(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信端末、中継端末及び、鍵信号を予め記憶し、当該鍵信号を前記中継端末に送信する送信端末を有し、前記鍵信号により情報信号をネットワーク符号化して通信を行う無線通信システムにおいて、
前記中継端末は、
自端末に送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第１の受信部と、
前記第１の受信部が出力する信号を記憶する第１の信号記憶回路と、
前記第１の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか１つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第１の線形符号化回路と、
前記第１の線形符号化回路が出力する信号を前記受信端末に送信する第１の送信部と、
を備え、
前記受信端末は、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第２の受信部と、
前記第２の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第２の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力するネットワーク復号回路と、
前記第２の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第２の尤度信号記憶回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する加算回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、
を備え、
前記ネットワーク復号回路は、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
第１の受信端末、第２の受信端末及び中継端末を有し、鍵信号により情報信号をネットワーク符号化して通信を行う無線通信システムにおいて、
前記中継端末は、
前記受信端末から送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第１の受信部と、
前記第１の受信部が出力する自端末宛以外の信号を尤度信号として記憶する第１の尤度信号記憶回路と、
前記第１の尤度信号記憶回路の記憶する尤度信号と、前記第１の受信部が出力する自端末宛の信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第１の加算回路と、
前記第１の加算回路が出力する信号を記憶する第１の信号記憶回路と、
前記第１の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか１つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第１の線形符号化回路と、
前記第１の線形符号化回路が出力するネットワーク符号化した信号を前記受信端末宛に送信する第１の送信部と、
を備え、
前記第１の受信端末は、
予め前記鍵信号を記憶する第２の信号記憶回路と、
第２の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を送信する第２の送信部と、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第２の受信部と、
前記第２の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記鍵信号を用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第２のネットワーク復号回路と、
前記第２の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第２の尤度信号記憶回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第２のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第２の加算回路と、
を備え、
前記第２の受信端末は、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第３の受信部と、
前記第３の受信部が出力する自端末宛の信号を前記鍵信号として記憶する第３の信号記憶回路と、
前記第３の受信部から出力する自端末宛のネットワーク符号化された信号を、前記第３の信号記憶回路が記憶する信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第３のネットワーク復号回路と、
前記第３の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第３の尤度信号記憶回路と、
前記第３の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第３のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第３の加算回路と、
第３の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を中継端末へ送信し、前記第３の加算回路が出力する信号を前記第１の受信端末に送信する第３の送信部と、
を備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
受信端末、中継端末及び、鍵信号を予め記憶し、当該鍵信号を前記中継端末に送信する送信端末を有し、前記鍵信号により情報信号をネットワーク符号して通信を行う無線通信システムにおける受信端末であって、
自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第２の受信部と、
前記第２の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第２の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第２のネットワーク復号回路と、
前記第２の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第２の尤度信号記憶回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第２の加算回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、
を備え、
前記ネットワーク復号回路は、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、
前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、
ことを特徴とする受信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にネットワーク符号を用いた通信を行う無線通信システム及び受信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークのスループットの向上を目的としたネットワーク符号を用いた無線メッシュネットワークや、マルチホップ無線通信が注目されている。ネットワーク上の中継ノードにおいて符号化を行うネットワーク符号は、マルチキャスト通信やユニキャスト通信において、符号化処理を行わないネットワークに比べ、中継ノードにおいて符号化によりデータを多重化することで、スループットの向上を図ることが可能となる。ネットワーク符号化を用いた無線メッシュネットワークや、マルチホップ無線通信は、無線通信の同報性を有効利用した適時聴取とネットワーク符号を併用したもので、無線メッシュネットワークや、マルチホップ無線通信において、スループットの向上を実現することができる。ここで、適時聴取とは、他のノード宛の信号についても受信し、記憶することである。
中継局の役割を行うノードは、複数の送信局ノードから受信したビット信号を線形符号によって符号化し、受信局に中継する。受信局は、中継局ノード及び送信局ノードから受信したビット信号、もしくは自局にて記憶しているビット信号を用いて復号し、下のデータを取得する（非特許文献１及び非特許文献２参照）。
以下では、具体例を挙げて、ネットワーク符号化を適用した無線ネットワークについて説明する。ここでは、簡単のため線形符号化に、排他的論理和を用いて説明する。
【０００３】
図１６は、従来のネットワーク符号を用いた無線ネットワークの受信ノードとして用いる受信端末９１の内部構成を示した概略ブロック図である。この図に示すように、受信端末９１は、無線部９１１、シンボル・ビット変換回路９１２、軟判定回路９１３、乗算回路９１４、誤り訂正復号回路９１５、線形復号回路９１６、出力切替回路９１７、重み係数抽出回路９１８、信号記憶回路９１９、出力切替回路９２０、誤り訂正符号回路９２１及び変調回路９２２を備えている。
【０００４】
無線部９１１は、受信した信号から所望の信号を抽出し、抽出した信号をシンボル・ビット変換回路９１２及び重み係数抽出回路９１８に出力する。また、無線部９１１は、入力された信号を送信する。シンボル・ビット変換回路９１２は、入力された信号をＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどを用いられて変調された信号を復調する。軟判定回路９１３は、入力されたビット信号に対して、軟判定を行い受信したビット信号の信頼性を含む信号として出力する。乗算回路９１４は、入力される２つの信号を乗算する。誤り訂正符号回路９１５は、入力される軟判定信号に対して、誤り訂正復号を行う。線形復号回路９１６は、鍵信号を用いて、入力される信号を復号しビット信号を得る。出力切替回路９１７、９２０は、入力される信号がネットワーク符号を復号に用いる信号である場合と、入力される信号が復号された信号である場合とで、入力された信号の出力先を切替える。信号記憶回路９１９は、入力された信号を記憶する。重み係数抽出回路９１８は、受信した信号を用いて、伝送経路の伝達係数、又は受信電力に基づく係数を抽出する。誤り訂正符号回路９２１は、入力された信号を予め定めた方式を用いて、誤り訂正符号化を行う。変調回路９２２は、例えば、ＱＰＳＫなどの方式を用いて、入力された信号を変調する。
【０００５】
図１７は、ネットワーク符号を適用したメッシュネットワークによる無線通信システム９のＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの構成例を示す概略図である。無線通信システム９は、２つの受信端末９１と１つの中継端末を含む構成である。この図を用いて、両端に配置される受信端末９１−１及び受信端末９１−２が互いに有する情報を交換する動作を説明する。なお、受信端末９１−１はビット信号ａを予め記憶し、受信端末９１−２はビット信号ｂを予め記憶している状態とする。なお、受信端末９１−１、…、受信端末９１−ｍ（ｍ＝１，２，３，…，ｎ）は同じ構成を有しており、受信端末９１−１、…、受信端末９１−ｍのいずれか、あるいは全てを代表して示す場合には、受信端末９１という。
【０００６】
まず、時間Ｔ１の受信端末９１−１において、誤り訂正符号回路９２１は、出力切替回路９２０を介して、信号記憶回路９１９が記憶するビット信号ａを入力として、誤り訂正符号化し変調回路９２２に出力する。変調回路９２２は、入力された信号を変調し、変調した変調信号ａを無線部９１１に出力する。無線部９１１は、入力された変調信号ａを送信する（ステップＳ９１）。
次に、時間Ｔ２の受信端末９１−２において、受信端末９１−１と同様に、自端末が記憶するビット信号ｂを変調し、変調信号ｂを送信する（ステップＳ９２）。
時間Ｔ３において、中継端末９２は、時間Ｔ１にて受信した変調信号ａと、時間Ｔ２にて受信した変調信号ｂとを復調し、復調により得られたビット信号ａ及びビット信号ｂの排他的論理和を演算し、演算により得られた結果を変調し送信する（ステップＳ９３）。
なお、ビット信号ａとビット信号ｂとの排他的論理和の演算結果を、以下、ａ＾ｂとする。
【０００７】
受信端末９１−１において、無線部９１１は、変調信号ａ＾ｂを検出し、検出した変調信号ａ＾ｂをシンボル・ビット変換回路９１２に出力する。シンボル・ビット変換回路９１２は、入力された変調信号ａ＾ｂを変換し得られた信号を軟判定回路９１３に出力する。軟判定回路９１３は、入力された信号に対して軟判定を行い、乗算回路９１４に出力する。重み係数抽出回路９１８は、受信した変調信号ａ＾ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路９１４に出力する。乗算回路９１４は、重み係数抽出回路９１８から入力された重み係数と、軟判定回路９１３から入力された信号とを乗算し、乗算結果を誤り訂正復号回路９１５に出力する。誤り訂正復号回路９１５は、入力された信号に対して誤り訂正復号を行い、復号により得られたビット信号ａ＾ｂを線形復号回路９１６に出力する。線形復号回路９１６は、信号記憶回路９１９から出力切替回路９２０を介して入力されるビット信号ａを用いて、誤り訂正復号回路９１５から入力されるビット信号ａ＾ｂを復号し、復号により得られたビット信号ｂを、出力切替回路９１７を介して、出力信号として出力する。
【０００８】
また、受信端末９１−２においても、受信端末９１−１と同様に、自端末が記憶するビット信号ｂを用いて、受信した変調信号ａ＾ｂを復調、誤り訂正、線形復号を行うことでビット信号ａを得る。
上記の動作により、受信端末９１−１が有していたビット信号ａと、受信端末９１−２が有していたビット信号ｂとが互いの受信端末に送信される。
【０００９】
次に、図１８は、Ｘ−トポロジにおける無線通信システム９ａの構成を示す概略図である。無線通信システム９ａは、送信端末９３−１、９３−２、中継端末９２、受信端末９１−３、９１−４を含む構成である。この図を用いて、Ｘ−トポロジにおける動作を説明する。送信端末９３−１が記憶するビット信号ａと、送信端末９３−２が記憶するビット信号ｂとを受信端末９１−３、９１−４に送信する動作である。
【００１０】
まず、時間Ｔ１において、送信端末９３−１は、自端末が記憶するビット信号ａを変調し、変調信号ａを送信する（ステップＳ９４）。中継端末９２は、受信した変調信号ａを復調し、復調したビット信号ａを記憶する。
