JP2011525772A - 中継局及びこれを用いる無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数分割二重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ、ＦＤＤ）方式に動作する中継局、方法及びシステムを提供する。
【解決手段】前記中継局は、バンド交換ＦＤＤモード及び／または二重バンド送信／受信モードに動作する。バンド交換ＦＤＤモードでは送信周波数及び受信周波数が交換される。二重バンド送信／受信モードでは送信及び受信周波数で同時送信及び同時受信が行われる。本発明の実施例に係る無線通信システムと前記無線通信システムにおける無線リソース利用方法を用いれば、ＦＤＤ無線通信システムにおいて、可能な多様なシナリオにともなう通信をサポートすることができる。
【選択図】図１４

Description

本発明は、無線通信に関し、より具体的には、無線通信システムにおける中継局の動作に関する。

無線通信システムが多様な種類の通信サービスを提供するために広範囲に展開されている。一般的に、無線通信システムは、可用なシステムリソース（帯域幅、送信パワー等）を共有して多重ユーザとの通信をサポートすることができる多重接続（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）システムである。多重接続システムとしては、コード分割多重接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；ＣＤＭＡ）システム、周波数分割多重接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；ＦＤＭＡ）システム、時間分割多重接続（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；ＴＤＭＡ）システム、直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；ＯＦＤＭＡ）システム、単一搬送波−周波数分割多重接続（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムなどがある。

無線通信システムは、その周囲の所定領域であるセル（ｃｅｌｌ）にサービスを提供する基地局（Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ；ＢＳ）を含む。通常的に、端末（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）または移動局（Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ；ＭＳ）は、ＢＳのサービスカバレッジ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｏｖｅｒａｇｅ）内にある時、そのＢＳと通信できる。然しながら、ビルディングなどのような障害物が存在したり、或いはセル境界領域に位置する場合、ＭＳは、ＢＳとの通信が不可能であり、或いは通信品質が低下することがある。

ＢＳのサービスカバレッジを拡張させるために多様な方法が提示された。そのうち一つ方法は、無線通信システムに中継局（Ｒｅｌａｙ Ｓｔａｔｉｏｎ；ＲＳ）を導入することである。ＲＳは、ＢＳとＭＳとの間（または、二つのＭＳ間、またはＭＳ／ＢＳと他のＲＳとの間）の通信で中継者として動作する。即ち、ＲＳは、単一の直接リンクでなく、２ホップまたは多重ホップリンク（ｔｗｏ−ｈｏｐ ｏｒ ｍｕｌｔｉ−ｈｏｐ ｌｉｎｋｓ）を介して遠く離れているＢＳとＭＳとの間でデータが伝達されるようにする。このようなＲＳは、ＢＳのサービスカバレッジを拡張させることができ、セル境界性能を向上させることができる。また、ＲＳは、セルスループット（ｃｅｌｌ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）も向上させることができる。

ＲＳは、初期にモバイルワイマックス（Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ）（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｊ／ｍ）などのような時間二重（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ；ＴＤＤ）無線通信システムで発展された。ＴＤＤ無線通信システムでは、ダウンリンク段階（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐｈａｓｅ）とアップリンク段階（Ｕｐｌｉｎｋ Ｐｈａｓｅ）が周期的に交互に進行されるため、前記２段階間には、保護時間（Ｇｕａｒｄ Ｔｉｍｅ）が必要である。このようなＴＤＤモード中継では、ダウンリンクとアップリンクに、各々、割り当てられるＯＦＤＭシンボルの数を相対的に変化させ、ダウンリンクとアップリンクのトラフィック比率を適応的に調節することができる。

最近、周波数分割二重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ；ＦＤＤ）無線通信システムでもＲＳを用いるこのような中継概念がシステムの性能を向上させるための核心構成要素の一つとしてみなしている。ＦＤＤ無線通信システムとしては、例えば、ＦＤＤベースの３ＧＰＰ（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムまたはＦＤＤをサポートするモバイルワイマックス（Ｍｏｂｉｌｅ ＷｉＭＡＸ）システムなどがあり、これは単に例示に過ぎない。ＦＤＤモードを用いる中継ではダウンリンクとアップリンクとの間に保護時間が必要なく、ダウンリンク送信とアップリンク送信との間に干渉現象もＴＤＤモード中継より少なく発生する。

ＴＤＤ無線通信システムの場合、既存のシステムにレガシーＴＤＤステイションの送受信機を有するＲＳを追加すれば、ＴＤＤモードを用いる中継が可能である。なぜならば、ＴＤＤ無線通信システムではダウンリンクまたはアップリンクのために割り当てられた時間に各ステイション、即ち、ＢＳとＭＳはもちろん、ＲＳもあらゆる周波数バンドを使用することができるためである。然しながら、ＦＤＤ無線通信システムの場合、既存のＢＳと既存のＭＳで構成されたシステムにレガシーＴＤＤステイションまたはレガシーＦＤＤステイションの送受信機を有するＲＳを追加すれば、システムが正常に動作し難い。なぜならば、ＦＤＤ無線通信システムでは、全体周波数がダウンリンク周波数バンドとアップリンク周波数バンドに分かれているためである。従って、ＦＤＤ無線通信システムのための新しいステイション及びシステムの構成と共にＦＤＤ無線通信システムで効率的に無線リソースを用いるための方法が必要である。

本発明が解決しようとする一つの課題は、無線リソースの利用効率を向上させることができる無線通信システムの構成及び前記無線通信システムにおける無線リソースの利用方法を提供することである。

本発明が解決しようとする他の課題は、ＦＤＤ無線通信システムにおける無線リソースの利用効率を向上させることができる無線通信システムの構成及び前記無線通信システムにおける無線リソースの利用方法を提供することである。

本発明が解決しようとする他の一つの課題は、ＦＤＤ無線通信システムにおいて、可変的な無線環境で要求されるＢＳ−ＲＳリンク及びＲＳ−ＭＳリンクにおける多様な通信シナリオをサポートすることができる無線通信システムの構成及び前記無線通信システムにおける無線リソースの利用方法を提供することである。

本発明の一態様によると、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとの間で送信周波数と受信周波数を交換する周波数分割二重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードに動作する無線通信システムであって、中継局；バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）に動作する中継局を介して前記第１の周波数バンドに第１の信号を送信し、前記中継局を介して第２の周波数バンドに第２の信号を受信し、また、半二重モードまたは完全二重モードに応じて通信するように設定される第１の局；及び、前記中継局を介して前記第１の周波数バンドに第１の信号を受信し、前記中継局を介して第２の周波数バンドに第２の信号を送信し、また、半二重モードまたは完全二重モードに応じて通信するように設定される第２の局；を含む無線通信システムが提供される。

前記バンド交換周波数分割二重モードは、前記第１の周波数バンド及び第２の周波数バンドで相違の多重化技法が使われた場合、交換多重化技法（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）を含む。

前記中継局は、前記第１の周波数バンドまたは前記第２の周波数バンドで同時に送信したり、或いは同時に受信する二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に応じて動作するように設定される。

前記第２の局は、前記第１の信号を直接的に受信し、中継された第１の信号と前記直接的に受信された第１の信号を結合するように設定される。

前記第１の局は、前記第２の信号を直接的に受信し、中継された第２の信号と前記直接的に受信された第２の信号を結合するように設定される。

前記第１の局は基地局であり、前記第２の局は移動局である。

前記第１の局は移動局であり、前記第２の局は基地局である。

本発明の他の一態様によると、ソースステイション（ｓｏｕｒｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ）と目的地ステイション（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ）との間に通信を無線で中継する中継局において、バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）または二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に動作するように設定されたトランシーバ（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）を含み、前記バンド交換周波数分割二重モード上で送信周波数及び受信周波数は、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとの間に交換され、前記二重バンド送信／受信モード上で第１の周波数バンドまたは第２の周波数バンドにおける同時送信または受信が行われる中継局が提供される。

