JP5414055B2 - Distributed node communication system - Google Patents

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Description

本発明は送受信および中継伝送機能を有する通信ノードからなるノード群(通信段)を、通信空間内に多段に配置し、ある通信ノードが送信した信号が一般に複数の通信段を順次経由して中継伝送される分散ノード通信システムに関する。   In the present invention, a node group (communication stage) composed of communication nodes having transmission / reception and relay transmission functions is arranged in multiple stages in a communication space, and a signal transmitted by a communication node is generally relayed sequentially through a plurality of communication stages. The present invention relates to a distributed node communication system to be transmitted.

本発明のシステムと構成上類似する従来の無線伝送システムについて説明する。まず、多入力多出力方式(MIMO:Multiple Input Multiple Output)と呼ばれるシステムについて、その一例を図16を参照して説明する。送信機TXから受信機RXに送信データが送られる。送信データ系列{d}は送信部TX0において、2個のデータ系列{d1},{d2}に分離され、内蔵する変調器により無線信号に変換された後、2個の送信増幅器AMPTを経てアンテナTA1,TA2からそれぞれ送信される。 A conventional wireless transmission system similar in configuration to the system of the present invention will be described. First, an example of a system called multiple input multiple output (MIMO) will be described with reference to FIG. Transmission data is sent from the transmitter TX to the receiver RX. The transmission data sequence {d} is separated into two data sequences {d 1 }, {d 2 } in the transmission unit TX 0 , converted into a radio signal by a built-in modulator, and then two transmission amplifiers AMP. Transmitted from antennas TA 1 and TA 2 via T.

受信機RXにおいて、受信信号は受信アンテナRA1,RA2から受信増幅器AMPRを経て、2個の受信信号が復調部RX0に送られる。送受信機間の伝搬定数を要素とする伝搬行列をH(h11,h21,h12,h22)とすると、トレーニング期間におけるパイロット信号の伝送を利用して、パイロット応答回路PR1,PR2が伝搬行列のレプリカ^H(^h11,^h21,^h12,^h22)を予め生成し記憶している。ここで「^H」,「^h」等の表記は「^」を上部に伴うそれぞれの英字記号を表すものである。このように、この明細書では「^」,「〜」を上部に伴う英字の代理表記として「^」,「〜」を前置した英字を用いる場合がある。 In the receiver RX, the received signal through the receiving amplifier AMP R from the receiving antennas RA 1, RA 2, 2 pieces of the received signal is sent to the demodulation unit RX 0. Assuming that the propagation matrix having the propagation constant between the transmitter and the receiver as H (h 11 , h 21 , h 12 , h 22 ), the pilot response circuits PR 1 , PR 2 are utilized by utilizing the transmission of the pilot signal in the training period. There replica of propagation matrix ^ H (^ h 11, ^ h 21, ^ h 12, ^ h 22) are generated in advance and stored. Here, "^ H", "^ h", and the like represent respective alphabetic symbols with "^" at the top. Thus, in this specification, “^”, “˜” may be used as a surrogate notation for an alphabetic character accompanied by “^”, “˜”.

復調部RX0の信号処理部AYZは、2系列に分離された送信信号が伝搬行列により変換され、さらに多重化された形で受信された2系列の受信信号をレプリカ^Hを用いて分析することにより、2系列のデータ成分の軟出力{〜d1},{〜d2}を分離生成する。これらの成分内の個々のデータ成分を判定器DECにより硬判定し、送信データ系列の検出値{^d1},{^d2}を生成する。 The signal processing unit AYZ of the demodulating unit RX 0 analyzes the two series of received signals received in a multiplexed form after the transmission signal separated into two series is converted by the propagation matrix using the replica ^ H. Thus, the soft outputs {˜d 1 } and {˜d 2 } of the two series of data components are separately generated. Individual data components in these components are hard-decided by the determinator DEC, and detection values {^ d 1 }, {^ d 2 } of the transmission data series are generated.

このようなMIMO方式の利点は、送受信に1個ずつのアンテナを用いる方式に比べ、送受信に2個ずつのアンテナを用いることにより、同じ伝送帯域幅であっても伝送容量を倍増できることにある。このような利点を得るためには、伝搬行列の要素が互いに無相関であること、受信機がレプリカ^Hを予め取得し、受信信号をこのレプリカ^Hにより分析する必要がある。伝搬定数を無相関にするためには、送信アンテナ相互の設置間隔および受信アンテナ相互の設置間隔を搬送波の波長の1/2以上に設定する必要がある。また、見通し内伝搬環境では、伝搬定数間の相関が増大するので、2系列の分離は困難となり容量の増大は不可能である。   The advantage of the MIMO scheme is that the transmission capacity can be doubled even with the same transmission bandwidth by using two antennas for transmission and reception compared to a scheme using one antenna for transmission and reception. In order to obtain such advantages, it is necessary that the elements of the propagation matrix are uncorrelated with each other, the receiver obtains a replica ^ H in advance, and the received signal is analyzed by this replica ^ H. In order to make the propagation constant uncorrelated, it is necessary to set the installation interval between the transmission antennas and the installation interval between the reception antennas to be 1/2 or more of the wavelength of the carrier wave. Further, in the line-of-sight propagation environment, the correlation between propagation constants increases, so that it is difficult to separate the two sequences and the capacity cannot be increased.

上記の問題を解決する手法として、図16の中央下部の破線枠で示すように、中継段REP1,REP2を送受信機間に挿入する技術がある。このような技術の例としては、下記の特許文献1,2のような通信方式が知られている。 As a technique for solving the above problem, there is a technique of inserting the relay stages REP 1 and REP 2 between the transmitter and the receiver, as indicated by the broken line frame at the lower center of FIG. As an example of such a technique, communication systems such as the following Patent Documents 1 and 2 are known.

図16において、伝搬経路上に破線枠で示した中継段REP1,REP2を挿入することにより、送信機TXの出力は2個の中継器REP1,REP2を経て受信機RXに伝送される。この場合の伝搬行列Hは送信側の伝搬行列HT(h1R1,h2R1,h1R2,h2R2)と受信側の伝搬行列HR(hR11,hR21,hR12,hR22)の積として与えられ、見通し内環境でも伝搬定数間の相関が減少するので、復調部RX0における信号分離が達成される。このような中継段を備えたMIMO方式(以下、MIMO−REP方式という)は、外観上は本発明の構成と類似しているが、後述するように本質的に異なる技術である。 In FIG. 16, by inserting relay stages REP 1 and REP 2 indicated by broken line frames on the propagation path, the output of transmitter TX is transmitted to receiver RX via two relays REP 1 and REP 2. The The propagation matrix H in this case is the product of the transmission side propagation matrix H T (h 1R1 , h 2R1 , h 1R2 , h 2R2 ) and the reception side propagation matrix H R (h R11 , h R21 , h R12 , h R22 ). Since the correlation between propagation constants is reduced even in the line-of-sight environment, signal separation in the demodulator RX 0 is achieved. The MIMO system (hereinafter referred to as the MIMO-REP system) having such a relay stage is similar in appearance to the configuration of the present invention, but is an essentially different technique as will be described later.

特開2005−192185号公報JP 2005-192185 A 特開2006−148482号公報JP 2006-148482 A

従来のMIMO方式やMIMO−REP方式の通信システムは、送信局と受信局間の伝送効率の向上やS/N比の改善を目的とした、単純な送信局−受信局間の通信システムであった。このような従来の通信システムは、ユビキタス通信への応用を考慮されたものではなく、空間の広い領域内に多数配置された通信局(通信ノード)を扱うものでもなかった。近年「同時にあらゆる所との通信」を可能とするようなユビキタス通信の実用化が注目を集めているが、従来の通信システムはこのようなユビキタス通信に対して必ずしも適合性がよいものではなかった。   A conventional MIMO or MIMO-REP communication system is a simple communication system between a transmitting station and a receiving station for the purpose of improving the transmission efficiency between the transmitting station and the receiving station and improving the S / N ratio. It was. Such a conventional communication system is not intended for application to ubiquitous communication and does not handle a large number of communication stations (communication nodes) arranged in a wide space. In recent years, the practical use of ubiquitous communication that enables "communication with various places at the same time" has attracted attention, but conventional communication systems have not always been well adapted to such ubiquitous communication. .

そこで、本発明は、送受信および中継伝送機能を有する通信ノードからなるノード群を通信段とし、その通信段を通信空間内に多段に配置するとともに、それらの通信段間の送受信のタイミングを統合的に制御するようにして、通信形態の自由度が大きく、多様な形態の応用分野に適用可能であり、ユビキタス通信への適合性の良好な通信システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention uses a group of communication nodes having transmission / reception and relay transmission functions as communication stages, arranges the communication stages in multiple stages in the communication space, and integrates transmission / reception timing between these communication stages. It is an object of the present invention to provide a communication system that has a high degree of freedom in communication form, can be applied to various forms of application fields, and has good adaptability to ubiquitous communication.

上記目的を達成するために、本発明の分散ノード通信システムは、無線信号を送信する送信ノードと、前記送信ノードが送信した無線信号を受信してその無線信号を復調した復調信号を記憶するとともに、記憶した復調信号を無線中継信号に変換して送信する1つ以上の中継ノードからなる中継段と、無線信号を受信する受信ノードと、前記送信ノードおよび前記中継ノードの送信開始時点と、前記中継ノードおよび前記受信ノードの受信開始時点とを制御し、同一の中継段に属する全ての中継ノードに対して同一のタイミングで受信開始および送信開始の動作を行わせる送受信時点制御手段とを有し、前記送信ノードと前記受信ノードの間の通信空間に1段以上の段数の前記中継段が配置された分散ノード通信システムである。前記送信ノードは、送信データによりリンク識別用拡散系列を変調して基底帯域送信信号を生成する手段と、該基底帯域送信信号により搬送波を変調して生成した無線信号を送信する手段を備えたものである。前記中継ノードは、受信した無線信号を局部搬送波により復調して基底帯域受信信号を生成し、前段ノードの用いたリンク識別用拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段ノードと該中継ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力を加算して合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、該合成修正軟出力によりリンク識別用拡散系列を変調して基底帯域送信信号を生成する手段と、該基底帯域送信信号により搬送波を変調して生成した無線信号を送信する手段を備えたものである。前記受信ノードは、受信した無線信号を局部搬送波により復調して基底帯域受信信号を生成し、前段中継ノードの用いたリンク識別用拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段中継ノードと該受信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力を加算して合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、該合成修正軟出力を硬判定することにより前記送信ノードが送信した送信データを検出する手段を備えたものである。   In order to achieve the above object, a distributed node communication system according to the present invention stores a transmission node that transmits a radio signal, and a demodulated signal obtained by receiving the radio signal transmitted by the transmission node and demodulating the radio signal. A relay stage composed of one or more relay nodes that convert the stored demodulated signal into a radio relay signal and transmit, a reception node that receives the radio signal, a transmission start time of the transmission node and the relay node, A transmission / reception time control means for controlling the relay node and the reception start time of the reception node, and causing all relay nodes belonging to the same relay stage to perform reception start and transmission start operations at the same timing. A distributed node communication system in which one or more relay stages are arranged in a communication space between the transmitting node and the receiving node. The transmission node includes means for modulating a link identification spreading sequence with transmission data to generate a baseband transmission signal, and means for transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with the baseband transmission signal It is. The relay node demodulates the received radio signal with a local carrier wave to generate a baseband received signal, and for each soft output obtained by despreading each using a link identification spreading sequence used by the previous node, And each corrected soft output is generated by performing phase correction processing for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between the relay node and the relay node, and a combined corrected soft output is generated by adding the corrected soft outputs. A combined modified soft output generating means, a means for generating a baseband transmission signal by modulating a spread sequence for link identification with the combined corrected soft output, and transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with the baseband transmitted signal It has a means to do. The receiving node demodulates the received radio signal with a local carrier wave to generate a baseband received signal, and for each soft output obtained by despreading each using a link identification spreading sequence used by the preceding relay node, Each corrected soft output is generated by performing phase correction processing for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by the transmission between the relay node and the receiving node, and the combined soft output is obtained by adding these corrected soft outputs. A composite corrected soft output generating means for generating and means for detecting transmission data transmitted by the transmitting node by making a hard decision on the composite corrected soft output.

また、本発明の分散ノード通信システムは、送信データにより搬送波を変調して生成した無線信号を送信する送信機能と、受信した無線信号を局部搬送波により復調することにより生成した復調信号を記憶するとともに、記憶した復調信号を無線信号に変換して中継送信する中継機能と、前記復調信号を用いて送信データを検出する受信機能とを備えた通信ノードを1つ以上備え、該通信ノードが全て同一のタイミングで動作する通信段と、前記通信ノードの送信開始時点と受信開始時点とを制御し、同一の通信段に属する全ての通信ノードに対して同一のタイミングで受信開始および送信開始の動作を行わせる送受信時点制御手段とを有し、複数の前記通信段が通信空間内に配置された分散ノード通信システムである。前記通信ノードは、受信した無線信号を復調することにより生成した復調信号を、前段の通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段の各通信ノードと自局通信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力を加算することにより合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、該通信ノードを始点とする送信データにより送信点識別用第1拡散系列を変調して第1拡散信号を生成する手段と、前記第1拡散信号と前記合成修正軟出力とを加算した出力によりさらに伝送リンク識別用第2拡散系列を変調して第2拡散信号を生成する手段と、前記第2拡散信号により搬送波を変調して生成した無線信号を送信する手段と、前記合成修正軟出力を、取得したいデータを送信した相手局の通信ノードが用いた第1拡散系列により逆拡散することにより受信軟出力信号を生成する手段と、該受信軟出力信号を硬判定することにより該相手局の通信ノードの送信した送信データを検出する手段とを備えたものである。   The distributed node communication system of the present invention stores a transmission function for transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with transmission data, and a demodulated signal generated by demodulating the received radio signal with a local carrier wave. , Comprising at least one communication node having a relay function for converting a stored demodulated signal into a radio signal for relay transmission and a receiving function for detecting transmission data using the demodulated signal, all of the communication nodes being the same The communication stage that operates at the timing of the above, and the transmission start time and the reception start time of the communication node are controlled. A distributed node communication system including a transmission / reception time point control unit to be performed and a plurality of the communication stages arranged in a communication space. The communication node demodulates the received radio signal and demodulates the demodulated signal generated by the second spreading sequence used by each communication node of the previous communication stage, with respect to each soft output. Each corrected soft output is generated by applying phase correction processing that corrects the phase rotation amount of the carrier generated by transmission between each communication node and the local communication node, and the corrected soft outputs are added together to synthesize Combined modified soft output generating means for generating corrected soft output; means for generating a first spread signal by modulating a first spreading sequence for transmitting point identification with transmission data starting from the communication node; and the first spreading Means for generating a second spread signal by further modulating the second spread sequence for transmission link identification with an output obtained by adding the signal and the combined modified soft output; and generating by modulating a carrier wave with the second spread signal Means for transmitting the received radio signal, and means for generating a received soft output signal by despreading the combined corrected soft output by the first spreading sequence used by the communication node of the counterpart station that transmitted the data to be acquired, Means for detecting transmission data transmitted by the communication node of the counterpart station by making a hard decision on the received soft output signal.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、前記合成修正軟出力生成手段は、前記復調信号を前段の通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段の各通信ノードと自局通信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力のうち平均電力が予め設定した閾値以下の値を取る修正軟出力を除いた全ての修正軟出力を加算することにより前記合成修正軟出力を生成するものであることが好ましい。   Further, in the above distributed node communication system, the combined modified soft output generating means converts each of the demodulated signals into soft outputs obtained by despreading each of the demodulated signals by the second spreading sequence used by each communication node in the preceding communication stage. On the other hand, each corrected soft output is generated by applying a phase correction process for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between each communication node in the previous stage and the local station communication node. It is preferable that the combined corrected soft output is generated by adding all corrected soft outputs except for the corrected soft output whose power is a value equal to or less than a preset threshold value.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、前記合成修正軟出力生成手段は、前記復調信号を前段の通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段の各通信ノードと自局通信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、それらの修正軟出力の電圧振幅を当該修正軟出力に含まれる信号対雑音比に応じて調整した調整軟出力を生成し、該調整軟出力を加算することにより前記合成修正軟出力を生成するものであることが好ましい。   Further, in the above distributed node communication system, the combined modified soft output generating means converts each of the demodulated signals into soft outputs obtained by despreading each of the demodulated signals by the second spreading sequence used by each communication node in the preceding communication stage. On the other hand, each corrected soft output is generated by applying phase correction processing for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between each communication node in the previous stage and the local communication node, and the voltage amplitude of the corrected soft output is generated. Preferably, the adjusted soft output is generated according to the signal-to-noise ratio included in the corrected soft output, and the adjusted soft output is added to generate the combined corrected soft output.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、前記通信段は、内側の通信段に対して、その通信段に隣接する外側の通信段が環状に内側の通信段を包囲するように配置されたものとすることができる。   Further, in the above distributed node communication system, the communication stage is arranged such that the outer communication stage adjacent to the communication stage surrounds the inner communication stage in a ring shape with respect to the inner communication stage. can do.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、複数段の前記通信段は順次距離を隔てて配置されており、複数段の前記通信段は、前記通信ノードが1つの通信段と、前記通信ノードが複数の通信段とを含むものとすることができる。   In the distributed node communication system, a plurality of communication stages are sequentially arranged at a distance, and the plurality of communication stages include a communication stage having one communication node and a plurality of communication nodes. Communication stages.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、前記通信段は、円環状に配置された複数個の前記通信ノードからなる円環状通信段を含むものであり、複数の前記通信段が、前記円環状通信段の円環が含まれる平面と直交する方向に互いに距離を隔てて配置されたものとすることができる。   In the distributed node communication system, the communication stage includes an annular communication stage composed of a plurality of communication nodes arranged in an annular shape, and the plurality of communication stages include the annular communication. It may be arranged at a distance from each other in a direction perpendicular to a plane including the stepped ring.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、前記円環状通信段の中心点を結ぶ曲線の近傍に沿って移動局が移動するものであり、前記送受信時点制御手段は、前記移動局の移動に伴って、前記移動局の近傍位置にある前記円環状通信段に属する全ての通信ノードに対して同一のタイミングで受信開始および送信開始の動作を行わせるものであるとともに、前記移動局の近傍位置にある前記円環状通信段の通信ノードと通信可能となるようなタイミングで前記移動局に送信開始および受信開始の動作を行わせるものであり、前記移動局は、受信した無線信号を復調することにより生成した復調信号を、近傍位置にある前記円環状通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、それらの各通信ノードと自局間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力に基づいて合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、前記合成修正軟出力を、データ受信を希望する相手局の通信ノードが用いた第1拡散系列により逆拡散することにより受信軟出力信号を生成する手段と、該受信軟出力信号を硬判定することにより該相手局の通信ノードの送信した送信データを検出する手段とを備えたものとすることができる。   In the distributed node communication system described above, the mobile station moves along the vicinity of a curve connecting the center points of the annular communication stages, and the transmission / reception time point control means moves along with the movement of the mobile station. , Which causes all communication nodes belonging to the annular communication stage in the vicinity of the mobile station to perform reception start and transmission start operations at the same timing, and in the vicinity of the mobile station The mobile station performs transmission start and reception start operations at a timing that enables communication with a communication node in the annular communication stage, and the mobile station generates by demodulating the received radio signal. For each soft output obtained by despreading the demodulated signal by the second spreading sequence used by each communication node of the annular communication stage at a nearby position, Each modified soft output is generated by applying phase correction processing that corrects the phase rotation amount of the carrier generated by transmission between the mobile station and the local station, and a combined corrected soft output is generated based on these corrected soft outputs Modified soft output generating means; means for generating a received soft output signal by despreading the synthesized modified soft output by a first spreading sequence used by a communication node of a partner station that desires data reception; and And means for detecting transmission data transmitted by the communication node of the counterpart station by making a hard decision on the output signal.

