JP4637898B2 - 無線通信方法、中継局装置および無線受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、送信信号の中継を行う無線通信システムにおいて用いられる無線通信方法、中継局装置および無線受信装置に関する。

近年、携帯電話機などに代表されるセルラ移動体通信システムにおいて高周波の無線帯域を利用し、高伝送レートを実現するための技術的なアプローチが盛んに検討されている。高周波の無線帯域を利用した場合は、低周波の無線帯域を利用する場合に比べて伝送距離による減衰が大きくなるため、高伝送レートの実現が期待できる領域が比較的近距離の領域に限定される。よって、システム内により多くの基地局装置を設置する必要が生じる。基地局装置の設置には相応の費用がかかるため、基地局設置台数の増加を抑制しつつ高伝送レートを実現することが強く求められている。

例えば、非特許文献１には、この要求に応え得る技術として、２種類の中継方式が挙げられている。ここで、中継方式とは、送信信号を中継するための通信方式のことを意味する。非特許文献１では、中継を行う中継局装置において送信信号が一旦再生される再生中継方式と、中継局装置において送信信号が再生されない非再生中継方式と、を誤り率特性の観点で評価している。再生中継方式は、フラットレイリーフェージングモデルにおいて、非再生中継方式に比べて約２ｄＢのゲインがあることが示されている。
「単一アンテナ端末間マルチホップ通信におけるＳＴＢＣを利用した協力中継方式」、ＲＣＳ２００３−３６５

しかしながら、非再生中継方式と再生中継方式とを遅延量の観点で評価すると、再生中継方式は、送信信号の再生を行う分だけ、非再生中継方式に比べて遅延量が大きい。つまり、中継方式に関して、誤り率特性と遅延量との間にはトレードオフが存在する。具体的には、システム内の全中継局装置の中継方式に再生中継方式を採用した場合、システム全体での誤り率特性は向上するが遅延量は増大する。一方、システム内の全中継局装置の中継方式に非再生中継方式を採用した場合、システム全体での遅延量は低減するが誤り率特性は劣化する。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、誤り率特性の向上および遅延量の低減の両立を図ることができる無線通信方法、中継局装置および無線受信装置を提供することを目的とする。

本発明の無線通信方法は、無線送信装置と、中継局装置と、無線受信装置と、を有する無線通信システムにおいて用いられる無線通信方法であって、送信信号を無線送信装置から中継局装置に送信する送信ステップと、前記送信ステップで送信された送信信号から得られる非再生中継信号を中継局装置から無線受信装置に送信する第１中継ステップと、前記第１中継ステップで送信された非再生中継信号の無線受信装置での受信結果に基づいて、送信信号の再送要求を無線受信装置から送信する要求ステップと、前記送信ステップで送信された送信信号から得られる再生中継信号を、前記要求ステップで送信された再送要求に従って、中継局装置から無線受信装置に送信する第２中継ステップと、を有するようにした。

本発明の中継局装置は、無線送信装置から送信された信号の中継を行う中継局装置であって、無線送信装置から送信された無線受信装置宛ての信号を受信する受信手段と、受信された無線受信装置宛ての信号から非再生中継信号および再生中継信号を生成する生成手段と、無線受信装置宛ての信号を初回中継する場合は非再生中継信号を送信し、無線受信装置から送信された再送要求に従って無線受信装置宛ての信号を再中継する場合は再生中継信号を送信する送信手段と、を有する構成を採る。

本発明の無線受信装置は、無線送信装置から送信された送信信号から得られ且つ第１の中継局装置から送信された非再生中継信号と、無線送信装置から送信された送信信号から得られ且つ第２の中継局装置から送信された再生中継信号と、を受信する受信手段と、再生中継信号の送信とともに実行される非再生中継信号の再送信の要否を、前記受信手段による非再生中継信号の受信の結果に基づいて判定する判定手段と、非再生中継信号の再送信が必要であると判定された場合、再生中継信号の送信および非再生中継信号の再送信の双方を実行させる第１の再送要求を送信し、非再生中継信号の再送信が不要であると判定された場合、再生中継信号の送信のみを実行させる第２の再送要求を送信する送信手段と、を有する構成を採る。

本発明によれば、誤り率特性の向上および遅延量の低減の両立を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成を示す図である。図１の移動体通信システム１は、移動局装置（以下「移動局」と言う）１０、中継局装置（以下「中継局」と言う）２０および基地局装置（以下「基地局」と言う）３０を有する。移動局１０、中継局２０および基地局３０は、所定の時間長を有するフレームを単位として互いに同期して送受信を行う。

移動体通信システム１において、移動局１０は、基地局３０宛てのデータ信号を中継局２０に送信する。中継局２０は、移動局１０から送信された基地局３０宛てのデータ信号を中継するための中継処理を行う。つまり、中継局２０は、移動局１０から送信されたデータ信号を受信して、受信したデータ信号を基地局３０に送信する。基地局３０は、中継局２０から送信された中継信号を受信する。また、基地局３０は、受信した中継信号において誤りを検出した場合、データ信号の再送を要求するための再送要求信号を送信する。

図２は、中継局２０の構成を示すブロック図である。中継局２０は、アンテナ１０１、無線受信部１０２、再送要求信号抽出部１０３、データ信号抽出部１０４、復調部１０６、復号部１０７、バッファ部１０８、符号化部１０９、変調部１１０、中継信号選択部１１１および無線送信部１１２を有する。

