(57)【要約】【課題】信号を中継する中継装置が復調して中継を行った場合であっても、良好な伝送特性を得る事の出来るＭＩＭＯ伝送を行う無線通信システム等を提供すること。【解決手段】送信装置と、中継装置と、受信装置とを含む通信システムであって、送信装置は、送信ストリームの一部を中継装置又は受信装置に対して送信し、中継装置は、送信装置からストリームの一部を受信して復調し、復調された無線フレームを再構成して受信装置に送信し、受信装置は、送信装置から送信されたストリームと、中継装置から送信されたが前記受信装置宛に送信した全ストリームを検出することを特徴とする。【選択図】図１
2011244061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信装置と、中継装置と、受信装置とを含むＭＩＭＯが通信可能な無線通信システムであって、
前記送信装置は、
送信ストリームの一部を中継装置又は受信装置に対して送信する送信部を備え、
前記中継装置は、
送信装置が送信したストリームの一部を受信する中継受信部と、
前記受信されたストリームを復調する復調部と、
前記復調されたストリームから無線フレームを再構成する再構成部と、
前記再構成された無線フレームを受信装置に送信する中継送信部と、
を備え、
前記受信装置は、前記送信装置から送信されたストリームと、前記中継装置から送信されたストリームとを受信して、該受信したストリームに対して信号検出を行う信号検出部を備えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記送信装置は、前記送信部において、前記中継装置に送信するストリーム数は１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】
前記送信装置は、
前記中継装置又は前記受信装置に異なるストリームが送信されるようにプレコーディングを行うプレコーディング部を更に備え、
前記送信部は、前記中継装置又は前記受信装置に異なるストリームを送信することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記中継装置は、中継受信部により受信されたストリームに対してＭＩＭＯ分離を行うＭＩＭＯ分離部を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記再構成部は、受信時の時間周波数リソースとは異なる時間周波数リソースに受信したストリームを割り当てて無線フレームを再構成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記再構成部は、受信したストリームをそれぞれ異なる時間周波数リソースに割り当てて無線フレームを再構成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記再構成部は、各再構成部のうち少なくとも２つは、受信したストリームを同じ時間周波数リソースに割り当てて無線フレームを再構成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記受信装置は、前記送信装置が受信装置宛に送信したストリーム数よりも少ないストリーム数のＭＩＭＯ分離を行うことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項９】
少なくとも１つの中継装置と、受信装置とに送信する送信装置であって、
前記中継装置及び前記受信装置から得られる報告情報を用いて、
異なるストリームを前記中継装置と前記受信装置の各々に送信するようなプレコーディングを行うプレコーディング部を備えること
を特徴とする送信装置。
【請求項１０】
前記プレコーディング部は、前記中継装置の各々と前記受信装置が互いに干渉を起こさないようにプレコーディングを行うことを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
【請求項１１】
前記プレコーディング部は、線形重みを用いてプレコーディングを行うことを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
【請求項１２】
前記プレコーディング部は、予めストリーム間干渉を除去するプレコーディングを行うことを特徴とする請求項１０又は１１のいずれかに記載の送信装置。
【請求項１３】
前記報告情報に基づいて、前記中継装置の各々と前記受信装置に送信するストリーム数を選択するストリーム選択部を備えることを特徴とする請求項９に記載の送信装置。
【請求項１４】
送信装置と、中継装置と、受信装置とを用いる通信方法であって、
前記送信装置は、送信ストリームの一部を中継装置又は受信装置の複数に送信し、
前記中継装置は、受信信号に対して少なくとも復調して無線フレームを再構成して送信し、
前記受信装置は、前記送信装置が前記受信装置宛に送信した全ストリームを検出することを特徴とする通信方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの中継装置と受信装置に送信する送信方法であって、
