JP2018042046A - Formation of pseudo mimo communication path and mimo transmission method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、既設のＴＶ同軸ケーブル網を用いた通信システムにおけるＭＩＭＯ伝送方式およびＭＩＭＯ通信路の形成に関する。 The present invention relates to a MIMO transmission method and a formation of a MIMO communication path in a communication system using an existing TV coaxial cable network.
近年、インターネットの利用者が著しく増えており、それに伴い携帯電話やノートＰＣ等の様々なデバイスが普及するにつれて通信システムの使用者が増加している。その結果、家庭内のみでなく外出先におけるインターネット接続の需要も高まっており、ホテルや旅館などの宿泊施設にインターネット設備を導入する建物が増加している。しかし、宿泊施設における現在のインターネット導入率は６０％であり、高くなく、その理由として導入コストが考えられる。 In recent years, the number of users of the Internet has increased remarkably, and accordingly, the number of users of communication systems has increased as various devices such as mobile phones and notebook PCs have spread. As a result, there is an increasing demand for internet connection not only in the home but also on the go, and an increasing number of buildings have Internet facilities installed in accommodation facilities such as hotels and inns. However, the current Internet introduction rate in accommodation facilities is 60%, which is not high, and the introduction cost can be considered as the reason.
以下にインターネット導入方法を３つ挙げる。
（１） 有線ＬＡＮ 接続は、一番基本的な方法であり、ＬＡＮ ケーブルを全ての部屋へ配線する方法である。それゆえに通信媒体となるＬＡＮケーブルを通すため、建物に穴を開けて配線する工事費が必要となる。
（２） 無線ＬＡＮ接続は、無線ＬＡＮ 端末を用いることで全エリアをカバーする方法である。ゆえに無線ＬＡＮアクセスポイントや中継機を複数配置する必要がある。有線ＬＡＮ接続に比べ工事費は安価であるが、サーバとアクセスポイント間を有線ＬＡＮケーブルで配線する必要があること、アクセスポイント／中継機費が必要となり、結果として費用が高価となる。
（３）同軸ケーブル接続は、通信媒体となる同軸ケーブルを必要とするが、それはＴＶが配置されている宿泊施設において、ＴＶ 信号を伝搬するために各部屋まで配線されている。つまり新たに通信媒体を導入する必要がなく、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ 接続に比べ工事費が安価になる。
これらのことから既設のＴＶ同軸ケーブルを使った通信システムが検討されている。
The following are three methods for introducing the Internet.
(1) Wired LAN connection is the most basic method and is a method of wiring LAN cables to all rooms. Therefore, in order to pass a LAN cable as a communication medium, a construction cost for making a hole in the building and wiring it is necessary.
(2) Wireless LAN connection is a method that covers the entire area by using a wireless LAN terminal. Therefore, it is necessary to arrange a plurality of wireless LAN access points and repeaters. Although the construction cost is lower than that of wired LAN connection, it is necessary to wire the server and the access point with a wired LAN cable, and the access point / relay machine cost is required, resulting in high cost.
(3) Coaxial cable connection requires a coaxial cable as a communication medium, which is wired to each room in order to propagate a TV signal in an accommodation facility where a TV is arranged. In other words, it is not necessary to introduce a new communication medium, and the construction cost is lower than the wired LAN and wireless LAN connection.
For these reasons, a communication system using an existing TV coaxial cable has been studied.
既設の同軸ケーブルを使った通信システムは、ＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送を基本とするため、通信速度に限界が存在する。 An existing communication system using a coaxial cable is based on SISO (Single Input Single Output) transmission, and thus there is a limit on the communication speed.
本発明は、従来のＳＩＳＯ形式では限界があった通信速度を、多重化数を増やしたシステムであるＭＩＭＯシステムを適用することで通信速度の限界を向上させることにより、所望の擬似的ＭＩＭＯ通信路の形成およびＭＩＭＯ伝送方式を提供することを目的としている。 The present invention improves a communication speed limit by applying a MIMO system, which is a system with an increased number of multiplexing, to a communication speed that has been limited in the conventional SISO format. And providing a MIMO transmission scheme.
本発明の擬似的ＭＩＭＯ通信路の形成およびＭＩＭＯ伝送方式は、複数の送信信号に対し、異なる通信路を形成するため、既設のＴＶ同軸ケーブル網までの通信路を複数形成することで、ＴＶ同軸ケーブル内に複数の信号を伝搬させることができるようにする。その伝搬させることができるようになったＴＶ同軸ケーブル内にＭＩＭＯシステムを適用する。 The pseudo MIMO communication path formation and MIMO transmission method of the present invention forms a different communication path for a plurality of transmission signals, and thus forms a plurality of communication paths to an existing TV coaxial cable network. A plurality of signals can be propagated in the cable. The MIMO system is applied in the TV coaxial cable that can be propagated.
