JP7798201B2 - Relay radio device and radio relay method - Google Patents
Relay radio device and radio relay methodInfo
- Publication number
- JP7798201B2 JP7798201B2 JP2024545395A JP2024545395A JP7798201B2 JP 7798201 B2 JP7798201 B2 JP 7798201B2 JP 2024545395 A JP2024545395 A JP 2024545395A JP 2024545395 A JP2024545395 A JP 2024545395A JP 7798201 B2 JP7798201 B2 JP 7798201B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier wave
- modulation method
- relay
- frequency band
- modulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Description
本開示は、上位の無線局から無線信号で送信された搬送波を中継する中継無線装置、無線中継方法に関する。 This disclosure relates to a relay radio device and a radio relay method that relay a carrier wave transmitted by a radio signal from a higher-level radio station.
上位の無線局から無線信号で送信された搬送波を中継する中継無線装置においては、鉄塔上に設置されるアンテナと屋内に設置される無線装置の距離が離れているケースが多い。そのため、両者をつなぐ給電線における損失(以下、給電線損失と称する)が増加する傾向にある。給電線損失の対策としては、増幅器を無線装置内に配置することが挙げられる。これにより、給電線損失によって減衰した受信信号レベルを増幅することができる。 In relay radio equipment that relays carrier waves transmitted as radio signals from a higher-level radio station, the antenna installed on the tower and the radio equipment installed indoors are often far apart. As a result, losses in the power feeder line connecting the two (hereafter referred to as power feeder loss) tend to increase. One way to address power feeder loss is to place an amplifier inside the radio equipment. This makes it possible to amplify the received signal level that has been attenuated by power feeder loss.
一方、非特許文献1では、通信用受信機において、アンテナ直近に前段増幅器(プリアンプ)として低雑音増幅器(LNA:Low Noise Amplifier)を配置する方法が開示されている。これにより、微弱な希望波の信号を所定の受信レベルにまで増幅することが可能となる。 On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses a method of placing a low noise amplifier (LNA) as a preamplifier immediately adjacent to the antenna in a communications receiver. This makes it possible to amplify a weak desired signal to a predetermined reception level.
しかしながら、増幅器は搬送波に含まれる希望信号の電力レベルだけでなく雑音電力レベルも同時に増幅することから、増幅器を中継無線装置内のどこに配置したとしても、C/N(キャリアノイズ比)の改善効果は期待できない。そのため、給電線損失が大きい場合は、搬送波信号が所要C/Nを満たさず、BER(Bit Error Rate)の劣化を引き起こすという課題があった。However, because amplifiers amplify not only the power level of the desired signal contained in the carrier wave but also the noise power level at the same time, no matter where the amplifier is placed within the relay radio equipment, it is not possible to expect an improvement in the C/N (carrier-to-noise ratio). Therefore, if there is significant feeder loss, the carrier signal will not meet the required C/N, causing a degradation in the BER (Bit Error Rate).
本開示は上述の課題を解決するため、給電線による搬送波の電力損失がある場合でも搬送波信号が所要C/Nを満たし、BERが劣化しない中継無線装置を提供することを第一の目的とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the primary objective of this disclosure is to provide a relay radio device in which the carrier signal meets the required C/N ratio and the BER does not degrade even when there is power loss of the carrier wave due to the power supply line.
また、本開示は、給電線による搬送波の電力損失がある場合でも搬送波信号が所要C/Nを満たし、BERが劣化しない無線中継方法を提供することを第二の目的とする。 A second object of this disclosure is to provide a wireless relay method in which the carrier signal meets the required C/N ratio and the BER does not degrade even when there is power loss of the carrier wave due to the power supply line.
本開示の第一の態様は、上位の無線局から無線信号で送信された搬送波を中継する中継無線装置であって、
前記搬送波の変調方式を、より多値数の低い変調方式に変換する変調方式変換処理と、
前記変調方式変換処理の前と後で前記搬送波の伝送容量が等しくなるように、前記搬送波の周波数帯域を拡張する帯域幅変換処理と、
を実行するように構成されることが好ましい。
A first aspect of the present disclosure is a relay radio device that relays a carrier wave transmitted as a radio signal from an upper radio station, the relay radio device comprising:
a modulation method conversion process for converting the modulation method of the carrier wave into a modulation method with a lower multi-value;
a bandwidth conversion process for expanding the frequency band of the carrier wave so that the transmission capacity of the carrier wave is equal before and after the modulation method conversion process;
Preferably, the system is configured to perform the following:
本開示の第二の態様は、上位の無線局から無線信号で送信された搬送波を中継する無線中継方法であって、
前記搬送波の変調方式を、より多値数の低い変調方式に変換する変調方式変換処理と、
前記変調方式変換処理の前と後で前記搬送波の伝送容量が等しくなるように、前記搬送波の周波数帯域を拡張する帯域幅変換処理と、
を実行することが好ましい。
A second aspect of the present disclosure is a wireless relay method for relaying a carrier wave transmitted as a wireless signal from an upper wireless station, the method comprising:
a modulation method conversion process for converting the modulation method of the carrier wave into a modulation method with a lower multi-value;
a bandwidth conversion process for expanding the frequency band of the carrier wave so that the transmission capacity of the carrier wave is equal before and after the modulation method conversion process;
It is preferable to perform the following.
本開示の第一から第二の態様によれば、給電線による搬送波の電力損失がある場合でも搬送波信号が所要C/Nを満たし、BERが劣化しない中継無線装置および無線中継方法を提供できる。 The first and second aspects of the present disclosure provide a relay radio device and a radio relay method in which the carrier signal meets the required C/N ratio and the BER does not degrade even when there is power loss of the carrier wave due to the power supply line.
比較例
ここではまず、比較例について説明する。図1は本開示の比較例に係る、従来の中継無線装置と、中継無線装置が受信する搬送波の変調方式を示す模式図である。
1 is a schematic diagram showing a conventional relay wireless device and a modulation method of a carrier wave received by the relay wireless device according to a comparative example of the present disclosure.
図1において、中継無線装置100は、上位の無線局(以下、上位局と称する)から無線信号で送信された搬送波140を中継する。中継無線装置100のアンテナ110は、上位局から送信され自己に到達した搬送波140を受信する。アンテナ110で受信された搬送波140は給電線120を通り、無線装置130に送られる。 In Figure 1, relay radio device 100 relays carrier wave 140 transmitted as a radio signal from a higher-level radio station (hereinafter referred to as the higher-level station). Antenna 110 of relay radio device 100 receives carrier wave 140 transmitted from the higher-level station and reaching the relay radio device. Carrier wave 140 received by antenna 110 passes through feeder line 120 and is sent to radio device 130.
無線装置130は、アンテナ110で受信され、給電線120を介して送られた搬送波140に対して、復調および誤り訂正符号化などを行う受信機である。さらに、無線装置130は、復調および誤り訂正符号化された信号を端末へと送信する。 The radio device 130 is a receiver that performs demodulation and error correction coding on the carrier wave 140 received by the antenna 110 and transmitted via the feeder line 120. Furthermore, the radio device 130 transmits the demodulated and error correction coded signal to the terminal.
搬送波140は、ある範囲の周波数帯域を占有するが、占有周波数帯域は限定しないものとする。搬送波140の変調方式は、例えば64QAM(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)である。ここで、図1のパネルP11はアンテナ受信時における搬送波140電力の周波数特性を示す。また、ここでの搬送波のC/NをAとする。 Carrier wave 140 occupies a certain range of frequency band, but the occupied frequency band is not limited. The modulation method of carrier wave 140 is, for example, 64QAM (QAM: Quadrature Amplitude Modulation). Here, panel P11 in Figure 1 shows the frequency characteristics of carrier wave 140 power when received by the antenna. Also, the C/N of the carrier wave here is assumed to be A.
なお、パネルP11において、搬送波140は1つしか示されていないが、無線伝送方式は、搬送波140を複数備えるマルチキャリア伝送であってもよい。もしくはパネルP11のように搬送波140を一つしか含まないシングルキャリア伝送であってもよい。この点は以降の比較例および実施の形態においても共通であるとする。 In panel P11, only one carrier wave 140 is shown, but the wireless transmission method may be multi-carrier transmission with multiple carrier waves 140. Or, as in panel P11, it may be single-carrier transmission with only one carrier wave 140. This point is assumed to be common to the comparative examples and embodiments that follow.
搬送波140が給電線120を通ると、給電線損失Lが発生する。図1のパネルP12は、給電線120通過後における搬送波140電力の周波数特性を示す。給電線120通過後において、搬送波140の電力は給電線損失Lの分低下している。したがって給電線120通過後におけるC/Nは(C/N=A-L)とあらわされる。 When carrier wave 140 passes through feeder line 120, feeder loss L occurs. Panel P12 in Figure 1 shows the frequency characteristics of carrier wave 140 power after passing through feeder line 120. After passing through feeder line 120, the power of carrier wave 140 decreases by the amount of feeder loss L. Therefore, the C/N after passing through feeder line 120 can be expressed as (C/N = A - L).
