(57)【要約】本発明は、無線中継器を備えるセルラーネットワークにおいて使用するジョイントアナログネットワーク符号化及び中継の方法、受信の方法、基地局、及びユーザ機器を提供する。前記中継の方法は、複数の基地局ｅＮＢから情報信号を受信するステップ、受信した信号をサンプリングしてＡＤＣするステップ、複数のｅＮＢからの情報信号を搬送するアナログ信号レベルをアナログネットワーク符号化するステップ、アナログネットワーク符号化された後にシンボルを転送するステップ、及び転送されたシンボルを受信してシンボルを情報信号に変換するステップを備える。アナログネットワーク符号化による無線中継ジョイントは、ＵＥがセル縁部にあるときにサービス伝送パフォーマンスを向上させ、セル通信可能範囲を増大させることができる低コストで複雑さを伴わない解決策である。
2011514729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線中継器を備えるセルラーネットワークにおいて使用するジョイントアナログネットワーク符号化及び中継の方法であって、
複数の基地局ｅＮＢから情報信号を受信するステップ、
前記受信した信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するステップ、
前記複数のｅＮＢからの前記情報信号を搬送する前記アナログ信号レベルをアナログネットワーク符号化するステップ、
アナログネットワーク符号化された後にシンボルを転送するステップ、及び
前記転送されたシンボルを受信して、前記シンボルを前記情報信号に変換するステップを備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記基地局はデータを転送するための先行中継局を備え、アナログネットワーク符号化は前記基地局ｅＮＢ及び前記先行中継局からの信号に実行される方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記中継局時間は交互に入れ替わり、前記アナログネットワーク符号化された情報信号を搬送する方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記アナログネットワーク符号化は物理信号の加算を備える方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、物理信号の前記加算は、タイムスロットから分割された信号ブロックに重み付け加算を実行するステップを備える方法。
【請求項６】
無線中継器を備えるセルラーネットワークにおいて使用するジョイントアナログネットワーク符号化及び中継による受信の方法であって、
複数のｅＮＢ又は中継器から受信した信号に協調的多入力多出力操作を実行するステップ、及び
ジョイント検出技法により前記ＭＩＭＯ操作を通じて受信した前記信号をユーザ機器がデコーディングするステップを備える方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記ジョイント検出技法はＭＩＭＯ空間逆多重化を備える方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法であって、前記ジョイント検出技法は逐次干渉除去ＳＩＣを備える方法。
【請求項９】
請求項６に記載の方法であって、前記デコーディングの方法は最尤ＭＬ法である方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、前記デコーディングの方法は、ゼロフォーシングアルゴリズムと併せた最小平均２乗誤差アルゴリズムである方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の方法であって、前記ＵＥが前記信号を受信した後デコーディングするためにＣｈａｓｅ結合又はＩＲ結合が採用される方法。
【請求項１２】
送信される信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するように適合されたサンプリング及びＡＤＣユニット、
複数のｅＮＢからの情報を搬送するアナログ信号レベルをアナログネットワーク符号化するように適合された符号化ユニット、及び
アナログネットワーク符号化されたシンボルを転送するように適合された送信ユニットを備える基地局。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基地局であって、前記符号化ユニットは物理信号の加算によってアナログ信号符号化を実行する基地局。
【請求項１４】
請求項１２に記載の基地局であって、前記符号化ユニットは、タイムスロットから分割された信号ブロックに重み付け加算を採用することによりアナログ信号符号化を実行する基地局。
【請求項１５】
基地局ｅＮＢから情報を受信するように適合された受信ユニット、
ジョイント検出技法によりデコーディングを実行するように適合されたデコーディングユニット、及び
デコーディングされた信号を転送するように適合された送信ユニットを備えるユーザ機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載のユーザ機器であって、前記ジョイント検出技法はＭＩＭＯ空間逆多重化を備えるユーザ機器。
【請求項１７】
請求項１５に記載のユーザ機器であって、前記ジョイント検出技法は逐次干渉除去ＳＩＣを備えるユーザ機器。
【請求項１８】
請求項１５に記載のユーザ機器であって、前記デコーディングユニットは最尤ＭＬ法を採用することによってデコーディングを実行するユーザ機器。
