JP7115102B2 - 光／ｒｆ無線ハイブリッド通信システム、及び制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのチャネルでデータを伝送する光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム、及びその制御方法に関する。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ－Ｔｏ－Ｔｈｅ－Ｈｏｍｅ）やＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を利用した高速インターネットサービスは日常生活において必要不可欠なツールとなっている。特に近年では、クラウド利用の普及やモバイル端末の利用拡大に伴いＩＰデータ通信だけではなくＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）／Ｍ２Ｍ（Ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏ Ｍａｃｈｉｎｅ）、４Ｋ／８Ｋ高精細映像配信サービス、オンライン動画配信サービス、ＳＮＳによる動画アップロード等、多種多様なアプリケーションやサービスが急速に普及してきた。さらに、ＩＣＴを活用したテレワークなど新しいワークスタイルが提案されており、今後もネットワークを利用したサービス需要が拡大していくものと考えられる。現在ではＦＴＴＨの普及に伴い、宅内まで安定した光ブロードバンドサービスが提供されている一方で、宅内環境においてもＰＣ以外のマルチデバイスの活用やケーブル配線の取り回しの観点、上記で述べたサービス多様化の背景により高スループット化を実現する無線通信システムが求められている。

無線通信システムは、周波数領域の観点から３ＴＨｚを境界として大きく２つに大別できる。３ＴＨｚ以下の周波数帯は、電波領域と呼ばれＬＴＥや５Ｇ等のセルラ系やアンライセンス帯を利用した無線ＬＡＮが挙げられる。この領域は研究開発が活発であり、利用する周波数帯の拡張や、高周波数帯の利用により高スループット化が実現できる。周波数帯の拡張については、例えば２．４ＧＨｚ、及び５．２ＧＨｚの周波数帯を利用し、更に変調方式の多値化、サブキャリア間隔の制御、複数アンテナでデータの送受信を行うＭＩＭＯ技術等の高度な技術を駆使することで高スループット化を実現する報告もある（非特許文献１）。また、高周波数帯の利用については、６０ＧＨｚ帯の利用が総務省により許可されており、近年ではＩＥＥＥ８０２．１１ａｄなどの電波法に縛られないミリ波帯を活用した無線ＬＡＮ規格が標準化されている。しかしながら、ミリ波帯のデバイスは消費電力やデバイスの高コスト化が懸念されており、今後のミリ波帯無線ＬＡＮ規格の急速な普及はハードルが高いと考えられる。

一方で、３ＴＨｚ以上（３０ＰＨｚ以下）の周波数帯は、光波領域と呼ばれ赤外線通信や可視光を利用する方法や、近年では照明で利用されているＬＥＤを高速変調させて送受信を行うＬｉ－Ｆｉが挙げられる。この領域は、周波数帯が高いため光強度変調直接検波（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ－Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ： ＩＭ－ＤＤ）方式によるシンプルな送受信構成で比較的容易に高スループット化が実現可能である。研究レベルではインコヒーレント光であるＬＥＤによるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）と、８ＰＡＭを用いた１ｍ／４Ｇｂｐｓの伝送実験や、コヒーレント光を用いた５０ＧＨｚ間隔の８波長ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ ＷＤＭ）による５０ｍ／３２０Ｇｂｐｓの報告がある（非特許文献２、３）。

特表２００５－５０６７１８号公報

山田 曉， 野島 大輔， 浅井 孝浩， "無線ＬＡＮ関連システムの国際標準化動向"， 電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン， Ｎｏ． ３８， 秋号， ｐ． ７４－７９， ２０１６． Ｍｅｎｇｊｉｅ Ｚｈａｎｇ， Ｍｅｎｇ Ｓｈｉ， Ｆｕｍｉｎ Ｗａｎｇ， Ｊｉａｑｉ Ｚｈａｏ， Ｙｉｎｇｊｕｎ Ｚｈｏｕ， Ｚｈｉｘｉｎ Ｗａｎｇ， Ｎａｎ Ｃｈｉ， "４．０５－Ｇｂ／ｓ ＲＧＢ ＬＥＤ－ｂａｓｅｄ ＶＬＣ ｓｙｓｔｅｍ ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ＰＳ－Ｍａｎｃｈｅｓｔｅｒ ｃｏｄｅｄ Ｎｙｑｕｉｓｔ ＰＡＭ－８ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｂｒｉｄ ｔｉｍｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ"， Ｐｒｏｃ ＯＦＣ２０１７， Ｗ２Ａ．４２． Ｗｅｎ－Ｓｈｉｎｇ Ｔｓａｉ， Ｈａｉ－Ｈａｎ Ｌｕ， Ｃｈｕｎｇ－Ｙｉ Ｌｉ， Ｔｉｎｇ－Ｃｈｉｅｈ Ｌｕ， Ｈｕｎｇ－Ｈｓｉｅｎ Ｌｉｎ， Ｂｏ－Ｒｕｉ Ｃｈｅｎ， Ｃｈａｎｇ－Ｊｅｎ Ｗｕ， "Ａ ５０ ｍ／３２０ Ｇｂｐｓ ＤＷＤＭ ＦＳＯ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ"， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＩＰＣ）， ｐ． ４３－４４， ２０１６．

