特許 6059498 マルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法、リレーノード、及び送受信ノードを含む端末、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(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】6059498

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】マルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法、リレーノード、及び送受信ノードを含む端末、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H04W 84/18 20090101AFI20161226BHJP

   H04W 40/02 20090101ALI20161226BHJP

   H04W 84/10 20090101ALI20161226BHJP

【ＦＩ】

   H04W84/18 110

   H04W40/02

   H04W84/10 110

【請求項の数】21

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-222874(P2012-222874)

(22)【出願日】2012年10月5日

(65)【公開番号】特開2013-85246(P2013-85246A)

(43)【公開日】2013年5月9日

【審査請求日】2015年10月1日

(31)【優先権主張番号】10-2011-0101190

(32)【優先日】2011年10月5日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辛 原 在

(72)【発明者】

【氏名】申 昌 容

【審査官】 望月 章俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１８１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２４２１７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１７８２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１５１０７９（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２２７２０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｗ４／００−Ｈ０４Ｗ９９／００

Ｈ０４Ｂ７／２４−Ｈ０４Ｂ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチホップネットワークにおけるリレーノードが干渉を管理する方法であって、
送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断するステップと、
前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択するステップと、
前記送受信ノードのペアに対して前記選択された干渉中性化を実行するステップと、を有することを特徴とするリレーノードの干渉管理方法。

【請求項2】

前記干渉中性化条件を満たすか否かを判断するステップは、
前記リレーノードの個数に基づいて前記干渉中性化条件を満たすか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項3】

前記部分的干渉中性化が選択された場合、前記部分的干渉中性化を実行した結果に対してレートスプリット技法を適用して干渉を除去するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項4】

前記部分的干渉中性化を選択するステップを更に含み、
前記部分的干渉中性化を実行するステップは、
前記送受信ノードのうちの受信ノードのそれぞれで干渉を誘発する送信ノードの個数が１つ以下となるように前記部分的干渉中性化を実行するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項5】

前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択するステップは、
前記リレーノードの個数が前記干渉中性化条件を満たした場合、前記完全な干渉中性化を選択することを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項6】

前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックするステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項7】

前記部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報は、
前記部分的干渉中性化が実行された以後の実効チャネルの値を示す複合チャネル状態情報であることを特徴とする請求項６に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項8】

前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する条件を満たすか否かを判断するステップと、
前記判断結果に基づき、前記リレーノードの個数又は前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を調節するステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項9】

前記送受信ノードのペアの個数を調節するステップは、
前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する部分的干渉中性化条件を満たさない場合、前記リレーノードの個数を（Ｎ−２）×Ｎ＋１個まで増やす（ここで、Ｎは送受信ノードのペアの個数を示す）ステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項10】

前記送受信ノードのペアの個数を調節するステップは、
前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する条件を満たさない場合、前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数をｆｌｏｏｒ（Ｋ^１／２＋１）に減らす（ここで、Ｋはリレーノードの個数を示し、ｆｌｏｏｒは指定した実数を最も近い値に切り下げた整数を返す関数を示す）ステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のリレーノードの干渉管理方法。

【請求項11】

マルチホップネットワークにおける干渉を管理するリレーノードであって、
送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断する判断部と、
前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択する選択部と、
前記送受信ノードのペアに対して前記選択された干渉中性化を実行する実行部と、を備えることを特徴とするリレーノード。

【請求項12】

前記部分的干渉中性化が選択された場合、前記部分的干渉中性化を実行した結果に対してレートスプリット技法を適用して干渉を除去する除去部を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のリレーノード。

【請求項13】

前記実行部は、
前記部分的干渉中性化が選択された場合、前記送受信ノードのうちの受信ノードのそれぞれで干渉を誘発する送信ノードの個数が１つ以下となるように前記部分的干渉中性化を実行することを特徴とする請求項１１に記載のリレーノード。

【請求項14】

前記選択部は、
前記リレーノードの個数が前記干渉中性化条件を満たした場合、前記完全な干渉中性化を選択することを特徴とする請求項１１に記載のリレーノード。

【請求項15】

前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックするフィードバック部を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載のリレーノード。

【請求項16】

調節部を更に含み、
前記判断部は、
前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する条件を満たすか否かを判断し、
前記調節部は、
前記判断結果に基づき、前記リレーノードの個数又は前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を調節することを特徴とする請求項１１に記載のリレーノード。

