送信装置、中継装置、通信システム、送信方法、中継方法及び通信方法
【課題】中継伝送において、ＧＩ長を延伸することなく、到来時間が大きく遅れることに起因するＩＳＩ、ＩＣＩ等の干渉の影響なく通信することができる通信システムを提供する。
【解決手段】情報データを送信する送信装置１００と、前記情報データを受信する受信装置３００、４００と、前記情報データを受信し、前記受信装置に中継する中継装置２００とを備え、前記送信装置は、前記中継装置に前記情報データについての制御データを送信し、前記制御データは、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含み、前記中継装置は、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替える。
【解決手段】情報データを送信する送信装置１００と、前記情報データを受信する受信装置３００、４００と、前記情報データを受信し、前記受信装置に中継する中継装置２００とを備え、前記送信装置は、前記中継装置に前記情報データについての制御データを送信し、前記制御データは、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含み、前記中継装置は、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、中継装置、通信システム、送信方法、中継方法及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動通信システムでは、例えば、都市部において基地局を配した場合、ビル陰などの不感地域あるいは弱電界地域の発生により、一基地局が移動局と接続できるエリアの縮小あるいは前記エリアにおいて基地局と接続する移動局の平均受信信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）の低下が生じる。また、伝送レートの高速化が要求されるにつれ、システム帯域が高周波数帯へと移行し、その結果、一基地局がカバーできるエリアの縮小が生じる。
【０００３】
これらの不感地域あるいは弱電界地域の解消を低い導入・運用コストで実現する手段として、リピータ伝送、ＡＦリレー伝送（以下、中継伝送という。）がある。中継伝送は、リピータあるいはＡＦリレー局（以下、中継装置という。）を基地局及び不感地域あるいは弱電界地域から比較的見通しのよいところに配置することにより実現する。中継装置は、受信した無線信号を、復調等のディジタル信号処理は行わず、そのまま増幅した後、出力する。例えば、下りリンクの場合、中継装置は、基地局（送信装置）から受信した無線信号を増幅した後、その信号を不感地域あるいは弱電界地域にある移動局（受信装置）に対して送信する。上述の中継伝送において、移動局が受信する無線信号は、基地局から直接到来する信号と、中継装置を経由して到来する信号とからなる（非特許文献１参照）。
【０００４】
図２０は、下りリンクにおける中継伝送を説明する図である。移動局１００２は、基地局１０００が送信した信号を、経路ｒｒ１あるいは経路ｒｒ３、またはその両方の経路を通して受信する。移動局が経路ｒｒ３からのみ受信できる環境を閉空間と呼び、経路ｒｒ１と経路ｒｒ３の両方から受信できる環境を開空間と呼ぶ。移動局１００２が経路ｒｒ３を通して受信する信号は、中継装置１００１が経路ｒｒ２により基地局１０００から受信した信号を増幅、フィルタリング（帯域制限）した後、出力した信号である。そして、前記経路ｒｒ３を通して到来する信号は、中継装置１００１における増幅、フィルタリングに起因する処理遅延により、経路ｒｒ１を通して到来する信号より到来時間が遅れる。
【０００５】
ここで、基地局１０００が、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調された信号（以下、ＯＦＤＭ信号と呼ぶ。）を送信する場合を考える。ＯＦＤＭ信号は、マルチキャリア化とガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）の挿入によって、高速デジタル信号伝送におけるマルチパスフェージングの影響を軽減することができる。しかしながら、ガードインターバル区間を越える遅延波が存在すると、前のシンボルが高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）区間に入り込むことにより生じるシンボル間干渉（ＩＳＩ：Inter Symbol Interference）や、高速フーリエ変換区間にシンボルの切れ目、つまり信号の不連続区間が入ることによって生じるキャリア間干渉（ＩＣＩ：Inter Carrier Interference）が生じ、特性劣化の原因となる。図２０の中継伝送においては、中継装置１００１の処理時間がＧＩ長より長い場合、移動局１００２が経路ｒｒ１を通して受信する信号が、経路ｒｒ３を通して受信する信号よりＧＩ長以上遅れて到来することになり、ＩＳＩ、ＩＣＩが発生し、特性劣化が生じる。これにより、中継装置の配置は、経路ｒｒ１から到来する信号の電力が非常に弱い屋内等の閉空間に限られるという問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（ＵＴＲＡ）ｒｅｐｅａｔｅｒ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ａｎａｌｙｓｉｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ ７）”３ＧＰＰ ＴＲ２５．９５６ ｖ７．０．０（２００７−０６）
【非特許文献２】Ｒ４−０７１９１７，３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ４（Ｒａｄｉｏ） Ｍｅｅｔｉｎｇ ＃４５ Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ，５−９ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００７ URL: http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG4_Radio/TSGR4_45/Docs/
【非特許文献３】Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ４ ｍｅｅｔｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ４５ Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ， ５−９ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００７ URL: http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG4_Radio/TSGR4_45/Report/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらのＩＳＩ、ＩＣＩによる特性劣化を改善する方法として、中継装置の処理時間よりも長いＧＩ（Ｌｏｎｇ ＧＩ）を付加したＯＦＤＭ信号を送信する方法が非特許文献２、非特許文献３に記載されている。この方法により、前記到来時間差がＧＩ長以内に収まるようにすることで、干渉を抑制できる。しかしながら、非特許文献２、３に記載の技術では、中継伝送を行う場合、通常より長いＧＩを用いるため、ＧＩの挿入損失が増大し、伝送効率が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、中継伝送において、ＧＩ長を延伸することなく、到来時間が大きく遅れることに起因するＩＳＩ、ＩＣＩ等の干渉の影響なく通信することができる送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法、中継方法、受信方法及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、情報データを送信する送信装置と、前記情報データを受信する受信装置と、前記情報データを受信し、前記受信装置に中継する中継装置とを備え、前記送信装置は、前記中継装置に前記情報データについての制御データを送信することを特徴とする通信システムが提供される。
【００１０】
前記制御データは、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含み、前記中継装置は、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えることが好ましい。
【００１１】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅することが好ましい。
【００１２】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備していない前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅しないことが好ましい。
【００１３】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることが好ましい。
【００１４】
前記送信装置は、前記制御データを前記情報データ毎に送信することが好ましい。
【００１５】
前記送信装置は、前記情報データをサブフレーム毎に送信することが好ましい。
【００１６】
前記送信装置は、前記情報データをリソースブロック毎に送信することが好ましい。
【００１７】
前記送信装置は、一定間隔で異なるカテゴリの前記受信装置へ前記情報データを送信する旨の前記制御データを送信し、前記中継装置は、前記一定間隔で、前記情報データを増幅するか否かを切り替えることが好ましい。
【００１８】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅することが好ましい。
【００１９】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備していない前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅しないことが好ましい。
【００２０】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることが好ましい。
【００２１】
前記送信装置は、前記受信装置のカテゴリに基づいて、送信する前記情報データの送信電力を変えることが好ましい。
【００２２】
前記受信装置のカテゴリは、干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリ及び干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリを含み、前記送信装置は、前記干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力を、前記干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力より大きく設定することが好ましい。
【００２３】
本発明の他の一観点によれば、中継装置に送信する、情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御データを生成する制御データ生成部と、前記情報データ及び前記制御データを送信する送信部とを具備することを特徴とする送信装置が提供される。
【００２４】
本発明の他の一観点によれば、送信装置が送信する制御データから、前記送信装置が送信する情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出する制御データ検出部と、前記検出したカテゴリ情報に基づいて、前記情報データを増幅するか否かを切り替える増幅部と、前記情報データを送信する送信部とを具備することを特徴とする中継装置が提供される。
【００２５】
本発明の他の一観点によれば、送信装置が情報データ及び制御データを送信するステップと、中継装置が前記情報データ及び前記制御データを受信するステップと、前記中継装置が、前記制御データから前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出するステップと、前記中継装置が、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、前記中継装置が、前記情報データを送信するステップと、前記受信装置が前記情報データを受信するステップとを含むことを特徴とする通信方法が提供される。
【００２６】
本発明の他の一観点によれば、送信装置が、情報データを受信装置及び中継装置に送信するステップと、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報を前記中継装置に送信するステップとを含むことを特徴とする送信方法が提供される。
【００２７】
本発明の他の一観点によれば、中継装置が、情報データと、前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報とを受信するステップと、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、前記情報データを送信するステップとを含むことを特徴とする中継方法が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、中継伝送において、送信装置から直接到来する信号と中継装置を介して到来する信号とを有する環境においても、ＧＩ長を伸ばすことなく干渉による特性劣化を回避できる。よって、ＧＩ長を伸ばすことによる伝送効率の低下を抑えながら、中継装置を配することによる平均セルスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】通信システムの下りリンクを説明する図である。
【図２】受信装置のカテゴリ分けの例を示す表である。
【図３】受信装置のカテゴリ分けの他の例を示す表である。
【図４】フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図５】サブフレームの構成例を示す図である。
【図６】中継装置２００が増幅の有無を選択する場合のフローチャートである。
【図７】送信装置１００が受信装置３００に情報データを送信する例を示す図である。
【図８】送信装置１００が受信装置４００に情報データを送信する例を示す図である。
【図９】送信装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】中継装置２００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】受信装置３００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１２】干渉除去部３０４の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１３】レプリカ生成部３３２の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１４】受信装置４００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１５】情報データをサブフレームにマッピングする例を示す図である。
【図１６】中継装置５００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１７】フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図１８】中継装置２００の動作についてのフローチャートである。
【図１９】送信装置６００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２０】下りリンクにおける中継伝送を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、情報データを送信する送信装置と、異なるカテゴリに属する複数の受信装置とからなり、前記受信装置の１または２以上は前記情報データを中継装置を介して受信する通信システムにおいて適用できる。
【００３１】
図１は、基地局（ｅＮｏｄｅＢ）のセル内に１つの中継装置と、カテゴリの異なる２つの移動局とが存在する通信システムの下りリンクを説明する図である。基地局が前記送信装置に、移動局が前記受信装置に該当する。
【００３２】
送信装置１００は、受信装置３００及び受信装置４００に対して無線信号（ＲＦ信号）により情報データを送信する。中継装置２００は、送信装置１００から受信した前記無線信号を増幅、フィルタリングした後、出力する。
【００３３】
ｒ１、ｒ４は、送信装置１００が送信した無線信号が受信装置３００あるいは受信装置４００へ直接到来する経路、ｒ２は、送信装置１００が送信した無線信号が中継装置２００へ到来する経路、ｒ３、ｒ５は、送信装置１００が送信した無線信号が中継装置２００を介して到来する場合における中継装置２００と受信装置３００の間あるいは中継装置２００と受信装置４００の間の経路である。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態に係る通信システムにおける受信装置のカテゴリ分けの例を示す表である。カテゴリＡに属する受信装置は、カテゴリＢに属する受信装置よりも高性能な受信機能を備えている。すなわち、カテゴリＡに属する受信装置は干渉キャンセラを備え、カテゴリＢに属する受信装置は干渉キャンセラを備えない。
【００３５】
受信装置のカテゴリの区分けは、通信システムの通信機能、通信パラメータの拡張によるものでもよい。例えば、カテゴリＡの受信装置が、カテゴリＢの受信装置の通信機能や通信パラメータを拡張した規格に準拠した受信装置である場合（例えば、カテゴリＡがＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）−Ａｄｖａｎｃｅｄ、カテゴリＢがＬＴＥ（図３））などが該当する。
【００３６】
なお、図２ではキャンセラの有無でカテゴリ分けしているが、キャンセラの種類あるいは性能でさらにカテゴリ分けすることもできる。
【００３７】
図１において、受信装置３００はカテゴリＡに属する受信装置であり、受信装置４００はカテゴリＢに属する受信装置であるとする。
【００３８】
以下の実施形態では、図１の通信システムにおいて本発明を適用した場合について説明する。
【００３９】
なお、以下では、受信装置は、送信装置に対して上りリンクの制御データにより送信装置とのリンク接続を要求し、受信装置と送信装置との間でリンク接続が完了しているとして説明する。
【００４０】
