JP2010011349A - 中継無線通信システム、及び、伝達関数推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイムスロットT1〜T3において、送信局無線装置Txと、宛先局無線装置Rxと、中継局無線装置R1とが所定のトレーニング信号を送信し、他の無線装置からの受信信号とトレーニング信号とに基づき、自装置と他無線装置との間の経路の伝達関数を算出し、タイムスロットT4において、中継局無線装置R1が、算出した伝達関数を通知する伝達関数通知用信号を送信する。
【選択図】図1
Description
図12(a)において、中継無線通信システムは、送信局無線装置Txと中継局無線装置R1と、宛先局無線装置Rxとを備える。また、送信局無線装置Txから宛先局無線装置Rxまでの無線信号の伝搬路は、送信局無線装置Txから宛先局無線装置Rxに直接無線信号が到達する経路TRと、中継局無線装置R1を介する経路TR1と経路R1Rとからなる伝搬路の2つがある。
次に、図12(a)における信号の流れ、及び、信号処理の結果取得する伝達関数について、図12(b)を用いて説明する。図12(b)に示すように、各装置は、各タイムスロットごとに、トレーニング信号αを送信し、送信元以外の装置が、受信信号とトレーニング信号αとに基づき、送信元の装置と自装置との間の経路における伝達関数を算出する。
以下、同様に、タイムスロットT2において、宛先局無線装置Rxがトレーニング信号αを送信し、中継局無線装置R1が経路R1Rの伝達関数HR1−Rxを算出し、送信局無線装置Txが経路TRの伝達関数HTx−Rxを算出する。
タイムスロットT3までの処理により、非特許文献1に示すように、送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとが、自装置と他の装置間の伝搬路に関する伝達関数を取得する。
ここでは、送信局無線装置Txにおいて、経路R1Rの伝達関数HR1−Rxが取得対象の伝達関数であり、宛先局無線装置Rxにおいて、経路TR1の伝達関数HTx−R1が取得対象の伝達関数である。
例えば、送信局無線装置Txの取得対象である伝達関数HR1−Rxは、タイムスロットT3終了時点において、中継局無線装置R1、及び宛先局無線装置Rxが取得済みである。したがって、タイムスロットT4において、宛先局無線装置Rx、又は、中継局無線装置R1のいずれか一方が、取得済みの伝達関数HR1−Rxを送信局無線装置Txに通知する。同様に、タイムスロットT5において、中継局無線装置R1、又は送信局無線装置Txのいずれか一方が、伝達関数HTx−R1を宛先局無線装置Rxに通知する。タイムスロットT4、及び、タイムスロットT5における処理により、送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとが経路TR1、経路R1R、経路TRの全ての伝達関数を取得することができる。
図13(a)に示すように、送信局無線装置Txから宛先局無線装置Rxまでの無線信号の経路は、経路TR1と経路R1Rとからなる経路と、経路TRと、経路TR2と経路R2Rとからなる経路との3つの経路がある。
タイムスロットT4後、送信局無線装置Txは、伝達関数HTx−R1と、伝達関数HTx−Rxと、伝達関数HTx−R2とを取得している。したがって、送信局無線装置Txにおける取得対象の伝達関数は、経路R1Rの伝達関数HR1−Rxと、経路R2Rの伝達関数HR2−Rxとの2つである。
K.Yamamoto、S.Yoshida、「Tradeoff between Area Spectral Efficiency and End-to-End Throughput in Rate-Adaptive Multihop Radio Networks」、IEICE transactions on communications、社団法人電子情報通信学会、2005年9月1日、Vol.E88−B, No.9、pp. 3532−3540
以下、本発明の一実施形態による中継無線通信システムを図面を参照して説明する。
図1(a)は、第1実施形態による中継無線通信システムの構成を示す図である。同図を用いて、中継無線通信システムの構成について説明する。中継無線通信システムは、送信局としての送信局無線装置Tx、中継局としての中継局無線装置R1、宛先局としての宛先局無線装置Rxとからなる。
送信局無線装置Txと、通信部10Txと、受信信号処理部20Txと、伝達関数推定回路30Txと、伝達関数記憶装置40Txと、伝達関数推定用信号付加回路60Txと、送信信号処理部70Txとを備え、送信対象の信号を無線信号に変換して送信する。また、送信局無線装置Txは、無線信号の伝搬路ごとに伝達関数を算出し、記憶する。
通信部10Txは、アンテナを備え、無線信号の送受信を行い、受信した無線信号を受信信号処理部20Txに出力し、送信信号処理部70Txから入力される信号を無線信号として送信する。
