(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側のＮ個の送信アンテナ及び受信側のＭ個の受信アンテナを利用してデータを送受信し、各送信アンテナがＬ個のサブキャリアを利用してデータを送信し、前記Ｎ、Ｍが自然数であるＨＡＲＱ方法であって、
送信データをＮ個のデータストリームに変換し、かつ各データストリームをＬ個のサブデータストリームに変換し、送信側及び受信側において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアを該Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに対応的に割り当て、Ｎ個の送信アンテナから送信するステップＩと、
送信アンテナから送信され該Ｍ個の受信アンテナにより受信されたデータを、該予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、ステップＩにおけるＮ個のデータストリームに復元し、さらに各データストリームが正しく受信されたか否かを検出し、かつ、送信側へ応答情報をフィードバックするステップIIと、
送信側が、該応答情報に基づいて、新たなデータを送信、或いは再送するステップIIIと
を含み、
前記ステップIIにおいて、
前記応答情報は、データストリームが正しく受信されたことを示す肯定応答信号又はデータストリームが正しく受信されなかったことを示す否定応答信号と、更新されたサブキャリア割当テーブルとを含み、
該更新されたサブキャリア割当テーブルは、前記Ｎ×Ｌ個のサブキャリアにおける等価チャネルゲイン及び前記Ｎ個のデータストリームのエラー特性に基づいて、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは、平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則により得られることを特徴とするＨＡＲＱ方法。
【請求項２】
前記ステップIIIにおいて、
正しく受信されなかったデータストリームが存在する場合は、応答情報の中の更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、正しく受信されなかったデータストリームを再送し、
Ｎ個のデータストリームがすべて正しく受信された場合は、応答情報の中の更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、新たなデータを送信することを特徴とする請求項１に記載のＨＡＲＱ方法。
【請求項３】
ステップIIIにおいて、
正しく受信されなかったデータストリームが存在する場合は、応答情報の中の更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、正しく受信されなかったデータストリームを再送し、
Ｎ個のデータストリームがすべて正しく受信された場合は、前回のデータ送信プロセスにおけるサブキャリア割当テーブルに基づいて、新たなデータを送信し、該前回のデータ送信プロセスは最初のデータ送信プロセス或いはデータ再送プロセスであることを特徴とする請求項１に記載のＨＡＲＱ方法。
【請求項４】
前記送信側と受信側において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルは、同一のデータストリームから変換されたL個のサブデータストリームが同一の送信アンテナのＬ個のサブキャリアによって送信されることを示すか、又は、前記送信側と受信側において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルは、同一のデータストリームから変換されたL個のサブデータストリームが異なる送信アンテナのＬ個のサブキャリアによって送信されることを示すことを特徴とする請求項２又は３に記載のＨＡＲＱ方法。
【請求項５】
前記同一の送信アンテナのＬ個のサブキャリアにおいて、
同数の隣接する又は隣接しないサブキャリアが前記サブキャリアグループにそれぞれ分けられていることを特徴とする請求項４に記載のＨＡＲＱ方法。
【請求項６】
データ再送プロセスにおいて、
正しく受信されなかったデータストリームのみを再送し、かつアイドルのサブキャリアを利用して新たなデータを送信するか、
又は、該Ｎ個のデータストリームのすべてを再送することを特徴とする請求項５に記載のＨＡＲＱ方法。
【請求項７】
一回のデータ再送プロセスにおいて、
送信側のデータ再送及び受信側のデータ復元に用いられるサブキャリア割当テーブルが同一であることを特徴とする請求項６に記載のＨＡＲＱ方法。
【請求項８】
Ｎ個の送信アンテナを有する送信機と、Ｍ個の受信アンテナを有する受信機とを備え、各送信アンテナがＬ個のサブキャリアを利用してデータを送信し、前記Ｎ、Ｍが自然数であるＨＡＲＱシステムであって、
前記送信機は、送信データをＮ個のデータストリームに変換し、かつ各データストリームをＬ個のサブデータストリームに変換し、さらに送信機と受信機において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアを前記Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに対応的に割り当て、Ｎ個の送信アンテナを利用して送信し、
該送信機は、受信機からフィードバックされた応答情報に基づいて、新たな情報を送信、或いは再送し、
該受信機は、送信アンテナから送信され前記Ｍ個の受信アンテナにより受信されたデータを、前記予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ個のデータストリームに復元し、さらに各データストリームが正しく受信されたか否かを検出し、かつ、送信側へ応答情報をフィードバックし、そのうち
該応答情報は、データストリームが正しく受信されたことを示す肯定応答信号、データストリームが正しく受信されなかったことを示す否定応答信号、及び更新されたサブキャリア割当テーブルを含み、
前記更新されたサブキャリア割当テーブルは、
前記Ｎ×Ｌ個サブキャリアにおける等価チャネルゲイン及び前記Ｎ個のデータストリームのエラー特性に基づいて、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは、平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則により得られることを特徴とするＨＡＲＱシステム。
【請求項９】
前記送信機は、
送信データを並列するＮ個のサブデータに変換する直列/並列変換部と、
並列する該Ｎ個のサブデータに対して、それぞれ巡回冗長検査、符号化、変調を行うことにより、それぞれ並列するＮ個のデータストリームを形成するＮ個の並列するデータストリーム部と、
並列する前記Ｎ個のデータストリームのそれぞれに対して直列/並列変換を行って、Ｌ個のサブデータストリームに変換し、計Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームを形成し、さらにサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアを該Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに割り当てるサブキャリア割当部と、
前記Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに対して、逆高速フーリエ変換、サイクリックプレフィックスの付与を行い、Ｎ個の送信アンテナからそれぞれ送信するＮ個の並列する送信部と
を備えることを特徴とする請求項８に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１０】
前記サブキャリア割当部は、並列するＮ個の直列/並列変換ユニットと、一つの割当ユニットとを有し、
該直列/並列変換ユニットは、前記並列するＮ個のデータストリーム中の１つに対して直列/並列変換を行って、Ｌ個のサブデータストリームに変換し、
前記割当ユニットは、サブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアを前記Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに割り当てることを特徴とする請求項９に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１１】
