JP6383549B2 - マルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉制御方法及び装置並びにノード対の干渉制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉制御方法及び装置並びにノード対の干渉制御方法及び装置に関する。

通信システムは、統合された形態で相互接続及び接続される個別的な通信ネットワーク、送信システム、リレーステーション、データ端末装置（ｄａｔａ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ：ＤＴＥ）の集合である。しかし、現在存在する独立型の電子機器又はモバイル機器のうちの１％のみがネットワークに互いに接続されて用いられている。しかし、通信技術の発達と機器統合による単一化傾向によりスマートフォン、センサ機器、その他の通信機能を備えた様々な機器が巨大なネットワークを構成している。それだけではなく、多くの通信端末のユーザは、機器間の直接接続によってコンテンツ共有、同期化、出力、及びゲームなどの様々なアプリケーションを容易に活用している。このような市場の変化要求に反応するために既存のインフラストラクチャー（ｉｎｆｒａ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を用いたセルラー通信を超えた機器間の直接接続（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ通信）をサポートすることのできる無線接続技術がある。

初期のＤ２Ｄ通信の形態は単一ホップを仮定した送信方式であったが、今後のＤ２Ｄ通信はマルチホップを活用するものと見られる。追加的に、１つの通信シナリオはソースノードが１つであり、宛先ノードが１つである場合を仮定し、ダイバシティ利得（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｇａｉｎ）や多重化利得（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ）を取得するために複数のリレーノードを用いる。しかし、これからはＭＵＬＴＩＰＬＥ ＵＮＩＣＡＳＴ ＭＵＬＴＩ−ＨＯＰ ＮＥＴＷＯＲＫのように複数のノード対（ｎｏｄｅ ｐａｉｒ）が一度に信号を送信する場合が頻繁に発生するものと予想される。これによって、複数のノード対及び複数のリレーノードの間の干渉を制御するための研究が続いている。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、マルチホップネットワークにおいて、リレーノードのチャネル係数を調整してソースノードと宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去し、より向上した送信率及び自由度（ＤｏＦ）を提供する干渉制御方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるリレーノードの干渉制御方法は、ソースノードからシンボルを同時に受信するステップと、チャネル係数を調整するステップと、調整されたチャネル係数を用いて宛先ノードに前記シンボルを中継するステップと、を有し、前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のシンボル送信過程で行われる。

前記シンボル送信過程の数は、同時に受信したシンボルの数以上であり得る。
前記シンボルを中継するステップは、前記チャネル係数に基づいて、増幅及びフォワード（Ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＡＦ）方式、量子化及びフォワード（Ｑｕａｎｔｉｚｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＱＦ）方式、又はコンピュート及びフォワード（Ｃｏｍｐｕｔｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＣＦ）方式のいずれか１つを用い得る。
前記シンボル送信過程は、タイムスロットに対応し得る。
前記シンボル送信過程は、周波数帯域に対応し得る。

前記シンボルを中継するステップは、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを介して該シンボルを中継し得る。
前記シンボルを中継するステップは、前記チャネル係数を調整して前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルのうちの干渉チャネルを除去するステップと、干渉チャネルが除去された前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含み得る。
前記干渉チャネルを除去するステップは、複数のソースノードのうちの少なくとも１つのソースノードから、該ソースノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を受信するステップと、複数の宛先ノードのうちの少なくとも１つの宛先ノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を該宛先ノードに送信するステップと、前記少なくとも１つの宛先ノードから前記リレーノードと該宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされるステップと、前記フィードバックされたチャネル情報に基づいて、前記チャネル係数を調整して前記干渉チャネルを除去するステップと、を含み得る。
前記シンボルを中継するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１チャネルマトリックス、前記リレーノードと前記宛先ノードとの間の第２チャネルマトリックス、及び前記チャネル係数を用いて終端間チャネルマトリックスを生成するステップと、前記終端間チャネルマトリックスを用いて前記シンボルを前記ソースノードから前記宛先ノードに中継するステップと、を含み得る。

前記ソースノード数が２個であり、前記宛先ノード数が２個である場合、前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、第１シンボル送信過程、第２シンボル送信過程、及び第３シンボル送信過程で行われ得る。
前記シンボルを中継するステップは、前記第１シンボル送信過程で第２ソースノードと第１宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して前記シンボルを中継するステップと、前記第２シンボル送信過程で第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して前記シンボルを中継するステップと、前記第３シンボル送信過程で前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含み得る。
前記第３シンボル送信過程で前記シンボルを受信するステップは、前記第１ソースノードから、前記第１シンボル送信過程で該第１ソースノードから受信したシンボルと同一のシンボルを受信し、前記第２ソースノードから、前記第２シンボル送信過程で該第２ソースノードから受信したシンボルと同一のシンボルを受信し得る。
前記第１シンボル送信過程で前記シンボルを中継するステップは、前記第２ソースノードから該第２ソースノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を受信するステップと、前記リレーノードと前記第１宛先ノードとの間のチャネル情報を該第１宛先ノードに送信するステップと、前記第１宛先ノードから前記リレーノードと該第１宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされるステップと、前記フィードバックされたチャネル情報に基づいて、前記チャネル係数を調整して前記第２ソースノードと前記第１宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去するステップと、を含み得る。
前記第２シンボル送信過程で前記シンボルを中継するステップは、前記第１ソースノードから該第１ソースノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を受信するステップと、前記リレーノードと前記第２宛先ノードとの間のチャネル情報を該第２宛先ノードに送信するステップと、前記第２宛先ノードから前記リレーノードと該第２宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされるステップと、前記フィードバックされたチャネル情報に基づいて、前記チャネル係数を調整して前記第１ソースノードと前記第２宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去するステップと、を含み得る。

前記ソースノード数が３個であり、前記宛先ノード数が３個である場合、前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、第１シンボル送信過程及び第２シンボル送信過程で行われ得る。
前記シンボルを中継するステップは、前記第１シンボル送信過程で第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネル及び第１ソースノードと第３宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して前記シンボルを中継するステップと、前記第２シンボル送信過程で前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含み得る。
前記シンボルを受信するステップは、前記第１シンボル送信過程で第１ソースノード及び第２ソースノードのそれぞれから前記シンボルを受信し、前記第２シンボル送信過程で第２ソースノード及び第３ソースノードのそれぞれから前記シンボルを受信し得る。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるノード対の干渉制御方法は、少なくとも１つのシンボル送信過程毎にソースノードからシンボルを同時に受信するステップと、調整されたチャネル係数を用いて前記少なくとも１つのシンボル送信過程毎に宛先ノードに信号を送信するステップと、前記送信された信号から前記シンボルを抽出するステップと、を有する。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様によるリレーノードの干渉制御方法は、ソースノードから実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを同時に受信するステップと、調整されたチャネル係数を用いて宛先ノードに前記実数成分シンボル及び前記虚数成分シンボルを中継するステップと、を有し、前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のシンボル送信過程で行われる。

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様によるノード対の干渉制御方法は、少なくとも１つのシンボル送信過程毎にソースノードから実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを受信するステップと、調整されたチャネル係数を用いて前記少なくとも１つのシンボル送信過程毎に宛先ノードに信号を送信するステップと、前記送信された信号から前記実数成分シンボル及び前記虚数成分シンボルを抽出するステップと、を有する。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による干渉制御装置は、ソースノードからシンボルを同時に受信し、チャネル係数を調整し、該調整されたチャネル係数を用いて宛先ノードに前記シンボルを中継するリレーノードを備え、前記リレーノードは、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のシンボル送信過程で前記シンボルを同時に受信して前記シンボルを中継する。

