宛先局及びチャネル推定方法
【課題】発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、宛先局におけるチャネル情報の推定精度を向上させる。
【解決手段】第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで発信局から送信された第２信号と、第２のタイミングで中継局によって中継された第１信号と、を受信し、第１信号に含まれる既知信号に基づいて第１チャネル情報を推定し、第１チャネル情報の推定結果と、第１送信電力及び第２送信電力と、に基づいて第２チャネル情報を推定し、第１チャネル情報及び第２チャネル情報の推定結果と、第１送信電力及び第２送信電力と、に基づいて第３チャネル情報を推定する。
【解決手段】第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで発信局から送信された第２信号と、第２のタイミングで中継局によって中継された第１信号と、を受信し、第１信号に含まれる既知信号に基づいて第１チャネル情報を推定し、第１チャネル情報の推定結果と、第１送信電力及び第２送信電力と、に基づいて第２チャネル情報を推定し、第１チャネル情報及び第２チャネル情報の推定結果と、第１送信電力及び第２送信電力と、に基づいて第３チャネル情報を推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発信局と中継局とが宛先局に対して無線信号を送信する協調伝送の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発信局と宛先局以外の無線局（中継局）に協調中継伝送（協調伝送）を行わせる事で通信特性を向上させる協調伝送（協調通信方式）が注目を集めている。協調伝送のシステムモデルは、主に中継局フォワード方式、協調システム構成、協調プロトコルの三要素により決定づけられる。
【０００３】
中継局フォワード方式は、中継局が受信した信号に対してどのような信号処理を行い宛先局へ転送するかを示す。中継局フォワード方式の具体例として、ＤＦ（Decode-and-Forward）法と、ＡＦ（Amplify-and-Forward）法の二つがある。ＤＦ法では、中継局は受信した信号に対して復号と再生を行ってから宛先局へ転送する。ＡＦ法では、中継局は受信した信号に対して復号及び再生を行わず、単に増幅のみを行ってから宛先局へ転送する。
【０００４】
協調システム構成は、協調伝送のシステム（協調伝送システム）を構成する無線局（発信局、中継局、宛先局）の個数と、協調伝送システム内で行われる協調中継のホップ数を示す。最も単純な協調システム構成は、発信局（Ｓｏｕｒｃｅ；Ｓ）と宛先局（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ；Ｄ）との間に一つの中継局（Ｒｅｌａｙ；Ｒ）が存在する構成である。このような構成は、１−Ｒｅｌａｙ ２−Ｈｏｐ（１Ｒ２Ｈ）と呼ばれる。１Ｒ２Ｈ構成では、発信局から中継局への通信と、中継局から宛先局への通信とに無線資源（時間又は周波数）の１スロットがそれぞれ割り当てられることが一般的である。そのため、協調システム全体の１周期は２スロットであるとして考察がなされる事が多い。
【０００５】
協調プロトコルは、協調伝送システム全体の１周期内の無線局同士の送受信関係の組み合わせを示す。
このような協調伝送については、例えば非特許文献１や非特許文献２に記載されるように、通信特性を向上させる技術として多くの研究が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】R. U. Nabar, H. Bolcskei, and F.W. Kneubuhler, “Fading relay channels: Performance limits and space-time signal design,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 22, no. 6, pp. 1099-1109, Jun. 2004.
【非特許文献２】"Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: High-speed Physical Layer in the 5GHz band," IEEE Std. 802.11a-1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
協調伝送システムでは、同一のタイムスロットにおいて発信局と中継局とが異なる信号を送信する。この場合、宛先局は、発信局が送信した信号と中継局が送信した信号との合成波を受信する。そのため、各信号に付されていたトレーニング信号が互いに干渉し合い、チャネル情報の推定精度が下がってしまう。その結果、発信局から送信された信号と中継局から送信された信号との復号精度が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、宛先局におけるチャネル情報の推定精度を向上させる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信部と、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定部と、前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定部と、前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定部と、を備える宛先局である。
【００１０】
本発明の一態様は、第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信ステップと、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定ステップと、前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定ステップと、前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定ステップと、を有するチャネル推定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、チャネル情報の推定精度を向上させることが可能となる。したがって、協調伝送システムにおいて同一のタイミングで送信された異なる信号を受信した宛先局において、それぞれの信号を精度良く分離することが可能となる。これにより、協調伝送によるダイバーシチ利得を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における協調伝送システムのシステム構成を表すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における協調伝送システムの各装置の機能構成を表す概略ブロック図である。
