JP2007074304A - Relay station selecting device and relay station selecting method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a relay station selecting device which improves a communication capacity of a communication system for transmitting a radio signal from a source node to a target node via a plurality of relay stations, more than conventional communication capacities. <P>SOLUTION: A relay station selecting device includes; a means which receives signals meaning pass loss coefficients of backward channels between the source node and the relay stations and those of forward channels between the relay stations and the target node, from a plurality of relay stations; a means which generates first and second composite matrixes (H and G) including a plurality of channel matrixes; a means which calculates matrix expressions of matrixes including square matrixes (GG<SP>H</SP>, (GH)(GH)<SP>H</SP>, etc) derived from the first and second composite matrixes and conjugate transposed matrixes of the composite matrixes; a means which compares communication capacities calculated on the basis of matrix expressions for respective combinations including one or more relay station candidates and selects one combination (I<SB>1</SB>, ..., I<SB>opt</SB>); and a means which transmits a signal showing relay stations included in the selected combination and the number of the relay stations, to one or more relay stations. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は一般に無線通信の技術分野に関し、特に複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送するための中継局選択装置及び中継局選択方法に関連する。   The present invention generally relates to the technical field of wireless communication, and more particularly to a relay station selection apparatus and relay station selection method for transmitting a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations.

セルラシステム、無線ローカルエリアネットワーク(LAN)等の無線リンクを含む通信システムでは、送信局及び受信局間のチャネル状態が良好でなかったならばシステムの通信容量は激減してしまう。マルチホップ方式はこの問題に対処する1つの手法であり、この手法は送信局及び受信局の間に中継局を設けることで、受信局での受信信号電力対雑音電力比(SNR)を向上させようとする(従来のマルチホップ方式については特許文献1,2参照。)。   In a communication system including a wireless link such as a cellular system or a wireless local area network (LAN), the communication capacity of the system is drastically reduced if the channel state between the transmitting station and the receiving station is not good. The multi-hop method is one method for dealing with this problem, and this method improves the received signal power-to-noise power ratio (SNR) at the receiving station by providing a relay station between the transmitting station and the receiving station. (See Patent Documents 1 and 2 for conventional multi-hop systems.)

マルチホップ法ではホップ数を増やすほど受信局でのSNRを向上させることができそうであるが、ホップ数を増やすとその分だけ伝送遅延が生じてしまう。これに対処する従来の手法の1つは様々な中継局の中から最適な中継局を選択することで1つの最適な信号伝送ルートを決定するものである。最適な中継局はホップ数や通信路のSNR等のような特定の基準に基づいて選択される。しかしながら受信局での信号品質が特定の1つの経路に依存するので、通信状況によっては充分な信号品質を確保できないことが懸念される。この点に関し、特定の1つではなく並列的に複数の中継局を経由させることも考えられる(この種の技術については例えば特許文献3参照。)。
特開2001−292093号公報 特開2005−65267号公報 特開2004−56787号公報
In the multi-hop method, it seems that the SNR at the receiving station can be improved as the number of hops is increased. However, if the number of hops is increased, a transmission delay is generated accordingly. One conventional method for dealing with this is to determine one optimum signal transmission route by selecting an optimum relay station from various relay stations. The optimum relay station is selected based on specific criteria such as the number of hops and the SNR of the communication path. However, since the signal quality at the receiving station depends on one specific path, there is a concern that sufficient signal quality cannot be ensured depending on the communication situation. In this regard, it is also conceivable that a plurality of relay stations are routed in parallel instead of a specific one (see, for example, Patent Document 3 for this type of technology).
JP 2001-292093 A JP-A-2005-65267 JP 2004-56787 A

しかしながら非特許文献3記載発明を含む従来技術では、複数の中継局を選択する際に各経路のSNRやホップ数等により個々の経路を最適化しているに過ぎない。したがって従来の手法では複数の中継局が同時に使用された場合のシステム全体の利得や通信容量は最適化されないかもしれない。個々に最適化された経路の通信容量の総和が必ずしもシステム全体の最適な通信容量にはならないからである。   However, in the related art including the invention described in Non-Patent Document 3, when selecting a plurality of relay stations, each route is merely optimized based on the SNR, the number of hops, and the like of each route. Therefore, in the conventional method, the gain and communication capacity of the entire system when a plurality of relay stations are used at the same time may not be optimized. This is because the sum of the communication capacities of the individually optimized paths does not necessarily become the optimal communication capacity of the entire system.

本発明は、上記問題点の少なくとも1つに対処するためになされたものであり、その課題は、複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムの通信容量を従来よりも向上させる中継局選択装置及び中継局選択方法を提供することである。   The present invention has been made in order to address at least one of the above-described problems, and its problem is to increase the communication capacity of a communication system that transmits a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations. It is another object of the present invention to provide a relay station selection device and a relay station selection method that improve the performance of the relay station.

本発明では、複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムで使用される中継局選択装置が使用される。本装置は、ソースノード及び中継局間の後方チャネルのパスロス係数並びに中継局及び目的ノード間の前方チャネルのパスロス係数を示す信号を複数の中継局から受信する手段と、複数のチャネル行列をそれぞれ含む第1及び第2の複合行列を生成する手段と、第1,第2の複合行列及び複合行列の共役転置行列から導出される正方行列を含む行列の行列式を算出する手段と、1以上の中継局の候補を含む組み合わせの各々についての行列式に基づいて算出された通信容量を比較し、1つの組み合わせを選択する手段と、選択された組み合わせに含まれる中継局及び中継局数を示す信号を1以上の中継局に送信する手段とを備える。   In the present invention, a relay station selection device used in a communication system that transmits a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations is used. The apparatus includes means for receiving a signal indicating a path loss coefficient of a backward channel between a source node and a relay station and a path loss coefficient of a forward channel between the relay station and a target node from a plurality of relay stations, and a plurality of channel matrices, respectively. Means for generating first and second composite matrices; means for calculating a determinant of a matrix including a square matrix derived from a conjugate transpose of the first and second composite matrices and the composite matrix; Means for comparing communication capacities calculated based on determinants for each combination including relay station candidates and selecting one combination, and a signal indicating the number of relay stations and relay stations included in the selected combination For transmitting to one or more relay stations.

本発明によれば、複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムの通信容量を従来よりも向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the communication capacity of a communication system that transmits a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations.

本発明の一態様によれば、複数のチャネル行列をそれぞれ含む第1及び第2の複合行列()が生成され、第1,第2の複合行列及び複合行列の共役転置行列から導出される正方行列(GG ,(GH)(GH等)を含む行列の行列式が算出され、1以上の中継局の候補を含む組み合わせの各々についての行列式に基づいて算出された通信容量C(I1,…,IL)を比較することで、中継ノードの1つの組み合わせ(I1,…,Iopt)が選択される。 According to one aspect of the present invention, first and second composite matrices ( H , G ) each including a plurality of channel matrices are generated and derived from the first and second composite matrices and the conjugate transpose of the composite matrix. A determinant of a matrix including a square matrix ( GG H , ( GH ) ( GH ) H, etc.) to be calculated, and communication calculated based on the determinant for each combination including one or more relay station candidates By comparing the capacities C (I1,..., IL) , one combination of relay nodes (I 1 ,..., I opt ) is selected.

