JP2014168229A - ネットワーク圧縮転送方式を用いる協調通信システム、送信機、中継機及び受信機 - Google Patents

Abstract

【課題】ネットワーク圧縮転送方式のための理論的なコーディング方法を実用的に用いるネットワークフレームワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）を提供する。
【解決手段】協調通信システムは、ロングメッセージ符号化方式に基づいて複数のデータブロックからコードワードを生成し、コードワードを含む信号をマルチキャストする送信機１１０と、マルチキャストされた信号を受信し、マルチキャストされた信号を他の中継機と独立的に符号化することにより複数のデータブロックのランダムマッピングされた信号を生成し、ランダムマッピングされた信号を中継する複数の中継機１２０と、複数の中継機によって中継された複数の信号を受信し、ジョイント復号化方式に基づいて複数の信号から複数のデータブロックを生成する受信機１３０とを備える。
【選択図】図１

Description

下実の施形態は、ネットワーク圧縮転送方式を用いる協調通信システム、送信機、中継機及び受信機に関する。

中継機の動作方法は大きく３種類の方式に分類される。増幅転送（Ａｍｐｌｉｆｙ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）方式は、以前のタイムスロットで受信された信号の増幅したバージョンを送信する方式である。デコード転送（Ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）方式は、特定のタイムスロットに含まれたソースメッセージを復号化した後、次のタイムスロットでデコードされたメッセージを再び符号化して送信する方式である。圧縮転送（Ｃｏｍｐｒｅｓｓ−ａｎｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ）方式は特定のタイムスロットで受信された信号を量子化し、次のタイムスロットで量子化された信号を符号化して送信する方式である。

一実施形態に係る協調通信システムの目的は、ネットワーク圧縮転送方式のための理論的なコーディング方法を実用的に用いるネットワークフレームワーク（ｎｅｔｗｏｒｋ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ）を提供する。

一実施形態に係る送信機は、複数のデータブロックが入力され、複数のコードワードを生成するために前記複数のデータブロックを符号化する符号化部と、前記複数のコードワードそれぞれを変調することによって複数の変調信号を生成する変調部とを備える。ここで、前記符号化部は、前記複数のコードワードそれぞれを生成するために前記複数のデータブロックを互いに独立的に符号化してもよい。

他の一実施形態に係る少なくとも１つの送信機、複数の中継機、及び少なくとも１つの受信機を含むネットワークで前記少なくとも１つの送信機から前記少なくとも１つの受信機に送信されたデータブロックを中継する中継機において、前記データブロックを含む無線信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された信号を復調する復調部と、前記復調部によって復調された信号を予め決定した圧縮レベルに応じて量子化する量子化部と、前記量子化部によって量子化された信号を符号化する符号化部と、前記符号化部によって符号化された信号を変調する変調部と、前記変調部によって変調した信号を送信する送信部とを備える。ここで、前記複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は互いに独立的に符号化を行ってもよい。

更なる一実施形態に係る受信機は、複数の中継機によって中継された複数の無線信号が重なった信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された重複信号を復調することによってコードワードを生成する復調部と、予め決定した数のコードワードを蓄積するコードワード蓄積部と、複数のデータブロックを生成するために前記予め決定した数のコードワードをジョイント復号化する復号化部とを備える。

更なる一実施形態に係る協調通信システムは、ロングメッセージ符号化方式に基づいて複数のデータブロックからコードワードを生成し、前記コードワードを含む信号をマルチキャストする送信機と、前記マルチキャストされた信号を受信し、前記マルチキャストされた信号を他の中継機と独立的に符号化することにより前記複数のデータブロックのランダムマッピングされた信号を生成し、前記ランダムマッピングされた信号を中継する複数の中継機と、前記複数の中継機によって中継された複数の信号を受信し、ジョイント復号化方式に基づいて前記複数の信号から前記複数のデータブロックを生成する受信機とを備える。

一実施形態に係る協調通信システムによると、ネットワーク圧縮転送方式のための理論的なコーディング方法を実用的に用いるネットワークフレームワークを提供することができる。

一実施形態に係るネットワーク圧縮転送方式を用いる協調通信システムを説明するための図である。 一実施形態に係る送信機を説明するための図である。 一実施形態に係る送信機を説明するための図である。 一実施形態に係る送信機を説明するための図である。 一実施形態に係る送信機を説明するための図である。 一実施形態に係る送信機を説明するための図である。 一実施形態に係る中継機を説明するための図である。 一実施形態に係る中継機を説明するための図である。 一実施形態に係る中継機を説明するための図である。 一実施形態に係る中継機を説明するための図である。 一実施形態に係る受信機を説明するための図である。

