JP5120564B2 - 回線品質監視の方法およびその回路 - Google Patents
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Description
図1および図2は誤り訂正機能を有する回線品質監視構成の一例を示すブロック構成図である。図1は送信部、また、図2は受信部を示す。送信部は、パリティ演算回路101、多重化回路102、誤り訂正符号化回路103、及び変調回路104を備える。受信部は、復調回路201、誤り訂正復号回路202、分離化回路203、パリティ演算回路204、パリティ比較回路205、及び回線警報発動回路206を備える。
この回線品質監視構成の動作について説明する。送信部のパリティ演算回路101は、偶数パリティ、奇数パリティ等の演算規則に従って、パリティ多重前の送信データDに対してパリティ演算を行う。このパリティ演算結果を、多重化回路102が、送信データDに多重化し送信信号として出力する。誤り訂正符号化回路103は、送信データにパリティが多重化された送信信号を多重化回路102から受けて符号化する。変調回路104は、符号化された送信信号に直交変調(Quadrature Modulation)を施して無線伝搬路を通じて対向する受信部へ送る。
受信部では、復調回路201で検波した受信信号を誤り訂正復号回路202が復号する。分離化回路203は、復号された誤り訂正後のデータ系列から送信部で多重化されたパリティ演算結果を分離する。パリティ演算回路204は、誤り訂正後のデータ系列に対して、送信部と同じ演算規則によりパリティ演算を行う。パリティ比較回路205は、パリティ演算回路204で求めたパリティ演算結果と分離化回路203で分離された送信部でのパリティ演算結果とを比較する。その比較の判定結果、不一致に対してパリティエラーパルス(PUPE)を生成する。回線警報発動回路206は、パリティエラーパルスを計数し、所定の警報発動区間におけるエラー計数値が警報発動閾値(THM)を上回ったときに回線警報(AL)を発動する。また、回線警報発動時において、所定の警報解除区間におけるパリティエラー計数値が警報解除閾値(THR)を下回った場合には、回線警報(AL)を解除する。
以上の従来例において、回線警報の発動点を決定する際に、パラメータである発動閾値および解除閾値をパリティエラーの発生頻度とビット誤り率(BER:Bit Error Rate)との関係に基づいて設定するため、その発動点はパリティエラーの発生確率に依存する。
下記に本出願に関連する公知文献を挙げる。
このような問題は、エラー信号の計数値に基づいて回線警報を発動する技術では避けられない。
本発明は、このような課題を解決し、精度を保持しつつ高速に回線品質を検出するための回線品質監視方法およびその回路を提供することを目的とする。
それ故、回線品質低下による回線警報は、まず、受信信号のキャリア対雑音電力比(C/N)を推定し、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた閾値を下回る場合にエラーを発生する。次いで、この発生するエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数して、その計数結果があらかじめ定められ閾値を超えたときにエラーパルスを発生する。そして、この発生したエラーパルスに基づいて警報が発動される。
本発明では、所定の監視区間におけるC/Nエラー発生回数を閾値と比較して生成されるC/Nエラーパルスが利用される。そのため、C/Nエラーパルス発生のための監視区間と発生閾値の設定とにより、エラーパルス発生確率を任意に調整することが可能になる。その結果、BERが「10−10」程度の軽微な回線劣化を検出する際にも、BERの検出精度を維持しつつ、上述の関連方式と比較してより高速に検出することが可能となる。さらに、本発明では、伝送信号に回線警報を発動させるための冗長信号を加える必要がない。したがって、パリティを用いた上述の関連技術と比較して伝送効率の面でも優れている。
図2は、関連する回線品質監視構成を示すブロック構成のうち、受信部の構成の一例を示す図である。
図3は、BERに対応するパリティエラー発生確率の一例を示す図である。
図4は、本発明第一実施例の回線品質監視回路をブロック構成で示す図である。
