JP2012044481A - 無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信局によって受信される信号の品質を向上させることができる無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法を提供すること。
【解決手段】送信局と受信局とが中継局を介して無線通信可能な無線通信システムであって、送信局が、周波数領域と時間領域との組合せによって定まる第１の領域に既知データを割り当てた第１の信号を生成し、生成された第１の信号を送信し、中継局が、送信局によって送信された信号の第１の領域とは異なる第２の領域に既知データを割り当てた第２の信号を生成し、生成された第２の信号を送信し、受信局が、第１及び第２の信号を受信し、第１の領域に割り当てられた既知データと第２の領域に割り当てられた既知データとに基づいて、受信した第１の信号と第２の信号とを分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法に関する。

無線通信システムは、例えば、基地局等の送信局と、携帯端末装置等の受信局とを有する。受信局は、送信局が提供する通信エリア内に所在する場合に、かかる送信局との間で無線通信を行う。

近年、無線通信システムには、通信エリアを拡大することを目的として、送信局と受信局との間で送受される信号を中継する中継局が配置される場合がある。中継局による中継方式として、ＡＦ（Amplify and Forward）方式がある。ＡＦ方式により中継処理を行う中継局は、送信局から受信した信号を増幅して、送信局から受信した信号と同一の周波数の信号を送信する。このようなＡＦ方式が採用される無線通信システムでは、送信局及び中継局の双方から送信された同一の信号は、空間多重化されて受信局に到達する場合がある。これにより、ＡＦ方式が採用される無線通信システムでは、受信局によって受信される信号の品質を向上させることができると考えられる。

特開２００７−２９５５６９号公報 特表２００７−５００４８２号公報 特開２００３−１９８４４２号公報 特開２００８−１７４８７号公報

しかしながら、上記の従来技術では、受信局によって受信される信号の品質が劣化する場合がある。具体的には、中継局が配置される無線通信システムにおいて、受信局は、送信局から送信された信号と、中継局から送信された信号とが干渉した信号を受信する場合がある。

以下に、受信局が干渉した信号を受信する理由を説明する。中継局は、送信局から受信した信号に対して、所定の信号処理を行う。例えば、中継局は、受信信号を増幅する処理や、復調処理や、変調処理等の信号処理を行う。また、中継局は、受信局宛に送信した信号を、送信局との間で信号を送受する対送信局アンテナによって受信する場合がある。このような信号は、回り込み波と呼ばれ、中継局の内部回路を発振させる場合がある。このため、中継局は、発振を防止するために、デジタル信号処理を行うことで回り込み波を除去する。

このように、中継局は、各種信号処理を行うので、送信局によって送信された信号を受信してから信号処理にかかる時間が経過した後に、受信局に対して信号を送信する。ここで、中継局による信号処理の遅延時間が所定値よりも大きい場合には、送信局及び中継局によって送信された異なる信号が受信局に同時に到達する場合がある。すなわち、受信局は、送信局及び中継局によって送信された異なる信号が空間多重化された信号を受信する場合がある。このような信号は、干渉する場合があるので、受信局によって受信される信号の品質を劣化させるという問題を招く。

上記の問題について、図１０を用いて説明する。図１０は、従来の受信局が送信局及び中継局から受信する信号の一例を示す図である。なお、図１０に示した例では、伝送方式として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が採用されているものとする。図１０の上段は、受信局が送信局から受信する信号成分を示し、図１０の下段は、受信局が中継局から受信する信号成分を示す。なお、図１０では、受信局によって受信される信号を信号成分に分けて図示したが、受信局によって同時間に受信される信号成分は、実際には空間多重化されている。

図１０に示した例において、送信局は、ＣＰ（Cyclic Prefix）とデータ信号Ｄ９１とを含むＯＦＤＭシンボル９０−１ａと、ＣＰとデータ信号Ｄ９２を含むＯＦＤＭシンボル９０−２ａと、ＣＰとデータ信号Ｄ９３を含むＯＦＤＭシンボル９０−３ａを送信する。そして、従来の中継局は、送信局から受信したＯＦＤＭシンボル９０−１ａ〜９０−３ａに対して信号処理を行った後に、信号処理後のＯＦＤＭシンボル９０−１ｂ〜９０−３ｂを送信する。なお、ＯＦＤＭシンボル９０−１ｂは、信号処理後のＯＦＤＭシンボル９０−１ａであり、ＯＦＤＭシンボル９０−２ｂは、信号処理後のＯＦＤＭシンボル９０−２ａであり、ＯＦＤＭシンボル９０−３ｂは、信号処理後のＯＦＤＭシンボル９０−３ａである。

ここで、図１０に示した時間「ｔ９１」は、中継局によって行われる信号処理にかかる時間を示す。また、図１０に示した時間「ｔ９２」は、送信局から受信局までのパスと、中継局から受信局までのパスとが異なるために発生する伝搬遅延差を示す。すなわち、中継局から送信された信号は、送信局から送信された信号と比較して、時間「ｔ９３」＝「ｔ９１＋ｔ９２」だけ遅延して受信局に到達する。

そして、図１０に示すように、遅延時間「ｔ９３」がＣＰ長よりも大きい場合には、送信局及び中継局から送信された信号は、異なるＯＦＤＭシンボルが空間多重化されるので、ＯＦＤＭシンボル間の干渉が発生する。具体的には、中継局から送信されたＯＦＤＭシンボル９０−１ｂは、送信局から送信されたＯＦＤＭシンボル９０−１ａ及びＯＦＤＭシンボル９０−１ｂに跨って空間多重化されている。また、ＯＦＤＭシンボル９０−２ｂは、ＯＦＤＭシンボル９０−２ａ及びＯＦＤＭシンボル９０−３ａに跨って空間多重化されている。このため、受信局は、時間「ｔ９４」において、異なるＯＦＤＭシンボル９０−２ａとＯＦＤＭシンボル９０−１ｂとが干渉した信号を受信し、時間「ｔ９５」において、異なるＯＦＤＭシンボル９０−３ａとＯＦＤＭシンボル９０−２ｂとが干渉した信号を受信する。このようなことから、中継局を有する無線通信システムにおいて、送信局による信号処理遅延がＣＰ長よりも大きい場合には、受信局によって受信される信号の品質が劣化するおそれがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、受信局によって受信される信号の品質を向上させることができる無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本願の開示する無線通信システムは、一つの態様において、送信局と受信局とが中継局を介して無線通信可能な無線通信システムであって、前記送信局が、周波数領域と時間領域との組合せによって定まる第１の領域に既知データを割り当てた第１の信号を生成する処理を行う第１の処理部と、前記第１の処理部によって生成された前記第１の信号を送信する第１の送信部とを有し、前記中継局が、前記第１の送信部によって送信された信号の前記第１の領域とは異なる第２の領域に既知データを割り当てた第２の信号を生成する処理を行う第２の処理部と、前記第２の処理部によって生成された前記第２の信号を送信する第２の送信部とを有し、前記受信局が、前記第１及び第２の信号を受信する受信部と、前記第１の領域に割り当てられた既知データと前記第２の領域に割り当てられた既知データとに基づいて、前記受信部で受信した前記第１の信号と前記第２の信号とを分離する処理を行う第３の処理部とを有する。

本願の開示する無線通信システムの一つの態様によれば、受信局によって受信される信号の品質を向上させることができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 図２は、実施例１における中継局によって送受信される信号の一例を示す図である。 図３は、実施例１における受信局によって受信される信号の一例を示す図である。 図４は、実施例１における送信局の構成例を示す図である。 図５は、実施例１における中継局の構成例を示す図である。 図６は、実施例１における受信局の構成例を示す図である。 図７は、実施例１に係る無線通信システムによる処理手順を示すシーケンス図である。 図８は、実施例１における中継局によって送受信される信号の一例を示す図である。 図９は、実施例１における受信局によって受信される信号の一例を示す図である。 図１０は、従来の受信局が送信局及び中継局から受信する信号の一例を示す図である。

以下に、本願の開示する無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法が限定されるものではない。例えば、以下の実施例では、伝送方式の一例としてＯＦＤＭを用いる無線通信システムについて説明する。しかし、本願の開示する無線通信システムは、例えば、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）などの伝送方式を用いる無線通信システムにも適用することができる。

［実施例１に係る無線通信システムの構成］
まず、図１を用いて、実施例１に係る無線通信システムについて説明する。図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示すように、実施例１に係る無線通信システム１は、送信局１００と、中継局２００と、受信局３００とを有する。