受信端末９１−３は、中継端末９２宛に送信された変調信号ａを適時聴取する。無線部９１１は、変調信号ａを検出し、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路９１２に出力する。シンボル・ビット変換回路９１２は、無線部９１１から入力された変調信号ａを変換し、変換により得られた信号を軟判定回路９１３に出力する。軟判定回路９１３は、入力された信号に対して軟判定を行い、乗算回路９１４に出力する。重み係数抽出回路９１８は、入力された変調信号ａから重み係数を算出し、算出した係数を乗算回路９１４へ出力する。乗算回路９１４は、重み係数抽出回路９１８から入力された重み係数と、軟判定回路９１３から入力された信号とを乗算し、乗算結果を誤り訂正復号回路９１５へ出力する。誤り訂正復号回路９１５は、入力された信号を誤り訂正復号し、出力切替回路を介して、信号記憶回路９１９にビット信号ａを出力し記憶させる。
【００１１】
次に、時間Ｔ２において、送信端末９３−２は、自端末が記憶するビット信号ｂを変調し、変調信号ｂを送信する（ステップＳ９５）。中継端末９２は、受信した変調信号ｂを復調し、復調したビット信号ｂを記憶する。
受信端末９１−４では、受信端末９１−３が変調信号ａを受信した際の動作と同様に、受信端末９１−３が変調信号ａを受信した際の動作と同様に、送信端末９３−２が中継端末９２に向けて送信した変調信号ｂを適時聴取する。受信端末９１−３は、適時聴取により、変調信号ｂからビット信号ｂを復調し記憶する。
【００１２】
時間Ｔ３において、中継端末９２は、記憶するビット信号ａ及びビット信号ｂを排他的論理和演算、すなわち、ネットワーク符号化を行いビット信号ａ＾ｂを算出する。中継端末９２は、算出したビット信号ａ＾ｂを変調し、変調信号ａ＾ｂを受信端末９１−３及び受信端末９１−４に送信する（ステップＳ９６）。
【００１３】
続いて、受信端末９１−３において、無線部９１１は、受信信号から変調信号ａ＾ｂを検出し、シンボル・ビット変換回路９１２及び重み係数抽出回路９１８に抽出した変調信号ａ＾ｂを出力する。シンボル・ビット変換回路９１２は、入力された変調信号ａ＾ｂを変換し、変換した信号を軟判定回路９１３に出力する。軟判定回路９１３は、シンボル・ビット変換回路９１３から入力された信号に対して軟判定を行い、判定により得られた信号を乗算回路９１４に出力する。重み係数抽出回路９１８は、入力された変調信号ａ＾ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路９１４に出力する。乗算回路９１４は、軟判定回路９１３から入力された信号と、重み係数抽出回路９１８から出力された係数信号を乗算し、乗算結果を誤り訂正復号回路９１５に出力する。誤り訂正復号回路９１５は、乗算回路９１４から入力された信号を誤り訂正復号し、ビット信号ａ＾ｂを得る。また、誤り訂正復号回路９１５は、復号により得たビット信号ａ＾ｂを線形復号回路９１６に出力する。線形復号回路９１６は、信号記憶回路９１９から出力切替回路９２０を介して入力されるビット信号ａを用いて、誤り訂正復号回路９１５から入力されるビット信号ａ＾ｂを復号し、ビット信号ｂを得る。また、線形復号回路９１６は、出力切替回路９１７を介して、復号により得たビット信号ｂを出力信号として出力する。
【００１４】
また、受信端末９１−４においては、受信端末９１−４の信号記憶回路９１９が記憶するビット信号ｂを用いて、受信端末９１−３と同様に、変調信号ａ＾ｂを復調することで、ビット信号ａを得る。
【００１５】
以上の動作により、ネットワーク符号を適用した無線通信システム９ａにおいて、送信端末９３−１が記憶するビット信号ａ、及び送信端末９３−２が記憶するビット信号ｂを、受信端末９１−３、９１−４に伝送する。
【非特許文献１】Sachin Katti, Hariharan Rahul, et al, "XORs in The Air:Practical Wireless Network Coding", Proc.ACM SIGCOMM 2006, Pisa Italy, Sep.2006, p.243−254
【非特許文献２】R.Ahlswede, S.Li, and R.Yeung, "Network information flow", IEEE Trans. Inf. Theory, vol.46, July 2000, no.4, p.1204−1216
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上述したようなネットワーク符号化を適用した無線通信システムでは、無線の同報性という特徴を有効に利用しておらず、各端末間の物理リンクの通信品質の向上を図れていない。同報性を有効に利用していない例としては、図１８に示した無線通信システム９ａでは、時間Ｔ１に送信端末９３−１が送信する信号を受信端末９１−４が受信していたとしても、安定した伝送が行えないとして利用していない。更に、線形符号化された信号を復号するためには、鍵信号が必須となるが、鍵信号が通過するリンク品質が劣悪な場合、受信する信号全体の誤り率特性も劣化してしまうという問題がある。
また、無線通信システムの無線リンクは、一般的に、中継端末を利用した協調伝送を行うことにより、通信品質を向上させることができるが、鍵信号が通過するリンク品質が劣化し不安定な場合、従来のネットワーク符号化を適用した無線通信システムでは、無線通信システム全体の誤り率特性が劣化するので、協調伝送による通信品質向上の恩恵を受けることができないという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、無線の同報性を利用し通信品質を向上するネットワーク符号化を適用した無線通信システム、受信端末及び中継端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記問題を解決するために、本発明は、受信端末、中継端末及び、鍵信号を予め記憶し、当該鍵信号を前記中継端末に送信する送信端末を有し、前記鍵信号により情報信号をネットワーク符号化して通信を行う無線通信システムにおいて、前記中継端末は、自端末に送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第１の受信部と、前記第１の受信部が出力する信号を記憶する第１の信号記憶回路と、前記第１の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか１つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第１の線形符号化回路と、前記第１の線形符号化回路が出力する信号を前記受信端末に送信する第１の送信部と、を備え、前記受信端末は、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第２の受信部と、前記第２の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第２の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力するネットワーク復号回路と、前記第２の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第２の尤度信号記憶回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する加算回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、を備え、前記ネットワーク復号回路は、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、ことを特徴とする無線通信システムである。
【００２２】
また、本発明は、第１の受信端末、第２の受信端末及び中継端末を有し、鍵信号により情報信号をネットワーク符号化して通信を行う無線通信システムにおいて、前記中継端末は、前記受信端末から送信される信号を受信して検出し、検出した信号を出力する第１の受信部と、前記第１の受信部が出力する自端末宛以外の信号を尤度信号として記憶する第１の尤度信号記憶回路と、前記第１の尤度信号記憶回路の記憶する尤度信号と、前記第１の受信部が出力する自端末宛の信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第１の加算回路と、前記第１の加算回路が出力する信号を記憶する第１の信号記憶回路と、前記第１の信号記憶回路が記憶する複数の信号のいずれか１つが前記鍵信号となるネットワーク符号化を前記複数の信号に対して行い、ネットワーク符号化した信号を出力する第１の線形符号化回路と、前記第１の線形符号化回路が出力するネットワーク符号化した信号を前記受信端末宛に送信する第１の送信部と、を備え、前記第１の受信端末は、予め前記鍵信号を記憶する第２の信号記憶回路と、第２の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を送信する第２の送信部と、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第２の受信部と、前記第２の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記鍵信号を用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第２のネットワーク復号回路と、前記第２の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第２の尤度信号記憶回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第２のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第２の加算回路と、を備え、前記第２の受信端末は、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第３の受信部と、前記第３の受信部が出力する自端末宛の信号を前記鍵信号として記憶する第３の信号記憶回路と、前記第３の受信部から出力する自端末宛のネットワーク符号化された信号を、前記第３の信号記憶回路が記憶する信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第３のネットワーク復号回路と、前記第３の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第３の尤度信号記憶回路と、前記第３の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記第３のネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号と、を加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第３の加算回路と、第３の信号記憶回路が記憶する前記鍵信号を中継端末へ送信し、前記第３の加算回路が出力する信号を前記第１の受信端末に送信する第３の送信部と、を備えることを特徴とする無線通信システムである。
【００２３】
また、本発明は、受信端末、中継端末及び、鍵信号を予め記憶し、当該鍵信号を前記中継端末に送信する送信端末を有し、前記鍵信号により情報信号をネットワーク符号して通信を行う無線通信システムにおける受信端末であって、自端末宛の信号を受信して検出し、更に、自端末宛以外の信号も受信して検出し、検出した信号を出力する第２の受信部と、前記第２の受信部から出力する信号がネットワーク符号化された信号の場合、前記第２の受信部が出力する信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号したネットワーク復号信号を出力する第２のネットワーク復号回路と、前記第２の受信部から出力される他端末宛の信号を尤度信号として記憶する第２の尤度信号記憶回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、前記ネットワーク復号回路が出力するネットワーク復号信号とを加算して最大比合成を行い、最大比合成した信号を出力する第２の加算回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されていない尤度信号である未ネットワーク符号化尤度信号に対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号回路と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する前記未ネットワーク符号化尤度信号と、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶するネットワーク符号化されている尤度信号であるネットワーク符号化尤度信号との相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、を備え、前記ネットワーク復号回路は、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できる場合、当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記誤り訂正復号回路で復号した信号を前記鍵信号として、ネットワーク復号を行い、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号尤度信号を前記誤り訂正復号回路にて誤りなく復号できない場合、前記相互相関値算出回路により算出される相互相関値に基づき、前記第２の尤度信号記憶回路が記憶する未ネットワーク符号化尤度信号を選択し、選択した当該未ネットワーク符号化尤度信号を前記鍵信号として用いて、ネットワーク復号を行う、ことを特徴とする受信端末である。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、受信端末が備える第２の無線部により自端末宛以外の未ネットワーク符号化信号を受信し、受信した自端末宛以外の未ネットワーク符号化信号と、中継端末で符号化されたネットワーク符号化信号をネットワーク復号回路で復号し得た信号とを第２の加算回路を用いて最大比合成を行う。第２の加算回路で行う最大比合成によるダイバーシチ効果により通信品質を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、この発明によれば、受信端末が備える第２の信号記憶回路に予め信号を記憶している場合、他の受信端末が中継端末に送信する信号を受信し、第２の尤度信号記憶回路に記憶することで、中継端末から送信されるネットワーク符号化された信号をネットワーク復号して得られた信号と、第２の尤度信号記憶回路が記憶する信号と、第２の加算回路で最大比合成を行う。この結果、ダイバーシチ効果により通信品質を向上させることが可能となる。
