JP2020053787A - Wireless communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は無線通信装置に関し、例えば、伝送路状態の余裕度(受信マージン)を算出する手段を有するデジタル無線通信装置に適用可能である。 The present disclosure relates to a wireless communication device, and is applicable to, for example, a digital wireless communication device having a unit for calculating a margin (reception margin) of a transmission path state.
従来のデジタル無線伝送システムにおいて、変調方式や誤り訂正符号の能力によって決まる受信限界点(例えば、BER(Bit Error Rate(符号誤り率)):1×10−4に相当するC/N(Carrier to Noise(搬送波対雑音))比)から、どの程度余裕度を持った回線状態のもとで受信しているかを把握する指標として、受信マージンがある。ここで、デジタル無線通信システムは、例えば、地上波デジタル放送やデジタルFPUである。FPU(Field Pickup Unit) は、テレビジョン放送用の無線中継伝送装置のことである。 In a conventional digital wireless transmission system, a reception limit point (for example, BER (Bit Error Rate (bit error rate)) determined by a modulation method and an error correction code capability: C / N (Carrier to carrier) corresponding to 1 × 10 −4. Noise (carrier-to-noise)) ratio), there is a reception margin as an index for grasping how much margin is being received in a line state. Here, the digital wireless communication system is, for example, digital terrestrial broadcasting or digital FPU. An FPU (Field Pickup Unit) is a wireless relay transmission device for television broadcasting.
当該受信マージンの算出方法として、ビットエラーレート情報を用いる方法がある。それは、誤り訂正内復号、又は誤り訂正外復号にて訂正したデータの個数から誤り率を算出し、その値と予め格納されたC/N換算テーブルより回線状態(受信マージン値相当)を求める方法である(特許文献1、2)。
As a method for calculating the reception margin, there is a method using bit error rate information. It is a method of calculating an error rate from the number of data corrected by error correction inner decoding or error correction outer decoding, and obtaining a line state (equivalent to a reception margin value) from the value and a C / N conversion table stored in advance. (
特許文献1は、誤り訂正内復号部の前後の信号を比較して誤り訂正内復号部に入力される信号のBER(以下、RAW−BER)値を求め、その値と予め格納されたC/N対RAW−BER特性の換算テーブルより限界点に対するマージン値を算出することを特徴としている。
特許文献2は、誤り訂正外復号部の前後の信号を比較して誤り訂正内復号部に入力される信号のBER値を求め、その値と予め格納されたC/N対BER特性の換算テーブルより受信限界点に対するマージン値を算出することを特徴としている。
特許文献1のC/N対RAW−BER特性から受信マージンを算出する方式においては、C/N値が高く比較的受信状態がよい領域のマージン算出において有効であるが、C/N値が低く受信限界点(受信マージン0dB)付近のマージン算出においては特性カーブが飽和することから十分有効な手法ではない。
The method of calculating the reception margin from the C / N vs. RAW-BER characteristics of
また、特許文献2のC/N対BER特性から受信マージンを算出する方式においては、C/N値が低く受信限界点(受信マージン0dB)付近のマージン算出においては有効であるが、C/N値が高く比較的受信状態がよい領域のマージン算出においてはリアルタイム性に欠けることから実用的とは言えない。
Further, in the method of calculating the reception margin from the C / N versus BER characteristics in
本開示は、ビットエラーレートを用いた受信マージン算出において、受信限界点(受信マージン0dB)付近からC/N値が高く比較的受信状態がよい領域までの全てにおいて有効且つ実用的な受信マージン値を算出可能な無線通信装置を提供することを課題とする。
According to the present disclosure, in a reception margin calculation using a bit error rate, an effective and practical reception margin value in all areas from a vicinity of a reception limit point (
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、無線通信装置は、所定の誤り訂正内符号及び誤り訂正外符号の組み合わせからなる誤り訂正を施したデジタル信号を所定の変調方式に変調して伝送する無線通信システムにおいて用いられる。無線通信装置は、誤り訂正内復号前後の信号から誤り訂正内復号前のビットエラーレート(RAW−BER)を算出するRAW−BER算出部と、誤り訂正外復号前後の信号から誤り訂正外復号前のビットエラーレート(BER)を算出するBER算出部と、前記RAW−BER算出部が算出したRAW−BER値及び前記BER算出部が算出したBER値に基づいて受信マージン値を算出するマージン算出部と、を備える。
The following is a brief description of an outline of a typical one of the present disclosure.
