JP2019161316A - Radio communication method, radio communication system and program - Google Patents
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Abstract
Description
移動体制御に用いる無線通信のための無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication method for wireless communication used for mobile object control.
近年、移動体の制御に無線通信を活用する動きがある。例えば、列車制御の分野ではETCS(Europian Train Control System)のLevel2以降や、CBTC(Communication Based Train Control)などが知られている。また、自動車の自動運転の分野では、V2X(Vehicle to Everything)などが知られている。移動体制御に用いる通信では、パケット誤り率、レイテンシ、遅延ジッタなどを低減することが求められる。
In recent years, there has been a movement to utilize wireless communication to control a mobile object. For example, in the field of train control, ETCS (European Train Control System)
一方、移動体制御のみのために新たに通信インフラを整備し、通信目的毎に別の通信モジュールを準備すると、コストが高となるため、無線システムの通信帯域が許す範囲で、移動体制御以外の多目的な通信も収容できる通信インフラが望ましい。 On the other hand, if a new communication infrastructure is established for mobile control only, and a separate communication module is prepared for each communication purpose, the cost will be high. It is desirable to have a communications infrastructure that can accommodate multi-purpose communications.
特許文献1では、地上無線基地局と車上無線局との間の列車制御に用いる通信データの到達率を向上させることを目的とし、列車に搭載された車上無線局と地上無線基地局との間で、列車の運行を制御する情報である列車制御情報を含む情報を無線通信により送受信することで列車の運行を制御する列車制御システムであって、地上無線基地局が送信する列車制御情報を含む情報の列車制御情報以外の情報である一般伝送情報は、地上無線基地局から一つの車上無線局に対しては一回のみ送信され、列車制御情報は、地上無線基地局から一つの車上無線局に対して複数回繰り返し送信され、車上無線局は、列車制御情報のうち、データの欠落を生じることなく最初に受信した列車制御情報を列車の運行に用いる列車制御システムが開示されている。
In
特許文献1に開示されている方法では、列車制御情報のハーフスロットと一般情報のハーフスロットとを結合したスロット単位で、各列車に無線通信リソースを割り当てるため、一部の列車に対して上り方向又は下り方向の一般情報の伝送能力を一時的に増やす柔軟な運用が困難であるという課題がある。言い換えると、特許文献1では、ある列車に対するスロットの割当数の増加によって一般情報の伝送能力を増加でき、列車制御情報の伝送能力も増加する。
In the method disclosed in
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、固定局と移動局を用いた無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線通信方法で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、前記固定局は、前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てることを特徴とする。 A typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, a radio communication method in a radio communication system using a fixed station and a mobile station, wherein a radio frame used in the radio communication method includes at least a control channel for transmitting information used for mobile control, and the mobile A non-control channel for transmitting information other than that used for control, a broadcast channel for notifying all the mobile stations of radio control information, and an access used for establishing a connection from the mobile station to the fixed station The fixed station allocates at least one uplink and downlink channel pair of the control channel to the mobile station in the radio frame, and the uplink and downlink communication directions in the non-control channel And the non-control channel is dynamically allocated to the mobile station.
本発明の一態様によれば、移動体制御自体は継続的に提供しつつ、特定の端末に多くの通信帯域を配分が可能となる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to allocate a large number of communication bands to specific terminals while continuously providing mobile control. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
<実施例1>
図1は、本発明の実施例のシステムの構成例を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a system according to an embodiment of this invention.
本実施例のシステムは、制御情報伝送装置11と、非制御情報伝送装置12と、1又は複数の固定無線局13と、これらの間の通信媒体となるバックボーンネットワーク16とで構成される。固定無線局13には、1又は複数の移動体23に設けられた移動局が無線通信によって接続される。バックボーンネットワーク16は、有線ネットワークでも無線ネットワークでもよい。以下、固定無線局13と通信する移動局を移動体23全体として捉え、移動体23と称して説明する。
The system according to this embodiment includes a control
制御情報伝送装置11は、移動体23の制御に関する情報を移動体23との間で双方向伝送する装置である。例えば、制御情報伝送装置11は、移動体23の位置情報を移動体23から収集し、移動体23が移動可能な範囲を移動体23に対して通知する機能を有する。
The control
非制御情報伝送装置12は、移動体23の制御以外の情報を移動体23との間で双方向伝送する装置である。例えば、非制御情報伝送装置12は、移動体23を操縦する人に対して伝達すべき指令情報や、移動体23からログ情報や映像情報などを収集するなどの機能を有する。
The non-control
制御情報伝送装置11及び非制御情報伝送装置12は、上位レイヤの通信を制御しており、IPパケットやシステム特有のプロトコルに準拠したパケットを、無線レイヤの情報伝送ブロックに格納して、移動体23側の制御情報伝送装置21及び非制御情報伝送装置22との間で双方向通信する。
The control
無線伝送装置14とアンテナ15は、固定無線局13の構成要素であり、移動体23の無線伝送装置24及びアンテナ25との間で無線通信を行う。無線通信方法についての詳細は後述する。
The wireless transmission device 14 and the antenna 15 are components of the fixed wireless station 13 and perform wireless communication between the
図2は、本実施例の無線伝送装置14、24の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
本実施例では固定無線局13の無線伝送装置14と移動体23の無線伝送装置24とは、動作の一部が異なるが、ハードウェアとしては同一の構成でよい。
In the present embodiment, the wireless transmission device 14 of the fixed wireless station 13 and the
ネットワークインターフェース装置101は、制御情報伝送装置11、21や非制御情報伝送装置12、22との間で定められた通信方式に従って有線又は無線で通信する装置であり、当該通信方式で使用する物理層やデータリンク層、MAC(Medium Access Control)層などの下位レイヤを処理するモデム機能を有する。ネットワークインターフェース装置101は、一般的なモデム機能を有するチップやボードなどを利用できる。
The
パケットバッファ105は、ネットワークインターフェース装置101が制御情報伝送装置11、21や非制御情報伝送装置12、22と送受信するデータを一時的に蓄積するキューである。パケットバッファ105は、ネットワークインターフェース装置101に内蔵される揮発性のメモリに設けても、別体の揮発性のメモリに設けてもよい。
The
無線伝送制御演算装置102は、CPU、MPU、DSPなどのデバイス及び実行されるプログラムを格納するメモリで構成され、無線伝送装置14、24の起動後にプログラムをメモリに書き込んで必要な機能を実現する。このプログラムは、プログラムメモリ110から読み出され、共通バス109を通して書き込まれる。プログラムメモリ110は、不揮発性のメモリで構成する。
The wireless transmission control
ブート処理装置111は、プログラムメモリ110から無線伝送制御演算装置102へのプログラムの書き込みを制御する。ブート処理装置111は、ブート制御プログラムが書き込まれている不揮発性のメモリと、このメモリ上のプログラムを実行するMPUで構成され、無線伝送装置14、24の起動後に最初にMPUがブート制御プログラムを実行する。
The
無線制御メモリ107は、揮発性のメモリで構成され、無線伝送制御演算装置102が移動体23との間の無線制御に関する情報を格納する。例えば、移動体23への無線チャネルの割り当てに関する情報であり、その詳細は後述する。
The
無線伝送バッファ106は、揮発性のメモリで構成され、無線によって送受信される情報を、無線伝送制御演算装置102と無線信号処理演算装置103との間で受け渡しをするためのバッファである。無線伝送バッファ106によって、無線伝送制御演算装置102と無線信号処理演算装置103と非同期で動作可能となるが、無線伝送制御演算装置102と無線信号処理演算装置103とが、(例えばDSPで実現されて)同期動作をする場合、無線伝送バッファ106を省略できる。
The
無線信号処理演算装置103は、情報ビット系列とベースバンドデジタル信号とを変換する機能を有し、DSPやFPGAなどで実現する。詳細は後述する。 無線信号処理演算装置103の機能はプログラムで実現してもよい。プログラムは無線伝送制御演算装置102と同様の手順によって、無線伝送装置14、24の起動時にプログラムメモリ110から読み込む。
The wireless signal processing
信号処理メモリ108は、無線信号処理演算装置103が参照するバッファやテーブルを格納しており、無線信号処理演算装置103(DSPやFPGA)に内蔵される揮発性メモリでも、別体の揮発性のメモリでもよい。
The
無線信号送受信装置104は、ベースバンドデジタル信号と高周波アナログ信号との変換機能を有し、A/D(アナログデジタル)変換器、D/A(デジタルアナログ)変換器、フィルタ、ミキサ、アンプなどを有する無線通信モジュールである。本実施例ではTDD(Time Division Duplex)通信を行うため、送信と受信を切り替えるスイッチをアンテナ側に有する。高周波アナログ信号はアンテナ15、25を介して送受信される。
The wireless signal transmission /
図3は、本実施例の無線チャネルの構成例を示す図である。以下の説明において、移動体23が送信して固定無線局13が受信する無線通信を上り通信とし、固定無線局13が送信して移動体23が受信する無線通信を下り通信と定める。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a radio channel according to the present embodiment. In the following description, radio communication transmitted from the
同一時間長のフレーム201が時間的に連続的に配置される。フレーム201内は、報知チャネル202と、下り移動体制御情報伝送チャネル203と、上り移動体制御情報伝送チャネル204と、アクセス制御チャネル205と、非制御情報共有伝送チャネル206とが時分割で配置される。全てのフレーム201で、チャネルの時分割配置は同じである。報知チャネル202は、固定無線局13から当該固定無線局13の無線カバレッジ内にある全ての移動体23に共通無線制御情報を伝送するためのチャネルである。下り移動体制御情報伝送チャネル203は、移動体23の制御に関わる情報を固定無線局13から移動体23に伝送するためのチャネルである。上り移動体制御情報伝送チャネル204は、移動体23から固定無線局13に移動体23の制御に関わる情報を伝送するためのチャネルである。アクセス制御チャネル205は、固定無線局13との接続が確立されていない移動体23が固定無線局13に接続要求を送信するためのチャネルである。非制御情報共有伝送チャネル206は、固定無線局13と移動体23との間で移動体制御以外の情報を伝送するためのチャネルであり、複数の移動体23の間で共有され、上り通信と下り通信を切り替え可能となっている。
Frames 201 having the same time length are continuously arranged in time. In the frame 201, a
前述した各チャネルは、さらに1又は複数のチャネルに時分割される。また、各時分割チャネルを異なる周波数で伝送するように周波数ホッピングするとよい。周波数ホッピングは本発明の実施に必須ではないが、移動体23の制御などの信頼度が要求される通信では、システムで使用可能な周波数帯域幅が十分に確保できれ、周波数ホッピングを適用して周波数ダイバーシティ効果を得ることが望ましい。なお、BCH207は報知チャネル202の時分割チャネル、DCCH208は下り移動体制御情報伝送チャネル203の時分割チャネル、UCCH209は上り移動体制御情報伝送チャネル204の時分割チャネル、ACCH210はアクセス制御チャネル205の時分割チャネル、SCH211は非制御情報共有伝送チャネル206の時分割チャネルである。なお、本実施例では1フレーム内に4個のBCH207、4個のDCCH208、4個のUCCH209、4個のACCH210及び2個のSCH211を記載したが、これらは一例であり、各無線チャネルが1フレーム内に少なくとも1個以上あれば、本発明を実施可能である。
Each channel described above is further time-divided into one or a plurality of channels. Also, frequency hopping may be performed so that each time division channel is transmitted at a different frequency. Frequency hopping is not essential for the implementation of the present invention. However, in communication that requires reliability such as control of the
図4は、本実施例の無線チャネル内部の構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration inside the radio channel of the present embodiment.
