(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークにおいて信号を中継する方法であって、
前記複数の無線装置のうちの１つと、前記複数の無線装置のうちの別の１つとの間での通信経路において信号を中継するために、前記方法は少なくとも１つの前記無線装置によって実行され、前記無線装置の前記少なくとも１つは前記信号を増幅する電力増幅器を具備し、前記方法は、
前記複数の無線装置のうちの前記１つから信号を受信することと；
複数の予め決定される中継モードにおいて、基準信号のピーク対平均電力比を決定することと；
前記電力増幅器に関連したバックオフ値を決定すること；
前記決定されたピーク対平均電力比及び前記決定されたバックオフ値とに基づいて、前記複数の予め決定される中継モードから前記信号を中継するモードを選択することと；
前記選択されたモードを使用して、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ、前記信号を送信することと、を具備する方法。
【請求項２】
前記信号を中継するモードを選択することは、前記基準信号のピーク対平均電力比がバックオフ値以下であるように、行われる請求項１の方法。
【請求項３】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅及びフォワードのモードを含んでいる請求項１または請求項２の方法。
【請求項４】
複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークにおける信号を中継する方法であって、
前記複数の無線装置のうちの１つと、前記複数の無線装置のうちの別の１つとの間での通信経路において信号を中継するために、前記方法は少なくとも１つの前記無線装置によって実行され、前記方法は、
前記複数の無線装置のうちの前記１つから信号を受信することと；
前記受信信号の信号タイプが、ある閾値以下の復号複雑性を要求する第１信号、宛先が正確に受信することを保証する第２信号、またはデータ信号であるかを決定することと；
前記決定された信号タイプに基づいて、複数の予め決定される中継モードから前記信号を中継するモードを選択し、該信号タイプが前記第１信号である場合には利得増幅及びフォワードの第１モードを選択し、該信号タイプが前記第２信号である場合にはデコード及びフォワードの第２モードを選択し、該信号タイプが前記データ信号である場合には該第１モードまたは第２モードを選択することと；
前記選択されたモードを使用して、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ、前記信号を送信することと、を具備する方法。
【請求項５】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅及びフォワードのモードを含んでいる請求項４の方法。
【請求項６】
前記信号タイプは、データ信号、チャネルサウンディング信号、及び制御チャネル信号を含んでいる請求項４または請求項５の方法。
【請求項７】
前記信号を中継する前記モードを選択するステップは、前記複数の無線装置のうちの前記１つと前記無線装置のうちの前記別の１つとの間での通信経路数を決定し、該通信経路数に基づいて前記モードを選択することを含む請求項６の方法。
【請求項８】
前記受信信号を複数の信号ストリームへデマルチプレックスすることをさらに具備する請求項４から請求項７のいずれか１つの方法。
【請求項９】
それぞれの前記複数の信号ストリームを中継する複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択することをさらに具備する請求項８の方法。
【請求項１０】
前記複数の信号ストリームを、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへの送信に関する信号へマルチプレックスすることをさらに具備する請求項８または請求項９の方法。
【請求項１１】
複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークにおける信号を中継するための中継装置であって、
前記中継装置は、前記複数の無線装置のうちの１つと前記複数の無線装置のうちの別の１つとの間での通信経路における前記信号を中継するように構成され、前記中継装置は、
前記複数の無線装置のうちの１つから信号を受信する受信機と；
前記受信信号を増幅するための電力増幅器と；
複数の予め決定される中継モードにおいて、基準信号のピーク対平均電力比を決定し、かつ前記電力増幅器に関連したバックオフ値を決定するように構成されたプロセッサと；
前記決定されたピーク対平均電力比と、前記決定されたバックオフ値とに基づいて、前記複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択するセレクタと；