That is, the wireless communication device is used in a wireless communication system that modulates an error-corrected digital signal composed of a combination of a predetermined error-correcting inner code and an error-correcting outer code into a predetermined modulation method and transmits the modulated signal. The wireless communication apparatus includes: a RAW-BER calculating unit that calculates a bit error rate (RAW-BER) before error-correction decoding from signals before and after error-correction decoding; And a margin calculation unit that calculates a reception margin value based on the RAW-BER value calculated by the RAW-BER calculation unit and the BER value calculated by the BER calculation unit. And.
上記無線通信装置によれば、受信限界点(受信マージン0dB)付近からC/N値が高く比較的受信状態がよい領域までの全てにおいて、有効且つ実用的な受信マージンを算出することが可能となる。
According to the wireless communication apparatus, it is possible to calculate an effective and practical reception margin in all areas from around the reception limit point (
まず、C/N対RAW−BER特性およびC/N対RAW−BER特性について図5を用いて説明する。図5は非特許文献1〜3に記載のデジタルFPUにおける誤り訂正内復号前のC/N対RAW−BER特性、及び誤り訂正外復号前のC/N対BER特性の一例を示した図である。
First, the C / N vs. RAW-BER characteristics and the C / N vs. RAW-BER characteristics will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing an example of C / N vs. RAW-BER characteristics before error correction inner decoding and C / N vs. BER characteristics before error correction inner decoding in digital FPUs described in
図5では、誤り訂正内復号としてビタビ復号、誤り訂正外復号としてリードソロモン復号を用いており、畳み込み符号化率を1/2、変調方式が64QAM、32QAM、16QAM各々におけるC/N対RAW−BER特性カーブ(E)及びC/N対BER特性カーブ(F)を記載している。 In FIG. 5, Viterbi decoding is used as the inner error correction decoding, and Reed-Solomon decoding is used as the outer error correction decoding. The convolutional coding rate is 1/2, and the modulation method is C / N versus RAW- in each of 64 QAM, 32 QAM, and 16 QAM. The BER characteristic curve (E) and the C / N vs. BER characteristic curve (F) are described.
C/N対RAW−BER特性は、誤り率が大きくなるにつれて飽和カーブとなる特徴がある。特に最も重要な誤り訂正外復号(リードソロモン復号)の限界点であるBER値:1×10−4付近(受信マージン:0dB)に相当するRAW−BER特性カーブ(E)の1×10−1以上の領域(傾き飽和領域(G))のカーブの傾きが殆ど無いことから、検出したRAW−BER値をC/Nへ換算(例えば1dBステップ)するのが非常にクリティカルな領域となっており、有効な指標とは言えない。 The C / N vs. RAW-BER characteristic is characterized by a saturation curve as the error rate increases. In particular, the BER value, which is the limit point of the most important error-correction outside decoding (Reed-Solomon decoding), is 1 × 10 −1 of the RAW-BER characteristic curve (E) corresponding to around 1 × 10 −4 (reception margin: 0 dB). Since there is almost no slope of the curve in the above area (slope saturation area (G)), it is a very critical area to convert the detected RAW-BER value to C / N (for example, 1 dB step). , Not a valid indicator.
また、誤り訂正外復号前のC/N対BER特性は、リニアな傾きではあるが、リードソロモン復号の限界点であるBER値:1×10−4点(受信マージン:0dB相当)から、エラーフリーと判断可能な1×10−9未満となる点まで、C/N値で凡そ4dB程度の狭い領域しかないという特徴がある。 The C / N vs. BER characteristics before error-correction-out decoding has a linear slope, but since the BER value, which is the limit point of Reed-Solomon decoding, is 1 × 10 −4 points (reception margin: equivalent to 0 dB), an error has occurred. Until a point less than 1 × 10 −9 that can be determined as free, there is a feature that there is only a narrow area of about 4 dB in C / N value.
更に、C/N対RAW−BER特性カーブ(E)及びC/N対BER特性カーブ(F)の両方に関して言えることであるが、64QAM、32QAM、16QAMといった異なった変調モードであっても、相対的に見てC/N値に対する各特性カーブの傾きが凡そ同じとなる、という特徴がある。 Further, as can be said with respect to both the C / N vs. RAW-BER characteristic curve (E) and the C / N vs. BER characteristic curve (F), even if different modulation modes such as 64 QAM, 32 QAM, and 16 QAM are used, the relative When viewed from the viewpoint, the slope of each characteristic curve with respect to the C / N value is substantially the same.
