JP5474875B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
本発明は、1つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された無線信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system that diversity reception of radio signals transmitted over a plurality of slave stations from one wireless terminal in the parent station.
図2は、本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す(特許文献1)。
図2において、無線端末1と親局装置20は、複数の子局装置10−1〜10−Nを介して接続される。無線端末1と複数の子局装置10−1〜10−Nは無線回線を介して接続され、複数M個のアンテナおよび伝送系を備える複数の子局装置10−1〜10−Nと親局装置20はM×N本のネットワークケーブルを介して接続される。無線端末1から送信された無線信号は、複数の子局装置10−1〜10−Nの少なくとも1つに受信され、受信した子局装置から親局装置20に伝送される。親局装置20では、無線端末1から2以上の子局装置を介して伝送された同一の信号を最大比合成による受信ダイバーシチを行う。これにより、無線端末1の送信電力が小さい場合や無線伝送経路の損失が大きい場合でも信号を受信することができる。また、親局装置20から無線端末1への送信信号はその逆の経路をとり、親局装置20による送信ダイバーシチも可能である。なお、複数の子局装置10−1〜10−Nと親局装置20はM×N本のネットワークケーブルを介して接続される形態に限らず、N:1の伝送路形態をとるPON(Passive Optical Network)システムや、イーサネット(登録商標)システムなどでもよい。
FIG. 2 shows a configuration example of a wireless communication system to which the present invention is applied (Patent Document 1).
In FIG. 2, the wireless terminal 1 and the
図3は、無線通信システムの子局装置および親局装置の構成例を示す。ここでは、親局装置20で受信ダイバーシチを行う構成に対応し、無線端末1から3個(N=3の場合)の子局装置10−1〜10−3を介して親局装置20へ無線信号を伝送する上り方向についての構成例を示す。また、各子局装置10−1〜10−3がそれぞれM個(図3ではM=2)のアンテナおよび伝送系を備え、子局装置10−1〜10−3と親局装置20が3×2本のネットワークケーブルを介して接続される形態を示す。すなわち、無線端末1と通信可能な子局装置が1つの場合でも親局装置20で受信ダイバーシチが可能になっている。
FIG. 3 shows a configuration example of a slave station device and a master station device of the wireless communication system. Here, it corresponds to a configuration in which reception diversity is performed in the
図3において、子局装置10−1〜10−3は、それぞれアンテナ11−1〜11−2に受信する無線端末1からの受信信号をAD変換処理部12−1〜12−2で周波数変換、フィルタリング、AD変換(標本化、デジタル化)等を行い、得られたデジタル信号をパケット化処理部13〜13−2でパケット化し、ヘッダ処理部14−1〜14−2で送受信装置番号等が付加される。その後、ネットワークインタフェース15−1〜15−2でイーサネットパケットに変換されて親局装置20に送信される。
In FIG. 3, the slave station devices 10-1 to 10-3 convert the received signals from the wireless terminals 1 received by the antennas 11-1 to 11-2 using the AD conversion processing units 12-1 to 12-2. , Filtering, AD conversion (sampling, digitization), etc., and the obtained digital signal is packetized by the
親局装置20は、ネットワークインタフェース21に受信する信号からイーサネットパケットを抽出し、ヘッダ処理部22で送受信装置番号を抽出し、パケット化処理部23でデジタル信号が再現される。フレーム同期処理部24は、再現されたデジタル信号に対して自己相関処理等によって無線端末1から送信された無線信号を抽出する。同期検波回路25は、無線信号に対して同期検波処理を行い、軟判定値を出力する。ここまでの処理は、各子局装置10−1〜10−3の各アンテナ11−1〜11−2で受信された無線信号ごとに独立して処理される。
The
組合せ検出部26は、各子局装置10−1〜10−3の各アンテナ11−1〜11−2で受信された無線信号の軟判定値について、たとえば、受信電力が閾値を超えているか否か等の基準に基づいて、その後の処理に使用するもの(組合せ)を選択し、軟判定最大比合成処理部27に出力する。軟判定最大比合成処理部27は、各子局装置10−1〜10−3の各アンテナ11−1〜11−2で受信された無線信号の軟判定値の組合せについて最大比合成を行い、尤度計算処理部29に出力する。尤度計算処理部28は、最大比合成された軟判定値の尤度を計算し、ビタビ復号処理部29に出力する。ビタビ復号処理部29は、入力された尤度の列に対してビタビアルゴリズムに従って復号する。
The
このような子局装置10−1〜10−3および親局装置20の構成により、変復調機能を親局装置20へ集約化し、子局装置のコストおよびメンテナンスコストを低減できるとともに、変復調方式の変更についても柔軟に対応できるため、新しいシステムの迅速な展開において有利である。また、パケットベースで無線信号を転送するため、既存のパケットベースのネットワークサービスの利用が可能であり、低コストでの運用も可能である。本方式を用いることにより、数km程度の無線アクセスネットワークの広域化を図ることができる。
With the configuration of the slave station devices 10-1 to 10-3 and the
親局装置では、複数の子局装置を介して伝送された無線端末からの無線信号の最大比合成処理を行うことにより、無線端末からの無線信号を中継する子局装置の数と各子局装置のアンテナ数に応じたダイバーシチ利得が得られる。しかし、各子局装置が送信する無線信号は、無線信号波形のサンプリング値であることから情報量が多く、各子局装置と親局装置とを接続する回線あるいはネットワークシステムの伝送容量を圧迫する。 In the master station apparatus, the maximum ratio combining process of radio signals transmitted from a radio terminal transmitted through a plurality of slave station apparatuses is performed, so that the number of slave station apparatuses that relay radio signals from the radio terminals and each slave station Diversity gain according to the number of antennas of the device can be obtained. However, since the radio signal transmitted from each slave station device is a sampling value of the radio signal waveform, the amount of information is large, and the transmission capacity of the line or network system connecting each slave station device and the master station device is reduced. .