【００２７】
また、この発明によれば、受信端末が備える第２の信号記憶回路に予め信号を記憶していない場合、第２のネットワーク復号回路は、第２の受信部が出力する信号を鍵信号として、ネットワーク符号された信号を復号することが可能となる。
【００２８】
また、この発明によれば、鍵信号として用いる第２の受信部で受信した信号に誤りが含まれている場合、第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号と、ネットワーク符号化された尤度信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいて、第２の尤度信号記憶回路が記憶する尤度信号を選択し、選択した尤度信号を鍵信号として選択する構成とした。これにより、通信品質の劣化により、受信した未ネットワーク符号化信号に誤りが含まれる場合においても、受信した未ネットワーク符号化信号からネットワーク復号の鍵信号として適した信号を選択し、ネットワーク復号を行うことが可能となる。
【００２９】
また、この発明によれば、第２の受信端末を、伝送する信号を記憶する第１の受信端末と、中継端末との間に配置し、双方の無線通信を第２の受信端末を用いて中継することで、第１の受信端末と中継端末とが直接通信を行えない状況においても、ダイバーシチ効果による通信品質の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態による無線通信システム、受信端末及び中継端末を図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における受信端末１０の内部構成を示す概略ブロック図である。受信端末１０は、無線部１０１、シンボル・ビット変換回路１０２、軟判定回路１０３、出力切替回路１０４、１０７、１０９、１１７、乗算回路１０５、加算回路１０６、誤り訂正復号回路１０８、尤度信号記憶回路１１３、変調回路１１６、誤り訂正符号回路１１８、信号記憶回路１１９、重み係数抽出回路１２０、ネットワーク復号回路１２１及び相互相関値算出回路１２２を備えている。なお、ネットワーク復号回路１２１は、符号・ビット変換回路１１０、絶対値抽出回路１１１、乗算回路１１２、線形復号回路１１４及びビット・符号変換回路１１５を含む構成である。
【００３２】
無線部１０１は、入力される信号を送信し、受信信号から所望のシンボル信号を検出し出力する。ここで、シンボル信号とは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase−Shift Keying）や、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などで変調された信号である。シンボル・ビット変換回路１０２は、入力される受信したシンボル信号をビット系列信号に変換する。軟判定回路１０３は、入力されるビット系列信号を軟判定し、軟判定信号に変換する。ここで、軟判定とは、入力されるビット系列信号に対して、”０”及び”１”の２値のいずれかを示す信号と、示す値がどの程度確かであるかを予め定めた閾値を用いて段階的に表す信号とを組とした信号を定める判定である。例として、”０”及び”１”の２値を表すのに正負を用い、確からしさを数値で示した信号として扱う。つまり、軟判定信号とは、軟判定信号が示す値が正の場合はビット信号の１を示し、示す値が負の場合はビット信号の０を示し、軟判定信号が示す値の絶対値は正負の符号により示されるビット信号の値の確からしさを示す信号である。出力切替回路１０４は、ネットワーク符号化された軟判定信号を復号する場合、ネットワーク復号回路１２１に出力し、ネットワーク符号化された軟判定信号を復号しない場合、乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力される信号を乗算する。加算回路１０６、入力される２つの信号を加算する。出力切替回路１０７は、ビット毎の尤度信号（以下、ビット毎尤度信号という）として記憶する場合、尤度信号記憶回路１１３に出力し、ビット毎尤度信号として記憶しない場合は誤り訂正復号回路１０８に出力する。出力切替回路１０９は、鍵信号として記憶する場合、入力信号を信号記憶回路１１９に出力し、自端末の処理で用いる場合、入力信号を出力信号として出力する。出力切替回路１１７は、自端末が記憶するビット信号送信する場合、入力された信号を変調回路１１６に出力し、ネットワーク符号化された信号を復号する場合、入力された信号をネットワーク復号回路１２１に出力する。尤度信号記憶回路１１３は、入力されるビット毎尤度信号を記憶する。相互相関値算出回路１２２は、尤度信号記憶回路１１３が記憶するネットワーク符号化されていないビット毎尤度信号と、ネットワーク符号化されているビット毎尤度信号との相互相関値を算出し、算出した相互相関値の比較を行う。
【００３３】
誤り訂正復号回路１０８は、尤度信号として入力される軟判定信号を誤り訂正復号処理すると共に、誤り訂正が行えたか否かを検出する。変調回路１１６は、入力される信号を予め定めた方式で変調する。誤り訂正符号回路１１８は、信号記憶回路１１９が記憶している信号を鍵信号として選択して読み出し、予め定めた方式を用いて、読み出すビット信号を誤り訂正符号化する。ここで、用いる誤り訂正符号は、畳み込み符号や、ターボ符号などを用いる。信号記憶回路１１９は、入力されるビット信号を記憶する。重み係数抽出回路１２０は、入力される受信信号から伝送路の状態を示す情報に基づき、係数を算出する。例えば、受信電力などを元に算出する。
【００３４】
ネットワーク復号回路１２１は、出力切替回路１０４から入力される軟判定信号又は尤度信号記憶回路１１３から入力されるビット毎尤度信号を、出力切替回路１１７を介して入力される誤り訂正符号化された鍵信号を用いてネットワーク符号化された信号を復号する。なお、出力切替回路１０４からネットワーク復号回路１２１に入力された信号は、符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に入力される。また、出力切替回路１１７からネットワーク復号回路１２１に入力される信号は、線形復号回路１１４に入力される。また、尤度信号記憶回路１１３からネットワーク復号回路１２１に入力されるビット毎尤度信号は、符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に入力される。
符号・ビット変換回路１１０は、軟判定回路１０３から出力切替回路１０４を介して入力される軟判定信号、及び尤度信号記憶回路１１３からビット毎尤度信号として入力される軟判定信号の符号部分からビット信号を抽出し、軟判定信号の示すビット信号を出力する。絶対値抽出回路１１１は、入力される軟判定信号が示すビット毎の絶対値を算出し、算出された軟判定信号が含むビット毎の確からしさを示す信号を出力する。乗算回路１１２は、入力される２つの信号を乗算する。線形復号回路１１４は、入力されるネットワーク符号化された信号と、入力される鍵信号とを用いて、ネットワーク符号化された信号を復号する。ビット・符号変換回路１１５は、入力されるビット信号を軟判定信号の符号に変換し出力する。
【００３５】
図２は、本実施形態における中継端末２０の内部構成を示す概略ブロック図である。中継端末２０は、無線部２０１、シンボル・ビット変換回路２０２、軟判定回路２０３、乗算回路２０４、誤り訂正復号回路２０５、出力切替回路２０６、信号記憶回路２０７、線形符号化回路２０８、誤り訂正符号回路２０９、変調回路２１０及び重み係数抽出回路２１１を備えている。
【００３６】
無線部２０１は、入力される信号を送信し、受信信号から所望の信号を検出し出力する。シンボル・ビット変換回路２０２は、入力される信号を送信し、受信信号から所望のシンボル信号を検出し出力する。軟判定回路２０３は、入力されるビット系列信号を軟判定し、軟判定信号に変換する。乗算回路２０４は、入力される２つの信号を乗算する。誤り訂正復号回路２０５は、入力される軟判定信号を誤り訂正復号する。出力切替回路２０６は、ネットワーク符号化し送信する信号を信号記憶回路２０７に出力し、自端末内で処理を行うビット信号を出力信号として自端末内に出力する。信号記憶回路２０７は、入力されるビット信号を記憶する。線形符号化回路２０８は、信号記憶回路２０７が記憶するビット信号を読み出し、読み出すビット信号を予め定めた方式でネットワーク符号化する。誤り訂正符号回路２０９は、予め定めた方式を用いて、入力されるビット信号を誤り訂正符号化する。変調回路２１０は、入力される信号を予め定めた方式で変調する。重み係数抽出回路２１１は、入力される受信信号から伝送路の状態を示す情報に基づき、係数を算出する。例えば、受信電力などを基に算出する。
なお、誤り訂正符号回路２０９が用いる誤り訂正符号方式、及び、変調回路２１０が用いる変調方式は、無線通信システム内で同一の方式が用いられる。
【００３７】
（Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジにおける動作）
次に、図３は、第１実施形態のＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの構成による無線通信システム１を示す概略図である。無線通信システム１は、受信端末１０−１、１０−２、中継端末２０を含む構成である。受信端末１０−１と受信端末１０−２は、受信端末１０と同じ構成を有しており、以下、受信端末１０−１及び受信端末１０−２のいずれか一方、もしくは両方を代表して示す場合には、受信端末１０という。
【００３８】
また、受信端末１０−１がビット信号ａを有しており、受信端末１０−２がビット信号ｂを有している。図３及び図４を用いて、中継端末２０を介して、ネットワーク符号を適用した無線通信システム１においてそれぞれか有するビット信号を伝送する動作を説明する。
まず、図４は、受信端末１０−１のビット信号の送受信の処理を示したフローチャートである。なお、ネットワーク符号化には、排他的論理和を用い、ビット信号ａとビット信号ｂの排他的論理和の演算結果を、以下、ハット記号＾を用いてビット信号ａ＾ｂとする。つまり、線形復号回路１１４及び線形符号化回路２０８は、排他的論理和を用いた復号及び符号化が行われる。
【００３９】
（Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジにおける受信端末１０−１の動作）
受信端末１０−１では、誤り訂正符号回路１１８は、受信信号記憶回路１１９が予め記憶しているビット信号ａを読出し、誤り訂正符号化し、出力切替回路１１７を介して、変調回路１１６に出力する。変調回路１１６は、入力された信号を変調し、変調信号ａを無線部１０１に出力する（ステップＳ１０１）。
無線部１０１は、変調信号ａを中継装置に送信する（ステップＳ１０２）。
【００４０】
続いて、無線部１０１は、受信端末１０−２が中継端末２０に向けて送信された変調信号ｂを検出するのに応じて、検出した変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する。すなわち、受信端末１０−１において適時聴取が行われる（ステップＳ１０３）。ここで、適時聴取とは、他の端末宛の信号についても受信し、伝送される信号を記憶することである。
【００４１】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ｂに変換し、ビット系列信号ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ｂと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ｂに対応する尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算し、ビット毎の尤度信号（以下、ビット毎尤度信号という）に変換する（ステップＳ１０４）。なお、初期状態においては、尤度信号記憶回路１１３は、変調信号ｂに対応するビット毎尤度信号を記憶していないため、加算回路１０６の出力は、入力された信号と同じ信号である。
【００４２】
加算回路１０６は、出力切替回路１０７を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路１１３に変調信号ｂに対応するビット毎尤度信号ｂとして記憶させる（ステップＳ１０５）。
【００４３】
次に、無線部１０１は、中継端末２０が送信する変調信号ａ＾ｂを検出するのに応じて、検出した変調信号ａ＾ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ａ＾ｂをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号ａ＾ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、入力されたビット系列信号ａ＾ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ａ＾ｂに変換し、変換した軟判定信号ａ＾ｂを、出力切替回路１０４を介して、符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は入力された軟判定信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、線形復号回路１１４に出力する。誤り訂正符号回路１１８は、信号記憶回路１１９が記憶するビット信号ａを読み出し、読み出したビット信号ａを誤り訂正符号化し、出力切替回路１１７を介して線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力された仮のビット信号ａ＾ｂを、出力切替回路１１７から入力される誤り訂正符号化されたビット信号ａを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号ｂを復号する（ステップＳ１０７）。