＜本発明の概要＞

一実施形態に係る送信機は、複数のデータブロックが入力され、複数のコードワードを生成するために前記複数のデータブロックを符号化する符号化部と、前記複数のコードワードそれぞれを変調することによって複数の変調信号を生成する変調部とを備える。ここで、前記符号化部は、前記複数のコードワードそれぞれを生成するために前記複数のデータブロックを互いに独立的に符号化してもよい。

ここで、前記複数のコードワードは第１コードワードと第２コードワードを含み、

前記符号化部は、前記第１コードワードを生成するために前記複数のデータブロックを第１コードを用いて符号化し、前記第２コードワードを生成するために前記複数のデータブロックを第２コードを用いて符号化してもよい。

また、前記変調部は、前記符号化部によって生成されるコードワードの長さ及び前記変調部によって生成される変調信号に含まれたシンボルの数（前記シンボルの数は予め決定される）に基づいて決定された変調方式を用いてもよい。

また、前記符号化部は、前記複数のデータブロックを含む送信メッセージを受信する受信部と、前記送信メッセージを前記複数のデータブロックに分割する分割部とを備えてもよい。

また、前記送信機は、前記変調部によって生成された変調信号を複数の中継機にマルチキャストする送信部をさらに備え、前記複数の中継機それぞれは、ネットワーク圧縮転送方式により前記送信部によってマルチキャストされた信号を中継してもよい。

また、前記送信機は、前記送信機と受信機との間の経路の長さに関するネットワークタイプを判断するネットワークタイプ判断部と、前記判断結果に応じて単一のデータブロックが入力され、前記単一のデータブロックに対応するコードワードを生成するために前記単一のデータブロックを符号化する単一ブロック符号化部とをさらに備え、前記変調部は、前記単一ブロック符号化部によって生成されたコードワードを変調してもいお。

他の一実施形態に係る少なくとも１つの送信機、複数の中継機、及び少なくとも１つの受信機を含むネットワークで前記少なくとも１つの送信機から前記少なくとも１つの受信機に送信されたデータブロックを中継する中継機において、前記データブロックを含む無線信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された信号を復調する復調部と、前記復調部によって復調された信号を予め決定した圧縮レベルに応じて量子化する量子化部と、前記量子化部によって量子化された信号を符号化する符号化部と、前記符号化部によって符号化された信号を変調する変調部と、前記変調部によって変調した信号を送信する送信部とを備える。ここで、前記複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は互いに独立的に符号化を行ってもよい。

ここで、前記複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は、前記データブロックが任意にマッピングされるように互いに独立的に符号化を行ってもよい。

また、前記量子化部は、前記ネットワークの目標速度に基づいて前記予め決定した圧縮レベルを調整する圧縮レベル調整部と、前記復調された信号に含まれた複数のシンボルそれぞれを量子化するスカラー量子化部と、前記復調された信号に含まれた複数のシンボルのシーケンスを量子化するベクトル量子化部とのうち少なくとも１つを備えてもよい。

また、前記中継機は、前記量子化された信号をエントロピー符号化するエントロピー符号化部をさらに備え、前記符号化部は、前記エントロピー符号化部によってエントロピー符号化された信号を符号化してもよい。

また、前記中継機は、前記符号化された信号をインターリビングするインターリビング部をさらに備え、前記変調部は、前記インターリビング部によってインターリビングされた信号を変調してもよい。

更なる一実施形態に係る受信機は、複数の中継機によって中継された複数の無線信号が重なった信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された重複信号を復調することによってコードワードを生成する復調部と、予め決定した数のコードワードを蓄積するコードワード蓄積部と、複数のデータブロックを生成するために前記予め決定した数のコードワードをジョイント復号化する復号化部とを備える。

ここで、前記複数の無線信号は互いに異なる送信機から送信された信号を含み、前記復号化部は前記互いに異なる送信機から送信された信号それぞれに対応するデータブロックを生成してもよい。

また、前記受信機は、送信機と前記受信機との間の経路の長さに関するネットワークタイプを判断するネットワークタイプ判断部と、前記判断結果に応じて前記復調部によって生成されたコードワードを復号化する単一ブロック復号化部とをさらに備えてもよい。

更なる一実施形態に係る協調通信システムは、ロングメッセージ符号化方式に基づいて複数のデータブロックからコードワードを生成し、前記コードワードを含む信号をマルチキャストする送信機と、前記マルチキャストされた信号を受信し、前記マルチキャストされた信号を他の中継機と独立的に符号化することにより前記複数のデータブロックのランダムマッピングされた信号を生成し、前記ランダムマッピングされた信号を中継する複数の中継機と、前記複数の中継機によって中継された複数の信号を受信し、ジョイント復号化方式に基づいて前記複数の信号から前記複数のデータブロックを生成する受信機とを備える。

