JP7457327B2 - 通信システム、端末装置、及び端末連携受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局と複数の端末装置との間でＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送を行う無線通信システムにおいて、端末装置同士が連携してＭＩＭＯ復調処理を行う技術に関するものである。

無線通信システムにおける大容量化の技術として複数のアンテナを用いて同一の無線チャネルで空間分割多重を行うＭＩＭＯ伝送が、セルラ通信システムや無線ＬＡＮシステムなどをはじめとして様々な無線通信システムに採用されている。

一般に、ＭＩＭＯ伝送では、送受信装置が伝送したい空間ストリーム数以上のアンテナを備えることで、複数の空間ストリームが混在した状態で受信される信号に対して、適切なＭＩＭＯ復調処理を行って所望の空間ストリームを受信できることが知られている。そのため、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大するには、送受信装置の双方でできるだけ多数のアンテナを備える必要がある。

しかしながら、実際には装置上の制約があり、特に端末装置が備えることができるアンテナ数が装置サイズや消費電力の観点から制約されるため、伝送可能な空間ストリーム数が低下してしまうという課題がある。

そこで、端末装置同士が互いに連携し、自装置が受信した信号を、宛先の端末装置に対して中継伝送することで、宛先の端末装置において、あたかも自装置が保有するアンテナ数以上の受信信号を用いてＭＩＭＯ復調処理を行うことで、ＭＩＭＯ伝送の容量を拡大できる「端末連携ＭＩＭＯ伝送方式」が検討されている（例えば非特許文献１参照）。

D. Fengning and H. Murata, "Performance Study of Terminal Collaborated MIMO Reception Experimental Testbed in Actual Environment," 2019 IEEE VTS Asia Pacific Wireless Communications Symposium (APWCS), Singapore, 2019, pp. 1-5.

端末連携ＭＩＭＯ伝送方式において、宛先の端末装置がＭＩＭＯ復調可能な分だけ、空間ストリーム毎にＭＩＭＯ復調に用いる受信信号を周辺の他の端末装置から取得し、ＭＩＭＯ復調処理を行うことが考えられる。ここで、受信品質が悪い受信信号がＭＩＭＯ復調に含まれる場合には復調性能が低下するため、宛先の端末装置が復調したい空間ストリーム数を上回る数の受信信号を集約することが望ましい。

しかしながら、宛先の端末装置において、集約する受信信号数が増加すると、端末装置間で中継伝送が必要な情報量が増大し、復調処理完了までに長い時間が必要となることが課題となる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、端末連携ＭＩＭＯ伝送方式において、端末装置間で中継伝送が必要な情報量を低減しつつ、受信特性を改善することを可能とする技術を提供することを目的とする。

開示の技術によれば、複数の端末装置を備える通信システムであって、
前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
前記第２部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、自身が前記基地局から受信したＭＩＭＯ信号と、前記第１部分集合に属する１以上の端末装置から送信されたＭＩＭＯ信号とに対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信し、
前記宛先端末装置が、前記第２部分集合に属する１以上の端末装置から受信した前記復号結果と前記判定値とを用いて、最終的な復号結果を算出する
通信システムが提供される。

開示の技術によれば、端末連携ＭＩＭＯ伝送方式において、端末装置間で中継伝送が必要な情報量を低減しつつ、受信特性を改善することを可能とする技術が提供される。

本発明の実施の形態における無線通信システムの構成図である。 Ｈ－ＭＳ、Ｄｅｔ－ＭＳ、Ｄｅｓ‐ＭＳの機能構成を示す図である。 Ｄｅｔ－ＭＳの復調処理及び復号処理に関わる詳細構成例を示す図である。 第１実施形態における無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態における無線通信システムの動作を説明するためのシーケンスチャートである。 第２実施形態における無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態における無線通信システムの動作を説明するためのシーケンスチャートである。 装置のハードウェア構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

本実施の形態における無線通信システムは特定の方式に限定されない。例えば、本実施の形態における無線通信システムは、無線ＬＡＮであってもよいし、ＬＴＥや５Ｇ等のシステムであってもよいし、これら以外のシステムであってもよい。以下、第１実施形態と第２実施形態を説明する。第１実施形態と第２実施形態とでシステム構成は共通である、その動作に違いがある。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態を説明する。

＜システム構成＞
図１に、第１実施形態における無線通信システム１００の構成例を示す。図１に示すように、本無線通信システム１００は、基地局ＢＳ（以降、ＢＳと呼称する）、及びＢＳ配下の複数の端末装置（以下、端末装置をＭＳと呼称する）を有する。

