JP6786540B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、無線通信装置および無線通信方法に関する。

関連技術において、中継局は、前段の中継局から受信した信号のうち受信特性の優れたサブキャリア信号を、送信特性の優れたサブキャリアに割り当てることにより、次段の中継局に転送する。しかしながら、受信特性の悪い信号は、送信特性の悪いサブキャリアに割り当てられるため、信号全体の伝送特性が劣化する問題がある。また、自局から新規に送信する信号がある場合に、前段の中継局から受信した信号と、自局から新規に送信する信号とをサブキャリアにどのように割り当てるかの方法については何ら開示されていない。

特許第４４７４３８８号

本発明の実施形態は、複数の無線通信装置によって信号の中継する場合に、全体の伝送特性を向上させることを可能にする無線通信装置および無線通信方法を提供する。

本発明の実施形態としての無線通信装置は、第１無線通信装置から第１信号を受信する受信部と、複数の通信リソースの品質を測定する測定部と、前記複数の通信リソースの前記品質に基づいて、前記第１信号を第１品質の通信リソースに割り当て、第２信号を前記第１品質よりも低い第２品質の通信リソースに割り当てる割当部と、前記第１信号および前記第２信号を、前記第１信号および前記第２信号を割り当てられた前記通信リソースを用いて、第２無線通信装置に同時に送信する送信部と、を備える。

本発明実施形態に係る無線中継システムのブロック図。 第１の実施形態に係る無線通信装置である無線中継装置の概略構成の一例のブロック図。 図２の無線中継装置が送受信するフレームフォーマットの一例。 無線中継装置から他の無線中継装置への上り伝送方向への送信チャネル情報の一例を示した図。 第１の実施形態に係る、サブキャリアを割り当てる処理の一例を示した図。 第１の実施形態に係る無線中継装置の動作のフローチャート。 第２の実施形態に係る無線通信装置である無線中継装置の概略構成の一例のブロック図。 第１転送回数情報の一例を示す図。 第２の実施形態に係る、サブキャリアを割り当てる処理の一例を示した図。 更新された第１転送回数情報の例を示す図。 第３の実施形態に係る無線通信装置である無線中継装置の概略構成の一例のブロック図。 ４台の無線中継装置によりデータ信号を順次中継する構成の一例を示すブロック図。 第３の実施形態に係るサブキャリアを割り当てる処理の一例を示す図。 第２転送回数情報の例を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る無線中継システムの一例を示す。下流側から上流側に向けて、無線通信装置である無線中継装置１ａ、１ｂ、１ｃが順次配置されている。無線中継装置１ｂは、無線中継装置１ａ、１ｃの間に位置し、無線中継装置１ａ、１ｃ間で双方向に信号を伝送する。下流から上流への伝送方向は上り伝送方向６であり、上流から下流側への伝送方向は下り伝送方向７である。無線中継装置１ａの下流側に、さらに１つ以上の無線中継装置が配置されていてもよい。

無線中継装置１ａは無線基地局２ａと接続されており、無線基地局２ａは無線端末局３ａと双方向に信号を伝送する。無線基地局２ａは無線端末局３ａからの上り信号を受信し、受信した信号を復調する。復調した信号は無線中継装置１ａに入力される。無線中継装置１ａは入力された信号を変調し、変調した信号を無線中継装置１ｂに伝送する。この伝送方向は上り伝送方向６である。

無線中継装置１ｂは無線基地局２ｂと接続されており、無線基地局２ｂは無線端末局３ｂと双方向に信号を伝送する。無線基地局２ｂは無線端末局３ｂからの上り信号を受信し、受信した信号を復調する。復調した信号は無線中継装置１ｂに入力される。無線中継装置１ｂは入力された信号を変調し、変調した信号を無線中継装置１ａから受信した信号と多重し、多重化された信号を無線中継装置１ｃに伝送する。この伝送方向は上り伝送方向６である。

無線中継装置１ｃは無線中継装置１ｂから受信した信号を復調し、復調した信号を無線制御局４に出力する。無線制御局４はコアネットワーク５に接続されており、無線中継装置１ｃから入力された信号をコアネットワーク５に出力する。コアネットワーク５はインターネット等の広域ネットワークでもよいし、ローカルエリアネットワークでもよい。また、コアネットワーク５は、有線ネットワークでも無線ネットワークでもこれらの混合でもよい。

一方、無線制御局４は、コアネットワーク５から入力された信号を無線中継装置１ｃに出力する。無線中継装置１ｃは無線制御局４から入力された信号を変調し、変調した信号を無線中継装置１ｂに送信する。この伝送は下り伝送方向７である。

無線中継装置１ｂは無線中継装置１ｃから受信した信号の制御情報から無線中継装置１ｂ宛の信号を特定し、特定した信号を復調する。無線中継装置１ｂは復調した信号を無線基地局２ｂに出力する。無線基地局２ｂは無線中継装置１ｂから入力された信号を変調し、変調した信号を無線端末局３ｂに送信する。

無線中継装置１ｂは無線中継装置１ｃから受信した信号のうち、無線中継装置１ｂ宛の信号を除いた信号を無線中継装置１ａに送信する。この伝送は下り伝送方向７である。

無線中継装置１ａは、無線中継装置１ｂから受信した信号の制御情報から無線中継装置１ａ宛の信号を特定し、特定した信号を復調する。無線中継装置１ａは復調した信号を無線基地局２ａに出力する。無線基地局２ａは無線中継装置１ａから入力された信号を変調し、変調した信号を無線端末局３ａに送信する。