複合行列を用いてシステム全体の通信容量の上限を適切に把握することで、システム全体の通信容量を従来よりも確実に増やすことができる。   By appropriately grasping the upper limit of the communication capacity of the entire system using the composite matrix, the communication capacity of the entire system can be surely increased as compared with the conventional system.

複合行列の第1のものは、後方チャネルのチャネル行列及びパスロス係数の積を複数個含み、複合行列の第2のものは、前方チャネルのチャネル行列及びパスロス係数の積を複数個含んでもよい。   The first one of the composite matrix may include a plurality of products of the channel matrix and the path loss coefficient of the rear channel, and the second one of the composite matrix may include a plurality of products of the channel matrix and the path loss coefficient of the front channel.

中継局選択装置は、後方及び前方チャネルのチャネル行列を示す信号も中継局の候補から受信してもよいし、しなくてもよい。受信する場合は正確なチャネル行列に基づいて、より正確に通信容量を評価することができる。受信しない場合は、その分だけトラフィック量や処理負担が少なくて済む。チャネル行列に関する事前の知識を用いることでチャネル行列が適切に導出されてもよい。   The relay station selection device may or may not receive signals indicating channel matrices of the backward and forward channels from the relay station candidates. When receiving, the communication capacity can be more accurately evaluated based on an accurate channel matrix. If not received, the traffic volume and processing load can be reduced accordingly. The channel matrix may be appropriately derived by using prior knowledge about the channel matrix.

中継局選択装置は、前方及び後方チャネルのパスロス係数の積の関数で表現される統合されたパスロス係数を中継局の候補の各々について算出する手段を更に有してもよい。所定の数値範囲に属する統合されたパスロス係数に対応する中継局の候補を選択する選択手段が更に備わってもよい。中継局と中継局数と通信容量との対応関係を示すテーブルを格納する記憶手段が更に備わってもよい。組み合わせに含まれる中継局の候補が、選択手段で選択された中継局の候補に限定されることで、演算効率を大幅に向上させることができる。   The relay station selection apparatus may further include means for calculating an integrated path loss coefficient expressed as a function of the product of the path loss coefficients of the front and rear channels for each of the relay station candidates. Selection means may further be provided for selecting relay station candidates corresponding to the integrated path loss coefficients belonging to a predetermined numerical range. Storage means for storing a table indicating a correspondence relationship between the relay station, the number of relay stations, and the communication capacity may be further provided. By limiting the relay station candidates included in the combination to the relay station candidates selected by the selection unit, it is possible to greatly improve the calculation efficiency.

中継局と中継局数と通信容量との対応関係を示すテーブルが参照され、ある中継局数に対応する通信容量を比較して1つの中継局が選択され、より多くの中継局数に対応する通信容量を比較して別の中継局を選択されてもよい。そして、選択された前記1つの中継局に対応する通信容量が選択された前記別の中継局に対応する通信容量より多かったならば、前記より多くの中継局数及び前記別の中継局は無線信号の伝送に採用しないことが決定されてもよい。これにより、所与の中継候補の中で中継局の最適な組み合わせを効率的且つ確実に導出することができる。   A table indicating the correspondence relationship between the relay station, the number of relay stations, and the communication capacity is referred to, and one relay station is selected by comparing the communication capacity corresponding to a certain number of relay stations, so that more relay stations are supported. Another relay station may be selected by comparing the communication capacities. If the communication capacity corresponding to the selected one relay station is larger than the communication capacity corresponding to the selected another relay station, the larger number of relay stations and the other relay station It may be determined that the signal is not used for transmission. Thereby, it is possible to efficiently and reliably derive the optimum combination of relay stations among given relay candidates.

図1は本発明の一実施例による通信システムを示す。通信システムはソースノード11と、複数個(K個)の中継局12−1〜Kと、目的ノード13とを有する。ソースノードは送信元とよんでもよいし、目的ノードはターゲットノード又は宛先ノードと呼んでもよい。各通信ノードの区別は便宜的なものであり、全てのノードが同様な機能を備えていてもよい。通信システムは無線アドホックネットワークを形成し、典型的には全ての通信ノードは移動局であるが、本発明はそのような態様に限定されない。ソースノード11は情報を送信する通信ノードであり、送信元とも呼ばれる。中継局12−1〜Kはソースノードから送信された信号を中継して目的ノードに送信する通信ノードである。目的ノード13はソースノード11による情報伝送の宛先となる通信ノードであり、1以上の中継局から送信された中継信号を受信する。一般的なアドホックネットワークでは1以上の中継局を経由して1以上のホップ数でソースから目的ノードへ情報が伝送される。本実施例ではホップ数は1に限定され、どの中継局もソースノード及び目的ノードと直接的に通信できるものとする。ホップ数が少なく維持されるのでホッピングによる伝送遅延を抑制することができる。同時に複数の中継局が信号を中継するので、特定の経路のチャネル状態に起因する信号品質劣化に対処できる。説明の便宜上、ソースノード11及び中継局12−1〜Kの間の伝搬路(チャネル)は「バックワードチャネル」又は「後方チャネル」(BC: Backward Channel)と呼ばれる。ソースノード11と特定の中継局12−i(1≦i≦K)との間の後方チャネルの伝達特性はチャネル行列Hで表現される。同様に、中継局12−1〜K及び目的ノードの間のチャネルは「フォワードチャネル」又は「前方チャネル」(FC: Forward Channel)と呼ばれる。特定の中継局12−i(1≦i≦K)と目的ノードの間の前方チャネルの伝達特性はチャネル行列Gで表現される。 FIG. 1 shows a communication system according to an embodiment of the present invention. The communication system includes a source node 11, a plurality (K) of relay stations 12-1 to 12 -K, and a target node 13. A source node may be called a source, and a destination node may be called a target node or a destination node. The distinction between the communication nodes is convenient, and all the nodes may have the same function. The communication system forms a wireless ad hoc network, and typically all communication nodes are mobile stations, but the invention is not limited to such aspects. The source node 11 is a communication node that transmits information, and is also called a transmission source. The relay stations 12-1 to 12 -K are communication nodes that relay signals transmitted from the source node and transmit them to the target node. The destination node 13 is a communication node that is a destination of information transmission by the source node 11, and receives a relay signal transmitted from one or more relay stations. In a general ad hoc network, information is transmitted from a source to a target node with one or more hops via one or more relay stations. In this embodiment, the number of hops is limited to 1, and any relay station can directly communicate with the source node and the destination node. Since the number of hops is kept small, transmission delay due to hopping can be suppressed. Since a plurality of relay stations relay signals at the same time, it is possible to cope with signal quality degradation caused by a channel state of a specific path. For convenience of explanation, a propagation path (channel) between the source node 11 and the relay stations 12-1 to 12 -K is called a “backward channel” or “backward channel” (BC). The transfer characteristic of the backward channel between the source node 11 and a specific relay station 12-i (1 ≦ i ≦ K) is expressed by a channel matrix H i . Similarly, the channel between the relay stations 12-1 to 12 -K and the target node is called “forward channel” or “forward channel” (FC). Transfer characteristics of the forward channel during a particular relay station 12-i (1 ≦ i ≦ K) and a destination node are represented by the channel matrix G i.

