(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナを有する中継ノード、第１のノード、及び、第２のノードを含む無線通信システムにおける当該中継ノードにおいて、マルチインプットマルチアウトプット（MIMO）ベースのネットワークコーディングを行う方法であって、
前記中継ノードが、第１のデータ長を有する第１のデータを前記第１のノードから受信するステップと、
前記中継ノードが、第２のデータ長を有する第２のデータを前記第２のノードから受信するステップと、
前記第１のデータを第１のキューに格納し、前記第２のデータを第２のキューに格納するステップと、
ネットワークコーディング方法を用いて前記第１データの少なくとも一部及び前記第２データの少なくとも一部にネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成するステップと、
前記中継ノードが、前記ネットワークコーディングされた情報を、マルチユーザMIMO方式を用いて前記第１のノード及び前記第２のノードに送信するステップと、
前記第１のノード及び前記第２のノードから前記中継ノードへのパケットの送信をスケジューリングするステップと、
を含み、
前記スケジューリングでのより高い優先度は、前記第１のキューが前記第２のキューより短いキューの長さを有する時、前記第１のノードに与えられ、前記第２のキューが前記第１のキューより短いキューの長さを有する時、前記第２のノードに与えられる、方法。
【請求項２】
前記MIMO方式の送信信号が、空間分割多重方式による送信信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中継ノードで受信した前記第１のデータ及び前記第２のデータは、空間多重方式、時分割多重方式及び周波数分割多重方式のうちの１つ以上を利用して、前記中継ノードに送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１ノードが、同じカバレッジ領域内のノードのグループに属する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２ノードが、同じカバレッジ領域内のノードのグループに属する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ネットワークコーディングが、前記中継ノードにおいて、前記第１データと前記第２データを排他的OR（XOR）演算することで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記中継ノードにおいて行われる前記ネットワークコーディングは、デコード及びフォワード方式（DF）である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記中継ノードが、中継局（RS）、移動局（MS）及び基地局（BS）の内の何れかである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
中継ノード、第１のノード、及び、第２のノードを含む無線通信システムであって、マルチインプットマルチアウトプット（MIMO）ベースのネットワークコーディングを行う無線通信システムにおける中継ノードであって、
第１のデータ長を有する第１のデータを前記第１のノードから受信し、第２のデータ長を有する第２のデータを前記第２のノードから受信するよう構成され、前記第１のデータを第１のキューに格納し、前記第２のデータを第２のキューに格納するよう構成されている受信機と、
ネットワークコーディング方法を用いて前記第１のキューからの前記第１データの少なくとも一つの一部及び前記第２のキューからの前記第２データの少なくとも一部にネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成するよう構成されているエンコーダと、
前記第１のノード及び前記第２のノードから前記中継ノードへのパケットの送信をスケジューリングするよう構成され、前記スケジューリングでのより高い優先度を、前記第１のキューが前記第２のキューより短いキューの長さを有する時、前記第１のノードに割り当て、前記第２のキューが前記第１のキューより短いキューの長さを有する時、前記第２のノードに割り当てるよう構成されているスケジューラと、
を備える、中継ノード。
【請求項１０】
前記ネットワークコーディングされた情報が、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）メッセージを含む、請求項９に記載の中継ノード。
【請求項１１】
マルチインプットマルチアウトプット（MIMO）ベースのネットワークコーディングを行う無線通信システムにおける送受信機であって、
複数のアンテナと、
第１のデータを第１のノードから前記アンテナを介して受信し、第２のデータを第２のノードから受信するよう構成されているインプットと、
前記第１のデータを格納するよう構成された第１のキューと、
前記第２のデータを格納するよう構成された第２のキューと、
ネットワークコーディング方法を用いて前記第１のキューからの前記第１データの少なくとも一つの一部及び前記第２のキューからの前記第２データの少なくとも一部にネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成するよう構成されている回路と、
前記ネットワークコーディングされた情報を、マルチユーザMIMO方式を用いて前記第１のノード及び前記第２のノードに送信するよう構成されているアウトプットと、
前記第１のノード及び前記第２のノードから前記送受信機へのパケットの送信をスケジューリングするよう構成され、前記スケジューリングでのより高い優先度を、前記第１のキューが前記第２のキューより短いキューの長さを有する時、前記第１のノードに割り当て、前記第２のキューが前記第１のキューより短いキューの長さを有する時、前記第２のノードに割り当てるよう構成されているスケジューラと、
を含む、送受信機。
【請求項１２】
前記MIMO方式の送信信号が、空間分割多重方式による送信信号である、請求項１１に記載の送受信機。
【請求項１３】
空間多重方式、時分割多重方式及び周波数分割多重方式のうちの１つ以上を利用して、前記第１のノードが、前記第１のデータを前記送受信機に送信し、前記第２のノードが、前記第２のデータを前記送受信機に送信する、請求項１１に記載の送受信機。
【請求項１４】
前記ネットワークコーディングが、前記第１データと前記第２データを排他的OR（XOR）演算することで行われる、請求項１１に記載の送受信機。
【請求項１５】
前記ネットワークコーディング方式は、デコード及びフォワード方式（DF）である、請求項１１に記載の送受信機。
【請求項１６】
前記送受信機は、基地局（BS）である、請求項１１に記載の送受信機。
【請求項１７】
前記ネットワークコーディングされた情報が、ハイブリッド自動再送要求（HARQ）メッセージを含む、請求項１１に記載の送受信機。
【請求項１８】
マルチインプットマルチアウトプット（MIMO）ベースのネットワークコーディングを行う無線通信システムにおけるネットワークコーディングノードであって、
複数のアンテナと、
第１のデータを第１のノードから受信し、第２のデータを第２のノードから受信するよう構成されているインプットと、
前記第１のデータを格納するよう構成された第１キューと、
前記第２のデータを格納するよう構成された第２キューと、
ネットワークコーディング方法を用いて前記第１のキューからの前記第１データの少なくとも一つの一部及び前記第２のキューからの前記第２データの少なくとも一部にネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成するよう構成されている回路と、