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるノード対における干渉制御装置は、少なくとも１つのシンボル送信過程毎にソースノードからシンボルを同時に受信し、調整されたチャネル係数を用いて前記少なくとも１つのシンボル送信過程毎に宛先ノードに信号を送信し、該送信された信号から前記シンボルを抽出するリレーノードを備える。

本発明によると、マルチホップネットワークにおいて、リレーノードのチャネル係数を調整してソースノードと宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去し、より向上した送信率及び自由度（ＤｏＦ）を提供する干渉制御方法及び装置を提供することができる。

一実施形態によるマルチホップネットワーク及びオルタネィティングトポロジーを説明するための図である。 一実施形態によるノード対の数が２個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。 一実施形態によるノード対の数が２個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。 一実施形態によるノード対の数が２個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。 一実施形態によるノード対の数が３個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。 一実施形態によるノード対の数が３個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。 一実施形態によるマルチホップネットワークにおける信号の分離を用いた干渉制御方法を説明するための図である。 一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉制御方法のフローチャートである。 一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるノード対の干渉制御方法のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明が一実施形態によって制限されたり限定されたりすることはない。また、各図面に示した同一の参照符号は同一の部材を示す。

＜一実施形態によるマルチホップネットワーク及びオルトネイティントポロジー＞

図１は、一実施形態によるマルチホップネットワーク及びオルタネィティングトポロジー（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を説明するための図である。

図１を参照すると、マルチホップネットワーク１１０は、複数のソースノード、複数のリレーノード、及び複数の宛先ノードを含む。例えば、マルチホップネットワーク１１０は、Ｋ個のソースノード、Ｋ個のリレーノード、及びＫ個の宛先ノードを含む。マルチホップネットワークにおいて、ソースノードは、リレーノードを介して宛先ノードに信号を送信する。マルチホップネットワークの一例として、セルラーシステムの多重ユーザが複数のリレーを介して複数の基地局にデータを送信する場合が挙げられる。複数のノード対が一度に信号を送信する場合、互いに異なるノード対の間の信号（又は、シンボル、ストリーム）がマルチホップ過程で混合しながらストリーム間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｓｔｒｅａｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を発生することがある。従って、本実施形態では、リレーノード及びノード対の間の協力を用いてマルチホップネットワークで干渉を制御可能にする。

マルチホップネットワーク１１０において、Ｓ_１及びＳ_２はそれぞれのソースノードを示し、ｕ及びｖはリレーノードを示し、ｄ_１及びｄ_２は宛先ノードを示す。ここで、ソースノードＳ_１が宛先ノードｄ_１にシンボルを送信しようとする場合、ソースノードＳ_１と宛先ノードｄ_１は対を組む。それぞれのソースノードＳ_ｉは対を組むそれぞれの宛先ノードｄ_ｉ（ｉ∈｛１，２｝）に送信するための各メッセージ（又は、シンボル）Ｗ_ｉを含む。また、ソースノードとリレーノードとの間のチャネルマトリックスをＨ_１と称し、

で示され、リレーノードと宛先ノードとの間のチャネルをＨ_２と称し、

で示される。一実施形態において、チャネル利得は実数であり、連続分布（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）によって導き出される。ノード対及びリレーノードが通信する間にチャネルマトリックスは固定され、チャネルマトリックスは全てのノードに知らされる。

タイムスロットｋでソースノードＳ_ｉの送信信号は

で定義され、リレーノードｒにおける送信信号は

で定義される。タイムスロットｋでリレーノードｒが受信する信号を意味するＹ_ｒ，ｋは下記の数式１のように示され、タイムスロットｋで宛先ノードｄ_ｉが受信する信号を意味するＹ_ｉ，ｋは下記の数式２のように示される。

ここで、

は、それぞれリレーノードにおけるｉ．ｉ．ｄ（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ ａｎｄ ｉｎｄｅｎｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）ノイズ及び宛先ノードにおけるｉ．ｉ．ｄノイズを示し、

の分布に従う。また、

はメッセージ｛Ｗ_１，Ｗ_２｝に対して独立的である。Ｘ^ｎはランダムカラムベクトル［Ｘ_１Ｘ_２…Ｘ_ｎ］^Ｔを定義するために示され、Ｓ⊆｛１，２，…、ｎ｝である場合、Ｘ^Ｓは｛Ｘ_ｋ｜ｋ∈Ｓ｝で定義される。

本実施形態によるマルチホップネットワーク１１０における干渉制御方式において、リレーノード及びノード対は相互間の協力を用いてマルチホップネットワーク１１０で干渉を制御する。マルチホップネットワーク１１０における干渉制御方式において、リレーノードは、チャネル係数を調整して干渉チャネルを除去することで、図１に示したトポロジー１２０〜トポロジー１５０のようなオルタネィティングトポロジーを生成する。一実施形態において、オルタネィティングトポロジーは、干渉チャネルの接続性が時間又は周波数に応じて変わることにより、ソースノードと宛先ノードとの間の最初（ｏｒｉｇｉｎａｌ）のネットワークから順序通りに繰り返して発生するか又は交代で発生するソースノードと宛先ノードとの間のネットワークを意味する。

ノード対は、オルタネィティングトポロジーを用いて少なくとも１つのシンボルを送受信する。Ｋ個のノード対が同時にＮ個のシンボルを送信する場合、Ｋ個のソースノードは、Ｍ（≧Ｎ）個のシンボル送信過程を経てＮ個のシンボルをリレーノードに送信する。ここで、シンボル送信過程毎にリレーノードのチャネル係数はそれぞれ異なるように調整され、これによりシンボル送信過程毎にＫ個の宛先ノードが対ではないソースノードから受ける干渉信号の程度が変わる。これはシンボル送信過程毎に複数のソースノードから複数の宛先ノードへの干渉チャネルが変わることを意味する。例えば、トポロジー１２０で、ソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２への干渉チャネル及びソースノードＳ_２から宛先ノードｄ_１への干渉チャネルは全て存在する。トポロジー１３０で、ソースノードＳ_２から宛先ノードｄ_１への干渉チャネルは存在するが、ソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２への干渉チャネルは存在せず、トポロジー１４０で、ソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２への干渉チャネルは存在するが、ソースノードＳ_２から宛先ノードｄ_１への干渉チャネルは存在しない。トポロジー１５０で、ソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２への干渉チャネル及びソースノードＳ_２から宛先ノードｄ_１への干渉チャネルは両方とも存在しない。複数の宛先ノードｄ_１、ｄ_２は、オルタネィティングトポロジーにより、Ｍ個のシンボル送信過程毎に干渉チャネルから受信した信号を用いてＮ個のシンボルを復号化する。

＜一実施形態によるノード対の数が２個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式＞

図２Ａ〜図２Ｃは、一実施形態によるノード対の数が２個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。図２Ａ〜図２Ｃにおいて、２個のノード対に対する干渉制御方式を示したが、通常の技術者は追加的なノード対が具現されることを認識できる。

