WO2011043230A1 - 無線通信システム、無線中継局装置、無線端末局装置、及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、無線中継局装置、無線端末局装置、及び無線通信方法 Download PDF

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circuit
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暢朗 大槻
裕介 浅井
杉山　隆利
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H04L2001/0092—Error control systems characterised by the topology of the transmission link
    • H04L2001/0097—Relays

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication system, a radio relay station apparatus, a radio terminal station apparatus, and a radio communication method to which network coding is applied.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-233740 for which it applied to Japan on October 7, 2009, and uses the content here.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 Network coding is encoding in which packets of each communication flow are overlapped by performing linear encoding based on a predetermined generation formula.
  • the wireless communication device of the destination station acquires a desired packet by linearly decoding the packet of the relay signal received from the wireless relay station device based on the generation formula.
  • the radio relay station apparatus can reduce the number of transmissions of the radio relay station apparatus by transmitting the relayed packets in a lump by overlapping and superimposing packets of a plurality of communication flows. The time until communication is completed can be shortened. As a result, it is possible to improve the throughput of the wireless communication system.
  • performing network coding on a certain packet is referred to as NC encoding
  • NC decoding an NC encoded packet
  • NC technology is applied to the Alice & Bob topology, which is the simplest multi-hop communication topology, and bitwise exclusive OR (XOR) is used as an example for linear encoding.
  • XOR bitwise exclusive OR
  • a network-coded packet is referred to as an NC packet, and a packet before network coding and a packet that is not network-coded are defined as native packets.
  • FIG. 9A is a diagram showing a configuration of a wireless communication system 900.
  • FIG. 9B is a flowchart illustrating processing of the radio relay station device 93 included in the radio communication system 900.
  • “A” is a signal transmitted from the wireless terminal station device 91 (Node 1) at time T1
  • “B” is a signal transmitted from the wireless terminal station device 92 (Node 3) at time T2
  • “A + B” "Is a signal transmitted from the radio relay station device 93 (Node 2) at time T3. More specifically, FIG.
  • FIG. 9A is a diagram showing an outline of communication in the wireless communication system 900 of Alice & Bob topology.
  • the wireless terminal station devices 91 and 92 (Node 1 and 3) at both ends perform bidirectional communication with each other via the wireless relay station device 93 (Node 2).
  • FIG. 9B is a flowchart showing the relay process of the radio relay station device 93.
  • the size of the packet A transmitted from the wireless terminal station device 91 is 1000 bytes
  • the size of the packet B transmitted from the wireless terminal station device 92 is 700 bytes.
  • a packet is information to be transmitted, and a modulation symbol is a signal obtained by modulating (mapping) a bit signal included in a packet or the like in a baseband, and an RF (Radio Frequency) signal. Is a signal obtained by up-converting modulation symbols to the RF band.
  • the wireless terminal station device 91 transmits the RF signal A of the packet A to the wireless relay station device 93 and stores the packet A.
  • the wireless relay station device 93 receives the RF signal A transmitted from the wireless terminal station device 91, and stores the packet A obtained by decoding the received RF signal A.
  • the wireless terminal station device 92 transmits the RF signal B of the packet B to the wireless relay station device 93 and stores the packet B.
  • the wireless relay station device 93 receives the RF signal B transmitted from the wireless terminal station device 92, and stores the packet B obtained by decoding the received RF signal B (step S901).
  • the radio relay station device 93 compares the packet lengths L A (1000 bytes) and L B (700 bytes), and the data length is at the end of the information bit sequence of the packet B having a shorter packet length.
  • (300 bytes) is added to align the packet lengths of packet A and packet B (step S902).
  • the wireless relay station device 93 generates one NC packet C by NC encoding the packet A and the packet B by exclusive OR (step S903), and the encoding rate for the generated NC packet C is high. 1/2 error correction coding is performed (step S904).
  • the radio relay station device 93 broadcasts the RF signal C obtained by modulating and up-converting the NC packet C subjected to error coding to the radio terminal station devices 91 and 92 (steps S905 and S906). ).
  • This broadcast transmission is to simultaneously transmit the same information to a plurality of destination stations by using the broadcast property of wireless communication by designating a plurality of wireless terminal station devices as the destination station of the header information.
  • the packet length of each of packet A and packet B is included in the header information together with information indicating the destination station.
  • the wireless terminal station devices 91 and 92 acquire the packet length from the header information of the received RF signal C.
  • the wireless terminal station device 91 Upon receiving the RF signal C transmitted from the wireless relay station device 93, the wireless terminal station device 91 adjusts the output level by AGC (Auto Gain Control) using the received RF signal C, and The received RF signal C is down-converted and demodulated to obtain an NC packet C.
  • AGC Automatic Gain Control
  • the wireless terminal station device 91 is zero-padded by performing zero padding of the difference between the two packet lengths on the packet A
  • the packet length of the packet A is made the same as the packet length of the NC packet C, and NC decoding is performed by exclusive OR operation between the zero-padded packet A and the NC packet C to obtain a packet B.
  • the wireless terminal station device 91 performs an exclusive OR operation between the NC packet C and the packet A to perform the NC operation. Decrypt. And the radio
  • the wireless terminal station device 92 also demodulates the NC packet C from the RF signal C.
  • the wireless terminal station device 92 is zero-padded by performing zero-padding of the difference between the two packet lengths on the packet B.
  • Packet A is acquired by aligning the packet length of packet B with the packet length of NC packet C and performing NC decoding by exclusive OR operation.
  • the wireless terminal station device 92 performs NC decoding by exclusive OR operation between the NC packet C and the packet B. .
  • the wireless terminal station device 92 acquires the packet A by deleting the portion added by zero padding from the packet obtained by NC decoding.
  • the wireless relay station device 93 performs broadcast transmission of the packets received from the wireless terminal station devices 91 and 92 at the same time, thereby reducing the number of time slots by one time slot as compared with the case where the packets are individually relayed.
  • the packet B can be transmitted to the wireless terminal station device 91 and the packet A can be transmitted to the wireless terminal station device 92 by the time slot.
  • NC encoding is performed in units of bits
  • bit length (information amount) of NC packets to be NC-encoded needs to be the same. Therefore, in network coding, processing is performed to make the packet lengths of the respective native packets the same by performing zero padding on the information bit sequences of the respective native packets. Specifically, with respect to other native packets having a relatively short packet length so as to be the same length as the packet having the longest packet length (hereinafter referred to as max_L) among the NC-encoded native packets.
  • the bits are made the same by adding bits by zero padding.
  • NC coding is performed on an information bit sequence which is a native packet having the same packet length, and error correction (FEC) coding is performed on the information bit sequence of the NC packet. Therefore, zero padding for aligning the packet length is performed on the information bit sequence before NC encoding.
  • FEC error correction
  • the coding rate for satisfying the required transmission quality may differ depending on the propagation path environment at the second hop of each packet.
  • the second hop refers to transmitting (relaying) a packet received from a wireless terminal station device having a wireless relay station device to another wireless terminal station device.
  • the NC packet C is subjected to error correction coding at the lowest coding rate among the required coding rates.
  • the data length Lc of the NC packet C is the longest data length max_L among the packet lengths of the received packets, and the lowest coding rate (hereinafter referred to as min_R) among the required coding rates.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its object is to provide a wireless communication system, a wireless relay station device, and a wireless terminal station using network coding that can set transmission quality for each destination of a packet and improve throughput.
  • An apparatus and a wireless communication method are provided.
  • the present invention provides a radio relay station apparatus that transmits different first and second packets to a plurality of radio terminal station apparatuses, wherein the first packet and the second packet A coding rate used for each of the first packet and the second packet is selected according to communication quality required for each packet, and each of the first packet and the second packet is selected using the selected coding rate.
  • An error correction encoding unit for generating an error correction encoded packet having the same data length from the network, and performing network encoding on the error correction encoded first packet and the second packet to generate a network encoded packet A network encoding circuit for generating a network encoding packet, and a transmission circuit for transmitting the network encoded packet to the plurality of wireless terminal stations. That is a radio relay station device.
  • the error correction encoding unit performs packet correction when error correction encoding is performed at an encoding rate required for each of the first packet and the second packet.
  • the coding rate corresponding to a packet with a short calculated packet length is reduced, and the first packet that has been subjected to error correction coding and the second packet that has been subjected to error correction coding have the same packet length.
  • Such error correction coding may be performed.
  • the error correction encoding unit performs error correction encoding on each of the first packet and the second packet
  • the data length is short.
  • a concatenated bit obtained by copying a bit included in the error correction encoded packet is generated, and the concatenated bit is added to the error correction encoded packet having a short data length to add the first packet and the second packet.
  • the lengths of error-corrected encoded data may be the same.
  • the error correction encoding unit when orthogonal multilevel modulation is used for radio transmission from the radio relay station apparatus to the plurality of radio terminal station apparatuses, the error correction encoding unit The least significant bit among the bits constituting the modulation symbol generated by modulation may be preferentially selected as the copy source bit of the concatenated bit.
  • the error correction encoding unit may arrange the concatenated bits collectively at a predetermined position in an error correction encoded packet having a short data length. May be.
  • the error correction encoding unit configures the concatenated bit copied from the copy source bit at a position adjacent to the copy source bit of each bit configuring the concatenated bit. Each bit may be arranged.
  • the error correction encoding unit may configure each bit constituting the concatenated bit at a position spaced apart from a copy source bit of each bit constituting the concatenated bit by a certain bit interval. May be arranged.
  • the present invention is a wireless communication system including a wireless relay station device that transmits different first packets and second packets to a plurality of wireless terminal station devices, wherein the wireless relay station device A coding rate to be used for each of the first packet and the second packet is selected according to communication quality required for each of the first packet and the second packet, and the first coding is performed using the selected coding rate.
  • An error correction encoding unit for generating an error correction encoded packet having the same data length from each of the packet and the second packet, and network encoding for the error correction encoded first packet and the second packet
  • a network encoding circuit for generating a network encoded packet by performing the network encoded packet and the plurality of wireless terminal stations
  • a wireless terminal station device that stores a third packet identical to the first packet in a storage circuit, and the plurality of wireless terminal stations.
  • each wireless terminal station device storing a third packet identical to the second packet in a storage circuit includes an error correction coding circuit for performing error correction coding on the third packet, and a reception A network decoding circuit for network-decoding the network-encoded packet using the third packet that has been error-correction-encoded to generate a decoded packet; and an error-correction decoding unit that performs error-correction decoding on the decoded packet;
  • a wireless communication system A wireless communication system.
  • the error correction coding unit may calculate a packet length when error correction coding is performed at a coding rate required for each of the first packet and the second packet.
  • the coding rate corresponding to a packet with a short calculated packet length is calculated, and the first packet subjected to error correction coding and the second packet subjected to error correction coding have the same packet length. Error correction coding may be performed.
  • an error with a short data length is generated.
  • An error of the first packet and the second packet is generated by generating a concatenated bit by copying a bit included in the correction-encoded packet and adding the concatenated bit to the error-correction-encoded packet having a short data length.
  • the correction-encoded data length is the same, and the error correction decoding unit cuts out the error-correction encoded packet and the concatenated bit having a shorter data length than the decoded packet, and performs error correction encoding with the short data length.
  • the error correction decoding may be performed by combining the packet and the concatenated bit with a soft decision value.
  • the error correction encoding unit when orthogonal multilevel modulation is used for radio transmission from the radio relay station apparatus to the plurality of radio terminal station apparatuses, the error correction encoding unit includes the orthogonal multilevel modulation.
  • the least significant bit of the bits constituting the modulation symbol generated by the above may be preferentially selected as the copy source bit of the concatenated bit.
  • the error correction encoding unit may arrange the concatenated bits collectively at a predetermined position in an error correction encoded packet having a short data length. Also good.
  • the error correction encoding unit may configure each of the concatenated bits copied from the copy source bits at positions adjacent to the copy source bits of the bits composing the concatenated bits. Bits may be arranged.
  • the error correction encoding unit may set each bit constituting the concatenated bit at a position spaced apart from a copy source bit of each bit constituting the concatenated bit by a certain bit interval. It may be arranged.
  • the present invention is a wireless terminal station apparatus in a wireless communication system including a wireless relay station apparatus that transmits different first packets and second packets to a plurality of wireless terminal station apparatuses, wherein the wireless relay station The station apparatus selects a coding rate used for each of the first packet and the second packet according to communication quality required for each of the first packet and the second packet, and selects the selected coding rate. Using the first packet and the second packet to generate an error correction encoded packet having the same data length, and performing network encoding on the error correction encoded first packet and the second packet.
  • a receiving circuit that receives the generated network-encoded packet and the same as either the first packet or the second packet
  • a storage circuit that stores a third packet; an error correction encoding circuit that performs error correction encoding on the third packet; and the received network encoded packet that has been error-corrected encoded
  • a wireless terminal station apparatus includes a network decoding circuit that performs network decoding using a packet and generates a decoded packet, and an error correction decoding unit that performs error correction decoding on the decoded packet.
  • the present invention is a radio communication method in a radio communication system including a radio relay station apparatus that transmits different first packets and second packets to a plurality of radio terminal station apparatuses, wherein the radio relay station
  • the error correction coding unit of the device selects and selects a coding rate to be used for each of the first packet and the second packet according to communication quality required for each of the first packet and the second packet.
  • a process of generating an error correction encoded packet having the same data length from each of the first packet and the second packet using the encoded rate, and a network encoding circuit of the radio relay station apparatus includes an error correction code Performing network coding on the converted first packet and second packet to generate a network coded packet
  • a transmission circuit of the radio relay station apparatus transmitting the network-encoded packet to the plurality of radio terminal station apparatuses; and a third packet identical to the first packet among the plurality of radio terminal station apparatuses
  • the error correction encoding circuit of the wireless terminal station apparatus storing the data in the storage circuit performs error correction encoding on the stored third packet, and among the plurality of wireless terminal station apparatuses,
  • a network decoding circuit of the plurality of wireless terminal station devices performs network decoding on the received network encoded packet with the third packet
  • transmission quality can be set for each destination of a packet, and throughput of the wireless communication system can be improved.
  • FIG. 10 is a flowchart showing processing of the radio relay station device 93 included in the radio communication system 900.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wireless communication system 100 according to the first embodiment.
  • the radio communication system 100 includes radio terminal station devices 10a and 10b arranged at both ends, and a radio relay station device 20 arranged between the radio terminal station devices 10a and 10b.
