(57)【要約】  無線によるリレーベースのネットワーク（６００、８００、９００、１０００、及び、１１００）において２つのノード間で信頼性のあるデジタル通信が生じることを可能にする中継局（６０６、８０６ａ、８０６ｂ、９０６ａ、９０６ｂ、１００６、及び、１１０６）及び方法（７００）をここで説明する。無線によるリレーベースのネットワークは、第１のノード（６０２、８０２、９０２、１００２、及び、１１０２）を備える。第１のノードは、符号化／変調デジタル通信信号により、１又はそれ以上の中継局を介して、情報を第２のノード（６０４、８０４、９０４、１００４、及び、１１０４）へ送信する。各々の中継局は、（１）第１のノードから符号化／変調デジタル通信信号を受信する（７０２）ことが可能であり、（２）受信した符号化／変調デジタル通信信号における複数の情報シンボル又は符号化シンボルに対する複数の信頼度数値を計算する（７０４）ことが可能であり、（３）計算された信頼度数値が埋め込まれている符号化／変調デジタル通信信号を第２のノードへ送信する（７０６）ことが可能である。
2007521705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線によるリレーベースのネットワーク（６００、８００、９００、１０００、及び、１１００）であって、
第１のノード（６０２、８０２、９０２、１００２、及び、１１０２）と、
少なくとも１つの中継局（６０６、８０６ａ、８０６ｂ、９０６ａ、９０６ｂ、１００６、及び、１１０６）と、
第２のノード（６０４、８０４、９０４、１００４、及び、１１０４）と、
を備え、
前記第１のノードは前記少なくとも１つの中継局を介して前記第２のノードと通信し、
各々の中継局は、
前記第１のノードからデジタル通信信号（６０７ａ、８０７ａ、８０７ａ’、９０７ａ、９０７ａ’、１００７ａ、及び、１００７ａ’）を受信する（７０２）ことが可能であり、
前記受信したデジタル通信信号における複数のシンボルに対する複数の信頼度数値を計算する（７０４）ことが可能であり、
前記計算された信頼度数値が埋め込まれているデジタル通信信号（６０７ｂ、８０７ｂ、８０７ｂ’、９０７ｂ、９０７ｂ’、１００７ｂ、及び、１００７ｂ’）を前記第２のノードへ送信する（７０６）ことが可能である
ことを特徴とする無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項２】
前記各々の中継局は、前記受信したデジタル通信信号のコード構造に基づいてコードシンボルに対する信頼度数値を計算する、最大事後確率（ＭＡＰ）フィルタ（６１２ａ）を使用して、前記計算を実行することを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項３】
各々のＭＡＰフィルタは、さらに、前記受信したデジタル通信信号をフィルタし、前記受信したデジタル通信信号における信頼性のない部分にノイズを再分配することを特徴とする請求項２に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項４】
各々の中継局は、前記受信したデジタル通信信号のコード構造に基づいて情報シンボルに対する信頼度数値を計算する、軟出力チャネル復号器（６１２ｂ）を使用して、前記計算を実行することを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項５】
前記軟出力チャネル復号器は、
最大事後確率（ＭＡＰ）アルゴリズム、
軟出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）、
Ｌｏｇ−ＭＡＰアルゴリズム、或いは、
Ｍａｘ−ＬＯＧ−ＭＡＰアルゴリズム
を用いることを特徴とする請求項４に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項６】
前記計算された信頼度数値は、信頼性の高いシンボルはより高い電力で前記第２のノードへ送信され、信頼性の低いシンボルはより低い電力で前記第２のノードへ送信されるように、前記送信されるデジタル通信信号に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項７】
前記計算された信頼度数値は、前記信頼度数値(symbol)が用いられて前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号の振幅を変調するようにして、前記送信されるデジタル通信信号に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項８】
前記計算された信頼度数値は、前記信頼度数値(symbol)が用いられて前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号の位相を変調するようにして、前記送信されるデジタル通信信号に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項９】
前記計算された信頼度数値は、前記信頼度数値(symbol)が用いられて前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号の帯域を変化させるようにして、前記送信されるデジタル通信信号に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１０】
前記計算された信頼度数値は、前記信頼度数値(symbol)が用いられて前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号の信号占有時間を変化させるようにして、前記送信されるデジタル通信信号に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１１】
前記計算された信頼度数値は、前記信頼度数値(symbol)が用いられて前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号における信号の集まりのサイズを変化させるようにして、前記送信されるデジタル通信信号に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１２】
前記第１のノードは、
基地局、
移動局、或いは、
中継局である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１３】
前記第２のノードは、
基地局、
移動局、或いは、
中継局である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１４】
前記中継局は、
基地局、