図２Ａを参照すると、マルチホップネットワーク２１０は、２個のソースノードＳ_１及びＳ_２、２個の宛先ノードｄ_１及びｄ_２、２個のリレーノードＲ_１及びＲ_２を含む。マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２は、線形時変増幅及びフォワード（Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎｇ Ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ、以下、Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎｇ ＡＦ）方式を用いる。また、一実施形態において、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２は、線形時変量子化及びフォワード（Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎｇ Ｑｕａｎｔｉｚｅ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ）方式又は線形時変コンピュート及びフォワード（Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｅ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ）方式を用いてもよい。他の実施形態において、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２は、少なくとも１つのタイムスロットの代わりに少なくとも１つの周波数帯域に基づいてマルチホップネットワークにおける干渉を制御する。例えば、マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２は、線形周波数選択増幅及びフォワード（Ｌｉｎｅａｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ＡＦ）方式、線形周波数選択量子化及びフォワード（Ｌｉｎｅａｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ＱＦ）方式、又は線形周波数選択コンピュート及びフォワード（Ｌｉｎｅａｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ＣＦ）方式を用いる。以下、線形時変（ＡＦ）方式に基づいて説明する。

ノード対の数が２個であり、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２が線形時変（Ｌｉｎｅａｒ Ｔｉｍｅ−Ｖａｒｙｉｎｇ：ＡＦ）方式を用いる場合、マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、コンディション（ｃ−１）、（ｃ−２）、及び（ｃ−３）が仮定される。ここで、コンディション（ｃ−１）は全てのチャネル利得が０ではないことを意味する。コンディション（ｃ−２）及び（ｃ−３）は次のような数式３のように示される。

タイムスロットｋで宛先ノードｄ_１及びｄ_２が受信する信号は、下記の数式４のように示される。

ここで、μ_ｋ及びλ_ｋはタイムスロットｋにおけるチャネル係数（又は、ＡＦ係数）を意味し、

は、宛先ノードｄ_ｉ（ｉ∈｛１，２｝）における有効ノイズを意味し、

で示される。Ｇ_ｋは、等価的な終端間チャネルマトリックス（ｅｎｄ ｔｏ ｅｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｍａｔｒｉｘ）を意味し、

で示される。

また、Ｇ_ｋは次の数式５のように示される。

また、Ｇ_ｋは

で示される。

はチルダ符号〜を除去してＺ_ｉ，ｋで示してもよい。これによって、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、終端間チャネルマトリックスを用いて少なくとも１つのシンボルをソースノードＳ_１及びＳ_２から宛先ノードｄ_１及びｄ_２に中継する。タイムスロットｋで宛先ノードｄ_１及びｄ_２が受信する信号は数式６のように示される。

ここで、Ｚ_ｉ，ｋは、チャネル係数及びＡＦファクターにのみ依存的である。従って、Ｚ_ｉ，ｋは電力定数（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ）Ｐによってスケールが変化しない。

マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２が線形時変（ＡＦ）方式を用いてノード対が送信するシンボルの数が２個である場合、リレーノードＲ_１及びＲ_２とノード対Ｓ_１、Ｓ_２、ｄ_１、及びｄ_２は３個のシンボル送信過程により干渉を制御する。

線形時変（ＡＦ）方式で、サブセットｕ及びサブセットｖは実数集合

の有限なサブセットを意味する。サブセットｕは第１リレーノードのチャネル係数を含み、

サブセットｖは第２リレーノードのチャネル係数を含む。

サブセットｕはｕ＝｛ｃ｝に設定され、サブセットｖは

に設定される。ここで、定数ｃは実数集合

に含まれ、リレーノードで電力定数Ｐを満たすように選択される。電力定数ｃは

のように示され。ここで、ｌは

を意味する。ここで、コンディション（ｃ−１）により分母は０でない。

図２Ｂは、マルチホップネットワークにおけるシンボル送信過程２２０〜シンボル送信過程２４０を示す。

図２Ｂ参照すると、シンボル送信過程２２０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２はソースノードＳ_１及びソースノードＳ_２からそれぞれシンボルａ_１及びシンボルｂ_１を受信する。ここで、

は電力定数Ｐ以下である。

ここで、リレーノードＲ１及びＲ２は、チャネル係数を調整してソースノードＳ２から宛先ノードｄ１との間の干渉チャネルを除去する。これによって、リレーノードＲ１のチャネル係数μ１はμ１＝ｃに設定され、リレーノードＲ２のチャネル係数λ１は

に設定される。リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_２から宛先ノードｄ_１との間の干渉チャネルが除去されたソースノードＳ_１及びＳ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_２の間のチャネルを用いてシンボルａ_１及びシンボルｂ_１を中継する。上述した数式６にμ_１＝ｃ及び

を代入すると、シンボル送信過程２２０で宛先ノードｄ_１及びｄ_２が受信する信号は数式７のように示される。

ここで、ｙ_１，１はシンボル送信過程２２０で宛先ノードｄ_１が受信する信号を意味し、ｙ_２，１はシンボル送信過程２２０で宛先ノードｄ_２が受信する信号を意味し、上述したコンディション（ｃ−１）〜（ｃ−３）により、α_１，１及びβ_２，１は０でない。α_２，１ａ_１＋β_２，１ｂ_１はＬ１（ａ_１，ｂ_１）で示される。ここで、Ｌ１（ａ_１，ｂ_１）は、シンボルａ_１及びシンボルｂ_１が線形的に結合された線形方程式を意味する。

また、シンボル送信過程２３０で、リレーノードは、ソースノードＳ_１及びソースノードＳ_２からそれぞれシンボルａ_２及びシンボルｂ_２を受信する。ここで、

は電力定数Ｐ以下である。

この場合、リレーノードは、チャネル係数を調整してソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２との間の干渉チャネルを除去する。これによって、リレーノードＲ１のチャネル係数μ２はμ２＝ｃに設定され、リレーノードＲ２のチャネル係数λ２は

に設定される。リレーノードは、ソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２との間の干渉チャネルが除去されたソースノードと宛先ノードとの間のチャネルを用いてシンボルａ_２及びシンボルｂ_２を中継する。上述した数式６にμ_２＝ｃ及び

を代入すると、シンボル送信過程２３０で宛先ノードが受信する信号は、下記の数式８のように示される。

ここで、ｙ_１，２は、シンボル送信過程２３０で宛先ノードｄ_１が受信する信号を意味し、ｙ_２，２はシンボル送信過程２３０で宛先ノードｄ_２が受信する信号を意味し、上述したコンディション（ｃ−１）〜（ｃ−３）により、α_１，２及びβ_２，２は０でない。α_１，２ａ_３＋β_１，２ｂ_３はＬ_２（ａ_２，ｂ_２）で示される。ここで、Ｌ_２（ａ_２，ｂ_２）は、シンボルａ_２及びシンボルｂ_２が線形的に結合された線形方程式を意味する。

また、シンボル送信過程２４０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_１から、シンボル送信過程２２０でソースノードＳ_１から受信したシンボルと同一のシンボルのシンボルａ_１を受信する。また、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_２から、第２シンボル送信過程２３０でソースノードＳ_２から受信したシンボルと同一のシンボルのシンボルｂ_２を受信する。これによって、シンボル送信過程２４０で、宛先ノードｄ_１がシンボルａ_１及びシンボルｂ_２が線形的に結合されたＬ_３（ａ_１，ｂ_２）を受信し、シンボルａ_１は上述した数式７及び数式８から抽出される。宛先ノードｄ_２はＬ_４（ａ_１，ｂ_２）を受信し、シンボルｂ_２は上述した数式７及び８を用いて抽出される。リレー信号Ｒ_１及びＲ_２は、ソースノードと宛先ノードとの間のチャネルを用いてシンボルａ_１及びシンボルｂ_２を中継する。従って、シンボル送信過程２４０で、ソースノードＳ_１がシンボルａ_１を送信し、ソースノードＳ_２がシンボルｂ_２を送信し、リレーノードＲ_１のチャネル係数μ_３がｃに設定され、リレーノードＲ_２のチャネル係数λ_３が０に設定されると、宛先ノードｄ_１及び宛先ノードｄ_２が受信する信号は、次の数式９のように示される。

