JP5187132B2 - 通信装置、通信システムおよび通信方法 - Google Patents
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Description
(例えば、非特許文献2参照)。
図1は、本実施の形態に係る通信装置を示す図である。通信装置1は、受信装置2と通信を行う。受信装置2は、通信装置1を含む通信システムから、第1のデータと第2のデータとを受信する。第1のデータおよび第2のデータは、符号化により得られたデータブロックの一部である。第1のデータおよび第2のデータは、例えば、同一内容のデータブロックをそれぞれパンクチャリングすることで生成される。受信装置2は、受信した第1のデータと第2のデータとを合成して復号する。なお、3つ以上のデータを受信し合成するようにしてもよい。
制御部1aは、第1のデータの送信に用いる第1のリソースと第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求める。制御部1aは、受信装置2から第1のリソースおよび第2のリソースそれぞれの通信品質を示すフィードバック情報を取得することで、通信品質の差を求めることができる。ただし、受信装置2で通信品質の差を算出し、制御部1aが受信装置2から通信品質の差を示す情報を取得するようにしてもよい。
図2は、第1の実施の形態の無線通信システムの構成を示す図である。この無線通信システムは、基地局100、リレー局200および移動局300を有する。なお、基地局100は、図1の通信装置1に相当する。移動局300は、図1の受信装置2に相当する。
J. N. Laneman, D. N. C. Tse and G. W. Wornell, "Cooperative Diversity in Wireless Networks: Efficient Protocols and Outage Behavior", IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 50, No. 12, pp. 3062-3080, 2004.
パリティ選択方式に関しては、例えば、データブロックを2分割する方法を示した以下の文献(非特許文献2)が挙げられる。
ここで、基地局100が、SDリンクの通信品質とRDリンクの通信品質の両方を考慮して、符号化率や変調方式などの変調符号化方式を適応的に決定する方法を説明する。1つの方法として、SDリンクの通信品質とRDリンクの通信品質とから、各変調符号化方式を適用した場合のリンク全体での相互情報量(MI:Mutual Information)またはビット情報量(RBIR:Received Bit Information Rate)を推定し、相互情報量やビット情報量が最大となる変調符号化方式を選択する方法が考えられる。
R. G. Gallager, "Information Theory and Reliable Communication".
L. Wan, S. Tsai and M. Almergn, "A fading-insensitive performance metric for a unified link quality model", IEEE 2006 Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Vol. 4, pp. 2110-2114, 2006.
また、他の方法として、SDリンクの通信品質とRDリンクの通信品質とから、リンク全体の通信品質を表す有効通信品質(例えば、有効SNR)を算出し、有効通信品質に応じた変調符号化方式を選択する方法が考えられる。例えば、有効SNRを式(1)のように定義することができる。ここで、α1,α2は所定のパラメータ、F(x)は所定の関数、Nはリンク数(図2の例では、N=2)、γiは各リンクのSNRである。α1,α2,F(x)は、リレー方式に依存する。
K. Brueninghaus, et al., "Link performance models for system level simulations of broadband radio access systems", IEEE 16th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), Vol. 4, pp. 2306-2311, 2005.
