JP3796484B2 - Downlink quality measurement equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、単一の基地局と単一または複数の加入者局との間の双方向無線通信を、TDD(Time Division Duplex)/TDMA(Time Division Multiple Access)方式あるいはFDD(Frequency Division Duplex)/TDMA方式で行う無線通信システムにおいて、基地局から加入者局への下り無線フレームの送信における下り回線品質をより詳細に算出する下り回線品質測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、データ伝送の伝送品質は、ビット誤り率(=誤受信ビット数÷全送信ビット数)、あるいはブロック誤り率(=誤受信ブロック数÷全送信ブロック数)で規定されていた(非特許文献1参照)。
【0003】
そして、設置場所が固定された単一の基地局と単一または複数の加入者局をTDD/TDMA方式で接続した無線通信システムの下り回線品質は、次のように測定されていた。
【0004】
まず、基地局において、下り無線フレームに含める単一または複数のパケットの各パケットに対して、Reed−Solomon符号等による誤り訂正を施して加入者局に下り無線フレームとして送信する。
【0005】
次に、加入者局では、受信した下り無線フレームに含まれる全パケット数(受信パケット数)と、このパケット数のうち、誤り検出がなされて廃棄したパケット数(廃棄された受信パケット数)から無線パケット廃棄率を算出する。
【0006】
この無線パケット廃棄率は、廃棄された受信パケット数÷受信パケット数、で算出される。
【0007】
【非特許文献1】
保坂岩男著「データ通信システム入門」オーム社、昭和60年12月10日、p.103−p.105
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したビット誤り率、ブロック誤り率あるいは無線パケット廃棄率は、送信側から送信された全ての送信データが受信側で正常に受信されることを前提として計算されている。
【0009】
しかしながら、無線データ伝送の場合には、有線データ伝送に比較して伝送回線の品質が一般には悪く、たとえば、降雨、降雪等の天候状態による伝送路の瞬断あるいは一定期間の切断により、加入者局側で下り無線フレームを受信できなくなる場合がある。また、鳥や洗濯物等の電波障害物等による伝送路の瞬断あるいは一定期間の切断により、加入者局側で下り無線フレームを受信できなくなる場合もある。
【0010】
このような場合、上記の無線パケット廃棄率は、基地局から送信された下り無線フレームを構成する全パケットが加入者局で受信できることを前提としているため、伝送路が瞬断した場合に受信することができなかったパケットあるいは一定期間切断されて受信することができなかったパケットについては何も考慮されていない。このため、無線パケット廃棄率の値が小さくなり、実際の下り回線品質の詳細に反映できていないという問題がある。
【0011】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、下り回線品質をより詳細に算出することを可能とする下り回線品質測定装置を提供することを目的とする。
【0012】
また、この発明は、加入者局で算出した下り回線品質を基地局で簡易に取得することを可能とする下り回線品質測定装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明の下り回線品質測定装置は、単一の基地局と単一または複数の加入者局をTDD方式またはFDD方式で接続した無線通信システムの下り回線品質測定装置において、少なくとも1個の固定長パケットが含まれる下り無線フレームを受信し、受信した1個の無線フレーム毎に受信同期信号を出力する復調回路と、前記受信同期信号毎にリセットされ、受信フレーム周期信号を出力するとともに、前記受信同期信号が入力されなかった場合には、自走で自走フレーム周期信号を出力するフレーム周期信号出力器と、前記受信フレーム周期信号と前記自走フレーム周期信号をカウントして、フレーム数を出力するフレーム数カウンタと、前記受信同期信号をカウントして、同期回数を出力する同期回数カウンタと、を備え、前記フレーム数と前記同期回数とから、下り無線フレームのフレーム欠損数を、(フレーム数−同期回数)として求めることを特徴とする(請求項1記載の発明)。
【0014】
この発明によれば、加入者局で実際に受信した1個の無線フレーム毎に出力される受信同期信号をカウントした同期回数(実際に受信できたフレーム数に対応する。)と、復調回路が受信同期信号を出力できなかったときのフレームを含むフレーム数{実際に受信できたフレーム数(受信フレーム周期信号の数)と、受信できなかったフレーム数(自走フレーム周期信号の数)の合計数に対応する。}とを出力するようにしているので、下り無線フレームのフレーム欠損数を、(フレーム数−同期回数)として求めることができ、下り品質をより詳細に算出することができる。
【0015】
この場合、さらに、前記復調回路は、受信した前記1個の無線フレームから受信パケットを抜き出して出力するものであり、前記受信パケットをカウントして、受信パケット数を出力する受信パケット数カウンタと、前記受信パケットの誤りを検出し、誤り検出信号を出力する誤り検出器と、前記誤り検出信号をトリガにしてカウントし、誤受信パケット数を出力する誤受信パケット数カウンタとを備えることにより、受信パケットのうち、誤りなく正常に受信できた受信パケット数あるいは誤り訂正することで結果として正常に受信できた受信パケット数と、受信はできたが誤り訂正することができず結果として受信できなかったので誤受信パケットと見なす誤受信パケット数を算出することができ、前記フレーム欠損数と、1個の下り無線フレームに含まれる固定長パケットの数Nと、前記誤受信パケット数とから、無線パケット廃棄数を、(誤受信パケット数+フレーム欠損数×N)として求めることで、下り品質をより詳細に算出することができる(請求項2記載の発明)。
【0016】
ここで、前記フレーム数と、前記同期回数と、前記受信パケット数と、前記誤受信パケット数と、1個の無線フレーム中の下り固定長パケットの数Nとから、無線パケット廃棄率を、{誤受信パケット数+(フレーム数−同期回数)×N}÷{受信パケット数+(フレーム数−同期回数)×N}として求める無線パケット廃棄率算出器とを備えることで、より詳細なパケット廃棄率を算出することができる(請求項3記載の発明)。なお、(フレーム数−同期回数)は、加入者局において受信することができなかったフレーム欠損数を意味する。
【0017】
さらに、1個の無線フレームの上り回線には、算出した無線パケット廃棄率を送信する制御チャンネルが含まれるようにすることで、加入者局で算出された無線パケット廃棄率を基地局で知ることができる(請求項4記載の発明)。
【0018】