電波領域や光波領域の無線通信システムは、上記で述べた方法により高スループット化が期待できるが、各無線通信システムは無線リンクの通信状態の安定性の観点から以下が課題であると考える。
（電波領域の周波数帯利用による課題）
・マルチパスフェージングに起因する通信品質の劣化
・電波干渉によるスループットの低下
（光波領域の周波数帯利用による課題）
・障害物を介する伝搬が不可能（経路中に障害物があった場合に通信断）

これらの課題は、電波領域と光波領域の周波数帯を利用した無線通信システムが各々連携するハイブリッド無線通信システムによって課題の克服が可能である。具体的には、以下の通りである。
（電波領域の周波数帯利用による課題と解決手段）
・マルチパスフェージングに起因する通信品質の劣化
＃（光波領域）指向性が極めて高いという特徴を利用
・電波干渉によるスループットの低下
＃（光波領域）光波干渉によるクロストークが低いという特徴を利用
（光波領域の周波数帯利用による課題と解決手段）
・障害物を介する伝搬が不可能（経路中に障害物があった場合に通信断）
＃（電波領域）回折効果や、利用周波数帯に依存するが電波の透過を利用

このように、電波領域や光波領域の何れかの無線通信システムのみを利用した場合、上記の課題により通信状態の不安定性が生じるが、互いのシステムのデメリット（上記の課題）をもう一方のメリットで補完することで、電波状態や通信帯域に左右されない安定した無線リンクを構築できる。また、上記ハイブリッド無線通信システムは、電波法の制限を受けない光波領域の周波数帯を利用することによる電波領域の周波数リソース確保の観点からも有効である。

このような電波領域と光波領域の周波数帯を利用したハイブリッド通信システムは既に提案がなされており、特許文献１はＲＦ無線と光無線のハイブリッド通信リンクであって、天気予報、コントローラ内の天気装置、あるいは送受信パワーを監視する機能を具備することで、各リンク状態の良否を判断するものである。しかしながら、特許文献１は、各無線リンクの状態を送受信パワーから判断しているが、例えば、前記マルチパスフェージングは異経路の伝搬により信号同士が干渉し、受信強度を著しく変動させるため、結果としてスループットが低下することもあるし、電波／光波の到着時間差（伝送遅延変動）による波形歪（ジッタ―）による信号品質劣化も考えられるため、各リンクの送受信パワーだけでは、リンク状態の良否を判断できない。更に、特許文献１は、上記の手法でリンクの状態を判断した後、ＲＦ無線リンクか光無線リンクかを一意に決定し、利用することが示されている。これは、データ送信時にＲＦ無線リンクか光無線リンクかのいずれか一方を利用することを示しており、先で述べた課題によるリンク状態の不安定性を解決するものではない。

そこで、本発明は、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのリンク状態の不安定性を解決できる光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム、及び制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムは、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの双方のチャネルにて受信した信号品質からリンク状態の良否を判断し、その結果に基づき各々のリンクで伝送するデータの配分を決定することとした。

具体的には、発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムは、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのチャネルを用いてデータを伝送する光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムであって、
ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号品質と光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号品質を測定する信号品質測定部と、
前記信号品質測定部が測定した信号品質に基づいて、前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルで伝送するデータの振分配分を決定する振分判定部と、
前記振分判定部が決定した振分配分に基づき、伝送するデータを前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルの双方またはいずれか一方に振り分けるスイッチ部と、
を備えることを特徴とする。

また、発明に係る制御方法は、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのチャネルを用いてデータを伝送する光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムの制御方法であって、
ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号品質と光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号品質を測定する信号品質測定手順と、
前記信号品質測定手順で測定した信号品質に基づいて、前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルで伝送するデータの振分配分を決定する振分判定手順と、
前記振分判定手順で決定した振分配分に基づき、伝送するデータを前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルの双方またはいずれか一方に振り分ける振り分け手順と、
を行うことを特徴とする。

本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム、及び制御方法は、データ送信時にＲＦ無線リンクか光無線リンクかのいずれか一方に限定せず、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの双方のチャネルにて受信した信号品質からリンク状態の良否を判断し、その結果に基づき各々のリンクで伝送するデータの配分を決定する。このため、外乱などの伝送状態に臨機応変にリンクを切り替えることができる。従って、本発明は、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのリンク状態の不安定性を解決できる光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム、及び制御方法を提供することができる。

発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムは、前記ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度と前記光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度を測定し、測定した信号強度が所定の閾値より大きい場合、前記信号品質測定部に前記データの信号品質を測定させ、測定した信号強度が所定の閾値より小さい場合、前記信号品質測定部に前記データの信号品質を測定させずに、前記データの信号品質が特定品質と測定されたものと擬制する信号強度測定部をさらに備えることが好ましい。

また、発明に係る制御方法は、さらに
前記ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度と前記光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度を測定する信号強度測定手順と、
測定した信号強度が所定の閾値より大きい場合、前記信号品質測定手順を行い、測定した信号強度が所定の閾値より小さい場合、前記信号品質測定手順を行わず、前記データの信号品質が特定品質と測定されたものと擬制する判断手順と、
を行うことが好ましい。

