(57)【要約】      （修正有）【課題】チャンネルの変化による高速広帯域伝送システムの性能低下を防止することができる交互配列された周波数分割二重化方法を提供する。【解決手段】システムの周波数帯域を隣接チャンネル間のチャンネル特性の類似性を確保するために複数個の周波数チャンネルに区分する段階と、前記区分された複数個の各周波数チャンネルに送信チャンネルと、受信チャンネルを交互に割り当てる段階を含み、受信周波数チャンネルから送信周波数チャンネルのフィードバック情報を予測することができるように構成し、これにより、時間変化多重経路チャンネル環境下で、チャンネルの変化によるフィードバック情報の変化を伝送効率の浪費なしに送信端で容易に予測することができ、チャンネルの変化によるシステム性能の減衰を防止することができる。【選択図】      図４
2004328017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重化通信システムに適用される周波数分割二重化方法において、
システムの周波数帯域を隣接チャンネル間のチャンネル特性の類似性を確保するために複数個の周波数チャンネルに区分する段階と、
前記区分された複数個の各周波数チャンネルに送信チャンネルと受信チャンネルを交互に割り当てる段階を含み、受信周波数チャンネルから送信周波数チャンネルのフィードバック情報を予測することを特徴とする交互配列された周波数分割二重化方法。
【請求項２】
フィードバック情報の予測は、下記の関数ｆで表現されることを特徴とする請求項１記載の交互配列された周波数分割二重化方法。
【数１】
2004328017.tif 000006
上記で関数右辺のＩｋは、ｋ番目の周波数チャンネルのフィードバック情報、Ｎは分割された周波数チャンネルの数を示す。
【請求項３】
フィードバック情報の予測は、下記の関数ｆで表現されることを特徴とする請求項１記載の交互配列された周波数分割二重化方法．
【数２】
2004328017.tif 000007
上記で関数右辺のＩｋは、ｋ番目の周波数チャンネルのフィードバック情報、Ｎは分割された周波数チャンネルの数を示す。
【請求項４】
フィードバック情報の予測は、下記の式で表現される線形補間法を利用することを特徴とする請求項１記載の交互配列された周波数分割二重化方法。
【数３】
2004328017.tif 000008
上記の式でｈｋは、ｋ番目の周波数チャンネルのフィードバック情報であってチャンネル利得を示す。
【請求項５】
二重化通信システムは、ＯＦＤＭシステムを含むことを特徴とする請求項１記載の交互配列された周波数分割二重化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、二重化通信システムに適用される周波数分割二重化方法であって、より詳くは、周波数効率及び伝送電力効率の低下なしに時間変化多重チャンネルの環境下で、フィードバック情報の変化を早い時間に送信端で予測することができるようにし、早い時間変化多重経路チャンネルの環境下で、チャンネルの変化による高速広帯域伝送システムの性能低下を防止することができる交互配列された周波数分割二重化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、通信システムは単方向通信ではなく送信と受信を遂行する二重化通信を支援することが要求される。なお、時間変化多重経路下で、高速広帯域伝送を支援するためには、制限された周波数帯域を効率的に利用しなければならなく、伝送電力の効率性も高めなければならない。このような伝送効率を向上させるためには、受信端の受信信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）又はチャンネルの情報等をフィードバック情報として送信端に知らせ、これを利用して適切に処理した後、データを伝送して伝送効率を高めるシステムが活発に研究されている。このようなフィードバック情報を利用する二重化通信システムで頻用される二重化方式としては、周波数分割二重化方式と時間分割二重化方式がある。
【０００３】
周波数分割二重化方式は、図１に示すように、全体システムの周波数帯域を連続する２個の周波数チャンネルに分けて、一方は送信に、他方は受信に使用する二重化方式である。このような周波数分割方式は、一般的に広帯域システムにおいてはチャンネルのコヒーレント（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）周波数帯域がシステムの周波数帯域よりかなり小さいため、送信チャンネルと受信チャンネルとの間の相違するチャンネル特性の差異によって受信チャンネルでフィードバック情報を予測することができなくなる。従って、別途のフィードバックチャンネルを装置しフィードバック情報を伝送することが要求される。このような別途のフィードバックチャンネルは、時間軸において常時存在するので、たとえ時間変化多重経路下でチャンネル特性の変化によってフィードバック情報が変化しても、このような情報の変化を常時送信端に知らせることができる。しかし、別途のフィードバックチャンネルを利用することによって、周波数効率と伝送電力の浪費を誘発し伝送効率を低下せしめる問題点を有している。
【０００４】
時間分割二重化方式は、図２に示すように、全体システム周波数帯域を送受信に全部使用する代わりに、時間軸でスロット（ｓｌｏｔ）を利用して送信と受信を遂行する。従って、送信端はデータを受信する際、適切な方法を利用すれば必要なフィードバック情報を受信スロットから予測するこができる。
【０００５】