ＢＳは、複数のアンテナを備え、複数ストリームのＭＩＭＯ信号を送信する機能を備える。各ＭＳは１つのアンテナを備え、ＭＳ同士は無線通信により連携し、互いに信号を送受信可能である。なお、ＭＳが複数のアンテナを備えても構わない。図１には、ＭＳ間の連携の通信がCollaboration linksとして示されている。

ＭＳはＨｅｌｐｅｒ ＭＳ（以下、Ｈ－ＭＳと呼称する）とＤｅｔｅｃｔｉｏｎ ＭＳ（以下、Ｄｅｔ－ＭＳと呼称する）のうちのいずれかに分類される。Ｈ－ＭＳはＢＳから受信した信号をＤｅｔ－ＭＳに中継し、Ｄｅｔ－ＭＳはＢＳからの受信信号及びＨ－ＭＳからの中継信号を元にＭＩＭＯ復号処理（復調処理を含む）を行う。

また、複数のＭＳの中にはＢＳが送信する無線信号の宛先となるＤｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＭＳ（以下、Ｄｅｓ－ＭＳと呼称する）が１台以上含まれ、Ｄｅｔ－ＭＳはＭＩＭＯ復調処理結果（復号ビット列、残留誤差係数）をＤｅｓ－ＭＳへ中継伝送し、Ｄｅｓ－ＭＳは中継されたＭＩＭＯ復調処理結果を元に、復号ビット列を取得する。Ｄｅｓ－ＭＳは、Ｄｅｔ－ＭＳ又はＨ－ＭＳを兼ねてもよい。Ｄｅｓ－ＭＳがＤｅｔ－ＭＳでもある場合、Ｄｅｓ－ＭＳは、自身のＭＩＭＯ復調処理結果と他のＤｅｔ－ＭＳから受信したＭＩＭＯ復調処理結果を用いて、最終的な復号ビット列を取得する。

図１は、説明のための一例として、１台のＢＳと６台のＭＳが存在し、ＢＳが４本のアンテナを持って４つの空間ストリームのＭＩＭＯ信号を送信し、６台のＭＳがその信号を受信することで、端末連携ＭＩＭＯ受信が実施される場合の例を示している。

図１に示すとおり、本例では、６台のＭＳの部分集合である３台がＨ－ＭＳ（Ｈ－ＭＳ－１～３）であり、他の部分集合の３台がＤｅｔ－ＭＳ（Ｄｅｔ－ＭＳ－１～３）であり、３台のＤｅｔ－ＭＳのうち１台（Ｄｅｔ－ＭＳ－３）がＤｅｓ－ＭＳである。

本実施の形態における複数のＭＳ（Ｈ－ＭＳ、Ｄｅｔ－ＭＳ、Ｄｅｓ－ＭＳ）は、同じ構成を有していてもよいし、役割（Ｈ－ＭＳ、Ｄｅｔ－ＭＳ、Ｄｅｓ－ＭＳ）に応じて異なる構成であってもよい。複数のＭＳ（Ｈ－ＭＳ、Ｄｅｔ－ＭＳ、Ｄｅｓ－ＭＳ）が同じ構成を有する場合、その役割に応じて動作が異なる。

＜各ＭＳの機能構成例＞
図２は、Ｈ－ＭＳ、Ｄｅｔ－ＭＳ、Ｄｅｓ－ＭＳそれぞれの機能構成例（概要構成例）を示す図である。図２は、Ｄｅｓ－ＭＳがＤｅｔ－ＭＳを兼ねている例を示している。図２に示すように、Ｈ－ＭＳは、信号受信部１１、信号送信部１２を有する。Ｄｅｔ－ＭＳは、信号受信部２１、復号処理部２２、データ送信部２３を有する。Ｄｅｓ－ＭＳは、データ受信部２４、復号結果算出部２５、出力部２６、Ｄｅｔ－ＭＳ部２７、データ要求部２８を有する。

なお、「信号受信部」を「受信部」と称し、「信号送信部」を「送信部」と称してもよい。また、Ｄｅｓ－ＭＳのデータ要求部２８は、第２実施形態を想定した機能部であり、第１実施形態では、データ要求部２８を備えなくてもよい。

Ｈ－ＭＳの信号受信部１１は、ＢＳから送信された信号を受信し、信号送信部１２は、その信号をブロードキャストで送信する。なお、送信はブロードキャストに限定されるわけではない。例えば、マルチキャストであってもよい。

Ｄｅｔ－ＭＳの信号受信部２１は、１以上のＨ－ＭＳからブロードキャストされた信号と、ＢＳから送信された信号を受信する。復号処理部２２は、信号受信部２１により受信した信号に対してＭＩＭＯ復号処理を行って、データ（復号ビット列）と残留誤差係数を出力する。データ送信部２３は、復号処理部２２により得られたデータと残留誤差係数をＤｅｓ－ＭＳに送信する。この「送信」には、Ｄｅｔ－ＭＳを兼ねるＤｅｔ－ＭＳにおけるＤｅｔ－ＭＳ部２７がデータと残留誤差係数を復号結果算出部２５に通知することを含む。