【請求項17】

前記調節部は、
前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する部分的干渉中性化条件を満たさない場合、前記リレーノードの個数を（Ｎ−２）×Ｎ＋１個まで増やす（ここで、Ｎは送受信ノードのペアの個数を示す）ことを特徴とする請求項１６に記載のリレーノード。

【請求項18】

前記調節部は、
前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する条件を満たさない場合、前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数をｆｌｏｏｒ（Ｋ^１／２＋１）に減らす（ここで、Ｋはリレーノードの個数を示し、ｆｌｏｏｒは指定した実数を最も近い値に切り下げた整数を返す関数を示す）ことを特徴とする請求項１６に記載のリレーノード。

【請求項19】

マルチホップネットワークにおけるリレーノードに信号を送信する少なくとも１つの送受信ノードを含む端末であって、
前記リレーノードは、送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断する判断部と、前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択する選択部と、前記送受信ノードのペアに対して前記選択された干渉中性化を実行する実行部と、前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックするフィードバック部とを備え、
前記端末の送信ノードは、前記リレーノードから前記部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報をフィードバックされ、
前記部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報は、前記部分的干渉中性化が実行された以後の実効チャネルの値を示す複合チャネル状態情報であることを特徴とする送受信ノードを含む端末。

【請求項20】

前記端末は移動端末であることを特徴とする請求項１９に記載の送受信ノードを含む端末。

【請求項21】

コンピュータに、マルチホップネットワークにおけるリレーノードが干渉を管理する方法を実行させる命令語を含むプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記リレーノードの干渉管理方法は、
送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断するステップと、
前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択するステップと、
前記送受信ノードのペアに対して前記選択された干渉中性化を実行するステップと、を有することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送受信ノードのペア及びリレーノードを含むマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法、干渉を管理するリレーノード、及び送受信ノードを含む端末、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

今までの通信システムは、主に人と人のみを連結する手段として用いられてきた。これにより、現在地球上に存在する機器のうちの約１％のみがネットワークによって互いに連結して用いられている。しかし、通信技術の発達と機器統合による単一化の趨勢により、スマートフォン、センサ機器、その他の通信機能を備えた多様な機器が巨大なネットワークを構成している。それだけでなく、多くの通信端末のユーザは、機器間の直接連結によってコンテンツ共有、同期化、出力、及びゲームなどの多様なアプリケーションをより容易に活用している。

【0003】

このような市場の変化の要求に応えるために、既存のインフラストラクチャを利用したセルラ通信を超えた機器間の直接連結（Ｄｅｖｉｃｅ−ｔｏ−Ｄｅｖｉｃｅ通信）をサポートすることができる無線接続技術がある。

【0004】

このような無線接続技術によって複数の送受信ノードのペアが一度に信号を送信すると、複数の送受信ノードのペア相互間の信号が互いの干渉によって相互に作用し、深刻な性能劣化が発生することがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、リレーノードの個数が完全な干渉中性化条件又は部分的干渉中性化条件を満たすか否かに基づいて多様な送信方式を選択することにより、マルチホップネットワーク内の送信効率を高めることができるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法、干渉を管理するリレーノード、及び送受信ノードを含む端末、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
また、本発明の目的は、マルチホップネットワーク内の送受信ノードペアに対して部分的干渉中性化を実行してマルチホップにおける干渉を最大限に制御した後、レートスプリットによって残りの干渉を除去することにより、干渉中性化及び除去のために必要なリレーの個数を最小化することができるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法、干渉を管理するリレーノード、及び送受信ノードを含む端末、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
また、本発明の目的は、リレーノードが送信ノードに部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報をフィードバックすることにより、干渉制御によるオーバーヘッドを減らすことができるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法、干渉を管理するリレーノード、及び送受信ノードを含む端末、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による送受信ノードのペア及びリレーノードを含むマルチホップネットワークにおけるリレーノードが干渉を管理する方法は、前記リレーノードの個数に基づいて前記送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断するステップと、前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択するステップと、前記送受信ノードのペアに対して前記選択された干渉中性化を実行するステップと、を有することを特徴とする。