【００４５】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ｂをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ｂを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、入力された軟判定信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ａ＾ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、乗算回路１１２から入力された信号と、重み係数抽出回路１２０から入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出されたビット毎尤度信号ｂを加算回路１０６に出力する（ステップＳ１０８）。
【００４６】
加算回路１０６は、ステップＳ１０５で変調信号ｂを適時聴取した際に記憶した尤度信号ｂを読み出し、乗算回路１０５から入力された尤度信号ｂと加算する（ステップＳ１０９）。
加算回路１０６は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号ｂを、出力切替回路１０７を介して、誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号ｂを誤り訂正復号し、復号によりビット信号ｂを得る（ステップＳ１１０）。
【００４７】
次に、図３を用いて、無線通信システム１の動作を説明する。
まず、受信端末１０−１は、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の動作により、自端末が記憶するビット信号ａを変調し、変調信号ａを中継端末２０宛に送信する（ステップＳ１０）。
このとき、中継端末２０において、無線部２０１は受信した信号から変調信号ａを検出し、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する。シンボル・ビット変換回路２０２は、入力された変調信号ａをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号ａを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、入力されたビット系列信号ａに対して軟判定を行い軟判定信号ａに変換し、軟判定信号ａを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、入力された変調信号ａから重み係数を算出し、乗算回路２０４に算出した重み係数を出力する。乗算回路２０４は、軟判定回路２０３から入力された軟判定信号ａと、重み係数抽出回路２１１から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路２０５に出力する。誤り訂正復号回路２０５は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号ａを出力切替回路２０６を介して、信号記憶回路２０７に出力し記憶させる。
また、受信端末１０−２では、受信端末１０−１が中継端末２０に向けて送信した変調信号ａを適時聴取し、ビット毎尤度信号ａとして記憶する。
【００４８】
次に、時間Ｔ２において、受信端末１０−２は、受信端末１０−１が時間Ｔ１で行った動作と同様に、予め記憶しているビット信号ｂを変調信号ｂに変調し、変調信号ｂを中継端末２０宛に送信する。（ステップＳ１１）。
このとき、受信端末１０−１は、ステップＳ１０３からステップＳ１０５までの動作を行い、変調信号ｂを適時聴取し、ビット毎尤度信号ｂを記憶する。
【００４９】
また、時間Ｔ２において、中継端末２０において、無線部２０１は受信した信号から変調信号ｂを検出したことに応じて、検出した変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する。シンボル・ビット変換回路２０２は、入力された変調信号ｂをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号ｂを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、乗算回路２０４に算出した重み係数を出力する。乗算回路２０４は、軟判定回路２０３から入力された軟判定信号ｂと、重み係数抽出回路２１１から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路２０５に出力する。誤り訂正復号回路２０５は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号ｂを出力切替回路２０６を介して、信号記憶回路２０７に出力し記憶させる。
【００５０】
続いて、時間Ｔ３において、中継端末２０では、線形符号化回路２０８は、信号記憶回路２０７が記憶するビット信号ａ及びビット信号ｂを読出し、ネットワーク符号化を行い、ネットワーク符号化により得られるビット信号ａ＾ｂを誤り訂正符号回路２０９に出力する。誤り訂正符号回路２０９は、線形符号化回路２０８から入力された信号に対して、予め定めた方式で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化された信号を変調回路２１０に出力する。変調回路２１０は、誤り訂正符号回路２０９から入力された信号に対し予め定められた変調を行い変調信号ａ＾ｂを得る。また、変調回路２１０は、変調信号ａ＾ｂを受信端末１０−１及び受信端末１０−２に送信する（ステップＳ１２）。
【００５１】
また、時間Ｔ３において、受信端末１０−１は、ステップＳ１０６からステップＳ１１０の動作を行う。すなわち、受信端末１０−１は、ステップ中継端末２０から送信された変調信号ａ＾ｂ受信し、ネットワーク符号ａ＾ｂを復号する。更に、受信端末１０−１は、復号により得られたビット毎尤度信号ｂとステップＳ１０５で記憶したビット毎尤度信号ｂとを最大比合成し、誤り訂正復号することで、ビット信号ｂを復調する。
同様に、受信端末１０−２においても、変調信号ａ＾ｂを軟判定信号に変換し、自端末が記憶するビット信号ｂを用いた復号によりビット毎尤度信号ａを得て、得られたビット毎尤度信号ａに対して最大比合成及び誤り訂正復号を行い、ビット信号ａを復調する。
【００５２】
以上の動作により、Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの構成を有する無線通信システム１において、トポロジの両端に位置する受信端末１０−１、１０−２それぞれが記憶するビット信号を中継端末２０にてネットワーク符号を適用して伝送する。
無線通信の同報性を利用し、時間Ｔ１で受信端末１０−２が変調信号ａを適時聴取し、時間Ｔ２で受信端末１０−１が変調信号ｂを適時聴取し、それぞれ尤度信号として記憶する。これにより、時間Ｔ３で中継端末２０か送信する変調信号ａ＾ｂを線形復号した信号と最大比合成が行え、ダイバーシチ効果により、受信端末１０−１、１０−２における通信品質の向上が可能となる。
【００５３】
なお、受信端末１０−１から中継端末２０へのビット信号ａの伝送と、受信端末１０−２から中継端末２０へのビット信号ｂの伝送とは、時間を分割することで行う例を示したが、異なる周波数チャネルを用いて伝送することで、同時に行うようにしてもよい。
【００５４】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態における中継端末２０ａの内部構成を示す概略ブロック図である。第１実施形態の中継端末２０に対して、ネットワーク符号化の対象となる信号を適時聴取し、尤度信号として記憶し、最大比合成を行う機能を有している点が異なる。そこで、中継端末２０ａは、加算回路２１２、出力切替回路２１３及び尤度信号記憶回路２１４以外の構成については、第１実施形態の中継端末２０と同じ構成であるため、同じ符号を付し、以下、加算回路２１２、出力切替回路２１３及び尤度信号記憶回路２１４について説明する。
【００５５】
加算回路２１２は、入力される２つの尤度信号を加算し出力する。出力切替回路２１３は、適時聴取を行い尤度信号として記憶する場合、入力される信号を尤度信号記憶回路２１４に出力し、ネットワーク符号化し中継する信号を受信する場合、入力された信号を誤り訂正復号回路２０５に出力する。尤度信号記憶回路２１４は、入力される尤度信号を記憶する。
【００５６】
図６は、第２実施形態の第１実施形態のＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジを拡張したチェイントポロジの構成による無線通信新ステム１ａを示す概略図である。無線通信システム１ａは、受信端末１０−３、受信端末１０−４、中継端末２０ａ、受信端末１０−５、受信端末１０−６の順に並ぶ構成である。なお、受信端末１０−３がビット信号ａを記憶し、受信端末１０−６がビット信号ｂを記憶しているとする。また、第１実施形態と同様に、中継端末２０ａが行うネットワーク符号化は、排他的論理和を用いる。
以下、両端に配置される受信端末１０−３と受信端末１０−６との間で記憶しているビット信号ａ及びビット信号ｂを、受信端末１０−４、中継端末２０ａ及び受信端末１０−５を介して、伝送する動作行う際の受信端末１０−３、受信端末１０−４、中継端末２０ａそれぞれの動作をフローチャート図を用いて説明する。
【００５７】
（第２実施形態のチェイントポロジにおける受信端末１０−３の動作）
図７は、第２実施形態の受信端末１０−３の動作を示すフローチャート図である。第２実施形態おいて、伝送動作は、受信端末１０−３の動作により開始される。
【００５８】
誤り訂正符号回路１１８は、受信信号記憶回路１１９が予め記憶しているビット信号ａを読出し、誤り訂正符号化し出力切替回路１１７を介して変調回路１１６に出力する。変調回路１１６は、入力された信号を変調し、変調信号ａを無線部１０１に出力する（ステップＳ２０１）。
無線部１０１は、入力された変調信号ａを受信端末１０−４に向けて送信する（ステップＳ２０２）。
【００５９】
受信端末１０−３は、中継端末２０ａが受信端末１０−４に変調信号ａ＾ｂを送信するまで待機する（ステップＳ２０３）。
無線部１０１は、中継端末２０ａが受信端末１０−４に送信する変調信号ａ＾ｂを受信したのに応じて、受信信号から変調信号ａ＾ｂを抽出し、シンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に検出した変調信号ａ＾ｂを出力する。すなわち、適時聴取を開始する（ステップＳ２０４）。
【００６０】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ａ＾ｂをシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ａ＾ｂに変換し、ビット系列信号ａ＾ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ａ＾ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ａ＾ｂに変換し、軟判定信号ａ＾ｂを出力切替回路１０４を介して、符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は入力された軟判定信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、線形復号回路１１４に出力する。誤り訂正符号回路１１８は、信号記憶回路１１９が予め記憶するビット信号ａを読み出し、読み出したビット信号ａを誤り訂正符号化し、出力切替回路１１７を介して線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力された仮のビット信号ａ＾ｂを、出力切替回路１１７から入力されるビット信号ａを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号ｂを復号する（ステップＳ２０５）。
【００６１】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ｂをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ｂを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、入力された軟判定信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ａ＾ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、乗算回路１１２から入力された信号と、重み係数抽出回路１２０から入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出されたビット毎尤度信号ｂを加算回路１０６に出力する（ステップＳ２０６）。
【００６２】
加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ｂを読み出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算する。また、加算回路１０６は、算出した信号を出力切替回路１０７を介して尤度信号記憶回路１１３に出力し、新たなビット毎尤度信号ｂとして記憶させる（ステップＳ２０７）。なお、初期状態においては、尤度信号記憶回路１１３は、尤度信号ｂを記憶していないため、加算回路１０６が読み出す信号はなく、乗算回路１０５から入力された信号がそのまま出力されることになる。
【００６３】
次に、無線部１０１は、受信端末１０−４から受信端末１０−３に向かって送信される変調信号ｂを受信するのに応じて、変調信号ｂを検出し、検出した変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する（ステップＳ２０８）。
【００６４】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ｂに変換し、ビット系列信号ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ｂと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する（ステップＳ２０９）。
