(57)【要約】【課題】再生量子化中継通信システムにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置と受信装置の間の伝送容量を適切な容量にすること。【解決手段】送信装置から受信する信号を中継し、受信装置へ送信する中継装置であって、受信した信号からＬＬＲを検出する復調部と、ＬＬＲの確率密度分布に基づいて、量子化閾値または量子化ビット数を確率密度分布の傾向に応じて変更してＬＬＲの量子化を行うＬＬＲ量子化部と、を備えることを特徴とする中継装置。【選択図】図１
2018074515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置から受信する信号を中継し、受信装置へ送信する中継装置であって、
受信した信号からＬＬＲを検出する復調部と、
前記ＬＬＲの確率密度分布に基づいて、量子化閾値または量子化ビット数を前記確率密度分布の傾向に応じて変更してＬＬＲの量子化を行うＬＬＲ量子化部と、
を備える中継装置。
【請求項２】
前記ＬＬＲ量子化部は、
前記ＬＬＲの確率密度分布を情報ビット毎に分解し、前記情報ビット毎に異なるＬＬＲの量子化を行うか、または、
前記ＬＬＲの確率密度分布に応じたハフマン符号化を適用したＬＬＲの量子化を行うか、または、
前記ＬＬＲの確率密度分布を前記情報ビット毎に分解し、前記情報ビット毎に異なるＬＬＲの量子化を、前記ＬＬＲの確率密度分布に応じたハフマン符号化を適用して行う、請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
前記ＬＬＲ量子化部は、
一部または全ての情報ビットにおける量子化閾値、または、量子化ビット数の少なくともいずれか一方を変更する、請求項１に記載の中継装置。
【請求項４】
前記ＬＬＲ量子化部は、
情報ビット毎に分解された複数のＬＬＲの確率密度分布のうち、一部の確率密度分布のみに着目して、一部または全ての前記情報ビットにおける量子化閾値、または、量子化ビット数の少なくともいずれか一方を変更する、請求項１又は３に記載の中継装置。
【請求項５】
前記ＬＬＲ量子化部は、
自装置と前記送信装置間の無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて量子化閾値や量子化ビット数の設定を行う、請求項１、３、４のいずれか１つに記載の中継装置。
【請求項６】
前記ＬＬＲ量子化部は、
自装置と前記受信装置間の無線帯域の制限に応じて量子化閾値や量子化ビット数の設定を行う、請求項１または請求項３から５のいずれか１つに記載の中継装置。
【請求項７】
前記送信装置と自装置とがＭＩＭＯ伝送を行い、前記ＭＩＭＯ伝送によって受信する複数の信号の各々を受信する複数の復調部と、前記複数の復調部に対応付けて備えられるＬＬＲ量子化部とを備え、
前記ＬＬＲ量子化部の各々は、
自装置と前記送信装置間の無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて量子化閾値や量子化ビット数の設定を行う、請求項１または請求項３から６のいずれか１つに記載の中継装置。
【請求項８】
送信装置から信号を受信して、受信装置へ送信する中継方法であって、
受信した信号からＬＬＲを検出する復調ステップと、
前記ＬＬＲの確率密度分布に基づいて、量子化閾値または量子化ビット数を前記確率密度分布の傾向に応じて変更してＬＬＲの量子化を行うＬＬＲ量子化ステップと、
量子化した前記ＬＬＲを送信する送信ステップと、
を有する中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中継装置及び中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいて、送信装置と受信装置の間に存在する複数の中継装置を利用して通信品質を改善する中継通信システムが検討されている。図２０は、従来の中継通信システム１００の構成を示す図である。ここで、中継通信システム１００における中継装置６１−１，６１−２の数は１以上の任意の数でもよい。なお、送信装置６０と中継装置６１−１，６１−２の間の接続は無線接続であり、中継装置６１−１，６１−２と受信装置６２の間の接続は有線接続、無線接続のいずれでもよい。
【０００３】
無線通信において、受信した無線信号を復調する際に、０または１のビット値として出力するのではなく、送信された信号ビットが０または１である確からしさを示す尤度（Likelihood）と呼ばれる実数値の比として出力する軟判定復調と呼ばれる方式がある。
軟判定復調の出力は、対数尤度比、またはＬＬＲ(Log Likelihood Ratio)と呼ばれる（例えば、非特許文献１参照）。ＬＬＲの値は一般に、より正の大きな値であるほど信号ビットが１である可能性が高く、より負の大きな値であるほど信号ビットが０である可能性が高いことを示す。
【０００４】
中継通信システム１００において、送信装置６０と中継装置６１−１，６１−２の間の通信において、中継装置６１−１，６１−２がＬＬＲを検出して量子化し、受信装置６２に転送する再生量子化中継通信システムがある（例えば、非特許文献２参照）。また、無線通信システム、特に移動通信システムにおいて、端末装置と無線通信を行う基地局装置の設置の柔軟性を高めるため、基地局装置の機能をＢＢＵ (Baseband Unit)とＲＲＨ(Remote Radio Head)と呼ばれる２つの装置に分割し、物理的に離れた構成とする事が検討されている。ＢＢＵとＲＲＨの機能分割方式の１つとして、ＢＢＵにＭＡＣ（Media Access Control）層以上の機能、及び物理層機能の一部である符号化／復号機能を備え、ＲＲＨに符号化／復号機能以外の物理層機能を備えるＳＰＰ(Split-PHY Processing)と呼ばれる機能分割方式が検討されている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００５】
図２１に中継装置８０−１，８０−２と受信装置９０の間が有線接続である場合における再生量子化中継通信システム１０１の構成を示す。再生量子化中継通信システム１０１における送信装置７０、中継装置８０−１，８０−２、受信装置９０は、それぞれ、上述したＳＰＰの機能分割方式を適用した移動体通信システムにおける端末装置、ＲＲＨ、ＢＢＵと捉えることもできる。
【０００６】
まず、送信装置７０が送信した信号は、中継装置８０−１，８０−２の無線受信部８２−１，８２−２が受信し、受信の際に雑音が加わる。中継装置８０−１，８０−２の復調部８３−１，８３−２は、無線受信部８２−１，８２−２が受信した受信信号に対して軟判定復調を行い受信信号のＬＬＲを検出する。ＬＬＲ量子化部８４−１，８４−２は、復調部８３−１，８３−２が検出したＬＬＲの量子化を行う。有線送信部８５−１，８５−２は、量子化されたＬＬＲを受信装置９０に送信する。受信装置９０において、有線受信部９１−１，９１−２は、中継装置８０−１，８０−２から送信されたＬＬＲを受信し、信号検出部９２において複数の中継装置８０−１，８０−２から受信したＬＬＲを用いた信号検出に基づいて、受信ビットの判定を行う。
