(57)【要約】【課題】対向無線局との無線リンクの確立を迅速に行なうこと可能にする。【解決手段】停電が復旧して電源が投入されると（時刻ｔ0）、無線局の無線機は「待機中」状態となり、かかる状態で制御部７から「立上げ開始」命令があると、無線機は「待機中」状態から「無線リンク立上げ中」状態に遷移して（時刻ｔ1）、対向無線局との無線リンクの確立のために、送信電力を回路設計レベルＬ2よりも低いレベルＬ1の状態とする。これにより、送信電波の到達距離が、回路設計上の到達距離よりも短くし、対向無線局以外でのこの送信電波の受信ができないようにする。無線リンクが確立すると、制御部は「運用」命令を出力し、これにより、無線機は「無線リンク運用中」状態に遷移し（時刻ｔ2）、送信電力を回路設計レベルＬ2の状態とする。【選択図】図３
2007036379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の他の無線局と無線リンクで接続される無線局の送信電力制御方法であって、
所定の他の無線局と無線リンクで接続するために、無線リンクの立ち上げでは、送信電力を回路設計レベルよりも低いレベルとし、無線リンクの立上げ後では、送信電力を回路設計レベルに設定することを特徴とする送信電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にＦＷＡシステム（Fixed Wireless Accessシステム:加入者系無線アクセスシステム）に係り、特に、無線局の送信電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＷＡシステムは、有線ネットワークシステムに比べて整備が容易であり、地域網整備を早期促進するものとして、普及が期待されている。
【０００３】
一般に、ＦＷＡシステムには、基地局とユーザ局とを一対一に結んで通信を行なうP-P(Point to Point）方式と、１つの基地局と複数のユーザ局との間で同時に通信を行なうP-MP(Point to Multiple Point）方式とがあるが、近年、これら既存の方式のシステムを、ネックワーク構築の柔軟性や耐障害性の観点から高度化したメッシュ型ＦＷＡシステムが提案され、研究が進められている。
【０００４】
図４はメッシュ型ＦＷＡシステムの構成を示す図であって、１０はＦＷＡシステム、１１，１１ａは無線局、１２は無線リンク、１３は基幹網である。  
図５は図４における無線局１１，１１ａの一具体例を示す構成図であって、１４は無線機、１５はアンテナ、１６はルータである。
【０００５】
図４において、メッシュ型ＦＷＡシステム１０は、複数の無線局１１を無線リンク１２によって相互に接続することにより、メッシュ上にネットワークトポロジーを構築したものであり、かかるシステムを構成する無線局のうちの１以上の無線局１１が基幹網１３に接続される。かかる無線局１１を、特に、無線局１１ａとして示している。従って、無線局１１には、無線局１１ａも含まれる。
【０００６】
無線局１１は、図５に示すように、複数の無線機１４（ここでは、４個としている）の１のルータ１６とから構成されており、これら無線機１４はルータ１６を介して相互に接続されている。また、ルータ１６は図示しないローカルネットワークにも接続されている。また、各無線機１４のアンテナ１５は夫々、異なる隣接無線局１１のアンテナに指向特性が向けられており、これにより、隣接無線局と無線リンク１２で接続されることになる。
【０００７】
無線機１４で受信した信号は、他の隣接した無線局に送信する場合には、ルータ１６を介し、この隣接した無線局にアンテナ１５の指向特性が向けられた他の無線機１４に供給され、この無線機１４からこの隣接した無線局に無線送信される（この場合、この無線局は中継局として機能することになる）。無線機１４の受信信号がローカルネットワーク向けの場合には、この受信信号はルータ１６を介してこのローカルネットワークに送信される。また、ローカルネットワークからの信号は、ルータ１６を介し、これを送信しようとする隣接無線局にアンテナ１５の指向性が向けられた無線機１４に供給され、この隣接無線局に無線送信される。
【０００８】
なお、無線リンク１２間で混信を回避するために、各無線局１１では、その無線リンク１２毎に通信周波数を異ならせている。
【０００９】
このように、メッシュ型ＦＷＡシステムは、個々の無線リンク１２はP-P方式であるが、全体としてはメッシュ型のネットワークトポロジーとなる。
