JP6506919B2 - マルチホップネットワークにおける干渉制御方法、及び該干渉制御方法を用いたリレーノード - Google Patents

Description

下記の実施形態は、マルチホップネットワークにおける干渉制御方法に係り、特にＭＩＭＯシステム基盤のマルチホップネットワークにおける、リレーノード及びノードペアの干渉制御方法、並びに、前記干渉制御方法を用いたリレーノードに関する。

最近まで通信システムは、主に人と人のみを繋げる手段として用いられてきた。そのため今の地球上に存在する機器のうち少数の機器のみがネットワークに互いに接続して用いられている。しかし、通信技術の発達と機器統合による単一化の傾向によってスマートフォン、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より容易に活用している。このような市場の変化する要求に対応するため、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越える機器間直接接続（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ、Ｄ２Ｄ通信）を支援する無線接続技術の開発が必要になる。

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。また、現在までの中継技術は、主にソースノードが１つであり目的地ノードが１つの場合を仮定してダイバシティ利得（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｇａｉｎ）でも多重化利得（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｇａｉｎ）を取得するために複数のリレーノードを用いてきた。今後のマルチプルユニキャストマルチホップ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｎｉｃａｓｔ ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ）ネットワークにおいては、複数のノードペア（ｎｏｄｅ ｐａｉｒ）が同時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。そのため、複数のノードペア及び複数のリレーノード間の干渉を制御するための研究が行われているが、従来技術では該干渉を必ずしも効率的に除去できなかった。

本発明に係るマルチホップネットワークにおける干渉制御方法の目的は、リレーノードのチャネル係数を調整することにより、より効率よくノードペアの内部干渉信号とノードペア間の干渉信号とを除去することにある。

一実施形態に係るマルチホップネットワークにおけるリレーノード及びノードペアの干渉制御方法は、前記ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継するステップと、前記リレーノードのチャネル係数を調整して前記ノードペア間の干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、前記目的地ノードは、前記目的地ノードによって受信された信号を用いて前記干渉信号のうち残余干渉信号を除去し、前記干渉信号の一部を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップと、前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成するステップと、前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成するステップと、前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、前記有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及び前記リレーノードと前記目的地ノードとの間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得するステップと、前記第１チャネルマトリクスをトランスポーズするステップと、前記第２チャネルマトリクスと前記トランスポーズされた前記第１チャネルマトリクスのクロネッカー積を演算するステップと、を含むことを特徴とする。

前記基準マトリクスは、前記有効干渉チャネルマトリクスの前記零空間に含まれ、ゼロベクトルを除いた零空間ベクトルを含んでもよい。

前記リレーノードの数は、前記干渉信号全体を除去できるように設計されたリレーノードの数よりも小さくてもよい。

前記中継するステップ及び前記除去するステップは、前記リレーノードと前記ノードペアとの間の信号送信の過程で実行され、前記信号送信の過程は、時分割方式及び周波数分割方式のうち少なくとも１つを用いて行われてもよい。

前記ソースノード及び／又は前記目的地ノードは多重入出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＭＯ）方式に従って動作し、前記ノードペア各々に含まれたアンテナの間の内部干渉信号を除去するステップをさらに含んでもよい。

前記内部干渉信号を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間のチャネル状態情報が存在する（Ｆｕｌｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（Ｆｕｌｌ−ＣＳＩＴ））環境にある場合、ゼロフォーシング・ビームフォーミング（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ、ＺＦＢＦ）方式を用いて前記ノードペアの内部干渉信号を除去するステップを含んでもよい。

前記内部干渉信号を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間のチャネル状態情報が存在しない（Ｎｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（Ｎｏ−ＣＳＩＴ））環境にある場合、前記目的地ノードが受信した信号の一部に基づいて、直列干渉除去（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ、ＳＩＣ）方式を用いて前記内部干渉信号を除去するステップを含んでもよい。

前記目的地ノードは、前記リレーノードと前記ノードペアとの間における他の信号送信の過程で、前記目的地ノードが受信した信号の一部に基づいて前記残余干渉信号を除去してもよい。

前記リレーノードと前記ノードペアとの間の信号送信の過程の数は、前記信号の数以上であってもよい。

前記リレーノードが２個である場合、前記中継するステップ及び前記除去するステップは、前記リレーノードと前記ノードペアとの間の第１信号送信の過程乃至第３信号送信の過程で行われてもよい。

前記干渉信号の一部を除去するステップは、前記第１信号送信の過程で、前記ノードペア間の干渉信号のうち第１ソースノードに含まれたアンテナから第２目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去するステップと、前記第２信号送信の過程で、前記ノードペア間の干渉信号のうち前記第２ソースノードに含まれたアンテナから前記第１目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去するステップと、前記第３信号送信の過程で、前記ノードペア間の干渉信号のうち前記第１ソースノードに含まれたアンテナから前記第２目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号、及び前記第２ソースノードに含まれたアンテナから前記第１目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去するステップと、を含んでもよい。

前記第３信号送信の過程で、前記残りの干渉信号を除去するステップは、前記第１信号送信の過程で、前記第１ソースノードに含まれたアンテナから第２目的地ノードに含まれたアンテナに送信される前記残余干渉信号と同一の信号を前記第１ソースノードから受信するステップと、前記第２信号送信の過程で、前記第２ソースノードに含まれたアンテナから第１目的地ノードに含まれたアンテナに送信される前記残余干渉信号と同一の信号を前記第２ソースノードから受信するステップと、を含んでもよい。

前記目的地ノードは、前記第１送信過程及び第２送信過程で、前記目的地ノードが受信した信号の一部に基づいて前記第３送信過程における残余干渉信号を除去してもよい。

一実施形態に係るマルチホップネットワークにおけるリレーノード及びノードペアの干渉制御方法は、前記ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継するステップと、前記リレーノードのチャネル係数を調整してノードペア間の干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、前記目的地ノードは、前記目的地ノードによって受信された実数成分信号及び虚数成分信号のうち少なくとも１つを用いて前記干渉信号のうち残余干渉信号を除去し、前記干渉信号の一部を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップと、前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成するステップと、前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成するステップと、前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、前記有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及び前記リレーノードと前記目的地ノードとの間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得するステップと、前記第１チャネルマトリクスをトランスポーズするステップと、前記第２チャネルマトリクスと前記トランスポーズされた前記第１チャネルマトリクスのクロネッカー積を演算するステップと、を含むことを特徴とする。

一実施形態に係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は、ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継するステップと、前記リレーノードのチャネル係数を調整して前記ノードペア間の干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、前記干渉信号の一部を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップと、前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成するステップと、前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成するステップと、前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、前記有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及び前記リレーノードと前記目的地ノードとの間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得するステップと、前記第１チャネルマトリクスをトランスポーズするステップと、前記第２チャネルマトリクスと前記トランスポーズされた前記第１チャネルマトリクスのクロネッカー積を演算するステップと、を含むことを特徴とする。

一実施形態に係るマルチホップネットワークにおけるリレーノードは、ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継する中継部と、前記リレーノードのチャネル係数を調整して前記１つのノードペアと他のノードペアとの間の干渉信号の一部を除去する干渉信号除去部と、を含み、前記干渉信号除去部は、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成し、前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成し、前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成し、前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去することを特徴とする。

前記中継部及び前記干渉信号除去部は、前記リレーノードと前記ノードペアとの間の信号送信の過程で実行されてもよい。

一実施形態に係るマルチホップネットワークにおける干渉制御方法は、リレーノードのチャネル係数を調整し、より効率よくノードペア内部の干渉信号とノードペアとの間の干渉を除去することができる。

一実施形態に係るマルチホップネットワーク及び交互トポロジを説明するための図である。 一実施形態に係るＭＩＭＯシステム基盤のマルチホップネットワークを説明するための図である。 一実施形態に係るノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号の除去を説明するための図である。 一実施形態に係る送信チャネル情報が存在しない場合、ノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号の除去を説明するための図である。 一実施形態に係る送信チャネル情報が存在しない場合、ノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号の除去を説明するための図である。 一実施形態に係る全体送信チャネル情報が存在する場合、ノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号の除去を説明するための図である。 一実施形態に係るＳＩＳＯシステムでのマルチホップネットワークにおける干渉制御方法を説明するための図である。 一実施形態に係るマルチホップネットワークにおける干渉制御方法を示した動作フローチャートである。 一実施形態に係るＳＩＳＯシステムでのマルチホップネットワークにおける干渉制御方法を示した動作フローチャートである。 一実施形態に係るノードペア及びリレーノードを示すブロック図である。

以下、実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態によって制限又は限定されない。また、各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。

図１は、一実施形態に係るマルチホップネットワーク及び交互トポロジ（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、２以上のソースノードｓ_１、ｓ_２、２以上のリレーノードｕ、ｖ、及び２以上の目的地ノードｄ_１、ｄ_２を含む。例えば、マルチホップネットワークはＫ個のソースノード、Ｋ個のリレーノード、及びＫ個の目的地ノードを含む。マルチホップネットワーク１１０で、ソースノードは、リレーノードを介して目的地ノードに信号を送信できる。マルチホップネットワーク１１０の一例として、セルラーシステムに属する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。複数のノードペアが同時に信号を送信するときには互いに異なるノードペア間の信号（又は、ストリーム）がマルチホップ過程で混ざることにより、ストリーム間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｓｔｒｅａｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が発生することがある。従って、下記では本発明による、リレーノードとノードペアと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できる方式を提示する。