前記選択されるモードを使用して、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ、前記信号を送信する送信機と、を具備する中継装置。
【請求項１２】
前記セレクタは、前記受信信号の前記ピーク対平均電力比が前記バックオフ値以下であるように、前記信号を中継するモードを選択する請求項１１の中継装置。
【請求項１３】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅及びフォワードのモードを含んでいる請求項１１または請求項１２の中継装置。
【請求項１４】
複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークにおいて信号を中継する中継装置であって、
中継装置は、前記複数の無線装置のうちの１つと、前記複数の無線装置のうちの別の１つとの間での通信経路において前記信号を中継するように構成され、前記中継装置は、
前記複数の無線装置のうちの前記１つから信号を受信する受信機と；
前記受信信号の信号タイプが、ある閾値以下の復号複雑性を要求する第１信号、宛先が正確に受信することを保証する第２信号、またはデータ信号であるかを決定するように構成されたプロセッサと；
前記決定された信号タイプに基づいて、複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択し、該信号タイプが前記第１信号である場合には利得増幅及びフォワードの第１モードを選択し、該信号タイプが前記第２信号である場合にはデコード及びフォワードの第２モードを選択し、該信号タイプが前記データ信号である場合には該第１モードまたは第２モードを選択するセレクタと；
前記選択されるモードを使用して、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ、前記信号を送信する送信機と、を具備する中継装置。
【請求項１５】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、可変利得増幅及びフォワードのモードを含める請求項１４の中継装置。
【請求項１６】
前記信号タイプは、データ信号、チャネルサウンディング信号、及び制御チャネル信号を含む請求項１４または請求項１５の中継装置。
【請求項１７】
前記複数の無線装置のうちの前記１つと、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つとの間での通信経路数を決定し、該通信経路数に基づいて前記モードを選択する手段をさらに具備する請求項１６の中継装置。
【請求項１８】
前記受信信号を、複数の信号ストリームへデマルチプレクシングするデマルチプレクサをさらに具備する請求項１４から請求項１７のいずれか１つの中継装置。
【請求項１９】
前記セレクタは、それぞれの前記複数の信号ストリームを中継する前記複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択するようにさらに構成される請求項１８の中継装置。
【請求項２０】
前記複数の信号ストリームを、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへの送信に関する信号へマルチプレクシングするマルチプレクサをさらに具備する請求項１８または請求項１９の中継装置。
【請求項２１】
請求項１から請求項１０のいずれか１つにしたがう方法に含まれる複数の手順を、コンピューターに実行させるためのプログラム。
【請求項２２】
請求項２１のプログラムを読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記述される実施形態は、無線通信ネットワークにおける中継局を介する無線通信に一般に関する。  
この出願は、２０１１年１２月１２日に出願された英国特許出願第１１２１３７８．２号からの優先権の利益に基づき、かつ利益を主張する。この全体の内容は、参照によって明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
最近、無線中継ネットワークは、ポピュラーな研究の領域になっている。これは、通信可能範囲を拡張し、チャネル容量を増加させ、リンク信頼度を改善するそれら（networks）の能力による。２つのタイプの中継戦略がある：（１）デコード及びフォワード（ＤＦ）中継。これによって、受信信号は中継装置によって、デコードされ、再エンコードされ、フォワードされる。（２）増幅及びフォワード中継。これによって、受信信号は単に増幅され、ネットワーク内の別の中継装置または別の無線装置へフォワードされる。ＤＦスキームは、ＤＦスキームの下で含まれる複雑さを利用可能にすることができる専用の複数の中継装置で一般的に使用される（例えば3GPP LTE-Advanced及びIEEE 802.16jのシステムで動作する複数の中継局）。しかしながら、ＡＦスキームは、バッテリー駆動装置（それ自体の装置は常に伝送すべき自分のデータを有する）にとって一般的に好まれ、中継動作の複雑さは最小限に抑える必要がある（例えば、スマートグリッド及びセンサーネットワークにおける複数のノード）。ＡＦスキームの欠点は、雑音が中継された複数の信号へ伝播するか、または中継された複数の信号において増幅されるということである。
