(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信装置と第２の通信装置との間で双方向に伝送されるデータを中継するデータ中継装置であって、
前記データから第１のシンボル列を生成する第１の通信方式と、前記データから第２のシンボル列を生成する第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置へ送信される第１のデータから前記第１の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第１のシンボル列を生成する第１シンボル列生成手段と、
前記第１の通信方式と、前記第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置へ送信される第２のデータから前記第２の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第２のシンボル列を生成する第２シンボル列生成手段と、
前記第１シンボル列生成手段により生成された第１のシンボル列と前記第２シンボル列生成手段により生成された第２のシンボル列に対してシンボル毎に排他的論理和をとることにより、前記第１の通信装置、前記第２の通信装置に対してマルチキャストを行うシンボル列を得る合成手段と、
を備えたことを特徴とするデータ中継装置。
【請求項２】
前記第１の通信装置への第１のリンクおよび前記第２の通信装置への第２のリンクのスペクトル効率の和が最大となるように前記第１の通信方式および前記第２の通信方式を決定する通信方式決定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のデータ中継装置。
【請求項３】
ネットワークコーディングを用いてデータ中継装置が中継したデータを受信する通信装置であって、
前記データから第１のシンボル列を生成する第１の通信方式と、前記データから第２のシンボル列を生成する第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置へ送信される第１のデータから前記第１の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第１のシンボル列を生成し、前記第１の通信方式と、前記第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置へ送信される第２のデータから前記第２の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第２のシンボル列を生成し、前記第１シンボル列生成手段により生成された第１のシンボル列と前記第２シンボル列生成手段により生成された第２のシンボル列に対してシンボル毎に排他的論理和をとることによりマルチキャストデータを合成する前記データ中継装置から、当該マルチキャストデータを受信する受信手段と、
前記受信手段が受信したマルチキャストデータから、該データ中継装置に送信した前記第１のデータを用いて前記第２のデータをデコードするデコード手段
を備えたことを特徴とする通信装置。
【請求項４】
前記デコード手段は、前記送信データに基づいてコンステレーションをスワップするコンステレーションスワップ手段と、
前記コンステレーションスワップ手段によりスワップされたコンステレーションを用いて前記マルチキャストデータから前記第２のデータをデコードすることを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
【請求項５】
第１の通信装置と第２の通信装置との間で双方向に伝送されるデータをデータ中継装置が中継する場合のデータ中継方法であって、
前記データ中継装置が、
前記データから第１のシンボル列を生成する第１の通信方式と、前記データから第２のシンボル列を生成する第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置へ送信される第１のデータから前記第１の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第１のシンボル列を生成する第１シンボル列生成工程と、
前記第１の通信方式と、前記第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置へ送信される第２のデータから前記第２の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第２のシンボル列を生成する第２シンボル列生成工程と、
前記第１シンボル列生成工程により生成された第１のシンボル列と前記第２シンボル列生成工程により生成された第２のシンボル列に対してシンボル毎に排他的論理和をとることにより、前記第１の通信装置、前記第２の通信装置に対してマルチキャストを行うシンボル列を得る合成工程と、
前記合成工程により合成されたシンボル列を前記第１の通信装置および第２の通信装置にマルチキャストするマルチキャスト工程と
を含み、
前記第１の通信装置および第２の通信装置はそれぞれ、
前記データ中継装置によりマルチキャストされたシンボル列を受信する受信工程と、
前記受信工程により受信されたシンボル列から、前記データ中継装置に送信した送信データを用いて受信データをデコードするデコード工程と
