JP2011091581A - 通信装置、通信システム、その中継方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】
中継データの誤りの発生確率を低減することを目的とする。
【解決手段】
通信装置は、無線信号を復調して復調データを生成し、当該復調データを誤り訂正符号を用いて復号し、当該復号データを符号化して再符号化データを生成する。ここで、誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが無線信号に含まれている場合、復調データを変調して再変調データを生成し、誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが無線信号に含まれていない場合、符号化データを変調して前記再変調データを生成し、それを送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信装置、通信システム、その中継方法及びプログラムに関する。

一般に、無線通信システムは、ケーブルに拘束されない柔軟性を持っているが、その反面、受信に際してデータ誤りが発生する確率が高く、有線通信に比して信頼性が低い。例えば、データ受信に際しては、受信信号（以下、受信データと呼ぶ場合もある）の減衰により無線信号の信号強度が、非常に微弱となり、信号対雑音比（ＳＮ比）が小さくなる。そのため、復調誤りが発生する確率が高くなる。また、様々な物体に反射した電波が直接波から遅延して受信ノードへ到達するため、受信ノードにおいては、遅延時間と強度とが異なるこれら複数の電波を合成する必要がある。そのため、受信データに信号歪が発生してしまう場合があり、これもまた、データ誤りを引き起こす原因となる。このように受信ノード側において、ＳＮ比が小さく、また、歪を受けた信号を復調する場合には、データ誤りの発生する確率が高い。そのため、例えば、誤り訂正符号によりデータ保護を行なう場合もある。

送受信ノード間の距離がある程度離れていれば、受信ノード側において必要なＳＮ比を確保できないため、送信ノードと受信ノードとの間に中継装置を設ける場合がある（特許文献１）。中継装置は、送信ノードから送信されたデータ（無線信号）を受信し、そのデータに対して復調及び誤り訂正符号を用いた復号を実施する。そして、再符号化及び再変調を施し、当該再変調後のデータを受信ノードへ向けて送信する。これにより、雑音や歪の影響が除去されるため、送信ノードから送信された元のデータと同程度の品質のデータを受信ノード側に中継送信できる。

この他、無線通信の信頼性を向上させる技術として、ダイバーシチによる冗長伝送が知られている。冗長伝送は、送信ノードから受信ノードへの通信路を複数設け、送信ノードから送信されたデータと同じデータをこれら異なる複数の通信路を用いて受信ノードへ伝送する技術である。

複数の通信路（以下、伝送パスと呼ぶ場合もある）を用いた場合、いずれかの通信路における通信が遮断されたときでも、残りの通信路を経由してデータを送受できるため、送信ノードから受信ノードへの通信品質を維持できる。そのため、冗長伝送を用いれば、通信路が遮断されることを起因とした伝送データの損失がなくなり、また、データ損失を回復するための再送制御処理なども不要となる。

そのため、冗長伝送は、極めて高い信頼性を必要とするシステムや、再送処理を用いることの許されない同期データ転送システム等で用いられることが多い。また、冗長伝送の場合、受信ノード側においては、複数の通信路を経た複数のデータを受信し、それらを合成復号するため、ダイバーシチ効果が得られる。

特開２００６−５４６７５号公報

A Practical Scheme for Wireless Network Operation, IEEE Trans. on Comm., VOL. 55, NO. 3, MARCH 2007

データ誤りの発生を低減するため、誤り訂正符号によるデータ保護が行なわれたとしても、受信データ内に、誤り訂正符号の訂正能力を超える数の誤りが含まれていた場合、中継装置は、全ての誤りを訂正できない。この場合、誤りが含まれた状態のデータを受信ノード側へ向けて中継送信することになる。

ここで、図１０（ａ）を用いて、無線通信におけるデータ誤りの発生原理について説明する。図１０（ａ）には、２相位相変調方式（Binary Phase Shift Keying：ＢＰＳＫ）における変調信号の概要が示される。

ＢＰＳＫ方式では、例えば、変調すべきデータシンボルが”０”の場合には搬送波信号の位相が０度（Ａ点）、データシンボルが”１”の場合には搬送波信号の位相が１８０度（Ｂ点）となるように位相変調される。受信ノードは、受信したＢＰＳＫに対してその変調点を同相軸上に写像し、当該同相軸上での位置をメトリック値として取得する。メトリック値が正であれば、受信したデータシンボルを”０”とし、メトリック値が負であれば”１”として取得する。