【０００３】
ＡＦ中継スキームは、固定利得増幅及び可変利得増幅（ここではそれぞれＦＡＦとＶＡＦと呼ぶ）へさらに分類することができる。複数のＡＦ中継ノードのそれぞれでの平均送信電力が１であると仮定すると、ＦＡＦ中継モードに関する増幅利得を、次式によって決定することができる。：
【数１】
0005535299.tif 000002
【０００４】
ここで
【数２】
0005535299.tif 000003
【０００５】
はｉ番目の中継ノードでのノイズ分散を示す。
【０００６】
ＶＡＦ中継ノードについては、増幅利得は次によって判定することができる。：
【数３】
0005535299.tif 000004
【０００７】
ここで、ｉ番目の中継ノードでの瞬間チャネル電力（
【数４】
0005535299.tif 000005
【０００８】
）は、可変利得を判定するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態は今、以下の添付図面を参照して述べられる。：
【図１】図１は、実施形態による一つの中継経路を有するマルチホップ中継ネットワークを示す。
【図２】図２は、実施形態を組み込む典型的な中継装置を示す。
【図３】図３は、電力増幅器のゲイン特性を示す。
【図４】図４は、中継装置でＤＦ、ＶＡＦ及びＦＡＦを用いて、複数の中継信号のＰＡＰＲシミュレーション結果を示す。
【図５】図５は、実施形態による中継スキームを選択するステップを示す。
【図６】図６は、別の実施形態による中継スキームを選択するステップを示す。
【図７】図７は、別の実施形態を組み込む典型的な中継装置を示す。
【図８】図８は、周波数領域における、マルチプレクスされたＤＦ及びＡＦ信号を表わす信号−周波数ダイヤグラムを示す。
【図９】図９は、時間領域における、マルチプレクスされたＤＦ及びＡＦ信号を表わすダイヤグラムを示す。
【図１０】図１０は、符号領域におけるマルチプレクスされたＤＦ−ＡＦ信号を示す。
【図１１】図１１は、空間領域におけるマルチプレクスされたＤＦ−ＡＦ信号を示す。
【図１２】図１２は、１より多くの領域におけるマルチプレクスされたＤＦ−ＡＦ信号を示す。
【図１３】図１３は、別の実施形態による中継スキームを選択するステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特定の実施形態は、添付の図面に基づいて以下のパラグラフでさらに詳細に述べられる。これはほんの一例としてだけであり、所期の保護の範囲での任意の制限を提示すると見なされるべきでないことが認識される。
【００１１】
実施形態において、複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークにおける信号を中継する方法が提供される。方法は、前記複数の無線装置のうちの１つと前記無線装置のうちの別の１つとの間の通信経路での信号を中継するために、前記無線装置のうちの少なくとも１つによって実行される。前記無線装置のうちの前記少なくとも１つは、前記信号を増幅する電力増幅器を具備する。前記方法は、前記複数の無線装置のうちの前記１つから信号を受信することと、複数の予め決定される中継モードの下で参照信号のピーク対平均電力比を決定することと、前記電力増幅器に関連するバックオフ値を決定することと、前記予め決定されるピーク対平均電力比と前記予め決定されるバックオフ値とに基づいて、前記複数の予め決定される中継モードから前記信号を中継するモードを選択することと、前記選択されたモードを使用して、前記複数の無線装置の前記別の１つへ前記信号を送信することと、を具備する。
【００１２】
前記信号を中継するモードを選択するステップは、受信信号のピーク対平均電力比がバックオフ値以下であるように、行われてもよい。
【００１３】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅及びフォワードのモードを含んでもよい。
【００１４】
別の実施形態によれば、複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークでの信号を中継する方法が提供される。方法は、前記不空の無線装置のうちの１つと前記無線通信装置のうちの別の１つとの間の通信経路での信号を中継するために、前記無線装置のうちの少なくとも１つによって行われてもよい。方法は、前記複数の無線装置の前記１つから信号を受信することと、前記受信信号の信号タイプを決定することと、前記決定された信号タイプに基づいて、複数の予め決定される中継モードから前記信号を中継するモードを選択することと、前記選択されたモードを使用して前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ前記信号を送信することと、を具備する。