Ｄｅｓ－ＭＳのデータ受信部２４は、１以上のＤｅｔ－ＭＳから、データと残留誤差係数を受信する。復号結果算出部２５は、Ｄｅｔ－ＭＳ部２７から出力されたデータと残留誤差係数、及び、データ受信部２４により受信したデータと残留誤差係数とに基づいて、最終的な復号結果を算出（選択）する。出力部２６は、復号結果算出部２５により選択されたデータを出力する。

＜復号処理部２５の詳細構成＞
図３に、Ｄｅｔ－ＭＳにおける復号処理部２５の詳細構成例を示す。図３に示すように、復号処理部２５は、ＣＰ除去部１０２、Ｓ／Ｐ変換部１０３、ＦＦＴ部１０４、ＭＭＳＥ等化部１０５、ＩＦＦＴ部１０６、Ｐ／Ｓ変換部１０７、ＢＰ復号部１０８、軟判定レプリカ生成部１０９を備える。各部の機能の概要は下記のとおりである。

図３の例において、ＣＰ除去部１０２は、ｓｉｇｎａｌ１（信号１）、ｓｉｇｎａｌ２（信号２）、ｓｉｇｎａｌ３（信号３）、ｓｉｇｎａｌ４（信号４）の４つの信号を受信している。これらの信号は、例えば、３つのＨ－ＭＳがＭＳから時刻ｋに受信した信号が中継伝送された信号と、Ｄｅｔ－ＭＳ自身が時刻ｋに受信した信号である。例えば、信号１はＨ－ＭＳ－１から受信した信号であり、信号２はＨ－ＭＳ－２から受信した信号であり、信号３はＨ－ＭＳ－３から受信した信号であり、信号４はＤｅｔ－ＭＳが受信した信号である。

ＣＰ除去部１０２は、受信した各信号に対するサイクリックプレフィックス（ＣＰ）の除去を行う。Ｓ／Ｐ変換部１０３は、ＣＰを除去した各信号に対してシリアル／パラレル変換を行う。

ＦＦＴ部１０４は、Ｓ／Ｐ変換された信号に対してＦＦＴ（高速離散フーリエ変換）を行い、ＭＭＳＥ等化部１０５は、Ｓ／Ｐ変換された信号に対してＭＭＳＥフィルタを適用する。

ＩＦＦＴ部１０６は、ＭＭＳＥフィルタを適用された信号に対してＩＦＦＴ（逆高速離散フーリエ変換）を行い、Ｐ／Ｓ変換部１０７はパラレル／シリアル変換を行う。ＢＰ（Belief Propagation）復号部１０８はＢＰ復号を行う。軟判定レプリカ生成部１０９は、ＢＰ復号により得られた値（尤度）を用いて軟判定用のレプリカ信号を生成し、当該レプリカ信号をＭＭＳＥフィルタへフィードバックする。

＜端末連携ＭＩＭＯ伝送フローの例＞
図４に示すフローの手順に沿って、図１に示した構成を有する第１実施形態における端末連携ＭＩＭＯ伝送フローの例を説明する。図５のシーケンス図も適宜参照する。なお、図４と図５のステップ番号は対応している。

ステップＳ１において、ＢＳはＭＳに対して信号（ＭＩＭＯ信号）を送信する。図５のステップＳ１に示すとおり、ＢＳから４ストリーム分のデータがＭＩＭＯ信号として送信され、６台ある各ＭＳがＢＳから送信された信号を受信する。

ステップＳ２において、各Ｈ－ＭＳは自局がＢＳから受信した信号をＤｅｔ－ＭＳに対して中継伝送する。図５に示すとおり、各Ｈ－ＭＳは、ＢＳから受信した信号をブロードキャストで送信する。

また、各Ｈ－ＭＳはタイミングを分けて信号をブロードキャストで送信する。図５の例では、Ｈ－ＭＳ－１が最初に信号を送信し、Ｈ－ＭＳ－２が次に信号を送信し、次にＨ－ＭＳ－３が信号を送信する。これにより、受信側では、受信タイミングの違いにより、受信した信号がどのＨ－ＭＳからブロードキャストされた信号であるか（及びＢＳから受信した信号であるか）を識別できる。

ステップＳ３において、各Ｄｅｔ－ＭＳはＨ－ＭＳから中継伝送された信号と、自局がＢＳから受信した信号とを合わせてＭＩＭＯ復号処理を行い、復号結果である復号ビット列（データとも呼ぶ）と残留誤差係数を取得する。ＭＩＭＯ復号処理及び残留誤差係数についての処理例は後述する。

