JPWO2009096406A1

JPWO2009096406A1 - 中継装置、通信システムおよび通信方法

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Publication number: JPWO2009096406A1
Application number: JP2009551526A
Authority: JP
Inventors: 中村　理; 理中村; 毅小野寺; 智造野上; 博史中野
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Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2011-05-26
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Abstract

中継装置が、複数の端末装置から通知されたチャネル品質情報の情報量を圧縮して、制御局装置へ通知することにより、周波数利用効率を向上させる。複数のサブチャネルを用いて制御局装置と端末装置とが無線通信を行なう通信システムに適用され、制御局装置と端末装置との通信を中継する中継装置４００であって、端末装置からサブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を受信する受信部４０２と、受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して制御局装置へ通知する通知情報を生成する圧縮部４０５と、生成された通知情報を制御局装置へ送信する送信部４０６と、を備える。

Description

本発明は、制御局装置と端末装置との無線通信を中継する中継装置、通信システムおよび通信方法に関する。

次世代の移動通信では、利用周波数帯域の広帯域化に伴い、搬送波周波数が上がることが予想される。搬送波周波数が上がると電波の伝搬損が増加してしまうため、セルサイズが縮小してしまう。従来と同様のカバレッジとするためには、基地局装置を増設する必要があるが、コストが増大してしまう。そこで、基地局装置と移動局装置の間に中継装置を設置するシステムが検討されている。移動局装置は、遠方に存在する基地局装置ではなく、中継装置と通信を行なえばよいため、大幅な送信電力の削減が可能となる。

非特許文献１には、中継装置を利用した適応変調技術に適したシステムが提案されている。非特許文献１について、図１９を用いて説明する。移動局装置ｍ１は、基地局装置１９０からの伝搬状況が良好なので、６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの高効率なデータ変調によって通信を行なう。移動局装置ｍ２は、基地局装置１９０からの伝搬状況が悪く、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）が適用されるとする。しかし、中継装置１９１からの伝搬状況は良好なので、中継装置１９１からの中継パスを選択することにより、１６ＱＡＭなどのより高効率なデータ変調を用いて通信が可能となる。
長谷川亮、ＲａｉｚＥｓｍａｉｌｚａｄｅｈ、ＨｏａｎｇＮａｍＮｇｕｙｅｎ、中川正雄、"固定再生中継装置を用いた適応変調技術に適するマルチホップシステムの検討、"信学技法、ＲＣＳ２００４−２１０

下りリンクにおいて適応変調やスケジューリングを行なうには、図２０に示すように、各移動局装置ｍが、受信のチャネル品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）を、上りリンクを用いて基地局装置１９０に通知する必要がある。上りリンクにおいても中継装置１９１ａ、１９１ｂを利用して通信を行なう場合、各移動局装置ｍがＣＱＩを中継装置１９１ａ、１９１ｂに通知し、さらに中継装置１９１ａ、１９１ｂは、同じＣＱＩを基地局装置へ通知しなければならないため、オーバーヘッドが増加してしまうという問題がある。通知するＣＱＩの情報量の増大は、周波数利用効率の劣化につながってしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、中継装置が、複数の端末装置から通知されたチャネル品質情報の情報量を圧縮して、制御局装置へ通知することにより、周波数利用効率を向上させることができる中継装置、通信システムおよび通信方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の中継装置は、複数のサブチャネルを用いて制御局装置と端末装置とが無線通信を行なう通信システムに適用され、制御局装置と端末装置との通信を中継する中継装置であって、前記端末装置からサブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を受信する受信部と、前記受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して前記制御局装置へ通知する通知情報を生成する圧縮部と、前記生成された通知情報を前記制御局装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴としている。

このように、受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して制御局装置へ通知する通知情報を生成するので、中継装置が制御局装置へ通知する情報量を削減することができる。削減したリソースを情報データの通信に用いることによって、周波数利用効率を向上させることが可能となる。

（２）また、本発明の中継装置において、前記受信部は、複数の端末装置からチャネル品質情報を受信し、前記圧縮部は、受信した複数のチャネル品質情報のうち、一部を選択して通知情報を生成することを特徴としている。

このように、受信した複数のチャネル品質情報のうち、一部を選択して通知情報を生成するので、中継装置が制御局装置へ通知する情報量を削減することができる。削減したリソースを情報データの通信に用いることによって、周波数利用効率を向上させることが可能となる。

（３）また、本発明の中継装置において、前記圧縮部は、受信品質が良好な順序でチャネル品質情報を選択することを特徴としている。

このように、受信品質が良好な順序でチャネル品質情報を選択するので、伝搬路状態の良好なチャネルを優先的に選択すると共に、情報量の削減を図ることが可能となる。

（４）また、本発明の中継装置において、前記圧縮部は、各サブチャネルから受信品質が最も良好なチャネル品質情報を優先的に一つずつ選択することを特徴としている。

このように、各サブチャネルから受信品質が最も良好なチャネル品質情報を優先的に一つずつ選択するので、選択するチャネル品質情報の個数をサブチャネル間で概ね一定に保持することが可能となる。

（５）また、本発明の中継装置において、前記圧縮部は、各端末装置について選択したチャネル品質情報の個数の差が、所定の値よりも小さくなるようにチャネル品質情報を選択することを特徴としている。

このように、各端末装置について選択したチャネル品質情報の個数の差が、所定の値よりも小さくなるようにチャネル品質情報を選択するので、各ユーザに対して割り当てるチャネル数を概ね一定に保持することが可能となる。

（６）また、本発明の中継装置において、前記端末装置の移動速度情報を取得する移動速度検出部を更に備え、前記圧縮部は、前記取得した移動速度が小さい端末装置のチャネル品質情報を優先的に選択することを特徴としている。

このように、移動速度が小さい端末装置のチャネル品質情報を優先的に選択することにより、通信状況の良好なチャネルを優先的に選択すると共に、情報量の削減を図ることが可能となる。