前記中継装置及び前記受信装置から得られる報告情報を用いて、
異なるストリームを前記中継装置と前記受信装置の各々に送信するようなプレコーディングを行うプレコーディング過程を備えること
を特徴とする送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置と、中継装置と、受信装置とを含むＭＩＭＯ通信が可能な無線通信システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信の分野では、高速伝送を実現する技術として、複数の送受信アンテナを用いて、複数の独立した送信信号を、同じ周波数、同一タイミングで無線送信装置から無線受信装置に送信することにより、周波数帯域幅を広げずに伝送レートを増大できるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送が注目されている。
【０００３】
しかしながら、ＭＩＭＯ伝送で良好な受信特性を得るためには、送信装置と受信装置の間に建物などの散乱体が多く、様々な経路を経て受信する環境のような、空間相関が低い必要がある。空間相関が高い場合は、空間多重されたＭＩＭＯ信号を分離するのが難しくなるため、伝送特性が大幅に劣化してしまう問題がある。
【０００４】
このような課題に対して、例えば特許文献１では、図１１に示しているように、複数のアンテナを備える送信装置５００１から送信された信号を、複数の中継装置５００２−１〜５００２−２を経由して、複数のアンテナを備える受信装置５００３で受信する技術が開示されている。これは複数の中継装置を散乱体とみなすことで、空間相関の小さいＭＩＭＯ伝送技術を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９８４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１では、中継装置はＭＩＭＯ信号の分離を行わず、受信した信号を中継しているだけである。一方で、Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ型のリレーのように中継装置で復調や誤り訂正復号した後、無線フレームを再構成して中継する場合、中継装置でＭＩＭＯ分離をする必要がある。このとき、中継装置が備えるアンテナ数が送信装置で空間多重されたストリーム数よりも少ない場合や、送信装置と中継装置との間の空間相関が高い場合は、中継装置でのＭＩＭＯ分離が困難になってしまい、伝送特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
上述した課題に鑑み、本発明が目的とするところは、信号を中継する中継装置が復調して中継を行った場合であっても、良好な伝送特性を得る事の出来るＭＩＭＯ伝送を行う無線通信システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題に鑑み、本発明の無線通信システムは、
送信装置と、中継装置と、受信装置とを含むＭＩＭＯが通信可能な無線通信システムであって、
前記送信装置は、
送信ストリームの一部を中継装置又は受信装置に対して送信する送信部を備え、
前記中継装置は、
送信装置が送信したストリームの一部を受信する中継受信部と、
前記受信されたストリームを復調する復調部と、
前記復調されたストリームから無線フレームを再構成する再構成部と、
前記再構成された無線フレームを受信装置に送信する中継送信部と、
を備え、
前記受信装置は、前記送信装置から送信されたストリームと、前記中継装置から送信されたストリームとを受信して、該受信したストリームに対して信号検出を行う信号検出部を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信装置は、前記送信部において、前記中継装置に送信するストリーム数は１であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信装置は、
前記中継装置又は前記受信装置に異なるストリームが送信されるようにプレコーディングを行うプレコーディング部を更に備え、
前記送信部は、前記中継装置又は前記受信装置に異なるストリームを送信することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記中継装置は、中継受信部により受信されたストリームに対してＭＩＭＯ分離を行うＭＩＭＯ分離部を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記再構成部は、受信時の時間周波数リソースとは異なる時間周波数リソースに受信したストリームを割り当てて無線フレームを再構成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記再構成部は、受信したストリームをそれぞれ異なる時間周波数リソースに割り当てて無線フレームを再構成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記再構成部は、各再構成部のうち少なくとも２つは、受信したストリームを