無線受信部１０２は、アンテナ１０１を介して無線信号を受信する。受信する無線信号には、移動局１０から送信された基地局３０宛てのデータ信号や、基地局３０から送信された再送要求信号（ＮＡＣＫ：Negative Acknowledgement）などが含まれる。無線受信部１０２は、受信した無線信号に対して所定の受信無線処理（例えば、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施してベースバンド信号を得る。

再送要求信号抽出部１０３は、ベースバンド信号から再送要求信号を抽出する。抽出された再送要求信号は、中継信号選択部１１１およびバッファ部１０８に出力される。

データ信号抽出部１０４は、ベースバンド信号からデータ信号を抽出する。抽出されたデータ信号は、復調部１０６および中継信号選択部１１１に出力される。

復調部１０６は、データ信号抽出部１０４から入力されたデータ信号を復調する。復号部１０７は、復調部１０６によって復調されたデータ信号に対して誤り訂正復号化を施す。復号部１０７によって復号されたデータ信号はバッファ部１０８に一時的に保存される。

バッファ部１０８は、保存されているデータ信号の再送を要求する再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から入力されたとき、保存されているデータ信号を符号化部１０９に出力する。

なお、本実施の形態では、バッファ部１０８が復号部１０７および符号化部１０９の間に設けられているが、バッファ部１０８の配置は前述のものだけに限定されない。バッファ部１０８は、変調部１１０によって変調されたデータ信号を一時的に保存するために変調部１１０の後段に設けられても良い。また、符号化部１０９によって符号化されたデータ信号を一時的に保存するために符号化部１０９の後段に設けられても良い。また、復調部１０６によって復調されたデータ信号を一時的に保存するために復調部１０６の後段に設けられても良い。さらに、データ信号抽出部１０４によって抽出されたデータ信号を一時的に保存するためにデータ信号抽出部１０４の後段に設けられても良い。また、複数のバッファ部を、前述した配置箇所のうち複数の箇所に設けても良い。

符号化部１０９は、バッファ部１０８からデータ信号が入力された場合、そのデータ信号に対して誤り訂正符号化を施す。変調部１１０は、符号化部１０９によって符号化されたデータ信号を変調する。

中継信号選択部１１１は、データ信号の再送を要求する再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から入力されていない場合、データ信号抽出部１０４から入力されたデータ信号および変調部１１０から入力されたデータ信号のうち、データ信号抽出部１０４から入力されたデータ信号を選択する。データ信号抽出部１０４から入力されたデータ信号は、中継局２０で一旦再生されることなく中継される。よって、以下の説明では、この信号を「非再生中継信号」と言う。なお、「一旦再生される」とは、復調部１０６、復号部１０７、符号化部１０９および変調部１１０によって処理されることを意味する。

また、中継信号選択部１１１は、データ信号の再送を要求する再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から入力された場合、データ信号抽出部１０４から入力されたデータ信号および変調部１１０から入力されたデータ信号のうち、変調部１１０から入力されたデータ信号を選択する。変調部１１０から入力されたデータ信号は、中継局２０で一旦再生された上で中継される。よって、以下の説明では、この信号を「再生中継信号」と言う。また、「中継信号」は「非再生中継信号」または「再生中継信号」のいずれか一方もしくは両方を指す。

無線送信部１１２は、中継信号選択部１１１によって選択された非再生中継信号または再生中継信号に対して所定の送信無線処理（例えば、Ｄ／Ａ変換、アップコンバート、増幅など）を施す。そして、送信無線処理後の信号をアンテナ１０１から基地局３０に送信する。

次いで、再送要求に伴う中継局２０の中継信号選択動作について説明する。図３は、再送要求に伴う中継局２０の中継信号選択動作の一例を説明するためのフロー図である。

中継局２０において、まず、データ信号抽出部１０４が、ベースバンド信号からデータ信号を抽出する（ステップＳ１０１）。抽出されたデータ信号は復調部１０６および中継信号選択部１１１に入力される。中継信号選択部１１１は、データ信号抽出部１０４から入力されるデータ信号を選択する。選択されたデータ信号は非再生中継信号である。無線送信部１１２は、選択された非再生中継信号を基地局３０に送信する（ステップＳ１０２）。

なお、中継信号選択部１１１はデータ信号抽出部１０４から入力されるデータ信号をデータ信号の初回送信時にのみ選択するようにしても良い。

また、復調部１０６は、データ信号抽出部１０４から入力されたデータ信号を復調し（ステップＳ１０３）、復号部１０７は、復調されたデータ信号を復号する（ステップＳ１０４）。復号されたデータ信号はバッファ部１０８に保存される（ステップＳ１０５）。

ここで、再送要求があるか否かが判定される（ステップＳ１０６）。この判定は、再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から中継信号選択部１１１に入力されたか否かを確認することによって為される。再送要求がある場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、今回の中継は再中継であり、データ信号の再送信が行われることとなる。この場合、符号化部１０９は、バッファ部１０８に保存されているデータ信号を符号化し（ステップＳ１０７）、変調部１１０は、符号化されたデータ信号を変調し（ステップＳ１０８）、中継信号選択部１１１は、変調部１１０から入力されるデータ信号を選択する。選択されたデータ信号は再生中継信号である。無線送信部１１２は、選択された再生中継信号を基地局３０に送信（再送信）する（ステップＳ１０９）。再送要求がない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、データ信号の再送信が行われないため、バッファ部１０８に保存されているデータ信号が破棄される（ステップＳ１１０）。