前記ネットワークコーディングされた情報を、マルチユーザMIMO方式を用いて前記第１のノード及び前記第２のノードに送信するよう構成されているアウトプットと、
前記第１のノード及び前記第２のノードから前記ネットワークコーディングノードへのパケットの送信をスケジューリングするよう構成され、前記スケジューリングでのより高い優先度を、前記第１のキューが前記第２のキューより短いキューの長さを有する時、前記第１のノードに割り当て、前記第２のキューが前記第１のキューより短いキューの長さを有する時、前記第２のノードに割り当てるよう構成されているスケジューラと、
を含む、ネットワークコーディングノード。
【請求項１９】
請求項１８に記載の前記ネットワークコーディングノードは、基地局である。
【請求項２０】
請求項９に記載の前記中継ノードは、基地局である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関連する。特に、本発明は無線通信システムにおけるネットワークコーディング方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワークコーディング（Network  coding）は、中継ノードにおいて複数のソースノードから受信した情報を混合し、混合された情報を１つ以上の宛先ノードに送信し直すことで、無線ネットワークの容量やスループットを増やす。宛先ノードは、中継ノードに入った情報に基づいて、中継ノードから送信された情報内容を導出できる。当該技術分野で既知のデコード技法を利用して、ネットワークコーディングと無線ブロードキャストを組み合わせることで、双方向トラフィックのユニキャストスループットを増やすことができる。
【０００３】
図１は、中継局（RS）104を利用して、基地局（BS）102及び移動局（MS）106間で情報交換する従来の方法（すなわち、ネットワークコーディングを行わない方法）を示す。タイムスロットT1において、MS106はBS102当てのパケット「ａ」を送信する。BS102は通信範囲外なので、RS104がパケット「ａ」を取得し、それをタイムスロットT2においてBS102に中継する。タイムスロットT3において、BS102はMS106へパケット「ｂ」を返し、このパケットも中継局RSで取得され、T4において中継される。したがって、BS102及びMS106間の情報交換を完了するまでに、タイムスロット４つ分の時間がかかる。
【０００４】
図２もBS102及びMS106間の情報交換の様子を示すが、この場合、RS104は従来のネットワークコーディングを行う。この場合、中継ノード（すなわち、RS104）は、複数のソースノード（すなわち、BS102及びMS106）から受信した情報をエンコードしてマルチキャストする。T1において、MS106はパケット「ａ」をRS104に送信する。T2において、BS102はパケット「ｂ」をRS104に送信する。T3において、RS104は、混合パケット「ａ＋ｂ」をBS102及びMS106の双方にマルチキャストする（ここで、「＋」は二進法のXORコーディングを意味する。）。したがって、情報交換を完了するのにタイムスロット３つ分の時間で済む。図２における状況は、シングルインプットシングルアウトプット（SISO）アンテナシステム、BS−RS−MSのシステム、及びタイムスロットのスケジューリングが等しいことを想定している。
【０００５】
従来の無線ネットワークコーディングは、SISOアンテナシステムとともに、ネットワークレイヤ以上高いレイヤにおけるバイナリビットレベルで行われる。一般に、ネットワークレイヤ以上高いレイヤでの処理は、復調及び復号の際に複雑化を招いてしまう。
【０００６】
既存の無線通信システムの技法によれば、送信機及び／又は受信機において１つのアンテナ又は複数のアンテナを使用している。マルチインプットマルチアウトプット（MIMO）無線通信システムは、送信機及び受信機の複数のアンテナ間で使用される複数の通信チャネルを使用する。したがって、MIMOシステムの場合、送信する装置はN個の送信アンテナを有し、受信する装置はM個の受信アンテナを有する。空間−時間符号化法は、N本の送信アンテナの各々からどのデータが送信されるかを制御する。送信機における空間−時間エンコード機能は、送信されるデータを処理し、N本の送信アンテナから送信する固有の情報を作成する。M本の受信アンテナ各々は、N本の送信アンテナ各々から送信された情報を受信する。受信する装置における空間−時間デコード機能は、N本の送信アンテナから送信された情報を合成し、データを復元する。
【０００７】
仮想MIMOシステムの場合、複数の移動局が協働して１つの移動局データを送り、あたかもMIMO送信であるかのように見せる。例えば、１つのアンテナを有する移動局２台が、１つの移動局データを送信する。そして、２アンテナの基地局は、その２つの信号を受信し、MIMOの技法を用いてそれらを処理する。適応仮想MIMO（Adaptive  virtual  MIMO）は、仮想MIMOと仮想MIMOでないMIMOとの組み合わせ／混合をも含む概念であり、したがってその特殊な場合として仮想MIMOだけの場合がある。さらに、適応仮想MIMOは、仮想MIMO、シングルインプットマルチアウトプット（SIMO）、又は仮想MIMOとSIMOとの組み合わせをも含む概念である。適応仮想MIMOの利点は、様々なユーザのチャネル状態に適合させることが可能な柔軟性にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
開示される発明の課題は、従来の問題点を少なくとも軽減する装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示される発明の一形態による方法は、
複数のアンテナを有する中継ノードと、第１ノードと、第２ノードとを含む無線通信システムにおいて、MIMO方式のネットワークコーディングを行う方法であって、
前記第１ノードが第１データを前記中継ノードに送信し、かつ前記第２ノードが第２データを前記中継ノードに送信するステップと、
前記中継ノードが、前記第１ノード及び前記第２ノード双方からの送信信号を受信し、所定のネットワークコーディング方法を用いて前記第１データ及び前記第２データにネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成するステップと、
前記中継ノードが、前記ネットワークコーディングされた情報を、マルチユーザMIMO方式により前記第１ノード及び前記第２ノード双方に送信するステップと、
前記第１ノードが、MIMO方式の送信信号を受信してネットワークデコーディングを行い、前記第２データを復元するステップと、
前記第２ノードが、MIMO方式の送信信号を受信してネットワークデコーディングを行い、前記第１データを復元するステップと
を有する方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】BS、MS及びRS間の情報交換がネットワークコーディングせずに行われる従来方法を示す図。
【図２】ネットワークコーディングを利用してBS、MS及びRS間で情報交換を行う方法を示す図。
【図３】MIMO方式のネットワークコーディングを行う一例を示すフローチャート。
【図４Ａ】DFネットワークコーディング法を使用する形態における無線通信環境を示す概念図。
【図４Ｂ】図４ＡのDFネットワークコーディング法を利用した場合におけるネットワークレイヤ及び物理レイヤ間のビット処理の様子を示す概略図。
【図４Ｃ】図４Ａの形態における様々な処理段階を通過する際の各変数の値を示すテーブル。
【図５Ａ】MFネットワークコーディング法を使用する形態における無線通信環境を示す概念図。
【図５Ｂ】図５ＡのMFネットワークコーディング法を利用した場合におけるネットワークレイヤ及び物理レイヤ間のビット処理の様子を示す概略図。
【図５Ｃ】図５Ａの形態における様々な処理段階を通過する際の各変数の値を示すテーブル。