【0007】

前記干渉中性化条件を満たすか否かを判断するステップは、前記リレーノードの個数に基づいて前記干渉中性化条件を満たすか否かを判断し得る。
前記リレーノードの干渉管理方法は、前記部分的干渉中性化が選択された場合、前記部分的干渉中性化を実行した結果に対してレートスプリット技法を適用して干渉を除去するステップを更に含むことができる。
前記リレーノードの干渉管理方法は、前記部分的干渉中性化を実行するステップを更に含むことができ、前記部分的干渉中性化を実行するステップは、前記送受信ノードのうちの受信ノードのそれぞれで干渉を誘発する送信ノードの個数が１つ以下となるように前記部分的干渉中性化を実行するステップを更に含み得る。
前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択するステップは、前記リレーノードの個数が前記干渉中性化条件を満たした場合、前記完全な干渉中性化を選択し得る。
前記リレーノードの干渉管理方法は、前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックするステップを更に含むことができる。
前記部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報は、前記部分的干渉中性化が実行された以後の実効チャネルの値を示す複合チャネル状態情報であり得る。
前記リレーノードの干渉管理方法は、前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する条件を満たすか否かを判断するステップと、前記判断結果に基づき、前記リレーノードの個数又は前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を調節するステップと、を更に含むことができる。
前記送受信ノードのペアの個数を調節するステップは、前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する部分的干渉中性化条件を満たさない場合、前記リレーノードの個数を（Ｎ−２）×Ｎ＋１個まで増やす（ここで、Ｎは送受信ノードのペアの個数を示す）ステップを含み得る。
前記送受信ノードのペアの個数を調節するステップは、前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する条件を満たさない場合、前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数をｆｌｏｏｒ（Ｋ^１／２＋１）に減らす（ここで、Ｋはリレーノードの個数を示し、ｆｌｏｏｒは指定した実数を最も近い値に切り下げた整数を返す関数を示す）ステップを含み得る。

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による送受信ノードのペア及びリレーノードを含むマルチホップネットワークにおける干渉を管理するリレーノードは、前記リレーノードの個数に基づいて前記送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断する判断部と、前記判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択する選択部と、前記送受信ノードのペアに対して前記選択された干渉中性化を実行する実行部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

前記リレーノードは、前記部分的干渉中性化が選択された場合、前記部分的干渉中性化を実行した結果に対してレートスプリット技法を適用して干渉を除去する除去部を更に含むことができる。
前記実行部は、前記部分的干渉中性化が選択された場合、前記送受信ノードのうちの受信ノードのそれぞれで干渉を誘発する送信ノードの個数が１つ以下となるように前記部分的干渉中性化を実行し得る。
前記選択部は、前記リレーノードの個数が前記干渉中性化条件を満たした場合、前記完全な干渉中性化を選択し得る。
前記リレーノードは、前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックするフィードバック部を更に含むことができる。
前記リレーノードは、調節部を更に含むことができ、前記判断部は、前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する条件を満たすか否かを判断し、前記調節部は、前記判断結果に基づき、前記リレーノードの個数又は前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を調節し得る。
前記調節部は、前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して前記部分的干渉中性化を実行する部分的干渉中性化条件を満たさない場合、前記リレーノードの個数を（Ｎ−２）×Ｎ＋１個まで増やし得る（ここで、Ｎは送受信ノードのペアの個数を示す）。
前記調節部は、前記リレーノードの個数が前記送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する条件を満たさない場合、前記リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数をｆｌｏｏｒ（Ｋ^１／２＋１）に減らし得る（ここで、Ｋはリレーノードの個数を示し、ｆｌｏｏｒは指定した実数を最も近い値に切り下げた整数を返す関数を示す）。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、リレーノードの個数が完全な干渉中性化条件又は部分的干渉中性化条件を満たすか否かに基づいて多様な送信方式を選択することにより、マルチホップネットワーク内の送信効率を高めることができる。
また、マルチホップネットワーク内の送受信ノードペアに対して部分的干渉中性化を実行してマルチホップでの干渉を最大限に制御した後、レートスプリットによって残りの干渉を除去することにより、干渉中性化及び除去のために必要なリレーの個数を最小化することができる。
更に、リレーノードが送信ノードに部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態と関連する情報をフィードバックすることにより、干渉制御によるオーバーヘッドを減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークの概念図である。

【図2】本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法を示すフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークで実行される干渉中性化の概念を説明するための図である。

【図4】本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークで干渉中性化を実行した効果を説明するための図である。

【図5】本発明の一実施形態による部分的干渉中性化を説明するための図である。

【図6】本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークでリレーノードの個数に応じて互いに異なる方式によって干渉を制御する過程を説明するための図である。

