CN102484799A - 无线通信系统、基站装置以及通信方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种无线通信系统，具备：多个移动台装置，发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特；中继站装置，从多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特；以及基站装置，接收码比特以及网络码比特并进行解码，其中，基站装置在对所接收到的码比特进行解码时，将码比特视作通过对纠错编码、以及网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。由此，通过将网络码以及纠错码视作串行级联码来进行解码，能以简单的构成获得分集，进而，由于对纠错编码方法没有限制，因此将提供一种能实现灵活的系统设计的无线通信系统等。

Description

无线通信系统、基站装置以及通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信系统等。

背景技术

作为第3.9代便携式电话的无线通信系统的LTE(长期演进)系统的标准化已大致完成，最近，开始了作为使LTE系统得以进一步发展的第4代无线通信系统的LTE-A(也称为LTE先进、IMT-A等)的标准化。

在LTE-A系统中，积极探讨了如下方案：将中继站装置配置于由基站装置覆盖的任意的位置，从而消除不能设置基站的场所的无信号地带，改善小区端侧的接收功率电平。

在下行线路(从基站装置向移动台装置的通信)的情况下，存在中继站装置接收从基站装置发往各移动台装置的信号并对来自基站装置的接收信号进行放大来中继(也称为L1中继、AF(放大转发)中继)的方法、或者对经中途判定而得到的解码比特进行再次编码以及对所得到的码比特进行再次调制来进行中继(也称为L2中继、DF(解码转发)中继)的方法。另一方面，在上行线路(从移动台装置向基站装置的通信)的情况下，中继站装置接收来自各移动台装置的信号，并通过L1中继或L2中继来中继到基站装置。

图16表示利用了上行线路的中继站装置的移动通信系统的一例。在此，以将与基站装置通信的移动台装置的数量设为2的L2中继为例进行说明。另外，假设第1移动台装置1001以及第2移动台装置1002向基站装置1004进行数据通信的情况，设在它们之间配置有中继站装置1003。

首先，第1移动台装置1001和第2移动台装置1002利用不同的无线资源(时间·频率·空间)来向基站装置1004发送通过对信息比特进行编码以及调制等的发送处理而得到的发送信号，基站装置1004接收来自各移动台装置的信号。此时，第1移动台装置1001和第2移动台装置1002发送的发送信号由中继站装置1003同时接收。

在中继站装置1003中，各移动台装置的接收信号经均衡、解调·解码等接收处理，从而得到信息比特。将所得到的解码比特再次经编码以及调制等发送处理后分配给按每个移动台装置的信号而不同的无线资源，并发送给基站装置1004。

这样，通过配置中继站装置，基站装置能接收到经由了2条无线传播路径，即从各移动台装置直接到达基站装置的信号所经由的无线传播路径、以及从中继站装置到基站装置的信号所经由的无线传播路径的接收信号，因此不仅能得到分集效果，还能提高小区端侧的移动台装置的通信质量。

进而，例如在非专利文献1中，示出了在中继站装置1003中继各移动台装置的信号的情况下，不是将各移动台装置的信号分配到不同的无线资源，而是在对全部移动台装置的信息比特实施了基于逻辑异或(XOR：异或)的网络编码后，利用1个无线资源来进行发送的情形。图17表示该概念。赋予了相同标号的部分与图16相同，因此省略说明。

在同图中，若将从第1移动台装置1001发送的信息比特设为b₁，且将从第2移动台装置1002发送的信息比特设为b₂，则如图17所示那样，将对b₁、b₂进行了纠错编码以及调制等发送处理后作为发送信号进行发送，并由中继站装置1003以及基站装置1004接收。在中继站装置1003中，通过解调或纠错解码等接收处理来从接收信号中分别解码b₁以及b₂，且在发送时不是用不同的无线资源来发送各移动台装置的发送比特，而是通过发送处理将式(1)所表现的b₁和b₂的逻辑异或b_R变换成发送信号后进行发送。

[数学式(组)1]

b_R＝b₁⊕b₂    ……(1)

在式(1)中，b₁和b₂之间的记号表示逻辑异或运算的记号，是取逻辑异或的2个比特在相同的情况下为0、且在不同的情况下为1的运算。通过从中继站装置发送由式(1)表现的b_R，能减少1次传输量的无线资源，不仅中继效率得以提高，且通过在基站装置侧实施适当的信号处理，还将得到基于中继的分集效果。

另外，在非专利文献2中，示出了从对根据由这样的中继站装置对经中途解码的解码比特进行再次编码而得到的码比特来生成的发送信号进行接收而得到的接收信号、以及从移动台装置直接来到基站装置的接收信号来获得分集的具体的构成。在此，在将移动台装置数设为2的情况下进行说明。图18表示移动台装置的一例。

在图18中，为了简单，使用不受频率选择性衰落的影响的窄带单载波来进行说明。移动台装置构成为具备：编码部1101、调制部1102、D/A(数模转换)部1103、无线部1104以及发送天线1105。

信息比特由编码部1101进行纠错编码，并由调制部1102根据所输入的码比特的0以及1来将信息映射至振幅或相位由此生成调制符号。所生成的调制符号由D/A部1103从数字信号变换成模拟信号，由无线部1104升频转换到射频，并从发送天线1105发送。

图19表示中继站装置的一例。在中继站装置中，由接收天线1111接收到的接收信号由无线部1112从射频降频转换至基带，并由A/D(模数转换)部1113从模拟信号变换成数字信号。

