JP2010233120A - 情報伝送システム、該システムに用いられる歪み補償方法及び歪み補償制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】歪み補償手段(たとえば、データ無線部28)では、PS抽出部421 ,…,42M で受信データraのパイロットシンボルps1 ,…,psM が抽出される。チャネル推定部431 ,…,43M では、チャネル推定データcp1 ,…,cpM が取得される。選択合成部44により、無歪チャネル推定データnd及び有歪チャネル推定データydが出力される。フェージング補償部45では、無歪チャネル推定データndを用いてフェージング補償が行われ、受信データfaが取得される。ロータ歪み推定部46では、有歪チャネル推定データydに基づいて、ロータモジュレーションの歪み成分diが推定される。ロータモジュレーション補償部47では、補償済み受信データmaが取得される。
【選択図】図5
Description
また、同じ情報を複数回送信し、ロータモジュレーションの影響を受けなかった情報を選択する方法も考えられるが、送信する情報は、ヘリの位置、機体姿勢などを含む更新レートの高い情報のため、同じ情報を複数回送る間に最新の情報を送信した方が、指向制御には有利となるので、効果は十分ではない。
このOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重)通信装置では、送信部は、送信すべき情報に品質判定情報を付加する品質判定情報付加部を備えている。受信部は、伝送路推定部と、伝送路補償部と、誤り訂正部と、誤り検出部と、再符号化部とを備えている。伝送路補償部は、伝送路推定値を用いて受信信号の伝送路歪みを補償する。誤り訂正部は、伝送路歪みが補償された信号に対して誤り訂正処理を行う。誤り検出部は、品質判定情報に基づいて、誤り訂正処理された信号に対して誤り検出を行い、誤りの有無を示す誤り検出信号を出力する。再符号化部は、誤り訂正処理された信号に対して再符号化処理を行う。伝送路推定部は、パイロットシンボルに基づいて伝送路推定値を求め、かつ、再符号化された信号に基づいて伝送路推定を行い、誤り検出信号が誤りがないことを示す場合にのみ、これに対応する再符号化された信号に基づく伝送路推定値をパイロットシンボルに基づくものに代えて出力する。
すなわち、特許文献1に記載されたOFDM通信装置では、受信特性の劣化が防止されるが、撮影用ヘリコプタから送信用データを中継用ヘリコプタを経て地上局へ伝送するシステムに対応するものではなく、上記の問題点は、改善されない。
この例の環境では、同図に示すように、撮影機(撮影用ヘリコプタ)1と、中継機(中継用ヘリコプタ)2と、地上局3とが設けられている。撮影機1には、情報伝送システムを構成する図示しない情報送信装置が搭載されている。同情報送信装置は、たとえば撮影機1にて撮影された映像や集音された音声を送信用データとして、図示しない指向空中線を介して無線信号wdで送信する。また、中継機2には、情報伝送システムを構成する図示しない中継用送信装置が搭載されている。同中継用送信装置は、上記情報送信装置から送信された送信用データの無線信号wdを図示しない指向空中線を介して受信し、かつ、無線信号ydとしてリアルタイムで地上局3へ中継伝送する。
この情報送信装置10は、同図2に示すように、カメラ装置11と、送信部12と、空中線13と、機体情報取得部14と、GPS(Global Positioning System 、汎世界測位システム)15と、空中線16と、データ無線部17と、演算部18と、駆動部19とから構成されている。カメラ装置11は、撮影した映像に対応した映像データvdを出力する。送信部12は、カメラ装置11から出力される映像データvdに対して、エンコード、変調、所定の周波数帯へのアップコンバート及び増幅処理を行ってRF信号を生成し、同RF信号を送信用データsdとして空中線13へ出力すると共に、送信用データsdの出力レベルnaを演算部18へ出力する。
機体情報取得部14は、撮影機1の機体姿勢(ロール、ピッチ、ヨー)、機体高度、及び機首方位を取得して機体情報maとして出力する。GPS15は、撮影機1の現在位置情報を取得して機体座標gaを出力する。空中線16は、無指向空中線で構成されている。
データ無線部17は、演算部18から出力される撮影機データpaを、空中線16から撮影機データsa(第1の状態情報)として、所定の周波数帯域(たとえばUHF帯、Ultra High Frequency)の搬送波で構成されている伝送路(第1の伝送路)を経て中継機2へ送信すると共に、同中継機2から上記第1の伝送路と同様の伝送路(第2の伝送路)及び空中線16を経て中継機データsb(第2の状態情報)を受信して復調し、中継機データpbとして演算部18へ入力する。
