(57)【要約】  基地局装置１０と、基地局装置１０から送信される信号を受信し端末装置へ向けて再送信するリレー局装置２０と、基地局装置から送信される信号を直接受信する端末装置３０と、基地局装置１０から送信される信号を、リレー局装置２０を介して受信する端末装置３２と、を含む無線通信システムにおいて、基地局装置１０において、端末装置３０宛の信号の送信電力を高く、端末装置３２宛の信号の送信電力を低くして加算し、送信する。これにより、基地局装置と直接通信を行う端末装置宛の信号と、基地局装置とリレー局装置を介して通信を行う端末装置宛の信号とを、多重して同時に送信を行うことにより、効率よく通信可能となる無線通信システム等を提供することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を受信し端末装置へ向けて再送信するリレー局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムにおいて、
前記基地局装置は、
前記第１端末装置宛の信号と少なくとも宛先に前記第２端末装置を含む前記第１端末装置宛の信号とは異なるもうひとつの信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された信号に電力係数を乗算して電力差をつける乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された各信号を加算する加算手段と、
前記加算手段により加算された信号を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記第１端末装置宛の信号とは異なる信号は、前記第２端末装置のみを宛先とした信号であ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】
前記乗算手段は、前記第１端末装置宛の信号の送信電力を高く、前記第２端末装置宛の信号の送信電力を低くなるよう電力係数を乗算することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第１端末装置宛の信号とは異なる信号は、多数の端末宛に伝送する報知サービス信号であ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５】
前記乗算手段は、前記報知サービス信号の送信電力を高く、前記第１端末装置宛の信号の送信電力を低くなるよう電力係数を乗算することを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記基地局装置は、
基地局装置から伝送される信号を直接受信する複数の端末装置の中から、予め決められた閾値以上の受信品質が得られる端末装置を前記第１端末装置として選択する選択手段を更に有することを特徴とする請求項３又は５に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記リレー局装置は、
前記第１端末装置宛の信号を復調する復調手段と、
基地局装置から受信された信号から、前記復調手段により復調された信号を減算することにより、前記第２端末装置宛の信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された信号を、前記第２端末装置に向けて送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記リレー局装置は、
前記第１端末装置宛の信号又は第２端末装置宛の信号から誤りを検出する誤り検出手段と、
前記誤り検出手段が、誤りを検出した場合には、伝送が失敗したことを表す信号を前記基地局装置へ送信する伝送失敗信号送信手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記リレー局装置は、
前記第１端末装置宛の信号に誤りが含まれていると判断した場合には、さらに、２つの信号の多重を一時停止することを要求する信号を基地局装置へ送信することを特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記リレー局装置は、
前記第１端末装置宛の信号に誤りが含まれていないものの、前記第２端末装置宛の信号に誤りが含まれていると判断した場合には、さらに、送信電力の配分を変更することを要求する信号を前記基地局装置へ送信することを特徴とする請求項８又は９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
前記リレー局装置は、
前記報知サービス信号を復調する復調手段と、
復調された前記報知サービス信号を多数の端末装置に向けて送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
基地局装置から受信した信号を端末装置へ向けて再送信するリレー局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムに接続される基地局装置において、
前記第１端末装置宛の信号と少なくとも宛先に前記第２端末装置を含む前記第１端末装置宛の信号とは異なるもうひとつの信号を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された信号に電力係数を乗算して電力差をつける乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された各信号を加算する加算手段と、
前記加算手段により加算された信号を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局装置。
【請求項１３】
基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムに接続されるリレー局装置において、
基地局装置から信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された信号から、前記第１端末装置宛の信号を復調する復調手段と、
前記受信手段により受信された信号から、前記復調手段により復調された信号を減算することにより、前記第２端末装置宛の信号を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された信号を、前記第２端末装置に向けて送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするリレー局装置。