【請求項１９】
請求項１５に記載のユーザ機器であって、前記デコーディングユニットは、ゼロフォーシングアルゴリズムと併せた最小平均２乗誤差アルゴリズムによってデコーディングを実行するユーザ機器。
【請求項２０】
請求項１５に記載のユーザ機器であって、Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合は前記ＵＥが前記信号を受信した後デコーディングを実行するために前記デコーディングユニットによって採用されるユーザ機器。
【請求項２１】
コンピュータ実行可能プログラムが記録されているコンピュータ可読媒体であって、前記プログラムは、コンピュータに搭載された場合、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法を前記コンピュータに実行させるコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線セルラーネットワーク通信、特に、例えば３ＧＰＰ  ＬＴＥベースのＯＦＤＭのような高速の広帯域無線通信に関し、具体的には、ジョイントアナログネットワーク符号化及び中継の方法、受信及び送信の方法、並びにその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
広い意味で、ネットワーク符号化は、ネットワーク内のノードが受信した情報をエンコーディングしてそれを転送するマルチキャスト技法である。マルチキャストはネットワークにおいて重要な通信形態である。１つ以上のノードが同時にデータを一部の他のノードに送信するとき、ノードは他のノードによる転送に援助を求めることが多い。標準的なネットワークにおいて、中継器の機能を果たしているノードは、受信した信号を複製、増幅、及び転送することしかできないが、これは場合によってはネットワークリソースの浪費である。ネットワーク符号化技法は、そのような制約を打ち破り、中継ノードが受信した情報をエンコーディングできるようにして、複数の受信データパケットを特定のアルゴリズムに関して再結合し、それらを送出する。ネットワーク符号化技法はマルチキャストのデータ転送速度を大幅に向上させることができる。ネットワークで伝送される情報は端的に「ストリーム」と呼ばれることもある。ネットワークの最大フローは送信元ノードから受信側ノードへの最大データ伝送速度である。ブロードキャストの最大フローは、送信元ノードが同じデータをすべての受信側ノードに同時に送信するとき、各受信側ノードにより受信される最大データ伝送速度である。論理上、最大フローは、ネットワークトポロジ構造、つまりそれぞれのノードと帯域幅との接続関係に依存する。グラフ理論において有名な最大フロー最小カットの定理は、所定のネットワークにおいてある送信元ノードからある受信側ノードへの最大フローを得るために採用されてもよい。ネットワーク符号化は実際には、ノード処理機能と引き換えにより高いネットワーク効率を得る。
【０００３】
セルラー無線通信ネットワークにおいて、基地局は固定のサイト及び最大転送能力を有する。そのため、通信可能範囲は一定であり、セル縁部におけるＵＥのパフォーマンスを向上させるため、例えばＣＤＭＡシステムのソフトハンドオーバーのような一部の無線通信技法が実施される。しかし、ＵＭＴＳ  Ｒｅｌ５  ＨＳＤＰＡ及びＬＴＥのような一般的な移動体通信システムにおいて、隣接する基地局によってもたらされるマクロダイバーシティ及び電力寄与のソフトコンバインは、独立した、より高速でより柔軟なＡＭＣ、ＭＡＣスケジューリング及びＬ１  ＨＡＲＱを達成するためには採用されない。従って、より高いピークデータ伝送速度は、ＵＥがサイト付近にあるときに達成され得る。しかし、例えばセル縁部など、ＵＥがサイトから離れている場合、スペクトル効率を増大させるようにサービス伝送パフォーマンスを向上させることができる優れた技法はない。
【０００４】
無線中継の概念はＷｉＭａｘに導入されているが、これはセルラーネットワークにおいては検討されていない。本発明はセルラーネットワーク通信における新しい用途に関するものであるため、従来技術にはそのような技術的解決策はない。
【０００５】
図１は、無線中継局を備えるセルラーネットワークの配置を示す。一例として、中継局は、セル縁部までの１／３の距離に位置する。中継器はベースバンド処理機能を有することもあり、ｅＮＢから送出されるデータを転送することができる。中継器はｅＮＢによって使用される周波数と同じ周波数であるが、送信元との時分割多重でデータを転送する。
【０００６】
中継器はいくつかの役割を果たすことができるが、その中でも、１つはデータを増幅して転送することであり、もう１つはデータをデコーディングして転送することである。具体的には、中継器におけるデータ受信及び送信のスケジューリングが図２及び図３に示される。図２は、無線中継器を備える通信装置で使用される増幅及び転送における中継器の構造を示す。図２に示されるように、中継局はアンテナを介してｅＮＢからアナログデータを受信し、データはサンプリングされてアナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）され、ＡＤＣデジタル信号は記号化され、記号化されたデジタルレベルは増幅され、最後に、増幅されたデジタルレベルはデジタル−アナログ変換されて成形され、成形されたアナログ信号はアンテナを介して転送される。図３は、無線中継器を備える通信装置で使用される符号化及び転送における中継器の構造を示す。