（７）また、本発明の中継装置において、前記端末装置の下りリンクにおけるＱｏＳ（Quality of Service）レベル情報を取得するＱｏＳレベル情報取得部を更に備え、前記圧縮部は、前記取得したＱｏＳレベルが高い端末装置のチャネル品質情報を優先的に選択することを特徴としている。

このように、ＱｏＳレベルが高い端末装置のチャネル品質情報を優先的に選択することにより、通信状況の良好なチャネルを優先的に選択すると共に、情報量の削減を図ることが可能となる。

（８）また、本発明の中継装置において、前記受信部は、前記端末装置から、複数チャネルのチャネル品質情報を受信し、前記圧縮部は、複数チャネルのチャネル品質情報を少なくとも一つのグループにグループ化し、前記グループに属するチャネル品質情報からグループ品質情報を生成し、少なくとも一つのグループ品質情報を選択して通知情報を生成することを特徴としている。

このように、端末装置が通知してきたチャネル品質情報をすべて制御局装置に通知するのではなく、チャネル品質情報をグループ化することによって、情報量を削減してから制御局装置へチャネル品質情報を通知情報として通知するため、中継装置から制御局装置へのチャネル品質情報の情報量を削減することができる。

（９）また、本発明の中継装置において、前記受信部は、前記端末装置から、サブチャネル毎の受信品質を直交変換することによって得られた直交変換受信品質情報を受信し、前記圧縮部は、前記直交変換受信品質情報の一部を選択して通知情報を生成することを特徴としている。

このように、端末装置が通知してきたチャネル品質情報をすべて制御局装置に通知するのではなく、中継装置においてＤＣＴのポイント数を削減し、情報量を削減してから制御局装置へチャネル品質情報を通知情報として通知するため、中継装置から制御局装置へのチャネル品質情報の情報量を削減することができる。

（１０）また、本発明の中継装置において、前記圧縮部は、前記チャネル品質情報を表す量子化ビット数を減少させて前記通知情報を生成することを特徴としている。

このように、端末装置が通知してきたチャネル品質情報をすべて制御局装置に通知するのではなく、中継装置において量子化ビット数を削減し、情報量を削減してから制御局装置へチャネル品質情報を通知情報として通知するため、中継装置から制御局装置へのチャネル品質情報の情報量を削減することができる。

（１１）また、本発明の通信システムは、複数のサブチャネルを用いて、制御局装置と端末装置とが中継装置を介して無線通信を行なう通信システムであって、前記端末装置は、サブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を前記中継装置に対して送信し、前記中継装置は、前記端末装置から受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して通知情報を生成し、生成した通知情報を前記制御局装置へ送信し、前記制御局装置は、前記中継装置から前記通知情報を受信することを特徴としている。

（１２）また、本発明の通信システムは、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の中継装置と、サブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を前記中継装置に対して送信する少なくとも一つの端末装置と、前記中継装置から情報量が圧縮されたチャネル品質情報を受信する制御局装置と、から構成されることを特徴としている。

（１３）また、本発明の通信方法は、複数のサブチャネルを用いて制御局装置と端末装置とが無線通信を行なう通信システムに適用され、制御局装置と端末装置との通信を中継する中継装置の通信方法であって、受信部において、前記端末装置からサブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を受信するステップと、圧縮部において、前記受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して前記制御局装置へ通知する通知情報を生成するステップと、送信部において、前記生成された通知情報を前記制御局装置へ送信するステップと、を少なくとも含む。

本発明によれば、受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して制御局装置へ通知する通知情報を生成するので、中継装置が制御局装置へ通知する情報量を削減することができる。削減したリソースを情報データの通信に用いることによって、周波数利用効率を向上させることが可能となる。

リソースの使用状況を示す図である。移動局装置の概略構成を示すブロック図である。ＣＱＩ生成部の概略構成を示すブロック図である。中継装置の概略構成を示すブロック図である。各移動局装置が通知したＣＱＩと、中継装置において各移動局装置のＣＱＩが多重されている様子を示す図である。ＣＱＩの情報量を削減する様子を示す図である。ＣＱＩの情報量を削減する様子を示す図である。ＣＱＩの情報量を削減する様子を示す図である。基地局装置の概略構成を示すブロック図である。基地局装置がスケジューリングを行なう際に使用するテーブルを示す図である。グルーピングを行なう前とグルーピングを行なった後の受信品質とチャネルとの関係を示す図である。ＣＱＩ生成部の概略構成を示す図である。６４サブチャネルの受信品質に対してＤＣＴを行なった結果を示す図である。６４ポイントのサンプル値を３２ポイントに削減した結果を示す図である。ＩＤＣＴを行なった結果を示す図である。ＤＣＴの結果の１６ポイントを選んだ結果を示す図である。ＩＤＣＴを行なった結果を示す図である。移動局装置が中継装置に対して通知するＣＱＩの量子化ビット数と、中継装置で量子化されたＣＱＩのビット数を示す図である。従来の通信システムを示す図である。従来の通信システムにおいて、ＣＱＩを通知する様子を示す図である。

符号の説明

１９０基地局装置
１９１中継装置
１９１ａ、１９１ｂ中継装置
２００移動局装置
２０１符号化部
２０２マッピング部
２０３多重部
２０４ＣＱＩ生成部
２０４ａサブキャリア品質測定部
２０４ｂサブチャネル品質測定部
２０４ｃＴｏｐ−Ｍ選択部
２０４ｄＤＣＴ部
２０４ｅサンプル数変更部
２０５無線送信部
２０６アンテナ
２０７無線受信部
２０８分離部
２０９チャネル推定部
２１０チャネル補償部
２１１デマッピング部
２１２復号部
４００中継装置
４０１アンテナ
４０２無線受信部
４０３分離部
４０４多重部
４０５ＣＱＩ圧縮部
４０６無線送信部
４０７検出部
９００基地局装置
９０１アンテナ
９０２無線受信部
９０３分離部
９０４チャネル推定部
９０５チャネル補償部
９０６デマッピング部
９０７復号部
９０８スケジューリング部
９０９符号化部
９１０マッピング部
９１１多重部
９１２無線送信部

