(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を送信する送信装置と、前記信号を受信する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間で前記信号を中継する中継装置と、を備える通信システムであって、
前記中継装置は、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信部と、
前記第１信号受信部が受信した信号の変調方式毎に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を表すコードブック番号と、前記受信ＳＮＲ毎に最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して表現した尤度量子化ビット値とで構成される第１量子化コードブックと、
前記第１信号受信部が受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ値を推定し、推定した受信ＳＮＲ値に基づいて前記第１量子化コードブックから対応するコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定部と、
前記第１信号受信部が受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調部と、
前記第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調部が検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化部と、
前記尤度適応量子化部が前記尤度を量子化した量子化パラメータを表す前記尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送部と、
を有し、
前記受信装置は、
前記中継装置からの信号を受信する第２信号受信部と、
前記中継装置が有する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックと、
前記第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる前記コードブック番号と尤度量子化ビット値とで表される量子化パラメータを用いて、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化部と、
を有することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置との間で前記信号を中継する中継装置であって、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信部と、
前記第１信号受信部が受信した信号の変調方式毎に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を表すコードブック番号と、前記受信ＳＮＲ毎に最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して表現した尤度量子化ビット値とで構成される第１量子化コードブックと、
前記第１信号受信部が受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ値を推定し、推定した受信ＳＮＲ値に基づいて前記第１量子化コードブックから対応するコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定部と、
前記第１信号受信部が受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調部と、
前記第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調部が検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化部と、
前記尤度適応量子化部が前記尤度を量子化した量子化パラメータを表す前記尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送部と、
を有することを特徴とする中継装置。
【請求項３】
送信装置から送信され、請求項２に記載の中継装置で中継された信号を受信する受信装置であって、
前記中継装置からの信号を受信する第２信号受信部と、
前記中継装置が有する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックと、
前記第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる前記コードブック番号と尤度量子化ビット値とで表される量子化パラメータを用いて、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化部と、
を有することを特徴とする受信装置。
【請求項４】
信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置との間で前記信号を中継する中継方法であって、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記第１信号受信手順で受信した信号の変調方式毎に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲ値を表すコードブック番号と、前記受信ＳＮＲ毎に最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して表現した尤度量子化ビット値とで構成される第１量子化コードブックから、推定した受信ＳＮＲ値に基づいてコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調手順と、
前記第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調手順で検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化手順と、
前記尤度適応量子化手順で前記尤度を量子化した量子化パラメータを表す前記尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送手順と、
を行うことを特徴とする中継方法。
【請求項５】
送信装置から送信され、請求項４に記載の中継方法で中継された信号を受信装置で受信する受信方法であって、