移動局、或いは、
独立した中継局である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１５】
前記受信されるデジタル通信信号は、
アップリンクで受信されるデジタル通信信号、
ダウンリンクで受信されるデジタル通信信号、
基地局がピア・ツー・ピアで受信するデジタル通信信号、或いは、
移動局がピア・ツー・ピアで受信するデジタル通信信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１６】
前記送信されるデジタル通信信号は、
アップリンクで送信されるデジタル通信信号、
ダウンリンクで送信されるデジタル通信信号、
基地局がピア・ツー・ピアで送信するデジタル通信信号、或いは、
移動局がピア・ツー・ピアで送信するデジタル通信信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１７】
複数の中継局各々が前記デジタル通信信号を送信する場合、前記第２のノードは、前記送信されたデジタル通信信号を合成することを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１８】
１つの中継局が異なる時刻に複数のデジタル通信信号を送信する場合、前記第２のノードは、送信されたデジタル通信信号を合成することを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項１９】
１つの中継局が当該中継局と前記第２のノードの間のリンクにおけるチャネル応答性を知っている場合、当該中継局は、前記第２のノードにおいて、他の中継局から受信した、類似する送信されたデジタル通信信号とコヒーレントに合成されるところの、送信されるデジタル通信信号を構成することができることを特徴とする請求項１に記載の無線によるリレーベースのネットワーク。
【請求項２０】
第１のノード（６０２、８０２、９０２、１００２、及び、１１０２）と第２のノード（６０４、８０４、９０４、１００４、及び、１１０４）の間で以下の動作を実行することにより通信を可能にすることができる中継局（６０６、８０６ａ、８０６ｂ、９０６ａ、９０６ｂ、１００６、及び、１１０６）であって、前記以下の動作とは、
符号化／変調デジタル通信信号（６０７ａ、８０７ａ、８０７ａ’、９０７ａ、９０７ａ’、１００７ａ、及び、１００７ａ’）を前記第１のノードから受信し、
前記受信した符号化／変調デジタル通信信号における複数のシンボルに対する複数の信頼度数値を計算し、
前記計算された信頼度数値が埋め込まれている符号化／変調デジタル通信信号（６０７ｂ、８０７ｂ、８０７ｂ’、９０７ｂ、９０７ｂ’、１００７ｂ、及び、１００７ｂ’）を前記第２のノードへ送信する
ことであることを特徴とする中継局。
【請求項２１】
前記受信した符号化／変調デジタル通信信号のコード構造に基づいてコードシンボルに対する信頼度数値を計算する、最大事後確率（ＭＡＰ）フィルタ（６１２ａ）をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２２】
前記受信したデジタル通信信号のコード構造に基づいて情報シンボルに対する信頼度数値を計算する、軟出力チャネル復号器（６１２ｂ）をさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２３】
前記計算された信頼度数値は、前記第２のノードへ送信される前記符号化／変調デジタル通信信号に明示的に埋め込まれることを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２４】
前記計算された信頼度数値は、前記第２のノードへ送信される前記符号化／変調デジタル通信信号に暗示的に埋め込まれることを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２５】
前記中継局は、無線によるマルチホップネットワークにおいて使用されることを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２６】
前記中継局と前記第１のノードの間のリンクは、前記中継局と前記第２のノードの間のリンクよりも狭い帯域幅を持つことを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２７】
各々の中継局は、
基地局、
移動局、或いは、
独立した中継局である
ことを特徴とする請求項２０に記載の中継局。
【請求項２８】
第１のノード（６０２、８０２、９０２、１００２、及び、１１０２）と第２のノード（６０４、８０４、９０４、１００４、及び、１１０４）の間に信頼性のあるデジタル通信を中継局（６０６、８０６ａ、８０６ｂ、９０６ａ、９０６ｂ、１００６、及び、１１０６）が提供することを可能にする方法（７００）であって、
前記中継局において、前記第１のノードからデジタル通信信号（６０７ａ、８０７ａ、８０７ａ’、９０７ａ、９０７ａ’、１００７ａ、及び、１００７ａ’）を受信するステップ（７０２）と、
前記中継局において、前記受信したデジタル通信信号における複数のシンボルに対する複数の信頼度数値を計算するステップ（７０４）と、
前記中継局において、前記計算された信頼度数値が埋め込まれているデジタル通信信号（６０７ｂ、８０７ｂ、８０７ｂ’、９０７ｂ、９０７ｂ’、１００７ｂ、及び、１００７ｂ’）を前記第２のノードへ送信するステップ（７０６）と、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２９】
前記計算するステップは、前記受信したデジタル通信信号のコード構造に基づいてコードシンボルに対する信頼度数値を計算する、最大事後確率（ＭＡＰ）フィルタ（６１２ａ）による処理を実行することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記計算するステップは、前記受信したデジタル通信信号のコード構造に基づいて情報シンボルに対する信頼度数値を計算する、軟出力チャネル復号器（６１２ｂ）による処理を実行することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記計算された信頼度数値は、前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号に明示的に埋め込まれることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３２】
