JP5002585B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関する。

近年、携帯電話機等に代表されるセルラ移動体通信システムにおいては、情報のマルチメディア化に伴い、音声データのみならず、静止画像、動画像等の大容量データを伝送することが一般化しつつある。大容量データの伝送を実現するために、高周波の無線帯域を利用して高伝送レートを実現する技術に関して盛んに検討がなされている。

しかし、高周波の無線帯域を利用した場合、近距離では高伝送レートを期待できる一方、遠距離になるにしたがい伝送距離による減衰が大きくなる。よって、高周波の無線帯域を利用した移動体通信システムを実際に運用する場合は、各基地局のカバーエリアが小さくなり、このため、より多くの基地局を設置する必要が生じる。基地局の設置には相応のコストがかかるため、基地局数の増加を抑制しつつ、高周波の無線帯域を利用した通信サービスを実現するための技術が強く求められている。

このような要求に対し、移動局と基地局との間に中継局を設置し、移動局と基地局との間の通信を、中継局を介して行う中継技術が検討されている。このような中継技術の一つに、複数の中継局が協同して中継を行う協同中継がある。協同中継では、受信局は複数の中継局からの中継信号を受信するため、各中継局が単一のアンテナしか有さない場合でも、ダイバーシチ効果を得ることができる。また、さらにダイバーシチ効果を高めるために、協同中継を行う複数の中継局を複数のアンテナに見立て、協同中継にＳＴＢＣ（Space Time Block Code）を用いた時空間符号化を適用する技術が検討されている（非特許文献１参照）。なお、協同中継は、協力中継と称されることもある。
宮野、村田、荒木，「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」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，2004年3月，A・P2003-342，RCS2003-365，pp.71-76（Tsuyoshi MIYANO, Hidekazu MURATA, and Kiyomichi ARAKI, "Cooperative Relaying Technique with Space Time Block Code for Multihop Communications among Single Antenna Terminals", TECHNICAL REPORT OF IEICE, A・P2003-342，RCS2003-365，pp.71-76, 2004-03）

上記文献に記載の技術では、中継局は受信信号を復号し、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）等により復号結果に誤りが有るか否か判定する。そして、中継局は、復号結果に誤りが無いときは復号結果を時空間符号化して中継送信を行うが、復号結果に誤りが有るときは中継送信を中止する。よって、上記文献に記載の技術では、復号結果に誤りが有るときはダイバーシチ効果が得られないという問題があった。

本発明の目的は、時空間符号化を適用した協同中継において、中継局が受信した信号に誤りが有る場合でもダイバーシチ効果を得ることができる無線通信装置および無線通信方法を提供することである。

本発明の無線通信装置は、中継送信を行う無線通信装置であって、複数の信号を受信する受信手段と、前記複数の信号に誤りが有るか否かを判定する誤り判定手段と、前記複数の信号のいずれにも誤りが無い場合、中継送信を行う他の無線通信装置で用いられる第１
信号系列と異なる第２信号系列を生成する符号化を用いて前記複数の信号を符号化する一方、前記複数の信号のいずれかに誤りが有る場合、前記第１信号系列を生成する符号化を用いて誤りが無い信号のみを符号化する符号化手段と、符号化された信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、時空間符号化を適用した協同中継において、中継局が受信した信号に誤りが有る場合でもダイバーシチ効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する無線通信装置は、第一の無線通信装置からの送信信号を第二の無線通信装置へ中継送信する無線通信装置であって、例えば、移動体通信システムにおいて使用される中継局に搭載されるものである。なお、以下の実施の形態では、中継送信を行う無線通信装置を中継局、第一の無線通信装置を移動局、第二の無線通信装置を基地局として説明する。

また、以下の各実施の形態における移動体通信システムには、図１に示すように、複数の移動局（移動局１,２）と複数の中継局（中継局１,２）が存在し、複数の中継局が複数の移動局からの送信信号を基地局へ中継送信する。移動局、中継局および基地局は、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。

また、この移動体通信システム（図１）では、中継局１および中継局２は、移動局１からの信号Ｓ１および移動局２からの信号Ｓ２を共に受信する。そして、中継局１および中継局２は、ＳＴＢＣを用いた時空間符号化を適用した協同中継を行う。より具体的には、中継局１は、図１に示すように、Ｓ１とＳ２とをＳＴＢＣを用いて時空間符号化して信号系列Ｓ１,−Ｓ２^＊を生成し、時刻ｔでＳ１を、時刻ｔ＋Ｔで−Ｓ２^＊を基地局に中継送信する。一方、中継局２は、図１に示すように、Ｓ１とＳ２とをＳＴＢＣを用いて時空間符号化して信号系列Ｓ２,Ｓ１^＊を生成し、時刻ｔでＳ２を、時刻ｔ＋ＴでＳ１^＊を基地局に中継送信する。‘＊’は複素共役を示す。

