JP2010011128A - 無線中継伝送システム、送信局装置、中継局装置、及び、無線中継伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中継局により送信局から宛先局へのマルチキャリア信号の無線中継を行なうときに、いずれの装置間においても誤りが発生する確率を減少させる。
【解決手段】送信局と１以上の中継局と宛先局とからなる無線中継伝送システムにおいて、各局が自局の送信側及び受信側伝搬路の伝達関数を推定し、推定した伝達関数を送信局へ送信する。送信局がマルチキャリア信号を送信するときには、当該送信局において推定した伝達関数及び受信した伝達関数から、サブキャリア毎に最小の伝達関数を選択し、該選択した伝達関数に基づいて当該サブキャリアに対する多重変調の多重数を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中継によって無線によるデータ伝送を行なう無線中継伝送システム、送信局装置、中継局装置、及び、無線中継伝送方法に関する。

従来の無線中継伝送システムについて、図１１を用いて説明する。同図に示す無線中継伝送システムでは、中継局Ｒ１は、送信局Ｔｘから受信した無線信号を、宛先局Ｒｘに向けて中継送信している。再生中継方式の場合、中継局Ｒ１は、送信局Ｔｘから受信した信号を復号した後に、宛先局Ｒｘへ中継送信を行なう（例えば、非特許文献１参照）。送信局Ｔｘから送信された広帯域信号（ａ）は、中継局Ｒ１までの伝搬路により周波数選択性フェージングが発生するため、中継局Ｒ１ではその影響を受けた周波数スペクトルの広帯域信号（ｂ）を受信することになる。中継局Ｒ１では、この受信した広帯域信号（ｂ）を復号して、広帯域信号（ｃ）のようなフラットなパワーの広帯域周波数スペクトルに戻して再送信するが、同様に、中継局Ｒ１から宛先局Ｒｘまでの伝搬路により周波数選択性フェージングが発生するため、宛先局Ｒｘでは、その影響を受けたパワーの周波数スペクトルの広帯域信号（ｄ）を受信する。
J. Laneman, D.N.C.Tse, G.W.Worrell，"Cooperative diversity in Wireless Networks: Efficient Protocols and Outage Behavior"，IEEE Trans. on IT，Vol.50，No.12，Dec.2004

上述した従来技術において、無線中継伝送システム全体のシステムスループットは、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間、または、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の信号対雑音電力比のどちらか悪いほうに依存してしまう。そのため、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の信号対雑音電力比が悪い場合、送信局Ｔｘから中継局Ｒ１までの通信が成功したとしても、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の通信で誤りが発生してしまい、システムスループットが低下してしまうという問題がある。

この問題を、図１２を用いて説明する。同図における無線中継伝送システムでは、マルチキャリア信号を送信するものとし、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間の伝搬路の伝達関数をＨ_{Ｔｘ−Ｒ１}、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝搬路の伝達関数をＨ_{Ｒ１−Ｒｘ}とする。伝達関数は、サブキャリア、または、サブキャリアに対応する周波数毎の受信側の受信電力（パワー）を示すものである。そして、多重変調方式を誤りなく通信することのできる閾値より受信電力が高いサブキャリアでは多重度の高い１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）により、当該閾値より受信電力が低い伝達関数に対応するサブキャリアでは多重度の低いＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）によりデータを変調するものとする。

同図に示すように、伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}では、サブキャリア５，６の受信電力が閾値より下回っているが、送信局Ｔｘは、伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}のみを把握しており、伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}は把握していない。送信局Ｔｘは、自身の把握している伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}によれば、サブキャリア５，６の受信電力が閾値を超えているため、十分な電力が確保できるものとして高い多重数の変調方式を用いて信号を送信する。しかし、中継局Ｒ１が、送信局Ｔｘから送信された高い多重数のまま中継送信したとしても、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘとの間では、サブキャリア５，６について、高い多重数を通信するために必要な電力が確保できないために、誤りが発生する確率が非常に高くなる。このように、中継局Ｒ１を介することにより、無線中継伝送システム全体の信号の受信品質は、伝搬経路の中で、信号対雑音電力比の悪いほうに支配される。これによって、再送請求などの処理が発生し、通信の効率が非常に悪くなってしまう。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、中継局により送信局から宛先局へのマルチキャリア信号の無線中継を行なうときに、いずれの装置間においても誤りが発生する確率を減少させることができる無線中継伝送システム、送信局装置、中継局装置、及び、無線中継伝送方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムにおいて、前記送信局装置は、無線により信号を送受信する無線手段と、当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信手段と、当該送信局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信手段により受信した信号により示される伝達関数のそれぞれから各サブキャリアに対応した電力値を取得し、各サブキャリア毎に取得した電力値の中から最小の電力値を選択し、選択した最小の電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定手段と、前記判定手段によって決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調手段と、前記多重変調手段によって変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる直交変調手段とを備え、前記中継局装置は、無線により信号を送受信する無線手段と、トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、当該中継局装置の前記無線手段により他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、当該中継局装置の前記伝達関数推定手段により推定した前記伝達関数を示す信号を生成し、前記送信局装置宛に送信する伝達関数通知手段と、当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する復調手段と、前記復調手段により復調されたマルチキャリア信号を変調して、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調手段とを備え、前記宛先局装置は、無線により信号を送受信する無線手段と、トレーニング信号を生成し、当該宛先局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調手段とを備える、ことを特徴とする無線中継伝送システムである。

また、本発明は、送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムにおいて、前記送信局装置は、無線により信号を送受信する無線手段と、当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、当該送信局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数から各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定手段と、前記判定手段によって決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調手段と、前記多重変調手段によって変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる直交変調手段とを備え、前記中継局装置は、無線により信号を送受信する無線手段と、トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、当該中継局装置の前記無線手段により前記宛先局装置側の他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、当該中継局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数から中継信号における各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する中継多重数判定手段と、当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する復調手段と、前記復調手段により復調された各サブキャリアの多重数と、前記中継多重数判定手段によって決定された中継信号における各サブキャリアの多重数とが一致するように、前記復調されたサブキャリアを入れ替えるとともに、入れ替えられたサブキャリアを示すサブキャリア入れ替え情報を生成するサブキャリア入れ替え手段と、前記サブキャリア入れ替え手段によりサブキャリアが入れ替えられた信号を変調し、前記サブキャリア入れ替え情報とともに当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調手段とを備え、前記宛先局装置は、無線により信号を送受信する無線手段と、トレーニング信号を生成し、当該宛先局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調手段と、前記復調手段により復調された各サブキャリアの受信情報系列に対し、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したサブキャリア入れ替え情報に基づいて、入れ替えられたサブキャリアに対応した受信情報系列を入れ替える信号並び替え手段とを備える、ことを特徴とする無線中継伝送システムである。