本発明によれば、既設のＴＶ同軸ケーブル網をそのまま使用し、品質を低下させることなく、また通信速度を２倍以上に向上させることができる。 According to the present invention, the existing TV coaxial cable network can be used as it is, and the communication speed can be improved more than twice without deteriorating the quality.
１００ ＴＶアンテナ
１０１ ＴＶ同軸ケーブル網
１０２ ＴＶ同軸ケーブル（アンテナからＴＶ同軸ケーブル網）
２００ ＳＩＳＯ通信装置
２０１ 部屋１におけるＳＩＳＯ通信装置
２０２ 部屋２におけるＳＩＳＯ通信装置
２０３ 部屋３におけるＳＩＳＯ通信装置
２０４ 部屋nにおけるＳＩＳＯ通信装置
３００ 変換コネクタ
３０１ ２分配器
３０２ 変換コネクタ
３０３ 変換コネクタ
３０４ 変換コネクタ
３０５ 変換コネクタ
３０６ 分配器
４００ ＴＶ同軸ケーブル（通信装置から２分配器）
４０１ ＴＶ同軸ケーブル（ＴＶアンテナから２分配器）
４０２ ＴＶ同軸ケーブル（２分配器からＴＶ同軸ケーブル網）
４０３ ４０４、４０５、４０６と異なる長さのＴＶ同軸ケーブル（通信装置から分配器）
４０４ ４０３、４０５、４０６と異なる長さのＴＶ同軸ケーブル（通信装置から分配器）
４０５ ４０３、４０４、４０６と異なる長さのＴＶ同軸ケーブル（通信装置から分配器）
４０６ ４０３、４０４、４０５と異なる長さのＴＶ同軸ケーブル（通信装置から分配器）
４０７ 複数の通信信号が重畳されたＴＶ同軸ケーブル（分配器から２分配器）
５００ ＭＩＭＯ通信装置
５０１ 部屋１におけるＳＩＳＯ通信装置
５０２ 部屋２におけるＳＩＳＯ通信装置
５０３ 部屋３におけるＳＩＳＯ通信装置
５０４ 部屋ｎにおけるＳＩＳＯ通信装置
100 TV antenna 101 TV coaxial cable network 102 TV coaxial cable (from antenna to TV coaxial cable network)
200 SISO Communication Device 201 SISO Communication Device 202 in Room 1 SISO Communication Device 203 in Room 2 SISO Communication Device 204 in Room 3 SISO Communication Device 300 in Room n Conversion Connector 301 2 Distributor 302 Conversion Connector 303 Conversion Connector 304 Conversion Connector 305 Conversion Connector 306 Distributor 400 TV coaxial cable (2 distributors from communication device)
401 TV coaxial cable (2 distributors from TV antenna)
402 TV coaxial cable (2 distributors to TV coaxial cable network)
403 404, 405, 406 TV coaxial cable with different length (from communication device to distributor)
404 coaxial cable with different length from 403, 405, 406 (communication device to distributor)
405 TV coaxial cable with different length from 403, 404, 406 (communication device to distributor)
406 403, 404, 405 TV coaxial cable with different length (from communication device to distributor)
407 TV coaxial cable with multiple communication signals superimposed (2 distributors from distributor)
500 MIMO communication apparatus 501 SISO communication apparatus 502 in room 1 SISO communication apparatus 503 in room 2 SISO communication apparatus 504 in room 3 SISO communication apparatus in room n
以下、図面に基づき本発明を説明する。
図１に示す通信システムは、既設のＴＶ同軸ケーブル網を示している。ＴＶアンテナ１００はＴＶ基地局から送信されたＴＶ信号を受信する。ＴＶ同軸ケーブル網１０１は各建物によって異なり、全ての部屋へＴＶ信号が伝搬されるように配線されている。部屋では、受信したＴＶ信号をＴＶへ接続することで、ＴＶを視聴が可能にされている。ＴＶ同軸ケーブル１０２はＴＶ信号をＴＶ同軸ケーブル網へ伝搬させる。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
The communication system shown in FIG. 1 shows an existing TV coaxial cable network. The TV antenna 100 receives a TV signal transmitted from a TV base station. The TV coaxial cable network 101 differs depending on each building, and is wired so that TV signals are propagated to all rooms. In the room, the TV can be viewed by connecting the received TV signal to the TV. The TV coaxial cable 102 propagates TV signals to the TV coaxial cable network.