前記トランシーバは、前記バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）及び前記二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に動作するように設定される。

前記トランシーバは、動作モードを前記バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）から前記二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に変換するように設定される。

前記ソースステイションは基地局であり、前記目的地ステイションは移動局である。

前記ソースステイションは移動局であり、前記目的地ステイションは基地局である中継局である。

少なくとも一つの前記ソースステイション及び前記目的地ステイションは、前記バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）または前記二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）をサポートするように設定される。

前記第１の周波数バンドと第２の周波数バンドは、相違の周波数バンドである。

本発明の他の態様によると、無線通信システムにおける中継局を介して情報を中継する方法において、ソースステイションから第１の周波数バンドで第１の信号を受信する段階；第２の周波数バンドで第２の信号を目的地ステイションに中継する段階；及び、前記第１の周波数バンドを、前記目的地ステイションに前記第２の信号を中継するために使われた前記第２の周波数バンドに交換したり、又は、前記第２の周波数バンドを、前記ソースステイションから前記第１の信号を受信するために使われた前記第１の周波数バンドに交換する段階；を含む中継局を介して情報を中継する方法が提供される。

また、他の態様によると、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとの間で送信周波数と受信周波数を交換する周波数分割二重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードに動作する無線通信装置において、プロセッサを含むトランシーバを含み、前記プロセッサは、前記トランシーバにバンド交換周波数分割二重モードに動作する中継局を介して前記第１の周波数バンドに第１の信号を送信するようにし、前記中継局を介して前記第２の周波数バンドに第２の信号を受信するようにし、また、半二重モードまたは完全二重モードに通信するようにする無線通信装置が提供される。

前述した本発明の実施例に係る無線通信システムと前記無線通信システムにおける無線リソース利用方法を用いれば、ＦＤＤ無線通信システムにおいて、可能な多様なシナリオにともなう通信をサポートすることができる。例えば、ダウンリンク周波数とアップリンク周波数を用いる同時送信や同時受信はもちろん、複数のチャネルを用いて上位ステイションや下位ステイションとのみ通信をすることもできる。また、ダウンリンクとアップリンクのトラフィックの量やＢＳ−ＲＳ及びＲＳ−ＭＳリンクの状態に従って、動作モード及び／または中継モードを変更しながら、適応的に中継動作を実行することができる。

本発明の実施例に係るＦＤＤ無線通信システムの構成及び前記システムにおける無線リソースの利用方法を説明するための図である。 図１のバンド交換ＦＤＤシステムにおいて、無線リソースを効率的に用いる場合のフレーム構造を示す図である。 図１のバンド交換ＦＤＤシステムにおいて、ＢＳとＭＳが、各々、ＲＳを介して一つのデータパケットを交換する場合の送信過程を示す図である。 本発明の他の実施例に係るＦＤＤ無線通信システムの構成及び前記システムにおける無線リソースの利用方法を説明するための図である。 図４の二重バンド送信／受信ＦＤＤシステムにおいて、無線リソースを効率的に用いる場合のフレーム構造を示す図である。 図４の二重バンド送信／受信システムにおいて、ＢＳとＭＳが、各々、ＲＳを介して一つのデータパケットを交換する場合の送信過程を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。 本発明の一実施例に係るＭＩＭＯステイションで構成されたリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の一例を示す図である。 本発明の一実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法を例示的に示す図である。 バンド交換ＦＤＤモード及び二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳのための無線送受信機の構成の一例を示すブロック図である。

本発明の実施例に係る無線通信システムは、ソースステイション、少なくとも一つの中継局及び少なくとも一つの目的地ステイションを含む。前記中継局は、ソースステイションと目的地ステイションとの間にデータを受信してフォーワーディングし、例えば、ソースステイションの範囲やカバレッジ領域及び／または容量を増加させる。無線通信システムは、少なくとも一つの中継局が親ステイション（ｐａｒｅｎｔ ｓｔａｔｉｏｎ）からデータを受信し、目的地ステイションに直接的にフォワードする一つのホップ（ｈｏｐ）または無線通信システムにおける中継局からデータを受信してフォワードする多数ホップ（ｈｏｐ）を含む。

本実施例に係る移動局または端末は、固定されたり移動することができ、ＵＥ（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＵＴ（ｕｓｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＳＳ（ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ）、無線装置（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、無線モデム、ハンドハルドデバイスのような他の用語で使われることができる。基地局は、一般的に固定された通信局であり、端末と通信し、ｅＮＢ（ｅｖｏｌｖｅｄ ｎｏｄｅ−Ｂ）、ＢＴＳ（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）、ＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）等で呼ばれる。ダウンリンクは、基地局から端末への通信リンクを意味し、アップリンクは、端末から基地局への通信リンクを意味する。ダウンリンクにおいて、送信機は基地局の一部になることができ、受信機は端末の一部になることができる。アップリンクにおいて、送信機は端末の一部になることができて、受信機は基地局の一部になることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例に対して詳細に説明する。後述する実施例ではＲＳがＢＳとＭＳとの間の通信を中継する場合を中心に説明する。然しながら、ＲＳがＢＳとＭＳとの間の通信を中継することは、単に説明の便宜のために選択された一例であり、本明細書で異に特定して明示した場合を除き、本発明の実施例がこれに限定されると解釈されてはならない。後述する本発明の実施例は、ＲＳが複数の他のＲＳ間または複数のＭＳ間の通信を中継する場合、他のＲＳとＭＳとの間の通信を中継する場合、ＢＳと他のＲＳとの間の通信を中継する場合など、多様な類型の中継にも同一に適用が可能である。

図１は、本発明の実施例に係るＦＤＤ無線通信システムの構成及び前記システムにおける無線リソースの利用方法を説明するための図である。図１を参照すると、ＦＤＤ無線通信システムは、ＢＳ、ＲＳ、及びＭＳを含む。ＢＳとＭＳは、完全二重（Ｆｕｌｌ Ｄｕｐｌｅｘ）ＦＤＤモードまたは半二重（Ｈａｌｆ Ｄｕｐｌｅｘ）ＦＤＤモードにともなう動作をサポートする。完全二重ＦＤＤモードとは、相違の周波数で同時に送信モードと受信モードに動作するものをいい、半二重ＦＤＤモードとは、相違の周波数で送信モードと受信モードに動作するが、同時に動作しなく相違の時間に動作するものをいう。以下、後述する実施例では完全二重ＦＤＤモードをサポートするＢＳとＭＳに対してのみ説明するが、半二重ＦＤＤモードをサポートするＢＳとＭＳに対しても同一に適用されることができるということは当業者に自明である（ただし、半二重ＦＤＤモードではオーバーヒアリング（Ｏｖｅｒｈｅａｒｉｎｇ）や追加送信（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が制限されることができる）。

完全二重ＦＤＤモードを動作するＢＳは、ダウンリンク周波数である第１の周波数ｆ１で信号をＲＳに送信し、これと同時にアップリンク周波数である第２の周波数ｆ２で信号をＲＳから受信することができる。また、完全二重ＦＤＤモードに動作するＭＳは、ダウンリンク周波数である第１の周波数ｆ１で信号をＲＳから受信し、これと同時にアップリンク周波数である第２の周波数ｆ２で信号をＲＳに送信することができる。もちろん、完全二重ＦＤＤモードに動作するＢＳまたはＭＳであるとしても、いずれか一つの瞬間に必ず送信と受信を同時に実行すべきことではなく、必要な場合には送信と受信のうちいずれか一つの動作のみ実行することもできる。

また、本発明の実施例に係る無線通信システムに含まれるＲＳは、完全二重ＦＤＤモードとバンド交換（Ｂａｎｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）ＦＤＤモードをサポートする。バンド交換ＦＤＤモードとは、送信バンドと受信バンドを交換することができることを示す。もし、ダウンリンクとアップリンクの多重化モード（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｍｏｄｅ）が異なる場合（例えば、アップリンクでＳＣ−ＦＤＭＡを使用し、ダウンリンクでＯＦＤＭＡを使用する場合）、バンド交換は、多重化モードの交換を含む。完全二重ＦＤＤモードとバンド交換ＦＤＤモードをサポートするＲＳは、特定時間にＢＳと送信及び受信を同時に実行し、他の時間にはＭＳと送信及び受信を同時に実行することができる。

