JP2013198023A - Communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有線を使用して通信を行う通信システムにおける有線区間の伝送に関し、特に、無線MIMO(Multi−Input Multi−Output)技術として注目されているDSTBC(Differential Space Time Block Coding;差動時空間符号化)方式を有線の低ビットレートのデータ伝送に適用することで、高品質なデータ通信を行うことを可能にする有線伝送方式に関する。 The present invention relates to transmission in a wired section in a communication system that performs communication using wired communication, and in particular, DSTBC (Differential Space Time Block Coding), which is attracting attention as a wireless MIMO (Multi-Input Multi-Output) technology. The present invention relates to a wired transmission system that enables high-quality data communication by applying a (space encoding) system to wired low bit rate data transmission.
従来、有線を使用して通信を行う通信システムに関して、種々の発明が提案されている。
例えば、無線端末局と無線通信する複数の基地局と、基地局の各々に接続する光回線と、光回線に接続する上位局を有する通信システムにおいて、上位局から各々の基地局までの光回線の長さを同じにすることで、光回線における伝搬遅延の差をなくす技術が提案されている(特許文献1参照)。
Conventionally, various inventions have been proposed for communication systems that perform communication using wired communication.
For example, in a communication system having a plurality of base stations that communicate wirelessly with a wireless terminal station, an optical line connected to each of the base stations, and an upper station connected to the optical line, an optical line from the upper station to each base station There has been proposed a technique for eliminating the difference in propagation delay in an optical line by making the lengths of the same length (see Patent Document 1).
図2には、本発明を適用するモデルとなる従来の通信システムの系統図の例を示してある。この通信システムは、移動局201に入力された文字情報等を無線及び有線で伝送し、地上の表示装置261により表示させるものである。図2では、簡素化のために、移動局201から無線送信される信号の受信局として、2つの基地局221(第1の基地局221a及び第2の基地局221b)を用いる例となっている。
FIG. 2 shows an example of a system diagram of a conventional communication system as a model to which the present invention is applied. In this communication system, character information and the like input to the mobile station 201 is transmitted wirelessly and by wire and displayed on the
図2に示した通信システムの動作を説明する。
移動局201は、データ入力端末202により文字情報等(以下、単に「文字情報」と記す)の入力を操作者から受け付けると、この文字情報の信号を移動局無線部203により無線送信する。
より具体的には、移動局無線部203は、データ入力端末202から出力される文字情報のビットデータを、MSK変調部204にて例えば1200bps(マーク:1200Hz、スペース:1800Hz)のビットレートでMSK(Minimum−Shift Keying)変調し、更に、このオーディオ帯域のMSK信号(見なし音声)をFM変調部205にてFM(Frequency Modulation)変調して無線周波数帯にアナログ変調し、アンテナから無線電波として出力する。
The operation of the communication system shown in FIG. 2 will be described.
When the mobile station 201 receives input of character information or the like (hereinafter simply referred to as “character information”) from the operator via the
More specifically, the mobile
第1の基地局221aは、移動局201からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、FM検波部222aにてFM検波し、FM検波信号を出力する。
また、第2の基地局221bでも同様に、移動局201からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、FM検波部222bにてFM検波し、FM検波信号を出力する。
ここで、送信側である移動局無線部203では文字情報のビットデータをMSK変調して見なし音声として処理するため、受信側である基地局221の出力はオーディオ帯域のMSK信号(見なし音声)となる。なお、受信電界強度が低い(一定レベルに満たない)基地局221では、内部のスケルチ回路が動作しないので何も出力されない。
The
Similarly, the
Here, since mobile
第1の基地局221aから出力されるオーディオ帯域のMSK信号(見なし音声)は、有線回線241aを介して、データ収集装置251へ伝送される。
また、第2の基地局221bから出力されるオーディオ帯域のMSK信号(見なし音声)は、有線回線241b、中継増幅装置242、有線回線241cを介して、データ収集装置251へ伝送される。
なお、有線回線241a,241b,241cとしては、例えば、電話回線に代表されるアナログ信号伝送用のメタリック回線が用いられる。また、中継増幅装置242は、有線回線の敷設距離が長い場合に、伝送による信号の減衰を補正するために信号増幅するアンプ回路243を有する。
The MSK signal (deemed speech) in the audio band output from the
Also, the MSK signal (deemed voice) in the audio band output from the
As the
データ収集装置251は、第1の基地局221aからのMSK信号(見なし音声)と第2の基地局221b側からのMSK信号(見なし音声)とを合成器252にて合成し、これをMSK検波部253にてMSK検波することでビットデータを復元し、表示装置261へ出力する。
表示装置261は、データ収集装置251から出力されるビットデータを文字情報に変換し、ディスプレイ等により表示する。
The
The
ここで、以下の事項を前提条件として想定する。
即ち、第1の基地局221aからデータ収集装置251までの有線伝送距離は比較的短く、第2の基地局221bからデータ収集装置251までの有線伝送距離は長いものとし、ここでの信号減衰を補正するために、第2の基地局221bとデータ収集装置251との間にのみ中継増幅装置242が設置されているケースである。また、これら地上の有線回線のインフラ網は事前に準備されているものとし、更に、中継増幅装置242内のアンプ回路243の位相特性に対する仕様が明確でないものとする。
以下では、最悪のケースとして、中継増幅装置242内のアンプ回路243は単純な反復増幅回路であり、入力に対する増幅出力の位相が180°反転するケースを例にして説明する。
Here, the following matters are assumed as preconditions.