図２に示す通信システムは、ＳＩＳＯ形式のＴＶ同軸ケーブル網を用いた通信システムを示している。このシステムは通信装置２００、２０１、２０２、２０３、２０４を備えており、２００とそれぞれ２０１、２０２、２０３、２０４の通信装置間で通信を行う。このとき通信装置２００、２０１、２０２、２０３、２０４は、それぞれ単一の信号を変調/復調するためにＳＩＳＯデコーダを利用している。また部屋数ｎに応じて通信装置は増えていく。出力端子３００はＴＶ同軸ケーブルのインターフェースに合わせるための変換コネクタである。２分配器３０１は通信信号とＴＶ信号を重畳している。ＴＶ同軸ケーブル４００は通信信号を重畳するために、任意の長さの同軸ケーブルとして新規に配線されており、通信信号を２分配器３０１に伝搬させる。ＴＶ同軸ケーブル４０１は任意の長さの同軸ケーブルとして新規に配線されており、ＴＶ信号を２分配器３０１に伝搬させる。ＴＶ同軸ケーブル４０２は任意の長さの同軸ケーブルとして新規に配線されており、ＴＶ信号と通信信号の両方が重畳された信号をＴＶ同軸ケーブル網１０１に伝搬させる。 The communication system shown in FIG. 2 shows a communication system using a SISO TV coaxial cable network. This system includes communication devices 200, 201, 202, 203, and 204, and performs communication between the communication devices 200, 201, 202, 203, and 204, respectively. At this time, each of the communication devices 200, 201, 202, 203, and 204 uses a SISO decoder to modulate / demodulate a single signal. Further, the number of communication devices increases according to the number of rooms n. The output terminal 300 is a conversion connector for matching with the interface of the TV coaxial cable. The two distributor 301 superimposes a communication signal and a TV signal. The TV coaxial cable 400 is newly wired as a coaxial cable having an arbitrary length in order to superimpose communication signals, and propagates the communication signals to the two distributors 301. The TV coaxial cable 401 is newly wired as a coaxial cable having an arbitrary length, and propagates the TV signal to the two distributors 301. The TV coaxial cable 402 is newly wired as a coaxial cable having an arbitrary length, and propagates a signal on which both the TV signal and the communication signal are superimposed to the TV coaxial cable network 101.
図３に示すシステムは、ＭＩＭＯ形式のＴＶ同軸ケーブル網を用いた通信システムを示している。図３の点線部分を構成することで、ＭＩＭＯシステムを構成している。このシステムは通信装置５００を備えており、５００とそれぞれ５０１、５０２、５０３、５０４の通信装置間で通信を行う。このとき通信装置５００、５０１、５０２、５０３、５０４は複数の信号を変調/復調するためにＭＩＭＯデコーダを利用している。また部屋数nに応じて通信装置は増えていく。出力端子３０２、３０３、３０３、３０４、３０５はＴＶ同軸ケーブルのインターフェースに合わせるための変換コネクタである。分配器３０６は複数の通信信号を重畳しており、その端子数は多重化数によって異なる。ＴＶ同軸ケーブル４０３〜４０６は通信信号を重畳するために、任意の長さの同軸ケーブルとして新規に配線されており、それぞれの同軸ケーブルの長さは全て異なっている。また多重化数によって配線される同軸ケーブルの本数は異なり、それぞれ通信信号を分配器３０６に伝搬させる。ＴＶ同軸ケーブル４０７は通信信号を重畳するために、任意の長さの同軸ケーブルとして新規に配線されており、２分配器３０１に伝搬させる。 The system shown in FIG. 3 is a communication system using a MIMO TV coaxial cable network. The MIMO system is configured by configuring the dotted line portion of FIG. This system includes a communication device 500, and performs communication between the communication devices 500, 501, 502, 503, and 504, respectively. At this time, the communication devices 500, 501, 502, 503, and 504 use a MIMO decoder to modulate / demodulate a plurality of signals. The number of communication devices increases according to the number of rooms n. Output terminals 302, 303, 303, 304, and 305 are conversion connectors for matching with the interface of the TV coaxial cable. The distributor 306 superimposes a plurality of communication signals, and the number of terminals differs depending on the number of multiplexing. The TV coaxial cables 403 to 406 are newly wired as arbitrary-length coaxial cables in order to superimpose communication signals, and the lengths of the respective coaxial cables are all different. Further, the number of coaxial cables to be wired differs depending on the number of multiplexing, and the communication signals are propagated to the distributor 306, respectively. The TV coaxial cable 407 is newly wired as a coaxial cable having an arbitrary length in order to superimpose communication signals, and propagates to the two distributors 301.