図２は、本発明の実施形態に係る無線通信装置である無線中継装置１ｂの概略構成の一例を示すブロック図である。図２の無線中継装置１ｂは、電波を受信する１本もしくは複数本のアンテナ１０、受信部１１、受信チャネル推定部（測定部）１２、チャネル補正部（周波数領域等化部）１３、変調部１４、多重部１５、サブキャリア割当部（割当部）１６、送信チャネル推定部（測定部）１７、送信部１８、電波を放射する１本もしくは複数本のアンテナ１９を備えている。

各部１１〜１８の全部又は一部は、ＣＰＵ等のプロセッサにプログラムを実行させることによりソフトウェアで実現してもよいし、専用のハードウェア回路又はプログラム可能な回路によって実現してもよいし、これらの両方によって実現してもよい。また無線中継装置１ｂは、データまたは情報を記憶する記憶装置を備えていてもよい。記憶装置は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＭＲＡＭ、ＲｅＲＡＭ、ハードディスク、光ディスクなどの不揮発記憶デバイス又はＤＲＡＭなどの記憶デバイスのいずれか又はそれらの組み合わせから構成される。

図３は、無線中継装置１ｂが受信するフレームの一例である。ここでは、一例として８本のサブキャリア（周波数チャネル）を用いて伝送を行う場合のフレームフォーマットを用いている。サブキャリアは周波数多重通信に用いる通信リソースに対応する。図３のフレームは、プリアンブル２０と制御部２１とデータ部２２〜２５とを備える。プリアンブル２０は、８本のサブキャリアを含む周波数帯域を有し、時間同期および周波数同期を行うためのビットパターンと、チャネル推定を行うための既知信号とを含む。既知信号は各サブキャリアに割り当てられている。制御部２１は、制御情報の信号を含み、８本のサブキャリアを含む周波数帯域に割り当てられている。データ部２２〜２５は、伝送されるデータの信号（データ信号）を含み、４本のサブキャリアに割り当てられている。制御情報は、一例として、各データ信号の宛先となる無線中継装置のアドレスまたは識別情報を含む。

以降では、以下のシナリオを想定して説明を行う。すなわち、無線中継装置１ｂが、図３のフレームに従って、無線中継装置１ａから本のサブキャリアに割り当てられたデータ部２２、２３、２４、２５の信号（データ信号）を受信する。無線中継装置１ｂは、受信した４本のサブキャリアに割り当てられていたデータ信号を、無線基地局２ｂから入力された４本のサブキャリア分のデータ信号と周波数多重して、無線中継装置１ｃに伝送する。以下、説明を続ける。

受信部１１は、アンテナ１０を介して無線中継装置１ａから送信される図３のフレームの信号を受信し、受信した信号を発振器を用いて、無線周波数から中間周波数のベースバンド信号に変換する。受信部１１は、プリアンブル２０に基づき時間同期および周波数同期を行う。また、制御部２１の信号を復調して、制御情報を取得する。なお、各データ信号は復調される必要はない。

受信チャネル推定部１２は、受信したフレームのプリアンブル２０に含まれる各サブキャリアの既知信号に基づき、チャネル推定を行う。つまり、各サブキャリアのチャネル状態（品質）を測定する。これにより、各サブキャリアのチャネル状態を表す受信チャネル情報を取得する。図３の例では、８本の各サブキャリアの受信チャネル情報が取得される。受信チャネル情報は、無線中継装置１ａから自装置１ｂへの各サブキャリアの伝搬路応答を表す。受信チャネル情報は、一例として、各サブキャリアの振幅変動量及び位相回転量を含む。

チャネル補正部１３は、受信したフレームの各データ信号について、データ信号が割り当てられていたサブキャリアの受信チャネル情報を使用して、チャネル補正（周波数領域等化）を行う。具体的には、受信チャネル情報の逆特性をデータ信号に乗じることで、チャネル補正を行う。

変調部１４は、入力端子Ｔ１を介して無線基地局２ｂからの信号を受信する。当該信号は、一例として、コアネットワーク５へ送信するデータを含む。変調部１４は、受信した信号を変調し、変調信号（データ信号）を得る。入力端子Ｔ１は、有線インタフェースの一例であり、有線で信号を受信できる限り、端子以外の構成の有線インタフェースを用いてもよい。例えば、有線ＬＡＮ等の有線ネットワーク、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、シリアルポートなどでもよい。変調部１４は、入力端子Ｔ１から入力された信号を変調する以外に、無線中継装置１ｂ内で生成したデータを変調してもよい。例えば、無線中継装置１ｂがコアネットワーク５に送信するデータがある場合、送信するデータを生成し、変調部１４がこのデータを変調する。

送信チャネル推定部１７は、無線中継装置１ｂから無線中継装置１ｃへの上り伝送方向において各サブキャリアのチャネル推定を行う。つまり、各サブキャリアのチャネル状態（品質）を測定する。これにより、各サブキャリアの上り伝送方向のチャネル状態を表す情報（送信チャネル情報）を取得する。送信チャネル情報は、無線中継装置１ｂから無線中継装置１ｃへの各サブキャリアの伝搬路応答を表す。送信チャネル情報は、各サブキャリアの振幅変動量及び位相回転量を含む。サブキャリアの振幅減衰量が小さい場合、すなわち、当該サブキャリアの電力が高い場合、サブキャリアが伝搬路で受けるフェージング等の影響が少なく、サブキャリアの品質が高いことを意味する。