図2は中継局選択装置の機能ブロック図を示す。中継局選択装置はK個の中継局の全部又は一部を選択し、その選択された中継局がソースノードから送信された信号を目的ノードに実際に中継する。非選択の中継局は別の信号の中継に使用されてもよい。中継局選択装置20は典型的には本実施例のようにソースノードに設けられるが、他の装置に設けられてもよい。中継局選択装置20は、パターン生成部22、通信容量算出部23及びパターン選択部26を有する。   FIG. 2 shows a functional block diagram of the relay station selection device. The relay station selection device selects all or a part of the K relay stations, and the selected relay station actually relays the signal transmitted from the source node to the target node. An unselected relay station may be used to relay another signal. The relay station selection device 20 is typically provided in the source node as in the present embodiment, but may be provided in another device. The relay station selection device 20 includes a pattern generation unit 22, a communication capacity calculation unit 23, and a pattern selection unit 26.

パターン生成部22は各中継局(図1の12−1〜K)から受信したパスロス及びチャネル行列に基づいて、可能な中継局の組み合わせを指定し、組み合わせの内容(並列的に中継信号を同時に送信する中継局数(L)や中継局の識別情報(Ii)等)を出力する。出力される組み合わせ(I1,I2,…,IL)は最適なものであるとは限らず、想定されている中継局の中で可能な選択肢に過ぎない。パスロスはチャネルの平均的な伝搬損失であり、距離変動やシャドーイング等によって主に決定され、瞬時的なフェージングの影響には依存しない。例えばパスロスは一定期間にわたるパイロットチャネルの送信電力及び受信電力の差分に基づいて算出されてもよい。上述したように各中継局に関連する伝搬路は後方チャネル及び前方チャネルの2種類がある。従って中継局選択装置は各中継局から、後方チャネルに関するパスロス係数λBC 及びチャネル行列Hに加えて前方チャネルに関するパスロス係数λFC 及びチャネル行列Gも受信する(k=1〜K)。 The pattern generation unit 22 designates possible relay station combinations based on the path loss and channel matrix received from each relay station (12-1 to K in FIG. 1), and details of the combination (simultaneous transmission of relay signals in parallel). The number of relay stations to be transmitted (L), relay station identification information (Ii), etc.) are output. The output combinations (I 1 , I 2 ,..., I L ) are not necessarily optimal and are only possible choices among the assumed relay stations. The path loss is an average propagation loss of the channel, and is mainly determined by distance fluctuation, shadowing, etc., and does not depend on the influence of instantaneous fading. For example, the path loss may be calculated based on the difference between the transmission power and the reception power of the pilot channel over a certain period. As described above, there are two types of propagation paths associated with each relay station: a backward channel and a forward channel. Therefore, the relay station selection apparatus receives, from each relay station, a path loss coefficient λ FC k and a channel matrix G k for the forward channel in addition to the path loss coefficient λ BC k and the channel matrix H k for the backward channel (k = 1 to K). .

通信容量算出部23は、複合行列生成部24及び容量計算部25を有する。複合行列生成部24は、パターン生成部22から通知された中継局の組み合わせ(I1,…,IL)及びパスロスに基づいて、次式(1)で表現されるような2つの複合行列を作成する。 The communication capacity calculation unit 23 includes a composite matrix generation unit 24 and a capacity calculation unit 25. Based on the combination of relay stations (I 1 ,..., I L ) and the path loss notified from the pattern generation unit 22, the composite matrix generation unit 24 uses two composite matrices H expressed by the following equation (1). , G is created.

Figure 2007074304
即ち、組み合わせに含まれる全ての中継局の各々(I)について、後方チャネルに関するパスロス係数λBC Iiとチャネル行列HIiとの積を算出し、L個の積を列方向に並べることで後方チャネルの複合行列が導出される。同様に、組み合わせに含まれる全ての中継局の各々(I)について、前方チャネルに関するパスロス係数λFC Iiとチャネル行列GIiとの積を算出し、L個の積を列方向に並べることで前方チャネルの複合行列が導出される。説明の便宜上、複合行列中のチャネル行列は列方向に並べられているが、このことは本発明に必須ではない。
Figure 2007074304
That is, for each of the relay stations (I i ) included in the combination, the product of the path loss coefficient λ BC Ii for the rear channel and the channel matrix H Ii is calculated, and the L products are rearranged in the column direction. A composite matrix H for the channel is derived. Similarly, for each relay station (I i ) included in the combination, the product of the path loss coefficient λ FC Ii for the forward channel and the channel matrix G Ii is calculated, and L products are arranged in the column direction. A composite matrix G for the forward channel is derived. For convenience of explanation, the channel matrices in the composite matrix are arranged in the column direction, but this is not essential to the present invention.

容量計算部25は指定された中継局の組み合わせ(I1,…,IL)について、システム全体の通信容量C(I1,…,IL)を次式(2)に従って推定する。 The capacity calculator 25 estimates the communication capacity C (I1,..., IL) of the entire system according to the following equation (2) for the specified combination of relay stations (I 1 ,..., I L ).

Figure 2007074304
ここで、上付き文字の「H」は共役転置をとる操作を表し、σは中継局や目的ノードでのノイズ電力を表し、Iは単位行列を表し、E(・)はカッコ内の変数のアンサンブル平均値を表し、det(・)はカッコ内の行列の行列式を表す。ノイズ電力は厳密には装置毎に異なるが、本実施例では簡明化のため全ての通信ノードでノイズ電力は等しいことが仮定されている。(2)式は、(3)式で表現される量について、(1)式で表現される複合行列を適用することで導出することができる。
Figure 2007074304
Here, the superscript “H” represents a conjugate transposition operation, σ 2 represents noise power at a relay station or a target node, I represents a unit matrix, and E (•) represents a variable in parentheses. Represents the ensemble average value, and det (·) represents the determinant of the matrix in parentheses. Strictly speaking, the noise power differs from device to device, but in this embodiment, it is assumed that the noise power is equal in all communication nodes for the sake of simplicity. The expression (2) can be derived by applying the composite matrix expressed by the expression (1) to the quantity expressed by the expression (3).

Figure 2007074304
ここで、As=E(ss)であり、Ar=E(rr)であり、Au=E(uu)であり。sはソースノードからの送信信号を表わすベクトルであり、rは目的ノードでの受信信号を表すベクトルである。uはsとrを合成したベクトルの複素共役を表し、u=(s,r)で定義される量である。例えば、s,rが共に1行4列のベクトルであったとすると、uは1行8列のベクトルになる。
Figure 2007074304
Here, As = E (ss H ), Ar = E (rr H ), and Au = E (uu H ). s is a vector representing a transmission signal from the source node, and r is a vector representing a reception signal at the target node. u represents a complex conjugate of a vector obtained by combining s and r, and is an amount defined by u = (s, r) * . For example, if both s and r are vectors of 1 row and 4 columns, u is a vector of 1 row and 8 columns.

