JP2017011350A

JP2017011350A - 無線中継システム、無線中継方法および無線中継装置

Info

Publication number: JP2017011350A
Application number: JP2015121828A
Authority: JP
Inventors: 純一岩谷; Junichi Iwatani; 房夫布; Fusao Nuno; 隼人福園; Hayato Fukusono; 文昭永瀬; Fumiaki Nagase; 宏之中村; Hiroyuki Nakamura
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: JP6367154B2

Abstract

【課題】全二重中継を行いながら転送時にキャリアセンスを行い、周波数チャネルのビジー／アイドルの状況に応じた転送処理を可能とする。【解決手段】送信局装置は、データフレームを複数のサブフレームに分割して送信する手段を備え、無線中継装置は、データフレームをサブフレーム単位で受信し、１つのサブフレームを正常に受信できたときに周波数チャネルでキャリアセンスを行い、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出し、該受信レベルが所定の閾値以上であれば周波数チャネルがビジーと判断して当該サブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、該受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行う手段を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送（全二重中継）する無線中継システム、無線中継装置および無線中継方法に関する。

図５は、従来の無線中継システムの構成例と課題を示す。
図５において、無線中継システムは、送信局（基地局）装置５１から無線中継装置５２を介して受信局（端末局）装置５３にデータ転送する構成である。無線中継装置５２は、全二重中継技術（非特許文献１）を用いて、送信局装置５１からのデータ受信と、受信局装置５３へのデータ送信を即時に行う。このときにデータ受信とデータ送信が同一周波数で即時に行われるため、無線中継装置５２では回り込みを抑制するための回り込みキャンセル処理が行われる。

ここで、別系統の送信局装置５４と受信局装置５５が存在し、送信局装置５１−無線中継装置５２−受信局装置５３の系統とは独立に動作する場合に、送信局装置５４が送信する信号が無線中継装置５２および受信局装置５３への干渉となることがある。また、無線中継装置５２が送信する信号が受信局装置５５への干渉となる可能性もある。

例えば、送信局装置５１がデータフレーム１を送信し、無線中継装置５２がデータフレーム１を受信して再送処理後に即時に送信を行い、通常であれば受信局装置５３がデータフレーム１を受信する。ここで、無線中継装置５２がデータフレーム１の送信（転送）を開始するときは、送信局装置５１からのデータフレーム１を受信中であるのでキャリアセンスができない。

一方、無線中継装置５２がデータフレーム１の送信（転送）を開始するときに、送信局装置５４がデータフレーム２を送信している場合に、受信局装置５３で無線中継装置５２が送信するデータフレーム１と送信局装置５４がデータフレーム２の衝突が発生し、データフレーム１を正常に受信できない可能性がある。

Jung II Choiy, et.al., "Achieving Single Channel, Full Duplex Wireless Communication",Proceedings of the 16th ACM Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, 2010 (MobiCom'10)

従来の無線中継装置では、全二重中継技術を用いて受信信号を即時に転送する場合にキャリアセンスができず、他の送信局装置からの干渉の有無を確認せずに転送処理を行っている。そのため、受信局装置において干渉信号により正常に受信できない可能性があった。

本発明は、全二重中継を行いながら転送時にキャリアセンスを行い、周波数チャネルのビジー／アイドルの状況に応じた転送処理を可能とし、受信局装置で干渉信号による衝突を回避してスループットを向上させることができる無線中継システム、無線中継方法および無線中継装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送する無線中継システムにおいて、送信局装置は、データフレームを複数のサブフレームに分割して送信する手段を備え、無線中継装置は、データフレームをサブフレーム単位で受信し、１つのサブフレームを正常に受信できたときに周波数チャネルでキャリアセンスを行い、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出し、該受信レベルが所定の閾値以上であれば周波数チャネルがビジーと判断して当該サブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、該受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行う手段を備える。

第１の発明の無線中継システムにおいて、無線中継装置は、サブフレームが正常に受信できたか否かを判定するときに、正常に受信できた場合には周波数チャネルのキャリアセンス以降の処理に進み、正常に受信できない場合には１つのデータフレームを構成する転送待機中のサブフレームおよびその後に受信するサブフレームを破棄する手段を備える。