送信ノードによって変調された直後のＢＰＳＫ変調信号は、雑音成分をほとんど含まない。そのため、当該変調信号においては、データシンボル”０”及び”１”のメトリック値は、それぞれほぼ＋１．０及び−１．０となる。しかし、通信路を経由した無線信号には、雑音が重畳されたり、また、歪が生じたりする。この場合、受信ノード（又は中継装置）においては、雑音の影響により、図１０（ａ）に示すようなガウス分布状に分散されたメトリック値を生成してしまう。受信データ（受信信号）に含まれる雑音成分が大きいほど、この分布の広がりも大きくなる。例えば、メトリック値の符号が正となる領域における分布の広がりがメトリック値０を超えて負の領域に入り込んでしまうと、受信ノードにおいては、データシンボル”０”を”１”として誤判定してしまう。また、これと逆の事象も生じる。このような不具合は、受信ノードにおいて、データ誤りを引き起こしてしまう。

次に、図１０（ｂ）を用いて、３つの通信路を用いた冗長伝送の概要について説明する。なお、図中に付記された数値は、各点におけるメトリック値を示す。通信路における雑音や歪の影響は、時間的に変動するため、同図に示されたメトリック値は、ある伝送ビットに着目した瞬時的な値を表している。

伝送データビットが”０”である場合、送信ノード５０は、このビット”０”をメトリック値＋１．０として変調し送信する。送信ノード５０から送信された信号は、通信路上において減衰や歪の影響を受け、各中継装置で受信される時には送信時のメトリック値＋１．０から変動する。例えば、中継装置５１は、メトリック値＋０．４の信号を受信し、中継装置５２は、メトリック値＋０．５を受信し、中継装置５３は、メトリック値−０．１を受信している。ここで、中継装置５１及び５２では、メトリック値が正であるため、正常（ビット”０”）に復号し、それを変調した後、中継送信している。これに対して、中継装置５３では、メトリック値−０．１を受信しており、このデータビットを誤ったメトリック値−１．０で中継送信してしまう。

送信ノードから各中継装置への通信路同様に、各中継装置から受信ノードへの通信路においても、無線信号は雑音や歪の影響を受ける。受信ノード５４は、各中継装置からの受信データとしてそれぞれメトリック値＋０．３、＋０．４、−１．１を受信し、これらを合成復号する。ここで、例えば、受信ノード５４において、メトリック値加算による合成復号が実施されたとする（３つのメトリック値を合計し、それを合成メトリック値とする）。この場合、合成メトリック値が−０．４、すなわち、負の数になり、受信ノード５４は、合成した受信データシンボルを”１”として誤判定してしまう。

このように中継装置において、誤りの含まれるデータを再符号化した場合、誤りを重ねたデータが中継送信されてしまう。その結果、受信ノードでは、合成復号を行なったとしても、データ誤りが生じ、合成復号によるダイバーシチ効果を十分に得られない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、中継データの誤りの発生確率を低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様による通信装置は、無線信号を復調して復調データを生成する復調手段と、前記復調データを誤り訂正符号を用いて復号する復号手段と、前記復号手段により生成された復号データを符号化して再符号化データを生成する符号化手段と、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれているか否かに基づいて、前記再符号化データ又は前記復調データのいずれかを変調して再変調データを生成する変調手段と、前記変調手段により再変調された再変調データを送信する送信手段とを具備し、前記変調手段は、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれている場合、前記復調データを変調して前記再変調データを生成し、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれていない場合、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成することを特徴とする。

本発明によれば、中継データの誤りの発生確率を低減できる。

本発明の一実施の形態に係わる中継装置の構成の一例を示す図。 本実施形態に係わる受信ノード４０の構成の一例を示す図。 中継送信の概要の一例を示す図。 図１に示す中継装置１０の動作の一例を示すフローチャート。 実施形態２に係わる中継装置の構成の一例を示す図。 実施形態２に係わる中継装置１０の動作の一例を示すフローチャート。 実施形態３に係わる中継装置１０の構成の一例を示す図。 実施形態３に係わるデータ（パケット）のフォーマットの一例を示す図。 実施形態３に係わる受信ノード４０の構成の一例を示す図。 従来技術の一例を示す図。

以下、本発明の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施の形態に係わる中継装置の構成の一例を示す図である。

中継装置１０は、受信処理に係わる構成として、受信アンテナ１１と、無線受信部１２と、復調部１３と、アナログ・デジタル変換器（ＡＤ変換器）１４と、波形メモリ１５と、サンプリング部１６と、復号部１７と、誤り検出部１８とを具備して構成される。また、中継装置１０は、中継送信に係わる構成として、再符号化部１９と、中継データ選択部２０と、デジタル・アナログ変換器（ＤＡ変換器）２１と、変調部２２と、無線送信部２３と、送信アンテナ２４とを具備して構成される。

まず、受信処理に係わる構成について説明する。受信アンテナ１１は、送信ノードから送信された無線信号を受信データとして受信する。無線受信部１２は、受信アンテナ１１により受信された無線信号を高周波数帯信号から中間周波数帯信号に変換する。また、無線受信部１２には、自動利得回路が設けられており、自動利得回路において、当該変換した信号を更に適正な信号レベルに調整する。