【請求項１４】
基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムに接続されるリレー局装置において、
基地局装置から信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された信号から、前記第２端末装置を含む多数の端末装置宛の報知サービス信号を復調する復調手段と、
前記復調された報知サービス信号を、前記第２端末装置を含む多数の端末装置に向けて送信する送信手段と、
を備えることを特徴とするリレー局装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を受信し端末装置へ向けて再送信するリレー局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデータ通信量の増加に伴う周波数資源の逼迫を解決するために、新たな無線周波数を移動体通信用として割り当て、割り当てられた周波数帯域を使用する新たな移動体通信システムの構築（例えば、ＩＭＴ‐Ａｄｖａｎｃｅｄシステム）が進められている。【０００３】
このような新たな移動体通信システム用としては、これまでのシステムに割り当てられていた周波数帯に比べて高い周波数帯が割り当てられることとなるが、より高い周波数の信号はより大きく減衰することから、これまでのシステムに比べてカバレッジが狭くなってしまう。このような問題を解決する手段として、図１５に示すように、基地局装置−端末装置間の通信を中継するリレー局装置をセル内に設ける方法がある。【０００４】
図１５は、リレー局装置を利用した従来の無線通信システムである。基地局装置９０の通信エリア内に、端末装置８０、８２及び８４が在圏している。また、リレー局装置９２が配置されている。リレー局装置９２は、基地局装置９０から受信された信号を再度端末装置宛に送信する。【０００５】
ここで、リレー局装置には、受信した信号を増幅して送信するだけのもの（Amplify‐and‐Forward：ＡＦタイプ）や、一旦復調し誤りがなければ再変調して送信するもの（Decode‐and‐Forward：ＤＦタイプ）等があり、リレー局装置を介して基地局装置と基地局装置から遠く離れた端末装置（セルエッジ近傍に位置する端末装置）が通信を行うことにより、それらの端末装置の受信特性を劣化させることなく、セルのカバレッジをこれまでのシステムと同様に維持することが可能となる。【０００６】
しかし、このようなリレー局装置を備えたシステムにおいて、基地局装置からある程度離れた端末装置へ信号を伝送する場合には、リレー局装置を介することにより１フレーム分の信号を２フレームかかって伝送することになる。すなわち、図１６に示すように、基地局装置９０→リレー局装置９２に送信するフレーム（フレームＦ９００）と、リレー局装置９２→端末装置８０（フレームＦ９０２）の２フレームを使用することとなる。このため、伝送効率が低下するという問題がある。なお、ここでフレームＦ９００と、フレームＦ９０２は同一の信号である。【０００７】
上述した問題に対する対策として、ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇと呼ばれる手法をリレーシステムに適用する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。【０００８】
非特許文献１では、リレー局装置を介することで端末装置へ届くまでに受送信が１回ずつ増えることにより受信特性が良くなるものの、端末装置に到達するまでに２フレーム時間がかかることから、フレーム効率を落とさずに２フレームで２フレーム分の情報をどのように中継するかについて記されている。【０００９】
非特許文献１に記載の無線通信システムについて、図１７及び図１８を用いて説明する。基地局装置９０は、図１８に示すように、最初のフレームＦ９２０において電力差をつけた２つの信号（Ａ、Ｂ）を加算したものを送信する。ここで、図１７及び１８に記載されたａは、各信号に配分する電力を示す係数であり（０＜ａ＜０．５）、リレー局装置９２は基地局装置９０から送信された信号を受信する必要があるためフレームＦ９２２では送信を行わない。【００１０】
また、通常はフレームＦ９２４において基地局装置９０から端末装置８２への伝送が行われるが、非特許文献１にはこの伝送に関する記載は特にない。
ここで、図１８に示すフレームＦ９２２において伝送された信号のリレー局装置９２における受信信号ｒを以下の数式１で表す。
【数１】
2009128330.tif 000003
ただし、Ａ、Ｂはそれぞれ送信される変調信号を表しており、ｎは雑音を表すものとする。また、ここでは簡単のため、伝搬路変動については考慮していない。数式１で表すような信号を受信したリレー局装置９２は、まず高い電力で送信された信号Ａを復調する。この時、信号Ｂは干渉として扱われることとなる。その後、復調された方の信号を再変調し、以下のような減算を行う。
【数２】
2009128330.tif 000004
再変調し、電力配分を考慮した信号Ａを減算すると、数式２のように信号Ｂに雑音が加わった信号が抽出される。リレー局装置９２では、この信号を復調し、信号Ｂに対する復調結果を得る。【００１１】
ただし、基地局装置９０とリレー局装置９２との間の伝送特性は常に良好であり、信号ＢのＳＮＲもある程度高いものとする。このような減算処理により、低い電力で送信された方の信号Ｂも復調を行うことができる。このリレー局装置９２は、次のフレームにおいて、先に復調された２つの信号のうち低い電力で基地局装置９０から送信された信号Ｂを再送信する。【００１２】
また、非特許文献１では、リレー局装置からは、リレー局装置と端末装置間の伝搬路状況を考慮して基地局装置とは異なる符号化率を用いて符号化されたＢ’という信号を再送信する方法を用いている。端末装置では、最初のフレームで伝送された信号を復調せずに保持しておき、先に、次のフレームで伝送された信号Ｂ’の復調を行う。そして、その結果を基地局装置で用いられた符号化率で符号化してから変調し、電力配分を表す係数を乗算した後、保持しておいた最初のフレームにおける受信信号から減算することにより、基地局装置から高い電力で送信された信号Ａを抜き出し復調を行う。この時の減算処理は以下のように表される。
【数３】
2009128330.tif 000005
【００１３】
このような構成とすることにより、２フレーム分の信号（電力差をつけられた２つの信号Ａ、Ｂ）を２フレームで伝送することができ（フレーム１０２２の信号も含めると２フレームの時間で３フレーム分の信号伝送が可能）、伝送効率を低下させることなくリレー局装置を介した伝送を行うことが可能となる。
