JP4933466B2 - Wireless communication system and receiving terminal - Google Patents
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Description
本発明は、主にネットワーク符号を用いた通信を行う無線通信システム及び受信端末に関する。 The present invention relates to a radio communication system and a receiving terminal that mainly perform communication using a network code.
近年、ネットワークのスループットの向上を目的としたネットワーク符号を用いた無線メッシュネットワークや、マルチホップ無線通信が注目されている。ネットワーク上の中継ノードにおいて符号化を行うネットワーク符号は、マルチキャスト通信やユニキャスト通信において、符号化処理を行わないネットワークに比べ、中継ノードにおいて符号化によりデータを多重化することで、スループットの向上を図ることが可能となる。ネットワーク符号化を用いた無線メッシュネットワークや、マルチホップ無線通信は、無線通信の同報性を有効利用した適時聴取とネットワーク符号を併用したもので、無線メッシュネットワークや、マルチホップ無線通信において、スループットの向上を実現することができる。ここで、適時聴取とは、他のノード宛の信号についても受信し、記憶することである。
中継局の役割を行うノードは、複数の送信局ノードから受信したビット信号を線形符号によって符号化し、受信局に中継する。受信局は、中継局ノード及び送信局ノードから受信したビット信号、もしくは自局にて記憶しているビット信号を用いて復号し、下のデータを取得する(非特許文献1及び非特許文献2参照)。
以下では、具体例を挙げて、ネットワーク符号化を適用した無線ネットワークについて説明する。ここでは、簡単のため線形符号化に、排他的論理和を用いて説明する。
In recent years, wireless mesh networks using network codes for the purpose of improving network throughput and multi-hop wireless communication have attracted attention. Network codes that are encoded at relay nodes on the network can improve throughput by multiplexing data by encoding at relay nodes compared to networks that do not perform encoding processing in multicast or unicast communications. It becomes possible to plan. Wireless mesh networks using network coding and multi-hop wireless communications are a combination of timely listening and network codes that effectively utilize the broadcast performance of wireless communications, and throughput in wireless mesh networks and multi-hop wireless communications. Improvement can be realized. Here, timely listening means receiving and storing a signal addressed to another node.
A node acting as a relay station encodes bit signals received from a plurality of transmitting station nodes with a linear code and relays them to a receiving station. The receiving station decodes using the bit signal received from the relay station node and the transmitting station node, or the bit signal stored in the own station, and obtains the lower data (Non-Patent
Below, a specific example is given and the radio | wireless network to which network coding is applied is demonstrated. Here, for the sake of simplicity, explanation will be made using exclusive OR for linear encoding.
図16は、従来のネットワーク符号を用いた無線ネットワークの受信ノードとして用いる受信端末91の内部構成を示した概略ブロック図である。この図に示すように、受信端末91は、無線部911、シンボル・ビット変換回路912、軟判定回路913、乗算回路914、誤り訂正復号回路915、線形復号回路916、出力切替回路917、重み係数抽出回路918、信号記憶回路919、出力切替回路920、誤り訂正符号回路921及び変調回路922を備えている。
FIG. 16 is a schematic block diagram showing an internal configuration of a
無線部911は、受信した信号から所望の信号を抽出し、抽出した信号をシンボル・ビット変換回路912及び重み係数抽出回路918に出力する。また、無線部911は、入力された信号を送信する。シンボル・ビット変換回路912は、入力された信号をQPSKや16QAMなどを用いられて変調された信号を復調する。軟判定回路913は、入力されたビット信号に対して、軟判定を行い受信したビット信号の信頼性を含む信号として出力する。乗算回路914は、入力される2つの信号を乗算する。誤り訂正符号回路915は、入力される軟判定信号に対して、誤り訂正復号を行う。線形復号回路916は、鍵信号を用いて、入力される信号を復号しビット信号を得る。出力切替回路917、920は、入力される信号がネットワーク符号を復号に用いる信号である場合と、入力される信号が復号された信号である場合とで、入力された信号の出力先を切替える。信号記憶回路919は、入力された信号を記憶する。重み係数抽出回路918は、受信した信号を用いて、伝送経路の伝達係数、又は受信電力に基づく係数を抽出する。誤り訂正符号回路921は、入力された信号を予め定めた方式を用いて、誤り訂正符号化を行う。変調回路922は、例えば、QPSKなどの方式を用いて、入力された信号を変調する。
The
図17は、ネットワーク符号を適用したメッシュネットワークによる無線通信システム9のAlice&Bobトポロジの構成例を示す概略図である。無線通信システム9は、2つの受信端末91と1つの中継端末を含む構成である。この図を用いて、両端に配置される受信端末91−1及び受信端末91−2が互いに有する情報を交換する動作を説明する。なお、受信端末91−1はビット信号aを予め記憶し、受信端末91−2はビット信号bを予め記憶している状態とする。なお、受信端末91−1、…、受信端末91−m(m=1,2,3,…,n)は同じ構成を有しており、受信端末91−1、…、受信端末91−mのいずれか、あるいは全てを代表して示す場合には、受信端末91という。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the Alice & Bob topology of the wireless communication system 9 using a mesh network to which a network code is applied. The wireless communication system 9 is configured to include two
まず、時間T1の受信端末91−1において、誤り訂正符号回路921は、出力切替回路920を介して、信号記憶回路919が記憶するビット信号aを入力として、誤り訂正符号化し変調回路922に出力する。変調回路922は、入力された信号を変調し、変調した変調信号aを無線部911に出力する。無線部911は、入力された変調信号aを送信する(ステップS91)。
次に、時間T2の受信端末91−2において、受信端末91−1と同様に、自端末が記憶するビット信号bを変調し、変調信号bを送信する(ステップS92)。
時間T3において、中継端末92は、時間T1にて受信した変調信号aと、時間T2にて受信した変調信号bとを復調し、復調により得られたビット信号a及びビット信号bの排他的論理和を演算し、演算により得られた結果を変調し送信する(ステップS93)。
なお、ビット信号aとビット信号bとの排他的論理和の演算結果を、以下、a^bとする。
First, in the receiving terminal 91-1 at time T1, the error
Next, in the receiving terminal 91-2 at time T2, similarly to the receiving terminal 91-1, the bit signal b stored in the own terminal is modulated and the modulated signal b is transmitted (step S92).
At time T3, the
Note that the result of the exclusive OR of the bit signal a and the bit signal b is hereinafter referred to as a ^ b.
受信端末91−1において、無線部911は、変調信号a^bを検出し、検出した変調信号a^bをシンボル・ビット変換回路912に出力する。シンボル・ビット変換回路912は、入力された変調信号a^bを変換し得られた信号を軟判定回路913に出力する。軟判定回路913は、入力された信号に対して軟判定を行い、乗算回路914に出力する。重み係数抽出回路918は、受信した変調信号a^bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路914に出力する。乗算回路914は、重み係数抽出回路918から入力された重み係数と、軟判定回路913から入力された信号とを乗算し、乗算結果を誤り訂正復号回路915に出力する。誤り訂正復号回路915は、入力された信号に対して誤り訂正復号を行い、復号により得られたビット信号a^bを線形復号回路916に出力する。線形復号回路916は、信号記憶回路919から出力切替回路920を介して入力されるビット信号aを用いて、誤り訂正復号回路915から入力されるビット信号a^bを復号し、復号により得られたビット信号bを、出力切替回路917を介して、出力信号として出力する。
In receiving terminal 91-1,
また、受信端末91−2においても、受信端末91−1と同様に、自端末が記憶するビット信号bを用いて、受信した変調信号a^bを復調、誤り訂正、線形復号を行うことでビット信号aを得る。
上記の動作により、受信端末91−1が有していたビット信号aと、受信端末91−2が有していたビット信号bとが互いの受信端末に送信される。
Similarly to the receiving terminal 91-1, the receiving terminal 91-2 also performs demodulation, error correction, and linear decoding on the received modulation signal a ^ b using the bit signal b stored in the own terminal. A bit signal a is obtained.
With the above operation, the bit signal a held by the receiving terminal 91-1 and the bit signal b held by the receiving terminal 91-2 are transmitted to each other receiving terminal.
次に、図18は、X−トポロジにおける無線通信システム9aの構成を示す概略図である。無線通信システム9aは、送信端末93−1、93−2、中継端末92、受信端末91−3、91−4を含む構成である。この図を用いて、X−トポロジにおける動作を説明する。送信端末93−1が記憶するビット信号aと、送信端末93−2が記憶するビット信号bとを受信端末91−3、91−4に送信する動作である。
Next, FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
まず、時間T1において、送信端末93−1は、自端末が記憶するビット信号aを変調し、変調信号aを送信する(ステップS94)。中継端末92は、受信した変調信号aを復調し、復調したビット信号aを記憶する。
受信端末91−3は、中継端末92宛に送信された変調信号aを適時聴取する。無線部911は、変調信号aを検出し、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路912に出力する。シンボル・ビット変換回路912は、無線部911から入力された変調信号aを変換し、変換により得られた信号を軟判定回路913に出力する。軟判定回路913は、入力された信号に対して軟判定を行い、乗算回路914に出力する。重み係数抽出回路918は、入力された変調信号aから重み係数を算出し、算出した係数を乗算回路914へ出力する。乗算回路914は、重み係数抽出回路918から入力された重み係数と、軟判定回路913から入力された信号とを乗算し、乗算結果を誤り訂正復号回路915へ出力する。誤り訂正復号回路915は、入力された信号を誤り訂正復号し、出力切替回路を介して、信号記憶回路919にビット信号aを出力し記憶させる。
First, at time T1, the transmission terminal 93-1 modulates the bit signal a stored in the terminal itself and transmits the modulated signal a (step S94). The
The receiving terminal 91-3 listens to the modulated signal a transmitted to the
次に、時間T2において、送信端末93−2は、自端末が記憶するビット信号bを変調し、変調信号bを送信する(ステップS95)。中継端末92は、受信した変調信号bを復調し、復調したビット信号bを記憶する。
受信端末91−4では、受信端末91−3が変調信号aを受信した際の動作と同様に、受信端末91−3が変調信号aを受信した際の動作と同様に、送信端末93−2が中継端末92に向けて送信した変調信号bを適時聴取する。受信端末91−3は、適時聴取により、変調信号bからビット信号bを復調し記憶する。
Next, at time T2, the transmitting terminal 93-2 modulates the bit signal b stored in the terminal itself and transmits the modulated signal b (step S95). The
In the receiving terminal 91-4, similarly to the operation when the receiving terminal 91-3 receives the modulated signal a, the transmitting terminal 93-2 is similar to the operation when the receiving terminal 91-3 receives the modulated signal a. Listens to the modulated signal b transmitted to the
時間T3において、中継端末92は、記憶するビット信号a及びビット信号bを排他的論理和演算、すなわち、ネットワーク符号化を行いビット信号a^bを算出する。中継端末92は、算出したビット信号a^bを変調し、変調信号a^bを受信端末91−3及び受信端末91−4に送信する(ステップS96)。
At time T3, the
続いて、受信端末91−3において、無線部911は、受信信号から変調信号a^bを検出し、シンボル・ビット変換回路912及び重み係数抽出回路918に抽出した変調信号a^bを出力する。シンボル・ビット変換回路912は、入力された変調信号a^bを変換し、変換した信号を軟判定回路913に出力する。軟判定回路913は、シンボル・ビット変換回路913から入力された信号に対して軟判定を行い、判定により得られた信号を乗算回路914に出力する。重み係数抽出回路918は、入力された変調信号a^bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路914に出力する。乗算回路914は、軟判定回路913から入力された信号と、重み係数抽出回路918から出力された係数信号を乗算し、乗算結果を誤り訂正復号回路915に出力する。誤り訂正復号回路915は、乗算回路914から入力された信号を誤り訂正復号し、ビット信号a^bを得る。また、誤り訂正復号回路915は、復号により得たビット信号a^bを線形復号回路916に出力する。線形復号回路916は、信号記憶回路919から出力切替回路920を介して入力されるビット信号aを用いて、誤り訂正復号回路915から入力されるビット信号a^bを復号し、ビット信号bを得る。また、線形復号回路916は、出力切替回路917を介して、復号により得たビット信号bを出力信号として出力する。
Subsequently, in the reception terminal 91-3, the
また、受信端末91−4においては、受信端末91−4の信号記憶回路919が記憶するビット信号bを用いて、受信端末91−3と同様に、変調信号a^bを復調することで、ビット信号aを得る。
In addition, the receiving terminal 91-4 demodulates the modulated signal a ^ b using the bit signal b stored in the
以上の動作により、ネットワーク符号を適用した無線通信システム9aにおいて、送信端末93−1が記憶するビット信号a、及び送信端末93−2が記憶するビット信号bを、受信端末91−3、91−4に伝送する。
しかしながら、上述したようなネットワーク符号化を適用した無線通信システムでは、無線の同報性という特徴を有効に利用しておらず、各端末間の物理リンクの通信品質の向上を図れていない。同報性を有効に利用していない例としては、図18に示した無線通信システム9aでは、時間T1に送信端末93−1が送信する信号を受信端末91−4が受信していたとしても、安定した伝送が行えないとして利用していない。更に、線形符号化された信号を復号するためには、鍵信号が必須となるが、鍵信号が通過するリンク品質が劣悪な場合、受信する信号全体の誤り率特性も劣化してしまうという問題がある。
また、無線通信システムの無線リンクは、一般的に、中継端末を利用した協調伝送を行うことにより、通信品質を向上させることができるが、鍵信号が通過するリンク品質が劣化し不安定な場合、従来のネットワーク符号化を適用した無線通信システムでは、無線通信システム全体の誤り率特性が劣化するので、協調伝送による通信品質向上の恩恵を受けることができないという問題がある。
However, in the wireless communication system to which the network coding as described above is applied, the feature of wireless broadcasting is not effectively used, and the communication quality of the physical link between the terminals cannot be improved. As an example of not effectively using the broadcast performance, in the
In addition, the radio link of the radio communication system can generally improve the communication quality by performing cooperative transmission using a relay terminal, but the link quality through which the key signal passes is deteriorated and unstable. In the wireless communication system to which the conventional network coding is applied, the error rate characteristic of the entire wireless communication system deteriorates, so that there is a problem that it is not possible to receive the benefit of communication quality improvement by cooperative transmission.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、無線の同報性を利用し通信品質を向上するネットワーク符号化を適用した無線通信システム、受信端末及び中継端末を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system, a receiving terminal, and a relay terminal to which network coding is applied to improve communication quality by utilizing wireless broadcasting. There is.