【００１０】
ところで、メッシュ型ＦＷＡシステムのようなメッシュ型の無線アクセスシステムが停電などで動作を停止した場合、停電が復旧すると、動作停止前の状態に復旧させるために、各無線局は一斉に無線リンク１２の再立ち上げ処理を開始する。この無線リンク１２の再立ち上げ処理に使用する通信周波数は、各無線局１１が自律的に決定する。即ち、無線局１１が所定の無線機１４で隣接無線局と無線リンク１２で接続されているいるときに停電があると（以下では、このように、無線リンク１２で接続されている無線機１４と隣接無線局を夫々、対応無線機，対向無線局という）、停電が復旧したときには、この対向無線局と同じ無線リンク１２（即ち、同じ無線機１４）で再び接続されるように、自律的に決定した通信周波数を用いて無線リンクの再立ち上げ処理を行なう。この立ち上げ処理では、相手側の対向無線局との間で同期確立を試みることになる。
【００１１】
しかしながら、このように、自律的に決定した通信周波数を用いて無線リンクの再立ち上げ処理を行なうと、対向無線局ばかりでなく、この対応無線機からの送信電波が届く全ての意図しない無線局との間で同期確立を試みることになる。ここで、このような無線リンク接続を意図しない無線局との同期確立の問題について説明する。
【００１２】
図５に示す構成の無線局１１を用い、その無線機１４が図６に示す指向特性パターンのアンテナ１５を有し、適応変調方式としてQPSK(Quadri Phase Shift Keying）から1024QAM(Quadrature Amplitude Modulation）までの変調方式を使用するＦＷＡシステムでは、当該無線局から対向無線局に電波を輻射して無線リンクを立ち上げる場合、アンテナ１５の指向特性と隣接無線局の配置角度の関係から、対向無線局以外の接続を意図しない無線局でも、送信信号が検出される。
【００１３】
いま、図７において、無線局Ａを無線リンクの再立ち上げ処理を行なう当該無線局とし、無線局Ｂを当該無線局Ａが無線リンクで接続しようとする対向無線局とし、無線局Ｃを当該無線局Ａから見て、対向無線局Ｂの方向に対し、３０゜方位角差の接続を意図しない無線局とすると、当該無線局Ａから対向無線局Ｂの方向に図６に示すアンテナ指向性を持たせて通信した場合、対向無線局Ｂの方向から３０゜方位角差の無線局Ｃでは、対向無線局Ｂでの受信電力よりも３０ｄＢ低い強度で電波が受信されることになる。
【００１４】
図８は上記各変調方式毎のＣＮＲ(Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比＝10log(搬送波電力／雑音電力））に対するＢＥＲ(Bit Error Rate：ビット誤り率）特性の理論値を示す特性図であり、Ｍ1はQPSKの、Ｍ2は16QAMの、Ｍ3は64QAMの、Ｍ4は256QAMの、Ｍ5は1024QAMの夫々特性を示すものである。ここで、例えば、ＢＥＲ＝１０-8は、１０8個の送信データに対し、１個のエラーがあることを意味する。
【００１５】
同図において、例えば、1024QAMで通信を行なう場合、ＢＥＲ＝１０-8以下の受信性能を達成しようとする場合、ＣＮＲ＝４０ｄＢが必要である。従って、対向無線局Ｂにおいて、当該無線局Ａから送信する1024QAM信号の受信品質をＢＥＲ＝１０-8以下とするためには、４０ｄＢ相当のＣＮＲを達成可能な送信電力を当該無線局Ａで設定することが必要である。
【００１６】
ところで、無線リンクの立ち上げには、ユニークワード（Unique Word）と呼ばれる基地の信号系列を受信側に送り、受信側でこれを検出することにより、タイミング同期を採るなどの方式が採られているが、例えば、１６以上の多値数を持つ多値ＱＡＭを適用する通信システムでは、ユニークワードにＱＰＳＫまたはＢＰＳＫなどのシンボル配列を割り当て、受信レベルが低い環境においても、ユニークワードを容易に検出してタイミング同期が可能になるように設計するのが一般的である。また、ユニークワードを検出する手法としては、複数のユニークワード系列の相関電力を用いる方法が採られているため、ユニークワード系列がマッピングされる変調方式のＢＥＲが１％（＝１０-2）以上になるような劣悪の状態（例えば、ＱＰＳＫにマッピングされた場合、ＣＮＲ＝７ｄＢ以下）においても、無線リンクの立ち上げは充分可能である。
【００１７】