次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、中継装置が、複数の移動局装置から通知されたＣＱＩ（Channel Quality Indicator）の情報量を削減し、情報量が削減されたＣＱＩを基地局装置へ通知する。中継装置が基地局装置へ通知するＣＱＩの情報量を削減することによって、中継装置が基地局装置にＣＱＩを通知するためのリソースを削減することができる。なお、実施形態においては、制御局装置は基地局装置に該当し、端末装置は移動局装置に該当するものとするが、本発明は、これに限定されるわけではない。例えば、制御局装置は無線ＬＡＮにおけるアクセスポイントであっても良く、端末装置は無線ＬＡＮにおけるコンピュータであっても良い。また、ユーザが使用する移動局装置のことを単にユーザと呼称する場合もある。

（第１の実施形態）
図１は、リソースの使用状況を示す図である。図１に示すように、ＣＱＩの情報量を削減した場合、削減したリソースを情報データの通信のためのリソースに用いれば、従来に対して周波数利用効率を向上させることができる。

図２は、本実施形態に係る移動局装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、この移動局装置２００は、符号化部２０１、マッピング部２０２、多重部２０３、ＣＱＩ生成部２０４、無線送信部２０５、アンテナ２０６、無線受信部２０７、分離部２０８、チャネル推定部２０９、チャネル補償部２１０、デマッピング部２１１、復号部２１２を備える。移動局装置２００の情報データは、符号化部２０１へ入力される。符号化部２０１は、誤り訂正符号化を行ない、結果をマッピング部２０２へ出力する。マッピング部２０２は、符号化部２０１の出力ビット系列に対して、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等のディジタル変調を行ない、所定のサブキャリアへの割り当てを行なって、結果を多重部２０３へ出力する。多重部２０３は、マッピング部２０２の出力と、後述するＣＱＩ生成部２０４が出力するＣＱＩ、パイロット信号等の多重化を行なう。多重部２０３で多重化された信号は、無線送信部２０５へ出力される。無線送信部２０５は、ベースバンドのディジタル信号からアナログ信号波形を生成し、アンテナ２０６を用いて無線送信を行なう。

次に、移動局装置２００における受信処理について説明する。アンテナ２０６で受信された信号は、無線受信部２０７においてベースバンドのディジタル信号に変換される。無線受信部２０７の出力は、分離部２０８へ入力される。分離部２０８は、受信パイロット信号をチャネル推定部２０９に出力し、受信データ部をチャネル補償部２１０に出力し、スケジューリングの制御情報をデマッピング部２１１と復号部２１２へ出力する。チャネル推定部２０９は、分離部２０８で分離された受信パイロット信号を用いて、各周波数におけるチャネルを推定する。チャネル推定値は、ＣＱＩ生成部２０４とチャネル補償部２１０に入力される。

チャネル補償部２１０は、分離部２０８で分離された受信データ信号のチャネル補償を行ない、デマッピング部２１１へ出力する。デマッピング部２１１は、分離部２０８で分離されたスケジューリングの制御情報を基に、チャネル補償部２１０から入力されたデータ信号をビット系列に分解し、復号部２１２へ出力する。復号部２１２は、分離部２０８で分離されたスケジューリングの制御情報を基に、誤り訂正復号を行ない、情報データを出力する。

図３は、図２に示すＣＱＩ生成部２０４の概略構成を示すブロック図である。ＣＱＩ生成部２０４は、図３に示すように、サブキャリア品質測定部２０４ａ、サブチャネル品質測定部２０４ｂ、およびＴｏｐ−Ｍ選択部２０４ｃを備える。図２に示すチャネル推定部２０９が出力したチャネル推定値は、サブキャリア品質測定部２０４ａに入力される。サブキャリア品質測定部２０４ａは、入力されたチャネル推定値を用いて、ＳＮＲ（Signal-to-Noise power Ratio）、ＣＮＲ（Carrier-to-Noise power Ratio）やＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）等の通信品質を示す値を算出する。

サブキャリア品質測定部２０４ａで測定したサブキャリア毎の通信品質は、サブチャネル品質測定部２０４ｂに入力される。サブチャネル品質測定部２０４ｂは、サブキャリア毎の通信品質を基にサブチャネル毎の品質を求め、Ｔｏｐ−Ｍ選択部２０４ｃへ出力する。なお、サブチャネルは１つ以上のサブキャリアの集合である。また、サブチャネルの品質の決定法は、サブチャネル内の平均化でもよいし、最大あるいは最小の品質等、どのようなものであってもよい。Ｔｏｐ−Ｍ選択部２０４ｃは、サブチャネル毎の通信品質から上位Ｍ個（Ｍは１以上の整数）のサブチャネルの通信品質を選択し、ＣＱＩとして多重部２０３へ出力する。

次に、中継装置について説明する。図４は、中継装置の概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、中継装置４００は、アンテナ４０１（送信用および受信用）、無線受信部４０２、分離部４０３、多重部４０４、ＣＱＩ圧縮部４０５、無線送信部４０６および検出部４０７を備える。中継装置４００は、各移動局装置が送信した信号をアンテナ４０１で受信する。受信した信号は、無線受信部４０２に入力される。無線受信部４０２は、アナログ波形をディジタル信号に変換する。ディジタル信号は分離部４０３へ入力される。分離部４０３は、受信信号を、ＣＱＩとＣＱＩ以外の信号に分離し、ＣＱＩをＣＱＩ圧縮部４０５へ出力し、ＣＱＩ以外の信号を多重部４０４へ出力する。