前記中継方法で中継された信号を受信する第２信号受信手順と、
前記中継方法で使用する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる前記コードブック番号と尤度量子化ビット値とで表される量子化パラメータを用いて、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化手順と、
を行うことを特徴とする受信方法。
【請求項６】
信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置との間における前記信号の中継をコンピュータに実現させる中継プログラムであって、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記第１信号受信手順で受信した信号の変調方式毎に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲ値を表すコードブック番号と、前記受信ＳＮＲ毎に最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して表現した尤度量子化ビット値とで構成される第１量子化コードブックから、推定した受信ＳＮＲ値に基づいてコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調手順と、
前記第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調手順で検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化手順と、
前記尤度適応量子化手順で前記尤度を量子化した量子化パラメータを表す前記尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする中継プログラム。
【請求項７】
送信装置から送信され、請求項２に記載の中継装置で中継された信号の受信をコンピュータに実現させる受信プログラムであって、
前記中継装置からの信号を受信する第２信号受信手順と、
前記中継装置が有する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる前記コードブック番号と尤度量子化ビット値とで表される量子化パラメータを用いて、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする受信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置からの信号を中継することで通信品質を改善する通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、送信装置、中継装置、及び受信装置をそれぞれ送信ノード、中継ノード、及び受信ノードと記載することがある。
通信システム、とりわけ無線通信システムにおいて、送信ノードと受信ノードの間に存在する複数の中継ノードを利用して通信品質を改善する通信システムが検討されている（例えば、非特許文献１を参照。）。図１は、複数の中継ノードを利用した通信システムの構成を説明する図である。ここで、通信システムにおける中継ノード２００の数は１以上の任意の数でもよい。また、送信ノード１００−中継ノード２００間および中継ノード２００−受信ノード３００間の接続は有線接続、無線接続のいずれでもよい。
【０００３】
通信システムの中でも、送信ノード−中継ノードの間の通信で中継ノードにおいて検出される尤度を量子化して受信ノードへ転送するものがあり、さらに尤度の量子化ビットを削減するために、検出した尤度の確率分布に応じて量子化パラメータを適応的に変化させる中継システムが検討されている（例えば、非特許文献２を参照。）。
【０００４】
一方、無線通信システム、とりわけ移動体通信システムにおいて、基地局機能の一部を搭載した複数のアンテナユニットを物理的に張り出し、分散局として用いる構成が検討されている。ここで、アンテナユニットは伝送インタフェースと無線送受信機及びアンテナを搭載するユニットのことである。分散局を張り出した基地局は、中央局として複数の分散局を制御する機能を担う。
【０００５】
図２は、中継ノード−受信ノード間が有線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。この場合における送信ノード１００、中継ノード２００、受信ノード３００は、それぞれ上述した基地局機能を中央局と分散局に分けた移動体通信システムにおける端末、分散局、中央局と捉えることもできる。
【０００６】
まず、送信ノード１００から送信された信号は中継ノード２００の無線受信部２１において受信され、雑音が加わる。各中継ノードの軟復調部２２は受信した信号に対して軟復調を行うことで受信信号の尤度を検出する。次に、量子化パラメータ計算部２３は、検出した尤度の確率分布を観測することで量子化パラメータ（どのような量子化幅を採用するか）を算出し、尤度適応量子化部２４はその量子化パラメータに従って尤度の適応量子化を行う。量子化パラメータには例えば量子化後の値である量子化レベル値がある。
【０００７】
量子化された尤度は、‘０’と‘１’のビットで表される尤度量子化ビット値として各中継ノードの有線送信部２５から受信ノード３００へ伝送される。ここで、受信ノード３００は、伝送された尤度に対してどのような量子化パラメータで量子化が行われているかが未知であるため、中継ノード２００は尤度量子化ビット値と共に量子化パラメータを受信ノード３００に通知する必要がある。最後に、受信ノード３００の逆量子化部３２は通知された量子化パラメータに基づいて逆量子化の処理を行い受信ビットを判定し、信号を上位レイヤ機能３３へと転送する。
【０００８】
また、図３は、中継ノード２００−受信ノード３００間が無線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。この場合、中継ノード２００において尤度適用量子化を行うまでの処理は図２の構成と同様であるが、尤度量子化ビット値は、無線送信部２６で変調が行われ、無線信号として受信ノード３００へ送信される。受信ノード３００では、各中継ノード２００からの信号を各無線受信部３４で受信して復調部３５で復調し、逆量子化の処理を行う。この時、復調の処理は硬判定と軟判定のいずれでもよい。
【０００９】