That is, the wired transmission distance from the
In the following, a case where the
まず、移動局201が第1の基地局221aの近傍にて情報配信するケースでは、移動局201のデータ入力端末202への文字情報は、移動局無線部203により無線送信され、無線回線を経由して第1の基地局221aで受信される。第1の基地局221aでは、受信電界強度が十分なため、スケルチ回路が開き、FM検波して再生されたMSK信号(見なし音声)を有線回線241aへ出力する。
このとき、第2の基地局221bでは移動局201からの電波が到達せず、第2の基地局221bからは何も出力されない。
データ収集端末251は、有線回線経由で入力された第1の基地局221a側からの信号と第2の基地局221b側からの信号とを合成してMSK検波するが、第2の基地局221b側からの入力が無いため、結果として第1の基地局221aで受信した信号のみをMSK検波し、文字情報として出力して表示装置261で表示することになる。
First, in the case where the mobile station 201 distributes information in the vicinity of the
At this time, the radio wave from the mobile station 201 does not reach the
The
また、移動局201が第2の基地局221bの近傍にて情報配信するケースでも上記と同様の動作(ただし、第1の基地局221aと第2の基地局221bが逆)となるが、第2の基地局221bとデータ収集装置251の間は中継増幅装置242を経由した接続となる。ここで、上記の前提条件のとおり、中継増幅装置242で位相反転することとするが、第1の基地局221aからの信号が無いため、データ収集装置251のMSK検波部253による検波結果には影響を与えない。
In the case where the mobile station 201 distributes information in the vicinity of the
次に、移動局201が第1の基地局221aと第2の基地局221bの中間地点にて情報配信するケースを考える。この場合、移動局201から送信される電波は、第1の基地局221aと第2の基地局221bの両方で受信される。このため、第1の基地局221aと第2の基地局221bの両方でスケルチ回路が開き、それぞれでFM検波したMSK信号(見なし音声)が出力される。
Next, consider a case where the mobile station 201 delivers information at an intermediate point between the
このとき、上記の前提条件により、第2の基地局221bの出力は中継増幅装置242で信号増幅及び位相反転される。したがって、データ収集装置251では第1の基地局221aからの信号と第2の基地局221bからの信号が位相反転した信号とが合成されるため、合成器252の出力は2つの信号同士で相殺され、MSK検波部253の入力はゼロとなる。これにより、表示装置261には何も表示されなくなる。
At this time, the output of the
この様子を波形で表したものを図3に示す。
図3(a)は、第1の基地局221aから入力される波形の一例である。
図3(b)は、第2の基地局221bから入力される波形の一例である。
図3(a)に対して、図3(b)は位相が反転している。これは、中継増幅装置242内のアンプ回路243の特性によるものである。
この場合、データ収集装置251内の合成器252の出力は図3(c)のようになる。即ち、図3(a)と(b)の波形が相殺されてゼロとなり、このときのデータ収集装置251の出力は受信なしと同じであり、表示装置261へ何も表示されないことになる。
FIG. 3 shows this state as a waveform.
FIG. 3A is an example of a waveform input from the
FIG. 3B is an example of a waveform input from the
3 (b) is inverted in phase with respect to FIG. 3 (a). This is due to the characteristics of the
In this case, the output of the
上記のような問題が発生した場合の最もシンプルな解決方法としては、更にもう一段、どちらか片方の有線回線に反転増幅器を挿入することであるが、測定器等で有線回線の位相特性を事前に調査することは困難であり、原因究明のための切り分け作業に膨大な時間を要することになる。 The simplest solution when the above problem occurs is to insert an inverting amplifier into one of the other wired lines, but the phase characteristics of the wired line can be measured beforehand using a measuring instrument. Therefore, it is difficult to investigate, and it takes an enormous amount of time to find out the cause.
本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、同一の信号を受信し得る複数の装置を有線回線によりデータ収集装置に接続し、データ収集装置で合成して出力する通信システムに関し、有線区間の伝送特性(位相特性や減衰特性など)に左右されることなく、高品質なデータ伝送を実現することを可能にする技術を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and a plurality of devices that can receive the same signal are connected to a data collection device by a wired line, and are combined and output by the data collection device. An object of the present invention is to propose a technology that makes it possible to realize high-quality data transmission regardless of transmission characteristics (phase characteristics, attenuation characteristics, etc.) in a wired section.
本発明では、上記の課題を解決するために次のような構成とした。
即ち、無線通信におけるMIMO技術として注目されている差動時空間符号化(DSTBC)方式を有線区間のデータ伝送に適用する。
The present invention has the following configuration in order to solve the above-described problems.