また、上記の分散ノード通信システムにおいて、前記円環状通信段の中心点を結ぶ曲線の近傍に沿って移動局が移動するものであり、前記移動局が既に通過した後方の近接する前記円環状通信段の各通信ノードは、当該円環状通信段に割り当てられた送信タイミングで無変調搬送波を送信し、前記移動局は、前記無変調搬送波の受信に対応して自局が記憶するデータを読み出して送信し、前記移動局の移動方向の前方の近接する前記円環状通信段の各通信ノードは、前記移動局の送信データを受信するものであり、さらに、前記移動局が既に通過した後方の近接する前記円環状通信段の各通信ノードは、当該円環状通信段に割り当てられた送信タイミングで前記無変調搬送波と異なる周波数の搬送波を用いて書き込みデータを含む送信信号を送信し、前記移動局は、受信した書き込みデータを自局の記憶手段に記憶するものとすることができる。   In the above distributed node communication system, the mobile station moves along the vicinity of the curve connecting the center points of the annular communication stages, and the adjacent annular communication in the rear that the mobile station has already passed through. Each communication node in the stage transmits an unmodulated carrier at the transmission timing assigned to the annular communication stage, and the mobile station reads out data stored by itself in response to reception of the unmodulated carrier Each of the communication nodes of the annular communication stage that transmits and receives the mobile station in the front in the moving direction of the mobile station receives the transmission data of the mobile station, and further, the proximity of the rear that the mobile station has already passed. Each communication node of the annular communication stage transmits a transmission signal including write data using a carrier wave having a frequency different from that of the unmodulated carrier wave at a transmission timing assigned to the annular communication stage. And Shin, the mobile station can be made to store the write data received in the storage means of its own station.

本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。   Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.

各通信ノードの送信信号に対しリンク識別用の拡散系列による拡散を施すことにより、前段の各通信ノードから受信したリンク信号の識別分離を可能としている。さらに、伝搬過程で生ずる搬送波位相の変化を修正する機能を各通信ノードに持たせることにより、複数の前段通信ノードから受信したリンク信号の伝搬過程で生じた位相回転を修正することができる。その結果、所望の1対の通信ノード間のデ−タ伝送において、経由した通信段数と各通信段を構成するノード数が増大するに従って受信S/N比は増大する。したがって、受信レベル変動の大きな空間においても、低い送信電力を用いて誤り発生確率が小さく安定な通信を提供できる。   By spreading the transmission signal of each communication node by the spread sequence for link identification, it is possible to identify and separate the link signal received from each preceding communication node. Furthermore, by providing each communication node with a function of correcting a change in carrier wave phase that occurs in the propagation process, it is possible to correct the phase rotation that has occurred in the propagation process of link signals received from a plurality of preceding communication nodes. As a result, in data transmission between a desired pair of communication nodes, the reception S / N ratio increases as the number of communication stages passed through and the number of nodes constituting each communication stage increase. Therefore, even in a space where the reception level fluctuation is large, it is possible to provide stable communication with a low error generation probability using low transmission power.

また、タイミング制御信号を用いた2相または多相による通信段間の時分割伝送方式により、順方向、逆方向、順逆双方向同時伝送、或いは2次元、3次元空間内のセンターから周辺へ、その逆方向への伝送などの実現と、それらの伝送モードの選択切り替え制御などにより柔軟なネットワークを構成できるので、ユビキタス通信において想定される多様な通信需要に適応できる。   In addition, by time-division transmission method between two or multi-phase communication stages using timing control signals, forward, reverse, forward / reverse bidirectional simultaneous transmission, or from the center to the periphery in a two-dimensional or three-dimensional space, Since a flexible network can be configured by realizing transmission in the opposite direction and the selection switching control of those transmission modes, it is possible to adapt to various communication demands assumed in ubiquitous communication.

また、アクティブ・タグやパッシブ・タグと固定通信網間の通信に適用すれば、低電力通信による信頼性の高い分類配送システムを実現できる。さらに、移動通信システムにおけるセル内通信に本発明の多段中継技術を適用すれば、多段中継によるS/N比の増大と多数回の同一シンボル成分の送受信により、基地局と移動体ノード間の安定な低電力通信を実現できる。   In addition, when applied to communication between an active tag or passive tag and a fixed communication network, a highly reliable classification delivery system by low power communication can be realized. Furthermore, if the multistage relay technology of the present invention is applied to intra-cell communication in a mobile communication system, the S / N ratio is increased by multistage relay and the same symbol component is transmitted and received many times, thereby stabilizing the base station and the mobile node. Low power communication can be realized.

図1は、本発明の分散ノード通信システムの基本構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of a distributed node communication system according to the present invention. 図2は、第1拡散符号および第2拡散符号を使用した分散ノード通信システムの具体的な構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a distributed node communication system using the first spreading code and the second spreading code. 図3は、分散ノード通信システムのS/N比の特性を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the S / N ratio characteristics of the distributed node communication system. 図4は、中継段を1段とした最も単純な通信システムを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the simplest communication system with one relay stage. 図5は、図4の通信システムを複数個縦続接続して構成した通信システムを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a communication system configured by cascading a plurality of communication systems of FIG. 図6は、長い廊下のような空間における通信システムの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a communication system in a space such as a long corridor. 図7は、所定方向の伝送を行う通信システムに対して、分岐伝送路を付加した通信システムを示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a communication system in which a branch transmission path is added to a communication system that performs transmission in a predetermined direction. 図8は、中継段をその外側の中継段で環状に包囲するような構造の通信システムを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a communication system having a structure in which a relay stage is annularly surrounded by an outer relay stage. 図9は、通信ノード内の送信部と受信部における信号処理過程を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a signal processing process in the transmission unit and the reception unit in the communication node. 図10は、通信ノードの構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the communication node. 図11は、通信ノードのシンボル伝送部の詳細を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating details of the symbol transmission unit of the communication node. 図12は、移動体ノードを含む通信システムの概要を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an outline of a communication system including a mobile node. 図13は、移動体ノードMの移動位置と各タイミングとの関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the movement position of the mobile node M and each timing. 図14は、電源を内蔵しない移動体ノードを含む通信システムの概要を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an outline of a communication system including a mobile node that does not incorporate a power source. 図15は、図14の通信システムの側面図である。FIG. 15 is a side view of the communication system of FIG. 従来の多入力多出力方式の通信システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the communication system of the conventional multiple input multiple output system.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の分散ノード通信システムの基本構造を示す図である。本発明の分散ノード通信システムは、送信ノードA,中継ノードBn(n=1,2,…,Ns),中継ノードCm(m=1,2,…,Ns)および受信ノードDとからなるものである。一群の中継ノードBn(n=1,2,…,Ns)を中継段Bとし、一群の中継ノードCm(m=1,2,…,Ns)を中継段Cとする。ここで、それぞれの中継段におけるノード数をNsで表す。送信ノードAから送信した信号が、 中継段B,中継段Cを経て受信ノードDへと順次矢印方向に伝搬する通信システムである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of a distributed node communication system according to the present invention. The distributed node communication system of the present invention includes a transmission node A, a relay node B n (n = 1, 2,..., N s ), a relay node C m (m = 1, 2,..., N s ) and a reception node D. It consists of A group of relay nodes B n (n = 1, 2,..., N s ) is a relay stage B, and a group of relay nodes C m (m = 1, 2,..., N s ) is a relay stage C. Here, the number of nodes in each relay stage is represented by N s . This is a communication system in which a signal transmitted from a transmission node A propagates sequentially in the direction of an arrow through a relay stage B and a relay stage C to a reception node D.

また、送信ノードAも単数のノードからなる通信段であると考えることができ、受信ノードDも単数のノードからなる通信段であると考えることができる。一般化すれば、これらの通信段A,中継段B,中継段C,通信段Dを、それぞれk段目(k=0,1,2,3)に相当する通信段であると考えることができる。図1では、各通信段におけるノード数Nsは、通信段AではNs=1、中継段B,CではNs=3、通信段DではNs=1となっている。なお、中継段B,Cでのノード数をNsは3以外の数でもよく、中継段B,Cのノード数が互いに異なる数でもよい。 The transmitting node A can also be considered as a communication stage composed of a single node, and the receiving node D can also be considered as a communication stage composed of a single node. Generally speaking, these communication stages A, relay stage B, relay stage C, and communication stage D may be considered as communication stages corresponding to the k-th stage (k = 0, 1, 2, 3), respectively. it can. In Figure 1, the number of nodes N s in each communication stage, N s = 1 in the communication stage A, relay stages B, C in N s = 3, and has a N s = 1 the communication stage D. The relay stage B, may be a few the number of nodes N s is other than 3 in C, the relay stage B, the number of nodes of C may be a different number from each other.

図1における中継段は2段であるが、一般的に中継段の段数をK−1とし、K+1段の通信段k(k=0,1,2,…,K)によるK段の中継伝送(K−hop伝送)を実現することができる。図1において、a,b,cの符号が付与された破線は、信号伝送のタイミングを示すものである。タイミングaは送信ノードA→中継段Bの信号伝送、タイミングbは中継段B→中継段Cの信号伝送、タイミングcは中継段C→受信ノードDの信号伝送を示す。これらは互いに異なるタイミングである。各通信は無指向性送受信アンテナを介して行われる。ノード間の距離はすべてほぼ等しく、ノード間の距離による信号の減衰量は互いにほぼ等しいとする。   Although the number of relay stages in FIG. 1 is two, generally, the number of relay stages is K−1, and K-stage relay transmission is performed by K + 1 communication stages k (k = 0, 1, 2,..., K). (K-hop transmission) can be realized. In FIG. 1, broken lines to which symbols a, b, and c are attached indicate signal transmission timing. Timing a indicates signal transmission from transmission node A to relay stage B, timing b indicates signal transmission from relay stage B to relay stage C, and timing c indicates signal transmission from relay stage C to reception node D. These are different timings. Each communication is performed via an omnidirectional transmission / reception antenna. It is assumed that the distances between the nodes are almost equal, and the attenuation of signals due to the distance between the nodes is almost equal to each other.

タイミングaにおいて、送信ノードAは2値送信データdAを用いて局部搬送波を変調することにより生成した送信信号SAを送信し、中継ノードBnは送信信号SAに対応する受信信号RBnを受信し、局部搬送波(ここでは、非同期受信とする)を用いることにより受信信号RBnを復調して基底帯域信号を生成し、これを一時記憶回路に書き込む。次に、中継ノードBnは記憶された基底帯域信号を読みだして、基底帯域信号により局部搬送波を変調して送信信号SBnを生成し、これをタイミングaに後続するタイミングbにおいて送信する。 At timing a, the transmission node A transmits the transmission signal S A generated by modulating the local carrier wave using the binary transmission data d A , and the relay node B n receives the reception signal R Bn corresponding to the transmission signal S A. And a received signal R Bn is demodulated by using a local carrier (here, asynchronous reception) to generate a baseband signal, which is written in a temporary storage circuit. Next, the relay node B n reads the stored base band signal, modulates the local carrier wave with the base band signal, generates a transmission signal S Bn , and transmits it at timing b subsequent to timing a.

中継ノードCmは送信信号SBnに対応する受信信号RCmを受信し、局部搬送波を用いることにより受信信号RCmを復調して基底帯域信号を生成する。この場合基底帯域信号はNs個の前段の中継ノードBnから個々に受信したNs個の受信信号成分の加算出力になっている。そして加算出力を一時記憶回路に書き込む。次に、記憶された加算出力を読みだした信号により局部搬送波を変調して送信信号SCmを生成し、これをタイミングbに後続するタイミングcにおいて送信する。 The relay node C m receives the reception signal R Cm corresponding to the transmission signal S Bn and demodulates the reception signal R Cm by using a local carrier wave to generate a baseband signal. In this case, the baseband signal is an addition output of N s received signal components individually received from N s preceding relay nodes B n . Then, the addition output is written to the temporary storage circuit. Next, a local carrier wave is modulated by a signal obtained by reading the stored addition output to generate a transmission signal S Cm , which is transmitted at timing c subsequent to timing b.

受信ノードDは送信信号SCmに対応する受信信号RDを受信する。局部搬送波を用いることにより受信信号RDを復調して基底帯域信号を生成する。基底帯域信号はNs個の前段の中継ノードCmから個々に受信したNs個の受信信号成分の加算出力になっている。この加算出力が出力SDである。次に、出力SDに含まれている送信ノードAの送信データdAを検出する。このようにして、送信ノードAから受信ノードDへの伝送が遂行される。 The reception node D receives the reception signal R D corresponding to the transmission signal S Cm . By using a local carrier wave, the received signal RD is demodulated to generate a baseband signal. The baseband signal is an addition output of N s received signal components individually received from N s preceding relay nodes C m . This addition output is an output SD . Next, the transmission data d A of the transmission node A included in the output SD is detected. In this way, transmission from the transmission node A to the reception node D is performed.

ここでシステムを一般化して、複数の送信ノードが存在し、これらが多重アクセス方式により通信する場合を考える。この場合、送信ノードAの送信データdAのみをその他の送信ノードXの送信データdXと分離して検出するためには、多重化および分離復元が可能な通信方式が必要である。多重化通信方式としては、時分割多重や周波数分割多重方式もあるが、ここでは符号分割多重方式を用いる。 Here, the system is generalized, and a case is considered where there are a plurality of transmission nodes, and these communicate with each other by a multiple access method. In this case, in order to detect only the transmitted data d A of the sending node A by separating the transmitted data d X other transmitting node X, it is necessary to multiplex and separation recovery is possible communication scheme. As a multiplexing communication method, there are a time division multiplexing method and a frequency division multiplexing method. Here, a code division multiplexing method is used.