【非特許文献１】P. Popovski, E. Carvalho, “Spectrally-Efficient Wireless Relaying based on Superposition Coding,”VTC2007-Spring, Apr. 2007.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
非特許文献１に記載の手法は、基地局装置９０から送信された信号が端末装置（リレー局装置９２経由で通信を行う端末装置８０）においてある程度の受信電力で受信できるという前提において可能となるものであるが、実際の環境では、そのような基地局装置９０から遠く離れた端末装置８０では、基地局装置９０から送信された信号が非常に低い電力で受信されることが多い。【００１５】
そのような場合には、非特許文献１に記載の手法を用いたとしても、端末装置において受信される最初のフレームの受信特性が著しく劣化するため、高い電力で送信された信号の復調が正しく行えないという問題が生じ、システム全体の伝送効率が低下してしまっていた。【００１６】
そこで、上述した課題に鑑み本発明が目的としているところは、基地局装置と直接通信を行う端末装置宛の信号と、基地局装置とリレー局装置を介して通信を行う端末装置宛の信号とを、多重して同時に送信を行うことにより、効率よく通信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】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を受信し端末装置へ向けて再送信するリレー局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記第１端末装置宛の信号と少なくとも宛先に前記第２端末装置を含む前記第１端末装置宛の信号とは異なるもうひとつの信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された信号に電力係数を乗算して電力差をつける乗算手段と、前記乗算手段により乗算された各信号を加算する加算手段と、前記加算手段により加算された信号を送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。【００１８】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１端末装置宛の信号とは異なる信号は、前記第２端末装置のみを宛先とした信号であることを特徴とする。【００１９】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記乗算手段は、前記第１端末装置宛の信号の送信電力を高く、前記第２端末装置宛の信号の送信電力を低くなるよう電力係数を乗算することを特徴とする。【００２０】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１端末装置宛の信号とは異なる信号は、多数の端末宛に伝送する報知サービス信号であることを特徴とする。【００２１】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記乗算手段は、前記報知サービス信号の送信電力を高く、前記第１端末装置宛の信号の送信電力を低くなるよう電力係数を乗算することを特徴とする。【００２２】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、基地局装置から伝送される信号を直接受信する複数の端末装置の中から、予め決められた閾値以上の受信品質が得られる端末装置を前記第１端末装置として選択する選択手段を更に有することを特徴とする。【００２３】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局装置は、前記第１端末装置宛の信号を復調する復調手段と、基地局装置から受信された信号から、前記復調手段により復調された信号を減算することにより、前記第２端末装置宛の信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された信号を、前記第２端末装置に向けて送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。【００２４】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局装置は、前記第１端末装置宛の信号又は第２端末装置宛の信号から誤りを検出する誤り検出手段と、前記誤り検出手段が、誤りを検出した場合には、伝送が失敗したことを表す信号を前記基地局装置へ送信する伝送失敗信号送信手段を更に備えることを特徴とする。【００２５】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局装置は、前記第１端末装置宛の信号に誤りが含まれていると判断した場合には、さらに、２つの信号の多重を一時停止することを要求する信号を基地局装置へ送信することを特徴とする。【００２６】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局装置は、前記第１端末装置宛の信号に誤りが含まれていないものの、前記第２端末装置宛の信号に誤りが含まれていると判断した場合には、さらに、送信電力の配分を変更することを要求する信号を前記基地局装置へ送信することを特徴とする。【００２７】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記リレー局装置は、前記報知サービス信号を復調する復調手段と、復調された前記報知サービス信号を多数の端末装置に向けて送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。【００２８】
本発明の基地局装置は、基地局装置から受信した信号を端末装置へ向けて再送信するリレー局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムに接続される基地局装置において、前記第１端末装置宛の信号と少なくとも宛先に前記第２端末装置を含む前記第１端末装置宛の信号とは異なるもうひとつの信号を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された信号に電力係数を乗算して電力差をつける乗算手段と、前記乗算手段により乗算された各信号を加算する加算手段と、前記加算手段により加算された信号を送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。【００２９】