図5は、BERに対応するC/Nエラー発生確率(p)及びC/Nエラーパルス発生確率(PCN)それぞれの一例を示す図である。
図6は、BERに対応するC/Nエラー(ERCN)とC/Nエラーパルス(PUCN)とパリティエラーパルス(PUPE)とのそれぞれを用いた場合における回線警報発動確率の一例を示す図である。
図7は、BERに対応するC/Nエラー(ERCN)とC/Nエラーパルス(PUCN)とパリティエラーパルス(PUPE)とのそれぞれを用いた場合における回線警報発動時間の一例を示す図である。
図8は、本発明第二実施例の回線品質監視回路をブロック構成で示す図である。
図9は、本発明第三実施例の回線品質監視回路をブロック構成で示す図である。
図10は、本発明第四実施例の回線品質監視回路をブロック構成で示す図である。
この回線品質監視回路は、復調回路11およびシンボル判定回路12に、本発明の特徴である、C/N(Carrier−Noise Ratio)推定回路13、C/Nエラー発生回路14、C/Nエラーパルス発生回路15、および回線警報発動回路16それぞれを直列接続して備える。
復調回路11は、無線伝送路を介して到来した受信信号を直交検波(Quadrature Detection)する。シンボル判定回路12は、復調回路11から入力される直交検波後の信号に対してシンボル判定を実施する。C/N推定回路13は、シンボル判定回路12の出力からその受信信号のC/Nを推定する。C/Nエラー発生回路14は、推定されたC/Nがあらかじめ定められた閾値(THER)を下回る場合にエラー(ERCN)を発生する。C/Nエラーパルス発生回路15は、C/Nエラー発生回路14が発生するエラー(ERCN)をあらかじめ定められた監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められ閾値(THEP)を超えたときにはエラーパルス(PUCN)を発生する。回線警報発動回路16は、C/Nエラーパルス発生回路15の発生したエラーパルスに基づいて回線警報(AL)を発動する。
したがって、無線伝送路を介して到来した受信信号は、まず、復調回路11で直交検波される。シンボル判定回路12は、入力される直交検波後の信号(Ich成分DI、Qch成分DQ)に対してシンボル判定を実施する。すなわち、成分DI、成分DQからシンボル判定値のIch成分、Qch成分をそれぞれ差し引くことにより、誤差信号(Ich成分eI、Qch成分eQ)が算出される。シンボル判定点における誤差信号の瞬時電力は、成分eIおよび成分eQの二乗平均をとることで計算される。また、C/N推定値は、変調信号の格子点位置に基づいて計算される既知の平均信号電力と誤差信号の瞬時電力との除算により導出される。C/N推定回路13は、成分eIと成分eQを代入することにより上記演算規則に従ってC/N推定値を導出可能な演算用テーブルを保有している。すなわち、C/N推定値は、C/N推定回路13によりそのテーブルから導出され出力される。C/Nエラー発生回路14は、C/N推定値とC/Nエラー閾値(THER)とを比較し、C/Nエラー推定値が閾値を下回ったときにC/Nエラー(ERCN)を出力する。C/Nエラーパルス発生回路15は、所定の監視区間に出力されたC/Nエラー発生数を計数する。その計数結果はC/Nエラーパルス閾値(THEP)と比較される。その閾値に達した際に、C/Nエラーパルス(PUCN)が生成される。回線警報発動回路16は図2に示した回線警報発動回路206と同等の機能を有する。したがって、回線警報発動回路16では、警報発動監視区間内のC/Nエラーパルス発生数を所定の閾値と比較してその閾値に達した際に回線警報(AL)が発動される。
次に、本発明の特徴であるC/Nエラーパルスの生成から回線警報を発動するまでの動作について説明する。C/Nの推定およびC/N劣化の導出までの過程に関しては周知の技術(特許文献1参照)であり、ここでは説明を省略する。以下の説明では、C/N劣化の導出をC/Nエラーの導出とし、C/Nエラー発生確率を「p」とし、エラーパルス発生閾値を「N」とすると共に、エラーパルス発生監視区間のC/NエラーをM個分とする。C/Nエラーは検波後の受信信号の一つのシンボル分の情報に基づいて導出されるため、エラー発生速度の最大値はシンボルレートと同一となる。