前記サブキャリア割当部は、サブキャリア割当テーブルに基づいて、同一データストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームを１つの送信部に送信するか、又は、前記サブキャリア割当部は、サブキャリア割当テーブルに基づいて、同一データストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームを異なる送信部へ送信することを特徴とする請求項１０に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１２】
前記サブキャリア割当部において、
正しく受信されなかったデータストリームが存在する場合は、応答情報における更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、正しく受信されなかったデータストリームを再送し、
Ｎ個のデータストリームがすべて正しく受信された場合は、応答情報における更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、新たなデータを送信することを特徴とする請求項１１に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１３】
前記サブキャリア割当部において、
正しく受信されなかったデータストリームが存在する場合は、応答情報における更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、正しく受信されなかったデータストリームを再送し、
Ｎ個のデータストリームがすべて正しく受信された場合は、前回のデータ送信プロセスにおけるサブキャリア割当テーブルに基づいて新たなデータを送信し、該前回のデータ送信プロセスは最初のデータ送信プロセス或いはデータ再送プロセスであることを特徴とする請求項１１に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１４】
前記受信機は、
Ｍ個の並列する受信部、信号分離部、割当テーブル作成部、Ｎ個の並列するデータ復元部、及び並列/直列変換部を備え、
Ｍ個の並列する受信部は、前記Ｎ個の送信アンテナからのデータに対して、サイクリックプレフィックスを除去し、高速フーリエ変換を行うことにより、周波数領域信号を形成し、
前記信号分離部は、Ｖ−ＢＬＡＳＴ伝送アルゴリズムに基づいて、受信部の出力信号を分離することにより、Ｎ×Ｌ個のシンボルを取得し、
前記割当テーブル作成部は、サブキャリア割当テーブルに基づいて、前記Ｎ×Ｌ個のシンボルを前記Ｎ個のデータストリームに復元し、かつデータ復元部の出力に基づいて、更新されたサブキャリア割当テーブルを取得し、このうち、最初のデータ送信又は現在のデータ再送プロセスにおいて、送信機のデータストリーム送信及び受信機のデータストリーム復元に用いられるサブキャリア割当テーブルは同一であり、
前記割当テーブル作成部は、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアにおける等価チャネルゲイン及び前記Ｎ個のデータストリームのエラー特性に基づいて、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは、平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則により、更新されたサブキャリア割当テーブルを取得し、
Ｎ個の並列するデータ復元部は、割当テーブル作成部から出力されたデータストリームを復調、コンバイニング、復号化、巡回冗長検査検出を行うことにより、該Ｎ個のデータストリームの復号化結果及び巡回冗長検査検出結果を取得し、このうち、前記復号化結果はデータストリームのエラー特性を含み、前記巡回冗長検査検出結果は肯定又は否定応答信号に対応し、
並列/直列変換部は、該Ｎ個の並列するデータ復元部から出力された該Ｎ個のデータストリームの復号化結果に対して並列/直列変換を行うことにより、前記送信機が送信したデータを取得し、
そのうち、前記受信機は、前記更新されたサブキャリア割当テーブル、及び前記Ｎ個のデータストリームの巡回冗長検査検出結果に対応する肯定又は否定応答信号を応答情報として送信機にフィードバックすることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１５】
前記割当テーブル作成部は、
データストリーム復元ユニット、取得ユニット、及びサブキャリア割当テーブル作成ユニットを含み、
該データストリーム復元ユニットは、サブキャリア割当テーブル作成ユニットにおけるサブキャリア割当テーブルに基づいて、前記Ｎ×Ｌ個のシンボルを前記Ｎ個のデータストリームに復元し、
前記取得ユニットは、データ復元部から出力されたデータストリームの復号化結果に基づいて、前記Ｎ個のデータストリームのエラー特性を取得し、かつ、送信アンテナと受信アンテナ間のチャネルマトリックスに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアの等価チャネルゲインを取得し、
前記サブキャリア割当テーブル作成ユニットは、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは、平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則に応じて、更新されたサブキャリア割当テーブルを取得する請求項１４に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１６】
前記データ復元部は、
復調ユニット、最大比合成ユニット、メモリ、復号化ユニット、及び巡回冗長検査検出ユニットを含み、このうち、前記Ｎ個のデータ復元部が前記Ｎ個のデータストリームとそれぞれ対応し、
復調ユニットは、前記割当テーブル作成部から出力されたデータストリームを復調することにより、前記データストリームの復調結果を取得し、
前記最大比合成ユニットは、復調ユニットからのデータストリームの復調結果に対して判断を行い、最初に送信されたデータストリームであると判断された場合、直接メモリに出力し、いかなる処理もせずにコンバイニング結果として、復号化ユニットに出力し、再送されたデータストリームであると判断された場合、該復調後のデータストリームをメモリに出力するとともに、該メモリにおいて異なる時点に受信した前記データストリームの複数のコピーをコンバイニングし、コンバイニング結果として復号化ユニットへ出力し、
前記復号化ユニットは、前記最大比合成ユニットから出力されたコンバイニング結果に対して復号化を行うことにより、該データストリームの復号化結果を取得し、さらに巡回冗長検査検出ユニットと前記割当テーブル作成部とに出力し、
前記巡回冗長検査検出ユニットは、復号化ユニットから出力された前記データストリームの復号化結果に対して、巡回冗長検査検出を行うことにより、前記データストリームの巡回冗長検査検出結果を取得し、さらに前記並列/直列変換部へ出力することを特徴とする請求項１５に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１７】
前記割当テーブル作成部は、
同一の送信アンテナにおけるＬ個のサブキャリアに対して、同数の隣接する又は隣接しないサブキャリアをそれぞれサブキャリアグループに分けることを特徴とする請求項１６に記載のＨＡＲＱシステム。
【請求項１８】
前記送信機は、データ再送プロセスにおいて、
正しく受信されなかったデータストリームを再送し、さらにアイドルサブキャリアを利用して新たなデータを送信するか、又は、前記Ｎ個のデータストリームのすべてを再送することを特徴とする請求項１７に記載のＨＡＲＱシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信方法及びシステムに係り、特にマルチキャリアマルチアンテナシステムにおいて、空間、時間と周波数ダイバーシティを採用するＨＡＲＱの通信方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代移動通信が提供できるデータ伝送レートは、１００Ｍｂｉｔ／ｓに達し、さらにそれを超えようとしている。その技術がサポート可能なサービス範囲は、音声からマルチメディアサービスに至り、リアルタイムストリーミングメディアサービスを含む。さらに、次世代移動通信において、データ伝送レートは、これらのサービスが要求する速度によって、ダイナミックに調整することができる。また、次世代通信は、低コストであるという特徴を備えている。したがって、有限なスペクトラム資源により、高速かつ大容量を実現するためには、周波数利用効率のきわめて高い技術が必要とされる。
