(57)【要約】【課題】立ち上がり段階の発振を避けることができる。【解決手段】本開示の一実施形態に係る無線リレー局は、パルス制御部と推定部とを含む。パルス制御部は、自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信された信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第１期間と該自装置から信号が送信されない第２期間とを切り替えるパルス制御を行なう。推定部は、前記第１期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定する。【選択図】図３
2014103538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信した信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第１期間と該自装置から信号が送信されない第２期間とを切り替えるパルス制御を行なうパルス制御部と、
前記第１期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定する推定部と、を具備することを特徴とする無線リレー局。
【請求項２】
前記回り込み波を最小にする受信側ビームウェイトおよび送信側ビームウェイトを計算するウェイト計算部と、
前記受信側ビームウェイトに基づく受信ビーム形成ベクトルを受信信号に適用する受信側ビーム形成部と、
前記送信側ビームウェイトに基づく送信ビーム形成ベクトルを送信信号に適用する送信側ビーム形成部と、をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の無線リレー局。
【請求項３】
前記推定部により推定された回り込み波のチャネルを用いて、推定された回り込み波の推定値を再構成する再構成部と、
受信信号から前記推定された回り込み波を除去する除去部と、をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線リレー局。
【請求項４】
前記推定部は、前記第１期間の全てまたは一部の期間において、送信信号および受信信号を用いて前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線リレー局。
【請求項５】
前記推定部は、前記第１期間の全てまたは一部の期間において、受信信号および参照信号を用いて前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線リレー局。
【請求項６】
前記推定部は、最小二乗アルゴリズム、反復最小二乗アルゴリズム、逆行列を用いた直接計算アルゴリズム、ＥＭ（expectation maximization）アルゴリズム、およびＳＡＧＥ（space alternating generalized expectation maximization）アルゴリズムの少なくとも１つに基づいて前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線リレー局。
【請求項７】
前記推定部は、時間領域および周波数領域のどちらかにおいて、前記回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無線リレー局。
【請求項８】
前記第１期間の長さは、前記予め定められた値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無線リレー局。
【請求項９】
自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信された信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第１期間と該自装置から信号が送信されない第２期間とを切り替えるパルス制御を行い、
前記第１期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定することを特徴とする回り込み波チャネル推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無線リレー局および回り込み波チャネル推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リピータとして知られる無線リレー局（ＲＳ）は、有線のバックホールの必要ない無線リンクを提供する。リレー局は、基地局の全機能を必要とせず、従って複雑性を低減することができる。リレー局は、“オフグリッド”とするために光発電セル（ＰＶ）またはバッテリーの利用を可能にする。これらの特性は、通常の基地局よりも配置コストおよび複雑性を低減することを意味する。リレー局は、通信範囲の拡大を実現するために用いることができる。リレー局はまた、緊急事態における穴埋めまたは一時的なカバーエリアに用いることができる。リレー局は、セルラーシステム、無線都市規模ネットワーク（ＷＭＡＮ）、メッシュネットワーク（例えば、無線センサーネットワーク）およびスマートグリッドを含む多くの用途に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８０１４２６３号
【特許文献２】米国特許出願公開２０１０／０２８５７４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の実装では、リレー局は、周波数分割多重（ＦＤＤ）または時分割多重（ＴＤＤ）のどちらかを用いることによって、半二重システムとして稼働することにより、容量を無駄にしている。ＦＤＤでは、異なる周波数が、送信源からリレー局への（バックホール）リンク、およびリレー局から送信先への（アクセス）リンクに用いられ、ＴＤＤでは、異なる時間スロットが、送信源からリレー局へのリンク、およびリレー局から送り先へのリンクに用いられる。
【０００５】
それらは、異なる周波数または異なる時間スロットのどちらかが、リレー局から送信先への（アクセス）リンクよりも、送信源からリレー局への（バックホール）リンクに用いられることを意味する。これは、システムが“同じ周波数で”送信すると同時に受信する、すなわち全二重である場合、システムは、回り込み波（ＬＩ）にさらされるからである。これは、リレー局の送信からその送信の受信への信号漏えいフィードバック（signal leakage feedback）により引き起こされる。
【０００６】
他に存在するリレー局は、いくつかの手法を用いて回り込み波フィードバックを取り扱う。例えばリレー局は、受信素子および送信素子間で物理的に分離されて構成されたり、フィルタが回り込み波をキャンセルするために用いられる。
【０００７】
従来手法の例は、回り込み波のキャンセリングがフィルタリングによって行われ、リレー局の電力は立ち上がり時に増加する。しかし、この手法は、立ち上がり中に発振の可能性を取り除けない。立ち上がり段階における発振を避ける方法で、リレー局で回り込み波推定を行うことが望ましい。
【０００８】
低い処理遅延を実現しつつ、信号の物理層構成を変えない方法でキャンセルを行うことも望まれる。
【０００９】
本発明の一観点は、立ち上がり段階における発振を避け、立ち上がり後の発振を避けるために十分なキャンセルができる精度で回り込み波のチャネルを推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る無線リレー局は、パルス制御部と推定部とを含む。パルス制御部は、自装置から送信した信号を該自装置で受信することで送信源から受信された信号に加算される回り込み波が繰り返し加算される回数が、予め決められた値以下となるように、該自装置から信号が送信される第１期間と該自装置から信号が送信されない第２期間とを切り替えるパルス制御を行なう。推定部は、前記第１期間の全てまたは一部の期間で送信された前記信号を用いて回り込み波のチャネルを推定する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る無線リレーネットワークの概念図。
【図２】無線リレーネットワークにおける回り込み波の概念図。
【図３】第１の実施形態に係るリレー局のブロック図。
【図４Ａ】従来例におけるリレー局の第１スナップショットを示す。
【図４Ｂ】従来例におけるリレー局の第２スナップショットを示す。
