(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局及び／又は移動端末それぞれの送信しようとするデータシンボルに対して位相回転と送信電力の調整を行い、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度と同じ最小信号点間距離を有するようにした後、基地局と移動端末は、それぞれ所定の変調方式を利用してそれぞれ送信しようとするデータシンボルを同時に中継局に送信するステップＡと、
中継局が、前記基地局と前記移動端末それぞれから送信されたデータシンボルを重ね合わせて形成された第１のデータシンボルを受信するステップＢと、
中継局が、予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係に基づいて、基地局及び移動端末に実際に適用する変調方式の組合せに対応する第１のコンスタレーションを選択した後、前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点を取得するステップＣと、
中継局が、第１のコンスタレーションの座標点と変調シンボル間の対応関係に基づいて、前記第１の座標点に対応する変調シンボルをブロードキャストするステップＤと、
基地局と移動端末がそれぞれ前記変調シンボルを受信し、前記変調シンボルの推定値と自身の送信したデータ情報に基づいて、相手側から送信されたデータを取得するステップＥと
を含むことを特徴とする双方向中継方法。
【請求項２】
基地局が、基地局と移動端末から中継局へのチャネル応答ｈBRとｈMRに基づいて、基地局と移動端末がそれぞれ最大送信電力ＰBSとＰMSを用いた場合に適用しうる変調多値数を算出し、
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が同じ場合、双方の送信電力とチャネルフェージングとの積を等しいように、送信電力とチャネルフェージングとの積が大きいほうの送信電力を低下させ、前記所定の変調方式と送信電力を取得し、
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が異なる場合、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2＋Δが成り立つように基地局及び／又は移動端末の送信電力を調整して、前記所定の変調方式と送信電力を取得し、ここでＰBS|ｈBR|2とＰMS|ｈMR|2はそれぞれ対応する変調多値数電力閾値より大きくて、Δの値は変調方式に関係することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップＣにおいて、前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点を取得することは、中継局が前記第１のコンスタレーション上の、受信信号ｒRSまでのユークリッド距離が最短の座標点を計算して前記第１のコンスタレーション上の前記第１の座標点とすることであって、
まず、x2を干渉とし、信号x1の推定値
【数１】
0005346671.tif 000027
を計算するステップと、
次に、
【数２】
0005346671.tif 000028
を用いて干渉除去を行い、x1による影響を受信信号から除去するステップと、
最後に、干渉が除去された信号
【数３】
0005346671.tif 000029
を計算して、取得した
【数４】
0005346671.tif 000030
が第１のコンスタレーション上の第１の座標点であるステップとを含み、
ここでx1は基地局と移動端末から中継局までの信号のうち受信電力が比較的に大きい信号で、x2は受信電力が比較的に小さい信号であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップＣにおいて、格子サーチアルゴリズムによって前記第１のコンスタレーション上の前記第１の座標点を取得することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係、及び、コンスタレーションの座標点と変調シンボル間の対応関係は、
基地局と移動端末のうち変調多値数が比較的に大きいコンスタレーションを選択するステップと、
同じ回転角度で変調多値数が比較的に小さいコンスタレーションを変調多値数が比較的に大きいコンスタレーションの座標点に重ね合わせるステップと、
重ねあわされた各座標点に対して、変調多値数が比較的に大きい座標点の番号と、変調多値数が比較的に小さい座標点の番号を対応させるステップと、
基地局もしくは移動端末が送信した任意の信号と前記変調シンボルとの関係から、相手側が送信した信号を一意に決められるように、座標点と変調シンボルとの対応関係を確立するステップと
によって生成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ノイズ除去転送方法に基づき、中継局を介して移動端末と中継データの伝送を行う基地局において、
基地局から中継局へのチャネル情報、移動端末から中継局へのチャネル情報に基づいて、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するように、送信されようとするデータシンボルの位相を調節する位相回転モジュールと、
基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ最小座標点間距離を有するように、基地局に適用する第１の変調方式と第１の送信電力を決定し、移動端末に適用する第２の変調方式と第２の送信電力を決定するための変調方式・電力設定モジュールと、
第１の変調方式と第１の送信電力に基づいて前記送信されようとするデータシンボルを送信するための送信モジュールと
を含むことを特徴とする基地局。
【請求項７】
前記変調方式・電力設定モジュールには、
基地局と移動端末から中継局へのチャネル応答ｈBRとｈMRに基づいて、基地局と移動端末がそれぞれ最大送信電力ＰBSとＰMSを用いた場合に適用しうる変調多値数を算出するための第１の手段と、
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が同じ場合、双方の送信電力とチャネルフェージングとの積を等しいように、送信電力とチャネルフェージングとの積が大きいほうの送信電力を低下させ、所定の変調方式と送信電力を取得するための第２の手段と、
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が異なる場合、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2＋Δが成り立つように、基地局及び／又は移動端末の送信電力を調整して、す所定の変調方式と送信電力を取得し、ここでＰBS|ｈBR|2とＰMS|ｈMR|2は対応する変調多値数電力閾値より大きく、Δの値は変調方式に関係する第３の手段と
を含むことを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
中継局がブロードキャストした変調シンボルの推定値と自身の送信したデータ情報に基づいて、移動端末から送信されたデータを取得するための第１のデータ取得モジュールを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項９】
ノイズ除去転送方法に基づき、中継局を介して基地局と中継データの伝送を行う移動端末であって、
中継局において、基地局と移動端末のコンスタレーションが同じ回転角度を有し、
前記移動端末は、第２の変調方式と第２の送信電力に基づいて、送信されようとするデータシンボルを送信するための送信モジュールを含み、
第２の変調方式と第２の送信電力に基づいて、基地局と移動端末からの信号のコンスタレーションが中継局において同じ最小座標点間距離を有することを特徴とする移動端末。
【請求項１０】
