(57)【要約】  複数のノードから成るワイヤレス協調リレーネットワークにおいて情報を通信するためのシステム及び方法であって、ノードは送信元と、一組のリレーと、宛先とを含む、システム及び方法。送信元は、レートレス符号を使用してデータストリームとして符号化されたコードワードをブロードキャストする。リレーは、データストリームを受信し、当該データストリームを復号してコードワードを復元し、復元されたコードワードを、レートレス符号によってデータストリームとして再符号化すると共に送信する。宛先は、再符号化されたデータストリームを受信すると共に復号してコードワードを復元する。
2009513038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元、一組のリレー、及び宛先を含む、複数のノードから成るワイヤレス協調リレーネットワークにおいて情報を通信するための方法であって、
コードワードを、レートレス符号を使用してデータストリームとして符号化するステップと、
前記送信元から前記データストリームをブロードキャストするステップと、
前記一組のリレーの各リレーにおいて前記データストリームを受信するステップと、
各リレーにおいて、前記受信されたデータストリームを復号して、前記コードワードを復元するステップと、
各リレーにおいて、前記復元されたコードワードを、前記レートレス符号によって前記データストリームとして再符号化するステップと、
各リレーから前記宛先へ、前記再符号化されたデータストリームを送信するステップと、
前記宛先において、前記再符号化されたデータストリームを受信するステップと、
前記宛先において、前記再符号化されたデータストリームを復号して、前記コードワードを復元するステップと
を含む、複数のノードから成るワイヤレス協調リレーネットワークにおいて情報を通信するための方法。
【請求項２】
拡散符号を使用して前記コードワードを符号化及び再符号化するステップをさらに含む  請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コードワードは、ビットを任意に積算したものである
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記データストリームは、パケットとしてブロードキャストされる
請求項１記載の方法。
【請求項５】
各リレーから前記送信元へ、前記コードワードが復元された後に確認応答を送信するステップをさらに含む
請求項１記載の方法。
【請求項６】
所定数の確認応答が前記送信元によって受信された後に、前記ブロードキャストを終了するステップをさらに含む
請求項５記載の方法。
【請求項７】
各リレーは、前記送信元が前記符号化に使用したものと同じ前記レートレス符号を前記再符号化に使用する
請求項１記載の方法。
【請求項８】
各リレーは、異なる前記レートレス符号及び異なる前記拡散符号を使用する
請求項２記載の方法。
【請求項９】
各リレーは異なる前記レートレス符号を使用し、前記宛先はマルチユーザ検出を使用して異なる前記レートレス符号を区別する
請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記宛先が前記コードワードを復元するとすぐに、前記宛先から前記送信を終了させる信号をブロードキャストするステップをさらに含む
請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記一組のリレーは、リレーのすべてが前記コードワードを復元した後に前記再符号化されたデータストリームを送信する
請求項１記載の方法。
【請求項１２】
各リレーは、リレーが前記コードワードを復元するとすぐに前記再符号化されたデータストリームの送信を開始し、
前記一組のリレーのうちの他のリレーにおいて、前記再符号化されたデータストリーム及び前記送信元によってブロードキャストされた前記データストリームを受信すると共に、前記ブロードキャストされたデータストリーム及び前記再符号化されたデータストリームを復号して、前記コードワードを復元するステップをさらに含む
請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記送信元は、前記リレーのすべてが送信を開始するとすぐに前記送信を終了する
請求項１記載の方法。
【請求項１４】
マルチホップリレーネットワークにおける中間リレーノードが中間宛先であり、
前記送信元から前記中間宛先へ、前記データストリームをブロードキャストするステップと、
前記中間宛先から前記宛先へ、前記データストリームを転送するステップとをさらに含む
請求項１記載の方法。
【請求項１５】
複数のノードから成るワイヤレス協調リレーネットワークにおいて情報を通信するためのシステムであって、
コードワードを、レートレス符号を使用してデータストリームとして符号化する手段と、
前記データストリームをブロードキャストするように構成される送信元と、
一組のリレーであって、各リレーが、前記データストリームを受信すると共に復号して前記コードワードを復元するように構成されると共に、前記復元されたコードワードを、前記レートレス符号によって前記データストリームとして再符号化すると共に送信するようにさらに構成される、一組のリレーと、
