JP6310384B2 - Error detection method, communication system, and communication apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、誤り検出方法に関する。 The present invention relates to an error detection method.
デジタル通信において、パケット再送を低減し通信効率を向上する目的から、受信信号のビット誤りを訂正する、誤り訂正符号化が行われている。特に無線LAN又はセルラ無線といった無線データ通信においては、受信途中での逐次復号により処理の高速化が可能であるといった利点、また、パンクチャ処理により符号化率の制御が細かく行えるといった利点から、畳み込み符号が広く用いられている(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。
In digital communication, error correction coding for correcting bit errors in received signals is performed for the purpose of reducing packet retransmission and improving communication efficiency. In particular, in wireless data communication such as wireless LAN or cellular wireless, convolutional coding is possible because of the advantage that the processing speed can be increased by sequential decoding during reception, and the coding rate can be finely controlled by puncture processing. Is widely used (see, for example, Non-Patent
例えば非特許文献1では、3GPP LTE(Long Term Evolution)、非特許文献2では、IEEE 802.11といった、各種無線データ通信における誤り訂正符号化方式が開示されており、畳み込み符号が採用されている。
For example, Non-Patent
一方、近年設備の監視及び保守、又は、工場等の構内のエネルギー消費量のモニタリングを、現場から離れたセンタ側から遠隔で実施することの需要が高まっており、末端のモニタリング用のセンサ各々に通信用のケーブルを接続した場合コストが増加すること、及び、モニタリング対象が不規則に移動する場合があることから、センサの情報を無線通信で収集する構成が注目されている。これらの産業向け無線通信においても、畳み込み符号が広く採用されている(例えば、非特許文献3参照)。 On the other hand, in recent years, there has been a growing demand for remote monitoring and maintenance of facilities, or monitoring of energy consumption in the premises of factories, etc. from the center side away from the site. Since a cost increases when a communication cable is connected, and a monitoring target may move irregularly, a configuration for collecting sensor information by wireless communication has attracted attention. In these industrial wireless communications, convolutional codes are widely adopted (see, for example, Non-Patent Document 3).
畳み込み符号は、ランダム誤りの訂正能力には優れているもののバースト誤り(局所的に連続した誤り)の訂正には適していない。例えば、畳み込み符号を用いる場合において、通信機は、受信したパケットのビット誤りを、ビット誤り率の観点では訂正可能と判定したが、その誤りが局所的に発生していた場合、実際には正確に訂正できない場合がある。 Although the convolutional code is excellent in random error correction capability, it is not suitable for correcting burst errors (locally continuous errors). For example, when using a convolutional code, the communication device determines that the bit error of the received packet can be corrected from the viewpoint of the bit error rate, but if the error occurs locally, it is actually accurate. May not be corrected.
バースト誤りへの対応方法として、例えば、インタリーブ/デインタリーブ処理が知られている(例えば、非特許文献1参照)。インタリーブ/デインタリーブ処理は、送信元の通信機が、所定のビット数の入力ビット系列を蓄積し、予め定められたパターンで入力ビット系列をランダム化した後に(インタリーブ処理)、送信先に送信する。そして、受信側の通信機は、送信元の通信機において適用したパターンの逆のパターンを、受信した入力ビット系列に適用(デインタリーブ処理)することによって、出力ビット系列を取得する。 As a method for dealing with burst errors, for example, interleaving / deinterleaving processing is known (for example, see Non-Patent Document 1). In the interleaving / deinterleaving process, a transmission apparatus at the transmission source accumulates an input bit sequence having a predetermined number of bits, randomizes the input bit sequence with a predetermined pattern (interleaving process), and then transmits the input bit sequence to a transmission destination. . Then, the receiving-side communication device obtains an output bit sequence by applying (deinterleaving) a reverse pattern of the pattern applied in the transmission-source communication device to the received input bit sequence.
このようなインタリーブ/デインタリーブ処理により、通信においてバースト誤りが発生しても、出力ビット系列は、ランダム誤りを含むビット系列として出力される。このため、受信側の通信機は、出力ビット系列への畳み込み復号による誤り訂正の成功率を向上できる。 By such interleaving / deinterleaving processing, even if a burst error occurs in communication, the output bit sequence is output as a bit sequence including a random error. For this reason, the communication device on the receiving side can improve the success rate of error correction by convolution decoding into the output bit sequence.
しかし、インタリーブ/デインタリーブ処理のランダム化による前述の効果は、インタリーブ処理において蓄積したビット数における誤りの数に依存する。具体的には、通信において発生した誤りの数が多い場合、出力ビット系列にバースト誤りが残存し、畳み込み復号による誤り訂正が成功しない場合がある。 However, the above-mentioned effect due to the randomization of the interleaving / deinterleaving process depends on the number of errors in the number of bits accumulated in the interleaving process. Specifically, when the number of errors that occur in communication is large, burst errors remain in the output bit sequence, and error correction by convolutional decoding may not succeed.
例えば、トラックが荷物の積み下ろしのために移動したり、人が移動したりすることにより、設置されていたセンサの周辺の通信環境が変化し、信号の送信時間に対して比較的長時間の遮蔽が発生し得る場合がある。この場合、センサから収集されるセンサデータ量は小さく、かつ、センサデータを送信するための時間は短いため、センサデータを含むパケット内に大量の誤りが発生し、インタリーブ/デインタリーブ処理が有効に働かない場合がある。 For example, when a truck moves to load or unload a load or a person moves, the communication environment around the installed sensor changes, and the signal transmission time is relatively long. May occur. In this case, since the amount of sensor data collected from the sensor is small and the time for transmitting the sensor data is short, a large number of errors occur in the packet including the sensor data, and the interleaving / deinterleaving processing is effective. May not work.
さらに、特に無線通信は、有線通信に比べて通信品質の変動が大きいため、品質変動の早さと通信速度とに従ってバースト誤りが起きやすくなる場合がある。 Furthermore, especially in wireless communication, since communication quality varies greatly compared to wired communication, burst errors may easily occur according to the speed of quality variation and communication speed.
このように、パケットに含まれるデータ量に対して大きなバースト誤りが発生し得る通信環境において、ランダム誤りかバースト誤りのいずれが支配的に発生したかを検知する方法がある。 As described above, there is a method for detecting whether a random error or a burst error is dominant in a communication environment where a large burst error may occur with respect to the amount of data included in the packet.
この方法は、例えば、ランダム誤りが支配的に発生する場合、誤り訂正符号のパリティなどのパケットあたりの到達率を向上させる。また、例えば、バースト誤りが支配的に発生する場合、パケット再送などのために無線通信リソースを割り当てることによって、通信効率を向上する。 This method improves, for example, the arrival rate per packet such as the parity of an error correction code when random errors occur predominantly. Also, for example, when burst errors occur predominantly, communication efficiency is improved by allocating radio communication resources for packet retransmission and the like.
バースト誤りの発生状況を検知する方法には、受信信号のビット誤り系列を取得し、ビット誤り系列の解析によりバースト誤りの発生状況を判定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、同じ受信信号に対して2種類の誤り率(例えば、誤り訂正前のビット誤り率及び誤り訂正後のビット誤り率)を指標として求め、複数の受信信号に対して求めた指標をグラフにプロットし、大勢から外れた部分に指標がプロットされたものをバースト誤りと判定する方法が開示されている。
As a method for detecting the occurrence status of a burst error, a method is known in which a bit error sequence of a received signal is acquired and the occurrence status of a burst error is determined by analyzing the bit error sequence (see, for example, Patent Document 1). . In
しかし、この方法はランダム誤りが支配的に発生していることを前提としており、ランダム誤りが支配的であると判定される程度の、大量のサンプルが必要であるという課題がある。 However, this method is based on the premise that random errors are dominantly generated, and there is a problem that a large number of samples to the extent that random errors are determined to be dominant are necessary.
従来において、バースト状態を低バースト状態と高バースト状態とに分けて判定し、バースト誤りの発生状況をより詳細に解析する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、この方法は受信信号のビット毎に複数回の処理を行うため、必要なメモリ量および処理量が大きい。 Conventionally, a method has been disclosed in which a burst state is determined by dividing it into a low burst state and a high burst state, and the occurrence status of a burst error is analyzed in more detail (see, for example, Patent Document 2). However, since this method performs a plurality of processes for each bit of the received signal, a large amount of memory and processing are required.
そのため、センサ及びその周辺機器に特許文献2の技術を適用した場合、メモリ量及び処理量の観点で実施が難しい。また、例えば、特許文献2の技術を適用し、かつ、センサ等から送信される通信を監視センタのような場所へ集約して処理しても、集約するための通信コストが大きい。よって、遠隔監視のような産業分野では実施が難しいという課題がある。
Therefore, when the technique of
本発明は上記課題を解決するための発明であり、必要なサンプル数が少なく、かつ、必要な処理量の少ないバースト誤り判定方法を提供する。 The present invention is an invention for solving the above-described problems, and provides a burst error determination method that requires a small number of samples and requires a small amount of processing.