【００１５】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅及びフォワードのモードを含んでもよい。
【００１６】
信号タイプは、データ信号、チャネルサウンディング信号、及び制御チャネル信号を含んでいてもよい。
【００１７】
前記信号を中継する前記モードを選択するステップは、前記複数の無線装置の前記１つと前記無線装置の前記別の１つとの間の前記通信経路数を決定することを含んでいてもよい。
【００１８】
一実施形態において、前記受信信号を複数の信号ストリームへデマルチプレックスするステップを提供する。
【００１９】
別の実施形態では、方法は、前記複数の信号ストリームのそれぞれを中継することに関する前記複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択することをさらに具備してもよい。
【００２０】
さらに別の実施形態では、方法は、前記複数の信号ストリームを、前記複数の無線装置の前記別の１つへの送信に関する信号へマルチプレックスすることをさらに具備してもよい。
【００２１】
別の実施形態によれば、複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークでの信号を中継する中継装置が提供される。中継装置は、前記複数の無線装置の１つと前記複数の無線装置の別の１つとの間の通信経路での前記信号を中継する。中継装置は、前記複数の無線装置の１つから信号を受信する受信機と、前記受信信号を増幅する電力増幅器と、複数の予め決定される中継モードの下で参照信号のピーク対平均電力比を決定し、前記電力増幅器に関連するバックオフ値を決定するプロセッサと、前記決定されたピーク対平均電力比と前記決定されたバックオフ値とに基づいて、前記複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択するセレクタと、前記選択されたモードを使用して前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ前記信号を送信する送信機と、を具備する。
【００２２】
セレクタは、受信信号のピーク対平均電力比がバックオフ値以下であるように、前記信号を中継するモードを選択するように構成されてもよい。
【００２３】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅器及びフォワードのモードを含んでもよい。
【００２４】
別の実施形態において、複数の無線装置を具備する無線通信ネットワークにおいて信号を中継する中継装置が提供される。中継装置は、前記複数の無線装置の１つと、前記複数の無線装置の別の１つとの間の通信経路において前記信号を中継する。中継装置は、前記複数の無線装置のうちの前記１つから信号を受信する受信機と、前記受信信号の信号タイプを判定するプロセッサと、前記判定された信号タイプに基づいて、複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択するセレクタと、前記選択されるモードを使用して前記複数の無線装置から前記別の１つへ前記信号を送信する送信機と、を具備する。
【００２５】
前記複数の予め決定される中継モードは、デコード及びフォワードのモード、固定利得増幅及びフォワードのモード、及び可変利得増幅及びフォワードのモードを含んでもよい。
【００２６】
前記信号タイプは、データ信号、チャネルサウンディング信号、及び制御チャネル信号を含んでもよい。
【００２７】
一実施形態において、中継装置はさらに、前記複数の無線装置うちの前記１つと、前記無線装置のうちの前記別の１つとの間での通信経路数を決定する手段を具備する。
【００２８】
別の実施形態では、中継装置はさらに、前記受信信号を、複数の信号ストリームへデマルチプレックスするデマルチプレクサを具備してもよい。
【００２９】
前記セレクタはさらに、前記複数の信号ストリームのそれぞれを中継する前記複数の予め決定される中継モードから、前記信号を中継するモードを選択する。
【００３０】
中継装置はさらに、前記複数の信号ストリームをデマルチプレックスして、前記複数の無線装置のうちの前記別の１つへ送信するための信号にするデマルチプレクサを具備してもよい。
【００３１】
一実施形態は、コンピューターによって実行される場合にコンピューターに、上に提示されるような方法を実行させるコンピューター実行可能な命令を具備するコンピュータープログラムを提供する。コンピュータープログラムは、搬送媒体で具体化されてもよい。それは記憶媒体あるいは信号媒体でもよい。記憶媒体は、光学的記憶手段、磁気記憶手段、あるいは電子記憶手段を含んでいてもよい。