C/Nエラーパルス発生回路15は、C/Nエラー(ERCN)をカウントするだけでなく、エラーパルス発生監視区間を抽出するために、シンボルレートの速度でC/Nエラーに同期して発生する計数時間パルスをカウントする。そして、C/Nエラーパルス発生回路15は、計数時間パルスのカウント値がMに達した時点で、C/Nエラーカウント値を閾値「N」と比較してC/Nエラーパルスを発生させる。また、C/Nエラーパルス発生回路15は、それと同時に、C/Nエラーと計数時間パルスのカウント値を「0」に戻す。C/Nエラーパルス発生確率(PCN)は、C/Nエラー発生確率(p)を用いて、下式(1)による2項分布式で表現される。ただし、「Σ」は「k」(=N〜M)の総和である。
PCN=Σ,Pk(1−p)M−k …… (1)
BERに対する「PCN」の特性は、上式(1)で示される閾値「N」と発生監視区間「M」をパラメータとして任意に調整可能である。ただし、パラメータを選択する際にBERの検出精度を優先してBERに対する「PCN」の変化量を過度に増加させた場合、低BER検出におけるエラーパルス発動確率が低くなる。その結果、アラーム検出に要する時間が長くなる。逆に、BERに対する「PCN」の変化量を減少させ過ぎるとBERの検出精度が劣化してしまう。従って、パラメータは、回線警報の発動時間と検出精度とのトレードオフを考慮し、適切に選択する必要がある。
図5は、誤り訂正を有するディジタル無線通信装置において、BERに対応するC/Nエラー発生確率(p)およびC/Nエラーパルス発生確率(PCN)それぞれの値の一例を示す。C/Nエラー発生確率(p)はBERによらずほぼ一定であるが、C/Nエラーパルス発生確率(PCN)は、希望するBERの検出精度が落ちない程度に変化する。また、上記関連技術とは相違して、エラーパルス発生確率(PCN)がBERに比例しないため、低BERの検出に必要なエラーパルス発生確率(PCN)を任意に設定することが容易である。
次に、回線警報発動回路16について説明する。この回路の動作は、上記関連技術と同様であり、所要の警報発動監視区間において発生するC/Nエラーパルス数を抽出して、閾値比較を行うことで警報を発動する。ここで、警報発動点を設定するための警報発動閾値を「N’」とし、警報発動監視区間をC/Nエラーパルスの「M’」個分とすると、回線警報発動確率(PBER)は、下記式(2)の2項分布の式で与えられる。ただし「Σ」は「k」(=N’〜M’)の総和である。
PBER=Σ,PCN k(1−PCN)M’−k …… (2)
このように本発明は、C/Nエラーパルス発生過程と回線警報発動過程とにおいて、2項分布に従う確率計算を連続して行うことを特徴とする。
図6は回線警報発動確率の一例を示す図であり、回線警報発動用のエラーパルスとして、C/Nエラーパルス(PUCN)とC/Nエラー(ERCN)とパリティエラーパルス(PUPE)とのそれぞれを用いたときの値を示す。また、図7は、C/Nエラーパルス(PUCN)とC/Nエラー(ERCN)とパリティエラーパルス(PUPE)とのそれぞれを用いたときの回線警報発動時間の一例を示す。警報発動点は「BER=10−10」と低いBERに設定した場合を仮定している。図6および図4から明らかなように、C/Nエラーを用いた場合、「BER=10−10」における回線警報発動確率が「BER=10−9」または「BER=10−11」のときの発動確率とほぼ同等となる。したがって、BERの検出精度が悪い。パリティエラーを用いた上記関連技術においては、BERの検出精度は良いが、エラーパルス発生確率がBERに比例する性質がある。そのため、低BER検出に必要なエラーパルス発生確率が極度に低くなる。したがって、回線警報発動時間が大きくなっている。本発明によるC/Nエラーパルスを用いた場合には、回線警報発動確率の精度を保ちつつ、上記関連技術と比較して低BERにおけるエラーパルス発生確率を高く調整できる。したがって、その調整分だけ、警報発動時間も短縮される。
上述の関連技術に用いられているパリティエラーによる回線品質監視回路では、エラーパルスの発生確率がBERに依存するため、回線警報の発動点と発動時間に関する自由度がない。それと比較して、C/Nエラーパルスを用いる本実施例では、エラーパルスの発生確率をBERとは無関係に設定できる。そのため、回線警報の発動点と発動時間に関する自由度が高く、回線警報の発動時間を大幅に短縮することができる。
