特許 5971810 ３ノード双方向協働のためのマルチイン・マルチアウト・ネットワーク符号化増幅転送中継方式

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5971810

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】３ノード双方向協働のためのマルチイン・マルチアウト・ネットワーク符号化増幅転送中継方式

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20160804BHJP

   H04B 7/04 20060101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   H04J15/00

   H04B7/04

【請求項の数】22

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2013-521746(P2013-521746)

(86)(22)【出願日】2010年7月29日

(65)【公表番号】特表2013-536626(P2013-536626A)

(43)【公表日】2013年9月19日

(86)【国際出願番号】US2010043655

(87)【国際公開番号】WO2012015409

(87)【国際公開日】20120202

【審査請求日】2013年7月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】501263810

【氏名又は名称】トムソン ライセンシング

【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｌｉｃｅｎｓｉｎｇ

(74)【代理人】

【識別番号】100134094

【弁理士】

【氏名又は名称】倉持 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100123629

【弁理士】

【氏名又は名称】吹田 礼子

(72)【発明者】

【氏名】リ，ジアリン

(72)【発明者】

【氏名】ガオ，ウエン

【審査官】 羽岡 さやか

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１７１５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２７７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０５７１８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５３４９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０９６１４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００９／０２６６９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１４９１１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１３６９０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２５２２９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｊ ９９／００

Ｈ０４Ｂ ７／０４

Ｈ０４Ｂ ７／１５

Ｈ０４Ｗ ４／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中継ノードを用いる双方向通信システムの動作方法であって、
前記中継ノードが、第１のチャネルの第１のタイム・スロットにおいて第１のデータを含む第１の信号を受信するステップと、
前記中継ノードが、第２のチャネルの第２のタイム・スロットにおいて第２のデータを含む第２の信号を受信するステップであって、前記第１の信号および前記第２の信号が、前記中継ノードを介して互いに通信するソース・ノードと宛先ノードとの間で交換される該ステップと、
前記中継ノードが、前記第１のチャネルの第１の推定チャネル行列および前記第２のチャネルの第２の推定チャネル行列を生成するステップと、
前記中継ノードが、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にするように第１の事前符号化行列を決定するステップと、
前記中継ノードが、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にするように第２の事前符号化行列を決定するステップと、
前記中継ノードが、前記第１のデータに前記第１の事前符号化行列を適用して、事前符号化された第１のデータを生成するステップであって、前記適用が行列の乗算によって達成される該ステップと、
前記中継ノードが、前記第２のデータに前記第２の事前符号化行列を適用して、事前符号化された第２のデータを生成するステップであって、前記適用が行列の乗算によって達成される該ステップと、
前記中継ノードが、前記事前符号化された第１のデータと前記事前符号化された第２のデータとを結合することによって第３の信号を生成するステップであって、前記結合が行列の加算によって達成され、前記第３の信号は、前記第３の信号の先頭に追加されたトレーニング・シーケンスをさらに含む、該ステップと、
前記中継ノードが、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列および前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を、前記第３の信号の前記トレーニング・シーケンスと符号化された混合信号との間に挿入するステップと、
前記中継ノードが、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネル上で前記第３の信号を伝送するステップと、
を含む、前記方法。

【請求項2】

前記中継ノードが、前記挿入の前に、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列を量子化し、前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を量子化するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記トレーニング・シーケンスは、第１のトレーニング・シーケンスおよび第２のトレーニング・シーケンスを含み、前記第１のトレーニング・シーケンスは前記第１のチャネル用であり、前記第２のトレーニング・シーケンスは前記第２のチャネル用である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の信号はトレーニング・シーケンスおよびデータを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第２の信号はトレーニング・シーケンスおよびデータを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記中継ノードが、第１のビーム形成行列を決定するステップと、
前記中継ノードが、第２のビーム形成行列を決定するステップと、
前記中継ノードが、前記第３の信号を生成する前に、前記第１のデータに前記第１のビーム形成行列を適用し、前記第２のデータに前記第２のビーム形成行列を適用するステップであって、前記適用が行列の乗算によって達成される該ステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記中継ノードが、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列および前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を、前記第３の信号の前記トレーニング・シーケンスと符号化された混合信号との間に挿入する前に、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列に前記第１のビーム形成行列を適用し、前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列に前記第２のビーム形成行列を適用するステップであって、前記適用が行列の乗算によって達成される該ステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとが直交している、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記第２のタイム・スロットは、前記第１のタイム・スロットを使用したノードによって与えられる逆方向である、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

第１のチャネルの第１のタイム・スロットにおいて第１のデータを含む第１の信号を受信する手段と、
第２のチャネルの第２のタイム・スロットにおいて第２のデータを含む第２の信号を受信する手段であって、前記第１の信号および前記第２の信号が、中継ノードを介して互いに通信するソース・ノードと宛先ノードとの間で交換される該手段と、
前記第１のチャネルの第１の推定チャネル行列および前記第２のチャネルの第２の推定チャネル行列を生成する手段と、
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にするように第１の事前符号化行列を決定する手段と、
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にするように第２の事前符号化行列を決定する手段と、
前記第１のデータに前記第１の事前符号化行列を適用して、事前符号化された第１のデータを生成する手段であって、前記適用が行列の乗算によって達成される該手段と、
前記第２のデータに前記第２の事前符号化行列を適用して、事前符号化された第２のデータを生成する手段であって、前記適用が行列の乗算によって達成される該手段と、
前記事前符号化された第１のデータと前記事前符号化された第２のデータとを結合することによって第３の信号を生成する手段であって、前記結合が行列の加算によって達成され、前記第３の信号は、前記第３の信号の先頭に追加されたトレーニング・シーケンスをさらに含む該手段と、
前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列および前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を、前記第３の信号の前記トレーニング・シーケンスと符号化された混合信号との間に挿入する手段と、
前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネル上で前記第３の信号を伝送する手段と、
を含む、双方向通信システムの中継ノードである、装置。