上記課題を解決するために、本発明は、信号を送受信する通信装置における誤り検出方法であって、前記通信装置が、受信した信号に含まれる1ビットより多い所定の量の複数の情報単位において発生する、誤りの量を示す指標を算出する第1の手順と、前記通信装置が、前記指標を用いて、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高いかを判定する第2の手順と、を含む。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides an error detection method in a communication device that transmits and receives a signal, wherein the communication device uses a plurality of information units of a predetermined amount greater than 1 bit included in a received signal. A first procedure for calculating an index indicating an error amount to be generated; and a second procedure for determining whether or not the communication apparatus is likely to have a burst error in the received signal using the index. Procedures.
本発明によれば、必要な処理量が少なく、かつ、必要なサンプル数が少ないバースト誤りの検出方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a burst error detection method that requires a small amount of processing and requires a small number of samples.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の種々の実施形態を図面に従い説明する。図面において同じ符号を付したものは同じ動作を示し、そのため記述を省略する。 Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same operation, and therefore description thereof is omitted.
図1は、実施例1の遠隔監視システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the remote monitoring system according to the first embodiment.
以下に示す遠隔監視システムは、少なくとも1台のセンサ装置101、少なくとも2台の通信装置102、103及び1台のセンタ装置104を含む。しかし、本実施例の遠隔監視システムは、2台の通信装置を含めばいかなるシステムでもよく、例えば、2台の通信装置が有線によって通信するシステムであってもよい。
The remote monitoring system described below includes at least one
センサ装置101は、温度又は圧力といった情報を機器(発電機又はモーター等)又は構造物(配管設備、又は壁等)から収集し、収集した情報を通信装置102へ入力する機能を持つ。センサ装置101は、例えばセンサ及びPC(Personal Computer)から構成される。
The
通信装置102は、センサ装置101によって入力された情報を、例えば、無線通信により通信装置103へ送信する。通信装置103は、受信した情報をセンタ装置104に入力する。本実施例の通信装置103は、バースト誤りが発生しているかを判定する。
The
センタ装置104は、一つ又は複数のセンサ装置101から収集した情報を蓄積し、例えば、本実施例の遠隔監視システムにおける運用者又は管理者(以下、運用者等)の要求に応じて、蓄積した情報を表示する機能を持つ。センタ装置104は、例えば記憶装置及びプロセッサから構成される計算機である。
The
図2から図10を用いて実施例1の処理を説明する。実施例1における通信装置103は、通信装置102から受信した信号の領域の中で、通信装置102が送信した内容が通信装置103にあらかじめ設定されている領域、又は、通信装置102が送信した内容を通信装置103が予測できる領域(既知の部分)を利用してバースト誤りの発生を判定する。
The processing of the first embodiment will be described with reference to FIGS. The
図2は、実施例1の通信装置103の機能ブロック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
特定小電力無線及びIEEE802.15.4においては、ノード間の通信機能に大きな違いはない。そのため、通信装置102と通信装置103とは、同じ機能を有する。以下において、通信装置103の機能及び構成を説明するが、同じ機能及び構成を通信装置102も有する。
In the specific low power radio and IEEE 802.15.4, there is no significant difference in the communication function between nodes. Therefore, the
通信装置103は、アンテナ1101、無線送受信部1102、制御部1103、ベースバンド復調部1104、復号部1105、ネットワークインタフェース部1106、符号化部1107、及び、ベースバンド変調部1108の機能部を有する。
The
無線送受信部1102は、アンテナ1101から入力された無線周波数信号を、ベースバンド信号に変換し、変換後の信号をベースバンド復調部1104に向けて出力する昨日を有する。
The wireless transmission /
ベースバンド復調部1104は、制御部1103から指示される変調方法に従い、入力信号を復調する。そして、ベースバンド復調部1104は、復調した結果を、復号部1105に向けて出力する。
復号部1105は、制御部1103から指示される誤り訂正符号の方法及びパラメータに従い、誤り訂正処理を行う。そして、復号部1105は、データを復号した後、ネットワークインタフェース部1106に向けて出力し、制御情報と復号結果とを制御部1103に向けて出力する。
The
実施例1における復号部1105は、ベースバンド復調部1104から入力された復調信号から、送信される信号の既知の部分に対応する領域の受信ビット系列を抽出し、抽出した受信ビット系列を制御部1103に向けて出力する。
The
また、実施例2における復号部1105は、ビタビ復号の出力パスのPath Metric値、及び、連続する所定の量の情報ビットにおけるBranch Metric値の最大値を、制御部1103に向けて出力する。
Also, the
ネットワークインタフェース部1106は、有線通信又は無線通信を介して復号部1105の出力をセンタ装置104に向けて出力する。また、ネットワークインタフェース部1106は、センタ装置104から信号を入力された場合、入力された情報を符号化部1107に向けて出力する。
The
符号化部1107は、ネットワークインタフェース部1106から入力された情報を受け付ける。また、符号化部1107は、通信装置103の内部で生成され、通信装置103に送る制御情報を、制御部1103から受け付ける。
The
符号化部1107は、制御部1103から取得した誤り訂正符号の情報に従い、入力された情報を符号化する。その後、符号化部1107は、符号化された情報をベースバンド変調部1108へ入力する。
The
ベースバンド変調部1108は、制御部1103から指示される変調方法に従い、符号化部1107からの入力を変調し、ベースバンド信号を生成する。
The
ベースバンド変調部1108からベースバンド信号を入力された場合、無線送受信部1102は、入力されたベースバンド信号を無線周波数信号に変換した後、アンテナ1101を介してセンサ装置101に向けて出力される。
When a baseband signal is input from the
制御部1103は、本実施例における通信装置の処理の主体である。制御部1103は、送信された情報に対して適用する誤り訂正符号及び変調方法などを管理する。また、制御部1103は、復号部1105から入力される復号結果に基づいて、復号部1105の出力をネットワークインタフェース部1106へ入力するか否かを判定する。
The
情報の受信処理において、制御部1103は、ベースバンド復調部1104へ変調方法を指示し、復号部1105へ誤り訂正符号の方法を指示する。情報の送信処理において、制御部1103は、制御情報を生成し、符号化部1107へ制御情報及び誤り訂正符号の方法を通知し、ベースバンド変調部1108へ変調方法を指示する。
In the information reception process, the
また、本実施例の通信装置103の制御部1103は、バースト誤り判定を実行するかを判定する。そして、制御部1103は、復号部1105からの入力に基づいてバースト誤り率を判定し、誤り訂正符号の符号化率又はパケット再送の回数を変更する必要があるかを判定する。
In addition, the
判定の結果、誤り訂正符号の符号化率又はパケット再送回数の変更が必要な場合、通信装置103の制御部1103は、通信装置102に、誤り訂正符号の符号化率又はパケット再送回数等のパラメータの変更を要求するための制御情報を生成する。そして、通信装置103の制御部1103は、生成した制御情報を、符号化部1107へ送信する。
As a result of the determination, when it is necessary to change the coding rate of the error correction code or the number of packet retransmissions, the
また、通信装置102の制御部1103は、復号部1105から通知された制御情報が、通信装置103からの誤り訂正符号の符号化率又はパケット再送回数等のパラメータの変更要求であった場合、変更が要求されたパラメータを、制御情報に従って変更する。
In addition, the
通信装置102及び通信装置103の機能部は、各々集積回路等の物理的な装置によって実装されてもよいし、プログラム等のソフトウェアによって実装されてもよい。
The functional units of the
図3は、実施例1の通信装置103が有する物理的な装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a physical device included in the
通信装置103は、図3に示す計算機によって実装されてもよい。通信装置103は、プロセッサ1201、データバッファ1202及びメモリ1203の処理部を有し、各々の処理部は内部バス1204で接続される。
The
さらに、通信装置103は、外部ノードに対する物理的なインタフェースとして、無線送受信部1112、ネットワークインタフェース1116及び入出力インタフェース1113を有する。また、通信装置103は、プログラム及びテーブルを格納する記憶装置1205を有する。
Furthermore, the
図2に示す機能部がソフトウェアによって実装される場合、記憶装置1205は、図2に示す機能部に相当するプログラムを有してもよい。
When the functional unit illustrated in FIG. 2 is implemented by software, the
プロセッサ1201は、記憶装置1205に格納されるプログラムを実行する。また、プロセッサ1201は、プログラムを実行することにより、制御部1103等の図2に示す機能部の処理を実装する。
The
データバッファ1202は、センタ装置104若しくはセンサ装置101から受信した情報、又は、それを誤り訂正符号化した情報を、センタ装置104又はセンサ装置101へ送信するために一時的に格納する。データバッファ1202は、例えば、制御情報を受信できたかを示す情報、又は、誤り訂正符号の符号化率又はパケット再送回数の変更要求のような通信装置が生成した制御情報を、一時的に格納する。
The
また、データバッファ1202は、符号化部1107によって生成された符号語、及び、制御部1103によって生成された制御情報も一時的に格納する。また、データバッファ1202は、本実施例においてバースト誤り判定に用いる情報、例えば、BERが閾値を超過しているパケットの数なども一次的に格納する。
The
メモリ1203は、プロセッサ1201が処理するプログラムが展開される記憶領域であり、処理に必要なデータを保持する。
A
無線送受信部1112及びネットワークインタフェース1116は、図2に示す無線送受信部1102及びネットワークインタフェース部1106を実装するための物理的な装置である。
The wireless transmission /
無線送受信部1112は、通信装置102と通信装置103とが無線によって通信するための装置である。無線送受信部1102は、デュプレクサ、パワーアンプ、ローノイズアンプ、アップコンバータ、ダウンコンバータ、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、自動周波数調整器、及び、自動利得調整器で構成される。
The wireless transmission /
ネットワークインタフェース1116は、センタ装置104又はセンサ装置101と信号を送受信するためのインタフェースである。
The
入出力インタフェース1113は、運用者等が通信装置に指示を入力するための入力装置、及び、運用者等に通信装置における処理の結果を出力するための出力装置と接続するためのインタフェースである。
The input /
入力装置は、例えば、マウス又はキーボードであり、出力装置は、例えば、プリンタ又はディスプレイであってもよいし、LED等の点灯する装置であってもよい。また、入力装置及び出力装置は、タブレット端末のように一つの装置によって実装されてもよい。 The input device is, for example, a mouse or a keyboard, and the output device may be, for example, a printer or a display, or may be a device that lights up, such as an LED. Further, the input device and the output device may be implemented by a single device such as a tablet terminal.