また、本発明は、上述する無線中継伝送システムであって、前記中継局装置は、当該中継局装置の前記伝達関数推定手段により推定した前記伝達関数を示す信号を生成し、前記送信局装置宛に送信する伝達関数通知手段をさらに備え、前記送信局装置は、当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信手段をさらに備え、前記送信局装置の前記判定手段は、当該送信局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信手段により受信した信号により示される、各中継局装置において推定された伝達関数のそれぞれについて、各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定し、さらに、各前記中継局装置における受信信号のサブキャリアの多重数と中継送信信号のサブキャリアの多重数とが同じになるように、当該中継局装置で入れ替えを行なうサブキャリアを特定して入れ替え情報を生成し、前記中継局装置に送信し、前記中継局装置の前記サブキャリア入れ替え手段は、受信した入れ替え情報に従って、前記復調手段により復調された各サブキャリアを入れ替える、ことを特徴とする。

また、本発明は、送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムの前記送信局装置において、無線により信号を送受信する無線手段と、前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信手段と、前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信手段により受信した信号により示される伝達関数のそれぞれから各サブキャリアに対応した電力値を取得し、各サブキャリア毎に取得した電力値の中から最小の電力値を選択し、選択した最小の電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定手段と、前記判定手段によって決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調手段と、前記多重変調手段によって変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、前記無線手段により送信させる直交変調手段と、を備えることを特徴とする送信局装置である。

また、本発明は、送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムの前記中継局装置において、無線により信号を送受信する無線手段と、トレーニング信号を生成し、前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、前記無線手段により前記宛先局装置側の他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数から中継信号における各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する中継多重数判定手段と、前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する復調手段と、前記復調手段により復調された各サブキャリアの多重数と、前記中継多重数判定手段によって決定された中継信号における各サブキャリアの多重数とが一致するように、前記復調されたサブキャリアを入れ替えるとともに、入れ替えられたサブキャリアを示すサブキャリア入れ替え情報を生成するサブキャリア入れ替え手段と、前記サブキャリア入れ替え手段によりサブキャリアが入れ替えられた信号を変調し、前記サブキャリア入れ替え情報とともに当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調手段と、を備えることを特徴とする中継局装置である。

また、本発明は、送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムに用いられる無線中継伝送方法であって、前記送信局装置、前記宛先局装置、及び、前記送信局装置は、無線により信号を送受信する無線手段を備えており、前記中継局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる中継局トレーニング信号送信過程と、前記宛先局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該宛先局装置の前記無線手段により送信させる宛先局トレーニング信号送信過程と、前記中継局装置の伝達関数推定手段が、当該中継局装置の前記無線手段により他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する中継局伝達関数推定過程と、前記中継局装置の伝達関数通知手段が、前記中継局伝達関数推定過程において推定した前記伝達関数を示す信号を生成し、前記送信局装置宛に送信する伝達関数通知過程と、前記送信局装置の伝達関数推定手段が、当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する送信局伝達関数推定過程と、前記送信局装置の伝達関数受信手段が、当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信過程と、前記送信局装置の判定手段が、前記送信局伝達関数推定過程において推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信過程において受信した信号により示される伝達関数のそれぞれから各サブキャリアに対応した電力値を取得し、各サブキャリア毎に取得した電力値の中から最小の電力値を選択し、選択した最小の電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定過程と、前記送信局装置の多重変調手段が、前記判定過程において決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調過程と、前記送信局装置の直交変調手段が、前記多重変調過程において変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させるマルチキャリア信号送信過程と、前記中継局装置の復調手段が、当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する中継局復調過程と、前記中継局装置の再変調手段が、前記中継局復調過程において復調されたマルチキャリア信号を変調して、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調過程と、前記宛先局装置の復調手段が、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調過程と、を有することを特徴とする無線中継伝送方法である。

また、本発明は、送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムに用いられる無線中継伝送方法であって、前記送信局装置、前記宛先局装置、及び、前記送信局装置は、無線により信号を送受信する無線手段を備えており、前記中継局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる中継局トレーニング信号生成過程と、前記宛先局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる宛先局トレーニング信号生成過程と、前記送信局装置の伝達関数推定手段が、当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する送信局伝達関数推定過程と、前記送信局装置の判定手段が、前記送信局伝達関数推定過程において推定した伝達関数から各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定過程と、前記送信局装置の多重変調手段が、前記判定過程において決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調過程と、前記送信局装置の直交変調手段が、前記多重変調過程において変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる直交変調過程と、前記中継局装置の伝達関数推定手段が、当該中継局装置の前記無線手段により前記宛先局装置側の他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する中継局伝達関数推定過程と、前記中継局装置の中継多重数判定手段が、前記中継局伝達関数推定過程において推定した伝達関数から中継信号における各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する中継多重数判定過程と、前記中継局装置の復調手段が、当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する中継局復調過程と、前記中継局装置の再変調手段が、前記中継局復調過程において復調された各サブキャリアの多重数と、前記中継多重数判定過程において決定された中継信号における各サブキャリアの多重数とが一致するように、前記復調されたサブキャリアを入れ替えるとともに、入れ替えられたサブキャリアを示すサブキャリア入れ替え情報を生成するサブキャリア入れ替え過程と、前記中継局装置の再変調手段が、前記サブキャリア入れ替え過程においてサブキャリアが入れ替えられた信号を変調し、前記サブキャリア入れ替え情報とともに当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調過程と、前記宛先局装置の復調手段が、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調過程と、前記宛先局装置の信号並び替え手段が、前記復調過程において復調された各サブキャリアの受信情報系列に対し、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したサブキャリア入れ替え情報に基づいて、入れ替えられたサブキャリアに対応した受信情報系列を入れ替える信号並び替え過程と、を有することを特徴とする無線中継伝送方法である。

本発明によれば、無線中継伝送システムにおいて、送信局装置−中継局装置間、中継局装置−中継局装置間、中継局装置−宛先局装置間のいずれの伝搬路においても誤りが発生する確率を減少させることができ、システムスループットを向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による無線中継伝送システムの構成を示す図である。同図において、無線中継伝送システムは、無線によりマルチキャリア信号を送信する送信局Ｔｘ、送信局Ｔｘから宛先局Ｒｘへ送信された信号を無線により中継する中継局Ｒ１、及び、送信局Ｔｘから送信されたマルチキャリア信号の宛先である宛先局Ｒｘからなる。なお、ここでは中継局が１台である場合を示しているが、複数台の中継局を備えることでもよい。また、同図においては、（ａ）送信局Ｔｘからフラットなパワーで送信されたマルチキャリア無線信号を中継局Ｒ１で受信したときの周波数スペクトルと、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間の伝搬路の伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}、及び、（ｂ）中継局Ｒ１からフラットなパワーで中継送信されたマルチキャリア無線信号を宛先局Ｒｘで受信したときの周波数スペクトルと、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝搬路の伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を示している。この伝達関数は、サブキャリア毎、または、サブキャリアに対応した周波数毎の受信側の受信電力（パワー）を示すものである。