すなわち、データの始点送信ノードを識別するための第1拡散符号をξとする。次の式1に示すように、この第1拡散符号ξは互いに直交するN個の系列ξi(i=1,2,…,N)の集合である。
ξ={ξ1,ξ2,ξ3,…,ξN} ・・・ 式1
In other words, the first spreading code for identifying the data start point transmission node is ξ. As shown in the following equation 1, the first spreading code ξ is a set of N sequences ξ i (i = 1, 2,..., N) orthogonal to each other.
ξ = {ξ 1 , ξ 2 , ξ 3 ,..., ξ N } Equation 1

送信ノードAは、第1拡散符号ξの中の例えば第1番目の系列ξ1を送信ノードAの第1拡散系列ξAとし、送信データdAにより系列ξAを変調することにより被拡散信号dAξAを基底帯域信号として生成する。系列ξAは、第1拡散符号ξの中から送信ノードAに専用に割り当てられた系列である。このように、各通信ノードには第1拡散符号ξの中からそれぞれ専用の系列が割り当てられる。さらに、送信ノードAは、基底帯域信号dAξAを用いて局部搬送波を変調することにより送信信号SAを生成し、この送信信号SAを送信する。 The transmission node A uses, for example, the first sequence ξ 1 in the first spreading code ξ as the first spreading sequence ξ A of the transmission node A, and modulates the sequence ξ A with the transmission data d A to thereby generate a spread signal. d A ξ A is generated as a baseband signal. The sequence ξ A is a sequence dedicated to the transmission node A from the first spreading code ξ. Thus, each communication node is assigned a dedicated sequence from the first spreading code ξ. Further, the transmission node A generates a transmission signal S A by modulating the local carrier wave using the baseband signal d A ξ A, and transmits this transmission signal S A.

次に、中継段Cの動作に着目して説明する。中継段Bの動作も中継段Cの動作と同様である。中継ノードCmが受信信号を復調することにより生成した基底帯域信号R´CmはNs個の複素数成分R´Cm/Bnから構成される。ただし、この明細書では「/Bn」の表記法により「中継ノードBnから送信された成分」を表す。他のノードについても同様である。よって、基底帯域信号R´Cmはこれらの複素数成分の加算出力ΣR´Cm/Bn(n=1,2,…,Nsでの加算)となる。 Next, a description will be given focusing on the operation of the relay stage C. The operation of the relay stage B is the same as the operation of the relay stage C. The baseband signal R ′ Cm generated by the relay node C m demodulating the received signal is composed of N s complex number components R ′ Cm / B n . However, in this specification, “components transmitted from the relay node B n ” are represented by the notation “/ B n ”. The same applies to other nodes. Therefore, the baseband signal R ′ Cm becomes an addition output ΣR ′ Cm / B n (addition at n = 1, 2,..., N s ) of these complex number components.

中継ノードCmが受信する受信信号は、送信ノードAが生成した第1拡散信号dAξAが、送信ノードA→中継ノードBn→中継ノードCmと伝搬される過程で減衰αを受ける。そして、この受信信号は、中継ノードBnにおいて増幅度Gの増幅がなされている。また、この受信信号は、送信ノードA→中継ノードBn,中継ノードBn→中継ノードCmのそれぞれ伝搬過程において、非同期受信により送受信搬送波の位相差を発生する。それらの位相差の和を位相差θとする。基底帯域信号R´Cm/Bnは、減衰αと位相差θを用い次式のように表わされる。
R´Cm/Bn=αGdAξA・exp(jθ) ・・・ 式2
The reception signal received by the relay node C m is attenuated α in the process in which the first spread signal d A ξ A generated by the transmission node A is propagated from the transmission node A → the relay node B n → the relay node C m. . This received signal is amplified with an amplification degree G at the relay node Bn . In addition, this received signal generates a phase difference between transmission and reception carriers by asynchronous reception in the propagation process of the transmission node A → the relay node B n and the relay node B n → the relay node C m . Let the sum of these phase differences be the phase difference θ. The baseband signal R ′ Cm / B n is expressed by the following equation using the attenuation α and the phase difference θ.
R ′ Cm / B n = αGd A ξ A · exp (jθ) Equation 2

なお、ここで
exp()は指数関数を表し、jは虚数単位を表す。また、ここでは受信信号に含まれる雑音成分の表示は省かれている。式2はまた、右辺の複素数を実数部と虚数部に分けて、次の式3のように表すことができる。
R´Cm/Bn=ICm/Bn+jQCm/Bn ・・・ 式3
Where
exp () represents an exponential function, and j represents an imaginary unit. In addition, the display of the noise component included in the received signal is omitted here. Expression 2 can also be expressed as the following Expression 3, by dividing the complex number on the right side into a real part and an imaginary part.
R ′ Cm / B n = I Cm / B n + jQ Cm / B n Formula 3

式3では、中継ノードCmが中継ノードBnから受信した信号の実数部をICm/Bn、虚数部をQCm/Bnとして表している。それらの実数部、虚数部の極性も振幅も位相差θにより変化する。位相差θはランダムな値をとる。また、一般にn≠mの中継ノードBnから中継ノードCmに至るリンクを経て受信した複素信号成分は相互に無相関である。したがって、その実数部加算出力(ΣICm/Bn)と虚数部加算出力(ΣQCm/Bn)とからなる受信信号(ΣR´Cm/Bn)の規格化電力は、その実数部加算出力の2乗と虚数部加算出力の2乗の和となる。 In Equation 3, the relay node C m represents a real part of the signal received from the relay node B n I Cm / B n, the imaginary part as the Q Cm / B n. The polarities and amplitudes of the real part and imaginary part change depending on the phase difference θ. The phase difference θ takes a random value. In general, complex signal components received via a link from the relay node B n where n ≠ m to the relay node C m are uncorrelated with each other. Therefore, the normalized power of the received signal (ΣR ′ Cm / B n ) composed of the real part addition output (ΣI Cm / B n ) and the imaginary part addition output (ΣQ Cm / B n ) is the real part addition output. And the square of the imaginary part addition output.

ここで、中継ノードCmが送信ノードAから中継ノードBnを経由して受信した受信信号の位相差θを何らかの手段で修正することができれば、異なる中継ノードBnを経由しての受信信号を同位相とすることができ、それらを加算した受信信号(ΣR´Cm/Bn)の電力も最大にすることができる。このように、送信信号が経由するリンクに応じて発生する位相差θを修正するために第2拡散符号ζを導入する。 Here, if the relay node C m can correct the phase difference θ of the reception signal received from the transmission node A via the relay node B n by some means, the reception signal via the different relay node B n can be corrected. Can be made in phase, and the power of the received signal (ΣR ′ Cm / B n ) obtained by adding them can be maximized. Thus, the second spreading code ζ is introduced to correct the phase difference θ generated according to the link through which the transmission signal passes.

次の式4に示すように、この第2拡散符号ζは互いに直交するN個の系列ζi(i=1,2,…,N)の集合である。ただし、ここで第2拡散符号の系列の個数Nを第1拡散符号の系列の個数と同じ符号で表しているが、これらの系列の個数は互いに一致している必要はない。
ζ={ζ1,ζ2,ζ3,…,ζN} ・・・ 式4
As shown in the following Expression 4, this second spreading code ζ is a set of N sequences ζ i (i = 1, 2,..., N) orthogonal to each other. However, although the number N of the second spreading code sequences is represented by the same code as the number of the first spreading code sequences, the numbers of these sequences do not have to match each other.
ζ = {ζ 1 , ζ 2 , ζ 3 ,..., ζ N } Equation 4

図2は、図1の分散ノード通信システムにおいて、第1拡散符号ξに加えて第2拡散符号ζを使用した通信システムの具体的な構成を示した図である。ただし、図2では搬送波変調、搬送波復調に関しては図示を省略している。次に、図2の通信システムについて説明し、第2拡散符号ζの機能に関しても説明する。   FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration of a communication system using the second spreading code ζ in addition to the first spreading code ξ in the distributed node communication system of FIG. However, in FIG. 2, illustration of carrier modulation and carrier demodulation is omitted. Next, the communication system of FIG. 2 will be described, and the function of the second spreading code ζ will also be described.

送信ノードAには、第1拡散符号ξの中から専用の系列ξAが割り当てられとともに、第2拡散符号ζの中から専用の系列ζAが割り当てられている。送信ノードAは、基底帯域信号として生成した前述の第1拡散信号dAξAにより、さらに第2拡散系列ζAを拡散変調することにより、2重拡散変調信号を基底帯域信号として生成する。この第2拡散符号ζによる拡散処理は、伝搬過程で生じた位相回転を次段のノードで修正するために利用される。送信ノードAの第2拡散後の基底帯域送信信号S´Aは次式で与えられる。
S´A=dAξAζA ・・・ 式5
The transmission node A is assigned a dedicated sequence ξ A from the first spreading code ξ, and is assigned a dedicated sequence ζ A from the second spreading code ζ. Transmitting node A, the first spread signal d A xi] A described above was produced as a baseband signal, by further spreading modulation a second spread sequence zeta A, to produce a double spread modulation signal as a baseband signal. The spreading process using the second spreading code ζ is used to correct the phase rotation generated in the propagation process at the next node. The baseband transmission signal S ′ A after the second spreading of the transmission node A is given by the following equation.
S ′ A = d A ξ A ζ A Formula 5

中継ノードBnは、受信信号を局部搬送波により復調することにより式2と同様の基底帯域受信信号を生成する。これを第2拡散系列ζAにより逆拡散すれば、次の式6で示すような送信ノードA→中継ノードBnを伝搬した信号(リンク伝搬成分)が得られる。
R´Bn=αABnBnAξA・exp(jθ)
=IBn+jQBn ・・・ 式6
The relay node B n generates a baseband received signal similar to Equation 2 by demodulating the received signal with a local carrier wave. If this is despread by the second spreading sequence ζ A , a signal (link propagation component) propagated from the transmission node A to the relay node B n as shown in the following equation 6 is obtained.
R ′ Bn = α ABn G Bn d A ξ A · exp (jθ)
= I Bn + jQ Bn ... Formula 6

ここで、減衰αABnは上記のノード間の伝搬による減衰であり、増幅度GBnは中継ノードBnにおいてなされる増幅の増幅度である。また、位相差θは上記のノード間の伝搬による位相回転量である。送信ノードAは実際のデータ送信に先だちパイロット信号を送信する。中継ノードBnは、このパイロット信号の受信信号を復調したパイロット応答からノード間の伝搬による位相回転量を推測することができ、実際のデータ受信においてその位相回転量を補償することができる。 Here, the attenuation α ABn is the attenuation due to the propagation between the nodes described above, and the amplification degree G Bn is the amplification degree of amplification performed at the relay node B n . The phase difference θ is the amount of phase rotation due to the propagation between the nodes. The transmitting node A transmits a pilot signal prior to actual data transmission. The relay node B n can estimate the amount of phase rotation due to propagation between the nodes from the pilot response obtained by demodulating the received signal of the pilot signal, and can compensate for the amount of phase rotation in actual data reception.

すなわち、送信ノードAの送信データdAが実数成分のみであれば、位相差θは式6における実数部IBnと虚数部QBnの比から次式により求めることができる。
θ=arctan(QBn/IBn) ・・・ 式7
That is, the transmission data d A of the transmitting node A is equal to only the real component, the phase difference θ can be calculated by the following equation from the ratio of the real part I Bn and the imaginary part Q Bn in Formula 6.
θ = arctan (Q Bn / I Bn ) Equation 7

なお、ここで
arctan()は正接関数の逆関数を表す。この式7においては、「/」は除算を示す演算子である。中継ノードBnは、パイロット応答から式7により位相差θを求めて記憶しておき、実データの受信時に式6で示す信号に対して位相差θの補償処理を行うことができる。すなわち、式6で示す信号に exp(−jθ)を乗算することにより、位相差θの影響を相殺することができる。式6の信号にこのような位相差θの補償処理を行って得られる位相変換信号Rc Bnは、次式で与えられる。
c Bn=αABnBnAξA ・・・ 式8
Where
arctan () represents the inverse function of the tangent function. In Expression 7, “/” is an operator indicating division. The relay node B n obtains and stores the phase difference θ from the pilot response according to Equation 7, and can perform compensation processing of the phase difference θ on the signal indicated by Equation 6 when receiving actual data. That is, the influence of the phase difference θ can be canceled by multiplying the signal shown in Expression 6 by exp (−jθ). A phase conversion signal R c Bn obtained by performing the compensation process of the phase difference θ on the signal of Expression 6 is given by the following expression.
R c Bn = α ABn G Bn d A ξ A ... Formula 8

また、増幅度GBnを、減衰αABnに対してαABnBn=1となるように選ぶようにすれば、式8で示す位相変換信号Rc Bnは、dAξAとなり、送信ノードAが基底帯域信号として生成した第1拡散信号dAξAと同一の信号となる。このとき、位相変換信号は送信ノードAから送信された第1拡散信号と同じ電圧となり電力も同一となる。この通信システムでは、受信側の通信ノードの増幅度Gは、前段の通信ノードからの全ての伝搬経路(リンク)における減衰αの平均値をE(α)とすると、E(α)G=1の関係となるように、増幅度Gが設定されている。ここで、平均値を求める関数をE()で表す。全ての通信ノードの増幅度Gがこのように設定されている。 Further, if the degree of amplification G Bn is selected so that α ABn G Bn = 1 with respect to the attenuation α ABn , the phase conversion signal R c Bn shown in Equation 8 becomes d A ξ A , and the transmission node A is the same signal as the first spread signal d A ξ A generated as the baseband signal. At this time, the phase conversion signal has the same voltage and the same power as the first spread signal transmitted from the transmission node A. In this communication system, the amplification degree G of the communication node on the receiving side is E (α) G = 1, where E (α) is the average value of attenuation α in all propagation paths (links) from the preceding communication node. The amplification degree G is set so as to satisfy the following relationship. Here, the function for obtaining the average value is represented by E (). The amplification degree G of all communication nodes is set in this way.

中継ノードBnは、式8で示す位相変換信号Rc Bnを記憶回路に記憶し、その後、記憶回路から読み出した信号により、基底帯域送信信号S´Bnを生成する。この際、中継ノードBnを始点とする伝搬経路(リンク)を次段のノードが識別できるようにするために、第2拡散系列ζBnによる拡散処理を行う。第2拡散系列ζBnは、第2拡散符号ζの中から中継ノードBn専用に割り当てられた系列である。中継ノードBnの基底帯域送信信号S´Bnは次式で与えられる。
S´Bn=αABnBnAξAζBn ・・・ 式9
The relay node B n stores the phase conversion signal R c Bn expressed by Equation 8 in the storage circuit, and then generates the baseband transmission signal S ′ Bn based on the signal read from the storage circuit. At this time, a spreading process using the second spreading sequence ζ Bn is performed so that the next-stage node can identify the propagation path (link) starting from the relay node B n . The second spreading sequence ζ Bn is a sequence allocated exclusively for the relay node B n from the second spreading code ζ. The baseband transmission signal S ′ Bn of the relay node B n is given by the following equation.
S ′ Bn = α ABn G Bn d A ξ A ζ Bn ...

式9の信号は中継ノードBnから搬送波を介して中継ノードCmに伝送され、中継ノードCmは搬送波復調により基底帯域受信信号R´Cmを生成する。中継ノードCmが中継ノードBnから受信したリンク伝搬成分である基底帯域受信信号R´Cm/Bnは、受信信号に対して第2拡散系列ζBnによる逆拡散を施すことによって得られる。この逆拡散の処理は図2においては相関器MF1〜MF3によって行われる。第2拡散符号ζの直交性により、それぞれの中継ノードBnを経由したリンク伝搬成分を互いに独立して受信し識別することができる。基底帯域受信信号R´Cm/Bnは、次式で与えられる。
R´Cm/Bn=αABnBnαBnCmCmAξA・exp(jθ)
=ICm/Bn+jQCm/Bn ・・・ 式10
Signal of Formula 9 is transmitted to the relay node C m via a carrier wave from the relay node B n, the relay node C m produces a baseband received signal R'Cm carrier wave demodulation. Relay node C m is a baseband received signal R'Cm / B n is the link propagation component received from the relay node B n can be obtained by despreading the second spread sequence zeta Bn to the received signal. This despreading process is performed by the correlators MF 1 to MF 3 in FIG. Due to the orthogonality of the second spreading code ζ, the link propagation components via each relay node B n can be received and identified independently of each other. Baseband received signal R ′ Cm / B n is given by the following equation.
R ′ Cm / B n = α ABn G Bn α BnCm G Cm d A ξ A · exp (jθ)
= I Cm / B n + jQ Cm / B n Equation 10

ここで、減衰αBnCmは上記のノード間(Bn→Cm)の伝搬による減衰であり、増幅度GCmは中継ノードCmにおいてなされる増幅の増幅度である。また、位相差θは上記のノード間(Bn→Cm)の伝搬による位相回転量である。中継ノードBnは実際のデータ送信に先だちパイロット信号を送信する。中継ノードCmは、このパイロット信号の受信信号を復調したパイロット応答からノード間の伝搬による位相回転量を推測することができ、実際のデータ受信においてその位相回転量を補償することができる。中継ノードCmの位相回転量の補償については前述の中継ノードBnの補償動作と同様である。 Here, the attenuation α BnCm is the attenuation due to the propagation between the nodes (B n → C m ), and the amplification degree G Cm is the amplification degree of amplification performed at the relay node C m . The phase difference θ is the amount of phase rotation due to propagation between the nodes (B n → C m ). The relay node Bn transmits a pilot signal prior to actual data transmission. The relay node C m can estimate the amount of phase rotation due to propagation between the nodes from the pilot response obtained by demodulating the received signal of the pilot signal, and can compensate for the amount of phase rotation in actual data reception. Compensation of the phase rotation amount of the relay node C m is the same as the compensation operation of the relay node B n described above.

