JP6407901B2

JP6407901B2 - Line assignment method and line assignment apparatus

Info

Publication number: JP6407901B2
Application number: JP2016023750A
Authority: JP
Inventors: 中平　勝也; 勝也中平; 大輔村山; 皓平須崎; 中川　匡夫; 匡夫中川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2036-02-10
Also published as: JP2017143422A

Description

本発明は、回線割当方法および回線割当装置に関する。 The present invention relates to a line allocation method and a line allocation apparatus.

図１０に示す衛星通信システムや図１１に示すセルラ通信システムのような無線通信システムでは、スマートフォンやタブレット型端末等の端末局が回線割当装置から指示された回線を用い、通信衛星局やセルラ基地局（以下、“ノード局”とも称される）を介して、端末局と端末局との間で通信が行われる。図１０および図１１に示した無線通信システムでは、全通信回線の帯域の総和はノード局が利用できる全帯域（以下、“システム帯域”とも称される）に制限される。また、全通信回線の電力の総和は、ノード局が利用できる最大の送信電力（以下、“システム電力”とも称される）に制限される。 In a wireless communication system such as the satellite communication system shown in FIG. 10 or the cellular communication system shown in FIG. 11, a terminal station such as a smartphone or a tablet-type terminal uses a line designated by the line allocation device, and a communication satellite station or cellular base station is used. Communication is performed between a terminal station and a terminal station via a station (hereinafter also referred to as a “node station”). In the radio communication system shown in FIGS. 10 and 11, the sum of the bands of all communication lines is limited to the entire band (hereinafter also referred to as “system band”) that can be used by the node station. The total power of all communication lines is limited to the maximum transmission power (hereinafter also referred to as “system power”) that can be used by the node station.

そこで、無線通信システムには、システム帯域とシステム電力を有効利用するために、無線通信のサービスを提供するエリアを複数のビームで覆い、隣接するビーム間で異なる周波数帯域を割り当て、ビーム毎に送信電力を配分するマルチビームの無線通信システムがある。 Therefore, in order to make effective use of the system bandwidth and system power, the wireless communication system covers the area that provides wireless communication services with multiple beams, assigns different frequency bands between adjacent beams, and transmits each beam. There are multi-beam wireless communication systems that distribute power.

図１２は、マルチビームの無線通信システムの一例を示す。図１２では、例えば、無線通信のサービスを提供するエリア（以下、“サービスエリア”とも称される）が１９のビームＢＭ（ＢＭ１−ＢＭ１９）で覆われる。図１２では、システム帯域は３等分割され、分割された３つの周波数帯域（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）の各々は、互いに隣接する３つのビームＢＭを最小単位として、１９のビームＢＭの各々に割り当てられる。すなわち、周波数帯域Ｆ１は、白色で示されるビームＢＭ１、ＢＭ９、ＢＭ１１、ＢＭ１３、ＢＭ１５、ＢＭ１７およびＢＭ１９に割り当てられる。周波数帯域Ｆ２は、網掛けで示されるビームＢＭ２、ＢＭ４、ＢＭ６、ＢＭ１０、ＢＭ１４およびＢＭ１８に割り当てられ、周波数帯域Ｆ３は、斜線で示されるビームＢＭ３、ＢＭ５、ＢＭ７、ＢＭ８、ＢＭ１２およびＢＭ１６に割り当てられる。 FIG. 12 illustrates an example of a multi-beam wireless communication system. In FIG. 12, for example, an area for providing a wireless communication service (hereinafter also referred to as “service area”) is covered with 19 beams BM (BM1-BM19). In FIG. 12, the system band is divided into three equal parts, and each of the three divided frequency bands (F1, F2, F3) is assigned to each of the 19 beams BM with the three adjacent beams BM as the minimum unit. It is done. That is, the frequency band F1 is assigned to the beams BM1, BM9, BM11, BM13, BM15, BM17, and BM19 shown in white. The frequency band F2 is assigned to the beams BM2, BM4, BM6, BM10, BM14 and BM18 indicated by hatching, and the frequency band F3 is assigned to the beams BM3, BM5, BM7, BM8, BM12 and BM16 indicated by hatching. .

しかしながら、図１２に示したマルチビームの構成では、同じ周波数帯域が割り当てられたビームＢＭ間（例えば、ビームＢＭ１とビームＢＭ９）において、ビーム間干渉が発生し、互いが干渉源となる。これにより、端末局の受信電力および干渉電力は、ビームＢＭ内の位置でも異なる。すなわち、図１２に示した無線通信システムでは、ビームＢＭ内の端末局の位置に応じて、端末局における受信信号のキャリア電力対雑音電力比Ｃ／Ｎ（以下、受信Ｃ／Ｎとも称される）が変化してしまう。 However, in the multi-beam configuration shown in FIG. 12, inter-beam interference occurs between the beams BM to which the same frequency band is assigned (for example, the beam BM1 and the beam BM9), and each other becomes an interference source. As a result, the received power and interference power of the terminal station are different at positions within the beam BM. That is, in the radio communication system shown in FIG. 12, the carrier power to noise power ratio C / N (hereinafter also referred to as reception C / N) of the received signal at the terminal station according to the position of the terminal station within the beam BM. ) Will change.

そこで、端末局とノード局との無線通信において、システム電力の範囲で各ビームＢＭが送信する送信電力を均等に配分し、全端末局に一律の伝送パラメータ（変復調方式や誤り訂正符号化方式等）を設定する技術が提案されている（例えば、非特許文献１，２）。 Therefore, in the wireless communication between the terminal station and the node station, the transmission power transmitted by each beam BM is evenly distributed within the system power range, and uniform transmission parameters (modulation / demodulation method, error correction coding method, etc.) are distributed to all terminal stations. ) Has been proposed (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

山本員市、古川誠、佐藤嬉珍、西泰樹、堀川浩二: “ワイドスターII衛星移動通信システム・サービスの概要”, NTT DoCoMoテクニカル・ジャーナル, 18, 2, pp. 37-42 (2010)Yamamoto-member, Makoto Furukawa, Yukijin Sato, Yasuki Nishi, Koji Horikawa: “Overview of Widestar II Satellite Mobile Communication Systems and Services”, NTT DoCoMo Technical Journal, 18, 2, pp. 37-42 (2010) 季羽美仁、小林茂子、久保朋宏、二本木利之、相田浩伺、新田和正: “ワイドスターII衛星移動端末の開発”, NTT DoCoMoテクニカル・ジャーナル, 18, 2, pp. 67-72 (2010)Mihito Kiwa, Shigeko Kobayashi, Akihiro Kubo, Toshiyuki Nihongi, Hiroaki Aida, Kazumasa Nitta: “Development of Wide Star II Satellite Mobile Terminal”, NTT DoCoMo Technical Journal, 18, 2, pp. 67-72 (2010)

しかしながら、システム電力の範囲で各ビームＢＭが送信する送信電力を均等に配分し、全端末局に同じ伝送パラメータを設定したとしても、ビーム間干渉は発生する。このため、ビームＢＭ毎に受信Ｃ／Ｎは異なるとともに、同じビームＢＭ内でも位置に応じて受信Ｃ／Ｎは異なる。例えば、図１２に示したマルチビームの場合、ビームＢＭ１における受信Ｃ／Ｎの平均値は、８．３４ｄＢとなり、ビームＢＭ９における受信Ｃ／Ｎの平均値は、１１．９６ｄＢとなる。すなわち、ビームＢＭ１の受信Ｃ／Ｎの平均値は、ビームＢＭ９より３０パーセント程度低くなる。これは、ビームＢＭ１は、ビームＢＭ９、ＢＭ１１、ＢＭ１３、ＢＭ１５、ＢＭ１７、ＢＭ１９の６つからビーム間干渉を受けるのに対して、ビームＢＭ９は、ビームＢＭ１、ＢＭ１１、ＢＭ１９の３つからしかビーム間干渉を受けないためである。このために、ビームＢＭ１は、ビームＢＭ９よりも干渉電力Ｎが大きくなり、受信Ｃ／Ｎの平均値が低下してしまう。 However, even if the transmission power transmitted by each beam BM is evenly distributed within the system power range and the same transmission parameter is set for all terminal stations, inter-beam interference occurs. For this reason, the reception C / N is different for each beam BM, and the reception C / N is different depending on the position in the same beam BM. For example, in the case of the multi-beam shown in FIG. 12, the average value of the received C / N in the beam BM1 is 8.34 dB, and the average value of the received C / N in the beam BM9 is 11.96 dB. That is, the average value of the reception C / N of the beam BM1 is about 30 percent lower than that of the beam BM9. This is because the beam BM1 is subjected to inter-beam interference from the six beams BM9, BM11, BM13, BM15, BM17, and BM19, whereas the beam BM9 is only between the three beams BM1, BM11, and BM19. This is because it does not receive interference. For this reason, the beam BM1 has a larger interference power N than the beam BM9, and the average value of the reception C / N is lowered.