前記計算された信頼度数値は、前記第２のノードへ送信される前記デジタル通信信号に暗示的に埋め込まれることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、電気通信の分野に関し、特に、無線によるリレーベースの（中継を基本とした）ネットワークにおいて２つのノード間で信頼性のあるデジタル通信が生じることを可能にするための中継局及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線によるリレーベースのネットワークの製造者及び運用者は、絶えず、２つのノード間で送信されるデジタル通信信号の信頼性を改善する新しい方法を開発しようとしている。以下に説明する従来の無線によるリレーベースのネットワークはそれぞれ、１つの局（ノードＡ）を備える。ノードＡは、符号化され変調されたデジタル通信信号により、１又はそれ以上の中継局（ＲＳ）を介して、情報を他の局（ノードＢ）へ送信する。中継局は、基地局（ＢＳ）の一部、移動局（ＭＳ）、又は、独立した（スタンドアロンの）中継局であってよい。ノードＡ及びＢは、ＢＳ、ＭＳ、及び、中継局のうち、少なくともいずれかであってよい。そして、デジタル通信は、アップリンク通信（ＭＳからＢＳへのリンク）でもよいし、ダウンリンク通信（ＢＳからＭＳへのリンク）でもよいし、ＭＳ−ＭＳ間の通信でもよいし、或いは、ＢＳ−ＢＳ間の通信でもよい。種々の従来の無線によるリレーベースのネットワークの例、及び、それら個々の欠点のいくつかを、図１乃至図５に関して以下に簡単に説明する。
【０００３】
図１（従来技術）を参照すると、従来の無線によるリレーベースのネットワーク１００のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク１００は、第１のノード１０２（ノードＡ）を備える。第１のノード１０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、１つの中継局１０６を介して、情報を第２のノード１０４（ノードＢ）へ送信する。図示されるように、第１のノード１０２は、複素チャネル係数h0を持つ第１のリンク１０８上で、チャネル符号化／変調信号S0(t)を送信し、S0(t)は、中継局１０６においてR1(t)=h0*S0(t)+n1(t) （ここで、n1(t)はノイズシーケンスである）として受信される。中継局１０６は、信号S1(t)を生成するリピータである。信号S1(t)は、受信した信号列を増幅したものであり、S1(t)=A*R1(t)と表される。次いで、中継局１０６は、複素チャネル係数h1を持つ第２のリンク１１０上で生成された信号S1(t)を送信し、S1(t)は、第２のノード１０４において、R2(t)=h1*S1(t)+n2(t) （ここで、n2(t)はノイズシーケンスである）として受信される。この種の無線によるリレーベースのネットワーク１００に関連するいくつかの欠点がある。第１に、中継局１０６におけるR1(t)の増幅は、R1(t)だけではなく、第１のリンク１０８に起因するノイズn1(t)も増幅する。第２に、チャネル符号化が原因でS0(t)に冗長性が大きいため、R1(t)を増幅する時に、中継局１０６はあまり効率的ではない。
【０００４】
図２（従来技術）を参照すると、他の従来の無線によるリレーベースのネットワーク２００のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク２００は、第１のノード２０２（ノードＡ）を備える。第１のノード２０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、１つの中継局２０６を介して、情報を第２のノード２０４（ノードＢ）へ送信する。図示されるように、第１のノード２０２は、複素チャネル係数h0を持つ第１のリンク２０８上で、チャネル符号化／変調信号S0(t)を送信し、S0(t)は、中継局２０６においてR1(t)=h0*S0(t)+n1(t) （ここで、n1(t)はノイズシーケンスである）として受信される。次いで、中継局２０６は信号を復号化、再符号化、及び、再変調し、複素チャネル係数h1を持つ第２のリンク２１０上で、信号S1(t)=A1*S0est(t)を送信する。信号S1(t)は、第２のノード２０４で受信される。中継局２０６がS0(t)を推定して再符号化する際に正確な判断をする限り、これは良い方法である。しかしながら、中継局２０６が誤った判断をした場合、第２のリンク２１０はさらに情報誤りを伝播させ、第２のノード２０４へ送信される信号S1(t)のビット誤り率を増加させてしまう。
【０００５】
図３（従来技術）を参照すると、さらに他の従来の無線によるリレーベースのネットワーク３００のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク３００は、第１のノード３０２（ノードＡ）を備える。第１のノード３０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、１つの中継局３０６を介して、情報を第２のノード３０４（ノードＢ）へ送信する。図示されるように、第１のノード３０２は、複素チャネル係数h0を持つ第１のリンク３０８上で、チャネル符号化／変調信号S0(t)を送信し、S0(t)は、中継局３０６においてR1(t)=h0*S0(t)+n1(t) （ここで、n1(t)はノイズシーケンスである）として受信される。次いで、中継局３０６は信号を復号化、再符号化、再変調、及び、増幅し、複素チャネル係数h1を持つ第２のリンク３１０上で、信号S1(t)を送信する。信号S1(t)は、第２のノード３０４で受信される。この例では、中継局３０６は、例えば巡回冗長検査（ＣＲＣ）を使用してS0(t)の復号の正確さを検査し、正確な場合にのみ信号を再生及び再変調し、S1(t)=A1*S0(t)を送信する。正確でない場合、中継局３０６は、受信した信号を単に増幅し、S1(t)=A2*R1(t)として再送信する。第２のノード３０４に困難な判断をさせる代わりに、中継局３０６がS1(t)中の情報シンボルについて困難な判断を行う必要があるため、この方法には問題がある。通信のチェーンにおいては、可能な限りチェーンの後方まで困難な判断を行わない方が有利であることがよく知られている。詳細を後述するように、中継局において困難な判断を行うことを避けることについて、第２の中継路を使用することや自動再送要求（ＡＲＱ）プロトコルを使用することを含む、いくつかの知られた方法がある。
【０００６】