信号品質を測定する前段で各リンクの信号強度を測定する機構を設けることで，信号伝送の安定化とリンク情報生成までの処理を高速化することができる。

本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムは、
入力されたデータを所定長のデータに分割するＤＥＭＵＸ部と、
前記ＤＥＭＵＸ部で分割されたデータに対して、前記振分判定部が決定した振分配分に基づく制御情報を付与する制御データ付与部と、
前記ＤＥＭＵＸ部で分割され、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルを介して伝送されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき再結合するＭＵＸ部と
をさらに備え、
前記スイッチ部は、前記ＤＥＭＵＸ部で分割されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルに振り分けるように前記入力されたデータを伝送する。

また、発明に係る制御方法は、
入力されたデータを所定長のデータに分割するデータ分割手順と、
前記データ分割手順で分割されたデータに対して、前記振分判定手順で決定した振分配分に基づく制御情報を付与する制御データ付与手順と、
前記データ分割手順で分割され、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルを介して伝送されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき再結合するデータ結合手順と
を行い、
前記振り分け手順では、前記データ分割手順で分割されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルに振り分けるようにデータの伝送制御を行う。

さらに、発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムは、双方向通信のうち、一方向は、前記ＲＦ無線リンクと前記光無線リンクの双方のチャネルに振り分けてデータを伝送し、他方向は、前記ＲＦ無線リンクのみでデータを伝送することが好ましい。

また、発明に係る制御方法は、前記光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが双方向通信を行う場合、一方向は、前記ＲＦ無線リンクと前記光無線リンクの双方のチャネルに振り分けてデータを伝送させ、他方向は、前記ＲＦ無線リンクのみでデータを伝送させることが好ましい。

親局と端末との双方向通信において下り方向のみを光／ＲＦ無線ハイブリッド通信とすることで、端末にアップロード用の光送信器を配置することが不要となり、低コスト化を図れる。

本発明は、ＲＦ無線通信方式と、光無線通信方式とが融合することで、無線伝送区間における電波領域の周波数リソース確保と高スループット化を実現するＲＦ／光無線ハイブリッド通信方式において、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの双方のチャネルにて受信した信号品質からリンク状態の良否を判断し、その結果に基づき各々のリンクで伝送するデータの配分を決定する。

従って、本発明は、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのリンク状態の不安定性を解決できる光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム、及び制御方法を提供することができる。

本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムを説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが行うデータ分割及び制御データ付与を説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが行うデータの再結合を説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが利用するリンク情報の一例である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムを説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムを説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムを説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムの動作を説明する図である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが有する信号品質と対応するパラメータのテーブル例である。 本発明に係る光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが有する管理情報ＤＢのテーブル例である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１を説明する図である。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１は、ＲＦ無線リンク３００と光無線リンク４００のチャネルを用いてデータを伝送する光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムであって、
ＲＦ無線リンク３００のチャネルで伝送したデータの信号品質と光無線リンク４００のチャネルで伝送したデータの信号品質を測定する信号品質測定部２３０と、
信号品質測定部２３０が測定した信号品質に基づいて、ＲＦ無線リンク３００のチャネルと光無線リンク４００のチャネルで伝送するデータの振分配分を決定する振分判定部１２５と、
振分判定部１２５が決定した振分配分に基づき、伝送するデータをＲＦ無線リンク３００のチャネルと光無線リンク４００のチャネルの双方またはいずれか一方に振り分ける振分部１２４と、
を備える。

図１及び以降の図において、符号１ｘｘは親局１００側に設置される装置／デバイスを表し、符号２ｘｘは端末２００側に設置される装置／デバイスを表している。符号３００は、親局～端末間を電波領域の周波数帯（以下、ＲＦ無線周波数帯）を利用してデータを送受信するＲＦ無線リンク、符号４００は親局～端末間を光波領域の周波数帯を利用してデータを送受信する光無線リンクを各々示している。

符号１１０は中継局等の上位局から親局１００へファイバ伝送路５００を介して送信された下り方向の光信号を受信、もしくは端末２００側から送信された上りデータを上位局へ光信号にて送信するための光送受信器を示す。符号１２０はアクセス制御部を示し、
バッファ部１２１、
データを分割するＤＥＭＵＸ部１２２、
分割したデータにＲＦ無線リンク、もしくは光無線リンクへデータを振分けるための制御データを付与する制御データ付与部１２３、
前記制御データ付与部１２３にて付与された制御データをもとにＲＦ無線リンク、もしくは光無線リンクへのデータの振分けを行うＳＷ部１２４、
ＲＦ無線リンク、もしくは光無線リンクへのデータの振分配分比を決定する振分判定部１２５、及び
ＲＦ無線リンクと光無線リンクの信号品質状態に応じてあらかじめ計算された振分配分比率のテーブルが格納されている管理情報ＤＢ部１２６、
によって構成される。
また、符号１３０は多重された上りデータと、振分判定に用いるリンクの状態を表すリンク情報を分離するためのデータ分離部を示す。符号１４０はＲＦ無線リンク側の送受信器、符号１５０は光無線リンク側の送信器を示す。

符号２１０は無線リンク３００側の送受信器、符号２２０は光無線リンク４００側の光受信器、符号２３０はＲＦ無線リンク側の受信器と光無線リンク側の光受信器から出力される信号の一部をタップし、各々受信した信号の信号品質を測定する信号品質測定部を示す。信号品質測定部２３０はＲＦ無線側信号測定部２３１と光無線側信号測定部２３２から構成される。