本実施形態では、送信局Ｔｘが、予め、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間の伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}、及び、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を把握することにより、送信局Ｔｘはこれらの伝達関数に応じた適切な多重変調をサブキャリア毎に選択して、マルチキャリア信号を生成する。例えば、（ａ）に示すように、サブキャリア４、８については、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間の伝搬路における信号対雑音電力比が悪いため、受信電力が、ある多重変調方式を誤りなく通信することのできる閾値より低く、（ｂ）に示すように、サブキャリア５、６については、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝搬路における信号対雑音電力比が悪いため、受信電力が前述の閾値より低い。この場合、送信局Ｔｘはあらかじめ、サブキャリア４、５、６、８については、他のサブキャリアより多重数の少ない多重変調方式を適用してマルチキャリア信号を生成し、送信する。

次に、本実施形態による無線中継伝送システムの構成する各装置について説明する。
図２は、本実施形態による送信局Ｔｘの内部構成を示すブロック図である。送信局Ｔｘは、多重変調回路１０、トレーニング信号生成／付加回路１１、直交変調回路１２、無線部１３、スイッチ１４、アンテナ１５、伝達関数推定回路１６、伝達関数記憶装置１７及び閾値判定回路１８を備える。

多重変調回路１０は、閾値判定回路１８によって指示されたサブキャリア毎の多重数に従った多重変調方式により、送信情報系列をサブキャリア毎に変調する。多重変調方式には、例えば、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）、６４ＱＡＭ等がある。トレーニング信号生成／付加回路１１は、中継局Ｒ１において伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を得るための、予め決められたトレーニング信号を生成し、送信信号に付加する。直交変調回路１２は、サブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成する。無線部１３は、直交変調回路１２により生成されたマルチキャリア信号を無線信号に変換する。

スイッチ１４は、無線部１３により生成された無線信号をアンテナ１５により送信するか、アンテナ１５による受信信号を伝達関数推定回路１６に出力するかを切り替える。伝達関数推定回路１６は、受信したマルチキャリア無線信号から伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を推定する。また、伝達関数推定回路１６は、中継局Ｒ１から受信したデータ通信による伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を取得する。伝達関数記憶装置１７は、伝達関数推定回路１６により推定された伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}、及び、中継局Ｒ１から受信した伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を記憶する。閾値判定回路１８は、伝達関数記憶装置１７に記憶されている伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}、Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}に基づいて、各サブキャリアの受信電力が、多重数に対応した閾値を超えているか否かを判定し、その結果によって各サブキャリアに適用すべき多重数を多重変調回路１０に指示する。

図３は、本実施形態による中継局Ｒ１の内部構成を示すブロック図である。中継局Ｒ１は、アンテナ２０、スイッチ２１、伝達関数推定回路２２、伝達関数記憶装置２３、復調器２４、再変調器２５、トレーニング信号生成／付加回路２６、無線部２７を備える。

スイッチ２１は、アンテナ２０による受信信号を伝達関数推定回路２２に出力するか、無線部２７により生成された無線信号をアンテナ２０により送信するかを切り替える。伝達関数推定回路２２は、送信局Ｔｘから受信したトレーニング信号から伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を、宛先局Ｒｘから受信したトレーニング信号から伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を推定する。伝達関数記憶装置２３は、伝達関数推定回路２２により推定された伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}、及び、伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を記憶する。復調器２４は、送信元に対応した伝達関数を用いて受信信号を復調する。

再変調器２５は、復調器２４が復調した受信信号を変調する。トレーニング信号生成／付加回路２６は、送信局Ｔｘにおいて伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を、宛先局Ｒｘにおいて伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を得るための、予め決められたトレーニング信号を生成し、送信信号に付加する。また、トレーニング信号生成／付加回路２６は、送信局Ｔｘに伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を通知するためのデータ信号を生成する。無線部２７は、再変調器２５により変調され、トレーニング信号生成／付加回路２６においてトレーニング信号が付加されたマルチキャリア信号、及び、伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を通知するためのデータ通信信号を無線信号に変換する。

図４は、本実施形態による宛先局Ｒｘの内部構成を示すブロック図である。宛先局Ｒｘは、アンテナ３０、スイッチ３１、伝達関数推定回路３２、伝達関数記憶装置３３、復調器３４、トレーニング信号生成／付加回路３５、無線部３６を備える。

スイッチ３１は、アンテナ３０により受信信号を伝達関数推定回路３２に出力するか、無線部３６により生成された無線信号をアンテナ３０により送信するかを切り替える。伝達関数推定回路３２は、受信したトレーニング信号から伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を推定する。伝達関数記憶装置３３は、伝達関数推定回路３２により推定された伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を記憶する。復調器３４は、伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を用いて受信信号を復調し、受信情報系列を得る。トレーニング信号生成／付加回路３５は、中継局Ｒ１において伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を得るための、予め決められたトレーニング信号を生成し、送信信号に付加する。無線部３６は、トレーニング信号生成／付加回路２６においてトレーニング信号が付加されたマルチキャリア信号を無線信号に変換する。

なお、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１との間、及び、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘとの間でのトレーニング信号の送受信タイミングや、中継局Ｒ１と送信局Ｔｘの間でのデータ信号による伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}の送受信タイミングは、予め決められているものとする。例えば、中継局Ｒ１から送信局Ｔｘへ伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を通知する場合、トレーニング信号の後ろに伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}用のデータ信号を置き、その後ろに実際の通信を行うデータ信号を置く、という通信フレームを使用する。

図５は、本実施形態による無線中継伝送システムの動作を示す処理フローである。
同図において、送信局Ｔｘの多重変調回路１０は、送信情報系列をシリアルに分割してサブキャリア毎に多重変調し、トレーニング信号生成／付加回路１１は、中継局Ｒ１との間で既知のトレーニング信号を生成し、多重変調回路１０によりサブキャリア毎に多重変調された信号に付加する。直交変調回路１２は、トレーニング信号生成／付加回路１１によりトレーニング信号が付加されたサブキャリア信号を直交変調してマルチキャリア信号を生成する。無線部１３は、直交変調回路１２により生成されたマルチキャリア信号を無線信号に変換し、この無線信号はアンテナ１５から送信される（ステップＳ１０５）。