本発明のリレー局装置は、基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムに接続されるリレー局装置において、基地局装置から信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号から、前記第１端末装置宛の信号を復調する復調手段と、前記受信手段により受信された信号から、前記復調手段により復調された信号を減算することにより、前記第２端末装置宛の信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された信号を、前記第２端末装置に向けて送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。【００３０】
本発明のリレー局装置は、基地局装置と、基地局装置から伝送される信号を直接受信する第１端末装置と、基地局装置から伝送される信号をリレー局装置を介して受信する第２端末装置とを含む無線通信システムに接続されるリレー局装置において、基地局装置から信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号から、前記第２端末装置を含む多数の端末装置宛の報知サービス信号を復調する復調手段と、前記復調された報知サービス信号を、前記第２端末装置を含む多数の端末装置に向けて送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、基地局装置は、基地局装置から直接信号を受信する第１端末装置宛の信号の送信電力を高く、リレー局装置を介して信号を受信する第２端末装置宛の信号の送信電力を低くし、これらの信号を加算し、当該加算された信号を送信することとなる。したがって、基地局装置は、基地局装置と直接通信を行う端末装置宛の信号を高い電力で、リレー局装置を介して通信を行う端末装置の信号を低い電力において多重して同時に送信することができることとなる。【００３２】
また、本発明によれば、リレー局装置は、基地局装置から信号を受信し、受信された信号から、基地局装置と直接通信を行う第１端末装置宛の信号を復調する。そして復調された信号を受信された信号から減算することにより、リレー局装置を介して通信を行う第２端末装置宛の信号を抽出し送信することとなる。したがって、リレー局装置は、基地局装置から多重された信号から、再送すべき信号を適切に抽出し、端末装置に送信することができることとなる。【００３３】
このような基地局装置及びリレー局装置を備えることにより、２つの端末装置宛の信号を２フレーム分の時間で送信することが可能となり、リレー局を備えたシステムにおける伝送効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１実施形態における無線通信システムの概略を説明するための図。
【図２】第１実施形態における通信フレームを模式的に示した図。
【図３】第１実施形態における基地局装置の機能構成を説明するための図。
【図４】第１実施形態におけるリレー局装置の機能構成を説明するための図。
【図５】第１実施形態における端末装置の機能構成を説明するための図。
【図６】第１実施形態における端末装置の機能構成を説明するための図。
【図７】第１実施形態における基地局装置の機能構成を説明するための図。
【図８】第２実施形態におけるリレー局装置の機能構成を説明するための図。
【図９】第２実施形態におけるリレー局装置の処理を説明する動作フロー。
【図１０】第３実施形態における無線通信システムの概略を説明するための図。
【図１１】第３実施形態における通信フレームを模式的に示した図。
【図１２】第３実施形態における基地局装置の機能構成を説明するための図。
【図１３】第３実施形態におけるリレー局装置の機能構成を説明するための図。
【図１４】第３実施形態における端末装置の機能構成を説明するための図。
【図１５】従来の無線通信システムを説明するための図。
【図１６】従来の無線通信システムを説明するための図。
【図１７】従来の無線通信システムを説明するための図。
【図１８】従来の無線通信システムを説明するための図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  基地局装置
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  符号部
１０４、１０４ａ、１０４ｂ  変調部
１０６、１０６ａ、１０６ｂ  電力係数乗算部
１０８  加算部
１１０  パイロット信号挿入部
１１２  Ｄ／Ａ変換部
１１４  無線部
１１６  送信アンテナ部
１３０  受信アンテナ部
１３２  無線部
１３４  変換部
１３６  受信部
１３８  端末選択部
２０  リレー局装置
２０２  受信アンテナ部
２０４  無線部
２０６  Ａ／Ｄ変換部
２０８  伝搬路推定部
２１０  伝搬路補償部
２１２  復調部
２１４  復号部
２１６  符号部
２１８  変調部
２２０  電力係数乗算部
２２２  減算部
２２４  復調部
２２６  復号部
２２８  符号部
２３０  変調部
２３２  パイロット信号挿入部
２３４  Ｄ／Ａ変換部
２３６  無線部
２３８  送信アンテナ部
２５０、２５４  誤り検出部
２５２  制御部
２６０  切替部
３０、３２、３４  端末装置
３０２  受信アンテナ部
３０４  無線部
３０６  Ａ／Ｄ変換部
３０８  伝搬路推定部
３１０  伝搬路補償部
３１２  復調部
３１４  復号部
３３０  送信部
３３２  変換部
３３４  無線部
３３６  送信アンテナ部
３５０  符号部
３５２  変調部
３５４  電力係数乗算部
３５６  減算部
３５８  復調部
３６０  復号部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明を適用した場合の無線通信システムにおける最良の実施形態について、図を用いて説明する。【００３７】
〔第１実施形態〕
まず、図を用いて本発明を適用した無線通信システムの概略を説明する。図１は無線通信システム全体を説明するための図であり、図２は通信されるフレームを模式的に示した図である。ただし、図２の上側の２フレームは基地局装置から伝送されるフレームを表しており、下側の２フレーム（破線のフレームは伝送しない）はリレー局装置から伝送されるフレームを表している。【００３８】