パターン選択部26は、中継局の組み合わせ毎に算出された通信容量{C(I1,…,IL)}(I1,I2,…,IL∈(1,2,…,K))を比較し、最も大きな容量を与える中継局の組み合わせ(I1,I2,…,Iopt)を判別し、判別した内容を出力する((4)式参照)。出力される内容は、最適な中継局数及び最適な中継局の識別情報を含む。 The pattern selection unit 26 calculates the communication capacity {C (I1,..., IL) } (I 1 , I 2 ,..., I L ∈ (1, 2,..., K)) calculated for each combination of relay stations. The combination of relay stations giving the largest capacity (I 1 , I 2 ,..., I opt ) is determined and the determined content is output (see equation (4)). The output contents include the optimum number of relay stations and the identification information of the optimum relay station.

Figure 2007074304
図3は図1に示されるような通信システムで行われる通信方法を示すフローチャートである。ステップS31ではソースノードが目的ノードに通信要求信号及びパイロット信号を直接的に送信する。即ち目的ノードは中継局からではなくソースノードから送信された信号を直接的に受信する。
Figure 2007074304
FIG. 3 is a flowchart showing a communication method performed in the communication system as shown in FIG. In step S31, the source node directly transmits a communication request signal and a pilot signal to the target node. That is, the target node directly receives a signal transmitted from the source node, not from the relay station.

ステップS32では目的ノードが通信要求応答信号及びパイロット信号をソースノードに直接的に返送する。   In step S32, the target node returns the communication request response signal and the pilot signal directly to the source node.

ステップS33では、受信したパイロット信号の受信品質が測定される。受信品質は例えば本実施例のように信号電力対雑音電力比(SNR)で測定されてもよいし、SIRその他のチャネル状態を評価できる量で測定されてもよい。SNRが所定の閾値より良好であったならば、ソースノード及び目的ノード間のチャネル状態は良好である。この場合、目的ノードはソースノードから送信された信号を直接的に受信する。一方、SNRが所定の閾値より良好で無かったならば、チャネル状態は直接通信できる程度に良好ではない。この場合は中継局を介して通信が行われる。この場合フローはステップS34に進む。   In step S33, the reception quality of the received pilot signal is measured. For example, the reception quality may be measured by a signal power to noise power ratio (SNR) as in the present embodiment, or may be measured by an amount capable of evaluating SIR or other channel conditions. If the SNR is better than a predetermined threshold, the channel condition between the source node and the destination node is good. In this case, the target node directly receives the signal transmitted from the source node. On the other hand, if the SNR is not better than a predetermined threshold, the channel state is not good enough to allow direct communication. In this case, communication is performed via the relay station. In this case, the flow proceeds to step S34.

ステップS34ではソースノードが1以上の中継局に中継要求信号及びパイロット信号を報知する(この報知はブロードキャストと呼んでもよい。)。   In step S34, the source node broadcasts a relay request signal and a pilot signal to one or more relay stations (this broadcast may be called broadcast).

ステップS35では中継局の各々がソースノードからの中継要求信号及びパイロット信号を受信し、後方チャネルについてのチャネル推定、パスロス係数の測定等を行う。   In step S35, each relay station receives the relay request signal and the pilot signal from the source node, and performs channel estimation, path loss coefficient measurement, and the like for the backward channel.

ステップS36ではソースノードが目的ノードにパイロット信号の送信を要求し、これに応じて目的ノードはパイロット信号を各中継局に報知する。   In step S36, the source node requests the target node to transmit a pilot signal, and in response thereto, the target node broadcasts the pilot signal to each relay station.

ステップS37では中継局の各々が目的ノードからのパイロット信号を受信し、前方チャネルについてのチャネル推定、パスロス係数の測定等を行う。   In step S37, each relay station receives a pilot signal from the target node, and performs channel estimation, measurement of a path loss coefficient, and the like for the forward channel.

ステップS38では各中継局がソースノードに後方及び前方チャネルのパスロス係数等を通知する。本実施例では各中継局は後方チャネル及び前方チャネルのチャネル行列H,Gについての情報もソースノードに通知する。なお説明の便宜上ステップS34,S35,S36,S37の処理は順に行われるように説明されたが、そのことは本発明に必須ではない。前方チャネルに関する情報が得られた後に前方チャネルに関する情報が得られてもよいし、それらの全部また配置部の情報が同時に得られてもよい。 In step S38, each relay station notifies the source node of path loss coefficients and the like of the backward and forward channels. In this embodiment, each relay station also notifies the source node of information about channel matrices H i and G i of the rear channel and the front channel. For convenience of explanation, it has been described that the processes of steps S34, S35, S36, and S37 are performed in order, but this is not essential to the present invention. After the information about the front channel is obtained, the information about the front channel may be obtained, or the information about all of them or the arrangement part may be obtained at the same time.

ステップS39ではソースノードに設けられている中継局選択装置(図2)により適切な中継局の組み合わせ(I1,I2,…,Iopt)が決定される。先ず、L個の中継局数を含む中継局の組み合わせ(I1,I2,…,IL)が生成される。Lは1乃至Kの範囲内の値をとるパラメータである。中継局から報告されたパスロス係数及びチャネル行列に基づいて、(1)式に示されるような後方チャネルの複合行列及び前方チャネルの複合行列が算出される。この中継局の組み合わせの各々について通信容量が(2)式に従って算出される。例えば、中継局12-1,12-2,12-3が中継局の候補としてソースノードに通知されたとする。この場合、可能な組み合わせは、中継局数が1の場合には(12-1), (12-2), (12-3)の3通り、中継局数が2の場合には(12-1, 12-2), (12-2, 12-3), (12-3, 12-1)の3通り、そして中継局数が3の場合には(12-1, 12-2, 12-3)の1通りである。これらの可能な組み合わせ全てについて(2)式の通信容量が算出される。一般にK個の中継局が中継候補である場合には、(2−1)通りの組み合わせが存在する。算出された通信容量の中で最大の容量を与える組み合わせが判別され、それが最適な組み合わせ(I1,…,Iopt)として決定される。 In step S39, appropriate relay station combinations (I 1 , I 2 ,..., I opt ) are determined by the relay station selection device (FIG. 2) provided in the source node. First, a combination of relay stations (I 1 , I 2 ,..., I L ) including the number of L relay stations is generated. L is a parameter that takes a value in the range of 1 to K. Based on the path loss coefficient and the channel matrix reported from the relay station, a composite matrix H for the rear channel and a composite matrix G for the forward channel as shown in Equation (1) are calculated. The communication capacity is calculated according to equation (2) for each combination of relay stations. For example, assume that relay stations 12-1, 12-2, and 12-3 are notified to the source node as relay station candidates. In this case, the possible combinations are (12-1), (12-2), (12-3) when the number of relay stations is 1, and (12-) when the number of relay stations is 2. 1, 12-2), (12-2, 12-3), (12-3, 12-1), and if the number of relay stations is 3, (12-1, 12-2, 12 -3). The communication capacity of equation (2) is calculated for all these possible combinations. In general, when K relay stations are relay candidates, there are (2 K −1) combinations. Among the calculated communication capacities, the combination that gives the maximum capacity is determined, and it is determined as the optimum combination (I 1 ,..., I opt ).