That is, the differential space-time coding (DSTBC) method, which is attracting attention as a MIMO technology in wireless communication, is applied to data transmission in a wired section.
具体的には、端末局から無線により送信された信号を受信する第1の基地局及び第2の基地局と、それぞれ異なる有線伝送路により第1の基地局及び第2の基地局と接続されたデータ収集装置と、を有する通信システムにおいて、以下のように処理する。
即ち、第1の基地局は、端末局から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第1系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出する。また、第2の基地局は、端末局から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第2系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出する。そして、データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換する。
Specifically, the first base station and the second base station that receive signals transmitted from the terminal station by radio are connected to the first base station and the second base station through different wired transmission paths. In a communication system having a data collection device, processing is performed as follows.
That is, the first base station converts the bit data of the signal received from the terminal station into a complex symbol and performs differential space-time coding, thereby converting the first sequence signal and the second sequence signal orthogonal to each other. The first series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to a wired transmission line. Further, the second base station converts the bit data of the signal received from the terminal station into a complex symbol and performs differential space-time coding, thereby converting the first sequence signal and the second sequence signal orthogonal to each other. The second series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to the wired transmission line. Then, the data collection device synthesizes the transmission waves transmitted through the respective wired transmission paths, differentially space-time decodes the signals obtained by orthogonal detection of the synthesized waves, and converts the decoded signals into bit data .
このように、本発明では、各基地局が、差動時空間符号化方式により互いに直交する2つの系列の信号を生成し、各系列の信号をそれぞれ異なる有線伝送路に送出してデータ収集装置へ伝送するようにした。このため、それぞれの有線伝送路により伝送されてきた各系列の信号をデータ収集装置で合成しても、信号同士が互いに干渉し合うことがないので、高品質なデータ伝送を実現することができる。更に、差動時空間符号化方式では、伝送路の伝送特性を表す情報が復号の演算式に含まれないながらも、伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行うことができるので、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。 As described above, in the present invention, each base station generates two series of signals orthogonal to each other by the differential space-time coding system, and sends each series of signals to different wired transmission lines to collect data. Was transmitted to. For this reason, even if each series of signals transmitted through the respective wired transmission paths is combined by the data collection device, the signals do not interfere with each other, so that high-quality data transmission can be realized. . Furthermore, in the differential space-time coding method, the information representing the transmission characteristics of the transmission path is not included in the decoding arithmetic expression, but decoding that reflects the influence of the transmission characteristics of the transmission path can be performed. There is no need to know in advance the transmission characteristics of each wired transmission path.
ここで、本発明に係る通信システムは、第1の基地局と第2の基地局を交互に複数設ける構成としてもよい。これにより、複数の基地局によって幅広い無線通信エリアを確保したうえで、各基地局とデータ収集装置との間の有線伝送路において高品質なデータ伝送を実現することができ、しかも、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。 Here, the communication system according to the present invention may have a configuration in which a plurality of first base stations and second base stations are alternately provided. As a result, a wide wireless communication area can be secured by a plurality of base stations, and high-quality data transmission can be realized on the wired transmission path between each base station and the data collection device. There is no need to know the transmission characteristics of the transmission line in advance.
また、本発明は、同一信号を受信し得る第1の装置及び第2の装置と、それぞれ異なる有線伝送路により第1の装置及び第2の装置と接続されたデータ収集装置と、を有する通信システムにおいて、第1の装置は、受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第1系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、第2の装置は、受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第2系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換することを特徴としている。 Further, the present invention provides a communication including a first device and a second device that can receive the same signal, and a data collection device connected to the first device and the second device through different wired transmission paths. In the system, the first device generates a first sequence signal and a second sequence signal orthogonal to each other by converting the bit data of the received signal into a complex symbol and performing differential space-time coding, Of these signals, the first series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to a wired transmission line, and the second device converts the bit data of the received signal into a complex symbol and performs differential space-time coding. Then, a first sequence signal and a second sequence signal that are orthogonal to each other are generated, and the second sequence signal is orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to a wired transmission line. Transmission wave transmitted by wired transmission line Combined, a signal obtained by quadrature detection synthesized wave differential space-time decoding, is characterized by converting the decoded signal into bit data.
本発明によれば、各基地局または各装置が差動時空間符号化方式により互いに直交する2つの系列の信号を生成し、各系列の信号をそれぞれ異なる有線伝送路へ送出するようにしたことから、それぞれの有線伝送路により伝送されてきた各系列の信号をデータ収集装置で合成しても、信号同士が互いに干渉し合うことがないので、高品質なデータ伝送を実現することができる。更に、差動時空間符号化方式では、伝送路の伝送特性を表す情報が復号の演算式に含まれないながらも、伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行うことができるので、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。 According to the present invention, each base station or each device generates two sequences of signals that are orthogonal to each other by the differential space-time coding method, and sends each sequence of signals to different wired transmission paths. Therefore, even if each series of signals transmitted through the respective wired transmission paths is combined by the data collection device, the signals do not interfere with each other, so that high-quality data transmission can be realized. Furthermore, in the differential space-time coding method, the information representing the transmission characteristics of the transmission path is not included in the decoding arithmetic expression, but decoding that reflects the influence of the transmission characteristics of the transmission path can be performed. There is no need to know in advance the transmission characteristics of each wired transmission path.