【００６５】
加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ｂに対応する尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算し、最大比合成する（ステップＳ２１０）。
また、加算回路１０６は、出力切替回路１０７を介して、算出した信号を誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力された信号に対して誤り訂正復号を行い、ビット信号ｂを復号する。また、誤り訂正復号回路１０８は、復号したビット信号ｂを出力切替回路１０９を介して、出力信号として出力される（ステップＳ２１１）。
なお、受信端末１０−６の動作は、受信端末１０−３の動作順序と同じであるが、ステップＳ２０１とステップＳ２０２の動作はビット信号ｂに対して行われる。また、ステップＳ２０５からステップＳ２０７の動作は、自端末が記憶するビット信号ｂを用いて復号を行う。また、ステップＳ２０８以降の動作においては、変調信号ａを受信し、ビット毎尤度信号への変換及び誤り訂正復号を行うことになる。
【００６６】
（第２実施形態のチェイントポロジにおける受信端末１０−４の動作）
次に、図８は、第２実施形態における受信端末１０−４の動作を示すフローチャート図である。
【００６７】
まず、無線部１０１は、受信端末１０−３から受信端末１０−４に送信される変調信号ａを受信したことに応じて、変調信号ａを検出し、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する（ステップＳ２２１）。
【００６８】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ａをシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ａに変換し、ビット系列信号ａを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ａに対して軟判定を行い軟判定信号ａに変換し、軟判定信号ａを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ａから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ａと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ａに対応する尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算し、産した信号を出力切替回路１０７を介して誤り訂正復号回路１０８に出力する。なお、初期状態においては、尤度信号記憶回路１１３は、変調信号ａに対応する尤度信号を記憶していないため、加算回路１０６の出力は、入力された信号と同じ信号である。誤り訂正復号回路１０８は、出力切替回路１０７を介して入力された尤度信号に対して誤り訂正復号を行い、ビット信号ａを復号する（ステップＳ２２２）。
【００６９】
また、誤り訂正復号回路１０８は、復号したビット信号ａを信号記憶回路１１９に出力し記憶させる（ステップＳ２２３）。
受信端末１０−６が変調信号ｂを送信し終えたのに応じて、受信端末１０−４において、誤り訂正符号回路１１８は、受信信号記憶回路１１９が記憶しているビット信号ａを読出し、誤り訂正符号化し出力切替回路１１７を介して変調回路１１６に出力する。変調回路１１６は、入力された信号を変調し、変調信号ａを無線部１０１に出力する（ステップＳ２２４）。
無線部１０１は、入力された変調信号ａを中継端末２０ａに向かって送信する（ステップＳ２２５）。
【００７０】
無線部１０１は、受信端末１０−５が中継端末２０ａに向けて送信した変調信号ｂを検出したのに応じて、変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する。すなわち、受信端末１０−４において適時聴取が行われる（ステップＳ２２６）。
【００７１】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ｂに変換し、ビット系列信号ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ｂと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ｂに対応するビット毎尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算する（ステップＳ２２７）。
加算回路１０６は、出力切替回路１０７を介して、算出した尤度信号を尤度信号記憶回路１１３に変調信号ｂに対応するビット毎尤度信号ｂとして記憶させる（ステップＳ２２８）。
【００７２】
次に、無線部１０１は、中継端末２０ａから自端末に向けて送信された変調信号ａ＾ｂを検出したのに応じて、検出した変調信号ａ＾ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する（ステップＳ２２９）。
【００７３】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ａ＾ｂをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号ａ＾ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、入力されたビット系列信号ａ＾ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ａ＾ｂに変換し、変換した軟判定信号ａ＾ｂを、出力切替回路１０４を介して、符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は入力された軟判定信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、線形復号回路１１４に出力する。誤り訂正符号回路１１８は、信号記憶回路１１９が記憶するビット信号ａを読み出し、読み出したビット信号ａを誤り訂正符号化し、出力切替回路１１７を介して線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力された仮のビット信号ａ＾ｂを、出力切替回路１１７から入力されるビット信号ａを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号ｂを復号する（ステップＳ２３０）。
【００７４】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ｂをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ｂを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、入力された軟判定信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ａ＾ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、乗算回路１１２から入力された信号と、重み係数抽出回路１２０から入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出されたビット毎尤度信号ｂを加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、ステップＳ２２８で適時聴取により得られた尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ｂを読み出し、乗算回路１０５から入力された尤度信号ｂと加算する（ステップＳ２３１）。
【００７５】
加算回路１０６は、加算により最大比合成された尤度信号ｂを、出力切替回路１０７を介して、誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号ｂを誤り訂正復号し、復号によりビット信号ｂを得る（ステップＳ２３２）。
【００７６】
誤り訂正復号回路１０８は、復号したビット信号ｂを出力切替回路１０９を介して信号記憶回路１１９に出力し、信号記憶回路１１９にビット信号ｂを記憶させる（ステップＳ２３４）。
【００７７】
続いて、誤り訂正符号回路１１８は、受信信号記憶回路１１９が記憶したビット信号ｂを読み出し、誤り訂正符号化し出力切替回路１１７を介して変調回路１１６に出力する。変調回路１１６は、入力された信号を変調し、変調信号ｂを無線部１０１に出力する（ステップＳ２３５）。
無線部１０１は、入力された変調信号ｂを受信端末１０−３に向けて送信する（ステップＳ２３６）。
【００７８】
以上で、チェイントポロジでの伝送における受信端末１０―３と中継端末２０ａとの間で、信号を受信端末１０−４の動作は完了する。なお、受信端末１０−５において、ステップＳ２２１からステップＳ２２３までの処理は、受信する変調信号ｂに対して行われる。また、ステップＳ２２４及びステップ２２５より先に、ステップＳ２２６からステップＳ２２８までの動作は、変調信号ｂに対して行われる。また、ステップＳ２２６からステップＳ２２８の完了後に、ステップＳ２２４からステップＳ２２５は、信号記憶回路１１９が記憶するビット信号ｂに対して行われる。また、ステップＳ２３１からステップＳ２３６の動作は、信号記憶回路１１９が記憶するビット信号ｂを鍵信号として行う。
【００７９】
（第２実施形態のチェイントポロジにおける中継端末２０ａの動作）
次に、図９は、第２実施形態における中継端末２０ａの動作を示すフローチャート図である。
【００８０】
まず、中継端末２０ａにおいて、受信端末１０−３から受信端末１０−４に向けて送信された変調信号ａを検出したのに応じて、無線部２０１は、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する。すなわち、中継端末２０ａは、変調信号ａに対して適時聴取を行う（ステップＳ２４１）。
【００８１】
シンボル・ビット変換回路２０２は、無線部２０１から入力された変調信号ａに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ａに変換し、ビット系列信号ａを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、シンボル・ビット変換回路２０２から入力されたビット系列信号ａに対して軟判定を行い軟判定信号ａに変換し、軟判定信号ａを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、無線部２０１から入力された変調信号ａから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路２０４に出力する。乗算回路２０４は、入力された軟判定信号ａと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する（ステップＳ２４２）。
【００８２】
加算回路２１２は、乗算回路２０４から入力されたビット毎尤度信号ａと、尤度信号記憶回路２１４が記憶するビット毎尤度信号ａを読み出し加算する。また、加算回路２１２は、算出した信号を、出力切替回路２１３を介して、尤度信号記憶回路２１４に出力し、ビット毎尤度信号ａとして記憶させる（ステップＳ２４３）。なお、尤度信号記憶回路２１４にビット毎尤度信号ａが記憶されていない場合、加算回路２１２は、乗算回路２０４から入力された尤度信号ａをそのまま出力することになる。
【００８３】
次に、受信端末１０−６から受信端末１０−５に送信された変調信号ｂを検出したのに応じて、無線部２０１は、検出した変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する。すなわち、中継端末２０ａは、変調信号ｂに対して適時聴取を行う（ステップＳ２４４）。
シンボル・ビット変換回路２０２は、無線部２０１から入力された変調信号ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ｂに変換し、ビット系列信号ｂを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、シンボル・ビット変換回路２０２から入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、無線部２０１から入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路２０４に出力する。乗算回路２０４は、入力された軟判定信号ｂと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路２１２に出力する（ステップＳ２４５）。
【００８４】
加算回路２１２は、乗算回路２０４から入力される尤度信号ｂと、尤度信号記憶回路２１４が記憶するビット毎尤度信号ｂを読み出し加算する。また、加算回路２１２は、算出した信号を、出力切替回路２１３を介して、尤度信号記憶回路２１４に出力し、ビット毎尤度信号ｂとして記憶させる（ステップＳ２４６）。
【００８５】
次に、無線部２０１は、受信端末１０−４から中継端末２０ａに送信された変調信号ａを検出するのに応じて、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する（ステップＳ２４７）。
【００８６】
シンボル・ビット変換回路２０２は、入力された変調信号ａに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ａに変換し、ビット系列信号ａを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、シンボル・ビット変換回路２０２から入力されたビット系列信号ａに対して軟判定を行い軟判定信号ａに変換し、軟判定信号ａを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、無線部２０１から入力された変調信号ａから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路２０４に出力する。乗算回路２０４は、入力された軟判定信号ａと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路２１２に出力する。これにより変調信号ａがビット毎尤度信号に変換される（ステップＳ２４８）。