次に、再送制御に関連するシステム全体の動作について、図４に示された例を用いて説明する。

まず、フレーム１において、移動局１０は、データ信号（送信信号）を中継局２０に送信する。中継局２０は、送信信号から得られる非再生中継信号を基地局３０に送信する。非再生中継信号の生成は、再生処理に起因する遅延を伴わないので、非再生中継信号はフレーム１において送信される。

基地局３０は、受信した非再生中継信号に誤りがあるか否かを判定する。判定の結果、誤りが検出され、よって、受信品質が低いと判定された場合、再送要求信号（ＮＡＣＫ）が、フレーム２において、基地局３０から中継局２０に送信される。

再送要求信号（ＮＡＣＫ）を受信した中継局２０は、フレーム３において、送信信号から得られる再生中継信号を基地局３０に送信する。

このように、本実施の形態によれば、中継局２０は、再生中継方式および非再生中継方式の両方の中継機能を備えている。そして、非再生中継方式および再生中継方式を切り替えながらデータ信号の中継を行う。中継方式は、具体的には、一度目の中継か再中継かによって決まる。中継局２０は、一度目の中継の場合は非再生中継方式に基づく中継を行い、再中継の場合は再生中継方式に基づく中継を行う。このようにすると、一度目の中継の遅延を低減することができ、再中継の受信品質を向上することができる。すなわち、非再生中継方式および再生中継方式の双方の利点を相互補完的に取り入れ、誤り率特性の向上および遅延量の低減の両立を図ることができるため、システム全体のスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、移動局１０を無線送信装置として用いるとともに基地局３０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を上り回線のデータ伝送において実現しているが、基地局３０を無線送信装置として用いるとともに移動局１０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を下り回線のデータ伝送において実現することもできる。

また、本実施の形態で説明した中継局２０は、予め定められた場所にまたは移動可能に設置された中継専用装置でも良いし、基地局や移動局の内部に設けられたものでも良い。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係る中継局の構成を示すブロック図である。図５の中継局２０ａは、実施の形態１で説明した中継局２０と同様の基本的構成を有するため、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。中継局２０ａは、実施の形態１で説明した移動体通信システム１において、中継局２０の代わりとして使用することができる。

中継局２０ａは、中継局２０の構成要素のほかに、受信品質判定部１５１および誤り検出部１５２を有する。また、中継局２０ａは、中継局２０に設けられている符号化部１０９および中継信号選択部１１１の代わりに、符号化部１５３および中継信号選択部１５４を有する。

受信品質判定部１５１は、データ信号抽出部１０４によって抽出されたデータ信号の受信品質を判定する。具体的には、移動局１０においてデータ信号に付加されたパイロット信号（以下「パイロット」と言う）を用いて、受信品質の測定を行う。受信品質判定部１５１は、データ信号を復調部１０６および中継信号選択部１５４に出力するとともに、データ信号の受信品質の判定結果を中継信号選択部１５４および誤り検出部１５２に出力する。

誤り検出部１５２には、受信品質判定部１５１から受信品質判定結果が入力される。受信品質が所定値以下であることを受信品質判定結果が示していた場合、誤り検出部１５２は、復号部１０７によって復号されたデータ信号に対して誤り検出を施す。本実施の形態では、誤り検出部１５２は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いて誤り検出を行う。ただし、使用可能とする誤り検出方法はＣＲＣのみに限定されず、垂直パリティチェック、水平パリティチェック、ハミングコードなどを代わりに用いても良い。

誤り検出の結果、誤りが検出された場合（ＣＲＣ：ＮＧ）、誤り検出部１５２は、復号されたデータ信号を符号化部１５３に出力しない。一方、誤り検出の結果、誤りが検出されなかった場合（ＣＲＣ：ＯＫ）、誤り検出部１５２は、復号されたデータ信号を符号化部１５３に出力する。

符号化部１５３は、バッファ部１０８からデータ信号が入力された場合、そのデータ信号に対して誤り訂正符号化を施す。また、符号化部１５３は、誤り検出部１５２からデータ信号が入力された場合、そのデータ信号に対して誤り訂正符号化を施す。

中継信号選択部１５４は、データ信号の再送を要求する再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から入力されなかった場合で、受信品質判定部１５１から入力された受信品質判定結果が、データ信号の受信品質が所定値より高いことを示していた場合、受信品質判定部１５１から入力されたデータ信号および変調部１１０から入力されたデータ信号のうち、受信品質判定部１５１から入力されたデータ信号を選択する。受信品質判定部１５１から入力されたデータ信号は、中継局２０ａで一旦再生されることなく、非再生中継信号として送信されることとなる。

また、中継信号選択部１５４は、データ信号の再送を要求する再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から入力されなかった場合で、受信品質判定部１５１から入力された受信品質判定結果が、データ信号の受信品質が所定値以下であることを示していた場合、受信品質判定部１５１から入力されたデータ信号および変調部１１０から入力されたデータ信号のうち、変調部１１０から入力されたデータ信号を選択する。変調部１１０から入力されたデータ信号は、中継局２０ａで一旦再生された上で中継される、つまり、再生中継信号となる。

また、中継信号選択部１５４は、データ信号の再送を要求する再送要求信号が再送要求信号抽出部１０３から入力された場合は、変調部１１０から入力されたデータ信号、つまり再生中継信号を選択する。

次いで、データ信号の受信品質判定に伴う中継局２０ａの中継信号選択動作について説明する。図６は、データ信号の受信品質判定に伴う中継局２０ａの中継信号選択動作の一例を説明するためのフロー図である。なお、ここでは、基地局３０の再送要求がないことを前提としている。