上記問題を解決するために、本発明は、受信端末、中継端末及び、鍵信号を予め記憶し、当該鍵信号を前記中継端末に送信する送信端末を有し、前記鍵信号により情報信号をネットワーク符号化して通信を行う無線通信システムにおいて、前記中継端末は、自端末に送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第1の受信部と、前記第1の受信部が出力する信号を記憶する第1の信号記憶回路と、前記第1の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか1つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第1の線形符号化回路と、前記第1の線形符号化回路が出力する信号を前記受信端末に送信する第1の送信部と、を備え、前記受信端末は、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第2の受信部と、前記第2の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第2の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力するネットワーク復号回路と、前記第2の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第2の尤度信号記憶回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する加算回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、を備え、前記ネットワーク復号回路は、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、ことを特徴とする無線通信システムである。 In order to solve the above problems, the present invention includes a receiving terminal, the relay terminal and stores the key signal in advance, has a transmission terminal that transmits the key signal to the relay terminal, the network information signal by the key signal In a wireless communication system that performs communication by encoding, the relay terminal receives and detects a signal transmitted to the terminal, and outputs a detected signal and the first receiver A first signal storage circuit for storing a signal to be output; and network encoding in which any one of a plurality of signals stored in the first signal storage circuit is the key signal, for the plurality of signals, A first linear encoding circuit that outputs a network-encoded signal; and a first transmission unit that transmits a signal output from the first linear encoding circuit to the receiving terminal. , The communication addressed to your terminal The second receiver that receives and detects signals other than those addressed to the terminal itself, outputs the detected signals, and the signals output from the second receiver are network-encoded. In the case of the received signal, the signal output from the second receiving unit is used as the key signal , and the network decoding circuit that outputs a network decoded signal that is network-decoded, and the other terminal that is output from the second receiving unit A second likelihood signal storage circuit that stores the signal of likelihood as a likelihood signal, a likelihood signal stored by the second likelihood signal storage circuit, and a network decoded signal output by the network decoding circuit. maximum ratio combining to perform, non-network coding, which is the maximum ratio combining and adding circuit for outputting a signal, the likelihood signal the second likelihood signal storage circuit is not network coding stores Te An error correction decoding circuit that performs error correction decoding on the degree signal, the unnetwork encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit, and the second likelihood signal storage circuit A cross-correlation value calculation circuit that calculates a cross-correlation value with a network-encoded likelihood signal that is a network-encoded likelihood signal, and the network decoding circuit includes the second likelihood signal storage circuit Can be decoded without error by the error correction decoding circuit, network decoding is performed using the signal obtained by decoding the unnetwork encoded likelihood signal by the error correction decoding circuit as the key signal. If the uncorrected network code likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit cannot be decoded without error by the error correction decoding circuit, the cross correlation value calculation is performed. Based on the cross-correlation value calculated by the circuit, an unnetwork encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit is selected, and the selected unnetwork encoded likelihood signal is used as the key signal. A wireless communication system characterized by performing network decoding .
また、本発明は、第1の受信端末、第2の受信端末及び中継端末を有し、鍵信号により情報信号をネットワーク符号化して通信を行う無線通信システムにおいて、前記中継端末は、前記受信端末から送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第1の受信部と、前記第1の受信部が出力する自端末宛以外の信号を尤度信号として記憶する第1の尤度信号記憶回路と、前記第1の尤度信号記憶回路の記憶する尤度信号と、前記第1の受信部が出力する自端末宛の信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第1の加算回路と、前記第1の加算回路が出力する信号を記憶する第1の信号記憶回路と、前記第1の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか1つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第1の線形符号化回路と、前記第1の線形符号化回路が出力するネットワーク符号化した信号を前記受信端末宛に送信する第1の送信部と、を備え、前記第1の受信端末は、予め前記鍵信号を記憶する第2の信号記憶回路と、第2の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を送信する第2の送信部と、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第2の受信部と、前記第2の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記鍵信号を用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第2のネットワーク復号回路と、前記第2の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第2の尤度信号記憶回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第2のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第2の加算回路と、を備え、前記第2の受信端末は、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第3の受信部と、前記第3の受信部が出力する自端末宛の信号を前記鍵信号として記憶する第3の信号記憶回路と、前記第3の受信部から出力する自端末宛のネットワーク符号化された信号を、前記第3の信号記憶回路が記憶する信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第3のネットワーク復号回路と、前記第3の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第3の尤度信号記憶回路と、前記第3の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第3のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第3の加算回路と、第3の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を中継端末へ送信し、前記第3の加算回路が出力する信号を前記第1の受信端末に送信する第3の送信部と、を備えることを特徴とする無線通信システムである。 Further, the present invention is a wireless communication system having a first receiving terminal, a second receiving terminal, and a relay terminal, and performing communication by network-coding an information signal with a key signal, wherein the relay terminal is the receiving terminal A first receiver that receives and detects a signal transmitted from the first receiver and outputs the detected signal, and a first signal that is output from the first receiver and that is not addressed to the own terminal is stored as a likelihood signal. Performing a maximum ratio combining by adding the likelihood signal storage circuit, the likelihood signal stored in the first likelihood signal storage circuit, and the signal addressed to the terminal output by the first receiver, A first adder circuit that outputs a signal with the maximum ratio combined; a first signal storage circuit that stores a signal output from the first adder circuit; and a plurality of signals stored in the first signal storage circuit. Any one of the network encodings that becomes the key signal A first linear encoding circuit that performs a plurality of signals and outputs a network encoded signal, and transmits a network encoded signal output from the first linear encoding circuit to the receiving terminal A first transmission unit, wherein the first receiving terminal transmits a second signal storage circuit that stores the key signal in advance, and a second signal that transmits the key signal stored in the second signal storage circuit. A second receiving unit for receiving and detecting a signal addressed to the own terminal, receiving and detecting a signal other than the addressed to the own terminal, and outputting the detected signal; and the second receiving When the signal output from the unit is a network-encoded signal, a second network decoding circuit that outputs a network-decoded signal that is network-decoded using the key signal, and the other that is output from the second receiving unit Signals destined for the terminal are likelihood signals And adding the second likelihood signal storage circuit to be stored, the likelihood signal stored by the second likelihood signal storage circuit, and the network decoded signal output from the second network decoding circuit, A second adding circuit that performs maximum ratio combining and outputs a signal that has been maximum ratio combined, and the second receiving terminal receives and detects a signal addressed to the own terminal, and further, other than addressed to the own terminal. A third receiving unit that receives and detects the signal and outputs the detected signal; and a third signal storage circuit that stores, as the key signal, a signal addressed to the terminal output from the third receiving unit. A network-decoded signal output from the third receiving unit and network-decoded by using the signal stored in the third signal storage circuit as the key signal and the network-encoded signal addressed to its own terminal; Network decoding circuit, and A third likelihood signal storage circuit for storing a signal addressed to another terminal output from the third receiver as a likelihood signal, a likelihood signal stored by the third likelihood signal storage circuit, and the third A network decoding signal output from the network decoding circuit is added to perform a maximum ratio combining, and a third adding circuit for outputting the maximum ratio combined signal; and the key signal stored in the third signal storage circuit A wireless communication system, comprising: a third transmission unit that transmits to a relay terminal and transmits a signal output from the third addition circuit to the first reception terminal.
また、本発明は、受信端末、中継端末及び、鍵信号を予め記憶し、当該鍵信号を前記中継端末に送信する送信端末を有し、前記鍵信号により情報信号をネットワーク符号して通信を行う無線通信システムにおける受信端末であって、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第2の受信部と、前記第2の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第2の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第2のネットワーク復号回路と、前記第2の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第2の尤度信号記憶回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第2の加算回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、を備え、前記ネットワーク復号回路は、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、ことを特徴とする受信端末である。 Further, the present invention includes a receiving terminal, the relay terminal and stores the key signal in advance, has a transmission terminal that transmits the key signal to the relay terminal performs communication with the network code information signal by the key signal A receiving terminal in the wireless communication system, which receives and detects a signal addressed to the own terminal, further receives and detects a signal other than the address addressed to the own terminal, and outputs a detected signal ; when signal output from the previous SL second reception unit of the network coded signal by using a signal in which the second receiving section is outputted as the key signal, a second outputting a network decoding signal network decoding A network decoding circuit, a second likelihood signal storage circuit for storing a signal addressed to another terminal output from the second reception unit as a likelihood signal, and the second likelihood signal storage circuit Likelihood signal and The network decoding circuit adds the network decoding signal outputted perform maximum ratio combining, a second adding circuit for outputting a maximum ratio combined signal, said network codes second likelihood signal storage circuit stores An error correction decoding circuit that performs error correction decoding on an unnetworked likelihood signal that is an unconverted likelihood signal, and the unnetworked likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit And a cross-correlation value calculating circuit that calculates a cross-correlation value with a network-encoded likelihood signal that is a network-encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit , When the network decoding likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit can be decoded without error by the error correction decoding circuit, the network decoding circuit Network decoding is performed using the signal obtained by decoding the work coding likelihood signal by the error correction decoding circuit as the key signal, and the unnetwork code likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit is the error correction decoding. If the circuit cannot decode without error, an unnetwork-encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit is selected based on the cross-correlation value calculated by the cross-correlation value calculation circuit. A receiving terminal that performs network decoding using the unnetworked likelihood signal as the key signal .
この発明によれば、受信端末が備える第2の無線部により自端末宛以外の未ネットワーク符号化信号を受信し、受信した自端末宛以外の未ネットワーク符号化信号と、中継端末で符号化されたネットワーク符号化信号をネットワーク復号回路で復号し得た信号とを第2の加算回路を用いて最大比合成を行う。第2の加算回路で行う最大比合成によるダイバーシチ効果により通信品質を向上させることが可能となる。 According to the present invention, the second wireless unit included in the receiving terminal receives an unnetwork encoded signal other than that addressed to the own terminal, and the received unnetwork encoded signal other than addressed to the own terminal and the relay terminal are encoded. The signal obtained by decoding the network encoded signal by the network decoding circuit is subjected to maximum ratio combining using the second adder circuit. Communication quality can be improved by the diversity effect by the maximum ratio combining performed by the second adder circuit.
また、この発明によれば、受信端末が備える第2の信号記憶回路に予め信号を記憶している場合、他の受信端末が中継端末に送信する信号を受信し、第2の尤度信号記憶回路に記憶することで、中継端末から送信されるネットワーク符号化された信号をネットワーク復号して得られた信号と、第2の尤度信号記憶回路が記憶する信号と、第2の加算回路で最大比合成を行う。この結果、ダイバーシチ効果により通信品質を向上させることが可能となる。 According to the present invention, when a signal is stored in advance in the second signal storage circuit included in the receiving terminal, the signal transmitted from the other receiving terminal to the relay terminal is received, and the second likelihood signal storage is performed. By storing in the circuit, the signal obtained by network decoding the network-encoded signal transmitted from the relay terminal, the signal stored in the second likelihood signal storage circuit, and the second adder circuit Perform maximum ratio synthesis. As a result, it is possible to improve communication quality due to the diversity effect.
また、この発明によれば、受信端末が備える第2の信号記憶回路に予め信号を記憶していない場合、第2のネットワーク復号回路は、第2の受信部が出力する信号を鍵信号として、ネットワーク符号された信号を復号することが可能となる。 According to the present invention, when the signal is not stored in advance in the second signal storage circuit included in the receiving terminal, the second network decryption circuit uses the signal output from the second receiving unit as a key signal. It is possible to decode a network encoded signal.
