JP7048931B2 - Wireless relay device and wireless relay method - Google Patents

Wireless relay device and wireless relay method Download PDF

Info

Publication number
JP7048931B2
JP7048931B2 JP2017044121A JP2017044121A JP7048931B2 JP 7048931 B2 JP7048931 B2 JP 7048931B2 JP 2017044121 A JP2017044121 A JP 2017044121A JP 2017044121 A JP2017044121 A JP 2017044121A JP 7048931 B2 JP7048931 B2 JP 7048931B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
relay
decoding
frame signal
demodulation
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017044121A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018148497A (en
Inventor
直人 江頭
ジュリアン ウェバー
一人 矢野
悟司 塚本
智明 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Original Assignee
ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATR Advanced Telecommunications Research Institute International filed Critical ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority to JP2017044121A priority Critical patent/JP7048931B2/en
Publication of JP2018148497A publication Critical patent/JP2018148497A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7048931B2 publication Critical patent/JP7048931B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、無線中継装置および無線中継方法に関する。 The present invention relates to a wireless relay device and a wireless relay method.

無線LANの利用拡大や無線監視カメラなど通信機能を有する機器の増加により無線通信のトラヒックが急激に増大しており、周波数利用効率を向上させて、限りある無線リソースにより多くのトラヒックを収容することが求められている。 The traffic of wireless communication is rapidly increasing due to the expansion of the use of wireless LAN and the increase of devices with communication functions such as wireless surveillance cameras. To improve the frequency utilization efficiency and accommodate more traffic with limited wireless resources. Is required.

すなわち、近年、無線ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)が密に配置され、かつ、IoTならびにM2M通信に対するそれらの需要のために、周波数資源の不足が急速に進行している。そして、一般には、このような無線通信トラヒックの収容先として、ISM(Industry-Science-Medical)帯のような免許不要帯域の複数システム共用周波数帯域が使用されることが多い。 That is, in recent years, wireless local area networks (WLANs) have been densely deployed, and due to their demand for IoT and M2M communications, the shortage of frequency resources is rapidly progressing. In general, a plurality of system-shared frequency bands, such as an ISM (Industry-Science-Medical) band, which are unlicensed bands, are often used as accommodation destinations for such wireless communication traffic.

また、このような無線通信方式においては、誤り訂正を目的として、符号化方式に畳込み符号が使用され、復号方式にはビタビ復号が用いられる場合がある。 Further, in such a wireless communication system, a convolutional code may be used as the coding method and Viterbi decoding may be used as the decoding method for the purpose of error correction.

ビタビ復号は、畳込み符号に対して最尤復号を容易に実現できる復号法として実用上重要であり,また,軟判定復号を容易に適用することができるので優れた誤り性能を得ることができることが知られている。 Viterbi decoding is practically important as a decoding method that can easily realize maximum likelihood decoding for convolutional codes, and since soft determination decoding can be easily applied, excellent error performance can be obtained. It has been known.

そして、このようなビタビ復号については、たとえば、特許文献1に、加算比較選択演算(Add, Compare, Select演算、以下ACS演算と称す)を、ACS演算済みの入力データが「打ち切り長」に達するまで繰り返し、トレースバック演算器によってトレースバック処理を行い復号結果の取得を行う構成が開示されている。特許文献1では、誤り訂正能力を十分に向上させることを目的として、ACS演算器が、復号データに誤りがある場合に再度、受信データに対して加算比較選択演算を実行する構成が開示されている。 For such bitabi decoding, for example, in Patent Document 1, an addition comparison selection operation (Add, Compare, Select operation, hereinafter referred to as an ACS operation) is performed, and the input data for which the ACS calculation has been performed reaches the “cutoff length”. Disclosed is a configuration in which the traceback processing is performed by the traceback calculator and the decoding result is acquired. Patent Document 1 discloses a configuration in which an ACS arithmetic unit executes an addition comparison selection operation on received data again when there is an error in the decoded data for the purpose of sufficiently improving the error correction capability. There is.

また、特許文献2には、消費電力の削減を図ることを目的として、以下のような構成が開示されている。すなわち、特許文献2に開示の受信装置は、畳み込み符号化されたデータを復号化するビタビ復号器と、受信データフレームのヘッダ内に記述されたデータからビタビ復号器で用いられるパラメータのトレースバック長を制御するトレースバック長制御手段と、復号データのヘッダを用いてその中の情報を読み取るヘッダ解析手段で構成される。受信装置は、畳み込み符号化されたデータを受信し、その後、複数のメモリを備えた並列処理のできるビタビ復号器によって最尤復号化が行われる際、受信したデータのヘッダ内の情報を用いてトレースバック長を制御し、複数ある並列メモリについて使用か不使用かを設定し、不使用となる並列メモリがある場合には、それらを静止してスタンバイモードにする。 Further, Patent Document 2 discloses the following configuration for the purpose of reducing power consumption. That is, the receiving device disclosed in Patent Document 2 includes a Viterbi decoder that decodes convolutional coded data and a traceback length of parameters used in the Viterbi decoder from the data described in the header of the received data frame. It is composed of a traceback length control means for controlling the data and a header analysis means for reading the information in the header using the header of the decoded data. The receiving device receives the convolutional coded data, and then uses the information in the header of the received data when the most probable decoding is performed by a Viterbi decoder capable of parallel processing with multiple memories. It controls the traceback length, sets whether to use or not use multiple parallel memories, and if there are parallel memories that are not used, quiesce them and put them in standby mode.

ただし、あくまで、これらのビタビ復号についての従来技術は、個々の受信機において、誤り訂正能力の向上や、ビタビ復号器の構成が複雑化した場合の消費電力の低減などを目的としたものである。 However, these conventional techniques for Viterbi decoding are aimed at improving the error correction capability of each receiver and reducing the power consumption when the configuration of the Viterbi decoder becomes complicated. ..

ところで、各送信機の最大送信電力を増加させることなく、カバーエリアを拡大する方法として、中継方式(リレー方式)があり、たとえば、IEEE 802.11sなどで規格化されている。 By the way, as a method of expanding the coverage area without increasing the maximum transmission power of each transmitter, there is a relay method (relay method), which is standardized by, for example, IEEE 802.11s.

従来のリレー方式には、主として、以下の2種類がある(たとえば、特許文献3を参照)。 There are mainly the following two types of conventional relay methods (see, for example, Patent Document 3).

すなわち、Decode-and-Forward(DF)と呼ばれるリレー方式と、Amplify-and-Forward(AF)と呼ばれる方式である。 That is, there are a relay method called Decode-and-Forward (DF) and a method called Amplify-and-Forward (AF).

特開2009-159482号明細書JP-A-2009-159482 特開2011-35568号明細書JP-A-2011-35568 特開2013-175817号明細書Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-175817

DF方式では、リレー対象となるフレームの復号処理を行い、受信フレームに誤りがないことを確認してから、誤り訂正後のビット列について再符号化/変調を施してリレー送信を行う。このDF方式では、リレー装置において誤り訂正を行うことで、転送先への誤り伝搬を防ぐことができるが、復号処理が完了するまで、リレー送信を開始できないため、大きな遅延が生じてしまう。特に、誤り訂正が不要となるような良い通信状況の場合には、復号完了までの遅延時間は大きなロスとなる。 In the DF method, the frame to be relayed is decoded, it is confirmed that there is no error in the received frame, and then the bit string after the error correction is re-encoded / modulated to perform relay transmission. In this DF method, error propagation to the transfer destination can be prevented by performing error correction in the relay device, but relay transmission cannot be started until the decoding process is completed, so that a large delay occurs. In particular, in the case of a good communication condition in which error correction becomes unnecessary, the delay time until the decoding is completed becomes a large loss.

一方、AF方式では、復調/復号などを行わず受信して即座に転送を開始するが、受信信号に含まれているノイズもそのまま増幅して送信するため、受信信号電力が高いにも関わらずS/N比が劣化することがある。また、受信フレームが転送必要かどうかを確認せずにリレーを行ってしまう。そのため不要なフレーム送信が発生し、リソースの浪費や干渉の増加を招く恐れがある。 On the other hand, in the AF method, the signal is received without demodulation / decoding and the transfer is started immediately. However, since the noise contained in the received signal is amplified and transmitted as it is, the received signal power is high. The S / N ratio may deteriorate. In addition, the relay is performed without confirming whether the received frame needs to be transferred. Therefore, unnecessary frame transmission may occur, resulting in waste of resources and increased interference.

すなわち、従来のリレー方式では、変動しうる通信状況下において、誤り率の抑制と遅延時間の短縮を両立させることが困難であるという問題があった。 That is, the conventional relay method has a problem that it is difficult to suppress the error rate and shorten the delay time at the same time under a variable communication condition.

言い換えると、S/N比が変動しうる通信状況下において、中継機における復号処理や、符号化および変調処理をどのように制御すれば、遅延時間の短縮が可能かが必ずしも明らかではなかった。 In other words, it was not always clear how to control the decoding process, coding and modulation processing in the repeater to reduce the delay time under the communication situation where the S / N ratio can fluctuate.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、リソースの浪費や干渉の増加を抑制可能な無線中継装置および無線中継方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wireless relay device and a wireless relay method capable of suppressing a waste of resources and an increase in interference.

この発明の他の目的は、誤り率を抑制しつつ、遅延時間の短縮が可能な無線中継装置および無線中継方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a wireless relay device and a wireless relay method capable of reducing the delay time while suppressing the error rate.

