JP5611896B2 - 無線通信システムおよびダイバーシチ受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、１つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された無線信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムおよびダイバーシチ受信装置に関する。

図２は、本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す（特許文献１）。
図２において、無線端末１と親局装置２０は、複数の子局装置１０−１〜１０−Ｎを介して接続される。無線端末１と複数の子局装置１０−１〜１０−Ｎは無線回線を介して接続され、複数Ｍ個のアンテナおよび伝送系を備える複数の子局装置１０−１〜１０−Ｎと親局装置２０はＭ×Ｎ本のネットワークケーブルを介して接続される。無線端末１から送信された無線信号は、複数の子局装置１０−１〜１０−Ｎの少なくとも１つに受信され、受信した子局装置から親局装置２０に伝送される。親局装置２０では、無線端末１から２以上の子局装置を介して伝送された同一の信号を最大比合成による受信ダイバーシチを行う。これにより、無線端末１の送信電力が低い場合でも信号を受信することができる。また、親局装置２０から無線端末１への送信信号はその逆の経路をとり、親局装置２０による送信ダイバーシチも可能である。なお、複数の子局装置１０−１〜１０−Ｎと親局装置２０はＭ×Ｎ本のネットワークケーブルを介して接続される形態に限らず、Ｎ：１の伝送路形態をとるＰＯＮ（Passive Optical Network)システムや、イーサネット（登録商標）システムなどでもよい。

図３は、無線通信システムの子局装置および親局装置の構成例を示す。ここでは、親局装置２０で受信ダイバーシチを行う構成に対応し、無線端末１から３個（Ｎ＝３の場合）の子局装置１０−１〜１０−３を介して親局装置２０へ無線信号を伝送する上り方向についての構成例を示す。また、各子局装置１０−１〜１０−３がそれぞれＭ個（図３ではＭ＝２）のアンテナおよび伝送系を備え、子局装置１０−１〜１０−３と親局装置２０が３×２本のネットワークケーブルを介して接続される形態を示す。すなわち、無線端末１と通信可能な子局装置が１つの場合でも親局装置２０で受信ダイバーシチが可能になっている。

図３において、子局装置１０−１〜１０−３は、それぞれアンテナ１１−１〜１１−２に受信する無線端末１からの受信信号をＡＤ変換処理部１２−１〜１２−２で周波数変換、フィルタリング、ＡＤ変換（標本化、デジタル化）等を行い、得られたデジタル信号をパケット化処理部１３〜１３−２でパケット化し、ヘッダ処理部１４−１〜１４−２で送受信装置番号等が付加される。その後、ネットワークインタフェース１５−１〜１５−２でイーサネットパケットに変換されて親局装置２０に送信される。

親局装置２０は、ネットワークインタフェース２１に受信する信号からイーサネットパケットを抽出し、ヘッダ処理部２２で送受信装置番号を抽出し、パケット化処理部２３でデジタル信号が再現される。フレーム同期処理部２４は、再現されたデジタル信号に対して自己相関処理等によって無線端末１から送信された無線信号を抽出する。同期検波回路２５は、無線信号に対して同期検波処理を行い、軟判定値を出力する。ここまでの処理は、各子局装置１０−１〜１０−３の各アンテナ１１−１〜１１−２で受信された無線信号ごとに独立して処理される。

組合せ検出部２６は、各子局装置１０−１〜１０−３の各アンテナ１１−１〜１１−２で受信された無線信号の軟判定値について、たとえば、受信電力が閾値を超えているか否か等の基準に基づいて、その後の処理に使用するもの（組合せ）を選択し、軟判定最大比合成処理部２７に出力する。軟判定最大比合成処理部２７は、各子局装置１０−１〜１０−３の各アンテナ１１−１〜１１−２で受信された無線信号の軟判定値の組合せについて最大比合成を行い、尤度計算処理部２９に出力する。尤度計算処理部２８は、最大比合成された軟判定値の尤度を計算し、ビタビ復号処理部２９に出力する。ビタビ復号処理部２９は、入力された尤度の列に対してビタビアルゴリズムに従って復号する。

このような子局装置１０−１〜１０−３および親局装置２０の構成により、変復調機能を親局装置２０へ集約化し、子局装置のコストおよびメンテナンスコストを低減できるとともに、変復調方式の変更についても柔軟に対応できるため、新しいシステムの迅速な展開において有利である。また、パケットベースで無線信号を転送するため、既存のパケットベースのネットワークサービスの利用が可能であり、低コストでの運用も可能である。本方式を用いることにより、数ｋｍ程度の無線アクセスネットワークの広域化を図ることができる。