【０００７】
また、図２２に中継装置８０ａ−１，８０ａ−２と受信装置９０ａの間が無線接続である場合における再生量子化中継通信システム１０２の構成を示す。再生量子化中継通信システム１０２において、中継装置８０ａ−１，８０ａ−２においてＬＬＲの量子化を行うまでの処理は、図２１の中継装置８０−１，８０−２の構成と同様である。無線送信部８６−１，８６−２は、量子化されたＬＬＲを無線信号により受信装置９０ａに送信する。受信装置９０ａの無線受信部９３−１，９３−２は、中継装置８０ａ−１，８０ａ−２から送信された無線信号を受信する。復調部９４−１，９４−２は、無線受信部９３−１，９３−２が受信した信号を軟判定復調してＬＬＲを検出する。信号検出部９２は、複数の中継装置からの無線信号から検出したＬＬＲを用いた信号検出に基づいて、受信ビットの判定を行う。このようにして、図２１、図２２で示した再生量子化中継通信システム１０１，１０２により、送信装置７０と受信装置９０，９０ａで直接通信を行うよりも、通信品質を向上させることができる。
【０００８】
中継装置８０−１，８０−２，８０ａ−１，８０ａ−２のＬＬＲ量子化部８４−１，８４−２では、例えば任意の量子化ビット数を用いて、ＬＬＲの確率密度分布に応じてＢＥＲ(Bit Error Rate)を最小化するように量子化閾値を適応的に変化させる量子化手法が用いられる（例えば、非特許文献２参照）。ＬＬＲの確率密度分布の例として図２３及び図２４に、それぞれＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)信号、及び１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)信号におけるＬＬＲの確率密度分布を示す。図２３のＱＰＳＫ信号は、ＬＬＲ値０を起点として２つの対象な分布となり、図２４の１６ＱＡＭ信号は、ＬＬＲ値０を起点として２種類、合計４つの対象な分布となる。
【０００９】
これらの確率密度分布は、それぞれがガウス分布、またはガウス分布に近似できることが知られており、一貫性条件と呼ばれる条件を満たしている場合、それらの分布の平均値および分散値は信号点配置から導出することができる（例えば、非特許文献２参照）。図２５に、図２４で確率密度分布を示した１６ＱＡＭ信号のＬＬＲに２ビットの量子化を行う場合の量子化閾値の一例を示す。確率密度分布はＬＬＲ値０を起点に対象なのでこのＬＬＲ値０も自ずと量子化閾値となる。そのため、２ビットの量子化で設定する量子化閾値は２個となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】大槻知明，“情報通信の基礎と動向[III]：誤り訂正符号”，電子情報通信学会誌 Vol.90, No.7, 2007年7月．
【非特許文献２】衣斐信介、外１名,“再生量子化中継伝送における量子化しきい値の最適化に関する一検討”，信学技報, vol.113, no.456, RCS2013-336, pp.181-186, 2014年3月．
【非特許文献３】宮本健司、外３名，“将来無線アクセスに向けた基地局機能分割方式の提案”， 信学技報, vol.105, no.123, CS2015-15, pp. 33-38, 2015年7月．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
例えば、図２１における中継装置８０−１，８０−２と受信装置９０の間の通信においては、１ビットの情報ビットにつきＬＬＲ量子化ビット数分のデータ量を伝送する必要がある。その場合、中継装置８０−１，８０−２と受信装置９０の間では送信装置７０と受信装置９０の間のデータレートのＬＬＲ量子化ビット数倍の伝送容量が必要となる。
【００１２】
仮に、送信装置７０と、中継装置８０−１，８０−２各々との間で１Ｇｂｐｓの信号を伝送し、中継装置８０−１，８０−２におけるＬＬＲ量子化の量子化ビット数が５ビットであった場合、中継装置８０−１，８０−２の各々と受信装置９０との間の伝送容量は５Ｇｂｐｓとなる。このように、再生量子化中継通信システム１０１では、ＬＬＲ量子化ビット数に応じて中継装置８０−１，８０−２と受信装置９０との間の伝送容量が増加するという問題がある。
【００１３】
これに対して、例えば、ＬＬＲ量子化ビット数を小さくすることなどが原因で送信装置７０と中継装置８０−１，８０−２の間の通信品質が低下した場合には、送信装置７０と受信装置９０との間でデータの再送が発生し、中継装置８０−１，８０−２と受信装置９０の間の伝送容量がさらに増加するという問題がある。
【００１４】
上記事情に鑑み、本発明は、再生量子化中継通信システムにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置と受信装置の間の伝送容量を適切な容量にすることができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様は、送信装置から受信する信号を中継し、受信装置へ送信する中継装置であって、受信した信号からＬＬＲを検出する復調部と、前記ＬＬＲの確率密度分布に基づいて、量子化閾値または量子化ビット数を前記確率密度分布の傾向に応じて変更してＬＬＲの量子化を行うＬＬＲ量子化部と、を備える中継装置である。
【００１６】
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記ＬＬＲ量子化部は、前記ＬＬＲの確率密度分布を情報ビット毎に分解し、前記情報ビット毎に異なるＬＬＲの量子化を行うか、または、前記ＬＬＲの確率密度分布に応じたハフマン符号化を適用したＬＬＲの量子化を行うか、または、前記ＬＬＲの確率密度分布を前記情報ビット毎に分解し、前記情報ビット毎に異なるＬＬＲの量子化を、前記ＬＬＲの確率密度分布に応じたハフマン符号化を適用して行う。
【００１７】
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記ＬＬＲ量子化部は、一部または全ての情報ビットにおける量子化閾値、または、量子化ビット数の少なくともいずれか一方を変更する。
【００１８】
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記ＬＬＲ量子化部は、情報ビット毎に分解された複数のＬＬＲの確率密度分布のうち、一部の確率密度分布のみに着目して、一部または全ての前記情報ビットにおける量子化閾値、または、量子化ビット数の少なくともいずれか一方を変更する。
【００１９】
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記ＬＬＲ量子化部は、自装置と前記送信装置間の無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて量子化閾値や量子化ビット数の設定を行う。
【００２０】
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記ＬＬＲ量子化部は、自装置と前記受信装置間の無線帯域の制限に応じて量子化閾値や量子化ビット数の設定を行う。