ステップＳ４において、各Ｄｅｔ－ＭＳは復号ビット列と残留誤差係数の情報をＤｅｓ－ＭＳに中継伝送する。図５に示す例では、Ｄｅｔ－ＭＳ－３はＤｅｓ－ＭＳなので、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２のそれぞれから復号ビット列と残留誤差係数の情報を受信する。Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）自身もＭＩＭＯ復調処理を行っているので、復号ビット列と残留誤差係数を取得している。

ステップＳ５において、Ｄｅｓ－ＭＳは、各Ｄｅｔ－ＭＳから中継伝送された復号ビット列と残留誤差係数に基づき、処理ブロック毎に残留誤差係数が最も小さい復号ビット列を選び、最終的な復号結果を取得する。

処理ブロックとは、Ｄｅｔ－ＭＳが復号処理を行う単位となるビット列である。一例として、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）が、Ｄｅｔ－ＭＳ－１から１処理ブロックのデータとして、ストリームＡのデータとストリームＢのデータとストリームＣのデータとストリームＤのデータを受信する。これらをまとめて処理ブロックデータ１と呼ぶことにする。また、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、Ｄｅｔ－ＭＳ－２から１処理ブロックのデータとして、ストリームＡのデータとストリームＢのデータとストリームＣのデータとストリームＤのデータを受信する。これらをまとめて処理ブロックデータ２と呼ぶことにする。また、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）自身が取得したストリームＡのデータとストリームＢのデータとストリームＣのデータとストリームＤのデータを処理ブロックデータ３と呼ぶことにする。

処理ブロックデータ１の残留誤差係数が０．１、処理ブロックデータ２の残留誤差係数が０．２、処理ブロックデータ３の残留誤差係数が０．３であるとすると、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、残留誤差係数が最小である処理ブロックデータ１を最終的な復号結果として選択する。

なお、複号ビット列の選択は、処理ブロック毎の他、復号ストリーム毎や、これら以外の復号ビット列全体で行ってもよい。復号ビット列全体とは、例えば、復号ビット列としてある時間長の映像データを受信する場合において、その時間長の映像データに相当する復号ビット列である。

復号ストリーム毎に選択を行う場合において、説明のために例えば、ストリームＡに着目して、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）が、Ｄｅｔ－ＭＳ－１からストリームＡのデータ（データ１とする）を受信し、Ｄｅｔ－ＭＳ－２からストリームＡのデータ（データ２とする）を受信し、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）自身がストリームＡのデータ（データ３とする）を取得したとする。

データ１の残留誤差係数が０．１、データ２の残留誤差係数が０．２、データ３の残留誤差係数が０であるとすると、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、残留誤差係数が最小であるデータ３を、ストリームＡについての最終的な復号結果として選択する。他のストリームについても同様である。

なお、残留誤差係数を用いて最終的な復号結果を算出することは一例である。残留誤差係数以外の判定値を用いて最終的な復号結果を算出することとしてもよい。

＜ＭＩＭＯ復号処理の詳細例＞
次に、各Ｄｅｔ－ＭＳにおける、図３に示した構成を備える復号処理部２２が実行するＭＩＭＯ復号処理と残留誤差係数（残留干渉係数と呼んでもよい）について詳細例を説明する。

本実施の形態では、端末連携ＭＩＭＯ受信により、端末装置間でのストリーム間干渉の抑圧能力を高め、周波数領域での等化処理を行うことでストリーム間干渉及びシンボル間干渉を抑えることとしている。更に、送信系列にＬＤＰＣ符号による符号化を施し、復号後の高信頼度のシンボルから生成される干渉信号のレプリカを受信信号から減算することにより干渉信号の抑圧を行う繰り返し等化を実行する。ＬＤＰＣの復号法として、繰り返し復号法であるＢＰ（Belief Propagation）復号を用いている。以下、より具体的に説明する。

ここでは、Ｌ（Ｌは正の整数）本の遅延波が到来する環境でのＢＳのアンテナの数がＮ（Ｎは正の整数）本、単ーアンテナを持つ各ＭＳの数がＭ（Ｍは正の整数）台とするＭＩＭＯ伝送の場合の無線通信システム１００のシステムモデルを想定して説明する。

この場合、ＭＳが時刻ｋに受信する信号ｙ（ｋ）［行列Ｃ^Ｍ×１の集合の要素］は、下記の式（１）で表される。

式（１）において、Ｈ（ｌ）［行列Ｃ^Ｍ×Ｎの集合の要素］は第ｌパスの伝搬路行列、ｘ（ｋ）［行列Ｃ^Ｎ×１の集合の要素］、及びｎ（ｋ）［行列Ｃ^Ｍ×１の集合の要素］はそれぞれ時刻ｋにおける送信信号及び雑音信号を表す。