本発明の「既設のＴＶ同軸ケーブル網をそのまま使用し、品質を低下させることなく、通信速度を２倍以上に向上させることができる」効果を確認するために、以下のシミュレーションを行った。
図３は、シミュレーションを行う通信システムを示す図である。
本シミュレーションでは、多重化数は２で行ったため、図３点線部分にあたる擬似ＭＩＭＯ通信路を形成するＴＶ同軸ケーブルは２本である。また図３の点線部分を構成することで、ＭＩＭＯシステムが可能となっており、点線部分のＴＶ同軸ケーブル４０３に約２．５ｍ、ＴＶ同軸ケーブル４０４に約５．０ｍの長さのＴＶ同軸ケーブルをそれぞれ使用した。また分配器３０６は、ＴＶ同軸ケーブルが２本であるため、２分配器を使用している。ＴＶ同軸ケーブル網上において、信号の減衰率にはバラつきが存在する。そこで、最も減衰が少ない、最も減衰が大きい、それぞれの減衰の間の３箇所を抽出する。このとき抽出した箇所は図３において、部屋１、２、３を５Ｆ、２Ｆ、１Ｆとして構成する。この構成の意味は、５Ｆは信号の減衰が最も小さく、１Ｆは信号の減衰が最も大きいことを示している。また信号の流れに着目した際、図３の左側から右側の部屋へ信号が伝搬されている。最後に設定した部屋全てにおいて通信が可能であるかをシミュレーションにより確認する。シミュレーションの緒元を表１に示す。
In order to confirm the effect of the present invention, “the existing TV coaxial cable network can be used as it is and the communication speed can be improved more than twice without degrading the quality”, the following simulation was performed.
FIG. 3 is a diagram illustrating a communication system that performs simulation.
In this simulation, since the multiplexing number is 2, the number of TV coaxial cables forming the pseudo MIMO communication path corresponding to the dotted line portion in FIG. 3 is two. 3 constitutes a MIMO system. The TV coaxial cable 403 in the dotted line portion is approximately 2.5 m in length and the TV coaxial cable 404 is approximately 5.0 m in length. Were used respectively. Further, since the distributor 306 has two TV coaxial cables, a two distributor is used. On the TV coaxial cable network, there is a variation in the signal attenuation rate. Therefore, three points between the respective attenuations with the smallest attenuation and the largest attenuation are extracted. The locations extracted at this time constitute the rooms 1, 2, and 3 as 5F, 2F, and 1F in FIG. The meaning of this configuration is that 5F has the smallest signal attenuation and 1F has the largest signal attenuation. When attention is paid to the signal flow, the signal is propagated from the left side of FIG. 3 to the right side room. It is confirmed by simulation whether communication is possible in all the last set rooms. Table 1 shows the specifications of the simulation.
図４は、シミュレーション結果を示す図である。
図４は全部屋に対する提案システムの受信特性を示している。 図４よりＳＮＲが５０ｄＢのとき全ての変調方式に対し、通信可能な指標であるＢＥＲ＝１０−３を達していることが確認できる。この結果は、ＭＩＭＯシステムが適用可能であることを示し、提案システムによる、通信速度の向上を示している。
本結果では、イタレーション回数の関係で、一部逆転した結果となっているが、シミュレーション結果はイタレーション回数を増やせば、ＳＮＲが高くなる毎にＢＥＲ特性が低くなるものであり、通信速度の向上を示していることは間違いない。
FIG. 4 is a diagram showing a simulation result.
FIG. 4 shows the reception characteristics of the proposed system for all rooms. From FIG. 4, it can be confirmed that BER = 10 −3 , which is a communicable index, is reached for all modulation schemes when the SNR is 50 dB. This result shows that the MIMO system is applicable, and the improvement of the communication speed by the proposed system.
In this result, the result is partially reversed due to the number of iterations. However, if the number of iterations is increased, the simulation results indicate that the BER characteristics decrease each time the SNR increases, and the communication speed There is no doubt that it shows improvement.
通信を利用する全ての場所に、ＴＶ同軸ケーブルが配線されているホテル等の宿泊施設やアパート等大量の部屋を有する建物へのインターネット導入の際に、安価でかつ高速な通信システムを導入可能である。 An inexpensive and high-speed communication system can be installed in all places where communication is used when introducing the Internet into a building with a large number of rooms, such as a hotel or accommodation facility where a TV coaxial cable is wired. is there.
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