すなわち、式10で示す信号に exp(−jθ)を乗算することにより、位相差θの影響を相殺することができる。式10の信号にこのような位相差θの補償処理を行って得られる位相変換信号Rc Cm/Bnは、次式で与えられる。
c Cm/Bn=αABnBnαBnCmCmAξA ・・・ 式11
In other words, the influence of the phase difference θ can be canceled by multiplying the signal shown in Expression 10 by exp (−jθ). The phase conversion signal R c Cm / B n obtained by performing the compensation process of the phase difference θ on the signal of Expression 10 is given by the following expression.
R c Cm / B n = α ABn G Bn α BnCm G Cm d A ξ A ...

中継ノードCmは、式11で与えられる位相変換信号Rc Cm/Bnをn(n=1,2,…,Ns)について加算し、その加算出力を合成変換出力Rs Cmとする。合成変換出力Rs Cmは次式で与えられる。
s Cm=Σn(αABnBnαBnCmCm)dAξA ・・・ 式12
The relay node C m adds the phase conversion signal R c Cm / B n given by Equation 11 for n (n = 1, 2,..., N s ), and uses the addition output as the combined conversion output R s Cm . . The combined conversion output R s Cm is given by the following equation.
R s Cm = Σ nABn G Bn α BnCm G Cm ) d A ξ A Formula 12

式12で、Σnはn(n=1,2,…,Ns)についての加算を表す。中継ノードCmは、式12で与えられる合成変換出力Rs Cmを記憶手段に記憶しておき、次の送信タイミングでこの合成変換出力Rs Cmを記憶手段から読み出して中継動作を行う。 In Equation 12, Σ n represents addition for n (n = 1, 2,..., N s ). The relay node C m stores the combined conversion output R s Cm given by Equation 12 in the storage unit, reads the combined conversion output R s Cm from the storage unit at the next transmission timing, and performs a relay operation.

前述のように、この通信システムでは、通信ノードの増幅度Gと前段側の各リンクにおける減衰αの平均値E(α)とが、E(α)G=1の関係となるように設定されている。これにより、式12の合成変換出力Rs Cmはさらに次式のように表すことができる。
s Cm=NsAξA ・・・ 式13
As described above, in this communication system, the amplification degree G of the communication node and the average value E (α) of the attenuation α in each link on the upstream side are set to have a relationship of E (α) G = 1. ing. As a result, the combined conversion output R s Cm of Expression 12 can be further expressed as the following expression.
R s Cm = N s d A ξ A ... Equation 13

式13から次のことが分かる。すなわち、本発明の通信システムにおいては、送信ノードAから送信された送信電圧dAξAが、ノード数Nsの中継段Bを経由することにより、中継ノードCmにおいてNs倍に増幅されて受信されることになる。信号の電力に換算すればNsの2乗倍に増幅される。この合成変換出力の分散は、2段(Ns×Ns)の中継伝搬過程において生ずる空間ダイバーシティ効果により、中継段のノード数Nsの増大とともに減少する。Nsの値を大きくすれば、大数の法則により合成変換出力の標準偏差は減少し、安定な伝送が実現できる。 From Equation 13, the following can be understood. That is, in the communication system of the present invention, the transmission voltage d A ξ A transmitted from the transmission node A is amplified N s times at the relay node C m by passing through the relay stage B having the number of nodes N s. Will be received. When converted to a signal power is amplified to 2 th power of N s. The dispersion of the combined conversion output decreases with an increase in the number of nodes N s in the relay stage due to the spatial diversity effect generated in the two-stage (N s × N s ) relay propagation process. If the value of N s is increased, the standard deviation of the combined conversion output is reduced by the law of large numbers, and stable transmission can be realized.

中継ノードCmは、次の送信タイミングにおいて、記憶手段に記憶しておいた合成変換出力Rs Cmを読み出し、この信号にリンク識別用の第2拡散系列ζCmにより拡散処理を施して基底帯域送信信号S´Cmとする。基底帯域送信信号S´Cmは搬送波を介して受信ノードDに伝送される。ここでは、受信ノードDが伝送の終点となっているが、一般的には中継段をさらに増加させてもよい。 The relay node C m reads the combined conversion output R s Cm stored in the storage means at the next transmission timing, performs a spreading process on the signal by the second spreading sequence ζ Cm for link identification, and performs baseband processing. The transmission signal is S ′ Cm . The baseband transmission signal S ′ Cm is transmitted to the reception node D via a carrier wave. Here, although the receiving node D is the end point of transmission, in general, the number of relay stages may be further increased.

中継ノードCmは、送信ノードAや他のノードを起点とする情報伝送の中継を行うだけでなく、自局ノードを起点とする情報の伝送も行うことができる。図2では、中継ノードC1を起点とする情報が送信データdC1で示されている。送信データdC1により第1拡散系列ξC1を変調した被拡散信号は、合成変換出力Rs C1と加算され、さらに第2拡散系列ζC1による拡散処理を施され、搬送波を介して受信ノードDに伝送される。 The relay node C m not only relays information transmission starting from the transmission node A and other nodes, but can also transmit information starting from the local node. In FIG. 2, information starting from the relay node C 1 is indicated by transmission data d C1 . The spread signal by modulating the first spreading sequence xi] C1 by transmitting data d C1 is added to the synthetic transformation output R s C1, further subjected to spread processing by the second spreading sequence zeta C1, the receiving node via the carrier D Is transmitted.

受信ノードDは、中継ノードCmの受信動作と同様の処理を行い、各中継ノードCmからの受信信号を加算して合成変換出力Rs Dを作成する。合成変換出力Rs Dは、式13を求めたのと同様の手順により、次式のように表すことができる。
s D=Ns 2AξA ・・・ 式14
The receiving node D performs the same processing as the reception operation of the relay node C m, to create a received signal by adding the synthetic transformation output R s D from each relay node C m. The combined conversion output R s D can be expressed as the following equation by the same procedure as the equation 13 is obtained.
R s D = N s 2 d A ξ A ... Equation 14

式14から、受信ノードDにおける受信信号の電圧は、送信ノードAから送信された送信信号の電圧のNsの2乗倍に増幅されることが分かる。信号の電力に換算すればNsの4乗倍に増幅される。このように、Ns個のノードからなる中継段を2段経由することにより信号の電力はNsの4乗倍に増幅される。 From Equation 14, it can be seen that the voltage of the reception signal at the reception node D is amplified to the square of N s of the voltage of the transmission signal transmitted from the transmission node A. When converted to signal power, it is amplified to the fourth power of N s . In this way, the signal power is amplified to the fourth power of N s by passing through two relay stages composed of N s nodes.

ここで、ノード間の位相回転量θは個別の各リンクA→Bn,Bn→Cm,Cm→Dにより異なる。この位相回転量θは、送信ノードAからパイロット信号をパイロット伝送期間に順次各リンクに伝送する手段、あるいは送信シンボルの一部にパイロット成分(データで変調しないチップ成分)を含ませて伝送する手段を用い、これらのパイロット信号に対するパイロット応答を取得することにより測定できる。したがって、このパイロット応答を用いて、各ノードが受信したリンク信号成分を、位相回転量θが0となるように修正すれば、位相修正逆拡散出力は互いに位相差のない実数成分のみとなり、受信信号が前述のように増幅される。なお、位相回転量θは必ずしも0に修正する必要はなく、0以外の一定値に修正してもよい。 Here, each link A → B n is the phase rotation amount θ of the individual between the nodes, B n → C m, the C m → D different. This phase rotation amount θ is a means for transmitting a pilot signal sequentially from the transmission node A to each link during the pilot transmission period, or a means for transmitting a pilot component (a chip component not modulated with data) included in a part of the transmission symbol. Can be measured by obtaining the pilot response for these pilot signals. Therefore, if the link signal component received by each node is corrected using this pilot response so that the phase rotation amount θ is zero, the phase-corrected despread outputs are only real components having no phase difference from each other. The signal is amplified as described above. The phase rotation amount θ is not necessarily corrected to 0, and may be corrected to a constant value other than 0.

次に、本発明の通信システムの信号対雑音比(S/N比)特性を検討する。図1のような通信システムを一般化してk段の通信段を備えたものを考える。ここで、k=0の通信段が送信ノードAであるとすると、k=1の通信段が中継段Bとなる。各中継段のノード数をNsとすると、前述のように、k段目の通信段における受信電圧は送信ノードAの送信電圧のNs k-1倍となる。受信電力は送信電力のNs 2k-2倍となる。 Next, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) characteristics of the communication system of the present invention will be examined. Consider a generalized communication system as shown in FIG. 1 and having k communication stages. Here, if the communication stage of k = 0 is the transmission node A, the communication stage of k = 1 becomes the relay stage B. Assuming that the number of nodes in each relay stage is N s , the reception voltage in the kth communication stage is N s k−1 times the transmission voltage of the transmission node A as described above. The reception power is N s 2k−2 times the transmission power.

ここで、中継段B以降(k≧1)の中継段において、送信ノードAが送信する信号電力と等しい電力の雑音が混入したものとして、S/N比を計算してみる。その場合、信号電力(S)と雑音電力(N)の比(S/N)は次式で与えられる。
S/N=Ns k-1/(1+Ns -1+Ns -2+…+Ns -k+1) ・・・ 式15
Here, the S / N ratio is calculated on the assumption that noise having the same power as the signal power transmitted by the transmission node A is mixed in the relay stages B and after (k ≧ 1). In that case, the ratio (S / N) of the signal power (S) and the noise power (N) is given by the following equation.
S / N = N s k−1 / (1 + N s −1 + N s −2 +... + N s −k + 1 ) Equation 15

図3は、式15で与えられるS/N比をデシベル(dB)で表し、中継段の段数kとの関係を示したものである。中継段のノード数Ns≧2であれば、中継段の段数kによる信号電力の増大が雑音の増大よりも大きくなり、図示のように、段数kの増加とともにS/N比も増大する。中継段のノード数Ns≧3であれば、各ノード間伝送のS/N比が0dB程度の場合(式15の場合)でも、最終段において十分大きな受信S/N比を得ることができる。このため、雑音に強く、低送信電力で動作するシステムを構築できる。 FIG. 3 shows the S / N ratio given by Equation 15 in decibels (dB) and shows the relationship with the number k of relay stages. If the number of nodes N s ≧ 2 in the relay stage, the increase in signal power due to the number k of relay stages is larger than the increase in noise, and the S / N ratio increases as the number k of stages increases as shown in the figure. If the number of nodes in the relay stage N s ≧ 3, a sufficiently large reception S / N ratio can be obtained in the final stage even when the S / N ratio of transmission between the nodes is about 0 dB (in the case of Equation 15). . Therefore, it is possible to construct a system that is resistant to noise and operates with low transmission power.

ここで、中継ノードCmやその他の通信ノードにおける合成変換出力Rs Cmの生成法(式12)について補足する。式11の位相変換信号Rc Cm/Bnはレイレイ波特性により変動し、低レベル信号になる場合もある。このような信号は低い信号対雑音比(S/N比)をもつので利用しない方が得策である。そこで、パイロット応答の信号レベルを検出し、パイロット応答レベルが予め設定した閾値より低い場合には、式12の加算処理に含めないようにする。すなわち、位相変換信号のうち平均電力が予め設定した閾値以下の値を取る位相変換信号を除き、その他の全ての位相変換信号を加算することにより合成変換出力を生成する。これを補足1の生成方法とする。 Now, supplementary synthesis transform output R s Cm generation method in a relay node C m and other communications nodes (12). The phase conversion signal R c Cm / B n in Equation 11 varies depending on the ray wave characteristic and may be a low level signal. Since such signals have a low signal-to-noise ratio (S / N ratio), it is better not to use them. Therefore, the signal level of the pilot response is detected, and when the pilot response level is lower than a preset threshold value, it is not included in the addition processing of Expression 12. That is, a combined conversion output is generated by adding all other phase conversion signals except for the phase conversion signal in which the average power takes a value equal to or less than a preset threshold value. This is the generation method of supplement 1.

または、次のような合成変換出力の生成方法を用いてもよい。各ノード間のパイロット応答信号により、各ノード間伝送での信号成分の電力と雑音成分の電力を求めることができ、各リンクの信号対雑音比(S/N比)を求める。各リンクの位相変換信号に対して、そのS/N比に比例した電力となるように重み係数wnを乗じ、その重み係数wnで修正した位相変換信号を加算して合成変換出力とする。すなわち、合成変換出力Rs Cmを次式により求める。
s Cm=Σnnc Cm/Bn ・・・ 式16
Alternatively, the following synthetic conversion output generation method may be used. The power of the signal component and the noise component in the transmission between the nodes can be obtained from the pilot response signal between the nodes, and the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of each link is obtained. The phase conversion signal of each link, the S / N multiplied by the weight coefficient w n such that the power proportional to the ratio, by adding the phase conversion signal corrected by the weight coefficient w n and synthetic transformation output . That is, the combined conversion output R s Cm is obtained by the following equation.
R s Cm = Σ n w n R c Cm / B n ··· formula 16

式16において、重み係数wnによって修正した位相変換信号wnc Cm/Bnは、各リンクのS/N比に比例した電力となる。式16のような合成変換出力の生成方法を用いると、通信システムの実効S/N比を、式15の値よりもさらに向上させることができる。これを補足2の生成方法とする。 In Expression 16, the phase conversion signal w n R c Cm / B n corrected by the weighting factor w n becomes power proportional to the S / N ratio of each link. If the method for generating the combined conversion output as in Expression 16 is used, the effective S / N ratio of the communication system can be further improved from the value of Expression 15. This is the generation method of Supplement 2.

図1においては、送信ノードAは送信機能を持ち、中継ノードBn,Cmは中継機能を持ち、受信ノードDは受信機能を持つものとした。しかし、これらの通信ノードが全て同一のノードで、各ノードが送信機能、中継機能、受信機能の全ての機能を有するものとしてもよい。このような通信システムにおいては、各通信ノードは自局ノードを始点とする送信データを他の任意の通信ノードへ伝送できる。その伝送は直接行われる場合もあるが、中継ノードを介して行われる場合もある。 In FIG. 1, it is assumed that the transmission node A has a transmission function, the relay nodes B n and C m have a relay function, and the reception node D has a reception function. However, these communication nodes may all be the same node, and each node may have all functions of a transmission function, a relay function, and a reception function. In such a communication system, each communication node can transmit transmission data starting from its own node to any other communication node. The transmission may be performed directly or may be performed via a relay node.

なお、第1拡散系列による変調を用いる代わりに、例えば、各通信ノードに固有のデータ送信タイミング(時間スロット)を割り当て、時分割方式により任意の通信ノード間伝送を実現することもできる。または、各通信ノードに固有の中間周波数を割り当てて、周波数分割方式より任意の通信ノード間伝送を実現することもできる。これらの場合には、第1拡散系列および第2拡散系列による2重拡散変調の必要はなくなり、第1拡散系列は使用せず第2拡散系列のみを使用すればよい。   Instead of using the modulation by the first spreading sequence, for example, it is possible to assign a specific data transmission timing (time slot) to each communication node and realize transmission between any communication nodes by a time division method. Alternatively, an arbitrary intermediate frequency can be assigned to each communication node, and transmission between any communication nodes can be realized by the frequency division method. In these cases, there is no need for double spreading modulation by the first spreading sequence and the second spreading sequence, and only the second spreading sequence is used without using the first spreading sequence.

図1に示した中継段を横方向に任意個数縦続接続することにより、1次元のネットワークを構成できる。中継段を1段として最も単純な通信システムとしたものを図4に示す。図4の通信システムは、送信ノードA、中継段B、受信ノードCからなるものであり、中継段Bのノード数Nsは6である。また、中継段Bの各通信ノードは円周上に均等に配置されている。 A one-dimensional network can be configured by connecting an arbitrary number of relay stages shown in FIG. 1 in the horizontal direction. FIG. 4 shows the simplest communication system with one relay stage. The communication system of FIG. 4 includes a transmission node A, a relay stage B, and a reception node C, and the number of nodes N s in the relay stage B is six. Further, the communication nodes of the relay stage B are evenly arranged on the circumference.

