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課題

ネットワーク符号誤り訂正符号とを直列連接符号とみなして復号することにより、簡易な構成でダイバーシチを得ることができ、更に、誤り訂正符号化方法に制限がないため、柔軟なシステム設計が可能となる無線通信システム等を提供すること。

解決手段

情報ビット誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、符号ビット及びネットワーク符号ビットを受信して復号する基地局装置と、を含む無線通信システムにおいて、基地局装置は、受信された符号ビットを復号するときに、誤り訂正符号化と、ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号する。

概要

背景

第3.9世代の携帯電話無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution)システム標準化がほぼ完了し、最近ではLTEシステムをより発展させた第4世代の無線通信システムであるLTE−A(LTE-Advanced、IMT−Aなどとも称する。)の標準化が開始された。

LTE−Aシステムでは、中継局装置基地局装置カバーする任意の位置に配置し、基地局を設置できないような場所の不感地帯の解消や、セル端受信電力レベルを改善することが積極的に検討されている。

下り回線(基地局装置から移動局装置への通信)の場合には、基地局装置から各移動局装置への信号を中継局装置は受信し、基地局装置からの受信信号増幅して中継する(L1リレーAF(Amplify-and-Forward)リレーと称されることもある)、もしくは一旦判定して得られた復号ビットに対して再符号化及び得られた符号ビットに対して再変調を行って中継する(L2リレー、DF(Decode-And-Forward)リレーと称されることもある)といった方法がある。一方、上り回線(移動局装置から基地局装置への通信)の場合には、中継局装置は各移動局装置からの信号を受信し、L1リレーやL2リレーなどにより基地局装置に中継する。

図16に、上り回線の中継局装置を用いた移動通信システムの一例を示す。ここでは、基地局装置と通信する移動局装置数を2としたL2リレーとして説明する。また、第1の移動局装置1001及び第2の移動局装置1002が基地局装置1004へのデータ通信を行う場合を想定しており、それらの間に中継局装置1003が配置されているものとしている。

まず、移動局装置1001と移動局装置1002は、異なる無線リソース(時間・周波数・空間)を用いて基地局装置1004へ情報ビットを符号化及び変調等の送信処理により得られる送信信号を送信し、基地局装置1004はそれぞれの移動局装置からの信号を受信する。このとき、移動局装置1001及び移動局装置1002が送信した送信信号を中継局装置1003も同時に受信する。

中継局装置1003では、各移動局装置の受信信号から等化復調・復号などの受信処理を経て情報ビットを得る。得られた復号ビットは、再び符号化及び変調などの送信処理を経て、移動局装置の信号毎に異なる無線リソースに割り当てられ基地局装置1004に送信される。

このように、中継局装置を配置することで、各移動局装置から直接基地局装置に届く信号の経由する無線伝搬路と、中継局装置から基地局装置への信号の経由する無線伝搬路との2つを経由した受信信号を基地局装置が受信できるため、ダイバーシチ効果が得られるだけでなく、セル端の移動局装置の通信品質を高めることができる。

さらに、例えば非特許文献1では、中継局装置1003が各移動局装置の信号を中継する場合に、各移動局装置の信号を異なる無線リソースに割り当てるのではなく、全移動局装置の情報ビットに対して排他的論理和(XOR:Exclusive OR)によるネットワーク符号化を施した後、1つの無線リソースを用いて送信することが示されている。図17に、その概念を示す。同じ符号を付記しているものは図16と同じであるため、説明を省略する。

同図において、第1の移動局装置1001から送信される情報ビットをb1、第2の移動局装置から送信される情報ビットをb2とすると、図17に示されるようにb1、b2は誤り訂正符号化及び変調などの送信処理を行った後、送信信号として送信され、中継局装置1003及び基地局装置1004で受信される。中継局装置1003では、受信信号から復調や誤り訂正復号などの受信処理によりb1及びb2をそれぞれ復号し、送信する際に各移動局装置の送信ビットを異なる無線リソースで送信するのではなく、式(1)で表されるb1とb2の排他的論理和bRを送信処理により送信信号に変換した後、送信する。

式(1)において、b1とb2との間の記号排他的論理和演算の記号を表しており、排他的論理和を取る2つのビットが同じ場合に0となり、異なる場合に1となる演算である。式(1)で表されるbRを中継局装置から送信することで、伝送1回分の無線リソースを減らすことができ、中継効率が高まるとともに、基地局側において適切な信号処理を施すことで、中継によるダイバーシチ効果が得られる。

また、非特許文献2では、このような中継局装置で一旦復号された復号ビットを再符号化して得られた符号ビットから生成される送信信号を受信することで得られた受信信号と、移動局装置から直接基地局装置に到来した受信信号からダイバーシチを獲得する具体的な構成が示されている。ここでは、移動局装置数を2とした場合で説明を行う。図18に、移動局装置の一例を示す。

図18では、簡単のため周波数選択フェージングの影響を受けない狭帯域シングルキャリアを用いて説明する。移動局装置は、符号部1101、変調部1102、D/A(Digital to Analog)変換部1103、無線部1104及び送信アンテナ1105を備えて構成されている。

情報ビットは、符号部1101により誤り訂正符号化され、変調部1102により入力された符号ビットの0及び1に応じて振幅または位相に情報をマッピングすることで変調シンボルが生成される。生成された変調シンボルはD/A変換によりディジタル信号からアナログ信号に変換され、無線部1104により無線周波数アップコンバートされ、送信アンテナ1105から送信される。

図19に、中継局装置の一例を示す。中継局装置では、受信アンテナ1111で受信された受信信号は無線部1112により無線周波数からベースバンドダウンコンバートされ、A/D(Analog to Digital)部1113によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。

次に、無線リソース分離部1114で各移動局装置の受信信号を分離する。分離された各移動局装置の受信信号は、復調部1115−1、1115−2で各移動局装置の変調シンボルからビットに分解し、復号部1116−1、1116−2により誤り訂正復号が施され、情報ビットの推定値を得る。得られた情報ビットは、インターリーブ部1117−1、1117−2により時間順並び替えた後、切替スイッチ1118に入力される。ここで、復調部1115−1からインターリーブ部1117−1までは、第1の移動局装置から直接到来した受信信号に対する信号処理であり、復調部1115−2からインターリーブ部1117−2までは、第2の移動局装置から直接到来した受信信号に対する信号処理である。

切替スイッチ1118の動作は、1ビット毎に交互に切り替わるものとし、第1の移動局装置1001の復号ビットと、第2の移動局装置1002の復号ビットとを交互に符号部1119に入力する。

符号部1119では、交互に入力された復号ビットは、再び符号部1119により誤り訂正符号化された後、得られた符号ビットから変調部1120により変調シンボルを生成し、変調シンボルはD/A部1121によりアナログ信号に変換され、無線部1122により無線周波数にアップコンバートされ、送信アンテナ1123から送信される。

なお、非特許文献2では、XORによるネットワーク符号化ではなく、符号部1119では情報ビットそのものと、情報ビットを逐次的かつ再帰的に畳み込んだパリティビットを送信するRSC(Recursive Systematic Convolutional)符号化を、後述する受信装置(基地局装置)における復号処理のためにネットワーク符号化として用いている。なお、本明細書では、中継局装置での符号化をネットワーク符号化と称する。また、ネットワーク符号化により出力されたビット列ネットワーク符号ビット、誤り訂正符号化により出力されたビット列を符号ビットと称する。