図5に示すように、C/N対RAW−BER特性は、最も重要な受信限界点であるBER値:1×10−4点(受信マージン:0dB)近辺のカーブが飽和した傾きとなっているため、特許文献1は受信マージンを算出するのに十分有効な手法とは言えない。
As shown in FIG. 5, the C / N vs. RAW-BER characteristic has such a curve that a curve near a BER value: 1 × 10 −4 point (reception margin: 0 dB), which is the most important reception limit point, is saturated. Therefore,
図5に示すように、誤り訂正外復号前のC/N対BER特性は、リニアな傾きを持ってはいるものの、リードソロモン復号の限界点であるBER値:1×10−4点(受信マージン:0dB)から、エラーフリーと判断可能な1×10−9未満となる点までC/N値で凡そ4dB程度しかないため、特許文献2はマージン5dB以上の算出が困難である。ここで、BER特性:1×10−9未満を算出することにより、マージン5dB以上の検出も可能であるが、例えば1×10−10を算出するにはデータサンプル数が1/1×10−10=1010個必要となってくる。当該データサンプル数を受信するだけでも、数秒間を要することになり、リアルタイム性がなくなる事から有効な手法であるとは言えない。一般的には、1×10−9未満程度でエラーフリー(誤りなし)と判断するのが通常である。
As shown in FIG. 5, the C / N vs. BER characteristic before decoding outside error correction has a linear slope, but a BER value which is a limit point of Reed-Solomon decoding: 1 × 10 −4 points (receiving Since the C / N value is only about 4 dB from the margin of 0 dB) to less than 1 × 10 −9 at which it can be determined to be error-free, it is difficult to calculate the margin of 5 dB or more in
尚、特許文献2においては、デジタル復調したI/Qマッピング点の各振幅情報を求め、その値と予め格納されたC/N換算テーブルより回線状態(受信マージン値相当)を求める方法も示している。本方式においては、I/Qマッピング点の各振幅情報に対応したC/N比換算テーブルを準備する場合、例えば64QAM、32QAM、16QAM、QPSK、BPSKと言った変調方式毎に換算テーブルを準備する必要がある。また、上記の変調方式に加え、例えば1/2、2/3、3/4、5/6と言った誤り訂正符号率によって受信限界点が変わる為、変調方式数×誤り訂正符号率数分の組合せの換算テーブルを準備する必要があり、回路規模が大きくなる傾向にある、といった課題がある。
In addition,
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, in the following description, the same components will be denoted by the same reference symbols, and repeated description may be omitted.
図1は実施形態の無線通信装置の構成を示す図である。
実施形態の無線通信装置10は、受信アンテナ1と、ダウンコンバータ部2と、デジタル復調部3と、ビタビ復号部4と、RAW−BER算出部5と、リードソロモン復号部6と、BER算出部7と、マージン算出部8と、を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the wireless communication device according to the embodiment.
The
受信アンテナ1は、図示しないデジタル送信装置側から送信されるデジタル信号を受信する。デジタル信号は、例えば、非特許文献1〜3に記載されたデジタルFPUからのビタビ符号(畳み込み符号)等の所定の誤り訂正内符号及びソロモン符号等の誤り訂正外符号の組み合わせからなる誤り訂正を施したOFDM変調信号やシングルキャリアQAM変調信号である。
The
ダウンコンバータ部2は、受信アンテナ1で受信されたデジタル信号を周波数変換処理やAGC制御等を行い所定レベルのベースバンド信号(例えば130MHz帯信号)に変換する。デジタル復調部3は、ベースバンド信号をデジタル復調処理してI/Q信号に変換する。
The down-
ビタビ復号部4は、I/Q信号に対して誤り訂正内復号処理を施したデータを出力する。リードソロモン復号部6は、誤り訂正内復号したデータに対して更に誤り訂正外復号処理を施し、元の符号化映像・音声信号を出力する。尚、実際にはビタビ復号部4やリードソロモン復号部6の前後にデインタリーブやエネルギー逆拡散と言った処理も含まれるが割愛する。
The
RAW−BER算出部5では、ビタビ復号部4に入力される誤り訂正を施す前のI/Q信号のビットエラーレート(RAW−BER)を算出する。具体的には、ビタビ復号部4により誤り訂正されたデータに対して再び誤り訂正内符号化処理を施したデータと、ビタビ復号部4に入力されるI/Q信号を所定の時間遅延させて位相調整したデータとを比較することで、ビタビ復号部4で誤り訂正されたデータの検出が可能となる。誤り訂正されたデータ数を所定期間カウントし、同じく所定期間に受信した総データ数で割る事でRAW−BERを算出することが可能となる。
The RAW-
BER算出部7では 、リードソロモン復号部6に入力される誤り訂正内復号(ビタビ復号)を施した後データのビットエラーレート(BER)を算出する。具体的には、リードソロモン復号により誤り訂正されたデータと、リードソロモン復号部6に入力されるデータを所定の時間遅延させて位相調整したデータとを比較することで、リードソロモン復号部6で誤り訂正されたデータの検出が可能となる。誤り訂正されたデータ数を所定期間カウントし、同じく所定期間に受信した総データ数で割る事でBERを算出することが可能となる。
The
次に、マージン算出部8について説明する。マージン算出部8では、前記求めたRAW−BER及びBER情報からマージン値を算出する。
Next, the
