(57)【要約】【課題】通信品質を低下させることなく、伝送容量を抑えて信号を中継する。【解決手段】中継装置３は、送信装置２から受信した信号を受信装置４に中継する。中継装置３のシンボル量子化部３３は、受信した信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた領域を、量子化された値により領域を特定する量子化記号に変換する。中継装置３は、シンボル量子化部３３により変換された量子化記号を、受信装置４に送信する。【選択図】図１
2019121995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した信号を中継する中継装置であって、
受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により前記領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化部、
を備える中継装置。
【請求項２】
前記シンボル量子化部は、前記受信シンボルが複素平面上の定められた領域である基本領域の外にマッピングされる場合に、モジュロ演算に基づいて前記受信シンボルに対し、コセットリーダから成る前記基本領域への写像を行う、
請求項１に記載の中継装置。
【請求項３】
前記シンボル量子化部は、一部あるいは全ての前記受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の前記量子化記号に変換する、
請求項１又は請求項２に記載の中継装置。
【請求項４】
前記シンボル量子化部は、一部あるいは全ての前記受信シンボルがマッピングされる前記領域における前記量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の中継装置。
【請求項５】
前記中継装置は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送により前記信号を受信する受信部を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中継装置。
【請求項６】
前記シンボル量子化部により変換された量子化記号を設定した信号を中継先の装置に送信する送信部をさらに備える、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中継装置。
【請求項７】
受信した信号を中継する中継装置が実行する中継方法であって、
受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により前記領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化ステップ、
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、中継装置および中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいては、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１１は、中継通信システムの構成を示す図である。中継通信システムは、送信装置と、中継装置と、受信装置とを備える。中継通信システムにおける中継装置数は、１以上の任意の数でもよい。Ｎ台（Ｎは１以上の整数）の中継装置のうちｎ台目の中継装置を、中継装置＃ｎと記載する。同図では、Ｎ＝２の場合を例に示している。送信装置−受信装置間の接続は無線接続である。中継装置−受信装置間の接続は、有線接続又は無線接続のいずれでもよい。
【０００３】
受信した無線信号を復調する際に、復調結果を０あるいは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あるいは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を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、対数尤度比又はＬＬＲと呼ばれる（例えば、非特許文献１参照）。一般に、ＬＬＲの値は、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】
中継通信システムの中でも、送信装置−中継装置間の通信において中継装置で検出されるＬＬＲを量子化して受信装置へ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）。一方で、無線通信システム、特に移動体通信システムにおいて、端末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ことが検討されている。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／復号機能を搭載し、ＲＲＨに符号化／復号機能以外の物理層機能を搭載する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１２は、中継装置−受信装置間が有線接続である場合の再生量子化中継通信システム９０の構成を示す図である。再生量子化中継通信システム９０は、送信装置２と、中継装置８と、受信装置９とを備える。中継装置８の台数は、１以上の任意の数である。送信装置２、中継装置８、受信装置９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、ＲＲＨ、ＢＢＵと捉えることもできる。