接下来，在无线资源分离部1114中分离出各移动台装置的接收信号。分离出的各移动台装置的接收信号在解调部1115-1、1115-2中从各移动台装置的调制符号分解为比特，并由解码部1116-1、1116-2实施纠错解码，得到信息比特的估计值。将所得到的信息比特在由交织部1117-1、1117-2重排时间顺序后，输入到切换开关1118。在此，从解调部1115-1到交织部1117-1是针对从第1移动台装置1001直接到来的接收信号的信号处理，从解调部1115-2到交织部1117-2是针对从第2移动台装置1002直接到来的接收信号的信号处理。

将切换开关1118的动作设为按每1比特交替地切换，将第1移动台装置1001的解码比特、以及第2移动台装置1002的解码比特交替地输入到编码部1119。

在编码部1119中，在将交替输入的解码比特再次由编码部1119进行纠错编码后，由调制部1120从所得到的码比特生成调制符号，将调制符号由D/A部1121变换成模拟信号，由无线部1122升频转换成射频，并从发送天线1123发送。

此外，在非专利文献2中，不是基于XOR的网络编码，而是在编码部1119中将信息比特本身、以及对将信息比特依次且递归地卷积而得到的奇偶校验比特进行发送的RSC(递归系统卷积)编码为了后述的接收装置(基站装置)中的解码处理而用作网络编码。此外，在本说明书中，将中继站装置中的编码称为网络编码。另外，将通过网络编码而输出的比特串称为网络码比特，将通过纠错编码而输出的比特串称为码比特。

图20是表示作为接收装置的基站装置的一例。在基站装置1004中，在接收天线1211中接收接收信号并由无线部1212将射频降频转换到基带后，在A/D部1213中变换成数字信号。

其后，由无线资源分离部1214将各移动台装置在通信中使用的无线资源、和中继站装置1003在通信中使用的无线资源进行分离。在此，由于中继站装置1003接收各移动台装置的信号并实施接收处理、发送处理来进行发送，因此延迟至少1次传输时间的定时，但在此，设通过预先保存相应传输时间的接收信号，来实现各移动台装置的接收信号。

以后，设在解调部1215-1和解码部1216-1进行第1移动台装置1001的接收信号处理，在解调部1215-2和解码部1216-2进行第2移动台装置1002的接收信号处理，在解调部1215-R和解码部1216-R进行中继站装置1003的接收信号处理。

将分离出的各移动台装置、中继站装置1003的接收信号输入到解调部1215-1、1215-2、1215-R，并从调制符号分解为比特单位的接收信号。此外，由于多数情况下使用码比特的对数似然比(LLR：Log LikelihoodRatio)来作为该比特单位的接收信号，因此以下设为LLR。

将所得到的LLR分别输入到解码部1216-1、1216-2、1216-R进行纠错。接着，将通过由解码部1216-1纠错而改善的信息比特的外部LLR输入到交织部1218-1。

同样，将通过由解码部1216-2纠错而改善的第2移动台装置1002的信息比特的外部LLR输入到交织部1218-2。另外，在解码部1216-R中，算出通过由中继站装置1003发送的第1移动台装置1001的信息比特和第2移动台装置1002的信息比特交替排列的信息比特的纠错而改善的外部LLR。

针对从解码部1216-R输出的外部LLR，将与第1移动台装置1001的信息比特相关的外部LLR输入到解交织部1217-1，并输入到解码部1216-1。同样，将与第2移动台装置1002的信息比特相关的外部LLR输入到解交织部1217-2，并输入到解码部1216-2。

将对从交织部1218-1、1218-2输出的时间顺序进行了重排后的信息比特的外部LLR由切换开关1219交替地输入到解码部1216-R。将这些信息比特的外部LLR作为在解码部1216-1、1216-2、1216-R中的最大后验概率(MAP：Maximum A Posteriori probability)估计的通信路径信息(外部LLR)进行使用。

该处理的目的在于，针对第1移动台装置1001的信息比特，是基于解码部1216-1和解码部1216-R的并行级联结构，针对第2移动台装置1002的信息比特，是基于解码部1216-2和解码部1216-R的并行级联结构，鉴于此，在上述结构之间进行切换的同时进行迭代解码，考虑将在解码部1216-R中各移动台装置的信息比特交替地排列的信息比特作为中继站装置1003的信息比特，从交织部1218-1和1218-2输入的信息比特的外部LLR是交替地切换切换开关1219而输入的。

以任意的次数重复该处理，来得到各移动台装置的解码比特。如此，在纠错码和接收装置上下功夫，通过网络编码和纠错编码来约束信息比特，能获得从各移动台装置直接到达的信号的传播路径和从中继站装置1003到达的信号的传播路径的分集。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Y.D.Chen，S.Kishore，and J.Li，“Wireless diversitythrough network coding，”in Proc.IEEEWCNC’06，vol.3，pp.1681-1686，2006.

非专利文献2：C.Hausl，and P.Dupraz，“Joint network-channel codingfor the multiple-access relay channel，”in Proc.IEEE SECON’06，vol.3，pp.817-822，2006.