特開２００７−１６６２７８号公報

親局装置は、複数の子局装置を介して伝送された無線端末からの無線信号の最大比合成処理を行う場合に、各子局装置を介する経路の伝送遅延を考慮する必要がある。すなわち、親局装置ですべての子局装置からの無線信号が受信されるまで待機して最大比合成処理を行うか、タイマにより所定の期間が経過するまで待機し、その時点で受信している子局装置からの無線信号について最大比合成処理を行うことになる。しかし、前者は、無線端末からの無線信号を中継できない子局装置があった場合に処理不能になるので後者の方法が一般的であるが、いずれにしても所要のダイバーシチ効果を得るためには処理遅延が大きくなる課題がある。

本発明は、複数の子局装置を介して無線端末から送信された無線信号を受信する待機時間を短縮し、かつ所要のダイバーシチ効果を得ることができる無線通信システムおよびダイバーシチ受信装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、１つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された無線信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムにおいて、子局装置は、無線端末から送信された無線信号を受信するアンテナと、アンテナに受信した無線信号を親局装置に送信する第１のインタフェース手段とを備え、親局装置は、複数の子局装置から送信された無線信号を、各子局装置からの伝送遅延に応じて順次受信する第２のインタフェース手段と、第２のインタフェース手段で受信した無線信号であって、複数の子局装置のそれぞれを介して伝送された同一の無線端末が送信した同一の無線信号の中から、受信電力が閾値を超えるものを所定の周期ごとに出力する組合せ検出手段と、組合せ検出手段から出力された無線信号について、最大比合成して尤度を出力する軟判定最大比合成手段と、軟判定最大比合成手段から出力された尤度を復号化して出力する復号手段と、復号手段の出力に含まれる誤り検出符号により受信の成否を判定し、受信が成功した場合には、組合せ検出手段に対して受信成功を通知するフレームチェック手段とを備え、組合せ検出手段は、フレームチェック手段から受信成功の通知を受けたときにその時点で受信している同一の無線信号を廃棄して出力処理を終了する構成である。

第２の発明は、１つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された無線信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムの親局装置が備えるダイバーシチ受信装置において、複数の子局装置から送信された無線信号を、各子局装置からの伝送遅延に応じて順次受信する第２のインタフェース手段と、第２のインタフェース手段で受信した無線信号であって、複数の子局装置のそれぞれを介して伝送された同一の無線端末が送信した同一の無線信号の中から、受信電力が閾値を超えるものを所定の周期ごとに出力する組合せ検出手段と、組合せ検出手段から出力された無線信号について、最大比合成して尤度を出力する軟判定最大比合成手段と、軟判定最大比合成手段から出力された尤度を復号化して出力する復号手段と、復号手段の出力に含まれる誤り検出符号により受信の成否を判定し、受信が成功した場合には、組合せ検出手段に対して受信成功を通知するフレームチェック手段とを備え、組合せ検出手段は、フレームチェック手段から受信成功の通知を受けたときにその時点で受信している同一の無線信号を廃棄して出力処理を終了する構成である。

本発明は、所定の周期ごとに、受信している無線信号を用いて最大比合成を行い、復号処理を行った復号信号が正しく受信できている場合には、それ以降に受信する無線信号を最大比合成の対象にする必要がなくなるので、それ以上の待機時間が不要になる。すなわち、すべての子局装置から送信された無線信号が揃うまで待機せず、所定の待機時間で必要十分なダイバーシチ効果を得ることができる。

本発明の無線通信システムの親局装置のダイバーシチ受信装置の構成例を示す図である。 本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。 無線通信システムの子局装置および親局装置の構成例を示す図である。

図１は、本発明の無線通信システムの親局装置のダイバーシチ受信装置の構成例を示す。
ここでは、図３に示す無線通信システムの子局装置１１−１〜１１−３および親局装置２０において、子局装置１１−１〜１１−３の構成は同様であるので、親局装置２０の構成例のみについて示す。

図１において、親局装置２０は、ネットワークインタフェース２１に受信する信号からパケットを抽出し、ヘッダ処理部２２で送受信装置番号およびタイムスタンプ等を抽出し、パケット化処理部２３でデジタル信号が再現される。なお、タイムスタンプは、組合せ検出部２６において同一の受信信号であるか否かを判定するために使用されるため、組合せ検出部２６まで関連付けて出力される。

フレーム同期処理部２４は、再現されたデジタル信号に対して自己相関処理等によって無線端末から送信された無線信号を抽出する。同期検波回路２５は、無線信号に対して同期検波処理を行い、軟判定値を出力する。ここまでの処理は、各子局装置の各アンテナで受信された無線信号ごとに独立して処理される。