【図7】本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークで干渉を管理するリレーノードのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかし、本発明が一実施形態によって制限されたり限定されたりすることはない。また、各図面に提示した同一する参照符号は同一する要素を示す。

【0013】

図１は、本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークの概念図である。

【0014】

マルチホップネットワークでは、複数の送信ノード１１０がそれぞれ複数のリレーノード１３０を介して複数の受信ノード１５０にデータを送信する。マルチホップネットワークの一例としては、セルラーシステムの多重ユーザが複数のリレーを介して複数の基地局にデータを送信する場合が挙げられる。ここで、複数の送信ノード１１０と複数のリレーノード１３０の間のチャネル１２０をＨ_１とし、複数のリレーノード１３０と複数の受信ノード１５０の間のチャネル１４０をＨ_２とする。

【0015】

しかし、このように複数の送受信ノードのペアが一度に信号を送信する際には、それぞれ異なる送受信ノードのペア間の信号（又はストリーム）がマルチホップ過程で混ざりながら、ストリーム間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｓｔｒｅａｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を発生することがある。従って、本実施形態では、リレーノードが送受信ノードのペア間の干渉を中性化及び除去することによって干渉を管理できるようにする。

【0016】

図２は、本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークにおけるリレーノードの干渉管理方法を示すフローチャートである。

【0017】

送受信ノードのペア及びリレーノードを含むマルチホップネットワークでリレーノードが干渉を管理する方法は、次の通りである。

【0018】

リレーノードは、先ず、リレーノードの個数に基づいてマルチホップネットワークが送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ２１０）。ここで、干渉中性化条件を満たすか否かは、マルチホップネットワークに含まれるリレーノードの個数Ｋ_１が以下の数式（１）を満たすか否かによって決定される。

【0019】

【数1】

【0020】

ここで、Ｎは、送受信ノードのペアの個数を示す。

【0021】

以下、単に「干渉中性化条件」と記載した場合は、完全な干渉中性化条件（ｆｕｌｌｙ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を意味するものとする。

【0022】

リレーノードは、ステップＳ２１０の判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化（ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）のうちのいずれか１つを選択する。その後、リレーノードは、送受信ノードのペアに対して選択された干渉中性化を実行する。ここで、完全な干渉中性化及びその効果については後述する図３〜図４で説明し、部分的干渉中性化については後述する図５を参照しながら詳細に説明する。

【0023】

ステップＳ２１０でマルチホップネットワークに含まれるリレーノードの個数が完全な干渉中性化を実行することができる干渉中性化条件を満たした場合、リレーノードは、完全な干渉中性化を選択する（ステップＳ２２０）。そして、リレーノードは、送受信ノードのペアに対して完全な干渉中性化を実行（ステップＳ２３０）した後、動作を終了する。

【0024】

一方、ステップＳ２１０でマルチホップネットワークに含まれるリレーノードの個数が完全な干渉中性化を実行することができる干渉中性化条件を満たすことができない場合、リレーノードは、リレーノードの個数が部分的干渉中性化条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ２４０）。ここで、部分的干渉中性化条件を満たすか否かは、マルチホップネットワークに含まれるリレーノードの個数Ｋ_２が以下の数式（２）を満たすか否かによって決定される。

【0025】

【数2】

【0026】

ここで、Ｎは、送受信ノードのペアの個数を示す。

【0027】

ステップＳ２４０でリレーノードの個数が送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する部分的干渉中性化条件を満たすと判断した場合、リレーノードは、部分的干渉中性化を選択する（ステップＳ２６０）。そして、リレーノードは、送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する（２７０）。ここで、リレーノードは、送受信ノードのうちの受信ノードのそれぞれで干渉を誘発する送信ノードの個数が１つ以下となるように部分的干渉中性化を実行する。

【0028】

本実施形態によるマルチホップネットワークでリレーノードがリレーノードの個数に応じてそれぞれ異なる方式によって干渉を制御する過程は、後述する図６を参照しながらより詳細に説明する。

【0029】

ステップＳ２４０でリレーノードの個数が部分的干渉中性化条件を満たさない場合、リレーノードは、リレーノードの個数又はリレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を調節する（ステップＳ２５０）。