符号２４０は信号品質測定部２３０にて測定された測定値からリンク情報を生成するリンク情報生成部を示す。符号２５０はバッファ部を示す。符号２６０はＲＦ無線リンクと光無線リンクの各々を利用して受信した受信データをアクセス制御部１２０のＤＥＭＵＸ部１２２で分割されたルールに従いデータを再構築するＭＵＸ部を示している。

次にデータ、及び、制御用データの流れを示す。ファイバ伝送路５００を介して親局１００へ送信されたデータは、光信号として光送受信器１１０にて受信され、電気信号へと変換される。変換された信号はバッファ部１２１にてバッファリング処理され、ＤＥＭＵＸ部１２２において予め決められたデータ長に分割される。図２－１は分割前のデータ列、図２－２は分割後のデータ列である。データ分割長はアクセス制御部においてパラメータとして設定されるものとし、入力されたデータ長が分割データ長の整数倍とならない場合はＤＥＭＵＸ部１２２においてパディング処理を施す。

制御データ付与部１２３ではＤＥＭＵＸ部１２２において分割されたデータの先頭部分に制御データを付与する。図２－３は制御データを付与されたデータ列の一例である。制御データは、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのリンク振分情報と、分割されたデータのアドレス（例えば、データ１のｋ番目）が記されたデータ識別情報によって構成される。ＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分配分比は振分判定部１２５から出力されるリンク振分配分比情報をもとに決定される。例えば、ＲＦ無線リンク３０％、光無線リンク７０％など動的に振分配分比を決定することができる。具体的には、図２－１のような１つのデータ列が図２－２のように分割され、分割されたデータのうち３０％がＲＦ無線リンクに、７０％が光無線リンクに振り分けられる。データを振り分ける際に、振分配分比に応じ、一方のリンクに偏らないように振り分ける。例えば、２つのデータを光無線リンクに振り分けた後に１つのデータをＲＦ無線リンクに振り分ける。

このように、制御データを付与されたデータは、ＳＷ部１２４において、リンク振分情報に基づき、ＲＦ無線リンクと光無線リンクへと配分される。ＲＦ無線側送受信器１４０と光無線側送信器１５０はそれぞれＲＦ無線リンク３００と光無線リンク４００を介して、ＳＷ部１２４で振分けられたデータを端末２００へ伝送する。

伝送されたデータは端末２００内のＲＦ無線側送受信器２１０、及び、光無線側受信器２２０において、電気信号へ変換されたのち、識別再生等を経て受信処理される。ここで、ＲＦ無線側送受信器２１０、及び、光無線側受信器２２０から出力された信号の一部をデバイダ等によりタップし、信号品質測定部２３０にて信号品質の測定を行う。ＲＦ無線側送受信器２１０からの出力信号はＲＦ無線側信号品質測定部２３１にて、光無線側受信器２２０からの出力信号は光無線側信号品質測定部２３２にて信号品質が測定される。

測定する各リンクの信号品質としては、例えば、
信号電力対雑音電力比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）、
搬送波電力対雑音電力比（ＣＮＲ：Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）、
変調誤差比（ＭＥＲ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ）、
エラー・ベクトル振幅（ＥＶＭ：Ｅｒｒｏｒ－Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）、
相対コンスタレーションエラー（ＲＣＥ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ Ｅｒｒｏｒ）、
ビット誤り率（ＢＥＲ：Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）、
フレーム誤り率（ＦＥＲ： Ｆｒａｍｅ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）
などが挙げられる。

信号品質の測定値はリンク情報生成部２４０へ入力される。リンク情報生成部２４０では、下り方向のＲＦ無線リンクや光無線リンクを介して伝送された信号の信号品質と測定パラメータの双方が記載されるリンク情報が生成される。リンク情報は、Ｎビットのフィールドを持ち、例えば、図４に示すように、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの信号品質をそれぞれ５ｂｉｔ、信号品質の測定パラメータ情報を３ｂｉｔのｂｉｔ列として表すことができる。

図９は、図４のリンク情報に記載される信号品質と各測定パラメータでの測定値の詳細、及び、それらの対応関係である。例えば、ＣＮＲをパラメータとした場合、リンク情報に記載される測定パラメータは００１として設定できる。また、例えば、ＣＮＲが４０ｄＢ以上である場合は、信号品質として０００００がリンク情報に記載される。従って、図４に示すリンク情報は測定パラメータとしてＣＮＲを用いており、ＲＦ無線リンクのＣＮＲは３８≦ＣＮＲ［ｄＢ］＜３９の範囲にあり、光無線リンクのＣＮＲは３９≦ＣＮＲ［ｄＢ］＜４０の範囲にあることを示している。ここで、リンク情報におけるｂｉｔ長は、信号品質の精度や測定パラメータ数に応じて可変とし、また、各測定パラメータや信号品質のｂｉｔの割り当ては任意とする。