送信局１００は、例えば、基地局等であり、受信局３００に対して信号を送信する。実施例１に係る無線通信システム１は、伝送方式としてＯＦＤＭが用いられるので、送信局１００によって送信される信号は、周波数多重されており、周波数領域と時間領域とによって表される。すなわち、送信局１００は、所定の周波数領域と所定の時間領域との組合せによって定まる各リソース領域に、制御データやユーザデータを割り当てて、送信信号を生成する。

ここで、実施例１における送信局１００は、所定の周波数領域と所定の時間領域との組合せによって定まる第１のリソース領域に、既知信号を割り当てるとともに、第１のリソース領域と異なる第２のリソース領域に所定のデータを割りあげる。ここでいう「所定のデータ」とは、例えば、送信電力が「０」であるヌルシンボルであることや、空データであることを含む。すなわち、送信局１００は、制御データやユーザデータを送信する際に第２のリソース領域をデータの送受信として用いない。また、既知信号とは、例えば、パイロット信号や参照信号とも呼ばれ、受信局３００等によってチャネル推定（「伝搬路推定」とも呼ばれる）等が行われる場合に用いられる。以下では、実施例１における送信局１００によって生成される信号を「送信局信号」と表記する場合がある。また、以下では、ヌルシンボル等である「所定のデータ」を「空データ」と表記する場合がある。

中継局２００は、送信局１００から受信した送信局信号を受信局３００に中継する。実施例１における中継局２００は、送信局信号に対して、例えば、回り込み波を除去するための信号処理等を行う。また、実施例１における中継局２００は、送信局信号に割り当てられている既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替える。具体的には、中継局２００は、送信局信号の第１のリソース領域に割り当てられている既知信号を第２のリソース領域に割り当てるとともに、第１のリソース領域を未使用領域とする。例えば、中継局２００は、第１のリソース領域に空データを割り当てる。以下では、実施例１における中継局２００によって生成される信号を「中継信号」と表記する場合がある。

中継局２００は、このようにして生成した中継信号を所定の時間だけ遅延させた後に送信する。具体的には、中継局２００は、中継信号の時間長から信号処理にかかる時間が減算された時間だけ遅延させて、中継信号を送信する。

受信局３００は、例えば、携帯電話機や、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯端末装置である。実施例１における受信局３００は、送信局１００によって送信された送信局信号と、中継局２００によって送信された中継信号とが空間多重化された信号を受信する。

受信局３００によって受信された信号の第１のリソース領域には、送信局１００によって送信された既知信号が割り当てられている。なお、かかる第１のリソース領域には、中継局２００によって空データが割り当てられている。また、受信局３００によって受信された信号の第２のリソース領域には、中継局２００によって送信された既知信号が割り当てられている。なお、かかる第２のリソース領域には、送信局１００によって空データが割り当てられている。すなわち、受信局３００によって受信された信号の第１のリソース領域には、送信局１００によって送信された既知信号のみが割り当てられており、第２のリソース領域には、中継局２００によって送信された既知信号のみが割り当てられていることになる。

したがって、受信局３００は、送信局１００及び中継局２００から空間多重化された信号を受信した場合に、受信信号の第１のリソース領域から、送信局１００によって割り当てられた既知信号を抽出することができる。さらに、受信局３００は、受信信号の第２のリソース領域から、中継局２００によって割り当てられた既知信号を抽出することができる。

なお、送信局１００によって送信される信号のうち、第１のリソース領域に既知信号が割り当てられ、第２のリソース領域に空データが割り当てられることは、システムで予め決められているものとする。例えば、受信局３００は、リソース割当情報に含まれる既知信号のＲＢ（Resource Block）数により、送信局１００によって送信される信号の既知信号の周波数帯を判別できる。そして、受信局３００は、送信局１００によって送信される既知信号の周波数帯に信号が割り当てられていない場合には、空データ等の空データが割り当てられる周波数帯に、中継局２００によって送信される既知信号が含まれることを判別できる。

これにより、受信局３００は、送信局１００から直接受信した送信局信号と、中継局２００から受信した中継信号とのそれぞれに対して、独立したチャネル推定処理を行うことができる。そして、受信局３００は、このように独立したチャネル推定処理を行うことで、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）におけるチャネル分離アルゴリズムを用いて、空間多重化された信号を分離する。具体的には、受信局３００は、送信局１００及び中継局２００から空間多重化された信号を受信した場合に、かかる信号を送信局信号と中継信号とに分離する。

ここで、図２を用いて、中継局２００によって送受信される信号について説明する。図２は、実施例１における中継局２００によって送受信される信号の一例を示す図である。図２の上段は、中継局２００が送信局１００から受信する送信局信号の一例を示す。また、図２の下段は、中継局２００によって送信される中継信号の一例を示す。

図２に示した例において、送信局１００は、ＯＦＤＭシンボル１０ａ、２０ａ及び３０ａを送信している。具体的には、送信局１００は、図２の上段に示すように、周波数領域「ｆ０」に既知信号Ｒ１０を割り当て、周波数領域「ｆ１」に空データを割り当てたＯＦＤＭシンボル１０ａを送信している。また、送信局１００は、周波数領域「ｆ０」に既知信号Ｒ２０を割り当て、周波数領域「ｆ１」に空データを割り当てたＯＦＤＭシンボル２０ａを送信している。また、送信局１００は、周波数領域「ｆ０」に既知信号Ｒ３０を割り当て、周波数領域「ｆ１」に空データを割り当てたＯＦＤＭシンボル３０ａを送信している。

中継局２００は、図２の上段に例示した送信局信号を受信した場合に、図２の下段に示すように、送信局信号に含まれる既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替えて、中継信号を生成する。

具体的には、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル１０ａの周波数領域「ｆ０」に割り当てられている既知信号Ｒ１０を、周波数領域「ｆ１」に割り当て、周波数領域「ｆ０」に空データを割り当てたＯＦＤＭシンボル１０ｂを生成する。このとき、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル１０ａの周波数領域「ｆ０」及び「ｆ１」以外の周波数領域に割り当てられているデータ信号Ｄ１１〜Ｄ１３についてはマッピング位置を変更しない。なお、「データ信号」とは、例えば、制御データを含む制御信号や、ユーザデータを含むユーザデータ信号などを示す。

同様に、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル２０ａの周波数領域「ｆ０」に割り当てられている既知信号Ｒ２０を、周波数領域「ｆ１」に割り当て、周波数領域「ｆ０」に空データを割り当てたＯＦＤＭシンボル２０ｂを生成する。また、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル３０ａの周波数領域「ｆ０」に割り当てられている既知信号Ｒ３０を、周波数領域「ｆ１」に割り当て、周波数領域「ｆ０」に空データを割り当てたＯＦＤＭシンボル３０ｂを生成する。

このようにして、中継局２００は、送信局１００から受信した送信局信号から中継信号を生成する。そして、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル長から信号処理にかかる時間が減算された時間だけ遅延させて、中継信号を送信する。例えば、図２に示した時間「ｔ１１」は、中継局２００によって行われる信号処理にかかる時間を示すものとする。かかる場合に、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル長「ｔ１０」から信号処理時間「ｔ１１」が減算された時間「ｔ１２」だけ遅延させて、ＯＦＤＭシンボル１０ｂ、２０ｂ及び３０ｂ等の中継信号を送信する。

続いて、図３を用いて、中継局２００によって図２の下段に例示した中継信号が送信された場合に、受信局３００によって受信される信号について説明する。図３は、実施例１における受信局３００によって受信される信号の一例を示す図である。図３の上段は、受信局３００が送信局１００から受信する信号成分を示し、図３の下段は、受信局３００が中継局２００から受信する信号成分を示す。なお、図３では、送信局１００から送信される信号成分と、中継局２００から送信される信号成分とを分けて図示したが、受信局３００によって同時間に受信される信号成分は、実際には空間多重化されている。また、図３に例示した時間「ｔ１３」は、送信局信号のパスと中継信号のパスとが異なるために発生する伝搬遅延差を示す。

図３に示すように、受信局３００は、送信局１００によって送信されたＯＦＤＭシンボル１０ａ、２０ａ及び３０ａと、中継局２００によって送信されたＯＦＤＭシンボル１０ｂ、２０ｂ及び３０ｂとが空間多重化された信号を受信する。具体的には、送信局１００によって送信されたＯＦＤＭシンボル２０ａ及び３０ａと、中継局２００によって送信された１０ｂ及び２０ｂとは空間多重化されている。

図３に示した例では、ＯＦＤＭシンボル１０ａは他のＯＦＤＭシンボルと空間多重化されていないので、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル１０ａから、既知信号Ｒ１０を抽出することができる。そして、受信局３００は、既知信号Ｒ１０に基づいて、ＯＦＤＭシンボル１０ａから、データ信号Ｄ１１〜Ｄ１３を抽出する。

