(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号（１０２）の複素受信値（１１２、ｙＲＤ）を求める信号決定部（１１０）と、
第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせにより表される軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））を取得する軟情報決定部（１２０）と
を備えており、
前記第１の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第１のビット値を含む変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより得られるものであって、ここで、前記変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）は少なくとも２ビットを表し、そして、前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））は、加算の対象となる各シンボル（ｓ）を表す信号が送信機から中継局へと送信された場合に前記複素受信値（１１２、ｙＲＤ）を受信する確率を示すものであり、各シンボル（ｓ）を表す信号により前記中継局から受信することになる前記受信信号（１０２）が生じ、
前記第２の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第２のビット値を含む前記変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより得られるものであって、ここで、前記第１のビット値は前記第２のビット値とは異なり、
前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））は中継関数（ｆ（ｙＳＲ））に基づくものであり、該中継関数（ｆ（ｙＳＲ））は、前記送信機から受信した無線信号に基づいて前記受信機へと送信される無線信号を求めるために前記中継局が用いるものであり、
前記中継関数（ｆ（ｙＳＲ））は、
【数１】
0005167393.tif 000053
又は
【数２】
0005167393.tif 000054
に基づくものであり、ｓは前記変調アルファベットＡのシンボルを示し、ｙＳＲは前記中継局が前記送信機から受信する複素受信値を示し、ｆ（ｙＳＲ）は前記中継関数を示し、Ｃはチャネル符号を示し、βはスケーリング係数を示すものであり、
さらに、得られた軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））に基づいて、前記受信信号（１０２）に含まれるペイロードデータ（１３２）を復号する軟情報復号部（１３０）を備えた、無線通信システムにおいて受信信号（１０２）を復号する受信機（１００、２００）。
【請求項２】
複数の所定の複素受信値に対する複数の軟情報を含む参照テーブルを記憶する記憶装置（２４０）を備えており、
ここで、前記軟情報決定部（１２０）は、求められた複素受信値（１１２、ｙＲＤ）に応じて、前記参照テーブルに含まれる前記複数の軟情報に基づいて、復号のための前記軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））を求めるものである、請求項１に記載の受信機。
【請求項３】
前記軟情報決定部（１２０）は、シンボルの同じビット位置に同じ前記第１のビット値を含む前記変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより前記第１の確率値を計算するものであり、
前記軟情報決定部（１２０）は、シンボルの同じビット位置に同じ前記第２のビット値を含む前記変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより前記第２の確率値を計算するものであり、
前記軟情報決定部（１２０）は、前記第１の確率値及び前記第２の確率値を組み合わせて前記軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））を取得するものである、請求項１に記載の受信機。
【請求項４】
前記軟情報は、前記第１の確率値を前記第２の確率値で割った値の対数を表し、それにより前記軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））は対数尤度比を表すものとなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項５】
前記変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）が３ビット以上を表す、請求項１〜４のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項６】
前記スケーリング係数を記憶し、前記軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））を求める前記軟情報決定部（１２０）に該スケーリング係数を提供する記憶装置（２４０）を備えており、
ここで、前記軟情報決定部（１２０）は、新たなスケーリング係数を求め、かつ、前記送信機と前記中継局との間のチャネルの雑音レベルを示す、前記受信信号に含まれる雑音情報が所定の閾値を超えて変化する場合には、記憶されているスケーリング係数を前記新たなスケーリング係数に更新するものである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項７】
前記信号決定部（１１０）は、前記中継局と前記受信機との間のチャネルの雑音レベルを示す第１の雑音情報（σＤ２）を前記受信信号（１０２）から求めるか又は抽出し、かつ前記送信機と前記中継局との間のチャネルの雑音レベルを示す、前記受信信号（１０２）に含まれる第２の雑音情報（σＲ２）を抽出するものであり、
前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））は、前記第１の雑音情報及び前記第２の雑音情報に依存するものである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項８】
前記軟情報決定部（１２０）は、前記送信機から受信した受信信号（ｙＳＤ）に基づいて対数尤度比を取得するものであり、前記軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））は、前記第１の確率値を前記第２の確率値で割った値の対数を有する対数尤度比を表し、前記第１の確率値及び前記第２の確率値は、前記全体的な確率密度関数と、前記送信機から受信した受信信号に依存する確率密度関数との積に依存し、前記送信機からの受信信号は、前記中継局からの受信信号（１０２）と同じペイロードデータを含むものである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項９】
前記中継局から送信された無線信号を第１のチャネルを介して受信し、前記送信機から送信された無線信号を第２のチャネルを介して受信し、前記第１のチャネルは前記第２のチャネルとは独立している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項１０】
前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））は、前記中継局が前記中継関数によって求められた複素送信値（ｙＳＲ）を含む無線信号を送信する場合に前記複素受信値（１１２、ｙＲＤ）を受信する確率を示す第１の確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｆ（ｙＳＲ）））に基づくものであり、
前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））は、加算の対象となる各シンボル（ｓ）が前記送信機から前記中継局に送信された場合に、前記中継局が前記送信機から複素受信値（ｙＳＲ）を有する受信信号を受信する確率を示す第２の確率密度関数（ｐ（ｙＳＲ｜ｓ））に基づくものである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項１１】
前記軟情報決定部（１２０）は、
【数３】
0005167393.tif 000055
又は
【数４】
0005167393.tif 000056
に基づいて前記軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））を求めるものであり、ＬＳＲＤは、前記送信機からの信号によって生じる、前記中継局から受信する受信信号のビットの対数尤度比を示し、ｓは前記変調アルファベットＡのシンボルを示し、Ａｖｄはシンボルの第ｖ番目の位置におけるビットの組にマッピングされた変調シンボルの集合を表し、ｄ∈｛０，１｝であり、ｙＲＤは求められた複素受信値を示し、ｙＳＲは前記送信機から受信した受信信号から前記中継局により求められた複素受信値を示し、ｆ（ｙＳＲ）は前記中継関数を示し、σＤ２は前記中継局と前記受信機との間のチャネルの雑音分散を示し、σＲ２は前記送信機と前記中継局との間のチャネルの分散を示し、βは前記中継関数のスケーリング係数を示し、Ｌ（ｄ）は、前記送信機からの信号によって生じる前記中継局から受信する受信信号と、前記送信機から受信する受信信号とのビットの対数尤度比を示す、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項１２】
受信信号の複素受信値を求めるステップ（１６１０）と、
第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせによって表される軟情報を得るステップ（１６２０）と
を含み、
ここで、前記第１の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第１のビット値を含む変調アルファベットの各シンボルの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することにより得られるものであり、前記変調アルファベットの各シンボルは少なくとも２ビットを表し、前記全体的な確率密度関数は、加算の対象となる各シンボルを表す信号が送信機から中継局へと送信された場合に前記複素受信値を受信する確率を示し、各シンボルを表す前記信号により前記中継局から受信することになる前記受信信号が生じ、
そして、前記第２の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第２のビット値を含む変調アルファベットの各シンボルの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することにより得られるものであり、前記第１のビット値は前記第２のビット値とは異なり、