＜本発明の詳細＞
実施形態は、ノイジーネットワーク（ｎｏｉｓｙ ｎｅｔｗｏｒｋ）を実現するためのフレームワークに関する。例えば、ノイズレスネットワーク（ｎｏｉｓｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ）において受信機は入力リンクそれぞれのために分離した入力を有し、各中継機から中継される中継信号を分離して受信してもよい。一方、ノイズネットワークにおいて受信機は、複数の中継機から中継される中継信号を分離せず受信する。この場合、受信機は、複数の中継機から中継される複数の中継信号が重なった信号を受信する。

以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係るネットワーク圧縮転送方式を用いる協調通信システムを説明するための図である。図１を参照すると、一実施形態に係る協調通信システム１００は、少なくとも１つの送信機１１０、複数の中継機１２０及び少なくとも１つの受信機１３０を備える。

ここで、少なくとも１つの送信機１１０は、少なくとも１つの受信機１３０を宛先とするデータパケットを送信してもよい。ここで、少なくとも１つの送信機１１０は、マルチキャスト方式を用いてデータパケットを複数の中継機１２０のうち少なくとも一部に送信してもよい。複数の中継機１２０は、少なくとも１つの送信機１１０によって送信されたデータパケットを少なくとも１つの受信機１３０に向けて中継する。

データパケットは、特定送信機が送信しようとする情報である。例えば、第１送信機は第１データパケットをマルチキャストし、第２送信機は第２データパケットをマルチキャストする。ノイジーネットワークにおいて受信機は、第１データパケットが含まれた信号と第２データパケットが含まれた信号を分離することなく受信する。受信機は複数の中継信号が重なった信号を受信し、受信された信号から第１データパケット及び／または第２データパケットを抽出してもよい。図１に示す受信機１３０をポインティングする複数の矢印は複数の中継機１２０によって送信される複数の中継信号を示し、受信機１３０のそれぞれは複数の中継信号が重なった信号を受信する。

ここで、少なくとも１つの送信機１１０は、ロングメッセージ符号化（ｌｏｎｇ ｍｅｓｓａｇｅ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）方式を用いる。より具体的には、少なくとも１つの送信機１１０は、ｂ個のデータブロックを用いてｂ個のコードワードを生成してもよい。ここで、ｂは１よりも大きい整数であってもよい。少なくとも１つの送信機１１０は、ｂ個のコードワードを独立的に生成してもよい。例えば、少なくとも１つの送信機１１０は、ｂ個のコードワードそれぞれを生成するために相異なる符号化方式を用いてもよい。ロングメッセージ符号化方式に関する詳細な事項は、図２Ａ〜図２Ｅを参照して後述する。

また、複数の中継機１２０は、ネットワーク圧縮転送方式に基づいてデータパケットを中継してもよい。ここで、複数の中継機１２０は、互いに独立的なチャネルエンコーダを用いてデータパケットを中継してもよい。これによって、複数の中継機１２０は、中継されるデータパケットが実質的に任意にマッピングされるようにしてもよい。複数の中継機１２０の中継方法に関する詳細な事項は、図３Ａ〜図３Ｂを参照して後述する。

また、少なくとも１つの受信機１３０は、複数の中継機１２０によって中継された複数の信号が重なった信号を受信してもよい。ここで、少なくとも１つの受信機１３０は、受信された重複信号を予め決定した長さだけ蓄積し、蓄積された信号をジョイント復号化することにより少なくとも１つの送信機１１０から送信されたデータパケットを復元することができる。

例えば、送信機Ｔ１が受信機Ｒ１を宛先とするデータパケットを送信するものと仮定する。この場合、送信機Ｔ１によって送信されたデータパケットは、複数の中継機によって中継されてもよい。受信機Ｒ１は、複数の中継機によって中継された複数の中継信号が重なった信号を受信してもよい。受信機Ｒ１は、受信された重複信号を予め決定した長さだけ蓄積した後、蓄積された信号に基づいて送信機Ｔ１によって送信されたデータパケットを復元してもよい。

一実施形態により、送信機Ａと送信機Ｂがそれぞれ受信機Ｃを宛先とするデータパケットを送信するものと仮定する。この場合、受信機Ｃは送信機Ａによって送信されたデータパケットと送信機Ｂによって送信されたデータパケットとが重なった信号を受信してもよい。受信機Ｃは、受信された重複信号を予め決定した長さだけ蓄積してもよい。受信機Ｃは、蓄積された信号にジョイント復号化方式を適用することによって、送信機Ａにより送信されたデータパケットと送信機Ｂにより送信されたデータパケットとを同時に復号化することができる。ジョイント復号化方式に関する詳細な事項は図４を参照して説明する。

これによって、一実施形態に係る協調通信システムは、ネットワーク圧縮転送方式のための理論的なコーディング方法を実用的に用いるネットワークフレームワークを提供することができる。