図１を参照すると、第１の時間ｔ１にはＢＳとＲＳとの間で通信が行われる。より具体的に、第１の時間ｔ１に、ＲＳは、第１の周波数ｆ１を介してＢＳから信号を受信し、また、第２の周波数ｆ２を介してＢＳに信号を送信する。また、第２の時間ｔ２にはＲＳとＭＳとの間で通信が行われる。より具体的に、第２の時間ｔ２に、ＲＳは、第１の周波数ｆ１を介してＭＳに信号を送信し、また、第２の周波数ｆ２を介してＭＳから信号を受信する。結局、図面に示すように、ＢＳとＭＳとの間の通信は、二つの単位の時間ｔ１及びｔ２にわたって行われる（（ｆ１，ｔ１）、（ｆ１，ｔ２）または（ｆ２，ｔ２）、（ｆ２，ｔ１））。

このような図１のような無線通信システムにおいて、ＭＳがＢＳのセルカバレッジ内に位置する場合には無線通信の効率性を向上させることができる。より具体的に、ＭＳは、第１の時間ｔ１に第１の周波数ｆ１を介してＢＳからＲＳに送信される信号をオーバーヒアリングすることができ、また、ＢＳは、第２の時間ｔ２に第２の周波数ｆ２を介してＭＳからＲＳに送信される信号をオーバーヒアリングすることができる。このように、ＭＳまたはＢＳがオーバーヒアリングした信号は、後続時間にＲＳからＭＳ、またはＢＳに送信される信号であるため、オーバーヒアリングした信号は、ＭＳまたはＢＳが後続時間にＲＳから受信した信号を復元する場合に使われる。

ＭＳは、第１の時間ｔ１に第２の周波数ｆ２を介してＢＳに信号を送信する追加送信（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が可能である。このような追加送信は、ＢＳが第２の時間ｔ２に第１の周波数ｆ１を介してＭＳに信号を送信して達成することもできる。この場合、ＭＳが送信する信号は、第１の時間（または第２の時間）にＲＳがＢＳに送信する信号が同じである場合もあり、異なる場合もあるため、前者の場合は、ＲＳが複数の受信アンテナを有する場合として空間多重化効果を用いることであり、後者の場合、無線リソースの分割（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）を用いることである。

図２は、図１のバンド交換ＦＤＤ ＲＳを含む無線通信システム（以下、‘バンド交換ＦＤＤシステム’という）において、無線リソースを効率的に用いる場合のフレーム構造を示す図であり、ＭＳがＢＳのセルカバレッジ内に位置する場合である。図２を参照すると、バンド交換ＦＤＤシステムは、ダウンリンク周波数ｆ１とアップリンク周波数ｆ２が区分されており、各リンクは、同一な多重化メカニズムを使用することもでき、相違の多重化メカニズムを使用することもできる。図２において、ダウンリンクはＯＦＤＭＡ、アップリンクはＳＣ−ＦＤＭＡが表示されているが、これは単に例示に過ぎない。

図２を参照すると、第１の時間ｔ１には、ダウンリンク周波数ｆ１でＢＳがＲＳに信号を送信し、アップリンク周波数ｆ２でＲＳがＢＳに信号を送信する。この場合、ＢＳがＲＳに送信するダウンリンク信号は、ＭＳもオーバーヒアリングすることができ、ＲＳがＢＳにアップリンク信号を送信する場合に、ＭＳもリソース分割（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）を用いたり、或いは重複（Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）を用いてアップリンク周波数ｆ２で異なるデータまたは同一データをＢＳに送信することができる。

また、第２の時間ｔ２には、ダウンリンク周波数ｆ１でＲＳがＭＳに信号を送信し、アップリンク周波数ｆ２でＭＳがＲＳに信号を送信する。この場合、ＲＳがＭＳにダウンリンク信号を送信する場合に、ＢＳもリソース分割（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）を用いたり、或いは重複（Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）を用いて、ダウンリンク周波数ｆ１で異なるデータまたは同一データをＭＳに送信することができ、アップリンク周波数ｆ２でＭＳがＲＳに送信するアップリンク信号は、ＢＳもオーバーヒアリングすることができる。

図１に示すようなバンド交換ＦＤＤシステムの場合、バンド交換ＦＤＤモード動作を介してダイバーシティを向上させる効果を得ることができるが、場合によって、時間遅延（Ｌａｔｅｎｃｙ）が発生するため、無線リソースの利用効率の向上効果が充分でない。ここで、時間遅延とは、理論的に期待される最短所要時間より多くの時間がかかることをいう。

例えば、ＢＳとＭＳが、各々、ＲＳを介して一つのデータパケットを交換しようとする場合を仮定する。ＴＤＤ無線通信システムの場合には、ＢＳとＭＳとの間で一つのダウンリンクバースト（Ｓｉｎｇｌｅ ＤＬ Ｂｕｒｓｔ）と一つのアップリンクバースト（Ｓｉｎｇｌｅ ＵＬ Ｂｕｒｓｔ）との交換には４個の時間スロット（４ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ）が必要である。然しながら、完全二重ＦＤＤシステムの場合には、２個の時間スロット（２ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ）のみを使って前記交換を終えらなければならない。然しながら、後述のように、図１のようなＦＤＤ無線通信システムでは前記交換終了まで３個の時間スロットが必要であり、また、前記４個の時間スロット後にＭＳとＢＳは最大４回のデータバーストをさらに受信したり、或いは用いることができる。

図３は、図１のバンド交換ＦＤＤシステムにおいて、ＢＳとＭＳが、各々、ＲＳを介して一つのデータパケットを交換する場合の送信過程を示す図である。図３の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、各々、時間ｔ１、ｔ２、及びｔ３の場合である。

時間ｔ１にＢＳが第１の周波数ｆ１を介して第１のデータをＲＳに送信する。この場合、ＭＳは、前記第１のデータ信号をオーバーヒアリングすることができ、追加送信が行われることができる。ＭＳから第２の周波数ｆ２を介して第２のデータを送信することができる。

時間ｔ２にＲＳが受信した第１のデータを第１の周波数ｆ１を介してＭＳに送信し、また、ＭＳから第２の周波数ｆ２を介して第２のデータを受信する。この場合、ＢＳは、前記第２のデータ信号をオーバーヒアリングすることができ、また、以前時間ｔ１に格納したデータと結合してこれを臨時的にデコーディングすることができる。同時に、ＭＳは、ＢＳから第１の周波数を介して追加的に送信されるデータを受信し、ＲＳから受信したデータと以前時間ｔ１にオーバーヒアリングしたデータを結合してこれを臨時的にデコーディングすることができる。

時間ｔ３に、ＲＳは、受信した第２のデータを第２の周波数ｆ２を介してＢＳに送信する。この場合、ＢＳは、ＲＳから受信した第２のデータ信号と以前時間ｔ２にオーバーヒアリングしたデータとＭＳから追加的に送信されるデータを結合してこれをデコーディングすることができる。これと同時に、ＭＳは、ＢＳから第１の周波数を介して追加的に送信されるデータと、以前時間ｔ２にＢＳから追加的に受信したデータと、ＲＳから受信したデータと、及び以前時間ｔ１にオーバーヒアリングデータと、を結合してこれをデコーディングすることができる。