復調部１３は、無線受信部１２により適正レベルに調整された中間周波数信号を復調する。具体的には、同相チャネル（Ｉチャネル）及び直交チャネル（Ｑチャネル）のアナログ受信用ベースバンド信号に復調する。

ＡＤ変換器１４は、当該ベースバンド信号をデジタルデータ（受信デジタル信号）に変換する。受信デジタルデータは、波形メモリ１５に格納されるとともにサンプリング部１６に送られる。波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータは、時間軸上における各データビットのメトリック値である。

サンプリング部１６は、データクロックに従って受信デジタルデータからデータビット列を抽出する。当該抽出されたデータビット列は、復号部１７へ送られる。復号部１７は、データビット列に対して誤り訂正符号を用いた復号処理を実施し、復号データを生成する。なお、誤り訂正には、畳み込み符号、（ＲＳ）符号、低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ）など各種誤り訂正符号を採用することができ、その方法は特に問わない。ここで、復号データには、誤り訂正符号とは別に、送信ノードからの送信時に予め誤り検出用のチェックサムが付加されている。

誤り検出部１８は、復号データに付加されたチェックサムを検証し、復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれているか否かを検出する。チェックサムとしては、巡回冗長検査（Cyclic Redundancy Check：ＣＲＣ）符号などを用いればよい。なお、このようなチェックサムは、個々の誤りデータを訂正する能力は持たないが、データパケット全体として誤りデータが含まれているか否かを検出することができる。そのため、仮に、復号部１７による処理によっても、データ誤りが完全に訂正されず復号データ内に未訂正の誤りが含まれていたとしても、誤り検出部１８において、データ誤りを検出できる。

次に、中継送信処理に係わる構成について説明する。再符号化部１９は、送信ノード（送信装置）と同じ方式による誤り訂正符号化処理を実施し、復号データを再度符号化する。

中継データ選択部２０は、誤り検出部１８からの制御信号（誤り検出結果）に基づいて、再符号化部１９により再符号化された再符号化データか、波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータかのいずれか一方を選択する。そして、当該選択したデータを、送信デジタルデータとしてＤＡ変換器２１に出力する。例えば、誤り検出部１８により復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれていない旨判定された場合、中継データ選択部２０は、再符号化データを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する。これに対して、誤り検出部１８により復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれている旨判定された場合、中継データ選択部２０は、誤り訂正処理前の受信データである受信デジタルデータを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する。上述した通り、受信デジタルデータは、中継装置１０が受信した際のメトリック値である。

ＤＡ変換器２１は、送信デジタルデータをアナログ送信用ベースバンド信号に変換する。変調部２２は、アナログ送信用ベースバンド信号を中間周波数帯信号に変調し、再変調データを生成する。無線送信部２３は、中間周波数帯信号を高周波帯信号に変換する。送信アンテナ２４は、無線信号を中継データとして受信ノード（受信装置）に向けて送信する。

次に、図２を用いて、本実施形態に係わる受信ノード４０の構成の一例について説明する。

受信ノード４０は、受信アンテナ４１と、無線受信部４２と、復調部４３と、ＡＤ変換器４４と、サンプリング部４５と、複数のメトリック記憶部４６（４６ａ〜４６ｃ）と、メトリック合成部４７とを具備して構成される。なお、メトリック記憶部４６及びメトリック合成部４７以外の構成は、図１で説明した中継装置１０における構成と同様の機能を果たすため、ここでは説明を省略する場合もある。具体的には、受信アンテナ４１は受信アンテナ１１に対応し、無線受信部４２は無線受信部１２に対応し、復調部４３は復調部１３に対応し、ＡＤ変換器４４はＡＤ変換器１４に対応し、サンプリング部４５はサンプリング部１６に対応する構成部である。

メトリック記憶部４６には、サンプリング部４５によりデータクロックに従って抽出されたメトリック値が格納される。各メトリック記憶部４６には、複数の通信路（異なる中継装置１０）を経由して送られてきたメトリック値がそれぞれ格納される。なお、この場合、３つのメトリック記憶部４６ａ〜４６ｃが設けられており、３つの中継装置１０からそれぞれ送られてきた受信メトリック値が各々に格納される。

メトリック合成部４７は、複数の通信路を経て受信したデータを合成復号する。すなわち、各データビットに対するメトリック値を合成する。本実施形態に係わるメトリック合成部４７においては、３つの通信路から送られてきたデータを合成復号する場合を例に挙げて説明するため、３つのメトリック記憶部４６ａ〜４６ｃが設けられる。

以上、図１及び図２を用いて、中継装置１０及び受信ノード４０における構成の一例についての説明である。なお、中継装置１０及び受信ノード４０には、コンピュータが内蔵されている。コンピュータには、ＣＰＵ等の主制御手段、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段が具備される。また、コンピュータにはその他、キーボード、マウス、ディスプレイ、ボタン又はタッチパネル等の入出力手段、等も具備される。これら各構成手段は、バス等により接続され、主制御手段が記憶手段に記憶されたプログラムを実行することで制御される。