  • the wireless terminal station devices 10a and 10b have the same configuration, and when one or both of them are indicated, the wireless terminal station devices 10a and 10b are referred to as wireless terminal station devices 10.
  • A is a signal transmitted from the wireless terminal station device 10a (wireless terminal station device 30a in the second embodiment to be described later) (Node 1) at time T1
  • B is a wireless terminal at time T2.
  • a + B” is the wireless relay station device 20 (wireless relay station device 40 in the second embodiment) (Node2) at time T3. ).
  • FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the wireless terminal station device 10 in the same embodiment.
  • the wireless terminal station device 10 includes an error correction coding circuit 11, a transmission packet storage circuit 12, a modulation circuit 13, a wireless unit 14, a demodulation circuit 15, a bit soft decision circuit 16, a replica.
  • a packet generation unit 17, an NC (network coding) decoding circuit 18, and an error correction decoding unit 19 are provided.
  • the error correction decoding unit 19 has an error correction decoding circuit 191.
  • a packet to be transmitted is input to the error correction encoding circuit 11 and the transmission packet storage circuit 12.
  • the error correction encoding circuit 11 performs error correction encoding on the input packet, and outputs the error correction encoded packet to the modulation circuit 13.
  • the transmission packet storage circuit 12 stores the input packet.
  • the modulation circuit 13 modulates (maps) each bit information included in the error-correction encoded packet with baseband to generate a modulation symbol, and outputs the generated modulation symbol to the radio unit 14.
  • the radio unit 14 up-converts the modulation symbol output from the modulation circuit 13 and converts it into an RF signal, and transmits the converted RF signal via an antenna. Further, the radio unit 14 adjusts the output level by AGC (Auto Gain Control) using the RF signal received via the antenna, and down-converts the received RF signal to convert it into a modulation symbol.
  • the converted modulation symbol is output to the demodulation circuit 15.
  • the demodulation circuit 15 outputs a signal obtained by demodulating (demapping) the modulation symbol output from the radio unit 14 in the baseband to the bit soft decision circuit 16, and also receives the header information received together with the packet as the replica packet generation unit 17 and the error. It outputs to the correction decoding part 19.
  • the bit soft decision circuit 16 performs a soft decision on the signal input from the demodulation circuit 15 and outputs a soft decision signal including a soft decision value for each information bit of the packet to the NC decoding circuit 18.
  • the replica packet generation unit 17 reads the packet stored in the transmission packet storage circuit 12, performs error correction coding of the read packet based on the coding rate included in the header information input from the demodulation circuit 15, and generates an error.
  • a replica packet which is a correction-encoded packet, is generated and output to the NC decoding circuit 18.
  • the NC decoding circuit 18 outputs a packet obtained by NC decoding the soft decision signal of the packet input from the bit soft decision circuit 16 using the replica packet input from the replica packet generation unit 17 to the error correction decoding circuit 191. .
  • the error correction decoding circuit 191 decodes the packet by performing error correction decoding on the packet decoded by the NC decoding circuit 18 and outputs the decoded packet.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram showing the configuration of the radio relay station device 20 in the same embodiment.
  • the radio relay station device 20 includes a radio unit 21, a demodulation circuit 22, a bit soft decision circuit 23, an error correction decoding circuit 24, a packet storage circuit 25, an error correction encoding unit 26, An NC encoding circuit 27 and a modulation circuit 28 are provided.
  • the error correction coding unit 26 includes a coding rate setting circuit 261 and error correction coding circuits 262 and 263.
  • the radio unit 21 adjusts an output level by AGC (Auto Gain Control) using an RF signal received via an antenna, down-converts the received RF signal to convert it into a modulation symbol, The converted modulation symbol is output to the demodulation circuit 22.
  • AGC Automatic Gain Control
  • the demodulation circuit 22 outputs a signal obtained by demodulating (demapping) the modulation symbol output from the radio unit 21 in the baseband to the bit soft decision circuit 23. Further, the demodulation circuit 22 outputs the packet header information to the error correction decoding circuit 24 and the error correction encoding unit 26.
  • the bit soft decision circuit 23 performs a soft decision on the signal input from the demodulation circuit 22 and outputs a soft decision signal including a soft decision value for each information bit of the packet to the error correction decoding circuit 24.
  • the error correction decoding circuit 24 performs error correction on the soft decision signal of the packet input from the bit soft decision circuit 23 based on the coding rate of the packet to be decoded included in the header information input from the demodulation circuit 22.
  • the packet is decoded by performing decoding, and the decoded packet is output to the packet storage circuit 25.
  • the packet storage circuit 25 stores the packet input from the error correction decoding circuit 24.
  • the data length D A> D B after error correction coding coding rate setting circuit 261
  • a code rate for the packet B R B from R B ' L B / ( L A / R A)
  • the coding rate R A is output to the error correction coding circuit 262, and the coding rate R B ′ is output to the error correction coding circuit 263.
  • the coding rates R A and R B used in the coding rate setting circuit 261 are determined based on the transmission path characteristics estimated when communicating with the wireless terminal station device 10 and the required communication quality. Alternatively, the value is determined in advance by, for example, notifying the coding rate for each packet from the wireless terminal station device 10 in advance.
  • the error correction coding circuits 262 and 263 read the packet from the packet storage circuit 25, perform error correction coding on the packet read at the coding rate input from the coding rate setting circuit 261, and perform error correction coding.
  • the packet is output to the NC encoding circuit 27.
  • the error correction encoding circuits 262 and 263 include an encoder for realizing the encoding rate input from the encoding rate setting circuit 261 and a code book in which a bit puncture pattern is finely defined. Processing is performed according to the codebook index stored in advance and input from the coding rate setting circuit 261.
  • the codebook index is included in the header information together with the NC-encoded packet and transmitted to the wireless terminal station device 10.
  • the NC encoding circuit 27 performs NC encoding with a linear code on the error correction encoded packets input from the error correction encoding circuits 262 and 263, and sends the NC encoded packets to the modulation circuit 28. Output.
  • a function having linearity such as an XOR (exclusive OR) operation is used.
  • the modulation circuit 28 outputs a modulation symbol obtained by modulating and converting the packet encoded by the NC encoding circuit 27 in the baseband to the radio unit 21.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the radio relay station device 20 in the embodiment.
  • a packet length L A and L B, the coding rate R A and R B and is the case in the following will be described.
  • the coding rate R A required to satisfy the above condition is 2/3.
  • the packet A to be transmitted is input to the error correction encoding circuit 11 and the transmission packet storage circuit 12.
  • the error correction encoding circuit 11 performs error correction encoding on the input packet A, and outputs the error correction encoded packet A to the modulation circuit 13.
  • the transmission packet storage circuit 12 stores the input packet A.
  • the modulation circuit 13 modulates the error correction encoded packet A and converts it into a modulation symbol A, and outputs the converted modulation symbol A to the radio unit 14.
  • the radio unit 14 up-converts the input modulation symbol A to generate an RF signal A, and transmits the generated RF signal A to the radio relay station device 20 via an antenna.
  • radio section 21 receives RF signal A via an antenna, down-converts received RF signal A and converts it into modulation symbol A, and the converted modulation symbol A is output to the demodulation circuit 22.
  • the demodulation circuit 22 outputs a signal of the packet A obtained by demodulating (demapping) the input modulation symbol A to the bit soft decision circuit 23.
  • the bit soft decision circuit 23 performs soft decision on the input packet A signal and outputs the soft decision signal of packet A to the error correction decoding circuit 24.
  • the error correction decoding circuit 24 causes the packet storage circuit 25 to store the packet A obtained by performing error correction decoding on the soft decision signal of the input packet A.
  • the packet B to be transmitted is input to the error correction coding circuit 11 and the transmission packet storage circuit 12, and the wireless terminal station device 10b is connected to the wireless terminal station device 10a.
  • the packet B is converted into the RF signal B by the same procedure as described above and transmitted to the radio relay station apparatus 20.
  • the radio unit 21 receives the RF signal B via the antenna, and stores the packet B obtained by demodulation and error correction decoding in the packet storage circuit 25, as with the RF signal A.
  • the radio relay station apparatus 20 receives and demodulates the packet A and the packet B, and stores them in the packet storage circuit 25 (step S101).
  • the coding rate setting circuit 261 reads the packets A and B from the packet storage circuit 25, and reads the read packet A with the coding rate R A required for the packet A.
  • the NC encoding circuit 27 performs NC encoding on the error correction encoded packets A and B input from the error correction encoding circuits 262 and 263 to generate an NC packet C (step S104).
  • the modulation circuit 28 modulates the NC packet C generated by the NC encoding circuit 27 and converts it into a modulation packet C.
  • the radio unit 21 up-converts the modulation packet C converted by the modulation circuit 28 to convert it into an RF signal C, and transmits the converted RF signal C to the radio terminal station apparatuses 10a and 10b via the antenna (step). S105, S106).
  • the wireless unit 14 down-converts the received RF signal C and converts it into a modulated packet C.
  • the bit soft decision circuit 16 performs a soft decision on the signal of the NC packet C demodulated by the demodulation circuit 15, generates a soft decision signal of the NC packet C, and outputs it to the NC decoding circuit 18.
  • the replica packet generation unit 17 reads the packet A from the transmission packet storage circuit 12, performs error correction coding on the read packet A with the coding rate R A input from the demodulation circuit 15, and performs error correction coding.
  • the packet A is output to the NC decoding circuit 18.
  • the NC decoding circuit 18 performs an XOR operation on the NC packet C input from the bit soft decision circuit 16 and the error correction encoded packet A input from the replica packet generation unit 17 to perform NC decoding, thereby obtaining an error.
  • a correction-encoded packet B is calculated.
  • the wireless terminal station device 10b Similarly to the wireless terminal station device 10a, the wireless terminal station device 10b generates a replica packet from the packet B stored in the transmission packet storage circuit 12, and performs NC decoding by using the generated replica packet to perform wireless decoding.
  • the packet A is calculated and acquired from the RF signal C received by the unit 14.
  • the wireless communication system 100 transmits the packet A and the packet B.
  • the error correction encoding unit 26 performs error correction encoding on the packets A and B, respectively. I made it. Thereby, different coding rates can be applied to the packet A and the packet B, and the increase in the data length of the packet to be transmitted as shown in FIG. 9B can be suppressed, and the inefficiency can be eliminated.
  • the coding rate setting circuit 261 calculates the data length when the error correction coding is performed at the coding rate required for each of the packet A and the packet B, and reduces the coding rate of the packet with a short data length.
  • the data lengths after error correction coding of both are made the same, so that the coding rate applied to each of packet A and packet B can satisfy the coding rate required for the required communication quality.
  • the zero padding adds redundant data that does not contribute to error correction, the data length after error correction coding is made uniform by changing the coding rate for packet A and packet B. , Transmission quality can be improved.
  • the radio communication system 200 includes two radio terminal station devices 30a and 30b and a radio relay station device 40, similarly to the radio communication system 100 according to the first embodiment illustrated in FIG. .
  • the radio terminal station devices 30a and 30b have the same configuration, and when one or both of them are referred to, the radio terminal station devices 30a and 30b are referred to as radio terminal station devices 30.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the radio relay station device 40 in the second embodiment.
  • the radio relay station device 40 includes a radio unit 21, a demodulation circuit 22, a bit soft decision circuit 23, an error correction decoding circuit 24, a packet storage circuit 25, an error correction encoding unit 46, An NC encoding circuit 27 and a modulation circuit 28 are provided.
  • the error correction encoding unit 46 includes a data length comparison circuit 461, error correction encoding circuits 462 and 463, and bit connection circuits 464 and 465.
  • the same components as those of the radio relay station device 20 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals (21 to 25, 27 to 28), and the description thereof is omitted.
  • This packet length adjustment information is information including an instruction to add a concatenated bit having a data length of
  • the concatenated bit is a bit obtained by copying a bit included in an error correction encoded packet to be added. Further, the data length comparison circuit 461 outputs to the modulation circuit 28 the packet to which the concatenated bit is added and the concatenated bit information indicating the data length of the added concatenated bit.
  • the concatenated bit information is included in the header information of the packet together with the coding rates of the packet A and the packet B, and is transmitted to the wireless terminal station device 30.
  • the error correction encoding circuits 462 and 463 read packets from the packet storage circuit 25 and perform encoding according to the communication quality required for each packet. Error correction encoding is performed at a rate, and the error correction encoded packet is output to bit concatenation circuits 464 and 465.
  • the coding rate corresponding to the required communication quality is calculated based on the propagation path condition between the local station and the packet destination wireless terminal station device 30, or the packet destination wireless terminal station device. This value is determined in advance before the error correction encoding circuits 462 and 463 perform error correction encoding, for example, by specifying 30.
  • the bit concatenation circuit 464 When the packet length adjustment information is input from the data length comparison circuit 461, the bit concatenation circuit 464 generates a concatenated bit having a data length of
  • Bit concatenation circuit 465 has the same configuration as bit concatenation circuit 464, and is input from error correction encoding circuit 463 depending on whether or not packet length adjustment information is input from data length comparison circuit 461. The concatenated bit is added to the error correction encoded packet and output to the NC encoding circuit 27.
  • the copy source of the concatenated bits is selected as follows.
  • D 1 ⁇ D C the copy source bit is selected according to the bit number bn expressed by the following equation (1).
  • the copy source bits are selected and copied so that the distances between the copy source bits are the largest and at equal intervals.
  • a can be arbitrarily set within the above range.
  • FIG. 6A to 6C are diagrams showing examples of concatenated bit arrangement positions (bit sequences after adjustment of packet length) in the embodiment.
  • FIG. 6A shows an example in which copy bit sequences are collectively arranged at an arbitrary position in the original bit sequence.
  • FIG. 6B shows an example in which copy bits are arranged so that the positions of the copy source bit and the copy bit are as close as possible.
  • FIG. 6C shows an example in which copy bits are arranged so that the positions of the copy source bit and the copy bit are as far as possible.
  • D 1 3200 bits
  • D 2 4000 bits
  • D C 800 bits
  • a 1, the first bit, the fifth bit, the ninth bit,.
  • the 3197th bit is selected as the copy source.
  • D 1 ⁇ D C when D C is an integer multiple of D 1 , the entire error correction coded packet is selected as a copy source bit, and the selected bit is (D C / D 1 ). Copy once. Further, when D C is not an integer multiple of D 1, select the entire packet error-correction-coded as a copy source bits, the selected bit to floor (D C / D 1) partial copy, missing parts for D 1 ⁇ D C and select the copy source bits similarly for (fractional part), copies the selected bits.