【請求項11】

前記挿入手段が実行される前に、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列を量子化する手段と、前記挿入手段が実行される前に、前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を量子化する手段とをさらに含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記トレーニング・シーケンスは、第１のトレーニング・シーケンスおよび第２のトレーニング・シーケンスを含み、前記第１のトレーニング・シーケンスは前記第１のチャネル用であり、前記第２のトレーニング・シーケンスは前記第２のチャネル用である、請求項１０に記載の装置。

【請求項13】

前記第１の信号はトレーニング・シーケンスおよびデータを含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項14】

前記第２の信号はトレーニング・シーケンスおよびデータを含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項15】

第１のビーム形成行列を決定する手段と、
第２のビーム形成行列を決定する手段と、
前記第３の信号を生成する前に、前記第１のデータに前記第１のビーム形成行列を適用し、前記第２のデータに前記第２のビーム形成行列を適用する手段であって、前記適用が行列の乗算によって達成される該手段と、
をさらに含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項16】

前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列および前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を、前記第３の信号の前記トレーニング・シーケンスと符号化された混合信号との間に挿入する前に、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列に前記第１のビーム形成行列を適用する手段と、前記第１の推定チャネル行列を乗算した前記第１の事前符号化行列および前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列を前記第３の信号の前記トレーニング・シーケンスと符号化された混合信号との間に挿入する前に、前記第２の推定チャネル行列を乗算した前記第２の事前符号化行列に前記第２のビーム形成行列を適用する手段であって、前記適用が行列の乗算によって達成される該手段と、をさらに含む、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとが直交している、請求項１０に記載の装置。

【請求項18】

前記第２のタイム・スロットは、前記第１のタイム・スロットを使用したノードによって与えられる逆方向である、請求項１０に記載の装置。

【請求項19】

第１のノードの動作方法であって、
第１のチャネルの第１のタイム・スロットにおいて第１の信号を伝送するステップであって、前記第１の信号は第１のデータを含む該ステップと、
第３のタイム・スロットにおいて中継ノードから第３の信号を受信するステップであって、前記第３の信号は、第１の事前符号化行列を前記第１のデータに適用して前記第１の信号を形成し、かつ、第２の事前符号化行列を第２のデータに適用して第２の信号を形成することによって生成された事前符号化されたデータを含み、前記第２のデータは第２のチャネルの第２のタイム・スロットにおいて第２のノードから伝送されており、前記第１の事前符号化行列および前記第２の事前符号化行列は前記中継ノードによって決定されており、前記第１の事前符号化行列が前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にし、かつ、前記第２の事前符号化行列が前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にし、前記適用が行列の乗算によって達成される該ステップと、
前記第３の信号を復号することによって前記第２のデータを得るステップであって、前記第３の信号は前記第３の信号から前記第１の信号を除去することによって復号される、該ステップと、を含み、
第１の推定チャネル行列を前記第１の事前符号化行列に乗算することによって生成された第１の結果、および、第２の推定チャネル行列を前記第２の事前符号化行列に乗算することによって生成された第２の結果が、前記第３の信号の先頭に追加された第１のトレーニング・シーケンスと前記第３の信号のデータとの間に含まれている、前記方法。

【請求項20】

第１のビーム形成行列が、前記第１の事前符号化行列および前記第１のデータに適用され、第２のビーム形成行列が、前記第２の事前符号化行列および前記第２のデータに適用されており、前記適用が行列の乗算によって達成される、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

第１のチャネルの第１のタイム・スロットにおいて第１の信号を伝送する手段であって、前記第１の信号は第１のデータを含む該手段と、
第３のタイム・スロットにおいて中継ノードから第３の信号を受信する手段であって、前記第３の信号は、第１の事前符号化行列を前記第１のデータに適用して前記第１の信号を形成し、かつ、第２の事前符号化行列を第２のデータに適用して第２の信号を形成することによって生成された事前符号化されたデータを含み、前記第２のデータは第２のチャネルの第２のタイム・スロットにおいて他の装置から伝送されており、前記第１の事前符号化行列および前記第２の事前符号化行列は前記中継ノードによって決定されており、前記第１の事前符号化行列が前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にし、かつ、前記第２の事前符号化行列が前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にし、前記適用が行列の乗算によって達成される該手段と、
前記第３の信号を復号することによって前記第２のデータを得る手段であって、前記第３の信号は前記第３の信号から前記第１の信号を除去することによって復号される、該手段と、を含み、
第１の推定チャネル行列を前記第１の事前符号化行列に乗算することによって生成された第１の結果、および、第２の推定チャネル行列を前記第２の事前符号化行列に乗算することによって生成された第２の結果が、前記第３の信号の先頭に追加された第１のトレーニング・シーケンスと前記第３の信号のデータとの間に含まれている装置。

【請求項22】

第１のビーム形成行列が、前記第１の事前符号化行列および前記第１のデータに適用され、第２のビーム形成行列が、前記第２の事前符号化行列および前記第２のデータに適用されており、前記適用が行列の乗算によって達成される、請求項２１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト標準の双方向伝送（通信）を補助する３ノード協働方式に関する。

【背景技術】

【0002】

マルチキャストおよびブロードキャストの分野では、有線および／または無線のネットワークを介して、１つのサーバから複数の受信側にデータが伝送される。本明細書で使用するマルチキャスト・システムは、１つのサーバが同じデータを複数のレシーバに同時に伝送し、これら複数のレシーバは、これらレシーバの一部または全体を含むサブセットを構成している。ブロードキャスト・システムは、１つのサーバが同じデータを全ての受信側に同時に伝送するシステムである。すなわち、定義によれば、マルチキャスト・システムはブロードキャスト・システムを含むことができる。

【0003】

１つのアクセス・ポイント（ＡＰ）と複数のノードとを有するマルチキャスト（ダウンリンク）・チャネルおよびマルチアクセス（アップリンク）・チャネルを考える。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト標準では、逆方向（ＲＤ）プロトコルを導入して、ＴＸＯＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）内の双方向トラフィック・フローの高速スケジューリングを行う。この逆方向プロトコルによって、ＴＸＯＰを得たノードは、ＴＸＯＰの制御権を維持したまま、別のノードの逆方向伝送を認可することができる。ノード間のチャネル条件が不適切（低品位）である場合には、これら２つのノード間の伝送の質が低下する。この質の低下は、データ転送速度の低下および／またはスループットの低下であることがある。