ここで、ノード間の減衰量がノード間距離dの関数になるものと仮定する。一般にノード間減衰量が等しい場合に優れた伝送特性が得られるが、図4の通信システムではノード間距離dを全て等しくすることによりノード間減衰量も等しくすることができる。図4の構成を用いると、中継段Bのノード数Nsを任意の個数としてもノード間距離dを一定に保つことができる。 Here, it is assumed that the attenuation amount between the nodes is a function of the inter-node distance d. In general, excellent transmission characteristics can be obtained when the inter-node attenuation is equal. In the communication system of FIG. 4, the inter-node attenuation can be made equal by making all the inter-node distances d equal. When the configuration of FIG. 4 is used, the inter-node distance d can be kept constant even if the number of nodes N s in the relay stage B is an arbitrary number.

図4の通信システムは、通信段Bの通信ノードが円環状に配置されている。そして、複数段の通信段A,B,Cは、円環状の通信段Bの円環が含まれる平面と直交する方向に互いに距離を隔てて配置されている。送信データは円環が含まれる平面と交差する方向に伝送される。   In the communication system of FIG. 4, communication nodes in communication stage B are arranged in an annular shape. The plurality of communication stages A, B, and C are arranged at a distance from each other in a direction orthogonal to a plane including the ring of the annular communication stage B. The transmission data is transmitted in a direction intersecting the plane including the ring.

図4の通信システムを複数個縦続接続して、図5に示すような長い鎖状の通信システムを構成することができる。図5の通信システムにおいてもノード間距離およびノード間減衰量を全て等しくすることができる。図5の通信システムでは、ノード間の伝送タイミングとして、タイミングaとタイミングbの2相タイミングを使用して、実線矢印で示す右方向への伝送と、破線矢印で示す左方向への伝送の両者を同時に行うことができる。すなわち双方向の伝送を実現することができる。   A plurality of communication systems shown in FIG. 4 can be cascaded to form a long chain communication system as shown in FIG. Also in the communication system of FIG. 5, the inter-node distance and inter-node attenuation can all be made equal. In the communication system of FIG. 5, two-phase timings of timing a and timing b are used as the transmission timing between the nodes, and both the transmission in the right direction indicated by the solid line arrow and the transmission in the left direction indicated by the broken line arrow are performed. Can be performed simultaneously. That is, bidirectional transmission can be realized.

このような2相のタイミングa,b,a,b,…の繰り返しによる双方向伝送の場合には、例えば、送信ノードAから送信した1つの送信データが他のノードを経由してこのネットワーク内を永久に循環することになり、各ノードに記憶されるデータの多重度は累積してしまう。そこで、各ノードが複数のシンボルの送受信を行った適当な期間の後に、制御ノードから送信されたリセット信号により、各ノード内のメモリに記憶されている全情報を消去し、改めて次の送受信を開始するというような手段を別途設ける必要がある。   In the case of bidirectional transmission by repeating such two-phase timings a, b, a, b,..., For example, one transmission data transmitted from the transmission node A passes through other nodes in this network. And the multiplicity of data stored in each node is accumulated. Therefore, after an appropriate period in which each node transmits / receives a plurality of symbols, all the information stored in the memory in each node is erased by a reset signal transmitted from the control node, and the next transmission / reception is performed again. It is necessary to provide another means for starting.

次に、長い廊下のような空間における通信システムの一例を図6に示す。図6の通信システムは、送信ノードA、中継段B,C,D,…からなるものであり、各中継段のノード数Nsは3である。図示のように、天井側に通信ノードA,B1,B3,C2,D1,D3,…が配置され、床面側に通信ノードB2,C1,C3,D2,…が配置されている。また、通信ノードB1,B2,B3は、直角二等辺三角形の頂点位置(ノードB2が直角頂点)となるように配置し、通信ノードA,B1,B3も同形の直角二等辺三角形の頂点位置(ノードAが直角頂点)となるように配置することが好ましい。 Next, FIG. 6 shows an example of a communication system in a space such as a long corridor. The communication system of FIG. 6 includes a transmission node A, relay stages B, C, D,..., And the number of nodes N s in each relay stage is three. As shown in the figure, communication nodes A, B 1 , B 3 , C 2 , D 1 , D 3 ,... Are arranged on the ceiling side, and communication nodes B 2 , C 1 , C 3 , D 2 ,. ... are arranged. The communication nodes B 1 , B 2 , and B 3 are arranged so that the vertex positions of the right-angled isosceles triangle (the node B 2 is the right-angle vertex), and the communication nodes A, B 1 , and B 3 are also the same shape. It is preferable to arrange so that the vertex position of the equilateral triangle (node A is a right angle vertex).

すなわち、図6の配置では、天井と床の距離をeとすると、天井にある通信ノードB1,B3間の距離は2eとなり、隣接段のノード間距離dは(√2)eとなっている。ここで、「√2」は2の平方根を表す。しかし、このような配置に限定されることはなく、一般にdをさらに長くし段間距離を増大しても、天井と床の距離eに対して、天井にある通信ノード間(例えば、B1,B3間)距離が2eであるという条件さえ満足すれば、このような配置により主要な伝送リンクの各通信ノード間距離を等しくできる。 That is, in the arrangement of FIG. 6, if the distance between the ceiling and the floor is e, the distance between the communication nodes B 1 and B 3 on the ceiling is 2e, and the distance d between adjacent nodes is (√2) e. ing. Here, “√2” represents the square root of 2. However, the present invention is not limited to such an arrangement. In general, even if d is further increased and the inter-step distance is increased, the communication node between the ceilings (for example, B 1) if the condition even satisfied that B 3 between) distance is 2e, can be equal to each communication node distance of the main transmission link by such an arrangement.

図6のような所定方向の伝送を行う通信システムに対して、分岐伝送路を付加した通信システムを図7に示す。図7の通信システムでは、分岐点である通信段Dのタイミングを適当に選ぶことにより、図の横方向の伝送路から分岐点を経て図の縦方向の伝送路に分岐させたり、あるいはその逆の伝送をさせたりすることができる。   FIG. 7 shows a communication system in which a branch transmission path is added to the communication system that performs transmission in a predetermined direction as shown in FIG. In the communication system of FIG. 7, by appropriately selecting the timing of the communication stage D that is a branch point, the horizontal transmission line in the figure is branched to the vertical transmission line in the figure through the branch point, or vice versa. Can be transmitted.

図8は、方形に配置した中継段をその外側の同様な中継段で環状に包囲するような構造の通信システムを示す図である。図8(a)は通信ノードの配置を示す平面図であり、図8(b)は側面図である。中央の通信ノードAから外方向に中継段B,C,D,…を介して送信信号を伝送させることができ、また、逆に外周側から通信ノードAに向けて送信信号を伝送させることもできる。伝送のタイミングは多相のタイミングa,b,c,d,e,f,gによって駆動する。a→b→c…のように順方向に順次駆動すれば、中央の通信ノードAから周辺の通信ノードに向けた伝送が行われ、その逆方向に駆動すれば、周辺の通信ノードGから中央の通信ノードAに向けた伝送が行われる。   FIG. 8 is a diagram showing a communication system having a structure in which a relay stage arranged in a square is annularly surrounded by similar relay stages outside the square. FIG. 8A is a plan view showing the arrangement of communication nodes, and FIG. 8B is a side view. The transmission signal can be transmitted from the central communication node A outward through the relay stages B, C, D,..., And conversely, the transmission signal can be transmitted from the outer peripheral side toward the communication node A. it can. The transmission timing is driven by multiphase timings a, b, c, d, e, f, and g. If it is sequentially driven in the forward direction as a → b → c..., transmission from the central communication node A to the peripheral communication node is performed, and if it is driven in the opposite direction, it is transmitted from the peripheral communication node G to the center. Is transmitted to the communication node A.

また、図8(b)の側面図で示すように、これらの通信段は1段おきに交互に天井側と床面側上に立体的に配置する。そうすれば、隣接する中継段のノード間に対して等距離の配置が実現できる。このような配置の通信システムでは、ある通信ノードから次段への伝送において、ノード間の距離の関係で、次段の全ての通信ノードに有効な伝送が行われるわけではない。しかし、次段の2つ以上の通信ノードに有効な伝送が行われれば、前述のような中継による増幅効果を得ることができる。   Further, as shown in the side view of FIG. 8B, these communication stages are arranged three-dimensionally alternately on the ceiling side and the floor side every other stage. By doing so, it is possible to realize equidistant placement between adjacent relay stage nodes. In a communication system having such an arrangement, in transmission from a certain communication node to the next stage, effective transmission is not performed to all communication nodes in the next stage due to the distance between the nodes. However, if effective transmission is performed to two or more communication nodes in the next stage, the amplification effect by relay as described above can be obtained.

図4から図8のような各構成の通信システムにおいて、全てのノードを送信機能、中継機能、受信機能の全ての機能を有する通信ノードとすれば、任意の1対のノード間伝送が可能な汎用的な通信システムが実現できる。さらに、前述の2重拡散変調を用いれば、先行通信段を多段に経由して伝送されてきた多数のデータ成分を含む多重化信号を、同一タイミングで隣接段へ増幅伝送することが可能となり、優れたマルチアクセス通信が実現できる。   In a communication system having each configuration as shown in FIGS. 4 to 8, if all nodes are communication nodes having all functions of a transmission function, a relay function, and a reception function, transmission between any pair of nodes is possible. A general-purpose communication system can be realized. Furthermore, if the above-described double spread modulation is used, it becomes possible to amplify and transmit a multiplexed signal including a large number of data components transmitted through multiple stages of the preceding communication stage to the adjacent stage at the same timing, Excellent multi-access communication can be realized.

ここで、各ノードのタイミングを指示するタイミング制御信号は、例えば1個の制御ノードから各ノードに順次中継段を介して中継供給する方法を用いることができる。この方法により、伝送遅延の誤差範囲内で、各ノードはほぼ共通のタイミングを利用できる。   Here, for the timing control signal that indicates the timing of each node, for example, a method of relaying and supplying from one control node to each node sequentially via the relay stage can be used. By this method, each node can use almost common timing within the error range of transmission delay.

図9は、通信ノードにおける、送信部での送信シンボルの生成過程と、受信部での受信シンボルの復調過程を示す図である。送信部TXの動作は図9の上半分(水平方向点線より上)で示され、通信ノードC1を例にとって表示している。受信部RXの動作は図9の下半分(水平方向点線より下)で示され、通信ノードDを例にとって表示している。 FIG. 9 is a diagram illustrating a transmission symbol generation process in the transmission unit and a reception symbol demodulation process in the reception unit in the communication node. The operation of the transmission unit TX is shown in the upper half of FIG. 9 (above the horizontal dotted line), and is shown taking the communication node C 1 as an example. The operation of the reception unit RX is shown in the lower half of FIG. 9 (below the dotted line in the horizontal direction), and the communication node D is shown as an example.

まず送信部TXの動作を説明する。系列長4チップの第1拡散系列ξC1(各チップの値は−1,1のいずれか)にデータdC1(各ビットの値は0,1のいずれか)を乗算することにより図示のデータ(1,0)に対応する第1拡散信号dC1ξC1が得られる。図の第1拡散信号の下段には信号NdC1ξC1として、第1拡散信号の「1」に対応する部分を時間軸上にN(=8)回繰り返した信号を示した。系列長N(=8)チップの第2拡散系列ζC1(各チップの値は−1,1のいずれか)の各チップに第1拡散信号dC1ξC1を乗算すれば、信号NdC1ξC1と同じ長さの第2拡散信号dC1ξC1ζC1が生成される。 First, the operation of the transmission unit TX will be described. The data shown in the figure is obtained by multiplying the first spreading sequence ξ C1 (the value of each chip is −1 or 1) of the sequence length 4 chips by the data d C1 (the value of each bit is 0 or 1). A first spread signal d C1 ξ C1 corresponding to (1, 0) is obtained. In the lower part of the first spread signal, a signal Nd C1 ξ C1 is shown as a signal obtained by repeating a portion corresponding to “1” of the first spread signal N (= 8) times on the time axis. By multiplying each chip of the second spreading sequence ζ C1 (the value of each chip is −1 or 1) of the sequence length N (= 8) chips by the first spreading signal d C1 ξ C1 , the signal Nd C1 ξ A second spread signal d C1 ξ C1 ζ C1 having the same length as C1 is generated.

図9の第2拡散信号dC1ξC1ζC1において、ハッチングを付した枠が第2拡散系列のチップ値「1」に対応した第1拡散信号の非反転部分を示し、白枠の部分が第2拡散系列のチップ値「−1」に対応した第1拡散信号の反転部分を示す。また、図の時間軸は、必要に応じて拡大・縮小表示されている部分がある。上下段間の時間軸の対応関係は破線で示されている。 In the second spread signal d C1 ξ C1 ζ C1 in FIG. 9, the hatched frame indicates the non-inverted portion of the first spread signal corresponding to the chip value “1” of the second spread sequence, and the white frame portion The inversion portion of the first spread signal corresponding to the chip value “−1” of the second spread series is shown. In addition, the time axis in the figure includes a portion that is enlarged or reduced as necessary. The correspondence of the time axis between the upper and lower stages is indicated by a broken line.

この第2拡散信号の後部gチップをコピーし、これをガード部分として第2拡散信号の前側に付加し、ガード付き信号を基底帯域送信信号S´C1として生成する。基底帯域送信信号S´C1は、周期Tcのコア部分と垂直ハッチング枠(前方)で示した周期Tgのガード部分からなる。基底帯域送信信号S´C1は本来のシンボル周期Tsの信号として示している。なお、通信ノードC1が中継動作を行うには、第2拡散処理を行う前に前段から受信した中継信号を第1拡散信号に加算する必要があるが、ここではその中継動作に関する処理は省略している。 The rear g chip of this second spread signal is copied, added as a guard portion to the front side of the second spread signal, and a guarded signal is generated as a baseband transmission signal S ′ C1 . The baseband transmission signal S ′ C1 includes a core portion having a cycle T c and a guard portion having a cycle T g indicated by a vertical hatching frame (front). The baseband transmission signal S ′ C1 is shown as a signal with the original symbol period T s . Note that in order for the communication node C 1 to perform the relay operation, it is necessary to add the relay signal received from the previous stage to the first spread signal before performing the second spreading processing, but here the processing relating to the relay operation is omitted. doing.

次に、図9下段の受信部RXの動作について説明する。受信したガード付き信号Rg Dのガード部分を除いて周期Tcの受信信号R´Dを生成する。受信信号R´Dはガード付き信号Rg Dの下段に拡大表示している。受信信号R´Dと同一の周期を持たせた第2拡散信号ζC1(0)を準備し、受信信号R´Dに第2拡散信号ζC1(0)を乗算した出力を、第2拡散信号のチップ単位で積分(逆拡散)すれば、逆拡散出力E(R´DζC1(0))が得られる。この逆拡散出力は遅延が0に対応する出力である。一般的には遅延チップ数に応じた逆拡散出力をそれぞれ生成するが、ここでは図示を省略する。 Next, the operation of the receiving unit RX in the lower part of FIG. 9 will be described. Received except for a guard portion of the guarded signal R g D to generate a received signal R'D cycle T c. The received signal R ′ D is enlarged and displayed in the lower part of the guarded signal R g D. Prepare the received signal R'D and a second spread signal zeta C1 gave the same period (0), the output obtained by multiplying the second spread signal zeta C1 (0) to the received signal R'D, the second diffusion If integration (despreading) is performed on a chip basis of the signal, a despread output E (R ′ D ζ C1 (0)) is obtained. This despread output is an output corresponding to a delay of zero. In general, each despread output corresponding to the number of delay chips is generated, but the illustration is omitted here.

これらの各々に対し前述の位相修正を施した出力を加算合成して位相変換信号を生成する。通信ノードCnとの間のリンクを経て受信した信号も同様に逆拡散により求めて位相変換信号を生成する。これらの全てのリンクを経た位相変換信号を加算した加算出力は合成変換出力Rs Dとなる。図9では合成変換出力Rs Dを本来のシンボル周期Tsの信号として示している。通信ノードDが中継動作を実行する場合は、合成変換出力Rs Dは中継用記憶信号として記憶手段に記憶され、次の伝送タイミングで次段に送信される。また、通信ノードDは、合成変換出力Rs Dからデータを抽出して受信することもできる。例えば、第1拡散系列ξC1により合成変換出力Rs Dを逆拡散すれば、通信ノードC1が送信したデータdC1の軟出力〜dC1を求めることができる。 A phase conversion signal is generated by adding and synthesizing the outputs subjected to the above-described phase correction for each of them. Signals received over the link between the communication node C n also generates a phase conversion signal obtained by despreading the same manner. An addition output obtained by adding the phase conversion signals that have passed through all of these links becomes a combined conversion output R s D. In FIG. 9, the combined conversion output R s D is shown as a signal with the original symbol period T s . When the communication node D performs the relay operation, the combined conversion output R s D is stored in the storage means as a relay storage signal and transmitted to the next stage at the next transmission timing. The communication node D can also extract and receive data from the combined conversion output R s D. For example, if despreading the composite converted output R s D by the first spreading sequence xi] C1, it can be communication node C 1 seeks soft output to d C1 of the transmitted data d C1.