この発明の1つの局面に従うと、全二重通信が可能な無線通信方式で通信し、送信元ノードからの第1のフレーム信号を中継し宛先ノードに第2のフレーム信号として転送するための無線中継装置であって、送信元ノードからの信号を受信する受信手段と、受信手段で受信した第1のフレーム信号を復調し、第1のフレーム信号の少なくともヘッダの情報を復号する復調復号手段と、ヘッダの情報に基づいて、第1のフレーム信号を中継することが必要と判断されることに応じて中継処理を制御するための中継制御手段と、中継制御手段の制御に応じて、第1のフレーム信号の受信期間と少なくとも一部で重複する期間において、復調復号手段からのデータを符号化および変調して第2のフレーム信号を生成するための符号化・変調手段と、符号化・変調手段の出力を宛先ノードに向けて送信するための送信手段とを備え、復調復号手段は、所定の復調処理を実行してビット列を生成するための復調手段と、ビット列に基づき、トレリス符号に対する復号処理を実行するための復号手段と、復号手段の出力に対して誤り検知を実行するための誤り検知手段とを含み、符号化・変調手段は、中継制御手段の制御に応じて、復調手段または復号手段のいずれかから出力されるデータを選択的に受けて、符号化および変調して第2のフレーム信号を生成する。 According to one aspect of the present invention, a radio for communicating by a wireless communication method capable of full-duplex communication, relaying a first frame signal from a source node and transferring it to a destination node as a second frame signal. A relay device, a receiving means for receiving a signal from a source node, and a demodulation / decoding means for demodulating the first frame signal received by the receiving means and decoding at least the header information of the first frame signal. , A relay control means for controlling the relay process according to the determination that it is necessary to relay the first frame signal based on the information in the header, and a first depending on the control of the relay control means. Coding / modulation means for encoding and modulating the data from the demodulation / decoding means to generate a second frame signal, and coding / modulation during a period that at least partially overlaps with the reception period of the frame signal of. A transmission means for transmitting the output of the means to the destination node is provided, and the demodulation / decoding means is a demodulation means for performing a predetermined demodulation process to generate a bit string, and decoding for a trellis code based on the bit string. A decoding means for executing processing and an error detecting means for performing error detection on the output of the decoding means are included, and the coding / modulation means is a demodulation means or a demodulation means or a demodulation means according to the control of the relay control means. Data output from any of the decoding means is selectively received, encoded and modulated to generate a second frame signal .

好ましくは、符号化・変調手段は、中継制御手段の制御に応じて、復調復号手段での復調および復号の方式とは独立に制御される符号化および変調の方式により、第2のフレーム信号を生成する。 Preferably, the coding / modulation means obtains the second frame signal by a coding / modulation method controlled independently of the demodulation / decoding method in the demodulation / decoding means according to the control of the relay control means. Generate.

好ましくは、全二重通信が可能な無線通信方式は、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれの無線チャネルを利用して無線通信する方式である。 Preferably, the wireless communication method capable of full-duplex communication is a method of wireless communication using each wireless channel of a plurality of frequency bands separated from each other.

好ましくは、復号手段は、トレリス符号に対する復号処理に対してトレリス上での打切り長を設定可能であり、中継制御手段は、第1のフレーム信号に基づき、送信元ノードと無線中継装置との間の通信品質を推定する通信品質推定手段と、推定された通信品質に基づいて、第2のフレーム信号の転送に要する時間の期待値を小さくするように、打切り長を設定する中継条件設定手段とを含む。 Preferably, the decoding means can set the cutoff length on the trellis for the decoding process for the trellis code, and the relay control means is between the source node and the wireless relay device based on the first frame signal. A communication quality estimating means for estimating the communication quality of the above, and a relay condition setting means for setting the cutoff length so as to reduce the expected value of the time required for transferring the second frame signal based on the estimated communication quality. including.

好ましくは、通信品質推定手段は、第1のフレーム信号に基づき、伝搬路推定値や雑音電力推定値を取得して、通信品質としてフレームエラーレートを推定するエラーレート推定手段を含む。 Preferably, the communication quality estimating means includes an error rate estimating means that acquires a propagation path estimated value and a noise power estimated value based on the first frame signal and estimates the frame error rate as the communication quality.

好ましくは、中継条件設定手段は、通信品質に基づき、再送を含めて、第1のフレーム信号の送信に要する時間の期待値を算出し、期待値が最小となるように、符号化・変調手段における符号化および変調の方式を所定の方式のうちから選択する。 Preferably, the relay condition setting means calculates the expected value of the time required for transmitting the first frame signal, including retransmission, based on the communication quality, and encodes / modulates the means so that the expected value is minimized. The coding and modulation method in the above is selected from the predetermined methods.

好ましくは、中継条件設定手段は、中継伝送に必要な中継時間を算出し、中継時間が第1のフレームのフレーム期間より長い場合は、ヘッダ受信後に中継伝送を開始する。 Preferably, the relay condition setting means calculates the relay time required for the relay transmission, and if the relay time is longer than the frame period of the first frame, the relay transmission is started after the header is received.

好ましくは、中継条件設定手段は、中継伝送に必要な中継時間を算出し、中継時間が第1のフレームのフレーム期間より短い場合は、転送データが不足することのないタイミングとなるまで第1のフレームのデータがバッファされてから、中継伝送を開始する。 Preferably, the relay condition setting means calculates the relay time required for relay transmission, and when the relay time is shorter than the frame period of the first frame, the first is until the timing at which the transfer data is not insufficient. After the frame data is buffered, relay transmission is started.

この発明の他の局面に従うと、全二重通信が可能な無線通信方式で通信し、送信元ノードからの第1のフレーム信号を中継し宛先ノードに第2のフレーム信号として転送するための無線中継方法であって、送信元ノードからの信号を受信するステップと、受信した第1のフレーム信号を復調し、第1のフレーム信号の少なくともヘッダの情報を復号する復調復号ステップと、ヘッダの情報に基づいて、第1のフレーム信号を中継することが必要と判断されることに応じて中継処理を制御する中継制御ステップと、中継処理の制御に応じて、第1のフレーム信号の受信期間と少なくとも一部で重複する期間において、復調復号ステップでの処理の完了前のデータを受けて符号化および変調して第2のフレーム信号を生成する符号化・変調ステップと、変調後の第2のフレーム信号を宛先ノードに向けて送信するステップとを備え、復調復号ステップは、所定の復調処理を実行してビット列を生成する復調ステップと、ビット列に基づき、トレリス符号に対する復号処理を実行する復号ステップと、復号ステップの結果に対して誤り検知を実行するステップとを含み、符号化・変調ステップは、中継制御ステップにおける制御に応じて、復調ステップまたは復号ステップの結果のいずれかのデータを選択的に受けて、符号化および変調して第2のフレーム信号を生成する。
According to another aspect of the present invention, a radio for communicating in a wireless communication method capable of full-duplex communication, relaying a first frame signal from a source node and transferring it to a destination node as a second frame signal. It is a relay method, that is, a step of receiving a signal from a source node, a demodulation / decoding step of demodulating the received first frame signal and decoding at least header information of the first frame signal, and header information. Based on the above, the relay control step that controls the relay processing according to the determination that it is necessary to relay the first frame signal, and the reception period of the first frame signal according to the control of the relay processing. A coding / modulation step that receives data before the completion of processing in the demodulation / decoding step and encodes and modulates it to generate a second frame signal, and a second post-modulation period, at least in a partially overlapping period. The demodulation / decoding step includes a step of transmitting a frame signal to the destination node, a demographic step of executing a predetermined demodulation process to generate a bit string, and a decoding step of performing a decoding process for a trellis code based on the bit string. And a step of performing error detection on the result of the decoding step , the coding / modulation step selectively selects data of either the demodulation step or the result of the decoding step according to the control in the relay control step. In response to, it is encoded and modulated to generate a second frame signal.

この発明によれば、無線中継装置においてリソースの浪費や干渉の増加を抑制ことが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress the waste of resources and the increase of interference in the wireless relay device.

また、無線中継装置において遅延時間を縮小することが可能である。 Further, it is possible to reduce the delay time in the wireless relay device.

また、この発明によれば、誤り率を抑制しつつ、遅延時間を縮小することを両立させることが可能である。 Further, according to the present invention, it is possible to reduce the delay time while suppressing the error rate.

本実施の形態の無線中継装置1000の中継動作の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of the relay operation of the wireless relay apparatus 1000 of this embodiment. 本実施の形態の無線中継装置1000の構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the configuration of the wireless relay apparatus 1000 of this embodiment. 無線中継装置1000が、送信元ノードから受信するフレーム信号の構成を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the composition of the frame signal which a wireless relay apparatus 1000 receives from a source node. 復調/復号部110、リレー制御部112、符号化/変調部120の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of the demodulation / decoding unit 110, the relay control unit 112, and the coding / modulation unit 120. 従来のDF方式において、中継ノードで実行される処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the process executed by a relay node in the conventional DF method. TDF方式において、中継ノードで実行される処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the process executed by a relay node in a TDF system. 中継方式における伝送の時間経過を示す図である。It is a figure which shows the time lapse of transmission in a relay system. 再送制御を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the retransmission control. シミュレーション・パラメータを示す図である。It is a figure which shows the simulation parameter. 変調および符号化方式(MCS)およびシミュレーション条件を示す図である。It is a figure which shows the modulation and coding method (MCS) and the simulation condition. 図10(b)の条件5の下での各中継伝送方式の遅延時間を示すグラフである。It is a graph which shows the delay time of each relay transmission system under the condition 5 of FIG. 10 (b).

以下、本発明の実施の形態の無線通信システムおよび無線中継装置の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, the configuration of the wireless communication system and the wireless relay device according to the embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the components and processing steps having the same reference numerals are the same or equivalent, and the description thereof will not be repeated if they are not necessary.

なお、以下では、本発明の無線中継装置は、「全二重通信」が可能な無線通信方式で動作するものとして説明する。その場合、本発明の無線中継装置を説明する一例として、互いに大きく分離した複数の既存の免許不要帯域(たとえば、IoTなどに使用される920MHz帯、無線LANに使用される2.4GHz帯と5GHz帯)において、複数の周波数帯を同時に利用し、送信元モードから中継機までの伝送と中継機から宛先ノードまでの伝送とを互いに異なる周波数帯で同時並行して実行する無線中継装置を例とする実施の形態を説明する。 In the following, the wireless relay device of the present invention will be described as operating in a wireless communication system capable of "full-duplex communication". In that case, as an example to explain the wireless relay device of the present invention, a plurality of existing unlicensed bands (for example, 920 MHz band used for IoT etc., 2.4 GHz band and 5 GHz used for wireless LAN) which are largely separated from each other. In (band), an example is a wireless relay device that uses multiple frequency bands at the same time and simultaneously executes transmission from the source mode to the repeater and transmission from the repeater to the destination node in different frequency bands. The embodiment to be performed will be described.

ただし、全二重通信を実現する方式としては、必ずしも、このような複数の周波数帯を使用する方式に限られず、たとえば、同一の周波数帯であっても、いわゆる空間分割により、全二重通信が可能な方式であってもよい。 However, the method for realizing full-duplex communication is not necessarily limited to the method using such a plurality of frequency bands, and for example, even in the same frequency band, full-duplex communication is performed by so-called spatial division. May be a possible method.

このような同一の周波数帯において、全二重通信を実現する方式を実現する方式として、以下の文献に開示がある。 The following documents disclose as a method for realizing a method for realizing full-duplex communication in such the same frequency band.