受信信号処理部20Txは、通信部10Txから入力される無線信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を伝達関数推定回路30Txに出力する。
伝達関数推定用信号付加回路60Txは、送信対象の信号に対し、所定の伝達関数推定用信号として、例えば、プリアンブル信号などのトレーニング信号αを付加し、送信信号処理部70Txに出力する。
なお、伝達関数推定用信号は、無線装置間において共通の符号列であれば、いずれの符号列でも適用可能である。以下では、一例として、同期符号列として用いられるプリアンブル信号をトレーニング信号αとして伝達関数推定用信号に適用する場合について説明する。
送信信号処理部70Txは、伝達関数推定用信号付加回路60Txから入力された信号を無線信号に変換し、通信部10Txに出力する。
例えば、中継局無線装置R1における通信部10R1は、送信局無線装置Txにおける通信部10Txに対応し、同様の機能を備える。同図において、送信局無線装置Txと、宛先局無線装置Rxとは同様の構成である。一方、中継局無線装置R1は、送信局無線装置Txが備える構成に加えて、伝達関数推定用信号整形回路50R1をさらに備える。
また、中継局無線装置R1において、伝達関数推定用信号付加回路60R1は、伝達関数推定用信号整形回路50R1から伝達関数通知用信号が入力されると、トレーニング信号αに代えて、入力された伝達関数通知用信号を送信対象の信号に付加し、送信信号処理部70R1に出力する。
本実施形態において、送信局無線装置Txと、宛先局無線装置Rxとが他無線装置間の伝達関数を取得する方法の一例として、中継局無線装置R1が通知対象の伝達関数の逆数を用いる場合について説明する。
したがって、図2(b)に示すように、タイムスロットT4において中継局無線装置R1が送信する信号(α/(HTx−R1×HR1−Rx))は、以下の受信信号として送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとに受信されることとなる。
同様に、宛先局無線装置Rxは、中継局無線装置R1が送信する信号(α/(HTx−R1×HR1−Rx))に経路R1Rの伝達関数HR1−Rxが乗算された信号として、受信信号(α/HTx−R1)を受信する。この受信信号とトレーニング信号αとに基づき、宛先局無線装置Rxは、信号(1/HTx−R1)を算出し、算出した信号の逆数を算出することにより、伝達関数HTx−R1を取得する。
タイムスロットT1において、送信局無線装置Txは、トレーニング信号αを送信する(ステップS1)。
中継局無線装置R1において、伝達関数推定回路30R1は、通信部10R1と、受信信号処理部20R1とを介して入力されるデジタル信号の受信信号HTx−R1αと、トレーニング信号αとに基づき、経路TR1の伝達関数HTx−R1を算出する。伝達関数推定回路30R1は、算出した経路TR1の伝達関数HTx−R1を伝達関数記憶装置40R1に記憶させる。
なお、上述したように、トレーニング信号αと、伝達関数通知用信号とをサブキャリアごとに送信する方法の他の例として、サブキャリアごとに異なる伝達信号通知用信号として、信号αHTx−R1/HR1−Rxと、トレーニング信号αと、信号αHR1−Rx/HTx−R1と、信号(α/(HTx−R1HR1−Rx))とを送信することとしてもよい。
図3のステップS1、S2、S3、S4と同様に、タイムスロットT1とタイムスロットT2において、送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとがトレーニング信号αを送信する。
図3のステップS8、S9と同様に、送信局無線装置Txにおいて、伝達関数推定回路30Txは、奇数番目のサブキャリアの受信信号HTx−R1αと、トレーニング信号αとに基づき、当該サブキャリアにおける伝達関数HTx−R1を算出する。
図8(a)は、第3実施形態における中継無線通信システムの全体構成を示し、図8(b)は、信号の流れの概略を示す図である。図8(a)において、第1実施形態における中継無線通信システムと異なる点は、送信局無線装置Txと、宛先局無線装置Rxと、中継局無線装置R1とに加え、中継局無線装置R2をさらに備える点である。
以上、タイムスロットT1〜T4において、全ての無線装置がトレーニング信号αを送信すると、送信局無線装置Txにおいて、伝達関数HR1−Rxと伝達関数HTx−R2との2つの伝達関数が取得対象となる。また、宛先局無線装置Rxにおいて、伝達関数HTx−R1と、伝達関数HTx−R2とが取得対象の伝達関数となる。
次に、タイムスロットT6において、中継局無線装置R2は、伝達関数通知用信号として、伝達関数HTx−R2の逆数と、伝達関数HR2−Rxの逆数と、トレーニング信号αとを乗算した信号(α/(HTx−R2HR2−Rx))を送信する。送信局無線装置Txは、受信信号(α/HR2−Rx)に基づき、伝達関数HR2−Rxを算出する。また、宛先局無線装置Rxは、受信信号(α/HTx−R2)に基づき、伝達関数HTx−R2を算出する。