図５は、各移動局装置が通知したＣＱＩと、中継装置において各移動局装置のＣＱＩが多重されている様子を示す図である。図５において、横軸はＣＱＩチャネル番号、縦軸は受信品質を示す。ＣＱＩ圧縮部４０５は、中継装置４００において受信したＭ×Ｕ個のＣＱＩ（Ｕは中継装置にＣＱＩを通知したユーザ数であり、１以上の整数）を、Ｍ’個のＣＱＩに削減する。

この情報量の削減方法としては、上位Ｍ’個を選択し、基地局装置へ通知する方法がある。図６から図８は、ＣＱＩの情報量を削減する様子を示す図である。例えば、図６では、Ｍ’＝６とし、３ユーザのそれぞれ３個の合計９個のＣＱＩのうち、斜線で示す受信品質の上位６個を選択する。図６で選択されるＣＱＩは、ユーザ３のサブチャネル５、ユーザ３のサブチャネル３、ユーザ２のサブチャネル３、ユーザ２のサブチャネル２、ユーザ１のサブチャネル６、ユーザ３のサブチャネル６の順序となる。

また、別のＣＱＩの情報量の削減方法として、中継装置は、最も状態の良いＣＱＩから順に選択していくが、各サブチャネルにおいて複数のサブチャネルを選択することを回避する削減方法がある。例えば、図７では、ユーザ３のサブチャネル５、ユーザ３のサブチャネル３の順序でＣＱＩ選択する。次に、ＣＱＩの値が高いのは、ユーザ２のサブチャネル３であるが、既にサブチャネル３は選択されているため、この場合は選択せず、ユーザ２のサブチャネル２、ユーザ１のサブチャネル６、ユーザ２のサブチャネル１を選択する。最後に、選択したＣＱＩの数が、Ｍ’個より少ない場合には、先程選択しなかったサブチャネルの中で最も品質がよいサブチャネル（ユーザ２のサブチャネル３）を選択する。

また、別のＣＱＩの情報量の削減方法として、中継装置は、最も状態の良いＣＱＩから順に選択していくが、各サブチャネルにおいて複数のサブチャネルを選択することを回避すると共に、各移動局装置について選択したチャネル品質情報の個数の差が、所定の値よりも小さくなるようにＣＱＩを選択することによって情報量を削減方法がある。例えば、図８では、図７と同様に、ユーザ３のサブチャネル５、ユーザ３のサブチャネル３、ユーザ２のサブチャネル２、ユーザ１のサブチャネル６、ユーザ２のサブチャネル１のＣＱＩを選択する。ここで、選択の過程においてユーザ２のサブチャネル３やユーザ１のサブチャネル５のように、それまでにＣＱＩを選択したサブチャネルである場合は、そのサブチャネルを飛ばし、ユーザ２のサブチャネル２、ユーザ２のサブチャネル１を優先的に選択する。最後に、選択したＣＱＩの数が、Ｍ’個より少ない場合には、各移動局装置のＣＱＩの数が等しくなるようにＣＱＩを選択する。例えば、図８の場合、以前選択したサブチャネルを回避してサブチャネルを選択した場合、ユーザ１は、サブチャネル６しか選択されないこととなるため、ユーザ１のサブチャネル５を選択することによって、すべてのユーザに対して同数のＣＱＩを選択するようにする。

中継装置４００のＣＱＩ圧縮部４０５が、上記のような様々な削減方法で各移動局装置のＣＱＩ情報を圧縮することによって、中継装置から基地局装置へのＣＱＩ情報量を削減することができる。なお、検出部４０７は、移動局装置の移動速度情報を検出する移動速度検出部、または移動局装置の下りリンクにおけるＱｏＳ（Quality of Service）レベル情報を取得するＱｏＳレベル情報取得部を構成する。そして、ＣＱＩを削減する際に、移動局装置の移動速度、またはＱｏＳ等を考慮してＣＱＩを削減してもよい。例えば、移動速度を考慮する場合は、移動速度の遅い移動局装置のＣＱＩを優先的に選択したり、ＱｏＳの高いユーザのＣＱＩを優先的に選択したりすればよい。ＣＱＩの情報量削減方法は、上記のようにＣＱＩの情報量を削減することができるものであればどのような方法であってもよい。

図４において、ＣＱＩ圧縮部４０５で圧縮されたＣＱＩは、多重部４０４へ入力される。多重部４０４は、分離部４０３から入力されたＣＱＩ以外の信号と、ＣＱＩ圧縮部４０５で得られたＭ’個のＣＱＩの多重化が行なわれる。多重部４０４の出力は、無線送信部４０６へ入力される。無線送信部４０６は、アナログの送信波形を生成し、アンテナ４０１を用いて無線信号を送信する。

このように、中継装置４００は、複数の移動局装置が通知してきたすべてのＣＱＩを基地局装置に通知せず、ＣＱＩを削減してから基地局装置へＣＱＩを通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩの情報量を削減することができる。

次に、基地局装置について説明する。図９は、本実施形態に係る基地局装置の概略構成を示すブロック図である。基地局装置９００は、アンテナ９０１、無線受信部９０２、分離部９０３、チャネル推定部９０４、チャネル補償部９０５、デマッピング部９０６、復号部９０７、スケジューリング部９０８、符号化部９０９、マッピング部９１０、多重部９１１、無線送信部９１２を備える。

アンテナ９０１で受信されたアナログ信号は、無線受信部９０２においてベースバンドのディジタル信号に変換されて、分離部９０３に出力される。分離部９０３は、入力された受信信号からパイロット信号を分離してチャネル推定部９０４に出力する。また、分離部９０３は、入力された受信信号からデータ信号を分離してチャネル補償部９０５に出力する。また、分離部９０３は、入力された受信信号から各移動局装置のＣＱＩを分離してスケジューリング部９０８に出力する。

チャネル推定部９０４は、入力された受信パイロット信号を用いてチャネル推定値を求める。求めたチャネル推定値をチャネル補償部９０５に出力する。チャネル補償部９０５は、入力された受信データ信号と、チャネル推定部９０４から入力されるチャネル推定値とを用いて、データ信号がチャネルで受けた歪みを補償する。チャネル補償部９０５の出力は、デマッピング部９０６へ入力され、デマッピング部９０６で移動局装置が行なった変調に基づいてビットへの分解が行なわれる。デマッピング部９０６の出力は、復号部９０７へ入力され、移動局装置が行なった誤り訂正符号化に基づいて誤り訂正復号が行なわれ、情報データを得る。

一方、スケジューリング部９０８は、各移動局装置から通知されたＣＱＩ情報を基に、下りリンクにおける各移動局装置のリソース（周波数、時間）割り当て、変調方式、および符号化率等を決定する。例えば、図１０に示すように、他の中継装置からユーザ４〜６のＣＱＩが基地局装置へ通知されたとすると、基地局装置９００は、図１０のようなテーブルからスケジューリングを行なう。「Ｍａｘ−ＣＩＲ」でスケジューリングを行なった場合、サブチャネル１はユーザ４、サブチャネル２はユーザ２、サブチャネル３および４はユーザ６、サブチャネル５はユーザ３、サブチャネル６はユーザ１とスケジューリングされる。図１０では、「Ｍａｘ−ＣＩＲ」の例を示したが、スケジューリング部９０８は、各サブチャネルのＣＱＩの値と、別途通知される全サブチャネルの平均値あるいは通知されたＣＱＩの平均値の差が最大となるユーザにリソースを割り当てる、「ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＦａｉｒｎｅｓｓ」によってスケジューリングを行なってもよい。

スケジューリング部９０８は、上記のようにリソースを割り当て、割り当てられたリソースにおける通信品質から、符号化率および変調方式を決定する。スケジューリング部９０８が決定した制御情報（リソース割り当て、符号化率および変調方式）は、符号化部９０９、マッピング部９１０および多重部９１１に入力される。

基地局装置から各移動局装置への下りリンク情報データは、符号化部９０９へ入力される。符号化部９０９は、スケジューリング部９０８から通知される制御情報（符号化率）に基づいて符号化を行ない、符号化ビットをマッピング部９１０へ出力する。マッピング部９１０は、符号化ビットをスケジューリング部９０８から通知される制御情報（リソース割り当ておよび変調方式）によってマッピングを行ない、多重部９１１へ出力する。多重部９１１は、マッピング部９１０の出力のほか、パイロット信号、スケジューリング部９０８から入力される制御情報の多重化を行なう。多重部９１１で多重化された信号は、無線送信部９１２へ出力され、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換された後、アンテナ９０１から送信される。

このように、第１の実施形態に係る通信システムによれば、複数の移動局装置が中継装置にＣＱＩを通知し、中継装置は、移動局装置が通知したＣＱＩを削減して基地局装置に通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩ情報量を削減することができる。ＣＱＩを削減することで得られるリソースをデータに割りあてることによって、周波数利用効率を向上させることができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、中継装置において、中継装置にＣＱＩを通知した少なくとも１つの移動局装置のＣＱＩを、中継装置がＣＱＩ情報を削減し、少ない情報量のＣＱＩを基地局装置へ通知する。移動局装置は、第１の実施形態と同様に、図２に示す構成を採る。すなわち、移動局装置２００は、符号化部２０１、マッピング部２０２、多重部２０３、ＣＱＩ生成部２０４、無線送信部２０５、アンテナ２０６、無線受信部２０７、分離部２０８、チャネル推定部２０９、チャネル補償部２１０、デマッピング部２１１、復号部２１２を備え、第１の実施形態と同様に機能する。

また、中継装置は、第１の実施形態と同様に、図４に示す構成を採る。すなわち、中継装置４００は、アンテナ４０１（送信用および受信用）、無線受信部４０２、分離部４０３、多重部４０４、ＣＱＩ圧縮部４０５、および無線送信部４０６を備える。ここで、ＣＱＩ圧縮部４０５は、各移動局装置から受信したＭ×Ｕ個のＣＱＩ（Ｕは中継装置にＣＱＩを通知したユーザ数であり、１以上の整数）を削減する。

本実施形態では、ＣＱＩ圧縮部４０５におけるＣＱＩ圧縮方法として、グルーピングを用いる。例えば、図１１の上側の図のように、移動局装置がＣＱＩを通知し、中継装置４００のＣＱＩ圧縮部４０５に入力された場合について説明する。なお、図１１の上側の図では、全帯域のＣＱＩが通知されている場合について示しているが、一部のみが通知されている場合であってもよい。ＣＱＩ圧縮部４０５は、サブチャネル（サブチャネルは１以上のサブキャリアの集合）をグループ化し、ＣＱＩを削減する。グループ化後の品質の決定方法は、サブチャネル内の平均化でもよいし、最大あるいは最小の品質等、どのようなものであってもよい。

図１１の下側の図に示すように、同図の上側の図のサブチャネル毎の受信品質を、４つのサブチャネルをグループ化することでＣＱＩを削減している。なお、グループ化は１つ以上のサブチャネルを合成するものであるため、すべてのサブチャネルを１つにグループ化してもよい。さらに、グループ化するサブチャネル数は、移動局装置によって異なってもよい。なお、サブチャネルをグループ化は、移動局装置のサブチャネルの受信品質や、周波数選択性の強さ、移動局装置の移動速度、ＱｏＳ等を基準に行なわれる。例えば、移動速度を考慮する場合は、移動速度の速い移動局装置のＣＱＩを優先的にグループ化したり、ＱｏＳの低いユーザのＣＱＩを優先的にグループ化したりすればよい。

ＣＱＩ圧縮部４０５で圧縮されたＣＱＩは、多重部４０４へ入力される。多重部４０４は、分離部４０３から入力されたＣＱＩ以外の信号と、ＣＱＩ圧縮部４０５で得られたグループ化後のＣＱＩの多重化を行なう。多重部４０４の出力は、無線送信部４０６へ入力される。無線送信部４０６は、アナログの送信波形を生成し、アンテナ４０１を用いて無線信号を送信する。

このように、中継装置は、複数の移動局装置が中継装置に通知したサブチャネルのＣＱＩをすべて基地局装置に通知するのではなく、中継装置においてサブチャネルのＣＱＩをグループ化することによって、ＣＱＩを削減してから基地局装置へＣＱＩを通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩの情報量を削減することができる。

次に、基地局装置について説明する。基地局装置は、第１の実施形態と同様に、図９に示す構成を採る。すなわち、基地局装置９００は、アンテナ９０１、無線受信部９０２、分離部９０３、チャネル推定部９０４、チャネル補償部９０５、デマッピング部９０６、復号部９０７、スケジューリング部９０８、符号化部９０９、マッピング部９１０、多重部９１１、無線送信部９１２を備える。スケジューリング部９０８は、各移動局装置から通知されたＣＱＩ情報を基に、「Ｍａｘ−ＣＩＲ」や「ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＦａｉｒｎｅｓｓ」のようなスケジューリング方法によって、下りリンクにおける各移動局装置のリソース（周波数、時間）を割り当てる。さらにスケジューリング部９０８は、割り当てられたリソースにおける通信品質から、符号化率および変調方式を決定する。スケジューリング部９０８が決定した制御情報（リソース割り当て、符号化率および変調方式）は、符号化部９０９、マッピング部９１０および多重部９１１に入力される。

このように、第２の実施形態によれば、複数の移動局装置は中継装置にサブチャネル毎のＣＱＩを通知し、中継装置は、移動局装置が通知したサブチャネル毎のＣＱＩをグループ化することでＣＱＩを削減して基地局装置に通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩ情報量を削減することができる。ＣＱＩを削減することで得られるリソースをデータに割りあてることによって、周波数利用効率を向上させることができる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、中継装置が複数の移動局装置のＣＱＩを受信し、複数の移動局装置のＣＱＩ情報を削減し、少ない情報量のＣＱＩを基地局装置へ通知する。移動局装置は、第１の実施形態と同様に、図２に示す構成を採る。すなわち、移動局装置２００は、符号化部２０１、マッピング部２０２、多重部２０３、ＣＱＩ生成部２０４、無線送信部２０５、アンテナ２０６、無線受信部２０７、分離部２０８、チャネル推定部２０９、チャネル補償部２１０、デマッピング部２１１、復号部２１２を備える。第３の実施形態では、ＣＱＩ生成部２０４の構成のみが第１の実施形態と異なる。

図１２は、本実施形態に係る移動局装置のＣＱＩ生成部２０４の概略構成を示す図である。図１２に示すように、第３の実施形態に係るＣＱＩ生成部２０４は、サブキャリア品質測定部２０４ａ、サブチャネル品質測定部２０４ｂ、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）２０４ｄ部、サンプル数変更部２０４ｅを備える。図２に示すチャネル推定部２０９から入力されたチャネル推定値がサブキャリア品質測定部２０４ａに入力される。サブキャリア品質測定部２０４ａは、チャネル推定値からサブキャリア毎の受信品質を測定し、サブチャネル品質測定部２０４ｂに出力する。

サブチャネル品質測定部２０４ｂは、入力されたサブキャリア毎の品質からサブチャネル毎の受信品質を測定し、ＤＣＴ部２０４ｄへ出力する。なお、サブチャネルは１以上のサブキャリアから構成される。また、サブチャネル品質の決定方法は、サブチャネル内の平均化でもよいし、最大あるいは最小の品質等、どのようなものであってもよい。

ＤＣＴ部２０４ｄは、得られたサブチャネル毎の受信品質に対して、ＤＣＴを行なう。ここで、６４サブチャネルの受信品質に対してＤＣＴを行なったものを図１３に示す。図１３において、横軸はサンプル番号、縦軸はサンプル値を示している。ＤＣＴ部２０４ｄは、このようにＤＣＴすることで得られた６４ポイントのサンプル値を、サンプル数変更部２０４ｅへ出力する。サンプル数変更部２０４ｅは、入力された６４ポイントのサンプル値からサンプル値を変更し、ＣＱＩとして出力する。例えば、図１４に示すように、６４ポイントのサンプル値を３２ポイントに削減し、ＣＱＩとする。

次に、中継装置について説明する。第３の実施形態に係る中継装置は、第１の実施形態と同様に、図４に示す構成を採る。すなわち、中継装置４００は、アンテナ４０１（送信用および受信用）、無線受信部４０２、分離部４０３、多重部４０４、ＣＱＩ圧縮部４０５、および無線送信部４０６を備え、第１の実施形態と同様に機能する。

本実施形態では、ＣＱＩ圧縮部４０５における削減方法として、ＤＣＴのポイント数を削減する。ＣＱＩ圧縮部４０５は、通知された各ユーザのＣＱＩの中から、サブチャネルの受信品質や、周波数選択性の強さ、移動局装置の移動速度、ＱｏＳ等を基準に、ＤＣＴのポイント数を削減するＣＱＩを決定する。例えば、移動局装置が３２ポイントのサンプル値をＣＱＩとして通知した場合、中継装置においてＩＤＣＴ（Inverse Discrete Cosine Transform）を行なうと、図１５に示す実線のような受信品質を得ることができる。本実施形態では、ＣＱＩ圧縮部４０５において、ＤＣＴのポイント数を削減して基地局装置へ通知する。

図１６は、ＤＣＴの結果の１６ポイントを選んだ結果を示す図であり、図１６のＩＤＣＴ結果は、図１７に示す実線のようになる。ポイント数を変更する移動局装置の選択は、移動速度の速い移動局装置のＤＣＴのポイント数を優先的に削減したり、ＱｏＳの低い移動局装置のＤＣＴのポイント数を優先的に削減したりすればよい。

ＣＱＩ圧縮部４０５で削減されたＣＱＩは、多重部４０４へ入力される。多重部４０４は、分離部４０３から入力されたＣＱＩ以外の信号と、ＣＱＩ圧縮部４０５で得られたＤＣＴポイント数削減後のＣＱＩの多重化を行なう。多重部４０４の出力は、無線送信部４０６へ出力される。無線送信部４０６は、アナログの送信波形を生成し、アンテナ４０１を用いて無線信号を送信する。

このように、第３の実施形態に係る中継装置は、複数の移動局装置が中継装置に通知したサブチャネルのＣＱＩをすべて基地局装置に通知するのではなく、中継装置においてＤＣＴのポイント数を削減した後、基地局装置へＣＱＩを通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩの情報量を削減することができる。

次に、基地局装置について説明する。基地局装置は、第１の実施形態と同様に、図９に示す構成を採る。すなわち、基地局装置９００は、アンテナ９０１、無線受信部９０２、分離部９０３、チャネル推定部９０４、チャネル補償部９０５、デマッピング部９０６、復号部９０７、スケジューリング部９０８、符号化部９０９、マッピング部９１０、多重部９１１、無線送信部９１２を備える。

スケジューリング部９０８は、各移動局装置から通知されたＣＱＩ情報をＩＤＣＴすることによって、サブチャネル毎の受信品質を復元し、得られた各ユーザのサブチャネル毎の受信品質を用いて、「Ｍａｘ−ＣＩＲ」や「ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＦａｉｒｎｅｓｓ」のようなスケジューリング方法によって、下りリンクにおける各移動局装置のリソース（周波数、時間）を割り当てる。さらに、スケジューリング部９０８は、割り当てられたリソースにおける通信品質から、符号化率および変調方式を決定する。スケジューリング部９０８が決定した制御情報（リソース割り当て、符号化率および変調方式）は、符号化部９０９、マッピング部９１０および多重部９１１に入力される。

このように、第３の実施形態によれば、複数の移動局装置が中継装置にＤＣＴ後のＣＱＩを通知し、中継装置は、移動局装置が通知したＣＱＩにおいて、ＤＣＴのポイント数を削減して基地局装置に通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩ情報量を削減することができる。ＣＱＩを削減することで得られるリソースをデータに割りあてることによって、周波数利用効率を向上させることができる。

（第４の実施形態）
本実施形態では、中継装置において、中継装置にＣＱＩを通知した複数の移動局装置のＣＱＩを、中継装置がＣＱＩ情報を削減し、少ない情報量のＣＱＩを基地局装置へ通知する。

移動局装置は、第１の実施形態と同様に、図２に示す構成を採る。すなわち、移動局装置２００は、符号化部２０１、マッピング部２０２、多重部２０３、ＣＱＩ生成部２０４、無線送信部２０５、アンテナ２０６、無線受信部２０７、分離部２０８、チャネル推定部２０９、チャネル補償部２１０、デマッピング部２１１、復号部２１２を備える。第３の実施形態では、ＣＱＩ生成部２０４の機能のみが第１の実施形態と異なる。

ＣＱＩ生成部２０４は、図３に示すように、サブキャリア品質測定部２０４ａ、サブチャネル品質測定部２０４ｂ、Ｔｏｐ−Ｍ選択部２０４ｃを備える。図２に示すチャネル推定部２０９からのチャネル推定値がサブキャリア品質測定部２０４ａに入力される。サブキャリア品質測定部２０４ａは、チャネル推定値を用いて、ＳＮＲ、ＣＮＲやＭＣＳ等の通信品質を示す値を算出する。サブキャリア品質測定部２０４ａで測定したサブキャリア毎の通信品質は、サブチャネル品質測定部２０４ｂに入力される。サブチャネル品質測定部２０４ｂは、サブキャリア毎の通信品質を基にサブチャネル毎の品質を求め、量子化を行ない、Ｔｏｐ−Ｍ選択部２０４ｃへ出力する。なお、サブチャネルは１以上のサブキャリアから構成される。また、サブチャネルの品質の決定方法は、サブチャネル内の平均化でもよいし、最大あるいは最小の品質等、どのようなものであってもよい。Ｔｏｐ−Ｍ選択部２０４ｃは、サブチャネル毎の通信品質から上位Ｍ個（Ｍは１以上の整数）のサブチャネルの通信品質を選択し、ＣＱＩとして多重部へ出力する。

次に、中継装置について説明する。本実施形態に係る中継装置は、第１の実施形態と同様に、図４に示す構成を採る。すなわち、中継装置４００は、アンテナ４０１（送信用および受信用）、無線受信部４０２、分離部４０３、多重部４０４、ＣＱＩ圧縮部４０５、および無線送信部４０６を備える。

本実施形態では、ＣＱＩ圧縮部４０５における削減方法として、サブチャネルの受信品質の量子化ビット数を削減する。ＣＱＩ圧縮部４０５は、通知された各ユーザのＣＱＩの中から、サブチャネルの受信品質や、周波数選択性の強さ、移動局装置の移動速度、ＱｏＳ等を基準に、量子化ビット数を削減するＣＱＩを決定する。例えば、図１８の左側の図のように、移動局装置が、４ビットで量子化された受信品質をＣＱＩとして通知した場合、中継装置は、図１８の右側の図のように、２ビットに改めて量子化を行なう。ここで、移動速度の速い移動局装置のＣＱＩの量子化ビット数を優先的に削減したり、ＱｏＳの低いユーザのＣＱＩを優先的に削減したりすればよい。