【０００３】
空間資源を充分に開発できるＭＩＭＯ(multiple input multiple output)技術は、複数のアンテナを利用してＭＴＭＲ（multitransmitting and multireceiving）実現可能としたので、スペクトラム資源とアンテナ送信パワーを増加しなくても、チャネル容量を数倍に向上させることができる。マルチキャリア伝送技術としての直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術において、キャリア間が相互に直交しているため、スペクトラム資源を効率的に利用でき、また、全体の帯域幅をいくつかのナローバンドサブキャリアに分割することにより、周波数選択性フェージングを効率的に防止することに用いることができる。したがって、両者を充分に結合させて次世代移動通信のデータ通信を実現することは、現在の趨勢となっている。
【０００４】
データ通信において信頼性のある伝送を実現する方法として、現在、ＦＥＣ、ＡＲＱ、及びこの両者を結合したＨＡＲＱの３種類の基本的な方法がある。このうち、ＨＡＲＱが最高の信頼性とスループット性能を有する。
【０００５】
ＨＡＲＱは、さらにＨＡＲＱ−Ｉ、ＨＡＲＱ−II、ＨＡＲＱ−IIIの３種類に分類できる。このうち、ＨＡＲＱ−IIとＨＡＲＱ−IIIは、それぞれ符号化とダイバーシティ合成を利用することにより、一定の符号化とダイバーシティゲインを取得する。
【０００６】
理解すべきこととしては、従来のＨＡＲＱ−IIIで、データは相互に独立するチャネルを介して伝送され、異なる時点に受信した複数のコピーをコンバイニングすることにより、時間上のダイバーシティゲインを取得した。しかし、取得した時間上のダイバーシティゲインは、データ再送間隔とチャネルコヒーレンス時間との関係に依存する。再送間隔がコヒーレンス時間よりも大きい場合、時間上のダイバーシティゲインが非常に明らかであるが、逆の場合、時間上のダイバーシティゲインが微弱である。従って、スローフェージングチャネルにおいて、顕著な時間上のダイバーシティゲインを得るためには、かならず再送間隔をコヒーレンス時間よりも大きくする必要がある。しかし、これにより、往復時間の遅延がさらに増加される可能性があるので、リアルタイムサービスにとって不利である。一方、高速フェージングチャネルでは、時間上のダイバーシティゲインが非常に明らかである。
【０００７】
ＯＦＤＭシステムに対して、非特許文献１−２においては、部分再送ダイバーシティＡＲＱ方法が開示されている。該方法は、受信側において、受信信号の閾値レベルを設け、各サブキャリアの受信信号レベルとこの閾値レベルとを比較する。受信データにエラーが現れたと判断した場合、受信レベルが閾値レベルより小さいそれら信頼性のないサブキャリアのデータは再送されることになる。再送時、比較的良い一部のサブキャリアを選択してそれら信頼性のないサブキャリアのデータを再送してもよいし、すべてのサブキャリアを選択して、それら信頼性のないサブキャリアのデータを再送してもよい。その後、受信側において、再送データとその前に送信したデータとをコンバイニングすることにより、時間と周波数におけるゲインを得る。一部のサブキャリアだけが再送に用いられる場合、その他のサブキャリアは、新たなデータを送信することに用いることができる。
【０００８】
非特許文献３−４においては、再送するときサブキャリア割当方法を変える周波数ダイバーシティＡＲＱ方法が提出されている。それは、サブキャリア間隔がコヒーレンス帯域幅よりも大きいサブキャリアにおけるチャネルは互いに独立しているという特徴を利用している。このうち、再送されるデータは異なる方法でこのようなサブキャリアペアに割り当てられ、これにより、スローフェージング環境で時間上のチャネルの相関性を克服する。さらに、受信側において、複数の伝送コピーに対して最大比合成を行うことにより、時間と周波数におけるダイバーシティゲインを得る。このＡＲＱ方法の主な欠点は、再送に用いるサブキャリアの割当方法がコヒーレンス帯域幅に依存するため、割当方法に限度があるという点である。この他、高速フェージング環境において、各サブキャリアのフェージングは、統計的に類似しているので、周波数ダイバーシティがスローフェージング環境に比べてそんなに顕著ではない。
【０００９】
非特許文献５においては、ＭＩＭＯシステムに対するＨＡＲＱ方法が提出されている。異なるトレリス符号化変調をアンテナ置換えと結合して再送し、異なるトレリス符号化変調を利用してマッピングダイバーシティを得て、さらに、アンテナの置換えを利用して空間ゲインを得る。この方法は、ＯＦＤＭシステムと類似しており、アンテナ置換えによって時間におけるスローフェージングチャネルの相関性を克服する。しかし、その主な欠点は、スローフェージング環境において、アンテナ置換えにより得られた空間ゲインが顕著ではないという点にある。さらに、上記の方法をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに応用した場合、空間、周波数、時間におけるダイバーシティゲインを同時に開発することはできない。
【００１０】
テーブル1は、さらに、サブキャリア割当方法とアンテナ置換え方法の角度から４種類のＨＡＲＱ方法の特徴を比較したものである。方法Ｉは、ｃｈａｓｅコンバイニング（chase  combining）をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムと簡単に結合したものである。方法IIと方法IIIは、シングルアンテナシステムに応用される２種類のＨＡＲＱを、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの各データストリームに応用したものであり、即ち、各アンテナにおけるデータストリームが異なるキャリア割当方法を採用してもよいが、アンテナが固定されている。方法IVは、方法IIと方法IIIと比べると、各アンテナにおけるサブキャリア割当方法は固定であるが、アンテナ置換え方法は可変である。
【表１】
0004823047.tif 000002
【００１１】
従って、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに対しては、空間、時間と周波数資源を充分に開発できるＨＡＲＱ方法を設計する必要がある。
【非特許文献１】Hiroyuki ATARASHI, Riaz ESMAILZADEH and Masao NAKAGAWA，“Partial frequency ARQ system for Multi-carrier packet communication”, IEICE TRANS.COMMUN.,VOL.E78-B,No.8 AUGUST 1995
【非特許文献２】Liyu Cai, Yan Wan, Pengpeng Song and Luoning Gui,“Improved HARQ scheme using channel quality feedback for OFDM system”，Vehicular Technology Conference, 2004. VTC 2004-Spring. 2004 IEEE 59th Volume 4, 17-19 May 2004 Page(s):1869 - 1872 Vol.4
【非特許文献３】Hiroyuki ATARASHI and Masao NAKAGAWA，“An efficient ARQ scheme for Multi-carrier Modulation systems based on packet combining”，IEICE TRANS. COMMUN., VOL.E82-B, NO.5 MAY 1999
【非特許文献４】Kumagai, T., Mizoguchi, M., Onizawa, T., Takanashi, H. and Morikura, M., “A maximal ratio combining frequency diversity ARQ scheme for High-speed OFDM systems”，Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 1998. The Ninth IEEE International Symposium on Volume 2,  8-11 Sept. 1998 Page(s):528 - 532 vol.2