次に、図３を用いて、中継送信の一例について説明する。ここでは、図１で説明した中継装置１０が３台配される通信システムにおいて、冗長伝送により中継送信する場合について説明する。

送信ノード３０から送信されたデータは、中継装置各々（第１の中継装置１０ａ、第２の中継装置１０ｂ、第３の中継装置１０ｃ）において、中継送信され、最終的に、受信ノード４０において合成復号される。図３には、各点におけるメトリック値と、それぞれの通信路において生じる雑音や歪などの影響の大きさが示される。これらの値は、ある伝送ビットに着目した瞬時的なものである。

第１の中継装置１０ａ及び第２の中継装置１０ｂは、送信ノード３０から送られてきた受信データ（無線信号）を受信し、それを正確に復号し、誤りの含まれないデータを中継送信する。これに対して、第３の中継装置１０ｃは、復号データに訂正できなかった誤りビットが含まれているものとする。すなわち、第３の中継装置１０ｃにおいて受信した受信データ内には、誤り訂正符号の訂正能力を超える数の誤りが含まれている。

この場合、第１及び第２の中継装置１０においては、再符号化データを中継送信する。すなわち、中継データ選択部２０において、再符号化部１９により生成された再符号化データが選択され、そのデータが中継送信される。これに対して、第３の中継装置１０ｃにおいては、復号データに誤りビットが含まれているため、受信データをそのまま中継送信する。すなわち、中継データ選択部２０において、波形メモリ１５に格納されたデータが選択され、そのデータが中継送信される。

受信ノード４０は、第１の中継装置１０ａから送られてきた受信データ（無線信号）を受信すると、受信データ内に含まれる各データビットのメトリック値をメトリック記憶部４６ａに格納する。同様に、第２の中継装置１０ｂから受信した受信データ内に含まれる各データビットのメトリック値をメトリック記憶部４６ｂに格納し、第３の中継装置１０ｃから受信した受信データ内に含まれる各データビットのメトリック値をメトリック記憶部４６ｃに格納する。

受信ノード４０は、これら３つの中継装置１０からのデータ全ての受信を終えると、メトリック合成部４７において、合成復号を実施する。ここで、送信ノード３０からメトリック値＋１．０として送信されたデータシンボル”０”は、第１の中継装置１０ａ及び第２の中継装置１０ｂでは、正常に復号される。そのため、これら２つの中継装置からは、メトリック値＋１．０として中継送信が行なわれる。これに対して、第３の中継装置１０ｃでは、復調データをそのまま中継送信する。つまり、第３の中継装置１０ｃは、送信ノード３０から受信したメトリック値と同じメトリック値−０．１で中継送信する。

それぞれの中継装置１０から中継送信されたデータは、受信ノード４０までの通信路上において雑音や歪の影響を受ける。その結果として、受信ノード４０は、第１〜第３の中継装置１０からの受信データを、メトリック値＋０．３、＋０．４、−０．２としてそれぞれ受信する。

ここで、受信ノード４０は、メトリック値加算による合成復号を行なう。すなわち、３つのメトリック値を合計して合成メトリック値＋０．５を算出する。これにより、算出されたメトリック値は、正の数であるため、受信ノード４０は、合成した受信データシンボルを”０”として取得する。すなわち、受信ノード４０において、送信ノード３０が送信したデータシンボルと同じ値を正常に受信できることになる。

次に、図４を用いて、図１に示す中継装置１０における動作の一例について説明する。ここでは、中継送信を行なう場合の動作を例に挙げて説明する。

中継装置１０が、受信アンテナ１１において、データ（無線信号）を受信すると、この処理は開始する（Ｓ１０１でＹＥＳ）。この処理が開始すると、中継装置１０は、まず、無線受信部１２において、当該受信したデータの周波数帯を変換するとともに、復調部１３において、当該変換したデータをアナログ受信用ベースバンド信号に復調する（Ｓ１０２）。

続いて、中継装置１０は、ＡＤ変換器１４において、当該ベースバンド信号を受信デジタルデータに変換し、当該受信デジタルデータをサンプリング部１６に出力するとともに、波形メモリ１５に格納する（Ｓ１０３）。

そして、中継装置１０は、サンプリング部１６において、サンプリングを行なうとともに、復号部１７において、サンプリングされたデータビット列に対して誤り訂正符号を用いた復号処理を実施する（Ｓ１０４）。上述した通り、復号データには、検出用のチェックサムが付加されている。