中継局Ｒ１の伝達関数推定回路２２は、送信局Ｔｘから受信した無線信号に含まれるトレーニング信号と、既知のトレーニング信号とのずれから伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を推定し、伝達関数記憶装置２３に書き込む（ステップＳ１１０）。中継局Ｒ１の復調器２４は、伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を用いて受信信号を復調したのち、再変調器２５が復調器２４により復調された受信信号を変調する。トレーニング信号生成／付加回路２６は、宛先局Ｒｘとの間で既知のトレーニング信号を生成し、再変調された信号に付加する。無線部２７は、再変調器２５により変調され、トレーニング信号生成／付加回路２６においてトレーニング信号が付加されたマルチキャリア信号を無線信号に変換し、この無線信号はアンテナ２０から宛先局Ｒｘへ送信される。さらに、中継局Ｒ１のトレーニング信号生成／付加回路２６は、送信局Ｔｘとの間で既知のマルチキャリア信号によるトレーニング信号を生成し、送信局Ｔｘ宛の送信信号に付加する。無線部２７は、トレーニング信号生成／付加回路２６においてトレーニング信号が付加された送信信号を無線信号に変換し、この無線信号はアンテナ２０から送信局Ｔｘへ送信される（ステップＳ１１５）。

宛先局Ｒｘの伝達関数推定回路３２は、受信した無線信号に含まれるトレーニング信号と、既知のトレーニング信号とのずれから伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を推定し、伝達関数記憶装置３３に書き込む。また、送信局Ｔｘの伝達関数推定回路１６は、受信した無線信号に含まれるトレーニング信号と、既知のトレーニング信号とのずれから伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を推定し、伝達関数記憶装置１７に書き込む（ステップＳ１２０）。宛先局Ｒｘの復調器３４は、伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を用いて受信信号を復調し、受信情報系列を得る。

続いて、宛先局Ｒｘのトレーニング信号生成／付加回路３５は、中継局Ｒ１との間で既知のマルチキャリアによるトレーニング信号を生成し、中継局Ｒ１宛ての送信信号に付加する。無線部３６は、トレーニング信号生成／付加回路３５においてトレーニング信号が付加された送信信号を無線信号に変換し、この無線信号はアンテナ３０から中継局Ｒ１へ送信される（ステップＳ１２５）。

中継局Ｒ１の伝達関数推定回路２２は、宛先局Ｒｘから受信した無線信号に含まれるトレーニング信号と、既知のトレーニング信号とのずれから伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を推定し、伝達関数記憶装置２３に書き込む（ステップＳ１３０）。トレーニング信号生成／付加回路２６は、伝達関数推定回路２２により推定した伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を示すデータ通信の信号を生成する。通常はトレーニング信号の後ろにデータ信号が入るため、このデータ信号の部分に推定された伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}の数値情報を載せ、変調する。無線部２７は、トレーニング信号生成／付加回路２６において伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}が設定されたデータ通信信号を無線信号に変換し、この無線信号はアンテナ２０から送信局Ｔｘへ送信される（ステップＳ１３５）。

送信局Ｔｘの伝達関数推定回路１６は、受信した無線信号を復調して伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を取得し、伝達関数記憶装置１７に書き込む（ステップＳ１４０）。閾値判定回路１８は、変数ｉを０により初期化するとともに、変数ｎを多重数２^ｎが最大値であるときの値に初期化する（ステップＳ１４５、Ｓ１５０）。そして、閾値判定回路１８は、ｉの現在の値を１加算した値に更新すると（ステップＳ１５５）、伝達関数記憶装置１７から、サブキャリアｉ（またはサブキャリアｉが使用する周波数）に対応した伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}及び伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}の値を読み出して、いずれか小さい値を選択する（ステップＳ１６０）。閾値判定回路１８は、当該選択した小さいほうの値により示されるサブキャリアｉの受信電力が、多重数２^ｎを伝送できる閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１６５）。なお、多重数２^ｎを伝送できる閾値は、予め閾値判定回路１８に保持されているものとする。

ステップＳ１６０において取得した電力の値が、多重数２^ｎを伝送できる閾値よりも小さい場合、閾値判定回路１８は、現在のｎの値を１減算した値に更新する（ステップＳ１７０）。そして再び、ステップＳ１６５の判断を行う。

ステップＳ１６０において取得した電力の値が、多重数２^ｎを伝送できる閾値以上である場合、閾値判定回路１８は、現在のｉの値と、現在のｎの値とを対応付けて、当該閾値判定回路１８の備える記憶手段に記憶する（ステップＳ１７５）。閾値判定回路１８は、サブキャリア数までの全てのｉについて処理を行ったかを判断し（ステップＳ１８０）、まだ終えていないときには、ステップＳ１５０からの処理を繰り返す。そして、全てのサブキャリアｉについてｎを記憶し、処理を終了すると、閾値判定回路１８は、全サブキャリアｉと、各ｉに対応する多重数２^ｎ（またはｎ）を多重変調回路１０に出力する。多重変調回路１０は、閾値判定回路１８により出力されたサブキャリアｉと対応する多重数２^ｎに従って情報信号系列を多重変調し、送信局Ｔｘは、このようにして多重変調されたサブキャリア信号から生成したマルチキャリア無線信号を送信する（ステップＳ１８５）。
中継局Ｒ１は、ステップＳ１８５において送信局Ｔｘから送信されたマルチキャリア無線信号を、従来技術と同様の処理により中継し、宛先局Ｒｘへ送信する。

また、上記処理は、中継局の数、アンテナの本数に制約されず、適用可能である。つまり、送信局と１以上の中継局と宛先局とからなる無線中継伝送システムにおいて、各局がトレーニング信号を送受信して、自局の送信側及び受信側の伝搬路の伝達関数を測定し、この測定した伝達関数を送信局へ送信する。そして、送信局がマルチキャリア信号を送信するときには、当該送信局において測定した伝達関数及び受信した伝達関数から、サブキャリア毎に最小の伝達関数を選択し、該選択した伝達関数に基づいて当該サブキャリアに対する多重変調の多重数を決定する。

例えば、中継局がＲ１〜Ｒｎまである場合、中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、中継局Ｒ（ｋ−１）（ただし、中継局Ｒ１の場合は、送信局Ｔｘ）から受信したトレーニング信号により、中継局Ｒ（ｋ−１）と当該中継局Ｒｋの間の伝搬路の伝達関数を推定し、中継局Ｒ（ｋ＋１）（中継局Ｒｋの場合は、宛先局Ｒｘ）から受信したトレーニング信号により、当該中継局Ｒｋと中継局Ｒ（ｋ＋１）の間の伝搬路の伝達関数を推定する。また、宛先局Ｒｘは、中継局Ｒｎから受信したトレーニング信号により、当該宛先局Ｒｘと中継局Ｒｎの間の伝搬路の伝達関数を推定する。中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、自身と後段の中継局Ｒ（ｋ＋１）（中継局Ｒｋの場合は、宛先局Ｒｘ）との間の伝搬路の伝達関数を、データ通信により送信局Ｔｘを宛先として通知する。このとき、中継局Ｒ２〜Ｒｎから送信された当該データ通信信号は、他の中継装置により中継されて送信局Ｔｘへ送信されることになる。送信局Ｔｘは、受信した伝達関数を伝達関数記憶装置１７に記憶する。
ステップＳ１４５以降は図５と同様の処理を行うが、ステップＳ１６０において、送信局Ｔｘの閾値判定回路１８は、伝達関数記憶装置１７に記憶されている全伝達関数から、サブキャリアｉに対応した値が最も小さい伝達関数の値を選択する。