図20に、受信装置となる基地局装置の一例を示す。基地局装置では、受信アンテナ1211で受信信号を受信し、無線部1212により無線周波数からベースバンドにダウンコンバートした後、A/D部1213においてディジタル信号に変換する。

その後、無線リソース分離部1214により各移動局装置が通信に使用した無線リソースと中継局装置が通信に使用した無線リソースとを分離する。ここで、中継局装置は各移動局装置の信号を受信して受信処理、送信処理を施して送信するため、少なくとも1回の伝送時間のタイミン遅れるが、ここでは、各移動局装置の受信信号をその伝送時間分だけ受信信号を保存しておくことで実現されているものとする。

以降では、第1の移動局装置1001の受信信号処理を復調部1215−1及び復号部1216−1、第2の移動局装置1002の受信信号処理を復調部1215−2及び復号部1216−2、中継局装置1003の受信信号処理を復調部1215−R及び復号部1216−Rで行われるものとする。

分離された各移動局装置、中継局装置の受信信号は復調部1215−1、1215−2、1215−Rに入力され、変調シンボルからビット単位の受信信号に分解される。なお、このビット単位の受信信号としては、符号ビットの対数尤度比LLR:Log Likelihood Ratio)が使用されることが多いため、以下ではLLRとする。

得られたLLRは、それぞれ復号部1216−1、1216−2、1216−Rに入力され、誤り訂正が行われる。次に、復号部1216−1で誤り訂正により改善した情報ビットの外部LLRは、インターリーブ部1218−1に入力される。

同様に、復号部1216−2で誤り訂正により改善した第2の移動局装置の情報ビットの外部LLRはインターリーブ部1218−2に入力される。また、復号部1216−Rでは、中継局装置が送信した第1の移動局装置の情報ビットと第2の移動局装置の情報ビットが交互に並ぶ情報ビットの誤り訂正により改善した外部LLRを算出する。

復号部1216−Rから出力された外部LLRについて、第1の移動局装置の情報ビットに関するものがデインターリーブ部1217−1に入力され、復号部1216−2に入力される。同様に、第2の移動局装置の情報ビットに関するものはデインターリーブ部1217−2に入力され、復号部1216−2に入力される。

インターリーブ部1218−1、1218−2から出力された時間順を並び替えられた情報ビットの外部LLRは、切替スイッチ1219により交互に復号部1216−Rに入力される。これら情報ビットの外部LLRは、復号部1216−1、1216−2、1216−Rにおける最大事後確率MAP:Maximum A Posteriori probability)推定通信路情報(外部LLR)として使用する。

この処理は、第1の移動局装置の情報ビットについては復号部1216−1と復号部1216−Rによる並列連接構造、第2の移動局装置の情報ビットについては復号部1216−2と復号部1216−Rによる並列連接構造を切り替えながら繰り返し復号を行うことを目的としており、復号部1216−Rで各移動局装置の情報ビットが交互に並んだものが中継局装置の情報ビットとしていることを考慮して、インターリーブ部1218−1及び1218−2から入力される情報ビットの外部LLRは切替スイッチ1219を交互に切り替えて入力している。

この処理を任意の回数繰り返し、各移動局装置の復号ビットを得る。このように、誤り訂正符号や受信装置を工夫して各移動局装置から直接届く信号の伝搬路と中継局装置から届く信号の伝搬路のダイバーシチをネットワーク符号化と誤り訂正符号化により情報ビットを拘束することで獲得可能となっている。

概要

ネットワーク符号と誤り訂正符号とを直列連接符号とみなして復号することにより、簡易な構成でダイバーシチを得ることができ、更に、誤り訂正符号化方法に制限がないため、柔軟なシステム設計が可能となる無線通信システム等を提供すること。情報ビットに誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、符号ビット及びネットワーク符号ビットを受信して復号する基地局装置と、を含む無線通信システムにおいて、基地局装置は、受信された符号ビットを復号するときに、誤り訂正符号化と、ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号する。

目的

本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、ネットワーク符号と誤り訂正符号を直列連接符号とみなして復号することにより、簡易な構成でダイバーシチを得ることができ、更に、誤り訂正符号化方法に制限がないため、柔軟なシステム設計が可能となる無線通信システム等を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

情報ビット誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、前記複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、前記複数の移動局装置が送信した符号ビット及び前記中継局装置が送信したネットワーク符号ビットを受信して復号する基地局装置と、を含む無線通信システムであって、前記基地局装置は、前記受信された符号ビットを復号するときに、前記誤り訂正符号化と、前記ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号することを特徴とする無線通信システム。

請求項2

前記中継局装置において、前記ネットワーク符号化は、排他的論理和演算により実現され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3

前記中継局装置は、前記移動局装置から前記基地局装置へ到達した場合の受信電力レベルに応じて、ネットワーク符号化による符号ビットの多重の割合を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無線通信システム。

請求項4

前記移動局装置は複数の送信アンテナを有し、前記基地局装置は複数の受信アンテナを有しており、前記送信アンテナの少なくとも1本に、ネットワーク符号ビットを割り当てて送信することを特徴とする無線通信システム。

請求項5

無線通信システムを介して、情報ビットに誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、前記複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、に接続される基地局装置であって、前記複数の移動局装置が送信した符号ビットと、前記中継局装置が送信したネットワーク符号ビットとを受信する受信して復号する復号部を有し、前記復号部は、前記受信された符号ビットを復号するときに、前記誤り訂正符号化と、前記ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号することを特徴とする基地局装置。

請求項6

情報ビットに誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、前記複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、前記複数の移動局装置が送信した符号ビット及び前記中継局装置が送信したネットワーク符号ビットを受信して復号する基地局装置と、を含む無線通信システムにおける通信方法であって、前記基地局装置において受信された符号ビットを復号するときに、前記誤り訂正符号化と、前記ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号することを特徴とする通信方法。

技術分野

0001

本発明は、無線通信システム等に関する。

背景技術

0002

第3.9世代の携帯電話の無線通信システムであるLTE(Long Term Evolution)システム標準化がほぼ完了し、最近ではLTEシステムをより発展させた第4世代の無線通信システムであるLTE−A(LTE-Advanced、IMT−Aなどとも称する。)の標準化が開始された。

0003

LTE−Aシステムでは、中継局装置基地局装置カバーする任意の位置に配置し、基地局を設置できないような場所の不感地帯の解消や、セル端受信電力レベルを改善することが積極的に検討されている。

0004

下り回線(基地局装置から移動局装置への通信)の場合には、基地局装置から各移動局装置への信号を中継局装置は受信し、基地局装置からの受信信号増幅して中継する(L1リレーAF(Amplify-and-Forward)リレーと称されることもある)、もしくは一旦判定して得られた復号ビットに対して再符号化及び得られた符号ビットに対して再変調を行って中継する(L2リレー、DF(Decode-And-Forward)リレーと称されることもある)といった方法がある。一方、上り回線(移動局装置から基地局装置への通信)の場合には、中継局装置は各移動局装置からの信号を受信し、L1リレーやL2リレーなどにより基地局装置に中継する。