【0004】

ＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト標準では、逆方向（ＲＤ）プロトコルは、図１に示すように提案されている。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト標準の逆方向プロトコルは、２つのノード間の双方向伝送のスケジューリングしか行わない。各ノードは、ソース・ノードであり、宛先ノードでもある。ＩＥＥＥ８０２．１１ＷＬＡＮ標準には、３ノード双方向伝送のための既存のスケジューリング・プロトコルはない。図１は、半二重中継ノード（ＲＮ）を用いた従来の１方向協働を示す。図１ａは、ノード_１がノード_２およびＲＮの両方にデータＳ_１を伝送（送信、通信）する、第１の通信ステージを示す。図１ｂは、ＲＮがノード_２にデータ

【数1】

を伝送（通信、送信）する、第２の通信ステージを示す。すなわち、ＲＮは、ノード_２に対して、データＳ_１を

【数2】

として伝送（通信、転送、送信）する。これに応じて（図示していないが）、第３の通信ステージでは、ノード_２が、ノード_１およびＲＮの両方にデータＳ_２を伝送（送信、通信）する。第４の通信ステージでは、ＲＮは、ノード_１にデータ

【数3】

を伝送（通信、転送、送信）する。すなわち、ＲＮは、ノード_１に対して、データＳ_２を

【数4】

として伝送（通信、転送、送信）する。従って、従来の手法では、ノード_１およびノード_２を補助するための半二重ＲＮを用いた通信を完了するのに、４つのステージ（段階）がある。

【0005】

Ｌ_１＝Ｌ_２＝１、かつＬ_Ｒ＝２である場合における、単一アンテナ・システムにおいての復号転送法、ソフト復号転送法および増幅転送法をそれぞれ用いて、３ステージのネットワーク符号化３ノード双方向協働（すなわち、ＲＮにおける複数のノード（ソースおよび宛先）からの信号の受信が直交（分離）している）が研究されている。なお、Ｌ_ｉ（ｉ＝１，２，Ｒ）は、それぞれ、ノード_１、ノード_２およびＲＮのアンテナ数を表すことに留意されたい。本発明では、ノードに任意数のアンテナがある一般的なＭＩＭＯの場合に増幅転送法を用いる。これは、出願人が知るいかなる公開文献でも述べられていないことである。

【0006】

本明細書で使用するノードは、局（ＳＴＡ）、移動機器、移動端末、デュアル・モード・スマート・フォン、コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、またはＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト標準で動作可能なその他の任意の等価な装置を含む（ただしこれらに限定されない）。

【0007】

１つのアクセス・ポイント（ＡＰ）および複数のノードを有するマルチキャスト（ダウンリンク）・チャネルおよびマルチアクセス（アップリンク）・チャネルを考える。ＩＥＥＥ８０２．１１ｎドラフト標準では、逆方向（ＲＤ）プロトコルを導入して、ＴＸＯＰ内の双方向トラフィック・フローの高速スケジューリングを行う。この逆方向プロトコルによって、ＴＸＯＰを得たノードは、ＴＸＯＰの制御権を維持したまま、別のノードの逆方向伝送を認可することができる。ただし、これら２つのノード間のチャネル状態（チャネル条件）が両者の間で高速かつ信頼性の高い伝送（通信）を行うのに不十分である場合には、第３のノードである半二重中継ノード（ＲＮ）を介した協働を用いて、伝送（通信）を補助することが可能である。これら２つのノードの間の伝送が第３のノードである半二重中継ノード（ＲＮ）を介した協働を含むときには、状況がより複雑になるが、無線ネットワーク符号化を利用して、システムのスループットをさらに向上させることができる。各ノードは、ソース・ノードであり、宛先ノードでもある。

【0008】

本発明では、図２に示し、かつ以下でさらに詳細に述べるように、無線ネットワーク符号化をこのシステムに導入し、双方向協働と組み合わせて、システムのスループットを向上させる。本発明では、このような３ノード双方向協働のシナリオにおけるネットワーク符号化増幅転送（ＮＣＡＦ）中継方式について述べる。

【0009】

本発明の３ノード双方向協働方式では、ノード_１およびノード_２の２つのノードは、ソース・ノードであると同時に宛先ノードでもあり、ＲＮは、ノード_１とノード_２の間の双方向伝送を補助する中継ノードである。中継ノード（ＲＮ）は、ノード_１およびノード_２の両方から信号を順次受信し、この２つの信号をそれぞれの事前符号化行列を用いて結合し、この混合信号を直交するチャネルで両ノードにブロードキャストする。各ノード（ソースおよび宛先）は、他方のノードからの所望の信号の伝送（通信）と、ＲＮからの混合信号の伝送（通信）の両方を受信する。各ノードは、当該ノードが送出（伝送、通信）した信号の情報に基づいて、当該ノードが望むデータを統合的に復号することができる。このプロセスを、以下でさらに詳細に述べる図３に示す。本発明では、上記のネットワーク符号化増幅転送（ＮＣＡＦ）中継方式について述べるだけでなく、以下の２つの場合のチャネル状態情報（ＣＳＩ）が与えられたものとして、ＲＮにおける総パワー制約を受ける双方向協働システムの瞬間容量を最大にするように、各ノード（ソースおよび宛先）からの受信信号のＲＮにおける事前符号化行列の設計問題も解決する。
（１）ＲＮにおいて直接リンクのＣＳＩがない：ノード（ソースおよび宛先）からＲＮへのチャネルおよびＲＮからノード（ソースおよび宛先）へのチャネルのＣＳＩのみが、ＲＮにおいて既知である。２つのノード（ソースおよび宛先）の間のチャネルのＣＳＩは、ＲＮでは未知である。
（２）ＲＮにおいて直接リンクのＣＳＩがある：ノード（ソースおよび宛先）からＲＮへのチャネル、ＲＮからノード（ソースおよび宛先）へのチャネル、および２つのノード（ソースおよび宛先）の間のチャネルのＣＳＩが、ＲＮにおいて未知である。