同じ時間周波数リソースに割り当てて無線フレームを再構成することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の無線通信システムにおいて、前記受信装置は、前記送信装置が受信装置宛に送信したストリーム数よりも少ないストリーム数のＭＩＭＯ分離を行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明の送信装置は、少なくとも１つの中継装置と、受信装置とに送信する送信装置であって、前記中継装置及び前記受信装置から得られる報告情報を用いて、異なるストリームを前記中継装置と前記受信装置の各々に送信するようなプレコーディングを行うプレコーディング部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の送信装置において、前記プレコーディング部は、前記中継装置の各々と前記受信装置が互いに干渉を起こさないようにプレコーディングを行うことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の送信装置において、前記プレコーディング部は、線形重みを用いてプレコーディングを行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の送信装置において、前記プレコーディング部は、予めストリーム間干渉を除去するプレコーディングを行うことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の送信装置は、前記報告情報に基づいて、前記中継装置の各々と前記受信装置に送信するストリーム数を選択するストリーム選択部を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の通信方法は、送信装置と、中継装置と、受信装置とを用いる通信方法であって、
前記送信装置は、送信ストリームの一部を中継装置又は受信装置の複数に送信し、
前記中継装置は、受信信号に対して少なくとも復調して無線フレームを再構成して送信し、
前記受信装置は、前記送信装置が前記受信装置宛に送信した全ストリームを検出することを特徴とする。
【００２２】
本発明の送信方法は、少なくとも１つの中継装置と受信装置に送信する送信方法であって、
前記中継装置及び前記受信装置から得られる報告情報を用いて、
異なるストリームを前記中継装置と前記受信装置の各々に送信するようなプレコーディングを行うプレコーディング過程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、中継装置には送信装置が送信するストリーム数より少ないストリーム数で送信するようにすることで、中継装置における復調性能を向上させ、伝送特性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態における無線通信システムの全体図である。
【図２】第１実施形態における送信装置の機能構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態における中継装置の機能構成を説明するための図である。
【図４】第１実施形態における中継装置の機能構成を説明するための図である。
【図５】第１実施形態における受信装置の機能構成を説明するための図である。
【図６】第１実施形態における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】第２実施形態における無線通信システムの全体図である。
【図８】第２実施形態における送信装置の機能構成を説明するための図である。
【図９】第２実施形態における受信装置の機能構成を説明するための図である。
【図１０】第２実施形態における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１１】従来技術における無線通信システムの全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［１．第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。
【００２６】
［１．１  システム構成］
図１は本実施形態における無線通信システムの概略図である。無線通信システムは、送信装置１０１、中継装置１０２−１、１０２−２、受信装置１０３を備える。送信装置１０１、受信装置１０３はそれぞれ複数のアンテナを備えている。また、中継装置１０２−１〜１０２−２は１本以上のアンテナ数を備えている。なお、特に断ることがない限り、中継装置は復調、復号して、無線フレームを再構成して送信する場合を説明するが、本実施形態はこれに限らず、例えば中継装置で受信した信号を増幅して再送信する場合も含まれる。
【００２７】
送信装置１０１は、中継装置１０２−１に向けて送信するストリームと、中継装置１０２−２に向けて送信するストリームとを分けて送信する。ここで、ストリームとは、送信装置が空間多重する独立な信号系列を表す。例えば、送信装置１０１がＳ＝［ｘ１  ｘ２  ｘ３  ｘ４］Ｔというそれぞれ独立なストリームを送信するとする。ここでＴは行列の転置を表す。