図３に示されるように、中継器はアンテナを介してｅＮＢからアナログデータを受信し、データはサンプリングされてアナログ−デジタル変換され、ＡＤＣデジタル信号は２つの方向に分割されて、その一方は記号化デジタルレベルを増幅するための図２に示されるアクションが行われ、他方は復調及びデコーディングが行われ、デコーディングの後に巡回冗長検査（ＣＲＣ）が行われ、同時にエンコーディング及び変調が行われ、ＣＲＣ検査を通過した場合、復調、デコーディング、エンコーディング、及び変調の方向にある信号は、ＤＡＣされて成形されるか、又は、ＣＲＣ検査を通過しなかった場合、サンプリング及びＡＤＣの後に増幅のみが行われる信号は、ＤＡＣされて成形され、最後に、成形されたアナログ信号はアンテナを介して転送される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ジョイントアナログネットワーク符号化及び無線中継、つまり複数の送信元からの情報を搬送する物理信号のネットワーク符号化を採用することによりセルラーネットワークの配置を提案することである。本発明はさらに、送信／受信方式及び送信機／受信機の設計を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の第１の態様によれば、無線中継器を備えるセルラーネットワークにおいて使用するジョイントアナログネットワーク符号化及び中継の方法が提供され、この方法は、複数の基地局ｅＮＢから情報信号を受信するステップ、受信した信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するステップ、複数のｅＮＢからの情報を搬送するアナログ信号レベルをアナログネットワーク符号化するステップ、アナログネットワーク符号化された後にシンボルを転送するステップ、及び転送されたシンボルを受信してシンボルを情報信号に変換するステップを備える。
【０００９】
好ましくは、前記基地局はデータを転送するための先行中継局を備え、アナログネットワーク符号化は前記基地局ｅＮＢ及び前記先行中継局からの信号に実行される。
【００１０】
好ましくは、前記中継局時間は交互に入れ替わり、アナログネットワーク符号化された情報信号を搬送する。
【００１１】
好ましくは、前記アナログネットワーク符号化は物理信号加算を備える。
【００１２】
好ましくは、前記物理信号加算は、タイムスロットから分割された信号ブロックに重み付け加算を実行するステップを備える。
【００１３】
本発明の第２の態様によれば、無線中継器を備えるセルラーネットワークにおいて使用するジョイントアナログネットワーク符号化及び中継による受信の方法が提供され、この方法は、複数のｅＮＢ又は中継器から受信した信号に協調的多入力多出力（ＭＩＭＯ；ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）操作を実行するステップ、及びジョイント検出技法により前記ＭＩＭＯ操作を通じて受信した信号をユーザ機器がデコーディングするステップを備える。
【００１４】
好ましくは、前記ジョイント検出技法はＭＩＭＯ空間逆多重化を備える。
【００１５】
好ましくは、前記ジョイント検出技法は逐次干渉除去ＳＩＣを備える。
【００１６】
好ましくは、前記デコーディングのステップは最尤ＭＬ法に基づく。
【００１７】
好ましくは、前記デコーディングのステップはゼロフォーシングアルゴリズムと併せた最小平均２乗誤差アルゴリズムに基づく。
【００１８】
好ましくは、ＵＥが信号を受信した後デコーディングのためにＣｈａｓｅ結合又はＩＲ結合が採用される。
【００１９】
本発明の第３の態様によれば、基地局が提供され、この基地局は、送信される信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するためのサンプリング及びＡＤＣユニット、複数のｅＮＢからの情報を搬送するアナログ信号レベルをアナログネットワーク符号化するための符号化ユニット、アナログネットワーク符号化されたシンボルを転送するための送信ユニットを備える。
【００２０】
好ましくは、前記符号化ユニットは、物理信号加算を採用することによりアナログ信号符号化を実施する。
【００２１】
好ましくは、前記符号化ユニットは、タイムスロットから分割された信号ブロックに重み付け加算を採用することによりアナログ信号符号化を実施する。
【００２２】
本発明の第４の態様によれば、ユーザ機器が提供され、このユーザ機器は、基地局から情報を受信するための受信ユニット、ジョイント検出技法によりデコーディングを実行するためのデコーディングユニット、及びデコーディングされた信号を転送するための送信ユニットを備える。
【００２３】
好ましくは、前記ジョイント検出技法はＭＩＭＯ空間逆多重化を備える。
【００２４】
好ましくは、前記ジョイント検出技法は逐次干渉除去ＳＩＣを備える。
【００２５】
好ましくは、前記デコーディングユニットは最尤ＭＬ法に基づく前記デコーディングのステップを実行する。
【００２６】
好ましくは、前記デコーディングユニットは、ゼロフォーシングアルゴリズムと併せた最小平均２乗誤差アルゴリズムに基づく前記デコーディングのステップを実行する。
【００２７】
好ましくは、Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合は、ＵＥが信号を受信した後デコーディングを実行するために前記デコーディングユニットによって採用される。
【００２８】