【0010】

本発明のネットワーク符号化増幅転送（ＮＣＡＦ）中継方式では、ＲＮは、従来の増幅転送協働のように、あるノードから別のノードに増幅受信信号を転送しない。その代わりに、ＲＮは、２つのノードから受信した２つの信号に最初に事前符号化行列を乗算することによって、それら２つの受信した信号を結合する。その後、ＲＮは、双方向トラフィック・フローの混合データを含むこの結合信号をブロードキャスト（マルチキャスト）する。各終点ノードはＲＮからの信号を受信する。その後、ノードは、当該ノードが送出（伝送、通信）した信号の情報に基づいて、当該ノードが望む信号を統合的に復号することができる。この協働では、依然としてダイバーシティがある。

【0011】

本発明のＮＣＡＦ中継方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１ドラフトＶＨＴ（Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）標準で将来重要になる可能性がある。本発明のＮＣＡＦ中継方式の利点は、中継ノード（ＲＮ）において、簡単な処理、すなわち線形事前符号化しか必要とされない点である。また、本発明のＮＣＡＦ中継方式は、増幅転送中継方式を用いた従来の協働との互換性もある。また、本発明のＮＣＡＦ中継方式は、ＲＮに備えられたアンテナの数が不十分であるためにＲＮが受信データを復号することができないときに問題を解決し、いかなる複数アンテナ・システムでも常に実現可能である。

【0012】

第１のチャネルの第１のタイム・スロットにおいて第１のデータを含む第１の信号を受信すること、第２のチャネルの第２のタイム・スロットにおいて第２のデータを含む第２の信号を受信すること、第１の事前符号化行列を決定すること、第２の事前符号化行列を決定すること、第１のデータに第１の事前符号化行列を適用して、事前符号化された第１のデータを生成すること、第２のデータに第２の事前符号化行列を適用して、事前符号化された第２のデータを生成すること、事前符号化された第１のデータと事前符号化された第２のデータを結合することによって第３の信号を生成すること、ならびに第１のチャネルおよび第２のチャネル上で第３の信号を伝送することを含む、方法および装置について述べる。また、第１の信号を伝送すること、第２の信号を受信すること、ならびに第１のトレーニング・シーケンスを含む第２の信号を、第１のトレーニング・シーケンスを除去し、第１の信号を除去することによって統合的に復号することを含む、方法および装置についても述べる。

【0013】

本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面と関連付けて読めば、最もよく理解される。図面は、以下に簡単に説明する図面を含む。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】増幅転送中継方式を示す図である。

【図2】半二重中継ノードを用いる本発明の双方向協働のためのネットワーク符号化増幅転送中継方式の動作を示す図である。

【図3a】本発明のネットワーク符号化増幅転送中継方式の伝送側の例示的な実施例の動作のブロック図である。

【図3b】ノード_１から見た本発明のネットワーク符号化増幅転送中継方式の受信側の例示的な実施例の動作のブロック図である。

【図3c】ノード_２から見た本発明のネットワーク符号化増幅転送中継方式の受信側の例示的な実施例の動作のブロック図である。

【図4】本発明のソース・ノードにおけるビーム形成を行わないネットワーク符号化増幅転送中継方式の一括して簡略化した例示的なフレーム構造を示す図である。

【図5】本発明のソース・ノードにおけるビーム形成を行うネットワーク符号化増幅転送中継方式の一括して簡略化した例示的なフレーム構造を示す図である。

【図6】ノード（ソースおよび宛先）から見た本発明の例示的な実施例のフローチャートである。

【図7】中継ノードから見た本発明の例示的な実施例のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図２は、半二重中継ノードを用いる本発明の双方向協働のためのネットワーク符号化増幅転送中継方式の動作を示す。図２ａは、ノード_１がノード_２およびＲＮの両方にデータＳ_１を伝送（送信、通信）する、第１の通信ステージを示す。図２ｂに示す第２の通信ステージでは、ノード_２が、ノード_１およびＲＮの両方にデータＳ_２を伝送（送信、通信）する。図２ｃに示す第３の通信ステージでは、ＲＮが、データ

【数5】

の結合（混合）を行い、ノード_１およびノード_２の両方に伝送（通信）する。データ

【数6】

は、データＳ_１およびデータＳ_２に事前符号化行列を適用することによって形成される。データ

【数7】

の結合は、

【数8】

である。このように、ステージの数は、４ステージから３ステージに減少している。なお、データに事前符号化行列を適用することに加えて、データにビーム形成行列を適用することもできることに留意されたい。

【0016】

システム・モデルおよび表記の一部について、最初に述べる。Ｘ_ｉは、ノード_ｉ（ｉ＝１，２，Ｒ、ノード_ＲはＲＮを示す）から伝送される信号である。Ｑ_ｉは、ノード_ｉにおけるビーム形成行列であり、ビーム形成を用いない場合には恒等行列である。Ｈ_ｉｊは、ノード_ｊからノード_ｉへのチャネル行列である。Ｙ_ｉｊおよびＮ_ｉｊは、ノード_ｊからノード_ｉの受信信号およびノイズであり、要素は、分散

【数9】

を有する独立および同分布のガウス分布であるものと仮定する。Ｗ_ｉは、ＲＮにおいてＹ_Ｒｉに適用される事前符号化行列である。総伝送パワーは、ノード_ｉ（ｉ＝１，２）ではＰ_ｉであり、ＲＮではＰ_Ｒである。

【0017】

ＲＮは、第１のタイム・スロットでノード_１からＹ_Ｒ１＝Ｈ_Ｒ１Ｑ_１Ｘ_１＋Ｎ_Ｒ１を受信し、第２のタイム・スロットでノード_２からＹ_Ｒ２＝Ｈ_Ｒ２Ｑ_２Ｘ_２＋Ｎ_Ｒ２を受信する。次いで、ＲＮは、加重受信信号を、そのブロードキャスト信号
Ｘ_Ｒ＝Ｗ_１Ｙ_Ｒ１＋Ｗ_２Ｙ_Ｒ２＝Ｗ_１Ｈ_Ｒ１Ｑ_１Ｘ_１＋Ｗ_２Ｈ_Ｒ２Ｑ_２Ｘ_２＋Ｗ_１Ｎ_Ｒ１＋Ｗ_２Ｎ_Ｒ２
として混合する。