【００２１】
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記送信装置と自装置とがＭＩＭＯ伝送を行い、前記ＭＩＭＯ伝送によって受信する複数の信号の各々を受信する複数の復調部と、前記複数の復調部に対応付けて備えられるＬＬＲ量子化部とを備え、前記ＬＬＲ量子化部の各々は、自装置と前記送信装置間の無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて量子化閾値や量子化ビット数の設定を行う。
【００２２】
本発明の一態様は、送信装置から信号を受信して、受信装置へ送信する中継方法であって、受信した信号からＬＬＲを検出する復調ステップと、前記ＬＬＲの確率密度分布に基づいて、量子化閾値または量子化ビット数を前記確率密度分布の傾向に応じて変更してＬＬＲの量子化を行うＬＬＲ量子化ステップと、量子化した前記ＬＬＲを送信する送信ステップと、を有する中継方法である。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、再生量子化中継通信システムにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置と受信装置の間の伝送容量を適切な容量にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態における再生量子化中継通信システムの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態におけるＬＬＲ量子化部の構成を示す図である。
【図３】ビット分解後の１６ＱＡＭのＬＬＲの確率密度分布（その１）を示す図である。
【図４】ビット分解後の１６ＱＡＭのＬＬＲの確率密度分布（その２）を示す図である。
【図５】第１実施形態における量子化閾値の設定例を示す図（その１）である。
【図６】第１実施形態における量子化閾値の設定例を示す図（その２）である。
【図７】第１実施形態の適用前と適用後の量子化の違いを説明する図（その１）である。
【図８】第１実施形態の適用前と適用後の量子化の違いを説明する図（その２）である。
【図９】第１実施形態の適用前と適用後の量子化の違いを説明する図（その３）である。
【図１０】第１実施形態において中継装置と受信装置の間に無線通信を適用した再生量子化中継通信システムの構成を示す図である。
【図１１】第２実施形態に適用されるＬＬＲ量子化部の構成を示す図である。
【図１２】第２実施形態における量子化閾値の設定例を示す図である。
【図１３】第３実施形態に適用されるＬＬＲ量子化部の構成を示す図である。
【図１４】第３実施形態に適用されるハフマン符号化を説明するための図である。
【図１５】第３実施形態におけるハフマン符号化の一例を示す図である。
【図１６】第４実施形態に適用されるＬＬＲ量子化部の構成を示す図である。
【図１７】第４実施形態に適用されるハフマン符号化を説明するための図である。
【図１８】第５実施形態における再生量子化中継通信システムの構成を示す図である。
【図１９】第５実施形態において中継装置と受信装置の間に無線通信を適用した再生量子化中継通信システムの構成を示す図である。
【図２０】従来の中継通信システムの構成を示す図である。
【図２１】従来の再生量子化中継通信システムの構成を示す図である。
【図２２】従来の再生量子化中継通信システムの中継装置と受信装置の間に無線通信を適用した構成を示す図である。
【図２３】ＱＰＳＫのＬＬＲの確率密度分布を示す図である。
【図２４】１６ＱＡＭのＬＬＲの確率密度分布を示す図である。
【図２５】１６ＱＡＭのＬＬＲに対して２ビット量子化を行う場合の量子化閾値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態による再生量子化中継通信システム１の構成を示す図である。再生量子化中継通信システム１は、送信装置１０、中継装置２０−１，２０−２，受信装置３０を備える。送信装置１０と、中継装置２０−１，２０−２の各々は、無線通信を行う。中継装置２０−１，２０−２の各々と、受信装置３０とは、通信回線４０−１，４０−２を通じて接続されており、有線通信を行う。送信装置１０は、アンテナ１１を備えており、アンテナ１１を通じて１６ＱＡＭの変調方式で無線信号を送信する。
【００２６】
中継装置２０−１，２０−２の各々は、アンテナ２１−１，２１−２，無線受信部２２−１，２２−２，復調部２３−１，２３−２，ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２，有線送信部２５−１，２５−２を備える。中継装置２０−１，２０−２において、無線受信部２２−１，２２−２は、アンテナ２１−１，２１−２を通じて、送信装置１０がアンテナ１１を通じて送信する無線信号を受信する。無線受信部２２−１，２２−２が、無線信号を受信する際、雑音が加わる。復調部２３−１，２３−２は、無線受信部２２−１，２２−２が受信した受信信号に対して軟判定復調を行い、受信信号のＬＬＲを検出する。
【００２７】
ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２は、同一の内部構成を有している、図２に、一例としてＬＬＲ量子化部２４−１の内部構成を示す。ＬＬＲ量子化部２４−１は、ビット分解量子化部２４１−１、量子化閾値記憶部２４２−１を備える。量子化閾値記憶部２４２−１は、１６ＱＡＭ変調方式におけるＬＬＲの確率密度分布に応じて、例えば、図５及び図６に示すような量子化閾値を予め記憶する。ビット分解量子化部２４１−１は、ＬＬＲの確率密度分布の傾向が異なる情報ビット毎に、量子化閾値記憶部２４２−１に記憶されている量子化閾値に基づいてＬＬＲの量子化を行う。ＬＬＲ量子化部２４−２に備えられるビット分解量子化部２４１−２も、同様に、ＬＬＲの確率密度分布の傾向が異なる情報ビット毎に、量子化閾値記憶部２４２−２に記憶される量子化閾値に基づいてＬＬＲの量子化を行う。有線送信部２５−１，２５−２は、量子化されたＬＬＲを通信回線４０−１，４０−２を通じて受信装置３０に送信する。
【００２８】
受信装置３０は、有線受信部３１−１，３１−２、信号検出部３２を備える。有線受信部３１−１，３１−２は、中継装置２０−１，２０−２が送信する量子化されたＬＬＲを受信する。信号検出部３２は、複数の中継装置２０−１，２０−２から受信した量子化されたＬＬＲを用いた信号検出に基づいて、受信ビットの判定を行う。
【００２９】
次に、上述したＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２における処理について図３から図６を参照しつつ説明する。ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２に備えられるビット分解量子化部２４１−１，２４１−２は、ＬＬＲを量子化する際に、ＬＬＲを確率密度分布の傾向が異なる情報ビット毎に分解する。例えば、４ビットの情報ビットを１シンボルとして変調する１６ＱＡＭにおいては、４ビットの情報ビット毎に同じ確率密度分布の傾向が繰り返される。また、その４ビットの中で１ビット目と２ビット目の分布は、図３に示すようにＬＬＲ値０を起点として２種類、合計４つの対象な分布となる。これに対して、３ビット目と４ビット目の分布は、ＱＰＳＫの確率密度分布と同様、図４に示すようにＬＬＲ値０を起点として２つの分布となる。前述した図２４の確率密度分布は、図３と図４の確率密度分を足し合わせたものである。