この中継用送信装置20は、同図3に示すように、空中線21と、受信部22と、送信部23と、空中線24と、機体情報取得部25と、GPS26と、空中線27と、データ無線部28と、演算部29と、駆動部30とから構成されている。空中線21は、空中線13と同様に、パラボラアンテナなどの指向空中線で構成され、駆動部30の制御により指向を撮影機1に向けて無線信号wdを受信し、図示しない低雑音増幅器を経てRF信号の受信データrdとして出力する。
このパイロットシンボル(第1のパイロットシンボル)は、同図4に示すように、N個のデータ信号で構成される撮影機データsa(第1の状態情報)のフレーム毎に、撮影機1のロータ回転周期及び同撮影機データsaの伝送速度に基づいて設定されたNp個が挿入されている。また、同様に、図3中のデータ無線部28で中継機データsb(第2の状態情報)に挿入されるパイロットシンボル(第2のパイロットシンボル)も、N個のデータ信号で構成される同中継機データsbのフレーム毎に、中継機2のロータ回転周期及び同中継機データsbの伝送速度に基づいて設定されたNp個が挿入されている。
この第2の歪み補償手段は、同図5に示すように、LPF(ローパスフィルタ)41と、PS(パイロットシンボル)抽出部421 ,422 ,…,42M-1 ,42M と、チャネル推定部431 ,432 ,…,43M-1 ,43M と、選択合成部44と、フェージング補償部45と、ロータ歪み推定部46と、ロータモジュレーション補償部47と、復調部48とから構成されている。LPF41は、空中線27を経て入力された撮影機データsaから、歪み補償手段に必要な帯域の受信データraを出力する。PS抽出部421 ,422 ,…,42M-1 ,42M は、受信データraのフレーム毎に挿入されている各第1のパイロットシンボルps1 ,ps2 ,…,psM-1 ,psM を抽出する。
この図を参照して、この形態の情報伝送システムに用いられる歪み補償方法の処理内容について説明する。
この情報伝送システムでは、データ無線部17により、撮影機データsaに歪み検出用の第1のパイロットシンボルが挿入され、また、データ無線部28により、中継機データsbに歪み検出用の第2のパイロットシンボルが挿入される。そして、データ無線部17により、中継機データsbに挿入されている第2のパイロットシンボルが解析され、この解析結果に基づいて第2の伝送路の歪の補償が行われ(第1の歪み補償処理)、また、データ無線部28により、撮影機データsaに挿入されている第1のパイロットシンボルが解析され、この解析結果に基づいて第1の伝送路の歪の補償が行われる(第2の歪み補償処理)。
たとえば、撮影機データsa(第1の状態情報)のフレーム毎に挿入されるNp個の第1のパイロットシンボルと、中継機データsbのフレーム毎に挿入されるNp個の第2のパイロットシンボルとは、同じでも、異なっていても良い。また、第1及び第2の伝送路を構成する搬送波は、UHF帯に限定されない。また、送信部12に入力されるデータは、カメラ装置11の映像データvdに限らず、たとえば音声データなど、任意のデータで良い。また、図1では、他の受信局として地上局3が設けられているが、自動車や船などに搭載された移動受信局でも良い。また、位置情報取得手段として、GPSが用いられているが、たとえば、ヨーロッパで計画されている「Galileo」や、日本で計画されている「準天頂衛星」が実用化されたとき、これらを用いても良い。
2 中継機(中継用ヘリコプタ)(第2の回転翼機)
3 地上局(他の受信局)
13 空中線(第1の指向空中線)
16 空中線(第1の無指向空中線)
17 データ無線部(第1の空中線制御手段の一部、第1の歪み補償手段)
21 空中線(第2の指向空中線)
27 空中線(第2の無指向空中線)
28 データ無線部(第2の空中線制御手段の一部、第2の歪み補償手段)
421 ,422 ,…,42M-1 ,42M PS(パイロットシンボル)抽出部
431 ,432 ,…,43M-1 ,43M チャネル推定部
44 選択合成部
45 フェージング補償部
46 ロータ歪み推定部
47 ロータモジュレーション補償部
Claims (11)
- 第1の回転翼機に搭載され、送信用データを第1の指向空中線を介して送信する情報送信装置と、
第2の回転翼機に搭載され、前記情報送信装置から送信された前記送信用データを第2の指向空中線を介して受信し、かつ、他の受信局へ中継伝送する中継用送信装置とを備え、
前記情報送信装置は、
前記第1の回転翼機の飛行状態を表す第1の状態情報を生成して第1の伝送路を経て前記第2の回転翼機へ送信すると共に、前記第2の回転翼機から該第2の回転翼機の飛行状態を表す第2の状態情報を取得し、前記第1の状態情報及び第2の状態情報に基づいて、適応的に、前記第1の指向空中線の指向特性を制御する第1の空中線制御手段を有し、
前記中継用送信装置は、
前記第2の状態情報を生成して第2の伝送路を経て前記第1の回転翼機へ送信すると共に、前記第1の回転翼機から前記第1の状態情報を取得し、前記第2の状態情報及び第1の状態情報に基づいて、適応的に、前記第2の指向空中線の指向特性を制御する第2の空中線制御手段を有する情報伝送システムであって、