ここで、中継装置１０は、誤り検出部１８において、チェックサムを検証し、復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれているか否かを検出するとともに、再符号化部１９において、復号データを再度符号化し、再符号化データを生成する（Ｓ１０５）。誤り検出部１８による誤り検出の結果、復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれていなければ（Ｓ１０６でＮＯ）、中継装置１０は、中継データ選択部２０において、再符号化データを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する（Ｓ１０８）。一方、復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれていれば（Ｓ１０６でＹＥＳ）、中継装置１０は、中継データ選択部２０において、波形メモリ１５に格納されたデータを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する（Ｓ１０７）。すなわち、復号データ内に未訂正の誤りビットが含まれている場合、誤り訂正処理前のデータがＤＡ変換器２１に出力される。

その後、中継装置１０は、ＤＡ変換器２１において、ＤＡ変換を実施し、デジタルデータをアナログ送信用ベースバンド信号に変換する（Ｓ１０９）。そして、変調部２２において、当該ベースバンド信号を中間周波数帯信号に変調し、無線送信部２３において、中間周波数帯信号を高周波帯信号に変換する（Ｓ１１０）。その後、中継装置１０は、送信アンテナ２４において、当該変換後のデータ（無線信号）を受信ノード４０に向けて送信する（Ｓ１１１）。

以上説明したように実施形態１によれば、誤り訂正符号の訂正能力を超える数の誤りを含んだデータを中継する場合、誤り訂正処理後の復号データではなく、誤り訂正処理前のデータをそのまま中継送信する。

従来、誤り訂正処理後の復号データ内に、未訂正の誤りが含まれるか否かを検出し、その結果に基づいてデータを切り替えて中継送信する構成がなかった。そのため、誤りに誤りを重ねた結果、受信ノード側でデータ誤りが発生する場合があったが、本実施形態によれば、そのような事態を起因としたデータ誤りの発生を低減できる。

（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態１においては、訂正できなかった誤りビットが含まれるか否かを基準にして中継データの切り替えを行なっていた。これに対して実施形態２においては、受信データ（受信信号）の信号対雑音比（ＳＮ比）を推定し、この推定値を基準として中継データの切り替えを行なう場合について説明する。なお、受信信号のＳＮ比が小さくなると、受信ノードにおける復調メトリックの分布が広がり、ビット誤りが発生する確率が高くなる。このように受信データに誤りビットが含まれる確率や、誤りビットの発生個数などは、受信データのＳＮ比から推測することができる。

図５は、実施形態２に係わる中継装置１０の構成の一例を示す図である。なお、実施形態１を説明した図１と同様の機能を果たす構成には、同一の符号を付しており、その説明を省略する場合もある。

中継装置１０には、実施形態１の構成に加えて、ＳＮ比推定部２５が新たに設けられる。ＳＮ比推定部２５は、無線受信部１２から受け取った中間周波数帯信号から受信信号のＳＮ比を推定する。そして、推定したＳＮ比と、予め設定された閾値とを比較する。ここで、この閾値は、誤り訂正符号の訂正能力を超える数の誤りが含まれているか否かの判定基準として用いられる。そのため、それに適した値を経験則等に基づいて設定しておく。

比較の結果、推定したＳＮ比が閾値を越えていれば、受信データに含まれる誤りは少ないと判定し、その旨を中継データ選択部２０に向けて出力する。また、推定したＳＮ比が閾値を越えていなければ、受信データに含まれる誤りが多いと判定し（誤り訂正符号による訂正能力を超えている）、その旨を中継データ選択部２０に向けて出力する。

中継データ選択部２０は、ＳＮ比推定部２５からの制御信号（ＳＮ比の推定結果）に基づいて、再符号化部１９により再符号化された再符号化データか、波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータかのいずれか一方を選択する。そして、当該選択したデータを、送信デジタルデータとしてＤＡ変換器２１に出力する。例えば、ＳＮ比推定部２５により受信データ（中間周波数帯信号）内に含まれる誤りビットが少ない旨判定された場合（ＳＮ比が閾値を越えている）、中継データ選択部２０は、中継データとして再符号化データを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する。
これに対して、ＳＮ比推定部２５により受信データ内に含まれる誤りビットが多い旨判定された場合（ＳＮ比が閾値を越えていない）、中継データ選択部２０は、誤り訂正処理前の受信データである波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータを選択する。そして、それをＤＡ変換器２１に出力する。上述した通り、受信デジタルデータは、中継装置１０が受信した際のメトリック値である。

以上が、実施形態２に係わる中継装置１０の構成についての説明である。なお、受信ノード４０の構成は、実施形態１を説明した図２と同様であるため、ここではその説明については省略する。