上り伝送方向のチャネル推定は、一例として、伝搬路の対称性を仮定して、無線中継装置１ｃから無線中継装置１ｂの受信チャネル状態を取得し、取得した受信チャネル状態を送信チャネル状態と見なしてもよい。受信チャネル状態は、受信チャネル推定部１２で行ったのと同様に、無線中継装置１ｃから下り伝送方向で受信するフレームのプリアンブルを用いて測定できる（なお、下り伝送方向でフレームを受信する実施形態は、後に第３の実施形態として示す。）あるいは、無線中継装置１ｃが、無線中継装置１ｂから無線中継装置１ｃへの受信チャネル情報を取得し、取得した受信チャネル情報を、無線中継装置１ｂにフィードバックしてもよい。無線中継装置１ｂは、受信した受信チャネル情報を、送信チャネル情報として用いる。

上り伝送方向のチャネル推定を行うタイミングは任意でよい。受信部１１でフレームを受信する前に行ってもよいし、フレームを受信後、中継用のフレームを送信する前に行ってもよい。なお、上り伝送方向の伝送と、下り伝送方向の伝送は時分割で行われてもよいし、それぞれ異なる周波数帯域を利用して、同時に行われてもかまわない。それ以外の方式でもよい。

図４は、無線中継装置１ｂから無線中継装置１ｃへの各サブキャリアのチャネル状態の例を表す。横軸は周波数、縦軸は電力である。横軸に沿って、８本のサブキャリア（ｓｂ）であるサブキャリアｓｂ１、サブキャリアｓｂ２、サブキャリアｓｂ３、サブキャリアｓｂ４、サブキャリアｓｂ５、サブキャリアｓｂ６、サブキャリアｓｂ７、サブキャリアｓｂ８が示されている。各サブキャリアは縦線で区切られた区間の周波数帯域を有する。グラフは、既知信号が割り当てられたサブキャリア毎の電力の大きさを示している。電力が大きいほど、フェージング等の影響が少なく、振幅変動が少なかったサブキャリアであり、従って、高品質なサブキャリアである。

サブキャリア割当部１６は、送信チャネル情報と、無線中継装置１ａから受信したデータ信号が割り当てられていたサブキャリア数と、変調部１４から入力された変調信号（データ信号）を割り当てるサブキャリア数とに基づいて、無線中継装置１ａから受信したデータ信号を無線中継装置１ｃに送信するために使用するサブキャリアと、変調信号を無線中継装置１ｃに送信するために使用するサブキャリアとの割り当てを行う。変調信号を割り当てるサブキャリア数は、変調信号のデータサイズによって決めてもよいし、予め設定値として決められていてもよいし、無線基地局２ｂから通知されてもよいし、その他の方法で決めてもよい。サブキャリア割当部１６は、サブキャリア割り当ての結果、どのデータ信号をどのサブキャリアに割り当て、どの変調信号をどのサブキャリアに割り当てるかを示したサブキャリア割当情報を生成する。

図５は、サブキャリア割当部１６がデータ信号および変調信号にサブキャリアを割り当てる処理の一例を示す。サブキャリア割当部１６は８本のサブキャリアのうち相対的に電力が大きい（すなわち送信チャネル情報の振幅変動量が小さい）４本のサブキャリアｓｂ１、ｓｂ２、ｓｂ３、ｓｂ８を、無線中継装置１ａから受信したデータ信号を無線中継装置１ｃに伝送するためのサブキャリアとして決定する。また、サブキャリア割当部１６は、８本のサブキャリアのうち相対的に電力が小さい（すなわち送信チャネル情報の振幅変動量が大きい）４本のサブキャリアｓｂ４、ｓｂ５、ｓｂ６、ｓｂ７を変調部１４から入力された変調信号を無線中継装置１ｃに伝送するためのサブキャリアとして決定する。

図５の例ではデータ中継用に、相対的に電力が大きい４本のサブキャリアを選択したが、変形例として、送信チャネル情報における電力がしきい値Ｔｈ１より大きい４本のサブキャリアを選択してもよい。変調信号は、残りのサブキャリアから割り当てるサブキャリアを選択する。図の例では、電力がしきい値より大きい４本のサブキャリアは、結果的に、上記の相対的に電力が大きい４本のサブキャリアと一致するが、これに限定されるものではない。

多重部１５は、サブキャリア割当部１６が生成したサブキャリア割当情報に基づいて、無線中継装置１ａから受信したデータ信号と、変調部１４から入力された変調信号と、を多重し、多重信号を生成する。多重信号にプリアンブルと制御部とを付加して、フレームを生成する。制御部には、送信先となる無線通信装置１ｃのアドレスまたは識別情報を含めてもよい。また、制御部に、自装置のアドレスまたは識別情報を含めてもよい。その他、制御部には、無線通信装置１ｃの受信に必要な任意の制御情報を含める。

送信部１８は、多重部１５で生成されたフレームに対して、逆フーリエ変換、ガードインターバル付加、フィルタリング、デジタル／アナログ変換、周波数変換（アップコンバート）、電力増幅等の送信処理を行う。送信部１８は送信処理により生成された信号を、アンテナ１９を介して送信する。これにより、無線中継装置１ａから受信したデータ信号と、変調部１４から入力された変調信号とが同時に送信される。