前記第1の空中線制御手段は、
前記第1の状態情報に歪み検出用の第1のパイロットシンボルを挿入する構成とされ、
前記第2の空中線制御手段は、
前記第2の状態情報に歪み検出用の第2のパイロットシンボルを挿入する構成とされ、かつ、
前記第1の空中線制御手段は、
前記第2の状態情報に挿入されている前記第2のパイロットシンボルを解析し、この解析結果に基づいて前記第2の伝送路の歪の補償を行う第1の歪み補償手段が設けられ、
前記第2の空中線制御手段は、
前記第1の状態情報に挿入されている前記第1のパイロットシンボルを解析し、この解析結果に基づいて前記第1の伝送路の歪の補償を行う第2の歪み補償手段が設けられていることを特徴とする情報伝送システム。 - 前記第1の伝送路は、
所定の周波数帯域の第1の搬送波を用いて構成され、
前記第2の伝送路は、
所定の周波数帯域の第2の搬送波を用いて構成され、
前記情報送信装置は、
前記第1の状態情報を、前記第1の伝送路を経て前記中継用送信装置へ送信すると共に、前記中継用送信装置から前記第2の伝送路を経て前記第2の状態情報を受信するための第1の無指向空中線を有し、
前記中継用送信装置は、
前記情報送信装置から前記第1の伝送路を経て前記第1の状態情報を受信すると共に、前記第2の状態情報を前記第2の伝送路を経て前記情報送信装置へ送信するための第2の無指向空中線を有することを特徴とする請求項1記載の情報伝送システム。 - 前記第1の空中線制御手段は、
前記第1の状態情報のフレーム毎に所定数の前記第1のパイロットシンボルを挿入する構成とされ、
前記第2の歪み補償手段は、
前記第1の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第1のパイロットシンボルに基づいて前記第1の伝送路のフェージング補償を行った後、前記第1の回転翼機及び前記第2の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み推定を行うことにより、ロータモジュレーション歪みを補償する構成とされ、
前記第2の空中線制御手段は、
前記第2の状態情報のフレーム毎に所定数の前記第2のパイロットシンボルを挿入する構成とされ、
前記第1の歪み補償手段は、
前記第2の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第2のパイロットシンボルに基づいて前記第2の伝送路のフェージング補償を行った後、前記第2の回転翼機及び前記第1の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み推定を行うことにより、ロータモジュレーション歪みを補償する構成とされていることを特徴とする請求項1又は2記載の情報伝送システム。 - 前記第1の空中線制御手段は、
前記第1の状態情報のフレーム毎に、前記第1の回転翼機のロータ回転周期及び前記第1の状態情報の伝送速度に基づいて設定された数の前記第1のパイロットシンボルを挿入する構成とされ、
前記第2の空中線制御手段は、
前記第2の状態情報のフレーム毎に、前記第2の回転翼機のロータ回転周期及び前記第2の状態情報の伝送速度に基づいて設定された数の前記第2のパイロットシンボルを挿入する構成とされていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の情報伝送システム。 - 前記第2の歪み補償手段は、
前記第1の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第1のパイロットシンボルを抽出する複数の第1のパイロットシンボル抽出部と、
前記各第1のパイロットシンボル抽出部で抽出された前記各第1のパイロットシンボルに基づいて、前記第1の伝送路の前記各フレームに対応するチャネルの伝達関数の推定値を表す第1のチャネル推定データを取得する複数の第1のチャネル推定部と、
前記各第1のチャネル推定部で取得された前記各第1のチャネル推定データのうち、ほぼ同じ値の第1のチャネル推定データの加算平均値を求めて第1の無歪チャネル推定データとして出力する一方、異なる値の第1のチャネル推定データを抽出して第1の有歪チャネル推定データとして出力する第1の選択合成部と、
前記第1の状態情報に対して、前記第1の無歪チャネル推定データを用いてフェージング補償を行って前記第1の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データを取得する第1のフェージング補償部と、
前記第1の有歪チャネル推定データに基づいて、前記第1の回転翼機及び前記第2の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み成分を推定する第1のロータ歪み推定部と、
前記第1のフェージング補償部で取得された前記第1の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データから、前記第1のロータ歪み推定部で推定された前記歪み成分を除去することにより、ロータモジュレーション補償が行われた第1の補償済み受信データを取得する第1のロータモジュレーション補償部とを備え、