【００２８】
本実施形態の送信装置１０１は送信処理を行って中継装置ごとに異なるストリームを送信する。例えば、４つのストリームのうち中継装置１０２−１にはＳ１＝［ｘ１］Ｔ、中継装置１０２−２にはＳ２＝［ｘ２  ｘ３  ｘ４］Ｔを送信するものとする。
【００２９】
中継装置１０２−１、１０２−２はそれぞれＳ１、Ｓ２を中継することになる。このとき、中継装置１０１では、１つのストリームｘ１を受信するので、中継装置でＭＩＭＯ分離の必要がなくなるため、中継装置１０２−１における受信アンテナ数や送信装置１０１と中継装置１０２−１との間の空間相関に関わらず、良好な受信性能が得られる。
【００３０】
一方、中継装置１０２−２では３ストリームを受信するので、復調する場合には３ストリームのＭＩＭＯ分離が必要となる。送信装置１０１が送信処理を行わず、Ｓを送信した場合は、中継装置１０２−１、１０２−２では４ストリームの中継をすることになる。４ストリームを分離するよりも、３ストリームを分離する方が、ＭＩＭＯ分離は容易であるため、中継装置１０２−２のＭＩＭＯ分離性能は向上する。
【００３１】
［１．２  各装置構成］
続いて、無線通信システムに含まれる各装置構成について、図を用いて説明する。
【００３２】
［１．２．１  送信装置］
まず、送信装置１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は本実施形態の送信装置１０１の構成を示すブロック図である。送信装置１０１は、符号部２０１−１〜２０１−４と、変調部２０２−１〜２０２−４と、マッピング部２０３−１〜２０３−４と、パイロット生成部２０４と、プレコーディング部２０５と、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換：Inverse Fast Fourier Transform）部２０６−１〜２０６−４と、ＧＩ（ガードインターバル：Guard Interval）挿入部２０７−１〜２０７−４と、無線送信部２０８−１〜２０８−４と、送信アンテナ２０９−１〜２０９−４とを備える。
【００３３】
なお、本実施形態では、ストリーム数と送信アンテナ数とを共に４としているが、当然、異なってもよい。
【００３４】
送信装置１０１では、送信ビットは符号部２０１−１〜２０１−４で畳込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ（低密度パリティ検査符号：Low Density Parity Check）符号などの誤り訂正符号を用いて符号化され、符号化ビットは変調部２０２−１〜２０２−４でＱＰＳＫ（４位相偏移変調：Quadrature Phase Shift Keying）やＱＡＭ（直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation）などの変調シンボルにマッピングされる。
【００３５】
変調シンボルは、パイロット生成部２０４で生成されたパイロット信号と共に、割り当て部２０３−１〜２０３−４で時間、周波数で定義されたリソースに割り当てられる。プレコーディング部２０５は、各中継装置にそれぞれ異なるストリームを送信できるように、中継装置又は受信装置からの報告情報に基づいたプレコーディングを行う。プレコーディング後の信号はＩＦＦＴ部２０６−１〜２０６−４で周波数時間変換され、ＧＩ挿入部２０７−１〜２０７−４でガードインターバルが挿入され、無線送信部２０８−１〜２０８−４で波形整形、Ｄ／Ａ変換、無線周波数への変換が行われ、送信アンテナ２０９−１〜２０９−４から送信される。
【００３６】
プレコーディング部２０５の処理の詳細を説明する。ここでは、中継装置からの報告情報として、送信装置と各中継装置との間のチャネルがフィードバックされたものとして説明する。また、送信装置１０１が備える送信アンテナ数を４本、中継装置１０２−１が備える送信用、受信用アンテナ数をそれぞれ１本、中継装置１０２−２が備える送信用、受信用アンテナ数をそれぞれ３本として説明する。
【００３７】
送信装置１０１と中継装置１０２−１との間のチャネルをＨ１、送信装置１０１と中継装置１０２−２との間のチャネルをＨ２とすると、Ｈ１は１行４列の行列、Ｈ２は３行４列の行列となる。まずＨ１とＨ２を特異値分解（Singular Value Decomposition）する。
【数１】
2011244061.tif 000003
【数２】
2011244061.tif 000004
【００３８】
ただし、Ｕ１は１行１列のユニタリ行列、Ｄ１は特異値を対角要素に持つ１行４列の対角行列、Ｖ１は４行４列のユニタリ行列、Ｕ２は３行３列のユニタリ行列、Ｄ２は特異値を対角要素に持つ３行４列の対角行列、Ｖ２は４行４列のユニタリ行列を表している。プレコーディングで用いる送信重みを次のようにする。
【数３】
2011244061.tif 000005
【数４】
2011244061.tif 000006
【数５】
2011244061.tif 000007
【００３９】