第１の発明の無線中継システムにおいて、無線中継装置は、１つのデータフレームを構成するサブフレームの転送処理後に、次のデータフレームのサブフレームを受信している場合には、キャリアセンスを行わずに継続してサブフレームの転送処理を継続する構成である。

第２の発明は、送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送する無線中継方法において、送信局装置は、データフレームを複数のサブフレームに分割して送信する処理を行い、無線中継装置は、データフレームをサブフレーム単位で受信するステップと、１つのサブフレームを正常に受信できたときに周波数チャネルでキャリアセンスを行うステップと、キャリアセンスによる受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出するステップと、受信レベルが所定の閾値以上であれば周波数チャネルがビジーと判断してサブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行うステップとを有する。

第２の発明の無線中継方法において、無線中継装置は、サブフレームが正常に受信できたか否かを判定するときに、正常に受信できた場合には周波数チャネルのキャリアセンス以降の処理に進み、正常に受信できない場合には１つのデータフレームを構成する転送待機中のサブフレームおよびその後に受信するサブフレームを破棄するステップを有する。

第２の発明の無線中継方法において、無線中継装置は、１つのデータフレームを構成するサブフレームの転送処理後に、次のデータフレームのサブフレームを受信している場合には、キャリアセンスを行わずに継続してサブフレームの転送処理を継続するステップを有する。

第３の発明は、送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送する無線中継装置において、送信局装置から複数のサブフレームに分割して送信されたデータフレームを受信し、１つのサブフレームを正常に受信できたときに周波数チャネルでキャリアセンスを行い、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出し、該受信レベルが所定の閾値以上であれば周波数チャネルがビジーと判断して当該サブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、該受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行う手段を備える。

第３の発明の無線中継装置において、サブフレームが正常に受信できたか否かを判定するときに、正常に受信できた場合には周波数チャネルのキャリアセンス以降の処理に進み、正常に受信できない場合には１つのデータフレームを構成する転送待機中のサブフレームおよびその後に受信するサブフレームを破棄する手段を備える。

本発明は、送信局装置でデータフレームを複数のサブフレームに分割して送信し、無線中継装置でサブフレーム単位に受信し、最初のサブフレームの転送を開始する前にキャリアセンスを行い、ビジーであれば待機し、アイドルであれば待機中のサブフレームも含めて順次転送することができる。このキャリアセンス時に、全受信信号からサブフレームの信号成分をキャンセルすることにより、干渉成分のみを抽出することができるので、全二重中継であってもキャリアセンスが可能となる。これにより、受信局装置で干渉信号による衝突を回避してスループットを向上させることができる。

本発明の無線中継システムの実施例構成を示す図である。キャリアセンス時のサブフレームの受信状態を示す図である。キャリアセンス時のサブフレームの受信状態を示す図である。本発明の無線中継装置の処理手順を示す図である。従来の無線中継システムの構成例と課題を示す図である。

図１は、本発明の無線中継システムの実施例構成を示す。
図１において、本実施例の無線中継システムは、送信局（基地局）装置１０から無線中継装置２０を介して受信局（端末局）装置３０にデータ転送する構成である。送信局装置１０のサブフレーム分割送信部１１は、データフレームを複数のサブフレームに分割して送信する。各サブフレームの末尾には、誤り検出（例えばＣＲＣチェック）を行って送信局装置１０から送信された正常なサブフレームであるか否かの判定に用いるＦＣＳ領域が設けられる。

無線中継装置２０の再生中継部２１は、データフレームをサブフレーム単位で受信し、例えばＣＲＣチェックによる誤り検出により、送信局装置１０から送信された最初のサブフレーム１が正常に受信（復調・復号）されたか否かを判定し、サブフレーム１が正常に受信され、かつ以下に説明するキャリアセンスを行って周波数チャネルがアイドルであれば、サブフレーム１およびそれ以降のサブフレームを順次転送する。また、周波数チャネルがビジーであればサブフレーム１の転送を待機し、次のサブフレーム２以降に対して同様の処理を行い、周波数チャネルがアイドルになった時点、待機中のサブフレームを含むデータフレームを構成する全サブフレームを順次転送する。

一方、サブフレームを正常に受信できない状態が続き、初めて正常に受信できたサブフレームがデータフレームの最初のサブフレーム１でない場合は、データフレームを構成するそれ以降のサブフレームの転送は行わない。また、サブフレームが正常に受信されるもののチャネルビジーが続いて転送待機を繰り返しているときに、正常に受信できないサブフレームがあれば、待機中のサブフレームを含めてデータフレームを構成するそれ以降のサブフレームの転送は行わない。