  • floor (X) is a floor function, and represents a maximum integer equal to or smaller than X with respect to the real number X.
  • the position where the copy source bit is selected and the copied bit is arranged is the end of the error-corrected encoded packet, and all concatenated bits (concatenated copy bits) are placed at the end of the packet. Append to the tail.
  • a copy bit is added to the tail of an error correction encoded packet, but the position where the copy bit is added may be any position of the error correction encoded packet, for example, A copy bit may be added to the head.
  • the bit concatenation circuits 464 and 465 select a copy source bit from a packet having a short data length after error correction coding, and copy bit (concatenated bit) obtained by copying the information of the copy source bit in the packet. Are arranged at predetermined positions. As a result, the data lengths of the two error-correction-encoded packets are made uniform, and the coding rate is substantially reduced for packets having a short data length after error-correction encoding.
  • the above-described copy source bit selection method and the position where the copy bit is added are determined in advance, and are shared in advance between the radio relay station device 40 and the radio terminal station device 30.
  • the copy bit arrangement position may be a position adjacent to the copy source bit as shown in FIG. 6B.
  • the copy bit arrangement position may be a position where a certain bit interval is provided between the copy source bit and the copy bit. That is, the copy bits may be arranged at equal intervals one bit at a time.
  • the constant bit interval is calculated from the relationship between the data length D 1 of the error correction encoded packet having a short data length and the data length D C of the concatenated bits, for example, floor (D 1 / D C ). .
  • the correlation between the copy source bit and the copy bit can be lowered, and the diversity effect by the soft decision value synthesis can be improved in the wireless terminal station device 30.
  • FIG. 6A in FIG.
  • D 1 3200 bits
  • D 2 4000 bits
  • D C 800 bits
  • a 1.
  • D 1 > D 2 it can be dealt with by replacing D 1 and D 2 in the above description.
  • a bit sequence obtained by performing interleaving on copy bits may be arranged using an interleaver dedicated to copy bit sequences.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of the wireless terminal station device 30 in the same embodiment.
  • the wireless terminal station device 30 includes an error correction coding circuit 11, a transmission packet storage circuit 12, a modulation circuit 13, a wireless unit 14, a demodulation circuit 15, a bit soft decision circuit 16, a replica, A packet generation unit 37, an NC decoding circuit 18, and an error correction decoding unit 39 are provided.
  • the error correction decoding unit 39 includes a packet extraction circuit 391, a concatenated bit extraction circuit 392, a soft decision value synthesis circuit 393, and an error correction decoding circuit 394.
  • the same components as those of the wireless terminal station device 10 (FIG. 2) of the first embodiment are denoted by the same reference numerals (11 to 16, 18), and description thereof is omitted.
  • the replica packet generation unit 37 reads the packet stored in the transmission packet storage circuit 12 and performs error correction coding on the read packet based on the coding rate included in the header information input from the demodulation circuit 15 I do. Further, the replica packet generation unit 37 generates a concatenated bit based on the concatenated bit information included in the header information, generates a replica packet in which the generated concatenated bit is added to a packet obtained by error correction coding, and is generated. The replica packet is output to the NC decoding circuit 18.
  • the packet cutout circuit 391 deletes the concatenated bit from the NC-decoded packet by the NC decoding circuit 18, and performs soft decision on the packet from which the concatenated bit has been deleted.
  • the value is output to the value synthesis circuit 393.
  • the concatenated bit cut-out circuit 392 extracts concatenated bits from the packet NC-decoded by the NC decoding circuit 18 based on the concatenated bit information included in the header information input from the demodulating circuit 15, and the extracted concatenated bits are soft-decision values. The result is output to the synthesis circuit 393.
  • the soft decision value synthesis circuit 393 performs soft decision value synthesis (Soft Combining) on the packet input from the packet cutout circuit 391 and the concatenated bit input from the concatenated bit cutout circuit 392, and error correction is performed on the soft decision value combination result.
  • the data is output to the decoding circuit 394.
  • the soft decision value synthesis is to add a concatenated bit represented by using a soft decision value and a bit that is a copy source of the concatenated bit.
  • the error correction decoding circuit 394 performs error correction decoding on the packet input from the soft decision value synthesis circuit 393 based on the coding rate included in the header information input from the demodulation circuit 15, and the decoded packet Is output.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the radio relay station device 40 in the same embodiment.
  • a packet length L A and L B, the coding rate R A and R B and is the case in the following will be described.
  • the coding rate R A required to satisfy the quality is set to 2/3.
  • the packet A to be transmitted is input to the error correction encoding circuit 11 and the transmission packet storage circuit 12.
  • the error correction encoding circuit 11 performs error correction encoding on the input packet A, and outputs the error correction encoded packet A to the modulation circuit 13.
  • the transmission packet storage circuit 12 stores the input packet A.
  • the modulation circuit 13 modulates the error correction encoded packet A and converts it into a modulation symbol A.
  • the radio unit 14 up-converts the modulation symbol A converted by the modulation circuit 13 to generate an RF signal A, and transmits the generated RF signal A to the radio relay station device 40 via an antenna.
  • the radio unit 21 receives the RF signal A via the antenna, down-converts the received RF signal A and converts it into a modulation symbol A.
  • the demodulation circuit 22 outputs a signal obtained by demodulating the modulation symbol A converted by the radio unit 21 to the bit soft decision circuit 23.
  • the bit soft decision circuit 23 performs a soft decision on the input packet A signal to generate a packet A soft decision signal.
  • the error correction decoding circuit 24 causes the packet storage circuit 25 to store the packet A obtained by performing error correction decoding on the soft decision signal of the packet A generated by the bit soft decision circuit 23.
  • the wireless terminal station device 30b receives the packet B to be transmitted to the error correction coding circuit 11 and the transmission packet storage circuit 12, and the wireless terminal station device 30b is connected to the wireless terminal station device 30a.
  • the packet B is converted into the RF signal B by the same procedure, and the converted RF signal B is transmitted to the radio relay station device 40.
  • the radio unit 21 receives the RF signal B via the antenna, and stores the packet B obtained by demodulation and error correction decoding in the packet storage circuit 25 in the same manner as the RF signal A ( Step S201).
  • the data length comparison circuit 461 calculates the difference between the calculated data length D A and the data length D B and outputs packet length adjustment information to the bit connection circuit 465.
  • the packet length adjustment information includes information indicating the difference (100 bytes) between the data lengths of the packet A and the packet B after error correction encoding, and a packet B obtained by error correction encoding the concatenated bits of the data length of the difference. And an instruction to be added.
  • the error correction coding circuit 462 performs error correction coding on the packet A read from the packet storage circuit 25 at a coding rate R A required for the packet A, and the error correction coded packet A is bit-coupled circuit 464. Output to. Error correction encoding circuit 463, the packet B read from the packet storage circuit 25, and error correction encoding by the encoding rate R B required for packet B, an error correction encoded packet B the bit coupling circuit 465 Output to.
  • the bit concatenation circuit 464 outputs the error correction encoded packet A input from the error correction encoding circuit 462 to the NC encoding circuit 27.
  • the NC encoding circuit 27 performs NC encoding on the error correction encoded packet A and packet B ′ to generate an NC packet C (step S204).
  • the modulation circuit 28 modulates the NC packet C generated by the NC encoding circuit 27 and converts it into the modulation packet C (step S205).
  • the radio unit 21 up-converts the modulation packet C converted by the modulation circuit 28 to convert it into an RF signal C, and transmits the converted RF signal C to the radio terminal station devices 30a and 30b via the antenna (step). S206).
  • the wireless unit 14 down-converts the received RF signal C and converts it into a modulated packet C.
  • the demodulating circuit 15 demodulates the modulated packet C converted by the radio unit 14 to generate a signal of the NC packet C and output the signal to the bit soft decision circuit 16, as well as header information of the modulated packet C and the data length of the NC packet C Is output to the replica packet generation unit 37, and the header information is also output to the error correction decoding unit 39.
  • the bit soft decision circuit 16 performs a soft decision on the input NC packet C signal and outputs the NC packet C soft decision signal to the NC decoding circuit 18.
  • the NC decoding circuit 18 performs NC decoding on the soft decision signal of the NC packet C input from the bit soft decision circuit 16 using the error correction encoded packet A input from the replica packet generation unit 37. Then, the error correction encoded packet B ′ is calculated, and the error correction encoded packet B ′ is output to the packet cutout circuit 391 and the concatenated bit cutout circuit 392.
  • the packet cut-out circuit 391 deletes the concatenated bits included in the error correction encoded packet B ′ and outputs the error correction encoded packet B to the soft decision value synthesis circuit 393.
  • the concatenated bit cutout circuit 392 cuts out the concatenated bits included in the error-correction-encoded packet B ′ and outputs the cut out concatenated bits to the soft decision value synthesis circuit 393.
  • the error correction decoding circuit 394 performs error correction decoding on the error correction encoded packet B input from the soft decision value synthesis circuit 393 to calculate the packet B, and outputs the calculated packet B to an upper layer or the like.
  • the wireless unit 14 down-converts the received RF signal C and converts it into a modulation symbol C.
  • the NC decoding circuit 18 performs NC decoding on the input NC packet C using the input error correction encoded packet B ′ to calculate an error correction encoded packet A, and calculates the calculated error correction encoded packet A is output to the packet cutout circuit 391 and the concatenated bit cutout circuit 392.
  • the packet cutout circuit 391 outputs the input error correction encoded packet A to the soft decision value combining circuit 393 according to the concatenated bit length (zero) input from the demodulation circuit 15.
  • the concatenated bit cut-out circuit 392 generates information indicating that there is no concatenated bit added according to the concatenated bit length (zero) of the packet A included in the header information input from the demodulation circuit 15, and the soft decision value synthesis circuit 393. Output to.
  • the soft decision value combining circuit 393 does not combine anything with the input error correction encoded packet A and outputs it to the error correction decoding circuit 394. That is, the soft decision value combining circuit 393 outputs the input error correction.
  • the encoded packet A is output to the error correction decoding circuit 394.
  • the error correction decoding circuit 394 calculates the packet A by performing error correction decoding on the error correction encoded packet A input from the soft decision value synthesis circuit 393, and outputs the calculated packet A to an upper layer or the like.
  • the wireless communication system 200 transmits the packet A and the packet B.
  • the error correction encoding unit 46 performs error correction encoding on the packets A and B, respectively. I made it.
  • different coding rates can be applied to the packet A and the packet B, and the increase in the data length of the packet to be transmitted as shown in FIG. 9B can be suppressed, and the inefficiency can be eliminated.
  • the bit concatenation circuits 464 and 465 generate error correction codes when there is a difference in data length when error correction coding is performed on the packets A and B at the required coding rates.
  • the concatenated bits obtained by copying the bits included in the converted packet are added to the error correction encoded packet so that the data length is the same. Then, in the wireless terminal station devices 30a and 30b, the error correction decoding unit 39 performs error correction by adding the concatenated bits by performing a soft decision value combining using the added concatenated bits to obtain a diversity effect. The reliability of the encoded packet can be improved.
  • the radio communication system 200 adds a concatenated bit after error correction coding when the coding rate that can be selected by the radio terminal station device 30 and the radio relay station device 40 is limited.
  • the data lengths of packets to be NC-encoded can be made uniform by simple processing. Therefore, it is effective even when the coding rate cannot be freely selected as in the wireless communication system 100 of the first embodiment.
  • the bit connection circuits 464 and 465 may use a selection method other than the copy source bit selection method described above.
  • the modulation scheme used in the radio transmission from the radio relay station apparatus 20 (40) to the radio terminal station apparatus 10 (30) is an orthogonal of 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or more using gray arrangement.
  • 16QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • the least significant bit of each modulation symbol is preferentially selected as a copy source bit.
  • 16QAM the error resilience of the 2 least significant bits indicating the modulation symbol is low, so the copy source bits are selected for every 2 bits to generate concatenated bits.
  • D C > D 1/2 not only the least significant bit but also the most significant bit may be selected as the copy source bit, or the least significant bit may be copied a plurality of times.
  • 64QAM since the error resistance of the 3 least significant bits indicating the modulation symbol is low, a copy source bit is selected every 3 bits to generate a concatenated bit.
  • the D C> D 1/3 not only the least significant bits, may be selected as a copy source bits most significant bit and intermediate bit, so as to copy a plurality of times the least significant bit Also good.
  • the Alice & Bob topology is used as the network configuration.
  • the present invention is not limited to this, and the network configuration such as an X topology or a chain topology may be used.
  • the wireless terminal station device 10 (30) decodes the network-encoded NC packet using the received native packet (packet that is not NC-encoded) instead of the transmitted packet.
  • the first embodiment and the second embodiment described above may be used in combination.
  • the coding rate setting circuit 261 changes the coding rate according to the packet length after error correction coding, but can be selected when the coding rate that can be selected is limited.
  • a coding rate close to a desired coding rate is selected from the coding rates, and the difference in data length generated after error correction coding is made uniform by the concatenated bits. Thereby, a circuit required for error correction coding and error correction decoding can be reduced.
  • a plurality of packets may be concatenated in each of the packet A and the packet B, so that the final data length after concatenation may be the same. Since packets of various data lengths flow on the network, the data length of the concatenated packets approaches the same data length statistically by connecting a plurality of packets. As a result, more packets can be transmitted at one time, and the data length of the packets to be network-encoded can be brought close to the same, so that the system throughput can be improved.
  • the method of concatenating a plurality of the packets described above and the adjustment of the data length according to the first embodiment and the second embodiment may be combined so that the data lengths resulting from error correction coding of the concatenated packets are made uniform. .
  • the radio relay station apparatus may control the packet storage circuit so that network coding is performed between packets having the same QoS class. As a result, the data lengths of packets that are network-encoded can be made uniform, and the system throughput is improved.
  • QoS Quality of Service
  • packet data storage circuit control method based on the QoS described above may be combined with the adjustment of the data length according to the first and second embodiments to make the final data length uniform.
  • the present invention is used, for example, in a wireless communication system to which network coding is applied. According to the present invention, transmission quality can be set for each destination of a packet, and the throughput of the wireless communication system can be improved.