また、無線通信では用いる伝送パラメータ毎に、要求されるＣ／Ｎ（以下、“所要Ｃ／Ｎ”とも称される）が異なる。例えば、端末局が一の伝送パラメータに設定され、受信信号の受信Ｃ／Ｎが、設定された一の伝送パラメータの所要Ｃ／Ｎより低くなった場合、端末局が受信した受信信号にビットエラーが多く発生し、端末局は、ノード局との通信ができなくなる。そこで、端末局に設定する伝送パラメータを選択する方法には、図１２に示した全ビームＢＭうち、最も小さい受信Ｃ／Ｎを示すビームＢＭを基準にして、基準にしたビームＢＭの受信Ｃ／Ｎよりも低い所要Ｃ／Ｎの伝送パラメータを全端末局に設定する方法が考えられる。しかしながら、基準にしたビームＢＭの受信Ｃ／Ｎよりも低い所要Ｃ／Ｎの伝送パラメータが、全端末局に設定されることにより、全端末局の周波数利用効率（周波数帯域あたりの伝送速度）が、低くなるという問題がある。 In wireless communication, the required C / N (hereinafter also referred to as “required C / N”) differs for each transmission parameter used. For example, when the terminal station is set to one transmission parameter and the received C / N of the received signal is lower than the required C / N of the set one transmission parameter, a bit error occurs in the received signal received by the terminal station. As a result, the terminal station cannot communicate with the node station. Therefore, as a method for selecting the transmission parameter to be set in the terminal station, the reception C / of the beam BM based on the reference is made with reference to the beam BM indicating the smallest reception C / N among all the beams BM shown in FIG. A method of setting transmission parameters of required C / N lower than N to all terminal stations is conceivable. However, since the transmission parameters of the required C / N lower than the reception C / N of the beam BM used as the reference are set in all terminal stations, the frequency utilization efficiency (transmission rate per frequency band) of all the terminal stations is increased. There is a problem of becoming low.

表１は、伝送パラメータに含まれる変復調方式と誤り訂正符号化方式との組み合わせと、所要Ｃ／Ｎと、周波数利用率との関係の一例を示す。表１における変復調方式は、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、または１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）の場合を示す。また、表１における誤り訂正符号化方式は、誤り訂正符号がＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号とし、符号化率が３／４、１／２、２／３の各々の場合を示す。 Table 1 shows an example of the relationship between the combination of the modulation / demodulation method and the error correction coding method included in the transmission parameters, the required C / N, and the frequency utilization rate. The modulation / demodulation scheme in Table 1 indicates, for example, the case of QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) or 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation). In addition, the error correction coding method in Table 1 shows a case where the error correction code is an LDPC (Low Density Parity Check) code and the coding rate is 3/4, 1/2, or 2/3.

例えば、図１２に示したマルチビームにおいて、最小の受信Ｃ／Ｎが５ｄＢの場合、表１では、所要Ｃ／Ｎが４．７ｄＢとなるＱＰＳＫとＬＤＰＣ３／４との組み合わせが、伝送パラメータとして選択され、全端末局に設定される。 For example, in the multi-beam shown in FIG. 12, when the minimum reception C / N is 5 dB, in Table 1, the combination of QPSK and LDPC3 / 4 with a required C / N of 4.7 dB is selected as a transmission parameter. And set to all terminal stations.

本発明は、ビーム間干渉が生じる場合でも、従来と比べて、システム全体で利用できる帯域と電力とを有効に利用できる回線割当方法および回線割当装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a line allocation method and a line allocation apparatus that can effectively use a band and power that can be used in the entire system even when inter-beam interference occurs, as compared with the conventional system.

第１の発明は、複数のビームを有するアンテナを用いて、複数の端末局装置の各々の通信を中継する中継装置に対して、複数の端末局装置の各々の通信に用いられる回線を割り当てる回線割当方法において、中継装置が有する通信能力を示す指標に基づいて、中継装置がアンテナを用いて送信できる送信電力を複数のビームの各々に分配する分配ステップと、分配された送信電力に基づいて、複数の端末局装置の各々に割り当てる回線の通信方式をビーム毎に決定し、決定したビーム毎の通信方式と、複数の端末局装置の各々から取得した端末局装置の位置を示す位置情報とに基づいて、複数の端末局装置の各々に設定する通信方式を決定する決定ステップと、決定した通信方式を示す制御情報を、複数の端末局装置の各々に通知する制御ステップとを備える。 A first aspect of the invention relates to a line for allocating a line used for communication of each of a plurality of terminal station apparatuses to a relay apparatus that relays communication of each of the plurality of terminal station apparatuses using an antenna having a plurality of beams. In the allocation method, based on an index indicating the communication capability of the relay device, a distribution step of distributing the transmission power that the relay device can transmit using the antenna to each of the plurality of beams, and based on the distributed transmission power, The communication method of the line allocated to each of the plurality of terminal station devices is determined for each beam, and the determined communication method for each beam and the position information indicating the position of the terminal station device acquired from each of the plurality of terminal station devices. And a control step for notifying each of the plurality of terminal station devices of a determination step for determining a communication method to be set for each of the plurality of terminal station devices, and control information indicating the determined communication method. Tsu and a flop.

第１の発明において、分配ステップは、指標の値が最大となるように、送信電力を複数のビームの各々に分配する。 In the first invention, the distribution step distributes the transmission power to each of the plurality of beams so that the index value is maximized.

第１の発明において、指標は、複数の端末局装置における平均の周波数利用率と中継装置が送信できる最大の周波数帯域との積の伝送容量、または複数のビームにおける平均の搬送波対雑音比である。 In the first invention, the index is a transmission capacity of a product of an average frequency utilization rate in a plurality of terminal station apparatuses and a maximum frequency band that can be transmitted by the relay apparatus, or an average carrier-to-noise ratio in a plurality of beams. .

第１の発明において、決定ステップは、各ビーム内の位置に応じて通信方式を決定し、決定した各ビーム内の位置に応じた通信方式と、取得した複数の端末局装置の各々の位置情報とに基づいて、複数の端末局装置の各々に設定する通信方式を決定する。 1st invention WHEREIN: A determination step determines a communication system according to the position in each beam, the communication system according to the determined position in each beam, and each acquired positional information on the some terminal station apparatus Based on the above, the communication method to be set for each of the plurality of terminal station devices is determined.

第１の発明において、通信方式は、変復調方式、誤り訂正符号化方式、スペクトラム圧縮率および偏波多重数の少なくとも１つを含む。 In the first invention, the communication system includes at least one of a modulation / demodulation system, an error correction coding system, a spectrum compression ratio, and a polarization multiplexing number.

第２の発明は、複数のビームを有するアンテナを用いて、複数の端末局装置の各々の通信を中継する中継装置に対して、複数の端末局装置の各々の通信に用いられる回線を割り当てる回線割当装置において、中継装置が有する通信能力を示す指標に基づいて、中継装置がアンテナを用いて送信できる送信電力を複数のビームの各々に分配する分配部と、分配された送信電力に基づいて、複数の端末局装置の各々に割り当てる回線の通信方式をビーム毎に決定し、決定したビーム毎の通信方式と、複数の端末局装置の各々から取得した端末局装置の位置を示す位置情報とに基づいて、複数の端末局装置の各々に設定する通信方式を決定する決定部と、決定した通信方式を示す制御情報を、複数の端末局装置の各々に通知する制御部とを備える。 According to a second aspect of the present invention, a line for allocating a line used for communication of each of a plurality of terminal station apparatuses to a relay apparatus that relays communication of each of the plurality of terminal station apparatuses using an antenna having a plurality of beams In the allocation device, based on an index indicating the communication capability of the relay device, a distribution unit that distributes transmission power that the relay device can transmit using an antenna to each of the plurality of beams, and based on the distributed transmission power, The communication method of the line allocated to each of the plurality of terminal station devices is determined for each beam, and the determined communication method for each beam and the position information indicating the position of the terminal station device acquired from each of the plurality of terminal station devices. Based on this, a determination unit that determines a communication method to be set in each of the plurality of terminal station devices, and a control unit that notifies each of the plurality of terminal station devices of control information indicating the determined communication method.

本発明は、ビーム間干渉が生じる場合でも、従来と比べて、システム全体で利用できる帯域と電力とを有効に利用できる。 According to the present invention, even when inter-beam interference occurs, the bandwidth and power that can be used in the entire system can be used more effectively than in the past.