もちろん、基地局にパケット廃棄率算出器を設け、前記フレーム数と、前記同期回数と、前記受信パケット数と、前記誤受信パケット数と、1個の無線フレーム中の下り固定長パケットの数Nとを加入者局から基地局に送信することで、基地局で一括して無線パケット廃棄率を算出するようにしてもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】
図1は、この発明の一実施の形態が適用された無線通信システム10の全体的な構成を示している。
【0021】
この無線通信システム10は、複数の加入者に対して固定無線アクセスサービスを提供するP−MP(Point to Multi-Point)型として用いられる。
【0022】
そして、この無線通信システム10は、基本的には、建物あるいは電柱等に固定された基地局11と、該固定された基地局11に対してそれぞれ無線回線を介して双方向通信が可能とされる会社内あるいは家庭内等に配される複数の加入者局21(1)〜21(3)(代表として加入者局21という。)とから構成される。
【0023】
無線回線は、基地局11のアンテナ12と、複数の加入者局21のアンテナ間の無線通信を通じて確立される。
【0024】
加入者局21は、それぞれパーソナルコンピュータ等の端末20(1)〜20(3)(代表して端末20という。)に有線または無線で接続されている。各端末20と各加入者局21とは一体的な構成とすることができる。一方、基地局11は、パーソナルコンピュータの機能を有する端末14に接続可能にされるとともに、主に有線で、ネットワーク13に接続されている。基地局11の端末14は、たとえば、無線通信システム10の管理者により操作される。なお、基地局11の端末14は、ネットワーク13を介して常時接続とすることもできる。
【0025】
各加入者局21は、無線回線および基地局11を介してネットワーク13にアクセスすることができる。なお、ネットワーク13としては、図示していないWWW(World Wide Web)サーバ等に接続されたIP(Internet Protocol)網等を使用することができる。
【0026】
基地局11と複数の加入者局21との間の通信には、TDD/TDMA方式を採用する双方向の通信が可能である。この場合、基地局11と複数の加入者局21との間には、共通の無線周波数、たとえば26[GHz]帯が割り当てられ、使用するタイムスロットの違いにより効率的な通信が可能である。
【0027】
なお、基地局11と複数の加入者局21との間の通信には、TDD/TDMA方式に代替して、後述するFDD/TDMA方式を採用することができる。なお、TDD/TDMA方式あるいはFDD/TDMA方式のいずれの場合においても、下り方向は、TDM(Time Division Multiplex)方式とされ、上り方向はTDMA方式とされる。
【0028】
図2は、複数の加入者局21と基地局11との間での通信を行うためのTDD方式による無線フレーム(1無線フレーム)の構成を示している。1無線フレームの周期は、1〜10[ms]程度のうち、固定の周期、たとえば1[ms]等に選択される。もちろん、1無線フレームの周期は、ハードウエア等との関係において、より短い周期あるいはより長い周期を選択することも可能である。なお、この固定周期の1無線フレームのフレームと可変長のイーサフレーム等のフレームとは異なるものである。
【0029】
1無線フレームは、下り回線領域と上り回線領域とガードタイムTS16とから構成される。下り回線領域は、下りヘッダ領域TS11と下りデータ領域TS12を含む。上り回線領域は、基地局11と各加入者局21間の伝搬遅延を計測する等のための時間帯であるDMF(Delay Measurement Frame)領域TS13とスロットデマンド領域TS14と上りデータ領域TS15とを含む。なお、DMF領域TS13は、各加入者局21の伝搬遅延を計測する際に、加入者局21側でそれぞれ算出された無線パケット廃棄率あるいはこの無線パケット廃棄率を計算するのに必要なデータを各加入者局21から基地局11に送信する。DMF領域TS13は、制御チャネルの機能も有する。
【0030】
1無線フレームの下り回線領域中、下りヘッダ領域TS11は、1無線フレーム毎の受信同期信号を生成するためのプリアンブル領域TS17と、基地局番号領域TS18と、フレーム位置指定領域TS19と、DMF送信許可等の制御コマンドを含むコマンド領域TS20と、スロット割当領域TS21とから構成されている。
【0031】
1無線フレームの下り回線領域中、残りの下りデータ領域TS12は、複数のタイムスロットに分割されており、それぞれに、下り固定長パケット(単に、パケットともいう。)Pdが割り当てられる。各下り固定長パケットPdは、加入者局番号Pd1、隣接パケット有無情報等の制御情報Pd2、実際のデータである固定長データPd3、および誤り検出符号Pd4から構成されている。
【0032】
1無線フレームの上り回線領域中、上りデータ領域TS15は、複数のタイムスロットに分割されており、それぞれに上り固定長パケット(単に、パケットともいう。)Puが割り当てられる。各上り固定長パケットPuは、ガードタイムPu1、プリアンブルPu2、加入者局番号Pu3、隣接パケット有無情報等を含む制御情報Pu4、実際のデータである固定長データPu5、および誤り検出符号Pu6から構成されている。
【0033】
なお、上下データ領域TS12、TS15の構成は、TDD/TDMA方式とFDD/TDMA方式とで共通である。
【0034】
1個の下り固定長パケットPdあるいは1個の上り固定長パケットPuのデータ長は、たとえば64バイトあるいは128バイトに選択される。
【0035】
図3は、例としての各加入者局21の構成を示している。加入者局21は、基本的には、アンテナ22と、高周波回路32と、該高周波回路32と端末20に接続される通信制御回路33とから構成されている。
【0036】
高周波回路32は、受信機41と、送信機42と、該送受信機41、42とアンテナ22との間に配される切替スイッチ43とを有している。
【0037】
高周波回路32の送信機42は、通信制御回路33から供給される中間周波数の信号を、内蔵する混合器により無線周波数の信号に周波数変換するとともに、無線周波数の高周波信号を、内蔵する電力増幅器で電力増幅し、切替スイッチ43を介してアンテナ22に供給する。
【0038】
また、高周波回路32の受信機41は、アンテナ22で受信した無線周波数の高周波信号(無線フレームの変調信号)を切替スイッチ43を介して入力し、内蔵された低雑音増幅器で増幅した後、内蔵する混合器により中間周波数の無線フレームに周波数変換して通信制御回路33の変復調回路51に供給する。
【0039】
変復調回路51を構成する復調部は、受信機41により受信した無線フレーム中の下り回線領域のデータをA/D変換器(不図示)およびPSK復調器(不図示)により復調して下り固定長パケットPdをTDD−TDM/TDMA制御回路(以下、TDD/TDMA制御回路という。)52に供給する。TDD/TDMA制御回路52は、無線パケット廃棄率算出装置202を内蔵する。
【0040】
なお、変復調回路51により復調された下り固定長パケットPdを、以下、受信パケット(下り固定長パケット)Pdという。
【0041】