従来の無線中継伝送システムでは、中継局と宛先局間の信号対雑音電力比が送信局と中継局間の信号対雑音電力比よりも小さく、かつある閾値を満足しないとき、通信失敗による再送請求が発生する確率が高くなる。
しかし、上述した本実施形態によれば、予め中継される装置間の伝搬路の伝達関数を送信局にて取得しておき、宛先局までの中継ルートにおける信号対雑音電力比に応じてサブキャリア毎にレート（多重数）を設定し、送信することにより、通信失敗による再送請求の発生を少なくすることができ、また、誤り訂正符号も簡易なものを使用することができるようになるため、結果としてスループットの向上が可能になる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態による無線中継伝送システムについて説明する。本実施形態では、中継局Ｒ１が、予め送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間の伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}、及び、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝搬路の伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を把握することにより、当該中継局Ｒ１において、双方の伝達関数に応じた適切なサブキャリア信号の入れ替えを行なう。なお、本実施形態による無線中継伝送システムは、第１の実施形態の無線中継伝送システムと同様の接続構成である。

図６は、サブキャリア信号の入れ替え処理を説明するための図である。例えば、（ａ）に示すように、サブキャリア４、８については、送信局Ｔｘと中継局Ｒ１の間の信号対雑音電力比が悪いため、受信電力が、ある多重変調方式を誤りなく通信することのできる閾値より低く、（ｂ）に示すように、サブキャリア５、６については、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の信号対雑音電力比が悪いため、同様に、受信電力が前述の閾値より低い。このとき、中継局Ｒ１は、送信局Ｔｘから受信したマルチキャリア信号内のサブキャリア４、８の信号を、中継局Ｒ１からの中継信号送信時にサブキャリア５、６と入れ替える。どのサブキャリアがどのサブキャリアへ入れ替わったかを示すサブキャリアの入れ替え情報は、パイッロトキャリアまたは所定のサブキャリアを用いて宛先局Ｒｘに通知し、宛先局Ｒｘは、その通知された入れ替え情報に従って、サブキャリアを入れ替えて復号する。

なお、送信局Ｔｘが中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝搬路の伝達関数を把握している場合には、送信局Ｔｘからのパイロット信号等にサブキャリアの入れ替え情報を付加することによって、送信局Ｔｘ側に一部の処理負担を担わせ、中継局Ｒ１の処理を軽減することも可能である。送信局Ｔｘが、中継局Ｒ１と宛先局Ｒｘの間の伝搬路の伝達関数を把握する方法は、第１の実施形態と同様である。

次に、本実施形態による無線中継伝送システムの構成する各装置について説明する。
図７は、本実施形態による送信局Ｔｘの内部構成を示すブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態の送信局Ｔｘと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図７に示す送信局Ｔｘが第１の実施形態の送信局Ｔｘと異なる点は、伝達関数推定回路１６、伝達関数記憶装置１７及び閾値判定回路１８の代わりに、伝達関数推定回路１６ａ、伝達関数記憶装置１７ａ及び閾値判定回路１８ａが設けられている点である。

伝達関数推定回路１６ａは、受信したマルチキャリア無線信号から伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を推定する。伝達関数記憶装置１７ａは、伝達関数推定回路１６ａにより推定された伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を記憶する。閾値判定回路１８ａは、伝達関数記憶装置１７ａに記憶されている伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}に基づいて、各サブキャリアの受信電力が、多重数に対応した閾値を超えているか否かを判定し、その結果によって各サブキャリアに適用すべき多重変調方式を多重変調回路１０に指示する。

図８は、本実施形態による中継局Ｒ１の内部構成を示すブロック図である。同図において、図３に示す第１の実施形態の送信局Ｔｘと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図８に示す中継局Ｒ１が第１の実施形態の中継局Ｒ１と異なる点は、閾値判定回路２８及びサブキャリア入れ替え回路２９が設けられている点である。
閾値判定回路２８は、伝達関数推定回路２２により推定された伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}に基づいて、各サブキャリアの受信電力が、多重数に対応した閾値を超えているか否かを判定し、その判定結果により、サブキャリアの多重数を決定する。サブキャリア入れ替え回路２９は、送信局Ｔｘから受信し、復調器２４により復調されたサブキャリアに対し、当該サブキャリアの多重数と、中継信号のサブキャリアの多重数が同じになるように、サブキャリアを入れ替え、再変調器２５に出力する。また、サブキャリア入れ替え回路２９は、宛先局Ｒｘ宛てのパイロット信号等に入れ替え情報を挿入する。

図９は、本実施形態による宛先局Ｒｘの内部構成を示すブロック図である。同図において、図４に示す第１の実施形態の宛先局Ｒｘと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図９に示す中継局Ｒ１が第１の実施形態の中継局Ｒ１と異なる点は、信号並び替え回路３７が設けられている点である。信号並び替え回路３７は、復調器３４が復調した受信情報系列に対し、入れ替え情報に従ってサブキャリアに対応した受信情報系列の入れ替えを行い、正しい順序の受信情報系列を得る。

図１０は、本実施形態による無線中継伝送システムの動作を示す処理フローである。
図１０のステップＳ２０５〜Ｓ２３０の処理は、図５に示す第１の実施形態のステップＳ１０５〜Ｓ１３０の処理と同様である。つまり、送信局Ｔｘは、中継局Ｒ１へトレーニング信号を送信し、中継局Ｒ１の伝達関数推定回路２２は、受信したトレーニング信号に基づいて伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を推定して伝達関数記憶装置２３に書き込む。中継局Ｒ１は、宛先局Ｒｘ及び送信局Ｔｘにトレーニング信号を送信し、宛先局Ｒｘの伝達関数推定回路３２は、受信したトレーニング信号に基づいて伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を推定して伝達関数記憶装置３３に書き込む。また、送信局Ｔｘの伝達関数推定回路１６ａは、受信したトレーニング信号に基づいて伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を推定して伝達関数記憶装置１７ａに書き込む。さらに、宛先局Ｒｘは、トレーニング信号を生成して中継局Ｒ１に送信し、中継局Ｒ１の伝達関数推定回路２２は、受信したトレーニング信号に基づいて伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}を推定して伝達関数記憶装置２３に書き込む。