ただし，Ｗ１は中継装置１０２−１に対する重み、Ｗ２は中継装置１０２−２に対する重みである。またｖ２，４はＶ２の４次元の第４列ベクトル，ｖ１，２、ｖ１，３、ｖ１，４はそれぞれＶ１の４次元の第２列ベクトル、Ｖ１の４次元の第３列ベクトル、Ｖ１の４次元の第４列ベクトルを表している。
【００４０】
送信重みＷを用いた場合、送信装置１０１と中継装置１０２−１、１０２−２との間の等価チャネルは次のようにブロック対角化される。
【数６】
2011244061.tif 000008
【００４１】
なお、Ｈ１Ｗ１は１行１列の行列、Ｈ２Ｗ２は３行３列の行列となる。送信装置１０１よりＳ＝［Ｓ１  Ｓ２］を送信するとする。なお、Ｓ１＝［ｘ１］、Ｓ２＝［ｘ２  ｘ３  ｘ４］である。中継装置１０２−１、１０２−２における受信信号をそれぞれＹ１、Ｙ２とすると、Ｙ１、Ｙ２は次のようになる。
【数７】
2011244061.tif 000009
【００４２】
従って、送信装置１０１で送信したストリームのうち、Ｓ１は中継装置１０２−１で中継され、Ｓ２は中継装置１０２−２で中継されるようになる。なお、ブロック対角化した後に送信装置１０１と中継装置１０２−１、送信装置１０１と中継装置１０２−２で固有モード伝送を行うこともできる。
【００４３】
［１．２．２  中継装置］
続いて中継装置の処理を説明する。図３は中継装置１０２−１の構成を示すブロック図である。中継装置１０２−１は受信アンテナ３０１と、無線受信部３０２と、ＧＩ除去部３０３と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）部３０４と、伝搬路推定部３０５と、報告情報生成部３０６と、復調部３０７と、復号部３０８と、再構成部３０９と、ＩＦＦＴ部３１０と、ＧＩ挿入部３１１と、無線送信部３１２と、送信アンテナ３１３とで構成される。
【００４４】
受信アンテナ３０１で受信した受信信号は、無線受信部３０２で無線周波数からベースバンドへの変換やＡ／Ｄ変換される。そして、ＧＩ除去部３０３でガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部３０４で時間周波数変換される。伝搬路推定部３０５は、パイロット信号に基づいて伝搬路推定を行い、伝搬路推定値を報告情報生成部３０６及び復調部３０７に送信する。
【００４５】
報告情報生成部３０６は送信装置への報告情報を生成する。報告情報には、送信装置との間のチャネルを示す情報、プレコーディングで用いる重みを示す情報等がある。
【００４６】
復調部３０７はＦＦＴ後の信号と伝搬路推定結果を用いて復調処理を行い、符号化ビットＬＬＲ（対数尤度比：Log Likelihood Ratio）を算出する。
【００４７】
そして、算出された符号化ビットＬＬＲに対して復号部３０８で誤り訂正復号が行われる。また、再構成部３０９は、復号部３０８復号された送信ビットから、再符号化、再変調、再割り当てを行い、無線フレームを再構成する。再符号化、再変調、再割り当てはそれぞれ送信装置１０１で行われた符号化、変調、割り当てと同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００４８】
中継装置１０２−１で割り当てを変更する場合、どのリソースに割り当てるかを示す制御情報は、送信装置１０１から送信されても良いし、中継装置１０２−１で付加してもよい。
【００４９】
再構成された無線フレームはＩＦＦＴ部３１０で周波数時間変換され、ＧＩ挿入部３１１でガードインターバル（ＧＩ）が挿入され、無線送信部３１２でＤ／Ａ変換、無線周波数への変換が行われ、送信アンテナ３１３から送信される。
【００５０】
図４は中継装置１０２−２の構成を示すブロック図である。中継装置１０２−２は、受信アンテナ４０１−１〜４０１−３と、無線受信部４０２−１〜４０２−３と、ＧＩ除去部４０３−１〜４０３−３と、ＦＦＴ部４０４−１〜４０４−３と、伝搬路推定部４０５と、報告情報生成部４０６と、ＭＩＭＯ分離部４０７と、復号部４０８−１〜４０８−３と、再構成部４０９−１〜４０９−３と、ＩＦＦＴ部４１０−１〜４１０−３と、ＧＩ挿入部４１１−１〜４１１−３と、無線送信部４１２−１〜４１２−３と、送信アンテナ４１３−１〜４１３−３とを備えて構成される。
【００５１】
受信アンテナ４０１−１〜４０１−３で受信された受信信号は、無線受信部４０２−１〜４０２−３で無線周波数からベースバンドへの変換、Ａ／Ｄ変換が行われ、ＧＩ除去部４０３−１〜４０３−３でガードインターバル（ＧＩ）の除去が行われ、ＦＦＴ部４０４−１〜４０４−３で時間周波数変換が行われる。
【００５２】
伝搬路推定部４０５はパイロット信号に基づいて伝搬路推定を行い、推定された伝送路推定値が報告情報生成部４０６やＭＩＭＯ分離部４０７に入力される。報告情報生成部４０６は伝搬路推定値から送信装置１０１へフィードバックされる報告情報を生成する。
【００５３】
ＭＩＭＯ分離部４０７は、ＦＦＴ後の信号と伝搬路推定値とに基づいてＭＩＭＯ信号の分離を行って符号化ビットＬＬＲを生成する。ＭＩＭＯ分離には、ＭＭＳＥ（最小平均２乗誤差：Minimum Mean Square Error）検出、ＭＬＤ（最尤検出：Maximum Likelihood Detection）や干渉キャンセラなどの手法を用いて行うことができる。例えばＭＭＳＥ検出は、Ｓ２を送信した第ｋサブキャリアのチャネル行列をＨ（ｋ）としたとき、次式の重みＭ（ｋ）、