文献 : Jung Il Choiy, Mayank Jainy, Kannan Srinivasany, Philip Levis, Sachin Katti、”Achieving Single Channel, Full Duplex Wireless Communication”,pp.1-12, Proc. of the 16th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking (Mobicom 2010).
以下の説明では、上述とおり、異なる周波数帯を同時に使用するものとして、説明する。
[実施の形態]
図1は、本実施の形態の無線中継装置1000の中継動作の概念を説明するための図である。
Literature: Jung Il Choiy, Mayank Jainy, Kannan Srinivasany, Philip Levis, Sachin Katti, "Achieving Single Channel, Full Duplex Wireless Communication", pp.1-12, Proc. Of the 16th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking (Mobicom) 2010).
In the following description, as described above, it is assumed that different frequency bands are used at the same time.
[Embodiment]
FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of relay operation of the wireless relay device 1000 of the present embodiment.

なお、以下では、説明の簡単のために、送信元ノードと宛先ノードとの間に、無線中継装置1000が1台介在するものとして説明する。ただし、無線中継装置1000の構成および動作は、必ずしも、このような場合に限定されず、複数台の中継装置が介在するようなマルチホップの場合にも適用可能である。 In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that one wireless relay device 1000 is interposed between the source node and the destination node. However, the configuration and operation of the wireless relay device 1000 is not necessarily limited to such a case, and can be applied to a case of multi-hop in which a plurality of relay devices intervene.

図1に示されるように、無線中継装置1000は、送信元ノード1010からの信号を受信して、宛先ノード1020に対して、信号を中継する。 As shown in FIG. 1, the wireless relay device 1000 receives a signal from the source node 1010 and relays the signal to the destination node 1020.

ここで、後に詳しく説明するように、無線中継装置1000は、受信処理中に,部分的に復号が完了した信号のリレー送信を、受信とは異なる周波数帯において開始することで低遅延のリレーを実現する。 Here, as will be described in detail later, the wireless relay device 1000 performs a low-delay relay by starting relay transmission of a signal whose decoding is partially completed in a frequency band different from reception during reception processing. Realize.

また、無線中継装置1000は、受信信号の復号処理方法を、受信フレームの誤り率予測結果に応じて適応的に選択する。たとえば、畳込み符号に対する復号処理の打ち切り長を打ち切りなしも含めて選択することで,復号処理での遅延を最小化して低遅延なリレーを可能にする構成を有する。 Further, the wireless relay device 1000 adaptively selects the decoding processing method of the received signal according to the error rate prediction result of the received frame. For example, by selecting the cutoff length of the decoding process for the convolutional code including no cutoff, the delay in the decoding process is minimized to enable a low-delay relay.

なお、以下では、上述したような複数の周波数帯の各周波数帯における変調方式として、直交周波数分割多重方式(OFDM:orthogonal frequency-division multiplexing)を例とし、誤り訂正のための通信路符号化の方式としては、畳込み符号を使用し、復号方式としては、ビタビ復号を用いるものを一例として説明する。ただし、後述するように、本発明は、このような例に限定されるものではない。 In the following, as an example of the modulation method in each frequency band of a plurality of frequency bands as described above, the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) method is taken as an example, and the communication path coding for error correction is performed. As a method, a convolutional code is used, and as a decoding method, a method using bitabi decoding will be described as an example. However, as will be described later, the present invention is not limited to such an example.

図2は、本実施の形態の無線中継装置1000の構成を説明するための機能ブロック図である。 FIG. 2 is a functional block diagram for explaining the configuration of the wireless relay device 1000 according to the present embodiment.

図2を参照して、無線中継装置1000は、第1の周波数帯において伝送される送信元ノードからのフレーム信号を受信するための受信アンテナ100と、受信アンテナからのフレーム信号に対して、低雑音増幅などの高周波処理を実行するためのRF部102と、RF部102で受信される信号のプリアンブル信号を利用して同期処理を実行する同期処理部104と、同期処理部104からの同期信号に同期して、RF部102からの信号に対して、OFDM復調処理を実行するためのOFDM復調部106と、OFDM復調部106からのパイロット信号に基づいて、伝送路推定値および雑音電力推定値を算出する伝搬路推定部108とを備える。 With reference to FIG. 2, the radio relay device 1000 is lower than the receiving antenna 100 for receiving the frame signal from the source node transmitted in the first frequency band and the frame signal from the receiving antenna. The RF unit 102 for executing high-frequency processing such as noise amplification, the synchronization processing unit 104 that executes synchronization processing using the preamble signal of the signal received by the RF unit 102, and the synchronization signal from the synchronization processing unit 104. Based on the OFDM demodulation unit 106 for executing the OFDM demodulation processing for the signal from the RF unit 102 and the pilot signal from the OFDM demodulation unit 106, the transmission path estimation value and the noise power estimation value are synchronized with. It is provided with a propagation path estimation unit 108 for calculating.

無線中継装置1000において、後述するように、復調/復号部110は、OFDM復調部106からのフレーム信号(ヘッダおよびフレーム本体データの信号)を受けて、受信したフレーム信号のうち、少なくともヘッダ部分の情報を復号する。リレー制御部112は、復号されたヘッダ情報に基づき、受信したフレーム信号が中継処理を要するものであるかを判断し、中継処理を要するものである場合、伝搬路推定部108からの伝送路推定値および雑音電力推定値に基づいて、受信フレームの誤り率を予測し、予測結果に応じて、受信したフレーム信号に対する復号処理方法を適応的に選択する。 In the wireless relay device 1000, as will be described later, the demodulation / decoding unit 110 receives a frame signal (header and frame body data signal) from the OFDM demodulation unit 106 and receives at least a header portion of the received frame signal. Decrypt the information. The relay control unit 112 determines whether the received frame signal requires relay processing based on the decoded header information, and if it requires relay processing, estimates the transmission path from the propagation path estimation unit 108. The error rate of the received frame is predicted based on the value and the noise power estimate, and the decoding processing method for the received frame signal is adaptively selected according to the prediction result.

特に限定されないが、たとえば、リレー制御部112は、受信フレームの誤り率の予測結果について事前に設定されているランクに応じて、以下のように、フレーム本体のデータに対する復号方式を切換えるものとする。 Although not particularly limited, for example, the relay control unit 112 shall switch the decoding method for the data of the frame body as follows according to the rank preset for the prediction result of the error rate of the received frame. ..

i)ビタビ復号における打ち切りなし
ii)ビタビ復号において打切り長Lで復号を実行し、実行結果を転送する。
i) No censoring in Viterbi decoding ii) Execution of decoding with a censored length L in Viterbi decoding, and transfer the execution result.

この場合、打切り長Lについても、予測結果の複数のランクにそれぞれ応じて、複数の値が事前に設定されていてもよい。 In this case, a plurality of values may be preset for the cutoff length L according to the plurality of ranks of the prediction result.

iii)ビタビ復号処理を実行せず、復調結果を転送する。 iii) Transfer the demodulation result without executing the Viterbi decoding process.

この場合、ビタビ復号において、打ち切り処理を行わないことは、無線中継装置1000において、誤り訂正能力が最も高くなることに相当するので、これは、受信フレームの誤り率の予測が、誤り率が最も高いとされるランクに相当する場合に選択される。ただし、この場合、復号を誤り訂正等に要する処理時間が最も長くなるため、無線中継装置1000における遅延は、最も大きくなる。 In this case, in the Viterbi decoding, not performing the censoring process corresponds to the highest error correction capability in the wireless relay device 1000, so that the prediction of the error rate of the received frame has the highest error rate. Selected when it corresponds to a high rank. However, in this case, since the processing time required for decoding and error correction is the longest, the delay in the wireless relay device 1000 is the largest.

打切り長Lが長いほど、誤り訂正能力が高くなることから、受信フレームの誤り率の予測において、誤り率が低くなるほど、打切り長Lを短く設定することができる。この場合は、打切り長Lが短いほど、無線中継装置1000における遅延は、小さくなる。 Since the longer the cutoff length L is, the higher the error correction capability is. Therefore, in the prediction of the error rate of the received frame, the lower the error rate is, the shorter the cutoff length L can be set. In this case, the shorter the cutoff length L, the smaller the delay in the wireless relay device 1000.

さらに、ビタビ復号処理を実行せず、復調結果を転送するということは、受信フレームの誤り率の予測が、誤り率が最も低いとされるランクに相当する場合に選択される。この場合、誤り率が低いので、無線中継装置1000において、誤り訂正を行わなくとも、宛先ノードにおける誤り率は、低く抑えられると期待されるからである。そして、この場合は、無線中継装置1000における遅延は、最小となる。 Further, transferring the demodulation result without executing the Viterbi decoding process is selected when the prediction of the error rate of the received frame corresponds to the rank with the lowest error rate. In this case, since the error rate is low, it is expected that the error rate at the destination node can be suppressed to a low level even if the wireless relay device 1000 does not perform error correction. Then, in this case, the delay in the wireless relay device 1000 is minimized.

図2に戻って、無線中継装置1000において、リレー制御部112は、中継処理を要するものである場合、伝搬路推定部108からの伝送路推定値および雑音電力推定値に基づいて予測した受信フレームの誤り率に応じて、受信時の変調方式/符号化率に対して、独立に転送するフレーム信号に対する変調方式/符号化率を変更することができるものとする。 Returning to FIG. 2, in the wireless relay device 1000, when the relay control unit 112 requires relay processing, the reception frame predicted based on the transmission line estimated value and the noise power estimated value from the propagation path estimation unit 108. It is assumed that the modulation method / coding rate for the frame signal to be transferred independently can be changed with respect to the modulation method / coding rate at the time of reception according to the error rate of.

ここで、変調方式および符号化率は、事前に、MCS(Modulation and Coding Scheme)として、インデックス化しておくことができる。 Here, the modulation method and the coding rate can be indexed in advance as an MCS (Modulation and Coding Scheme).

このようにして、変調方式および符号化率を変更することで、後述するように、送信元ノードから無線中継装置1000に対して送信されるフレーム信号のフレーム期間に対して、無線中継装置1000から宛先ノードへのフレーム信号のフレーム期間を変更することができ、リレー制御部112が、中継する信号の送信タイミングを調整することが可能となる。 By changing the modulation method and the coding rate in this way, as will be described later, from the wireless relay device 1000 with respect to the frame period of the frame signal transmitted from the source node to the wireless relay device 1000. The frame period of the frame signal to the destination node can be changed, and the relay control unit 112 can adjust the transmission timing of the relay signal.

符号化/変調部120は、リレー制御部112の制御の下で、復調/復号部110から受け取ったデータに対して、選択された変調方式および符号化率で、符号化および変調処理を実行する。 The coding / modulation unit 120 performs coding and modulation processing on the data received from the demodulation / decoding unit 110 under the control of the relay control unit 112 with the selected modulation method and coding rate. ..