式1、式4で示す拡散符号としては、一般に用いられている拡散符号(拡散系列セット)を用いる。完全な系列間分離が可能な直交符号を用いれば、優れた動作が遂行される。直交符号の例としては、受信シンボルに遅延波が含まれない環境下では、アダマール符号、遅延波が含まれる環境下ではZCZ(Zero Correlation Zone) 符号、DFT(Discrete
Fourier Transform)符号などを用いる。擬直交符号であるM系列を用いることもできる。
As spreading codes shown in Equations 1 and 4, a commonly used spreading code (spreading sequence set) is used. If an orthogonal code capable of complete separation between sequences is used, an excellent operation is performed. Examples of orthogonal codes include Hadamard codes in an environment where a received symbol does not include a delayed wave, ZCZ (Zero Correlation Zone) codes, and DFT (Discrete) in an environment where a delayed wave is included.
(Fourier Transform) code is used. An M sequence that is a quasi-orthogonal code can also be used.

図10は、通信ノードの構成を示すブロック図である。図10は、通信ノードC1を例にとって符号などが記載されている。シンボル伝送部は、上段の5個のブロック、第1送信部TX−I、第2送信部TX−II、第1受信部RX−I、第2受信部RX−II、データ検出部DXからなる。ここでは、通信ノードC1が2つの伝送タイミングa,bによって駆動されるものとする。第1送信部TX−Iは、通信ノードC1を始点とする送信データの第1拡散信号dC1ξC1を生成し、タイミングbを示す書き込み信号W(b)により一旦メモリに記憶する。そして、次のタイミングaを示す読み出し信号R(a)によりメモリから読み出した第1拡散信号を次段に送出する。 FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the communication node. In FIG. 10, reference numerals and the like are described taking the communication node C 1 as an example. The symbol transmission unit includes five upper blocks, a first transmission unit TX-I, a second transmission unit TX-II, a first reception unit RX-I, a second reception unit RX-II, and a data detection unit DX. . Here, it is assumed that the communication node C 1 is driven by two transmission timings a and b. The first transmission unit TX-I generates a first spread signal d C1 ξ C1 of transmission data starting from the communication node C 1 and temporarily stores it in the memory by a write signal W (b) indicating the timing b. Then, the first spread signal read from the memory is sent to the next stage by the read signal R (a) indicating the next timing a.

第2送信部TX−IIは、送信信号Ss C1を第2拡散系列ζC1により拡散し、かつ搬送波f0により搬送波変調を行う。第1受信部RX−Iは受信信号を局部搬送波周波数f0により復調し、第2拡散系列ζBnにより逆拡散し、これらを合成した合成変換出力Rs C1を生成する。第2受信部RX−IIは、この合成変換出力Rs C1を書き込み信号W(b)によって記憶し、読み出し信号R(a)によって出力する。データ検出部DXは、例えば通信ノードAの用いた第1拡散系列ξAにより逆拡散した出力を硬判定することにより検出データ^dAを生成する。 The second transmitter TX-II spreads the transmission signal S s C1 with the second spreading sequence ζ C1 and performs carrier modulation with the carrier wave f 0 . The first receiver RX-I demodulates the received signal with the local carrier frequency f 0 , despreads with the second spread sequence ζ Bn, and generates a combined conversion output R s C1 that combines them. The second receiving unit RX-II stores this combined conversion output R s C1 as a write signal W (b) and outputs it as a read signal R (a). For example, the data detection unit DX generates detection data ^ d A by hard-decisioning the output despread by the first spreading sequence ξ A used by the communication node A.

図10の下段はタイミング生成部であり、タイミング制御信号発生器OTG、タイミング発生器TG、搬送波発生器CG、タイミング制御信号変調器TTXからなる。タイミング制御信号発生器OTGは、独立の周波数発信機を内蔵し、基本周波数f00を発生するとともに、タイミング制御信号γa,γbを発生する。タイミング発生器TGは、タイミング制御信号発生器OTGの出力をもとにして、この通信ノード内で用いるメモリへの書き込み信号W(b)および読み出し信号R(a)を発生する。搬送波発生器CGは、搬送波周波数f0およびタイミング制御信号用中間周波数fa 2,fb 2を発生する。 The lower part of FIG. 10 is a timing generation unit, which includes a timing control signal generator OTG, a timing generator TG, a carrier wave generator CG, and a timing control signal modulator TTX. Timing control signal generator OTG incorporates an independent frequency transmitter, as well as generating a fundamental frequency f 00, the timing control signal gamma a, generates gamma b. The timing generator TG generates a write signal W (b) and a read signal R (a) to the memory used in this communication node based on the output of the timing control signal generator OTG. The carrier wave generator CG generates a carrier wave frequency f 0 and timing control signal intermediate frequencies f a 2 and f b 2 .

タイミング制御信号変調器TTXは、タイミング制御信号γa,γbの変調器で、データ伝送の帯域とは中間周波数fa 2,fb 2だけ偏移した帯域上に伝送するタイミング制御信号Γ(fa 2),Γ(fb 2)を出力する。ここでは、通信ノードC1が制御ノードであるものとする。制御信号Γ(fa 2),Γ(fb 2)は隣接する通信ノードを順次経由して他の通信ノードへと伝送されるので、全ての通信ノードがほぼ同一のタイミングa,bを使用できるようになる。 The timing control signal modulator TTX is a modulator of the timing control signals γ a and γ b and transmits a timing control signal Γ () transmitted on a band shifted from the data transmission band by intermediate frequencies f a 2 and f b 2. f a 2 ) and Γ (f b 2 ) are output. Here, it is assumed that the communication node C 1 is a control node. Since the control signals Γ (f a 2 ) and Γ (f b 2 ) are sequentially transmitted to the other communication nodes via the adjacent communication nodes, all the communication nodes use substantially the same timings a and b. become able to.

通信ノードC1が制御ノード以外の一般の通信ノードの場合には、タイミング制御信号発生器OTGの入力として前段通信ノードから受信したタイミング制御信号Γ(fa 1),Γ(fb 1)が加えられる。一般の通信ノードは、これらの前段からのタイミング制御信号をもとにタイミング制御信号γa,γbを発生する。以上のようにして、タイミング制御信号が制御ノードから一般の各通信ノードに分配される。リセット信号も同様な手段で各通信ノードに分配することができる。 When the communication node C 1 is a general communication node other than the control node, the timing control signals Γ (f a 1 ) and Γ (f b 1 ) received from the preceding communication node as inputs of the timing control signal generator OTG are used. Added. A general communication node generates timing control signals γ a and γ b based on these timing control signals from the previous stage. As described above, the timing control signal is distributed from the control node to each general communication node. The reset signal can be distributed to each communication node by the same means.

図11は、通信ノードのシンボル伝送部の詳細を示すブロック図である。第1送信部TX−Iは、変調器としての乗算器MODと、メモリM1を備えている。第2送信部TX−IIは、合成変換出力Rs C1に送信信号dC1ξC1を加算した信号S0 C1に、図9に示したガード部分を付加した後、第2拡散系列ζC1による第2拡散処理と搬送波f0による搬送波変調を施す。この出力は電力増幅器AMPSで増幅された後送信される。 FIG. 11 is a block diagram illustrating details of the symbol transmission unit of the communication node. The first transmission section TX-I, comprises a multiplier MOD as modulators, the memory M 1. The second transmission unit TX-II adds the guard part shown in FIG. 9 to the signal S 0 C1 obtained by adding the transmission signal d C1 ξ C1 to the combined conversion output R s C1, and then uses the second spreading sequence ζ C1 . The second spreading process and carrier wave modulation by the carrier wave f 0 are performed. This output is amplified by the power amplifier AMP S and then transmitted.

第1受信部RX−Iは、復調部DEM、リンク信号合成部LSS、パイロット応答メモリ部PRMからなる。復調部DEMにおいて、アンテナからの受信入力は、増幅器AMPRに加えられる。送受切り替え制御入力CSは、送信信号が増幅器AMPRに加わるのを防ぐものであり、送信動作時には増幅器AMPRの入力を遮断する。乗算器MODと低域濾波器LPFによって局部搬送波f0による復調が行われ、復調出力R´C1が生成される。 The first reception unit RX-I includes a demodulation unit DEM, a link signal synthesis unit LSS, and a pilot response memory unit PRM. In the demodulation unit DEM, the reception input from the antenna is applied to the amplifier AMP R. Duplexer control input C S, the transmission signal is intended to prevent the applied to the amplifier AMP R, at the time of transmission operation to cut off the input of the amplifier AMP R. Demodulation by the local carrier f 0 is performed by the multiplier MOD and the low-pass filter LPF, and a demodulated output R ′ C1 is generated.

リンク信号合成部LSSは3個の位相回転機能を具備した相関器MFE(ζ,θ)Bn(n=1,2,3)で構成される。各相関器MFE(ζ,θ)Bnは、第2拡散系列ζBnを用いて、逆拡散することによりリンク信号成分の分離を行った後、各リンク信号出力にパイロット応答メモリ部PRMから転送されたパイロット応答を用いて位相回転を修正する。これらの位相変換出力は加算器Σにおいて加算され、合成変換出力Rs C1が生成される。 The link signal synthesizer LSS is composed of correlators MF E (ζ, θ) Bn (n = 1, 2, 3) having three phase rotation functions. Each correlator MF E (ζ, θ) Bn separates link signal components by despreading using the second spreading sequence ζ Bn and then forwards each link signal output from the pilot response memory unit PRM. Correct the phase rotation using the pilot response made. These phase conversion outputs are added in the adder Σ, and a combined conversion output R s C1 is generated.

なお、合成変換出力Rs C1の生成方法において、前述の補足1または補足2の生成方法を実施する場合には以下のようにする。補足1の生成方法の場合は、各相関器MFE(ζ,θ)Bnは上記の位相変換出力に対し、パイロット応答メモリ部PRMから転送された電力レベルPBnの中で予め定めた閾値より低い電力レベルに対応するリンク信号を加算器Σに転送しない処置をとる。また、補足2の生成方法の場合は、各リンクのS/N比に比例した電力レベルにこれらの位相変換出力を後述する重み係数wを用いて修正した後加算器Σに転送する。 In the method of generating the combined conversion output R s C1 , when the above-described method of generating supplement 1 or supplement 2 is performed, the following is performed. In the case of the generation method of Supplement 1, each correlator MF E (ζ, θ) Bn has a predetermined threshold value in the power level P Bn transferred from the pilot response memory unit PRM with respect to the phase conversion output. A measure is taken not to transfer the link signal corresponding to the low power level to the adder Σ. In addition, in the case of the generation method of supplement 2, these phase conversion outputs are corrected to a power level proportional to the S / N ratio of each link using a weighting factor w described later, and then transferred to the adder Σ.

図11に示すスイッチSは、信号フレームのパイロット送信周期、または受信シンボルの中のパイロット周期に受信したパイロット信号成分のみがパイロット応答メモリ部PRMに転送されるように、受信復調信号R´C1のパイロット応答メモリ部PRMへの伝送タイミングを制御する。このパイロット信号は、入力リンク数に対応して3個の相関器MF(ζBn)(n=1,2,3)と後続配置された位相回転検出器D(θ)に加えられ、相関器出力の実数部、虚数部成分を用いることにより位相回転量を求める。 The switch S shown in FIG. 11 transmits the received demodulated signal R ′ C1 so that only the pilot signal component received in the pilot transmission period of the signal frame or the pilot period in the received symbol is transferred to the pilot response memory unit PRM. The transmission timing to the pilot response memory unit PRM is controlled. This pilot signal is added to three correlators MF (ζ Bn ) (n = 1, 2, 3) and the subsequent phase rotation detector D (θ) corresponding to the number of input links, and the correlator The phase rotation amount is obtained by using the real part and imaginary part components of the output.

なお、位相回転検出器D(θ)は、この相関器出力を内蔵する整流器に加えることにより、パイロット信号の電力レベルPBnも検出する。さらに、位相回転検出器D(θ)は、復調信号R´C1をデータシンボルベースで動作する積分器に加え、その出力からデータシンボルに含まれている雑音電力推定値を得て、各リンクに対応するS/N比から重み係数wを求める。これらの出力(θ,P,w)Bnは減衰時定数をもつメモリM3に累積記憶され、これらの情報はリンク信号合成部LSSに転送される。 The phase rotation detector D (θ) also detects the power level P Bn of the pilot signal by adding this correlator output to a built-in rectifier. Further, the phase rotation detector D (θ) adds the demodulated signal R ′ C1 to the integrator operating on the data symbol base, obtains the noise power estimation value included in the data symbol from the output, and outputs it to each link. The weighting coefficient w is obtained from the corresponding S / N ratio. These outputs (θ, P, w) Bn are accumulated and stored in a memory M 3 having an attenuation time constant, and these pieces of information are transferred to the link signal synthesis unit LSS.

第2受信部RX−IIは、書き込み信号W(b)により合成変換出力Rs C1をメモリM2に記憶し、読み出し信号R(a)により読み出して送信加算器Σに転送する。検出部DXでは、図の例の場合には、相関器MF(ξA)において通信ノードAの第1拡散系列ξAにより逆拡散することにより軟出力を生成する。さらに、その軟出力を硬判定回路DECにより判定し、送信データdAのレプリカ(^dA)を生成する。 The second receiving unit RX-II stores the combined conversion output R s C1 in the memory M 2 by the write signal W (b), reads it by the read signal R (a), and transfers it to the transmission adder Σ. In the case of the example in the figure, the detection unit DX generates a soft output by despreading with the first spreading sequence ξ A of the communication node A in the correlator MF (ξ A ). Further, the soft output is determined by the hard decision circuit DEC, and a replica (^ d A ) of the transmission data d A is generated.

次に、移動体に添付した通信ノード(以下、移動体ノードという)が、図1に示すような構成の伝送ネットワークの中を移動し、ネットワーク上の各通信ノードと送受信するような実施の形態について説明する。まず、移動体ノードが電源を内蔵し自力で送信ができる場合、すなわち移動体ノードがアクティブ・タグである場合について説明する。図12は、このような移動体ノードを含む通信システムの概要を示す図である。   Next, an embodiment in which a communication node attached to a mobile unit (hereinafter referred to as a mobile unit node) moves in a transmission network configured as shown in FIG. 1 and transmits / receives to / from each communication node on the network. Will be described. First, a case where the mobile node has a built-in power supply and can transmit by itself, that is, a case where the mobile node is an active tag will be described. FIG. 12 is a diagram showing an outline of a communication system including such a mobile node.

図12では縦長の矩形枠で示している通信段Bは、図4の通信段Bのようにほぼ円環状(正確な円環である必要はない)に配置された複数個の通信ノードBnからなるものである。通信段C,Dも同様に円環状に配置された複数個の通信ノードからなるものである。移動体ノードMは、黒丸で示した位置M0から出発し、点線で示した各リンクを経て通信ノードEの手前の位置M4へと移動する。移動体ノードMは、縦続的に配置された円環状の通信段の内部空間のほぼ中央を図の左から右へ移動する。 In FIG. 12, the communication stage B indicated by a vertically long rectangular frame is a plurality of communication nodes B n arranged substantially in an annular shape (not necessarily an exact annular shape) like the communication stage B in FIG. It consists of Similarly, the communication stages C and D are composed of a plurality of communication nodes arranged in an annular shape. The mobile node M starts from a position M 0 indicated by a black circle, and moves to a position M 4 before the communication node E via each link indicated by a dotted line. The mobile node M moves from the left to the right in the figure in the approximate center of the internal space of the annular communication stage arranged in cascade.

通信段B,C,Dの中央近傍を通過する円環移動時間帯をそれぞれ移動周期TB,TC,TDとする。一方、ここでは通信ノードAを制御ノードとし、通信ノードAは4相のタイミング制御信号Γ(fa 0),Γ(fb 0),Γ(fc 0),Γ(fd 0)を送信する。これらのタイミング制御信号は、前述のように順次各通信段B,C,Dを経て通信ノードEに中継伝送されるとともに、移動体ノードMにも伝送される。例えば、移動体ノードMが通信段Bの近傍を移動している移動周期TBでは、移動体ノードMは通信段Bの各ノードが中継送信した4相のタイミング制御信号Γ(fa 1),Γ(fb 1),Γ(fc 1),Γ(fd 1)を受信する。これらの中継信号受信後の周期TTSのタイムスロットは符号a,b,c,dで表されており、移動体ノードMと固定ノード間の伝送に用いられる。 The ring moving time zones that pass through the vicinity of the center of the communication stages B, C, and D are set as moving periods T B , T C , and T D , respectively. On the other hand, here, the communication node A is a control node, and the communication node A receives four-phase timing control signals Γ (f a 0 ), Γ (f b 0 ), Γ (f c 0 ), and Γ (f d 0 ). Send. These timing control signals are sequentially relayed to the communication node E via the communication stages B, C, and D as described above, and also transmitted to the mobile node M. For example, the movement period T B is moving in the vicinity of the mobile node M communication stage B, the mobile node M timing control signal 4 phases which each node has relayed transmission of the communication stage B Γ (f a 1) , Γ (f b 1 ), Γ (f c 1 ), Γ (f d 1 ) are received. The time slots of the period TTS after receiving these relay signals are represented by symbols a, b, c, and d, and are used for transmission between the mobile node M and the fixed node.