基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するように、前記送信されようとするデータシンボルに対して位相回転を行うための位相回転モジュールを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の移動端末。
【請求項１１】
中継局がブロードキャストした変調シンボルの推定値と自身の送信したデータ情報に基づいて、基地局から送信されたデータを取得するための第２のデータ取得モジュールを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の移動端末。
【請求項１２】
ノイズ除去転送方法に基づき、基地局と移動端末との間の中継データ伝送を実現する中継局であって、
中継局においてコンスタレーションが同じ回転角度を有する基地局と移動端末の各自から送信されたデータシンボルを重ね合わせて形成した第１のデータシンボルを受信する受信モジュールと、
予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係に基づいて、基地局及び移動端末に実際に適用する変調方式の組合せに対応する第１のコンスタレーションを選択するためのサーチモジュールと、
前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点をサーチアルゴリズムを利用して取得するためのサーチモジュールと、
座標点と変調シンボル間の対応関係に基づいて、前記第１の座標点に対応する変調シンボルをブロードキャストするためのブロードキャストモジュールと
を含むことを特徴とする中継局。
【請求項１３】
前記サーチアルゴリズムは、格子サーチアルゴリズム、又は、干渉除去付の二段階サーチアルゴリズムであることを特徴とする請求項１２に記載の中継局。
【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おける情報転送中継技術分野に関し、特に、中継転送のブロック誤り率性能やスペクトル効率を向上させ、システムシグナリングのコストを低下させる双方向中継方法、基地局、移動端末及び中継局に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来の無線通信システムは、より高い周波数域を利用し、より高い送信速度を提供するため、セルサイズの低減を招く。単純に基地局の数を増やす場合、ネットワークの構築と維持費用が大幅に増加することとなる。従って、セルサイズ低減という問題を効果的に解決するために、中継局を配置し先進的な中継技術を採用することは、経済的な解決案である。
【０００３】
従来の中継案において、双方向中継案（基地局と移動端末が互いにデータを交換し且つ中継局を介して中継する）は、極めて高いスペクトル効率を取得できるため、非常に前途のある技術である。以下、双方向中継案に注目し、従来の双方向中継案を紹介してそれらに存在している問題を分析する。
【０００４】
フォーステップ復号転送案（４‐ｓｔｅｐ  Ｄｅｃｏｄｅ  ａｎｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）は、以下のステップを有する。
【０００５】
１）基地局はデータを中継局に送信し、中継局は、基地局からのデータを検出して復号する
２）移動端末はデータを中継局に送信し、中継局は、移動端末からのデータを検出して復号する
３）中継局は、基地局のデータを移動端末に転送し、移動端末は、基地局のデータを検出して取得する
４）中継局は、移動端末のデータを基地局に転送し、基地局は、移動端末のデータを検出して取得する
前記フォーステップ復号転送案は、物理層信号処理の潜在力を充分に利用していないため、スペクトル効率が比較的に低い。一回の双方向中継を遂行するには、四回チャネルを占用する必要がある。
【０００６】
システムのスペクトル効率を向上させるために、スリーステップ復号転送案（３‐ｓｔｅｐ  Ｄｅｃｏｄｅ  ａｎｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）が提案され、以下のステップを有する。
【０００７】
１）基地局はデータを中継局に送信し、中継局は、基地局からのデータを検出して復号する
２）移動端末はデータを中継局に送信し、中継局は、移動端末からのデータを検出して復号する
３）中継局は、基地局のデータと移動端末のデータに対してビットレベルの排他的論理和演算を行い、排他的論理和演算後のデータを基地局と移動端末にブロードキャストする
基地局と移動端末が自身送信したデータを知っているため、中継局によってブロードキャストされたデータを検出でき、自身の送信したデータと排他的論理和演算を行うことで、相手側のデータを復元できる。
【０００８】
フォーステップ復号転送案と比べ、スリーステップ復号転送案は、システムのスペクトル効率を向上させているものの、依然として物理層信号処理の潜在力を充分に利用していない。一回の双方向中継を遂行するには、三回チャネルを占用する必要がある。
【０００９】
物理層信号処理の潜在力を充分に利用するために、ツーステップ増幅転送案（２‐ｓｔｅｐ  Ａｍｐｌｉｆｙ  ａｎｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）が提案され、以下のステップを有する。
【００１０】
１）基地局と移動端末が同時にデータを中継局に送信するが、無線チャネルのブロードキャスト特性により、中継局は重ねあわされたパケットを受信することとなる
２）中継局は、受信したパケットを増幅して基地局と移動端末にブロードキャストする
基地局と移動端末は、まず、受信した中継局の信号に対して、バッファ中の自身送信したデータを用いて干渉除去を行い、それから相手側のデータを検出する。
【００１１】
ツーステップ増幅転送案は、非常に高いスペクトル効率を有し、一回の双方向中継を遂行するには、二回しかチャネルを占用しない。しかし、中継局において増幅転送を行うため、受信信号中のノイズが中継局において増幅され次のステップまで累積する。従って、基地局と移動端末検出時のブロック誤り率の上昇を招いてしまう。
【００１２】
ツーステップ増幅転送案におけるノイズ増幅の問題を解決するために、ツーステップ復号転送案（２‐ｓｔｅｐ  Ｄｅｃｏｄｅ  ａｎｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）が提案され、以下のステップを有する。
【００１３】
１）基地局と移動端末が同時にデータを中継局に送信するが、無線チャネルのブロードキャスト特性により、中継局は重ねあわされたパケットを受信することとなる。中継局は、まず電力が比較的に高いパケットを検出し（このとき、別のパケットを干渉と見なす）、そして検出結果を用いて干渉除去を行い、それから電力が比較的に低いパケットを検出する
２）中継局は、検出した二つのパケットに対してビットレベルの排他的論理和演算を行い、排他的論理和演算後のデータを基地局と移動端末にブロードキャストする
基地局と移動端末が自身送信したデータを知っているため、中継局によってブロードキャストされたデータを検出でき、自身送信したデータと排他的論理和演算を行うことで、相手側のデータを復元できる。
【００１４】
ツーステップ復号転送案は、非常に高いスペクトル効率を有し、一回の双方向中継を遂行するには、二回しかチャネルを占用しない。且つ、ノイズが増幅された問題が存在しない。しかし、中継局において電力が比較的に強いパケットを正しく検出できるには、基地局から中継局までの第１のチャネルと移動端末から中継局までの第２のチャネルとの間に非常に大きな差異を有する必要がある。第１のチャネルと第２のチャネルとの間に類似なチャネルゲインを有する場合、中継局は、重ねあわされたパケットから一つのパケットを正しく復号することができない。従って、ツーステップ復号転送案は、第１のチャネルと第２のチャネルとの間に類似なチャネルゲインを有する場合に向かない。
【００１５】
第１のチャネルと第２のチャネルとの間に類似なチャネルゲインを有する場合、ノイズの増幅と累積問題を解決してシステムのブロック誤り率性能とスペクトル効率を向上させるために、ノイズ除去転送案（Ｄｅｎｏｉｓｅ  ａｎｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）が提案され、以下のステップを有する。