無線通信システムの一実施形態を示す図である。1 is a diagram illustrating an embodiment of a wireless communication system. 図１に示したノード局および端末局の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the node station and terminal station which were shown in FIG. 図１に示したノード局における回線割当処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the line allocation process in the node station shown in FIG. 図２に示した分配部が図３に示した手順１に基づいて分配した送信電力の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of transmission power distributed by the distribution unit illustrated in FIG. 2 based on procedure 1 illustrated in FIG. 3. 伝送パラメータが変復調方式と誤り訂正符号化方式とを含む場合の周波数利用効率と所要Ｃ／Ｎとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between frequency utilization efficiency and required C / N in case a transmission parameter contains a modulation / demodulation system and an error correction coding system. 伝送パラメータが変復調方式、誤り訂正符号化方式およびスペクトル圧縮率を含む場合の周波数利用効率と所要Ｃ／Ｎとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between frequency utilization efficiency and required C / N in case a transmission parameter contains a modulation / demodulation system, an error correction encoding system, and a spectrum compression rate. 伝送パラメータが変復調方式、誤り訂正符号化方式および偏波多重数を含む場合の周波数利用効率と所要Ｃ／Ｎとの関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between frequency utilization efficiency and required C / N in case a transmission parameter contains a modulation / demodulation system, an error correction coding system, and the number of polarization multiplexing. 図１に示した無線通信システムと従来技術とのスループットを比較した一例を示す図である。It is a figure which shows an example which compared the throughput of the radio | wireless communications system shown in FIG. 1, and a prior art. 図１に示したノード局における回線割当処理の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the line allocation process in the node station shown in FIG. 衛星通信システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a satellite communication system. セルラ通信システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a cellular communication system. マルチビームの無線通信システムの一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a multi-beam wireless communication system. FIG.

以下、図面を用いて実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図１は、無線通信システムの一実施形態を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of a wireless communication system.

図１に示した無線通信システムＳＹＳは、ノード局１００と、Ｎ個の端末局ＵＴ（ＵＴ（１）−ＵＴ（Ｎ））とを有する。 The wireless communication system SYS illustrated in FIG. 1 includes a node station 100 and N terminal stations UT (UT (1) -UT (N)).

ノード局１００は、例えば、通信衛星局やセルラ基地局等である。ノード局１００は、ノード局１００に含まれるマルチビームのアンテナを用いて、無線通信のサービスを提供するエリア（サービスエリア）を複数のビームで覆い、サービスエリア内の端末局ＵＴの各々の通信を中継する。なお、図１に示したノード局１００は、図１２と同様に、３つの周波数帯域（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）の各々が割り当てられ互いに隣接する３つのビームＢＭを最小単位としてパターン配置された１９個のビームＢＭで、サービスエリアを覆う。ノード局１００の動作については、図２で説明する。なお、ノード局１００は、サービスエリアを１９個以外の複数のビームＢＭで覆ってもよい。ノード局１００は、中継装置の一例である。 The node station 100 is, for example, a communication satellite station or a cellular base station. The node station 100 uses a multi-beam antenna included in the node station 100 to cover a wireless communication service area (service area) with a plurality of beams, and performs communication of each terminal station UT in the service area. Relay. As in FIG. 12, the node station 100 shown in FIG. 1 is assigned with each of three frequency bands (F1, F2, F3) and is arranged in a pattern with the three adjacent beams BM as the minimum unit. The service area is covered with one beam BM. The operation of the node station 100 will be described with reference to FIG. The node station 100 may cover the service area with a plurality of beams BM other than 19. The node station 100 is an example of a relay device.

端末局ＵＴは、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯通信端末である。端末局ＵＴは、ノード局１００を介して、図１に示したサービスエリア内の他の端末局ＵＴ、あるいは他のサービスエリアにいる端末局等との間で通信を行う。端末局ＵＴの動作については、図２で説明する。 The terminal station UT is a mobile communication terminal such as a smartphone or a tablet terminal. The terminal station UT communicates with another terminal station UT in the service area shown in FIG. 1 or a terminal station in another service area via the node station 100. The operation of the terminal station UT will be described with reference to FIG.

なお、図１では、３つの端末局ＵＴが、ビームＢＭ１、ＢＭ３、ＢＭ１４の各々にいるが、４つ以上の端末局ＵＴが、サービスエリア内にいてもよい。また、１つのビームＢＭ内に、複数の端末局ＵＴがいてもよい。 In FIG. 1, three terminal stations UT are in each of the beams BM1, BM3, and BM14, but four or more terminal stations UT may be in the service area. Further, there may be a plurality of terminal stations UT in one beam BM.

図２は、図１に示したノード局１００および端末局ＵＴの一例を示す。 FIG. 2 shows an example of the node station 100 and the terminal station UT shown in FIG.

ノード局１００は、アンテナＭＡ、送受信部１０、制御部２０、記憶部３０を有する。 The node station 100 includes an antenna MA, a transmission / reception unit 10, a control unit 20, and a storage unit 30.

アンテナＭＡは、例えば、１９個のビームＢＭを有するマルチビームのアンテナであり、１９個のビームＢＭを用いて、図１に示したサービスエリアを覆う。 The antenna MA is, for example, a multi-beam antenna having 19 beams BM, and covers the service area shown in FIG. 1 using the 19 beams BM.

送受信部１０は、端末局ＵＴから送信されたデータを含むデータ信号、あるいは端末局ＵＴを識別する識別情報および端末局ＵＴの位置を示す位置情報を含む制御信号を受信する。送受信部１０は、受信したデータ信号または制御信号を制御部２０に出力する。また、送受信部１０は、端末局ＵＴ宛のデータを含むデータ信号、あるいは制御部２０により決定された伝送パラメータを含む制御信号を、端末局ＵＴに送信する。 The transceiver 10 receives a data signal including data transmitted from the terminal station UT, or a control signal including identification information for identifying the terminal station UT and position information indicating the position of the terminal station UT. The transmission / reception unit 10 outputs the received data signal or control signal to the control unit 20. Further, the transmitting / receiving unit 10 transmits a data signal including data addressed to the terminal station UT or a control signal including a transmission parameter determined by the control unit 20 to the terminal station UT.

制御部２０は、例えば、ノード局１００に含まれるプロセッサ等であり、記憶部３０に記憶されたプログラムを実行することで、ノード局１００の動作を制御する。 The control unit 20 is, for example, a processor included in the node station 100 and controls the operation of the node station 100 by executing a program stored in the storage unit 30.

制御部２０は、例えば、送受信部１０が端末局ＵＴから受信した信号が制御信号かデータの信号かを判定する。制御部２０は、受信した信号が制御信号の場合、制御信号に含まれる識別情報および位置情報を決定部５０に出力する。 For example, the control unit 20 determines whether the signal received by the transmission / reception unit 10 from the terminal station UT is a control signal or a data signal. When the received signal is a control signal, the control unit 20 outputs identification information and position information included in the control signal to the determination unit 50.

一方、制御部２０は、受信した信号がデータ信号の場合、データ信号に格納されている端末局ＵＴの識別情報を取得する。そして、制御部２０は、取得した識別情報に基づいて、端末局ＵＴに設定されている伝送パラメータ（変復調方式や誤り訂正符号化方式等）を記憶部３０から読み出す。制御部２０は、読み出した伝送パラメータを用いて、受信したデータ信号の復調処理を実行する。制御部２０は、例えば、ノード局１００に含まれる入出力インタフェース等を介して、復調したデータを、外部の送信先の端末局ＵＴ等に出力する。また、制御部２０は、ノード局１００の入出力インタフェース等を介して、データを受信した場合、データに付加される送信先の端末局ＵＴを示す識別情報に基づいて、記憶部３０から端末局ＵＴに設定されている伝送パラメータを読み出す。制御部２０は、読み出した伝送パラメータを用いて、受信したデータの変調処理を実行する。制御部２０は、送受信部１０を介して、変調処理したデータ信号を端末局ＵＴに送信する。 On the other hand, when the received signal is a data signal, the control unit 20 acquires the identification information of the terminal station UT stored in the data signal. Then, the control unit 20 reads transmission parameters (such as a modulation / demodulation method and an error correction coding method) set in the terminal station UT from the storage unit 30 based on the acquired identification information. The control unit 20 performs demodulation processing on the received data signal using the read transmission parameter. For example, the control unit 20 outputs the demodulated data to an external transmission destination terminal station UT or the like via an input / output interface included in the node station 100 or the like. Further, when receiving data via the input / output interface or the like of the node station 100, the control unit 20 transmits the data from the storage unit 30 to the terminal station based on the identification information indicating the transmission destination terminal station UT added to the data. Read the transmission parameters set in the UT. The control unit 20 performs modulation processing on the received data using the read transmission parameter. The control unit 20 transmits the modulated data signal to the terminal station UT via the transmission / reception unit 10.