図３に示すような無線リソースの利用方法によると、空間ダイバーシティと時間ダイバーシティを活用することができ、また、結合利得（Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ Ｇａｉｎ）を得ることができるため、ダウンリンク送信とアップリンク送信の信頼性を保障することができる。目的地ステイション（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ）に複数の受信アンテナが備えられる場合、追加的なリソースが要求されない。ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）ステイションと目的地（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）ステイションとの間のチャネル及び／または中継局の目的地ステイション間のチャネルを推定するために、第２の時間ｔ２及び第３の時間ｔ３にＲＳ／ソースパイロット送信（ＲＳ／Ｓｏｕｒｃｅ Ｐｉｌｏｔ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）のための直交リソース（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）の割当が行われることができる。

図４は、他の実施例に係るＦＤＤ無線通信システムの構成及び前記システムにおける無線リソースの利用方法を説明するための図である。ＦＤＤ無線通信システムは、ＢＳ、ＲＳ、及びＭＳを含む。本発明の実施例でも、ＢＳとＭＳは、完全二重（Ｆｕｌｌ Ｄｕｐｌｅｘ）ＦＤＤモードまたは半二重（Ｈａｌｆ Ｄｕｐｌｅｘ）ＦＤＤモードにともなう動作をサポートし、以下、完全二重ＦＤＤモードをサポートするＢＳとＭＳに対して本発明の実施例を説明するが、半二重ＦＤＤモードをサポートするＢＳとＭＳに対して同一に適用可能であることは当業者に自明である。

ＲＳは、完全二重ＦＤＤモードと二重バンド送信／受信モード（Ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）をサポートすることができる。二重バンド送信／受信モードとは、二つのバンドを介して同時に送信のみをしたり、或いは受信のみを実行するものをいう。このような二重バンド送信／受信モードは、各周波数バンドで送信と受信の両方とも可能であるため、もし、ダウンリンクとアップリンクの多重化モード（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｍｏｄｅ）が異なる場合（例えば、アップリンクでＳＣ−ＦＤＭＡを使用し、ダウンリンクでＯＦＤＭＡを使用する場合）には多重化モードの交換も含む。完全二重ＦＤＤモードと二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳは、特定時間にはＢＳとＭＳに送信のみを実行し、他の時間にはＢＳとＭＳから受信のみを実行することができる。

図４を参照すると、第１の時間ｔ１にはＲＳがＢＳとＭＳからデータを受信する。より具体的に、第１の時間ｔ１に、ＲＳは、第１の周波数ｆ１を介してＢＳから信号を受信し、また、第２の周波数ｆ２を介してＭＳから信号を送信する。また、第２の時間ｔ２にはＲＳがＢＳとＭＳにデータを送信する。より具体的に、第２の時間ｔ２に、ＲＳは、第１の周波数ｆ１を介してＭＳに信号を送信し、また、第２の周波数ｆ２を介してＢＳに信号を送信する。結局、図面に示すように、ＢＳとＭＳとの間の通信は、二つの単位の時間ｔ１及びｔ２にわたって行われる（（ｆ１，ｔ１）、（ｆ１，ｔ２）または（ｆ２，ｔ１）、（ｆ２，ｔ２））。

このように図４のような無線通信システムにおいて、ＭＳがＢＳのセルカバレッジ内に位置する場合には無線通信の効率性を向上させることができる。即ち、ＭＳは、第１の時間ｔ１に第１の周波数ｆ１を介してＢＳからＲＳに送信される信号をオーバーヒアリングすることができ、また、ＢＳも第１の時間ｔ１に第２の周波数ｆ２を介してＭＳからＲＳに送信される信号をオーバーヒアリングすることができる。このように、ＭＳまたはＢＳがオーバーヒアリングした信号は、後続時間にＲＳからＭＳまたはＢＳに送信される信号であるため、オーバーヒアリングした信号は、ＭＳまたはＢＳが後続時間にＲＳから受信した信号を復元する場合に使われる。

ＭＳは、第２の時間ｔ２に第２の周波数ｆ２を介してＢＳに信号を送信する追加送信（Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が可能であり、また、ＢＳは、第２の時間ｔ２に第１の周波数ｆ１を介してＭＳに信号を送信する追加送信も可能である。この場合、追加に送信される信号は、第２の時間ｔ２に、ＲＳがＭＳまたはＢＳに送信する信号同じである場合もあり、異なる場合もあるため、前者の場合は、目的地ステイションが複数の受信アンテナを有する場合として空間多重化効果を用いることであり、後者の場合は、無線リソースの分割（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）を用いることである。このような追加送信は、ＭＳ及び／またはＢＳが第２の時間ｔ２に、各々、第１の周波数ｆ１及び／または第２の周波数ｆ２を介してＢＳ及び／またはＭＳに信号を送信して達成することもできる。

図５は、二重バンド送信／受信ＲＳを含む無線通信システム（以下、‘二重バンド送信／受信ＦＤＤシステム’という）において、無線リソースを効率的に用いる場合のフレーム構造を示す図であり、ＭＳがＢＳのセルカバレッジ内に位置する場合である。図５を参照すると、二重バンド送信／受信ＦＤＤシステムは、ダウンリンク周波数ｆ１とアップリンク周波数ｆ２が区分されており、各リンクは、同一な多重化メカニズムを使用することもでき、相違の多重化メカニズムを使用することもできる。図５において、ダウンリンクはＯＦＤＭＡ、アップリンクはＳＣ−ＦＤＭＡが表示されているが、これは単に例示に過ぎない。

図５を参照すると、第１の時間ｔ１には、ダウンリンク周波数ｆ１でＢＳがＲＳに信号を送信し、アップリンク周波数ｆ２でＭＳがＲＳに信号を送信する。この場合、ＢＳがＲＳに送信するダウンリンク信号は、ＭＳもオーバーヒアリングすることができ、ＭＳがＲＳに送信するアップリンク信号は、ＢＳもオーバーヒアリングすることができる。また、第２の時間ｔ２には、ダウンリンク周波数ｆ１でＲＳがＭＳに信号を送信し、アップリンク周波数ｆ２でＲＳがＢＳに信号を送信する。この場合、ＲＳがＭＳにダウンリンク信号を送信する場合及び／またはＲＳがＢＳにアップリンク信号を送信する場合、ＢＳ及び／またはＭＳもリソース分割（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）を用いたり、或いは重複（Ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ）を用いて、ダウンリンク周波数ｆ１及び／またはアップリンク周波数ｆ２で異なるデータまたは同一データをＭＳ及び／またはＢＳに送信することができる。

二重バンド送信／受信ＦＤＤシステムの場合、二重バンド送信／受信モード動作を介してダイバーシティを向上させることができ、また、時間遅延（Ｌａｔｅｎｃｙ）を最小化することができる効果がある。前述した通り、ＢＳとＭＳが、各々、ＲＳを介して一つのデータパケットを交換しようとする場合、完全二重ＦＤＤシステムの場合には、理論上、２個の時間スロット（２ Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔｓ）のみを使って前記交換を終えらなければならない。然しながら、本実施例に係る二重バンド送信／受信ＦＤＤシステムの場合には、２個の時間スロットに一つのダウンリンクバーストと一つのアップリンクバーストを交換することができる。

図６は、図４の二重バンド送信／受信ＦＤＤシステムにおいて、ＢＳとＭＳが、各々、ＲＳを介して一つのデータパケットを交換する場合の送信過程を示す図である。図６の（ａ）と（ｂ）は、各々、時間ｔ１及びｔ２の場合である。

時間ｔ１に、ＢＳが第１の周波数ｆ１を介して第１のデータをＲＳに送信する。この場合、ＭＳは、前記第１のデータ信号をオーバーヒアリングすることができる。また、時間ｔ１に、ＭＳも第２の周波数ｆ２を介して第２のデータをＲＳに送信する。この場合にも、ＢＳは、前記第２のデータ信号をオーバーヒアリングすることができる。