前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））は中継関数（ｆ（ｙＳＲ））に基づくものであり、該中継関数（ｆ（ｙＳＲ））は、前記送信機から受信した無線信号に基づいて前記受信機へと送信される無線信号を求めるために前記中継局が用いるものであり、
前記中継関数（ｆ（ｙＳＲ））は、
【数５】
0005167393.tif 000057
又は
【数６】
0005167393.tif 000058
に基づくものであり、ｓは前記変調アルファベットＡのシンボルを示し、ｙＳＲは前記中継局が前記送信機から受信する複素受信値を示し、ｆ（ｙＳＲ）は前記中継関数を示し、Ｃはチャネル符号を示し、βはスケーリング係数を示すものであり、
さらに、得られた軟情報に基づいて前記受信信号に含まれるペイロードデータを復号するステップ（１６３０）を含む、無線通信システムにおいて受信信号を復号する方法（１６００）。
【請求項１３】
受信信号（１０２）の複素受信値（１１２、ｙＲＤ）を求める信号決定部（１１０）と、
第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせにより表される軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））を取得する軟情報決定部（１２０）と
を備えており、
前記第１の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第１のビット値を含む変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより得られるものであって、ここで、前記変調アルファベットの各シンボル（ｓ）は少なくとも２ビットを表し、そして、前記全体的な確率密度関数（ｐ（ＲＤ｜ｓ））は、加算の対象となる各シンボル（ｓ）を表す信号が送信機から中継局へと送信された場合に前記複素受信値（１１２、ｙＲＤ）を受信する確率を示すものであり、各シンボル（ｓ）を表す信号により前記中継局から受信することになる前記受信信号（１０２）が生じ、
前記第２の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第２のビット値を含む前記変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより得られるものであって、ここで、前記第１のビット値は前記第２のビット値とは異なり、
前記軟情報決定部（１２０）は、前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））と、前記送信機から受信した受信信号に依存する確率密度関数との積に依存する前記第１の確率値及び前記第２の確率値を得るものであり、前記送信機からの受信信号は、前記中継局からの受信信号と同じペイロードデータ（１３２）を含むものであり、
前記中継局から送信された無線信号を第１のチャネルを介して受信し、前記送信機から送信された無線信号を第２のチャネルを介して受信し、ここで、前記第１のチャネルは前記第２のチャネルとは独立しており、
さらに、得られた軟情報（１２２、ＬＳＲＤ、Ｌ（ｄ））に基づいて、前記受信信号（１０２）に含まれるペイロードデータ（１３２）を復号する軟情報復号部（１３０）を備えた、無線通信システムにおいて受信信号（１０２）を復号する受信機（１００、２００）。
【請求項１４】
受信信号の複素受信値を求めるステップ（１６１０）と、
第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせによって表される軟情報を得るステップ（１６２０）と
を含み、
ここで、前記第１の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第１のビット値を含む変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより得られるものであり、前記変調アルファベットの各シンボル（ｓ）は少なくとも２ビットを表し、前記全体的な確率密度関数（ｐ（ＲＤ｜ｓ））は、加算の対象となる各シンボル（ｓ）を表す信号が送信機から中継局へと送信された場合に前記複素受信値（１１２、ｙＲＤ）を受信する確率を示し、各シンボル（ｓ）を表す前記信号により前記中継局から受信することになる前記受信信号（１０２）が生じ、
そして、前記第２の確率値は、シンボルの同じビット位置に同じ第２のビット値を含む変調アルファベット（Ａ）の各シンボル（ｓ）の全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））に応じた値を加算することにより得られるものであり、前記第１のビット値は前記第２のビット値とは異なり、
前記軟情報決定部（１２０）は、前記全体的な確率密度関数（ｐ（ｙＲＤ｜ｓ））と、前記送信機から受信した受信信号に依存する確率密度関数との積に依存する前記第１の確率値及び前記第２の確率値を得るものであり、前記送信機からの受信信号は、前記中継局からの受信信号と同じペイロードデータ（１３２）を含むものであり、
前記中継局から送信された無線信号を第１のチャネルを介して受信し、前記送信機から送信された無線信号を第２のチャネルを介して受信し、ここで、前記第１のチャネルは前記第２のチャネルとは独立しており、
さらに、得られた軟情報に基づいて前記受信信号に含まれるペイロードデータを復号するステップ（１６３０）を含む、無線通信システムにおいて受信信号を復号する方法（１６００）。
【請求項１５】
コンピューター又はマイクロコントローラーに対して請求項１２又は１４に記載の方法を実行させるプログラムコードを有するコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明による実施の形態は無線通信システムに関し、具体的には無線通信システムにおいて受信信号を復号化するための受信機及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の無線通信システムのための主要な目標の１つは、ユーザーの使用感を均一なものにすることである。すなわち、セルラーシステムでは、セル端にいるユーザーは経路の損失及び近隣セルからの干渉を被り、セルの中心にいるユーザーよりもはるかにデータレートが低い。この問題に対処するために、追加的な中継ノードを用いて通信をサポートすることができる。これまでに、主に２つの中継方法、すなわち増幅転送（Amplify-Forward, AF）及び復号転送（Decode-Forward, DF）が検討されてきている。ＤＦは、中継におけるチャネル復号化、又は受信信号に対する直接の硬判定のいずれかを意味し、混乱を避けるためにここでは後者をＤｅｔＦと呼ぶことにする。後者の場合には、計算が複雑なチャネル復号を回避することによって、電力消費が小さくかつ非常に単純で小規模な中継が可能になるので興味深い。しかし、ＡＦ及びＤｅｔＦの双方がある欠点を有しているため、より洗練された解決策を求めるという着想に至った。ＡＦは雑音の増幅を被るのに対し、ＤｅｔＦでは、硬判定に起因して有用な情報が失われる。このため、ＡＦ及びＤＦの利点を組み合わせた、平均二乗誤差を最小にする推定転送（Estimate-Forward, EF）と呼ばれる中継方法が文献において提案されている。ＥＦの関数は送信シンボルの期待値であり、したがって、離散アルファベットを利用するという着想を、第１のホップに関する信頼性情報を保持する目的と組み合わせている。いずれにしても、ユーザースループットを増大させることが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、無線通信システムにおいて受信信号を復号するための改善された概念を提供することにあり、これによってビット誤り率の減少及び／又は相互情報量の増加が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、請求項１に記載の受信機又は請求項１４に記載の方法によって達成される。
【０００５】
本発明の一実施の形態によれば、無線通信システムにおいて受信信号を復号するための、信号決定部と軟情報決定部と軟情報復号部とを備えた受信機が提供される。信号決定部は、受信信号の複素受信値を求める。さらに、軟情報決定部は、第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせによって表される軟情報を取得する。第１の確率値は、シンボルの同じビット位置において同じ第１のビット値を含む変調アルファベットの各シンボルの全体的な確率密度関数に応じた値を加算（あるいは合計）することによって導き出すことができ、変調アルファベットの各シンボルは少なくとも２ビットを表す。全体的な確率密度関数は、加算の対象となるそれぞれのシンボルを表す信号が送信機から中継局に送信された場合に複素受信値を受信する確率を示すものであり、各シンボルを表す信号によって中継局から受信する受信信号が生まれる。第２の確率値は、シンボルの同じビット位置において同じ第２のビット値を含む変調アルファベットの各シンボルの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することによって導き出すことができる。第１のビット値は第２のビット値とは異なる。さらに、軟情報復号部は、得られた軟情報に基づいて受信信号に含まれるペイロードデータを復号する。
【０００６】
本発明による実施の形態は、データが中継局を介して送信される場合に、少なくとも４つの異なるシンボル（各シンボルは少なくとも２ビットを表す）を有する変調アルファベットを用いる無線通信システムについて、受信信号に含まれるペイロードデータを、復号されるべきビットが論理０であるか又は論理１であるかの確率を示す軟情報に基づいて復号することができるという中心的な着想に基づいている。このために、加算の対象となるそれぞれのシンボルを表す信号が中継局に送信される場合に、軟情報は複素受信値を受信する確率を示す全体的な確率密度関数に依存するため、中継局の動作は軟情報によって説明することができる。各シンボルを表す信号により、中継局から受信する受信信号が生まれる。このようにして、中継局の動作は複雑な変調アルファベットの場合により正確であると考えることができる。したがって、ビット誤り率を低減することができ、及び／又はスループット若しくは相互情報量を増大させることができる。
【０００７】
本発明によるいくつかの実施の形態によれば、軟情報決定部は第１の確率値及び第２の確率値を計算し、これら第１の確率値及び第２の確率値を組み合わせて軟情報を得る。このようにして、軟情報決定部は求められた複素受信値に応じて軟情報を計算する。
【０００８】
