JP2011259198A - Radio node device of multi-hop radio system and intervention compensation method - Google Patents
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本発明は、各無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用して中継するマルチホップ無線システムにおいて、無線ノード装置間の干渉を補償してスループットを向上させるマルチホップ無線システムの無線ノード装置および干渉補償方法に関する。 The present invention relates to a wireless node device and an interference in a multihop wireless system that compensates for interference between wireless node devices and improves throughput in a multihop wireless system in which each wireless node device relays using the same radio frequency channel. The compensation method.
図7は、マルチホップ無線システムの構成例を示す。ここでは、無線ノード装置が4台の場合について示す。 FIG. 7 shows a configuration example of a multi-hop wireless system. Here, a case where there are four wireless node devices is shown.
図7において、中継経路は、無線ノード装置1、無線ノード装置2、無線ノード装置3、無線ノード装置4の順とする。それぞれの中継伝送では無線周波数チャネルは同一であり、各無線ノード装置は送信タイミングをずらしてホッピングしている。
In FIG. 7, the relay path is in the order of the
ここで、図8に示すように、無線ノード装置1から無線ノード装置4までまで連続してデータをホッピング中継する場合を想定する。無線ノード装置1から無線ノード装置2まで無線パケットP1を伝送し、次に無線ノード装置2から無線ノード装置3まで無線パケットP1’を伝送し、最後に無線ノード装置3から無線ノード装置4まで無線パケットP1”を伝送する。続いて、無線ノード装置2が無線ノード装置1の送信した無線パケットP2を受信する際に、無線ノード装置3が無線ノード装置4に向けて送信する無線パケットP1”が、無線パケットP2に対して干渉となる。その原因は、無線ノード装置3が、無線ノード装置1からの電波の受信強度が十分ではなく、無線周波数チャネルが使用されていることが判別できないため、無線ノード装置4に対して送信することが起こるからである。
Here, as shown in FIG. 8, it is assumed that data is continuously hopped from the
従来のマルチホップ無線システムにおいて、中継伝送に同一の無線周波数チャネルを用いる場合、前述の例では無線ノード装置1と無線ノード装置3が互いに送信タイミングを制御できないため、その間の無線ノード装置2において干渉が発生する。すなわち、3以上のホップ数では無線ノード装置間の干渉が起こるため、ホップ数に限界があった。
In the conventional multi-hop wireless system, when the same radio frequency channel is used for relay transmission, the
また、この干渉を避けるために、中継毎に異なる無線周波数チャネルを用いることは、中間の無線ノード装置に2つの無線中継機を搭載することになる。これは、装置規模を大きくさせることと、周波数利用効率を劣化させることになる。あるいは、各無線ノード装置がデータを送信する前に、無線周波数チャネルの使用を予約するためのRTS/CTS(request to send/clear to send)信号を送受信することにより、同一の無線周波数チャネルの干渉を避け合うことは可能であるが、スループットの低下が避けられない。 In order to avoid this interference, using different radio frequency channels for each relay means that two radio repeaters are mounted on an intermediate radio node device. This increases the device scale and deteriorates the frequency utilization efficiency. Alternatively, before each wireless node device transmits data, it transmits / receives an RTS / CTS (request to send / clear to send) signal for reserving the use of the radio frequency channel, thereby interfering with the same radio frequency channel. It is possible to avoid each other, but a decrease in throughput is unavoidable.
また、従来の無線中継における干渉補償を適用した方法は、双方向中継が前提であり、中間のノードがそのまま中継して、干渉源のノードで干渉キャンセルするものであり、構成が限定されていた(非特許文献1)。 In addition, the method of applying interference compensation in the conventional wireless relay is premised on bidirectional relay, in which an intermediate node relays as it is and cancels interference at an interference source node, and the configuration is limited. (Non-Patent Document 1).
本発明は、無線ノード装置に備えた干渉補償回路で無線ノード装置間の干渉を除去することができ、これにより中継伝送にスループットの低下させることなく、同一の無線周波数チャネルを用いることが可能となるマルチホップ無線システムの無線ノード装置および干渉補償方法を提供することを目的とする。 According to the present invention, interference between radio node devices can be removed by an interference compensation circuit provided in the radio node device, and thus the same radio frequency channel can be used for relay transmission without reducing throughput. An object of the present invention is to provide a wireless node device and an interference compensation method for a multihop wireless system.