  • Packet extraction circuit 392 Concatenated bit extraction circuit 393 ... Soft decision value Forming circuit 394 ... error correction decoding circuit 461 ... data length comparator circuit 462, 463 ... error correction encoding circuit 464 and 465 ... bit connecting circuit

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Abstract

　パケットの宛先ごとに伝送品質を設定できスループットを改善できるネットワークコーディングを用いた無線通信システムを提供する。無線通信システムは、無線中継局装置と無線端末局装置とを具備する。無線中継局装置は、第１パケット及び第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて第１及び第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて第１及び第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成し、誤り訂正符号化された第１及び第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成して、生成されたネットワーク符号化パケットを送信する。そして、無線端末局装置は、第１又は第２パケットのいずれか一方と同一の第３パケットに対して誤り訂正符号化を行い、受信したネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された第３パケットによりネットワーク復号して復号パケットを生成し、誤り訂正復号を行う。

Description

無線通信システム、無線中継局装置、無線端末局装置、及び無線通信方法
　本発明は、ネットワークコーディングを適用した無線通信システム、無線中継局装置、無線端末局装置、及び無線通信方法に関する。
　本願は、２００９年１０月７日に日本へ出願された特願２００９－２３３７４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　アドホックネットワークなどのマルチホップ通信を用いる無線通信システムでは、使用可能チャネルが１つしかなく、かつ複数の通信フローが１つの無線中継局装置を共有する場合、無線中継局装置がそれぞれの通信フローのパケットを交互に中継するために、無線中継局装置がシステムスループットのボトルネックになってしまうという問題がある。
　この問題を解決する手段として、無線中継局装置が各通信フローのパケットを一旦、ビット信号に復調し、復調したビット信号の系列に対してネットワークコーディング（Network Coding；ＮＣ）を施して、ネットワークコーディングされたビット信号の系列を宛先局の無線通信装置に一括送信する技術が提案されている（非特許文献１及び２）。ネットワークコーディングとは、予め定めておいた生成式に基づいて線形符号化することで各通信フローのパケットを重ね合わせる符号化のことである。
　宛先局の無線通信装置は、無線中継局装置から受信した中継信号のパケットを生成式に基づいて線形復号することにより、所望のパケットを取得する。このように、無線中継局装置が複数の通信フローのパケットを重ね合わせて重ね合わされたパケットを一括送信して中継することにより、無線中継局装置の送信回数を減らすことができ、無線通信システムの通信が終了するまでの時間を短くすることができる。その結果、無線通信システムのスループットを向上させることが可能となる。
　以下、あるパケットに対して、ネットワークコーディングを施すことをＮＣ符号化といい、ＮＣ符号化されたパケットを復号することをＮＣ復号という。
　ＮＣ技術を、最も簡単なマルチホップ通信のトポロジであるＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジに適用し、線形符号化には一例としてビット単位の排他的論理和（ＸＯＲ）を用いる場合について説明する。また、ネットワークコーディングされたパケットをＮＣパケットといい、ネットワークコーディングされる前のパケット、及びネットワークコーディングされていないパケットをネイティブパケットと定義する。
　以下、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの無線通信システム９００が行うパケット通信について説明する。図９Ａは、無線通信システム９００の構成を示す図である。図９Ｂは、無線通信システム９００が有する無線中継局装置９３の処理を示すフローチャートである。
　なお、図９Ａにおいて、「Ａ」は時刻Ｔ１に無線端末局装置９１（Ｎｏｄｅ１）から送信される信号、「Ｂ」は時刻Ｔ２に無線端末局装置９２（Ｎｏｄｅ３）から送信される信号、「Ａ＋Ｂ」は時刻Ｔ３に無線中継局装置９３（Ｎｏｄｅ２）から送信される信号である。
　より具体的には、図９Ａは、Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジの無線通信システム９００における通信の概要を示す図である。このトポロジにおいて、両端の無線端末局装置９１、９２（Ｎｏｄｅ１及び３）は、互いに無線中継局装置９３（Ｎｏｄｅ２）を介して双方向通信を行う。各ノードの送信は、予め定められたタイムスロットにおいて行われ、各ノードが送信した信号が互いに干渉しないことを前提とした場合について説明する。図９Ｂは、無線中継局装置９３の中継処理を示したフローチャートである。無線端末局装置９１から送信されるパケットＡのサイズは１０００ｂｙｔｅであり、無線端末局装置９２から送信されるパケットＢのサイズは７００ｂｙｔｅである。また、所定の通信品質を満たすために要求されるパケットＡの符号化率ＲＡは２／３であり、パケットＢの符号化率ＲＢは１／２である場合について説明する。
　なお、パケットとは、送信すべき情報のことであり、変調シンボルとは、パケットなどに含まれるビット信号をベースバンドで変調（マッピング）した信号であり、ＲＦ（Radio Frequency；無線周波数）信号とは、変調シンボルをＲＦ帯にアップコンバートした信号である。
　まず、時刻Ｔ１において、無線端末局装置９１は、パケットＡのＲＦ信号Ａを無線中継局装置９３に送信すると共に、パケットＡを記憶する。無線中継局装置９３は、無線端末局装置９１が送信したＲＦ信号Ａを受信し、受信したＲＦ信号Ａを復号して得られたパケットＡを記憶する。
　次に、時刻Ｔ２において、無線端末局装置９２は、パケットＢのＲＦ信号Ｂを無線中継局装置９３に送信すると共に、パケットＢを記憶する。無線中継局装置９３は、無線端末局装置９２が送信したＲＦ信号Ｂを受信し、受信したＲＦ信号Ｂを復号して得られたパケットＢを記憶する（ステップＳ９０１）。
　続いて、時刻Ｔ３において、無線中継局装置９３は、それぞれのパケット長ＬＡ（１０００ｂｙｔｅ）とＬＢ（７００ｂｙｔｅ）とを比較し、パケット長が短いパケットＢの情報ビット系列の末尾にデータ長が｜ＬＡ－ＬＢ｜（３００ｂｙｔｅ）のゼロパディング（zero padding）を付加して、パケットＡ及びパケットＢのパケット長を揃える（ステップＳ９０２）。次に、無線中継局装置９３は、排他的論理和によりパケットＡ及びパケットＢをＮＣ符号化して１つのＮＣパケットＣを生成し（ステップＳ９０３）、生成したＮＣパケットＣに対して符号化率が１／２の誤り訂正符号化を行う（ステップＳ９０４）。更に、無線中継局装置９３は、誤り符号化したＮＣパケットＣに対して変調及びアップコンバートを行って得られたＲＦ信号Ｃを無線端末局装置９１、９２に同報送信する（ステップＳ９０５、Ｓ９０６）。
　この同報送信とは、ヘッダ情報の宛先局に複数の無線端末局装置を指定することにより、無線通信の同報性を利用して同時に同じ情報を複数の宛先局に送信することである。また、パケットＡ及びパケットＢそれぞれのパケット長は、宛先局を示す情報と共にヘッダ情報に含まれている。無線端末局装置９１、９２は、受信したＲＦ信号Ｃのヘッダ情報からパケット長を取得する。
　無線端末局装置９１は、無線中継局装置９３から送信されたＲＦ信号Ｃを受信すると、受信したＲＦ信号Ｃを用いてＡＧＣ（Auto Gain Control；自動利得調整）により出力レベルの調整を行うと共に、受信したＲＦ信号Ｃをダウンコンバートして復調してＮＣパケットＣを取得する。無線端末局装置９１は、ＮＣパケットＣのパケット長が記憶しているパケットＡのパケット長より長い場合、パケットＡに対して２つのパケット長の差分のゼロパディングを行うことにより、ゼロパディングされたパケットＡのパケット長をＮＣパケットＣのパケット長と同じにして、ゼロパディングしたパケットＡと、ＮＣパケットＣとの排他的論理和演算によるＮＣ復号を行ってパケットＢを得る。
　一方、無線端末局装置９１は、ＮＣパケットＣのパケット長が記憶しているパケットＡのパケット長と同じ長さの場合、ＮＣパケットＣとパケットＡとの排他的論理和演算を行うことによりＮＣ復号をする。そして、無線端末局装置９１は、ヘッダ情報に含まれるパケットＢのパケット長に基づいて、ＮＣ復号により得られたパケットからパケットＢを取得する。
　無線端末局装置９２も、無線端末局装置９１と同様に、ＲＦ信号ＣからＮＣパケットＣを復調する。無線端末局装置９２は、ＮＣパケットＣのパケット長が記憶しているパケットＢのパケット長より長い場合、パケットＢに対して２つのパケット長の差分のゼロパディングを行うことで、ゼロパディングされたパケットＢのパケット長をＮＣパケットＣのパケット長に揃えて、排他的論理和演算によるＮＣ復号を行ってパケットＡを取得する。一方、ＮＣパケットＣのパケット長が記憶しているパケットＢのパケット長と同じ長さの場合、無線端末局装置９２は、ＮＣパケットＣとパケットＢとの排他的論理和演算によりＮＣ復号を行う。無線端末局装置９２は、ヘッダ情報に含まれるパケットＡのパケット長に基づいて、ＮＣ復号により得られたパケットからゼロパディングにより付加された部分を削除してパケットＡを取得する。
　上述のように、無線中継局装置９３は、無線端末局装置９１、９２から受信したパケットを一括して同報送信を行うことにより、パケットを個別に中継する場合に比べて１タイムスロット少ない３タイムスロットにより、無線端末局装置９１にパケットＢを送信し、無線端末局装置９２にパケットＡを送信することができる。
"XORs in The Air: Practical Wireless Network Coding," Sachin Katti, Hariharan Rahul, et al.，Proc. ACM SIGCOMM 2006, Pisa, Italy, Sep. 2006, pp. 243-254 "Network information flow," R. Ahlswede, N. Cai, S. Li, and R. Yeung, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 46, no. 4, pp. 1204-1216, Jul. 2000
　しかしながら、ＮＣ符号化は、ビット単位で行われるため、ＮＣ符号化されるネイティブパケットのビット長（情報量）は同じである必要がある。そこで、ネットワークコーディングでは、それぞれのネイティブパケットの情報ビット系列に対してゼロパディングを行うことにより、それぞれのネイティブパケットのパケット長を同じにする処理が行われている。
　具体的には、ＮＣ符号化されるネイティブパケットのうち最も長いパケット長（以下ｍａｘ＿Ｌと記す）を有するパケットと同じ長さになるように、他の相対的に短いパケット長を有するネイティブパケットに対してゼロパディングによりビットを付加してパケット長を同じにしている。上述のようにパケット長を同じ長さに揃えたネイティブパケットである情報ビット系列に対してＮＣ符号化を施し、ＮＣパケットの情報ビット系列に対して誤り訂正（ＦＥＣ）符号化していた。そのため、パケット長を揃えるためのゼロパディングは、ＮＣ符号化前の情報ビット系列に対して行われていた。
　ところで、情報ビット系列に対するゼロパディングによる冗長ビットの付加では、情報の冗長性が増加しないために伝送品質を向上させることはできない。更に、ＮＣ符号化した情報ビット系列に対して一括して誤り訂正符号化を行っているため、ＮＣパケットにＮＣ符号化された全てのパケットに対する誤り訂正符号化による伝送品質の改善効果も同一となっている。このため、そのパケットの宛先ごとに伝送品質の改善度合いを調整することができないという問題があった。
　また、複数の中継によりパケットを伝送するシステムにおいて、それぞれのパケットの２ホップ目における伝搬路環境の違いなどにより、所要の伝送品質を満足するための符号化率が異なる場合がある。２ホップ目とは、無線中継局装置がある無線端末局装置から受信したパケットを、他の無線端末局装置に送信（中継）することをいう。
　このとき、無線中継局装置において、要求される符号化率のうち最も低い符号化率によりＮＣパケットＣを誤り訂正符号化することになる。具体的には、ＮＣパケットＣのデータ長Ｌｃは、受信したパケットのパケット長のうち最も長いデータ長ｍａｘ＿Ｌと、要求される符号化率のうち最も低い符号化率（以下ｍｉｎ＿Ｒと表記する）とを用いて、データ長Ｌｃ＝ｍａｘ＿Ｌ／ｍｉｎ＿Ｒと表される。ＮＣパケットＣの誤り訂正符号化後のデータ長Ｌｃは、最も長いパケット長と、最も低い符号化率とにより決まってしまうので、伝送するデータ長が長くなりシステムスループットを劣化させる問題があった。
　本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、パケットの宛先ごとに伝送品質を設定できスループットを改善できるネットワークコーディングを用いた無線通信システム、無線中継局装置、無線端末局装置、及び無線通信方法を提供することにある。
　（１）上記問題を解決するために、本発明は、それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置であって、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成する誤り訂正符号化部と、誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成するネットワーク符号化回路と、前記ネットワーク符号化パケットを前記複数の無線端末局装置に送信する送信回路とを備える無線中継局装置である。
　（２）また、上記無線中継局装置において、前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される符号化率により誤り訂正符号化をした場合のパケット長を算出し、算出したパケット長が短いパケットに対応する符号化率を低くして、誤り訂正符号化された前記第１パケットと、誤り訂正符号化された前記第２パケットとが同じパケット長となる誤り訂正符号化を行うようにしても良い。
　（３）また、上記無線中継局装置において、前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれを誤り訂正符号化した際にデータ長に差が生じる場合、データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに含まれるビットをコピーした連結ビットを生成し、該連結ビットを前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに付加して前記第１パケット及び前記第２パケットの誤り訂正符号化したデータ長を同一にするようにしても良い。
　（４）また、上記無線中継局装置において、前記無線中継局装置から前記複数の無線端末局装置への無線伝送に直交多値変調を用いる場合、前記誤り訂正符号化部は、前記直交多値変調により生成される変調シンボルを構成するビットのうちの最下位ビットを前記連結ビットのコピー元のビットとして優先して選択するようにしても良い。