ここでは、ＳＴＢＣとしてAlamouti符号の信号系列を使用する。Alamouti符号の信号系
列は以下の行列Ａで表される。

本移動体通信システム（図１）では、２つの中継局を２つのアンテナに見立てて時空間符号化を行うため、中継局１,２はそれぞれ行列Ａの各行を生成する符号化を行う。つまり、中継局１は行列Ａの一行目の信号系列Ｓ１,−Ｓ２^＊を生成する符号化を行い、中継局２は行列Ａの二行目の信号系列Ｓ２,Ｓ１^＊を生成する符号化を行う。

よって、基地局は、時刻ｔにｒ_１（式（１））を受信し、時刻ｔ＋Ｔにｒ_２（式（２））を受信する。式（１）,（２）において、ｈ_１は中継局１と基地局との間のチャネルを表し、ｈ_２は中継局２と基地局との間のチャネルを表し、ｎ_１およびｎ_２は雑音を表す。r₁ = h₁S1 + h₂S2 + n₁ …式（１）
r₂ = -h₁S2^* + h₂S1^*+ n₂ …式（２）

そして、基地局は、Ｓ１',Ｓ２'を式（３）,（４）により推定する。
S1' = h₁ ^*r₁ + h₂r₂ ^* …式（３）
S2' = h₂ ^*r₁ - h₁r₂ ^* …式（４）

つまり、基地局では、式（３）,（４）に式（１）,（２）を代入して式（５）,（６）によりＳ１',Ｓ２'を得る。
S1' = |h₁|²S1 + |h₂|² S1 + h₁ ^*n₁ + h₂n₂ ^* …式（５）
S2' = |h₁|²S2 + |h₂|² S2 + h₂ ^*n₁- h₁n₂ ^* …式（６）

式（５）,（６）から得られるＳ１',Ｓ２'は、雑音が大きくなっているものの、最大比合成された信号と同様の形をとる。よって、本移動体通信システム（図１）では、基地局は、移動局１からの信号と移動局２からの信号とを最大比合成することができる。

このように、以下の各実施の形態では、中継局１および中継局２は協同して移動局１からの信号と移動局２からの信号とを基地局へ中継送信する。また、中継送信には、ＳＴＢＣを用いた時空間符号化を適用する。さらに、ＳＴＢＣとして上記のようなAlamouti符号の信号系列を用いる。

なお、以下の実施の形態における中継局は予め設置された中継局であってもよいし、アドホック網（例えば、特開２００１−１８９９７１号公報参照）のように他の移動局を中継局として利用してもよい。

（実施の形態１）
本実施の形態では、中継局１が、Ｓ１およびＳ２のいずれにも誤りが無い場合、中継局２で用いられる信号系列（行列Ａの二行目）と異なる信号系列（行列Ａの一行目）を生成する符号化を用いてＳ１およびＳ２を符号化する一方、Ｓ１またはＳ２のいずれかに誤りが有る場合、中継局２で用いられる信号系列（行列Ａの二行目）を生成する符号化を用いて誤りが無い信号のみを符号化する。また、中継局１は、誤りが有る信号の中継送信を中止する。

中継局１は、Ｓ１およびＳ２のいずれにも誤りが無い場合は、上記のように、Ｓ１およびＳ２に対し行列Ａの一行目を生成する符号化を行って、時刻ｔでＳ１を、時刻ｔ＋Ｔで−Ｓ２^＊を基地局に中継送信する。

一方、図２に示すように、Ｓ１に誤りが無く、Ｓ２に誤りが有った場合、中継局１は、Ｓ２の中継送信を中止するとともに、Ｓ１のみに対し行列Ａの二行目を生成する符号化を行う。よって、中継局１は、時刻ｔでは中継送信を行わず（Ｎｕｌｌ）、時刻ｔ＋ＴでＳ１^＊を基地局に中継送信する。つまり、この場合、中継局１は、Ｓ１およびＳ２の双方に誤りが無い場合に時刻ｔで送信される予定のＳ１のみを中継局２での位相に揃えて時刻ｔ＋Ｔで中継送信する。よって、この場合、中継局１において行列Ａの二行目を生成する符号化により生成されたＳ１^＊は、中継局２から時刻ｔ＋Ｔで中継送信される信号と送信タイミングおよび位相が等しくなる。