【００１６】
１）基地局と移動端末が同時にデータを中継局に送信するが、無線チャネルのブロードキャスト特性により、中継局は重ね合わされたパケットを受信することとなる
２）中継局は、基地局や移動端末から中継局までのチャネル応答ｈBRとｈMRを推定する
中継局は、ｈBRとｈMRの値に基づいて、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と、変調シンボルとの対応関係を生成する。
【００１７】
中継局は、受信した各シンボルrRSに基づいて、第１のコンスタレーションのうち、受信したシンボルに最も近接する第１の座標点
【数１】
0005346671.tif 000002
は、推定された基地局から送信されたデータシンボルを示し、
【数２】
0005346671.tif 000003
は、推定された移動端末から送信されたデータシンボルを示す。詳しくは次のように計算する。
【００１８】
【数３】
0005346671.tif 000004
前記公式のうち、Ｘは、変調コンスタレーションを示す。即ち、中継局は、可能性のある全ての送信シンボルの組合せに対して網羅的な検索を行い、そのうちから一つの、受信信号rRSとのユークリッド距離が最小のシンボル組合せを選択する。中継局は、座標点と変調シンボルとの対応関係に基づいて、第１の座標点
【数４】
0005346671.tif 000005
に対応する変調シンボルｄmを取得する。ｄmの値は、伝統的な変調コンスタレーションシンボルである。
【００１９】
中継局は、全ての変調シンボルを一つの新しいパケットに組み合わせる。
【００２０】
中継局は、生成された新しいパケットを基地局と移動端末にブロードキャストすると共に、ｈBRを移動端末に送信し、ｈMRを基地局に送信する。
【００２１】
基地局／移動端末は、中継局のブロードキャスト信号を検出し、受信したｈMR／ｈBRに基づいて、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と、変調シンボルとの対応関係を基地局／移動端末において新たに生成する。そして、基地局／移動端末は、検出された中継局のブロードキャスト信号及びバッファ中の自身送信データに基づいて、コンスタレーション中の座標点と、変調シンボルとの対応関係を検索して、移動端末／基地局のデータを復元させる。
【００２２】
しかし、前記ノイズ除去転送案は、フェージングチャネル下の高次変調方式に適用できない。
【００２３】
フェージングチャネルの場合、チャネルが基地局と移動端末のデータシンボルをランダムに位相回転と幅フェージングするため、基地局と移動端末のコンスタレーションは、任意の角度と電力で中継局において重ね合わせる可能性があり、且つ、基地局のシンボルが受ける位相回転と幅フェージングと移動端末のシンボルが受ける位相回転と幅フェージングとは独立である。
【００２４】
前記理由により、コンスタレーション中の座標点と、変調シンボルとの対応関係は、限りなく複数あり、一定的なものではなく、チャネルのｈMRとｒRSとに基づいて動的に生成する必要がある。従って、対応関係を予め中継局、基地局及び移動端末のメモリに記憶することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
現在、ノイズ除去転送案は、プラス性ホワイトノイズゴスチャネルとフェージングチャネル下基地局と移動端末が共にＢＰＳＫ変調方式に適用する場合（ＢＰＳＫ変調方式では二つの座標点しかなく、ノイズ除去マッピングテーブルが一定である）のみに用いることができる。フェージングチャネルの下、高次変調方式（例えば基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ変調方式に適用する）と変調方式との組合せ（例えば基地局が１６ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末がＢＰＳＫ変調方式に適用する）は、座標点と変調シンボルとの対応関係を、ｈMRとｒRSに基づいてリアルタイムに生成できないため、ノイズ除去転送案はこれらの場合に用いることができない。
【００２６】
本発明の目的は、ノイズ除去転送案をフェージングチャネル下の高次変調方式に適用可能な双方向中継方法及びデバイスの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的を達成するために、本発明の実施例では、双方向中継方法が提供されている。該双方向中継方法は、
基地局及び／又は移動端末の各自から送信されようとするデータシンボルに対して位相回転と送信電力の調整を行い、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局に同じ回転角度と同じ最小信号点間距離を有するようにした後、基地局と移動端末は、各自所定の変調方式を利用して各自の送信されようとするデータシンボルを同時に中継局に送信するステップＡと、
中継局は、前記基地局と前記移動端末の各自から送信されたデータシンボルを重ね合わせて形成した第１のデータシンボルを受信するステップＢと、
中継局は、予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係に基づいて、基地局及び移動端末に実際に適用する変調方式の組合せに対応する第１のコンスタレーションを選択した後、前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点を取得するステップＣと、
中継局は、第１のコンスタレーションの座標点と変調シンボル間の対応関係に基づいて、前記第１の座標点に対応する変調シンボルをブロードキャストするステップＤと、
基地局と移動端末がそれぞれ前記変調シンボルを受信し、前記変調シンボルの推定値と自身の送信したデータ情報に基づいて、相手側から送信されたデータを取得するステップＥとを含む。
【００２８】
前記方法において、基地局が、基地局と移動端末から中継局へのチャネル応答ｈBRとｈMRに基づいて、基地局と移動端末がそれぞれ最大送信電力ＰBSとＰMSを用いた場合に適用しうる変調多値数を算出する。基地局と移動端末に適用しうる変調方式が同じ場合、双方の送信電力とチャネルフェージングとの積を等しいように、送信電力とチャネルフェージングとの積が大きいほうの送信電力を低下させ、所定の変調方式と送信電力を取得する。基地局と移動端末に適用しうる変調方式が異なる場合、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2＋Δが成り立つように基地局及び／又は移動端末の送信電力を調整して、所定の変調方式と送信電力を取得し、ここでＰBS|ｈBR|2とＰMS|ｈMR|2は対応する変調多値数電力閾値より大きく、Δの値は変調方式に関係する。
【００２９】
前記ステップＣにおいて、前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点を取得することは、中継局が前記第１のコンスタレーション上の、受信信号ｒRSまでのユークリッド距離が最短の座標点を計算して前記第１のコンスタレーション上の前記第１の座標点とすることである。以下のステップを含む。
【００３０】
まず、x2を干渉とし、信号x1の推定値
【数５】
0005346671.tif 000006
を計算するステップと、
次に、
【数６】
0005346671.tif 000007
を用いて干渉除去を行い、x1による影響を受信信号から除去するステップと、
最後に、干渉が除去された信号
【数７】
0005346671.tif 000008
を計算して、取得した
【数８】
0005346671.tif 000009
が第１のコンスタレーション上の第１の座標点であるステップとを含み、
ここでx1は基地局と移動端末から中継局までの信号のうち受信電力が比較的に大きい信号で、x2は受信電力が比較的に小さい信号である。
【００３１】
前記ステップＣにおいて、格子型のサーチアルゴリズムによって前記第１のコンスタレーション上の前記第１の座標点を取得する。