図６は、本実施形態に係る無線中継装置１ｂの動作のフローチャートである。本フローチャートのステップは動作に矛盾が発生しない限り、順序を入れ替えることも可能である。

受信部１１は、アンテナ１０を介して、無線通信装置１ａからフレームを受信する（Ｓ１１）。

受信チャネル推定部１２は、受信したフレームのプリアンブルに基づき各サブキャリアのチャネル状態（伝搬路応答）を測定し、受信チャネル情報を得る（Ｓ１２）。各サブキャリアのチャネル状態（伝搬路応答）は、各サブキャリアの品質に対応する。

チャネル補正部１３は、受信チャネル情報に基づき、受信したフレームの各サブキャリアのデータ信号（第１信号）をチャネル補正（周波数領域等化）する（Ｓ１３）。

変調部１４は、入力端子（有線インタフェース）Ｔ１から入力される信号を変調し、変調信号（データ信号）を得る（Ｓ１４）。

送信チャネル推定部１７は、上り伝送方向への送信で用いる複数のサブチャネルのチャネル状態（伝搬路応答）を測定し、送信チャネル情報を得る（Ｓ１５）。

サブキャリア割当部１６は、送信チャネル情報における各サブチャネルのチャネル状態（伝搬路応答）に基づき、チャネル補正後のデータ信号を、電力の高い（品質の高い）サブチャネルに割り当て、変調信号（データ信号）をこれより電力の低い（品質の低い）サブチャネルに割り当てる（Ｓ１６）。

多重部１５は、サブキャリア割当部１６の割り当て結果に基づき、チャネル補正後のデータ信号および変調信号をそれぞれサブキャリアに割り当て多重信号を生成する（Ｓ１７）。多重信号に、プリアンブルおよび制御部を付加してフレームを生成する（同Ｓ１７）。

送信部１８は、アンテナ１９を介して、生成されたフレームを、無線中継装置１ｃに送信する（Ｓ１８）。これにより、データ信号および変調信号は、それぞれ割り当てられたサブチャネルを用いて、無線中継装置１ｃに同時に送信される。

本実施形態によれば、フェージング等による歪や雑音の影響を受けた受信信号を特性の良い（品質の高い）サブキャリアに割り当てて中継することにより、前段の無線中継装置から受信して中継する信号と、自装置から新規に送信する信号との全体の伝送特性が向上する。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る無線通信装置である無線中継装置１ｂの概略構成の一例を示すブロック図である。図２のブロック図に、第１転送回数取得部５０が追加されている。第１転送回数取得部５０は、ＣＰＵ等のプロセッサにプログラムを実行させることによりソフトウェアで実現してもよいし、専用のハードウェア回路又はプログラム可能な回路によって実現してもよいし、これらの両方によって実現してもよい。

本実施形態では、送信されるフレームの制御部２１（図３参照）に、第１転送回数情報（第１情報）が含まれる。第１転送回数情報は、無線中継装置１ａから受信されたデータ信号が自装置で受信されるまでに何回転送されたかを表す情報である。例えば無線中継装置１ａよりも下流に他の無線中継装置が存在しないと仮定した場合、無線中継装置１ｂが無線中継装置１ａから受信したデータ信号の転送回数は１である。なお、転送は、前段の無線中継装置から受信したデータ信号を次段の無線中継装置に送信（中継）する動作と、自装置から新規にデータ信号を送信する動作とのいずれの場合も含む。第１転送回数取得部５０は、受信部１１で受信されたフレームの制御部２１の信号を復調して第１転送回数情報を取得する。

図８は、受信部１１で受信されたフレームの制御部２１に含まれる第１転送回数情報の一例を示す。ここでは、図１の無線中継装置１ａの下流側に、複数の無線中継装置が配置されているとする。

サブキャリアｓｂ１で受信されたデータ信号の転送回数は３回である。すなわち、無線中継装置１ａの２段前の無線中継装置から新規に送信されたデータ信号が、無線中継装置１ａの１段前の無線中継装置と、無線中継装置１ａとによる２回の中継を経て、無線中継装置１ｂで受信されている。サブキャリアｓｂ２で受信されたデータ信号の転送回数は３回である。サブキャリアｓｂ３にはデータ信号が割り当てられていない。サブキャリアｓｂ４で受信されたデータ信号の転送回数は２回である。サブキャリアｓｂ５にはデータ信号が割り当てられていない。サブキャリアｓｂ６で受信されたデータ信号の転送回数は１回である。サブキャリアｓｂ７で受信されたデータ信号の転送回数は１回である。サブキャリアｓｂ８で受信されたデータ信号の転送回数は２回である。

図９は、図７の無線中継装置１ｂのサブキャリア割当部１６が、第１転送回数情報を用いてデータ信号をサブキャリアに割り当てる例を示す。

サブキャリア割当部１６は、８本のサブキャリア（ｓｂ）のうち相対的に最も電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ１、ｓｂ２を、最も転送回数が多い３回転送されたデータ信号の伝送に用いるサブキャリアとして決定する。次に８本のサブキャリアのうち次に電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ３、ｓｂ８を、２番目に転送回数が多い２回転送されたデータ信号の伝送に用いるサブキャリアとして決定する。さらに８本のサブキャリアのうちさらに次に電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ４、ｓｂ７を、１回転送されたデータ信号の伝送に用いるサブキャリアとして決定する。最後に８本のサブキャリアのうちさらにその次に電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ５、ｓｂ６を、変調部１４が生成した変調信号の伝送に用いるサブキャリアとして決定する。サブキャリア割当部１６は、これらのサブキャリア割り当てを示すサブキャリア割当情報を生成する。