従って、別途のフィードバックチャンネルを利用しなくてもフィードバック情報を送信端から予測することができるので、周波数分割二重化方式で発生する伝送効率の減少は発生しない。しかし、時間軸で受信スロットが不連続的に受信されることによって、時間変化多重経路下でチャンネルの特性変化によるフィードバック情報の変化を送信端に知らせることができないことによって、システム性能の低下を誘発する問題点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであり、二重化通信システムで周波数効率及び伝送電力効率の低下なしに時間変化多重チャンネル環境下でフィードバック情報の変化を早い時間に送信端から予測することができるようにする交互配列された周波数分割二重化方式を提案することによって、早い時間変化多重経路チャンネル環境下でチャンネルの変化による高速広帯域伝送システムの性能低下を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を達成するための手段】
前記目的を達成するための本発明の交互配列された周波数分割二重化方法は、システムの周波数帯域を隣接チャンネル間のチャンネル特性の類似性を確保するために複数個の周波数チャンネルに区分する段階と、前記区分された複数個の各周波数チャンネルに送信チャンネルと受信チャンネルを交互に割り当てる段階を含む周波数分割二重化方法を含む。
【０００８】
本発明の周波数分割二重化方法は、システムの周波数帯域を多数個の周波数チャンネルに分けて、隣接チャンネル間のチャンネル特性の類似性を確保し、送受信チャンネルを交互配列された形態で割り当て、隣接受信チャンネルの特徴が送信チャンネルの特徴と類似する点を利用して別途のフィードバックチャンネルの導入なしにもチャンネルの変化によるフィードバック情報を容易に予測することができるようにする。なお、フィードバックチャンネルを使用しないことによって、時間分割二重化方式の長所である高い周波数効率及び伝送電力効率を保持し、時間変化多重経路チャンネル下でもフィードバック情報を容易に予測することができるようにする。
【０００９】
前記構成の本発明による二重化方法は、ＯＦＤＭシステムのみならずフィードバック情報を利用する一般的な二重化通信システムにも適用が可能であり、フィードバック情報の種類とは関係なく適用することができる。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による交互配列された周波数分割二重化方式について詳細に説明する。
【００１１】
本発明は、前記のように、フィードバック情報を送信端で利用し伝送効率を高める技術を採択した二重化通信システムで時間変化多重経路チャンネルに対する強靭性を確保する二重化方式を開示する。
【００１２】
フィードバック情報を送信端に知らせるための方法としては、図１で与えられた周波数分割二重化方式のように、別途のフィードバックチャンネルを利用する方法と、図２で与えられた時間分割二重化方式での受信スロットでフィードバック情報を予測する方法がある。しかし、周波数分割二重化方式で別途のフィードバックチャンネルを利用する方式は、伝送効率の浪費を発生させ、時間分割二重化方式での受信スロットでフィードバック情報を予測する方法は、時間変化多重経路チャンネル下でシステムの性能低下を引き起す問題がある。
【００１３】
本発明の交互配列された周波数分割二重化方式は、図３のように全体システムの周波数を複数個の小さい周波数帯域、△ｆを有するＮ個の周波数チャンネルに分ける段階を含む。一般的に、周波数領域から見ると全体システム周波数帯域は周波数の選択的フェージング（ｆａｄｉｎｇ）と特徴付けることができ、交互配列された周波数分割二重化方式は、このような全体システム周波数帯域を複数個の周波数チャンネルに分けることによって、各周波数チャンネル内では周波数が平坦なフェージングの特徴を有するように作製することができる。なお、分けられた周波数チャンネルの数Ｎを増加させて隣接周波数チャンネル間の特性の類似性を確保することができる。即ち、図３に示すように、交互配列された周波数分割二重化方式は、多数の周波数チャンネルＮに分けられた周波数チャンネルで隣接周波数チャンネルが類似な特性を有する点に着眼して、図４に示すように、偶数周波数チャンネルには送信を割り当て、奇数周波数チャンネルには受信を割り当て（反対に偶数周波数チャンネルには受信を割り当て、奇数周波数チャンネルには送信を割り当てる場合においても同様に適用）て、受信周波数チャンネルから送信周波数チャンネルのフィードバック情報を容易に予測することができるようにする。このような受信周波数チャンネルからの送信周波数チャンネルのフィードバック情報の予測に対する一般的な表現は、次の数４及び数５のように与えられることができる。
【００１４】
【数４】
2004328017.tif 000003
【００１５】
【数５】
2004328017.tif 000004
前記でＩｋは、ｋ番目の周波数チャンネルのフィードバック情報であり、ｆ（）は受信周波数チャンネル情報を利用して送信周波数チャンネル情報を求める予測関数を表す。
【００１６】
以下、本発明の周波数分割二重化方法の好ましい適用例として、多数個の周波数チャンネルを使用する直交周波数分割多重化（以下、ＯＦＤＭ）伝送方式を使用したシステムを例にする。さらに、伝送効率を高めるためにフィードバック情報を利用する技術として、Ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌ  Ｓｐａｃｅ−Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ（以下、ＳＳＣＴＤと略記する）の性能を比較することにする。
【００１７】
前記ＳＳＣＴＤは、前記ＯＦＤＭシステムで性能を向上させるために各各の副チャンネル利得をフィードバック情報として使用するＭ個の伝送アンテナの中最も大きい利得を有するアンテナを選択して伝送する送信ダイバーシチ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）技術の一つである。
【００１８】