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る通信システムの系統図の例を示してある。
本例の通信システムは、データ入力端末102及び移動局無線部103を含む端末局としての移動局101と、第1の基地局121a及びこれに付設された変換装置131aと、第2の基地局121b及びこれに付設された変換装置131bと、中継増幅装置142と、データ収集装置151及びこれに接続された表示装置161とを有する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a system diagram of a communication system according to an embodiment of the present invention.
The communication system of this example includes a mobile station 101 as a terminal station including a
また、第1の基地局121a側の変換装置131aとデータ収集装置151とが有線回線141aにより接続され、第2の基地局121b側の変換装置131bと中継増幅装置142とが有線回線141bにより接続され、中継増幅装置142とデータ収集装置151とが有線回線141cにより接続されている。
即ち、第1の基地局121a側の変換装置131aとデータ収集装置151とを結ぶ伝送路が有線回線141aによって構成され、第2の基地局121b側の変換装置131bとデータ収集装置151とを結ぶ伝送路が有線回線141b及び中継増幅装置142及び有線回線141cによって構成されている。
Also, the
That is, a transmission line connecting the
ここで、有線回線141a,141b,141cとしては、例えば、電話回線に代表されるアナログ信号伝送用のメタリック回線が用いられる。なお、これらの有線回路によって伝送される信号は、従来方式のようなMSK変調された信号ではなく、後述するように、DSTBC符号化されたオーディオ帯域の信号となる。
Here, as the
移動局101は、データ入力端末102により文字情報の入力を操作者から受け付けると、この文字情報の信号を移動局無線部103により無線送信する。
より具体的には、移動局無線部103は、データ入力端末102から出力される文字情報のビットデータを、MSK変調部104にて例えば1200bps(マーク:1200Hz、スペース:1800Hz)のビットレートでMSK変調し、更に、このオーディオ帯域のMSK信号(見なし音声)をFM変調部105にてFM変調して無線周波数帯にアナログ変調し、アンテナから無線電波として出力する。
When the mobile station 101 receives input of character information from the operator via the
More specifically, the mobile
第1の基地局121aは、移動局101からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、FM検波部122aにてFM検波し、FM検波によって得られたMSK信号(見なし音声)を変換装置131aへ出力する。
変換装置131aは、第1の基地局121aの直近に設置され、第1の基地局121aから出力されるMSK信号を入力とし、MSK信号を検波してビットデータに変換するMSK検波部132aと、MSK検波部132aから出力されるビットデータを同ビットレートでBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調して複素シンボル(IQ信号)に変換するBPSK変調部133aと、BPSK変調部133aから出力されるBPSKの複素シンボルに対してDSTBC符号化処理を行うDSTBC符号器134aを備える。
即ち、変換装置131aは、第1の基地局121aからのMSK信号に対し、MSK検波、BPSK変調、DSTBC符号化処理を順に施して、その結果の信号を有線回線141aへ出力する。
The
The
That is, the
第2の基地局121bは、移動局101からの無線電波を受信し、その受信電界強度が一定レベル以上の場合に内部のスケルチ回路が開き、FM検波部122bにてFM検波し、FM検波によって得られたMSK信号(見なし音声)を変換装置131bへ出力する。
変換装置131bは、第2の基地局121bの直近に設置され、第2の基地局121bから出力されるMSK信号を入力とし、MSK信号を検波してビットデータに変換するMSK検波部132bと、MSK検波部132bから出力されるビットデータを同ビットレートでBPSK変調して複素シンボル(IQ信号)に変換するBPSK変調部133bと、BPSK変調部133bから出力されるBPSKの複素シンボルに対してDSTBC符号化処理を行うDSTBC符号器134bを備える。
即ち、変換装置131bは、第2の基地局121bからのMSK信号に対し、MSK検波、BPSK変調、DSTBC符号化処理を順に施し、その結果の信号を有線回線141bへ出力する。
The
The
That is, the
ここで、DSTBC方式は、後述するように、直交する2つの系列(以下、A系列、B系列と称す)を出力する符号方式である。DSTBC符号器134a,134bは、A系列とB系列のうち、互いに異なる片方の系列のみ出力することが事前に設定されているものとし、本例では、DSTBC符号器134aはA系列のみを出力し、DSTBC符号器134bはB系列のみを出力するものとする。 Here, the DSTBC scheme is a coding scheme that outputs two orthogonal sequences (hereinafter referred to as A sequence and B sequence), as will be described later. The DSTBC encoders 134a and 134b are set in advance to output only one of the A series and the B series different from each other. In this example, the DSTBC encoder 134a outputs only the A series. The DSTBC encoder 134b outputs only the B sequence.