【図３】協調伝送システムにおける通信の概略を示す図である。
【図４】各スロットにおいて送信される信号の具体例を示す図である。
【図５】各スロットにおいて送信される信号の送信タイミングの具体例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における協調伝送システムの宛先局の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態における協調伝送システム１のシステム構成を表すシステム構成図である。協調伝送システム１は、発信局１−１、中継局１−２、宛先局１−３を備える。協調伝送システム１は、１Ｒ２Ｈ（１−Ｒｅｌａｙ ２−Ｈｏｐ）の協調システム構成を有している。協調伝送システム１では、発信局１−１から中継局１−２及び宛先局１−３への通信と、中継局１−２から宛先局１−３への通信とに、それぞれ無線資源（時間又は周波数）の１スロットが割り当てられる。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態における協調伝送システム１の各装置の機能構成を表す概略ブロック図である。まず、協調伝送システム１の各装置の構成について説明する。発信局１−１、中継局１−２、宛先局１−３は、いずれもバスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、所定のプログラムを実行することによって機能する。なお、各装置が備える各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や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ても良い。各装置のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。各装置のプログラムは電気通信回線を介して伝送されても良い。
【００１５】
発信局１−１は、チャネル符号化部１１、データ変調部１２、分配部１３、トレーニング付加部１４、パスバンド変換部１５、アンテナ１６を備える。宛先局１−３は、アンテナ３１、ベースバンド変換部３２、チャネル推定部３３、データ復調部３４、チャネル復号部３５を備える。
【００１６】
図３は、協調伝送システム１における通信の概略を示す図である。スロットは、無線局（発信局１−１、中継局１−２、宛先局１−３の総称）が通信を行うタイミングを表す。スロット１は、スロット２の一つ前のスロットである。時刻Ｔ１、時刻Ｔ２は、それぞれスロット１、スロット２が開始する時刻に相当する。スロット１では、発信局１−１が中継局１−２及び宛先局１−３に対して信号Ｐ１をブロードキャスト送信する。スロット１の次に到来するスロット２では、発信局１−１及び中継局１−２が宛先局１−３へ信号を送信する。このとき、発信局１−１は信号Ｐ２を送信し、中継局１−２は信号Ｐ１を送信する。信号Ｐ１と信号Ｐ２とは異なる信号である。そのため、宛先局１−３は、スロット２において、発信局１−１から送信された信号Ｐ２と中継局１−２から送信された信号Ｐ１との合成波を受信する。以下、宛先局１−３がスロット２で受信する上記の合成波を受信信号と言う。
【００１７】
宛先局１−３は、スロット１及びスロット２において、二種類の信号（信号Ｐ１及び信号Ｐ２）を受信している。このような協調プロトコルは、プロトコルＩまたはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）型と呼ばれる。
【００１８】
以下、図２及び図３を用いて協調伝送システム１における通信の流れについて説明する。まず始めに、発信局１−１のチャネル符号化部１１が、送信の対象となる情報ビットストリームに対してチャネル符号化処理を行い、符号化ビットを生成する。続いて、発信局１−１のデータ変調部１２が、符号化ビットを任意の規則（たとえば、グレイ符号化等）でコンスタレーションマッピングし、複素ＱＡＭシンボルを生成する。発信局１−１の分配部１３は、複素ＱＡＭシンボルを二つの異なるストリーム（複素ＱＡＭシンボルストリーム）に分配する。
【００１９】
発信局１−１のトレーニング付加部１４は、二つの複素ＱＡＭシンボルストリームに対しトレーニング信号等を付加して送信用の信号（後述するサブパケットに相当）を生成する。このとき、トレーニング付加部１４は、分配された二つの異なるストリームに対し、同一のトレーニング信号を付加する。パスバンド変換部１５は、各信号をベースバンドからパスバンドへ変換し、それぞれ異なるスロットでアンテナ１６から送信する。例えば、発信局１−１のパスバンド変換部１５は、複素ＱＡＭシンボルストリーム１と複素ＱＡＭシンボルストリーム２とが生成された場合は、スロット１において複素ＱＡＭシンボルストリーム１を含む信号を送信し、スロット２において複素ＱＡＭシンボルストリーム２を含む信号を送信する。
【００２０】
宛先局１−３のベースバンド変換部３２は、アンテナ３１を介して信号を受信する。ベースバンド変換部３２は、受信した信号をパスバンドからベースバンドへ変換する。チャネル推定部３３は、受信した信号のトレーニング部分に基づいてチャネル推定を行う。データ復調部３４は、チャネル推定部３３によるチャネル推定の結果に基づいて信号のチャネル等化を行い、データ復調処理を行う。ここで言うチャネル等化は、スロット２で発信局１−１から送信された信号と、スロット２で中継局１−２から送信された信号とが合成された信号（受信信号）から、それぞれの信号を分離する処理を含む。
【００２１】
データ復調部３４は、データ復調処理を行うことによって、各複素ＱＡＭシンボルに対応する検出値を生成する。チャネル復号部３５は、検出値に基づいてチャネル復号処理を実行する。チャネル復号処理の実行により、チャネル復号部３５は、発信局１−１において送信の対象となった情報ビットストリームを復元する。
【００２２】
図４は、各スロットにおいて送信される信号の具体例を示す図である。図５は、各スロットにおいて送信される信号の送信タイミングの具体例を示す図である。以下、図２〜５を用いて、協調伝送システム１における通信処理の詳細について説明する。以下の説明では、各スロットで送信される信号を「サブパケット」と呼び、一つの情報ビットストリームから生成された複数の複素ＱＡＭシンボルストリームを含むサブパケットの集合を「パケット」と呼ぶ。例えば、複素ＱＡＭシンボルストリーム１を含む信号や複素ＱＡＭシンボルストリーム２を含む信号はそれぞれがサブパケットであり、この二つのサブパケットの集合がパケットである。
【００２３】
各信号は、トレーニング信号を含む部分（トレーニング信号部分）と、送信対象の情報ビットストリームから生成されたＱＡＭシンボルストリームを含む部分（データ部分）とを有する。図４において、「Ｐ１のトレーニング」、「Ｐ２のトレーニング」と記載されている矩形はトレーニング信号部分に相当する。「Ｐ１のデータ」、「Ｐ２のデータ」と記載されている矩形はデータ部分に相当する。データ部分は、複数のデータブロックで構成されており、各データブロックにＱＡＭシンボルストリームが格納される。