【図４Ｃ】従来例におけるリレー局の第３スナップショットを示す。
【図５Ａ】本実施形態に係るパルス制御アルゴリズムを用いたリレー局の第１スナップショットを示す。
【図５Ｂ】パルス制御アルゴリズムを用いたリレー局の第２スナップショットを示す。
【図５Ｃ】パルス制御アルゴリズムを用いたリレー局の第３スナップショットを示す。
【図６】第１の実施形態に係る回り込み波キャンセルに関するリレー局のブロック図を示す。
【図７】リレー局の操作に関するフローチャートを示す。
【図８】第２の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図９】第３の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図１０】第４の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図１１】第５の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図１２】第６の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図１３】第７の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図１４】第８の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【図１５】第９の実施形態に係るリレー局のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
リレー局の３つの主な種類、amplify-and-forward（ＡＦ）、demodulate-and-forward（ＤＭＦ）、およびdecode-and-forward（ＤＣＦ）がある。  
ＡＦリレー局の主な利点は、リレー局でどんな復号も行なわないので、とても簡潔で、費用効果が高く、低い処理遅延を有することである。ＡＦリレー局はまた、無線システムまたは無線規格にかかわらず配置できるので、“標準非依存（standard agnostic）”と呼ばれる。主な欠点は、ＡＦリレー局が、所望の信号と同様にセル間干渉および雑音を増幅することである。結果として、ＡＦリレー局は、高い信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）環境でのみ用いられうる。  
リレー局の第２種類であるＤＭＦは、受信信号を復調し、復号なしで硬判定をする。その後、信号を変調して転送する。この手法は、簡潔な操作および比較的低い処理遅延を有するという利点がある。しかし、誤差が伝搬するのを止めることはできない。ＡＦリレー局がするのと同じような方法で雑音および干渉を増幅しないという事実によって、リレー局のこの種類は、低いＳＩＮＲ環境で配置されうる。  
リレー局の第３種類であるＤＣＦは、受信信号を復号し、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を検査する。ＣＲＣが成功した場合のみ、リレー局はデータを再符号化して送信する。これは、長い処理遅延を犠牲にして、誤差伝搬を避ける利点を有する。ＤＭＦリレー局と同様に、ＤＣＦリレー局は低いＳＩＮＲ環境で用いられうる。
【００１３】
以下、図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る無線リレー局および回り込み波チャネル推定について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行うものとして、重ねての説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）  
図１は、本実施形態に係る無線リレーネットワークを示す。無線リレーネットワークは、任意の無線規格に特定されない。例えば、大規模セルラー無線ネットワーク、またはデジタルテレビブロードキャストネットワークであってもよい。無線リレーネットワーク１００は、送信源端末（Ｓ）１０１、無線リレー局（以下、リレー局と呼ぶ）、送信先端末（Ｄ）１０３を含む。図１では、２つの送信先端末１０３−１および１０３−２が示されるが、複数のリレー局１０２および複数の送信先端末１０３があってもよい。ノードの全ては固定されているが、ノマディック（時々移動する）または移動可能であってもよい。
【００１５】
送信源端末１０１は、送信先端末１０３およびリレー局１０２へ信号を送信する。リレー局１０２は、リピータとして動作し、送信源端末１０１と送信先端末１０３との間で信号を通信する。リレー局１０２は、ＡＦ、ＤＭＦまたはＤＣＦモードで動作してもよい。送信先端末１０３は、リレー局１０２を介して送信源端末１０１からの信号を受信する。
【００１６】
図２では、無線リレーネットワークにおける回り込み波の概念図を示す。回り込み波信号２０１は、リレー局１０２の送信アンテナ２０２およびリレー局１０２の受信アンテナ２０３との間に示される。全二重（ＦＤ）の場合、回り込み波は同一チャネル干渉に対応する。もしＦＤＤを用いる場合、回り込み波信号２０１は、帯域外漏えい（out-of-band leakage）に対応する。もしＴＤＤを用いる場合、回り込み波は、バックホールおよびアクセスリンク時間スロットの重複が原因となる同期の欠如に対応する。リレー局１０２は、送信源端末１０１および送信先端末１０３がそうであるように、複数の送信アンテナ２０２および複数の受信アンテナ２０３を有する。送信アンテナ２０２および受信アンテナ２０３は、共用することもできるし、任意の距離で分離することもできる。
【００１７】
第１の実施形態に係る無線リレー局１０２について図３を参照して説明する。  
リレー局１０２は、受信機（Ｒｘ）無線周波数（ＲＦ）部３０１、送信機（Ｔｘ）ＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４およびチャネル推定部３０５を含む。
【００１８】
ＲｘＲＦ部３０１は、受信アンテナ（図示せず）から信号を受信し、信号をベースバンド（ＢＢ）にダウンコンバートする。ベースバンド信号は、下付ｂにより示される。  
ＴｘＲＦ部３０２は、パルス制御部３０３からダウンコンバートされた信号の受信ベクトルを受け取り、ダウンコンバートされた受信信号をアップコンバートし、送信アンテナ（図示せず）を介して外部デバイス、例えば、図１および図２における送信先端末１０３に信号を送信する。
【００１９】
パルス制御部３０３は、ＲｘＲＦ部３０１からダウンコンバートされた信号を受け取り、パルスが「オン」であるかまたは「オフ」であるかに依存して、その後信号をＴｘＲＦ部３０２に送るかどうかを制御する。パルス制御部３０３は、チャネル推定部３０５によるチャネル推定のタイミングに関するタイミング信号を生成する。
【００２０】
遅延部３０４は、パルス制御部３０３からタイミング信号を受け取り、チャネル推定部３０５が総ループ遅延（total loop delay）を過ぎるまで始動しないようにタイミングを調整する。
【００２１】
チャネル推定部３０５は、ＲｘＲＦ部３０１からダウンコンバートされた信号の受信ベクトルを、遅延部３０４からタイミング信号をそれぞれ受け取る。チャネル推定部３０５は、タイミング信号によって示されるときに回り込み波のチャネルを推定する。つまり、推定が、チャネル推定部３０５によって検知されるようなパルスが高いときにのみ、すなわち、パルスが「オン」のときにのみ起こるように、パルス制御部３０３および遅延部３０４が実装される。これは、Ｍｒ個の受信系統全てで並行して行われる。ここで、Ｍｒは受信アンテナの数である。例えば、ｑ＋１番目のアンテナ（ｑは正の整数）で受信され、ダウンコンバートされる信号もまた、パルス制御部３０６によってパルス制御され、その後ＴｘＲＦ部３０７によりアップコンバートされ、ｐ＋１番目の送信アンテナから送信される。
【００２２】
パルス制御部３０３の動作の詳細について以下に説明する。  
パルス制御部３０３はパルス制御を行ない、本実施形態に従って立ち上がり（トレーニング）段階中に回り込み波の推定を制御する。パルス制御部３０３は、立ち上がり段階を通じて繰り返すこのパルス「オン」および「オフ」を行なう。パルスが「オフ」の時、ベースバンドデジタル領域におけるパルス制御部３０３の出力はゼロ（０）であり、パルスが「オン」のときは、出力は１である。信号が無線リレー局から送信される期間は第１期間と呼び、信号が送信されない期間を第２期間と呼ぶ。
