JP5396471B2 - 中継アップリンク通信のためのシステムレベルのアーキテクチャ - Google Patents

Description

本願は、無線通信に関する。

通信が時分割多重（ＴＤＭ）式に構成されている、中継ダウンリンク（ＤＬ;下り回線）通信のためのシステムレベルのアーキテクチャが広く研究されている。データは、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）または中継局（ＲＳ）に、異なるタイムスロットで送信される。

ＷＴＲＵと、フラットフェージングチャネル状態を有するＲＳとを含むシステムについて、ＤＬセルラ通信のための様々な中継方式が提案され、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）のシミュレーションが実施されている。提案されている中継方式は、セルエッジのＷＴＲＵの信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）の分布を大いに促進し、セルカバレッジ（セル受信地域）を拡大するということを示している。これらの方式は、２つのフェーズ（ｐｈａｓｅ）からなる２ホップ（ｔｗｏ−ｈｏｐ）通信を想定している。フェーズ１（Ｔ_１）では、基地局（ＢＳ）が、あるＷＴＲＵ宛のメッセージを、選択されたＲＳに、そのＲＳがそのメッセージを正しく復号するまで送信する。ＲＳがＢＳによって送られた受信メッセージを復号するのに成功した後で、ＲＳは通信を引き継ぎ、ＷＴＲＵがメッセージを完全に復号するのに必要とされる情報を転送する。この送信は、ＢＳの協力があってもなくても実施することができる。

これらの中継方式のために、２つの主なチャネル符号化技法が提案されている。第１の主なチャネル符号化技法は、従来の固定レート符号化である。第２の主なチャネル符号化技法は、レートレス符号化である。

レートレス符号化の基本概念は、入力メッセージを無限に長いブロック長で符号化することである。次いでその（おそらくは無限の）出力が、有限サイズの無限ストリームに分割され、次いでそれらのメッセージが順次送信される。送信機は、受信機から復号に成功したとの肯定応答（ＡＣＫ）を受信したときにだけ、レートレスコードワード（ｃｏｄｅｗｏｒｄｓ;符号語）の送信を終了する。真に無限の符号出力は実際に生成することができないので、実際の送信は決して無限でないことに留意されたい。もっと正確に言えば、新しい符号化メッセージが（必要に応じて）「その場で」入力から生成され、かつ／または有限数の再送信がシステムパラメータとして確立されるということである。しかし、レートレス符号の実際のレートは、受信機がメッセージを正しく復号した時間によって決定され、固定ではない。これにより、レートレス符号は、時変チャネル（たとえばフェージングチャネル）がどのような状態をもたらしていても適応し、そのチャネルにとって正しい符号化レートを効果的に拾い上げることができる。もう一つの方法としての、固定レート符号化システムは、送信機内でチャネル状態情報（ＣＳＩ）が使用可能なければ、そのように行うことは困難であることが知られている。さらに、固定レート符号化システムは、チャネル変動に対処し、チャネル信頼性を高めるために、強制的に低効率（すなわち低レート）で動作させられる。これらの要因だけでも、中継システム内でレートレス符号化を適用する動機となる。しかし、レートレス符号化パラダイム（ｐａｒａｄｉｇｍ）は、符号化を複数の端末（ＷＴＲＵおよびＲＳ）間で分配させるための自然のパラダイムでもあり、端末同士が必要最低量の同期化で協調して送信することが望ましい。

アップリンク（ＵＬ：上り回線ともいう）通信では、ネットワーク構成および干渉モデル化を、ＤＬ通信におけるものと同じにすることができる。ＷＴＲＵ、ＲＳ、ＢＳにおいて、それぞれ１つの送信機アンテナと１つの受信機アンテナが存在し得る。

いくつかのＲＳを、各セル内で１つのＷＴＲＵを支援することに専念させることができる。ＲＳをＢＳに関連付けることができる。これらのＲＳは、１つのＷＴＲＵを支援することしかできず、同じセルに関連付けられ、関連付けられたＢＳと通信することができる。

セルあたり１つのＷＴＲＵが存在することができ、１つのタイムスロットでＷＴＲＵを支援するＲＳの数は、１つに制限することができる。

ＤＬと同様に、ｂは、ＷＴＲＵがＢＳに送達しなければならない情報ビットの総数を示すものとする。フェーズ１では、ＢＳは、ＷＴＲＵから送られたｂビットのすべてを受信することができるわけではなく、情報ビットを全く受信できない可能性もある。下付き文字ｒは、中継局（ｒｅｌａｙ）へ、または中継局から、またはその両方の送信を示すものとする。ｕは、ＷＴＲＵからの送信を示すものとする。フェーズ１内のＷＴＲＵからＲＳへのレートが、Ｒ_ｒ１で示される。ＲＳからＢＳへのレートがＲ_ｒ２で示される。フェーズｔ内のＷＴＲＵからＢＳへのレートがＲ_ｕｔで示され、ただしｔ∈｛１，２｝である。Ｐ_ｒｔ’は、フェーズｔ内のＲＳを含む送信の、受信機での平均受信電力を表すものとし、Ｐ_ｕｔ’は、フェーズｔ内のＷＴＲＵから送られた、ＢＳでの平均受信電力を表すものとする。ｇ_ｘｔおよびＩ_ｘｔは、フェージング係数、およびフェーズｔ内の送信ｘにおいて発生したセル間干渉（ＩＣＩ）を表すものとする。ρ_ｘｔは、フェーズｔ内の送信ｘにおいて発生したＩＣＩ電力スペクトルを表すものとし、ρ_０は、雑音電力スペクトルを表すものとする。Ｎ_０は、帯域全体を占有する白色雑音電力を示すものとする。

ユニキャストでは、ＷＴＲＵがＲＳに送信する２ホップ方式を使用することができる。フェーズ１中には、ＷＴＲＵ−ＲＳ間リンクによってサポート可能な最大レートまでを使用して、ＷＴＲＵが、選択されたＲＳに情報を送る。一般に、ＲＳに送られる情報ビットの数はｂである。スプリット協調多重（ｓｐｌｉｔ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式により、ＷＴＲＵはｂ_ＲＳ（ｂビットのサブセット（部分集合））を送ることができる。

フェーズ２（Ｔ_２）中において、転送を使用してＲＳからＢＳに送信するために、ＲＳが通信を引き継ぎ、情報ビットをＢＳに転送する。

コヒーレント協調ダイバシティ（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）を使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、ＣＳＩが送信機において使用可能であり得るようにする
。送信機は、受信機からのチャネル位相情報フィードバックを使用して、それらの信号と位相重みとを乗算し、それらの信号が受信機でコヒーレントに加算されることを可能にすることができる。送信機によって協調して送信されるビットの総数は、ｂビットである。

アラモウチ（Ａｌａｍｏｕｔｉ）協調ダイバシティを使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、アラモウチ送信方式をＲＳおよびＷＴＲＵの間で使用可能にする。ＲＳおよびＷＴＲＵは、最良のダイバシティおよび多重化トレードオフを達成するように、ｂビットをＢＳに協調して送信する。

単純な協調多重方式を使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、ＲＳとＷＴＲＵが２つの分散アンテナ（分散型アンテナともいう）として働く。ｂビットの情報が、リンクあたりの容量を保証するようにＷＴＲＵおよびＲＳによって独立に符号化され、ＢＳに送信される。