【００２４】
スロット１で発信局１−１から送信される信号Ｐ１のデータ部分に格納された複素ＱＡＭシンボル値をＸ１とする。スロット２で発信局１−１から送信される信号Ｐ２のデータ部分に格納された複素ＱＡＭシンボル値をＸ２とする。
また、トレーニング信号の複素ＱＡＭシンボル値をＣとする。各信号は、ベースバンドからパスバンドへ変換され、対応するスロットで送信される。発信局１−１は、信号Ｐ１を送信した後、時間Ｄ＿ｓの経過後に信号Ｐ２を送信する。一方、中継局１−２は、発信局１−１による信号Ｐ１の送信が終わった後、時間Ｄ＿ｒの経過後に信号Ｐ１を送信する。
【００２５】
スロット１では、発信局１−１が中継局１−２と宛先局１−３へのブロードキャスト送信を行う。スロット１の宛先局１−３での受信信号は以下の式１で表される。
なお、以下の記載において、Ａ＿Ｂは、Ａに対して下付き文字としてＢが付されていることを表す。また、［Ａ］は、Ａの平方根を表す。また、｛Ａ｝は、Ａの上部にハット（＾）が付されていることを表し、Ａの推定値を示す。
【００２６】
【数１】
【００２７】
Ｐ＿ｓ１は、スロット１での発信局１−１の送信電力を表す。Ｈ＿ｓｄは、発信局１−１と宛先局１−３との間のチャネル応答を表す。Ｗ＿ｄ１は、スロット１の宛先局１−３における白色付加ガウス雑音（Additive White Gaussian Noise：ＡＷＧＮ）を表す。Ｐ＿ｓ１の値は、宛先局１−３のチャネル推定部３３において既知である。
【００２８】
スロット１の中継局１−２における受信信号Ｙ＿ｒ１は以下の式２で表される。
【数２】
【００２９】
Ｈ＿ｓｒは、発信局１−１と中継局１−２との間のチャネル応答を表す。Ｗ＿ｒ１は、スロット１の中継局１−２でのＡＷＧＮ（白色付加ガウス雑音）を表す。スロット１で中継局１−２が受信した信号Ｙ＿ｒ１は、増幅係数α＿γで増幅され、スロット２で宛先局１−３へ送出される。
【００３０】
スロット２では、発信局１−１及び中継局１−２が宛先局１−３に信号を送信する。双方から同時に送信されるため、スロット２の宛先局１−３における受信信号Ｙ＿ｄ２は以下の式３で表される。
【数３】
【００３１】
ここで、Ｐ＿ｒ２は、スロット２の中継局１−２の送信電力を表す。したがって、［（Ｐ＿ｓ１）（Ｐ＿ｒ２）］は、スロット１の発信局１−１の送信電力と、スロット２の中継局１−２の送信電力との積を表す。Ｐ＿ｓ２は、スロット２の発信局１−１の送信電力を表す。Ｐ＿ｓ２及びＰ＿ｒ２の値は、Ｐ＿ｓ１の値と同様に、宛先局１−３のチャネル推定部３３において既知である。
【００３２】
式１と式３より、以下の式４が成立する。
【数４】
【００３３】
式４において、Ｈ＿１１はスロット１における発信局１−１と宛先局１−３との間の伝搬経路のチャネル情報（以下、「第１チャネル情報」という。）を表し、Ｈ＿２１はスロット１において発信局１−１から送信されスロット２において中継局１−２を経由して宛先局１−３に届く伝搬経路のチャネル情報（以下、「第３チャネル情報」という。）を表し、Ｈ＿２２はスロット２における発信局１−１と宛先局１−３との間の伝搬経路のチャネル情報（以下、「第２チャネル情報」という。）を表す。各値は、それぞれ以下のように表される。
【００３４】
【数５】
【数６】
【数７】
【００３５】
宛先局１−３のチャネル推定部３３は、Ｈ＿１１（第１チャネル情報）、Ｈ＿２１（第３チャネル情報）、Ｈ＿２２（第２チャネル情報）の各値を推定する。各値の推定処理は以下の通りである。
【００３６】
まず、チャネル推定部３３は、スロット１で受信したトレーニング信号を用いて、式１に基づき、第１チャネル情報を推定する。具体的には、チャネル推定部３３は、式１のＸ＿１に対してトレーニング信号Ｃを代入することによって、第１チャネル情報を推定する。チャネル推定部３３は、トレーニング信号及びＰ＿ｓ１を予め記憶している。チャネル推定部３３は、記憶している値や受信したトレーニング信号に基づいて、ＬＳ法やＬＭＭＳＥ法などの推定法を用いて、第１チャネル情報の推定値｛Ｈ＿１１｝を算出する。スロット１では、中継局１−２はトレーニング信号を送信していない。そのため、チャネル推定部３３は、干渉を受けていないトレーニング信号に基づいて第１チャネル情報を推定できる。したがって、チャネル推定部３３は、精度良く第１チャネル情報を推定できる。
【００３７】
次に、チャネル推定部３３は、第２チャネル情報を推定する。チャネル推定部３３は、スロット１及びスロット２の期間において、発信局１−１と宛先局１−３との間のチャネル応答（Ｈ＿ｓｄ）は一定であるという前提で処理を行う。スロット１及びスロット２の期間は短いため、チャネル応答の変化は微小である。そのため、このような前提で処理を行ったとしてもチャネル情報の推定精度に大きな悪影響はない。このような前提に基づいて式５及び式７を変形すると、以下に示す式８が得られる。チャネル推定部３３は、以下の式８に対し、算出した｛Ｈ＿１１｝と、予め記憶しているＰ＿ｓ１及びＰ＿ｓ２を代入することによって、第２チャネル情報の推定値｛Ｈ＿２２｝を算出する。
【００３８】
【数８】
【００３９】
すなわち、チャネル推定部３３は、スロット１における信号Ｐ１の送信電力Ｐ＿ｓ１と、スロット２における信号Ｐ２の送信電力Ｐ＿ｓ２との比（それぞれの値の平方根の比）を第１チャネル情報の推定値｛Ｈ＿１１｝に乗じることによって、第２チャネル情報の推定値｛Ｈ＿２２｝を算出する。
【００４０】
次に、チャネル推定部３３は、第３チャネル情報を推定する。以下、第３チャネル情報の推定処理について二つの推定処理（第１推定処理、第２推定処理）を説明する。チャネル推定部３３は、第１推定処理を行うことによって第３チャネル情報を推定しても良いし、第２推定処理を行うことによって第３チャネル情報を推定しても良い。
【００４１】
＜第１推定処理＞
式３の右辺及び左辺において、｛Ｈ＿２２｝Ｃを減算すると、式９が得られる。なお、Ｃはチャネル推定部３３が予め記憶しているトレーニング信号である。
【数９】
【００４２】
式９の右辺第２項は推定誤差による雑音成分であり、式９の右辺第３項は雑音成分ＡＷＧＮである。第１推定処理において、チャネル推定部３３は、この二つの項の値がゼロとみなして推定を行う。いずれの項の値も理想状態ではゼロとなるため、このような前提で推定処理を行っても推定精度に大きな悪影響は無い。
【００４３】
第１推定処理を行うチャネル推定部３３は、式９のＹ＿ｄ２に対して、スロット２で受信したトレーニング信号を代入することによって、第３チャネル情報Ｈ＿２１の値を推定する。すなわち、第１推定処理を行うチャネル推定部３３は、スロット２で受信した合成信号から、トレーニング信号と第２チャネル情報の推定値との乗算結果を減算する。そして、チャネル推定部３３は、減算結果と、予め記憶しているトレーニング信号との比に基づいて第３チャネル情報を推定する。