中継局２０ａにおいて、まず、データ信号抽出部１０４が、ベースバンド信号からデータ信号を抽出する（ステップＳ２０１）。抽出されたデータ信号は、受信品質判定部１５１を経て中継信号選択部１５４および復調部１０６に入力される。

また、受信品質判定部１５１が、抽出されたデータ信号に付加されているパイロットを用いて、データ信号の受信品質を測定する（ステップＳ２０２）。そして、受信品質判定部１５１は、測定された受信品質を所定の閾値Ｔｈ１と比較する（ステップＳ２０３）。比較の結果、受信品質が閾値Ｔｈ１より高い場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、中継信号選択部１５４は、受信品質判定部１５１から入力されるデータ信号を選択する。選択されたデータ信号は非再生中継信号である。無線送信部１１２は、選択された非再生中継信号を基地局３０に送信する（ステップＳ２０４）。

また、比較の結果、受信品質が閾値Ｔｈ１以下の場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、復調部１０６は、受信品質判定部１５１から入力されたデータ信号を復調し（ステップＳ２０５）、復号部１０７は、復調されたデータ信号を復号する（ステップＳ２０６）。

そして、誤り検出部１５２は、復号されたデータ信号に対してＣＲＣ判定を行う（ステップＳ２０７）。ＣＲＣ判定の結果、誤りが検出されなかった場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、符号化部１５３は、誤り検出部１５２から入力されるデータ信号を符号化し（ステップＳ２０８）、変調部１１０は、符号化されたデータ信号を変調し（ステップＳ２０９）、中継信号選択部１５４は、変調部１１０から入力されるデータ信号を選択する。選択されたデータ信号は再生中継信号である。無線送信部１１２は、選択された再生中継信号を基地局３０に送信する（ステップＳ２１０）。

このように、受信品質が所定レベルよりも高い場合に非再生中継信号を送信し、受信品質が所定レベル以下の場合に再生中継信号を送信するため、受信品質が高い信号については遅延を小さくすることができ、受信品質が低い信号については受信品質の劣化を抑制することができる。

また、ＣＲＣ判定の結果、誤りが検出された場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、中継信号は送信されない。このように、受信品質が所定レベル以下であり且つ誤りが検出されなかった場合に再生中継信号を送信し、受信品質が所定レベル以下であり且つ誤りが検出された場合に非再生中継信号および再生中継信号のいずれも送信しないため、誤りを含む中継信号の送信を未然に防止することができる。

次に、データ信号の受信品質判定に関連するシステム全体の動作について、図７および図８に示された二つの例を用いて説明する。図７は、データ信号の受信品質が高かった場合の例を示し、図８は、データ信号の受信品質が低かった場合の例を示す。

まず、図７の例について説明する。フレーム１において、移動局１０は、データ信号（送信信号）を中継局２０ａに送信する。中継局２０ａは、データ信号の受信品質を判定する。判定の結果、受信品質が所定値よりも高い場合、中継局２０ａは、送信信号から得られる非再生中継信号を基地局３０に送信する。

続いて、図８の例について説明する。フレーム１において、移動局１０は、データ信号（送信信号）を中継局２０ａに送信する。中継局２０ａは、データ信号の受信品質を判定する。判定の結果、受信品質が所定値以下の場合、中継局２０ａは、送信信号から得られる再生中継信号を基地局３０に送信する。再生中継信号の生成は、再生処理に起因する遅延を伴うので、再生中継信号はフレーム２において送信される。なお、この例示では、ＣＲＣ判定の結果、データ信号の復号信号において誤りが検出されないことを前提としている。

このように、本実施の形態によれば、中継局２０ａは、再生中継方式および非再生中継方式の両方の中継機能を備えている。そして、非再生中継方式および再生中継方式を切り替えながらデータ信号の中継を行う。中継方式は、具体的には、一度目に中継するデータ信号の受信品質によって決まる。中継局２０ａは、一度目に中継するデータ信号の受信品質が高い場合は非再生中継方式に基づく中継を行い、一度目に中継するデータ信号の受信品質が低い場合は再生中継方式に基づく中継を行う。このようにすると、一度目の中継において、受信品質が低いデータ信号について再生中継信号を送信する場合、非再生中継信号を送信する場合に比べ、基地局３０から再送要求信号が送信される可能性を低減することができ、再中継の受信品質を向上することができる。すなわち、非再生中継方式および再生中継方式の双方の利点を相互補完的に取り入れ、誤り率特性の向上および遅延量の低減の両立を図ることができるため、システム全体のスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、移動局１０を無線送信装置として用いるとともに基地局３０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を上り回線のデータ伝送において実現しているが、基地局３０を無線送信装置として用いるとともに移動局１０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を下り回線のデータ伝送において実現することもできる。

また、本実施の形態で説明した中継局２０ａは、予め定められた場所にまたは移動可能に設置された中継専用装置でも良いし、基地局や移動局の内部に設けられたものでも良い。

（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムの構成を示す図である。図９の移動体通信システム１ａは、実施の形態１で説明した移動局１０および基地局３０のほかに、中継局２０ｂ、２０ｃを有する。