ｂ＝ｂ_ＲＳ＋ｂ_ＷＴＲＵであるスプリット協調多重方式を使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、ＲＳとＷＴＲＵが２つの分散アンテナとして働く。ＷＴＲＵは新しい情報ビットｂ_ＷＴＲＵをＢＳにプッシュし、ＲＳは、ｂ_ＲＳビットをＢＳに送信する。ＲＳとＷＴＲＵは、２つの異なるコードワードを使用し、それぞれｂ_ＲＳ情報ビットとｂ_ＷＴＲＵ情報ビットを符号化する。リンクあたりの容量がこの送信によって保証される。

マルチキャストでは、ＷＴＲＵがＲＳ、ＢＳ、または両方に送信する２ホップ方式を使用することができる。フェーズ１中には、それぞれのＷＴＲＵ−ＲＳ間リンクおよびＷＴＲＵ−ＢＳ間リンクによってサポート可能な最大レート（それぞれＲ＿｛ｒ１｝およびＲ＿｛ｍ１｝）で、ＷＴＲＵが、選択されたＲＳおよびＢＳに情報を送る。一般に、ＲＳに送られる情報ビットの数はｂである。スプリット協調多重方式により、ＷＴＲＵはｂ_ＲＳ（ｂビットのサブセット）を送ることができる。ＷＴＲＵ−ＢＳ間リンクがＷＴＲＵ−ＲＳ間リンクより劣等である可能性がある。この場合には、ＲＳは、ＢＳより先に肯定応答（ＡＣＫ）を送ることができる。この期間中、ＢＳは、ＲＳに送られる断片的な情報（すなわち、ｂのサブセットまたはｂ_ＲＳであるｂ１ビット）を復号するにすぎない。

フェーズ２中に、転送を使用してＲＳからＢＳに送信するために、ＲＳは、ＢＳによって受信されていない残りのｂ２（ただしｂ２＝ｂ−ｂ１）情報ビットを転送する。

コヒーレント協調ダイバシティを使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、ＣＳＩが送信機において使用可能であり得るようにする。送信機は、チャネル位相情報を使用し、それらの信号を位相重みと乗算することができ、それらの信号が受信機でコヒーレントに加算されることを可能にする。送信機から送られるビットの総数は、ｂ２（ただしｂ２＝ｂ−ｂ１）である。

アラモウチ協調ダイバシティを使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、ＲＳとＷＴＲＵは、アラモウチ送信方式を用いて、残りのｂ２ビットをＢＳに協調して送信する。そうすることにより、データレートを無駄にすることなしに、２つのレベルのダイバシティを得ることができる。

単純な協調多重方式を使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、ＲＳとＷＴＲＵは、残りのｂ２ビットを２つの異なるコードワードで多重化し、それらのビットをＢＳに送る。

ｂ＝ｂ_ＲＳ＋ｂ_ＷＴＲＵであるスプリット協調多重方式を使用してＲＳおよびＷＴＲＵからＢＳに送信するために、新しい情報ビットｂ_ＷＴＲＵがＷＴＲＵからＢＳに直接プッシュされる。ＲＳとＷＴＲＵが２つの分散アンテナとして働き、２つの異なるコードワードを使用し、それぞれｂ_ＲＳビットとｂ_ＷＴＲＵビットを符号化する。リンクあたりの容量がこの送信によって保証される。

準静的な（ｑｕａｓｉ−ｓｔａｔｉｃ）フラットフェージングチャネルを考えることができる。ＤＬおよびＵＬにおける１つのＷＴＲＵ／１つのＲＳ／１つのＢＳによる通信のプロトコル対称性により、ＤＬの１つのＷＴＲＵ／１つのＲＳによる通信のための中継方式を、上記で論じたように、ＵＬの１つのＷＴＲＵ／１つのＲＳによる通信において適用することができる。

異なる送信フェーズにある各リンクに関するそれぞれのレートを、同様に導出することができる。

セルエッジのＷＴＲＵは、セル中央（セルセンター）のＷＴＲＵよりも中継通信から多くの利益を得る。したがって、ＤＬ通信と同様に、セルエッジのＷＴＲＵは、通常、チャネルリンクの信頼性を高めるために、ＲＳの助けを求める。ＤＬ通信と異なり、ＵＬ中継システムにおける第１のホップ通信は、第２のホップよりも多くのＩＣＩを受ける。これは、セルエッジのＷＴＲＵの幾何学的配置（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）によるものである。したがって、ＵＬ中継システムの性能全体に対するＩＣＩの影響は、ＤＬ中継システムとは異なる可能性がある。

ＷＴＲＵ位置およびＢＳ位置、ならびに所与の方式に関するスループットが最大になるように、使用可能なＲＳをどのように手に入れるかについて考えることができる。

ＵＬ通信に関して最大のスループットをもたらす最良の中継位置について考える。マルチキャストスプリット協調多重方式が、ＤＬ中継方式の中で、送信機でＣＳＩを必要とすることなしに、最良の性能をもたらすことができる。ＵＬのための対応する方式が、図１に示されている。

マルチキャストスプリット協調多重方式に関する有効レートは、以下のように表される。すなわち、

サービス実行能力（ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ、ＳＩＣ）がＢＳの受信機内に実装されている場合、弱い方のリンク（ＷＴＲＵ−ＢＳ間）からの干渉を、強い方のリンク（ＲＳ−ＢＳ間）の受信で打ち消すことができる。

式（１）の上界は、Ｒ_ｒ１＝Ｒ_ｒ２のとき、以下のように達成することができる。すなわち、

したがって、ＷＴＲＵとＢＳの間の距離が与えられると、式（１）の最大レートを達成するためには、Ｒ_ｒ１＝Ｒ_ｒ２としてＲＳを選択すべきである。セルエッジのＷＴＲＵは、ＲＳを介した通信から、セル中央のＷＴＲＵよりも多くの利益（ｂｅｎｅｆｉｔ）を得る。セルエッジのＷＴＲＵを考えると、２ホップ通信は、第１のホップにおいて第２のホップよりも多くのＩＣＩを受ける。固定されたＷＴＲＵ−ＢＳ間距離の場合、ＲＳがＷＴＲＵに近い方が、ＲＳがＢＳに近い方より高いスループットをもたらす。

式（６）の上界を再編成すると、

マルチキャストスプリット協調多重方式は、Ｓ１とＳ２との差として表されるレートに近づく。Ｓ１は、２×１多入力多出力（ＭＩＭＯ）方式のレートを表し、これは、ＲＳとＷＴＲＵが、異なるコードワードを用いて、２つの独立のデータストリームをＢＳに同時に送信することを意味する。Ｓ２は対応するレートを表し、このレートは、フェーズ１内にＢＳによって受信されたビットの数を、ＲＳで受信されたビットがフェーズ２でＷＴＲＵから再送信された場合の、送信に必要とされた時間内のビットの数で除すことによって計算される。したがって、スプリット協調多重方式のレートの上界は、フェーズ１内にＢＳによって受信されたｂビットのサブセット、およびフェーズ２内にＷＴＲＵによって冗長的に送信されたｂビットのサブセットの送信のレートを減算して、ｂビットを送信する分散型２×１ＭＩＭＯ方式によって達成されるレートと同等である。

無線チャネル周波数選択性による信号破壊の増大を受けることなしに送信帯域幅全体を増大させるための１つの方法は、マルチキャリア送信を使用することでできる。マルチキャリア送信では、より広帯域の信号を送信するのではなく、副搬送波と呼ばれる複数の、より狭帯域の信号が周波数多重され、同じ無線リンクを介して同じ受信機に一緒に送信される。