本発明の第５の態様によれば、コンピュータ実行可能プログラムを記録したコンピュータ可読媒体が提供され、このプログラムは、コンピュータに搭載された場合、本発明の実施形態による方法をコンピュータに実行させる。
【００２９】
本発明の有益な効果は、本発明の実施形態による中継器がアナログネットワーク符号化を行うこと、つまり、以前の物理信号でアナログネットワーク符号化された現在のスロット／ブロックの情報を搬送する物理信号がサービスデータを伝送するために使用されることである。データを増幅及び転送する際、ＵＥはｅＮＢから信号を受信してそれを中継し、協調的ＭＩＭＯ逆空間ＭＵＸ又は逐次干渉除去によってスロットを検出し、ＵＥが１スロットの硬判定のみを確保するごとに、その他の以前の軟情報が次のスロット検出に使用されるが、それがＵＥの受信パフォーマンスを向上させる。データをデコーディング及び転送する際、ＵＥは、ｅＮＢから受信された１つのブロックの軟情報をバッファに入れ、次いで中継器からデータを受信した後Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合を採用してダイバーシティゲインを取得する。ｅＮＢ及び中継器によって結合されたチャネル行列（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍａｔｒｉｘ）の形式理論における分析から、受信機の結合検出は従来の２＊２伝送ダイバーシティと少なくとも類似するパフォーマンスをもたらすことができる。加えて、２シンボルの中継器のアナログネットワーク符号化は、３＊３ＭＩＭＯと類似するパフォーマンスを得る。たとえ中継器から受信されるより大きいＳＮＲが原因であっても、ゲインははるかに大きくなる。最適な従来技術にまさる本発明の利点は、ジョイントアナログネットワーク符号化及び無線中継が無線通信において新しい用途であることである。現在のＨＳＤＰＡ及びＬＴＥ、ＡＭＣ、ＭＡＣスケジューリング及びＬ１  ＨＡＲＱ技法において、ＵＥがサイト付近にあるとき、すべてがデータ伝送速度の高いピーク速度に重点を置くので、アナログネットワーク符号化による無線中継ジョインは、ＵＥがセル縁部にあるときにサービス伝送パフォーマンスを向上させ、セル通信可能範囲を増大させることができる低コストで複雑さを伴わない解決策である。
【００３０】
本発明の利点は、図面と併せて後段の詳細な説明を読めば明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】無線中継局器を備えるセルラーネットワークの配置を示す図である。
【図２】無線中継器を備える通信装置で使用される増幅及び転送における中継器の構造を示す図である。
【図３】無線中継器を備える通信装置で使用される符号化及び転送における中継器の構造を示す図である。
【図４】２×２協調的ＭＩＭＯ方式のチャネル応答ベクトルを示す図である。
【図５】２×１マクロダイバーシティ方式のチャネル応答ベクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施形態によるアナログネットワーク符号化の方法を示す流れ図である。
【図７】ＭＩＭＯ逆空間ＭＵＸのＬ１構造が採用される、ＵＥ受信機の物理処理構造を示す図である。
【図８】ＳＩＣのＬ１構造が採用される、ＵＥ受信機の物理処理構造を示す図である。
【図９ａ】アナログネットワーク符号化を採用することにより増幅及び転送を行う際のデータ伝送を示す図である。
【図９ｂ】アナログネットワーク符号化を採用することにより増幅及び転送を行う際のデータ伝送を示す図である。
【図１０ａ】アナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す図である。
【図１０ｂ】アナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す図である。
【図１１】アナログネットワーク符号化によるデータの増幅及び転送における無線中継器を備える通信装置を示す概略図である。
【図１２】アナログネットワーク符号化によるデータの符号化及び転送における無線中継器を備える通信装置を示す概略図である。
【図１３】２つの半二重中継器を備える中継器受信機及び送信機システムを示す図である。
【図１４】１スロット中継器にアナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す概略図である。
【図１５】２スロット中継器にアナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
これ以降、本発明の実施形態に詳細な説明が行われる。本発明の実施形態は、図面を参照して説明される。
【００３３】
本発明はジョイントアナログネットワーク符号化及び無線中継器の配置を提供する。２つの中継器は、送信元からのフローをアナログネットワーク符号化情報、つまり以前の物理信号でアナログネットワーク符号化された現在のスロット／ブロックの情報を搬送する物理信号と共に伝送するために時分割を交互に実行する。端末受信機において、基地局からの以前の情報の逐次干渉除去（ＳＩＣ）及び検出が適用されてもよい。複数の受信アンテナがある場合、ｅＮＢ及び中継器の協調的多入力多出力（ＭＩＭＯ）操作が適用されるが、ここで現在の情報は１つの分岐として使用される。ｅＮＢ及び中継器によって結合されたチャネル行列（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍａｔｒｉｘ）の形式理論における分析から、受信機の結合検出は従来の２＊２伝送ダイバーシティと少なくとも類似するパフォーマンスをもたらすことができる。加えて、２シンボルの中継器のアナログネットワーク符号化は、３＊３ＭＩＭＯと類似するパフォーマンスを得る。たとえ中継器から受信されるより大きいＳＮＲが原因であっても、実際にはゲインははるかに大きくなる。