なお、最大の通信容量の値によっては、やはり直接通信を行った方がよいと判断される場合もある。その場合は目的ノードはソースノードからの信号を直接的に受信する。   Depending on the value of the maximum communication capacity, it may be determined that it is better to perform direct communication. In that case, the target node directly receives the signal from the source node.

ステップS40では選択された最適な組み合わせに含まれる中継局を指定する情報(I)や中継局数が各中継局に報知される。以後ステップS41に示されるように、ソースノードから信号が送信され、選択された1以上の中継局で受信され、各中継局から中継信号が送信され、それらが目的ノードで受信される。 In step S40, information (I i ) specifying the relay stations included in the selected optimal combination and the number of relay stations are notified to each relay station. Thereafter, as shown in step S41, a signal is transmitted from the source node, received by one or more selected relay stations, a relay signal is transmitted from each relay station, and is received by the target node.

(2)式はシステム全体の容量を適切に表現し、それは個々の中継局に関する個々の通信容量の単なる総和ではない。従ってシステム全体の通信容量を更に適切に評価することができ、通信容量を向上させることができる。   Equation (2) appropriately represents the capacity of the entire system, which is not simply the sum of the individual communication capacities for individual relay stations. Accordingly, the communication capacity of the entire system can be more appropriately evaluated, and the communication capacity can be improved.

第1実施例では各中継局でチャネル行列が算出され、それらがソースノードに通知されていたが、本発明の第2実施例では中継局はチャネル行列を通知しない。本実施例では、後方チャネル及び前方チャネルのチャネル行列は、ソースノードで自ら推定される。例えば、ソースノード、目的ノードから中継ノードにパイロット信号を送ることによって、中継ノードが前方及び後方チャネルの推定を行うことが可能である。推定したチャネル行列を(2)式に代入され、全サンプルについての平均値が算出され、最適な通信容量が判定される。   In the first embodiment, the channel matrix is calculated at each relay station and notified to the source node. However, in the second embodiment of the present invention, the relay station does not notify the channel matrix. In this embodiment, the channel matrices of the rear channel and the front channel are estimated by the source node. For example, the relay node can estimate the forward and backward channels by sending a pilot signal from the source node and the destination node to the relay node. The estimated channel matrix is substituted into equation (2), the average value for all samples is calculated, and the optimum communication capacity is determined.

また、後方チャネル及び前方チャネルのチャネル行列は、共分散行列(covariance matrix)で表現されてもよい。これは平均的な相関値による統計的性質に基づいてチャネル行列を適切に推定する観点から望ましい。   Further, the channel matrix of the rear channel and the front channel may be expressed by a covariance matrix. This is desirable from the viewpoint of appropriately estimating the channel matrix based on the statistical properties based on the average correlation value.

上述したように中継局の候補数がK個であった場合に、可能な組み合わせ総数は2−1個に及び、非常に大きな数になる可能性がある。従って候補数が大きい場合に中継局の適切な組み合わせを導出することが困難になるおそれがある。本発明の第3実施例はこのような懸念に対処できる。 As described above, when the number of candidate relay stations is K, the total number of possible combinations is 2 K −1, which may be a very large number. Therefore, when the number of candidates is large, it may be difficult to derive an appropriate combination of relay stations. The third embodiment of the present invention can address such concerns.

図4は本発明の一実施例による中継局選択装置を示す。中継局選択装置40は中継局分類部41と、クラスター選択部42と、ルックアップテーブル44と、中継局選択部45とを有する。   FIG. 4 shows a relay station selection apparatus according to an embodiment of the present invention. The relay station selection apparatus 40 includes a relay station classification unit 41, a cluster selection unit 42, a lookup table 44, and a relay station selection unit 45.

中継局分類部41は各中継局から通知されたパスロス係数に基づいて、候補となる中継局を1以上のクラスターに分ける。具体的には、次式(5)に示されるような統合されたパスロス係数(統合パスロス係数)λが算出される。 The relay station classification unit 41 classifies candidate relay stations into one or more clusters based on the path loss coefficient notified from each relay station. Specifically, an integrated path loss coefficient (integrated path loss coefficient) λ k as shown in the following equation (5) is calculated.

Figure 2007074304
ここで、Pは送信電力を表し、kは中継ノードを指定するパラメータを表し(k=1,...,K)、σはノイズ電力を表す。(5)式から明らかなように統合パスロス係数は、前方及び後方チャネル双方のパスロス係数の積の関数であるので双方のチャネル状態に依存する。中継局の各々について統合パスロス係数λが算出される。中継局分類部41は、算出された統合パスロス係数λを1以上のクラスターに分類する。例えば統合パスロス係数λが閾値νより小さい場合にはそれは第1クラスターに分類され、閾値ν以上ν未満ならばそれは第2クラスターに分類され、閾値ν以上ν未満ならばそれは第3クラスターに分類され、以下同様にして適切なクラスターに統合パスロス係数が分類される。図5はこのようにして分類された統合パスロス係数の一例を示す。
Figure 2007074304
Here, P represents transmission power, k represents a parameter for designating a relay node (k = 1,..., K), and σ 2 represents noise power. As apparent from the equation (5), the integrated path loss coefficient is a function of the product of the path loss coefficients of both the front and rear channels, and therefore depends on both channel states. An integrated path loss coefficient λ k is calculated for each relay station. The relay station classification unit 41 classifies the calculated integrated path loss coefficient λ k into one or more clusters. For example, if the integrated path loss coefficient λ k is smaller than the threshold ν 1 , it is classified as the first cluster, if it is greater than or equal to the threshold ν 1 and less than ν 2, it is classified as the second cluster, and if it is greater than or equal to the threshold ν 2 and less than ν 3, it is In the same manner, the integrated path loss coefficient is classified into an appropriate cluster. FIG. 5 shows an example of integrated path loss coefficients classified in this way.

図4のクラスター選択部42は最も小さな数の数値範囲内のクラスター(第1クラスタ)に属する1以上の中継局を選択し、他の中継局は中継候補から除外する。   The cluster selection unit 42 in FIG. 4 selects one or more relay stations that belong to the smallest number of numerical ranges (first cluster), and excludes other relay stations from relay candidates.

ルックアップテーブル44は中継局数Lと中継局ρ(λ)と通信容量C ρとの対応関係を表す。ルックアップテーブルに用意される様々な値はクラスター選択部42で選択された中継局に関するものに限定される。従って、中継候補から除外された中継局を含む組み合わせについて通信容量等の計算は不要であり、演算の効率化を図ることができる。本実施例におけるルックアップテーブルでは、k番目の中継局は、前方及び後方チャネルのパスロス係数の比率ρで指定される。 The look-up table 44 represents the correspondence relationship between the number L of relay stations, the relay station ρ (λ k ), and the communication capacity C k ρ . Various values prepared in the lookup table are limited to those related to the relay station selected by the cluster selection unit 42. Accordingly, calculation of communication capacity or the like is unnecessary for combinations including relay stations excluded from relay candidates, and calculation efficiency can be improved. In the look-up table in the present embodiment, the kth relay station is designated by the ratio ρ of the path loss coefficients of the front and rear channels.