図１に示すように、無線通信システムには、基地局装置１０と、リレー局装置２０と、端末装置３０、３２、３４とが配置されている。本実施形態では、基地局装置１０において、ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを用いて信号を多重する際に、異なる２つの端末装置宛の信号を多重することにより伝送効率の低下を防ぐ方法について説明する。ただし、図２のフレームＦ１２を用いて基地局装置と端末装置間の通信が行われることもあるため、この伝送を図にも記載しているが、このフレームに関する通信は本発明とは特に関連はないものであるため、その説明を省略する。【００３９】
図１に示すように、本実施の形態におけるリレーシステムでは、基地局装置においてｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを用いて多重する信号を、基地局装置１０と、直接通信を行う端末装置３２宛のものと、リレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛のものとに設定して送信する。なお、基地局装置１０から送信される信号は、端末装置３０においてはほとんど受信できないものとして説明する。【００４０】
この時、基地局装置１０において、端末装置３２宛の信号Ａを高い電力で送信し、端末装置３０宛の信号Ｂを低い電力で送信するように設定を行う。図１７に示す従来のシステムでは、いずれの信号も端末装置８０宛であるため、どちらの信号を高い電力で送信するかといった電力配分を特に考慮する必要がないが、本実施形態のように、異なる端末装置宛の信号を多重する場合には電力配分が非常に重要となる。【００４１】
先に述べたように、基地局装置１０と直接通信を行う端末装置３２宛の信号Ａの送信電力を高く設定し、リレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛の信号Ｂの送信電力を低く設定する。そして、当該信号を多重したものをフレームＦ１０において基地局装置が送信すると、その信号を受信した端末装置３２では自身宛の信号Ａが高い電力で受信される。これにより、端末装置３２は、自身宛の信号Ａを復調することができる。【００４２】
この時、多重されている端末装置３０宛の信号Ｂは干渉となるが、電力が低く設定されているため、端末装置３２の受信特性を著しく劣化させることはない。【００４３】
また、基地局装置１０から送信された信号は、リレー局装置２０においても受信され、リレー局装置２０はまず、端末装置３０宛の（低い送信電力に設定された）信号Ｂを干渉として扱い、端末装置３２宛の（高い送信電力に設定された）信号Ａの復調を行う。【００４４】
そして、復調された結果を再変調した後、基地局装置１０で乗算された電力配分を表す１−ａの平方根を再度乗算したものを受信信号から減算すると、端末装置３０宛の信号Ｂに雑音が加わった信号が抽出される。ただし、距離減衰やシャドウイングによる受信電力の変動分は、伝搬路変動の補償時か再変調の際に考慮して演算する必要がある。【００４５】
この時、ａの値は基地局装置１０とリレー局装置２０との間で既知である。リレー局装置２０では、このように端末装置３２宛の信号Ａを除去した後に、端末装置３０宛の信号Ｂの復調を行う。そして、その復調結果を用いて端末装置３０宛の信号Ｂを再変調し、例えば、図２のフレームＦ１４において端末装置３０へ向けて送信する。このように、リレー局装置２０から送信された信号Ｂは、端末装置３０において受信され、復調される。【００４６】
このような構成とすることにより、２フレーム分の信号（電力差をつけられた２つの信号Ａ、Ｂ）を２フレームで伝送することができる。したがって、基地局装置１０から送信された信号が、端末装置３０において受信できないような状況においても、ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇで多重される信号を異なる端末装置宛のものとなるよう工夫することによりリレーシステム全体の伝送効率の低下を防ぐことができる。【００４７】
つづいて、本実施形態における基地局装置１０の構成について説明する。図３に示すように、基地局装置１０は、符号部１０２（１０２ａ、１０２ｂ）と、変調部１０４（１０４ａ、１０４ｂ）と、電力係数乗算部１０６（１０６ａ、１０６ｂ）と、加算部１０８と、パイロット信号挿入部１１０と、Ｄ／Ａ変換部１１２と、無線部１１４と、送信アンテナ部１１６を備えて構成される。【００４８】
基地局装置１０において、まず符号部１０２において、送信データの誤り訂正符号化が行われる。本実施の形態における基地局装置１０では、符号部１０２ａにおいて基地局装置１０と直接通信を行う端末装置（端末装置３２）宛のデータが符号化され、符号部１０２ｂにおいてリレー局装置２０を介して通信を行う端末装置（端末装置３０）宛のデータが符号化される。【００４９】
符号部１０２の出力は、それぞれ変調部１０４へ送られ、変調が行われる。そして電力係数乗算部１０６において送信電力を調整する係数（式（１）等のａ）がそれぞれ乗算された後、加算される。【００５０】
この時、電力係数乗算部１０６ａでは１−ａの平方根が乗算され、電力係数乗算部１０６ｂではａの平方根が乗算される。これにより、基地局装置１０と直接通信する端末装置３２宛の信号が高い電力で、リレー局装置２０を介して通信する端末装置３０宛の信号が低い電力で送信されるように調整される。【００５１】
これらの２つの信号が、加算部１０８において加算された後、伝搬路推定用の既知のパイロット信号がパイロット信号挿入部１１０で挿入され、Ｄ／Ａ変換部１１２においてアナログ信号に変換される。そして、無線部１１４において送信可能な周波数に変換された後に、送信アンテナ部１１６から送信される。このような構成とすることにより、基地局装置１０と直接通信する端末装置３２宛の信号と、リレー局装置２０経由で通信する端末装置３０宛の信号を適切な電力比で多重して送信することができる。【００５２】
次に、本実施の形態におけるリレー局装置２０の装置構成について図４を用いて説明する。図４に示すように、本実施の形態におけるリレー局装置２０は、受信アンテナ部２０２と、無線部２０４、２３６と、Ａ／Ｄ変換部２０６と、伝搬路推定部２０８と、伝搬路補償部２１０と、復調部２１２、２２４と、復号部２１４、２２６と、符号部２１６、２２８と、変調部２１８、２３０と、電力係数乗算部２２０と、減算部２２２と、パイロット信号挿入部２３２と、Ｄ／Ａ変換部２３４と、送信アンテナ部２３８とを備えて構成されている。【００５３】