ここで、ＢＳは、ＬＤＰＣ符号化されたデータ系列にＣＰが付加された信号を送信する。ＭＳ（Ｄｅｔ－ＭＳ）において、ＣＰ除去部１０２は、Ｈ－ＭＳから中継伝送された受信信号及び自身の受信信号のそれぞれから、ＣＰを除去し、ＣＰを除去した信号に対し、Ｓ／Ｐ部１０３を経てＦＦＴ部１０４が周波数領域の信号への変換を行う。

そして、ＭＭＳＥ等化部１０５がＭＭＳＥ等化処理を実行する。ＭＭＳＥ等化処理では、下記の式（２）及び式（３）に示すように、ＭＭＳＥウェイトＷ（ｆ）［行列Ｃ^Ｍ×Ｎの集合の要素］による初期等化を施すことにより、第ｆ周波成分の等化後の信号Ｘ^～（ｆ）［行列Ｃ^Ｎ×１の集合の要素］が得られる。

ここで、Ｇ（ｆ）［行列Ｃ^Ｍ×Ｎの集合の要素］及びＹ（ｆ）［行列Ｃ^Ｍ×１の集合の要素］はそれぞれ第ｆ周波数成分における伝搬路応答及び受信信号であり、Ｎは雑音電力、Ｐは送信電力である。

そして、ＭＭＳＥ等化後にＩＦＦＴ部１０６により時間領域に変換された信号ｘ^～（ｋ）［行列Ｃ^Ｎ×１の集合の要素］から尤度が計算され、それがＢＰ復号部１０８への入力値となり、ＢＰ復号部１０８によりＢＰ復号が行われる。

そして、予め設定された繰り返し等化処理の上限回数に達していない場合、軟判定レプリカ生成部１０９は、ＢＰ復号後に更新された尤度から軟判定シンボルｘ＾（ｋ）［行列Ｃ^Ｎ×１の集合の要素］を作成し、ＦＦＴにより軟判定シンボルｘ＾（ｋ）を周波数領域の信号Ｘ＾（ｆ）［行列Ｃ^Ｎ×１の集合の要素］に変換した後、伝搬路の第ｎ送信アンテナに対する周波数応答ベクトルｇ_ｎ（ｆ）［行列Ｃ^Ｍ×１の集合の要素］を用いて干渉信号の軟判定レプリカＹ＾_ｎ（ｆ）［行列Ｃ^Ｍ×１の要素］を下記の式（４）により生成する。

２回目以降の繰り返し等化時におけるＭＭＳＥ等化部１０５は、受信信号Ｙ（ｆ）から所望信号以外のすべての干渉信号のレプリカを減算した後、ウェイトを掛け合わせることにより等化処理を行う。ここで、所望の空間ストリームの信号が第ｎ信号（ｉ＝ｎ）であるとき、ＭＭＳＥ等化後の出力Ｘ^～ _ｎ（ｆ）は下記の式（５）となる。なお、ｉは空間ストリームの番号であり、ｉ≠ｎの空間ストリームの信号は干渉信号となる。

ここで、ウェイトｗ_ｎ（ｆ）は、上記の式（６）で表される。

式（６）において、β_ｉは０≦β_ｉ≦１を満たす残留誤差係数であり、残留干渉の大きさを表す。例えば残留干渉（残留誤差）が無い場合はβ_ｉ＝０となる。

例えば、硬判定により得られた復号ビット列のパリティチェックに成功した場合、残留干渉が無いと判断でき、β_ｉ＝０となる。また、パリティチェックに成功しない場合、例えば、下記の式（７）でβ_ｉを算出してもよい。

β_ｉ＝１－（１／Ｋ）×Σ_ｋ｜ｘ＾_ｉ（ｋ）｜ ...．（７）
ｋは受信信号のｋ番目のシンボルであり、Ｋは全シンボル数である。ｘ＾_ｉ（ｋ）は空間ストリームｉについての軟判定シンボルであり、Σ_ｋは１からＫまでの和を示す。

上記の式（７）で得られる残留誤差係数は、ストリーム単位での残留誤差係数であり、前述したようにストリーム単位で復号ビット列を選択する場合に、上記β_ｉを使用できる。

また、処理ブロック単位で復号ビット列を選択する場合は、例えば、下記の式（８）で計算される全ストリームの残留誤差係数の和βを残留誤差係数として使用できる。

β＝Σ_ｉβ_ｉ...．（８）
なお、上述した残留誤差係数の算出方法は一例であり、上記の算出方法以外の算出方法で残留誤差係数を求めてもよい。

ＭＭＳＥ等化後の出力Ｘ^～ _ｎ（ｆ）は、ＩＦＦＴ部１０６により時間領域信号ｘ^～ _ｎ（ｋ）に変換され、再度、ＢＰ復号部１０８に入力されて更新された尤度が軟判定レプリカ生成部１０９に出力され、繰り返し等化処理が行われる。そして、繰り返し等化処理が終了すると、ＢＰ復号部１０８の尤度に対して硬判定が行われ、硬判定の結果（０か１）が最終的な復号ビット列として出力される。