また、Ｓ１に誤りが有り、Ｓ２に誤りが無かった場合、中継局１は、Ｓ１の中継送信を中止するとともに、Ｓ２のみに対し行列Ａの二行目を生成する符号化を行う。よって、中継局１は、時刻ｔでＳ２を基地局に中継送信し、時刻ｔ＋Ｔでは中継送信を行わない（Ｎｕｌｌ）。つまり、この場合、中継局１は、Ｓ１およびＳ２の双方に誤りが無い場合に時刻ｔ＋Ｔで送信される予定のＳ２のみを時刻ｔで中継送信する。よって、この場合、中継局１において行列Ａの二行目を生成する符号化により生成されたＳ２は、中継局２から時刻ｔで中継送信される信号と送信タイミングおよび位相が等しくなる。

このようにして、中継局１は、Ｓ１およびＳ２のいずれかに誤りが有る場合、誤りが有る信号の中継送信を中止するとともに、誤りが無い信号の送信タイミングおよび位相を中継局２での送信タイミングおよび位相に合わせる。これにより、中継局１においてＳ１およびＳ２のいずれかに誤りが有る場合に、誤りが無い信号の送信タイミングおよび位相が中継局２での送信タイミングおよび位相と一致するので、基地局ではその誤りが無い信号についてダイバーシチ効果を得ることができる。つまり、本実施の形態によれば、時空間符号化を適用した協同中継において、中継局が受信した信号に誤りが有りＳＴＢＣでの符号化によるダイバーシチ効果が得られない場合でも、送信ダイバーシチによるダイバーシチ効果を得ることができる。

次いで、本実施の形態に係る中継局の構成について説明する。本実施の形態に係る中継局１００の構成を図３に示す。なお、上記の中継局１および中継局２は同一の構成を有する。また、以下の説明では、上り回線での中継送信に限定して説明するが、上り回線と同様にして下り回線の中継送信を行うことができる。

中継局１００において、無線受信部１０２は、移動局からの信号Ｓ１,Ｓ２および基地局からの符号化情報を、アンテナ１０１を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を行って出力する。無線受信部１０２は、Ｓ１,Ｓ２を信号分離部１０３に出力し、符号化情報を符号化制御部１０９に出力する。

符号化情報は、Ｓ１,Ｓ２の双方に誤りが無い場合にどの中継局がどの信号系列を生成する時空間符号化を行うかを示す情報である。つまり、符号化情報では、Ｓ１,Ｓ２の双方に誤りが無い場合に、中継局１が行列Ａの一行目を生成する符号化を行うことが示され、中継局２が行列Ａの二行目を生成する符号化を行うことが示されている。

信号分離部１０３は、Ｓ１とＳ２とを分離し、Ｓ１を復調部１０４−１に出力し、Ｓ２を復調部１０４−２に出力する。

復調部１０４−１はＳ１を復調し、復号部１０５−１は復調後のＳ１を復号し、復号結
果Ｓ１を誤り判定部１０６−１および符号化部１０７−１に出力する。

復調部１０４−２はＳ２を復調し、復号部１０５−２は復調後のＳ２を復号し、復号結果Ｓ２を誤り判定部１０６−２および符号化部１０７−２に出力する。

誤り判定部１０６−１はＣＲＣを用いて復号結果Ｓ１に誤りが有るか否かを判定し、判定結果（誤りが有る場合：ＮＧ，誤りが無い場合：ＯＫ）を符号化制御部１０９および無線送信部１１２に出力する。

誤り判定部１０６−２はＣＲＣを用いて復号結果Ｓ２に誤りが有るか否かを判定し、判定結果（誤りが有る場合：ＮＧ，誤りが無い場合：ＯＫ）を符号化制御部１０９および無線送信部１１２に出力する。

符号化部１０７−１は復号結果Ｓ１を再び符号化し、変調部１０８−１は符号化後のＳ１を再び変調する。

符号化部１０７−２は復号結果Ｓ２を再び符号化し、変調部１０８−２は符号化後のＳ２を再び変調する。

符号化制御部１０９は、復号結果Ｓ１および復号結果Ｓ２の誤り判定結果に基づいて、誤りが無い信号を中継送信対象と決定するとともに、時空間符号化部１１０がどの信号系列（行列Ａの一行目または二行目）を生成する符号化を行うかを決定して、時空間符号化部１１０に指示する。また、符号化制御部１０９は、復号結果Ｓ１または復号結果Ｓ２のいずれかに誤りが有る場合、その旨を通知する通知信号（誤り通知信号）を生成するよう誤り通知信号生成部１１１に指示する。