【0030】

より具体的に、リレーノードの個数が部分的干渉中性化条件を満たさない場合、リレーノードは、リレーノードの個数を（Ｎ−２）×Ｎ＋１個まで増やす。ここで、Ｎは、送受信ノードのペアの個数に該当する。この他にも、リレーノードは、リレーノードの個数が部分的干渉中性化条件を満たさない場合、リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数をｆｌｏｏｒ（Ｋ^１／２＋１）に減らす。ここで、Ｋはリレーノードの個数に該当し、関数ｆｌｏｏｒ（Ａ）は実数Ａよりも小さい最も近い整数を意味する。

【0031】

リレーノードは、送受信ノードのペアに対してステップＳ２７０で部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックする（ステップＳ２８０）。一般的に、リレーノードでは、Ｈ_１及びＨ_２などのようなチャネルに対する情報を必要とする。しかし、送信ノードは、Ｈ_１及びＨ_２などが必要なのではなく、以下の数式（３）でＨ_２ＧＨ_１のような部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を必要とするため、一般的な干渉制御方式に比べて著しくオーバーヘッドを減らすことができる。

【0032】

【数3】

【0033】

ここで、部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報は、例えば、以下の数式（４）の右側行列のように部分的干渉中性化以後の実効チャネルの値を示す複合チャネル状態情報（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）である。

【0034】

【数4】

【0035】

リレーノードは、部分的干渉中性化が選択された場合、ステップＳ２７０で部分的干渉中性化を実行した結果に対してレートスプリット（Ｒａｔｅ Ｓｐｌｉｔ）技法を適用して残りの干渉を除去する（ステップＳ２９０）。

【0036】

マルチホップネットワークでリレーノードの個数が部分的干渉中性化条件を満たした場合に干渉中性化及び干渉除去を実行する方法は、後述する図５で説明する。

【0037】

図３は、本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークで実行される干渉中性化の概念を説明するための図である。

【0038】

干渉中性化という概念は、マルチユニキャストマルチホップネットワーク（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｕｎｉ−ｃａｓｔ ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ ｎｅｔｗｏｒｋ）で初めて紹介され、後述する簡単な例によってその概念を把握することができる。

【0039】

図３を参照すると、マルチホップネットワーク内の全てのリレーノード３３０がアンプリファイアンドフォワード（Ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）を実行すると仮定する。上述したように、Ｈ_１とＨ_２のそれぞれは、送信ノード３１０とリレーノード３３０の間のチャネル又はリレーノード３３０と受信ノード３５０の間のチャネルを意味する。また、マルチホップネットワーク内でリレーノード３３０に掛ける増幅係数（ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）はＧ行列で表現される。

【0040】

ここで、マルチホップネットワーク内の全てのノードが単一アンテナのみを有する場合、Ｇ行列は対角行列（ｄｉａｇｏｎａｌ ｍａｔｒｉｘ）と見ることができる。従って、送信ノード３１０からリレー動作を経て信号が伝達される受信ノード３５０までの実効チャネル利得（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｇａｉｎ）は、上記数式（３）のように表現される。このとき、干渉中性化のためにストリーム間干渉が完全に除去されるため、実効チャネル利得は、数式（３）のように、対角行列として生成されるようにＧ行列をデザインしなければならない。

【0041】

数式（３）は、線型代数（ｌｉｎｅａｒ ａｌｇｅｂｒａ）の特性を活用して下記の数式（５）及び数式（６）に変換される。

【0042】

【数5】

【0043】

【数6】

【0044】

従って、上述した数式から得られる干渉中性化条件は、下記の数式（１）のように示される。

【0045】

【数7】

【0046】

数式（１）を参照すると、Ｋ_１は、Ｎ個の送受信ノードのペアがマルチホップ（ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ）で各自の信号を送信する際に、完全な干渉中性化を実行するために要求される最小リレーノードの個数（ｍｉｎｉｍｕｍ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｒｅｌａｙ）を示す。

【0047】

例えば、送信ノード３１０及び受信ノード３５０のペア数が２であるマルチホップネットワークで、数式（１）によって干渉中性化を実行するために、必要な最小限のリレーノード３３０の個数（Ｋ_１）は、（Ｋ_１）＝Ｎ（Ｎ−１）＋１＝３個であることが分かる。

【0048】

図４は、本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークで干渉中性化を実行した効果を説明するための図である。