0005

図16に、上り回線の中継局装置を用いた移動通信システムの一例を示す。ここでは、基地局装置と通信する移動局装置数を2としたL2リレーとして説明する。また、第1の移動局装置1001及び第2の移動局装置1002が基地局装置1004へのデータ通信を行う場合を想定しており、それらの間に中継局装置1003が配置されているものとしている。

0006

まず、移動局装置1001と移動局装置1002は、異なる無線リソース(時間・周波数・空間)を用いて基地局装置1004へ情報ビットを符号化及び変調等の送信処理により得られる送信信号を送信し、基地局装置1004はそれぞれの移動局装置からの信号を受信する。このとき、移動局装置1001及び移動局装置1002が送信した送信信号を中継局装置1003も同時に受信する。

0007

中継局装置1003では、各移動局装置の受信信号から等化復調・復号などの受信処理を経て情報ビットを得る。得られた復号ビットは、再び符号化及び変調などの送信処理を経て、移動局装置の信号毎に異なる無線リソースに割り当てられ基地局装置1004に送信される。

0008

このように、中継局装置を配置することで、各移動局装置から直接基地局装置に届く信号の経由する無線伝搬路と、中継局装置から基地局装置への信号の経由する無線伝搬路との2つを経由した受信信号を基地局装置が受信できるため、ダイバーシチ効果が得られるだけでなく、セル端の移動局装置の通信品質を高めることができる。

0009

さらに、例えば非特許文献1では、中継局装置1003が各移動局装置の信号を中継する場合に、各移動局装置の信号を異なる無線リソースに割り当てるのではなく、全移動局装置の情報ビットに対して排他的論理和(XOR:Exclusive OR)によるネットワーク符号化を施した後、1つの無線リソースを用いて送信することが示されている。図17に、その概念を示す。同じ符号を付記しているものは図16と同じであるため、説明を省略する。

0010

同図において、第1の移動局装置1001から送信される情報ビットをb1、第2の移動局装置から送信される情報ビットをb2とすると、図17に示されるようにb1、b2は誤り訂正符号化及び変調などの送信処理を行った後、送信信号として送信され、中継局装置1003及び基地局装置1004で受信される。中継局装置1003では、受信信号から復調や誤り訂正復号などの受信処理によりb1及びb2をそれぞれ復号し、送信する際に各移動局装置の送信ビットを異なる無線リソースで送信するのではなく、式(1)で表されるb1とb2の排他的論理和bRを送信処理により送信信号に変換した後、送信する。

0011

式(1)において、b1とb2との間の記号排他的論理和演算の記号を表しており、排他的論理和を取る2つのビットが同じ場合に0となり、異なる場合に1となる演算である。式(1)で表されるbRを中継局装置から送信することで、伝送1回分の無線リソースを減らすことができ、中継効率が高まるとともに、基地局側において適切な信号処理を施すことで、中継によるダイバーシチ効果が得られる。

0012

また、非特許文献2では、このような中継局装置で一旦復号された復号ビットを再符号化して得られた符号ビットから生成される送信信号を受信することで得られた受信信号と、移動局装置から直接基地局装置に到来した受信信号からダイバーシチを獲得する具体的な構成が示されている。ここでは、移動局装置数を2とした場合で説明を行う。図18に、移動局装置の一例を示す。

0013

図18では、簡単のため周波数選択フェージングの影響を受けない狭帯域シングルキャリアを用いて説明する。移動局装置は、符号部1101、変調部1102、D/A(Digital to Analog)変換部1103、無線部1104及び送信アンテナ1105を備えて構成されている。

0014

情報ビットは、符号部1101により誤り訂正符号化され、変調部1102により入力された符号ビットの0及び1に応じて振幅または位相に情報をマッピングすることで変調シンボルが生成される。生成された変調シンボルはD/A変換によりディジタル信号からアナログ信号に変換され、無線部1104により無線周波数アップコンバートされ、送信アンテナ1105から送信される。

0015

図19に、中継局装置の一例を示す。中継局装置では、受信アンテナ1111で受信された受信信号は無線部1112により無線周波数からベースバンドダウンコンバートされ、A/D(Analog to Digital)部1113によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。

0016

次に、無線リソース分離部1114で各移動局装置の受信信号を分離する。分離された各移動局装置の受信信号は、復調部1115−1、1115−2で各移動局装置の変調シンボルからビットに分解し、復号部1116−1、1116−2により誤り訂正復号が施され、情報ビットの推定値を得る。得られた情報ビットは、インターリーブ部1117−1、1117−2により時間順並び替えた後、切替スイッチ1118に入力される。ここで、復調部1115−1からインターリーブ部1117−1までは、第1の移動局装置から直接到来した受信信号に対する信号処理であり、復調部1115−2からインターリーブ部1117−2までは、第2の移動局装置から直接到来した受信信号に対する信号処理である。

0017

切替スイッチ1118の動作は、1ビット毎に交互に切り替わるものとし、第1の移動局装置1001の復号ビットと、第2の移動局装置1002の復号ビットとを交互に符号部1119に入力する。

0018

符号部1119では、交互に入力された復号ビットは、再び符号部1119により誤り訂正符号化された後、得られた符号ビットから変調部1120により変調シンボルを生成し、変調シンボルはD/A部1121によりアナログ信号に変換され、無線部1122により無線周波数にアップコンバートされ、送信アンテナ1123から送信される。

0019

なお、非特許文献2では、XORによるネットワーク符号化ではなく、符号部1119では情報ビットそのものと、情報ビットを逐次的かつ再帰的に畳み込んだパリティビットを送信するRSC(Recursive Systematic Convolutional)符号化を、後述する受信装置(基地局装置)における復号処理のためにネットワーク符号化として用いている。なお、本明細書では、中継局装置での符号化をネットワーク符号化と称する。また、ネットワーク符号化により出力されたビット列ネットワーク符号ビット、誤り訂正符号化により出力されたビット列を符号ビットと称する。

0020

図20に、受信装置となる基地局装置の一例を示す。基地局装置では、受信アンテナ1211で受信信号を受信し、無線部1212により無線周波数からベースバンドにダウンコンバートした後、A/D部1213においてディジタル信号に変換する。

0021

その後、無線リソース分離部1214により各移動局装置が通信に使用した無線リソースと中継局装置が通信に使用した無線リソースとを分離する。ここで、中継局装置は各移動局装置の信号を受信して受信処理、送信処理を施して送信するため、少なくとも1回の伝送時間のタイミン遅れるが、ここでは、各移動局装置の受信信号をその伝送時間分だけ受信信号を保存しておくことで実現されているものとする。

0022

以降では、第1の移動局装置1001の受信信号処理を復調部1215−1及び復号部1216−1、第2の移動局装置1002の受信信号処理を復調部1215−2及び復号部1216−2、中継局装置1003の受信信号処理を復調部1215−R及び復号部1216−Rで行われるものとする。