前記再符号化されたデータストリームを受信すると共に復号して前記コードワードを復元するように構成される宛先と
を備える、複数のノードから成るワイヤレス協調リレーネットワークにおいて情報を通信するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信ネットワークに関し、より詳細には、協調リレー（Cooperative Relay）ネットワーク及びマルチホップネットワークにおける通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
協調リレーネットワーク
従来のリレーネットワークでは、データパケットは、送信元ノードから宛先ノードへ、単一経路を介して恐らくはリレーノードを通じて複数の連続ホップで送信される。
【０００３】
協調リレーネットワークでは、無線ノードは、データパケットを並列に送信する際に互いに協調する。無線チャネルのブロードキャスト性を利用して複数のリレーノードに同時に到達することにより、且つリレーノードが協調することができるようにすることにより、パケットを送信元から宛先に配信する際の電力消費量を低減することが可能である。これはまた、総スループット及び電力効率における利得を大幅に増大させることも可能である。これについては、A. Nosratinia、T. Hunter及びA. Hedayat著「Cooperative communication in wireless networks」（IEEE Communications Magazine, vol.42, pp.68-73, 2004）、A. Sendonaris、E. Erkip及びB. Aazhang著「User cooperation diversity-Part I: System description」（IEEE Transactions on Communications, vol. 51, pp.1927-1938, 2003）、A. Jardine、S. McLaughlin及びJ. Thompson著「Comparison of spacetime cooperative diversity relaying techniques」（Proc. IEEE VTC 2005- Spring, pp.2374-2378, 2005）、J. N. Laneman、D. N. C. Tse、A. Stefanov及びE. Erkip著「Cooperative coding for wireless networks」（IEEE Trans. Commun., pp.1470-1476, Sept. 2004）、並びにG. W. Wornell著「Cooperative diversity in wireless networks: Efficient protocols and outage behavior」（IEEE Transactions on Information Theory, vol. 50, pp.3062-3080, 2004）を参照されたい。
【０００４】
協調リレーネットワークは、低コスト、低電力で複雑度の低いセンサネットワークに有用である。ノードがバッテリーによって電力供給される場合、電力消費量を最小化することが重要である。電力消費量を最小化する１つの方法は、全送信時間を最小化することである。
【０００５】
通常、送信元ノードはデータパケットをいくつかの中間リレーノードを並列に使用して並列に宛先ノードに送信する。これについては、A. Wittneben、I. Hammerstroem及びM. Kuhn著「Joint cooperative diversity and scheduling in low mobility wireless networks」（IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM), vol.2, pp.780-784, 2004）、A. E. Khandani、J. Abounadi、E. Modiano及びL. Zheng著「Cooperative routing in wireless networks」（Allerton Conference on Communications, Control and Computing, 2003）、並びにB. Rankov及びA. Wittneben著「Distributed spatial multiplexing in a wireless network」（The Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, pp.1932-1937, 2004）を参照されたい。
【０００６】