前記第1の歪み補償手段は、
前記第2の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第2のパイロットシンボルを抽出する複数の第2のパイロットシンボル抽出部と、
前記各第2のパイロットシンボル抽出部で抽出された前記各第2のパイロットシンボルに基づいて、前記第2の伝送路の前記各フレームに対応するチャネルの(伝達関数の推定値)を表す第2のチャネル推定データを取得する複数の第2のチャネル推定部と、
前記各第2のチャネル推定部で取得された前記各第2のチャネル推定データのうち、ほぼ同じ値の第2のチャネル推定データの加算平均値を求めて第2の無歪チャネル推定データとして出力する一方、異なる値の第2のチャネル推定データを抽出して第2の有歪チャネル推定データとして出力する第2の選択合成部と、
前記第2の状態情報に対して、前記第2の無歪チャネル推定データを用いてフェージング補償を行って前記第2の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データを取得する第2のフェージング補償部と、
前記第2の有歪チャネル推定データに基づいて、前記第2の回転翼機及び前記第1の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み成分を推定する第2のロータ歪み推定部と、
前記第2のフェージング補償部で取得された前記第2の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データから、前記第2のロータ歪み推定部で推定された前記歪み成分を除去することにより、ロータモジュレーション補償が行われた第2の補償済み受信データを取得する第2のロータモジュレーション補償部とを備えてなることを特徴とする請求項4記載の情報伝送システム。 - 第1の回転翼機に搭載され、送信用データを第1の指向空中線を介して送信する情報送信装置と、
第2の回転翼機に搭載され、前記情報送信装置から送信された前記送信用データを第2の指向空中線を介して受信し、かつ、他の受信局へ中継伝送する中継用送信装置とを備え、
前記情報送信装置は、
前記第1の回転翼機の飛行状態を表す第1の状態情報を生成して第1の伝送路を経て前記第2の回転翼機へ送信すると共に、前記第2の回転翼機から該第2の回転翼機の飛行状態を表す第2の状態情報を取得し、前記第1の状態情報及び第2の状態情報に基づいて、適応的に、前記第1の指向空中線の指向特性を制御する第1の空中線制御手段を有し、
前記中継用送信装置は、
前記第2の状態情報を生成して第2の伝送路を経て前記第1の回転翼機へ送信すると共に、前記第1の回転翼機から前記第1の状態情報を取得し、前記第2の状態情報及び第1の状態情報に基づいて、適応的に、前記第2の指向空中線の指向特性を制御する第2の空中線制御手段を有する情報伝送システムに用いられる歪み補償方法であって、
前記第1の空中線制御手段が、前記第1の状態情報に歪み検出用の第1のパイロットシンボルを挿入し、
前記第2の空中線制御手段が、前記第2の状態情報に歪み検出用の第2のパイロットシンボルを挿入し、かつ、
前記第1の空中線制御手段が、前記第2の状態情報に挿入されている前記第2のパイロットシンボルを解析し、この解析結果に基づいて前記第2の伝送路の歪の補償を行う第1の歪み補償処理を行い、
前記第2の空中線制御手段が、前記第1の状態情報に挿入されている前記第1のパイロットシンボルを解析し、この解析結果に基づいて前記第1の伝送路の歪の補償を行う第2の歪み補償処理を行うことを特徴とする歪み補償方法。 - 前記第1の伝送路は、
所定の周波数帯域の第1の搬送波を用いて構成され、
前記第2の伝送路は、
所定の周波数帯域の第2の搬送波を用いて構成され、
前記情報送信装置は、
前記第1の状態情報を、前記第1の伝送路を経て前記中継用送信装置へ送信すると共に、前記中継用送信装置から前記第2の伝送路を経て前記第2の状態情報を受信するための第1の無指向空中線を有し、
前記中継用送信装置は、
前記情報送信装置から前記第1の伝送路を経て前記第1の状態情報を受信すると共に、前記第2の状態情報を前記第2の伝送路を経て前記情報送信装置へ送信するための第2の無指向空中線を有することを特徴とする請求項6記載の歪み補償方法。 - 前記第1の空中線制御手段が、前記第1の状態情報のフレーム毎に所定数の前記第1のパイロットシンボルを挿入し、
前記第2の歪み補償手段が、前記第1の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第1のパイロットシンボルに基づいて前記第1の伝送路のフェージング補償を行った後、前記第1の回転翼機及び前記第2の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み推定を行うことにより、ロータモジュレーション歪みを補償し、