本発明の特徴は、以上のサブフレーム単位の転送処理に加えて、正常に受信した最初のサブフレーム１を転送する前に、再生中継部２１の指示によりキャリアセンス部２２において送受信に用いている周波数チャネルでキャリアセンスを行うところにある。この時のサブフレームの受信状態を図２に示す。

図２(1) は、キャリアセンス時においてサブフレームと干渉信号が重なり、双方の受信レベルが同等の場合には、ＣＲＣチェックエラーとなってサブフレームとして受信できない状態を示す。この場合には、データフレームを構成するその他のサブフレームも含めて破棄される。

図２(2),(3) は、キャリアセンス時においてサブフレームと干渉信号が重なるものの、干渉信号の受信レベルが小さいためにサブフレームとして受信できる状態を示す。キャリアセンス部２２は、送信局装置１０から送信された最初のサブフレーム１を正常に受信できたときに、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルし、残りの受信レベルを干渉成分として抽出する。この干渉成分の受信レベルが所定の閾値以上か否かを判定し、図２(2) に示すように、受信レベルが所定の閾値以上であれば周波数チャネルはビジーと判定し、図２(3) に示すように、閾値未満であればアイドルと判定する。

無線中継装置２０の再生中継部２１は、サブフレーム１を正常に受信し、キャリアセンス部２２で周波数チャネルがアイドルと判定した場合に、サブフレーム１およびサブフレーム２以降も順次転送する。一方、キャリアセンス部２２で周波数チャネルがビジーと判定した場合には、サブフレーム１を記憶部２３に待機させる。次に、再生中継部２１は、サブフレーム２が正常に受信されたか否かを判定し、サブフレーム２を正常に受信し、キャリアセンス部２２で周波数チャネルがアイドルと判定した場合に、記憶部２３に記憶されたサブフレーム１と、サブフレーム２以降を順次送信する。この様子を図３に示す。なお、サブフレーム２を受信したときに周波数チャネルがビジーであれば、同様の処理を繰り返す。ただし、その繰り返しの中で、サブフレームの抜けが生じた場合には、上記のように待機中のサブフレームを含めてデータフレームを構成するそれ以降のサブフレームの転送は行わない。

図４は、本発明の無線中継装置の処理手順例を示す。
図４において、無線中継装置は、まず受信中または転送中の信号がない状態（アイドル）でスタートし（Ｓ１）、サブフレーム長の信号を受信する（Ｓ２）。この信号についてＣＲＣチェックを行い、送信局装置からのサブフレームが正常に受信されたか否かを確認する（Ｓ３）。ここで、最初のサブフレーム１を正常に受信できたことを確認した場合には、本発明特有のキャリアセンスを行う。すなわち、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルして残りの受信レベルを干渉成分として抽出し、この干渉成分の受信レベルが所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ４）。ここで、干渉成分の受信レベルが所定の閾値未満であれば、周波数チャネルがアイドルと判断し、サブフレーム１およびそれ以降に到着するデータフレームを構成する全てのサブフレームを順次転送する（Ｓ５）。

一方、干渉成分の受信レベルが所定の閾値以上であれば、周波数チャネルがビジーと判断し、転送待機によりサブフレーム１を記憶部２３に記憶し（Ｓ６）、ステップＳ２に戻って次のサブフレームの受信処理を継続する。そして、サブフレーム２を正常に受信できたことを確認した場合には、同様に干渉成分の受信レベルが所定の閾値以上か否かを判定する（Ｓ３，Ｓ４）。ここで、干渉成分の受信レベルが所定の閾値未満であれば、周波数チャネルがアイドルと判断し、図３に示すように、転送待機中のサブフレーム１を含むデータフレームを構成する全てのサブフレームを順次転送する（Ｓ５）。

このステップＳ５でデータフレームを構成する全てのサブフレームの転送が終了した時点で、すでに次のデータフレームのサブフレームを受信している場合には、当該データフレームを構成する全てのサブフレームを順次転送する。