　（５）また、上記無線中継局装置において、前記誤り訂正符号化部は、前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケット中の予め決められた位置にまとめて前記連結ビットを配置するようにしても良い。
　（６）また、上記無線中継局装置において、前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットの隣接した位置に該コピー元ビットからコピーした前記連結ビットを構成する各ビットを配置するようにしても良い。
　（７）また、上記無線中継局装置において、前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットから一定のビット間隔を隔てた位置に前記連結ビットを構成する各ビットを配置するようにしても良い。
　（８）また、本発明は、それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置を具備する無線通信システムであって、前記無線中継局装置は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成する誤り訂正符号化部と、誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成するネットワーク符号化回路と、前記ネットワーク符号化パケットを前記複数の無線端末局装置に送信する送信回路とを備え、前記複数の無線端末局装置のうち、前記第１パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置と、前記複数の無線端末局装置のうち、前記第２パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置それぞれは、前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化回路と、受信した前記ネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された前記第３パケットによりネットワーク復号して、復号パケットを生成するネットワーク復号回路と、前記復号パケットに対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部とを備える無線通信システムである。
　（９）また、上記無線通信システムにおいて、前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される符号化率により誤り訂正符号化をした場合のパケット長を算出し、算出したパケット長が短いパケットに対応する符号化率を低くして、誤り訂正符号化された前記第１パケットと、誤り訂正符号化された前記第２パケットとが同じパケット長となる誤り訂正符号化を行うようにしても良い。
　（１０）また、上記無線通信システムにおいて、前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれを誤り訂正符号化した際にデータ長に差が生じる場合、データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに含まれるビットをコピーした連結ビットを生成し、該連結ビットを前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに付加して前記第１パケット及び前記第２パケットの誤り訂正符号化したデータ長を同一にし、前記誤り訂正復号部は、前記復号パケットより前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケット及び前記連結ビットを切出し、前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットと前記連結ビットとを軟判定値合成して誤り訂正復号するようにしても良い。
　（１１）また、上記無線通信システムにおいて、前記無線中継局装置から前記複数の無線端末局装置への無線伝送に直交多値変調を用いる場合、前記誤り訂正符号化部は、前記直交多値変調により生成される変調シンボルを構成するビットのうちの最下位ビットを前記連結ビットのコピー元のビットとして優先して選択するようにしても良い。
　（１２）また、上記無線通信システムにおいて、前記誤り訂正符号化部は、前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケット中の予め決められた位置にまとめて前記連結ビットを配置するようにしても良い。
　（１３）また、上記無線通信システムにおいて、前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットの隣接した位置に該コピー元ビットからコピーした前記連結ビットを構成する各ビットを配置するようにしても良い。
　（１４）また、上記無線通信システムにおいて、前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットから一定のビット間隔を隔てた位置に前記連結ビットを構成する各ビットを配置するようにしても良い。
　（１５）また、本発明は、それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置を具備する無線通信システムにおける無線端末局装置であって、前記無線中継局装置が、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成し、誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行い生成したネットワーク符号化パケットを受信する受信回路と、前記第１パケット又は前記第２パケットのいずれか一方と同一の第３パケットを記憶している記憶回路と、前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化回路と、受信した前記ネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された前記第３パケットによりネットワーク復号して、復号パケットを生成するネットワーク復号回路と、前記復号パケットに対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部とを備える無線端末局装置である。
　（１６）また、本発明は、それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置を具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線中継局装置の誤り訂正符号化部が、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成する過程と、前記無線中継局装置のネットワーク符号化回路が、誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成する過程と、前記無線中継局装置の送信回路が、前記ネットワーク符号化パケットを前記複数の無線端末局装置に送信する過程と、前記複数の無線端末局装置のうち、前記第１パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置の誤り訂正符号化回路が、記憶されている前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う過程と、前記複数の無線端末局装置のうち、前記第２パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置の誤り訂正符号化回路が、記憶されている前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う過程と、前記複数の無線端末局装置のネットワーク復号回路が、受信した前記ネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された前記第３パケットによりネットワーク復号して、復号パケットを生成する過程と、前記複数の無線端末局装置の誤り訂正復号部が、前記復号パケットに対して誤り訂正復号を行う過程とを備える無線通信方法である。
　この発明によれば、ネットワークコーディングを用いた無線通信システムにおいて、パケットの宛先ごとに伝送品質を設定することができ、無線通信システムのスループットを改善することができる。
本発明の第１実施形態における無線通信システム１００および本発明の第２実施形態における無線通信システム２００の構成を示す概略図である。 第１実施形態における無線端末局装置１０の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における無線中継局装置２０の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における無線中継局装置２０の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態における無線中継局装置４０の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における連結ビットの配置位置の例を示す図である。 同実施形態における連結ビットの配置位置の例を示す図である。 同実施形態における連結ビットの配置位置の例を示す図である。 同実施形態における無線端末局装置３０の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における無線中継局装置４０の動作を示すフローチャートである。 無線通信システム９００の構成を示す図である。 無線通信システム９００が有する無線中継局装置９３の処理を示すフローチャートである。
　以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態における無線通信システム１００の構成を示す概略図である。ここでは、ネットワーク構成の一例として、Ａｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジを用いて説明する。図示するように、本実施形態における無線通信システム１００は、両端に配置された無線端末局装置１０ａ、１０ｂと、無線端末局装置１０ａ、１０ｂの間に配置された無線中継局装置２０とにより構成されている。また、無線端末局装置１０ａ、１０ｂは、同じ構成を有しており、いずれか一方、或いは、両方を示す場合、無線端末局装置１０という。
　なお、図１において、「Ａ」は時刻Ｔ１に無線端末局装置１０ａ（後述する第２実施形態における無線端末局装置３０ａ）（Ｎｏｄｅ１）から送信される信号、「Ｂ」は時刻Ｔ２に無線端末局装置１０ｂ（第２実施形態における無線端末局装置３０ｂ）（Ｎｏｄｅ３）から送信される信号、「Ａ＋Ｂ」は時刻Ｔ３に無線中継局装置２０（第２実施形態における無線中継局装置４０）（Ｎｏｄｅ２）から送信される信号である。
　図２は、同実施形態における無線端末局装置１０の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、無線端末局装置１０は、誤り訂正符号化回路１１と、送信パケット記憶回路１２と、変調回路１３と、無線部１４と、復調回路１５と、ビット軟判定回路１６と、レプリカパケット生成部１７と、ＮＣ（ネットワークコーディング)復号回路１８と、誤り訂正復号部１９とを備えている。誤り訂正復号部１９は、誤り訂正復号回路１９１を有している。
　誤り訂正符号化回路１１と送信パケット記憶回路１２とには、送信すべきパケットが入力される。誤り訂正符号化回路１１は、入力されたパケットに対して誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化されたパケットを変調回路１３に出力する。送信パケット記憶回路１２は、入力されたパケットを記憶する。
　変調回路１３は、誤り訂正符号化されたパケットに含まれるビット情報それぞれをベースバンドで変調（マッピング）して変調シンボルを生成して、生成された変調シンボルを無線部１４に出力する。
　無線部１４は、変調回路１３が出力する変調シンボルをアップコンバートしてＲＦ信号に変換して、変換されたＲＦ信号をアンテナを介して送信する。また、無線部１４は、アンテナを介して受信したＲＦ信号を用いてＡＧＣ（Auto Gain Control；自動利得調整）により出力レベルの調整を行うと共に、受信したＲＦ信号をダウンコンバートして変調シンボルに変換し、変換した変調シンボルを復調回路１５に出力する。復調回路１５は、無線部１４が出力した変調シンボルをベースバンドで復調（デマッピング）した信号をビット軟判定回路１６に出力すると共に、パケットと共に受信されたヘッダ情報をレプリカパケット生成部１７及び誤り訂正復号部１９に出力する。
　ビット軟判定回路１６は、復調回路１５から入力される信号に対して軟判定を行い、パケットの情報ビットそれぞれに対する軟判定値を含む軟判定信号をＮＣ復号回路１８に出力する。レプリカパケット生成部１７は、送信パケット記憶回路１２に記憶されているパケットを読み出し、復調回路１５から入力されたヘッダ情報に含まれる符号化率により、読み出したパケットの誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化したパケットであるレプリカパケットを生成してＮＣ復号回路１８に出力する。
　ＮＣ復号回路１８は、ビット軟判定回路１６から入力されるパケットの軟判定信号をレプリカパケット生成部１７から入力されるレプリカパケットによりＮＣ復号して得られたパケットを誤り訂正復号回路１９１に出力する。誤り訂正復号回路１９１は、ＮＣ復号回路１８がＮＣ復号したパケットに対して誤り訂正復号を行うことによりパケットを復号し、復号したパケットを出力する。
　図３は、同実施形態における無線中継局装置２０の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、無線中継局装置２０は、無線部２１と、復調回路２２と、ビット軟判定回路２３と、誤り訂正復号回路２４と、パケット記憶回路２５と、誤り訂正符号化部２６と、ＮＣ符号化回路２７と、変調回路２８とを備えている。誤り訂正符号化部２６は、符号化率設定回路２６１と、誤り訂正符号化回路２６２、２６３とを有している。
　無線部２１は、アンテナを介して受信したＲＦ信号を用いてＡＧＣ（Auto Gain Control；自動利得調整）により出力レベルの調整を行うと共に、受信したＲＦ信号をダウンコンバートして変調シンボルに変換し、変換した変調シンボルを復調回路２２に出力する。復調回路２２は、無線部２１が出力した変調シンボルをベースバンドで復調（デマッピング）した信号をビット軟判定回路２３に出力する。また、復調回路２２は、パケットのヘッダ情報を誤り訂正復号回路２４及び誤り訂正符号化部２６に出力する。
　ビット軟判定回路２３は、復調回路２２から入力された信号に対して軟判定を行い、パケットの情報ビットそれぞれに対する軟判定値を含む軟判定信号を誤り訂正復号回路２４に出力する。誤り訂正復号回路２４は、復調回路２２から入力されたヘッダ情報に含まれる復号対象のパケットの符号化率に基づいて、ビット軟判定回路２３から入力されたパケットの軟判定信号に対して誤り訂正復号を行うことによりパケットを復号し、復号したパケットをパケット記憶回路２５に出力する。パケット記憶回路２５は、誤り訂正復号回路２４から入力されたパケットを記憶する。
　符号化率設定回路２６１は、送信すべき２つのパケットＡ及びパケットＢをパケット記憶回路２５から読み出し、２つのパケットそれぞれに要求される符号化率（ＲＡ及びＲＢ）により誤り訂正符号化したときのデータ長（ＤＡ＝ＬＡ／ＲＡ、及びＤＢ＝ＬＢ／ＲＢ、但し、ＬＡはパケットＡのデータ長であり、ＬＢはパケットＢのデータ長である。）を算出する。また、符号化率設定回路２６１は、算出した２つのデータ長のうち長い方をＮＣ符号化パケットのデータ長として決定し、２つのデータ長のうち短い方に対応するパケットの符号化率を低減させて、当該パケットの誤り訂正符号化後のデータ長がもう一方のパケットの誤り訂正符号化後のデータ長と同じになるようにする。