本発明のいくつかの別の実施の形態によれば、複数の所定の複素受信値に関する複数の軟情報を含む参照テーブルを記憶する記憶装置が含まれる。さらに、軟情報決定部は、求められた複素受信値に応じて、参照テーブルに含まれる複数の軟情報に基づいて、復号のための軟情報を求める。この場合、複数の所定の複素受信値に関して複数の軟情報が予め求められ、軟情報決定部はそれらのうちの１つを選択することもできるし、参照テーブルに含まれる軟情報間で補間を行って、復号のために軟情報復号部が用いる軟情報を得ることもできる。
【０００９】
本発明によるいくつかの実施の形態によれば、軟情報は対数尤度比を表す。
【００１０】
本発明のいくつかの実施の形態は、受信機によって知られている中継関数に応じた全体的な確率密度関数に関する。中継関数は、送信機から受信した無線信号に基づいて受信機へと送信される無線信号を求めるために中継局にて用いられる。中継関数は、最小平均二乗誤差の手法に基づくことができる。
【００１１】
本発明による実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】受信機のブロック図である。
【図２】受信機のブロック図である。
【図３】標準的な３端末システムのシステムモデルの概略図である。
【図４】アップリンクにおける、対象となる構成の概略図である。
【図５】中継関数の概略図である。
【図６】確率密度関数の概略図である。
【図７】確率密度関数の比較の概略図である。
【図８】対数尤度比の区分的線形近似（piecewise linear approximation）の概略図である。
【図９】対数尤度比の区分的線形近似の別の概略図である。
【図１０】最大尤度又は最大比の合成の後の１６−ＱＡＭの受信機における符号化されていない場合のビット誤り率と、ソースと中継局の距離との関係を示す図である。
【図１１】様々な値のＳＮＲＳＲ及びＳＮＲＲＤについて、最大尤度を組み合わせた後の１６−ＱＡＭの受信機における相互情報量を示す図である。
【図１２】受信機における相互情報量を示す図である。
【図１３】１６−ＱＡＭの異なる数の並列した中継における符号化されていない場合のビット誤り率と、ソースと中継局の距離との関係を示す図である。
【図１４】１６−ＱＡＭの畳み込み符号なしの誤り率と、ソースと中継局の距離との関係を示す図である。
【図１５】１６−ＱＡＭの畳み込み符号を伴う誤り率と、ソースと中継局の距離との関係を示す図である。
【図１６】無線通信システムにおける受信信号を復号する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、同じか又は同様の機能を有する物及び機能ユニットに対して同じ参照符号を部分的に用い、図面に関する説明は、実施形態の説明における冗長性を減らすために他の図面にも適用される。
【００１４】
中継ネットワークにおいて信頼性情報を転送することは、増幅転送（Amplify-Forward, AF）のような単純な線形中継の利点と、復号転送（Decode-Forward, DF）又は検出転送（Detect-Forward, DetF）といった硬判定中継の利点とを組み合わせるために、近年多くの注目を集めてきた。以下において、チャネル復号を行わない単純な中継を伴う、符号化されていない送信または符号化された送信を説明する。チャネル符号化はほぼ全ての通信システムで行われるが、場合によっては中継を可能な限り単純にすべきであるので、後者の場合が興味深い。特に、バッテリー制約のある移動中継局が将来の通信システムのための有望な手法である。ソース中継チャネルが良好である場合はＤｅｔＦが良好な性能を示し、そうでない場合にはＡＦが妥当であるが、場合によっては双方が大幅な損失を示す。１つの可能性は、特定のシナリオ又はチャネル条件に応じて、中継方法を切り換えることである。提示される手法は、例えば、ＤｅｔＦのように離散シンボルを考慮に入れるが、ＡＦのように受信機において利用される信頼性情報を依然として保持することにより、ＡＦ及びＤｅｔＦの利点を組み合わせる。ＢＰＳＫ（二位相偏移変調）又はＱＰＳＫ（四位相偏移変調）の場合の対数尤度比（ＬＬＲ）の転送が、例えば、X. Bao及びJ. Li、「Efficient Message Relaying for Wireless User Cooperation: Decode-Amplify-Forward (DAF) and Hybrid DAF and Coded-Cooperation」（IEEE Transaction on Wireless Communications, vol. 6, no. 11, pp. 3975-3984, Nov. 2007）と、S. Yang及びR. Kotter、「Network Coding over a Noisy Relay : a Belief Propagation Approach」（IEEE International Symposium on Information Theory, Nice, France, Jun. 2007）とに示されている。また、信頼性に基づくＢＰＳＫシンボルの位相の変調が、W. Pu、C. Luo、S. Li、及びC. W. Chen、「Continuous Network Coding in Wireless Relay Networks」（IEEE Conference on Computer Communications, Apr. 2008, pp. 1526-1534）に記載されている。より系統的な手法は、ある意味において最適な中継関数を探すことである。符号化されていないシステムの場合、ビット誤り率（ＢＥＲ）は最適化すべき基準の適切な尺度とすることができる。ＢＰＳＫについて得られたＢＥＲ最小化関数が、I. Abou-Faycal及びM. Medard、「Optimal uncoded regeneration for binary antipodal signaling」（IEEE International Conference on Communications, Paris, France, Jun. 2004）において導かれており、T. Cui, T. Ho及びJ. Kliewer、「Memoryless relay strategies for two-way relay channels」（IEEE Transactions on Communications, vol. 57, no. 10, pp. 3132-3143, 2009）において二方向中継に拡張されている。この手法は符号化されていない２ホップシステムにおいて良好に機能するが、ほとんど全ての通信システムがチャネル符号化されている。この場合、符号化されていないＢＥＲは意味のある基準ではないが、その代わり、平均二乗誤差（ＭＳＥ）を最小にする中継方法が、K. Gomadam及びS. A. Jafar、「Optimal Relay Functionality for SNR Maximization in Memoryless Relay Networks」（IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 25, no. 2, pp. 390-401, Feb. 2007）において導かれている。この関数は、軟シンボルとも呼ばれる送信シンボルの期待値をもたらす。この手法は、全ての変調アルファベットについて機能し、「On the Capacity of Memoryless Relay Networks」（IEEE International Conference on Communications, Istanbul, Turkey, Jun. 2006）において、記憶機能がないという制約下で少なくとも��ＰＳＫのための容量を最大にすることさえ示し、これは例えば中継局におけるチャネル復号なしでのシンボルごとの処理を意味する。
【００１５】
推定転送（ＥＦ）と呼ばれる無記憶中継のためのこのＭＳＥ最小化手法は、符号化されていない２ホップ中継システムのための有力な手法である。しかし、中継局の目的が範囲の拡張のみではなく、ダイバーシティ及び容量利得である場合、ソースと宛先との間の直接的なリンク又はさらには他の中継局からの信号も考慮に入れることができる。ソース及び中継局の直交媒体アクセスの実際に興味深い事例では、２つの信号を適切に組み合わせることができる。ＢＰＳＫの場合のＬＬＲの計算に必要とされる分布が、R. Thobaben及びE. G. Larsson、「Sensor-network aided cognitive radio: On the optimal receiver for estimate-and-forward protocols applied to the relay channel」（Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, Pacific Grove, USA, Nov. 2007）と、P. Weitkemper、 D. Wubben、 V. Kuhn、及び K.-D. Kammeyer、「Soft Information Relaying for Wireless Networks with Error-Prone Source-Relay Link」（7th International ITG Conference on Source and Channel Coding, Jan. 2008）とにおいて既知であるが、任意の信号アルファベットのための一般的な方法が依然として欠けている。多くの場合に用いられる準最適解は、中継局によって送信された信号のガウス近似であり、これらの２つの受信信号の単純な重み付けがなされた組み合わせがもたらされる。この手法は、ＥＦ手法の非線形関数に起因して最適ではない。例えば、以下において、ＥＦの最尤検出が一般的な方法で導かれ、ｐｄｆ（確率密度関数）を適切に組み合わせてＬＬＲを計算することにより最適な受信が可能になる。ＥＦの利得、特にそのようなシステムにおける提案される受信機の利得をシミュレーションによって示す。この方式は、単純な非復号中継を用いる符号化されたシステムに直接適用することができる。
【００１６】
例えば図３に示すような対象のシステム３００において、情報ビットｄが場合によってはチャネル符号化及びインターリーブされ、次に変調シンボルｓ∈Ａにマッピングされ、送信電力ＰＳで送信される。提示された方式はアップリンク及びダウンリンクに適用することができるため、メッセージを送信しようとする端末はソースと呼ばれ、ＵＥ（ユーザー機器）又はｅＮＢ（evolved node B, 発展型ノードＢ）のいずれかとすることができる。メッセージを受信しようとする端末は宛先と呼ばれる。ソースＳから送信される信号は、
【数１】
0005167393.tif 000002
であり、中継局Ｒ及び宛先Ｄ（受信機）における受信信号は
【数２】
0005167393.tif 000003
となる。
【００１７】