【図６Ａ】AFネットワークコーディング法を使用する形態における無線通信環境を示す概念図。
【図６Ｂ】図６ＡのAFネットワークコーディング法を利用した場合におけるネットワークレイヤ及び物理レイヤ間のビット処理の様子を示す概略図。
【図６Ｃ】図６Ａの形態における様々な処理段階を通過する際の各変数の値を示すテーブル。
【図７】図３の予備処理ステップの詳細とともにMIMO方式のネットワークコーディングアーキテクチャを示すフローチャート。
【図８】図３のネットワークコーディング及びダウンリンクステップの詳細とともにMIMO方式のネットワークコーディングアーキテクチャを示すフローチャート。
【図９】図３のネットワークデコードステップの詳細とともにMIMO方式のネットワークコーディングアーキテクチャを示すフローチャート。
【図１０】開示される発明の一形態において使用されるスケジューラの概略図。
【図１１】一形態における無線通信環境を示す図。
【図１２】図１１の無線通信環境における例示的なタイミング図。
【図１３】図１１及び１２に示される例に関するフローチャート。
【図１４】一形態における無線通信環境を示す図。
【図１５】図１４の無線通信環境における例示的なタイミング図。
【図１６】図１４及び１５に示される例に関するフローチャート。
【図１７】MIMO方式のネットワークコーディングにより実現されるネットワークゲインを示す例示的なグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
開示される一形態によるシステム及び方法は、ユニキャスト送信を行う適応仮想MIMO方式、MIMO方式のネットワークコーディング、及びマルチキャスト送信を行うマルチユーザMIMO方式を使用する。適応仮想MIMO方式は、１つ以上のリソースユニットにより送信を行う１つ以上の移動局を使用する。
【００１２】
一形態において使用されるネットワークコーディング法は、デコード及びフォワード（DF）法、マップ及びフォワード（MF）法、そして増幅及びフォワード（AF）法の何れかである。
【００１３】
一形態において、マルチユーザMIMOのマルチキャスト送信は、空間−時間ブロック符号化（STC）及びビームフォーミングの何れかを使用する。
【００１４】
一形態におけるMIMO方式のネットワークコーディングは、MF及びAFコーディング方法の何れかを使用して、低いレイヤである物理レイヤで実行される。
【００１５】
一形態では、より柔軟性に富んだ簡易なリソース割当を行うために、簡易なスケジューラが使用される。
【００１６】
一形態では、図１や図２に示されているもの（すなわち、BS−RS−MS）以外の応用例が使用可能である。その応用例は、MS−BS−MS、RS−BS−RS、MS−BS−RS、BS−RS−RS、BS−RS−MS、BS−MS−MS及びRS−MS−MSを含む。複数のMSが互いに近接していた場合、それらはグループを形成することができ、これはMSグループ（MSG）として取り扱われる。そのような状況は、MSG−BS−MSG、MSG−BS−RS、BS−RS−MSG、BS−MSG−MSG及びRS−MSG−MSGを含む。
【００１７】
一形態では、RSのような中継局は、適応仮想MIMO方式の送信信号を受信し、その受信した情報にMIMO方式のネットワークコーディングを施し、エンコードされたハイブリッド自動再送要求（HARQ）メッセージをアップリンクでサービング局に送信する。
【００１８】
一形態では、複数のアンテナを有する中継ノードと、第１ノードと、第２ノードとを含む無線通信システムにおいて、MIMO方式のネットワークコーディングを行う方法が使用される。本方法は、第１ノードが第１データを中継ノードに送信すること、及び第２ノードが第２データを中継ノードに送信することを含み、本方法は、中継ノードが、第１ノード及び第２ノード双方からの送信信号を受信し、所定のネットワークコーディング方法を用いて第１データ及び第２データにネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成することを含む。本方法は、中継ノードが、ネットワークコーディングされた情報を、マルチユーザMIMO方式により第１ノード及び第２ノードに送信し、第１ノード及び第２ノード双方が、MIMO方式の送信信号を受信してネットワークデコーディングを行い、第１データ及び第２データを復元することを含む。
【００１９】
第１ピアノードは、同じカバレッジエリア内の全ピアノードのグループに属する。第２ピアノードは、同じカバレッジエリア内の全ピアノードのグループに属する。
【００２０】
別形態では、MIMO方式のネットワークコーディングを行う無線通信システムにおける通信装置（トランシーバ）が使用される。通信装置は、複数のアンテナと、回路とを有し、その回路は、第１ノードからの第１データ及び第２ノードからの第２データを受信すること、所定のネットワークコーディング方法を用いて第１データ及び第２データにネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報を生成すること、及びネットワークコーディングされた情報を、マルチユーザMIMO方式により第１ノード及び第２ノードに送信することを行う。
【００２１】
開示される発明の具体的な形態に関する以下の説明により、開示されるシステム及び方法の他の形態や特徴が、当業者にとってさらに明らかになるであろう。
【００２２】
以下、開示される発明を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
一実施例において、MIMO方式のネットワークコーディングは、以下の特徴を含む。
【００２４】
ａ．２つのピアノード（又はグループ）が、同一の又は異なる無線リソース（例えば、帯域幅、時間スロット等）を用いて、中継ネットワークエンコーディングノード二乗法を送信する。情報は、空間多重法、時間分割多重法及び周波数分割多重法のうちの１つ以上を用いて送信される。一実施例において、情報は、適応仮想MIMO方式を用いて送信される。この場合において、ピアノードグループの各々は、１つ以上の近くのピアノードを含む。以下の説明において、ピアノードは、ピアノードグループをも包含する概念である。
【００２５】
ｂ．中継ネットワークエンコーディングノードは、送信された信号を受信し、受信した情報にネットワークコーディングを施し、ネットワークコーディングされた情報をマルチユーザMIMO方式により送信する。一実施例において、MIMO方式の送信信号は、空間分割多重された送信信号である。
【００２６】
ｃ．各ピアノード（又はグループ）は、MIMOストリームを受信し、適用可能なネットワークデコード処理を適用し、情報を復元する。
【００２７】
図３は、MIMO方式のネットワークコーディングを行うフローチャート例を示す。図３は、本願で説明される様々な形態各々に含まれている様々なステップの上位概念的な概要を与えるものである。
【００２８】
図４Ａは、DFネットワークコーディング法を使用する形態における無線通信環境を示す概念図である。図３のステップの全部又は一部は、説明及び図示される他の形態にも適用可能であるが、説明の簡明化のため、図３の様々な上位概念的ステップは、図４Ａに示される形態に関して説明される。
【００２９】
図３に示されるMIMO方式のネットワークコーディングに関する一般的な方法は、様々なレベルのネットワークコーディングを実行可能にし、その様々なレベルのネットワークコーディングは、二進ビットレベル、有限体演算レベル（finite  field  arithmetic  level）、変調シンボルレベル及び信号波形レベル等を含む。適応仮想MIMO、STC及びビームフォーミング等を含む様々なMIMO技術が使用可能である。本アーキテクチャは、直交周波数分割多重方式（OFDM）、時間分割多重アクセス方式（TDMA）及び符号分割多重アクセス方式（CDMA）等を含む様々なエアインターフェースにも適用可能である。