また、この発明によれば、鍵信号として用いる第2の受信部で受信した信号に誤りが含まれている場合、第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、ネットワーク符号化された尤度信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいて、第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号を選択し、選択した尤度信号を鍵信号として選択する構成とした。これにより、通信品質の劣化により、受信した未ネットワーク符号化信号に誤りが含まれる場合においても、受信した未ネットワーク符号化信号からネットワーク復号の鍵信号として適した信号を選択し、ネットワーク復号を行うことが可能となる。 Further, according to the present invention, when an error is included in the signal received by the second receiving unit used as the key signal, the likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit is network encoded. The cross-correlation value with the likelihood signal obtained is calculated, the likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit is selected based on the calculated cross-correlation value, and the selected likelihood signal is selected as the key signal. It was set as the structure to do. As a result, even when an error is included in the received non-network encoded signal due to deterioration in communication quality, a signal suitable as a key signal for network decoding is selected from the received non-network encoded signal and network decoding is performed. It becomes possible.
また、この発明によれば、第2の受信端末を、伝送する信号を記憶する第1の受信端末と、中継端末との間に配置し、双方の無線通信を第2の受信端末を用いて中継することで、第1の受信端末と中継端末とが直接通信を行えない状況においても、ダイバーシチ効果による通信品質の向上を図ることが可能となる。 Further, according to the present invention, the second receiving terminal is arranged between the first receiving terminal that stores the signal to be transmitted and the relay terminal, and both wireless communication is performed using the second receiving terminal. By relaying, it is possible to improve communication quality due to the diversity effect even in a situation where the first receiving terminal and the relay terminal cannot communicate directly.
以下、本発明の実施形態による無線通信システム、受信端末及び中継端末を図面を参照して説明する。 Hereinafter, a wireless communication system, a receiving terminal, and a relay terminal according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における受信端末10の内部構成を示す概略ブロック図である。受信端末10は、無線部101、シンボル・ビット変換回路102、軟判定回路103、出力切替回路104、107、109、117、乗算回路105、加算回路106、誤り訂正復号回路108、尤度信号記憶回路113、変調回路116、誤り訂正符号回路118、信号記憶回路119、重み係数抽出回路120、ネットワーク復号回路121及び相互相関値算出回路122を備えている。なお、ネットワーク復号回路121は、符号・ビット変換回路110、絶対値抽出回路111、乗算回路112、線形復号回路114及びビット・符号変換回路115を含む構成である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the internal configuration of the receiving
無線部101は、入力される信号を送信し、受信信号から所望のシンボル信号を検出し出力する。ここで、シンボル信号とは、QPSK(Quadrature Phase−Shift Keying)や、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)などで変調された信号である。シンボル・ビット変換回路102は、入力される受信したシンボル信号をビット系列信号に変換する。軟判定回路103は、入力されるビット系列信号を軟判定し、軟判定信号に変換する。ここで、軟判定とは、入力されるビット系列信号に対して、”0”及び”1”の2値のいずれかを示す信号と、示す値がどの程度確かであるかを予め定めた閾値を用いて段階的に表す信号とを組とした信号を定める判定である。例として、”0”及び”1”の2値を表すのに正負を用い、確からしさを数値で示した信号として扱う。つまり、軟判定信号とは、軟判定信号が示す値が正の場合はビット信号の1を示し、示す値が負の場合はビット信号の0を示し、軟判定信号が示す値の絶対値は正負の符号により示されるビット信号の値の確からしさを示す信号である。出力切替回路104は、ネットワーク符号化された軟判定信号を復号する場合、ネットワーク復号回路121に出力し、ネットワーク符号化された軟判定信号を復号しない場合、乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力される信号を乗算する。加算回路106、入力される2つの信号を加算する。出力切替回路107は、ビット毎の尤度信号(以下、ビット毎尤度信号という)として記憶する場合、尤度信号記憶回路113に出力し、ビット毎尤度信号として記憶しない場合は誤り訂正復号回路108に出力する。出力切替回路109は、鍵信号として記憶する場合、入力信号を信号記憶回路119に出力し、自端末の処理で用いる場合、入力信号を出力信号として出力する。出力切替回路117は、自端末が記憶するビット信号送信する場合、入力された信号を変調回路116に出力し、ネットワーク符号化された信号を復号する場合、入力された信号をネットワーク復号回路121に出力する。尤度信号記憶回路113は、入力されるビット毎尤度信号を記憶する。相互相関値算出回路122は、尤度信号記憶回路113が記憶するネットワーク符号化されていないビット毎尤度信号と、ネットワーク符号化されているビット毎尤度信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値の比較を行う。
誤り訂正復号回路108は、尤度信号として入力される軟判定信号を誤り訂正復号処理すると共に、誤り訂正が行えたか否かを検出する。変調回路116は、入力される信号を予め定めた方式で変調する。誤り訂正符号回路118は、信号記憶回路119が記憶している信号を鍵信号として選択して読み出し、予め定めた方式を用いて、読み出すビット信号を誤り訂正符号化する。ここで、用いる誤り訂正符号は、畳み込み符号や、ターボ符号などを用いる。信号記憶回路119は、入力されるビット信号を記憶する。重み係数抽出回路120は、入力される受信信号から伝送路の状態を示す情報に基づき、係数を算出する。例えば、受信電力などを元に算出する。
The error
ネットワーク復号回路121は、出力切替回路104から入力される軟判定信号又は尤度信号記憶回路113から入力されるビット毎尤度信号を、出力切替回路117を介して入力される誤り訂正符号化された鍵信号を用いてネットワーク符号化された信号を復号する。なお、出力切替回路104からネットワーク復号回路121に入力された信号は、符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に入力される。また、出力切替回路117からネットワーク復号回路121に入力される信号は、線形復号回路114に入力される。また、尤度信号記憶回路113からネットワーク復号回路121に入力されるビット毎尤度信号は、符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に入力される。
符号・ビット変換回路110は、軟判定回路103から出力切替回路104を介して入力される軟判定信号、及び尤度信号記憶回路113からビット毎尤度信号として入力される軟判定信号の符号部分からビット信号を抽出し、軟判定信号の示すビット信号を出力する。絶対値抽出回路111は、入力される軟判定信号が示すビット毎の絶対値を算出し、算出された軟判定信号が含むビット毎の確からしさを示す信号を出力する。乗算回路112は、入力される2つの信号を乗算する。線形復号回路114は、入力されるネットワーク符号化された信号と、入力される鍵信号とを用いて、ネットワーク符号化された信号を復号する。ビット・符号変換回路115は、入力されるビット信号を軟判定信号の符号に変換し出力する。
The
The sign /
図2は、本実施形態における中継端末20の内部構成を示す概略ブロック図である。中継端末20は、無線部201、シンボル・ビット変換回路202、軟判定回路203、乗算回路204、誤り訂正復号回路205、出力切替回路206、信号記憶回路207、線形符号化回路208、誤り訂正符号回路209、変調回路210及び重み係数抽出回路211を備えている。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the internal configuration of the
無線部201は、入力される信号を送信し、受信信号から所望の信号を検出し出力する。シンボル・ビット変換回路202は、入力される信号を送信し、受信信号から所望のシンボル信号を検出し出力する。軟判定回路203は、入力されるビット系列信号を軟判定し、軟判定信号に変換する。乗算回路204は、入力される2つの信号を乗算する。誤り訂正復号回路205は、入力される軟判定信号を誤り訂正復号する。出力切替回路206は、ネットワーク符号化し送信する信号を信号記憶回路207に出力し、自端末内で処理を行うビット信号を出力信号として自端末内に出力する。信号記憶回路207は、入力されるビット信号を記憶する。線形符号化回路208は、信号記憶回路207が記憶するビット信号を読み出し、読み出すビット信号を予め定めた方式でネットワーク符号化する。誤り訂正符号回路209は、予め定めた方式を用いて、入力されるビット信号を誤り訂正符号化する。変調回路210は、入力される信号を予め定めた方式で変調する。重み係数抽出回路211は、入力される受信信号から伝送路の状態を示す情報に基づき、係数を算出する。例えば、受信電力などを基に算出する。
なお、誤り訂正符号回路209が用いる誤り訂正符号方式、及び、変調回路210が用いる変調方式は、無線通信システム内で同一の方式が用いられる。
The
Note that the error correction code system used by the error
(Alice&Bobトポロジにおける動作)
次に、図3は、第1実施形態のAlice&Bobトポロジの構成による無線通信システム1を示す概略図である。無線通信システム1は、受信端末10−1、10−2、中継端末20を含む構成である。受信端末10−1と受信端末10−2は、受信端末10と同じ構成を有しており、以下、受信端末10−1及び受信端末10−2のいずれか一方、もしくは両方を代表して示す場合には、受信端末10という。
(Operation in Alice & Bob topology)
Next, FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the
また、受信端末10−1がビット信号aを有しており、受信端末10−2がビット信号bを有している。図3及び図4を用いて、中継端末20を介して、ネットワーク符号を適用した無線通信システム1においてそれぞれか有するビット信号を伝送する動作を説明する。
まず、図4は、受信端末10−1のビット信号の送受信の処理を示したフローチャートである。なお、ネットワーク符号化には、排他的論理和を用い、ビット信号aとビット信号bの排他的論理和の演算結果を、以下、ハット記号^を用いてビット信号a^bとする。つまり、線形復号回路114及び線形符号化回路208は、排他的論理和を用いた復号及び符号化が行われる。
The receiving terminal 10-1 has a bit signal a, and the receiving terminal 10-2 has a bit signal b. The operation of transmitting each bit signal in the
First, FIG. 4 is a flowchart showing a process of transmitting / receiving a bit signal of the receiving terminal 10-1. In the network coding, exclusive OR is used, and the result of the exclusive OR of the bit signal a and the bit signal b is hereinafter referred to as a bit signal a ^ b using a hat symbol ^. That is, the
(Alice&Bobトポロジにおける受信端末10−1の動作)
受信端末10−1では、誤り訂正符号回路118は、受信信号記憶回路119が予め記憶しているビット信号aを読出し、誤り訂正符号化し、出力切替回路117を介して、変調回路116に出力する。変調回路116は、入力された信号を変調し、変調信号aを無線部101に出力する(ステップS101)。
無線部101は、変調信号aを中継装置に送信する(ステップS102)。
(Operation of Receiving Terminal 10-1 in Alice & Bob Topology)
In receiving terminal 10-1, error
続いて、無線部101は、受信端末10−2が中継端末20に向けて送信された変調信号bを検出するのに応じて、検出した変調信号bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する。すなわち、受信端末10−1において適時聴取が行われる(ステップS103)。ここで、適時聴取とは、他の端末宛の信号についても受信し、伝送される信号を記憶することである。
Subsequently, in response to the reception terminal 10-2 detecting the modulation signal b transmitted to the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号bに変換し、ビット系列信号bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号bと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号bに対応する尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算し、ビット毎の尤度信号(以下、ビット毎尤度信号という)に変換する(ステップS104)。なお、初期状態においては、尤度信号記憶回路113は、変調信号bに対応するビット毎尤度信号を記憶していないため、加算回路106の出力は、入力された信号と同じ信号である。
The symbol /
加算回路106は、出力切替回路107を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路113に変調信号bに対応するビット毎尤度信号bとして記憶させる(ステップS105)。
The
次に、無線部101は、中継端末20が送信する変調信号a^bを検出するのに応じて、検出した変調信号a^bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する(ステップS106)。
Next,
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号a^bをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号a^bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、入力されたビット系列信号a^bに対して軟判定を行い軟判定信号a^bに変換し、変換した軟判定信号a^bを、出力切替回路104を介して、符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は入力された軟判定信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、線形復号回路114に出力する。誤り訂正符号回路118は、信号記憶回路119が記憶するビット信号aを読み出し、読み出したビット信号aを誤り訂正符号化し、出力切替回路117を介して線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力された仮のビット信号a^bを、出力切替回路117から入力される誤り訂正符号化されたビット信号aを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号bを復号する(ステップS107)。
The symbol /
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号bをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号bを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、入力された軟判定信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号a^bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、乗算回路112から入力された信号と、重み係数抽出回路120から入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出されたビット毎尤度信号bを加算回路106に出力する(ステップS108)。
The
加算回路106は、ステップS105で変調信号bを適時聴取した際に記憶した尤度信号bを読み出し、乗算回路105から入力された尤度信号bと加算する(ステップS109)。
加算回路106は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号bを、出力切替回路107を介して、誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号bを誤り訂正復号し、復号によりビット信号bを得る(ステップS110)。
The
The
次に、図3を用いて、無線通信システム1の動作を説明する。
まず、受信端末10−1は、ステップS101及びステップS102の動作により、自端末が記憶するビット信号aを変調し、変調信号aを中継端末20宛に送信する(ステップS10)。
このとき、中継端末20において、無線部201は受信した信号から変調信号aを検出し、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する。シンボル・ビット変換回路202は、入力された変調信号aをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号aを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、入力されたビット系列信号aに対して軟判定を行い軟判定信号aに変換し、軟判定信号aを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、入力された変調信号aから重み係数を算出し、乗算回路204に算出した重み係数を出力する。乗算回路204は、軟判定回路203から入力された軟判定信号aと、重み係数抽出回路211から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路205に出力する。誤り訂正復号回路205は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号aを出力切替回路206を介して、信号記憶回路207に出力し記憶させる。
また、受信端末10−2では、受信端末10−1が中継端末20に向けて送信した変調信号aを適時聴取し、ビット毎尤度信号aとして記憶する。
Next, the operation of the
First, the receiving terminal 10-1 modulates the bit signal a stored in its own terminal by the operations in steps S101 and S102, and transmits the modulated signal a to the relay terminal 20 (step S10).