【００８７】
加算回路２１２は、乗算回路２０４から入力される尤度信号ａと、尤度信号記憶回路２１４が記憶する尤度信号ａを読み出し加算し、最大比合成を行う（ステップＳ２４９）。
加算回路２１２は、算出した信号を出力切替回路２１３を介して誤り訂正復号回路２０５に出力する。誤り訂正復号回路２０５は、入力された信号に対して、誤り訂正復号を行い、ビット信号ａを誤り訂正復号する（ステップＳ２５０）。
また、誤り訂正復号回路２０５は、復号したビット信号ａを出力切替回路２０６を介して信号記憶回路２０７に出力し、ビット信号ａを信号記憶回路２０７に記憶させる（ステップＳ２５１）。
【００８８】
次に、無線部２０１は、受信端末１０−５から中継端末２０ａに送信された変調信号ｂを検出したのに応じて、検出した変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する（ステップＳ２５２）。
【００８９】
シンボル・ビット変換回路２０２は、入力された変調信号ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ｂに変換し、ビット系列信号ｂを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、シンボル・ビット変換回路２０２から入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、無線部２０１から入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路２０４に出力する。乗算回路２０４は、入力された軟判定信号ｂと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路２１２に出力する。これにより変調信号ｂがビット毎尤度信号に変換される（ステップＳ２５３）。
【００９０】
加算回路２１２は、乗算回路２０４から入力されるビット毎尤度信号ｂと、尤度信号記憶回路２１４が記憶するビット毎尤度信号ｂを読み出し加算し、最大比合成を行う（ステップＳ２５４）。
加算回路２１２は、算出した信号を出力切替回路２１３を介して誤り訂正復号回路２０５に出力する。誤り訂正復号回路２０５は、入力された信号に対して、誤り訂正復号を行い、ビット信号ｂを誤り訂正復号する（ステップＳ２５６）。
また、誤り訂正復号回路２０５は、復号したビット信号ｂを出力切替回路２０６を介して信号記憶回路２０７に出力し、ビット信号ｂを信号記憶回路２０７に記憶させる（ステップＳ２５６）。
【００９１】
続いて、線形符号化回路２０８は、信号記憶回路２０７が記憶するビット信号ａ及びビット信号ｂを読み出し、読み出したビット信号ａ及びビット信号ｂとをネットワーク符号化を行う、すなわち、排他的論理和演算を行いビット信号ａ＾ｂを算出する（ステップＳ２５７）。
また、線形符号化回路２０８は、算出したビット信号ａ＾ｂを誤り訂正符号回路２０９に出力する。誤り訂正符号回路２０９は、入力されたビット信号ａ＾ｂに対して誤り訂正符号化を行い変調回路２１０に出力する。変調回路２１０は、誤り訂正符号回路２０９から入力された信号を変調し、変調により得られた変調信号ａ＾ｂを無線部２０１に出力する（ステップＳ２５８）。
無線部２０１は、入力された変調信号ａ＾ｂを受信端末１０−４及び受信端末１０−５に送信する（ステップＳ２５９）。
以上で、チェイントポロジでの伝送における中継端末２０ａの動作は完了する。
【００９２】
（第２実施形態のチェイントポロジにおける無線通信システム１ａの動作）
次に、図６を用いて、無線通信新ステム１ａの全体の動作を説明する。
まず、時間Ｔ１において、受信端末１０−３は、自端末が記憶するビット信号ａを変調し、受信端末１０−４に送信する（ステップＳ２１）。受信端末１０−４は、変調信号ａを受信し、復調により得られたビット信号ａをネットワーク復号に用いる鍵信号として記憶する。このとき、中継端末２０ａは、受信した変調信号ａを適時聴取し、尤度信号ａとして記憶する。
なお、受信端末１０−３の動作は、図７のステップＳ２０１及びステップＳ２０２までの動作に対応する。また、受信端末１０−４の動作は、図８のステップＳ２２１からステップＳ２２３までの動作に対応する。中継端末２０ａの動作は、図９のステップＳ２４１からステップＳ２４３までの動作に対応する。
【００９３】
時間Ｔ２において、受信端末１０−６は、自端末が記憶するビット信号ｂを変調し、受信端末１０−５に送信する（ステップＳ２２）。受信端末１０−５は、変調信号ｂを受信し、復調により得られたビット信号ｂをネットワーク復号に用いる鍵信号として記憶する。このとき、中継端末２０ａは、受信した変調信号ｂを適時聴取し、ビット毎尤度信号ｂとして記憶する。
なお、この中継端末２０ａの動作は、図９のステップＳ２４４からステップＳ２４６までの動作に対応する。
【００９４】
時間Ｔ３において、受信端末１０−４は、記憶したビット信号ａを変調し、変調信号ａを中継端末２０ａに送信する（ステップＳ２３）。中継端末２０ａは、受信した変調信号ａを、時間Ｔ１で記憶したビット毎尤度信号ａを用いて、最大比合成を行い、ビット信号ａを復調する。このとき、受信端末１０−５は、受信した変調信号ａを適時聴取し、ビット毎尤度信号ａとして記憶する。
なお、受信端末１０−４の動作は、図８のステップＳ２２４及びステップＳ２２５までの動作に対応する。また、中継端末２０ａの動作は、図９のステップＳ２４７からステップＳ２５１までの動作に対応する。
【００９５】
時間Ｔ４において、受信端末１０−５は、記憶したビット信号ｂを変調し、変調信号ｂを中継端末２０ａに送信する（ステップＳ２４）。中継端末２０ａは、受信した変調信号ｂを、時間Ｔ２で記憶したビット毎尤度信号ｂを用いて、最大比合成を行い、ビット信号ｂを復調する。このとき、受信端末１０−４は、受信した変調信号ｂを適時聴取し、ビット毎尤度信号ｂとして記憶する。
なお、中継端末２０ａの動作は、図９のステップＳ２５２からステップＳ２５６の動作に対応する。また、受信端末１０−４の動作は、図８のステップＳ２２６からステップＳ２２８までの動作に対応する。
【００９６】
時間Ｔ５において、中継端末２０ａは、記憶するビット信号ａ及びビット信号ｂをネットワーク符号化し、受信端末１０−４及び受信端末１０−５に送信する（ステップＳ２５）。受信端末１０−４は、変調信号ａ＾ｂを受信し、記憶しているビット信号ａを用いてネットワーク復号し、更に、記憶するビット毎尤度信号ｂを用いて最大比合成を行い、ビット信号ｂを復調し記憶する。受信端末１０−５は、変調信号ａ＾ｂを受信し、記憶しているビット信号ｂを用いてネットワーク復号し、更に、記憶するビット毎尤度信号ａを用いて最大比合成を行い、ビット信号ａを復調し記憶する。
このとき、受信端末１０−３は、変調信号ａ＾ｂを適時聴取し、記憶するビット信号ａを用いてネットワーク復号し、得たビット毎尤度信号ｂを記憶する。また、受信端末１０−６は、受信端末１０−３等同様に、変調信号ａ＾ｂを適時聴取し、記憶するビット信号ｂを用いてネットワーク復号し、得たビット毎尤度信号ａを記憶する。
なお、中継端末２０ａの動作は、図９のステップＳ２５７からステップＳ２５９の動作に対応する。また、受信端末１０−４の動作は、図８のステップＳ２２９からステップＳ２３４までの動作に対応する。また、受信端末１０−３の動作は、図７のステップＳ２０４からステップＳ２０７までの動作に対応する。
【００９７】
時間Ｔ６において、受信端末１０−４は、記憶したビット信号ｂを変調し、変調信号ｂを受信端末１０−３に送信する（ステップＳ２６）。受信端末１０−３は、変調信号ｂを受信し、記憶するビット毎尤度信号ｂと最大比合成を行い、誤り訂正復号を行うことで、ビット信号ｂを復調する。また、時間Ｔ６において、受信端末１０−５は、記憶したビット信号ａを変調し、変調信号ａを受信端末１０−６に送信する（ステップＳ２７）。受信端末１０−６は、変調信号ａを受信し、記憶するビット毎尤度信号ａと最大比合成を行い、誤り訂正復号を行うことで、ビット信号ａを復調する。
なお、受信端末１０−４の動作は、図８のステップＳ２３５からステップＳ２３６間での動作に対応する。また、受信端末１０−３の動作は、ステップＳ２０８からステップＳ２１１までの動作に対応する。
【００９８】
以上の動作により、受信端末１０−３は、自端末が有するビット信号ａを、受信端末１０−４、中継端末２０ａ、受信端末１０−５を経由して、受信端末１０−６に伝送する。また、受信端末１０−６は、自端末が有するビット信号ｂを、受信端末１０−５、中継端末２０ａ、受信端末１０−４を経由して、受信端末１０−３に伝送する。
それぞれの受信端末が適時聴取を行うことで、直接信号の送受信を行う端末間の無線リンクの通信品質が劣化した場合においても、端末が記憶する尤度信号を用いて最大比合成を適用することで通信品質の劣化を防ぐことが可能となる。
【００９９】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態のＸトポロジの構成を有する無線通信システム１ｂと動作とを示す図である。無線通信システム１ｂは、送信端末３０−１、３０−２、中継端末２０、受信端末１０−７、１０−８を含む構成である。
送信端末３０−１は、ビット信号ａを記憶しており、無線通信システムで用いられる誤り訂正符号化及び変調を行い送信する機能を有している端末である。また、送信端末３０−２は、ビット信号ｂを記憶しており、無線通信システムで用いられる誤り訂正符号化及び変調を行い送信する機能を有している端末である。受信端末１０−７と受信端末１０−８は、上述の受信端末１０と同じ構成を有しており、以下、受信端末１０−７及び受信端末１０−８のいずれか一方、もしくは両方を代表して示す場合には、受信端末１０という。中継端末２０は、第１実施形態で示した図２の中継端末２０である。
【０１００】
第３実施形態のＸトポロジにおける伝送において、受信端末１０−７、１０−８は、予め鍵信号を記憶していないために、鍵信号を伝送により取得する必要がある。中継端末２０は、送信端末３０−１、３０−２からビット信号ａ及びビット信号ｂを受信し、ネットワーク符号化を行い、ネットワーク符号化及び変調した変調信号ａ＾ｂを受信端末１０−７、１０−８に送信する。
【０１０１】
（第３実施形態のＸトポロジにおける受信端末１０−７の動作）
図１１及び図１２は、第３実施形態における受信端末１０−７の動作を示すフローチャート図である。
まず、受信端末１０−７の無線部１０１は、受信信号から中継端末２０宛の変調信号ａを検出することに応じて、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する。すなわち、受信端末１０−７において適時聴取が行われる（ステップＳ３０１）。
【０１０２】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ａに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ａに変換し、ビット系列信号ａを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ａに対して軟判定を行い軟判定信号ａに変換し、軟判定信号ａを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ａから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ａと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ａに対応する尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算し、ビット毎尤度信号に変換する（ステップＳ３０２）。なお、尤度信号記憶回路１１３は、変調信号ａに対応する尤度信号を記憶していないために、加算回路１０６は、入力された信号に変更を加えず出力することになる。
【０１０３】
加算回路１０６は、出力切替回路１０７を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路１１３に変調信号ａに対応するビット毎尤度信号ａとして記憶させる（ステップＳ３０３）。
【０１０４】
次に、無線部１０１は、送信端末３０−２が中継端末２０宛に送信した変調信号ｂを検出したことに応じて、検出した変調信号ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する。すなわち、受信端末１０−７において適時聴取が行われる（ステップＳ３０４）。
【０１０５】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ｂに変換し、ビット系列信号ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ｂと、入力された重み係数とを乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ｂに対応する尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算し、ビット毎尤度信号に変換する（ステップＳ３０５）。なお、尤度信号記憶回路１１３は、変調信号ｂに対応するビット毎尤度信号を記憶していないために、加算回路１０６は、入力された信号に変更を加えず出力することになる。
【０１０６】
加算回路１０６は、出力切替回路１０７を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路１１３に変調信号ｂに対応するビット毎尤度信号ｂとして記憶させる（ステップＳ３０６）。
【０１０７】
続いて、無線部１０１は、中継端末２０から自端末宛に送信された変調信号ａ＾ｂを検出したことに応じて、検出した変調信号ａ＾ｂをシンボル・ビット変換回路１０２及び重み係数抽出回路１２０に出力する（ステップＳ３０７）。
【０１０８】
