(57)【要約】【課題】中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を中継局で受信した信号に誤りがある場合にも実現する。【解決手段】中継局１０が送受信局２０−１、２０−２から受信した信号を一度復調し、誤り検出を行う。この誤り検出の結果、誤りがなければＤＦ方式を適用し、誤りがあればＡＦ方式（ただし、等化処理を行う）を適用する。そして、それぞれの方式を適用した中継信号をアナログ変調信号多重して一括送信する。また、送受信局２０−１、２０−２においては、送信側から送信される信号を直接受信し、中継局から受信した所望信号と直接信号とを最大比合成する。この最大比合成に用いる重みを、２地点間の伝搬路係数と、中継局における中継信号の中継状況に応じて切り替える。そして、この最大比合成された信号を復調する。【選択図】図４
2010098380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムにおいて、
前記中継局は、
前記送受信局から受信した信号を復調する復調回路と、
前記復調回路で復調された信号の誤り検出を行う誤り検出回路と、
前記誤り検出回路により誤りが検出されなかった場合に、前記復調された信号を再変調する変調回路と、
前記復調回路により復調される前の信号を等化処理する等化回路と、
前記誤り検出回路における誤り検出結果により、誤りがない場合には前記変調回路により再変調された信号を中継信号として記憶し、誤りがある場合には前記等化回路により等化処理された信号を中継信号として記憶すると共に、前記中継信号をアナログ変調信号多重化する重畳回路と、
前記アナログ変調信号多重化された中継信号を一括送信する無線部と、
を備えることを特徴とする無線中継システム。
【請求項２】
前記中継局は、
前記誤り検出回路における誤り検出結果を中継状況の情報として生成し、該中継状況の情報を中継信号と共に送信するように構成され、
前記送受信局は、
送受信局および中継局における２地点間の伝搬路係数を推定するチャネル推定回路と、
前記中継局から送信される中継状況の情報を受信し、前記中継局における中継信号の中継状況を判定する中継状況判定回路と、
前記チャネル推定回路により推定される伝搬路係数と、前記中継状況判定回路により判定される中継状況の情報とに基づいて、前記所望信号と前記直接信号とを重み付けして最大比合成する合成回路と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の無線中継システム。
【請求項３】
複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムにおける無線中継方法であって、
前記中継局により、
前記送受信局から受信した信号を復調する復調手順と、
前記復調手順により復調された信号の誤り検出を行う誤り検出手順と、
前記誤り検出手順により誤りが検出されなかった場合に、復調された信号を再変調する変調手順と、
前記復調手順により復調される前の信号を等化処理する等化手順と、
前記誤り検出手順における誤り検出結果により、誤りがない場合には前記変調回路により再変調された信号を中継信号として記憶し、誤りがある場合には前記等化回路により等化処理された信号を中継信号として記憶すると共に、前記中継信号をアナログ変調信号多重化する手順と、
前記アナログ変調信号多重化された中継信号を一括送信する手順と、
が行なわれることを特徴とする無線中継方法。
【請求項４】
前記中継局により、
前記誤り検出手順における誤り検出結果を中継状況の情報として生成し、該中継状況の情報を中継信号と共に送信する手順が行なわれ、
前記送受信局により、
送受信局および中継局における２地点間の伝搬路係数を推定するチャネル推定手順と、
前記中継局から送信される中継状況の情報を受信し、前記中継局における中継信号の中継状況を判定する中継状況判定手順と、
前記チャネル推定手順により推定される伝搬路係数と、前記中継状況判定手順により判定される中継状況の情報とに基づいて、前記所望信号と前記直接信号とを重み付けして最大比合成する合成手順と、
が行なわれることを特徴とする請求項３に記載の無線中継方法。
【請求項５】
複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムにおける前記中継局であって、
前記送受信局から受信した信号を復調する復調回路と、
前記復調回路で復調された信号の誤り検出を行う誤り検出回路と、
前記誤り検出回路により誤りが検出されなかった場合に、前記復調された信号を再変調する変調回路と、
前記復調回路により復調される前の信号を等化処理する等化回路と、
前記誤り検出回路における誤り検出結果により、誤りがない場合には前記変調回路により再変調された信号を中継信号として記憶し、誤りがある場合には前記等化回路により等化処理された信号を中継信号として記憶すると共に、前記中継信号をアナログ変調信号多重化する重畳回路と、
前記アナログ変調信号多重化された中継信号を一括送信する無線部と、
を備えることを特徴とする中継局。
【請求項６】
複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムであって、前記中継局は、受信した信号を復調して誤り検出を行い、誤りがない場合には前記復調した信号を再変調することで中継信号を生成し、誤りがある場合には復調前の信号を等化処理することで中継信号を生成し、前記生成した中継信号をアナログ変調信号多重化して一括送信すると共に、前記誤り検出の結果を中継状況の情報とし中継信号と共に送信する無線中継システムにおける前記送受信局であって、
前記送受信局および中継局における２地点間の伝搬路係数を推定するチャネル推定回路と、
前記中継局から送信される中継状況の情報を受信し、前記中継局における中継信号の中継状況を判定する中継状況判定回路と、
前記チャネル推定回路により推定される伝搬路係数と、前記中継状況判定回路により判定される中継状況の情報とに基づいて、前記所望信号と前記直接信号とを重み付けして最大比合成する合成回路と、
を備えることを特徴とする送受信局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチホップ無線通信を行う際の無線中継システム、それに応じた無線中継方法、それを実現するための中継局、および送受信局に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アドホックネットワークなどのマルチホップ通信では、使用可能チャネルが１つしかなく、かつ複数の通信フローが１つの中継局を共有する時、中継局がそれぞれの通信を交互に中継するため、中継局がシステムスループットのボトルネックとなる。
【０００３】
それを解決する手段として、中継局が各通信フローのアナログ信号である各変調シンボルを加算により重ね合わせ、宛先局に一括送信をするアナログ変調信号多重化が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００４】
アナログ変調信号多重化を適用時の宛先局は、受信した中継信号から、あらかじめ取得しておいた所望信号以外の重ね合わされた信号を減算により除去し、所望の信号を取得する。このように中継局が複数の通信を一括送信して中継することにより、中継局の送信回数を減らすことができ、システムの通信が終了するまでの時間が短くなる。これによりシステムスループットを向上させることが可能となる。
