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技術 送受信装置

出願人 株式会社日立国際電気
発明者 八木眞介山本和弘
出願日 2006年11月16日 (14年1ヶ月経過) 出願番号 2006-310512
公開日 2008年6月5日 (12年6ヶ月経過) 公開番号 2008-131093
状態 特許登録済
技術分野 送受信機 送信機 移動無線通信システム
主要キーワード 受信入力電圧 誤差判定 遅延歪み 位相空間 判定タイミング 信号有 音声帯域信号 誤差電力
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この項目の情報は公開日時点(2008年6月5日)のものです。
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図面 (6)

課題

キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能によって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができるようにした送受信装置を提供する。

解決手段

復調部3に、受信信号信号品質を測定する受信品質測定出力機能を付加し、送受信制御部4に、復調部3からの信号品質測定出力と予め設定された閾値を比較して受信信号の品質が良い場合に自局からの送信を止める送信禁止機能を付加し、キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能を得ることができ、これによって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができる。

概要

背景

複数の無線局が同一の周波数共用して通信を行うCSMA方式の送受信装置の場合、送信中以外の局はキャリアセンスによって他局が送信中か否かを検出し、他局が送信中であることを検出している間は自局の送信を禁止して衝突を防ぐという多重アクセス方法が使われる。このキャリアセンスには、RSSIと呼ばれる受信電力測定機能を使うのが一般的である。一方、送受信装置には、音声帯域信号を入力として所望の変調方式無線送受信を行う送受信機、または無線送信機および無線受信機を使用し、送信では伝送するデジタル情報を一旦その音声帯域信号の変調信号の形にして無線送信機に入力し、受信では受信機出力を音声帯域信号の形で受けてそれを復調してデジタル情報を復元するという形で送受信する構成が使われることもある。

概要

キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能によって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができるようにした送受信装置を提供する。復調部3に、受信信号信号品質を測定する受信品質測定出力機能を付加し、送受信制御部4に、復調部3からの信号品質測定出力と予め設定された閾値を比較して受信信号の品質が良い場合に自局からの送信を止める送信禁止機能を付加し、キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能を得ることができ、これによって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができる。

目的

本発明の目的は、キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能によって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができるようにした送受信装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

音声帯域信号または中間周波数信号送受信入出力信号とする送受信部と、送信時に送信データを音声帯域信号または中間周波信号変調し前記送受信部に入力する変調部と、送信していない時間に前記送受信部から音声帯域信号または中間周波信号を受け取り復調する復調部と、送受信の制御を行う送受信制御部とを備えた送受信装置において、前記復調部に、受信信号品質を測定する受信品質測定出力機能を付加し、前記送受信制御部に、前記復調部からの信号品質測定出力と予め設定された閾値を比較して前記受信信号の品質が良い場合に自局からの送信を止める送信禁止機能を付加したことを特徴とする送受信装置。

技術分野

0001

本発明は、他局が送信中か否かを検出し、他局が送信中であることを検出している間は自局の送信を禁止して衝突を防ぐようにした送受信装置に関する。

背景技術

0002

複数の無線局が同一の周波数共用して通信を行うCSMA方式の送受信装置の場合、送信中以外の局はキャリアセンスによって他局が送信中か否かを検出し、他局が送信中であることを検出している間は自局の送信を禁止して衝突を防ぐという多重アクセス方法が使われる。このキャリアセンスには、RSSIと呼ばれる受信電力測定機能を使うのが一般的である。一方、送受信装置には、音声帯域信号を入力として所望の変調方式無線送受信を行う送受信機、または無線送信機および無線受信機を使用し、送信では伝送するデジタル情報を一旦その音声帯域信号の変調信号の形にして無線送信機に入力し、受信では受信機出力を音声帯域信号の形で受けてそれを復調してデジタル情報を復元するという形で送受信する構成が使われることもある。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上述したように音声帯域信号を使用する従来の送受信装置では、キャリアセンスのための受信機入力電力を測定するという機能を持っていない場合が多く、また無線送受信機入出力中間周波信号を使用するものでもキャリアセンス機能を持たない構成もあり、このような構成の送受信装置では他局が送信中か否かを検出し、他局が送信中であることを検出している間は自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができない。

0004

本発明の目的は、キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能によって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができるようにした送受信装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

本発明は上記目的を達成するために、音声帯域信号または中間周波数信号を送受信の入出力信号とする送受信部と、送信時に送信データを音声帯域信号または中間周波信号に変調し前記送受信部に入力する変調部と、送信していない時間に前記送受信部から音声帯域信号または中間周波信号を受け取り復調する復調部と、送受信の制御を行う送受信制御部とを備えた送受信装置において、前記復調部に、受信信号信号品質を測定する受信品質測定出力機能を付加し、前記送受信制御部に、前記復調部からの信号品質測定出力と予め設定された閾値を比較して前記受信信号の品質が良い場合に自局からの送信を止める送信禁止機能を付加したことを特徴とする。