具体的に、マルチホップネットワーク１１０で、ｓ_１及びｓ_２は各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は目的地ノードを示す。ここで、ソースノードｓ_１が目的地ノードｄ_１に信号を送信しようとする場合、ソースノードｓ_１と目的地ノードｄ_１はペア（ｐａｉｒ）をなす。各ソースノードｓ_ｉはペアをなす各目的地ノードｄ_ｉ（ｉ∈｛１，２｝）に送信するための各信号を送出する。ソースノードとリレーノードとの間のチャネルマトリクスは、Ｈ_１といい、

のように表示される。また、リレーノードと目的地ノードとの間のチャネルをＨ_２といい、

のように表示される。また、一実施形態において、チャネルゲイン（Ｃｈａｎｎｅｌ ｇａｉｎ）は実数であり、連続分布（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）によって導き出される。ノードペア及びリレーノードが通信する間のチャネルマトリクスは固定され、チャネルマトリクスは全てのノードに報らされる。

タイムスロットｋでソースノードｓ_ｉの送信信号は、Ｘ_ｉ，ｋ ∈ Ｒとして定義され、リレーノードｒでの送信信号は、Ｘ_ｒ，ｋ ∈ Ｒとして定義される。タイムスロットｋでリレーノードｒでの受信信号、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で目的地ノードｄ_ｉでの受信信号Ｙ_ｉ，ｋは下記の数式（２）のように示される。

［数１］

Ｙ_ｒ，ｋ ＝ ｈ_ｓ１，ｒＸ_１，ｋ＋ｈ_ｓ２，ｒＸ_２，ｋ＋Ｚ_ｒ，ｋ ，
ｒ ∈ ｛ｕ，ｖ｝， ｋ ∈ Ｎ （１）

［数２］

Ｙ_ｉ，ｋ ＝ ｈ_ｕ，ｄｉＸ_ｕ，ｋ＋ｈ_ｖ，ｄｉＸ_ｖ，ｋ＋Ｚ_ｄｉ，ｋ ，
ｉ ∈ ｛１，２｝， ｋ ∈ Ｎ （２）

数式（１）及び数式（２）で、Ｚ_ｒ，ｋ及びＺ_ｄｉ，ｋは各々リレーノードでのｉ．ｉ．ｄ（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｃａｌｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）ノイズ、及び目的地ノードでのｉ．ｉ．ｄノイズを示し、標準正規分布“Ｎ”（０，１）の分布によるものである。Ｘ^ｎはランダム列ベクトル［Ｘ_１Ｘ_２・・・Ｘ_ｎ］^Ｔを定義するために示してもよく、
Ｓが｛１，２，・・・，ｎ｝の部分集合であるとき、Ｘ^Ｓは、｛Ｘ_ｋ｜ｋ ∈ Ｓ｝として定義される。

一実施形態に係るマルチホップネットワークにおける干渉制御方式は、リレーノードとノードペアとの間の協力を用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。リレーノードは、チャネル係数（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を調整して干渉リンクを除去することで、トポロジ１２０乃至トポロジ１５０のような交互トポロジを生成する。ここで、交互トポロジは、干渉リンクの接続性が時間又は周波数によって変わることで、等価的に示し得るソースノードと目的地ノードとの間のネットワークを意味する。ノードペアは、交互トポロジを用いて信号を送受信する。例えば、Ｋ個のノードペアが同時にＮ個の信号を送信する場合、Ｋ個のソースノードはＭ（≧Ｎ）個の送信ステップを経てＮ個の信号をリレーノードに送信する。ここで、送信ステップごとにリレーノードのチャネル係数が互いに異なるように調整することで、送信ステップごとにＫ個の目的地ノードがペアではないソースノードから受ける干渉信号の程度が変更される。これは、送信ステップごとに複数のソースノードから複数の目的地ノードへの干渉リンクが変更されることを意味する。

例えば、トポロジ１２０で、ソースノードｓ_１から目的地ノードｄ_２への干渉リンク及びソースノードｓ_２から目的地ノードｄ_１への干渉リンクは全て存在する。トポロジ１３０で、ソースノードｓ_２から目的地ノードｄ_１への干渉リンクは存在するものの、ソースノードｓ_１から目的地ノードｄ_２への干渉リンクは存在せず、トポロジ１４０で、ソースノードｓ_１から目的地ノードｄ_２への干渉リンクは存在するものの、ソースノードｓ_２から目的地ノードｄ_１への干渉リンクは存在しない。トポロジ１５０で、ソースノードｓ_１から目的地ノードｄ_２への干渉リンク、及びソースノードｓ_２から目的地ノードｄ_１への干渉リンクは全て存在しない。

図２は、一実施形態に係るＭＩＭＯシステム基盤のマルチホップネットワークを説明するための図である。

図２を参照すると、一実施形態に係るＭＩＭＯシステム基盤のマルチホップネットワークは、２以上のソースノード、２以上のリレーノード、及び２以上の目的地ノードを含む。例えば、ネットワークは、Ｋ個のソースノード、Ｌ個のリレーノード、及びＫ個の目的地ノードを含み得る。

以下、説明の便宜のためにＫは２であり、Ｌは２である場合を仮定する。ここで、ソースノードは同一の周波数を用いる同時送信ノードを含み、リレーノードはハーフデュプレックス（ｈａｌｆ−ｄｕｐｌｅｘ）として動作する協力リレーノードを含む。

ソースノード及び目的地ノードは、各々少なくとも２つのアンテナを含み、リレーノードは各々少なくとも１つのアンテナを含む。例えば、ソース端末と目的地端末は全てＭ個のアンテナを含み、第ｉリレー端末はＮ_ｉ個のアンテナを含む。

ソースノードは、目的地ノードとノードペアを組む。以下、第１ソースノードＳ_１は第１目的地ノードＤ_１にデータを送信しようとし、第２ソースノードＳ_２は第２目的地ノードＤ_２にデータを送信しようとする場合を仮定する。この場合、第１ソースノードＳ_１と第１目的地ノードＤ_１がペアをなし、第２ソースノードＳ_２と第２目的地ノードＤ_２はペアをなす。

第１ソースノードＳ_１は２つのリレーノードを介して第１目的地ノードＤ_１にデータを送信する。第２ソースノードＳ_２は２つのリレーノードを介して第２目的地ノードＤ_２にデータを送信する。

ソースノード各々に含まれた複数のアンテナ及びリレーノード各々に含まれた少なくとも１つのアンテナの間のチャネルは、第１ホップチャネル（ｆｉｒｓｔ−ｈｏｐ ｃｈａｎｎｅｌ）として、次の第１チャネルマトリクスＨのように表わされる。例えば、数式（３）を参照すると、第１チャネルマトリクスＨは、

の大きさのマトリクスである。

第１ホップチャネルを介して第ｉリレーノードによって受信される受信信号ベクトルは数式（４）の通りである。

数式（４）で、

ｙ_ｌ ^［Ｒ］， ｌ ∈ ｛１，２，・・・，Ｌ｝

はＮｌ×１の大きさのチャネル出力ベクトルであり、Ｈ_ｌ、ｉは第ｉソースノードから第ｌリレーノードへのＮｌ×Ｍの大きさのチャネルマトリクスであり、上記数式（３）におけるサブ行列 ｈｌ，ｉ と同一である。ｚ_ｌは第ｌリレーノードで受信されるノイズベクトルである。

第ｉリレーノードは受信されたｙ_ｌ ^［Ｒ］に基づいて新しい送信信号ｘ_ｌ ^［Ｒ］を生成する。第ｉリレーノードによって生成される新しい送信信号ｘ_ｌ ^［Ｒ］は数式（５）の通りである。

［数５］

ｘ_ｌ ^［Ｒ］ ＝ Ｗ_ｌ・ｙ_ｌ ^［Ｒ］ （５）

数式（５）で、Ｗ_ｌは第ｌリレーノードのための、Ｎ_ｌ×Ｎ_ｌ の大きさのリレービームフォーミングマトリクスである。

一方、リレーノード各々に含まれた少なくとも１つのアンテナ及び目的地ノード各々に含まれた複数のアンテナの間のチャネルは、第２ホップチャネル（ｓｅｃｏｎｄ−ｈｏｐ ｃｈａｎｎｅｌ）として、次の第２チャネルマトリクスＧのように表わされる。例えば、数式（６）を参照すると、第２チャネルマトリクスＧは、

の大きさのマトリクスである。

第２ホップチャネルを介して第ｊ目的地ノードによって受信される受信信号ベクトルは数式（７）の通りである。

数式（７）で、Ｇ_ｊ，ｌは第ｌリレーノードから第ｊ目的地ノードへのＭ×Ｎ_ｌの大きさのチャネルマトリクスであり、上記数式（６）におけるサブ行列 ｇ_ｊ，ｌ と同一である。また、ｎ_ｊは第ｊ目的地ノードで受信されるノイズベクトルである。

以下、一実施形態に係るＭＩＭＯ基盤のマルチホップネットワークにおけるノードペア間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去方式及び内部干渉（ｉｎｔｒａ−ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）除去方式について詳細に説明する。

図３は、一実施形態に係るノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号の除去を説明するための図である。
例えば図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の各々において、左側の２つのブロックは各々Ｍ個のアンテナを有するソースノードを表わし、右側の２つのブロックは各々該ソースノードとペアを成す目的地ノードを表わす。