一方、各子局装置が受信する無線信号を復調して親局装置に転送する場合には、情報量は低減されるものの、子局装置の最大比合成によるダイバーシチ効果を得ることができず、受信品質が劣化する。 On the other hand, when demodulating the radio signal received by each slave station device and transferring it to the master station device, the amount of information is reduced, but the diversity effect due to the maximum ratio combining of the slave station devices cannot be obtained, Reception quality deteriorates.
本発明は、無線端末から送信された無線信号を複数の子局装置を介して親局装置に伝送する際の情報量を低減し、かつ所要のダイバーシチ利得を得ることができる無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention reduces the amount of information when transmitting a radio signal transmitted from the wireless terminal to the master station through a plurality of slave station devices, and a wireless communication system capable of obtaining a required diversity gain The purpose is to provide.
第1の発明は、1つの無線端末から複数の子局装置を介して送信された信号を親局装置でダイバーシチ受信する無線通信システムにおいて、子局装置は、無線端末から送信された無線信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナの受信信号のそれぞれに対して自己相関処理を行って無線端末から送信された無線信号を抽出するフレーム同期処理手段と、フレーム同期処理手段が出力する無線信号を同期検波し、各アンテナ対応の軟判定値を出力する同期検波手段と、各アンテナ対応の軟判定値を最大比合成する第1の軟判定最大比合成処理手段と、第1の軟判定最大比合成処理手段から出力される最大比合成された軟判定値の尤度を算出する第1の尤度計算処理手段と、第1の尤度計算処理手段から出力される軟判定値の尤度を親局装置に送信する第1のインタフェース手段とを備え、親局装置は、子局装置から送信された軟判定値の尤度を受信する第2のインタフェース手段と、第2のインタフェース手段で受信した軟判定値の尤度を最大比合成する第2の軟判定最大比合成手段と、第2の軟判定最大比合成手段から出力される軟判定値の尤度を復号化して出力する復号手段とを備える。 A first aspect of the present invention is a wireless communication system in which a master station apparatus receives diversity signals transmitted from a single wireless terminal via a plurality of slave station apparatuses. The slave station apparatus receives a wireless signal transmitted from the wireless terminal. A plurality of antennas to be received, a frame synchronization processing means for extracting a radio signal transmitted from a wireless terminal by performing autocorrelation processing on each of the reception signals of the plurality of antennas, and a radio signal output by the frame synchronization processing means , Synchronous detection means for outputting a soft decision value corresponding to each antenna, first soft decision maximum ratio combining processing means for combining the maximum soft decision values corresponding to each antenna, and a first soft decision maximum First likelihood calculation processing means for calculating the likelihood of the maximum ratio combined soft decision value output from the ratio combining processing means, and the likelihood of the soft decision value output from the first likelihood calculation processing means The master station First interface means for transmitting to the master station device, the master station device receiving second soft interface decision means for receiving the likelihood of the soft decision value transmitted from the slave station device, and the soft decision received by the second interface device A second soft decision maximum ratio combining unit that combines the likelihoods of the values in a maximum ratio; and a decoding unit that decodes and outputs the likelihood of the soft decision values output from the second soft decision maximum ratio combining unit. .