このように、生成されたリンク情報はＲＦ無線側送受信器２１０に入力され、ＲＦ無線リンク３００を介して、親局１００に送信される。

一方、ＲＦ無線側送受信器２１０、及び、光無線側受信器２２０から出力されたデータの一部はバッファ部２５０においてバッファリング処理された後ＭＵＸ部２６０において再結合される。図３に再結合の一例を示す。まず、図３－１のようにデータ識別情報をもとに到着したデータを配列し、その後、制御データを削除する。図３－２のようにデータ間には制御データを付与したビット分の間隔が生じるため、バッファリング処理等を用いて図３－３のように各データ間隔を調整する。ＲＦ無線リンク又は光無線リンクでデータの欠落が生じた場合、欠落したデータ部分をＮＵＬＬパディング等によって補完することでデータ長の変化を回避する。このように、ＭＵＸ部２５０で再結合されたデータは端末２００から出力される。

本実施形態では、上り方向（端末２００から親局１００への方向）のデータ送信にはＲＦ無線リンクのみを利用する。光無線リンク側を下り方向のみに限定することで、端末２００にアップロード用の光送信器を不要とし、低コスト化を図ることができる。また、総務省の総トラヒック報告からもあるように、アップロードトラヒックはダウンロードトラヒックの１／５程度であり、アップロード側はＲＦ無線リンクのみで十分であるためである。

端末２００内もしくは、端末２００外部にて生成された上り方向のデータは、ＲＦ無線側送受信器２１０により、親局１００へＲＦ無線リンク３００を介して送信される。この時、上り方向のデータは、リンク情報生成部２４０から出力されるリンク情報と共に多重されて親局１００へ送信される。親局１００のＲＦ無線側送受信器１４０にて受信処理されたデータに対して、データ分離部１３０で、上り方向のデータとリンク情報を分離する処理が施される。ここで、データ分離部１３０において分離されたリンク情報は、振分判定部１２５に入力される。

振分判定部１２５は、リンクの振分配分比を指定するリンク振分配分比情報を生成する。このリンク振分配分比情報は、管理情報ＤＢ部１２６においてデータベース化されたリンクの信号品質に応じて最適となる振分配分比に従って生成される。例えば、管理情報ＤＢは、図１０に示すような、リンク情報とリンクの振分配分比のテーブルを測定パラメータ毎に保持する。振分判定部１２５は、入力されたリンク情報に対応するリンクの振分配分比を当該テーブルに基づき決定する。振分判定部１２５は、決定した配分比をリンク振分配分比情報として制御データ付与部１２３へ出力する。制御データ付与部１２３は、入力されたリンク振分配分比情報に応じたリンク振分情報を下りデータに付与する。

なお、図９で示したテーブルにおいて、信号品質の値と各測定パラメータの測定値との対応関係を、同一の信号品質の値に対しては信号品質が各測定パラメータ間で互いに等価となるように設定しておけば、図１０で示したテーブルは、各測定パラメータで共通に使用することが可能となり、測定パラメータ毎に保持する必要がなくなる。この場合、図４に示したリンク情報において、測定パラメータの情報は省略することができる。

データ分離部１３０において分離された上り方向のデータは、光送受信器１１０に入力される。光送受信器１１０ではデータ分離部１３０からの電気信号を光信号へと変換し、上位ネットワークへと光ファイバ伝送路５００を介して伝送される。

このように光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１は、ＲＦ無線周波数帯を利用したＲＦ無線通信方式と、光領域の周波数帯を利用した光無線通信方式とを融合し、双方のチャネルを介して受信した信号の信号品質からリンク状態の良否を判断し、リンクの振分配分比を親局において決定する。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１は、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分けを動的に行うため、電波状態や通信帯域に左右されない安定した無線通信を提供し、無線伝送区間における電波領域の周波数リソース確保と更なる高スループット化を実現することができる。

なお、本実施形態では、リンク情報を上り信号に重畳し、データ分離部１３０でリンク情報と上りデータを分離するインバウンド方式の構成を説明した。一方、リンク情報と上り信号とを別の周波数を利用するアウトバウンド方式においても、データ分離部１３０の代わりに特定の周波数を透過／ブロックするバンドパスフィルタを用いることで同様の効果が得られる。

（実施形態２）
図５は、本実施形態の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２を説明する図である。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２と図１の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１との相違点は、振分判定部と管理情報ＤＢ部の配置位置である。つまり、光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２は、端末２００に振分判定部２２５と管理情報ＤＢ部２２６を有し、親局１００には振分判定部１２５と管理情報ＤＢ部１２６を有さない。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２は、端末側で振分判定を行い、ＲＦ無線信号に多重してリンク振分配分比情報を親局側へフィードバックする。

次にデータ、及び、制御用データの流れを示す。ファイバ伝送路５００を介して親局１００へ送信されたデータは、光信号として光送受信器１１０にて受信され、電気信号へと変換される。変換された信号はバッファ部１２１にてバッファリング処理され、ＤＥＭＵＸ部１２２において、データは分割される。データの分割方法は実施形態１と同様である。

制御データ付与部１２３ではＤＥＭＵＸ部１２２において分割されたデータの先頭部分に制御データを付与する。制御データの構成は図２と同じとする。ＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分配分比は振分判定部２２５から出力されるリンク振分配分比情報をもとに決定される。

制御データを付与されたデータは、ＳＷ部１２４において、リンク振分情報に基づき、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのそれぞれへと配分される。ＲＦ無線側送受信器１４０と光無線側送信器１５０ではＲＦ無線リンク３００と光無線リンク４００のそれぞれを介して、ＳＷ部１２４から振分けられたデータを端末２００へ伝送する。