図９の例では、転送回数が大きいデータ信号ほど、電力が大きい（振幅減衰が少ない）サブキャリアを優先的に選択したが、変形例として、転送回数の大きさの順序に大きなしきい値を設定し、しきい値以上の電力を有するサブキャリアを選択するようにしてもよい。例えば、図９に示すように、転送回数が３回のデータ信号に対して、３つの閾値Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４のうち、最も大きいしきい値Ｔｈ２を選択し、選択したしきい値Ｔｈ２以上の電力のサブキャリアを選択する。転送回数の２回の信号に対しては、２番目に大きいしきい値Ｔｈ３を選択し、しきい値Ｔｈ３以上の電力のサブキャリアを選択する。転送回数が２回の信号に対しては、３番目に大きいしきい値Ｔｈ４を選択し、しきい値Ｔｈ４以上の電力のサブキャリアを選択する。この例では、割り当て結果は、上記の例の場合と同様になるが、これに限定されるものではない。しきい値Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔｈ４のうちの２つまたは３つが同じ値でもよい。

多重部１５は、サブキャリア割当部１６のサブキャリア割当情報に基づいて各サブキャリアへの信号（無線中継装置１ａから受信したデータ信号と、変調部１４から入力された変調信号）の割り当てを行うことにより、多重信号を生成する。また、多重部１５は、第１転送回数取得部５０で取得された第１転送回数情報を更新する。図９の例のようにサブキャリア割り当てを行った場合、更新後の第１転送回数情報は、図１０のようになる。無線中継装置１ａから転送された各データ信号の転送回数は、図８で示した転送回数に対して１インクリメントされたものとなる。新規に送信する信号（変調部１４が生成した変調信号）の転送回数は１とされる。多重部１５は、更新された第１転送回数情報を含む制御部を生成する。多重部１５は、多重信号に、プリアンブルと、当該制御部とを付加して、フレームを生成する。

送信部１８は、多重部１５で生成されたフレームに対して、逆フーリエ変換、ガードインターバル付加、フィルタリング、デジタル／アナログ変換、周波数変換、電力増幅等の送信処理を行う。送信部１８は送信処理により生成した信号を、アンテナ１９を介して送信する。

本実施形態によれば、歪や雑音の影響を大きく受けたデータ信号ほどより特性の良い（品質の高い）サブキャリアに割り当てて中継することにより、全体の伝送特性を向上させることができる。

（第３の実施形態）
第１および第２の実施形態では、無線中継装置１ｂが上り伝送方向に中継を行う場合の構成および動作を説明した。第３の実施形態では、無線中継装置１ｂが下り伝送方向に中継を行う場合の構成および動作を説明する。

図１１は、第３の実施形態に係る無線通信装置である無線中継装置１ｂの概略構成の一例を示すブロック図である。無線中継装置１ｂは、下り伝送方向にデータ信号を転送する。無線中継装置１ｂは、１本もしくは複数本のアンテナ１００、受信部１０１、受信チャネル推定部１０２、第２転送回数取得部１０３、チャネル補正部１０４、復調部１０５、再マッピング部１０６、サブキャリア割当部１０７、送信チャネル推定部１０８、送信部１０９、および１本もしくは複数本のアンテナ１１０を備えている。無線中継装置１ｂが、図１１の構成と、図２または図７の構成との両方を同時に備えることで、上り伝送方向の中継と下り伝送方向の両方の中継を行う形態も可能である。

受信部１０１は、アンテナ１００を介して、無線中継装置１ｃから送信されるフレームの信号を受信し、受信した信号の受信処理を行う。受信処理は、時間同期や周波数同期、制御信号の復調を含む。

受信チャネル推定部１０２は、受信した信号のフレームのプリアンブルに含まれる既知信号に基づき、各サブキャリアについてチャネル推定を行い、各サブキャリアの受信チャネル情報を取得する。この動作は、第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第２転送回数取得部１０３は、受信したフレームの制御部２１に含まれる第２転送回数情報（第２情報）を、受信部１０１における復調結果から取得する。本実施形態の第２転送回数情報は、各サブキャリアで受信されたデータ信号を最終宛先の無線中継装置まで転送するのに必要な転送回数を示す。

チャネル補正部１０４は、受信チャネル推定部１０２で取得された受信チャネル情報を用いて、受信したデータ信号のチャネル補正を行う。この動作の詳細は第１の実施形態と同様である。チャネル補正部１０４は、チャネル補正後のデータ信号のうち、自装置宛のデータ信号を復調部１０５に提供する。自装置宛以外のデータ信号を、再マッピング部１０６に提供する。

復調部１０５は、チャネル補正部１０４から提供された自装置宛のデータ信号を復調し、復調したデータ信号を、出力端子Ｔ２から出力する。出力されたデータ信号は、無線基地局２ｂに入力される。

送信チャネル推定部１０８は、無線中継装置１ｂから無線中継装置１ａへの下り伝送方向における各サブキャリアのチャネル推定を行う。これにより、下り伝送方向における各サブキャリアのチャネル情報（送信チャネル情報）を取得する。

サブキャリア割当部１０７は、無線中継装置１ｃから受信したデータ信号のうち自装置宛以外のデータ信号を無線中継装置１ａに中継するために使用するサブキャリアの割り当てを行う。このために、サブキャリア割当部１０７は、送信チャネル推定部１０８により取得された送信チャネル情報と、無線中継装置１ｃから受信したデータ信号のうち自装置以外宛のデータ信号が割り当てられていたサブキャリア数と、第２転送回数情報とを用いる。サブキャリア割当部１０７は、どのデータ信号をどのサブキャリアに割り当てるかを示したサブキャリア割当情報を生成する。以下、本実施形態に係るサブキャリアの割り当ての詳細な動作例については後述する。