发明要解决的课题

然而，非专利文献1仅在理论上证明了其概念和将得到分集效果的情况，而并未公开用于得到分集的具体的接收装置的构成。

另外，对于非专利文献2，由于拘泥于与作为Turbo码的解码结构的并行级联结构之间的类似性，通过切换并行级联结构来获得基于中继的分集增益，因此迭代中的信息(信息比特的LLR)的交换变得复杂，其结果是，存在接收装置的构成繁杂的问题。进而，必须采用由RSC码那样的信息比特和奇偶校验比特构成的码，从而存在在系统设计方面灵活性低的问题。

发明内容

本发明鉴于这样的事实而提出，其目的在于，提供一种无线通信系统等，通过将网络码和纠错码视作串行级联码来进行解码，能以简单的构成来得到分集，进而，由于对纠错编码方法没有限制，因此能实现灵活的系统设计。

用于解决课题的手段

鉴于上述课题，本发明的无线通信系统具备：多个移动台装置，发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特；中继站装置，从所述多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特；以及基站装置，接收由所述多个移动台装置发送的码比特以及/或者由所述中继站装置发送的网络码比特并进行解码，其中，所述基站装置在对接收到的所述码比特进行解码时，将所述码比特视作通过对所述纠错编码、以及所述网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。

另外，本发明的无线通信系统中，在所述中继站装置中，所述网络编码是通过逻辑异或运算而实现的。

另外，在本发明的无线通信系统中，所述中继站装置根据在从所述移动台装置到达所述基站装置的情况下的接收功率电平，对基于网络编码的码比特的复用的比率进行控制。

另外，在本发明的无线通信系统中，所述移动台装置具有多根发送天线，所述基站装置具有多根接收天线，并对至少一根所述发送天线分配网络码比特来进行发送。

本发明的基站装置，通过无线通信系统与多个移动台装置和中继站装置连接，所述多个移动台装置发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特，所述中继站装置从所述多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特，其中，所述基站装置具有：解码部，接收由所述多个移动台装置发送的码比特以及由所述中继站装置发送的网络码比特并进行解码，所述解码部在对接收到的所述码比特进行解码时，将所述码比特视作通过对所述纠错编码、以及所述网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。

本发明的通信方法是一种无线通信系统中的通信方法，该无线通信系统具备：多个移动台装置，发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特；中继站装置，从所述多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特；以及基站装置，接收由所述多个移动台装置发送的码比特以及由所述中继站装置发送的网络码比特并进行解码，其中，在所述基站装置中对所接收到的码比特进行解码时，将所述码比特视作通过对所述纠错编码、以及所述网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。

发明效果

根据本发明，通过将由基站装置从中继站装置接收到的网络码、以及从移动台装置接收到的纠错码视作串行级联码来进行解码，能以简单的构成得到分集，进而，由于对纠错编码方法没有限制，因此能实现灵活的系统设计。

另外，通过在无线通信系统中配置中继站装置，能提供用于得到分集效果的更简单的基站装置(接收装置)。另外，能提供在系统设计上灵活的无线通信系统。

附图说明

图1是表示第1实施方式中的移动台装置的构成的图。

图2是表示第1实施方式中的中继站装置的构成的图。

图3是表示第1实施方式中的基站装置的构成的图。

图4是表示第1实施方式中的网络解码部的构成的图。

图5是表示第2实施方式中的无线通信系统的概要的图。

图6是表示第2实施方式中的中继站装置的构成的图。

图7是表示第2实施方式中的基站装置的构成的图。

图8是用于说明第2实施方式中的分组差错率的图。

图9是表示第3实施方式中的无线通信系统的概要的图。

图10是表示第3实施方式中的基站装置的构成的图。

图11是表示第4实施方式中的无线通信系统的概要的图。

图12是表示第5实施方式中的无线通信系统的概要的图。

图13是表示第5实施方式中的基站装置的构成的图。

图14是表示第6实施方式中的移动台装置的构成的图。

图15是表示第6实施方式中的基站装置的构成的图。

图16是用于说明无线通信系统的概要的图。

图17是用于说明无线通信系统的概要的图。

图18是用于说明现有的移动台装置的构成的图。

图19是用于说明现有的中继站装置的构成的图。

图20是用于说明现有的基站装置的构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外，尽管在以下的实施方式中，是以由接收装置能一并检测出全部信号的上行线路作为对象，但只要是能经由中继装置与能一并进行检测的接收装置进行通信的系统，就不局限于移动通信的上行线路。另外，尽管以后未图示，但在解调前要应用在窄带单载波中的无线传播路径的振幅·相位变动的补偿

进而，尽管在以下的实施方式中，将窄带单载波传输作为对象，但由于本发明的本质是视作将针对全部移动台装置中的信息比特的纠错编码、以及基于所得到的码比特的XOR的网络编码进行了串行级联的编码而发送的发送比特来进行解码，因此，只要是能算出通过解调处理而得到的码比特的LLR的系统，就能应用于任意的系统，这是不言自明的。

此外，由于通常在数字通信系统中必须进行调制，因此能应用于所有的传输方式。例如，当然能应用于使用多载波信号的正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式、宽带单载波传输(SC-FDMA：单载波频分多址接入、DFT-S-OFDM：离散傅立叶变换-扩频-OFDM、群聚DFT-S-OFDM等的传输方式)等，还能应用于在空间上并行地收发不同的信号的MIMO(多入多出)方式等。

另外，尽管在以下的实施方式中对于在移动通信系统中的情形进行了说明，但即使在室内环境或不设置基站装置的由各通信装置自主地构成无线网络的自主分散网络中，在多个通信装置利用中继站装置来将信息传递给特定的通信装置的情况下也能应用，因此不限定于移动通信系统。

[1.第1实施方式]