【００３２】
記述される実施形態を、特定のハードウェア装置に、適切なソフトウェアによって構成された汎用装置に、あるいは両方の組合せに組み入れることができる。複数の態様を、完全なソフとウェア実行として、または、存在するソフトウェア（例えば、プラグイン）の変更または強化のためのアドオンコンポーネントとして、ソフトウェア製品で具体化することができる。そのようなソフトウェア製品を、搬送媒体、例えば記録媒体（例えば光学ディスクまたはフラッシュメモリのような大規模記憶メモリ）または信号媒体（例えばダウンロード）において具体化することができる。実施形態に適している特定のハードウェア装置は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡあるいはＤＳＰのような特定用途向け装置、あるいは他の専用機能ハードウェア手段を含んでいることもあり得る。読者は、ソフトウェアまたはハードウェアにおける実施形態の前述での議論のどれも、未発見のまたはまだ確定でない実行手段について、発明の今後の実現を制限しないことを理解する。
【００３３】
一つの中継経路を持ったマルチホップ中継ネットワークの単純化された実例は、図１に示される。この例において、ホップ数Ｍは４、かつ中継ノード数Ｍ−１は３である。図１では、各行での図示されるそれぞれの円は、ネットワークにおいてノードを表わす。各行は、起点（source）ノードＳから、中継ノードＲ１，Ｒ２，Ｒ３を通って、宛先（destination）ノードへ、信号を中継する異なるフェーズを表わす。この例では直接通信が隣接ノード間で確立されることが示されているが、当業者は非隣接ノード間でも直接通信を確立することができることを認識する。
【００３４】
図１に示すように、フェーズ１では、信号は生成され、起点ノードＳから、第１中継ノードＲ１へ送信される。一旦信号がＲ１によって受信されれば、フェーズ２で、信号は増幅され、次の隣接ノード（Ｒ２）へフォワードされる。フェーズ４で信号が宛先ノード（Ｄ）によって受信されるまで、同じプロセスが続く。
【００３５】
ブロックに基づいた信号送信では、中継ノード（Ｒ１）での複数の受信シンボルを、次の式によって表わすことができる。：
【数５】
0005535299.tif 000006
【００３６】
ｘ（ｋ）が起点（ｋ＝０，・・・，Ｋ−１）からのｋ番目の送信シンボルを表わし、Ｋは単位ブロック当たりの送信シンボル数であり、ｈ１は最初のホップでのチャネル応答を表わす。また、ｎ１（ｋ）は、
【数６】
0005535299.tif 000007
【００３７】
の分散を持ったＲ１でのｋ番目の受信雑音を示す。記述を単純化するために、送信シンボル電力は１（つまり
【数７】
0005535299.tif 000008
【００３８】
）であると仮定される。
【００３９】
ＤＦ中継システムでは、受信信号ｙ１（ｋ）は復調され、再エンコードされ、次の中継ノードへフォワードされる。これは、著しく中継ノードの複雑さを増加させる。対照的に、ＡＦ中継ノードはより低い複雑さを有していて、受信信号ｙ１（ｋ）は、単に利得α１によって増幅され、次の中継ノードへフォワードされる。したがって、ＡＦ  Ｒ１ノードでの送信信号は、単にα１ｙ１（ｋ）によって表わすことができる。
【００４０】
単一の中継経路を持った一般化されたマルチホップＡＦ中継システムでは、宛先あるいはＭ番目（Ｍ≧２とする）のノードでの受信信号は、次式で与えられる。
【数８】
0005535299.tif 000009
【００４１】
ここで、ｈｉがｉ番目のホップでのチャネル応答を表わし、ｎｉ（ｋ）はｉ番目のノードでのｋ番目の受信雑音を表わす。また、αｉはｉ番目の中継ノードでの増幅利得を表わす。さらに、式４でのｈ及びｎはそれぞれ、ＡＦ合成チャネル応答及びＡＦ合成雑音を表わす。パイロット信号が起点ノード（Ｓ）によって送信される場合、中継ノードはＡＦ合成チャネル応答及び合成雑音分散についての知識に基づいて、コヒーレントデータ検出を行うことができる。
【００４２】
図２は、中継装置１００として（ソフトウェアまたは特定用途向けハードウェアコンポーネントを用いて）操作しやすく構成されたハードウェアを概略的に示す。
【００４３】
図２に示された中継装置１００は、特定の実施形態に従って、１つ以上の他の装置を持った通信チャネルを確立するために一般に用いることができる。読者は、中継装置の実際の実行は、それが基地局、アクセスポイントあるいはユーザー端末のような任意の通信装置でありえるという点で、特殊でないことを認識する。
【００４４】
中継装置１００は、受信機１２２を具備し、受信機の出力はプロセッサ１２０と接続している。受信機１２２への入力は、アンテナ１３０から信号を受信するために接続される。実用的な実装は、応用に依存して、より多くのアンテナを含んでいてもよいが、この図で示した実施形態では１本の受信アンテナが提供される。