【0049】

図４を参照すると、リレーノードが上述したようにアンプリファイアンドフォワード（ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ）及び干渉中性化を実行した場合、４１０のようなトポロジー（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）を有する干渉マルチホップネットワーク（ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ ｎｅｔｗｏｒｋ）は、４３０のように等価（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）なシングルホップネットワーク（ｓｉｎｇｌｅ−ｈｏｐ ｎｅｔｗｏｒｋ）で表現される。それだけでなく、チャネル上の全ての干渉が除去されたため、４３０は多重ピアツーピアネットワーク（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐｅｅｒ−ｔｏ−ｐｅｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）と見ることもできる。

【0050】

上述した図３を参照すると、このように、干渉中性化によって、送信ノード３１０が各チャネルを介して送信した信号がリレーノード３３０を経る間に互いに干渉として作用しても、受信ノード３５０で最終的に受信された信号では各干渉が互いに相殺されて干渉のない信号のみが伝達されるようになる。

【0051】

図５は、本発明の一実施形態による部分的干渉中性化を説明するための図である。

【0052】

図５を参照すると、本実施形態による部分的干渉中性化は、

に関連するリレーノードの個数によって完全な干渉中性化を実行できないときに利用できる方法である。ここで、Ｋはリレーノードの個数を示す。

【0053】

一般的に、シングルホップ干渉ネットワーク（ｓｉｎｇｌｅ−ｈｏｐ ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）では、Ｈａｎ−Ｋｏｂａｙａｓｈｉ ｒａｔｅ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ方式によって干渉を除去することができる。しかし、この方式は、１つ以上の干渉が単一受信ノードに入ってくる場合には信号の復元が困難である。

【0054】

従って、本実施形態では、マルチホップネットワークのリレーノードの数が完全な干渉中性化を実行するのに不足である場合にも利用することができる干渉管理方式を提供する。

【0055】

マルチホップネットワークのリレーノードの数が完全な干渉中性化を実行するのに不足である場合、リレーノードは、干渉中性化を最大限実行し、実効チャネル利得で非対角（ｏｆｆ−ｄｉａｇｏｎａｌ）成分を最大限「０」になるように生成する。この後、リレーノードは、残りの非対角成分が行（ｃｏｌｕｍｎ）あたり１つ以下となるように生成する（これを「部分的干渉中性化」と称する）。

【0056】

このように部分的干渉中性化を先ず実行した後、リレーノードは、シングルホップネットワークにおける干渉管理方式であるレートスプリット（ｒａｔｅ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）方式によって残りの干渉を除去する。このような方式を、干渉中性化及び除去方式（Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ：ＩＮＣ）と呼ぶことにする。

【0057】

干渉中性化及び除去方式を用いるときの実効チャネル利得は、上記数式（４）のように示される。

【0058】

また、干渉中性化及び除去方式を実行するのに必要な最小リレーノードの個数（Ｋ_２）は、上記数式（２）のように示される。

【0059】

上述した完全な干渉中性化ではＨ_２ＧＨ_１が対角行列でなければならなかったが、干渉中性化及び除去（ＩＮＣ）方式は、干渉を最大１つまでは許容することができる。従って、干渉中性化及び除去（ＩＮＣ）方式では、上記数式（５）のように非対角要素のうちの各行（ｃｏｌｕｍｎ）別にある成分までは「０」に生成する必要がない。従って、上記数式（６）を満たす個数のリレーノードのみがあっても干渉制御が可能である。

【0060】

結果的に、部分的干渉中性化では、図５に示すチャネルのようにＮユーザーカスケードＺ干渉チャネル（Ｎ−ｕｓｅｒ ｃａｓｃａｄｅ Ｚ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｈａｎｎｅｌ）が形成され、全ての受信ノードに信号以外に最大１つの干渉のみが影響を及ぼすため、シングルホップネットワークでの干渉制御方式のレートスプリット方式によって干渉を制御することができる。

【0061】

図６は、本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークでリレーノードの個数によって互いに異なる方式で干渉を制御する過程を説明するための図である。

【0062】

図６を参照すると、マルチホップネットワークに含まれるリレーノードの数が完全な干渉中性化を実行するための条件である

を満たした場合、リレーノードは、完全な干渉中性化を実行し、６１０のトポロジーを６５０のように等価なシングルホップネットワークが生成される。

【0063】

この反面、マルチホップネットワークに含まれるリレーノードの数が

のように完全な干渉中性化を実行するには不足であり、部分的干渉中性化を実行するには十分である場合、リレーノードは、上述した干渉中性化及び除去（ＩＮＣ）方式を実行する。