0023

分離された各移動局装置、中継局装置の受信信号は復調部1215−1、1215−2、1215−Rに入力され、変調シンボルからビット単位の受信信号に分解される。なお、このビット単位の受信信号としては、符号ビットの対数尤度比LLR:Log Likelihood Ratio)が使用されることが多いため、以下ではLLRとする。

0024

得られたLLRは、それぞれ復号部1216−1、1216−2、1216−Rに入力され、誤り訂正が行われる。次に、復号部1216−1で誤り訂正により改善した情報ビットの外部LLRは、インターリーブ部1218−1に入力される。

0025

同様に、復号部1216−2で誤り訂正により改善した第2の移動局装置の情報ビットの外部LLRはインターリーブ部1218−2に入力される。また、復号部1216−Rでは、中継局装置が送信した第1の移動局装置の情報ビットと第2の移動局装置の情報ビットが交互に並ぶ情報ビットの誤り訂正により改善した外部LLRを算出する。

0026

復号部1216−Rから出力された外部LLRについて、第1の移動局装置の情報ビットに関するものがデインターリーブ部1217−1に入力され、復号部1216−2に入力される。同様に、第2の移動局装置の情報ビットに関するものはデインターリーブ部1217−2に入力され、復号部1216−2に入力される。

0027

インターリーブ部1218−1、1218−2から出力された時間順を並び替えられた情報ビットの外部LLRは、切替スイッチ1219により交互に復号部1216−Rに入力される。これら情報ビットの外部LLRは、復号部1216−1、1216−2、1216−Rにおける最大事後確率MAP:Maximum A Posteriori probability)推定通信路情報(外部LLR)として使用する。

0028

この処理は、第1の移動局装置の情報ビットについては復号部1216−1と復号部1216−Rによる並列連接構造、第2の移動局装置の情報ビットについては復号部1216−2と復号部1216−Rによる並列連接構造を切り替えながら繰り返し復号を行うことを目的としており、復号部1216−Rで各移動局装置の情報ビットが交互に並んだものが中継局装置の情報ビットとしていることを考慮して、インターリーブ部1218−1及び1218−2から入力される情報ビットの外部LLRは切替スイッチ1219を交互に切り替えて入力している。

0029

この処理を任意の回数繰り返し、各移動局装置の復号ビットを得る。このように、誤り訂正符号や受信装置を工夫して各移動局装置から直接届く信号の伝搬路と中継局装置から届く信号の伝搬路のダイバーシチをネットワーク符号化と誤り訂正符号化により情報ビットを拘束することで獲得可能となっている。

先行技術

0030

Y. D. Chen, S. Kishore, and J. Li, “Wireless diversity through network coding,” in Proc.IEEE WCNC’06, vol. 3, pp. 1681-1686, 2006.
C. Hausl, and P. Dupraz, “Joint network-channel coding for the multiple-access relay channel,” in Proc. IEEE SECON’06, vol. 3, pp. 817-822, 2006.

発明が解決しようとする課題

0031

しかしながら、非特許文献1はその概念とダイバーシチ効果が得られることを理論的に証明しただけであって、ダイバーシチを得るための具体的な受信装置の構成に関しては開示されていない。

0032

また、非特許文献2に関しては、ターボ符号の復号構造である並列連接構造との類似性に拘り並列連接構造を切り替えることで中継によるダイバーシチ利得を獲得しているため、繰り返しにおける情報(情報ビットのLLR)の交換が複雑になっており、結果的に、受信装置の構成が煩雑であるという問題があった。さらに、RSC符号のような情報ビットとパリティビットで構成される符号を採用しなければならず、システム設計の上での柔軟性が低いという問題があった。

0033

本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、ネットワーク符号と誤り訂正符号を直列連接符号とみなして復号することにより、簡易な構成でダイバーシチを得ることができ、更に、誤り訂正符号化方法に制限がないため、柔軟なシステム設計が可能となる無線通信システム等を提供することである。

課題を解決するための手段

0034

上述した課題に鑑み、本発明の無線通信システムは、情報ビットに誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、前記複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、前記複数の移動局装置が送信した符号ビット及び/又は前記中継局装置が送信したネットワーク符号ビットを受信して復号する基地局装置と、を含む無線通信システムであって、前記基地局装置は、前記受信された符号ビットを復号するときに、前記誤り訂正符号化と、前記ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号することを特徴とする。

0035

また、本発明の無線通信システムは、前記中継局装置において、前記ネットワーク符号化は、排他的論理和演算により実現されることを特徴とする。

0036

また、本発明の無線通信システムにおいて、前記中継局装置は、前記移動局装置から前記基地局装置へ到達した場合の受信電力レベルに応じて、ネットワーク符号化による符号ビットの多重の割合を制御することを特徴とする。

0037

また、本発明の無線通信システムにおいて、前記移動局装置は複数の送信アンテナを有し、前記基地局装置は複数の受信アンテナを有しており、前記送信アンテナの少なくとも1本に、ネットワーク符号ビットを割り当てて送信することを特徴とする。

0038

本発明の基地局装置は、無線通信システムを介して、情報ビットに誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、前記複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、に接続される基地局装置であって、前記複数の移動局装置が送信した符号ビットと、前記中継局装置が送信したネットワーク符号ビットとを受信する受信して復号する復号部を有し、前記復号部は、前記受信された符号ビットを復号するときに、前記誤り訂正符号化と、前記ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号することを特徴とする。

0039

本発明の通信方法は、情報ビットに誤り訂正符号化を施した符号ビットを送信する複数の移動局装置と、前記複数の移動局装置から符号ビットを受信し、当該符号ビットにネットワーク符号化を施したネットワーク符号ビットを送信する中継局装置と、前記複数の移動局装置が送信した符号ビット及び前記中継局装置が送信したネットワーク符号ビットを受信して復号する基地局装置と、を含む無線通信システムにおける通信方法であって、前記基地局装置において受信された符号ビットを復号するときに、前記誤り訂正符号化と、前記ネットワーク符号化とが直列連接された符号化により得られた符号ビットとみなして繰り返し復号することを特徴とする。

発明の効果

0040

本発明によれば、基地局装置が中継局装置から受信したネットワーク符号と、移動局装置から受信した誤り訂正符号とを直列連接符号とみなして復号することにより、簡易な構成でダイバーシチを得ることができ、更に、誤り訂正符号化方法に制限がないため、柔軟なシステム設計が可能となる。

0041

また、無線通信システムにおいて中継局装置を配置することにより、ダイバーシチ効果を得るためのより簡単な基地局装置(受信装置)を提供することができる。また、システム設計において柔軟な無線通信システムを提供できる。

図面の簡単な説明

0042

第1実施形態における移動局装置の構成を示す図である。
第1実施形態における中継局装置の構成を示す図である。
第1実施形態における基地局装置の構成を示す図である。
第1実施形態におけるネットワーク復号部の構成を示す図である。
第2実施形態における無線通信システムの概要を示す図である。
第2実施形態における中継局装置の構成を示す図である。
第2実施形態における基地局装置の構成を示す図である。
第2実施形態におけるパケット誤り率を説明する為の図である。
第3実施形態における無線通信システムの概要を示す図である。
第3実施形態における基地局装置の構成を示す図である。
第4実施形態における無線通信システムの概要を示す図である。
第5実施形態における無線通信システムの概要を示す図である。
第5実施形態における基地局装置の構成を示す図である。
第6実施形態における移動局装置の構成を示す図である。
第6実施形態における基地局装置の構成を示す図である。
無線通信システムの概要を説明するための図である。
無線通信システムの概要を説明するための図である。
従来の移動局装置の構成を説明する為の図である。
従来の中継局装置の構成を説明する為の図である。
従来の基地局装置の構成を説明する為の図である。