【非特許文献５】Onggosanusi, E.N., Dabak, A.G., Yan Hui and Gibong Jeong, “Hybrid ARQ transmission and combining for MIMO systems”，Communications, 2003. ICC '03. IEEE International Conference on Volume 5,  11-15 May 2003 Page(s):3205 - 3209 vol.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、空間、時間と周波数資源を充分に開発でき、更なる信頼性と効果的な伝送品質とを提供できるＨＡＲＱ通信方法を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、空間、時間と周波数資源を充分に開発でき、更なる信頼性と効果的な伝送品質とを提供できるＨＡＲＱ通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の目的によれば、送信側のＮ個の送信アンテナ及び受信側のＭ個の受信アンテナを利用してデータを送受信し、各送信アンテナがＬ個のサブキャリアを利用してデータを送信するＨＡＲＱ方法を提供する。ここで、Ｎ、Ｍは自然数である。この方法は、送信データをＮ個のデータストリームに変換し、かつ各データストリームをＬ個のサブデータストリームに変換し、送信側及び受信側において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアを上記Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに対応的に割り当て、Ｎ個の送信アンテナから送信するステップＩと、送信アンテナにより送信され、該Ｍ個の受信アンテナから受信されたデータを、上記予め記憶されたサブキャリア割当テーブルにより、ステップＩにおけるＮ個のデータストリームに復元し、さらに、各データストリームが正しく受信されたか否かを検出し、かつ、送信側へ応答情報をフィードバックするステップIIと、送信側において、該応答情報に基づいて、新たなデータを送信、或いは再送するステップIIIとを含む。前記ステップIIにおいて、上記応答情報は、データストリームが正しく受信されたことを示す肯定応答信号、データストリームが正しく受信されなかったことを示す否定応答信号、及び更新されたサブキャリア割当テーブルを含み、上記更新されたサブキャリア割当テーブルは、上記Ｎ×Ｌ個のサブキャリアにおける等価チャネルゲイン及び上記Ｎ個のデータストリームのエラー特性に基づいて、等価チャネルゲインが最大であるサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小であるサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは、平均等価チャネルゲインが最大であるサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小であるサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則により得られる。
【００１５】
本発明の第２の目的によれば、送信アンテナをＮ個有する送信機及び受信アンテナをＭ個有する受信機を含み、各送信アンテナがＬ個のサブキャリアを利用してデータを送信するＨＡＲＱシステムを提供する。ここで、Ｎ、Ｍは自然数である。このシステムについて、該送信機は、送信データをＮ個のデータストリームに変換し、かつ各データストリームをＬ個のサブデータストリームに変換し、さらに、送信機と受信機において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ×Ｌ個のサブキャリアを該Ｎ×Ｌ個のサブデータストリームに対応的に割り当て、Ｎ個の送信アンテナを利用して送信し、かつ該送信機は、受信機からフィードバックされた応答情報に基づいて、新たな情報を送信、或いは再送し、該受信機は、送信アンテナから送信され、該Ｍ個の受信アンテナにより受信されたデータを、上記予め記憶されたサブキャリア割当テーブルにより、Ｎ個のデータストリームに復元し、さらに各データストリームが正しく受信されたか否かを検出し、かつ、送信側へ応答情報をフィードバックし、そのうち、上記応答情報は、データストリームが正しく受信されたことを示す肯定応答信号、データストリームが正しく受信されなかったことを示す否定応答信号、及び更新されたサブキャリア割当テーブルを含み、該更新されたサブキャリア割当テーブルは、該Ｎ×Ｌ個サブキャリアにおける等価チャネルゲイン及び該Ｎ個データストリームのエラー特性に基づいて、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは、平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則により得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異なるサブキャリアを異なるデータストリームにそれぞれ割り当て、かつ再送プロセスにおいて、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則に沿うので、空間、時間と周波数資源を充分に利用することができ、最良のブロック誤り率、最高のスループット率及び最少の平均伝送回数性能を得ることができる。それにより、無線高速データ通信に、さらに信頼性が高くて効果的な伝送品質を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
空間、時間と周波数資源を充分に開発するため、本発明は、空間、時間と周波数ダイバーシティを用いたＨＡＲＱのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムを提供する。図１は、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明の空間、時間と周波数ダイバーシティを用いたＨＡＲＱのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、送信機１と受信機２とを含む。
【００１９】
該送信機１と受信機２間の通信フローを以下に示す。送信機１は、予め記憶したサブキャリア割当テーブルを利用して、最初にデータＡを送信した後、受信機２は、本発明で提供した空間、時間と周波数ダイバーシティのＨＡＲＱ方法に基づいて、送信機１に応答情報をフィードバックし、該送信機１は、この応答情報に基づいて、対応する操作を行う。このうち、受信機２のフィードバックする応答情報には、肯定又は否定応答信号（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）及び更新されたサブキャリア割当テーブルを含む。ＡＣＫは正しく受信したことを示し、ＮＡＣＫは正しく受信されなかったことを示す。これにより、送信機１は、該更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、ＮＡＣＫに対応するデータストリームを再送する。このうち、データＡの一部のデータストリームが再送を必要とするとき、送信機１は、正しく受信されなかった該一部のデータストリームのみを再送するとともに、アイドルのサブキャリアを利用して、新たなデータＡ’を送信してもよいし、或いは、該データＡのすべてのデータストリームを再送してもよい。
【００２０】
本発明において提供した空間、時間と周波数ダイバーシティのＨＡＲＱ方法の主な思想は、受信側において、各サブキャリアにおける等価チャネルゲインを計算し、等価チャネルゲインに基づいて、サブキャリアを降順に配列するとともに、受信側の各データストリームのエラー特性を判断し、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、このように、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当て、かつ作成されたサブキャリア割当テーブルを送信機１にフィードバックする。
【００２１】
これにより、本発明のＨＡＲＱ方法は、空間、時間と周波数資源を結合して考え、さらによいブロック誤り率、スループット率及び平均伝送回数性能を得ることができる。
