する手段と、自局宛てのパケットがあることを認識
    した場合には低速復調手段をOFFするとともに高速変
    復調手段をONさせる手段と、自局宛てのパケットを受
    信後高速復調手段をOFFさせる手段と、低速受信モー
    ドでのAGC情報を保持し高速受信モードでその保持し
    た値を使用する手段と、低速受信モードでのタイミング
    抽出情報を保持し高速受信モードでその保持したタイミ
    ングを使用する手段とを持つことを特徴とする子局側の
    無線モデム。
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