伝送されたデータは端末２００内のＲＦ無線側送受信器２１０、及び、光無線側受信器２２０において、電気信号へ変換されたのち、識別再生等を経て受信処理される。ここで、ＲＦ無線側送受信器２１０、及び、光無線側受信器２２０から出力された信号の一部が信号品質測定部２３０に入力され、信号品質の測定が行われる。ＲＦ無線側送受信器２１０からの出力信号はＲＦ無線側信号品質測定部２３１にて、光無線側受信器２２０からの出力信号は光無線側信号品質測定部２３２にて信号品質が測定される。各リンクの信号品質の測定の詳細は実施形態１で説明したものと同様とする。

信号品質の測定値はリンク情報生成部２４０へ入力される。リンク情報生成部２４０では下り方向のＲＦ無線リンクや光無線リンクを介して伝送された信号の信号品質と測定パラメータが記載されるリンク情報が生成される。リンク情報の詳細は実施形態１で説明したものと同様とする。リンク情報は振分判定部２２５へ入力される。

振分判定部２２５では、リンクの振分配分比を指定するリンク振分配分比情報を生成する。このリンク振分配分比情報の詳細は実施形態１で説明したものと同様とする。生成されたリンク振分配分比情報はＲＦ無線側送受信器２１０に入力され、ＲＦ無線リンクを介して、親局１００に送信される。

ＲＦ無線側送受信器２１０、及び、光無線側受信器２２０から出力された信号はバッファ部２５０にてバッファリング処理された後ＭＵＸ部２６０において再結合される。再結合の処理は実施例１において示したものと同じとする。再結合されたデータは端末２００から出力される。

本実施形態でも、上り方向のデータ送信にはＲＦ無線リンクのみを利用することが好ましい。

端末２００内もしくは、端末２００外部にて生成された上り方向のデータは、ＲＦ無線側送受信器２１０により、親局１００へＲＦ無線リンク３００を介して送信される。この時、先に述べたように、上り方向のデータは、振分判定部２２５から出力されるリンク振分配分比情報と共に多重されて親局１００へ送信されている。親局１００のＲＦ無線側送受信器１４０にて受信処理されたデータに対して、データ分離部１３０で、上り方向のデータとリンク振分配分比情報を分離する処理が施される。ここで、データ分離部１３０において分離されたリンク振分配分比情報は、制御データ付与部１２３に入力され、リンク振分配分比情報に応じたリンク振分情報が下り方向のデータに付与される。

データ分離部１３０において分離された上り方向のデータは、光送受信器１１０に入力される。光送受信器１１０ではデータ分離部１３０からの電気信号を光信号へと変換し、上位ネットワークへと光ファイバ伝送路５００を介して伝送される。

このように光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２は、ＲＦ無線周波数帯を利用したＲＦ無線通信方式と、光領域の周波数帯を利用した光無線通信方式とを融合し、双方のチャネルを介して受信した信号の信号品質からリンク状態の良否を判断し、リンクの振分配分比を端末側において決定する。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２も、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分けを動的に行うため、実施形態１で説明した光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１と同様の効果を得られる。

また、実施形態１で説明した光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１と同様に、光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０２もインバウンド方式とアウトバウンド方式に対応できる。アウトバウンド方式の場合、データ分離部１３０の代わりに特定の周波数を透過／ブロックするバンドパスフィルタを用いる。

（実施形態３）
図６は、本実施形態の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３を説明する図である。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３と図１の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１との相違点は、振分判定部と管理情報ＤＢ部の配置位置である。つまり、光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３は、振分判定部６１０と管理情報ＤＢ部６２０を外部判定部６００として親局１００や端末２００の外部に配置し、親局１００には振分判定部１２５と管理情報ＤＢ部１２６を有さない。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３は、外部判定部６００において振分判定を行い、リンク振分配分比情報を親局側へフィードバックする。

次にデータ、及び、制御用データの流れを示す。ファイバ伝送路５００を介して親局１００へ送信されたデータは、光信号として光送受信器１１０にて受信され、電気信号へと変換される。変換された信号はバッファ部１２１にてバッファリング処理され、ＤＥＭＵＸ部１２２において、データは分割される。データの分割方法は実施形態１と同様である。

制御データ付与部１２３ではＤＥＭＵＸ部１２２において分割されたデータの先頭部分に制御データを付与する。制御データの構成は図２と同じとする。ＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分配分比は振分判定部６１０から出力されるリンク振分配分比情報をもとに決定される。

制御データを付与されたデータは、ＳＷ部１２４において、リンク振分情報に基づき、ＲＦ無線リンクと光無線リンクのそれぞれへ、配分される。ＲＦ無線側送受信器１４０と光無線側送信器１５０ではＲＦ無線リンク３００と光無線リンク４００のそれぞれを介して、ＳＷ部１２４から振分けられたデータを端末２００へ伝送する。

端末２００内での処理は実施形態１で説明した処理と同じである。端末２００は、生成したリンク情報を上り方向のデータに多重し、ＲＦ無線側送受信器２１０からＲＦ無線リンクを介して、親局１００に送信する。

本実施形態でも、上りの方向のデータ送信にはＲＦ無線リンクのみを利用することが好ましい。

親局１００のＲＦ無線側送受信器１４０にて受信処理されたデータに対して、データ分離部１３０で、上り方向のデータとリンク情報を分離する処理が施される。ここで、データ分離部１３０において分離されたリンク情報は、外部判定部６００の振分判定部６１０へ入力される。