図４（従来技術）を参照すると、さらに他の従来の無線によるリレーベースのネットワーク４００のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク４００は、第１のノード４０２（ノードＡ）を備える。第１のノード４０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、１つの中継局４０６を介して、情報を第２のノード４０４（ノードＢ）へ送信する。図示されるように、第１のノード４０２は、複素チャネル係数h0を持つ第１のリンク４０８上で、チャネル符号化／変調信号S0(t)を中継局４０６へ送信する。次いで、中継局４０６は、複素チャネル係数h1を持つ第２のリンク４１０上で、R1(t)の量子化されたベースバンド信号(representation)であるS1(t)=Q(R1(t))を第２のノード４０４へ送信する。この方法において、第２のリンク４１０は概して第１のリンク４０８よりも大きな帯域幅を持ち、異なる無線インタフェースプロトコルを使用する。量子化されたベースバンド信号S1(t)は、必ずしも第２のノード４０４へ送信される必要の無い位相及びノイズに関する多量のデータを含むという点で、この方法には問題がある。
【０００７】
図５（従来技術）を参照すると、従来の無線によるリレーベースのネットワーク５００のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク５００は、第１のノード５０２（ノードＡ）を備える。第１のノード５０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、２つの中継局５０６ａ及び５０６ｂを介して、情報を第２のノード５０４（ノードＢ）へ送信する。図示されるように、第１のノード５０２は、複素チャネル係数h0を持つリンク５０８ａ上で、チャネル符号化／変調信号S0(t)を中継局５０６ａへ送信する。同時に、第１のノード５０２は、複素チャネル係数h'0を持つリンク５０８ｂ上で、S0(t)を中継局５０６ｂへ送信する。中継局５０６ａ及び５０６ｂは、リンク５０８ａ、５０８ｂ、５１０ａ、及び、５１０ｂにおけるそれぞれのチャネル係数h0、h'0、h1、及び、h'1を知っているか、或いは、推定することができる。そのようなものとして、中継局５０６ａはリンク５１０ａ上で、S1(t)=A*conj(h0)*conj(h1)*R1(t)を第２のノード５０４へ送信することができる。そして、中継局５０６ｂはリンク５１０ｂ上で、S'1(t)=A*conj(h'0)*conj(h'1)*R'1(t)を第２のノード５０４へ送信することができる。よく知られているように、信号R1(t)及びR'1(t)は第２のノード５０４において受信される際に、関係するスケーリング及び位相シフトのために、最大比で合成がなされるようにコヒーレントに足されることができる。この仕組みは、３又はそれ以上の中継路にも拡張できる。複数の中継路がある場合であっても、依然として信頼性の問題がある。なぜなら、各々の中継局５０６ａ及び５０６ｂがR1(t)及びR'1(t)を復号化する際に異なる判断をする可能性があり、そのため、第２のノード５０４がコヒーレントに信号S1(t)及びS'1(t)を合成することが困難になるからである。複数の中継路が存在する場合における１つの可能な方法は、各々の中継局５０６ａ及び５０６ｂが、信号R1(t)及びR'1(t)において外部コードを検出して誤りを検査することである。R1(t)及びR'1(t)のうち少なくとも一方がＯＫを確認すると、それぞれの中継局５０６ａ及び５０６ｂのうち少なくとも一方が対応するS1(t)及びS'1(t)のうち少なくとも一方を送信する。そうでなければ、それぞれの中継局５０６ａ及び５０６ｂのうち少なくとも一方は何も送信しないか、或いは、中継局５０６ａ及び５０６ｂはそれぞれの受信した（複数の）信号を増幅したものを送信してもよい。この方法に関する問題は、この方法が以下の仮定に依存していることである。すなわち、（１）少なくとも１つの中継局５０６ａ又は５０６ｂは信号R1(t)及びR'1(t)を正確に復号しており、（２）そのような中継局５０６ａ又は５０６ｂに対応する第２のリンク５１０ａ又は５１０ｂは、信号S1(t)又はS'1(t)を復号することを可能にするのに十分に良好な状態である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それゆえ、従来の無線によるリレーベースのネットワーク１００、２００、３００、４００、及び、５００における前述の欠点及び他の欠点に対処する中継局で実施される、新しい信号処理方法の必要性がある。この必要性などは、本発明の無線によるリレーベースのネットワーク及び中継局によって充足される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無線によるリレーベースのネットワークにおいて２つのノード間で信頼性のあるデジタル通信を可能にする中継局及び方法を含む。無線によるリレーベースのネットワークは、第１のノードを備える。第１のノードは、符号化／変調デジタル通信信号により、１又はそれ以上の中継局を介して、情報を第２のノードへ送信する。各々の中継局は、（１）第１のノードから符号化／変調デジタル通信信号を受信することが可能であり、（２）受信した符号化／変調デジタル通信信号における複数の情報シンボル又は符号化シンボルに対する複数の信頼度数値を計算することが可能であり、（３）計算された信頼度数値が埋め込まれている符号化／変調デジタル通信信号を第２のノードへ送信することが可能である。
【００１０】
添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することにより、本発明に関するさらに十分な理解が得られるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図６及び図７Ａを参照して、本発明に従う無線によるリレーベースのネットワーク６００及び方法７００の好適な実施形態を開示する。無線によるリレーベースのネットワーク６００は、第１のノード６０２（ノードＡ）を備える。第１のノード６０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、中継局６０６を介して、情報を第２のノード６０４（ノードＢ）へ送信する。図１乃至図５に示される従来の無線によるリレーベースのネットワーク１００、２００、３００、４００、及び、５００のように、中継局６０６は、ＢＳの一部、ＭＳ、又は、独立した中継局であってよい。第１のノード６０２及び第２のノード６０４は、ＢＳ、ＭＳ、及び、中継局のうち、少なくともいずれかであってよい。そして、デジタル通信は、アップリンク通信（ＭＳからＢＳへのリンク）でもよいし、ダウンリンク通信（ＢＳからＭＳへのリンク）でもよいし、ＭＳ−ＭＳ間の通信でもよいし、或いは、ＢＳ−ＢＳ間の通信でもよい。しかしながら、本発明の中継局６０６は、方法７００に示される機能を持つ。方法７００は、従来の無線によるリレーベースのネットワーク１００、２００、３００、４００、及び、５００に関して上述した従来の中継局１０６、２０６、３０６、４０６、及び、５０６の機能に対する、顕著な改善である。