ＷＴＲＵでの送信電力の瞬間電力の大きな変動を低減するために、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ;Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）ＵＬ通信技法として、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）を採用することができる。ＳＣ−ＦＤＭＡ送信機２００の例示的な図が、図２に示されている。ＳＣ−ＦＤＭＡと直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）との主な違いは、より多数の副搬送波を逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）変調に供給する前に、信号が、より少数のポイントで離散フーリエ変換（ＤＦＴ）拡散されることである。したがって、ＳＣ−ＦＤＭＡは、ＤＦＴ拡散直交周波数分割多重と呼ぶこともできる。この方式は、送信信号の瞬間電力の変動（シングルキャリア特性）を低減するが、周波数選択性に対処し、ＦＤＭＡ通信における帯域幅割当ての柔軟性をもたらすように、副搬送波の直交特性を保つ。

ＷＴＲＵの信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）分布を改善するためにマルチキャリアシステムにおいて中継を使用すること、および協調中継方式において周波数ダイバシティをさらに利用することについて考える。

マルチキャリア通信システムにおいて中継方式を実装することについて考える。周波数選択性によって、異なる副搬送波が異なるフェージング係数を有する。スループットを最大にするために、所与のＷＴＲＵに対してのいくつかの副搬送波に中継を使用することが可能である。たとえば、劣悪な状況にある副搬送波（たとえば、高いフェージング係数を受けるもの）に中継を使用することができ、十分に良好な状況にある副搬送波について直接送信を実施することができる。したがって、ＲＳは、不良ＷＴＲＵ−ＢＳ間リンクに直面する副搬送波の助けとなり得る。ＢＳは、ＷＴＲＵに関して副搬送波ごとにベースとする判断を下すことができる。これらの判断は、ＷＴＲＵおよびＲＳのチャネル情報から計算される有効チャネル情報に基づくものとすることができる。ＢＳは、副搬送波を異なるＷＴＲＵに対してスケジュールすることができ、ＢＳは、あるＷＴＲＵの直接送信またはＲＳを通る協調送信にどの副搬送波を使用すべきかを判断することができる。

この手順の例示的な例が図３に与えられている。ＢＳスケジューリング情報は、ＷＴＲＵに送られる制御チャネル上で搬送することができる。マルチキャリア協調方式では、搬送波を２つのグループ、すなわち直接（１ホップ）送信に使用されるｆ１、および協調（２ホップ）送信に使用されるｆ２に区分することができる。グループｆ１およびグループｆ２は、ばらばらに扱われてもよい。この場合には、上述のＤＬ協調方式すべてを、ｆ２グループ搬送波上での協調通信に使用することができる。スループットを最大にするために、ＢＳがあらゆるチャネル品質についてフィードバックを受け、それによりｆ１およびｆ２が割り当てられたあらゆるＷＴＲＵについて十分に区分されているようにすることが必要とされる可能性がある。したがって、オーバーヘッドが大きくなるおそれがある。

上述の中継方式は、２ホップ送信に割り当てられた副搬送波において適用することができる。ＢＳスケジューリングおよび判断は、副搬送波ごとをベースとするもの、無線ベアラ（ＲＢ）ごとをベースとするもの（１つのＲＢが連続的な副搬送波を含み、各ＲＢがフラットフェージングチャネルを有するとみなされる）、サブバンドごとをベースとするもの（１つのサブバンドが、連続するＲＢからなり、各サブバンドがフラットフェージングチャネルを有するとみなされる）、またはユニットがフラットフェージングチャネルを有するとみなされる限り、別のものに基づくことができる。

特に、レートレス符号化で実装された中継システムは、送信機でＣＳＩを必要とすることなしに、レートを理論限界に近づくことができる。また、この中継システムは、チャネル統計の変動のロバスト性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ:堅牢性）を高めることができる。システムレベルのシミュレーション結果では、レートレス符号化を有するマルチキャスト中継システムは、セルスループットのポイントで、従来の符号化中継システムに優る最大２０％の利得をもたらすことができることが示されている。さらに、従来の符号化中継システムに比べて、レートレス符号化システムでは、ＷＴＲＵとＲＳとＢＳの間でそれほどオーバーヘッドが必要とされない。これは、実際の実装にとって有利である。

ＵＬ通信において同様の利点を得ることが望ましい。従って、ＲＳの受信と送信を同じタイムスロットで実施することができないＲＳにおけるＴＤＭ動作を想定する中継ＵＬ通信のためのシステムレベルアーキテクチャについて、いくつかの選択肢が考えられる。

協調中継システムにおいて指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なるフェーズ（すなわち、時間枠（ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄｓ））を割り当てるための無線通信方法および装置が開示される。フェーズ１では、ＲＳはＷＴＲＵをリッスン（聴取）し、ｂ個の情報ビットを首尾よく受信する。フェーズ２では、ＲＳおよびＷＴＲＵが、これらのｂ個の情報ビットを宛先に協調して送信する。これらの送信は、フェーズ１でＷＴＲＵが、選択されたＲＳに情報を送り、フェーズ２でＲＳがＢＳにその情報を転送するユニキャスト方式で実施することができる。また送信は、フェーズ１でＷＴＲＵがＲＳおよびＢＳに情報を送り、フェーズ２でＲＳがＢＳにその情報のサブセットを転送するマルチキャスト方式で実施することもできる。ＲＳからＢＳへの転送、コヒーレント協調ダイバシティ、アラモウチ協調ダイバシティ、単純な協調多重、スプリット協調多重を含めて、複数の協調方式を使用することができる。

より詳細な理解を、添付の図面と共に、例として与えられている以下の説明から得ることができる。

従来のマルチキャストスプリット協調多重方式を示す図である。 従来のＳＣ−ＦＤＭＡ送信機を示すブロック図である。 従来の集中型マルチキャリア実装を示す図である。 ＲＳおよびＢＳにおける階層マルチキャリア実装を示す図である。 単一のデータストリームを用いた中継転送を示す図である。 ＷＴＲＵからの単一のストリームを用いた協調中継を示す図である。 ＷＴＲＵからの複数のストリームを用いた転送中継を示す図である。 ＷＴＲＵからの複数のストリームを用いた協調中継を示す図である。 ＷＴＲＵからの複数のストリームを用いたスプリット協調ＭＩＭＯを示す図である。 適応ＦＤＭＡを用いた転送中継を示す図である。 適応ＦＤＭＡを用いた協調中継を示す図である。 適応ＦＤＭＡを用いた単純な協調ＭＩＭＯを示す図である。 適応ＦＤＭＡを用いたスプリット協調多重を示す図である。 協調中継通信のための前方誤り訂正（ＦＥＣ）エンコーダを示す図である。 ＲＳと通信するＷＴＲＵを示す図である。 ＢＳと通信するＷＴＲＵを示す図である。 ＢＳと通信するＲＳを示す図である。

以下で参照されたとき、「無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）」という用語は、それだけには限らないが、ユーザ機器（ＵＥ）、移動局、固定型もしくは移動型加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、コンピュータ、または無線環境内で動作することが可能な任意の他のタイプのデバイスを含む。

以下で参照されたとき、「基地局」という用語は、それだけには限らないが、ノードＢ、サイトコントローラ、アクセスポイント（ＡＰ）、または無線環境内で動作することが可能な任意の他のタイプのインターフェース用デバイスを含む。

階層マルチキャリア実装（Ｌａｖｅｒｅｄ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）
上述の従来の方式とは対照的に、ＲＳは、小型のＢＳとして働き、ＢＳに送られるシグナリングオーバーヘッドを節減することができる。ＷＴＲＵとＲＳの間のチャネル情報が、ＢＳで必要とされない。ＢＳは、周波数帯域をＷＴＲＵに割り当て、ＷＴＲＵが助けを必要とする場合、ＷＴＲＵだけからのチャネル情報に基づいて、ＷＴＲＵにその対応するＲＳを通知する。選択されたＲＳは、割り当てられたＷＴＲＵからレポートされたチャネル情報（ＷＴＲＵ−ＢＳ間およびＷＴＲＵ−ＲＳ間）を使用し、ＷＴＲＵからＲＳへの送信、またはＷＴＲＵからＢＳへの送信にどの帯域が使用されるか判定することができる。この手順の例示的な例が図４に与えられている。