首先，作为第1实施方式，示出了本实施方式中的无线通信系统中所含的接收装置的一例。本实施方式的假定的无线通信系统与非专利文献1中所示的中继站装置类似，通过XOR对由中继站装置检测出的码比特进行网络编码，在此，将与基站装置连接的移动台装置的数量设为2来进行说明。

图1表示移动台装置的一例。移动台装置构成为具备：编码部1、交织部2、调制部3、D/A部4、无线部5、以及发送天线6。移动台装置通过编码部1对信息比特进行纠错编码，并对于所得到的码比特，为了降低码比特间的相关，由交织部2调换时间顺序。且将从交织部2输出的码比特输入到调制部3，来生成调制符号。在将所生成的调制符号输入到D/A部4变换成模拟信号后，由无线部5升频转换到射频，并从发送天线6发送。

接着，图2表示中继站装置的一例。中继站装置构成为具备：接收天线11、无线部12、A/D部13、无线资源分离部14、解调部15-1和15-2、解交织部16-1和16-2、解码/编码部17-1和17-2、交织部18-1和18-2、逻辑异或部19、调制部20、D/A部21、无线部22、发送天线23。

在从全部移动台装置到来的接收信号由接收天线11接收后，由无线部12降频转换为基带，并由A/D部13变换成数字信号。其后，由无线资源分离部14分离出各移动台装置的信号，由解调部15-1、15-2从各自的接收调制符号算出码比特的外部LLR。为了时间顺序恢复原样，将使所得到的外部LLR输入到解交织部16-1、16-2，并输入到解码部17-1、17-2。

在解码部17-1、17-2中，将通过纠错处理对从各自的移动台装置发送来的信息比特进行再次编码而得到的码比特进行输出。对于所得到的码比特，由交织部18-1、18-2分别再次重排时间顺序以使得由各移动台装置发送的码比特串的时间顺序相同，并由逻辑异或部19生成基于XOR的网络码比特。其后，输入到调制部20来生成调制符号。其后，由D/A部21变换成模拟信号，由无线部22升频转换到无线频率，并从发送天线23发送。

此外，尽管在本实施方式中，通过解码/编码部17-1、17-2中的纠错解码得到了码比特，但只要中继站中的接收功率电平足够，也可以硬判定由解调部15-1、15-2得到的码比特的LLR，还可以在对由解码部17-1、17-2解码各移动台装置的信息比特而得到的解码比特进行再次编码而得到码比特后，对其进行交织。也就是，由于只要能以各移动台装置进行发送的顺序算出码比特的逻辑异或，在本质上就是相同的，因此只要是能对其进行实现的方法，无论哪种方法均可。此外，这意味着只要中继站中的接收功率电平足够，就能得到更高的效果，而即使接收功率不足，应用本身也是可能的，因此不限定于仅接收功率足够的情况。

接着，图3表示接收装置(基站装置)的一例。接收装置构成为具备：接收天线31、无线部32、A/D部33、无线资源分离部34、解调部35-1、35-2以及35-R、网络解码部36、解交织部37-1和37-2、通信路径的解码部38-1和38-2、交织部39-1和39-2。

在此，如同图所示，网络解码部36、解码部38-1和38-2成为串行地连接的构成。这意味着，由于在中继站装置将通过移动台装置的纠错编码而得到的码比特进一步进行基于XOR的网络编码，并作为网络码比特进行发送，因此从接收装置侧来看，全体的编码部可视作是将移动台装置的纠错编码部、以及中继站装置的逻辑异或部串行地进行了级联而得到的(串行级联)。

将由接收天线31接收到的接收信号通过无线部32降频转换成基带，并由A/D部33变换成数字信号。其后，由无线资源分离部34分离出各移动台装置的信号、中继站装置的信号，由解调部35-1、35-2、35-R各自得到从第1移动台装置、第2移动台装置、中继装置发送来的码比特的外部LLR。

接下来，将从各移动台装置接收到的码比特以及从中继站装置接收到的网络码比特的外部LLR输入到网络解码部36，作为将网络码比特的外部LLR视作了奇偶校验比特的编码率2/3的网络码进行MAP估计，来得到各移动台装置的码比特的外部LLR。

将所得到的各移动台装置的码比特的外部LLR通过解交织部37-1、37-2恢复成原始的时间顺序，并分别输入到解码部38-1、38-2。在解码部38-1、38-2中，进行基于MAP估计的纠错解码，从而得到经改善的码比特的外部LLR。将其再次通过交织部39-1、39-2重排时间顺序，并作为网络解码部36的先验信息进行输入，得到经进一步改善的各移动台装置的码比特的外部LLR。将其进而再次输入到解码部38-1、38-2。以任意的次数来重复以上的处理，最后得到从解码部38-1、38-2输出的解码比特。

这样，根据本实施方式，将通过解调处理从接收信号得到的外部LLR视作通过对针对全部移动台装置的信息比特的纠错编码、和中继站装置针对全部移动台装置的码比特的网络编码进行了串行级联的编码而得到的发送比特，来对网络码比特的MAP估计和码比特的MAP估计串行地进行处理，并交换码比特的外部LLR，由此能以简单的接收构成来获得基于中继的分集增益。

图4表示网络解码部36的构成。网络解码部36构成为具备：加法运算部51-1、51-2、53-1以及53-2；盒式加法运算部52-1以及52-2。在加法运算部53-1、53-2中对根据从解调部35-1、35-2输入的第1以及第2移动台装置的接收信号而得到的外部LLR、与从交织部39-1、39-2输入的外部LLR进行加法运算，并分别输入到盒式加法运算部52-2、52-1。若将输入到盒式加法运算部52-2、52-1的2个信号设为A、B，则盒式加法运算是由式(2)定义的运算。