【００４４】
＜第２推定処理＞
式４において、Ｙ＿ｄ１（スロット１で受信されたトレーニング信号）に所定の係数（送信電力比：［Ｐ＿ｓ２］／［Ｐ＿ｓ１］）を乗算してＹ＿ｄ２（スロット２で受信されたトレーニング信号）から減算すると、式１０が得られる。
【数１０】
【００４５】
ここで、スロット１における発信局１−１の送信電力（Ｐ＿ｓ１）と、スロット２における発信局１−１の送信電力（Ｐ＿ｓ２）とは、いずれも宛先局１−３のチャネル推定部３３によって予め記憶されている。また、右辺の第２項の値及び右辺の第３項の値は、いずれも雑音成分ＡＷＧＮである。第２推定処理において、この二つの項の値はゼロとみなして推定を行う。いずれの項の値も理想状態ではゼロとなるため、このような推定処理を行っても推定精度に大きな悪影響は無い。
【００４６】
第２推定処理を行うチャネル推定部３３は、式１０に基づいて第３チャネル情報を推定する。すなわち、第２推定処理を行うチャネル推定部３３は、スロット２で受信した合成信号におけるトレーニング信号から、スロット１で受信したトレーニング信号と送信電力比との乗算結果を減算する。そして、チャネル推定部３３は、減算結果と、予め記憶しているトレーニング信号との比に基づいて第３チャネル情報を推定する。
【００４７】
図６は、本発明の一実施形態における協調伝送システム１の宛先局１−３の処理の流れを示すフローチャートである。まず、ベースバンド変換部３２が、スロット１のタイミングでアンテナ３１を介して信号Ｐ１を受信する（ステップＳ１０１）。次に、ベースバンド変換部３２が、スロット２のタイミングでアンテナ３１を介して合成信号を受信する（ステップＳ１０２）。ベースバンド変換部３２は、受信した各信号をパスバンドからベースバンドへ変換する。
【００４８】
チャネル推定部３３は、スロット１で受信した信号Ｐ１のトレーニング部分に基づいて、第１チャネル情報を推定する（ステップＳ１０３）。次に、チャネル推定部３３は、第１チャネル情報の推定値に基づいて、第２チャネル情報を推定する（ステップＳ１０４）。そして、チャネル推定部３３は、スロット２で受信した合成信号のトレーニング部分に基づいて、第３チャネル情報を推定する（ステップＳ１０５）。
【００４９】
データ復調部３４は、チャネル推定部３３によるチャネル推定の結果に基づいて信号のチャネル等化を行い、データ復調処理を行う（ステップＳ１０６）。データ復調部３４は、データ復調処理を行うことによって、各複素ＱＡＭシンボルに対応する検出値を生成する。チャネル復号部３５は、検出値に基づいてチャネル復号処理を実行する（ステップＳ１０７）。チャネル復号処理の実行により、チャネル復号部３５は、発信局１−１において送信の対象となった情報ビットストリームを復元する。
【００５０】
以下、このように構成された宛先局１−３による効果について説明する。
スロット２では、発信局１−１から送信された信号と中継局１−２から送信された信号とが合成されて宛先局１−３によって受信される。そのため、それぞれの信号のトレーニング信号部分についても相互干渉が生じる。したがって、従来の協調伝送システムでは、宛先局１−３において、Ｈ＿２１及びＨ＿２２を適正に推定することができなかった。これに対し、本願発明の一実施形態における協調伝送システム１の宛先局１−３は、上述した構成により、Ｈ＿１１のみならず、Ｈ＿２１及びＨ＿２２の値を精度良く推定することができる。すなわち、上記構成の宛先局１−３は、発信局１−１及び中継局１−２から受信したそれぞれのトレーニング信号を分離し、チャネル情報の推定精度を向上させることができる。
【００５１】
＜変形例＞
マルチキャリアシステムには、様々な種類がある。例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）システム、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）システム、マルチキャリア符号分割多元接続（Multi Carrier-Code Division Multiple Access：ＭＣ−ＣＤＭＡ）システム等がある。上述したチャネル推定部３３の処理は、これらのマルチキャリア方式に適用されても良い。
【００５２】
上述した協調伝送システム１では、中継局フォワード方式としてＡＦ法が適用されている。しかしながら、他の中継局フォワード方式が適用されても良い。例えば、ＣＦ（Compress-and-Forward）法やＤＦ法などが適用されても良い。
【００５３】
上述した協調伝送システム１では、各無線局のアンテナ数が１本ずつである。すなわち、ＳＩＳＯ（Single Input Single Output）システムの適用例について説明した。これに対し、各無線局の全て又は一部が複数本のアンテナを持つように構成されても良い。すなわち、協調伝送システム１は、ＭＩＭＯシステムとして構成されても良い。
上述した協調伝送システム１の構成は１Ｒ２Ｈであるが、協調伝送システム１の構成はこれに限定されない。
上述した協調伝送システム１の構成では、チャネル推定部３３は既知の値（Ｐ＿ｓ１、Ｐ＿ｓ２、Ｐ＿ｒ２）を予め記憶しているが、チャネル推定部３３は受信した信号に含まれる情報に基づいて上記各既知の値を取得しても良い。
【００５４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１…協調伝送システム，１−１…発信局，１−２…中継局，１−３…宛先局， １１…チャネル符号化部， １２…データ変調部， １３…分配部， １４…トレーニング付加部， １５…パスバンド変換部， １６，３１…アンテナ， ３２…ベースバンド変換部， ３３…チャネル推定部， ３４…データ復調部， ３５…チャネル復号部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発信局と中継局とが宛先局に対して無線信号を送信する協調伝送の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発信局と宛先局以外の無線局（中継局）に協調中継伝送（協調伝送）を行わせる事で通信特性を向上させる協調伝送（協調通信方式）が注目を集めている。協調伝送のシステムモデルは、主に中継局フォワード方式、協調システム構成、協調プロトコルの三要素により決定づけられる。
【０００３】
中継局フォワード方式は、中継局が受信した信号に対してどのような信号処理を行い宛先局へ転送するかを示す。中継局フォワード方式の具体例として、ＤＦ（Decode-and-Forward）法と、ＡＦ（Amplify-and-Forward）法の二つがある。ＤＦ法では、中継局は受信した信号に対して復号と再生を行ってから宛先局へ転送する。ＡＦ法では、中継局は受信した信号に対して復号及び再生を行わず、単に増幅のみを行ってから宛先局へ転送する。
【０００４】