マルチキャリア協調方式
図３によって例示されている従来のマルチキャリア協調方式に対する代替として、直接的な１ホップ通信および協調的な２ホップ通信を共に行うために、グループｆ１とグループｆ２を一緒に処理することができる。実装を単純化するために、ＢＳは、いくつかの搬送波を異なるＷＴＲＵに対してスケジュールするために直接送信のスケジューリングを行うことができる。次いで、ＲＳは、割り当てられた搬送波を２つのグループに分割し、搬送波のどのグループが直接送信に使用され、どのグループが協調送信に使用されるか判定することができる。ＢＳとＲＳの間の比較的静的な状態のために、ＢＳは、ＲＳが行うよりも遅いレートで搬送波をＷＴＲＵに対してスケジュールすることができる。したがって、ＢＳへのオーバーヘッドフィードバックが少なくなる可能性があり、ＢＳにかかる処理およびシグナリングの負担が軽減される可能性がある。したがって、作業がＢＳからＲＳに引き渡され、オーバーヘッドのうちの多くは、ＲＳに対するフィードバックからなる。例示的な実装例が図４に与えられている。

図４の実装を使用する様々な協調方式について下記で考える。

ＷＴＲＵとＢＳの間の送信のために割り当てられた周波数帯域（Ｗ）はＷ_１およびＷ_２であり、Ｗ_１は、ＷＴＲＵからＢＳへの送信（１ホップ送信）に使用することができ、Ｗ_２は、ＷＴＲＵからＲＳへの送信（２ホップ送信）に使用することができると想定することができる。より一般的な状況では、ＷＴＲＵは、異なる数の副搬送波を使用し、異なる受信機、すなわちＲＳおよびＢＳにデータを送信することができる。これらの２つの送信に割り当てられる副搬送波は、必ずしも連続的なものではない。

送信は、２つのフィーズからなることができる。フェーズ１では、ＷＴＲＵは、Ｗ_２で、選択されたＲＳに、ＷＴＲＵ宛である元のメッセージをそのＲＳが完全に復号するまで送信する。一方、ＷＴＲＵは、ＷＴＲＵとＢＳの間に、ＷＴＲＵとＲＳの間の副搬送波より良好ないくつかの副搬送波がある場合、いくつかのビットをＷ_１でＢＳに直接送信する。フェーズ２では、ＲＳが送信を引き継ぎ、多重化を用いて、多重化を用いずに、またはその両方で、またＷＴＲＵと協力して、ＷＴＲＵと協力せずに、またはその両方で、あるいはそれらの任意の組合せで、ＢＳがメッセージを元に戻すのに必要とする情報を送る。

ＷＴＲＵからの単一送信
フェーズ１でＢＳに直接送られるビットは、ＲＳに送信されてもよい。ＢＳ宛の情報すべてがＲＳを通過してもよい。この送信中、ＢＳは、その情報のサブセットをＷＴＲＵから得ることができる。このタイプの方式の裏にある基本概念は、ＷＴＲＵから単一のデータストリームしか来ないことである。これらの方式の共通の手順が、以下のように与えられている。

ＷＴＲＵは、ｂ個の情報ビットをＲＳおよびＢＳに同時に、しかし異なる周波数で送信し、ＲＳは、ＢＳより前にパケットを正しく得ることができる。ＲＳが信号をＷＴＲＵから成功裏に得た後で、ＲＳは、ＡＣＫをＷＴＲＵに送る。このとき、ＢＳは、ＷＴＲＵの直接送信からｂ１ビットを正しく得ている。残りのｂ２ビットを送信するための３つの選択肢が下記に列挙されている。

転送中継（リレー）
ＷＴＲＵはＷ_１で送信を停止し、ＲＳは、ＢＳからＡＣＫを受け取るまで、Ｗ（ただしＷ＝Ｗ_１＋Ｗ_２）を使用してＢＳにｂ２ビットを転送する。例示的な例が図５に示される。

この選択肢は、ＲＳが首尾よく受信した後だけＷＴＲＵがそのパケットを送信するので、ＷＴＲＵでの電力節約という利点を有する。もう１つの利点は、ＲＳからＷＴＲＵへのＡＣＫ、ＢＳからＲＳへのＡＣＫなど、ＷＴＲＵ内で必要とされるシグナリングが少ないことである。

この選択肢は、ＲＳがＡＣＫをＷＴＲＵに返送した後で、送信がＲＳから来つつあることを、ＢＳに通知する必要があるという欠点を有する。

この選択肢は、以下のように有効レートによって特徴付けられる。すなわち、

協調中継
ＷＴＲＵは、Ｗ_２で送信を停止しない。ＷＴＲＵとＲＳは、所定の分散型ＭＩＭＯモードまたは所定の協調ダイバシティモードを使用して、Ｗ（ただしＷ＝Ｗ_１＋Ｗ_２）でｂ２ビットをＢＳに協調して送信する。この一例が図６に示されている。当業者なら、「所定の」が、どのように分散および協調ダイバシティが実施されるかに関してＲＳとＷＴＲＵの間にシグナリングが必要とされないこと、およびモードが（たとえばＲＳ内で）予め規定されていることを意味することを理解するであろう。

この選択肢は、送信に成功するために必要とする時間がより短くなる可能性があり、これにより、転送中継に比較したとき、有効レートがより高くなる可能性があるという利点を有する。

この選択肢は、転送中継に比べてＷＴＲＵ内での電力消費がより多いという欠点を有する。また、ＲＳからＷＴＲＵへのＡＣＫ、ＲＳとＷＴＲＵの間の同期、ならびにＢＳからＲＳおよびＷＴＲＵへのＡＣＫなど、より多くのシグナリングが必要とされる。さらに、送信モードについて、また送信がＷＴＲＵおよびＲＳから来つつあることを、ＢＳに通知する必要がある。

この選択肢は、以下のように有効レートによって特徴付けられる。

協調空間ダイバシティについては、フェーズ２において、ＲＳとＷＴＲＵが、たとえばアラモウチ（送信機でＣＳＩが使用可能でない場合）またはコヒーレント合成（送信機でＣＳＩが使用可能である場合）を使用して、ＢＳに同じビット（ｂ２ビット）を協調して送信し、その結果、高められたダイバシティレベルによりｂ２ビットの通信の信頼性が強められる。

協調周波数ダイバシティについては、ＲＳとＷＴＲＵが、たとえば分散された空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ）で、Ｗ_１およびＷ_２を介して平行して、同じ情報ビット、すなわちｂ２ビットを送信する。

協調多重化については、フェーズ２において、ＲＳとＷＴＲＵが、同じ帯域幅を介してＢＳに異なるビットを独立に送信し、ＲＳおよびＷＴＲＵによって送信されるビットの総数がｂ２である。したがって、