実施例

0043

以下、図面を参照しながら、この発明を実施するための形態について説明する。なお、以下の実施形態では、受信装置が総ての信号を一括検出できる上り回線を対象とするが、一括検出可能な受信装置に中継装置を介して通信することができるシステムであれば移動通信の上り回線だけに限定されない。また、以降では図示していないが、狭帯域シングルキャリアにおける無線伝搬路による振幅・位相変動補償は、復調の前で適用される。

0044

さらに、以下の実施形態では、狭帯域シングルキャリア伝送を対象とするが、本発明の本質は全移動局装置における情報ビットに対する誤り訂正符号化と、得られた符号ビットのXORによりネットワーク符号化が直列連接された符号化により送信された送信ビットとみなして復号することであるため、復調処理により得られる符号ビットのLLRを算出するシステムであれば如何なるシステムにも適用できることは勿論である。

0045

なお、通常ディジタル通信システムでは変調は必ず行うため、あらゆる伝送方式に適用可能である。例えば、マルチキャリア信号を用いる直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式や、広帯域シングルキャリア伝送(SC−FDMA:Single Carrier Frequency Division Multiple Access、DFT−S−OFDM:Discrete Fourier Transform Spread-OFDM、Clustered DFT−S−OFDMなどの伝送方式)などは勿論、空間的に並列に異なる信号を送受信するMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)方式などにも適用可能である。

0046

また、以下の実施形態では移動通信システムで説明しているが、屋内環境や基地局装置を設置しない自律的に各通信装置無線ネットワークを構成する自律分散ネットワークでも、複数の通信装置が特定の通信装置に情報を中継局装置も利用して伝達する場合に適用可能であるため、移動通信システムに限定されない。

0047

[1.第1実施形態]
まず、第1実施形態として、本実施形態における無線通信システムに含まれる受信装置の一例を示す。本実施形態の想定する無線通信システムは、非特許文献1で示されている中継局装置と類似し、中継局装置で検出した符号ビットをXORによりネットワーク符号化するものであり、基地局装置と接続している移動局装置数を2として説明する。

0048

図1に、移動局装置の一例を示す。移動局装置は、符号部1と、インターリーブ部2と、変調部3と、D/A部4と、無線部5と、送信アンテナ6とを備えて構成される。移動局装置は、情報ビットを符号部1により誤り訂正符号化し、得られた符号ビットをインターリーブ部2により符号ビット間の相関下げるため時間順を入れ替える。インターリーブ部2から出力された符号ビットは、変調部3に入力され、変調シンボルが生成される。生成された変調シンボルは、D/A部4に入力され、アナログ信号に変換された後、無線部5により無線周波数にアップコンバートされ、送信アンテナ6から送信される。

0049

続いて、図2に、中継局装置の一例を示す。中継局装置は、受信アンテナ11と、無線部12と、A/D部13と、無線リソース分離部14と、復調部15−1及び15−2と、デインターリーブ部16−1及び16−2と、復号/符号部17−1及び17−2と、インターリーブ部18−1及び18−2と、排他的論理和部19と、変調部20と、D/A部21と、無線部22と、送信アンテナ23とを備えて構成される。

0050

全移動局装置から到来した受信信号は、受信アンテナ11で受信された後、無線部12によりベースバンドにダウンコンバートされ、A/D部13によりディジタル信号に変換される。その後、無線リソース分離部により各移動局装置の信号が分離され、復調部15−1、15−2によりそれぞれの受信変調シンボルから符号ビットの外部LLRが算出される。得られた外部LLRは時間順を元に戻すためデインターリーブ部16−1、16−2に入力され、復号部17−1、17−2に入力される。

0051

復号部17−1、17−2では、誤り訂正処理によりそれぞれの移動局装置から送信された情報ビットを再符号化した符号ビットを出力する。得られた符号ビットは、インターリーブ部18−1、18−2により再び各移動局装置が送信した符号ビット列の時間順と同じになるようそれぞれ時間順を並び替え、排他的論理和部19によりXORによるネットワーク符号ビットを生成する。その後、変調部20に入力され、変調シンボルが生成される。その後、D/A部21によりアナログ信号に変換され、無線部22により無線周波数にアップコンバートされ、送信アンテナ23から送信される。

0052

なお、本実施形態では復号/符号部17−1、17−2における誤り訂正復号により符号ビットを得たが、中継局における受信電力レベルが十分であれば復調部15−1、15−2で得られた符号ビットのLLRを硬判定してもよいし、復号部17−1、17−2で各移動局装置の情報ビットを復号して得られた復号ビットを再符号化して符号ビットを得た後、それをインターリーブしてもよい。つまり、各移動局装置が送信した順番に符号ビットの排他的論理和を算出できれば本質的には同一であるため、それを実現する方法であれば如何なる方法でもよい。なお、中継局における受信電力レベルが十分であればうより高い効果が得られるということを意味しており、受信電力が十分でなくても適用自体は可能なので、受信電力が十分である場合のみに限定されない。

0053

続いて、図3に受信装置(基地局装置)の一例を示す。受信装置は、受信アンテナ31と、無線部32と、A/D部33と、無線リソース分離部34と、復調部35−1、35−2及び35−Rと、ネットワーク復号部36と、デインターリーブ部37−1及び37−2と、通信路の復号部38−1及び38−2と、インターリーブ部39−1及び39−2とを備えて構成される。

0054

ここで、同図に示されるように、ネットワーク復号部36と、復号部38−1及び38−2が直列に接続された構成となっている。これは、移動局装置の誤り訂正符号化により得られた符号ビットを中継局装置においてさらにXORによるネットワーク符号化され、ネットワーク符号ビットとして送信されていることから、受信装置側からみると、全体の符号部が、移動局装置の誤り訂正符号部と、中継局装置の排他的論理和部が直列に連接されているもの(直列連接)であるとみなしていることを意味している。

0055

受信アンテナ31で受信された受信信号は、無線部32によりベースバンドにダウンコンバートされ、A/D部33によりディジタル信号に変換される。その後、無線リソース分離部34により各移動局装置の信号、中継局装置の信号を分離し、復調部35−1、35−2、35−Rによりそれぞれ第1の移動局装置、第2の移動局装置、中継局装置から送信された符号ビットの外部LLRを得る。

0056

次に、各移動局装置から受信された符号ビット及び中継局装置から受信されたネットワーク符号ビットの外部LLRは、ネットワーク復号部36に入力され、ネットワーク符号ビットの外部LLRをパリティビットとみなした符号化率2/3のネットワーク符号としてMAP推定を行い、各移動局装置の符号ビットの外部LLRを得る。