また、ＯＦＤＭシンボル２０ａ及びＯＦＤＭシンボル１０ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルの周波数領域「ｆ０」には、既知信号Ｒ２０のみが割り当てられており、周波数領域「ｆ１」には、既知信号Ｒ１０のみが割り当てられている。したがって、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル２０ａ及びＯＦＤＭシンボル１０ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルから、送信局１００によって送信された既知信号Ｒ２０と、中継局２００によって送信された既知信号Ｒ１０とを抽出できる。

そして、受信局３００は、抽出した既知信号Ｒ２０及び既知信号Ｒ１０を用いて、送信局信号のパス及び中継信号のパスのそれぞれに対して、独立したチャネル推定処理を行う。これにより、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル２０ａ及びＯＦＤＭシンボル１０ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルを、ＯＦＤＭシンボル２０ａとＯＦＤＭシンボル１０ｂとに分離する。そして、受信局３００は、分離後のＯＦＤＭシンボル２０ａからデータ信号Ｄ２１〜Ｄ２３を抽出するとともに、分離後のＯＦＤＭシンボル１０ｂからデータ信号Ｄ１１〜Ｄ１３を抽出する。

同様にして、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル３０ａ及びＯＦＤＭシンボル２０ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルを、ＯＦＤＭシンボル３０ａとＯＦＤＭシンボル２０ｂとに分離する。そして、受信局３００は、分離後のＯＦＤＭシンボル３０ａからデータ信号Ｄ３１〜Ｄ３３を抽出するとともに、分離後のＯＦＤＭシンボル２０ｂからデータ信号Ｄ２１〜Ｄ２３を抽出する。また、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル３０ｂから、データ信号Ｄ３１〜Ｄ３３を抽出する。

そして、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル１０ａ、２０ａ、３０ａ、１０ｂ、２０ｂ及び３０ｂから抽出した各データ信号のうち、同一のデータ信号を合成する。具体的には、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル１０ａから抽出したデータＤ１１〜Ｄ１３を所定のバッファに保持する。そして、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル１０ｂから抽出したデータ信号Ｄ１１と、バッファに格納したデータＤ１１とを合成する。同様に、受信局３００は、データＤ１２及びＤ１３についても合成する。なお、受信局３００は、例えば、各ＯＦＤＭシンボルに含まれる同一データの尤度情報をＯＦＤＭシンボル間で合成するＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）合成処理を行う。

このように、実施例１における送信局１００は、既知信号と空データとを割り当てた送信局信号を送信する。また、実施例１における中継局２００は、送信局信号を受信した場合に、既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替えた中継信号を送信する。これにより、受信局３００は、送信局１００及び中継局２００から空間多重化された信号を受信した場合であっても、送信局信号のパスと中継信号のパスとのそれぞれについて独立したチャネル推定処理を行うことができる。したがって、実施例１における受信局３００は、送信局１００及び中継局２００から空間多重化された信号を受信した場合に、ＭＩＭＯに準拠する受信局と同様の受信処理を行うことができる。このようなことから、実施例１に係る無線通信システム１は、受信局３００によって受信される信号の品質を向上させることができる。

なお、図２に示した例では、送信局１００が、周波数領域「ｆ０」に既知信号を割り当てるとともに、周波数領域「ｆ１」に空データを割り当てる例を示した。しかし、送信局１００が既知信号と空データとを割り当てるリソース領域は、図２に示した例に限られない。具体的には、送信局１００は、既知信号と空データとを異なるリソース領域に割り当てればよい。例えば、送信局１００は、図２に示した例において、周波数領域「ｆ１」に既知信号を割り当てるとともに、周波数領域「ｆ２」に空データを割り当ててもよい。

また、上記では説明することを省略したが、実施例１に係る無線通信システム１では、中継局２００は、特定の受信局に対して信号を中継し、特定の受信局以外の他の受信局に対しては信号を中継しなくてもよい。そして、送信局１００は、かかる特定の受信局に対して、図２の上段に例示した送信局信号を送信し、特定の受信局以外の他の受信局に対しては空データを割り当てた送信局信号を送信しなくてもよい。

［実施例１における送信局の構成］
次に、図４を用いて、実施例１における送信局１００について説明する。図４は、実施例１における送信局１００の構成例を示す図である。図４に示すように、送信局１００は、アンテナ１０１と、アンテナ１０２と、受信ＲＦ（Radio Frequency）部１１１と、制御信号復調部１１２と、中継局ユーザ選択部１２０とを有する。

アンテナ１０１は、図示しない外部装置から送信される信号を受信する。例えば、アンテナ１０１は、受信局３００から送信される上りリンクの信号を受信する。アンテナ１０２は、図示しない外部装置に信号を送信する。例えば、アンテナ１０２は、中継局２００や受信局３００に下りリンクの信号を送信する。なお、図４では、送信局１００が、受信用のアンテナ１０１と、送信用のアンテナ１０２とを有する例を示した。しかし、送信局１００は、アンテナ１０１及びアンテナ１０２の代わりに、送受信可能な共用アンテナを有してもよい。

受信ＲＦ部１１１は、アンテナ１０１によって受信された信号に対して、各種処理を行う。例えば、受信ＲＦ部１１１は、アンテナ１０１によって受信された信号に対して、無線周波数帯からベースバンド帯に変換する周波数変換処理や、直交復調処理や、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換処理等を行う。

制御信号復調部１１２は、受信ＲＦ部１１１から出力される信号のうち、受信局３００によって送信された制御信号に対して復調処理等を行う。なお、後述する受信局３００によって送信される制御情報には、受信局３００の所在位置を示す位置情報が含まれる。そして、制御信号復調部１１２は、受信局３００から位置情報を含む制御信号を受信した場合に、かかる制御信号から受信局３００の位置情報を抽出する。

中継局ユーザ選択部１２０は、制御信号復調部１１２から出力される受信局３００の位置情報に基づいて、受信局３００を中継局２００によって中継された信号を受信する受信局にするか否かを決定する。なお、以下では、中継局２００によって中継された信号を受信する受信局を「中継局ユーザ」と表記する場合がある。

具体的には、中継局ユーザ選択部１２０は、受信局３００と中継局２００との距離が所定の閾値よりも小さい場合には、受信局３００を中継局ユーザにすることを決定する。一方、中継局ユーザ選択部１２０は、受信局３００と中継局２００との距離が所定の閾値以上である場合には、受信局３００を中継局ユーザにしないことを決定する。これは、受信局３００が中継局２００と近距離に位置しない場合には、例えば、かかる受信局３００が中継局２００の通信エリア内に所在しないことや、中継局２００によって中継される信号を高品質の状態で受信できないことが考えられるからである。

なお、送信局１００は、ユーザデータ等を含むデータ信号についても受信し、かかるデータ信号に対しても受信処理を行う。図４では、ユーザデータ等を含むデータ信号に対する受信処理については説明を省略する。

また、図４に示すように、送信局１００は、スケジューラ部１３０と、誤り訂正符号化部１４１と、誤り訂正符号化部１４２と、制御情報変調部１５１と、データ情報変調部１５２と、既知信号生成部１６０と、物理チャネル多重化部１７０とを有する。さらに、送信局１００は、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１８１と、ＣＰ付加部１８２と、送信ＲＦ部１８３とを有する。

スケジューラ部１３０は、受信局３００に対して送信する制御データやユーザデータ等をリソースに割り当てる。具体的には、スケジューラ部１３０は、ユーザデータ等を割り当てたリソースに関するリソース割当情報や、受信局３００が中継局ユーザであることを示す情報等を含む制御データを誤り訂正符号化部１４１に出力する。また、スケジューラ部１３０は、各リソースに割り当てたユーザデータを誤り訂正符号化部１４２に出力する。

なお、スケジューラ部１３０は、中継局ユーザ選択部１２０によって受信局３００を中継局ユーザにすることが決定された場合には、受信局３００が中継局ユーザであることを示す情報を誤り訂正符号化部１４１に出力する。一方、スケジューラ部１３０は、中継局ユーザ選択部１２０によって受信局３００を中継局ユーザにしないことが決定された場合には、受信局３００が中継局ユーザでないことを示す情報を誤り訂正符号化部１４１に出力する。以下では、受信局３００が中継局ユーザであるか否かを示す情報を「中継局ユーザ情報」と表記する場合がある。

誤り訂正符号化部１４１は、スケジューラ部１３０によって各リソースに割り当てられた制御データに対して、誤り訂正符号化処理を行う。誤り訂正符号化部１４２は、スケジューラ部１３０によって各リソースに割り当てられたユーザデータに対して、誤り訂正符号化処理を行う。