【０００５】
このアナログ変調信号多重化を用いた中継局における処理としては、生起局から受信した信号を一度復調し、再変調してから多重化して中継するＤＦ（Decode and Forward）方式によるアナログ変調信号多重化と、受信した信号をそのまま増幅してから多重化して中継するＡＦ（Amplify and Forward）方式によるアナログ変調信号多重化がある。
【０００６】
図９は、従来のＤＦ方式を用いた無線中継システムの中継局の内部構成を示す概略ブロック図である。この図に示すように、中継局３０は、無線部３０１、信号検出回路３０２、チャネル推定回路３０３、復調回路３０４、変調回路３０５、重畳回路３０６を備えている。
【０００７】
無線部３０１は、送受信する信号を所望の周波数の信号にアップコンバート、またダウンコンバートする回路であり、同期回路、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換器を有している。この無線部３０１は、入力される信号を送信すると共に、受信信号から所望の信号を検出し出力する。信号検出回路３０２は、受信信号から変調シンボル信号を検出し出力する。チャネル推定回路３０３は、送受信局と中継局との間の伝送路の状態（伝搬路係数）を推定する。復調回路３０４は、信号検出回路３０２から出力される変調シンボルを復調する。なお、復調回路３０４においては、変調シンボル信号が誤り訂正符号化された信号である場合は、誤り訂正復号を行う。変調回路３０５は、復調回路３０４から入力される送信データの信号を予め定められた方式を用いて変調し、変調シンボルを生成する。なお、変調回路３０５においては、誤り訂正符号化を行う場合には、この誤り訂正符号化処理も行う。重畳回路３０６は、変調回路３０５で生成された変調シンボルを記憶しておき、最終的に全てを足し合わせて合成し、一括送信する。
【０００８】
また、図１０は、従来のＡＦ方式を用いた無線中継システムの中継局の内部構成を示す概略ブロック図である。この図に示すように、中継局４０は、無線部４０１、信号検出回路４０２、信号記憶回路４０３、重畳回路４０４を備えている。
【０００９】
無線部４０１は、送受信する信号を所望の周波数の信号にアップコンバート、またダウンコンバートする回路であり、同期回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器を有している。この無線部４０１は、入力される信号を送信すると共に、受信信号から所望の信号を検出し出力する。信号検出回路４０２は、受信信号から所望の変調シンボルの信号を検出し出力する。信号記憶回路４０３は、信号検出回路４０２から出力される変調シンボルの信号を記憶する。重畳回路４０４は、信号記憶回路４０３に記憶された送受信局から受信した各変調シンボルを、足し合わせて合成し、一括送信する。
【００１０】
上述した従来の中継局の構成により、中継局が複数の通信を一括送信して中継することにより、中継局の送信回数を減らすことができ、システムスループットを向上させることが可能となる。
【００１１】
また、マルチホップ通信の伝送品質を向上させる手法として、生起局から宛先局へ微弱ながらオーバーリーチした信号を合成してダイバーシチ効果を得る手法が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。なお、オーバーリーチした自分宛てではない信号も受信し記憶しておくことを適時聴取（opportunistic listening）と呼ぶ。
【００１２】
図１１は、従来の無線中継システムにおける送受信局の内部構成を示す概略ブロック図である。図１１に示す送受信局は、オーバーリーチ信号を適時聴取する機能を備える送受信局の例であり、ＤＦ方式の送受信局の例である。この図に示すように、送受信局５０は、無線部５０１、信号検出回路５０２、出力切替回路５０３、合成回路５２０、復調回路５０４、出力切替回路５０５、チャネル推定回路５０６、所望波抽出回路５０７、信号記憶回路５０８、変調回路５０９、出力切替回路５１０を備えている。
【００１３】
無線部５０１は、送受信する信号を所望の周波数の信号にアップコンバート、またダウンコンバートする回路であり、同期回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器を有している。この無線部５０１は、入力される信号を送信すると共に、受信信号から所望の信号を検出し出力する。信号検出回路５０２は、受信信号から所望の変調シンボルの信号を検出し出力する。出力切替回路５０３は、信号検出回路５０２から入力された変調シンボルの信号の出力先を、信号条件により切り替える。適時聴取した信号である場合は、合成回路５２０に出力し、中継局から受信した多重化信号である場合は、所望波抽出回路５０７に出力する。
【００１４】
チャネル推定回路５０６は、中継局と自局、および生起局と自局との間の伝送路の状態（伝搬路係数）を推定する。この伝搬路係数は、所望波抽出回路５０７に出力される。所望波抽出回路５０７は、出力切替回路５０３から入力される信号（中継局から受信した多重化信号）から、所望信号以外のシンボルを減算して除去し、所望信号の変調シンボルの信号を抽出する。この所望波抽出回路５０７において、所望信号を抽出する際には、チャネル推定回路５０６から入力される伝搬路係数が、重み係数として使用される。
【００１５】
所望波抽出回路５０７で抽出された所望信号の変調シンボルは、合成回路５２０に出力される。合成回路５２０は、所望信号以外の信号については、何も処理を行わずに復調回路５０４へ出力し、所望信号については、出力切替回路５０３を介して直接受信した所望波の変調シンボルと、所望波抽出回路５０７から入力した所望波の変調シンボルとを合成する。復調回路５０４は、合成回路５２０から入力される変調シンボルを復調する。この復調の際に、シンボル信号が誤り訂正符号化されている場合は、誤り訂正復号を行う。出力切替回路５０５は、復調した信号を所望信号以外の信号として記憶する場合、入力信号を信号記憶回路５０８に出力し、自局の処理で用いる場合、入力信号を出力信号として出力する。信号記憶回路５０８は、予め取得した所望信号以外の信号（例えば、適時聴取した所望信号以外の直接信号）、および自局が送信する送信データを、ビット信号として記憶する。
【００１６】
変調回路５０９は、信号記憶回路５０８から入力される信号をシンボル信号に変調する。この場合、変調する信号に誤り訂正符号化を行う場合は、この誤り訂正符号化処理も行う。出力切替回路５１０は、変調回路５０９から入力した変調シンボル信号の出力先を切り替える回路であり、所望信号以外の信号として、所望波抽出回路５０７に出力するか、または、送信データとして、無線部５０１に出力する。
【００１７】
上述構成の送受信局では、所望信号を受信する際に、中継信号とオーバーリーチした直接信号とを合成してダイバーシチ効果を得ることができ、通信信号の伝送品質の向上を図ることができる。
【非特許文献１】原田諭，宮本伸一，三瓶政一，“双方向トラヒックの一括伝送方式を適用したマルチホップ無線ネットワークの伝送特性に関する検討”，信学技報MoMuC2006-82．