【００３２】
前記予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係、及び、コンスタレーションの座標点と変調シンボル間の対応関係は、
基地局と移動端末のうち変調多値数が比較的に大きいコンスタレーションを選択するステップと、
変調多値数が比較的に小さいコンスタレーションを同じ回転角度で変調多値数が比較的に大きいコンスタレーションの座標点の上に重ね合わせるステップと、
重ねあわされた各座標点に対して、変調多値数が比較的に大きい座標点の番号と、変調多値数が比較的に小さい座標点の番号を対応させるステップと、
基地局もしくは移動端末が送信した任意の信号と前記変調シンボルとの関係から、相手側が送信した信号を一意に決められるように、座標点と変調シンボルを対応させるステップとによって生成される。
【００３３】
前記目的を達成するために、本発明の実施例では、ノイズ除去転送方法に基づき、中継局を介して移動端末と中継データの伝送を行う基地局を提供している。該基地局は、
基地局から中継局へのチャネル情報、移動端末から中継局へのチャネル情報に基づいて、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するように、送信されようとするデータシンボルの位相を調節する位相回転モジュールと、
基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ最小座標点間距離を有するように、基地局に適用する第１の変調方式と第１の送信電力を決定し、移動端末に適用する第２の変調方式と第２の送信電力を決定するための変調方式・電力設定モジュールと、
第１の変調方式と第１の送信電力に基づいて前記送信されようとするデータシンボルを送信するための送信モジュールとを含む。
【００３４】
前記変調方式・電力設定モジュールには、
基地局と移動端末から中継局へのチャネル応答ｈBRとｈMRに基づいて、基地局と移動端末がそれぞれ最大送信電力ＰBSとＰMSを用いた場合に適用しうる変調多値数を算出するための第１の手段と、
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が同じ場合、送信電力とチャネルフェージングとの積が大きいほうの送信電力を低下させることで、双方の送信電力とチャネルフェージングとの積を等しくして、所定の変調方式と送信電力を取得するための第２の手段と、
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が異なる場合、基地局及び／又は移動端末の送信電力を調整して、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2＋Δ（ＰBS|ｈBR|2とＰMS|ｈMR|2が対応する変調多値数電力閾値より大きく、Δの値が変調方式に関係する）が成り立つようにすることで、所定の変調方式と送信電力を取得する第３の手段とを含む。
【００３５】
前記基地局には、中継局がブロードキャストした変調シンボルの推定値と自身の送信したデータ情報に基づいて、移動端末から送信されたデータを取得するための第１のデータ取得モジュールを更に含む。
【００３６】
前記目的を達成するために、本発明の実施例では、ノイズ除去転送方法に基づき、中継局を介して基地局と中継データの伝送を行う移動端末を提供している。
【００３７】
中継局において、基地局と移動端末のコンスタレーションが同じ回転角度を有している。
【００３８】
前記移動端末には、第２の変調方式と第２の送信電力に基づいて送信されようとするデータシンボルを送信するための送信モジュールを含む。
【００３９】
第２の変調方式と第２の送信電力に基づいて、基地局と移動端末からの信号のコンスタレーションが中継局において同じ最小座標点間距離を有する。
【００４０】
前記移動端末には、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するように、前記送信されようとするデータシンボルに対して位相回転を行うための位相回転モジュールを更に含む。
【００４１】
前記移動端末には、中継局がブロードキャストした変調シンボルの推定値と自身の送信したデータ情報に基づいて、基地局から送信されたデータを取得するための第２のデータ取得モジュールを更に含む。
【００４２】
前記目的を達成するために、本発明の実施例では、ノイズ除去転送方法に基づき、基地局と移動端末との間の中継データ伝送を実現する中継局を提供している。該中継局は、
中継局においてコンスタレーションが同じ回転角度を有する基地局と移動端末の各自から送信されたデータシンボルを重ね合わせて形成した第１のデータシンボルを受信する受信モジュールと、
予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係に基づいて、基地局及び移動端末に実際に適用する変調方式の組合せに対応する第１のコンスタレーションを選択するためのサーチモジュールと、
前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点をサーチアルゴリズムを利用して取得するためのサーチモジュールと、
座標点と変調シンボル間の対応関係に基づいて、前記第１の座標点に対応する変調シンボルをブロードキャストするためのブロードキャストモジュールとを含む。
【００４３】
前記サーチアルゴリズムは、格子型のサーチアルゴリズム、又は、干渉除去付の二段階サーチアルゴリズムである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の実施例によれば、以下の効果を奏することができる。
【００４５】
１.位相回転と電力調整により、基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度と同じ最小信号点間距離を有するようにしたため、各種類の基地局と移動端末の変調コンスタレーションの組合せに対して、コンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係が一種類のみを必要とする。変調方式には限度があるため、コンスタレーションの数にも限度がある。限られた数のコンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係は、予め計算しておいて、それから中継局、基地局及び移動端末のメモリに記憶してもよい。こうすることによって、ノイズ除去転送案がフェージングチャネル下の高次変調方式に適用できるようになる。
【００４６】
２.位相回転と電力調整により、基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度と同じ最小信号点間距離を有するようにしたため、第１の座標点を取得する際に、干渉除去付きの二段階サーチアルゴリズム又は格子型のサーチアルゴリズムを利用すれば、従来の網羅的なサーチアルゴリズムと比べ、第１の座標点の計算複雑度を大幅に低減させている。
【００４７】
３.フェージングチャネルと高次変調方式の下、チャネル応答が特定な関係を満重ねたときに、コンスタレーション中の座標点と変調シンボル間の対応関係が存在しないため、ノイズ除去転送案が失敗となる。一方、本発明の具体的な実施例では、位相回転と電力調整により、基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度と同じ最小信号点間距離を有するようにしたため、あらゆる状況においても、本発明の具体的な実施例の方法と装置を応用することができる。
【００４８】
４.本発明の具体的な実施例では、コンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係が予め基地局、移動端末、中継局に格納されているため、基地局と移動端末は、両者に採用した変調方式に基づいて、対応しているコンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係を選択すればよい。従って、中継局がチャネル推定情報を移動端末に送信する必要がなく、シグナリングコストを低下させている。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明実施例の双方向中継方法の流れを示す。