　具体的には、誤り訂正符号化後のデータ長ＤＡ＜ＤＢの場合、符号化率設定回路２６１は、パケットＡに対する符号化率をＲＡからＲＡ’＝ＬＡ／（ＬＢ／ＲＢ）に変更し、符号化率ＲＡ’を誤り訂正符号化回路２６２に出力し、符号化率ＲＢを誤り訂正符号化回路２６３に出力する。一方、誤り訂正符号化後のデータ長ＤＡ＞ＤＢの場合、符号化率設定回路２６１は、パケットＢに対する符号化率をＲＢからＲＢ’＝ＬＢ／（ＬＡ／ＲＡ）に変更し、符号化率ＲＡを誤り訂正符号化回路２６２に出力し、符号化率ＲＢ’を誤り訂正符号化回路２６３に出力する。
　ここで、符号化率設定回路２６１において用いられる符号化率ＲＡ及びＲＢは、無線端末局装置１０と通信を行う際に推定する伝送路特性と、要求される通信品質とに基づいて定めるか、無線端末局装置１０からそれぞれのパケットに対する符号化率が予め通知されるなどして、予め定められた値である。
　誤り訂正符号化回路２６２、２６３は、パケット記憶回路２５からパケットを読み出し、符号化率設定回路２６１から入力された符号化率により読み出したパケットに誤り訂正符号化をして、誤り訂正符号化したパケットをＮＣ符号化回路２７に出力する。また、誤り訂正符号化回路２６２、２６３は、符号化率設定回路２６１から入力された符号化率を実現するための符号化器を備えるとともに、ビットパンクチャーのパターンが細かく定められたコードブックを予め記憶し、符号化率設定回路２６１から入力されるコードブックのインデックスに応じて処理をする。また、コードブックのインデックスは、ＮＣ符号化をしたパケットと共に、ヘッダ情報に含められて無線端末局装置１０に送信される。
　ＮＣ符号化回路２７は、誤り訂正符号化回路２６２、２６３より入力される誤り訂正符号化されたパケットに対して、線形符号によりＮＣ符号化を行い、ＮＣ符号化されたパケットを変調回路２８に出力する。このＮＣ符号化には、例えば、ＸＯＲ（排他的論理和）演算などの線形性を有する関数が用いられる。
　変調回路２８は、ＮＣ符号化回路２７によりＮＣ符号化されたパケットをベースバンドで変調して変換した変調シンボルを無線部２１に出力する。
　次に、同実施形態における無線通信システム１００の動作を図１及び図４を用いて説明する。図４は、同実施形態における無線中継局装置２０の動作を示すフローチャートである。ここでは、パケット長ＬＡ及びＬＢと、符号化率ＲＡ及びＲＢとが以下の場合について説明をする。無線端末局装置１０ａから無線端末局装置１０ｂに送信されるパケットＡのパケット長ＬＡを１０００ｂｙｔｅとし、無線中継局装置２０から無線端末局装置１０ｂへの２ホップ目の伝搬路で求められる通信品質を満たすために必要な符号化率ＲＡを２／３とする。また、無線端末局装置１０ｂから無線端末局装置１０ａに送信されるパケットＢのパケット長ＬＢを７００ｂｙｔｅとし、無線中継局装置２０から無線端末局装置１０ａへのホップの伝搬路において求められる通信品質を満たすために必要な符号化率ＲＢを１／２とする。
　時刻Ｔ１において、無線端末局装置１０ａ（ノード１）では、誤り訂正符号化回路１１及び送信パケット記憶回路１２に、送信すべきパケットＡが入力される。誤り訂正符号化回路１１は、入力されたパケットＡに対して誤り訂正符号化をして、誤り訂正符号化されたパケットＡを変調回路１３に出力する。送信パケット記憶回路１２は、入力されたパケットＡを記憶する。
　変調回路１３は、誤り訂正符号化されたパケットＡを変調して変調シンボルＡに変換し、変換した変調シンボルＡを無線部１４に出力する。無線部１４は、入力された変調シンボルＡをアップコンバートしてＲＦ信号Ａを生成し、生成したＲＦ信号Ａをアンテナを介して無線中継局装置２０に送信する。
　無線中継局装置２０（ノード２）において、無線部２１は、アンテナを介してＲＦ信号Ａを受信し、受信したＲＦ信号Ａをダウンコンバートして変調シンボルＡに変換して、変換された変調シンボルＡを復調回路２２に出力する。復調回路２２は、入力された変調シンボルＡを復調（デマッピング）したパケットＡの信号をビット軟判定回路２３に出力する。ビット軟判定回路２３は、入力されたパケットＡの信号に対して軟判定を行いパケットＡの軟判定信号を誤り訂正復号回路２４に出力する。誤り訂正復号回路２４は、入力されたパケットＡの軟判定信号を誤り訂正復号して得られたパケットＡをパケット記憶回路２５に記憶させる。
　時刻Ｔ２において、無線端末局装置１０ｂ（ノード３）では、誤り訂正符号化回路１１及び送信パケット記憶回路１２に、送信すべきパケットＢが入力され、無線端末局装置１０ｂは、無線端末局装置１０ａと同様の手順でパケットＢをＲＦ信号Ｂに変換して無線中継局装置２０に送信する。
　無線中継局装置２０において、無線部２１は、アンテナを介してＲＦ信号Ｂを受信し、ＲＦ信号Ａと同様に、復調及び誤り訂正復号により得られたパケットＢをパケット記憶回路２５に記憶させる。時刻Ｔ１及びＴ２の動作により、無線中継局装置２０は、パケットＡ及びパケットＢを受信、復調し、それぞれをパケット記憶回路２５に記憶している状態となる（ステップＳ１０１）。
　時刻Ｔ３において、無線中継局装置２０では、符号化率設定回路２６１が、パケット記憶回路２５からパケットＡ及びＢを読み出し、読み出したパケットＡをパケットＡに対して要求される符号化率ＲＡにより誤り訂正符号化した後のデータ長ＤＡ（＝ＬＡ／ＲＡ＝１５００ｂｙｔｅ）を算出すると共に、読み出したパケットＢをパケットＢに対して要求される符号化率ＲＢにより誤り訂正符号化した後のデータ長ＤＢ（＝ＬＢ／ＲＢ＝１４００ｂｙｔｅ）を算出する。そして、符号化率設定回路２６１は、データ長ＤＡ及びＤＢを比較し、データ長の長い方（ＤＢ＜ＤＡ＝１５００ｂｙｔｅ）をＮＣ符号化パケットの誤り訂正符号化後のデータ長ＤＣと決定する。また、符号化率設定回路２６１は、データ長ＤＡ及びＤＢの短い方（ＤＡ＞ＤＢ＝１４００ｂｙｔｅ）に対応するパケットＢの符号化率をＲＢ’＝７００／（１０００／（２／３））＝７／１５に変更する。その結果、符号化率設定回路２６１は、誤り訂正符号化回路２６２に符号化率ＲＡ（＝２／３）を出力し、誤り訂正符号化回路２６３にＲＢ’（＝７／１５）を出力する（ステップＳ１０２）。
　誤り訂正符号化回路２６２は、パケット記憶回路２５からパケットＡを読み出し、符号化率設定回路２６１から入力された符号化率ＲＡ（＝２／３）によりパケットＡに対して誤り訂正符号化をして、誤り訂正符号化されたパケットＡをＮＣ符号化回路２７に出力する。誤り訂正符号化回路２６３は、パケット記憶回路２５からパケットＢを読み出し、符号化率設定回路２６１から入力された符号化率ＲＢ’（＝７／１５）によりパケットＢに対して誤り符号化をして、誤り訂正符号化されたパケットＢをＮＣ符号化回路２７に出力する（ステップＳ１０３）。
　ＮＣ符号化回路２７は、誤り訂正符号化回路２６２、２６３から入力された誤り訂正符号化されたパケットＡ及びパケットＢに対してＮＣ符号化して、ＮＣパケットＣを生成する（ステップＳ１０４）。変調回路２８は、ＮＣ符号化回路２７により生成されたＮＣパケットＣを変調して変調パケットＣに変換する。無線部２１は、変調回路２８の変換した変調パケットＣをアップコンバートしてＲＦ信号Ｃに変換して、変換されたＲＦ信号Ｃをアンテナを介して無線端末局装置１０ａ、１０ｂに送信する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。
　無線端末局装置１０ａにおいて、無線部１４は、受信したＲＦ信号Ｃをダウンコンバートして変調パケットＣに変換する。復調回路１５は、無線部１４が変換した変調パケットＣを復調した信号をビット軟判定回路１６に出力すると共に、パケットＡの符号化率ＲＡ（＝２／３）を含むヘッダ情報をレプリカパケット生成部１７に出力し、パケットＢの符号化率ＲＢ’（＝７／１５）を含むヘッダ情報を誤り訂正復号回路１９１に出力する。ビット軟判定回路１６は、復調回路１５により復調されたＮＣパケットＣの信号に対して軟判定を行いＮＣパケットＣの軟判定信号を生成してＮＣ復号回路１８に出力する。
　レプリカパケット生成部１７は、送信パケット記憶回路１２からパケットＡを読み出し、復調回路１５から入力された符号化率ＲＡにより、読み出したパケットＡに対して誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化されたパケットＡをＮＣ復号回路１８に出力する。ＮＣ復号回路１８は、ビット軟判定回路１６から入力されたＮＣパケットＣと、レプリカパケット生成部１７から入力された誤り訂正符号化されたパケットＡとをＸＯＲ演算してＮＣ復号することにより、誤り訂正符号化されたパケットＢを算出する。誤り訂正復号回路１９１は、ＮＣ復号回路１８が算出した誤り訂正符号化されたパケットＢを、復調回路１５から入力されたパケットＢの符号化率ＲＢ’（＝７／１５）を用いて誤り訂正復号することによりパケットＢを算出し、算出したパケットＢを上位層などに出力する。
　無線端末局装置１０ｂは、無線端末局装置１０ａと同様に、送信パケット記憶回路１２に記憶されているパケットＢからレプリカパケットを生成し、生成したレプリカパケットを用いてＮＣ復号を行うことにより、無線部１４が受信したＲＦ信号ＣからパケットＡを算出して取得する。
　上述のように、無線通信システム１００は、パケットＡ及びパケットＢの伝送を行う。無線中継局装置２０において、ＮＣ符号化回路２７がパケットＡ及びパケットＢに対してＮＣ符号化を行う前に、誤り訂正符号化部２６においてパケットＡ及びパケットＢそれぞれに誤り訂正符号化を行うようにした。これにより、パケットＡ及びパケットＢに異なる符号化率を適用することができ、図９Ｂに示したように送信するパケットのデータ長が増加することを抑制し、非効率性を解消することができる。
　このとき、符号化率設定回路２６１が、パケットＡ及びパケットＢそれぞれに要求される符号化率により誤り訂正符号化した場合のデータ長を算出し、データ長の短いパケットの符号化率を低減させて両者の誤り訂正符号化後のデータ長を同じに揃えるようにしたので、パケットＡ及びパケットＢそれぞれに適用する符号化率は、求められる通信品質に要求される符号化率を満たすことができる。また、ゼロパディングが誤り訂正に寄与しない冗長なデータを付加するのに対して、パケットＡ及びパケットＢに対する符号化率を変更することにより、誤り訂正符号化後のデータ長を揃えるようにしたので、伝送品質を改善することができる。
［第２実施形態］
　第２実施形態における無線通信システム２００は、図１に示した第１実施形態の無線通信システム１００と同様に、２つの無線端末局装置３０ａ、３０ｂと、無線中継局装置４０とを備えている。また、無線端末局装置３０ａ、３０ｂは、同じ構成を有しており、いずれか一方、或いは、両方をさす場合、無線端末局装置３０という。
　図５は、第２実施形態における無線中継局装置４０の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、無線中継局装置４０は、無線部２１と、復調回路２２と、ビット軟判定回路２３と、誤り訂正復号回路２４と、パケット記憶回路２５と、誤り訂正符号化部４６と、ＮＣ符号化回路２７と、変調回路２８とを備えている。誤り訂正符号化部４６は、データ長比較回路４６１と、誤り訂正符号化回路４６２、４６３と、ビット連結回路４６４、４６５とを有している。
　なお、無線中継局装置４０において、第１実施形態の無線中継局装置２０と同じ構成については、該当する箇所の同じ符号（２１～２５、２７～２８）を付してその説明を省略する。
　データ長比較回路４６１は、送信すべき２つのパケットＡ及びパケットＢをパケット記憶回路２５から読み出し、２つのパケットそれぞれに要求される符号化率（ＲＡ及びＲＢ）により誤り訂正符号化をした際のデータ長（ＤＡ＝ＬＡ／ＲＡ、及びＤＢ＝ＬＢ／ＲＢ）を算出する。また、データ長比較回路４６１は、誤り訂正符号化をした際のデータ長の差｜ＤＡ－ＤＢ｜を算出し、パケット長調整情報をビット連結回路４６４、４６５のいずれか一方に出力する。このパケット長調整情報は、データ長が｜ＤＡ－ＤＢ｜である連結ビットを誤り訂正符号化されたパケットに付加する指示を含む情報である。また、連結ビットは、付加対象の誤り訂正符号化されたパケットに含まれるビットをコピーしたビットである。
　また、データ長比較回路４６１は、連結ビットを付加したパケット、及び付加した連結ビットのデータ長を示す連結ビット情報を変調回路２８に出力する。連結ビット情報は、パケットＡ及びパケットＢの符号化率と共に、当該パケットのヘッダ情報に含められ、無線端末局装置３０に送信される。
　誤り訂正符号化回路４６２、４６３は、第１実施形態の誤り訂正符号化回路２６２、２６３と同様に、パケット記憶回路２５からパケットを読み出し、それぞれのパケットに要求される通信品質に応じた符号化率により誤り訂正符号化をして、誤り訂正符号化したパケットをビット連結回路４６４、４６５に出力する。ここで、要求される通信品質に応じた符号化率は、自局とパケットの宛先の無線端末局装置３０との間の伝搬路状況などにより算出され、或いは、パケットの宛先の無線端末局装置３０から指定されるなどして、誤り訂正符号化回路４６２、４６３が誤り訂正符号化を行う前に予め決定された値である。
　ビット連結回路４６４は、データ長比較回路４６１からパケット長調整情報が入力された場合、入力されたパケット長調整情報に基づいて、データ長が｜ＤＡ－ＤＢ｜の連結ビットを生成し、誤り訂正符号化回路４６２から入力された誤り訂正符号化パケットに生成した連結ビットを付加してＮＣ符号化回路２７に出力する。また、ビット連結回路４６４は、データ長比較回路４６１からパケット長調整情報が入力されない場合、誤り訂正符号化回路４６２から入力された誤り訂正符号化パケットをＮＣ符号化回路２７に出力する。
　ビット連結回路４６５は、ビット連結回路４６４と同様の構成を有しており、データ長比較回路４６１からパケット長調整情報が入力されるか否かに応じて、誤り訂正符号化回路４６３から入力された誤り訂正符号化パケットに連結ビットを付加して、ＮＣ符号化回路２７に出力する。
　ここで、連結ビットのコピー元は、以下のようにして選択する。ネットワーク符号化を行う対象の２つのパケットそれぞれの誤り訂正符号化後のデータ長をＤ１、Ｄ２（Ｄ１＜Ｄ２）とし、連結ビットのビット長をＤＣとした場合について説明する。
　Ｄ１≧ＤＣの場合、次式（１）で表されるビット番号ｂｎに従いコピー元のビットを選択する。すなわち、データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットにおいて、コピー元ビットの互いの距離が最も大きく、かつ均等間隔になるようにコピー元ビットを選択してコピーする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、ａは上記の範囲で任意に設定可能である。
　図６Ａ～図６Ｃは、同実施形態における連結ビットの配置位置（パケット長の調整後のビット系列）の例を示す図である。
　図６Ａは、コピービット系列をまとめて元のビット系列中の任意の位置に配置した場合の例である。図６Ｂは、コピー元ビットとコピービットの位置が極力近くなるようにコピービットを配置した場合の例である。図６Ｃは、コピー元ビットとコピービットの位置が極力離れるようにコピービットを配置した場合の例である。
　例えば、図６Ａに示すように、Ｄ１＝３２００ビット、Ｄ２＝４０００ビット、及びＤＣ＝８００ビットの場合、ａ＝１とすると、１ビット目、５ビット目、９ビット目、…、３１９７ビット目をコピー元として選択する。
　一方、Ｄ１＜ＤＣの場合、ＤＣがＤ１の整数倍のとき、誤り訂正符号化されたパケット全体をコピー元ビットとして選択して、選択されたビットを（ＤＣ／Ｄ１）回コピーする。また、ＤＣがＤ１の整数倍でないとき、誤り訂正符号化されたパケット全体をコピー元ビットとして選択し、選択されたビットをｆｌｏｏｒ（ＤＣ／Ｄ１）分コピーして、足りない部分（端数部分）に対してＤ１≧ＤＣの場合と同様にコピー元ビットを選択して、選択されたビットをコピーする。ここで、ｆｌｏｏｒ（Ｘ）とは、床関数であり、実数Ｘに対してＸ以下の最大の整数を示す。
　コピー元ビットを選択しコピーしたビットを配置する位置は、図６Ａに示すように、誤り訂正符号化されたパケットの最後尾であって、全ての連結ビット（連結したコピービット）をパケットの最後尾に付加する。ここでは、誤り訂正符号化されたパケットの最後尾にコピービットを付加する例を示しているが、コピービットを付加する位置は、誤り訂正符号化されたパケットのいずれの位置でもよく、例えば、先頭にコピービットを付加してもよい。