送信局Ｔｘの閾値判定回路１８ａは、変数ｉを０により初期化するとともに、変数ｎを多重数２^ｎが最大値であるときの値に初期化する（ステップＳ２３５、Ｓ２４０）。そして、閾値判定回路１８ａは、ｉの現在の値に１加算した値に更新すると（ステップＳ２４５）、伝達関数記憶装置１７ａに記憶されている伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}から、サブキャリアｉ（またはサブキャリアｉが使用する周波数）に対応した電力の値を読み出し、読み出した電力の値が、多重数２^ｎを伝送できる閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２５０）。なお、多重数２^ｎを伝送できる閾値は、予め閾値判定回路１８ａに保持されているものとする。

ステップＳ２５０において取得した電力の値が、多重数２^ｎを伝送できる閾値よりも小さい場合、閾値判定回路１８ａは、現在のｎの値を１減算した値に更新する（ステップＳ２５５）。そして再び、ステップＳ２５０の判断を行う。

ステップＳ２５５において取得した電力の値が、多重数２^ｎを伝送できる閾値以上である場合、閾値判定回路１８ａは、現在のｉの値と、現在のｎの値とを対応付けて、当該閾値判定回路１８ａの備える記憶手段に記憶する（ステップＳ２６０）。閾値判定回路１８ａは、サブキャリア数までの全てのｉについて処理を行ったかを判断し（ステップＳ２６５）、まだ終えていないときには、ステップＳ２３５からの処理を繰り返す。そして、全てのサブキャリアｉについてｎを記憶し、処理を終了すると、閾値判定回路１８ａは、全サブキャリアｉと、各ｉに対応する多重数２^ｎ（またはｎ）を多重変調回路１０に出力する。多重変調回路１０は、閾値判定回路１８ａにより出力されたサブキャリアｉと対応する多重数２^ｎに従って情報信号系列を多重変調し、送信局Ｔｘは、このようにして多重変調されたサブキャリア信号により生成した無線信号を生成する（ステップＳ２７０）。

中継局Ｒ１の閾値判定回路２８は、変数ｉ’を０により初期化すとともに、変数ｎ’を多重数２^ｎ’が最大値であるときの値に初期化する（ステップＳ２７５、Ｓ２８０）。そして、閾値判定回路２８は、ｉ’の現在の値を１加算した値に更新すると（ステップＳ２８５）、伝達関数記憶装置２３に記憶されている伝達関数Ｈ_{Ｒ１−Ｒｘ}から、サブキャリアｉ’ （またはサブキャリアｉ’が使用する周波数）に対応した電力の値を読み出し、読み出した電力の値が、多重数２^ｎ’を伝送できる閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ２９０）。なお、多重数２^ｎ’を伝送できる閾値は、予め閾値判定回路２８に保持されているものとする。

ステップＳ２９０において取得した電力の値が、多重数２^ｎ’を伝送できる閾値よりも小さい場合、閾値判定回路１８ａは、現在のｎ’の値を１減算した値に更新する（ステップＳ２９５）。そして再び、ステップＳ２９０の判断を行う。

ステップＳ２９５において取得した電力の値が、多重数２^ｎ’を伝送できる閾値以上である場合、閾値判定回路２８は、現在のｉ’の値と、現在のｎ’の値とを対応付けて、当該閾値判定回路２８の備える記憶手段に記憶する（ステップＳ３００）。閾値判定回路２８は、サブキャリア数までの全てのｉ’について処理を行ったかを判断し（ステップＳ３０５）、まだ終えていないときには、ステップＳ２８０からの処理を繰り返す。そして、全てのサブキャリアｉ’についてｎ’を記憶し、処理を終了すると、閾値判定回路２８は、全サブキャリアｉ’と、各ｉ’に対応する多重数２^ｎ’（またはｎ’）をサブキャリア入れ替え回路２９に出力する。サブキャリア入れ替え回路２９は、復調器２４により復調された受信信号のサブキャリアｉの多重数と、閾値判定回路２８により判断されたサブキャリアｉ’の多重数が同じになるように受信信号のサブキャリアを入れ替えて、サブキャリアの入れ替え情報とともに再変調器に出力する（ステップＳ３１０）。これにより、中継局Ｒ１は、宛先局Ｒｘとの間の信号対雑音電力比に応じてサブキャリアを入れ替えた中継信号と、サブキャリア入れ替え情報とを宛先局Ｒｘに送信する。

宛先局Ｒｘの復調器３４は、中継局Ｒ１から送信されたマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る。信号並び替え回路３７は、入れ替え情報により示される中継信号におけるサブキャリアｉ’と、送信局Ｔｘから送信信号におけるサブキャリアｉとの対応付けに従って、復調器３４により復調された受信情報系列に対して、サブキャリアｉに対応する受信情報系列と、サブキャリアｉ’に対応する受信情報系列とを入れ替える。これにより、宛先局Ｒｘは、正しい順序の受信情報系列を取得することができる。

なお、上記処理は、中継局の数、アンテナの本数に制約されず、適用可能である。つまり、送信局と１以上の中継局と宛先局とからなる無線中継伝送システムにおいて、各局がトレーニング信号を送受信して伝達関数を測定し、その測定した後段の局との間の伝搬路の伝達関数によってサブキャリアに対する多重変調の多重数を決定する。そして、各中継局では、受信したマルチキャリア信号のサブキャリアの多重数と、伝達関数に基づいて判断したサブキャリアの多重数が同じになるように受信信号のサブキャリアを入れ替え、入れ替え情報とともに送信する。宛先局は、受信した入れ替え情報に従って、サブキャリア間の受信情報系列を入れ替える。

例えば、中継局がＲ１〜Ｒｎまである場合、各中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、中継局Ｒ（ｋ−１）（中継局Ｒ１の場合は、送信局Ｔｘ）と当該中継局Ｒｋの間の伝搬路の伝達関数、中継局Ｒｋと中継局Ｒ（ｋ＋１）（中継局Ｒｎの場合は、宛先局Ｒｘ）の間の伝搬路の伝達関数を推定する。宛先局Ｒｘは図１０と同様の処理を行い、各中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、上述したステップＳ２７５以降の処理と同様の処理を行う。ただし、ステップＳ２９０において各中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）が読み出す伝達関数は、中継局Ｒｋと中継局Ｒ（ｋ＋１）（中継局Ｒｎの場合は、宛先局Ｒｘ）の間の伝搬路の伝達関数であり、ステップＳ３１０においてサブキャリアの入れ替え対象となるのは、中継局Ｒ（ｋ−１）（中継局Ｒ１の場合は、送信局Ｔｘ）から受信した信号である。