また、ステップＳ３において、送信局装置からのサブフレームを正常に受信できない場合、あるいは最初に正常に受信したサブフレームが先頭のサブフレーム１でない場合、あるいは正常に受信したもののチャネルビジーにより待機したのちに、次のサブフレームを正常に受信できない場合は、それまで受信済み・未転送のサブフレームおよびその後受信する当該データフレームを構成する全てのサブフレームを破棄する（Ｓ７）。

１０送信局装置
２０無線中継装置
２１再生中継部
２２キャリアセンス部
２３記憶部
３０受信局装置
５１，５４送信局装置
５２無線中継装置
５３，５５受信局装置

Claims

送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送する無線中継システムにおいて、
前記送信局装置は、前記データフレームを複数のサブフレームに分割して送信する手段を備え、
前記無線中継装置は、前記データフレームを前記サブフレーム単位で受信し、１つのサブフレームを正常に受信できたときに前記周波数チャネルでキャリアセンスを行い、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出し、該受信レベルが所定の閾値以上であれば前記周波数チャネルがビジーと判断して当該サブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、該受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行う手段を備えた
ことを特徴とする無線中継システム。
請求項１に記載の無線中継システムにおいて、
前記無線中継装置は、前記サブフレームが正常に受信できたか否かを判定するときに、正常に受信できた場合には前記周波数チャネルのキャリアセンス以降の処理に進み、正常に受信できない場合には１つのデータフレームを構成する転送待機中のサブフレームおよびその後に受信するサブフレームを破棄する手段を備えた
ことを特徴とする無線中継システム。
請求項１に記載の無線中継システムにおいて、
前記無線中継装置は、１つのデータフレームを構成する前記サブフレームの転送処理後に、次のデータフレームのサブフレームを受信している場合には、前記キャリアセンスを行わずに継続して前記サブフレームの転送処理を継続する構成である
ことを特徴とする無線中継システム。
送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送する無線中継方法において、
前記送信局装置は、前記データフレームを複数のサブフレームに分割して送信する処理を行い、
前記無線中継装置は、
前記データフレームを前記サブフレーム単位で受信するステップと、
１つのサブフレームを正常に受信できたときに前記周波数チャネルでキャリアセンスを行うステップと、
前記キャリアセンスによる受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出するステップと、
前記受信レベルが所定の閾値以上であれば前記周波数チャネルがビジーと判断して前記サブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、前記受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行うステップと
を有することを特徴とする無線中継方法。
請求項４に記載の無線中継方法において、
前記無線中継装置は、前記サブフレームが正常に受信できたか否かを判定するときに、正常に受信できた場合には前記周波数チャネルのキャリアセンス以降の処理に進み、正常に受信できない場合には１つのデータフレームを構成する転送待機中のサブフレームおよびその後に受信するサブフレームを破棄するステップを有する
ことを特徴とする無線中継方法。
請求項４に記載の無線中継方法において、
前記無線中継装置は、１つのデータフレームを構成する前記サブフレームの転送処理後に、次のデータフレームのサブフレームを受信している場合には、前記キャリアセンスを行わずに継続して前記サブフレームの転送処理を継続するステップを有する
ことを特徴とする無線中継方法。
送信局装置から受信局装置宛に所定の周波数チャネルで送信されたデータフレームを無線中継装置で受信して再生処理し、該周波数チャネルで即時に転送する無線中継装置において、
前記送信局装置から複数のサブフレームに分割して送信された前記データフレームを受信し、１つのサブフレームを正常に受信できたときに前記周波数チャネルでキャリアセンスを行い、受信信号全体から受信したサブフレームの信号成分をキャンセルした残りの受信レベルを検出し、該受信レベルが所定の閾値以上であれば前記周波数チャネルがビジーと判断して当該サブフレームの転送を待機して次のサブフレームの受信を行う処理を繰り返し、該受信レベルが閾値未満であればそれまで待機しているサブフレームを含めて転送する処理を行う手段を備えた
ことを特徴とする無線中継装置。
請求項７に記載の無線中継装置において、
前記サブフレームが正常に受信できたか否かを判定するときに、正常に受信できた場合には前記周波数チャネルのキャリアセンス以降の処理に進み、正常に受信できない場合には１つのデータフレームを構成する転送待機中のサブフレームおよびその後に受信するサブフレームを破棄する手段を備えた
ことを特徴とする無線中継装置。