それだけではなく、一実施形態に係る協調通信システムは、中央集中型ネットワークと分散型ネットワークを混用する次世代ネットワークの物理層技術として用いることができる。

図２Ａ〜図２Ｅは、一実施形態に係る送信機を説明するための図である。

図２Ａを参照すると、一実施形態に係る送信機２００は、符号化部２１０及び変調部２２０を備える。

符号化部２１０は複数のデータブロックが入力され、複数のコードワードを生成するために複数のブロックを符号化してもよい。ここで、符号化部２１０は、様々な方式に基づいて複数のデータブロックが入力されてもよい。例えば、図２Ｂを参照すると、符号化部２１０は複数のデータブロックを含む送信メッセージを受信する受信部２１２と、受信されたメッセージを複数のデータブロックに分割する分割部２１４とを備える。または、符号化部２１０は、複数のデータブロックを順次受信してもよい。

ここで、符号化部２１０は、複数のコードワードそれぞれを生成するために複数のデータブロックを互いに独立的に符号化してもよい。ここで、符号化部２１０はチャネルエンコーダを含んでもよい。または、符号化部２１０はブロックコーディング方式を用いてもよい。

図２Ｃを参照すると、一実施形態に係る符号化部２１０は、基本的にデータブロック２３０に基づいてロングメッセージ符号化を行ってもよい。ここで、データブロック２３０はｂ個のデータブロックを含んでもよく、ｂは予め決定した正の整数として、ネットワーク内の送信機から受信機までのホップ数に応じて決定されてもよい。

より具体的に、符号化部２１０は、１つの同一の長いメッセージのデータブロック２３０を互いに独立的なコードを用いて符号化することで複数のコードワード２４０、２５０、２６０を生成してもよい。

例えば、符号化部２１０によって生成される複数のコードワードに第１コードワード２４０と第２コードワード２５０が含まれていると仮定する。例えば、図２Ｃを参照すると、符号化部２１０は、複数のデータブロック２３０を用いて第１コードワード２４０を生成してもよい。さらに、符号化部２１０は、複数のデータブロック２３０を用いて第２コードワード２５０を生成してもよい。

この場合、符号化部２１０は、第１コードワード２４０を生成するためにデータブロック２３０を第１コードを用いて符号化し、第２コードワード２５０を生成するためにデータブロック２３０を第２コードを用いて符号化してもよい。ここで、符号化部２１０によって生成されるコードワード数は複数のデータブロック２３０の数に対応する。これによって、受信機は、複数のデータブロック２３０に含まれた情報を復元することができる。

図２Ｄを参照すると、一実施形態に係るデータブロック２３０はｂ個のデータブロックを含んでもよく、各データブロックは長さがｎであるデータｍ_ｋを含んでもよい。この場合、データｍ_ｋは２^{ｎｂＲ＿ｋ}個の要素のいずれか１つの値を有してもよい。ここで、Ｒ＿ｋは、それぞれのデータブロックを送信するときデータ送信率またはデータ送信速度を含んでもよい。

図２Ｅを参照すると、一実施形態に係る符号化部２１０は、変調時のコンステレーションの大きさを減らすためにブロックマルコフ符号化（ｂｌｏｃｋ Ｍａｒｋｏｖ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）方式、またはハッシング（ｈａｓｈｉｎｇ）方式を用いてもよい。ブロックマルコフ符号化方式は、ロングメッセージを複数のブロックに分割した後、各ブロックに対応するメッセージを独立的なコードを用いて符号化する方式である。

この場合、データブロック２３０はｂ個のデータブロックを含んでもよく、それぞれのデータブロックは長さがｎであるデータｍ_ｋ、ｊを含んでもよい。データｍ_ｋ、ｊは２^{ｎＲ＿ｋ、ｊ}個の要素のいずれか１つの値を有してもよい。ここで、Ｒ＿ｋ、ｊはｊ番目のデータブロックを送信するときデータ送信率またはデータ送信速度を含んでもよい。

再び図２Ａを参照すると、変調部２２０は、符号化部２１０によって生成された複数のコードワードそれぞれを変調することによって複数の変調信号を生成してもよい。ここで、変調部２２０は、符号化部２１０によって生成されるコードワードの長さ（例えば、Ｎ）及び変調部２２０自身によって生成される変調信号に含まれたシンボルの数（例えば、ｎ）に基づいて変調方式を決定してもよい。

変調信号に含まれたシンボルの数は、ネットワークの状態などに基づいて予め決定してもよい。または、変調信号に含まれたシンボルの数は、ショートメッセージ符号化方式を用いる場合ネットワークに送信されるシンボルの数と同一に決定してもよい。