図3に示すBCH207、DCCH208、UCCH209、ACCH210、SCH211などの時分割チャネルの各々は、図4に示すように構成されている。当該時分割チャネルの先頭には、受信側で既知のプリアンブル221が配置される。受信側では、プリアンブル221によって当該時分割チャネルの受信タイミングや周波数ずれを検出できる。
Each of the time division channels such as
プリアンブル221の後ろには、各チャネルのデータ222が配置される。データ222は、情報ビット系列に対して誤り検出符号や誤り訂正符号化を追加し、変調などの無線信号処理を施して生成される。無線信号処理の詳細は後述する。本実施例では、一次変調方式として差動QPSK(DQPSK)、二次変調方式としてOFDMを採用しているが、本発明は各チャネルが時分割配置されていれば他の変調方式でも実現可能である。 Behind the preamble 221 is data 222 of each channel. Data 222 is generated by adding an error detection code or error correction coding to an information bit sequence and performing radio signal processing such as modulation. Details of the radio signal processing will be described later. In this embodiment, differential QPSK (DQPSK) is adopted as the primary modulation scheme and OFDM is adopted as the secondary modulation scheme. However, the present invention can also be realized by other modulation schemes as long as each channel is time-divisionally arranged. is there.
最後尾に無送信区間である無線チャネル間のガード区間223が配置される。ガード区間223によって、上り伝送における移動体23と固定無線局13との間の距離によって生じる受信タイミングのずれや、フレーム内で上り通信と下り通信との切り替えや、固定無線局13間のタイミングずれを吸収できる。
A guard section 223 between wireless channels, which is a non-transmission section, is arranged at the end. Due to the guard section 223, a shift in reception timing caused by a distance between the
図4に示す通り、BCH207、DCCH208、UCCH209及びACCH210は同一の構成とする。これららの時分割チャネルが同じ構成を採用することによって、受信機の構成を簡素化できる。SCH211は様々な目的に使用されるチャネルであることから、BCH207等と比較して大きいペイロードが載せられるよう長めの時間をデータ222に割り当てる。図中の(2−1)に示すデータ配置の場合、BCH207等と比較して符号化ブロックのサイズが大きくなる。セルラシステムなどでは、様々な符号化ブロックサイズが定義され、適応変調技術と合わせて無線伝搬路の伝送能力を効率的に活用する方式が使用されている。この考え方は、無線伝搬路が有する伝送能力を効率的に活用できるというメリットがあるが、様々なブロックサイズや変調方式に対応するため、送受信機が複雑になるというデメリットもある。適応変調のためのリアルタイムフィードバック制御も複雑となる。
As shown in FIG. 4,
一方、(2−2)に示すように、BCH207などと同一のブロックサイズのものを複数並べてデータ部222−3を構成してもよい。この場合、無線伝送能力の効率的な活用という観点では前述した(2−1)の方式より劣るが、受信機を簡素化できるメリットがある。特に、移動体23の制御に使用されるシステムは信頼度が求められるため、開発や試験に工数を要する(2−1)の方式より(2−2)の方式が望ましい場合もある。本実施例では、SCH211以外のチャネル構成は(1)の方式を採用し、SCH211のチャネル構成は(2−2)の方式を採用する。
On the other hand, as shown in (2-2), the data unit 222-3 may be configured by arranging a plurality of blocks having the same block size as the
図5は、本実施例の無線チャネル内のデータ変調シンボル配置の例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the data modulation symbol arrangement in the radio channel according to the present embodiment.
受信機の構成を簡素化するの観点で、BCH207やSCH211など全ての無線チャネルに関してOFDMシンボル数は同一とする。ただし、SCH211を図4の(2−1)に示す構成をする場合、SCH211のみBCH207等よりOFDMシンボル数を多くする。本実施例では、SCH211も他の無線チャネルと同一のOFDMシンボル数とする。なお、本実施例ではサブキャリア数16、OFDMシンボル数9の場合を例示するが、この数は確保したい無線チャネル数、システム帯域幅、アプリケーションとして必要な伝送レートなどを考慮して決定すべき値であり、少なくとも各無線チャネルにリファレンスを除く変調シンボルが報知チャネルなどで伝送したい情報量だけ確保すれば、本願発明を実施可能である。
From the viewpoint of simplifying the configuration of the receiver, the number of OFDM symbols is the same for all radio channels such as
OFDMシンボル及びサブキャリアのグリッド上には、差動QPSK変調を行うための位相基準シンボル231と、ガードサブキャリア及びDCサブキャリア232と、差動QPSK変調後のデータシンボル233と、システム内外からの干渉を観測するためのヌルシンボル234とが配置される。データシンボル233及びヌルシンボル234には、振幅を有するシンボルは配置しない。
On the grid of OFDM symbols and subcarriers, a
データシンボル233及びヌルシンボル234の配置は、様々な方法が考えられるが、大きく分けて、(1)ヌルシンボル234を異なるOFDMシンボルで同一サブキャリアに配置する方法と、(2)OFDMシンボル毎に異なるサブキャリアに配置する方法がある。(1)の方法は、同一サブキャリアの1つ前のOFDMシンボルの位相を基準としてDQPSK変調を行うので、DQPSK変調自体はシンプルに実現可能だが、ヌルシンボル234の間で発生する狭帯域の干渉の観測が困難である。換言すると、受信側では、ヌルシンボル234の間に生じる干渉を認識できないため、復調や復号の際に参照するビット毎の尤度の推定精度が低下し、チャネルの誤り率特性を劣化させる要因となる。このような狭帯域の干渉が発生しない環境であれば、(1)に示すようなヌルシンボル234の配置でも問題とならない。一方、狭帯域の干渉が発生し得る環境であれば、(2)に示すような異なるサブキャリアにヌルシンボル234を配置する方がよい。
Various arrangements of the
なお、本実施例では3サブキャリアに1個の割合でヌルシンボル234を配置しているが、これはアプリケーションで必要となる伝送レートと、観測したい干渉の帯域幅や持続時間に応じて最適化されるべき値である。ヌルシンボル234を多く配置するほど、より狭帯域かつ持続時間が短い干渉を捕捉できるが、アプリケーションで確保できる伝送レートが低くなるため、このトレードオフを考慮して決定する。狭帯域かつ持続時間が短い干渉でも、発生頻度が低ければ誤り訂正符号により克服可能である点も最適化の際に考慮する。つまり、ヌルシンボル234の配置密度は、想定するアプリケーションや想定する干渉に応じた最適化パラメータであり、データシンボルの数がBCH207などの無線チャネルで伝送が必要な情報量を確保できれば、ヌルシンボル234が多くても本願発明と実施可能である。ただし、(2)に示すようにヌルシンボル234を配置した場合、DQPSK変調を行う際に(1)では考慮不要であった工夫が必要となる。これを図6で説明する。
In this embodiment, one
図6は、本実施例のDQPSK変調の例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of DQPSK modulation according to the present embodiment.
図6は、物理的なサブキャリアとOFDMシンボルのグリッドを示しているが、図示するようにガードサブキャリア及びDCサブキャリア232、ヌルシンボル234を除いた範囲で241として例示する論理的なサブキャリアを定義する。各論理サブキャリアの先頭OFDMシンボルにはDQPSK変調の位相基準シンボル231があり、以降には一つ前のOFDMシンボルかつ同一論理サブキャリアの位相を基準としたDQPSK変調シンボルが並ぶ。同一論理サブキャリア内の位相基準シンボルと第一のDQPSK変調シンボルとは、同一の物理サブキャリアとなるものを選択する。これは、差動変調を行う際に変調対象のシンボルと、当該シンボルの位相基準となるシンボルとの間の伝搬路応答は相関が高いことが望ましいため、時間又は周波数軸上でなるべく近いシンボルの組み合わせにより差動変調を行うことが期待できる。
FIG. 6 shows a grid of physical subcarriers and OFDM symbols. As shown, logical subcarriers exemplified as 241 in a range excluding guard subcarriers,
図7は、本実施例の固定無線局13側の無線伝送制御演算装置102の構成例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless transmission control
ネットワークインターフェース装置101との間に設けられるパケットバッファ105は、制御情報バッファ301と非制御情報バッファ302とで構成される。制御情報バッファ301は、制御情報伝送装置11との間で伝送されるパケットを一時的に格納するバッファであり、非制御情報バッファ302は、非制御情報伝送装置12との間で伝送されるパケットを一時的に格納するバッファである。上り通信の場合は、伝送パケットが格納されるとネットワークインターフェース装置101により制御情報伝送装置11及び非制御情報伝送装置12へ転送される。下り通信の場合は、スケジューラ305により無線通信チャネルが割り当てられるまで、パケットバッファ105内でパケットが滞留する。制御情報バッファ301に格納されるパケットは無線チャネルのDCCH208やUCCH209で伝送され、非制御情報バッファ302に格納されるパケットはSCH211で伝送される。
The
無線制御メモリ107は、コンフィグ情報メモリ303(図8参照)及び移動体管理メモリ304(図9参照)を含む。コンフィグ情報メモリ303は、当該固定無線局13に固有の設定パラメータであり、かつ当該固定無線局13に接続している移動体23との間で通信を行うために必要なパラメータを格納するメモリである。例えば、周波数ホッピングに関するパラメータやヌルシンボル配置方法のルールに関するパラメータである。コンフィグ情報メモリ303の内容は、BCH207で移動体23に報知される。移動体管理メモリ304は、当該固定無線局13と接続している移動体23の識別子、移動体23毎に割り当てられてりう無線チャネル、及び非制御情報の再送状態を管理するメモリである。移動体23が固定無線局13との接続を確立すると、移動体管理メモリ304内に当該移動体用の記憶領域が確保される。移動体23が固定無線局13との接続を暗黙的又は明示的に切断すると、移動体管理メモリ304から当該移動体23の記憶領域を削除する。
The
スケジューラ305は、フレーム内のDCCH208,UCCH209及びSCH211の各無線チャネルで上り及び下りの通信でパケット伝送する移動体23を割り当てる。さらに、スケジューラ305は、BCH207で伝送するコンフィグ情報を読み出し、フレーム番号を管理し、MACパケット処理部306へフレーム番号を通知し、ACCH210のそれぞれに対して使用可能な移動体識別子を指定する。スケジューラ305は、BCH207にて移動体23に報知するため、前述した割り当ての結果をMACパケット処理部306へ通知する。本実施例では、DCCH208,UCCH209,BCH207及びACCH210は無線レイヤでの再送を想定していないが、SCH211はARQ再送を行う。SCH211の再送は移動体管理メモリ304の中で管理されており、スケジューラ305は移動体管理メモリ304を参照し、再送が必要なSCH211が存在する場合は、当該再送が必要なSCH211の割当優先度を上げる。ただし、固定無線局13毎のコンフィグ情報として、再送回数には上限を設けるとよい。
The
MACパケット処理部306は、送信側の処理と受信側の処理がある。
The MAC
MACパケット処理部306の送信側の処理としては、移動体毎無線チャネル毎にパケットの通し番号であるシーケンス番号を生成する。SCH211の再送パケットでは、再送対象のパケットのシーケンス番号を付与する。生成されたシーケンス番号は、ヘッダ情報として制御情報バッファ301などのデータの先頭に付与し、制御チャネルバッファ308などに書き込む。BCH207は、コンフィグ情報、フレーム番号、及び無線チャネル割当情報をコンフィグ情報メモリ303及びスケジューラ305から取得し、データブロックを生成する。データブロックの先頭にシーケンス番号を含むMACヘッダを付与する。また、上りSCH211の再送を要求する場合は、DCCH208のMACヘッダに再送対象のパケットを示す情報を追加する。どの上りSCH211が再送対象となるかは、非制御チャネルバッファ309に記録されている上りSCH211の受信結果を参照する。この動作は後述する受信側の処理と関連する。
As processing on the transmission side of the MAC