協調ビームフォーミング（cooperative beamforming）は、分散ビームフォーミングとも呼ばれる。これについては、G. Barriac、R. Mudumbai、及びU. Madhow著「Distributed Beamforming for Information Transfer in Sensor Networks」（IPSN 2004, pp. 81-88, 2004）を参照されたい。マスタリレーノードからのトリガパルスメカニズムを使用してリレー間の同期を可能にするためのメカニズムが記載されている。調整エラーの影響が解析されている。しかしながら、彼らは、リレー選択も通信遮断（outage）も何ら考慮していない。送信元から宛先への全体的な電力消費量も考慮されていない。
【０００７】
４つの単純なリレー選択基準については、J. Luo、R.S. Blum、L. J. Cimini、L. J. Greenstein及びA. M. Haimovich著「Link-Failure Probabilities for Practical Cooperative Relay Networks」（IEEE Globecom 2005）によって述べられている。基準のうちの２つ、「Pre-Select One Relay」及び「Best-Select Relay」は、平均チャネル利得に基づいて単一の最良リレーを選択し、残りの２つの基準、「Simple Relay」及び「ST-Coded Relay」では、送信元からのデータを復号するすべてのリレーが選択される。「Simple Relay」では、リレーノードはそれらの位相を同期させず、「ST-Coded Relay」では、分散時空間符号（distributed space-time code）が使用される。上記方式を混成させたものも記載されている。
【０００８】
平均距離又はノード間の経路損失、フレーム誤り確率、及び対のコードワード誤り確率に基づいて単一リレーノードを選択する探索アルゴリズムは、Z. Lin及びE. Erkip著「Relay Search Algorithms for Coded Cooperative Systems」（IEEE Globecom 2005）によって述べられている。
【０００９】
Khandani他は、位相補償を含む加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）チャネルに限定されるモデルについて述べている。そのモデルは、動的フェージングによって引き起こされるチャネル変動、通信遮断又はリレーノード間の協調に必要なオーバヘッドを考慮していない。
【００１０】
送信機においてチャネル状態情報（ＣＳＩ）が既知であるということが、上記Laneman他、及びRankov他によって想定される。しかしながら、彼らは、ＣＳＩを獲得するコストについて考慮していない。Wittneben他は、増幅転送法（amplify-and-forward）のみを考慮するが、これもまたＣＳＩを獲得するコストは無視している。これについては、M.M. Abdallah及びH.C. Papadopoulos著「Beamforming algorithms for decode-and-forward relaying in wireless networks」（Conference on Information Sciences and Systems, 2005）も参照されたい。
【００１１】
リレーノードがＣＳＩを有していない場合、受信機は、よくても、さまざまなリレーノードから相互情報量をたとえば時空間符号化を通じて積算することができるだけである。これについては、Luo他及びJardine他を参照されたい。リンクが所与の信号対雑音比で動作する場合のそのようなリレー方式の通信遮断分析については、Y. Zhao、R. Adve及びT. J. Lim著「Outage probability at arbitrary SNR with cooperative diversity」（IEEE Communications Letters, pp. 700-702, 2005）並びにA. Khisti、U. Erez及びG. Wornell著「Fundamental limits and scaling behavior of cooperative multicasting in wireless networks」（IEEE Trans. Information Theory, submitted 2006）によって述べられている。
【００１２】
相互情報量の積算は、I. Maric及びR. D. Yates著「Cooperative multihop broadcast for wireless networks」（IEEE J. Selected Areas Comm., pp. 1080-1088, 2004）並びにI. Maric及びR. D. Yates著「Cooperative multicast for maximum network lifetime」（IEEE J. Selected Areas Comm., pp. 127-135, 2005）において述べられている、マルチキャスト及びブロードキャストの分析についても想定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
レートレス符号