なお、本発明の適用は、図１の通信システムに限定されるものではない。例えば、中継装置２００として、経路ｒ２において光ファイバーなどの有線で接続された無線装置（光張出し無線装置、ＲＲＥ：Remote Radio Equipment）に置き換えても適用可能である。
【００４１】
なお、以下では、送信装置が送信する無線信号がＯＦＤＭ信号である場合で説明するが、ＳＣ−ＦＤＭＡなどのシングルキャリアにおいても適用可能である。
【００４２】
（第１の実施形態）
［通信システム］
図１において、本発明における第１の実施形態では、送信装置１００は、受信装置３００へ送信する情報データｗ１、受信装置４００へ送信する情報データｗ２及び中継装置２００を制御する中継装置用制御データｗ３を送信する。情報データｗ１、情報データｗ２及び制御データｗ３は、経路ｒ２を通って中継装置２００へ到達する。また、情報データｗ１は、経路ｒ１を通って受信装置３００に到達する。また、情報データｗ２は、経路ｒ４を通って受信装置４００に到達する。制御データｗ３は、図２の受信装置カテゴリに関する情報（中継装置用制御データ）を含む制御データである。
【００４３】
図４は、送信装置１００が受信装置３００及び受信装置４００へ情報データを送信し、中継装置２００へ中継装置用制御データを送信するフレームフォーマットの一例を示す図である。
【００４４】
図４のフレームは、１０個のサブフレームから構成されている。各受信装置に送信する情報データは、前記サブフレーム毎に割り当てられる。図４は、５番目及び１０番目のサブフレーム（斜線部）に受信装置３００へ送信する情報データｗ１を割り当て、それ以外のサブフレーム（白抜き部）には受信装置４００へ送信する情報データｗ２を割り当てるようにスケジューリングした場合である。前記スケジューリングにおいて、各受信装置に割り当てるサブフレーム数、割り当てる位置は、各受信装置のＱｏｓ（Quality if Service）、各受信装置が送信装置１００に通知するＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＲＩ（Rank Indicator）などの制御情報をもとに決定される。
【００４５】
また、前記情報データの割合は、予め定めておくことも可能である。この場合、予め定めた割当に基づいて、情報データｗ１、ｗ２をマッピングする。
【００４６】
図５は、サブフレームの構成例を示す図である。サブフレームは、１４個のＯＦＤＭシンボルから構成されている。図５のサブフレームにおいて、１個のサブキャリアと１個のＯＦＤＭシンボルとからなる単位をリソースエレメントと呼ぶ。
【００４７】
１４個のＯＦＤＭシンボルのうち、４番目乃至１４番目のＯＦＤＭシンボルに、受信装置３００または受信装置４００へ送信する情報データ信号を割り当てる（網掛け部）。すなわち、図４の５番目及び１０番目のサブフレームにおける４個目乃至１４個目のＯＦＤＭシンボルには、受信装置３００に送信する情報データｗ１がマッピングされ、それ以外のサブフレームにおける４番目乃至１４番目のＯＦＤＭシンボルには、受信装置４００に送信する情報データｗ２がマッピングされる。
【００４８】
中継装置２００を制御する中継装置用制御データは、制御の対象となる情報データが配置されるＯＦＤＭシンボル以前のリソースエレメントにマッピングされる。中継装置用制御データのマッピングは、制御対象となる情報データと同一のサブフレームにしてもよいし、異なるサブフレームにしてもよい。さらには、異なるフレームにしてもよい。
【００４９】
すなわち、中継装置用制御データは、制御の対象となる情報データが配置されるＯＦＤＭシンボルより前のリソースエレメントであれば、サブフレームをまたいでマッピングすることができる。
【００５０】
例えば、制御対象となる情報データと異なるサブフレームに中継装置用制御データを配置する場合、図４において、＃４のサブフレームに割り当てられた情報データに対する中継装置用制御データは、＃０乃至＃３のサブフレームのいずれかのリソースエレメントにマッピングすることになる。
【００５１】
図５は、中継装置用制御データを、対象となる情報データと同一のサブフレームにマッピングした例である。４番目乃至１４番目のＯＦＤＭシンボルに割り当てられた情報データに対する中継装置用制御データｗ３は、１番目乃至３番目のＯＦＤＭシンボルのいずれかのリソースエレメントに割り当てる（例えば、図５における黒塗り部）。
【００５２】
上記の中継装置用制御データの送信により、送信装置１００は、各サブフレームにマッピングした情報データの宛先となる受信装置のカテゴリを中継装置に通知する。
【００５３】
上記では、受信装置カテゴリの中継装置への通知をサブフレーム毎に毎回行っているが、最初のサブフレームにマッピングした中継装置用制御データにより、以後のサブフレームにマッピングする情報データの宛先となる受信装置のカテゴリを通知することもできる。
【００５４】
なお、図５において、受信装置が伝搬路推定するために用いるパイロットシンボルが、図中のいずれかのリソースエレメントに配置される。例えば、サブフレームを構成するリソースエレメントに一定間隔でパイロットシンボルをばらまく、スキャッタードパイロットなどがある。パイロットシンボルを構成する符号系列は、アダマール符号、ＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列などの直交した系列であることが好ましい。
【００５５】
中継装置２００は、前記制御データｗ３に基づいて、受信した情報データ毎に増幅の有無を切替える。
【００５６】
図６は、中継装置２００が増幅の有無を選択する場合のフローチャートである。
【００５７】
中継装置２００は、送信装置１００から中継装置用制御データを受信すると（Ｓ１０１）、その後に送信装置１００が送信する情報データの宛先のカテゴリに関する情報を取得する。
【００５８】
前記カテゴリに関する情報において、送信装置１００が送信する情報データの宛先が高性能な受信装置（カテゴリＡ）である旨の通知を受けた場合（Ｓ１０２のＡ）、中継装置は増幅モードとなり（Ｓ１０３）、一定期間、受信した情報データに対して増幅、フィルタリングし、出力する（Ｓ１０４）。
【００５９】
一方、中継装置２００は、送信装置１００から送信装置１００が送信する情報データの宛先が通常の受信装置（カテゴリＢ）である旨の通知を受けた場合（Ｓ１０２のＢ）、非増幅モードとなり（Ｓ１０５）、受信した情報データを増幅せず、フィルタリングした後、出力する（Ｓ１０６）。中継装置２００は、前記非増幅モードにおいて、受信した情報データの出力をやめることもできる。
【００６０】
前記一定期間の長さと、増幅モードあるいは非増幅モードを開始するタイミングとは、前記制御データｗ３により通知することもできる。
【００６１】
また、前記一定期間の長さと、増幅モードあるいは非増幅モードを開始するタイミングとは、通信システムの仕様として、予め定めておくこともできる。
【００６２】
送信装置１００が図４、図５のフレームフォーマットに基づいて信号を送信した場合、中継装置２００は、＃４及び＃９のサブフレーム期間は増幅モードとなり、その他のサブフレーム期間は非増幅モードとなる。
【００６３】
図７は、図１に示す通信システムにおいて送信装置１００が受信装置３００に情報データを送信する例を示す図である（図４における＃４、＃９のサブフレーム送信時）。
【００６４】
送信装置１００は、受信装置３００へ送信する情報データｗ１と、中継装置２００を制御する中継装置用制御データとを送信する。図７において、実線が情報データ、破線が中継装置用制御データを示す。
【００６５】
中継装置２００は、経路ｒ２を通って到来した中継装置用制御データに基づいて増幅モードに切替り、その後受信した情報データｗ１の増幅等を行う。前記増幅した情報データｗ１（以後、ｗ１’とする。）は、経路ｒ３を通って受信装置３００に到来する。
【００６６】
受信装置３００は、経路ｒ３を通って到来する情報データｗ１’と、経路ｒ１を通って送信装置１００から直接到来する情報データｗ１とを受信する。ｗ１’とｗ１は同様の情報データであるから、受信装置３００は高い信号電力で情報データｗ１を受信することが可能となる。そして、受信装置３００は干渉キャンセルを具備する装置であるから、中継装置２００の増幅等に起因するｗ１とｗ１’の到来時間差によるＩＳＩ、ＩＣＩを除去できる（後述する）。よって、受信装置３００は、等化後ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）が高くなるように、情報データｗ１を受信することが可能となる。
【００６７】
図８は、図１に示す通信システムにおいて、送信装置１００が受信装置４００に情報データを送信する例を示す図である（図４における＃４、＃９以外のサブフレーム送信時）。
【００６８】
送信装置１００は、受信装置４００へ送信する情報データｗ２と、中継装置２００を制御する中継装置用制御データとを送信する。図８において、実線が情報データ、破線が中継装置用制御データを示す。
【００６９】
中継装置２００は、経路ｒ２を通って到来した中継装置用制御データに基づいて非増幅モードとなり、その後受信した情報データｗ２に対して増幅処理を行わない。したがって、中継装置２００が出力する情報データｗ２（以後、ｗ２’）は、信号電力が小さいため、経路ｒ５を通って受信装置４００には到来しない。また、到来したとしても弱電界となる。
【００７０】
受信装置４００は、経路ｒ４を通って送信装置１００から直接到来する情報データｗ２のみを受信することになる。
【００７１】
これにより、受信装置４００は、情報データｗ２が経路ｒ４及び経路ｒ５の両方から到来することを避けることができる。そして、結果として、干渉除去機能を具備しない受信装置４００に対して、中継装置２００の増幅等に起因するｗ２とｗ２’の到来時間差によるＩＳＩ、ＩＣＩの発生を抑えることができる。よって、受信装置４００は、干渉除去機能を具備しない受信装置の等化後のＳＩＮＲが高くなるように、情報データｗ２を受信することが可能となる。
【００７２】
［送信装置］
図９は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る送信装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００７３】
送信装置１００は、上位レイヤ１０１と、シンボル生成部１０２−１〜１０２−Ｎと、リソースマッピング部１０３と、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１０４と、ＧＩ挿入部１０５と、送信部１０６と、アンテナ部１０７と、制御信号生成部１０８と、パイロット信号生成部１０９とを備える。尚、Ｎは、送信装置１００にリンクすることができる受信装置の数である。図１の通信システムではＮ＝２となる。
【００７４】
なお、送信装置１００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【００７５】
上位レイヤ１０１は、受信装置３００−ｎ（ｎ＝０，１，・・・，Ｎ−１）に送信する情報データをシンボル生成部１０２−ｎに出力する。また、上位レイヤ１０１は、中継装置２００を制御するためデータを含む制御データを制御信号生成部１１０に出力する。なお、上位レイヤ１０１はＭＡＣ層（Media Access Control、媒体アクセス制御）、ネットワーク層などの上位層に位置する機能を有している。
【００７６】
シンボル生成部１０２−ｎは、送信装置１００が受信装置３００−ｎに送信する信号を生成する。シンボル生成部１０２−ｎは、符号部１１１−ｎと、インターリーブ部１１２−ｎと、変調部１１３−ｎとを備えている。
【００７７】
符号部１１１−ｎは、入力された受信装置３００−ｎの情報データに対して、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）、畳込み符号などのいずれかの誤り訂正符号化処理を行う。なお、前記誤り訂正符号化処理は、受信装置３００−ｎに送信する情報データを複数のグループに分割して誤り訂正符号化処理してもよい。誤り訂正符号化処理後の情報データを符号化ビットと呼ぶ。
【００７８】
インターリーブ部１１２−ｎは、周波数選択性フェージングによる受信電力の落ち込みに起因するバースト誤りが生ずるのを改善するために、符号部１１１−ｎから出力される符号化ビットの並び順を入れ替える。変調部１１３−ｎは、インターリーブ部１１２−ｎが出力する符号化ビットをマッピングし、ＢＰＳＫ（Binary Phase Sift Keying：２相位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６値直交振幅変調）、６４ＱＡＭ（64 QuadratureAmplitude Modulation：６４値直交振幅変調）などのデータ変調シンボルを生成する。
【００７９】
制御信号生成部１０８は、上位レイヤ１０１が出力した中継装置用制御データに対して誤り訂正符号化、変調マッピングを行い、制御シンボルを生成する。なお、制御シンボルは、中継装置用制御データに加えて、情報データのＭＣＳ情報、ランク情報など各種制御データを含んでもよい。なお、制御シンボルの生成は、各種制御データ毎に行う。
【００８０】
パイロット信号生成部１０９は、受信装置３００−ｎが伝搬路推定に用いる既知のパイロットシンボルを生成する。
【００８１】
リソースマッピング部１０３は、シンボル生成部１０２−ｎから入力されるデータ変調シンボルと制御シンボルとパイロットシンボルとをサブキャリアにマッピングする。上記で説明した図４、図５は、リソースマッピング部が行うデータ変調シンボルと制御シンボルのマッピングの一例である。
【００８２】
ＩＦＦＴ部１０４は、リソースマッピング部１０３が出力する信号に対してＩＦＦＴ処理を行うことで、それぞれのシンボルを周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
【００８３】
ＧＩ挿入部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４が変換した時間領域の信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加する。例えば、ＩＦＦＴ部１０４が出力する時間領域の信号（有効シンボル）の後半の一部をコピーし、有効シンボルの先頭に付加する。ＧＩを付加した有効シンボルをＯＦＤＭシンボルと呼ぶ。ＧＩ挿入部１０５が出力する信号をｓ（ｔ）とすると、次式（１）で表せる。
【００８４】
【数１】
【００８５】
ただし、ＮｆはＩＦＦＴポイント数、Ｎｃはサブキャリア数、ｃｋ，ｌは第ｌ番目のＯＦＤＭシンボルの第ｋサブキャリアに割り当てられたシンボル、Δｆはサブキャリア間隔、ＴｓはＯＦＤＭシンボル長（ＧＩ長を含む）、ｊは虚数単位である。
【００８６】
送信部１０６は、ＧＩ挿入部１０５が出力するＯＦＤＭシンボルをアナログ信号に変換し（Digital to Analog変換し）、アナログ信号に変換された信号に対して帯域制限を行うフィルタリング処理を行い、さらにフィルタリング処理された信号を送信可能な周波数帯域にアップコンバートし、パワーアンプなどで増幅した後、送信アンテナ部１０７を介して送信する。この送信装置１００が出力する信号をＯＦＤＭＡ信号と呼ぶ。
【００８７】
［中継装置］
図１０は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る中継装置２００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００８８】
中継装置２００は、アンテナ部２０１、２０６と、受信部２０２と、増幅部２０３と、フィルタ部２０４と、送信部２０５と、制御信号検出部２０７とを備える。なお、中継装置２００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【００８９】
受信部２０２は、アンテナ２０１を介して、送信装置１００が送信したＯＦＤＭＡ信号を受信し、増幅処理が可能な周波数帯へダウンコンバートする。ＯＦＤＭ信号は、情報データｗ１と、情報データｗ２と、中継装置用制御データを含む制御データｗ３とを含んで生成されている。
【００９０】
制御信号検出部２０７は、ＯＦＤＭ信号から中継装置用制御データを抽出し、信号検出処理（中継装置用制御データに施されている符号化、変調に対する復号処理、復調処理など）を行う。制御信号検出部２０７は、前記信号検出処理により、その後に受信するＯＦＤＭシンボル、サブフレーム、あるいはフレームに配置されている情報データの宛先である受信装置のカテゴリ情報を検出する。そして、前記カテゴリ情報は増幅部２０３に入力される。
【００９１】
増幅部２０３は、前記カテゴリ情報に基づいて、増幅モード或いは非増幅モードに設定される。そして、設定したモードに従い、受信部２０２から入力されるＯＦＤＭ信号を一定期間増幅して出力、あるいは、一定期間増幅せず、そのまま出力する。モード設定タイミング、一定期間の長さに関しては、上述の説明に従う。
【００９２】
フィルタ部２０４は、増幅部２０３が出力した信号に対して、スプリアスを除去し帯域制限するフィルタリング処理を行う。
【００９３】
送信部２０５は、フィルタ部２０４が出力する信号を、情報データの宛先である受信装置が受信可能な周波数帯域にアップコンバートし、アンテナ部２０６を介して送信する。
【００９４】
［受信装置］
図１１は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る受信装置３００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００９５】
受信装置３００は、受信部３０２と、受信信号記憶部３０３と、干渉除去部３０４と、ＧＩ除去部３０５と、ＦＦＴ部３０６と、伝搬路補償部３０７と、リソースデマッピング部３０８と、復調部３０９と、デインターリーブ部３１０と、復号部３１１と、伝搬路推定部３１２とを備え、受信部３０２にアンテナ部３０１が接続されている。なお、受信装置３００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【００９６】
受信装置３００において、受信部３０２は、アンテナ部３０１を介して送信装置１００及び中継装置２００から送信されたＯＦＤＭ信号を受信すると、信号検出処理などのデジタル信号処理が可能な周波数帯へダウンコンバートし、さらにスプリアスを除去するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換（Analog to Digital変換）して、受信信号記憶部３０３、干渉除去部３０４及び伝搬路推定部３０９に出力する。
【００９７】
伝搬路推定部３１２は、前記送信装置が出力したＯＦＤＭ信号が経路ｒ１、ｒ２及びｒ３を通って受信装置３００に到達する間におけるフェージングなどによる振幅と位相の変動を推定する伝搬路推定を行い、伝搬路推定結果である伝搬路推定値を干渉除去部３０４と伝搬路補償部３０７とに出力する。伝搬路推定は、例えば、受信部３０２が出力する信号に含まれる既知の信号であるパイロットシンボルを用いて行うことができる。
【００９８】