【００４５】
プロセッサ１２０は、作業メモリ１２４に記憶されたマシンコード命令を実行するように作動し、及び（または）大容量記憶装置１２６から検索可能である。図２において説明された実施形態では、作業メモリ１２４は、プロセッサ１２０によって実行された場合に、本発明の複数の実施形態に従って複数の中継信号操作に実行させる複数のユーザアプリケーションを記憶する。
【００４６】
アプリケーションの１つの実行において生成されるデータが処理され、その後、図示される中継装置１００に類似の構造を有する中継装置のような、送信し他の通信装置と通信のための送信機１２８へ渡されることを可能にする通信プロトコルを確立するための、特定の実施形態にしたがう複数の通信設備もまた、作業メモリに記憶されている。複数のアプリケーション及び通信設備を定義するソフトウェアは、便宜上、作業メモリ１２４及び大容量記憶装置１２６に部分的に記憶されてもよい。メモリマネージャーは、オプショナルに提供されることがあり得て、これが効果的に管理されることを可能にし、作業メモリ１２４及び大容量記憶装置１２６に記憶されるデータにアクセスする可能な異なるスピードを考慮する。
【００４７】
プロセッサ１２０の出力は送信機１２８に接続され、送信機の出力は順にアンテナ１３２に接続し、別の通信装置へ中継信号を送信する。あるいは、多数のアンテナによって中継信号を送信することもあり得る。さらに、送信機と受信機が合成されてトランシーバーを形成してもよいことは、理解される。
【００４８】
起点ノードと宛先ノードが中継ノードとしても機能することができることが認識される。したがって、本明細書で説明する中継装置１００の構造は、中継ノードに適用されるだけでなく、さらに起点ノードと宛先ノードにも適用される。
【００４９】
実施形態において、中継装置でのハイブリッドのＤＦ及びＡＦの中継配置（relay configuration）は、中継スキームの２つのタイプの間で性能−複雑さのトレードオフを最適化するために、考慮される。
【００５０】
この実施形態では、中継装置１００は、いくつかの判定基準に基づいて、ＤＦスキームとＡＦスキームとの間で動作するように構成される。判定基準は省略せずにやがて述べられる。
【００５１】
図３は、電力増幅器の利得特性を示す。この図示の例では、ｘ１は、電力増幅器の１ｄＢの飽和点を表わす。またｘ０は、電力増幅器の入力での（中継信号のような）信号の平均出力を表わす。電力増幅器の平均出力は次のように表現することができる：  
【数９】
0005535299.tif 000010
【００５２】
ここでＧは電力増幅器の線形利得である。
【００５３】
図３に示されるように、「バックオフ」は、電力増幅器が非線形領域へ追いやられることなく動作可能な領域を定義し、以下で示される。
【数１０】
0005535299.tif 000011
【００５４】
高いピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を有する信号の送信が、非線形効果によってもたらされる隣接チャネル干渉を回避するために、大きなバックオフを持った高線形電力増幅器を要求することには注意する。逆に、信号が低いＰＡＰＲを有する場合、電力増幅器の線形性に関する要求を緩和することができる。
【００５５】
図４は、ＤＦ、ＶＡＦ及びＦＡＦが中継装置で用いられる場合に、複数の中継信号の複数のＰＡＰＲ値がシミュレートされた比較を示す。水平なレイリーフェージングチャネルが仮定され、さらに４相位相シフトキーイング（QPSK）単一キャリア（SC）シグナリングがシミュレーションで適用される。複数の中継信号の複数のＰＡＰＲ値が異なる条件の下で異なるが、相対的な動向は変わらないままである。
【００５６】
異なる中継スキームの下で複数の中継信号のシミュレートされた複数のＰＡＰＲは、下のテーブル１に要約される。  
【表１】
0005535299.tif 000012
【００５７】
電力増幅器の決定される「バックオフ」ｂと予め決定されるＰＡＰＲに基づいて、電力増幅器が非線形領域において動作しないことを保証するために、中継スキームを選択することができる。本質的に、中継信号のＰＡＰＲがバックオフ以下である（つまりＰＡＰＲ≦ｂ）ように、中継スキームは選択されている。
【００５８】
したがって、電力増幅器のバックオフが
【数１１】
0005535299.tif 000013
【００５９】
ならば、（高いＳＮＲでの）ＶＡＦスキームあるいはＤＦ中継スキームが選択される。
【００６０】
電力増幅器のバックオフ領域が
【数１２】
0005535299.tif 000014
【００６１】
ならば、（低いＳＮＲでの）ＶＡＦスキームが選択される。
【数１３】
0005535299.tif 000015
【００６２】
ならば、ＦＡＦスキームは計算複雑性を減少させるために選択される。
【００６３】
複数の中継スキームの選択のさらなる例は、テーブル２に提供される。
【表２】