シンボル・ビット変換回路１０２は、入力された変調信号ａ＾ｂに対してシンボル−ビット変換を行いビット系列信号ａ＾ｂに変換し、ビット系列信号ａ＾ｂを軟判定回路１０３に出力する。軟判定回路１０３は、シンボル・ビット変換回路１０２から入力されたビット系列信号ａ＾ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ａ＾ｂに変換し、軟判定信号ａ＾ｂを出力切替回路１０４を介して乗算回路１０５に出力する。重み係数抽出回路１２０は、無線部１０１から入力された変調信号ａ＾ｂから重み係数を算出し、算出した重み係数を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、入力された軟判定信号ａ＾ｂと、入力された重み係数と、を乗算し、乗算により算出された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する変調信号ａ＾ｂに対応する尤度信号を読出し、乗算回路１０５から入力される信号と加算し、ビット毎尤度信号に変換する（ステップＳ３０８）。なお、尤度信号記憶回路１１３は、変調信号ａ＾ｂに対応する尤度信号を記憶していないために、加算回路１０６は、入力された信号に変更を加えず出力することになる。
【０１０９】
加算回路１０６は、出力切替回路１０７を介して、算出したビット毎尤度信号を尤度信号記憶回路１１３に変調信号ａ＾ｂに対応するビット毎尤度信号ａ＾ｂとして記憶させる（ステップＳ３０９）。ここまでの動作で、受信端末１０−７の尤度信号記憶回路１１３は、ビット毎尤度信号ａ、ｂ、ａ＾ｂを記憶している。
【０１１０】
尤度信号記憶回路１１３は、記憶しているビット毎尤度信号ａを誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号に対して誤り訂正復号処理を行い、ビット信号ａを出力切替回路１０９を介して、信号記憶回路１１９に出力し記憶させる。また、誤り訂正復号回路１０８は、正しくビット信号ａを復号したか否かを尤度信号記憶回路１１３にフィードバックする（ステップＳ３１０）。
【０１１１】
尤度信号記憶回路１１３は、記憶しているビット毎尤度信号ｂを誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号に対して誤り訂正復号処理を行い、ビット信号ｂを出力切替回路１０９を介して、信号記憶回路１１９に出力し記憶させる。また、誤り訂正復号回路１０８は、正しくビット信号ｂを復号したか否かを尤度信号記憶回路１１３にフィードバックする（ステップＳ３１１）。
【０１１２】
前述のステップＳ３１１でビット信号ｂを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路１０８の復号結果で判定する（ステップＳ３１２）。
ビット信号ｂを誤りなく復号できた場合（ステップＳ３１２の正）、前述のステップＳ３１０でビット信号ａを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路１０８の復号結果で判定する（ステップＳ３１３）。ビット信号ａを正しく復号できた場合（ステップＳ３１３の正）、受信端末１０−７は伝送の処理を完了する。
【０１１３】
ビット信号ａに誤りがあり、正しく復号できなかった場合（ステップＳ３１３の誤）、信号記憶回路１１９が記憶する正しく誤り訂正復号されたビット信号ｂを鍵信号として、尤度信号記憶回路１１３の記憶するビット毎尤度信号ａ＾ｂのネットワーク符号の復号を開始する。まず、尤度信号記憶回路１１３は、記憶するビット毎尤度信号ａ＾ｂを符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は、尤度信号記憶回路１１３から入力されたビット毎尤度信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、線形復号回路１１４に出力する。誤り訂正符号回路１１８は、信号記憶回路１１９が記憶する正しく誤り訂正復号されたビット信号ｂを読み出し、読み出したビット信号ｂを誤り訂正符号化し、出力切替回路１１７を介して線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力された仮のビット信号ａ＾ｂを、出力切替回路１１７から誤り訂正符号化されたビット信号ｂを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号ａを復号する（ステップＳ３２１）。
【０１１４】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ａをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ａを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、入力された軟判定信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路１１２から入力された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ａを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号ａとを加算し、最大比合成する（ステップＳ３２２）。
【０１１５】
また、加算回路１０６は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号ａを、出力切替回路１０７を介して、誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号ａを誤り訂正復号し、受信端末１０−７は伝送の処理を完了する（ステップＳ３２３）。
【０１１６】
ステップＳ３１２における判定でビット信号ｂが正しく復号できなかった場合（ステップＳ３１２の誤）、前述のステップＳ３１０でビット信号ａを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路１０８の復号結果で判定する（ステップＳ３４１）。
【０１１７】
ステップＳ３４１における判定でビット信号ａが正しく復号した場合（ステップＳ３４１の正）、信号記憶回路１１９が記憶するビット信号ａを鍵信号として、尤度信号記憶回路１１３の記憶するビット毎尤度信号ａ＾ｂのネットワーク符号の復号を開始する。まず、尤度信号記憶回路１１３は、記憶するビット毎尤度信号ａ＾ｂを符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は、尤度信号記憶回路１１３から入力されたビット毎尤度信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、線形復号回路１１４に出力する。誤り訂正符号回路１１８は、信号記憶回路１１９が記憶する正しく誤り訂正復号されたビット信号ａを読み出し、読み出したビット信号ａを誤り訂正符号化し、出力切替回路１１７を介して線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力された仮のビット信号ａ＾ｂを、出力切替回路１１７から誤り訂正符号化されたビット信号ａを鍵信号として復号を行い、仮のビット信号ｂを復号する（ステップＳ３４２）。
【０１１８】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ｂをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ｂを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、入力された軟判定信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路１１２から入力された信号を加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ｂを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号ｂとを加算し、最大比合成する（ステップＳ３４３）。
【０１１９】
また、加算回路１０６は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号ｂを、出力切替回路１０７を介して、誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号ｂを誤り訂正復号し、受信端末１０−７は伝送の処理を完了する（ステップＳ３４４）。
【０１２０】
ステップＳ３４１における判定でビット信号ａが正しく復号でできなかった場合（ステップＳ３４１の誤）、尤度信号記憶回路１１３は、記憶するａ、ｂ及びａ＾ｂのビット毎尤度信号を相互相関値算出回路１２２に出力する。相互相関値算出回路１２２は、入力されたネットワーク符号化されていないビット毎尤度信号ａ及びｂと、ネットワーク符号化信号ａ＾ｂのビット毎尤度信号との相互相関値を算出する。また、相互相関値算出回路１２２は、算出したビット毎尤度信号ａとビット毎尤度信号ａ＾ｂとの相互相関値と、算出したビット毎尤度信号ｂとビット毎尤度信号ａ＾ｂとの相互相関値の比較を行い、比較結果を尤度信号記憶回路１１３に出力する（ステップＳ３５１）。
【０１２１】
ステップＳ３５１における相互相関値の大小比較において、ビット毎尤度信号ｂとビット毎尤度信号ａ＾ｂとの相互相関値が大きい場合（ステップＳ３５１のａ＜ｂ）、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ｂを鍵信号として、尤度信号記憶回路１１３の記憶するビット毎尤度信号ａ＾ｂのネットワーク符号の復号を開始する。
まず、尤度信号記憶回路１１３は、記憶するビット毎尤度信号ｂ及びビット毎尤度信号ａ＾ｂを符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は、尤度信号記憶回路１１３から入力されたビット毎尤度信号ｂ及びビット毎尤度信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、変換した２つの仮のビット信号を線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力されたネットワーク符号化されていない仮のビット信号ｂを鍵信号として、符号・ビット変換回路１１０から入力されたネットワーク符号化された仮のビット信号ａ＾ｂの復号を行い、仮のビット信号ａを復号する（ステップＳ３５２）。
【０１２２】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ａをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ａを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、尤度信号記憶回路１１３から入力されたビット毎尤度信号ｂ及びビット毎尤度信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した２つの絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された２つの信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路１１２から入力された信号に変更を加えず加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ａを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号ａとを加算し、最大比合成する（ステップＳ３５３）。
【０１２３】
また、加算回路１０６は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号ａを、出力切替回路１０７を介して、誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号ａを誤り訂正復号する（ステップＳ３５４）。
前述のステップＳ３５４でビット信号ａを誤りなく、正しく復号したか否かについて誤り訂正復号回路１０８の復号結果で判定する（ステップＳ３５５）。
ステップＳ３５５の判定において、ビット信号ａを正しく誤り訂正復号が行えない場合（ステップＳ３５５の誤）、受信端末１０−７は、伝送の処理を完了する。
【０１２４】
ステップＳ３５５の判定において、ビット信号ａを正しく誤り訂正復号が行えた場合（ステップＳ３５５の正）、上述のステップＳ３４２からステップＳ３４４の処理を行う。
【０１２５】
ステップＳ３５１における相互相関値の大小比較において、ビット毎尤度信号ａとビット毎尤度信号ａ＾ｂとの相互相関値が大きい場合（ステップＳ３５１のａ＞ｂ）、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ａを鍵信号として、尤度信号記憶回路１１３の記憶するビット毎尤度信号ａ＾ｂのネットワーク符号の復号を開始する。
まず、尤度信号記憶回路１１３は、記憶するビット毎尤度信号ａ及びビット毎尤度信号ａ＾ｂを符号・ビット変換回路１１０及び絶対値抽出回路１１１に出力する。符号・ビット変換回路１１０は、尤度信号記憶回路１１３から入力されたビット毎尤度信号ａ及びビット毎尤度信号ａ＾ｂの符号部分から０及び１の２値の仮のビット信号ａ＾ｂに変換し、変換した２つの仮のビット信号を線形復号回路１１４に出力する。線形復号回路１１４は、符号・ビット変換回路１１０から入力されたネットワーク符号化されていない仮のビット信号ａを鍵信号として、符号・ビット変換回路１１０から入力されたネットワーク符号化された仮のビット信号ａ＾ｂの復号を行い、仮のビット信号ｂを復号する（ステップＳ３６１）。
【０１２６】
また、線形復号回路１１４は、復号した仮のビット信号ｂをビット・符号変換回路１１５に出力する。ビット・符号変換回路１１５は、入力された仮のビット信号ｂを、１を正とし、０を負とする符号に変換され、変換された符号を示す信号を乗算回路１１２へ出力する。絶対値抽出回路１１１は、尤度信号記憶回路１１３から入力されたビット毎尤度信号ａ及びビット毎尤度信号ａ＾ｂのビット毎の値の確からしさを示す絶対値を算出し、算出した２つの絶対値を乗算回路１１２に出力する。乗算回路１１２は、ビット・符号変換回路１１５から入力された信号と、絶対値抽出回路１１１から入力された２つの信号とを乗算し、乗算により算出した結果を示す信号を乗算回路１０５に出力する。乗算回路１０５は、尤度信号記憶回路１１３が記憶する信号をネットワーク復号する場合、乗算回路１１２から入力された信号に変更を加えず加算回路１０６に出力する。加算回路１０６は、尤度信号記憶回路１１３が記憶するビット毎尤度信号ｂを読み出し、入力された信号と読み出したビット毎尤度信号ｂとを加算し、最大比合成する（ステップＳ３６２）。