【０００６】
まず、各中継装置８の無線受信部８２は、送信装置２から送信された信号をアンテナ８１により受信する。受信信号には、雑音が加わる。次に、各中継装置８の復調部８３は、受信信号に対して軟判定復調を行うことで、受信信号のＬＬＲを検出する。次に、ＬＬＲ量子化部８４は、ＬＬＲの量子化を行い、有線送信部８５は、量子化されたＬＬＲを有線で受信装置９へ送信する。受信装置９において、有線受信部９１は、中継装置から伝送されたＬＬＲを受信し、信号検出部９２は、複数の中継装置８から受信したＬＬＲを用いた信号検出を通して受信ビットの判定を行う。
【０００７】
図１３は、中継装置−受信装置間が無線接続である場合の再生量子化中継通信システム９０ａの構成を示す図である。再生量子化中継通信システム９０ａは、送信装置２と、中継装置８ａと、受信装置９ａとを備える。この場合、中継装置がＬＬＲ量子化を行うまでの処理は図１２の構成の再生量子化中継通信システム９０と同様であるが、量子化されたＬＬＲは、無線送信部８６により無線信号としてアンテナ８７から受信装置９ａへ送信される。受信装置９ａの無線受信部９４は、中継装置８ａから伝送された無線信号をアンテナ９３により受信する。その後、復調部９５は、各アンテナ９３で受信した信号を軟判定復調してＬＬＲを検出し、その後、信号検出部９２は、複数の中継装置８ａそれぞれの無線信号から検出したＬＬＲを用いた信号検出を通して受信ビットの判定を行う。
【０００８】
図１２及び図１３に示した再生量子化中継通信システムにより、送信装置と受信装置とが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。
【０００９】
中継装置８、８ａのＬＬＲ量子化部８４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、信号点配置が図１４のように表されるＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）信号についてのＬＬＲの確率密度分布を図１５に示し、信号点配置が図１６のように表される１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）信号についてのＬＬＲの確率密度分布を図１７に示す。図１５に示すように、ＱＰＳＫ信号の場合は、ＬＬＲ値０を起点として２つの対象な分布となる。また、図１７に示すように、１６ＱＡＭ信号の場合は、ＬＬＲ値０を起点として２種類、合計４つの対称な分布となる。これらの確率密度分布はそれぞれがガウス分布になる、あるい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情報と受信信号対雑音電力比（ＳＮＲ）から導出することができる（例えば、非特許文献２参照）。
【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】衣斐信介ほか，“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”，一般社団法人  電子情報通信学会，信学技報，vol.113, no.456，RCS2013-336，p.181-186，2014年3月
【非特許文献３】宮本健司ほか，“将来無線アクセスに向けた基地局機能分割方式の提案”，一般社団法人  電子情報通信学会，信学技報，vol.115, no.123，CS2015-15，p.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】
中継装置−受信装置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。そのため、中継装置−受信装置間では、送信装置−受信装置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。例えば、送信装置−中継装置間で１Ｇｂｐｓ（ギガビット毎秒）の信号を伝送し、中継装置における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−受信装置間の伝送容量は５Ｇｂｐｓとなる。このように、再生量子化中継通信システムでは、ＬＬＲ量子化ビット数に応じて中継装置−受信装置間の伝送容量が増加するという問題がある。また一方で、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−中継装置間の通信品質が悪化した場合には、送信装置−受信装置間でデータの再送が発生し、中継装置−受信装置間の伝送容量がさらに増加するという問題がある。したがって、再生量子化中継通信システムの送信装置−中継装置間においては、通信品質を高めつつ、より小さい量子化ビット数で量子化を行い、中継装置−受信装置間の伝送容量を削減する必要がある。
【００１２】
その中で、１６ＱＡＭあるいはそれ以上の多値数の変調方式の場合、図１７で示したようにＬＬＲの確率密度分布が複雑となり、量子化設計が複雑化する。そのため、中継装置における信号処理遅延が増加するという課題がある。
【００１３】