【非特許文献２】“ネットワーク符号化を適用したマルチホップ無線システムの一検討”，2008年電子情報通信学会総合大会  Ｂ−５−１９１．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来の無線中継システムにおいては、ＤＦ方式の場合、中継局で復調に失敗してしまうと、その後の中継信号は誤り含んだ信号となってしまうため、宛先局における伝送品質が低下する問題がある。
【００１９】
また、オーバーリーチ信号を利用する場合において、中継方法がＤＦ方式の場合は、中継信号が正しい場合はオーバーリーチ信号によるダイバーシチ効果を得られるが、中継されてきた信号が誤っていることがあるため、その場合ダイバーシチ効果は得られない。一方、ＡＦ方式は誤った信号を中継することはないためダイバーシチ効果を常に得ることができるが、中継信号は中継局で付加される雑音をそのまま増幅して中継されるため、中継信号の品質が劣化する。そのため得られるダイバーシチ効果の大きさが、ＤＦ方式で正しく中継された時に得られるダイバーシチ効果に比べて小さくなる問題がある。
【００２０】
本発明は、斯かる実情に鑑みなされたもので、あり、本発明の目的は、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができ、通信信号の伝送品質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、中継局、および送受信局を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の無線中継システムは、複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムにおいて、前記中継局は、前記送受信局から受信した信号を復調する復調回路と、前記復調回路で復調された信号の誤り検出を行う誤り検出回路と、前記誤り検出回路により誤りが検出されなかった場合に、前記復調された信号を再変調する変調回路と、前記復調回路により復調される前の信号を等化処理する等化回路と、前記誤り検出回路における誤り検出結果により、誤りがない場合には前記変調回路により再変調された信号を中継信号として記憶し、誤りがある場合には前記等化回路により等化処理された信号を中継信号として記憶すると共に、前記中継信号をアナログ変調信号多重化する重畳回路と、前記アナログ変調信号多重化された中継信号を一括送信する無線部と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の無線中継システムは、前記中継局は、前記誤り検出回路における誤り検出結果を中継状況の情報として生成し、該中継状況の情報を中継信号と共に送信するように構成され、前記送受信局は、送受信局および中継局における２地点間の伝搬路係数を推定するチャネル推定回路と、前記中継局から送信される中継状況の情報を受信し、前記中継局における中継信号の中継状況を判定する中継状況判定回路と、前記チャネル推定回路により推定される伝搬路係数と、前記中継状況判定回路により判定される中継状況の情報とに基づいて、前記所望信号と前記直接信号とを重み付けして最大比合成する合成回路と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の無線中継方法は、複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムにおける無線中継方法であって、前記中継局により、前記送受信局から受信した信号を復調する復調手順と、前記復調手順により復調された信号の誤り検出を行う誤り検出手順と、前記誤り検出手順により誤りが検出されなかった場合に、復調された信号を再変調する変調手順と、前記復調手順により復調される前の信号を等化処理する等化手順と、前記誤り検出手順における誤り検出結果により、誤りがない場合には前記変調回路により再変調された信号を中継信号として記憶し、誤りがある場合には前記等化回路により等化処理された信号を中継信号として記憶すると共に、前記中継信号をアナログ変調信号多重化する手順と、前記アナログ変調信号多重化された中継信号を一括送信する手順と、が行なわれることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の無線中継方法は、前記中継局により、前記誤り検出手順における誤り検出結果を中継状況の情報として生成し、該中継状況の情報を中継信号と共に送信する手順が行なわれ、前記送受信局により、送受信局および中継局における２地点間の伝搬路係数を推定するチャネル推定手順と、前記中継局から送信される中継状況の情報を受信し、前記中継局における中継信号の中継状況を判定する中継状況判定手順と、前記チャネル推定手順により推定される伝搬路係数と、前記中継状況判定手順により判定される中継状況の情報とに基づいて、前記所望信号と前記直接信号とを重み付けして最大比合成する合成手順と、が行なわれることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の中継局は、複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムにおける前記中継局であって、前記送受信局から受信した信号を復調する復調回路と、前記復調回路で復調された信号の誤り検出を行う誤り検出回路と、前記誤り検出回路により誤りが検出されなかった場合に、前記復調された信号を再変調する変調回路と、前記復調回路により復調される前の信号を等化処理する等化回路と、前記誤り検出回路における誤り検出結果により、誤りがない場合には前記変調回路により再変調された信号を中継信号として記憶し、誤りがある場合には前記等化回路により等化処理された信号を中継信号として記憶すると共に、前記中継信号をアナログ変調信号多重化する重畳回路と、前記アナログ変調信号多重化された中継信号を一括送信する無線部と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の送受信局は、複数の送受信局と中継局から構成され、前記中継局において受信したアナログ変調信号を加算することでアナログ変調信号多重化したうえで一括送信し、前記送受信局において所望信号以外の信号を予め取得し、前記中継局から受信した信号から前記予め取得した信号を減算することで所望信号を得て、前記所望信号と前記所望信号を送信する相手送受信局から直接受信した直接信号とを最大比合成する無線中継システムであって、前記中継局は、受信した信号を復調して誤り検出を行い、誤りがない場合には前記復調した信号を再変調することで中継信号を生成し、誤りがある場合には復調前の信号を等化処理することで中継信号を生成し、前記生成した中継信号をアナログ変調信号多重化して一括送信すると共に、前記誤り検出の結果を中継状況の情報とし中継信号と共に送信する無線中継システムにおける前記送受信局であって、前記送受信局および中継局における２地点間の伝搬路係数を推定するチャネル推定回路と、前記中継局から送信される中継状況の情報を受信し、前記中継局における中継信号の中継状況を判定する中継状況判定回路と、前記チャネル推定回路により推定される伝搬路係数と、前記中継状況判定回路により判定される中継状況の情報とに基づいて、前記所望信号と前記直接信号とを重み付けして最大比合成する合成回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の無線中継システムにおいては、中継局における受信信号（中継信号）の誤り検出結果によって中継信号の中継方法を切り換える。誤りがない場合はＤＦ方式による中継を行い、誤りがある場合は尤度情報を残したＡＦ方式による中継を行う。