【００３０】
スケジューリングステップ302は、図４ＡのBS402のような中継ネットワークエンコーディングノードにおけるパケットのスケジューリング及び待ち行列処理に関する。スケジューリングステップ302は、スケジューラにより実行され、スケジューラは、MIMO方式のネットワークコーディングを行うことでゲインを最大化することに寄与する。スケジューリングステップ302については、図１０に示されるスケジューラの一形態に関連してさらに詳細に説明される。
【００３１】
ステップ304では、予備処理がピアノード404、406において行われる。予備処理ステップの詳細な説明は、図７を参照しながら行われる。
【００３２】
ステップ306において、仮想MIMO方式を利用して、MS−A404からBS402へパケット「ａ」がアップリンクで送信される。また、仮想MIMO方式を利用して、MS−B406からBS402へパケット「ｂ」がアップリンクで送信される。仮想MIMOアップリンクにより、双方のピアノードは、同じリソースユニットを利用して、中継ネットワークエンコーディングノードに対する送信を行うことができる。
【００３３】
図３に示されてはいないが、実際には、（DF及びMFの場合）復調ステップ及び（DFの場合）復号ステップがBS402において実行され、最小二乗平均誤差（MMSE）検出技法を用いて受信情報をデコードする（あるいは、MMSEソフト干渉計算法（MMSE−SIC）又はゼロフォーシング法が使用されてもよい。）。
【００３４】
ステップ308では、ネットワークエンコーディングノード（図４ではBS402）においてネットワークエンコーディングが実行される。本実施例の場合、ネットワークコーディングは、バイナリ線形結合（又は有限体演算線形結合）を含む。
【００３５】
ステップ310において、BS402は、ダウンリンクMIMO送信信号によりMS−A404及びMS−B406の双方へ同時にａ＋ｂをマルチキャストする。
【００３６】
図４Ｂは、図４ＡのDFネットワークコーディング法を利用した場合におけるネットワークレイヤ及び物理レイヤ間のビット処理の様子を示す概略図である。図４Ｃは、本形態における様々な処理段階を通過する際の各変数の値を示すテーブルである。
【００３７】
図４Ｂ及び４Ｃを以下において説明する。図４Ｃのテーブルにおける行１を例にとる。ネットワークレイヤにおいて、MS−A404は情報ビットbA＝0を生成している。MS−B406は情報ビットbB＝0を生成している。
【００３８】
MS−A404及びMS−B406の双方は、ネットワークレイヤから物理レイヤへ情報ビットを渡し、その情報を適切な変調シンボルに変換し、リソースユニット＃１によりBS402へ送信する。バイナリ位相シフトキーイング（BPSK）変調の場合、情報ビット0は変調シンボル−１にマッピングされ（対応づけられ）るので、xA＝−１及びxB＝−１となる。
【００３９】
BS402は、MS−A404及びMS−B406双方からの２つのシンボルの和を受信する。ノイズを無視すると、受信シンボルは、yBS＝−２となる。BS402は、MIMO復調器及び順方向誤り制御（FEC）復号器を使用して、情報ビットを推定し（＾bA及び＾bB）、それらをネットワークレイヤに渡す。ネットワークレイヤにおいて、BS402は情報の混合を処理し、例えばXOR演算を考慮し、ネットワークコーディングされたビットbBS＝0を求める。BSはbBSを物理レイヤに下ろし、適切な変調を利用して（すなわち、xDF＝−１）、リソースユニット＃２によりMS−A404及びMS−B406双方へマルチキャストする。
【００４０】
図４Ｃのテーブルにおける行２、３及び４についても同様な考察が可能である。行２の場合、MS−A404は情報ビットbA＝１を生成し、MS−B406は情報ビットbB＝０を生成する。行３の場合、MS−A404は情報ビットbA＝０を生成し、MS−B406は情報ビットbB＝１を生成する。行４の場合、MS−A404は情報ビットbA＝１を生成し、MS−B406は情報ビットbB＝１を生成する。
【００４１】
ステップ308及び310に関する詳細な説明は、図８を参照しながら行われる。
【００４２】
ステップ312において、MS−A404及びMS−B406は、先ず、ネットワークコーディングされたパケットをデコードし、自身が送信した情報とともに線形演算（例えば、XOR）を行うことで所望の情報を抽出する。すなわち、MS−A404は、自身のパケット「ａ」の情報を利用して、BS402からの送信信号をデコードし、パケット「ｂ」を算出する。同様に、MS−B406は、自身のパケット「ｂ」の情報を利用して、BS402からの送信信号をデコードし、パケット「ａ」を算出する。
【００４３】
図４Ａに示される例の利点は、仮想MIMO方式のアップリンクにおいて唯１つのリソースユニットしか使用されていないこと、及びネットワークコーディングにより、ダウンリンクで唯１つのリソースユニットしか使用されていないことである。
【００４４】
図５Ａは、MFネットワークコーディング法を使用する形態における無線通信環境を示す概念図である。
【００４５】
ステップ306において、仮想MIMO方式を利用して、MS−A504からBS502へパケット「ａ」がアップリンクで送信される。また、仮想MIMO方式を利用して、MS−B506からBS502へパケット「ｂ」がアップリンクで送信される。このステップは、同時に（すなわち、同じリソースユニットを使用して）実行可能である。
【００４６】
ステップ308では、BS502においてネットワークコーディングが実行される。本実施例の場合、BS502は、到来してきたシンボル「ａ」及び「ｂ」を、判定領域に応じて適切なシンボルコンステレーションにマッピングする（対応付ける）。この様子が図５Ｂに示されている。
【００４７】
ステップ310において、BS502は、ダウンリンクMIMO送信信号を用いて、MS−A504及びMS−B506の双方へ同時に（例えば、STC又はビームフォーミングを利用して）aMFbMFをマルチキャストする。
【００４８】
ステップ312において、MS−A504及びMS−B506は、先ず、ネットワークコーディングされたパケットをデコードし、自身が送信した情報とともに線形演算（例えば、XOR）を行うことで所望の情報を抽出する。すなわち、MS−A504は、自身のパケット「ａ」の情報を利用して、BS502からの送信信号をデコードし、パケット「ｂ」を算出する。同様に、MS−B506は、自身のパケット「ｂ」の情報を利用して、BS502からの送信信号をデコードし、パケット「ａ」を算出する。
【００４９】
図５Ａに示される例の利点は、仮想MIMO方式のアップリンクにおいて唯１つのリソースユニットしか使用されていないこと、及びネットワークコーディングにより、ダウンリンクで唯１つのリソースユニットしか使用されていないことである。さらに、中継ノードにおいてデコード処理が不要である。
【００５０】
図５Ｂは、図５ＡのMFネットワークコーディング法を利用した場合におけるネットワークレイヤ及び物理レイヤ間のビット処理の様子を示す概略図である。図５Ｃは、本形態における様々な処理段階を通過する際の各変数の値を示すテーブルである。
【００５１】
図５Ｂ及び５Ｃを以下において説明する。図５Ｃのテーブルにおける行２を例にとる。ネットワークレイヤにおいて、MS−A504は情報ビットbA＝１を生成している。MS−B506は情報ビットbB＝０を生成している。
【００５２】
MS−A504及びMS−B506の双方は、ネットワークレイヤから物理レイヤへ情報ビットを渡し、その情報を適切な変調シンボルに変換し、リソースユニット＃１によりBS502へ送信する。BPSK変調の場合、情報ビット１はシンボルxA＝１にマッピングされ、情報ビット０はシンボルxB＝−１にマッピングされる。
【００５３】
BS502は、MS−A504及びMS−B506双方からの２つのシンボルの和を受信する。ノイズを無視すると、受信シンボルは、yBS＝０となる。