ここで、ｙ_１，３はシンボル送信過程２４０で宛先ノードｄ_１が受信する信号を意味し、ｙ_２，３はシンボル送信過程２４０で宛先ノードｄ_２が受信する信号を意味し、上述したコンディション（ｃ−１）〜（ｃ−３）により、β_１，３及びα_２、３は０でない。

これによって、上述したシンボル送信過程２２０〜シンボル送信過程２４０を行った後、宛先ノードｄ_１は受信した信号ｙ_１，１，ｙ_１，２，ｙ_１，３から下記の数式１０のような信号を抽出する。

ここで、

はソースノードＳ_１が送信したシンボルａ_１に関する信号であり、

はソースノードＳ_１が送信したシンボルａ_２に関する信号を意味する。

を信号

及び信号

におけるノイズの分散（ｖａｒｉａｎｃｅ）とすると、

はチャネル係数及びＡＦファクターに依存する。従って、これらは電力定数Ｐによってスケールが変化しないため、予め設定されたアウタコード（ｏｕｔｅｒｃｏｄｅ）を用いて数式１１のようなレートを抽出する。

上述した数式１１により、宛先ノードｄ_１は２／３の自由度（ＤｏＦ：Ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ）を取得する。宛先ノードｄ_２も２／３のＤｏＦを取得するため、マルチホップネットワーク２１０の全体ＤｏＦ（ｓｕｍ−ＤｏＦ）は４／３になる。これは、時分割多重方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＴＤＭ）よりも３３％増加することを意味する。

リレーノードＲ_１及びＲ_２とソースノードＳ_１及びＳ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_２で行われるシンボル送信過程（２２０〜２４０）の順序は、上述した構成の範囲及び思想を逸脱しない範囲内で変更され得る。例えば、上述した順序と逆順でシンボル送信過程２４０を行った後、シンボル送信過程２３０及びシンボル送信過程２２０を行うか、或いはシンボル送信過程２３０を行った後、シンボル送信過程２４０及びシンボル送信過程２２０の順に行う。

一実施形態において、シンボル送信過程（２２０〜２４０）は、例えば、直交時分割多重化（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｉｍｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｎｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）又は直交周波数分割多元接続（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）のように、時間又は周波数などのｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎを用いて行われる。例えば、シンボル送信過程（２２０〜２４０）は直交周波数分割多重方式（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：ＯＦＤＭ）で多重サブキャリア及びサブバンドを用いて行われる。

マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、一部のチャネル情報を用いてソースノードＳ_１及びＳ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_２との間の干渉信号を除去する。これについて、図２Ｃを参照して詳細に説明する。

図２Ｃを参照すると、シンボル送信過程２５０は、図２Ｂに示すシンボル送信過程２２０におけるチャネル情報フィードバックを示す。図２Ｂに示すシンボル送信過程２２０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、チャネル係数を調整してソースノードＳ_２と宛先ノードｄ_１との間の干渉チャネルを除去する。ここで、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_２とリレーノードＲ_１及びＲ_２との間のチャネル情報、及びリレーノードＲ_１及びＲ_２と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報を用いてチャネル係数を調整する。

シンボル送信過程２５０で、リレーノードＲ_１はソースノードＳ_２からソースノードＳ_２とリレーノードＲ_１との間のチャネル情報を受信し、リレーノードＲ_２はソースノードＳ_２からソースノードＳ_２とリレーノードＲ_２との間のチャネル情報を受信する。ここで、ソースノードＳ_２とリレーノードＲ_１との間のチャネル情報及びソースノードＳ_２とリレーノードＲ_２との間のチャネル情報はＣＳＩＲ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）情報である。リレーノードＲ_１は、リレーノードＲ_１と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報を推定し、推定されたチャネル情報を宛先ノードｄ_１に送信し、リレーノードＲ_２は、リレーノードＲ_２と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報を推定し、推定されたチャネル情報を宛先ノードｄ_１に送信する。ここで、リレーノードＲ_１と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報及びリレーノードＲ_２と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報はＣＳＩＴ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）である。リレーノードＲ_１は宛先ノードｄ_１からリレーノードＲ_１と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報がフィードバックされ、リレーノードＲ_２は、宛先ノードｄ_１からリレーノードＲ_２と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報がフィードバックされる。リレーノードＲ_１及びＲ_２は、フィードバックされたチャネル情報に基づいて、チャネル係数を調整してソースノードＳ_２と宛先ノードｄ_１との間の干渉チャネルを除去する。これによって、シンボル送信過程２５０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ノード対とリレーノードとの間の全体チャネル情報ではない一部のチャネル情報（例えば、ソースノードＳ_２とリレーノードＲ_１及びＲ_２との間のチャネル情報、リレーノードＲ_１及びＲ_２と宛先ノードｄ_１との間のチャネル情報）を用いて、ソースノードＳ_２と宛先ノードｄ_１との間の干渉チャネルを除去する。

図２Ｂに示すシンボル送信過程２３０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、チャネル係数を調整してソースノードＳ_１と宛先ノードｄ_２との間の干渉チャネルを除去する。ここで、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_１とリレーノードＲ_１及びＲ_２との間のチャネル情報、及びリレーノードＲ_１及びＲ_２と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報を用いてチャネル係数を調整する。

シンボル送信過程２６０で、リレーノードＲ_１はソースノードＳ_１からソースノードＳ_１とリレーノードＲ_１との間のチャネル情報を受信し、リレーノードＲ_２はソースノードＳ_１からソースノードＳ_１とリレーノードＲ_２との間のチャネル情報を受信する。ここで、ソースノードＳ_１とリレーノードＲ_１との間のチャネル情報及びソースノードＳ_１とリレーノードＲ_２との間のチャネル情報はＣＳＩＲ情報である。リレーノードＲ_１は、リレーノードＲ_１と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報を推定し、推定されたチャネル情報を宛先ノードｄ_２に送信し、リレーノードＲ_２は、リレーノードＲ_２と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報を推定し、推定されたチャネル情報を宛先ノードｄ_２に送信する。ここで、リレーノードＲ_１と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報及びリレーノードＲ_２と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報はＣＳＩＴである。リレーノードＲ_１は、宛先ノードｄ_２からリレーノードＲ_１と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報がフィードバックされ、リレーノードＲ_２は、宛先ノードｄ_２からリレーノードＲ_２と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報がフィードバックされる。リレーノードＲ_１及びＲ_２は、フィードバックされたチャネル情報に基づいて、チャネル係数を調整してソースノードＳ_１と宛先ノードｄ_２との間の干渉チャネルを除去する。これによって、シンボル送信過程２６０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ノード対とリレーノードＲ_１及びＲ_２との間の全体チャネル情報ではない一部のチャネル情報（例えば、ソースノードＳ_１とリレーノードＲ_１及びＲ_２との間のチャネル情報、リレーノードＲ_１及びＲ_２と宛先ノードｄ_２との間のチャネル情報）を用いてソースノードＳ_１と宛先ノードｄ_２との間の干渉チャネルを除去する。