振分判定部６１０は、リンクの振分配分比を指定するリンク振分配分比情報を生成する。生成されるリンク振分配分比情報の詳細は実施形態１で説明したものと同様とする。このリンク振分配分比情報は、管理情報ＤＢ部６２０においてデータベース化される各リンクの信号品質に応じて最適となる振分配分比が、端末にて生成されたリンク情報をもとに照合判定され、生成される。生成されたリンク振分配分比情報は親局１００内の制御データ付与部１２３に送られ、リンク振分配分比情報に応じたリンク振分情報が下りデータに付与される。

データ分離部１３０において分離された上り方向のデータは、光送受信器１１０に入力される。光送受信器１１０ではデータ分離部１３０からの電気信号を光信号へと変換し、上位ネットワークへと光ファイバ伝送路５００を介して伝送される。

このように光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３は、ＲＦ無線周波数帯を利用したＲＦ無線通信方式と、光領域の周波数帯を利用した光無線通信方式とを融合し、双方のチャネルを介して受信した信号の信号品質からリンク状態の良否を判断し、リンクの振分配分比を親局や端末以外の外部リソースにおいて決定する。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３も、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分けを動的に行うため、実施形態１で説明した光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１と同様の効果を得られる。

また、実施形態１で説明した光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１と同様に、光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０３もインバウンド方式とアウトバウンド方式に対応できる。アウトバウンド方式の場合、データ分離部１３０の代わりに特定の周波数を透過／ブロックするバンドパスフィルタを用いる。

（実施形態４）
実施形態１から３では各リンクの信号品質から、リンク状態の良否を判断することでＲＦ無線リンクと光無線リンクの振分けを動的に行うことが可能になり、電波状態や通信帯域に左右されない安定した無線通信システムを実現する具体例を述べた。本実施形態では、信号品質を測定する前段で各リンクの信号強度を測定する機構を設けることで、信号伝送の安定化とリンク情報生成までの処理を高速化することを説明する。

図７は、本実施形態の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０４を説明する図である。光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０４は、図１の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０１の端末２００に信号強度測定部２７０をさらに備える。

信号強度測定部２７０は、ＲＦ無線リンク３００のチャネルで伝送したデータの信号強度と光無線リンク４００のチャネルで伝送したデータの信号強度を測定し、
測定した信号強度が所定の閾値より大きい場合、信号品質測定部２３０に前記データの信号品質を測定させ、測定した信号強度が所定の閾値より小さい場合、信号品質測定部２３０に前記データの信号品質を測定させずに、前記データの信号品質が特定品質と測定されたものと擬制する。

図８は、光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム３０４が行う制御データ付与処理から振り分け判定処理までの一連の処理を説明するフロー図である。制御データを付与されたデータは、リンク振分情報を元にＲＦ無線と光無線のそれぞれのリンクに振り分けられる（ステップＳ０２）。振り分けられたデータは、ＲＦまたは光無線送信処理が施され、それぞれのリンクを介して伝送される。伝送された信号はＲＦまたは光無線受信処理が施される（ステップＳ０３）。

受信処理をされた信号の一部は信号強度測定部２７０で信号強度測定処理され（ステップＳ０４）、閾値以上の信号強度が測定された場合（ステップＳ０４にて“Ｙｅｓ”）、信号品質測定部２３０で信号品質測定処理が実施される（ステップＳ０５）。一方、信号強度が閾値以下である場合（ステップＳ０４にて“Ｎｏ”）、信号品質測定部２３０で信号品質測定処理は実施されず、リンク情報生成部２４０へその結果が伝送される。

リンク情報生成部２４０は測定された信号品質を元にリンク情報を生成する（ステップＳ０６）。ここで、リンク情報生成部２４０は、信号品質処理が実施されなかった場合、生成されるリンク情報として、例えば、図９で示したテーブルにおいて、信号品質が最悪の場合のものと同等のものを生成する。

生成されたリンク情報は実施形態１で説明したように、ＲＦ無線の上り信号に重畳され親局側へ送信される（ステップＳ０７）。親局側では受信処理後、データ分離処理によって、リンク情報はデータと分離される（ステップＳ０８）。分離されたリンク情報をもとに振分判定処理が行われ、リンク振分配分比情報が生成され（ステップＳ０９）、リンク振分配分比情報に応じたリンク振分情報が制御情報として下り信号のデータへ付与される（ステップＳ０１）。

このように、信号強度測定を、信号品質測定を行う前段において実施することで、測定に時間のかかる信号品質測定を極力回避し、速応的にリンク情報を生成することができる。また、信号強度測定と信号品質測定を組み合わせることで、より高い精度で信号の状態を把握することができ、安定的な信号伝送を実現することができる。

（発明の効果）
本発明は、ネットワークサービスの多様化やエンドユーザのライフスタイルの変化を背景に電波領域の周波数帯を利用したＲＦ無線通信方式と、光波領域の周波数帯を利用した光無線通信方式とが融合することで、無線伝送区間における電波領域の周波数リソース確保と高スループット化を実現するＲＦ／光無線ハイブリッド通信方式であって、ＲＦ無線リンクと光無線リンクの双方のチャネルにて受信した信号品質からリンク状態の良否を判断し、その結果に基づき各々のリンクで伝送するデータの配分を決定する振分方法を提供することで、電波状態や通信帯域に左右されない安定した無線通信システムを実現することができる。