なお、送信局Ｔｘが入れ替え情報を生成する場合は、以下のように動作する。すなわち、送信局Ｔｘは、第１の実施形態と同様の手順により、中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）と中継局Ｒ（ｋ＋１）（中継局Ｒｎの場合は、宛先局Ｒｘ）の間の伝搬路の伝達関数を受信する。そして、送信局Ｔｘの閾値判定回路１８ａは、図１０に示すステップＳ２３５〜Ｓ２７０の処理を行って、伝達関数Ｈ_{Ｔｘ−Ｒ１}を用いて各キャリアの多重数を決定したのち、各中継局と後段の局の間の伝達関数それぞれについて、図１０のステップＳ２７５〜Ｓ３０５の処理を行って各キャリアの多重数を決定する。閾値判定回路１８ａは、中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）において、受信信号のサブキャリアの多重数と中継送信信号のサブキャリアの多重数とが同じになるように、各中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）で入れ替えを行なうサブキャリアを特定して、入れ替え情報を生成する。送信局Ｔｘは、図１０のステップＳ２７０と同様にマルチキャリア信号の処理を行うが、このとき、閾値判定回路１８ａは送信信号に、生成した入れ替え情報を付加する。これにより、中継局Ｒｋ（ｋ＝１〜ｎ）では、図１０のステップＳ２７５〜Ｓ３０５を実施せず、受信した入れ替え情報に従ってサブキャリアを入れ替えて中継する。

無線中継伝送システムでは、中継局と宛先局間の信号対雑音電力比が送信局と中継局間の信号対雑音電力比よりも小さく、かつある閾値を満足しないとき、通信失敗による再送請求が発生する確率が高くなる。
しかし、第２の実施形態によれば、サブキャリアの適切な入れ替え情報を通信開始時に保有しているため、中継の計算処理を軽くすること、及び、回路規模の縮小することが可能となる。また、通信失敗による再送請求の発生を少なくし、誤り訂正符号も簡易なものを使用することが可能となるため、結果としてスループットの向上が可能になる。

本発明の第一の実施形態による無線中継伝送システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態による送信局Ｔｘの内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による中継局Ｒ１の内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による宛先局Ｒｘの内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による無線中継伝送システムの処理フローである。 本発明の第二の実施形態による無線中継伝送システムの動作概要を示すブロック図である。 同実施形態による送信局Ｔｘの内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による中継局Ｒ１の内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による宛先局Ｒｘの内部構成を示すブロック図である。 同実施形態による無線中継伝送システムの処理フローである。 従来技術による無線中継伝送システムの構成を示すブロック図である。 従来技術の無線中継伝送システムにおける問題を説明するための図である。

符号の説明

Ｔｘ…送信局（送信局装置）、 Ｒ１…中継局（中継局装置）、 Ｒｘ…宛先局（宛先局装置）、 １０…多重変調回路（多重変調手段）、 １１…トレーニング信号生成／付加回路、 １２…直交変調回路（直交変調手段）、 １３…無線部（無線手段）、 １４…スイッチ、 １５…アンテナ、 １６、１６ａ…伝達関数推定回路（伝達関数推定手段、伝達関数受信手段）、 １７、１７ａ…伝達関数記憶装置、 １８、１８ａ…閾値判定回路（判定手段）、 ２０…アンテナ、 ２１…スイッチ、 ２２…伝達関数推定回路（伝達関数推定手段）、 ２３…伝達関数記憶装置、 ２４…復調器（復調手段）、 ２５…再変調器（再変調手段）、 ２６…トレーニング信号生成／付加回路（トレーニング信号生成手段、伝達関数通知手段）、 ２７…無線部（無線手段）、 ２８…閾値判定回路（中継多重数判定手段）、 ２９…サブキャリア入れ替え回路（サブキャリア入れ替え手段）、 ３０…アンテナ、 ３１…スイッチ、 ３２…伝達関数推定回路、 ３３…伝達関数記憶装置、 ３４…復調器（復調手段）、 ３５…トレーニング信号生成／付加回路（トレーニング信号生成手段）、 ３６…無線部（無線手段）、 ３７…信号並び替え回路（信号並び替え手段）

Claims (7)