【００１２】
中継局６０６は基本的に、符号化され変調されたデジタル通信信号６０７ａを受信することにより（ステップ７０２）、第１のノード６０２と第２のノード６０４の間で情報が確実に送信されるようにする。デジタル通信信号６０７ａは、複素チャネル係数h0を持つ無線リンク６０８上で第１のノード６０２から送信される。次いで、中継局６０６は、受信したデジタル通信信号６０７ａ(R1(t))における複数のシンボルに対して、複数の信頼度数値を計算する（ステップ７０４）。受信したデジタル通信信号６０７ａにおけるシンボルの信頼度数値を中継局６０６がどのように計算することができるかに関しては、多くの方法があり、そのうち２つが以下に詳述されている。
【００１３】
第１の方法においては、受信した符号化されたデジタル通信信号６０７ａの符号化構造に基づいて符号化シンボルに対する信頼度数値を計算するために、中継局６０６は、最大事後確率（ＭＡＰ）フィルタ６１２ａを利用する。ＭＡＰフィルタ６１２ａに関するさらなる詳細は、以下の論文が参考になり、これらは全てここで参照により本願に組み込まれる。
【００１４】
・J. Lodge et al. "Separable MAP "filters" for the Decoding of Product and Concatenated Codes" Proceedings of IEEE International Conference on Communication, pp 1740-1745,1993. ※
・I. Land et al. "On the Interpretation of the APP Algorithm as an LLR Filter" ISIT 2000, Sorrento, Italy, June 25-30, 2000. ※
※文献中で、頭字語ＭＡＰ(maximum a posteriori)は、ＡＰＰ（事後確率、a posteriori probability）、Ｌｏｇ−ＡＰＰ、或いは、Ｍａｘ−ｌｏｇ−ＡＰＰと呼ばれる場合もあることに注意されたい。
【００１５】
図７Ｂは、ステップ７０２、７０４、及び、７０６を実行することを助けるＡＰＰアルゴリズムを、Ｌｏｇ−ＡＰＰフィルタ６１２ａがどのように実現することができるかを示す図である。ここで使用されている表記法は、Land et al.において使用されている表記法と同一であることを理解していただきたい。Land et al.においては、符号化シンボルに対する対数尤度値はL(X)と表記され、情報シンボルに対する対数尤度値はL(U)と表記され、それぞれ、対応する信頼性がＬｏｇ−ＡＰＰフィルタ６１２ａの前(-)又は後(+)のどちらで考慮されるかに基づいて、上付き文字である+又は-を伴う。
【００１６】
バイナリ符号化シンボルXに対する対数尤度値L(X)は、ln(P(X=+1 | 受信データ) / P(X=-1 | 受信データ))である（Land et al.参照）。それゆえ、同様に確からしいシンボルは０という対数尤度値（Ｌ値）を持ち、極めて確からしい`+1'は大きな正のＬ値を持ち、一方、極めて確からしい`-1'は大きな負のＬ値を持つという結果になる。ほとんどの場合、処理前の受信機の観点からは、情報シンボルは同様に確からしい。それゆえ、L(U-)=0であることがしばしば仮定され、Ｌｏｇ−Ａｐｐフィルタ６１２ａにおける計算をさらに簡略化している。更新されたL(X+)及びL(U+)のうち少なくとも一方を処理した後、これらの値は、送信される無線信号に埋め込まれる（図７Ａのステップ７０６参照）。最も基本的かつ好適な形態においては、情報の信頼性又は符号化シンボルの信頼性のうちいずれかが埋め込まれるが、もちろん、両方が組み合わせられてもよい。符号化シンボルの信頼性のみが使用される場合、もちろん、信頼性計算機（この例ではＬｏｇ−Ａｐｐ）は、情報の信頼性を計算する必要が無く、逆もまた同様である。図７Ｂは、すべての情報が最も一般的な形態で使用される場合を示している。
【００１７】
Ｌｏｇ−Ａｐｐフィルタ６１２ａは、信頼性を「増幅」するために符号化構造を使用するものと解釈されてよく、より増幅されればされるほど、符号化パラメータによって決定される上限まで、シンボルはより信頼性のあるようになる。L(X-)及びL(X+)のみが使用される場合、Ｌｏｇ−Ａｐｐフィルタ６１２ａは非常に非線形な対数尤度フィルタとして見え、出力同じ範囲に同じ種類の値と符号化シンボルであるが信号対雑音比は改善されている値を同じ領域で出力する。入力及び出力は同一の形式（L(U)及びL(X)のうち少なくとも一方）であるので、いくつかの場合には、ＡＰＰアルゴリズムの最初の適用後に、出力L(X+)が入力L(X-)に接続され、ＡＰＰアルゴリズムがこれらの新しい値を入力として用い再度実行されることを認識されたい。同様のことが、L(U-)の値に対しても生じる。
【００１８】
図７Ｂに示される、Ｌｏｇ−ＡＰＰフィルタ６１２ａを使用することに伴う付加的な機能と利点は、受信したデジタル通信信号６０７ａにおけるチャネルコードの冗長性及び構造を利用することにより、受信したデジタル通信信号６０７ａをクリーンナップ又はフィルタし、第２のノード６０４へ送信されるデジタル通信信号６０７ｂ(S1(t))における信頼性のない部分へノイズを再分配することである。Ｌｏｇ−ＡＰＰフィルタ６１２ａは必ずしも正しいコードワードを再生する訳ではないが、コードシンボルの信頼度数値によってコードシンボルを計算するということを理解していただきたい。
【００１９】
第２の方法においては、受信した符号化デジタル通信信号６０７ａのコード構造に基づいて情報シンボルに対する信頼度数値を計算するために、中継局６０６は、軟出力（ソフト出力）チャネル復号器６１２ｂを利用する。これを達成するために、軟出力チャネル復号器６１２ｂは、例えば次の方法を用いることができる。すなわち、（１）最大事後確率（ＭＡＰ）アルゴリズム、（２）軟出力ビタビアルゴリズム（ＳＯＶＡ）、（３）Ｌｏｇ−ＭＡＰアルゴリズム、或いは、（４）Ｍａｘ−ＬＯＧ−ＭＡＰアルゴリズムである。軟出力チャネル復号器６１２ｂに関するさらなる詳細は、以下の論文が参考になり、これらは全てここで参照により本願に組み込まれる。
【００２０】
・Robertson et al. "Optimal and Sub-Optimal Maximum a Posteriori Algorithms Suitable for Turbo Decoding" European Transaction on Telecommunications (ETT), Vol. 8, No. 2, pp. 1-16, 1997.