At this time, in
Also, the receiving terminal 10-2 listens to the modulated signal a transmitted from the receiving terminal 10-1 toward the
次に、時間T2において、受信端末10−2は、受信端末10−1が時間T1で行った動作と同様に、予め記憶しているビット信号bを変調信号bに変調し、変調信号bを中継端末20宛に送信する。(ステップS11)。
このとき、受信端末10−1は、ステップS103からステップS105までの動作を行い、変調信号bを適時聴取し、ビット毎尤度信号bを記憶する。
Next, at time T2, the receiving terminal 10-2 modulates the bit signal b stored in advance into the modulated signal b in the same manner as the operation performed by the receiving terminal 10-1 at time T1, and converts the modulated signal b to Transmit to the
At this time, the receiving terminal 10-1 performs the operations from step S103 to step S105, listens to the modulated signal b in a timely manner, and stores the bit-wise likelihood signal b.
また、時間T2において、中継端末20において、無線部201は受信した信号から変調信号bを検出したことに応じて、検出した変調信号bをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する。シンボル・ビット変換回路202は、入力された変調信号bをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号bを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、入力された変調信号bから重み係数を算出し、乗算回路204に算出した重み係数を出力する。乗算回路204は、軟判定回路203から入力された軟判定信号bと、重み係数抽出回路211から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路205に出力する。誤り訂正復号回路205は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号bを出力切替回路206を介して、信号記憶回路207に出力し記憶させる。
At time T2, in
続いて、時間T3において、中継端末20では、線形符号化回路208は、信号記憶回路207が記憶するビット信号a及びビット信号bを読出し、ネットワーク符号化を行い、ネットワーク符号化により得られるビット信号a^bを誤り訂正符号回路209に出力する。誤り訂正符号回路209は、線形符号化回路208から入力された信号に対して、予め定めた方式で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化された信号を変調回路210に出力する。変調回路210は、誤り訂正符号回路209から入力された信号に対し予め定められた変調を行い変調信号a^bを得る。また、変調回路210は、変調信号a^bを受信端末10−1及び受信端末10−2に送信する(ステップS12)。
Subsequently, at time T3, in
また、時間T3において、受信端末10−1は、ステップS106からステップS110の動作を行う。すなわち、受信端末10−1は、ステップ中継端末20から送信された変調信号a^b受信し、ネットワーク符号a^bを復号する。更に、受信端末10−1は、復号により得られたビット毎尤度信号bとステップS105で記憶したビット毎尤度信号bとを最大比合成し、誤り訂正復号することで、ビット信号bを復調する。
同様に、受信端末10−2においても、変調信号a^bを軟判定信号に変換し、自端末が記憶するビット信号bを用いた復号によりビット毎尤度信号aを得て、得られたビット毎尤度信号aに対して最大比合成及び誤り訂正復号を行い、ビット信号aを復調する。
At time T3, the receiving terminal 10-1 performs the operations from step S106 to step S110. That is, the receiving terminal 10-1 receives the modulation signal a ^ b transmitted from the
Similarly, in the receiving terminal 10-2, the modulated signal a ^ b is converted into a soft decision signal, and a bit-wise likelihood signal a is obtained by decoding using the bit signal b stored in the terminal itself. Maximum ratio combining and error correction decoding are performed on the bit-by-bit likelihood signal a, and the bit signal a is demodulated.
以上の動作により、Alice&Bobトポロジの構成を有する無線通信システム1において、トポロジの両端に位置する受信端末10−1、10−2それぞれが記憶するビット信号を中継端末20にてネットワーク符号を適用して伝送する。
無線通信の同報性を利用し、時間T1で受信端末10−2が変調信号aを適時聴取し、時間T2で受信端末10−1が変調信号bを適時聴取し、それぞれ尤度信号として記憶する。これにより、時間T3で中継端末20か送信する変調信号a^bを線形復号した信号と最大比合成が行え、ダイバーシチ効果により、受信端末10−1、10−2における通信品質の向上が可能となる。
With the above operation, in the
Using the broadcast property of wireless communication, the receiving terminal 10-2 listens to the modulated signal a at time T1, and the receiving terminal 10-1 listens to the modulated signal b at time T2, and stores them as likelihood signals. To do. As a result, the maximum ratio combining can be performed with the signal obtained by linearly decoding the modulated signal a ^ b transmitted from the
なお、受信端末10−1から中継端末20へのビット信号aの伝送と、受信端末10−2から中継端末20へのビット信号bの伝送とは、時間を分割することで行う例を示したが、異なる周波数チャネルを用いて伝送することで、同時に行うようにしてもよい。
Note that the transmission of the bit signal a from the reception terminal 10-1 to the
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態における中継端末20aの内部構成を示す概略ブロック図である。第1実施形態の中継端末20に対して、ネットワーク符号化の対象となる信号を適時聴取し、尤度信号として記憶し、最大比合成を行う機能を有している点が異なる。そこで、中継端末20aは、加算回路212、出力切替回路213及び尤度信号記憶回路214以外の構成については、第1実施形態の中継端末20と同じ構成であるため、同じ符号を付し、以下、加算回路212、出力切替回路213及び尤度信号記憶回路214について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a schematic block diagram showing the internal configuration of the
加算回路212は、入力される2つの尤度信号を加算し出力する。出力切替回路213は、適時聴取を行い尤度信号として記憶する場合、入力される信号を尤度信号記憶回路214に出力し、ネットワーク符号化し中継する信号を受信する場合、入力された信号を誤り訂正復号回路205に出力する。尤度信号記憶回路214は、入力される尤度信号を記憶する。
The
図6は、第2実施形態の第1実施形態のAlice&Bobトポロジを拡張したチェイントポロジの構成による無線通信新ステム1aを示す概略図である。無線通信システム1aは、受信端末10−3、受信端末10−4、中継端末20a、受信端末10−5、受信端末10−6の順に並ぶ構成である。なお、受信端末10−3がビット信号aを記憶し、受信端末10−6がビット信号bを記憶しているとする。また、第1実施形態と同様に、中継端末20aが行うネットワーク符号化は、排他的論理和を用いる。
以下、両端に配置される受信端末10−3と受信端末10−6との間で記憶しているビット信号a及びビット信号bを、受信端末10−4、中継端末20a及び受信端末10−5を介して、伝送する動作行う際の受信端末10−3、受信端末10−4、中継端末20aそれぞれの動作をフローチャート図を用いて説明する。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a new
Hereinafter, the bit signal a and the bit signal b stored between the receiving terminal 10-3 and the receiving terminal 10-6 arranged at both ends are referred to as the receiving terminal 10-4, the
(第2実施形態のチェイントポロジにおける受信端末10−3の動作)
図7は、第2実施形態の受信端末10−3の動作を示すフローチャート図である。第2実施形態おいて、伝送動作は、受信端末10−3の動作により開始される。
(Operation of the receiving terminal 10-3 in the chain topology of the second embodiment)
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the receiving terminal 10-3 according to the second embodiment. In the second embodiment, the transmission operation is started by the operation of the receiving terminal 10-3.
誤り訂正符号回路118は、受信信号記憶回路119が予め記憶しているビット信号aを読出し、誤り訂正符号化し出力切替回路117を介して変調回路116に出力する。変調回路116は、入力された信号を変調し、変調信号aを無線部101に出力する(ステップS201)。
無線部101は、入力された変調信号aを受信端末10−4に向けて送信する(ステップS202)。
The error
The
受信端末10−3は、中継端末20aが受信端末10−4に変調信号a^bを送信するまで待機する(ステップS203)。
無線部101は、中継端末20aが受信端末10−4に送信する変調信号a^bを受信したのに応じて、受信信号から変調信号a^bを抽出し、シンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に検出した変調信号a^bを出力する。すなわち、適時聴取を開始する(ステップS204)。
The receiving terminal 10-3 waits until the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号a^bをシンボル−ビット変換を行いビット系列信号a^bに変換し、ビット系列信号a^bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号a^bに対して軟判定を行い軟判定信号a^bに変換し、軟判定信号a^bを出力切替回路104を介して、符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は入力された軟判定信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、線形復号回路114に出力する。誤り訂正符号回路118は、信号記憶回路119が予め記憶するビット信号aを読み出し、読み出したビット信号aを誤り訂正符号化し、出力切替回路117を介して線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力された仮のビット信号a^bを、出力切替回路117から入力されるビット信号aを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号bを復号する(ステップS205)。
The symbol /
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号bをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号bを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、入力された軟判定信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号a^bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、乗算回路112から入力された信号と、重み係数抽出回路120から入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出されたビット毎尤度信号bを加算回路106に出力する(ステップS206)。
The
加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号bを読み出し、乗算回路105から入力される信号と加算する。また、加算回路106は、算出した信号を出力切替回路107を介して尤度信号記憶回路113に出力し、新たなビット毎尤度信号bとして記憶させる(ステップS207)。なお、初期状態においては、尤度信号記憶回路113は、尤度信号bを記憶していないため、加算回路106が読み出す信号はなく、乗算回路105から入力された信号がそのまま出力されることになる。
The
次に、無線部101は、受信端末10−4から受信端末10−3に向かって送信される変調信号bを受信するのに応じて、変調信号bを検出し、検出した変調信号bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する(ステップS208)。
Next,
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号bに変換し、ビット系列信号bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号bと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する(ステップS209)。
The symbol /
加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号bに対応する尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算し、最大比合成する(ステップS210)。
また、加算回路106は、出力切替回路107を介して、算出した信号を誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力された信号に対して誤り訂正復号を行い、ビット信号bを復号する。また、誤り訂正復号回路108は、復号したビット信号bを出力切替回路109を介して、出力信号として出力される(ステップS211)。
なお、受信端末10−6の動作は、受信端末10−3の動作順序と同じであるが、ステップS201とステップS202の動作はビット信号bに対して行われる。また、ステップS205からステップS207の動作は、自端末が記憶するビット信号bを用いて復号を行う。また、ステップS208以降の動作においては、変調信号aを受信し、ビット毎尤度信号への変換及び誤り訂正復号を行うことになる。
The
Further, the
The operation of the receiving terminal 10-6 is the same as the operation order of the receiving terminal 10-3, but the operations of step S201 and step S202 are performed on the bit signal b. Further, the operations from step S205 to step S207 are performed using the bit signal b stored in the terminal itself. In the operation after step S208, the modulated signal a is received, converted into a bit-by-bit likelihood signal, and error correction decoding is performed.
(第2実施形態のチェイントポロジにおける受信端末10−4の動作)
次に、図8は、第2実施形態における受信端末10−4の動作を示すフローチャート図である。
(Operation of the receiving terminal 10-4 in the chain topology of the second embodiment)
Next, FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the receiving terminal 10-4 in the second embodiment.