図３を参照すると、リレーノードは複数（図３では２個）のノードペアのうちの１つのノードペアに属するソースノードから受信した信号を該ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継する。ここで、リレーノードは、チャネル係数を調整して干渉中和（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）方式によって２以上のノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉を除去する。

一実施形態で、リレーノードは、第１ホップチャネルと第２ホップチャネルが同時に考慮されたリレービームフォーミングマトリクスを用いることによって、目的地ノードが当該目的地ノードとペアをなすソースノード以外の残りのソースノードから送信された信号から干渉を受けないようにする。この場合、リレーノードは、リニアビームフォーミング（ｌｉｎｅａｒ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行う。

リレーノードの数に応じて、ノードペア間の干渉信号は全体が除去されるか、又は、少なくとも一部が除去される。リレーノードの数はノードペア間の干渉信号の全体を除去できるように設計されたリレーノードの数よりも小さい場合がある。干渉中和方式で、ノードペア間の干渉信号の全体を除去できるリレーノードの数Ｌは、Ｌ≧Ｋ（Ｋ−１）＋１ と示され、ノードペア間の干渉信号の少なくとも一部を除去できるリレーノードの数Ｌは、Ｌ＜Ｋ（Ｋ−１）＋１ と示される。ここで、Ｌはリレーノードの数を示し、Ｋはノードペアの数、即ちソースノード及び目的地ノードの各々の数を示す（図３ではＫ＝２）。一実施形態で、リレーノードは、ノードペアの数及びリレーノードの数を考慮してノードペア間の干渉信号の全体を除去するか、又はノードペア間の干渉信号の少なくとも一部を除去するか否かを決定する。

（１）リレーノードの数Ｌが、Ｌ≧Ｋ（Ｋ−１）＋１ である場合
リレーノードの数Ｌが、Ｌ≧Ｋ（Ｋ−１）＋１ である場合、リレーノードはノードペア間の干渉信号の全体を除去できる。ここで、具体例として、ノードペアの数Ｋ＝２、リレーノードの数Ｌ＝３の場合、目的地ノードによって受信される受信信号は数式（８）のように示される。

数式（８）で、ｘ_ｉはｉ番目のソースノードによって送信されるシンボル（信号）である。また、ｈ_ｉｊはｊ番目のソースノードからｉ番目のリレーノードへのＭＩＭＯチャネルであり、ｇ_ｉｊはｊ番目のリレー端末からｉ番目の目的地端末へのＭＩＭＯチャネルである。ｗ_ｉはｉ番目のリレー端末のビームフォーミングマトリクスであり、チャネル係数を調整して生成される。

数式（８）で、行列

は全体有効チャネル行列であり、そのオフ対角ブロックマトリクス（ｏｆｆ−ｄｉａｇｏｎａｌ ｂｌｏｃｋ ｍａｔｒｉｘ）の要素が０であることは特定目的地ノードとペアをなしていない異なるソースノードによる干渉が除去されたことを意味する。

この場合、ｗ_ｉの他は全て与えられた環境値である。例えば、リレーノードは基地局などからフィードバックされることによって、ｗ_ｉ以外の値を予め知っている。従って、第ｉ番目のリレーノードのビームフォーミングマトリクスｗ_ｉを構成するチャネル係数は、上記全体有効チャネル行列がブロック対角行列（ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｏｎａｌ ｍａｔｒｉｘ）になるように調整できる。

一方、ノードペア間の干渉を除去するための条件は、数式（９）のように示される。

［数９］

ｇ_１１ｗ_１ｈ_１２＋ｇ_１２ｗ_２ｈ_２１＋ｇ_１３ｗ_３ｈ_３２＝０_ＭｘＭ 、
ｇ_２１ｗ_１ｈ_１１＋ｇ_２２ｗ_２ｈ_２１＋ｇ_２３ｗ_３ｈ_３１＝０_ＭｘＭ （９）

数式（１０）は、クロネッカー積（Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）

を用いた、列ベクトルスタッキング（ｃｏｌｕｍｎ ｖｅｃｔｏｒ ｓｔａｃｋｉｎｇ）演算を表わす式である。

数式（１０）で、ｖｅｃ（Ｘ）はＸという行列をベクトル化する演算である。例えば、行列Ｘの大きさがｍ×ｎであれば、ベクトルｖｅｃ（Ｘ）の大きさはｍｎ×１である。数式（９）は数式（１０）によって数式（１１）のように変形される。

数式（１１）で、ｖｅｃ（Ｗ_ｋ）は、リレービームフォーミングマトリクスＷ_ｋを列ベクトルスタッキング演算して生成されたベクトル表現（ｖｅｃｔｏｒ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）である。

数式（１１）に含まれた複数のリニア方程式は、数式（１２）のようにマトリクス形態で示される。

数式（１２）で、数式（１２）を満足する解は数式（１３）に示される。行列Ｔが正方形（ｓｑｕａｒｅ）行列ではないから、基準チャネルマトリクスＷ−ｂａｒは常に存在する。一実施形態に係る中継方法は、数式（１２）を用いて行列Ｔ、即ち、有効干渉チャネルマトリクスを生成する。

［数１３］

Ｗ−ｂａｒ ＝ ｎｕｌｌ（Ｔ） （１３）

数式（１３）において、ｎｕｌｌ（Ａ）は行列Ａの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）である。マトリクスＡの零空間はＡｙ＝０を満足させる全てのベクトルｙのセットである。従って、リレーノードは数式（１２）によって算出されたＷ−ｂａｒに含まれたｖｅｃ（ｗ_ｉ）ベクトルを行列化させることで、複数のリレー端末のためのビームフォーミングマトリクスを求める。

（２）リレーノードの数Ｌが、Ｌ＜Ｋ（Ｋ−１）＋１ である場合
リレーノードの数Ｌが、Ｌ＜Ｋ（Ｋ−１）＋１ である場合、リレーノードはノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去できる。例えば、ノードペアの数Ｋが２で、リレーノードの数Ｌが２である。この場合、目的地ノードによって受信される受信信号は数式（１４）のように示される。

数式（１４）で、ｘ_ｉはｉ番目のソースノードによって送信されるシンボル（信号）である。また、ｈ_ｉｊはｊ番目のソースノードからｉ番目のリレーノードへのＭＩＭＯチャネルであり、ｇ_ｉｊはｊ番目のリレー端末からｉ番目の目的地端末へのＭＩＭＯチャネルである。ｗ_ｉはｉ番目のリレー端末のビームフォーミングマトリクスであり、チャネル係数を調整して生成される。

ノードペア間の干渉を除去するための条件は数式（１５）のように示され、数式（１５）はクロネッカー積演算を用いて数式（１６）のように変形される。

［数１５］

ｇ_１１ｗ_１ｈ_１２＋ｇ_１２ｗ_２ｈ_２１＝０_ＭｘＭ 、
ｇ_２１ｗ_１ｈ_１１＋ｇ_２２ｗ_２ｈ_２１＝０_ＭｘＭ （１５）

数式（１６）において、ｖｅｃ（Ｗ_ｋ）はリレービームフォーミングマトリクスＷ_ｋを列ベクトルスタッキング演算して生成されたベクトル表現である。

数式（１６）に含まれた複数のリニア方程式は数式（１７）のようにマトリクス形態で示される。

この場合、有効干渉チャネルマトリクスＴは正方形行列であるから、基準マトリクスＷ−ｂａｒは存在しない。それ故、リレーノードは、チャネル係数を調整してリレー端末のビームフォーミングマトリクスを生成することによって、ノードペア間の干渉信号の一部の干渉信号のみを除去する。ここで、基準マトリクスは有効干渉チャネルマトリクスの零空間に含まれ、ゼロベクトル（ｚｅｒｏ ｖｅｃｔｏｒ）を除いた複数の零空間ベクトルを含む。

一実施形態において、ノードペア及びリレーノードは第１送信ステップ乃至第３送信ステップにわたって信号を送信することで、ノードペア間の干渉信号及び内部干渉信号を除去できる。図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するための干渉除去方式の一例を示したものである。ソースノードに含まれたソースアンテナ及び目的地ノードに含まれた目的地アンテナの個数はＭ個である。第１ノードペアに含まれたアンテナはアンテナ（１）乃至アンテナ（Ｍ）と表示され、第２ノードペアに含まれたアンテナはアンテナ（Ｍ＋１）乃至アンテナ（２Ｍ）と表示される。

（ａ）は第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）のみを許容し、残りの干渉信号を除去するステップ（第１送信ステップ）を示し、（ｂ）は第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）のみを許容し、残りの干渉信号を除去するステップ（第２送信ステップ）を示し、（ｃ）は第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）及び第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）のみを許容して残りの干渉信号は除去するステップ（第３送信ステップ）を示す。

第１送信ステップ乃至第３送信ステップは、時分割方式又は周波数分割方式の何れか１つを用いる。第１送信ステップ乃至第３送信ステップが時分割方式を用いて行われる場合、各送信ステップは各タイムスロット（ｔｉｍｅ ｓｌｏｔ）に対応する。第１送信ステップ乃至第３送信ステップが周波数分割方式を用いて行われる場合、各送信ステップは各周波数帯域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ）に対応する。一実施形態において、送信ステップの数はソースノードがソースノードとペアをなす目的地ノードに送信する信号の数以上であってもよい。