制御情報変調部１５１は、誤り訂正符号化部１４１によって誤り訂正符号化処理が行われた制御データに対して変調処理を行うことにより、制御信号を生成する。データ情報変調部１５２は、誤り訂正符号化部１４２によって誤り訂正符号化処理が行われたユーザデータに対して変調処理を行うことにより、ユーザデータ信号を生成する。

既知信号生成部１６０は、受信局３００にとって既知である既知信号を生成する。既知信号生成部１６０によって生成される既知信号は、パイロット信号や参照信号とも呼ばれ、受信局３００によってチャネル推定処理等が行われる場合に用いられる。

物理チャネル多重化部１７０は、制御情報変調部１５１から出力される制御信号と、データ情報変調部１５２から出力されるユーザデータと、既知信号生成部１６０から出力される既知信号とを周波数多重する。

実施例１における物理チャネル多重化部１７０は、既知信号を周波数多重する場合に、所定の周波数領域に空データを割り当てる。例えば、物理チャネル多重化部１７０は、図２の上段に示した例のように、ＯＦＤＭシンボル毎に、既知信号を所定の周波数領域「ｆ０」に割り当てるとともに、周波数領域「ｆ０」と異なる周波数領域「ｆ１」に空データを割り当てる。

ＩＦＦＴ部１８１は、物理チャネル多重化部１７０によって周波数多重された周波数領域の信号に対して、ＩＦＦＴ処理を行うことにより、時間領域の信号を生成する。ＣＰ付加部１８２は、ＩＦＦＴ部１８１によって生成された信号をＯＦＤＭシンボル長に分割し、ＯＦＤＭシンボル長の信号毎にＣＰを付加する。

送信ＲＦ部１８３は、ＣＰ付加部１８２から出力される信号に対して、各種処理を行う。例えば、送信ＲＦ部１８３は、ＣＰ付加部１８２から出力される信号に対して、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）変換処理や、直交変調処理や、ベースバンド帯から無線周波数帯に変換する周波数変換処理等を行う。そして、送信ＲＦ部１８３は、アンテナ１０２を介して、各種処理後の信号を送信する。

上述した受信ＲＦ部１１１と、送信ＲＦ部１８３とを含むＲＦ処理部１Ａは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路等のハードウェアにより実現される。また、制御信号復調部１１２と、中継局ユーザ選択部１２０と、スケジューラ部１３０と、誤り訂正符号化部１４１と、誤り訂正符号化部１４２と、制御情報変調部１５１と、データ情報変調部１５２と、既知信号生成部１６０と、物理チャネル多重化部１７０と、ＩＦＦＴ部１８１と、ＣＰ付加部１８２とを含むベースバンド処理部１Ｂは、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等のハードウェアにより実現される。すなわち、ＲＦ処理部１Ａと、ベースバンド処理部１Ｂとは、異なるハードウェアによって実現され得る。なお、ベースバンド処理部１Ｂは、第１の処理部（processor）の一例として挙げられる。

［実施例１における中継局の構成］
次に、図５を用いて、実施例１における中継局２００について説明する。図５は、実施例１における中継局２００の構成例を示す図である。図５に示すように、中継局２００は、アンテナ２０１と、アンテナ２０２と、受信ＲＦ部２１１と、回り込み波除去部２１２と、ＣＰ除去部２１３と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２１４とを有する。

アンテナ２０１は、図示しない外部装置から送信される信号を受信する。例えば、アンテナ２０１は、送信局１００から送信される信号を受信する。アンテナ２０２は、図示しない外部装置に信号を送信する。例えば、アンテナ２０２は、受信局３００に信号を送信する。なお、中継局２００は、アンテナ２０１及びアンテナ２０２の代わりに、送受信可能な共用アンテナを有してもよい。

なお、図５に示した例において、送信用のアンテナ２０２から送信される信号は、回り込み波となり、受信用のアンテナ２０１によって受信される場合がある。このような回り込み波は、受信用のアンテナ２０１によって受信された場合に、中継局２００の内部回路を発振させるおそれがある。

受信ＲＦ部２１１は、アンテナ２０１によって受信された信号に対して、各種処理を行う。例えば、受信ＲＦ部２１１は、図４に示した受信ＲＦ部１１１と同様に、周波数変換処理や、直交復調処理や、Ａ／Ｄ変換処理等を行う。

回り込み波除去部２１２は、後述する遅延部２７０から出力される信号を用いて、受信ＲＦ部２１１から入力される信号から回り込み波を除去する。これにより、回り込み波除去部２１２は、アンテナ２０１によって回り込み波が受信された場合であっても、中継局２００の内部回路が発振することを防止することができる。

ＣＰ除去部２１３は、回り込み波除去部２１２から出力される信号からＣＰを除去する。ＦＦＴ部２１４は、ＣＰ除去部２１３から出力される信号に対して、ＦＦＴ処理を行うことにより、周波数領域の信号を生成する。

また、図５に示すように、中継局２００は、既知信号抽出部２２１と、制御信号抽出部２２２と、チャネル推定部２３０と、制御信号復調部２４０と、マッピング制御部２５０とを有する。

既知信号抽出部２２１は、ＦＦＴ部２１４によって生成された周波数領域の信号から、既知信号を抽出する。制御信号抽出部２２２は、ＦＦＴ部２１４によって生成された周波数領域の信号から、制御信号を抽出する。

チャネル推定部２３０は、既知信号抽出部２２１によって抽出された既知信号に基づいて、チャネル推定処理を行う。制御信号復調部２４０は、制御信号抽出部２２２によって抽出された制御信号に対して、チャネル補償処理、復調処理、誤り訂正復号化処理等を行う。これにより、制御信号復調部２４０は、送信局１００によって送信された制御信号から、リソース割当情報、中継局ユーザ情報等を抽出する。そして、制御信号復調部２４０は、リソース割当情報、中継局ユーザ情報等をマッピング制御部２５０に出力する。

マッピング制御部２５０は、制御信号復調部２４０から出力される各種情報に基づいて、ＦＦＴ部２１４から出力される周波数領域の信号に対して、各サブキャリアのマッピング位置を調整する処理を行う。

具体的には、マッピング制御部２５０は、制御信号復調部２４０から出力される中継局ユーザ情報に基づいて、受信局３００が中継局ユーザであるか否かを判定する。そして、マッピング制御部２５０は、受信局３００が中継局ユーザでない場合には、ＦＦＴ部２１４から出力される信号のうち、送信先が受信局３００である信号を「０」に置き換える。これは、受信局３００が中継局ユーザでない場合には、中継局２００は、送信局１００から受信した受信局３００宛の信号を受信局３００に中継しないからである。

一方、マッピング制御部２５０は、受信局３００が中継局ユーザである場合には、送信先が受信局３００である信号に割り当てられている既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替える。すなわち、マッピング制御部２５０は、送信先が受信局３００である信号のうち、空データが割り当てられているリソース領域に既知信号を割り当て、既知信号が割り当てられているリソース領域に空データを割り当てる。

また、図５に示すように、中継局２００は、ＩＦＦＴ部２６１と、ＣＰ付加部２６２と、遅延部２７０と、送信ＲＦ部２８０とを有する。ＩＦＦＴ部２６１は、マッピング制御部２５０から出力される信号に対して、ＩＦＦＴ処理を行うことにより、時間領域の信号を生成する。ＣＰ付加部２６２は、ＩＦＦＴ部２６１によって生成された信号をＯＦＤＭシンボル長に分割し、ＯＦＤＭシンボル長の信号毎にＣＰを付加する。

遅延部２７０は、中継局２００によって送信される中継信号の時間長から信号処理にかかる時間が減算された時間だけ待機した後に、ＣＰ付加部２６２から出力される信号を送信ＲＦ部２８０に出力する。なお、「信号処理にかかる時間」は、例えば、アンテナ２０１によって信号が受信されてから、ＣＰ付加部２６２によるＣＰ付加処理が終了するまでの時間に相当する。

例えば、遅延部２７０は、送信局１００によって、Ｎ個のＯＦＤＭシンボル毎に既知信号が割り当てられる場合には、Ｎ倍のＯＦＤＭシンボル長から、信号処理にかかる時間が減算された時間だけ待機する。図３に示した例では、送信局１００によって、１個のＯＦＤＭシンボル毎に既知信号が割り当てられている。かかる場合には、遅延部２７０は、１個のＯＦＤＭシンボル長から、信号処理にかかる時間が減算された時間だけ待機する。