【0018】

一方のノード（ソースおよび宛先）での受信および復号は、１つの例として用いたものである。言うまでもなく、受信端では復調が行われる。他方のノード（ソースおよび宛先）における処理も同様である。ノード_１は、第２のタイム・スロットでノード_２からＹ_１２＝Ｈ_１２Ｑ_２Ｘ_２＋Ｎ_１２を受信し、第３のタイム・スロットでＲＮからＹ_１Ｒ＝Ｈ_１ＲＸ_Ｒ＋Ｎ_１Ｒ、すなわちＹ_１Ｒ＝Ｈ_１ＲＷ_１Ｈ_Ｒ１Ｑ_１Ｘ_１＋Ｈ_１ＲＷ_２Ｈ_Ｒ２Ｑ_２Ｘ_２＋Ｈ_１ＲＷ_１Ｎ_Ｒ１＋Ｈ_１ＲＷ_２Ｎ_Ｒ２＋Ｎ_１Ｒを受信する。行列の形状は、以下の通りである。

【数10】

すなわち、Ｙ_１＝Ｄ_１Ｘ_１＋Ａ_１Ｘ_２＋Ｂ_１Ｎ_１である。ここで、

【数11】

であり、

【数12】

はゼロ行列であり、Ｉ_Ｎ∈Ｃ^Ｎ×Ｎは、恒等行列である。なお、ノード_１では、Ｘ_１は既知であるが、Ｘ_２は未知であり、求める必要があることに留意されたい。

【数13】

は、ノード_１におけるノイズ・ベクトルであり、行列

【数14】

および

【数15】

は、既知であるものと仮定する。Ｘ_１の情報に基づいて、ノード_１は、Ｚ_１＝Ｙ_１−Ｄ_１Ｘ_１＝Ａ_１Ｘ_２＋Ｂ_１Ｎ_１を得ることができる。ここで、Ｚ_１は、等価な受信信号であり、Ａ_１は、信号Ｘ_２の等価なチャネル行列である。その後、ノード_１は、Ｘ_２を統合的に復号することができる。

【0019】

同様に、Ｚ_２＝Ａ_２Ｘ_１＋Ｂ_２Ｎ_２である。Ｚ_２、Ａ_２、Ｂ_２、およびＮ_２は、それぞれが対をなす相手方における添え字「１」および「２」ならびに「Ｎ_１」および「Ｎ_２」を入れ替えることによって定義される。

【0020】

問題は、ＲＮにおいて伝送パワー制約を受けるシステムの瞬間容量を最大にする

【数16】

を決定することである。Ｗ_１およびＷ_２は、事前符号化行列である。すなわち、

【数17】

の制約を受ける

【数18】

を最大にするようにＷ_１およびＷ_２を決定する。ここで、ｔｒ｛Ｘ｝は、行列Ｘのトレースを表す。Ｑ_ｉ（ｉ＝１，２）をユニタリ行列とすると、この制約は、以下のように簡略化することができる。

【数19】

【0021】

第１の場合には、ノード_ｉからＲＮおよびＲＮからノード_ｊへのチャネル（リンク）のＣＳＩが、ＲＮで利用可能であるものと仮定する。ノード_ｉとノード_ｊ（ｉ，ｊ＝１，２、ｉ≠ｊ）の間のリンク（チャネル）のＣＳＩは、利用不能である。このシナリオでは、情報の欠如のために、ｆ自体の代わりにｆの上界を最大にする必要がある。すなわち、数式（２）に示すように、

【数20】

の制約を受ける

【数21】

を最大にするようにＷ_１およびＷ_２を決定する。

【0022】

第２の場合には、ノード_ｉからＲＮ、ＲＮからノード_ｊおよびノード_ｉからノード_ｊへのチャネルのＣＳＩが、ＲＮに利用可能であるものと仮定する（ｉ，ｊ＝１，２、ｉ≠ｊ）。このシナリオでは、設計問題は、（２）の制約を受ける（１）を最大にすることである。

【0023】

特異値分解（ＳＶＤ）の定理により、チャネル（リンク）は、

【数22】

および

【数23】

に分解することができる。ここで、

【数24】

および

【数25】

は、ユニタリ行列であり、

【数26】

は、特異値行列である。特に、

【数27】

であり、ここで（・）^Ｔおよび（・）^Ｈは、それぞれ行列転置演算および共役転置演算を表す。また、

【数28】

を定義し、Ｔ＝（ｔ_ｉｊ）（ｉ，ｊ＝１，…，Ｌ_Ｒ）と表す。

【0024】

ノード_１とノード_２の間の直接リンクのＣＳＩが利用不能であるときには、

【数29】

および

【数30】

とする。ここで、

【数31】

が決定される。閉形式解はない。しかし、

【数32】

および

【数33】

は、ニュートン法を繰り返し用いることによって解くことができる。

【0025】

さらに、この問題の記述は、以下の形式に書き直すことができる。表記については、この手法を紹介した後で説明する。

【0026】

ｆ_２（λ） （４）
を最小にするλを決定する。ただし
λ≧０ （５）
Ｓλ＝ｑ （６）

【0027】

ラグランジュ関数は、
Ｌ（λ，μ）＝ｆ_２（λ）−μ^Ｔ（Ｓλ−ｑ） （７）
である。ここで、μは、ラグランジュの乗数を含むベクトルである。ニュートンの手法を用いて、以下の反復手法を用いて、λについて解く。
ステップ１：λ^０∈（０，ｍａｘ＿λ）を初期化する。
ステップ２：各反復において、

【数34】

を解く。
ステップ３：次の反復として

【数35】

をとる。
ステップ４：ｓｕｍ（ｓｉｇｎ（λ^ｋ＋１））≠ｌｅｎｇｔｈ（λ^ｋ＋１）またはｓｕｍ（ｓｉｇｎ（ｍａｘ＿λ−λ^ｋ＋１））≠ｌｅｎｇｔｈ（λ^ｋ＋１）である場合には、ステップ１に戻る。それ以外の場合には、ステップ５に進む。
ステップ５：