ρ=ρ(k)=(λBC )/(λFC
ルックアップテーブルの具体例は図6に示される。
ρ = ρ (k) = (λ BC k ) / (λ FC k )
A specific example of the lookup table is shown in FIG.

図4の中継局選択部45はルックアップテーブルを参照しながら最適な中継局数及び中継局の組み合わせを決定し、組み合わせの内容を出力する。   The relay station selection unit 45 in FIG. 4 determines the optimum number of relay stations and the combination of relay stations while referring to the lookup table, and outputs the contents of the combination.

図7は本発明の一実施例による中継ノード選択方法のフローチャートを示す。フローはステップS71から始まるが、この時点で既に統合パスロス係数の算出、クラスター分類、最適クラスターの選択が完了しているものとする。従って以下に説明される手順は主に中継局選択部45(図4)でなされる。説明の便宜上、図5に示されるような第1クラスターが選択され、図6に示されるようなルックアップテーブルが作成済みであるものとする。この場合において、パスロス係数は次のように仮定されている。   FIG. 7 is a flowchart of a relay node selection method according to an embodiment of the present invention. Although the flow starts from step S71, it is assumed that calculation of the integrated path loss coefficient, cluster classification, and selection of the optimal cluster have already been completed at this point. Therefore, the procedure described below is mainly performed by the relay station selection unit 45 (FIG. 4). For convenience of explanation, it is assumed that the first cluster as shown in FIG. 5 has been selected and the lookup table as shown in FIG. 6 has been created. In this case, the path loss coefficient is assumed as follows.

k=2:(λBC ,λFC )=(0.1,1.0),ρ(2)=0.1
k=7:(λBC ,λFC )=(0.2,1.0),ρ(7)=0.2
k=5:(λBC ,λFC )=(0.3,1.0),ρ(5)=0.3
k=4:(λBC ,λFC )=(1.0,0.1),ρ(4)=10
これらの条件の下で、中継候補の全ての可能な組み合わせについて(2)式に示されるようなシステム全体の通信容量C ρがそれぞれ算出され、ルックアップテーブルに用意される。
k = 2: (λ BC 2 , λ FC 2 ) = (0.1, 1.0), ρ (2) = 0.1
k = 7: (λ BC 7 , λ FC 7 ) = (0.2,1.0), ρ (7) = 0.2
k = 5: (λ BC 5 , λ FC 5 ) = (0.3, 1.0), ρ (5) = 0.3
k = 4: (λ BC 4 , λ FC 4 ) = (1.0, 0.1), ρ (4) = 10
Under these conditions, the communication capacity C k ρ of the entire system as shown in the equation (2) is calculated for all possible combinations of relay candidates, and prepared in the lookup table.

ステップS72では中継局数L及び中継局パラメータiがそれぞれ1に初期設定される。   In step S72, the number of relay stations L and the relay station parameter i are each initially set to 1.

ステップS73では中継局数L=1に対応する通信容量C ρを比較し、最大の容量MAX{C ρ}に関連する中継局が選択される。図6の例ではL=1に対応する容量値のうち、6.3が最も大きいので、6.3に対応する中継局ρ=0.3(k=5)が選択される。 In step S73, the communication capacity C k ρ corresponding to the number of relay stations L = 1 is compared, and the relay station associated with the maximum capacity MAX {C k ρ } is selected. In the example of FIG. 6, 6.3 is the largest among the capacity values corresponding to L = 1, and therefore the relay station ρ = 0.3 (k = 5) corresponding to 6.3 is selected.

ステップS74では選択された中継局に番号Iが関連付けられ、その番号の中継局は実際に中継する中継局に決定され、更に中継局を選ぶための中継候補からは除外される。図6の例では、I=5であり、k=5の中継局が実際に信号を中継する中継局に決定され、中継候補からは除外される。 Step S74 In selected relay station numbered I 1 associated, the relay station number is determined in the relay station actually relayed, are excluded from the relay candidates for further selecting relay station. In the example of FIG. 6, I 1 = 5, and the relay station of k = 5 is determined as the relay station that actually relays the signal, and is excluded from the relay candidates.

ステップS75では中継局数L+1に対する通信容量Ck+1 ρを比較し、最大の容量MAX{Ck+1 ρ}に関連する中継局が見出される。図6の例では、中継局数L+1=2に対応する通信容量の中で、選択済みのρ=0.3以外の中継局の通信容量に着目し、その中で最大の容量6.8が見出される。 In step S75, the communication capacity C k + 1 ρ for the number of relay stations L + 1 is compared, and the relay station associated with the maximum capacity MAX {C k + 1 ρ } is found. In the example of FIG. 6, paying attention to the communication capacity of a relay station other than the selected ρ = 0.3 among the communication capacities corresponding to the number of relay stations L + 1 = 2, the maximum capacity 6.8 is among them. Found.

ステップS76では前回の最大容量C ρと今回の最大容量MAX{Ck+1 ρ}とが比較される。今回の最大容量がより大きければ、フローはステップS77に進む。図6の例ではL=1のときの最大容量6.3とL=2のときの最大容量6.8とが比較される。 In step S76, the previous maximum capacity C k ρ is compared with the current maximum capacity MAX {C k + 1 ρ }. If the current maximum capacity is larger, the flow proceeds to step S77. In the example of FIG. 6, the maximum capacity 6.3 when L = 1 is compared with the maximum capacity 6.8 when L = 2.

ステップS77ではMAX{Ck+1 ρ}に対応する中継局が選択され、それに番号Ii+1が関連付けられ、その中継局は実際に信号を中継する中継局に決定される。そして、それは中継候補からは除外される。図6の例ではL=2に対応する最大容量6.8に対応する中継局ρ=0.2(k=7)に番号Iが関連付けられ、実際の中継局に決定される。 In step S77, a relay station corresponding to MAX {C k + 1 ρ } is selected, and a number I i + 1 is associated therewith, and the relay station is determined as a relay station that actually relays a signal. And it is excluded from relay candidates. In the example of FIG. 6, the number I 2 is associated with the relay station ρ = 0.2 (k = 7) corresponding to the maximum capacity 6.8 corresponding to L = 2, and is determined as an actual relay station.

ステップS78では中継局数L及びパラメータiが1つインクリメントされ、ステップS75に戻り、説明済みの動作が再び行われる。目下の図6の例では、中継局数L+1=3に対応する通信容量の中で、選択済みのρ=0.3及び0.2以外の中継局の通信容量に着目し、その中で最大の容量7.4が見出される。   In step S78, the number L of relay stations and the parameter i are incremented by one, and the process returns to step S75, and the operation already described is performed again. In the example of FIG. 6 at present, attention is paid to the communication capacities of relay stations other than the selected ρ = 0.3 and 0.2 among the communication capacities corresponding to the number of relay stations L + 1 = 3. A capacity of 7.4 is found.