中継局２０ｂは、例えば、実施の形態１で説明したアンテナ１０１、無線受信部１０２、データ信号抽出部１０４および無線送信部１１２を組み合わせた構成を有し、非再生中継方式の機能のみを備えている。中継局２０ｃは、後述する構成を有し、再生中継方式の機能のみを備えている。よって、中継局２０ｂは、移動局１０から送信されたデータ信号から非再生中継信号を生成し、生成した非再生中継信号を基地局３０に送信する。中継局２０ｃは、移動局１０から送信されたデータ信号から再生中継信号を生成し、生成した再生中継信号を基地局３０に送信する。基地局３０は、中継局２０ｂまたは中継局２０ｃから送信された中継信号を受信する。また、基地局３０は、受信した中継信号において誤りを検出した場合、データ信号の再送を要求するための再送要求信号を送信する。

図１０は、中継局２０ｃの構成を示すブロック図である。中継局２０ｃは実施の形態１で説明した中継局２０と同様の基本的構成を有するため、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

中継局２０ｃは、中継信号選択部１１１を有していないという点で、中継局２０と相違している。

次いで、上記構成を有する中継局２０ｃの動作について説明する。図１１は、中継局２０ｃの動作の一例を説明するためのフロー図である。

図１１に示された動作例は、図３を用いて説明した動作例と同様であり、ステップＳ１０２の処理が行われないという点のみにおいて、図３の動作例と相違している。

次に、移動体通信システム１ａの全体の動作例について図１２を用いて説明する。

まず、フレーム１において、移動局１０は、データ信号（送信信号）を中継局２０ｂ、２０ｃに対して送信する。中継局２０ｂは、送信信号から得られる非再生中継信号を基地局３０に送信する。非再生中継信号の生成は、再生処理に起因する遅延を伴わないので、非再生中継信号はフレーム１において送信される。一方、中継局２０ｃは、送信信号から得られる再生中継信号を内部に蓄積するため、この時点では、再生中継信号の送信を行わない。

基地局３０は、受信した非再生中継信号に誤りがあるか否かを判定する。判定の結果、誤りが検出され、そして、受信品質が低いと判定された場合、基地局３０は、フレーム２において、再送要求信号（ＮＡＣＫ）を、再生中継方式の機能を有する中継局２０ｃに送信する。

再送要求信号（ＮＡＣＫ）を受信した中継局２０ｃは、フレーム３において、送信信号から得られる再生中継信号を基地局３０に送信する。

このように、本実施の形態によれば、非再生中継信号および再生中継信号を互いに異なる中継局２０ｂ、２０ｃから送信するため、中継局２０ｂ、２０ｃのように非再生中継方式および再生中継方式のいずれか一方の機能しか持たない中継局を用いても、実施の形態１と同様の作用効果を実現することができる。また、再中継を行う中継局２０ｃが一度目の中継を行う中継局２０ｂと異なると、チャネル状態に変化が生じるため、基地局３０で受信信号を合成したときに受信品質を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、便宜上、再送中継方式の機能を備えた中継局と非再生中継方式の機能を備えた中継局とをそれぞれ１つずつ有する移動体通信システムを例に挙げて説明した。ただし、各機能を有する中継局の数は限定されない。移動体通信システムは、例えば、再生中継方式の機能を備えた中継局を２つ以上有していても良い。この場合、再送要求のたびに再生中継を行う中継局が変更されるよう、基地局３０は再送要求信号の送信先を変更しても良い。

また、中継局２０ｂ、２０ｃは、実施の形態１で説明した中継局２０と同様に、再生中継方式および非再生中継方式の双方の機能を備えていても良い。この場合、各中継局２０ｂ、２０ｃは、例えば移動局１０または基地局３０からの指示に従って、中継方式を使い分ける。

また、本実施の形態では、移動局１０を無線送信装置として用いるとともに基地局３０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を上り回線のデータ伝送において実現しているが、基地局３０を無線送信装置として用いるとともに移動局１０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を下り回線のデータ伝送において実現することもできる。

（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの構成を示す図である。図１３の移動体通信システム１ｂは、実施の形態１で説明した移動局１０および実施の形態２で説明した中継局２０ｂ、２０ｃのほかに、基地局３０ａを有する。

図１４は、基地局３０ａの構成を示すブロック図である。基地局３０ａは、アンテナ３０１、無線受信部３０２、復調部３０３、バッファ部３０４、合成部３０５、復号部３０６、誤り検出部３０７、受信品質判定部３０８、再送要求信号生成部３０９、符号化部３１０、変調部３１１および無線送信部３１２を有する。

無線受信部３０２は、中継局２０ｂ、２０ｃから送信された中継信号を、アンテナ３０１を介して受信する。無線受信部３０２は、中継局２０ｂ、２０ｃから受信した中継信号に対して所定の受信無線処理（例えば、ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。受信無線処理後の中継信号は復調部３０３および受信品質判定部３０８に出力される。

復調部３０３は、無線受信部３０２から入力された中継信号、つまり、中継局２０ｂ、２０ｃからそれぞれ受信した中継信号を復調する。復調された中継信号は一時的にバッファ部３０４に保存される。また、復調された中継信号は合成部３０５に出力される。

バッファ部３０４には、初期値として「０」を有する。また、復調部３０３から中継信号が入力されたとき、その中継信号を保存する。

合成部３０５は、復調部３０３から入力される中継信号とバッファ部３０４に保存されている信号とを合成する。一度目の中継のときは、バッファ部３０４には「０」が保存されているため、復調部３０３から入力される中継信号がそのまま合成部３０５の出力信号となる。再中継のときは、バッファ部３０４には前回中継時の中継信号が保存されているため、復調部３０３から入力される中継信号とバッファ部３０４に保存されている中継信号とが合成された信号が、合成部３０５の出力信号となる。