【図２】基地局と移動端末のコンスタレーションがチャネル位相回転を経過した後の中継局における状況を示す。
【図３】基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ変調方式に適用する際に、電力調整の状況を示す。
【図４】基地局が６４ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末が１６ＱＡＭ変調方式に適用する際に、電力調整の状況を示す。
【図５】電力調整を適用したコンスタレーションの効果を示す。
【図６】位相回転を行なわない場合に、干渉除去付きの二段階サーチと網羅的なサーチを示す。
【図７】位相回転を行う場合に、干渉除去付きの二段階サーチと網羅的なサーチを示す。
【図８】基地局が１６ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末がＱＰＳＫ調方式に適用する際に、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係を示す。
【図９】基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ調方式に適用する際に、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係を示す。
【図１０】本発明実施例のシミュレーション結果を示す。
【図１１】本発明実施例のシミュレーション結果を示す。
【図１２】本発明実施例のシミュレーション結果を示す。
【図１３】本発明実施例のシミュレーション結果を示す。
【図１４】本発明実施例のシミュレーション結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明実施例の双方向中継方法及びデバイスでは、基地局と移動端末のコンスタレーションが、位相回転によってチャネルの位相回転を経た後、中継局において同じ回転角度を有することで、チャネル回転によるコンスタレーション設計への影響を除去し、コンスタレーション座標点と変調シンボル間の対応関係が存在しない条件を破壊し、複雑度の低いサーチアルゴリズムを可能とする。
【００５１】
図１に示すように、本発明実施例の双方向中継方法は、以下の手順を含む。
【００５２】
ステップ１１において、基地局及び／又は移動端末は、送信されようとするデータシンボルに対して位相回転を行い、基地局と移動端末のコンスタレーションが、チャネルの位相回転を経た後、中継局において同じ回転角度を有する。
【００５３】
ステップ１２において、基地局は、基地局から中継局への第１のチャネルと移動端末から中継局への第２のチャネルのチャネル状況に基づいて、基地局と移動端末に適用する変調方式と送信電力を特定し、該情報を中継局と無線端末にブロードキャストする。
【００５４】
ステップ１３において、基地局と移動端末は、ステップ１２にて特定された変調方式と送信電力に基づいて、同時にデータを中継局に送信する。無線チャネルのブロードキャスト特性により、中継局では、重ねあわされたパケットを受信することとなる。
【００５５】
ステップ１４において、中継局は、基地局から中継局への第１のチャネルのチャネル応答ｈBRと、移動端末から中継局への第２のチャネルのチャネル応答ｈMRを推定する。
【００５６】
ステップ１５において、中継局は、予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係に基づき、基地局及び移動端末に実際に適用する変調方式の組合せに対応する第１のコンスタレーションを選択した後、ｈBRとｈMRの値に基づいて、受信した各シンボルｒRSに対して、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点
【数９】
0005346671.tif 000010
を第１のコンスタレーションから、干渉除去付きの二段階サーチアルゴリズム又は格子型のサーチアルゴリズムを用いてサーチする。
【００５７】
ステップ１６において、中継局は、第１のコンスタレーションの座標点と変調シンボルとの対応関係に基づいて、前記第１の座標点に対応する第１の変調シンボルを取得する。
【００５８】
ステップ１７において、中継局は、全ての変調シンボルを一つの新しいパケットに組み合わせて基地局と移動端末にブロードキャストする。
【００５９】
ステップ１８において、基地局／移動端末は、中継局のブロードキャスト信号を検出し、基地局／移動端末の変調方式情報に基づいて、予め記憶する適切なコンスタレーションを選択し、コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係、バッファされた自身の送信したデータ情報に基づいて、移動端末／基地局のデータを復元する。
【００６０】
以下、各手順について詳しく説明する。
【００６１】
ステップ１１において、基地局及び／又は移動端末は、送信されようとするデータシンボルに対して位相回転を行い、基地局と移動端末のコンスタレーションが、チャネルの位相回転を経た後、中継局において同じ回転角度を有する。
【００６２】
本発明実施例では、前記手順が次の方式で実現できる。位相回転ルールは、下式のように示す。
【００６３】
φBS＋φBR＝φMS＋φMR
φBSは、基地局の位相回転角度を示す。φBRは、基地局から中継局への第１のチャネルによる基地局送信信号に対する位相回転角度を示す。φMSは、移動端末の位相回転角度を示す。φMRは、移動端末から中継局への第２のチャネルによる移動端末送信信号に対する位相回転角度を示す。
【００６４】
前記位相回転ルールの下、複数種類の実現方式がありうる。以下、詳しく説明する。
【００６５】
実現方式１
【数１０】
0005346671.tif 000011
実現方式１の場合、基地局と移動端末は、各自から中継局へのチャネル応答に基づいて位相回転を独自に行う。
【００６６】
実現方式２
【数１１】
0005346671.tif 000012
【００６７】
実現方式２の場合、基地局は、自身と移動端末から中継局への第２のチャネルのチャネル応答に基づいて位相回転を行い、移動端末は位相回転しない。該方式のメリットは、具体的な補償操作を基地局側に移して実行することで、移動端末の複雑度と電力消耗を低減させることができる。
【００６８】
もちろん、移動端末が自身と基地局から中継局への第１のチャネルのチャネル応答に基づいて位相回転を行い、基地局が位相回転しないのであってもよい。
【００６９】
位相回転ルールを満足できるのであれば、その他の位相回転方式を用いてもよい。
【００７０】
位相回転の効果は図２に示す。図２によれば、位相回転後、基地局と移動端末のコンスタレーションは、異なるチャネル回転を経て、中継局において同じ回転角度を有する。
【００７１】
ステップ１２において、基地局は、基地局から中継局への第１のチャネルと移動端末から中継局への第２のチャネルのチャネル状況に基づいて、基地局と移動端末に適用する変調方式と送信電力を特定する。電力調整により、基地局と移動端末の変調コンスタレーションを、チャネルフェージングを経た後に同じ格子に揃えるようにする。即ち、中継局が受信した基地局の変調コンスタレーションと移動端末の変調コンスタレーションを、同じ最小信号点間距離を有するようにする。
【００７２】
以下、その実現について詳しく説明する。
【００７３】
基地局は、ｈBRとｈMRに基づいて、最大送信電力ＰBS、ＰMSを採用したときに基地局と移動端末に適用可能な変調多値数を計算する。
【００７４】
基地局は、基地局と移動端末に適用可能な変調多値数の状況に基づいて、異なった電力調整処理を行う。詳しい処理は以下のとおり。
【００７５】
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が同じ場合、双方の送信電力とチャネルフェージングとの積が等しくなるように、送信電力とチャネルフェージングとの積が大きいほうの送信電力を低下させる。