なお、伝搬路推定は、復号部３１１が出力する復号結果を用いる繰り返し伝搬路推定を適用することも可能である。
【００９９】
受信信号記憶部３０３は、受信部３０２が出力する信号を記憶する。また、干渉除去部３０４の干渉除去処理において、繰り返し処理が行われる場合、格納しているこの信号を出力する。
【０１００】
干渉除去部３０４は、伝搬路推定部３１２から出力される伝搬路推定値と、復号部３１１から出力される復号結果とを用いて、受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から出力される信号から干渉成分を除去する処理を繰り返し行う。具体的には、復号部３１１が出力する復号後の符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）を用いて、受信した信号の送信元である送信装置１００が自受信装置に送信したであろう信号レプリカを生成する。さらに、この送信信号レプリカと伝搬路推定部３１２からの伝搬路推定値を用いて干渉レプリカを生成し、受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から出力される信号から減算する。したがって、干渉除去部３０４は、送信装置１００が出力し、経路ｒ１を通って到来したＯＦＤＭ信号と、ｒ２及びｒ３を通って到来したＯＦＤＭ信号との到来時間差に起因する干渉成分（ＩＳＩ、ＩＣＩ）を、復号処理結果を用いて生成した干渉レプリカを用いて除去する（詳細は後述する）。
【０１０１】
ＧＩ除去部３０５は、干渉除去部３０４から出力される干渉成分レプリカを除去した信号のうち、遅延波による歪を回避するために送信装置１００で付加されたガードインターバル区間を除去する。ＦＦＴ部３０６は、ＧＩ除去部３０５がガードインターバル区間を除去した信号を時間領域信号から周波数領域信号に変換するフーリエ変換の処理を行う。伝搬路補償部３０７は、伝搬路推定部３１２による伝搬路推定値を用いてＺＦ（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などによりフェージングによる伝搬路歪を補正する重み係数を算出し、この重み係数をＦＦＴ部３０６からの周波数領域信号に乗算して伝搬路補償をする。この処理を等化処理とも呼ぶ。
【０１０２】
リソースデマッピング部３０８は、伝搬路補償部３０７が出力する信号に対してデマッピング処理を行う。具体的には、伝搬路補償部３０７が出力する信号のうち、自受信装置宛の情報データｗ１がマッピングされているリソースエレメントの信号を抽出する。
【０１０３】
なお、受信機３００は、受信したＯＦＤＭ信号のリソースエレメントにマッピングされている自受信装置のデータ変調シンボル若しくはパイロットシンボルの配置等を、制御データによる通知などにより知ることができる。
【０１０４】
復調部３０９は、リソースデマッピング部３０８が出力する信号（等化後信号）に対して復調処理を行い、軟判定値（符号化ビットＬＬＲ）を出力する。
【０１０５】
復調部３０９の処理を、送信装置１００の変調部１１３−１において情報データｗ１がＱＰＳＫ変調された場合を例として説明する。送信側で送信されたＱＰＳＫのデータ変調シンボルをＸとし、受信側において復調部３０９に入力されるシンボルをＸｃとして説明する。Ｘを構成しているビットをｂ０、ｂ１（ｂ０、ｂ１＝±１）とすると、Ｘは、下記の式（２）で表せる。
【０１０６】
【数２】
【０１０７】
ただし、ｊは虚数単位を表す。そして、Ｘの受信側における推定値Ｘｃからビットｂ０、ｂ１の対数尤度比ＬＬＲであるλ（ｂ０）、λ（ｂ１）は下記の式（３）により求められる。
【０１０８】
【数３】
【０１０９】
ただし、Ｒｅ（Ｘｃ）は複素数の実部を表す。μは伝搬路補償後の等価振幅であり、例えば、第１ＯＦＤＭシンボルの第ｋサブキャリアにおける伝搬路推定値をＨ１（ｋ）、乗算したＭＭＳＥ基準の伝搬路補償重みをＷ１（ｋ）とすると、μはＷ１（ｋ）・Ｈ１（ｋ）となる。
【０１１０】
またλ（ｂ１）は、式（３）、すなわちλ（ｂ０）を求める式において、Ｘｃの実部と虚部を置き換えて求める。なお、１６ＱＡＭなどの他の変調が施されたデータに対しても同様の原理に基づいて算出可能である。また、復調部２２２は、軟判定結果ではなく硬判定結果を算出するようにしてもよい。
【０１１１】
デインターリーブ部３１０は、送信元の送信装置１００のインターリーブ部１１３−１が施したインターリーブのパターンに対応するビット配置の並べ替え、すなわちインターリーブのパターンの逆操作となるビット配置並べ替えを、復調部３０９による軟判定結果のデータ系列に対して行う。
【０１１２】
復号部３１１は、送信元である送信装置１００が施したターボ符号化、畳み込み符号化などの誤り訂正符号化に対する誤り訂正復号処理をデインターリーブ部３１０からの出力信号に対して行い、符号化ビットのＬＬＲ（対数尤度比）などの軟判定出力結果を算出し、所望ユーザの軟判定結果を干渉除去部３０４に入力する。
【０１１３】
図１２は、干渉除去部３０４の一構成例を示す機能ブロック図である。干渉除去部３０４は、減算部３３１と、レプリカ生成部３３２とを備える。レプリカ生成部３３２は、伝搬路推定値および所望ユーザのデータ信号に対する軟判定値（符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲ）を用いて、干渉成分のレプリカ（干渉レプリカ）を生成する。具体的には、復号部３１１が出力する復号後の符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲを用いて、受信した信号の送信元である送信装置１００が自受信装置宛に送信したであろう送信信号レプリカを生成する。さらに、この送信信号レプリカと伝搬路推定部３１２からの伝搬路推定値を用いて干渉レプリカを生成する。減算部３３１は、上記干渉レプリカを、受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から入力される信号から減算する。受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から入力される信号をｒ（ｔ）、第ｉ回目の繰り返し処理における干渉レプリカをｒ＾ｉ（ｔ）とすると、減算部が出力する信号ｒ〜ｉ（ｔ）は、下記式（４）で表せる。なお、「ｒ＾」、「ｒ〜」という表記は、式（４）に表わされているように文字「ｒ」の上に「＾」、「〜」が記載されたものを意味し、後述する「ｓ＾」、「ｃ＾」、「ｈ＾」も同様である。
【０１１４】
【数４】
【０１１５】
ただし、初回処理（ｉ＝０）の場合は、ｒ〜ｉ（ｔ）＝ｒ（ｔ）である。
【０１１６】
図１３は、レプリカ生成部３３２の一構成例を示す機能ブロック図である。レプリカ生成部３３２は、インターリーブ部３４１と、シンボルレプリカ生成部３４２と、ＩＦＦＴ部３４３と、ＧＩ挿入部３４４と、干渉レプリカ生成部３４５とを備える。
【０１１７】
インターリーブ部３４１は、復号部３１１が出力する復号後の符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲを、送信装置１００がデータ変調を施した符号化したデータ信号と同じ並び順に並べ替える。すなわち、送信装置１００のインターリーブ部１１２−１と同じインターリーブパターンで復号部３１１が出力する復号後の符号化ビット対数尤度比ＬＬＲをインターリーブする。すなわち、デインターリーブ部３１０と逆の並べ替えを行う。
【０１１８】
シンボルレプリカ生成部３４２は、インターリーブ部３４１が出力する符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲを用いて所望ユーザの信号に対するデータ変調シンボルのレプリカ（変調シンボルレプリカ）を生成する。例えば、シンボルレプリカ生成部３４２は、送信装置１００の変調部１１３−１の変調方式がＱＰＳＫ変調の場合、ＱＰＳＫ変調シンボルを構成するビットｂ０、ｂ１の対数尤度比をλ（ｂ０），λ（ｂ１）としたとき、下記の式（５）で表されるＱＰＳＫの変調シンボルのレプリカシンボルを生成する。なお、シンボルレプリカ生成部３４２は、１６ＱＡＭなどの他の変調の場合も、同様の原理で変調シンボルレプリカを生成する。
【０１１９】
【数５】
【０１２０】
ＩＦＦＴ部３４３は、シンボルレプリカ生成部３４２が出力する変調シンボルレプリカを、受信したＯＦＤＭ信号において上記変調シンボルレプリカに対応するデータ変調シンボル（自受信装置宛のデータ変調シンボル）が割り当てられているリソースエレメントに該当するＩＦＦＴ入力ポイントにマッピングし、ＩＦＦＴ処理を行うことで、前記変調シンボルレプリカを周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
【０１２１】
ＧＩ挿入部３４４は、ＩＦＦＴ部３４３が変換した時間領域の信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加する。ＧＩ挿入部３４４が出力する信号レプリカｓ＾ｉ（ｔ）は、下記式（６）で表すことができる。
【０１２２】
【数６】
【０１２３】
ただし、ｃ＾ｋ，１は、変調シンボルレプリカである。なお、パイロットシンボル等の既知のシンボルを含んでもよい。
【０１２４】
干渉レプリカ生成部３４５は、ＧＩ挿入部３４４が出力する信号と伝搬路推定値を用いて、受信装置３００が受信するＯＦＤＭ信号が受けた干渉成分の干渉レプリカを生成する。前記干渉成分として、中継装置２００の処理遅延がＧＩ長を超えることに起因するＩＳＩ、ＩＣＩなどがあり、各干渉成分に対して干渉レプリカを生成する。
【０１２５】
たとえば、ＯＦＤＭ信号がＩＳＩを受けている場合、干渉除去部３０４の第ｉ回目の繰り返し処理においてＧＩ挿入部３４４が出力する信号をｓ＾ｉ（ｔ）、伝搬路推定値をｈ＾（ｔ）とすると、干渉レプリカ生成部３４５が生成するシンボル間干渉レプリカｒ＾ｉ（ｔ）（ｔ≦Ｔｓ、ＴｓはＯＦＤＭシンボル長）は、下記式（７）となる。すなわち、干渉レプリカｒ＾ｉは、第ｉ−１回目の繰り返し処理において復号部３１１が出力する符号化ビットＬＬＲから生成した所望ユーザに対する送信信号レプリカを用いて生成され、受信装置が受信したＧＩを超える遅延時間を有する各遅延波において、ＦＦＴ処理を行うＯＦＤＭシンボルの前のＯＦＤＭシンボルであって、ＦＦＴ処理を行うＯＦＤＭシンボル区間に入り込んだ成分のレプリカを足し合わせたものである。上述の干渉レプリカを減算する処理を、自受信装置宛の情報データｗ１が配置されているサブフレームにおいておこなうことで、シンボル間干渉を除去する。
【０１２６】
【数７】
【０１２７】
ただし、初回処理の場合（ｉ＝０）、ｒ＾０（ｔ）＝０であり、ｈ＾ｄは伝搬路推定値のインパルス応答であって、第ｄパスの複素振幅、ｔは時間、τｄは第ｄパス（第ｄ遅延波）の第１パス（先行波）が届いた時点（ＦＦＴ処理の同期ポイント）からの遅延時間、Ｔｇｉは挿入されているガードインターバル長を示す。なお、ｄはτｄ＞Ｔｇｉを満たす場合とする。
【０１２８】
なお、上述では、時間領域の干渉レプリカを受信信号から減算することによりシンボル間干渉の除去を行った場合を示しているが、この場合に限るものではない。例えば、時間領域の干渉レプリカに加え、周波数領域の干渉レプリカを用いてシンボル間干渉の除去を行っても良い。
【０１２９】
受信装置３００は、受信したＯＦＤＭ信号のうち、情報データｗ１がマッピングされたサブフレームに対して上述の各処理を行う。受信装置３００は、情報データｗ１がマッピングされたサブフレームを、送信装置１００から直接到来する信号と中継装置を経由して到来する信号の両方により受信する。
【０１３０】
受信装置３００はＧＩを超える遅延波に起因するＩＳＩ等の干渉除去機能を具備しているから、送信装置１００から直接到来する信号と中継装置２００を経由して到来する信号の両方を受信することにより等化後のＳＩＮＲを大きくすることができる。
【０１３１】
図１４は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る受信装置４００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１３２】
受信装置４００は、受信部３０２と、ＧＩ除去部３０５と、ＦＦＴ部３０６と、伝搬路補償部３０７と、リソースデマッピング部３０８と、復調部３０９と、デインターリーブ部３１０と、復号部３１１と、伝搬路推定部３１２とを備え、受信部３０２にアンテナ部３０１が接続されている。なお、上記受信装置３００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【０１３３】
受信装置４００は、受信装置３００から、受信信号記憶部３０３および干渉除去部３０４の機能を削除した構成であり、その他の部位に関しては同様である。受信装置４００において、受信装置３００と同様の符号を付した部位は同様の機能を有し、以下説明は省略する。
【０１３４】
受信装置４００は、上述の中継装置２００において、情報データｗ２がマッピングされたサブフレームに対してのみ各処理を行う。中継装置２００は、情報データｗ２がマッピングされたサブフレームに対しては非増幅モードで処理する。これにより、受信装置４００は、情報データｗ２を送信装置１００から直接到来する信号により受信する。
【０１３５】
これにより、受信装置４００は中継装置２００を経由して到来する信号に起因する干渉による影響をうけることなく、良好な受信特性を得られる。
【０１３６】
［効果］
本発明の第１の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置は、受信装置に情報データを送信する際、送信する情報データを受信する受信装置のカテゴリに関する情報を、制御データにより中継装置に通知する。前記受信装置のカテゴリは受信装置の受信性能（干渉除去機能の有無）に基づくものである。
【０１３７】
中継装置は、通知を受けた前記カテゴリに関する情報に基づき、情報データを受信する受信装置の受信性能に応じて、該情報データがマッピングされているサブフレームに対して増幅処理するか否かを適応的に選択する。これにより、各受信装置が受信する自受信装置宛の情報データの等化後のＳＩＮＲが最大になるように制御されることになる。
【０１３８】
以上のように、受信装置の受信性能に応じて、中継装置経由で到来する信号を調整することにより、ＧＩを伸ばすことによる伝送効率の低下を生じさせることなく、カバレッジの拡大及びセルのＳＩＮＲの向上を行うことができ、送信装置が構成するセルの平均スループットの向上を図ることができる。
【０１３９】
（第２の実施形態）
［通信システム］
第２の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置、受信装置は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態における中継装置２００を中継装置５００と取り替えることにより実現できる。以下、主に、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１４０】
第２の実施形態では、送信装置１００が、同一のＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアに異なる受信装置宛の情報データをマッピングする。
【０１４１】
図１５は、第２の実施形態において、送信装置１００が各受信装置に送信する情報データをサブフレームにマッピングする例を示す図である。
【０１４２】
図１５は、２４個のサブキャリアと１４個のＯＦＤＭシンボルから構成されるサブフレームを示す。すなわち、サブフレームは、（ｍ、ｎ）、（ｍ＝１〜２４、ｎ＝１〜１４、ただし、ｍはサブキャリア番号、ｎはＯＦＤＭシンボル番号）からなる３３６つのリソースエレメントで構成される。
【０１４３】
送信装置１００は、図９のリソースマッピング部１０３において、所定のサブキャリア数及び所定のＯＦＤＭシンボルからなる範囲を単位として、各受信装置宛の情報データをマッピングする。前記各受信装置の情報データをマッピングする単位をリソースブロックという。
【０１４４】
図１５では、リソースブロックが１２個のサブキャリアと１４個のＯＦＤＭシンボルから構成される場合である。リソースエレメント（ｍ、ｎ）＝（ｍ１、ｎ１）、（ただし、ｍ１＝１〜１２、ｎ１＝１〜１４）からなる範囲を第１のリソースブロックと、リソースエレメント（ｍ、ｎ）＝（ｍ２、ｎ２）、（ただし、ｍ２＝１３〜２４、ｎ２＝１〜１４）からなる範囲を第２のリソースブロックとする。
【０１４５】
図１５において、第１のリソースブロックには受信装置３００に送信する情報データｗ１をマッピングする（斜線塗りつぶし部分）。第２リソースブロックには、受信装置３００以外に送信する情報データがマッピングされている。
【０１４６】
また、図１５では、情報データｗ１に対する中継装置用制御データは、第１のリソースブロックのうち、リソースエレメント（１、１）を割り当てた場合である。
【０１４７】
なお、中継装置用制御データのマッピングは、第１の実施形態同様、当該情報データより前のリソースエレメントであれば、制御対象となる情報データと同一のサブフレームでもよいし、異なるサブフレームでもよい。さらに、異なるフレームでもよい。
【０１４８】
なお、中継装置用制御データのマッピングは、当該情報データ以外を割り当てるリソースブロックに割り当ててもよい。すなわち、前記第２のリソースブロックに割り当てた情報データに対する中継装置用制御データを第１のリソースブロックに割り当ててもよい。
【０１４９】
中継装置２００は、前記制御データｗ３に基づいて、リソースブロック毎に増幅の有無を切替える。
【０１５０】
送信装置１００が図１５で示すサブフレーム構成で送信したＯＦＤＭ信号を、中継装置２００が受信した場合、中継装置２００は、リソースエレメント（１、１）に配置された中継装置用制御データｗ３により、受信装置３００に送信する情報データｗ１が第１のリソースブロックにマッピングされていることを認識する。
【０１５１】
次に、中継装置２００は、第１のサブキャリア〜第１２のサブキャリアの周波数帯域に対して、第４のＯＦＤＭシンボル〜第１４のＯＦＤＭシンボルの期間において、増幅モードとなる。
【０１５２】
［中継装置］
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る中継装置５００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１５３】
中継装置５００は、アンテナ部２０１及び２０６と、受信部２０２と、増幅部５０３と、フィルタ部５０４と、送信部２０５と、制御信号検出部５０７とを備える。中継装置５００は、中継装置２００において、増幅部２０３を増幅部５０３に、フィルタ部２０４をフィルタ部５０４に、制御信号検出部２０７を制御信号検出部５０７に取り替えることにより実現できる。以下、異なる部位について、主に説明する。
【０１５４】