ここで、無線通信においては、BERが規定値となるC/Nが、各変調方式に対して計算されている。例えば64QAMの場合、所要C/Nは24.2dBである。無線装置130に入力された搬送波140のC/Nが、この所要C/Nを満たさない場合は、BERの劣化が生じる。 In wireless communications, the C/N at which the BER becomes a specified value is calculated for each modulation method. For example, in the case of 64QAM, the required C/N is 24.2 dB. If the C/N of the carrier 140 input to the wireless device 130 does not meet this required C/N, degradation of the BER will occur.
従って、アンテナ110受信時においては、C/N(=A)が所要C/N以上であったとしても(パネルP11)、給電線損失Lが大きく、給電線120通過後におけるC/N(=A-L)が所要C/Nより下がった場合(パネルP12)は、BER劣化が生じる。 Therefore, even if the C/N (= A) is equal to or greater than the required C/N when receiving through antenna 110 (panel P11), if the feeder line loss L is large and the C/N (= A-L) after passing through feeder line 120 is lower than the required C/N (panel P12), BER degradation will occur.
なお、従来技術においては、無線装置130内に増幅器が配置されているが、給電線120通過後における搬送波140(パネルP12)の信号を増幅したとしても、増幅器自体にはC/Nの改善効果がないことから、BERの劣化は避けられない。 In the prior art, an amplifier is placed within the radio device 130, but even if the signal of the carrier wave 140 (panel P12) after passing through the power supply line 120 is amplified, the amplifier itself does not have the effect of improving the C/N ratio, so degradation of the BER is unavoidable.
このように、従来技術の中継無線装置100においては、搬送波140の給電線損失によるBERの劣化が避けられなかった。 As such, in the conventional relay radio device 100, degradation of BER due to power supply line losses of the carrier wave 140 was unavoidable.
図2は、本開示の比較例に係る、前段増幅器としてLNAを備える従来の中継無線装置と、中継無線装置が受信する搬送波の変調方式を示す模式図である。中継無線装置200は、図1の中継無線装置100と同様であるが、アンテナ110直近に前段増幅器として内部雑音特性の良いLNA210が設置されている。LNA210は、衛星通信などで、アンテナ110が微弱電波を受信する場合などに使用される。 Figure 2 is a schematic diagram showing a conventional relay radio device equipped with an LNA as a pre-amplifier, and the modulation method of the carrier wave received by the relay radio device, which is a comparative example of the present disclosure. The relay radio device 200 is similar to the relay radio device 100 of Figure 1, but an LNA 210 with good internal noise characteristics is installed as a pre-amplifier immediately adjacent to the antenna 110. The LNA 210 is used when the antenna 110 receives weak radio waves, such as in satellite communications.
図2において、パネルP21、22はアンテナ110受信時とLNA210増幅後における搬送波140電力の周波数特性をそれぞれ示す。アンテナ110受信時における微弱な搬送波の信号が、LNA210により増幅されている。このように、アンテナ110直近で搬送波140の信号を増幅することで、給電線120内で生じる雑音電力まで増幅されることを避けることができる。 In Figure 2, panels P21 and P22 show the frequency characteristics of the carrier 140 power when received by the antenna 110 and after amplification by the LNA 210, respectively. The weak carrier signal when received by the antenna 110 is amplified by the LNA 210. In this way, by amplifying the carrier 140 signal immediately adjacent to the antenna 110, it is possible to avoid amplifying the noise power generated within the feeder line 120.
しかしながら、図2のようにアンテナ110直近に前段増幅器を設置したとしても、増幅器自体にはC/Nの改善効果はないことから、大きな給電線損失Lが発生する場合は、C/Nの劣化が生じる。したがって、この場合も、図1と同様に、無線装置130に入力される搬送波140が所要C/Nを満足せず、BERの劣化が避けられない(図2のパネルP23)。However, even if a pre-amplifier is installed close to the antenna 110 as shown in Figure 2, the amplifier itself does not have the effect of improving the C/N ratio, and therefore, if a large feeder loss L occurs, the C/N ratio will deteriorate. Therefore, in this case as well, as in Figure 1, the carrier wave 140 input to the radio device 130 will not meet the required C/N ratio, and deterioration of the BER will be unavoidable (panel P23 in Figure 2).
図3は、本開示の比較例に係る、上位局、中継無線装置および下位の無線局(以下、下位局と称する)の構成例と、中継無線装置が中継する搬送波の変調方式を示す模式図である。 Figure 3 is a schematic diagram showing an example configuration of a higher-level station, a relay radio device, and a lower-level radio station (hereinafter referred to as a lower-level station) in a comparative example of the present disclosure, and the modulation method of the carrier wave relayed by the relay radio device.
中継無線装置300は、上位および下位の無線局間を中継する。中継無線装置300は、上位局である送信装置301のアンテナ310から送信された搬送波140を受信アンテナ320により受信する。さらに、給電線330を介して無線装置340に送出する。無線装置340は受信した搬送波140を増幅し、一度復調してから再び変調を行う。さらに、再変調した搬送波140を、給電線350を介して送信アンテナ360に送出する。 The relay radio device 300 relays signals between the upper and lower radio stations. The relay radio device 300 receives the carrier wave 140 transmitted from the antenna 310 of the transmitting device 301, which is the upper station, using the receiving antenna 320. It then transmits the carrier wave 140 to the radio device 340 via the power feeder 330. The radio device 340 amplifies the received carrier wave 140, demodulates it once, and then modulates it again. It then transmits the re-modulated carrier wave 140 to the transmitting antenna 360 via the power feeder 350.
下位局は、中継無線装置300から送信された搬送波140を受信する中継無線装置100、200である。中継無線装置100、200の機能は図1及び図2で説明したものと同様であるので説明は省略する。 The lower-level stations are relay radio devices 100 and 200 that receive the carrier wave 140 transmitted from relay radio device 300. The functions of relay radio devices 100 and 200 are the same as those described in Figures 1 and 2, so further description will be omitted.
図3において、パネルP31は給電線330通過後における搬送波140電力周波数特性を示す。図1のパネルP11と同様に、搬送波のC/Nは給電線損失Lの分低下している。また、パネルP32は送信アンテナ360における搬送波140電力の周波数特性である。ここでも、給電線350によるC/Nの低下が生じる。 In Figure 3, panel P31 shows the power frequency characteristics of the carrier 140 after passing through the feeder line 330. As with panel P11 in Figure 1, the C/N of the carrier is reduced by the amount of the feeder line loss L. Also, panel P32 shows the frequency characteristics of the carrier 140 power at the transmitting antenna 360. Here too, a reduction in C/N occurs due to the feeder line 350.
さらに、送信アンテナ360から送信された搬送波140は無線区間を伝搬する間にフェージングの影響を受ける。したがって、この搬送波140を受信した中継無線装置100、200の無線装置130における搬送波140の電力は、給電線120による給電線損失Lだけでなく、無線区間における搬送波140の伝搬損失L0の分も低下している(パネルP33)。 Furthermore, carrier wave 140 transmitted from transmitting antenna 360 is affected by fading while propagating through the wireless section. Therefore, the power of carrier wave 140 at radio device 130 of relay radio devices 100 and 200 that receives carrier wave 140 is reduced not only by the feeder line loss L due to feeder line 120 but also by the propagation loss L0 of carrier wave 140 in the wireless section (panel P33).
このため、中継無線装置300の送信アンテナ360においては、搬送波140のC/Nが所要C/N以上であったとしても(パネルP32)、伝搬損失L0が大きい場合は、中継無線装置100、200においては所要C/Nを満たせない(パネルP33)。そのため、BER劣化が生じることになる。なお、伝搬損失L0は、無線区間が長いほど大きくなるため、BER劣化の効果は中継無線装置300と中継無線装置100、200が離れている場合において特に顕著である。 Therefore, even if the C/N ratio of the carrier 140 is equal to or greater than the required C/N ratio at the transmitting antenna 360 of the relay radio apparatus 300 (panel P32), if the propagation loss L0 is large, the required C/N ratio cannot be met at the relay radio apparatuses 100 and 200 (panel P33). This results in BER degradation. Note that the longer the wireless section, the greater the propagation loss L0. Therefore, the effect of BER degradation is particularly noticeable when the relay radio apparatus 300 and the relay radio apparatuses 100 and 200 are far apart.