【００３４】
アナログネットワーク符号化の方法は、中継器を備えるシステムのアナログ信号に適用され、そこでアナログ信号は複数の送信元からの情報を搬送する。ユーザ機器は、ジョイント検出技法、つまり基地局及び中継器での協調的ＭＩＭＯ空間逆多重化を適用することができる。図４は、２×２協調的ＭＩＭＯ方式のチャネル応答ベクトルを示す図である。図５は、２×１マクロダイバーシティ方式のチャネル応答ベクトルを示す図である。
【００３５】
図６は、本発明の実施形態によるアナログネットワーク符号化及び中継の方法を示す流れ図である。図６に示されるように、方法は、複数の基地局ｅＮＢから情報信号を受信するステップ、受信した情報信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）するステップ、複数のｅＮＢからの情報信号を搬送するアナログ信号のデジタル化レベルをアナログネットワーク符号化するステップ、アナログネットワーク符号化された後にシンボルを転送するステップ、及び転送されたシンボルを受信して、シンボルを情報信号に変換するステップを備える。
【００３６】
前記アナログネットワーク符号化は、物理信号の加算、つまりアナログ信号のレベルでの信号符号化を示す。物理信号の前記加算は、タイムスロットから分割された信号ブロックに重み付け加算を実行するステップを備える。前記基地局ｅＮＢはまた、データを転送するための先行中継局を備え、アナログネットワーク符号化は前記基地局ｅＮＢ及び前記先行中継局からの信号に実行される。前記中継局時間は交互に入れ替わり、アナログネットワーク符号化情報信号を搬送する。
【００３７】
本発明のもう１つの実施形態によれば、無線中継器を備えるセルラーネットワークにおいて使用されるジョイントアナログネットワーク符号化及び中継による受信の方法は、複数のｅＮＢ又は中継器から受信した信号に協調的多入力多出力操作を実行するステップ、ジョイント検出技法により前記ＭＩＭＯ操作を通じて受信した信号をユーザ機器がデコーディングするステップを備える。前記ジョイント検出技法はＭＩＭＯ空間逆多重化を備える。前記ジョイント検出技法は逐次干渉除去ＳＩＣを備える。前記デコーディングの方法は、最尤ＭＬ法であってもよいか、又はゼロフォーシングアルゴリズムと併せた最小平均２乗誤差アルゴリズムであってもよい。Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合は、ＵＥが信号を受信した後デコーディングを実行するために採用される。
【００３８】
本発明のさらにもう１つの実施形態によれば、基地局は、送信される信号をサンプリングしてアナログ−デジタル変換するためのサンプリング及びＡＤＣユニット、複数のｅＮＢからの情報を搬送するアナログ信号をシンボルにアナログネットワーク符号化するための符号化ユニット、アナログネットワーク符号化シンボルを転送するための送信ユニットを備える。前記符号化ユニットは、物理信号の加算を採用することによりアナログ信号符号化を実施する。前記符号化ユニットは、タイムスロットから分割された信号ブロックに重み付け加算を採用することによりアナログ信号符号化を実施する。
【００３９】
本発明のさらにもう１つの実施形態において、ユーザ機器は、基地局ｅＮＢから情報を受信するための受信ユニット、ジョイント検出技法により信号をデコーディングするためのデコーディングユニット、及びデコーディングされた信号を転送するための送信ユニットを備える。前記ジョイント検出技法はＭＩＭＯ空間逆多重化を備える。前記ジョイント検出技法は逐次干渉除去ＳＩＣを備える。前記デコーディングユニットは最尤ＭＬに基づく前記デコーディングのステップを実行することができる。前記デコーディングユニットは、ゼロフォーシングアルゴリズムと併せた最小平均２乗誤差アルゴリズムに基づくデコーディングのステップを実行することができる。Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合は、ＵＥが信号を受信した後デコーディングを実行するために前記デコーディングユニットによって採用される。
【００４０】
図４及び図５に対応するチャネル応答ベクトルがアナログネットワーク符号化された後のデコーディング及び転送におけるＵＥ受信機及び検出の方法は、図７及び図８を参照して説明される。
【００４１】
図７は、ＭＩＭＯ逆空間ＭＵＸのＬ１構造が採用され、ユーザ機器が２つのアンテナを備える、ＵＥ受信機の物理処理構造を示す図である。図６に示されるように、データがデコーディングされて転送されるとき、中継器は信号サンプルをデコーディングして巡回冗長検査を実行し、次いでデータは再エンコーディングされてＵＥに転送されるが、そこで中継器の伝送はｅＮＢの伝送よりも１タイムスロット後である。受信端末のユーザ機器は、基地局ｅＮＢ及び中継器から受信したデータ信号にＭＩＭＯ空間逆多重化を適用することができる。ＵＥはｅＮＢから受信された１つのブロックの軟情報をバッファに入れ、次いで中継器からデータを受信した後Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合を採用してダイバーシティゲインを取得する。
【００４２】
図８は、ＳＩＣのＬ１構造が採用され、ユーザ機器ＵＥが１つのアンテナを備えるＵＥ受信機の物理処理構造を示す図である。図７に示されるように、端末受信機のＵＥは、ｅＮＢからの以前の情報と共に逐次干渉除去（ＳＩＣ）及び検出を適用することができる。