再マッピング部１０６は、サブキャリア割当部１０７が生成したサブキャリア割当情報に基づいて、チャネル補正部１０４から提供されたチャネル補正後のデータ信号を、サブキャリアへマッピングすることにより、これらのデータ信号が多重化された多重信号を生成する。再マッピング部１０６は、生成した多重信号に、プリアンブルおよび制御部を付加して、フレームとする。

フレームに制御部を付加する際、再マッピング部１０６は、上記第２転送回数情報を更新し、更新した第２転送回数情報を制御部に含める。更新は、例えば以下のようにして行う。２つの方法を示す。

（第１の方法）上記サブキャリア割り当てに基づき、無線中継装置１ｃから受信した他の中継装置宛の各データ信号が、中継の際にどのサブキャリアに割り当てられたかを特定する。特定したサブキャリアに割り当てられたデータ信号の転送回数として、上記取得した第２転送回数情報が示す転送回数から１減算した値を設定する。この方法を用いる場合、各無線中継装置で新規に下り伝送方向へ伝送するデータ信号が発生する場合にも対応可能である。

（第２の方法）上記特定したサブキャリアに割り当てられたデータ信号の転送回数として、上記第２転送回数情報が示す転送回数と同じ値を設定する。この方法の場合、各無線中継装置で新規の下り伝送方向へ伝送するデータ信号が発生しないことを前提とする。この方法を用いた場合、最初に転送を開始した無線中継装置の後段の他の無線中継装置では、実際に必要な残りの転送回数が、第２転送回数情報が示す回数に一致しないが、データ信号間で転送回数の相対的な大小関係は変わらないため、第１の方法の場合と同じ割り当て結果が得られる。

送信部１０９は、生成されたフレームの信号に、逆フーリエ変換、ガードインターバル付加、フィルタリング、デジタル／アナログ変換、周波数変換、電力増幅等の送信処理を行う。送信部１０９は、送信処理により生成した信号を、アンテナ１１０を介して送信する。

図１２は、無線中継装置１ｄから無線中継装置１ｅ、無線中継装置１ｆ、無線中継装置１ｇを経由して、無線中継装置１ｈまでデータ信号を転送する場合の概略構成を示す。無線基地局および無線端末局の表記は省略している。無線中継装置１ｄから無線中継装置１ｈまで最大で４回の転送が行われる。無線中継装置１ｄは、図示しない無線制御局４から各無線中継装置宛のデータ信号を受信しており、これらのデータ信号のサブキャリア割り当てを行う状況を想定する。

図１３は、サブキャリア割当部１０７によるサブキャリアの割り当ての一例を示す。サブキャリア割当部１０７は８本のサブキャリア（ｓｂ）のうち相対的に最も電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ１、ｓｂ２を、無線中継装置１ｈ宛のデータ信号を伝送するサブキャリアとして決定する。前提として、無線中継装置１ｈ宛のデータ信号を伝送するサブキャリア本数は２本である。自装置（無線通信装置）１ｄから無線中継装置１ｈまでの必要な転送回数は、最大回数である４回である。

また、８本のサブキャリアのうち、サブキャリアｓｂ１、ｓｂ２の次に電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ３、ｓｂ８を、無線中継装置１ｇ宛のデータ信号を伝送するサブキャリアとして決定する。前提として、無線中継装置１ｇ宛のデータ信号を伝送するサブキャリア本数は２本である。無線通信装置１ｄから無線中継装置１ｇまでに必要な転送回数は、３回である。

さらに８本のサブキャリアのうち、サブキャリアｓｂ１、ｓｂ２、ｓｂ３、ｓｂ８の次に電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ４、ｓｂ７を、無線中継装置１ｆ宛のデータ信号を伝送するサブキャリアとして決定する。前提として、無線中継装置１ｆ宛のデータ信号を伝送するサブキャリア本数は２本である。無線通信装置１ｄから無線中継装置１ｆまでに必要な転送回数は、２回である。

最後に８本のサブキャリアのうち、サブキャリアｓｂ１、ｓｂ２、ｓｂ３、ｓｂ８、ｓｂ４、ｓｂ７の次に電力が大きい２本のサブキャリアｓｂ５、ｓｂ６を無線中継装置１ｅ宛のデータ信号を伝送するサブキャリアとして決定する。前提として、無線中継装置１ｅ宛のデータ信号を伝送するサブキャリア本数は２本である。無線通信装置１ｄから無線中継装置１ｅまでに必要な転送回数は、１回である。

図１３の例のようにしてサブキャリア割り当てを行った場合に生成される第２転送回数情報の例を図１４に示す。無線中継装置１ｄの再マッピング部１０６は、図１４の第２転送回数情報の信号を含む制御部を生成する。サブキャリアｓｂ１、ｓｂ２には、必要な転送回数が４回の無線中継装置１ｈ宛のデータ信号が割り当てられるため、サブキャリアｓｂ１、ｓｂ２の転送回数は４である。同様に、サブキャリアｓｂ３、ｓｂ８には、必要な転送回数が３回の無線中継装置１ｇ宛のデータ信号が割り当てられるため、サブキャリアｓｂ３、ｓｂ８の転送回数は３である。サブキャリアｓｂ４、ｓｂ７には、必要な転送回数が２回の無線中継装置１ｆ宛のデータ信号が割り当てられるため、サブキャリアｓｂ４、ｓｂ７の転送回数は２である。サブキャリアｓｂ５、ｓｂ６には、必要な転送回数が１回の無線中継装置１ｅ宛のデータ信号が割り当てられるため、サブキャリアｓｂ５、ｓｂ６の転送回数は１である。