MACパケット処理部306の受信側の処理としては、各チャネルバッファ(制御チャネルバッファ308、非制御チャネルバッファ309、報知チャネルバッファ310)から受信データを取得し、MACヘッダを解析する。過去に受信したデータとシーケンス番号が重複する場合、SCH211以外の受信データである又はSCH211で再送対象でない、すなわち既に受信に成功しているシーケンス番号である場合は、受信パケットを破棄する。SCH211で再送対象である場合は、過去に受信した結果と結合し、全てのデータが揃った後に非制御情報バッファ302にデータを書き込む。一部のデータが揃っていない場合は、非制御チャネルバッファ309に受信データを滞留させ、再送が必要な範囲(上りSCH211の再送対象)を移動体管理メモリ304に蓄積する。シーケンス番号に抜けがある場合も、再送が必要な範囲を移動体管理メモリ304に蓄積する。SCH211で再送対象であり、かつ再送回数が上限に到達した場合は、非制御チャネルバッファ309に蓄積されているデータを破棄する。ACCH210の受信データである場合は、受信したパケットをそのままアクセス管理部307へ転送する。UCCH209のMACヘッダには、下りSCH211の再送要求が格納されている場合があり、MACパケット処理部306が当該再送要求を確認した場合は、移動体管理メモリ304の情報を更新する。
As processing on the reception side of the MAC
アクセス管理部307は、当該固定無線局13に接続している移動体23の数を管理する。ACCH210の入力をトリガとして移動体管理メモリ304を参照し、移動体管理メモリ304に記録がない移動体23で、かつ固定無線局13に接続可能な移動体23の数の上限値を超えない場合、当該移動体23を移動体管理メモリ304に追加する。ただし、スケジューラ305が許可した移動体23以外からのアクセスである場合は、当該ACCH210を破棄する。後述するハンドオーバとも関連するが、当該固定無線局13から別の固定無線局13へ移動する移動体23は、移動体管理メモリ304から削除する。移動体側の通信が途絶えた場合の暗黙的な移動体管理メモリ304からの削除は、MACパケット処理部306がUCCH209の連続受信失敗回数と所定の閾値との比較結果に基づいて判定する。
The
図8は、本実施例のコンフィグ情報メモリ303の構成例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the
コンフィグ情報メモリ303は、当該固定無線局13に接続している、又は接続しようとしている全ての移動体23に共通で通知すべき内容をコンフィグ値として記憶する。コンフィグ情報メモリ303記憶されたコンフィグ値は、各フレームの報知チャネル(BCH)207で移動体23に伝送される。コンフィグ情報メモリ303が記憶する内容は、固定無線局13の識別子3031と、ヌルシンボル配置方法のルール(ヌルシンボル配置のサブキャリアオフセット値)3032と、周波数ホッピングのルール(周波数ホッピング間隔3033と、周波数ホッピングの基点となる周波数チャネルのオフセット値3034)とを含む。
The
ヌルシンボル配置のサブキャリアオフセット値とは、例えば、図6に示すヌルシンボル配置をサブキャリアオフセット値0として、ヌルシンボルを全体的に1サブキャリアずつ上にシフトして、上側にオーバーフローしたヌルシンボルが下側に回りこむ配置がサブキャリアオフセット値1などのように、ヌルシンボルの配置を固定無線局13の間でずらすためのコンフィグ値である。このようにヌルシンボルを配置すると、ヌルシンボルを用いて、同一の周波数ホッピングパタンとなる固定無線局13間の相互干渉を測定できる。 The subcarrier offset value of the null symbol arrangement is, for example, a null symbol that overflows upward by shifting the null symbol upward by one subcarrier as a whole, with the null symbol arrangement shown in FIG. Is a configuration value for shifting the arrangement of null symbols between the fixed radio stations 13 such that the subcarrier offset value is 1 or the like. When null symbols are arranged in this manner, mutual interference between fixed radio stations 13 having the same frequency hopping pattern can be measured using null symbols.
周波数ホッピングについて、数式を用いて説明する。 Frequency hopping will be described using mathematical expressions.
無線システム全体でL個の周波数チャネルが配置できる場合、ある無線チャネルに適用される周波数チャネルFは以下の式で計算できる。 When L frequency channels can be arranged in the entire wireless system, the frequency channel F applied to a certain wireless channel can be calculated by the following equation.
ここで、frameはスケジューラ305が生成するフレーム番号であり、offsetとstepは、それぞれコンフィグ値である周波数ホッピングオフセットと周波数ホッピングステップである。また、iはフレーム内無線チャネルの通し番号であり、例えば図3に示す例では、BCH#0〜#3には0〜3、DCCH#0〜#3には4〜7、UCCH#0〜#3には8〜11、ACCH#0〜#3には12〜15、SCH#0〜#2には16〜18が割り当てられる。mod5はmodulo演算を指し、引数を5で除した剰余を求める演算である。
Here, frame is a frame number generated by the
図9は、本実施例の移動体管理メモリ304の構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the
図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aは、当該固定無線局13に接続している移動体各々を管理するテーブルである。 A mobile body management table 304A shown in FIG. 9A is a table for managing each mobile body connected to the fixed wireless station 13.
移動体識別子3041は、アクセス制御チャネル(ACCH)210で移動体23が送信する値をそのまま格納する。制御チャネル割当周期3042及び制御チャネル割当オフセット3043は、移動体23がアクセス制御チャネル210で接続を確立した際に、既に接続済みの移動体23への制御チャネル割当状況を考慮して、他の移動体23と重複しないようアクセス管理部307が決定する値である。図3に示す例では、下りの制御チャネル(DCCH)208と上りの制御チャネル(UCCH)209の4個のペアがフレーム内に設けられており、このシステムにおいてチャネル割当周期が8なので、2フレームに1回、当該移動体23に制御チャネルが割り当てられる。フレーム番号をframe、フレーム内の制御チャネルペアの通し番号をn(DCCH#n及びUCCH#nに相当)、フレーム内の制御チャネルペアの数をM、チャネル割当周期をK、当該移動体に割り当てられる制御チャネル割当オフセットをoffsetとすると、当該移動体23が使用できる制御チャネルペアは以下の数式を満たすものとなる。
The
下り非制御情報未送信データ量3044は、非制御情報バッファ302に格納されている当該移動体23に関する未送信データ量である。下り非制御情報未送信データ量は、下りの非制御情報の発生により増加し、移動体23へ送信後に再送要求が発生しなかった場合、すなわち移動体23への送信が成功したと固定無線局13が判定した場合に減少する。
The downlink non-control information untransmitted data amount 3044 is an untransmitted data amount related to the moving
上り非制御情報未送信データ量3045は、当該移動体23が保持する未送信の非制御情報データ量である。UCCH209内で移動体23から伝送される非制御情報データ量を受信するたびに最新値に更新し、当該移動体23からSCH211による伝送に成功した非制御情報データ量の分だけ減少させる。
The uplink non-control information untransmitted data amount 3045 is an untransmitted non-control information data amount held by the
下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号3046は、当該移動体23に対して送信した非制御情報のデータブロックの総数である。送信済みのデータブロックに対して再送要求を受けた場合でも、この番号は変化しない。図4の(2−2)の構成の場合、破線で区切られたブロックを1個のデータブロックとする。つまり、図4の(2−2)の構成で非制御情報を送信した場合、この番号は3増加する。
The downlink non-control information transmitted
下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3047は、当該移動体23からUCCH209を通して再送が必要なシーケンス番号が通知されると、当該シーケンス番号が追加される。再送対象であるシーケンス番号の非制御情報をSCH211で伝送し、移動体23から再送要求が発生しないことを確認した時点で、当該シーケンス番号は下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3047から削除される。
In the downlink non-control information retransmission request
上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号3048は、当該移動体23からSCH211で伝送されたMACヘッダに含まれる最終シーケンス番号の値である。つまり、移動体23自身が管理している最終シーケンス番号の値をコピーすることによって、上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号3048を更新する。
The uplink non-control information received
上り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3049は、当該移動体23からSCH211で伝送されたデータブロックのうち、受信に失敗したデータブロックに対応するシーケンス番号が追加される。受信に失敗したデータブロックの再送により受信に成功した時点で、当該シーケンス番号は上り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3049から削除される。
In the uplink non-control information retransmission request
上り制御情報連続受信失敗回数3050は、当該移動体23のUCCH209の受信に連続で失敗した回数を記録する。図7の説明で述べたとおり、この回数の閾値を用いた判定によって移動体23側の通信が途絶えた場合に、当該移動体23は移動体管理メモリ304から暗黙的に削除される。
The uplink control information continuous
図9(B)に示すACCH管理テーブル304Bは、アクセス制御チャネル(ACCH)210を管理するためのテーブルであり、スケジューラ305がテーブル値を設定し、アクセス管理部307が参照する。ACCH管理テーブル304Bは、フレーム内の各ACCH210を使用可能な移動体23の識別子が記録される。全ての移動体識別子の値のうち一部の値を全移動体アクセス可能及び全移動体アクセス不可のそれぞれの予約値と定める。例えば、0x0000は全移動体アクセス不可、0xFFFFは全移動体アクセス可能としてもよい。全移動体アクセス不可の値は、当該固定無線局13に接続している移動体23の数が限界に到達している場合に使用する。全移動体アクセス可能の値は、ハンドオーバにより特定の移動体23にリソースを予約する場合を除いた、通常時に使用される。
An ACCH management table 304B shown in FIG. 9B is a table for managing the access control channel (ACCH) 210. The
図10は、本実施例のアクセス管理部307が実行する処理のフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart of processing executed by the
アクセス管理部307は、起動すると、ステップ1001でMACパケット処理部306からのACCH210入力を待つ。ACCH210の入力を確認すると、ステップ1002にて図9(B)に示すACCH管理テーブル304Bを参照し、ACCH210の番号と、ACCH210内に含まれる移動体識別子を照合し、当該移動体識別子が当該ACCH210にてアクセスが許可されているかを判定する。アクセスが許可されている場合は、ステップ1003にて、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aが当該移動体23に対して既に確保されているかを確認する。
When started, the
既に移動体管理テーブル304Aが確保されている場合は、確保されている移動体管理テーブル304Aを再利用する。一時的な通信切断後の再接続動作時には、移動体管理テーブル304Aが確保されている。移動体管理テーブル304Aが確保されていない場合は、ステップ1004にて当該固定無線局13に接続されている移動体23が未だ使用していないアクセス制御チャネル(ACCH)210を割り当て、当該移動体23用の記憶領域を新規に生成する。ハンドオーバ含む新規接続時には、移動体管理テーブル304Aが確保されておらず、新たに移動体管理テーブル304Aが確保される。