（ａ）は第１送信ステップを示す。第１ソースノードの各アンテナは信号ａ_１乃至ａ_Ｍを送信し、第２ソースノードの各アンテナは信号ｂ_１乃至ｂ_Ｍを送信する。ノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するために、リレーノードは、第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）のみを許容し、残りの干渉信号は除去する。この場合、第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）を除いた残りの干渉信号を除去するための条件は数式（１８）のように示される。

数式（１８）で、ｈ_ｉ，ｊはソースノードに含まれたｊ番目のアンテナからｉ番目のリレーノードへのＭＩＭＯチャネルであり、ソースノードとリレーノードとの間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号に対応する第１チャネルマトリクスを示す。数式（１８）内で示した ｈ_ｉ，ｊ ^Ｔ は、トランスポーズ（ｔｒａｎｓｐｏｓｅ、転置）された第１チャネルマトリクスｈ_ｉ，ｊを意味する。ｇ_ｉ，ｊはｊ番目のリレー端末から目的地ノードに含まれたｉ番目のアンテナへのＭＩＭＯチャネルであって、リレーノードと目的地ノードとの間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号に対応する第２チャネルマトリクスを意味する。Ｗ_ｉはｉ番目のリレー端末のビームフォーミングマトリクスであり、チャネル係数を調整して生成される。
（ａ）において、第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）のみが許容されるように、
第１ソースノードのアンテナ１から第１リレーノードを経て第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）に送信される干渉信号に対応する成分である

と、第１ソースノードのアンテナ１から第２リレーノードを経て第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）に送信される干渉信号に対応する成分である

とは、数式（１８）の有効チャネルマトリクスから除外される。従って、有効チャネルマトリクスにおけるリニア方程式の個数は、（２Ｍ^２−１） であり、有効チャネルマトリクスの大きさは （２Ｍ^２−１）×（２Ｍ^２）となる。基準マトリクス Ｗ−ｂａｒ の大きさは、（２Ｍ^２×１）となる。リレーノードは数式（１８）を満足するようにチャネル係数を調整することによって、第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去する。

（ｂ）は第２送信ステップを示す。第１ソースノードの各アンテナは信号ａ_Ｍ＋１乃至ａ_２Ｍを送信し、第２ソースノードの各アンテナは信号ｂ_Ｍ＋１乃至ｂ_２Ｍを送信する。ノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するために、リレーノードは、第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）のみを許容し、残りの干渉信号は除去する。この場合、第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）を除いた残りの干渉信号を除去するための条件は数式（１９）に示される。

（ｂ）において、第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号のみが許容されるように、
第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）から第１リレーノードを経て第１目的地ノードのアンテナ（１）に送信される干渉信号に対応する成分である

と、第２ソースノードのアンテナＭ＋１から第２リレーノードを経て第１目的地ノードのアンテナ１に送信される干渉信号に対応する成分である

とは、数式（１９）の有効チャネルマトリクスから除外される。従って、有効チャネルマトリクスにおけるリニア方程式の個数は、（２Ｍ^２−１） であり、有効チャネルマトリクスの大きさは （２Ｍ^２−１）×（２Ｍ^２）となる。基準マトリクス Ｗ−ｂａｒ の大きさは、（２Ｍ^２×１）となる。リレーノードは数式（１９）を満足するようにチャネル係数を調整することによって、第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去する。

（ｃ）は第３送信ステップを示す。第１ソースノードの各アンテナは信号ａ_１、ａ_２Ｍ＋１乃至ａ_３Ｍ−１を送信し、第２ソースノードの各アンテナは信号ｂ_Ｍ＋１、ｂ_２Ｍ＋１乃至ｂ_３Ｍ−１を送信する。ノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するために、リレーノードは第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）、及び第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）のみを許容し、残りの干渉信号は除去する。この場合、第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）、及び第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）を除いた残りの干渉信号を除去するための条件は数式（２０）のように示される。

（ｃ）の第３送信ステップにおいて、リレーノードは第１送信ステップで第１ソースノードに含まれた何れか１つのアンテナから第２目的地ノードに含まれた何れか１つのアンテナに送信される干渉信号（例えば、ａ_１）と同一の信号を第１ソースノードから受信し、第２送信ステップで第２ソースノードに含まれた何れか１つのアンテナから第１目的地ノードに含まれた何れか１つのアンテナに送信される干渉信号（例えば、ｂ_Ｍ＋１）と同一の信号を第２ソースノードから受信する。

第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）、及び第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）のみが許容されるように、
第１ソースノードのアンテナ（１）から第１リレーノードを経て第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）に送信される干渉信号に対応する成分である

第１ソースノードのアンテナ（１）から第２リレーノードを経て第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）に送信される干渉信号に対応する成分である

第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）から第１リレーノードを経て第１目的地ノードのアンテナ（１）に送信される干渉信号に対応する成分である

及び、第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）から第２リレーノードを経て第１目的地ノードのアンテナ（１）に送信される干渉信号に対応する成分である

は、数式（２０）の有効チャネルマトリクスから除外される。従って、有効チャネルマトリクスにおけるリニア方程式の個数は、（２Ｍ^２−２） であり、有効チャネルマトリクスの大きさは （２Ｍ^２−２）×（２Ｍ^２）となる。基準マトリクス Ｗ−ｂａｒ の大きさは、（２Ｍ^２×１）となる。リレーノードは数式（２０）を満足するようにチャネル係数を調整することによって、第１ソースノードに含まれたアンテナ（１）から第２目的地ノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）への干渉信号（左上から右下への破線で示す）、及び第２ソースノードに含まれたアンテナ（Ｍ＋１）から第１目的地ノードに含まれたアンテナ（１）への干渉信号（左下から右上への破線で示す）を除いた残りの干渉信号を除去する。

図４及び図５は、一実施形態に係る送信チャネル情報が存在しない（Ｎｏ−ＣＳＩＴ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ））環境にある場合に、ノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号の除去を説明するための図である。

図４を参照すると、Ｎｏ−ＣＳＩＴ環境において、ノードペアの内部干渉は、目的地ノードに直列干渉除去（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ、ＳＩＣ）方式を適用して除去する。直列干渉除去方式は、適用対象の変数の個数と方程式の個数とが同一でなければ適用できないので、図４及び図５の例で、直列干渉除去方式は、目的地ノードの各アンテナで受信する信号の個数と目的地ノードのアンテナの個数とが同一でなければ適用できない。

図４において、（ａ）は図３に示す第１送信ステップにおけるノードペアの内部干渉とノードペア間の残余干渉との除去方式を示す。（ａ）で、第１目的地ノードのＭ個のアンテナは各々、第１ソースノードのＭ個のアンテナから（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ａ_１乃至信号ａ_Ｍ）を受信する。第１目的地ノードには直列干渉除去方式が適用され、第１目的地ノードは信号ａ_１乃至信号ａ_Ｍを抽出する。その結果、第１目的地ノードにおけるノードペア間の内部干渉が除去される。

第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）乃至アンテナ（２Ｍ）の各々は、第２ソースノードのＭ個のアンテナから（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号を受信する。第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）は、第２ソースノードのＭ個のアンテナからＭ個の信号（例えば、信号ｂ_１乃至信号ｂ_Ｍ）を受信し、第１ソースノードのアンテナ１から１つの干渉信号（例えば、信号ａ_１）を受信する。第２目的地ノードが（Ｍ＋１）個の信号を受信することによって、第２目的地ノードの各アンテナで受信する信号の個数と第２目的地ノードのアンテナの個数とは異なる。従って、その場合、（ａ）の第２目的地ノードには直列干渉除去方式が適用できない。

（ｂ）は図３に示す第２送信ステップにおけるノードペアの内部干渉とノードペア間の残余干渉との除去方式を示す。（ｂ）で、第１目的地ノードのアンテナ（２）乃至アンテナ（Ｍ）は各々、第１ソースノードのＭ個のアンテナから（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号を受信する。第１目的地ノードのアンテナ（１）は、第１ソースノードのＭ個のアンテナからＭ個の信号（例えば、信号ａ_Ｍ＋１乃至信号ａ_２Ｍ）を受信し、第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）から１つの干渉信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１）を受信する。第１目的地ノードが（Ｍ＋１）個の信号を受信することによって、第１目的地ノードの各アンテナで受信する信号の個数と第１目的地ノードのアンテナの個数とは異なる。従って、（ｂ）の第１目的地ノードには直列干渉除去方式が適用できない。

第２目的地ノードのＭ個のアンテナ各々は、第２ソースノードのＭ個のアンテナから（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１乃至信号ｂ_２Ｍ）を受信してもよい。従って、その場合、第２目的地ノードには直列干渉除去方式が適用され、第２目的地ノードは信号ｂ_ｍ＋１乃至信号ｂ_２Ｍを抽出できる。しかし、第１目的地ノードにおけるノードペアの内部干渉は除去できない。