図２及び図３で示した通信システムにより、送信ノードと受信ノードで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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】衣斐  信介、三瓶  政一、信学技報，ｖｏｌ．１１３，  ｎｏ．４５６，  ＲＣＳ２０１３−３３６，  １８１−１８６頁、「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」、２０１４年３月。
【非特許文献２】Ｃｌｅｍｅｎｓ  Ｎｏｖａｋ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃ．  ＩＳＩＴ  ２００９，  ｐｐ．１０７０−１０７４，“Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｏｆｔ−Ｏｕｔｐｕｔ  Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ  ｉｎ  Ｂｉｔ−Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ  Ｃｏｄｅｄ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”  Ｊｕｌｙ，２００９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図２及び図３の構成では、受信品質によって変化する量子化パラメータを通知する際に必要となるビット数が多くなり、中継ノード−受信ノード間のオーバーヘッド増加が課題となる。例えば、尤度を３ビットで量子化する場合、８段階の量子化レベル値（量子化パラメータ）を受信品質が変化する度に受信ノードへ通知する必要がある。また、各量子化レベル値を表すのには、浮動小数点数のような数値表現を用いる必要があるが、例えば倍精度浮動小数点数を用いた場合、１つの量子化レベル値につき６４ビットのビット数が必要である。つまり、中継ノードは現在の信号について適応する量子化パラメータ（段階毎の量子化レベル値）を受信ノードに通知しなければならず、上記例ならば８段階×６４ビット＝５１２ビットものビット数が１回の量子化パラメータ通知に必要となる。
【００１２】
本発明では、このような課題を解決するため、送信装置からの信号を中継装置で検出した尤度を量子化して受信装置へ伝送する場合に、量子化パラメータの通知に必要なビット数を低減し、伝送のオーバーヘッドを縮小できる通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では、尤度の確率分布と最適な量子化パラメータが送信ノード−中継ノード間で使用している通信システムにおける変調方式と受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）からあらかじめ計算できることを利用する。各変調方式の時に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲにおいて、最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して量子化コードブックとして中継ノードと受信ノードで備えておき、各中継ノードは受信ＳＮＲの範囲を示すコードブック番号のみを受信ノードに通知することで、中継ノード−受信ノード間のオーバーヘッドを削減する。
【００１４】
具体的には、本発明に係る通信システムは、信号を送信する送信装置と、前記信号を受信する受信装置と、前記送信装置と前記受信装置との間で前記信号を中継する中継装置と、を備える通信システムであって、
前記中継装置は、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信部と、
前記第１信号受信部が受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記受信ＳＮＲ値から対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定部と、
前記第１信号受信部が受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調部と、
尤度を量子化する量子化パラメータと尤度を量子化した尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に記載した第１量子化コードブックと、
前記第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調部が検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化部と、
前記尤度適応量子化部が前記尤度を量子化した尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送部と、
を有し、
前記受信装置は、
前記中継装置からの信号を受信する第２信号受信部と、
前記中継装置が有する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックと、
前記第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる前記コードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を用いて、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化部と、
を有する
ことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る中継装置は、信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置との間で前記信号を中継する中継装置であって、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信部と、
前記第１信号受信部が受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記受信ＳＮＲ値から対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定部と、
前記第１信号受信部が受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調部と、
尤度を量子化する量子化パラメータと尤度を量子化した尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に記載した第１量子化コードブックと、