これらのタイミング制御信号を用いて、各通信段の通信ノードは、4個の駆動位相を用いる4相のタイミングa,b,c,dの中からその通信段に割り当てられた2個のタイミングを使って送受信を行う。例えば、通信段Bの通信ノードはタイミングbを送信に、タイミングaを受信に用いる。各通信段に割り当てるタイミングは、例えば、通信段A(送信:a,受信:なし),通信段B(送信:b,受信:a),通信段C(送信:c,受信:b),通信段D(送信:d,受信:c),通信段E(送信:なし,受信:d)のようにする。   Using these timing control signals, the communication node of each communication stage uses two timings assigned to the communication stage among the four-phase timings a, b, c, and d using four drive phases. To send and receive. For example, the communication node in communication stage B uses timing b for transmission and timing a for reception. Timing assigned to each communication stage is, for example, communication stage A (transmission: a, reception: none), communication stage B (transmission: b, reception: a), communication stage C (transmission: c, reception: b), communication Stage D (transmission: d, reception: c), communication stage E (transmission: none, reception: d).

図13は、移動体ノードMの移動位置(タグ位置)と各タイミングとの関係を示す図である。図13の左側の縦軸は4相のタイミングを示しているが、4相の各タイミングのタイムスロットに通し番号0〜11を付与し、4相を示す符号(a,b,c,d)の後にタイムスロット番号を付けて表示している。送受信に用いるタイムスロット周期TTSと移動周期TM(TB,TC,TD)には、この例では次式の関係がある。
T = TM/TTS ・・・ 式17
FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the movement position (tag position) of the mobile node M and each timing. The vertical axis on the left side of FIG. 13 indicates the timing of the four phases, but serial numbers 0 to 11 are assigned to the time slots of the timings of the four phases, and codes (a, b, c, d) indicating the four phases are assigned. A time slot number is added later. In this example, the relationship between the time slot period T TS and the movement period T M (T B , T C , T D ) used for transmission and reception is as follows.
N T = T M / T TS Expression 17

式17で、NTは駆動位相の相数であり、この場合にはNT=4である。式17が満足されれば、移動体ノードMが各通信段を通過するときNT個の中の各相のタイムスロットを1回利用できる。したがって、移動体ノードMは固定通信ノード相互間の多相タイミングa,b,c,dを利用して、各通信段との通信を行うことができる。図13の実線R(M0→M4)で示すように、例えば、移動体ノードMが通信段Bを通過する移動周期TBにおいて、タイミングb1で移動体ノードMは通信段Bの各通信ノードBnの送信信号を受信でき、タイミングa0で移動体ノードMから通信段Bに送信できる。移動周期TCにおいて、タイミングb5で移動体ノードMは通信段Cの各通信ノードCmへ送信し、タイミングc6で各通信ノードCmから受信できる。図13の左側の縦軸において、この例で送受信に使用するタイミング記号には下線が付されている。 In Equation 17, N T is the number of phases of the drive phase, and in this case, N T = 4. If Equation 17 is satisfied, the time slot of each phase in NT can be used once when the mobile node M passes through each communication stage. Therefore, the mobile node M can communicate with each communication stage using the multiphase timings a, b, c, and d between the fixed communication nodes. As shown by the solid line R in FIG. 13 (M 0 → M 4) , for example, in the movement period T B in which the mobile node M is passed through the communication stage B, the mobile node M at timing b1 is the communication of the communication stage B The transmission signal of the node B n can be received, and can be transmitted from the mobile node M to the communication stage B at the timing a0. In the movement cycle T C , the mobile node M can transmit to each communication node C m of the communication stage C at timing b5 and can receive from each communication node C m at timing c6. In the vertical axis on the left side of FIG. 13, timing symbols used for transmission / reception in this example are underlined.

このようにして、移動体ノードMと近傍の通信段の全通信ノードとの送受信が遂行される。この通信と並行して各通信段の各通信ノードは、移動体ノードMから受信したシンボルを、図12の上部に示すタイミング(a),(b),(c),(d)において、特に表示していない他の受信シンボルとともに次の通信段の各通信ノードに常時送信するので、最後の通信ノードEは移動体ノードMが送信したシンボルのすべてを受信することができる。この際、中継段数に対応して信号が増幅されるので、最初に受信した信号ほど高いS/N比で受信できる。このようにして、移動体と固定通信段の通信システムが実現できる。   In this manner, transmission / reception between the mobile node M and all communication nodes in the nearby communication stage is performed. In parallel with this communication, each communication node in each communication stage receives symbols received from the mobile node M at timings (a), (b), (c), and (d) shown in the upper part of FIG. Since it is always transmitted to each communication node in the next communication stage together with other received symbols not displayed, the last communication node E can receive all the symbols transmitted by the mobile node M. At this time, since the signal is amplified corresponding to the number of relay stages, the signal received first can be received with a higher S / N ratio. In this way, a communication system of a mobile body and a fixed communication stage can be realized.

また、移動体ノードMに後続する別の移動体ノードM´が、例えば周期TCにおいて通信段Bの通信ノードと通信することもできる。さらに、移動体ノードMに近接して移動する別の移動体ノードが、移動体ノードMが通信する同じ通信ノードに対して同じ移動周期に通信することもできる。そのためには移動体ノードによって異なる拡散系列で変調した送信信号を用いるなどの方法によればよい。 Also, another mobile node M ′ following the mobile node M can communicate with a communication node at the communication stage B in a cycle T C , for example. Further, another mobile node that moves close to the mobile node M can communicate with the same communication node with which the mobile node M communicates in the same movement cycle. For this purpose, a method such as using a transmission signal modulated by a spreading sequence different depending on the mobile node may be used.

次に、移動体ノードM´が図12の通信ノードE側から通信ノードAに向けて左方向に移動する場合について説明する。移動体ノードM´が位置M4から左方向に移動し、通信段D,C,Bを順次通過する移動周期をT´D,T´C,T´Bとする。図13の右側に移動周期T´D,T´C,T´Bを示す。通信ノードAから供給される各通信段の送受信タイミングは変わらないので、移動体ノードM´の位置と移動周期および送受信タイミングの関係は、図13の破線L(M´4→M´0)で示される。すなわち、通信段Dの通過時間帯T´Dでは送受信タイミングは、タイミングc2,d3となる。各移動周期に用いる送受信タイミングは図の右端に示している。 Next, the case where the mobile node M ′ moves in the left direction from the communication node E side toward the communication node A in FIG. 12 will be described. Mobile node M'moves from the position M 4 to the left, communication stage D, C, T'D movement cycle of sequentially passing through the B, T'C, and T'B. The movement periods T ′ D , T ′ C , T ′ B are shown on the right side of FIG. Since the transmission / reception timing of each communication stage supplied from the communication node A does not change, the relationship between the position of the mobile node M ′, the movement cycle, and the transmission / reception timing is indicated by a broken line L (M ′ 4 → M ′ 0 ) in FIG. Indicated. That is, passing transmission and reception timings in time zone T'D communication stage D is a timing c2, d3. The transmission / reception timing used in each movement cycle is shown at the right end of the figure.

次に、移動体ノードが電源を内蔵しない場合、すなわち移動体ノードがパッシブ・タグである場合について説明する。図14は、このような移動体ノードを含む通信システムの概要を示す図である。また、図15はこの通信システムの側面図である。この通信システムにおいても、通信段B,C,Dは円環状に配置された複数個の通信ノードからなるものである。このような通信システムの応用例としては、タグを添付した物体をベルトコンベアー等によって移動させ、タグの持つ情報に従って行き先に応じた移動分岐制御を行うようなシステムが考えられる。   Next, a case where the mobile node does not incorporate a power source, that is, a case where the mobile node is a passive tag will be described. FIG. 14 is a diagram showing an outline of a communication system including such a mobile node. FIG. 15 is a side view of this communication system. Also in this communication system, the communication stages B, C, D are composed of a plurality of communication nodes arranged in an annular shape. As an application example of such a communication system, a system in which an object with a tag attached is moved by a belt conveyor or the like, and movement branching control according to a destination according to information held by the tag can be considered.

移動体ノードMは、初期位置M00から、まず位置M0に移動され、その後、位置M0→位置M1→位置M2→位置M3と移動されていく。移動体ノードMと固定の通信段とのデータ伝送に関しては図12に示す通信システムと同様である。タイミング制御信号は通信ノードAから通信段B,C,Dに中継伝送される。 The mobile node M is first moved from the initial position M 00 to the position M 0 and then moved from the position M 0 → the position M 1 → the position M 2 → the position M 3 . Data transmission between the mobile node M and the fixed communication stage is the same as the communication system shown in FIG. The timing control signal is relayed from the communication node A to the communication stages B, C, and D.

4相タイミングのタイムスロットTSと移動体ノードMの移動周期との関係も、図13と同様である。移動体ノードMが通信段Bの近傍位置M0に移動した移動周期TBに含まれるタイムスロットa0において、通信ノードAは読み出し信号Ra0(無変調搬送波)を送信する。これを受信した移動体ノードMは、公知の技術により移動体ノードMに記憶されている情報を含む応答信号Sa0を送信する。この応答信号Sa0は通信段Bの全通信ノードが受信できる。 Relationship between the moving period of the time slot T S and the mobile node M in 4-phase timing is also the same as FIG. 13. In time slot a0 to mobile node M is included in the movement period T B which has moved to a position near M 0 of the communication stage B, the communication node A transmits the read signal R a0 (unmodulated carrier). Receiving this, the mobile node M transmits a response signal S a0 including information stored in the mobile node M by a known technique. This response signal S a0 can be received by all communication nodes in the communication stage B.

同様に、移動体ノードMが位置M1に移動し、移動周期TCに含まれるタイムスロットb5において、通信ノードBnは読み出し信号Rb5を送信する。この場合、通信段Bに属する全通信ノードが読み出し信号Rb5を送信するので、移動体ノードMは1ノードからの受信電力のNs倍(Ns:通信段のノード数)の電力を、空間ダイバーシティ効果のもとに受信できる。これを受信した移動体ノードMは、この時点で移動体ノードMが持つ情報を含む応答信号Sb5を送信する。通信段Cの全ノードは応答信号Sb5を受信できる。 Similarly, mobile node M is moved to the position M 1, in the time slot b5 included in the movement period T C, the communication node B n transmits a read signal R b5. In this case, since all the communication nodes belonging to the communication stage B transmit the read signal R b5 , the mobile node M has a power N s times the power received from one node (N s : the number of nodes in the communication stage), It can be received under the space diversity effect. The mobile node M that has received this transmits a response signal S b5 including information held by the mobile node M at this time. All nodes in the communication stage C can receive the response signal S b5 .

このような動作を繰り返すことにより、移動体ノードMから送信された情報が各通信段B,C,Dで受信され、これらの受信信号は固定ネットワークの右方向伝送機能により通信ノードEに伝送される。したがって、通信ノードEは、前述のような中継段ごとの信号レベルの増大により、高いS/N比でこの応答信号を受信できる。   By repeating such an operation, the information transmitted from the mobile node M is received at each communication stage B, C, D, and these received signals are transmitted to the communication node E by the right direction transmission function of the fixed network. The Therefore, the communication node E can receive this response signal at a high S / N ratio by increasing the signal level for each relay stage as described above.

なお、上述の読み出し信号の送信タイミングにおいて、読み出し信号の代わりに、異なる中間周波数を用いることにより、この移動体ノードMへの書き込み信号を送信することもできる。   Note that the write signal to the mobile node M can be transmitted by using a different intermediate frequency instead of the read signal at the above-described read signal transmission timing.

本発明は、上記のように、所定の通信空間内に多数の無線通信ノードを通信段ごとに散在配置し、各通信ノードにデ−タの送受信機能、中継伝送機能、送受タイミング制御機能を配備している。そして、制御ノードに2相または多相のタイミング制御信号を送信する機能を備え、一般の通信ノードにはそのタイミング制御信号の中継伝送機能を備えている。それにより、各通信ノードが制御ノードから受信したタイミング制御信号にしたがってデ−タの送受信を遂行するマルチアクセス通信システムを提供できる。この通信システムは、送信データの始点ノードの識別を、時分割、周波数分割、あるいは符号分割の手段によって行うことにより、ネットワーク内の任意の1対の通信ノード間のデータ伝送を複数同時に遂行できる。   In the present invention, as described above, a large number of wireless communication nodes are dispersedly arranged for each communication stage in a predetermined communication space, and a data transmission / reception function, a relay transmission function, and a transmission / reception timing control function are provided in each communication node. doing. The control node has a function of transmitting a two-phase or multi-phase timing control signal, and a general communication node has a relay transmission function of the timing control signal. Accordingly, it is possible to provide a multi-access communication system in which each communication node performs data transmission / reception according to the timing control signal received from the control node. In this communication system, a plurality of data transmissions between any pair of communication nodes in the network can be simultaneously performed by identifying the start node of transmission data by means of time division, frequency division, or code division.

各通信ノードの送信信号に対しリンク識別用の拡散系列による拡散を施すことにより、前段の各通信ノードから受信したリンク信号の識別分離を可能としている。さらに、伝搬過程で生ずる搬送波位相の変化を修正する機能を各通信ノードに持たせることにより、複数の前段通信ノードから受信したリンク信号の伝搬過程で生じた位相回転を修正することができる。その結果、所望の1対の通信ノード間のデ−タ伝送において、経由した通信段数と各通信段を構成するノード数が増大するに従って受信S/N比は増大する。したがって、レイレイ波伝搬環境のような受信レベル変動の大きな空間においても、低い送信電力を用いて誤り発生確率が小さく安定な通信を提供できる。   By spreading the transmission signal of each communication node by the spread sequence for link identification, it is possible to identify and separate the link signal received from each preceding communication node. Furthermore, by providing each communication node with a function of correcting a change in carrier wave phase that occurs in the propagation process, it is possible to correct the phase rotation that has occurred in the propagation process of link signals received from a plurality of preceding communication nodes. As a result, in data transmission between a desired pair of communication nodes, the reception S / N ratio increases as the number of communication stages passed through and the number of nodes constituting each communication stage increase. Therefore, even in a space where the reception level fluctuation is large such as a Rayleigh wave propagation environment, it is possible to provide stable communication with a low error generation probability using low transmission power.

この通信システムは、リンク識別用の拡散系列を用いるために、単純な2値データの伝送に必要な帯域に比べて多くの周波数帯域を必要とする。しかし、前述のように、ノード数と中継段数の大きなシステムでは受信S/N比は極めて大きな値となる。このS/N比増大特性を利用してQAMの如き多値多相伝送を行えば、周波数利用効率の向上、通信容量の飛躍的な増大が可能である。従来方式に比べてはるかに優れた特性を実現できる。   Since this communication system uses a spread sequence for link identification, it requires a larger number of frequency bands than a band necessary for transmission of simple binary data. However, as described above, the reception S / N ratio is extremely large in a system having a large number of nodes and relay stages. If multilevel multiphase transmission such as QAM is performed using this S / N ratio increase characteristic, it is possible to improve frequency utilization efficiency and dramatically increase communication capacity. It is possible to achieve much better characteristics than conventional methods.

一方、中継段や受信段においてMIMO方式の原理に従って、干渉成分を除去する方式に必要な複雑な干渉除去処理を必要としない。本発明の方式では中継段の入力には干渉成分は含まれず、各ノードが送信した第1拡散符号による符号分割信号成分がすべて多重化された形で含まれている。あるノードが始点ノードとして送信したデータの受信を希望する受信ノードは、その受信信号を対応する第1拡散符号で逆拡散した軟出力を検出することにより、希望するデータを受信できる。   On the other hand, in the relay stage and the reception stage, the complicated interference removal process necessary for the method of removing the interference component is not required according to the principle of the MIMO method. In the system of the present invention, the input of the relay stage does not include an interference component, but includes all code division signal components by the first spreading code transmitted from each node in a multiplexed form. A receiving node desiring to receive data transmitted as a starting node by a certain node can receive the desired data by detecting a soft output obtained by despreading the received signal with the corresponding first spreading code.

