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公開番号2025130618
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027916
出願日2024-02-27
発明の名称無線通信システム
出願人日本無線株式会社
代理人個人
主分類H04W 36/30 20090101AFI20250901BHJP(電気通信技術)
要約【課題】移動受信局が、複数の送信基地局からの電波が到来するエリアを判定し、その判定結果に基づいて適切な復調方式へ切替える無線通信システムを提供する。
【解決手段】任意の位置に設置された複数の送信基地局、例えばA局及びB局と、任意の位置に移動可能な移動受信局を備え、同一波複局送信技術を用い、自然災害などに関する防災情報を通信するための無線通信システムであって、移動局3は、合成データフレームのうち、各基地局から送信されたデータフレームの同期ワードに基づいて、各基地局と移動局との間における伝搬路電力を算出し、各伝搬路電力を比較して、移動局が、A局及びB局からの電波が略同等に到来するエリアに位置すると判定した場合には、第1の復調部における復調方式を用いると決定し、A局及びB局からの電波の一方が支配的に到来するエリアに位置すると判定した場合には、第2の復調部における復調方式を用いると決定する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
変調された同一のデータフレームを同一周波数で送信する無線送信装置を備えた複数の送信基地局と、前記データフレームを受信して復調する無線受信装置を備えた移動受信局と、を備える無線通信システムであって、
前記複数の無線送信装置は、既知のヘッダデータと、前記ヘッダデータと同じシンボル数を有する複数のブロックデータと、前記ヘッダデータと先頭のブロックデータとの間に配置された無データ区間と、を備えた前記データフレームを、所定のオフセットシンボル数に相当する時間差を設けてそれぞれ送信し、
前記無線受信装置は、
複数の前記データフレームが空間上で合成された合成データフレームを受信して各シンボルの受信信号を出力する受信手段と、
前記受信信号を判定帰還型適応等化器に入力し、等化処理後の前記受信信号に対して復調処理を行う第１の復調手段と、
前記受信手段から出力される前記受信信号に対して復調処理を行う第２の復調手段と、
前記合成データフレームのうち、隣接する一方の送信基地局から送信された前記データフレームのヘッダデータに基づいて、前記隣接する一方の送信基地局と前記移動受信局との間における伝搬路電力を第１の伝搬路電力として算出するとともに、前記合成データフレームのうち、隣接する他方の送信基地局から送信された前記データフレームのヘッダデータに基づいて、前記隣接する他方の送信基地局と前記移動受信局との間における伝搬路電力を第２の伝搬路電力として算出し、前記第１の伝搬路電力と前記第２の伝搬路電力とを比較して、前記移動受信局が、前記隣接する一方の送信基地局および前記隣接する他方の送信基地局からの電波が略同等に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第１の復調手段における復調方式を用いると決定し、前記隣接する一方の送信基地局または前記隣接する他方の送信基地局からの電波が支配的に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第２の復調手段における復調方式を用いると決定する判定手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
続きを表示（約 3,400 文字）【請求項２】
前記判定帰還型適応等化器は、
前記合成データフレームに含まれる複数の前記ヘッダデータの受信信号と、予め記憶した参照信号とに基づいて、等化処理に用いるタップ係数の引込を行なう第１の等化処理と、
前記合成データフレームを構成する合成ブロックデータの受信信号を等化器入力とし、前記等化器入力と、現在のタップ係数とに基づいて等化処理を行い、前記合成ブロックデータに含まれる前記ブロックデータのシンボルの近似値を等化器出力として得る第２の等化処理と、
前記等化器出力の硬判定値と、前記等化器出力との誤差を算出し、算出した誤差と、現在のタップ係数と、新たな等化器入力とを用いてタップ係数を最新の値に更新する第３の等化処理と、を実行し、
前記合成データフレームから前記ブロックデータのシンボルの近似値が全て出力されるまで前記第２の等化処理と、前記第３の等化処理とを繰り返す、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記無線受信装置は、さらに、前記受信手段から出力される前記受信信号に対して復調処理を行う第３の復調手段、を備え、