従って、例えば、対向無線局ＢでＢＥＲ＝１０-8の1024QAM信号の受信性能が得られるように、当該無線局Ａから大電力で送信される1024QAM信号は、接続を意図しない無線局Ｃでも、ＣＮＲ＝１０ｄＢで受信されることになる。当該無線局Ａから送信される信号は、本来無線局Ｃに送信されるべき信号ではないので、この無線局Ｃに電波が届かないのが理想的であるが、このように、無線局Ｃにユニークワードが容易に検出可能な状態で受信されるような場合もあり、これによると、不正な同期確立が発生することになる。
【００１８】
これに対し、このような同期確立が発生した場合、同期確立処理で接続すべき相手側のＩＤ（識別コード）を判別し、その判別結果に基づいて相手側との接続を選択する機能を持たせ、間違った相手無線局からの電波を受けたときには、同期確立処理をリセットして同期確立処理を再開し、再度失敗した場合には、再び同期確立処理をリセットする処理を繰り返し、接続すべき対向無線局からの電波を受けるまでかかる動作を繰り返すことにより、保守者が手を加えることなく、停電前の状態に自動的に復旧することを可能としたメッシュ型ＦＷＡシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１９】
また、Bluetoothネットワークなどの１つの無線装置が多数の無線装置と通信を行なうネットワークシステムにおいて、通信したい相手側の無線装置は自身の無線装置から最も近い位置に存在する、ということを前提として、自信の無線装置からの送信信号の送信電力が段階的に変化させ、これに応答する無線装置の個数から通信したい相手側の無線装置を特定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００２０】
この特許文献１に記載のシステムでは、自信の無線装置において、送信電力を最大値から段階的に減少させていく。送信電力が大きいうちは、その送信信号を受信してこれに応答する無線装置の個数が多いが、送信電力が小さくなっていくとともに、応答する無線装置の個数も減少し、１つの無線装置だけが応答する状態となると、この無線装置を通信したい相手側の無線装置と決定するものである。また、これとは逆に、送信電力を最小値から段階的に大きくしていく。送信電力が小さいときには、応答する無線装置は存在しないが、ある程度大きくなると、初めて１つの無線装置が応答することになる。これを通信したい無線装置とするものである。
【非特許文献１】野本 他著「次世代固定無線アクセスシステム」信学総大 B-5-270,2001
【特許文献１】特開２００３ー１８８８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、上記特許文献１に記載の技術では、保守者が手を加えることなく、停電前の状態に自動的に復旧することを可能とするものであるが、間違った相手無線局であるか否かを見極めるのに、ある程度の待ち時間が必要となる。また、間違った相手無線局に誤接続したことを認識した結果、同期確立処理をリセットして同期確立処理を再開するが、再開した同期確立処理でも、新たな誤接続が発生する可能性が高い。このため、停電前の接続状態に復旧するには、保守者が各無線リンクを順に復旧させるのに必要な時間と同程度の時間がかかる場合もあり、特に、無線局が密集して配置されるメッシュ型ＦＷＡシステムでは、このような問題が顕著となる。
【００２２】
上記特許文献１に記載の技術では、送信電力を段階的に変化させ、１つの無線局だけが応答する状態となるまで、この送信電力の段階的な変化を続けるものであるから、やはり通信したい無線装置を見つけ出すまでに時間がかかることになる。しかも、メッシュ型ＦＷＡシステムのような無線通信システムでは、通信したい対向無線局が必ずしも当該無線局に最も近い位置に存在するとは限らず、例えば、図７に示すように、無線局Ａ，Ｂ，Ｃの配置関係があって、当該無線局Ａに対し、通信したくない無線局Ｃの方が無線局Ｂよりも近い場合、無線局Ｃが対向無線局として選択される、という誤接続が生ずるおそれもある。