【００４３】
図９ａ及び図９ｂは、アナログネットワーク符号化を採用することにより増幅及び転送を行う際のデータ伝送を示す図である。図９ａ及び図９ｂに示されるように、２つの中継器は、データを増幅して転送する際のデータ中継を説明するための例として示される。中継器は信号サンプルを増幅してそれをＵＥに転送し、中継器の伝送はｅＮＢからの伝送よりも１スロット遅れている。図９ａにおいて、中継器１は奇数データのみを増幅して転送し、中継器２は偶数データのみを増幅して転送し、中継器によって適用されるデータへの遅延は１スロットである。図９ｂにおいて、中継器１はｋＳｉ＋（１−ｋ）Ｓｉ＋１（ｉ＝０，１，２．．．）に従ってエンコーディングを実行し、中継器２はｋＳｉ＋（１−ｋ）Ｓｉ＋１（ｉ＝０，１，２．．．）に従ってエンコーディングを実行し、ここで０＜ｋ＜１は２つの符号化システムの力率であり、図９ｂにおいて、中継器によって適用されたデータへの遅延は２スロットである。エンコーディングの方法はこれに限定されることはなく、例えば係数が複素数であるｋ１及びｋ２として定義されるなど、任意のアナログネットワーク符号化の方法が中継器におけるデータの増幅及び転送に適用されてもよいか、又は３つ以上の符号化シンボルでのネットワーク符号化が適用されてもよいことは、当業者に理解されるべきである。図９ｂに示されるように、２スロットの符号化中継器は、検出のために２つ以上前のスロットの以前の情報（軟判定情報）を使用することもできる。ｅＮＢと中継器との間の空間多重化により、ＵＥはジョイント検出技法を適用する必要があるが、ここでジョイント検出の方法１は、基地局と中継器の間の協調的ＭＩＭＯ逆空間ＭＵＸ及びｅＮＢからの以前の情報と併せた検出であり、ジョイント検出の方法２は、逐次干渉除去及びｅＮＢからの以前の情報と併せた検出である。
【００４４】
図１０ａ及び図１０ｂは、アナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す概略図である。図１０ａ及び図１０ｂに示されるように、２つの中継器は、データを増幅して転送するときのデータ中継を説明するための例として示される。データをデコーディングして転送する際、中継器は信号サンプルをデコーディングしてＣＲＣ検査を実行し、次いでデータを再符号化してそれをＵＥに転送するが、そこで中継器によって伝送されるデータブロックはｅＮＢから伝送されるデータブロックよりも２ブロック遅れる。
【００４５】
また、受信機は基地局と中継器間のＭＩＭＯ逆空間ＭＵＸを適用することができる。ＵＥ受信機は１つのブロックの軟情報をバッファに入れ、中継器からデータを受信した後Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合を採用する。さらに、受信機は逐次干渉除去及びｅＮＢからの以前の情報と併せた検出を適用することができる。
【００４６】
本発明において、中継ノードの存在は、例えばＡＭＣ、ＭＡＣスケジューリング、及びＬ１  ＨＡＲＱなどのｅＮＢの操作に影響を及ぼすことはない。ｅＮＢは中継ノードが存在するかどうかを考慮することはなく、中継器からｅＮＢへのアップリンクはなく、制御シグナリングはｅＮＢとＵＥ間を直接トランスポートする。中継器はサービスデータのみを受信し、それをＵＥに転送する。制御シグナリングのその他の設計が本発明の実施態様に影響を与えないことを理解されたい。
【００４７】
図１１は、アナログネットワーク符号化によるデータの増幅及び転送における無線中継器を備える通信装置を示す概略図である。図１１に示されるように、中継局はアンテナを介してｅＮＢからアナログデータを受信し、データはサンプリングされてアナログ−デジタル変換され、ＡＤＣデジタル信号は記号化され、記号化された信号は増幅され、増幅された信号はアナログネットワーク符号化され、最後に、アナログネットワーク符号化された信号はデジタル−アナログ変換されて成形され、成形されたアナログ信号はアンテナを介して転送される。従って、中継器においてデータの増幅及び転送が実施される。
【００４８】
図１２は、アナログネットワーク符号化によるデータの符号化及び転送における無線中継器を備える通信装置を示す概略図である。図１２に示されるように、中継器は、アンテナを介してｅＮＢからアナログデータを受信し、データはサンプリングされてアナログ−デジタル変換され、ＡＤＣデジタル信号は２つの方向に分割されて、その１つは増幅され、もう１つは復調及びデコーディングが行われ、デコーディング後、さらに巡回冗長検査が行われ、同時にエンコーディング及び変調が行われ、ＣＲＣ検査を通過した場合、復調、デコーディング、エンコーディング、及び変調の方向にある信号は、アナログネットワーク符号化され、ＣＲＣ検査を通過しなかった場合、サンプリング及びＡＤＣの後に増幅のみが行われる信号は、アナログネットワーク符号化され、次いで、デジタル−アナログ変換されて成形され、最後に、成形されたアナログ信号はアンテナを介して転送される。
【００４９】
図１３は、２つの半二重中継器を備える中継器受信機及び送信機システムを示す。システムは、基地局ｅＮＢ、半二重中継器１及び半二重中継器２、並びにユーザ機器を備える。図１３に示されるように、２つの半二重中継器は順に、タイムスライスで中継を実行して、アナログネットワーク符号化情報と共に送信元からのフローを伝送する。各中継器はエアインターフェイスを通じて交互に信号を受信及び送信し、サービスデータは、図１３に示されるように、２つの中継器によって継続的に時間−周波数リソースで搬送される。これが図１３に示される中継器受信機及び送信機システムにおける２つの中継器に限定されないことは、当業者には理解されるであろう。３つ以上の中継器があってもよく、又は中継器は１つだけであってもよい。