本実施形態では、図5に示した誤り訂正内復号前のC/N対RAW−BER特性、及び誤り訂正外復号前のC/N対BER特性が、64QAM、32QAM、16QAMといった異なった変調モードであっても、C/Nに対する特性カーブの傾きが、相対的に凡そ同じ特性を持つという特徴があるため、それらを同等として考える。具体的には、受信マージン:0dB相当(BER:1×10−4点)に相当するC/N値を基準としたRAW−BER値及びBER値からのC/N換算テーブルを共通化し、回路規模の削減を図ることができる。 In the present embodiment, the C / N vs. RAW-BER characteristics before decoding inside the error correction and the C / N vs. BER characteristics before decoding outside the error correction shown in FIG. 5 are different modulation modes such as 64 QAM, 32 QAM and 16 QAM. However, since there is a characteristic that the slope of the characteristic curve with respect to C / N has relatively the same characteristic, they are considered to be equivalent. More specifically, a C / N conversion table from a RAW-BER value and a BER value based on a C / N value corresponding to a reception margin: 0 dB (BER: 1 × 10 −4 points) is shared, and a circuit is used. The scale can be reduced.
図2は実施形態の各変調方式で共通化した受信マージン対RAW−BER特性、及び受信マージン対BER特性例を示す図である。受信限界点(BER値: 1×10−4に相当するC/N値)をマージン0dB点(C)として、そこからのマージン値(余裕度)をC/N換算(1dBステップ)したものを横軸としたグラフである。このように、各変調方式において、受信マージン対BER特性カーブ(A)及び受信マージン対RAW−BER特性カーブ(B)に対応した換算テーブルを共通化することで回路規模の削減を図っている。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a reception margin vs. RAW-BER characteristic and a reception margin vs. BER characteristic shared by each modulation scheme according to the embodiment. A reception limit point (BER value: C / N value corresponding to 1 × 10 −4 ) is defined as a 0 dB margin (C), and a margin value (margin) converted therefrom is converted into C / N (1 dB step). It is a graph with the horizontal axis. As described above, the circuit scale is reduced by using a common conversion table corresponding to the reception margin versus BER characteristic curve (A) and the reception margin versus RAW-BER characteristic curve (B) in each modulation scheme.
図3は実施形態の受信マージン対BER特性、及び受信マージン対RAW−BER特性の換算テーブル例を示す図である。図2における受信マージン対BER特性カーブ(A)及び受信マージン対RAW−BER特性カーブ(B)を表にしたものである。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conversion table of the reception margin versus the BER characteristic and the reception margin versus the RAW-BER characteristic according to the embodiment. FIG. 3 is a table showing a reception margin versus BER characteristic curve (A) and a reception margin versus RAW-BER characteristic curve (B) in FIG. 2.
図2において、前述の通り、受信マージン対BER特性カーブ(A)は、リニアな傾きではあるが、リードソロモン復号の限界点であるマージン0dB点(C)から、切換制御点(D)に相当するエラーフリーと判断可能な1×10−9未満となる点まで凡そ4dB程度の狭い領域まであり、それ以上の領域のマージン算出においてはリアルタイム性に欠けることから実用的とは言えない。また、受信マージン対RAW−BER特性カーブ(B)についても、誤り率が大きくなるにつれて飽和カーブとなるため、受信限界点に相当するマージン0dB点(C)〜切替制御点(D)に相当するマージン4dBまでの特性カーブの傾きが殆ど無く、検出したRAW−BER値をC/Nへ換算(例えば1dBステップ単位)するのが非常にクリティカルな領域となっており、有効な手段とは言えない。
In FIG. 2, as described above, the reception margin versus BER characteristic curve (A) has a linear slope, but corresponds to the switching control point (D) from the
本実施形態は、受信マージン対BER特性カーブ(A)及び受信マージン対RAW−BER特性カーブ(B)を所定の条件で切換えることによりの有効的に受信マージンを算出するものである。 In the present embodiment, the reception margin is calculated effectively by switching the reception margin vs. BER characteristic curve (A) and the reception margin vs. RAW-BER characteristic curve (B) under predetermined conditions.