図２Ｂに示すシンボル送信過程２４０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_１及びＳ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_１との間のチャネルを用いて少なくとも１つのシンボルを中継する。図２Ｂのシンボル送信過程２４０で、リレーノードＲ_１及びＲ_２は、ソースノードＳ_１及びＳ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_２との間の干渉チャネルを除去しない。従って、シンボル送信過程２７０で、ソースノードＳ_１及びＳ_２とリレーノードＲ_１及びＲ_２との間のチャネル情報、及びリレーノードＲ_１及びＲ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_２との間のチャネル情報は必要でない。

ノード対及びリレーノードの数が２個である場合、チャネル情報フィードバックは、シンボル送信過程２５０〜シンボル送信過程２７０の３個のタイムスロット毎に周期的に行われる。また、シンボル送信過程毎にリレーノードＲ_１及びＲ_２は全体チャネル情報のうちの一部のチャネル情報のみがフィードバックされるため、アップリンクの送信率が向上する。

図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、マルチホップネットワークの干渉制御方式において、少なくとも１つのリレーノードは、ソースノードＳ_１及びＳ_２と宛先ノードｄ_１及びｄ_２との間の干渉を除去するためにプロセッサ又はコントローラを含む。少なくとも１つのリレーノードは、干渉制御方式を行うために、送信機、プロセッサ、及び受信機を含む。

＜一実施形態によるノード対の数が３個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式＞

図３Ａ及び図３Ｂは、一実施形態によるノード対の数が３個であるときのマルチホップネットワークにおける干渉制御方式を説明するための図である。

図３Ａを参照すると、マルチホップネットワーク３１０は、３個のソースノード、３個の宛先ノード、及び３個のリレーノードを含む。この場合、マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、ノード対の数及びリレーノードの数の増加により更に多くのユーザ干渉が制御されるため、トポロジーは様々に変化する。ノード対の数が２個である場合と同様に、マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、リレーノード及びノード対は、線形時変ＡＦ方式、線形時変ＱＦ方式、線形時変ＣＦ方式、線形周波数選択ＡＦ方式、線形周波数選択ＱＦ方式、及び線形周波数選択ＣＦ方式のいずれか１つを用いる。以下、線形時変（ＡＦ）方式に基づいて説明する。

タイムスロットｋで宛先ノードは、ソースノードとリレーノードとの間の第１チャネルマトリックス、リレーノードのチャネル係数、及びリレーノードと宛先ノードとの間の第２チャネルマトリックスを介して信号を受信し、これは下記の数式１２のように示される。

ここで、μ_１は、第１シンボル送信過程におけるリレーノードＲ_１のチャネル係数、λ_１はリレーノードＲ_２のチャネル係数、κ_１はリレーノードＲ_３におけるチャネル係数を意味する。マルチホップネットワークにおける干渉制御方式において、リレーノードは、第１チャネルマトリックス、第２チャネルマトリックス、及びチャネル係数を用いて終端間チャネルマトリックスＧを生成し、第１シンボル送信過程における終端間チャネルマトリックスは

のように示される。これによって、リレーノードは、終端間チャネルマトリックスを用いて少なくとも１つのシンボルをソースノードから宛先ノードに中継する。

図３Ｂを参照すると、シンボル送信過程３２０で、ソースノードＳ_１及びソースノードＳ_２はそれぞれシンボルａ及びシンボルｂを送信する。この場合、ソースノードＳ_３はシンボル送信を実行しない。リレーノードは、チャネル係数を調整してソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_２への干渉チャネル及びソースノードＳ_１から宛先ノードｄ_３への干渉チャネルを除去する。ここで、ソースノードＳ_３はシンボルを送信しないため、終端間チャネルマトリックス

で、α_２，１及びα_３，１は０である。従って、シンボル送信過程３２０におけるチャネル係数は

である。ここで、記号

はＥｌｅｍｅｎｔ−ｗｉｓｅ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒを意味する。これによって、宛先ノードｄ_１が受信する信号はシンボルａ及びシンボルｂが線形的に結合されたＬ_１（ａ，ｂ）であり、宛先ノードｄ_２が受信する信号はシンボルｂであり、宛先ノードｄ_３が受信する信号もシンボルｂである。

また、シンボル送信過程３３０で、ソースノードＳ_２及びソースノードＳ_３はそれぞれシンボルｂ及びシンボルｃを送信する。ここで、ソースノードＳ_１はシンボル送信を実行しない。リレーノードは、チャネル係数を調整してソースノードＳ_３から宛先ノードｄ_１への干渉チャネル及びソースノードＳ_３から宛先ノードｄ_２への干渉チャネルを除去する。これによって、シンボル送信過程３３０におけるチャネル係数は

に調整される。従って、宛先ノードｄ_１が受信する信号はシンボルｂであり、宛先ノードｄ_２が受信する信号はシンボルｂ及びシンボルｃが線形的に結合されたＬ_２（ｂ，ｃ）であり、宛先ノードｄ_３が受信する信号はシンボルｂ及びシンボルｃが線形的に結合されたＬ_３（ｂ，ｃ）である。宛先ノードｄ_１は、シンボル送信過程３２０でＬ_１（ａ，ｂ）を受信したが、シンボル送信過程３３０でシンボルｂを受信したため、Ｌ_１（ａ，ｂ）でシンボルａを抽出する。同様に、宛先ノードｄ_３は、シンボル送信過程３３０でＬ_３（ｂ，ｃ）を受信したが、シンボル送信過程３２０でシンボルｂを受信したため、Ｌ_３（ｂ，ｃ）でシンボルｃを抽出する。宛先ノードｄ_２がシンボル送信過程３２０でシンボルｂを受信したため、宛先ノードｄ_１、ｄ_２、及びｄ_３は、リレーノードから受信した信号に基づいてソースノードＳ_１、Ｓ_２、及びＳ_３が送信したシンボルを抽出する。

一実施形態において、シンボル送信過程３２０及びシンボル送信過程３３０によって宛先ノードｄ_１は１／２のＤｏＦを取得し、宛先ノードｄ_２、ｄ_３もそれぞれ１／２のＤｏＦを取得する。これによって、マルチホップネットワーク３１０の全体ＤｏＦ（ｓｕｍ−ＤｏＦ）は３／２になる。これは、時分割多重方式（ＴＤＭ）よりも５０％増加し、干渉整列（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ：ＩＡ）方式におけるＤｏＦと同一なものである。

ノード対の数が２個である場合と同様に、シンボル送信過程３２０、３３０の順序は、上述した構成の範囲及び思想を逸脱しない範囲内で変更され得る。

図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、マルチホップネットワークの干渉制御方式において、少なくとも１つのリレーノードは、ソースノードＳ_１、Ｓ_２、及びＳ_３と宛先ノードｄ_１、ｄ_２、及びｄ_３との間の干渉を除去するためにプロセッサ又はコントローラを含む。少なくとも１つのリレーノードは、干渉制御方式を行うため、送信機、プロセッサ、及び受信機を含む。