【００２３】
パルス制御部３０３は、現在の受信信号のどの部分が通過するかを制御する。パルス制御部３０３はまた、リレー局１０２が回り込み波のチャネルの推定を更新するときを正確に制御する。立ち上がり段階の間、ループチャネル推定のみ更新され、回り込み波信号のキャンセルは行われない。パルス状のため、発振が発生せず、リレー局１０２の出力電力も入力電力も急激に増加しない。パルスアルゴリズムは、最初の立ち上がり段階の間のみ発生する。いったん立ち上がり段階が終了すると、継続した回り込み波のチャネル推定に加えて、エコー（回り込み波信号）キャンセルが行われる。
【００２４】
従来のリレー局の動作の従来例を図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃを参照して説明する。図４Ａ、４Ｂおよび４Ｃは、エコーキャンセルがないリレー局のスナップショットである。
【００２５】
図４Ａは、２サンプル遅延４０１、１タップフィードバックチャネル４０２を備えるリレー局を図示する。リレー局は、受信データがリレーによって変わらず、かつ付加される雑音がないとみなす簡略化したリレー局機能を有する。入力データ列４０３が示される。図は、２サンプル受信した後のシステムを示し、サンプルＸ１が、リレーの処理を通過する時間があり、出力データ４０４となることを意味する。出力データは、回り込み波のチャネルを通じてエコーし、ｘ３と同時にリレー入力４０５において、ｈｘ１として到達する。図４Ｂでは、ｘ３およびｈｘ１の両方が（結合信号として）リレー出力に到達したことを示し、同時に、ループチャネルを通じてエコーする。それらは、ｘ５と同時にｈｘ３４０６およびｈｈｘ１４０７としてリレー入力に到達する。図４Ｃは、ｘ５、ｈｘ３およびｈｈｘ１が（結合信号として）リレー出力に到達したことを示し、同時に、回り込み波のチャネルを通じてエコーする。それらは、ｘ７と同時に、ｈｘ５４０８、ｈｈｘ３４０９およびｈｈｈｘ１４１０としてリレー入力に到達する。信号の増大に次ぐ増大は、衰えずに継続し、これがリレー局出力の急激な増大および発振を引き起こす。
【００２６】
不正確なキャンセルが行われる場合、発振もまた起こる。これは、従来技術と異なり、発振も回避する一方、キャンセルを行なう前に、回り込みチャネル推定のための正確な初期値を迅速に得るやり方を規定することが必要であることを示す。推定フィルタは、必ずしも十分に素早く正確な値に収束するとは限らないので、従来技術で用いられるように立ち上がり時にランピング（ramping）を用いることは、必ずしも十分ではないことが分かる。不正確なチャネル推定がキャンセルに用いられる場合、状況を悪化し、リレーの出力電力の急な増大を引き起こす可能性がある。
【００２７】
一方、本実施形態にかかるリレー局は、立ち上がり段階の発振を避けることができ、高い精度で回り込み波のチャネルを推定することができる。  
図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、本実施形態に係るパルス制御部３０３のパルス制御方法を用いるリレー局１０２のスナップショットを示す。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、実線の正方形により示される入力データ列５０１、２サンプル遅延５０２を備えるリレー局１０２、遅延無しである１タップフィードバック回り込みチャネル推定５０３を図示する。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃでは、リレー局１０２は、受信データがリレーによって変わらず、かつ付加される雑音がないとみなす簡略化したリレー局機能を有する。
【００２８】
図５Ａは、第１スナップショットを示し、リレー局１０２におけるパルス制御部３０３は、点線で示されるようにミュート５０４（パルス「オフ」）される。リレー局１０２がミュートされない（パルス「オン」）場合、信号は同時に到達し、電力の増大を図示するために積み重ねとして示される、図５Ａにおけるｘ３およびｈｘ１のように加算される。ミュートすることの結果として、ｘ１の第２エコーループ（すなわち、ｈｈｘ１）５０４は生成されず、ｘ３の第１エコーループ（すなわち、ｈｘ３）５０５も生成されない。これは、入力でそれらは出現せず、ｘ５５０１は変わらないことを意味する。
【００２９】
図５Ｂは、あと２サンプルが通過した後（リレー局１０２の処理遅延の長さ）、リレー局１０２がミュートされないこと（パルス“オン”）を示す。これは、ｘ５５０６の第１エコーが送信され、リレー局１０２入力で、ｘ７５０８と同時にｈｘ５５０７として受信されることを意味する。
【００３０】
図５Ｃは、リレー局１０２が別の２サンプルの後に再びオフにされる（パルス“オフ”）ことを示し、これはｘ５が第２エコーループを経ず（すなわち、ｈｈｘ５が生成されず）、ｘ７が第１エコーループを経ない（すなわち、ｈｘ７が生成されない）ことを意味する。このように、パルス制御部３０３により行われるパルス制御は、立ち上がり段階の発振を避けることができる。
【００３１】
パルス制御部３０３における立ち上がりパルス期間を決定する方法の一例について以下に説明する。  
発振を避けるために、パルスの“オフ”期間（第２期間）は、パルス制御部３０３の出力から、送信アンテナへのリレー局１０２における残りの処理を経て、受信アンテナへの回り込み波のチャネルを経て、パルス制御部３０３の前のリレー曲における最初の処理を経た総遅延よりも大きくなければならない。これを“総ループ遅延”と呼ぶ。これは
【数１】
2014103538.tif 000003
【００３２】
で与えられる。
【００３３】
Ｔｐｕｌｓｅ＿ｏｆｆは、パルスの“オフ”期間の長さであり、τｐｒはパルス制御部３０３により引き起こされる遅延であり、τｔｘはパルス制御部３０３の後のリレー局１０２における遅延であり、τｍａｘは回り込みチャネルにおいて広がる最大遅延であり、τｒｘは、パルス制御部３０３の前のリレー局１０２における遅延である。
【００３４】
（図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃで示されるように）エコーループの数をリレー局入力で１に、リレー局出力でゼロに制限するために、パルスの“オン”期間（第１期間）の長さは
【数２】
2014103538.tif 000004
【００３５】
で制限される。
【００３６】
より長い“オン”パルスを用いることも可能であり、１よりも多いエコーループが存在することを許可する。エコーループが作られるほど、リレー局１０２で受信する電力が多くなる。従って、リレー局１０２によってさらに多くの電力が送信される。この電力の高まりは、パルスの“オン”期間の間、起こり続ける。パルスの“オン”期間の長さは、受信機フロントエンドが飽和する入力電力を避けるように制限されなければならない。“オン”期間の長さは、受信電力がリレー局１０２によって要求される最小の閾値よりも高くなるように拡張されうる。これは、最大の回り込み波信号に依存するチャネル推定スキームにとって有益である。
【００３７】
サンプルにおける総ループ遅延τｔｏｔａｌを検出するために、初期“測距（ranging）”パルスが立ち上がり段階の前に送信されうる。これは、時刻ｔ１の時点で長さＴｒａｎｇｅでリレー局１０２から送信される。いったんパルスの先頭がループチャネルを含むシステムを通過すると、リレー局１０２に到着し、リレー局入力が“ｈｉｇｈ”となり、パルスの先頭がリレー局１０２によって検出される。いったん全パルスがリレー局によって受信されると、リレー局入力は“ｌｏｗ”となり、時刻ｔ２として記録される。その結果、総ループ遅延は、
【数３】
2014103538.tif 000005
【００３８】
から計算される。  
パルスの期間の長さが式（１）および式（２）によって制約されるように、“オフ”および“オン”期間は、システムにおける遅延でのいくつかの変動を許容するように、制約を緩められうる。
【００３９】
図６は、第１の実施形態に係るパルス制御および回り込み波のチャネル推定に加えて、回り込み波キャンセルに関するリレー局６００のブロック図を示す。  
ここで、第１の実施形態の信号処理を式を参照して説明する。立ち上がり段階の間、上述したように正確なループチャネル推定を得るために、パルス制御は、特定の時間の長さで行われる。
【００４０】