【数36】

である場合には、終了する。それ以外の場合には、ｋ＝ｋ＋１であり、ステップ２に進む。

【0028】

ステップ４で、ｘ＝（ｘ_１，…ｘ_Ｍ）^Ｔが列ベクトルまたは長さＭであるとすると、ｌｅｎｇｔｈ（ｘ）＝Ｍ、かつ、

【数37】

である。

【数38】

【0029】

条件α_ｉが、「Ｌ_ｉ≧Ｌ_Ｒの場合、または、Ｌ_ｉ＜Ｌ_ＲおよびＬ_ｉ（Ｌ_ｉ−１）≧Ｌ_Ｒが満たされる場合」として定義され、条件β_ｉが、「Ｌ_ｉ＜Ｌ_ＲおよびＬ_ｉ（Ｌ_ｉ−１）≦Ｌ_Ｒ−１が満たされる場合」として定義される。従って、以下のような３通りの解がある。

【0030】

一般ケース１：α_１およびα_２が存在するとき、

【数39】

および

【数40】

は、それぞれ定数を乗算された恒等行列である。すなわち、

【数41】

である。反復手法での表記は、以下の通りである。

【数42】

【数43】

であり、ここで、

【数44】

であり、Ｍ＝ｍｉｎ（Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_Ｒ）である。ｆ_２（λ）のヘッシアンおよび勾配（グラジエント）は、以下のように表される。

【数45】

ここで、

【数46】

であり、かつ

【数47】

である。

【0031】

一般ケース２：α_１およびβ_２が存在するとき、

【数48】

は、定数を乗算された恒等行列であり、すなわち、

【数49】

であり、一方、

【数50】

は、対角行列である。反復手法での表記は、以下の通りである。

【数51】

ここで、

【数52】

である。

【0032】

また、

【数53】

であり、ここで、Ｒｅ｛・｝およびＩｍ｛・｝は、変数の実数部および虚数部をとる関数であり、ｓ_２は、線形方程式

【数54】

から得られ、すなわち

【数55】

である。

【数56】

であり、ここで、

【数57】

である。

【0033】

一般ケース３：β_１およびβ_２が存在するとき、

【数58】

および

【数59】

は、両方とも対角行列である。反復手法での表記は、以下の通りである。

【数60】

【数61】

であり、ここで、

【数62】

である。また、

【数63】

であり、ここで、Ｒｅ｛・｝およびＩｍ｛・｝は、変数の実数部および虚数部をとる関数であり、ｓ_１およびｓ_２は、線形方程式

【数64】

からそれぞれ得られ、すなわち、

【数65】

である。

【数66】

である。

【数67】

および

【数68】

と表す。これらは、ともにエルミートであり、

【数69】

として、

【数70】

および

【数71】

はユニタリ行列であり、

【数72】

は対角行列である。

【数73】

および

【数74】

とする。ノード_１とノード_２の間の直接リンクのＣＳＩが利用可能であるときの

【数75】

を決定する問題は、ノード_１とノード_２の間の直接リンクのＣＳＩが利用不能であるときの上記の問題とＲＮが同じ形であり、この解を見つける反復手法は、単にλ_Ｒ２，ｉおよびλ_Ｒ１，ｉを

【数76】

および

【数77】

でそれぞれ置換するだけで、上記の３つのケースとほぼ同じである。

【0034】

設計問題では、両ノード（ソースおよび宛先）がトレーニング・シーケンスをＲＮに送出（伝送、通信、転送）して、ＲＮが入来チャネルを推定することができるようにする。また、ＲＮも、ノード（ソースおよび宛先）がＲＮから各ノードへのチャネル（リンク）を推定するための１つまたは複数のトレーニング・シーケンスを送出（伝送、通信、転送）する必要があり、また、ＲＮが使用する事前符号化行列に関する情報を伝送（送出、転送、通信）する必要がある。

【0035】

本発明で使用するものとして、２つの基本的なデータ・フレーム構造を提案する。
（１）図４ａおよび図５ａに示すように、ＲＮが、受信したトレーニング・シーケンスに事前符号化行列を適用し、それらを転送する。
（２）図４ｂおよび図５ｂに示すように、ＲＮが、入来チャネル行列を推定し、それらに事前符号化行列を乗算し、その結果得られた行列を量子化し、それらを返送する。ＲＮは、ＲＮから各ノードまでのチャネル状態（チャネル条件）を推定するための自身のトレーニング・シーケンスを各ノード（ソースおよび宛先）に送出する。ＲＮにおけるＲＮから各ノード（ソースおよび宛先）への発信チャネルのＣＳＩやＲＮにおける直接リンクのＣＳＩなど、行う必要があるチャネル推定は他にもある。これらは、制御フレームなど、その他のフレームによって行われる。

【0036】

本発明のネットワーク符号化増幅転送中継方式の伝送側の例示的な実施例の動作のブロック図である図３ａを再度参照する。データＳ_１は、第１のタイム・スロットで、ノード_１から信号Ｘ_１としてＲＮに伝送（通信）され、データＳ_２は、第２のタイム・スロットで、ノード_２から信号Ｘ_２としてＲＮに伝送（通信）される。次いで、ＲＮは、これらのデータを事前符号化して混合（結合）し、この混合された事前符号化データ（Ｘ_Ｒ）をマルチキャスト（ブロードキャスト）し、これをノード_１およびノード_２の両方が受信する。この混合（結合）された事前符号化データが変調されることは言うまでもない。

【0037】

ノード_１から見た本発明のネットワーク符号化増幅転送中継方式の受信側の例示的な実施例の動作のブロック図である図３ｂを再度参照する。ノード_１は、ノード_２から信号Ｙ_１２を受信し、ＲＮから信号Ｙ_１Ｒを受信し、統合ネットワーク・チャネル復号（ｊｏｉｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）を実行する。復号されたデータが復調されることは言うまでもない。