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局に送信される通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の無線中継システムにおいては、宛先局となる送受信局では、中継局から中継されてきた所望信号とオーバーリーチ（直接受信）した所望信号と最大比合成する。最大比合成に用いる重みは、伝搬路係数と、中継局における中継信号の中継状況とに応じて切り替える。
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局に送信される通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【００２９】
本発明の無線中継システム方法においては、中継局における受信信号（中継信号）の誤り検出結果によって中継方法を切り換える。誤りがない場合はＤＦ方式による中継を行い、誤りがある場合は尤度情報を残したＡＦ方式による中継を行う。
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局まで通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明の無線中継方法においては、宛先局となる送受信局では、中継局から中継されてきた所望信号とオーバーリーチした所望信号を最大比合成する。最大比合成に用いる重みは、伝搬路係数と中継状況とに応じて切り替える。
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局に送信される通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【００３１】
本発明の中継局においては、中継局における受信信号（中継信号）の誤り検出結果によって中継方法を切り換える。誤りがない場合はＤＦ方式による中継を行い、誤りがある場合は尤度情報を残したＡＦ方式による中継を行う。
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局まで通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明の送受信局においては、宛先局となる送受信局では、中継局から中継されてきた所望信号とオーバーリーチした所望信号を最大比合成する。最大比合成に用いる重みは、伝搬路係数と中継状況とに応じて切り替える。
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局に送信される通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
［本発明の無線中継システムの基本概念の説明］
最初に、本発明の無線中継システムにおける基本概念について説明しておく。本発明では、中継局は複数の生起局からの信号を独立して受信し、それらの受信信号に対して一度復調を行った後に誤り検出を行う。その結果正しく復調できていればＤＦ方式、誤っていればＡＦ方式と２つの方式を切り換えて中継信号を決定する。
【００３４】
ＤＦ方式は受信信号の復調を行うため、生起局から中継局の伝搬路のフェージングと雑音の影響を打消すことができる。そのため中継信号は生起局から送信されてきた信号と全く同一のものとなる。
【００３５】
一方ＡＦ方式を用いる場合は、受信信号に対して復調は行わないが、等化処理を行うことにより、生起局から中継局の伝搬路のフェージングの影響を打消したものを中継信号とする。中継信号を生成した後にアナログ変調信号多重化を行い、複数の中継信号を１つの信号にまとめる。中継信号の先頭には共通のプリアンブル信号を付加する。その後、中継局は全ての宛先局に対して中継信号をブロードキャストする。
【００３６】
宛先局では、各生起局からの信号を中継局が受信するのと同じタイミングで、宛先局までオーバーリーチする信号を適時聴取する。さらに中継局から送信される中継信号を受信する。中継信号は、複数の生起局から信号がアナログ多重化されたものであるため、事前に取得しておいた所望の信号以外の信号のレプリカを中継信号から減算することにより、所望の信号を取得する。
【００３７】
所望信号以外の信号は、生起局が最初に中継局に対して送信する際に適時聴取により取得するか、自分の送信信号を記憶しておくことで取得する。もしくはその両方を使い取得する。なお、所望信号とは、最終宛先が自局である信号であり、所望信号以外の信号とは、最終宛先が自局でない信号である。
【００３８】
宛先局では、中継信号から算出した所望信号とオーバーリーチした所望信号を最大比合成する。そして、最大比合成された信号を復調する。最大比合成に用いる重みは、中継方法により切り替える。ＤＦ方式を用いた場合は、その信号に対する中継局における雑音電力を考慮する必要がない。しかし中継信号にＡＦ方式を用いた信号が多重されている場合は、その雑音電力を考慮した最大比合成に用いる重みを使用する。
【００３９】
中継方法を受信局が知る方法としては、例えば、データ部の信号と比べて信頼性の高い変調方式により伝送されるプリアンブル信号に中継方法を通知する情報を乗せる方法がある。中継局において復調が成功したかどうかを伝えるだけでよいため、一つの中継信号につき１ビットの情報で通知が可能である。これによりダイバーシチ効果が得られ生起局から宛先局までの伝送品質が改善する。
【００４０】
なお、ホップ数が３以上の場合もオーバーリーチ信号が受信できる環境であれば、適時聴取により取得した信号を最大比合成することは可能である。また、使用可能チャネルが複数ある場合においても適用可能である。
【００４１】
また、誤り訂正符号化／復号が適用されているシステムの場合は、オーバーリーチ信号と中継信号との合成方法はシンボル単位ではなく、誤り訂正復号器にメトリックとして入力するビット単位のＬＬＲ（対数尤度比）を加算し合成を行うことも可能である。
【００４２】
［本発明の無線中継システムにおける中継局の構成の説明］
図１は、本発明の無線中継システムにおける中継局の内部構成を示す概略ブロック図である。
この図に示すように、中継局１０は、無線部１０１、信号検出回路１０２、復調回路１０３、チャネル推定回路１０４、等化回路１０５、誤り検出回路１０６、変調回路１０７、入力切替回路１０８、重畳回路１０９、中継状況生成回路１１０を備えている。
【００４３】
無線部１０１は、送受信する信号を所望の周波数の信号にアップコンバート、またダウンコンバートする回路であり、同期回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器を有している。この無線部１０１は、入力される信号を送信すると共に、受信信号から所望の信号を検出し出力する。
【００４４】
信号検出回路１０２は、受信信号から変調シンボルの信号を検出し出力する。復調回路１０３は、信号検出回路１０２から出力される変調シンボルの信号を復調する。この復調の際に、変調シンボルの信号が誤り訂正符号化された信号である場合は、誤り訂正復号を行う。
【００４５】
チャネル推定回路１０４は、送受信局と中継局との間の伝送路の状態（伝搬路係数）を推定する。このチャネル推定回路１０４により推定された伝搬路係数基に、復調回路１０３において復調を行う際の重み係数が算出される。等化回路１０５は、信号検出回路１０２により検出した変調シンボルに対して等化処理を行う。等化回路１０５により等化処理された変調シンボルは、入力切替回路１０８に出力される。