【００５０】
以下において、本発明の実施形態による増幅及び転送におけるＵＥ受信機及び検出の方法が説明される。データを増幅して転送するとき、中継器は信号サンプルを増幅してそれらをＵＥに転送するが、中継器の伝送はｅＮＢからの伝送よりも１スロット遅れている。ＵＥ受信機及び検出の方法は２つの受信アンテナを有するＵＥを一例として説明される。
【００５１】
図１４は、１スロット中継器にアナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す概略図である。最初に、ＵＥは第１スロットでｅＮＢからＳ１信号を受信し、
ｙ０＝Ｈ００ｓ１＋ｎ０  （１）  とする。
第２に、ＵＥは第２スロットでｅＮＢからＳ１＋Ｓ２信号を受信し、それを中継し、
ｙ１＝Ｈ１１ｓ２＋Ｈ１２ｓ１＋ｎ１
ｙ２＝Ｈ２１ｓ２＋Ｈ２２ｓ１＋ｎ２  （２）  とする。
上記の式は、以下のような行列積として表されてもよい。
【００５２】
【数１】
2011514729.tif 000003
【００５３】
【数２】
2011514729.tif 000004
とする。
受信機によって形成された信号ベクトルｙは、以下のように表されてもよい。
ｙ＝Ｈｓ＋ｎ  （５）
最適なデコーディングの方法は、受信機が伝送されたスロットのすべての可能な組み合わせを観察されるものと比較するＭＬ（最尤）である。
【００５４】
【数３】
2011514729.tif 000005
次善のデコーディングの方法は、ＺＦと併せたＭＭＳＥである。
しかし、このスロットにおいては、ｓ１のみが硬判定を受ける。つまり、デジタル信号への変換のための硬判定は、ｓ１でしか実行されず、その他の信号は判定を受けることはなく、それらはアナログネットワーク符号化を実行するために結合される。少なくとも、
【００５５】
【数４】
2011514729.tif 000006
とし、これが次のスロット判定に使用される。ここで、最大比率組み合わせ（ＭＲＣ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）が、ここで使用される受信メカニズムとして適用される。
【００５６】
図１５は、２スロット中継器にアナログネットワーク符号化を採用することによりデコーディング及び転送を行う際のデータ伝送を示す概略図である。最初に、ＵＥは第１スロットでｅＮＢからＳ１信号を受信し、
ｙ０＝Ｈ００ｓ１＋ｎ０  （８）
第２に、ＵＥは第２スロットでｅＮＢからＳ１＋Ｓ２信号を受信し、それを中継し、
【００５７】
【数５】
2011514729.tif 000007
第３に、ＵＥは第３スロットでｅＮＢからＳ１＋Ｓ２＋Ｓ３信号を受信し、それを中継し、
【００５８】
【数６】
2011514729.tif 000008
とするが、
ここで、力率ｋはチャネル係数Ｈに併合される。上記の式は、以下のような行列積として表されてもよい。
【００５９】
【数７】
2011514729.tif 000009
【００６０】
【数８】
2011514729.tif 000010
とする。
受信機によって形成された信号ベクトルｙは、以下のように表されてもよい。
ｙ＝Ｈｓ＋ｎ  （１３）
最適なデコーディングの方法は、受信機が伝送されたスロットのすべての可能な組み合わせを観察されるものと比較するＭＬ（最尤）である。
【００６１】
【数９】
2011514729.tif 000011
次善のデコーディングの方法はＺＦと併せたＭＭＳＥである。
しかし、このスロットにおいては、ｓ１のみが硬判定を受け、ｓ２及びｓ３を含む以前の情報のその他のスロットは次のスロット判定に使用される。
【００６２】
以下において、ＵＥ受信機及び検出の方法は、１つの受信アンテナを有するＵＥを一例として説明される。この場合、ＵＥは、ジョイント検出技法１）基地局と中継器間の逆空間ＭＵＸのＭＬ検出、又は２）逐次干渉除去（ＳＩＣ）及びｅＮＢからの以前の情報と併せた検出を適用することができる。
【００６３】
１つの受信アンテナのみを有するＵＥの受信機及び検出の方法は、以下のように説明されるが、中継には１スロットだけの遅延がある。最初に、ＵＥは第１スロットでｅＮＢからＳ１信号を受信し、
ｙ０＝Ｈ００ｓ１＋ｎ０  （１５）
とする。
第２に、ＵＥは第２スロットでｅＮＢからＳ１＋Ｓ２信号を受信し、
ｙ１＝Ｈ１１ｓ２＋Ｈ１２ｓ１＋ｎ１  （１６）
とする。
上記の式は、以下のような行列積として表されてもよい。
【００６４】
【数１０】
2011514729.tif 000012
【００６５】
【数１１】
2011514729.tif 000013
とする。
受信機によって形成された信号ベクトルｙは、以下のように表されてもよい。
ｙ＝Ｈｓ＋ｎ  （１９）
最適なデコーディングの方法は、受信機が伝送されたスロットのすべての可能な組み合わせを観察されるものと比較するＭＬ（最尤）である。
【００６６】
【数１２】
2011514729.tif 000014
チャネル応答行列は下三角行列であるので、さらに単純なデコーディングの方法は逐次干渉除去（ＳＩＣ）及びＭＭＳＥである（例えば、もう１つはＬＳ又はＭＬ）。ＭＭＳＥを採用するデコーディングの方法は、以下のステップを備える。
【００６７】
【数１３】
2011514729.tif 000015
ＭＲＣは、ステップ３で適用される。このスロットにおいて、ｓ１の硬判定のみが確保される。