If the mobile management table 304A is already secured, the secured mobile management table 304A is reused. At the time of reconnection operation after temporary communication disconnection, the mobile management table 304A is secured. If the mobile unit management table 304A is not secured, an access control channel (ACCH) 210 that is not yet used by the
図11は、本実施例のスケジューラ305が実行する処理のフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart of processing executed by the
スケジューラ305は、起動すると、無線伝送制御演算装置102のハードウェアが管理する時間に基づいて、ステップ1011にてフレーム周期(例えば100ms)毎に無線チャネル割当処理を開始する。割当処理を開始すると、最初にステップ1012にてフレーム番号に1を加算する。
When the
次に、ステップ1013にて図9(A)に示す移動体管理テーブル304A及びフレーム番号を参照し、DCCH208及びUCCH209を割り当てる移動体23の識別子をチャネルペア番号順に、フレーム内のチャネルペアの数だけ割り当てる。チャネルペア番号Nは、DCCH#N及びUCCH#Nのペアに対応する。当該固定無線局13に接続する移動体23の数が少なく、割り当て対象の移動体23がいない場合は、移動体識別子として例えば0x0000を割り当てるとよい。この番号は、図9(B)に示すACCH管理テーブル304Bで説明で示した全移動体アクセス不可の予約移動体識別子と一致させて、移動体23から当該チャネルへのアクセスを禁止するとよい。
Next, in
次に、ステップ1014にて、SCH211を割り当てる。動的スケジューリングは様々な方法が知られているが、ここでは最も簡単なラウンドロビンを考える。一例として、最初に下り通信で移動体識別子を一巡し、次に上り通信で移動体識別子を一巡し、再度下り通信に戻る動作を繰り返すトークンを想定する。トークンが回ってきた通信方向及び移動体識別子に関し、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aを参照して未送信データの有無及び再送データの有無を判定する。送信すべきデータ(未送信データ、再送データ)がある場合は、SCH#0から順番に探索し、空きチャネルがあれば当該通信方向のSCH211を当該移動体23に割り当てる。このデータ有無判定及びSCH211の割り当てが完了すると、次の移動体23にトークンを渡す。以上の処理をSCH211全て割り当てるか、SCH211で送信すべき非制御情報がなくなるまで繰り返す。トークン一巡後に未割当のSCH211がある場合は、当該未割当のSCH211に0x0000の移動体識別子を割り当てる。フレームスケジューリング終了後のトークン位置は、次のフレームでのフレームスケジューリング動作時の初期値とする。起動時のトークン位置はどこでもよい。
Next, in
次に、ステップ1015にて、ACCH210を割り当てる。まず、当該固定無線局13に接続している移動体23の数が上限に達している、すなわち制御チャネルを割り当てる余力がない場合は、全移動体23がアクセス不可であることを示す移動体識別子0x0000を全てのACCH210に割り当てて、割り当てを終了する。それ以外の場合は、全移動体23がアクセス可能であることを示す移動体識別子0xFFFFを全てのACCH210に割り当て、他の固定無線局13に接続している移動体23からのハンドオーバによる接続予定の有無を確認する。接続予定がある場合は、ACCH210のいずれかに当該移動体識別子を割り当てる。ACCH210の番号の若い順に、0xFFFFで初期化したACCH210に移動体識別子を上書きするとよい。
Next, in
次に、ステップ1016にて、DCCH208,UCCH209,SCH211及びACCH210の割り当て結果、すなわち無線チャネルと移動体識別子が一対一で対応付けられたリストをMACパケット処理部306に出力する。
Next, in
図12は、本実施例のMACパケット処理部306が実行する処理のフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart of processing executed by the MAC
MACパケット処理部306は、下りパケットを生成して無線信号処理演算装置103へ出力する機能と、無線信号処理演算装置103で受信した上りパケットを解析して各種バッファやメモリの内容を更新する機能がある。
The MAC
下りパケット生成処理は、ステップ1021にてスケジューラ305による無線チャネル割当完了の通知をプロセス間通信、スレッド間通信又は関数コールの形式で受けると、開始する。以降の処理は実行する順番が入れ替わっても本発明の実現性には影響しない。
The downlink packet generation process starts when a notification of completion of radio channel assignment by the
最初に、ステップ1022にて全てのDCCH208のデータブロックをチャネル番号順に、DCCH#0からDCCH#N−1まで生成する。
First, in
図13は、本実施例のDCCH208のMACデータブロックの構成例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the MAC data block of the
DCCH208のMACデータブロックは、MACヘッダ2001及びデータ本体2002で構成される。データ本体2002は、DCCH#nに関してスケジューラ305から受け取る割り当て対象の移動体識別子を参照し、当該移動体識別子に関する制御情報バッファ301から、DCCH208の物理層で伝送可能なデータ量分だけビット列を読み出す。読み出したビット列の長さがDCCH208の物理層で伝送可能なデータ量より少ない場合は、読み出したデータにパディング処理を行い、後ろに付加ビットを追加する。このため、パディングを除いた有効データブロックバイト数をMACヘッダ2001に格納する。
The MAC data block of the
当該移動体23への初回送信時は、下り制御情報シーケンス番号を0とし、異なるデータブロックを送信するたびに1ずつ増加させる。同一のデータブロックを複数回送信する場合は、シーケンス番号を更新しない。上り非制御情報最終シーケンス番号は、当該移動体23からSCH211で送信した最終のシーケンス番号を示し、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aの下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号3046を参照する。上り非制御情報再送要求ビットマップは、非制御情報最終シーケンス番号を基準に、シーケンス番号をs個さかのぼったデータブロックの再送要求を示すビットマップである。ここでは、ビットマップの最上位ビットが上り非制御情報最終シーケンス番号そのもの、すなわちs=0を指し、第二上位ビットがs=1のシーケンス番号に対応し、ビット値として1が立っているシーケンス番号の再送が要求される。この再送要求シーケンス番号は、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aの上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号3048と上り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3049に基づいて生成される。
At the time of initial transmission to the
なお、あるDCCH#nにおいて割り当て対象の移動体識別子が0x0000の場合、MACデータブロックを生成して無線信号処理演算装置103に入力する代わりに、当該DCCH208での無線信号を生成しないためのDisablerを無線信号処理演算装置103に入力するとよい。
In addition, when the mobile identifier to be allocated in a certain DCCH # n is 0x0000, instead of generating a MAC data block and inputting it to the radio signal processing
MACパケット処理部306はDCCH208のデータブロックの生成が終わると、次にステップ1023にてSCH211のデータブロックを生成する。SCH#nが下り通信がない場合は、SCH#nに関して本ステップをスキップする。SCH#nが下り通信の場合は、図14に示すSCH211のデータブロックを生成する。
When the generation of the
図14は、本実施例のSCH211のデータブロックの構成例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a data block of the
SCH211のデータブロックは、SCH211用のMACヘッダ2003及びデータ本体2005を含む。データ本体は、物理層のSCH211で伝送可能なデータ量の分だけ非制御情報バッファ302からビット列を読み出すが、IPパケットなど上位層での区切りと合わない可能性がある。このため、SCH211用のMACヘッダには、当該SCH211のデータブロック内に、何個分のIPパケットの一部又は全部が入っているかを示す情報が必要となる。具体的には、IPパケットの数であるセグメント数と、MACヘッダ直後を0としたセグメントの終端となるバイト位置と、IPパケットのどの部分が含まれているかを示す情報をSCH211用のMACヘッダに含める。例えば、IPパケットのどの部分が含まれているかを示す情報は、各セグメントがIPパケットの先頭のみを含んでいるか(ビットフラグ0b10)、終端のみを含んでいるか(ビットフラグ0b01)、先頭と終端を全て含んでいるか(ビットフラグ0b11)、先頭も終端も含んでいないか(ビットフラグ0b00)によって表すことができる。
The data block of the
このようなセグメンテーションを行うと、セグメント数が不定となることからMACヘッダの長さも可変となる。よって、MACヘッダ自身の長さ情報もMACヘッダに含める。 When such segmentation is performed, the length of the MAC header becomes variable because the number of segments becomes indefinite. Therefore, the length information of the MAC header itself is also included in the MAC header.
有効データブロックサイズは、DCCH208と同様に、MACヘッダとデータ本体のうち、パディングを含まないサイズである。パディングは、非制御情報バッファ302に存在するデータ量が、物理層SCH211で伝送可能なデータ量より小さい場合に、その差を埋めるために生成される。
Similar to the
下り非制御情報最終シーケンス番号は、図4の(2−1)で送信する1個のデータブロック、又は(2−2)で送信する複数個のデータブロックの通し番号のうち、最後のシーケンス番号を設定する。下り非制御情報最終シーケンス番号は、当該移動体23に対して初めて送信するデータブロックに0を割り当て、その後はデータブロックが発生する毎に1ずつ増加する。
The downlink non-control information final sequence number is the last sequence number among the serial numbers of one data block transmitted in (2-1) in FIG. 4 or a plurality of data blocks transmitted in (2-2). Set. The downlink non-control information final sequence number is assigned 0 for the data block transmitted for the first time to the
下り非制御情報シーケンス番号ビットマップは、図4の(2−1)のような単一データブロックをSCH211で送る場合には不要であるが、(2−2)のように複数データブロックをSCH211で送る場合には、下り非制御情報最終シーケンス番号から何個前のシーケンス番号のデータブロックを送信するかを示す。最上位ビットが前記最終シーケンス番号に対応し、第二上位ビットが最終シーケンス番号より1つ前のシーケンス番号に対応し、以下同様にビットとシーケンス番号が対応する。
The downlink non-control information sequence number bitmap is not necessary when a single data block as shown in (2-1) in FIG. 4 is transmitted via the
この方法では、複数のデータブロックで送信しているシーケンス番号は分かるが、各シーケンス番号がデータブロックの何番目に位置するかが分からない。このため、MACヘッダに近いデータブロックには若いシーケンス番号のデータブロックを配置し、MACヘッダから遠くなるほどシーケンス番号が大きくなるようにデータブロックを配置する。 In this method, the sequence numbers transmitted in a plurality of data blocks can be known, but it is not known what number each sequence number is located in the data block. For this reason, a data block having a young sequence number is arranged in a data block close to the MAC header, and the data block is arranged so that the sequence number increases as the distance from the MAC header increases.