復号部３０６は合成部３０５から出力された中継信号に対して誤り訂正復号化を施す。

誤り検出部３０７は、復号部３０６によって復号された中継信号に対して誤り検出を施す。本実施の形態では、誤り検出部３０７は、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）を用いて誤り検出を行う。ただし、使用可能とする誤り検出方法はＣＲＣのみに限定されず、垂直パリティチェック、水平パリティチェック、ハミングコードなどを代わりに用いても良い。

誤り検出の結果、誤りが検出された場合（ＣＲＣ：ＮＧ）、誤り検出部３０７は、復号された中継信号を受信信号として出力しない。また、この場合、誤りが検出された旨を受信品質判定部３０８に通知する。一方、誤り検出の結果、誤りが検出されなかった場合（ＣＲＣ：ＯＫ）、誤り検出部３０７は、復号された中継信号を受信信号として出力する。また、この場合、バッファ部３０４に保存されている中継信号を破棄して、バッファ部３０４の値を初期値に戻す。

受信品質判定部３０８は、誤り検出部３０７から誤りが検出された旨の通知があったとき、無線受信部３０２から入力された中継信号の受信品質を判定する。具体的には、受信品質判定部３０８は、受信品質判定結果を再送要求信号生成部３０９に通知する。

再送要求信号生成部３０９は、通知された受信品質判定結果に応じて再送要求信号を生成し、無線送信部３１２に出力する。受信品質判定および再送要求信号生成の具体的な動作については後述する。

符号化部３１０は、移動局１０宛ての送信信号に対して誤り訂正符号化を施し、変調部３１１は、符号化部３１０によって符号化された送信信号を変調する。無線送信部３１２は、変調された送信信号に対して所定の送信無線処理（例えば、Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、送信無線処理後の送信信号をアンテナ３０１から送信する。

次いで、基地局３０ａの動作例、特に、受信品質判定動作および再送要求信号生成動作の具体例について説明する。図１５は、基地局３０ａにおける動作の一例を説明するためのフロー図である。

基地局３０ａにおいて、まず、無線受信部３０２が中継信号を受信する（ステップＳ３０１）。そして、復調部３０３が、受信された中継信号を復調する（ステップＳ３０２）。復調された中継信号は、合成部３０５によって、バッファ部３０４に保存されている信号と合成される。また、復調された中継信号はバッファ部３０４に保存される（ステップＳ３０３）。

そして、復号部３０６が、合成部３０５の出力信号である中継信号を復号する（ステップＳ３０４）。復号された中継信号は誤り検出部３０７によって誤り検出を施される（ステップＳ３０５）。誤り検出の結果、誤りが検出されなかった場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、復号された中継信号は受信信号として出力される。このとき、バッファ部３０４に保存されている中継信号が破棄され、バッファ部３０４の値が初期値に戻される（ステップＳ３０６）。

また、誤り検出の結果、誤りが検出された場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、受信品質判定部３０８は、無線受信部３０２から入力された中継信号の受信品質を判定する（ステップＳ３０７）。受信品質判定結果は再送要求信号生成部３０９に通知される。

ここで、ステップＳ３０７の受信品質判定動作について具体的に説明する。受信品質判定部３０８には、パケット（中継信号）を誤りなく受信するために必要な受信品質として閾値Ｔｈ２が設定されている。つまり、受信した中継信号の受信品質が、単独でまたは合成によって閾値Ｔｈ２を超過した場合、その信号は正しく受信することができる。図１６Ａには、一度目の中継のときに受信した中継信号であって中継局２０ｂから受信した中継信号の、受信品質Ｑ＿１が示されている。この例では、受信品質Ｑ＿１は閾値Ｔｈ２以下であるので、再中継（再送）が必要であることが分かる。よって、受信品質判定部３０８は、中継局２０ｃから受信する中継信号の受信品質Ｑ＿２を推定する（図１６Ｂ参照）。この値は、予め設定されたものでも良いし、数パケット前の時点の実測値であっても良い。

受信品質判定部３０８は、図１６Ｃに示すように、測定された受信品質Ｑ＿１と推定された受信品質Ｑ＿２を合計する。そして、この合成値を閾値Ｔｈ２と比較することによって、中継局２０ｃだけでなく中継局２０ｂにも再中継を実行させる必要があるか否かを判定する。この合計値が閾値Ｔｈ２を超過していれば、受信品質判定部３０８は、中継局２０ｂによる再中継が不要と判定し、再中継を中継局２０ｃのみに実行させることを決定する。この合計値が閾値Ｔｈ２以下の場合、受信品質判定部３０８は、中継局２０ｂによる再中継が必要と判定し、再中継を中継局２０ｂ、２０ｃの双方に実行させることを決定する。

なお、本実施の形態では、受信品質Ｑ＿１、Ｑ＿２の合計値と比較される閾値が用いられているが、中継局２０ｃだけでなく中継局２０ｂにも再中継を実行させる必要があるか否かを受信品質Ｑ＿１のみとの比較によって判定できるような閾値が用いられても良い。

ステップＳ３０７に引き続いて、ステップＳ３０８およびステップＳ３０９のいずれかが実行される。

再中継を中継局２０ｃのみに実行させることが決定された場合（Ｓ３０７：ＹＥＳ）、再送要求信号生成部３０９は、再中継を中継局２０ｃのみに実行させ再生中継信号の送信を実行させるための再送要求信号（ＮＡＣＫ）を生成する。無線送信部３１２は、生成された再送要求信号（ＮＡＣＫ）を中継局２０ｃに送信する（ステップＳ３０８）。