時空間符号化部１１０は、変調後のＳ１,Ｓ２のうち誤りが無い信号のみを、符号化制御部１０９からの指示に従って上記のように符号化し、無線送信部１１２に出力する。

誤り通知信号生成部１１１は、符号化制御部１０９の指示に従って誤り通知信号を生成し、無線送信部１１２に出力する。

無線送信部１１２は、符号化された信号および誤り通知信号に対してアップコンバート等の無線処理を施して、アンテナ１０１から基地局へ送信する。但し、無線送信部１１２は、復号結果Ｓ１および復号結果Ｓ２の双方に誤りが有る場合は、送信を行わない。よって、この場合は中継送信が中止される。

次いで、中継局１００での処理フローを図４のフローチャートを用いて説明する。

ＳＴ２０１でＳ１に誤りが無く、ＳＴ２０２でＳ２に誤りが無い場合、つまり、Ｓ１およびＳ２のいずれにも誤りが無い場合は、信号系列の変更は行われない。よって、この場合、例えば中継局１の符号化制御部１０９は、時空間符号化部１１０に対し行列Ａの一行目を生成する符号化を行うよう指示する。この指示に従い、中継局１の時空間符号化部１１０は、Ｓ１およびＳ２に対し行列Ａの一行目を生成する符号化を行う。

ＳＴ２０１でＳ１に誤りが無く、ＳＴ２０２でＳ２に誤りが有る場合、および、ＳＴ２０１でＳ１に誤りが有り、ＳＴ２０３でＳ２に誤りが無い場合、つまり、Ｓ１またはＳ２のいずれか一方にのみ誤りが有る場合は、ＳＴ２０４で誤り通知信号が生成されるとともに、ＳＴ２０５で信号系列が変更される。よって、この場合、例えば中継局１の符号化制御部１０９は、時空間符号化部１１０に対し、誤りが無い信号のみを符号化するよう指示
するとともに、行列Ａの二行目を生成する符号化を行うよう指示する。この指示に従い、中継局１の時空間符号化部１１０は、Ｓ１およびＳ２のうち誤りが無い信号のみに対し行列Ａの二行目を生成する符号化を行う。

ＳＴ２０１でＳ１に誤りが有り、ＳＴ２０３でＳ２に誤りが有る場合、つまり、Ｓ１およびＳ２の双方に誤りが有る場合は、ＳＴ２０６で中継送信が中止される。

次いで、本実施の形態に係る基地局の構成について説明する。本実施の形態に係る基地局３００の構成を図５に示す。

基地局３００において、符号化部３０１は送信信号を符号化し、変調部３０２は符号化後の送信信号を変調して無線送信部３０３に出力する。

符号化情報生成部３０４は符号化情報を生成して無線送信部３０３に出力する。

無線送信部３０３は、送信信号および符号化情報に対してアップコンバート等の無線処理を施して、アンテナ３０５から送信する。

無線受信部３０６は、中継局１００からの中継信号および誤り通知信号をアンテナ３０５を介して受信し、ダウンコンバート等の無線処理を行って出力する。

時空間復号部３０７は、誤り通知信号が無い場合はＳＴＢＣで符号化されたものとして中継信号を復号し、誤り通知信号が有る場合は送信ダイバーシチされたものとして中継信号を復号する。復号後の信号は、Ｓ１とＳ２とに分離されてそれぞれ復調部３０８−１,３０８−２に入力される。

復調部３０８−１はＳ１を復調し、復号部３０９−１は復調後のＳ１を復号する。

復調部３０８−２はＳ２を復調し、復号部３０９−２は復調後のＳ２を復号する。

次いで、図６に、中継局１においてＳ１に誤りが無く、Ｓ２に誤りが有り、中継局２においてＳ１およびＳ２の双方に誤りが無い場合のシーケンス図を示す。

フレーム１では、基地局が符号化情報を中継局１および中継局２へ送信する。

フレーム２では、移動局１と移動局２はそれぞれＳ１とＳ２を中継局１と中継局２へ送信する。中継局１および中継局２はＳ１とＳ２に対しＣＲＣを行う。中継局１ではＳ２のＣＲＣがＮＧであるので、中継局１は誤り通知信号を基地局へ送信する。また、中継局１は信号系列を行列Ａの一行目から行列Ａの二行目に変更する。なお、中継局２は信号系列を行列Ａの二行目のまま変更しない。