有線回線141aは、第1の基地局121a側の変換装置131aから出力されるA系列の信号をデータ収集装置151へ伝送する。
有線回線141bは、第2の基地局121b側の変換装置131bから出力されるB系列の信号を中継増幅装置142へ伝送する。
中継増幅装置142は、有線回線141bによって伝送されたB系列の信号を内部のアンプ回路143にて反転増幅し、有線回線141cへ出力する。
有線回線141cは中継増幅装置142から出力される反転増幅後のB系列の信号をデータ収集装置151へ伝送する。
The
The
The
The
データ収集装置151は、第1の基地局121a側から伝送されたA系列の信号と第2の基地局121b側から伝送されたB系列の信号を合成する合成器152と、合成器152から出力される合成信号に対してDSTBC復号処理を行ってBPSKの複素シンボルを復元するDSTBC復号器153と、DSTBC復号器153から出力される複素シンボルをBPSK検波してビットデータを復元するBPSK検波部154を備える。
即ち、データ収集装置151は、第1の基地局121a側から伝送されたA系列の信号と第2の基地局121b側から伝送されたB系列の信号を合成し、DSTBC復号処理、BPSK検波を順に施し、その結果のビットデータを表示装置161へ出力する。
表示装置161は、データ収集装置151から出力されるビットデータを文字情報に変換し、ディスプレイ等により表示する。
The
That is, the
The
次に、従来方式で問題となったケースについて取り上げる。
即ち、移動局101が第1の基地局121aと第2の基地局121bの中間地点にて情報配信するケースを考える。この場合、移動局101から送信される電波は第1の基地局121aと第2の基地局121bの両方で受信される。このため、第1の基地局121aと第2の基地局121bの両方でスケルチ回路が開き、それぞれでFM検波したMSK信号(見なし音声)が出力される。ここまでの動作は従来方式と同じである。
Next, the case that has become a problem in the conventional method will be taken up.
That is, consider a case where the mobile station 101 distributes information at an intermediate point between the
本例の通信システムでは、第1の基地局121aの出力が変換装置131aに接続され、第2の基地局121bの出力が変換装置131bに接続されている。
変換装置131aにおいては、第1の基地局121aから入力されるMSK信号(見なし音声)をMSK検波部132aにてビットデータに変換し、BPSK変調部133aにて同ビットレートでBPSK変調して複素シンボル(IQ信号)に変換し、DSTBC符号器134aにてDSTBC符号化処理して直交する2系列の信号を生成し、そのうちの片方の系列(本例では、A系列)のみを出力する。
また、変換装置131bにおいては、第2の基地局121bから入力されるMSK信号(見なし音声)をMSK検波部132bにてビットデータに変換し、BPSK変調部133bにて同ビットレートでBPSK変調して複素シンボル(IQ信号)に変換し、DSTBC符号器134bにてDSTBC符号化処理して直交する2系列の信号を生成し、変換装置131aとは異なる系列(本例では、B系列)のみを出力する。
ここで、DSTBC符号器134a,134bはそれぞれ直交変調器を含んでいることする。なお、直交変調器としては、例えば、1500Hzの発振周波数を有するオーディオ帯発振器が用いられる。
In the communication system of this example, the output of the
In the
Also, in the
Here, it is assumed that the DSTBC encoders 134a and 134b each include an orthogonal modulator. For example, an audio band oscillator having an oscillation frequency of 1500 Hz is used as the quadrature modulator.
このような構成により、第1の基地局121aに直結する変換装置131aからは、A系列の信号が有線回線141aを伝送路としてデータ収集装置151へ入力される。
また、第2の基地局121bに直結する変換装置131bからは、B系列の信号が有線回線141a及び中継増幅装置142及び有線回線141cを経由してデータ収集装置151へ入力される。
このとき、第1の基地局121a側の変換装置131aから出力される信号系列(A系列)と、第2の基地局121b側の変換装置131bから出力される信号系列(B系列)は、同一の内容(移動局101から無線送信された文字情報)を表す一方で、互いに相関が無く直交性を有する。
With such a configuration, the A series signal is input to the
In addition, a B-series signal is input from the
At this time, the signal sequence (A sequence) output from the
データ収集装置151は、第1の基地局121a側からの信号と第2の基地局121b側からの信号を合成器152で合成する。これらの信号はDSTBC方式におけるA系列の信号とB系列の信号であり、互いに相関が無く直交性を有することから、各々の信号の伝送路がいかなる伝送特性を有しようとも、合成によって従来方式のように信号同士が相殺し合ってゼロになるということはない。
合成器152による合成後の信号は、DSTBC復号器153及びBPSK検波部154によってビットデータに変換され、表示装置161で元の文字情報が表示されることになる。
The
The signal synthesized by the
このように、2つの基地局で同一信号を受信する場合に、一方の基地局(本例では、第1の基地局121a)にDSTBC方式のA系列を出力する変換装置131aを設け、他方の基地局(本例では、第2の基地局121b)にDSTBC方式のB系列を出力する変換装置131bを設けることで、両者の信号がデータ収集装置151の合成器152で干渉することがないような構成をとることが可能である。
As described above, when two base stations receive the same signal, one base station (in this example, the