ＷＴＲＵからの複数のストリーム
どのようにＲＳを広帯域で使用し、ＷＴＲＵが情報をＢＳに送信するのを助けることができるかを説明するために、いくつかの方式が考えられている。この例が、図７および図８に示されている。これらの方式では、（フェーズ１として定義されている）ＲＳがＢＳに情報を中継し始める前に、ＲＳがＷＴＲＵからすべてのビットを受信するのに成功した後で、ＲＳからＷＴＲＵにＡＣＫが送られることが必要とされるだけである。この方式は、シグナリングオーバーヘッドを削減する。しかし、ＷＴＲＵは、単一のデータストリームをＲＳに送るにすぎず、その一部は、ＢＳがフェーズ１内でＷＴＲＵからいくつかのビットを受信しているので冗長である。ＤＬ通信と対照的に、ＵＬではＷＴＲＵの電力消費が重大な関心事である。ＷＴＲＵの電力消費を削減するためには、フェーズ１内でＷＴＲＵによってＢＳに送られたビットをＲＳに送信するのを回避することが、より効率的となり得る。したがって、ＷＴＲＵがそれぞれＲＳおよびＢＳに異なるデータストリームを送信し、ＲＳは、フェーズ１内で直接ＢＳに送られなかったビットをＷＴＲＵから受信するだけであるいくつかの方式が考えられる。これらの方式では、送信が行われる前に、帯域幅割り当てが必要とされる可能性がある。

これらの方式は、以下を含む。すなわち、
１）ＷＴＲＵは、独立のｂ１情報ビットおよびｂ２情報ビットを、それぞれＷ_１およびＷ_２でＢＳおよびＲＳに送信する。

２）ＢＳおよびＲＳがそれぞれのビットを同時に検出するのに成功するように、ＷＴＲＵとＲＳの間、およびＷＴＲＵとＢＳの間の送信間のビット割り当て、帯域幅割り当て、またはその両方を、適正に設計する。

３）ＲＳがｂ２ビットを得るのに成功した後で、上記で論じた方法と同様に、ｂ２ビットをＲＳからＢＳに送信するための３つの選択肢がある。協調アラモウチでは、フェーズ２において、ＲＳとＷＴＲＵが、時空間符号化、たとえばアラモウチ時空間ブロック符号（ＳＴＢＣ）（送信機にＣＳＩがない）またはコヒーレント合成（送信機にＣＳＩがある）を使用して、ＢＳに同じビット（ｂ２ビット）を協調して送信する。分散周波数ダイバシティでは、フェーズ２において、ＲＳとＷＴＲＵが、異なる副搬送波、たとえばＳＦＢＣを使用して、ＢＳに同じｂ２ビットを協調送信する。協調多重化では、フェーズ２において、ＲＳとＷＴＲＵが、ＢＳに異なるビットを独立に送信し、ＲＳおよびＷＴＲＵによって送信されるビットの総数がｂ２である。有効レートは、以下のように表される。すなわち、

スプリット協調ＭＩＭＯ
フェーズ１では、ＷＴＲＵが、ｂ２ビットをＲＳに、ｂ１ビットをＢＳに、それぞれ周波数Ｗ_１およびＷ_２で送信する。この一例が図９に示されている。ＷＴＲＵ−ＲＳ間の送信とＷＴＲＵ−ＢＳ間の送信との間で割り当てられるビットの数は、これらの２つの送信における帯域幅割り当てと、ＷＴＲＵ−ＢＳ間リンクおよびＷＴＲＵ−ＲＳ間リンクのリンク品質とによって決まる。フェーズ２では、ＲＳとＷＴＲＵが分散アンテナとして働き、独立のｂ２ビットおよびｂ３ビットをＢＳに送信する。

この選択肢は、以下のように有効レートによって特徴付けられる。すなわち、

Ｒ_ｒ１＝Ｒ_ｒ２のとき、Ｒ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｓｐｌｉｔ＿ｃｏｏｐ＿ｍｕｘ＿ｍｕｌｔｉｐｌｅｓｔｒｅａｍｓ）の上界は、

として達成することができる。

レートを最大にするために、以下の結論を引き出すことができる。

セルエッジのＷＴＲＵの位置（ＷＴＲＵとＢＳの間の固定された距離）を考えると、セルエッジのユーザはＲＳよりも多くのＩＣＩを受けるため、（ＢＳよりも）ＷＴＲＵに近いＲＳが、ＢＳにより近いＲＳよりも高いレートをもたらす。

ある量の帯域幅をＷＴＲＵとＢＳの間の送信に割り当てることにより、この送信に帯域幅を割り当てないことよりレートが高くなる。したがって、ＷＴＲＵにいくつかのビットをＢＳに直接送信させる方が、すべてのビットをＢＳに転送するようにＲＳに依頼するより良い。さらに、ＲＳとＢＳの間のリンクがＷＴＲＵとＢＳの間のリンクより良好であるため、Ｒ_ｒ１はＲ_１より高い。したがって、ＷＴＲＵとＢＳの間の送信（ＢＳの方が劣等なリンクを有する）よりも、ＷＴＲＵとＲＳの間の送信（ＲＳの方が良好なリンクを有する）により多くの帯域幅を割り当てる方が、レートが高くなる。

適応ＦＤＭＡ送信
ＷＴＲＵに割り当てられた搬送波を考えると、これらの搬送波は、２ホップ送信グループと１ホップ送信グループに分けられる。この一例が図１０に示されている。２ホップ送信に使用される搬送波は、スループットを最大にするために、２つのフェーズ中に動的に変化させることができる。したがって、フェーズ１において２ホップ送信に割り当てられる副搬送波の数は、フェーズ２において割り当てられる副搬送波の数と異なるものとすることができる。したがって、直接送信に割り当てられる副搬送波は、２ホップ通信の搬送波変化に従って、適応的に変化させることができる。

フェーズ１では、ＷＴＲＵが、ｂ２ビットをＲＳに、ｂ１ビットをＢＳに、それぞれ周波数Ｗ_１およびＷ_２で送信する。ＷＴＲＵ−ＲＳ間の送信とＷＴＲＵ−ＢＳ間の送信との間で割り当てられるビットの数は、これらの２つの送信における帯域幅割り当てと、ＷＴＲＵ−ＢＳ間リンクおよびＷＴＲＵ−ＲＳ間リンクのリンク品質とによって決まる。フェーズ２では、ＲＳが、周波数Ｗ_２’でｂ２ビットをＢＳに転送する。この期間（Ｔ２）中、ＷＴＲＵは、新しい情報ビットｂ３を、周波数Ｗ_１’でＢＳに送信する。

この選択肢は、以下のように有効レートによって特徴付けられる。すなわち、

上式で、Ｒ_ｒ１＝Ｒ_ｒ２であり、Ｒ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ａｄａｐｔｉｖｅＦＤＭＡ）の上界は、

として達成することができる。

有効レートＲ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ａｄａｐｔｉｖｅＦＤＭＡ）を最適化するために、フェーズ１におけるＷＴＲＵ−ＢＳ間およびＷＴＲＵ−ＲＳ間の送信のための帯域幅割当ては、フェーズ２におけるＷＴＲＵ−ＢＳ間およびＲＳ−ＢＳ間の送信と異なるものとすることができる。２つのフェーズにおける帯域幅割り当ては、独立である。したがって、最適なＷ_１（またはＷ_２）およびＷ_２（またはＷ_１）は、独立に見出すことができる。一般性を失うことなしに、ＷＴＲＵおよびＲＳからの送信電力は、それぞれＰ_ＷＴＲＵおよびＰ_ＲＳと示される。フェーズ１では、Ｗ_１およびＷ_２を、有効レートＲ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ａｄａｐｔｉｖｅＦＤＭＡ）を最大にするように割り振ることができる。定義では、Ｒ_Ｔ２＝Ｒ_ｒ２＋Ｒ_２、およびＲ_Ｔ１＝Ｒ_ｒ１＋Ｒ_１である。