第1の発明は、複数の無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用してデータ信号を中継するマルチホップ無線システムの無線ノード装置において、自装置宛のデータ信号に、干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、そのタイミングで受信信号から干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する干渉補償回路を備える。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a wireless node device of a multi-hop wireless system in which a plurality of wireless node devices relay data signals using the same wireless frequency channel. Multiplication of propagation path parameters from the device to its own device is generated as an interference replica signal, the timing at which the received signal receives interference is detected, the interference replica signal is subtracted from the received signal at that timing, and the interference is removed. An interference compensation circuit for outputting a signal is provided.
干渉補償回路は、受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定する伝搬路推定回路と、自装置宛の受信信号を復調したデータ信号を蓄積するデータ蓄積回路と、データ蓄積回路に蓄積したデータ信号を変調する変調回路と、変調回路から出力される変調信号に伝搬路パラメータを乗算して干渉レプリカ信号を生成する乗算回路と、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、干渉検出信号を出力する干渉検出回路と、干渉検出信号のタイミングで受信信号から干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する減算回路とを備える。 The interference compensation circuit includes: a propagation path estimation circuit that estimates a propagation path parameter from a wireless node device serving as an interference source to the own apparatus from a received signal; a data storage circuit that accumulates a data signal obtained by demodulating the received signal addressed to the own apparatus; A modulation circuit that modulates the data signal stored in the data storage circuit, a multiplication circuit that multiplies the modulation signal output from the modulation circuit by a propagation path parameter to generate an interference replica signal, and a timing at which the received signal receives interference. An interference detection circuit that detects and outputs an interference detection signal, and a subtraction circuit that subtracts the interference replica signal from the reception signal at the timing of the interference detection signal and outputs the reception signal from which interference has been removed.
干渉補償回路は、伝搬路推定回路に代えて、受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて干渉レプリカ信号を生成する構成である。 The interference compensation circuit is configured to generate an interference replica signal using a propagation path parameter obtained by a demodulation circuit that demodulates a received signal, instead of the propagation path estimation circuit.
干渉補償回路の変調回路は、受信信号を復調する復調回路でMACアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う構成である。 The modulation circuit of the interference compensation circuit is configured to perform modulation processing in accordance with the modulation scheme of the transmission section determined using the MAC address by the demodulation circuit that demodulates the received signal.
第2の発明は、複数の無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用してデータ信号を中継するマルチホップ無線システムの干渉補償方法において、無線ノード装置の干渉補償回路は、自装置宛のデータ信号に干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、そのタイミングで受信信号から干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する。 According to a second aspect of the present invention, in the interference compensation method for a multi-hop wireless system in which a plurality of wireless node devices relay data signals using the same radio frequency channel, the interference compensation circuit of the wireless node device includes data addressed to itself. A signal multiplied by the propagation path parameter from the wireless node device that is the interference source to its own device is generated as an interference replica signal, the timing at which the received signal receives interference is detected, and the interference replica signal is detected from the received signal at that timing. The received signal from which interference is removed is output by subtraction.
第2の発明の干渉補償方法において、干渉補償回路は、受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定し、推定した伝搬路パラメータを用いて干渉レプリカ信号を生成する。 In the interference compensation method of the second invention, the interference compensation circuit estimates a propagation path parameter from the wireless node device serving as the interference source to the own apparatus from the received signal, and generates an interference replica signal using the estimated propagation path parameter. To do.
第2の発明の干渉補償方法において、干渉補償回路は、受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて干渉レプリカ信号を生成する。 In the interference compensation method of the second invention, the interference compensation circuit generates an interference replica signal using the propagation path parameter obtained by the demodulation circuit that demodulates the received signal.
第2の発明の干渉補償方法において、干渉補償回路は、受信信号を復調する復調回路でMACアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う。 In the interference compensation method of the second invention, the interference compensation circuit performs a modulation process in accordance with the modulation scheme of the transmission section determined using the MAC address in the demodulation circuit that demodulates the received signal.
本発明は、無線ノード装置に備えた干渉補償回路で無線ノード装置間の干渉を除去することができ、これによりスループットの低下させることなく、同一の無線周波数チャネルを用いて中継伝送を行うことが可能となる。 According to the present invention, interference between radio node apparatuses can be removed by an interference compensation circuit provided in the radio node apparatus, and relay transmission can be performed using the same radio frequency channel without reducing throughput. It becomes possible.