基地局装置１０から送信された信号は、このリレー局装置２０の受信アンテナ部２０２で受信され、無線部２０４でＡ／Ｄ変換可能な周波数へ変換された後、Ａ／Ｄ変換部２０６でアナログ信号からディジタル信号へ変換される。【００５４】
Ａ／Ｄ変換後に、基地局装置１０で挿入された伝搬路推定用のパイロット信号は伝搬路推定部２０８へ送られ、基地局装置１０とリレー局装置２０との間で既知の信号を用いた伝搬路推定処理が実行される。【００５５】
また、データ信号は、伝搬路推定部２０８において算出された伝搬路推定値と共に伝搬路補償部２１０へ送られ、伝搬路変動を補償する処理が行われる。伝搬路の変動を補償された信号は復調部２１２において復調され、復号部２１４において送信されたデータが再生される。本実施形態におけるリレー局装置２０では、この復調処理は基地局装置１０と直接通信を行う端末装置３２宛の信号（高い送信電力で送信された信号）に対して行われ、このリレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛の信号（低い送信電力で送信された信号）は干渉として扱われる。【００５６】
以上の処理で再生された信号（基地局装置１０と直接通信を行う端末装置３２宛の信号）は、符号部２１６、変調部２１８において基地局装置１０で行われたものと同じ符号化及び変調が行われる。そして、電力係数乗算部２２０において基地局装置１０で乗算されたものと同じ係数（１−ａの平方根）が乗算される。この電力係数乗算部２２０からの出力は、図３の電力係数乗算部１０６ａの出力と同じ信号となっており、減算部２２２へ送られる。【００５７】
減算部２２２では、伝搬路補償後の信号から電力係数乗算部２２０の出力を減算する処理が行われ、この減算処理では、受信信号からリレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛の信号を抽出することができる。このように抽出された信号は、復調部２２４において復調され、復号部２２６において送信されたデータが再生される。【００５８】
このように再生された、リレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛の信号に対して、符号部２２８、変調部２３０において基地局装置１０で行われたものと同じ符号化及び変調が行われ、パイロット信号挿入部２３２において伝搬路推定用のパイロット信号が付加される。このパイロット信号は、リレー局装置２０と端末装置の間で既知の信号であればよく、基地局装置１０で用いられているものと同じでもよいし、異なっていてもよい。【００５９】
そして、パイロット信号挿入部２３２の出力は、Ｄ／Ａ変換部２３４においてアナログ信号に変換され、無線部２３６において送信可能な周波数へ変換された後、送信アンテナ部２３８から端末装置３０へ向けて送信される。このような構成とすることにより、異なる２つの端末装置宛の信号が多重された信号から、基地局装置１０と直接通信を行う端末装置３２宛の信号を除去することにより、リレー局装置を介して通信を行う端末装置宛の信号を抽出し、その端末装置宛の信号を再送信することができる。【００６０】
つづいて、端末装置の一例として端末装置３０の構成を図５に示す。図５は端末装置３０における受信部を中心に示した図である。【００６１】
図５に示すように、端末装置３０は、受信アンテナ部３０２と、無線部３０４と、Ａ／Ｄ変換部３０６と、伝搬路推定部３０８と、伝搬路補償部３１０と、復調部３１２と、復号部３１４とを備えて構成される。この構成は端末装置３０及び端末装置３２に共通の構成である。【００６２】
基地局装置１０やリレー局装置２０から送信された信号は、受信アンテナ部３０２において受信され、無線部３０４でＡ／Ｄ変換可能な周波数へ変換された後、Ａ／Ｄ変換部３０６でアナログ信号からディジタル信号へ変換される。【００６３】
Ａ／Ｄ変換後に、送信側（基地局装置１０やリレー局装置２０）で挿入された伝搬路推定用のパイロット信号は伝搬路推定部３０８へ送られ、既知の信号を用いた伝搬路推定が行われる。またデータ信号は、伝搬路推定部３０８において算出された伝搬路推定値と共に伝搬路補償部３１０へ送られ、伝搬路変動を補償する処理が行われる。【００６４】
伝搬路の変動を補償された信号は復調部３１２において復調され、復号部３１４において送信されたデータが再生される。このような受信部を備えた端末装置３２のように、基地局装置１０から送信された信号を直接受信する場合には、多重されているリレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛の信号は干渉として扱われるが、基地局装置１０において電力差が与えられているため、受信特性を著しく劣化させることなく復調することができる。【００６５】
以上のような装置構成とすることにより、基地局装置１０と直接通信を行う端末装置３２宛の信号と、リレー局装置２０を介して通信を行う端末装置３０宛の信号とを基地局装置１０においてｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを用いて多重することができ、リレー局装置２０では適切な宛先の信号を抽出して再送信することができる。  これらの装置を含む無線通信システムでは、基地局装置１０から送信された信号が端末装置３０において受信できないような状況においてもシステム全体の伝送効率低下を防ぐことができる。【００６６】
先に述べたように、端末装置３２においては、リレー局装置２０を介して通信する端末装置（端末装置３０）宛の信号が干渉として観測されるが、この干渉が存在する状況下においても良好な受信特性を維持するためには、基地局装置１０と直接通信する幾つかの端末装置の中からなるべく高いＳＮＲを確保できる端末装置を選択し、ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを用いてリレー局装置２０を介して通信する端末装置宛の信号と多重することが重要となる。このような適切な端末装置の選択は、端末装置及び基地局装置を図６及び図７に示すような構成とすることにより、実現することができる。【００６７】
図６に示す端末装置は、図５の構成に送信部３３０と、Ｄ／Ａ変換部３３２と、無線部３３４と、送信アンテナ部３３６とを追加した構成となっている。これらの送信系統は、伝搬路推定部３０８において算出された伝搬路推定値を、受信品質を表す指標として基地局装置１０へフィードバックする役割を担っている。【００６８】