【００３０】
この場合、例えば、２ビットの量子化を行う場合、１ビット目及び２ビット目のＬＬＲに対しては、図５に示すような、確率密度分布に応じた量子化閾値１及び量子化閾値２を予め定める。これに対して、３ビット目及び４ビット目のＬＬＲに対しては、図６に示すように、１ビット目及び２ビット目の確率密度分布に対して定めた量子化閾値１及び量子化閾値２とは異なる値に量子化閾値３及び量子化閾値４を定める。
【００３１】
ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２の構成に基づいて処理を説明する。予め図５、図６に示す量子化閾値１，２，３，４が量子化閾値記憶部２４２−１，２４２−２に記憶される。ビット分解量子化部２４１−１，２４１−２は、復調部２３−１，２３−２から１ビット目のＬＬＲが出力されると、量子化閾値１及び量子化閾値２を量子化閾値記憶部２４２−１，２４２−２から読み出し、読み出した量子化閾値１及び量子化閾値２に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１−１，２４１−２は、復調部２３−１，２３−２から２ビット目のＬＬＲが出力されると、同じく量子化閾値１及び量子化閾値２に基づいて量子化を行う。
【００３２】
ビット分解量子化部２４１−１，２４１−２は、復調部２３−１，２３−２から３ビット目のＬＬＲが出力されると、量子化閾値３及び量子化閾値４を量子化閾値記憶部２４２−１，２４２−２から読み出し、読み出した量子化閾値３及び量子化閾値４に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１−１，２４１−２は、復調部２３−１，２３−２から４ビット目のＬＬＲが出力されると、同じく量子化閾値３及び量子化閾値４に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１−１，２４１−２は、量子化したＬＬＲを有線送信部２５−１，２５−２に出力する。
【００３３】
確率密度分布をビット分解せずにＬＬＲの量子化を行った場合と、本実施形態を適用した場合の違いについて図７から図９を参照して説明する。例えば、量子化閾値が、量子化閾値１と量子化閾値２の２つだけの場合に、ＬＬＲの量子化を行うと、図７に示すように、１ビット目から４ビット目の各々には、［０，１］、［１，１］，［１，０］，［０，１］の量子化ビットが割り当てられる。これに対して、本実施形態を適用すると、１ビット目と２ビット目については、図８に示すように、［０，１］、［１，１］の量子化ビットが割り当てられるが、３ビット目と４ビット目には、図９に示すように、［１，１］、［０，１］の量子化ビットが割り当てられる。したがって、本実施形態を適用する方が、３ビット目についてより詳細に量子化ビットを割り当てることができる。
【００３４】
上記の第１実施形態の構成により、情報ビットの確率密度分布を分解して、傾向が同じ確率密度分布の情報ビット毎に、量子化を行う際の量子化閾値を定めておき、当該量子化閾値に基づいてＬＬＲの量子化を行うことができる。すなわち、１６ＱＡＭのような多値変調方式において、ＬＬＲの確率密度分布が、１ビット目と２ビット目の分布と、３ビット目と４ビット目の分布とに分解でき、それらが異なる確率密度分布を有することを利用して、情報ビット毎に最適な量子化閾値を定めることできる。これにより、従来のＬＬＲの量子化ではＬＬＲの全体の確率密度分布に応じて、量子化閾値を適応的に変化させていたのに対して、従来よりも細かい量子化閾値の最適化が可能となる。そのため、通信品質を向上させることが可能となり、データの再送を減少させることができ、伝送容量の削減も行うことが可能となる。したがって、再生量子化中継通信システム１において、最適なＬＬＲの量子化を行うことができ、高い通信品質を実現しつつ、中継装置２０−１，２０−２と受信装置３０の間の伝送容量を適切な容量にすることを可能とする。
【００３５】
なお、上記の第１実施形態の構成において、量子化閾値を設定する場合に、全てのビット毎のＬＬＲの確率密度分布に着目するのではなく、一部のＬＬＲの確率密度分布のみに着目して量子化閾値を設定してもよい。例えば、図４に示す３ビット目および４ビット目のＬＬＲの確率密度分布のみに着目し、図６に示す量子化閾値３，４を１ビット目、２ビット目の量子化閾値として適用してもよい。このように構成される場合、全てのビットで同じ閾値を適用することになるが、設定した量子化閾値はビットを分解して初めて導出される閾値であるため、ビットを分解しない従来の手法と異なる手法で処理を行うことができる。
【００３６】
また、上記の第１実施形態の構成において、中継装置２０−１，２０−２と、受信装置３０との通信手段は、図１０に示すような無線通信の構成であってもよい。図１０において、図１に示した再生量子化中継通信システム１と同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。図１０の再生量子化中継通信システム１ａでは、ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２が出力する量子化されたＬＬＲを無線送信部２６−１，２６−２がアンテナ２７−１，２７−２を通じて送信する。受信装置３０ａの無線受信部３３−１，３３−２は、アンテナ３５−１，３５−２を通じて中継装置２０ａ−１，２０ａ−２から送信された無線信号を受信する。復調部３４−１，３４−２は、無線受信部３３−１，３３−２が受信した信号を軟判定復調してＬＬＲを検出する。
【００３７】
また、中継装置２０−１，２０−２と、受信装置３０との通信手段が、図１０のような無線通信である場合、中継装置２０ａ−１，２０ａ−２と受信装置３０ａの間の無線通信は、複数アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送であってもよい。また、この場合、中継装置２０ａ−１，２０ａ−２と受信装置３０ａの間の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されている場合に、当該制限に応じてＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２における量子化閾値の設定を行ってもよい。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態の再生量子化中継通信システム１の中継装置２０−１，２０−２が備えるＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２が、ＬＬＲ量子化部２４ｂ−１，２４ｂ−２に置き換えられる点で、第１実施形態の再生量子化中継通信システム１と異なる。また、以下の説明において、ＬＬＲ量子化部２４ｂ−１，２４ｂ−２に置き換えられた後の構成を、中継装置２０ｂ−１，２０ｂ−２、再生量子化中継通信システム１ｂとして表す。