なお、図3においては、上位局が送信装置301である場合を説明した。しかしながら、上位局は無線送信機能を備える無線局であればよく、例えば無線基地局、無線中継局などであってもよい。同様に、下位局は中継無線装置100、200でなくともよく、無線受信機能を備える無線局、例えば、無線基地局、無線中継局などであってもよい。この点は以降の比較例および実施の形態においても共通である。 Note that Figure 3 describes the case where the higher-level station is the transmitting device 301. However, the higher-level station may be any radio station equipped with a radio transmission function, such as a radio base station or a radio relay station. Similarly, the lower-level station does not have to be the relay radio device 100 or 200, but may be a radio station equipped with a radio receiving function, such as a radio base station or a radio relay station. This point is also common to the comparative examples and embodiments that follow.
図4は、本開示の比較例に係る、従来の中継無線装置の機能構成例を示す模式図である。図4において、受信アンテナ320は受信した搬送波140を、給電線330を介して無線装置340に送出する。無線装置340は、受信した搬送波140を復調、誤り訂正し、再変調を行う部分である。無線装置340は、RF受信処理部370、DEM部380、MOD部390、RF送信処理部400、および監視制御部410を備える。 Figure 4 is a schematic diagram showing an example of the functional configuration of a conventional relay radio device according to a comparative example of the present disclosure. In Figure 4, a receiving antenna 320 transmits a received carrier wave 140 to a radio device 340 via a power supply line 330. The radio device 340 demodulates, corrects errors in, and remodulates the received carrier wave 140. The radio device 340 includes an RF reception processing unit 370, a DEM unit 380, a MOD unit 390, an RF transmission processing unit 400, and a monitoring control unit 410.
RF受信処理部370は、受信アンテナ320から入力された高周波(RF)信号を処理する部分である。RF受信処理部370は、受信AMP部371、AGC(Automatic Gain Control)部372、C/N検出部373を備える。受信AMP部371は、受信した高周波を増幅する部分である。AGC部372は、受信信号のレベルに応じて受信利得を自動で補正する部分である。C/N検出部373は入力された搬送波140のC/Nを検出する部分である。 The RF reception processing unit 370 processes the radio frequency (RF) signal input from the receiving antenna 320. The RF reception processing unit 370 includes a reception AMP unit 371, an AGC (Automatic Gain Control) unit 372, and a C/N detection unit 373. The reception AMP unit 371 amplifies the received radio frequency signal. The AGC unit 372 automatically corrects the reception gain according to the level of the received signal. The C/N detection unit 373 detects the C/N of the input carrier wave 140.
DEM部380はRF受信処理部370から入力された信号に対して、復調と誤り訂正、BERの監視制御を行う部分である。DEM部380は、波形等化部381、信号復調部382、誤り訂正部383、BER監視部384を有する。波形等化部381は受信信号の波形を所望の波形に等化する部分である。信号復調部382は、受信信号の波形を復調する部分である。誤り訂正部383は誤り訂正復号化を行う部分である。BER監視部384は、入力搬送波の変調方式に基づき、BERに劣化が発生していないか否かを監視する部分である。 The DEM unit 380 performs demodulation and error correction, and monitors and controls the BER for the signal input from the RF reception processing unit 370. The DEM unit 380 has a waveform equalization unit 381, a signal demodulation unit 382, an error correction unit 383, and a BER monitoring unit 384. The waveform equalization unit 381 equalizes the waveform of the received signal to the desired waveform. The signal demodulation unit 382 demodulates the waveform of the received signal. The error correction unit 383 performs error correction decoding. The BER monitoring unit 384 monitors whether or not there is any degradation in the BER based on the modulation method of the input carrier.
MOD部390はDEM部380から入力された信号に対して、再変調を行う部分である。MOD部390は、波形成形部391、FEC(Forward Error Correction)符号化部392、信号変調部393を備える。波形成形部391は信号の波形を成形する部分である。FEC符号化部392は、信号に誤り訂正用の符号を付与する部分である。信号変調部393は、再変調を行う部分である。 The MOD unit 390 is a unit that re-modulates the signal input from the DEM unit 380. The MOD unit 390 comprises a waveform shaping unit 391, an FEC (Forward Error Correction) encoding unit 392, and a signal modulation unit 393. The waveform shaping unit 391 is a unit that shapes the waveform of the signal. The FEC encoding unit 392 is a unit that assigns an error correction code to the signal. The signal modulation unit 393 is a unit that performs re-modulation.
RF送信処理部400はMOD部390から入力された送信用の信号に対して、送信処理を行う部分である。RF送信処理部400は送信AMP部401、フィルタ部402を備える。送信AMP部401は送信信号の増幅を行う。フィルタ部402は送信信号から不要な周波数成分を除去する。 The RF transmission processing unit 400 performs transmission processing on the transmission signal input from the MOD unit 390. The RF transmission processing unit 400 comprises a transmission AMP unit 401 and a filter unit 402. The transmission AMP unit 401 amplifies the transmission signal. The filter unit 402 removes unnecessary frequency components from the transmission signal.
監視制御部410は、RF受信処理部370、DEM部380、MOD部390、RF送信処理部400の監視を行う。また、各部において所定の処理が実行できない場合は警報を受け取り、制御を行う部分である。さらには、他の無線局との電力の干渉等が問題となり、自局の処理を緊急で停止する必要がある場合等においても、各部の制御を行う。 The monitoring control unit 410 monitors the RF reception processing unit 370, DEM unit 380, MOD unit 390, and RF transmission processing unit 400. It also receives an alarm and performs control if a specific process cannot be performed in each unit. It also controls each unit in cases where power interference with other radio stations becomes a problem and it is necessary to urgently stop the processing of the local station.
送信アンテナ360は給電線350を介してRF送信処理部400から伝送された搬送波140を、無線信号として下位局に送信する。 The transmitting antenna 360 transmits the carrier wave 140 transmitted from the RF transmission processing unit 400 via the power supply line 350 to the lower-level station as a radio signal.
このように、従来の中継無線装置300では、受信した搬送波140を一度復調し、再変調したのちに下位局に送信していた。復調と再変調のために、大型の無線装置340が必要となり、メンテナンス等の問題から、無線装置340を屋内に設置せざるを得なかった。そのため、アンテナと無線装置340との距離が離れ、両者をつなぐ給電線330、340により大きな給電線損失が発生していた。 In this way, conventional relay radio devices 300 demodulated the received carrier wave 140 once, re-modulated it, and then transmitted it to the downstream station. Demodulation and re-modulation required a large radio device 340, and due to maintenance and other issues, the radio device 340 had to be installed indoors. This resulted in a large distance between the antenna and radio device 340, and significant power feeder losses occurred in the power feeders 330 and 340 connecting the two.
以上図1から図4を用いて説明したように、従来技術の中継無線装置100、200、300においては、給電線損失および伝搬損失が大きい場合は搬送波のC/Nが所要C/Nを満たせず、BER劣化が生じていた。 As explained above using Figures 1 to 4, in the conventional relay radio devices 100, 200, and 300, when the feeder line loss and propagation loss were large, the carrier C/N did not meet the required C/N, resulting in BER degradation.
実施の形態1
図5は、本開示の実施の形態1に係る、中継無線装置と、中継無線装置が受信する搬送波の変調方式を示す模式図である。中継無線装置500は、比較例として説明した図1の中継無線装置100の構成例において、アンテナ110直後に変調変換装置510をさらに有する。
First Embodiment
5 is a schematic diagram illustrating a relay radio device and a modulation method of a carrier wave received by the relay radio device according to the first embodiment of the present disclosure. The relay radio device 500 further includes a modulation conversion device 510 immediately after the antenna 110 in the configuration example of the relay radio device 100 in FIG. 1 described as a comparative example.
変調変換装置510は、アンテナ110で受信した搬送波140の変調方式を64QAMから、より多値数の少ないQPSK(Quarter Phase Shift Keying)へ変換する。ここで、64QAMは64値のシンボルを用いて1度の変調(1シンボル当たり)で6ビットの情報を運べるが、QPSKでは4値を用いて2ビットしか運べない。そこで、変調変換装置510は、搬送波140の周波数帯域を3倍に拡張し、QPSKに変換後も変換前と等しい伝送容量を確保する(図5のパネルP52)。 The modulation conversion device 510 converts the modulation method of the carrier wave 140 received by the antenna 110 from 64QAM to QPSK (Quarter Phase Shift Keying), which has a smaller number of modulation levels. While 64QAM can carry 6 bits of information per modulation (per symbol) using 64 symbols, QPSK can only carry 2 bits using 4 values. Therefore, the modulation conversion device 510 expands the frequency band of the carrier wave 140 by three times, ensuring the same transmission capacity after conversion to QPSK as before (panel P52 in Figure 5).
