(57)【要約】【課題】ビット誤りの挿入を正確に実行し、Chase HARQ機能の評価を確実に実行することができる無線通信機器評価システムを実現する。【解決手段】ディジタル変調手段により送信フレームをディジタル変調して送信する送信装置と、受信信号を復調した受信フレームにエラーフレームを検出したときに送信装置に再送信を要求し、再送信された受信フレームとエラーフレームを平均してエラー訂正を行う平均化処理手段を有する受信装置と、平均化処理手段のエラー訂正機能を評価する評価装置とよりなる無線通信機器評価システムにおいて、評価装置は、ディジタル変調手段にビット誤りを挿入するビット誤り挿入手段と、受信装置でビット誤り挿入に基づくエラーフレームが検出され、再送信された受信フレームとエラーフレームの平均化処理でエラー訂正が実行されたことを確認するエラー訂正機能チェック手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル変調手段により送信フレームをディジタル変調して送信する送信装置と、
受信信号を復調した受信フレームにエラーフレームを検出したときに前記送信装置に再送信を要求し、再送信された受信フレームと前記エラーフレームを平均してエラー訂正を行う平均化処理手段を有する受信装置と、
前記平均化処理手段のエラー訂正機能を評価する評価装置と、
よりなる無線通信機器評価システムにおいて、
前記評価装置は、
前記ディジタル変調手段にビット誤りを挿入するビット誤り挿入手段と、
前記受信装置で前記ビット誤り挿入に基づくエラーフレームが検出され、再送信された受信フレームと前記エラーフレームの平均化処理でエラー訂正が実行されたことを確認するエラー訂正機能チェック手段と、
を備えることを特徴とする無線通信機器評価システム。
【請求項２】
前記ビット誤り挿入手段は、前記ディジタル変調手段におけるデータのシンボル位置を所定値移動させることを特徴とする請求項１に記載の無線通信機器評価システム。
【請求項３】
前記ビット誤り挿入手段は、前記ビット誤りに基づくエラーフレームが検出されるまで前記ディジタル変調手段へのビット誤りの挿入を追加することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信機器評価システム。
【請求項４】
前記送信装置は、前記送信フレームの末尾にＣＲＣデータを付加するＣＲＣ付加手段を備え、前記受信装置は、受信フレームの前記ＣＲＣデータに基づいてエラーを検出するＣＲＣチェック手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信機器評価システム。
【請求項５】
前記平均化処理手段は、IEEE802.16の規格に準拠するChase HARQ処理を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信機器評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル変調手段により送信フレームをディジタル変調して送信する送信装置と、受信信号を復調した受信フレームにエラーフレームを検出したときに前記送信装置に再送信を要求し、再送信された受信フレームと前記エラーフレームを平均してエラー訂正を行う平均化処理手段を有する受信装置と、前記平均化処理手段のエラー訂正機能を評価する評価装置とよりなる無線通信機器評価システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エラーフレームを受信した受信装置が送信装置に対して再送を要求する機能をARQ (Automatic Repeat Request) と言い、特に、誤り訂正(FEC: Forward Error Correction)機能を組み込んだARQを、HARQ (Hybrid ARQ)と言う。
【０００３】
図４は、IEEE802.11及びIEEE802.16で規格化されている無線通信の基本的な処理の流れを示す機能ブロック図である。送信装置側において、上位データ（Ａ）の送信フレームに対してConvolutional Encode等の符号化アルゴリズムを用いた誤り訂正符号化処理（Ｂ）を行った後、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の手法で搬送波をディジタル変調（Ｃ）して送信する。各種ディジタル変調の手法については、非特許文献１に詳細が開示されている。
【０００４】
また、受信装置側では、ディジタル変調データを復調して（Ｄ）ビット列の受信フレームに戻し、Viterbi Decode等の復号化アルゴリズムを用いた誤り訂正復号化処理（Ｅ）を実行することで、受信フレームに多少の誤りを含んでいても正しく訂正された受信データ（Ｆ）を取得することができる。
【０００５】