前記第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調部が検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化部と、
前記尤度適応量子化部が前記尤度を量子化した尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定部が選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送部と、
を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る受信装置は、送信装置から送信され、請求項２に記載の中継装置で中継された信号を受信する受信装置であって、
前記中継装置からの信号を受信する第２信号受信部と、
前記中継装置が有する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックと、
前記第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる前記コードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を用いて、前記第２信号受信部が受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化部と、
を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る中継方法は、信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置との間で前記信号を中継する中継方法であって、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記受信ＳＮＲ値から対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調手順と、
尤度を量子化する量子化パラメータと尤度を量子化した尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に記載した第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調手順で検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化手順と、
前記尤度適応量子化手順で前記尤度を量子化した尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送手順と、
を行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る受信方法は、送信装置から送信され、請求項４に記載の中継方法で中継された信号を受信装置で受信する受信方法であって、
前記中継方法で中継された信号を受信する第２信号受信手順と、
前記中継方法で使用する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる前記コードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を用いて、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化手順と、
を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る中継プログラムは、信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置との間における前記信号の中継をコンピュータに実現させる中継プログラムであって、
前記送信装置側からの信号を受信する第１信号受信手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記受信ＳＮＲ値から対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調手順と、
尤度を量子化する量子化パラメータと尤度を量子化した尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に記載した第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調手順で検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化手順と、
前記尤度適応量子化手順で前記尤度を量子化した尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る受信プログラムは、送信装置から送信され、請求項２に記載の中継装置で中継された信号の受信をコンピュータに実現させる受信プログラムであって、
前記中継装置からの信号を受信する第２信号受信手順と、
前記中継装置が有する前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照し、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる前記コードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を用いて、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、送信装置からの信号を中継装置で検出した尤度を量子化して受信装置へ伝送する場合に、量子化パラメータの通知に必要なビット数を低減し、伝送のオーバーヘッドを縮小できる通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】複数の中継ノードを利用した通信システムの構成を説明する図である。
【図２】中継ノード−受信ノード間が有線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。
【図３】中継ノード−受信ノード間が無線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。
【図４】本発明に係る通信システムで使用される量子化コードブックの一例を説明する図である。
【図５】本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。
【図６】本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。
【図７】本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。