さらに、変調変換装置510は、変調変換し周波数帯域を拡張した搬送波140を、給電線120を介して無線装置130に伝送する。給電線120を構成する導波管や同軸ケーブル内は、電波法による制限が無いので、変調方式や帯域幅を自由に設定することができる。 Furthermore, the modulation conversion device 510 transmits the modulated and converted carrier wave 140 with an expanded frequency band to the radio device 130 via the feeder line 120. Since there are no restrictions imposed by the Radio Law within the waveguide or coaxial cable that constitutes the feeder line 120, the modulation method and bandwidth can be freely set.
ここで、無線信号の受信においては、受信信号が規定のBERを満たすために必要なC/Nが、所要C/Nとして計算されている。所要C/Nは、多値数の低い変調方式ほど小さくなる。QPSKの場合、所要C/Nは11.2dBであり64QAMの所要C/N(=24.2dB)よりも低い。 When receiving a radio signal, the C/N required for the received signal to meet the specified BER is calculated as the required C/N. The lower the modulation level, the smaller the required C/N. In the case of QPSK, the required C/N is 11.2 dB, which is lower than the required C/N for 64QAM (= 24.2 dB).
本開示では、変調変換装置510において多値数の低い変調方式に変換することで、無線装置130における所要C/Nを下げている。所要C/Nが下がった分だけ、搬送波140のC/Nに13dB以上の劣化マージンを設けることができる。このことにより、BERの改善効果を生みだすことが可能となる。 In this disclosure, the modulation conversion device 510 converts to a modulation format with a lower multi-level number, thereby lowering the required C/N ratio in the radio device 130. By the amount of the lower required C/N ratio, a degradation margin of 13 dB or more can be provided in the C/N ratio of the carrier 140. This makes it possible to produce an improvement in the BER.
図6は、本開示の実施の形態1に係る、中継無線装置の機能構成例を示す図である。アンテナ110は受信した搬送波140を変調変換装置510に送出する。変調変換装置510内のRF受信処理部370は、図4の従来技術におけるRF受信処理部370と同様であるので説明は省略する。 Figure 6 is a diagram showing an example functional configuration of a relay radio device according to embodiment 1 of the present disclosure. The antenna 110 transmits the received carrier wave 140 to the modulation conversion device 510. The RF reception processing unit 370 within the modulation conversion device 510 is similar to the RF reception processing unit 370 in the prior art shown in Figure 4, and therefore a description thereof will be omitted.
変調変換部530はRF受信処理部370で増幅されたRF信号に対して、変調変換と周波数帯域幅の変更を行う部分である。変調変換部530は、変調方式変換部531、帯域幅変換部532を備える。変調変換部530は搬送波140に対して64QAMからQPSKへの変換を行う部分である。帯域幅変換部532は周波数帯域幅を3倍に拡張する部分である。 The modulation conversion unit 530 performs modulation conversion and frequency bandwidth conversion on the RF signal amplified by the RF reception processing unit 370. The modulation conversion unit 530 includes a modulation method conversion unit 531 and a bandwidth conversion unit 532. The modulation conversion unit 530 converts the carrier wave 140 from 64QAM to QPSK. The bandwidth conversion unit 532 expands the frequency bandwidth by three times.
変調方式監視制御部540は、RF受信処理部370および変調変換部530の監視を行う部分である。また、監視する各部において所定の処理が実行できない場合には、警報を受け取り、制御を行う部分である。 The modulation method monitoring control unit 540 is the part that monitors the RF reception processing unit 370 and the modulation conversion unit 530. It also receives an alarm and performs control if the specified processing cannot be performed in each monitored unit.
無線装置130は、変調変換装置510で変調変換され、給電線120を介して入力された搬送波に対して、復調を行い端末へ向けたユーザ信号を送信する部分である。無線装置130内のDEM部550は、従来技術におけるDEM部380と同様である。ただし、BER監視部554においては、QPSKの所要C/N(=11.2dB)を基準にBERの劣化が監視される。 The radio device 130 is the part that demodulates the carrier wave modulated and converted by the modulation conversion device 510 and input via the power supply line 120, and transmits the user signal to the terminal. The DEM unit 550 within the radio device 130 is the same as the DEM unit 380 in the prior art. However, the BER monitoring unit 554 monitors the deterioration of the BER based on the required C/N (= 11.2 dB) of QPSK.
デフレーミング部560は一時的に送受信信号のバッファリングを行うバッファリング部561を備える。ユーザインタフェース部570は、端末に向けてユーザ信号を送出する接続部571を備える。 The deframing unit 560 includes a buffering unit 561 that temporarily buffers transmitted and received signals. The user interface unit 570 includes a connection unit 571 that sends user signals to the terminal.
監視制御部580は、DEM部550およびデフレーミング部560の監視制御行う部分である。また、DEM部550において所定の処理が実行できない場合には、警報を受け取り、制御を行う部分である。 The monitoring control unit 580 is the part that monitors and controls the DEM unit 550 and the deframing unit 560. It also receives an alarm and performs control if the DEM unit 550 is unable to perform a specified process.
このように、中継無線装置500は変調変換装置510において変調変換と帯域幅の拡張を行う。64QAMからQPSKに変換された搬送波140は無線装置130において復調され、QPSKの所要C/N(=11.2dB)を基準にBERの劣化が監視される。 In this way, the relay radio device 500 performs modulation conversion and bandwidth expansion in the modulation conversion device 510. The carrier wave 140 converted from 64QAM to QPSK is demodulated in the radio device 130, and the degradation of the BER is monitored based on the required C/N (= 11.2 dB) of QPSK.
以上説明したように、本実施形態の中継無線装置500においては、アンテナ110受信直後に設置された変調変換装置510により、搬送波140に対して、より多値数の少ない変調方式への変換と帯域幅の拡張を行う。これにより、搬送波140の伝送容量を確保しながら、所要C/Nを下げ、BERの改善効果を生みだすことが可能となる。As explained above, in the relay radio device 500 of this embodiment, the modulation conversion device 510 installed immediately after reception by the antenna 110 converts the carrier wave 140 to a modulation method with fewer multi-levels and expands the bandwidth. This makes it possible to lower the required C/N while maintaining the transmission capacity of the carrier wave 140, thereby improving the BER.
なお、本実施の形態で説明した変調方式変換部531が行う処理と、帯域幅変換部532が行う処理は、どちらを先に実行してもよい。この点は以下の実施の形態においても共通である。 Note that either the processing performed by the modulation method conversion unit 531 or the processing performed by the bandwidth conversion unit 532 described in this embodiment can be performed first. This point is also common to the following embodiments.
実施の形態2
図7は、本開示の実施の形態2に係る、LNAを備える中継無線装置と搬送波の変調方式を示す模式図である。中継無線装置600は、図5の中継無線装置500と同様であるが、LNA210をさらに有する。LNA210はアンテナ110の直近に置かれ、微弱な搬送波信号を前段増幅する。
Embodiment 2
7 is a schematic diagram illustrating a relay radio device including an LNA and a carrier modulation method according to a second embodiment of the present disclosure. The relay radio device 600 is similar to the relay radio device 500 in FIG. 5, but further includes an LNA 210. The LNA 210 is placed immediately adjacent to the antenna 110 and performs pre-amplification of a weak carrier signal.
このように、LNA210をさらに加えることで、実施の形態1の効果に加えて、微弱な搬送波信号を前段増幅することが可能となる。 In this way, by further adding the LNA 210, in addition to the effect of the first embodiment, it becomes possible to amplify a weak carrier signal at the pre-stage.
図8は、本開示の実施の形態2に係る、中継無線装置の機能構成例を示す図である。図8の中継無線装置600では、図6の機能構成例に加えて、アンテナ110直近に、LNA210が追加されている。 Figure 8 is a diagram showing an example functional configuration of a relay radio device according to embodiment 2 of the present disclosure. In the relay radio device 600 of Figure 8, in addition to the example functional configuration of Figure 6, an LNA 210 is added immediately adjacent to the antenna 110.
このように、本実施形態の中継無線装置600においては、LNA210による前段増幅機能を持たせることが可能である。 In this way, the relay radio device 600 of this embodiment can be provided with a pre-amplification function using the LNA 210.
実施の形態3
図9は、本開示の実施の形態3に係る、上位局、中継無線装置および下位局の構成例と、中継無線装置が中継する搬送波の変調方式を示す模式図である。
Embodiment 3
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a higher-level station, a relay wireless device, and a lower-level station according to the third embodiment of the present disclosure, and a modulation method of a carrier wave relayed by the relay wireless device.
中継無線装置700は、比較例として説明した図3の従来の中継無線装置300と同様に、受信アンテナ320、送信アンテナ360、および無線装置710を備える。無線装置710は変調変換部530を備える。 The relay radio device 700, like the conventional relay radio device 300 in Figure 3 described as a comparative example, includes a receiving antenna 320, a transmitting antenna 360, and a radio device 710. The radio device 710 includes a modulation conversion unit 530.