を含むことを特徴とするデータ中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、データを中継するデータ中継装置およびデータ中継方法ならびに中継されたデータを受信する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信装置間でデータを伝送する最も単純な方式は、一方の通信装置から他方の通信装置へ直接データを伝送する構成である。しかし、この方式では、例えば基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で無線通信を行う場合、無線通信の品質を保証するためには送信パワーを大きくする必要があり、消費電力が大きくなる。あるいは、無線セルを小さくする必要があり、基地局ＢＳの台数が増加してシステム構築費用が高くなる。
【０００３】
そこで、通信装置間に中継局を設けることが行われている。以下、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間に中継局ＲＳを設け、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で２ホップ伝送を行う場合の中継方式について説明する。
【０００４】
図１１（ａ）は、中継方式を示す図である。この中継方式では、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間でデータを双方向に伝送するために、下記の４つのフェーズを必要とする。
（１）基地局ＢＳは、中継局ＲＳへデータを含む信号を送信する。
（２）中継局ＲＳは、その信号を移動局ＭＳへ送信する。
（３）移動局ＭＳは、中継局ＲＳへデータを含む信号を送信する。
（４）中継局ＲＳは、その信号を基地局ＢＳへ送信する。
この中継方式では、互いに直交する４つの通信資源が用いられる。
【０００５】
図１１（ｂ）は、中継方式の一例を示す図である。この中継方式では、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で信号を双方向に伝送するために、下記の３つのフェーズを必要とする。
（１）基地局ＢＳは、リンクＤ１を介して中継局ＲＳへ信号Ｓ１を送信する。
（２）移動局ＭＳは、リンクＤ２を介して中継局ＲＳへ信号Ｓ２を送信する。
（３）中継局ＲＳは、信号Ｓ１および信号Ｓ２をそれぞれ復号し、１組の復号データについてビット毎に排他的論理和演算（ＸＯＲ）を行い、その演算結果を基地局ＢＳおよび移動局ＭＳへマルチキャストする。この中継方式は、ＤＦ(Decode-and-Forward)中継と呼ばれる。
【０００６】
ＤＦ中継では、互いに直交する３つの通信資源が用いられる。また、図１１（ａ）に示した中継方式と比較して、理論的には、２ホップ通信のスループットが最大で３３パーセント向上し、ホップ数が多くなると、スループットは２倍に近づいていく。
【０００７】
図１２に、中継局ＲＳで複数の通信回線から受信した情報を合成して送信する（ネットワーク符号化を行う）ネットワーク符号化部の構成を示す。同図に示すように、このネットワーク符号化部は、ＸＯＲ部１と、ヘッダ付加部２と、ＣＲＣ部３と、ＦＥＣ部４と、変調部５とを有する。（非特許文献１参照）
【０００８】
ＸＯＲ部１は、１組の復号データすなわち１組のビット列に対してビット毎にＸＯＲ演算を行いマルチキャストデータを生成する。ヘッダ付加部２は、ＸＯＲ部１の出力にヘッダを付加し、ＣＲＣ部３は、ヘッダ付加部２の出力にＣＲＣ用ビットを付加する。ＦＥＣ部４は、ＣＲＣ部３の出力にＦＥＣ用ビットを付加し、変調部５は、ＦＥＣ部４の出力を変調する。
【０００９】
ＤＦ中継では、中継局ＲＳにおいて、ビット毎に排他的論理和演算が行われてマルチキャストデータが合成される。したがって、基地局ＢＳは、マルチキャストデータと中継局ＲＳへ送信したデータとの排他的論理和演算を行うことによって、移動局ＭＳから送られるデータを得ることができる。同様に、移動局ＭＳは、マルチキャストデータと中継局ＲＳへ送信したデータとの排他的論理和演算を行うことによって、基地局ＢＳから送られるデータを得ることができる。これにより、双方向通信が実現される。なお、ＤＦ中継については、非特許文献２に記載されている。
【００１０】
図１１（ｃ）は、従来の他の中継方式を示す図である。この中継方式では、下記の２つのフェーズで、基地局ＢＳと移動局ＭＳとの間で双方向に信号が伝送される。
（１）基地局ＢＳから中継局ＲＳへの信号送信、および移動局ＭＳから中継局ＲＳへの信号送信が同時に行われる。
（２）中継局ＲＳは、ＢＳ、ＭＳから同時に送信され空間上で合成された信号（互いの干渉を含む信号）を増幅して基地局ＢＳおよび移動局ＭＳへマルチキャストする。このとき、中継局ＲＳは、受信信号を復号しない。この中継方式は、ＡＦ（Amplify-and-Forward）中継と呼ばれる。
【００１１】
ＡＦ中継では、互いに直交する通信資源は２つ用いる。このため、ＡＦ中継のスループットは、図１１（ａ）に示した中継方式と比較して、理論的には最大２倍になる。なお、ＡＦ中継については、非特許文献３に記載されている。
【００１２】
【非特許文献１】R.Ahlswede,  N.Cai,  S.Y.R.Li  and  R.W.Yeung,  “Network  information  flow”,  IEEE  Transactions  on  Information  Theory,  Vol.46,  No.4,  pp1204-1216,  July  2000.