組合せ検出部２６は、各子局装置の各アンテナで受信された無線信号の軟判定値について、たとえば、受信電力が閾値を超えているか否か等の基準に基づいて、その後の処理に使用するもの（組合せ）を選択し、軟判定最大比合成処理部２７に出力する。組み合わせの対象となる無線信号は、ヘッダ処理部２２で抽出されたタイムスタンプが同一のものである。ここで、組合せ検出部２６は、同一の無線信号についての最初の処理を開始した時に、所定の期間の経過を検出するタイマのカウントを開始する。

軟判定最大比合成処理部２７は、各子局装置の各アンテナで受信された無線信号の軟判定値の組合せについて最大比合成を行い、尤度計算処理部２８に出力する。尤度計算処理部２８は、最大比合成された軟判定値の尤度を計算し、ビタビ復号処理部２９に出力する。ビタビ復号処理部２９は、入力された尤度の列に対してビタビアルゴリズムに従って復号する。

フレームチェック処理部３０は、復号後の誤り検出符号により、正常に受信できたか否かを判定する。誤り検出符号は、無線端末が無線フレームを送信する際に付与する、たとえば、ＣＲＣ符号等を利用することができる。フレームチェック処理部３０は、誤り検出符号を用いた誤り検出処理により、無線端末が送信した無線フレームを正常に受信できたと判定した場合には、組合せ検出部２６に受信が成功したことを通知する。一方、正常に受信できなかったと判定した場合には、その復号データを破棄する。

組合せ検出部２７は、フレームチェック処理部３１から受信成功の通知を受けたときに、それ以降に受信した同一の無線信号の合成処理は不要になるため廃棄する。すなわち、それ以上の待機時間は不要となる。また、受信成功の通知を受けずにタイマが期限になれば、その時点で受信している同一の無線信号を組み合わせて出力する。このように、受信成功になるまで、受信電力が閾値を超えている無線信号を周期的に軟判定最大比合成処理部２８に出力し、復号処理を繰り返す。

１ 無線端末
１０ 子局装置
１１ アンテナ
１２ ＡＤ変換処理部
１３ パケット化処理部
１４ ヘッダ処理部
１５ ネットワークインタフェース
２０ 親局装置
２１ ネットワークインタフェース
２２ ヘッダ処理部
２３ パケット化処理部
２４ フレーム同期処理部
２５ 同期検波回路
２６ 組合せ検出部
２７ 軟判定最大比合成処理部
２８ 尤度計算処理部
２９ ビタビ復号処理部
３０ フレームチェック処理部

Claims (2)

1. １つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された無線信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムにおいて、
   前記子局装置は、
   前記無線端末から送信された無線信号を受信するアンテナと、
   前記アンテナに受信した無線信号を前記親局装置に送信する第１のインタフェース手段と
   を備え、
   前記親局装置は、
   前記複数の子局装置から送信された前記無線信号を、各子局装置からの伝送遅延に応じて順次受信する第２のインタフェース手段と、
   前記第２のインタフェース手段で受信した前記無線信号であって、前記複数の子局装置のそれぞれを介して伝送された同一の無線端末が送信した同一の無線信号の中から、受信電力が閾値を超えるものを所定の周期ごとに出力する組合せ検出手段と、
   前記組合せ検出手段から出力された無線信号について、最大比合成して尤度を出力する軟判定最大比合成手段と、
   前記軟判定最大比合成手段から出力された尤度を復号化して出力する復号手段と、
   前記復号手段の出力に含まれる誤り検出符号により受信の成否を判定し、受信が成功した場合には、前記組合せ検出手段に対して受信成功を通知するフレームチェック手段と
   を備え、
   前記組合せ検出手段は、前記フレームチェック手段から受信成功の通知を受けたときにその時点で受信している前記同一の無線信号を廃棄して出力処理を終了する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. １つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された無線信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムの親局装置が備えるダイバーシチ受信装置において、
   前記複数の子局装置から送信された前記無線信号を、各子局装置からの伝送遅延に応じて順次受信する第２のインタフェース手段と、
   前記第２のインタフェース手段で受信した前記無線信号であって、前記複数の子局装置のそれぞれを介して伝送された同一の無線端末が送信した同一の無線信号の中から、受信電力が閾値を超えるものを所定の周期ごとに出力する組合せ検出手段と、
   前記組合せ検出手段から出力された無線信号について、最大比合成して尤度を出力する軟判定最大比合成手段と、
   前記軟判定最大比合成手段から出力された尤度を復号化して出力する復号手段と、
   前記復号手段の出力に含まれる誤り検出符号により受信の成否を判定し、受信が成功した場合には、前記組合せ検出手段に対して受信成功を通知するフレームチェック手段と
   を備え、
   前記組合せ検出手段は、前記フレームチェック手段から受信成功の通知を受けたときにその時点で受信している前記同一の無線信号を廃棄して出力処理を終了する構成である
   ことを特徴とするダイバーシチ受信装置。

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