時間ｔ２に、ＲＳが受信した第１のデータを第１の周波数ｆ１を介してＭＳに送信し、また、受信した第２のデータを第２の周波数ｆ２を介してＢＳに送信する。この場合、ＢＳとＭＳは、各々、第１の周波数ｆ１及び第２の周波数ｆ２を介してＭＳ及びＢＳに追加送信を実行することができる。従って、ＭＳは、ＲＳから受信される第１のデータ信号と、必要な場合にはＢＳから追加に受信されるデータを結合してデコーディングを実行することができる。また、ＢＳは、ＲＳから受信される第２のデータ信号と、必要な場合にはＭＳから追加に受信されるデータを結合してデコーディングを実行することができる。

結合利得（Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ Ｇａｉｎ）を得ることができるように、空間ダイバーシティと時間ダイバーシティを活用することができる。ダウンリンク送信とアップリンク送信の信頼性も向上することができる。目的地ステイション（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ）で複数の受信アンテナが備えられる場合、追加的なリソースが要求されない。ソースステイションと目的地ステイションとの間でチャネルを推定したり、或いは中継局と目的地ステイションとの間でチャネルを推定するために、第２の時間ｔ２にパイロット送信のための直交リソース（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）の割当が行われることができる。

次に、本発明の一例に従って、アップリンク／ダウンリンクのリソース交換をサポートするＢＳ、ＲＳ、及びＭＳが含まれたＦＤＤ無線通信システムを説明する。これを‘リソース交換ＦＤＤシステム’といい、これに対して詳細に説明する。アップリンク／ダウンリンクのリソース交換をサポートするＲＳ、ＭＳはリソース交換ＦＤＤシステムのローカルステイションとも呼ばれる。

リソース交換ＦＤＤシステムのローカルステイションは、同一多重バンド通信モードをサポートすることもでき、或いは異なる多重バンド通信モードをサポートすることもできる。例えば、ＲＳとＭＳの両方ともバンド交換ＦＤＤモードをサポートしたり、或いは二重バンド送信／受信モードをサポートすることができる。または、ＲＳは、バンド交換ＦＤＤモードと二重バンド送信／受信モードの両方ともサポートするが、ＭＳは、二重バンド送信／受信モードのみサポートすることもできる。

また、リソース交換ＦＤＤシステムのローカルステイションは、必要な場合には、ダウンリンク周波数とアップリンク周波数を交換することができる。即ち、ＲＳとＭＳは、正常状態（ｎｏｒｍａｌ ｓｔａｔｅ）である場合には、ダウンリンク送信に第１の周波数ｆ１を用い、アップリンク送信に第２の周波数ｆ２を用い、チャネル（ＢＳ−ＲＳリンク及び／またはＲＳ−ＭＳリンク）状態及び／またはダウンリンク／アップリンクのトラフィック負荷（ＤＬ／ＵＬ ＴｒａｆｆｉｃＬｏａｄ）に従って、必要な場合には、ダウンリンク送信に第２の周波数ｆ２を用い、アップリンク送信に第１の周波数ｆ１を用いることができる。

リソース交換ＦＤＤシステムのグローバルステイションであるＢＳは、固定されたアップリンクバンドとダウンリンクバンドを使用すると仮定する。即ち、ＢＳは、アップリンク／ダウンリンクのリソース交換をサポートしない。これは、ＢＳがアップリンク／ダウンリンクのリソースを変えれば、その影響は該当セル内部のあらゆるユーザに及ぼすため、リソース交換を介して得ることができる利得よりは他の複雑な問題がたくさん発生するおそれがある。従って、ＢＳは、ダウンリンク周波数として第１の周波数ｆ１を使用し、アップリンク周波数として第２の周波数ｆ２を使用する。

ＢＳ→ＲＳ、ＲＳ→ＭＳ、ＭＳ→ＲＳ、及びＲＳ→ＢＳリンクに対して時間−周波数に特定される無線リソースを、例えば、ＤＬ／ＵＬトラフィック負荷及び／またはチャネル状態を考慮して動的に再割当することができる。例えば、特定リンクのトラフィック負荷が大きい場合、該当リンクに相対的に多くの無線リソースを割り当てることができ、特徴リンクのチャネル状態がよくない場合、該当リンクには相対的に少ない無線リソースを割り当てることができる。また、このような動的な無線リソースの再割当のためには、このような再割当事実を知らせるための制御信号が必要であり、本発明の実施例では制御信号を送信する時期、手順、及び方法に対して何らの制限がない。

ＭＳとＢＳは、各々、多重−ホップリレイシステムである場合、下位階層（Ｓｕｂ−ｏｒｄｉｎａｔｅ）ＲＳ及び／または上位階層（Ｓｕｐｅｒ−ｏｒｄｉｎａｔｅ）ＲＳである。また、第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２は、単に相違の時間スロットを指示するものであり、第２の時間ｔ２が第１の時間ｔ１より遅い場合、前記２時間が必ず連続されることもでき、又は一定の間隔に離隔されることもできる。

図７は、本発明のリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の一例を示す図である。図７に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、ＲＳがバンド交換ＦＤＤモードをサポートし、ＭＳもバンド交換ＦＤＤモードをサポートする場合である。図７に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、正常状態である場合には図１に示すように動作できる。異常状態、例えば、ダウンリンクトラフィックが増加する場合には、前記システムは、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、図７に示されているように、ＲＳ→ＭＳリンクの容量を増加させることができる。もちろん、図７に示すように状態を変更するためには、ＢＳは、ＤＬ／ＵＬリソース交換のための制御信号を予めＲＳとＭＳに送信しなければならない。

図７を参照すると、第１の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ１）及び第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ２）とアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、正常状態と同一に無線リソースを割り当てる。然しながら、第１の時間におけるアップリンク周波数（ｆ２，ｔ１）は、ＲＳ→ＢＳリンクに割り当てることではなく、ＲＳ→ＭＳリンクに割り当てる。即ち、ダウンリンクトラフィックが一時的に増加する場合などには、ＲＳ→ＭＳリンクのために割り当てる無線リソースを増加させることによって、増加されたダウンリンクトラフィックを效率的に処理することができる。

バンド交換ＦＤＤモードに動作するＭＳは、第１の時間に第２の周波数ｆ２を介して受信をするため、ＢＳがＲＳに送信する信号、即ち、リソースブロック（ｆ１，ｔ１）を用いて送信する信号をオーバーヒアリングすることができない。その代わりに、ＭＳは、第１の時間に第１の周波数ｆ１を介して第３の装置に信号を送信することができ、第２の時間ｔ２に第２の周波数ｆ２を介してＭＳがＲＳに送信する信号は、ＢＳがオーバーヒアリングすることができる。

図８は、本発明の他の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。図示されているリソース交換ＦＤＤシステムも、ＲＳがバンド交換ＦＤＤモードをサポートし、ＭＳもバンド交換ＦＤＤモードをサポートする場合である。正常状態である場合には、図１に示すように動作できる。異常状態、例えば、ダウンリンクトラフィックが増加する場合には、前記システムは、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、図８に示されているように、ＢＳ→ＲＳリンクの容量を増加させることができる。正常状態と異常状態は、多様な方式に変換できる。異常状態に変換された以後に、ＲＳ（またはＭＳやＢＳ）は、正常状態に戻ることができる。状態を変換する前に、ＢＳは、ＲＳ及び／またはＭＳにアップリンク／ダウンリンクのリソース交換のための制御信号を送信することができる。

図８を参照すると、正常状態で（ｆ１，ｔ１）と（ｆ２，ｔ１）で行われた方式と同一に無線リソースを割り当てる。然しながら、第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ１）とアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、正常状態と異に割り当てる。即ち、第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ２）は、ＲＳ→ＭＳリンクに割り当てることではなく、ＢＳ→ＲＳリンクに割り当て、第２の時間におけるアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、ＭＳ→ＲＳリンクに割り当てることではなく、ＲＳ→ＭＳリンクに割り当てる。即ち、ダウンリンクトラフィックが一時的に増加する場合などには、ＢＳ→ＲＳリンクのために割り当てる無線リソースを増加させることによって、増加されたダウンリンクトラフィックを效率的に処理することができる。