・J. Hagenauer et al. "A Viterbi Algorithm with Soft-Decision Outputs and its Applications "IEEE Globecom, pp. 1680-1686, 1989.
コードシンボル又は情報シンボルに対して計算される信頼度数値は、多種多様な形式のうちどれであっても構わない。例えば、「１」であることに関する１００％の確実性がある場合、バイナリである「１」のシンボルは、信頼度数値として＋１．０を持つことができる。そして、「０」であることに関する１００％の確実性がある場合、バイナリである「０」のシンボルは、信頼度数値として−１．０を持つことができる。さらに、ビットが全く信頼性のない（「１」と「０」が同様に確からしい）場合、信頼度数値は、０．０であってよい。他の例では、＋０．２という信頼度数値は、バイナリである「１」のシンボルが比較的正しそうであることを示しうるが、＋０．８は、バイナリである「１」のシンボルであることについてさらに強い確実性を示すであろう。「ソフト」な情報を利用できるために、シンボルの数より多くの信頼度数値の候補が存在しうるということを理解していただきたい。例えば、｛＋１．０，０，−１．０｝という信頼度数値は、２つのシンボル「０」及び「１」に対して、３つの信頼性の候補があることを示しうる。他の例では、｛＋１．０，＋０．５，＋０．２，０，−０．２，−０．５，−１．０｝という信頼度数値は、「０」及び「１」のシンボルに対して７つの信頼度数値の候補があることを示すことができ、より良い分解能を提供することができる。７つの信頼度数値の候補は、３ビットのコードによって表現されうる。
【００２１】
受信したデジタル通信信号６０７ａにおけるコードシンボル又は情報シンボルに対する信頼度数値を中継局６０６が計算した後、中継局６０６は、計算された信頼度数値が埋め込まれている符号化され変調されたデジタル通信信号６０７ｂを、複素チャネル係数h1を持つ無線リンク６１４を介して第２のノード６０４へ送信する（ステップ７０６）。送信されるデジタル通信信号６０７ｂ(S1(t))に信頼度数値を埋め込むには、多様な方法がある。例えば、それらの信頼度数値を表現するデータを実際に送信することにより、信頼度数値は、送信される符号化デジタル通信信号６０７ｂに明示的に埋め込まれることができる。他の例では、送信されるデジタル通信信号６０７ｂの振幅（及び位相のうち少なくとも一方）を変調するために信頼度数値を使用することにより、信頼度数値は、送信されるデジタル通信信号６０７ｂに暗示的に埋め込まれることができる。信頼度数値が送信されるデジタル通信信号６０７ｂにどのように埋め込まれうるかに関するいくつかの異なる例を以下に示す。
【００２２】
例＃１：送信されるデジタル通信信号６０７ｂの帯域幅又はビットレートを増加させるならば、信頼度数値は、送信されるデジタル通信信号６０７ｂに実際に埋め込まれることができる。そして、１ビット使用する「０」又は「１」の信頼度数値を送信する代わりに、ビットレートを３倍にしてデジタル通信信号６０７ｂにおける各々のシンボルに対して７つの信頼度数値｛＋１．０，＋０．５，＋０．２，０，−０．２，−０．５，−１．０｝のうち１つを示す３ビットを送信することにより、より良い分解能を得ることができる。この例では、中継局６０６は、第２のノード６０４（例えばユーザ端末）に対する支援処理要素として機能しうる。無線によるリレーベースのネットワークが、図９に示されるもののような極めて大容量の第２のリンク６１０を持つ場合に、この選択肢は特に魅力的である。
【００２３】
例＃２：各々のシンボルに対する複数の信頼度数値｛＋１．０，＋０．５，＋０．２，０，−０．２，−０．５，−１．０｝が送信されるデジタル通信信号６０７ｂに埋め込まれる場合、例＃１において説明したように、帯域幅のような何かが増加されなければならない。他の選択肢では、送信されるデジタル通信信号６０７ｂにおける各々のシンボルに関係する複数の信頼度数値を埋め込むために、信号の集まり(constellation)のサイズを（例えば）２から８へ増加させる。例えば、各々のシンボルに対して２つの信頼度数値が、送信されるデジタル通信信号６０７ｂに埋め込まれる場合、２値位相変調（ＢＰＳＫ）が使用されうる。例１において説明したように７つの信頼度数値が存在する場合、８ＰＳＫが選択肢となる。
【００２４】
例＃３：信頼度数値を暗示的に送信するために、異なる信頼性を備えるシンボルに対して異なる信号の集まりのサイズ（変調方式）を使用することができ、送信されるデジタル通信信号６０７ｂにおける信頼性のあるシンボル上で、より多くのシンボル当たりのエネルギーが消費される。
【００２５】
例＃４：デジタル通信信号６０７ｂにおける対応するビットに対する信頼度数値を使用するデジタル通信信号６０７ｂを生成して変調することができる。例えば、時刻tにおけるシンボルの信頼性であるRET(t)により送信されるデジタル通信信号６０７ｂを振幅変調して、符号化デジタル通信信号６０７ｂ（例えば、S2(t)=REL(t)*S1(t)）を送信することができる。この場合、デジタル通信信号６０７ｂにおける信頼性のある部分は、デジタル通信信号６０７ｂにおけるあまり信頼性のない部分に比べて、より高い電力で送信される。以上のことは、次の理由により行われる。すなわち、ビットの信頼性は送信のチェーンにおいてのみ減少しうるので、既に信頼性のないビット上でエネルギーを浪費する理由が無いからである。
【００２６】
例＃５：デジタル通信信号６０７ｂにおける信頼性のある部分は、信頼性のない部分に対する信号よりも長い信号占有時間をもつ信号を使用することができる。これは、信頼性のある部分がより高い総エネルギーで送信されることを実現する他の方法である。例＃４と比較した場合におけるこの例の利点は、送信されるデジタル通信信号６０７ｂの振幅が一定であることである。振幅が一定であることは望ましいことであることが時々ある。あらゆる変調方式（振幅変調、位相変調）が、第２のノード６０４に対するリンク６１０上の帯域幅を拡張することを暗示するということを認識していただきたい。
【００２７】
再び、本発明に従って信頼度数値を送信されるデジタル通信信号６０７ｂに埋め込むのに使用される方法であって、知られている又は以後開発されうる他の方法が存在することを理解していただきたい。