1. 送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムにおいて、
   前記送信局装置は、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
   当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信手段と、
   当該送信局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信手段により受信した信号により示される伝達関数のそれぞれから各サブキャリアに対応した電力値を取得し、各サブキャリア毎に取得した電力値の中から最小の電力値を選択し、選択した最小の電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定手段と、
   前記判定手段によって決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調手段と、
   前記多重変調手段によって変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる直交変調手段とを備え、
   前記中継局装置は、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、
   当該中継局装置の前記無線手段により他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
   当該中継局装置の前記伝達関数推定手段により推定した前記伝達関数を示す信号を生成し、前記送信局装置宛に送信する伝達関数通知手段と、
   当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する復調手段と、
   前記復調手段により復調されたマルチキャリア信号を変調して、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調手段とを備え、
   前記宛先局装置は、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   トレーニング信号を生成し、当該宛先局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、
   当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調手段とを備える、
   ことを特徴とする無線中継伝送システム。
2. 送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムにおいて、
   前記送信局装置は、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
   当該送信局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数から各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定手段と、
   前記判定手段によって決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調手段と、
   前記多重変調手段によって変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる直交変調手段とを備え、
   前記中継局装置は、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、
   当該中継局装置の前記無線手段により前記宛先局装置側の他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
   当該中継局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数から中継信号における各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する中継多重数判定手段と、
   当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する復調手段と、
   前記復調手段により復調された各サブキャリアの多重数と、前記中継多重数判定手段によって決定された中継信号における各サブキャリアの多重数とが一致するように、前記復調されたサブキャリアを入れ替えるとともに、入れ替えられたサブキャリアを示すサブキャリア入れ替え情報を生成するサブキャリア入れ替え手段と、
   前記サブキャリア入れ替え手段によりサブキャリアが入れ替えられた信号を変調し、前記サブキャリア入れ替え情報とともに当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調手段とを備え、
   前記宛先局装置は、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   トレーニング信号を生成し、当該宛先局装置の前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、
   当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調手段と、
   前記復調手段により復調された各サブキャリアの受信情報系列に対し、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したサブキャリア入れ替え情報に基づいて、入れ替えられたサブキャリアに対応した受信情報系列を入れ替える信号並び替え手段とを備える、
   ことを特徴とする無線中継伝送システム。
3. 前記中継局装置は、当該中継局装置の前記伝達関数推定手段により推定した前記伝達関数を示す信号を生成し、前記送信局装置宛に送信する伝達関数通知手段をさらに備え、
   前記送信局装置は、当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信手段をさらに備え、
   前記送信局装置の前記判定手段は、当該送信局装置の前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信手段により受信した信号により示される、各中継局装置において推定された伝達関数のそれぞれについて、各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定し、さらに、各前記中継局装置における受信信号のサブキャリアの多重数と中継送信信号のサブキャリアの多重数とが同じになるように、当該中継局装置で入れ替えを行なうサブキャリアを特定して入れ替え情報を生成し、前記中継局装置に送信し、
   前記中継局装置の前記サブキャリア入れ替え手段は、受信した入れ替え情報に従って、前記復調手段により復調された各サブキャリアを入れ替える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線中継伝送システム。
4. 送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムの前記送信局装置において、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
   当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信手段と、
   前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信手段により受信した信号により示される伝達関数のそれぞれから各サブキャリアに対応した電力値を取得し、各サブキャリア毎に取得した電力値の中から最小の電力値を選択し、選択した最小の電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定手段と、
   前記判定手段によって決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調手段と、
   前記多重変調手段によって変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、前記無線手段により送信させる直交変調手段と、
   を備えることを特徴とする送信局装置。
5. 送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムの前記中継局装置において、
   無線により信号を送受信する無線手段と、
   トレーニング信号を生成し、前記無線手段により送信させるトレーニング信号生成手段と、
   前記無線手段により前記宛先局装置側の他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
   前記伝達関数推定手段により推定した伝達関数から中継信号における各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する中継多重数判定手段と、
   前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する復調手段と、
   前記復調手段により復調された各サブキャリアの多重数と、前記中継多重数判定手段によって決定された中継信号における各サブキャリアの多重数とが一致するように、前記復調されたサブキャリアを入れ替えるとともに、入れ替えられたサブキャリアを示すサブキャリア入れ替え情報を生成するサブキャリア入れ替え手段と、
   前記サブキャリア入れ替え手段によりサブキャリアが入れ替えられた信号を変調し、前記サブキャリア入れ替え情報とともに当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調手段と、
   を備えることを特徴とする中継局装置。
6. 送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムに用いられる無線中継伝送方法であって、
   前記送信局装置、前記宛先局装置、及び、前記送信局装置は、無線により信号を送受信する無線手段を備えており、
   前記中継局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる中継局トレーニング信号送信過程と、
   前記宛先局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該宛先局装置の前記無線手段により送信させる宛先局トレーニング信号送信過程と、
   前記中継局装置の伝達関数推定手段が、当該中継局装置の前記無線手段により他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する中継局伝達関数推定過程と、
   前記中継局装置の伝達関数通知手段が、前記中継局伝達関数推定過程において推定した前記伝達関数を示す信号を生成し、前記送信局装置宛に送信する伝達関数通知過程と、
   前記送信局装置の伝達関数推定手段が、当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する送信局伝達関数推定過程と、
   前記送信局装置の伝達関数受信手段が、当該送信局装置とは直接無線信号を送受信しない前記中継局装置において推定された伝達関数を示す信号を受信する伝達関数受信過程と、
   前記送信局装置の判定手段が、前記送信局伝達関数推定過程において推定した伝達関数、及び、前記伝達関数受信過程において受信した信号により示される伝達関数のそれぞれから各サブキャリアに対応した電力値を取得し、各サブキャリア毎に取得した電力値の中から最小の電力値を選択し、選択した最小の電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定過程と、
   前記送信局装置の多重変調手段が、前記判定過程において決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調過程と、
   前記送信局装置の直交変調手段が、前記多重変調過程において変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させるマルチキャリア信号送信過程と、
   前記中継局装置の復調手段が、当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する中継局復調過程と、
   前記中継局装置の再変調手段が、前記中継局復調過程において復調されたマルチキャリア信号を変調して、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調過程と、
   前記宛先局装置の復調手段が、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調過程と、
   を有することを特徴とする無線中継伝送方法。
7. 送信局装置と、宛先局装置と、前記送信局装置から宛先局装置へ送信されたマルチキャリア無線信号を中継する１以上の中継局装置とからなる無線中継伝送システムに用いられる無線中継伝送方法であって、
   前記送信局装置、前記宛先局装置、及び、前記送信局装置は、無線により信号を送受信する無線手段を備えており、
   前記中継局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該中継局装置の前記無線手段により送信させる中継局トレーニング信号生成過程と、
   前記宛先局装置のトレーニング信号生成手段が、トレーニング信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる宛先局トレーニング信号生成過程と、
   前記送信局装置の伝達関数推定手段が、当該送信局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該中継局装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する送信局伝達関数推定過程と、
   前記送信局装置の判定手段が、前記送信局伝達関数推定過程において推定した伝達関数から各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する判定過程と、
   前記送信局装置の多重変調手段が、前記判定過程において決定された多重数に従って送信情報系列をサブキャリア毎に変調する多重変調過程と、
   前記送信局装置の直交変調手段が、前記多重変調過程において変調されたサブキャリアを直交変調してマルチキャリア信号を生成し、当該送信局装置の前記無線手段により送信させる直交変調過程と、
   前記中継局装置の伝達関数推定手段が、当該中継局装置の前記無線手段により前記宛先局装置側の他の前記中継局装置または前記宛先局装置から受信したトレーニング信号を用いて、当該トレーニング信号の送信元の装置との間の伝搬路における伝達関数を推定する中継局伝達関数推定過程と、
   前記中継局装置の中継多重数判定手段が、前記中継局伝達関数推定過程において推定した伝達関数から中継信号における各サブキャリアに対応した電力値を取得し、取得した電力値に対応して当該各サブキャリアに用いる多重数を決定する中継多重数判定過程と、
   前記中継局装置の復調手段が、当該中継局装置の前記無線手段により前記送信局装置または前記送信局装置側の他の前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調する中継局復調過程と、
   前記中継局装置の再変調手段が、前記中継局復調過程において復調された各サブキャリアの多重数と、前記中継多重数判定過程において決定された中継信号における各サブキャリアの多重数とが一致するように、前記復調されたサブキャリアを入れ替えるとともに、入れ替えられたサブキャリアを示すサブキャリア入れ替え情報を生成するサブキャリア入れ替え過程と、
   前記中継局装置の再変調手段が、前記サブキャリア入れ替え過程においてサブキャリアが入れ替えられた信号を変調し、前記サブキャリア入れ替え情報とともに当該中継局装置の前記無線手段により送信させる再変調過程と、
   前記宛先局装置の復調手段が、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したマルチキャリア信号を復調し、受信情報系列を得る復調過程と、
   前記宛先局装置の信号並び替え手段が、前記復調過程において復調された各サブキャリアの受信情報系列に対し、当該宛先局装置の前記無線手段により前記中継局装置から受信したサブキャリア入れ替え情報に基づいて、入れ替えられたサブキャリアに対応した受信情報系列を入れ替える信号並び替え過程と、
   を有することを特徴とする無線中継伝送方法。

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