ｑ番目のアンテナでのｔ番目のサンプルでの、長さＫ（Ｋは時間領域サンプルの数）のＲｘＲＦ部３０１での受信信号ベクトルは、
【数４】
2014103538.tif 000006
【００４１】
として、コンパクト行列ベクトル形式で時間領域において与えられる。
【００４２】
ここで、Ｓｑ（ｔ）は所望のベクトルであり、ｎｑ（ｔ）加法性白色ガウス雑音ベクトルであり、ｉｑ（ｔ）は、
【数５】
2014103538.tif 000007
【００４３】
として書かれうるような回り込み波信号ベクトルである。
【００４４】
ここで、ｈＬＩ，ｑ（ｔ）は、回り込み波のチャネルであり、τはサンプルにおけるリレー局の処理遅延、すなわちτ＝τｒｘ＋τｐｒ＋τｔｘであり、ｋ×ＬＭｔ行列は、
【数６】
2014103538.tif 000008
【００４５】
であり、ここでＭｔは、リレー局の送信アンテナの数であり、
【数７】
2014103538.tif 000009
【００４６】
は、Ｋ×Ｌは、テプリッツ（Toeplitz）行列であり、Ｌは回り込み波のチャネルにおける超過した遅延タップの数であり、ｐ番目の送信アンテナから送信されたデータの遅延バージョンを含む。
【数８】
2014103538.tif 000010
【００４７】
値ｘｐ（ｔ−τ，ｉ）は、リレー局１０２によって受信され、処理遅延によって遅延し、リレー局１０２の様々な処理コンポーネントによって修正されるシンボルに基づく。
【００４８】
リレー局６００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４、チャネル推定部３０５、タイリング（tiling）部６０１、遅延部６０２、再構成部６０３およびキャンセル部６０４を含む。  
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、および遅延部３０４は、図３と同様の動作を行なうので、ここでの説明は省略する。
【００４９】
チャネル推定部３０５は、立ち上がり段階の間、または立ち上がり段階が終了した後、回り込み波のチャネル
【数９】
2014103538.tif 000011
【００５０】
を推定する。
【００５１】
タイリング部６０１は、パルス制御部３０３からＭｔ×Ｘｐ,ｂ（ｔ−τ）行列を受け取り、Ｍｔ×Ｘｐ,ｂ（ｔ−τ）（それぞれがＫ×Ｌ）をタイル（tile）し、結果としてＫ×ＬＭｔ行列であるＸｂ（ｔ−τ）を生成する。
【００５２】
遅延部６０２は、タイリング部６０１からＸｂ（ｔ−τ）を受け取り、信号を遅らせる。遅延は総ループ遅延に等しく、再構成された回り込み波信号推定は、実際の回り込み波信号と同じ遅延を有する。
【００５３】
再構成部６０３は、チャネル推定部３０５から
【数１０】
2014103538.tif 000012
【００５４】
を、遅延部６０２からＸｂ（ｔ−τ）をそれぞれ受け取る。再構成部６０３は、回り込み波信号
【数１１】
2014103538.tif 000013
【００５５】
を計算する。
【００５６】
キャンセル部６０４は、再構成部６０３から回り込み波信号
【数１２】
2014103538.tif 000014
【００５７】
を、ＲｘＲＦ部３０１から受信信号ｙｑ，ｂ（ｔ−τｒｘ）をそれぞれ受け取り、リレー局によってｑ番目のアンテナで受信した信号から回り込み波信号をキャンセルする。
【００５８】
それゆえ、
【数１３】
2014103538.tif 000015
【００５９】
従って
【数１４】
2014103538.tif 000016
【００６０】
となる。  
これは、必要な信号（ソースリレーチャネルを通過した送信源から送信された信号）、雑音およびいくつかの残差を残す。この誤差の大きさは、回り込み波のチャネル推定の精度に依存する。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号をキャンセルする。システムが発振にいつも入る場合、パルス制御部３０３は、入力電力が所定の閾値を超え、その後リレー局が立ち上がり段階に再び入ることを検知する。
【００６１】
遅延部６０２は、タイリング部と一体となってもよい。行列のタイリングは、パルス制御部３０３と一体となってもよい。各受信系統の組み合わせは、各受信系統でユニットを分離するよりも、１つのユニットとして統合するかもしれない。キャンセルは、回り込み波信号
【数１５】
2014103538.tif 000017
【００６２】
を再構成し、
【数１６】
2014103538.tif 000018
【００６３】
をキャンセルすることにより、一度に全ての受信系統に関して行われうる。
【００６４】
図７は、本実施形態に係る回り込み波キャンセルスキームのフローチャートである。  
ステップＳ７０１では、チャネル推定部３０５が、送信アンテナと受信アンテナとの間の回り込み波のチャネルを推定する。  
ステップＳ７０２では、再構成部６０３が、以前に送信した信号に基づいて回り込み波信号を推定する。
【００６５】
ステップＳ７０３では、キャンセル部６０４が、回り込み波の推定および現在の受信信号に基づいて、回り込み波信号をほぼキャンセルすると、残差信号が残る。
【００６６】
ステップＳ７０４では、パルス制御部３０３が、修正された残差信号を生成するために残差信号を処理し（例えば、増幅を適用）、転送する。
【００６７】
ステップＳ７０５では、ＴｘＲＦ部３０２が修正された残差信号を送信する。
【００６８】
各受信系統に関するパルス制御は、分離したユニットよりも、１つのユニットに組み合わされる。アンテナｑで受信した信号は、図６に示されるような送信アンテナｐに直接マップされなくてもよいし、受信アンテナよりも送信アンテナが多くてもよいし、その逆でもよい。受信アンテナおよび送信アンテナはいくつあってもよく、それに従って信号は分離または結合するだろう。さらに、パルス制御部３０３は、ＢＢでというよりはむしろＲＦで送信信号を制御できる。  
遅延部３０４は、パルス制御部３０３に含まれてもよい。チャネルは、１×ＬＭｔベクトル
【数１７】
2014103538.tif 000019
【００６９】
を生成するために受信アンテナｑごとに推定されてもよいし、全Ｍｒ個のアンテナに関するチャネル推定が結合されてもよく、チャネル推定部は、Ｍｒ×ＬＭｔの多入力多出力回り込み波のチャネル行例
【数１８】
2014103538.tif 000020
【００７０】
を推定してもよい。
【００７１】
以上に示した第１の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、その結果、リレー局は立ち上がり段階の発振を避けることができる。加えて、パルス制御はいくつかの付加的な利点をもたらす。
【００７２】
第１の利点は、チャネル推定スキームに関する立ち上がり段階の長さ、特に強い回り込み波信号に依存した長さを低減することができる。これはパルス制御を用いるからであり、リレー局で大きな出力電力を用いることを可能にし、チャネル推定パラメータの迅速な収束を実現できる。
【００７３】
第２の利点は、上述のように、この立ち上がり中にエコーキャンセルが要求されないことである。これは、キャンセルが立ち上がりの先頭から要求される従来スキームのように、チャネル推定がすぐに要求されるという必要はないことを意味する。チャネル推定は、多くのサンプル期間でよりゆっくりと計算することができる。これはハードウェア実装での処理スピード要求を緩和する利点を有する。これは、ハードウェア実装の実現可能性を高め、関連コストを低減することができる。
【００７４】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
【００７５】
図８は、第２の実施形態に係るリレー局８００のブロック図を示す。  
リレー局８００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３、キャンセル部６０４およびチャネル推定部８０１を含む。
【００７６】
ＲｘＲＦ部３０１およびＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３およびキャンセル部６０４は、図３および図６と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【００７７】
チャネル推定部８０１は、遅延部６０２から送信信号を受け取る以外は、図６に示すチャネル推定部３０５とほぼ同様の動作を行なう。