協調システム構成は、協調伝送のシステム（協調伝送システム）を構成する無線局（発信局、中継局、宛先局）の個数と、協調伝送システム内で行われる協調中継のホップ数を示す。最も単純な協調システム構成は、発信局（Ｓｏｕｒｃｅ；Ｓ）と宛先局（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ；Ｄ）との間に一つの中継局（Ｒｅｌａｙ；Ｒ）が存在する構成である。このような構成は、１−Ｒｅｌａｙ ２−Ｈｏｐ（１Ｒ２Ｈ）と呼ばれる。１Ｒ２Ｈ構成では、発信局から中継局への通信と、中継局から宛先局への通信とに無線資源（時間又は周波数）の１スロットがそれぞれ割り当てられることが一般的である。そのため、協調システム全体の１周期は２スロットであるとして考察がなされる事が多い。
【０００５】
協調プロトコルは、協調伝送システム全体の１周期内の無線局同士の送受信関係の組み合わせを示す。
このような協調伝送については、例えば非特許文献１や非特許文献２に記載されるように、通信特性を向上させる技術として多くの研究が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】R. U. Nabar, H. Bolcskei, and F.W. Kneubuhler, “Fading relay channels: Performance limits and space-time signal design,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 22, no. 6, pp. 1099-1109, Jun. 2004.
【非特許文献２】"Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: High-speed Physical Layer in the 5GHz band," IEEE Std. 802.11a-1999
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
協調伝送システムでは、同一のタイムスロットにおいて発信局と中継局とが異なる信号を送信する。この場合、宛先局は、発信局が送信した信号と中継局が送信した信号との合成波を受信する。そのため、各信号に付されていたトレーニング信号が互いに干渉し合い、チャネル情報の推定精度が下がってしまう。その結果、発信局から送信された信号と中継局から送信された信号との復号精度が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、宛先局におけるチャネル情報の推定精度を向上させる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信部と、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定部と、前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定部と、前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定部と、を備える宛先局である。
【００１０】
本発明の一態様は、第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信ステップと、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定ステップと、前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定ステップと、前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定ステップと、を有するチャネル推定方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、発信局と中継局とで同一のタイミングで異なる信号を送信する協調伝送システムにおいて、チャネル情報の推定精度を向上させることが可能となる。したがって、協調伝送システムにおいて同一のタイミングで送信された異なる信号を受信した宛先局において、それぞれの信号を精度良く分離することが可能となる。これにより、協調伝送によるダイバーシチ利得を得ることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における協調伝送システムのシステム構成を表すシステム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における協調伝送システムの各装置の機能構成を表す概略ブロック図である。
【図３】協調伝送システムにおける通信の概略を示す図である。
【図４】各スロットにおいて送信される信号の具体例を示す図である。
【図５】各スロットにおいて送信される信号の送信タイミングの具体例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における協調伝送システムの宛先局の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態における協調伝送システム１のシステム構成を表すシステム構成図である。協調伝送システム１は、発信局１−１、中継局１−２、宛先局１−３を備える。協調伝送システム１は、１Ｒ２Ｈ（１−Ｒｅｌａｙ ２−Ｈｏｐ）の協調システム構成を有している。協調伝送システム１では、発信局１−１から中継局１−２及び宛先局１−３への通信と、中継局１−２から宛先局１−３への通信とに、それぞれ無線資源（時間又は周波数）の１スロットが割り当てられる。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態における協調伝送システム１の各装置の機能構成を表す概略ブロック図である。まず、協調伝送システム１の各装置の構成について説明する。発信局１−１、中継局１−２、宛先局１−３は、いずれもバスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、所定のプログラムを実行することによって機能する。なお、各装置が備える各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）や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ても良い。各装置のプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。各装置のプログラムは電気通信回線を介して伝送されても良い。
【００１５】
発信局１−１は、チャネル符号化部１１、データ変調部１２、分配部１３、トレーニング付加部１４、パスバンド変換部１５、アンテナ１６を備える。宛先局１−３は、アンテナ３１、ベースバンド変換部３２、チャネル推定部３３、データ復調部３４、チャネル復号部３５を備える。
【００１６】