受信機及び送信機が送信前にチャネル統計を知らない通信シナリオに対処するために、レートレス符号が開発された。このような状況では、チャネル雑音に非常に弱い標準的なブロック誤り訂正符号を使用することによって、通信の信頼性がなくなる結果となり、一方でチャネル雑音に非常に強いブロック誤り訂正符号を使用することは、無駄が多い。
【００１４】
レートレス符号がこの問題を解決する。情報ビットを標準的なブロック誤り訂正符号におけるビットのような所定数のビットに符号化する代わりに、送信機は、情報ビットを場合によっては無限のビットストリームに符号化し、ビットの送信を開始する。受信機は十分な数のビットを受信した後、情報ビットを復号することができ、送信ビット数はチャネルに関して効率的である。
【００１５】
レートレス符号は、符号化理論において長い歴史を有する。たとえば、１９７４年に、Mandelbaumは、低レートのブロック符号をパンクチャリング（puncturing）してこのようなシステムを構築することを述べている。これについては、D. M. Mandelbaum著「An Adaptive-Feedback Coding Scheme Using Incremental Redundancy」（IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 20, pp. 388-389, May 1974）を参照されたい。受信機の要求に応じて、既にパンクチャリングされているビットを送信することにより、追加のビットを送信することができる。Mandelbaumは、彼の方式においてリード・ソロモン符号を使用し、一方で他の者らは、低レートの畳み込み符号及びターボ符号に基づく類似のシステムを研究した。これについては、J. Hagenauer著「Rate-compatible Punctured Convolutional Codes and their Applications」（IEEE Transaction on Communications, vol. 36, pp. 389-400, April 1998）並びにC. F. Leanderson、G. Caire及びO. Edfors著「On the Performance of Incremental Redundancy Schemes with Turbo Codes」（Proc. Radiovetenskap och Kommunikation, pp. 57-61, June 2002）を参照されたい。
【００１６】
レートレス符号はもともと消失チャネルのために設計されたが、その性能はＡＷＧＮチャネルに対して良好である。これについては、O. Etasami、M. Molkaraie及びA. Shokrollahi著「Raptor codes on symmetric channels」（Proc. Int. Symp. Information Theory, p. 38, 2004）並びにR. Palanki及びJ. Yedidia著「Rateless codes on noisy channels」（Proc. Int. Symp. Information Theory, p. 37, 2004）を参照されたい。
【００１７】
レートレス符号は、有線イーサネットのような用途、並びに無線ネットワークにおけるポイントツーポイント、ブロードキャスト及びマルチキャストの用途にも使用されていた。これについては、J. Castura及びY. Mao著「Rateless coding over fading channels」（IEEE Communications Letters, vol. 10, pp. 46-48, 2006）並びにH. Jenkac及びT. Stockhammer著「Asynchronous media streaming over wireless broadcast channels」（IEEE Int. Conf. Multimedia and Expo 2005, pp. 1318-1321, 2005）を参照されたい。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の実施の形態は、複数のノードから成る協調リレーネットワークのためのシステム及び方法を提供する。協調ネットワークは、送信元ノードと、複数のリレーノードと、宛先ノードとを含む。コードワードは、レートレス符号を使用してデータストリームとして符号化される。データストリームは、送信元ノードからリレーノードへブロードキャストされる。リレーノードは、データストリームを宛先ノードへ転送する。その結果、宛先ノードは、反復又は協調時空間符号のような従来のエネルギー集積法がエネルギーだけを積算するのとは対照的に、相互情報量を積算することができる。
【００１９】
レートレス符号を使用することによって、コードワードを送信元ノードから宛先ノードへ送信するのに必要とされる全送信時間及び恐らくは総電力が低減される。
【００２０】
本発明の一実施の形態では、送信元は送信を中止して、リレーノードが、所定数のリレーノードがコードワードの復号に成功した後に送信を開始する。本方法によってリレーノードの数を最適化して、送信時間又は総電力消費量のいずれかを可能な限り小さくすることができる。