フレーム３（上記の時刻ｔ）では、中継局２が、行列Ａの二行目を生成する符号化により生成したＳ２を送信する。

フレーム４（上記の時刻ｔ＋Ｔ）では、中継局１および中継局２の双方が、行列Ａの二行目を生成する符号化により生成したＳ１^＊をそれぞれ送信する。

なお、中継局１００は、誤り通知信号を他の信号に付加して送信してもよい。例えば、中継局１００は、誤り通知信号をＳ１またはＳ２に付加して送信してもよい。

また、基地局３００は、符号化情報を一定周期ごとに送信してもよいし、情報の内容に変更があったときにだけ送信してもよい。

また、本実施の形態では、基地局３００の時空間復号部３０７での処理を簡単にするために中継局１００が誤り通知信号を基地局３００へ送信した。しかし、時空間復号部３０７が、中継信号がＳＴＢＣで符号化されたのか、送信ダイバーシチされたのかをブラインド判定により判定できる場合には、中継局１００における誤り通知信号の生成および送信は不要となる。よって、この場合の中継局の構成は図７に示すようになる。図７に示す中継局３５０は、図３に示す中継局１００から誤り通知信号生成部１１１を除いたものとなる。以下の実施の形態では、時空間復号部３０７が、中継信号がＳＴＢＣで符号化されたのか、送信ダイバーシチされたのかをブラインド判定により判定できるものとする。

（実施の形態２）
本実施の形態では、中継局１は、Ｓ１またはＳ２のいずれかに誤りが有る場合、中継局２が中継送信した信号を受信し、基地局からの再送要求に備える点において実施の形態１と相違する。これにより、中継局１は、誤りが有るために中継局１から送信されなかった信号と同一の信号を中継局２から受信することができるため、基地局から再送要求があった場合に、中継局２から受信した信号を基地局へ中継送信することができる。

例えば、中継局１は、図８に示すように、Ｓ１に誤りが無く、Ｓ２に誤りが有った場合、中継送信を行わない時刻ｔで、中継局２が基地局へ中継送信したＳ２を受信する。また、中継局１は、中継局２から受信したＳ２に誤りが無い場合、そのＳ２をバッファに保存する。そして、中継局１は、基地局から再送要求があった場合に、バッファに保存したＳ２を基地局へ送信する。他の点は、実施の形態１と同一である。

次いで、本実施の形態に係る中継局の構成について説明する。本実施の形態に係る中継局４００の構成を図９に示す。実施の形態１と同一の点は説明を省略する。

誤り判定部１０６−１,１０６−２は、判定結果を無線受信部１０２およびバッファ４０１にも出力する。

無線受信部１０２は、誤りが有った信号と同一の信号を他の中継局から受信して信号分離部１０３に出力する。また、無線受信部１０２は、基地局から受信した再送要求をバッファ４０１に出力する。

バッファ４０１は、復号部１０５−１,１０５−２から出力される復号結果のうち誤りが無い復号結果のみを保存する。そして、バッファ４０１は、再送要求が入力された場合、保存されている復号結果のうち、その再送要求に従った復号結果を符号化部１０７−１,１０７−２に出力する。すなわち、バッファ４０１は、基地局からＳ１の再送を要求された場合は誤りが無い復号結果Ｓ１を符号化部１０７−１に出力し、基地局からＳ２の再送を要求された場合は誤りが無い復号結果Ｓ２を符号化部１０７−２に出力する。

次いで、図１０に、中継局１においてＳ１に誤りが無く、Ｓ２に誤りが有り、中継局２においてＳ１およびＳ２の双方に誤りが無い場合のシーケンス図を示す。フレーム１,２,４での処理は実施の形態１と同一であるため説明を省略する。

フレーム３（上記の時刻ｔ）では、中継局２が、行列Ａの二行目を生成する符号化により生成したＳ２を送信し、基地局および中継局１が受信する。基地局で受信されたＳ２のＣＲＣ結果はＮＧで、中継局１で受信されたＳ２のＣＲＣ結果はＯＫであったものとする。