制御信号検出部５０７は、中継装置５００が受信したＯＦＤＭ信号から、中継装置用制御データを抽出し、信号検出処理を行う。制御信号検出部５０７は、前記信号検出処理により、リソースブロック毎にその情報データの宛先である受信装置のカテゴリ情報を認知する。そして、前記カテゴリ情報は増幅部５０３及びフィルタ部５０４に入力される。
【０１５５】
増幅部５０３は、前記カテゴリ情報に基づいて、リソースブロック毎に増幅モードあるいは非増幅モードに設定される。そして、前記設定したモードに従い、受信部２０２から入力されるＯＦＤＭ信号を、一定期間、一定周波数帯域について増幅して出力し、あるいは、一定期間増幅せず、そのまま出力する。
【０１５６】
フィルタ部５０４は、制御信号検出部５０７から入力されたカテゴリ情報に基づいて通過帯域を設定し、前記増幅部５０３が出力した信号に対して、スプリアスを除去し帯域制限するフィルタリング処理を行う。具体的には、増幅モードに設定された周波数帯域幅が通過帯域となるように設定される。
【０１５７】
そして、送信部２０５は、前記フィルタ部５０４が出力する信号を、情報データの宛先である受信装置が受信可能な周波数帯域にアップコンバートし、アンテナ部２０６を介して送信する。
【０１５８】
［効果］
本発明の第２の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置は、受信装置に情報データを送信する際、送信する情報データを受信する受信装置のカテゴリに関する情報を、制御データにより中継装置に通知する。前記受信装置のカテゴリは受信装置の受信性能（干渉除去機能の有無）に基づくものである。
【０１５９】
中継装置は、通知を受けた前記カテゴリに関する情報に基づき、情報データを受信する受信装置の受信性能に応じて、該情報データがマッピングされているリソースブロック毎に増幅処理するか否かを適応的に選択する。これにより、各受信装置が受信する自受信装置宛の情報データの等化後のＳＩＮＲが最大になるように制御されることになる。
【０１６０】
以上のように、受信装置の受信性能に応じて、中継装置経由で到来する信号を調整することにより、ＧＩを伸ばすことによる伝送効率の低下を生じさせることなく、カバレッジの拡大及びセルのＳＮＲ向上を行うことができ、送信装置が構成するセルの平均スループットの向上を図ることができる。
【０１６１】
（第３の実施形態）
［通信システム］
第３の実施形態における通信システムは、第１の実施形態と同様の機能部位から構成される。第３の実施形態における送信装置の制御信号生成部１０８は、増幅モード／非増幅モードの情報に加え、切替モードとなる旨の情報を含む制御データを生成する。また、第３の実施形態における中継装置の制御信号検出部２０７は、増幅モード／非増幅モードの検出に加え、切替モードか否かの検出を、受信した中継装置用制御データにより行う。以下、主に、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１６２】
図１７は、第３の実施形態において、送信装置１００が受信装置３００及び受信装置４００へ情報データを送信し、中継装置２００に中継装置用制御データを送信するフレームフォーマットの一例を示す図である。図１７のフレームは、１０個のサブフレームから構成されている。
【０１６３】
第３の実施形態では、中継装置用制御データが配置されると、それ以後のサブフレームにおいて、一定間隔で、サブフレームに決められた受信装置カテゴリの情報データを配置するモードとなる（以下、切替モードという）。切替モードの切替間隔は、予め定められる。送信装置１００のリソースマッピング部１０３は、定められた受信装置カテゴリに属する受信装置の情報データをサブフレームにマッピングする。
【０１６４】
図１７のフレームフォーマットでは、第３番目のサブフレームを構成するリソースエレメントに中継装置制御データを配置している（黒塗部）。そして、第３番目のサブフレーム以後のサブフレームにおいては切替モードとなり、１サブフレーム間隔で高性能な受信機能を具備する受信装置用（カテゴリＡに属する受信装置用）にサブフレームが割り当てられている（斜線部）。
【０１６５】
なお、切替モードは解除通知を行うまで継続することができる。また、切替モードはフレームを跨いで継続することも可能である。
【０１６６】
中継装置２００は、中継装置用制御データにより切替モードとなったことを認知すると、定められたタイミングで増幅の有無を切替える。
【０１６７】
図１８は、第３の実施形態の中継装置２００の動作についてのフローチャートである。
【０１６８】
中継装置２００は、送信装置１００から中継装置用制御データを受信し（Ｓ２０１）、増幅等に関するモードについての情報を取得する。前記モードについての情報において、切替モードである旨の通知を受けた場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、前記中継装置用制御データを受けたサブフレーム以後のフレームにおいて、定められた間隔に従い、受信した情報データを増幅し、出力する（Ｓ２０３）。
【０１６９】
図１７のフレームフォーマットでは、定められた間隔に従い、増幅の有無を切替えることにより、受信した情報データを増幅し第３番目のサブフレーム以後のサブフレームにおいて、偶数番目のサブフレームに配置した情報データは増幅される。一方、奇数番目のサブフレームは増幅されず、そのまま出力される。
【０１７０】
この増幅の有無の切替は、解除通知を送信装置１００から受けるまで継続する（Ｓ２０５のＮｏ）。解除通知を受けると（Ｓ２０５のＹｅｓ）、切替モードは終了し、通常モードに戻り、中継装置用制御データの送信を待つことになる。
【０１７１】
一方、前記モードについての情報において、切替モード以外である旨の通知を受けた場合（Ｓ２０２のＮｏ）、通常モードとなり（Ｓ２０６）、中継装置用制御データがサブフレーム毎に通知するカテゴリ情報に基づいて増幅モード／非増幅モードを選択することになる（Ｓ２０７）。そして、選択したモードで増幅等の処理がなされる（Ｓ２０８）。
【０１７２】
なお、上述では、通常モードにおいて、増幅モード／非増幅モードを選択することとしているが、通常モード時において、増幅モード或いは非増幅モードのどちらかに固定してもよい。
【０１７３】
［効果］
第３の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置は、フレームを構成するサブフレームに、一定間隔で、決められた受信装置カテゴリの情報データを配置する切替モードを有し、前記切替モードである場合、制御データによりその旨を中継装置に通知する。前記受信装置のカテゴリは受信装置の受信性能（干渉除去機能の有無）に基づくものである。
【０１７４】
中継装置は、通知を受けたモードに基づき、決められた間隔で増幅／非増幅を切替える。すなわち、中継装置は、一定間隔で配置された情報データの受信装置カテゴリが干渉除去機能を具備するカテゴリである場合、一定間隔で配置された情報データのフレーム区間は増幅し、その他の区間は非増幅となる。これにより、各受信装置が受信する自受信装置宛の情報データの等化後のＳＩＮＲが最大になるように制御されることになる。
【０１７５】
以上のように、一定間隔で配置された情報データの受信装置カテゴリに応じて、中継装置経由で到来する信号を調整することにより、ＧＩを伸ばすことによる伝送効率の低下を生じさせることなく、カバレッジの拡大及びセルのＳＮＲの向上を行うことができ、送信装置が管轄するセルの平均スループットの向上を図ることができる。
【０１７６】
（第４の実施形態）
［通信システム］
第４の実施形態の通信システムでは、送信装置は、送信する情報データの宛先である受信装置のカテゴリに応じて、送信電力を制御する。
【０１７７】
具体的には、干渉除去機能を具備しない受信装置に対して送信する情報データを送信する場合、干渉除去機能を具備した受信装置に対して送信する情報データより大きな送信電力で送信する。
【０１７８】
たとえば、図２において、送信装置１００が、カテゴリＡの受信装置へ情報データを送信する場合の送信電力をｘとすると、カテゴリＢの受信装置に情報データを送信する時の送信電力はｘ＋ａ（ａ＞０）とする。ｘは、情報データを送信する際の、ＭＣＳ、ランクレベル、空間多重数などにより決められる。ａは、受信装置のカテゴリにより決められる。ａは、予めシステムにおいて決めておいてもよい。
【０１７９】
第４の実施形態の送信装置が、図４のフレームフォーマットで情報データを送信する場合、第４のサブフレームと第９のサブフレームでの情報データの送信時は送信電力ｘで送信し、第４のサブフレームと第９のサブフレームを除くサブフレームを送信時においては、送信電力ｘ＋ａで情報データを送信する。
【０１８０】
第４の実施形態の送信装置が、図１７のフレームフォーマットで情報データを送信する場合、第４のサブフレーム、第６のサブフレーム、第８のサブフレームでの情報データの送信時は送信電力ｘで送信し、前記フレームを除くサブフレームを送信時においては、送信電力ｘ＋ａで情報データを送信する。
【０１８１】
第４の実施形態の通信システムは、図１において、送信装置１００を送信装置６００にすることにより実現できる。中継装置及び受信装置は、第１の実施形態〜第３の実施形態で示した中継装置及び受信装置で実現できる。以下、主に、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１８２】
［送信装置］
図１９は、本発明の第４の実施形態に係る送信装置６００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１８３】
送信装置６００は、上位レイヤ６０１、シンボル生成部１０２−１〜１０２−Ｎ、リソースマッピング部１０３、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１０４、ＧＩ挿入部１０５、送信部６０６、アンテナ部１０７、制御信号生成部１０８から構成される。
【０１８４】
送信装置６００は、送信装置１００から上位レイヤ１０１を上位レイヤ６０１に、送信部１０６を送信部６０６に置き換えることにより実現できる。以下、主に、異なる部位について説明する。
【０１８５】
上位レイヤ６０１は、各受信装置に送信する情報データ及び中継装置を制御する制御データに加え、各サブフレームに配置する情報データを受信する受信装置のカテゴリ情報を送信部６０６に出力する。
【０１８６】
送信部６０６は、上位レイヤ６０１が出力するカテゴリ情報に基づいて、送信電力を制御する。
【０１８７】
例えば、干渉除去機能を具備しない受信装置４００への情報データを送信する旨の通知があると、前記情報データを送信する期間において、パワーアンプなどの増幅の増幅率を上げる。前記増幅率は、アンテナ部１０７から送信する送信電力（例えば、ｘ、ｘ＋ａ）に基づいて設定される。
【０１８８】
［効果］
第４の実施形態では、中継装置を経由する経路により信号を受信しない受信装置に対して、送信装置から直接到来する信号の受信電力を向上することが可能となる。これにより、中継装置を経由する経路により信号を受信しないことによる受信電力の低下を抑えることができる。
【０１８９】
第１〜第４の実施の形態で説明した機能を実現するための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各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１９０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【０１９１】
また、「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むものとする。また前記プログラムは、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良い。
【０１９２】
また、図９及び図１９における送信装置の全部または一部と、図１０及び図１６における中継装置の全部または一部と、図１１、図１４、における受信装置の全部または一部との機能を集積回路に集約して実現してもよい。送信装置、中継装置及び受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、又は全部を集積してチップ化してもよい。また、チップ化した送信装置、中継装置及び受信装置の各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路を集積してもよい。指定、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
本発明は、送信装置、中継装置、通信システム、送信方法、中継方法及び通信方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１９４】
１００、６００ 送信装置
１０１、６０１ 上位レイヤ
１０２−ｎ シンボル生成部
１０３ リソースマッピング部
１０４ ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部
１０５ ＧＩ挿入部
１０６、６０６ 送信部
１０７ アンテナ部
１０８ 制御信号生成部
１０９ パイロット信号生成部
１１１−ｎ 符号部
１１２−ｎ インターリーブ部
１１３−ｎ 変調部
２００、５００ 中継装置
２０１、２０６ アンテナ部
２０２ 受信部
２０３、５０３ 増幅部
２０４、５０４ フィルタ部
２０５ 送信部
２０７、５０７ 制御信号検出部
３００、４００ 受信装置
３０１ アンテナ部
３０２ 受信部
３０３ 受信信号記憶部
３０４ 干渉除去部
３０５ ＧＩ除去部
３０６ ＦＦＴ部
３０７ 伝搬路補償部
３０８ リソースデマッピング部
３０９ 復調部
３１０ デインターリーブ部
３１１ 復号部
３１２ 伝搬路推定部
３３１ 減算部
３３２ レプリカ生成部
３４１ インターリーブ部
３４２ シンボルレプリカ生成部
３４３ ＩＦＦＴ部
３４４ ＧＩ挿入部
３４５ 干渉レプリカ生成部
ｒ１〜ｒ５ 経路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、中継装置、通信システム、送信方法、中継方法及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの移動通信システムでは、例えば、都市部において基地局を配した場合、ビル陰などの不感地域あるいは弱電界地域の発生により、一基地局が移動局と接続できるエリアの縮小あるいは前記エリアにおいて基地局と接続する移動局の平均受信信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal to Noise Ratio）の低下が生じる。また、伝送レートの高速化が要求されるにつれ、システム帯域が高周波数帯へと移行し、その結果、一基地局がカバーできるエリアの縮小が生じる。
【０００３】
これらの不感地域あるいは弱電界地域の解消を低い導入・運用コストで実現する手段として、リピータ伝送、ＡＦリレー伝送（以下、中継伝送という。）がある。中継伝送は、リピータあるいはＡＦリレー局（以下、中継装置という。）を基地局及び不感地域あるいは弱電界地域から比較的見通しのよいところに配置することにより実現する。中継装置は、受信した無線信号を、復調等のディジタル信号処理は行わず、そのまま増幅した後、出力する。例えば、下りリンクの場合、中継装置は、基地局（送信装置）から受信した無線信号を増幅した後、その信号を不感地域あるいは弱電界地域にある移動局（受信装置）に対して送信する。上述の中継伝送において、移動局が受信する無線信号は、基地局から直接到来する信号と、中継装置を経由して到来する信号とからなる（非特許文献１参照）。
【０００４】
図２０は、下りリンクにおける中継伝送を説明する図である。移動局１００２は、基地局１０００が送信した信号を、経路ｒｒ１あるいは経路ｒｒ３、またはその両方の経路を通して受信する。移動局が経路ｒｒ３からのみ受信できる環境を閉空間と呼び、経路ｒｒ１と経路ｒｒ３の両方から受信できる環境を開空間と呼ぶ。移動局１００２が経路ｒｒ３を通して受信する信号は、中継装置１００１が経路ｒｒ２により基地局１０００から受信した信号を増幅、フィルタリング（帯域制限）した後、出力した信号である。そして、前記経路ｒｒ３を通して到来する信号は、中継装置１００１における増幅、フィルタリングに起因する処理遅延により、経路ｒｒ１を通して到来する信号より到来時間が遅れる。
【０００５】
ここで、基地局１０００が、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調された信号（以下、ＯＦＤＭ信号と呼ぶ。）を送信する場合を考える。ＯＦＤＭ信号は、マルチキャリア化とガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）の挿入によって、高速デジタル信号伝送におけるマルチパスフェージングの影響を軽減することができる。しかしながら、ガードインターバル区間を越える遅延波が存在すると、前のシンボルが高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）区間に入り込むことにより生じるシンボル間干渉（ＩＳＩ：Inter Symbol Interference）や、高速フーリエ変換区間にシンボルの切れ目、つまり信号の不連続区間が入ることによって生じるキャリア間干渉（ＩＣＩ：Inter Carrier Interference）が生じ、特性劣化の原因となる。図２０の中継伝送においては、中継装置１００１の処理時間がＧＩ長より長い場合、移動局１００２が経路ｒｒ１を通して受信する信号が、経路ｒｒ３を通して受信する信号よりＧＩ長以上遅れて到来することになり、ＩＳＩ、ＩＣＩが発生し、特性劣化が生じる。これにより、中継装置の配置は、経路ｒｒ１から到来する信号の電力が非常に弱い屋内等の閉空間に限られるという問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（ＵＴＲＡ）ｒｅｐｅａｔｅｒ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ａｎａｌｙｓｉｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ ７）”３ＧＰＰ ＴＲ２５．９５６ ｖ７．０．０（２００７−０６）
【非特許文献２】Ｒ４−０７１９１７，３ＧＰＰ ＴＳＧ−ＲＡＮ ＷＧ４（Ｒａｄｉｏ） Ｍｅｅｔｉｎｇ ＃４５ Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ，５−９ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００７ URL: http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG4_Radio/TSGR4_45/Docs/