＜第１実施形態の効果＞
以上説明したとおり、ＭＳ（Ｈ－ＭＳ）は、ＢＳから受信した信号を、他のＭＳ（Ｄｅｔ－ＭＳ）にブロードキャスト通信により中継伝送し、複数のＤｅｔ－ＭＳでＭＩＭＯ復号処理を行った結果をＤｅｓ－ＭＳに集約し、Ｄｅｓ－ＭＳが最適なデータを選択することとした。これにより、ＭＳ間で中継伝送が必要となる情報量を低減しつつ、端末連携ＭＩＭＯ伝送方式における受信特性を改善することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態のシステム構成例、ＭＩＭＯ復号処理手順例は第１実施形態と同様であり、図１～図３等を参照して説明したとおりである。以下、第１実施形態と異なる点を主に説明する。

図６は、第２実施形態における端末連携ＭＩＭＯ伝送フロー例を示す。図６に示すフローの手順に沿って、第２実施形態における端末連携ＭＩＭＯ伝送フローの例を説明する。図７のシーケンス図も適宜参照する。なお、図６と図７のステップ番号は対応している。

ステップＳ１～ステップＳ３は、第１実施形態のステップＳ１～ステップＳ３と同じである。

ステップＳ６において、Ｄｅｓ－ＭＳは、自局のＭＩＭＯ復号結果（復号ビット列、残留誤差係数）に基づいて判定処理を行い、追加取得が必要な復号ビット列があるかどうかを判断し、追加取得が必要な復号ビット列がある場合に、当該復号ビット列を選択する。図７に示すとおり、本例では、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）がこの処理を行う。ここで、選択する復号ビット列は復号するストリーム単位でも良いし、処理ブロック単位でも良い。

ステップＳ７において、Ｄｅｓ－ＭＳのデータ要求部２７は、自分以外の各Ｄｅｔ－ＭＳに対して、ステップＳ６で選択した復号結果の復号結果の中継伝送を要求する。図７に示すとおり、本例では、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）が、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２に対してこの要求を行う。

ステップＳ８において、要求を受けた各Ｄｅｔ－ＭＳは要求されたＭＩＭＯ復号結果及び残留誤差係数をＤｅｓ－ＭＳに中継伝送する。図７に示すとおり、本例では、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２が、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）に対してデータ（復号結果）を送信する。

ステップＳ９において、Ｄｅｓ－ＭＳは、各Ｄｅｔ－ＭＳから中継伝送された復号ビット列と残留誤差係数に基づき、処理ブロック毎（あるいはストリーム毎）に残留誤差係数が最も小さい復号ビット列を選び、最終的な復号結果を取得する。

処理の具体例を説明する。ストリーム単位で選択を行う場合について、一例として、ステップＳ６の前の段階において、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、ストリームＡのデータ（データＡとする）とその残留誤差係数＝０、ストリームＢのデータ（データＢとする）とその残留誤差係数＝０、ストリームＣのデータ（データＣとする）とその残留誤差係数＝０、ストリームＤのデータ（データＤとする）とその残留誤差係数＝０．５を取得したとする。

この場合、ステップＳ６でＤｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）の復号結果算出部２５は、データＤを選択し、ステップＳ７において、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２に対してデータＤ（ストリームＤの復号ビット列）とその残留誤差係数を要求する。なお、例えば、残留誤差係数の閾値を予め決めておき、その閾値以上の残留誤差係数を有するデータを要求の対象と決定することとしてもよい。もしも、閾値以上の残留誤差係数を有するデータが無ければ、要求を行わない。

ステップＳ８において、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２はそれぞれ、データＤ（ストリームＤの復号ビット列）とその残留誤差係数をＤｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）に送信する。

ここで、Ｄｅｔ－ＭＳ－１から受信したデータＤ（ストリームＤの復号ビット列）の残留誤差係数が０であり、Ｄｅｔ－ＭＳ－２から受信したデータＤ（ストリームＤの復号ビット列）の残留誤差係数が０．１であるとすると、ステップＳ９において、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、０．５、０、０．１のうち、最小である０を残留誤差係数として有する、Ｄｅｔ－ＭＳ－１から受信したデータＤ（ストリームＤの復号ビット列）を、最終的なストリームＤの復号ビット列として選択する。