0005535299.tif 000016
【００６４】
現在の実施形態によって中継スキームを選択するステップを示すフローチャートは、図５に示される。
【００６５】
図５のフローチャートを参照して、信号が中継装置１００によって受信される場合、処理はステップＳ５−１において始まる。異なる中継スキームの下で中継装置によって送信される基準信号のＰＡＰＲは、ステップＳ５−２で決定される。中継装置は、ステップＳ５−３での中継装置の所要出力電力を決定する。ステップＳ５−４では、電力増幅器の入力電力は式（５）を用いて、決定した所要出力電力に基づいて決定される。ステップＳ５−５では、電力増幅器のバックオフは式（６）を用いて決定される。中継スキームは、ステップＳ５−６での決定したバックオフ及び決定したＰＡＰＲに基づいて選択される。最後に信号は、ステップ５−７において、選択された中継スキームを用いて、次の隣接装置へ送信される。
【００６６】
別の実施形態では、中継装置１００は、中継されている信号のタイプに基づいて、中継スキームを選択するように構成される。中継ネットワークで中継されている複数の信号のタイプの複数例は、データ信号、チャネルサウンディング信号、及び（リソースアロケーションメッセージのような）制御チャネル情報を含んでいる。信号がデータ信号である場合、中継スキームの選択を、システム要求及び送信スキームに基づいて、実行することができる。例えば、マルチホップ送信に１つの中継経路だけあれば、ＤＦ中継スキームが好まれる。反対に、起点ノードと宛先ノードとの間に多数の中継経路がある場合、協調的なダイバーシチを達成するために、ＡＦ中継スキームを用いることができる。
【００６７】
一般に、起点ノードは、中継経路のどれが最も高い合成チャネル利得を持っているかを決める、チャネルサウンディング信号を送信する。したがって、受信信号がチャネルサウンディング信号ならば、最も高い合成チャネル利得を有する中継経路が好まれる。合成チャネルを、以下として決定することができる。  
【数１４】
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【００６８】
ここで、ｆｉは起点ノードからｉ番目の中継へのチャネル応答を表わし、ｇｉはｉ番目の中継から宛先ノードまでのチャネル応答を表わす。
【００６９】
この場合、中継装置は、チャネルサウンディング信号を中継するために、ＡＦスキームで動作することができる。この結果、宛先ノードが最良の中継経路を決定し、かつ起点ノードにこの情報をフィードバックするために最良の中継経路を選択することが可能になる。
【００７０】
受信信号がリソースアロケーションメッセージのような制御チャネル情報を具備する場合、宛先がこの情報を正確に受信することを保証することは重要である。そうでなければ、続くデータ送信は失敗することがあり得る。この場合、ＤＦスキームは信号を中継するために用いられる。さらに、チャネルサウンディング信号は、一般に非常に低い復号複雑性を要求し、一般に短い。したがって、これは中継装置がＤＦスキームの下で確実に動作することを可能にする。
【００７１】
図６のフローチャートは、信号が中継装置１００によって受信される場合、処理がステップＳ６−１において始まることを例証する。ステップＳ６−２では、中継装置は、受信信号の信号タイプを識別する。その後、中継装置は識別された信号タイプに基づいて、中継スキームを選択する（ステップＳ６−３）。最後に、信号はステップＳ６−４において次の隣接装置へ送信される。
【００７２】
異なるタイプの信号が同じ送信パケット内でマルチプレックスされる場合、マルチプレクシング技術を使用して、ハイブリッドＤＦ及びＡＦ（ＤＦ−ＡＦ）信号を送信するように中継装置を構成することができることには注意する。
【００７３】
別の実施形態では、ハイブリッドＤＦ−ＡＦ構成された中継装置は、マルチプレクシング及びデマルチプレクシングの操作を行うのに適している。図７は、現在の実施形態での用途に適している中継装置２００のコンポーネントを示す概略図である。
【００７４】
図７での中継装置２００は、図２での中継装置１００と、中継装置２００がデマルチプレクサ２３４及びマルチプレクサ２３６を含んでいる点おいて、異なることに注意する。アンテナ２３０、２３２、受信機２２２、プロセッサ２２０、作業メモリ２２４、大容量記憶装置２２６、及び送信機２２８のような残りのコンポーネントは、上記の実施形態に述べられていたものと同じ機能を行う。この理由で、これらのコンポーネントのディテールは表されない。
【００７５】
図７に示されるように、デマルチプレクサ２３４は、受信機２２２とプロセッサ２２０との間で提供され、受信信号をデマルチプレックスしてＭ個の信号ストリームにする。受信信号が、中継ネットワークでの単一ノードまたは多数のノードからの異なるタイプの信号を含んでもよいことは注意する。それぞれの信号ストリームがＤＦスキームあるいはＡＦスキームの下で動作するように、プロセッサ２００はＭ個の信号ストリームを処理する。複数の処理された信号ストリームは、ハイブリッドＤＦ−ＡＦ信号を次の中継装置または宛先に送信するために、送信機２２８へ渡す前にマルチプレクサ２３６を使用して、マルチプレックスされてハイブリッドＤＳ−ＡＦ信号になる。