まず、無線部101は、受信端末10−3から受信端末10−4に送信される変調信号aを受信したことに応じて、変調信号aを検出し、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する(ステップS221)。
First, the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号aをシンボル−ビット変換を行いビット系列信号aに変換し、ビット系列信号aを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号aに対して軟判定を行い軟判定信号aに変換し、軟判定信号aを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号aから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号aと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号aに対応する尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算し、産した信号を出力切替回路107を介して誤り訂正復号回路108に出力する。なお、初期状態においては、尤度信号記憶回路113は、変調信号aに対応する尤度信号を記憶していないため、加算回路106の出力は、入力された信号と同じ信号である。誤り訂正復号回路108は、出力切替回路107を介して入力された尤度信号に対して誤り訂正復号を行い、ビット信号aを復号する(ステップS222)。
The symbol /
また、誤り訂正復号回路108は、復号したビット信号aを信号記憶回路119に出力し記憶させる(ステップS223)。
受信端末10−6が変調信号bを送信し終えたのに応じて、受信端末10−4において、誤り訂正符号回路118は、受信信号記憶回路119が記憶しているビット信号aを読出し、誤り訂正符号化し出力切替回路117を介して変調回路116に出力する。変調回路116は、入力された信号を変調し、変調信号aを無線部101に出力する(ステップS224)。
無線部101は、入力された変調信号aを中継端末20aに向かって送信する(ステップS225)。
In addition, the error
In response to the reception terminal 10-6 having finished transmitting the modulated signal b, in the reception terminal 10-4, the error
The
無線部101は、受信端末10−5が中継端末20aに向けて送信した変調信号bを検出したのに応じて、変調信号bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する。すなわち、受信端末10−4において適時聴取が行われる(ステップS226)。
The
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号bに変換し、ビット系列信号bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号bと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号bに対応するビット毎尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算する(ステップS227)。
加算回路106は、出力切替回路107を介して、算出した尤度信号を尤度信号記憶回路113に変調信号bに対応するビット毎尤度信号bとして記憶させる(ステップS228)。
The symbol /
The
次に、無線部101は、中継端末20aから自端末に向けて送信された変調信号a^bを検出したのに応じて、検出した変調信号a^bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する(ステップS229)。
Next, the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号a^bをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号a^bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、入力されたビット系列信号a^bに対して軟判定を行い軟判定信号a^bに変換し、変換した軟判定信号a^bを、出力切替回路104を介して、符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は入力された軟判定信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、線形復号回路114に出力する。誤り訂正符号回路118は、信号記憶回路119が記憶するビット信号aを読み出し、読み出したビット信号aを誤り訂正符号化し、出力切替回路117を介して線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力された仮のビット信号a^bを、出力切替回路117から入力されるビット信号aを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号bを復号する(ステップS230)。
The symbol /
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号bをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号bを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、入力された軟判定信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号a^bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、乗算回路112から入力された信号と、重み係数抽出回路120から入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出されたビット毎尤度信号bを加算回路106に出力する。加算回路106は、ステップS228で適時聴取により得られた尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号bを読み出し、乗算回路105から入力された尤度信号bと加算する(ステップS231)。
The
加算回路106は、加算により最大比合成された尤度信号bを、出力切替回路107を介して、誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号bを誤り訂正復号し、復号によりビット信号bを得る(ステップS232)。
The
誤り訂正復号回路108は、復号したビット信号bを出力切替回路109を介して信号記憶回路119に出力し、信号記憶回路119にビット信号bを記憶させる(ステップS234)。
The error
続いて、誤り訂正符号回路118は、受信信号記憶回路119が記憶したビット信号bを読み出し、誤り訂正符号化し出力切替回路117を介して変調回路116に出力する。変調回路116は、入力された信号を変調し、変調信号bを無線部101に出力する(ステップS235)。
無線部101は、入力された変調信号bを受信端末10−3に向けて送信する(ステップS236)。
Subsequently, the error
The
以上で、チェイントポロジでの伝送における受信端末10―3と中継端末20aとの間で、信号を受信端末10−4の動作は完了する。なお、受信端末10−5において、ステップS221からステップS223までの処理は、受信する変調信号bに対して行われる。また、ステップS224及びステップ225より先に、ステップS226からステップS228までの動作は、変調信号bに対して行われる。また、ステップS226からステップS228の完了後に、ステップS224からステップS225は、信号記憶回路119が記憶するビット信号bに対して行われる。また、ステップS231からステップS236の動作は、信号記憶回路119が記憶するビット信号bを鍵信号として行う。
Thus, the operation of the signal receiving terminal 10-4 is completed between the receiving terminal 10-3 and the
(第2実施形態のチェイントポロジにおける中継端末20aの動作)
次に、図9は、第2実施形態における中継端末20aの動作を示すフローチャート図である。
(Operation of the
Next, FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the
まず、中継端末20aにおいて、受信端末10−3から受信端末10−4に向けて送信された変調信号aを検出したのに応じて、無線部201は、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する。すなわち、中継端末20aは、変調信号aに対して適時聴取を行う(ステップS241)。
First, in response to detecting the modulation signal a transmitted from the reception terminal 10-3 to the reception terminal 10-4 in the
シンボル・ビット変換回路202は、無線部201から入力された変調信号aに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号aに変換し、ビット系列信号aを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、シンボル・ビット変換回路202から入力されたビット系列信号aに対して軟判定を行い軟判定信号aに変換し、軟判定信号aを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、無線部201から入力された変調信号aから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路204に出力する。乗算回路204は、入力された軟判定信号aと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する(ステップS242)。
The symbol /
加算回路212は、乗算回路204から入力されたビット毎尤度信号aと、尤度信号記憶回路214が記憶するビット毎尤度信号aを読み出し加算する。また、加算回路212は、算出した信号を、出力切替回路213を介して、尤度信号記憶回路214に出力し、ビット毎尤度信号aとして記憶させる(ステップS243)。なお、尤度信号記憶回路214にビット毎尤度信号aが記憶されていない場合、加算回路212は、乗算回路204から入力された尤度信号aをそのまま出力することになる。
The
次に、受信端末10−6から受信端末10−5に送信された変調信号bを検出したのに応じて、無線部201は、検出した変調信号bをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する。すなわち、中継端末20aは、変調信号bに対して適時聴取を行う(ステップS244)。
シンボル・ビット変換回路202は、無線部201から入力された変調信号bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号bに変換し、ビット系列信号bを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、シンボル・ビット変換回路202から入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、無線部201から入力された変調信号bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路204に出力する。乗算回路204は、入力された軟判定信号bと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路212に出力する(ステップS245)。
Next, in response to detecting the modulated signal b transmitted from the receiving terminal 10-6 to the receiving terminal 10-5, the
The symbol /
加算回路212は、乗算回路204から入力される尤度信号bと、尤度信号記憶回路214が記憶するビット毎尤度信号bを読み出し加算する。また、加算回路212は、算出した信号を、出力切替回路213を介して、尤度信号記憶回路214に出力し、ビット毎尤度信号bとして記憶させる(ステップS246)。
The
次に、無線部201は、受信端末10−4から中継端末20aに送信された変調信号aを検出するのに応じて、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する(ステップS247)。
Next, in response to detecting the modulated signal a transmitted from the receiving terminal 10-4 to the
シンボル・ビット変換回路202は、入力された変調信号aに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号aに変換し、ビット系列信号aを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、シンボル・ビット変換回路202から入力されたビット系列信号aに対して軟判定を行い軟判定信号aに変換し、軟判定信号aを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、無線部201から入力された変調信号aから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路204に出力する。乗算回路204は、入力された軟判定信号aと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路212に出力する。これにより変調信号aがビット毎尤度信号に変換される(ステップS248)。
The symbol /
加算回路212は、乗算回路204から入力される尤度信号aと、尤度信号記憶回路214が記憶する尤度信号aを読み出し加算し、最大比合成を行う(ステップS249)。
加算回路212は、算出した信号を出力切替回路213を介して誤り訂正復号回路205に出力する。誤り訂正復号回路205は、入力された信号に対して、誤り訂正復号を行い、ビット信号aを誤り訂正復号する(ステップS250)。
また、誤り訂正復号回路205は、復号したビット信号aを出力切替回路206を介して信号記憶回路207に出力し、ビット信号aを信号記憶回路207に記憶させる(ステップS251)。
The
The
Further, the error
次に、無線部201は、受信端末10−5から中継端末20aに送信された変調信号bを検出したのに応じて、検出した変調信号bをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する(ステップS252)。
Next, in response to detecting the modulated signal b transmitted from the receiving terminal 10-5 to the
シンボル・ビット変換回路202は、入力された変調信号bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号bに変換し、ビット系列信号bを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、シンボル・ビット変換回路202から入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、無線部201から入力された変調信号bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路204に出力する。乗算回路204は、入力された軟判定信号bと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路212に出力する。これにより変調信号bがビット毎尤度信号に変換される(ステップS253)。
The symbol /
加算回路212は、乗算回路204から入力されるビット毎尤度信号bと、尤度信号記憶回路214が記憶するビット毎尤度信号bを読み出し加算し、最大比合成を行う(ステップS254)。
加算回路212は、算出した信号を出力切替回路213を介して誤り訂正復号回路205に出力する。誤り訂正復号回路205は、入力された信号に対して、誤り訂正復号を行い、ビット信号bを誤り訂正復号する(ステップS256)。
また、誤り訂正復号回路205は、復号したビット信号bを出力切替回路206を介して信号記憶回路207に出力し、ビット信号bを信号記憶回路207に記憶させる(ステップS256)。
The
The
Further, the error
続いて、線形符号化回路208は、信号記憶回路207が記憶するビット信号a及びビット信号bを読み出し、読み出したビット信号a及びビット信号bとをネットワーク符号化を行う、すなわち、排他的論理和演算を行いビット信号a^bを算出する(ステップS257)。
また、線形符号化回路208は、算出したビット信号a^bを誤り訂正符号回路209に出力する。誤り訂正符号回路209は、入力されたビット信号a^bに対して誤り訂正符号化を行い変調回路210に出力する。変調回路210は、誤り訂正符号回路209から入力された信号を変調し、変調により得られた変調信号a^bを無線部201に出力する(ステップS258)。
無線部201は、入力された変調信号a^bを受信端末10−4及び受信端末10−5に送信する(ステップS259)。
以上で、チェイントポロジでの伝送における中継端末20aの動作は完了する。
Subsequently, the
The
The
This completes the operation of the
(第2実施形態のチェイントポロジにおける無線通信システム1aの動作)
次に、図6を用いて、無線通信新ステム1aの全体の動作を説明する。
まず、時間T1において、受信端末10−3は、自端末が記憶するビット信号aを変調し、受信端末10−4に送信する(ステップS21)。受信端末10−4は、変調信号aを受信し、復調により得られたビット信号aをネットワーク復号に用いる鍵信号として記憶する。このとき、中継端末20aは、受信した変調信号aを適時聴取し、尤度信号aとして記憶する。
なお、受信端末10−3の動作は、図7のステップS201及びステップS202までの動作に対応する。また、受信端末10−4の動作は、図8のステップS221からステップS223までの動作に対応する。中継端末20aの動作は、図9のステップS241からステップS243までの動作に対応する。
(Operation of the
Next, the overall operation of the new
First, at time T1, the receiving terminal 10-3 modulates the bit signal a stored in the own terminal and transmits it to the receiving terminal 10-4 (step S21). The receiving terminal 10-4 receives the modulated signal a and stores the bit signal a obtained by demodulation as a key signal used for network decoding. At this time, the
The operation of the receiving terminal 10-3 corresponds to the operations up to step S201 and step S202 in FIG. The operation of the receiving terminal 10-4 corresponds to the operation from step S221 to step S223 in FIG. The operation of the
時間T2において、受信端末10−6は、自端末が記憶するビット信号bを変調し、受信端末10−5に送信する(ステップS22)。受信端末10−5は、変調信号bを受信し、復調により得られたビット信号bをネットワーク復号に用いる鍵信号として記憶する。このとき、中継端末20aは、受信した変調信号bを適時聴取し、ビット毎尤度信号bとして記憶する。
なお、この中継端末20aの動作は、図9のステップS244からステップS246までの動作に対応する。
At time T2, the receiving terminal 10-6 modulates the bit signal b stored by itself and transmits it to the receiving terminal 10-5 (step S22). The receiving terminal 10-5 receives the modulated signal b, and stores the bit signal b obtained by demodulation as a key signal used for network decoding. At this time, the
The operation of the
時間T3において、受信端末10−4は、記憶したビット信号aを変調し、変調信号aを中継端末20aに送信する(ステップS23)。中継端末20aは、受信した変調信号aを、時間T1で記憶したビット毎尤度信号aを用いて、最大比合成を行い、ビット信号aを復調する。このとき、受信端末10−5は、受信した変調信号aを適時聴取し、ビット毎尤度信号aとして記憶する。
なお、受信端末10−4の動作は、図8のステップS224及びステップS225までの動作に対応する。また、中継端末20aの動作は、図9のステップS247からステップS251までの動作に対応する。
At time T3, the receiving terminal 10-4 modulates the stored bit signal a and transmits the modulated signal a to the
The operation of the receiving terminal 10-4 corresponds to the operations up to step S224 and step S225 in FIG. The operation of the
時間T4において、受信端末10−5は、記憶したビット信号bを変調し、変調信号bを中継端末20aに送信する(ステップS24)。中継端末20aは、受信した変調信号bを、時間T2で記憶したビット毎尤度信号bを用いて、最大比合成を行い、ビット信号bを復調する。このとき、受信端末10−4は、受信した変調信号bを適時聴取し、ビット毎尤度信号bとして記憶する。
なお、中継端末20aの動作は、図9のステップS252からステップS256の動作に対応する。また、受信端末10−4の動作は、図8のステップS226からステップS228までの動作に対応する。
At time T4, the receiving terminal 10-5 modulates the stored bit signal b and transmits the modulated signal b to the
The operation of the
時間T5において、中継端末20aは、記憶するビット信号a及びビット信号bをネットワーク符号化し、受信端末10−4及び受信端末10−5に送信する(ステップS25)。受信端末10−4は、変調信号a^bを受信し、記憶しているビット信号aを用いてネットワーク復号し、更に、記憶するビット毎尤度信号bを用いて最大比合成を行い、ビット信号bを復調し記憶する。受信端末10−5は、変調信号a^bを受信し、記憶しているビット信号bを用いてネットワーク復号し、更に、記憶するビット毎尤度信号aを用いて最大比合成を行い、ビット信号aを復調し記憶する。
このとき、受信端末10−3は、変調信号a^bを適時聴取し、記憶するビット信号aを用いてネットワーク復号し、得たビット毎尤度信号bを記憶する。また、受信端末10−6は、受信端末10−3等同様に、変調信号a^bを適時聴取し、記憶するビット信号bを用いてネットワーク復号し、得たビット毎尤度信号aを記憶する。
なお、中継端末20aの動作は、図9のステップS257からステップS259の動作に対応する。また、受信端末10−4の動作は、図8のステップS229からステップS234までの動作に対応する。また、受信端末10−3の動作は、図7のステップS204からステップS207までの動作に対応する。
At time T5, the
At this time, the receiving terminal 10-3 listens to the modulated signal a ^ b in a timely manner, performs network decoding using the stored bit signal a, and stores the obtained bit-wise likelihood signal b. Similarly to the receiving terminal 10-3 and the like, the receiving terminal 10-6 listens to the modulated signal a ^ b in a timely manner, performs network decoding using the stored bit signal b, and stores the obtained bit-wise likelihood signal a. To do.