【００２３】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、対向無線局との無線リンクの確立を迅速に行なうことができるようにした送信電力制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の他の無線局と無線リンクで接続される無線局の送信電力制御方法であって、他の無線局と無線リンクで接続するために、無線リンクの立ち上げでは、送信電力を回路設計レベルよりも低いレベルとし、無線リンクの立上げ後では、送信電力を回路設計レベルに設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、同期確立処理の繰り返しを行なうことなく、正しい対向無線局との無線リンクを確立することができ、かかる無線リンクの確立を迅速に実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は本発明による送信電力制御方法を用いる無線機の一実施形態を示す構成図であって、１はルータ、２は送信部、３は送信電力制御部、４は共用器、５はアンテナ、６は受信部、７は制御部である。
【００２８】
同図において、ルータ１には、図示しないネットワークや複数の受信機が接続されているが、ここでは、１つの受信機のみを示している。これら受信機は、送信部２や送信電力制御部３，共用器４，アンテナ５，受信部６，制御部７から構成されている。このルータ１は、ネットワークからのデータをその宛先の無線局に該当する無線機から送信させ、また、ある受信機で受信したデータを、自局当ての場合には、図示しないネットワークに、他の無線局当ての場合には、これを対向無線局とする該当の無線機に供給するともに、送信部２や送信電力制御部３，受信部６を制御する制御部７を制御することにより、無線通信の確立・切断，通信周波数，変調方式などの制御を行ない、また、制御部７が管理する無線機の状態をモニタする機能を有することにより、無線通信を管理する。
【００２９】
そこで、図示しないネットワークからの送信データは、ルータ１によって送信部２に供給され、制御部７からの指示に従った変調方式や通信周波数で変調処理される。送信部２から出力される送信データの変調波は送信電力制御部３に供給されて、制御部７からの指示に従った送信電力に増幅（または、減衰）され、共用器４を介してアンテナ５から無線送信される。
【００３０】
また、アンテナ５から受信された受信信号は、共用器４を介して受信部６に供給され、制御部７からの指示に従ってデータに復調される。復調された再生データは、自局宛のデータである場合には、ルータ１を介して図示しないネットワークに供給される。
【００３１】
ここで、アンテナ５は、メッシュ型ＦＷＡシステムでの対向無線局の方向に指向特性が向けられており、この対向無線局との間で無線リンクが確立される。
【００３２】
また、ここでは、ルータ１に接続された１つの無線機のみを示しているが、メッシュ型ＦＷＡシステムの無線局である場合、上記のように、アンテナの指向特性が異なる対向無線局に向けられた上記と同様の構成の複数の無線機がこのルータ１に接続されており、他の無線機で同様にして受信された受信データは、自局当てでなく、図示するアンテナ５の指向特性が向けられた図示しない対向無線局当てのものである場合には、ルータ１から送信部２に供給され、変調波として、上記のように、送信電力制御部３及び共用器４を介し、アンテナ５からこの対向無線局に送信される。
【００３３】
また、アンテナ５で受信された受信信号が自局当てのものでないときには、この受信信号は、受信部６で復調された後、ルータ１を介して該当する受信機に供給され、上記の処理がなされて該当する対向無線局に送信される。
【００３４】
図２は本発明による送信電力制御方法の一実施形態による無線機の状態遷移を示す図である。
【００３５】
同図において、この実施形態では、図１に示す無線機で設定される状態を、無線通信を行なっていない「待機中」状態１０と、無線リンクを立ち上げて他の無線局と通信を確立するための「無線リンク立上中」状態１１と、無線通信を行なっている「無線リンク運用中」状態１２との３つの状態とする。かかる状態での動作は、制御部７（図１）の制御のもとに行なわれる。
【００３６】
これら３つの状態間の遷移は、制御部７からの４つの状態制御命令、即ち、「立上げ開始」命令Ａ，「立上げ中止」命令Ｂ，「運用」命令Ｃ及び「運用停止」命令Ｄによって実行され、無線機は、夫々の命令に応じて、上記状態１０〜１２のいずれかの動作を実行する。なお、これらの状態制御命令は、制御部７が単独で制御することも可能であるが、制御部７とルータ１とが連携して実施することも可能であり、ここでは、制御部７が自律的に制御を行なうものとする。
【００３７】