ここで、変換装置131aとデータ収集装置151の動作について更に説明する。
なお、変換装置131bは出力する系列が異なる点を除いて変換装置131aと同様であるため、変換装置131bについては説明を割愛する。
Here, the operation of the
Note that the
まず、変換装置131aの動作について説明する。
変換装置131aは、MSK検波部132a、BPSK変調部133a、DSTBC符号器134aを用いて、以下の処理を行う。
MSK検波部132aは、第1の基地局121aから出力されるMSK信号を検波してビットデータに変換する。本例では、変換結果として、時刻m(mは0以上の整数)において、2ビットのビットデータb2m,b2m+1を出力するものとする。
BPSK変調部133aは、MSK検波部132aから入力される2ビットのビットデータb2m,b2m+1のうち、前半1ビットb2mをBPSKのシンボルx2nに変換し、後半1ビットb2m+1をBPSKのシンボルx2n+1に変換する。ここで、nは2シンボル時間毎に変化する時系列番号であり、n=mとなる。また、シンボルx2n,x2n+1は複素数であり、同相値I(In−Phase)と直交値Q(Quadrature−Phase)を用いてIQ信号(=I+jQ(jは虚数単位))として表現できる。
First, the operation of the
The
The
The
DSTBC符号器134aは、差動符号化部と時空間符号化部と直交変調器を用いて構成されている。
差動符号化部は、時刻nにおいて、BPSK変調部133aから入力されるBPSKの複素シンボルx2n,x2n+1と、時刻n−1での差動符号化部からの出力s2n-2,s2n-1を用いて、(式1)の演算を行なって、その結果s2n,s2n+1を出力する。なお、*は複素共役を表す。
The differential encoding unit outputs the BPSK complex symbols x 2n and x 2n + 1 input from the
ここで、(式2)に示される変換行列M2nはユニタリ行列である必要があり、そのためには、(式1)に与える初期値s-2,s-1が(式3)を満たし、且つ、BPSK変調部133aからの出力x2n,x2n+1が(式4)を満たすことが必要である。
時空間符号化部は、差動符号化部から入力されるs2n,s2n+1に対して時空間符号化処理を行い、シンボル番号2nのタイミングでs2nを出力してシンボル番号2n+1のタイミングで−s2n+1 *を出力するA系列、又は、シンボル番号2nのタイミングでs2n+1を出力してシンボル番号2n+1のタイミングでs2n *を出力するB系列のいずれか一方を出力する。本例においては、第1の基地局121a側ではA系列を出力し、第2の基地局121b側ではB系列を出力する。
直交変調器は、時空間符号化部から出力される信号系列(A系列又はB系列)を例えば1500Hzの発振周波数で直交変調し、オーディオ帯域の信号として出力する。
The space-time coding unit performs space-time coding processing on s 2n and s 2n + 1 input from the differential coding unit, outputs s 2n at the timing of symbol number 2n, and outputs symbol number 2n + 1. a series or outputs one of B series for outputting the s 2n * and outputs the s 2n + 1 at the timing of the symbol number 2n timing of symbol number 2n + 1 outputs an -s 2n + 1 * at timing To do. In this example, the A base is output on the
The quadrature modulator performs quadrature modulation on the signal sequence (A sequence or B sequence) output from the space-time encoding unit, for example, with an oscillation frequency of 1500 Hz, and outputs the signal as an audio band signal.
次に、データ収集装置151の動作について説明する。
データ収集装置151は、合成器152、DSTBC復号器153、BPSK検波部154を用いて、以下の処理を行う。
合成器152は、第1の基地局121a側から伝送されるA系列の信号と第2の基地局121b側から伝送されるB系列の信号を合成して出力する。ここで、A系列の信号とB系列の信号は互いに相関が無く直交性を有するため、伝送過程で位相変動などが生じる場合でも、合成によって各々の信号成分が干渉し合うということはない。
Next, the operation of the
The
The
DSTBC復号器153は、直交検波器と時空間復号部と判定部を用いて構成されている。
直交検波器は、合成器152から入力される合成信号を検波し、その結果を出力する。
時空間復号部は、時刻nにおいて、時刻nの時点での直交検波器からの出力r2n,r2n+1と、時刻n−1の時点での直交検波器からの出力r2n-2,r2n-1を用いて、(式5)の演算を行なって、その結果y2n,y2n+1を出力する。ここで、nは2シンボル時間毎に変化する時系列番号である。
The quadrature detector detects the combined signal input from the
At time n, the space-time decoding unit outputs r 2n and r 2n + 1 from the quadrature detector at time n, and output r 2n-2 from the quadrature detector at time n−1. Using r 2n−1 , the calculation of (Expression 5) is performed, and as a result, y 2n and y 2n + 1 are output. Here, n is a time series number that changes every two symbol times.