分配部４０は、ノード局１００が有する通信能力を示す指標（例えば、サービスエリア内の平均受信Ｃ／Ｎ等）に基づいて、ノード局１００がアンテナＭＡを用いて送信できる送信電力を１９個のビームＢＭの各々に分配する。分配部４０の動作については、図３で説明する。 Based on an index (for example, average reception C / N in the service area) indicating the communication capability of the node station 100, the distribution unit 40 sets 19 transmission powers that can be transmitted by the node station 100 using the antenna MA. Distribute to each of the beams BM. The operation of the distribution unit 40 will be described with reference to FIG.

決定部５０は、分配部４０により分配された送信電力に基づいて、端末局ＵＴの通信に用いる回線の通信方式（すなわち、伝送パラメータ）をビームＢＭ毎に決定する。決定部５０の動作については、図３で説明する。 Based on the transmission power distributed by the distribution unit 40, the determination unit 50 determines a communication method (that is, transmission parameter) of a line used for communication of the terminal station UT for each beam BM. The operation of the determination unit 50 will be described with reference to FIG.

なお、制御部２０は、記憶部３０に記憶されたプログラムを実行することにより、分配部４０および決定部５０として機能してもよい。 Note that the control unit 20 may function as the distribution unit 40 and the determination unit 50 by executing a program stored in the storage unit 30.

記憶部３０は、ハードディスク装置あるいはメモリ等である。記憶部３０は、ノード局１００のプロセッサ等が実行するプログラム、決定部５０により決定されたビームＢＭ毎の伝送パラメータを示す情報、および端末局ＵＴ毎に設定された伝送パラメータを示す設定情報を記憶する。 The storage unit 30 is a hard disk device or a memory. The storage unit 30 stores a program executed by the processor of the node station 100, information indicating transmission parameters for each beam BM determined by the determination unit 50, and setting information indicating transmission parameters set for each terminal station UT. To do.

なお、図１に示したノード局１００が回線割当装置の機能を有したが、有線または無線でノード局１００に接続されるコンピュータ装置等が、回線割当装置として動作してもよい。 Although the node station 100 shown in FIG. 1 has the function of a line assignment device, a computer device or the like connected to the node station 100 by wire or wireless may operate as the line assignment device.

端末局ＵＴ（１）は、アンテナＡＮＴ、送受信部７０、制御部８０および位置検出部９０を有する。なお、端末局ＵＴ（２）−ＵＴ（Ｎ）は、端末局ＵＴ（１）と同様の要素を有する。 The terminal station UT (1) includes an antenna ANT, a transmission / reception unit 70, a control unit 80, and a position detection unit 90. The terminal stations UT (2) -UT (N) have the same elements as the terminal station UT (1).

送受信部７０は、ノード局１００から送信されたデータを含むデータ信号、あるいは端末局ＵＴ（１）がいるビームＢＭの伝送パラメータを含む制御信号を、アンテナＡＮＴを介して受信する。送受信部７０は、受信したデータ信号または制御信号を制御部８０に出力する。また、送受信部７０は、データを含むデータ信号、あるいは端末局ＵＴ（１）の識別情報および位置情報を含む制御信号を、アンテナＡＮＴを介してノード局１００に送信する。 The transmission / reception unit 70 receives a data signal including data transmitted from the node station 100 or a control signal including a transmission parameter of the beam BM in which the terminal station UT (1) is present via the antenna ANT. The transmission / reception unit 70 outputs the received data signal or control signal to the control unit 80. Further, the transmitting / receiving unit 70 transmits a data signal including data or a control signal including identification information and position information of the terminal station UT (1) to the node station 100 via the antenna ANT.

制御部８０は、例えば、端末局ＵＴ（１）に含まれるプロセッサ等が、端末局ＵＴ（１）に含まれるメモリ等の記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現され、端末局ＵＴ（１）の動作を制御する。例えば、制御部８０は、端末局ＵＴ（１）の識別情報と、位置検出部９０が検出した端末局ＵＴ（１）の位置を示す位置情報とを含む制御信号を生成し、送受信部７０およびアンテナＡＮＴを介して、生成した制御信号をノード局１００に送信する。 The control unit 80 is realized by, for example, a processor or the like included in the terminal station UT (1) executing a program stored in a storage unit such as a memory included in the terminal station UT (1). The operation of (1) is controlled. For example, the control unit 80 generates a control signal including identification information of the terminal station UT (1) and position information indicating the position of the terminal station UT (1) detected by the position detection unit 90. The generated control signal is transmitted to the node station 100 via the antenna ANT.

また、制御部８０は、送受信部７０が端末局ＵＴから受信した信号が制御信号かデータの信号かを判定する。制御部８０は、例えば、受信した信号が制御信号の場合、制御信号に含まれる伝送パラメータを取得する。そして、制御部８０は、取得した伝送パラメータを送受信部７０に設定する。 The control unit 80 determines whether the signal received by the transmission / reception unit 70 from the terminal station UT is a control signal or a data signal. For example, when the received signal is a control signal, the control unit 80 acquires a transmission parameter included in the control signal. Then, the control unit 80 sets the acquired transmission parameter in the transmission / reception unit 70.

一方、制御部８０は、例えば、受信した信号がデータ信号の場合、端末局ＵＴ（１）の記憶部から端末局ＵＴ（１）がいるビームＢＭの伝送パラメータを読み出す。制御部８０は、読み出した伝送パラメータを用いて、受信したデータ信号の復調処理を実行する。制御部８０は、例えば、端末局ＵＴ（１）に含まれる液晶モニタ等の表示部に、復調したデータを表示する。また、制御部８０は、端末局ＵＴ（１）に含まれるタッチパネル等の入力部を介して、ユーザから入出指示を受けた場合、受けた入力指示あるいは入力指示により指定されたデータに、伝送パラメータを用いた変調処理を実行する。制御部８０は、送受信部７０を介して、変調処理したデータ信号をノード局１００に送信する。 On the other hand, for example, when the received signal is a data signal, the control unit 80 reads the transmission parameter of the beam BM in which the terminal station UT (1) is located from the storage unit of the terminal station UT (1). The control unit 80 performs demodulation processing on the received data signal using the read transmission parameter. For example, the control unit 80 displays the demodulated data on a display unit such as a liquid crystal monitor included in the terminal station UT (1). In addition, when the control unit 80 receives an input / output instruction from the user via an input unit such as a touch panel included in the terminal station UT (1), the control unit 80 transmits the transmission parameter to the data specified by the received input instruction or the input instruction. The modulation process using is executed. The control unit 80 transmits the modulated data signal to the node station 100 via the transmission / reception unit 70.

位置検出部９０は、例えば、アンテナＡＮＴを介して、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの信号を受信し、端末局ＵＴ（１）の位置を検出する。位置検出部９０は、検出した位置を示す位置情報を、制御部８０に出力する。制御部８０は、受信した位置情報と、端末局ＵＴ（１）の識別情報とを含む制御信号を、送受信部７０およびアンテナＡＮＴを介してノード局１００に送信する。 The position detector 90 receives a signal from a GPS (Global Positioning System) satellite via the antenna ANT, for example, and detects the position of the terminal station UT (1). The position detection unit 90 outputs position information indicating the detected position to the control unit 80. The control unit 80 transmits a control signal including the received position information and identification information of the terminal station UT (1) to the node station 100 via the transmission / reception unit 70 and the antenna ANT.

なお、位置検出部９０は、ノード局１００が送信するビーコン波を受信し、受信するビーコン波の受信レベルを用いて、位置情報を取得してもよい。 Note that the position detection unit 90 may receive a beacon wave transmitted by the node station 100 and acquire position information using the reception level of the received beacon wave.

図３は、図１に示したノード局１００における回線割当処理の一例を示す。 FIG. 3 shows an example of line assignment processing in the node station 100 shown in FIG.

上述したように、図１に示したマルチビームの構成では、同じ周波数帯域が割り当てられたビームＢＭ（例えば、ビームＢＭ１、ＢＭ９等）間で、ビーム間干渉が発生する。例えば、ビームＢＭ９にビームＢＭ１より大きい送信電力を分配した場合、ビームＢＭ１とビームＢＭ９とのビーム間干渉は増大し、ビームＢＭ９にビームＢＭ１より少ない送信電力を分配した場合、ビーム間干渉は減少する。そこで、図３に示した手順１では、分配部４０は、１９個のビームＢＭのマルチビームにおける平均受信Ｃ／Ｎが最大となるように、ノード局１００がアンテナＭＡを介して送信できる最大の送信電力（すなわち、システム電力）を、１９個のビームＢＭの各々に分配する。 As described above, in the multi-beam configuration shown in FIG. 1, inter-beam interference occurs between beams BM (for example, beams BM1, BM9, etc.) to which the same frequency band is assigned. For example, when transmission power greater than beam BM1 is distributed to beam BM9, inter-beam interference between beam BM1 and beam BM9 increases, and when transmission power less than beam BM1 is distributed to beam BM9, inter-beam interference decreases. . Therefore, in the procedure 1 shown in FIG. 3, the distributing unit 40 is configured so that the node station 100 can transmit via the antenna MA so that the average reception C / N in the multi-beam of 19 beams BM becomes the maximum. Transmit power (ie, system power) is distributed to each of the 19 beams BM.