The operation of the
時間T6において、受信端末10−4は、記憶したビット信号bを変調し、変調信号bを受信端末10−3に送信する(ステップS26)。受信端末10−3は、変調信号bを受信し、記憶するビット毎尤度信号bと最大比合成を行い、誤り訂正復号を行うことで、ビット信号bを復調する。また、時間T6において、受信端末10−5は、記憶したビット信号aを変調し、変調信号aを受信端末10−6に送信する(ステップS27)。受信端末10−6は、変調信号aを受信し、記憶するビット毎尤度信号aと最大比合成を行い、誤り訂正復号を行うことで、ビット信号aを復調する。
なお、受信端末10−4の動作は、図8のステップS235からステップS236間での動作に対応する。また、受信端末10−3の動作は、ステップS208からステップS211までの動作に対応する。
At time T6, the receiving terminal 10-4 modulates the stored bit signal b, and transmits the modulated signal b to the receiving terminal 10-3 (step S26). The receiving terminal 10-3 receives the modulated signal b, performs maximum ratio combining with the stored bit-wise likelihood signal b, and demodulates the bit signal b by performing error correction decoding. At time T6, the receiving terminal 10-5 modulates the stored bit signal a, and transmits the modulated signal a to the receiving terminal 10-6 (step S27). The receiving terminal 10-6 receives the modulated signal a, performs maximum ratio combining with the stored bit-wise likelihood signal a, and demodulates the bit signal a by performing error correction decoding.
The operation of the receiving terminal 10-4 corresponds to the operation between step S235 and step S236 in FIG. The operation of the receiving terminal 10-3 corresponds to the operations from step S208 to step S211.
以上の動作により、受信端末10−3は、自端末が有するビット信号aを、受信端末10−4、中継端末20a、受信端末10−5を経由して、受信端末10−6に伝送する。また、受信端末10−6は、自端末が有するビット信号bを、受信端末10−5、中継端末20a、受信端末10−4を経由して、受信端末10−3に伝送する。
それぞれの受信端末が適時聴取を行うことで、直接信号の送受信を行う端末間の無線リンクの通信品質が劣化した場合においても、端末が記憶する尤度信号を用いて最大比合成を適用することで通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。
Through the above operation, the receiving terminal 10-3 transmits the bit signal a held by the receiving terminal 10-3 to the receiving terminal 10-6 via the receiving terminal 10-4, the
Even if each receiving terminal listens in a timely manner and the communication quality of the radio link between the terminals that directly transmit and receive signals deteriorates, the maximum ratio combining is applied using the likelihood signal stored in the terminal. Therefore, it is possible to prevent deterioration of communication quality.
(第3実施形態)
図10は、第3実施形態のXトポロジの構成を有する無線通信システム1bと動作とを示す図である。無線通信システム1bは、送信端末30−1、30−2、中継端末20、受信端末10−7、10−8を含む構成である。
送信端末30−1は、ビット信号aを記憶しており、無線通信システムで用いられる誤り訂正符号化及び変調を行い送信する機能を有している端末である。また、送信端末30−2は、ビット信号bを記憶しており、無線通信システムで用いられる誤り訂正符号化及び変調を行い送信する機能を有している端末である。受信端末10−7と受信端末10−8は、上述の受信端末10と同じ構成を有しており、以下、受信端末10−7及び受信端末10−8のいずれか一方、もしくは両方を代表して示す場合には、受信端末10という。中継端末20は、第1実施形態で示した図2の中継端末20である。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating a
The transmission terminal 30-1 is a terminal that stores a bit signal a and has a function of performing error correction coding and modulation used in a wireless communication system and transmitting the bit signal a. The transmission terminal 30-2 is a terminal that stores the bit signal b and has a function of performing error correction coding and modulation used in the wireless communication system and transmitting the bit signal b. The receiving terminal 10-7 and the receiving terminal 10-8 have the same configuration as that of the receiving
第3実施形態のXトポロジにおける伝送において、受信端末10−7、10−8は、予め鍵信号を記憶していないために、鍵信号を伝送により取得する必要がある。中継端末20は、送信端末30−1、30−2からビット信号a及びビット信号bを受信し、ネットワーク符号化を行い、ネットワーク符号化及び変調した変調信号a^bを受信端末10−7、10−8に送信する。
In the transmission in the X topology of the third embodiment, since the receiving terminals 10-7 and 10-8 do not store the key signal in advance, it is necessary to acquire the key signal by transmission. The
(第3実施形態のXトポロジにおける受信端末10−7の動作)
図11及び図12は、第3実施形態における受信端末10−7の動作を示すフローチャート図である。
まず、受信端末10−7の無線部101は、受信信号から中継端末20宛の変調信号aを検出することに応じて、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する。すなわち、受信端末10−7において適時聴取が行われる(ステップS301)。
(Operation of the receiving terminal 10-7 in the X topology of the third embodiment)
FIG.11 and FIG.12 is a flowchart figure which shows operation | movement of the receiving terminal 10-7 in 3rd Embodiment.
First, the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号aに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号aに変換し、ビット系列信号aを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号aに対して軟判定を行い軟判定信号aに変換し、軟判定信号aを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号aから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号aと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号aに対応する尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算し、ビット毎尤度信号に変換する(ステップS302)。なお、尤度信号記憶回路113は、変調信号aに対応する尤度信号を記憶していないために、加算回路106は、入力された信号に変更を加えず出力することになる。
The symbol /
加算回路106は、出力切替回路107を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路113に変調信号aに対応するビット毎尤度信号aとして記憶させる(ステップS303)。
The
次に、無線部101は、送信端末30−2が中継端末20宛に送信した変調信号bを検出したことに応じて、検出した変調信号bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する。すなわち、受信端末10−7において適時聴取が行われる(ステップS304)。
Next, in response to the detection of the modulated signal b transmitted from the transmission terminal 30-2 to the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号bに変換し、ビット系列信号bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号bと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号bに対応する尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算し、ビット毎尤度信号に変換する(ステップS305)。なお、尤度信号記憶回路113は、変調信号bに対応するビット毎尤度信号を記憶していないために、加算回路106は、入力された信号に変更を加えず出力することになる。
The symbol /
加算回路106は、出力切替回路107を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路113に変調信号bに対応するビット毎尤度信号bとして記憶させる(ステップS306)。
The
続いて、無線部101は、中継端末20から自端末宛に送信された変調信号a^bを検出したことに応じて、検出した変調信号a^bをシンボル・ビット変換回路102及び重み係数抽出回路120に出力する(ステップS307)。
Subsequently, the
シンボル・ビット変換回路102は、入力された変調信号a^bに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号a^bに変換し、ビット系列信号a^bを軟判定回路103に出力する。軟判定回路103は、シンボル・ビット変換回路102から入力されたビット系列信号a^bに対して軟判定を行い軟判定信号a^bに変換し、軟判定信号a^bを出力切替回路104を介して乗算回路105に出力する。重み係数抽出回路120は、無線部101から入力された変調信号a^bから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、入力された軟判定信号a^bと、入力された重み係数と、を乗算し、乗算により算出された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶する変調信号a^bに対応する尤度信号を読出し、乗算回路105から入力される信号と加算し、ビット毎尤度信号に変換する(ステップS308)。なお、尤度信号記憶回路113は、変調信号a^bに対応する尤度信号を記憶していないために、加算回路106は、入力された信号に変更を加えず出力することになる。
The symbol /
加算回路106は、出力切替回路107を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路113に変調信号a^bに対応するビット毎尤度信号a^bとして記憶させる(ステップS309)。ここまでの動作で、受信端末10−7の尤度信号記憶回路113は、ビット毎尤度信号a、b、a^bを記憶している。
The
尤度信号記憶回路113は、記憶しているビット毎尤度信号aを誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号に対して誤り訂正復号処理を行い、ビット信号aを出力切替回路109を介して、信号記憶回路119に出力し記憶させる。また、誤り訂正復号回路108は、正しくビット信号aを復号したか否かを尤度信号記憶回路113にフィードバックする(ステップS310)。
The likelihood
尤度信号記憶回路113は、記憶しているビット毎尤度信号bを誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号に対して誤り訂正復号処理を行い、ビット信号bを出力切替回路109を介して、信号記憶回路119に出力し記憶させる。また、誤り訂正復号回路108は、正しくビット信号bを復号したか否かを尤度信号記憶回路113にフィードバックする(ステップS311)。
The likelihood
前述のステップS311でビット信号bを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路108の復号結果で判定する(ステップS312)。
ビット信号bを誤りなく復号できた場合(ステップS312の正)、前述のステップS310でビット信号aを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路108の復号結果で判定する(ステップS313)。ビット信号aを正しく復号できた場合(ステップS313の正)、受信端末10−7は伝送の処理を完了する。
Whether or not the bit signal b has been correctly decoded without error in the above-described step S311 is determined based on the decoding result of the error correction decoding circuit 108 (step S312).
When the bit signal b can be decoded without error (positive in step S312), whether or not the bit signal a is correctly decoded without error in the above-described step S310 is determined based on the decoding result of the error correction decoding circuit 108 (step S313). ). If the bit signal a can be correctly decoded (positive in step S313), the receiving terminal 10-7 completes the transmission process.
ビット信号aに誤りがあり、正しく復号できなかった場合(ステップS313の誤)、信号記憶回路119が記憶する正しく誤り訂正復号されたビット信号bを鍵信号として、尤度信号記憶回路113の記憶するビット毎尤度信号a^bのネットワーク符号の復号を開始する。まず、尤度信号記憶回路113は、記憶するビット毎尤度信号a^bを符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は、尤度信号記憶回路113から入力されたビット毎尤度信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、線形復号回路114に出力する。誤り訂正符号回路118は、信号記憶回路119が記憶する正しく誤り訂正復号されたビット信号bを読み出し、読み出したビット信号bを誤り訂正符号化し、出力切替回路117を介して線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力された仮のビット信号a^bを、出力切替回路117から誤り訂正符号化されたビット信号bを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号aを復号する(ステップS321)。
When the bit signal a has an error and cannot be correctly decoded (error in step S313), the bit signal b stored in the
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号aをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号aを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、入力された軟判定信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、尤度信号記憶回路113が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路112から入力された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号aを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号aとを加算し、最大比合成する(ステップS322)。
The
また、加算回路106は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号aを、出力切替回路107を介して、誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号aを誤り訂正復号し、受信端末10−7は伝送の処理を完了する(ステップS323)。
Further, the
ステップS312における判定でビット信号bが正しく復号できなかった場合(ステップS312の誤)、前述のステップS310でビット信号aを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路108の復号結果で判定する(ステップS341)。
If the bit signal b cannot be correctly decoded in the determination in step S312, the error
ステップS341における判定でビット信号aが正しく復号した場合(ステップS341の正)、信号記憶回路119が記憶するビット信号aを鍵信号として、尤度信号記憶回路113の記憶するビット毎尤度信号a^bのネットワーク符号の復号を開始する。まず、尤度信号記憶回路113は、記憶するビット毎尤度信号a^bを符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は、尤度信号記憶回路113から入力されたビット毎尤度信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、線形復号回路114に出力する。誤り訂正符号回路118は、信号記憶回路119が記憶する正しく誤り訂正復号されたビット信号aを読み出し、読み出したビット信号aを誤り訂正符号化し、出力切替回路117を介して線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力された仮のビット信号a^bを、出力切替回路117から誤り訂正符号化されたビット信号aを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号bを復号する(ステップS342)。
When the bit signal a is correctly decoded in the determination in step S341 (positive in step S341), the bit-wise likelihood signal a stored in the likelihood
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号bをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号bを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、入力された軟判定信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、尤度信号記憶回路113が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路112から入力された信号を加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号bを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号bとを加算し、最大比合成する(ステップS343)。
The
また、加算回路106は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号bを、出力切替回路107を介して、誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号bを誤り訂正復号し、受信端末10−7は伝送の処理を完了する(ステップS344)。
Further, the
ステップS341における判定でビット信号aが正しく復号でできなかった場合(ステップS341の誤)、尤度信号記憶回路113は、記憶するa、b及びa^bのビット毎尤度信号を相互相関値算出回路122に出力する。相互相関値算出回路122は、入力されたネットワーク符号化されていないビット毎尤度信号a及びbと、ネットワーク符号化信号a^bのビット毎尤度信号との相互相関値を算出する。また、相互相関値算出回路122は、算出したビット毎尤度信号aとビット毎尤度信号a^bとの相互相関値と、算出したビット毎尤度信号bとビット毎尤度信号a^bとの相互相関値の比較を行い、比較結果を尤度信号記憶回路113に出力する(ステップS351)。
When the bit signal a cannot be correctly decoded in the determination in step S341 (incorrect in step S341), the likelihood
ステップS351における相互相関値の大小比較において、ビット毎尤度信号bとビット毎尤度信号a^bとの相互相関値が大きい場合(ステップS351のa<b)、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号bを鍵信号として、尤度信号記憶回路113の記憶するビット毎尤度信号a^bのネットワーク符号の復号を開始する。
まず、尤度信号記憶回路113は、記憶するビット毎尤度信号b及びビット毎尤度信号a^bを符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は、尤度信号記憶回路113から入力されたビット毎尤度信号b及びビット毎尤度信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、変換した2つの仮のビット信号を線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力されたネットワーク符号化されていない仮のビット信号bを鍵信号として、符号・ビット変換回路110から入力されたネットワーク符号化された仮のビット信号a^bの復号を行い、仮のビット信号aを復号する(ステップS352)。
If the cross-correlation value between the bit likelihood signal b and the bit likelihood signal a ^ b is large (a <b in step S351) in the cross correlation value comparison in step S351, the likelihood
First, the likelihood
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号aをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号aを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、尤度信号記憶回路113から入力されたビット毎尤度信号b及びビット毎尤度信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した2つの絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された2つの信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、尤度信号記憶回路113が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路112から入力された信号に変更を加えず加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号aを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号aとを加算し、最大比合成する(ステップS353)。
The
また、加算回路106は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号aを、出力切替回路107を介して、誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号aを誤り訂正復号する(ステップS354)。
前述のステップS354でビット信号aを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路108の復号結果で判定する(ステップS355)。
ステップS355の判定において、ビット信号aを正しく誤り訂正復号が行えない場合(ステップS355の誤)、受信端末10−7は、伝送の処理を完了する。
Further, the
It is determined from the decoding result of the error
If it is determined in step S355 that error correction decoding cannot be correctly performed on the bit signal a (error in step S355), the receiving terminal 10-7 completes the transmission process.