【非特許文献３】Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ４ ｍｅｅｔｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ４５ Ｊｅｊｕ，Ｋｏｒｅａ， ５−９ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００７ URL: http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG4_Radio/TSGR4_45/Report/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらのＩＳＩ、ＩＣＩによる特性劣化を改善する方法として、中継装置の処理時間よりも長いＧＩ（Ｌｏｎｇ ＧＩ）を付加したＯＦＤＭ信号を送信する方法が非特許文献２、非特許文献３に記載されている。この方法により、前記到来時間差がＧＩ長以内に収まるようにすることで、干渉を抑制できる。しかしながら、非特許文献２、３に記載の技術では、中継伝送を行う場合、通常より長いＧＩを用いるため、ＧＩの挿入損失が増大し、伝送効率が低下してしまうという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、中継伝送において、ＧＩ長を延伸することなく、到来時間が大きく遅れることに起因するＩＳＩ、ＩＣＩ等の干渉の影響なく通信することができる送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法、中継方法、受信方法及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、情報データを送信する送信装置と、前記情報データを受信する受信装置と、前記情報データを受信し、前記受信装置に中継する中継装置とを備え、前記送信装置は、前記中継装置に前記情報データについての制御データを送信することを特徴とする通信システムが提供される。
【００１０】
前記制御データは、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含み、前記中継装置は、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えることが好ましい。
【００１１】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅することが好ましい。
【００１２】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備していない前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅しないことが好ましい。
【００１３】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることが好ましい。
【００１４】
前記送信装置は、前記制御データを前記情報データ毎に送信することが好ましい。
【００１５】
前記送信装置は、前記情報データをサブフレーム毎に送信することが好ましい。
【００１６】
前記送信装置は、前記情報データをリソースブロック毎に送信することが好ましい。
【００１７】
前記送信装置は、一定間隔で異なるカテゴリの前記受信装置へ前記情報データを送信する旨の前記制御データを送信し、前記中継装置は、前記一定間隔で、前記情報データを増幅するか否かを切り替えることが好ましい。
【００１８】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅することが好ましい。
【００１９】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備していない前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅しないことが好ましい。
【００２０】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることが好ましい。
【００２１】
前記送信装置は、前記受信装置のカテゴリに基づいて、送信する前記情報データの送信電力を変えることが好ましい。
【００２２】
前記受信装置のカテゴリは、干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリ及び干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリを含み、前記送信装置は、前記干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力を、前記干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力より大きく設定することが好ましい。
【００２３】
本発明の他の一観点によれば、中継装置に送信する、情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御データを生成する制御データ生成部と、前記情報データ及び前記制御データを送信する送信部とを具備することを特徴とする送信装置が提供される。
【００２４】
本発明の他の一観点によれば、送信装置が送信する制御データから、前記送信装置が送信する情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出する制御データ検出部と、前記検出したカテゴリ情報に基づいて、前記情報データを増幅するか否かを切り替える増幅部と、前記情報データを送信する送信部とを具備することを特徴とする中継装置が提供される。
【００２５】
本発明の他の一観点によれば、送信装置が情報データ及び制御データを送信するステップと、中継装置が前記情報データ及び前記制御データを受信するステップと、前記中継装置が、前記制御データから前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出するステップと、前記中継装置が、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、前記中継装置が、前記情報データを送信するステップと、前記受信装置が前記情報データを受信するステップとを含むことを特徴とする通信方法が提供される。
【００２６】
本発明の他の一観点によれば、送信装置が、情報データを受信装置及び中継装置に送信するステップと、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報を前記中継装置に送信するステップとを含むことを特徴とする送信方法が提供される。
【００２７】
本発明の他の一観点によれば、中継装置が、情報データと、前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報とを受信するステップと、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、前記情報データを送信するステップとを含むことを特徴とする中継方法が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、中継伝送において、送信装置から直接到来する信号と中継装置を介して到来する信号とを有する環境においても、ＧＩ長を伸ばすことなく干渉による特性劣化を回避できる。よって、ＧＩ長を伸ばすことによる伝送効率の低下を抑えながら、中継装置を配することによる平均セルスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】通信システムの下りリンクを説明する図である。
【図２】受信装置のカテゴリ分けの例を示す表である。
【図３】受信装置のカテゴリ分けの他の例を示す表である。
【図４】フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図５】サブフレームの構成例を示す図である。
【図６】中継装置２００が増幅の有無を選択する場合のフローチャートである。
【図７】送信装置１００が受信装置３００に情報データを送信する例を示す図である。
【図８】送信装置１００が受信装置４００に情報データを送信する例を示す図である。
【図９】送信装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】中継装置２００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】受信装置３００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１２】干渉除去部３０４の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１３】レプリカ生成部３３２の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１４】受信装置４００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１５】情報データをサブフレームにマッピングする例を示す図である。
【図１６】中継装置５００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図１７】フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図１８】中継装置２００の動作についてのフローチャートである。
【図１９】送信装置６００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【図２０】下りリンクにおける中継伝送を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、情報データを送信する送信装置と、異なるカテゴリに属する複数の受信装置とからなり、前記受信装置の１または２以上は前記情報データを中継装置を介して受信する通信システムにおいて適用できる。
【００３１】
図１は、基地局（ｅＮｏｄｅＢ）のセル内に１つの中継装置と、カテゴリの異なる２つの移動局とが存在する通信システムの下りリンクを説明する図である。基地局が前記送信装置に、移動局が前記受信装置に該当する。
【００３２】
送信装置１００は、受信装置３００及び受信装置４００に対して無線信号（ＲＦ信号）により情報データを送信する。中継装置２００は、送信装置１００から受信した前記無線信号を増幅、フィルタリングした後、出力する。
【００３３】
ｒ１、ｒ４は、送信装置１００が送信した無線信号が受信装置３００あるいは受信装置４００へ直接到来する経路、ｒ２は、送信装置１００が送信した無線信号が中継装置２００へ到来する経路、ｒ３、ｒ５は、送信装置１００が送信した無線信号が中継装置２００を介して到来する場合における中継装置２００と受信装置３００の間あるいは中継装置２００と受信装置４００の間の経路である。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態に係る通信システムにおける受信装置のカテゴリ分けの例を示す表である。カテゴリＡに属する受信装置は、カテゴリＢに属する受信装置よりも高性能な受信機能を備えている。すなわち、カテゴリＡに属する受信装置は干渉キャンセラを備え、カテゴリＢに属する受信装置は干渉キャンセラを備えない。
【００３５】
受信装置のカテゴリの区分けは、通信システムの通信機能、通信パラメータの拡張によるものでもよい。例えば、カテゴリＡの受信装置が、カテゴリＢの受信装置の通信機能や通信パラメータを拡張した規格に準拠した受信装置である場合（例えば、カテゴリＡがＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）−Ａｄｖａｎｃｅｄ、カテゴリＢがＬＴＥ（図３））などが該当する。
【００３６】
なお、図２ではキャンセラの有無でカテゴリ分けしているが、キャンセラの種類あるいは性能でさらにカテゴリ分けすることもできる。
【００３７】
図１において、受信装置３００はカテゴリＡに属する受信装置であり、受信装置４００はカテゴリＢに属する受信装置であるとする。
【００３８】
以下の実施形態では、図１の通信システムにおいて本発明を適用した場合について説明する。
【００３９】
なお、以下では、受信装置は、送信装置に対して上りリンクの制御データにより送信装置とのリンク接続を要求し、受信装置と送信装置との間でリンク接続が完了しているとして説明する。
【００４０】
なお、本発明の適用は、図１の通信システムに限定されるものではない。例えば、中継装置２００として、経路ｒ２において光ファイバーなどの有線で接続された無線装置（光張出し無線装置、ＲＲＥ：Remote Radio Equipment）に置き換えても適用可能である。
【００４１】
なお、以下では、送信装置が送信する無線信号がＯＦＤＭ信号である場合で説明するが、ＳＣ−ＦＤＭＡなどのシングルキャリアにおいても適用可能である。
【００４２】
（第１の実施形態）
［通信システム］
図１において、本発明における第１の実施形態では、送信装置１００は、受信装置３００へ送信する情報データｗ１、受信装置４００へ送信する情報データｗ２及び中継装置２００を制御する中継装置用制御データｗ３を送信する。情報データｗ１、情報データｗ２及び制御データｗ３は、経路ｒ２を通って中継装置２００へ到達する。また、情報データｗ１は、経路ｒ１を通って受信装置３００に到達する。また、情報データｗ２は、経路ｒ４を通って受信装置４００に到達する。制御データｗ３は、図２の受信装置カテゴリに関する情報（中継装置用制御データ）を含む制御データである。
【００４３】
図４は、送信装置１００が受信装置３００及び受信装置４００へ情報データを送信し、中継装置２００へ中継装置用制御データを送信するフレームフォーマットの一例を示す図である。
【００４４】
図４のフレームは、１０個のサブフレームから構成されている。各受信装置に送信する情報データは、前記サブフレーム毎に割り当てられる。図４は、５番目及び１０番目のサブフレーム（斜線部）に受信装置３００へ送信する情報データｗ１を割り当て、それ以外のサブフレーム（白抜き部）には受信装置４００へ送信する情報データｗ２を割り当てるようにスケジューリングした場合である。前記スケジューリングにおいて、各受信装置に割り当てるサブフレーム数、割り当てる位置は、各受信装置のＱｏｓ（Quality if Service）、各受信装置が送信装置１００に通知するＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＲＩ（Rank Indicator）などの制御情報をもとに決定される。
【００４５】
また、前記情報データの割合は、予め定めておくことも可能である。この場合、予め定めた割当に基づいて、情報データｗ１、ｗ２をマッピングする。
【００４６】
図５は、サブフレームの構成例を示す図である。サブフレームは、１４個のＯＦＤＭシンボルから構成されている。図５のサブフレームにおいて、１個のサブキャリアと１個のＯＦＤＭシンボルとからなる単位をリソースエレメントと呼ぶ。
【００４７】
１４個のＯＦＤＭシンボルのうち、４番目乃至１４番目のＯＦＤＭシンボルに、受信装置３００または受信装置４００へ送信する情報データ信号を割り当てる（網掛け部）。すなわち、図４の５番目及び１０番目のサブフレームにおける４個目乃至１４個目のＯＦＤＭシンボルには、受信装置３００に送信する情報データｗ１がマッピングされ、それ以外のサブフレームにおける４番目乃至１４番目のＯＦＤＭシンボルには、受信装置４００に送信する情報データｗ２がマッピングされる。
【００４８】
中継装置２００を制御する中継装置用制御データは、制御の対象となる情報データが配置されるＯＦＤＭシンボル以前のリソースエレメントにマッピングされる。中継装置用制御データのマッピングは、制御対象となる情報データと同一のサブフレームにしてもよいし、異なるサブフレームにしてもよい。さらには、異なるフレームにしてもよい。
【００４９】
すなわち、中継装置用制御データは、制御の対象となる情報データが配置されるＯＦＤＭシンボルより前のリソースエレメントであれば、サブフレームをまたいでマッピングすることができる。
【００５０】
例えば、制御対象となる情報データと異なるサブフレームに中継装置用制御データを配置する場合、図４において、＃４のサブフレームに割り当てられた情報データに対する中継装置用制御データは、＃０乃至＃３のサブフレームのいずれかのリソースエレメントにマッピングすることになる。
【００５１】
図５は、中継装置用制御データを、対象となる情報データと同一のサブフレームにマッピングした例である。４番目乃至１４番目のＯＦＤＭシンボルに割り当てられた情報データに対する中継装置用制御データｗ３は、１番目乃至３番目のＯＦＤＭシンボルのいずれかのリソースエレメントに割り当てる（例えば、図５における黒塗り部）。
【００５２】
上記の中継装置用制御データの送信により、送信装置１００は、各サブフレームにマッピングした情報データの宛先となる受信装置のカテゴリを中継装置に通知する。
【００５３】
上記では、受信装置カテゴリの中継装置への通知をサブフレーム毎に毎回行っているが、最初のサブフレームにマッピングした中継装置用制御データにより、以後のサブフレームにマッピングする情報データの宛先となる受信装置のカテゴリを通知することもできる。
【００５４】
なお、図５において、受信装置が伝搬路推定するために用いるパイロットシンボルが、図中のいずれかのリソースエレメントに配置される。例えば、サブフレームを構成するリソースエレメントに一定間隔でパイロットシンボルをばらまく、スキャッタードパイロットなどがある。パイロットシンボルを構成する符号系列は、アダマール符号、ＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列などの直交した系列であることが好ましい。
【００５５】
中継装置２００は、前記制御データｗ３に基づいて、受信した情報データ毎に増幅の有無を切替える。
【００５６】
図６は、中継装置２００が増幅の有無を選択する場合のフローチャートである。
【００５７】
中継装置２００は、送信装置１００から中継装置用制御データを受信すると（Ｓ１０１）、その後に送信装置１００が送信する情報データの宛先のカテゴリに関する情報を取得する。
【００５８】
前記カテゴリに関する情報において、送信装置１００が送信する情報データの宛先が高性能な受信装置（カテゴリＡ）である旨の通知を受けた場合（Ｓ１０２のＡ）、中継装置は増幅モードとなり（Ｓ１０３）、一定期間、受信した情報データに対して増幅、フィルタリングし、出力する（Ｓ１０４）。
【００５９】
一方、中継装置２００は、送信装置１００から送信装置１００が送信する情報データの宛先が通常の受信装置（カテゴリＢ）である旨の通知を受けた場合（Ｓ１０２のＢ）、非増幅モードとなり（Ｓ１０５）、受信した情報データを増幅せず、フィルタリングした後、出力する（Ｓ１０６）。中継装置２００は、前記非増幅モードにおいて、受信した情報データの出力をやめることもできる。
【００６０】