【００２２】
以下、本発明の空間、時間と周波数ダイバーシティを用いたＨＡＲＱのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２３】
<送信機>
図２は、本発明による送信機１の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図２に示すように、該送信機１は、直列/並列変換部１１、Ｎ個の並列するデータストリーム部１２、サブキャリア割当部１３、及びＮ個の並列する送信部１４を含む。
【００２５】
各データストリーム部１２は、巡回冗長検査ユニット１２１、符号化ユニット１２２、および変調ユニット１２３を含む。
【００２６】
各送信部１４は、逆高速フーリエ変換ユニット１４１、サイクリックプレフィックス付与ユニット１４２、及びアンテナ１４３を含む。
【００２７】
図３は、本発明によるサブキャリア割当部１３の具体的な構成図を示している。
【００２８】
図３に示すように、該サブキャリア割当部１３は、Ｎ個の直列/並列変換ユニット１3１、及び割当ユニット１３２を含む。もちろん、該Ｎ個の直列/並列変換ユニット１３１、及び割当ユニット１３２の実現する機能を、１つのモジュールの中で行うこともできる。
【００２９】
次に、図２及び図３を参照して、該送信機１による最初のデータ送信プロセス及びデータ再送プロセスについて具体的に説明する。
【００３０】
<最初のデータ送信>
送信機１による最初のデータ送信プロセスにおいて、直列/並列変換部１１は、送信しようとする入力データをＮ個の並列サブデータに変換する。ここでは、ｎ（ｎ∈[１，Ｎ]）個目のサブデータを例に説明する。該Ｎ個のサブデータの処理フローはすべて並列でかつ一致している。
【００３１】
ｎ個目のデータストリーム部１２が直列/並列変換部１１から出力されたｎ個目のサブデータを受信したとき、該ｎ個目のデータストリーム部１２の巡回冗長検査ユニット１２１は、ｎ個目のサブデータに基づいて、巡回冗長検査結果を得る。符号化ユニット１２２は、巡回冗長検査ユニット１２１から出力された巡回冗長検査結果に基づいて符号化を行って符号化結果を得る。変調ユニット１２３は、符号化ユニット１２２から出力された符号化結果に基づいて変調を行い、ｎ個目のデータストリームを得て、さらにサブキャリア割当部１３へ出力する。注意すべきこととしては、該Ｎ個のデータストリーム部１２が全部でＮ個のデータストリームを得るという点である。
【００３２】
該サブキャリア割当部１３のｎ個目の直列/並列変換ユニット１３１は、ｎ個目のデータストリーム部１２から出力されたｎ個目のデータストリームに基づいて、さらに直列/並列変換して、Ｌ(Ｌはサブキャリア数)個のサブデータストリームを得る。
【００３３】
該Ｌ個のサブデータストリームは、同一の巡回冗長検査を有し、それによって、Ｎ個の直列/並列変換ユニット１３１が全部でＮ×Ｌ個のサブデータストリームを形成する。
【００３４】
該サブキャリア割当部１３の割当ユニット１３２は、予め記憶されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ個の直列/並列変換ユニット１３１から出力されたＮ×Ｌ個のサブデータストリームを、それぞれＮ個の送信部14のＮ個の逆高速フーリエ変換ユニット１４１へ対応的に入力する。本実施例において、該予め記憶されたサブキャリア割当テーブルは、ｎ個目のデータストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームがいずれもｎ個目の送信部１４の送信アンテナ1４３から送信されることを示している。即ち、ｎ個目の直列/並列変換ユニット１３１から出力されたＬ個のサブデータストリームがいずれも対応するｎ個目の送信部１４の逆高速フーリエ変換ユニット１４１へ入力される。
【００３５】
本実施例において、ｎ個目のデータストリーム部１２から出力されたｎ個目のデータストリームがサブキャリア割当部１３によって変換されたＬ個のサブデータストリームは、いずれも１つの送信アンテナ１４３から、Ｌ個のサブキャリアにより送信される。
【００３６】
該ｎ個目の送信部１４の逆高速フーリエ変換ユニット１４１は、入力されたＬ個のサブデータストリームに対して、逆高速フーリエ変換を行い、周波数領域のサブデータストリーム信号を時間領域信号に変換する。
【００３７】
該ｎ個目の送信部１４のｎ個目のサイクリックプレフィックス付与ユニット１４２は、上記逆高速フーリエ変換ユニット１４１から出力された時間領域信号に対して、サイクリックフィックスを付与し、かつ送信アンテナ１４３から送信して、最初のデータ送信プロセスを終了する。
【００３８】
<データ再送>
送信機１がデータＡを送信した後、受信機２が応答情報をフィードバックする。該応答情報は、各データストリームに対するＡＣＫ又はＮＡＣＫ、及び更新したサブキャリア割当テーブルを含む。このとき、送信機１は、該応答情報に基づいて、ＮＡＣＫに対応するデータストリームを再送するとともに、アイドルのサブキャリアを利用して新たなデータＡ’を送信する。（サブキャリア割当テーブルの更新については、後述する）
具体的には、受信機２がＮ×Ｌ個のサブデータストリームではなく、Ｎ個のデータストリームに対して巡回冗長検査検出を行うため、送信機１が受信した応答情報には、各データストリームに対するＡＣＫ又はＮＡＣＫを含む。１つのデータストリームに対応する応答情報がＮＡＣＫの場合、送信機１にこのデータストリームを再送するように要求する。このとき、送信機１の直列/並列変換部１１とデータストリーム部１２は、送信しようとするデータＡを再度Ｎ個のデータストリームに変換し、該ＮＡＣＫに対応するデータストリームを再送し、ＡＣＫに対応するその他のデータストリームは再送しない。該ＮＡＣＫに対応するデータストリームの具体的な再送プロセスは上記最初のデータ送信プロセスと類似しているため、ここでは再度説明しない。もちろん、一部のサブキャリアだけを利用して上記ＮＡＣＫに対応するデータストリームを送信するため、このとき、アイドルのサブキャリアを利用して新たなデータＡ’を送信することは可能である。
【００３９】
しかし、データ再送プロセスにおいて、サブキャリア割当部１３の割当ユニット１３２は、更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、Ｎ個のデータストリームにサブキャリアを割り当て、各データストリームにＬ個のサブキャリアが割り当てられる。該更新されたサブキャリア割当テーブル中の内容は、ｎ個目のデータストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームに、異なるアンテナのサブキャリアが割り当てられるのであって、１つのアンテナのＬ個のサブキャリアから送信されるのではないことを示す可能性がある。
【００４０】
即ち、ｎ個目のデータストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームは、最初のデータ送信プロセスにおいて、いずれもｎ個目の送信アンテナにおけるＬ個のサブキャリアから送信されるが、データ再送プロセスにおいては、更新されたサブキャリア割当テーブルに基づいて、異なるアンテナのＬ個のサブキャリアを該ｎ個目のデータストリームに割り当て、該ｎ個目のデータストリームの再送に用いる。
【００４１】
注意すべきこととしては、本実施例のサブキャリア割当部１３は、メモリ（図示せず）を含んでも良い。該メモリは、サブキャリア割当部１３に入力されたＮ個のデータストリームを記憶し、再送することに用いられる。したがって、送信機１が受信機２からの応答情報の中データストリームに対応するＮＡＣＫを受信したとき、送信機１のサブキャリア割当部１３は、直接該メモリに記憶されたＮ個のデータストリームを利用して、ＮＡＣＫに対応するデータストリームに新たにサブキャリアを割り当てる。送信機１が受信機２からのＡＣＫを受信したとき、該メモリは、記憶した内容をリリースする。従って、データストリーム部１２の操作を重複する必要がない。
【００４２】
＜受信機＞
図４は、本発明による受信機２の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図４に示すように、本発明の受信機２は、Ｍ個の並列する受信部２１、信号分離部２２、割当テーブル作成部２３、Ｎ個の並列するデータ復元部２４、及び並列/直列変換部２５を含む。
【００４４】
このうち、各受信部２１は、受信アンテナ２１１、サイクリックプレフィックス除去ユニット２１２、及び高速フーリエ変換ユニット２１３を含む。