【００７６】
マルチプレクシング演算は、周波数領域、時間領域、符号領域及び空間領域において行うことができる（それぞれＦＤＭ、ＴＤＭ、ＣＤＭ及びＳＤＭと呼ばれる）。マルチプレクシング演算の例は図８から１１に示される。
【００７７】
図８は、周波数領域においてマルチプレクスされたＤＦ−ＡＦ信号を表わす信号−周波数ダイヤグラムを示す。このダイヤグラムでは、Ｘ軸は周波数を表わし、Ｙ軸はマルチプレクスされた複数の信号の出力応答の電力を表わす。
【００７８】
図９は、時間領域においてマルチプレクスされたＤＦ−ＡＦ信号を表わすダイヤグラムを示す。このダイヤグラムでは、Ｘ軸は時間を表わし、Ｙ軸はマルチプレクスされた複数の信号の出力応答の電力を表わす。
【００７９】
図１０は、符号領域においてマルチプレクスされたＤＦ−ＡＦ信号の表現を示す。図１０に示されるように、ＤＦ及びＡＦ信号は、Ｍ個の拡散符号へと拡散される。
【００８０】
図１１は、空間領域においてＤＦ−ＡＦ信号をマルチプレクスすることができることを示す。図１１では、マルチプレクスされた複数の信号は、Ｍの空間レイヤに空間領域において広げられる。
【００８１】
１より多くのドメインにおいてマルチプレクシング演算を行うことができることにはさらに注意する。図１２に示されるように、ＴＤＭまたはＦＤＭはＣＤＭまたはＳＤＭ上で行われる。
【００８２】
図１３は、上記の実施形態によってマルチプレクシングを用いて、ハイブリッドＤＦ−ＡＦ信号を中継するステップを示す。
【００８３】
ステップＳ１０−１：信号がｎ番目のフェーズで中継ノードによって受信される場合、方法は始まる。
【００８４】
ステップＳ１０−２：Ｍ個の信号ストリームへ受信信号をデマルチプレクスする。上に注意されるように、ＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭ、ＳＤＭ、または異なるデマルチプレクシング技術の組み合わせを使用して、デマルチプレクシング演算を実行することができる。
【００８５】
ステップＳ１０−３：信号ストリームの数を初期化してください（ｍ＝１）。
【００８６】
ステップＳ１０−４：ｍ番目の信号ストリームの信号タイプを識別する。
【００８７】
識別された信号タイプが制御チャネルメッセージならば、ＤＦスキームは選択される（ステップＳ１０−５）。
【００８８】
識別された信号タイプがデータ信号ならば、中継経路数はステップＳ１０−６において決定される。１本の中継経路だけがあれば、ＤＦスキームは選択される（ステップ１０−５）。そうでなければ、ＡＦ中継スキームは用いられる（ステップ１０−７）。識別された信号タイプがチャネルサウンディング信号ならば、ＡＦスキームは選択される（ステップ１０−７）。
【００８９】
ステップ１０−８：全ての信号ストリームが処理されたかどうかをチェックする。ｙｅｓの場合は、ステップＳ１０−９での処理された複数の信号ストリームのマルチプレクシングを実行する。そうでなければ、ステップＳ１０−４からＳ１０−８までを繰り返す。
【００９０】
ステップ１０−１０：マルチプレクスされたハイブリッドＤＦ−ＡＦ信号を、次のノードに送信する。
【００９１】
この実施形態は、ハイブリッドＤＦ−ＡＦ中継構成に適した、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、ＦＤＭＡ（周波数分割多重アクセス）、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）及びＳＤＭＡ（空間分割多重アクセス）のような、ワイドレンジ通信システムを可能にする。
【００９２】
いくつかの実施形態が説明されているが、これらの実施形態はほんの一例として示されており、発明の範囲を制限するようには意図されない。実際は、本明細書で説明される新規な方法及び装置は、様々な他の形式で具体化されるかもしれない。さらに、本明細書で説明される方法及び装置の形で、様々な省略、置換、及び変更は発明の精神から外れずになされてもよい。添付の複数のクレーム及びそれらの均等物は、発明の範囲及び精神のうちにあるように、そのような形式あるいは変更をカバーするように意図される。
【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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【図１２】
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【図１３】
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