本発明は、親局装置において、各子局装置の各アンテナで受信した無線信号の軟判定値を最大比合成することと同等のダイバーシチ利得を得ることができる。 According to the present invention, a diversity gain equivalent to the maximum ratio combining of the soft decision values of the radio signals received by the antennas of the slave station devices can be obtained in the master station device.
また、各子局装置から親局装置に伝送される信号は、各アンテナで受信した無線信号の軟判定値から得られる尤度(高々数ビット程度)であるために、従来の無線信号のデジタル値を伝送する場合に比べて格段に情報量を低減することができる。さらに、各アンテナで受信した無線信号の軟判定値を最大比合成して得られる尤度であるため、各子局装置のアンテナの本数にかかわらずアンテナ1系統分に相当する情報量に集約され、一層の情報量低減が可能になっている。 Further, since the signal transmitted from each slave station device to the master station device is the likelihood (about several bits at most) obtained from the soft decision value of the radio signal received by each antenna, the digital signal of the conventional radio signal is obtained. Compared with the case of transmitting values, the amount of information can be significantly reduced. Further, since the likelihood is obtained by combining the soft decision values of the radio signals received by the respective antennas with the maximum ratio, the information amount corresponding to one antenna is collected regardless of the number of antennas of each slave station device. Therefore, the amount of information can be further reduced.
図1は、本発明の無線通信システムの子局装置および親局装置の構成例を示す。
ここでは、無線端末1から3個(N=3の場合)の子局装置10−1〜10−3を介して親局装置20へ無線信号を伝送する上り方向についての構成例を示す。また、各子局装置10−1〜10−3がそれぞれM個(図1ではM=2)のアンテナおよび伝送系を備える構成例を示す。
FIG. 1 shows a configuration example of a slave station device and a master station device of a wireless communication system of the present invention.
Here, a configuration example in the uplink direction in which a radio signal is transmitted from the wireless terminal 1 to the
図1において、子局装置10−1〜10−3は、図3に示す従来構成と同様のAD変換処理部12−1〜12−2とパケット化処理部13との間に、フレーム同期処理部41−1〜41−2、同期検波回路42−1〜42−2、軟判定最大比合成処理部43、尤度計算処理部44を配置し、パケット化処理部13、ヘッダ処理部14、ネットワークインタフェース15を1系統にした構成である。
In FIG. 1, the slave station devices 10-1 to 10-3 perform frame synchronization processing between the AD conversion processing units 12-1 to 12-2 and the
フレーム同期処理部41−1〜41−2は、AD変換処理部12−1〜12−2から出力されるデジタル信号に対して自己相関処理等によって無線端末1から送信された無線信号を抽出する。同期検波回路42−1〜42−2は、無線信号に対して同期検波処理を行い、軟判定値を出力する。ここまでの処理は、各アンテナ11−1〜11−2で受信された無線信号ごとに独立して処理される。 The frame synchronization processing units 41-1 to 41-2 extract radio signals transmitted from the radio terminal 1 by autocorrelation processing or the like with respect to the digital signals output from the AD conversion processing units 12-1 to 12-2. . The synchronous detection circuits 42-1 to 42-2 perform synchronous detection processing on the radio signal and output a soft decision value. The processing so far is performed independently for each radio signal received by each of the antennas 11-1 to 11-2.