【００４５】
各データ復元部２４は、復調ユニット２４１、最大比合成ユニット２４２、メモリ２４３、復号化ユニット２４４、及び巡回冗長検査検出ユニット２４５を含む。
【００４６】
図５は、本発明による受信機２の割当テーブル作成部２３の具体的な構成図である。
【００４７】
図５に示すように、本発明の割当テーブル作成部２３は、データストリーム復元ユニット２３１、取得ユニット２３２、及びサブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３を含む。もちろん、該データストリーム復元ユニット２３１、取得ユニット２３２、及びサブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３の実現する機能を、１つのモジュール中において行ってもいい。
【００４８】
次に、図４及び図５を参照して、受信機２のデータ受信プロセスについて具体的に説明する。
【００４９】
並列する各受信部２１においては、受信アンテナ２１１が信号を受信し、サイクリックプレフィックス除去ユニット２１２が受信信号のサイクリックプレフィックスを除去し、高速フーリエ変換ユニット２１３が該サイクリックプレフィックス除去ユニット２１２から出力された時間領域信号を周波数領域信号に変換する。
【００５０】
信号分離部２２は、異なる送信アンテナ（N）と異なるサブキャリア周波数（Ｌ）とに基づいて、Ｍ個の並列する受信部２１が出力したＭ個の周波数領域信号を分離することにより、Ｎ×Ｌ個の分離記号を得る。
【００５１】
このうち、仮に受信機２の側の
【数１】
0004823047.tif 000003
【００５２】
個目の受信アンテナが受信した
【数２】
0004823047.tif 000004
【００５３】
個目のサブキャリアの受信信号
【数３】
0004823047.tif 000005
【００５４】
は、
【数４】
0004823047.tif 000006
【００５５】
とする。
【００５６】
このうち、
【数５】
0004823047.tif 000007
【００５７】
は、ｌ個目のサブキャリア周波数において、ｎ個目の送信アンテナからｍ個目の受信アンテナ間のチャネルマトリックス（このチャネルマトリックスは従来技術により受信機２で得られる）である。
【数６】
0004823047.tif 000008
【００５８】
は、ｌ個目のサブキャリア周波数において、ｎ個目の送信アンテナから送信されたシンボルである。
【数７】
0004823047.tif 000009
【００５９】
は、ｌ個目のサブキャリア周波数において、ｍ個目の受信アンテナから受信したガウスホワイトノイズである。
【００６０】
これにより、受信機２により受信されたｌ個目のサブキャリア周波数上のＮ個のシンボルは、Ｖ−ＢＬＡＳＴ方式によって復号化されることができる。全部でＬ個のサブキャリアを有しているため、Ｌ回重複した後、送信機１からのＮ×Ｌ個変調シンボルは、信号分離部２２において取得、かつ分離することができる（このプロセスは従来技術から得られるため、ここで再度説明しない）。
【００６１】
割当テーブル作成部２３が信号分離部２２から出力されたＮ×Ｌ個の変調シンボルを受信した後、データストリーム復元ユニット２３１は、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３が提供するサブキャリア割当テーブルに基づいて、該Ｎ×Ｌ個の変調シンボルをＮ個のデータストリームに復元して取得ユニット２３２に出力する。このとき、該Ｎ個のデータストリームは、送信機１のＮ個のデータストリーム部１２が出力するＮ個のデータストリームと同じである。
【００６２】
注意すべきこととしては、送信機１が最初にデータを送信したとき、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３が提供したサブキャリア割当テーブルは、送信機１と受信機２が予め記憶したサブキャリア割当テーブルと同一であるという点である。しかし、送信機１がデータを再送するとき、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３が提供したサブキャリア割当テーブルは、受信機２が最初に送信されたデータを受信するとき更新し、さらに送信機１にフィードバックするサブキャリア割当テーブルである。即ち、該受信機２が送信機１に応答情報をフィードバックした後、送信機１と受信機２におけるサブキャリア割当テーブルは、同じであり、いずれも更新したサブキャリア割当テーブルである。
【００６３】
取得ユニット２３２は、データストリーム復元ユニット２３１が出力したＮ個のデータストリームをそれぞれＮ個の並列するデータ復元部２４に出力し、かつ該Ｎ個の並列するデータ復元部２４からフィードバックされたデータストリームの復号化結果を受信する。取得ユニット２３２は、このフィードバックに基づいて、各復号化後のデータストリームのエラー特性を得る（データストリームのエラー特性を得る方法は従来技術により得られる）とともに、この取得ユニット２３２は、上記のチャネルマトリックスＨに基づいて、Ｎ個の送信アンテナのすべてのサブキャリアにおける計Ｎ×Ｌ個の等価チャネルゲイン値を得る。その後、取得ユニット２３２は、該Ｎ個のデータストリームのエラー特性値及びＮ×Ｌ個の等価チャネルゲイン値をサブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３に出力する。
【００６４】
サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３は、該Ｎ×Ｌ個の等価チャネルゲイン及びＮ個のデータストリームのエラーの大きさに対してそれぞれ排列を行い、等価チャネルゲインが最大のＬ個サブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のＬ個のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則に則ってサブキャリアを割り当てることにより、予め記憶されているサブキャリア割当テーブルをリリースして、更新されたサブキャリア割当テーブルを得る。
【００６５】
<データ復元部２４>
次に、Ｎ個の並列するデータ復元部２４において、データストリーム復元ユニット２３１から出力されたＮ個のデータストリームに対して行う処理について具体的に説明する。
【００６６】
データ復元部２４は、入力されたデータストリームに対して復調、最大比合成、復号化、巡回冗長検査検出を行うことによって、データストリームの復号化結果及びデータストリームの検出結果（巡回冗長検査検出結果）を得、このデータストリームの復号化結果を、割当テーブル作成部２３の取得ユニット２３２へフィードバックするとともに、正しく受信したデータストリームの復号化結果を並列/直列変換部２５へ送信する。
【００６７】
ｎ個目のデータ復元部２４を例にあげると、該ｎ個目のデータ復元部２４の復調ユニット２４１は、受信したｎ個目のデータストリームを復調することにより、ｎ個目のデータストリームの復調結果を得る。
【００６８】
最大比合成ユニット２４２は、復調ユニット２４１からのｎ個目のデータストリームの復調結果を判断する（データストリームのプリアンブルに基づく）。最初に送信したデータストリームである場合、何の処理もせず、直接メモリ２４３へ出力し、かつコンバイニング結果として復号化ユニット２４４へ出力する。再送したデータストリームの場合、該復調後のデータストリームをメモリ２４３に出力するとともに、異なる時点に受信した複数のコピーをコンバイニングして（メモリ２４３中に記憶された複数のデータストリーム）、信号エネルギーを向上させ、コンバイニング結果として復号化ユニット２４４へ出力する。
【００６９】
復号化ユニット２４４は、最大比合成ユニット２４２が出力した結果（未処理又はコンバイニング後の結果の可能性あり）を復号化し、ｎ個目のデータストリームの復号化結果を得て、巡回冗長検査検出ユニット２４５へ出力する。
【００７０】
巡回冗長検査検出ユニット２４５は、復号化ユニット２４４から出力されたｎ個目のデータストリームの復号化結果に対して巡回冗長検査検出を行うことにより、該ｎ個目のデータストリームの巡回冗長検査検出結果を得て、並列/直列変換部２５へ出力する。該巡回冗長検査検出結果はＡＣＫ又はＮＡＣＫと対応する。
【００７１】