記憶装置1205は、不揮発性メモリ、又は、ハードディスクドライブなどの記憶装置である。記憶装置1205は、通信制御プログラム1206、判定指標記録プログラム1207、バースト誤り判定プログラム1208、及び、パラメータ管理テーブル1209を格納する。なお、記憶装置1205は、前述のプログラム及び情報以外にも、通信装置102及び通信装置103における処理に対応するプログラム及び情報であればいかなるものを格納してよい。
The
プロセッサ1201は、通信制御プログラム1206、判定指標記録プログラム1207、及び、バースト誤り判定プログラム1208を実行することにより、図2の制御部1103の機能を実装する。
The
通信制御プログラム1206は、復号部1105及びネットワークインタフェース部1106から送られる制御情報に基づいて、パラメータ管理テーブル1209を更新する機能を有し、また、パラメータ管理テーブル1209に基づいて制御情報を生成し、生成した制御情報をデータバッファ1202に格納する機能を有し、また、パラメータ管理テーブル1209に基づいて所定のパケット再送回数に達するまで未到達パケットをデータバッファ1202に保持する機能を有する。
The
また、通信制御プログラム1206は、パラメータ管理テーブル1209が示す、符号化部1107による誤り訂正符号の情報(方法及びパラメータ等)、制御情報、及び、変調方法のパラメータ等をベースバンド変調部1108に向けて出力する機能を有する。また、通信制御プログラム1206は、パラメータ管理テーブル1209が示す変調方法のパラメータを、ベースバンド復調部1104へ通知し、さらに、パラメータ管理テーブル1209が示す誤り訂正符号の情報を、復号部1105へ通知する機能を有する。
Further, the
判定指標記録プログラム1207は、バースト誤り判定プログラム1208が判定に用いる指標、又は、指標を算出するための情報をデータバッファ1202に格納するよう、復号部1105に指示する機能を有する。実施例1の判定指標記録プログラム1207は、指標を算出するための情報として、送信される信号の既知の部分の受信ビット系列を記録する。実施例2の判定指標記録プログラム1207は、判定に用いる指標として、ビタビ復号のメトリック値を記録する。
The determination
なお、実施例1の通信装置103は、送信される信号の既知の部分を、信号のフォーマットを用いてあらかじめ設定されてもよい。
Note that the
バースト誤り判定プログラム1208は、データバッファ1202に格納された情報に基づき受信パケットにおけるビット誤り率及びバースト誤りの有無を判定する機能を有する。そして、バースト誤り判定プログラム1208は、判定結果に従ってパケット再送回数の増加を要求する制御信号、又は、誤り訂正符号の符号化率の低下を要求する制御情報を生成し、生成した制御情報を、符号化部1107へ入力する機能を有する。
The burst
パラメータ管理テーブル1209は、変調方法、誤り訂正符号及び符号化率、パケット再送回数、並びに、バースト誤り判定処理に用いる情報(SER/BERの閾値、並びに、パケット再送回数及び誤り訂正符号の符号化率の変更要否を判断するための閾値など)等を保持する。 The parameter management table 1209 includes a modulation method, an error correction code and coding rate, the number of packet retransmissions, and information used for burst error determination processing (SER / BER threshold, packet retransmission number and coding rate of error correction code) For example, a threshold value for determining whether or not the change is necessary.
図4は、実施例1の通信装置103の処理を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating processing of the
判定指標記録プログラム1207は、図4に示す処理203及び処理204を実行し、バースト誤り判定プログラム1208は、図4に示すその他の処理を実行する。
The determination
通信装置103のバースト誤り判定プログラム1208は、本実施例の遠隔監視システムにおいて起動する際、まず予め定められたバースト誤り判定処理に用いる閾値を、データバッファ1202から取得し、取得した閾値をパラメータ管理テーブル1209に設定する(201)。
When the burst
図5は、実施例1のパラメータ管理テーブル1209に含まれる閾値を示す説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating thresholds included in the parameter management table 1209 according to the first embodiment.
パラメータ管理テーブル1209は、バースト誤り判定処理に用いる閾値を、例えば図5のようなテーブルのフォーマットによって保持する。図5は、パラメータ管理テーブル1209に含まれるパラメータ301、304、302及び303のみを示すが、本実施例のパラメータ管理テーブル1209は、符号化率及び再送回数等、他のパラメータを含む。
The parameter management table 1209 holds thresholds used for burst error determination processing in a table format as shown in FIG. 5, for example. FIG. 5 shows only the
パラメータ301は、処理209において1パケットあたりのBERと比較される閾値である。パラメータ304は、処理211においてBERに対するSERの割合(後述する比α)と比較される閾値である。
The
パラメータ302は、処理213においてBERを低減する方法を実行する必要があるかを判定するために用いられる閾値である。パラメータ302は、受信した複数のパケットの総数に対する、BERが閾値(パラメータ301)以上であるパケットの割合と比較される閾値である。
The
パラメータ303は、処理214において、受信した複数のパケットにおいて、バースト誤りが支配的に発生したかを判定するために用いられる閾値である。パラメータ303は、受信した複数のパケットの総数に対する、バースト誤りであると判定されるパケットの割合と比較される閾値である。
The
処理201の後、バースト誤り判定プログラム1208は、バースト誤り判定を行うかを判定する(202)。処理202において、バースト誤り判定プログラム1208は、例えば、前回の判定処理から予め決められた時間が経過した場合、バースト誤り判定を行うと判定してもよいし、パケット到達率のような通信品質指標が予め決められた閾値を下回った場合、バースト誤り判定を行うと判定してもよい。
After the
バースト誤り判定を行わないと判定された場合、判定指標記録プログラム1207は、通信装置102から、例えばセンサ情報、又は、制御情報などを含むパケットを受信する(203)。そして、判定指標記録プログラム1207は、送信信号が既知である部分に相当する受信ビット系列を、受信したパケットから抽出する。そして、判定指標記録プログラム1207は、抽出した受信ビット系列をデータバッファ1202等に記録する(204)。
If it is determined not to perform burst error determination, the determination
送信される信号の既知の部分は、従来技術により定められる(IEEE Std 802.15.4−2011,”IEEE Standard for Local and metropolitan area networks−Part 15.4:Low−Rate Wireless Personal Area Networks(LTE−WPANs)”Section 5.2,2011/9 参照)。送信される信号の既知の部分には、例えば、周期的に送信されるビーコン信号、物理層のヘッダ、又は、MAC層のヘッダ情報などが利用される。 The known part of the transmitted signal is determined by the prior art (IEEE Std 802.15.4-2011, "IEEE Standard for Local and metropolitan area networks-Part 15.4: Low-Rate Wireless LTE. -WPANs) "See Section 5.2, 2011/9). For example, a beacon signal periodically transmitted, a physical layer header, or MAC layer header information is used as a known portion of the transmitted signal.
図6は、実施例1のフレームフォーマット400を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the frame format 400 according to the first embodiment.