【００７６】
例えば、ＰBS|ｈBR|2＞ＰMS|ｈMR|2であれば、ＰBSを低くし、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2が成り立つようにする。
【００７７】
ＰMS|ｈMR|2＞ＰBS|ｈBR|2であれば、ＰMSを低くし、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2が成り立つようにする。
【００７８】
図３は、基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ変調方式に適用するときに電力調整を行う例を示す。該例において、基地局が自身の送信電力を低くし、低くした電力が下記を満足できるようにする。
【００７９】
ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2。
基地局と移動端末に適用しうる変調方式が異なる場合、ＰBSとＰMSを調整して、ＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2＋Δが成り立ち、且つＰBS|ｈBR|2とＰMS|ｈMR|2が対応する変調多値数電力閾値より大きいようにする。Δの値が適用する変調方式に関係する。具体的な値について、次の表を参考する。
【００８０】
【表１】
0005346671.tif 000013
上の表では、Δの値は、一定のアルゴリズムによって算出されたものである。基地局が６４ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末が１６ＱＡＭ変調方式に適用する場合の、Δの計算について詳しく説明する。
【００８１】
Ｅｓ＝１のとき、各種類の変調方式の信号点間距離は、下の表のように示す。
【００８２】
【表２】
0005346671.tif 000014
基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局に到達したときに同じ信号点間距離を有するよう、下の関係式を満足するべきである。
【００８３】
ＰBS|ｈBR|2ｄBS＝ＰMS|ｈMR|2ｄMS
ｄBSは、基地局に適用する変調方式の信号点間距離を示し、ｄMSは、移動端末に適用する変調方式の信号点間距離を示す。
【００８４】
基地局に６４ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末に１６ＱＡＭ変調方式に適用するときに、前記関係式が次のように変わる。
【００８５】
【数１２】
0005346671.tif 000015
両側で対数を取り、ｄＢの値が次となる。
【００８６】
【数１３】
0005346671.tif 000016
【００８７】
従って、基地局に６４ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末に１６ＱＡＭ変調方式に適用するときに、Δの値は６．２３ｄＢとなる。同様の方法により、他の変調方式の組合せの場合のΔの値を算出できるが、ここでは重複な説明を避ける。
【００８８】
図４は、基地局に６４ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末に１６ＱＡＭ変調方式に適用するときに電力調整を行う例を示す。
【００８９】
該例では、Δの値は６．２３ｄＢとなる。電力調整の結果としては、移動端末の送信電力を低くすることでＰBS|ｈBR|2＝ＰMS|ｈMR|2＋６．２３ｄＢが成り立ち、且つＰBS|ｈBR|2が６４ＱＡＭ変調閾値より大きく、ＰMS|ｈMR|2が１６ＱＡＭ変調閾値より大きいようにする。
【００９０】
図５は、電力変調後の効果を示す。図５に示すように、左上のコンスタレーションマップが６４ＱＡＭ変調方式で、Ｅｓ＝１の基地局のコンスタレーションマップであり、右上のコンスタレーションマップが１６ＱＡＭ変調方式で、Ｅｓ=１の移動端末のコンスタレーションマップである。図５の中部より下の部分は、電力調整後、中継局が受信した基地局の変調コンスタレーションと移動端末の変調コンスタレーションであり、両者には同じ最小信号点間距離を有する。
【００９１】
前記手順を経て、基地局は、変調方式情報と電力調整情報を中継局と移動端末にブロードキャストする。
【００９２】
ステップ１５において、第１の座標点
【数１４】
0005346671.tif 000017
の生成は、干渉除去付きの二段階サーチアルゴリズム又は格子型のサーチアルゴリズムを用いてもよい。以下、それぞれ詳しく説明する。
【００９３】
干渉除去付きの二段階サーチアルゴリズムを用いたときに、
【数１５】
0005346671.tif 000018
x1は基地局と移動端末から中継局までの信号のうち受信電力が比較的に大きい信号を示す。基地局から中継局までの信号電力は、移動端末から中継局までの信号電力より大きければ、x1は基地局の信号を示す。逆に、移動端末から中継局までの信号電力は、基地局から中継局までの信号電力より大きければ、x1が移動端末の信号を示す。x2は別の信号を示す。ｈ1は、伝送信号x1のチャネルのチャネル応答を示す。ｈ2は、伝送信号x2のチャネルのチャネル応答を示す。
【００９４】
まず、中継局は、
【数１６】
0005346671.tif 000019
に従い、電力が比較的に強い信号x1に対して推定を行う。即ち、信号電力が比較的に大きい信号が採用したコンスタレーションにおいて、x1の値となりうる全ての座標点をサーチし、受信信号ｒRSまでのユークリッド距離が最短の座標点を探し出し、サーチする際に、x2を干渉とする。
【００９５】
次に、中継局は、推定した信号
【数１７】
0005346671.tif 000020
に従って干渉除去を行い、x1による影響を受信信号から除去する。
【００９６】
最後に、電力が比較的に弱い信号x2に対して推定を行う。即ち、信号電力が比較的に小さい信号が採用したコンスタレーションにおいて、x2の値となりうる全ての座標点をサーチし、干渉除去された信号
【数１８】
0005346671.tif 000021
までのユークリッド距離が最短の座標点を探し出す。
【００９７】
基本的なノイズ除去転送案では、
【数１９】
0005346671.tif 000022
で示すような、シンボルの組合せに対するサーチを行うのである。基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ変調方式に適用する場合、一つの受信シンボルをノイズ除去するためには、中継局は、１６2＝２５６個の可能性のあるシンボルの組合せをサーチしなければならない。基地局と移動端末が共に６４ＱＡＭ変調方式に適用する場合、中継局は、６４2＝４０９６個の可能性のあるシンボルの組合せをサーチしなければならない。
【００９８】
しかしながら、干渉除去付きの二段階サーチでは、二つのシンボルに対するサーチが行なわれるのである。例えば、基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ変調方式に適用する場合、干渉除去付きの二段階サーチでは、１６+１６=３２個のシンボルをサーチすればよい。基地局と移動端末が共に６４ＱＡＭ変調方式に適用する場合、干渉除去付きの二段階サーチでは、６４+６４=１２８個のシンボルをサーチすればよい。これは、基本的なノイズ除去転送案における網羅的なサーチの計算複雑度より遥かに少ない。
【００９９】
従って、干渉除去付きの二段階サーチにより、サーチの計算複雑度を大幅に低下させることができる。
【０１００】
ただし、ステップ１１における位相回転を行なわなければ、干渉除去付きの二段階サーチにより、性能の損失をもたらすこととなる。
【０１０１】
図６に示すように、受信した信号ｒRSが図示位置にあるすれば、網羅的なサーチの場合、ｒRSまでのユークリッド距離が最短である座標点（２,０）を探し出す。
【０１０２】
一方、干渉除去付きの二段階サーチの場合、まずｒRSまでのユークリッド距離が最短であるシンボルx1＝３を探し出す。干渉除去して二段階のサーチをすると、座標点（３，２）を探し出す。（３，２）がｒRSまでのユークリッド距離が最短の座標点ではないため、位相回転を行なわれなければ、干渉除去付きの二段階サーチにより、性能の損失をもたらす。