しかし、多く誤りを含んだ受信フレームは、復号しても誤りを訂正できない。この場合は、ＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)等による周知の誤り検出機能によって復号した受信フレームに誤りを含んでいることが検出されると、その受信フレームは破棄される。
【０００６】
HARQ機能では、受信フレームが破棄されることが分かると、再送信要求に基づいて送信装置は再度同じフレームを受信装置へ送信する。また、近年、受信装置では、一度破棄した受信フレームと、再送信された受信フレームとを平均化することで、ノイズを低減させてから復号する、Chase HARQ処理が一般的に採用されている。
【０００７】
IEEE802.16(WBA)の標準化動向及びARQ処理及びHARQ処理の仕組み、Chase HARQ処理の仕組みについては、ＵＲＬ：http://wbb.forum.impressrd.jpに解説情報がある。本発明は、Chase HARQのノイズ低減によるエラー訂正機能を評価する評価システムである。
【０００８】
図５は、従来の評価システムの基本的な手法を説明する機能ブロック図である。受信装置でフレームがエラーとなるように、誤り訂正符号化処理（Ｂ）前のビットデータ、または誤り訂正符号化処理（Ｂ）の後段に設けられる後述のＣＲＣ付加手段のデータへ、強制的にビット誤りを挿入する処理（Ｇ）を行う。
【０００９】
ＣＲＣ機能により、強制的なビット誤り挿入に基づくエラーが検出され、Chase HARQ処理により再送信された送信フレームとエラーフレームとによる平均化処理でエラーが訂正されていれば、Chase HARQ処理によるエラー訂正機能は正常に機能していると評価する。
【００１０】
図６は、従来の無線通信機器評価システムの具体的な構成例を示す機能ブロック図である。無線通信機器評価システムは、送信装置１、受信装置２、評価装置３の３者により構成されている。
【００１１】
送信装置１において、上位データ保持手段１１の上位データは、ビット列の送信フレーム毎にConvolutional Encode等の符号化アルゴリズムを用いた誤り訂正符号化手段１２による処理を行い、ＣＲＣ付加手段１３に入力される。
【００１２】
このときに、評価装置３のビット誤り挿入手段３１より、誤り訂正符号化手段１２の入力またはＣＲＣ付加手段１３の入力に意図的にビット誤りとなるデータ変更処理を実行する。これは電波による通信状態における外来ノイズの重畳を模擬する操作である。
【００１３】
ＣＲＣ付加手段１３では、ビット列データを「１」と「０」からなる多次多項式とみなし、それを事前に決められた生成多項式で割った結果の余りをＢＣＣ(Block Check Code)として送信フレームの末尾に付加する。
【００１４】
ＣＲＣデータが付加された送信フレームは、ディジタル変調手段１４に渡されて搬送波をディジタル変調し、送信手段１５より接続ケーブルＷ１を介して受信装置２の受信手段２１に渡される。
【００１５】
受信信号は、復調手段２２によりビット列受信フレームに復調される。各種のディジタル変調及び復調の手法は、非特許文献１等で周知技術であるので、説明を省略する。
【００１６】
復調手段２２により復調されたビット列受信フレームは、Viterbi Decode等の復号化アルゴリズムを用いた誤り訂正復号化処理手段２４による処理を行い、ＣＲＣチェック手段２５に入力される。
【００１７】
ＣＲＣチェック手段２５では、受信フレーム末尾に付加された前記ＢＣＣを予め決められた前記生成多項式で割って余りがなければエラーがないと判定し、この受信フレームを正常フレームとして受信データ保持手段２６に渡す。
【００１８】
ＣＲＣチェック手段２５の判定でエラーフレームが検出された場合には、エラー検出情報が通信処理手段２７に通知され、再送信要求が接続ケーブルＷ２を介して送信装置１の受信手段１６１に渡される。この再送信要求が通信処理手段１７に通知され、再送信処理される。
【００１９】
同時に、検出されたエラーフレームは、エラーフレーム保持手段２９に渡されて保持され、復調手段２２が備える平均化処理手段２３に入力される。平均化処理手段２３は、保持されているエラーフレームと送信装置１から再送信されたフレームとの平均化処理を実行する。
【００２０】
平均化処理された受信フレームは、再度ＣＲＣチェック手段２５でエラー判定が実行されて正常フレームと判定されれば、平均化処理手段２３のエラー訂正機能は正常であると評価される。
【００２１】
評価装置３において、エラー訂正機能チェック手段３２は、ＣＲＣチェック手段２５のエラー検出情報及び再送信による平均化処理した受信フレームが正常フレームに訂正されたか否かの情報を取得して平均化処理手段２３のエラー訂正機能を評価する。
【００２２】
尚、送信装置１と受信装置２を有線で接続する接続ケーブルＷ１，Ｗ２は、評価システムの稼動時に外来ノイズの重畳を避けて模擬ノイズによるエラー発生をチェックするためのものであり、定常の通信状態では電波により接続されるものである。