　上述のように、ビット連結回路４６４、４６５が、誤り訂正符号化後のデータ長が短いパケットからコピー元ビットを選択し、コピー元ビットの情報をコピーしたコピービット（連結ビット）を当該パケット中の予め決められた位置に配置する。これにより、２つの誤り訂正符号化されたパケットのデータ長が揃えられると共に、誤り訂正符号化後のデータ長が短いパケットに対して実質的に符号化率を下げることになる。
　なお、上述のコピー元ビットの選択手法と、コピービットを付加する位置は、予め定めておき、無線中継局装置４０と無線端末局装置３０との間で予め共有される。
　また、コピービットの配置位置を、図６Ｂに示すように、コピー元ビットに隣接する位置にしてもよい。これにより、無線端末局装置３０の後述する軟判定値合成回路３９３において、コピービットが入力されるタイミングが図６Ａに比べ早くなる。その結果、軟判定値合成を開始するまでの待ち時間を短くすることができ、誤り訂正復号に係る処理遅延を短くすることが可能となる。なお、図６Ａと同様に、図６ＢではＤ１＝３２００ビット、Ｄ２＝４０００ビット、ＤＣ＝８００ビット、ａ＝１としている。
　また、コピービットの配置位置を、図６Ｃに示すように、コピー元ビットとコピービットとの間に一定のビット間隔を設けた位置にしてもよい。すなわち、コピービットを１ビットずつ等間隔に配置するようにしても良い。例えば、一定のビット間隔は、データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットのデータ長Ｄ１と、連結ビットのデータ長ＤＣとの関係、例えば、ｆｌｏｏｒ（Ｄ１／ＤＣ）から算出する。これにより、図６Ｂに示した配置に比べると、コピー元ビットとコピービットとの相関を下げることができ、無線端末局装置３０において軟判定値合成によるダイバーシチ効果を向上させることができる。なお、図６Ａと同様に、図６Ｃでは、Ｄ１＝３２００ビット、Ｄ２＝４０００ビット、ＤＣ＝８００ビット、ａ＝１としている。また、Ｄ１＞Ｄ２の場合は、上記の記述のＤ１とＤ２を置き換えて考えることで対応可能である。
　また、コピービット系列専用のインターリーバを用いて、コピービットにインターリーブを行って得られたビット系列を配置するようにしても良い。
　図７は、同実施形態における無線端末局装置３０の構成を示す概略ブロック図である。図示するように、無線端末局装置３０は、誤り訂正符号化回路１１と、送信パケット記憶回路１２と、変調回路１３と、無線部１４と、復調回路１５と、ビット軟判定回路１６と、レプリカパケット生成部３７と、ＮＣ復号回路１８と、誤り訂正復号部３９とを備えている。誤り訂正復号部３９は、パケット切出し回路３９１と、連結ビット切出し回路３９２と、軟判定値合成回路３９３と、誤り訂正復号回路３９４とを有している。
　なお、無線端末局装置３０において、第１実施形態の無線端末局装置１０（図２）と同じ構成については、同じ符号（１１～１６、１８）を付してその説明を省略する。
　レプリカパケット生成部３７は、送信パケット記憶回路１２に記憶されているパケットを読み出し、復調回路１５から入力されたヘッダ情報に含まれる符号化率に基づいて、読み出したパケットに対して誤り訂正符号化を行う。更に、レプリカパケット生成部３７は、ヘッダ情報に含まれる連結ビット情報に基づいて連結ビットを生成し、生成した連結ビットを誤り訂正符号化したパケットに付加したレプリカパケットを生成して、生成されたレプリカパケットをＮＣ復号回路１８に出力する。
　パケット切出し回路３９１は、復調回路１５より入力されたヘッダ情報に含まれる連結ビット情報に基づいて、ＮＣ復号回路１８がＮＣ復号したパケットから連結ビットを削除し、連結ビットを削除したパケットを軟判定値合成回路３９３に出力する。
　連結ビット切出し回路３９２は、復調回路１５より入力されたヘッダ情報に含まれる連結ビット情報に基づいて、ＮＣ復号回路１８がＮＣ復号したパケットから連結ビットを抽出し、抽出した連結ビットを軟判定値合成回路３９３に出力する。
　軟判定値合成回路３９３は、パケット切出し回路３９１から入力されたパケットと、連結ビット切出し回路３９２から入力された連結ビットとを軟判定値合成（Soft Combining）し、軟判定値合成結果を誤り訂正復号回路３９４に出力する。ここで軟判定値合成とは、軟判定値を用いて表される、連結ビットと、連結ビットのコピー元となったビットとを加算することである。
　誤り訂正復号回路３９４は、軟判定値合成回路３９３から入力されたパケットに対して、復調回路１５から入力されたヘッダ情報に含まれる符号化率に基づいて誤り訂正復号を行い、復号されたパケットを出力する。
　次に、同実施形態における無線通信システム２００の動作を図１及び図８を用いて説明する。図８は、同実施形態における無線中継局装置４０の動作を示すフローチャートである。ここでは、パケット長ＬＡ及びＬＢと、符号化率ＲＡ及びＲＢとが以下の場合について説明をする。無線端末局装置３０ａから無線端末局装置３０ｂに送信されるパケットＡのパケット長ＬＡを１０００ｂｙｔｅとし、無線中継局装置４０から無線端末局装置３０ｂへのホップ（伝送）の伝搬路で求められる通信品質を満たすために必要な符号化率ＲＡを２／３とする。また、無線端末局装置３０ｂから無線端末局装置３０ａに送信されるパケットＢのパケット長ＬＢを７００ｂｙｔｅとし、無線中継局装置４０から無線端末局装置３０ａへのホップの伝搬路において求められる通信品質を満たすために必要な符号化率ＲＢを１／２とする。
　時刻Ｔ１において、無線端末局装置３０ａ（ノード１）では、誤り訂正符号化回路１１及び送信パケット記憶回路１２に、送信すべきパケットＡが入力される。誤り訂正符号化回路１１は、入力されたパケットＡに対して誤り訂正符号化をして、誤り訂正符号化されたパケットＡを変調回路１３に出力する。送信パケット記憶回路１２は、入力されたパケットＡを記憶する。
　変調回路１３は、誤り訂正符号化されたパケットＡを変調して変調シンボルＡに変換する。無線部１４は、変調回路１３が変換した変調シンボルＡをアップコンバートしてＲＦ信号Ａを生成して、生成されたＲＦ信号Ａをアンテナを介して無線中継局装置４０に送信する。
　無線中継局装置４０（ノード２）において、無線部２１は、アンテナを介してＲＦ信号Ａを受信し、受信したＲＦ信号Ａをダウンコンバートして変調シンボルＡに変換する。復調回路２２は、無線部２１が変換した変調シンボルＡを復調した信号をビット軟判定回路２３に出力する。ビット軟判定回路２３は、入力されたパケットＡの信号に対して軟判定を行いパケットＡの軟判定信号を生成する。誤り訂正復号回路２４は、ビット軟判定回路２３の生成したパケットＡの軟判定信号を誤り訂正復号して得られたパケットＡをパケット記憶回路２５に記憶させる。
　時刻Ｔ２において、無線端末局装置３０ｂ（ノード３）では、誤り訂正符号化回路１１及び送信パケット記憶回路１２に送信すべきパケットＢが入力され、無線端末局装置３０ｂは、無線端末局装置３０ａと同様の手順でパケットＢをＲＦ信号Ｂに変換して、変換されたＲＦ信号Ｂを無線中継局装置４０に送信する。
　無線中継局装置４０において、無線部２１は、アンテナを介してＲＦ信号Ｂを受信し、ＲＦ信号Ａと同様に、復調及び誤り訂正復号により得られたパケットＢをパケット記憶回路２５に記憶させる（ステップＳ２０１）。
　時刻Ｔ３において、無線中継局装置４０では、データ長比較回路４６１が、パケット記憶回路２５からパケットＡ及びパケットＢを読み出し、読み出したパケットＡをパケットＡに対して要求される符号化率ＲＡ（＝２／３）により誤り訂正符号化した後のデータ長ＤＡ（＝ＬＡ／ＲＡ＝１５００ｂｙｔｅ）を算出すると共に、読み出したパケットＢをパケットＢに対して要求される符号化率ＲＢ（＝１／２）により誤り訂正符号化した後のデータ長ＤＢ(＝ＬＢ／ＲＢ＝１４００ｂｙｔｅ)を算出する。
　そして、データ長比較回路４６１は、算出したデータ長ＤＡ及びデータ長ＤＢの差を算出し、ビット連結回路４６５にパケット長調整情報を出力する。このとき、パケット長調整情報には、誤り訂正符号化後のパケットＡ及びパケットＢのデータ長の差分（１００ｂｙｔｅ）を示す情報と、当該差分のデータ長の連結ビットを誤り訂正符号化したパケットＢに付加する指示とが含まれている。
　誤り訂正符号化回路４６２は、パケット記憶回路２５から読み出したパケットＡを、パケットＡに要求される符号化率ＲＡにより誤り訂正符号化して、誤り訂正符号化されたパケットＡをビット連結回路４６４に出力する。誤り訂正符号化回路４６３は、パケット記憶回路２５から読み出したパケットＢを、パケットＢに要求される符号化率ＲＢにより誤り訂正符号化して、誤り訂正符号化されたパケットＢをビット連結回路４６５に出力する。
　ビット連結回路４６４は、誤り訂正符号化回路４６２から入力された誤り訂正符号化されたパケットＡをＮＣ符号化回路２７に出力する。ビット連結回路４６５は、データ長比較回路４６１から入力されたビット連結指示信号に従い、誤り訂正符号化されたパケットＢ（データ長ＤＢ＝１４００ｂｙｔｅ）から１００ｂｙｔｅ長の連結ビットを生成する。更にビット連結回路４６５は、生成した連結ビットを誤り訂正符号化したパケットＢに付加した誤り訂正符号化されたパケットＢ’（データ長ＤＢ’＝１５００ｂｙｔｅ）を生成して、生成されたパケットＢ’をＮＣ符号化回路２７に出力する（ステップＳ２０３）。
　ＮＣ符号化回路２７は、誤り訂正符号化されたパケットＡ及びパケットＢ’に対してＮＣ符号化を行い、ＮＣパケットＣを生成する（ステップＳ２０４）。変調回路２８は、ＮＣ符号化回路２７が生成したＮＣパケットＣを変調して変調パケットＣに変換する（ステップＳ２０５）。無線部２１は、変調回路２８が変換した変調パケットＣをアップコンバートしてＲＦ信号Ｃに変換して、変換されたＲＦ信号Ｃをアンテナを介して無線端末局装置３０ａ、３０ｂに送信する（ステップＳ２０６）。
　無線端末局装置３０ａにおいて、無線部１４は、受信したＲＦ信号Ｃをダウンコンバートして変調パケットＣに変換する。復調回路１５は、無線部１４が変換した変調パケットＣを復調してＮＣパケットＣの信号を生成してビット軟判定回路１６に出力すると共に、変調パケットＣのヘッダ情報及びＮＣパケットＣのデータ長をレプリカパケット生成部３７に出力し、当該ヘッダ情報を誤り訂正復号部３９にも出力する。
　ビット軟判定回路１６は、入力されたＮＣパケットＣの信号に対して軟判定を行いＮＣパケットＣの軟判定信号をＮＣ復号回路１８に出力する。
　レプリカパケット生成部３７は、送信パケット記憶回路１２からパケットＡ（データ長ＬＡ＝１０００ｂｙｔｅ）を読み出し、入力されたヘッダ情報に含まれるパケットＡの符号化率ＲＡ（＝２／３）により読み出したパケットＡを誤り訂正符号化する。また、レプリカパケット生成部３７は、誤り訂正符号化したパケットＡのデータ長ＤＡ（＝１０００／（２／３）＝１５００ｂｙｔｅ）を算出する。
　そして、レプリカパケット生成部３７は、誤り訂正符号化したパケットＡのデータ長ＤＡと、入力されたＮＣパケットＣのデータ長ＤＣ（＝１５００ｂｙｔｅ）とを比較して、データ長ＤＡとデータ長ＤＣとが等しいと判定し、誤り訂正符号化したパケットＡをＮＣ復号回路１８に出力する。
　ＮＣ復号回路１８は、ビット軟判定回路１６から入力されたＮＣパケットＣの軟判定信号に対して、レプリカパケット生成部３７から入力された誤り訂正符号化されたパケットＡを用いてＮＣ復号をして誤り訂正符号化されたパケットＢ’を算出して、誤り訂正符号化されたパケットＢ’をパケット切出し回路３９１及び連結ビット切出し回路３９２に出力する。
　パケット切出し回路３９１は、誤り訂正符号化されたパケットＢ’に含まれた連結ビットを削除して誤り訂正符号化されたパケットＢを軟判定値合成回路３９３に出力する。連結ビット切出し回路３９２は、誤り訂正符号化されたパケットＢ’に含まれた連結ビットを切出して、切出した連結ビットを軟判定値合成回路３９３に出力する。
　軟判定値合成回路３９３は、連結ビット選択ルールに従い、入力された連結ビットそれぞれを、誤り訂正符号化されたパケットＢに含まれるコピー元のビットに合成して得られた誤り訂正符号化パケットＢを誤り訂正復号回路３９４に出力する。誤り訂正復号回路３９４は、軟判定値合成回路３９３から入力された誤り訂正符号化パケットＢに対して誤り訂正復号をしてパケットＢを算出し、算出したパケットＢを上位層などに出力する。
　無線端末局装置３０ｂにおいて、無線部１４は、受信したＲＦ信号Ｃをダウンコンバートして変調シンボルＣに変換する。復調回路１５は、入力された変調シンボルＣを復調して、復調された変調シンボルＣをビット軟判定回路１６に出力する。また、復調回路１５は、変調パケットＣのヘッダ情報、及びＮＣパケットＣのデータ長（ＤＣ＝１５００ｂｙｔｅ）をレプリカパケット生成部３７に出力し、当該ヘッダ情報を誤り訂正復号部３９にも出力する。
　レプリカパケット生成部３７は、入力されたヘッダ情報に含まれる誤り訂正符号化パケットＢの符号化率ＲＢ（＝１／２）により、送信パケット記憶回路１２より読み出したパケットＢに対して誤り訂正符号化を行うと共に、誤り訂正符号化したパケットＢのデータ長ＤＢ（＝７００／（１／２）＝１４００ｂｙｔｅ）を算出する。そして、レプリカパケット生成部３７は、入力されたＮＣパケットＣのデータ長ＤＣ（＝１５００ｂｙｔｅ）と、算出した誤り訂正符号化したパケットＢのデータ長ＤＢ（＝１４００ｂｙｔｅ）とを比較する。誤り訂正符号化したパケットＢのデータ長ＤＢがＮＣパケットＣのデータ長ＤＣより短いと判定すると、レプリカパケット生成部３７は、｜ＤＣ－ＤＢ｜×８個の連結ビットを誤り訂正符号化したパケットＢに付加して、データ長が１５００ｂｙｔｅの誤り訂正符号化パケットＢ’をＮＣ復号回路１８に出力する。
　ＮＣ復号回路１８は、入力されたＮＣパケットＣに対して、入力された誤り訂正符号化パケットＢ’によりＮＣ復号を行い誤り訂正符号化パケットＡを算出して、算出された誤り訂正符号化パケットＡをパケット切出し回路３９１及び連結ビット切出し回路３９２に出力する。パケット切出し回路３９１は、復調回路１５より入力された連結ビット長（ゼロ）に応じて、入力された誤り訂正符号化パケットＡを軟判定値合成回路３９３に出力する。連結ビット切出し回路３９２は、復調回路１５より入力されたヘッダ情報に含まれるパケットＡの連結ビット長（ゼロ）に応じて、付加された連結ビットがないことを示す情報を軟判定値合成回路３９３に出力する。
　軟判定値合成回路３９３は、入力された誤り訂正符号化パケットＡに対して何も合成せずに誤り訂正復号回路３９４に出力する、すなわち、軟判定値合成回路３９３は、入力された誤り訂正符号化パケットＡを誤り訂正復号回路３９４に出力する。誤り訂正復号回路３９４は、軟判定値合成回路３９３から入力された誤り訂正符号化パケットＡに対して誤り訂正復号をしてパケットＡを算出し、算出したパケットＡを上位層などに出力する。
　上述のように、無線通信システム２００は、パケットＡ及びパケットＢの伝送を行う。無線中継局装置４０において、ＮＣ符号化回路２７がパケットＡ及びパケットＢに対してＮＣ符号化を行う前に、誤り訂正符号化部４６においてパケットＡ及びパケットＢそれぞれに誤り訂正符号化を行うようにした。これにより、パケットＡ及びパケットＢに対して異なる符号化率が適用でき、図９Ｂに示したように送信するパケットのデータ長が増加することを抑制し、非効率性を解消することができる。
　また、無線中継局装置４０において、ビット連結回路４６４、４６５は、パケットＡ及びパケットＢをそれぞれに要求される符号化率で誤り訂正符号化した際にデータ長の差が生じる場合、誤り訂正符号化したパケットに含まれるビットをコピーした連結ビットを当該誤り訂正符号化したパケットに付加してデータ長を同一にするようにした。そして、無線端末局装置３０ａ、３０ｂにおいて、誤り訂正復号部３９は、付加された連結ビットを用いて軟判定値合成を行うようにしてダイバーシチ効果を得ることにより、連結ビットを付加された誤り訂正符号化パケットの信頼性を向上させることができる。
　また、本実施形態の無線通信システム２００は、無線端末局装置３０、無線中継局装置４０において選択することができる符号化率が限られている場合、誤り訂正符号化後に連結ビットを付加するという単純な処理でＮＣ符号化するパケットのデータ長を揃えることができる。したがって、第１実施形態の無線通信システム１００のように符号化率が自由に選択できない場合においても有効である。