送信対象のデータブロックを決定する際、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aを参照して、下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3047に番号があるシーケンス番号のデータブロックの再送を優先する。再送すべきデータブロックがない場合、移動体管理テーブル304Aの下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号3046の次のシーケンス番号からSCH211のデータブロック数分だけ新たなデータブロックを生成する。このとき、再送用データブロックと非再送用データブロックが混在してもよい。例えば、図4の(2−2)のケースでは三つのデータブロックがSCH211内にあるが、そのうち先頭のデータブロックには再送データブロック、残りの二つに非再送データブロックを配置する。受信側は、MACヘッダ内にある下り非制御情報最終シーケンス番号と下り非制御情報シーケンス番号ビットマップによって、各データブロックが再送対象かを識別できる。
When determining a data block to be transmitted, priority is given to retransmission of a data block having a sequence number having a number in the downlink non-control information retransmission request
MACパケット処理部306は、SCH211データブロック生成が終わると、次にステップ1024にてBCH207のデータブロックを生成する。BCH207のデータブロックは一つが生成され、生成された一つのデータブロックをフレーム内の全てのBCH207にて伝送する。
When the
図15は、本実施例のBCH207のデータブロックの構成例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a data block of the
BCH207のデータブロックは、BCH207用のMACヘッダ2006及びデータ本体2007を含む。MACヘッダは、SCH211などと同様にパディングを除いたMACヘッダと有効なデータブロックの長さを示す有効データブロックバイト数と、BCH207を更新する毎に1を加算する下り報知情報シーケンス番号とを含む。フレーム内の全てのBCH207は同一のデータブロックを送信するため、下り報知情報シーケンス番号はフレームの更新毎に1加算される。
The data block of the
BCH207のデータ本体は、コンフィグ情報メモリ303に格納されている固定無線局識別子、ヌルシンボルオフセット値、周波数ホッピング間隔、周波数ホッピングオフセット、スケジューラ305の出力であるフレーム番号、及びフレーム内の各無線チャネルに割り当てられた移動体識別子のリストを含む。
The data body of the
DCCH/UCCH#n移動体識別子は、当該フレーム内のDCCH#nとUCCH#nのチャネルペアが割り当てられた移動体23の識別子である。SCH#m移動体識別子は、当該フレーム内のSCH#mを割り当てられた移動体23の識別子と通信方向(UL;上り、Uplink、又はDL;下り、Downlink)の組み合わせである。ACCH#k移動体識別子は、ACCH#kを用いたアクセスが可能な移動体23の識別子である。
The DCCH / UCCH # n mobile unit identifier is an identifier of the
以上で生成されたDCCH208のデータブロックは制御チャネルバッファ308に書きこまれ、SCH211のデータブロックは非制御チャネルバッファ309に書き込まれ、BCH207のデータブロックは報知チャネルバッファ310に書き込まれる。チャネルバッファに過書き込まれたデータブロックは、無線信号処理演算装置103側が、自身のタイミングで読み込み、無線チャネルを生成する。
The
次に、図12のステップ1025から1028の処理を説明する。ステップ1025から1028では、無線信号処理演算装置103側で全ての上り無線チャネルの復号処理が完了した時点で処理を開始する。復号処理の完了は、無線信号処理演算装置103から無線伝送制御演算装置102に対する割り込み信号の送信や、両者の間のバッファに設けられた通知用のレジスタに無線信号処理演算装置103が書き込んだフラグ(例えば、1)を無線伝送制御演算装置102が検出すると(ステップ1025)、無線伝送制御演算装置102はこのレジスタに0を書き込み、制御チャネルバッファ308、非制御チャネルバッファ309、報知チャネルバッファ310及びアクセス制御チャネルバッファ311から各上り無線チャネルの復号結果を取得する。取得した復号結果は、MACヘッダ、有効データブロック、パディング、及び復号の成功又は失敗を示すインジケータを含む。
Next, the processing of
MACパケット処理部306は、無線信号処理演算装置103から上り無線チャネルの復号処理完了通知を受けると、ステップ1026にてUCCH209の受信処理、ステップ1027にて上りSCH211が当該フレーム内にあればSCH211の受信処理、及びステップ1028にてACCH210の受信処理を順次行う。
Upon receiving the uplink radio channel decoding process completion notification from the radio signal processing
UCCH209の構成は、図13に示すDCCH208と同様であるが、移動体23が保持する非制御情報バッファ302内のデータ残留量を含む。
The configuration of the
図16は、本実施例のUCCH209の実施例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the
制御チャネルバッファ308には、復号後のUCCH209のMACデータブロックと、当該MACデータブロックに関する誤り検出結果がUCCH209毎に記録されている。
In the
UCCH209を通した下りSCH211の再送要求は、DCCH208を通した場合と同様である。MACヘッダ内の下り非制御情報最終シーケンス番号と下り非制御情報再送要求ビットマップから、再送が必要なデータブロックがある場合、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aの下り非制御情報再送要求シーケンス番号リスト3047を更新する。図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aの下り非制御情報送信済み最終シーケンス番号3046は、図16のMACヘッダ2008内にある下り非制御情報最終シーケンス番号の値で更新する。
The retransmission request for the
DCCH208毎の誤り検出結果を参照し、誤りがなければMACヘッダ及びパディングを除いたMACデータブロックを制御情報バッファ301へ書き込むとともに、図9(A)に示す移動体管理テーブル304Aの上り制御情報連続受信失敗回数3050を0にリセットする。誤りがある場合は、MACデータブロックを制御情報バッファへ書き込まず、上り制御情報連続受信失敗回数3050に1を加算する。
With reference to the error detection result for each
UCCH209の処理が完了すると、次は上りSCH211の受信処理を実行する。上りSCH211の構成は図14と同様である。ただし、図14中の下り非制御情報最終シーケンス番号と下り非制御情報シーケンス番号ビットマップは、それぞれ上り非制御情報最終シーケンス番号と上り非制御情報シーケンス番号ビットマップとなる。
When the processing of the
非制御チャネルバッファ309は、復号後の上りSCH211のMACデータブロックと、当該MACデータブロックに関する誤り検出結果とを、上りSCH211チャネル及び上りSCH211内の複数の各MACデータブロックについて記録する。
The
まず、MACヘッダ2003内の上り非制御情報最終シーケンス番号と上り非制御情報シーケンス番号ビットマップ、ならびに各MACデータブロックに関する誤り検出結果から、図9の上り非制御情報受信済み最終シーケンス番号と上り非制御情報再送要求シーケンス番号リストを更新する。
First, the uplink non-control information final sequence number and uplink non-control information in FIG. 9 are obtained from the uplink non-control information final sequence number and uplink non-control information sequence number bitmap in the
次に、誤りが検出されなかったMACデータブロックに関するセグメントを組み立てる。非制御チャネルバッファ309内に格納されているMACデータブロックのうち、誤り検出結果=検出なしであるMACデータブロックを用いて、セグメント先頭から終端まで結合が可能なものは、非制御情報バッファ302へ書き込み、MACデータブロック内の全てのセグメントが非制御情報バッファ302へ書き込み済みの場合は、非制御チャネルバッファ309から当該MACデータブロックを削除する。
Next, a segment for the MAC data block for which no error was detected is assembled. Of the MAC data blocks stored in the
SCH211の処理が完了すると、次はACCH210の受信処理を実行する。
When the processing of the
図17は、本実施例のACCH210の構成例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of the
ACCH210は、ACCHデータ本体2010を含む。本実施例では、最低限、送信元の移動体識別子がACCH210を介して固定無線局13へ伝わればよい。実運用上は、セキュリティ確保の観点から移動体認証に関わる情報をACCH210に含めてもよい。
アクセス制御チャネルバッファ311は、復号後のACCH210のMACデータブロックと、当該MACデータブロックに関する誤り検出結果をACCH210毎に記録する。誤り検出結果が誤りなしのACCH210は、そのままアクセス管理部307に転送される。誤り有りの場合は特に何もしない。
The access
図18は、本実施例の無線信号処理演算装置103の構成例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless signal processing
本実施例において、上り通信及び下り通信は、使用される無線チャネルが相補的となるが、取り扱う全てのデータブロックは符号化率、インターリーブパタン、変調方式、変調シンボル数を揃えているため、固定無線局13と移動体23は同一の無線信号処理演算装置103を有せばよく、取り扱う無線チャネルによって、参照する無線伝送バッファ106の部位が異なるだけである。
In this embodiment, uplink communication and downlink communication use complementary wireless channels, but all data blocks to be handled have the same coding rate, interleave pattern, modulation method, and number of modulation symbols. The radio station 13 and the
無線信号処理演算装置103は、以下に説明する送信側の処理部401〜409を有する。図3で示す無線チャネルの順に、無線チャネルを構成するデータブロック毎に処理する。
The radio signal processing
誤り検出符号部401は、無線伝送制御演算装置102が無線伝送バッファ106内に書き込んだMACデータブロックを読み込み、誤り検出符号を最後尾に付加する。例えば、誤り検出符号としては、CRC(Cyclic Redundancy Check)符号を用いるとよい。
The error
誤り訂正符号部402は、受信側で誤り訂正するための冗長ビット系列を生成する。例えば、畳み込み符号化を用いるとよい。
Error
インターリーブ・リピティション・スクランブラ部403は、誤り訂正符号部402の出力にリピティションを行い、データブロック内のDQPSK変調シンボル数の2倍のビット数となるようにする。プログラム書き込みと同じタイミングで信号処理メモリ108に予め格納するインターリーブパタンを用いて、リピティション後のビット列を並び替える。インターリーブパタンは任意のものでよいが、並び替えはランダム性を有することが望ましい。インターリーブ後の出力と擬似乱数ビット列の、ビット毎の排他的論理和によりスクランブルをかける。擬似乱数ビット列は、インターリーブパタンと同様、予め信号処理メモリ108に格納しておく。
The interleave
DQPSK変調部404は、スクランブル後のビット列を2ビットずつペアにし、0,0の順で入力された場合はπ/4、1,0と入力された場合は3π/4、1,1と入力された場合は5π/4、0,1と入力された場合は7π/4の位相デルタ値を割り当てる。図6で示すように、同一論理サブキャリア内の直前のOFDMシンボルを位相基準とし、位相基準に位相デルタ値を加算して2πのmodulo演算した結果を当該論理サブキャリア及びOFDMシンボルの位相とし、さらにこれを位相基準と再定義し、同一論理サブキャリア内の次のOFDMシンボルの位相を決定することを繰り返す。
The
リソースマッピング部405は、DQPSK変調結果とヌルシンボル、及び差動QPSK位相基準シンボルを図5に示すように配置する。ヌルシンボルの配置は、図8のヌルシンボル配置オフセットの値と齟齬がないパタンを予め信号処理メモリ108に格納しておく。また、サブキャリア毎の差動QPSK位相基準シンボルも同様に、システム全体で共通のパタンを予め信号処理メモリ108に格納しておく。
The
IFFT部406は、リソースマッピング部出力をOFDMシンボル毎にIFFT処理を実行する。
The
CP付加部407は、IFFT部406の出力からCyclic Prefixを生成し、IFFT出力の前方に付加する。たとえば、IFFT出力が64サンプルであり、CP長が16サンプルである場合、CPとしてはIFFT出力の最終16サンプルを取り出し、CP、IFFT出力の順に合計80サンプルの塊を生成して出力する。
The
時間多重部408は、図4に示すように、プリアンブル、データ本体、ガードタイムを時間多重する。プリアンブルは、予め信号処理メモリ108に格納しておく。データ本体は、CP付加部407の出力である。
As shown in FIG. 4, the
周波数シフト部409は、周波数ホッピングを実現するためのブロックであり、図8の説明で述べた周波数チャネルの決定方法に従って、時間多重部出力に対して位相シフトを行う。周波数チャネルを決定するためのoffsetとstepは、図8で示した周波数ホッピングオフセットと周波数ホッピング間隔であり、無線伝送制御演算装置102から無線信号処理演算装置103のレジスタに書き込んで設定する。同じくframeは、スケジューラ305が決定した値を無線信号処理演算装置103のレジスタに書き込む。Lはシステム既定値であるため、予め信号処理メモリ108に記録してプログラムが参照するか、プログラム自身に組み込んでもよい。iは図8の説明で記載したように、無線チャネル個別に割り当てられる値であり、プログラム自身に無線チャネルとiの変換式を組み込んでおくとよい。周波数シフト部409の出力は、無線信号送受信装置104へ入力される。
The
無線信号処理演算装置103は、以下に説明する受信側の処理部410〜418を有する。送信側と同様に、図3で示す無線チャネルの順番で無線信号送受信装置104からデータブロックが入力され、無線チャネルを構成するデータブロック毎に処理を実行する。
The wireless signal processing
周波数シフト部410は、送信側の周波数シフト部409と同様の論理であるが、送信側とは逆の位相シフトを行う。
The
プリアンブル検出部411は、マッチドフィルタなどによりプリアンブルの受信タイミングを検出する。
The
FFT部412は、プリアンブル検出部411が検出した当該無線チャネルのプリアンブルタイミングに基づいて、データ本体の各OFDMシンボルのCP直後から物理サブキャリア数に相当する一定サンプル数に対してFFT処理を実施し、周波数領域受信信号を取得する。
Based on the preamble timing of the radio channel detected by the
干渉雑音電力推定部413は、送信側でも参照されている信号処理メモリ108内のヌルシンボルパタンに基づいて、各OFDMシンボル及び各サブキャリアの干渉雑音電力を推定する。OFDMシンボル#ofdm、サブキャリア#scの干渉雑音電力Eは、例えば以下のような平均化で推定できる。
The interference noise
N(ofdm,sc)は当該OFDMシンボルかつサブキャリアにおいて観測された干渉雑音電力で、複素数のI成分と実数のQ成分の2乗和である。α(ofdm,sc)はヌルシンボルかを示す関数で、ヌルシンボルである場合は1、ヌルシンボルでない場合は0を出力する。aは平均化する範囲を決定するための値で、任意に決定してよい。 N (ofdm, sc) is the interference noise power observed in the OFDM symbol and subcarrier, and is the square sum of the complex I component and the real Q component. α (ofdm, sc) is a function indicating whether it is a null symbol, and 1 is output when it is a null symbol, and 0 is output when it is not a null symbol. a is a value for determining a range to be averaged, and may be arbitrarily determined.