例えば、分配部４０は、式（１）および式（２）を用いて、平均受信Ｃ／Ｎを算出する。 For example, the distribution unit 40 calculates the average reception C / N using the equations (1) and (2).

平均受信Ｃ／Ｎ＝Ｆ（ＰＷ１，ＰＷ２，…，ＰＷＮ） …（１）
システム電力＝ＰＷ１＋ＰＷ２＋ … ＋ＰＷＮ …（２）
すなわち、分配部４０は、平均受信Ｃ／ＮをビームＢＭ（１）−ＢＭ（Ｎ）の各々に分配される送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの関数とし、システム電力を全てのビームＢＭに分配する拘束された条件の下で、最大となる平均受信Ｃ／Ｎを求める。平均受信Ｃ／Ｎは、ノード局１００が有する通信能力を示す指標の一例である。 Average reception C / N = F (PW1, PW2,..., PWN) (1)
System power = PW1 + PW2 + ... + PWN (2)
That is, the distribution unit 40 is constrained to distribute the system power to all the beams BM, using the average received C / N as a function of the transmission power PW1-PWN distributed to each of the beams BM (1) -BM (N). The maximum average received C / N is obtained under the above conditions. The average reception C / N is an example of an index indicating the communication capability of the node station 100.

ステップＳ１００では、分配部４０は、ビームＢＭの各々の送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの初期値を設定する。例えば、分配部４０は、送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの初期値として、システム電力を均等分配した値を設定してもよく、システム電力を任意の割合で分配した値を設定してもよい。 In step S100, the distribution unit 40 sets initial values of the transmission powers PW1 to PWN of the beams BM. For example, the distribution unit 40 may set a value obtained by equally distributing the system power as an initial value of the transmission power PW1-PWN, or may set a value obtained by distributing the system power at an arbitrary ratio.

ステップＳ１１０では、分配部４０は、ステップＳ１００で設定された送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの初期値、あるいは後述するステップＳ１３０で設定される送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの値と、式（１）および式（２）とを用いて、平均受信Ｃ／Ｎを算出する。 In step S110, the distribution unit 40 determines the initial value of the transmission power PW1-PWN set in step S100 or the value of the transmission power PW1-PWN set in step S130 described later, and the expressions (1) and (2). ) To calculate the average received C / N.

ステップＳ１２０では、分配部４０は、ステップＳ１１０で算出した平均受信Ｃ／Ｎが最大となったか否かを判定する。平均受信Ｃ／Ｎが最大となった場合、ノード局１００の処理は、ステップＳ１４０に移る。一方、平均受信Ｃ／Ｎが最大でない場合、ノード局１００の処理は、ステップＳ１３０に移る。 In step S120, the distribution unit 40 determines whether or not the average received C / N calculated in step S110 is maximized. When the average reception C / N is maximized, the process of the node station 100 proceeds to step S140. On the other hand, when the average received C / N is not the maximum, the process of the node station 100 proceeds to step S130.

ステップＳ１３０では、例えば、分配部４０は、式（１）および式（２）と、送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの値と、逐次２次計画法等の最適化法とを用いて、送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの各々の値を更新する。この場合、ノード局１００の処理は、ステップＳ１１０に移る。 In step S130, for example, distribution unit 40 uses transmission power PW1- using expression (1) and expression (2), the value of transmission power PW1-PWN, and an optimization method such as sequential quadratic programming. Update each value of PWN. In this case, the processing of the node station 100 proceeds to step S110.

図４は、図２に示した分配部４０が図３に示した手順１に基づいて分配した送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの一例を示す。図４の横軸は、ビームＢＭを示し、図４の縦軸は、送信電力を示す。図４に示すように、サービスエリアの中心（すなわち、ビームＢＭ１）から離れるに従い、送信電力が減少するように分配される。この場合、ビームＢＭ１における受信Ｃ／Ｎの平均値は、１０．５０ｄＢとなり、ビームＢＭ９における受信Ｃ／Ｎの平均値１０．８２ｄＢとなる。すなわち、ビームＢＭ１の受信Ｃ／Ｎの平均値は、ビームＢＭ９とほぼ等しくなり、システム電力を均等に割り当てた場合（８．３４ｄＢ）より、２ｄＢ程度増加している。 FIG. 4 shows an example of transmission powers PW1 to PWN distributed by the distribution unit 40 shown in FIG. 2 based on the procedure 1 shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the beam BM, and the vertical axis in FIG. 4 indicates transmission power. As shown in FIG. 4, the transmission power is distributed so as to decrease as the distance from the center of the service area (ie, beam BM1) increases. In this case, the average value of the reception C / N in the beam BM1 is 10.50 dB, and the average value of the reception C / N in the beam BM9 is 10.82 dB. That is, the average value of the reception C / N of the beam BM1 is almost equal to that of the beam BM9, and is increased by about 2 dB from the case where the system power is equally allocated (8.34 dB).

なお、分配部４０は、平均受信Ｃ／Ｎの代わりに、システム全体の伝送容量（以下、“システム容量”とも称される）が最大となるように、システム電力を１９個のビームＢＭの各々に分配してもよい。なお、システム容量とは、平均受信Ｃ／Ｎから求められる全端末局ＵＴが用いる伝送パラメータの平均的な周波数利用効率と、システム帯域との積である。すなわち、分配部４０は、システム容量を各ビームＢＭへ分配される送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの関数とし、システム容量が最大となるように、１９個のビームＢＭの各々に送信電力ＰＷ１−ＰＷＮを分配する。 The distribution unit 40 uses the system power for each of the 19 beams BM so that the transmission capacity of the entire system (hereinafter also referred to as “system capacity”) is maximized instead of the average reception C / N. You may distribute it. The system capacity is a product of the average frequency utilization efficiency of transmission parameters used by all terminal stations UT obtained from the average reception C / N and the system bandwidth. That is, the distribution unit 40 distributes the transmission power PW1-PWN to each of the 19 beams BM so that the system capacity is a function of the transmission power PW1-PWN distributed to each beam BM. To do.

また、式（１）に示すように、平均受信Ｃ／Ｎ（またはシステム容量）は、送信電力ＰＷ１−ＰＷＮの関数としたが、送信電力とともに、周波数帯域、拡散符号、時間等の変数を含む関数でもよい。 As shown in equation (1), the average received C / N (or system capacity) is a function of transmission power PW1-PWN, but includes variables such as frequency band, spreading code, time, etc. along with transmission power. It can be a function.

次に、図３に示した手順２のステップＳ１４０では、決定部５０は、手順１で算出された平均受信Ｃ／Ｎと、伝送パラメータが要求する所要Ｃ／Ｎとに基づいて、ビームＢＭ１−ＢＭ１９の各々における伝送パラメータを決定する。 Next, in step S140 of the procedure 2 shown in FIG. 3, the determination unit 50 determines the beam BM1- based on the average received C / N calculated in the procedure 1 and the required C / N requested by the transmission parameter. The transmission parameters in each of the BMs 19 are determined.

図５は、伝送パラメータが変復調方式と誤り訂正符号化方式とを含む場合の周波数利用効率と所要Ｃ／Ｎとの関係の一例を示す。図５の横軸は、周波数利用効率を示し、図５の縦軸は、所要Ｃ／Ｎを示す。また、図５では、変復調方式と誤り訂正符号化方式との組合せは、ＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying）１／２、ＱＰＳＫ１／２、ＱＰＳＫ３／４、８ＰＳＫ（Phase-Shift Keying）３／４、１６ＱＡＭ 1／２、および１６ＱＡＭ２／３である。 FIG. 5 shows an example of the relationship between the frequency utilization efficiency and the required C / N when the transmission parameter includes the modulation / demodulation method and the error correction coding method. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the frequency utilization efficiency, and the vertical axis in FIG. 5 indicates the required C / N. In FIG. 5, combinations of the modulation / demodulation method and the error correction coding method are BPSK (Binary Phase-Shift Keying) 1/2, QPSK 1/2, QPSK 3/4, and 8PSK (Phase-Shift Keying) 3 /. 4, 16QAM 1/2, and 16QAM 2/3.