【００４６】
誤り検出回路１０６は、復調回路１０３により復調したパケットについて、パケット内の誤りビットの存在を検出する。誤り検出回路１０６において、誤りがないと判定された場合は、そのパケットのビット信号を変調回路１０７に出力する。また、誤りが検出の結果を入力切替回路１０８および重畳回路１０９に通知する。
【００４７】
変調回路１０７は、誤りが検出されなかったパケットのビット信号を予め定められた方式を用いて変調する。なお、変調回路１０７においては、誤り訂正符号化を行う場合には、この誤り訂正符号化処理も行う。
【００４８】
重畳回路１０９は、多重化メモリを有しており、入力切替回路１０８から出力される信号を記憶する。そして、重畳回路１０９では、誤り検出回路１０６における誤り検出結果に誤りがない場合において、変調回路１０７により変調されたＤＦ方式の中継信号と、誤り検出回路１０６における誤り検出結果に誤りがある場合において、等化回路１０５により等化処理されたＡＦ方式の中継信号とを足し合わせ、一つのアナログ多重化信号に合成する。
【００４９】
中継状況生成回路１１０は、誤り検出回路１０６における誤り検出結果の情報を入力とし、中継信号に対するＤＦ方式またはＡＦ方式の使用状況を中継状況の情報として生成し、無線部１０１に出力する。無線部１０１では、例えば、データ部の信号と比べて信頼性の高い変調方式により伝送されるプリアンブル信号に中継状況の情報を含ませて送信する。この中継状況の情報は、中継局において中継信号の復調に成功したかどうかを伝えるだけでよいため、一つの中継信号につき１ビットの情報で通知が可能である。
【００５０】
以上説明した本発明の中継局の構成により、復調回路１０３は、送受信局から受信した信号を復調し、誤り検出回路１０６は、復調回路１０３で復調された信号の誤り検出を行う。そして、復調された信号に誤りがない場合は、変調回路１０７により、復調した信号を再変調する。また、等化回路１０５により復調前の信号を等化処理する。
【００５１】
そして、誤り検出回路１０６における誤り検出結果により、誤りがない場合には変調回路１０７により再変調された信号がＤＦ方式の中継信号として重畳回路１０９に入力され、記憶される。誤りがある場合には等化回路１０５により等化処理された信号がＡＦ方式の中継信号として重畳回路１０９に入力され、記憶される。そして、重畳回路１０９では、記憶した中継信号をアナログ変調信号多重化し、無線部１０１から一括送信する。また、中継状況生成回路１１０は、誤り検出回路１０６における中継信号の正誤判定結果を中継状況の情報として生成し、中継状況の情報を中継信号と共に送信する。
【００５２】
このように、本発明の中継局においては、中継局は複数の生起局からの信号を独立して受信し、それらの受信信号に対して一度復調を行った後に誤り検出を行い、その結果正しく復調できていればＤＦ方式、誤っていればＡＦ方式と２つの方式を切り換えて中継信号を決定する。
【００５３】
ＤＦ方式は受信信号の復調を行うため、生起局から中継局の伝搬路のフェージングと雑音の影響を打消すことができる。そのため中継信号は生起局から送信されてきた信号と全く同一のものとなる。
【００５４】
一方ＡＦ方式を用いる場合は、受信信号に対して復調は行わないが、等化処理を行うことにより、生起局から中継局の伝搬路のフェージングの影響を打消したものを中継信号とする。
【００５５】
ＤＦ方式またはＡＦ方式により中継信号を生成した後にアナログ変調信号多重化を行い、複数の中継信号を１つの信号にまとめる。中継信号の先頭には共通のプリアンブル信号を付加する。このプリアンブル信号に中継状況（中継信号に対するＤＦ方式またはＡＦ方式の適用状況）の情報が含まれる。その後、中継局は全ての宛先局に対して多重化された中継信号をブロードキャストする。
【００５６】
なお、図２は、図１に示す中継局の構成を、中継信号の流れに沿って並べて示した中継局の簡易構成図である。
【００５７】
図２に示すように、送受信局から送信されたパケットの信号は、受信無線部１０１Ａにより受信され、信号検出回路１０２に出力される。信号検出回路１０２は、受信信号からパケットの変調シンボルを検出し、復調回路１０３に出力する。また、信号検出回路１０２から出力される変調シンボルは等化回路１０５により等化処理が行われる。
【００５８】
復調回路１０３では、信号検出回路１０２から出力される変調シンボルを復調する。誤り検出回路１０６では、復調回路１０３により復調されたビット信号の誤り検出を行う。信号に誤りのない場合は、変調回路１０７により、ビット信号を予め定められた方式を用いて再度シンボル信号に変調し、入力切替回路１０８に出力する。
【００５９】
入力切替回路１０８は、変調回路１０７からの信号（ＤＦ方式の場合）と、等化回路１０５からの信号（ＡＦ方式の場合）とを切り替えて出力する。重畳回路１０９は、入力切替回路１０８から出力される信号を記憶すると共に、最終的に全てを足し合わせて合成し、多重化信号を得る。重畳回路１０９で合成された多重化信号は、送信無線部１０１Ｂから送信される。
【００６０】
このように、本発明においては、レイヤ１に属する場所において信号を多重化しているため、レイヤ１における信号多重化による一括伝送と言える。
【００６１】
［本発明の無線中継システムにおける送受信局の構成の説明］
図３は、本発明の実施の形態に係わる送受信局の内部構成を示す概略ブロック図である。この図に示すように、送受信局２０は、無線部２０１、信号検出回路２０２、出力切替回路２０３、合成回路２０４、中継状況判定回路２０５、チャネル推定回路２０６、所望波抽出回路２０７、復調回路２０８、出力切替回路２０９、信号記憶回路２１０、変調回路２１１、出力切替回路２１２を備えている。
【００６２】
無線部２０１は、送受信する信号を所望の周波数の信号にアップコンバート、またダウンコンバートする回路であり、同期回路、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器を有している。この無線部２０１は、入力される信号を送信すると共に、受信信号から所望の信号を検出し出力する。
【００６３】
信号検出回路２０２は、受信信号から所望の変調シンボル信号を検出し出力する。出力切替回路２０３は、信号検出回路２０２から入力された変調シンボル信号の出力先を、信号条件により切り替える。例えば、適時聴取した直接信号か、または中継局から受信した中継信号かに応じて切り替える。適時聴取した直接信号の場合は合成回路２０４に出力し、中継信号の場合は所望波抽出回路２０７に向けて出力する。
【００６４】
合成回路２０４は、適時聴取した直接信号が所望信号である場合には、所望波抽出回路２０７から出力される所望信号と、適時聴取した直接信号とを、重み係数を用いて最大比合成する。この重み係数は中継状況判定回路２０５から出力される中継信号の正誤条件である中継状況の情報と、チャネル推定回路２０６から出力される伝搬路係数の情報とを基に決定される。この最大比合成に用いる重みは、中継状況により切り替えられるが、ＤＦ方式を用いた場合は、その信号に対する中継局における雑音電力を考慮する必要がない。しかし中継信号にＡＦ方式を用いた信号が多重されている場合は、その雑音電力を考慮した最大比合成に用いる重みを使用する（この重み係数の決定方法の詳細については後述する。）。一方、合成回路２０４は、適時聴取した直接信号が所望信号以外である場合には、適時聴取した直接信号を、復調回路２０８に出力する。