一方、再中継を中継局２０ｂ、２０ｃの双方に実行させることが決定された場合（Ｓ３０７：ＮＯ）、再送要求信号生成部３０９は、再中継を中継局２０ｂ、２０ｃに実行させ再生中継信号の送信とともに非再生中継信号の再送信を実行させるための再送要求信号（ＮＡＣＫ）を生成する。無線送信部３１２は、生成された再送要求信号（ＮＡＣＫ）を中継局２０ｂ、２０ｃに送信する（ステップＳ３０９）。

次に、移動体通信システム１ｂの全体の動作例について図１７を用いて説明する。

まず、フレーム１において、移動局１０は、データ信号（送信信号）を中継局２０ｂ、２０ｃに対して送信する。中継局２０ｂは、送信信号から得られる非再生中継信号を基地局３０ａに送信する。非再生中継信号の生成は、再生処理に起因する遅延を伴わないので、非再生中継信号はフレーム１において送信される。一方、中継局２０ｃは、送信信号から得られる再生中継信号を内部に蓄積するため、この時点では、再生中継信号の送信を行わない。

基地局３０ａは、受信した非再生中継信号に誤りがあるか否かを判定する。判定の結果、誤りが検出され、そして、受信品質が低い（例えば、閾値Ｔｈ２以下）と判定された場合、基地局３０ａは、フレーム２において、再送要求信号（ＮＡＣＫ）を、再生中継方式の機能を有する中継局２０ｃだけでなく非再生中継方式の機能を有する中継局２０ｂにも送信する。

再送要求信号（ＮＡＣＫ）を受信した中継局２０ｂは、非再生中継信号の再送信を行うには移動局１０からデータ信号を再受信する必要があるため、受信した再送要求信号（ＮＡＣＫ）をフレーム２において移動局１０に転送する。

中継局２０ｃは、基地局３０ａから受信した再送要求信号（ＮＡＣＫ）に応答して、再生中継信号をフレーム３において基地局３０ａに送信する。また、移動局１０は、中継局２０ｂから受信した再送要求信号（ＮＡＣＫ）に応答して、データ信号（再送信号）をフレーム３において中継局２０ｂに送信する。中継局２０ｂは、再送信号から得られる非再生中継信号をフレーム３において基地局３０ａに送信する。よって、基地局３０ａは、中継局２０ｂから再送信された非再生中継信号と中継局２０ｃから送信された再生中継信号とを同時に受信することができ、これらの信号を合成することができる。

このように、本実施の形態によれば、再生中継信号の送信とともに実行される非再生中継信号の再送信の要否を判定し、非再生中継信号の再送信が必要であると判定された場合、再生中継信号の送信および非再生中継信号の再送信の双方を実行させる再送要求を送信し、非再生中継信号の再送信が不要であると判定された場合、再生中継信号の送信のみを実行させる再送要求を送信するため、再中継のときにダイバーシチ効果を実現することができる。また、再中継のときにダイバーシチ効果を実現しなくとも中継信号を誤りなく受信できることが予測される場合は、ダイバーシチ送信が行われないよう制御することができる。

なお、本実施の形態では、便宜上、再送中継方式の機能を備えた中継局と非再生中継方式の機能を備えた中継局とをそれぞれ１つずつ有する移動体通信システムを例に挙げて説明した。ただし、各機能を有する中継局の数は限定されない。移動体通信システムは、例えば、再生中継方式の機能を備えた中継局を２つ以上有していても良い。この場合、再送要求のたびに非再生中継または再生中継を行う中継局が変更されるよう、基地局３０ａは再送要求信号の送信先を変更しても良い。

また、本実施の形態では、移動局１０を無線送信装置として用いるとともに基地局３０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を上り回線のデータ伝送において実現しているが、基地局３０を無線送信装置として用いるとともに移動局１０を無線受信装置として用いることにより、前述の作用効果を下り回線のデータ伝送において実現することもできる。

また、本実施の形態では、中継局２０ｂが非再生中継信号の再送信を行う際に、移動局１０から再送信された信号から得られた非再生中継信号を送信しているが、移動局１０から最初に送信された信号から得られた非再生中継信号を再送信しても良い。

また、本実施の形態では、再送要求信号生成部３０９は、通知された受信品質判定結果に応じて再送要求信号を生成する。ただし、再送要求信号生成部３０９は、誤り検出の結果として誤りが検出された場合には、受信品質判定結果に係わらずに、再生中継信号の送信とともに非再生中継信号の再送信を実行させるための再送要求信号（ＮＡＣＫ）を生成しても良い。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本明細書は、２００５年２月２２日出願の特願２００５−０４５９７４に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。

本発明の無線通信方法、中継局装置および無線受信装置は、送信信号の中継を行う無線通信システムにおいて用いられる基地局装置や移動局装置、中継局装置などに適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態１に係る中継局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る中継局装置の動作の一例を説明するフロー図 本発明の実施の形態１に係る移動体通信システムの動作の一例を説明する図 本発明の実施の形態２に係る中継局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る中継局装置の動作を他の例を説明するフロー図 本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムの動作の他の例を説明する図 本発明の実施の形態２に係る移動体通信システムの動作のさらに他の例を説明する図 本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態３に係る中継局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る中継局装置の動作の一例を説明するフロー図 本発明の実施の形態３に係る移動体通信システムの動作の一例を説明する図 本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの構成を示す図 本発明の実施の形態４に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る基地局装置の動作の一例を説明するフロー図 本発明の実施の形態４に係る中継信号の受信品質の測定値を示す図 本発明の実施の形態４に係る中継信号の受信品質の推定値を示す図 本発明の実施の形態４に係る中継信号の受信品質の合計値を示す図 本発明の実施の形態４に係る移動体通信システムの動作の一例を説明する図