（ｃ）は図３に示す第３送信ステップにおけるノードペアの内部干渉とノードペア間の残余干渉との除去方式を示す。（ｃ）で、第１目的地ノードのアンテナ（１）は、第１ソースノードのＭ個のアンテナからＭ個の信号（例えば、信号ａ_１、ａ_２Ｍ＋１乃至信号ａ_３Ｍ−１）を受信し、第２ソースノードの（Ｍ＋１）アンテナから１つの干渉信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１）を受信する。第２目的地ノードの（Ｍ＋１）個のアンテナは、第２ソースノードのＭ個のアンテナからＭ個の信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１、ｂ_２Ｍ＋１乃至信号ｂ_３Ｍ−１）を受信し、第１ソースノードのアンテナ（１）から１つの干渉信号（例えば、信号ａ_１）を受信する。第１目的地ノード及び第２目的地ノードが（Ｍ＋１）個の信号を受信することによって、第１目的地ノード及び第２目的地ノードのアンテナで受信する信号の個数と第１目的地ノード及び第２目的地ノードのアンテナの個数とは異なる。そのため、（ｃ）の第１目的地ノード及び第２目的地ノードには直列干渉除去方式が適用できない。
（ｃ）の第１目的地ノード及び第２目的地ノードに直列干渉除去方式を適用するために、第１目的地ノードは（ａ）の第１送信ステップで抽出された信号ａ_１を直列干渉除去方式の適用対象から除外し、第２目的地ノードは（ｂ）の第２送信ステップで抽出された信号ｂ_Ｍ＋１を直列干渉除去方式の適用対象から除外する。例えば、第１目的地ノード及び第２目的地ノードは各々信号ａ_１と信号ｂ_Ｍ＋１を予め抽出して、信号ａ_１と信号ｂ_Ｍ＋１を定数と見なし、信号ａ_１と信号ｂ_Ｍ＋１を直列干渉除去方式の適用対象から除外する。信号ａ_１と信号ｂ_Ｍ＋１が適用対象から除外されることによって、直列干渉除去方式の適用対象の変数の個数と方程式の個数とが同一になる。
このようにして、第１目的地ノード及び第２目的地ノードに直列干渉除去方式が適用され、第１目的地ノードは信号Ｌ_１（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）、信号ａ_２Ｍ＋１乃至信号ａ_３Ｍ−１を抽出し、第２目的地ノードは信号Ｌ_２（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）、信号ｂ_２Ｍ＋１乃至信号ｂ_３Ｍ−１を抽出する。ここで、信号Ｌ_１（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）及び信号Ｌ_２（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）は信号ａ_１及び信号ｂ_Ｍ＋１の線形結合である。第１目的地ノード及び第２目的地ノードに直列干渉除去方式が適用されることによって、第１目的地ノード及び第２目的地ノードにおけるノードペアの内部干渉は除去される。
第１目的地ノードは（ａ）の第１送信ステップで抽出された信号ａ_１を信号Ｌ_１（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）に適用することによって信号ｂ_Ｍ＋１を抽出する。第２目的地ノードは（ｂ）の第２送信ステップで抽出されたｂ_Ｍ＋１を信号Ｌ_２（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）に適用することによって信号ａ_１を抽出する。第１目的地ノードのアンテナ（１）が受信した干渉信号ｂ_Ｍ＋１と第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）が受信した干渉信号ａ_１が抽出されることによって、第３送信ステップでノードペア間の残余干渉が全て除去される。

図５を参照すると、（ｄ）は図４に示す第２送信ステップにおける第１ノードペアの残余干渉除去方式を示す。（ｄ）で、第１目的地ノードのアンテナ（１）は、第１ソースノードのＭ個のアンテナからＭ個の信号（例えば、信号ａ_Ｍ＋１乃至信号ａ_２Ｍ）を受信し、第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）から１つの干渉信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１）を受信する。第１目的地ノードが（Ｍ＋１）個の信号を受信することによって、第１目的地ノードの各アンテナで受信する信号の個数と第１目的地ノードのアンテナの個数とは互いに異なるため、（ｄ）の第１目的地ノードには直列干渉除去方式が適用できない。（ｄ）の第１目的地ノードに直列干渉除去方式を適用するために、第１目的地ノードは（ｃ）の第３送信ステップで抽出された信号ｂ_Ｍ＋１を直列干渉除去方式の適用対象から除外する。信号ｂ_Ｍ＋１が適用対象から除外されることによって、直列干渉除去方式の適用対象の変数の個数と方程式の個数とが同一になる。
従って、第１目的地ノードに直列干渉除去方式が適用でき、第１目的地ノードは信号Ｌ_３（ａ_Ｍ＋１、ｂ_Ｍ＋１）、信号ａ_Ｍ＋２乃至信号ａ_２Ｍを抽出できる。ここで、信号Ｌ_３（ａ_Ｍ＋１、ｂ_Ｍ＋１）は信号ａ_Ｍ＋１及び信号ｂ_Ｍ＋１の線形結合である。第１目的地ノードに直列干渉除去方式が適用されることによって、第１目的地ノードを含むノードペアの内部干渉は除去される。第１目的地ノードは（ｃ）の第３送信ステップで抽出された信号ｂ_Ｍ＋１を信号Ｌ_３（ａ_Ｍ＋１、ｂ_Ｍ＋１）に適用することによって、信号ａ_Ｍ＋１を抽出する。第１目的地ノードのアンテナ（１）が受信した信号ａ_Ｍ＋１及び干渉信号ｂ_Ｍ＋１が抽出されることによって、第２送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去できる。

図５（ｅ）は図４に示す第１送信ステップにおける第２ノードペアの残余干渉除去方式を示す。（ｅ）で、第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）は第２ソースノードのＭ個のアンテナからＭ個の信号（例えば、信号ｂ_１乃至信号ｂ_Ｍ）を受信し、第１ソースノードのアンテナ（１）から１つの干渉信号（例えば、信号ａ_１）を受信する。第２目的地ノードが（Ｍ＋１）個の信号を受信することによって、第２目的地ノードの各アンテナで受信する信号の個数と第２目的地ノードのアンテナの個数とは互いに異なるため、（ｅ）の第２目的地ノードには直列干渉除去方式が適用できない。（ｅ）の第２目的地ノードに直列干渉除去方式を適用するために、第２目的地ノードは（ｃ）の第３送信ステップで抽出された信号ａ_１を直列干渉除去方式の適用対象から除外する。信号ａ_１が適用対象から除外されることによって、直列干渉除去方式の適用対象の変数の個数と方程式の個数とが同一になる。
従って、第２目的地ノードに直列干渉除去方式が適用でき、第２目的地ノードは信号Ｌ_４（ａ_１、ｂ_１）、信号ｂ_２乃至信号ｂ_Ｍを抽出できる。ここで、信号Ｌ４（ａ_１、ｂ_１）は信号ａ_１及び信号ｂ_１の線形結合である。第２目的地ノードに直列干渉除去方式が適用されることによって、第２目的地ノードを含むノードペアの内部干渉は除去される。第２目的地ノードは（ｃ）の第３送信ステップで抽出された信号ａ_１を信号Ｌ_４（ａ_１、ｂ_１）に適用することによって信号ｂ_１を抽出する。第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）が受信した信号ｂ_１及び干渉信号ａ_１が抽出されることによって、第１送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去できる。

変形実施形態によれば、第１送信ステップ及び第２送信ステップで、第１ソースノード及び第２ソースノードは各々、干渉信号ではない信号をＭ個送信し、第３送信ステップで、第１ソースノード及び第２ソースノードは各々、干渉信号ではない信号を（Ｍ−１）個送信する。第１送信ステップ乃至第３送信ステップで第１目的地モード及び第２目的地ノードは各々、１つの干渉信号を含む３Ｍ個の信号を受信し、３Ｍ−１個の信号を抽出する。第１乃至第３の送信ステップごとに、各ノードは （Ｍ−（１／３）） のＤｏＦ（Ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ）を取得し、各ノードペアは （２Ｍ−（２／３）） の合計ＤｏＦを取得する。これは、アンテナ数の増加と共に、時分割多重方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＴＤＭ）の場合よりも最大２倍のＤｏＦが取得されることを意味する。

図６は、一実施形態に係る全体送信チャネル情報が存在する場合（Ｆｕｌｌ−ＣＳＩＴ環境）、ノードペア間の干渉信号のうちの残余干渉信号の除去を説明するための図である。

図６を参照すると、Ｆｕｌｌ−ＣＳＩＴ環境で、ノードペアの内部干渉は、ソースノードにゼロフォーシング・ビームフォーミング（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ、ＺＦＢＦ）方式を適用して除去できる。

（ａ）及び（ｂ）は図３に示す第１送信ステップにおけるノードペアの内部干渉とノードペア間の残余干渉との除去方式を示す。（ａ）で、第１ソースノードのＭ個のアンテナは各々、第１目的地ノードのＭ個のアンテナに（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ａ_１乃至信号ａ_Ｍ）を送信する。ここで、第１ソースノードのアンテナ（１）は、第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）に１つの干渉信号（例えば、信号ａ_１）を送信する。第２ソースノードのＭ個のアンテナは各々、第２目的地ノードのＭ個のアンテナにＭ−１個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ｂ_１乃至信号ｂ_Ｍ）を送信する。ゼロフォーシング・ビームフォーミング方式が第１ソースノード及び第２ソースノードに適用され、（ｂ）のように第１目的地ノード及び第２目的地ノードにおけるノードペアの内部干渉が除去される。ノードペアの内部干渉が除去されることによって、第１目的地ノードは信号ａ_１乃至信号ａ_Ｍを抽出でき、第２目的地ノードはＬ_１（ａ_１、ｂ_１）、信号ｂ_２乃至信号ｂ_Ｍを抽出できる。ここで、Ｌ_１（ａ_１、ｂ_１）は信号ａ_１及び信号ｂ_１の線形結合である。