中継無線装置700の受信アンテナ320により受信された搬送波は、給電線720を介して無線装置710に送出される。無線装置710は受信した搬送波140の変調変換と周波数帯域の変更を行う。さらに、変調変換された搬送波140を、給電線730を介して送信アンテナ360に送出する。 The carrier wave received by the receiving antenna 320 of the relay radio device 700 is transmitted to the radio device 710 via the power feeder 720. The radio device 710 modulates and converts the frequency band of the received carrier wave 140. The modulated and converted carrier wave 140 is then transmitted to the transmitting antenna 360 via the power feeder 730.
なお、図9において、上位局である送信装置301の詳細は後述する。また下位局である中継無線装置500、600は図5、図7と同様であるので説明は省略する。 In Figure 9, details of the transmitting device 301, which is the upper station, will be described later. Also, the relay radio devices 500 and 600, which are the lower stations, are the same as those in Figures 5 and 7, so their explanation will be omitted.
図9のパネルP91は受信アンテナ320における搬送波140電力の周波数特性を示す。ここでは、64QAM方式で変調された搬送波が受信されている。また、パネルP92は無線装置710において64QAMからQPSKに変調変換され、周波数帯域が3倍に拡張されている。送信アンテナ360からは、QPSK方式で変調された搬送波140が送信される(パネルP93)。 Panel P91 in Figure 9 shows the frequency characteristics of the carrier wave 140 power at the receiving antenna 320. Here, a carrier wave modulated using the 64QAM method is received. Panel P92 shows that the radio device 710 converts the modulation from 64QAM to QPSK, expanding the frequency band three times. The transmitting antenna 360 transmits the carrier wave 140 modulated using the QPSK method (panel P93).
中継無線装置500、600の無線装置130における搬送波140の電力損失は、図3における説明と同様に、給電線120による給電線損失L、および伝搬損失L0を含む(パネルP94)。しかしながら、実施の形態1及び2で説明したように、変調方式をQPSKに変更したことで、所要C/Nが下がり、搬送波140のC/Nには13dB以上の劣化マージンが存在する。このことにより、無線区間において大きな伝搬損失L0が発生する場合でも、BER劣化を改善する効果を生みだすことができる。 The power loss of the carrier 140 in the radio device 130 of the relay radio device 500, 600 includes the feeder loss L due to the feeder 120 and the propagation loss L0 , as explained in Fig. 3 (panel P94). However, as explained in the first and second embodiments, changing the modulation method to QPSK reduces the required C/N ratio, and there is a degradation margin of 13 dB or more in the C/N ratio of the carrier 140. This can produce the effect of improving BER degradation even when a large propagation loss L0 occurs in the wireless section.
図10は、中継無線装置と無線通信を行う送信装置の機能構成例を示す図である。上位局である送信装置301は、アンテナ310と無線装置740を備える。 Figure 10 shows an example of the functional configuration of a transmitting device that performs wireless communication with a relay wireless device. The transmitting device 301, which is the upper station, has an antenna 310 and a wireless device 740.
無線装置740のユーザインタフェース部750は、端末から伝送されたユーザ信号を受信する接続部751を備える。フレーミング部760は、ユーザインタフェース部750から伝送された信号を一時的に保存するバッファリング部761を備える。また、MOD部390およびRF送信処理部400の機能は図4で説明した機能と同じであるので説明は省略する。 The user interface unit 750 of the wireless device 740 has a connection unit 751 that receives user signals transmitted from the terminal. The framing unit 760 has a buffering unit 761 that temporarily stores signals transmitted from the user interface unit 750. Furthermore, the functions of the MOD unit 390 and the RF transmission processing unit 400 are the same as those described in Figure 4, so their description will be omitted.
監視制御部770は、フレーミング部760、MOD部390およびRF送信処理部400の監視制御行う部分である。また、MOD部390およびRF送信処理部400において所定の処理が実行できない場合には、警報を受け取り、制御を行う部分である。さらには、他の無線局との電力の干渉等が問題となり、自局の処理を緊急で停止する必要がある場合等においても、各部の制御を行う。 The monitoring control unit 770 is the part that monitors and controls the framing unit 760, MOD unit 390, and RF transmission processing unit 400. It also receives an alarm and performs control when the MOD unit 390 and RF transmission processing unit 400 are unable to perform the specified processing. It also controls each unit when there is a problem with power interference with other radio stations, etc., and it is necessary to urgently stop the processing of the own station.
送信アンテナ360は給電線730を介してRF送信処理部400から伝送された搬送波140を、中継無線装置700に送信する。 The transmitting antenna 360 transmits the carrier wave 140 transmitted from the RF transmission processing unit 400 via the power supply line 730 to the relay radio device 700.
以上説明したように、本実施形態の送信装置301はユーザ信号を受信し、符号化と変調を行ったうえで、送信アンテナから搬送波140を送信する。 As described above, the transmitting device 301 of this embodiment receives a user signal, encodes and modulates it, and then transmits a carrier wave 140 from the transmitting antenna.
図11は、本開示の実施の形態3に係る、中継無線装置の機能構成例を示す模式図である。中継無線装置700は、比較例として説明した図4の従来の中継無線装置300と同様に、受信アンテナ320、送信アンテナ360、および無線装置710を備える。無線装置710は、RF受信処理部370、変調変換部530、RF送信処理部400、および監視制御部780を備える。RF受信処理部370、およびRF送信処理部400の機能は図4と同様であるので説明は省略する。また、変調変換部530の機能は図6と同様であるので説明は省略する。 Figure 11 is a schematic diagram showing an example functional configuration of a relay radio device according to embodiment 3 of the present disclosure. Similar to the conventional relay radio device 300 of Figure 4 described as a comparative example, the relay radio device 700 includes a receiving antenna 320, a transmitting antenna 360, and a radio device 710. The radio device 710 includes an RF reception processing unit 370, a modulation conversion unit 530, an RF transmission processing unit 400, and a monitoring control unit 780. The functions of the RF reception processing unit 370 and the RF transmission processing unit 400 are the same as those in Figure 4, and therefore their explanations are omitted. Furthermore, the function of the modulation conversion unit 530 is the same as those in Figure 6, and therefore their explanations are omitted.
監視制御部780は、RF受信処理部370、変調変換部530、RF送信処理部400の監視制御行う部分である。また、各部において所定の処理が実行できない場合には、警報を受け取り、制御を行う部分である。さらには、他の無線局との電力の干渉等が問題となり、自局の処理を緊急で停止する必要がある場合等においても、各部の制御を行う。 The monitoring control unit 780 is the part that monitors and controls the RF reception processing unit 370, modulation conversion unit 530, and RF transmission processing unit 400. It also receives an alarm and performs control when a specific process cannot be performed in each unit. It also controls each unit in cases where power interference with other radio stations becomes a problem and it becomes necessary to urgently stop the processing of the local station.
以上説明したように、本実施形態の中継無線装置700においては、受信した搬送波140を、より多値数の少ない変調方式に変換し、周波数帯域幅を拡張する。これにより、中継無線装置700が下位局へ無線信号として送信する搬送波140の伝送容量を確保しながら、所要C/Nを下げ、BERの改善効果を生みだすことが可能となる。As explained above, the relay radio device 700 of this embodiment converts the received carrier wave 140 into a modulation method with fewer multi-levels and expands the frequency bandwidth. This makes it possible to lower the required C/N and improve the BER while maintaining the transmission capacity of the carrier wave 140 that the relay radio device 700 transmits as a radio signal to the downstream station.
また、本実施形態における中継無線装置700は、従来技術の中継無線装置300のように、復調と再変調を実施する必要がないため、従来技術に比べて小型の無線装置710を提供することができる。 In addition, the relay radio device 700 in this embodiment does not need to perform demodulation and remodulation, as does the relay radio device 300 in the prior art, so a smaller radio device 710 can be provided than in the prior art.
無線装置710が小型化されることは、従来技術においては屋内に設置せざるを得なかった無線装置710を、屋外に設置することができるようになるという新たな利点を生みだす。すなわち、受信アンテナ320および送信アンテナ360と、無線装置710との距離を短くすることができ、これらをつなぐ給電線330、340も短くすることができる。結果として、給電線損失を抑制することができるという効果を生みだす。 The miniaturization of the wireless device 710 creates a new advantage in that it can now be installed outdoors, whereas conventional technology required that the wireless device 710 be installed indoors. This means that the distance between the receiving antenna 320 and the transmitting antenna 360 and the wireless device 710 can be shortened, and the power feed lines 330 and 340 connecting them can also be shortened. This results in the effect of suppressing power feed line losses.