【非特許文献２】P.Larsson,  N.Johansson,  K.E.Sunell,  “Coded  bi-directional  relaying”,  the  5th  Scandinavian  WS  on  Wireless  Ad-Hoc  Networks(AdHoc’05),  Stockholm,  Sweden,  May  2005.
【非特許文献３】P.Popovsiki,  and  H.Yomo,  “Wireless  network  coding  by  amplify-and-forward  for  bi-directional  traffic  flows”,  IEEE  Communications  Letters,  Vol.11,  No.1,  pp16-18,  January  2007.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図１１に示した中継方式には、それぞれ図１３に示すような特徴がある。古典的中継方式は、各フェーズが互いに独立して制御されるので、リンクの信頼性が高く、通信の柔軟性（または、自由度）も高い。しかし、この中継方式では、フェーズ数が多くなり、スループットが低くなるので、通信効率が低くなってしまう。なお、「通信の柔軟性」とは、ここでは、データを送信するための変調方式や符合化率を選択する際の自由度を意味する。
【００１４】
ＤＦ中継は、２つのリンクのそれぞれから受信し、復号して得られた２つのビット列を排他的論理和により合成して１つのビット列としてから、変調処理を行っている。従って、Ｄ３としてＢＳやＭＳにマルチキャスト送信する際に適用する変調方式は１つの変調方式が選ばれることとなり、例えば、ＲＳからＢＳに対する送信には、１６ＱＡＭを適用可能であり、ＲＳからＭＳに対する送信には、ＱＰＳＫが適用可能であったとしても、双方適用可能なＱＰＳＫが選択されることとなる。
【００１５】
いいかえると、１組のリンクの通信品質がアンバランスである場合には、通信品質の良い方のリンクのデータ伝送は、通信品質が悪い方のリンクのデータ伝送により制限されてしまう。すなわち、通信の柔軟性が低くなる。
【００１６】
ＡＦ中継は、通信の柔軟性がまったくない。また、雑音の大きい環境では、中継局ＲＳにおいてその雑音も増幅されるので、通信パフォーマンスは大幅に低下する。この問題は、例えば、ＤＮＦ（Denoise-and-Forward）中継方式を導入すれば緩和されるが、中継局の構成が複雑になる。
【００１７】
この発明は、通信の柔軟性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
１つの態様では、第１の通信装置と第２の通信装置との間で双方向に伝送されるデータを中継するデータ中継装置が、前記データから第１のシンボル列を生成する第１の通信方式と、前記データから第２のシンボル列を生成する第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置へ送信される第１のデータから前記第１の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第１のシンボル列を生成する第１シンボル列生成手段と、前記第１の通信方式と、前記第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置へ送信される第２のデータから前記第２の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第２のシンボル列を生成する第２シンボル列生成手段と、前記第１シンボル列生成手段により生成された第１のシンボル列と前記第２シンボル列生成手段により生成された第２のシンボル列に対してシンボル毎に排他的論理和をとることにより、前記第１の通信装置、前記第２の通信装置に対してマルチキャストを行うシンボル列を得る合成手段と、を備える。
【００１９】