【図８】本発明に係る通信システムの構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２４】
本発明では、各変調方式の時に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲにおいて、最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して量子化コードブックとして中継ノードと受信ノードで備えておき、各中継ノードは受信ＳＮＲの範囲を示すコードブック番号のみを受信ノードに通知する。例えば、変調方式が２種類、受信ＳＮＲ範囲が２段階ある場合、合計４種類の量子化パラメータを用意する。この量子化パラメータの通知に必要なコードブック番号のビット数は４通りのビット系列が表せる２ビットとなる。図４は、尤度の量子化ビット数が２である上記例の量子化コードブックの一例である。
【００２５】
（実施例１）
図５は、本実施例１における通信システムの構成を説明する図である。本実施例の通信システムは、信号を送信する送信装置１００と、前記信号を受信する受信装置３０１と、送信装置１００と受信装置３０１との間で前記信号を中継する中継装置２０１と、を備える。
【００２６】
中継装置２０１は、信号を送信する送信装置１００と前記信号を受信する受信装置３０１との間で前記信号を中継する中継装置であって、
送信装置１００からの信号を受信する第１信号受信部（無線受信部２１）と、
第１信号受信部が受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ値を推定し、受信ＳＮＲ値から対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定部２７と、
第１信号受信部が受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調部２２と、
尤度を量子化する量子化パラメータと尤度を量子化した尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に記載した第１量子化コードブック２８と、
第１量子化コードブック２８を参照し、受信ＳＮＲ推定部２７が選択したコードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて軟復調部２２が検出した尤度を適応量子化する尤度適応量子化部２４と、
尤度適応量子化部２４が尤度を量子化した尤度量子化ビット値と受信ＳＮＲ推定部２７が選択したコードブック番号を含む信号を受信装置３０１へ出力する伝送部（有線送信部２５）と、
を有する。
【００２７】
中継装置２０１は、コンピュータに中継プログラムを読み込ませることで実現することができる。当該中継プログラムは、
送信装置側からの信号を受信する第１信号受信手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ値を推定し、前記受信ＳＮＲ値から対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択する受信ＳＮＲ推定手順と、
前記第１信号受信手順で受信した信号に対して軟復調を行い、前記信号の尤度を検出する軟復調手順と、
尤度を量子化する量子化パラメータと尤度を量子化した尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に記載した第１量子化コードブックを参照し、前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号に対応する量子化パラメータに基づいて前記軟復調手順で検出した前記尤度を適応量子化する尤度適応量子化手順と、
前記尤度適応量子化手順で前記尤度を量子化した尤度量子化ビット値と前記受信ＳＮＲ推定手順で選択した前記コードブック番号を含む信号を前記受信装置側へ出力する伝送手順と、
をコンピュータに実行させることができる。
【００２８】
受信装置３０１は、送信装置１００から送信され、中継装置２０１で中継された信号を受信する受信装置であって、
中継装置２０１からの信号を受信する第２信号受信部（有線受信部３１）と、
中継装置２０１が有する第１量子化コードブック２８と同じ内容の第２量子化コードブック３８と、
第２量子化コードブック３８を参照し、第２信号受信部が受信した信号に含まれるコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を用いて、第２信号受信部が受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化部３２と、
を有する。
【００２９】
受信装置３０１は、コンピュータに受信プログラムを読み込ませることで実現することができる。当該受信プログラムは、
中継装置２０１からの信号を受信する第２信号受信手順と、
中継装置２０１が有する第１量子化コードブック２８と同じ内容の第２量子化コードブック３８を参照し、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる前記コードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を用いて、前記第２信号受信手順で受信した信号に含まれる量子化された尤度に対して逆量子化の処理を行う逆量子化手順と、
をコンピュータに実行させることができる。
【００３０】
本実施例では、図２及び図３の中継ノード２００の量子化パラメータ計算部２３が行う量子化パラメータ計算の代替に、各中継ノード２０１の受信ＳＮＲ推定部２７が受信信号をもとに受信ＳＮＲ推定を行う。受信ＳＮＲ推定は、まず受信電力と雑音電力を推定した後、受信電力から雑音電力を差し引くことで受信信号電力を計算し、受信信号電力と雑音電力の比を計算することで推定できる。雑音電力は送信信号の中に無信号区間を設けておくことで推定することが可能である。
【００３１】
受信ＳＮＲ推定部２７は、推定した受信ＳＮＲから対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択し、尤度適応量子化部２４に通知する。なお、コードブック番号は、予め受信ＳＮＲ推定部２７に設定されるものとする。
【００３２】
尤度適応量子化部２４は複数パターンの量子化パラメータが格納された量子化コードブック２８を参照することで通知されたコードブック番号に対応する量子化パラメータを読み込み、その量子化パラメータを用いて尤度を量子化し、尤度量子化ビット値を得る。そして、各中継ノード２０１の伝送部（有線送信部２５）は、尤度量子化ビット値と受信ＳＮＲ推定部２７から通知されたコードブック番号を受信ノード３０１へ伝送する。