【数８】
2011244061.tif 000010
又は、
【数９】
2011244061.tif 000011
を用いてＭＩＭＯ分離を行った後、復調により符号化ビットＬＬＲを算出する。
【００５４】
なお、σｎ２は雑音電力、Ｉは単位行列を表す。またＭＬＤは、次のように符号化ビットＬＬＲを算出する。
【数１０】
2011244061.tif 000012
【００５５】
ただし、λ（ｂｔ，ｑ）は、中継装置１０２−２に向けて送信したうちの第ｔ送信ストリームの第ｑビットｂｔ，ｑのＬＬＲを表している。β＋はＳ（ｋ）を構成し得るビット系列のうちｂｔ，ｑ＝０（又は＋１）となる系列、β−はＳ（ｋ）を構成し得るビット系列のうちｂｔ，ｑ＝１（又は−１）となる系列を表している。Ｒ（ｋ）は、中継装置１０２−２で受信した信号の第ｋサブキャリア信号、Ｓ（ｋ）はＳ２の第ｋサブキャリア信号を表している。
【００５６】
ＭＩＭＯ分離によって得られた符号化ビットＬＬＲは復号部４０８−１〜４０８−３で誤り訂正復号される。復号の結果として得られた送信ビットは再構成部４０９−１〜４０９−３で、再符号化、再変調、再割り当てが行われ無線フレームが再構成される。再割り当ては、受信したリソースと同じでも良いし、異なっても良い。また、複数ストリームで同じリソースに行っても良いし、ストリーム毎に異なっていても良い。
【００５７】
そして、ＩＦＦＴ部４１０−１〜４１０−３で周波数時間変換され、ＧＩ挿入部４１１−１〜４１１−３でガードインターバル（ＧＩ）が挿入され、無線送信部４１２−１〜４１２−３で波形整形、Ｄ／Ａ変換、無線周波数への変換が行われ、送信アンテナ４１３−１〜４１３−３から送信される。
【００５８】
中継装置１０２−１と中継装置１０２−２が同じリソースに再割り当てを行った場合、中継されたＳ１とＳ２は空間多重されて受信装置１０３に到達する。このとき受信装置は４ストリームの分離を行う。一方、中継装置１０２−１と中継装置１０２−２が異なるリソースに最割り当てを行った場合、Ｓ１とＳ２を別々に信号検出する。中継装置１０２−１と中継装置１０２−２が同じリソースに割り当てる場合でも、異なるリソースに割り当てる場合でも、どちらでも受信可能である。
【００５９】
［１．２．３  受信装置］
図５は受信装置１０３の構成を示すブロック図である。受信装置１０３は受信アンテナ５０１−１〜５０１−４と、無線受信部５０２−１〜５０２−４と、ＧＩ除去部５０３−１〜５０３−４と、ＦＦＴ部５０４−１〜５０４−４と、伝搬路推定部５０５と、信号検出部５０６と、復号部５０７−１〜５０７−４とを備えている。
【００６０】
受信アンテナ５０１−１〜５０１−４で受信した受信信号は、無線受信部５０２−１〜５０２−４で無線周波数からベースバンドへの変換、Ａ／Ｄ変換が行われ、ＧＩ除去部５０３−１〜５０３−４でガードインターバル（ＧＩ）が除去され、ＦＦＴ部５０４−１〜５０４−４で時間周波数変換が行われる。
【００６１】
伝搬路推定部５０５はパイロット信号に基づいて伝搬路推定を行い、推定された伝送路推定値が信号検出部５０６に向けて出力される。信号検出部５０６は、ＦＦＴ部５０４−１〜５０４−４から入力された信号から送信装置１０１から送信された符号化ビットのＬＬＲを算出する。ストリーム数が１の信号を受信した場合は、復調を行って符号化ビットＬＬＲを算出する。ストリーム数が複数の信号を受信した場合は、ＭＩＭＯ分離を行って符号化ビットＬＬＲを算出する。復号部５０７−１〜５０７−４は符号化ビットＬＬＲに対して誤り訂正復号を行う。
【００６２】
［１．３  処理の流れ］
図６は本実施形態の送信処理のフローチャートである。まず、ステップｓ６０１で送信ビットに対して誤り訂正符号化を行い、ステップｓ６０２で符号化ビットに対して変調を行い、ステップｓ６０３で変調シンボルは、時間／周波数リソースに割り当てが行われる。
【００６３】
ステップｓ６０４では、複数の中継装置に向けて所望のストリームが送信されるようにプレコーディングを行う。プレコーディング後の信号に対して、ステップｓ６０５でＩＦＦＴを行い、ステップｓ６０６でＧＩを挿入し、ステップｓ６０７で各中継装置に対して送信する。
【００６４】
なお、本実施形態では、送信装置において、線形重みを用いるプレコーディングで説明したが、本発明はこれに限らず、ＴＨＰ（Tomlinson-Harashima Precoding)などのような非線形のプレコーディングも適用可能である。また、線形のプレコーディングを行った後に、非線形のプレコーディングを行うことも可能である。
【００６５】
また、本実施形態では、復調を行う中継装置について説明したが、本発明が適用可能な実施形態はこれに限らず、受信した信号を増幅して再び送信するような中継装置でもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、ＯＦＤＭに適用した例を示したが、本発明が適用可能な実施形態はこれに限らず、他のマルチキャリア伝送やシングルキャリア伝送にも適用可能である。