送信ＲＦ部２８０は、遅延部２７０から出力される信号に対して、各種処理を行う。例えば、送信ＲＦ部２８０は、図４に示した送信ＲＦ部１８３と同様に、Ｄ／Ａ変換処理や、直交変調処理や、周波数変換処理等を行う。

上述した受信ＲＦ部２１１と、送信ＲＦ部２８０とを含むＲＦ処理部２Ａは、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路等のハードウェアにより実現される。また、回り込み波除去部２１２と、ＣＰ除去部２１３と、ＦＦＴ部２１４と、既知信号抽出部２２１と、制御信号抽出部２２２と、チャネル推定部２３０と、制御信号復調部２４０と、マッピング制御部２５０と、ＩＦＦＴ部２６１と、ＣＰ付加部２６２と、遅延部２７０とを含むベースバンド処理部２Ｂは、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等のハードウェアにより実現される。すなわち、ＲＦ処理部２Ａと、ベースバンド処理部２Ｂとは、異なるハードウェアによって実現され得る。なお、ベースバンド処理部２Ｂは、第２の処理部（processor）の一例として挙げられる。

［実施例１における受信局の構成］
次に、図６を用いて、実施例１における受信局３００について説明する。図６は、実施例１における受信局３００の構成例を示す図である。図６に示すように、受信局３００は、アンテナ３０１と、アンテナ３０２と、位置情報検出部３１１と、制御信号生成部３１２と、送信ＲＦ部３１３とを有する。

アンテナ３０１は、図示しない外部装置から送信される信号を受信する。例えば、アンテナ３０１は、送信局１００や中継局２００から送信される下りリンクの信号を受信する。アンテナ３０２は、図示しない外部装置に信号を送信する。例えば、アンテナ３０２は、送信局１００に上りリンクの信号を送信する。なお、受信局３００は、アンテナ３０１及びアンテナ３０２の代わりに、送受信可能な共用アンテナを有してもよい。

位置情報検出部３１１は、受信局３００の所在位置を検出する。例えば、位置情報検出部３１１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星から送信される信号を受信することにより、受信局３００の所在位置を検出する。そして、位置情報検出部３１１は、受信局３００の所在位置を示す位置情報を制御信号生成部３１２に出力する。

制御信号生成部３１２は、制御信号を生成する。実施例１における制御信号生成部３１２は、位置情報検出部３１１によって検出された受信局３００の位置情報を含む制御信号を生成する。

送信ＲＦ部３１３は、制御信号生成部３１２によって生成された制御信号に対して、各種処理を行う。例えば、送信ＲＦ部３１３は、図４に示した送信ＲＦ部１８３と同様に、Ｄ／Ａ変換処理や、直交変調処理や、周波数変換処理等を行う。そして、送信ＲＦ部３１３は、アンテナ３０２を介して、周波数変換処理後の制御信号を送信局１００に送信する。

なお、受信局３００は、ユーザデータ等を含むデータ信号についても生成し、ユーザデータ等を含むデータ信号を送信する処理を行う。図６では、ユーザデータ等を含むデータ信号を送信する処理については説明を省略する。

また、図６に示すように、受信局３００は、受信ＲＦ部３２１と、ＣＰ除去部３２２と、ＦＦＴ部３２３と、受信モード切替部３３０とを有する。受信ＲＦ部３２１は、アンテナ３０１によって受信された信号に対して、各種処理を行う。例えば、受信ＲＦ部３２１は、図４に示した受信ＲＦ部１１１と同様に、周波数変換処理や、直交復調処理や、Ａ／Ｄ変換処理等を行う。

ＣＰ除去部３２２は、受信ＲＦ部３２１から出力される信号からＣＰを除去する。ＦＦＴ部３２３は、ＣＰ除去部３２２から出力される信号に対して、ＦＦＴ処理を行うことにより、周波数領域の信号を生成する。

受信モード切替部３３０は、後述する誤り訂正復号部３９２から制御データを受け付け、かかる制御データに含まれる中継局ユーザ情報に基づいて、自局である受信局３００が中継局ユーザであるか否かを判定する。そして、受信モード切替部３３０は、自局が中継局ユーザでない場合には、ＦＦＴ部３２３から出力される信号を、後述する非多重信号処理部３４０に出力する。一方、受信モード切替部３３０は、自局が中継局ユーザである場合には、ＦＦＴ部３２３から出力される信号を、後述する多重信号処理部３５０に出力する。

また、図６に示すように、受信局３００は、非多重信号処理部３４０と、多重信号処理部３５０と、切替部３６０と、ＬＬＲ合成制御部３７０と、合成部３８０と、誤り訂正復号部３９１と、誤り訂正復号部３９２とを有する。

非多重信号処理部３４０は、自局が中継局ユーザでない場合に、受信モード切替部３３０から入力される周波数領域の信号に対して各種処理を行う。具体的には、非多重信号処理部３４０は、既知信号抽出部３４１と、制御信号抽出部３４２と、データ信号抽出部３４３と、チャネル推定部３４４と、制御信号復調部３４５と、データ信号復調部３４６とを有する。

既知信号抽出部３４１は、後述する誤り訂正復号部３９２から入力されるリソース割当情報に基づいて、受信モード切替部３３０から入力される信号から既知信号を抽出する。制御信号抽出部３４２は、誤り訂正復号部３９２から入力されるリソース割当情報に基づいて、受信モード切替部３３０から入力される信号から制御信号を抽出する。データ信号抽出部３４３は、誤り訂正復号部３９２から入力されるリソース割当情報に基づいて、受信モード切替部３３０から入力される信号からユーザデータ信号を抽出する。

チャネル推定部３４４は、既知信号抽出部３４１によって抽出された既知信号に基づいて、チャネル推定処理を行う。具体的には、チャネル推定部３４４は、既知信号抽出部３４１によって抽出された既知信号と、受信局３００にとって既知である信号との相関を算出することにより、無線チャネル状態を推定する。

制御信号復調部３４５は、チャネル推定部３４４によるチャネル推定処理の結果に基づいて、制御信号抽出部３４２によって抽出された制御信号に対して、チャネル補償や復調処理を行う。データ信号復調部３４６は、チャネル推定部３４４によるチャネル推定処理の結果に基づいて、データ信号抽出部３４３によって抽出されたユーザデータ信号に対して、チャネル補償や復調処理を行う。

多重信号処理部３５０は、自局が中継局ユーザである場合に、受信モード切替部３３０から入力される周波数領域の信号に対して各種処理を行う。具体的には、多重信号処理部３５０は、既知信号抽出部３５１と、データ制御信号抽出部３５２と、チャネル推定部３５３と、チャネル分離部３５４とを有する。

既知信号抽出部３５１は、誤り訂正復号部３９２から入力されるリソース割当情報に基づいて、受信モード切替部３３０から入力される信号から既知信号を抽出する。図２及び図３を用いて説明したように、送信局１００によって既知信号が割り当てられたリソース領域には、中継局２００によって空データが割り当てられる。また、中継局２００によって既知信号が割り当てられたリソース領域には、送信局１００によって空データが割り当てられる。したがって、既知信号抽出部３５１は、送信局信号と中継信号とが空間多重化された信号から、送信局１００によって送信された既知信号と、中継局２００によって送信された既知信号とを抽出することができる。

データ制御信号抽出部３５２は、誤り訂正復号部３９２から入力されるリソース割当情報に基づいて、受信モード切替部３３０から入力される信号から制御信号及びユーザデータ信号を抽出する。なお、自局が中継局ユーザである場合には、受信局３００は、制御信号とユーザデータ信号とが空間多重化された信号を受信する場合がある。例えば、図３に示した例において、データ信号Ｄ１１〜Ｄ１３がユーザデータ信号であり、データ信号Ｄ２１〜Ｄ２３が制御信号である場合に、受信局３００は、制御信号とユーザデータ信号とが空間多重化された信号を受信することになる。したがって、データ制御信号抽出部３５２は、受信モード切替部３３０から入力される信号から、制御信号のみを抽出する場合や、ユーザデータ信号のみを抽出する場合や、制御信号及びユーザデータ信号が空間多重化された信号を抽出する場合がある。

チャネル推定部３５３は、既知信号抽出部３５１によって抽出された既知信号に基づいて、チャネル推定処理を行う。上述したように、既知信号抽出部３５１は、送信局信号と中継信号とが空間多重化された信号から、送信局１００によって送信された既知信号と、中継局２００によって送信された既知信号とを抽出する。したがって、チャネル推定部３５３は、送信局信号と中継信号とが空間多重化された信号を受信した場合に、送信局信号のパス及び中継信号のパスの双方のパスについて、独立したチャネル推定処理を行うことができる。