中継局Ｒ及び宛先Ｄにおける雑音は、それぞれ分散σＲ２及びσＤ２を有する。チャネル係数がｈＳＲ、ｈＳＤ、及びｈＲＤによって表されており、経路損失も含む。ここでは、定周波数のチャネルのみを説明するが、周波数選択性フェージングを有するＯＦＤＭシステムのサブキャリアごとの全ての導出結果も有効である。宛先は受信信号ｙＳＤをさらなる使用のために記憶しておき、次に中継局は関数ｆ（ｙＳＲ）を用いて、宛先に転送する信号を計算する。
【数３】
0005167393.tif 000004
ここで、
【数４】
0005167393.tif 000005
である。
【００１８】
増幅転送を適用する場合、関数ｆは、
【数５】
0005167393.tif 000006
に等しい。ただし、βＡＦは、中継局の平均送信電力を正規化するスケーリング係数であり、以下のとおりである。
【数６】
0005167393.tif 000007
【００１９】
ＤｅｔＦの場合には、単に送信シンボルに対して硬判定が適用される。
【数７】
0005167393.tif 000008
【００２０】
上述したように、双方の手法が準最適であり、したがってＭＳＥを最小にする関数を考慮することができる。任意の中継関数の平均二乗誤差（Mean Squared Error, ＭＳＥ）及びシンボルｓを含む離散変調アルファベットＡによって
【数８】
0005167393.tif 000009
がもたらされ（例えば、K. Gomadam及びS. A. Jafar、「Optimal Relay Functionality for SNR Maximization in Memoryless Relay Networks」（IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 25, no. 2, pp. 390-401, Feb. 2007）を参照されたい）、
【数９】
0005167393.tif 000010
によって最小化される。
【００２１】
式（１０）を電力制約へと正規化してもＭＳＥの最小化の特性は変化しない。結果は非常に一般的であり、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ（マルチレベル直交振幅変調）といった任意の変調方式について有効である。K. Gomadam及びS. A. Jafar、「Optimal Relay Functionality for SNR Maximization in Memoryless Relay Networks」（IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 25, no. 2, pp. 390-401, Feb. 2007）にあるように、２つ以上の中継局について、マルチホップネットワークが形成されるか、又はいくつかの中継局が同時に送信を行う。
【００２２】
以下、ソース（送信機）と中継局との間でＦＤＤ又はＴＤＤを介した直交媒体アクセスを想定する。なぜならば、これは実際のシステムに重要な事例であるためである。中継局によって送信される無線信号は、送信機によって送信される無線信号とは独立していることが望ましい（例えば周波数領域分割ＦＤＤ又は時間領域分割ＴＤＤ）が、互いに独立していない信号も提案される概念を用いて処理することができる。
【００２３】
さらに、受信機の概念を説明する。この概念によれば、高度な変調アルファベットのために中継局が用いる非常に多岐にわたる中継方法を取り扱うことができる。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態による、無線通信システムにおいて受信信号１０２を復号するための受信機１００のブロック図である。受信機１００は、信号決定部１１０と、軟情報決定部１２０と、軟情報復号部１３０とを備えている。信号決定部１１０は軟情報決定部１２０に接続されており、軟情報決定部１２０は軟情報復号部１３０に接続されている。信号決定部１１０は、中継局から受信した受信信号１０２の複素受信値１１２を求める。さらに、軟情報決定部１２０は、第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせによって表される軟情報１２２を得る。第１の確率値は、変調アルファベットＡの各シンボルｓがシンボルの同じビット位置において同じ第１のビット値（０又は１）を含む各シンボルｓの全体的な確率密度関数に応じた値を加算（あるいは合計）することによって導くことができ、変調アルファベットＡの各シンボルｓは少なくとも２ビット（例えば１６−ＱＡＭの場合、４ビット）を表す。さらに、全体的な確率密度関数は、加算の対象となるそれぞれのシンボルｓを表す信号が送信機から中継局へと送信された場合に複素受信値１１２を受信する確率を示すものであり、それぞれのシンボルを表す信号によって、中継局から受信する受信信号１０２が生まれる。第２の確率値は、変調アルファベットＡの各シンボルｓがシンボルの同じビット位置において同じ第２のビット値（１又は０）を含む各シンボルｓの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することによって導くことができる。第１のビット値は第２のビット値とは異なる。さらに、軟情報復号部１３０は、得られた軟情報１２２に基づいて、受信信号１０２に含まれるペイロードデータ１３２を復号する。
【００２５】
第１の確率値及び第２の確率値を組み合わせることによって、受信機１００は、ペイロードデータのビットが論理０であるか又は論理１であるかの比率を考慮する。このために、シンボルの同じビット位置において同じ第１のビット値を有するシンボルが第１の確率値として考慮され、同じビット位置において同じ第２のビット値を有するシンボルが第２の確率値として考慮される。双方の確率値について、各シンボルは同じ全体的な確率密度関数を評価することによって考慮される。この軟情報１２２を用いて、ペイロードデータ１３２を復号することができる。このようにして、データを転送する中継局の動作を、高度な変調方式（例えば１６−ＱＡＭ）の場合に受信機１００においてより正確であるとみなすことができる。したがって、ビット誤り率を低減することができ、及び／又は相互情報量を増大させることができる。
【００２６】
受信信号１０２は、例えば、中継局から受信した無線信号、又は中継局から受信した無線信号をダウンミックス及びデジタル化することによって得られる信号とすることができる。複素受信値１１２は、実数成分及び虚数成分を含む複素平面内の点を示すこともできるし、シンボルの送信に用いられる時間間隔のための受信信号１０２の振幅及び位相を示すこともできる。外乱又は誤りの原因のない理想的なシステムでは、複素受信値１１２は、変調アルファベットＡのまさにシンボルｓを示すことができる。雑音又は干渉のような外乱に起因して、求められた複素受信値１１２は、変調アルファベットＡのシンボル間のどこかの点を表すこととなる。
【００２７】
変調アルファベットＡの各シンボルｓは、例えば１シンボルあたり４ビットの１６−ＱＡＭ（直交振幅変調）又は１シンボルあたり６ビットの６４−ＱＡＭ等、少なくとも２ビットを表す。１シンボルあたり２ビット以上存在するため、観測されるビット位置において同じビット値を含む各シンボルに対して全体的な確率密度関数が考慮される。観測されたビット（例えば、シンボルの最初のビット又はシンボルの別の特定のビット）について得られた軟情報１２２を用いて、軟情報復号部１３０は、観測されたビットが論理０であるか又は論理１であるかを判定することができる。上述した概念は、２ビットを表すシンボルに既に用いることができるが、好ましい実施形態では、変調アルファベットのシンボルは３ビット以上を含むものである。
【００２８】
例えば、各シンボルが４ビットを含んでいて、最終ビット位置が観測された場合、シンボルの同じビット位置は各シンボルの最終ビットであり、最終ビット位置において０（又は１）を含むシンボルが第１の確率値として考慮され、最終ビット位置において１（又は０）を含むシンボルが第２の確率値として考慮される。シンボルの各ビットは、ペイロードデータ１３２のビットに対応するため、シンボルの各ビットについて軟情報１２２を計算することができる。
【００２９】
第１の確率値及び第２の確率値は、全体的な確率密度関数に応じた値を加算（あるいは合計）することによって導くことができる。例えば、受信機１００は、中継局から受信信号を受信するものの、送信機から直接的に信号（または不十分な信号品質の信号）を受信しない。この場合、第１の確率値及び第２の確率値は、全体的な確率密度関数の値を加算することによって導くことができる。あるいは、受信機１００は、中継局から受信信号を受信することができ、かつ送信機から直接的に受信信号を受信することができる。この場合、第１の確率値及び第２の確率値は、全体的な確率密度関数と送信機から受信した受信信号に依存する確率密度関数との積の値を加算することによって導くことができる。
【００３０】
全体的な確率密度関数は、特定のシンボルが送信機から中継局に送信され、かつ中継局による処理後、受信機へと送信された場合に、求められることになる複素受信値を受信する確率を考慮する。換言すれば、それぞれのシンボルを表す信号によって受信信号１０２が生じる。このようにして、全体的な確率密度関数は中継局の動作を考慮する。例えば、全体的な確率密度関数は、中継局が、増幅転送法を用いるか、復号転送法を用いるか、推定転送法を用いるか、又は別の中継法を用いるかを考慮する。これは、例えば、全体的な確率密度関数によって、送信機から受信した信号を受信機へと中継する中継局が用いる中継関数（中継方式）を考慮することによって行うことができる。
【００３１】
全体的な確率密度関数は、もともと送信機から送信された特定のシンボルに依存する。したがって、観測されたビット位置において第１のビット値を第１の確率値で含む各シンボルについて、全体的な確率密度関数が考慮される。さらに、観測されたビット位置において第２のビット値を第２の確率値で含む各シンボルについて、全体的な確率密度関数が考慮される。
【００３２】
軟情報復号部１３０は、様々な形で受信信号に含まれるペイロードデータ１３２を復号することができる。それらペイロードデータ１３２のうちのいくつかについては後に言及する。１つの例では、ペイロードデータ１３２のビットごとに軟情報１２２を求め、それぞれの軟情報１２２に基づいて、ビットが論理１であるか又は論理０であるかを判定することができる。さらに、軟情報復号部１３０は、受信信号１０２のチャネル符号化又はインターリーブを考慮することができる。
【００３３】
受信機１００は、例えば移動電話又はラップトップといったユーザー機器の一部とすることもできるし、例えば発展型ノードＢ（ｅＮＢ）のような基地局の一部とすることもできる。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態では、軟情報決定部１２０は軟情報を自ら求めることができる。このため、軟情報決定部１２０は、変調アルファベットＡの各シンボルｓが該シンボルの同じビット位置において同じ第１のビット値を含む各シンボルｓの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することによって第１の確率値を計算することができる。さらに、軟情報決定部１３０は、変調アルファベットＡの各シンボルｓが該シンボルの同じビット位置において同じ第２のビット値を含む各シンボルｓの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することによって第２の確率値を計算することができる。次に、軟情報決定部１３０は、第１の確率値と第２の確率値を組み合わせて軟情報１２２を得ることができる。
