セルラ通信に適した適応Amplify-and-Forward型リレー伝送法

摘要

近年，リレー伝送が高速無線伝送を広カバレッジで実現するための技術として注目を集めている．筆者らは先に，伝送遅延時間が小さい特徴を有するAmplify-and-Fomrd（AF）型リレー伝送をセルラ通信に適用する場合を考え，このとき課題となる他セル干渉の増幅とリレー伝送を行うことによる周波数利用効率損の課題を軽減する適応AF 型リレー伝送法を提案した．提案法は，端末と基地局問および端末と各リレー局間のパスロスの大きさに基づいて2段階でリレー伝送を適用するかどうか，およびリレー伝送を行う場合どのリレー局を用いるかを適応選択することにより，上記課題によるスループットとカバレッジの劣化を軽減する．本稿では，提案法のスループット増大効果を，リレー局選択しきい値とリレー局における送受信アンテナビーム幅をパラメータにして評価する．シミュレーション結果より，リレー局の指向性ビーム送信が他セル干渉抑圧に有効であることを示し，提案法は，半値角35°の送信アンテナを用いるリレー局を1セル当たり6局配置したときに，セル端5%点でのユーザスループットを従来のAF 型リレー伝送法およびリレー伝送無しの場合に比較してそれぞれ約3.8倍，40 倍に増大できることを示す．さらに，従来のAF 型リレー伝送法は他セル干渉増幅により平均ユーザスループットがリレー伝送無しの場合から大幅に劣化するものの，提案AF 型リレー伝送法は，リレー伝送無しの場合に比較して平均ユーザスループットも約1.4 倍に増大できることを示す．%This paper presents an adaptive amplify-and-forward (AF)-type relaying method for the uplink in a cellular system in order to avoid unnecessary inter-cell interference enhancement and bandwidth reduction due to transmission relaying. The method adaptively selects the active relay stations (RSs) based on the path loss between each mobile terminal and the base station (BS) and that between each RS. In the paper, the throughput enhancement by using the proposed method especially for the user at cell edge is evaluated with the relay selection thresholds and beam width of the antennas of the RS as parameters. The computer simulations show that the use of directive antenna at RS transmitter very effective in reducing the other cell interference and the proposed method achieves approximately 40 times and 3.8 times higher cell edge throughput than the case without relaying and that with conventional AF-type relaying, respectively, assuming six RSs per cell. At the same time, the proposed method increases the average throughput by approximately 1.4 times compared to the case without relaying.