また、本発明の他の態様では、データ中継装置により中継されたマルチキャストデータを受信する通信装置が、前記データから第１のシンボル列を生成する第１の通信方式と、前記データから第２のシンボル列を生成する第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第２の通信装置から前記第１の通信装置へ送信される第１のデータから前記第１の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第１のシンボル列を生成し、前記第１の通信方式と、前記第２の通信方式との変調次数が異なる場合は、前記第１の通信装置から前記第２の通信装置へ送信される第２のデータから前記第２の通信方式に基づいて、繰り返し符号化またはトレリス符号化によりいずれか高い方の変調次数に揃えた前記第２のシンボル列を生成し、前記第１シンボル列生成手段により生成された第１のシンボル列と前記第２シンボル列生成手段により生成された第２のシンボル列に対してシンボル毎に排他的論理和をとることによりマルチキャストデータを合成する前記データ中継装置から、当該マルチキャストデータを受信する受信手段と、前記受信手段が受信したマルチキャストデータから、該データ中継装置に送信した前記第１のデータを用いて前記第２のデータをデコードするデコード手段を備える。
【００２０】
なお、本発明の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも上述した課題を解決するために有効である。
【発明の効果】
【００２１】
通信の柔軟性を向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るデータ中継装置、データ中継方法および通信装置の好適な実施例を詳細に説明する。この実施例では、中継装置は、受信して得られた複数のビット列についてそれぞれシンボルデータを生成し、その複数のシンボルデータについて合成を行うこととする。この構成によれば、複数のビット列それぞれについてシンボルデータを生成することができる。シンボルデータを異なる変調方式に対応させたい場合は、複数のビット列それぞれについて、異なる変調方式に対応させてシンボルデータを生成することも許容される。
【実施例】
【００２３】
まず、本実施例に係る中継局のネットワーク符号化部の構成について説明する。図１は、本実施例に係る中継局のネットワーク符合化部の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このネットワーク符号化部は、ヘッダ付加部２ａおよび２ｂと、ＣＲＣ部３ａおよび３ｂと、ＦＥＣ部４ａおよび４ｂと、シンボル列生成部６ａおよび６ｂと、シンボル毎ＸＯＲ部７と、ＭＣＳ決定部８と、変調部９とを有する。
【００２４】
ヘッダ付加部２ａおよび２ｂは、移動局および基地局から送信され中継局によって復調されたビット列にそれぞれヘッダを付加する。ＣＲＣ部３ａおよび３ｂは、それぞれヘッダ付加部２ａおよび２ｂの出力にＣＲＣ用ビットを付加する。ＦＥＣ部４ａおよび４ｂは、それぞれＣＲＣ部３ａおよび３ｂの出力にＦＥＣ用ビットを付加する。
【００２５】
シンボル列生成部６ａおよび６ｂは、ＭＣＳ決定部８で決定される中継局−基地局リンクおよび中継局−移動局リンクの変調・符合化方式に基づいて、ＦＥＣ部４ａおよび４ｂが出力するビット列からそれぞれシンボル列を生成する。
【００２６】
シンボル毎ＸＯＲ部７は、シンボル列生成部６ａおよび６ｂによってそれぞれ生成されたシンボル毎にＸＯＲ演算を行ってマルチキャストシンボルを生成する。シンボル列生成部６ａで生成されたシンボルＳ１がＭ０ビットから構成され、シンボル列生成部６ｂで生成されたシンボルＳ２がＭ１ビットから構成され、それぞれ｛α0,0,α0,1,・・・,α0,M0-1｝、｛α1,0,α0,1,・・・,α0,M1-1｝とする。ここで、αn,m＝｛０，１｝、ｎ＝０，１である。また、マルチキャストシンボルを｛β0,β1,・・・,βM-1｝、Ｍ＝ｍａｘ（Ｍ０，Ｍ１）とする。
【００２７】
すると、
【数１】
0005035045.tif 000002
である。ここで、もしＭ０＞Ｍ１であればｎ＝０であり、それ以外はｎ＝１である。なお、｛β0,β1,・・・,βM-1｝は、変調次数をｌｏｇ2ｍａｘ（Ｍ０，Ｍ１）とするコンステレーション図（信号点配置図）にマッピングされる。
【００２８】
図２および図３は、シンボル毎ＸＯＲ部７によるシンボル毎ＸＯＲ演算の例を示す。図２は、２つの１６ＱＡＭシンボル間のシンボル毎ＸＯＲ演算を示し、図３は、ＱＰＳＫシンボルと１６ＱＡＭシンボル間のシンボル毎ＸＯＲ演算を示す。図２では、２つのシンボルのビット数が同じであるので、２つのシンボルのビット毎にＸＯＲ演算が行われている。図３では、２つのシンボルのビット数が異なるため、先頭の２ビットについては２つのシンボルのビット毎にＸＯＲ演算が行われ、残りの２ビットは長いほうのビットがそのまま用いられている。