フェージング環境下では受信信号が非線形歪みの影響を受けるため、BERに対するC/Nの関係が白色ガウス雑音付加時とは異なり、C/Nエラーパルス(PUCN)が期待通りに発生しないことがある。特に、回線品質が高速フェージング等で急激に劣化した場合に、C/Nエラーパルスが発生せず、回線警報が発動しなくなる可能性がある。一方、パリティエラー(ERPR)による回線警報は、BERが劣化したときに確実に発動するため、フェージングの影響で警報が発生しにくくなることはない。一方で、パリティエラーを用いた場合でも、警報発動閾値を「10−3」程度と高いBERに設定すれば、回線劣化の検出に時間がかからない。以上により、パリティエラーパルスによる回線警報と、C/Nエラーパルスによる回線警報を併用すれば、回線劣化をより効果的に検出できる。
Claims (6)
- ディジタル無線通信回線の回線品質を監視する方法であって、まず、無線通信回線から受信信号を受けた際にその受信信号のキャリア対雑音電力比を推定し、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた第1の閾値を下回る場合に第1のエラーを発生し、この発生する第1のエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた第2の閾値を超えたときには第1のエラーパルスを発生し、警報発動監視区間内に発生した第1のエラーパルスの発生数を所定の閾値と比較して、前記警報発動監視区間内の第1のエラーパルス発生数が前記所定の閾値に達した際に警報を発動する回線品質監視方法であり、
更に、前記無線通信回線から受ける受信信号のパリティエラーを所定の監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた警報発動閾値を超えたときに第2のエラーパルスを発生し、その発生した第2のエラーパルスに基づいてもまた警報を発動することを特徴とする回線品質監視方法。 - ディジタル無線通信回線の回線品質を監視する方法であって、まず、無線通信回線から受信信号を受けた際にその受信信号のキャリア対雑音電力比を推定し、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた第1の閾値を下回る場合に第1のエラーを発生し、この発生する第1のエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた第2の閾値を超えたときには第1のエラーパルスを発生し、警報発動監視区間内に発生した第1のエラーパルスの発生数を所定の閾値と比較して、前記警報発動監視区間内の第1のエラーパルス発生数が前記所定の閾値に達した際に警報を発動する回線品質監視方法であり、
更に、前記無線通信回線から受ける受信信号のシンドロームエラーを所定の監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた警報発動閾値を超えたときに別のエラーパルスを発生し、その発生した別のエラーパルスに基づいてもまた警報を発動することを特徴とする回線品質監視方法。 - ディジタル無線通信回線の回線品質を監視する方法であって、まず、無線通信回線から受信信号を受けた際にその受信信号のキャリア対雑音電力比を推定し、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた第1の閾値を下回る場合に第1のエラーを発生し、この発生する第1のエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた第2の閾値を超えたときには第1のエラーパルスを発生し、警報発動監視区間内に発生した第1のエラーパルスの発生数を所定の閾値と比較して、前記警報発動監視区間内の第1のエラーパルス発生数が前記所定の閾値に達した際に警報を発動する回線品質監視方法であり、
更に、前記無線通信回線から受ける受信信号のパリティエラーを第1の所定の監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた第1の警報発動閾値を超えたときに第2のエラーパルスを発生し、その発生した第2のエラーパルスに基づいてもまた警報を発動し、