このように、SDリンクおよびRDリンクを含むリンク全体の有効通信品質は、リレー方式に応じた計算式を用いて算出することができる。そして、算出した有効通信品質に基づいて、符号化率や変調方式などの変調符号化方式を適応的に決定することが可能となる。以下では、基地局100が、有効SNRに基づいて変調符号化方式を決定する場合を考える。
図6は、第1の実施の形態のフォーマット決定処理を示すフローチャートである。この処理は、基地局100において繰り返し実行される。以下、図6に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS21]移動局300は、基地局100からの受信信号に基づいて、SDリンクのSNRを測定する。また、リレー局200からの受信信号に基づいて、RDリンクのSNRを測定する。2つのSNRの測定は、同じタイミングで行ってもよいし、異なるタイミングで行ってもよい。
次に、第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第2の実施の形態の無線通信システムでは、3つのリレー方式を定義し、その中から適切なリレー方式を選択する。第2の実施の形態では、基地局とリレー局とでデータブロックの同一部分を切り出す方式を単純リピート方式と呼び、一部ビットが重複するように切り出す方式を複合方式と呼び、重複するビットがないように切り出す方式をパリティ選択方式と呼ぶこととする。
[ステップS32]制御部160は、RDリンクについて、SDリンクとのSNR差を計算する。すなわち、SDリンクのSNRをγ0、RDリンクのSNRをγ1として、SNR差=γ1−γ0を計算する。
[ステップS40]制御部160は、ステップS34、ステップS36またはステップS37で選択したリレー方式を示す制御情報を生成する。生成された制御情報は、変調部140を介して、リレー局200に送信される。
次に、第3の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第3の実施の形態の無線通信システムでは、通信方式としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を採用し、基地局はリソースブロックと呼ばれる単位で移動局に無線リソースを割り当てることができる。
[ステップS47]制御部160は、移動局300宛てのデータに適用するリレー方式として単純リピート方式を選択する。その後、処理をステップS48に進める。
[ステップS50]制御部160は、ステップS42でRDリンク用に割り当てたリソースブロックを示す制御情報を生成する。また、ステップS46またはステップS47で選択したリレー方式を示す制御情報を生成する。生成された制御情報は、変調部140を介して、リレー局200に送信される。
[ステップS51]移動局300は、基地局100からの受信信号およびリレー局200からの受信信号に基づいて、各リソースブロックのSNRを測定する。各リソースブロックの測定は、同じタイミングで行ってもよいし、異なるタイミングで行ってもよい。
[ステップS57]リレー局200は、ステップS56で基地局100が出力した信号を受信し、復調、デレートマッチングおよび復号を行ってデータブロックを再現する。そして、リレー局200は、データブロックに対して再度、誤り訂正符号化、レートマッチングおよび変調を行って、送信信号を生成する。その際、リレー局200は、ステップS54で通知されたリレー方式に従ってパンクチャリングを行う。
[ステップS59]移動局300は、ステップS56で基地局100から受信した信号およびステップS58でリレー局200から受信した信号をそれぞれ復調する。そして、移動局300は、各リンクの復調後のビット列を合成して復号する。
次に、第4の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第3の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第4の実施の形態の無線通信システムでは、基地局からリレー局へのリンク(SR(Source - Relay)リンク)の通信品質も考慮して、移動局への無線リソースの割り当てを制御する。
[ステップS65]制御部160は、ステップS64で計算したSNR差が所定の閾値Th1未満か判断する。閾値Th1未満の場合、処理をステップS66に進める。閾値Th1以上の場合、処理をステップS67に進める。
[ステップS67]制御部160は、移動局300宛てのデータに適用するリレー方式として単純リピート方式を選択する。その後、処理をステップS68に進める。
[ステップS70]制御部160は、ステップS61で取得したSNRとステップS69で決定した変調符号化方式とから、SRリンクとRDリンクとで達成可能な伝送レートを推定する。そして、制御部160は、SRリンクの伝送レートがRDリンクの伝送レートより小さいか判断する。SRリンクの伝送レートが小さい場合、処理をステップS71に進める。SRリンクの伝送レートが小さくない場合、処理をステップS63に進める。
[ステップS81]移動局300は、基地局100からの受信信号およびリレー局200aからの受信信号に基づいて、各リソースブロックのSNRを測定する。
[ステップS83]リレー局200aは、基地局100からの受信信号に基づいて、各リソースブロックのSNRを測定する。
[ステップS87]基地局100は、ステップS85で決定した変調符号化方式に従って、データブロックに対し誤り訂正符号化、レートマッチングおよび変調を行い、送信信号を生成する。
[ステップS89]リレー局200aは、ステップS88で基地局100が出力した信号を受信し、復調、デレートマッチングおよび復号を行ってデータブロックを再現する。そして、リレー局200aは、データブロックに対して再度、誤り訂正符号化、レートマッチングおよび変調を行って、送信信号を生成する。その際、リレー局200aは、ステップS84で通知されたリレー方式に従ってパンクチャリングを行う。
[ステップS91]移動局300は、ステップS88で基地局100から受信した信号およびステップS90でリレー局200aから受信した信号をそれぞれ復調する。そして、移動局300は、各リンクの復調後のビット列を合成して復号する。