0057

得られた各移動局装置の符号ビットの外部LLRは、デインターリーブ部37−1、37−2により時間順を元に戻され、復号部38−1、38−2にそれぞれ入力される。復号部38−1、38−2では、MAP推定による誤り訂正復号が行われ、改善した符号ビットの外部LLRを得る。それを再びインターリーブ部39−1、39−2により時間順を並び替え、ネットワーク復号部36の事前情報として入力し、さらに改善した各移動局装置の符号ビットの外部LLRを得る。それをさらに再び通信路復号部38−1、38−2に入力する。以上の処理を任意の回数繰り返し、最後に通信路復号部38−1、38−2から出力された復号ビットを得る。

0058

このように、本実施形態によれば、受信信号から復調処理により得られた外部LLRを、全移動局装置における情報ビットに対する誤り訂正符号化と、中継局装置による全移動局装置の符号ビットに対するネットワーク符号化が直接連接された符号化により得られた送信ビットとみなして、ネットワーク符号ビットのMAP推定と符号ビットのMAP推定を直列に処理し、符号ビットの外部LLRを交換することで、簡易な受信構成で中継によるダイバーシチ利得を獲得することができる。

0059

図4に、ネットワーク復号部36の構成を示す。ネットワーク復号部36は、加算部51−1、51−2、53−1及び53−2と、ボックス加算部52−1及び52−2とを備えて構成される。復調部35−1、35−2から入力された第1及び第2の移動局装置の受信信号から得られた外部LLRと、インターリーブ部39−1、39−2から入力された外部LLRは加算部53−1、53−2で加算され、ボックス加算部52−2、52−1にそれぞれ入力される。ボックス加算部に入力される2つの信号をA、Bとすると、ボックス加算とは式(2)で定義される演算である。

0060

式(2)において、eはネピア数、lnは底をeとする対数である自然対数を表す。また、sign[A]はAの符号を表し、正であれば1、負であれば−1とする演算子、min(x,y)はxとyの最小値を取る演算子である。

0061

ボックス加算部52−1、52−2では、復調部35−Rから入力された外部LLRと、加算部53−2、53−1から入力された信号のボックス加算が式(2)で算出され、復調部35−1、35−2から入力された外部LLRと加算部51−1、52−2で加算される。

0062

そして、加算された信号はデインターリーブ部37−1、37−2へ出力される。つまり、最終的に復調部35−1、35−2、35−Rから入力された外部LLRをα1、α2、αRとし、インターリーブ部39−1、39−2から入力される事前情報となる外部LLRをγ1、γ2とすると、デインターリーブ部37−1、37−2へ出力される出力外部LLRβ1β2は式(3)、(4)として得られる。

0063

このように、本実施形態によれば、XORによるネットワーク符号を各移動局装置から直接届いた受信信号と合わせて符号化率2/3の符号とみなし、誤り訂正復号と直列連接することで受信機構成を簡易にしつつ、繰り返し処理により協調させることができ、中継局によるダイバーシチ効果を獲得できる。

0064

[2.第2実施形態]
続いて、第2実施形態について説明する。第2実施形態としては、各移動局装置からの送信信号の基地局装置における受信品質インバランスであった場合に、中継局装置が排他的論理和を施す符号ビット数を制限し、残りの送信可能な符号ビットを基地局装置において受信電力の低い移動局装置の符号ビットそのものを送信する。

0065

通常、中継局装置を介した通信は、移動局装置、基地局装置間の受信電力レベルよりも中継局装置と基地局装置の間の受信電力レベルの方が高い。さらに、移動局装置間で、受信電力レベルも移動局間の相対位置などにより異なる。この場合に対して性能を向上させる方法が本実施形態である。

0066

図5に、その概念を示す。基地局装置の復号方法は第1実施形態と同じであるものとする。第1の移動局装置61が送信する符号ビットをc1、第2の移動局装置62が送信する符号ビットをc2としている。ここでは、第1の移動局装置61と基地局装置64間の伝搬路の利得が第2の移動局装置62と基地局装置間64の利得に比べて高い場合を考える。

0067

本実施形態では、基地局装置64で、中継局装置63から送信された排他的論理和演算により各移動局装置の符号ビットに対するパリティビットとして多重されたネットワーク符号ビットを用いて協調した復号処理を行うものの、受信電力にインバランスが存在する場合には、繰り返しの1回目でパケット誤り率が移動局装置間で異なる。

0068

この場合、このような協調して復号する場合には、繰り返しが適切に収束すれば協調し合って、ほぼ同等のパケット誤り率に収束するが、必ずしも、繰り返し処理による符号化利得最大化するものではない。

0069

そこで、繰り返し1回目のパケット誤り率が均衡するように中継局装置63で排他的論理和によりネットワーク符号化する符号ビットの割合を制御する。図5において、中継局装置63は、第1の移動局装置61及び第2の移動局装置62の符号ビットを中継する場合、受信電力の高い第1の移動局装置61の符号ビットのx%のみを、第2の移動局装置62の符号ビットと排他的論理和によりネットワーク符号化し、残り(100−x)%を受信電力の低い第2の移動局装置62の符号ビットそのものを送信する。

0070

中継局装置63が送信するネットワーク符号ビットは、最初のx%の符号ビットでは、c1とc2との排他的論理和で送信され、残りの(100−x)%の符号ビットはc1を多重せず、c2のみを送信する。この割合xを繰り返し1回目のパケット誤り率が均衡するよう制御すれば、受信電力のインバランスを考慮した繰り返し利得の拡大が可能となり、さらに伝送特性が向上する。

0071

次に、このxの設定法の一例を示す。このxの値は、第1の移動局装置61と基地局装置64との間の受信品質(例えば、受信SNR(Signal to Noise power Ratio))、第2の移動局装置62と基地局装置64との間の受信品質、中継局装置63と基地局装置64との間の受信品質の組み合わせで決定される。

0072

そのため、これら3つの組み合わせとxを予め計算機シミュレーションなどで最適化しておき、それをLUT(Look Up Table)として予め基地局で保存しておき、各移動局装置、及び中継局装置から受信品質を測定し、LUTから適切なxとどちらの受信電力が高いかを選択して中継局装置に通知する。

0073

図6に、多重する符号ビットの割合を制御する中継局装置の一例を示す。同図において、図2と同じ符号が付記されているブロックは図2の同一符号の機能と同じであり、異なるのは排他的論理和部71である。

0074

排他的論理和部71には、インターリーブ部18−1及び18−2から入力される各移動局装置の符号ビットだけでなく、検出された上述したネットワーク符号化するビットの割合xの値と、どの移動局装置の受信電力が高いかに関する情報が入力され、各移動局装置の符号ビットのx%がネットワーク符号化され、残りの(100−x)%は受信電力が低い移動局装置の符号ビットそのものを出力する。このように、ネットワーク符号化を用いて符号ビットを多重する割合をx%に制限することで、繰り返しによる利得を最大化することができる。

0075

なお、ここでは、受信電力の高い移動局装置のx%の符号ビットのみを送信する前提でXORによるネットワーク符号化を採用しているが、残りを受信電力が低い符号ビットそのものとして送信ビットを構成するとしているが、受信電力の高い移動局装置の符号ビットの(100−x)%を0に置き換えても等価な処理が可能であるため、この手段を用いてもよい。