【００７８】
以前の送信信号はリレー局８００に正確に知られているので、この信号は、回り込み波のチャネルを推定するために用いることができる。これは、ループチャネル推定が明確なリファレンス信号を挿入することなしに行なうことができることを意味する。所望の信号Ｓｑ（ｔ）は不明である。しかし、回り込み波信号は、所望の信号よりもかなり電力が大きいので、Ｓｑ（ｔ）は、ｎｑ（ｔ）に加えて、付加的な雑音として扱うことができる。  
ベースバンドでは、以下のようになる。
【数１９】
2014103538.tif 000021
【００７９】
回り込み波のチャネルを求めるため、コスト関数を最小化する必要がある。
【数２０】
2014103538.tif 000022
【００８０】
ループチャネルに関する偏導関数をゼロに設定し、最小二乗解を与える。
【数２１】
2014103538.tif 000023
【００８１】
ここで、
【数２２】
2014103538.tif 000024
【００８２】
であり、上付Ｈは、エルミート転置を示し、
【数２３】
2014103538.tif 000025
【００８３】
本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルス（pulse）し、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【００８４】
チャネル推定部は、Ｍｒ×ＬＭｔの多入力多出力（ＭＩＭＯ）回り込み波のチャネル行列
【数２４】
2014103538.tif 000026
【００８５】
を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、それゆえ回り込み波信号
【数２５】
2014103538.tif 000027
【００８６】
を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。
【００８７】
第２の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、リファレンス挿入なしで回り込み波のチャネルを推定することができ、さらにリレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【００８８】
（第３の実施形態）  
第３の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの最小二乗平均（Least Mean Square:ＬＭＳ）適応フィルタリングによる回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
【００８９】
図９は、第３の実施形態に係るリレー局９００のブロック図を示す。  
リレー局９００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３、キャンセル部６０４および第１フィルタ部９０１を含む。
【００９０】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３およびキャンセル部６０４は、図３および図６と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【００９１】
第１フィルタ部９０１は、ＲｘＲＦ部３０１から受信信号を、遅延部３０４からタイミング信号を、遅延部６０２から送信信号をそれぞれ受け取り、ＬＭＳアルゴリズムによる適応フィルタリングを用いるチャネル推定を行なう。
【００９２】
リレー局での、ｑ番目のアンテナでのｔ番目のサンプルにおける受信信号サンプルは、時間領域において
【数２６】
2014103538.tif 000028
【００９３】
のように与えられる。
【００９４】
ここで、Ｓｑ（ｔ）は、所望のサンプルであり、ｎｑ（ｔ）がＡＷＧＮスカラーであり、ｉｑ（ｔ）は回り込み波信号である。本実施形態では、回り込み波のチャネル推定およびループチャネル推定の両方は、サンプルの全体のベクトルというよりは、サンプルごとを基準に行われる。
【００９５】
ベースバンドでは、
【数２７】
2014103538.tif 000029
【００９６】
であり、ここで、ｘｂ（ｔ−τ）は、１×ＬＭｔベクトルである。回り込み波のチャネルを求めるため、コスト関数
【数２８】
2014103538.tif 000030
【００９７】
を最小化する必要がある。
【００９８】
ループチャネルに関する偏導関数をゼロに設定すると、解は、
【数２９】
2014103538.tif 000031
【００９９】
これは、第１フィルタ部９０１によって行われる最小二乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズムと呼ばれる、よく知られた低複雑性の解法で求められる。はじめに、初期チャネル推定は全てゼロに設定される。所望の応答と推定された応答との間の誤差項はそのとき、
【数３０】
2014103538.tif 000032
【０１００】
と計算される。
【０１０１】
それゆえ、チャネル推定は、
【数３１】
2014103538.tif 000033
【０１０２】
によって更新される。  
ここで、ステップサイズは、０＜μ＜２/ＬＰｍａｘであり、Ｐｍａｘは、タップ入力の最大スペクトル密度である。
【０１０３】
本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルス（pulse）し、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【０１０４】
ＬＭＳ方程式は、Ｍｒ×ＬＭｔの多入力多出力（ＭＩＭＯ）回り込み波のチャネル行列
【数３２】
2014103538.tif 000034
【０１０５】
を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、回り込み波信号
【数３３】
2014103538.tif 000035
【０１０６】
を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。
【０１０７】
第３の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、ＬＭＳ適応フィルタリングで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０１０８】
（第４の実施形態）  
第４の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの再帰的最小二乗（Recursive Least Square:ＲＬＳ）適応フィルタリングによる回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
【０１０９】
図１０は、第４の実施形態に係るリレー局１０００のブロック図を示す。  
リレー局１０００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３、キャンセル部６０４および第２フィルタ部１００１を含む。
【０１１０】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３およびキャンセル部６０４は、図３および図６と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。  
第２フィルタ部１００１は、ＲｘＲＦ部３０１から受信信号を、遅延部３０４からタイミング信号を、遅延部６０２から送信信号をそれぞれ受け取り、ＲＬＳアルゴリズムによる適応フィルタリングを用いてチャネル推定を行なう。
【０１１１】
図９のように、チャネル推定について要求される解は、
【数３４】
2014103538.tif 000036
【０１１２】
であり、ここで、
【数３５】
2014103538.tif 000037
【０１１３】
である。
【０１１４】
これは、第２フィルタ部１００１によって行われるＲＬＳアルゴリズムと呼ばれる、よく知られた低複雑性の再帰的解法で求められる。ＲＬＳアルゴリズムは、逆行列補助定理を用いて、（“忘却定数”を用いて）指数的に重み付けられた、入力の自己相関を再帰的に計算する。アルゴリズムは、初期チャネル推定を全てゼロおよびＰ（０）＝δ−１ＩＬＭに設定することによって初期化される。ここで、δは、高いＳＮＲについて小さい正定数（a small positive constant）または低いＳＮＲについて低い正定数（a low positive constant）である。