処理ブロック単位で選択を行う場合について、一例として、ステップＳ６の前の段階において、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、処理ブロックデータ１とその残留誤差係数＝０．５を取得したとする。

この場合、ステップＳ６において、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）の復号結果算出部２５は、処理ブロックデータ１を選択し、ステップＳ７において、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２に対して処理ブロックデータ１（に対応するブロックのデータ）とその残留誤差係数を要求する。なお、例えば、残留誤差係数の閾値を予め決めておき、その閾値以上の残留誤差係数を有するデータを要求の対象と決定することとしてもよい。

ステップＳ８において、Ｄｅｔ－ＭＳ－１とＤｅｔ－ＭＳ－２はそれぞれ処理ブロックデータ１とその残留誤差係数をＤｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）に送信する。

ここで、Ｄｅｔ－ＭＳ－１から受信した処理ブロックデータ１（に対応するブロックのデータ）の残留誤差係数が０であり、Ｄｅｔ－ＭＳ－２から受信した処理ブロックデータ１（に対応するブロックのデータ））の残留誤差係数が０．１であるとすると、ステップＳ９において、Ｄｅｔ－ＭＳ－３（Ｄｅｓ－ＭＳ）は、０．５、０、０．１のうち、最小である０を残留誤差係数として有する、Ｄｅｔ－ＭＳ－１から受信した処理ブロックデータ１（に対応するブロックのデータ）を、処理ブロックデータ１の復号ビット列として選択する。

＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態では、第１実施形態に比べて、Ｄｅｔ－ＭＳとＤｅｓ－ＭＳ間の中継伝送量を低減できる。

（ハードウェア構成例）
本実施の形態におけるＢＳ及びＭＳはいずれも、全体を専用のハードウェア（複数のＬＳＩ等）で実現してもよいし、アナログ処理を行う送受信部（アンテナ、ＲＦ部等）以外の部分（つまり、デジタル信号の処理を行う部分）を、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）とメモリとを備える汎用的なコンピュータと、当該コンピュータ上で動作するソフトウェアで実現してもよい。

コンピュータとソフトウェアを用いてＢＳあるいはＭＳ（総称して装置と呼ぶ）を実現する場合における装置２００の構成例を図８に示す。

図８に示すように、当該装置２００は、プロセッサ２０１、メモリ２０２、補助記憶装置２０３、入出力装置２０４、送受信部２０５を有し、これらがバスで接続された構成を有する。

例えば、補助記憶装置２０３に、装置２００の動作を実現するプログラムが格納される。また、プログラムが、コンピュータ読み取り可能な記録媒体から、あるいは、ネットワーク上のサーバからネットワーク経由で、補助記憶装置２０３に格納されることとしてもよい。

装置２００の動作時に、当該プログラムがメモリ２０２に読み込まれ、プロセッサ２０１がメモリ２０２からプログラムを読み出して実行する。例えば、装置２００がＭＳである場合、プロセッサ２０１は、前述したＭＩＭＯ復号処理、復号結果選択処理等を実行する。入出力装置１０４は、例えば、データの入出力を行う。

なお、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る技術において、Ｈ－ＭＳは、ＢＳから受信した信号を、Ｄｅｔ－ＭＳにブロードキャスト通信により中継伝送し、複数のＤｅｔ－ＭＳでＭＩＭＯ復号処理を行った結果をＤｅｓ－ＭＳに集約することにより、ＭＳ間で中継伝送が必要となる情報量を低減しつつ、端末連携ＭＩＭＯ伝送方式における受信特性を改善することができる。

（実施の形態のまとめ）
本明細書には、少なくとも下記の各項に記載した通信システム、端末装置、及び端末連携受信方法が記載されている。
（第１項）
複数の端末装置を備える通信システムであって、
前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
前記第２部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、前記ＭＩＭＯ信号に対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信し、
前記宛先端末装置が、前記第２部分集合に属する１以上の端末装置から受信した前記復号結果と前記判定値とを用いて、最終的な復号結果を算出する
通信システム。
（第２項）
前記第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれは、ブロードキャストにより、前記ＭＩＭＯ信号を前記第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信する
第１項に記載の通信システム。
（第３項）
前記判定値は、ＭＩＭＯ等化処理で用いるウェイトの残留誤差係数であり、
前記宛先端末装置は、１以上の復号結果の中から、残留誤差係数が最小となる復号結果を前記最終的な復号結果として選択する
第１項又は第２項に記載の通信システム。
（第４項）
複数の端末装置を備える通信システムであって、
前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
前記第２部分集合に属する宛先端末装置が、前記ＭＩＭＯ信号に対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該判定値に基づいて、前記第２部分集合に属する他の端末装置に復号結果を要求するか否かを判断する
通信システム。
（第５項）
前記宛先端末装置は、前記要求を行うと判断した場合において、前記第２部分集合に属する他の端末装置に対して特定の単位の復号結果を指定して要求を行い、前記第２部分集合に属する他の端末装置から当該特定の単位の復号結果と判定値を取得する
第４項に記載の通信システム。
（第６項）
複数の端末装置を備える通信システムにおける端末装置であって、
前記複数の端末装置の部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれから、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を受信する受信部と、
前記ＭＩＭＯ信号に対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信する送信部と
を備える端末装置。
（第７項）
複数の端末装置を備える通信システムにおける端末装置であって、
前記複数の端末装置の部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれから、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を受信する受信部と、
前記ＭＩＭＯ信号に対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該判定値に基づいて、他の端末装置に復号結果を要求するか否かを判断する復号結果算出部と
を備える端末装置。
（第８項）
複数の端末装置を備える通信システムにおいて実行される端末連携受信方法であって、
前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
前記第２部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、前記ＭＩＭＯ信号に対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信し、
前記宛先端末装置が、前記第２部分集合に属する１以上の端末装置から受信した前記復号結果と前記判定値とを用いて、最終的な復号結果を算出する
端末連携受信方法。