【００５４】
BS502は、MIMO復調器（FEC復号器を備えていない）を使用し、受信した信号を、物理レイヤにおける適切な変調シンボルxMFにマッピングする（対応付ける）。対応づけの規則（マッピングルール、又はBPSKのMF判定領域とも言及される）の一例は、図５Ｂの下側に示されている。目下の例の場合、yBS＝０なので、シンボルxMF＝＋１にマッピングされる。したがって、xMFは物理レイヤのネットワークエンコーディングされた変調シンボルである。そして、BS502は、リソースユニット＃２によりによりMS−A504及びMS−B506双方へxMFをマルチキャストする。
【００５５】
図５Ｃのテーブルにおける行１、３及び４についても同様な考察が可能である。
【００５６】
図６Ａは、AFネットワークコーディング法を使用する形態における無線通信環境を示す概念図である。
【００５７】
再び図３を参照するに、ステップ304において、ピアノード604、606が予備処理を行う。
【００５８】
ステップ306において、仮想MIMO方式を利用して、MS−A604からBS602へパケット「ａ」がアップリンクで送信される。また、仮想MIMO方式を利用して、MS−B606からBS602へパケット「ｂ」がアップリンクで送信される。このステップは、同時に（すなわち、同じリソースユニットを使用して）実行可能である。
【００５９】
ステップ308では、BS602においてネットワークコーディングが実行される。本実施例の場合、BS602は、MIMO信号を（波形レベルで）増幅する。この様子が図６Ｂに示されている。
【００６０】
ステップ310において、BS602は、ダウンリンクMIMO送信信号を用いて、MS−A604及びMS−B606の双方へ同時に（例えば、STC又はビームフォーミングを利用して）aMFbMFをマルチキャストする。
【００６１】
ステップ312において、MS−A604及びMS−B606は、先ず、自身の情報を差し引き、減算されたパケットをデコードして所望の情報を取得する。すなわち、MS−A604は、自身のパケット「ａ」の情報を利用して、BS602からの送信信号をデコードし、パケット「ｂ」を算出する。同様に、MS−B606は、自身のパケット「ｂ」の情報を利用して、BS602からの送信信号をデコードし、パケット「ａ」を算出する。
【００６２】
図６Ａに示される例の利点は、仮想MIMO方式のアップリンクにおいて唯１つのリソースユニットしか使用されていないこと、及びネットワークコーディングにより、ダウンリンクで唯１つのリソースユニットしか使用されていないことである。さらに、ピアノードにおいてデコード処理が不要であり、復調プロセスも不要である。
【００６３】
図６Ｂは、図６ＡのAFネットワークコーディング法を利用した場合におけるネットワークレイヤ及び物理レイヤ間のビット処理の様子を示す概略図である。図６Ｃは、本形態における様々な処理段階を通過する際の各変数の値を示すテーブルである。
【００６４】
図６Ｂ及び６Ｃを以下において説明する。図６Ｃのテーブルにおける最後の行を例にとる。ネットワークレイヤにおいて、MS−A604は情報ビットbA＝１を生成している。MS−B606は情報ビットbB＝１を生成している。
【００６５】
MS−A604及びMS−B606の双方は、ネットワークレイヤから物理レイヤへ情報ビットを渡し、その情報を適切な変調シンボルに変換し、リソースユニット＃１によりBS602へ送信する。BPSK変調の場合、情報ビット１はシンボル１にマッピングされるので、xA＝１及びxB＝１である。
【００６６】
BS602は、MS−A604及びMS−B606双方からの２つのシンボルの和を受信する。ノイズを無視すると、受信シンボルは、yBS＝２となる。
【００６７】
BS602は、受信信号yBSに係数βを乗算し、信号xAFを求める。この場合において、MIMO方式の復調器やFEC復号器は必要でないことに留意を要する。
【００６８】
次に、BS602は、リソースユニット＃２によりMS−A６０４及びMS−B606の双方にxAFをマルチキャストする。
【００６９】
図６Ｃのテーブルにおける行１、２及び３についても同様な考察が可能である。
【００７０】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの各々は、本発明の実施例に使用可能な通信システム又は通信システムの構成要素の具体例を示す。本発明の実施例はあるアーキテクチャを有する通信システムとともに実現可能であることが理解されるべきであり、そのアーキテクチャは、ここで説明された具体例とは異なるが、ここで説明された実施形態と矛盾しないように動作するものである。
【００７１】
例えば、ネットワークエンコーディングノードは、RSノード、BSノード又はMSノードでもよく、ネットワークデコーディングノードは、MSノード、RSノード又はBSノードでもよい。ネットワークコーディングの形態は、MS−BS−MS、MS−RS−MS、MS−BS−RS、RS−BS−RS、BS−RS−RS、BS−MS−MS  、RS−MS−MS、MSG−BS−MSG（MSグループ）、MSG−RS−MSG、BS−MSG−MSG、RS−MSG−MSG及びMSG−BS−RSを含む。ネットワークパス（ネットワーク経路）は、上記のネットワークコーディングの基本構成各々又はそれらの組み合わせにより構築可能である。ネットワークは、上記のネットワークコーディング構成及び／又はネットワークパスの各々又はそれらの組み合わせにより構築可能である。ネットワークは、１対多（PMP：Point  to  Multipoint）のトポロジ又はメッシュトポロジを使用することができる。
【００７２】
図７は、予備処理ステップの詳細とともにMIMO方式のネットワークコーディングアーキテクチャを示すフローチャートである。ステップ302、306、308、310及び312は、図３を参照しながら説明したのと同様に実行される。図７は、予備処理ステップ304に関する部分のみを詳細に示している。
【００７３】
一実施例では、情報ビットの予備処理が以下のように実行される。ステップ702において、複数の情報ビットがまとめられ、ステップ704において、媒体アクセス制御（MAC）ヘッダ及び巡回冗長検査（CRC）が付加される。ステップ706において、順方向誤り制御符号化（例えば、畳み込み符号、ターボ符号、低密度パリティチェック符号（LDPC：low  density  parity  check  code））が適用される。ステップ708において、結果の情報が変調シンボルにマッピングされる（例えば、変調シンボルは、直交位相シフトキーイング（QPSK）、16QAM（直交振幅変調）、64QAMにおけるシンボルである。）。ステップ710において、MFネットワークコーディング法が使用されているか否かを判断する。使用されていた場合、プリディストーションを適用し（例えば、コンステレーション回転及び／又は電力制御を行い）、ステップ714に進み、そうでなかった場合、直接的にステップ714に進み、ベースバンド変調シンボルが、帯域通過波形信号に変換される。そして、図３に関して説明済みのアップリンク適応仮想MIMO送信ステップ306に進む。
【００７４】
図８は、ネットワークコーディング及びダウンリンクステップの詳細とともにMIMO方式のネットワークコーディングアーキテクチャを示すフローチャートである。ステップ302、304、306及び312は、図３を参照しながら説明したのと同様に実行される。図８は、ネットワークコーディングステップ308及びダウンリンクステップ310に関する部分のみを詳細に示している。
【００７５】
ステップ802において、中継ノードは双方のピアノードから情報／信号を受信する。ステップ804において、どのネットワークコーディング法が使用されているかが判別される。ネットワークコーディング法がMFであった場合、処理はステップ806に進む。ネットワークコーディング法がAFであった場合、処理はステップ808に進む。ネットワークコーディング法がDFであった場合、処理はステップ810に進む。