図6に示すフレームフォーマット400は、IEEE 802.15.4gによって定められるフレームフォーマットである。フレームフォーマット400は、領域401〜403を含む。
A frame format 400 shown in FIG. 6 is a frame format defined by IEEE 802.15.4g. The frame format 400 includes
領域401は、ビーコン信号である。領域401の内容は、シーケンス番号と固定のシステム情報とを示す。領域401が示すシーケンス番号を、通信装置103があらかじめ保持する場合、通信装置103は、受信した信号の中の領域401に含まれるべき内容を、予測できる。
このため、判定指標記録プログラム1207は、領域401を特定する情報を、送信される信号の既知の部分を示す情報としてあらかじめ保持し、受信した信号に含まれる領域401を、処理204において受信ビット系列として抽出してもよい。
For this reason, the determination
また領域402は、MACヘッダである。そして、領域403は、MACヘッダの同期をとるための同期用ヘッダである。
An
領域402の内容は、送信側と受信側とが同じアドレスであれば、シーケンス番号以外は変化しない。このため、領域403は、値が変化しないビット系列であるため、通信装置103は、領域403の送信内容を予測できる。
The contents of the
このため、判定指標記録プログラム1207は、領域402及び領域403を特定する情報を、送信信号の既知の部分を示す情報としてあらかじめ保持し、受信した信号に含まれる領域403を、処理204において受信ビット系列として抽出してもよい。
For this reason, the determination
処理202においてバースト誤り判定を行うと判定した場合、バースト誤り判定プログラム1208は、あらかじめ保持する引数であるカウンタc1及びc2を、0に更新することによって初期化する(205、206)。そして、受信したN個のパケットの各々に含まれる受信ビット系列について、処理207〜処理212を繰り返し実行する。
When it is determined in the
以下において、送信された信号において、受信ビット系列の領域に含まれるべき内容を、予測値と記載する。また、通信装置102から受信した信号における、記録された受信ビット系列の値を受信値と記載する。
In the following, the content that should be included in the region of the received bit sequence in the transmitted signal is referred to as a predicted value. In addition, the value of the recorded received bit sequence in the signal received from the
まず、バースト誤り判定プログラム1208は、データバッファ1202から一つの受信ビット系列の受信値と、その予測値とを抽出する。そして、バースト誤り判定プログラム1208は、抽出した受信ビット系列の予測値と実際の受信値とが異なるビット(ディジット位置)を特定することによって、受信ビット系列に発生する誤りを示すビットエラー系列を求める。
First, the burst
そして、バースト誤り判定プログラム1208は、求めたビットエラー系列を用いてビットエラー率(BER)を算出する(207)。バースト誤り判定プログラム1208は、一つの受信ビット系列において発生した誤りの数を、当該受信ビット系列に含まれるビットの総数によって除算した値を、BERとして算出する。
Then, the burst
更に、バースト誤り判定プログラム1208は、求めたビットエラー系列を用いて、連続するkビットを含むシンボルの、エラー率(SER)を算出する(208)。シンボルとは、ビットエラー系列をkビットによって分割した結果生成されるビット系列の単位である。バースト誤り判定プログラム1208は、誤りが発生しているシンボルの数を、一つの受信ビット系列に含まれるシンボルの総数によって除算した値を、SERとして算出する。
Further, the burst
処理208の後、バースト誤り判定プログラム1208は、処理209、210及び213によって、受信したパケット(すなわち受信ビット系列)の総数に対する、BERが所定の閾値(パラメータ管理テーブル1209のパラメータ301に相当)以上のパケット(すなわち受信ビット系列)の数の割合を算出する。また、バースト誤り判定プログラム1208は、処理211、212及び214によって、バースト誤り率を算出する。
After the
具体的には、バースト誤り判定プログラム1208は、パラメータ管理テーブル1209のパラメータ301から取得した閾値と、処理207において算出したBERとを比較し、算出したBERが取得した閾値以上であるかを判定する(209)。算出したBERが取得した閾値を下回る場合、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc1の値を維持する。
Specifically, the burst
算出したBERが取得した閾値以上である場合、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc1をカウントアップする(210)。本実施例のプログラムは、引数(例えば、カウンタc1及びc2)に、1を加算することによって引数をカウントアップする。
If the calculated BER is greater than or equal to the acquired threshold, the burst
算出したBERが取得した閾値を下回る場合、又は、処理210の後、バースト誤り判定プログラム1208は、処理208において算出したSERを、算出したBERを用いて正規化した比αを算出する。そして、バースト誤り判定プログラム1208は、パラメータ管理テーブル1209のパラメータ304の閾値を取得し、算出した比αが取得した閾値以上であるかを判定する(211)。算出した比αが取得した閾値を下回る場合、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc2の値を維持する。
When the calculated BER falls below the acquired threshold value or after the
算出した比αが所定の閾値以上である場合、ビットエラー率に対してシンボルエラー率が十分に高く、一つのパケットにおいて局所的に誤りが発生している可能性が高い。このため、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc2をカウントアップする(212)。バースト誤り判定プログラム1208は、所定の閾値未満である場合、カウンタc2の値を維持する。
When the calculated ratio α is equal to or greater than a predetermined threshold, the symbol error rate is sufficiently high with respect to the bit error rate, and there is a high possibility that a local error has occurred in one packet. Therefore, the burst
なお、処理211において用いられる閾値は、バースト誤りが発生している可能性が高いと判定される比αの下限値ではなく、比αの範囲であってもよい。比αが値の範囲によって指定される場合、比αは、パラメータ管理テーブル1209に格納されてもよいし、図7に示す評価値テーブル1210のようなテーブルに格納されてもよい。
Note that the threshold used in the
図7は、実施例1の評価値テーブル1210を示す説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an evaluation value table 1210 according to the first embodiment.
評価値テーブル1210は、記憶装置1205に格納されてもよい。評価値テーブル1210は、BER1211、SER下限値1212及びSER上限値1213を含む。評価値テーブル1210は、運用者等によってあらかじめ設定される。評価値テーブル1210は、算出されるBERあたりの、バースト誤りが発生していると考えられるSERの値の範囲を示す。
The evaluation value table 1210 may be stored in the
BER1211は、BERを示す。SER下限値1212は、BER1211が示すBERにおいて、バースト誤りが発生している可能性が高いSERの下限値を示す。SER上限値1213は、BER1211が示すBERにおいて、バースト誤りが発生している可能性が高いSERの上限値を示す。
BER1211 shows BER. The SER
処理211において、バースト誤り判定プログラム1208は、処理207において算出したBERがBER1211に対応するエントリを評価値テーブル1210から抽出し、算出した比αが、抽出したエントリのSER下限値1212の値以上であり、かつ、SER上限値1213を下回るかを判定する。そして、バースト誤り判定プログラム1208は、算出した比αがSER下限値1212の値以上であり、かつ、SER上限値1213を下回る場合、バースト誤りが発生している可能性が高いと判定する。
In
また、バースト誤り判定プログラム1208は、SERをBERによって除算した結果を比αとして用いることによって、パケットにおいて誤りがどのように分布するかを示す比αを算出することができ、このような比αを用いることによって、バースト誤りが発生している可能性が高いことを判定できる。
The burst
バースト誤りが発生している可能性が高いと処理211において判定されない場合、又は、処理212の後、バースト誤り判定プログラム1208は、他の受信ビット系列に処理207〜処理212を実行する。
If it is not determined in
すべての受信ビット系列に処理207〜処理212を実行した後、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc1を受信したパケットの総数Nで除算することによって、カウンタc1を正規化する。正規化されたカウンタc1は、受信したパケットの総数に対する、BERが所定の閾値以上のパケットの数の割合である。
After executing
そして、バースト誤り判定プログラム1208は、正規化されたカウンタc1が、パラメータ管理テーブル1209のパラメータ302から取得した閾値以上であるかを判定する(213)。
Then, the burst
正規化されたカウンタc1が取得した閾値を下回る場合、BERは比較的低く、BERを低下させる処理は必要ない。このため、バースト誤り判定プログラム1208は、処理202に戻る。
If the normalized counter c1 is below the acquired threshold, the BER is relatively low and no processing to reduce the BER is necessary. Therefore, the burst
正規化されたカウンタc1が取得した閾値以上である場合、バースト誤り判定プログラム1208は、BERが高いと判定し、バースト誤りの割合に応じてBERの低減方法を決定する。具体的には、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc2をパケットの総数Nで除算することによって、正規化したカウンタc2を取得する。
If the normalized counter c1 is equal to or greater than the acquired threshold, the burst
正規化されたカウンタc2は、受信した複数のパケットにおけるバースト誤り率である。バースト誤り判定プログラム1208は、正規化したカウンタc2が、パラメータ管理テーブル1209のパラメータ303から取得した閾値以上であるかを判定する(214)。
The normalized counter c2 is a burst error rate in a plurality of received packets. The burst
正規化したカウンタc2が、パラメータ303から取得した閾値未満である場合、バースト誤り判定プログラム1208は、ランダム誤りが支配的であると判定し、例えば、畳み込み符号の符号化率を低減し、畳み込み符号の精度を上げることを決定する(216)。処理216において、バースト誤り判定プログラム1208は、ランダム誤りを改善できれば、BERを低減する方法としていかなる方法及びパラメータを決定してもよい。
When the normalized counter c2 is less than the threshold acquired from the
また、正規化したカウンタc2が、パラメータ303から取得した閾値以上である場合、バースト誤り判定プログラム1208は、バースト誤りが支配的であると判定し、例えば、パケット再送の回数を増加させることを決定する(215)。処理215において、バースト誤り判定プログラム1208は、バースト誤りを改善できれば、BERを低減する方法としていかなる方法及びパラメータを決定してもよい。
If the normalized counter c2 is equal to or larger than the threshold value acquired from the
処理215又は処理216においてBERの低減方法又はパラメータを決定した後、バースト誤り判定プログラム1208は、例えば上位層の制御信号を用いて、決定された方法又はパラメータを、通信装置102へ要求する(217)。
After determining the BER reduction method or parameter in the
通信装置102の復号部1105は、通知された制御信号を制御情報として検出し、制御情報を制御部1103に入力する。通信装置102の制御部1103は、入力された制御情報に応じてパラメータ管理テーブル1209の符号化率又はパケットの再送回数を更新する。
The
これにより、通信制御プログラム1206は、パケット再送を指示する回数、又は、符号化部1107へ入力する符号化率を更新する。
Thereby, the
前述の図4において、バースト誤り判定プログラム1208は、処理213を実行せず、処理214におけるバースト誤り率の判定結果のみに基づいて、BERを低減する方法又はパラメータを決定してもよい。
In FIG. 4 described above, the burst
図8は、実施例1のビットエラー系列を含む比較テーブル500を示す説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a comparison table 500 including a bit error sequence according to the first embodiment.