符号化部２１０によって生成されるコードワードの長さは変調信号に含まれたシンボルの数よりも大きくてもよく、場合に応じて、変調信号に含まれたシンボルの数よりも小さくてもよい。例えば、コードワードの長さは、符号化部２１０によって用いられる符号化方式と変調部２２０によって用いられる変調方式との組合せにより様々に変形されてもよい。

例えば、符号化部２１０によって生成されるコードワードの長さがＮであり、変調信号に含まれたシンボルの数がｎである場合を仮定しよう。この場合、変調部２２０は２^Ｎ／ｎ−ａｒｙ変調方式を用いてもよい。

図２Ａの点線に示す一実施形態に係る送信機２００は、変調部２２０によって生成された変調信号を複数の中継機にマルチキャストする送信部２２５をさらに備えてもよい。ここで、複数の中継機それぞれは、ネットワーク圧縮転送方式により送信部２２５によってマルチキャストされた信号を中継してもよい。ネットワーク圧縮転送方式に対する詳細な事項は、図３Ａ〜３Ｄを参照して後述する。

図２Ａの点線に示す一実施形態に係る送信機２００は、ネットワークタイプ判断部２１５及び単一ブロック符号化部２１７をさらに備えてもよい。ここで、ネットワークタイプ判断部２１５は、送信機と受信機との間の経路の長さに関するネットワークタイプを判断する。単一ブロック符号化部２１７は、ネットワークタイプ判断部２１５の判断結果に応じて単一のデータブロックが入力され、当該のデータブロックに対応するコードワードを生成するために当該データブロックを符号化してもよい。この場合、変調部２２０は、単一ブロック符号化部２１７によって生成されたコードワードを変調する。

例えば、送信機と受信機との間に複数の中継機を用いて形成される複数の経路の長さが全て同一である場合、ネットワークタイプ判断部２１５は、ネットワークのタイプが階層ネットワークと判断してもよい。この場合、送信機２００は、ロングメッセージ符号化を行う代わりに、単一ブロック符号化部２１７を用いて単一のデータブロックを符号化してもよい。ここで、単一ブロック符号化部２１７は、ポイント−ツー−ポイント（ｐ２ｐ）通信で用いられるエラー制御コードを用いて単一のデータブロックを符号化してもよい。

図３Ａ〜図３Ｄは一実施形態に係る中継機を説明するための図である。

図３Ａを参照すると、一実施形態に係る中継機３１０は、少なくとも１つの送信機、複数の中継機及び少なくとも１つの受信機を含むネットワークで少なくとも１つの送信機から少なくとも１つの受信機に送信されたデータブロックを中継してもよい。

ここで、中継機３１０は、量子化部３１２、符号化部３１３及び変調部３１４を備える。図３Ａの点線に示す一実施形態に係る中継機３１０は、受信部３１５及び送信部３１６をさらに備えてもよい。

受信部３１５は、少なくとも１つの送信機によって送信されたデータブロックを含む無線信号を受信する。ここで、受信部３１５は、少なくとも１つの送信機から直接無線信号を受信してもよく、場合に応じて他の中継機によって中継された無線信号を受信してもよい。

量子化部３１２は、受信部によって受信された信号を復調て、復調された信号を予め決定した圧縮レベルに応じて量子化する。場合に応じて、中継機３１０は、受信部によって受信された信号を復調する復調部３１１を別に備えてもよい。この場合、復調部３１１は、受信部３１５によって受信された信号を復調する。

また、量子化部３１２は、復調部３１１によって復調された信号を予め決定した圧縮レベルに応じて量子化する。ここで、図３Ｃを参照すると、量子化部３１２は、ネットワークの目標速度に基づいて予め決定した圧縮レベルを調整する圧縮レベル調整部３１７を備えてもよい。例えば、圧縮レベル調整部３１７は、ネットワークの達成可能な速度を最大化するために予め決定した圧縮レベルを調整する。

図３Ｃを参照すると、量子化部３１２は、復調された信号に含まれた複数のシンボルそれぞれを量子化するスカラー量子化部３１８、または復調された信号に含まれた複数のシンボルのシーケンスを量子化するベクトル量子化部３１９のうち少なくとも１つを備えてもよい。

また、符号化部３１３は、量子化部３１２によって量子化された信号を符号化する。ここで、符号化部３１３はチャネルエンコーダを含んでもよい。

ここで、ネットワークに含まれた複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は、互いに独立的に符号化を行ってもよい。例えば、図３Ｂに表示された一実施形態に係る中継機３２０は、受信部３２２、復調部３２３、量子化部３２４、符号化部３２１、変調部３２５、及び送信部３２６を備える。受信部３２２、復調部３２３、量子化部３２４、符号化部３２１、変調部３２５、及び送信部３２６には図３Ａを参照して説明した事項がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。中継機３２０において点線で示された受信部３２５及び送信部３２６は省略してもよい。