0006

また本発明の実施に際して前記復調部は、その変調方式に従って検波する検波部と、その検波出力を判定してデータを得る判定部と、前記検波部の出力の正しい信号点からの誤差を判定して信号品質測定出力を得る誤差判定部とで構成するか、または前記復調部は、その等化処理によって伝送路の歪みを補償する等化器と、この等化器からの出力データを復調する検波判定部と、前記等化器の出力の信号点と等化処理の参照信号となる基準信号の信号点との誤差を測定して信号品質測定出力を得る誤差判定部とで構成する。

0007

また本発明の実施に際しては、各無線局は自局が送信していないときは常時受信動作を行って、受信信号の信号品質を測定して予め設定した閾値との比較を行い、自局が送信を開始するときにその比較結果として信号品質が閾値より良い場合は自局の送信開始を禁止し、比較結果として信号品質が閾値より悪くなるまで待機するようにした通信制御方法を採用する。

発明の効果

0008

本発明による送受信装置は、復調部の受信品質測定出力機能による信号品質測定出力と、予め設定された閾値とを比較して、受信信号の品質が良い場合に自局からの送信を止める送信禁止機能を付加しているため、キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に受信電力の測定と等価な機能によって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができるようになる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態による送受信装置の系統図である。
複数の無線局が同一の周波数を共用して通信を行うCSMA方式の送受信装置は、音声帯域信号または中間周波信号を入出力する送受信部1を有して構成しており、送信の場合、他局への送信データを変調部2で伝送に必要な伝送フレームとした後、所望の変調方式で音声帯域信号または中間周波信号に変調して送受信部1に渡し、これを受けた送受信部1で無線周波数信号に変換して送信するようにし、また受信の場合、送受信部1で受信した無線周波信号を音声帯域信号または中間周波信号に変換し、これを受けた復調部3で復調処理を行って出力データの形に戻し受信データとしている。この復調部3は、データを復調するだけでなく、S/Nに対応した受信品質を測定する受信品質測定出力機能を持ち、その受信品質測定出力を送受信制御部4に入力している。この受信品質測定出力を受けた送受信制御部4は、この受信品質測定出力値を予め設定した閾値と比較することによって受信信号の有無を判定する判定機能と、この判定機能による判定の結果、受信信号がある、すなわち他局が送信中であると判断した場合、その他局の送信が終了するまで自局の送信を止めて待機する送信禁止機能と、一方、送受信制御部4での判定の結果、受信信号がないと判断し、かつ他局への送信データがある場合、変調部2を作動させて送受信部1の動作を送信に切り替えてデータを送信する送信機能とを有して構成している。

0010

復調処理を行う復調部3の構成には、等化器を使用する場合と使用しない場合があり、等化器は伝搬あるいは送受信機での信号の歪みが大きい場合に使用される。次に、この二つの使用形態における復調部3の構成について説明する。

0011

図2は、等化器を使用しない場合の復調部3の構成例である。
送受信部1からの音声帯域信号または中間周波信号は、検波部5で変調方式に応じた検波方式で検波し、その検波出力を受けた判定部6で判定して受信データとして復調される。また検波部5の検波出力は受信品質測定出力機能に対応する誤差検出部7にも与えられ、この誤差検出部7では検波出力と正しい信号点との誤差ベクトルの大きさを検出し、その平滑化処理を行って受信品質測定出力として送受信制御部4に渡す。この受信品質測定出力は、後述するようにN/Sに相当する測定値であり、これが小さい(SとNの差が大きい)ときは他局が送信している状態であると判定することができる。そこで送受信制御部4の判定機能に相当する部分では、これを適当な閾値と比較して誤差が大きいときは信号の受信品質が悪く、誤差が小さいときは信号の受信品質が良いと判定し、また送信禁止機能に相当する部分では、受信品質が良いと判断したとき他局への送信データがあっても自局からの送信を禁止し、受信品質が悪くなるまで待機するようにする。

0012

変調方式が4相PSKを例にすると、4相PSKの信号点は、図4のように信号の位相空間上で00,01,11,10で示した4つの点のいずれかを取る。空間を通して受信された信号には雑音重畳され、例えば信号点00の信号に矢印の雑音が重畳されたとすると、信号点Aで受信されることになる。この雑音成分による信号点の変動の大きさは、信号の電力を1とすれば、N/Sに等しい電力値となる。従って、この誤差電圧は、通常の無線通信において雑音電力が一定であるから、信号成分の受信電界強度逆数に比例するものになる。このように正しい信号点からの誤差を測定すれば、RSSIによる受信機入力電圧の測定と同等の測定ができることになり、これを用いて送受信制御部4で自局の送信を止めるかどうかを判定することによって、空間での衝突を回避することができる。