フレーム５では、基地局がＳ２の再送要求を送信する。

フレーム６では、再送要求に従って、中継局１,２がＳ２を送信する。

このように、本実施の形態によれば、中継局は、ＣＲＣがＮＧとなった信号であっても、その信号と同一の信号を他の中継局から受信してＣＲＣがＯＫになれば、基地局から再送要求があった場合に、その信号を基地局へ送信することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、中継局１,２に互いに異なる優先度を付加し、優先度が低い中継局は、時刻ｔで送信予定の信号に誤りが無く、時刻ｔ＋Ｔで送信予定の信号に誤りが有る場合、優先度が高い中継局が時刻ｔにおいて中継送信を行ったか否か確認してから中継送信を行う点において実施の形態１と相違する。これにより、中継局１,２でそれぞれ異なる移動局からの信号に誤りが有った場合に、中継局１,２が同じ時刻ｔ＋Ｔで異なる信号を送信してしまうことを防止できる。

例えば、中継局１の優先度が高く、中継局２の優先度が低いとすると、中継局２は、時刻ｔで送信予定のＳ２に誤りが無く、時刻ｔ＋Ｔで送信予定のＳ１に誤りが有った場合、図１１に示すように、時刻ｔで中継局１からの信号を受信し、中継局１が信号系列を変更して中継送信を行ったか否か確認する。

図１１に示す例では、中継局２は時刻ｔで中継局１から何も受信できなかったので、中継局２は、中継局１でＳ２のみに誤りが有ったか、または、Ｓ１およびＳ２の双方に誤りが有ったと推測できる。よって、中継局２は、中継局１が時刻ｔ＋Ｔで、Ｓ１^＊を送信するか、または、中継送信を行わないかのいずれかであると推測できる。そこで、中継局２は、中継局１からのＳ１^＊と中継局２からのＳ２とが衝突することを回避するために、時刻ｔ＋ＴでＳ２を送信しない。

また、中継局２が時刻ｔで中継局１からの信号を受信した場合、中継局２は、中継局１でＳ１およびＳ２の双方に誤りが無かったか、または、Ｓ１またはＳ２のいずれかに誤りが有ったと推測できる。よって、中継局２は、中継局１が時刻ｔで、Ｓ１を送信するか、または、−Ｓ２^＊を送信するかのいずれかであると推測できる。よって、この場合、中継局２は、信号系列を変更して、時刻ｔ＋Ｔで−Ｓ２^＊を送信する。中継局１でＳ１およびＳ２の双方に誤りが無い場合は、中継局２が時刻ｔ＋Ｔで−Ｓ２^＊を送信することにより時刻ｔ＋Ｔでダイバーシチ効果を得ることができる。また、中継局１でＳ１のみに誤りが有った場合、中継局１は時刻ｔで−Ｓ２^＊を送信し、時刻ｔ＋Ｔでは中継送信を行わないので、中継局２が時刻ｔ＋Ｔで送信する−Ｓ２^＊は干渉を受けることなく基地局で受信される。

このような中継局２の動作をまとめると図１２に示すようになる。

なお、中継局２は、時刻ｔで送信予定のＳ２に誤りが有り、時刻ｔ＋Ｔで送信予定のＳ１に誤りが無く、時刻ｔで中継局１から何も受信できなかった場合、時刻ｔ＋Ｔでは中継局１がＳ１^＊を送信するか、または、中継送信を行わないかのいずれかであると推測できる。よって、この場合、中継局２は、時刻ｔでＳ１^＊を送信してもよい。この動作を考慮すると図１２は図１３に示すようになる。

また、中継局２は、時刻ｔで送信予定のＳ２に誤りが有り、時刻ｔ＋Ｔで送信予定のＳ１に誤りが無い場合は実施の形態１従って動作し、時刻ｔで送信予定のＳ２に誤りが無く
、時刻ｔ＋Ｔで送信予定のＳ１に誤りが有った場合だけ本実施の形態に従って動作してもよい。

次いで、本実施の形態に係る優先度が低い中継局の構成について説明する。本実施の形態に係る優先度が低い中継局５００の構成を図１４に示す。実施の形態１と同一の点は説明を省略する。なお、優先度が高い中継局の構成は実施の形態１と同一である。