また、変復調回路51を構成する変調部は、TDD/TDMA制御回路52から供給される無線フレーム中の上り回線領域のデータをD/A変換器(不図示)およびPSK変調器(不図示)を利用して変調し送信機42に供給する。
【0042】
通信制御回路33は、変復調回路51およびTDD/TDMA制御回路52の他、端末20に接続される通信インタフェース回路53、下り受信バッファ61、上り送信バッファ62およびパケット数計測部63を備えている。
【0043】
パケット数計測部63は、上り送信バッファ62に蓄積されたパケット数を1無線フレームの周期毎に周期的に計測し、これをスロットデマンド71の情報としてTDD/TDMA制御回路52に伝達する。このスロットデマンド71の情報は、TDD/TDMA制御回路52から図2の1無線フレームのスロットデマンド領域TS14の時間帯で変復調回路51、送信機42、切替スイッチ43およびアンテナ22を通じて基地局11に通知される。
【0044】
図4は、加入者局21を構成するこの実施の形態の下り回線品質測定装置200の構成例を示している。下り回線品質測定装置200は、変復調回路51とTDD/TDMA制御回路52中の無線パケット廃棄率算出装置202とから構成される。
【0045】
無線パケット廃棄率算出装置202は、受信した1個の無線フレーム毎に、変復調回路51から1個(1パルス)出力される受信同期信号をそれぞれ入力するフレーム周期信号出力回路204と同期回数カウンタ206と誤り検出器208と受信パケット数カウンタ212とを備える他、フレーム数カウンタ210、誤受信パケット数カウンタ214および無線パケット廃棄率算出器216を備えている。
【0046】
フレーム周期信号出力回路204は、タイマ205を含んで構成される。受信機41により受信された無線フレームが変復調回路51で正常に復調された場合、変復調回路51から1無線フレームに対応する1[ms]毎に1個の受信同期信号がフレーム周期信号出力回路204に供給され、このとき、フレーム周期信号出力回路204は、この正常な受信同期信号に対応して1個(1パルス)のフレーム周期信号(受信フレーム周期信号という。)を出力する。
【0047】
これと同時に、フレーム周期信号出力回路204は、タイマ205により、システムクロックを計数して計時し、1[ms]毎に、自走でフレーム周期信号(自走フレーム周期信号という。)を作成する。もし、受信フレーム周期信号を出力してから1[ms]経過しても、次の受信同期信号が入力されなかった場合には、フレーム周期信号として自走フレーム周期信号を出力する。この場合、受信フレーム周期信号は、基地局11から送信され加入者局21で実際に受信されて正常に復調された無線フレームの数に対応し、自走フレーム周期信号は、基地局11から送信されたが加入者局21で正常に復調することができなかった無線フレームの数(フレーム欠損数という。)に対応する。
【0048】
フレーム数カウンタ210は、フレーム周期信号(受信フレーム周期信号と自走フレーム周期信号)をカウントし、カウント値であるフレーム数を無線パケット廃棄率算出器216に出力する。
【0049】
同期回数カウンタ206は、受信同期信号をカウントし、カウント値である同期回数を無線パケット廃棄率算出器216に出力する。この場合、同期回数は、受信フレーム周期信号のカウント値に一致する。
【0050】
誤り検出器208は、変復調回路51で復調された下り固定長パケットPdである、受信パケット(下り固定長パケット)Pdの誤り検出と訂正を行い、誤りを検出して訂正できなかった場合の1個の受信パケット(下り固定長パケット)Pdに対応して1個(1パルス)の誤り検出信号を誤受信パケット数カウンタ214に出力する。なお、誤り検出器208は、受信パケット(下り固定長パケット)Pd中、正常なもの、および誤りを訂正して正常となったものは、その固定長データPd3を下り受信バッファ61に供給する。
【0051】
誤受信パケット数カウンタ214は、誤り検出信号をトリガにしてカウントし、カウント値(1個の誤り検出信号に対して1個のカウント値)を、誤受信パケット数として無線パケット廃棄率算出器216に出力する。
【0052】
受信パケット数カウンタ212は、受信同期信号に同期して1つの下り無線フレームに含まれるパケット数をカウントし、カウント値を受信パケット数として無線パケット廃棄率算出器216に出力する。
【0053】
無線パケット廃棄率算出器216は、自身が出力するカウンタ制御信号による測定周期(たとえば、1時間置きに1分間等、任意に設定可能である。)の間、フレーム数カウンタ210によるフレーム数、同期回数カウンタ206による同期回数、誤受信パケット数カウンタ214による誤受信パケット数、および受信パケット数カウンタ212による受信パケット数に基づき、以下の(1)式に示す無線パケット廃棄率を算出する。
無線パケット廃棄率={誤受信パケット数+(フレーム数−同期回数)×N}÷{受信パケット数+(フレーム数−同期回数)×N} … (1)
【0054】
なお、上述したように、(1)式において、(フレーム数−同期回数)は、変復調器51により復調できなかった、すなわち、加入者局21のアンテナ22および受信機41により受信できなかったフレームの欠損数に等しいので、(1)式は、(2)式に置換することができる。
無線パケット廃棄率={誤受信パケット数+フレーム欠損数×N}÷{受信パケット数+フレーム欠損数×N} … (2)
【0055】
ここで、Nは、1個の無線フレームに含まれる各加入者局21毎の下り固定長パケットPdの数であり、パケット数が常時固定の場合には固定値、パケット数が動的に変動する場合にはその期待値に設定する。
【0056】
算出された無線パケット廃棄率あるいは、この無線パケット廃棄率を算出するための誤受信パケット数、フレーム数、同期回数、フレーム内固定長パケット数N、受信パケット数は、無線フレームの上り回線領域中、各加入者局21が所定の順序で出力するDMF領域TS13の中に含めて基地局11に送信することができる。この場合、これを受信した基地局11の、たとえば端末14において各加入者局21毎の無線パケット廃棄率を算出し、記憶装置の中に記憶しておくことで、無線通信システム10の下り回線品質を管理することができる。
【0057】
図5は、例としての基地局11の構成を示している。基地局11は、基本的には、アンテナ12と、高周波回路132と、該高周波回路132とネットワーク13に接続される通信制御回路34とから構成されている。
【0058】
高周波回路132の構成および作用は、図3に示した加入者局21の高周波回路32と同等である。
【0059】
通信制御回路34は、変復調回路151、TDD−TDM/TDMA(TDD/TDMAという。)制御回路152、ネットワーク13に接続される通信インタフェース回路153、スロット割当部54、上り加入者局毎受信バッファ64、下り加入者局毎送信バッファ65、パケット数計測部66を備えている。
【0060】
パケット数計測部66は、下り加入者局毎送信バッファ65に蓄積された加入者局21毎のパケット数を1無線フレームの周期毎に周期的に計測し、これをスロット割当部54に伝達する。TDD/TDMA制御回路152は、図2の1無線フレームのスロットデマンド領域TS14の時間帯で通知された各加入者局21のスロットデマンド71の情報を抽出し、スロット割当部54に伝達する。