【００２３】
【非特許文献１】トランジスタ技術２００１年７月号  Ｐ１９３〜Ｐ２０５          「ディジタル変復調の基礎と実際」  著者：中込  勝
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
図７は、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）ディジタル変調のデータのシンボル配置（１シンボルにグレイコーディング４ビットが対応）を示すコンステレーションマップである。１６ＱＡＭ及びコンステレーションについては、非特許文献１に解説がある。
【００２５】
誤り訂正符号化処理の前にビット誤りを挿入すると、コンステレーションマッピング後の誤りビットは、誤りを含んでいないときのシンボル位置対してノイズとみなせる位置より遠い位置にマッピングされる可能性がある。
【００２６】
図７の例では、１→４の順でデータをコンステレーションへマッピングを行い、２に誤りビットが含まれている場合を示す。無線通信路で通常発生する誤りは、ノイズ等による影響で誤りとなるため、図７（Ａ）のように２のシンボル位置の近くの位置へ移動する確率が高い。
【００２７】
しかし、従来技術では、誤り訂正符号化前の段階でビット誤りを挿入するため、コンステレーションマップのシンボル位置と関係なく誤りが挿入されるので、図７（Ｂ）に示すように、本来のシンボル位置よりも遠いシンボル位置へマッピングされ、ノイズを模擬する移動範囲から逸脱してしまう可能性がある。
【００２８】
そのため、従来技術では、Chase HARQ機能により、故意に誤りを含ませたフレームと、誤りを含ませていないフレームの平均化を行っても、Chase HARQが実際の無線通信路と同じ様には機能しない。そのため、Chase HARQ機能の評価が確実に行えない問題がある。
【００２９】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、ビット誤りの挿入を正確に実行し、Chase HARQ機能の評価を確実に実行することができる無線通信機器評価システムの実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）ディジタル変調手段により送信フレームをディジタル変調して送信する送信装置と、
受信信号を復調した受信フレームにエラーフレームを検出したときに前記送信機に再送信を要求し、再送信された受信フレームと前記エラーフレームを平均してエラー訂正を行う平均化処理手段を有する受信装置と、
前記平均化処理手段のエラー訂正機能を評価する評価装置と、
よりなる無線通信機器評価システムにおいて、
前記評価装置は、
前記ディジタル変調手段にビット誤りを挿入するビット誤り挿入手段と、
前記受信装置で前記ビット誤り挿入に基づくエラーフレームが検出され、再送信された受信フレームと前記エラーフレームの平均化処理でエラー訂正が実行されたことを確認するエラー訂正機能チェック手段と、
を備えることを特徴とする無線通信機器評価システム。
（２）前記ビット誤り挿入手段は、前記ディジタル変調手段におけるデータのシンボル位置を所定値移動させることを特徴とする（１）に記載の無線通信機器評価システム。
【００３１】
（３）前記ビット誤り挿入手段は、前記ビット誤りに基づくエラーフレームが検出されるまで前記ディジタル変調手段へのビット誤りの挿入を追加することを特徴とする（１）または（２）に記載の無線通信機器評価システム。
【００３２】
（４）前記送信装置は、前記送信フレームの末尾にＣＲＣデータを付加するＣＲＣ付加手段を備え、前記受信装置は、受信フレームの前記ＣＲＣデータに基づいてエラーを検出するＣＲＣチェック手段を備えることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の無線通信機器評価システム。
【００３３】
（５）前記平均化処理手段は、IEEE802.16の規格に準拠するChase HARQ処理を実行することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の無線通信機器評価システム。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）周辺のマッピング位置へ移動したシンボルは、Chase HARQ機能を使用しない状態では、ＣＲＣ機能によりエラーフレームと判定され、HARQの基本動作の評価が行える。
【００３５】