OFDM変調部122は、符号化/変調部120からの信号に対して、OFDM変調処理を実行し、RF部124は、第1の周波数帯とは異なる第2の周波数帯で、中継されるフレーム信号を送出するための電力増幅などの高調波処理を実行して、送信アンテナ130から中継波が送信される。 The OFDM modulation unit 122 executes OFDM modulation processing on the signal from the coding / modulation unit 120, and the RF unit 124 is a frame relayed in a second frequency band different from the first frequency band. A relay wave is transmitted from the transmitting antenna 130 by executing harmonic processing such as power amplification for transmitting the signal.

なお、以上の説明では、通信路符号化の符号化方式としては、「畳み込み符号化」とし、復号処理としては、「ビタビ復号」であるものとしている。ただし、本実施の形態の無線中継装置1000では、より一般に、通信路符号化の符号化方式として、「トレリス符号」を用いることが可能である。 In the above description, the coding method for channel coding is "convolutional coding", and the decoding process is "Vitterbi decoding". However, in the wireless relay device 1000 of the present embodiment, it is more generally possible to use a "trellis code" as a coding method for channel coding.

ここで、「トレリス符号」とは、トレリス線図上で定義できるツリー符号であり、トレリス線図とは、入力されるビット系列に従って、有限状態マシンである符号器が状態を変化させていく過程で生成する符号列を表すものである。言い換えると、トレリス線図では、ラベル付きグラフの始点から終点に至るパスが符号語系列に対応する。したがって、トレリス符号では、符号系列が符号器から出力される時点の情報系列だけでなく、それ以前の情報系列にも依存して定まることになる。 Here, the "trellis code" is a tree code that can be defined on the trellis diagram, and the trellis diagram is the process in which the encoder, which is a finite state machine, changes the state according to the input bit sequence. It represents the code string generated by. In other words, in a trellis diagram, the path from the start point to the end point of the labeled graph corresponds to the codeword sequence. Therefore, in the trellis code, not only the information sequence at the time when the code sequence is output from the encoder but also the information sequence before that is determined.

そして、トレリス符号では、符号化器の状態数がそれほど大きくない場合においては、トレリスの特性を利用したビタビ復号法による最尤復号が可能である。ただし、トレリス符号の復号方法としては、ビタビ復号法に限られるものではない。 Then, in the trellis code, when the number of states of the encoder is not so large, maximum likelihood decoding by the Viterbi decoding method utilizing the characteristics of the trellis is possible. However, the trellis code decoding method is not limited to the Viterbi decoding method.

ここで、「畳み込み符号」とは、「トレリス符号」のうち、符号系列が符号器から出力される時点の情報系列だけでなく,それ以前の情報系列も依存して定まる「線形符号」のことをいう。 Here, the "convolutional code" is a "linear code" among the "trellis codes" that is determined depending not only on the information series at the time when the code series is output from the encoder but also on the information series before that. To say.

また、ビタビ復号において、「打ち切り長」について説明した。通常、ビタビ復号する際には、打切り長により復号を打切り、トレリス上において、打ち切った時点で最も尤度の高いステートメトリックを持つステートからトレースバックを開始する。そしてトレースバックを行った結果、得られたデータが復号結果になる。尤度の高いステートメトリックを持つステートとは、ビタビアルゴリズムの実行を打ち切ったトレリス線図上の時点に存在する状態(ステート)のうち、最小のステートメトリック値を有する状態のことをいう。 In addition, in the Viterbi decoding, the "censored length" was explained. Normally, when Viterbi decoding is performed, decoding is terminated by the cleavage length, and traceback is started from the state having the most likely state metric at the time of termination on the trellis. Then, as a result of performing traceback, the obtained data becomes the decoding result. A state having a high likelihood state metric is a state having the smallest state metric value among the states existing at the time on the trellis diagram at which the execution of the Viterbi algorithm is discontinued.

ただし、復号処理において、「打ち切り長」を考慮することが可能な復号方法としては、ビタビ復号の他にも、たとえば、SW-BCJRアルゴリズムやSOVA(soft output Viterbi algorithm)などがある。SW-BCJRアルゴリズムについては、たとえば、以下の文献に開示がある。 However, as a decoding method that can consider the "censored length" in the decoding process, there are, for example, SW-BCJR algorithm and SOVA (soft output Viterbi algorithm) in addition to Viterbi decoding. The SW-BCJR algorithm is disclosed in the following documents, for example.

文献 : 特開2010-73264号公報
また、SOVAについては、以下の文献に開示がある。
Documents: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-73264 Also, SOVA is disclosed in the following documents.

文献 : 特開2002-217748号公報
図3は、無線中継装置1000が、送信元ノードから受信するフレーム信号の構成を説明するための概念図である。
Document: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-217748 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a frame signal received from a source node by the wireless relay device 1000.

図3(a)に示すように、フレーム信号は、プリアンブルと、ヘッダおよびフレーム本体とを含み、この順序で受信される。 As shown in FIG. 3A, the frame signal includes a preamble, a header, and a frame body, and is received in this order.

ここで、プリアンブルは、畳込み符号化はされておらず、この部分の信号により、上述のとおり、同期処理が実行される。 Here, the preamble is not convolutionally coded, and the signal in this portion executes the synchronization process as described above.

ヘッダおよびフレーム本体データは、畳込み符号化されている。上述のとおり、復調/復号部110は、まず、ヘッダについて、ビタビ復号化し、リレー制御部112が、このヘッダの内容を解析して、受信フレームが、中継対象のフレームであるか否かを判断する。 The header and frame body data are convolutional coded. As described above, the demodulation / decoding unit 110 first performs Viterbi decoding of the header, and the relay control unit 112 analyzes the contents of this header to determine whether or not the received frame is the frame to be relayed. do.

図3(b)は、現状のIEEE 802.11に準拠する場合のMACヘッダの構成を説明する図である。 FIG. 3B is a diagram illustrating a configuration of a MAC header in the case of conforming to the current IEEE 802.11.

MACヘッダのうち、Address1~Address3の情報により、リレー送信の必要/不要の判断を行うことができる。すなわち、リレーの対象となる宛先/送り元のアドレスが,事前に指示されているため、アドレスを確認することで,リレーの必要/不要を判断することができる。 From the information of Address1 to Address3 in the MAC header, it is possible to determine whether relay transmission is necessary or not. That is, since the address of the destination / source to be relayed is instructed in advance, it is possible to determine whether or not the relay is necessary by checking the address.

なお、この場合は、アドレスを確認するためには、物理層のデータフレーム構造中において、データ本体に存在するPSDU(Physical Layer convergence protocol Service Data Unit)部分まで復号することが必要となるため、上述したような「復調のみ」を選択する利点は小さくなる。 In this case, in order to confirm the address, it is necessary to decode the PSDU (Physical Layer convergence protocol Service Data Unit) portion existing in the data body in the data frame structure of the physical layer. The advantage of selecting "demodulation only" like this is diminished.

図3(c)は、現状のIEEE 802.11aに準拠する場合の物理ヘッダの構成を説明する図である。 FIG. 3C is a diagram illustrating a configuration of a physical header in the case of conforming to the current IEEE 802.11a.

そこで、MACヘッダではなく、物理ヘッダの情報を利用して、中継の要否を指定することも可能である。すなわち、図3(c)に示すように、物理ヘッダには、リザーブビットrsvが1ビット割り当てられている。したがって、このリザーブビットを利用して、リレーの必要/不要を指示する構成とすることができる。中継が必要の指示が示されている場合は、予め決められた送り先へリレー送信を行う構成とすることができる。 Therefore, it is also possible to specify the necessity of relay by using the information of the physical header instead of the MAC header. That is, as shown in FIG. 3C, one reserve bit rsv is assigned to the physical header. Therefore, it is possible to use this reserve bit to indicate the necessity / unnecessity of the relay. When an instruction requiring relay is indicated, the configuration may be such that relay transmission is performed to a predetermined destination.

この場合は、物理ヘッダの復号は必要となるが,PSDU部分までの復号は必須ではなく、復調のみを行う場合は処理遅延は、物理ヘッダを読むまでとなり、より遅延の小さい中継をすることが可能となる。 In this case, decoding of the physical header is necessary, but decoding up to the PSDU part is not essential, and if only demodulation is performed, the processing delay will be until the physical header is read, and relaying with a smaller delay may be performed. It will be possible.

なお、IEEE 802.11n,IEEE 802.11acなどでも物理ヘッダにリザーブビットがあるため、同様に、このリザーブビットを利用することで、中継処理の要不要を指示することができる。 Since IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac, etc. also have a reserve bit in the physical header, it is possible to instruct the necessity of relay processing by using this reserve bit in the same way.

図4は、図2で説明した復調/復号部110、リレー制御部112、符号化/変調部120の構成を説明するためのブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram for explaining the configuration of the demodulation / decoding unit 110, the relay control unit 112, and the coding / modulation unit 120 described with reference to FIG.

図4を参照して、リレー制御部112は、上述のとおり、伝搬路推定部108からの伝送路推定値および雑音電力推定値により受信フレームについてのフレームエラーレートを予測するフレームエラーレート予測部1122と、復調/復号部110からのヘッダ情報に基づいて、中継処理の要否を判断するヘッダ解析部1124と、ヘッダ解析部1124により中継処理が必要であると判断された場合、フレームエラーレートの予測結果に応じて、上述したような復号処理の条件や、変調方式や符号化率の条件を設定する中継条件設定部1126とを含む。 With reference to FIG. 4, as described above, the relay control unit 112 predicts the frame error rate for the received frame based on the transmission path estimation value and the noise power estimation value from the propagation path estimation unit 108, and the frame error rate prediction unit 1122. When the header analysis unit 1124 that determines the necessity of relay processing and the header analysis unit 1124 determine that relay processing is necessary based on the header information from the demodulation / decoding unit 110, the frame error rate It includes a relay condition setting unit 1126 that sets conditions for decoding processing as described above and conditions for a modulation method and a coding rate according to the prediction result.

復調/復号部110は、OFDM復調部106からの信号に対して、たとえば多値変調に対する復調処理を実行する復調処理部1101と、復調されたビット列に対して、デインターリーブ処理を実行するデインターリーブ処理部1102と、デインタリーブされた信号に対してデパンクチャリング処理を実行するためのデパンクチャリング部1103とを含む。デパンクチャリング部1103は、デパンクチャリング処理を実行するための内部メモリ1103.2と、デパンクチャリング処理を実行するデパンクチャ処理部1103.1とを含む。 The demodulation / decoding unit 110 has, for example, a demodulation processing unit 1101 that executes demodulation processing for multi-value modulation on the signal from the OFDM demodulation unit 106, and a deinterleave processing that executes deinterleave processing on the demodulated bit string. It includes a processing unit 1102 and a depuncturing unit 1103 for executing depunching processing on the deinterleaved signal. The depuncturing unit 1103 includes an internal memory 1103.2 for executing the depuncturing process and a depuncturing processing unit 1103.1 for executing the depuncturing process.