【0061】
スロット割当部54は、加入者局21毎のパケット数およびスロットデマンド71の情報に基づいて、スロット割当72の情報を決定し、TDD/TDMA制御回路152に通知する。
【0062】
各加入者局21に対する、上り方向のタイムスロットの割当は、図2の1無線フレーム内のスロット割当領域TS21の時間帯において通知される。
【0063】
各加入者局21と基地局11のそれぞれの通信インタフェース回路53、153は、CPU(Central Processing Unit)を含んでマイクロコンピュータ等により構成される場合にはROM(Read Only Memory)に各種プログラムがインストールされてCPUにより実行される構成とされ、ハードウエアとして構成される場合には、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)化されて所定の機能が実行される。
【0064】
この発明の一実施の形態が適用された無線通信システム10は、基本的には、以上のように構成されるものであり、次に、概括的な全体動作および下り回線品質測定装置200の詳細動作の順で説明する。
【0065】
概括的な全体動作
たとえば、端末20から加入者局21に供給されるイーサネット(登録商標)フレームのようなランダムに発生する可変長のデータが、加入者局21の通信インタフェース回路53で、上り固定長パケットPuに分割される。このとき、通信インタフェース回路53で、さらに、各上り固定長パケットPuに隣接パケット有無情報等の再合成情報を含む制御情報Pu4や誤り検出符号Pu6等が付加される。
【0066】
各上り固定長パケットPuは、基地局11からのスロット割当領域TS21の内容によりスロットが割り当てられ、無線回線を通じて送信側装置として機能する各加入者局21から送信される。
【0067】
受信側装置として機能する基地局11側で受信された各上り固定長パケットPuは、制御情報Pu4等を基に、通信インタフェース回路153で再合成され、さらにパケットの欠落の有無が検出され、パケットの欠落がなかった場合には、再合成されたフレームがデータとしてネットワーク13側へ出力される。
【0068】
その一方、ネットワーク13から基地局11に供給されるデータについても同様であるが、この場合、送信側装置として機能する基地局11の通信インタフェース回路153により、そのデータが下り固定長パケットPdに分割され、その際、各下り固定長パケットPdに隣接パケット有無情報等の再合成情報が制御情報Pd2として付加され、無線回線を通じて受信側装置として機能する加入者局21に送信される。
【0069】
該当する加入者局21の通信インタフェース回路53で受信された下り固定長パケットPdは、制御情報Pd2に基づいて再合成され、パケットの欠落の有無が検出され、パケットの欠落がなかった場合には端末20に伝送される。
【0070】
以上の説明が、無線通信システム10の概括的な全体動作の説明であり、次に、下り回線品質測定装置200の詳細動作について説明する。
【0071】
このとき、まず、無線パケット廃棄率算出器216からカウント開始のためのカウンタ制御信号が出力され、フレーム数カウンタ210、同期回数カウンタ206、誤受信パケット数カウンタ214および受信パケット数カウンタ212のカウンタ値がリセットされ、ゼロ値とされる。
【0072】
加入者局21の変復調回路51は、アンテナ22を通じて受信された下り無線フレームを受信機41を介して受けると、プリアンブルTS17に同期した受信引き込み信号である1個の受信同期信号をフレーム周期信号出力回路204、同期回数カウンタ206および誤り検出器208に出力する。また、変復調回路51は、この受信同期信号の出力に同期して受信パケット(下り固定長パケット)Pdを誤り検出器208および受信パケット数カウンタ212に出力する。
【0073】
フレーム周期信号出力回路204は、受信同期信号を受け取ると、内蔵のタイマをリセットし1個の受信フレーム周期信号を生成してフレーム数カウンタ210に出力する。このとき、フレーム周期信号出力回路204は、受信同期信号を所定の期間受け取ることができなかった場合には、タイマにより生成された1個の自走フレーム周期信号を生成してフレーム数カウンタ210に出力する。
【0074】
フレーム数カウンタ210は、受信フレーム周期信号と自走フレーム周期信号をカウントする、すなわち、トリガとしてフレーム数のカウント値をインクリメントする。
【0075】
同期回数カウンタ206は、受信同期信号をトリガとして同期回数のカウント値をインクリメントする。なお、同期回数は、受信フレーム周期信号のカウント値に等しい。
【0076】
誤り検出器208は、受信同期信号に同期した受信パケット(下り固定長パケット)Pdを受けると、誤り訂正を行い、誤り訂正できなかった受信パケット(下り固定長パケット)Pdを廃棄すると同時に、誤り検出信号を誤受信パケット数カウンタ214に出力する。なお、正常に復調された受信パケット(下り固定長パケット)Pdおよび誤り訂正された受信パケット(下り固定長パケット)Pdは、下り受信バッファ61に送出する。
【0077】
誤受信パケット数カウンタ214は、誤り検出信号をトリガとして誤受信パケット数のカウント値をインクリメントする。
【0078】
受信パケット数カウンタ212は、受信同期信号をトリガとして、1個の下り無線フレーム中に含まれる受信パケット(下り固定長パケット)Pdの数分、受信パケット数をインクリメントする。
【0079】
そして、無線パケット廃棄率算出器216からカウント終了のカウンタ制御信号が出力されると、フレーム数カウンタ210、同期回数カウンタ206、誤受信パケット数カウンタ214および受信パケット数カウンタ212の各カウント値がラッチされ、ラッチされたカウント値である、フレーム数、同期回数、誤受信パケット数および受信パケット数が無線パケット廃棄率算出器216に取り込まれる。
【0080】
このとき、無線パケット廃棄率算出器216により、上述した(1)式の無線パケット廃棄率が算出される。
【0081】
そして、上記のカウント値が無線パケット廃棄率算出器216に取り込まれた後、再び、所定の時間に無線パケット廃棄率算出器216からカウント開始のためのカウンタ制御信号が出力され、フレーム数カウンタ210、同期回数カウンタ206、誤受信パケット数カウンタ214および受信パケット数カウンタ212のカウンタ値がリセットされ、ゼロ値とされて、次の無線パケット廃棄率算出のためのカウントが開始される。
【0082】
以上の説明が、下り回線品質測定装置200の詳細動作である。
【0083】
次に、図6は、FDD方式の加入者局21Aの構成例を示している。図7は、FDD方式の基地局11Aの構成例を示している。図8は、FDD方式の無線フレームの構成を示している。
【0084】
FDD方式の図6の加入者局21Aと上述したTDD方式の図3の加入者局21、FDD方式の図7の基地局11Aと上述したTDD方式の図5の基地局11、およびFDD方式の図8の無線フレームと上述したTDD方式の図2の無線フレームにおいて、それぞれ対応する要素には同一の符号を付け、その詳細な説明は省略する。