したがって、

したがって、Ｒ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ａｄａｐｔｉｖｅＦＤＭＡ）が最大になるような最適なＷ_２を見出すためには、

Ｒ_ｒ１＝Ｒ_ｒ２という条件を使用して、以下を得ることができる。すなわち、

同様に、Ｒ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ａｄａｐｔｉｖｅＦＤＭＡ）が最大にするためには、

Ｒ_ｒ１＝Ｒ_ｒ２という条件を満たせば、式（４３）および式（４４）により、媒体制御（ＭＣ）を用いて部分転送する方式の有効レートＲ_{ｅｆｆｅｃｔ}（ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ＿ａｄａｐｔｉｖｅＦＤＭＡ）が最大レートに達する。したがって、導出された条件に基づいて、Ｒ_{ＷＴＲＵ−ＲＳ}＝Ｒ_{ＲＳ−ＢＳ}は、セルエッジのＷＴＲＵの位置（ＷＴＲＵとＢＳの間の固定された距離）を考えると、セルエッジのユーザは、ＲＳよりも多くのＩＣＩを受けるので、ＢＳよりもＷＴＲＵにより近いＲＳの方が、ＢＳにより近いＲＳよりも高いレートをもたらすことを示唆している。

さらに、式（４４）は、ある量の帯域幅をＷＴＲＵとＢＳの間の送信に割り当てることが、この送信に帯域幅を割り当てないことよりも、レートがより高くなることを示唆している。換言すれば、ＷＴＲＵにいくつかのビットをＢＳへ直接送信させることにより、すべてのビットをＢＳに転送するようにＲＳに依頼するよりも高い有効レートが達成される。さらに、ＲＳとＢＳの間のリンクがＷＴＲＵとＢＳの間のリンクより良好であるため、Ｒ_ｒ１はＲ_１より高い。したがって、式（４４）は、ＷＴＲＵとＢＳの間の送信（ＢＳの方が一層悪いリンクを有する）よりも、ＷＴＲＵとＲＳの間の送信（ＲＳの方がより良好なリンクを有する）により多くの帯域幅を割り当てる方が、レートが高くなることをも示唆している。

同様に、式（４４）は、ある量の帯域幅をＷＴＲＵとＢＳの間の送信に割り当てることにより、この送信に帯域幅を割り当てないことよりレートが高くなり、劣等なリンク品質を有する送信（ＷＴＲＵ−ＢＳ間リンク）よりも、良好なリンクを有する送信（ＲＳ−ＢＳ間リンク）により多くの帯域幅を割り当てることを示唆している。

適応ＦＤＭＡを用いた協調中継
フェーズ２では、この方式により、ＲＳとＷＴＲＵは、協調ダイバシティ技術、たとえば、チャネル状態情報が送信機において使用可能な状態のコヒーレント協調ダイバシティ、またはアラモウチのＳＴＢＣ協調ダイバシティを使用して、ＢＳによって受信されるｂ２情報ビットを協調して送信することができる。この一例が図１１に示されている。

適応ＦＤＭＡを用いた単純な協調多重
フェーズ２では、この方式により、ＲＳとＷＴＲＵは、２×１ＭＩＳＯチャネルとして働くことができる。ＲＳとＷＴＲＵは、独立の情報ビットを送信し、ＲＳおよびＷＴＲＵが送信するビットの総数がｂ２である。この一例が図１２に示されている。

適応ＦＤＭＡを用いたスプリット協調多重
フェーズ２では、ＲＳとＷＴＲＵは、分散型２×１ＭＩＭＯのように働き、Ｗ_２’で独立の情報ビットをＢＳに送信する。ＲＳは、情報ビットｂ２を送信し、情報ビットｂ２は、フェーズ１においてＢＳによって受信されている。一方、ＷＴＲＵは、Ｗ_２'で新しい情報ビットｂ３をＢＳに送る。Ｗ_１'では、ＷＴＲＵは、独立の情報ビットの別の集合ｂ４をＢＳに転送（ｐｕｓｈ）する。したがって、フェーズ１およびフェーズ２においてＢＳによって受信される情報ビットの総数は、ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４である。この一例が図１３に示されている。

このセクションでは、セルエッジのＷＴＲＵについて考える。セルエッジのＷＴＲＵとＲＳまたはＢＳとの間のレートは、以下のように公式化される。すなわち、

上式で、ρは再使用率（ｒｅ−ｕｓｅ ｆａｃｔｏｒ;再利用係数ともいう）を表し、 ｆ_ρは、セルエッジのＷＴＲＵでの受信ＳＮＲのＩＣＩ部分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）を指し、ｆ_ρ＝６（ρ／４）^α／２は、六角平面セルラシステム（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｐｌａｎａｒ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍ）を表し、ＳＮＲは、受信機での受信電力である。

ＲＳがＷＴＲＵよりもＢＳに近づくにつれて、ＲＳとＢＳの間の通信において発生するＩＣＩは、ＷＴＲＵとＢＳの間の通信において発生するＩＣＩよりはるかに小さくなる。この解析を単純化するために、ＲＳが、ＢＳへのその通信においてＩＣＩを受けないと想定する。したがって、

ＬＴＥ ＵＬシステムレベルに使用されるシミュレーションパラメータが上記で使用される。経路損失および建物侵入損失は、シャドーイングフェージングを考えずに想定される。瞬間フェージングは想定しない。以下の表１は、ＵＬ通信に関するシミュレーション想定を示す。

協調中継システムのためのチャネル符号化時空間符号の設計
協調中継システムには通信の２つのフェーズがある。フェーズ１では、ＲＳはＷＴＲＵをリッスンし、ｂ個の情報ビットを首尾よく受信する。フェーズ２では、ＲＳとＷＴＲＵがこれらのｂ個の情報ビットを、たとえばアラモウチ符号、または他の時空間符号（ｓｐａｃｅ-ｔｉｍｅ ｃｏｄｅｓ）を使用して宛先に協調して送信する。情報ビットがアラモウチ送信機内にマッピングされる前に、２つの並列チャネルエンコーダを使用して、情報ビットを符号化することができる。

図１４は、ＷＴＲＵ１４０５およびＲＳ１４１０を含む、符号化用の無線通信装置を示す。ＷＴＲＵ１４０５およびＲＳ１４１０のどちらにおいても、同じ情報ビットを２つの並列前方誤り訂正（ＦＥＣ）エンコーダ（すなわち、ＦＥＣ１およびＦＥＣ２）に供給することができ、各エンコーダは、異なる符号化方式を使用する。次いで、ＦＥＣエンコーダからの符号化されたビットは、変調され、シグナリングトランスポートコンバータ（ＳＴＣ）にマッピングされる。

２位相偏移変調（ＢＰＳＫ）が想定される場合には、タイムスロット１で、ＷＴＲＵは、ＦＥＣエンコーダ１の出力であるＳ＿｛Ｓ１｝を送信し、ＲＳは、ＦＥＣエンコーダ２の出力であるＳ＿｛Ｒ２｝を送信する。次のタイムスロットで、ＷＴＲＵは、−ｃｏｎｊ（Ｓ＿｛Ｓ２｝）を送信し、ただしＳ＿｛Ｓ２｝はＦＥＣエンコーダ２の出力を表し、Ｓ＿｛Ｓ２｝＝Ｓ＿｛Ｒ２｝であり、またＲＳは、ｃｏｎｊ（Ｓ＿｛Ｒ１｝）を送信し、ただしＳ＿｛Ｒ１｝はＦＥＣエンコーダ１の出力を表し、Ｓ＿｛Ｒ１｝＝Ｓ＿｛Ｓ１｝である。ＳＴＣマッピングは、ＢＰＳＫ変調を想定して、以下の式（４８）で与えられる。すなわち、

