(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用してデータ信号を中継するマルチホップ無線システムの無線ノード装置において、
自装置宛のデータ信号に、干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、そのタイミングで受信信号から前記干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する干渉補償回路を備えた
ことを特徴とする無線ノード装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線ノード装置において、
前記干渉補償回路は、
前記受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定する伝搬路推定回路と、
自装置宛の受信信号を復調したデータ信号を蓄積するデータ蓄積回路と、
前記データ蓄積回路に蓄積したデータ信号を変調する変調回路と、
前記変調回路から出力される変調信号に前記伝搬路パラメータを乗算して前記干渉レプリカ信号を生成する乗算回路と、
前記受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、干渉検出信号を出力する干渉検出回路と、
前記干渉検出信号のタイミングで前記受信信号から前記干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する減算回路と
を備えたことを特徴とする無線ノード装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線ノード装置において、
前記干渉補償回路は、前記伝搬路推定回路に代えて、前記受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて前記干渉レプリカ信号を生成する構成である
ことを特徴とする無線ノード装置。
【請求項４】
請求項２に記載の無線ノード装置において、
前記干渉補償回路の変調回路は、前記受信信号を復調する復調回路でＭＡＣアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う構成である
ことを特徴とする無線ノード装置。
【請求項５】
複数の無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用してデータ信号を中継するマルチホップ無線システムの干渉補償方法において、
前記無線ノード装置の干渉補償回路は、
自装置宛のデータ信号に干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、
前記受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、
そのタイミングで受信信号から前記干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する
ことを特徴とする干渉補償方法。
【請求項６】
請求項５に記載の干渉補償方法において、
前記干渉補償回路は、前記受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定し、推定した伝搬路パラメータを用いて前記干渉レプリカ信号を生成する
ことを特徴とする干渉補償方法。
【請求項７】
請求項５に記載の干渉補償方法において、
前記干渉補償回路は、前記受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて前記干渉レプリカ信号を生成する
ことを特徴とする干渉補償方法。
【請求項８】
請求項５に記載の干渉補償方法において、
前記干渉補償回路は、前記受信信号を復調する復調回路でＭＡＣアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う
ことを特徴とする干渉補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用して中継するマルチホップ無線システムにおいて、無線ノード装置間の干渉を補償してスループットを向上させるマルチホップ無線システムの無線ノード装置および干渉補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、マルチホップ無線システムの構成例を示す。ここでは、無線ノード装置が４台の場合について示す。
【０００３】
図７において、中継経路は、無線ノード装置１、無線ノード装置２、無線ノード装置３、無線ノード装置４の順とする。それぞれの中継伝送では無線周波数チャネルは同一であり、各無線ノード装置は送信タイミングをずらしてホッピングしている。
【０００４】