前記第2の空中線制御手段が、前記第2の状態情報のフレーム毎に所定数の前記第2のパイロットシンボルを挿入し、
前記第1の歪み補償手段が、前記第2の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第2のパイロットシンボルに基づいて前記第2の伝送路のフェージング補償を行った後、前記第2の回転翼機及び前記第1の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み推定を行うことにより、ロータモジュレーション歪みを補償することを特徴とする請求項6又は7記載の歪み補償方法。 - 前記第1の空中線制御手段が、前記第1の状態情報のフレーム毎に、前記第1の回転翼機のロータ回転周期及び前記第1の状態情報の伝送速度に基づいて設定された数の前記第1のパイロットシンボルを挿入し、
前記第2の空中線制御手段が、前記第2の状態情報のフレーム毎に、前記第2の回転翼機のロータ回転周期及び前記第2の状態情報の伝送速度に基づいて設定された数の前記第2のパイロットシンボルを挿入することを特徴とする請求項6、7又は8記載の歪み補償方法。 - 前記第2の歪み補償手段が、
前記第1の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第1のパイロットシンボルを抽出する第1のパイロットシンボル抽出処理と、
前記各第1のパイロットシンボル抽出処理で抽出された前記各第1のパイロットシンボルに基づいて、前記第1の伝送路の前記各フレームに対応するチャネルの伝達関数の推定値を表す第1のチャネル推定データを取得する第1のチャネル推定処理と、
前記各第1のチャネル推定処理で取得された前記各第1のチャネル推定データのうち、ほぼ同じ値の第1のチャネル推定データの加算平均値を求めて第1の無歪チャネル推定データとして出力する一方、異なる値の第1のチャネル推定データを抽出して第1の有歪チャネル推定データとして出力する第1の選択合成処理と、
前記第1の状態情報に対して、前記第1の無歪チャネル推定データを用いてフェージング補償を行って前記第1の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データを取得する第1のフェージング補償処理と、
前記第1の有歪チャネル推定データに基づいて、前記第1の回転翼機及び前記第2の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み成分を推定する第1のロータ歪み推定処理と、
前記第1のフェージング補償処理で取得された前記第1の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データから、前記第1のロータ歪み推定処理で推定された前記歪み成分を除去することにより、ロータモジュレーション補償が行われた第1の補償済み受信データを取得する第1のロータモジュレーション補償処理とを行い、
前記第1の歪み補償手段が、
前記第2の状態情報のフレーム毎に挿入されている前記各第2のパイロットシンボルを抽出する第2のパイロットシンボル抽出処理と、
前記各第2のパイロットシンボル抽出処理で抽出された前記各第2のパイロットシンボルに基づいて、前記第2の伝送路の前記各フレームに対応するチャネルの伝達関数の推定値を表す第2のチャネル推定データを取得する第2のチャネル推定処理と、
前記各第2のチャネル推定処理で取得された前記各第2のチャネル推定データのうち、ほぼ同じ値の第2のチャネル推定データの加算平均値を求めて第2の無歪チャネル推定データとして出力する一方、異なる値の第2のチャネル推定データを抽出して第2の有歪チャネル推定データとして出力する第2の選択合成処理と、
前記第2の状態情報に対して、前記第2の無歪チャネル推定データを用いてフェージング補償を行って前記第2の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データを取得する第2のフェージング補償処理と、
前記第2の有歪チャネル推定データに基づいて、前記第2の回転翼機及び前記第1の回転翼機によるロータモジュレーションの歪み成分を推定する第2のロータ歪み推定処理と、
前記第2のフェージング補償処理で取得された前記第2の回転翼機のロータ回転周期毎の受信データから、前記第2のロータ歪み推定処理で推定された前記歪み成分を除去することにより、ロータモジュレーション補償が行われた第2の補償済み受信データを取得する第2のロータモジュレーション補償処理とを行うことを特徴とする請求項9記載の歪み補償方法。 - コンピュータを請求項1乃至5のいずれか一に記載の第1の歪み補償手段及び第2の歪み補償手段として機能させるためのコンピュータ読み取り可能な歪み補償制御プログラム。
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