したがって、図１４を参照すると、ＷＴＲＵ１４０５は、第１の符号化方式を使用して複数のデータビットを符号化する第１のＦＥＣエンコーダと、第２の符号化方式を使用して複数のデータビットを符号化する第２のＦＥＣエンコーダとを含む。ＲＳ１４１０は、第１の符号化方式を使用して複数のデータビットを符号化する第３のＦＥＣエンコーダと、第２の符号化方式を使用して複数のデータビットを符号化する第４のＦＥＣエンコーダとを含む。第１のＦＥＣエンコーダおよび第４のＦＥＣエンコーダは、符号化されたビットを第１のタイムスロット中に送信することができ、第２のＦＥＣエンコーダおよび第３のＦＥＣエンコーダは、符号化されたビットを第２のタイムスロット中に送信することができる。

これを任意の他の変調モードに容易に拡張することができることを、当業者なら理解するであろう。さらに、図１４の無線通信装置では、ＷＴＲＵ１４０５がＵＬ通信に使用される。あるいは、ＷＴＲＵ１４０５に示されているものと同じ構成を有するＢＳを、ＤＬ通信に使用することができる。

アラモウチマッピング方式を用いる単一のＦＥＣエンコーダに優るこれらの方式の、いくつかの潜在的な利点は、アラモウチ方式において使用されるものと同じ、ＦＥＣエンコーダの符号化レートが使用される場合、時空間符号によってもたらされるダイバシティ利得に加えて、追加のチャネル符号化（冗長バージョン）利得が達成され得ることができることを含む。アラモウチ方式の場合と同じチャネル符号化レートを保つために、ＦＥＣ１およびＦＥＣ２の符号化レートを、アラモウチ方式におけるものの半分に低減することができる。したがって、この新しい方式で使用されるＦＥＣエンコーダの複雑さが減少する。受信機（ＷＴＲＵまたはＢＳ）での余分な複雑さはない。

図１５は、ＲＳ１５５０と通信するＷＴＲＵ１５００を示す。ＷＴＲＵ１５００は、アンテナ１５０５（たとえば、ＭＩＭＯアンテナ）、受信機１５１０、プロセッサ１５１５、送信機１５２０を含む。ＲＳ１５５０は、アンテナ１５５５（たとえば、ＭＩＭＯアンテナ）、受信機１５６０、プロセッサ１５６５、送信機１５７０を含む。

図１６は、ＢＳ１６５０と通信するＷＴＲＵ１５００を示す。ＢＳ１６５０は、アンテナ１６５５（たとえば、ＭＩＭＯアンテナ）、受信機１６６０、プロセッサ１６６５、送信機１６７０を含む。

図１７は、ＢＳ１６５０と通信するＲＳ１５５０を示す。

図１５〜図１７を参照すると、指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために、異なる時間枠を割り当てることができる。第１の時間枠は、図１５に示されているように、第１の周波数帯域にわたってＲＳ１５５０にデータを送信するために、ＷＴＲＵ１５００内の送信機１５２０に割り当て、また図１６に示されているように、第２の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＷＴＲＵ１５００内の送信機１５２０に割り当てられてよい。

第２の時間枠は、図１７に示されているように、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＲＳ１５５０内の送信機１５７０に割り当てられてよい。

あるいは、第２の時間枠は、図１６および図１７に示されているように、第１の周波数帯域および第２の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＲＳ１５５０およびＷＴＲＵ１５００の両方に割り当てられてもよい。

第２の時間枠は、図１７に示されているように、第１の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＲＳ１５５０に割り当て、また図１６に示されているように、第２の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＷＴＲＵ１５００に割り当てられてよい。

あるいは、第２の時間枠は、図１６および図１７に示されているように、第１の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＲＳ１５５０およびＷＴＲＵ１５００に割り当て、第２の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＷＴＲＵ１５００に割り当てられてもよい。

あるいは、第２の時間枠は、図１６および図１７に示されているように、第３の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＲＳ１５５０およびＷＴＲＵ１５００に割り当て、第４の周波数帯域にわたってＢＳ１６５０にデータを送信するために、ＷＴＲＵ１５００に割り当てられてもよい。

実施形態
１．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
第１の時間枠を、第１の周波数帯域にわたって中継局（ＲＳ）にデータを送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、また第２の周波数帯域にわたって基地局（ＢＳ）にデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＲＳに割り当てるステップと
を含むことを特徴とする方法。
２．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
第１の時間枠を、第１の周波数帯域にわたって中継局（ＲＳ）にデータを送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、また第２の周波数帯域にわたって基地局（ＢＳ）にデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと
を含むことを特徴とする方法。
３．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
第１の時間枠を、第１の周波数帯域にわたって中継局（ＲＳ）にデータを送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、また第２の周波数帯域にわたって基地局（ＢＳ）にデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＲＳに割り当て、また前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと
を含むことを特徴とする方法。
４．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
第１の時間枠を、第１の周波数帯域にわたって中継局（ＲＳ）にデータを送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、また第２の周波数帯域にわたって基地局（ＢＳ）にデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵに割り当て、また前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと
を含むことを特徴とする方法。
５．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
第１の時間枠を、第１の周波数帯域にわたって中継局（ＲＳ）にデータを送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、また第２の周波数帯域にわたって基地局（ＢＳ）にデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
第２の時間枠を、第３の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵに割り当て、また第４の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと
を含むことを特徴とする方法。
６．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信装置であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
中継局（ＲＳ）と、
基地局（ＢＳ）とを備え、前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域にわたって前記ＲＳにデータを送信するように、また前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＲＳが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されていることを特徴とする無線通信装置。
７．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信装置であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
中継局（ＲＳ）と、
基地局（ＢＳ）とを備え、前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域にわたって前記ＲＳにデータを送信するように、また前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されていることを特徴とする無線通信装置。
８．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信装置であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
中継局（ＲＳ）と、
基地局（ＢＳ）とを備え、前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域にわたって前記ＲＳにデータを送信するように、また前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＲＳが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＷＴＲＵが、前記第２の時間枠の期間に前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されていることを特徴とする無線通信装置。
９．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信装置であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
中継局（ＲＳ）と、
基地局（ＢＳ）とを備え、前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域にわたって前記ＲＳにデータを送信するように、また前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＷＴＲＵが、前記第２の時間枠の期間に前記第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されているを備えることを特徴とする無線通信装置。
１０．指定された周波数帯域にわたってデータ送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信装置であって、
無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
中継局（ＲＳ）と、
基地局（ＢＳ）とを備え、前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域にわたって前記ＲＳにデータを送信するように、また前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵが、第２の時間枠の期間に第３の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されており、前記ＷＴＲＵが、前記第２の時間枠の期間に第４の周波数帯域にわたって前記ＢＳにデータを送信するように構成されていることを特徴とする無線通信装置。
１１．データを符号化するための無線通信装置であって、
第１の符号化方式を使用して複数のデータビットを符号化する第１の前方誤り訂正（ＦＥＣ）エンコーダと、第２の符号化方式を使用して前記複数のデータビットを符号化する第２のＦＥＣエンコーダとを含む無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
前記第１の符号化方式を使用して前記複数のデータビットを符号化する第３のＦＥＣエンコーダと、前記第２の符号化方式を使用して前記複数のデータビットを符号化する第４のＦＥＣエンコーダとを含む中継局（ＲＳ）と
を備えることを特徴とする無線通信装置。
１２．前記第１のＦＥＣエンコーダおよび前記第４のＦＥＣエンコーダは、符号化されたビットを第１のタイムスロット中に送信し、前記第２のＦＥＣエンコーダおよび前記第３のＦＥＣエンコーダは、符号化されたビットを第２のタイムスロット中に送信することを特徴とする実施形態１１に記載の無線通信装置。