【0038】

ノード_２から見た本発明のネットワーク符号化増幅転送中継方式の受信側の例示的な実施例の動作のブロック図である図３ｃを再度参照する。ノード_２は、ノード_１から信号Ｙ_２１を受信し、ＲＮから信号Ｙ_２Ｒを受信し、統合ネットワーク・チャネル復号を実行する。復号されたデータが復調されることは言うまでもない。

【0039】

すなわち、ＴＸＯＰを保持（保有）するノードの立場（観点）から見ると、このノードは、データを有する第１の信号を伝送（送出、通信）する手段と、第２の信号を受信する手段とを含む。伝送手段および受信手段は、１つのトランシーバであってもよいし、分離した伝送器と分離した受信器であってもよいし、任意の等価な手段であってもよい。このノードは、トレーニング・シーケンスおよび第１の信号を除去する（取り去る）ことによって第２の信号を統合的に復号する手段も有する。オプションとして、このノードは、第１のビーム形成行列の第１の信号のデータへの適用および第２のビーム形成行列の第２の信号のデータへの適用を考慮することにより、第２の信号を復号する手段も含む。

【0040】

中継ノード（ＲＮ）の立場（観点）から見ると、ＲＮは、第１のチャネルの第１のタイム・スロットで第１の信号を受信する手段と、第２のチャネルの第２のタイム・スロットで第２の信号を受信する手段と、第１の事前符号化行列を決定する手段と、第２の事前符号化行列を決定する手段とを含み、これらの第１の事前符号化行列および第２の事前符号化行列は、それぞれ第１のチャネルおよび第２のチャネルの統合チャネル容量を最大にするものであり、ＲＮは、さらに、第１の事前符号化行列を第１のデータに適用する手段と、第２の事前符号化行列を第２のデータに適用する手段と、事前符号化した第１のデータと事前符号化した第２のデータとを混合（結合）することによって第３の信号を生成する手段と、第３の信号を伝送する手段とを含む。伝送手段および受信手段は、１つのトランシーバであってもよいし、分離した伝送器と分離した受信器であってもよいし、任意の等価な手段であってもよい。ＲＮは、第１のチャネル用の第１の推定チャネル行列および第２のチャネル用の第２の推定チャネル行列を生成する手段と、第１の推定チャネル行列を乗算した第１の事前符号化行列および第２の推定チャネル行列を乗算した第２の事前符号化行列を第３の信号のトレーニング・シーケンス中に挿入する手段と、挿入手段が実行される前に第１の推定チャネル行列を乗算した第１の事前符号化行列を量子化する手段と、挿入手段が実行される前に第２の推定チャネル行列を乗算した第２の事前符号化行列を量子化する手段とをさらに含む。オプションとして、このＲＮは、第１のビーム形成行列を決定する手段と、第２のビーム形成行列を決定する手段と、第３の信号を生成する前に第１のビーム形成行列を第１のデータに適用し、第２のビーム形成行列を第２のデータに適用する手段とをさらに含む。また、ＲＮは、オプションとして、第１の推定チャネル行列を乗算した第１の事前符号化行列および第２の推定チャネル行列を乗算した第２の事前符号化行列を第３の信号のトレーニング・シーケンス中に挿入する前に第１の推定チャネル行列を乗算した第１の事前符号化行列に第１のビーム形成行列を適用する手段と、第１の推定チャネル行列を乗算した第１の事前符号化行列および第２の推定チャネル行列を乗算した第２の事前符号化行列を第３の信号のトレーニング・シーケンス中に挿入する前に第２の推定チャネル行列を乗算した第２の事前符号化行列に第２のビーム形成行列を適用する手段とをさらに含む。

【0041】

本発明のソース・ノードにおけるビーム形成を行わないネットワーク符号化増幅転送中継方式の一括して簡略化した例示的なフレーム構造である図４を再度参照する。図４ａは、トレーニング・シーケンスがソース・ノードから送信される場合を示している。ＲＮはトレーニング・シーケンスを送出するが、ＲＮから送信されるトレーニング・シーケンスは、事実上、ＲＮがノード_１およびノード_２から受信し、複製してソース・ノード（ノード_１およびノード_２）に戻したトレーニング・シーケンスである。第３のステージで、ＲＮは、この２つのトレーニング・シーケンスおよび混合データＸ_Ｒをノード_ｉに伝送する。事前符号化行列が、両トレーニング・シーケンスおよび混合データＸ_Ｒに適用される。事前符号化行列Ｗ_１はＴ_１（第１のトレーニング・シーケンス）に適用され、事前符号化行列Ｗ_２はＴ_２（第２のトレーニング・シーケンス）に適用される。事前符号化行列Ｗ_１は、混合信号Ｘ_ＲのＨ_Ｒ１Ｘ_１にも適用され、Ｗ_２は、混合信号Ｘ_ＲのＨ_Ｒ２Ｘ_２にも適用される。なお、Ｈ_Ｒ１Ｘ_１は、ＲＮがノード_１から受信した所望の信号である（ノード_１がＸ_１を送信した）ことに留意されたい。また、Ｈ_Ｒ２Ｘ_２は、ＲＮがノード_２から受信した所望の信号である（ノード_２がＸ_２を送信した）ことに留意されたい。図４ｂでは、各ノードは、自身のトレーニング・シーケンスを送出（伝送、通信）し、ＲＮも、混合データＸ_Ｒに加えて事前符号化行列Ｗ_１およびＷ_２を送出（伝送、通信）する。ＲＮから送出（伝送、通信）されたトレーニング・シーケンスＴ_Ｒには、事前符号化行列は適用されない。