誤り判定部１０６−１,１０６−２は、判定結果を無線受信部１０２にも出力する。

無線受信部１０２は、誤り判定部１０６−１,１０６−２からＮＧを入力された場合、優先度が高い中継局が時刻ｔで送信する信号を受信して信号分離部１０３に出力する。

信号分離部１０３は、入力された信号を分離して、受信信号判定部５０１にも出力する。

受信信号判定部５０１は、時刻ｔでの受信信号の有無に基づき、優先度が高い中継局が時刻ｔで信号を送信したか否か判定し、判定結果を符号化制御部１０９に出力する。

符号化制御部１０９は、時刻ｔ＋Ｔでの送信が図１２に示すように行われるように、判定結果に基づいて時空間符号化部１１０を制御する。

（実施の形態４）
本実施の形態では、中継局１,２に互いに異なる優先度を付加し、優先度が低い中継局は、時刻ｔで送信予定の信号に誤りが有り、時刻ｔ＋Ｔで送信予定の信号に誤りが無い場合、優先度が高い中継局が時刻ｔにおいてどの信号を送信したか判定し、その判定結果から優先度が高い中継局が信号系列を変更して中継送信を行ったか否か確認してから中継送信を行う点において実施の形態１と相違する。これにより、中継局１,２でそれぞれ異なる移動局からの信号に誤りが有った場合に、中継局１,２が同じ時刻ｔで異なる信号を送信してしまうことを防止できる。

例えば、中継局１の優先度が高く、中継局２の優先度が低いとすると、中継局２は、時刻ｔで送信予定のＳ２に誤りが有り、時刻ｔ＋Ｔで送信予定のＳ１に誤りが無かった場合、図１５に示すように、時刻ｔで中継局１からの信号を受信し、中継局１が信号系列を変更して中継送信を行ったか否か確認する。

図１５に示す例では、中継局２は時刻ｔで中継局１からＳ２を受信したので、中継局２は、中継局１でＳ１のみに誤りが有ったと推測できる。そこで、中継局２は、中継局１からのＳ２と中継局２からのＳ１とが衝突することを回避するために、信号系列を変更せずに、時刻ｔ＋ＴでＳ１^＊を送信する。

また、中継局２は時刻ｔで中継局１からＳ１を受信した場合、中継局１ではＳ１およびＳ２の双方に誤りが無かったと推測できる。中継局２でのＳ２には誤りが有るため、中継局２は中継局１が時刻ｔ＋Ｔで送信予定のＳ２^*を中継送信することができないので、この場合、中継局２は中継送信を中止する。

このような中継局２の動作をまとめると図１６に示すようになる。このような動作により、優先度が高い中継局１においてＳ１に誤りが有った場合でも、同一時刻ｔでの異なる信号の衝突を回避することができる。また、優先度が高い中継局１においてＳ２に誤りが有った場合に、時刻ｔ＋Ｔで送信されるＳ１のダイバーシチ利得を得ることができる。

次いで、本実施の形態に係る優先度が低い中継局の構成について説明する。本実施の形態に係る優先度が低い中継局６００の構成を図１７に示す。実施の形態１と同一の点は説明を省略する。なお、優先度が高い中継局の構成は実施の形態１と同一である。

誤り判定部１０６−１,１０６−２は、判定結果を無線受信部１０２にも出力する。

無線受信部１０２は、誤り判定部１０６−１,１０６−２からＮＧを入力された場合、優先度が高い中継局が時刻ｔで送信する信号を受信して信号分離部１０３に出力する。

信号分離部１０３は、入力された信号を分離して、相関部６０１にも出力する。

相関部６０１は、移動局からの受信信号と優先度が高い中継局からの時刻ｔでの受信信号との相関をとり、その相関の高さに従ってそれらの信号が同じ信号か否かを判定することにより、優先度が高い中継局が時刻ｔ＋Ｔで送信する信号を上記のようにして推測する。相関部６０１は、相関がしきい値よりも高い場合、それらの信号が同じ信号であると判定する。

そして、符号化制御部１０９は、時刻ｔ＋Ｔでの送信が図１６に示すように行われるように、推測結果に基づいて時空間符号化部１１０を制御する。

なお、中継局６００は、優先度が高い中継局から誤り通知信号を受信し、その誤り通知信号に基づいて移動局からの受信信号と優先度が高い中継局からの時刻ｔでの受信信号とが同じ信号か否かを判定することにより、優先度が高い中継局が時刻ｔ＋Ｔで送信する信号を上記のようにして推測してもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態ではＳＴＢＣとしてAlamouti符号の信号系列を使用したが、ＳＴＢＣとして式（７）の条件を満たす他の符号系列を使用してもよい。

式（７）において、Ｓ１,Ｓ１^＊,Ｓ２,Ｓ２^＊は以下のように２行２列の行列Ｘに配置される。またＳ１とＳ１^＊、Ｓ２とＳ２^＊は対角線上に配置される。さらに、Ｓ１,Ｓ１^＊,Ｓ２,Ｓ２^＊には−１が乗算されてもよい。