0013

図3は、等化器を使用した場合の復調部3の構成例である。
伝搬でマルチパスのような信号を歪ませる要因がある場合や、送受信機の特性に遅延歪みのような歪み要因がある場合には、復調に等化器が使われる。このような場合、送受信部1からの音声帯域信号または中間周波信号を等化器8に入力し、この等化器8の等化処理によって伝搬路で発生した歪みおよび無線部で発生した歪みを補償し、その後、検波判定部9において検波され判定されて受信データとして復調する。また等化器8の等化処理された出力は受信品質測定出力機能に対応する誤差検出部7にも与えられ、この誤差検出部7では等化処理の参照信号として使われる基準信号の信号点との誤差ベクトルの大きさを測定し、平滑化処理を行って受信品質測定出力として送受信制御部4に渡す。送受信制御部4の判定機能に相当する部分では、等化器8の等化処理した出力の信号点と基準信号の信号点との誤差を適当な閾値と比較し、誤差が大きいときは信号の受信品質が悪く、誤差が小さいときは信号の受信品質が良いと判定し、また送信禁止機能に相当する部分では、受信品質が良いと判断したときは他局への送信データがあっても自局からの送信を禁止し、受信品質が悪くなるまで待機するようにする。ここで等化器8としては、公知の様々なものを使用することができる。

0014

等化器8を使う場合、一般には送信側では予め決められた波形符号列)のユニークワードと呼ばれる信号を適当な間隔で送信し、受信側ではこのユニークワードと受信した信号との波形の比較を行って、信号の判定タイミングにおいてその誤差がになるように等化処理を行う。この等化処理において、受信信号中の歪み成分は、一般にゆっくりとした変動をするので補償されるが、これに対して雑音成分は変調速度とほぼ同じ速さでランダムに変動するので補償されずにそのまま残ることになる。この等化処理された後のユニークワードの信号点と、等化処理の参照信号となる基準のユニークワードの信号点との誤差電力等化誤差と言い、この値はこれまでの説明から分かるようにS/Nに逆比例する出力を得るものである。このようにして、等化器8の等化処理した出力の信号点と基準信号の信号点との誤差を受信品質測定出力として使用することによって、RSSIによる受信入力電圧の測定の場合と同等に衝突回避に使用することができる。

0015

図5は、等価誤差の実例を示す特性図であり、等化器8の等価誤差と受信入力電力との関係を6Kシンボル/秒の変調速度、また変調方式は2相PSKの試験装置での測定値である。等価誤差は、等化器出力の正しい信号点からの誤差の平均値信号電力に対する比(dB)で表したものであり、等価誤差が大きいと言うことは等価誤差と信号電力の比が大きいことに対応している。同図から分かるように、信号電力に対する比で見た等価誤差と受信入力電力とは、ほぼ直線に近い形で対応しており、等価誤差を受信信号電力の代わりに使用してもキャリアセンスに等価な機能を得られることが分かる。

0016

いずれの構成であっても、他局からの受信信号の有無は、受信品質測定出力を予め設定した適当な閾値と比較して行うが、この閾値は、雑音のみが受信されている場合に信号有りと誤判定する確立が小さくなるようなレベルに設定する望ましく、一般的にはS/Nで6dB程度のレベルに設定するのが妥当である。

0017

このような送受信装置によれば、復調部3に、受信信号の信号品質を測定する受信品質測定出力機能を付加し、送受信制御部4に、復調部3からの信号品質測定出力と予め設定された閾値を比較して受信信号の品質が良い場合に自局からの送信を止める送信禁止機能を付加したため、キャリアセンスの機能を持たない構成でも簡単に図5に示したように受信電力の測定と等価な機能を得ることができ、これによって他局が送信中であることを検出して自局の送信を禁止して衝突を防ぐことができるようになる。また、このような送受信装置は、各無線局は自局が送信していないときは常時受信動作を行って、受信信号の信号品質を測定して予め設定した閾値との比較を行い、自局が送信を開始するときにその比較結果として信号品質が閾値より良い場合は自局の送信開始を禁止し、比較結果として信号品質が閾値より悪くなるまで待機するようにした通信制御方法を採用することによって容易に実現することができる。

0018

本発明による送受信装置は、図1に示した構成以外の他の構成のものにも適用することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明に一実施の形態による送受信装置の概略構成を示す系統図である。
図1に示した送受信装置の復調部の具体構成を示すブロック図である。
図1に示した送受信装置の復調部の他の具体構成を示すブロック図である。
信号点の配置を示す説明図である。
等価誤差と入力電力との関係を示す特性図である。

符号の説明

0020

1送受信部
2変調部
3復調部
4送受信制御部
5検波部
6 判定部
7誤差検出部
8等化器
9 検波判定部

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