【００７６】
ステップ806において（すなわち、ネットワークコーディング法がMFであった場合）、所定の判定領域にしたがって受信信号を正しい変調シンボルにマッピングする（これは、ステップ712におけるプリディストーションプロセスに依存する。）。処理はステップ818に進む。
【００７７】
ステップ808において（すなわち、ネットワークコーディング法がAFであった場合）、受信信号を増幅し、ステップ818に進む。
【００７８】
ステップ810において（すなわち、ネットワークコーディング法がDFであった場合）、何れかの受信処理（例えば、ツェンダーフレームワーク（ZF：Zend  Framework）、MMSE、MMSE−SIC）を使用して、後処理された信号を求める。ステップ812では、ピアノード各々のデータストリームについて、復調、復号、分離（de−MAC）を行い、情報ビットを取得する。ステップ814において、ネットワークは、XOR演算（又は他の有限体演算）を行うことで、双方のピアノードからの情報信号をエンコードする。双方のピアからのパケットサイズが異なっていた場合、ネットワークコーディングを行う前に、短いパケットについて単にゼロを挿入する。ステップ816において、MACヘッダを付加し、FEC符号化を適用し、変調コンステレーションを適用する。そして、ステップ818へ進む。
【００７９】
ステップ818において、ベースバンド信号を通過帯域信号に変換し、（例えば、STC又はビームフォーミングを使用して）ダウンリンクMIMO送信信号により、ネットワークエンコーディングノードから双方のピアノードに信号をマルチキャストする。そして、図３に関して説明済みのネットワークデコードステップ312に進む。ネットワークデコードステップのさらに詳細な説明については、図９を参照しながら行う。
【００８０】
図９は、ネットワークデコードステップの詳細とともにMIMO方式のネットワークコーディングアーキテクチャを示すフローチャートである。ステップ302、304、306、308及び310は、図３を参照しながら説明したのと同様に実行される。図９は、ネットワークデコーディングステップ312に関する部分のみを詳細に示している。
【００８１】
ステップ912において、各々のピアノードはマルチキャスト信号を受信する。ステップ904において、どのネットワークコーディング方法が使用されているかが判別される。ネットワークコーディング法がMF又はDFであった場合、ステップ906に進む。ネットワークコーディング法がAFであった場合、ステップ914に進む。
【００８２】
ステップ906において（すなわち、ネットワークコーディング法がDF又はMFであった場合）、信号を適切な変調シンボルに復調する。ステップ908において、FEC符号のデコード処理を行う。ステップ910において、ヘッダを分離し（de−MAC）（及びCRCを検査し）、（ネットワークコーディングされた）情報ビットを取得する。ステップ912において、受信した（ネットワークコーディングされた）情報ビットと、送信した情報ビットとをXOR演算（又は他の有限体演算）することで合成し、ネットワークデコーディング（復号）を実行し、所望の情報ビットを取得する。復調906、復号908、ネットワークデコーディング912及びdeMAC910の一連の処理は、反復的に行われてもよい。そして、処理はステップ922に進む。
【００８３】
ステップ914において（すなわち、ネットワークコーディング法がAFであった場合）、受信したマルチキャスト信号から、送信した情報信号を減算する。ステップ916において、減算した信号を適切な変調シンボルに復調する。ステップ918において、順方向誤り制御符号デコード処理を行う。ステップ920において、ヘッダを分離し（de−MAC）（及びCRCを検査し）、所望の情報ビットを取得する。そして、ステップ922に進む。
【００８４】
ステップ922では、所望の情報ビットが上位レイヤに運ばれる。
【００８５】
図１０は、開示される発明の一形態において使用されるスケジューラの概略図である。
【００８６】
一組のアンテナ1004、1006を有するBS1000が示されている。BS1000は、MS−A1008及びMS−B1010と無線通信するように示されている。BS1000は、何らかのネットワーク又はネットワークの一部に接続され、そのネットワーク等を介してパケット1012が基地局1000に運ばれる又は、そのネットワーク等にパケット1012が基地局1000から運ばれることに留意を要する。UL及びDLスイッチ1014も図示されており、このスイッチを利用して、BS1000にパケットを（ダウンリンクにおいて）送信する及びBS1000からパケットを（アップリンクにおいて）受信する。
【００８７】
DF用のネットワークコードエンコーダ1016も示されており、これは、仮想キューA1018（すなわち、MS−A1008からのパケットのキュー）又は仮想キューB1020（すなわち、MS−B1010からのパケットのキュー）から受信したパケットをエンコードするのに使用される。エンコードの後、パケット1012はUL及びDLスイッチ1014に転送され、上述の方法によりMS−A1008及びMS−B1010に送信される。
【００８８】
BS1000は、MIMO方式のネットワークコーディングスケジューラ1002も有する。MIMO方式のネットワークコーディングスケジューラ1002は、仮想キューA1018又は仮想キューB1020のパケットの中から、送信するパケットを選択する。MIMO方式のネットワークコーディングスケジューラ1002は、ネットワークコーディングゲインを増やすように使用され、そのネットワークコーディングゲインは、本実施例が使用されなかったならば達成できなかったものである。
【００８９】
MIMO方式のネットワークコーディングスケジューラ1002は、アップリンク及びダウンリンクにおける柔軟なリソース割当を行う。アップリンクの場合、同一の（又は異なる）リソースユニットにおいて、双方のピアが割り当てを受ける。この場合において、リソースユニットは次のように定義される：（ｉ）OFDMの場合、時間−周波数サブチャネル、（ii）TDMAの場合、タイムスロット、及び（iii）CDMAの場合、直交コード。ダウンリンクの場合、STC及びビームフォーミングを使用してネットワークエンコーディングノードがマルチキャストを行うためのリソースが割り当てられる。キューの長さや公平性（fairness）のような実際上の要因も（スケジューリングに）考慮される。
【００９０】
動作中に、MS−A1008からのパケット（実線で示されている）が、UL及びDLスイッチ1014を介してBS1000に到着する。MS−B1010からのパケット（破線で示されている）も同様に到着する。何れの場合も、パケットは、UL及びDLスイッチ1014によりMIMO方式のネットワークコーディングスケジューラ1002に転送され、パケットは、受信された順序で初期仮想キュー1022に入る。そして、パケットがMS−A1008又はMS−B1010の何れから取得されたものであるかに依存して、パケットは、初期仮想キュー1022から仮想キューA1018又は仮想キューB1020に転送される。
【００９１】
双方の仮想キューが空でなかった場合、ネットワークコードエンコーダ1016は双方のキューからのパケットをエンコードし、それをUL及びDLスイッチ1014に運び、双方のピアへのダウンリンクマルチキャストに備える。このようにして、ネットワークコーディングの恩恵が増進し、システムパフォーマンスが強化される。一方のキューのみが空でなかった場合、ネットワークコードエンコーダ1016は、空でないキューからUL及びDLスイッチ1014にパケットを単に運ぶ。これは、ネットワークコードエンコーダ1016を備えていない従来のスケジューラと同様な動作である。双方のキューが空であった場合、ネットワークコードエンコーダ1016は何もしない。