上記事情に鑑み、本発明は、通信品質を低下させることなく、伝送容量を抑えて信号を中継することができる中継装置および中継方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、受信した信号を中継する中継装置であって、受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により前記領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化部、を備える。
【００１５】
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部は、前記受信シンボルが複素平面上の定められた領域である基本領域の外にマッピングされる場合に、モジュロ演算に基づいて前記受信シンボルに対し、コセットリーダから成る前記基本領域への写像を行う。
【００１６】
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部は、一部あるいは全ての前記受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の前記量子化記号に変換する。
【００１７】
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部は、一部あるいは全ての前記受信シンボルがマッピングされる前記領域における前記量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御する。
【００１８】
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記中継装置は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送により前記信号を受信する受信部を備える。
【００１９】
本発明の一態様は、上述の中継装置であって、前記シンボル量子化部により変換された量子化記号を設定した信号を中継先の装置に送信する送信部をさらに備える。
【００２０】
本発明の一態様は、受信した信号を中継する中継装置が実行する中継方法であって、受信した前記信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた前記領域を、量子化された値により領域を特定する量子化記号に変換するシンボル量子化ステップ、を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、通信品質を低下させることなく、伝送容量を抑えて信号を中継することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態によ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】同実施形態による再生量子化中継通信システムの他の構成を示す図である。
【図３】同実施形態によるシンボル量子化の例を示す図である。
【図４】同実施形態によるシンボル変換の例を示す図である。
【図５】第２の実施形態による１６ＱＡＭにおける６ビット量子化の例を示す図である。
【図６】同実施形態による１６ＱＡＭにおける８ビット量子化の例を示す図である。
【図７】第３の実施形態による非正則量子化閾値の例を示す図である。
【図８】同実施形態による非正則量子化閾値の他の例を示す図である。
【図９】第４の実施形態によ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１０】同実施形態による再生量子化中継通信システムの他の構成を示す図である。
【図１１】従来技術による中継通信システムの構成を示す図である。
【図１２】従来技術によ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１３】従来技術による再生量子化中継通信システムの他の構成を示す図である。
【図１４】ＱＰＳＫ信号の信号点配置を示す図である。
【図１５】ＱＰＳＫ信号についてのＬＬＲの確率密度分布を示す図である。
【図１６】１６ＱＡＭ信号の信号点配置を示す図である。
【図１７】１６ＱＡＭ信号についてのＬＬＲの確率密度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態は送信装置からの信号を中継することで、受信装置における通信品質を改善する中継装置および中継方法に関する。本実施形態では、１６ＱＡＭのような多値変調方式を行う中継通信システムにおいて、中継装置における量子化を、受信シンボルの軟復調後のＬＬＲではなく、受信シンボル自体に対して行うことで、量子化設計を一般化して簡易化する。
【００２４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態におけ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２と、中継装置３と、受信装置４とを有する。再生量子化中継通信システム１が備える中継装置３の台数は、２以上の任意の数である。同図では、再生量子化中継通信システム１が２台の中継装置３を備える場合を例に示している。
【００２５】
中継装置３は、アンテナ３１、無線受信部３２、シンボル量子化部３３及び有線送信部３４を備える。アンテナ３１、無線受信部３２、シンボル量子化部３３及び有線送信部３４はそれぞれ、図１２に示す従来の中継装置８のアンテナ８１、無線受信部８２及び有線送信部８５と同様の機能を有する。
【００２６】