ここで、復号の演算式である(式5)には、伝送路の伝送特性を表す情報が含まれていない。これは、時刻nの時点と時刻n−1の時点では伝送路の伝送特性の変動が少ないと推定されることを利用したものであり、時刻nの時点の受信内容(r2n,r2n+1)と時刻n−1の時点の受信内容(r2n-2,r2n-1)を用いた演算を行うことで、伝送路の伝送特性が不明なままで、各々の伝送路の伝送特性による影響を反映させながら受信内容を復号することができる。 Here, the expression for the decoding (Expression 5) does not include information indicating the transmission characteristics of the transmission path. This is based on the fact that it is estimated that there is little variation in transmission characteristics of the transmission line between the time n and the time n−1, and the received contents (r 2n , r 2n + at the time n are 1 ) and the calculation using the received contents (r 2n-2 , r 2n-1 ) at time n−1, the transmission characteristics of each transmission path remain unknown, while the transmission characteristics of the transmission path remain unknown. The received content can be decrypted while reflecting the influence of.
判定部は、時空間復号部からの出力y2n,y2n+1に対して硬判定或いは軟判定を行い、その結果として得られるBPSKの複素シンボル(IQ信号)をBPSK検波部154へ出力する。
BPSK検波部154は、DSTBC復号器153から出力される複素シンボルをBPSK検波して、元の入力情報を表すビットデータを復元して出力する。
The determination unit performs a hard decision or a soft decision on the outputs y 2n and y 2n + 1 from the space-time decoding unit, and outputs the resulting BPSK complex symbol (IQ signal) to the
The
以上のように、本例では、第1の基地局121a及び第2の基地局121bの各々が、移動局101から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、第1の基地局121aは、第1系列の信号のみを直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、第2の基地局121bは、第2系列の信号のみを直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、データ収集装置151が、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化することで、各々の有線伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行い、復号された信号をビットデータに変換するようにした。
As described above, in this example, each of the
このように、第1の基地局121a側及び第2の基地局121b側の各々が、DSTBC方式により互いに直交する2つの系列(A系列及びB系列)の信号を生成し、各系列の信号をそれぞれ異なる有線伝送路に送出してデータ収集装置151へ伝送するようにしたことから、それぞれの有線伝送路により伝送されてきた各系列の信号をデータ収集装置151で合成しても、信号同士が互いに干渉し合うことがないので、高品質なデータ伝送を実現することができる。更に、DSTBC方式では、伝送路の伝送特性を表す情報が復号の演算式に含まれないながらも、伝送路の伝送特性による影響を反映させた復号を行うことができるので、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。
In this way, each of the
なお、これまで、第1の基地局121aと第2の基地局121bを1つずつ設けた通信システムを例に説明したが、これらの基地局を複数設けた構成としてもよい。
例えば、第1の基地局121aと第2の基地局121bを直線状に交互に複数設ける構成としてもよい。これにより、線路に沿って複数の基地局を配置する列車無線システムのように、所定の軌道に沿った無線通信エリアを確保したうえで、各基地局とデータ収集装置との間の有線伝送路において高品質なデータ伝送を実現することができ、しかも、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。
例えば、第1の基地局121aと第2の基地局121bを格子状に交互に複数設ける構成としてもよい。これにより、2次元的な広がりを持った面状の無線通信エリアを確保したうえで、各基地局とデータ収集装置との間の有線伝送路において高品質なデータ伝送を実現することができ、しかも、各々の有線伝送路の伝送特性を事前に把握しておく必要がない。
また、本例では、BPSK方式により複素シンボルに変換しているが、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)方式等の他の変調方式により複素シンボルへの変換を行ってもよい。
Heretofore, a communication system in which one
For example, a plurality of
For example, a plurality of
Moreover, in this example, although it converted into a complex symbol by the BPSK system, you may convert into a complex symbol by other modulation systems, such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) system.
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。
例えば、上述した実施例では、本発明の通信システムが、端末局として移動局101を備えた例をあげて説明した。しかし、本発明において基地局121a、121bと無線通信を行う端末局は移動局に限定されるものではなく、固定して設置される固定局も含まれる。
さらに、上述した実施例では、本発明の通信システムが、第1、2の装置として基地局121a、121bを例にあげ、無線により他の装置(実施例では移動局101)からデータを受信する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、第1、2の装置は、他の装置から同一信号(ビットデータ等)を受信し得るものであればよく、また、無線ではなく有線でデータを受信するものであってもよい。この場合であっても上述した実施例と同様の作用効果を得ることができる。
Here, the configuration of the system and apparatus according to the present invention is not necessarily limited to the configuration described above, and various configurations may be used.
For example, in the above-described embodiments, the communication system of the present invention has been described with an example in which the mobile station 101 is provided as a terminal station. However, in the present invention, the terminal stations that perform wireless communication with the
Furthermore, in the embodiment described above, the communication system of the present invention takes the
また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウェア資源においてプロセッサがROM(Read Only Memory)に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー(登録商標)ディスクやCD(Compact Disc)−ROM等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム(自体)として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
The present invention can also be provided as, for example, a method or method for executing the processing according to the present invention, a program for realizing such a method or method, or a recording medium for recording the program. It is also possible to provide various systems and devices.