[数学式(组)2]

在式(2)中，e表示纳皮尔常数，ln表示以e为底的对数即自然对数。另外，sign[A]表示A的符号，是若为正则取1，若为负则取-1的运算符，min(x，y)是取x和y的最小值的运算符。

在盒式加法运算部52-1、52-2中，通过式(2)算出从解调部35-R输入的外部LLR与从加法运算部53-2、53-1输入的信号的盒式加法运算，并在加法运算部51-1、51-2中与从解调部35-1、35-2输入的外部LLR进行加法运算。

然后，将加法运算后的信号输出到解交织部37-1、37-2。也就是，若将最终从解调部35-1、35-2、35-R输入的外部LLR设为α₁、α₂、α_R，且将成为从交织部39-1、39-2输入的先验信息的外部LLR设为γ₁、γ₂，则向解交织部37-1、37-2输出的输出外部LLRβ₁、β₂通过式(3)、(4)而得到。

[数学式(组)3]

这样，根据本实施方式，通过将基于XOR的网络码与从各移动台装置直接到达的接收信号一起视作编码率2/3的码来与纠错解码串行级联，能既简化接收机构成，又通过迭代处理来协作，从而能得到基于中继站的分集效果。

[2.第2实施方式]

接下来，说明第2实施方式。作为第2实施方式，在来自各移动台装置的发送信号在基站装置中的接收质量不平衡的情况下，中继站装置限制实施逻辑异或的码比特的个数，对于剩余的可发送的码比特，发送在基站装置中接收功率低的移动台装置的码比特本身。

通常，在经由中继站装置的通信中，中继站装置和基站装置之间的接收功率电平高于移动台装置和基站装置之间的接收功率电平。进而，在移动台装置间，接收功率电平也根据移动台间的相对位置而不同。针对该情况来提高性能的方法是本实施方式。

图5表示其概念。将基站装置的解码方法设为与第1实施方式相同。将由第1移动台装置61发送的码比特设为c1，将由第2移动台装置62发送的码比特设为c2。在此，考虑第1移动台装置61和基站装置64间的传播路径的增益比第2移动台装置62和基站装置64间的传播路径的增益高的情况。

在本实施方式中，在基站装置64中，使用从中继站装置63发送的、通过逻辑异或运算作为对各移动台装置的码比特的奇偶校验比特而被复用的网络码比特，来进行协作的解码处理，但在接收功率中存在不平衡的情况下，在迭代的第1次，分组差错率在移动台装置间不同。

尽管在此情况下，在这样的协作解码的情况下，若迭代适当地收敛，则会相互协作，从而收敛于大致相等的分组差错率，但不必使基于迭代处理的编码增益最大化。

为此，在中继站装置63中对通过逻辑异或来进行网络编码的码比特的比率进行控制以使得迭代第1次的分组差错率均衡。在图5中，中继装置63在对第1移动台装置61以及第2移动台装置62的码比特进行中继的情况下，仅将接收功率高的第1移动台装置61的码比特的x％通过与第2移动台装置62的码比特进行逻辑异或来实施网络编码，而对于剩余的(100-x)％，发送接收功率低的第2移动台装置62的码比特本身。

由中继站装置63发送的网络码比特在最初的x％的码比特中以c₁和c₂的逻辑异或来进行发送，剩余的(100-x)％的码比特中，不复用c₁而仅发送c₂。若控制该比率x以使得迭代第1次的分组差错率均衡，则能实现考虑了接收功率的不平衡的迭代增益的扩大，进而传输特性得以提高。

接下来，表示该x的设定法的一例。该x的值是根据第1移动台装置61和基站装置64之间的接收质量(例如，接收SNR(信号与噪声功率比))、第2移动台装置62和基站装置64之间的接收质量、中继站装置63和基站装置64之间的接收质量的组合来决定的。

因此，预先通过计算机仿真等来优化这三个组合和x，并将其作为LUT(查询表)预先保存于基站，从各移动台装置、以及中继站装置测量接收质量，从LUT选择适当的x和哪一个接收功率高，并通知给中继站装置。

图6表示对复用的码比特的比率进行控制的中继站装置的一例。在同图中，赋予了与图2相同标号的块具有与图2相同标号的相同功能，不同之处在于逻辑异或部71。

对逻辑异或部不仅输入从交织部18-1和18-2输入的各移动台装置的码比特，还输入所检测出的要进行上述的网络码编码的比特的比率x的值、以及与哪一个移动台装置的接收功率高相关的信息，且将各移动台装置的码比特的x％进行网络编码，而对于剩余的(100-x)％，输出接收功率低的移动台装置的码比特本身。如此，通过利用网络编码来将对码比特进行复用的比率限制为x％，能使基于迭代的增益最大化。

此外，在此尽管以仅发送接收功率高的移动台装置的x％的码比特为前提而采用了基于XOR的网络编码，且将剩余的码比特作为接收功率低的码比特本身来构成发送比特，但即使将接收功率高的移动台装置的码比特的(100-x)％置换为0也能进行等效的处理，因此也可以使用该手段。