バンド交換ＦＤＤモードに動作するＭＳは、第２の時間に第２の周波数ｆ２を介して受信するため、ＢＳがＲＳに送信する信号、即ち、リソースブロック（ｆ１，ｔ２）を用いて送信する信号をオーバーヒアリングすることができない。その代りに、ＭＳは、第２の時間に第１の周波数ｆ１を介して第３の装置に信号を送信することができ、第１の時間ｔ１に第１の周波数ｆ１を介してＢＳがＲＳに送信する信号は、ＭＳがオーバーヒアリングすることができる。

図９は、本発明の他の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。図９に示すリソース交換ＦＤＤシステムも、ＲＳがバンド交換ＦＤＤモードをサポートし、ＭＳもバンド交換ＦＤＤモードをサポートする場合である。図９に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、正常状態である場合には、図１に示すように動作できる。然しながら、異常状態、例えば、アップリンクトラフィックが増加する場合には、前記システムは、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、図９に示されているように、ＭＳ→ＲＳリンクの容量を増加させることができる。正常状態と異常状態は、多様な方式に変換できる。異常状態に変換された以後に、ＲＳ（またはＭＳやＢＳ）は、正常状態に戻ることができる。状態を変換する前に、ＢＳは、ＲＳ及び／またはＭＳにアップリンク／ダウンリンクのリソース交換のための制御信号を送信することができる。

図９を参照すると、無線リソースの割当は、正常状態で（ｆ２，ｔ１）、（ｆ１，ｔ２）の場合と同じである。異常状態では（ｆ１，ｔ１）は、ＢＳ→ＲＳリンクに割り当てることではなく、ＭＳ→ＲＳリンクに割り当てる。即ち、アップリンクトラフィックが一時的に増加する場合などには、ＭＳ→ＲＳリンクのために割り当てる無線リソースを増加させることによって、増加されたアップリンクトラフィックを效率的に処理することができる。

ＢＳは、第１の時間に第２の周波数ｆ２を介して受信するため、ＭＳがＲＳに送信する信号、即ち、リソースブロック（ｆ１，ｔ１）を用いて送信する信号をオーバーヒアリングすることができない。然しながら、ＭＳは、第１の時間に第２の周波数ｆ２を介して第３の装置に信号を受信することができ、第１の時間ｔ１に第１の周波数ｆ１を介してＢＳがＲＳに送信する信号は、ＭＳがオーバーヒアリングすることができる。

図１０は、本発明の他の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。図１０に示すリソース交換ＦＤＤシステムも、ＲＳがバンド交換ＦＤＤモードをサポートし、ＭＳもバンド交換ＦＤＤモードをサポートする場合である。正常状態である場合には、図１に示すように動作できる。然しながら、異常状態、例えば、アップリンクトラフィックが増加する場合には、前記システムは、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、図１０に示されているように、ＲＳ→ＢＳリンクの容量を増加させることができる。正常状態と異常状態は、多様な方式に変換できる。異常状態に変換された以後に、ＲＳ（またはＭＳやＢＳ）は正常状態に戻ることができる。状態を変換する前に、ＢＳは、ＲＳ及び／またはＭＳにアップリンク／ダウンリンクのリソース交換のための制御信号を送信することができる。

図１０を参照すると、第１の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ１）と第１の時間におけるアップリンク周波数（ｆ２，ｔ１）は、正常状態と同一に無線リソースを割り当てる。然しながら、第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ１）とアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、正常状態と異に割り当てる。即ち、第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ２）は、ＲＳ→ＭＳリンクに割り当てることではなく、ＭＳ→ＲＳリンクに割り当て、第２の時間におけるアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、ＭＳ→ＲＳリンクに割り当てることではなく、ＲＳ→ＢＳリンクに割り当てる。即ち、アップリンクトラフィックが一時的に増加する場合などには、ＲＳ→ＢＳリンクのために割り当てる無線リソースを増加させることによって、増加されたダウンリンクトラフィックを效率的に処理することができる。

ＢＳは、第２の時間に第２の周波数ｆ２を介して受信するため、ＭＳがＲＳに送信する信号、即ち、リソースブロック（ｆ１，ｔ２）を用いて送信する信号をオーバーヒアリングすることができない。然しながら、ＭＳは、第２の時間に第２の周波数ｆ２を介して第３の装置に信号を受信することができ、第１の時間ｔ１に第１の周波数ｆ１を介してＢＳがＲＳに送信する信号は、ＭＳがオーバーヒアリングすることができる。

図１１は、本発明の他の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の一例を示す図である。図１１に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、ＲＳが二重バンド送信／受信モードをサポートし、ＭＳも二重バンド送信／受信モードをサポートする場合である。図１１に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、正常状態である場合には、図４に示すように動作できる。然しながら、異常状態、例えば、ダウンリンクトラフィックが増加する場合には、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、前記システムは、図１１に示されているように、ＲＳ→ＭＳリンクの容量を増加させることができる。正常状態と異常状態は、多様な方式に変換できる。異常状態に変換された以後に、ＲＳ（またはＭＳやＢＳ）は、正常状態に戻ることができる。状態を変換する前に、ＢＳは、ＲＳ及び／またはＭＳにアップリンク／ダウンリンクのリソース交換のための制御信号を送信することができる。

図１１を参照すると、第１の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ１）とアップリンク周波数（ｆ２，ｔ１）、及び第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ２）は、正常状態と同一に無線リソースを割り当てる。然しながら、第２の時間におけるアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、ＲＳ→ＢＳリンクに割り当てることではなく、ＲＳ→ＭＳリンクに割り当てる。即ち、ダウンリンクトラフィックが一時的に増加する場合などには、ＲＳ→ＭＳリンクのために割り当てる無線リソースを増加させることによって、増加されたダウンリンクトラフィックを效率的に処理することができる。

また、図１１のように無線リソースを割り当てる場合には、二重バンド送信／受信モードに動作するＭＳは、第１の時間に第２の周波数ｆ２を介して送信するため、ＢＳがＲＳに送信する信号、即ち、リソースブロック（ｆ１，ｔ１）を用いて送信する信号をオーバーヒアリングすることができない。然しながら、ＭＳは、第１の時間に第１の周波数ｆ１を介して第３の装置に信号を送信することができ、第１の時間ｔ１に第２の周波数ｆ２を介してＭＳがＲＳに送信する信号は、ＢＳがオーバーヒアリングすることができる。

図１２は、本発明の他の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の他の例を示す図である。図１２に示すリソース交換ＦＤＤシステムも、ＲＳが二重バンド送信／受信モードをサポートし、ＭＳも二重バンド送信／受信モードをサポートする場合である。図１２に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、正常状態である場合には、図４に示すように動作できる。然しながら、異常状態、例えば、アップリンクトラフィックが増加する場合には、前記システムは、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、図１２に示されているように、ＭＳ→ＲＳリンクの容量を増加させることができる。正常状態と異常状態は、多様な方式に変換できる。異常状態に変換された以後に、ＲＳ（またはＭＳやＢＳ）は、正常状態に戻ることができる。状態を変換する前に、ＢＳは、ＲＳ及び／またはＭＳにアップリンク／ダウンリンクのリソース交換のための制御信号を送信することができる。

図１２を参照すると、第１の時間におけるアップリンク周波数（ｆ２，ｔ１）、及び第２の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ２）とアップリンク周波数（ｆ２，ｔ２）は、正常状態と同一に無線リソースを割り当てる。然しながら、第１の時間におけるダウンリンク周波数（ｆ１，ｔ１）は、ＢＳ→ＲＳリンクに割り当てることではなく、ＭＳ→ＲＳリンクに割り当てる。即ち、アップリンクトラフィックが一時的に増加する場合などには、ＭＳ→ＲＳリンクのために割り当てる無線リソースを増加させることによって、増加されたアップリンクトラフィックを效率的に処理することができる。