【０１１５】
各繰り返しに関して、中間パラメータを計算することが必要である。
【数３６】
2014103538.tif 000038
【０１１６】
ここで、λ≦１は“忘却定数”である。それゆえ誤差項は、
【数３７】
2014103538.tif 000039
【０１１７】
から計算される。
【０１１８】
チャネル推定は、
【数３８】
2014103538.tif 000040
【０１１９】
によって更新される。
【０１２０】
ここで、( ＊) は、複素共役を示す。最終的に次の繰り返しで、Ｐは、上式のように更新され、処理は繰り返す。
【０１２１】
本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【０１２２】
ＲＬＳ方程式は、Ｍｒ×ＬＭｔの多入力多出力（ＭＩＭＯ）回り込み波のチャネル行列
【数３９】
2014103538.tif 000041
【０１２３】
を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、回り込み波信号
【数４０】
2014103538.tif 000042
【０１２４】
を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。
【０１２５】
第４の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、ＲＬＳ適応フィルタリングで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０１２６】
（第５の実施形態）  
第５の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入なしの直接逆行列（direct matrix inversion）による回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
【０１２７】
図１１は、第５の実施形態に係るリレー局１１００のブロック図を示す。
【０１２８】
リレー局１１００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３、キャンセル部６０４および直接逆行列チャネル推定部１１０１を含む。
【０１２９】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３およびキャンセル部６０４は、図３および図６と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【０１３０】
直接逆行列チャネル推定部１１０１は、ＲｘＲＦ部３０１から受信信号を、遅延部３０４からタイミング信号を、遅延部６０２から送信信号をそれぞれ受け取る。直接逆行列チャネル推定部１１０１は、直接逆行列を用いてチャネル推定を行なう。図９に示すように、チャネル推定に関する最小二乗（ＬＳ）解は、
【数４１】
2014103538.tif 000043
【０１３１】
ここで
【数４２】
2014103538.tif 000044
【０１３２】
第５の実施形態では、チャネル推定は、これらの式から直接計算される。ｑ個の受信アンテナのそれぞれについて、ＬＭｔ×ＬＭｔの逆行列であるＲ−１（ｔ）を計算することが必要である。
【０１３３】
立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【０１３４】
直接変換は、Ｍｒ×ＬＭｔの多入力多出力（ＭＩＭＯ）回り込み波のチャネル行列
【数４３】
2014103538.tif 000045
【０１３５】
を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、回り込み波信号
【数４４】
2014103538.tif 000046
【０１３６】
を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。
【０１３７】
第５の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、直接逆行列で回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０１３８】
（第６の実施形態）  
第６の実施形態は、パルス制御、リファレンス挿入による回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。
【０１３９】
図１２は、第６の実施形態に係るリレー局１２００のブロック図を示す。  
リレー局１２００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、遅延部３０４および６０２、チャネル推定部３０５、タイリング部６０１、再構成部６０３、キャンセル部６０４、リファレンス信号生成部１２０１、および、パルス制御部１２０２および１２０３を含む。
【０１４０】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、遅延部３０４および６０２、チャネル推定部３０５、タイリング部６０１、再構成部６０３、およびキャンセル部６０４は、図３および図６と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【０１４１】
リファレンス信号生成部１２０１は、リファレンス信号のローカルレプリカ信号を生成する。  
パルス制御部１２０２は、明示的な（explicit）リファレンス信号を挿入する以外は、図３に示すパルス制御部３０３とほぼ同様の動作を行なう。明示的なリファレンス信号は、受信系統ｑにパルス制御部１２０２、受信系統ｑ＋１に関するパルス制御部１２０３、および他の全ての受信系統により加算される。
【０１４２】
チャネル推定部３０５はその後、リファレンス信号生成部１２０１によって生成されたローカルレプリカ信号と同様に、受信したベースバンド信号を用いる。
【０１４３】
本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【０１４４】
チャネル推定部は、Ｍｒ×ＬＭｔの多入力多出力（ＭＩＭＯ）回り込み波のチャネル行列
【数４５】
2014103538.tif 000047
【０１４５】
を求めるために用いられてもよい。キャンセルは、それゆえ回り込み波信号
【数４６】
2014103538.tif 000048
【０１４６】
を再構成し、その後キャンセルすることによって、一度に全ての受信系統について行われる。
【０１４７】
第６の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、リファレンス信号を用いて回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０１４８】
（第７の実施形態）  
第７の実施形態は、パルス制御、回り込み波のチャネル推定、および空間領域回り込み波キャンセルの方法を示す。
【０１４９】
図１３は、第７の実施形態に係るリレー局１３００のブロック図を示す。  
リレー局１３００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４、ＲｘＲＦ部１３０１、重み計算部１３０２、受信ビーム形成部１３０３、チャネル推定部１３０４および送信ビーム形成部１３０５を含む。
【０１５０】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、および遅延部３０４は、図３と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【０１５１】
ＲｘＲＦ部１３０１は、ｑ＋１番目の受信アンテナ（図示せず）からＲＦ信号を受信する以外は、ＲｘＲＦ部３０１と同様の動作を行なう。
【０１５２】
重み計算部１３０２は、チャネル推定部から回り込み波のチャネルを受け取り、所定のメトリックに従って回り込み波信号を最小とするために、適切な送信ビーム形成および受信ビーム形成の重みを計算する。
【０１５３】
受信ビーム形成部１３０３は、ＲｘＲＦ部３０１および１３０１から受信信号を受け取り、受信系統ｑ、ｑ＋１および他の全ての受信系統からの受信信号にビーム形成ベクトルを適用する。