[変形例]
中継無線装置700においては、受信アンテナ320の直近にLNA210を配置し、前段増幅機能を持たせてもよい。
[Variations]
In the radio relay device 700, the LNA 210 may be arranged in close proximity to the receiving antenna 320 to provide a pre-amplification function.
実施の形態4
図12は、本開示の実施の形態4に係る、上位局、中継無線装置および下位局の構成例と、中継無線装置が中継する搬送波の変調方式を示す模式図である。
Embodiment 4
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of a higher-level station, a relay wireless device, and a lower-level station according to the fourth embodiment of the present disclosure, and a modulation method of a carrier wave relayed by the relay wireless device.
中継無線装置800は、実施の形態3の中継無線装置700と同様に、受信アンテナ320、送信アンテナ360、および無線装置810を備える。無線装置810は、変調変換部530を備える。 Like the relay radio device 700 of embodiment 3, the relay radio device 800 includes a receiving antenna 320, a transmitting antenna 360, and a radio device 810. The radio device 810 includes a modulation conversion unit 530.
図12の中継無線装置800において、無線装置810は、無線通信の通信品質の時間変化を検知することで、搬送波140の伝搬環境の時間変化を検知する。通信品質は、例えば、受信アンテナ320にて受信した受信信号のC/Nが用いられる。さらに、無線装置810は、通信品質に応じて、変調方式を変換する。また、変調変換に伴い、周波数帯域の拡張または縮小を行って搬送波140の伝送容量を確保する。 In the relay radio device 800 of Figure 12, the radio device 810 detects changes over time in the propagation environment of the carrier wave 140 by detecting changes over time in the communication quality of the wireless communication. The communication quality is measured, for example, by the C/N ratio of the signal received by the receiving antenna 320. Furthermore, the radio device 810 converts the modulation method according to the communication quality. In addition, in conjunction with the modulation conversion, the frequency band is expanded or narrowed to ensure the transmission capacity of the carrier wave 140.
図12(a)は、通信品質が劣化している場合の中継無線装置800の機能を示す。この場合、中継無線装置800の無線装置810は、搬送波140の変調方式を、現在の64QAMからより多値数の低い16QAMに変換する。さらに、周波数帯域幅を拡張し、変調変換後の搬送波に対しても、変換前と同じ伝送容量を確保する(パネルP121)。 Figure 12(a) shows the function of the relay radio device 800 when communication quality is degraded. In this case, the radio device 810 of the relay radio device 800 converts the modulation method of the carrier wave 140 from the current 64QAM to 16QAM, which has a lower multi-level. Furthermore, the frequency bandwidth is expanded, ensuring the same transmission capacity for the carrier wave after modulation conversion as before conversion (panel P121).
ここで、16QAMの場合、所要C/Nは18.1dBであり、64QAMの所要C/N(=24.2dB)よりも低い。したがって、下位局である中継無線装置500、600において受信される搬送波140に対して、6.1dBのC/N劣化マージンを設けることができる。 Here, for 16QAM, the required C/N is 18.1 dB, which is lower than the required C/N (= 24.2 dB) for 64QAM. Therefore, a C/N degradation margin of 6.1 dB can be provided for the carrier wave 140 received by the relay radio devices 500 and 600, which are lower-level stations.
一方、図12(b)は、降雨減衰や干渉波により、(a)の無線通信時よりもさらに通信品質が劣化した場合の中継無線装置800の機能を示す。この場合、無線装置810は、搬送波140の変調方式を、現在の16QAMよりもさらに多値数の低いQPSKに変換する。また、帯域幅を拡張して伝送容量を確保する(パネルP124)。 On the other hand, Figure 12(b) shows the function of the relay radio device 800 when communication quality deteriorates further than during wireless communication in (a) due to rain attenuation or interference waves. In this case, the radio device 810 converts the modulation method of the carrier wave 140 to QPSK, which has an even lower modulation level than the current 16QAM. It also expands the bandwidth to ensure transmission capacity (panel P124).
変調方式をさらに低次に変換したことにより、下位局である中継無線装置500、600において、さらにC/Nの劣化マージンを設けることができる。したがって、例えば、中継無線装置800から下位局に伝搬するまでの伝搬損失が(a)の場合の2倍に悪化したとしても、マージンの分だけBER劣化を改善する効果を生みだすことができる(パネルP126)。 By converting the modulation method to a lower order, it is possible to provide an additional C/N degradation margin in the lower-level relay radio devices 500 and 600. Therefore, even if the propagation loss from relay radio device 800 to the lower-level station is twice as large as in case (a), it is still possible to improve BER degradation by the margin (panel P126).
以上説明したように、本実施形態の中継無線装置800は、通信品質に応じて、変調変換と、周波数帯域の拡張または縮小を行う。ここで、従来においても、通信品質に応じて変調方式を適応的に変調する技術が用いられているが、帯域幅が固定されているため、変調変換に伴い伝送容量が変動していた。その点、本開示では、上位局における送信伝送容量を保ったまま下位局に中継することができる。As described above, the relay radio device 800 of this embodiment performs modulation conversion and expands or reduces the frequency band depending on the communication quality. Conventionally, technology has been used to adaptively change the modulation method depending on the communication quality, but because the bandwidth is fixed, the transmission capacity fluctuates with the modulation conversion. In this regard, the present disclosure makes it possible to relay to a lower station while maintaining the transmission capacity at the upper station.
ここで、本実施形態の中継無線装置800は、医療・航空・軍事用途において特に好適である。先に述べたように、従来技術では適応的変調に伴い伝送容量が変動していた。このことは、IP(Internet Protocol)通信などベストエフォート型のデータ通信では問題とならない一方、伝送容量を保証する必要がある医療・航空・軍事の用途では問題となるからである。 Here, the relay radio device 800 of this embodiment is particularly suitable for medical, aviation, and military applications. As mentioned earlier, in conventional technology, transmission capacity fluctuates due to adaptive modulation. While this is not a problem for best-effort data communications such as IP (Internet Protocol) communications, it is a problem for medical, aviation, and military applications, where transmission capacity must be guaranteed.
図13は、本開示の実施の形態4に係る、中継無線装置が実施する処理のフローチャートである。まず、中継無線装置800が処理を開始する(ステップS131)。次に、受信アンテナで受信した信号のC/Nを取得する(ステップS132)。次に、取得したC/Nを前回取得時のC/Nと比較し、変化があったか否かを判定する処理を行う(ステップS133)。C/Nに変化がないと判定した場合は、搬送波140の伝搬環境には変化がないことを意味する。そこで、変調多値数と周波数帯域幅をホールドする(ステップS134)。ステップS134を処理した後は、ステップS132に進んで通信を継続する。 Figure 13 is a flowchart of the processing performed by the relay radio device according to embodiment 4 of the present disclosure. First, the relay radio device 800 starts processing (step S131). Next, the C/N of the signal received by the receiving antenna is acquired (step S132). Next, the acquired C/N is compared with the C/N acquired last time to determine whether there has been a change (step S133). If it is determined that there has been no change in the C/N, this means that there has been no change in the propagation environment of the carrier 140. Therefore, the modulation multi-level number and frequency bandwidth are held (step S134). After processing step S134, the process proceeds to step S132 to continue communication.
一方、ステップS133においてC/Nに変化があったと判定した場合は、C/Nが劣化したか否かを判定する処理をさらに行う(ステップS135)。C/Nが劣化していない場合とは、C/Nが改善されており、伝搬環境が改善していることを意味する。したがってこの場合は、変調変換部530内の変調方式変換部531が、変調多値数を上げる処理を行う(ステップS136)。さらに、帯域幅変換部532が、周波数帯域幅を縮小する処理を行う(ステップS137)。ステップS137を処理した後は、ステップS132に進んで通信を継続する。 On the other hand, if it is determined in step S133 that there has been a change in the C/N, further processing is performed to determine whether the C/N has deteriorated (step S135). If the C/N has not deteriorated, this means that the C/N has improved and the propagation environment has improved. Therefore, in this case, the modulation method conversion unit 531 in the modulation conversion unit 530 performs processing to increase the modulation multi-level number (step S136). Furthermore, the bandwidth conversion unit 532 performs processing to narrow the frequency bandwidth (step S137). After processing step S137, the process proceeds to step S132 and communication continues.
一方、ステップS135においてC/Nが劣化した場合とは、伝搬環境が悪化していることを意味する。したがってこの場合は、変調方式変換部531が変調多値数を下げる処理を行う(ステップS138)。さらに、帯域幅変換部532が周波数帯域幅を拡大する処理を行う(ステップS139)。ステップS139を処理した後は、ステップS132に進んで通信を継続する。 On the other hand, if the C/N ratio deteriorates in step S135, this means that the propagation environment has deteriorated. In this case, the modulation method conversion unit 531 performs processing to reduce the modulation multi-level number (step S138). Furthermore, the bandwidth conversion unit 532 performs processing to expand the frequency bandwidth (step S139). After processing step S139, the process proceeds to step S132 and communication continues.