以下、かかる状態の遷移に伴う送信電力の変化を示す図３を参照して、この実施形態の送信電力制御について説明する。
【００３８】
例えば、停電が復旧して、無線機に電源が投入されると（図３の時刻ｔ0）、この無線機は「待機中」状態１０となる。この状態では、送信が停止したままである。このときの送信電力が、図３においては、Ｌ0としている。
【００３９】
かかる状態で制御部７から「立上げ開始」命令Ａがあると、無線機は「待機中」状態１０から「無線リンク立上げ中」状態１１に遷移する（図３の時刻ｔ1）。この「無線リンク立上げ中」状態１１では、対向無線局の電波を補足（受信）して通信を確立できるように、無線機が動作するが、この動作としては、送信電力制御部３において、送信電力を回路設計レベルＬ2（図３）よりも低いレベルＬ1（図３）の状態とする（例えば、Ｌ1＝Ｌ2／１６）。これにより、送信電波の到達距離が、回路設計上の到達距離よりも短くなる。
【００４０】
この「無線リンク立上げ中」状態１１で同期確立処理が行なわれ、同期状態を参照して無線リンクが確立したことが判断されると、制御部７は「運用」命令Ｃを出力する。これにより、無線機は「無線リンク運用中」状態１２に遷移し（図３の時刻ｔ2）、送信電力制御部３において、送信電力を回路設計レベルＬ2の状態とする。逆に、「無線リンク立上げ中」状態１１で予め決められた所定の時間を経過しても、同期が確立しない場合には、制御部７は、同期することができなかったものと判断して、「立上げ中止」命令Ｂを出し、無線機を「待機中」状態１０に戻す。
【００４１】
無線機は、「無線リンク運用中」状態１２では、制御部の指示に従った通信仕様（変調方式や通信周波数など）で無線通信を行なうが、送信電力については、送信電力制御部３において、回線設計に従った上記のレベルＬ2になるように制御される。
【００４２】
「無線リンク運用中」状態１２において、通信を停止させる必要が生じたり、何らかの要因で無線通信が途絶えたりしたものと制御部７が判断した場合には、制御部７は「運用停止」命令Ｄを出し、無線機を「待機中」状態１０に遷移させる。
【００４３】
そこで、停電が復旧して電源が投入され、「立上げ開始」命令Ａにより、「無線リング立上げ中」状態１１となると、無線機が同期確立処理を実行し、このときの送信電力を回路設計レベルよりＬ2も低いレベルＬ1に設定されるが、この送信レベルＬ1としては、対向無線局でユニークワードが検出できる程度の低いレベルにする。これに対し、この対向無線機の方向に対して、例えば、３０゜方位格差の他の無線機では、このレベルＬ1よりも、さらに、例えば、３０ｄＢ低い送信電力でユニークワードの送信信号が受信されるため、ユニークワードを検出することは非常に困難となる。このことからして、同期確立処理の繰り返しを行なうことなく、対向無線機との無線リンクを確立することができ、対向無線局との正しい同期確立を迅速に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による送信電力制御方法の一実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明による送信電力制御方法の一実施形態による無線機の状態遷移を示す図である。
【図３】本発明による送信電力制御方法の一実施形態による無線機の送信電力の遷移を示す図である。
【図４】メッシュ型ＦＷＡシステムの構成を示す図である。
【図５】図４における無線局１１，１１ａの一具体例を示す構成図である。
【図６】アンテナの指向特性パターンの一例を示す図である。
【図７】従来のメッシュ型ＦＷＡシステムでの無線リンク確立のための処理を説明するための図である。
【図８】変調方式毎のＣＮＲに対するＢＥＲ特性の理論値を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  ルータ
２  送信部
３  送信電力制御部
４  共用器
５  アンテナ
６  受信部
７  制御部
【図１】
2007036379.tif 000003
【図２】
2007036379.tif 000004
【図３】
2007036379.tif 000005
【図４】
2007036379.tif 000006
【図５】
2007036379.tif 000007
【図６】
2007036379.tif 000008
【図７】
2007036379.tif 000009
【図８】
2007036379.tif 000010