前記第３の復調手段は、
複数の前記データフレームのうちの１つを復調対象データフレームとし、前記復調対象データフレーム以外のデータフレームをキャンセルデータフレームとし、受信時刻が他のデータと重なっていない前記復調対象データフレームのブロックデータを復調して復調データを生成する第１の復調処理と、
前記復調データを前記ヘッダデータに基づいて再変調し、前記キャンセルデータフレームのブロックデータに対応したレプリカデータを生成するレプリカデータ生成処理と、
異なる前記データフレームの前記ブロックデータ同士が合成された合成ブロックデータから前記レプリカデータを差し引いて、前記復調対象データフレームのブロックデータを分離するブロックデータ分離処理と、を実行し、
前記ブロックデータ分離処理により分離された前記復調対象データフレームのブロックデータを復調して復調データを生成する第２の復調処理と、前記第２の復調処理により生成された復調データに基づく前記レプリカデータ生成処理および前記ブロックデータ分離処理とを、前記復調対象データフレームの全てのブロックデータの復調が終了するまで繰り返し、
前記判定手段は、前記移動受信局が、前記隣接する一方の送信基地局および前記隣接する他方の送信基地局からの電波が略同等に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第１の復調手段における復調方式、又は、前記第３の復調手段における復調方式を用いると決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第３の復調手段は、
前記複数の無線送信装置から時間差を設けて送信された複数の前記データフレームのうち、最初に送信された前記データフレームを前記復調対象データフレームとし、前記復調対象データフレーム以外のデータフレームをキャンセルデータフレームとする、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記第３の復調手段は、
前記複数の無線送信装置から時間差を設けて送信された複数の前記データフレームのうち、最初に送信された前記データフレームの信号レベルと、最後に送信された前記データフレームの信号レベルとを比較し、
最初に送信された前記データフレームの信号レベルが最後に送信された前記データフレームの信号レベルよりも所定値以上高い場合には、前記第１の復調処理と、前記レプリカデータ生成処理と、前記ブロックデータ分離処理と、前記第２の復調処理と、を行なわずに、最初に送信された前記データフレームのみを復調する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線受信装置は、
複数の前記無線送信装置から時間差を設けて送信された複数の前記データフレームの１フレーム分と、次フレームの前記ヘッダデータと、が合成された前記合成データフレームを記憶する記憶手段を備え、
前記第３の復調手段は、
前記複数の無線送信装置から時間差を設けて送信された複数の前記データフレームのうち、最初に送信された前記データフレームの信号レベルと、最後に送信された前記データフレームの信号レベルとを比較し、
最初に送信された前記データフレームの信号レベルが、最後に送信された前記データフレームの信号レベルよりも高いときには、最初に送信された前記データフレームを前記復調対象データフレームとし、前記次フレームの前記ヘッダデータを前記レプリカデータ生成処理に用い、
最後に送信された前記データフレームの信号レベルが、最初に送信された前記データフレームの信号レベルよりも高いときには、最後に送信された前記データフレームを前記復調対象データフレームとし、最初に送信された前記データフレームの前記ヘッダデータを前記レプリカデータ生成処理に用いる、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記第３の復調手段は、
最初に送信された前記データフレームの信号レベルと、最後に送信された前記データフレームの信号レベルとの差が所定値以上である場合には、前記第１の復調処理と、前記レプリカデータ生成処理と、前記ブロックデータ分離処理と、前記第２の復調処理と、を行なわずに、信号レベルが高い方の前記データフレームのみを復調する、
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記第３の復調手段は、
複数の前記データフレームのうちの１つを復調対象データフレームとし、前記復調対象データフレーム以外のデータフレームをキャンセルデータフレームとするフレームセットを複数生成するフレームセット生成処理、を実行し、
前記複数のフレームセットごとに、