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

ＭＳ 端末装置
ＢＳ 基地局
１１ 信号受信部
１２ 信号送信部
２１ 信号受信部
２２ 復号処理部
２３ データ送信部
２４ データ受信部
２５ 復号結果算出部
２６ 出力部
２７ Ｄｅｔ－ＭＳ部
２８ データ要求部
２０１ プロセッサ
２０２ メモリ
２０３ 補助記憶装置
２０４ 入出力装置
２０５ 送受信部

Claims (8)

1. 複数の端末装置を備える通信システムであって、
   前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
   前記第２部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、自身が前記基地局から受信したＭＩＭＯ信号と、前記第１部分集合に属する１以上の端末装置から送信されたＭＩＭＯ信号とに対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信し、
   前記宛先端末装置が、前記第２部分集合に属する１以上の端末装置から受信した前記復号結果と前記判定値とを用いて、最終的な復号結果を算出する
   通信システム。
2. 前記第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれは、ブロードキャストにより、前記ＭＩＭＯ信号を前記第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信する
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記判定値は、ＭＩＭＯ等化処理で用いるウェイトの残留誤差係数であり、
   前記宛先端末装置は、１以上の復号結果の中から、残留誤差係数が最小となる復号結果を前記最終的な復号結果として選択する
   請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 複数の端末装置を備える通信システムであって、
   前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
   前記第２部分集合に属する宛先端末装置が、自身が前記基地局から受信したＭＩＭＯ信号と、前記第１部分集合に属する１以上の端末装置から送信されたＭＩＭＯ信号とに対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該判定値に基づいて、前記第２部分集合に属する他の端末装置に復号結果を要求するか否かを判断する
   通信システム。
5. 前記宛先端末装置は、前記要求を行うと判断した場合において、前記第２部分集合に属する他の端末装置に対して特定の単位の復号結果を指定して要求を行い、前記第２部分集合に属する他の端末装置から当該特定の単位の復号結果と判定値を取得する
   請求項４に記載の通信システム。
6. 複数の端末装置を備える通信システムにおける端末装置であって、
   前記複数の端末装置の部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれから、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を受信し、前記基地局からＭＩＭＯ信号を受信する受信部と、
   前記部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれから受信したＭＩＭＯ信号と前記基地局から受信したＭＩＭＯ信号とに対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信する送信部と
   を備える端末装置。
7. 複数の端末装置を備える通信システムにおける端末装置であって、
   前記複数の端末装置の部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれから、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を受信し、前記基地局からＭＩＭＯ信号を受信する受信部と、
   前記部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれから受信したＭＩＭＯ信号と前記基地局から受信したＭＩＭＯ信号とに対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該判定値に基づいて、他の端末装置に復号結果を要求するか否かを判断する復号結果算出部と
   を備える端末装置。
8. 複数の端末装置を備える通信システムにおいて実行される端末連携受信方法であって、
   前記複数の端末装置の第１部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、基地局から受信したＭＩＭＯ信号を、前記複数の端末装置の第２部分集合に属する１以上の端末装置に送信し、
   前記第２部分集合に属する１以上の端末装置のそれぞれが、自身が前記基地局から受信したＭＩＭＯ信号と、前記第１部分集合に属する１以上の端末装置から送信されたＭＩＭＯ信号とに対して復号処理を行って、復号結果と判定値を取得し、当該復号結果と当該判定値とを前記複数の端末装置の中の宛先端末装置に送信し、
   前記宛先端末装置が、前記第２部分集合に属する１以上の端末装置から受信した前記復号結果と前記判定値とを用いて、最終的な復号結果を算出する
   端末連携受信方法。

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