【００３３】
受信ノード３０１の逆量子化部３２は、通知されたコードブック番号をもとに量子化コードブック３８を参照し、中継ノード２０１で行われている量子化の量子化パラメータを読み込んだ上で、受信した尤度量子化ビット値に対して逆量子化の処理を行う。
【００３４】
なお、送信ノード１００−中継ノード２０１間は有線接続でもよい。またノード間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。また、中継ノードにおける軟復調の処理の後に復号の処理を行ってもよい。
【００３５】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の手法を用いる場合において、中継ノード−受信ノード間を無線接続としたものである。図６は、実施例２の通信システムの構成を説明する図である。本実施例では、中継装置２０２の伝送部が無線送信部２６、受信装置３０２の第２信号受信部が無線受信部３４となる。本実施例も、尤度量子化ビット値とコードブック番号を取得するまでの処理は実施例１と同様である。本実施例では、伝送部に相当する無線送信部２６が尤度量子化ビット値とコードブック番号を含む信号を変調し、無線信号として受信ノード３０２へ送信する。この時、各中継ノード２０２と受信ノード３０２の間の無線伝送において、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）伝送を行ってもよい。受信ノード３０２は、各無線受信部３４で受信した各中継ノード２０２からの信号を復調部３５で復調する。逆量子化部３２は、実施例１と同様に逆量子化の処理を行う。この時、復調の処理は硬判定と軟判定のいずれでもよい。ＭＩＭＯ伝送の場合は復調処理の前に、ＭＩＭＯ処理部３６でＭＩＭＯ処理を行う。
【００３６】
なお、送信ノード１００−中継ノード２０２間は有線接続でもよい。またノード間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。また、各中継ノードの無線送信部において変調の前に符号化の処理を行ってもよく、中継ノードあるいは受信ノード復調の後に復号の処理を行ってもよい。
【００３７】
（実施例３）
実施例３は、実施例１の手法を用いる場合において、送信ノード数及び中継ノード数を任意の数にしたもの、あるいは無線接続区間において各送信ノードのアンテナ数及び各中継ノードのアンテナ数を任意の数にしたものである。図７は、実施例３の通信システムの構成を説明する図である。ここでは送信ノード１００の数をＭ、中継ノード２０３の数をＮとしている。この場合、無線区間において単一もしくは複数のデータストリームを伝送するＭＩＭＯ伝送を行ってもよい。その場合、各中継ノード２０３はＭＩＭＯ処理部２９をさらに備える。
【００３８】
中継ノード２０３は、受信ＳＮＲの推定をＭＩＭＯ処理の後の信号に対して行なう。その後、中継ノード２０３は、データストリーム毎に、実施例１で説明したように軟復調及び尤度適応量子化を行い、尤度量子化ビット値を並列直列変換部２９ａで並列直列変換して受信ノード３０３へ伝送する。
【００３９】
受信ノード３０３は、各中継ノード２０３から伝送された尤度量子化ビット値とコードブック番号を直列並列変換部３９ａで直列並列変換し、それらをもとに実施例１で説明したように逆量子化の処理を行い、データストリーム毎にビットを判定して上位レイヤ機能へと転送する。
【００４０】
なお、送信ノード１００−中継ノード２０３間は有線接続でもよい。またノード間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。また、中継ノードにおける軟復調の処理の後に復号の処理を行ってもよい。
【００４１】
（実施例４）
実施例４は、実施例２の手法を用いる場合において、送信ノード数及び中継ノード数を任意の数にしたもの、あるいは無線接続区間において各送信ノードのアンテナ数及び各中継ノードのアンテナ数を任意の数にしたものである。図８は、実施例４の通信システムの構成を説明する図である。ここでは送信ノード１００の数をＭ、中継ノード２０４の数をＮとしている。この場合、無線区間において単一もしくは複数のデータストリームを伝送するＭＩＭＯ伝送を行ってもよい。その場合、各中継ノード２０４はＭＩＭＯ処理部２９をさらに備える。
【００４２】
中継ノード２０４は、受信ＳＮＲの推定をＭＩＭＯ処理の後の信号に対して行なう。その後、中継ノード２０４は、データストリーム毎に、実施例２で説明したように軟復調及び尤度適応量子化を行い、受信ノード３０４へ伝送する。
【００４３】
受信ノード３０４は、実施例２で説明したように各無線受信部３４で受信した各中継ノードからの信号を復調し、逆量子化の処理を行う。この時、復調の処理は硬判定と軟判定のいずれでもよい。
【００４４】
なお、送信ノード１００−中継ノード２０４間は有線接続でもよい。またノード間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。また、各中継ノードの無線送信部において変調の前に符号化の処理を行ってもよく、中継ノードあるいは受信ノード復調の後に復号の処理を行ってもよい。
【００４５】
（発明の効果）
尤度の量子化パラメータを適応的に変化させた上で、量子化した尤度を中継ノードから受信ノードに伝送する通信システムにおいて、１回の通知に多くのビットを必要とする量子化パラメータの代わりに受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号のみを中継ノードから受信ノードに伝送することによって、中継ノード−受信ノード間の伝送におけるオーバーヘッドが削減可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
２１：無線受信部
２２：軟復調部
２３：量子化パラメータ計算部
２４：尤度適応量子化部
２５：有線送信部
２６：無線送信部
２７：受信ＳＮＲ推定部
２８：量子化コードブック
２９：ＭＩＭＯ処理部
２９ａ：並列直列変換部
３１：有線受信部
３２：逆量子化部
３３：上位レイヤ機能
３４：無線受信部
３５：復調部
３６：ＭＩＭＯ処理部
３８：量子化コードブック
３９ａ：直列並列変換部
１００：送信装置（送信ノード）
２００〜２０４：中継装置（中継ノード）
３００〜３０４：受信装置（受信ノード）
【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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