チャネル分離部３５４は、チャネル推定部３５３によるチャネル推定処理の結果に基づいて、データ制御信号抽出部３５２によって抽出された信号を送信局信号と中継信号とに分離する。具体的には、チャネル分離部３５４は、チャネル推定部３５３によって送信局信号及び中継信号の双方のパスについて独立して行われたチャネル推定処理の結果に基づいて、送信局信号と中継信号とが空間多重化された信号を送信局信号と中継信号とに分離する。例えば、チャネル分離部３５４は、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）等化などのＭＩＭＯにおけるチャネル分離アルゴリズムを用いて、空間多重化された信号を送信局信号と中継信号とに分離する。さらに、チャネル分離部３５４は、分離後の送信局信号から制御信号とユーザデータ信号とを抽出し、分離後の中継信号から制御信号とユーザデータ信号とを抽出する。そして、チャネル分離部３５４は、抽出したユーザデータ信号を受信モード切替部３６１に出力し、抽出した制御信号を受信モード切替部３６２に出力する。

切替部３６０は、受信モード切替部３６１と、受信モード切替部３６２とを有する。受信モード切替部３６１は、誤り訂正復号部３９２から入力される中継局ユーザ情報に基づいて、自局である受信局３００が中継局ユーザであるか否かを判定する。そして、受信モード切替部３６１は、自局が中継局ユーザでない場合には、データ信号復調部３４６から入力されるユーザデータ信号をＬＬＲ合成部３８１に出力する。一方、受信モード切替部３６１は、自局が中継局ユーザである場合には、チャネル分離部３５４から入力されるユーザデータ信号をＬＬＲ合成部３８１に出力する。

受信モード切替部３６２は、誤り訂正復号部３９２から入力される中継局ユーザ情報に基づいて、自局である受信局３００が中継局ユーザであるか否かを判定する。そして、受信モード切替部３６２は、自局が中継局ユーザでない場合には、制御信号復調部３４５から入力される制御信号をＬＬＲ合成部３８２に出力する。一方、受信モード切替部３６２は、自局が中継局ユーザである場合には、チャネル分離部３５４から入力される制御信号をＬＬＲ合成部３８２に出力する。

ＬＬＲ合成制御部３７０は、誤り訂正復号部３９２から出力される中継局ユーザ情報に基づいて、合成部３８０による合成処理を制御する。具体的には、ＬＬＲ合成制御部３７０は、誤り訂正復号部３９２から出力される中継局ユーザ情報に基づいて、自局である受信局３００が中継局ユーザであるか否かを判定する。そして、ＬＬＲ合成制御部３７０は、自局が中継局ユーザである場合には、合成処理を行うように合成部３８０を制御する。一方、ＬＬＲ合成制御部３７０は、自局が中継局ユーザでない場合には、合成処理を行わないように合成部３８０を制御する。

合成部３８０は、ＬＬＲ合成部３８１と、ＬＬＲ合成部３８２とを有する。ＬＬＲ合成部３８１は、ＬＬＲ合成制御部３７０によって合成処理を行わないように制御されている場合には、受信モード切替部３６１から入力されるユーザデータ信号を誤り訂正復号部３９１に出力する。

一方、ＬＬＲ合成部３８１は、ＬＬＲ合成制御部３７０によって合成処理を行うように制御されている場合には、受信モード切替部３６１から入力されるユーザデータ信号を合成する。このとき、ＬＬＲ合成部３８１は、受信モード切替部３６１から入力される同一のユーザデータ信号を所定のバッファに保持する。そして、ＬＬＲ合成部３８１は、例えば、同一のユーザデータ信号を全てバッファに保持した後に、バッファ内のユーザデータ信号に対してＬＬＲ合成処理を行う。そして、ＬＬＲ合成部３８１は、ＬＬＲ合成処理後のユーザデータ信号を誤り訂正復号部３９１に出力する。

ＬＬＲ合成部３８２は、ＬＬＲ合成制御部３７０によって合成処理を行わないように制御されている場合には、受信モード切替部３６２から入力される制御信号を誤り訂正復号部３９２に出力する。一方、ＬＬＲ合成部３８２は、ＬＬＲ合成制御部３７０によって合成処理を行うように制御されている場合には、受信モード切替部３６２から複数の同一の制御信号が入力され、かかる複数の同一の制御信号に対してＬＬＲ合成処理を行う。そして、ＬＬＲ合成部３８２は、ＬＬＲ合成処理後の制御信号を誤り訂正復号部３９２に出力する。

誤り訂正復号部３９１は、ＬＬＲ合成部３８１から出力されるユーザデータ信号に対して、誤り訂正復号化処理を行う。これにより、誤り訂正復号部３９１は、ユーザデータ信号から、ユーザデータを取得する。

誤り訂正復号部３９２は、ＬＬＲ合成部３８２から出力される制御信号に対して、誤り訂正復号化処理を行う。これにより、誤り訂正復号部３９２は、制御信号から、リソース割当情報、中継局ユーザ情報等が含まれる制御情報を取得する。そして、誤り訂正復号部３９２は、制御情報に含まれる各種情報を受信モード切替部３３０と、非多重信号処理部３４０と、多重信号処理部３５０と、切替部３６０と、ＬＬＲ合成制御部３７０とに出力する。

なお、非多重信号処理部３４０と、多重信号処理部３５０とが同時に動作することがない場合には、制御信号抽出部３４２とデータ信号抽出部３４３とデータ制御信号抽出部３５２とは、同一の部位として共用化されてもよい。また、チャネル推定部３４４とチャネル推定部３５３とは、同一の部位として共用化されてもよい。例えば、ハードウェアの規模削減を行うシステムである場合には、各処理部を共用化してもよい。また、専用のハードウェアを用いて処理時間の短縮を行うシステムである場合には、各処理部を共用化しなくてもよい。

上述した受信ＲＦ部３２１と、送信ＲＦ部３１３とを含むＲＦ処理部３Ａは、例えば、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の集積回路等のハードウェアにより実現される。また、位置情報検出部３１１と、制御信号生成部３１２と、ＣＰ除去部３２２と、ＦＦＴ部３２３と、受信モード切替部３３０と、非多重信号処理部３４０と、多重信号処理部３５０と、切替部３６０と、ＬＬＲ合成制御部３７０と、合成部３８０と、誤り訂正復号部３９１と、誤り訂正復号部３９２とを含むベースバンド処理部３Ｂは、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等のハードウェアにより実現される。すなわち、ＲＦ処理部３Ａと、ベースバンド処理部３Ｂとは、異なるハードウェアによって実現され得る。なお、ベースバンド処理部３Ｂは、第３の処理部（processor）の一例として挙げられる。

［実施例１に係る無線通信システムによる処理シーケンス］
次に、図７を用いて、実施例１に係る無線通信システム１による処理シーケンスについて説明する。図７は、実施例１に係る無線通信システム１による処理手順を示すシーケンス図である。なお、図７では、実施例１における送信局１００と中継局２００と受信局３００との間で行われる処理手順を示す。

図７に示すように、受信局３００の位置情報検出部３１１は、受信局３００の所在位置を示す位置情報を取得する（ステップＳ１１）。続いて、受信局３００は、取得した位置情報を送信局１００に送信する（ステップＳ１２）。例えば、受信局３００は、位置情報を含む制御信号を送信局１００に送信する。

続いて、送信局１００の中継局ユーザ選択部１２０は、受信局３００から受信した位置情報に基づいて、受信局３００を中継局ユーザにするか否かを決定する（ステップＳ１３）。例えば、中継局ユーザ選択部１２０は、受信局３００と中継局２００との距離に基づいて、受信局３００が中継局ユーザであるか否かを決定する。図７に示した例では、中継局ユーザ選択部１２０は、受信局３００を中継局ユーザにするものとする。

そして、送信局１００は、受信局３００が中継局ユーザであるか否かを示す中継局ユーザ情報を中継局２００及び受信局３００に送信する（ステップＳ１４）。例えば、送信局１００は、リソース割当情報と、中継局ユーザ情報とを含む制御信号を中継局２００及び受信局３００に送信する。これにより、中継局２００及び受信局３００は、受信局３００が中継局ユーザであるか否かを検出することができる。

続いて、送信局１００は、既知信号を送信する場合に、既知信号を割り当てたリソース領域と同数のリソース領域に空データを割り当てた送信局信号を生成し、生成した送信局信号を送信する（ステップＳ１５）。送信局１００によって送信された送信局信号は、中継局２００及び受信局３００によって受信される。