受信時刻が他のデータと重なっていない前記復調対象データフレームのブロックデータを復調して復調データを生成する第１の復調処理と、
前記復調データを前記ヘッダデータに基づいて再変調し、前記キャンセルデータフレームのブロックデータに対応したレプリカデータを生成するレプリカデータ生成処理と、
異なる前記データフレームの前記ブロックデータ同士が合成された合成ブロックデータから前記レプリカデータを差し引いて、前記復調対象データフレームのブロックデータを分離するブロックデータ分離処理と、を実行し、
前記ブロックデータ分離処理により分離された前記復調対象データフレームのブロックデータを復調して復調データを生成する第２の復調処理と、前記第２の復調処理により生成された復調データに基づく前記レプリカデータ生成処理および前記ブロックデータ分離処理とを、前記復調対象データフレームの全てのブロックデータが分離されるまで繰り返し、
前記複数のフレームセットごとに得られた前記復調対象データフレームのブロックデータを合成して、復調する第３の復調処理を実行する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記判定手段は、複数の前記合成データフレームにおける平均的な前記第１の伝搬路電力と前記第２の伝搬路電力とを算出し、算出した平均的な前記第１の伝搬路電力と前記第２の伝搬路電力とを比較して、前記移動受信局が、前記隣接する一方の送信基地局および前記隣接する他方の送信基地局からの電波が略同等に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第１の復調手段における復調方式を用いると決定し、前記隣接する一方の送信基地局または前記隣接する他方の送信基地局からの電波が支配的に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第２の復調手段における復調方式を用いると決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一波複局送信技術を用いる無線通信システムに関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
狭帯域信号で広範囲をカバーするような無線通信システム（例えば、都防災無線システム・県防災無線システムなど）において、複数の送信基地局から移動受信局に向けて同一周波数で同一信号を送信する同一波複局送信技術を用いることで、周波数利用効率が向上することが知られている。例えば、図３２に示す無線通信システムは、同図（Ａ）に示すように、通信エリアの一部が重なるように配置された複数の送信基地局ＢＳ１、ＢＳ２・・・と、自動車などの移動体に搭載された移動受信局ＭＳ１や、歩行者などにより携帯される複数の移動受信局ＭＳ２～ＭＳ４などにより構成されている。複数の送信基地局ＢＳ１、ＢＳ２は、送信波が到達する通信エリアの一部が互いに重なるように配置されており、同じデータの送信波Ｔｘ１、Ｔｘ２を同じ周波数を用いて同報的に送信する。これにより、移動受信局ＭＳ１～ＭＳ４は、送信基地局ＢＳ１、ＢＳ２の通信エリア内のどの位置にいる場合でも同じ搬送波周波数で送信波Ｔｘ１または送信波Ｔｘ２を受信することができる。
【０００３】
このような無線通信システムにおいて、図３２（Ｂ）に示すように、送信波Ｔｘ１に対して送信波Ｔｘ２が逆相となり、Ｔｘ１／Ｔｘ２の信号レベル比が０ｄＢとなるエリアでは、送信波Ｔｘ１と送信波Ｔｘ２との合成波Ｔｘ１＋Ｔｘ２に同一波干渉（以下、ビート干渉ともいう）が発生する。このようなビート干渉は、同図（Ａ）、（Ｂ）に縦線で描いたように、縞状に複数発生する。このビート干渉発生地点から外れた位置にある移動受信局ＭＳ２、ＭＳ３は、送信基地局ＢＳ１またはＢＳ２と通信を行なうことができる。これに対し、ビート干渉発生地点にある移動受信局ＭＳ４は、送信基地局ＢＳ１およびＢＳ２と通信を行なうことができない。また、移動体によって移動する移動受信局ＭＳ１は、移動速度が速くなるとドップラーシフトの影響が顕著となり、伝搬路の時間的変動によりレイリーフェージングやライスフェージングが発生する。加えて、複数の送信基地局からの各到来波はそれぞれ独立したレイリーフェージングやライスフェージングとなるため、各到来波の独立した伝搬路変動の影響により復調性能が劣化する。
【０００４】