【００９２】
ネットワークコーディングの恩恵を増進するため、スケジューリングの際、アップリンク関して、最低キュー最優先（LQHP：Lowest  Queue  Highest  Priority）アルゴリズムと呼ばれるポリシを使用する。これにより、スケジューラ1002は、より短いキューのユーザに最高の優先度を与え、ネットワークゲイン及びシステムパフォーマンスを増進させる。
【００９３】
図１１ないし１６に関する例を説明する。これらの例は、HARQ再送に関連するMIMO方式のネットワークコーディングを使用する場合に特に適している。
【００９４】
中継ネットワークが、中継局においてネットワークコーディング機能を提供していなかった場合（中継局は、RS又はMSであるが、簡明化のため、以下の文脈においてRSはRS又はMSを意味するものとする。）、中継局からサービング局（例えば、BS）への様々なソース局（例えば、移動局）に関するHARQ再送は、アップリンク方向における様々なリソースを使用する。ここで説明される例は、MIMO方式のネットワークコーディングを利用して、ネットワークコーディングされたHARQ情報をサービング局へ転送する。これは、HARQの信頼性を増やすことができ、その結果リソースの消費量が減る。
【００９５】
HARQ再送の一形態では、以下の基本ステップが行われる。
【００９６】
（１）複数のMSが、同じ（又は異なる）無線リソース（例えば、帯域幅、タイムスロット）を利用して、中継局へ情報を送信する。この送信信号は基地局により部分的に受信される。
【００９７】
（２）RSは、その送信信号を受信し、受信した情報についてMIMO方式のネットワークコーディングを適用し、エンコードされたHARQ情報信号をアップリンク方向でサービング局（例えば、BS）に送信する。
【００９８】
（３）BSは、（１）によりソース局から部分的なストリームを受信することに加えて、（２）によりエンコードされたHARQ情報信号をRSから受信する。BSは、インターリーブ復号、復調及び検出処理を行い、MSからの元の情報を復元する。
【００９９】
図１１は、一形態における無線通信環境を示す図である。基地局（BS）1102、中継局（RS）1104及び２つの移動局MS1−1106、MS2−1108を含むセルラ無線ネットワークが示されている。BS1102は、MS1−1106及びMS2−1108に対するサービング局である。サービング局であるので、BS1102は、アップリンクの送信及びHARQ再送に関するリソースの割当計画を立てること（スケジューリング）、及び肯定応答（ACK）／否定応答（NACK）を必要に応じて送信することに対する責務を有する。
【０１００】
図１１は、「H」1110によりマークされているBS1102の上位の地理的領域を示す。また、「M」1112によりマークされているBS1102の中位の地理的領域、及び「L」1114によりマークされているBS1102の下位の地理的領域も示されている。そして、RS1104のカバレッジ領域は「C」1116によりマークされている。MS1−1106及びMS2−1108はともに中位の地理的領域1112に位置しており、かつRS1104のカバレッジ領域1116内に位置している。
【０１０１】
周知のように、MSsはBS又はRSのカバレッジ領域にわたって分散している。第２MS（例えば、中位の地理的領域に存在しているMS）よりもBSに近い第１MS（例えば、上位の地理的領域に存在しているMS）は、アップリンク及びダウンリンク方向においてBSと通信する際、比較的低い電力しか要しない。
【０１０２】
目下の例の場合、BS1102の同期信号及び制御信号は中位の地理的領域1112に到達可能である。図１２は、図１１の無線通信環境における例示的なタイミング図である。図１３は、図１１及び１２に示される例に関するフローチャートである。
【０１０３】
図１１−１３を参照するに、ステップ1302において、BS1102は、BS制御パケットB−SCHをRS1104、MS1−1106及びMS2−1108に送信することで、スケジューリングを実行する。ステップ1304において、MS1−1106及びMS2−1108の双方は、同じ／異なるリソースユニットを用いて（この例の場合、適応仮想MIMO方式により）RS1104及びBS1102に対して自身のパケットd1、d2をマルチキャストする。
【０１０４】
ステップ1306において、BS1102は、MS1−1106及びMS2−1108から受信したd1及びd2をそれぞれデコードしようとする。ステップ1308における成否判定によりデコードが成功していた場合、BS1102は、ステップ1316において、MS1−1106、MS2−1108及びRS1104にACKパケットをマルチキャストする。そして、本プロセスはステップ1320にて終了する。
【０１０５】
デコードが成功していなかった場合、BS1102は、ステップ1314において、RS1104にNACKパケットをユニキャストする。RS1104は、ステップ1310において、MS1−1106及びMS2−1108から受信したd1及びd2を復調及び／又は復号する。ステップ1312において、RS1104は、（上記のネットワークエンコーディング法の何れかを使用して）MIMO方式のネットワークコーディングを実行し、エンコードされたHARQをBS1102にユニキャストする。
【０１０６】
ステップ1306において、BS1102は、ステップ1304及びステップ1312から受信した信号を集め、反復的なネットワーク処理及びチャネル復号処理を実行し、MS1−1106及びMS2−1108から送信された元の情報d1、d2を取得する。ステップ1308における成否判定によりデコードが成功していた場合、BS1102は、ステップ1316において、MS1−1106、MS2−1108及びRS1104にACKパケットをマルチキャストする。そうでなければ、ステップ1314が繰り返される。そして、本プロセスはステップ1320にて終了する。
【０１０７】
図１４は、一形態における無線通信環境を示す図である。BS1402、RS1404及び２つの移動局MS1−1406、MS2−1408を含むセルラ無線ネットワークが示されている。
【０１０８】
図１４は、「H」1410によりマークされているBS1402の上位の地理的領域を示す。また、「M」1412によりマークされているBS1402の中位の地理的領域、及び「L」1414によりマークされているBS1402の下位の地理的領域も示されている。そして、RS1404のカバレッジ領域は「C」1416によりマークされている。MS1−1406は中位の地理的領域1412に位置しており、MS2−1408は下位の地理的領域1414に位置している。MS1−1406及びMS2−1408は、ともにRS1404のカバレッジ領域1416内に位置している。
【０１０９】
BS1402の同期信号及び制御信号が下位の地理的領域1414をカバーできる場合、BS1402は、MS1−1406及びMS2−1408のサービング局になる。これは、トランスペアレントモード（透過モード）と呼ばれる。そうでない場合、RS1404は、同期信号及び制御信号をMS2−1408に送信する必要がある。その場合、BS1402がMS1−1406のサービング局であり、RS1404がMS2−1408のサービング局になる。これは、ノントランスペアレントモード（非透過モード）と呼ばれる。サービング局（BS1402及び場合によってはRS1404）は、アップリンクの送信及びHARQ再送に関するリソースの割当計画を立てること（スケジューリング）、及びACK／NACKを必要に応じて送信することに対する責務を有する。
【０１１０】
目下の例の場合、BS1402の同期信号及び制御信号は、中位の地理的領域1414には届くが、下位の地理的領域1414には届かない。
【０１１１】