图7表示基站装置的一例。在同图中，基本的构成与图3相同，赋予了与图3相同标号的块的功能相同，因此省略说明。在同图中，在接收质量测量部81-1、81-2、81-R中测量接收质量，根据该接收质量来算出在LUT82中进行逻辑异或的比率x％，并且将其与哪个移动台装置的接收功率高的信息一起通知给中继站装置。

图8示出了在将从中继站装置到基站装置的传播路径的接收SNR设为3dB、从第1移动台装置到基站装置的传播路径的接收SNR设为-2dB、从第2移动台装置到基站装置的传播路径的接收SNR设为-3dB的情况下使信号复用的比率x变化时的各移动台装置的分组差错率特性。图8(a)是第1移动台装置的分组差错率，图8(b)是第2移动台装置的分组差错率。

在此，将分组尺寸设为2048比特，调制方式设为QPSK，设为编码率1/2的Turbo码，传播路径设为AWGN(加性高斯白噪声)、交织设为随机。另外，将解码部中的Turbo解码的迭代次数设为4，且将网络解码部和解码部中的迭代次数设为1以及8。

此外，中继站装置使对第1移动台装置的码比特进行网络编码且复用的从各移动台装置发送的码比特的比率变化，但是如同图所示那样，并非是在将第1移动台装置的码比特全部与第2移动台装置的码比特进行了网络编码的、如第1实施方式所示的、100％时的分组差错率最小，而是在15％时最小，由此可知，中继站装置通过仅将第1移动台装置的码比特的15％与第2移动台装置的码比特进行网络编码，将得到最好的传输特性。

[3.第3实施方式]

接下来，说明第3实施方式。图9表示在移动台装置为3台、中继站装置为1台的情况下的第3实施方式的概念图。在此，各移动台装置91、92、93分别发送码比特c₁、c₂、c₃，中继站装置94将这3台移动台装置(c₁、c₂、c₃)的逻辑异或c_R发送到基站装置95。在此情况下，在本实施方式中，作为将基于逻辑异或和的发送比特作为奇偶校验比特的编码率3/4的网络码、纠错码的串行级联结构，来检测信息比特。

图10表示基站装置的一例。同图的基本构成与图3相同，相同标号的块与图3的构成相同。另外，在本实施方式中，鉴于从3台移动台装置进行协作通信，追加了解调部35-3、解交织部37-3、解码部38-3、交织部39-3，这用于第3移动台装置的检测。

本实施方式的不同点是网络解码部101。首先，在网络解码部101中，将从交织部39-1、39-2、39-3输入的先验LLR(从解码部输出、重排了时间顺序的外部LLR)设为γ₁、γ₂、γ₃，从解调部35-1、35-2、35-3、35-R输入的外部LLR设为α₁、α₂、α₃、α_R。

将它们变换成码比特为0和1的概率后，基于网络码所具有的全部状态的联合概率以及作为来自解码部的反馈的先验LLRγ₁、γ₂、γ₃，来求取针对c1、c2、c3的每一个的边缘概率，由此，所输出的各移动台装置的网络解码后的外部LLR由式(5)～(7)表示。

[数学式(组)4]

${\mathrm{\β}}_1=a_1+\ln \frac{e^{{\mathrm{\α}}_R}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_2+{\mathrm{\γ}}_3}}{1+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\γ}}_2+{\mathrm{\γ}}_3}}\·\·\·\·\·\·\left(5\right)$

${\mathrm{\β}}_2={\mathrm{\α}}_2+\ln \frac{e^{{\mathrm{\α}}_R}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_3}}{1+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_3}}\·\·\·\·\·\·\left(6\right)$

${\mathrm{\β}}_3={\mathrm{\α}}_3+\ln \frac{e^{{\mathrm{\α}}_R}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_2}}{1+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_2}}\·\·\·\·\·\·\left(7\right)$

在式(5)～(7)中，β₁、β₂、β₃表示从网络解码部101输出的外部LLR。将这样得到的码比特的外部LLR经由解交织部37-1、37-2、37-3输入到解码部38-1、38-2、38-3。

在解码部38-1、38-2、38-3中，将通过纠错而得到的码比特的外部LLRγ₁、γ₂、γ₃经由交织部39-1、39-2、39-3输入到网络解码部101。通过以任意的次数重复以上的处理，来得到解码比特。

同样，即使移动台装置存在4台、5台，也能视作串行级联了编码率(N-1)/N(N：移动台装置数)的网络编码和通信路径编码而进行了编码，从而能进行迭代解码。

此外，尽管在此不变更调制方式而将编码率视作高来进行了网络解码，但在中继站装置和基站装置之间的接收功率好且中继站装置能将调制多值数设定得高的情况下，若将来自移动台装置的信号经QPSK(正交相移键控)、且将来自中继站装置的信号经16QAM(正交振幅调制)来进行发送，则能在不降低针对码比特的网络编码中的编码率的前提下对4台移动台装置的码比特进行中继，因此还可以使用这样的对调制方式或纠错编码的编码率进行变更的手法。

[4.第4实施方式]

接下来，说明第4实施方式。图11表示本实施方式的概念的一例。同图示出了存在4台移动台装置、且存在2台中继站装置的情况。第1移动台装置111以及第2移动台装置112经由第1中继站装置115向基站装置117进行中继。同样，第3移动台装置113以及第4移动台装置114经由第2中继站装置116向基站装置117进行中继。