　なお、本実施形態において、ビット連結回路４６４、４６５は、上述したコピー元ビットの選択方法以外の選択方法を用いてもよい。例えば、無線中継局装置２０（４０）から無線端末局装置１０（３０）への無線伝送において用いられる変調方式が、グレイ配置を用いた１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation；１６値直交振幅変調）以上の直交多値変調の場合、それぞれの変調シンボルにおいて最下位ビットの誤り耐性が低下するので、各変調シンボルの最下位ビットをコピー元ビットとして優先して選択する。具体的には、１６ＱＡＭを用いた場合、変調シンボルを示す２ビットの最下位ビットの誤り耐性が低いので、２ビットごとにコピー元ビットを選択して連結ビットを生成する。更に、ＤＣ＞Ｄ１／２のときは、最下位ビットだけでなく、最上位ビットもコピー元ビットとして選択してもよいし、最下位ビットを複数回コピーするようにしてもよい。
　また、６４ＱＡＭを用いた場合、変調シンボルを示す３ビットの最下位ビットの誤り耐性が低いので、３ビットごとにコピー元ビットを選択して連結ビットを生成する。更に、ＤＣ＞Ｄ１／３のときは、最下位ビットだけでなく、最上位ビット及び中位ビットもコピー元ビットとして選択してもよいし、最下位ビットを複数回コピーするようにしてもよい。
　これにより、誤り耐性の低いビットに対して優先的に冗長性をもたせて、ダイバーシチ効果により信頼性を高めることにより、誤り訂正復号回路３９４における誤り訂正能力を向上させることができる。
　なお、上述の第１実施形態及び第２実施形態において、ネットワーク構成としてＡｌｉｃｅ＆Ｂｏｂトポロジを用いて説明したが、これに限らず、Ｘトポロジ、チェーントポロジなどのネットワーク構成に用いてもよい。この場合、無線端末局装置１０（３０）において、送信したパケットに替えて、受信したネイティブパケット（ＮＣ符号化されていないパケット）を用いて、ネットワーク符号化されたＮＣパケットの復号を行う。
　また、上述の第１実施形態及び第２実施形態を組み合わせて用いてもよい。この場合、第１実施形態において、符号化率設定回路２６１が、誤り訂正符号化後のパケット長に応じて符号化率を変更したが、選択できる符号化率が限られている場合、選択できる符号化率のうち所望の符号化率に近い符号化率を選択して、誤り訂正符号化後に生じるデータ長の差を連結ビットにより揃える。これにより、誤り訂正符号化及び誤り訂正復号に要する回路を小さくすることができる。
　なお、パケットＡ及びパケットＢのデータ長を揃える方法として、パケットＡ，パケットＢそれぞれにおいて、パケットを複数連結させることで、連結後の最終的なデータ長が同一となるようにしてもよい。ネットワーク上には様々なデータ長のパケットが流れるため、複数のパケットを連結させることで、連結されたパケットのデータ長が、統計上、同一データ長に近づいていく。これにより、より多くのパケットを一度に送信することが可能となり、且つ、ネットワーク符号化を行うパケットのデータ長が同一に近づく効果が得られるため、システムスループットを向上させることが可能となる。
　また、上記のパケットを複数連結させる手法と、第１実施形態、第２実施形態によるデータ長の調整を組み合わせて、連結したパケットを誤り訂正符号化した結果のデータ長を揃えるようにしてもよい。
　なお、Quality of Service (QoS)を考慮した場合、QoSクラスが同一のパケットのデータ長はほぼ同一である。そのため、QoSクラスが同一のパケット同士でネットワーク符号化を行うよう無線中継局装置がパケット記憶回路の制御を行ってもよい。これにより、ネットワーク符号化をされるパケット同士のデータ長を揃えることが可能となり、システムスループットが向上する。
　また、上記のQoSによるパケット記憶回路の制御手法と、第１実施形態、第２実施形態によるデータ長の調整を組み合わせて、最終的なデータ長を揃えるようにしてもよい。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等（構成の付加，省略，置換，およびその他の変更）も含まれる。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。
　本発明は、例えば、ネットワークコーディングを適用した無線通信システムに利用される。本発明によれば、パケットの宛先ごとに伝送品質を設定することができ、無線通信システムのスループットを改善することができる。
１０、１０ａ、１０ｂ、３０、３０ａ、３０ｂ…無線端末局装置
１１…誤り訂正符号化回路
１２…送信パケット記憶回路
１３…変調回路
１４…無線部
１５…復調回路
１６…ビット軟判定回路
１７、３７…レプリカパケット生成部
１８…ＮＣ復号回路
１９、３９…誤り訂正復号部
２０、４０…無線中継局装置
２１…無線部
２２…復調回路
２３…ビット軟判定回路
２４…誤り訂正復号回路
２５…パケット記憶回路
２６、４６…誤り訂正符号化部
２７…ＮＣ符号化回路
２８…変調回路
９１、９２…無線端末局装置
９３…無線中継局装置
１００、２００、９００…無線通信システム
１９１…誤り訂正復号回路
２６１…符号化率設定回路
２６２、２６３…誤り訂正符号化回路
３９１…パケット切出し回路
３９２…連結ビット切出し回路
３９３…軟判定値合成回路
３９４…誤り訂正復号回路
４６１…データ長比較回路
４６２、４６３…誤り訂正符号化回路
４６４、４６５…ビット連結回路

Claims (16)

  1. 　それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置であって、
    　前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成する誤り訂正符号化部と、
    　誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成するネットワーク符号化回路と、
    　前記ネットワーク符号化パケットを前記複数の無線端末局装置に送信する送信回路と
    　を備える無線中継局装置。
  2. 　前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される符号化率により誤り訂正符号化をした場合のパケット長を算出し、算出したパケット長が短いパケットに対応する符号化率を低くして、誤り訂正符号化された前記第１パケットと、誤り訂正符号化された前記第２パケットとが同じパケット長となる誤り訂正符号化を行う
    　請求項１に記載の無線中継局装置。
  3. 　前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれを誤り訂正符号化した際にデータ長に差が生じる場合、データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに含まれるビットをコピーした連結ビットを生成し、該連結ビットを前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに付加して前記第１パケット及び前記第２パケットの誤り訂正符号化したデータ長を同一にする
    　請求項１又は請求項２に記載の無線中継局装置。
  4. 　前記無線中継局装置から前記複数の無線端末局装置への無線伝送に直交多値変調を用いる場合、前記誤り訂正符号化部は、前記直交多値変調により生成される変調シンボルを構成するビットのうちの最下位ビットを前記連結ビットのコピー元のビットとして優先して選択する
    　請求項３に記載の無線中継局装置。
  5. 　前記誤り訂正符号化部は、前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケット中の予め決められた位置にまとめて前記連結ビットを配置する
    　請求項３または請求項４に記載の無線中継局装置。
  6. 　前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットの隣接した位置に該コピー元ビットからコピーした前記連結ビットを構成する各ビットを配置する
    　請求項３または請求項４に記載の無線中継局装置。
  7. 　前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットから一定のビット間隔を隔てた位置に前記連結ビットを構成する各ビットを配置する
    　請求項３または請求項４に記載の無線中継局装置。
  8. 　それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置を具備する無線通信システムであって、
    　前記無線中継局装置は、
    　前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成する誤り訂正符号化部と、
    　誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成するネットワーク符号化回路と、
    　前記ネットワーク符号化パケットを前記複数の無線端末局装置に送信する送信回路と
    　を備え、
    　前記複数の無線端末局装置のうち、前記第１パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置と、
    　前記複数の無線端末局装置のうち、前記第２パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置それぞれは、
    　前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化回路と、
    　受信した前記ネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された前記第３パケットによりネットワーク復号して、復号パケットを生成するネットワーク復号回路と、
    　前記復号パケットに対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と
    　を備える無線通信システム。
  9. 　前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される符号化率により誤り訂正符号化をした場合のパケット長を算出し、算出したパケット長が短いパケットに対応する符号化率を低くして、誤り訂正符号化された前記第１パケットと、誤り訂正符号化された前記第２パケットとが同じパケット長となる誤り訂正符号化を行う
    　請求項８に記載の無線通信システム。
  10. 　前記誤り訂正符号化部は、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれを誤り訂正符号化した際にデータ長に差が生じる場合、データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに含まれるビットをコピーした連結ビットを生成し、該連結ビットを前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットに付加して前記第１パケット及び前記第２パケットの誤り訂正符号化したデータ長を同一にし、
    　前記誤り訂正復号部は、前記復号パケットより前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケット及び前記連結ビットを切出し、前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケットと前記連結ビットとを軟判定値合成して誤り訂正復号する
    　請求項８又は請求項９に記載の無線通信システム。
  11. 　前記無線中継局装置から前記複数の無線端末局装置への無線伝送に直交多値変調を用いる場合、前記誤り訂正符号化部は、前記直交多値変調により生成される変調シンボルを構成するビットのうちの最下位ビットを前記連結ビットのコピー元のビットとして優先して選択する
    　請求項１０に記載の無線通信システム。
  12. 　前記誤り訂正符号化部は、前記データ長が短い誤り訂正符号化されたパケット中の予め決められた位置にまとめて前記連結ビットを配置する
    　請求項１０または請求項１１に記載の無線通信システム。
  13. 　前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットの隣接した位置に該コピー元ビットからコピーした前記連結ビットを構成する各ビットを配置する
    　請求項１０または請求項１１に記載の無線通信システム。
  14. 　前記誤り訂正符号化部は、前記連結ビットを構成する各ビットのコピー元ビットから一定のビット間隔を隔てた位置に前記連結ビットを構成する各ビットを配置する
    　請求項１０または請求項１１に記載の無線通信システム。
  15. 　それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置を具備する無線通信システムにおける無線端末局装置であって、
    　前記無線中継局装置が、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成し、誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行い生成したネットワーク符号化パケットを受信する受信回路と、
    　前記第１パケット又は前記第２パケットのいずれか一方と同一の第３パケットを記憶している記憶回路と、
    　前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う誤り訂正符号化回路と、
    　受信した前記ネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された前記第３パケットによりネットワーク復号して、復号パケットを生成するネットワーク復号回路と、
    　前記復号パケットに対して誤り訂正復号を行う誤り訂正復号部と
    　を備える無線端末局装置。
  16. 　それぞれ異なる第１パケット及び第２パケットを複数の無線端末局装置に送信する無線中継局装置を具備する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    　前記無線中継局装置の誤り訂正符号化部が、前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに対して要求される通信品質に応じて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれに用いる符号化率を選択し、選択した符号化率を用いて前記第１パケット及び前記第２パケットそれぞれから同じデータ長の誤り訂正符号化されたパケットを生成する過程と、
    　前記無線中継局装置のネットワーク符号化回路が、誤り訂正符号化された前記第１パケット及び前記第２パケットに対してネットワーク符号化を行ってネットワーク符号化パケットを生成する過程と、
    　前記無線中継局装置の送信回路が、前記ネットワーク符号化パケットを前記複数の無線端末局装置に送信する過程と、
    　前記複数の無線端末局装置のうち、前記第１パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置の誤り訂正符号化回路が、記憶されている前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う過程と、
    　前記複数の無線端末局装置のうち、前記第２パケットと同一の第３パケットを記憶回路に記憶している無線端末局装置の誤り訂正符号化回路が、記憶されている前記第３パケットに対して誤り訂正符号化を行う過程と、
    　前記複数の無線端末局装置のネットワーク復号回路が、受信した前記ネットワーク符号化パケットを、誤り訂正符号化された前記第３パケットによりネットワーク復号して、復号パケットを生成する過程と、
    　前記複数の無線端末局装置の誤り訂正復号部が、前記復号パケットに対して誤り訂正復号を行う過程と
    　を備える無線通信方法。
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