【０１０３】
本案では位相回転を行い、基地局と移動端末の変調コンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するようにしているため、干渉除去付きの二段階サーチは網羅的なサーチと同じ性能を有している。図７に示すように、受信した信号ｒRSが図示位置にあるすれば、網羅的なサーチの場合、ｒRSまでのユークリッド距離が最短である座標点（３,１）を探し出す。一方、干渉除去付きの二段階サーチの場合、まずｒRSまでのユークリッド距離が最短であるシンボルx1＝３を探し出す。干渉除去して二段階のサーチをすると、座標点（３，１）を探し出す。
【０１０４】
従って、位相回転が行なわれると、干渉除去付きの二段階サーチにより、網羅的なサーチを利用した場合と同様の座標点を探し出すので、性能上の損失がない。
【０１０５】
また、位相回転と電力調整により、基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局において同じ格子型に揃えるようにするため、干渉除去付きの二段階サーチのほかに、例えば球体復号アルゴリズムなどの、格子型の低複雑度サーチアルゴリズムを採用してもよい。
【０１０６】
詳しくは次のように変形される。
【０１０７】
【数２０】
0005346671.tif 000023
前記式のうち、Ｋ＝ｈ1／ｈ2。電力調整と位相回転が行なわれるため、シンボルｙ＝Ｋx1＋x2が一つの格子型にある。従って、格子型のサーチアルゴリズムを採用してサーチすることができる。格子型のサーチアルゴリズムの計算複雑度は、約
【数２１】
0005346671.tif 000024
であり、網羅的なサーチの複雑度より遥かに少ない。
【０１０８】
ステップ１６と１８では、中継局、基地局及び移動端末は、予め格納されたコンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルの対応関係を利用する。基本的なノイズ除去転送案では、位相回転と電力調整が行なわれないため、基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局において任意の角度と電力で重ね合わせる可能性があるので、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルの対応関係が限りなく複数となる。従って、中継局、基地局及び移動端末のメモリに予め記憶することができない。
【０１０９】
本発明実施例の方法及び装置では、位相回転が行なわれるため、基地局と移動端末のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有し、同時に電力調整が行なわれるため、中継局が受信した基地局信号電力と移動端末信号電力には一定の関係を持つ。従って、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルの対応関係の数を大幅に減少させている。
【０１１０】
本発明の具体的な実施例では、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルの対応関係の数には限度があると保証すればよい。
その理由は以下である。各種類の基地局と移動端末の変調コンスタレーションの組合せに対して、コンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係が一種類のみが必要となる。変調方式には限度があるため、コンスタレーションの数にも限度がある。限られた数のコンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係は、予め計算しておいて、それから中継局、基地局及び移動端末のメモリに記憶してもよい。
【０１１１】
特定の変調コンスタレーションの組合せに対するコンスタレーション及び該コンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係は、詳しく次のように設定される。
【０１１２】
まず、基地局と移動端末のうち変調多値数が比較的に大きいコンスタレーション（二つのコンスタレーションの変調多値数が同じである場合、任意に一つを選択すればよい）を選択する。
【０１１３】
そして、変調多値数が比較的に小さいコンスタレーションを同じ回転角度で変調多値数が比較的に大きいコンスタレーションの座標点の上に重ね合わせる。
【０１１４】
続いて、重ねあわされた各座標点をマークする。即ち、変調多値数が比較的に大きい座標点の番号を前、変調多値数が比較的に小さい座標点の番号を後ろにするように対応させる。
【０１１５】
最後に、次の三つの式で示す制限条件に従い、重ねあわされた座標点を異なるグループにする。基地局もしくは移動端末が送信した任意の信号と前記変調シンボルとの関係から、相手側が送信した信号を一意に決められるように、各グループが同じ変調シンボルを共用する。
【０１１６】
【数２２】
0005346671.tif 000025
【０１１７】
図８は、基地局が１６ＱＡＭ変調方式に適用し、移動端末がＱＰＳＫ調方式に適用する際に、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係を示す。
【０１１８】
図９は、基地局と移動端末が共に１６ＱＡＭ調方式に適用する際に、コンスタレーション及びコンスタレーション中の座標点と変調シンボルとの対応関係を示す。
【０１１９】
本発明の実施例では、基地局、移動端末及び中継局を提供している。
【０１２０】
本発明実施例の基地局は、ノイズ除去転送方法に基づき、中継局を介して移動端末と中継データの伝送を行う。前記中継局において、前記基地局のコンスタレーションと前記移動端末のコンスタレーションが同じ回転角度を有する。
【０１２１】
前記基地局は、
基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ最小座標点間距離を有するように、基地局に適用する第１の変調方式と第１の送信電力を決定し、移動端末に適用する第２の変調方式と第２の送信電力を決定するための変調方式・電力設定モジュールを含む。
【０１２２】
前記決定された変調方式と送信電力に基づいて、前記基地局のコンスタレーションと前記移動端末のコンスタレーションが前記中継局において同じ最小座標点間距離を有する。
【０１２３】
前記基地局は、第１の変調方式と第１の送信電力に基づいて前記データシンボルを送信するための送信モジュールを含む。
【０１２４】
前記基地局は、基地局から中継局へのチャネル情報、移動端末から中継局へのチャネル情報に基づいて、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するように、送信されようとするデータシンボルの位相を調節する位相回転モジュールを更に有する。
【０１２５】
本発明実施例の移動端末は、ノイズ除去転送方法に基づき、中継局を介して基地局と中継データの伝送を行う。中継局において、前記基地局のコンスタレーションと前記移動端末のコンスタレーションが同じ回転角度を有している。
【０１２６】
前記移動端末には、第２の変調方式と第２の送信電力に基づいて送信されようとするデータシンボルを送信するための送信モジュールを含む。
【０１２７】
第２の変調方式と第２の送信電力に基づいて、基地局と移動端末からの信号のコンスタレーションが中継局において同じ最小座標点間距離を有する。
【０１２８】
本発明実施例の移動端末には、基地局と移動端末からの受信信号のコンスタレーションが中継局において同じ回転角度を有するように、前記送信されようとするデータシンボルに対して位相回転を行うための位相回転モジュールを更に含む。
【０１２９】
本発明実施例の中継局は、
中継局においてコンスタレーションが同じ回転角度を有する基地局と移動端末の各自から送信されたデータシンボルを重ね合わせて形成した第１のデータシンボルを受信する受信モジュールと、