中継局２００は、送信局１００によって送信された送信局信号を受信した場合に、所定の受信処理を行う（ステップＳ１６）。例えば、中継局２００は、周波数変換処理や、直交復調処理や、Ａ／Ｄ変換処理や、回り込み波除去処理等を行う。

続いて、中継局２００は、送信局１００から受信した送信局信号に割り当てられている既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替えることで中継信号を生成し、生成した中継信号を送信する（ステップＳ１７）。このとき、中継局２００は、中継信号の時間長から信号処理にかかる時間が減算された時間だけ遅延させて、中継信号を送信する。

そして、受信局３００は、送信局１００及び中継局２００によって送信された信号を合成する（ステップＳ１８）。具体的には、受信局３００は、送信局１００によって送信された既知信号と、中継局２００によって送信された既知信号とを用いて、送信局信号のパス及び中継信号のパスの双方のパスについてチャネル推定を行う。そして、受信局３００は、ＭＩＭＯにおけるチャネル分離アルゴリズムを用いて、空間多重化された信号を送信局信号と中継信号とに分離し、分離後の送信局信号及び中継信号に含まれる同一の制御信号やデータ信号を合成する。

［送信局信号及び中継信号の他の例］
上記では、送信局１００が、ＯＦＤＭシンボル毎に既知信号と空データとを割り当てる例を示した。しかし、送信局１００は、例えば、２個以上のＯＦＤＭシンボル毎に、既知信号と空データとを割り当ててもよい。以下に、図８及び図９を用いて、複数のＯＦＤＭシンボル毎に、既知信号と空データとが割り当てられる例について説明する。

図８は、実施例１における中継局２００によって送受信される信号の一例を示す図である。図８の上段は、中継局２００が送信局１００から受信した送信局信号の一例を示す。また、図８の下段は、中継局２００によって送信される中継信号の一例を示す。また、図８に示した時間「ｔ２１」は、中継局２００によって行われる信号処理にかかる時間を示す。

図８に示した例では、送信局１００は、サブフレーム４０ａ、５０ａ及び６０ａを送信する。各サブフレームは、４個のＯＦＤＭシンボルを含む。例えば、サブフレーム４０ａは、ＯＦＤＭシンボル４１ａ〜４４ａを含み、サブフレーム５０ａは、ＯＦＤＭシンボル５１ａ〜５４ａを含み、サブフレーム６０ａは、ＯＦＤＭシンボル６１ａ〜６４ａを含む。

そして、図８に示した例において、送信局１００は、１個のサブフレーム内の各ＯＦＤＭシンボルのうち、既知信号を割り当てたＯＦＤＭシンボルと隣接するＯＦＤＭシンボルに空データを割り当てる。例えば、送信局１００は、サブフレーム４０ａに含まれるＯＦＤＭシンボル４１ａの周波数領域「ｆ０」に既知信号Ｒ４１を割り当て、ＯＦＤＭシンボル４２ａの周波数領域「ｆ０」に空データを割り当てる。また、送信局１００は、サブフレーム４０ａに含まれるＯＦＤＭシンボル４１ａの周波数領域「ｆ２」に既知信号Ｒ４２を割り当て、ＯＦＤＭシンボル４２ａの周波数領域「ｆ２」に空データを割り当てる。同様に、送信局１００は、サブフレーム５０ａ及び６０ａについても、既知信号と空データとを同一サブフレーム内の異なるＯＦＤＭシンボルに割り当てる。

中継局２００は、図８の上段に例示したサブフレーム４０ａ、５０ａ及び６０ａを受信した場合に、既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替える。図８に示した例では、中継局２００は、サブフレーム４０ａに含まれるＯＦＤＭシンボル４１ａの周波数領域「ｆ０」に割り当てられている既知信号Ｒ４１を、ＯＦＤＭシンボル４２ａの周波数領域「ｆ０」に割り当てる。また、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル４１ａの周波数領域「ｆ０」に空データを割り当てる。また、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル４１ａの周波数領域「ｆ２」に割り当てられている既知信号Ｒ４２を、ＯＦＤＭシンボル４２ａの周波数領域「ｆ２」に割り当て、ＯＦＤＭシンボル４１ａの周波数領域「ｆ２」に空データを割り当てる。

このようにして、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル４１ａからＯＦＤＭシンボル４１ｂを生成し、ＯＦＤＭシンボル４２ａからＯＦＤＭシンボル４２ｂを生成する。そして、中継局２００は、ＯＦＤＭシンボル４１ｂ〜４４ｂを含むサブフレーム４０ｂを生成する。同様にして、中継局２００は、サブフレーム５０ａから、中継信号となるサブフレーム５０ｂを生成する。

なお、図８に示した例において、ＯＦＤＭシンボル４１ｂ〜４４ｂ及び５１ｂ〜５４ｂは、それぞれＯＦＤＭシンボル４１ａ〜４４ａ及び５１ａ〜５４ａに対応する。また、図８では図示することを省略したが、中継局２００は、サブフレーム６０ａに対しても、既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替える処理を行う。

そして、中継局２００は、サブフレーム長「ｔ２０」から信号処理時間「ｔ２１」が減算された時間「ｔ２２」だけ遅延させて、中継信号であるサブフレーム４０ｂ及び５０ｂを送信する。具体的には、図８に示した例では、送信局１００は、４個のＯＦＤＭシンボル毎に既知信号を割り当てている。したがって、受信局３００は、４倍のＯＦＤＭシンボル長「ｔ２０」から、信号処理にかかる時間が減算された時間だけ遅延させて、サブフレーム４０ｂ及び５０ｂを送信する。

続いて、図９を用いて、中継局２００によって図８の下段に例示した中継信号が送信された場合に、受信局３００によって受信される信号について説明する。図９は、実施例１における受信局３００によって受信される信号の一例を示す図である。図９の上段は、受信局３００が送信局１００から受信する信号成分を示し、図９の下段は、受信局３００が中継局２００から受信する信号成分を示す。なお、図９では、図８に示したサブフレーム５０ａ、６０ａ、４０ｂ及び５０ｂのみを示す。また、図９に例示した時間「ｔ２３」は、送信局信号のパスと中継信号のパスとが異なるために発生する伝搬遅延差を示す。

図９に示すように、受信局３００は、送信局１００によって送信されたサブフレーム５０ａ及び６０ａと、中継局２００によって送信されたサブフレーム４０ｂ及び５０ｂとが空間多重化された信号を受信する。

図９に示した例において、ＯＦＤＭシンボル５１ａ及びＯＦＤＭシンボル４１ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルの周波数領域「ｆ０」には、既知信号Ｒ５１のみが割り当てられており、周波数領域「ｆ２」には、既知信号Ｒ５２のみが割り当てられている。したがって、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル５１ａ及びＯＦＤＭシンボル４１ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルから、送信局１００によって割り当てられた既知信号Ｒ５１及びＲ５２を抽出できる。

また、ＯＦＤＭシンボル５２ａ及びＯＦＤＭシンボル４２ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルの周波数領域「ｆ０」には、既知信号Ｒ４１のみが割り当てられており、周波数領域「ｆ２」には、既知信号Ｒ４２のみが割り当てられている。したがって、受信局３００は、ＯＦＤＭシンボル５２ａ及びＯＦＤＭシンボル４２ｂが空間多重化されたＯＦＤＭシンボルから、中継局２００によって割り当てられた既知信号Ｒ４１及びＲ４２を抽出できる。

そして、受信局３００は、このようにして抽出した既知信号Ｒ５１及び既知信号Ｒ５２を用いて、送信局信号のパスに対するチャネル推定処理を行う。また、受信局３００は、既知信号Ｒ４１及び既知信号Ｒ４２を用いて、中継信号のパスに対するチャネル推定処理を行う。これにより、受信局３００は、サブフレーム５０ａ及びサブフレーム４０ｂが空間多重化された信号を、送信局信号と中継信号とに分離する。同様にして、受信局３００は、サブフレーム６０ａ及びサブフレーム５０ｂが空間多重化された信号を、送信局信号と中継信号とに分離する。そして、受信局３００は、分離後の送信局信号と中継信号に含まれるデータ信号のうち、同一のデータ信号を合成する。

このように、実施例１における送信局１００は、図８及び図９に示した例のように、所定の数のＯＦＤＭシンボル毎に、既知信号を一方のＯＦＤＭシンボルＸに割り当てるとともに、他方のＯＦＤＭシンボルＹに空データを割り当てた送信局信号を生成してもよい。そして、このような送信局信号を受信する中継局２００は、一方のＯＦＤＭシンボルＸに割り当てられている既知信号を他方のＯＦＤＭシンボルＹに割り当て、一方のＯＦＤＭシンボルＸに空データを割り当てた中継信号を生成してもよい。