ＢＳは、第１の時間に第１の周波数ｆ１を介してＭＳがＲＳに送信する信号、即ち、リソースブロック（ｆ１，ｔ１）を用いて送信する信号をオーバーヒアリングすることができない。なぜならば、ＢＳは、ダウンリンク周波数ｆ１を介する送信はサポートするが、受信はサポートしないためである。然しながら、ＭＳは、第２の時間に第２の周波数ｆ２を介して第３の装置に信号を受信することができ、第１の時間ｔ１に第２の周波数ｆ２を介してＭＳがＲＳに送信する信号は、ＢＳがオーバーヒアリングすることができる。

図７ないし図１２を参照して説明した本発明の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法は、前記リソース交換ＦＤＤシステムを構成するステイションが多重入力多重出力（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ；ＭＩＭＯ）をサポートするステイションである場合にも同一に適用されることができる。

図１３は、本発明の他の実施例に係るＭＩＭＯステイションで構成されたリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法の一例を示す図である。図１３に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、ＲＳがＭＩＭＯ及びバンド交換ＦＤＤモードをサポートし、ＭＳもＭＩＭＯ及びバンド交換ＦＤＤモードをサポートする場合であり、図面上の二重矢印は、ＭＩＭＯを用いるデータの送信または受信、即ち、マルチ−ストリーム（Ｍｕｌｔｉ−ｓｔｒｅａｍ）を示す。

図１３に示すリソース交換ＦＤＤシステムは、正常状態である場合には、図１３の（ａ）に示すように動作できる。このような動作方法は、図１に示すリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法に対応する。然しながら、異常状態、例えば、ダウンリンクトラフィックが増加する場合には、前記システムは、ダウンリンク／アップリンクのリソース交換を実行することによって、図１３の（ｂ）に示されているように、ＲＳ→ＭＳリンクの容量を増加させることができる。このような動作方法は、図７に示すリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法に対応する。正常状態と異常状態は、多様な方式に変換できる。異常状態に変換された以後に、ＲＳ（またはＭＳやＢＳ）は、正常状態に戻ることができる。状態を変換する前に、ＢＳは、ＲＳ及び／またはＭＳにアップリンク／ダウンリンクのリソース交換のための制御信号を送信することができる。

以下、図１３の（ａ）と（ｂ）における具体的な動作方法は、各ステイションがＭＩＭＯステイションという点のみを除外すれば、図１及び図７を参照して説明したことが同一に適用されることができるため、これに対する詳細な説明は省略する。また、図８ないし図１２の各々を参照して説明したリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法も、ＭＩＭＯステイションで構成されたリソース交換ＦＤＤシステムに同一方式に適用されることができるということは当業者に自明なので、これに対する説明も省略する。

図１４は、本発明の他の実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの動作方法を例示的に示す図である。本実施例に係るリソース交換ＦＤＤシステムの特徴は、バンド交換ＦＤＤモード及び二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳを含むという点である。また、前記リソース交換ＦＤＤシステムのＭＳとＢＳは、各々、レガシーステイションであり、またはバンド交換ＦＤＤモードや二重バンド送信／受信モードをサポートすることができる。図１４において、ＢＳは、常にレガシーステイションであり、ＭＳは、各々、レガシーステイション（図１４の（ａ）ないし（ｄ））である場合、バンド交換ＦＤＤモードをサポートするステイション（図１４の（ｅ）及び（ｆ））である場合、また、二重バンド送信／受信モードをサポートするステイション（図１４の（ｇ）及び（ｈ））である場合が例示的に図示されている。

前記ＢＳ、ＲＳ、及びＭＳは、ＭＩＭＯをサポートする。前記ＢＳ、ＲＳ、及びＭＳは、単一ストリーム（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｔｒｅａｍ）を用いる送受信はもちろん、多重ストリームを用いる送受信も可能である。図１４には単一ストリームを使用する場合と多重ストリームを使用する場合を区分して示すために、各々、単一矢印と二重矢印で示した。ただし、単一ストリームを使用することと多重ストリームを使用することの区別は、本発明の技術思想と関係がない。従って、図１４の（ａ）では、多重ストリームを使用することが示されているが、単一ストリームが使われてもよく、反対に、図１４の（ｃ）では単一ストリームを使用することが示されているが、多重ストリームが使われてもよい。

また、図１４では前記ＲＳの送受信機が２個の送信／受信ＲＦチェーン対を含む場合に対して説明する。然しながら、本発明の実施例がここにのみ限定されることではなく、ＲＳの送受信機が２個以上の送信／受信ＲＦチェーン対を含む場合にも同一に適用されることができるということは当業者に自明である。

図１４を参照すると、バンド交換ＦＤＤモード及び二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳは、ＢＳとＭＳの両方ともレガシーステイションである場合、ダウンリンク周波数ｆ１を介してＢＳから信号を受信し、これと同時にアップリンク周波数ｆ２を介してＢＳに信号を送信する第１の動作（図１４の（ａ）ご参照）、ダウンリンク周波数ｆ１を介してＭＳに信号を送信し、これと同時にアップリンク周波数ｆ２を介してＭＳから信号を受信する第２の動作（図１４の（ｂ）ご参照）、ダウンリンク周波数ｆ１を介してＭＳに信号を送信し、これと同時にアップリンク周波数ｆ２を介してＢＳに信号を送信する第３の動作（図１４の（ｃ）ご参照）、及びダウンリンク周波数ｆ１を介してＢＳから信号を受信し、これと同時にアップリンク周波数ｆ２を介してＭＳから信号を受信する第１の動作（図１４の（ｄ）ご参照）をサポートする。

また、バンド交換ＦＤＤモード及び二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳは、ＢＳがレガシーステイションであり、ＭＳがバンド交換ＦＤＤモードをサポートするステイションである場合、ダウンリンク周波数ｆ１を介してＢＳから信号を受信し、これと同時にアップリンク周波数ｆ２を介してＭＳに信号を送信する第５の動作（図１４の（ｅ）ご参照）とダウンリンク周波数ｆ１を介してＭＳから信号を受信し、これと同時にアップリンク周波数ｆ２を介してＲＳに信号を送信する第６の動作（図１４の（ｆ）ご参照）も追加にサポートできる。

また、バンド交換ＦＤＤモード及び二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳは、ＢＳがレガシーステイションであり、ＭＳが二重モード送信／受信モードをサポートするステイションである場合、ダウンリンク周波数ｆ１とアップリンク周波数ｆ２を介してＭＳに同時に信号を送信する第７の動作（図１４の（ｇ）ご参照）及びダウンリンク周波数ｆ１とアップリンク周波数ｆ２を介してＭＳから同時に信号を受信する第８の動作（図１４の（ｈ）ご参照）もサポートできる。

図１５は、バンド交換ＦＤＤモード及び二重バンド送信／受信モードをサポートするＲＳのための無線送受信機（または、トランシーバ）の構成の一例を示すブロック図である。図１５を参照すると、無線送受信機１００は、二つのＲＦチェーン対を含む。即ち、無線送受信機１００は、ベースバンドプロセッサ１０２、第１及び第２の濾過器／ＤＡコンバータ１０４ａ、１０４ａ´、第１及び第２の濾過器／ＡＤコンバータ１０４ｂ、１０４ｂ´、第１及び第２のアップコンバータ１０６ａ、１０６ａ´、第１及び第２のダウンコンバータ１０６ｂ、１０６ｂ´、第１及び第２の電力増幅器１０８ａ、１０８ａ´、第１及び第２の低雑音増幅器１０８ｂ、１０８ｂ´、第１及び第２のデュプレクサ１１２、１１２´、第１及び第２のアンテナ１１４、１１４´、及び２対の局部発振器１１８ａ、１１８ｂ、１１８ａ´、１１８ｂ´を含む。ただし、図１５には局部発振器１１８ａ、１１８ｂ、１１８ａ´、１１８ｂ´が２対含まれていると示されているが、これは説明の便宜のためのことであり、前記第１の局部発振器１１８ａ、１１８ｂと第２の局部発振器１１８´、１１８ｂ´は、統合して一つで具現することもできる。