【0085】
FDD方式は、周波数多重であるので、上り方向と下り方向で異なる無線周波数が用いられる。そのため、TDD方式の高周波回路32、132を構成する切替スイッチ43、143がそれぞれFDD方式ではそれぞれ図6、図7に示すようにダイプレクサ44、144に代替される。ダイプレクサ44、144は、周知のように、受信周波数用のバンドパスフィルタと送信周波数用のバンドパスフィルタから構成され、それぞれ、送信機42、142からの出力信号をアンテナ12、22側に導いて送信させ、アンテナ12、22で受信した信号を受信機41、141側に導く作用を行う。
【0086】
一方、無線フレームは、図2と図8を参照すれば明らかなように、TDD方式では1無線フレームが、下り回線と上り回線とに直列的に分割されているのに対し、FDD方式では、下り無線フレームと上り無線フレームが並列的に構成されている。
【0087】
なお、図8に示す下り無線フレーム中の下りデータ領域は、図2の下りデータ領域TS12に示す下り固定長パケットPdと同一の構成となっている。
【0088】
同様に、図8に示す上り無線フレーム中の上りデータ領域は、図2の上りデータ領域TS15に示す上り固定長パケットPuと同一の構成となっている。
【0089】
このため、図4に示した下り回線品質測定装置200(変復調回路51と無線パケット廃棄率算出装置202)により、TDD方式と同様に、(1)式に示したより詳細な無線パケット廃棄率を算出することができる。
【0090】
以上説明したように、上述した実施の形態によれば、基地局11、11Aからの下りフレームを、たとえば、降雨、降雪等の天候状態による伝送路の瞬断あるいは一定期間の切断により、加入者局21、21A側で受信できなかった場合、また、鳥や洗濯物等の電波障害物等による伝送路の瞬断あるいは一定期間の切断により、加入者局21、21A側で受信できなかった場合、さらには、他の何らかの要因で加入者局21、21A側で受信できなかった場合にも下りフレームが欠損したことをフレーム周期信号出力回路204に内蔵されているタイマ205の自走出力である自走フレーム周期信号により検出するようにし、これを下り回線品質情報に加えるようにしたので、さらに詳細な下り回線品質情報を得ることができるようになる。
【0091】
この詳細な下り回線品質情報は、上り無線フレームにより加入者局21側から基地局11、11A側へ送信することにより、基地局11、11A側の端末14で知ることもできる。
【0092】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限らず、たとえば伝送回線として無線回線ではなく、基地局と加入者局との間が光ファイバで接続された双方向光回線においても適用することができる等、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、加入者局で実際に受信できなかったフレーム数に対応する自走フレーム周期信号を生成するようにしたので、下り回線品質をより詳細に算出することができる。
【0094】
また、加入者局で算出した下り回線品質を基地局で簡易に取得することができる。
【0095】
結果として、受信できなかったフレーム数を考慮しない従来技術により算出される無線パケット廃棄率に比較して、下り回線品質をより詳細に表す無線パケット廃棄率を加入者局および基地局で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態が適用された無線通信システムの構成図である。
【図2】TDD方式の無線フレームの構成図である。
【図3】TDD方式の加入者局の構成を示すブロック図である。
【図4】この実施の形態の下り回線品質測定総理の構成を示すブロック図である。
【図5】TDD方式の基地局の構成を示すブロック図である。
【図6】FDD方式の加入者局の構成を示すブロック図である。
【図7】FDD方式の基地局の構成を示すブロック図である。
【図8】FDD方式の無線フレームの構成図である。
【符号の説明】
10…無線通信システム 11、11A…基地局
12、22…アンテナ 13…ネットワーク
14、20…端末 21、21A…加入者局
32、132…高周波回路 33、34…通信制御回路
41…受信機 42…送信機
43、143…切替スイッチ 44、144…ダイプレクサ
51、151…変復調回路
52、152…TDD/TDMA制御回路
53、153…通信インタフェース回路
54…スロット割当部 61…下り受信バッファ
62…上り送信バッファ 63、66…パケット数計測部
64…上り加入者局毎受信バッファ
65…下り加入者局毎送信バッファ
71…スロットデマンド 72…スロット割当
200…下り回線品質測定装置 202…無線パケット廃棄率算出装置
204…フレーム周期信号出力回路
205…タイマ 208…誤り検出器
210…フレーム数カウンタ 212…受信パケット数カウンタ
214…誤受信パケット数カウンタ 216…無線パケット廃棄率算出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, bidirectional wireless communication between a single base station and a single or a plurality of subscriber stations is performed using a TDD (Time Division Duplex) / TDMA (Time Division Multiple Access) method or FDD (Frequency Division Duplex). TECHNICAL FIELD The present invention relates to a downlink quality measuring apparatus for calculating downlink quality in more detail in transmission of a downlink radio frame from a base station to a subscriber station in a radio communication system using the / TDMA scheme.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the transmission quality of data transmission has been defined by a bit error rate (= number of erroneously received bits / total number of transmitted bits) or a block error rate (= number of erroneously received blocks / total number of transmitted blocks) (non-patent literature). 1).