【００３５】
例えば、軟情報決定部１２０は、第１の確率値を第２の確率値で割ることによって、第１の確率値及び第２の確率値を組み合わせることができる。
【００３６】
いくつかの他の実施形態によれば、受信機１００は、複数の所定の複素受信値のための複数の軟情報を含む参照テーブルを記憶する記憶装置を備えている。図２は、本発明の一実施形態によるそのような受信機２００の例を示している。受信機２００は、図１に示す受信機に類似しているが、軟情報決定部１２０に接続された記憶装置２４０をさらに備えている。この例では、軟情報決定部１２０は、求められた複素受信値１１２に応じて、参照テーブルに含まれる複数の軟情報に基づいて復号のための軟情報１２２を求めることができる。換言すれば、受信信号のビットごとに軟情報を計算する代わりに、複数の軟情報を予め求めて、参照テーブルに記憶することができる。例えば、軟情報決定部１２０は、記憶された軟情報のうちの１つ（例えば求められた複素受信値に最も近い所定の複素受信値に対応する軟情報）を選択することもできるし、求められた複素受信値が近隣の２つの所定の複素受信値の間に位置する場合には、（例えば線形補間により）近隣の２つの所定の複素受信値の軟情報の間を補間することもできる。
【００３７】
参照テーブルは、１つ又は複数の異なる変調アルファベットＡについて複数の軟情報を含むことができる。このようにして、受信機を特定の用途に適合させることができ、それによって記憶装置２４０に必要な記憶空間を低減することもできるし、いくつかの異なる変調アルファベットＡのために受信機をより柔軟に用いることもできる。
【００３８】
予め求められた複数の軟情報を含む参照テーブルを用いることにより、軟情報を自ら計算する受信機と比較して、復号のためのハードウェアによる処理量及び／又は処理時間を大幅に低減することができる。他方で、軟情報決定部１２０が軟情報を自ら計算する場合、軟情報をより正確に計算することができるので、参照テーブルを用いる受信機と比較して、ビット誤り率をさらに減少させることができ、及び／又は相互情報量をさらに増大させることができる。
【００３９】
信号決定部１１０と、軟情報決定部１２０と、軟情報復号部１３０と、記憶装置２４０とは、例えば、独立したハードウェアユニットとすることもできるし、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラー、又はコンピューターの一部、及びデジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラー、又はコンピューター上で実行するためのコンピュータープログラム又はソフトウェア製品とすることもできる。
【００４０】
本発明によるいくつかの実施形態では、全体的な確率密度関数は受信機が認識している中継関数に基づいたものとすることができる。中継局がこの既知の中継関数を用いて、送信機から受信した無線信号に基づいて受信機へと送信する無線信号を求める。換言すれば、送信機から受信した信号の受信機への中継は、中継関数に基づく。
【００４１】
いくつかの中継関数を既に述べた（例えば、チャネル符号化を用いない増幅転送（amplify forward）、検出転送（detect forward）、最小平均二乗誤差による中継）。さらに、中継局は、例えば、P. Weitkemper、D. Wubben、及びK.-D. Kammeyer、「Minimum MSE Relaying for Arbitrary Signal Constellations in Coded Relay Networks」（IEEE Vehicular Technology Conference, Barcelona, Spain, April 2009）にあるように、信号のチャネル符号化を考慮することができ、軟出力チャネル復号を行うことができる。
【００４２】
符号化されていないＡＷＧＮ（additive white Gaussian noise, 加法性ホワイトガウスノイズ）のような無記憶チャネル（memoryless channel）の場合、１つの要素
【数１０】
0005167393.tif 000011
は、１つの受信シンボルにのみ依存する。
【数１１】
0005167393.tif 000012
しかし、符号化されたシステムでは、中継局はチャネル符号を用いることができ、結果として、チャネルは無記憶ではなく、全体の受信ベクトル及び符号化制約を考慮することができる。この場合、以下のように、中継関数はより一般的に表現することができる。
【数１２】
0005167393.tif 000013
【００４３】
送信ビットの条件付き期待値は、宛先におけるＭＳＵＥ（平均二乗誤差）を最小にする。
【数１３】
0005167393.tif 000014
【００４４】
次に、得られた推定シンボル
【数１４】
0005167393.tif 000015
が、中継局の電力制約に対して正規化される。ＤＥＦ中継関数をより高次の変調方式に拡張するために、対応するシンボル確率によって重み付けされた全てのシンボルの和によって与えられる期待値の一般的な定義を考慮する。
【数１５】
0005167393.tif 000016
【００４５】
チャネル復号部によってもたらされたＡＰＰ（a posteriori, 事後）確率の積に基づくシンボル確率は、１つのシンボルに対応するビットが独立していないため、準最適である。条件付き確率ｐ（ｓ｜ｙＳＲ，Ｃ）を正しく計算するために、これを内因部と外因部とに分けることができる。
【数１６】
0005167393.tif 000017
【００４６】
確率ｐ（ｓ｜ｙＳＲ／ｙ，Ｃ）は、チャネル復号部によりｓに関してもたらされる外因性確率を表す。対応する外因性符号ビット確率は互いに独立していると仮定することができるので、これらの外因性符号ビット確率の積として計算することができる。
【数１７】
0005167393.tif 000018
【００４７】
ここで、ｐ（ｄｉ（ｓ）｜ｙＳＲ／ｙ，Ｃ）は、受信ベクトル及び符号化制約を条件としたシンボルｓの第ｉ番目のビットの外因性確率を表す。式（１０ｄ）の内因性確率ｐ（ｙＳＲ｜ｓ）は、チャネル観測に基づく確率である。
【００４８】
要約すると、中継関数は、例えば、
【数１８】
0005167393.tif 000019
又は
【数１９】
0005167393.tif 000020
又は
【数２０】
0005167393.tif 000021
又は
【数２１】
0005167393.tif 000022
に基づくことができる。
【００４９】
見て取ることができるように、いくつかの例では、中継関数は、スケーリング係数（例えばβ又はβＡＦ）及び中継確率密度関数（例えば、
【数２２】
0005167393.tif 000023
又はｙＳＲ）に基づくことができる。
【００５０】
本発明によるいくつかの実施形態によれば、受信機は、中継関数ｆ（ｙＳＲ）のスケーリング係数を記憶し、軟情報を求める軟情報決定部１３０にスケーリング係数βを提供する記憶装置を備えている。この例では、軟情報決定部１２０は、受信信号に含まれる雑音情報が所定の閾値より変化している場合に、新たなスケーリング係数を求めて、記憶されているスケーリング係数をその新たなスケーリング係数へと更新することができる。受信信号に含まれる雑音情報は、送信機と中継局との間のチャネルの雑音レベルを示している。換言すれば、中継局が受信機に送信する信号を求めるのに用いられるスケーリング係数は、送信機と中継局との間のチャネルの雑音レベルに依存したものとすることができる。送信機と中継局との間のチャネルの雑音レベルを示す雑音情報が受信信号に含まれているため、受信機は軟情報を求めるのに用いられるスケーリング係数を更新することができる。所定の閾値を選択することによって、スケーリング係数の変動を考慮する精度を適切なものにすることができる。大きな所定の閾値によって計算量を低減できる一方で、小さな所定の閾値によって精度を上げることができる。
【００５１】
スケーリング係数を記憶するための記憶装置を、図２に示した参照テーブルを記憶するための記憶装置と同様に実装することができる。
【００５２】
本発明によるいくつかの実施形態では、軟情報１２２は、第１の確率値を第２の確率値で割ったものの対数を表し、それにより軟情報１２２は対数尤度比を表すものとなる。第１の確率値は、あるビットが第１のビット値に等しい確率を示し、第２の確率値は、あるビットが第２のビット値に等しい確率を示すため、第１の確率値を第２の確率値で割ったものの対数を計算すると、対数尤度比（ＬＬＲ）が得られる。
【００５３】
本発明によるいくつかの実施形態では、全体的な確率密度関数は送信機から中継局へのチャネル及び中継局から受信機へのチャネルの雑音レベルに依存したものとすることができる。送信機と中継局との間のチャネルの雑音レベルに関する情報は、中継局から受信機へと送信することができ、それにより受信信号がこの情報を含むことができる。さらに、中継局は、中継局と受信機との間のチャネルの雑音レベルに関する情報を受信機へ送信することもできる。あるいは、受信機が中継局と受信機との間のチャネルの雑音レベルを自ら測定するか又は求めることもできる。換言すれば、信号決定部１１０は、中継局と受信機との間のチャネルの雑音レベルを示す第１の雑音情報を受信信号から求めるか又は抽出することができる。さらに、信号決定部１１０は、送信機と中継局との間のチャネルの雑音レベルを示す、受信信号１０２に含まれる第２の雑音情報を抽出することができる。この例では、全体的な確率密度関数は第１の雑音情報及び第２の雑音情報に依存する。例えば、第１の雑音情報は、中継局と受信機との間のチャネルの雑音の分散σＤ２とすることができ、第２の雑音情報は送信機と中継局との間のチャネルの雑音の分散σＲ２とすることができる。
【００５４】
図２に示すように、受信機が、複数の軟情報を有する参照テーブルを含む記憶装置を有するものとして実装される場合には、参照テーブルは、複数の所定の複素受信値の軟情報、さらには複数の所定の第１の雑音情報値及び複数の所定の第２の雑音情報値の軟情報を含むことができる。換言すれば、参照テーブルに含まれる軟情報のそれぞれは、所定の複素受信値に依存し、さらには所定の第１の雑音情報値及び第２の雑音情報値に依存する。このようにして、軟情報決定部１３０は、求められた複素受信値と、求められた第１の雑音情報と、求められた第２の雑音情報とに応じて復号のための軟情報を求めることができる。
【００５５】