＜一実施形態によるマルチホップネットワークで信号の分離を用いた干渉制御方式＞

図４は、一実施形態によるマルチホップネットワークにおける信号の分離を用いた干渉制御方法を説明するための図である。

図４を参照すると、リレーノードは、ノード対のうちのソースノードから受信したシンボルをソースノードと対の目的地ノード（宛先ノード）に中継する。ソースノードは、シンボルを実数成分シンボル及び虚数成分シンボルに分離してソースノードと対の目的地ノードに送信する。リレーノードは、実数成分シンボル及び虚数成分シンボルをソースノードと対の目的地ノードに中継する。一実施形態において、宛先ノードが受信する信号は、下記の数式１３のように示される。

ここで、Ｙ_Ｒは宛先ノードが受信する実数成分シンボルを示し、Ｙ_Ｉは宛先ノードが受信する虚数成分シンボルを示し、Ｘ_Ｒはソースノードが送信する実数成分シンボルを示し、Ｘ_Ｉはソースノードが送信する虚数成分シンボルを示す。

はソースノードと宛先ノードとの間のチャネルマトリックスを意味し、Ｎ_Ｒはノイズ信号の実数成分を示し、Ｎ_Ｉはノイズ信号の虚数成分を示す。

一実施形態において、ノード対の数が２個であり、リレーノード数が２個である場合、リレーノードは、ソースノードから同時に実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを受信し、チャネル係数を調整して宛先ノードに実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを中継する。宛先ノードは、リレーノードから信号を受信し、リレーノードから受信した信号に基づいて実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを抽出する。一実施形態において、リレーノードは、シンボル送信過程によってノード対に実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを中継する。例えば、ノード対及びリレーノードは、第１シンボル送信過程〜第３シンボル送信過程によって信号を送信する。

シンボル送信過程４１０で、第１ソースノードは実数成分シンボルａ_Ｒ１及び虚数成分シンボルａ_Ｉ１を第１リレーノードに送信し、第２ソースノードは実数成分シンボルｂ_Ｒ１及び虚数成分シンボルｂ_Ｉ１を第２リレーノードに送信する。リレーノードは、チャネル係数を調整して、受信した実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを宛先ノードに中継する。一実施形態において、リレーノードは、チャネル係数を調整して全体干渉チャネルのうちの第１ソースノードから第２宛先ノードの間の実数成分シンボルａ_Ｒ１に対する干渉チャネルのみを許容し、残りの干渉チャネルを除去する。リレーノードは、除去された干渉チャネルを除いた残りチャネルを用いて、ソースノードから受信した実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを宛先ノードに中継する。

シンボル送信過程４２０で、第１ソースノードは実数成分シンボルａ_Ｒ２及び虚数成分シンボルａ_Ｉ２を第１リレーノードに送信し、第２ソースノードは実数成分シンボルｂ_Ｒ２及び虚数成分シンボルｂ_Ｉ２を第２リレーノードに送信する。リレーノードは、チャネル係数を調整して、受信した実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを宛先ノードに中継する。一実施形態において、リレーノードは、チャネル係数を調整して全体の干渉チャネルのうちの第２ソースノードから第１宛先ノードの間の実数成分シンボルｂ_Ｒ２に対する干渉チャネルのみを許容し、残りの干渉チャネルを除去する。リレーノードは、除去された干渉チャネルを除いた残りのチャネルを用いて、ソースノードから受信した実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを宛先ノードに中継する。

シンボル送信過程４３０で、第１ソースノードは実数成分シンボルａ_Ｒ１及び虚数成分シンボルａ_Ｉ３を第１リレーノードに送信し、第２ソースノードは実数成分シンボルｂ_Ｒ２及び虚数成分シンボルｂ_Ｉ３を第２リレーノードに送信する。リレーノードは、チャネル係数を調整して、受信した実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを宛先ノードに中継する。一実施形態において、リレーノードは、チャネル係数を調整して全体の干渉チャネルのうちの第１ソースノードから第２宛先ノードの間の実数成分シンボルａ_Ｒ１に対する干渉チャネル及び第２ソースノードから第１宛先ノードの間の実数成分シンボルｂ_Ｒ２に対する干渉チャネルのみを許容し、残りの干渉チャネルを除去する。リレーノードは、除去された干渉チャネルを除いた残りのチャネルを用いて、ソースノードから受信した実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを宛先ノードに中継する。

＜一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉制御方法＞

図５は、一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉制御方法のフローチャートである。

図５を参照すると、一実施形態によるリレーノードの干渉制御方法において、複数のノード対が同時に少なくとも１つのシンボルを送信する場合、リレーノードは、ソースノードから少なくとも１つのシンボルを受信する（ステップＳ５１０）。ここで、複数のノード対はＫ個のノード対で表され、少なくとも１つのシンボルはＮ個のシンボルで表される。リレーノードの干渉制御方法において、リレーノードは、シンボル送信過程によって少なくとも１つのシンボルを中継する。シンボル送信過程は、Ｍ個のシンボル送信過程で示される。Ｍ個のシンボル送信過程の数は、Ｋ個のノード対が送信するＮ個のシンボルの数以上である。Ｍ個のシンボル送信過程はＭ個のタイムスロットに対応する。これによって、各シンボル送信過程は時間が変化しながら行われる。また、Ｍ個のシンボル送信過程はＭ個の周波数帯域に対応する。例えば、各シンボル送信過程は、ＯＦＤＭで多重サブキャリア及びサブバンドを用いて行われる。

一実施形態において、リレーノードは、リレーノードとソースノードとの間のチャネルマトリックスを用いてソースノードを受信する。

他の実施形態において、リレーノードは、ソースノードから同時に実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを受信する。

また、リレーノードの干渉制御方法において、リレーノードは、チャネル係数を調整してソースノードから宛先ノードに少なくとも１つのシンボルを送信する（ステップＳ５２０）。ここで、チャネル係数はＭ個のシンボル送信過程により調整される。一実施形態において、リレーノードは、チャネル係数に基づいて増幅及びフォワード（Ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＡＦ）方式、量子化及びフォワード（Ｑｕａｎｔｉｚｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＱＦ）方式、又はコンピュート及びフォワード（Ｃｏｍｐｕｔｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＣＦ）方式のいずれか１つを用いる。この場合、ＡＦ方式はソース信号に電力スケーリング（ｐｏｗｅｒ ｓｃａｌｉｎｇ）を用いて増幅してこれを宛先ノードに送信する方式を意味し、ＱＦ方式はソース信号を量子化した後に圧縮された信号を送信する方式を意味する。ＣＦ方式はソース信号に基づいて格子コード（ｌａｔｔｉｃｅ ｃｏｄｅ）を用いて新しい信号を生成した後これを宛先ノードに送信する方式を意味する。

一実施形態において、リレーノードは、ノード対とリレーノードとの間のチャネルを用いて少なくとも１つのシンボルを中継する。リレーノードはチャネル係数を調整してソースノードと宛先ノードとの間のチャネルのうちの少なくとも１つの干渉チャネルを除去する。この場合、リレーノードは、複数のソースノードのうちの少なくとも１つのソースノードから、少なくとも１つのソースノードとリレーノードとの間のチャネル情報を受信し、複数の宛先ノードのうちの少なくとも１つの宛先ノードとリレーノードとの間のチャネル情報を少なくとも１つの宛先ノードに送信する。また、リレーノードは、少なくとも１つの宛先ノードからリレーノードと少なくとも１つの宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされ、フィードバックされたチャネル情報に基づいて、チャネル係数を調整して少なくとも１つの干渉チャネルを除去する。