【０１５４】
チャネル推定部１３０４は、ビーム形成後、ビーム形成部１３０３から受信ベクトルを、遅延部３０４からタイミング信号をそれぞれ受け取る。チャネル推定部１３０４は、Ｍｒ×ＬＭｔのＭＩＭＯ回り込み波チャネル行列
【数４７】
2014103538.tif 000049
【０１５５】
を推定する。
【０１５６】
送信ビーム形成部１３０５は、各系統から送信された信号に、送信ビーム形成ベクトルを適用する。
【０１５７】
本実施形態では、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。
【０１５８】
第７の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、空間領域回り込み波キャンセルで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０１５９】
（第８の実施形態）  
第８の実施形態は、パルス制御、および周波数領域における回り込み波のチャネル推定の方法を示す。
【０１６０】
図１４は、第８の実施形態に係るリレー局１４００のブロック図を示す。  
リレー局は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４、チャネル推定部３０５、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部１４０１、および高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１４０２および１４０３を含む。
【０１６１】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、遅延部３０４、チャネル推定部３０５、図３と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【０１６２】
ＦＦＴ部１４０１は、ｑ番目のアンテナでの受信ベクトルを受け取り、ＦＦＴを用いて受信ベクトルを周波数領域に変換する。
【０１６３】
パルス制御部３０３は、ＲｘＲＦ部３０１から受信ベクトルを、遅延部３０４からタイミング信号をそれぞれ受け取る。パルス制御部３０３は、パルスが「オン」であるかまたは「オフ」であるかに依存して、周波数領域信号が、ＩＦＦＴ部１４０２およびその後のＴｘＲＦ部３０２に送られるかどうかを制御する。
【０１６４】
ＩＦＦＴ部１４０２は、パルス制御部３０３からＦＦＴ信号を受け取り、送信信号を生成するためにＦＦＴ信号を逆変換する。
【０１６５】
送信信号であるベクトルＸｐ（ｔ−τ）はその後、ｐ番目のアンテナから送信される。これは、全てのＭｒ個（Ｍｒは受信アンテナの数）の受信系統で同時に行われてもよい。例えば、ｑ＋１番目のアンテナによって受信され、ダウンコンバートされた信号は、ＦＦＴ部に渡され、パルス制御部３０６によってパルス制御され、ＩＦＦＴ部１４０３に渡されて、ＴｘＲＦ部３０７によってアップコンバートされて、Ｐ＋１番目のアンテナから送信される。
【０１６６】
各受信系統に関するパルス制御は、分離したユニットよりも、１つのユニットに組み合わされる。アンテナｑで受信した信号は、送信アンテナｐに直接マップされなくてもよいし、受信アンテナよりも送信アンテナが多くてもよいし、その逆でもよい。受信アンテナおよび送信アンテナはいくつあってもよく、それに従って信号は分離または結合するだろう。パルス制御部は、ＢＢでというよりはむしろＲＦで送信信号を制御してもよい。
【０１６７】
既に述べたように、パルス制御部３０３はまた、チャネル推定部３０５のタイミングを制御する。タイミング信号は、パルスが総ループ遅延を通過するまで、回り込み波のチャネル推定が開始しないように、遅延部を通過する。パルス制御部３０３および遅延部３０４は、チャネル推定部３０５により検知されるようにパルスが高いときにのみ推定が起こるように実装される。チャネル推定が周波数領域で行われるとき、周波数領域チャネル推定が要求される。この解法は周波数領域リファレンス信号−パイロット−がチャネル推定に用いられるシステムで採用される。遅延部３０４はまた、パルス制御部３０３に含まれうる。
【０１６８】
チャネルは、ＮＦＦＴＭｔ×１の周波数領域ベクトル
【数４８】
2014103538.tif 000050
【０１６９】
を生成するために受信アンテナｑごとに推定される。
【０１７０】
ここで、ＮＦＦＴはＦＦＴにおける周波数ビンの数であり、ｎは時間におけるＯＦＤＭシンボルのインデックスである。全Ｍｒ個のアンテナに関するチャネル推定は結合されてもよく、その後チャネル推定部３０５は、Ｍｒ×ＮＦＦＴＭｔ個のＭＩＭＯ回り込み波チャネル行列
【数４９】
2014103538.tif 000051
【０１７１】
を推定する。
【０１７２】
以上に示した第８の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、周波数領域における回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０１７３】
（第９の実施形態）  
第９の実施形態では、パルス制御、期待値最大化（ＥＭ）アルゴリズムでの回り込み波のチャネル推定、および回り込み波キャンセルの方法を示す。上で述べたように、ＬＳチャネル推定を求めるために用いられる直接逆行列計算は、図１１に示すように、時間領域（ＴＤ）においてＬＭｔ×ＬＭｔ行列変換を要求する欠点を有する。ＥＭタイプアルゴリズムは、とても迅速な収束で、解法を実装するための再帰的かつ簡潔な方法を提供することができる。
【０１７４】
図１５は、第９の実施形態に係るリレー局１５００のブロック図を示す。  
リレー局１５００は、ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３、キャンセル部６０４、ＥＭチャネル推定部１５０１を含む。
【０１７５】
ＲｘＲＦ部３０１、ＴｘＲＦ部３０２および３０７、パルス制御部３０３および３０６、遅延部３０４および６０２、タイリング部６０１、再構成部６０３およびキャンセル部６０４は、図３および図６と同様の動作を行なうので、ここでの説明を省略する。
【０１７６】
ＥＭチャネル推定部１５０１は、ＲｘＲＦ部３０１から受信ベクトルを、遅延部３０４からタイミング信号を、遅延部６０２から送信信号をそれぞれ受け取る。ＥＭチャネル推定部１５０１は、ＥＭアルゴリズムを用いて回り込み波のチャネル推定を行なう。周波数領域（ＦＤ）では、１×Ｆである回り込み波のベクトルが
【数５０】
2014103538.tif 000052
【０１７７】
のように表すことができる。
【０１７８】
ここで、Ｘｐ（ｎ）は、ｎ番目のシンボル中、（ＯＦＤＭのようなマルチキャリアシステムを想定した）ｆ番目の周波数サブキャリアで、ｐ番目のアンテナで送信されたシンボルを表すＸｐ（ｎ，ｆ，ｆ）＝ｘｐ（ｎ，ｆ）Ｆ×Ｆである対角行列である。ここでＦはサブキャリアの総数である。これは、ＦＤチャネルはＦ×１であるベクトル
【数５１】
2014103538.tif 000053
【０１７９】
のように表現できることを意味する。
【０１８０】
ここで、Ｆは、
【数５２】
2014103538.tif 000054
【０１８１】
でのＦ×Ｌ行列であり、Ｌは回り込み波のチャネルにおける超過遅延タップの数である。回り込み波のチャネルは、準静的であると仮定され、それゆえｎ番目のシンボル期間で構成されるＦｓｓアンプルの間は不変であることに留意する。明らかにＦは、Ｆ×Ｆ正方ＤＦＴ行列の最初のＬ列から構成される。
【０１８２】
ＥＭアルゴリズム用語では、観測データｙｑ（ｎ）は、“不完全”データと名付けられ、“完全”データｒｐ，ｑ（ｎ）は、
【数５３】
2014103538.tif 000055
【０１８３】
と定義される。
【０１８４】
ここで、ｗｑ（ｎ）は、有効雑音、つまり発信源から受信した信号、およびＡＷＧＮ雑音である。不完全データは
【数５４】
2014103538.tif 000056
【０１８５】
で与えられる。  
それゆえ、目的は、アンテナｑで受信される観測ミクスチャ（observed mixture）を形成するＭｔの送信アンテナから送信される個別または“完全”信号を推定することである。
【０１８６】
“完全”データの特定の選択に関して、ＥＭアルゴリズムは以下の形式が取られる。
【数５５】
2014103538.tif 000057