図1は、本発明の無線ノード装置の構成例を示す。本発明は、干渉の影響を受ける無線ノード装置に干渉補償機能を備えることを特徴とする。ここでは、図8に示す無線ノード装置2において、無線パケットP2と無線パケットP1”の干渉を除去する場合を例に説明する。
FIG. 1 shows a configuration example of a wireless node device of the present invention. The present invention is characterized in that an interference compensation function is provided in a wireless node device affected by interference. Here, a case will be described as an example where interference between the wireless packet P2 and the wireless packet P1 ″ is removed in the
図1において、無線ノード装置2の受信信号は、送受共用アンテナ5と送受切替スイッチ6を経由して受信回路7に入力し、RF信号からベースバンド信号に変換される。受信回路7の出力は復調回路8および干渉補償回路9に入力し、復調回路8から復調データを出力する。復調回路8の出力は、切替回路11および干渉補償回路9に入力する。干渉補償回路9は、受信回路7の出力から干渉検出を行い、干渉検出の有無に応じた干渉切替信号Dを切替回路11に出力するとともに、受信信号中に干渉信号が含まれる場合は受信信号から干渉信号を除去し、復調回路10に出力する。切替回路11は、干渉切替信号Dに応じて受信信号中に干渉信号が含まれない場合は復調回路8の出力を選択し、干渉信号が含まれる場合は干渉補償回路9で干渉信号を除去した受信信号を復調する復調回路10の出力を選択する。
In FIG. 1, a received signal of the
以上の構成により、受信信号が干渉を受けていない場合には、復調回路8の出力が切替回路11を介してそのまま復調データとして出力される。一方、受信信号が干渉を受けている場合は、受信信号中の干渉信号が干渉補償回路9で除去され、干渉補償された復調データが復調回路10から切替回路11を介して出力される。
With the above configuration, when the received signal is not subject to interference, the output of the
図2は、干渉補償回路9の第1の構成例を示す。
図2において、干渉補償回路9は、伝搬路推定回路12,データ蓄積回路13,変調回路14,乗算回路15,減算回路16,干渉検出回路17,遅延回路18から構成される。受信回路7の出力は、伝搬路推定回路12、干渉検出回路17および減算回路16に入力され、初めに伝搬路推定回路12で受信信号に付加されている既知パタンのトレーニング信号の復調演算により、伝搬路パラメータHが算出される。図8に示す無線ノード装置2の場合、相手となる無線ノード装置1と無線ノード装置3の双方の伝搬路パラメータを算出する。復調回路8から出力される復調データはデータ蓄積回路13に入力して無線パケット毎に蓄積される。
FIG. 2 shows a first configuration example of the
In FIG. 2, the
ここで図8に示すように、無線ノード装置1が無線ノード装置2に送信する無線パケットP2に対して、無線ノード装置3が無線ノード装置4に送信する無線パケットP1”が干渉となるケースについて説明する。この場合、無線パケットP1”は、既に無線ノード装置2において無線パケットP1として受信しており、この復調データをデータ蓄積回路13に蓄積しておくことができる。データ蓄積回路13に蓄積した復調データを変調回路14で変調した信号P1と、伝搬路推定回路12で推定した無線ノード装置3から無線ノード装置2までの伝搬路パラメータHを乗算回路15で乗算した信号R1は、無線パケットP1”が無線ノード装置2で受信される信号と同じになる。この乗算回路15の出力R1(=P1”)を干渉レプリカ信号として干渉除去に用いることができる。
Here, as shown in FIG. 8, a case where the wireless packet P1 ″ transmitted from the
無線ノード装置2が、無線ノード装置1からの無線パケットP2を受信している時に、無線ノード装置3からの干渉の無線パケットP1”を受けるタイミングを検出するため、受信回路7の出力を干渉検出回路17に入力して干渉検出を行う。干渉検出回路17では、無線パケット内の既知パタン、例えばOFDM信号のパイロットチャネルの時間変化を監視し、全てのパタンが突発的に擾乱を受けたタイミングを検出する。干渉検出回路17は、干渉を検出したタイミングで干渉検出信号Dを遅延回路18および図1の切替回路11に出力する。遅延回路18は、乗算回路15の出力R1を干渉検出信号Dの入力タイミングで減算回路16に出力する。この干渉タイミングに合せた信号を干渉レプリカ信号R1'とする。
When the
減算回路16は、無線パケットP2から干渉レプリカ信号R1'を減算して干渉除去を行う。このとき、図3に示すように、無線パケットP2中の干渉信号R1"と解消レプリカ信号R1'のタイミングが同じになる。無線パケットP2の受信中に干渉検出回路17が干渉を検出した場合は、減算回路16の出力を復調回路10で復調し、無線パケットP2の復調データとして出力する。一方、干渉信号を検出しなかった場合は、復調回路8の出力を復調データとして出力する。
The
なお、減算回路16に入力される無線パケットP2は、干渉検出回路17における干渉検出時間に相当する遅延調整が行われるが、本実施例および以下に示す実施例ではこの遅延調整のための遅延回路は省略している。
また、復調回路10の出力を干渉補償回路9のデータ蓄積回路13に入力し、干渉補償された復調データに基づいて次の干渉補償のための干渉レプリカ信号を生成するようにしてもよい。
The radio packet P2 input to the
Further, the output of the
図4は、干渉補償回路9の第2の構成例を示す。本構成例の干渉補償回路9は、図2に示す第1の構成例の干渉補償回路9における伝搬路推定回路12をメモリ回路19に変更した構成である。
FIG. 4 shows a second configuration example of the