このような構成とすることにより、各端末装置、特に基地局装置１０と直接通信を行う端末装置３２は、基地局装置１０から送信された信号を受信する際の受信品質を基地局装置１０へフィードバックすることができる。ただし、ここでは伝搬路推定値を、受信品質を表す指標としてフィードバックするものとしたが、無線部３０４の出力信号のレベルを測定したＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）をフィードバックしてもよい。【００６９】
また、図７に示す基地局装置は、図３の構成に受信アンテナ部１３０と、無線部１３２と、Ａ／Ｄ変換部１３４と、受信部１３６と、端末選択部１３８とを追加した構成となっている。【００７０】
受信アンテナ部１３０から受信部１３６の受信系統では、各端末装置からフィードバックされた受信品質を表す情報を受信し、再生する。そして、各端末装置の受信品質を表す情報を端末選択部１３８へ送り、基地局装置１０と直接通信を行う端末装置の中から最も高いＳＮＲで受信可能な端末装置を選択し、その端末装置宛の信号を、リレー局装置２０を介して通信する端末装置宛の信号とｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを用いて多重する。【００７１】
また、最も高いＳＮＲが得られる端末装置ではなく、予め決められた閾値以上のＳＮＲが得られる端末装置の中からひとつの端末装置を選択するという手法を用いてもよい。【００７２】
このような端末装置及び基地局装置構成とすることにより、基地局装置と直接通信する幾つかの端末装置の中からなるべく高いＳＮＲを確保できる端末装置を選択することが可能となり、ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを用いて他の端末装置宛の信号と多重される場合にも良好な受信特性を得ることができる。【００７３】
また、基地局装置から送信される信号がリレー局装置において予め決められた閾値以上の良好な受信品質で受信可能な場合にのみ本実施の形態における多重を実施することとしてもよい。【００７４】
〔第２実施形態〕
続いて、第２実施形態について説明する。通常、基地局装置とリレー局装置は比較的高い位置に設置され、見通しが確保できるため、その間は安定した通信品質が確保できることが多い。しかし、リレー局装置の設置位置や周囲の環境の変化によっては基地局装置とリレー局装置の間において安定した通信品質が確保できない場合がある。本実施形態では、そのような状況において、基地局装置から送信された信号をリレー局装置において復調した際に誤りが生じた場合の制御について示す。【００７５】
図８、図９に本実施形態におけるリレー局装置２５の装置構成と、リレー局装置２５の制御フローを示す。なお、本実施形態のリレー局装置２５と、リレー局装置２０との共通の構成要素には同一の符号を付すこととし、その詳細な説明は省略する。【００７６】
図８に示すように、本実施形態におけるリレー局装置２５は、図４に示すリレー局装置に誤り検出部２５０、２５４と、制御部２５２とを追加した構成となっている。本実施形態では、基地局装置１０から送信される２つの信号（図１のＡ及びＢ）には、それぞれ誤り検出用の信号が付加されるものとし、付加された信号を用いて誤り検出部２５０、２５４において復号結果に誤りがあるか否かのチェック（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check）が行われる。【００７７】
ここで、誤り検出部２５０では、高い電力で送信された信号に関するチェックが行われ、誤り検出部２５４では低い電力で送信された信号に関するチェックが行われる。これらのチェック結果とそれぞれの復号結果が制御部２５２に送られ、再送に関する制御が行われる。【００７８】
この再送の制御について、図９を用いて説明する。まず、受信した信号を復調、復号する（ステップＳ１００）。つぎに、復号された信号の誤り検出が実行される（ステップＳ１０２）。この誤り検出は、誤り検出部２５０において行われる。【００７９】
この結果、誤りが検出された場合には（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、高い電力で送信された方の信号でさえも正しく受信できないような伝搬状況であるため、伝送が失敗したことを示すＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement）を基地局装置へ送信する（ステップＳ１０６）。【００８０】
このとき、次のフレームにおいてｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇを行わずに伝送する要求も併せて基地局装置へ通知することとなる。これらの通知情報は制御部２５２において生成され、符号部２２８以降の送信系統により基地局装置１０へ送信される。この制御により、基地局装置１０とリレー局装置２５との間の伝搬状況が著しく劣悪な状況において、２つの異なる信号を多重する処理を一時停止し、誤りの発生を軽減することができる。【００８１】
他方、ステップＳ１０２において、誤りがないと判断された場合には（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、ステップＳ１００において復調及び復号した信号を再度変調する（ステップＳ１０８）。そして、基地局装置１０で乗算されたものと同様の電力係数を乗算し（ステップＳ１１０）、受信信号から減算する処理を行う（ステップＳ１１２）。ただし、この場合も第１実施形態と同様に、距離減衰やシャドウイングによる受信電力の変動を考慮した演算を行うものとする。【００８２】
そして、ステップＳ１１２の減算後の出力信号に対する復調、復号処理を実行する（ステップＳ１１４）。なお、これらステップＳ１０８〜ステップＳ１１４の処理は、第１実施形態における処理と同様である。【００８３】
次に、このように復号された信号に対して誤り検出部２５４において誤りを検出する（ステップＳ１１６）。ここで、誤りがないと判断された場合には（ステップＳ１１８；Ｎｏ）、ステップＳ１０８において復調及び復号した信号を再度変調し、端末装置へ向けて送信する（ステップＳ１２０）。他方、誤りが検出された場合には（ステップＳ１１８；Ｙｅｓ）、高い電力で送信された信号は正しく復調可能であるものの、低い電力で送信された信号は雑音の影響により誤ってしまうという、さほど悪くない伝搬状況であるため、ＮＡＣＫと、誤った信号に対する送信電力を予め決められたステップだけ増加する要求を基地局装置１０へ送信する（ステップＳ１２２）。【００８４】