複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は、受信された無線信号に含まれたデータブロックが任意にマッピングされるよう互いに独立的に符号化を行ってもよい。例えば、中継機３１０及び中継機３２０は、同一のデータブロックを含む無線信号を受信してもよい。この場合、中継機３１０に含まれた符号化部３１３と中継機３２０に含まれた符号化部３２１は互いに独立的に符号化を行うことでデータブロックが任意にマッピングされるようにしてもよい。

また、変調部３１４は符号化部３１３によって符号化された信号を変調し、送信部は変調部３１４によって変調した信号を送信してもよい。

図３Ｄを参照すると、一実施形態に係る中継機３３０は、受信部３３３、復調部３３４、量子化部３３５、符号化部３３６、変調部３３７、及び送信部３３８を備える。受信部３３３、復調部３３４、量子化部３３５、符号化部３３６、変調部３３７、及び送信部３３８には図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明した事項がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。中継機３３０は、エントロピー符号化部３３１とインターリビング部３３２をさらに備えてもよい。

エントロピー符号化部３３１は、最適圧縮のために量子化部によって量子化された信号をエントロピー符号化する。例えば、エントロピー符号化部３３１は、量子化部と符号化部との間に位置してもよい。

また、インターリビング部３３２は、符号化部によって符号化された信号をインターリビングする。例えば、インターリビング部３３２は、複数の中継機それぞれで独立的に生成された符号化された信号（例えば、チャネルコード）のために符号化部と順次接続されてもよい。

ここで、当該分野において通常の知識を有する者であればエントロピー符号化方式とインターリビング方式を明確に理解することができ、図３Ｂに示す各モジュールには図３Ａを参照して説明した事項がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。

図４は、一実施形態に係る受信機を説明するための図である。

図４を参照すると、一実施形態に係る受信機４００は、復調部４１０、コードワード蓄積部４２０及び復号化部４３０を備える。図４の点線に示す一実施形態に係る受信機４００は信号受信部４０５をさらに備えてもよい。

信号受信部４０５は、複数の中継機によって中継された複数の無線信号が重なった信号を受信する。

例えば、送信機Ｔ１によってマルチキャストされた信号は中継機Ｌ１と中継機Ｌ２によって受信されてもよい。中継機Ｌ１は受信された信号を中継機Ｌ３に中継し、中継機Ｌ２と中継機Ｌ３は受信された信号を受信機Ｒ１に送信してもよい。この場合、受信機Ｒ１は、中継機Ｌ２と中継機Ｌ３によって送信された信号が重なった信号を受信してもよい。図１を参照すると、受信機１３０をポインティングする複数の矢印は、複数の中継機１２０によって送信される複数の中継信号を示し、受信機１３０それぞれは複数の中継信号が重なった信号を受信してもよい。

または、送信機Ｔ１によってマルチキャストされた信号と送信機Ｔ２によってマルチキャストされた信号がそれぞれ中継機Ｌ１と中継機Ｌ２によって受信されてもよい。この場合、中継機Ｌ１と中継機Ｌ２は、送信機Ｔ１と送信機Ｔ２によって送信された信号が重なった信号を受信してもよい。中継機Ｌ１は受信された信号を中継機Ｌ３に中継し、中継機Ｌ２と中継機Ｌ３は受信された信号を受信機Ｒ１と受信機Ｒ２に送信してもよい。受信機Ｒ１と受信機Ｒ２は、中継機Ｌ２と中継機Ｌ３によって送信された信号が重なった信号を受信してもよい。

復調部４１０は、受信部によって受信された重複信号を復調することでコードワードを生成し、コードワード蓄積部４２０は、予め決定した数のコードワードを蓄積する。例えば、送信機がｂ個のデータブロックを用いてロングメッセージを符号化し、各データブロックはｎ個のシンボルを含む場合を仮定する。この場合、コードワード蓄積部４２０は、合わせてｎｂ個のシンボルを蓄積してもよい。

また、復号化部４３０は、複数のデータブロックを生成するためにコードワード蓄積部４２０に蓄積された複数のコードワードをジョイント復号化する。一実施形態に係るコードワード蓄積部４２０は、予め決定した数のコードワードが蓄積されると復号化部４３０に予め決定した数のコードワードが蓄積されたことを知らせてもよい。復号化部４３０は、コードワード蓄積部４２０の通知に反応してジョイント復号化を行ってもよい。

ここで、復号化部４３０は、ジョイント復号化方式に関する様々な方式を用いてもよい。例えば、復号化部４３０は、ＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）方式、ＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式、またはメッセージ−転送（Ｍｅｓｓａｇｅ−ｐａｓｓｉｎｇ）方式などを用いてジョイント復号化を行ってもよい。