本発明によるいくつかの実施形態では、送信機からも直接信号を受信する。したがって、送信機から受信した受信信号を、中継局から受信した受信信号に加えて考慮することができる。このため、軟情報決定部１２０は第１の確率値を得ることができ、第２の確率値は、全体的な確率密度関数と送信機から受信する受信信号に依存した確率密度関数との積に依存する。送信機から受信する受信信号は、中継局から受信する受信信号と同じペイロードデータ１３２を含みうるが、２つの信号は異なる時点で受信する可能性が高いので、時間合わせが必要となる場合がある。
【００５６】
以下において、例として最小平均二乗誤差による中継の最尤検出を用いて本発明の概念をより詳細に説明する。この概念は、中継局及び送信機から信号を受信する受信機について説明するが、中継局（又は複数の中継局）からのみ信号を受信する受信機の場合にもあてはまることは明らかである。
【００５７】
最尤検出（軟情報に基づくペイロードデータの復号）は、他のｐｄｆと組み合わせるか又は軟入力チャネル復号部（軟情報復号部）に直接供給することができる受信信号のｐｄｆに基づいて、対数尤度比（ＬＬＲ）を計算することにより行うことができる。ビットのＬＬＲは以下のように定義される。
【数２３】
0005167393.tif 000024
【００５８】
シンボルｓに関する２つの受信信号ｙＳＤ及びｙＲＤの独立性に起因して、この項は以下のように分割することができる。
【数２４】
0005167393.tif 000025
【数２５】
0005167393.tif 000026
【数２６】
0005167393.tif 000027
【００５９】
観測値が情報ビットｄに関しても独立である場合には、これは以下のようにさらに単純化することができる。
【数２７】
0005167393.tif 000028
ただし、ＬＳＤとして表す第１の部分は、ガウスチャネルに属するため、非常に明確である。第２の部分ＬＳＲＤは、非線形な中継関数が関与するためガウスチャネルに基づかず、したがって以下に説明する、より複雑な確率密度関数（ｐｄｆ）の知識が必要になる。
【００６０】
式（１３）による単純化は、例えば送信機によって用いられる変調アルファベットが中継局によって用いられる変調アルファベットと異なるとき（例えば同じ変調アルファベットの異なるコンステレーション、又は異なる変調アルファベット）に用いることができる。あるいは、単純化によって生じる誤りは計算量の低減と比較して無視することができるか又は許容可能とすることができるので、送信機によって用いられるシンボルのビットと中継局によって用いられるシンボルのビットとが互いに独立していないにもかかわらず、式（１３）を用いることもできる。
【００６１】
式（１２）が用いられるか、式（１３）が用いられるかに関わらず、主な課題はｐ（ｙＲＤ｜ｃ）を計算することである。以下の導出結果を読みやすくするために、一般性を損なうことなくＰＳ＝ＰＲ＝１かつｈＳＲ＝ｈＲＤ＝１とする。さらに、独立した観測値の事例が（１３）に記載されている。このとき、（１２）の適用が容易である。送信されるビットは可能性が等しいと仮定できるため、ＬＳＲＤは以下のように表すことができる。
【数２８】
0005167393.tif 000029
【００６２】
式（１３）における確率は以下のようになる。
【数２９】
0005167393.tif 000030
ただし、Ａｖｄは第ｖ番目の位置におけるビットの組（tuple）にマッピングされた変調シンボルの集合を表し、ｄ∈｛０，１｝である（シンボルが同じビット位置において同じビット値を有する）。ｐｄｆであるｐ（ｙＲＤ｜ｓ）は、密度の変換
【数３０】
0005167393.tif 000031
及び
【数３１】
0005167393.tif 000032
であることを用いて計算することができる。
【００６３】
これにより、密度に関する極めて単純な式が導かれる。
【数３２】
0005167393.tif 000033
【００６４】
式（１８）は、全体的な確率密度関数の１つの例である。より一般的には、中継局が中継関数ｆ（ｙＳＲ）によって求めた複素送信値を含む無線信号を送信する場合、全体的な確率密度関数は、複素受信値ｙＲＤを受信する確率を示す第１の確率密度関数ｐ（ｙＲＤ｜ｆ（ｙＳＲ））に基づくことができる。さらに、加算の対象となるそれぞれのシンボルｓが送信機から中継局に送信された場合、全体的な確率密度関数は、中継局が送信機から複素受信値ｙＳＲを有する受信信号を受信する確率を示す第２の確率密度関数ｐ（ｙＳＲ｜ｓ）に基づくことができる。第１の確率密度関数及び第２の確率密度関数は、例えば正規分布である。
【００６５】
図６は、平均値がｆ（ｙＳＲ）であるガウス分布を示す第１の確率密度関数ｐ（ｙＲＤ｜ｆ（ｙＳＲ））の例を示している。ｆ（ｙＳＲ）は、中継局が送信機から受信する受信信号の複素受信値ｙＳＲに依存する。受信機が軟情報を得ることができるように、中継局は分散σＲ２（第２の雑音情報）を送信することができる。
【００６６】
換言すれば、第１の確率密度関数は、中継局がｆ（ｙＳＲ）を送信する場合に、特定の値ｙＲＤを（受信機が）受信する確率を示す。受信機は、中継局から送信される正確な送信値を知らない。したがって、ｆ（ｙＳＲ）の全ての取り得る値が観測され、値の発生確率ｐ（ｙＳＲ｜ｓ）で重み付けがなされ、最終的には全ての値にわたって積分（又は加算）される。
【００６７】
説明した概念の重要な側面は、（軟情報の）計算全体がガウス分布に基づいており、例えば、（受信機において）知られなくてはならないのが、用いられる変調（変調アルファベット）と、中継関数と、２つのチャネルの雑音分散とに限られるということである。したがって、最大尤度を正確かつ効率的に計算することができる。
【００６８】
式（１８）及び式（１５）を式（１４）に挿入することによって、この手順でのＬＬＲを計算するための閉形式の解を得ることができる。
【数３３】
0005167393.tif 000034
ただし、関数ｆ（・）は、例えば式（１０）によって求められ、したがって受信機が知っている。式（１９）における全ての密度は、異なる平均値及び分散を有する単純な正規分布である。
【数３４】
0005167393.tif 000035
ここで、係数βは中継局の電力制約を保証するものである。
【数３５】
0005167393.tif 000036
【００６９】
この式は、以下に示すように２つのガウス密度及び数値積分を主に計算することによって非常に効率的に評価することができる。十分にサンプリングされた単純なガウス分布から始めて、必要とされる全ての値及び密度を非常に単純に得ることができる。式は実際の受信信号に依存するのではなく、第１のホップ（送信機から中継局への送信）のＳＮＲ（信号対雑音比）にのみ依存するので、以下の実施態様の例の最初の４つのステップは、１フレームあたり１回以下のみ行えばよいことに留意すべきである。後半のステップのみを受信値ごとに（シンボルのビットごとに）実行すればよい。
【００７０】
第１に、考えられる全ての送信シンボルｓ∈Ａについて、
【数３６】
0005167393.tif 000037
が計算される（例えばガウス分布を表す）。
【００７１】
第２に、可能性が等しいシンボルｐ（ｓ）＝１／ｌｄ（Ｍ）について、ｐ（ｙＳＲ｜ｓ）の結果を用いてｐ（ｙＳＲ）が計算される。
【数３７】
0005167393.tif 000038
ただし、Ｍはシンボルの数（例えば１６−ＱＡＭであれば１６）である。
【００７２】
第３に、ｐ（ｙＳＲ）及びｐ（ｙＳＲ｜ｓ）の結果を用いて、Ｅ｛ｓ｜ｙＳＲ｝が計算される。
【数３８】
0005167393.tif 000039
【００７３】
第４に、ｐ（ｙＳＲ）及びＥ｛ｓ｜ｙＳＲ｝の結果を用いて、正規化係数βが求められる。
【数３９】
0005167393.tif 000040
【００７４】
第５に、上記の結果を用いてｓ∈Ａごとにｐ（ｙＲＤ｜ｓ）が計算される。
【数４０】
0005167393.tif 000041
【００７５】
最後に、ＬＬＲが計算される。
【数４１】
0005167393.tif 000042
【００７６】
例えば、双方のホップの信号対雑音比（ＳＮＲ）が受信機において知られている限り、全ての密度を知ることができる。この情報は、ＡＦ及びＤｅｔＦにおいても何らかの形で必要とされる場合があり、推定されるか又は宛先に信号で送られなくてはならない。最終的に、中継局からの信号について得られたｐｄｆであるｐ（ｙＲＤ｜ｃ）を直接的なリンクのｐｄｆと組み合わせてＬＬＲを計算するか、又は独立している場合には、異なるＬＬＲを単に合算することができる。得られた出力をチャネル復号部に直接提供することができる。
【００７７】
公正な比較のために、ＭＬ検出をＤｅｔＦ中継の場合にも用いることができる。ＤｅｔＦの場合、特に高次の変調方式に関して多くの場合に等価なガウスチャネルに基づく準最適検出が用いられる。ＤｅｔＦについて提案されるＭＬ検出は、単純な中継関数に起因して実施するのが容易である。式（１２）に類似して規定されたＤｅｔＦ中継の場合の対数尤度比（ＬＬＲ）を、以下の異なる計算により表すことができる。
【数４２】
0005167393.tif 000043
ただし、
【数４３】
0005167393.tif 000044
は中継局から送信されるシンボルを表し、ｓ∈Ａｖ０／１であり、シンボルｓは第ｖ番目のビットが０又は１に等しいビットの組（tuple）に対応する。
【数４４】
0005167393.tif 000045
は第２のホップを示し、
【数４５】
0005167393.tif 000046
が中継局から送信されることを条件として、ｙＲＤを受信する確率を示す。これは単に平均
【数４６】
0005167393.tif 000047
を有するガウス分布に相当する。
【数４７】
0005167393.tif 000048
【００７８】
この条件付きｐｄｆは、確率
【数４８】
0005167393.tif 000049
により重み付けがなされ、
【数４９】
0005167393.tif 000050
のとりうる全ての値にわたって合算される。確率
【数５０】
0005167393.tif 000051
は、ソースと中継局の出力との間の等価チャネルの遷移確率を示し、ソースが送信したシンボルがｓであることを条件として、中継局が
【数５１】
0005167393.tif 000052
を送信したことを意味するものであり、シンボル誤り確率に相当する。これらの導出結果は、全てのとりうる送信シンボルについてｙＲＤの分布をもたらし、ビットごとのＬＬＲの計算を可能にする。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態では、軟情報は、第１の確率値及び第２の確率値の近似的な組み合わせを表す。これは例えば、適合アルゴリズム又は区分的線形近似（piecewise linear approximation）によって行うことができる。
【００８０】