上記の例では、最終宛先の無線中継装置までに必要な転送回数が大きい信号ほど、電力が大きい（振幅減衰が小さい）サブキャリアを優先的に選択したが、変形例として、転送回数の大きさの順序に応じたしきい値を設定し、しきい値以上の電力を有するサブキャリアを選択することも可能である。例えば、図１３に示すように、必要な転送回数が４回のデータ信号に対しては、予め用意した３つの閾値Ｔｈ５、Ｔｈ６、Ｔｈ７のうち、最も大きいしきい値Ｔｈ５を選択し、しきい値Ｔｈ５以上の電力のサブキャリアを選択する。必要な転送回数が３回の信号に対しては、２番目に大きいしきい値Ｔｈ６を選択し、しきい値Ｔｈ６以上の電力のサブキャリアを選択する。必要な転送回数が２回のデータ信号に対しては、３番目に大きいしきい値Ｔｈ７を選択し、しきい値Ｔｈ７以上の電力のサブキャリアを用いる。結果として、各データ信号が割り当てられるサブキャリアは上記の例と同様になるが、これに限られない。しきい値Ｔｈ５、Ｔｈ６、Ｔｈ７のうちの２つまたは３つが同じ値でもよい。

本実施形態では第２転送回数情報によりデータ信号を最終宛先まで転送するのに必要な転送回数を把握したが、第２転送回数情報を用いない構成も可能である。例えば、各無線中継装置は、互いに他の無線中継装置までの段数（ホップ数）を表すテーブルを記憶装置に保持しておく。各無線中継装置は、テーブルを参照して、各データ信号の宛先から、各データ信号に必要な転送回数を特定する。これによれば、フレームの制御部に第２転送回数情報を含める必要がないため、フレーム構成を簡単にできる。

本実施形態によれば、最終宛先の無線中継装置までに必要な転送回数が多いデータ信号ほど、より特性の良い（品質が高い）サブキャリアに割り当てて転送することにより、信号全体の伝送特性を向上させることができる。すなわち、最終宛先までの転送回数が多い信号は、より歪や雑音の影響を受ける可能性が高い信号である。よって、そのような信号を優先的に特性の良いサブキャリアに割り当てることで、全体の伝送特性が向上する。

（第４の実施形態）
第１〜第３の実施形態では、複数のサブキャリアによる周波数多重で信号の中継を行う場合を示したが、ＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）による空間多重で信号の中継を行うことも可能である。この場合、第１〜第３の実施形態に対し多重方式の違いに応じた用語の読み換えを行うことで、同様の実施が可能である。例えば、第１〜第３の実施形態における複数のサブキャリア（周波数チャネル）を、複数のビーム（空間チャネルまたは空間リソース）と読み替える。ビームは、空間多重通信に用いる通信リソースである。第１〜第３の実施形態では、チャネル推定結果において電力が大きい（振幅変動が小さい）サブキャリアほど特性の良いサブキャリアであったが、空間多重の場合は、複数のアンテナの受信信号に基づいて取得される伝搬チャネル行列を特異値分解（ＳＶＤ：Singular Value Decomposition）して得られる対角行列の対角成分（固有値）が大きいほど、特性の良いビームである。このように、空間多重の場合も、本発明の実施形態が実現できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１ａ、１ｂ、１ｃ：無線通信装置（無線中継装置）
２ａ、２ｂ：無線基地局
４：無線制御局
５：コアネットワーク
６：上り伝送方向
７：下り伝送方向
１０：アンテナ
１１：受信部
１２：受信チャネル推定部
１３：チャネル補正部
１４：変調部
１５：多重部
１６：サブキャリア割当部
１７：送信チャネル推定部
１８：送信部
１９：アンテナ
２０：プリアンブル
２１：制御部
２２、２３、２４、２５：データ部
５０：第１転送回数取得部
１００：アンテナ
１１０：アンテナ
１０１：受信部
１０２：受信チャネル推定部
１０３：第２転送回数取得部
１０４：チャネル補正部
１０５：復調部
１０６：再マッピング部
１０７：サブキャリア割当部
１０８：送信チャネル推定部
１０９：送信部
Ｔ１：入力端子（有線インタフェース）
Ｔ２：出力端子（有線インタフェース）
ｓｂ１、ｓｂ２、ｓｂ３、ｓｂ４、ｓｂ５、ｓｂ６、ｓｂ７、ｓｂ８：サブキャリア

Claims (13)