また、復号化部４３０は、ジョイント復号化方式を用いて互いに異なる送信機から送信された信号それぞれに対応するデータブロックを同時に生成してもよい。例えば、受信部によって受信された信号が複数の送信機から送信されたデータブロックを含む場合を仮定する。この場合、復号化部４３０は、前述したジョイント復号化方式を用いることによって複数の送信機それぞれに対応するデータブロックを同時に生成してもよい。

また、一実施形態に係る復号化部４３０は、複数の中継機それぞれにおける圧縮インデックスを復号化しなくてもよい。

図４の点線に示す一実施形態に係る受信機４００は、ネットワークタイプ判断部４３５と単一ブロック復号化部４４０をさらに備えてもよい。ここで、ネットワークタイプ判断部４３５は、送信機と受信機との間の経路の長さに関するネットワークタイプを判断する。単一ブロック復号化部４４０は、ネットワークタイプ判断部４３５の判断結果に応じて復調部４１０によって生成されたコードワードを復号化する。

例えば、送信機と受信機との間に複数の中継機を用いて形成される複数の経路の長さが全て同一である場合、ネットワークタイプ判断部４３５は、ネットワークのタイプが階層ネットワークであると判断してもよい。この場合、受信機４００は、ジョイント復号化を行う代わりに、単一ブロック復号化部４４０を用いて単一のデータブロックを復号化してもよい。ここで、単一ブロック復号化部４４０は、順次復号化方式を用いて単一のデータブロックを符号化してもよい。

実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうちの１つまたはその組合せを含んでもよい。媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、光ディスクのような光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれてもよい。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１００ 協調通信システム
１１０ 送信機
１２０ 中継機
１３０ 受信機
２００ 送信機
２１０ 符号化部
２１２ 受信部
２１４ 分割部
２１５ ネットワークタイプ判断部
２１７ 単一ブロック符号化部
２２０ 変調部
２２５ 送信部
２３０ データブロック
２４０、２５０、２６０ コードワード
３１０ 中継機
３１１ 復調部
３１２ 量子化部
３１３ 符号化部
３１４ 変調部
３１５ 受信部
３１６ 送信部
３１７ 圧縮レベル調整部
３１８ スカラー量子化部
３１９ ベクトル量子化部
３２０ 中継機
３２１ 符号化部
３２２ 受信部
３２３ 復調部
３２４ 量子化部
３２５ 変調部
３２６ 送信部
３３０ 中継機
３３１ エントロピー符号化部
３３２ インターリビング部
３３３ 受信部
３３４ 復調部
３３５ 量子化部
３３６ 符号化部
３３７ 変調部
３３８ 送信部
４００ 受信機
４０５ 信号受信部
４１０ 復調部
４２０ コードワード蓄積部
４３０ 復号化部
４３５ ネットワークタイプ判断部
４４０ 単一ブロック復号化部

Claims (20)