処理207におけるBERの算出処理、及び、処理208におけるSERの算出処理の詳細を以下に示す。BER及びSERの算出に用いるビットエラー系列は、例えば、図8のような、生成される比較テーブル500を用いて求められる。
Details of the BER calculation process in the
データバッファ1202は、比較テーブル500を格納する。比較テーブル500は、受信ビット系列501、予測値502及びビットエラー系列503を含む。判定指標記録プログラム1207は、処理204において抽出した受信ビット系列を受信ビット系列501に格納する。
The
予測値502は、あらかじめ設定される値であってもよいし、判定指標記録プログラム1207が過去に受信したパケットの内容から予測した値であってもよい。バースト誤り判定プログラム1208は、受信ビット系列501と予測値502との値に基づいて、ビットエラー系列503の値を求める。
The predicted value 502 may be a value set in advance, or may be a value predicted by the determination
バースト誤り判定プログラム1208は、受信ビット系列501と予測値502とをディジット位置ごとに比較し、受信ビット系列501と予測値502とが同じ値である場合、ビットエラー系列の当該ディジット位置の値を0に定め、異なる値である桁を1に定めることによって、ビットエラー系列を求める。本実施例のビットエラー系列における1は、誤りが発生したことを示す。そして、バースト誤り判定プログラム1208は、生成したビットエラー系列を、ビットエラー系列503に格納する。
The burst
なお、バースト誤り判定プログラム1208は、バースト誤り判定を行うタイミング(処理205からの処理を実行するタイミング)において複数のビットエラー系列503を求めてもよい。また、バースト誤り判定プログラム1208は、通信装置102から信号を受信したタイミング(処理204のタイミング)でビットエラー系列503を求め、ビットエラー系列503のみを保持してもよい。
Note that the burst
実施例1のバースト誤り判定プログラム1208が、予測値と受信ビット系列とに基づいてビットエラー系列を生成することによって、誤りの発生を検知できる。
The burst
図9及び図10を用いて、バースト誤り率の判定方法の詳細を説明する。 Details of the burst error rate determination method will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
図9は、実施例1のランダム誤りが発生しているビットエラー系列と、バースト誤りが発生しているビットエラー系列とを示す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a bit error sequence in which a random error has occurred and a bit error sequence in which a burst error has occurred according to the first embodiment.
図9に示すシンボル誤り601は、ビットエラー系列602におけるシンボル誤りである。ビットエラー系列602には、ランダム誤りが発生している。
A
また、シンボル誤り603は、ビットエラー系列604におけるシンボル誤りである。ビットエラー系列604には、バースト誤りが発生している。
A
連続する複数のビットを含むシンボル単位の誤り(シンボル誤り)を、指標として用いることによって、バースト誤り判定プログラム1208は、マクロレベルでの誤りの発生状況を評価し、誤りのバースト性を評価できる。
By using an error (symbol error) in units of symbols including a plurality of consecutive bits as an index, the burst
例えば、図9における1シンボルは、8ビットを含む。ビットエラー系列602及び604は、各々32ビットであり、3ビットの誤りが発生する。このため、ビットエラー系列602及び604のBERは、同じである。
For example, one symbol in FIG. 9 includes 8 bits. The
しかし、シンボル誤り601は、3/4であり、シンボル誤り603は、1/4である。このため、シンボル誤り603は、シンボル誤り601の1/3である。
However, the
そこで、本実施例のバースト誤り判定プログラム1208は、BERに対するSERの大きさを示す、SERのBERに対する比αを指標として算出することによって、バースト誤りの割合を評価する。具体的には、前述の処理211のように、図7に示す評価値テーブル1210を用いて評価する。
Therefore, the burst
なお、バースト誤り判定プログラム1208は、処理207において算出されたBERがBER1211の値に完全に一致しない場合、算出されたBERに対応するSERの上限値と下限値とを、BER1211、SER下限値1212及びSER上限値1213の値を用いた線形補間によって求めてもよい。
Note that when the BER calculated in the
運用者等は、評価値テーブル1210のSER上限値1213及びSER下限値1212の値を、バースト誤りの分離に求められる厳密性に応じて決定してよい。BERをpと記載し、シンボルあたりのビット数をkと記載した時、ランダム誤りにおけるSERの期待値Erは、以下の式1によって算出される。
Er=1−(1−p)k (式1)
The operator or the like may determine the values of the SER
E r = 1- (1-p) k (Formula 1)
運用者等は、例えば、SER下限値を0に設定し、SER上限値がEr×a(例えばa=0.9)に設定してもよい。また、バースト誤りが発生するビットエラー系列の領域において、BERは0.5であると仮定した場合、nビットの誤りがmビットの範囲に分布する確率は、式2によって表現される。
m−2Cn−20.5m−2 (式2)
For example, the operator may set the SER lower limit value to 0 and the SER upper limit value to E r × a (for example, a = 0.9). Further, in a bit error sequence region where a burst error occurs, assuming that the BER is 0.5, the probability that an n-bit error is distributed in an m-bit range is expressed by
m-2 C n-2 0.5 m-2 (Formula 2)
さらに、総ビット数をLと記載した場合、SER=(m/k)/(L/k)=m/Lであり、BER=n/Lであるため、比α=SER/BER=m/nである。 Furthermore, when the total number of bits is described as L, since SER = (m / k) / (L / k) = m / L and BER = n / L, the ratio α = SER / BER = m / L n.
図10は、実施例1の比αの累積度数分布を示す説明図である。 FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the cumulative frequency distribution of the ratio α in the first embodiment.
図10は、n=100である場合の比αの累積度数分布(CDF:Cumulative Distribution Function)を示す。図10より、全体の99%以上が1.5≦α≦2.6の範囲にある。このため、運用者等は、評価値テーブル1210のSER下限値1212をBER×1.5に設定し、SER上限値1213をBER×2.6に設定してもよい。
FIG. 10 shows a cumulative distribution function (CDF) when the ratio α is n = 100. From FIG. 10, 99% or more of the whole is in the range of 1.5 ≦ α ≦ 2.6. Therefore, the operator or the like may set the SER
実施例1によれば、SERとBERとの比αを用いることにより、一つのパケットでもバースト誤りを判定することができるため、少ないサンプル数でも動作可能であり、かつ、必要な処理量の少ないバースト誤りを判定することができる。 According to the first embodiment, since the burst error can be determined even with one packet by using the ratio α of SER and BER, the operation can be performed with a small number of samples and the required processing amount is small. A burst error can be determined.