リレーノードは、少なくとも１つの干渉チャネルが除去されたソースノードと宛先ノードとの間のチャネルを用いて少なくとも１つのシンボルを中継する。

他の実施形態において、リレーノードは、ソースノードとリレーノードとの間の第１チャネルマトリックス、リレーノードと宛先ノードとの間の第２チャネルマトリックス、及びチャネル係数を用いて終端間チャネルマトリックスを生成し、終端間チャネルマトリックスを用いて少なくとも１つのシンボルをソースノードから宛先ノードに中継する。

一実施形態において、ノード対の数が２個である場合、リレーノードは第１シンボル送信過程〜第３シンボル送信過程によって少なくとも１つのシンボルを中継する。

第１シンボル送信過程で、リレーノードは、第２ソースノードと第１宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して少なくとも１つのシンボルを中継する。ここで、リレーノードは、第２ソースノードから第２ソースノードとリレーノードとの間のチャネル情報を受信し、リレーノードと第１宛先ノードとの間のチャネル情報を第１宛先ノードに送信する。また、リレーノードは、第１宛先ノードからリレーノードと第１宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされ、フィードバックされたチャネル情報に基づいて、チャネル係数を調整して第２ソースノードと第１宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去する。

第２シンボル送信過程で、リレーノードは、第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して少なくとも１つのシンボルを中継する。ここで、リレーノードは、第１ソースノードから第１ソースノードとリレーノードとの間のチャネル情報を受信し、リレーノードと第２宛先ノードとの間のチャネル情報を第２宛先ノードに送信する。また、リレーノードは、第２宛先ノードからリレーノードと第２宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされ、フィードバックされたチャネル情報に基づいて、チャネル係数を調整して第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去する。

第３シンボル送信過程で、リレーノードは、ソースノードと宛先ノードとの間のチャネルを用いて少なくとも１つのシンボルを中継する。ここで、リレーノードは、第１ソースノードから、第１シンボル送信過程で第１ソースノードから受信したシンボルと同一のシンボルを受信し、第２ソースノードから、第２シンボル送信過程で第２ソースノードから受信したシンボルと同一のシンボルを受信する。

一実施形態においてノード対の数が３個である場合、リレーノードは、第１シンボル送信過程及び第２シンボル送信過程によって少なくとも１つのシンボルを中継する。

第１シンボル送信過程で、リレーノードは、第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネル、及び第１ソースノードと第３宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して少なくとも１つのシンボルを中継する。ここで、リレーノードは、第１ソースノード及び第２ソースノードのそれぞれから少なくとも１つのシンボルを受信する。

第２シンボル送信過程で、リレーノードは、ソースノードと宛先ノードとの間のチャネルを用いて少なくとも１つのシンボルを中継する。ここで、リレーノードは、第２ソースノード及び第３ソースノードのそれぞれから少なくとも１つのシンボルを受信する。

他の実施形態において、リレーノードは、チャネル係数を調整して宛先ノードに実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを中継する。

図５に示す一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉制御方法には、図１〜図４を参照して説明した内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。

＜一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるノード対の干渉制御方法＞

図６は、一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるノード対の干渉制御方法のフローチャートである。

図６を参照すると、一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるノード対の干渉制御方法において、ソースノードは、シンボル送信過程毎にリレーノードに少なくとも１つのシンボルを同時に送信する（ステップＳ６１０）。この場合、Ｍ個のシンボル送信過程の数はＫ個のノード対が送信するＮ個のシンボルの数以上である。また、Ｍ個のシンボル送信過程は、Ｍ個のタイムスロットに対応し、Ｍ個の周波数帯域に対応する。

他の実施形態において、ソースノードは、シンボル送信過程毎にリレーノードに実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを同時に送信する。

また、ノード対の干渉制御方法において、宛先ノードは、シンボル送信過程毎に、チャネル係数が調整されるリレーノードから信号を受信する（ステップＳ６２０）。

また、ノード対の干渉制御方法において、宛先ノードは、受信した信号に基づいて少なくとも１つのシンボルを抽出する（ステップＳ６３０）。これによって、宛先ノードは、Ｍ個のシンボル送信過程毎に、受信した信号に基づいて、宛先ノードと対のソースノードが送信したＮ個のシンボルを抽出（又は、復号化）する。

他の実施形態において、宛先ノードは、受信した信号に基づいて実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを抽出する。

図６に示す一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるノード対の干渉制御方法には、図１〜図４を参照して説明した内容がそのまま適用されるため、より詳細な説明は省略する。

上述したソースノード、リレーノード、及び宛先ノードは、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、及び／又はハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合わせで具現される。例えば、実施形態で説明したソースノード、リレーノード、及び宛先ノードは、例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサー、又は命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行して応答する異なる装置のように、１つ以上の汎用コンピュータ又は特殊目的のコンピュータを用いて具現される。処理装置は、オペレーティングシステム（ＯＳ）及びＯＳ上で行われる１つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行する。また、処理装置は、ソフトウェアの実行に応答してデータをアクセス、格納、操作、処理、及び生成する。理解の便宜のために、処理装置は１つ使用するものとして説明する場合もあるが、当該の技術分野で通常の知識を有する者は、処理装置が複数の処理要素（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）及び／又は複数類型の処理要素を含むことが分かる。例えば、処理装置は、複数のプロセッサ又は１つのプロセッサ及び１つのコントローラを含む。また、並列プロセッサ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）のような、他の処理構成も可能である。

ソフトウェアは、コンピュータプログラム、コード、命令、又はこれらのうちの１つ以上の組み合わせを含み、希望通りに作動するように処理装置を構成して独立的又は統合的に処理装置に命令を実行させる。ソフトウェア及び／又はデータは、処理装置によって解釈されて処理装置に命令又はデータを提供するための全ての種類の機械、構成要素、物理的装置、仮想装置、コンピュータ格納媒体又は装置、送信される信号波を媒介として永久的又は一時的に具体化される。ソフトウェアは、ネットワークに接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で格納されて実行される。ソフトウェア及びデータは１つ以上のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され得る。

上述した実施形態による方法は、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プログラム命令の形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され得る。コンピュータ読み取り可能な媒体は、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つ又はそれらの組み合わせを含む。記録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。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１１０、２１０、３１０ マルチホップネットワーク
１２０〜１５０ トポロジー
２２０〜２７０、３２０、３３０、４１０〜４３０ シンボル送信過程

Claims (19)