次に、第5の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第3の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第5の実施の形態の無線通信システムでは、SDリンクおよびRDリンクの通信品質に応じて、協同ダイバーシティを停止させることができる。
[ステップS106]制御部160は、ステップS105で計算したSNR差が所定の閾値Th4(Th4<0)未満であるか判断する。すなわち、RDリンクに比べてSDリンクのSNRが十分に大きいか判断する。閾値Th4未満の場合、処理をステップS107に進める。閾値Th4以上の場合、処理をステップS108に進める。
[ステップS110]制御部160は、移動局300宛てのデータに適用するリレー方式として単純リピート方式を選択する。その後、処理をステップS111に進める。
次に、第6の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第6の実施の形態の無線通信システムでは、SNR差を基地局で計算せずに移動局で計算する。
[ステップS121]移動局300bは、基地局100からの受信信号に基づいて、SDリンクのSNRを測定する。また、リレー局200からの受信信号に基づいて、RDリンクのSNRを測定する。
[ステップS123]移動局300bは、ステップS122で計算したSNR差を示す情報(例えば、差分を示すCQI)と、ステップS121で測定したSDリンクに応じたCQIとを、フィードバック情報として基地局100に送信する。
[ステップS126]基地局100は、ステップS124で決定した変調符号化方式に従って、データブロックに対し誤り訂正符号化、レートマッチングおよび変調を行い、送信信号を生成する。
[ステップS128]リレー局200は、ステップS127で基地局100が出力した信号を受信し、ステップS128で通知されたリレー方式に従って中継する。
[ステップS130]移動局300bは、ステップS127で基地局100から受信した信号およびステップS129でリレー局200から受信した信号をそれぞれ復調する。そして、移動局300bは、各リンクの復調後のビット列を合成して復号する。
次に、第7の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第7の実施の形態の無線通信システムでは、HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)合成が行われる。すなわち、受信データの復号に失敗したとき、移動局は復号失敗データを破棄せずに保持しておき、その後に受信する再送データと合成して復号する。これにより、再送回数を低減することができる。
[ステップS142]移動局300cは、ステップS141で測定したSNRに応じたCQIを、フィードバック情報として基地局100cに送信する。
[ステップS145]移動局300cは、ステップS144で基地局100cが出力した信号を受信し、復調、デレートマッチングおよび復号を行う。そして、得られたデータブロックに対し誤り検出を行う。
[ステップS147]移動局300cは、基地局100cからの受信信号に基づいて、現在のSNRを測定する。そして、現在のSNRから再送データの受信時のSNRを推定する。
[ステップS149]基地局100cは、ステップS142で報告されたSNR(初回送信時のSNR)とステップS148で報告されたSNR(再送時のSNR)との差に基づいて、適切な再送パターン(単純リピート方式またはパリティ選択方式)を選択する。
[ステップS165]基地局100cは、ステップS164で生成した送信信号を、下りリンクの無線リソースを用いて無線出力する。
[ステップS168]基地局100cは、再送するデータブロックに対しレートマッチングおよび変調を行い、送信信号を生成する。その際、基地局100cは、ステップS163で選択した再送パターンに従って、パンクチャリングを行う。
(付記1) 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信装置であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御する制御部、
を有することを特徴とする通信装置。
(付記3) 前記制御部は、前記通信品質の差が所定の閾値より小さい場合は前記割合を0%とし、前記通信品質の差が前記所定の閾値以上の場合は前記割合を100%とすることを特徴とする付記1記載の通信装置。
(付記9) 前記制御部は、前記割合に応じた推定方法を用いて、前記第1のデータおよび前記第2のデータの送信を含む前記データブロックについての送信全体の通信品質を推定し、前記第1のデータおよび前記第2のデータの送信に用いる符号化変調方式を決定することを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記制御部は、前記受信部が取得した前記通信品質の情報に基づいて前記通信品質の差を求めることを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記制御部は、前記受信装置に対する前記リソースブロックの割り当て状況と前記受信部が取得した前記通信品質の情報とに基づいて前記通信品質の差を求めることを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記制御部は、前記受信部が取得した前記通信品質の差の情報に基づいて前記割合を制御する、
ことを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記制御部は、前記第1のデータには少なくとも前記組織ビットが含まれ、前記第2のデータには少なくとも前記パリティビットが含まれるよう制御することを特徴とする付記1記載の通信装置。
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御する制御部と、前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信すると共に、前記割合を示す制御情報を送信する送信部とを備える送信装置と、
前記送信装置から前記第1のデータおよび前記制御情報を受信し、前記第1のデータから前記データブロックを復元し、前記データブロックのうち前記制御情報が示す前記割合に応じた部分を前記第2のデータとして前記第2のリソースを用いて送信する中継装置と、
を有することを特徴とする通信システム。
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、