【0064】

６１０のトポロジーに対してマルチホップでの干渉制御方式を利用した部分的干渉中性化を実行した場合、６３０のようにＮユーザーカスケードＺ干渉チャネルが形成される。ここで、６３０のトポロジーでは、全ての受信ノードに対して信号以外に最大１つの干渉のみが影響を及ぼす。その後、６３０トポロジーにシングルホップでの干渉制御技法であるレートスプリットを適用することにより、残りの干渉を制御することができる。

【0065】

この他にも、リレーノードは、リレーノードの個数が

のように部分的干渉中性化を実行するにも不足である場合、リレーノードの数を増やしたり、同時に送信しようとする送受信ノードのペア数を調節したりする。

【0066】

本実施形態によると、完全な干渉中性化方式に比べて必要な最小リレーノードの個数を最大Ｎ個まで減らすことができる。

【0067】

例えば、Ｎ＝３個の送受信ノードのペアで完全な干渉中性化のためには、最小限（Ｎ−１）Ｎ＋１＝２×３＋１＝７個のリレーノードが必要となる。この反面、干渉中性化及び除去（ＩＮＣ）方式では、（Ｎ−２）Ｎ＋１＝１×３＋１＝４個のみでも近接した性能を得ることができる。

【0068】

図７は、本発明の一実施形態によるマルチホップネットワークで干渉を管理するリレーノードのブロック図である。

【0069】

図７を参照すると、本実施形態によるリレーノード７００は、判断部７１０、選択部７２０、実行部７３０、調節部７４０、除去部７５０、及びフィードバック部７６０を含む。

【0070】

判断部７１０は、リレーノードの個数に基づき、送受信ノードのペア間の干渉を中性化するための干渉中性化条件を満たすか否かを判断する。

【0071】

選択部７２０は、判断結果に基づき、完全な干渉中性化又は部分的干渉中性化のうちのいずれか１つを選択する。選択部７２０は、リレーノードの個数が干渉中性化条件を満たした場合、完全な干渉中性化を選択する。

【0072】

実行部７３０は、送受信ノードのペアに対して、選択された干渉中性化を実行する。また、実行部７３０は、部分的干渉中性化が選択された場合、送受信ノードのうちの受信ノードのそれぞれで干渉を誘発する送信ノードの個数が１つ以下となるように部分的干渉中性化を実行する。

【0073】

また、判断部７１０は、リレーノードの個数が送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する条件を満すか否かを判断する。

【0074】

このとき、調節部７４０は、判断部７１０の判断結果に基づき、リレーノードの個数又はリレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を調節する。

【0075】

より具体的に、調節部７４０は、リレーノードの個数が送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する部分的干渉中性化条件を満たさない場合、リレーノードの個数を（Ｎ−２）×Ｎ＋１個まで増やす。ここで、Ｎは送受信ノードのペアの個数に該当する。

【0076】

また、調節部７４０は、リレーノードの個数が送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行する条件を満たさない場合、リレーノードに同時に信号を送信する送受信ノードのペアの個数を減らす。このとき、Ｋはリレーノードの個数に該当する。例えば、調節部７４０は、送受信ノードのペアの個数をｆｌｏｏｒ（Ｋ^１／２＋１）に減らす。

【0077】

除去部７５０は、選択部７２０で部分的干渉中性化が選択された場合、実行部７３０で部分的干渉中性化を実行した結果に対してレートスプリット技法を適用して干渉を除去する。

【0078】

フィードバック部７６０は、送受信ノードのペアに対して部分的干渉中性化を実行した後のチャネル状態に関連する情報を送信ノードにフィードバックする。

【0079】

本発明の実施形態による方法は、多様なコンピュータ手段によって実行することができるプログラム命令形態で具現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することができる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組み合わせて含むことができる。記録媒体に記録されるプログラム命令は、本発明のために特別に設計されて構成されたものであってもよく、コンピュータソフトウェア当業者に公示されて使用可能なものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を格納して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリターなどを用いてコンピュータによって実行することができる高級言語コードを含む。上述したハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。

【0080】

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

【符号の説明】

【0081】

１１０、３１０ 送信ノード
１２０ 送信ノードとリレーノードの間のチャネルＨ_１
１３０、３３０ リレーノード
１４０ リレーノードと受信ノードの間のチャネルＨ_２
１５０、３５０ 受信ノード
７００ リレーノード
７１０ 判断部
７２０ 選択部
７３０ 実行部
７４０ 調節部
７５０ 除去部
７６０ フィードバック部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】