復調処理部414は、ビット毎の尤度を求める。差動PSK変調に対するビット毎の尤度を求める方法は、例えば、非特許文献1に開示されている方法を採用できる。
The
デインターリーブ・スクランブラ部415は、復調処理部414の出力に最初にスクランブルをかける。送信側と同じ擬似乱数系列を用いるが、尤度がbool値でなく連続値であるため、擬似乱数系列が0の場合は+1を尤度に乗じ、擬似乱数系列が1の場合は−1を尤度に乗じる。その後、送信側でも使用したインターリーブパタンを参照し、デインターリーブを行う。
The
尤度合成部416は、リピティション及び同一データブロックとして複数回送信されたデータを尤度レベルで合成する処理である。合成の際、干渉雑音電力推定部413が推定した雑音電力で尤度を除算することによって、干渉雑音電力に応じた尤度の重み付け合成を行う。データブロック間の合成の対象は、同一フレーム内の全BCH207、Rフレーム連続で送信される各DCCH208、Rフレーム連続で送信される各UCCH209の3種である。
The
DCCH208及びUCCH209が各移動体23に全フレーム割り当てがある条件で、R=4の場合、frameを4で除した余りが0のときを初送とし、そのフレームから4フレーム連続で同じデータブロックを送ることにすると、DCCH208及びUCCH209に関して、連続した4フレームがデータブロック間の合成の対象となる。ここで、R及び初送とするタイミングは、信号処理メモリ108に予め記録しておき、固定無線局13と移動体23との間で同一の設定とする。
Under the condition that
誤り訂正復号部417は、尤度合成部から出力されるビット毎の尤度に基づいて誤り訂正復号を行い、復号結果を硬判定して、0,1のビット列を出力する。誤り訂正のアルゴリズムとしては、例えばビタビ復号法を用いるとよい。
The error
誤り検出部418は、入力されるビット列にCRC検査を行い、誤りの有無を判定し、同判定結果と入力ビット系列からCRCを除いたビット系列を、無線伝送バッファ106内の適切な無線チャネルの部分に書き込む。
The
図19は、本実施例の無線信号送受信装置104の構成例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless signal transmission /
図19において、上側が送信側で、無線信号処理演算装置103から出力されるベースバンドデジタル信号を高周波アナログ信号へ変換する機能を提供する。一方、下側は受信側で、アンテナから入力される高周波アナログ信号をベースバンドデジタル信号へ変換する機能を提供する。
In FIG. 19, the upper side is a transmission side and provides a function of converting a baseband digital signal output from the wireless signal processing
本実施例では、システム帯域外への輻射やシステム帯域外からの干渉の影響が考慮されておらず、入力レベルの急激な変動(例えば、システム帯域内の干渉が無から有に変化するような変動)が考慮されていない。このため、これらの機能を実現するための帯域制限フィルタや、自動的に受信利得を制御するAGC(Automatic Gain Control)を追加で導入してもよい。 In this embodiment, the influence of radiation outside the system band and interference from the outside of the system band is not taken into account, and a sudden change in the input level (for example, interference within the system band changes from nothing to presence). Fluctuation) is not considered. For this reason, a band limiting filter for realizing these functions and an AGC (Automatic Gain Control) for automatically controlling the reception gain may be additionally introduced.
D/A変換部501は、無線信号処理演算装置103から出力されるベースバンドデジタル信号をベースバンドアナログ信号へ変換する。LPF部502は、D/A変換後に生じる不要な高周波成分のレベルを低減するために用いるローパスフィルタである。直交変調部503は、ベースバンド信号を高周波信号へ変換する。PA部504は、高周波アナログ信号を無線で送信するためのパワーアンプである。
The D /
LNA部506は、入力された信号を後段の処理が可能なレベルに増幅する低ノイズ増幅器である。直交復調器507は、高周波信号をベースバンド信号に変換する。LPF部508は不要な高周波成分のレベルを低減するために用いるローパスフィルタである。A/D変換部509は、ベースバンドアナログ信号をベースバンドデジタル信号へ変換する。
The
送受信切り替えスイッチ505は、フレーム内でTDD通信を実現するために用いられる。送信信号や受信信号は図3に示す順番で送受信切り替えスイッチ505を通過するので、各無線チャネルが送信チャネルの場合は送信側に切り替え、受信チャネルの場合は受信側に切り替える。固定無線局13側では、無線チャネルのタイミングを管理しているので、前述したタイミングで常時送受信を切り替える。一方、移動体23側では、固定無線局13が送信する無線信号に同期したタイミングで送受信を切り替えるため、タイミング同期が確立するまでは常に受信に切り替え、同期が確立した後はそのタイミングに従って送受信を切り替える。
The transmission /
図20は、本実施例の移動体23側の無線伝送制御演算装置102の構成例を示す図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of the wireless transmission control
移動体23側の無線伝送制御演算装置102において、制御情報バッファ301及び非制御情報バッファ302の使用方法は、固定無線局13側の無線伝送制御演算装置102と同じである。コンフィグ情報メモリ303は、固定無線局13側と同じ情報を格納するが、報知チャネルで受信した結果、すなわち報知チャネルバッファ310の内容に基づいて図8と同じコンフィグ情報を記録する。
In the radio transmission control
移動体管理メモリ304は、図9と同様の内容だが上りと下りを読み替えてチャネルの割り当て情報を記録する。ただし、固定無線局13と異なり当該移動体23自身の情報のみを記録する。
The
スケジューラ305は、固定無線局13と同様に、一定周期毎(例えば100ms毎)に起動する。スケジューラ305は、起動すると、まず固定無線局13からの報知情報(図15)を参照し、当該移動体23が使用可能な無線チャネルの有無を判定する。UCCH209、SCH211又はACCH210に関する割り当て対象の移動体識別子が、当該移動体23を明示的に指示している場合は、制御情報バッファ301の内容、非制御情報バッファ302の内容、又は当該移動体23の移動体識別子をそれぞれの無線チャネルで伝送するため、MACパケット処理部306に伝送データを設定する。MACパケット処理部306で生成するデータブロックは、それぞれ図16、図14、図17に示すような形式である。
The
UCCH209を送信する場合には、非制御情報バッファ302内に残留しているデータ量、すなわち図16の非制御情報未送信データ量を毎回送信する。ただし、同一データブロックを連続送信している間は受信側での合成に支障が生じるため、当該データ量は更新しないとよい。
When the
移動体23では、固定無線局13と異なり、起動直後はシステムのタイミングが不定で、かつどの固定無線局13にも接続していない状態である。この場合、まず移動体23の無線信号処理演算装置103は、プリアンブルの受信タイミングに基づいて、固定無線局13とのタイミング同期を確保する。次に、移動体23は、タイミング同期を確保した固定無線局13が出力している報知チャネル(BCH)207の受信を試みる。当該フレーム内でどの移動体23でも自由に使えるACCH210(移動体識別子0xFFFF)が、当該報知チャネル207で報知されていれば、移動体23はACCH210の送信を試みる。このとき、ACCH210のどのチャネルを使用するかは移動体23自身が自由に決定してよい。送信したACCH210が固定無線局13で受け入れられ、報知チャネルで一つのDCCH208及びUCCH209の少なくとも一つが当該移動体23に割り当てられていることが確認できれば、固定無線局13への接続は完了する。なお本実施例では、状態管理をスケジューラ305自身が、移動体23が固定無線局13に未接続かを判定する。
Unlike the fixed wireless station 13, the
図21は、ハンドオーバ時の動作シーケンスを示す図である。 FIG. 21 is a diagram illustrating an operation sequence at the time of handover.
移動体23と、移動体23と通信中の固定無線局13Aと、ハンドオーバ先となる固定無線局13Bを考える。二つの固定無線局13は、それぞれ通常の運用として報知チャネルを移動体23に対して送信している。移動体23は、二つの固定無線局13から送信された報知チャネルを広帯域で受信し、全ての周波数ホッピングチャネル、及びフレーム内全ての報知チャネルの平均受信電力を測定する。
Consider a
次に、この測定結果に基づいて、固定無線局13Aの報知チャネルホッピングパタンに関する平均受信電力を基準とし、固定無線局13A以外のホッピングパタンについても総当りで平均化した電力を求める。そして、基準値よりX[dB]低い水準を閾値として、閾値を超えたホッピングパタンのうち最大の平均受信電力のものを特定し、周波数ホッピングオフセットとホッピング間隔をUCCH209で固定無線局13Aへ送信する。
Next, based on the measurement result, the average received power related to the broadcast channel hopping pattern of the fixed radio station 13A is used as a reference, and the average power for the hopping patterns other than the fixed radio station 13A is obtained. Then, using the level lower than the reference value by X [dB] as a threshold, the hopping pattern exceeding the threshold is identified with the maximum average received power, and the frequency hopping offset and the hopping interval are transmitted to the fixed radio station 13A via the
固定無線局13は、UCCH209を受信すると、初期設定されるネイバーリストを参照し、UCCH209で受信した周波数ホッピングオフセットとホッピング間隔を用いてテーブルを検索し、固定無線局13Bを特定し、固定無線局13Bに対してハンドオーバのためのリソース予約を要求する。
When the fixed radio station 13 receives the
固定無線局13Bは、リソース予約要求を受信すると、予約可能な制御系チャネル(DCCH208、UCCH209)がある場合はポジティブなレスポンス、ない場合はネガティブなレスポンスを返す。ポジティブなレスポンスを返した場合は、ハンドオーバ対象移動体専用のACCH210を一定時間(例えば1秒)確保し続け、BCH207にてACCH210の割り当て情報を伝送する。固定無線局13Bからのレスポンスは、DCCH208により固定無線局13Aから移動体23に通知される。ここで、移動体23がネガティブなレスポンスを受信した場合、固定無線局13Aに接続したままの状態でハンドオーバ動作をやり直すとよい。
When receiving the resource reservation request, the fixed wireless station 13B returns a positive response when there is a control channel (
移動体23は、ポジティブなレスポンスを受けた場合、自身のタイミングでハンドオーバのトリガをかける。具体的には、制御系チャネルの連続送信の切れ目のタイミングで、かつ固定無線局13Bのホッピングパタンの平均受信電力が、固定無線局13Aの平均受信電力よりY[dB]低い閾値を上回る場合、ハンドオーバのトリガをかける。ハンドオーバのトリガによって、移動体23が固定無線局13Bに対してハンドオーバ対象移動体専用のACCH210を送信する。これに対し固定無線局13Bが制御系チャネルを割り当て、割り当て情報をBCH207で移動体23に通知することによってハンドオーバが完了する。
When the
固定無線局13Bとの通信確立以降、移動体23は固定無線局13Aに何も送信しなくなるため、固定無線局13Aは当該移動体23からの制御情報の受信に連続して失敗し、実施例1で示したように暗黙的な通信切断となる。
Since the
固定無線局13Bから移動体23に制御系チャネルの割り当て情報が来ずに所定時間が経過した場合、移動体23はハンドオーバ失敗と判定し、固定無線局13Aとの通信を継続する。
When the predetermined time has passed without the control channel assignment information coming from the fixed radio station 13B to the
以上の手順によるハンドオーバを実現するため、いくつか機能を実施例1のシステムに追加する。 Some functions are added to the system of the first embodiment in order to realize the handover according to the above procedure.