【０１８７】
ここで、ｋは繰り返し回数を示し、βｐは
【数５６】
2014103538.tif 000058
【０１８８】
のように選択される。上記式を解くと、最大化ステップは、
【数５７】
2014103538.tif 000059
【０１８９】
となる。
【０１９０】
この手法の鍵は、Ｘｐ（ｎ）が対角行列であり、一定の変調を想定すると、その逆の計算は自明であるという事実である。
【数５８】
2014103538.tif 000060
【０１９１】
の初期値の選択は、アルゴリズムの収束に極めて重要である。これを達成する１つの方法は、ｐ番目のアンテナ以外から送信される全ての信号をゼロ、すなわち
【数５９】
2014103538.tif 000061
【０１９２】
と仮定することである。
【０１９３】
代替として、もう１つのＥＭアルゴリズム−低複雑性ＳＡＧＥ（Space Alternating Generalized EM）アルゴリズムは、チャネル推定部１５０１で用いられうる。この場合、たった１つの“完全”データ空間を用いるよりもいくつかの非表示データ空間（hidden data spaces）の間で代替し、各繰り返しにおけるパラメータベクトルの要素のサブセットのみを更新する。収束速度改善のために、各繰り返しにおける代替としてｒｐ，ｑ（ｎ）、ｐ＝１，２, …，Ｍｔとして非表示データ空間を選択することができ、それに関する雑音分散の全てを関連付けることができる。
【０１９４】
この場合におけるアルゴリズムは、上述のＥＭアルゴリズムのように
【数６０】
2014103538.tif 000062
【０１９５】
の同じ初期値を用いて、以下のように進めることができる。
【数６１】
2014103538.tif 000063
【０１９６】
立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【０１９７】
周波数領域では、ＥＭタイプアルゴリズムは、観測ミクスチャ（“不完全”データ、例えば、ｙｑ（ｎ））のみの知識で、各送信アンテナからの個別コンポーネント（“完全”データ）を求めることを認める。新たな代案は、受信したミクスチャが各送信アンテナからの信号の和だけではなく、超過遅延領域（excess delay domain）におけるマルチパスコンポーネント（MPCs）の和もある時間領域でＥＭタイプアルゴリズムを行うことである。
【０１９８】
この方程式では、Ｋ×１ベクトル
【数６２】
2014103538.tif 000064
【０１９９】
が、ｌ番目の遅延タップおよびｐ番目のアンテナで送信されたＫシンボルで構成され、Ｋはこの場合も先と同様に時間領域サンプルの数である。それゆえＫ×ＬＭｔ行列Ｘ（ｔ）は、
【数６３】
2014103538.tif 000065
【０２００】
と書き換えることができる。
【０２０１】
チャネルインパルス応答の一時的な推定は、以下のコスト関数を直接的に最小化することにより得られる。
【数６４】
2014103538.tif 000066
【０２０２】
不規則な超過遅延タップ間隔のために漏れ（leakage）を無視すると、最小二乗解も最尤解であり、
【数６５】
2014103538.tif 000067
【０２０３】
で与えられる。
【０２０４】
以前に説明したように、ＬＳ推定は、ＬＭｔ×ＬＭｔの正方行列の逆行列を要求する欠点があり、ＥＭタイプアルゴリズムは、解法を実装することが繰り返しかつより簡単に提供できる。ここで、Ｋ×１の完全データｒｐ，ｑ（ｔ）は
【数６６】
2014103538.tif 000068
【０２０５】
と定義される。
【０２０６】
ここで、ｗｑ（ｔ）は有効雑音、つまり発信源から受信した信号、および雑音である。不完全データは
【数６７】
2014103538.tif 000069
【０２０７】
で与えられる。
【０２０８】
完全データのこの特定の選択に関して、ＥＭアルゴリズムは以下の形式を取る。
【数６８】
2014103538.tif 000070
【０２０９】
ここで、ｋは繰り返し回数を示し、
【数６９】
2014103538.tif 000071
【０２１０】
は、ＬＭｔの完全データ信号のそれぞれに適用される重み係数を示す。
【０２１１】
最小化問題を解くと、
【数７０】
2014103538.tif 000072
【０２１２】
を得ることができる。
【０２１３】
この手法の鍵は、送信信号にかかわらず、
【数７１】
2014103538.tif 000073
【０２１４】
がスカラーであり、それゆえその逆行列の計算が自明であるという事実である。  
また、周波数領域とは違って、初期値の選択は、ＴＤ定式化における収束には決定的ではなく、それゆえ全てゼロの初期値はＬＭＳおよびＲＬＳの場合として用いられうる。
【０２１５】
既に述べたように、立ち上がり段階の間、パルス制御は、上述したように特定の時間の長さでパルスし、回り込み波のチャネルは、上で説明したように更新される。立ち上がり段階が終了した後、リレー局は、回り込み波をキャンセルし始める。立ち上がり段階のあと、リレー局は、一定間隔でループチャネル推定を更新し続け、一定間隔で回り込み波信号もキャンセルする。本実施形態では、ループチャネル推定および回り込み波のキャンセルが受信アンテナｑごとに行われる。
【０２１６】
第９の実施形態によれば、パルス制御部は、パルスおよび推定タイミングを制御し、リレー局は、ＥＭタイプアルゴリズムで回り込み波のチャネルを推定することができ、リレー局は立ち上がり段階の間の発振を避けることができる。
【０２１７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２１８】
１００・・・無線リレーネットワーク、１０１・・・送信源端末、１０２，６００，８００，９００，１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００・・・無線リレー局（リレー局）、１０３−１，１０３−２・・・送信先端末、２０１・・・回り込み波、２０２・・・送信アンテナ、２０３・・・受信アンテナ、３０１，１３０１・・・受信機無線周波数部（ＲｘＲＦ部）、３０２，３０７・・・送信機無線周波数部（ＴｘＲＦ部）、３０３，３０６，１２０２，１２０３・・・パルス制御部、３０４，６０２・・・遅延部、３０５，８０１，１３０４・・・チャネル推定部、４０３，５０１・・・入力データ列、４０１，５０２遅延部、４０２，５０３・・・フィードバックループチャネル、４０４，４０５，４０６，４０７，４０８，４０９，４１０，５０４，５０５，５０６，５０７・・・エコーループ、５０８・・・入力データ、６０１・・・タイリング部、６０３・・・再構成部、６０４・・・キャンセル部、９０１・・・第１フィルタ部、１００１・・・第２フィルタ部、１１０１・・・直接逆行列チャネル推定部、１２０１・・・リファレンス信号生成部、１３０２・・・重み計算部、１３０３・・・受信ビーム形成部、１３０５・・・送信ビーム形成部、１４０１・・・高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部、１４０２，１４０３・・・高速逆フーリエ（ＩＦＦＴ）部、１５０１・・・ＥＭチャネル推定部。
【図１】
2014103538.tif 000074
【図２】
2014103538.tif 000075
【図３】
2014103538.tif 000076
【図４Ａ】
2014103538.tif 000077
【図４Ｂ】
2014103538.tif 000078
【図４Ｃ】
2014103538.tif 000079
【図５Ａ】
2014103538.tif 000080
【図５Ｂ】
2014103538.tif 000081
【図５Ｃ】
2014103538.tif 000082
【図６】
2014103538.tif 000083
【図７】
2014103538.tif 000084
【図８】
2014103538.tif 000085
【図９】
2014103538.tif 000086
【図１０】
2014103538.tif 000087
【図１１】
2014103538.tif 000088
【図１２】
2014103538.tif 000089
【図１３】
2014103538.tif 000090
【図１４】
2014103538.tif 000091
【図１５】
2014103538.tif 000092
【外国語明細書】
2014103538000001.pdf