少なくとも、
【００６８】
【数１４】
2011514729.tif 000016
とし、これが次のスロット判定に使用される。
【００６９】
以下において、１つの受信アンテナのみを有するＵＥの受信機及び検出の方法が説明されるが、中継には２スロットの遅延がある。最初に、ＵＥは第１スロットでｅＮＢからＳ１信号を受信し、
ｙ０＝Ｈ００ｓ１＋ｎ０  （２６）
とする。
第２に、ＵＥは第２スロットでｅＮＢからＳ１＋Ｓ２信号を受信し、それを中継する。図のＳ０は１の定数であり、
【００７０】
【数１５】
2011514729.tif 000017
とする。
第３に、ＵＥは第３スロットでｅＮＢからＳ１＋Ｓ２＋Ｓ３信号を受信し、それを中継し、
【００７１】
【数１６】
2011514729.tif 000018
とする。
ここで、力率ｋはチャネル係数Ｈに併合される。上記の式は、以下のような行列積として表されてもよい。
【００７２】
【数１７】
2011514729.tif 000019
【００７３】
【数１８】
2011514729.tif 000020
とする。
受信機によって形成された信号ベクトルｙは、以下のように表されてもよい。
ｙ＝Ｈｓ＋ｎ  （３１）
最適なデコーディングの方法は、受信機が伝送されたスロットのすべての可能な組み合わせを観察されるものと比較するＭＬ（最尤）である。
【００７４】
【数１９】
2011514729.tif 000021
チャネル応答行列は下三角行列であるので、さらに単純なデコーディングの方法は逐次干渉除去（ＳＩＣ）及びＭＭＳＥである（例えば、もう１つはＬＳ又はＭＬ）。ＭＭＳＥを採用するデコーディングの方法は、以下のステップを備える。
【００７５】
【数２０】
2011514729.tif 000022
ＭＲＣは、ステップ５で適用される。このスロットにおいては、ｓ１の硬判定のみが確保され、ｓ２及びｓ３を含むその他の硬判定は次のスロット判定に使用される。
【００７６】
本発明の商業的価値は、以下のように説明される。本発明の実施形態による中継器は、アナログネットワーク符号化を行う、つまり、以前の物理信号でアナログネットワーク符号化された現在のスロット／ブロックの情報を搬送する物理信号がサービスデータを伝送するために使用される。データを増幅及び転送する際、ＵＥはｅＮＢから信号を受信してそれを中継し、協調的ＭＩＭＯ逆空間ＭＵＸ又は逐次干渉除去によってスロットを検出する。ＵＥが１スロットのみの硬判定を確保するごとに、その他の以前の軟情報が次のスロット判定に使用される。それがＵＥの受信パフォーマンスを向上させる。データをデコーディング及び転送する際、ＵＥは、ｅＮＢから受信される１つのブロックの軟情報をバッファに入れ、次いで中継器からデータを受信した後Ｃｈａｓｅ結合又はＩＲ結合を採用してダイバーシティゲインを取得する。ｅＮＢ及び中継器によって結合されたチャネル行列の形式理論における分析から、受信機の結合検出は従来の２＊２伝送ダイバーシティと少なくとも類似するパフォーマンスをもたらすことができる。加えて、２シンボルの中継器のアナログネットワーク符号化は、３＊３ＭＩＭＯと類似するパフォーマンスを得る。たとえ中継器から受信されるより大きいＳＮＲが原因であっても、ゲインははるかに大きくなる。
【００７７】
最適な従来技術にまさる本発明の利点は、ジョイントアナログネットワーク符号化及び無線中継器が無線通信において新しい用途であることである。現在のＨＳＤＰＡ及びＬＴＥ、ＡＭＣ、ＭＡＣスケジューリング及びＬ１  ＨＡＲＱ技法において、ＵＥがサイト付近にあるとき、すべてが高ピークデータ伝送速度に重点を置くので、アナログネットワーク符号化による無線中継ジョイントは、ＵＥがセル縁部にあるときにサービス伝送パフォーマンスを向上させ、セル通信可能範囲を増大させることができる低コストで複雑さを伴わない解決策である。
【００７８】
本発明の一部の実施形態が示され説明されたが、上記の実施形態は添付の特許請求の範囲及びその均等物により定義された本発明の原理及び範囲を逸脱することなく変更することができることが当業者には理解されよう。
【図１】
2011514729.tif 000023
【図２】
2011514729.tif 000024
【図３】
2011514729.tif 000025
【図４】
2011514729.tif 000026
【図５】
2011514729.tif 000027
【図６】
2011514729.tif 000028
【図７】
2011514729.tif 000029
【図８】
2011514729.tif 000030
【図９ａ】
2011514729.tif 000031
【図９ｂ】
2011514729.tif 000032
【図１０ａ】
2011514729.tif 000033
【図１０ｂ】
2011514729.tif 000034
【図１１】
2011514729.tif 000035
【図１２】
2011514729.tif 000036
【図１３】
2011514729.tif 000037
【図１４】
2011514729.tif 000038
【図１５】
2011514729.tif 000039
【国際調査報告】
2011514729.tif 000040
2011514729.tif 000041
2011514729.tif 000042
2011514729.tif 000043
2011514729.tif 000044
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