[0003]
The downlink quality of a wireless communication system in which a single base station with a fixed installation location and a single or a plurality of subscriber stations are connected by the TDD / TDMA method has been measured as follows.
[0004]
First, the base station performs error correction using a Reed-Solomon code or the like on each packet of a single packet or a plurality of packets included in the downlink radio frame, and transmits the packet to the subscriber station as a downlink radio frame.
[0005]
Next, in the subscriber station, from the total number of packets included in the received downlink radio frame (number of received packets) and the number of packets discarded due to error detection out of the number of packets (number of received packets discarded) The wireless packet discard rate is calculated.
[0006]
This wireless packet discard rate is calculated by the number of discarded received packets ÷ the number of received packets.
[0007]
[Non-Patent Document 1]
Iwao Hosaka, “Introduction to Data Communication Systems”, Ohmsha, December 10, 1985, p. 103-p. 105
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the bit error rate, the block error rate, or the wireless packet discard rate described above is calculated on the assumption that all transmission data transmitted from the transmission side is normally received on the reception side.
[0009]
However, in the case of wireless data transmission, the quality of the transmission line is generally poor compared to wired data transmission. For example, the subscriber may be disconnected due to a momentary disconnection of the transmission line due to weather conditions such as rain or snow, or disconnection for a certain period. The station side may not be able to receive downlink radio frames. Further, there are cases where the subscriber station cannot receive the downlink radio frame due to a momentary interruption of the transmission path due to a radio wave obstacle such as a bird or laundry, or disconnection for a certain period.
[0010]
In such a case, the wireless packet discard rate is received when the transmission line is interrupted because it is assumed that all the packets constituting the downlink wireless frame transmitted from the base station can be received by the subscriber station. No consideration is given to a packet that could not be received or a packet that was disconnected for a certain period and could not be received. For this reason, there is a problem in that the value of the radio packet discard rate becomes small and cannot be reflected in the details of the actual downlink quality.
[0011]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a downlink quality measuring apparatus that can calculate downlink quality in more detail.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a downlink quality measuring apparatus that allows a base station to easily acquire downlink quality calculated by a subscriber station.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A downlink quality measurement apparatus according to the present invention is a downlink quality measurement apparatus for a wireless communication system in which a single base station and a single or a plurality of subscriber stations are connected by a TDD scheme or an FDD scheme. A demodulating circuit that receives a downlink radio frame including a packet and outputs a reception synchronization signal for each received radio frame; resets for each reception synchronization signal; outputs a reception frame period signal; and When no sync signal is input, the frame period signal output unit outputs a free-running frame period signal by self-running, and the received frame period signal and the free-running frame period signal are counted to output the number of frames. A frame number counter for counting, a synchronization number counter for counting the reception synchronization signal and outputting the number of synchronizations; , With Then, from the number of frames and the number of synchronizations, the number of missing frames in the downlink radio frame is obtained as (number of frames−number of synchronizations). (Invention of Claim 1)
[0014]
According to the present invention, the number of synchronizations (corresponding to the number of frames actually received) counted by the reception synchronization signal output for each radio frame actually received at the subscriber station, and the demodulation circuit. The number of frames including the frame when the reception synchronization signal could not be output {the total number of frames that could actually be received (the number of received frame periodic signals) and the number of frames that could not be received (the number of free-running frame periodic signals) Corresponds to a number. } Is output, so The number of missing frames in the downlink radio frame can be obtained as (number of frames−number of synchronizations) The downlink quality can be calculated in more detail.
[0015]
In this case, the demodulation circuit further extracts and outputs a received packet from the received one radio frame, counts the received packet, and outputs a received packet number counter. An error detector that detects an error of the received packet and outputs an error detection signal, and an erroneously received packet number counter that counts using the error detection signal as a trigger and outputs the number of erroneously received packets is provided. Of the packets, the number of received packets that could be received normally without error, or the number of received packets that could be received normally as a result of error correction, and the reception was successful but the error could not be corrected and could not be received as a result Therefore, it is possible to calculate the number of erroneously received packets that are considered erroneously received packets. From the number of missing frames, the number N of fixed-length packets included in one downlink radio frame, and the number of erroneously received packets, the number of discarded wireless packets is calculated as (number of erroneously received packets + number of missing frames × N). To calculate the downlink quality in more detail. (Invention of Claim 2)
[0016]
Here, from the number of frames, the number of synchronizations, the number of received packets, the number of erroneously received packets, and the number N of fixed downlink packets in one radio frame, a radio packet discard rate is represented by { More detailed packet discard by providing a wireless packet discard rate calculator obtained by the number of erroneously received packets + (number of frames−number of synchronizations) × N} ÷ {number of received packets + (number of frames−number of synchronizations) × N} The rate can be calculated (the invention according to claim 3). Note that (number of frames−number of synchronizations) means the number of missing frames that could not be received at the subscriber station.