【０１２７】
また、加算回路１０６は、加算により最大比合成されたビット毎尤度信号ｂを、出力切替回路１０７を介して、誤り訂正復号回路１０８に出力する。誤り訂正復号回路１０８は、入力されたビット毎尤度信号ｂを誤り訂正復号する（ステップＳ３６３）。
前述のステップＳ３６３でビット信号ｂを誤りなく、正しく復号したか否かを判定する（ステップＳ３６４）。
ステップＳ３６４の判定において、ビット信号ｂを正しく誤り訂正復号が行えない場合（ステップＳ３６４の誤）、受信端末１０−７は、伝送の処理を完了する。
【０１２８】
ステップＳ３６４の判定において、ビット信号ｂを正しく誤り訂正復号が行えた場合（ステップＳ３６４の正）、上述のステップＳ３２１からステップＳ３２３の処理を行う。
【０１２９】
以上の処理により、受信端末１０−７は、ビット信号ａ及びビット信号ｂを得る。正しくビット信号ａ及びビット信号ｂを得ることができない場合は、再送要求などを行うことになる。なお、受信端末１０−８は、受信端末１０−７と同様の動作を行い、ビット信号ａ及びビット信号ｂを得る。
【０１３０】
なお、ビット信号ａを誤りなく誤り訂正復号が行えない場合（ステップＳ３４１の誤）以降の処理では、相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいて、鍵信号となるビット毎尤度信号の選択を行っているが、選択を行わずに尤度信号記憶回路１１３が記憶するネットワーク符号化されていないビット毎尤度信号全てを順に鍵信号として用いて、総当りでネットワーク復号を行い、最大比合成を行ってもよい。これにより、更に、ダイバーシチ効果を得ることができ、通信品質の改善を見込むことが可能となる。
【０１３１】
（第３実施形態のＸトポロジにおける無線通信システム１ｂの動作）
次に、図１０を用いて、無線通信システム１ｂのビット信号ａ及びビット信号ｂの受信端末１０−７、１０−８への伝送を説明する。
まず、時間Ｔ１において、送信端末３０−１は、自端末が記憶するビット信号ａを変調し、変調により得られた変調信号ａを中継端末２０宛に送信する（ステップＳ３１）。
【０１３２】
中継端末２０において、無線部２０１は受信した信号から変調信号ａを検出し、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する。シンボル・ビット変換回路２０２は、入力された変調信号ａをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号ａを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、入力されたビット系列信号ａに対して軟判定を行い軟判定信号ａに変換し、軟判定信号ａを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、入力された変調信号ａから重み係数を算出し、乗算回路２０４に算出した重み係数を出力する。乗算回路２０４は、軟判定回路２０３から入力された軟判定信号ａと、重み係数抽出回路２１１から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路２０５に出力する。誤り訂正復号回路２０５は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号ａを出力切替回路２０６を介して、信号記憶回路２０７に出力し記憶させる。
なお、受信端末１０−７、１０−８は、ステップＳ３０１からステップＳ３０３までの動作を行い、変調信号ａに対して適時聴取を行う。
【０１３３】
続いて、時間Ｔ２において、送信端末３０−２は、自端末が記憶するビット信号ｂを変調し、変調により得られた変調信号ａを中継端末２０宛に送信する（ステップＳ３２）。
中継端末２０において、無線部２０１は受信した信号から変調信号ｂを検出し、検出した変調信号ａをシンボル・ビット変換回路２０２及び重み係数抽出回路２１１に出力する。シンボル・ビット変換回路２０２は、入力された変調信号ｂをシンボル−ビット変換し、変換により得られたビット系列信号ｂを軟判定回路２０３に出力する。軟判定回路２０３は、入力されたビット系列信号ｂに対して軟判定を行い軟判定信号ｂに変換し、軟判定信号ｂを乗算回路２０４に出力する。重み係数抽出回路２１１は、入力された変調信号ｂから重み係数を算出し、乗算回路２０４に算出した重み係数を出力する。乗算回路２０４は、軟判定回路２０３から入力された軟判定信号ｂと、重み係数抽出回路２１１から入力された重み係数を乗算し、乗算により算出された信号を誤り訂正復号回路２０５に出力する。誤り訂正復号回路２０５は、入力された信号に対し誤り訂正復号を行い、復号されたビット信号ｂを出力切替回路２０６を介して、信号記憶回路２０７に出力し記憶させる。
このとき、受信端末１０−７、１０−８は、ステップＳ３０４からステップＳ３０６までの動作を行い、変調信号ｂに対して適時聴取を行う。
【０１３４】
更に続いて、時間Ｔ３の中継端末２０において、線形符号化回路２０８は、信号記憶回路２０７が記憶するビット信号ａ及びビット信号ｂを読出し、ネットワーク符号化を行い、ネットワーク符号化により得られるビット信号ａ＾ｂを誤り訂正符号回路２０９に出力する。誤り訂正符号回路２０９は、線形符号化回路２０８から入力された信号に対して、予め定めた方式で誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化された信号を変調回路２１０に出力する。変調回路２１０は、誤り訂正符号回路２０９から入力された信号に対し予め定められた変調を行い変調信号ａ＾ｂを得る。また、変調回路２１０は、変調信号ａ＾ｂを受信端末１０−７及び受信端末１０−８に送信する（ステップＳ１２）。
また、時間Ｔ３において、受信端末１０−７、１０−８は、ステップＳ３０７以降の動作を行い、それぞれにビット信号ａ及びビット信号ｂを得る。
【０１３５】
以上のように、受信端末１０−７、１０−８は、送信端末３０−１、３０−２が中継端末２０宛に送信した変調信号を適時聴取することで、時間Ｔ１で復調したビット信号ａ及び時間Ｔ２で復調したビット信号ｂを得ることが可能である。また、時間Ｔ１又は時間Ｔ２で復調したビット信号に誤りがある場合、時間Ｔ３で受信した中継端末２０からネットワーク符号差から送信された変調信号ａ＾ｂをネットワーク復号し、得られたビット毎尤度信号と、時間Ｔ１又は時間Ｔ２で得られたビット毎尤度信号とを最大比合成し物理リンクの品質を向上させる。時間Ｔ１及び時間Ｔ２で得られたビット信号の両方に誤りがある場合は、受信電力が強い方の信号の信頼度が高いことを期待して、受信電力の強い方のビット信号を鍵信号として、再度復調を行う。なお、物理リンクとは、ビット信号に復調する前の信号を扱う処理のことをいう。
【０１３６】
従来のネットワーク符号を適用した無線通信システムでは、送信端末３０−１から受信端末１０−８と、送信端末３０−２から受信端末１０−７との伝送は、十分な受信レベルを保てず、中継端末２０と受信端末１０−７、１０−８との間のビット信号を使っての符号化信号だったため、物理層において合成することができなかったが、本実施形態においては、ビット毎尤度信号として復調前に最大比合成を行い、通信品質を向上させることが可能である。
受信端末は、重み係数抽出回路が算出する受信電力に基づいた重み係数と、軟判定回路が出力する軟判定信号及びネットワーク復号回路の出力する信号とを乗算することにより、加算回路による単純な加算で最大比合成が可能となる。
【０１３７】
（第３実施形態のＸトポロジにおけるシミュレーション結果）
図１３から図１５は、第３実施形態のＸトポロジにおけるシミュレーション結果である。シミュレーションには、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格を元に行った。図１３は、シミュレーション条件を示している。信号帯域は２０ＭＨｚであり、二次変調方式にＯＦＤＭを用い、サブキャリア変調方式には６４ＱＡＭを適用している。データサブキャリア数を５２とし、パイロットサブキャリア数を４としている。パケット長は６４ｂｙｔｅであり、誤り訂正符号は、拘束長７及び符号化率３／４の畳み込み符号を用いている。誤り訂正復号法は、軟判定ビタビ復号を適用している。
また、ノードとしての端末間の伝搬路環境は、指数減衰レイリーフェージングとし、遅延分散を１００ｎｓとし、各伝搬路長に応じた自由空間伝搬損を考慮している。チャネル推定については理想推定とし、中継方法にはＤｅ−ｃｏｄｅ＆Ｆｏｒｗａｒｄを用いている。また、中継端末における誤りはないものとしている。
【０１３８】
図１４（ａ）及び図１５（ｂ）は、シミュレーションのＸトポロジの構成を示している。図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）は、送信端末３０−１から受信端末１０−７の間の伝送における誤り特性を示している。図１４（ｂ）から適時聴取を行い最大比合成による効果として、特性が改善していることが分かる。
【０１３９】
なお、本発明に記載の第１の受信部と第１の送信部とは、無線部２０１に対応する。また、本発明に記載の第１の信号記憶回路は、信号記憶回路２０７に対応する。また、本発明に記載の第１の線形符号化回路は、線形符号化回路２０８に対応する。また、本発明に記載の第２の受信部と第２の送信部とは、無線部１０１に対応する。また、本発明に記載の第２の信号記憶回路は、信号記憶回路１１９に対応する。また、本発明に記載の第２のネットワーク復号回路は、ネットワーク復号回路１２１に対応する。また、本発明に記載の第２の尤度信号記憶回路は、尤度信号記憶回路１１３に対応する。また、本発明に記載の第２の加算回路は、加算回路１０６に対応する。
【０１４０】
また、本発明に記載の第１の受信端末及び第２の受信端末は、受信端末１０に対応する。また、本発明に記載の第３の受信部と第３の送信部とは、無線部１０１に対応する。また、本発明に記載の第３の第３の信号記憶回路は、信号記憶回路１１９に対応する。また、本発明に記載の第３のネットワーク復号回路は、ネットワーク復号回路１２１に対応する。また、本発明に記載の第３の加算回路は、加算回路１０６に対応する。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本実施形態における受信端末の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図２】第１実施形態及び第３実施形態における中継端末の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図３】第１実施形態における無線通信システムの構成と動作を示す概略図である。
【図４】第１実施形態における受信端末の動作のフローチャート図である。
【図５】第２実施形態における中継端末の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図６】第２実施形態における無線通信システムのチェイン−トポロジ構成と、無線通信システムの動作を示す概略図である。
【図７】第２実施形態における両端に配置される受信端末の動作を示すフローチャート図である。
【図８】第２実施形態におけるチェイン−トポロジ構成の途中に配置される受信端末の動作を示すフローチャート図である。
【図９】第２実施形態におけるチェイン−トポロジ構成の中継端末の動作を示すフローチャート図である。
【図１０】第３実施形態における無線通信システムのＸトポロジ構成と無線通信システムの野動作を示す概略図である。
【図１１】第３実施形態における無線通信システムの受信端末の動作を示すフローチャート図である。
【図１２】第３実施形態における無線通信システムの受信端末の動作を示すフローチャート図である。
【図１３】第３実施形態のＸトポロジにおけるシミュレーション条件を示す図である。
【図１４】第３実施形態のＸトポロジの構成とシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】第３実施形態のＸトポロジの構成とシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】従来のネットワーク符号を適用した無線通信システムの受信端末の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１７】従来のネットワーク符号を適用した無線通信システムの構成及び動作を示す図である。
【図１８】従来のネットワーク符号を適用した無線通信システムの構成及び動作を示す図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１０、１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１０−５、１０−６、１０−７、１０−８…受信端末
２０、２０ａ…中継端末
３０−１、３０−２…送信端末
１０１…無線部、１０２…シンボル・ビット変換回路、１０３…軟判定回路
１０５、１１２…乗算回路、１０６…加算回路、１０８…誤り訂正復号回路
１１０…符号・ビット変換回路、１１１…絶対値抽出回路、１１３…尤度信号記憶回路
１１４…線形復号回路、１１５…ビット・符号変換回路、１１６…変調回路
１１８…誤り訂正符号回路、１１９…信号記憶回路、１２０…重み係数抽出回路
１０４、１０７、１０９、１１７…出力切替回路
１２１…ネットワーク復号回路、１２２…相互相関値算出回路
２０１…無線部、２０２…シンボル・ビット変換回路、２０３…軟判定回路
２０４…乗算回路、２０５…誤り訂正復号回路、２０７…信号記憶回路
２０８…線形符号化回路、２０９…誤り訂正符号回路、２１０…変調回路
２１１…重み係数抽出回路、２１２…加算回路、２１４…尤度信号記憶回路
２０６、２１３…出力切替回路
【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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【図１７】
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【図１８】
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