図３は、協調伝送システム１における通信の概略を示す図である。スロットは、無線局（発信局１−１、中継局１−２、宛先局１−３の総称）が通信を行うタイミングを表す。スロット１は、スロット２の一つ前のスロットである。時刻Ｔ１、時刻Ｔ２は、それぞれスロット１、スロット２が開始する時刻に相当する。スロット１では、発信局１−１が中継局１−２及び宛先局１−３に対して信号Ｐ１をブロードキャスト送信する。スロット１の次に到来するスロット２では、発信局１−１及び中継局１−２が宛先局１−３へ信号を送信する。このとき、発信局１−１は信号Ｐ２を送信し、中継局１−２は信号Ｐ１を送信する。信号Ｐ１と信号Ｐ２とは異なる信号である。そのため、宛先局１−３は、スロット２において、発信局１−１から送信された信号Ｐ２と中継局１−２から送信された信号Ｐ１との合成波を受信する。以下、宛先局１−３がスロット２で受信する上記の合成波を受信信号と言う。
【００１７】
宛先局１−３は、スロット１及びスロット２において、二種類の信号（信号Ｐ１及び信号Ｐ２）を受信している。このような協調プロトコルは、プロトコルＩまたはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）型と呼ばれる。
【００１８】
以下、図２及び図３を用いて協調伝送システム１における通信の流れについて説明する。まず始めに、発信局１−１のチャネル符号化部１１が、送信の対象となる情報ビットストリームに対してチャネル符号化処理を行い、符号化ビットを生成する。続いて、発信局１−１のデータ変調部１２が、符号化ビットを任意の規則（たとえば、グレイ符号化等）でコンスタレーションマッピングし、複素ＱＡＭシンボルを生成する。発信局１−１の分配部１３は、複素ＱＡＭシンボルを二つの異なるストリーム（複素ＱＡＭシンボルストリーム）に分配する。
【００１９】
発信局１−１のトレーニング付加部１４は、二つの複素ＱＡＭシンボルストリームに対しトレーニング信号等を付加して送信用の信号（後述するサブパケットに相当）を生成する。このとき、トレーニング付加部１４は、分配された二つの異なるストリームに対し、同一のトレーニング信号を付加する。パスバンド変換部１５は、各信号をベースバンドからパスバンドへ変換し、それぞれ異なるスロットでアンテナ１６から送信する。例えば、発信局１−１のパスバンド変換部１５は、複素ＱＡＭシンボルストリーム１と複素ＱＡＭシンボルストリーム２とが生成された場合は、スロット１において複素ＱＡＭシンボルストリーム１を含む信号を送信し、スロット２において複素ＱＡＭシンボルストリーム２を含む信号を送信する。
【００２０】
宛先局１−３のベースバンド変換部３２は、アンテナ３１を介して信号を受信する。ベースバンド変換部３２は、受信した信号をパスバンドからベースバンドへ変換する。チャネル推定部３３は、受信した信号のトレーニング部分に基づいてチャネル推定を行う。データ復調部３４は、チャネル推定部３３によるチャネル推定の結果に基づいて信号のチャネル等化を行い、データ復調処理を行う。ここで言うチャネル等化は、スロット２で発信局１−１から送信された信号と、スロット２で中継局１−２から送信された信号とが合成された信号（受信信号）から、それぞれの信号を分離する処理を含む。
【００２１】
データ復調部３４は、データ復調処理を行うことによって、各複素ＱＡＭシンボルに対応する検出値を生成する。チャネル復号部３５は、検出値に基づいてチャネル復号処理を実行する。チャネル復号処理の実行により、チャネル復号部３５は、発信局１−１において送信の対象となった情報ビットストリームを復元する。
【００２２】
図４は、各スロットにおいて送信される信号の具体例を示す図である。図５は、各スロットにおいて送信される信号の送信タイミングの具体例を示す図である。以下、図２〜５を用いて、協調伝送システム１における通信処理の詳細について説明する。以下の説明では、各スロットで送信される信号を「サブパケット」と呼び、一つの情報ビットストリームから生成された複数の複素ＱＡＭシンボルストリームを含むサブパケットの集合を「パケット」と呼ぶ。例えば、複素ＱＡＭシンボルストリーム１を含む信号や複素ＱＡＭシンボルストリーム２を含む信号はそれぞれがサブパケットであり、この二つのサブパケットの集合がパケットである。
【００２３】
各信号は、トレーニング信号を含む部分（トレーニング信号部分）と、送信対象の情報ビットストリームから生成されたＱＡＭシンボルストリームを含む部分（データ部分）とを有する。図４において、「Ｐ１のトレーニング」、「Ｐ２のトレーニング」と記載されている矩形はトレーニング信号部分に相当する。「Ｐ１のデータ」、「Ｐ２のデータ」と記載されている矩形はデータ部分に相当する。データ部分は、複数のデータブロックで構成されており、各データブロックにＱＡＭシンボルストリームが格納される。
【００２４】
スロット１で発信局１−１から送信される信号Ｐ１のデータ部分に格納された複素ＱＡＭシンボル値をＸ１とする。スロット２で発信局１−１から送信される信号Ｐ２のデータ部分に格納された複素ＱＡＭシンボル値をＸ２とする。
また、トレーニング信号の複素ＱＡＭシンボル値をＣとする。各信号は、ベースバンドからパスバンドへ変換され、対応するスロットで送信される。発信局１−１は、信号Ｐ１を送信した後、時間Ｄ＿ｓの経過後に信号Ｐ２を送信する。一方、中継局１−２は、発信局１−１による信号Ｐ１の送信が終わった後、時間Ｄ＿ｒの経過後に信号Ｐ１を送信する。
【００２５】
スロット１では、発信局１−１が中継局１−２と宛先局１−３へのブロードキャスト送信を行う。スロット１の宛先局１−３での受信信号は以下の式１で表される。
なお、以下の記載において、Ａ＿Ｂは、Ａに対して下付き文字としてＢが付されていることを表す。また、［Ａ］は、Ａの平方根を表す。また、｛Ａ｝は、Ａの上部にハット（＾）が付されていることを表し、Ａの推定値を示す。
【００２６】
【数１】
【００２７】
Ｐ＿ｓ１は、スロット１での発信局１−１の送信電力を表す。Ｈ＿ｓｄは、発信局１−１と宛先局１−３との間のチャネル応答を表す。Ｗ＿ｄ１は、スロット１の宛先局１−３における白色付加ガウス雑音（Additive White Gaussian Noise：ＡＷＧＮ）を表す。Ｐ＿ｓ１の値は、宛先局１−３のチャネル推定部３３において既知である。
【００２８】
スロット１の中継局１−２における受信信号Ｙ＿ｒ１は以下の式２で表される。
【数２】
【００２９】
Ｈ＿ｓｒは、発信局１−１と中継局１−２との間のチャネル応答を表す。Ｗ＿ｒ１は、スロット１の中継局１−２でのＡＷＧＮ（白色付加ガウス雑音）を表す。スロット１で中継局１−２が受信した信号Ｙ＿ｒ１は、増幅係数α＿γで増幅され、スロット２で宛先局１−３へ送出される。
【００３０】
スロット２では、発信局１−１及び中継局１−２が宛先局１−３に信号を送信する。双方から同時に送信されるため、スロット２の宛先局１−３における受信信号Ｙ＿ｄ２は以下の式３で表される。
【数３】
【００３１】