【００６５】
中継状況判定回路２０５は、中継局から受信した中継信号の中継状況、すなわち、中継信号の誤り検出結果に応じて選択された方式（ＤＦ方式またはＡＦ方式）を判定し、判定結果を合成回路２０４に出力する。
【００６６】
チャネル推定回路２０６は、中継局と自局、生起局と自局、および、生起局と中継局との間の伝送路の状態を推定し、伝搬路係数を算出する。算出した伝搬路係数は合成回路２０４および所望波抽出回路２０７に出力される。所望波抽出回路２０７は、出力切替回路２０３から出力される信号、すなわち、中継局から受信した多重化された中継信号の変調シンボルから、所望信号以外のシンボルを減算して除去し、所望信号のシンボルを抽出し、この抽出した所望信号のシンボルを合成回路２０４に出力する。
【００６７】
合成回路２０４から出力される最大比合成された信号は、復調回路２０８により復調され、ビット信号に復調される。
【００６８】
出力切替回路２０９は、適時聴取した所望信号以外の信号として記憶する場合、入力信号を信号記憶回路２１０に出力し、自局の処理で用いる場合、入力信号を出力信号として出力する。信号記憶回路２１０には、所望信号以外の信号および送信データの信号が、ビット信号として記憶されている。この所望信号以外の信号は、生起局が最初に中継局に対して送信する際に適時聴取により取得するか、自局の送信信号を記憶しておくことで取得する。もしくはその両方を使い取得する。
【００６９】
変調回路２１１は、信号記憶回路２１０から入力される信号をシンボル信号に変調する。この場合、変調する信号に誤り訂正符号化を行う場合は、この誤り訂正符号化処理も行う。
【００７０】
出力切替回路２１２は、変調回路２１１から入力した変調シンボル信号を、所望信号以外の信号として、所望波抽出回路２０７に出力するか、または、送信データとして、無線部２０１に出力する。
【００７１】
上記構成の送受信局においては、無線部２０１により、各生起局からの信号を中継局が受信するのと同じタイミングで、宛先局までオーバーリーチする信号を適時聴取し直接信号を受信する。さらに中継局から送信される多重化された中継信号を受信する。中継信号は、複数の生起局からの信号がアナログ多重化されたものであるため、所望波抽出回路２０７において、事前に取得しておいた所望信号以外の信号のレプリカ信号（レプリカシンボル）を中継信号から減算することにより、所望信号を取得する。この所望信号以外の信号のレプリカ信号は、信号記憶回路２１０に記憶された所望信号以外の信号を基に、変調回路２１１により生成され、出力切替回路２１２を通して所望波抽出回路２０７に出力される。
【００７２】
そして、チャネル推定回路２０６により、送受信局と中継局との間、および送受信局間における２地点間の伝搬路係数を推定し、また、中継状況判定回路２０５により、中継局から送信される中継状況の情報を受信し、中継局における中継信号の中継状況を判定する。
【００７３】
合成回路２０４では、チャネル推定回路２０６により推定される伝搬路係数と、中継状況判定回路２０５により判定された中継状況の情報とに基づいて、所望信号と直接信号とを重み付けして最大比合成する。合成回路２０４から出力される最大比合成された信号は、復調回路２０８により復調され、ビット信号に復調される。
【００７４】
これにより、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、送受信局において、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することができる。このため、生起局から宛先局に送信される通信信号の伝送品質を向上させることができる。
【００７５】
［Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジにおける動作］
図４は、Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの構成による無線中継システムを示す概略図である。図４に示す例は、Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジと呼ばれる双方向の２ホップ伝送システムであり、送受信局（ＮｏｄｅＡ）２０−１と送受信局（ＮｏｄｅＢ）２０−２は、互いに中継局（ＮｏｄｅＲ）１０を介して双方向通信を行う。すなわち、ＮｏｄｅＡとＮｏｄｅＢは双方とも生起局であり宛先局となる。この時アナログ変調信号多重化を用いた時の実施例を説明する。
【００７６】
タイムスロットＴ１において、ＮｏｄｅＡがＮｏｄｅＲに対してパケットＡを送信し、ＮｏｄｅＢはそれを適時聴取する（ステップＳ１１）。タイムスロットＴ２においてＮｏｄｅＢがＮｏｄｅＲに対してパケットBを送信し、ＮｏｄｅＡはそれを適時聴取する（ステップＳ１２）。
【００７７】
中継局（ＮｏｄｅＲ）はパケットＡとパケットBのそれぞれに対して復調処理を行い、ＣＲＣ等の誤り検出符号を使って正誤判定を行う。その結果、正しく復調できている場合は、復調したパケットを再度変調し中継シンボルを生成する。
【００７８】
正しく復調できなかった場合は、そのパケットの受信シンボルに対して等化処理を行い伝搬路のフェージングの影響を打ち消したシンボルを中継シンボルとする。これらの処理を両パケットに対して行い中継シンボルが生成されると、その２つのシンボルを加算することによりアナログ信号多重化を行う。この際、中継局が生起局・宛先局と同等のＨＰＡ（高周波電力増幅器）を搭載している場合は、ＨＰＡの線形特性を考慮し、送信電力を半分にした方が良い。
【００７９】
多重化された信号はタイムスロットＴ３において、ＮｏｄｅＲからＮｏｄｅＡとBに対ししてブロードキャストされる（ステップＳ１３）。
【００８０】
ＮｏｄｅＡとＮｏｄｅBは、受信した中継信号から、タイムスロットＴ１とＴ２においてそれぞれ送信した自送信信号パケットＡ、パケットＢを減算し、ＮｏｄｅＡにとってはパケットＢの変調シンボルを、ＮｏｄｅＢにとってはパケットＡの変調シンボルを取得する。
【００８１】
その後、ＮｏｄｅＢはタイムスロットＴ１において適時聴取したパケットＡの変調シンボルとタイムスロットＴ３において受信し抽出したパケットＡの変調シンボルを最大比合成する。
【００８２】
その際、中継されてきたシンボルに対する重み係数ｗ２は、中継局における中継状況、すなわち中継信号の正誤判定状況によって使い分ける。各無線局において付加される雑音の電力が同一で、かつＡＧＣが理想的に動作しているものとし、ＮｏｄｅＡからＮｏｄｅＢへの伝搬路係数をＨＡＢのように表わすとすると重み係数ｗ２は以下のように表わされる。
【００８３】
パケットＡもパケットBも正しく復調できた場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝ＨＲＢ＊、とする。ここで、ＨＲＢ＊は、ＨＲＢの複素共役行列を示す。
【００８４】
パケットＡは正しく、パケットBは誤って復調した場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝ＨＢＲ・ＨＲＢ＊／（｜ＨＢＲ｜２＋｜ＨＲＢ｜２）、とする。 
【００８５】
パケットＡは誤り、パケットBは正しく復調した場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝ＨＡＲ・ＨＲＢ＊／（｜ＨＡＲ｜２＋｜ＨＲＢ｜２）、とする。