さらに、復調/復号部110は、デパンクチャリング処理された信号に対して、ビタビ復号を実行するためのビタビ復号部1104を含む。ビタビ復号部1104は、ビタビ復号処理を実行するための内部メモリ1104.2と、ビタビ復号処理を実行するビタビ復号処理部1104.1とを含む。ビタビ復号処理部1104.1は、たとえば、上述したようなACS演算や、トレースバック処理を実行する。このとき、中継条件設定部1126の設定により、打切り長が設定される。 Further, the demodulation / decoding unit 110 includes a Viterbi decoding unit 1104 for performing Viterbi decoding on the depunctured signal. The Viterbi decoding unit 1104 includes an internal memory 1104.2 for executing the Viterbi decoding process and a Viterbi decoding processing unit 1104.1 for executing the Viterbi decoding process. The Viterbi decoding processing unit 1104.1 executes, for example, the ACS calculation and the traceback processing as described above. At this time, the cutoff length is set by the setting of the relay condition setting unit 1126.

さらに、復調/復号部110は、ビタビ復号された信号に対して、CRC(Cyclic Redundancy Check)などの誤り検出符号により、誤り検出を行うための誤り検出部1105を含む。 Further, the demodulation / decoding unit 110 includes an error detection unit 1105 for performing error detection with an error detection code such as CRC (Cyclic Redundancy Check) for the Viterbi-decoded signal.

誤り検出部1105の出力は、メモリ111に一旦格納される。 The output of the error detection unit 1105 is temporarily stored in the memory 111.

次に、符号化/変調部120は、メモリ111に格納されたデータに対して、CRCなどの誤り検出符号を付加する誤り検出符号付加部1201と、畳込み符号化を実行するための畳込み符号化部1202とを含む。 Next, the coding / modulation unit 120 includes an error detection code addition unit 1201 that adds an error detection code such as CRC to the data stored in the memory 111, and a convolution for executing convolution coding. Includes a coding unit 1202.

メモリ111に格納されたデータが誤り検出符号付加部1201に送られる場合は、上述した「ビタビ復号における打ち切りなし」に相当する。 When the data stored in the memory 111 is sent to the error detection code addition unit 1201, it corresponds to the above-mentioned "no censoring in Viterbi decoding".

後述するように、中継条件設定部1126の設定により、ビタビ復号部1104内の内部メモリ1104.2に格納されたデータが、直接、畳込み符号化部1202に入力される場合もある。これは、上述した「ビタビ復号において打切り長Lで復号を実行し、実行結果を転送」に相当する。 As will be described later, depending on the setting of the relay condition setting unit 1126, the data stored in the internal memory 1104.2 in the Viterbi decoding unit 1104 may be directly input to the convolutional coding unit 1202. This corresponds to the above-mentioned "execution of decoding with a cutoff length L in Viterbi decoding and transfer of execution results".

さらに、符号化/変調部120は、畳込み符号化された信号について、パンクチャリング処理を実行するパンクチャリング部1203を含む。後述するように、中継条件設定部1126の設定により、デパンクチャリング部1103内の内部メモリ1103.2に格納されたデータが、直接、パンクチャリング部1203に入力される場合もある。これは、上述した「ビタビ復号処理を実行せず、復調結果を転送」に相当する。 Further, the coding / modulation unit 120 includes a puncturing unit 1203 that executes a puncturing process on the convolutional coded signal. As will be described later, depending on the setting of the relay condition setting unit 1126, the data stored in the internal memory 1103.2 in the depuncturing unit 1103 may be directly input to the puncturing unit 1203. This corresponds to the above-mentioned "transfer the demodulation result without executing the Viterbi decoding process".

さらに、符号化/変調部120は、パンクチャリング処理された信号に対して、インターリーブ処理を実行するインターリーブ処理部1204と、インターリーブ処理された信号に対して、変調処理を実行する変調処理部1205とを含む。
(本実施の形態の中継伝送方式)
以下では、従来の中継伝送方式(DF方式)と本実施の形態の中継伝送方式とを対比して説明する。
Further, the coding / modulation unit 120 includes an interleaving processing unit 1204 that executes interleaving processing on the punctured signal, and a modulation processing unit 1205 that executes modulation processing on the interleaved signal. including.
(Relay transmission method of this embodiment)
Hereinafter, the conventional relay transmission method (DF method) and the relay transmission method of the present embodiment will be described in comparison with each other.

表現を単純化するために、「S-Rフレーム」および「R-Dフレーム」との用語を定義する。前者は、送信元ノード(S)と中継ノード(R)の間のフレームを表し、後者は、中継ノード(R)と宛先ノード(D)の間のフレームを表す。 To simplify the representation, we define the terms "S-R frame" and "R-D frame". The former represents a frame between the source node (S) and the relay node (R), and the latter represents a frame between the relay node (R) and the destination node (D).

本実施の形態の無線中継装置1000では、中継ノードは、ある周波数帯でのデータフレームを受信する一方で、別の周波数帯上でデータフレームを転送する。[従来中継伝送方式(DF方式)]
図5は、従来のDF方式において、中継ノードで実行される処理を説明する概念図である。
In the wireless relay device 1000 of the present embodiment, the relay node receives the data frame in one frequency band, while transferring the data frame on another frequency band. [Conventional relay transmission method (DF method)]
FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating the processing executed by the relay node in the conventional DF method.

図7は、各中継方式におけるを示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing each relay method.

図5に示すように、畳込み符号が使用されるものとし、DF方式の中継伝送方式による中継ノードは、復調処理、デインターリーブ処理、デパンクチャリング処理、ビタビ復号および、CRC符号を使用するフレームエラーチェックを実行する。 As shown in FIG. 5, it is assumed that a convolutional code is used, and the relay node by the relay transmission method of the DF method is a frame using demodulation processing, deinterleaving processing, depuncturing processing, Viterbi decoding, and CRC code. Perform error checking.

受信フレームにフレームエラーが 検出されない場合、復号されたビット列は、誤り検出符号が付加された後、畳込み符号化処理、パンクチャリング処理、インターリーブ処理および変調処理の後に、送信される。 If no frame error is detected in the received frame, the decoded bit string is transmitted after the error detection code is added and then after convolutional coding processing, puncturing processing, interleaving processing, and modulation processing.

ここで、TSRとTRDは、それぞれS-RフレームとR-Dフレームのフレーム伝送期間であるものとする。 Here, T SR and T RD are assumed to be frame transmission periods of SR frames and RD frames, respectively.

図7(a)に、DF方式の伝送時間が示される。 FIG. 7A shows the transmission time of the DF method.

図7(a)から、DF方式では、中継の伝送時間(中継の遅延時間)TDFはTSRとTRDの合計であることがわかる。[本実施の形態の中継伝送方式(TDF方式)]
次に、遅延時間を縮小するための本実施の形態の中継伝送方式について以下説明する。
From FIG. 7A, it can be seen that in the DF method, the relay transmission time (relay delay time) T DF is the total of T SR and TR D. [Relay transmission method (TDF method) of the present embodiment]
Next, the relay transmission method of the present embodiment for reducing the delay time will be described below.

本実施の形態の中継方式は、復号処理を途中で打ち切ることによりフレーム受信の完了の前に、復号されたビット列を転送し始める。 In the relay method of the present embodiment, the decoded bit string is started to be transferred before the completion of frame reception by interrupting the decoding process in the middle.

ここでは、このような本実施の形態の中継方式を「打ち切りDF (TDF:Truncated- Decode-and-Forward) 方式」または単に「TDF方式」と呼ぶことにする。 Here, such a relay method of this embodiment will be referred to as a "censored DF (TDF: Truncated-Decode-and-Forward) method" or simply a "TDF method".

図6は、TDF方式において、中継ノードで実行される処理を説明する概念図である。 FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the processing executed by the relay node in the TDF method.

図6(a)に示すように、「ビタビ復号処理を実行せず、復調結果を転送」の場合(L=0に相当)は、復調/復号部110においてデパンクチャリング処理がされた結果が、符号化/変調部120に送られて、その後、インターリーブ処理および変調処理の後に、送信される。 As shown in FIG. 6A, in the case of "transferring the demodulation result without executing the Viterbi decoding process" (corresponding to L = 0), the result of the demodulation processing performed by the demodulation / decoding unit 110 is , Is sent to the coding / modulation unit 120, and is then transmitted after interleaving and modulation processing.

一方、図6(b)に示すように、「ビタビ復号において打切り長Lで復号を実行し、実行結果を転送」の場合は、復調/復号部110において、復調処理、デインターリーブ処理、デパンクチャリング処理、およびパス打ち切りを伴うビタビ復号処理が実行される。パス打ち切りで復号されたビット列は、符号化/変調部120において、畳込み符号化、パンクチャリング処理、インターリーブ処理および変調処理の後に、送信される。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, in the case of "execution of decoding with the cutoff length L in Viterbi decoding and transfer of the execution result", the demodulation / decoding unit 110 performs demodulation processing, deinterleave processing, and depunk. Charling processing and Viterbi decoding processing with path truncation are executed. The bit string decoded by pass censoring is transmitted in the coding / modulation unit 120 after convolutional coding, puncturing processing, interleaving processing, and modulation processing.

したがって、この場合のTDF方式は、打ち切り復号を行なうものの、中継伝送を始める前にCRCによってS-Rフレームエラーのチェックを実行しない。 Therefore, although the TDF method in this case performs censored decoding, it does not check for S-R frame errors by CRC before starting relay transmission.

なお、本実施の形態の中継方式でも、「ビタビ復号における打ち切りなし」の場合は、図5の従来のDF方式と同様の処理で、中継が実行されることになる。 Even in the relay method of the present embodiment, in the case of "no censoring in Viterbi decoding", the relay is executed by the same process as the conventional DF method of FIG.

図7を参照して、TDF方式では、中継ノードは、ある周波数帯上で、フレームのヘッダを受信し、中継伝送が必要な場合、中継ノードは別の周波数帯上の中継伝送を始める一方で、中継ノードは、図7(b)に示されるようなフレームの受信を行っている。 With reference to FIG. 7, in the TDF method, the relay node receives the header of the frame on one frequency band, and when relay transmission is required, the relay node starts relay transmission on another frequency band. , The relay node is receiving a frame as shown in FIG. 7 (b).