ここで、Ｐ＿ｒ２は、スロット２の中継局１−２の送信電力を表す。したがって、［（Ｐ＿ｓ１）（Ｐ＿ｒ２）］は、スロット１の発信局１−１の送信電力と、スロット２の中継局１−２の送信電力との積を表す。Ｐ＿ｓ２は、スロット２の発信局１−１の送信電力を表す。Ｐ＿ｓ２及びＰ＿ｒ２の値は、Ｐ＿ｓ１の値と同様に、宛先局１−３のチャネル推定部３３において既知である。
【００３２】
式１と式３より、以下の式４が成立する。
【数４】
【００３３】
式４において、Ｈ＿１１はスロット１における発信局１−１と宛先局１−３との間の伝搬経路のチャネル情報（以下、「第１チャネル情報」という。）を表し、Ｈ＿２１はスロット１において発信局１−１から送信されスロット２において中継局１−２を経由して宛先局１−３に届く伝搬経路のチャネル情報（以下、「第３チャネル情報」という。）を表し、Ｈ＿２２はスロット２における発信局１−１と宛先局１−３との間の伝搬経路のチャネル情報（以下、「第２チャネル情報」という。）を表す。各値は、それぞれ以下のように表される。
【００３４】
【数５】
【数６】
【数７】
【００３５】
宛先局１−３のチャネル推定部３３は、Ｈ＿１１（第１チャネル情報）、Ｈ＿２１（第３チャネル情報）、Ｈ＿２２（第２チャネル情報）の各値を推定する。各値の推定処理は以下の通りである。
【００３６】
まず、チャネル推定部３３は、スロット１で受信したトレーニング信号を用いて、式１に基づき、第１チャネル情報を推定する。具体的には、チャネル推定部３３は、式１のＸ＿１に対してトレーニング信号Ｃを代入することによって、第１チャネル情報を推定する。チャネル推定部３３は、トレーニング信号及びＰ＿ｓ１を予め記憶している。チャネル推定部３３は、記憶している値や受信したトレーニング信号に基づいて、ＬＳ法やＬＭＭＳＥ法などの推定法を用いて、第１チャネル情報の推定値｛Ｈ＿１１｝を算出する。スロット１では、中継局１−２はトレーニング信号を送信していない。そのため、チャネル推定部３３は、干渉を受けていないトレーニング信号に基づいて第１チャネル情報を推定できる。したがって、チャネル推定部３３は、精度良く第１チャネル情報を推定できる。
【００３７】
次に、チャネル推定部３３は、第２チャネル情報を推定する。チャネル推定部３３は、スロット１及びスロット２の期間において、発信局１−１と宛先局１−３との間のチャネル応答（Ｈ＿ｓｄ）は一定であるという前提で処理を行う。スロット１及びスロット２の期間は短いため、チャネル応答の変化は微小である。そのため、このような前提で処理を行ったとしてもチャネル情報の推定精度に大きな悪影響はない。このような前提に基づいて式５及び式７を変形すると、以下に示す式８が得られる。チャネル推定部３３は、以下の式８に対し、算出した｛Ｈ＿１１｝と、予め記憶しているＰ＿ｓ１及びＰ＿ｓ２を代入することによって、第２チャネル情報の推定値｛Ｈ＿２２｝を算出する。
【００３８】
【数８】
【００３９】
すなわち、チャネル推定部３３は、スロット１における信号Ｐ１の送信電力Ｐ＿ｓ１と、スロット２における信号Ｐ２の送信電力Ｐ＿ｓ２との比（それぞれの値の平方根の比）を第１チャネル情報の推定値｛Ｈ＿１１｝に乗じることによって、第２チャネル情報の推定値｛Ｈ＿２２｝を算出する。
【００４０】
次に、チャネル推定部３３は、第３チャネル情報を推定する。以下、第３チャネル情報の推定処理について二つの推定処理（第１推定処理、第２推定処理）を説明する。チャネル推定部３３は、第１推定処理を行うことによって第３チャネル情報を推定しても良いし、第２推定処理を行うことによって第３チャネル情報を推定しても良い。
【００４１】
＜第１推定処理＞
式３の右辺及び左辺において、｛Ｈ＿２２｝Ｃを減算すると、式９が得られる。なお、Ｃはチャネル推定部３３が予め記憶しているトレーニング信号である。
【数９】
【００４２】
式９の右辺第２項は推定誤差による雑音成分であり、式９の右辺第３項は雑音成分ＡＷＧＮである。第１推定処理において、チャネル推定部３３は、この二つの項の値がゼロとみなして推定を行う。いずれの項の値も理想状態ではゼロとなるため、このような前提で推定処理を行っても推定精度に大きな悪影響は無い。
【００４３】
第１推定処理を行うチャネル推定部３３は、式９のＹ＿ｄ２に対して、スロット２で受信したトレーニング信号を代入することによって、第３チャネル情報Ｈ＿２１の値を推定する。すなわち、第１推定処理を行うチャネル推定部３３は、スロット２で受信した合成信号から、トレーニング信号と第２チャネル情報の推定値との乗算結果を減算する。そして、チャネル推定部３３は、減算結果と、予め記憶しているトレーニング信号との比に基づいて第３チャネル情報を推定する。
【００４４】
＜第２推定処理＞
式４において、Ｙ＿ｄ１（スロット１で受信されたトレーニング信号）に所定の係数（送信電力比：［Ｐ＿ｓ２］／［Ｐ＿ｓ１］）を乗算してＹ＿ｄ２（スロット２で受信されたトレーニング信号）から減算すると、式１０が得られる。
【数１０】
【００４５】
ここで、スロット１における発信局１−１の送信電力（Ｐ＿ｓ１）と、スロット２における発信局１−１の送信電力（Ｐ＿ｓ２）とは、いずれも宛先局１−３のチャネル推定部３３によって予め記憶されている。また、右辺の第２項の値及び右辺の第３項の値は、いずれも雑音成分ＡＷＧＮである。第２推定処理において、この二つの項の値はゼロとみなして推定を行う。いずれの項の値も理想状態ではゼロとなるため、このような推定処理を行っても推定精度に大きな悪影響は無い。
【００４６】
第２推定処理を行うチャネル推定部３３は、式１０に基づいて第３チャネル情報を推定する。すなわち、第２推定処理を行うチャネル推定部３３は、スロット２で受信した合成信号におけるトレーニング信号から、スロット１で受信したトレーニング信号と送信電力比との乗算結果を減算する。そして、チャネル推定部３３は、減算結果と、予め記憶しているトレーニング信号との比に基づいて第３チャネル情報を推定する。
【００４７】
図６は、本発明の一実施形態における協調伝送システム１の宛先局１−３の処理の流れを示すフローチャートである。まず、ベースバンド変換部３２が、スロット１のタイミングでアンテナ３１を介して信号Ｐ１を受信する（ステップＳ１０１）。次に、ベースバンド変換部３２が、スロット２のタイミングでアンテナ３１を介して合成信号を受信する（ステップＳ１０２）。ベースバンド変換部３２は、受信した各信号をパスバンドからベースバンドへ変換する。
【００４８】
チャネル推定部３３は、スロット１で受信した信号Ｐ１のトレーニング部分に基づいて、第１チャネル情報を推定する（ステップＳ１０３）。次に、チャネル推定部３３は、第１チャネル情報の推定値に基づいて、第２チャネル情報を推定する（ステップＳ１０４）。そして、チャネル推定部３３は、スロット２で受信した合成信号のトレーニング部分に基づいて、第３チャネル情報を推定する（ステップＳ１０５）。
【００４９】