次に、図６を用いて、実施形態２に係わる中継装置１０における動作の一例について説明する。ここでは、中継送信を行なう場合の動作を例に挙げて説明する。

中継装置１０が、受信アンテナ１１において、データ（無線信号）を受信すると、この処理は開始する（Ｓ２０１でＹＥＳ）。この処理が開始すると、中継装置１０は、まず、無線受信部１２において、当該受信したデータの周波数帯を変換する（Ｓ２０２）。そして、ＳＮ比推定部２５において、当該変換された中間周波数帯信号から受信信号のＳＮ比を推定するとともに、復調部１３において、アナログ受信用ベースバンド信号に復調する（Ｓ２０３）。

続いて、中継装置１０は、ＡＤ変換器１４において、当該ベースバンド信号をデジタルデータに変換し、その変換後の受信デジタルデータをサンプリング部１６に出力するとともに、波形メモリ１５に格納する（Ｓ２０４）。

そして、中継装置１０は、サンプリング部１６において、サンプリングを行なうとともに、復号部１７において、サンプリングされたデータビット列に対して誤り訂正符号を用いた復号処理を実施する（Ｓ２０５）。その後、中継装置１０は、再符号化部１９において、復号データを再度符号化し、再符号化データを生成する（Ｓ２０６）。

ここで、中継装置１０は、中継データ選択部２０において、ＳＮ比推定部２５からのＳＮ比の推定結果に基づいて、再符号化部１９により再符号化された再符号化データか、波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータかのいずれか一方を選択する。ＳＮ比の推定の結果、推定したＳＮ比が閾値を越えていれば（Ｓ２０７でＹＥＳ）、中継装置１０は、中継データ選択部２０において、再符号化データを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する（Ｓ２０９）。一方、推定したＳＮ比が閾値を越えていなければ（Ｓ２０７でＮＯ）、中継装置１０は、中継データ選択部２０において、波形メモリ１５に格納されたデータを選択し、それをＤＡ変換器２１に出力する（Ｓ２０８）。すなわち、誤り訂正処理前のデータがＤＡ変換器２１に出力される。

その後、中継装置１０は、ＤＡ変換器２１において、ＤＡ変換を実施し、デジタルデータをアナログ送信用ベースバンド信号に変換する（Ｓ２１０）。そして、変調部２２において、当該ベースバンド信号を中間周波数帯信号に変調し、無線送信部２３において、中間周波数帯信号を高周波帯信号に変換する（Ｓ２１１）。その後、中継装置１０は、送信アンテナ２４において、当該変換後のデータ（無線信号）を受信ノード４０に向けて送信する（Ｓ２１２）。

以上説明したように実施形態２によれば、受信信号のＳＮ比に基づいて中継データを切り替える。この場合にも、実施形態１同様の効果が得られる。

（実施形態３）
次に、実施形態３について説明する。上述した実施形態１及び２においては、ＢＰＳＫ変調方式を用いた単一搬送波による通信方式を例に挙げて説明した。これに対して、実施形態３においては、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信方式やスペクトラム拡散（ＳＳ）通信方式等の二次変調を伴う通信方式である場合について説明する。ここでは、２次変調を伴う通信方式の一例として、ＯＦＤＭ通信方式を採用した場合を例に挙げて説明する。

図７を用いて、実施形態３に係わる中継装置１０の構成の一例について説明する。なお、実施形態１を説明した図１と同様の機能を果たす構成には、同一の符号を付しており、その説明を省略する場合もある
中継装置１０には、実施形態１の構成に加えて、ＦＦＴ処理部２６と、等化器２７と、逆ＦＦＴ処理部２８と、プリアンブル付加部２９とが新たに設けられる。

ここで、ＡＤ変換器１４は、復調部１３による処理により得られたアナログ受信用ベースバンド信号を受信デジタルデータに変換する。当該変換された受信デジタルデータは、波形メモリ１５に格納されるとともにサンプリング部１６に送られる。なお、実施形態３に係わる受信デジタルデータは、時間領域としてのＯＦＤＭ信号であり、サブキャリアにおけるデータビットのメトリック値を保持している。

サンプリング部１６は、受信デジタルデータ列の中からフーリエ変換（ＦＦＴ）に必要なサンプリング点のデータサンプルを抽出する。なお、ＯＦＤＭ信号フォーマットとして各ＯＦＤＭシンボルにガードインターバルが含まれる場合には、サンプリング部１６は、ガードインターバルを除去する。

ＦＦＴ処理部２６は、時間領域のＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換処理を実施し、周波数領域のＯＦＤＭ信号（周波数領域信号）に変換する。等化器２７は、ＦＦＴ処理部２６から出力された周波数領域信号に対して、通信路特性によって被った位相及び振幅の変動を補正する。ここで、実施形態３に係わるデータ（パケット）のフォーマットは、図８に示す構成となる。当該フォーマットに従ったＯＦＤＭ信号では、アプリケーションデータが保持されるデータペイロード部の前に、プリアンブル部（通信制御に係わる信号）が付加される。等化器２７では、当該プリアンブル部を用いて通信路特性を推定する。そして、推定した通信路特性を基準にしてデータペイロード部を補正する。