また、無線送受信機１００は、４個の送信／受信バンドスイッチ１２２、１２４、１２２´、１２４´を追加に含む。このような４個の送信／受信バンドスイッチ１２２、１２４、１２２´、１２４´のうち、第１及び第２の送信／受信バンドスイッチ１２２、１２４は、各々、第１または第２の局部発振器１１８ａ、１１８ｂ、１１８ａ´、１１８ｂ´と、第１または第２のアップコンバータ及びダウンコンバータ１０６ａ、１０６ｂ、１０６ａ´、１０６ｂ´との間に連結され、第３及び第４の送信／受信バンドスイッチ１２２´、１２４´は、各々、第１または第２の電力増幅器及び低雑音増幅器１０８ａ、１０８ｂ、１０８ａ´、１０８ｂ´と、第１または第２のデュプレックス１１２、１１２´との間に連結される。これによって、無線送受信機１００は、複数の周波数上で送信バンドと受信バンドを変えながら、ＭＩＭＯ完全二重動作が可能である。また、無線送受信機１００は、第１及び第２のアンテナ１１４、１１４´と各々連結された送信ＲＦチェーンの動作周波数は、同じである場合もあり、異なる場合もあり、その結果、二つのバンドを介する同時送信または同時受信が可能である。

このような４個の送信／受信バンドスイッチを含む無線送受信機１００は、複数の周波数上で多重アンテナシステムのバンド交換ＦＤＤモード及び／または二重バンド送信／受信モードの多様な組合せにともなう動作が可能である。より具体的に、無線送受信機１００は、スケジュールリングまたは機会（ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｒ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）に依存して、少なくとも下の四つの動作モードを自由に（ｆｌｅｘｉｂｌｙ）サポートできる。また、無線送受信機１００は、必要な場合、２個の送信ＲＦチェーンと２個の受信ＲＦチェーンのうち一部のみをオン（Ｏｎ）させることによって、後述する各動作モードにともなう完全二重動作の一部のみを実行することができる。従って、無線送受信機１００を備えたＲＳは、バンド交換ＦＤＤシステムで多様なシナリオにともなう中継をサポートすることができるだけでなく、中継局の効率も最大化することができる。

以上、ＢＳがレガシーステイションである場合に対して説明した。もし、ＢＳがレガシーステイションではなく、バンド交換ＦＤＤモード及び／または二重バンド送信／受信モードをサポートする場合には、前述したＲＳとＭＳとの間における多様な通信モードは、ＢＳとＲＳとの間でも同一に適用されることができる。然しながら、ＢＳがダウンリンク周波数とアップリンク周波数を交換することは、セル全体に影響を及ぼすため、同一セル内に位置した他のＭＳもバンド交換に合わせて動作しなければならない限界がある。

本発明は、多様なデジタル電子回路、コンピュータハードウェア、ファームウエア、ソフトウェアの組合せにより具現されることができる。具現は、プログラムが含まれたコンピュータが認識可能な媒体で具現されたり、或いはプログラム可能な装置を介して行われることができる。コンピュータソフトウェアは、前述した動作を実行するように記載されることができ、多様な形態に作成されることができる。コンピュータプログラムは、一つのコンピュータや多数のコンピュータ上で実行されることができ、一つの場所やネットワークにより連結された多数のコンピュータ上で実行されることができる。

前述した段階は、少なくとも一つのプログラム可能なプロセッサで実行されることができ、該当プログラムが具現されるコンピュータは、前述した機能を実行するために入出力動作を実行する。方法は、特定の目的の論理回路（例えば、ＦＰＧＡ）やＡＳＩＣ形態で具現されることができる。

以上で詳細に説明した本発明の実施例は、単に本発明の技術思想を示すための例示に過ぎず、前記実施例によって本発明の技術思想が限定されると解釈されてはならない。本発明の保護範囲は、本発明の特許請求の範囲によって特定される。

Claims (15)

1. 第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとの間で送信周波数と受信周波数を交換する周波数分割二重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードに動作する無線通信システムにおいて、
   中継局；
   バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）に動作する中継局を介して前記第１の周波数バンドに第１の信号を送信し、前記中継局を介して第２の周波数バンドに第２の信号を受信し、また、半二重モードまたは完全二重モードに応じて通信するように設定される第１の局；及び、
   前記中継局を介して前記第１の周波数バンドに第１の信号を受信し、前記中継局を介して第２の周波数バンドに第２の信号を送信し、また、半二重モードまたは完全二重モードに応じて通信するように設定される第２の局；
   を含む無線通信システム。
2. 前記バンド交換周波数分割二重モードは、前記第１の周波数バンド及び第２の周波数バンドで相違の多重化技法が使われた場合、交換多重化技法（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）を含む請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記中継局は、前記第１の周波数バンドまたは前記第２の周波数バンドで同時に送信したり、或いは同時に受信する二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に応じて動作するように設定される請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記第２の局は、前記第１の信号を直接的に受信し、中継された第１の信号と前記直接的に受信された第１の信号を結合するように設定される請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記第１の局は、前記第２の信号を直接的に受信し、中継された第２の信号と前記直接的に受信された第２の信号を結合するように設定される請求項１に記載の無線通信システム。
6. 前記第１の局は、基地局であり、前記第２の局は、移動局である請求項１に記載の無線通信システム。
7. 前記第１の局は、移動局であり、前記第２の局は、基地局である請求項１に記載の無線通信システム。
8. ソースステイション（ｓｏｕｒｃｅ ｓｔａｔｉｏｎ）と目的地ステイション（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ）との間に通信を無線で中継する中継局において、
   バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）または二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に動作するように設定されたトランシーバ（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）を含み、
   前記バンド交換周波数分割二重モード上で送信周波数及び受信周波数は、第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとの間に交換され、
   前記二重バンド送信／受信モード上で第１の周波数バンドまたは第２の周波数バンドにおける同時送信または受信が行われる中継局。
9. 前記トランシーバは、前記バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）及び前記二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に動作するように設定される請求項８に記載の中継局。
10. 前記トランシーバは、動作モードを前記バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）から前記二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）に変換するように設定される請求項８に記載の中継局。
11. 前記ソースステイションは、基地局であり、前記目的地ステイションは、移動局である請求項８に記載の中継局。
12. 前記ソースステイションは、移動局であり、前記目的地ステイションは、基地局である請求項８に記載の中継局。
13. 少なくとも一つの前記ソースステイション及び前記目的地ステイションは、前記バンド交換周波数分割二重モード（ｂａｎｄ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＦＤＤ ｍｏｄｅ）または前記二重バンド送信／受信モード（ｄｕａｌ ｂａｎｄ Ｔｘ／Ｒｘ ｍｏｄｅ）をサポートするように設定される請求項８に記載の中継局。
14. 無線通信システムにおける中継局を介して情報を中継する方法において、
    ソースステイションから第１の周波数バンドで第１の信号を受信する段階；
    第２の周波数バンドで第２の信号を目的地ステイションに中継する段階；及び、
    前記第１の周波数バンドを、前記目的地ステイションに前記第２の信号を中継するために使われた前記第２の周波数バンドに交換したり、又は、前記第２の周波数バンドを、前記ソースステイションから前記第１の信号を受信するために使われた前記第１の周波数バンドに交換する段階；
    を含む中継局を介して情報を中継する方法。
15. 第１の周波数バンドと第２の周波数バンドとの間で送信周波数と受信周波数を交換する周波数分割二重（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）モードに動作する無線通信装置において、
    プロセッサを含むトランシーバを含み、
    前記プロセッサは、前記トランシーバにバンド交換周波数分割二重モードに動作する中継局を介して前記第１の周波数バンドに第１の信号を送信するようにし、前記中継局を介して前記第２の周波数バンドに第２の信号を受信するようにし、また、半二重モードまたは完全二重モードに通信するようにする無線通信装置。

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