次のステップS76ではL=2のときの最大容量6.8とL=3のときの最大容量7.4とが比較される。   In the next step S76, the maximum capacity 6.8 when L = 2 is compared with the maximum capacity 7.4 when L = 3.

次のステップS77ではL=3に対応する最大容量7.4に対応する中継局ρ=10(k=4)に番号Iが関連付けられ、実際の中継局に決定される。 Numbered I 3 associated with the relay station [rho = 10 corresponding to the maximum capacity 7.4 corresponding to the next step S77 the L = 3 (k = 4) , is determined on the actual relay station.

次のステップS78では中継局数L及びパラメータiが1つインクリメントされ、ステップS75に戻り、説明済みの動作が再び行われる。今回は、中継局数L+1=4に対応する通信容量の中で、選択済みのρ=0.3,0.2及び10以外の中継局の通信容量に着目し、その中で最大の容量6.5が見出される。   In the next step S78, the number L of relay stations and the parameter i are incremented by one, and the process returns to step S75 to perform the operation already described. This time, paying attention to the communication capacities of relay stations other than the selected ρ = 0.3, 0.2 and 10 among the communication capacities corresponding to the number of relay stations L + 1 = 4, the maximum capacity 6 .5 is found.

次のステップS76では前回の最大容量C ρと今回の最大容量MAX{Ck+1 ρ}とが比較される。今回の最大容量がより大きければ、フローはステップS77に進むが、そうでなければフローはステップS79に進んで終了する。図6の例ではL=3のときの最大容量7.4とL=4のときの最大容量6.5とが比較される。前者は後者より大きいので、フローは終了する。 In the next step S76, the previous maximum capacity C k ρ is compared with the current maximum capacity MAX {C k + 1 ρ }. If the current maximum capacity is larger, the flow proceeds to step S77, but if not, the flow proceeds to step S79 and ends. In the example of FIG. 6, the maximum capacity 7.4 when L = 3 is compared with the maximum capacity 6.5 when L = 4. Since the former is larger than the latter, the flow ends.

図6の例ではシステム全体の通信容量は、中継局数を1,2,3のように増やすとそれに応じて増えてゆくが、中継局数を4に増やすとそれが3の場合よりも減ってしまう。従って中継局の最適な組み合わせは(I1,I2,I3)=(12-5,12-7,12-4)であり、中継局数Lは3である。このように本実施例によれば、クラスターに分けることで中継候補数を減らすことができ、最適な組み合わせを確実且つ効率的に導出することができる。 In the example of FIG. 6, the communication capacity of the entire system increases as the number of relay stations is increased to 1, 2, 3, and increases accordingly, but when the number of relay stations is increased to 4, it decreases from the case of 3. End up. Therefore, the optimum combination of relay stations is (I 1 , I 2 , I 3 ) = (12−5, 12−7, 12−4), and the number L of relay stations is 3. As described above, according to the present embodiment, the number of relay candidates can be reduced by dividing into clusters, and an optimal combination can be derived reliably and efficiently.

本発明の一実施例による通信システムを示す図である。1 is a diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による中継局選択装置の機能ブロック図を示す図である。It is a figure which shows the functional block diagram of the relay station selection apparatus by one Example of this invention. 本発明の一実施例による通信方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the communication method by one Example of this invention. 本発明の一実施例による中継局選択装置の機能ブロック図を示す図である。It is a figure which shows the functional block diagram of the relay station selection apparatus by one Example of this invention. 本発明の一実施例による統合パスロス係数のクラスター分類例を示す図である。It is a figure which shows the cluster classification example of the integrated path loss coefficient by one Example of this invention. 本発明の一実施例で使用されるルックアップテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the look-up table used by one Example of this invention. 本発明の一実施例による中継局選択方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the relay station selection method by one Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 ソースノード
12−1〜K 中継局
13 目的ノード
20 中継局選択装置
22 パターン生成部
23 通信容量算出部
24 複合行列生成部
25 容量計算部
26 パターン選択部
40 中継局選択装置
41 中継局分類部
42 クラスター選択部
44 ルックアップテーブル
45 中継局選択部
後方チャネルのチャネル行列
前方チャネルのチャネル行列
λBC 後方チャネルのパスロス係数
λFC 前方チャネルのパスロス係数
複合行列
λ 統合パスロス係数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Source node 12-1-K Relay station 13 Target node 20 Relay station selection apparatus 22 Pattern generation part 23 Communication capacity calculation part 24 Complex matrix generation part 25 Capacity calculation part 26 Pattern selection part 40 Relay station selection apparatus 41 Relay station classification part 42 Cluster selection unit 44 Look-up table 45 Relay station selection unit H k Channel matrix of rear channel G k Channel matrix of front channel λ BC k Path loss coefficient of rear channel λ FC k Path loss coefficient of front channel
H , G composite matrix λ k integrated path loss coefficient

Claims (12)