[0017]
Further, the uplink of one radio frame includes a control channel for transmitting the calculated radio packet discard rate, so that the base station knows the radio packet discard rate calculated by the subscriber station. (Invention of claim 4).
[0018]
Of course, a packet discard rate calculator is provided in the base station, and the number of frames, the number of synchronizations, the number of received packets, the number of erroneously received packets, and the number N of fixed downlink packets in one radio frame N May be calculated from the subscriber station to the base station so that the base station collectively calculates the wireless packet discard rate.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 shows an overall configuration of a
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The wireless line is established through wireless communication between the
[0024]
Each
[0025]
Each
[0026]
For communication between the
[0027]
For communication between the
[0028]
FIG. 2 shows a configuration of a radio frame (one radio frame) based on the TDD scheme for performing communication between a plurality of
[0029]
One radio frame includes a downlink area, an uplink area, and a guard time TS16. The downlink region includes a downlink header region TS11 and a downlink data region TS12. The uplink region includes a DMF (Delay Measurement Frame) region TS13, a slot demand region TS14, and an uplink data region TS15 that are time zones for measuring propagation delay between the
[0030]
In the downlink area of one radio frame, the downlink header area TS11 includes a preamble area TS17 for generating a reception synchronization signal for each radio frame, a base station number area TS18, a frame position designation area TS19, and DMF transmission permission. The command area TS20 includes control commands such as, and the slot allocation area TS21.
[0031]
In the downlink region of one radio frame, the remaining downlink data region TS12 is divided into a plurality of time slots, and a fixed downlink packet (also simply referred to as a packet) Pd is assigned to each. Each downlink fixed length packet Pd includes a subscriber station number Pd1, control information Pd2 such as adjacent packet presence / absence information, fixed length data Pd3 which is actual data, and an error detection code Pd4.
[0032]
In the uplink region of one radio frame, the uplink data region TS15 is divided into a plurality of time slots, and an uplink fixed length packet (also simply referred to as a packet) Pu is allocated to each. Each uplink fixed-length packet Pu is composed of guard time Pu1, preamble Pu2, subscriber station number Pu3, control information Pu4 including adjacent packet presence / absence information, etc., fixed-length data Pu5 that is actual data, and error detection code Pu6. ing.
[0033]
Note that the configurations of the upper and lower data areas TS12 and TS15 are common to the TDD / TDMA system and the FDD / TDMA system.
[0034]
The data length of one downlink fixed length packet Pd or one uplink fixed length packet Pu is selected to be 64 bytes or 128 bytes, for example.
[0035]
FIG. 3 shows the configuration of each
[0036]
The high frequency circuit 32 includes a
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The demodulating unit constituting the
[0040]
The downlink fixed length packet Pd demodulated by the
[0041]
Further, the modulation unit constituting the
[0042]
In addition to the
[0043]
The packet
[0044]
FIG. 4 shows a configuration example of the downlink quality measuring apparatus 200 of this embodiment that constitutes the
[0045]
The wireless packet discard
[0046]
The frame cycle
[0047]
At the same time, the frame cycle
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The erroneously received
[0052]
The reception
[0053]
The wireless packet discard
Wireless packet discard rate = {number of erroneously received packets + (number of frames−number of synchronizations) × N} ÷ {number of received packets + (number of frames−number of synchronizations) × N} (1)
[0054]
As described above, in equation (1), (number of frames−number of synchronizations) is a frame that could not be demodulated by the
Wireless packet discard rate = {number of erroneously received packets + number of missing frames × N} ÷ {number of received packets + number of missing frames × N} (2)
[0055]
Here, N is the number of downlink fixed-length packets Pd for each
[0056]
The calculated wireless packet discard rate or the number of erroneously received packets, the number of frames, the number of synchronizations, the number N of fixed-length packets in the frame, and the number of received packets for calculating this wireless packet discard rate Each
[0057]
FIG. 5 shows a configuration of the
[0058]
The configuration and operation of the high-frequency circuit 132 are the same as those of the high-frequency circuit 32 of the
[0059]
The communication control circuit 34 includes a modulation /
[0060]
The packet
[0061]
The
[0062]
The allocation of uplink time slots to each
[0063]
When the
[0064]
The
[0065]
General overall operation
For example, randomly generated variable-length data such as an Ethernet frame supplied from the terminal 20 to the
[0066]
Each uplink fixed length packet Pu is assigned a slot according to the contents of the slot assignment area TS21 from the
[0067]
Each uplink fixed-length packet Pu received at the
[0068]
On the other hand, the same applies to the data supplied from the
[0069]
The downlink fixed-length packet Pd received by the
[0070]
The above description is a general description of the overall operation of the
[0071]
At this time, first, a counter control signal for starting counting is output from the wireless packet discard
[0072]
When the modulation /
[0073]
When receiving the reception synchronization signal, the frame period
[0074]
The
[0075]
The
[0076]
When the
[0077]
The erroneously received
[0078]
The reception
[0079]
When the counter control signal for counting is output from the wireless packet discard
[0080]
At this time, the wireless packet discard
[0081]
Then, after the count value is taken into the wireless packet discard
[0082]
The above description is the detailed operation of the downlink quality measuring apparatus 200.
[0083]
Next, FIG. 6 shows a configuration example of the FDD subscriber station 21A. FIG. 7 shows a configuration example of the FDD-type base station 11A. FIG. 8 shows the configuration of an FDD radio frame.
[0084]
6 of the FDD system and the
[0085]
Since the FDD scheme is frequency multiplexing, different radio frequencies are used in the uplink direction and the downlink direction. Therefore, in the FDD system, the change-over
[0086]
On the other hand, as is clear from FIG. 2 and FIG. 8, one radio frame is divided into a downlink and an uplink in series in the TDD method, whereas in the FDD method, the radio frame is divided. The downlink radio frame and the uplink radio frame are configured in parallel.
[0087]
The downlink data area in the downlink radio frame shown in FIG. 8 has the same configuration as the downlink fixed length packet Pd shown in the downlink data area TS12 of FIG.