前記一定期間の長さと、増幅モードあるいは非増幅モードを開始するタイミングとは、前記制御データｗ３により通知することもできる。
【００６１】
また、前記一定期間の長さと、増幅モードあるいは非増幅モードを開始するタイミングとは、通信システムの仕様として、予め定めておくこともできる。
【００６２】
送信装置１００が図４、図５のフレームフォーマットに基づいて信号を送信した場合、中継装置２００は、＃４及び＃９のサブフレーム期間は増幅モードとなり、その他のサブフレーム期間は非増幅モードとなる。
【００６３】
図７は、図１に示す通信システムにおいて送信装置１００が受信装置３００に情報データを送信する例を示す図である（図４における＃４、＃９のサブフレーム送信時）。
【００６４】
送信装置１００は、受信装置３００へ送信する情報データｗ１と、中継装置２００を制御する中継装置用制御データとを送信する。図７において、実線が情報データ、破線が中継装置用制御データを示す。
【００６５】
中継装置２００は、経路ｒ２を通って到来した中継装置用制御データに基づいて増幅モードに切替り、その後受信した情報データｗ１の増幅等を行う。前記増幅した情報データｗ１（以後、ｗ１’とする。）は、経路ｒ３を通って受信装置３００に到来する。
【００６６】
受信装置３００は、経路ｒ３を通って到来する情報データｗ１’と、経路ｒ１を通って送信装置１００から直接到来する情報データｗ１とを受信する。ｗ１’とｗ１は同様の情報データであるから、受信装置３００は高い信号電力で情報データｗ１を受信することが可能となる。そして、受信装置３００は干渉キャンセルを具備する装置であるから、中継装置２００の増幅等に起因するｗ１とｗ１’の到来時間差によるＩＳＩ、ＩＣＩを除去できる（後述する）。よって、受信装置３００は、等化後ＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Ratio）が高くなるように、情報データｗ１を受信することが可能となる。
【００６７】
図８は、図１に示す通信システムにおいて、送信装置１００が受信装置４００に情報データを送信する例を示す図である（図４における＃４、＃９以外のサブフレーム送信時）。
【００６８】
送信装置１００は、受信装置４００へ送信する情報データｗ２と、中継装置２００を制御する中継装置用制御データとを送信する。図８において、実線が情報データ、破線が中継装置用制御データを示す。
【００６９】
中継装置２００は、経路ｒ２を通って到来した中継装置用制御データに基づいて非増幅モードとなり、その後受信した情報データｗ２に対して増幅処理を行わない。したがって、中継装置２００が出力する情報データｗ２（以後、ｗ２’）は、信号電力が小さいため、経路ｒ５を通って受信装置４００には到来しない。また、到来したとしても弱電界となる。
【００７０】
受信装置４００は、経路ｒ４を通って送信装置１００から直接到来する情報データｗ２のみを受信することになる。
【００７１】
これにより、受信装置４００は、情報データｗ２が経路ｒ４及び経路ｒ５の両方から到来することを避けることができる。そして、結果として、干渉除去機能を具備しない受信装置４００に対して、中継装置２００の増幅等に起因するｗ２とｗ２’の到来時間差によるＩＳＩ、ＩＣＩの発生を抑えることができる。よって、受信装置４００は、干渉除去機能を具備しない受信装置の等化後のＳＩＮＲが高くなるように、情報データｗ２を受信することが可能となる。
【００７２】
［送信装置］
図９は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る送信装置１００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００７３】
送信装置１００は、上位レイヤ１０１と、シンボル生成部１０２−１〜１０２−Ｎと、リソースマッピング部１０３と、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１０４と、ＧＩ挿入部１０５と、送信部１０６と、アンテナ部１０７と、制御信号生成部１０８と、パイロット信号生成部１０９とを備える。尚、Ｎは、送信装置１００にリンクすることができる受信装置の数である。図１の通信システムではＮ＝２となる。
【００７４】
なお、送信装置１００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【００７５】
上位レイヤ１０１は、受信装置３００−ｎ（ｎ＝０，１，・・・，Ｎ−１）に送信する情報データをシンボル生成部１０２−ｎに出力する。また、上位レイヤ１０１は、中継装置２００を制御するためデータを含む制御データを制御信号生成部１１０に出力する。なお、上位レイヤ１０１はＭＡＣ層（Media Access Control、媒体アクセス制御）、ネットワーク層などの上位層に位置する機能を有している。
【００７６】
シンボル生成部１０２−ｎは、送信装置１００が受信装置３００−ｎに送信する信号を生成する。シンボル生成部１０２−ｎは、符号部１１１−ｎと、インターリーブ部１１２−ｎと、変調部１１３−ｎとを備えている。
【００７７】
符号部１１１−ｎは、入力された受信装置３００−ｎの情報データに対して、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check：低密度パリティ検査）、畳込み符号などのいずれかの誤り訂正符号化処理を行う。なお、前記誤り訂正符号化処理は、受信装置３００−ｎに送信する情報データを複数のグループに分割して誤り訂正符号化処理してもよい。誤り訂正符号化処理後の情報データを符号化ビットと呼ぶ。
【００７８】
インターリーブ部１１２−ｎは、周波数選択性フェージングによる受信電力の落ち込みに起因するバースト誤りが生ずるのを改善するために、符号部１１１−ｎから出力される符号化ビットの並び順を入れ替える。変調部１１３−ｎは、インターリーブ部１１２−ｎが出力する符号化ビットをマッピングし、ＢＰＳＫ（Binary Phase Sift Keying：２相位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６値直交振幅変調）、６４ＱＡＭ（64 QuadratureAmplitude Modulation：６４値直交振幅変調）などのデータ変調シンボルを生成する。
【００７９】
制御信号生成部１０８は、上位レイヤ１０１が出力した中継装置用制御データに対して誤り訂正符号化、変調マッピングを行い、制御シンボルを生成する。なお、制御シンボルは、中継装置用制御データに加えて、情報データのＭＣＳ情報、ランク情報など各種制御データを含んでもよい。なお、制御シンボルの生成は、各種制御データ毎に行う。
【００８０】
パイロット信号生成部１０９は、受信装置３００−ｎが伝搬路推定に用いる既知のパイロットシンボルを生成する。
【００８１】
リソースマッピング部１０３は、シンボル生成部１０２−ｎから入力されるデータ変調シンボルと制御シンボルとパイロットシンボルとをサブキャリアにマッピングする。上記で説明した図４、図５は、リソースマッピング部が行うデータ変調シンボルと制御シンボルのマッピングの一例である。
【００８２】
ＩＦＦＴ部１０４は、リソースマッピング部１０３が出力する信号に対してＩＦＦＴ処理を行うことで、それぞれのシンボルを周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
【００８３】
ＧＩ挿入部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４が変換した時間領域の信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加する。例えば、ＩＦＦＴ部１０４が出力する時間領域の信号（有効シンボル）の後半の一部をコピーし、有効シンボルの先頭に付加する。ＧＩを付加した有効シンボルをＯＦＤＭシンボルと呼ぶ。ＧＩ挿入部１０５が出力する信号をｓ（ｔ）とすると、次式（１）で表せる。
【００８４】
【数１】
【００８５】
ただし、ＮｆはＩＦＦＴポイント数、Ｎｃはサブキャリア数、ｃｋ，ｌは第ｌ番目のＯＦＤＭシンボルの第ｋサブキャリアに割り当てられたシンボル、Δｆはサブキャリア間隔、ＴｓはＯＦＤＭシンボル長（ＧＩ長を含む）、ｊは虚数単位である。
【００８６】
送信部１０６は、ＧＩ挿入部１０５が出力するＯＦＤＭシンボルをアナログ信号に変換し（Digital to Analog変換し）、アナログ信号に変換された信号に対して帯域制限を行うフィルタリング処理を行い、さらにフィルタリング処理された信号を送信可能な周波数帯域にアップコンバートし、パワーアンプなどで増幅した後、送信アンテナ部１０７を介して送信する。この送信装置１００が出力する信号をＯＦＤＭＡ信号と呼ぶ。
【００８７】
［中継装置］
図１０は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る中継装置２００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００８８】
中継装置２００は、アンテナ部２０１、２０６と、受信部２０２と、増幅部２０３と、フィルタ部２０４と、送信部２０５と、制御信号検出部２０７とを備える。なお、中継装置２００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【００８９】
受信部２０２は、アンテナ２０１を介して、送信装置１００が送信したＯＦＤＭＡ信号を受信し、増幅処理が可能な周波数帯へダウンコンバートする。ＯＦＤＭ信号は、情報データｗ１と、情報データｗ２と、中継装置用制御データを含む制御データｗ３とを含んで生成されている。
【００９０】
制御信号検出部２０７は、ＯＦＤＭ信号から中継装置用制御データを抽出し、信号検出処理（中継装置用制御データに施されている符号化、変調に対する復号処理、復調処理など）を行う。制御信号検出部２０７は、前記信号検出処理により、その後に受信するＯＦＤＭシンボル、サブフレーム、あるいはフレームに配置されている情報データの宛先である受信装置のカテゴリ情報を検出する。そして、前記カテゴリ情報は増幅部２０３に入力される。
【００９１】
増幅部２０３は、前記カテゴリ情報に基づいて、増幅モード或いは非増幅モードに設定される。そして、設定したモードに従い、受信部２０２から入力されるＯＦＤＭ信号を一定期間増幅して出力、あるいは、一定期間増幅せず、そのまま出力する。モード設定タイミング、一定期間の長さに関しては、上述の説明に従う。
【００９２】
フィルタ部２０４は、増幅部２０３が出力した信号に対して、スプリアスを除去し帯域制限するフィルタリング処理を行う。
【００９３】
送信部２０５は、フィルタ部２０４が出力する信号を、情報データの宛先である受信装置が受信可能な周波数帯域にアップコンバートし、アンテナ部２０６を介して送信する。
【００９４】
［受信装置］
図１１は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る受信装置３００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【００９５】
受信装置３００は、受信部３０２と、受信信号記憶部３０３と、干渉除去部３０４と、ＧＩ除去部３０５と、ＦＦＴ部３０６と、伝搬路補償部３０７と、リソースデマッピング部３０８と、復調部３０９と、デインターリーブ部３１０と、復号部３１１と、伝搬路推定部３１２とを備え、受信部３０２にアンテナ部３０１が接続されている。なお、受信装置３００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【００９６】
受信装置３００において、受信部３０２は、アンテナ部３０１を介して送信装置１００及び中継装置２００から送信されたＯＦＤＭ信号を受信すると、信号検出処理などのデジタル信号処理が可能な周波数帯へダウンコンバートし、さらにスプリアスを除去するフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理した信号をアナログ信号からデジタル信号に変換（Analog to Digital変換）して、受信信号記憶部３０３、干渉除去部３０４及び伝搬路推定部３０９に出力する。
【００９７】
伝搬路推定部３１２は、前記送信装置が出力したＯＦＤＭ信号が経路ｒ１、ｒ２及びｒ３を通って受信装置３００に到達する間におけるフェージングなどによる振幅と位相の変動を推定する伝搬路推定を行い、伝搬路推定結果である伝搬路推定値を干渉除去部３０４と伝搬路補償部３０７とに出力する。伝搬路推定は、例えば、受信部３０２が出力する信号に含まれる既知の信号であるパイロットシンボルを用いて行うことができる。
【００９８】
なお、伝搬路推定は、復号部３１１が出力する復号結果を用いる繰り返し伝搬路推定を適用することも可能である。
【００９９】
受信信号記憶部３０３は、受信部３０２が出力する信号を記憶する。また、干渉除去部３０４の干渉除去処理において、繰り返し処理が行われる場合、格納しているこの信号を出力する。
【０１００】
干渉除去部３０４は、伝搬路推定部３１２から出力される伝搬路推定値と、復号部３１１から出力される復号結果とを用いて、受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から出力される信号から干渉成分を除去する処理を繰り返し行う。具体的には、復号部３１１が出力する復号後の符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）を用いて、受信した信号の送信元である送信装置１００が自受信装置に送信したであろう信号レプリカを生成する。さらに、この送信信号レプリカと伝搬路推定部３１２からの伝搬路推定値を用いて干渉レプリカを生成し、受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から出力される信号から減算する。したがって、干渉除去部３０４は、送信装置１００が出力し、経路ｒ１を通って到来したＯＦＤＭ信号と、ｒ２及びｒ３を通って到来したＯＦＤＭ信号との到来時間差に起因する干渉成分（ＩＳＩ、ＩＣＩ）を、復号処理結果を用いて生成した干渉レプリカを用いて除去する（詳細は後述する）。
【０１０１】
ＧＩ除去部３０５は、干渉除去部３０４から出力される干渉成分レプリカを除去した信号のうち、遅延波による歪を回避するために送信装置１００で付加されたガードインターバル区間を除去する。ＦＦＴ部３０６は、ＧＩ除去部３０５がガードインターバル区間を除去した信号を時間領域信号から周波数領域信号に変換するフーリエ変換の処理を行う。伝搬路補償部３０７は、伝搬路推定部３１２による伝搬路推定値を用いてＺＦ（Ｚｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ）、ＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）などによりフェージングによる伝搬路歪を補正する重み係数を算出し、この重み係数をＦＦＴ部３０６からの周波数領域信号に乗算して伝搬路補償をする。この処理を等化処理とも呼ぶ。
【０１０２】
リソースデマッピング部３０８は、伝搬路補償部３０７が出力する信号に対してデマッピング処理を行う。具体的には、伝搬路補償部３０７が出力する信号のうち、自受信装置宛の情報データｗ１がマッピングされているリソースエレメントの信号を抽出する。
【０１０３】
なお、受信機３００は、受信したＯＦＤＭ信号のリソースエレメントにマッピングされている自受信装置のデータ変調シンボル若しくはパイロットシンボルの配置等を、制御データによる通知などにより知ることができる。
【０１０４】
復調部３０９は、リソースデマッピング部３０８が出力する信号（等化後信号）に対して復調処理を行い、軟判定値（符号化ビットＬＬＲ）を出力する。
【０１０５】
復調部３０９の処理を、送信装置１００の変調部１１３−１において情報データｗ１がＱＰＳＫ変調された場合を例として説明する。送信側で送信されたＱＰＳＫのデータ変調シンボルをＸとし、受信側において復調部３０９に入力されるシンボルをＸｃとして説明する。Ｘを構成しているビットをｂ０、ｂ１（ｂ０、ｂ１＝±１）とすると、Ｘは、下記の式（２）で表せる。
【０１０６】
【数２】
【０１０７】
ただし、ｊは虚数単位を表す。そして、Ｘの受信側における推定値Ｘｃからビットｂ０、ｂ１の対数尤度比ＬＬＲであるλ（ｂ０）、λ（ｂ１）は下記の式（３）により求められる。
【０１０８】
【数３】
【０１０９】
ただし、Ｒｅ（Ｘｃ）は複素数の実部を表す。μは伝搬路補償後の等価振幅であり、例えば、第１ＯＦＤＭシンボルの第ｋサブキャリアにおける伝搬路推定値をＨ１（ｋ）、乗算したＭＭＳＥ基準の伝搬路補償重みをＷ１（ｋ）とすると、μはＷ１（ｋ）・Ｈ１（ｋ）となる。
【０１１０】
またλ（ｂ１）は、式（３）、すなわちλ（ｂ０）を求める式において、Ｘｃの実部と虚部を置き換えて求める。なお、１６ＱＡＭなどの他の変調が施されたデータに対しても同様の原理に基づいて算出可能である。また、復調部２２２は、軟判定結果ではなく硬判定結果を算出するようにしてもよい。
【０１１１】
デインターリーブ部３１０は、送信元の送信装置１００のインターリーブ部１１３−１が施したインターリーブのパターンに対応するビット配置の並べ替え、すなわちインターリーブのパターンの逆操作となるビット配置並べ替えを、復調部３０９による軟判定結果のデータ系列に対して行う。
【０１１２】
復号部３１１は、送信元である送信装置１００が施したターボ符号化、畳み込み符号化などの誤り訂正符号化に対する誤り訂正復号処理をデインターリーブ部３１０からの出力信号に対して行い、符号化ビットのＬＬＲ（対数尤度比）などの軟判定出力結果を算出し、所望ユーザの軟判定結果を干渉除去部３０４に入力する。
【０１１３】
図１２は、干渉除去部３０４の一構成例を示す機能ブロック図である。干渉除去部３０４は、減算部３３１と、レプリカ生成部３３２とを備える。レプリカ生成部３３２は、伝搬路推定値および所望ユーザのデータ信号に対する軟判定値（符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲ）を用いて、干渉成分のレプリカ（干渉レプリカ）を生成する。具体的には、復号部３１１が出力する復号後の符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲを用いて、受信した信号の送信元である送信装置１００が自受信装置宛に送信したであろう送信信号レプリカを生成する。さらに、この送信信号レプリカと伝搬路推定部３１２からの伝搬路推定値を用いて干渉レプリカを生成する。減算部３３１は、上記干渉レプリカを、受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から入力される信号から減算する。受信部３０２あるいは受信信号記憶部３０３から入力される信号をｒ（ｔ）、第ｉ回目の繰り返し処理における干渉レプリカをｒ＾ｉ（ｔ）とすると、減算部が出力する信号ｒ〜ｉ（ｔ）は、下記式（４）で表せる。なお、「ｒ＾」、「ｒ〜」という表記は、式（４）に表わされているように文字「ｒ」の上に「＾」、「〜」が記載されたものを意味し、後述する「ｓ＾」、「ｃ＾」、「ｈ＾」も同様である。