【００２９】
このように、シンボル毎ＸＯＲ部７が、シンボル毎にＸＯＲ演算を行ってマルチキャストシンボルを生成することによって、通信品質が悪い方のリンクのデータ伝送に制限されるＤＦ中継の欠点をなくすこともできる。また、マルチキャストシンボルの変調次数を２つのシンボルの変調次数の高いほうに合わせることもできる。
【００３０】
また、２つのシンボル間で変調次数が異なる場合に、シンボル毎ＸＯＲ部７が、ＭＳＢ（Most-Significant-Bit）からＸＯＲ演算を行うことによって、変調次数の低いシンボルに対してより高い性能を保証することもできる。
【００３１】
ＭＣＳ決定部８は、中継局−基地局リンクおよび中継局−移動局リンクのスペクトル効率に基づいて変調・符合化方式（ＭＣＳ：Modulation  and  Coding  Scheme）を決定する。具体的には、ＭＣＳ決定部８は、以下のように変調・符合化方式を決定する。
【００３２】
中継局−基地局リンクおよび中継局−移動局リンクのスペクトル効率を各リンクのＳＩＮＲ（Signal-to-Interference  and  Noise  power  Ratio:信号対雑音干渉電力比）ΓBSおよびΓMSの関数としてそれぞれＣ(BS)k1,k2（ΓBS）およびＣ(MS)k1,k3（ΓMS）とする。ここで、k1およびk2は、それぞれ送信および受信の変調次数であり、k1≧k2、k1≧k3、k1,k2,k3＝｛２，４，６｝である。また、ＭＣＳテーブルのデザインではオーバーラップを発生させる。すなわち、同じＳＩＮＲでも異なる変調次数と符合化率を持つＭＣＳを設ける。図１４および図１５にオーバーラップのない場合とオーバーラップのある場合をそれぞれ示す。
【００３３】
ＭＣＳ決定部８は、以下の式（２）を用いて、図１５に示したオーバーラップのある場合を対象に、k1、k2、k3について全探索を行うことによって変調・符合化方式を決定する。
【数２】
0005035045.tif 000003
【００３４】
変調・符合化方式を決定する場合、原則としては、基地局および移動局への両方のリンクの変調次数を符合化率にかかわらずできるだけ同じにすることが望ましい。しかしながら、ＳＩＮＲが低い場合には、ＱＰＳＫを高次のＱＡＭに変更すると高次のＱＡＭによるコンステレーションノイズに起因して性能が著しく低下する。
【００３５】
図４は、シンボル−ノイズ比（Ｅｓ／Ｎ０）に対する符合化率１／２のＱＰＳＫ変調のブロックエラー率ＢＬＥＲを示す図である。ここで、ノイズはＡＷＧＮ（Additive  White  Gaussian  Noise）である。データ伝送は、通常のＱＰＳＫコンステレーションならびにＱＰＳＫシンボルで変調された１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭコンステレーションの場合を示す。
【００３６】
図４から、ＢＬＥＲ＝０．０１に必要なＥｓ／Ｎ０は、通常のＱＰＳＫで−１．７５ｄＢであり、１６ＱＡＭでは０．９ｄＢであり、６４ＱＡＭでは１．８ｄＢである。したがって、その差はそれぞれ２．６５ｄＢおよび３．５５ｄＢであり、非常に大きなロスである。
【００３７】
このような性能低下に対処するために、繰り返し符号化またはトレリス符合化変調を行うこともできる。すなわち、異なるコンステレーションを組み合わせる場合に、低次のコンステレーションを繰り返し符号化またはトレリス符合化によって高次のコンステレーションに変換する。例えば、ＱＰＳＫシンボルの２ビットを１回繰り返すことによって１６ＱＡＭシンボルが得られ、２回繰り返す６４ＱＡＭシンボルが得られる。
【００３８】
図１に戻って、変調部９は、ＭＣＳ決定部８によって決定された変調・符合化方式によりマルチキャストシンボルを変調する。
【００３９】
次に、マルチキャストシンボルの復号を行うネットワーク復号部について説明する。基地局および移動局はそれぞれネットワーク復号部を備える。図５は、ネットワーク復号部の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、ネットワーク復号部は、コンステレーションスワップ部１１と、軟判定Ｄｅ−ＦＥＣ部１２と、ＣＲＣチェック部１３と、ヘッダ除去部１４とを有する。
【００４０】
コンステレーションスワップ部１１は、送信情報に基づいてコンステレーションのスワップを行う。具体的には、コンステレーションスワップ部１１は、以下のようにしてコンステレーションのスワップを行う。
【００４１】