無線受信部３２は、送信装置２から送信された信号をアンテナ３１により受信する。シンボル量子化部３３は、受信した信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた領域を量子化記号に変換する。量子化記号は、量子化された値により領域を特定する情報である。有線送信部３４は、量子化記号が設定された信号を有線により受信装置４へ送信する。
【００２７】
受信装置４は、有線受信部４１と、信号検出部４２とを備える。受信装置４は、中継装置３に対応した数の複数の有線受信部４１を備える。有線受信部４１は、図１２に示す従来の受信装置９の有線受信部９１と同様の機能を有する。有線受信部４１は、中継装置３から伝送された信号を有線により受信する。信号検出部４２は、複数の中継装置３から受信した信号に設定された量子化記号を用いた信号検出を通して受信ビットの判定を行う。
【００２８】
図１に示す再生量子化中継通信システム１では、中継装置−受信装置間は有線接続であるが、図２に示すように無線接続でもよい。図２は、本実施形態の再生量子化中継通信システム１ａの構成を示す図である。同図において、図１に示す再生量子化中継通信システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。再生量子化中継通信システム１ａは、図１に示す再生量子化中継通信システム１が備える中継装置３及び受信装置４に代えて、中継装置３ａ及び受信装置４ａを有する。
【００２９】
中継装置３ａが、図１に示す中継装置３と異なる点は、有線送信部３４に代えて、無線送信部３５及びアンテナ３６を備える点である。無線送信部３５及びアンテナ３６は、図１３に示す従来の中継装置８が備える無線送信部８６及びアンテナ８７と同様の機能を有する。無線送信部３５は、量子化記号が設定された信号をアンテナ３６から無線により送信する。
【００３０】
受信装置４ａが、図１に示す受信装置４と異なる点は、有線受信部４１に代えて、アンテナ４３、無線受信部４４及び復調部４５を備える点である。受信装置４ａは、アンテナ４３、無線受信部４４及び復調部４５の組を複数備える。各組はそれぞれ、１台の中継装置３ａに対応している。アンテナ４３、無線受信部４４及び復調部４５は、図１３に示す従来の受信装置９ａが備えるアンテナ９３、無線受信部９４及び復調部９５と同様の機能を有する。無線受信部４４は、中継装置３ａから無線により送信された信号をアンテナ４３により受信する。復調部４５は、無線受信部４４が受信した信号を軟判定復調し、量子化記号を検出する。
【００３１】
なお、中継装置３ａ−受信装置４ａ間では、無線通信として、複数アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送を行ってもよい。またこの場合に、中継装置３ａ−受信装置４ａ間の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されているときには、その制限に応じてシンボル量子化部３３における量子化閾値の設定を行ってもよい。以下、送信装置２−中継装置３、３ａ間の無線伝送で１６ＱＡＭが使用され、量子化ビット数が２ビットである場合の実施形態を説明する。
【００３２】
中継装置３、３ａのシンボル量子化部３３は、送信装置２から受信した信号の受信シンボルを、２ビットで表される１６個の正方形の領域に対応する０から１５の量子化記号で表すことにより、量子化を行う。シンボル量子化部３３による量子化の例を、図３を用いて説明する。
【００３３】
図３は、１６ＱＡＭの４ビット量子化におけるシンボル量子化の例を示す図である。同図では、１６ＱＡＭの各信号点を中心とした１６個の正方形の領域が互い接するようにＩＱ平面上に配置されている。同図では、各正方形の各辺は、Ｉ軸及びＱ軸のうち一方の軸に平行かつ他方の軸に垂直である。各正方形の領域は、それぞれ０〜１５の量子化記号により特定される。例えば、同図における受信シンボルＲ１の量子化記号は「１５」である。正方形の領域の各辺は、受信シンボルを量子化記号へ変換する際の量子化閾値を表す。
【００３４】
受信シンボルは、図３に示す１６個の正方形以外の領域で受信されることがある。この場合、シンボル量子化部３３は、受信シンボル変換を行う。
【００３５】
図４は、受信シンボル変換の例を示す図である。同図に示すＲ２は、実際の受信シンボルである。図３に示す１６個の正方形からなる領域を基本領域とすると、受信シンボルＲ２は、基本領域以外の領域である。このような基本領域外の受信シンボルを一般化するため、シンボル量子化部３３は、まず、受信シンボルがとり得る複素平面のユークリッド空間に対して、スケーリングとシフトを施し、整数グリッドから成るラティス空間を形成する。さらに、シンボル量子化部３３は、実数軸と虚数軸の整数軸にモジュロ演算を施し、コセットを基本領域のコセットリーダに写像する。このとき、同図における実際の受信シンボルＲ２は、量子化記号１２の領域内の受信シンボルＲ２’に変換される。
【００３６】
シンボル量子化部３３は、このように１６個の正方形からなる基本領域の周りに同様の正方形の基本領域が存在すると仮定して、基本領域外で受信されたシンボルを、実線で示した中心の１６個のコセットリーダから成る基本領域内の対応する量子化記号に変換する。これにより、基本領域外で受信されたシンボルも含めて、１６個の正方形領域だけを考慮すればよいことになる。中継装置３は、シンボル量子化部３３で得られた量子化記号を有線あるいは無線で受信装置４に送信する。