[0088]
Similarly, the uplink data area in the uplink radio frame shown in FIG. 8 has the same configuration as the uplink fixed length packet Pu shown in the uplink data area TS15 in FIG.
[0089]
Therefore, the downlink quality measuring apparatus 200 (modem /
[0090]
As described above, according to the above-described embodiment, the downlink frames from the
[0091]
The detailed downlink quality information can also be known by the terminal 14 on the
[0092]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be applied to, for example, a bidirectional optical line in which a base station and a subscriber station are connected by an optical fiber instead of a wireless line as a transmission line. Of course, various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the free-running frame period signal corresponding to the number of frames that could not be actually received by the subscriber station is generated, the downlink quality can be calculated in more detail. Can do.
[0094]
Also, the downlink quality calculated by the subscriber station can be easily obtained by the base station.
[0095]
As a result, it is possible to obtain a radio packet discard rate that represents downlink quality in more detail at the subscriber station and the base station as compared with the radio packet discard rate calculated by the prior art that does not consider the number of frames that could not be received. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram of a TDD radio frame.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a TDD subscriber station.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a downlink quality measurement prime minister of this embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a TDD base station.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an FDD subscriber station.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an FDD base station.
FIG. 8 is a configuration diagram of an FDD radio frame.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
12, 22 ...
14, 20 ...
32, 132 ... high frequency circuit 33, 34 ... communication control circuit
41 ...
43, 143 ...
51, 151 ... modulation / demodulation circuit
52, 152 ... TDD / TDMA control circuit
53, 153 ... Communication interface circuit
54 ...
62:
64: Receive buffer for each upstream subscriber station
65: Transmission buffer for each downlink subscriber station
71 ...
200: Downlink
204... Frame period signal output circuit
205 ...
210: Frame number counter 212: Received packet number counter
214 ... Number of erroneously received packets counter 216 ... Wireless packet discard rate calculator
Claims (4)
少なくとも1個の固定長パケットが含まれる下り無線フレームを受信し、受信した1個の無線フレーム毎に受信同期信号を出力する復調回路と、
前記受信同期信号毎にリセットされ、受信フレーム周期信号を出力するとともに、前記受信同期信号が入力されなかった場合には、自走で自走フレーム周期信号を出力するフレーム周期信号出力器と、
前記受信フレーム周期信号と前記自走フレーム周期信号をカウントして、フレーム数を出力するフレーム数カウンタと、
前記受信同期信号をカウントして、同期回数を出力する同期回数カウンタと、を備え、
前記フレーム数と前記同期回数とから、下り無線フレームのフレーム欠損数を、
(フレーム数−同期回数)
として求める
ことを特徴とする下り回線品質測定装置。In a downlink quality measuring apparatus of a wireless communication system in which a single base station and a single or a plurality of subscriber stations are connected by a TDD method or an FDD method,
A demodulation circuit that receives a downlink radio frame including at least one fixed-length packet and outputs a reception synchronization signal for each received radio frame;
Reset for each reception synchronization signal, and outputs a reception frame period signal, and when the reception synchronization signal is not input, a frame period signal output device that outputs a self-running frame period signal by self-running,
A frame number counter that counts the received frame period signal and the free-running frame period signal and outputs the number of frames;
Counting the received synchronization signal, and a synchronous counter for outputting a count synchronization,
From the number of frames and the number of synchronizations, the number of missing frames in the downlink radio frame is calculated as follows:
(Number of frames-number of synchronizations)
The Ru calculated as a downlink quality measuring apparatus according to claim.
さらに、
前記復調回路は、受信した前記1個の無線フレームから受信パケットを抜き出して出力するものであり、
抜き出された前記受信パケットをカウントして、受信パケット数を出力する受信パケット数カウンタと、
抜き出された前記受信パケットの誤りを検出し、誤り検出信号を出力する誤り検出器と、
前記誤り検出信号をトリガにしてカウントし、誤受信パケット数を出力する誤受信パケット数カウンタと、
を備え、
前記フレーム欠損数と、1個の下り無線フレームに含まれる固定長パケットの数Nと、前記誤受信パケット数とから、無線パケット廃棄数を、
(誤受信パケット数+フレーム欠損数×N)
として求める
ことを特徴とする下り回線品質測定装置。The downlink quality measuring apparatus according to claim 1, wherein
further,
The demodulation circuit extracts and outputs a received packet from the received one radio frame,
A received packet counter that counts the extracted received packets and outputs the number of received packets;
An error detector that detects an error in the extracted received packet and outputs an error detection signal;
Counting with the error detection signal as a trigger, and an erroneously received packet number counter that outputs the number of erroneously received packets ;
Equipped with a,
From the number of missing frames, the number N of fixed-length packets included in one downlink radio frame, and the number of erroneously received packets, the number of discarded radio packets is calculated as follows:
(Number of erroneously received packets + number of missing frames x N)
The Ru calculated as a downlink quality measuring apparatus according to claim.
さらに、
前記フレーム数と、前記同期回数と、前記受信パケット数と、前記誤受信パケット数と、1個の無線フレーム中の下り固定長パケットの数Nとから、無線パケット廃棄率を、
{誤受信パケット数+(フレーム数−同期回数)×N}÷{受信パケット数+(フレーム数−同期回数)×N}
として求める無線パケット廃棄率算出器
を備えることを特徴とする下り回線品質測定装置。The downlink quality measuring apparatus according to claim 2, wherein
further,
From the number of frames, the number of synchronizations, the number of received packets, the number of erroneously received packets, and the number N of fixed downlink packets in one radio frame, a radio packet discard rate is
{Number of erroneously received packets + (number of frames−number of synchronizations) × N} ÷ {number of received packets + (number of frames−number of synchronizations) × N}
A downlink quality measuring apparatus, comprising: a wireless packet discard rate calculator obtained as follows.
さらに、
前記1個の無線フレームの上り回線には、算出した前記無線パケット廃棄率を送信する制御チャンネルが含まれる
ことを特徴とする下り回線品質測定装置。In the downlink quality measuring apparatus according to claim 3,
further,
The downlink quality measuring apparatus, wherein an uplink of the one radio frame includes a control channel for transmitting the calculated radio packet discard rate.
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