また、MIMO方式は、伝搬行列の要素間の無相関性を利用しているので、見通し内伝搬環境では機能しないが、本発明は見通し内、見通し外の両者に対して適用できる利点がある。MIMO方式の干渉除去機能を利用する中継伝送方式は、送受信ノード対の数に対してはるかに多い数の中継ノードを設置する必要がある。本発明はそのような中継段のノード数に関する制約はない。   In addition, since the MIMO scheme uses non-correlation between elements of the propagation matrix, it does not function in a line-of-sight propagation environment, but the present invention has an advantage that can be applied to both a line-of-sight and a line-of-sight. In the relay transmission method using the MIMO interference cancellation function, it is necessary to install a much larger number of relay nodes than the number of transmission / reception node pairs. The present invention has no restriction on the number of nodes in the relay stage.

また、本発明は、タイミング制御信号を用いた2相または多相による通信段間の時分割伝送方式により、順方向、逆方向、順逆双方向同時伝送、或いは2次元、3次元空間内の中央部から周辺へ、その逆方向への伝送などの実現と、それらの伝送モードの選択切り替え制御などにより柔軟なネットワークを構成できるので、ユビキタス通信において想定される多様な通信需要に適応できる。   In addition, the present invention uses a time division transmission method between two or multi-phase communication stages using a timing control signal, and forward, reverse, forward / reverse bidirectional simultaneous transmission, or center in a two-dimensional or three-dimensional space. Since a flexible network can be configured by realizing transmission in the opposite direction from the part to the periphery, and selection switching control of those transmission modes, it is possible to adapt to various communication demands assumed in ubiquitous communication.

また、アクティブ・タグやパッシブ・タグと固定通信網間の通信に適用すれば、低電力通信による信頼性の高い分類配送システムを実現できる。さらに、移動通信システムにおけるセル内通信に本発明の多段中継技術を適用すれば、多段中継によるS/N比の増大と多数回の同一シンボル成分の送受信により、基地局と移動体ノード間の安定な低電力通信を実現できる。   In addition, when applied to communication between an active tag or passive tag and a fixed communication network, a highly reliable classification delivery system by low power communication can be realized. Furthermore, if the multistage relay technology of the present invention is applied to intra-cell communication in a mobile communication system, the S / N ratio is increased by multistage relay and the same symbol component is transmitted and received many times, thereby stabilizing the base station and the mobile node. Low power communication can be realized.

本発明の分散ノード通信システムは、通信形態の自由度が大きく、多様な形態の応用分野に適用可能である。ユビキタス通信への適合性も良好な通信システムである。   The distributed node communication system of the present invention has a large communication mode and can be applied to various forms of application fields. It is a communication system with good compatibility with ubiquitous communication.

A 送信ノード
B,C 中継段
D 受信ノード


A Sending node B, C Relay stage D Receiving node


Claims (9)

無線信号を送信する送信ノード(A)と、
前記送信ノードが送信した無線信号を受信してその無線信号を復調した復調信号を記憶するとともに、記憶した復調信号を無線中継信号に変換して送信する1つ以上の中継ノードからなる中継段(B,C)と、
無線信号を受信する受信ノード(D)と、
前記送信ノードおよび前記中継ノードの送信開始時点と、前記中継ノードおよび前記受信ノードの受信開始時点とを制御し、同一の中継段に属する全ての中継ノードに対して同一のタイミングで受信開始および送信開始の動作を行わせる送受信時点制御手段とを有し、
前記送信ノードと前記受信ノードの間の通信空間に1段以上の段数の前記中継段が配置された分散ノード通信システムであって、
前記送信ノードは、送信データによりリンク識別用拡散系列を変調して基底帯域送信信号を生成する手段と、該基底帯域送信信号により搬送波を変調して生成した無線信号を送信する手段を備えたものであり、
前記中継ノードは、受信した無線信号を局部搬送波により復調して基底帯域受信信号を生成し、前段ノードの用いたリンク識別用拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段ノードと該中継ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力を加算して合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、該合成修正軟出力によりリンク識別用拡散系列を変調して基底帯域送信信号を生成する手段と、該基底帯域送信信号により搬送波を変調して生成した無線信号を送信する手段を備えたものであり、
前記受信ノードは、受信した無線信号を局部搬送波により復調して基底帯域受信信号を生成し、前段中継ノードの用いたリンク識別用拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段中継ノードと該受信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力を加算して合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、該合成修正軟出力を硬判定することにより前記送信ノードが送信した送信データを検出する手段を備えたものである分散ノード通信システム。
A transmission node (A) for transmitting a radio signal;
A relay stage composed of one or more relay nodes that receive a radio signal transmitted from the transmission node and store a demodulated signal obtained by demodulating the radio signal, and convert the stored demodulated signal into a radio relay signal and transmit the radio signal. B, C)
A receiving node (D) for receiving a radio signal;
Controls the transmission start time of the transmission node and the relay node and the reception start time of the relay node and the reception node, and starts reception and transmission at the same timing for all relay nodes belonging to the same relay stage. Transmission / reception time control means for performing the start operation,
A distributed node communication system in which one or more relay stages are arranged in a communication space between the transmission node and the reception node,
The transmission node includes means for modulating a link identification spreading sequence with transmission data to generate a baseband transmission signal, and means for transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with the baseband transmission signal And
The relay node demodulates the received radio signal with a local carrier wave to generate a baseband received signal, and for each soft output obtained by despreading each using a link identification spreading sequence used by the previous node, And each corrected soft output is generated by performing phase correction processing for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between the relay node and the relay node, and a combined corrected soft output is generated by adding the corrected soft outputs. A combined modified soft output generating means, a means for generating a baseband transmission signal by modulating a spread sequence for link identification with the combined corrected soft output, and transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with the baseband transmitted signal With the means to
The receiving node demodulates the received radio signal with a local carrier wave to generate a baseband received signal, and for each soft output obtained by despreading each using the link identification spreading sequence used by the preceding relay node, Each corrected soft output is generated by performing phase correction processing for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by the transmission between the relay node and the receiving node, and the combined soft output is obtained by adding these corrected soft outputs. A distributed node communication system comprising: a composite corrected soft output generating means for generating; and means for detecting transmission data transmitted by the transmitting node by making a hard decision on the composite corrected soft output.
送信データにより搬送波を変調して生成した無線信号を送信する送信機能と、受信した無線信号を局部搬送波により復調することにより生成した復調信号を記憶するとともに、記憶した復調信号を無線信号に変換して中継送信する中継機能と、前記復調信号を用いて送信データを検出する受信機能とを備えた通信ノードを1つ以上備え、該通信ノードが全て同一のタイミングで動作する通信段(A,B,C,D)と、
前記通信ノードの送信開始時点と受信開始時点とを制御し、同一の通信段に属する全ての通信ノードに対して同一のタイミングで受信開始および送信開始の動作を行わせる送受信時点制御手段とを有し、
複数の前記通信段が通信空間内に配置された分散ノード通信システムであって、
前記通信ノードは、
受信した無線信号を復調することにより生成した復調信号を、前段の通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段の各通信ノードと自局通信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力を加算することにより合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、
該通信ノードを始点とする送信データにより送信点識別用第1拡散系列を変調して第1拡散信号を生成する手段と、
前記第1拡散信号と前記合成修正軟出力とを加算した出力によりさらに伝送リンク識別用第2拡散系列を変調して第2拡散信号を生成する手段と、
前記第2拡散信号により搬送波を変調して生成した無線信号を送信する手段と、
前記合成修正軟出力を、取得したいデータを送信した相手局の通信ノードが用いた第1拡散系列により逆拡散することにより受信軟出力信号を生成する手段と、該受信軟出力信号を硬判定することにより該相手局の通信ノードの送信した送信データを検出する手段とを備えたものである分散ノード通信システム。
A transmission function for transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with transmission data and a demodulated signal generated by demodulating a received radio signal with a local carrier wave are stored, and the stored demodulated signal is converted into a radio signal. Communication stages (A, B) having one or more communication nodes each having a relay function for relay transmission and a reception function for detecting transmission data using the demodulated signals, all of which operate at the same timing. , C, D) and
There is a transmission / reception time control means for controlling the transmission start time and reception start time of the communication node and causing all communication nodes belonging to the same communication stage to perform reception start and transmission start operations at the same timing. And
A distributed node communication system in which a plurality of communication stages are arranged in a communication space,
The communication node is
For each soft output obtained by despreading the demodulated signal generated by demodulating the received radio signal with the second spreading sequence used by each communication node in the preceding communication stage, Each corrected soft output is generated by applying phase correction processing that corrects the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between the local communication nodes, and a combined corrected soft output is generated by adding these corrected soft outputs. A composite modified soft output generating means,
Means for generating a first spread signal by modulating a first spread sequence for transmission point identification with transmission data starting from the communication node;
Means for further modulating a second spread sequence for transmission link identification with an output obtained by adding the first spread signal and the combined modified soft output to generate a second spread signal;
Means for transmitting a radio signal generated by modulating a carrier wave with the second spread signal;
Means for generating a received soft output signal by despreading the composite corrected soft output by a first spreading sequence used by a communication node of a counterpart station that has transmitted data to be acquired; and hard-decision of the received soft output signal Thus, a distributed node communication system comprising means for detecting transmission data transmitted by the communication node of the counterpart station.
請求項1,2のいずれか1項に記載した分散ノード通信システムであって、
前記合成修正軟出力生成手段は、前記復調信号を前段の通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段の各通信ノードと自局通信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力のうち平均電力が予め設定した閾値以下の値を取る修正軟出力を除いた全ての修正軟出力を加算することにより前記合成修正軟出力を生成するものである分散ノード通信システム。
The distributed node communication system according to any one of claims 1 and 2,
The combined modified soft output generation means is configured to output each demodulated signal to each soft output obtained by despreading the demodulated signal using a second spreading sequence used by each communication node in the previous communication stage and each communication node in the previous stage. Each corrected soft output is generated by performing a phase correction process for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between communication nodes, and the average power of these corrected soft outputs is equal to or less than a preset threshold value. A distributed node communication system for generating the composite corrected soft output by adding all corrected soft outputs except for the corrected soft output.
請求項1,2のいずれか1項に記載した分散ノード通信システムであって、
前記合成修正軟出力生成手段は、前記復調信号を前段の通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、前段の各通信ノードと自局通信ノード間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、それらの修正軟出力の電圧振幅を当該修正軟出力に含まれる信号対雑音比に応じて調整した調整軟出力を生成し、該調整軟出力を加算することにより前記合成修正軟出力を生成するものである分散ノード通信システム。
The distributed node communication system according to any one of claims 1 and 2,
The combined modified soft output generation means is configured to output each demodulated signal to each soft output obtained by despreading the demodulated signal using a second spreading sequence used by each communication node in the previous communication stage and each communication node in the previous stage. Each corrected soft output is generated by performing a phase correction process for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between the communication nodes, and the voltage amplitude of the corrected soft output is converted to the signal pair included in the corrected soft output. A distributed node communication system that generates an adjusted soft output adjusted according to a noise ratio and generates the combined corrected soft output by adding the adjusted soft outputs.
請求項2に記載した分散ノード通信システムであって、
前記通信段は、内側の通信段に対して、その通信段に隣接する外側の通信段が環状に内側の通信段を包囲するように配置されたものである分散ノード通信システム。
A distributed node communication system according to claim 2, comprising:
The distributed communication system, wherein the communication stage is arranged so that an outer communication stage adjacent to the communication stage surrounds the inner communication stage in a ring shape with respect to the inner communication stage.
請求項2に記載した分散ノード通信システムであって、
複数段の前記通信段は順次距離を隔てて配置されており、
複数段の前記通信段は、前記通信ノードが1つの通信段と、前記通信ノードが複数の通信段とを含むものである分散ノード通信システム。
A distributed node communication system according to claim 2, comprising:
The communication stages of a plurality of stages are sequentially arranged at a distance,
The distributed node communication system, wherein the communication stages include a plurality of communication stages, and the communication node includes a plurality of communication stages.
請求項2に記載した分散ノード通信システムであって、
前記通信段は、円環状に配置された複数個の前記通信ノードからなる円環状通信段を含むものであり、
複数の前記通信段が、前記円環状通信段の円環が含まれる平面と直交する方向に互いに距離を隔てて配置されたものである分散ノード通信システム。
A distributed node communication system according to claim 2, comprising:
The communication stage includes an annular communication stage composed of a plurality of the communication nodes arranged in an annular shape,
A distributed node communication system, wherein the plurality of communication stages are arranged at a distance from each other in a direction orthogonal to a plane including the ring of the annular communication stage.
請求項7に記載した分散ノード通信システムであって、
前記円環状通信段(B,C,D)の中心点を結ぶ曲線の近傍に沿って移動局(M)が移動するものであり、
前記送受信時点制御手段は、前記移動局(M)の移動に伴って、前記移動局(M)の近傍位置にある前記円環状通信段に属する全ての通信ノードに対して同一のタイミングで受信開始および送信開始の動作を行わせるものであるとともに、前記移動局(M)の近傍位置にある前記円環状通信段の通信ノードと通信可能となるようなタイミングで前記移動局(M)に送信開始および受信開始の動作を行わせるものであり、
前記移動局(M)は、
受信した無線信号を復調することにより生成した復調信号を、近傍位置にある前記円環状通信段の各通信ノードが用いた第2拡散系列によりそれぞれ逆拡散して得た各軟出力に対し、それらの各通信ノードと自局間の伝送で生じた搬送波の位相回転量をそれぞれ修正する位相修正処理を施すことにより各修正軟出力を生成し、これらの修正軟出力に基づいて合成修正軟出力を生成する合成修正軟出力生成手段と、
前記合成修正軟出力を、データ受信を希望する相手局の通信ノードが用いた第1拡散系列により逆拡散することにより受信軟出力信号を生成する手段と、該受信軟出力信号を硬判定することにより該相手局の通信ノードの送信した送信データを検出する手段とを備えたものである分散ノード通信システム。
A distributed node communication system according to claim 7,
The mobile station (M) moves along the vicinity of a curve connecting the center points of the annular communication stages (B, C, D);
The transmission / reception time control means starts reception at the same timing for all communication nodes belonging to the annular communication stage located in the vicinity of the mobile station (M) as the mobile station (M) moves. And start the transmission to the mobile station (M) at a timing at which communication with the communication node in the annular communication stage in the vicinity of the mobile station (M) is possible. And reception start operation,
The mobile station (M)
For each soft output obtained by despreading the demodulated signal generated by demodulating the received radio signal with the second spreading sequence used by each communication node of the annular communication stage in the vicinity, Each corrected soft output is generated by applying a phase correction process for correcting the phase rotation amount of the carrier wave generated by transmission between each communication node and the own station, and a combined corrected soft output is generated based on these corrected soft outputs. Synthetic modified soft output generating means for generating;
Means for generating a received soft output signal by despreading the composite modified soft output with a first spreading sequence used by a communication node of a partner station that desires to receive data; and hard-decision of the received soft output signal A distributed node communication system comprising: means for detecting transmission data transmitted by the communication node of the counterpart station.
請求項7に記載した分散ノード通信システムであって、
前記円環状通信段(B,C,D)の中心点を結ぶ曲線の近傍に沿って移動局(M)が移動するものであり、
前記移動局(M)が既に通過した後方の近接する前記円環状通信段の各通信ノードは、当該円環状通信段に割り当てられた送信タイミングで無変調搬送波を送信し、
前記移動局(M)は、前記無変調搬送波の受信に対応して自局が記憶するデータを読み出して送信し、
前記移動局(M)の移動方向の前方の近接する前記円環状通信段の各通信ノードは、前記移動局(M)の送信データを受信するものであり、
さらに、前記移動局(M)が既に通過した後方の近接する前記円環状通信段の各通信ノードは、当該円環状通信段に割り当てられた送信タイミングで前記無変調搬送波と異なる周波数の搬送波を用いて書き込みデータを含む送信信号を送信し、
前記移動局(M)は、受信した書き込みデータを自局の記憶手段に記憶するものである分散ノード通信システム。


A distributed node communication system according to claim 7,
The mobile station (M) moves along the vicinity of a curve connecting the center points of the annular communication stages (B, C, D);
Each communication node of the adjacent annular communication stage behind the mobile station (M) that has already passed through transmits an unmodulated carrier wave at a transmission timing assigned to the annular communication stage,
The mobile station (M) reads and transmits data stored in the mobile station corresponding to the reception of the unmodulated carrier wave,
Each communication node in the annular communication stage adjacent to the front in the moving direction of the mobile station (M) receives the transmission data of the mobile station (M),
Further, each communication node in the adjacent annular communication stage behind the mobile station (M) that has already passed uses a carrier wave having a frequency different from that of the unmodulated carrier wave at the transmission timing assigned to the annular communication stage. Send a transmission signal containing the write data,
The mobile station (M) is a distributed node communication system in which the received write data is stored in its own storage means.


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