JP2007282156A - Radio repeating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信データを送信するための主信号と、中継に用いられる無線機の状態情報を送信する補助信号と、を送信信号として出力する送信部と、他局からの送信信号を取得して主信号と補助信号に分離する受信部と、を含み、受信部で受信される信号を増幅して送信部から再送信する無線中継装置に関する。 The present invention acquires a transmission signal from another station, a transmission unit that outputs a main signal for transmitting transmission data, an auxiliary signal that transmits state information of a radio used for relaying, and a transmission signal. In particular, the present invention relates to a radio relay apparatus that includes a receiver that separates a main signal and an auxiliary signal, amplifies a signal received by the receiver, and retransmits the signal from the transmitter.
地上波デジタル放送や移動体通信において、無線中継装置は放送信号や移動体通信信号を受信し、電力を増幅した後に再送信することで通信エリア拡大と周波数の有効利用を可能としている。この無線中継装置は、送信データを送信するための主信号と、中継に用いられる無線機の状態情報などを送信する補助信号とを送信信号として出力する送信部と、他局からの送信信号を取得して主信号と補助信号に分離する受信部と、を含んでいる。 In terrestrial digital broadcasting and mobile communication, a wireless relay device receives a broadcast signal or mobile communication signal, amplifies power, and retransmits it to enable communication area expansion and effective use of frequency. This wireless relay device includes a transmission unit that outputs, as a transmission signal, a main signal for transmitting transmission data and an auxiliary signal that transmits state information of a radio device used for relaying, and transmission signals from other stations. And a receiving unit that acquires and separates into a main signal and an auxiliary signal.
周波数利用効率の観点から補助信号は主信号と同一周波数帯域で中継することが多く、補助信号は送信機から送信される主信号に注入して出力される。このため補助信号は主信号にとって干渉となることから主信号対補助信号電力比はできるだけ低く設定する必要があり、一般に狭帯域のサブキャリア信号が用いられている。 In view of frequency utilization efficiency, the auxiliary signal is often relayed in the same frequency band as the main signal, and the auxiliary signal is injected into the main signal transmitted from the transmitter and output. For this reason, since the auxiliary signal interferes with the main signal, it is necessary to set the power ratio of the main signal to the auxiliary signal as low as possible, and a narrow-band subcarrier signal is generally used.
しかし、狭帯域のサブキャリア信号は、無線区間の周波数選択性フェージングで局所的に抑圧されて通信不能となることがある。このため、微弱な補助信号の周波数帯域幅はできるだけ広いことが望ましい。 However, the narrow-band subcarrier signal may be locally suppressed by frequency selective fading in the wireless section, and communication may be disabled. For this reason, it is desirable that the frequency bandwidth of the weak auxiliary signal be as wide as possible.
このような要求を満たすために、カメラやマイクロホンにより撮影収録した映像や音声などの情報をデジタル方式で無線中継伝送するシステムが特許文献1で開示されている。このシステムでは、電波産業会(ARIB:Association of Radio Industries and Business)においてARIB−B11,B12による規格に基づいて、補助信号(例えば、各種装置の制御・監視信号やGPSデータ)を映像や音声などの主信号と同時に多重送信することが可能である。
In order to satisfy such a requirement,
しかし、特許文献1の技術では補助信号の領域分ビットレートが増えるようにしているため、主信号と補助信号が規格で決められているチャンネル帯域幅に収まるようにシンボルレートを予め高く設定している。特に補助信号を送信しない場合には、スタッフィング(詰め物)と呼ばれるデータをつめて決められたビットレートにして伝送を行うため無駄なデータの伝送が発生し周波数有効利用のために回路が複雑になっていた。
However, since the technique of
また、特許文献1では、伝送すべきデータをMPEG2−TS(Moving Picture Experts Group2−Transport Stream)パケットによるフレーム構造とし、デジタルQAM変調方式で送信側中継装置から受信側中継装置への無線伝送を行っている。このため、高い通信品質が求められ受信側では回路規模が大きくなり、装置を小型化、低コスト化しにくいという欠点があった。
Further, in
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、主信号への影響が少なく周波数利用効率を高め、回路規模を小さくして装置を小型化、低コスト化した無線中継装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a wireless relay device that has less influence on the main signal, increases frequency use efficiency, reduces the circuit scale, reduces the size of the device, and reduces the cost. The purpose is to do.
本発明に係る無線中継装置は、送信データを送信するための主信号と、中継に用いられる無線機の状態情報を送信する補助信号と、を送信信号として出力する送信部と、他局からの送信信号を取得して主信号と補助信号に分離する受信部と、を含み、受信部で受信される信号を増幅して送信部から再送信する無線中継装置において、送信部は、補助信号をIQ分離して主信号のキャリア周波数に所定周波数幅の整数倍で複素乗算することによりマルチキャリア周波数で疑似拡散するマルチキャリア拡散器と、疑似拡散された複数のIQ信号を同相加算する同相加算器と、同相加算されたIQ信号をアナログデータに変換するD/Aコンバータと、得られたIQ信号を直交変調して疑似拡散された補助信号に変換する直交変調器と、主信号と疑似拡散された補助信号とを合成して出力する増幅器と、を有し、受信部は、疑似拡散された補助信号を含む送信信号を取得し、送信信号をIQ信号に直交復調する直交復調器と、主信号のキャリア周波数にてアンダーサンプリングを行うA/Dコンバータと、を有することを特徴とする。 A radio relay apparatus according to the present invention includes a transmission unit that outputs a main signal for transmitting transmission data, an auxiliary signal that transmits state information of a radio device used for relay, and a transmission signal from another station. A wireless relay device that amplifies a signal received by the receiver and retransmits the signal from the transmitter. A multi-carrier spreader that performs pseudo-spreading at a multi-carrier frequency by complex-multiplying the carrier frequency of the main signal by an integer multiple of a predetermined frequency width and an in-phase adder that adds a plurality of pseudo-spread IQ signals in phase A D / A converter that converts the in-phase added IQ signal into analog data, a quadrature modulator that converts the obtained IQ signal into a quadrature-modulated auxiliary signal, and a main signal An amplifier that synthesizes and outputs the spread auxiliary signal, and a reception unit obtains a transmission signal including the pseudo-spread auxiliary signal and orthogonally demodulates the transmission signal to the IQ signal; And an A / D converter that performs undersampling at the carrier frequency of the main signal.
また、本発明に係る無線中継装置において、マルチキャリア拡散器は、主信号の周波数範囲内にて、かつ、主信号のキャリア周波数に所定周波数幅の整数倍で複素乗算することにより疑似拡散することを特徴とする。 In the radio relay apparatus according to the present invention, the multicarrier spreader performs pseudo-spreading by performing complex multiplication on the carrier frequency of the main signal by an integral multiple of a predetermined frequency width within the frequency range of the main signal. It is characterized by.
さらに、本発明に係る無線中継装置において、受信部は、送信信号に含まれる補助信号を除去する補助信号除去器を有することを特徴とする。 Furthermore, in the wireless relay device according to the present invention, the reception unit includes an auxiliary signal remover that removes an auxiliary signal included in the transmission signal.
本発明を用いると、簡単な回路構成により疑似拡散された補助信号を抽出することができ、回路規模を小さくした無線中継装置を提供することが可能となる。 By using the present invention, it is possible to extract an auxiliary signal that is pseudo-spread with a simple circuit configuration, and it is possible to provide a wireless relay device with a reduced circuit scale.
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図5には、本発明を理解する上で参考となる構成(以下、参考構成という。)として、補助信号に対して符号拡散処理を行う無線中継装置200の全体構成が示されている。この無線中継装置200は、送信データを送信するための主信号と、中継に用いられる無線機の状態情報などを送信する補助信号と、を送信信号として出力する送信部70と、他局からの送信信号を取得して主信号と補助信号に分離する受信部72と、を含んでいる。また、無線中継装置200には、制御部30を含み、制御部30は無線機の制御や状態を監視し、それらの情報を補助信号として出力する。
FIG. 5 shows an overall configuration of a radio relay apparatus 200 that performs code spreading processing on an auxiliary signal as a configuration (hereinafter referred to as a “reference configuration”) that serves as a reference for understanding the present invention. This radio relay apparatus 200 includes a transmission unit 70 that outputs a main signal for transmitting transmission data, an auxiliary signal for transmitting state information of a radio used for relaying, and the like as a transmission signal, And a receiver 72 that acquires a transmission signal and separates it into a main signal and an auxiliary signal. The wireless relay device 200 includes a
送信部70は、拡散処理器51と、二つのローパスフィルタ16と、二つのD/Aコンバータ17と、直交変調器19と、合成器20と、増幅器21と、を有している。送信部70に入力された補助信号は、拡散処理器51にて拡散符号で拡散され、二つのローパスフィルタ16にIQ信号として入力する。IQ信号は二つのローパスフィルタ16でフィルタ処理された後に二つのD/Aコンバータ17でアナログ信号に変換され、直交変調器19にて直交変調された後に合成器20にて主信号と合成され、増幅器21で増幅後に出力される。このようにして、送信部70は、制御部30からの情報を補助信号として拡散符号により拡散して送信信号として出力する。
The transmission unit 70 includes a
受信部72は、増幅器31と、分配器32と、主信号を出力する主信号系と、補助信号を出力する補助信号系と、を含んでいる。補助信号系は、直交復調器33と、二つのローパスフィルタ35と、二つのA/Dコンバータ36と、二つの遅延器52と、同期処理器53と、拡散符号発生器54と、逆拡散処理器55と、を有している。また、主信号系は、補助信号系で得られた補助信号により主信号から補助信号を取り除く補助信号除去器38と、を有している。なお、遅延器52〜逆拡散処理器55を同期捕捉回路という。
The receiving unit 72 includes an
受信部72は他局からの送信信号を取得すると、増幅器31で送信信号を増幅し、分配器32にて主信号系と補助信号系に分岐する。
When the receiving unit 72 acquires a transmission signal from another station, the
補助信号系において、受信部72は直交復調器33でIQ信号に分離後、二つのローパスフィルタ35でフィルタ処理を行い、二つのA/Dコンバータ36にてデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、二つの遅延器52と同期処理器53に入力され、それぞれの出力と拡散符号発生器54との出力は逆拡散処理器55に入力される。信号を取得した逆拡散処理器55は、拡散された補助信号を逆拡散して補助信号を出力する。
In the auxiliary signal system, the receiving unit 72 separates the IQ signal by the
上述したように受信部72では、送信部70で拡散された信号を逆拡散するために送信部70で用いた拡散符号と同一の拡散符号を相関ピークが得られるタイミングに合わせて乗じる必要がある。適切なタイミングを検出するためには、少し早いタイミングと少し遅いタイミングの二つのタイミングで逆拡散が必要であり、処理量が多い。このような処理を遅延なく処理するために受信部の処理回路は複雑となり、回路規模が大きいという欠点がある。このため、参考構成で示したような拡散・逆拡散回路では回路規模を小さくすることができず、装置の小型化や低コスト化が難しい。 As described above, in the receiving unit 72, in order to despread the signal spread by the transmitting unit 70, it is necessary to multiply the same spreading code as the spreading code used in the transmitting unit 70 in accordance with the timing at which the correlation peak is obtained. . In order to detect an appropriate timing, despreading is necessary at two timings, a slightly earlier timing and a slightly later timing, and the amount of processing is large. In order to perform such processing without delay, the processing circuit of the receiving unit becomes complicated, and there is a disadvantage that the circuit scale is large. For this reason, the diffusion / despreading circuit as shown in the reference configuration cannot reduce the circuit scale, and it is difficult to reduce the size and cost of the device.
図1には、本発明に係る第1の実施形態である複数の周波数帯域に信号を拡散して疑似拡散処理を実行する無線中継装置100の全体構成が示されている。図1に示す構成は、例えば四つのマルチキャリアを用いて、参考構成に比べて簡単な回路構成で拡散された補助信号を抽出するものである。なお、基本的な無線中継装置100の構成は図5に示した参考構成と同じものには同一符号を付して説明する。 FIG. 1 shows an overall configuration of a wireless relay device 100 that performs pseudo-spreading processing by spreading signals in a plurality of frequency bands according to the first embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 uses, for example, four multicarriers to extract an auxiliary signal spread with a simple circuit configuration compared to the reference configuration. The basic configuration of the wireless relay device 100 is the same as the reference configuration shown in FIG.
送信部74は、IQ分離器11と、六つのIQ分配器12と、四つの複素乗算器13と、四つの複素ベクトル発生器14と、二つの同相加算器15と、二つのローパスフィルタ16と、二つのD/Aコンバータ17と、直交変調器19と、合成器20と、増幅器21と、を有している。
The transmission unit 74 includes an
送信部74に入力された補助信号は、IQ分離器11でIQ信号に分離され六つの分配器12で各複素乗算器13に入力される。四つの複素乗算器13は四つの複素ベクトル発生器14で発生させたマルチキャリア周波数相当の複素ベクトルを作成して二つの同相加算器15で加算する。加算されたIQ信号は二つのローパスフィルタ16でフィルタ処理された後に二つのD/Aコンバータ17でアナログ信号に変換され、直交変調器19にて変調された後に合成器20にて主信号と合成され、増幅器21で増幅後に出力される。このようにして、送信部74は、制御部からの情報を補助信号としてマルチキャリア周波数にて疑似拡散した送信信号として出力する。
The auxiliary signal input to the transmission unit 74 is separated into IQ signals by the
受信部76は、増幅器31と、分配器32と、主信号を出力する主信号系と、補助信号を出力する補助信号系と、を含んでいる。補助信号系は、直交復調器33と、二つのコンデンサ34と、二つのローパスフィルタ35と、二つのA/Dコンバータ36と、IQ合成器37と、を有している。また、主信号系は、補助信号系で得られた補助信号により主信号から補助信号を取り除く補助信号除去器38と、を有している。
The receiving unit 76 includes an
受信部76は他局からの送信信号を取得すると、増幅器31で送信信号を増幅し、分配器32にて主信号系と補助信号系に分岐させる。補助信号系は、直交復調器33でIQ信号に分離後、二つのコンデンサ34と二つのローパスフィルタ35でフィルタ処理を行い、二つのA/Dコンバータ36にてデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号はIQ合成器37に入力され、IQ合成器37は補助信号を出力する。
When receiving the transmission signal from the other station, the receiving unit 76 amplifies the transmission signal by the
図2には、本発明の特徴の一つであるアンダーサンプリングによる周波数折り返しが示されている。図には、横軸サンプリング周波数Δfと縦軸振幅のマルチキャリア信号と、エリアジングを含む信号として取り出すローパスフィルタと、が示されている。図1に示す送信部74では補助信号をIQ分離して複素乗算処理でΔf×N(Nは整数:4)の周波数変換を行った。この処理により同一のスペクトラムを有する補助信号が四つコピーされる。図2では、N=−2,−1,+1,+2の場合を示しているが、Nは整数であればよく、かつ、主信号の周波数範囲内になるように設定する。 FIG. 2 shows frequency folding due to undersampling, which is one of the features of the present invention. In the figure, a horizontal carrier sampling frequency Δf, a vertical carrier amplitude multicarrier signal, and a low-pass filter extracted as a signal including aliasing are shown. In the transmission unit 74 shown in FIG. 1, the auxiliary signal is IQ-isolated and Δf × N (N is an integer: 4) frequency conversion is performed by complex multiplication processing. This process copies four auxiliary signals having the same spectrum. FIG. 2 shows the case of N = −2, −1, +1, +2, but N may be an integer and is set to be within the frequency range of the main signal.
受信部76では受信した信号を分岐して直交復調する。A/Dコンバータ36のサンプリング周波数をΔfとすると、図2に示すようにΔf×Nの周波数成分がすべて折り返して合成される。折り返しにより、Δf×Nに存在する雑音成分は無相関加算され、Δf×Nに存在する補助信号は同相加算されるので、10logK(dB)の利得が得られる。ここで、Kはコピー数で、例えばK=2で3dB,K=10で10dBの利得となる。
The receiving unit 76 branches the received signal and performs quadrature demodulation. Assuming that the sampling frequency of the A /
なお、N=0成分があれはそれも同相加算されるが、図1に示すようにN=0の成分を用いず、DCカットすればDCオフセットなどの影響を低減することが可能である。これは、直交変調器19のキャリアリークの影響や直交復調器33のDCオフセットの影響を受けやすいからである。
Note that if there is an N = 0 component, it is also added in phase, but as shown in FIG. 1, it is possible to reduce the influence of a DC offset or the like by using a DC cut without using the N = 0 component. This is because it is easily affected by the carrier leak of the
このように、送信部74で予めΔf×Nに補助信号のコピーと作ることにより、受信部76はサンプリング周波数Δfでアンダーサンプリングするだけで逆拡散が可能となる。さらに、送信部74で補助信号のコピーを作成するだけで、図5の参考構成で示した同期捕捉回路(52〜55)が不要となるため、トータル的にみて回路規模を削減することが可能である。 Thus, by making a copy of the auxiliary signal to Δf × N in advance by the transmission unit 74, the reception unit 76 can perform despreading only by undersampling at the sampling frequency Δf. Furthermore, the synchronization acquisition circuit (52 to 55) shown in the reference configuration of FIG. 5 is not required simply by creating a copy of the auxiliary signal at the transmission unit 74, so that the circuit scale can be reduced in total. It is.
図3には、送信部74の第2の実施形態が示されている。この実施形態で特徴的なことは複素乗算後に帯域制限をすることである。送信部74は、IQ分離器11と、六つのIQ分配器12と、四つの複素乗算器13と、四つの複素ベクトル発生器14と、八つのローパスフィルタ22と、二つの同相加算器15と、二つのD/Aコンバータ17と、を含んでいる。なお、その他の部分は省略する。
FIG. 3 shows a second embodiment of the transmission unit 74. What is characteristic in this embodiment is that band limitation is performed after complex multiplication. The transmission unit 74 includes an
送信部74に入力された補助信号は、IQ分離器11でIQ信号に分離され六つの分配器12で各複素乗算器13に入力される。四つの複素乗算器13は四つの複素ベクトル発生器14で発生させたマルチキャリア周波数相当の複素ベクトルで信号を作成して個別にローパスフィルタ22で帯域制限をすることにより、補助信号のスペクトルの広がりを押さえることが可能である。その後、二つの同相加算器15で加算し、二つのD/Aコンバータ17でアナログ信号に変換され、直交変調器19にて変調される。
The auxiliary signal input to the transmission unit 74 is separated into IQ signals by the
図4には、送信部74の第3の実施形態が示されている。この実施形態で特徴的なことは複素乗算を用いずに拡散された補助信号を得ることである。送信部74は、IQ分離器11と、乗算器18と、パルス発生器23と、ローパスフィルタ24と、D/Aコンバータ17と、を含んでいる。なお、その他の部分は省略する。
FIG. 4 shows a third embodiment of the transmission unit 74. What is characteristic in this embodiment is that a spread auxiliary signal is obtained without using complex multiplication. The transmission unit 74 includes an
送信部74に入力された補助信号は、IQ分離器11でIQ信号に分離され乗算器18でIQ信号にパルス発生器23で発生させた1/Δf刻みのインパルス波形を掛け合わせることで補助信号の周波数コピーを得ることが可能となる。その後、二つのローパスフィルタ24で余分な高調波成分を取り除いた後に二つのD/Aコンバータ17でアナログ信号に変換され、直交変調器19にて変調される。このような構成とすることで、大幅な回路の簡略化が可能となる。
The auxiliary signal input to the transmitter 74 is separated into an IQ signal by the
以上、上述したように、複数の周波数帯域に補助信号を拡散し、拡散された補助信号をアンダーサンプリングにより拡散された信号を合成することが可能となる。本実施形態を用いることにより、簡単な回路構成により疑似拡散された補助信号を抽出することができ、主信号への影響が少なく回路規模を小さくした無線中継装置を提供することが可能となる。 As described above, the auxiliary signal can be spread over a plurality of frequency bands, and a signal obtained by spreading the spread auxiliary signal by undersampling can be synthesized. By using this embodiment, it is possible to extract an auxiliary signal that is pseudo-spread with a simple circuit configuration, and it is possible to provide a wireless relay device that has less influence on the main signal and has a smaller circuit scale.
10,30 制御部、11 IQ分離器、12,32 IQ分配器、13 複素乗算器、14 複素ベクトル発生器、15 同相加算器、16 ローパスフィルタ、17 D/Aコンバータ、18 乗算器、19 直交変調器、20 合成器、32 分配器、37 IQ合成器、21,31 増幅器、22,24 ローパスフィルタ、23 パルス発生器、33 直交復調器、34 コンデンサ、35 ローパスフィルタ、36 A/Dコンバータ、38 補助信号除去器、51 拡散処理器、52 遅延器、53 同期処理器、54 拡散符号発生器、55 逆拡散処理器、70,74 送信部、72,76 受信部、100,200 無線中継装置。 10, 30 control unit, 11 IQ separator, 12, 32 IQ distributor, 13 complex multiplier, 14 complex vector generator, 15 in-phase adder, 16 low-pass filter, 17 D / A converter, 18 multiplier, 19 orthogonal Modulator, 20 combiner, 32 distributor, 37 IQ combiner, 21, 31 amplifier, 22, 24 low pass filter, 23 pulse generator, 33 quadrature demodulator, 34 capacitor, 35 low pass filter, 36 A / D converter, 38 auxiliary signal remover, 51 spreading processor, 52 delay unit, 53 synchronization processor, 54 spreading code generator, 55 despreading processor, 70, 74 transmitting unit, 72, 76 receiving unit, 100, 200 wireless relay device .
Claims (3)
送信部は、
補助信号をIQ分離して主信号のキャリア周波数に所定周波数幅の整数倍で複素乗算することによりマルチキャリア周波数で疑似拡散するマルチキャリア拡散器と、
疑似拡散された複数のIQ信号を同相加算する同相加算器と、
同相加算されたIQ信号をアナログデータに変換するD/Aコンバータと、
得られたIQ信号を直交変調して疑似拡散された補助信号に変換する直交変調器と、
主信号と疑似拡散された補助信号とを合成して出力する増幅器と、を有し、
受信部は、
疑似拡散された補助信号を含む送信信号を取得し、送信信号をIQ信号に直交復調する直交復調器と、
主信号のキャリア周波数にてアンダーサンプリングを行うA/Dコンバータと、
を有することを特徴とする無線中継装置。 A transmission unit that outputs a main signal for transmitting transmission data, an auxiliary signal that transmits state information of a radio used for relaying as a transmission signal, a transmission signal from another station, and a main signal In a wireless relay device that includes a receiving unit that separates into an auxiliary signal, amplifies a signal received by the receiving unit, and retransmits the signal from the transmitting unit.
The transmitter
A multi-carrier spreader that performs pseudo-spreading at a multi-carrier frequency by IQ-separating the auxiliary signal and complex-multiplying the carrier frequency of the main signal by an integer multiple of a predetermined frequency width;
An in-phase adder for adding a plurality of pseudo-spread IQ signals in phase;
A D / A converter for converting the in-phase added IQ signal into analog data;
A quadrature modulator that quadrature modulates the obtained IQ signal to convert it into a pseudo-spread auxiliary signal;
An amplifier that synthesizes and outputs the main signal and the pseudo-spread auxiliary signal;
The receiver
An orthogonal demodulator that acquires a transmission signal including a pseudo-spread auxiliary signal and orthogonally demodulates the transmission signal to an IQ signal;
An A / D converter that performs undersampling at the carrier frequency of the main signal;
A wireless relay device comprising:
マルチキャリア拡散器は、主信号の周波数範囲内にて、かつ、主信号のキャリア周波数に所定周波数幅の整数倍で複素乗算することにより疑似拡散することを特徴とする無線中継装置。 The wireless relay device according to claim 1,
The multi-carrier spreader performs pseudo-spreading within the frequency range of the main signal and by performing complex multiplication on the carrier frequency of the main signal by an integral multiple of a predetermined frequency width.
受信部は、送信信号に含まれる補助信号を除去する補助信号除去器を有することを特徴とする無線中継装置。
The wireless relay device according to claim 1,
The radio relay apparatus, wherein the reception unit includes an auxiliary signal remover that removes an auxiliary signal included in the transmission signal.
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