図１５は、図１４の無線通信環境における例示的なタイミング図である。図１６は、図１４及び１５に示される例に関するフローチャートである。以下の説明では、図１４−１６を適宜参照する。
【０１１２】
ステップ1602において、BS1402は、リソーススケジューリング用のBS制御パケットB−SCHをRS1404、及びMS1−1406に送信することで、スケジューリングを実行する。ステップ1604において、RS1404は、リソーススケジューリング用のRS制御パケットR−SCHを送信することで、スケジューリングを実行する、あるいはBS1402がMS2−1608をスケジューリングする（明示的には図示されていないが、それは透過モードの場合である。）。
【０１１３】
ステップ1606において、MS1−1406がBS1402及びRS1404にd1をマルチキャストし、MS2−1408が、同じ／異なるリソースユニットを使用してRS1404にd2をユニキャストする。
【０１１４】
ステップ1608において、RS1404は、MS1−1406及びMS2−1408からそれぞれ受信したd1及びd2を復調／復号する。説明の便宜上、このステップは成功したものとする。RS1404は、（MS2−1408から受信した情報d2に関して）ACKパケットをMS2−1408にユニキャストし、（MS1−1406から受信した情報d1に関して）ACKパケットをBS1402にユニキャストする。
【０１１５】
ステップ1610において、BS1402はMS1−1406から受信したd1を復号しようとする。復号が成功しなかった場合、BS1402はRS1404にNACKパケットをユニキャストし、ステップ1620において、RS1404は、（上記のネットワークエンコーディング法の何れかを使用して）d1及びd2についてMIMO方式のネットワークコーディング及びチャネルコーディングをともにを実行し（JNCC：Joint  Network  and  Channel  Coding）（d1及びd2は、MS1−1406及びMS2−1408からそれぞれ送信された情報である。）、エンコードされた情報（JNCC−HARQ情報と言及する）をBS1402にユニキャストする。
【０１１６】
BS1402は、ステップ1606及び1620からの信号を集め、反復的なネットワーク処理及びチャネル復号処理を実行し、MS1−1406からの元の情報d1及びMS2−1408からのd2を取得する。ステップ1624におけるデコードが成功していた場合、BS1402は、MS1−1406及びRS1404にACKパケットをマルチキャストし、本プロセスはステップ1626にて終了する。そうでなかった場合、BS1402は、RS1404にNACKパケットをユニキャストし、プロセスはステップ1620に戻る。
【０１１７】
ステップ1612を再び参照するに、ステップ1612においてデコードが成功していた場合、BS1402はACKパケットをMS1−1406及びRS1404にマルチキャストする。ステップ1614において、RS1404は、（MS2−1408からの）d2についてチャネルコーディングを実行し、BS1402にその情報をユニキャストする。
【０１１８】
BS1402は、その情報を受信し、チャネルデコーディングを行って、MS2−1408からの元の情報d2を取得する。ステップ1618において、デコードが成功していた場合、BS1402はACKパケットをRS1404にマルチキャストし、本プロセスはステップ1626にて終了する。そうでなかった場合、BS1402は、NACKパケットをRS1404にユニキャストし、本プロセスはステップ1614に戻る。
【０１１９】
図１７は、MIMO方式のネットワークコーディングにより実現されるネットワークゲインを示す例示的なグラフである。横軸は、BSのカバレッジ半径を示す（図示の例の場合、１．４ｋｍ、１．０ｋｍ又は０．５ｋｍである。）。縦軸は規格化されたスループットを示す。
【０１２０】
６つのSISOシステムの規格化されたスループットが、比較のために１に等しく示されている。
【０１２１】
BSのカバレッジ半径が１．４ｋｍである第１システム例の場合、DFネットワークコーディングを利用することで、８．６％ゲインが向上した。BSのカバレッジ半径が１ｋｍである第２システムの場合、DFネットワークコーディングを利用することで、１２．９９％ゲインが向上した。BSのカバレッジ半径が０．５ｋｍである第３システムの場合、DFネットワークコーディングを利用することで、２２．０３％ゲインが向上した。
【０１２２】
MIMO方式のネットワークコーディングにより達成されるゲインを検討するのに使用された設定事項は、次のとおりである。BSは２つのアンテナを使用し、２つのMSはそれぞれ１つのアンテナを使用している。アップリンクについて仮想MIMOが使用され、ネットワークコーディングによるマルチキャストダウンリンクについて時空間送信ダイバーシチ（STTD）が使用されている。DFネットワークコーディングが使用されている。フレーム当たりアップリンク及びダウンリンクで等しいスループットが予定され、１つのセル、ドロップ当たり２つのMS（two  MSs  per  drop）、1000個の実現例（realization）が使用されている。
【０１２３】
上記の設定事項を使用すると、BSのカバレッジ半径が１．４ｋｍの場合、MIMOゲインは８８．６７％になり、ネットワークコーディングゲインは１７．０２％になった。BSのカバレッジ半径が１ｋｍの場合、MIMOゲインは７１．０６％になり、ネットワークコーディングゲインは２３．９４％になった。BSのカバレッジ半径が０．５ｋｍの場合、MIMOゲインは５０．８７％になり、ネットワークコーディングゲインは３７．２３％になった。
【０１２４】
したがって、MIMO方式のネットワークコーディングのゲイン全体は、８５％より大きく見られた。この例の場合、MIMOは、ネットワークコーディングゲインを純粋に改善していることも確認された。
【０１２５】
以上、本発明原理による応用例が例示的に説明されてきた。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、他の形態や方法が当業者により実現可能である。
【０１２６】
＜関連出願＞
本願は、西暦2007年8月27日付けで出願された米国仮出願番号第60／968，206号、及び西暦2007年11月9日付けで出願された米国仮出願番号60／986，682号に基づく優先的利益を享受し、これらの出願は本願のリファレンスに組み入れられる。
【図１】
0005688114.tif 000002
【図２】
0005688114.tif 000003
【図３】
0005688114.tif 000004
【図４Ａ】
0005688114.tif 000005
【図４Ｂ】
0005688114.tif 000006
【図４Ｃ】
0005688114.tif 000007
【図５Ａ】
0005688114.tif 000008
【図５Ｂ】
0005688114.tif 000009
【図５Ｃ】
0005688114.tif 000010
【図６Ａ】
0005688114.tif 000011
【図６Ｂ】
0005688114.tif 000012
【図６Ｃ】
0005688114.tif 000013
【図７】
0005688114.tif 000014
【図８】
0005688114.tif 000015
【図９】
0005688114.tif 000016
【図１０】
0005688114.tif 000017
【図１１】
0005688114.tif 000018
【図１２】
0005688114.tif 000019
【図１３】
0005688114.tif 000020
【図１４】
0005688114.tif 000021
【図１５】
0005688114.tif 000022
【図１６】
0005688114.tif 000023
【図１７】
0005688114.tif 000024