【０１１４】
【数４】
【０１１５】
ただし、初回処理（ｉ＝０）の場合は、ｒ〜ｉ（ｔ）＝ｒ（ｔ）である。
【０１１６】
図１３は、レプリカ生成部３３２の一構成例を示す機能ブロック図である。レプリカ生成部３３２は、インターリーブ部３４１と、シンボルレプリカ生成部３４２と、ＩＦＦＴ部３４３と、ＧＩ挿入部３４４と、干渉レプリカ生成部３４５とを備える。
【０１１７】
インターリーブ部３４１は、復号部３１１が出力する復号後の符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲを、送信装置１００がデータ変調を施した符号化したデータ信号と同じ並び順に並べ替える。すなわち、送信装置１００のインターリーブ部１１２−１と同じインターリーブパターンで復号部３１１が出力する復号後の符号化ビット対数尤度比ＬＬＲをインターリーブする。すなわち、デインターリーブ部３１０と逆の並べ替えを行う。
【０１１８】
シンボルレプリカ生成部３４２は、インターリーブ部３４１が出力する符号化ビットの対数尤度比ＬＬＲを用いて所望ユーザの信号に対するデータ変調シンボルのレプリカ（変調シンボルレプリカ）を生成する。例えば、シンボルレプリカ生成部３４２は、送信装置１００の変調部１１３−１の変調方式がＱＰＳＫ変調の場合、ＱＰＳＫ変調シンボルを構成するビットｂ０、ｂ１の対数尤度比をλ（ｂ０），λ（ｂ１）としたとき、下記の式（５）で表されるＱＰＳＫの変調シンボルのレプリカシンボルを生成する。なお、シンボルレプリカ生成部３４２は、１６ＱＡＭなどの他の変調の場合も、同様の原理で変調シンボルレプリカを生成する。
【０１１９】
【数５】
【０１２０】
ＩＦＦＴ部３４３は、シンボルレプリカ生成部３４２が出力する変調シンボルレプリカを、受信したＯＦＤＭ信号において上記変調シンボルレプリカに対応するデータ変調シンボル（自受信装置宛のデータ変調シンボル）が割り当てられているリソースエレメントに該当するＩＦＦＴ入力ポイントにマッピングし、ＩＦＦＴ処理を行うことで、前記変調シンボルレプリカを周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。
【０１２１】
ＧＩ挿入部３４４は、ＩＦＦＴ部３４３が変換した時間領域の信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加する。ＧＩ挿入部３４４が出力する信号レプリカｓ＾ｉ（ｔ）は、下記式（６）で表すことができる。
【０１２２】
【数６】
【０１２３】
ただし、ｃ＾ｋ，１は、変調シンボルレプリカである。なお、パイロットシンボル等の既知のシンボルを含んでもよい。
【０１２４】
干渉レプリカ生成部３４５は、ＧＩ挿入部３４４が出力する信号と伝搬路推定値を用いて、受信装置３００が受信するＯＦＤＭ信号が受けた干渉成分の干渉レプリカを生成する。前記干渉成分として、中継装置２００の処理遅延がＧＩ長を超えることに起因するＩＳＩ、ＩＣＩなどがあり、各干渉成分に対して干渉レプリカを生成する。
【０１２５】
たとえば、ＯＦＤＭ信号がＩＳＩを受けている場合、干渉除去部３０４の第ｉ回目の繰り返し処理においてＧＩ挿入部３４４が出力する信号をｓ＾ｉ（ｔ）、伝搬路推定値をｈ＾（ｔ）とすると、干渉レプリカ生成部３４５が生成するシンボル間干渉レプリカｒ＾ｉ（ｔ）（ｔ≦Ｔｓ、ＴｓはＯＦＤＭシンボル長）は、下記式（７）となる。すなわち、干渉レプリカｒ＾ｉは、第ｉ−１回目の繰り返し処理において復号部３１１が出力する符号化ビットＬＬＲから生成した所望ユーザに対する送信信号レプリカを用いて生成され、受信装置が受信したＧＩを超える遅延時間を有する各遅延波において、ＦＦＴ処理を行うＯＦＤＭシンボルの前のＯＦＤＭシンボルであって、ＦＦＴ処理を行うＯＦＤＭシンボル区間に入り込んだ成分のレプリカを足し合わせたものである。上述の干渉レプリカを減算する処理を、自受信装置宛の情報データｗ１が配置されているサブフレームにおいておこなうことで、シンボル間干渉を除去する。
【０１２６】
【数７】
【０１２７】
ただし、初回処理の場合（ｉ＝０）、ｒ＾０（ｔ）＝０であり、ｈ＾ｄは伝搬路推定値のインパルス応答であって、第ｄパスの複素振幅、ｔは時間、τｄは第ｄパス（第ｄ遅延波）の第１パス（先行波）が届いた時点（ＦＦＴ処理の同期ポイント）からの遅延時間、Ｔｇｉは挿入されているガードインターバル長を示す。なお、ｄはτｄ＞Ｔｇｉを満たす場合とする。
【０１２８】
なお、上述では、時間領域の干渉レプリカを受信信号から減算することによりシンボル間干渉の除去を行った場合を示しているが、この場合に限るものではない。例えば、時間領域の干渉レプリカに加え、周波数領域の干渉レプリカを用いてシンボル間干渉の除去を行っても良い。
【０１２９】
受信装置３００は、受信したＯＦＤＭ信号のうち、情報データｗ１がマッピングされたサブフレームに対して上述の各処理を行う。受信装置３００は、情報データｗ１がマッピングされたサブフレームを、送信装置１００から直接到来する信号と中継装置を経由して到来する信号の両方により受信する。
【０１３０】
受信装置３００はＧＩを超える遅延波に起因するＩＳＩ等の干渉除去機能を具備しているから、送信装置１００から直接到来する信号と中継装置２００を経由して到来する信号の両方を受信することにより等化後のＳＩＮＲを大きくすることができる。
【０１３１】
図１４は、図１の通信システムにおいて、本発明の第１の実施形態に係る受信装置４００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１３２】
受信装置４００は、受信部３０２と、ＧＩ除去部３０５と、ＦＦＴ部３０６と、伝搬路補償部３０７と、リソースデマッピング部３０８と、復調部３０９と、デインターリーブ部３１０と、復号部３１１と、伝搬路推定部３１２とを備え、受信部３０２にアンテナ部３０１が接続されている。なお、上記受信装置３００の一部あるいは全部をチップ化して集積回路にする場合、各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路（図には未記載）を有する。
【０１３３】
受信装置４００は、受信装置３００から、受信信号記憶部３０３および干渉除去部３０４の機能を削除した構成であり、その他の部位に関しては同様である。受信装置４００において、受信装置３００と同様の符号を付した部位は同様の機能を有し、以下説明は省略する。
【０１３４】
受信装置４００は、上述の中継装置２００において、情報データｗ２がマッピングされたサブフレームに対してのみ各処理を行う。中継装置２００は、情報データｗ２がマッピングされたサブフレームに対しては非増幅モードで処理する。これにより、受信装置４００は、情報データｗ２を送信装置１００から直接到来する信号により受信する。
【０１３５】
これにより、受信装置４００は中継装置２００を経由して到来する信号に起因する干渉による影響をうけることなく、良好な受信特性を得られる。
【０１３６】
［効果］
本発明の第１の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置は、受信装置に情報データを送信する際、送信する情報データを受信する受信装置のカテゴリに関する情報を、制御データにより中継装置に通知する。前記受信装置のカテゴリは受信装置の受信性能（干渉除去機能の有無）に基づくものである。
【０１３７】
中継装置は、通知を受けた前記カテゴリに関する情報に基づき、情報データを受信する受信装置の受信性能に応じて、該情報データがマッピングされているサブフレームに対して増幅処理するか否かを適応的に選択する。これにより、各受信装置が受信する自受信装置宛の情報データの等化後のＳＩＮＲが最大になるように制御されることになる。
【０１３８】
以上のように、受信装置の受信性能に応じて、中継装置経由で到来する信号を調整することにより、ＧＩを伸ばすことによる伝送効率の低下を生じさせることなく、カバレッジの拡大及びセルのＳＩＮＲの向上を行うことができ、送信装置が構成するセルの平均スループットの向上を図ることができる。
【０１３９】
（第２の実施形態）
［通信システム］
第２の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置、受信装置は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態における中継装置２００を中継装置５００と取り替えることにより実現できる。以下、主に、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１４０】
第２の実施形態では、送信装置１００が、同一のＯＦＤＭシンボルを構成するサブキャリアに異なる受信装置宛の情報データをマッピングする。
【０１４１】
図１５は、第２の実施形態において、送信装置１００が各受信装置に送信する情報データをサブフレームにマッピングする例を示す図である。
【０１４２】
図１５は、２４個のサブキャリアと１４個のＯＦＤＭシンボルから構成されるサブフレームを示す。すなわち、サブフレームは、（ｍ、ｎ）、（ｍ＝１〜２４、ｎ＝１〜１４、ただし、ｍはサブキャリア番号、ｎはＯＦＤＭシンボル番号）からなる３３６つのリソースエレメントで構成される。
【０１４３】
送信装置１００は、図９のリソースマッピング部１０３において、所定のサブキャリア数及び所定のＯＦＤＭシンボルからなる範囲を単位として、各受信装置宛の情報データをマッピングする。前記各受信装置の情報データをマッピングする単位をリソースブロックという。
【０１４４】
図１５では、リソースブロックが１２個のサブキャリアと１４個のＯＦＤＭシンボルから構成される場合である。リソースエレメント（ｍ、ｎ）＝（ｍ１、ｎ１）、（ただし、ｍ１＝１〜１２、ｎ１＝１〜１４）からなる範囲を第１のリソースブロックと、リソースエレメント（ｍ、ｎ）＝（ｍ２、ｎ２）、（ただし、ｍ２＝１３〜２４、ｎ２＝１〜１４）からなる範囲を第２のリソースブロックとする。
【０１４５】
図１５において、第１のリソースブロックには受信装置３００に送信する情報データｗ１をマッピングする（斜線塗りつぶし部分）。第２リソースブロックには、受信装置３００以外に送信する情報データがマッピングされている。
【０１４６】
また、図１５では、情報データｗ１に対する中継装置用制御データは、第１のリソースブロックのうち、リソースエレメント（１、１）を割り当てた場合である。
【０１４７】
なお、中継装置用制御データのマッピングは、第１の実施形態同様、当該情報データより前のリソースエレメントであれば、制御対象となる情報データと同一のサブフレームでもよいし、異なるサブフレームでもよい。さらに、異なるフレームでもよい。
【０１４８】
なお、中継装置用制御データのマッピングは、当該情報データ以外を割り当てるリソースブロックに割り当ててもよい。すなわち、前記第２のリソースブロックに割り当てた情報データに対する中継装置用制御データを第１のリソースブロックに割り当ててもよい。
【０１４９】
中継装置２００は、前記制御データｗ３に基づいて、リソースブロック毎に増幅の有無を切替える。
【０１５０】
送信装置１００が図１５で示すサブフレーム構成で送信したＯＦＤＭ信号を、中継装置２００が受信した場合、中継装置２００は、リソースエレメント（１、１）に配置された中継装置用制御データｗ３により、受信装置３００に送信する情報データｗ１が第１のリソースブロックにマッピングされていることを認識する。
【０１５１】
次に、中継装置２００は、第１のサブキャリア〜第１２のサブキャリアの周波数帯域に対して、第４のＯＦＤＭシンボル〜第１４のＯＦＤＭシンボルの期間において、増幅モードとなる。
【０１５２】
［中継装置］
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る中継装置５００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１５３】
中継装置５００は、アンテナ部２０１及び２０６と、受信部２０２と、増幅部５０３と、フィルタ部５０４と、送信部２０５と、制御信号検出部５０７とを備える。中継装置５００は、中継装置２００において、増幅部２０３を増幅部５０３に、フィルタ部２０４をフィルタ部５０４に、制御信号検出部２０７を制御信号検出部５０７に取り替えることにより実現できる。以下、異なる部位について、主に説明する。
【０１５４】
制御信号検出部５０７は、中継装置５００が受信したＯＦＤＭ信号から、中継装置用制御データを抽出し、信号検出処理を行う。制御信号検出部５０７は、前記信号検出処理により、リソースブロック毎にその情報データの宛先である受信装置のカテゴリ情報を認知する。そして、前記カテゴリ情報は増幅部５０３及びフィルタ部５０４に入力される。
【０１５５】
増幅部５０３は、前記カテゴリ情報に基づいて、リソースブロック毎に増幅モードあるいは非増幅モードに設定される。そして、前記設定したモードに従い、受信部２０２から入力されるＯＦＤＭ信号を、一定期間、一定周波数帯域について増幅して出力し、あるいは、一定期間増幅せず、そのまま出力する。
【０１５６】
フィルタ部５０４は、制御信号検出部５０７から入力されたカテゴリ情報に基づいて通過帯域を設定し、前記増幅部５０３が出力した信号に対して、スプリアスを除去し帯域制限するフィルタリング処理を行う。具体的には、増幅モードに設定された周波数帯域幅が通過帯域となるように設定される。
【０１５７】
そして、送信部２０５は、前記フィルタ部５０４が出力する信号を、情報データの宛先である受信装置が受信可能な周波数帯域にアップコンバートし、アンテナ部２０６を介して送信する。
【０１５８】
［効果］
本発明の第２の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置は、受信装置に情報データを送信する際、送信する情報データを受信する受信装置のカテゴリに関する情報を、制御データにより中継装置に通知する。前記受信装置のカテゴリは受信装置の受信性能（干渉除去機能の有無）に基づくものである。
【０１５９】
中継装置は、通知を受けた前記カテゴリに関する情報に基づき、情報データを受信する受信装置の受信性能に応じて、該情報データがマッピングされているリソースブロック毎に増幅処理するか否かを適応的に選択する。これにより、各受信装置が受信する自受信装置宛の情報データの等化後のＳＩＮＲが最大になるように制御されることになる。
【０１６０】
以上のように、受信装置の受信性能に応じて、中継装置経由で到来する信号を調整することにより、ＧＩを伸ばすことによる伝送効率の低下を生じさせることなく、カバレッジの拡大及びセルのＳＮＲ向上を行うことができ、送信装置が構成するセルの平均スループットの向上を図ることができる。
【０１６１】
（第３の実施形態）
［通信システム］
第３の実施形態における通信システムは、第１の実施形態と同様の機能部位から構成される。第３の実施形態における送信装置の制御信号生成部１０８は、増幅モード／非増幅モードの情報に加え、切替モードとなる旨の情報を含む制御データを生成する。また、第３の実施形態における中継装置の制御信号検出部２０７は、増幅モード／非増幅モードの検出に加え、切替モードか否かの検出を、受信した中継装置用制御データにより行う。以下、主に、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１６２】
図１７は、第３の実施形態において、送信装置１００が受信装置３００及び受信装置４００へ情報データを送信し、中継装置２００に中継装置用制御データを送信するフレームフォーマットの一例を示す図である。図１７のフレームは、１０個のサブフレームから構成されている。
【０１６３】
第３の実施形態では、中継装置用制御データが配置されると、それ以後のサブフレームにおいて、一定間隔で、サブフレームに決められた受信装置カテゴリの情報データを配置するモードとなる（以下、切替モードという）。切替モードの切替間隔は、予め定められる。送信装置１００のリソースマッピング部１０３は、定められた受信装置カテゴリに属する受信装置の情報データをサブフレームにマッピングする。
【０１６４】
図１７のフレームフォーマットでは、第３番目のサブフレームを構成するリソースエレメントに中継装置制御データを配置している（黒塗部）。そして、第３番目のサブフレーム以後のサブフレームにおいては切替モードとなり、１サブフレーム間隔で高性能な受信機能を具備する受信装置用（カテゴリＡに属する受信装置用）にサブフレームが割り当てられている（斜線部）。
【０１６５】
なお、切替モードは解除通知を行うまで継続することができる。また、切替モードはフレームを跨いで継続することも可能である。
【０１６６】
中継装置２００は、中継装置用制御データにより切替モードとなったことを認知すると、定められたタイミングで増幅の有無を切替える。
【０１６７】
図１８は、第３の実施形態の中継装置２００の動作についてのフローチャートである。
【０１６８】
中継装置２００は、送信装置１００から中継装置用制御データを受信し（Ｓ２０１）、増幅等に関するモードについての情報を取得する。前記モードについての情報において、切替モードである旨の通知を受けた場合（Ｓ２０２のＹｅｓ）、前記中継装置用制御データを受けたサブフレーム以後のフレームにおいて、定められた間隔に従い、受信した情報データを増幅し、出力する（Ｓ２０３）。
【０１６９】
図１７のフレームフォーマットでは、定められた間隔に従い、増幅の有無を切替えることにより、受信した情報データを増幅し第３番目のサブフレーム以後のサブフレームにおいて、偶数番目のサブフレームに配置した情報データは増幅される。一方、奇数番目のサブフレームは増幅されず、そのまま出力される。
【０１７０】
この増幅の有無の切替は、解除通知を送信装置１００から受けるまで継続する（Ｓ２０５のＮｏ）。解除通知を受けると（Ｓ２０５のＹｅｓ）、切替モードは終了し、通常モードに戻り、中継装置用制御データの送信を待つことになる。
【０１７１】
一方、前記モードについての情報において、切替モード以外である旨の通知を受けた場合（Ｓ２０２のＮｏ）、通常モードとなり（Ｓ２０６）、中継装置用制御データがサブフレーム毎に通知するカテゴリ情報に基づいて増幅モード／非増幅モードを選択することになる（Ｓ２０７）。そして、選択したモードで増幅等の処理がなされる（Ｓ２０８）。
【０１７２】
なお、上述では、通常モードにおいて、増幅モード／非増幅モードを選択することとしているが、通常モード時において、増幅モード或いは非増幅モードのどちらかに固定してもよい。
【０１７３】
［効果］
第３の実施形態に係る通信システムにおいて、送信装置は、フレームを構成するサブフレームに、一定間隔で、決められた受信装置カテゴリの情報データを配置する切替モードを有し、前記切替モードである場合、制御データによりその旨を中継装置に通知する。前記受信装置のカテゴリは受信装置の受信性能（干渉除去機能の有無）に基づくものである。
【０１７４】