0076

図7に、基地局装置の一例を示す。同図において、基本的な構成は図3と同じであり、図3と同じ符号の付記されたブロックの機能は同一であるため、説明を省略する。同図において、受信品質測定部81−1、81−2、81−Rで受信品質を測定し、その受信品質からLUT82において排他的論理和を行う割合x%を算出するとともに、どの移動局装置の受信電力が高いかという情報と併せて、中継局装置に通知する。

0077

図8に、中継局装置から基地局装置の伝搬路の受信SNRを3dBとし、第1の移動局装置から基地局装置の伝搬路の受信SNRを−2dB、第2の移動局装置から基地局装置の伝搬路の受信SNRを−3dBとした場合における信号多重の割合xを変化させたときの各移動局装置のパケット誤り率特性を示す。図8(a)は第1の移動局装置のパケット誤り率であり、図8(b)は第2の移動局装置のパケット誤り率である。

0078

ここでは、パケットサイズを2048ビットとし、変調方式をQPSK、符号化率1/2のターボ符号、伝搬路をAWGN(Additive White Gaussian Noise)、インターリーブをランダムとしている。また、復号部におけるターボ復号繰り返し回数を4、ネットワーク復号部と復号部での繰り返し回数を1及び8としている。

0079

なお、中継局装置は第1の移動局装置の符号ビットをネットワーク符号化して多重する各移動局装置から送信される符号ビットの割合を変化させることになるが、同図に示されるように、第1の移動局装置の符号ビットをすべて第2の移動局装置の符号ビットとネットワーク符号化した第1実施形態で示された100%のパケット誤り率が最小になるのではなく、15%のときに最も小さくなっており、中継局装置は第1の移動局装置の符号ビットの15%のみを第2の移動局装置の符号ビットとネットワーク符号化することで最も良好な伝送特性を得られていることが分かる。

0080

[3.第3実施形態]
続いて第3実施形態について説明する。図9は、移動局装置を3局、中継局装置を1局とした場合の第3実施形態の概念図を示す。ここでは、各移動局装置91、92、93がそれぞれビットc1、c2、c3を送信し、中継局装置94はこれら3局の移動局装置(c1、c2、c3)の排他的論理和cRを基地局装置95に送信している。この場合、本実施形態では、排他的論理和による送信ビットをパリティビットとする符号化率3/4のネットワーク符号と、誤り訂正符号の直列連接構造として情報ビットを検出する。

0081

図10に、基地局装置の一例を示す。同図の基本構成図3と同じであり、同じ符号のブロックは図3の構成と同一である。また、本実施形態では3局の移動局装置が協調した通信となっていることから、復調部35−3、デインターリーブ部37−3、復号部38−3、インターリーブ部39−3が追加されているが、これは第3の移動局装置の検出のためのものである。

0082

本実施形態の異なる点は、ネットワーク復号部101である。まず、ネットワーク復号部101では、インターリーブ部39−1、39−2、39−3から入力された事前LLR(復号部から出力され、時間順を並び替えた外部LLR)γ1、γ2、γ3と、復調部35−1、35−2、35−3、35−Rから入力される外部LLRをα1、α2、α3、αRとする。

0083

これらを符号ビットが0及び1である確率に変換した後、ネットワーク符号が有する全状態の結合確率及び復号部からのフィードバックである事前LLRγ1、γ2、γ3に基づき、c1、c2、c3のそれぞれについての周辺確率を求めることで、出力される各移動局装置のネットワーク復号後の外部LLRは式(5)〜(7)で表される。

0084

式(5)〜(7)において、β1、β2、β3がネットワーク復号部101から出力される外部LLRを表している。このように得られた符号ビットの外部LLRを、デインターリーブ部37−1、37−2、37−3を介して復号部38−1、38−2、38−3に入力する。

0085

復号部38−1、38−2、38−3において、誤り訂正により得られた符号ビットの外部LLRγ1、γ2、γ3を、インターリーブ部39−1、39−2、39−3を介してネットワーク復号部101に入力する。以上の処理を任意の回数繰り返すことで、復号ビットを得る。

0086

同様に、移動局装置が4局、5局存在しても符号化率(N−1)/N(N:移動局装置数)のネットワーク符号化と通信路符号化とが直列連接されて符号化されたとみなすことができ、繰り返し復号が可能となる。

0087

なお、ここでは変調方式を変更せずに符号化率が高くなったとみなしてネットワーク復号を行ったが、中継局装置と基地局装置の間の受信品質が良好で、中継局装置が変調多値数を高く設定できる場合には、移動局装置からの信号をQPSK(Quaternary Phase Shift Keying)、中継局装置からの信号を16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)にして送信すれば符号ビットに対するネットワーク符号化における符号化率を下げることなく4局の移動局装置の符号ビットを中継できるため、このような変調方式や誤り訂正符号化の符号化率を変更する手法を用いても良い。

0088

[4.第4実施形態]
続いて、第4実施形態について説明する。図11に、本実施形態の概念の一例を示す。同図は、移動局装置が4局存在し、中継局装置が2局存在する場合を示している。第1の移動局装置111及び第2の移動局装置112は、第1の中継局装置115を介して基地局装置117へ中継する。同様に、第2の移動局装置113及び第4の移動局装置114は第2の中継局装置116を介して基地局装置117へ中継する。

0089

これは、第1実施形態を複数持つシステムであり、中継局装置が多く設置されている場合に有効である。なお、移動局装置の数が奇数のときは、1つの中継局装置が2局の移動局装置の信号を第1実施形態に基づいて中継することを前提に、残り3局の端数に関しては、第3実施形態に基づいて3局の移動局装置の信号を中継すればよい。これにより、中継局を効率的に使った中継システムを実現できる。

0090

[5.第5実施形態]
第5の実施形態として、ここでは移動局装置数を3、中継局装置数を2とした形態について説明する。図12に、その一例を示す。同図は、第1の移動局装置121、第2の移動局装置122、第3の移動局装置123が、第1の中継局装置124、第2の中継局装置125を介して基地局装置126に通信する例を示している。ここでは、第2の中継局装置125から基地局装置126への受信電力が他の移動局装置からの受信電力よりも低い場合を考える。このとき、第1の移動局装置121の信号を第1の中継局装置124、第3の移動局装置123を信号は第2の中継局装置125が中継するものとし、第2の移動局装置122の信号は基地局装置126での受信電力レベルが低いことを考慮して第1及び第2の中継局装置124、125の両方で中継されるものとしている。

0091

この場合、各移動局装置121、122、123で送信される符号ビットをc1、c2、c3とすると、各中継局装置124、125が送信するネットワーク符号ビットは、式(8)、式(9)で表される。

0092

式(8)、式(9)において、cR1は第1の中継局装置124が送信するネットワーク符号ビット、cR2は第2の中継局装置125が送信するネットワーク符号ビットである。このとき、受信電力レベルのインバランスに対して第2実施形態で示したような信号多重法を各中継局装置で適用できることは勿論である。