ステップS355の判定において、ビット信号aを正しく誤り訂正復号が行えた場合(ステップS355の正)、上述のステップS342からステップS344の処理を行う。 If it is determined in step S355 that error correction decoding has been correctly performed on the bit signal a (positive in step S355), the processing from step S342 to step S344 described above is performed.
ステップS351における相互相関値の大小比較において、ビット毎尤度信号aとビット毎尤度信号a^bとの相互相関値が大きい場合(ステップS351のa>b)、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号aを鍵信号として、尤度信号記憶回路113の記憶するビット毎尤度信号a^bのネットワーク符号の復号を開始する。
まず、尤度信号記憶回路113は、記憶するビット毎尤度信号a及びビット毎尤度信号a^bを符号・ビット変換回路110及び絶対値抽出回路111に出力する。符号・ビット変換回路110は、尤度信号記憶回路113から入力されたビット毎尤度信号a及びビット毎尤度信号a^bの符号部分から0及び1の2値の仮のビット信号a^bに変換し、変換した2つの仮のビット信号を線形復号回路114に出力する。線形復号回路114は、符号・ビット変換回路110から入力されたネットワーク符号化されていない仮のビット信号aを鍵信号として、符号・ビット変換回路110から入力されたネットワーク符号化された仮のビット信号a^bの復号を行い、仮のビット信号bを復号する(ステップS361)。
When the cross-correlation value in the step S351 is large, if the cross-correlation value between the bit-wise likelihood signal a and the bit-likelihood signal a ^ b is large (a> b in step S351), the likelihood
First, the likelihood
また、線形復号回路114は、復号した仮のビット信号bをビット・符号変換回路115に出力する。ビット・符号変換回路115は、入力された仮のビット信号bを、1を正とし、0を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路112へ出力する。絶対値抽出回路111は、尤度信号記憶回路113から入力されたビット毎尤度信号a及びビット毎尤度信号a^bのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した2つの絶対値を乗算回路112に出力する。乗算回路112は、ビット・符号変換回路115から入力された信号と、絶対値抽出回路111から入力された2つの信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路105に出力する。乗算回路105は、尤度信号記憶回路113が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路112から入力された信号に変更を加えず加算回路106に出力する。加算回路106は、尤度信号記憶回路113が記憶するビット毎尤度信号bを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号bとを加算し、最大比合成する(ステップS362)。
The
また、加算回路106は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号bを、出力切替回路107を介して、誤り訂正復号回路108に出力する。誤り訂正復号回路108は、入力されたビット毎尤度信号bを誤り訂正復号する(ステップS363)。
前述のステップS363でビット信号bを誤りなく、正しく復号したか否かを判定する(ステップS364)。
ステップS364の判定において、ビット信号bを正しく誤り訂正復号が行えない場合(ステップS364の誤)、受信端末10−7は、伝送の処理を完了する。
Further, the
In step S363 described above, it is determined whether or not the bit signal b has been correctly decoded without error (step S364).
If it is determined in step S364 that error correction decoding cannot be correctly performed on the bit signal b (error in step S364), the receiving terminal 10-7 completes the transmission process.
ステップS364の判定において、ビット信号bを正しく誤り訂正復号が行えた場合(ステップS364の正)、上述のステップS321からステップS323の処理を行う。 If it is determined in step S364 that error correction decoding has been correctly performed on the bit signal b (positive in step S364), the processing from step S321 to step S323 described above is performed.
以上の処理により、受信端末10−7は、ビット信号a及びビット信号bを得る。正しくビット信号a及びビット信号bを得ることができない場合は、再送要求などを行うことになる。なお、受信端末10−8は、受信端末10−7と同様の動作を行い、ビット信号a及びビット信号bを得る。 Through the above processing, the receiving terminal 10-7 obtains the bit signal a and the bit signal b. If the bit signal a and the bit signal b cannot be obtained correctly, a retransmission request is made. The receiving terminal 10-8 performs the same operation as the receiving terminal 10-7, and obtains the bit signal a and the bit signal b.
なお、ビット信号aを誤りなく誤り訂正復号が行えない場合(ステップS341の誤)以降の処理では、相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいて、鍵信号となるビット毎尤度信号の選択を行っているが、選択を行わずに尤度信号記憶回路113が記憶するネットワーク符号化されていないビット毎尤度信号全てを順に鍵信号として用いて、総当りでネットワーク復号を行い、最大比合成を行ってもよい。これにより、更に、ダイバーシチ効果を得ることができ、通信品質の改善を見込むことが可能となる。
In addition, when the error correction decoding cannot be performed on the bit signal a without error (error in step S341), a cross-correlation value is calculated, and based on the calculated cross-correlation value, the likelihood for each bit that becomes a key signal Although signal selection is performed, all network-uncoded bit likelihood signals stored in the likelihood
(第3実施形態のXトポロジにおける無線通信システム1bの動作)
次に、図10を用いて、無線通信システム1bのビット信号a及びビット信号bの受信端末10−7、10−8への伝送を説明する。
まず、時間T1において、送信端末30−1は、自端末が記憶するビット信号aを変調し、変調により得られた変調信号aを中継端末20宛に送信する(ステップS31)。
(Operation of the
Next, transmission of the bit signal a and the bit signal b of the
First, at time T1, the transmission terminal 30-1 modulates the bit signal a stored in the terminal itself, and transmits the modulated signal a obtained by the modulation to the relay terminal 20 (step S31).
中継端末20において、無線部201は受信した信号から変調信号aを検出し、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する。シンボル・ビット変換回路202は、入力された変調信号aをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号aを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、入力されたビット系列信号aに対して軟判定を行い軟判定信号aに変換し、軟判定信号aを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、入力された変調信号aから重み係数を算出し、乗算回路204に算出した重み係数を出力する。乗算回路204は、軟判定回路203から入力された軟判定信号aと、重み係数抽出回路211から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路205に出力する。誤り訂正復号回路205は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号aを出力切替回路206を介して、信号記憶回路207に出力し記憶させる。
なお、受信端末10−7、10−8は、ステップS301からステップS303までの動作を行い、変調信号aに対して適時聴取を行う。
In
The receiving terminals 10-7 and 10-8 perform the operations from step S301 to step S303, and listen to the modulated signal a in a timely manner.
続いて、時間T2において、送信端末30−2は、自端末が記憶するビット信号bを変調し、変調により得られた変調信号aを中継端末20宛に送信する(ステップS32)。
中継端末20において、無線部201は受信した信号から変調信号bを検出し、検出した変調信号aをシンボル・ビット変換回路202及び重み係数抽出回路211に出力する。シンボル・ビット変換回路202は、入力された変調信号bをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号bを軟判定回路203に出力する。軟判定回路203は、入力されたビット系列信号bに対して軟判定を行い軟判定信号bに変換し、軟判定信号bを乗算回路204に出力する。重み係数抽出回路211は、入力された変調信号bから重み係数を算出し、乗算回路204に算出した重み係数を出力する。乗算回路204は、軟判定回路203から入力された軟判定信号bと、重み係数抽出回路211から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路205に出力する。誤り訂正復号回路205は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号bを出力切替回路206を介して、信号記憶回路207に出力し記憶させる。
このとき、受信端末10−7、10−8は、ステップS304からステップS306までの動作を行い、変調信号bに対して適時聴取を行う。
Subsequently, at time T2, the transmission terminal 30-2 modulates the bit signal b stored in the terminal itself, and transmits the modulated signal a obtained by the modulation to the relay terminal 20 (step S32).
In
At this time, the receiving terminals 10-7 and 10-8 perform the operations from step S304 to step S306, and listen to the modulated signal b in a timely manner.
更に続いて、時間T3の中継端末20において、線形符号化回路208は、信号記憶回路207が記憶するビット信号a及びビット信号bを読出し、ネットワーク符号化を行い、ネットワーク符号化により得られるビット信号a^bを誤り訂正符号回路209に出力する。誤り訂正符号回路209は、線形符号化回路208から入力された信号に対して、予め定めた方式で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化された信号を変調回路210に出力する。変調回路210は、誤り訂正符号回路209から入力された信号に対し予め定められた変調を行い変調信号a^bを得る。また、変調回路210は、変調信号a^bを受信端末10−7及び受信端末10−8に送信する(ステップS12)。
また、時間T3において、受信端末10−7、10−8は、ステップS307以降の動作を行い、それぞれにビット信号a及びビット信号bを得る。
Subsequently, in the
At time T3, the receiving terminals 10-7 and 10-8 perform the operations after step S307, and obtain the bit signal a and the bit signal b, respectively.
以上のように、受信端末10−7、10−8は、送信端末30−1、30−2が中継端末20宛に送信した変調信号を適時聴取することで、時間T1で復調したビット信号a及び時間T2で復調したビット信号bを得ることが可能である。また、時間T1又は時間T2で復調したビット信号に誤りがある場合、時間T3で受信した中継端末20からネットワーク符号差から送信された変調信号a^bをネットワーク復号し、得られたビット毎尤度信号と、時間T1又は時間T2で得られたビット毎尤度信号とを最大比合成し物理リンクの品質を向上させる。時間T1及び時間T2で得られたビット信号の両方に誤りがある場合は、受信電力が強い方の信号の信頼度が高いことを期待して、受信電力の強い方のビット信号を鍵信号として、再度復調を行う。なお、物理リンクとは、ビット信号に復調する前の信号を扱う処理のことをいう。
As described above, the receiving terminals 10-7 and 10-8 listen to the modulated signal transmitted from the transmitting terminals 30-1 and 30-2 to the
従来のネットワーク符号を適用した無線通信システムでは、送信端末30−1から受信端末10−8と、送信端末30−2から受信端末10−7との伝送は、十分な受信レベルを保てず、中継端末20と受信端末10−7、10−8との間のビット信号を使っての符号化信号だったため、物理層において合成することができなかったが、本実施形態においては、ビット毎尤度信号として復調前に最大比合成を行い、通信品質を向上させることが可能である。
受信端末は、重み係数抽出回路が算出する受信電力に基づいた重み係数と、軟判定回路が出力する軟判定信号及びネットワーク復号回路の出力する信号とを乗算することにより、加算回路による単純な加算で最大比合成が可能となる。
In a wireless communication system to which a conventional network code is applied, transmission from the transmission terminal 30-1 to the reception terminal 10-8 and transmission from the transmission terminal 30-2 to the reception terminal 10-7 cannot maintain a sufficient reception level. Since it was an encoded signal using a bit signal between the
The receiving terminal multiplies the weighting factor based on the received power calculated by the weighting factor extraction circuit by the soft decision signal output from the soft decision circuit and the signal output from the network decoding circuit, thereby performing simple addition by the addition circuit. Allows maximum ratio synthesis.