【００３９】
図１１に、一例として、ＬＬＲ量子化部２４−１に替えて適用されるＬＬＲ量子化部２４ｂ−１の構成を示す。ＬＬＲ量子化部２４ｂ−１は、ビット分解量子化部２４１ｂ−１、量子化閾値記憶部２４２ｂ−１を備える。ＬＬＲ量子化部２４ｂ−２も、同様に、ビット分解量子化部２４１ｂ−２、量子化閾値記憶部２４２ｂ−２を備える。
【００４０】
第２実施形態では、例えば、量子化ビットが２ビットでは、高い通信品質を実現する上で量子化ビット数が不十分であるような場合を想定した量子化を行う。例えば、図１２に示すように、１６ＱＡＭ信号の１ビット目及び２ビット目のＬＬＲの量子化において、量子化ビット数を３ビットに増やし、その量子化ビット数に応じた量子化閾値を設定する。例えば、図１２に示すように量子化閾値５，６，７，８，９，１０を設定する。３ビット目と４ビット目のＬＬＲの量子化については、量子化ビット数は、２のままとし、図６に示す第１実施形態の量子化閾値３，４を適用する。
【００４１】
ＬＬＲ量子化部２４ｂ−１，２４ｂ−２の構成に基づいて処理を説明する。予め図１２に示す量子化閾値５，６，７，８，９，１０と、図６に示す量子化閾値３，４が量子化閾値記憶部２４２ｂ−１，２４２ｂ−２に記憶される。ビット分解量子化部２４１ｂ−１，２４１ｂ−２は、復調部２３−１，２３−２から１ビット目のＬＬＲが出力されると、量子化閾値５，６，７，８，９，１０を量子化閾値記憶部２４２ｂ−１，２４２ｂ−２から読み出し、読み出した量子化閾値５，６，７，８，９，１０に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１ｂ−１，２４１ｂ−２は、復調部２３−１，２３−２から２ビット目のＬＬＲが出力されると、同様に量子化閾値５，６，７，８，９，１０に基づいて量子化を行う。
【００４２】
ビット分解量子化部２４１ｂ−１，２４１ｂ−２は、復調部２３−１，２３−２から３ビット目のＬＬＲが出力されると、量子化閾値３及び量子化閾値４を量子化閾値記憶部２４２ｂ−１，２４２ｂ−２から読み出し、読み出した量子化閾値３及び量子化閾値４に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１ｂ−１，２４１ｂ−２は、復調部２３−１，２３−２から４ビット目のＬＬＲが出力されると、同じく量子化閾値３及び量子化閾値４に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１ｂ−１，２４１ｂ−２は、量子化したＬＬＲを有線送信部２５−１，２５−２に出力する。
【００４３】
上記の第２実施形態の構成により、量子化ビット数が不十分であるような場合、情報ビットの確率密度分布を分解して、傾向が同じ確率密度分布の情報ビット毎に、量子化を行う際の量子化閾値を定めておき、当該量子化閾値に基づいて適切な量子化ビット数でＬＬＲの量子化を行うことができる。すなわち、１６ＱＡＭのような多値変調方式において、ＬＬＲの確率密度分布が、１ビット目と２ビット目の分布と、３ビット目と４ビット目の分布とに分解でき、それらが異なる確率密度分布を有することを利用して、情報ビット毎に最適な量子化ビット数を定めることできる。これにより、従来のＬＬＲの量子化ではＬＬＲの全体の確率密度分布に応じて、量子化ビット数を適応的に変化させていたのに対して、従来よりも細かい量子化ビット数の最適化が可能となる。そのため、通信品質を向上させることが可能となり、データの再送を減少させることができ、伝送容量の削減も行うことが可能となる。したがって、再生量子化中継通信システム１ｂにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置２０ｂ−１，２０ｂ−２と受信装置３０の間の伝送容量を適切な容量にすることを可能とする。
【００４４】
なお、上記の第２実施形態において、３ビット目と４ビット目について、図６とは異なる量子化閾値を定めてもよい。例えば、第１実施形態において、１ビット目と２ビット目の確率密度分布に適用していた図５に示す量子化閾値１及び量子化閾値２を適用してもよいし、本実施形態のように、量子化閾値の数を増やして、量子化ビット数を増やすようにしてもよい。
【００４５】
また、上記の第２実施形態の構成において、適切な量子化ビット数とするための量子化閾値を設定する場合に、全てのビット毎のＬＬＲの確率密度分布に着目するのではなく、一部のＬＬＲの確率密度分布のみに着目して量子化ビット数や量子化閾値を設定してもよい。例えば、図３に示す１ビット目および２ビット目のＬＬＲの確率密度分布のみに着目し、図１２に示す量子化閾値５，６，７，８，９，１０を３ビット目、４ビット目の量子化閾値として適用してもよい。このように構成される場合、全てのビットで同じ閾値を適用することになるが、設定した量子化閾値はビットを分解して初めて導出される閾値であるため、ビットを分解しない従来の手法と異なる手法で処理を行うことができる。
【００４６】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、第１実施形態の再生量子化中継通信システム１の中継装置２０−１，２０−２が備えるＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２が、ＬＬＲ量子化部２４ｃ−１，２４ｃ−２に置き換えられる点で、第１実施形態の再生量子化中継通信システム１と異なる。また、以下の説明において、ＬＬＲ量子化部２４ｃ−１，２４ｃ−２に置き換えられた後の構成を、中継装置２０ｃ−１，２０ｃ−２、再生量子化中継通信システム１ｃとして表す。
【００４７】
図１３に、一例として、ＬＬＲ量子化部２４−１に替えて適応されるＬＬＲ量子化部２４ｃ−１の構成を示す。ＬＬＲ量子化部２４ｃ−１は、ビット分解量子化部２４１ｃ−１、量子化閾値記憶部２４２ｃ−１を備える。ＬＬＲ量子化部２４ｃ−２も、同様に、ビット分解量子化部２４１ｃ−２、量子化閾値記憶部２４２ｃ−２を備える。
【００４８】
ここで、第３実施形態のビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２が行うハフマン符号化について説明する。ハフマン符号化は、データ圧縮手法の１つであり、複数の事象に対して特定の符号語を割り当てる際に、各事象の出現確率に応じて符号語の長さを変える符号化方式である（例えば、以下の参考文献を参照）。ハフマン符号化の方式を用いれば、出現確率の高い事象に対しては短い符号語を、出現確率の低い事象に対しては長い符号語を割り当てることで、平均符号長を短くすることができる。
【００４９】
［参考文献］D. A. Huffman, "A Method for the Construction of Minimum-Redundancy Codes," Proc. in IRE, vol. 40, no. 9, pp. 1098-1101, Sept. 1952.