TDF方式では、直交周波数分割多重(OFDM)シンボルの受信の完了からその中継伝送の開始までの期間が短いので、「処理遅延」の期間は無視できない。ここで、「処理遅延」とは、L個の復号されたビットを得るために、ビット列を受信する期間であると考える。また、Lはビタビ復号における打ち切りパスの長さである。 In the TDF method, the period from the completion of reception of the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) symbol to the start of its relay transmission is short, so the period of "processing delay" cannot be ignored. Here, the "processing delay" is considered to be a period during which a bit string is received in order to obtain L decoded bits. Further, L is the length of the censored path in the Viterbi decoding.

TDF方式の遅延時間は、以下のように表現される。 The delay time of the TDF method is expressed as follows.

Figure 0007048931000001
ここで、Tpreは、プリアンブルの期間であり、Tsymは、ガードインターバル(GI)のあるOFDMシンボルの期間であり、NbをOFDMシンボルごとの情報ビットの数であるとするとき、Nは、以下の式で表される。
Figure 0007048931000001
Where Tpre is the preamble period, Tsym is the period of the OFDM symbol with a guard interval (GI), and Nb is the number of information bits per OFDM symbol, then N is: It is expressed by an expression.

Figure 0007048931000002
ここで、以下の関数は、一般に天井関数と呼ばれ、引数xに対して、x以上の最小の整数を表す。
Figure 0007048931000002
Here, the following function is generally called a ceiling function, and represents the smallest integer greater than or equal to x with respect to the argument x.

Figure 0007048931000003
SR≦TRDである場合、リレー制御部112は、S-Rフレームのヘッダの受信および復号の完了後、所定の処理遅延の時間後に、R-Dフレームの中継伝送が始められるように制御する。この場合、処理遅延の時間は、打ち切り長によって異なり、事前に設定されているものとする。
Figure 0007048931000003
When T SR ≤ TR, the relay control unit 112 controls so that the relay transmission of the RD frame is started after a predetermined processing delay time after the reception and decoding of the header of the SR frame are completed. In this case, the processing delay time differs depending on the censoring length and is set in advance.

SR>TRDである場合、リレー制御部112は、中継伝送が、転送フレームを生成するための受信データのバッファリングの完了後に、始められるように制御する。このようにすることで、転送途中で転送すべきデータが不足することを避けることができる。 When T SR > T RD , the relay control unit 112 controls the relay transmission so that the relay transmission can be started after the buffering of the received data for generating the transfer frame is completed. By doing so, it is possible to avoid running out of data to be transferred during the transfer.

この場合、R-Dフレームの送信の終了は、式(1)のとおり、処理遅延を考慮して、S-Rフレームの終了から2Tsym後であると考える。 In this case, it is considered that the end of the transmission of the R-D frame is 2 Tsym after the end of the S-R frame in consideration of the processing delay as shown in the equation (1).

ただし、L=0の場合は、式(1)の処理遅延を表わす項N・Tsymは、ゼロになる。[適応的な中継伝送選択(ARTS:adaptive relay transmission selection)] 上述したように、本実施の形態の中継伝送方式は遅延時間を縮小することができる。しかし、復号における誤り訂正能力が復号の打切りによって下がるので、そのフレームエラーレート(FER)は劣化する傾向にある。 However, when L = 0, the term N · T sym representing the processing delay in the equation (1) becomes zero. [Adaptive relay transmission selection (ARTS)] As described above, the relay transmission method of the present embodiment can reduce the delay time. However, since the error correction capability in decoding is reduced by the termination of decoding, the frame error rate (FER) tends to deteriorate.

これは、再送信の発生を招き、遅延時間をより増加させる結果となる可能性がある。 This can lead to retransmissions and can result in higher delay times.

したがって、本実施の形態の中継方式では、送信元ノードと中継ノードの間の信号対雑音比(SNR:signal-to-noise power ratio)のようなチャネル条件によって中継伝送を選択する。 Therefore, in the relay method of the present embodiment, relay transmission is selected according to a channel condition such as a signal-to-noise power ratio (SNR) between a source node and a relay node.

適切な中継伝送方式を選択するために、フレームエラーレート予測部1122は、たとえば、相互情報に基づいた実効SNRマッピング(MIESM:mutual information based effective SNR mapping)技術を使用することにより、S-Rフレームのフレームエラーレート(FER)を推定する。 In order to select an appropriate relay transmission method, the frame error rate predictor 1122 uses, for example, mutual information based effective SNR mapping (MIESM) technology to frame the S-R frame. Estimate the error rate (FER).

ここで、MIESMは、SNRから得られた相互情報を使用して、FERを評価する技術であり、たとえば、以下の文献に開示がある。 Here, MIESM is a technique for evaluating FER using mutual information obtained from SNR, and is disclosed in the following documents, for example.

文献 : L. Wan, S. Tsai, and M. Almgren, ”A Fading-Insensitive Performance Metric for a Unified Link Quality Model,” Proc. IEEE WCNC2006, Apl. 2006.
以下、FERの予測について、上記文献に従い、簡単に説明する。
References: L. Wan, S. Tsai, and M. Almgren, "A Fading-Insensitive Performance Metric for a Unified Link Quality Model," Proc. IEEE WCNC2006, Apl. 2006.
Hereinafter, the prediction of FER will be briefly described according to the above-mentioned literature.

M値変調(M=2B)に対して、SNRがγkであるk番目のサブキャリアについてのシンボル情報が算出される。 For M value modulation (M = 2 B ), symbol information for the kth subcarrier whose SNR is γ k is calculated.

シンボル情報は、以下の式(2)で定義される。 The symbol information is defined by the following equation (2).

Figure 0007048931000004
ここで、xは、送信されたシンボルであり、yは、SNRがγkであるチャネルを通過した受信シンボルであり、P(x)はxの事前確率であり、P(y|x,γk)は、条件付き確率密度関数である。
Figure 0007048931000004
Where x is the transmitted symbol, y is the received symbol that has passed through the channel where SNR is γ k , P (x) is the prior probability of x, and P (y | x, γ). k ) is a conditional probability density function.

送信されたシンボルがそれぞれ同じ確率で生成されると考え、P(x)=1/Mとする。 Considering that each transmitted symbol is generated with the same probability, P (x) = 1 / M.

ここで、式(2)は、以下のように書き換えることができる。 Here, the equation (2) can be rewritten as follows.

Figure 0007048931000005
ここで、zは、分散0.5γkで平均0の複素ガウス確率変数であり、Xは変調シンボルの集合である。
Figure 0007048931000005
Here, z is a complex Gaussian random variable with a variance of 0.5γ k and an average of 0, and X is a set of modulation symbols.

各サブキャリアのSNRに対しては、SI(γk,M)は、式(3)によって計算される。 For the SNR of each subcarrier, SI (γ k , M) is calculated by Eq. (3).

式(3)の計算は、一般には、計算量が多いため、各変調方式について式(3)の計算結果を含んでいるルックアップテーブルが事前に生成されており、式(3)をその都度計算する代わりに使用するものとする。 Since the calculation of the equation (3) is generally a large amount of calculation, a look-up table containing the calculation result of the equation (3) is generated in advance for each modulation method, and the equation (3) is calculated each time. It shall be used instead of the calculation.

次に、受信ビット情報率(RBIR:received bit information rate)は、すべてのサブキャリアについてSI(γk,M)を平均することにより計算される。 Next, the received bit information rate (RBIR) is calculated by averaging SI (γ k , M) for all subcarriers.

したがって、RBIRは以下の式(4)で与えられる。 Therefore, RBIR is given by the following equation (4).

Figure 0007048931000006
ここで、Kはサブキャリアの数である。
Figure 0007048931000006
Here, K is the number of subcarriers.

フレームエラーレート予測部1122は、FERを、RBIR値および符号化率に応じて、FER曲線を予めメモリに記憶しておき、その曲線を参照することにより推定する。 The frame error rate prediction unit 1122 estimates the FER by storing the FER curve in the memory in advance according to the RBIR value and the coding rate and referring to the curve.

個々の利用可能な符号化率に関してのFER曲線は、加法性白色ガウス雑音(AWGN)チャネルの下で予め測定されており、これらも参照テーブルに格納されているものとする。 It is assumed that the FER curves for each available code rate have been pre-measured under the Additive White Gaussian Noise (AWGN) channel and are also stored in the reference table.

予測される遅延時間は、推定されたFERを使用して計算される。 The estimated delay time is calculated using the estimated FER.

(再送制御)
図8は、再送制御を説明するためのフローチャートである。
(Retransmission control)
FIG. 8 is a flowchart for explaining the retransmission control.

図8(a)は、DF方式での再送制御を示す。 FIG. 8A shows retransmission control by the DF method.

DF方式では、まず、中継ノードが、再送回数が最大送信回数となったかを判断し(S100)、最大回数となっていない場合(S100でN)、中継ノードは、S-Rフレームを受信して、S-Rフレームエラーをチェックする(S104)。 In the DF method, the relay node first determines whether the number of retransmissions has reached the maximum number of transmissions (S100), and if the number of retransmissions has not reached the maximum number (N in S100), the relay node receives the S-R frame and receives the S-R frame. Check for S-R frame errors (S104).

S-Rフレームにエラーが生じた場合(S104でN)、送信元ノードへ再送要求が送信され、送信元ノードからS-Rフレームが再送信され、中継ノードが受信する(S102)。 When an error occurs in the S-R frame (N in S104), a retransmission request is transmitted to the source node, the S-R frame is retransmitted from the source node, and the relay node receives it (S102).

再送信の数が所定の上限値に達するまで、再送信が繰り返される。 Retransmissions are repeated until the number of retransmissions reaches a predetermined upper limit.

S-Rフレーム送信が成功した後(S104でY)、中継ノードは、R-Dフレームを送信し(S106)、宛先ノードから正常受信が返送されたか、あるいは、最大送信回数に達したかを判断する(S108)。正常受信でなく、かつ、最大送信回数に達していない場合(S108でN)、R-Dフレームを再送信する。そうでない場合(S108でY)、送信を終了する。 After the S-R frame transmission is successful (Y in S104), the relay node transmits the R-D frame (S106), and determines whether the normal reception is returned from the destination node or the maximum number of transmissions is reached (S108). ). If the reception is not normal and the maximum number of transmissions has not been reached (N in S108), the R-D frame is retransmitted. If not (Y in S108), the transmission is terminated.

図8(b)は、TDF方式での再送制御を示す。 FIG. 8B shows retransmission control by the TDF method.