また、中継局１および中継局２のうちいずれか一方のみが上記実施の形態に係る構成を採ってもよい。

また、上記実施の形態では、中継局の数が３つ以上であってもよい。

また、上記実施の形態では、誤り判定にＣＲＣを用いたが、他の判定方法を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、中継局と基地局との間、または、移動局と中継局との間に、さらに他の中継局が存在してもよい。

また、上記実施の形態のシーケンス図において各フレームは連続しているが、各フレームの間に図示しない他のフレームが存在してもよい。

また、上記実施の形態における基地局はNode B、移動局はUEと表されることがある。また、上記実施の形態における中継局は、リピータ、簡易基地局、クラスタヘッド等と呼ばれることもある。

また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

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チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。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、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。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よい。

さらには、半導体技術の進歩また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よい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

２００６年３月３１日出願の特願２００６−１００８３０の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、移動局や基地局等の無線通信装置が中継局を介して無線通信を行う通信システム（例えば、マルチホップシステム）等に適用することができる。

各実施の形態に係る移動体通信システム 実施の形態１に係る移動体通信システム 実施の形態１に係る中継局の構成図 実施の形態１に係る中継局の動作フロー図 実施の形態１に係る基地局の構成図 実施の形態１に係るシーケンス図 実施の形態１に係る中継局の構成図 実施の形態２に係る移動体通信システム 実施の形態２に係る中継局の構成図 実施の形態２に係るシーケンス図 実施の形態３に係る移動体通信システム 実施の形態３に係る中継局の動作を示す図 実施の形態３に係る中継局の動作を示す図 実施の形態３に係る中継局の構成図 実施の形態４に係る移動体通信システム 実施の形態４に係る中継局の動作を示す図 実施の形態４に係る中継局の構成図

Claims (6)

1. 中継送信を行う無線通信装置であって、
   複数の信号を受信する受信手段と、
   前記複数の信号に誤りが有るか否かを判定する判定手段と、
   前記複数の信号のいずれにも誤りが無い場合、中継送信を行う他の無線通信装置で用いられる第１信号系列と異なる第２信号系列を生成する符号化を用いて前記複数の信号を符号化する一方、
   前記複数の信号のいずれかに誤りが有る場合、前記第１信号系列を生成する符号化を用いて誤りが無い信号のみを符号化する符号化手段と、
   符号化された信号を送信する送信手段と、
   を具備する無線通信装置。
2. 前記複数の信号のいずれかに誤りが有る場合、その旨を通知する通知信号を生成する生成手段、をさらに具備し、
   前記送信手段は、前記通知信号を送信する、
   請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記受信手段は、前記複数の信号のいずれかに誤りが有る場合、前記他の無線通信装置が中継送信した信号を受信する、
   請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記送信手段は、第１時刻で送信予定の信号に誤りが無く、前記第１時刻より後の第２時刻で送信予定の信号に誤りが有り、前記無線通信装置の優先度が前記他の無線通信装置の優先度より低く、かつ、前記他の無線通信装置が前記第１時刻で中継送信を行っていた場合に、前記第１信号系列を生成する符号化を用いて生成された信号を前記第２時刻で送信する、
   請求項１記載の無線通信装置。
5. 前記送信手段は、第１時刻で送信予定の信号に誤りが無く、前記第１時刻より後の第２時刻で送信予定の信号に誤りが有り、前記無線通信装置の優先度が前記他の無線通信装置の優先度より低く、かつ、前記他の無線通信装置が前記第１信号系列を生成する符号化を用いて生成された信号を送信していた場合に、前記第１信号系列を生成する符号化を用いて生成された信号を送信する、
   請求項１記載の無線通信装置。
6. 中継送信を行う無線通信装置において使用される無線通信方法であって、
   複数の信号を受信する受信工程と、
   前記複数の信号に誤りが有るか否かを判定する誤り判定工程と、
   前記複数の信号のいずれにも誤りが無い場合、中継送信を行う他の無線通信装置で用いられる第１信号系列と異なる第２信号系列を生成する符号化を用いて前記複数の信号を符号化する一方、
   前記複数の信号のいずれかに誤りが有る場合、第１信号系列を生成する符号化を用いて誤りが無い信号のみを符号化する符号化工程と、
   符号化された信号を送信する送信工程と、
   を具備する無線通信方法。

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