【００２１】
代替的な一実施の形態では、各リレーノードは、他のリレーノードの状態にかかわりなく、コードワードを復号するとすぐに、宛先ノードへの送信を開始する。これによって、リレーノードによる送信が他のリレーノードにより受信されると共に、依然として受信モードにある他のリレーノードをそれらのコードワードの復号において支援することができるため、総電力消費量がさらに低減される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施の形態は、擬似同期プロトコル及び非同期プロトコルを使用して協調リレーネットワークにおいてレートレス符号を使用するための方法を提供する。擬似同期の場合では、すべてのリレーノードが受信モードから送信モードに同時に切り換わり、一方で非同期の場合では、各リレーノードは送信元データストリームを復号するとすぐに送信モードに切り換わる。
【００２３】
同期送信の場合、総電力消費量を最小化するための、情報を送信すべきリレーノードの数の明確な最適条件が存在する。この最適条件は通常、Ｌ＝２〜４にある。さらに、非同期プロトコルによって、電力のさらなる低減をもたらすと共に、特に全送信時間を低減することができる。
【００２４】
擬似同期方式について、送信機がチャネル利得を知っている場合、レートレス符号を用いずに同じ性能を達成することが可能である。送信機は単純に、所望のリンク上で利用可能なチャネル利得に特に適した、容量に漸近する（capacity-achieving）符号を使用することができる。しかしながら、この場合、それぞれの送信機に対するすべてのチャネル利得のフィードバックが必要となり、これは、ダウンリンク部については、復号に成功したリレーを通知する単一ビットよりもスペクトル的に非効率であることに留意されたい。非同期方式について、レートレス符号は、「より良好な」リレーノードが、「より脆弱な」リレーがコードワードを復元するのを援助することを可能にするため、固有の利点を有する。
【００２５】
従来の容量に漸近する符号、たとえばＬＤＰＣ符号のリレーノードからの送信は、すべての符号化情報ビットが受信されるまで他のリレーノードが復号するのを援助しないであろう。本明細書に記載の方法は、図２に示すようなマルチホップリレーネットワークに拡張することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１及び図２は、本発明の実施の形態による協調リレーネットワーク１００及び２００を示している。協調リレーネットワーク１００は、送信元ノード１１１、一組のＮ個のリレーノード１２１〜１２４、及び宛先ノード１３１、すなわち、それぞれ送信元、リレー、及び宛先を含む。また、本発明の実施の形態は、図２に示すような複数のリレー「ホップ」と共に使用できることも理解されるべきである。この場合、リレー１２５は、「中間」リレー１２６にとっての「送信元」としても動作する。この方式は、追加のホップに拡張することができる。以下の記載は単一ホップの場合について言及しているが、以下に記載するすべての方法は、中間リレーを含む場合に等しく有効である。
【００２７】
通信遮断等の制約条件に従って、データパケットを送信しながら協調リレーネットワークにおける送信時間及び／又は電力消費量を最小化することが望ましい。ここで、通信遮断は、所定の時間内又は所定のエネルギー内で送信が成功していないものと定義される。
【００２８】
送信元ノードは、一組のＮ個の並列なリレーノードを介して宛先ノードへコードワードを送信する。コードワードは、たとえば、データバイト（情報）のファイルとすることができる。リレーノードは、復号転送技法を使用する。コードワードは、スケーリングされたナット／Ｈｚ（nats/Hz）で与えられる、サイズＨｔａｒｇｅｔの帯域幅正規化エントロピー（bandwidth-normalized entropy）を有する。ここで、１ナットは、自然単位の情報量であり、すなわちオイラー定数２．７１…である。
【００２９】
送信元、さらにリレーは、レートレス符号を使用して、コードワードを符号化する。すべてのノードは、半２重モードで動作する。すなわち、ノードは、送信又は受信のいずれかを行うことができるが、双方を同時に行うことはできない。
【００３０】
以下では、ダイレクトシーケンススペクトル拡散技法による送信が可能であるものとする。拡散は、柔軟且つ非集中的な方法で種々のデータストリームの送信を可能にし、それらのデータストリームは受信機において区別可能であるので、このような手法は、リレーネットワークに役立つ。全ノードの送信電力はＰＴである。ノード間の伝播チャネルは、周波数フラットブロックフェージングチャネルとしてモデル化される。チャネル利得は、振幅のレイリーフェージングに対応して、独立した指数分布である。この場合もまた、これらの仮定は、一例を提供するためにのみ置かれていること、及び、場合によっては残りのバッテリー寿命、平均チャネル状態、又は瞬時チャネル状態によって変化する、異なる複数のアクセス方式、さらには、異なるノードの異なる送信電力を本方法と共に使用できることに留意されたい。