予め格納されたコンスタレーションと基地局及び移動端末の変調方式の組合せとの対応関係に基づいて、基地局及び移動端末に実際に適用する変調方式の組合せに対応する第１のコンスタレーションを選択するためのサーチモジュールと、
前記第１のコンスタレーション上の、前記第１のデータシンボルに最も接近する第１の座標点をサーチアルゴリズムを利用して取得するためのサーチモジュールと、
座標点と変調シンボル間の対応関係に基づいて、前記第１の座標点に対応する変調シンボルをブロードキャストするためのブロードキャストモジュールとを含む。
【０１３０】
本発明実施例の中継局は、ノイズ除去転送方法に基づき、基地局と移動端末間の中継データ伝送を実現している。前記中継局において、前記基地局のコンスタレーションと前記移動端末のコンスタレーションが同じ回転角度を有している。
【０１３１】
前記アルゴリズムの有効性を検証するために、ノイズ除去転送案に対してシミュレーションして従来案と比較する。
【０１３２】
シミュレーション条件は次のとおり。
【０１３３】
チャネルについて、基地局から中継局までのチャネルや、移動端末から中継局までのチャネルは、いずれもレイリーブロックフェージングチャネルである。即ち、チャネル応答は、各フレーム上において一定となり、異なるフレーム上にランダムに変化する。
【０１３４】
パケット長について、変調シンボルが１６８個である。
【０１３５】
チャネル推定誤差モデルについて、シミュレーションに際して、チャネル推定誤差のない理想的チャネル推定モデルと、ガウスランダム変量に基づき、平方差が信号対雑音比に応じて変化するチャネル推定誤差モデルとの二つのケースが考えられている。異なる信号対雑音比の下の平方差の値について、「Ｍｉｃｈｅｌｅ  Ｍｏｒｅｌｌｉ  ａｎｄ  Ｕｍｂｅｒｔｏ  Ｍｅｎｇａｌｉ,  “Ａ  Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｐｉｌｏｔ‐ａｉｄｅｄ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ”,  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｖｏｌ．４９，  ｎｏ．１２，  ｐｐ：３０６５‐３０７３，  Ｄｅｃ．２００１」を参考されたい。
【０１３６】
スケジューリング方式について、基地局を中心としてスケジューリングする。即ち、基地局によって、基地局から中継局へ、移動端末から中継局への変調方式が決められ、基地局がブロードキャスト方式で中継局と移動端末に通知する。
チャネル情報について、基地局がｈBRとｈMR、中継局がｈBRとｈMRを既知とするが、移動端末がｈMRのみを既知とする。
【０１３７】
ノイズモデルについて、ｎBS，ｎRS，ｎMSは互いに独立したガウスランダム変量である。ノイズ平方差
【数２３】
0005346671.tif 000026
は、移動端末から中継局までの信号対雑音比に応じて設定される。
【０１３８】
基本的なノイズ除去転送案がフェージングチャネル下の高次変調方式に適用できないため、ツーステップ増幅転送案を用いてシミュレーションして比較を行う。
【０１３９】
複雑度の低いサーチアルゴリズムの有効性を検証するために、網羅的なサーチ案の性能をシミュレーションして比較する。
【０１４０】
基地局と中継局が共にＱＰＳＫ変調方式に適用する場合、図１０と図１１にはそれぞれチャネル推定誤差が存在するときと存在しないときの、各種類の中継転送案のフレーム誤り率性能を示す。
【０１４１】
図１０と図１１には、「○」が付くラインは、ツーステップ増幅転送案のシミュレーションラインであり、「□」が付くラインは、ノイズ除去転送と複雑度の低いサーチとを組み合わせたシミュレーションラインであり、「+」が付くラインは、ノイズ除去転送と網羅的なサーチとを組み合わせたシミュレーションラインである。
【０１４２】
図１０と図１１から、以下のことが分かる。
【０１４３】
本発明実施例の方法は、ツーステップ増幅転送案と比べ、より優れたフレーム誤り率性能を有し、約２〜３ｄＢの性能ゲインを有する。本発明実施例の方法では中継局においてノイズ除去処理が行なわれ、ノイズによる影響が除去されたに対して、ツーステップ増幅転送案では中継局においてノイズを増幅させているためである。従って、アルゴリズムがより優れた性能を有する。
【０１４４】
同時に、本発明実施例の複雑度の低いサーチアルゴリズムは、網羅的なサーチアルゴリズムとほとんど同じ性能を有している。これは位相回転アルゴリズムが役立つためである。位相回転によって、基地局と中継局のコンスタレーションが中継して重ね合わせる時に同じ位相回転を有させたため、干渉除去付きの二段階サーチアルゴリズムにより、網羅的なサーチと同じ性能を取得している。
【０１４５】
チャネル推定誤差の影響の存在いかんに関わらず、本発明実施例の方法によれば、ツーステップ増幅転送案より優れたフレーム誤り率性能を取得でき、チャネル推定誤差に対して非常に強固である。
【０１４６】
基地局と中継局が共にＱＰＳＫ変調方式に適用する場合、図１２と図１３にはそれぞれチャネル推定誤差が存在するときと存在しないときの、各種類の中継転送案のスペクトル効率性能を示す。
【０１４７】
図１２と図１３には、「○」が付くラインは、ツーステップ増幅転送案のシミュレーションラインであり、「□」が付くラインは、ノイズ除去転送と複雑度の低いサーチとを組み合わせたシミュレーションラインであり、「+」が付くラインは、ノイズ除去転送と網羅的なサーチとを組み合わせたシミュレーションラインである。
【０１４８】
図１２と図１３から、以下のことが分かる。
【０１４９】
本発明実施例の方法は、ツーステップ増幅転送案と比べ、より高いスペクトル効率を有する。本発明実施例の方法ではフレーム誤り率性能がツーステップ増幅転送案より低いため、受信側に伝送された有効データ比がツーステップ増幅転送案より多いので、ツーステップ増幅転送案よりスペクトルが有効的に利用されているからである。
【０１５０】
本発明実施例の複雑度の低いサーチアルゴリズムは、網羅的なサーチアルゴリズムとほとんど同じスペクトル効率を有している。
【０１５１】
チャネル推定誤差の影響の存在いかんに関わらず、本発明実施例の方法によれば、ツーステップ増幅転送案より優れたスペクトル効率を取得でき、チャネル推定誤差に対して非常に強固である。
【０１５２】
基地局と中継局が共に１６ＱＡＭ変調方式に適用する場合、図１４にはチャネル推定誤差が存在するときの、各種類の中継転送案のフレーム誤り率性能を示す。
【０１５３】
図１４には、「○」が付くラインは、ツーステップ増幅転送案のシミュレーションラインであり、「□」が付くラインは、ノイズ除去転送と複雑度の低いサーチとを組み合わせたシミュレーションラインであり、「+」が付くラインは、ノイズ除去転送と網羅的なサーチとを組み合わせたシミュレーションラインである。
【０１５４】
図１４から、以下のことが分かる。
【０１５５】
本発明実施例の方法は、ツーステップ増幅転送案と比べ、より高いスペクトル効率を有する。本発明実施例の方法ではフレーム誤り率性能がツーステップ増幅転送案より低いため、受信側に伝送された有効データ比がツーステップ増幅転送案より多いので、ツーステップ増幅転送案よりスペクトルが有効的に利用されているからである。
【０１５６】
本発明実施例の複雑度の低いサーチアルゴリズムは、網羅的なサーチアルゴリズムとほとんど同じスペクトル効率を有している。
【０１５７】
チャネル推定誤差の影響の存在いかんに関わらず、本発明実施例の方法によれば、ツーステップ増幅転送案より優れたスペクトル効率を取得でき、チャネル推定誤差に対して非常に強固である。
【０１５８】
以上は、本発明の好ましい実施方式に過ぎない。なお、当該分野の一般技術者にとって、本発明の原理を背離しない前提で、若干の改進や修飾が考えられる。ただし、これらの改進や修飾も本発明の保護範囲にあることが理解されよう。
【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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