ここで、例えば、端末局ＵＴが用いる伝送パラメータの周波数利用効率をη、伝送速度をＲとする場合、端末局ＵＴが必要とする周波数帯域（所要帯域）Ｗは、式（３）のように関係付けられる。 Here, for example, when the frequency utilization efficiency of the transmission parameter used by the terminal station UT is η and the transmission speed is R, the frequency band (required band) W required by the terminal station UT is as shown in Expression (3). Related.

Ｗ＝Ｒ／η …（３）
式（３）に示すように、できるだけ少ない周波数帯域の幅、すなわち周波数帯域の幅を節約して通信を行うには、端末局ＵＴは、周波数利用効率ηが大きい伝送パラメータが設定されることが好ましい。図５に示すように、伝送パラメータが変復調方式と誤り訂正符号化方式とを含む場合、周波数利用効率ηが大きくなるに従い、所要Ｃ／Ｎが大きくなる。このため、決定部５０は、ビームＢＭにおける受信Ｃ／Ｎの平均値以下となる最大の所要Ｃ／Ｎ（最大の周波数利用効率）を示す伝送パラメータを選択する。例えば、決定部５０は、ステップＳ１３０で算出された最大の平均受信Ｃ／Ｎを用いて、各ビームＢＭにおける受信Ｃ／Ｎの平均値を算出する。そして、決定部５０は、ビームＢＭ１の受信Ｃ／Ｎの平均値が１０．５０ｄＢの場合、ビームＢＭ１における伝送パラメータを１６ＱＡＭ１／２に決定する。 W = R / η (3)
As shown in Expression (3), in order to perform communication while saving as little frequency band width as possible, that is, the frequency band width, the terminal station UT may be set with a transmission parameter having a large frequency utilization efficiency η. preferable. As shown in FIG. 5, when the transmission parameter includes the modulation / demodulation method and the error correction coding method, the required C / N increases as the frequency utilization efficiency η increases. For this reason, the determination unit 50 selects a transmission parameter indicating the maximum required C / N (maximum frequency utilization efficiency) that is equal to or less than the average value of the reception C / N in the beam BM. For example, the determination unit 50 calculates the average value of the reception C / N in each beam BM using the maximum average reception C / N calculated in step S130. Then, when the average value of the reception C / N of the beam BM1 is 10.50 dB, the determination unit 50 determines the transmission parameter in the beam BM1 to 16QAM 1/2.

図６は、伝送パラメータが変復調方式、誤り訂正符号化方式およびスペクトル圧縮率を含む場合の周波数利用効率と所要Ｃ／Ｎとの関係の一例を示す。 FIG. 6 shows an example of the relationship between the frequency utilization efficiency and the required C / N when the transmission parameters include a modulation / demodulation method, an error correction coding method, and a spectrum compression rate.

スペクトラム圧縮伝送では、所定の変復調方式と所定の誤り訂正符号化方式とにおける圧縮前のスペクトラムの周波数帯域をＷ_ｉｎｉｔとする場合、圧縮前のスペクトラムの周波数帯域Ｗ_ｉｎｉｔの一部を削除し、伝送速度を維持したまま信号を伝送できる。スペクトラム圧縮伝送では、周波数帯域の削除を行える単位をＷ_ｓｌｏｔ（Ｈｚ）とし、Ｎ_ｄｅｌ個の周波数スロットを削減したとき、スペクトラム圧縮後の所要帯域Ｗ_ｃｏｍｐ（ｃ）は、式（４）のように表される。 The spectrum compression transmission, delete some cases, uncompressed spectrum of the frequency band W _init for the frequency band of the spectrum of the pre-compression in a predetermined demodulation scheme and a predetermined error correction coding scheme and W _init, transmission Signals can be transmitted while maintaining speed. In spectrum compression transmission, when the unit that can delete a frequency band is W _slot (Hz) and N _del frequency slots are reduced, the required band W _comp (c) after spectrum compression is expressed by the following equation (4). It is expressed in

Ｗ_ｃｏｍｐ（ｃ）＝Ｗ_ｉｎｉｔ−Ｎ_ｄｅｌＷ_ｓｌｏｔ≡Ｗ_ｉｎｉｔ×ｃ …（４）
なお、パラメータｃは、スペクトラム圧縮前後の所要帯域の比率であるスペクトラム圧縮率を示す。そして、スペクトラム圧縮率ｃが小さいほど、周波数帯域あたりに伝送が可能なビットレートが増すことから、スペクトラム圧縮率ｃによりスペクトラム圧縮前後の周波数利用効率η_ｃｏｍｐ（ｃ）は、式（５）のように表される。
η_ｃｏｍｐ（ｃ）＝η／ｃ …（５）
そして、スペクトラム圧縮伝送による受信側（端末局ＵＴまたはノード局１００）での信号のひずみは、送信側（ノード局１００または端末局ＵＴ）での送信スペクトラムへの電力加算と受信側での受信スペクトラムに対するＦＥＣ（Forward Error Correction）の繰り返し処理により補償される。このとき、式（５）による周波数利用効率の増加と電力加算による所要Ｃ／Ｎの増加の関係をスペクトラム圧縮カーブと呼ぶ。図６は、変復調方式および誤り訂正符号化方式の組合せが、ＢＰＳＫ１／２、ＱＰＳＫ１／２、ＱＰＳＫ３／４、８ＰＳＫ３／４、１６ＱＡＭ 1／２、および１６ＱＡＭ２／３の場合のスペクトラム圧縮カーブをそれぞれ示す。なお、スペクトラム圧縮カーブの形状は、ＦＥＣの繰り返し数等に依存して変化する。 W _comp (c) = W _init −N _del W _slot ≡W _init × c (4)
The parameter c indicates a spectrum compression rate that is a ratio of a required band before and after spectrum compression. The smaller the spectrum compression ratio c, the higher the bit rate that can be transmitted per frequency band. Therefore, the frequency utilization efficiency η _comp (c) before and after the spectrum compression by the spectrum compression ratio c is expressed by the following equation (5). It is expressed in
_{η comp (c) = η /} c ... (5)
The distortion of the signal on the reception side (terminal station UT or node station 100) due to spectrum compression transmission is determined by adding power to the transmission spectrum on the transmission side (node station 100 or terminal station UT) and the reception spectrum on the reception side. It is compensated by repeated processing of FEC (Forward Error Correction). At this time, the relationship between the increase in frequency utilization efficiency according to Equation (5) and the increase in required C / N due to power addition is referred to as a spectrum compression curve. FIG. 6 shows the spectrum when the combination of the modulation / demodulation method and the error correction coding method is BPSK 1/2, QPSK 1/2, QPSK 3/4, 8PSK 3/4, 16QAM 1/2, and 16QAM 2/3. Each compression curve is shown. Note that the shape of the spectrum compression curve changes depending on the number of FEC repetitions.

図６に示すように、伝送パラメータが変復調方式、誤り訂正符号化方式およびスペクトル圧縮率を含む場合、各スペクトル圧縮カーブは、周波数利用効率ηが大きくなるに従って、所要Ｃ／Ｎが大きくなる。このため、決定部５０は、図５の場合と同様に、ビームＢＭにおける受信Ｃ／Ｎ以下となる最大の所要Ｃ／Ｎ（最大の周波数利用効率）を示す伝送パラメータを選択する。例えば、決定部５０は、ビームＢＭ１の受信Ｃ／Ｎの平均値が１０．５０ｄＢの場合、ビームＢＭ１における伝送パラメータを１６ＱＡＭ１／２に決定する。 As shown in FIG. 6, when the transmission parameters include a modulation / demodulation method, an error correction coding method, and a spectrum compression rate, the required C / N of each spectrum compression curve increases as the frequency utilization efficiency η increases. Therefore, the determination unit 50 selects a transmission parameter indicating the maximum required C / N (maximum frequency utilization efficiency) that is equal to or less than the reception C / N in the beam BM, as in FIG. For example, when the average value of the reception C / N of the beam BM1 is 10.50 dB, the determination unit 50 determines the transmission parameter in the beam BM1 to be 16QAM 1/2.

図７は、伝送パラメータが変復調方式、誤り訂正符号化方式および偏波多重数を含む場合の周波数利用効率と所要Ｃ／Ｎとの関係の一例を示す。 FIG. 7 shows an example of the relationship between frequency utilization efficiency and required C / N when the transmission parameters include a modulation / demodulation method, an error correction coding method, and the number of polarization multiplexing.