【００３１】
本受信機は、相互情報量を積算する受信機である。これらの受信機は、同時に到達する場合がある異なるリレーからのさまざまな情報ストリームを区別することができる。たとえば、受信機は、マルチユーザ検出を使用して、異なるレートレス符号を区別することができる。ＣＤＭＡシステムでは、データストリームがチップ継続時間よりも長い相対遅延で到達したときに、受信機は、異なるリレーノードからの受信データストリームを処理することができる。或いは、時空間符号又は協調ビームフォーミングを送信に使用することもできる。
【００３２】
受信機は、レートレス符号復号器を含み、その結果、異なるリレーノードからのデータストリームを区別することができ、リレーノードによって送信された信号の相互情報量を積算することができる。ＣＤＭＡシステムについての本発明の一実施の形態では、宛先が、異なるデータストリームを分離して、それらのデータストリームに含まれる情報を抽出するために、異なるノードは異なる拡散符号を使用する。しかしながら、異なる拡散符号は、常に必要とは限らない。たとえば、すべてのリレーが同じレートレス符号を使用して、自身の信号を宛先へ同期して送信するとき、同じ拡散符号を使用することができる。
【００３３】
擬似同期送信
図３に示すように、コードワード３０１は、レートレス符号３１１及び任意選択で拡散符号３１２を使用して符号化され（３１０）、データストリーム３２０が生成される。コードワード３０１は、ビットのあらゆる任意の積算の集合、すなわち「情報」とすることができる。送信元（Ｓ）３２５は、宛先（Ｄ）３２７によって受信されるデータストリームを一組のリレーノード（Ｒ）３２６へブロードキャストする（３３０）。データストリームのブロードキャストは、パケットの形にすることができる。
【００３４】
図４に示すように、各リレーが、データストリームを復号してコードワードを復元するのに十分な相互情報量を積算するとすぐに、そのリレーは、受信が成功したことの確認応答（ＡＣＫ）４００を送信元へ返信する。
【００３５】
送信元は、所定の個数の確認応答４００を受信した後、場合によっては、送信元からのブロードキャストの終了をリレーノードに通知した後に、ブロードキャストを終了する。
【００３６】
同時に、リレーノードは、復元されたコードワードをデータストリームに再符号化し、受信から送信に切り換わる。この第２のフェーズの間、２つの場合が考えられる。
【００３７】
第１は、すべてのリレーノードが同じレートレス符号で符号化されたデータストリーム４１０を送信する場合である。レートレス符号は、送信元によって使用されたものと同じものとすることができる。ランダムに配置されたリレーノードからの送信に固有の遅延差のために、データストリームは、わずかに異なる遅延で宛先に到達する。以下では、それらの遅延はチップ継続時間よりも長いが、シンボル継続時間よりもはるかに短いものと仮定する。この仮定は、大きな拡散率を有するダイレクトシーケンスＣＤＭＡシステムで達成することができる。宛先は、リレーノードから受信されたデータストリームの相互情報量を積算することができる。
【００３８】
第２は、各リレーノードが、データストリーム４１０の送信に異なるレートレス符号及び異なる拡散符号を使用する場合である。この場合、宛先は、異なるリレーノードからの信号を、それらの異なる拡散符号を通じて区別することができ、相互情報量を積算する。宛先は、送信元によってブロードキャストされたデータストリーム３０９も使用できることに留意すべきである。
【００３９】
いずれの場合も、図５に示すように、宛先は、リレー及び場合によっては送信元によって送信されたデータストリームの復号に成功してコードワードを復元するとすぐに、信号５００をリレーノードへ、及び場合によっては送信元へもブロードキャストして、送信を終了する。
【００４０】
直観的には、単一のレートレス符号の使用と複数のレートレス符号の使用との間の相違は、消失確率ｐｅを有する消失チャネル上で２つのリレーを使用するバイナリシグナリングの簡単な例について最も容易に理解することができる。それらのリレーが同じレートレス符号を使用する場合、各ビットは、確率ｐｅ２で消失することになり、その結果、１−ｐｅ２ビットが、リレー送信ごとに有効に受信される。
【００４１】
他方、２つの異なるレートレス符号が使用される場合、送信は独立しており、リレー送信ごとに２（１−ｐｅ）ビットが受信される。２つのプロトコルに必要とされる受信機の複雑さは、大きくは異ならないことに留意されたい。受信機のアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）のサンプリングレートが、シンボルレートと同一である場合、双方の受信機は、Ｌ個の相関器を必要とする。第１の場合では、すべての相関器は、同じ拡散シーケンスとの相関を形成し、最大比合成に従って結果を加える。
【００４２】