中継装置は、通知を受けたモードに基づき、決められた間隔で増幅／非増幅を切替える。すなわち、中継装置は、一定間隔で配置された情報データの受信装置カテゴリが干渉除去機能を具備するカテゴリである場合、一定間隔で配置された情報データのフレーム区間は増幅し、その他の区間は非増幅となる。これにより、各受信装置が受信する自受信装置宛の情報データの等化後のＳＩＮＲが最大になるように制御されることになる。
【０１７５】
以上のように、一定間隔で配置された情報データの受信装置カテゴリに応じて、中継装置経由で到来する信号を調整することにより、ＧＩを伸ばすことによる伝送効率の低下を生じさせることなく、カバレッジの拡大及びセルのＳＮＲの向上を行うことができ、送信装置が管轄するセルの平均スループットの向上を図ることができる。
【０１７６】
（第４の実施形態）
［通信システム］
第４の実施形態の通信システムでは、送信装置は、送信する情報データの宛先である受信装置のカテゴリに応じて、送信電力を制御する。
【０１７７】
具体的には、干渉除去機能を具備しない受信装置に対して送信する情報データを送信する場合、干渉除去機能を具備した受信装置に対して送信する情報データより大きな送信電力で送信する。
【０１７８】
たとえば、図２において、送信装置１００が、カテゴリＡの受信装置へ情報データを送信する場合の送信電力をｘとすると、カテゴリＢの受信装置に情報データを送信する時の送信電力はｘ＋ａ（ａ＞０）とする。ｘは、情報データを送信する際の、ＭＣＳ、ランクレベル、空間多重数などにより決められる。ａは、受信装置のカテゴリにより決められる。ａは、予めシステムにおいて決めておいてもよい。
【０１７９】
第４の実施形態の送信装置が、図４のフレームフォーマットで情報データを送信する場合、第４のサブフレームと第９のサブフレームでの情報データの送信時は送信電力ｘで送信し、第４のサブフレームと第９のサブフレームを除くサブフレームを送信時においては、送信電力ｘ＋ａで情報データを送信する。
【０１８０】
第４の実施形態の送信装置が、図１７のフレームフォーマットで情報データを送信する場合、第４のサブフレーム、第６のサブフレーム、第８のサブフレームでの情報データの送信時は送信電力ｘで送信し、前記フレームを除くサブフレームを送信時においては、送信電力ｘ＋ａで情報データを送信する。
【０１８１】
第４の実施形態の通信システムは、図１において、送信装置１００を送信装置６００にすることにより実現できる。中継装置及び受信装置は、第１の実施形態〜第３の実施形態で示した中継装置及び受信装置で実現できる。以下、主に、第１の実施形態と異なる部分について説明する。
【０１８２】
［送信装置］
図１９は、本発明の第４の実施形態に係る送信装置６００の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１８３】
送信装置６００は、上位レイヤ６０１、シンボル生成部１０２−１〜１０２−Ｎ、リソースマッピング部１０３、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１０４、ＧＩ挿入部１０５、送信部６０６、アンテナ部１０７、制御信号生成部１０８から構成される。
【０１８４】
送信装置６００は、送信装置１００から上位レイヤ１０１を上位レイヤ６０１に、送信部１０６を送信部６０６に置き換えることにより実現できる。以下、主に、異なる部位について説明する。
【０１８５】
上位レイヤ６０１は、各受信装置に送信する情報データ及び中継装置を制御する制御データに加え、各サブフレームに配置する情報データを受信する受信装置のカテゴリ情報を送信部６０６に出力する。
【０１８６】
送信部６０６は、上位レイヤ６０１が出力するカテゴリ情報に基づいて、送信電力を制御する。
【０１８７】
例えば、干渉除去機能を具備しない受信装置４００への情報データを送信する旨の通知があると、前記情報データを送信する期間において、パワーアンプなどの増幅の増幅率を上げる。前記増幅率は、アンテナ部１０７から送信する送信電力（例えば、ｘ、ｘ＋ａ）に基づいて設定される。
【０１８８】
［効果］
第４の実施形態では、中継装置を経由する経路により信号を受信しない受信装置に対して、送信装置から直接到来する信号の受信電力を向上することが可能となる。これにより、中継装置を経由する経路により信号を受信しないことによる受信電力の低下を抑えることができる。
【０１８９】
第１〜第４の実施の形態で説明した機能を実現するための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各部の処理を行ってもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１９０】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【０１９１】
また、「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むものとする。また前記プログラムは、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良い。
【０１９２】
また、図９及び図１９における送信装置の全部または一部と、図１０及び図１６における中継装置の全部または一部と、図１１、図１４、における受信装置の全部または一部との機能を集積回路に集約して実現してもよい。送信装置、中継装置及び受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、又は全部を集積してチップ化してもよい。また、チップ化した送信装置、中継装置及び受信装置の各機能ブロックに対して制御を行うチップ制御回路を集積してもよい。指定、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
本発明は、送信装置、中継装置、通信システム、送信方法、中継方法及び通信方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１９４】
１００、６００ 送信装置
１０１、６０１ 上位レイヤ
１０２−ｎ シンボル生成部
１０３ リソースマッピング部
１０４ ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部
１０５ ＧＩ挿入部
１０６、６０６ 送信部
１０７ アンテナ部
１０８ 制御信号生成部
１０９ パイロット信号生成部
１１１−ｎ 符号部
１１２−ｎ インターリーブ部
１１３−ｎ 変調部
２００、５００ 中継装置
２０１、２０６ アンテナ部
２０２ 受信部
２０３、５０３ 増幅部
２０４、５０４ フィルタ部
２０５ 送信部
２０７、５０７ 制御信号検出部
３００、４００ 受信装置
３０１ アンテナ部
３０２ 受信部
３０３ 受信信号記憶部
３０４ 干渉除去部
３０５ ＧＩ除去部
３０６ ＦＦＴ部
３０７ 伝搬路補償部
３０８ リソースデマッピング部
３０９ 復調部
３１０ デインターリーブ部
３１１ 復号部
３１２ 伝搬路推定部
３３１ 減算部
３３２ レプリカ生成部
３４１ インターリーブ部
３４２ シンボルレプリカ生成部
３４３ ＩＦＦＴ部
３４４ ＧＩ挿入部
３４５ 干渉レプリカ生成部
ｒ１〜ｒ５ 経路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報データを送信する送信装置と、
前記情報データを受信する受信装置と、
前記情報データを受信し、前記受信装置に中継する中継装置とを備え、
前記送信装置は、前記中継装置に前記情報データについての制御データを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記制御データは、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含み、
前記中継装置は、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備していない前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅しないことを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項６】
前記送信装置は、前記制御データを前記情報データ毎に送信することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記送信装置は、前記情報データをサブフレーム毎に送信することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項８】
前記送信装置は、前記情報データをリソースブロック毎に送信することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項９】
前記送信装置は、一定間隔で異なるカテゴリの前記受信装置へ前記情報データを送信する旨の前記制御データを送信し、
前記中継装置は、前記一定間隔で、前記情報データを増幅するか否かを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備していない前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅しないことを特徴とする請求項９または１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記送信装置は、前記受信装置のカテゴリに基づいて、送信する前記情報データの送信電力を変えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記受信装置のカテゴリは、干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリ及び干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリを含み、
前記送信装置は、前記干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力を、前記干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力より大きく設定することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
中継装置に送信する、情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御データを生成する制御データ生成部と、
前記情報データ及び前記制御データを送信する送信部と
を具備することを特徴とする送信装置。
【請求項１６】
送信装置が送信する制御データから、前記送信装置が送信する情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出する制御データ検出部と、
前記検出したカテゴリ情報に基づいて、前記情報データを増幅するか否かを切り替える増幅部と、
前記情報データを送信する送信部と
を具備することを特徴とする中継装置。
【請求項１７】
送信装置が情報データ及び制御データを送信するステップと、
中継装置が前記情報データ及び前記制御データを受信するステップと、
前記中継装置が、前記制御データから前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出するステップと、
前記中継装置が、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、
前記中継装置が、前記情報データを送信するステップと、
前記受信装置が前記情報データを受信するステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１８】
送信装置が、
情報データを受信装置及び中継装置に送信するステップと、
前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報を前記中継装置に送信するステップと
を含むことを特徴とする送信方法。
【請求項１９】
中継装置が、
情報データと、前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報とを受信するステップと、
前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、
前記情報データを送信するステップと
を含むことを特徴とする中継方法。
【請求項１】
情報データを送信する送信装置と、
前記情報データを受信する受信装置と、
前記情報データを受信し、前記受信装置に中継する中継装置とを備え、
前記送信装置は、前記中継装置に前記情報データについての制御データを送信することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記制御データは、前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含み、
前記中継装置は、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備していない前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データを増幅しないことを特徴とする請求項２または３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記中継装置は、前記カテゴリ情報により、前記情報データの宛先が干渉除去機能を具備している前記受信装置である旨の通知を受けると、前記情報データを当該受信装置に中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項６】
前記送信装置は、前記制御データを前記情報データ毎に送信することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項７】
前記送信装置は、前記情報データをサブフレーム毎に送信することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項８】
前記送信装置は、前記情報データをリソースブロック毎に送信することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項９】
前記送信装置は、一定間隔で異なるカテゴリの前記受信装置へ前記情報データを送信する旨の前記制御データを送信し、
前記中継装置は、前記一定間隔で、前記情報データを増幅するか否かを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅することを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１１】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備していない前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データを増幅しないことを特徴とする請求項９または１０に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記中継装置は、干渉除去機能を具備している前記受信器宛の前記情報データを中継する期間において、前記情報データの増幅率を上げることを特徴とする請求項９に記載の通信システム。
【請求項１３】
前記送信装置は、前記受信装置のカテゴリに基づいて、送信する前記情報データの送信電力を変えることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１４】
前記受信装置のカテゴリは、干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリ及び干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリを含み、
前記送信装置は、前記干渉除去装置を具備しない受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力を、前記干渉除去装置を具備する受信装置カテゴリの前記受信装置へ送信する前記情報データの送信電力より大きく設定することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
中継装置に送信する、情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御データを生成する制御データ生成部と、
前記情報データ及び前記制御データを送信する送信部と
を具備することを特徴とする送信装置。
【請求項１６】
送信装置が送信する制御データから、前記送信装置が送信する情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出する制御データ検出部と、
前記検出したカテゴリ情報に基づいて、前記情報データを増幅するか否かを切り替える増幅部と、
前記情報データを送信する送信部と
を具備することを特徴とする中継装置。
【請求項１７】
送信装置が情報データ及び制御データを送信するステップと、
中継装置が前記情報データ及び前記制御データを受信するステップと、
前記中継装置が、前記制御データから前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を検出するステップと、
前記中継装置が、前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、
前記中継装置が、前記情報データを送信するステップと、
前記受信装置が前記情報データを受信するステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１８】
送信装置が、
情報データを受信装置及び中継装置に送信するステップと、
前記情報データの宛先となる前記受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報を前記中継装置に送信するステップと
を含むことを特徴とする送信方法。
【請求項１９】
中継装置が、
情報データと、前記情報データの宛先となる受信装置のカテゴリ情報を含む制御情報とを受信するステップと、
前記カテゴリ情報に基づいて前記情報データを増幅するか否かを切り替えるステップと、
前記情報データを送信するステップと
を含むことを特徴とする中継方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−２４４４０４（Ｐ２０１１−２４４４０４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７３９７（Ｐ２０１０−１１７３９７）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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