以上フローチャートを用いて説明したように、本実施形態の中継無線装置800は、C/Nの時間変化を検知し、時間変化に応じて変調多値数と帯域幅を制御する処理を継続して行う。これにより、従来技術のように通信品質の時間変動に応じて適応的に変調方式を制御するだけでなく、上位局における送信伝送容量を保ったまま下位局に中継することができる。As explained above using the flowchart, the relay radio device 800 of this embodiment detects changes in the C/N ratio over time and continuously performs the process of controlling the modulation multi-level number and bandwidth in response to the changes over time. This not only enables adaptive control of the modulation method in response to changes in communication quality over time, as in conventional technology, but also makes it possible to relay to lower-level stations while maintaining the transmission capacity at the higher-level station.
以上説明したように、本開示によれば、給電線による搬送波の電力損失がある場合でも、所要C/Nを満たし、受信信号のBERが劣化しない中継無線装置および無線中継方法を提供できる。 As described above, the present disclosure provides a relay radio device and a radio relay method that meet the required C/N ratio and do not degrade the BER of the received signal, even when there is power loss of the carrier wave due to the power feed line.
[変形例]
本開示の実施の形態1から3においては、中継無線装置500、600、700が変調変換部530を備え、64QAMからQPSKに変調変換することを説明した。しかしながら、ここで示した変調方式は一例であり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。中継無線装置500、600、700が備える変調変換部530が実施する処理は、より多値数の少ない変調方式への変換であればよく、使用環境に応じて好適な変調方式を選択することができる。
[Variations]
In the first to third embodiments of the present disclosure, the relay radio devices 500, 600, and 700 are described as being equipped with a modulation conversion unit 530 and performing modulation conversion from 64QAM to QPSK. However, the modulation schemes shown here are merely examples and do not limit the technical scope of the present disclosure. The modulation conversion unit 530 of the relay radio devices 500, 600, and 700 only needs to perform conversion to a modulation scheme with a smaller number of multi-level values, and can select a suitable modulation scheme depending on the usage environment.
同様に、本開示の実施の形態4においては、中継無線装置800が、変調変換部530を備え、通信品質の時間変化に応じて、変調変換することを説明した。しかしながら、変調方式は実施の形態4で例示したものとは別の変調方式でもよく、通信品質に応じて好適な変調方式を選択すればよい。Similarly, in the fourth embodiment of the present disclosure, it has been described that the relay radio device 800 includes a modulation conversion unit 530 and performs modulation conversion in response to changes in communication quality over time. However, the modulation method may be a different modulation method from that exemplified in the fourth embodiment, and an appropriate modulation method may be selected in response to communication quality.
本開示の実施の形態4においては、中継無線装置800が、C/Nの時間変化を検知することを説明した。しかしながら、他の通信品質の時間変化を検知してもよい。例えば、信号対干渉雑音電力比C/(N+I)でもよい。ただしIは干渉電力である。さらには、BERもしくは伝送路の降雨量をモニタすることでも時間変化を検知可能である。特に、周波数が10GHz以上の電波においては降雨減衰の影響が大きいため、降雨量のモニタが有効である。また、ACKフレームやNACKフレームを用いて時間変化を検知することも可能である。 In embodiment 4 of the present disclosure, it has been described that the relay radio device 800 detects changes in the C/N ratio over time. However, changes in other communication qualities over time may also be detected. For example, the signal-to-interference-plus-noise power ratio C/(N+I) may be used, where I is the interference power. Furthermore, changes over time can also be detected by monitoring the BER or the amount of rainfall on the transmission path. In particular, the impact of rain attenuation is significant for radio waves with frequencies above 10 GHz, so monitoring the amount of rainfall is effective. Changes over time can also be detected using ACK frames and NACK frames.
これに加えて、通信品質は、中継無線装置800で測定しなくともよい。例えば、上位局もしくは下位局において通信品質を測定し、中継無線装置800に通知してもよい。 In addition, communication quality does not have to be measured by the relay radio device 800. For example, communication quality may be measured at a higher-level station or a lower-level station and notified to the relay radio device 800.
本開示はマイクロ波帯に限らず、あらゆる周波数帯に適用可能である。また、固定マイクロ波中継の用途に限らず、モバイルバックホール、無線アクセス、無線LAN、簡易無線、微弱無線、ドローン制御などに適用できる。 This disclosure is applicable not only to microwave bands but also to all frequency bands. It is also applicable not only to fixed microwave relay applications, but also to mobile backhaul, wireless access, wireless LAN, simple wireless, weak wireless, drone control, and more.
なお、本開示において、中継無線装置500、600、700、800が行う処理は、CPUとメモリを備え、メモリにプログラムを格納したコンピュータを用いて、プログラムで実行するようにしてもよい。もしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路を用いて、プログラムで実行するようにしてもよい。尚、プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。 In the present disclosure, the processing performed by relay radio devices 500, 600, 700, and 800 may be executed by a program using a computer equipped with a CPU and memory and storing a program in the memory. Alternatively, the processing may be executed by a program using an integrated circuit such as an FPGA (Field Programmable Gate Array). The program may be provided by being recorded on a storage medium or via a network.
[請求項に記載の用語との対応]
本開示の実施の形態1から3において説明した、中継無線装置500、600、700が備える変調方式変換部531が実施する処理を変調方式変換処理と呼ぶ。さらに、帯域幅変換部532が実施する処理を帯域幅変換処理と呼ぶ。
[Correspondence to terms in claims]
The processing performed by the modulation method converter 531 included in the relay radio devices 500, 600, and 700 described in the first to third embodiments of the present disclosure is referred to as modulation method conversion processing. Furthermore, the processing performed by the bandwidth converter 532 is referred to as bandwidth conversion processing.
また、本開示の実施の形態1から2において説明した、中継無線装置500、600が備える信号復調部552、誤り訂正部553が実施する処理を復調復号処理と呼ぶ。 In addition, the processing performed by the signal demodulation unit 552 and error correction unit 553 provided in the relay radio devices 500 and 600, as described in embodiments 1 and 2 of the present disclosure, is referred to as the demodulation and decoding processing.
さらに、本開示の実施の形態4において説明した、中継無線装置800が通信品質の改善を検知した場合に、変調方式変換部531が実施する処理を多値数引き上げ処理と呼ぶ。多値数引き上げ処理は、ステップS136の処理である。 Furthermore, as described in the fourth embodiment of the present disclosure, when the relay radio device 800 detects an improvement in communication quality, the processing performed by the modulation method conversion unit 531 is called the multi-level number raising processing. The multi-level number raising processing is the processing of step S136.
100、200、300、500、600、700、800 中継無線装置
110、310 アンテナ
120、330、350、720、730 給電線
130、340、710、740、810 無線装置
140 搬送波
210 LNA
301 送信装置
320 受信アンテナ
360 送信アンテナ
370 RF受信処理部
371 受信AMP部
372 AGC部
373 C/N検出部
380、550 DEM部
381、551 波形等化部
382、552 信号復調部
383、553 誤り訂正部
384、554 BER監視部
390 MOD部
391 波形成形部
392 FEC符号化部
393 信号変調部
400 RF送信処理部
401 送信AMP部
402 フィルタ部
410、580、770、780 監視制御部
510 変調変換装置
530 変調変換部
531 変調方式変換部
532 帯域幅変換部
540 変調方式監視制御部
560 デフレーミング部
561、761 バッファリング部
570、750 ユーザインタフェース部
571、751 接続部
760 フレーミング部
100, 200, 300, 500, 600, 700, 800 Relay radio devices 110, 310 Antennas 120, 330, 350, 720, 730 Feed lines 130, 340, 710, 740, 810 Radio device 140 Carrier wave 210 LNA
301 Transmitting device 320 Receiving antenna 360 Transmitting antenna 370 RF receiving processing unit 371 Receiving AMP unit 372 AGC unit 373 C/N detection unit 380, 550 DEM unit 381, 551 Waveform equalization unit 382, 552 Signal demodulation unit 383, 553 Error correction unit 384, 554 BER monitoring unit 390 MOD unit 391 Waveform shaping unit 392 FEC encoding unit 393 Signal modulation unit 400 RF transmission processing unit 401 Transmission AMP unit 402 Filter unit 410, 580, 770, 780 Monitoring and control unit 510 Modulation conversion device 530 Modulation conversion unit 531 Modulation method conversion unit 532 Bandwidth conversion unit 540 Modulation method monitoring and control unit 560 Deframing unit 561, 761 Buffering unit 570, 750 User interface units 571, 751 Connection unit 760 Framing unit
Claims (8)
前記搬送波の変調方式を、前記第1の変調方式よりも多値数の低い第2の変調方式に変換する変調方式変換処理と、
前記変調方式変換処理の前と後で伝送容量が等しくなるように、前記搬送波の周波数帯域を前記第1の周波数帯域よりも広い第2の周波数帯域に拡張する帯域幅変換処理と、
前記変調方式変換処理と前記帯域幅変換処理により得られた前記第2の変調方式と前記第2の周波数帯域を有する搬送波を復調および誤り訂正する復調復号処理と、
を実行するように構成される中継無線装置。 receiving a carrier wave having a first modulation method and a first frequency band as a radio signal from a higher-level radio station;
a modulation method conversion process for converting the modulation method of the carrier wave into a second modulation method having a lower multi-level number than the first modulation method ;
a bandwidth conversion process of expanding the frequency band of the carrier wave to a second frequency band wider than the first frequency band so that the transmission capacity before and after the modulation format conversion process is equal;
a demodulation and decoding process for demodulating and error correcting the carrier wave having the second modulation method and the second frequency band obtained by the modulation method conversion process and the bandwidth conversion process;
a relay radio device configured to perform the steps of:
前記低雑音増幅器は、前記上位の無線局から送信された前記第1の変調方式と前記第1の周波数帯域を有する搬送波の前段増幅を行う、請求項1または2に記載の中継無線装置。 further comprising a low noise amplifier;
3. The radio relay device according to claim 1, wherein the low noise amplifier performs pre-amplification of a carrier wave having the first modulation method and the first frequency band transmitted from the upper radio station.