【００５０】
図５で示したような２ビット量子化の量子化閾値を設定した場合、各量子化閾値で分けられる領域の名称を、例えば、図１４に示すように事象Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、それらの出現確率をＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤとする。ＬＬＲの確率密度分布の傾向が対称であることから、対称な量子化閾値を仮定し、量子化閾値２をη、量子化閾値１を−ηとする。このとき、ＬＬＲの確率密度分布の対称性により、ＰＡ＝ＰＤ、ＰＢ＝ＰＣが成り立つ。図５における２種類のガウス分布のうち、ＬＬＲ値０に近い内側のガウス分布の平均値の絶対値をμ２としたとき、ＰＡ及びＰＢは、相補誤差関数を用いて以下の式（１）、（２）で表される。
【００５１】
【数１】
2018074515.tif 000003
【００５２】
【数２】
2018074515.tif 000004
【００５３】
図１４に示す量子化閾値において、仮に、ＰＡ＝ＰＤ＝０．４、ＰＢ＝ＰＣ＝０．１とすると、一例として図１５に示すようなハフマン符号化が行われる。すなわち、事象Ａに属するＬＬＲついては、符号語、すなわち量子化ビット「００」が適用され、事象Ｂに属するＬＬＲついては、量子化ビット「０１０」が適用され、事象Ｃに属するＬＬＲついては、量子化ビット「０１１」が適用され、事象Ｄに属するＬＬＲついては、量子化ビット「１」が適用される。この場合の平均符号長Ｌは、以下の式（３）に基づいて算出される。
【００５４】
【数３】
2018074515.tif 000005
【００５５】
ＰＡ＝ＰＤ＝０．４、ＰＢ＝ＰＣ＝０．１の場合、Ｌ＝２×０．４＋３×０．１＋３×０．１＋１×０．４＝１．８となる。全事象を２ビットで量子化した場合に比べてさらに量子化ビット数を１０％削減することができる。ここで、式（３）より、ＰＡ＝ＰＤであるＰＡとＰＤが大きく、ＰＢ＝ＰＣであるＰＢとＰＣが小さいほど平均符号長Ｌを小さくできることが分かる。これは量子化閾値ηをＰＡとＰＤが大きくなるように設定することで実現することができる。一方、ＢＥＲを最小化する量子化閾値ηが存在し、ηを変化させることで、ＢＥＲが劣化することがある。そのため、受信装置３０において所定のＢＥＲを満たしつつ、平均符号長Ｌを可能な限り短くする閾値ηを選択してハフマン符号化が行われる。
【００５６】
ＬＬＲ量子化部２４ｃ−１，２４ｃ−２の構成に基づいて処理を説明する。予め図１４に示す量子化閾値１，２と、図６に示す量子化閾値３，４が量子化閾値記憶部２４２ｃ−１，２４２ｃ−２に記憶される。ビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２は、復調部２３−１，２３−２から１ビット目のＬＬＲが出力されると、量子化閾値１，２を量子化閾値記憶部２４２ｃ−１，２４２ｃ−２から読み出す。ビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２は、読み出した量子化閾値１，２に基づいて、ＬＬＲの値が、事象Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれに属するかを判定して、事象Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各々に対応する図１５に示すハフマン符号化に基づく量子化ビットを割り当てる。ビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２は、復調部２３−１，２３−２から２ビット目のＬＬＲが出力されると、同様にしてハフマン符号化に基づく量子化ビットを割り当てる。
【００５７】
ビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２は、復調部２３−１，２３−２から３ビット目のＬＬＲが出力されると、量子化閾値３及び量子化閾値４を量子化閾値記憶部２４２ｃ−１，２４２ｃ−２から読み出し、読み出した量子化閾値３及び量子化閾値４に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２は、復調部２３−１，２３−２から４ビット目のＬＬＲが出力されると、同じく量子化閾値３及び量子化閾値４に基づいて量子化を行う。ビット分解量子化部２４１ｃ−１，２４１ｃ−２は、量子化したＬＬＲを有線送信部２５−１，２５−２に出力する。
【００５８】
上記の第３実施形態の構成により、情報ビットの確率密度分布を分解して、傾向が同じ確率密度分布の情報ビット毎に、ハフマン符号化に基づいて求められる適切な量子化ビット数を割り当ててＬＬＲの量子化を行うことができる。すなわち、１６ＱＡＭのような多値変調方式において、ＬＬＲの確率密度分布が、１ビット目と２ビット目の分布と、３ビット目と４ビット目の分布とに分解でき、それらが異なる確率密度分布を有することを利用して、情報ビット毎にハフマン符号化に基づく最適な量子化ビット数を定めることできる。これにより、従来のＬＬＲの量子化ではＬＬＲの全体の確率密度分布に応じて、量子化ビット数を適応的に変化させていたのに対して、従来よりも細かい量子化ビット数の最適化が可能となる。そのため、通信品質を向上させることが可能となり、データの再送を減少させることができ、伝送容量の削減も行うことが可能となる。したがって、再生量子化中継通信システム１ｃにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置２０ｃ−１，２０ｃ−２と受信装置３０の間の伝送容量を適切な容量にすることを可能とする。
【００５９】
なお、上記の第３実施形態において、３ビット目と４ビット目についても、図６とは異なる量子化閾値を定めてもよい。例えば、第１実施形態において、１ビット目と２ビット目の確率密度分布に適用していた図５に示す量子化閾値１及び量子化閾値２を適用してもよいし、第２実施形態のように量子化閾値の数を増やして、量子化ビット数を増やすようにしてもよい。また、本実施形態のようにハフマン符号化に基づく量子化ビットを割り当てるようにしてもよい、また、１ビット目と２ビット目について、第１実施形態や第２実施形態のような量子化を適用して、３ビット目と４ビット目について、本実施形態のようにハフマン符号化に基づく量子化ビットを割り当てるようにしてもよい。
【００６０】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、第１実施形態の再生量子化中継通信システム１の中継装置２０−１，２０−２が備えるＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２が、ＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２に置き換えられる点で、第１実施形態の再生量子化中継通信システム１と異なる。また、以下の説明において、ＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２に置き換えられた後の構成を、中継装置２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２、再生量子化中継通信システム１ｃｃとして表す。
【００６１】
図１６に、一例として、ＬＬＲ量子化部２４−１に替えて適応されるＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１の構成を示す。ＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１は、ハフマン符号化量子化部２４１ｃｃ−１と、量子化閾値記憶部２４２ｃｃ−１を備える。ＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−２も、同様に、ハフマン符号化量子化部２４１ｃｃ−２、量子化閾値記憶部２４２ｃｃ−２を備える。
【００６２】