一つ目は、図16に示すUCCH209のMACヘッダに、ネイバーFH情報があるかのインジケータと、前述した手順で観測された周波数ホッピングオフセット及び周波数ホッピング間隔の情報を追加する。
First, an indicator as to whether there is neighbor FH information and information on the frequency hopping offset and frequency hopping interval observed in the above-described procedure are added to the MAC header of
二つ目は、移動体23の無線信号処理演算装置103に、広帯域受信の機能を追加する。実施例1で示した主信号の処理と並行して全ての周波数ホッピングチャネルと、フレーム内BCH207に関する平均受信電力を測定し、無線伝送制御演算装置102から測定結果を参照可能とする。
Second, a broadband reception function is added to the wireless signal processing
三つ目は、移動体23の無線伝送制御演算装置102に、前述した平均受信電力情報から近傍の固定無線局13の周波数ホッピングオフセットと周波数ホッピング間隔を特定する機能を追加する。
Third, a function of specifying the frequency hopping offset and the frequency hopping interval of the nearby fixed wireless station 13 from the above-described average received power information is added to the wireless transmission control
四つ目は、固定無線局13の無線伝送制御演算装置102に、ハンドオーバ対象の移動体23に対する制御系チャネルの予約要求メッセージと応答メッセージを固定無線局13間で伝送する機能と、リソース予約処理を行う機能を追加し、これらの組み合わせと近傍の固定無線局13を関連付けたテーブルを追加する。さらに、このテーブルから前記組み合わせに対応する近傍の固定無線局13を特定する機能を移動体23の無線伝送制御演算装置102に追加する。
Fourth, a function for transmitting a reservation request message and a response message for a control channel to the
五つ目は、図13に示すDCCH208のMACヘッダに、ネイバー固定無線局13でのリソース予約が完了したことを示すインジケータを追加する。
Fifth, an indicator indicating that resource reservation at the neighbor fixed radio station 13 is completed is added to the MAC header of the
六つ目は、図15のBCH207のデータ構成に、ハンドオーバ関連の閾値計算に用いるX[dB]とY[dB]を通知する機能を追加する。
Sixth, a function of notifying X [dB] and Y [dB] used for handover-related threshold calculation is added to the data structure of
<実施例2>
実施例3では、システム運用者が操作する保守端末装置17と固定無線局13をバックボーンネットワークで接続し、保守端末装置17からの指示が固定無線局13のネットワークインターフェース装置を介して無線伝送制御演算装置102内のスケジューラ305に伝送されるよう、実施例1又は実施例2のシステムにおいて伝送路を拡張する。
<Example 2>
In the third embodiment, the
保守端末装置17からスケジューラ305に対し、図15に示すSCH211の通信方向及び移動体識別子に相当する非制御系チャネルの割り当て情報を直接指示することによって、例えば非常事態に陥った移動体23への指示や、移動体23からの情報収集に通信帯域を傾斜配分できる。保守端末装置17がスケジューラ305に対して直接指示する状況においても、報知チャネル(BCH)207、アクセス制御チャネル(ACCH)210、及び制御系チャネル(DCCH208、UCCH209)は、スケジューラ305の自律動作によって制御される。
The
スケジューラ305は、実施例1や実施例2のように、完全に自律で動作するモードと、非制御系チャネル割り当てのみ保守端末装置17に従うモードの2モードを有するとよく、モードの切り替えは保守端末装置17が管理するとよい。
The
以上に説明したように、本発明の実施例によると、無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネル(DCCH208、UCCH209)と、移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネル(SCH211)と、全ての移動体23に無線制御情報を通知する報知チャネル(BCH207)と、移動体23から前記固定無線局13への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネル(ACCH210)とを含み、固定無線局13は、無線フレーム内で、制御系チャネルの上り(UCCH209)及び下り(DCCH208)のチャネルペアを少なくとも一つ移動体23に割り当て、非制御系チャネル(SCH211)における上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、非制御系チャネル(SCH211)を移動体23に動的に割り当てる。このため、非制御系チャネルが割り当てられる移動体23や通信方向(上り、下り)を柔軟に変更可能に無線フレームを構成できるので、移動体23の制御のための通信帯域は継続的に提供しつつ、特定の端末に多くの通信帯域を配分が可能となる。例えば、緊急事態が発生して多くの非制御系情報の伝送が必要な移動体23へ通信帯域を傾斜的に配分できる。さらに、制御系の上り及び下りチャネルを各移動体23に固定的に確保しておくことによって、緊急事態においても移動体23の制御のための通信帯域は継続的に提供でき、移動体23の制御に支障が生じない。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the radio frame transmits at least the control channel (
また、移動体23は、送信すべき非制御系情報が発生した場合、移動体23に割り当てられたチャネルペアに含まれる上り制御系チャネル(UCCH209)の少なくとも一つを用いて、上り非制御系チャネル(SCH211)の割り当てを固定無線局13へ要求するので、常に割り当てられている制御系チャネル(UCCH209)を有効活用して、迅速に割り当てを要求できる。
Further, when non-control system information to be transmitted is generated, the
また、固定無線局13は、上り非制御系チャネル(SCH211)の割り当て要求を受信した場合又は送信すべき非制御系情報が発生した場合に、非制御系チャネル(SCH211)を割り当てる移動体23及び当該非制御系チャネルの上り又は下りの通信方向を決定し、決定の結果を報知チャネル(BCH207)を用いて全ての移動体23に通知するので、個別に移動体23へ通知する必要がなく、回線利用効率を向上できる。また、まだ固定無線局13に接続していない移動体23にも非制御系チャネルの割り当てを通知できる。
The fixed radio station 13 receives the uplink non-control system channel (SCH211) allocation request, or when non-control system information to be transmitted is generated, the
また、固定無線局13は、割り当て優先度が高い移動体23の指示を受けた後、当該移動体23から上り非制御系チャネル(SCH211)の割り当て要求を受信した場合又は当該移動体23に送信すべき非制御系情報が発生した場合に、当該移動体23に対して非制御系チャネルを優先的に割り当てるので、緊急事態が発生して多くの非制御系情報の伝送が必要な移動体23へ通信帯域を傾斜的に配分できる。
The fixed wireless station 13 receives an instruction from the
また、固定無線局13は、報知チャネル(BCH207)の無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを複数回送信するので、重要な情報であるチャネル割り当てを確実に移動体23に通知できる。
In addition, since the fixed radio station 13 transmits the data block having the same content a plurality of times in the radio frame of the broadcast channel (BCH 207), it can reliably notify the
また、固定無線局13は、報知チャネル(BCH207)の無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを、異なる周波数で複数回送信するので、周波数ダイバーシティの効果によってフェージング対策をして、重要な情報であるチャネル割り当てを確実に移動体23に通知できる。
In addition, since the fixed radio station 13 transmits the data block having the same content a plurality of times at different frequencies within the radio frame of the broadcast channel (BCH 207), the fixed radio station 13 takes the fading countermeasure by the effect of frequency diversity, and uses important information. A certain channel assignment can be reliably notified to the
また、各チャネルは、ガード区間、プリアンブル、1又は複数のデータブロックで構成され、チャネル間及び同一チャネル内の複数のデータブロック間で、符号化率、インターリーブパタン、変調方式、及び変調シンボル数を等しくするので、複数の方式に対応したハードウェア構成を持つ必要がなく、ハードウェアを簡易に構成できる。 Each channel is composed of a guard interval, a preamble, and one or a plurality of data blocks. A coding rate, an interleave pattern, a modulation scheme, and the number of modulation symbols are set between channels and between a plurality of data blocks in the same channel. Since they are equal, it is not necessary to have a hardware configuration corresponding to a plurality of systems, and the hardware can be easily configured.
また、各データブロックは、位相基準シンボル、ヌルシンボル、及び差動QPSK変調シンボルで構成されるので、ヌルシンボルによって干渉の程度を測定でき、差動QPSK変調によって高速移動にも対応できる。 Each data block includes a phase reference symbol, a null symbol, and a differential QPSK modulation symbol. Therefore, the degree of interference can be measured by the null symbol, and high-speed movement can be handled by the differential QPSK modulation.
また、差動QPSK変調は、ヌルシンボルを除いた位相基準シンボル及び差動QPSKシンボルに論理的な周波数インデックスを割り当て、同一の周波数インデックスとなる前記シンボル間で差動変調するので、相関が高いシンボル間で変調することによって、誤り率を低減できる。 In differential QPSK modulation, a logical frequency index is assigned to the phase reference symbol excluding the null symbol and the differential QPSK symbol, and differential modulation is performed between the symbols having the same frequency index. By modulating between, the error rate can be reduced.
また、固定無線局13及び移動体23は、非制御系チャネル(SCH211)内のデータブロックのうち、一部又は全ての受信を失敗した場合、制御系チャネル(DCCH208、UCCH209)で再送対象のデータブロックを指定するので、再送情報を伝送するための専用のチャネルを設けることなく、常に割り当てられている制御系チャネル(UCCH209)を有効活用でき、オーバーヘッドを削減できる。
In addition, when a part or all of the data blocks in the non-control system channel (SCH 211) have failed to be received, the fixed radio station 13 and the
また、
前記固定無線局13は、前記アクセス制御チャネルが、全ての移動体23からの送信を許可するモードと、特定の移動体23のみからの送信を許可するモードとのいずれで動作するかを決定し、前記決定の結果を前記報知チャネルを用いて全ての前記移動体23に通知するので、ハンドオーバの成功率を向上できる。
Also,
The fixed radio station 13 determines whether the access control channel operates in a mode in which transmission from all
また、移動体23は、固定無線局13と同様に、ネットワークインターフェース装置101と無線伝送制御演算装置102と無線信号処理演算装置103と無線信号送受信装置104とを有し、無線伝送制御演算装置102が実行する処理を、固定無線局13用と移動体23用とで切り替えることによって、固定無線局13又は移動体23のいずれかを構成可能としたので、同じハードウェア上で動作するプログラムの変更のみ固定無線局13又は移動体23を構成できる。
Similarly to the fixed radio station 13, the
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Moreover, you may add the structure of another Example to the structure of a certain Example. In addition, for a part of the configuration of each embodiment, another configuration may be added, deleted, or replaced.