このうち、該受信機２は、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３が得た更新されたサブキャリア割当テーブル、及び巡回冗長検査検出ユニット２４５が出力したデータストリームの巡回冗長検査検出結果に対応するＡＣＫ又はＮＡＣＫ情報を、応答情報として送信機１へフィードバックする。したがって、該応答情報は、更新されたサブキャリア割当テーブル及び各データストリームのＡＣＫ又はＮＡＣＫ情報を含む。もちろん、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３は、取得した更新されたサブキャリア割当テーブルを送信機１へ直接フィードバックしてもいい。
【００７２】
並列/直列変換部２５は、Ｎ個の並列するデータ復元部２４が並列して出力したＮ個の復号化結果に対して並列/直列変換を行うことにより、送信機１が送信したデータを得る。
【００７３】
理解すべきこととしては、受信機２がフィードバックする応答情報の情報量の大きさは、N*L*log2(N)であり、サブキャリア数と送信アンテナ数との積に正比例するという点である。
【００７４】
したがって、本発明は、再送中に更新されたサブキャリア割当テーブルを使用することにより、つまり、等価チャネルゲインが最大のＬ個サブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のＬ個サブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てることにより、異なるアンテナの異なるサブキャリアによりデータストリームを送信する。これにより、空間、時間と周波数資源を充分に開発し、よいブロック誤り率、スループット率及び平均伝送回数性能を得て、さらに信頼性が高くて、有効的な伝送品質を実現した。
【００７５】
図６（ａ）は、実施例１による送信機１と受信機２において予め記憶したサブキャリア割当テーブルの実例を示している。図６（ｂ）は、サブキャリア割当テーブル作成時、サブキャリア割当テーブル作成ユニットが参考とする等価チャネルゲイン関数図を示す。図６（ｃ）は、受信機２中のサブキャリア割当テーブル作成ユニットにより更新し、かつ送信機１にフィードバックするサブキャリア割当テーブルの実例を示す。
【００７６】
図６（ａ）に示すように、送信アンテナ数を２とし、各アンテナが２つのサブキャリアを用いてデータ（データストリームＡとＢを含む）を送信することにする。すなわち、送信アンテナ１の２つのサブキャリアは、データストリームＡを送信し、送信アンテナ２の２つのサブキャリアは、データストリームＢを送信する。
【００７７】
受信機２が、送信アンテナ１が送信したデータストリームＡが正しく受信されなかったと判断し、送信アンテナ２が送信したデータストリームＢが正しく受信されたと判断すると、受信機２中のサブキャリア割当テーブル作成ユニットは、図６（ｂ）に示す関数図に基づいて、サブキャリア割当テーブルを作成する。
【００７８】
該関数図の縦座標は、サブキャリアの等価チャネルゲインを示し、横座標は、送信アンテナの４つのサブキャリアを示す。該関数図は、取得ユニット２３２により得られた各サブキャリアの等価チャネルゲインとサブキャリア間の関係を示す。このとき、取得ユニット２３２により得られた２つのデータストリームのエラーの大きさ関係は、Ａ＞Ｂである。
【００７９】
そして、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３２は、図６（ｂ）に基づいて、等価チャネルゲインが最大の２つのサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームＡに割り当て、等価チャネルゲインが最小の２つのサブキャリアを新たなデータＣに割り当てる原則に沿って、図６（ｃ）に示すような更新されたサブキャリアテーブルを作成することができる。
【００８０】
理解すべきこととしては、このとき、送信機１は、新たなデータＣを送信せず、データストリームＡとデータストリームＢを全部再送しても良い。
【００８１】
[実施例２]
本発明の実施例２による送信機１と受信機２の構成は、図２、３、４、５において開示した構成と同じである。
【００８２】
相違点は、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３は、サブキャリアをグループ分けする方法によりサブキャリアを割り当てるという点である。
【００８３】
図７（ａ）は、本発明の実施例２によるサブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３により更新され、送信機１にフィードバックされたサブキャリア割当テーブルの実例を示す。図７（ｂ）は、サブキャリア割当テーブル作成時、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３が参考とする等価チャネルゲイン関数図を示す。
【００８４】
システムに送信アンテナ１と２が存在し、かつ８個のサブキャリアを利用してデータを送信することができると仮定する。本実施例において、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３は、送信アンテナの隣接する４つのサブキャリアを一つのグループに分ける。
【００８５】
図７（ｂ）に示すように、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３は、各グループのサブキャリアの平均等価チャネルゲイン、各データストリームのエラー特性を計算し、平均等価チャネルゲインの最も良いサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当てる。
【００８６】
図７（ｂ）によると、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３は、平均等価チャネルゲインの最も良い送信アンテナ２のサブキャリアグループ１と送信アンテナ１のサブキャリアグループ２を、エラーの最も多いデータストリームＡに割り当て、平均等価チャネルゲインの最も悪い送信アンテナ２のサブキャリアグループ２と送信アンテナ１のサブキャリアグループ１を、エラーの最も少ないデータストリームＢに割り当てる。
【００８７】
実施例２のグループ分けの方法に基づいて、簡素化されたサブキャリア割当テーブルを得ることができる。そのうち、各アンテナにおけるサブキャリアをＮｇ個のグループに分け、送信アンテナ数をＮとすると、このとき、受信機２がフィードバックすべき情報量は、Ｎｇ*Ｌ*log２（Ｎ）である。実施例１中のフィードバック情報量と比べて、実施例２においてフィードバックする情報量は、もともとのＮｇ／Ｌ倍である。
【００８８】
しかし、本実施例において得られる効果は、実施例１とを比較すると、性能の落ちる点があるものの、フィードバック情報量は、却って、大きく減少している。
【００８９】
<変形実施例>
注意すべきこととしては、上記実施例において、送信機１と受信機２において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルは、１つのデータストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームがいずれも同じアンテナから送信されるということを示す。しかし、該予め記憶されたサブキャリア割当テーブルは、システムが得た先行サブキャリア割当テーブルであってもよく、即ち複数回のデータ送信において送信したデータが最もよい性能を得られる際の対応するサブキャリア割当テーブルである。それは、１つのデータストリームから変換されたＬ個のサブデータストリームが異なるアンテナから送信されることを示す可能性がある。
【００９０】
この他、あるデータ送信プロセス（初めての送信又は再送）において、各データストリームが全部正しく受信された場合、送信機１は、引き続きこのデータ送信プロセス中のサブキャリア割当テーブルをそのまま用いて新たなデータを送信してもよく、予め記憶されたサブキャリア割当テーブルを用いて新たなデータを送信してもよい。
【００９１】
さらに、取得ユニット２３２がサブキャリア等価チャネルゲインを計算するプロセスを、受信機２の前の方の部分で完成してもよい。また、取得ユニット２３２と、サブキャリア割当テーブル作成ユニット２３３を１つのモジュールにおいて実現してもよい。
【００９２】
次に、図８〜図１３を参照して、本発明の空間、時間と周波数ダイバーシティを利用したＨＡＲＱ方法におけるブロック誤り率、スループット率及び平均伝送回数性能について、その他５種類の方法と比較して説明する。