１００：親局
１１０：光送受信器
１２０：アクセス制御部
１２１：バッファ部
１２２：ＤＥＭＵＸ部
１２３：制御データ付与部
１２４：ＳＷ部（振分部）
１２５：振分判定部
１２６：管理情報ＤＢ部
１３０：データ分離部
１４０：ＲＦ無線側送受信器
１５０：光無線側送信器
２００：端末
２１０：ＲＦ無線側送受信器
２２０：光無線側受信器
２２５：振分判定部
２２６：管理情報ＤＢ部
２３０：信号品質測定部
２３１：ＲＦ無線側信号品質測定部
２３２：光無線側信号品質測定部
２４０：リンク情報生成部
２５０：バッファ部
２６０：ＭＵＸ部
２７０：信号強度測定部
３００：ＲＦ無線リンク
３０１～３０４：光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム
４００：光無線リンク
５００：ファイバ伝送路
６００：外部判定部
６１０：振分判定部
６２０：管理情報ＤＢ部

Claims (6)

1. ＲＦ無線リンクと光無線リンクのチャネルを用いてデータを伝送する光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムであって、
   前記ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度と前記光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度を測定する信号強度測定部と、
   測定された前記信号強度に応じて、前記ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度以外の信号品質と前記光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度以外の信号品質を測定する信号品質測定部と、
   測定された前記信号強度以外の信号品質に基づいて、前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルで伝送するデータの振分配分を決定する振分判定部と、
   前記振分判定部が決定した振分配分に基づき、伝送するデータを前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルの双方またはいずれか一方に振り分けるスイッチ部と、
   を備え、
   前記信号強度測定部が測定したデータの信号強度が所定の閾値より大きい場合、前記信号品質測定部に当該データの前記信号強度以外の信号品質を測定させ、前記信号強度測定部が測定したデータの信号強度が所定の閾値より小さい場合、前記信号品質測定部に当該データの前記信号強度以外の信号品質を測定させずに、当該データの前記信号強度以外の信号品質が最悪品質と測定されたものと擬制する
   ことを特徴とする光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム。
2. 入力されたデータを所定長のデータに分割するＤＥＭＵＸ部と、
   前記ＤＥＭＵＸ部で分割されたデータに対して、前記振分判定部が決定した振分配分に基づく制御情報を付与する制御データ付与部と、
   前記ＤＥＭＵＸ部で分割され、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルを介して伝送されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき再結合するＭＵＸ部と
   をさらに備え、
   前記スイッチ部は、前記ＤＥＭＵＸ部で分割されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルに振り分けることを特徴とする請求項１に記載の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム。
3. 双方向通信のうち、一方向は、前記ＲＦ無線リンクと前記光無線リンクの双方のチャネルに振り分けてデータを伝送し、他方向は、前記ＲＦ無線リンクのみでデータを伝送することを特徴とする請求項１又は２に記載の光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システム。
4. ＲＦ無線リンクと光無線リンクのチャネルを用いてデータを伝送する光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムの制御方法であって、
   前記ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度と前記光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度を測定する信号強度測定手順と、
   測定された前記信号強度に応じて、前記ＲＦ無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度以外の信号品質と前記光無線リンクのチャネルで伝送したデータの信号強度以外の信号品質を測定する信号品質測定手順と、
   測定された前記信号強度以外の信号品質に基づいて、前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルで伝送するデータの振分配分を決定する振分判定手順と、
   前記振分判定手順で決定した振分配分に基づき、伝送するデータを前記ＲＦ無線リンクのチャネルと前記光無線リンクのチャネルの双方またはいずれか一方に振り分ける振り分け手順と、
   を行い、
   前記信号強度測定手順で測定されたデータの信号強度が所定の閾値より大きい場合、前記信号品質測定手順で当該データの前記信号強度以外の信号品質を測定し、前記信号強度測定手順で測定されたデータの信号強度が所定の閾値より小さい場合、前記信号品質測定手順で当該データの前記信号強度以外の信号品質を測定せず、当該データの前記信号強度以外の信号品質が最悪品質と測定されたものと擬制する
   ことを特徴とする制御方法。
5. 入力されたデータを所定長のデータに分割するデータ分割手順と、
   前記データ分割手順で分割されたデータに対して、前記振分判定手順で決定した振分配分に基づく制御情報を付与する制御データ付与手順と、
   前記データ分割手順で分割され、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルを介して伝送されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき再結合するデータ結合手順と
   を行い、
   前記振り分け手順では、前記データ分割手順で分割されたデータを、当該データに付与された前記制御情報に基づき、前記ＲＦ無線リンクのチャネルまたは前記光無線リンクのチャネルに振り分けることを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
6. 前記光／ＲＦ無線ハイブリッド通信システムが双方向通信を行う場合、
   一方向は、前記ＲＦ無線リンクと前記光無線リンクの双方のチャネルに振り分けてデータを伝送させ、他方向は、前記ＲＦ無線リンクのみでデータを伝送させることを特徴とする請求項４又は５に記載の制御方法。

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