上記では特徴および要素が特定の組合せで述べられているが、各特徴および要素は、他の特徴および要素なしの単独で、または他の特徴および要素との、もしくは他の特徴および要素を用いない様々な組合せで使用することができる。本明細書において提供されている方法または流れ図は、汎用コンピュータまたはプロセッサによって実行するためのコンピュータ可読記憶媒体内に組み込まれるコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施することができる。コンピュータ可読記憶媒体の例は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスクや取外し式ディスクなど磁気媒体、光磁気媒体、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクおよびデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）など光媒体を含む。

好適なプロセッサは、例として、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連付けられた１つまたは複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）回路、ならびに任意の他のタイプの集積回路（ＩＣ）、および／または状態機械を含む。

ソフトウェアに関連付けられたプロセッサを使用して、無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）、ユーザ機器（ＵＥ）、端末、基地局、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、または任意のホストコンピュータ内で使用するための無線周波数トランシーバに実装することができる。ＷＴＲＵは、カメラ、ビデオカメラモジュール、テレビ電話、スピーカフォン、振動デバイス、スピーカ、マイクロフォン、テレビトランシーバ、ハンドフリー用ハンドセット、キーボード、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、周波数変調（ＦＭ）無線ユニット、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイユニット、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、インターネットブラウザ、および／または任意の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）モジュールもしくは超広帯域無線（ＵＷＢ）モジュールなど、ハードウェアおよび／またはソフトウェアで実装されるモジュールと共に使用することができる。

Claims (10)

1. 指定された周波数帯域上で、情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
   第１の時間枠を、第１の周波数帯域上で中継局（ＲＳ）に１セットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、および、第２の周波数帯域上で基地局（ＢＳ）に、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記セットにおける前記情報ビットの第１の部分、を送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
   第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに、確認メッセージ（ＡＣＫ）を受信するまで前記セットにおける前記情報ビットの第２の部分を送信するために前記ＲＳに割り当てるステップであって、前記セットの情報ビットは前記第１の部分および前記第２の部分から構成されている、ステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記セットの情報ビットを受信するのに成功したことを表示する前記ＲＳからの確認メッセージを受信することに応答して、前記ＷＴＲＵが、前記第１の周波数帯域上で前記セットの情報ビットの送信を止めるステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、
   第１の時間枠を、第１の周波数帯域上で中継局（ＲＳ）に１セットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、および、第２の周波数帯域上で基地局（ＢＳ）に、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記セットにおける前記情報ビットの第１の部分、を送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
   第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに前記セットにおける前記情報ビットの第２の部分を協調して送信するために前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵに割り当てるステップであって、前記セットの情報ビットは前記第１の部分および前記第２の部分から構成されている、ステップと
   を備えることを特徴とする方法。
4. 前記セットの情報ビットを受信するのに成功したことを表示する前記ＲＳからの確認メッセージを受信することに応答して、前記ＷＴＲＵが、前記第１の周波数帯域上で前記セットの情報ビットの送信を止めるステップをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、前記情報ビットは第１のセットの情報ビットおよび第２のセットの情報ビットから構成されており、前記方法は、
   第１の時間枠を、第１の周波数帯域上で中継局（ＲＳ）に前記第１のセットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、および、第２の周波数帯域上で基地局（ＢＳ）に、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記第２のセットの情報ビットを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
   第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに前記第１のセットの情報ビットを、確認メッセージ（ＡＣＫ）を受信するまで送信するために前記ＲＳに割り当てるステップと
   を備えることを特徴とする方法。
6. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てる方法であって、前記情報ビットは第１のセットの情報ビット、第２のセットの情報ビットおよび新しい情報ビットの第３のセットの情報ビットから構成されており、前記方法は、
   第１の時間枠を、第１の周波数帯域上で中継局（ＲＳ）に前記第１のセットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するために無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）に割り当て、および、第２の周波数帯域上で基地局（ＢＳ）に、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記第２のセットの情報ビットを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと、
   第２の時間枠を、前記第１の周波数帯域上で前記ＢＳに前記第１のセットの情報ビットを送信するために前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵに割り当て、また前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに前記第３のセットの情報ビットを送信するために前記ＷＴＲＵに割り当てるステップと
   を備えることを特徴とする方法。
7. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信システムであって、
   無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
   中継局（ＲＳ）と、
   基地局（ＢＳ）とを備え、
   前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域上で前記ＲＳに１セットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するように、および、前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域上で前記ＢＳに、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記セットにおける前記情報ビットの第１の部分、を送信するように構成されており、前記ＲＳが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに、確認メッセージ（ＡＣＫ）を受信するまで前記セットにおける前記情報ビットの第２の部分を送信するように構成されており、前記セットの情報ビットは前記第１の部分および前記第２の部分から構成されていることを特徴とする無線通信システム。
8. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信システムであって、
   無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
   中継局（ＲＳ）と、
   基地局（ＢＳ）とを備え、
   前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域上で前記ＲＳに１セットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するように、および、前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域上で前記ＢＳに、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記セットにおける前記情報ビットの第１の部分、を送信するように構成されており、前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに前記セットにおける前記情報ビットの第２の部分を送信するように構成されており、前記セットの情報ビットは前記第１の部分および前記第２の部分から構成されていることを特徴とする無線通信システム。
9. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信システムであって、前記情報ビットは第１のセットの情報ビットおよび第２のセットの情報ビットから構成されており、前記無線通信システムは、
   無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
   中継局（ＲＳ）と、
   基地局（ＢＳ）とを備え、
   前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域上で前記ＲＳに前記第１のセットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するように、および、前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域上で前記ＢＳに、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記第２のセットの情報ビットを送信するように構成されており、前記ＲＳが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域および前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに前記第１のセットの情報ビットを、確認メッセージ（ＡＣＫ）を受信するまで送信するように構成されていることを特徴とする無線通信システム。
10. 指定された周波数帯域上で情報ビットの送信を実施するために異なる時間枠を割り当てるための無線通信システムであって、前記情報ビットは第１のセットの情報ビット、第２のセットの情報ビットおよび新しい情報ビットの第３のセットの情報ビットから構成されており、前記無線通信システムは、
    無線送受信ユニット（ＷＴＲＵ）と、
    中継局（ＲＳ）と、
    基地局（ＢＳ）とを備え、
    前記ＷＴＲＵが、第１の時間枠の期間に第１の周波数帯域上で前記ＲＳに前記第１のセットの情報ビットを前記ＲＳが完全に復号するまで送信するように、および、前記第１の時間枠の期間に第２の周波数帯域上で前記ＢＳに、前記ＷＴＲＵと前記ＲＳとの間の副搬送波よりも良好な、前記ＷＴＲＵと前記ＢＳとの間のいくつかの副搬送波によって送信される前記第２のセットの情報ビットを送信するように構成されており、前記ＲＳおよび前記ＷＴＲＵが、第２の時間枠の期間に前記第１の周波数帯域上で前記ＢＳに前記第１のセットの情報ビットを送信するように構成されており、前記ＷＴＲＵが、前記第２の周波数帯域上で前記ＢＳに前記第３のセットの情報ビットを送信するように構成されていることを特徴とする無線通信システム。

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