TDF方式では、中継ノードがS-Rフレームエラーをチェックすることはなく、中継ノードが、再送回数が最大送信回数となっていないと判断した場合(S200でN)、中継ノードはS-Rフレームを受信すると(S202)、そのまま、R-Dフレームを宛先ノードに送信し(S204)、宛先ノードはR-Dフレームのエラーをチェックする。 In the TDF method, the relay node does not check the S-R frame error, and when the relay node determines that the number of retransmissions is not the maximum number of transmissions (N in S200), the relay node receives the S-R frame (N). S202), the R-D frame is transmitted to the destination node as it is (S204), and the destination node checks for an error in the R-D frame.

宛先ノードからの返信が正常受信でなく、かつ、最大送信回数に達していない場合(S206でN)、送信元ノードからS-Rフレームが再送信され、中継ノードからR-Dフレームを再送信する。そうでない場合(S206でY)、送信を終了する。 If the reply from the destination node is not normally received and the maximum number of transmissions has not been reached (N in S206), the S-R frame is retransmitted from the source node, and the R-D frame is retransmitted from the relay node. If not (Y in S206), the transmission is terminated.

したがって、DF方式で予測される待ち時間およびTDF方式で予測される遅延時間は、それぞれ、以下の式(5)および(6)によって表現される。 Therefore, the waiting time predicted by the DF method and the delay time predicted by the TDF method are expressed by the following equations (5) and (6), respectively.

Figure 0007048931000007
ここで、TTDF currentは、TDF方式を使用する現在の伝送の遅延時間であり、TTDF nextは、TDF方式を使用してフレームエラーによって引き起こされる次の再送信の遅延時間であり、これらは、それぞれ式(1)で与えられる。
Figure 0007048931000007
Where T TDF current is the delay time of the current transmission using the TDF method and T TDF next is the delay time of the next retransmission caused by a frame error using the TDF method. , Respectively given by equation (1).

中継条件設定部1126は、最小の遅延時間が予測される中継伝送方式となるように、復号処理の条件を選択する。 The relay condition setting unit 1126 selects the conditions for the decoding process so that the relay transmission method is such that the minimum delay time is predicted.

したがって、TDF方式において、中継条件設定部1126は、パス打ち切りの長さにいくつかの選択肢がある場合、予期された遅延時間はすべての選択肢につき計算され、中継ノードは、さらにパス打ち切りの長さも、最小の遅延時間となるように選択する。
(パフォーマンス評価)
以下では、コンピューター・シミュレーションによってTDF方式およびARTS方式のパフォーマンスの評価結果を説明する。
Therefore, in the TDF method, if the relay condition setting unit 1126 has several options for the path cutoff length, the expected delay time is calculated for all the options, and the relay node also has the path cutoff length. , Select to have the minimum delay time.
(Performance evaluation)
In the following, the evaluation results of the performance of the TDF method and the ARTS method will be described by computer simulation.

図9は、シミュレーション・パラメータを示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing simulation parameters.

図10は、変調および符号化方式(MCS)およびシミュレーション条件を示す図である。 FIG. 10 is a diagram showing modulation and coding schemes (MCS) and simulation conditions.

図10(a)に示されるような符号化率および変調方式は、IEEE 802.11aの標準に基づく。 The coding rate and modulation scheme as shown in FIG. 10 (a) are based on IEEE 802.11a standards.

図10(b)は、シミュレーションにおける条件の一覧である。 FIG. 10B is a list of conditions in the simulation.

図11は、図10(b)の条件5の下での各中継伝送方式の遅延時間を示すグラフである。
S-Rフレームに対して使用された初期的なMCSは図11中に示される。R-D間の使用MCSは、BPSK R=1/2であり、R-D間のSNR=5dBである。
FIG. 11 is a graph showing the delay time of each relay transmission method under the condition 5 of FIG. 10 (b).
The initial MCS used for the SR frame is shown in FIG. The MCS used between RDs is BPSK R = 1/2 and SNR between RDs = 5 dB.

図11では、状況によって,DF/TDFは優劣が入れ替わるときはあるものの、適応制御を行ったARTS方式では、最小またはほぼ最小となる遅延時間を達成していることがわかる。 In FIG. 11, it can be seen that the DF / TDF achieves the minimum or almost the minimum delay time in the adaptively controlled ARTS method, although the superiority and inferiority of the DF / TDF may change depending on the situation.

したがって、ARTS方式は、適切な中継伝送方式を選択でき、遅延時間を縮小することがわかる。 Therefore, it can be seen that the ARTS method can select an appropriate relay transmission method and reduce the delay time.

以上、実施の形態として、無線中継装置1000の具体的な構成および動作として説明したように、TDF方式は、受信の完了の前に、復号の打ち切りをすることにより得られるビット列を転送する。TDF方式では、中継ノードは、ある周波数帯のフレームのヘッダを受信する。ヘッダ情報により中継伝送が必要な場合、中継ノードはある周波数帯上で中継伝送を始める一方で、中継ノードは、他の周波数帯上のフレームの受信を実行する。 As described above, as described as the specific configuration and operation of the wireless relay device 1000 as the embodiment, the TDF method transfers the bit string obtained by censoring the decoding before the completion of reception. In the TDF method, the relay node receives the header of the frame of a certain frequency band. When relay transmission is required by the header information, the relay node starts relay transmission on one frequency band, while the relay node receives a frame on another frequency band.

TDF方式により、中継伝送の遅延時間を縮小するが、打ち切りのない復号を行うDF方式と比較して、そのFER特性は劣化する傾向にある。そこで、送信元ノードから宛先ノードへの送信が完了するまでのトータルの遅延時間が増加することがないように、チャネル状態によって中継伝送方式を選択する。この場合、最小の遅延時間を達成する中継伝送方式が選択される。 The TDF method reduces the delay time of relay transmission, but its FER characteristics tend to deteriorate as compared with the DF method that performs decoding without censoring. Therefore, the relay transmission method is selected according to the channel state so that the total delay time until the transmission from the source node to the destination node is completed does not increase. In this case, a relay transmission method that achieves the minimum delay time is selected.

すなわち、以上に説明したように、本実施の形態の無線中継装置1000およびその実行する無線中継方法によれば、ヘッダを確認してから転送を行うことで不要なリレー送信を抑えることができる。 That is, as described above, according to the wireless relay device 1000 of the present embodiment and the wireless relay method executed by the wireless relay device 1000, unnecessary relay transmission can be suppressed by confirming the header and then performing the transfer.

また、通信状況が良い場合は、遅延の少ないリレー方式とすることで低遅延でリレー送信を行うことができ、通信状況が悪い場合は、誤り率特性が優れるリレー方式とすることで、再送による遅延を回避し、最小限の遅延に抑えることができる。 In addition, when the communication condition is good, relay transmission can be performed with low delay by using a relay method with less delay, and when the communication condition is bad, a relay method with excellent error rate characteristics can be used for retransmission. Delays can be avoided and minimized.

今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are examples of configurations for concretely implementing the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. The technical scope of the present invention is shown by the scope of claims, not the description of embodiments, and includes modifications within the wording scope of the claims and the scope of equal meaning. Is intended.

100 受信アンテナ 102,124 RF部、104 同期処理部、106 OFDM復調部、108 伝搬路推定部、110 復調/復号部、111 メモリ、112 リレー制御部、120 符号化/変調部、122 OFDM変調部、130 送信アンテナ、1000 無線中継装置、1010 送信元ノード、1020 宛先ノード、1101 復調処理部、1102 デインターリーブ処理部、1103 デパンクチャリング部、1104 ビタビ復号部、1105 誤り検出部、1122 フレームエラーレート予測部、1124 ヘッダ解析部、1126 中継条件設定部、1201 誤り検出符号付加部、1202 畳込み符号化処理部、1203 パンクチャリング部、1204 インターリーブ処理部、1205 変調処理部。 100 Receiving antenna 102, 124 RF unit, 104 synchronization processing unit, 106 OFDM demodulation unit, 108 propagation path estimation unit, 110 demodulation / decoding unit, 111 memory, 112 relay control unit, 120 coding / modulation unit, 122 OFDM modulation unit , 130 transmit antenna, 1000 wireless repeater, 1010 source node, 1020 destination node, 1101 demodulation processing unit, 1102 orthogonal leaving processing unit, 1103 depuncturing unit, 1104 bitabi decoding unit, 1105 error detection unit, 1122 frame error rate. Prediction unit, 1124 header analysis unit, 1126 relay condition setting unit, 1201 error detection code addition unit, 1202 convolution coding processing unit, 1203 puncturing unit, 1204 interleaving processing unit, 1205 modulation processing unit.

Claims (9)