軟情報が対数尤度比である場合について、区分的線形近似のための例を図８に示している。図８は、送信機と中継局との間のチャネルの１７ｄＢの信号対雑音比及び中継局と受信機との間のチャネルの３ｄＢの信号対雑音比の例を示している。１６−ＱＡＭの（シンボルの）第２のビットについて対数尤度比の値を示している。真の対数尤度比（ＬＬＲ）を、複素受信値の実数成分Ｒｅ（ｙＲＤ）の観測範囲内の３つの線によって区分的に近似している。図９にさらなる例を示している。この場合、送信機と中継局との間のチャネルの信号対雑音比及び中継局と受信機との間のチャネルの信号対雑音比は１０ｄＢに等しく、１６−ＱＡＭの（シンボルの）第１ビットの対数尤度比の値が示されている。真の対数尤度比を、観測領域内の４つの線によって近似している。
【００８１】
例えば、対数尤度比（又はより一般的には第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせ）の区分的対数近似を用いると、近似した線ごとに２つの異なる軟情報（例えば近似線の交差点）を記憶すれば十分なため、軟情報の参照テーブルを用いる受信機の実装において記憶装置に必要な記憶空間を低減することができる。
【００８２】
以下において、いくつかのシミュレーション結果を示す。このＭＬ検出を用いたシミュレーション結果を２つの異なる形で示す。図１０において、地理的モデルを有するシステムが用いられ、このシステムにおいて、中継局はソースと宛先との間の直線上にある。図１０は、最大尤度又は最大比の合成の後の１６−ＱＡＭの受信機における符号化されていない場合のビット誤り率と、ソース（送信機）と中継局との間の距離との関係を示している。中継局は、信号対雑音比ＳＮＲＳＤ＝１０ｄＢでソースＳ（送信機）と宛先Ｄ（受信機）との間のラインに加わっている。増幅転送（ＡＦ）と、最大比合成を用いた推定転送（ＥＦ  ＭＲＣ）と、最大尤度を用いた推定転送（ＥＦ  ＭＬ）と、最大比合成を用いた検出転送（ＤｅｔＦ  ＭＲＣ）と、最大尤度を用いた検出転送（ＤｅｔＦ  ＭＬ）とについて、ビット誤り率（ＢＥＲ）を示している。ここでの全ての結果はフェージングのないＡＷＧＮチャネルに関するものであり、経路損失指数は２に等しい。この図では、符号化されていない場合のビット誤り率（ＢＥＲ）と、中継局のロケーションとを比較している。加えて、線形結合の手法の結果を示している。ＥＦの場合、P. Weitkemper、D. Wubben、及びK.-D. Kammeyer、「Minimum MSE Relaying for Arbitrary Signal Constellations in Coded Relay Networks」（IEEE Vehicular Technology Conference, Barcelona, Spain, April 2009）にあるように、効果的なチャネルが想定される。ＤｅｔＦの場合、第１のホップに誤りがないと仮定し、第２のホップのＳＮＲのみを考慮に入れた。第１の見解は、双方の場合において、ＭＬ検出が大きな利得を示すということである。
【００８３】
さらに、中継局が間にあるときにＡＦが示す結果が悪いのに対し、ＤｅｔＦ及びＥＦは良好な結果を示すことがわかる。最も興味深い事例は、中継局が宛先の近くにある事例である。ここで、既知でありかつ多くの場合に見られるように、ＡＦはＤｅｔＦよりも良好である。しかし、ＭＬ検出を用いたＥＦは明らかにＤｅｔＦよりも性能が優れており、ＡＦとほぼ同じ程度に良好である。これは、ＥＦが中継局のあらゆるロケーションに適していることを意味する。スペースが限られているためここでは示さないが、中継局が直線上にない場合又は直線上のＳＮＲが異なる場合にもこれは有効である。
【００８４】
チャネル復号を適用する場合には、合成部（combiner）の出力における相互情報量（ＭＩ）によって結果が決まるので、別の重要な基準は、この合成部の出力における相互情報量（ＭＩ）である。完全なチャネル符号化を仮定する場合、誤りなしで依然として復号することができる最大符号率は、復号部の入力における相互情報量に等しい。これは、ＭＩが大きくなるほど、正確な受信を依然として保証しながら、選択することができる符号化率が高くなることを意味する。多くの通信システムにおいて、適用されるチャネル符号は、例えばＬＴＥシステムにおけるターボ符号のようなこれらの完全な符号に近い。
【００８５】
図１１において、非常に多岐にわたる条件についてＥＦの利得を示すために、ＳＮＲＳＲの様々な値について得られた相互情報量とＳＮＲＲＤとの関係を示している。図１１は、符号化されていない送信において送信機と受信機との間のチャネルの信号対雑音比ＳＮＲＳＤ＝５ｄＢである場合の、送信機と中継局との間のチャネルの信号対雑音比ＳＮＲＳＲ、及び中継局と受信機との間のチャネルの信号対雑音比ＳＮＲＲＤの様々な値について、最大尤度の合成の後の１６−ＱＡＭの受信機における相互情報量ＭＩを示している。この図は、全てＭＬ検出を用いた、推定転送（ＥＦ）と、検出転送（ＤｅｔＦ）と、増幅転送（ＡＦ）との場合の相互情報量を示している。同様の例を図１２に示しており、ここでｘ軸は中継局（ＲＮ、中継ノード）と送信機（ｅＮＢ、発展型ノードＢ）との間の信号対雑音比であり、示している別の特性は、受信機（ＵＥ、ユーザー機器）と中継局ＲＮとの間の異なる信号対雑音比に関連している。相互情報量ＭＩによって最大の可能送信レートが決まる。より高い相互情報量によって、より高いスループットが可能となる。図１２は、チャネル復号前の受信機における相互情報量を示している。直接的な接続におけるＳＮＲは５ｄＢに固定しているが、異なる値についても同様の結果が得られる。ここでは以前と同じ結論を導き出すことができる。第１のホップにおけるＳＮＲが大きいとき、ＡＦにおけるＭＩはＥＦよりも大幅に低いのに対し、ＤｅｔＦは、第１のホップのＳＮＲが中程度であるが第２のホップのＳＮＲが大きい場合に重大な損失を示す。ターボ符号等の強力な符号を用いた符号化システムでは、適切なレート適合化に伴い、ＤｅｔＦと比較して、レートがほぼ追加のコストなしで増加するため、この差異は非常に重大である。宛先が唯一知らなくてはならないのは、変調方式及び双方のホップのＳＮＲである。さらに、検出の複雑度はＭＬ検出を用いたＤｅｔＦの複雑度と同程度であり、このため、利得はほぼコストなく生まれる。
【００８６】
図１３には、異なるシステム設定が用いて、いくつかの中継局を用いるが直接的な送信を用いない場合の性能を示している。図１３は、１６−ＱＡＭの異なる数の並列した中継局についての符号化されていない場合のビット誤り率と、ソース（送信機）と中継局の距離との関係を示している。中継局は、ＳＮＲＳＤ＝３ｄＢでソース（送信機）と宛先（受信機）との間のラインに加わっている。この図は、増幅転送（ＡＦ）と、最大比合成を用いた推定転送（ＥＦ  ＭＲＣ）と、最大尤度を用いた推定転送（ＥＦ  ＭＬ）と、最大尤度を用いた検出転送（ＤｅｔＦ  ＭＬ）とについて、符号化されていない場合のビット誤り率（ＢＥＲ）を示している。ここで経路損失指数３を仮定して、直交したリソースにおいて送信する２個、４個、及び８個の中継局についてＢＥＲを示している。ここでもＤｅｔＦの損失が明らかとなるが、これらの結果から、ＡＦの損失が図１０よりも小さいということも導くことができる。ここでもまた、宛先における信頼性情報の利用可能性の重要度が主な理由である。畳み込み符号化のシステムにおいて符号化した場合の性能と符号化しない場合の性能との直接的な比較を図１４及び図１５に示している。図１４は、１６−ＱＡＭの畳み込み符号を用いない（符号化されていない場合の）ビット誤り率（ＢＥＲ）と、ソース（送信機）と中継局の距離との関係を示している。中継局は、ＳＮＲＳＤ＝３ｄＢで送信機と受信機との間のラインに加わっている。それに合わせて、図１５は１６−ＱＡＭの畳み込み符号を用いた場合のビット誤り率と、ソースと中継局の距離との関係を示している。中継局は、ＳＮＲＳＤ＝３ｄＢでソースと宛先との間のラインに加わっている。それぞれの線の説明は図１４における説明と同じである。図１４において、宛先においてチャネル復号を用いない符号ビットのＢＥＲを示しているのに対し、図１５は、適用した［５  ７］８畳み込み符号の復号後の情報ビットのＢＥＲを示している。特に、ＭＬ検出を用いたＤｅｔＦと比較すると、チャネル符号化を用いたＥＦの利点がさらに一層大きくなることがわかる。これは、チャネル符号化を用いると、信頼性情報がさらに一層重要になることに起因する。中継局における硬判定に起因してＤｅｔＦがこの情報の一部を浪費するため、符号化されたシステムにおいて、ＥＦと比較した損失がさらに悪くなる。さらに、ＥＦの場合のＭＬ検出の利得は、チャネル符号化と共に大きくなる。この理由は、１つの特定のＬ値が対応する符号ビットの判定に影響するのみならず、符号によってもたらされた相関に起因して、多くの情報ビットに影響することである。これによって、各Ｌ値の正確性により大きな影響がもたらされるが、これはＭＬ検出によってのみ保証される。
【００８７】
本発明によるいくつかの実施形態は、本発明の概念による受信機を備えた無線通信システムに関する。さらに、この無線通信システムは中継局を備えており、該中継局によって用いられる中継は、全体的な確率密度関数の観点で受信機によって考慮され、この全体的な確率密度関数は中継関数に基づく。そのような無線通信システムの例を図４に示している。
【００８８】
この例は、アップリンク用に対象となる構成を示しているが、ダウンリンクへの適用は容易である。ユーザー機器（ＵＥ）は、送信データｄについてチャネル符号化Ｃ及び変調Ａを実行する。得られた信号ｘｓが中継局と、オプショナルに（ｅＮＢが受信距離内にある場合に）発展型ノードＢ（ｅＮＢ）とに送信される。中継局又は中継ノード（ＲＮ）はオプショナルにチャネル復号を実行し、中継関数ｆ（ｙＳＲ）を受信信号に適用して、発展型ノードＢに送信する信号を得る。発展型ノードＢは、中継局から受信した信号、及びオプショナルにユーザー機器から受信した信号の対数尤度比を計算する（又は参照テーブルから対数尤度比を求める）。この情報を用いてチャネル復号Ｃ−１が実行され、ペイロードデータｄが得られる。
【００８９】
図４に示した構成は、１つのソースと、１つの宛先と、１つの中継局とを有する標準的な３端末システムである。例えば、時分割複信（ＴＤＤ）又は周波数分割複信（ＦＤＤ）によって分離された直接的な経路も宛先によっては受信することができる。チャネル復号は中継局において必要とされない場合があり、それにより単純な（コストの低い）中継局を実現することができる。例えば、増幅転送（ＡＦ）、検出転送（ＤＥＴＦ）、推定転送（ＥＦ）といった異なる中継プロトコル（中継関数）も用いることができる。それらのうち、推定転送は、受信機における平均二乗誤差を最小にするので、最適な関数とすることができる。説明した概念は、例えばリリース１０（Ｒｅｌ．  １０）以降の標準化用として考慮することもできる。
【００９０】