【００９３】
この５種類の方法とは、以下の方法である。方法Ｉは、Ｃｈａｓｅコンバイニング（chase  combining）とＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムとの簡単な結合である。方法IIは、非特許文献１−２において開示されている部分周波数ＡＲＱ方法である。方法IIIは、非特許文献３−４において開示されている最大比合成の周波数ダイバーシティ方法をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに応用したものである。方法IVは、非特許文献５において開示されているアンテナ置換方法をＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムに応用したものである。方法Ｖは、ランダム割当方法（random  scheme）であり、つまり、送信側からサブキャリアを送信側のデータストリームにランダムに割り当てる方法である。このうち、ブロック誤り率とは、
【数８】
0004823047.tif 000010
【００９４】
である。スループット率とは、単位時間に、単位帯域幅において送信したビット数である。平均伝送回数とは、各データブロックの許可される最大再送回数が３のとき、正しく受信したか否かにかかわらず、最終的に必要とする平均伝送回数である。
【００９５】
テーブル２は、システムの性能を比較する際、シミュレーションに必要なパラメータを示す。テーブル３は、シミュレーション時に、１８パスレイリーフェージングのチャネルモデルを示す。
【表２】
0004823047.tif 000011
【表３】
0004823047.tif 000012
【００９６】
図８、図９、図１０は、スローフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法のブロック誤り率、スループット率、平均伝送回数と信号対雑音比との関係曲線を示している。
【００９７】
図８に示すように、受信側の信号対雑音比が増加するに従い、あらゆる方法のブロック誤り率もこれに従って下降する。本発明の実施例１におけるＨＡＲＱ方法は、最もよいブロック誤り率の性能を得ている。同じブロック誤り率に達するためには、本発明の実施例１中のＨＡＲＱ方法は方法３と比較すると、ほぼ２−９ｄＢのエネルギーを節約することができる。本発明の実施例２の方法を利用して、たとえば各アンテナのサブキャリアを二つのグループに分けると、１６グループのブロック誤り率曲線は方法３と実施例１のＨＡＲＱ方法との間に位置することになる。従って実際の応用において、本発明の実施例２における方法は、フィードバック情報量とブロック誤り率の性能との間を折衷するために用いることができる。
【００９８】
同様に、図９と図１０において、本発明の実施例１のＨＡＲＱ方法は、その他の方法に比べて、最もよいスループット率と最小の平均伝送回数を実現することができることを示している。
【００９９】
図１１、図１２、図１３は、高速フェージング環境での異なるＨＡＲＱ方法におけるブロック誤り率、スループット率、平均伝送回数と信号対雑音比との関係曲線を示している。スローフェージング環境と類似し、本発明の実施例１のＨＡＲＱ方法は、その他の方法に比べて、最も良いブロック誤り率、最高のスループット率及び最少の平均伝送回数性能を得ることができる。
【０１００】
以上のシミュレーションの分析からわかるように、本発明が提供する空間、時間と周波数ダイバーシティを用いたＨＡＲＱ方法は、その他の方法と比べて、よりよいブロック誤り率、スループット率、平均伝送回数性能を得ることができる。そのうえ、本発明の実施例２におけるサブキャリアをグループ分けするという技術は、さらにフィードバック情報量を減少することができる。
【０１０１】
上述したように、本発明が提供する空間、時間と周波数ダイバーシティを用いたＨＡＲＱ方法とシステムによると、本発明は、それぞれ異なるサブキャリアを異なるデータストリームに割り当て、かつ再送プロセスにおいて、等価チャネルゲインが最大のサブキャリアをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、等価チャネルゲインが最小のサブキャリアをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則、或いは平均等価チャネルゲインが最大のサブキャリアグループをエラーの最も多いデータストリームに割り当て、平均等価チャネルゲインが最小のサブキャリアグループをエラーの最も少ないデータストリームに割り当てる原則に応じて割当てるため、空間、時間と周波数資源を充分に利用でき、かつ最もよいブロック誤り率、最高のスループット率及び最少の平均伝送回数性能を得ることができる。従って、無線高速データ通信に、信頼性がさらに高くて有効的な伝送品質を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による送信機１の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明によるサブキャリア割当部１３の具体的な構成図である。
【図４】本発明による受信機２の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明による受信機２の割当テーブル作成部２３の具体的な構成図である。
【図６】（ａ）実施例１による送信機１と受信機２において予め記憶されたサブキャリア割当テーブルの実例を示したものである。（ｂ）は、サブキャリア割当テーブル作成時、サブキャリア割当テーブル作成ユニットが参考とする等価チャネルゲイン関数図を示したものである。（ｃ）は、受信機２中のサブキャリア割当テーブル作成ユニットによって更新され、さらに送信機１へフィードバックされるサブキャリア割当テーブルの実例を示したものである。
【図７】（ａ）は、本発明の実施例２によるサブキャリア割当テーブル作成ユニットにより更新され、さらに送信機１へフィードバックされるサブキャリア割当テーブルの実例を示したものである。（ｂ）は、サブキャリア割当テーブル作成時、サブキャリア割当テーブル作成ユニットが参考とする等価チャネルゲイン関数図を示したものである。
【図８】スローフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法のブロック誤り率と信号対雑音比との関係曲線を示したものである。
【図９】スローフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法のスループット率と信号対雑音比との関係曲線を示したものである。
【図１０】スローフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法の平均伝送回数と信号対雑音比との関係曲線を示したものである。
【図１１】ファーストフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法のブロック誤り率と信号対雑音比との関係曲線を示したものである。
【図１２】ファーストフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法のスループット率と信号対雑音比との関係曲線を示したものである。
【図１３】ファーストフェージング環境における異なるＨＡＲＱ方法の平均伝送回数と信号対雑音比との関係曲線を示したものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１…送信機、２…受信機、１１…直列/並列変換部、１２…データストリーム部、１３…サブキャリア割当部、１４…送信部、１２１…巡回冗長検査ユニット、１２２…符号化ユニット、１２３…変調ユニット、１３１…直列/並列変換ユニット、１３２…割当ユニット、１４１…逆高速フーリエ変換ユニット、１４２…サイクリックプレフィックス付与ユニット、１４３…アンテナ、２１１…アンテナ、２１２…サイクリックプレフィックス除去ユニット、２１３…高速フーリエ変換ユニット、２３１…データストリーム復元ユニット、２３２…取得ユニット、２３３…サブキャリア割当テーブル作成ユニット、２４１…復調ユニット、２４２…最大比合成ユニット、２４３…メモリ、２４４…復号化ユニット、２４５…巡回冗長検査検出ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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