【００８６】
パケットＡもパケットBも誤って復調した場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝（｜ＨＡＲ｜２｜ＨＢＲ｜２｜ＨＲＢ｜２）／（｜ＨＡＲ｜２｜ＨＢＲ｜２＋｜ＨＢＲ｜２｜ＨＲＢ｜２＋｜ＨＲＢ｜２｜ＨＡＲ｜２）、とする。
【００８７】
適時聴取したシンボルに対する重み係数ｗ１は中継局の正誤状況に依らず、常に
ｗ１＝ＨＡＢ＊、である。
【００８８】
そして、最大比合成により所望シンボルのＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を改善した後に復調を行う。
【００８９】
ＮｏｄｅＡにおいては、パケットBに対して上記で説明した最大比合成を行い、パケットＢのＳＮＲを改善する。その際の重み係数ｗ２は以下のようになる。
【００９０】
パケットＡもパケットBも正しく復調できた場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝ＨＲＡ＊、とする。
【００９１】
パケットＡは正しく、パケットBは誤って復調した場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝ＨＢＲ・ＨＲＡ＊／（｜ＨＢＲ｜２＋｜ＨＲＢ｜２）、とする。 
【００９２】
パケットＡは誤り、パケットBは正しく復調した場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝ＨＡＲ・ＨＲＡ＊／（｜ＨＡＲ｜２＋｜ＨＲＢ｜２）、とする。
【００９３】
パケットＡもパケットBも誤って復調した場合は、重み係数ｗ２は、
ｗ２＝（｜ＨＡＲ｜２｜ＨＢＲ｜２｜ＨＲＡ｜２）／（｜ＨＡＲ｜２｜ＨＢＲ｜２＋｜ＨＢＲ｜２｜ＨＲＡ｜２＋｜ＨＲＡ｜２｜ＨＡＲ｜２）、とする。
【００９４】
適時聴取したシンボルに対する重み係数ｗ１は中継局の正誤状況に依らず、常に
ｗ１＝ＨＢＡ＊、である。
【００９５】
このように中継局の正誤判定状況により中継方法及び宛先局の最大比合成に用いる重みを変えることにより、常にダイバーシチ効果を実現することができる。
【００９６】
［中継局の動作の説明］
図５は、中継局１０の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図５のフローチャート、および図４のＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジを参照して、その動作について説明する。
【００９７】
中継局１０では、無線部１０１が、送受信局（ＮｏｄｅＡ）から送信されるパケットＡを受信し（ステップＳ１０１）、また、無線部１０１が、送受信局（ＮｏｄｅＢ）から送信されるパケットＢを受信する（ステップＳ１０２）。また、復調回路１０３が、受信したパケットＡおよびパケットＢのそれぞれに対して復調処理を行う（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。
【００９８】
そして、誤り検出回路１０６が、復調したパケットＡについてＣＲＣ等の誤り検出符号を使って正誤判定を行う（ステップＳ１０５）。その結果、パケットＡが正しく復調できている場合は（ステップＳ１０５：正）、変調回路１０７が、復調したパケットＡを再度変調し中継シンボルを生成し（ステップＳ１０６）、重畳回路１０９により、多重化メモリへ記憶する（ステップＳ１０７）。
【００９９】
パケットＡを正しく復調できなかった場合は（ステップＳ１０５：誤）、等化回路１０５が、そのパケットの受信シンボルに対して等化処理を行い伝搬路のフェージングの影響を打ち消したシンボルを中継シンボルとし（ステップＳ１０８）、この中継シンボルを、重畳回路１０９が、多重化メモリへ記憶する（ステップＳ１０７）。
【０１００】
パケットＢに対しても、パケットＡと同様に、誤り検出回路１０６が、復調したパケットＢについてＣＲＣ等の誤り検出符号を使って正誤判定を行う（ステップＳ１０９）。その結果、パケットＢが正しく復調できている場合は（ステップＳ１０９：正）、変調回路１０７が、復調したパケットＢを再度変調し中継シンボルを生成し（ステップＳ１１０）、この中継シンボルを、重畳回路１０９が、多重化メモリ内のパケットＡと加算しアナログ信号多重化を行う（ステップＳ１１１）。
【０１０１】
パケットＢを正しく復調できなかった場合は（ステップＳ１０９：誤）、等化回路１０５が、そのパケットの受信シンボルに対して等化処理を行い伝搬路のフェージングの影響を打ち消したシンボルを中継シンボルとし（ステップＳ１１３）、この中継シンボルを、重畳回路１０９が、多重化メモリ内のパケットＡと加算しアナログ信号多重化を行う（ステップＳ１１１）。
【０１０２】
そして、多重化メモリ内に記憶された変調シンボルの信号を、無線部１０１が、送受信局（ＮｏｄｅＡおよびＮｏｄｅＢ）に対して送信する（ステップＳ１１２）。この際、中継局が送受信局と同等のＨＰＡ（高周波電力増幅器）を搭載している場合は、ＨＰＡの線形特性を考慮し、送信電力を半分にした方が良い。
【０１０３】
［送受信局の動作の説明］
図６は、送受信局２０の動作を説明するためのフローチャートである。以下、図６のフローチャート、および図４のＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジを参照して、その動作について説明する。
【０１０４】
送受信局（ＮｏｄｅＡまたはＮｏｄｅＢ）２０−１、２０−２内の無線部２０１が、生起局からの信号を中継局（ＮｏｄｅR）１０が受信するのと同じタイミングで、宛先局までオーバーリーチする信号を直接受信により適時聴取する（ステップＳ２０１）。合成回路２０４が、この適時聴取した受信シンボルを記憶する（ステップＳ２０２）。さらに、無線部２０１が、中継局（ＮｏｄｅＲ）１０から中継信号として送信される一括送信信号を受信する（ステップＳ２０３）。
【０１０５】
この中継信号は、複数の生起局（例えば、ＮｏｄｅＡとＮｏｄｅＢ）から中継局が受信した信号がアナログ多重化されたものであるため、送受信局内の所望波抽出回路２０７では、事前に取得しておいた所望信号以外の信号のレプリカ、すなわち、自局が送信した信号のレプリカを中継信号から減算することにより、所望波の変調シンボルを抽出する（ステップＳ２０４）。なお、所望信号以外の信号は、生起局が最初に中継局に対して送信する際に適時聴取により取得するか、自分の送信信号を記憶しておくことで取得する。もしくはその両方を使い取得する。
【０１０６】
そして、中継状況判定回路２０５が、中継局１０における中継状況を判定する（ステップＳ２０５）。この中継状況は、パケットがＤＦ方式により復調されたか、または、パケットがＡＦ方式により等化処理されたかの情報であり、中継局１０から送信されるプリアンブル信号に含まれる。また、合成回路２０４において、中継状況の判定結果を基に、伝搬路係数から合成重みを算出する（ステップＳ２０６）。
【０１０７】
送受信局（ＮｏｄｅＡおよびＮｏｄｅＢ）では、合成回路２０４が、中継局から中継されてきた所望信号の変調シンボルと、オーバーリーチした所望信号の変調シンボルとを最大比合成する（ステップＳ２０７）。最大比合成に用いる重みは、前述した中継状況により切り替える。そして、復調回路２０８が、合成された変調シンボルを復調する（ステップＳ２０８）。
【０１０８】