データ復調部３４は、チャネル推定部３３によるチャネル推定の結果に基づいて信号のチャネル等化を行い、データ復調処理を行う（ステップＳ１０６）。データ復調部３４は、データ復調処理を行うことによって、各複素ＱＡＭシンボルに対応する検出値を生成する。チャネル復号部３５は、検出値に基づいてチャネル復号処理を実行する（ステップＳ１０７）。チャネル復号処理の実行により、チャネル復号部３５は、発信局１−１において送信の対象となった情報ビットストリームを復元する。
【００５０】
以下、このように構成された宛先局１−３による効果について説明する。
スロット２では、発信局１−１から送信された信号と中継局１−２から送信された信号とが合成されて宛先局１−３によって受信される。そのため、それぞれの信号のトレーニング信号部分についても相互干渉が生じる。したがって、従来の協調伝送システムでは、宛先局１−３において、Ｈ＿２１及びＨ＿２２を適正に推定することができなかった。これに対し、本願発明の一実施形態における協調伝送システム１の宛先局１−３は、上述した構成により、Ｈ＿１１のみならず、Ｈ＿２１及びＨ＿２２の値を精度良く推定することができる。すなわち、上記構成の宛先局１−３は、発信局１−１及び中継局１−２から受信したそれぞれのトレーニング信号を分離し、チャネル情報の推定精度を向上させることができる。
【００５１】
＜変形例＞
マルチキャリアシステムには、様々な種類がある。例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）システム、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：ＯＦＤＭＡ）システム、マルチキャリア符号分割多元接続（Multi Carrier-Code Division Multiple Access：ＭＣ−ＣＤＭＡ）システム等がある。上述したチャネル推定部３３の処理は、これらのマルチキャリア方式に適用されても良い。
【００５２】
上述した協調伝送システム１では、中継局フォワード方式としてＡＦ法が適用されている。しかしながら、他の中継局フォワード方式が適用されても良い。例えば、ＣＦ（Compress-and-Forward）法やＤＦ法などが適用されても良い。
【００５３】
上述した協調伝送システム１では、各無線局のアンテナ数が１本ずつである。すなわち、ＳＩＳＯ（Single Input Single Output）システムの適用例について説明した。これに対し、各無線局の全て又は一部が複数本のアンテナを持つように構成されても良い。すなわち、協調伝送システム１は、ＭＩＭＯシステムとして構成されても良い。
上述した協調伝送システム１の構成は１Ｒ２Ｈであるが、協調伝送システム１の構成はこれに限定されない。
上述した協調伝送システム１の構成では、チャネル推定部３３は既知の値（Ｐ＿ｓ１、Ｐ＿ｓ２、Ｐ＿ｒ２）を予め記憶しているが、チャネル推定部３３は受信した信号に含まれる情報に基づいて上記各既知の値を取得しても良い。
【００５４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１…協調伝送システム，１−１…発信局，１−２…中継局，１−３…宛先局， １１…チャネル符号化部， １２…データ変調部， １３…分配部， １４…トレーニング付加部， １５…パスバンド変換部， １６，３１…アンテナ， ３２…ベースバンド変換部， ３３…チャネル推定部， ３４…データ復調部， ３５…チャネル復号部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信部と、
前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定部と、
前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定部と、
前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定部と、
を備える宛先局。
【請求項２】
第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信ステップと、
前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定ステップと、
前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定ステップと、
前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定ステップと、
を有するチャネル推定方法。
【請求項１】
第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信部と、
前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定部と、
前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定部と、
前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定部と、
を備える宛先局。
【請求項２】
第１のタイミングで発信局から送信された第１信号と、前記第１のタイミングの後に到来する第２のタイミングで前記発信局から送信された第２信号と、前記第２のタイミングで中継局によって中継された前記第１信号と、を受信する信号受信ステップと、
前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に含まれる既知信号に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信された前記第１信号に関するチャネル情報である第１チャネル情報を推定する第１チャネル推定ステップと、
前記第１チャネル情報の推定結果と、前記第１のタイミングで前記発信局が前記第１信号を送信した際の送信電力である第１送信電力と、前記第２のタイミングで前記発信局が前記第２信号を送信した際の送信電力である第２送信電力と、に基づいて前記第２のタイミングで前記発信局から送信された前記第２信号に関するチャネル情報である第２チャネル情報を推定する第２チャネル推定ステップと、
前記第１チャネル情報及び前記第２チャネル情報の推定結果と、前記第１送信電力及び前記第２送信電力と、に基づいて、前記第１のタイミングで前記発信局から送信され前記第２のタイミングで前記中継局によって中継された前記第１信号に関するチャネル情報である第３チャネル情報を推定する第３チャネル推定ステップと、
を有するチャネル推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６２７１６（Ｐ２０１３−６２７１６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００４５１（Ｐ２０１１−２００４５１）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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