前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御し、
前記割合に従って、前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信し、前記第2のデータを前記第2のリソースを用いて送信する、
ことを特徴とする通信方法。
1a 制御部
1b 送信部
2 受信装置
Claims (11)
- 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信装置であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御する制御部、
を有し、
前記割合は、100%、0%およびX%(0<X<100)を含む、
ことを特徴とする通信装置。 - 前記制御部は、前記通信品質の差が所定の第1の閾値より小さい場合は前記割合を0%とし、前記通信品質の差が前記所定の第1の閾値以上で所定の第2の閾値より小さい場合は前記割合をX%とし、前記通信品質の差が前記所定の第2の閾値以上の場合は前記割合を100%とすることを特徴とする請求項1記載の通信装置。
- 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信装置であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御する制御部と、
前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信すると共に、前記第2のデータを前記第2のリソースを用いて送信する他の通信装置に対して前記割合を通知する送信部と、
を有することを特徴とする通信装置。 - 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信装置であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御する制御部と、
前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信し、前記受信装置から再送要求を受けた場合に、前記割合に基づいて前記第2のデータを前記第1のリソースより遅いタイミングである前記第2のリソースを用いて送信する送信部と、
を有することを特徴とする通信装置。 - 前記制御部は、前記割合に応じた推定方法を用いて、前記第1のデータおよび前記第2のデータの送信を含む前記データブロックについての送信全体の通信品質を推定し、前記第1のデータおよび前記第2のデータの送信に用いる符号化変調方式を決定することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の通信装置。
- 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信システムであって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御する制御部と、前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信すると共に、前記割合を示す制御情報を送信する送信部とを備える送信装置と、
前記送信装置から前記第1のデータおよび前記制御情報を受信し、前記第1のデータから前記データブロックを復元し、前記データブロックのうち前記制御情報が示す前記割合に応じた部分を前記第2のデータとして前記第2のリソースを用いて送信する中継装置と、
を有することを特徴とする通信システム。 - 前記制御部は、前記第1のリソースの通信品質が前記第2のリソースの通信品質よりも高い場合、前記中継装置による前記第2のデータの送信を停止させることを特徴とする請求項6記載の通信システム。
- 前記制御部は、前記第1のリソースの通信品質が所定の閾値より小さい場合、前記受信装置が前記第1のデータを用いて合成および復号を行うことを停止させることを特徴とする請求項6または7記載の通信システム。
- 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信システムの通信方法であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、
前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合であって、100%、0%およびX%(0<X<100)を含む割合を制御し、
前記割合に従って、前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信し、前記第2のデータを前記第2のリソースを用いて送信する、
ことを特徴とする通信方法。 - 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信システムの通信方法であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、
前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御し、
第1の通信装置が前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信し、前記第1の通信装置から第2の通信装置に対して前記割合を通知し、前記割合に基づいて前記第2の通信装置が前記第2のデータを前記第2のリソースを用いて送信する、
ことを特徴とする通信方法。 - 符号化により得られたデータブロックの一部である第1のデータおよび第2のデータを受信し前記第1のデータおよび前記第2のデータを合成して復号する受信装置と通信を行う通信システムの通信方法であって、
前記第1のデータの送信に用いる第1のリソースと前記第2のデータの送信に用いる第2のリソースとの間の通信品質の差を求め、
前記通信品質の差に応じて、前記第2のデータが前記第1のデータと重複した部分を含む割合を制御し、
前記第1のデータを前記第1のリソースを用いて送信し、
前記受信装置から前記第1のデータの送信に対する再送要求を受けた場合に、前記割合に基づいて前記第2のデータを前記第1のリソースより遅いタイミングである前記第2のリソースを用いて送信する、
ことを特徴とする通信方法。
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