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 In addition, each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware by designing a part or all of them, for example, with an integrated circuit, and the processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program to be executed.
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a storage device such as a memory, a hard disk, and an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, and a DVD.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 Further, the control lines and the information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines that are necessary for the mounting are shown. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.
11…制御情報伝送装置
12…非制御情報伝送装置
13…固定無線局
14…無線伝送装置
15…アンテナ
16…バックボーンネットワーク
17…保守端末装置
21…制御情報伝送装置
22…非制御情報伝送装置
23…移動体
24…無線伝送装置
25…アンテナ
101…ネットワークインターフェース装置
102…無線伝送制御演算装置
103…無線信号処理演算装置
104…無線信号送受信装置
105…パケットバッファ
106…無線伝送バッファ
107…無線制御メモリ
108…信号処理メモリ
109…共通バス
110…プログラムメモリ
111…ブート処理装置
201…フレーム
202…報知チャネル群
203…下り移動体制御情報伝送チャネル
204…上り移動体制御情報伝送チャネル
205…アクセス制御チャネル
206…非制御情報共有伝送チャネル
207…報知チャネル
208…下り移動体制御情報伝送チャネル
209…上り移動体制御情報伝送チャネル
210…アクセス制御チャネル
211…非制御情報共有伝送チャネル
221…プリアンブル
222…データ
223…ガード区間
231…位相基準シンボル
232…ガードサブキャリア及びDCサブキャリア
233…データシンボル
234…ヌルシンボル
241…論理サブキャリア
301…移動体制御情報バッファ
302…非制御情報バッファ
303…コンフィグ情報メモリ
304…移動体管理メモリ
305…スケジューラ
306…MACパケット処理部
307…アクセス管理部
308…移動体制御チャネルバッファ
309…非制御チャネルバッファ
310…報知チャネルバッファ
311…アクセス制御チャネルバッファ
401…誤り検出符号部
402…誤り訂正符号部
403…インターリーブ・リピティション・スクランブラ部
404…DQPSK変調部
405…リソースマッピング部
406…IFFT部
407…CP付加部
408…時間多重部
409…送信側周波数シフト部
410…受信側周波数シフト部
411…プリアンブル検出部
412…FFT部
413…干渉雑音電力推定部
414…復調処理部
415…デインターリーブ・スクランブラ部
416…尤度合成部
417…誤り訂正復号部
418…誤り検出部
501…デジタルアナログ変換部
502…ローパスフィルタ
503…直交変調部
504…パワーアンプ
505…送信受信切り替え部
506…低ノイズ増幅部
507…直交復調部
508…ローパスフィルタ
509…アナログデジタル変換部
11. Control information transmission device
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記無線通信方法で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、
前記固定局は、
前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、
前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てることを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method in a wireless communication system using a fixed station and a mobile station,
The radio frame used in the radio communication method includes at least a control channel for transmitting information used for mobile control, a non-control channel for transmitting information other than that used for mobile control, and all the mobile stations. A broadcast channel for notifying radio control information, and an access control channel used for establishing a connection from the mobile station to the fixed station,
The fixed station is
In the radio frame, assign at least one uplink and downlink channel pair of the control channel to the mobile station,
A radio communication method characterized by dynamically switching uplink and downlink communication directions in the non-control channel and dynamically allocating the non-control channel to the mobile station.
前記移動局は、送信すべき非制御系情報が発生した場合、当該移動局に割り当てられた前記チャネルペアに含まれる上り制御系チャネルの少なくとも一つを用いて、上り非制御系チャネルの割り当てを固定局へ要求することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
When the non-control system information to be transmitted is generated, the mobile station allocates an uplink non-control channel using at least one of the uplink control channels included in the channel pair allocated to the mobile station. A wireless communication method characterized by requesting a fixed station.
前記固定局は、前記上り非制御系チャネルの割り当て要求を受信した場合又は送信すべき非制御系情報が発生した場合に、非制御系チャネルを割り当てる移動局及び当該非制御系チャネルの上り又は下りの通信方向を決定し、前記報知チャネルを用いて前記決定の結果を全ての前記移動局に通知することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 2,
When the fixed station receives the uplink non-control system channel allocation request or when non-control system information to be transmitted is generated, the fixed station allocates the non-control system channel and the uplink or downlink of the non-control system channel. A communication direction, and using the broadcast channel, the result of the determination is notified to all the mobile stations.
前記固定局は、割り当て優先度が高い移動局の指示を受けた後、当該移動局から前記上り非制御系チャネルの割り当て要求を受信した場合又は当該移動局に送信すべき非制御系情報が発生した場合に、当該移動局に対して非制御系チャネルを優先的に割り当てることを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 3,
After receiving an instruction from a mobile station having a high allocation priority, the fixed station receives an uplink non-control system channel allocation request from the mobile station, or non-control system information to be transmitted to the mobile station is generated A wireless communication method characterized by preferentially assigning a non-control channel to the mobile station.
前記固定局は、前記報知チャネルの無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを複数回送信することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
The fixed station transmits a data block having the same content a plurality of times in a radio frame of the broadcast channel.
前記固定局は、前記報知チャネルの無線フレーム内において、同一内容のデータブロックを、異なる周波数で複数回送信することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 5,
The fixed station transmits a data block having the same content a plurality of times at different frequencies in a radio frame of the broadcast channel.
前記各チャネルは、ガード区間、プリアンブル、1又は複数のデータブロックで構成され、
前記チャネル間及び同一チャネル内の複数のデータブロック間で、符号化率、インターリーブパタン、変調方式、及び変調シンボル数を等しくすることを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
Each channel includes a guard interval, a preamble, and one or a plurality of data blocks.
A radio communication method characterized by equalizing a coding rate, an interleave pattern, a modulation scheme, and a modulation symbol number between the channels and between a plurality of data blocks in the same channel.
前記各データブロックは、位相基準シンボル、ヌルシンボル、及び差動QPSK変調シンボルで構成されることを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 7, comprising:
Each of the data blocks includes a phase reference symbol, a null symbol, and a differential QPSK modulation symbol.
差動QPSK変調は、ヌルシンボルを除いた位相基準シンボル及び差動QPSKシンボルに論理的な周波数インデックスを割り当て、同一の周波数インデックスとなる前記シンボル間で差動変調することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 8, comprising:
In the differential QPSK modulation, a logical frequency index is assigned to the phase reference symbol and the differential QPSK symbol excluding the null symbol, and differential modulation is performed between the symbols having the same frequency index. .
前記固定局及び前記移動局は、前記非制御系チャネル内のデータブロックのうち、一部又は全ての受信を失敗した場合、前記制御系チャネルで再送対象のデータブロックを指定することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 7, comprising:
The fixed station and the mobile station specify a data block to be retransmitted in the control system channel when reception of a part or all of the data blocks in the non-control system channel fails. Wireless communication method.
前記固定局は、前記アクセス制御チャネルが、全ての移動局からの送信を許可するモードと、特定の移動局のみからの送信を許可するモードとのいずれで動作するかを決定し、前記決定の結果を前記報知チャネルを用いて全ての前記移動局に通知することを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
The fixed station determines whether the access control channel operates in a mode in which transmission from all mobile stations is permitted or in a mode in which transmission from only a specific mobile station is permitted. A result of notifying a result to all the mobile stations using the broadcast channel.
前記固定局と前記移動局との通信で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、
前記固定局は、
他のシステムとの通信インターフェース機能を提供するネットワークインターフェース装置と、
無線通信の伝送に関わるスケジューリング機能及びアクセス制御機能を提供する無線伝送制御演算装置と、
無線で伝送するビット系列とベースバンドデジタル信号とを相互に変換し、誤り検出や誤り訂正機能を提供する無線信号処理演算装置と、
ベースバンドデジタル信号と高周波アナログ信号とを相互に変換し、無線側のインターフェース機能を提供する無線信号送受信装置とを有し、
前記無線伝送制御演算装置は、前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当て、前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てる機能を提供することを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system in which a fixed station and a mobile station communicate with each other,
Radio frames used in communication between the fixed station and the mobile station are at least a control system channel that transmits information used for mobile control, and a non-control system channel that transmits information other than that used for mobile control, A broadcast channel for notifying radio control information to all the mobile stations, and an access control channel used for establishing a connection from the mobile station to the fixed station,
The fixed station is
A network interface device providing a communication interface function with other systems;
A wireless transmission control arithmetic device that provides a scheduling function and an access control function related to wireless communication transmission;
A radio signal processing arithmetic device that mutually converts a bit sequence transmitted by radio and a baseband digital signal, and provides an error detection and error correction function;
A radio signal transmitting / receiving device that converts a baseband digital signal and a high-frequency analog signal to each other and provides a wireless interface function;
The radio transmission control arithmetic unit allocates at least one uplink and downlink channel pair of the control channel to the mobile station in the radio frame, and dynamically sets uplink and downlink communication directions in the non-control channel. And providing a function of dynamically allocating the non-control channel to the mobile station.
前記移動局は、前記固定局と同様に、ネットワークインターフェース装置と無線伝送制御演算装置と無線信号処理演算装置と無線信号送受信装置とを有し、
前記無線伝送制御演算装置が実行する処理を、固定局用と移動局用とで切り替えることによって、前記固定局又は前記移動局のいずれかを構成可能なことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 12,
The mobile station, like the fixed station, has a network interface device, a radio transmission control arithmetic device, a radio signal processing arithmetic device, and a radio signal transmitting / receiving device,
A wireless communication system, wherein either the fixed station or the mobile station can be configured by switching processing executed by the wireless transmission control arithmetic device between the fixed station and the mobile station.
前記固定局と前記移動局との通信で用いられる無線フレームは、少なくとも移動体制御に用いる情報を伝送する制御系チャネルと、前記移動体制御に用いる以外の情報を伝送する非制御系チャネルと、全ての前記移動局に無線制御情報を通知する報知チャネルと、前記移動局から前記固定局への接続を確立するために使用されるアクセス制御チャネルとを含み、
前記プログラムは、
前記無線フレーム内で、前記制御系チャネルの上り及び下りのチャネルペアを少なくとも一つ前記移動局に割り当てる手順と、
前記非制御系チャネルにおける上りと下りの通信方向を動的に切り替えて、前記非制御系チャネルを前記移動局に動的に割り当てる手順とを、前記固定局に実行させるためのプログラム。 A program for controlling a fixed station in a wireless communication system using a fixed station and a mobile station,
Radio frames used in communication between the fixed station and the mobile station are at least a control system channel that transmits information used for mobile control, and a non-control system channel that transmits information other than that used for mobile control, A broadcast channel for notifying radio control information to all the mobile stations, and an access control channel used for establishing a connection from the mobile station to the fixed station,
The program is
In the radio frame, a procedure for assigning at least one uplink and downlink channel pair of the control channel to the mobile station;
A program for causing the fixed station to execute a procedure of dynamically switching uplink and downlink communication directions in the non-control channel and dynamically allocating the non-control channel to the mobile station.
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