（ｃ）及び（ｄ）は図３に示す第２送信ステップにおけるノードペアの内部干渉とノードペア間の残余干渉との除去方式を示す。（ｃ）で、第１ソースノードのＭ個のアンテナは各々、第１目的地ノードのＭ個のアンテナに（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ａ_Ｍ＋１乃至信号ａ_２Ｍ）を送信する。ここで、第２ソースノードのＭ個のアンテナは各々、第２目的地ノードのＭ個のアンテナに（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１乃至信号ｂ_２Ｍ）を送信する。一方、第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）は、第１目的地ノードのアンテナ（１）に１つの干渉信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１）を送信する。第１ソースノード及び第２ソースノードにはゼロフォーシング・ビームフォーミング方式が適用され、（ｄ）のように、第１目的地ノード及び第２目的地ノードにおけるノードペアの内部干渉が除去される。ノードペアの内部干渉が除去されることによって、第１目的地ノードは信号Ｌ_２（ａ_Ｍ＋１、ｂ_Ｍ＋１）、ａ_Ｍ＋２乃至信号ａ_２Ｍを抽出でき、第２目的地ノードは信号ｂ_Ｍ＋１乃至信号ｂ_２Ｍを抽出できる。

（ｅ）及び（ｆ）は図３に示す第３送信ステップにおけるノードペアの内部干渉とノードペア間の残余干渉との除去方式を示す。（ｅ）で、第１ソースノードのＭ個のアンテナは各々、第１目的地ノードのＭ個のアンテナに（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ａ_１、ａ_２Ｍ＋１乃至信号ａ_３Ｍ−１）を送信し、第１ソースノードのアンテナ（１）は第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）に１つの干渉信号（例えば、信号ａ_１）を送信する。第２ソースノードのＭ個のアンテナは各々、第２目的地ノードのＭ個のアンテナに（Ｍ−１）個の干渉信号を含むＭ個の信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１、ｂ_２Ｍ＋１乃至信号ｂ_３Ｍ−１）を送信し、第２ソースノードのアンテナ（Ｍ＋１）は第１目的地ノードのアンテナ１に１つの干渉信号（例えば、信号ｂ_Ｍ＋１）を送信する。第１ソースノード及び第２ソースノードにゼロフォーシング・ビームフォーミング方式が適用され、（ｆ）のように、第１目的地ノード及び第２目的地ノードにおけるノードペアの内部干渉は除去される。ノードペアの内部干渉が除去されることによって、第１目的地ノードは信号Ｌ_３（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）、ａ_２Ｍ＋２乃至信号ａ_３Ｍ−１を抽出でき、第２目的地ノードは信号Ｌ_４（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）、ｂ_２Ｍ＋１乃至信号ｂ_３Ｍ−１を抽出できる。

第１目的地ノードは第１送信ステップで抽出された信号ａ_１を信号Ｌ_３（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）に適用することによって信号ｂ_Ｍ＋１を抽出する。第２目的地ノードは、第２送信ステップで抽出されたｂ_Ｍ＋１を信号Ｌ_４（ａ_１、ｂ_Ｍ＋１）に適用することによって信号ａ_１を抽出する。第１目的地ノードのアンテナ（１）が受信した干渉信号ｂ_Ｍ＋１と第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）が受信した干渉信号ａ_１が抽出されることによって、第３送信ステップでノードペア間の残余干渉が全て除去される。

第１送信ステップで、第２目的地ノードは、第３送信ステップで抽出した干渉信号ａ_１を第１送信ステップの信号Ｌ_１（ａ_１、ｂ_１）に適用することによって信号ｂ_１を抽出できる。第２目的地ノードのアンテナ（Ｍ＋１）が受信した信号ｂ_１及び干渉信号ａ_１が抽出されることによって、第１送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去される。

第２送信ステップで、第１目的地ノードは、第３送信ステップで抽出した干渉信号ａ_Ｍ＋１を第２送信ステップの信号Ｌ_２（ａ_Ｍ＋１、ｂ_Ｍ＋１）に適用することによって信号ｂ_Ｍ＋１を抽出できる。第１目的地ノードのアンテナ（１）が受信した信号ａ_Ｍ＋１及び干渉信号ｂ_Ｍ＋１が抽出されることによって、第２送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去される。

本実施形態によれば、送信ステップごとに、各ノードは、 （Ｍ−（１／３）） のＤｏＦ（Ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ）を取得し、各ノードペアは （２Ｍ−（２／３）） の合計ＤｏＦを取得してもよい。これは、アンテナ数の増加と共に時分割多重方式（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＴＤＭ）よりも最大２倍のＤｏＦが取得されることを意味する。

上述したマルチホップネットワークにおける干渉制御方式では説明の便宜のためにノードペアの個数が２であり、リレーノードの個数が２である場合を仮定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ノードペアの個数が３個であり、リレーノードの個数が６個である場合についてもマルチホップネットワークにおける干渉制御方式が同様に可能である。

図７は、一実施形態に係るＳＩＳＯシステムでのマルチホップネットワークにおける干渉制御方法を説明するための図である。

図７を参照すると、ＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）システムで、リレーノードは、ノードペアのうちソースノードから受信した信号をソースノードとペアをなす目的地ノードに中継する。その際、ソースノードは、信号を実数成分信号及び虚数成分信号に分離してソースノードとペアをなす目的地ノードに送信する。リレーノードは、実数成分信号及び虚数成分信号をソースノードとペアをなす目的地ノードに中継する。一実施形態において、ソースノードからリレーノードへのチャネルマトリクスは

のように示され、これはＭＩＭＯシステムにおいてアンテナ数が２個であるソースノードからリレーノードへのチャネルマトリクスに対応する。従って、ＳＩＳＯシステムで信号を実数成分信号及び虚数成分信号に分離して送信する場合、上述したマルチホップネットワークにおける、ノードペア間の干渉除去技術、ノードペアの内部干渉除去、及びノードペア間の残余干渉除去方式がＳＩＳＯシステムに適用できる。

一実施形態において、ノードペアの個数が２個であり、リレーノードの個数が２個である場合、リレーノードはチャネル係数を調整してノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去する。目的地ノードは、リレーノードの中継によって受信された実数成分信号及び虚数成分信号のうち少なくとも１つを用いて２以上のノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号を除去する。そのために例えば、ノードペア及びリレーノードは、第１送信ステップ乃至第３送信ステップを経て信号を送信する。

（ａ）は第１送信ステップを示す。第１送信ステップで、第１ソースノードは実数成分信号ａ_Ｒ１及び虚数成分信号ａ_Ｉ１を送信し、第２ソースノードは実数成分信号ｂ_Ｒ１及び虚数成分信号ｂ_Ｉ１を送信する。ノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するため、リレーノードはチャネル係数を調整して第１ソースノードの実数成分信号ａ_Ｒ１の第２目的地ノードへの送信のみを許容し、残りの干渉信号は除去する。

（ｂ）は第２送信ステップを示す。第２送信ステップで、第１ソースノードは実数成分信号ａ_Ｒ２及び虚数成分信号ａ_Ｉ２を送信し、第２ソースノードは実数成分信号ｂ_Ｒ２及び虚数成分信号ｂ_Ｉ２を送信する。ノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するため、リレーノードはチャネル係数を調整して第２ソースノードの実数成分信号ｂ_Ｒ２の第１目的地ノードへの送信のみを許容し、残りの干渉信号は除去する。

（ｃ）は第３送信ステップを示す。第３送信ステップで、第１ソースノードは実数成分信号ａ_Ｒ１及び虚数成分信号ａ_Ｉ３を送信し、第２ソースノードは実数成分信号ｂ_Ｒ２及び虚数成分信号ｂ_Ｉ３を送信する。ノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去するため、リレーノードはチャネル係数を調整して第１ソースノードの実数成分信号ａ_Ｒ１の第２目的地ノードへの送信及び第２ソースノードの実数成分信号ｂ_Ｒ２の第１目的地ノードへの送信のみを許容し、残りの干渉信号は除去する。

Ｎｏ−ＣＳＩＴ環境である場合、ノードペアの内部干渉は目的地ノードに直列干渉除去方式を適用して除去できる。
即ち、第１送信ステップで、第１目的地ノードは、直列干渉除去方式を用いて第１ノードペアの内部干渉を除去することによって実数成分信号ａ_Ｒ１及び虚数成分信号ａ_Ｉ１を抽出する。

第２送信ステップで、第２目的地ノードは、直列干渉除去方式を用いて第２ノードペア間の内部干渉を除去することによって実数成分信号ｂ_Ｒ２及び虚数成分信号ｂ_Ｉ２を抽出する。

第３送信ステップで、第１目的地ノードは、第１送信ステップで抽出した実数成分信号ａ_Ｒ１を直列干渉除去方式の適用対象から除外して信号Ｌ_１（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）及び虚数成分信号ａ_Ｉ３を抽出し、第２目的地ノードは、第２送信ステップで抽出した実数成分信号ｂ_Ｒ２を直列干渉除去方式の適用対象から除外して信号Ｌ_２（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）及び虚数成分信号ｂ_Ｉ３を抽出する。第１目的地ノード及び第２目的地ノードに直列干渉除去方式が適用されることで、第１目的地ノード及び第２目的地ノードでのノードペアの内部干渉が除去される。第１目的地ノードは、第１送信ステップで抽出された実数成分信号ａ_Ｒ１を信号Ｌ_１（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）に適用することによって実数成分信号ｂ_Ｒ２を抽出する。第２目的地ノードは、第２送信ステップで抽出された実数成分信号ｂ_Ｒ２を信号Ｌ_２（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）に適用することによって実数成分信号ａ_Ｒ１を抽出する。第１目的地ノードが受信した干渉信号ｂ_Ｒ２と第２目的地ノードが受信した干渉信号ａ_Ｒ１が抽出されることによって、第３送信ステップでノードペア間の残余干渉信号が除去できる。