【００６７】
［２．第２実施形態］
続いて、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、受信装置は中継装置からの信号のみを受信していたが、本実施形態では、受信装置は中継装置からの信号に加え、送信装置からの信号も受信する。
【００６８】
［２．１  システム構成］
図７は本実施形態における無線通信システムの概略図である。本実施形態の無線通信システムは、送信装置７０１と、中継装置７０２−１及び７０２−２と、受信装置７０３とを備えて構成されている。
【００６９】
送信装置７０１は中継装置７０２−１、７０２−２及び受信装置７０３に向けてそれぞれ所望のストリームを送信し、中継装置７０２−１、７０２−２は送信装置７０１から送られてきたストリームを受信装置７０３に中継する。受信装置７０３は、中継装置７０２−１、７０２−２、送信装置７０３から送信された信号に対して受信処理を行う。
【００７０】
［２．２  装置構成］
［２．２．１  送信装置］
図８は本実施形態における送信装置７０１の構成を示すブロック図である。送信装置７０１は、符号部８０１−１〜８０１−４と、変調部８０２−１〜８０２−４と、パイロット生成部８０３と、割り当て部８０４−１〜８０４−４と、ストリーム選択部８０５と、プレコーディング部８０６と、ＩＦＦＴ部８０７−１〜８０７−４と、ＧＩ挿入部８０８−１〜８０８−４と、無線送信部８０９−１〜８０９−４と、送信アンテナ８１０−１〜８１０−４とを備えて構成されている。
【００７１】
送信ビットは、符号部８０１−１〜８０１−４で誤り訂正符号化され、符号化ビットは変調部８０２−１〜８０２−４で変調され、変調シンボルは、割り当て部８０４−１〜８０４−４で、パイロット生成部８０３で生成されたパイロット信号と共に時間／周波数リソースに割り当てられる。ストリーム選択部８０５は、中継装置や受信装置から得られる報告情報に基づいて各中継装置や受信装置に送信するストリーム数の選択を行う。報告情報には、例えば、チャネル行列、受信可能なストリーム数（例えばＭＩＭＯのランク数など）示す情報、などがある。
【００７２】
報告情報が受信可能なストリーム数であった場合、各中継装置や受信装置に対して、報告された受信可能なストリーム数以下のストリーム数で送信する。例えば、送信装置７０１が４つのストリームｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４を送信するものと仮定した場合に、中継装置７０２−１、中継装置７０２−２、受信装置７０３が受信可能なストリーム数をそれぞれ、１、２、３と送信装置７０１に報告したとする。
【００７３】
このとき送信装置７０１は、例えば、中継装置７０２−１に対しては１ストリーム、中継装置７０２−２に対しては１ストリーム、受信装置７０３に対しては２ストリームというように、受信可能なストリーム数以下のストリーム数を選択する。
【００７４】
このときプレコーディング部８０６は、例えば、中継装置７０２−１に対してＳ１＝［ｘ１］、中継装置７０２−２に対してＳ２＝［ｘ２］、受信装置に対してＳ３＝［ｘ３  ｘ４］というようストリームを送信するようにプレコーディングを行う。
【００７５】
また、ストリーム選択部８０５が選択したストリーム数の合計が、送信装置７０１が送信するストリーム数よりも大きくてもよい。例えば、ストリーム選択部７０１が受信可能なストリーム数を選択したとする。このとき送信装置７０１は、例えば、中継装置７０２−１に対してＳ１＝［ｘ１］、中継装置７０２−２に対してＳ２＝［ｘ１  ｘ２］、受信装置７０３に対してＳ３＝［ｘ２  ｘ３  ｘ４］のように、一部のストリームを複数に対して送信することができる。
【００７６】
また、報告情報がチャネル行列であった場合、ストリーム選択部８０５は、通信路容量（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）やＭＩＭＯ分離後のＳＩＮＲに基づいたランク数から、受信可能なストリーム数を算出し、各中継装置や受信装置に送信するストリーム数を決定する。
【００７７】
プレコーディング部８０６は、ストリーム選択部８０５で選択されたストリーム数に従って、各中継装置や受信装置に所望のストリーム数が送信されるようにプレコーディングを行う。プレコーディングは、例えば、第１実施形態と同様に行うことができる。まず、各中継装置と受信装置を第１の実施形態で説明したようにブロック対角化を行う。その後、各中継装置を同様にブロック対角化すればよい。
【００７８】
プレコーディング部８０６が出力した信号は、ＩＦＦＴ部８０７−１〜８０７−４で周波数時間変換され、ＧＩ挿入部８０８−１〜８０８−４でガードインターバル（ＧＩ）が挿入され、無線送信部８０９−１〜８０９−４で、Ｄ／Ａ変換、無線周波数への変換が行われ、送信アンテナ８１０−１〜８１０−４から送信される。
【００７９】
［２．２．２  受信装置］
図９は受信装置７０３の構成を示すブロック図である。受信装置７０３は、受信アンテナ９０１−１〜９０１−４と、無線受信部９０２−１〜９０２−４と、ＧＩ除去部９０３−１〜９０３−４と、ＦＦＴ部９０４−１〜９０４−４と、伝搬路推定部９０５と、報告情報生成部９０６と、信号検出部９０７と、復号部９０８−１〜９０８−４とを備えて構成されている。