（２）ビット誤りを挿入したシンボル点のマッピング位置は、本来の正しいマッピング位置に対してノイズを模擬する近傍位置に正確に移動できるので、Chase HARQ機能の使用状態では、再送されたフレームと、エラーフレームと判断されたフレームを平均化することでエラーが訂正され、Chase HARQ機能を確実に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した無線通信機器評価システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。図６で説明した従来システムと同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本発明が適用された評価装置１００の特徴の第１は、ビット誤り挿入手段１０１によるビット誤り挿入を、ディジタル変調手段１４に対して行う点にある。ビット誤り挿入は、データのシンボル位置をノイズとみなせる範囲に所定値移動させる操作により実行される。
【００３８】
更に、評価装置１００の特徴の第２は、ビット誤り挿入手段１０１が、ビット誤りに基づくエラーフレームがＣＲＣ機能により検出されるまでディジタル変調手段１４へのビット誤りの挿入の追加を繰り返し実行する点にある。
【００３９】
図２は、ビット誤り挿入手段１０１によるビット誤り挿入の繰り返し追加を説明する機能ブロック図である。ビット誤り挿入手段１０１は、Chase HARQ機能による誤り訂正化処理（Ｈ）の結果、ＣＲＣ機能（Ｉ）の判定で誤りが０になった場合に、ビット誤り挿入処理（Ｇ）によりディジタル変調手段（Ｃ）へのビット誤り追加し、誤りが検出されるまで繰り返す。
【００４０】
図３は、１６ＱＡＭディジタル変調において、ビット誤りを挿入するためのシンボル位置の移動手法の一例を示すコンステレーションマップである。図３（Ａ）において、（ア）の領域は、この領域内にｓｙｍＡのシンボル位置があれば、エラービットとならない領域である。
【００４１】
また、（イ）の領域は、この領域内にｓｙｍＡのシンボルがあるとエラービットとなるが、理想シンボル点と平均化することで、エラービットとならなくなる領域である。ビット誤りの挿入位置は、この領域にデータのシンボル位置を移動することで、Chase HARQ機能が正しく評価される。
【００４２】
ビット誤り挿入は、同図（Ｂ）に示すように、元の正しいシンボル位置から、上下左右方向のｓｙｍＡ１’，ｓｙｍＡ２’，ｓｙｍＡ３’，ｓｙｍＡ４’の位置へランダムに移動操作することで実行される。
【００４３】
移動後のｓｙｍＡ１’，ｓｙｍＡ２’，ｓｙｍＡ３’，ｓｙｍＡ４’のシンボル位置は、同図（Ａ）における（イ）の領域の各側面の中心位置になるように、下記式によって求められる。
ｓｙｍＡ１’ =  (ｓｙｍＡ + ３＊ｓｙｍＢ) / ４
ｓｙｍＡ２’ =  (ｓｙｍＡ + ３＊ｓｙｍＣ) / ４
ｓｙｍＡ３’ =  (ｓｙｍＡ + ３＊ｓｙｍＤ) / ４
ｓｙｍＡ４’ =  (ｓｙｍＡ + ３＊ｓｙｍＥ) / ４
【００４４】
上式において、ｓｙｍＡ1’，ｓｙｍＡ2’，ｓｙｍＡ3’，ｓｙｍＡ4’及びｓｙｍＢ，ｓｙｍＣ，ｓｙｍＤ，ｓｙｍＥは、コンステレーションマップの原点からのベクトル値を表している。このような計算式に基づいて、ビット誤りのシンボル位置をコンステレーションマップの正確な位置に移動操作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用した無線通信機器評価システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】ビット誤り挿入手段によるビット誤り挿入の繰り返し追加を説明する機能ブロック図である。
【図３】１６ＱＡＭディジタル変調において、ビット誤りを挿入するためのシンボル位置の移動手法の一例を示すコンステレーションマップである。
【図４】IEEE802.11及びIEEE802.16で規格化されている無線通信の基本的な処理の流れを示す機能ブロック図である。
【図５】従来の評価システムの基本的な手法を説明する機能ブロック図である。
【図６】従来の無線通信機器評価システムの具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】１６ＱＡＭディジタル変調のデータのシンボル配置を示すコンステレーションマップである。
【符号の説明】
【００４６】
１  送信装置
１１  上位データ保持手段
１２  誤り訂正符号化手段
１３  ＣＲＣ付加手段
１４  ディジタル変調手段
１５  送信手段
１６  受信手段
１７  通信処理手段
２  受信装置
２１  受信手段
２２  復調手段
２３  平均化処理手段
２４  誤り訂正復号化手段
２５  ＣＲＣチェック手段
２６  受信データ保持手段
２７  通信処理手段
２８  送信手段
２９  エラーフレーム保持手段
１００  評価装置
１０１  ビット誤り挿入手段
１０２  エラー訂正機能評価手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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