1. リレーノードの干渉制御方法であって、
   ソースノードからシンボルを受信するステップと、
   前記ソースノードから受信したシンボルに対する複数のシンボル送信過程毎にチャネル係数をそれぞれ異なるように調整するステップと、
   前記調整されたチャネル係数を用いて宛先ノードに前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを介して前記シンボルを中継するステップと、を有し、
   前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のシンボル送信過程で行われ、
   前記シンボルを中継するステップは、
   前記チャネル係数を調整して前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルのうちの干渉チャネルを除去するステップと、
   前記干渉チャネルが除去された前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含み、
   前記複数のシンボル送信過程の数は、受信したシンボルの数以上であり、
   前記宛先ノードは、前記複数のシンボル送信過程でそれぞれ受信した信号を用いて前記ソースノードから送信されたシンボルを抽出することを特徴とするリレーノードの干渉制御方法。
2. 前記シンボルを中継するステップは、前記チャネル係数に基づいて、増幅及びフォワード（Ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＡＦ）方式、量子化及びフォワード（Ｑｕａｎｔｉｚｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＱＦ）方式、又はコンピュート及びフォワード（Ｃｏｍｐｕｔｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ：ＣＦ）方式のいずれか１つを用いることを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
3. 前記シンボル送信過程は、タイムスロットに対応することを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
4. 前記シンボル送信過程は、周波数帯域に対応することを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
5. 前記干渉チャネルを除去するステップは、
   複数のソースノードのうちの少なくとも１つのソースノードから、該ソースノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を受信するステップと、
   複数の宛先ノードのうちの少なくとも１つの宛先ノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を該宛先ノードに送信するステップと、
   前記少なくとも１つの宛先ノードから前記リレーノードと該宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされるステップと、
   前記フィードバックされたチャネル情報に基づいて、前記チャネル係数を調整して前記干渉チャネルを除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
6. 前記シンボルを中継するステップは、
   前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１チャネルマトリックス、前記リレーノードと前記宛先ノードとの間の第２チャネルマトリックス、及び前記チャネル係数を用いて終端間チャネルマトリックスを生成するステップと、
   前記終端間チャネルマトリックスを用いて前記シンボルを前記ソースノードから前記宛先ノードに中継するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
7. 前記ソースノード数が２個であり、前記宛先ノード数が２個である場合、前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、第１シンボル送信過程、第２シンボル送信過程、及び第３シンボル送信過程で行われることを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
8. 前記シンボルを中継するステップは、
   前記第１シンボル送信過程で第２ソースノードと第１宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して前記シンボルを中継するステップと、
   前記第２シンボル送信過程で第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して前記シンボルを中継するステップと、
   前記第３シンボル送信過程で前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含むことを特徴とする請求項７に記載のリレーノードの干渉制御方法。
9. 前記第３シンボル送信過程で前記シンボルを受信するステップは、
   前記第１ソースノードから、前記第１シンボル送信過程で該第１ソースノードから受信したシンボルと同一のシンボルを受信し、
   前記第２ソースノードから、前記第２シンボル送信過程で該第２ソースノードから受信したシンボルと同一のシンボルを受信することを特徴とする請求項８に記載のリレーノードの干渉制御方法。
10. 前記第１シンボル送信過程で前記シンボルを中継するステップは、
    前記第２ソースノードから該第２ソースノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を受信するステップと、
    前記リレーノードと前記第１宛先ノードとの間のチャネル情報を該第１宛先ノードに送信するステップと、
    前記第１宛先ノードから前記リレーノードと該第１宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされるステップと、
    前記フィードバックされたチャネル情報に基づいて、前記チャネル係数を調整して前記第２ソースノードと前記第１宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項８に記載のリレーノードの干渉制御方法。
11. 前記第２シンボル送信過程で前記シンボルを中継するステップは、
    前記第１ソースノードから該第１ソースノードと前記リレーノードとの間のチャネル情報を受信するステップと、
    前記リレーノードと前記第２宛先ノードとの間のチャネル情報を該第２宛先ノードに送信するステップと、
    前記第２宛先ノードから前記リレーノードと該第２宛先ノードとの間のチャネル情報がフィードバックされるステップと、
    前記フィードバックされたチャネル情報に基づいて、前記チャネル係数を調整して前記第１ソースノードと前記第２宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項８に記載のリレーノードの干渉制御方法。
12. 前記ソースノード数が３個であり、前記宛先ノード数が３個である場合、前記シンボルを受信するステップ及び前記シンボルを中継するステップは、第１シンボル送信過程及び第２シンボル送信過程で行われることを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
13. 前記シンボルを中継するステップは、
    前記第１シンボル送信過程で第１ソースノードと第２宛先ノードとの間の干渉チャネル及び第１ソースノードと第３宛先ノードとの間の干渉チャネルを除去して前記シンボルを中継するステップと、
    前記第２シンボル送信過程で前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のリレーノードの干渉制御方法。
14. 前記シンボルを受信するステップは、
    前記第１シンボル送信過程で第１ソースノード及び第２ソースノードのそれぞれから前記シンボルを受信し、
    前記第２シンボル送信過程で第２ソースノード及び第３ソースノードのそれぞれから前記シンボルを受信することを特徴とする請求項１３に記載のリレーノードの干渉制御方法。
15. ノード対の干渉制御方法であって、
    リレーノードが、複数のシンボル送信過程のうちにソースノードからシンボルを受信し、前記複数のシンボル送信過程毎にチャネル係数をそれぞれ異なるように調整して宛先ノードに信号を送信するステップと、
    宛先ノードが、受信した信号から前記シンボルを抽出するステップと、を有し、
    前記宛先ノードに信号を送信するステップは、
    前記チャネル係数を調整して前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルのうちの干渉チャネルを除去するステップと、
    前記干渉チャネルが除去された前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継するステップと、を含み、
    前記複数のシンボル送信過程の数は、受信したシンボルの数以上であり、
    前記宛先ノードは、前記複数のシンボル送信過程でそれぞれ受信した信号を用いて前記ソースノードから送信されたシンボルを抽出することを特徴とするノード対の干渉制御方法。
16. 前記ソースノードからシンボルを受信するステップは、前記ソースノードから実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを受信し、
    前記シンボルを中継するステップは、前記調整されたチャネル係数を用いて前記宛先ノードに前記実数成分シンボル及び前記虚数成分シンボルを中継することを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉制御方法。
17. 前記ソースノードからシンボルを受信するステップは、前記ソースノードから実数成分シンボル及び虚数成分シンボルを受信し、
    前記シンボルを抽出するステップは、前記受信した信号から前記実数成分シンボル及び前記虚数成分シンボルを抽出することを特徴とする請求項１５に記載のノード対の干渉制御方法。
18. ソースノードからシンボルを受信し、前記ソースノードから受信したシンボルに対する複数のシンボル送信過程毎にチャネル係数をそれぞれ異なるように調整し、前記調整されたチャネル係数を用いて宛先ノードに前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを介して前記シンボルを中継するリレーノードを備え、
    前記リレーノードは、
    前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のシンボル送信過程で前記シンボルを同時に受信して前記シンボルを中継し、
    前記チャネル係数を調整して前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルのうちの干渉チャネルを除去し、
    前記干渉チャネルが除去された前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継し、
    前記複数のシンボル送信過程の数は、受信したシンボルの数以上であり、
    前記宛先ノードは、前記複数のシンボル送信過程でそれぞれ受信した信号を用いて前記ソースノードから送信されたシンボルを抽出することを特徴とするリレーノードにおける干渉制御装置。
19. 複数のシンボル送信過程のうちにソースノードからシンボルを受信し、前記複数のシンボル送信過程毎にチャネル係数をそれぞれ異なるように調整して宛先ノードに信号を送信するリレーノードと、
    前記受信した信号から前記シンボルを抽出する宛先ノードと、を備え、
    前記リレーノードは、
    前記チャネル係数を調整して前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルのうちの干渉チャネルを除去し、
    前記干渉チャネルが除去された前記ソースノードと前記宛先ノードとの間のチャネルを用いて前記シンボルを中継し、
    前記複数のシンボル送信過程の数は、受信したシンボルの数以上であり、
    前記宛先ノードは、前記複数のシンボル送信過程でそれぞれ受信した信号を用いて前記ソースノードから送信されたシンボルを抽出することを特徴とするノード対における干渉制御装置。
    

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