1. 無線通信装置であって、
   第１無線通信装置から第１信号を受信する受信部と、
   少なくとも第１通信リソースの第１品質と第２通信リソースの第２品質とを測定する測定部と、
   前記第１品質よりも前記第２品質が低い場合、前記第１信号に前記第１通信リソースを割り当て、前記無線通信装置で生成した信号及び有線インタフェースを介して前記第１無線通信装置と異なる他の装置から受信した信号の少なくともいずれかである第２信号に前記第２通信リソースを割り当てる割当部と、
   前記第１信号を前記第１通信リソースにより第２無線通信装置へ送信するとともに、前記第２信号を前記第２通信リソースにより前記第２無線通信装置へ送信する送信部と、
   を備えた無線通信装置。
2. 前記第１通信リソース及び前記第２通信リソースは、複数の周波数チャネルであり、
   前記第１品質及び前記第２品質は、前記周波数チャネルの伝搬路応答である
   請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記伝搬路応答は、振幅変動に関する情報を含み、
   振幅減衰が小さい周波数チャネルほど、品質が高い
   請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記第１通信リソース及び前記第２通信リソースは、複数の空間チャネルであり、
   前記第１品質及び前記第２品質は、前記第２無線通信装置との間の伝搬チャネル行列を特異値分解して得られる対角行列の固有値である
   請求項１ないし２のいずれか一項に記載の無線通信装置。
5. 前記受信部は、前記第１無線通信装置から第３信号を受信し、
   前記割当部は、前記第１信号が前記受信部で受信されるまでに転送された回数と、前記第３信号が前記受信部で受信されるまでに転送された回数とに基づいて、前記第１通信リソース及び前記第２通信リソースのうち前記第１信号を割り当てる通信リソースと、前記第３信号を割り当てる通信リソースを決定し、前記第１信号を前記第１信号に対して決定した通信リソースに割り当て、前記第３信号を前記第３信号に対して決定した通信リソースに割り当て、
   前記送信部は、前記第１信号を、前記第１信号を割り当てた前記通信リソースにより、前記第２無線通信装置に送信するとともに、前記第３信号を、前記第３信号を割り当てた前記通信リソースにより、前記第２無線通信装置に送信する
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の無線通信装置。
6. 前記割当部は、前記第３信号が転送された回数が、前記第１信号が転送された回数より多い場合、前記第３信号を、前記第１信号より高い品質の通信リソースに割り当て、前記第３信号が転送された回数が、前記第１信号が転送された回数より少ない場合、前記第３信号を、前記第１信号よりも低い品質の通信リソースに割り当てる
   請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記受信部は、前記第１信号が前記受信部で受信されるまでに転送された回数と、前記第３信号が前記受信部で受信されるまでに転送された回数とを含む第１情報を受信し、
   前記割当部は、前記第１情報に基づき、前記第１信号が前記受信部で受信されるまでに転送された回数と、前記第３信号が前記受信部で受信されるまでに転送された回数とを特定する
   請求項５又は６に記載の無線通信装置。
8. 前記受信部は、前記第１無線通信装置から第４信号を受信し、
   前記割当部は、前記第４信号が前記第４信号の宛先の第４無線通信装置に受信されるまでに必要な転送回数と、前記第１信号が前記第１信号の宛先の第３無線通信装置に受信されるまでに必要な転送回数とに基づいて、前記第１通信リソース及び前記第２通信リソースのうち前記第１信号を割り当てる通信リソースと、前記第４信号を割り当てる通信リソースを決定し、前記第１信号を前記第１信号に対して決定した通信リソースに割り当て、前記第４信号を前記第４信号に対して決定した通信リソースに割り当て、
   前記送信部は、前記第１信号を、前記第１信号に割り当てた前記通信リソースにより、前記第２無線通信装置に送信するとともに、前記第４信号を、前記第４信号に割り当てた前記通信リソースにより、前記第２無線通信装置に送信する、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の無線通信装置。
9. 前記割当部は、前記第４信号に必要な転送回数が、前記第１信号に必要な転送回数より多い場合、前記第４信号を、前記第１信号より高い品質の通信リソースに割り当て、前記第４信号に必要な転送回数が、前記第１信号に必要な転送回数より少ない場合、前記第４信号を、前記第１信号より低い品質の通信リソースに割り当てる
   請求項８に記載の無線通信装置。
10. 前記受信部は、前記第１信号に必要な前記転送回数と、前記第４信号に必要な前記転送回数とを含む第２情報を受信し、
    前記割当部は、前記第２情報に基づき、前記第１信号に必要な前記転送回数と、前記第４信号に必要な前記転送回数を特定する
    請求項８又は９に記載の無線通信装置。
11. チャネル補正部を備え、
    前記受信部は、複数の第３通信リソースのうちの少なくとも１つを介して、前記第１信号を受信し、
    前記チャネル補正部は、前記少なくとも１つの第３通信リソースの品質に基づき、前記第１信号の周波数領域等化処理を行い、
    前記周波数領域等化処理された前記第１信号を、前記第１品質の前記第１通信リソースに割り当てる
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線通信装置。
12. 前記第２信号を変調する変調部を備え、
    前記変調された第２信号を、前記第２品質の前記第２通信リソースに割り当てる
    請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線通信装置。
13. 無線通信装置において実行する無線通信方法であって、
    第１無線通信装置から第１信号を受信するステップと、
    少なくとも第１通信リソースの第１品質と第２通信リソースの第２品質とを測定するステップと、
    前記第１品質よりも前記第２品質が低い場合、前記第１信号に前記第１通信リソースを割り当て、前記無線通信装置で生成した信号及び有線インタフェースを介して前記第１無線通信装置と異なる他の装置から受信した信号の少なくともいずれかである第２信号に前記第２通信リソースを割り当てるステップと、
    前記第１信号を前記第１通信リソースにより第２無線通信装置へ送信するとともに、前記第２信号を前記第２通信リソースにより前記第２無線通信装置へ送信するステップと
    を備えた無線通信方法。