前記通信品質が改善している場合は、
前記上位の無線局から送信された前記搬送波の変調方式を、前記第1の変調方式よりも多値数の高い第3の変調方式に変換する多値数引き上げ処理と、
前記多値数引き上げ処理の前と後で伝送容量が等しくなるように、前記搬送波の周波数帯域を前記第1の周波数帯域よりも狭い第3の周波数帯域に縮小する縮小処理と、
前記多値数引き上げ処理と前記縮小処理により得られた前記第3の変調方式と前記第3の周波数帯域を有する搬送波を前記第3の変調方式と前記第3の周波数帯域で前記下位の無線局へ無線信号で送信する処理と、
を実行し、
前記通信品質が劣化している場合は、
前記変調方式変換処理と、
前記帯域幅変換処理と、
前記復調復号処理と、
前記送信処理と、
を実行する、請求項3に記載の中継無線装置。 further executing a process of detecting a change over time in communication quality of the wireless communication performed by the wireless communication device itself;
If the communication quality has improved,
a modulation level raising process for converting the modulation method of the carrier wave transmitted from the higher-level radio station into a third modulation method having a higher modulation level than the first modulation method ;
a reduction process of reducing the frequency band of the carrier wave to a third frequency band narrower than the first frequency band so that the transmission capacity before and after the multi-level number raising process is equal;
a process of transmitting a carrier wave having the third modulation method and the third frequency band obtained by the multi-level number raising process and the reduction process to the lower radio station as a radio signal using the third modulation method and the third frequency band;
Run
If the communication quality is degraded,
the modulation format conversion process;
the bandwidth conversion process;
the demodulation and decoding process;
the transmission process;
4. The relay radio device according to claim 3, wherein the relay radio device executes the following.
上位の無線局から第1の変調方式と第1の周波数帯域を有する搬送波を無線信号として受信する処理と、
前記搬送波の変調方式を、前記第1の変調方式よりも多値数の低い第2の変調方式に変換する変調方式変換処理と、
前記変調方式変換処理の前と後で伝送容量が等しくなるように、前記搬送波の周波数帯域を前記第1の周波数帯域よりも広い第2の周波数帯域に拡張する帯域幅変換処理と、
前記変調方式変換処理と前記帯域幅変換処理により得られた前記第2の変調方式と前記第2の周波数帯域を有する搬送波を復調および誤り訂正する復調復号処理と、
を実行することを含む無線中継方法。 By using a relay radio device,
receiving a carrier wave having a first modulation method and a first frequency band as a radio signal from a higher-level radio station;
a modulation method conversion process for converting the modulation method of the carrier wave into a second modulation method having a lower multi-level number than the first modulation method ;
a bandwidth conversion process of expanding the frequency band of the carrier wave to a second frequency band wider than the first frequency band so that the transmission capacity before and after the modulation format conversion process is equal;
a demodulation and decoding process for demodulating and error correcting the carrier wave having the second modulation method and the second frequency band obtained by the modulation method conversion process and the bandwidth conversion process;
A wireless relay method comprising:
前記復調復号処理で処理後の搬送波を下位の無線局へと送信する送信処理を実行することをさらに含む、請求項6に記載の無線中継方法。 The relay radio device
7. The wireless relay method according to claim 6, further comprising: executing a transmission process of transmitting the carrier wave processed by the demodulation and decoding process to a downstream wireless station .
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/033858 WO2024053086A1 (en) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | Relaying radio device and radio relaying method |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2024053086A1 JPWO2024053086A1 (en) | 2024-03-14 |
| JPWO2024053086A5 JPWO2024053086A5 (en) | 2025-04-24 |
| JP7798201B2 true JP7798201B2 (en) | 2026-01-14 |
Family
ID=90192535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024545395A Active JP7798201B2 (en) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | Relay radio device and radio relay method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7798201B2 (en) |
| WO (1) | WO2024053086A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352891A (en) | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Fujitsu Ltd | COMMUNICATION SYSTEM, TRANSMISSION POWER CONTROL METHOD, AND BASE STATION |
| JP2013030908A (en) | 2011-07-27 | 2013-02-07 | Kyocera Corp | Radio relay device and radio communication method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9693172B2 (en) * | 2014-03-27 | 2017-06-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | System and method for machine-type communications |
-
2022
- 2022-09-09 JP JP2024545395A patent/JP7798201B2/en active Active
- 2022-09-09 WO PCT/JP2022/033858 patent/WO2024053086A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006352891A (en) | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Fujitsu Ltd | COMMUNICATION SYSTEM, TRANSMISSION POWER CONTROL METHOD, AND BASE STATION |
| JP2013030908A (en) | 2011-07-27 | 2013-02-07 | Kyocera Corp | Radio relay device and radio communication method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024053086A1 (en) | 2024-03-14 |
| JPWO2024053086A1 (en) | 2024-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2023558B1 (en) | Radio communication apparatus, radio communication system and radio communication method | |
| US12580636B2 (en) | Selection of decoding level at signal forwarding devices | |
| EP2220909A1 (en) | A node and a method for use in a wireless communications system | |
| CN113645171B (en) | Modulation and demodulation method and device for reconfigurable smart surface multi-user MIMO system | |
| US10193657B2 (en) | Filtering code blocks to maintain high throughput thru a forward error correction decoder | |
| US9083413B2 (en) | Method for reducing interference in a radio network equipment and equipment performing the method | |
| JP5256073B2 (en) | Digital transmission system transmitter, receiver, and transmitter / receiver | |
| US10568043B2 (en) | Communication device and communication method | |
| US7324784B2 (en) | Transmission beam control method, adaptive antenna transmitter/receiver apparatus and radio base station | |
| JP7798201B2 (en) | Relay radio device and radio relay method | |
| JP2017092611A (en) | Wireless communication system, communication method, wireless reception device, and program | |
| JP2007221357A (en) | Wireless relay device and wireless relay method | |
| JP5333608B2 (en) | Compound condition judging unit, transmission device, compound condition judging method | |
| JP5453949B2 (en) | Wireless communication apparatus and wireless communication control method | |
| KR101487456B1 (en) | Efficient indirect elimination apparatus and method using interference caused by using the same radio resource in a broadband wireless access system | |
| JP3171329B2 (en) | Dual polarization transmission device | |
| JP2006050216A (en) | Wireless communication apparatus | |
| US8170136B2 (en) | Radio transmitting apparatus and radio transmitting method | |
| JP5472448B2 (en) | COMMUNICATION DEVICE, COMMUNICATION SYSTEM, AND COMMUNICATION CONTROL METHOD | |
| WO2007086123A1 (en) | Relay station apparatus and relay method | |
| CN119728019A (en) | Communication quality improvement method and system | |
| JP4610248B2 (en) | Diversity method and receiving apparatus using the same | |
| JP4928573B2 (en) | Digital transmission decoder and receiver | |
| KR20110006786U (en) | Receiver for controlling decoding error and communication system for the same | |
| JP2007336032A (en) | Automatic equalization system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250214 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250826 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20251020 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20251125 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20251208 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7798201 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |