WO2017149774A1 - 通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラム - Google Patents

Abstract

中継装置は、受信ＳＮＲ値に基づいて受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する推定部と、受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記受信された第１信号の尤度を検出する軟復調部と、量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを記憶する第１記憶部と、前記第１量子化コードブックを参照することにより前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得らえた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより尤度量子化ビット値を得る量子化部と、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を受信装置へ送信する伝送部とを有する。

Description

通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラム

　本発明は、送信装置からの信号を中継することで通信品質を改善する通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムに関する。

　本明細書では、送信装置、中継装置、及び受信装置をそれぞれ送信ノード、中継ノード、及び受信ノードと記載することがある。
　通信システム、とりわけ無線通信システムにおいて、送信ノードと受信ノードの間に存在する複数の中継ノードを利用して通信品質を改善する通信システムが検討されている（例えば、非特許文献１を参照。）。図１は、複数の中継ノードを利用した通信システムの構成を説明する図である。図１に示す通信システムは、送信ノード１００と、第１中継ノード２００－１と、第２中継ノード２００－２と、受信ノード３００とを示す。第１中継ノード２００－１と第２中継ノード２００－２とは、それらを区別しない場合、中継ノード２００と総称する。通信システムにおける中継ノード２００の数は１以上の任意の数でもよい。送信ノード１００と中継ノード２００との間の接続および中継ノード２００と受信ノード３００との間の接続は、有線接続、無線接続のいずれでもよい。

　送信ノードと中継ノードとの間の通信で中継ノードにおいて検出される尤度を量子化して受信ノードへ転送する通信システムがある。さらに、尤度の量子化ビットを削減するために、検出した尤度の確率分布に応じて量子化パラメータを適応的に変化させる中継システムが検討されている（例えば、非特許文献２を参照。）。

　無線通信システム、とりわけ移動体通信システムにおいて、基地局機能の一部を搭載した複数のアンテナユニットが物理的に張り出し、そのアンテナユニットを分散局として用いる構成が検討されている。アンテナユニットは伝送インタフェースと無線送受信機及びアンテナを搭載するユニットを意味する。分散局が張り出した基地局は、中央局として複数の分散局を制御する機能を担う。

　図２は、中継ノードと受信ノードと間が有線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。この場合における送信ノード１００、中継ノード２００、受信ノード３００は、それぞれ上述した基地局機能を中央局と分散局に分けた移動体通信システムにおける端末、分散局、中央局と捉えることもできる。

　まず、送信ノード１００から送信された信号は中継ノード２００の無線受信部２１において受信される。その信号には雑音が加わる。各中継ノード２００の軟復調部２２は受信した信号に対して軟復調を行うことで受信信号の尤度を検出する。次に、量子化パラメータ計算部２３は、検出した尤度の確率分布を観測することで量子化パラメータ（どのような量子化幅を採用するか）を算出する。尤度適応量子化部２４はその量子化パラメータに従って尤度の適応量子化を行う。量子化パラメータは、例えば、尤度を量子化した後の値である量子化レベル値であってもよい。

　量子化された尤度は、‘０’と‘１’のビットで表される尤度量子化ビット値として各中継ノード２００の有線送信部２５から受信ノード３００へ伝送される。受信ノード３００は、伝送された尤度に対してどのような量子化パラメータで量子化が行われているかが未知である。このため、中継ノード２００は尤度量子化ビット値と共に量子化パラメータを受信ノード３００に通知する必要がある。図２において符号Ｒ１は、尤度量子化ビット値と量子化パラメータとを含む信号を示している（図３においても同様）。最後に、受信ノード３００の逆量子化部３２は通知された量子化パラメータに基づいて逆量子化の処理を行い受信ビットを判定し、信号を上位レイヤ機能部３３へと転送する。

　図３は、中継ノード２００と受信ノード３００との間の接続が無線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。この場合、中継ノード２００において尤度適用量子化を行うまでの処理は図２の構成と同様である。尤度量子化ビット値は、無線送信部２６で変調され、無線信号として受信ノード３００へ送信される。受信ノード３００では、各無線受信部３４が各中継ノード２００からの信号を受信する。復調部３５は、受信された信号を復調し、逆量子化部３２は復調された信号の逆量子化の処理を行う。この時、復調の処理は硬判定と軟判定のいずれでもよい。

　図２及び図３で示した通信システムにより、送信ノードと受信ノードで直接通信を行うよりも、通信品質を向上させることができる。

衣斐　信介、三瓶　政一、信学技報，ｖｏｌ．１１３，　ｎｏ．４５６，　ＲＣＳ２０１３－３３６，　１８１－１８６頁、「再生量子化中継伝送における量子化しきい値の最適化に関する一検討」、２０１４年３月。 Ｃｌｅｍｅｎｓ　Ｎｏｖａｋ，　ｅｔ　ａｌ．，　Ｐｒｏｃ．　ＩＳＩＴ　２００９，　ｐｐ．１０７０－１０７４，"Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｏｆｔ－Ｏｕｔｐｕｔ　Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ　ｉｎ　Ｂｉｔ－Ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ　Ｃｏｄｅｄ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ"　Ｊｕｌｙ，２００９．

　しかし、図２及び図３の構成では、受信品質によって変化する量子化パラメータを通知する際に必要となるビット数が多くなる。そのため、中継ノードから受信ノードへ送られる信号のオーバーヘッドが増加するという課題が生じる。例えば、尤度を３ビットで量子化する場合、８段階の量子化レベル値（量子化パラメータ）を受信品質が変化する度に受信ノードへ通知する必要がある。また、各量子化レベル値を表すためには、浮動小数点数のような数値表現を用いる必要がある。例えば倍精度浮動小数点数を用いた場合、１つの量子化レベル値につき６４ビットのビット数が必要である。つまり、中継ノードは現在の信号に適応されている量子化パラメータ（段階毎の量子化レベル値）を受信ノードに通知しなければならない。上記例の場合、５１２ビット（＝８段階×６４ビット）ものビット数が１回の量子化パラメータ通知に必要となる。

　本発明の目的は、このような課題を解決するため、中継装置が送信装置からの信号の尤度を検出および量子化して受信装置へ伝送する場合に、量子化パラメータの通知に必要なビット数を低減し、伝送のオーバーヘッドを縮小できる通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムを提供することである。

　本発明の第１の実施態様に係る通信システムは、送信装置と、受信装置と、前記送信装置からの信号を前記受信装置に中継する中継装置とを備える。
　前記送信装置は、第１信号を送信する。
　前記中継装置は、前記送信された第１信号を受信する第１受信部と、前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）値を推定し、前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する推定部と、前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記受信された第１信号の尤度を検出する軟復調部と、尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを記憶する第１記憶部と、前記第１量子化コードブックを参照することにより前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより尤度量子化ビット値を得る量子化部と、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信する伝送部とを有する。
　前記受信装置は、前記送信された第２信号を受信する第２受信部と、前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを記憶する第２記憶部と、前記第２量子化コードブックを参照することにより前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する逆量子化部とを有する。

　本発明の第２の実施態様に係る中継装置は、送信装置からの信号を受信装置に中継するための中継装置である。この中継装置は、前記送信装置によって送信された第１信号を受信する第１受信部と、前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）値を推定し、前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する推定部と、前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記受信された第１信号の尤度を検出する軟復調部と、尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを記憶する第１記憶部と、前記第１量子化コードブックを参照することにより前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得らえた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより尤度量子化ビット値を得る量子化部と、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信する伝送部とを有する。

　本発明の第３の実施態様に係る受信装置は、第２の実施態様に係る中継装置によって送信された前記第２信号を受信するための受信装置である。この受信装置は、前記中継装置によって送信された第２信号を受信する第２受信部と、前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを記憶する第２記憶部と、前記第２量子化コードブックを参照することにより前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する逆量子化部とを有する。

　本発明の第４の実施態様に係る中継方法は、送信装置からの信号を受信装置に中継するための中継方法である。この中継方法は、前記送信装置によって送信された第１信号を受信し、前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）値を推定し、前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択し、前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記第１信号の尤度を検出し、尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを参照することにより、前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することによりことにより、尤度量子化ビット値を得て、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信することを含む。

　本発明の第５の実施態様に係る受信方法は、第４の実施態様に係る中継方法によって送信された前記第２信号を受信するための受信方法である。この受信方法は、前記中継方法によって送信された第２信号を受信し、前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照することにより、前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて、前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化することを含む。

　本発明の第６の実施態様に係る中継プログラムは、送信装置からの信号の受信装置への中継をコンピュータに実現させるための中継プログラムである。この中継プログラムは、前記送信装置によって送信された第１信号を受信し、前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）値を推定し、前記受信ＳＮＲ値に基づいて、前記受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択し、前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記第１信号の尤度を検出し、尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に示す第１量子化コードブックを参照することにより、前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより、尤度量子化ビット値を得て、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信することをコンピュータに実行させる。

　本発明の第７の実施態様に係る受信プログラムは、第２の実施態様に係る中継装置によって送信された前記第２信号の受信をコンピュータに実現させるための受信プログラムである。この受信プログラムは、前記中継装置によって送信された第２信号を受信し、前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照することにより、前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて、前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化することをコンピュータに実行させる。

　本発明の実施形態に係る中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムによれば、中継装置が送信装置からの信号の尤度を検出および量子化して受信装置へ伝送する場合に、量子化パラメータの通知に必要なビット数を低減し、伝送のオーバーヘッドを縮小できる。

関連技術に係る複数の中継ノードを利用した通信システムの構成を説明する図である。 関連技術に係る中継ノードと受信ノードと間の接続が有線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。 関連技術に係る中継ノードと受信ノードと間の接続が無線接続である場合における尤度適応量子化を用いた通信システムの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る通信システムで使用される量子化コードブックの一例を説明する図である。 本発明の第１実施形態に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明の第３実施形態に係る通信システムの構成を説明する図である。 本発明の第４実施形態に係る通信システムの構成を説明する図である。

　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施形態であり、本発明は、以下の実施形態に制限されない。本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一の構成要素を示す。

　本発明の実施形態は、尤度の確率分布と最適な量子化パラメータが送信ノードと中継ノードとの間で使用している通信システムにおける変調方式と受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）からあらかじめ計算できることを利用する。各変調方式の時に尤度の確率分布が同一とみなせる範囲の受信ＳＮＲごとに、最適な量子化パラメータをあらかじめ計算して量子化コードブックとして中継ノードと受信ノードで備えておく。各中継ノードは受信ＳＮＲの範囲に対応するコードブック番号のみを受信ノードに通知する。その結果、中継ノードから受信ノードへ送信される信号のオーバーヘッドが削減される。例えば、変調方式が２種類、受信ＳＮＲ範囲が２段階ある場合、合計４種類の量子化パラメータを用意する。この量子化パラメータの通知に必要なコードブック番号のビット数は４通りのビット系列が表せる２ビットとなる。図４は、尤度の量子化ビット数が２である上記例の量子化コードブックの一例である。

（第１実施形態）
　図５は、第１実施形態における通信システムの構成を説明する図である。図５に示す通信システムは、信号を送信する送信ノード（送信装置）１００と、前記信号を受信する受信ノード（受信装置）３０１と、送信ノード１００と受信ノード３０１との間で前記信号を中継する第１および第２中継ノード（中継装置）２０１－１、２０１－２と、を備える。第１中継ノード２０１－１と第２中継ノード２０１－２とは、それらを区別しない場合、中継ノード２０１と総称する（中継ノード２０２～２０４も同様）。
　図５において符号Ｒ２は、尤度量子化ビット値とコードブック番号とを含む信号を示している（図６～８においても同様）。

　中継ノード２０１は、送信ノード１００からの信号を受信ノード３０１に中継する。中継ノード２０１と受信ノード３０１との間の信号伝送に用いる信号変換には既存のＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のインタフェースを用いてもよいし、独自のインタフェースを用いてもよい。
　中継ノード２０１は、無線受信部（第１受信部）２１と、受信ＳＮＲ推定部（推定部）２７と、軟復調部２２と、第１コードブック記憶部（第１記憶部）２８と、尤度適応量子化部（量子化部）２４と、有線送信部（伝送部）２５とを有する。
　無線受信部（第１受信部）２１は、送信ノード１００によって送信された信号（第１信号）を受信する。
　受信ＳＮＲ推定部２７は、前記受信された信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ値を推定する。さらに、受信ＳＮＲ推定部２７は、前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する。
　軟復調部２２は、前記受信された信号に対して軟復調を行うことにより、前記受信された信号の尤度を検出する。
　第１コードブック記憶部２８は、尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを記憶する。第１コードブック記憶部２８は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）またはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）によって構成されていてもよい。
　尤度適応量子化部２４は、前記第１量子化コードブックを参照することにより前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得る。さらに、尤度適応量子化部２４は、前記得らえた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより尤度量子化ビット値を得る。
　有線送信部２５は、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を受信ノード３００へ送信する。

　中継ノード２０１は、コンピュータに中継プログラムを読み込ませることで実現することができる。中継ノード２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）によって中継プログラムを実行することにより、各処理を実現してもよい。
　中継プログラムは、送信ノード１００によって送信された信号（第１信号）を受信し、前記受信された信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ値を推定し、前記受信ＳＮＲ値に基づいて、前記受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択することをコンピュータに実行させる。
　また、中継プログラムは、前記受信された信号に対して軟復調を行うことにより、前記信号の尤度を検出し、尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に示す第１量子化コードブックを参照することにより、前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得ることをコンピュータに実行させる。
　さらに、中継プログラムは、前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより、尤度量子化ビット値を得て、前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む信号（第２信号）を受信ノード３０１へ送信することをコンピュータに実行させる。

　受信ノード３０１は、送信ノード１００から送信され、中継ノード２０１で中継された信号を受信する。
　受信ノード３０１は、有線受信部（第２受信部）３１と、第２コードブック記憶部（第２記憶部）３８と、逆量子化部３２とを有する。
　有線受信部３１は、中継ノード２０１によって送信された信号（第２信号）を受信する。
　第２コードブック記憶部３８は、前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを記憶する。第２コードブック記憶部３８は、ＲＯＭまたはＲＡＭによって構成されていてもよい。
　逆量子化部３２は、前記第２量子化コードブックを参照することにより前記受信された信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得る。逆量子化部３２は、前記得られた関係を用いて前記受信された信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する。

　受信ノード３０１は、コンピュータに受信プログラムを読み込ませることで実現することができる。受信ノード３０１は、ＣＰＵによって受信プログラムを実行することにより、各処理を実現してもよい。
　受信プログラムは、前記中継装置によって送信された信号（第２信号）を受信することをコンピュータに実行させる。
　また、受信プログラムは、前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照することにより、前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて、前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化することをコンピュータに実行させる。

　第１の実施形態では、図２及び図３の中継ノード２００の量子化パラメータ計算部２３が行う量子化パラメータ計算の代替に、各中継ノード２０１の受信ＳＮＲ推定部２７が受信信号をもとに受信ＳＮＲを推定する。受信ＳＮＲは、まず受信電力と雑音電力を推定した後、受信電力から雑音電力を差し引くことで受信信号電力を計算し、受信信号電力と雑音電力の比を計算することで推定できる。雑音電力は送信信号の中に無信号区間を設けておくことで推定することが可能である。

　受信ＳＮＲ推定部２７は、推定した受信ＳＮＲから対応する受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号を選択し、尤度適応量子化部２４に通知する。すなわち、受信ＳＮＲ推定部２７は、複数の受信ＳＮＲ範囲（第１受信ＳＮＲ範囲、第２受信ＳＮＲ範囲等）のうち、推定した受信ＳＮＲの値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲を特定する。さらに、受信ＳＮＲ推定部２７は、特定された受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する。コードブック番号は、予め受信ＳＮＲ推定部２７に設定されている。受信ＳＮＲ推定部２７は、コードブック番号（または、第１コードブック）を第１コードブック記憶部２８から取得してもよい。
　上位レイヤ機能部３３は、中継ノード２０１に対して、送信ノード１００と中継ノード２０１との間の通信に用いられる変調方式の種類を事前に通知している。このため、受信ＳＮＲ推定部２７は、変調方式の種類を事前に特定している。よって、受信ＳＮＲ推定部２７は、受信ＳＮＲ範囲を特定することにより、コードブック番号を特定できる。

　尤度適応量子化部２４は、複数パターンの量子化パラメータが格納された量子化コードブックを参照することで通知されたコードブック番号に対応する量子化パラメータを読み込む。さらに、尤度適応量子化部２４は、その量子化パラメータを用いて尤度を量子化し、尤度量子化ビット値を得る。そして、各中継ノード２０１の伝送部（有線送信部２５）は、尤度量子化ビット値と受信ＳＮＲ推定部２７から通知されたコードブック番号を受信ノード３０１へ伝送する。

　受信ノード３０１の逆量子化部３２は、通知されたコードブック番号をもとに、第２コードブック記憶部３８に記憶されている量子化コードブックを参照し、中継ノード２０１で行われている量子化の量子化パラメータを読み込んだ上で、受信した尤度量子化ビット値に対して逆量子化の処理を行う。逆量子化部３２は、逆量子化を行うことにより、尤度量子化ビット値を量子化パラメータに変換してもよい。

　送信ノード１００と中継ノード２０１との間の接続は有線接続でもよい。送信ノード１００と中継ノード２０１との間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。中継ノード２０１は、軟復調の処理の後に復号の処理を行ってもよい。

（第２実施形態）
　第２実施形態は、第１実施形態の手法を用いる場合において、中継ノードと受信ノードとの間の接続が無線接続である場合の例である。図６は、第２実施形態の通信システムの構成を説明する図である。第２実施形態では、中継ノード２０２の伝送部が無線送信部２６、受信ノード３０２の第２受信部が無線受信部３４となる。第２実施形態も、尤度量子化ビット値とコードブック番号を取得するまでの処理は第１実施形態と同様である。第２実施形態では、伝送部に相当する無線送信部２６が尤度量子化ビット値とコードブック番号を含む信号を変調し、変調された信号を無線信号として受信ノード３０２へ送信する。この時、各中継ノード２０２と受信ノード３０２の間の無線伝送において、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ）伝送を行ってもよい。受信ノード３０２では、各無線受信部３４では、各中継ノード２０２からの信号を受信する。復調部３５は、受信された信号を復調する。逆量子化部３２は、第１実施形態と同様に逆量子化の処理を行う。この時、復調の処理は硬判定と軟判定のいずれでもよい。ＭＩＭＯ伝送の場合は復調処理の前に、ＭＩＭＯ処理部３６でＭＩＭＯ処理を行う。

　送信ノード１００と中継ノード２０２との間の接続は有線接続でもよい。送信ノード１００と中継ノード２０２との間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。各中継ノード２０２の無線送信部２１は、変調を行う前に符号化の処理を行ってもよい。中継ノード２０２あるいは受信ノード３０２は、復調を行った後に復号の処理を行ってもよい。

（第３実施形態）
　第３実施形態は、第１実施形態の手法を用いる場合において、送信ノード数及び中継ノード数が任意の数、あるいは無線接続区間において各送信ノードのアンテナ数及び各中継ノードのアンテナ数が任意の数である場合の例である。図７は、第３実施形態の通信システムの構成を説明する図である。ここでは送信ノード１００の数をＭ、中継ノード２０３の数をＮとしている。この場合、無線区間において単一もしくは複数のデータストリームを伝送するＭＩＭＯ伝送を行ってもよい。その場合、各中継ノード２０３はＭＩＭＯ処理部２９をさらに備える。

　中継ノード２０３は、受信ＳＮＲの推定をＭＩＭＯ処理の後の信号に対して行なう。その後、中継ノード２０３は、データストリーム毎に、第１実施形態で説明したように軟復調及び尤度適応量子化を行う。さらに、中継ノード２０３の並列直列変換部２９ａは、尤度量子化ビット値とコードブック番号とを並列直列変換して、変換後の尤度量子化ビット値とコードブック番号とを受信ノード３０３へ伝送する。

　受信ノード３０３の直列並列変換部３９ａは、各中継ノード２０３から伝送された尤度量子化ビット値とコードブック番号とを直列並列変換する。受信ノード３０３の逆量子化部３２は、変換された尤度量子化ビット値とコードブック番号とをもとに第１実施形態で説明したように逆量子化の処理を行い、データストリーム毎にビットを判定して判定結果を上位レイヤ機能部３３へと転送する。

　送信ノード１００と中継ノード２０３との間の接続は有線接続でもよい。送信ノード１００と中継ノード２０３と間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。中継ノード２０３は、軟復調の処理を行った後に復号の処理を行ってもよい。

（第４実施形態）
　第４実施形態は、第２実施形態の手法を用いる場合において、送信ノード数及び中継ノード数が任意の数、あるいは無線接続区間において各送信ノードのアンテナ数及び各中継ノードのアンテナ数が任意の数である場合の例である。図８は、第４実施形態の通信システムの構成を説明する図である。ここでは送信ノード１００の数をＭ、中継ノード２０４の数をＮとしている。この場合、無線区間において単一もしくは複数のデータストリームを伝送するＭＩＭＯ伝送を行ってもよい。その場合、各中継ノード２０４はＭＩＭＯ処理部２９をさらに備える。第１送信ノード１００－１から第Ｍ送信ノード１００－Ｍは、それらを区別しない場合、送信ノード１００と総称する。

　中継ノード２０４は、受信ＳＮＲの推定をＭＩＭＯ処理の後の信号に対して行なう。その後、中継ノード２０４は、データストリーム毎に、第２実施形態で説明したように軟復調及び尤度適応量子化を行い、尤度量子化ビット値とコードブック番号を受信ノード３０４へ伝送する。

　受信ノード３０４では、第２実施形態で説明したように、各無線受信部３４が受信した各中継ノード２０４から信号を受信し、各復調部３５が受信信号を復調し、逆量子化部３２が逆量子化の処理を行う。この時、復調部３５によって行われる復調の処理は硬判定と軟判定のいずれでもよい。

　送信ノード１００と中継ノード２０４との間の接続は有線接続でもよい。送信ノード１００と中継ノード２０４と間で送受信される信号はシングルキャリア信号、マルチキャリア信号のいずれでもよい。各中継ノード１００の無線送信部２１は、変調を行う前に符号化の処理を行ってもよい。中継ノード１００あるいは受信ノード３０４は、復調を行った後に復号の処理を行ってもよい。

（発明の効果）
　尤度の量子化パラメータを適応的に変化させた上で、量子化した尤度を中継ノードから受信ノードに伝送する通信システムにおいて、１回の通知に多くのビットを必要とする量子化パラメータの代わりに受信ＳＮＲ範囲を示すコードブック番号のみを中継ノードから受信ノードに伝送することによって、中継ノードと受信ノードとの間の伝送におけるオーバーヘッドが削減可能となる。　

　以上に示した複数の実施形態に係る各装置（例えば、中継ノード、受信ノード）の機能を実現するためのプログラム（例えば、中継プログラム、受信プログラム）をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、処理を行ってもよい。

　ここでいう「コンピュータシステム」は、オペレーティング・システム（ＯＳ：Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）や周辺機器等のハードウェアを含んでもよい。

　「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）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を含む。

　「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」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が送信された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（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含む。

　上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

　上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
  上記のプログラムは、前述した機能をコンピュータシステムに既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、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

　本発明は、通信システム、中継装置、受信装置、中継方法、受信方法、中継プログラム、および受信プログラムに適用してもよい。

２１：無線受信部
２２：軟復調部
２３：量子化パラメータ計算部
２４：尤度適応量子化部
２５：有線送信部
２６：無線送信部
２７：受信ＳＮＲ推定部
２８：第１コードブック記憶部
２９：ＭＩＭＯ処理部
２９ａ：並列直列変換部
３１：有線受信部
３２：逆量子化部
３３：上位レイヤ機能部
３４：無線受信部
３５：復調部
３６：ＭＩＭＯ処理部
３８：第２コードブック記憶部
３９ａ：直列並列変換部
１００：送信ノード（送信装置）
２００～２０４：中継ノード（中継装置）
３００～３０４：受信ノード（受信装置）

Claims (7)

1. 　送信装置と、受信装置と、前記送信装置からの信号を前記受信装置に中継する中継装置と、を備える通信システムであって、
   　前記送信装置は、第１信号を送信し、
   　前記中継装置は、
   　前記送信された第１信号を受信する第１受信部と、
   　前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）値を推定し、前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する推定部と、
   　前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記受信された第１信号の尤度を検出する軟復調部と、
   　尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを記憶する第１記憶部と、
   　前記第１量子化コードブックを参照することにより前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより尤度量子化ビット値を得る量子化部と、
   　前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信する伝送部と、を有し、
   　前記受信装置は、
   　前記送信された第２信号を受信する第２受信部と、
   　前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを記憶する第２記憶部と、
   　前記第２量子化コードブックを参照することにより前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する逆量子化部と、を有する
   　通信システム。
2. 　送信装置からの信号を受信装置に中継するための中継装置であって、
   　前記送信装置によって送信された第１信号を受信する第１受信部と、
   　前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）値を推定し、前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択する推定部と、
   　前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記受信された第１信号の尤度を検出する軟復調部と、
   　尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを記憶する第１記憶部と、
   　前記第１量子化コードブックを参照することにより前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得らえた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより尤度量子化ビット値を得る量子化部と、
   　前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信する伝送部と、
   　を有する中継装置。
3. 　請求項２に記載の中継装置によって送信された前記第２信号を受信するための受信装置であって、
   　前記中継装置によって送信された第２信号を受信する第２受信部と、
   　前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを記憶する第２記憶部と、
   　前記第２量子化コードブックを参照することにより前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、前記得られた関係を用いて前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する逆量子化部と、
   　を有する受信装置。
4. 　送信装置からの信号を受信装置に中継するための中継方法であって、
   　前記送信装置によって送信された第１信号を受信し、
   　前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ（ＳＮＲ）値を推定し、
   　前記推定された受信ＳＮＲ値に基づいて、前記推定された受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択し、
   　前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記第１信号の尤度を検出し、
   　尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック番号毎に示す第１量子化コードブックを参照することにより、前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、
   　前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することによりことにより、尤度量子化ビット値を得て、
   　前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信する、
   　ことを含む中継方法。
5. 　請求項４に記載の中継方法によって送信された前記第２信号を受信するための受信方法であって、
   　前記中継方法によって送信された第２信号を受信し、
   　前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照することにより、前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、
   　前記得られた関係を用いて、前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する、
   　ことを含む受信方法。
6. 　送信装置からの信号の受信装置への中継をコンピュータに実現させるための中継プログラムであって、
   　前記送信装置によって送信された第１信号を受信し、
   　前記受信された第１信号の信号電力と雑音電力とから受信ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）値を推定し、
   　前記受信ＳＮＲ値に基づいて、前記受信ＳＮＲ値を含む範囲を有する受信ＳＮＲ範囲に対応するコードブック番号を選択し、
   　前記受信された第１信号に対して軟復調を行うことにより、前記第１信号の尤度を検出し、
   　尤度を量子化するための量子化パラメータと量子化された尤度を示す尤度量子化ビット値との関係をコードブック毎に示す第１量子化コードブックを参照することにより、前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、
   　前記得られた関係を用いて前記検出された尤度を適応的に量子化することにより、尤度量子化ビット値を得て、
   　前記得られた尤度量子化ビット値と前記選択されたコードブック番号とを含む第２信号を前記受信装置へ送信する、
   　ことをコンピュータに実行させる中継プログラム。
7. 　請求項２に記載の中継装置によって送信された前記第２信号の受信をコンピュータに実現させるための受信プログラムであって、
   　前記中継装置によって送信された第２信号を受信し、
   　前記第１量子化コードブックと同じ内容の第２量子化コードブックを参照することにより、前記受信された第２信号に含まれる前記選択されたコードブック番号に対応する量子化パラメータと尤度量子化ビット値との関係を得て、
   　前記得られた関係を用いて、前記受信された第２信号に含まれる尤度量子化ビット値を逆量子化する、
   　ことをコンピュータに実行させる受信プログラム。

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