復号部１７は、等化器２７から出力された信号に対して誤り訂正処理を実施する。但し、ＯＦＤＭ通信方式におけるチャネル符号化では、単なる誤り訂正符号化以外にスクランブルやインターリーブ処理を併用することが多い。そのため、復号部１７では、これらの処理に必要となるデスクランブラやデインターリーバなどの処理を、必要に応じて実施する。

再符号化部１９は、復号部１７により生成された復号データに対して、送信ノードと同じ方式による誤り訂正符号化処理を実施し、復号データを再度符号化する。誤り訂正符号化処理以外にスクランブルやインターリーブ処理を行なう場合には、復号部１７同様に、再符号化部１９においても、スクランブラやインターリーバなどの処理を、必要に応じて実施する。なお、再符号化部１９により生成される再符号化データは、周波数領域のＯＦＤＭ信号である。

逆ＦＦＴ処理部２８は、逆フーリエ変換処理を実施し、周波数領域のＯＦＤＭ信号を、時間領域のＯＦＤＭ信号に処理する。プリアンブル付加部２９は、当該ＯＦＤＭ信号に対して、その先頭部分にプリアンブル部を付加する。これにより、図８に示すフォーマットを有するデータが得られる。

中継データ選択部２０は、誤り検出部１８からの制御信号（誤り検出結果）に基づいて、再符号化部１９により再符号化された再符号化データか、波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータかのいずれか一方を選択する。なお、実施形態２のようにＳＮ比を推定し、その推定結果に基づいて中継データを選択するようにしてもよい。

ここで、中継データ選択部２０において、中継データとして再符号化データが選択された場合について検討してみる。この場合、中継装置１０から受信ノード４０に向けて中継送信されるデータ（無線信号）は、送信ノード３０から送信された直後の通信路特性の影響を受けていない信号と同等の波形となる。言い換えれば、中継装置１０から中継送信される無線信号は、送信ノード３０から中継装置１０に至るまでの通信路特性が除去されており、受信ノード４０が受信する信号には、中継装置１０から受信ノード４０までの通信路特性のみが含まれることになる。

上述した通り、中継装置１０が再符号化データを中継送信する場合、当該中継送信されるデータのプリアンブル部は、プリアンブル付加部２９により生成されたものである。そして、プリアンブル部は、送信ノード３０から送信された直後のＯＦＤＭ信号に含まれるプリアンブル部と同じである。そのため、受信ノード４０が受信したプリアンブル部に含まれる通信路特性は、中継装置１０から受信ノード４０までの特性のみが含まれる。従って、受信ノード４０においては、同じ通信路特性を受けたデータペイロード部及びプリアンブル部を受信することになる。これにより、受信ノード４０（後述する等化器４９）においては、受信したプリアンブル部の参照に基づいて、データペイロード部が受けた通信路特性の影響を正確に補正できることになる。

また、中継データ選択部２０において、波形メモリ１５に格納された受信デジタルデータが中継データとして選択された場合について検討してみる。この場合、波形メモリ１５には、データペイロード部だけでなくプリアンブル部も時間波形として格納されている。ここで、波形メモリ１５に格納されているプリアンブル部及びデータペイロード部の波形は共に、送信ノード３０から中継装置１０に至るまでの通信路特性を含んでいる。そのため、これらプリアンブル部及びデータペイロード部が中継送信されると、当該中継データには、中継装置１０から受信ノード４０に至るまでの通信路特性が更に重畳される。この場合にも、受信ノード４０においては、同じ通信路特性を受けたデータペイロード部及びプリアンブル部を受信することになる。これにより、受信ノード４０（後述する等化器４９）においては、受信したプリアンブル部の参照に基づいて、データペイロード部が受けた通信路特性の影響を正確に補正できることになる。

次に、図９を用いて、実施形態３に係わる受信ノード４０の構成の一例について説明する。なお、実施形態１を説明した図２と同様の機能を果たす構成には、同一の符号を付しており、その説明を省略する場合もある。

受信ノード４０には、実施形態１の構成に加えて、ＯＦＤＭ受信に必要な機能として、ＦＦＴ処理部４８と、等化器４９とが新たに設けられる。

ＦＦＴ処理部４８は、時間領域のＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換処理を実施し、周波数領域のＯＦＤＭ信号に変換する。等化器４９は、ＦＦＴ処理部４８により変換された周波数領域のＯＦＤＭ信号に対して補正を行なう。具体的には、通信路特性によって被った位相及び振幅の変動を補正する。このとき、等化器４９においては、プリアンブル部を用いて通信路特性を推定し、その推定した通信路特性を基準にしてデータペイロード部を補正する。

以上説明したように実施形態３によれば、中継送信に付加されるプリアンブル部を適切に選択できる。これにより、ＯＦＤＭ方式のような二次変調を伴う通信方式においても、実施形態１同様の効果が得られる。