ハフマン符号化量子化部２４１ｃｃ−１，２４１ｃｃ−２は、第１から第３実施形態のビット分解量子化部２４１−１，２４１−２，２４１ｂ−１，２４１ｂ−２，２４１ｃ−１，２４１ｃ−２と異なりＬＬＲの確率密度分布を情報ビット毎に分解せずにハフマン符号化による量子ビット数の割り当てを行う。ビット分解を行わない場合、１６ＱＡＭの確率密度分布は、図３に示した１ビット目と２ビット目の確率密度分布と、図４に示した３ビット目と４ビット目の確率密度分布を足し合わせたものになるため、図１７に示す傾向を有する確率密度分布となる。量子化閾値記憶部２４２ｃｃ−１，２４２ｃｃ−２には、図１７に示す量子化閾値１及び量子化閾値２が予め記憶される。ハフマン符号化量子化部２４１ｃｃ−１，２４１ｃｃ−２は、ハフマン符号化により、事象Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各々に適切となる量子化ビット（符号語）を定め、量子化の際に１〜４の情報ビットのＬＬＲがどの事象に含まれるかを判定して、対応する量子化ビットを割り当てる。
【００６３】
上記の第４実施形態の構成により、ハフマン符号化に基づいて求められる適切な量子化ビット数を割り当ててＬＬＲの量子化を行うことができる。これにより、従来のＬＬＲの量子化ではＬＬＲの全体の確率密度分布に応じて、量子化ビット数を適応的に変化させていたのに対して、ハフマン符号化を適用することにより、従来よりも細かい量子化ビット数の最適化が可能となる。そのため、通信品質を向上させることが可能となり、データの再送を減少させることができ、伝送容量の削減も行うことが可能となる。したがって、再生量子化中継通信システム１ｃｃにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２と受信装置３０の間の伝送容量を適切な容量にすることを可能とする。
【００６４】
また、上記の第２、第３、及び第４実施形態の構成において、中継装置２０ｂ−１，２０ｂ−２，２０ｃ−１，２０ｃ−２，２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２と、受信装置３０との通信手段は、第１実施形態の図１０に示すような無線通信の構成であってもよい。
【００６５】
また、上記の第１、第２、第３、及び第４実施形態の構成において、中継装置２０−１，２０−１，２０ａ−１，２０ａ−２，２０ｂ−１，２０ｂ−２，２０ｃ−１，２０ｃ−２，２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２が受信する信号の変調方式は送信装置１０との間の無線伝搬環境に応じて変化する。この場合、ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２，２４ｂ−１，２４ｂ−２，２４ｃ−１，２４ｃ−２、２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２は、無線伝搬環境によって変化する変調方式に応じて量子化閾値や量子化ビット数の変更、またはハフマン符号化を適用した量子化ビット数の変更を適用するようにしてもよい。
【００６６】
また、第１実施形態の図１０に示す中継装置２０ａ−１，２０ａ−２と、受信装置３０ａの通信手段が無線通信の場合や、第２、第３、及び第４実施形態の構成において、中継装置２０ｂ−１，２０ｂ−２，２０ｃ−１，２０ｃ−２，２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２と、受信装置３０との通信手段に、図１０に示すような無線通信の構成が適用される場合、当該無線通信の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されているとする。このとき、ＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２，２４ｂ−１，２４ｂ−２，２４ｃ−１，２４ｃ−２、２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２は、その制限に応じて量子化閾値や量子化ビット数の変更、またはハフマン符号化を適用した量子化ビット数の変更を適用するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記の第３、第４実施形態において、拡大情報源を用いたハフマン符号化を行ってもよい。拡大情報源を用いたハフマン符号化とは複数のＬＬＲに１種類の量子化ビットを割り当てる方法である。例えば、２つのＬＬＲをまとめて量子化する拡大情報源の場合、上記の第３実施形態とは異なりＡＡ，ＡＢ，ＡＣ，ＡＤ，・・・，ＤＡ，ＤＢ，ＤＣ，ＤＤの１６個の事象に対して量子化ビットを割り当てる。この方法により、より出現確率の高い事象と低い事象の差が大きくなり平均符号長Ｌを更に短くすることができる。
【００６８】
（第５実施形態）
図１８は、本発明の第５実施形態による再生量子化中継通信システム１ｄの構成を示す図である。第１実施形態の再生量子化中継通信システム１と、同一の構成については同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。再生量子化中継通信システム１ｄは、送信装置１０ｄと、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２を備える。送信装置１０ｄは、複数のアンテナ１１−１〜１１−ｉを備える。中継装置２０ｄ−１は、複数のアンテナ２１−１−１〜２１−１−ｊ、複数の無線受信部２２−１−１〜２２−１−ｊ、複数の復調部２３−１−１〜２３−１−ｊ、複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｊ、有線送信部２５ｄ−１を備える。中継装置２０ｄ−２は、複数のアンテナ２１−１−１〜２１−１−ｋ、複数の無線受信部２２−１−１〜２２−１−ｋ、複数の復調部２３−１−１〜２３−１−ｋ、複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｋ、有線送信部２５ｄ−２を備える。なお、符号中のｉ、ｊ、ｋは、２以上の自然数である。
【００６９】
送信装置１０ｄと中継装置２０ｄ−１、及び送信装置１０ｄと中継装置２０ｄ−２は、それぞれ、複数のアンテナ１１−１〜１１−ｉ、アンテナ２１−１−１〜２１−１−ｊ、アンテナ２１−２−１〜２１−２−ｋの間でＭＩＭＯ伝送が行われる。
【００７０】
中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２の各々は、第１実施形態の中継装置２０−１が備えるアンテナ２１−１、無線受信部２２−１、復調部２３−１、ＬＬＲ量子化部２４−１、有線送信部２５−１の構成を複数系統備えた構成となっている。これらの複数系統の各々の変調方式は、全てに同一の変調方式が適用されてもよいし、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２の各々と送信装置１０ｄとの間の無線伝搬環境によって、異なる方式が適用されてもよい。
【００７１】
また、上記の第５実施形態の構成において、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２と、受信装置３０との通信手段は、図１９に示すような無線通信の構成であってもよい。図１９において、図１８に示した再生量子化中継通信システム１ｄと同一の構成については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。図１９の再生量子化中継通信システム１ｅでは、量子化されたＬＬＲを無線送信部２６ｅ−１，２６ｅ−２がアンテナ２７−１，２７−２を通じて送信する。受信装置３０ｅの無線受信部３３−１，３３−２は、中継装置２０ｅ−１，２０ｅ−２から送信された無線信号を受信する。復調部３４−１，３４−２は、無線受信部３３−１，３３−２が受信した信号を軟判定復調してＬＬＲを検出する。
【００７２】
また、中継装置２０ｅ−１，２０ｅ−２と、受信装置３０ｅとの通信手段が、図１９のような無線通信である場合、中継装置２０ｅ−１，２０ｅ−２と受信装置３０ｅの間の無線通信は、複数アンテナを用いたＭＩＭＯ伝送であってもよい。
【００７３】
中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２における、個々のアンテナ２１−１−１〜２１−１−ｊ，２１−１−１〜２１−１−ｋ、無線受信部２２−１−１〜２２−１−ｊ，２２−１−１〜２２−１−ｋ、復調部２３−１−１〜２３−１−ｊ，２３−１−１〜２３−１−ｋは、それぞれ第１実施形態のアンテナ２１−１，２１−２、無線受信部２２−１，２２−２、復調部２３−１，２３−２に対応する機能部である。
【００７４】