本実施例によれば、ランダム誤りとバースト誤りとで定性的に値の異なるシンボルエラー率に基づいて指標を生成するため、通信装置103は、サンプルとする受信信号の数に依らずバースト誤りの割合を判定できる。また、受信信号毎の処理はビット誤り率、シンボル誤り率及びそれらの比αの算出のみであるため、ビット毎に複数の統計処理を行う場合に比べて処理量を低減できる。これにより、少ないサンプル数でも動作可能であり、かつ低処理量のバースト誤り判定方法を提供する。
According to the present embodiment, since the index is generated based on the symbol error rate that is qualitatively different between the random error and the burst error, the
実施例2における遠隔監視システムの構成、並びに、通信装置102及び103の構成は、図1、図2及び図3に示す実施例1の遠隔監視システムの構成、並びに、通信装置102及び103の構成と同じである。
The configuration of the remote monitoring system and the configuration of the
しかし、実施例2における通信装置103は、通信装置102から受信する信号を畳み込み復号する際に得られる中間情報を用いてバースト誤りの割合を判定する。
However, the
一般的な畳み込み復号処理であるビタビ復号は、情報ビット毎に期待される入力と実際の入力値との差分に応じてBranch Metric値と呼ばれる重みを算出する方法である。そして、ビタビ復号は、受信した信号に含まれる全ての情報ビットのBranch Metric値の総和を、Path Metric値として算出し、このPath Metric値が最小の復号パスを復号結果として出力する方法である。 Viterbi decoding, which is a general convolutional decoding process, is a method of calculating a weight called a Branch Metric value according to a difference between an input expected for each information bit and an actual input value. Viterbi decoding is a method of calculating the total of Branch Metric values of all information bits included in a received signal as a Path Metric value, and outputting a decoding path having the smallest Path Metric value as a decoding result.
Branch Metric値は、期待される入力と実際の入力との差が大きいほど、値が大きくなり、入力のビット誤り量を示す指標として利用される。そこで、実施例2では、出力パスのPath Metric値(実施例1におけるBERに相当)を用いて入力系列のビット誤り率を評価し、連続する複数個(k個)の情報ビット(実施例1におけるシンボルに相当)におけるBranch Metric値の和の最大値(実施例1におけるSERに相当)を用いて局所的なビット誤り率、すなわちバースト誤りの発生状況を、それぞれ評価する。 The branch metric value increases as the difference between the expected input and the actual input increases, and is used as an index indicating the bit error amount of the input. Thus, in the second embodiment, the bit error rate of the input sequence is evaluated using the Path Metric value of the output path (corresponding to the BER in the first embodiment), and a plurality of (k) consecutive information bits (first embodiment). The local bit error rate, that is, the burst error occurrence state is evaluated using the maximum value of the Branch Metric values (corresponding to the SER in the first embodiment) (corresponding to the symbols in FIG. 1).
なお、Branch Metric値は、必ずしも整数である必要はなく、例えば軟判定ビタビ復号(SOVA:Soft Output Viterbi Algorithm)においては軟判定値が、Branch Metric値として用いられてもよい。 Note that the Branch Metric value is not necessarily an integer. For example, in Soft Decision Viterbi decoding (SOVA), a Soft Decision value may be used as the Branch Metric value.
図11は、実施例2の通信装置103の処理を示すフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating processing of the
図11に示す処理201〜処理203、処理205、処理206、処理210、処理212〜処理217は、図4に示す処理と同じである。以下に図4に示す処理との相違点を説明する。 Processing 201 to processing 203, processing 205, processing 206, processing 210, and processing 212 to processing 217 illustrated in FIG. 11 are the same as the processing illustrated in FIG. Differences from the processing shown in FIG. 4 will be described below.
実施例2の判定指標記録プログラム1207は、処理203の後、受信したパケットの各々について、ビタビ復号の出力パスのPath Metric値E1を算出し、データバッファ1202に記録する(901)。そして、判定指標記録プログラム1207は、受信したパケットに含まれる連続する所定のビット数(kビット:k<L’)の情報ビットにおける、Branch Metric値の和の最大値E2を算出し、記録する(902)。ここで、L’は受信した情報パケットに含まれる情報ビットの数を示し、符号化率を1/rとしてL’=L/rで算出される。
After the
なお、ここで、判定指標記録プログラム1207は、所定のビット数の情報ビットを、受信したパケットから、例えば、1ビットずつシフトさせながら抽出する。このため、i番目の情報ビットにおけるBranch Metric値をBiと記載した場合、判定指標記録プログラム1207は、処理902において式3の結果を、最大値E2として算出し、記録する。
処理206の後、バースト誤り判定プログラム1208は、受信したパケット各々のPath Metric値E1及び最大値E2を用いて、受信したパケットの総数に対する、Path Metric値E1が所定の閾値以上のパケットの数の割合を算出する。また、バースト誤り判定プログラム1208は、処理904、212及び214によって、バースト誤り率を算出する。
After the
具体的には、バースト誤り判定プログラム1208は、実施例1と同様にカウンタc1およびc2を利用し、記録されているN個の受信パケットの各々に対し、Path Metric値E1が所定の閾値以上であるかを判定する(903)。ここで、Path Metric値E1と比較される閾値は、パラメータ管理テーブル1209にあらかじめ格納される。
Specifically, the burst
そして、Path Metric値E1が所定の閾値以上である場合、バースト誤り判定プログラム1208は、BERが所定の閾値以上であると判定し、カウンタc1をカウントアップする(210)。バースト誤り判定プログラム1208は、BERが所定の閾値を下回ると判定した場合、カウンタc1を維持する。
If the Path Metric value E1 is equal to or greater than a predetermined threshold, the burst
また、バースト誤り判定プログラム1208は、最大値E2が所定の閾値以上であるかを判定する(904)。ここで、最大値E2と比較される閾値は、パラメータ管理テーブル1209にあらかじめ格納される。
The burst
最大値E2が所定の閾値以上である場合、バースト誤り判定プログラム1208は、カウンタc2をカウントアップする(212)。バースト誤り判定プログラム1208は、最大値E2が所定の閾値を下回ると判定した場合、カウンタc2を維持する。
If the maximum value E2 is equal to or greater than the predetermined threshold, the burst
実施例2によれば、送信される信号の予測値を、あらかじめ保持していなくても、BER及びSERに相当する指標を算出することができ、バースト誤りが発生したことを検知することができる。このため、実施例1よりも、予測値を設定又は予測する処理を低減できる。 According to the second embodiment, it is possible to calculate an index corresponding to BER and SER even if the predicted value of a signal to be transmitted is not held in advance, and to detect that a burst error has occurred. . For this reason, the process which sets or predicts a predicted value can be reduced rather than Example 1. FIG.
また、バースト誤り判定プログラム1208は、送信されるパケットの全体を用いてバースト誤りの判定処理を行うため、実施例1よりもサンプル数が少なくても同程度の精度で判定できる。
In addition, since the burst
実施例3は、実施例1の変形例であり、通信装置103はバースト誤りが発生しているかの判定のみを行う。実施例3において、BERが所定の閾値以上のパケットの割合が所定の閾値以上であると判定された場合、バースト誤り判定プログラム1208は、ランダム誤り又はバースト誤りのいずれが支配的に発生しているかを示す情報を、入出力I/F1113を介して外部に通知する。
The third embodiment is a modification of the first embodiment, and the
実施例3の運用者等は、通知を参照し、符号化率の低下及びパケット再送の増加の処理等を通信装置102及び通信装置103に実行する。実施例3によれば、実施例1の処理を適用するための機能を通信装置102に追加する必要がないため、実施例1に比べて既存の遠隔監視システムへの変更量が少ない。
The operator or the like of the third embodiment refers to the notification and executes processing such as a decrease in the coding rate and an increase in packet retransmission in the
実施例3における遠隔監視システムの構成、並びに、通信装置102及び103の構成は、図1、図2及び図3に示す実施例1の遠隔監視システムの構成、並びに、通信装置102及び103の構成と同じである。
The configuration of the remote monitoring system and the configuration of the
図12は、実施例3の通信装置103の処理を示すフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart illustrating processing of the
実施例3の処理201〜処理214は、実施例1の処理201〜処理214と同じである。しかし、実施例3のバースト誤り判定プログラム1208は、処理215〜処理217を実行せず、代わりに処理1001及び処理1002を実行する。
Processing 201 to processing 214 in the third embodiment is the same as processing 201 to processing 214 in the first embodiment. However, the burst
バースト誤り判定プログラム1208は、処理214において正規化したカウンタc2が、パラメータ303から取得した閾値未満であると判定した場合、ランダム誤りが支配的であると判定し、ランダム誤りの発生を通知するための情報を、入出力インタフェース1113を介して出力装置に向けて出力する(1001)。
The burst
また、バースト誤り判定プログラム1208は、処理214において正規化したカウンタc2が、パラメータ303から取得した閾値以上であると判定した場合、バースト誤りが支配的であると判定し、バースト誤りの発生を通知するための情報を、入出力インタフェース1113を介して出力装置に向けて出力する(1002)。
If the burst
処理204、処理1001及び処理1002の後、バースト誤り判定プログラム1208は、処理202に戻る。
After processing 204, processing 1001, and
バースト誤り判定プログラム1208は、ランダム誤り又はバースト誤りの発生を通知するための情報を、例えば、通信装置103に設置されたLEDを点灯させることにより出力してもよい。実施例3によれば、運用者等がランダム誤り又はバースト誤りの発生を速やかに検知することができる。
The burst
なお、前述の実施例に示した装置に実装される機能は、あくまで一例であり、通信装置102、通信装置103、センサ装置101及びセンタ装置104の全体として、同等の機能を実現できれば、本実施例の遠隔監視システムは、いかなる構成を有してもよい。具体的には、前述の実施例において示した複数の装置の機能が、一つの装置に実装されてもよく、一つの装置の機能が、複数の装置によって実装されてもよい。
Note that the functions implemented in the devices shown in the above-described embodiments are merely examples. If the
また、前述の実施例はビットを最小単位として記述したが、例えばCRC(Cyclic Redundancy Code)に基づいてパケットの誤り有無を判定し、パケットを最小の単位としてもよい。これにより、バースト誤り判定プログラム1208は、時間スケールの大きなバースト誤りを検出できる。
In the above-described embodiment, the bit is described as the minimum unit. However, for example, the presence / absence of a packet error may be determined based on CRC (Cyclic Redundancy Code), and the packet may be set as the minimum unit. Thereby, the burst
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除又は置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, or replace another configuration for a part of the configuration of each embodiment.