The application field of the present invention is not necessarily limited to the above-described fields, and the present invention can be applied to various fields.
In addition, as various processes performed in the system and apparatus according to the present invention, for example, the processor executes a control program stored in a ROM (Read Only Memory) in hardware resources including a processor and a memory. A controlled configuration may be used, and for example, each functional unit for executing the processing may be configured as an independent hardware circuit.
The present invention can also be understood as a computer-readable recording medium such as a floppy (registered trademark) disk or a CD (Compact Disc) -ROM storing the control program, and the program (itself). The processing according to the present invention can be performed by inputting the program from the recording medium to the computer and causing the processor to execute the program.
101:移動局、 102:データ入力端末、 103:移動局無線部、 104:MSK変調部、 105:FM変調部、 121a,121b:基地局、 122a,122b:FM検波部、 131a,131b:変換装置、 132a,132b:MSK検波部、 133a,133b:BPSK変調部、 134a,134b:DSTBC符号器、 141a,141b,141c:有線回線、 142:中継増幅装置、 143:アンプ回路、 151:データ収集装置、 152:合成器、 153:DSTBC復号器、 154:BPSK検波部、 161:表示装置、
201:移動局、 202:データ入力端末、 203:移動局無線部、 204:MSK変調部、 205:FM変調部、 221a,221b:基地局、 222a,222b:FM検波部、 241a,241b,241c:有線回線、 242:中継増幅装置、 243:アンプ回路、 251:データ収集装置、 252:合成器、 253:MSK検波部、 261:表示装置
101: Mobile station, 102: Data input terminal, 103: Mobile station radio section, 104: MSK modulation section, 105: FM modulation section, 121a, 121b: Base station, 122a, 122b: FM detection section, 131a, 131b: Conversion Device, 132a, 132b: MSK detection unit, 133a, 133b: BPSK modulation unit, 134a, 134b: DSTBC encoder, 141a, 141b, 141c: Wired line, 142: Relay amplifier, 143: Amplifier circuit, 151: Data collection Device: 152: combiner; 153: DSTBC decoder; 154: BPSK detector; 161: display device;
201: Mobile station, 202: Data input terminal, 203: Mobile station radio unit, 204: MSK modulation unit, 205: FM modulation unit, 221a, 221b: Base station, 222a, 222b: FM detection unit, 241a, 241b, 241c : Wired line, 242: Relay amplification device, 243: Amplifier circuit, 251: Data collection device, 252: Synthesizer, 253: MSK detection unit, 261: Display device
Claims (3)
第1の基地局は、端末局から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第1系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
第2の基地局は、端末局から受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第2系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換する、
ことを特徴とする通信システム。 A first base station and a second base station that receive signals transmitted wirelessly from a terminal station; and a data collection device connected to the first base station and the second base station via different wired transmission paths, respectively In a communication system having
The first base station generates a first sequence signal and a second sequence signal orthogonal to each other by converting the bit data of the signal received from the terminal station into a complex symbol and performing differential space-time coding. , Of which the first series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to the wired transmission line,
The second base station generates a first sequence signal and a second sequence signal orthogonal to each other by converting the bit data of the signal received from the terminal station into a complex symbol and performing differential space-time coding. , Of which the second series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to the wired transmission line,
The data collection device synthesizes the transmission waves transmitted by each wired transmission path, differential space-time decoding the signal obtained by orthogonal detection of the combined wave, and converts the decoded signal into bit data,
A communication system characterized by the above.
第1の基地局と第2の基地局を交互に複数設けた、
ことを特徴とする通信システム。 The communication system according to claim 1,
A plurality of first base stations and second base stations provided alternately,
A communication system characterized by the above.
第1の装置は、受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第1系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
第2の装置は、受信した信号のビットデータを複素シンボルに変換して差動時空間符号化することで、互いに直交する第1系列の信号と第2系列の信号を生成し、そのうちの第2系列の信号を直交変調して伝送波にして有線伝送路へ送出し、
データ収集装置は、各々の有線伝送路により伝送された伝送波を合成し、合成波を直交検波して得られる信号を差動時空間復号化し、復号された信号をビットデータに変換する
ことを特徴とする通信システム。 In a communication system having a first device and a second device that can receive the same signal, and a data collection device connected to the first device and the second device by different wired transmission paths, respectively.
The first device generates a first sequence signal and a second sequence signal that are orthogonal to each other by converting the bit data of the received signal into a complex symbol and performing differential space-time coding. A series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to a wired transmission line.
The second device generates a first sequence signal and a second sequence signal orthogonal to each other by converting the bit data of the received signal into a complex symbol and performing differential space-time coding. Two series of signals are orthogonally modulated and transmitted as a transmission wave to the wired transmission line.
The data collection device synthesizes the transmission waves transmitted through the respective wired transmission lines, performs differential space-time decoding on a signal obtained by orthogonal detection of the combined wave, and converts the decoded signal into bit data. A featured communication system.
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