全二重通信が可能な無線通信方式で通信し、送信元ノードからの第1のフレーム信号を中継し宛先ノードに第2のフレーム信号として転送するための無線中継装置であって、
前記送信元ノードからの信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記第1のフレーム信号を復調し、前記第1のフレーム信号の少なくともヘッダの情報を復号する復調復号手段と、
前記ヘッダの情報に基づいて、前記第1のフレーム信号を中継することが必要と判断されることに応じて中継処理を制御するための中継制御手段と、
前記中継制御手段の制御に応じて、前記第1のフレーム信号の受信期間と少なくとも一部で重複する期間において、前記復調復号手段からのデータを符号化および変調して前記第2のフレーム信号を生成するための符号化・変調手段と、
前記符号化・変調手段の出力を前記宛先ノードに向けて送信するための送信手段とを備え、
前記復調復号手段は、
所定の復調処理を実行してビット列を生成するための復調手段と、
前記ビット列に基づき、トレリス符号に対する復号処理を実行するための復号手段と、
前記復号手段の出力に対して誤り検知を実行するための誤り検知手段とを含み、
前記符号化・変調手段は、前記中継制御手段の制御に応じて、前記復調手段または前記復号手段のいずれかから出力される前記データを選択的に受けて、符号化および変調して前記第2のフレーム信号を生成する、無線中継装置。
A wireless relay device for communicating by a wireless communication method capable of full-duplex communication, relaying a first frame signal from a source node, and transferring it to a destination node as a second frame signal.
A receiving means for receiving a signal from the source node, and
A demodulation / decoding means that demodulates the first frame signal received by the receiving means and decodes at least the header information of the first frame signal.
A relay control means for controlling the relay process according to the determination that it is necessary to relay the first frame signal based on the information in the header.
According to the control of the relay control means, the data from the demodulation / decoding means is encoded and modulated to obtain the second frame signal during a period that at least partially overlaps with the reception period of the first frame signal. Coding / modulation means for generation,
A transmission means for transmitting the output of the coding / modulation means toward the destination node is provided.
The demodulation / decoding means is
A demodulation means for executing a predetermined demodulation process to generate a bit string,
Decoding means for executing the decoding process for the trellis code based on the bit string,
Includes an error detecting means for performing error detection on the output of the decoding means.
The coding / modulation means selectively receives the data output from either the demodulation means or the decoding means according to the control of the relay control means, encodes and modulates the second data. A wireless relay device that generates a frame signal of .
前記符号化・変調手段は、前記中継制御手段の制御に応じて、前記復調復号手段での復調および復号の方式とは独立に制御される符号化および変調の方式により、前記第2のフレーム信号を生成する、請求項記載の無線中継装置。 The coding / modulation means is a coding / modulation method controlled independently of the demodulation / decoding method of the demodulation / decoding means according to the control of the relay control means, and the second frame signal is used. The wireless relay device according to claim 1 . 前記全二重通信が可能な無線通信方式は、互いに分離した複数の周波数帯のそれぞれの無線チャネルを利用して無線通信する方式である、請求項1または2に記載の無線中継装置。 The wireless relay device according to claim 1 or 2, wherein the wireless communication method capable of full-duplex communication is a method of wireless communication using each wireless channel of a plurality of frequency bands separated from each other. 前記復号手段は、前記トレリス符号に対する前記復号処理に対してトレリス上での打切り長を設定可能であり、
前記中継制御手段は、前記第1のフレーム信号に基づき、前記送信元ノードと前記無線中継装置との間の通信品質を推定する通信品質推定手段と、
前記推定された通信品質に基づいて、前記第2のフレーム信号の転送に要する時間の期待値を小さくするように、前記打切り長を設定する中継条件設定手段とを含む、請求項に記載の無線中継装置。
The decoding means can set the cutoff length on the trellis for the decoding process for the trellis code.
The relay control means includes a communication quality estimating means for estimating the communication quality between the source node and the wireless relay device based on the first frame signal.
The first aspect of the present invention includes a relay condition setting means for setting the cutoff length so as to reduce the expected value of the time required for transferring the second frame signal based on the estimated communication quality. Wireless relay device.
前記通信品質推定手段は、前記第1のフレーム信号に基づき、伝搬路推定値や雑音電力推定値を取得して、前記通信品質としてフレームエラーレートを推定するエラーレート推定手段を含む、請求項記載の無線中継装置。 4. The communication quality estimating means includes an error rate estimating means that acquires a propagation path estimated value and a noise power estimated value based on the first frame signal and estimates a frame error rate as the communication quality. The described wireless repeater. 前記中継条件設定手段は、前記通信品質に基づき、再送を含めて、前記第1のフレーム信号の送信に要する時間の期待値を算出し、前記期待値が最小となるように、前記符号化・変調手段における前記符号化および変調の方式を所定の方式のうちから選択する、請求項記載の無線中継装置。 The relay condition setting means calculates an expected value of the time required for transmission of the first frame signal, including retransmission, based on the communication quality, and encodes the expected value so as to minimize the expected value. The wireless relay device according to claim 4 , wherein the coding and modulation method in the modulation means is selected from predetermined methods. 前記中継条件設定手段は、中継伝送に必要な中継時間を算出し、前記中継時間が前記第1のフレーム信号のフレーム期間より長い場合は、前記ヘッダ受信後に中継伝送を開始する、請求項記載の無線中継装置。 The relay condition setting means calculates the relay time required for the relay transmission, and if the relay time is longer than the frame period of the first frame signal , the relay transmission is started after the header is received, according to claim 6 . Wireless relay device. 前記中継条件設定手段は、中継伝送に必要な中継時間を算出し、前記中継時間が前記第1のフレーム信号のフレーム期間より短い場合は、転送データが不足することのないタイミングとなるまで前記第1のフレーム信号のデータがバッファされてから、中継伝送を開始する、請求項記載の無線中継装置。 The relay condition setting means calculates the relay time required for relay transmission, and if the relay time is shorter than the frame period of the first frame signal , the first is until the timing at which the transfer data is not insufficient. The wireless relay device according to claim 6 , wherein relay transmission is started after the data of the frame signal of 1 is buffered. 全二重通信が可能な無線通信方式で通信し、送信元ノードからの第1のフレーム信号を中継し宛先ノードに第2のフレーム信号として転送するための無線中継方法であって、
前記送信元ノードからの信号を受信するステップと、
前記受信した前記第1のフレーム信号を復調し、前記第1のフレーム信号の少なくともヘッダの情報を復号する復調復号ステップと、
前記ヘッダの情報に基づいて、前記第1のフレーム信号を中継することが必要と判断されることに応じて中継処理を制御する中継制御ステップと、
前記中継処理の制御に応じて、前記第1のフレーム信号の受信期間と少なくとも一部で重複する期間において、前記復調復号ステップでの処理の完了前のデータを受けて符号化および変調して前記第2のフレーム信号を生成する符号化・変調ステップと、
前記変調後の前記第2のフレーム信号を前記宛先ノードに向けて送信するステップとを備え、
前記復調復号ステップは、
所定の復調処理を実行してビット列を生成する復調ステップと、
前記ビット列に基づき、トレリス符号に対する復号処理を実行する復号ステップと、
前記復号ステップの結果に対して誤り検知を実行するステップとを含み、
前記符号化・変調ステップは、前記中継制御ステップにおける制御に応じて、前記復調ステップまたは前記復号ステップの結果のいずれかのデータを選択的に受けて、符号化および変調して前記第2のフレーム信号を生成する、無線中継方法。
It is a wireless relay method for communicating by a wireless communication method capable of full-duplex communication, relaying a first frame signal from a source node, and transferring it to a destination node as a second frame signal.
The step of receiving the signal from the source node and
A demodulation / decoding step of demodulating the received first frame signal and decoding at least header information of the first frame signal.
A relay control step that controls relay processing according to the determination that it is necessary to relay the first frame signal based on the information in the header.
In response to the control of the relay processing, the data before the completion of the processing in the demodulation / decoding step is received, encoded and modulated in a period at least partially overlapping with the reception period of the first frame signal. The coding / modulation step to generate the second frame signal,
A step of transmitting the modulated second frame signal toward the destination node is provided.
The demodulation / decoding step
A demodulation step that performs a predetermined demodulation process to generate a bit string,
A decoding step that executes a decoding process for the trellis code based on the bit string,
Including a step of executing error detection for the result of the decoding step .
The coding / modulation step selectively receives data of either the demodulation step or the result of the decoding step according to the control in the relay control step, encodes and modulates the second frame. A wireless relay method that generates a signal.
JP2017044121A 2017-03-08 2017-03-08 Wireless relay device and wireless relay method Active JP7048931B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017044121A JP7048931B2 (en) 2017-03-08 2017-03-08 Wireless relay device and wireless relay method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017044121A JP7048931B2 (en) 2017-03-08 2017-03-08 Wireless relay device and wireless relay method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018148497A JP2018148497A (en) 2018-09-20
JP7048931B2 true JP7048931B2 (en) 2022-04-06

Family

ID=63592454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017044121A Active JP7048931B2 (en) 2017-03-08 2017-03-08 Wireless relay device and wireless relay method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7048931B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7223520B2 (en) * 2018-07-23 2023-02-16 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 Wireless relay device and wireless relay method
CN113543260A (en) * 2020-04-14 2021-10-22 杭州承联通信技术有限公司 TDMA wireless ad hoc network service rapid relay routing information transmission method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002290322A (en) 2001-03-28 2002-10-04 Fuji Electric Co Ltd Wireless terminal, transmission controller, wireless transmission control method, and program
JP2007013337A (en) 2005-06-28 2007-01-18 Sony Corp Viterbi decoding device
JP2009225063A (en) 2008-03-14 2009-10-01 Fujitsu Ltd Data relaying apparatus, communication apparatus, and data relaying method
JP2016502827A (en) 2012-12-07 2016-01-28 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. System and method for packet relay
JP2017011350A (en) 2015-06-17 2017-01-12 日本電信電話株式会社 System, method and device for radio relay

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002290322A (en) 2001-03-28 2002-10-04 Fuji Electric Co Ltd Wireless terminal, transmission controller, wireless transmission control method, and program
JP2007013337A (en) 2005-06-28 2007-01-18 Sony Corp Viterbi decoding device
JP2009225063A (en) 2008-03-14 2009-10-01 Fujitsu Ltd Data relaying apparatus, communication apparatus, and data relaying method
JP2016502827A (en) 2012-12-07 2016-01-28 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. System and method for packet relay
JP2017011350A (en) 2015-06-17 2017-01-12 日本電信電話株式会社 System, method and device for radio relay

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018148497A (en) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3898192B2 (en) Wireless communication method and apparatus using adaptive modulation system
US8619917B2 (en) Decoding apparatus and method of terminal in wireless communication system
KR101524662B1 (en) Method and apparatus in wireless communication systems
US8516344B2 (en) Symbol-level random network coded cooperation with hierarchical modulation in relay communication
US7873026B2 (en) Apparatus and method for scheduling data in a modem
US8902737B2 (en) Cooperative network with adaptive forwarding request policy
KR101281252B1 (en) Method for cooperative relaying within multi hop wireless communication systems
KR100899731B1 (en) Apparatus and method for processing received data in wireless broadband communication system
US20090074088A1 (en) Adaptive Fragmentation for HARQ in Wireless OFDMA Networks
US7555269B2 (en) Adaptive modulation scheme and coding rate control method
US20080240305A1 (en) Message Decoding With Apriori Information and Soft Combining
KR20110002057A (en) Method and apparatus for spectrally efficient link adaptation using harq in ofdma systems
EP1796299A1 (en) Wireless packet communication apparatus
JP2008017487A (en) Harq method, and relay equipment and communication system using the same
JP4206104B2 (en) Wireless communication method and apparatus using adaptive modulation system
US8379510B2 (en) Decoding apparatus and method in a broadband wireless access communication system
Egashira et al. Low latency relay processing scheme for WLAN systems employing multiband simultaneous transmission
WO2011096764A2 (en) Coordinated communication method using multiple terminals
JP7048931B2 (en) Wireless relay device and wireless relay method
JP7223520B2 (en) Wireless relay device and wireless relay method
JP2008270863A (en) Radio reception device, radio transmission device, and radio communication system
CN112219430A (en) Predictive reception method for physical layer downlink repetition in NB-IOT UEs for extended battery life
JP6877708B2 (en) Wireless relay device and wireless relay method
US8879463B2 (en) Adaptive distributed turbocoding method for a cooperative network
KR102207467B1 (en) Method and apparatus for scheduling voice service in packet domain

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200302

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210122

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210318

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210520

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211020

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220315

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220315

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7048931

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150