【0042】

本発明のソース・ノードにおけるビーム形成を行うネットワーク符号化増幅転送中継方式の一括して簡略化した例示的なフレーム構造である図５を再度参照する。図５ａは、トレーニング・シーケンスがソース・ノードから送信される場合を示している。ＲＮはトレーニング・シーケンスを送出するが、ＲＮから送信されるトレーニング・シーケンスは、事実上、ＲＮがノード_１およびノード_２から受信し、複製してソース・ノード（ノード_１およびノード_２）に戻したトレーニング・シーケンスである。第３のステージで、ＲＮは、この２つのトレーニング・シーケンスおよび混合データＸ_Ｒをノード_ｉに伝送する。事前符号化行列が、両トレーニング・シーケンスおよび混合データＸ_Ｒに適用される。事前符号化行列Ｗ_１はＴ_１（第１のトレーニング・シーケンス）に適用され、事前符号化行列Ｗ_２はＴ_２（第２のトレーニング・シーケンス）に適用される。事前符号化行列Ｗ_１は、混合信号Ｘ_ＲのＨ_Ｒ１Ｘ_１にも適用され、Ｗ_２は、混合信号Ｘ_ＲのＨ_Ｒ２Ｘ_２にも適用される。なお、Ｈ_Ｒ１Ｘ_１は、ＲＮがノード_１から受信した所望の信号である（ノード_１がＸ_１を送信した）ことに留意されたい。また、Ｈ_Ｒ２Ｘ_２は、ＲＮがノード_２から受信した所望の信号である（ノード_２がＸ_２を送信した）ことに留意されたい。事前符号化行列をトレーニング・シーケンスおよび混合データに適用することに加えて、ビーム形成行列Ｑ_１をトレーニング・シーケンスＴ_１に適用し、ビーム形成行列Ｑ_２をトレーニング・シーケンスＴ_２に適用する。ビーム形成行列Ｑ_１は、混合信号Ｘ_ＲのＸ_１にも適用され、ビーム形成行列Ｑ_２は、混合信号Ｘ_ＲのＸ_２にも適用される。図５ｂでは、各ノードは、自身のトレーニング・シーケンスを送出（伝送、通信）し、ＲＮも、混合信号Ｘ_Ｒに加えて事前符号化行列Ｗ_１およびＷ_２を送出（伝送、通信）する。ＲＮから送出（伝送、通信）されたトレーニング・シーケンスＴ_Ｒには、事前符号化行列は適用されない。事前符号化行列は、混合信号Ｘ_Ｒに適用される。事前符号化行列Ｗ_１は、混合信号Ｘ_ＲのＨ_Ｒ１Ｘ_１にも適用され、Ｗ_２は、混合信号Ｘ_ＲのＨ_Ｒ２Ｘ_２にも適用される。なお、Ｈ_Ｒ１Ｘ_１は、ＲＮがノード_１から受信した所望の信号である（ノード_１がＸ_１を送信した）ことに留意されたい。また、Ｈ_Ｒ２Ｘ_２は、ＲＮがノード_２から受信した所望の信号である（ノード_２がＸ_２を送信した）ことに留意されたい。事前符号化行列を混合信号に適用することに加えて、ビーム形成行列Ｑ_１を混合信号Ｘ_ＲのＸ_１にも適用し、ビーム形成行列Ｑ_２を混合信号Ｘ_ＲのＸ_２にも適用する。

【0043】

ノード（ソースおよび宛先）から見た本発明の例示的な実施例のフローチャートである図６を参照すると、６０５で、ノードは、データを含む第１の信号（メッセージ）を伝送する。、データを含む第２の信号（メッセージ）を受信する。６１５で、トレーニング・シーケンスおよび第１のデータは両方とも第１のデータに適用された事前符号化行列と同様に既知であるので、６１０で、ノードは、第１のデータおよびトレーニング・シーケンスを除去する（取り去る）ことによって、当該ノードから伝送された第１のデータおよび別のノード（第１のデータの宛先ノードおよび第３のデータのソース・ノード）から伝送された第３のデータの両方を含む結合信号（メッセージ）であった第２の信号（メッセージ）を統合的に復号する。

【0044】

中継ノードから見た本発明の例示的な実施例のフローチャートである図７を参照すると、７０５で、中継ノードは、第１のチャネルの第１のタイム・スロットで、第１の信号（メッセージ）を受信する。第１の信号は、第１のデータおよび第１のトレーニング・シーケンスを含む。７１０で、中継ノードは、第２のチャネルの第２のタイム・スロットで、第２の信号を受信する。第２の信号は、第２のデータおよび第２のトレーニング・シーケンスを含む。７１５で、中継ノードは、チャネルの統合容量を最大にするように第１の事前符号化行列を決定する。７２０で、中継ノードは、チャネルの統合容量を最大にするように第２の事前符号化行列を決定する。７２５で、中継ノードは、第１の事前符号化行列を第１のデータに適用する。７３０で、中継ノードは、第２の事前符号化行列を第２のデータに適用する。７３５で、中継ノードは、事前符号化した第１のデータおよび事前符号化した第２のデータを混合（結合）することによって第３の信号を生成する。７４０で、中継ノードは、第１のチャネルおよび第２のチャネルの両方を介して（これらのチャネル上で）第３のデータを伝送（マルチキャスト、ブロードキャスト、通信、送出）する。

【0045】

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、特殊目的プロセッサ、またはそれらの組合せといった様々な形態で実施することができることを理解されたい。本発明は、ハードウェアとソフトウェアの組合せとして実施されることが好ましい。さらに、ソフトウェアは、プログラム記憶装置に有形に実装されたアプリケーション・プログラムとして実施されることが好ましい。アプリケーション・プログラムは、任意の適切なアーキテクチャを備える機械にアップロードし、この機械によって実行することができる。この機械は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）および１つまたは複数の入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースなどのハードウェアを有するコンピュータ・プラットフォームで実施されることが好ましい。コンピュータ・プラットフォームは、オペレーティング・システムおよびマイクロ命令コードも備える。本明細書に記載する様々なプロセスおよび機能は、オペレーティング・システムを介して実行されるマイクロ命令コードの一部またはアプリケーション・プログラムの一部（あるいはそれらの組合せ）の何れかにすることができる。さらに、追加のデータ記憶装置や印刷装置など、その他の様々な周辺装置をコンピュータ・プラットフォームに接続することもできる。

【0046】

さらに、添付の図面に示すシステムの構成要素および方法のステップの一部はソフトウェアで実施することが好ましいので、システム構成要素（またはプロセス・ステップ）の間の実際の接続は、本発明をプログラミングする方法によって異なっていてもよいことも理解されたい。本明細書の教示があれば、当業者であれば、本発明の上記の実施態様または構成およびそれらと同様の実施態様または構成を思いつくことができるであろう。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4a】

【図4b】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】