ここで、図８に示すように、無線ノード装置１から無線ノード装置４までまで連続してデータをホッピング中継する場合を想定する。無線ノード装置１から無線ノード装置２まで無線パケットＰ１を伝送し、次に無線ノード装置２から無線ノード装置３まで無線パケットＰ１’を伝送し、最後に無線ノード装置３から無線ノード装置４まで無線パケットＰ１”を伝送する。続いて、無線ノード装置２が無線ノード装置１の送信した無線パケットＰ２を受信する際に、無線ノード装置３が無線ノード装置４に向けて送信する無線パケットＰ１”が、無線パケットＰ２に対して干渉となる。その原因は、無線ノード装置３が、無線ノード装置１からの電波の受信強度が十分ではなく、無線周波数チャネルが使用されていることが判別できないため、無線ノード装置４に対して送信することが起こるからである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＮＴＴ技術ジャーナル2009.12 「高効率マルチホップ無線システムを実現する無線ネットワークコーディング技術の研究開発」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のマルチホップ無線システムにおいて、中継伝送に同一の無線周波数チャネルを用いる場合、前述の例では無線ノード装置１と無線ノード装置３が互いに送信タイミングを制御できないため、その間の無線ノード装置２において干渉が発生する。すなわち、３以上のホップ数では無線ノード装置間の干渉が起こるため、ホップ数に限界があった。
【０００７】
また、この干渉を避けるために、中継毎に異なる無線周波数チャネルを用いることは、中間の無線ノード装置に２つの無線中継機を搭載することになる。これは、装置規模を大きくさせることと、周波数利用効率を劣化させることになる。あるいは、各無線ノード装置がデータを送信する前に、無線周波数チャネルの使用を予約するためのＲＴＳ／ＣＴＳ（request to send／clear to send）信号を送受信することにより、同一の無線周波数チャネルの干渉を避け合うことは可能であるが、スループットの低下が避けられない。
【０００８】
また、従来の無線中継における干渉補償を適用した方法は、双方向中継が前提であり、中間のノードがそのまま中継して、干渉源のノードで干渉キャンセルするものであり、構成が限定されていた（非特許文献１）。
【０００９】
本発明は、無線ノード装置に備えた干渉補償回路で無線ノード装置間の干渉を除去することができ、これにより中継伝送にスループットの低下させることなく、同一の無線周波数チャネルを用いることが可能となるマルチホップ無線システムの無線ノード装置および干渉補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、複数の無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用してデータ信号を中継するマルチホップ無線システムの無線ノード装置において、自装置宛のデータ信号に、干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、そのタイミングで受信信号から干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する干渉補償回路を備える。
【００１１】
干渉補償回路は、受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定する伝搬路推定回路と、自装置宛の受信信号を復調したデータ信号を蓄積するデータ蓄積回路と、データ蓄積回路に蓄積したデータ信号を変調する変調回路と、変調回路から出力される変調信号に伝搬路パラメータを乗算して干渉レプリカ信号を生成する乗算回路と、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、干渉検出信号を出力する干渉検出回路と、干渉検出信号のタイミングで受信信号から干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する減算回路とを備える。
【００１２】
干渉補償回路は、伝搬路推定回路に代えて、受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて干渉レプリカ信号を生成する構成である。
【００１３】
干渉補償回路の変調回路は、受信信号を復調する復調回路でＭＡＣアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う構成である。
【００１４】