一般的な無線通信では、無線パケットの先頭のトレーニング信号を用いてチャネル推定を行い、算出される伝搬路パラメータHを用いて送信データを復調している。図5に伝搬路パラメータの算出例を示す。一般的な無線通信では送信する無線パケットの先頭に基準振幅位相点のトレーニング信号を配置しており、このトレーニング信号が伝搬過程で変移した振幅位相の量により、伝搬路パラメータHを算出する。この処理をチャネル推定という。データ信号の復調過程では、受信信号に対して算出した伝搬路パラメータHを逆算することにより、送信信号を推定する。通常の無線通信ではチャネル推定をするのが普通であり、本実施例では、このような場合を想定している。 In general wireless communication, channel estimation is performed using a training signal at the head of a wireless packet, and transmission data is demodulated using a calculated propagation path parameter H. FIG. 5 shows an example of calculating propagation path parameters. In general wireless communication, a training signal at a reference amplitude phase point is arranged at the head of a wireless packet to be transmitted, and a propagation path parameter H is calculated based on the amount of amplitude phase that the training signal has shifted in the propagation process. This process is called channel estimation. In the demodulation process of the data signal, the transmission signal is estimated by back-calculating the propagation path parameter H calculated for the received signal. In normal wireless communication, channel estimation is usually performed, and in this embodiment, such a case is assumed.
本構成例では、復調回路8における復調過程で算出される伝搬路の伝搬路パラメータHを用いて干渉補償に用いる。すなわち、無線ノード装置3が無線ノード装置2に伝送する時に算出される伝搬路パラメータHを、メモリ回路19に蓄積しておき、これと無線パケットP1の出力を、乗算回路15で乗算したものを干渉レプリカ信号R1として干渉除去に用いる。
In this configuration example, the propagation path parameter H of the propagation path calculated in the demodulation process in the
図6は、干渉補償回路9の第3の構成例を示す。本構成例は、マルチホップ無線システムで使われる変調方式が複数あり、その中から伝搬路の状態によって最適な変調方式を選択する適応変調方式が用いられている場合に適用される。すなわち、無線ノード装置2の復調回路8では、受信信号のMACアドレスを判別して、無線ノード装置3が無線ノード装置4に伝送している無線パケットの変調方式の情報Mをメモリ回路20に記録する。変調回路14はこの情報Mを基に変調信号P1を生成する。これにより、適応変調方式で区間ごとに変調方式が異なる場合においても、干渉レプリカ信号の変調方式を干渉信号と同じにすることができる。
FIG. 6 shows a third configuration example of the
1,2,3,4 無線ノード装置
5 送受共用アンテナ
6 送受切替スイッチ
7 受信回路
8,10 復調回路
9 干渉補償回路
11 切替回路
12 伝搬路推定回路
13 データ蓄積回路
14,21 変調回路
15 乗算回路
16 減算回路
17 干渉検出回路
18 遅延回路
19,20 メモリ回路
22 送信回路
1, 2, 3, 4 Wireless node device 5 Transmission / reception shared antenna 6 Transmission / reception changeover switch 7
Claims (8)
自装置宛のデータ信号に、干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、そのタイミングで受信信号から前記干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する干渉補償回路を備えた
ことを特徴とする無線ノード装置。 In a wireless node device of a multi-hop wireless system in which a plurality of wireless node devices relay data signals using the same radio frequency channel,
A data signal addressed to the local device multiplied by the propagation path parameter from the wireless node device that is the interference source to the local device is generated as an interference replica signal, and the timing at which the received signal receives interference is detected and received at that timing. A radio node apparatus comprising: an interference compensation circuit that subtracts the interference replica signal from a signal and outputs a reception signal from which interference is removed.