これらの通知情報は制御部２５２において生成され、符号部２２８以降の送信系統により基地局装置１０へ送信される。基地局装置１０は、リレー局装置２５を介して通信を行う端末装置宛の信号（低い電力で送信される信号）の送信電力を上げる要求を受け取った場合には、次のフレームにおいて、基地局装置と直接通信を行う端末装置宛の信号の送信電力を１ステップ分下げ、リレー局装置を介して通信を行う端末装置宛の信号の送信電力を１ステップ分上げる処理を行う。【００８５】
ただし、基地局装置１０と直接通信を行う端末装置からＮＡＣＫを受信した場合には、多重する２つの信号の送信電力を予め決められた規定値に戻す処理をする。このような制御により、基地局装置１０とリレー局装置２５との間の伝搬状況に応じた再送処理を行うことが可能となり、受信誤りが生じることによる伝送効率の低下を防ぐことができる。【００８６】
〔第３実施形態〕
上述した第１及び第２実施形態では、異なる２つの端末装置宛の信号をｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｉｎｇにより多重する例について示したが、本実施形態では、特定の端末装置宛の信号とセル内の不特定多数の端末装置向けの報知サービス（ＭＢＭＳ：Multimedia Broadcast Multicast Service）を多重する例について示す。【００８７】
本実施形態における無線通信システムの概要を図１０に、伝送フレームの関係を図１１に示す。図１０に示すように、基地局装置１８と、リレー局装置２８とを含む無線通信システムであり、端末装置４０と、端末装置４２と、端末装置４４とが接続されている。【００８８】
ここで、図１０に示す無線通信システムは、図１に示す第１実施形態と似たシステムとなっているが、高い電力で送信する信号ＡがＭＢＭＳの信号、低い電力で送信する信号Ｂが基地局装置１８と直接通信を行う端末装置（端末装置４２）宛の信号というように、多重する信号が異なっている。【００８９】
この時、端末装置４０のように、基地局装置１８から離れた端末装置においてもＭＢＭＳを受信できるように、リレー局装置２８は第１実施形態とは異なり高い送信電力に設定されたＭＢＭＳ（信号Ａ）の方を端末装置向けに送信する（フレームＦ３４）。【００９０】
また、端末装置４２は、ＭＢＭＳと自身宛の信号（信号Ｂ）の両方を得られるように、まずＭＢＭＳを復調し、その後、自身宛の信号の復調を行う。すなわち、図１１に示すようにフレームＦ３０において受信された信号から、ＭＢＭＳである信号Ａを復調する。そして、当該信号を再変調した後に、受信された信号から減算することにより、信号Ｂ（端末装置４２宛の信号）が抽出される。このように抽出された信号Ｂを復調することにより、端末装置４２では、ＭＢＭＳと端末個別のデータの両方を受信し復調することができる。【００９１】
本実施の形態における基地局装置１８は、リレー局装置２８がＭＢＭＳの伝送を行うタイミングと同時に再度ＭＢＭＳを伝送することができる。これにより、基地局装置１８と直接通信を行う範囲とリレー局装置２８を介して通信を行う範囲の境界に位置する端末装置は、２つの送信源（基地局装置１８及びリレー局装置２８）からそれぞれ送信された同一の信号（ＭＢＭＳ）を伝搬路上で合成した信号を受信することが可能となり、受信品質を向上することができる。また、これとは異なり、基地局装置１８は、フレームＦ３２において他の信号（例えば端末装置４４宛の信号）を送信することもできる。【００９２】
つづいて、このような無線通信システムを実現する基地局装置の送信装置、リレー局装置、端末装置の受信装置を図１２、図１３、図１４にそれぞれ示す。【００９３】
図１２は、基地局装置１８の送信部を中心に説明するための図である。基地局装置１８は、図３において説明した基地局装置１０と同じ構成であるが、ＭＢＭＳと、基地局装置と直接通信を行う端末装置宛の信号とを多重するようになっている。すなわち、符号部１０２ａには、送信データとしてＭＢＭＳが入力され、符号部１０２ｂには送信データとして基地局と直接通信する端末装置宛のデータが入力される。【００９４】
図１３に示すリレー局装置２８は、図４に示す第１実施形態におけるリレー局装置２０に、切替部２６０を追加した構成となっている。本実施形態においては、リレー局装置２８は、高い電力で基地局装置から送信されたＭＢＭＳ（先に復調される信号）を端末装置に向けて送信するため、変調部２１８の出力信号は切替部２６０によりパイロット信号挿入部２３２に入力され、Ｄ／Ａ変換部２３４等を経由して不特定多数の端末装置に向けて送信される。【００９５】
この切替部２６０を追加することにより、リレー局装置は、本実施形態と、第１実施形態との両方に対応することができ、第１実施形態のように異なる２つの端末装置宛の信号が多重されている場合には、変調部２１８の出力信号は切替部２６０により、電力係数乗算部２２０へ入力される。【００９６】
また、図１４に示す端末装置４０の受信装置は、図６に示す第１実施形態における端末装置３０の受信装置に、符号部３５０と、変調部３５２と、電力係数乗算部３５４と、減算部３５６と、復調部３５８と、復号部３６０とを追加した構成となっており、第１実施形態における端末装置の受信処理と同様の処理が行われる。この時、復号部３１４からはＭＢＭＳのデータが、復号部３６０からは自身宛のデータ（端末装置固有のデータ）が出力される。【００９７】
以上のような構成とすることにより、不特定多数の端末装置向けの報知サービスと、基地局装置と直接通信を行う端末装置宛の信号を多重して送信することが可能となり、リレー局装置を介した報知サービスを行う場合の伝送効率の低下をも防ぐことができる。【００９８】
また、第１実施形態と同様に、基地局装置１８と直接通信を行う複数の端末装置のうち、最も良好な受信特性が得られる端末装置または予め決められた閾値以上の受信品質が得られる端末装置を、端末装置４２（ＭＢＭＳと端末個別の信号の両方を受信する端末）として選択することも可能であり、このような制御を行うことにより、この端末装置において誤りが生じることによるシステムの効率低下を防止することもできる。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2009128330.tif 000025
2009128330.tif 000026