第２の発明は、複数の無線ノード装置が同一の無線周波数チャネルを使用してデータ信号を中継するマルチホップ無線システムの干渉補償方法において、無線ノード装置の干渉補償回路は、自装置宛のデータ信号に干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを乗算したものを干渉レプリカ信号として生成し、受信信号が干渉を受けるタイミングを検出し、そのタイミングで受信信号から干渉レプリカ信号を減算し、干渉を除去した受信信号を出力する。
【００１５】
第２の発明の干渉補償方法において、干渉補償回路は、受信信号から干渉源となる無線ノード装置から自装置までの伝搬路パラメータを推定し、推定した伝搬路パラメータを用いて干渉レプリカ信号を生成する。
【００１６】
第２の発明の干渉補償方法において、干渉補償回路は、受信信号を復調する復調回路で得られた伝搬路パラメータを用いて干渉レプリカ信号を生成する。
【００１７】
第２の発明の干渉補償方法において、干渉補償回路は、受信信号を復調する復調回路でＭＡＣアドレスを用いて判別した伝送区間の変調方式に合せて変調処理を行う。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、無線ノード装置に備えた干渉補償回路で無線ノード装置間の干渉を除去することができ、これによりスループットの低下させることなく、同一の無線周波数チャネルを用いて中継伝送を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の無線ノード装置の構成例を示す図である。
【図２】干渉補償回路９の第１の構成例を示す図である。
【図３】干渉補償回路９の動作例を示すタイムチャートである。
【図４】干渉補償回路９の第２の構成例を示す図である。
【図５】伝搬路パラメータＨの算出例を説明する図である。
【図６】干渉補償回路９の第３の構成例を示す図である。
【図７】マルチホップ無線システムの４ホップ例を示す図である。
【図８】マルチホップ無線システムの干渉のケースを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の無線ノード装置の構成例を示す。本発明は、干渉の影響を受ける無線ノード装置に干渉補償機能を備えることを特徴とする。ここでは、図８に示す無線ノード装置２において、無線パケットＰ２と無線パケットＰ１”の干渉を除去する場合を例に説明する。
【００２１】
図１において、無線ノード装置２の受信信号は、送受共用アンテナ５と送受切替スイッチ６を経由して受信回路７に入力し、ＲＦ信号からベースバンド信号に変換される。受信回路７の出力は復調回路８および干渉補償回路９に入力し、復調回路８から復調データを出力する。復調回路８の出力は、切替回路１１および干渉補償回路９に入力する。干渉補償回路９は、受信回路７の出力から干渉検出を行い、干渉検出の有無に応じた干渉切替信号Ｄを切替回路１１に出力するとともに、受信信号中に干渉信号が含まれる場合は受信信号から干渉信号を除去し、復調回路１０に出力する。切替回路１１は、干渉切替信号Ｄに応じて受信信号中に干渉信号が含まれない場合は復調回路８の出力を選択し、干渉信号が含まれる場合は干渉補償回路９で干渉信号を除去した受信信号を復調する復調回路１０の出力を選択する。
【００２２】
以上の構成により、受信信号が干渉を受けていない場合には、復調回路８の出力が切替回路１１を介してそのまま復調データとして出力される。一方、受信信号が干渉を受けている場合は、受信信号中の干渉信号が干渉補償回路９で除去され、干渉補償された復調データが復調回路１０から切替回路１１を介して出力される。
【００２３】
図２は、干渉補償回路９の第１の構成例を示す。
図２において、干渉補償回路９は、伝搬路推定回路１２，データ蓄積回路１３，変調回路１４，乗算回路１５，減算回路１６，干渉検出回路１７，遅延回路１８から構成される。受信回路７の出力は、伝搬路推定回路１２、干渉検出回路１７および減算回路１６に入力され、初めに伝搬路推定回路１２で受信信号に付加されている既知パタンのトレーニング信号の復調演算により、伝搬路パラメータＨが算出される。図８に示す無線ノード装置２の場合、相手となる無線ノード装置１と無線ノード装置３の双方の伝搬路パラメータを算出する。復調回路８から出力される復調データはデータ蓄積回路１３に入力して無線パケット毎に蓄積される。
【００２４】
ここで図８に示すように、無線ノード装置１が無線ノード装置２に送信する無線パケットＰ２に対して、無線ノード装置３が無線ノード装置４に送信する無線パケットＰ１”が干渉となるケースについて説明する。この場合、無線パケットＰ１”は、既に無線ノード装置２において無線パケットＰ１として受信しており、この復調データをデータ蓄積回路１３に蓄積しておくことができる。データ蓄積回路１３に蓄積した復調データを変調回路１４で変調した信号Ｐ１と、伝搬路推定回路１２で推定した無線ノード装置３から無線ノード装置２までの伝搬路パラメータＨを乗算回路１５で乗算した信号Ｒ１は、無線パケットＰ１”が無線ノード装置２で受信される信号と同じになる。この乗算回路１５の出力Ｒ１（＝Ｐ１”）を干渉レプリカ信号として干渉除去に用いることができる。