前記干渉補償回路は、
前記受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定する伝搬路推定回路と、
自装置宛の受信信号を復調したデータ信号を蓄積するデータ蓄積回路と、
前記データ蓄積回路に蓄積したデータ信号を変調する変調回路と、
前記変調回路から出力される変調信号に前記伝搬路パラメータを乗算して前記干渉レプリカ信号を生成する乗算回路と、
前記受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、干渉検出信号を出力する干渉検出回路と、
前記干渉検出信号のタイミングで前記受信信号から前記干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する減算回路と
を備えたことを特徴とする無線ノード装置。 The radio node device according to claim 1,
The interference compensation circuit includes:
A propagation path estimation circuit for estimating a propagation path parameter from a wireless node device serving as an interference source to the own apparatus from the received signal;
A data storage circuit for storing a data signal obtained by demodulating a received signal addressed to the own device;
A modulation circuit for modulating the data signal stored in the data storage circuit;
A multiplier for multiplying the modulation signal output from the modulation circuit by the propagation path parameter to generate the interference replica signal;
An interference detection circuit for detecting a timing at which the received signal receives interference and outputting an interference detection signal;
A radio node device comprising: a subtraction circuit that subtracts the interference replica signal from the reception signal at the timing of the interference detection signal and outputs the reception signal from which interference has been removed.
前記干渉補償回路は、前記伝搬路推定回路に代えて、前記受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて前記干渉レプリカ信号を生成する構成である
ことを特徴とする無線ノード装置。 The wireless node device according to claim 2, wherein
The interference compensation circuit is configured to generate the interference replica signal using a propagation path parameter obtained by a demodulation circuit that demodulates the received signal instead of the propagation path estimation circuit. apparatus.
前記干渉補償回路の変調回路は、前記受信信号を復調する復調回路でMACアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う構成である
ことを特徴とする無線ノード装置。 The wireless node device according to claim 2, wherein
The radio node apparatus according to claim 1, wherein the modulation circuit of the interference compensation circuit is configured to perform a modulation process in accordance with a modulation scheme of a transmission section determined using a MAC address by a demodulation circuit that demodulates the received signal.
前記無線ノード装置の干渉補償回路は、
自装置宛のデータ信号に干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、
前記受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、
そのタイミングで受信信号から前記干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する
ことを特徴とする干渉補償方法。 In an interference compensation method for a multi-hop radio system in which a plurality of radio node devices relay data signals using the same radio frequency channel,
The interference compensation circuit of the wireless node device is:
Generate a data signal addressed to its own device multiplied by the propagation path parameter from the wireless node device as the interference source to its own device as an interference replica signal,
Detecting when the received signal is subject to interference;
An interference compensation method, wherein the interference replica signal is subtracted from the received signal at that timing, and the received signal from which interference is removed is output.
前記干渉補償回路は、前記受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定し、推定した伝搬路パラメータを用いて前記干渉レプリカ信号を生成する
ことを特徴とする干渉補償方法。 The interference compensation method according to claim 5, wherein
The interference compensation circuit estimates a propagation path parameter from a wireless node device serving as an interference source to the own apparatus from the received signal, and generates the interference replica signal using the estimated propagation path parameter. Compensation method.
前記干渉補償回路は、前記受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて前記干渉レプリカ信号を生成する
ことを特徴とする干渉補償方法。 The interference compensation method according to claim 5, wherein
The interference compensation circuit generates the interference replica signal using a propagation path parameter obtained by a demodulation circuit that demodulates the received signal.
前記干渉補償回路は、前記受信信号を復調する復調回路でMACアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う
ことを特徴とする干渉補償方法。 The interference compensation method according to claim 5, wherein
The interference compensation method, wherein the interference compensation circuit performs a modulation process in accordance with a modulation scheme of a transmission section determined using a MAC address by a demodulation circuit that demodulates the received signal.
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