第２送信ステップで、第１目的地ノードは、第３送信ステップで抽出された実数成分信号ｂ_Ｒ２を直列干渉除去方式の適用対象から除外して第１ノードペアの内部干渉を除去することで、信号Ｌ_３（ａ_Ｒ２、ｂ_Ｒ２）及び虚数成分信号ａ_Ｉ２を抽出する。第１目的地ノードは、第３送信ステップで抽出された実数成分信号ｂ_Ｒ２を信号Ｌ_３（ａ_Ｒ２、ｂ_Ｒ２）に適用して信号ａ_Ｒ２を抽出する。第１目的地ノードが受信した信号ａ_Ｒ２及び干渉信号ｂ_Ｒ２が抽出されることによって、第２送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去できる。

第１送信ステップで、第２目的地ノードは、第３送信ステップで抽出された実数成分信号ａ_Ｒ１を直列干渉除去方式の適用対象から除外して第２ノードペアの内部干渉を除去することによって、信号Ｌ_４（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ１）及び虚数成分信号ｂ_Ｉ１を抽出する。第２目的地ノードは、第３送信ステップで抽出された実数成分信号ａ_Ｒ１を信号Ｌ_４（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ１）に適用して信号ｂ_Ｒ１を抽出する。第２目的地ノードが受信した信号ｂ_Ｒ１及び干渉信号ａ_Ｒ１が抽出されることによって、第１送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去できる。

Ｆｕｌｌ−ＣＳＩＴ環境である場合、ノードペアの内部干渉は、ソースノードにゼロフォーシング・ビームフォーミング方式を用いて除去できる。第１送信ステップで、第１ソースノード及び第２ソースノードにゼロフォーシング・ビームフォーミング方式が適用され、ノードペア間の内部干渉が除去される。ノードペアの内部干渉が除去されることで、第１目的地ノードは信号ａ_Ｒ１及び信号ａ_Ｉ１を抽出でき、第２目的地ノードはＬ_１（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ１）、信号ｂ_Ｉ１を抽出できる。

第２送信ステップで、第１ソースノード及び第２ソースノードにゼロフォーシング・ビームフォーミング方式が適用されてノードペアの内部干渉が除去されることで、第１目的地ノードは信号Ｌ_２（ａ_Ｒ２、ｂ_Ｒ２）及び信号ａ_Ｉ２を抽出でき、第２目的地ノードは信号ｂ_Ｒ２及び信号ｂ_Ｉ２を抽出できる。

第３送信ステップで、第１ソースノード及び第２ソースノードにゼロフォーシング・ビームフォーミング方式が適用されてノードペアの内部干渉が除去されることで、第１目的地ノードは信号Ｌ_３（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）及び信号ａ_Ｉ３を抽出でき、第２目的地ノードはＬ_４（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）及び信号ｂ_Ｉ３を抽出できる。第１目的地ノードは、第１送信ステップで抽出された実数成分信号ａ_Ｒ１を信号Ｌ_３（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）に適用することによって実数成分信号ｂ_Ｒ２を抽出する。第２目的地ノードは、第２送信ステップで抽出された実数成分信号ｂ_Ｒ２を信号Ｌ_４（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ２）に適用することで実数成分信号ａ_Ｒ１を抽出する。第１目的地ノードが受信した干渉信号ｂ_Ｒ２と第２目的地ノードが受信した干渉信号ａ_Ｒ１が抽出されることによって、第３送信ステップでノードペア間の残余干渉信号が除去できる。

第２送信ステップで、第１目的地ノードは、第３送信ステップで抽出された実数成分信号ｂ_Ｒ２を信号Ｌ_２（ａ_Ｒ２、ｂ_Ｒ２）に適用して信号ａ_Ｒ２を抽出する。第１目的地ノードが受信した信号ａ_Ｒ２及び干渉信号ｂ_Ｒ２が抽出されることによって、第２送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去される。

第１送信ステップで、第２目的地ノードは、第３送信ステップで抽出された実数成分信号ａ_Ｒ１を信号Ｌ_１（ａ_Ｒ１、ｂ_Ｒ１）に適用して信号ｂ_Ｒ１を抽出してもよい。第２目的地ノードが受信した信号ｂ_Ｒ１及び干渉信号ａ_Ｒ１が抽出されることによって、第１送信ステップでノードペア間の残余干渉が除去できる。

Ｎｏ−ＣＳＩＴ環境及びＦｕｌｌ−ＣＳＩＴ環境で、第１送信ステップ乃至第３送信ステップによって第１目的地ノード及び第２目的地ノードは、（５／３）のＤｏＦ（（２Ｍ−（２／３））／２、Ｍ＝２）を取得できる。

図８は、一実施形態に係るマルチホップネットワークにおける干渉制御方法を示した動作フローチャートである。

図８を参照すると、ステップＳ７１０で、リレーノードは、少なくとも２つのノードペアのうち、ソースノードから受信した信号を該ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継する。リレーノードは、リレーノードのチャネル係数を調整してノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去する。

また、ステップＳ７２０で、ノードペア（例えば、目的地ノード）は、目的地ノードで受信された信号を用いて少なくとも２つのノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号を除去する。ステップＳ７１０乃至ステップＳ７２０は、リレーノードとノードペアとの間の信号送信の過程で行われ得る。

図９は、一実施形態に係るＳＩＳＯシステムにおけるマルチホップネットワークで干渉制御方法を示した動作フローチャートである。

図９を参照すると、ステップＳ８１０で、リレーノードは、少なくとも２つのノードペアのうち、ソースノードから受信した実数成分信号及び虚数成分信号を該ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継し、その際、リレーノードのチャネル係数を調整して少なくとも２つのノードペア間の干渉信号のうち少なくとも一部の干渉信号を除去する。

また、ステップＳ８２０で、ノードペア（例えば、目的地ノード）は、目的地ノードで受信された実数成分信号及び虚数成分信号のうち少なくとも１つを用いて少なくとも２つのノードペア間の干渉信号のうち残余干渉信号を除去する。ステップＳ８１０乃至ステップＳ８２０はリレーノードとノードペアとの間の信号送信の過程で行われ得る。

図８に示された一実施形態に係るマルチホップネットワークにおける干渉制御方法、及び図９に示された一実施形態に係るＳＩＳＯシステムにおけるマルチホップネットワークで干渉制御方法は、図１乃至図７を参照して説明した内容がそのまま適用され得るので、より詳細な説明は省略する。

図１０は、一実施形態に係るノードペア及びリレーノードを示すブロック図である。

図１０を参照すると、ノードペアはソースノード９１０及び目的地ノード９３０を含み、ソースノード９１０はリレーノード９２０を介してノードペアのうち目的地ノード９３０に信号を送信する。一実施形態で、ソースノード９１０、リレーノード９２０、及び目的地ノード９３０はマルチ−入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）方式に従って動作する。

ソースノード９１０は送信部９１１を含む。送信部９１１は信号をリレーノード９２０に送信する。一実施形態で、信号は実数成分信号及び虚数成分信号を含む。

リレーノード９２０は、中継部９２１及び干渉信号除去部９２２を含む。中継部９２１は、ソースノード９１０から受信した信号をソースノード９１０とペアの目的地ノード９３０に中継する。

干渉信号除去部９２２は、リレーノード９２０のチャネル係数を調整して１つのノードペアと相異なるノードペアとの間の干渉信号の一部を除去する。

一実施形態で、干渉信号除去部９２２は、ソースノード９１０と目的地ノード９３０との間の干渉チャネルマトリクスに基づいて干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成する。干渉信号除去部９２２は、ソースノード９１０とリレーノード９２０との間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及びリレーノード９２０と目的地ノード９３０との間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得し、第１チャネルマトリクスと第２チャネルマトリクスに基づいて有効干渉チャネルマトリクスを生成する。干渉信号除去部９２２は、第１チャネルマトリクスをトランスポーズ（ｔｒａｎｓｐｏｓｅ）し、第２チャネルマトリクス及びトランスポーズされた第１チャネルマトリクスのクロネッカー積（Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）を演算して有効干渉チェノルマトリクスを生成する。干渉信号除去部９２２は、チャネル係数を調整して有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成する。基準マトリクスは有効干渉チャネルマトリクスの零空間に含まれ、ゼロベクトル（ｚｅｒｏ ｖｅｃｔｏｒ）を除いた零空間ベクトルを含む。干渉信号除去部９２２は、有効干渉チャネルマトリクス及び基準マトリクスを用いて干渉信号の一部を除去する。

一実施形態で、中継部９２１及び干渉信号除去部９２２はリレーノード９２０及びノードペア間の信号送信の過程で実行され、信号送信の過程は時分割方式又は周波数分割方式のうち少なくとも１つを用いて行われる。信号送信の過程の数はリレーノード９２０が中継する信号の数以上であり得る。