［実施例１の効果］
上述してきたように、実施例１における送信局１００は、既知信号と空データとを割り当てた送信局信号を送信し、実施例１における中継局２００は、送信局信号を受信した場合に、既知信号と空データとのマッピング位置を入れ替えた中継信号を送信する。これにより、受信局３００は、送信局１００及び中継局２００から空間多重化された信号を受信した場合に、ＭＩＭＯに準拠する受信局と同様の受信処理を行うことができる。このようなことから、実施例１に係る無線通信システム１は、受信局３００によって受信される信号の品質を向上させることができる。

また、実施例１における送信局１００は、受信局３００の位置情報に基づいて、受信局３００を中継局ユーザにするか否かを決定する。これにより、送信局１００は、中継局ユーザである受信局３００に対してだけ、既知信号に対応する空データを割り当てた送信局信号を送信することができる。その結果、送信局１００は、処理負荷を軽減することができ、周波数リソースを有効に利用することができる。

ところで、本願の開示する無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法は、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよい。そこで、実施例２では、本願の開示する無線通信システム、中継局、受信局及び無線通信方法の他の実施例について説明する。

［マッピング位置］
図２及び図３に示した例では、送信局１００が、ＯＦＤＭシンボル毎に既知信号と空データをマッピングする例を示した。すなわち、図２及び図３に示した例では、送信局１００は、同一の時間領域ごとに、異なる周波数領域に既知信号と空データをマッピングする。また、図８及び図９に示した例では、送信局１００は、少なくとも２以上のＯＦＤＭシンボル毎に、異なるＯＦＤＭシンボルの同一の周波数領域に既知信号と空データをマッピングする。

ここで、送信局１００は、図８及び図９に示した例において、異なるＯＦＤＭシンボルの異なる周波数領域に既知信号と空データをマッピングしてもよい。例えば、送信局１００は、サブフレームの先頭に位置するＯＦＤＭシンボルの周波数領域「ｆ０」に既知信号を割り当て、かかるサブフレーム内の異なるＯＦＤＭシンボルの周波数領域「ｆ１」に空データを割り当ててもよい。

［システム構成等］
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、図６に示した非多重信号処理部３４０と、多重信号処理部３５０とは統合されてもよい。

１ 無線通信システム
１００ 送信局
１０１、１０２ アンテナ
１１１ 受信ＲＦ部
１１２ 制御信号復調部
１２０ 中継局ユーザ選択部
１３０ スケジューラ部
１４１ 誤り訂正符号化部
１４２ 誤り訂正符号化部
１５１ 制御情報変調部
１５２ データ情報変調部
１６０ 既知信号生成部
１７０ 物理チャネル多重化部
１８１ ＩＦＦＴ部
１８２ ＣＰ付加部
１８３ 送信ＲＦ部
２００ 中継局
２０１、２０２ アンテナ
２１１ 受信ＲＦ部
２１２ 回り込み波除去部
２１３ ＣＰ除去部
２１４ ＦＦＴ部
２２１ 既知信号抽出部
２２２ 制御信号抽出部
２３０ チャネル推定部
２４０ 制御信号復調部
２５０ マッピング制御部
２６１ ＩＦＦＴ部
２６２ ＣＰ付加部
２７０ 遅延部
２８０ 送信ＲＦ部
３００ 受信局
３０１、３０２ アンテナ
３１１ 位置情報検出部
３１２ 制御信号生成部
３１３ 送信ＲＦ部
３２１ 受信ＲＦ部
３２２ ＣＰ除去部
３２３ ＦＦＴ部
３３０ 受信モード切替部
３４０ 非多重信号処理部
３４１ 既知信号抽出部
３４２ 制御信号抽出部
３４３ データ信号抽出部
３４４ チャネル推定部
３４５ 制御信号復調部
３４６ データ信号復調部
３５０ 多重信号処理部
３５１ 既知信号抽出部
３５２ データ制御信号抽出部
３５３ チャネル推定部
３５４ チャネル分離部
３６０ 切替部
３６１ 受信モード切替部
３６２ 受信モード切替部
３７０ ＬＬＲ合成制御部
３８０ 合成部
３８１ ＬＬＲ合成部
３８２ ＬＬＲ合成部
３９１ 誤り訂正復号部
３９２ 誤り訂正復号部

Claims (8)

1. 送信局と受信局とが中継局を介して無線通信可能な無線通信システムであって、
   前記送信局が、
   周波数領域と時間領域との組合せによって定まる第１の領域に既知データを割り当てた第１の信号を生成する処理を行う第１の処理部と、
   前記第１の処理部によって生成された前記第１の信号を送信する第１の送信部と、
   を有し、
   前記中継局が、
   前記第１の送信部によって送信された信号の前記第１の領域とは異なる第２の領域に既知データを割り当てた第２の信号を生成する処理を行う第２の処理部と、
   前記第２の処理部によって生成された前記第２の信号を送信する第２の送信部と、
   を有し、
   前記受信局が、
   前記第１及び第２の信号を受信する受信部と、
   前記第１の領域に割り当てられた既知データと前記第２の領域に割り当てられた既知データとに基づいて、前記受信部で受信した前記第１の信号と前記第２の信号とを分離する処理を行う第３の処理部と、
   を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記中継局の前記第２の処理部は、前記第２の信号を該第２の処理部での信号処理に応じた所定時間遅延させて前記第２の送信部へ出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記送信局の前記第１の処理部は、前記第１の領域に既知データを割り当てるとともに前記第２の領域に所定のデータを割り当てることで前記第１の信号を生成し、
   前記中継局の前記第２の処理部は、前記第１の信号の前記第１の領域に含まれる既知データを前記第２の領域に割り当て、該第１の領域に所定のデータを割り当てることで前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記送信局の前記第１の処理部は、時間領域ごとに、前記既知データを第１の領域に割り当てるとともに、前記第２の領域に所定のデータを割り当てることで前記第１の信号を生成し、
   前記中継局の前記第２の処理部は、前記第１の信号の前記第１の領域に含まれる既知データを前記第２の領域に割り当て、該第１の領域に所定のデータを割り当てることで前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記送信局は、
   前記受信局の所在位置を示す位置情報に基づいて、該受信局を、前記中継局の第２の送信部によって送信された信号を受信する受信局である中継局ユーザにするか否かを決定する決定部
   をさらに有し、
   前記第１の処理部は、
   前記決定部によって中継局ユーザにすることが決定された受信局に対して送信する信号についてのみ、前記第１の領域に前記既知データを割り当てた第１の信号を生成し、
   前記第２の処理部は、
   前記第１の送信部によって送信された第１の信号のうち、前記決定部によって中継局ユーザにすることが決定された受信局が送信先である第１の信号に対してのみ、前記第２の信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の無線通信システム。
6. 周波数領域と時間領域との組合せによって定まる第１の領域に伝搬路推定に用いられる既知データが割り当てられ、前記第１の領域と異なる第２の領域に所定のデータが割り当てられた送信局からの信号を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された信号の前記第１の領域とは異なる第２の領域に既知データを割り当てた信号を生成する処理を行う処理部と、
   前記処理部によって生成された前記信号を送信する送信部と
   を有することを特徴とする中継局。
7. 周波数領域と時間領域との組合せによって定まる第１の領域に伝搬路推定に用いられる既知データが割り当てられ、前記第１の領域と異なる第２の領域に所定のデータが割り当てられた送信局からの第１の信号と、前記第１の領域に所定のデータが割り当てられ、前記第２の領域に前記既知データが割り当てられた中継局からの第２の信号とを受信する受信部と、
   前記第１の領域に割り当てられた既知データと前記第２の領域に割り当てられた既知データとに基づいて、前記受信部で受信した前記第１の信号と前記第２の信号とを分離する処理を行う分離部と、
   前記分離部によって分離された第１の信号及び第２の信号に含まれる同一の信号を合成する合成部と
   を有することを特徴とする受信局。
8. 送信局と受信局とが中継局を介して無線通信可能な無線通信システムによる無線通信方法であって、
   前記送信局が、
   周波数領域と時間領域との組合せによって定まる第１の領域に既知データを割り当てた第１の信号を生成し、
   前記第１の信号を送信し、
   前記中継局が、
   前記第１の信号の第１の領域とは異なる第２の領域に既知データを割り当てた第２の信号を生成し、
   前記第２の信号を送信し、
   前記受信局が、
   前記第１及び第２の信号を受信し、
   前記第１の領域に割り当てられた既知データと前記第２の領域に割り当てられた既知データとに基づいて、受信した前記第１の信号と前記第２の信号とを分離する
   ことを特徴とする無線通信方法。

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