或いは、受信機は、単一の相関器のみを使用することもできる。この相関器の出力は、各シンボル継続時間中にＬ回サンプリングされる。これによって、ハードウェアのいくらかの複雑さが省かれる。しかしながら、信号は、異なるリレーノードから不規則な間隔で到達する可能性があり、したがって、ＡＤＣがチップレートでサンプリングする能力を必要とする可能性がある。ＡＤＣのこの高速サンプリングは、電力消費量を大幅に増加させ、したがって、バッテリー電源のセンサネットワークアプリケーションにとって望ましくない場合がある。
【００４３】
第２の場合では、各相関器は、異なるリレーノードからの信号の検出に使用される。主要な相違は復号器にある。復号器は、複数のレートレス符号が使用される場合に、より複雑となる。第２の方法は、１つのコードワードの送信に複数の拡散符号を使い果たすので、改善された符号化利得がこの影響を部分的に相殺するものの、スペクトル効率がより悪くなる。
【００４４】
また、第１の場合及び第２の場合の組み合わせも使用できることにも留意されたい。
【００４５】
非同期送信
上述したような擬似同期送信では、リレーノードは、送信元ノードによってブロードキャストされたデータストリームしか受信しない。しかしながら、レートレス符号を使用するとき、リレーノードは、他のリレーがデータストリームをより高速に復号するのを「援助する」こともでき、したがって、送信プロセスを加速することができ、したがって、電力消費量を削減することができる。このアイデアは、リレーがコードワードを復号するのに十分な情報量を受信するとすぐに、そのリレーノードが、再符号化されたデータストリームを宛先へ送信することを開始するということである。この送信は、依然として受信モードにある他のリレーノードによっても受信可能である。したがって、送信モードにあるリレーノードは、依然として受信しているリレーノードが、データストリームをより高速に復号するのを援助する。すなわち、他のリレーは、ブロードキャストされたデータストリーム及び再符号化されたデータストリームの双方を復号する。
【００４６】
図３に示されたように、送信元ノードは、割り当てられた拡散符号及びレートレス符号を使用して、リレーノードのすべてへデータストリームをブロードキャストすることにより始動する。
【００４７】
すべてのリレーノードは、相互情報量を絶えず積算する。送信元は、所与の拡散符号による送信が開始すると、受信機による雑音の不要な受信を回避するように信号で伝える。送信元は、図４について説明したように送信を停止する。
【００４８】
図６に示すように、リレーノードは、コードワードを復号するのに十分な情報を有するとすぐに、受信モードから送信モードに切り換わる。リレーは、自身に割り当てられた拡散符号及びレートレス符号を使用して、コードワードをデータストリーム６０１として再送信する。受信モードにあるリレーノードは、すべての拡散符号を同時に観測するので、送信元ノードからのデータストリーム３３０及び宛先へ送信中のリレーノードからのデータストリーム６０２を受信することができ、それらのすべてのノードからの相互情報量を積算して、データストリームをより高速に復号する。
【００４９】
宛先ノードは、異なるリレーのすべてのデータストリームを連続的に受信し、したがって、さまざまなリレーノードからの情報量を積算する。上述したように、宛先は、送信元から直接受信されたコントリビューション３０９も使用することができる。
【００５０】
宛先は、送信元データストリームを復号してコードワードを復元することに成功するとすぐに、図５に示すように、信号５００をリレーノードへ及びおそらく送信元へもブロードキャストして、送信を終了する。
【００５１】
宛先がコードワードの復元に成功するまで送信は続くものと仮定する。送信元がリレーノードを監視し、すべてのリレーノードが送信モードに入るとすぐに送信を停止する場合に、いくらかの電力を節減することができる。
【００５２】
好ましい実施の形態の例として本発明を説明してきたが、本発明の精神及び範囲内において、他のさまざまな適応及び変更を行えることが理解されるべきである。したがって、本発明の真の精神及び範囲内に入るこのようなすべての変形及び変更を包含することが添付の特許請求の範囲の目的である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態による協調リレーネットワークの図である。
【図２】本発明の実施の形態による協調リレーネットワークの図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるプロトコルのブロードキャストステップを示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるプロトコルの確認応答ステップを示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるプロトコルの終了ステップを示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による同期プロトコルの送信ステップを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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