複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムで使用される中継局選択装置であって、
ソースノード及び中継局間の後方チャネルのパスロス係数並びに中継局及び目的ノード間の前方チャネルのパスロス係数を示す信号を複数の中継局から受信する手段と、
複数のチャネル行列をそれぞれ含む第1及び第2の複合行列を生成する手段と、
第1,第2の複合行列及び複合行列の共役転置行列から導出される正方行列を含む行列の行列式を算出する手段と、
1以上の中継局の候補を含む組み合わせの各々についての行列式に基づいて算出された通信容量を比較し、1つの組み合わせを選択する手段と、
選択された組み合わせに含まれる中継局及び中継局数を示す信号を1以上の中継局に送信する手段と、
を備えることを特徴とする中継局選択装置。
A relay station selection device used in a communication system for transmitting a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations,
Means for receiving, from a plurality of relay stations, a signal indicating a path loss coefficient of a backward channel between the source node and the relay station and a path loss coefficient of a forward channel between the relay station and the target node;
Means for generating first and second composite matrices each including a plurality of channel matrices;
Means for calculating a determinant of a matrix including a square matrix derived from a first and second composite matrix and a conjugate transpose of the composite matrix;
Means for comparing the communication capacities calculated based on determinants for each of the combinations including one or more relay station candidates and selecting one combination;
Means for transmitting a signal indicating the number of relay stations and relay stations included in the selected combination to one or more relay stations;
A relay station selection device comprising:
ソースノードに設けられることを特徴とする請求項1記載の中継局選択装置。   The relay station selection device according to claim 1, wherein the relay station selection device is provided in a source node. 前記複合行列を生成する手段が、後方チャネルのチャネル行列及びパスロス係数の積を複数個含む第1の複合行列と、前方チャネルのチャネル行列及びパスロス係数の積を複数個含む第2の複合行列とを生成する
ことを特徴とする請求項1記載の中継局選択装置。
The means for generating the composite matrix includes: a first composite matrix including a plurality of products of a channel matrix and a path loss coefficient of a rear channel; and a second composite matrix including a plurality of products of a channel matrix and a path loss coefficient of a front channel; The relay station selection device according to claim 1, wherein:
前記受信する手段が、後方及び前方チャネルのチャネル行列を示す信号も中継局の候補から受信する
ことを特徴とする請求項1記載の中継局選択装置。
The relay station selection apparatus according to claim 1, wherein the receiving means also receives signals indicating channel matrices of backward and forward channels from relay station candidates.
前方及び後方チャネルのパスロス係数の積の関数で表現される統合されたパスロス係数を中継局の候補の各々について算出する手段を更に有する
ことを特徴とする請求項1記載の中継局選択装置。
The relay station selection apparatus according to claim 1, further comprising means for calculating an integrated path loss coefficient expressed by a function of a product of the path loss coefficients of the front and rear channels for each candidate relay station.
所定の数値範囲に属する統合されたパスロス係数に対応する中継局の候補を選択する選択手段を更に有する
ことを特徴とする請求項5記載の中継局選択装置。
The relay station selection device according to claim 5, further comprising selection means for selecting a relay station candidate corresponding to an integrated path loss coefficient belonging to a predetermined numerical range.
前記組み合わせに含まれる中継局の候補が、前記選択手段で選択された中継局の候補に限定される
ことを特徴とする請求項6記載の中継局選択装置。
The relay station selection apparatus according to claim 6, wherein relay station candidates included in the combination are limited to relay station candidates selected by the selection unit.
中継局と中継局数と通信容量との対応関係を示すテーブルを格納する記憶手段を更に有する
ことを特徴とする請求項1記載の中継局選択装置。
The relay station selection device according to claim 1, further comprising storage means for storing a table indicating a correspondence relationship between the relay station, the number of relay stations, and the communication capacity.
複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムで使用される中継局選択方法であって、
ソースノード及び中継局間の後方チャネルのパスロス係数並びに中継局及び目的ノード間の前方チャネルのパスロス係数を示す信号を複数の中継局から受信するステップと、
複数のチャネル行列をそれぞれ含む第1及び第2の複合行列を生成するステップと、
第1,第2の複合行列及び複合行列の共役転置行列から導出される正方行列を含む行列の行列式を算出するステップと、
1以上の中継局の候補を含む組み合わせの各々についての行列式に基づいて算出された通信容量を比較し、1つの組み合わせを選択するステップと、
選択された組み合わせに含まれる中継局及び中継局数を示す信号を1以上の中継局に送信するステップと、
を有することを特徴とする中継局選択方法。
A relay station selection method used in a communication system for transmitting a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations,
Receiving from a plurality of relay stations signals indicating a path loss coefficient of a backward channel between the source node and the relay station and a path loss coefficient of a forward channel between the relay station and the target node;
Generating first and second composite matrices each including a plurality of channel matrices;
Calculating a determinant of a matrix including a square matrix derived from a first and second composite matrix and a conjugate transpose of the composite matrix;
Comparing communication capacities calculated based on determinants for each combination including one or more relay station candidates and selecting one combination;
Transmitting a signal indicating the number of relay stations and relay stations included in the selected combination to one or more relay stations;
A relay station selection method comprising:
前記1つの組み合わせを選択するステップが、
中継局と中継局数と通信容量との対応関係を示すテーブルを参照し、ある中継局数に対応する通信容量を比較して1つの中継局を選択し、より多くの中継局数に対応する通信容量を比較して別の中継局を選択するステップと、
選択された前記1つの中継局に対応する通信容量が選択された前記別の中継局に対応する通信容量より多かったならば、前記より多くの中継局数及び前記別の中継局は無線信号の伝送に採用しないことを決定するステップと、
を有することを特徴とする請求項9記載の中継局選択方法。
Selecting the one combination comprises:
Refer to the table showing the correspondence relationship between the relay station, the number of relay stations, and the communication capacity, compare the communication capacity corresponding to a certain number of relay stations, select one relay station, and correspond to a larger number of relay stations Comparing the communication capacity and selecting another relay station;
If the communication capacity corresponding to the selected one relay station is larger than the communication capacity corresponding to the selected another relay station, the larger number of relay stations and the other relay station Determining not to adopt for transmission;
The relay station selection method according to claim 9, further comprising:
複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムで使用される中継局選択方法であって、
各中継局がソースノード及び中継局間の後方チャネルのチャネル行列並びに中継局及び目的ノード間の前方チャネルのチャネル行列を推定するステップと、
上記の複数のチャネル行列をそれぞれ含む第1及び第2の複合行列を生成するステップと、
第1,第2の複合行列及び複合行列の共役転置行列から導出される正方行列を含む行列の行列式を算出するステップと、
1以上の中継局の候補を含む組み合わせの各々についてのチャネル行列式の推定値に基づいて算出された通信容量を比較し、1つの組み合わせを選択するステップと、
選択された組み合わせに含まれる中継局及び中継局数を示す信号を1以上の中継局に送信するステップと、
を有することを特徴とする中継局選択方法。
A relay station selection method used in a communication system for transmitting a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations,
Each relay station estimating a channel matrix of a backward channel between the source node and the relay station and a channel matrix of a forward channel between the relay station and the target node;
Generating first and second composite matrices each including the plurality of channel matrices;
Calculating a determinant of a matrix including a square matrix derived from a first and second composite matrix and a conjugate transpose of the composite matrix;
Comparing communication capacities calculated based on channel determinant estimates for each of the combinations including one or more relay station candidates and selecting one combination;
Transmitting a signal indicating the number of relay stations and relay stations included in the selected combination to one or more relay stations;
A relay station selection method comprising:
複数の中継局を通じてソースノードから目的ノードへ無線信号を伝送する通信システムで使用される中継局選択方法であって、
ソースノードが各中継局との間の後方チャネルの共分散行列を各中継局に送信するステップと
目的ノードが各中継局との間の前方チャネルの共分散行列を各中継局に送信するステップと、
上記の複数のチャネル行列をそれぞれ含む第1及び第2の複合行列を生成するステップと、
第1,第2の複合行列及び複合行列の共役転置行列から導出される正方行列を含む行列の行列式を算出するステップと、
1以上の中継局の候補を含む組み合わせの各々についてのチャネル行列式の推定値に基づいて算出された通信容量を比較し、1つの組み合わせを選択するステップと、
選択された組み合わせに含まれる中継局及び中継局数を示す信号を1以上の中継局に送信するステップと、
を有することを特徴とする中継局選択方法。
A relay station selection method used in a communication system for transmitting a radio signal from a source node to a target node through a plurality of relay stations,
A step in which a source node transmits a covariance matrix of a backward channel to each relay station to each relay station, and a step in which a target node transmits a covariance matrix of a forward channel to each relay station to each relay station; ,
Generating first and second composite matrices each including the plurality of channel matrices;
Calculating a determinant of a matrix including a square matrix derived from a first and second composite matrix and a conjugate transpose of the composite matrix;
Comparing communication capacities calculated based on channel determinant estimates for each of the combinations including one or more relay station candidates and selecting one combination;
Transmitting a signal indicating the number of relay stations and relay stations included in the selected combination to one or more relay stations;
A relay station selection method comprising:
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