1. 複数のデータブロックが入力され、複数のコードワードを生成するために前記複数のデータブロックを符号化する符号化部と、
   前記複数のコードワードそれぞれを変調することによって複数の変調信号を生成する変調部と、
   を備え、
   前記符号化部は、前記複数のコードワードそれぞれを生成するために前記複数のデータブロックを互いに独立的に符号化することを特徴とする送信機。
2. 前記複数のコードワードは第１コードワードと第２コードワードを含み、
   前記符号化部は、前記第１コードワードを生成するために前記複数のデータブロックを第１コードを用いて符号化し、前記第２コードワードを生成するために前記複数のデータブロックを第２コードを用いて符号化することを特徴とする請求項１に記載の送信機。
3. 前記変調部は、前記符号化部によって生成されるコードワードの長さ及び前記変調部によって生成される変調信号に含まれたシンボルの数に基づいて決定された変調方式を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の送信機。
4. 前記符号化部は、
   前記複数のデータブロックを含む送信メッセージを受信する受信部と、
   前記送信メッセージを前記複数のデータブロックに分割する分割部と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の送信機。
5. 前記変調部によって生成された変調信号を複数の中継機にマルチキャストする送信部をさらに備え、
   前記複数の中継機それぞれは、ネットワーク圧縮転送方式により前記送信部によってマルチキャストされた信号を中継することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の送信機。
6. 前記送信機と受信機との間の経路の長さに関するネットワークタイプを判断するネットワークタイプ判断部と、
   前記判断結果に応じて単一のデータブロックが入力され、前記単一のデータブロックに対応するコードワードを生成するために前記単一のデータブロックを符号化する単一ブロック符号化部と、
   をさらに備え、
   前記変調部は、前記単一ブロック符号化部によって生成されたコードワードを変調することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の送信機。
7. 少なくとも１つの送信機、複数の中継機、及び少なくとも１つの受信機を含むネットワークで前記少なくとも１つの送信機から前記少なくとも１つの受信機に送信されたデータブロックを中継する中継機において、
   前記データブロックを含む無線信号を受信する受信部と、
   前記受信部によって受信された信号を復調する復調部と、
   前記復調部によって復調された信号を予め決定した圧縮レベルに応じて量子化する量子化部と、
   前記量子化部によって量子化された信号を符号化する符号化部と、
   前記符号化部によって符号化された信号を変調する変調部と、
   前記変調部によって変調した信号を送信する送信部と、
   を備え、
   前記複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は互いに独立的に符号化を行うことを特徴とする中継機。
8. 前記複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は、前記データブロックが任意にマッピングされるように互いに独立的に符号化を行うことを特徴とする請求項７に記載の中継機。
9. 前記量子化部は、
   前記ネットワークの目標速度に基づいて前記予め決定した圧縮レベルを調整する圧縮レベル調整部と、
   前記復調された信号に含まれた複数のシンボルそれぞれを量子化するスカラー量子化部と、
   前記復調された信号に含まれた複数のシンボルのシーケンスを量子化するベクトル量子化部と、
   のうち少なくとも１つを備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の中継機。
10. 前記量子化された信号をエントロピー符号化するエントロピー符号化部をさらに備え、
    前記符号化部は、前記エントロピー符号化部によってエントロピー符号化された信号を符号化することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の中継機。
11. 前記符号化された信号をインターリビングするインターリビング部をさらに備え、
    前記変調部は、前記インターリビング部によってインターリビングされた信号を変調することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の中継機。
12. 複数の中継機によって中継された複数の無線信号が重なった信号を受信する受信部と、
    前記受信部によって受信された重複信号を復調することによってコードワードを生成する復調部と、
    予め決定した数のコードワードを蓄積するコードワード蓄積部と、
    複数のデータブロックを生成するために前記予め決定した数のコードワードをジョイント復号化する復号化部と、
    を備えることを特徴とする受信機。
13. 前記複数の無線信号は互いに異なる送信機から送信された信号を含み、前記復号化部は前記互いに異なる送信機から送信された信号それぞれに対応するデータブロックを生成することを特徴とする請求項１２に記載の受信機。
14. 送信機と前記受信機との間の経路の長さに関するネットワークタイプを判断するネットワークタイプ判断部と、
    前記判断結果に応じて前記復調部によって生成されたコードワードを復号化する単一ブロック復号化部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の受信機。
15. ロングメッセージ符号化方式に基づいて複数のデータブロックからコードワードを生成し、前記コードワードを含む信号をマルチキャストする送信機と、
    前記マルチキャストされた信号を受信し、前記マルチキャストされた信号を他の中継機と独立的に符号化することにより前記複数のデータブロックのランダムマッピングされた信号を生成し、前記ランダムマッピングされた信号を中継する複数の中継機と、
    前記複数の中継機によって中継された複数の信号を受信し、ジョイント復号化方式に基づいて前記複数の信号から前記複数のデータブロックを生成する受信機と、
    を備えることを特徴とする協調通信システム。
16. 前記受信機は、前記複数の中継機によって中継された少なくとも２つの信号が重なった信号を受信することを特徴とする請求項１５に記載の協調通信システム。
17. 前記送信機は、
    前記複数のデータブロックが入力され、複数のコードワードを生成するために前記複数のデータブロックを符号化する符号化部と、
    前記複数のコードワードそれぞれを変調することによって複数の変調信号を生成する変調部と、
    を備え、
    前記符号化部は、前記複数のコードワードそれぞれを生成するために前記複数のデータブロックを互いに独立的に符号化することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の協調通信システム。
18. 前記複数の中継機それぞれは、
    前記複数のデータブロックを含む無線信号を受信する受信部と、
    前記受信された信号を復調する復調部と、
    予め決定したレベルに基づいて前記復調された信号を量子化する量子化部と、
    前記量子化された信号を変調する変調部と、
    前記変調した信号を送信する送信部と、
    を備え、
    前記複数の中継機それぞれに含まれた符号化部は互いに独立的に符号化を行うことを特徴とする請求項１７に記載の協調通信システム。
19. 前記受信機は、
    前記複数の中継機によって中継された複数の無線信号が重なった信号を受信する受信部と、
    前記受信部によって受信された重複信号を復調することでコードワードを生成する復調部と、
    予め決定した数のコードワードを蓄積するコードワード蓄積部と、
    複数のデータブロックを生成するために前記予め決定した数のコードワードをジョイント復号化する復号化部と、
    を備えることを特徴とする請求項１８に記載の協調通信システム。
20. 前記受信機は、前記複数の中継機によって中継された複数の信号が重なった予め決定した長さの信号を蓄積し、前記蓄積された信号をジョイント復号化することにより前記複数のデータブロックを復元することを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の協調通信システム。