【００２８】
図８を参照すると、本発明に従う無線によるリレーベースのネットワーク８００に関する他の実施形態のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク８００は、第１のノード８０２を備える。第１のノード８０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、２つの中継局８０６ａ及び８０６ｂを介して、情報を第２のノード８０４へ送信する。図示されるように、第１のノード８０２は、複素チャネル係数h0を持つリンク８０８ａ上で、チャネル符号化／変調信号８０７ａ(S0(t))を中継局８０６ａへ送信する。同時に、第１のノード８０２は、複素チャネル係数h'0を持つリンク８０８ｂ上で、デジタル通信信号８０７ａ’(S0'(t))を中継局８０６ｂへ送信する。中継局８０６ａ及び８０６ｂはそれぞれ、方法７００に関連する信号処理を実行し、リンク８１０ａ及び８１０ａ’上で、デジタル通信信号８０７ｂ及び８０７ｂ’を第２のノード８０４へ送信する。次いで、第２のノード８０４は、伝播誤差の危険性が小さくなるように、コヒーレントに２つのデジタル通信信号８０７ｂ及び８０７ｂ’を合成する。この仕組みは、３又はそれ以上の中継経路に対しても拡張可能である。
【００２９】
無線によるリレーベースのネットワーク８００の一実施形態においては、中継局８０６ａ及び８０６ｂは、例＃４のように構成されることができ、デジタル通信信号８０７ｂ及び８０７ｂ’において信頼性の高いシンボルをより高い電力で送信し、信頼性の低いシンボルをより小さな電力で送信する。これにより、誤りのあるシンボルは小さな信頼性しか持たない傾向になるので、第２のノード８０４は、より危険性の少ない方法でデジタル通信信号８０７ｂ及び８０７ｂ’を合成することが可能になる。さらに、この実施形態においては、（例えば）一方の中継局８０６ａから受信したデジタル通信信号８０７ｂにおいてあまり信頼性のない部分は、（例えば）もう一方の中継局８０６ｂから受信したデジタル通信信号８０７ｂ’におけるより信頼性のあるシンボルによって調整される傾向にある。
【００３０】
無線によるリレーベースのネットワーク８００の他の実施形態においては、中継局８０６ａ及び８０６ｂは、リンク８０８ａ、８０８ａ’、８１０ａ、及び、８１０ａ’のいずれか、しかし、少なくとも第２のリンク８１０ｂ及び８１０ｂ’において、チャネル応答性h0、h'0、h1、或いは、h'1を知っているか、或いは、推定することができる。そのようなものとして、一方の中継局８０６ａは、もう一方の中継局８０６ｂによって構成される類似したデジタル通信信号８０７ｂ’と第２のノード８０４においてコヒーレントに合成されうる、デジタル通信信号８０７ｂを構成する。本発明の進歩した信号処理を使用して中継局８０６ａ及び８０６ｂがより良く機能するということを除き、これは、図５に示す従来の無線によるリレーベースのネットワーク５００のようなものである。
【００３１】
知られているパイロットシンボルがデジタル通信信号８０７ａ中でデータと共に中継局８０６ａへ送信され場合、（例えば）中継局８０６ａは、第１のリンク８０８ａ上のチャネル係数h0を推定することができるということを理解していただきたい。この場合、受信した破損したパイロット信号を知られているパイロット信号と比較することにより、チャネル係数h0は推定されうる。チャネル係数h0は、データに対しても同じものである。一方、（例えば）中継局８０６ａは、デジタル通信信号８０７ｂを第２のノード８０４へ送信する前にチャネル係数h1を知らなければならない。チャネル係数h1が十分にゆっくりと変化し、かつ、中継局８０６ａと第２のノード８０４の間で何らかの形態のフィードバックが存在する場合に、このことは可能である。上述したパイロット信号による方法を使用して第２のノード８０４がチャネル係数h1を測定し、h1に関する情報を中継局８０６ａに送り返すことも可能である。この場合、チャネル係数h1は、次のデジタル通信信号８０７ｂを送信する時と同一（又は近似している）ことを期待している。他の可能性としては、第２のノード８０４から中継局８０６ａへのリンク（不図示）も存在し、両方のリンクが時間的に隔たっている同一の周波数帯域を使用すること（ＴＤＤすなわち時分割複信方式）もある。この場合、第２のノード８０４から中継局８０６ａへ向かう全てのトラフィックは、中継局８０６ａから第２のノード８０４へ向かうトラフィックと同一又はほとんど同一のチャネル係数h1の影響を受ける。それゆえ、中継局８０６ａは、第２のノード８０４から中継局８０６ａへ向かうチャネル係数h1を推定することができ、推定したチャネル係数h1は反対の方向についても同一であると想定する。
【００３２】
図９を参照すると、本発明に従う無線によるリレーベースのネットワーク９００に関するさらに他の実施形態のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク９００は、第１のノード９０２を備える。第１のノード９０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、２つの中継局９０６ａ及び９０６ｂを介して、情報を第２のノード９０４へ送信する。図示されるように、第１のノード９０２は、２つのリンク９０８ａ及び９０８ａ’上で、２つのチャネル符号化／変調信号９０７ａ及び９０７ａ’(S0(t))をそれぞれ２つの中継局９０６ａ及び９０６ｂへ送信する。次いで、２つの中継局９０６ａ及び９０６ｂは、２つのリンク９１０ａ及び９１０ａ’上で、符号化され変調されたデジタル通信信号９０７ｂ及び９０７ｂ’(S1(t)及びS'1(t))を第２のノード９０４へ送信する。図に見られるように、第２のリンク９１０ａ及び９１０ａ’は、第１のリンク９０８ａ及び９０８ａ’よりも大きな帯域幅（高いビットレート）を持ち、コードシンボル又は情報シンボルに関する量子化された信頼性情報、及び、可能なチャネル振幅及び位相情報を、中継局９０６ａ及び９０６ｂから第２のノード９０４へ搬送するために、第１のリンク９０８ａ及び９０８ａ’とは異なる無線インタフェースプロトコルを使用することができる。第２のノード９０４がＭＳである場合に、この構成は特に有用である。なぜなら、中継局９０６ａ及び９０６ｂを、第２のノード９０４における受信能力を改善する、無線接続のアンテナシステムとして見ることができるからである。この構成の他の利点は、中継局９０６ａおよび９０６ｂにおけるアンテナがかなり離れた間隔を保つことができ、それでも、第２のノード９０４（ＭＳ９０４）における実質的なアンテナダイバーシティを可能にすることができることである。加えて、中継局９０６ａ及び９０６ｂは、複数アンテナ／ＭＩＭＯシステムであることができる。これにより、あまり複雑性(complexity)を持たない第２のノード９０４（ＭＳ９０４）は、本発明の方法７００を利用することができ、信号処理の一部は中継局９０６ａ及び９０６ｂにおいてなされることができ、信号処理の一部は第２のノード９０４（ＭＳ９０４）においてなされることができる。