ＣＱＩ圧縮部４０５で削減されたＣＱＩは、多重部４０４へ入力される。多重部４０４は、分離部４０３から入力されたＣＱＩ以外の信号と、ＣＱＩ圧縮部４０５で得られた量子化ビット数削減後のＣＱＩの多重化が行なわれる。多重部４０４の出力は、無線送信部４０６へ入力される。無線送信部４０６は、アナログの送信波形を生成し、アンテナ４０１を用いて無線信号を送信する。

このように、第３の実施形態に係る中継装置は、複数の移動局装置が中継装置に通知したサブチャネルのＣＱＩをすべて基地局装置に通知するのではなく、中継装置において量子化ビット数を削減した後、基地局装置へＣＱＩを通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩの情報量を削減することができる。

次に、基地局装置について説明する。本実施形態に係る基地局装置は、第１の実施形態と同様に、図９に示す構成を採る。すなわち、基地局装置９００は、アンテナ９０１、無線受信部９０２、分離部９０３、チャネル推定部９０４、チャネル補償部９０５、デマッピング部９０６、復号部９０７、スケジューリング部９０８、符号化部９０９、マッピング部９１０、多重部９１１、無線送信部９１２を備える。

スケジューリング部９０８は、各移動局装置から通知されたＣＱＩ情報を用いて、得られた各ユーザのサブチャネル毎の受信品質を用いて、「Ｍａｘ−ＣＩＲ」や「ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＦａｉｒｎｅｓｓ」のようなスケジューリング方法によって、下りリンクにおける各移動局装置のリソース（周波数、時間）を割り当てる。さらにスケジューリング部９０８は、割り当てられたリソースにおける通信品質から、符号化率および変調方式を決定する。スケジューリング部が決定した制御情報（リソース割り当て、符号化率および変調方式）は、符号化部９０９、マッピング部９１０および多重部９１１に入力される。

このように、第４の実施形態によれば、複数の移動局装置は、中継装置にＣＱＩを通知し、中継装置は、移動局装置が通知したＣＱＩの量子化ビット数を削減して基地局装置に通知するため、中継装置から基地局装置へのＣＱＩ情報量を削減することができる。ＣＱＩを削減することで得られるリソースをデータに割りあてることによって、周波数利用効率を向上させることができる。

Claims

複数のサブチャネルを用いて制御局装置と端末装置とが無線通信を行なう通信システムに適用され、制御局装置と端末装置との通信を中継する中継装置であって、
前記端末装置からサブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を受信する受信部と、
前記受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して前記制御局装置へ通知する通知情報を生成する圧縮部と、
前記生成された通知情報を前記制御局装置へ送信する送信部と、を備えることを特徴とする中継装置。
前記受信部は、複数の端末装置からチャネル品質情報を受信し、
前記圧縮部は、受信した複数のチャネル品質情報のうち、一部を選択して通知情報を生成することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
前記圧縮部は、受信品質が良好な順序でチャネル品質情報を選択することを特徴とする請求項２記載の中継装置。
前記圧縮部は、各サブチャネルから受信品質が最も良好なチャネル品質情報を優先的に一つずつ選択することを特徴とする請求項２記載の中継装置。
前記圧縮部は、各端末装置について選択したチャネル品質情報の個数の差が、所定の値よりも小さくなるようにチャネル品質情報を選択することを特徴とする請求項４記載の中継装置。
前記端末装置の移動速度情報を取得する移動速度検出部を更に備え、
前記圧縮部は、前記取得した移動速度が小さい端末装置のチャネル品質情報を優先的に選択することを特徴とする請求項２記載の中継装置。
前記端末装置の下りリンクにおけるＱｏＳレベル情報を取得するＱｏＳレベル情報取得部を更に備え、
前記圧縮部は、前記取得したＱｏＳレベルが高い端末装置のチャネル品質情報を優先的に選択することを特徴とする請求項２記載の中継装置。
前記受信部は、前記端末装置から、複数チャネルのチャネル品質情報を受信し、
前記圧縮部は、複数チャネルのチャネル品質情報を少なくとも一つのグループにグループ化し、前記グループに属するチャネル品質情報からグループ品質情報を生成し、少なくとも一つのグループ品質情報を選択して通知情報を生成することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
前記受信部は、前記端末装置から、サブチャネル毎の受信品質を直交変換することによって得られた直交変換受信品質情報を受信し、
前記圧縮部は、前記直交変換受信品質情報の一部を選択して通知情報を生成することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
前記圧縮部は、前記チャネル品質情報を表す量子化ビット数を減少させて前記通知情報を生成することを特徴とする請求項１記載の中継装置。
複数のサブチャネルを用いて、制御局装置と端末装置とが中継装置を介して無線通信を行なう通信システムであって、
前記端末装置は、サブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を前記中継装置に対して送信し、
前記中継装置は、前記端末装置から受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して通知情報を生成し、生成した通知情報を前記制御局装置へ送信し、
前記制御局装置は、前記中継装置から前記通知情報を受信することを特徴とする通信システム。
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の中継装置と、
サブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を前記中継装置に対して送信する少なくとも一つの端末装置と、
前記中継装置から情報量が圧縮されたチャネル品質情報を受信する制御局装置と、から構成されることを特徴とする通信システム。
複数のサブチャネルを用いて制御局装置と端末装置とが無線通信を行なう通信システムに適用され、制御局装置と端末装置との通信を中継する中継装置の通信方法であって、
受信部において、前記端末装置からサブチャネルの受信品質を示すチャネル品質情報を受信するステップと、
圧縮部において、前記受信したチャネル品質情報の情報量を圧縮して前記制御局装置へ通知する通知情報を生成するステップと、
送信部において、前記生成された通知情報を前記制御局装置へ送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする通信方法。