一方、このように移動受信局ＭＳ１が高速移動する場合の伝搬路に追従には、判定負帰還等化器などの適応等化器（Decision Feedback Equalization；ＤＦＥ）を利用するのが有効であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－０７０３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、移動受信局ＭＳ１～ＭＳ４が移動する場合、２つの送信基地局ＢＳ１、ＢＳ２からの送信波Ｔｘ１、Ｔｘ２が到来するエリアと、単一送信基地局ＢＳ１またはＢＳ２からの送信波Ｔｘ１またはＴｘ２が支配的に到来するエリアとが混在することとなる。そして、複数の送信波Ｔｘ１、Ｔｘ２が到来するエリアでは、同一波複局送信に対する復調処理(例えば、適応等化器を利用した処理)が適切で、単一送信基地局の送信波Ｔｘ１またはＴｘ２が支配的に到来するエリアでは、従来システム(例えば、デジタル簡易無線方式)による復調処理が適切となる。
【０００７】
従って、このようなエリアの状況を移動受信局ＭＳ１～ＭＳ４側で識別することができれば、適切な復調方式に切り替えながら復調することができ、ビット誤り率(BER: Bit Error Rate)特性の劣化を防ぐことができる。しかしながら、このようなエリアの状況は、単純に各送信基地局ＢＳ１、ＢＳ２からの距離関係だけで決まるわけではなく、移動受信局ＭＳ１～ＭＳ４周辺の環境(地形や建造物)によって遮蔽等発生し、より複雑に混在すると考えられる。
【０００８】
そこで本発明は、移動受信局が、複数の送信基地局からの電波が略同等に到来するエリアに位置するか、単一送信基地局からの電波が支配的に到来するエリアに位置するか、を判定し、その判定結果に基づいて適切な復調方式へ切替えることが可能な無線通信システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、変調された同一のデータフレームを同一周波数で送信する無線送信装置を備えた複数の送信基地局と、前記データフレームを受信して復調する無線受信装置を備えた移動受信局と、を備える無線通信システムであって、前記複数の無線送信装置は、既知のヘッダデータと、前記ヘッダデータと同じシンボル数を有する複数のブロックデータと、前記ヘッダデータと先頭のブロックデータとの間に配置された無データ区間と、を備えた前記データフレームを、所定のオフセットシンボル数に相当する時間差を設けてそれぞれ送信し、前記無線受信装置は、複数の前記データフレームが空間上で合成された合成データフレームを受信して各シンボルの受信信号を出力する受信手段と、前記受信信号を判定帰還型適応等化器に入力し、等化処理後の前記受信信号に対して復調処理を行う第１の復調手段と、前記受信手段から出力される前記受信信号に対して復調処理を行う第２の復調手段と、前記合成データフレームのうち、隣接する一方の送信基地局から送信された前記データフレームのヘッダデータに基づいて、前記隣接する一方の送信基地局と前記移動受信局との間における伝搬路電力を第１の伝搬路電力として算出するとともに、前記合成データフレームのうち、隣接する他方の送信基地局から送信された前記データフレームのヘッダデータに基づいて、前記隣接する他方の送信基地局と前記移動受信局との間における伝搬路電力を第２の伝搬路電力として算出し、前記第１の伝搬路電力と前記第２の伝搬路電力とを比較して、前記移動受信局が、前記隣接する一方の送信基地局および前記隣接する他方の送信基地局からの電波が略同等に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第１の復調手段における復調方式を用いると決定し、前記隣接する一方の送信基地局または前記隣接する他方の送信基地局からの電波が支配的に到来するエリアに位置すると判定した場合には、前記第２の復調手段における復調方式を用いると決定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線通信システムにおいて、前記判定帰還型適応等化器は、前記合成データフレームに含まれる複数の前記ヘッダデータの受信信号と、予め記憶した参照信号とに基づいて、等化処理に用いるタップ係数の引込を行なう第１の等化処理と、前記合成データフレームを構成する合成ブロックデータの受信信号を等化器入力とし、前記等化器入力と、現在のタップ係数とに基づいて等化処理を行い、前記合成ブロックデータに含まれる前記ブロックデータのシンボルの近似値を等化器出力として得る第２の等化処理と、前記等化器出力の硬判定値と、前記等化器出力との誤差を算出し、算出した誤差と、現在のタップ係数と、新たな等化器入力とを用いてタップ係数を最新の値に更新する第３の等化処理と、を実行し、前記合成データフレームから前記ブロックデータのシンボルの近似値が全て出力されるまで前記第２の等化処理と、前記第３の等化処理とを繰り返す、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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