図4は実施形態の受信マージン対BER特性、及び受信マージン対RAW−BER特性の切換え制御によるマージン算出例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of calculating a margin by the switching control of the reception margin versus the BER characteristic and the reception margin versus the RAW-BER characteristic according to the embodiment.
RAW−BER算出部5がRAW−BER値を算出し、BER算出部7がBER値を算出する(ステップS1)。マージン算出部8はBER値が1×10−9以上かどうかを判断する(ステップS2)。1×10−9以上である場合は、BER算出部7が算出したBER値と図3に示した受信マージン対BER換算テーブルを参照して(ステップS3)受信マージンを算出する(ステップS5)。一方1×10−9未満である場合は、RAW−BER算出部5が算出したRAW−BER値と図3に示した受信マージン対RAW−BER換算テーブルを参照して(ステップS4)受信マージンを算出する(ステップS5)。こうしてマージン算出部8においてRAW−BER値及びBER値からマージン値を算出することが可能となる。
The RAW-
実施形態の無線通信装置10は、誤り訂正内復号(ビタビ復号)前後の信号から誤り訂正内復号前のRAW−BERを算出するRAW−BER算出部5と、誤り訂正外復号(リードソロモン復号)前後の信号から誤り訂正外復号前のBERを算出するBER算出部7と、RAW−BER算出部5が算出したRAW−BER値及びBER算出部7が算出したBER値を基に受信マージン値を算出するマージン算出部8と、を備える。マージン算出部8は、変調方式及び誤り訂正符号化率により決まるRAW−BERに対応する受信マージン値が予め格納されたRAW−BER換算テーブル及びBERに対応する受信マージン値が予め格納されたBER換算テーブルを備える。マージン算出部8は、BER算出部7が算出したBER値がエラーフリー(例えば1×10−9未満)である場合はRAW−BER換算テーブルより受信マージン値を算出し、BER値がエラーフリーでない(例えば1×10−9以上)場合はBER換算テーブルより受信マージン値を算出するといった切換え手段を備えている。
The
本実施形態によれば、受信マージン対BER特性、及び受信マージン対RAW−BER特性のうち、有効的な領域のみを切換えて参照することで、受信限界点(受信マージン0dB)付近からC/N値が高く比較的受信状態がよい場合の全領域において、有効且つ実用的な受信マージンを算出することが可能となる。また、各変調方式において、受信マージン対BER特性及び受信マージン対RAW−BER特性の換算テーブルを共通化することで回路規模の削減を図ることができる。
According to the present embodiment, by switching and referencing only an effective area of the reception margin vs. BER characteristic and the reception margin vs. RAW-BER characteristic, the C / N ratio near the reception limit point (
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。 As described above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified.
1・・・受信アンテナ
2・・・ダウンコンバータ部
3・・・デジタル復調部
4・・・ビタビ復号部
5・・・RAW−BER算出部
6・・・リードソロモン復号部
7・・・BER算出部
8・・・マージン算出部
10・・・無線通信装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
誤り訂正内復号前後の信号から誤り訂正内復号前のビットエラーレート(RAW−BER)を算出するRAW−BER算出部と、
誤り訂正外復号前後の信号から誤り訂正外復号前のビットエラーレート(BER)を算出するBER算出部と、
前記RAW−BER算出部が算出したRAW−BER値及び前記BER算出部が算出したBER値に基づいて受信マージン値を算出するマージン算出部と、
を備える無線通信装置。 A wireless communication device used in a wireless communication system that transmits a digital signal subjected to error correction comprising a combination of a predetermined error correction inner code and an error correction outer code by modulating the digital signal into a predetermined modulation method,
A RAW-BER calculation unit that calculates a bit error rate (RAW-BER) before error correction decoding from signals before and after error correction decoding;
A BER calculator for calculating a bit error rate (BER) before error-correction decoding from signals before and after error-correction decoding;
A margin calculation unit that calculates a reception margin value based on the RAW-BER value calculated by the RAW-BER calculation unit and the BER value calculated by the BER calculation unit;
A wireless communication device comprising:
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