いま、ａ0ａ1・・・ａM-1を中継局がマルチキャストに用いるコンステレーションポイントの一つとし、マザーコンステレーションと呼ぶこととする。コンステレーションポイントの数は、２Mであり、ａm＝｛０，１｝（０≦ｍ≦Ｍ−１）である。
【００４２】
また、基地局でシンボルＳ１を受信するごとに更新され、シンボルＳ１をデコードするために用いられる新たなシンボルベースのコンステレーションポイントをａ0,0ａ0,1・・・ａ0,M-1をとする。同様に、移動局でシンボルＳ２を受信するごとに更新され、シンボルＳ２をデコードするために用いられる新たなシンボルベースのコンステレーションポイントをａ1,0ａ1,1・・・ａ1,M-1とする。
【００４３】
また、α0,0,α0,1,・・・,α0,M0-1をシンボルＳ１に含まれる送信ビットとし、α1,0,α1,1,・・・,α1,M1-1をシンボルＳ２に含まれる送信ビットとする。また、Ｍ＝ｍａｘ（Ｍ０，Ｍ１）とする。
【００４４】
すると、ａ0,0ａ0,1・・・ａ0,M-1およびａ1,0ａ1,1・・・ａ1,M-1は以下の式（３）で決定される。
【数３】
0005035045.tif 000004
【００４５】
式（３）は、新たなコンステレーションポイントはマザーコンステレーションと送信情報に基づくものであることを示している。すなわち、コンステレーションスワップ部１１は、マザーコンステレーションと送信情報を用いてコンステレーションのスワップを行う。
【００４６】
図６〜図８は、コンステレーションスワップの例を示す図である。図６は、両方のシンボルがＱＰＳＫシンボルである場合を示す。なお、ここでは、シンボルＳ１は“０１”であり、シンボルＳ２は“１０”であるとする。図６（ａ）は、マザーコンステレーションを示し、図６（ｂ）は、シンボルＳ１に対する新コンステレーションを示し、図６（ｃ）は、シンボルＳ２に対する新コンステレーションを示す。
【００４７】
中継局では、シンボル“０１”とシンボル“１０”をＸＯＲ演算することによってマルチキャストシンボル“１１”を生成する。基地局では、マザーコンステレーションとシンボルＳ２すなわち“１０”を用いてコンステレーションを更新し、新たにコンステレーションポイント“０１”を生成する。すなわち、シンボルＳ１がマルチキャストシンボルと同じ位置にマッピングされる。
【００４８】
同様に、移動局では、シンボルＳ２がマルチキャストシンボルと同じ位置にマッピングされる。したがって、基地局および移動局は、図６（ｂ）および（ｃ）に示したそれぞれの新コンステレーションを用いて簡単にマルチキャストシンボルを復号することができる。
【００４９】
図７は、両方のシンボルが１６ＱＡＭシンボルである場合を示す。なお、ここでは、シンボルＳ１は“０１１０”であり、シンボルＳ２は“１０１１”であるとする。したがって、マルチキャストシンボルは“１１０１”である。図７（ａ）は、マザーコンステレーションを示し、図７（ｂ）は、シンボルＳ１に対する新コンステレーションを示し、図７（ｃ）は、シンボルＳ２に対する新コンステレーションを示す。
【００５０】
図８は、シンボルＳ１がＱＰＳＫシンボルであり、シンボルＳ２が１６ＱＡＭシンボルである場合を示す。なお、ここでは、シンボルＳ１は“０１”であり、シンボルＳ２は“１０１１”であるとする。したがって、マルチキャストシンボルは“１１１１”である。図８（ａ）は、マザーコンステレーションを示し、図８（ｂ）は、シンボルＳ１に対する新コンステレーションを示し、図８（ｃ）は、シンボルＳ２に対する新コンステレーションを示す。
【００５１】
図５に戻って、軟判定Ｄｅ−ＦＥＣ部１２は、コンステレーションスワップ部１１によりスワップされたコンステレーションを用いてマルチキャストシンボルの復号を行うとともに、ＦＥＣを用いた誤り検出・訂正を行う。なお、この軟判定Ｄｅ−ＦＥＣ部１２は、軟判定を用いてマルチキャストシンボルの復号を行う。
【００５２】
ＣＲＣチェック部１３は、ＦＥＣを用いて誤り検出・訂正が行われたビット列に対してＣＲＣチェックを行い、ヘッダ除去部１４は、ＣＲＣチェックが行われたビット列からヘッダを除去する。
【００５３】
このように、コンステレーションスワップ部１１が、マザーコンステレーションと送信情報を用いてコンステレーションスワップを行うことによって、ネットワーク復号部は簡単にマルチキャストシンボルの復号を行うことができる。
【００５４】