这是具有多个第1实施方式的系统，在设置有多个中继站装置的情况下有效。此外，在移动台装置的数量为奇数时，以1台中继站装置基于第1实施方式对2台移动台装置的信号进行中继为前提，关于剩余的3台装置，基于第3实施方式对3台移动台装置的信号进行中继即可。由此，能实现高效地使用了中继站的中继系统。

[5.第5实施方式]

作为第5实施方式，在此，说明将移动台装置数设为3、中继站装置数设为2的形态。图12表示其中一例。同图示出了第1移动台装置121、第2移动台装置122、第3移动台装置123经由第1中继站装置124、第2中继站装置125与基站装置126进行通信的例子。在此，考虑从第2中继站装置125向基站装置126的接收功率低于来自其他移动台装置的接收功率的情况。此时，将第1移动台装置121的信号设为由第1中继站装置124中继，将第3移动台装置123的信号设为由第2中继站装置125中继，且考虑到第2移动台装置122的信号在基站装置126的接收功率电平低，将其设为由第1以及第2中继站装置124、125双方中继。

在此情况下，若将由各移动台装置121、122、123发送的码比特设为c₁、c₂、c₃，则各中继站装置124、125发送的网络码比特由式(8)、(9)表示。

[数学式(组)5]

c_R1＝c₁⊕c₂    ……(8)

c_R2＝c₂⊕c₃    ……(9)

在式(8)、式(9)中，c_R1是由第1中继站装置124发送的网络码比特，c_R2是由第2中继站装置125发送的网络码比特。此时，针对接收功率电平的不平衡，能在各中继站装置中应用第2实施方式中所示的信号复用法，这是不言自明的。

图13表示作为接收装置的基站装置的一例。基站装置构成为具备：接收天线131；无线部132；A/D部133；无线资源分离部134；解调部135-1、135-2、135-3、135-R和135-R2；网络解码部136；解交织部137-1、137-2和137-3；解码部138-1、138-2和138-3；交织部139-1、139-2和139-3。

由接收天线131接收到的接收信号通过无线部132降频转换到基带，并在A/D部133中变换成数字信号。对于所得到的接收信号，在无线资源分离部134中，基于在时域·频域·空间域如何被复用，分离出来自各自的移动台装置·中继站装置的信号。在解调部135-1、135-2、135-3、135-R、135-R2中从分离出的信号算出外部LLR。

此外，设来自各移动台装置的接收信号由135-1、135-2、135-3处理，来自中继站装置的接收信号由135-R、135-R2处理。

各自的外部LLR在网络解码部136中视作编码率3/5的码，进行将从交织部139-1、139-2、139-3输入的外部LLR作为了先验信息的MAP估计，并输出各移动台装置的码比特的外部LLR。

若将从解调部135-1、135-2、135-3、135-R、135-R2输入的外部LLR分别设为α₁、α₂、α₃、α_R1、α_R2，将从交织部139-1、139-2、139-3输入的外部LLR设为γ₁、γ₂、γ₃，则由网络解码部136计算的各移动台装置的码比特的外部LLR由式(10)～式(12)表示。

[数学式(组)6]

${\mathrm{\β}}_1={\mathrm{\α}}_1+\ln \frac{e^{{\mathrm{\α}}_{R1}}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\γ}}_2+{\mathrm{\γ}}_3}}{1+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\γ}}_2+{\mathrm{\γ}}_3}}\·\·\·\·\·\·\left(10\right)$

${\mathrm{\β}}_2={\mathrm{\α}}_2+\ln \frac{e^{{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\α}}_{R2}}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_{R3}+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_3}}{1+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_3}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R3}+{\mathrm{\α}}_{R3}+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_3}}\·\·\·\·\·\·\left(11\right)$

${\mathrm{\β}}_3={\mathrm{\α}}_3+\ln \frac{e^{{\mathrm{\α}}_{R2}}+e^{{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_3+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_2+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_2}}{1+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\γ}}_1}+e^{{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\α}}_{R1}+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_2}+e^{{\mathrm{\α}}_1+{\mathrm{\α}}_R+{\mathrm{\α}}_{R2}+{\mathrm{\γ}}_1+{\mathrm{\γ}}_2}}\·\·\·\·\·\·\left(12\right)$

在此，β₁、β₂、β₃是所输出的外部LLR。将所得到的外部LLR经由解交织部137-1、137-2、137-3输入到解码部138-1、138-2、138-3。

在解码部138-1、138-2、138-3中，进行基于通信路径编码的MAP估计的纠错，算出改善了似然度的外部LLR，并经由交织部139-1、139-2、139-3作为网络编码部136的先验信息而再次输入。通过以任意的次数来重复以上的处理，将得到基于协作的中继分集效果。尽管本次是移动台装置数为3、中继站装置数为2的情况，但在这样的中继方法中，移动台装置数和中继站装置数可以是任意的数量。

[6.第6实施方式]

作为第6实施方式，说明将本发明应用于MIMO技术的形态。在将MIMO技术应用于上行线路且由移动台装置对基站装置发送信号的情况下，由于使用者的手挡住特定的发送天线等原因，会在接收功率中产生不平衡。在此情况下，通过对接收功率最高的发送天线分配网络码，在这样的状况下也能得到好的传输特性。

图14表示移动台装置(发送装置)的一例。在此，设移动台装置装备有3根发送天线。移动台装置构成为具备：编码部141-1和141-2；交织部142-1和142-2；调制部143-1、143-2和143-R；D/A部144-1、144-2和144-R；无线部145-1、145-2和145-R；发送天线146-1、146-2和146-R；逻辑异或部147。