また、上記の各構成、機能及び処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成及び機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、及びファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク若しくはSSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード若しくはSDカード等の記録媒体に置くことができる。 Each of the above-described configurations, functions, processing units, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be placed in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card or an SD card.
また、制御線又は情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines or information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. In practice, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
本発明はデジタル通信、特に無線通信を行うシステム、及びデジタル通信を利用する通信装置に利用可能である。 The present invention is applicable to a system for performing digital communication, particularly wireless communication, and a communication apparatus using digital communication.
101 センサ装置
102、103 通信装置
104 センタ装置
1101 アンテナ
1102 無線送受信部
1103 制御部
1104 ベースバンド復調部
1105 復号部
1106 ネットワークインタフェース部
1107 符号化部
1108 ベースバンド変調部
1201 プロセッサ
1202 データバッファ
1203 メモリ
1204 内部バス
1205 記憶装置
1206 通信制御プログラム
1207 判定指標記録プログラム
1208 バースト誤り判定プログラム
1209 パラメータ管理テーブル
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記通信装置が、受信した信号に含まれる1ビットより多い所定の量の複数の情報単位において発生する、誤りの量を示す指標を算出する第1の手順と、
前記通信装置が、前記指標を用いて、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高いかを判定する第2の手順と、
前記通信装置が、複数のデータブロックを受信する手順と、を含み、
前記第1の手順は、
前記通信装置が、受信した一つのデータブロックのビットエラー率を、前記受信したデータブロックごとに算出する手順と、
前記通信装置が、前記受信した一つのデータブロックから複数のシンボルを前記複数の情報単位として抽出し、前記受信したデータブロックごとにシンボルエラー率を前記指標として算出する手順と、
前記通信装置が、前記ビットエラー率と前記シンボルエラー率との比を、前記受信したデータブロックごとに算出する手順と、を含み、
前記第2の手順は、
前記通信装置が、局所的に誤りが発生したかを、前記比に基づいて前記受信したデータブロックごとに判定する手順と、
前記通信装置が、前記局所的に誤りが発生したと判定されたデータブロックの数の割合が、第1の閾値以上である場合、前記受信した複数のデータブロックにおいてバースト誤りが発生した可能性が高いと判定する手順と、を含むことを特徴とする誤り検出方法。 An error detection method in a communication device for transmitting and receiving signals,
A first procedure by which the communication device calculates an index indicating an error amount that occurs in a plurality of information units having a predetermined amount greater than 1 bit included in a received signal;
A second procedure by which the communication device determines whether or not a burst error is likely to occur in the received signal using the indicator;
The communication device receives a plurality of data blocks; and
The first procedure includes:
The communication device calculates a bit error rate of one received data block for each received data block;
The communication device extracts a plurality of symbols as the plurality of information units from the received one data block, and calculates a symbol error rate as the indicator for each received data block;
The communication device calculating a ratio between the bit error rate and the symbol error rate for each received data block; and
The second procedure is:
A procedure for determining, for each received data block based on the ratio, whether or not the communication device has an error locally;
When the ratio of the number of data blocks in which the communication apparatus determines that an error has occurred locally is equal to or greater than a first threshold, there is a possibility that a burst error has occurred in the plurality of received data blocks. error detecting method, wherein the procedure for determining high, the-containing Mukoto.
前記第1の手順は、前記通信装置が、前記シンボルエラー率を前記ビットエラー率によって除算した結果を、前記比として算出する手順を含み、 The first procedure includes a procedure in which the communication apparatus calculates a result obtained by dividing the symbol error rate by the bit error rate as the ratio,
前記第2の手順は、前記通信装置が、前記比が第2の閾値以上である場合、局所的に誤りが発生したと判定する手順と、を含むことを特徴とする誤り検出方法。 The second procedure includes a procedure in which the communication apparatus determines that an error has occurred locally when the ratio is equal to or greater than a second threshold value.
前記第1の手順は、 The first procedure includes:
前記通信装置が、前記受信した一つのデータブロックのビット量に対する、前記受信した一つのデータブロックに含まれる誤りのビット量の割合を、前記ビットエラー率として、前記受信したデータブロックごとに算出する手順と、 The communication apparatus calculates, as the bit error rate, the ratio of the bit amount of errors included in the received one data block to the bit amount of the received one data block for each received data block. Procedure and
前記通信装置が、前記受信した一つのデータブロックを前記所定の量によって複数に分割することによって、前記複数のシンボルを前記複数の情報単位として抽出する手順と、 A procedure for the communication device to extract the plurality of symbols as the plurality of information units by dividing the received one data block into a plurality by the predetermined amount;
前記通信装置が、前記シンボルの総数に対する、前記誤りが発生するシンボルの数の割合を、前記シンボルエラー率として、前記受信したデータブロックごとに算出する手順と、を含むことを特徴とする誤り検出方法。 A step of calculating a ratio of the number of symbols in which the error occurs with respect to the total number of symbols as the symbol error rate for each received data block. Method.
前記通信装置は、受信するデータブロックに含まれる所定の領域を特定するための情報を保持し、 The communication device holds information for specifying a predetermined area included in the received data block,
前記第1の手順は、前記通信装置が、前記受信した一つのデータブロックの前記所定の領域の値と、前記所定の領域の予測値とを比較することによって、前記誤りの量を求める手順を含むことを特徴とする誤り検出方法。 In the first procedure, the communication apparatus obtains the amount of error by comparing the value of the predetermined area of the received one data block with the predicted value of the predetermined area. An error detection method comprising:
前記通信装置が、受信した信号に含まれる1ビットより多い所定の量の複数の情報単位において発生する、誤りの量を示す指標を算出する第1の手順と、 A first procedure by which the communication device calculates an index indicating an error amount that occurs in a plurality of information units having a predetermined amount greater than 1 bit included in a received signal;
前記通信装置が、前記指標を用いて、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高いかを判定する第2の手順と、を含み、 前記第1の手順は、 A second procedure for determining whether or not a burst error is likely to occur in the received signal using the indicator; and the first procedure includes:
前記通信装置が、複数のデータブロックを受信する手順と、 A procedure for the communication device to receive a plurality of data blocks;
前記通信装置が、受信した一つのデータブロックに畳み込み復号を行うことによって復号データブロックを出力する手順と、 The communication device outputs a decoded data block by performing convolutional decoding on the received one data block;
前記通信装置が、前記復号データブロックと前記受信したデータブロックとの差分に基づいて、前記受信した一つのデータブロックに含まれる前記複数の情報単位における複数のブランチメトリック値を、前記指標として算出する手順と、を含み、 The communication device calculates, as the index, a plurality of branch metric values in the plurality of information units included in the received one data block based on a difference between the decoded data block and the received data block. Including steps,
前記第2の手順は、 The second procedure is:
前記通信装置が、前記求めた複数のブランチメトリック値の中から最高値を、前記データブロックごとに選択する手順と、 The communication device selects the highest value for each of the data blocks from among the determined plurality of branch metric values;
前記通信装置が、前記受信した複数のデータブロックに対する、前記選択した最高値が第3の閾値以上であるデータブロックの数の割合が、第4の閾値以上である場合、前記受信した複数のデータブロックにおいてバースト誤りが発生した可能性が高いと判定する手順と、を含むことを特徴とする誤り検出方法。 When the ratio of the number of data blocks in which the selected maximum value is greater than or equal to a third threshold to the plurality of received data blocks is greater than or equal to a fourth threshold, the communication device receives the plurality of received data And a procedure for determining that there is a high probability that a burst error has occurred in the block.
前記受信した一つのデータブロックは、一つのパケットであることを特徴とする誤り検出方法。 The error detection method according to claim 1, wherein the received one data block is one packet.