【００８０】
受信アンテナ９０１−１〜９０１−４で受信した受信信号は、無線受信部９０２−１〜９０２−４で無線周波数からベースバンドへの変換、Ａ／Ｄ変換が行われ、ＧＩ除去部９０３−１〜９０３−４でガードインターバル（ＧＩ）が除去され、ＦＦＴ部９０４−１〜９０４−４で時間周波数変換が行われる。
【００８１】
伝搬路推定部９０５はパイロット信号に基づいて伝搬路推定を行い、推定された伝搬路推定値を報告情報生成部９０６、信号検出部９０７に出力する。報告情報生成部９０６は、伝搬路推定値から報告情報を生成する。ここで、報告情報とは、例えば、送信装置７０１と受信装置７０３との間のチャネルを示す情報、受信装置７０３で受信可能なストリーム数を示す情報などである。
【００８２】
［２．３  処理の流れ］
図１０は本実施形態の送信処理を示すフローチャートである。ステップｓ１００１は、中継装置及び受信装置からの報告情報から各中継装置や受信装置に送信するストリーム数を選択する。ステップｓ１００２では、ステップｓ１００１で選択されたストリーム数に基づいて、各中継装置や受信装置に所望のストリームを送信するようにプレコーディングを行い、ステップｓ１００３で送信する。
【００８３】
［３．変形例］
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特許請求の範囲に含まれる。
【００８４】
また、本発明に関わる送信装置、受信装置、中継装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。
【００８５】
プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ、ＭＤ、ＣＤ、ＢＤ等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。
【００８６】
また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。
【００８７】
また、上述した実施形態における移動局装置及び基地局装置の一部、又は全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。送信装置、受信装置及び中継装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、又は全部を集積してチップ化してもよい。各機能ブロックを集積回路化した場合に、それらを制御する集積回路制御部が付加される。
【００８８】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０１  送信装置
２０１−１〜２０１−４  符号部
２０２−１〜２０２−４  変調部
２０３−１〜２０３−４  割り当て部
２０４  パイロット生成部
２０５  プレコーディング部
２０６−１〜２０６−４  ＩＦＦＴ部
２０７−１〜２０７−４  ＧＩ挿入部
２０８−１〜２０８−４  無線送信部
２０９−１〜２０９−４  送信アンテナ
１０２−１  中継装置
３０１  受信アンテナ
３０２  無線受信部
３０３  ＧＩ除去部
３０４  ＦＦＴ部
３０５  伝搬路推定部
３０６  報告情報生成部
３０７  復調部
３０８  復号部
３０９  再構成部
３１０  ＩＦＦＴ部
３１１  ＧＩ挿入部
３１２  無線送信部
３１３  送信アンテナ
１０２−２  中継装置
４０１−１〜４０１−３  受信アンテナ
４０２−１〜４０２−３  無線受信部
４０３−１〜４０３−３  ＧＩ除去部
４０４−１〜４０４−３  ＦＦＴ部
４０５  伝搬路推定部
４０６  報告情報生成部
４０７  ＭＩＭＯ分離部
４０８−１〜４０８−３  復号部
４０９−１〜４０９−３  再構成部
４１０−１〜４１０−３  ＩＦＦＴ部
４１１−１〜４１１−３  ＧＩ挿入部
４１２−１〜４１２−３  無線送信部
４１３−１〜４１３−３  送信アンテナ
１０３  受信装置
５０１−１〜５０１−４  受信アンテナ
５０２−１〜５０２−４  無線受信部
５０３−１〜５０３−４  ＧＩ除去部
５０４−１〜５０４−４  ＦＦＴ部
５０５  伝搬路推定部
５０６  信号検出部
５０７−１〜５０７−４  復号部
【図１】
2011244061.tif 000013
【図２】
2011244061.tif 000014
【図３】
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【図４】
2011244061.tif 000016
【図５】
2011244061.tif 000017
【図６】
2011244061.tif 000018
【図７】
2011244061.tif 000019
【図８】
2011244061.tif 000020
【図９】
2011244061.tif 000021
【図１０】
2011244061.tif 000022
【図１１】
2011244061.tif 000023