目的地ノード９３０は、受信部９３１、残余干渉信号除去部９３２、及び内部干渉信号除去部９３３を備える。

受信部９３１は、リレーノード９２０を介してソースノード９１０から信号を受信する。

残余干渉信号除去部９３２は、受信された信号を用いて１つのノードペアと相異なるノードペアとの間の干渉信号のうちの残余干渉信号を除去する。

受信部９３１、残余干渉信号除去部９３２、及び内部干渉信号除去部９３３は、リレーノード９２０とノードペアとの間の信号送信の過程で実行され得る。一実施形態で、残余干渉信号除去部９３２は、リレーノード９２０とノードペアとの間における他の信号送信の過程で受信した信号の一部に基づいて残余干渉信号を除去する。

内部干渉信号除去部９３３は、ノードペア各々に含まれたアンテナの間の内部干渉信号を除去する。一実施形態で、内部干渉信号除去部９３３は、ソースノード９１０及び目的地ノード９３０の間のチャネル状態情報が存在する（Ｆｕｌｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（Ｆｕｌｌ−ＣＳＩＴ））環境にある場合、ゼロフォーシング・ビームフォーミング（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ、ＺＦＢＦ）方式を用いてノードペアの内部干渉信号を除去する。また、内部干渉信号除去部９３３は、ソースノード９１０と目的地ノード９３０との間の送信チャネル情報が存在しない（Ｎｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（Ｎｏ−ＣＳＩＴ））環境にある場合、目的地ノード９３０が受信した信号の一部に基づいて直列干渉除去（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ、ＳＩＣ）方式を用いて内部干渉信号を除去する。

図１０に示された一実施形態に係るノードペア及びリレーノードは、図１乃至図９を参照して説明した内容がそのまま適用され得るため、より詳細な説明は省略する。

本発明の上記各実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行できるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録され得る。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうち１つ又はその組合せを含む。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あるか、又は、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、且つ使用可能なものである。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープなどの磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの光記録媒体、光ディスクなどの光磁気媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを用いてコンピュータによって実行できる高級言語コードが含まれる。前記したハードウェア装置は、本発明の動作を行うために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されてもよく、その逆も同様である。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能であろう。

従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものによって定められる。

１１０ マルチホップネットワーク
１２０、１３０、１４０、１５０ トポロジ
９１０、９２０、９３０ ソースノード、リレーノード、目的地ノード
９１１、９２１、９３１ 送信部、中継部、受信部
９２２ 干渉信号除去部
９３２、９３３ 残余干渉信号除去部、内部干渉信号除去部

Claims (17)

1. マルチホップネットワークにおけるリレーノード及びノードペアの干渉制御方法において、
   前記ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継するステップと、
   前記リレーノードのチャネル係数を調整して前記ノードペア間の干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、
   前記目的地ノードは、前記目的地ノードによって受信された信号を用いて前記干渉信号のうち残余干渉信号を除去し、
   前記干渉信号の一部を除去するステップは、
   前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップと、
   前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成するステップと、
   前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成するステップと、
   前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、
   前記有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及び前記リレーノードと前記目的地ノードとの間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得するステップと、
   前記第１チャネルマトリクスをトランスポーズするステップと、
   前記第２チャネルマトリクスと前記トランスポーズされた前記第１チャネルマトリクスのクロネッカー積を演算するステップと、を含むことを特徴とするマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
2. 前記基準マトリクスは、前記有効干渉チャネルマトリクスの前記零空間に含まれ、ゼロベクトルを除いた零空間ベクトルを含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
3. 前記リレーノードの数は、前記干渉信号全体を除去できるように設計されたリレーノードの数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
4. 前記中継するステップ及び前記除去するステップは、前記リレーノードと前記ノードペアとの間の信号送信の過程で実行され、
   前記信号送信の過程は、時分割方式及び周波数分割方式のうち少なくとも１つを用いて行われることを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
5. 前記ソースノード及び／又は前記目的地ノードは多重入出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ、ＭＩＭＯ）方式に従って動作し、
   前記ノードペア各々に含まれたアンテナの間の内部干渉信号を除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
6. 前記内部干渉信号を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間のチャネル状態情報が存在する（Ｆｕｌｌ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（Ｆｕｌｌ−ＣＳＩＴ））環境にある場合、ゼロフォーシング・ビームフォーミング（Ｚｅｒｏ−Ｆｏｒｃｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ、ＺＦＢＦ）方式を用いて前記ノードペアの内部干渉信号を除去するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
7. 前記内部干渉信号を除去するステップは、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間のチャネル状態情報が存在しない（Ｎｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ（Ｎｏ−ＣＳＩＴ））環境にある場合、前記目的地ノードが受信した信号の一部に基づいて、直列干渉除去（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ、ＳＩＣ）方式を用いて前記内部干渉信号を除去するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
8. 前記目的地ノードは、前記リレーノードと前記ノードペアとの間における他の信号送信の過程で、前記目的地ノードが受信した信号の一部に基づいて前記残余干渉信号を除去することを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
9. 前記リレーノードと前記ノードペアとの間の信号送信の過程の数は、前記信号の数以上であることを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
10. 前記リレーノードが２個である場合、前記中継するステップ及び前記除去するステップは、前記リレーノードと前記ノードペアとの間の第１信号送信の過程乃至第３信号送信の過程で行われることを特徴とする請求項１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
11. 前記干渉信号の一部を除去するステップは、
    前記第１信号送信の過程で、前記ノードペア間の干渉信号のうち第１ソースノードに含まれたアンテナから第２目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去するステップと、
    前記第２信号送信の過程で、前記ノードペア間の干渉信号のうち第２ソースノードに含まれたアンテナから第１目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去するステップと、
    前記第３信号送信の過程で、前記ノードペア間の干渉信号のうち前記第１ソースノードに含まれたアンテナから前記第２目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号、及び前記第２ソースノードに含まれたアンテナから前記第１目的地ノードに含まれたアンテナに送信される残余干渉信号を除いた残りの干渉信号を除去するステップと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
12. 前記第３信号送信の過程で、前記残りの干渉信号を除去するステップは、
    前記第１信号送信の過程で、前記第１ソースノードに含まれたアンテナから前記第２目的地ノードに含まれたアンテナに送信される前記残余干渉信号と同一の信号を前記第１ソースノードから受信するステップと、
    前記第２信号送信の過程で、前記第２ソースノードに含まれたアンテナから前記第１目的地ノードに含まれたアンテナに送信される前記残余干渉信号と同一の信号を前記第２ソースノードから受信するステップと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
13. 前記目的地ノードは、前記第１送信過程及び第２送信過程で、前記目的地ノードが受信した信号の一部に基づいて前記第３送信過程における残余干渉信号を除去することを特徴とする請求項１０に記載のマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
14. マルチホップネットワークにおけるリレーノード及びノードペアの干渉制御方法において、
    前記ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継するステップと、
    前記リレーノードのチャネル係数を調整してノードペア間の干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、
    前記目的地ノードは、前記目的地ノードによって受信された実数成分信号及び虚数成分信号のうち少なくとも１つを用いて前記干渉信号のうち残余干渉信号を除去し、
    前記干渉信号の一部を除去するステップは、
    前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップと、
    前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成するステップと、
    前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成するステップと、
    前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、
    前記有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及び前記リレーノードと前記目的地ノードとの間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得するステップと、
    前記第１チャネルマトリクスをトランスポーズするステップと、
    前記第２チャネルマトリクスと前記トランスポーズされた前記第１チャネルマトリクスのクロネッカー積を演算するステップと、を含むことを特徴とするマルチホップネットワークにおける干渉制御方法。
15. 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おいて、
    ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継するステップと、
    前記リレーノードのチャネル係数を調整して前記ノードペア間の干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、
    前記干渉信号の一部を除去するステップは、
    前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップと、
    前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成するステップと、
    前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成するステップと、
    前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去するステップと、を含み、
    前記有効干渉チャネルマトリクスを生成するステップは、前記ソースノードと前記リレーノードとの間の第１干渉信号の一部に対応する第１チャネルマトリクス、及び前記リレーノードと前記目的地ノードとの間の第２干渉信号の一部に対応する第２チャネルマトリクスを取得するステップと、
    前記第１チャネルマトリクスをトランスポーズするステップと、
    前記第２チャネルマトリクスと前記トランスポーズされた前記第１チャネルマトリクスのクロネッカー積を演算するステップと、を含むことを特徴とするリレーノードの干渉制御方法。
16. マルチホップネットワークにおけるリレーノードにおいて、
    ノードペアのうちの１つのソースノードから受信した信号を前記ソースノードとペアをなす目的地ノードに中継する中継部と、
    前記リレーノードのチャネル係数を調整して前記１つのノードペアと他のノードペアとの間の干渉信号の一部を除去する干渉信号除去部と、を含み、
    前記干渉信号除去部は、前記ソースノードと前記目的地ノードとの間の干渉チャネルマトリクスに基づいて前記干渉信号の一部に対応する有効干渉チャネルマトリクスを生成し、
    前記チャネル係数を調整して前記有効干渉チャネルマトリクスの零空間（ｎｕｌｌ ｓｐａｃｅ）を示す基準マトリクスを生成し、
    前記有効干渉チャネルマトリクスと前記基準マトリクスとから、ビームフォーミングマトリクスを算出し、前記チャネル係数を調整して前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを生成し、
    前記リレーノードのビームフォーミングマトリクスを用いて前記干渉信号の一部を除去することを特徴とするリレーノード。
17. 前記中継部及び前記干渉信号除去部は、前記リレーノードと前記ノードペアとの間の信号送信の過程に介在することを特徴とする請求項１６に記載のリレーノード。

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