多偏波多重伝送では、直交する垂直（Ｖ）および水平（Ｈ）の両偏波に多重したスペクトラムに対し、１つ以上の新たな偏波軸のスペクトラムを重畳して、信号を送信する。このため、多偏波多重伝送は、直交するＶＨ両偏波に多重したスペクトラムと同じ周波数帯域で伝送速度を増加させることができる。しかしながら、新たな偏波軸のスペクトラムは、Ｖ偏波とＨ偏波とに射影されるため、ＶＨ両偏波のスペクトラムに干渉成分として重畳される。そこで、多偏波多重伝送は、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Decoding）とＦＥＣとを組み合わせた偏波間誤差補償を実行することにより、ＶＨ両偏波のスペクトラムから干渉成分を除去できる。 In multi-polarization multiplexing transmission, a signal is transmitted by superimposing a spectrum of one or more new polarization axes on a spectrum multiplexed on both orthogonal vertical (V) and horizontal (H) polarizations. For this reason, multi-polarization multiplex transmission can increase the transmission rate in the same frequency band as the spectrum multiplexed on both orthogonal VH polarized waves. However, since the spectrum of the new polarization axis is projected onto the V polarization and the H polarization, it is superimposed on the spectrum of both the VH polarization as an interference component. Therefore, in multi-polarization multiplex transmission, by performing inter-polarization error compensation combining MLD (Maximum Likelihood Decoding) and FEC, interference components can be removed from the spectrum of both VH polarizations.

図７に示すように、伝送パラメータが変復調方式、誤り訂正符号化方式および偏波多重数の要素を含む場合、周波数利用効率が大きくなるに従って、所要Ｃ／Ｎが大きくなる。このため、決定部５０は、ビームＢＭにおける受信Ｃ／Ｎの平均値以下となる最大の所要Ｃ／Ｎ（最大の周波数利用効率）を示す伝送パラメータを選択する。例えば、決定部５０は、ビームＢＭ１の受信Ｃ／Ｎの平均値が１０．５０ｄＢの場合、ビームＢＭ１における伝送パラメータを３ＭＰＱＰＳＫ２／３に決定する。なお、図７において、２ＭＰは、２偏波多重（ＶＨ直交偏波多重）を示し、３ＭＰは、３偏波多重を示す。 As shown in FIG. 7, when the transmission parameters include elements of the modulation / demodulation method, the error correction coding method, and the polarization multiplexing number, the required C / N increases as the frequency utilization efficiency increases. For this reason, the determination unit 50 selects a transmission parameter indicating the maximum required C / N (maximum frequency utilization efficiency) that is equal to or less than the average value of the reception C / N in the beam BM. For example, when the average value of the reception C / N of the beam BM1 is 10.50 dB, the determination unit 50 determines the transmission parameter in the beam BM1 to 3MP QPSK 2/3. In FIG. 7, 2MP indicates two-polarization multiplexing (VH orthogonal polarization multiplexing), and 3MP indicates three-polarization multiplexing.

そして、決定部５０は、決定したビームＢＭ毎の伝送パラメータを、記憶部３０に記憶する。 Then, the determination unit 50 stores the determined transmission parameter for each beam BM in the storage unit 30.

ステップＳ１５０では、決定部５０は、ステップＳ１４０で決定したビームＢＭ毎の伝送パラメータと、取得した端末局ＵＴの位置情報とに基づいて、端末局ＵＴに設定する伝送パラメータを決定する。 In step S150, the determination unit 50 determines a transmission parameter to be set in the terminal station UT based on the transmission parameter for each beam BM determined in step S140 and the acquired position information of the terminal station UT.

ステップＳ１６０では、制御部２０は、ステップＳ１５０で決定した伝送パラメータを含む制御信号を端末局ＵＴに送信し、端末局ＵＴに伝送パラメータを通知する。そして、制御部２０は、端末局ＵＴの識別情報と、端末局ＵＴに設定される伝送パラメータとを対応付けした設定情報を記憶部３０に記憶する。そして、ノード局１００は、回線割当処理を終了する。 In step S160, the control unit 20 transmits a control signal including the transmission parameter determined in step S150 to the terminal station UT, and notifies the terminal station UT of the transmission parameter. Then, the control unit 20 stores setting information in which the identification information of the terminal station UT is associated with the transmission parameter set in the terminal station UT in the storage unit 30. Then, the node station 100 ends the line allocation process.

なお、伝送パラメータは、変復調方式、誤り訂正符号化方式、スペクトラム圧縮率および偏波多重数のうちの１つ以上を含むことがよく、これ以外の要素を含んでもよい。すなわち、伝送パラメータの要素が増えることにより、選択可能な所要Ｃ／Ｎのバリエーションを増やすことができ、伝送パラメータに含まれる要素が少ない場合と比べて、より高い周波数利用効率の伝送パラメータを用いることができる。 The transmission parameter may include one or more of a modulation / demodulation method, an error correction coding method, a spectrum compression rate, and a polarization multiplexing number, and may include other elements. That is, by increasing the number of transmission parameter elements, selectable required C / N variations can be increased, and transmission parameters with higher frequency utilization efficiency can be used than when there are few elements included in the transmission parameters. Can do.

また、伝送パラメータの要素は、ビームＢＭに位置する端末局ＵＴの通信能力に応じて決定されてもよい。例えば、端末局ＵＴが偏波による通信を行うことができない場合、伝送パラメータは、偏波多重数を除いた要素を含むことが好ましい。 The element of the transmission parameter may be determined according to the communication capability of the terminal station UT located in the beam BM. For example, when the terminal station UT cannot perform communication using polarization, it is preferable that the transmission parameters include elements excluding the number of polarization multiplexing.

図８は、図１に示した無線通信システムＳＹＳと従来技術とのスループットを比較した一例を示す。図８の横軸は、伝送パラメータの組合せを示し、図８の縦軸は、スループットを示す。そして、伝送パラメータの“組合せ１”は、変復調方式と誤り訂正符号化方式とを含み、伝送パラメータの“組合せ２”は、変復調方式、誤り訂正符号化方式、スペクトル圧縮率および偏波多重数を含む。なお、図８の“従来技術”は、ビームＢＭ１−ＢＭ１９の各々に均等にシステム電力を分配した場合を示す。 FIG. 8 shows an example in which the throughput of the wireless communication system SYS shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 8 indicates combinations of transmission parameters, and the vertical axis in FIG. 8 indicates throughput. The transmission parameter “combination 1” includes a modulation / demodulation method and an error correction coding method, and the transmission parameter “combination 2” includes a modulation / demodulation method, an error correction coding method, a spectrum compression rate, and a polarization multiplexing number. Including. The “prior art” in FIG. 8 shows a case where system power is evenly distributed to each of the beams BM1 to BM19.

図８に示すように、伝送パラメータが組合せ１および組合せ２の場合、平均受信Ｃ／Ｎが最大となるようにシステム電力が各ビームＢＭに割り当てられるため、組合せ１、２における無線通信システムＳＹＳのスループットは、従来技術より高くなる。また、伝送パラメータの組合せ２の方が、組合せ１と比べて、含まれる要素が多いため、より高い周波数利用効率の伝送パラメータを選択でき、組合せ２のスループットは、組合せ１のスループットより高くすることができる。 As shown in FIG. 8, when the transmission parameters are combination 1 and combination 2, system power is allocated to each beam BM so that the average received C / N is maximized. Throughput is higher than in the prior art. Also, since the transmission parameter combination 2 includes more elements than the combination 1, a transmission parameter with higher frequency utilization efficiency can be selected, and the throughput of the combination 2 should be higher than the throughput of the combination 1. Can do.

以上、図１から図８に示した実施形態では、分配部４０は、ビームＢＭ１−ＢＭ１９のマルチビームにおける平均受信Ｃ／Ｎが最大となるように、ノード局１００のシステム電力をビームＢＭの各々に分配する。決定部５０は、分配部４０が算出した最大の平均受信Ｃ／Ｎに基づいて、各ビームＢＭの受信Ｃ／Ｎの平均値と、変復調方式等を含む伝送パラメータに応じた所要Ｃ／Ｎとの比較から、ビームＢＭ毎に伝送パラメータを決定する。これにより、無線通信システムＳＹＳは、ビーム間干渉が生じる場合でも、従来と比べて、システム全体で利用できる帯域と電力とを有効に利用できる。 As described above, in the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 8, the distribution unit 40 uses the system power of the node station 100 for each of the beams BM so that the average received C / N in the multi-beams of the beams BM1 to BM19 becomes the maximum. To distribute. Based on the maximum average reception C / N calculated by the distribution unit 40, the determination unit 50 determines the average value of the reception C / N of each beam BM and the required C / N according to the transmission parameters including the modulation / demodulation method and the like. From these comparisons, transmission parameters are determined for each beam BM. As a result, the radio communication system SYS can effectively use the bandwidth and power that can be used in the entire system, even when inter-beam interference occurs.