另外，经纠错码的码字数设为2，在同图的块中，标注为***-1的块表示用于第1码字的处理，标注为***-2的块表示用于第2码字的处理。

在编码部141-1、142-2中，对各码字的信息比特进行纠错编码，在交织部142-1、142-2中重排时间顺序。其后，不仅输入到调制部143-1、143-2，还输入到逻辑异或部147。

在逻辑异或部147中通过XOR运算来算出网络码比特，并输入到调制部143-R。在调制部143-1、143-2、143-R中从所输入的码比特生成调制符号，并由D/A部144-1、144-2、144-R变换成模拟信号，由无线部145-1、145-2、145-R升频转换到射频，并从发送天线146-1、146-2、146-R发送。

此外，尽管在此示出了发送装置的基本的构成要件，但实际上若从第1实施方式的想法出发，则按照来自发送天线146-R的接收功率电平最高的方式进行选择。

图15表示基站装置(接收装置)的一例。接收装置构成为具备：接收天线151-1、151-2和151-R；无线部152-1、152-2和152-R；A/D部153-1、153-2和153-R；MIMO分离部154；解调部155-1、155-2和155-R；网络解码部156；解交织部157-1和157-2；解码部158-1和158-2；交织部159-1和159-2。

由各接收天线151-1、151-2、151-R接收到的接收信号通过无线部152-1、152-2、152-R从射频降频转换到基带，并由A/D部153-1、153-2、153-R变换成数字信号。其后，由MIMO分离部154进行空间分离，由解调部155-1、155-2、155-R计算从各发送天线发送来的码比特的外部LLR。此外，标注为***-1的块是第1码字的接收处理，标注为***-2的块是第2码字的接收处理，标注为***-R的块是网络码的接收处理。

从解调部155-1、155-2、155-R得到的外部LLR由网络解码部156进行与第1实施方式的基站装置同样的网络解码，并经由解交织部157-1、157-2在解码部158-1、158-2中进行纠错解码。通过纠错而改善后的外部LLR经由交织部159-1、159-2反馈到网络解码部156，再次进行解码处理。

通过以任意的次数重复以上的处理，且虽未图示但最后对信息比特的后验LLR进行硬判定，来得到第1以及第2码字的解码比特。如此，只要是接收功率易产生不平衡的环境，就能像这样进行应用。此外，即使对于本实施方式这样的状况，也不仅能应用第1实施方式，还能应用第2～第4实施方式的手法，这是不言自明的。

以上，参照附图详述了本发明的实施方式，但具体的构成不限于该实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围的设计等也包含在权利要求的范围内。

符号说明

1编码部

2交织部

3调制部

4 D/A部

5无线部

6发送天线

11接收天线

12无线部

13 A/D部

14无线资源分离部

15-1、15-2解调部

16-1、16-2解交织部

17-1、17-2解码部

18-1、18-2交织部

19逻辑异或部

20调制部

21 D/A部

22无线部

23发送天线

31接收天线

32无线部

33 A/D部

34无线资源分离部

35-1、35-2、35-R解调部

36网络解码部

37-1、37-2、37-3解交织部

38-1、38-2、38-3解码部

39-1、39-2、39-3交织部

51-1、51-2、53-1、53-2加法运算部

52-1、52-2盒式加法运算部

61、62、91、92、93、111、112、113、114、121、122、123移动台装置

63、94、115、116、124、125中继站装置

64、95、117、126基站装置

71逻辑异或部

81-1、81-2、81-R接收质量测量部

82 LUT

101网络解码部

Claims (6)

1.一种无线通信系统，其特征在于，具备：多个移动台装置，发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特；中继站装置，从所述多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特；以及基站装置，接收由所述多个移动台装置发送的码比特以及由所述中继站装置发送的网络码比特并进行解码，

所述基站装置在对接收到的所述码比特进行解码时，将接收到的所述码比特视作通过对所述纠错编码、以及所述网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，

在所述中继站装置中，所述网络编码是通过逻辑异或运算而实现的。

3.根据权利要求1或2所述的无线通信系统，其特征在于，

所述中继站装置根据在从所述移动台装置到达所述基站装置的情况下的接收功率电平，对基于网络编码的码比特的复用的比率进行控制。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的无线通信系统，其特征在于，

所述移动台装置具有多根发送天线，所述基站装置具有多根接收天线，

对至少一根所述发送天线分配网络码比特并进行发送。

5.一种基站装置，其特征在于，通过无线通信系统与多个移动台装置和中继站装置连接，所述多个移动台装置发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特，所述中继站装置从所述多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特，

所述基站装置具有：解码部，接收由所述多个移动台装置发送的码比特以及由所述中继站装置发送的网络码比特并进行解码，

所述解码部在对接收到的所述码比特进行解码时，将接收到的所述码比特视作通过对所述纠错编码、以及所述网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。

6.一种无线通信系统中的通信方法，其特征在于，该无线通信系统具备：多个移动台装置，发送对信息比特实施了纠错编码而得到的码比特；中继站装置，从所述多个移动台装置接收码比特，并发送对该码比特实施了网络编码而得到的网络码比特；以及基站装置，接收由所述多个移动台装置发送的码比特以及由所述中继站装置发送的网络码比特并进行解码，

在所述基站装置中对所接收到的码比特进行解码时，将所接收到的码比特视作通过对所述纠错编码、以及所述网络编码进行了串行级联的编码而得到的码比特，来进行迭代解码。

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