このように、本発明の送受信局においては、中継信号から抽出した所望信号と、オーバーリーチした所望信号を最大比合成するので、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても、オーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を実現することが可能となり、伝送品質の改善が達成できる。
【０１０９】
［本発明の無線中継方法におけるシミュレーション結果］
図４に示すＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジにおいて各リンクの物理層にＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格を用いた場合のシミュレーション結果を図８に示す。シミュレーション条件は図７（Ａ）の表に示し、シミュレーションのＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの構成を図７（Ｂ）に示している。す。
【０１１０】
図７（Ａ）の表に示すように、信号帯域は２０ＭＨｚであり、二次変調方式にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を用い、サブキャリア変調方式には６４ＱＡＭを適用している。データサブキャリア数を５２とし、パイロットサブキャリア数を４としている。パケット長は１０００ｂｙｔｅであり、誤り訂正符号は、拘束長７及び符号化率３／４の畳み込み符号を用いている。誤り訂正復号法は、軟判定ビタビ復号を適用している。
【０１１１】
また、ノードとしての端末間の伝搬路は、独立のレイリーフェージングとし、遅延分散を１００ｎｓとし、距離に応じた伝搬減衰があるものとする。チャネル推定については理想推定とする。各無線局において付加される白色雑音の電力は一定で、同一であるとする。
【０１１２】
また、各無線局間の距離は同一である。伝搬減衰定数αは「α＝３．５」とした。そのためＮｏｄｅＡからＮｏｄｅＢへのオーバーリーチ信号は、各無線局間の直接伝送と比べて距離が２倍になるため、伝搬路利得が各無線局間の伝送と比べて受信電力が２の３．５乗分の１、すなわち−１０．５ｄＢとなる。
【０１１３】
例えば、図７（Ｂ）において、ＮｏｄｅＡとＮｏｄｅＢの伝搬路利得をＧＡＢ、ＮｏｄｅＡとＮｏｄｅＲの伝搬路利得をＧＡＲ、ＮｏｄｅＲとＮｏｄｅＢの伝搬路利得をＧＲＢ、ＮｏｄｅＲとＮｏｄｅAの伝搬路利得をＧＲＡ、ＮｏｄｅＢとＮｏｄｅRの伝搬路利得をＧＢＲ、ＮｏｄｅＢとＮｏｄｅＡの伝搬路利得をＧＢＡ、とすると、
【０１１４】
ＧＡＲ＝ＧＲＡ＝ＧＢＲ＝ＧＲＢ、
ＧＡＢ＝ＧＢＡ＝ＧＡＲ−１０．５ｄＢ、となる。
【０１１５】
図８において、特性データ曲線Ａは、中継局において受信した信号をそのまま増幅してから多重化して中継するＡＦ方式による一括伝送の場合のパケットエラーレート（Packet error rate）を示している。特性データ曲線Ｂは、生起局から受信した信号を一度復調し、再変調してから多重化して中継するＤＦ方式による一括伝送の場合のパケットエラーレートを示している。
【０１１６】
特性データ曲線Ｃは、ＡＦ方式による一括伝送とダイバーシチを用いた場合のパケットエラーレートを示している。特性データ曲線Ｄは、ＤＦ方式による一括伝送とダイバーシチを用いた場合のパケットエラーレートを示している。特性データ曲線Ｅは、本発明の中継方法を用いた場合のパケットエラーレートを示している。
【０１１７】
図８に示すように、特性データ曲線Ｃで示すＡＦ方式一括伝送のダイバーシチ伝送と、特性データ曲線Ｄで示すＤＦ方式一括伝送によるダイバーシチ伝送に比べて、特性データ曲線Ｅで示す本発明の場合は、「ＰＥＲ＝１０−２」を達成することができる。Ｅｂ／Ｎｏが、１．５ｄＢ以上改善していることがわかる。
【０１１８】
以上説明したように、本発明の無線中継システムにおいては、中継局において一括伝送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、中継局における受信信号（中継信号）の誤り検出結果によって中継手法を切り換える。誤りがない場合はＤＦ方式による中継を行い、誤りがある場合は尤度情報を残したＡＦ方式による中継を行う。これによりオーバーリーチ信号を利用したダイバーシチ効果を、中継局で受信した信号に誤りがある場合においても実現することができる。
【０１１９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の無線中継システム、中継局、および送受信局は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の無線中継システムにおける中継局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図２】中継信号の流れに沿って並べて示した中継局の簡易構成図である。
【図３】本発明の無線中継システムにおける送受信局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図４】Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの構成による無線中継システムを示す概略図である。
【図５】中継局の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】送受信局の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図４に示すトポロジにおけるシミュレーション条件を示す図である。
【図８】図４に示すトポロジにおけるシミュレーション結果を示す図である。
【図９】従来のＤＦ方式を用いた無線中継システムにおける中継局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】従来のＡＦ方式を用いた無線中継システムにおける中継局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】従来の無線中継システムにおける送受信局の内部構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０，３０，４０・・中継局、２０，５０・・・送受信局、１０１，３０１，４０１，５０１・・・無線部、１０１Ａ・・・受信無線部、１０１Ｂ・・・送信無線部、１０２，３０２，４０２，５０２・・・信号検出回路、１０３，３０４，５０４・・・復調回路、１０４，３０３，５０６・・・チャネル推定回路、１０５・・・等化回路、１０６・・・誤り検出回路、１０７，３０５・・・変調回路、１０８・・・入力切替回路、１０９，４０４，３０６・・・重畳回路、１１０・・・中継状況生成回路、２０１・・・無線部、２０２・・・信号検出回路、２０３，２０９，２１２，５０３，５０５，５１０・・・出力切替回路、２０４・・・合成回路、２０５・・・中継状況判定回路、２０６・・・チャネル推定回路、２０７，５０７・・・所望波抽出回路、２０８・・・復調回路、２１０，４０３，５０８・・・信号記憶回路、２１１，５０９・・・変調回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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