【００３３】
図１０を参照すると、本発明に従う無線によるリレーベースのネットワーク１０００に関するさらに他の実施形態のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク１０００は、第１のノード１００２を備える。第１のノード１００２は、符号化され変調されたデジタル通信信号に１００７ａ及び１００７ｂより、１つの中継局１００６を介して、情報を第２のノード１００４へ送信する。中継局１００６により生成され送信されるデジタル通信信号１００７ｂを第２のノード１００４が復号することができる場合、第２のノード１００４は、確認応答メッセージ（ＡＣＫ）（不図示）を第１のノード１００２へ送信する。デジタル通信信号１００７ｂを第２のノード１００４が復号できない場合、第２のノード１００４は、否定応答メッセージ（ＮＡＫ）１００９を第１のノード１００２へ送信する。ＮＡＫ１００９が送信された場合、第１のノード１００２は、中継局１００６によって処理されてデジタル通信信号１００７ｂ’として第２のノード１００４へ送信される、他のデジタル通信信号１００７ａ’を送信する。第２のノード１００４は、２つのバージョンのデジタル通信信号１００７ｂ及び１００７ｂ’を合成しようと試みる。それゆえ、第１のノード１００２と第２のノード１００４の間で１つしか中継路を利用できない場合でも、自動再送要求（ＡＲＱ）プロトコル、漸進的に冗長性を増すＡＲＱプロトコル、又は、同様のプロトコルが中継局１００６上で動作していると仮定すれば、いくつかの時間的に区別されるバージョンのデジタル通信信号１００７ｂ及び１００７ｂ’を合成する方法がある。
【００３４】
図１１を参照すると、本発明に従う無線によるリレーベースのネットワーク１１００に関するさらに他の実施形態のブロック図が示されている。無線によるリレーベースのネットワーク１１００は、第１のノード１１０２を備える。第１のノード１１０２は、符号化され変調されたデジタル通信信号により、各々が方法７００を実装する複数の中継局１００６（ここでは４つ示されている）を介して、情報を第２のノード１１０４へ送信する。第２のノード１１０４は、種々のデジタル通信信号を合成する。この無線によるリレーベースのネットワーク１１００に示される中継局１１０６の数は、単純化又は説明のために選択されたものであり、中継局１１０６の数及びその配置は本発明を限定するものではないことを理解していただきたい。このことは、無線によるリレーベースのネットワーク６００、７００、８００、９００、及び、１０００に関する他の実施形態に対しても当てはまる。
【００３５】
前述の本発明の実施形態は、無線によるリレーベースのネットワークの性能を改善する種々の方法で組み合わせられうるということを理解していただきたい。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面において描写し、前述の詳細な説明において説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、以下の請求の範囲によって説明され規定される本発明の精神から逸脱することなく、多数の再構成、変更、及び、置換を行うことができるということを理解していただきたい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】５つの異なる従来の無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図２】５つの異なる従来の無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図３】５つの異なる従来の無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図４】５つの異なる従来の無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図５】５つの異なる従来の無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図６】本発明の１実施形態に従う無線によるリレーベースのネットワーク及び中継局を示すブロック図である。
【図７Ａ】本発明に従う図６に示す中継局を使用するための好適な方法のステップを示すフローチャートである。
【図７Ｂ】図７Ａに示す方法を可能にすることを助ける１つの方法であるＡＰＰアルゴリズムを、Ｌｏｇ−ＡＰＰフィルタがどのようにして実現可能であるかを示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態に従う無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に従う無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に従う無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に従う無線によるリレーベースのネットワークを示すブロック図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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