以上が本発明の代表的な実施形態の一例であるが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。例えば、実施形態２と、実施形態３とを組み合わせて実施してもよい。すなわち、誤りが検出されるか、又はＳＮ比が閾値を越えているかのいずれかを満たせば、波形メモリ１５内のデータを中継送信し、そうでなければ、再符号化データを中継送信するように構成してもよい。

また、上述した実施形態においては、通信路が３つある場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、受信ノード４０におけるメトリック記憶部４６（又は記憶領域）の数を増減させることにより、種々の通信路の数に対応できる。

また、上述した実施形態においては、中継装置、受信ノード、送信ノードを別個の装置として説明したが、これに限られない。例えば、中継装置と送信ノードとが同一の装置として実現され、当該装置が、送信データを送信する送信機能と中継機能とを併せ持っていてもよい。また、中継装置と受信ノードとが同一の装置（通信装置）として実現されてもよい。

また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施態様を採ることもできる。具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (8)

1. 無線信号を復調して復調データを生成する復調手段と、
   前記復調データを誤り訂正符号を用いて復号する復号手段と、
   前記復号手段により生成された復号データを符号化して再符号化データを生成する符号化手段と、
   前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれているか否かに基づいて、前記再符号化データ又は前記復調データのいずれかを変調して再変調データを生成する変調手段と、
   前記変調手段により再変調された再変調データを送信する送信手段と
   を具備し、
   前記変調手段は、
   前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれている場合、前記復調データを変調して前記再変調データを生成し、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれていない場合、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する
   ことを特徴とする通信装置。
2. 前記復号データに付加されたチェックサムを検証し、該復号データに含まれる誤りを検出する検出手段
   を更に具備し、
   前記変調手段は、
   前記検出手段により前記誤りが検出された場合、前記復調データを変調して前記再変調データを生成し、前記検出手段により前記誤りが検出されなかった場合、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれているか否かの判定基準となる閾値と、前記無線信号における信号対雑音比を推定した結果とを比較する推定手段
   を更に具備し、
   前記変調手段は、
   前記推定により雑音比が前記閾値を越えていれば、前記復調データを変調して前記再変調データを生成し、前記推定により雑音比が前記閾値を越えていなければ、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
4. 前記変調手段により前記符号化データを変調する場合、該符号化データにプリアンブル部を新たに付加するプリアンブル付加手段
   を更に具備し、
   前記変調手段は、
   前記符号化データを変調する場合、前記プリアンブル付加手段により前記新たなプリアンブルが付加された前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する
   ことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の通信装置。
5. 複数の中継装置と、受信装置とを具備する通信システムであって、
   前記複数の中継装置各々は、
   無線信号を復調して復調データを生成する復調手段と、
   前記復調データを誤り訂正符号を用いて復号する復号手段と、
   前記復号手段により生成された復号データを符号化して再符号化データを生成する符号化手段と、
   前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれている場合、前記復調データを変調して再変調データを生成し、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれていない場合、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する変調手段と、
   前記変調手段により再変調された再変調データを送信する送信手段と
   を具備し、
   前記受信装置は、
   前記複数の中継装置各々から前記再変調データを受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信された複数の中継装置各々からの前記再変調データを合成復号する合成手段と
   を具備することを特徴とする通信システム。
6. 前記再変調データは、
   プリアンブル部とデータペイロード部とを含み、
   前記受信装置は、
   前記プリアンブル部に基づいて前記データペイロード部を補正する補正手段
   を更に具備し、
   前記合成手段は、
   前記補正手段により補正された前記再変調データを前記合成復号する
   ことを特徴とする請求項５記載の通信システム。
7. 中継装置における中継方法であって、
   復調手段が、無線信号を復調して復調データを生成する工程と、
   復号手段が、前記復調データを誤り訂正符号を用いて復号する工程と、
   符号化手段が、前記復号手段により生成された復号データを符号化して再符号化データを生成する工程と、
   変調手段が、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれている場合、前記復調データを変調して再変調データを生成し、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれていない場合、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する工程と、
   送信手段が、前記変調手段により再変調された再変調データを送信する工程と
   を含むことを特徴とする中継装置の中継方法。
8. 中継装置に内蔵されたコンピュータを、
   無線信号を復調して復調データを生成する復調手段、
   前記復調データを誤り訂正符号を用いて復号する復号手段、
   前記復号手段により生成された復号データを符号化して再符号化データを生成する符号化手段、
   前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれている場合、前記復調データを変調して再変調データを生成し、前記誤り訂正符号の訂正能力を超える誤りが前記無線信号に含まれていない場合、前記符号化データを変調して前記再変調データを生成する変調手段、
   前記変調手段により再変調された再変調データを送信する送信手段
   として機能させるためのプログラム。

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