有線送信部２５ｄ−１，２５ｄ−２は、それぞれ複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｊ，２４−２−１〜２４−２−ｋに接続される。また、有線送信部２５ｄ−１，２５ｄ−２の各々は、ＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｊ，２４−２−１〜２４−２−ｋの各々から出力される量子化されたＬＬＲを受信装置３０，３０ｅに送信する。
【００７５】
中継装置２０ｄ−１，２０ｅ−１が備える複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｊ、及び中継装置２０ｄ−２，２０ｅ−１が備える複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｋのそれぞれには、第１実施形態のＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２、第２実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｂ−１，２４ｂ−２、第３実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｃ−１，２４ｃ−２のいずれの構成が適用されてもよい。また、第４実施形態の確率密度分布を情報ビット毎に分解せずにハフマン符号化を適用するＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２が適用されてもよい。
【００７６】
上記の複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｊ、及び複数のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｋへの適用は、どのような組み合わせで適用されてもよい。例えば、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２の各々と送信装置１０ｄとの間の無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて、量子化閾値の変更を行う第１実施形態のＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２を適用してもよい。また、当該無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて、量子化閾値と量子化ビット数の変更を行う第２実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｂ−１，２４ｂ−２を適用してもよい。また、当該無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて、量子化閾値の変更、または、量子化閾値と量子化ビット数の変更を行った上で、ハフマン符号化を適用した量子化ビット数の変更を行う第３実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｃ−１，２４ｃ−２を適用してもよい。また、当該無線伝搬環境によって変わる変調方式に応じて、ビット分解せずにハフマン符号化を適用して量子化ビット数の変更を行う第４実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２を適用してもよい。
【００７７】
また、図１９に示す中継装置２０ｅ−１，２０ｅ−２と、受信装置３０ｅとの通信手段が無線通信の場合で、当該無線通信の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されている場合に、量子化閾値の変更を行う第１実施形態のＬＬＲ量子化部２４−１，２４−２を適用してもよい。また、当該無線帯域が制限されている場合に、量子化閾値と量子化ビット数の変更を行う第２実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｂ−１，２４ｂ−２を適用してもよい。また、当該無線帯域が制限されている場合に、量子化閾値の変更、または、量子化閾値と量子化ビット数の変更を行った上で、ハフマン符号化を適用した量子化ビット数の変更を行う第３実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｃ−１，２４ｃ−２を適用してもよい。また、当該無線帯域が制限されている場合に、ビット分解せずにハフマン符号化を適用して量子化ビット数の変更を行う第４実施形態のＬＬＲ量子化部２４ｃｃ−１，２４ｃｃ−２を適用してもよい。
【００７８】
上記の第５実施形態の構成により、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２は、複数系統のＬＬＲ量子化部２４−１−１〜２４−１−ｊ，２４−１−１〜２４−１−ｋを備える。これにより、送信装置１０と、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２との間の無線伝搬環境が様々に変化したとしても、適切な変調方式を採用することができ、かつ適切なＬＬＲの量子化を行うことが可能となる。これにより、従来のＬＬＲの量子化ではＬＬＲの全体の確率密度分布に応じて、量子化閾値や量子化ビット数を適応的に変化させていたのに対して、従来よりも細かい量子化閾値や量子化ビット数の最適化が可能となる。そのため、通信品質を向上させることが可能となり、データの再送を減少させることができ、伝送容量の削減も行うことが可能となる。したがって、再生量子化中継通信システム１ｄ，１ｅにおいて、最適なＬＬＲの量子化を行うことで、高い通信品質を実現しつつ、中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２と受信装置３０，３０ｅの間の伝送容量を適切な容量にすることを可能とする。
【００７９】
なお、送信装置１０と中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２の間がＭＩＭＯ伝送の場合、送信装置１０の台数は２台以上の任意の数でもよく、複数の送信装置１０で複数の送信アンテナを構成してもよい。なお、送信装置１０と中継装置２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２の間は、ＭＩＭＯ伝送に限られず、複数のアンテナ１１−１〜１１−ｉ、２１−１−１〜２１−１−ｊ，２１−２−１〜２１−２−ｋを利用する他の伝送方式であってもよい。
【００８０】
また、上記の第１から第５実施形態では、主に１６ＱＡＭの変調方式を適用する例について述べているが、６４ＱＡＭなど他の多値変調方式を適用してもよい。各装置間の通信において、誤り訂正符号を適用してもよい。また、中継装置２０−１，２０−２，２０ａ−１，２０ａ−２，２０ｂ−１，２０ｂ−２，２０ｃ−１，２０ｃ−２，２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２，２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２の数は、２台に限定されるものではなく、任意の台数であってもよい。
【００８１】
上述した第１から第５実施形態における中継装置２０−１，２０−２，２０ａ−１，２０ａ−２，２０ｂ−１，２０ｂ−２，２０ｃ−１，２０ｃ−２，２０ｃｃ−１，２０ｃｃ−２、２０ｄ−１，２０ｄ−２，２０ｅ−１，２０ｅ−２をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００８２】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１…再生量子化中継通信システム，１０…送信装置，１１…アンテナ，２０−１，２０−２…中継装置，２１−１、２１−２…アンテナ，２２−１、２２−２…無線受信部，２３−１、２３−２…復調部，２４−１、２４−２…ＬＬＲ量子化部，２５−１、２５−２…有線送信部，３０…受信装置，３１−１、３１−２…有線受信部，３２…信号検出部，４０−１、４０−２…通信回線
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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