Claims (11)

1. 無線送信装置と、中継局装置と、無線受信装置と、を有する無線通信システムにおいて用いられる無線通信方法であって、
   送信信号を無線送信装置から中継局装置に送信する送信ステップと、
   前記送信ステップで送信された送信信号から得られる非再生中継信号を中継局装置から無線受信装置に送信する第１中継ステップと、
   前記第１中継ステップで送信された非再生中継信号の無線受信装置での受信結果に基づいて、送信信号の再送要求を無線受信装置から送信する要求ステップと、
   前記送信ステップで送信された送信信号から得られる再生中継信号を、前記要求ステップで送信された再送要求に従って、中継局装置から無線受信装置に送信する第２中継ステップと、
   を有する無線通信方法。
2. 前記送信ステップで送信された送信信号の中継局装置での受信品質を測定する測定ステップをさらに有し、
   前記第１中継ステップは、
   受信品質が所定レベルより高い場合に、非再生中継信号を送信し、受信品質が所定レベル以下の場合には、再生中継信号を送信する、
   請求項１記載の無線通信方法。
3. 前記送信ステップで送信された送信信号に対して誤り検出を行う誤り検出ステップをさらに有し、
   前記第１中継ステップは、
   受信品質が所定レベル以下であり且つ前記誤り検出ステップで誤りが検出されなかった場合に、再生中継信号を送信し、受信品質が所定レベル以下であり且つ前記誤り検出ステップで誤りが検出された場合には、非再生中継信号および再生中継信号のいずれも送信しない、
   請求項２記載の無線通信方法。
4. 中継局装置は、第１の中継局装置および第２の中継局装置を含み、
   前記第１中継ステップは、
   非再生中継信号を第１の中継局装置から送信し、
   前記第２中継ステップは、
   再生中継信号を第２の中継局装置から送信する、
   請求項１記載の無線通信方法。
5. 前記第２中継ステップで再生中継信号を第２の中継局装置から送信するとともに、非再生中継信号を第１の中継局装置から無線受信装置に再送信する第３中継ステップをさらに有する、
   請求項４記載の無線通信方法。
6. 前記要求ステップで送信された再送要求を無線送信装置に転送する転送ステップと、
   送信信号を、前記転送ステップで転送された再送要求に従って、無線送信装置から第１の中継局装置に再送信する再送信ステップをさらに有し、
   前記第３中継ステップは、
   前記再送信ステップで再送信された送信信号から得られる非再生中継信号を送信する、
   請求項５記載の無線通信方法。
7. 前記第１中継ステップで送信された非再生中継信号の無線受信装置での受信結果に基づいて、前記第３中継ステップの実行の要否を判定する判定ステップをさらに有し、
   前記要求ステップは、
   前記第３中継ステップの実行が必要であると判定された場合、前記第２中継ステップおよび前記第３中継ステップの双方を実行させる第１の再送要求を送信し、前記第３中継ステップの実行が不要であると判定された場合、前記第２ステップのみを実行させる第２の再送要求を送信する、
   請求項５記載の無線通信方法。
8. 無線送信装置から送信された信号の中継を行う中継局装置であって、
   無線送信装置から送信された無線受信装置宛ての信号を受信する受信手段と、
   受信された無線受信装置宛ての信号から非再生中継信号および再生中継信号を生成する生成手段と、
   無線受信装置宛ての信号を初回中継する場合は非再生中継信号を送信し、無線受信装置から送信された再送要求に従って無線受信装置宛ての信号を再中継する場合は再生中継信号を送信する送信手段と、
   を有する中継局装置。
9. 無線送信装置から送信された送信信号から得られ且つ第１の中継局装置から送信された非再生中継信号と、無線送信装置から送信された送信信号から得られ且つ第２の中継局装置から送信された再生中継信号と、を受信する受信手段と、
   再生中継信号の送信とともに実行される非再生中継信号の再送信の要否を、前記受信手段による非再生中継信号の受信の結果に基づいて判定する判定手段と、
   非再生中継信号の再送信が必要であると判定された場合、再生中継信号の送信および非再生中継信号の再送信の双方を実行させる第１の再送要求を送信し、非再生中継信号の再送信が不要であると判定された場合、再生中継信号の送信のみを実行させる第２の再送要求を送信する送信手段と、
   を有する無線受信装置。
10. 受信された無線受信装置宛ての信号の受信品質を測定する測定手段を具備し、
    前記送信手段は、
    無線受信装置宛ての信号を初回中継する場合であって、受信品質が所定レベルより高い場合には非再生中継信号を送信し、受信品質が所定レベル以下の場合には再生中継信号を送信する、
    請求項８に記載の中継局装置。
11. 受信された無線受信装置宛ての信号に対して誤り検出を行う誤り検出手段を具備し、
    前記送信手段は、
    無線受信装置宛ての信号を初回中継する場合であって、受信品質が所定レベル以下であり且つ前記誤り検出手段によって誤りが検出されなかった場合には再生中継信号を送信し、受信品質が所定レベル以下であり且つ前記誤り検出手段によって誤りが検出された場合には非再生中継信号および再生中継信号のいずれも送信しない、
    請求項１０に記載の中継局装置。

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