本発明の性能を比較するために時間分割二重化方式に基づくＳＳＣＴＤを適用したＯＦＤＭ（以下、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＴＤＤとする）システムと、本発明の交互配列された周波数分割二重化方式に基づくＳＳＣＴＤを適用したＯＦＤＭ  （以下、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＩＦＤＤとする）システムを例にする。ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＴＤＤでは、フィードバック情報の予測と伝送間の時間差がスロットの最後の時間と伝送時間の差異で与えられる反面、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＩＦＤＤでは、二つの時間の差異が常に１個のシンボル間隔で固定される。これは時間変化多重経路チャンネル環境下でフィードバック情報の変化を早く予測することができることを意味する。なお、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＩＦＤＤシステムで伝送チャンネルのフィードバック情報を予測するために前記数学式１で与えられた多様な方法の予測関数、ｆ（  ）を使用することができるが、システムの具現の時、複雑性を減少させるために好ましくは、下記の数６で与えられた簡単な線形補間法を利用することができる。
【００１９】
【数６】
2004328017.tif 000005
ここで、ｈｋはフィードバック情報としてチャンネルの利得を示す。
【００２０】
図５は、前記本発明の周波数分割二重化方法を適用したＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＩＦＤＤシステムと既存の方式を適用したＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＴＤＤシステムのビットエラー率（ＢＥＲ）を模擬実験した結果を示している。前記実験では、１２８個の副搬送波を使用するＯＦＤＭシステムが仮定された。また、時間不変多重経路チャンネルと時間変化多重経路チャンネルを表すために、各々０ｋｍと２５０ｋｍの移動速度を有する端末機に対応されるドップラー（Ｄｏｐｐｌｅｒ）周波数を有するＣＯＳＴ２５９チャンネルモデルが導入された。なお、他の二重化方法の適用による影響を調べるために、時間と周波数同期は完璧であり、フィードバック情報、ｈｋの完璧な予測も可能であると仮定して、送受信スロットの長さは各々５０  ＯＦＤＭシンボルに仮定した。
【００２１】
図５によれば、時間不変多重経路チャンネル環境下では、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＴＤＤとＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＩＦＤＤシステムが類似なビットエラー率性能を示す。しかし、使用されるチャンネルが早く変化する時間変化多重経路チャンネルである場合には、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＴＤＤのビットエラー率は大きく性能の低下をもたらすが、ＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤ／ＩＦＤＤのビットエラー率は時間不変多重経路チャンネル環境下におけるビットエラー率性能とほぼ同一の性能を示している。このようにフィードバック情報を利用する二重化通信システムにおいて、本発明の交互配列された周波数分割二重化方式（ＩＦＤＤ）を使用する場合、時間可変多重経路チャンネルによるフィードバック情報の変化を送信端で追加の伝送効率の浪費なしに早く予測することによって、時間変化多重経路チャンネル下で強靭なシステムを支援することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、時間変化多重経路チャンネル環境下でチャンネルの変化によるフィードバック情報の変化を伝送効率の浪費なしに送信端で容易に予測することができ、チャンネルの変化によるシステム性能の減衰を防止することができる。
【００２３】
なお、本発明の周波数分割二重化方法は、ＯＦＤＭシステムのみならずフィードバック情報を利用する一般的な二重化通信システムでも適用が可能でフィードバック情報の種類とは関係なしに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２個の連続された送受信周波数チャンネルを有する二重通信システムにおける周波数分割二重化方式（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：  ＦＤＤ）の概念図である。
【図２】４個のスロットと１個の周波数チャンネルを有する二重通信システムにおける時間分割二重化方式（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：  ＴＤＤ）の概念図である。
【図３】隣接周波数チャンネル間の特性の類似性を確保する周波数チャンネル分割の概念図である。
【図４】Ｎ個の周波数チャンネルを有する二重通信システムにおける本発明を適用した交互配列された周波数分割二重化方式（Ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘｉｎｇ：  ＩＦＤＤ）の概念図である。
【図５】本発明を適用したＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤシステムと一般的な時間分割二重化方式を利用するＯＦＤＭ  ＳＳＣＴＤシステムのビットエラー率を受信器の移動速度によって示したグラフである。
【符号の説明】
△ｆ  周波数帯域
【図１】
2004328017.tif 000009
【図２】
2004328017.tif 000010
【図３】
2004328017.tif 000011
【図４】
2004328017.tif 000012
【図５】
2004328017.tif 000013