(第3実施形態のXトポロジにおけるシミュレーション結果)
図13から図15は、第3実施形態のXトポロジにおけるシミュレーション結果である。シミュレーションには、IEEE802.11a規格を元に行った。図13は、シミュレーション条件を示している。信号帯域は20MHzであり、二次変調方式にOFDMを用い、サブキャリア変調方式には64QAMを適用している。データサブキャリア数を52とし、パイロットサブキャリア数を4としている。パケット長は64byteであり、誤り訂正符号は、拘束長7及び符号化率3/4の畳み込み符号を用いている。誤り訂正復号法は、軟判定ビタビ復号を適用している。
また、ノードとしての端末間の伝搬路環境は、指数減衰レイリーフェージングとし、遅延分散を100nsとし、各伝搬路長に応じた自由空間伝搬損を考慮している。チャネル推定については理想推定とし、中継方法にはDe−code&Forwardを用いている。また、中継端末における誤りはないものとしている。
(Simulation result in the X topology of the third embodiment)
13 to 15 show simulation results in the X topology of the third embodiment. The simulation was performed based on the IEEE 802.11a standard. FIG. 13 shows the simulation conditions. The signal band is 20 MHz, OFDM is used for the secondary modulation scheme, and 64QAM is applied for the subcarrier modulation scheme. The number of data subcarriers is 52, and the number of pilot subcarriers is 4. The packet length is 64 bytes, and the error correction code uses a convolutional code with a constraint length of 7 and a coding rate of 3/4. The error correction decoding method employs soft decision Viterbi decoding.
The propagation path environment between terminals as nodes is exponentially attenuated Rayleigh fading, delay dispersion is 100 ns, and free space propagation loss corresponding to each propagation path length is taken into consideration. Channel estimation is ideal estimation, and De-code & Forward is used as a relay method. It is assumed that there is no error in the relay terminal.
図14(a)及び図15(b)は、シミュレーションのXトポロジの構成を示している。図14(b)及び図15(b)は、送信端末30−1から受信端末10−7の間の伝送における誤り特性を示している。図14(b)から適時聴取を行い最大比合成による効果として、特性が改善していることが分かる。 FIG. 14A and FIG. 15B show the X topology configuration of the simulation. FIGS. 14B and 15B show error characteristics in transmission between the transmission terminal 30-1 and the reception terminal 10-7. It can be seen from FIG. 14 (b) that the characteristics are improved as an effect of the maximum ratio synthesis by performing timely listening.
なお、本発明に記載の第1の受信部と第1の送信部とは、無線部201に対応する。また、本発明に記載の第1の信号記憶回路は、信号記憶回路207に対応する。また、本発明に記載の第1の線形符号化回路は、線形符号化回路208に対応する。また、本発明に記載の第2の受信部と第2の送信部とは、無線部101に対応する。また、本発明に記載の第2の信号記憶回路は、信号記憶回路119に対応する。また、本発明に記載の第2のネットワーク復号回路は、ネットワーク復号回路121に対応する。また、本発明に記載の第2の尤度信号記憶回路は、尤度信号記憶回路113に対応する。また、本発明に記載の第2の加算回路は、加算回路106に対応する。
Note that the first receiving unit and the first transmitting unit described in the present invention correspond to the
また、本発明に記載の第1の受信端末及び第2の受信端末は、受信端末10に対応する。また、本発明に記載の第3の受信部と第3の送信部とは、無線部101に対応する。また、本発明に記載の第3の第3の信号記憶回路は、信号記憶回路119に対応する。また、本発明に記載の第3のネットワーク復号回路は、ネットワーク復号回路121に対応する。また、本発明に記載の第3の加算回路は、加算回路106に対応する。
The first receiving terminal and the second receiving terminal described in the present invention correspond to the receiving
10、10−1、10−2、10−3、10−4、10−5、10−6、10−7、10−8…受信端末
20、20a…中継端末
30−1、30−2…送信端末
101…無線部、102…シンボル・ビット変換回路、103…軟判定回路
105、112…乗算回路、106…加算回路、108…誤り訂正復号回路
110…符号・ビット変換回路、111…絶対値抽出回路、113…尤度信号記憶回路
114…線形復号回路、115…ビット・符号変換回路、116…変調回路
118…誤り訂正符号回路、119…信号記憶回路、120…重み係数抽出回路
104、107、109、117…出力切替回路
121…ネットワーク復号回路、122…相互相関値算出回路
201…無線部、202…シンボル・ビット変換回路、203…軟判定回路
204…乗算回路、205…誤り訂正復号回路、207…信号記憶回路
208…線形符号化回路、209…誤り訂正符号回路、210…変調回路
211…重み係数抽出回路、212…加算回路、214…尤度信号記憶回路
206、213…出力切替回路
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5, 10-6, 10-7, 10-8 ... receiving
Claims (3)
前記中継端末は、
自端末に送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第1の受信部と、
前記第1の受信部が出力する信号を記憶する第1の信号記憶回路と、
前記第1の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか1つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第1の線形符号化回路と、
前記第1の線形符号化回路が出力する信号を前記受信端末に送信する第1の送信部と、
を備え、
前記受信端末は、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第2の受信部と、
前記第2の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第2の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力するネットワーク復号回路と、
前記第2の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第2の尤度信号記憶回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する加算回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、
を備え、
前記ネットワーク復号回路は、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。 The receiving terminal, the relay terminal and stores the key signal in advance, has a transmission terminal that transmits the key signal to the relay terminal, in a wireless communication system that performs communication by network coding an information signal by the key signal,
The relay terminal is
A first receiver that receives and detects a signal transmitted to the terminal, and outputs the detected signal;
A first signal storage circuit for storing a signal output from the first receiver;
A first linear encoding that performs network encoding on one of the plurality of signals stored in the first signal storage circuit as the key signal and outputs the network encoded signal. Circuit,
A first transmitter that transmits a signal output from the first linear encoding circuit to the receiving terminal;
With
The receiving terminal is
A second receiving unit for receiving and detecting a signal addressed to the own terminal, further receiving and detecting a signal other than the address addressed to the own terminal, and outputting the detected signal;
When the signal output from the second receiving unit is a network-encoded signal, a network decoding circuit that outputs a network-decoded network decoded signal using the signal output from the second receiving unit as the key signal When,
A second likelihood signal storage circuit for storing a signal addressed to another terminal output from the second reception unit as a likelihood signal;
An adder circuit that adds a likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit and a network decoded signal output from the network decoding circuit to perform maximum ratio combining, and outputs a signal obtained by combining the maximum ratio;
An error correction decoding circuit that performs error correction decoding on an unnetwork-encoded likelihood signal that is a network-unencoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit;
Network coding likelihood that is the network-encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit and the network-encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit A cross-correlation value calculating circuit for calculating a cross-correlation value with the signal;
Equipped with a,
The network decoding circuit includes:
When the uncorrected network code likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit can be decoded without error by the error correction decoding circuit, a signal obtained by decoding the unnetwork encoded likelihood signal by the error correction decoding circuit Using the key signal as a key signal,
If the uncorrected network code likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit cannot be decoded without error by the error correction decoding circuit, based on the cross correlation value calculated by the cross correlation value calculation circuit, Selecting an unnetwork encoded likelihood signal stored in the likelihood signal storage circuit of 2 and performing network decoding using the selected unnetwork encoded likelihood signal as the key signal;
A wireless communication system.
前記中継端末は、
前記受信端末から送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第1の受信部と、
前記第1の受信部が出力する自端末宛以外の信号を尤度信号として記憶する第1の尤度信号記憶回路と、
前記第1の尤度信号記憶回路の記憶する尤度信号と、前記第1の受信部が出力する自端末宛の信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第1の加算回路と、
前記第1の加算回路が出力する信号を記憶する第1の信号記憶回路と、
前記第1の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか1つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第1の線形符号化回路と、
前記第1の線形符号化回路が出力するネットワーク符号化した信号を前記受信端末宛に送信する第1の送信部と、
を備え、
前記第1の受信端末は、
予め前記鍵信号を記憶する第2の信号記憶回路と、
第2の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を送信する第2の送信部と、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第2の受信部と、
前記第2の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記鍵信号を用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第2のネットワーク復号回路と、
前記第2の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第2の尤度信号記憶回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第2のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第2の加算回路と、
を備え、
前記第2の受信端末は、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第3の受信部と、
前記第3の受信部が出力する自端末宛の信号を前記鍵信号として記憶する第3の信号記憶回路と、
前記第3の受信部から出力する自端末宛のネットワーク符号化された信号を、前記第3の信号記憶回路が記憶する信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第3のネットワーク復号回路と、
前記第3の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第3の尤度信号記憶回路と、
前記第3の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第3のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第3の加算回路と、
第3の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を中継端末へ送信し、前記第3の加算回路が出力する信号を前記第1の受信端末に送信する第3の送信部と、
を備える、
ことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system having a first receiving terminal, a second receiving terminal, and a relay terminal, and performing communication by network-coding an information signal with a key signal,
The relay terminal is
A first receiving unit that receives and detects a signal transmitted from the receiving terminal and outputs the detected signal;
A first likelihood signal storage circuit that stores, as a likelihood signal, a signal that is output from the first receiving unit and that is not addressed to the own terminal;
The likelihood signal stored in the first likelihood signal storage circuit and the signal destined for the terminal output from the first receiving unit are added to perform maximum ratio combining, and the maximum ratio combining signal is output. A first adder circuit that
A first signal storage circuit for storing a signal output from the first addition circuit;
A first linear encoding that performs network encoding on one of the plurality of signals stored in the first signal storage circuit as the key signal and outputs the network encoded signal. Circuit,
A first transmitter that transmits a network-encoded signal output from the first linear encoder circuit to the receiving terminal;
With
The first receiving terminal is
A second signal storage circuit for storing the key signal in advance;
A second transmitter for transmitting the key signal stored in the second signal storage circuit;
A second receiving unit for receiving and detecting a signal addressed to the own terminal, further receiving and detecting a signal other than the address addressed to the own terminal, and outputting the detected signal;
A second network decoding circuit that outputs a network-decoded network decoded signal using the key signal when the signal output from the second receiving unit is a network-encoded signal;
A second likelihood signal storage circuit for storing a signal addressed to another terminal output from the second reception unit as a likelihood signal;
The likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit and the network decoded signal output from the second network decoding circuit are added to perform maximum ratio combining, and the maximum ratio combined signal is output. A second adder circuit;
With
The second receiving terminal is
Receiving and detecting a signal addressed to the own terminal, further receiving and detecting a signal other than the address addressed to the own terminal, and outputting a detected signal;
A third signal storage circuit for storing, as the key signal, a signal addressed to the terminal output from the third receiving unit;
A network-decoded signal output from the third receiving unit is output as a network-decoded signal using the signal stored in the third signal storage circuit as the key signal and the network-encoded signal addressed to the own terminal. A network decoding circuit;
A third likelihood signal storage circuit for storing a signal addressed to another terminal output from the third receiver as a likelihood signal;
The likelihood signal stored in the third likelihood signal storage circuit and the network decoded signal output from the third network decoding circuit are added to perform maximum ratio combining, and a maximum ratio combined signal is output. A third adder circuit;
A third transmitter for transmitting the key signal stored in the third signal storage circuit to the relay terminal and transmitting the signal output from the third adder circuit to the first receiving terminal;
Comprising
A wireless communication system.
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第2の受信部と、
前記第2の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第2の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第2のネットワーク復号回路と、
前記第2の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第2の尤度信号記憶回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第2の加算回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、
を備え、
前記ネットワーク復号回路は、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、
前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第2の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、
ことを特徴とする受信端末。 The receiving terminal, the relay terminal and stores the key signal in advance, has a transmission terminal that transmits the key signal to the relay terminal, receiving in a wireless communication system that performs communication by network coding an information signal by the key signal terminal Because
A second receiving unit for receiving and detecting a signal addressed to the own terminal, further receiving and detecting a signal other than the address addressed to the own terminal, and outputting the detected signal ;
When signal output from the previous SL second reception unit of the network coded signal by using a signal in which the second receiving section is outputted as the key signal, a second outputting a network decoding signal network decoding Network decoding circuit of
A second likelihood signal storage circuit for storing a signal addressed to another terminal output from the second reception unit as a likelihood signal;
Wherein the likelihood signal second likelihood signal storage circuit stores, the network decoding circuit adds the network decoding signal outputted perform maximum ratio combining, a second adder for outputting a maximum ratio combined signal Circuit,
An error correction decoding circuit that performs error correction decoding on an unnetwork-encoded likelihood signal that is a network-unencoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit;
Network coding likelihood that is the network-encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit and the network-encoded likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit A cross-correlation value calculating circuit for calculating a cross-correlation value with the signal;
Equipped with a,
The network decoding circuit includes:
When the uncorrected network code likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit can be decoded without error by the error correction decoding circuit, a signal obtained by decoding the unnetwork encoded likelihood signal by the error correction decoding circuit Using the key signal as a key signal,
If the uncorrected network code likelihood signal stored in the second likelihood signal storage circuit cannot be decoded without error by the error correction decoding circuit, based on the cross correlation value calculated by the cross correlation value calculation circuit, Selecting an unnetwork encoded likelihood signal stored in the likelihood signal storage circuit of 2 and performing network decoding using the selected unnetwork encoded likelihood signal as the key signal;
A receiving terminal.
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