図４は、宛先（この例では発展型ノードＢ）における最大尤度（ＭＬ）受信機の構造の例も示している。図示した例では、双方の受信信号が有用な情報を含み、それによって信号は適切に組み合わされるはずである。情報ビットｄに関する観測値が独立している場合には、ＬＬＲの合算が最適である。依存した観測値の場合には、全体的なｐｄｆ及び送信機からの受信信号に依存したｐｄｆは、ＬＬＲを計算する前に組み合わせることができるが、代替的には計算量を低減するための近似としてＬＬＲの合算を用いることもできる。本発明の概念は、例えばＬＴＥ（ロングタームエボリューション）において用いられているような高次の変調方式を用いて推定転送の最適解を提供することができる。
【００９１】
本発明は、例えば、高次の変調方式を用いた推定転送を適用する中継局を用いてシステムの最大尤度の性能を可能にする、単純であるものの閉形式の受信機の機能を提供する。さらに、受信機において軟入力チャネル復号部（軟情報復号部）を用いる場合には、正確な対数尤度比を計算することができる。このようにして、いかなる変調方式の場合であっても推定転送による可能な利得を保持することができる。提案された受信機は正確な確率密度関数を計算することができる。
【００９２】
提案された受信機を用いて得られる正確な確率密度関数（ｐｄｆ）は、例えばガウス近似と大きく異なる。これは例えば図７に示されている。最大尤度の受信機を可能にするには、正確な確率密度関数が必要となる場合がある。
【００９３】
例えば上述した図１０に示したように、本発明を用いる受信機は、示された全ての事例において最良となりうる。本発明の手法を用いて、より低いビット誤り率、並びにより高いユーザースループット及び／又はより良好なユーザー性能を達成することができる。したがって、説明した概念に基づく受信機は、ＬＴＥリリース１０以降の良好な候補とすることもできる。
【００９４】
中継局は様々な形で実施することができる。実施態様は主に中継関数に依存する。図５は、増幅転送ＡＦと、検出転送ＤＥＴＦと、推定転送ＥＦとについて中継関数ｆ（ｙＳＲ）を比較している。増幅転送は単に受信信号を正規化する線形関数である。検出転送は硬判定を行い、それによっていくらかの情報が失われる。推定転送は双方を組み合わせたものであり、信頼性が低い場合においてほぼ線形であり、信頼性が高い場合においてほぼ硬判定である。
【００９５】
本発明によるいくつかの実施形態は、最小平均二乗誤差による中継のための最大尤度の受信機に関する。平均二乗誤差を最小にする推定転送による中継のための最大尤度（ＭＬ）受信機を任意の変調アルファベットについて説明した。これによって、宛先が２つ以上の信号経路を受信する場合であってもＭＬの性能が可能になる。それに対して、既知の解決法はガウス近似を用い、符号化された場合のビット誤り率及び符号化されていない場合のビット誤り率並びに相互情報量の観点で重大な損失をもたらす。さらに、必要とされる対数尤度比を計算する単純なアルゴリズムを提示し、適用される推定転送のための一般的なＭＬ条件の効率的な実現を示している。提示された概念は、複雑な復号化又は符号化なく遅延の小さい単純で安価な中継局を用いて無線通信システムに適用できる。提示された受信機によれば、ＥＦは、ＡＦ及びＤｅｔＦと比較して大きな性能利得を示すため、将来の移動通信システムの非常に有望な手法である。
【００９６】
２つ以上の中継局を考慮するか、又はソースから直接受信した信号が有用な情報を含む場合には、これらの信号は適切に組み合わされることになる。ＤＦ又はＥＦの場合のように中継局における非線形関数の事例では、中継局から受信する信号の外乱はもはやガウスではなく、最大比合成のような単純に重み付けがなされた線形結合が準最適である。説明してきたように、高次の変調方式を用いたＥＦのための最大尤度検出が導かれる。この受信機は、結果としてビット誤り率及び相互情報量の観点から大きな利得をもたらすため、既知の技法と比較してより高いユーザースループットをもたらす。さらに、これらの利得は、端末による計算の複雑度を大幅に増加させることなく得られる。
【００９７】
図１６は、本発明の一実施形態による無線通信システムにおいて受信信号を復号する方法１６００のフローチャートである。この方法１６００は、受信信号について複素受信値を求めるステップ（１６１０）と、軟情報を得るステップ（１６２０）と、得られた軟情報に基づいて受信信号に含まれるペイロードデータを復号するステップ（１６３０）とを含む。軟情報は、第１の確率値及び第２の確率値の組み合わせを表す。第１の確率値は、シンボルの同じビット位置において同じ第１のビット値を含む変調アルファベットの各シンボルの全体的な確率密度関数に応じた値を加算（あるいは合計）することにより導くことができ、変調アルファベットの各シンボルは少なくとも２ビットを表す。さらに、全体的な確率密度関数は、加算の対象となるそれぞれのシンボルを表す信号が送信機から中継局へと送信された場合に、複素受信値を受信する確率を示し、それぞれのシンボルを表す信号によって、中継局から受信することになる受信信号が生まれる。第２の確率値は、シンボルの同じビット位置において同じ第２のビット値を含む変調アルファベットの各シンボルの全体的な確率密度関数に応じた値を加算することによって導くことができる。第１のビット値は、第２のビット値とは異なる。
【００９８】
方法１６００は、上述した本発明の概念のさらなる特徴を表す追加的でオプショナルなステップを含むことができる。
【００９９】
本発明によるいくつかの実施形態は、ソースが任意の高次の変調方式（例えば１６−ＱＡＭ）で送信し、少なくとも１つのノードが推定転送と呼ばれる平均二乗誤差を最小にする関数を適用する中継ノードであり、最大尤度受信機を適用するために正確な確率密度関数が用いるシステムの場合にソースからの信号と少なくとも１つの中継ノードからの信号とを合成する方法に関する。さらに、２つ以上の中継ノードから信号を受信することができ、ここで少なくとも１つに推定転送が適用される。任意ではるが、少なくとも１つの中継局が軟出力復号部を用いて受信メッセージを復号し、チャネル観測及びチャネル復号部の出力に基づいて協調して平均二乗誤差を最小にする関数を計算することもできる。さらに、最大尤度受信機の区分的線形近似を適用することができる。
【０１００】
装置との関係で、説明した概念のいくつかの態様を説明したが、これらの態様は対応する方法の説明も表しており、ここでブロック又はデバイスは、方法ステップ又は方法ステップの特徴に相当することは明らかである。これに類似して、方法ステップに関連して説明した態様も、対応する装置の対応するブロック又はアイテム又は特徴の説明を表している。
【０１０１】
特定の実施要件に応じて、本発明の実施形態はハードウェア又はソフトウェアにより実施することができる。実施態様は、電子的に読取り可能な制御信号が記憶されたデジタルストレージ媒体、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙ、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はフラッシュメモリを用いて実施することができ、それらは、それぞれの方法が実行されるようにプログラム可能なコンピューターシステムと連携する（又は連携可能である）。したがって、デジタル記憶媒体はコンピューター可読なものである。
【０１０２】
本発明によるいくつかの実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つが実行されるようにプログラム可能なコンピューターシステムと連携することができる電子的に読取り可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【０１０３】
概して、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータープログラム製品として実施することができる。このプログラムコードは、コンピュータープログラム製品がコンピューター上で実行されると、方法のうちの１つを実行させるように動作する。プログラムコードは、例えば機械可読キャリア上に記憶することができる。
【０１０４】
他の実施形態は、機械可読キャリア上に記憶された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行するコンピュータープログラムを含む。
【０１０５】
したがって、換言すれば、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータープログラムがコンピューター上で実行されると、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行させるプログラムコードを有するコンピュータープログラムである。
【０１０６】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、データキャリア（又はデジタルストレージ媒体若しくはコンピューター可読媒体）であって、該データキャリア上に記録された、本明細書に記載の方法のうちの１つを実行させるコンピュータープログラムを含むデータキャリアである。
【０１０７】
したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行させるコンピュータープログラムを表すデータストリーム又は信号シーケンスである。データストリーム又は信号シーケンスは、例えば、データ通信接続を介して、例えばインターネットを介して転送することができる。
【０１０８】
さらなる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するように構成又は適合した処理手段、例えばコンピューター又はプログラム可能な論理デバイスを含む。
【０１０９】
さらなる実施形態は、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するコンピュータープログラムがインストールされたコンピューターを含む。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、プログラム可能な論理デバイス（例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いて、本明細書に記載された方法の機能のうちのいくつか又は全てを実行することができる。いくつかの実施形態では、フィールドプログラマブルゲートアレイは、本明細書に記載された方法のうちの１つを実行するためにマイクロプロセッサと連携することができる。概して、本方法は好ましくは任意のハードウェア装置によって実行される。
【０１１１】
上述した実施形態は、単に本発明の原理を説明するものである。本明細書に記載されている構成及び詳細の変更及び変形は当業者には明らかであることを理解されたい。したがって、特許請求の範囲の記載によってのみ限定され、本明細書における実施形態の記述及び説明のために提示した特定の詳細によって限定されるものではない。
【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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