【００２５】
無線ノード装置２が、無線ノード装置１からの無線パケットＰ２を受信している時に、無線ノード装置３からの干渉の無線パケットＰ１”を受けるタイミングを検出するため、受信回路７の出力を干渉検出回路１７に入力して干渉検出を行う。干渉検出回路１７では、無線パケット内の既知パタン、例えばＯＦＤＭ信号のパイロットチャネルの時間変化を監視し、全てのパタンが突発的に擾乱を受けたタイミングを検出する。干渉検出回路１７は、干渉を検出したタイミングで干渉検出信号Ｄを遅延回路１８および図１の切替回路１１に出力する。遅延回路１８は、乗算回路１５の出力Ｒ１を干渉検出信号Ｄの入力タイミングで減算回路１６に出力する。この干渉タイミングに合せた信号を干渉レプリカ信号Ｒ1'とする。
【００２６】
減算回路１６は、無線パケットＰ２から干渉レプリカ信号Ｒ1'を減算して干渉除去を行う。このとき、図３に示すように、無線パケットＰ２中の干渉信号Ｒ1"と解消レプリカ信号Ｒ1'のタイミングが同じになる。無線パケットＰ２の受信中に干渉検出回路１７が干渉を検出した場合は、減算回路１６の出力を復調回路１０で復調し、無線パケットＰ２の復調データとして出力する。一方、干渉信号を検出しなかった場合は、復調回路８の出力を復調データとして出力する。
【００２７】
なお、減算回路１６に入力される無線パケットＰ２は、干渉検出回路１７における干渉検出時間に相当する遅延調整が行われるが、本実施例および以下に示す実施例ではこの遅延調整のための遅延回路は省略している。
また、復調回路１０の出力を干渉補償回路９のデータ蓄積回路１３に入力し、干渉補償された復調データに基づいて次の干渉補償のための干渉レプリカ信号を生成するようにしてもよい。
【００２８】
図４は、干渉補償回路９の第２の構成例を示す。本構成例の干渉補償回路９は、図２に示す第１の構成例の干渉補償回路９における伝搬路推定回路１２をメモリ回路１９に変更した構成である。
【００２９】
一般的な無線通信では、無線パケットの先頭のトレーニング信号を用いてチャネル推定を行い、算出される伝搬路パラメータＨを用いて送信データを復調している。図５に伝搬路パラメータの算出例を示す。一般的な無線通信では送信する無線パケットの先頭に基準振幅位相点のトレーニング信号を配置しており、このトレーニング信号が伝搬過程で変移した振幅位相の量により、伝搬路パラメータＨを算出する。この処理をチャネル推定という。データ信号の復調過程では、受信信号に対して算出した伝搬路パラメータＨを逆算することにより、送信信号を推定する。通常の無線通信ではチャネル推定をするのが普通であり、本実施例では、このような場合を想定している。
【００３０】
本構成例では、復調回路８における復調過程で算出される伝搬路の伝搬路パラメータＨを用いて干渉補償に用いる。すなわち、無線ノード装置３が無線ノード装置２に伝送する時に算出される伝搬路パラメータＨを、メモリ回路１９に蓄積しておき、これと無線パケットＰ１の出力を、乗算回路１５で乗算したものを干渉レプリカ信号Ｒ１として干渉除去に用いる。
【００３１】
図６は、干渉補償回路９の第３の構成例を示す。本構成例は、マルチホップ無線システムで使われる変調方式が複数あり、その中から伝搬路の状態によって最適な変調方式を選択する適応変調方式が用いられている場合に適用される。すなわち、無線ノード装置２の復調回路８では、受信信号のＭＡＣアドレスを判別して、無線ノード装置３が無線ノード装置４に伝送している無線パケットの変調方式の情報Ｍをメモリ回路２０に記録する。変調回路１４はこの情報Ｍを基に変調信号Ｐ１を生成する。これにより、適応変調方式で区間ごとに変調方式が異なる場合においても、干渉レプリカ信号の変調方式を干渉信号と同じにすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１，２，３，４  無線ノード装置
５    送受共用アンテナ
６    送受切替スイッチ
７    受信回路
８，１０  復調回路
９    干渉補償回路
１１  切替回路
１２  伝搬路推定回路
１３  データ蓄積回路
１４，２１  変調回路
１５  乗算回路
１６  減算回路
１７  干渉検出回路
１８  遅延回路
１９，２０  メモリ回路
２２  送信回路
【図１】
0005512407.tif 000002
【図２】
0005512407.tif 000003
【図３】
0005512407.tif 000004
【図４】
0005512407.tif 000005
【図５】
0005512407.tif 000006
【図６】
0005512407.tif 000007
【図７】
0005512407.tif 000008
【図８】
0005512407.tif 000009