図9(a)は、第4実施形態における中継無線通信システムの全体構成を示し、図9(b)、(c)は、サブキャリアごとの信号の流れの概略を示す図である。
上述した第4実施形態によれば、送信局無線装置Txと、宛先局無線装置Rxとが全ての経路の伝達関数を取得するために要するタイムスロット数は、第3実施形態における6タイムスロットよりもさらに少ない4タイムスロットに減少させることが可能になるという効果がある。
図11(a)は、複数の中継局を介する場合の一例として、送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとの間に中継局無線装置R1と、中継局無線装置R2と、中継局無線装置R3との3つの中継局が備えられた中継無線システムの構成を示し、図11(b)は、本実施形態における信号の流れを示す概念図である。
これにより、送信局無線装置Txと、宛先局無線装置Rxとは、経路TR1から経路R3Rまでの全経路の伝達関数を取得することができる。
本実施形態において、タイムスロットT1〜T6の処理は、図11(b)の第5実施形態と同様であるため、タイムスロットT7以降の処理について説明する。タイムスロットT6の処理終了時点において、中継局無線装置R2は、伝達関数HR1−R2と、伝達関数HR2−R3と、伝達関数HR3−Rxとが取得済みとなる。
これにより、第6実施形態に要する9タイムスロットより、さらに少ない7タイムスロットにより、送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとが、全経路の伝達関数を取得することが可能になるという効果がある。
信号送信手順の一例を示す。タイムスロットT1において、送信局無線装置Txと宛先局無線装置Rxとがトレーニング信号αを送信する。タイムスロットT2において、中継局無線装置R1がトレーニング信号αと、信号HTx−R1αとをサブキャリアごとに送信し、タイムスロットT3において、中継局無線装置R3が、トレーニング信号αと信号HR3−Rxαとをサブキャリアごとに送信する。タイムスロットT4において、中継局無線装置R2が、トレーニング信号αと、信号(α/HR1−R2HR2−R3)と、信号(α/HTx−R1HR3−Rx)とをサブキャリアごとに送信する。
これにより、全ての伝達関数を取得するまでの時間が短時間にすることで、周囲環境の時間変化に基づく伝達関数の変化も小さくなるため、伝達関数の誤差が小さくなり、通信品質を向上させることが可能になるという効果がある。
また、上述した信号の送信手順や、サブキャリアごとの伝達関数通知用信号の構成は、一例であり、信号送信のタイムスロットの入替えや、サブキャリアごとの信号構成の入替えなどを行うことも可能である。
また、伝達関数通知用信号において、通知対象の伝達関数は、各無線装置間において、予め送信する信号の内容が定められていれば、トレーニング信号αに対し、乗算、あるいは、除算いずれの場合も適用可能である。
また、サブキャリアごとの信号構成は、上述した2n、3kごとに限らず、4サブキャリア以上を1グループとする信号構成であっても適用可能である。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
10R1 通信部
20R1 受信信号処理部
30R1 伝達関数推定回路
40R1 伝達関数記憶装置
50R1 伝達関数推定用信号整形回路
60R1 伝達関数推定用信号付加回路
70R1 送信信号処理部
Tx 送信局無線装置
10Tx 通信部
20Tx 受信信号処理部
30Tx 伝達関数推定回路
40Tx 伝達関数記憶装置
60Tx 伝達関数推定用信号付加回路
70Tx 送信信号処理部
Rx 宛先局無線装置
10Rx 通信部
20Rx 受信信号処理部
30Rx 伝達関数推定回路
40Rx 伝達関数記憶装置
60Rx 伝達関数推定用信号付加回路
70Rx 送信信号処理部
TR1 経路
TR2 経路
TR 経路
R1R 経路
R2R 経路
R1R2 経路
R2R3 経路
R3R 経路
Claims (9)
- 送信局装置と、中継局装置と、宛先局装置とを備え、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とがそれぞれ、所定の伝達関数推定用信号と、伝達関数通知用信号とを送受信することにより、前記中継局装置を介して前記送信局装置から前記宛先局装置までの無線信号の伝搬路における各装置間の伝達関数を算出する中継無線通信システムにおいて、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とは、それぞれ、
前記所定の伝達関数推定用信号を、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、自装置以外であって前記伝搬路上において隣接する装置に送信する伝達関数推定用信号送信部と、
前記所定の伝達関数推定用信号、又は、前記伝達関数通知用信号のいずれかの信号を前記伝搬路上において隣接する装置から受信する受信部と、
前記受信部により受信される信号と、前記所定の伝達関数推定用信号とに基づき、伝達関数を算出する伝達関数算出部とを備え、
前記中継局装置は、さらに、
前記伝達関数算出部が算出する前記伝達関数のうち、前記送信局装置に対する通知対象の伝達関数と、前記宛先局装置に対する通知対象の伝達関数と、前記伝達関数推定用信号とに基づき、前記伝達関数を通知する伝達関数通知用信号を算出し、算出した伝達関数通知用信号を前記送信局装置と前記宛先局装置とに送信する伝達関数通知用信号送信部を備える
ことを特徴とする中継無線通信システム。 - 前記中継局装置が備える前記伝達関数通知用信号送信部は、
前記通知対象の伝達関数、又は、前記伝達関数の逆数のいずれか一方と、前記所定の伝達関数推定用信号とを乗算することにより、伝達関数通知用信号を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の中継無線通信システム。 - 前記中継無線通信システムにおける通信方式は、マルチキャリア伝送方式であり、
前記中継局装置装置が備える前記伝達関数推定用信号送信部は、
前記伝達関数通知用信号送信部が生成する前記伝達関数通知用信号を含むサブキャリア信号と、前記伝達関数推定用信号を含むサブキャリア信号とを組み合わせた信号を送信し、
前記送信局装置と、前記宛先局装置とがそれぞれ備える前記伝達関数算出部は、
前記中継局装置の無線装置から受信する前記伝達関数通知用信号と前記伝達関数推定用信号とを組み合わせた信号に基づき、前記サブキャリアごとに伝達関数を算出し、算出した伝達関数を補間することにより、全キャリアの伝達関数を算出する
ことを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の中継無線通信システム。 - 前記中継無線通信システムは、複数の中継局装置を備え、
前記中継局装置の前記伝達関数通知用信号送信部は、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、前記前記伝搬路上において自装置と隣接するいずれか2の装置に対し、通知対象の伝達関数と、前記伝達関数推定用信号とに基づき、前記伝達関数を通知する伝達関数通知用信号を算出する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の中継無線通信システム。 - 送信局装置と、中継局装置と、宛先局装置とを備え、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とがそれぞれ、所定の伝達関数推定用信号と、伝達関数通知用信号とを送受信することにより、前記中継局装置を介して前記送信局装置から前記宛先局装置までの無線信号の伝搬路における各装置間の伝達関数を算出するマルチキャリア伝送方式の中継無線通信システムにおいて、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とは、それぞれ、
前記所定の伝達関数推定用信号を、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、自装置以外であって、前記伝搬路上において隣接する装置に送信する伝達関数推定用信号送信部と、
前記所定の伝達関数推定用信号、又は、前記伝達関数通知用信号のいずれかの信号を前記伝搬路上において隣接する装置から受信する受信部と、
前記受信部により受信される信号と、前記所定の伝達関数推定用信号とに基づき、伝達関数を算出する伝達関数算出部とを備え、
前記中継局装置は、さらに、
前記伝達関数算出部が算出する前記伝達関数のうち、前記伝搬路上において隣接する装置に対する通知対象の伝達関数と、前記伝達関数推定用信号とに基づき、前記伝達関数を通知する伝達関数通知用信号を算出し、算出した伝達関数通知用信号を生成する伝達関数通知用信号生成部を備え、
前記中継局装置の前記推定用信号送信部は、
前記伝達関数通知用信号生成部が生成する伝達関数通知用信号を含むサブキャリア信号と、前記伝達関数推定用信号を含むサブキャリア信号とを組み合わせた信号を送信し、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とがそれぞれ備える前記伝達関数算出部は、
前記中継局装置から受信する前記伝達関数通知用信号と前記伝達関数推定用信号とを組み合わせた信号に基づき、前記サブキャリアごとに伝達関数を算出し、算出した伝達関数を補間することにより、全キャリアの伝達関数を算出する
ことを特徴とする中継無線通信システム。 - 前記中継局装置が備える前記伝達関数通知用信号生成部は、
前記通知対象の伝達関数、又は、前記伝達関数の逆数のいずれか一方と、前記所定の伝達関数推定用信号とを乗算することにより、伝達関数通知用信号を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載の中継無線通信システム。 - 前記中継局装置が備える前記伝達関数通知用信号生成部は、
2つの異なる前記通知対象の伝達関数に基づき、伝達関数通知用信号を算出する
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の中継無線通信システム。 - 送信局装置と、中継局装置と、宛先局装置とを備え、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とがそれぞれ、所定の伝達関数推定用信号と、伝達関数通知用信号とを送受信することにより、前記中継局装置を介して前記送信局装置から前記宛先局装置までの無線信号の伝搬路における各装置間の伝達関数を算出する中継無線通信システムにおける伝達信号推定方法であって、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とが、それぞれ、
前記所定の伝達関数推定用信号を、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、自装置以外であって、前記伝搬路上において隣接する装置に送信する伝達関数推定用信号送信過程と、
前記所定の伝達関数推定用信号を前記伝搬路上において隣接する装置から受信する伝達関数推定用信号受信過程と、
受信した伝達関数推定用信号と、前記所定の伝達関数推定用信号とに基づき、伝達関数を算出する伝達関数算出過程とを有し、
前記中継局装置が、さらに、
算出した前記伝達関数のうち、前記伝搬路上において隣接する2の装置に対する通知対象の2の伝達関数と、前記伝達関数推定用信号とに基づき、前記伝達関数を通知する伝達関数通知用信号を算出し、算出した伝達関数通知用信号を前記伝搬路上において隣接する2の装置に送信する伝達関数通知用信号送信過程を有し、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、前記中継局装置による前記伝達関数通知用信号の送信先の2の装置が、それぞれ、
前記中継局装置から前記伝達関数通知用信号を受信する伝達関数通知用信号受信過程と、
受信した前記伝達関数通知用信号と、前記所定の伝達関数推定用信号とに基づき、前記伝達関数を算出する通知伝達関数算出過程とを有する
ことを特徴とする伝達関数推定方法。 - 送信局装置と、中継局装置と、宛先局装置とを備え、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とがそれぞれ、所定の伝達関数推定用信号と、伝達関数通知用信号とを送受信することにより、前記中継局装置を介して前記送信局装置から前記宛先局装置までの無線信号の伝搬路における各装置間の伝達関数を算出するマルチキャリア伝送方式の中継無線通信システムにおける伝達関数推定方法であって、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とが、それぞれ、
前記所定の伝達関数推定用信号を、前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、自装置以外であって、前記伝搬路上において隣接する装置に送信する伝達関数推定用信号送信過程と、
前記所定の伝達関数推定用信号を前記伝搬路上において隣接する装置から受信する受信過程と、
受信した信号と、前記所定の伝達関数推定用信号とに基づき、伝達関数を算出する伝達関数算出過程とを有し、
前記中継局装置が、さらに、
算出した前記伝達関数のうち、前記伝搬路上において隣接する装置に対する通知対象の伝達関数と、前記伝達関数推定用信号とに基づき、前記伝達関数を通知する伝達関数通知用信号を算出し、算出した伝達関数通知用信号を生成する伝達関数通知用信号生成過程を有し、
前記伝達関数推定用信号送信過程において、生成した伝達関数通知用信号を含むサブキャリア信号と、前記伝達関数推定用信号を含むサブキャリア信号とを組み合わせた信号を送信し、
前記送信局装置と、前記中継局装置と、前記宛先局装置とのうち、前記中継局装置による前記伝達関数通知用信号の送信先の2の装置が、それぞれ、
前記伝達関数通知用信号と前記伝達関数推定用信号とを組み合わせた信号を前記中継局装置から受信する信号受信過程と、
受信した前記伝達関数通知用信号と前記伝達関数推定用信号とを組み合わせた信号と、前記伝達関数推定用信号とに基づき、前記サブキャリアごとに伝達関数を算出し、算出した伝達関数を補間することにより、全キャリアの伝達関数を算出する補間過程とを有する
ことを特徴とする伝達関数推定方法。
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2008
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