0093

図13に、受信装置である基地局装置の一例を示す。基地局装置は、受信アンテナ131と、無線部132と、A/D部133と、無線リソース分離部134と、復調部135−1、135−2、135−3、135−R及び135−R2と、ネットワーク復号部136と、デインターリーブ部137−1,137−2及び137−3と、復号部138−1、138−2及び138−3と、インターリーブ部139−1、139−2及び139−3とを備えて構成される。

0094

受信アンテナ131で受信された受信信号は、無線部132によりベースバンドにダウンコンバートされ、A/D部133においてディジタル信号に変換される。得られた受信信号は無線リソース分離部134でそれぞれの移動局装置・中継局装置からの信号を時間・周波数・空間領域でどのように多重されたかに基づいて分離する。分離された信号から復調部135−1、135−2、135−3、135−R、135−R2で外部LLRを算出する。

0095

なお、各移動局装置からの受信信号は復調部135−1、135−2、135−3で処理され、中継局装置からの受信信号は復調部135−R、135−R2で処理されるものとしている。

0096

それぞれの外部LLRは、ネットワーク復号部136において、符号化率3/5の符号とみなしてインターリーブ部139−1、139−2、139−3から入力される外部LLRを事前情報としたMAP推定を行い、各移動局装置の符号ビットの外部LLRを出力する。

0097

ネットワーク復号部136で計算される各移動局装置の符号ビットの外部LLRは、復調部135−1、135−2、135−3、135−R、135−R2から入力される外部LLRをそれぞれα1、α2、α3、αR1、αR2、インターリーブ部139−1、139−2、139−3から入力される外部LLRをγ1、γ2、γ3とすると式(10)〜式(12)で表される。

0098

ここで、β1、β2、β3は出力される外部LLRである。得られた外部LLRは、デインターリーブ部137−1,137−2、137−3を介して復号部138−1,138−2、138−3に入力される。

0099

復号部138−1,138−2、138−3では、通信路符号化に基づくMAP推定による誤り訂正が行われ、尤度の改善した外部LLRが算出され、インターリーブ部139−1、139−2、139−3を介してネットワーク符号部136の事前情報として再び入力される。以上の処理を任意の回数繰り返すことで、協力による中継ダイバーシチ効果が得られる。今回は、移動局装置数が3、中継局装置数が2の場合であったが、このような中継方法は移動局装置数、中継局装置数が任意の数であっても可能である。

0100

[6.第6の実施形態]
第6実施形態として、本発明をMIMO技術に応用した態様について説明する。上り回線にMIMO技術を適用し、移動局装置が基地局装置に信号を送信する場合、使用者の手によって特定の送信アンテナが隠れることなどが原因で、受信電力にインバランスが生じる。この場合、最も受信電力の高い送信アンテナにネットワーク符号を割り当てることで、このような状況でも良好な伝送特性を得ることができる。

0101

図14に、移動局装置(送信装置)の一例を示す。ここでは、移動局装置が3本の送信アンテナを装備しているものとしている。移動局装置は、符号部141−1及び141−2と、インターリーブ部142−1及び142−2と、変調部143−1、143−2及び143−Rと、D/A部144−1、144−2及び144−Rと、無線部145−1、145−2及び145−Rと、送信アンテナ146−1、146−2及び146−Rと、排他的論理和部147とを備えて構成されている。

0102

また、誤り訂正符号のコードワード数を2としており、同図のブロックにおいて***−1と付記されたブロックは第1のコードワードのための処理、***−2と付記されたブロックは第2のコードワードのための処理を表している。

0103

符号部141−1、142−2において、各コードワードの情報ビットは誤り訂正符号化され、インターリーブ部142−1、142−2において時間順を並び替える。その後、変調部143−1、143−2に入力されるとともに、排他的論理和部147に入力される。

0104

排他的論理和部147ではXOR演算によりネットワーク符号ビットが算出され、変調部143−Rに入力される。変調部143−1、143−2、143−Rでは入力された符号ビットから変調シンボルが生成され、D/A部144−1、144−2、144−Rによりアナログ信号に変換され、無線部145−1、145−2、145−Rにより無線周波数にアップコンバートし、送信アンテナ146−1、146−2、146−Rから送信される。

0105

なお、ここでは送信装置の基本的な構成要件を示しているが、実際には第1実施形態の考え方からすれば、送信アンテナ146−Rからの受信電力レベルが最も高いように選択することとなる。

0106

図15に、基地局装置(受信装置)の一例を示す。受信装置は、受信アンテナ151−1、151−2及び151−Rと、無線部152−1、152−2及び153−Rと、A/D部153−1、153−2及び153−Rと、MIMO分離部154と、復調部155−1、155−2及び155−Rと、ネットワーク復号部156と、デインターリーブ部157−1及び157−2と、復号部158−1及び158−2と、インターリーブ部159−1及び159−2とを備えて構成される。

0107

各受信アンテナ151−1、151−2、151−Rで受信された受信信号は、無線部152−1、152−2、153−3で無線周波数からベースバンドにダウンコンバートされ、A/D部153−1、153−2、153−Rでディジタル信号に変換される。その後MIMO分離部154により空間分離し、復調部155−1、155−2、155−Rにより各送信アンテナから送信された符号ビットの外部LLRが計算される。なお、***−1と付記されたブロックは第1のコードワードの受信処理、***−2と付記されたブロックは第2のコードワードの受信処理、***−Rと付記されたブロックはネットワーク符号の受信処理である。

0108

復調部155−1、155−2、155−Rから得られた外部LLRは、ネットワーク復号部156により第1実施形態の基地局装置と同様のネットワーク復号が行われ、デインターリーブ部157−1、157−2を介して復号部158−1、158−2で誤り訂正復号が行われる。誤り訂正により改善された外部LLRは、インターリーブ部159−1、159−2を介してネットワーク復号部156にフィードバックされ、再び復号処理が行われる。

0109

以上の処理を任意の回数繰り返し、最後に情報ビットの事後LLRを図示しないが硬判定することで、第1及び第2のコードワードの復号ビットを得る。このように、受信電力がインバランスになり得る環境であればこのように適用可能である。なお、本実施形態のような状況でも、第1実施形態のみでなく、第2〜第4実施形態の手法も適用できることは勿論である。

0110

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

0111

1符号部
2インターリーブ部
3変調部
4 D/A部
5無線部
6送信アンテナ
11受信アンテナ
12 無線部
13 A/D部
14無線リソース分離部
15−1、15−2復調部
16−1、16−2デインターリーブ部
17−1、17−2復号部
18−1、18−2 インターリーブ部
19排他的論理和部
20 変調部
21 D/A部
22 無線部
23 送信アンテナ
31 受信アンテナ
32 無線部
33 A/D部
34 無線リソース分離部
35−1、35−2、35−R 復調部
36ネットワーク復号部
37−1、37−2、37−3 デインターリーブ部
38−1、38−2、38−2 復号部
39−1、39−2、39−3 インターリーブ部
51−1、51−2、53−1、53−2加算部
52−1、52−2ボックス加算部
61、62、91、92、93、111、112、113、114、121、122、123移動局装置
63、94、115、116、124、125中継局装置
64、95、117、126基地局装置
71 排他的論理和部
81−1、81−2、81−R受信品質測定部
82 LUT
101 ネットワーク復号部

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