なお、決定部５０は、例えば、算出された平均受信Ｃ／Ｎを用いて、各ビームＢＭ内における受信Ｃ／Ｎの分布を算出してもよい。そして、決定部５０は、算出したビームＢＭ内の受信Ｃ／Ｎの分布と、変復調方式等を含む伝送パラメータに応じた所要Ｃ／Ｎとの比較から、ビームＢＭ内の位置に応じて伝送パラメータを決定してもよい。この場合の決定部５０の動作について、図９で説明する。 Note that the determination unit 50 may calculate the distribution of reception C / N in each beam BM using, for example, the calculated average reception C / N. Then, the determination unit 50 compares the calculated distribution of the received C / N in the beam BM with the required C / N according to the transmission parameter including the modulation / demodulation method and the like, and determines the transmission parameter according to the position in the beam BM. May be determined. The operation of the determination unit 50 in this case will be described with reference to FIG.

図９は、図１に示したノード局１００における回線割当処理の別例を示す。なお、図９に示したステップの処理のうち、図３に示したステップと同一または同様の処理を示すものについては、同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。 FIG. 9 shows another example of line assignment processing in the node station 100 shown in FIG. Note that, among the processes of the steps shown in FIG. 9, the same or similar processes as those shown in FIG. 3 are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted.

ノード局１００は、手順１に含まれるステップＳ１００からステップＳ１３０の処理を実行する。なお、図９に示したステップＳ１２０において、平均受信Ｃ／Ｎが最大となった場合、ノード局１００の処理は、ステップＳ１２５に移る。 The node station 100 executes the processing from step S100 to step S130 included in the procedure 1. Note that, in step S120 illustrated in FIG. 9, when the average reception C / N becomes the maximum, the processing of the node station 100 proceeds to step S125.

ステップＳ１２５では、決定部５０は、ステップＳ１２０で算出された最大の平均受信Ｃ／Ｎを用いて、各ビームＢＭにおける受信Ｃ／Ｎの分布を算出する。 In step S125, the determination unit 50 calculates the distribution of reception C / N in each beam BM using the maximum average reception C / N calculated in step S120.

ステップＳ１４５では、決定部５０は、ステップＳ１２５で算出された各ビームＢＭ内の受信Ｃ／Ｎの分布と、図５から図７のいずれかに示した伝送パラメータにおける所要Ｃ／Ｎとの比較に基づいて、各ビームＢＭ内の位置に応じて伝送パラメータを決定する。例えば、決定部５０は、図６に示した変復調方式、誤り訂正符号化方式およびスペクトル圧縮率を含む伝送パラメータを決定する場合、ビームＢＭ９の中心位置で算出された受信Ｃ／Ｎと所要Ｃ／Ｎとの比較から、変復調方式および誤り訂正符号化方式が１６ＱＡＭ１／２で、スペクトラム圧縮率ｃが０．８１の伝送パラメータを決定する。また、決定部５０は、ビームＢＭ９の中心から離れたビームＢＭ９内の位置で算出された受信Ｃ／Ｎと所要Ｃ／Ｎとの比較から、変復調方式および誤り訂正符号化方式が１６ＱＡＭ２／３で、スペクトラム圧縮率ｃが０．９５等の伝送パラメータを決定する。そして、決定部５０は、決定した各ビームＢＭ内の位置に応じた伝送パラメータを示す情報を記憶部３０に記憶する。 In step S145, the determination unit 50 compares the received C / N distribution in each beam BM calculated in step S125 with the required C / N in the transmission parameters shown in any of FIGS. Based on this, transmission parameters are determined according to the position in each beam BM. For example, when determining the transmission parameters including the modulation / demodulation method, the error correction coding method, and the spectral compression rate shown in FIG. 6, the determination unit 50 receives the received C / N and the required C / N calculated at the center position of the beam BM9. From the comparison with N, a transmission parameter having a modulation / demodulation scheme and an error correction coding scheme of 16QAM 1/2 and a spectrum compression ratio c of 0.81 is determined. Further, the determining unit 50 determines that the modulation / demodulation method and the error correction coding method are 16QAM 2/3 based on a comparison between the received C / N calculated at a position in the beam BM9 far from the center of the beam BM9 and the required C / N. Thus, a transmission parameter having a spectrum compression ratio c of 0.95 or the like is determined. Then, the determination unit 50 stores information indicating transmission parameters corresponding to the determined positions in each beam BM in the storage unit 30.

ステップＳ１５５では、決定部５０は、ステップＳ１４５で決定した各ビームＢＭ内の位置に応じた伝送パラメータと、取得した端末局ＵＴの位置情報とに基づいて、端末局ＵＴに設定する伝送パラメータを決定する。ステップＳ１５５の処理を実行した後、ノード局１００は、ステップＳ１６０の処理を実行し、回線割当処理を終了する。 In step S155, the determination unit 50 determines a transmission parameter to be set in the terminal station UT based on the transmission parameter corresponding to the position in each beam BM determined in step S145 and the acquired position information of the terminal station UT. To do. After executing the process of step S155, the node station 100 executes the process of step S160 and ends the line allocation process.

このように、決定部５０が、各ビームＢＭ内の位置に応じて伝送パラメータを決定し、端末局ＵＴに設定する伝送パラメータを端末局ＵＴの位置に応じて決定することにより、無線通信システムＳＹＳは、システム全体の帯域と電力とを、より効率的に利用できる。 As described above, the determination unit 50 determines the transmission parameter according to the position in each beam BM, and determines the transmission parameter to be set in the terminal station UT according to the position of the terminal station UT, whereby the radio communication system SYS. Can use the bandwidth and power of the entire system more efficiently.

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。 From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. This is intended to cover the features and advantages of the embodiments described above without departing from the spirit and scope of the claims. Also, any improvement and modification should be readily conceivable by those having ordinary knowledge in the art. Therefore, there is no intention to limit the scope of the inventive embodiments to those described above, and appropriate modifications and equivalents included in the scope disclosed in the embodiments can be used.

１０，７０…送受信部；２０，８０…制御部；３０…記憶部；４０…分配部；５０…決定部；９０…位置検出部；１００…ノード局；ＡＮＴ，ＭＡ…アンテナ；ＢＭ１−ＢＭ１９…ビーム；Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…周波数帯域；ＳＹＳ…無線通信システム；ＵＴ（１）−ＵＴ（Ｎ）…端末局 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,70 ... Transmission / reception part; 20,80 ... Control part; 30 ... Memory | storage part; 40 ... Distributing part; 50 ... Determination part; 90 ... Position detection part; 100 ... Node station; ANT, MA ... Antenna; F1, F2, F3 ... frequency band; SYS ... wireless communication system; UT (1) -UT (N) ... terminal station

Claims

In a line allocation method for allocating a line used for communication of each of the plurality of terminal station apparatuses to a relay apparatus that relays communication of each of the plurality of terminal station apparatuses using an antenna having a plurality of beams,
A distribution step of distributing, to each of the plurality of beams, transmission power that can be transmitted by the relay apparatus using the antenna based on an index indicating communication capability of the relay apparatus;
Based on the distributed transmission power, a communication method of a line allocated to each of the plurality of terminal station devices is determined for each beam, and the determined communication method for each beam and each of the plurality of terminal station devices A determination step of determining a communication method to be set in each of the plurality of terminal station devices based on the acquired position information indicating the position of the terminal station device;
And a control step of notifying each of the plurality of terminal station devices of control information indicating the determined communication method.

The line allocation method according to claim 1,
In the distribution step, the transmission power is distributed to each of the plurality of beams so that the value of the index becomes maximum.

In the line allocation method according to claim 2,
The indicator is a transmission capacity of a product of an average frequency utilization rate in the plurality of terminal station apparatuses and a maximum frequency band that can be transmitted by the relay apparatus, or an average carrier-to-noise ratio in the plurality of beams. A characteristic line allocation method.

In the line allocation method according to any one of claims 1 to 3,
The determining step determines the communication method according to a position in each beam, the communication method according to the determined position in each beam, and the acquired position of each of the plurality of terminal station devices A communication system to be set for each of the plurality of terminal station apparatuses is determined based on the information.

In the line allocation method according to any one of claims 1 to 4,
The communication system includes at least one of a modulation / demodulation system, an error correction coding system, a spectrum compression rate, and a polarization multiplexing number.

In a line allocating device that allocates a line used for communication of each of the plurality of terminal station devices to a relay device that relays communication of each of the plurality of terminal station devices using an antenna having a plurality of beams,
A distribution unit that distributes transmission power that can be transmitted by the relay apparatus using the antenna to each of the plurality of beams, based on an index indicating the communication capability of the relay apparatus;
Based on the distributed transmission power, a communication method of a line allocated to each of the plurality of terminal station devices is determined for each beam, and the determined communication method for each beam and each of the plurality of terminal station devices A determination unit that determines a communication method to be set in each of the plurality of terminal station devices based on the acquired position information indicating the position of the terminal station device;
And a control unit for notifying each of the plurality of terminal station devices of control information indicating the determined communication method.