【００３７】
次に、受信装置４、４ａの信号検出部４２において送信シンボルを推定する。信号検出部４２において観測された量子化記号を表す量子化記号ベクトルｑを次式（１）で表す。ｑｎは、中継装置＃ｎから受信した信号から得られた量子化記号である。
【００３８】
【数１】
2019121995.tif 000003
【００３９】
ａを送信シンボルとすると、事後確率Ｐ［ａ｜ｑ］は、ベイズの定理を用いて次式（２）のように表される。
【００４０】
【数２】
2019121995.tif 000004
【００４１】
信号検出部４２は、ｑを観測した時、１６ＱＡＭにおける１６種類全ての送信シンボルについて式（２）を計算し、次式（３）のように事後確率が最大となる送信シンボルを推定送信シンボルｂとすることで信号検出を行う。
【００４２】
【数３】
2019121995.tif 000005
【００４３】
Ｐ［ｑ１｜ａ］及びＰ［ｑ２｜ａ］の計算は、図３に示される１６個の領域に渡って確率を周辺化することで求めることができる。図４に示したモジュロ演算に基づく受信シンボル変換を行うことで、この確率の周辺化を簡略化することができる。具体的には、図４において受信シンボル変換を行わない場合は、破線の領域も含めた１４４個の領域について確率の周辺化を行なう必要があるが、受信シンボル変換を行うことにより、実線の１６個の領域についての確率の周辺化を行うだけでよい。
【００４４】
［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態における量子化記号の量子化ビット数を増加させる。
【００４５】
図５は、１６ＱＡＭにおける６ビット量子化の例を示す図である。６ビット量子化では、図３における１個の正方形の領域を、各辺の長さを１／２とした４個の正方形の領域に分割する。６ビット量子化の場合、量子化記号は０から６３の計６４個となり、信号空間は６４個の正方形に分割される。
【００４６】
図６は、１６ＱＡＭにおける８ビット量子化の例を示す図である。８ビット量子化では、図３における１個の正方形の領域を、各辺の長さを１／４とした１６個の正方形の領域に分割する。８ビット量子化の場合、信号空間は２５６個に分割され、量子化記号も８ビットで表される２５６個となる。
【００４７】
６ビットや８ビットの量子化でも、第１の実施形態と同様にコセットに基づく受信シンボル変換を行うことができ、信号検出も第１の実施形態と同様に行うことができる。
【００４８】
上記では、図３又は図４に示す全ての正方形の領域を４個又は９個に分割しているが、一部の領域のみを分割してもよい。このように、シンボル量子化部３３は、一部あるいは全ての受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の量子化記号に変換してもよい。
【００４９】
［第３の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態における量子化閾値を非正則に設定する。
【００５０】
図７は、１６ＱＡＭにおける非正則量子化閾値の例を示す図である。シンボル量子化部３３は、図３におけるグリッドをシフトすることで、図７の点線に示すような閾値により量子化を行なうこともできる。閾値設計として、例えば、図７に示すように、信号点を囲む正方形の一辺の長さをηとして変化させてもよい。
【００５１】
図８は、非正則量子化閾値の他の例を示す図である。同図に示すように、正方形ではなく、円を用いた閾値設計を適用してもよい。この時、正方形内で、円とその周囲とで４つに区切られた領域それぞれに量子化記号を割り当てる。
【００５２】
なお、第３の実施形態と、第２の実施形態とを組み合せてもよい。最適なηは各ＲＲＨの受信ＳＮＲγに依存しており、式（２）に基づいて式（４）のシンボル誤り率ρを最小化する基準、あるいは、例えば６ビット量子化において式（５）の相互情報量Ｉｉｎの最大化基準により選択される。ここで、式（４）におけるａ＾は推定された送信シンボルを表し、ｑａ＾はａ＾に判定されるベルトルｑの集合の一実現値を表す。また、式（５）におけるＮは量子化記号の数を表し、Ｑは変調多値数を表す。また、適応符号化変調の利用を前提に、所定の通信品質を満たしつつ、より高い伝送レートのＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）を選択できるよう閾値ηを調整してもよい。
【００５３】
【数４】
2019121995.tif 000006
【００５４】
【数５】
2019121995.tif 000007
【００５５】
このように、シンボル量子化部３３は、上記の式（４）又は（５）に基づき、シンボル誤り率を最小化するように、あるいは、相互情報量を最大化するように、一部あるいは全ての受信シンボルがマッピングされる領域における量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御してもよい。
【００５６】
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１の実施形態における送信装置−中継装置間の無線区間に複数アンテナを用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を適用する。
【００５７】