軟判定最大比合成処理部43は、各アンテナ11−1〜11−2で受信された無線信号の軟判定値について最大比合成を行い、尤度計算処理部44に出力する。尤度計算処理部44は、最大比合成された軟判定値から量子化ビットおよび受信信号レベルからなる尤度情報を生成し、パケット化処理部13に出力する。パケット化処理部13は軟判定値の尤度情報をパケット化し、ヘッダ処理部14で送受信装置番号等が付加される。その後、ネットワークインタフェース15でイーサパケットに変換され、ネットワークケーブルを介して親局装置20に送信される。
The soft decision maximum ratio combining
親局装置20は、ネットワークインタフェース21に受信する信号からイーサパケットを抽出し、ヘッダ処理部22で送受信装置番号を抽出し、パケット化処理部23で各子局装置10−1〜10−3から送信された軟判定値の尤度情報が再現される。ここまでの処理は、各子局装置から送信された軟判定値の尤度情報ごとに独立して処理される。
The
組合せ検出部26は、各子局装置から送信された軟判定値の尤度情報について、たとえば、尤度が閾値を超えているか否か等の基準に基づいて、その後の処理に使用するもの(組合せ)を選択し、軟判定最大比合成処理部27に出力する。軟判定最大比合成処理部27は、各子局装置から送信された軟判定値の尤度の組合せについて最大比合成を行い、尤度計算処理部29に出力する。尤度計算処理部28は、最大比合成された軟判定値の尤度を計算し、ビタビ復号処理部29に出力する。ビタビ復号処理部29は、入力された尤度の列に対してビタビアルゴリズムに従って復号する。
The
このように、子局装置10−1〜10−3は、各アンテナ11−1〜11−2に受信した無線信号を同期検波して生成した軟判定値を最大比合成して尤度を算出し、それぞれ親局装置20に送信する。親局装置20は、各子局装置10−1〜10−3から送信された尤度を最大比合成する。これにより、親局装置20では、各子局装置10−1〜10−3の各アンテナ11−1〜11−2で受信した無線信号の軟判定値を最大比合成することと同等のダイバーシチ利得を得ることができる。
As described above, the slave station devices 10-1 to 10-3 calculate the likelihood by combining the soft decision values generated by synchronously detecting the radio signals received by the antennas 11-1 to 11-2 with the maximum ratio. Then, each is transmitted to the
また、各子局装置10−1〜10−3から親局装置20に伝送される信号は、各アンテナ11−1〜11−2で受信した無線信号の軟判定値から得られる尤度(高々数ビット程度)であるために、従来の無線信号のデジタル値を伝送する場合に比べて格段に情報量を低減することができる。さらに、各アンテナ11−1〜11−2で受信した無線信号の軟判定値を最大比合成して得られる尤度であるため、アンテナの本数にかかわらずアンテナ1系統分に相当する情報量に集約され、一層の情報量低減が可能になっている。
In addition, signals transmitted from the slave station devices 10-1 to 10-3 to the
1 無線端末
10 子局装置
11 アンテナ
12 AD変換処理部
13 パケット化処理部
14 ヘッダ処理部
15 ネットワークインタフェース
20 親局装置
21 ネットワークインタフェース
22 ヘッダ処理部
23 パケット化処理部
24 フレーム同期処理部
25 同期検波回路
26 組合せ検出部
27 軟判定最大比合成処理部
28 尤度計算処理部
29 ビタビ復号処理部
41 フレーム同期処理部
42 同期検波回路
43 軟判定最大比合成処理部
44 尤度計算処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radio |
Claims (1)
前記子局装置は、
前記無線端末から送信された無線信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの受信信号のそれぞれに対して自己相関処理を行って前記無線端末から送信された無線信号を抽出するフレーム同期処理手段と、
前記フレーム同期処理手段が出力する無線信号を同期検波し、各アンテナ対応の軟判定値を出力する同期検波手段と、
前記各アンテナ対応の軟判定値を最大比合成する第1の軟判定最大比合成処理手段と、
前記第1の軟判定最大比合成処理手段から出力される最大比合成された軟判定値の尤度を算出する第1の尤度計算処理手段と、
前記第1の尤度計算処理手段から出力される軟判定値の尤度を前記親局装置に送信する第1のインタフェース手段と
を備え、
前記親局装置は、
前記子局装置から送信された前記軟判定値の尤度を受信する第2のインタフェース手段と、
前記第2のインタフェース手段で受信した前記軟判定値の尤度を最大比合成する第2の軟判定最大比合成手段と、
前記第2の軟判定最大比合成手段から出力される前記軟判定値の尤度を復号化して出力する復号手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system in which a master station apparatus receives diversity signals transmitted from a single wireless terminal via a plurality of slave station apparatuses,
The slave station device is
A plurality of antennas for receiving radio signals transmitted from the radio terminal;
Frame synchronization processing means for performing autocorrelation processing on each of the reception signals of the plurality of antennas and extracting a wireless signal transmitted from the wireless terminal;
Synchronous detection means for synchronously detecting a radio signal output by the frame synchronization processing means and outputting a soft decision value corresponding to each antenna;
First soft decision maximum ratio combining processing means for combining a maximum soft decision value corresponding to each antenna;
First likelihood calculation processing means for calculating the likelihood of the maximum ratio combined soft decision value output from the first soft decision maximum ratio combining processing means;
First interface means for transmitting the likelihood of the soft decision value output from the first likelihood calculation processing means to the master station device;
The master station device is
Second interface means for receiving the likelihood of the soft decision value transmitted from the slave station device;
Second soft decision maximum ratio combining means for combining the likelihoods of the soft decision values received by the second interface means with a maximum ratio;
A wireless communication system comprising: decoding means for decoding and outputting the likelihood of the soft decision value output from the second soft decision maximum ratio combining means.
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| JP2011120033A JP5474875B2 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | Wireless communication system |
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