更に、前記無線通信回線から受ける受信信号のシンドロームエラーを第2の所定の監視区間にわたり計数し、その計数結果があらかじめ定められた第2の警報発動閾値を超えたときに別のエラーパルスを発生し、その発生した別のエラーパルスに基づいてもまた警報を発動することを特徴とする回線品質監視方法。 - ディジタル無線通信回線の回線品質を監視する回路であって、前記無線通信回線から受けた受信信号のキャリア対雑音電力比(C/N)を推定するC/N推定回路と、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた第1の閾値を下回る場合に第1のエラーを発生するC/Nエラー発生回路と、この発生する第1のエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数してその計数結果があらかじめ定められた第2の閾値を超えた場合に第1のエラーパルスを発生する第1のエラーパルス発生回路と、警報発動監視区間内に発生した第1のエラーパルスの発生数を所定の閾値と比較して、前記警報発動監視区間内の第1のエラーパルス発生数が前記所定の閾値に達した際に警報を発動する第1の回線警報発動回路と、を備えた回線品質監視回路であり、
前記受信信号のパリティエラーを所定の監視区間にわたり計数してその計数結果があらかじめ定められた警報発動閾値を超えたときに第2のエラーパルスを発生する第2のエラーパルス発生回路と、この第2のエラーパルスに基づいて警報を発動する第2の回線警報発動回路と、を更に備えることを特徴とする回線品質監視回路。 - ディジタル無線通信回線の回線品質を監視する回路であって、前記無線通信回線から受けた受信信号のキャリア対雑音電力比(C/N)を推定するC/N推定回路と、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた第1の閾値を下回る場合に第1のエラーを発生するC/Nエラー発生回路と、この発生する第1のエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数してその計数結果があらかじめ定められた第2の閾値を超えた場合に第1のエラーパルスを発生する第1のエラーパルス発生回路と、警報発動監視区間内に発生した第1のエラーパルスの発生数を所定の閾値と比較して、前記警報発動監視区間内の第1のエラーパルス発生数が前記所定の閾値に達した際に警報を発動する第1の回線警報発動回路と、を備えた回線品質監視回路であり、
前記受信信号のシンドロームエラーを所定の監視区間にわたり計数してその計数結果があらかじめ定められた警報発動閾値を超えたときに別のエラーパルスを発生する別のエラーパルス発生回路と、この別のエラーパルスに基づいて警報を発動する別の回線警報発動回路と、を更に備えることを特徴とする回線品質監視回路。 - ディジタル無線通信回線の回線品質を監視する回路であって、前記無線通信回線から受けた受信信号のキャリア対雑音電力比(C/N)を推定するC/N推定回路と、推定されたキャリア対雑音電力比があらかじめ定められた第1の閾値を下回る場合に第1のエラーを発生するC/Nエラー発生回路と、この発生する第1のエラーをあらかじめ定められた監視区間にわたり計数してその計数結果があらかじめ定められた第2の閾値を超えた場合に第1のエラーパルスを発生する第1のエラーパルス発生回路と、警報発動監視区間内に発生した第1のエラーパルスの発生数を所定の閾値と比較して、前記警報発動監視区間内の第1のエラーパルス発生数が前記所定の閾値に達した際に警報を発動する第1の回線警報発動回路と、を備えた回線品質監視回路であり、
前記受信信号のパリティエラーを第1の所定の監視区間にわたり計数してそのそれぞれの計数結果があらかじめ定められた第1の警報発動閾値を超えたときに第2のエラーパルスを発生する第2のエラーパルス発生回路と、この第2のエラーパルスに基づいて警報を発動する第2の回線警報発動回路と、
前記受信信号のシンドロームエラーを第2の所定の監視区間にわたり計数してその計数結果があらかじめ定められた第2の警報発動閾値を超えたときに別のエラーパルスを発生する別のエラーパルス発生回路と、この別のエラーパルスに基づいて警報を発動する別の回線警報発動回路と、
を更に備えることを特徴とする回線品質監視回路。
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