図９は、本実施形態の再生量子化中継通信システム１０の構成を示す図である。同図において、図１に示す第１の実施形態による再生量子化中継通信システム１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。再生量子化中継通信システム１０は、図１に示す再生量子化中継通信システム１が備える送信装置２及び中継装置３に代えて、送信装置２０及び中継装置３０を有する。
【００５８】
送信装置２０は、複数のアンテナを用いたＭＩＭＯ伝送により無線信号を中継装置３０に送信する。中継装置３０は、複数のアンテナ３１と、複数の無線受信部３２と、ＭＩＭＯ等化部３７と、シンボル量子化部３３と、有線送信部３４とを備える。無線受信部３２は、送信装置２０の各アンテナから無線により送信された信号をアンテナ３１により受信する。ＭＩＭＯ等化部３７は、複数のアンテナ３１で受信された信号ストリームの受信シンボルを検出する。
【００５９】
図９に示す再生量子化中継通信システム１０では、中継装置−受信装置間は有線接続であるが、図１０に示すように無線接続でもよい。図１０は、本実施形態の再生量子化中継通信システム１０ａの構成を示す図である。同図において、図２に示す再生量子化中継通信システム１ａ、又は、図９に示す再生量子化中継通信システム１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
再生量子化中継通信システム１０ａは、図９に示す再生量子化中継通信システム１０の中継装置３０及び受信装置４に代えて、中継装置３０ａ及び受信装置４ａを有する。中継装置３０ａが、図９に示す中継装置３０と異なる点は、有線送信部３４に代えて、無線送信部３５及びアンテナ３６を備える点である。
【００６１】
なお、中継装置３０ａ−受信装置４ａ間では、無線通信として、複数アンテナを用いたＭＩＭＯ伝送を行ってもよい。またこの場合に、中継装置３０ａ−受信装置４ａ間の無線帯域が無線伝搬環境によって制限されているときには、その制限に応じて中継装置３０ａのシンボル量子化部３３における量子化閾値の設定を行ってもよい。
【００６２】
本実施形態においては、各中継装置３０、３０ａのＭＩＭＯ等化部３７が、複数のアンテナ３１で受信した信号ストリームの受信シンボルを検出する。このとき、ＭＩＭＯ伝送される信号ストリームは複数でもよい。ＭＩＭＯ等化部３７が、格子基底縮小（Lattice Reduction）に基づきできるだけ直交したラティス空間に変換したあと、各中継装置３０、３０ａのシンボル量子化部３３は、第１の実施形態から第３の実施形態と同様の量子化を行なう。なお、ＺＦ（zero forcing）、ＭＭＳＥ（minimum mean squared error）等の空間フィルタリングを施した受信シンボルに対して、第１の実施形態から第３の実施形態と同様の量子化を行ってもよい。
【００６３】
以上説明した実施形態によれば、中継装置は、シンボル量子化部を備える。シンボル量子化部は、送信装置から受信した信号の受信シンボルを、複素平面上の量子化閾値で区切られた領域にマッピングし、マッピングされた領域を、量子化された値により領域を特定する量子化記号に変換する。シンボル量子化部は、受信シンボルが複素平面上の定められた領域である基本領域の外にマッピングされる場合に、モジュロ演算に基づいて受信シンボルに対し、コセットリーダから成る基本領域への写像を行う。なお、シンボル量子化部は、一部あるいは全ての受信シンボルを、当該受信シンボルの量子化ビット数とは異なる量子化ビット数の量子化記号に変換してもよい。また、シンボル量子化部は、一部あるいは全ての受信シンボルがマッピングされる領域における量子化閾値を、通信路状況に応じて適応的に制御してもよい。中継装置の送信部は、シンボル量子化部により変換された量子化記号を設定した信号を中継先の受信装置に送信する。送信部は、例えば、実施形態の有線送信部３４又は無線送信部３５に相当する。
【００６４】
上述した実施形態によれば、中継装置における量子化設計を簡易化し、量子化の信号処理遅延を削減することができる。
【００６５】
上述した中継装置及び受信装置の各機能の一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、中継装置及び受信装置は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行することによって、上述した機能の一部を実現してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００６６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
信号の中継を行う装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１ａ、１０、１０ａ…再生量子化中継通信システム，  ２、２０…送信装置，  ３、３ａ、３０、３０ａ…中継装置，  ４、４ａ…受信装置，  ３１、３６、４３…アンテナ，  ３２、４４…無線受信部，  ３３…シンボル量子化部，  ３４…有線送信部，  ３５…無線送信部，  ３７…ＭＩＭＯ等化部，  ４１…有線受信部，  ４２…信号検出部，  ４５…復調部
【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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