図９は、シミュレーションによるスループットの比較結果を示す。同図から、従来のＤＦ中継方式、すなわちビット毎にＸＯＲ演算を行ってマルチキャストデータを生成する方式と比較して、本実施例に係るＤＦ中継方式ではスループットが向上していることがわかる。なお、シミュレーションではスループットの向上率は３９％である。
【００５５】
図１０は、本実施例に係る中継方式と従来の中継方式とを比較した表である。同図に示すように、従来のＤＦ中継方式と比較して、本実施例に係る中継方式は、通信の柔軟性およびスループットを向上することができる。
【００５６】
上述してきたように、本実施例では、中継局のシンボル列生成部６ａおよび６ｂがそれぞれ中継局−基地局リンクおよび中継局−移動局リンクの変調・符合化方式に基づいてそれぞれシンボル列を生成する。そして、シンボル毎ＸＯＲ部７がシンボル列生成部６ａおよび６ｂによってそれぞれ生成されたシンボル毎にＸＯＲ演算を行ってマルチキャストシンボルを生成する。したがって、通信品質が悪い方のリンクのデータ伝送により制限される従来のＤＦ中継方式の欠点をなくし、通信の柔軟性を向上することができる。また、シミュレーション結果が示すように、本実施例に係る中継方式は、従来のＤＦ中継方式と比較して、スループットを向上することができる。
【００５７】
また、本実施例では、コンステレーションスワップ部１１が、マザーコンステレーションと送信情報を用いてコンステレーションスワップを行い、軟判定Ｄｅ−ＦＥＣ部１２が、スワップされたコンステレーションを用いてマルチキャストシンボルを復号する。したがって、簡単にマルチキャストシンボルを復号することができる。
【００５８】
また、シンボル毎のＸＯＲ演算によるネットワークコーディングは、従来のネットワーク符合化およびネットワーク復号化を複雑にすることなく、通信の柔軟性を向上することができる。
【００５９】
なお、本実施例では、変調・符合化方式としてＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭを用いる場合について主に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭなど他の変調・符合化方式を用いる場合にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施例に係る中継局のネットワーク符合化部の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】シンボル毎ＸＯＲ部によるシンボル毎ＸＯＲ演算の例を示す図（１）である。
【図３】シンボル毎ＸＯＲ部によるシンボル毎ＸＯＲ演算の例を示す図（２）である。
【図４】シンボル−ノイズ比（Ｅｓ／Ｎ０）に対する符合化率１／２のＱＰＳＫ変調のブロックエラー率ＢＬＥＲを示す図である。
【図５】ネットワーク復号部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】コンステレーションスワップの例を示す図（１）である。
【図７】コンステレーションスワップの例を示す図（２）である。
【図８】コンステレーションスワップの例を示す図（３）である。
【図９】シミュレーションによるスループットの比較結果を示す図である。
【図１０】本実施例に係る中継方式と従来の中継方式とを比較した表である。
【図１１】基地局と移動局との間の中継方式を説明するための説明図である。
【図１２】中継局でネットワーク符号化を行うネットワーク符号化部の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】従来の中継方式を比較した表である。
【図１４】スペクトル効率（オーバーラップなしの場合）を示す図である。
【図１５】スペクトル効率（オーバーラップありの場合）を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１    ＸＯＲ部
２，２ａ，２ｂ    ヘッダ付加部
３，３ａ，３ｂ    ＣＲＣ部
４，４ａ，４ｂ    ＦＥＣ部
５、９    変調部
６ａ，６ｂ    シンボル列生成部
７    シンボル毎ＸＯＲ部
８    ＭＣＳ決定部
１１    コンステレーションスワップ部
１２    軟判定Ｄｅ−ＦＥＣ部
１３    ＣＲＣチェック部
１４    ヘッダ除去部
【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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