前記第二の通信装置は、 The second communication device is
受信した信号に含まれる1ビットより多い所定の量の複数の情報単位において、発生する誤りの量を示す指標を算出し、前記指標を用いて、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高いかを判定し、前記判定の結果、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高い場合、前記バースト誤りを低減する指示を生成するプロセッサと、 The possibility that a burst error has occurred in the received signal is calculated using an index indicating the amount of error that occurs in a plurality of information units of a predetermined amount greater than 1 bit included in the received signal. A processor that generates an instruction to reduce the burst error when there is a high possibility that a burst error has occurred in the received signal as a result of the determination;
前記生成した指示を、前記第一の通信装置に送信する送受信部とを有し、 A transmission / reception unit for transmitting the generated instruction to the first communication device;
前記第一の通信装置は、 The first communication device is:
前記第二の通信装置で生成された指示を受信する送受信部と、 A transmission / reception unit for receiving an instruction generated by the second communication device;
前記第二の通信装置から受信した指示に基づき、前記信号の送信を制御するプロセッサとを有し、 A processor for controlling transmission of the signal based on an instruction received from the second communication device;
前記第二の通信装置の送受信部は、複数のデータブロックを受信し、 The transceiver unit of the second communication device receives a plurality of data blocks,
前記第二の通信装置のプロセッサは、 The processor of the second communication device is:
受信した一つのデータブロックのビットエラー率を、前記受信したデータブロックごとに算出し、 The bit error rate of one received data block is calculated for each received data block,
前記受信した一つのデータブロックから複数のシンボルを前記複数の情報単位として抽出し、前記受信したデータブロックごとにシンボルエラー率を前記指標として算出し、 A plurality of symbols are extracted as the plurality of information units from the received one data block, and a symbol error rate is calculated as the index for each received data block,
前記ビットエラー率と前記シンボルエラー率との比を、前記受信したデータブロックごとに算出し、 A ratio between the bit error rate and the symbol error rate is calculated for each received data block;
局所的に誤りが発生したかを、前記比に基づいて前記受信したデータブロックごとに判定し、 Determining whether an error has occurred locally for each received data block based on the ratio;
前記局所的に誤りが発生したと判定されたデータブロックの数の割合が、第1の閾値以上である場合、前記受信した複数のデータブロックにおいてバースト誤りが発生した可能性が高いと判定することを特徴とする通信システム。 When the ratio of the number of data blocks determined to have an error locally is equal to or greater than a first threshold, it is determined that there is a high possibility that a burst error has occurred in the plurality of received data blocks A communication system characterized by the above.
前記第二の通信装置のプロセッサは、 The processor of the second communication device is:
前記シンボルエラー率を前記ビットエラー率によって除算した結果を、前記比として算出し、 The result of dividing the symbol error rate by the bit error rate is calculated as the ratio,
前記比が第2の閾値以上である場合、局所的に誤りが発生したと判定することを特徴とする通信システム。 When the ratio is equal to or greater than a second threshold, it is determined that an error has occurred locally.
前記第二の通信装置のプロセッサは、 The processor of the second communication device is:
前記受信した一つのデータブロックのビット量に対する、前記一つのデータブロックに含まれる誤りのビット量の割合を、前記ビットエラー率として、前記受信したデータブロックごとに算出し、 The ratio of the bit amount of errors included in the one data block to the bit amount of the received one data block is calculated as the bit error rate for each received data block,
前記受信した一つのデータブロックを前記所定の量によって複数に分割することによって、前記複数のシンボルを前記複数の情報単位として抽出し、 Extracting the plurality of symbols as the plurality of information units by dividing the received one data block into a plurality by the predetermined amount;
前記シンボルの総数に対する、前記誤りが発生するシンボルの数の割合を、前記シンボルエラー率として、前記受信したデータブロックごとに算出することを特徴とする通信システム。 A communication system, wherein a ratio of the number of symbols in which the error occurs to the total number of symbols is calculated for each received data block as the symbol error rate.
前記第二の通信装置は、受信するデータブロックに含まれる所定の領域を特定するための情報を保持する記憶部を有し、 The second communication device has a storage unit that holds information for specifying a predetermined area included in the received data block;
前記第二の通信装置のプロセッサは、前記受信した一つのデータブロックの前記所定の領域の値と、前記所定の領域の予測値とを比較することによって、前記誤りの量を求めることを特徴とする通信システム。 The processor of the second communication device obtains the amount of error by comparing a value of the predetermined area of the received one data block with a predicted value of the predetermined area. Communication system.
前記第二の通信装置は、 The second communication device is
受信した信号に含まれる1ビットより多い所定の量の複数の情報単位において、発生する誤りの量を示す指標を算出し、前記指標を用いて、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高いかを判定し、前記判定の結果、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高い場合、前記バースト誤りを低減する指示を生成するプロセッサと、 The possibility that a burst error has occurred in the received signal is calculated using an index indicating the amount of error that occurs in a plurality of information units of a predetermined amount greater than 1 bit included in the received signal. A processor that generates an instruction to reduce the burst error when there is a high possibility that a burst error has occurred in the received signal as a result of the determination;
前記生成した指示を、前記第一の通信装置に送信する送受信部とを有し、 A transmission / reception unit for transmitting the generated instruction to the first communication device;
前記第一の通信装置は、 The first communication device is:
前記第二の通信装置で生成された指示を受信する送受信部と、 A transmission / reception unit for receiving an instruction generated by the second communication device;
前記第二の通信装置から受信した指示に基づき、前記信号の送信を制御するプロセッサとを有し、 A processor for controlling transmission of the signal based on an instruction received from the second communication device;
前記第二の通信装置の送受信部は、複数のデータブロックを受信し、 The transceiver unit of the second communication device receives a plurality of data blocks,
前記第二の通信装置のプロセッサは、 The processor of the second communication device is:
受信した一つのデータブロックに畳み込み復号を行うことによって復号データブロックを生成し、 Generate a decoded data block by performing convolutional decoding on one received data block,
前記復号データブロックと前記受信したデータブロックとの差分に基づいて、前記受信した一つのデータブロックに含まれる前記複数の情報単位における複数のブランチメトリック値を、前記指標として算出し、 Based on the difference between the decoded data block and the received data block, a plurality of branch metric values in the plurality of information units included in the received one data block are calculated as the index,
前記求めた複数のブランチメトリック値の中から最高値を、前記データブロックごとに選択し、 The highest value is selected for each data block from the plurality of branch metric values obtained,
前記受信した複数のデータブロックに対する、前記選択した最高値が第3の閾値以上であるデータブロックの数の割合が、第4の閾値以上である場合、前記受信した複数のデータブロックにおいてバースト誤りが発生した可能性が高いと判定することを特徴とする通信システム。 When the ratio of the number of data blocks having the selected maximum value equal to or greater than a third threshold to the plurality of received data blocks is equal to or greater than a fourth threshold, a burst error occurs in the plurality of received data blocks. A communication system, characterized by determining that the possibility of occurrence is high.
受信した信号に含まれる1ビットより多い所定の量の複数の情報単位において発生する、誤りの量を示す指標を算出する第1の手順と、 A first procedure for calculating an index indicating the amount of error that occurs in a plurality of information units of a predetermined amount greater than 1 bit included in the received signal;
前記指標を用いて、前記受信した信号においてバースト誤りが発生した可能性が高いかを判定する第2の手順と、 A second procedure for determining whether a burst error is likely to have occurred in the received signal using the indicator;
複数のデータブロックを受信する手順と、を実行し、 Receiving a plurality of data blocks; and
前記第1の手順において、 In the first procedure,
受信した一つのデータブロックのビットエラー率を、前記受信したデータブロックごとに算出する手順と、 A procedure for calculating the bit error rate of one received data block for each received data block;
前記受信した一つのデータブロックから複数のシンボルを前記複数の情報単位として抽出し、前記受信したデータブロックごとにシンボルエラー率を前記指標として算出する手順と、 Extracting a plurality of symbols as the plurality of information units from the received one data block, and calculating a symbol error rate as the index for each received data block;
前記ビットエラー率と前記シンボルエラー率との比を、前記受信したデータブロックごとに算出する手順と、を実行し、 Performing a procedure for calculating a ratio of the bit error rate and the symbol error rate for each received data block;
前記第2の手順において、 In the second procedure,
局所的に誤りが発生したかを、前記比に基づいて前記受信したデータブロックごとに判定する手順と、 Determining whether a local error has occurred for each received data block based on the ratio; and
前記局所的に誤りが発生したと判定されたデータブロックの数の割合が、第1の閾値以上である場合、前記受信した複数のデータブロックにおいてバースト誤りが発生した可能性が高いと判定する手順と、を実行することを特徴とする通信装置。 A procedure for determining that there is a high possibility that a burst error has occurred in the plurality of received data blocks when the ratio of the number of data blocks determined to have locally generated an error is equal to or greater than a first threshold. And a communication device.
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