JP2005538642A - Ｏｆｄｍ無線通信システムにおける送信電力の最適化 - Google Patents

Abstract

ＭＡＣ層とＰＨＹ層を含み、前記ＭＡＣ層が、ＰＨＹ層の性能を実時間制御するスーパバイザ装置を含む、柔軟かつ双方向のＯＦＤＭ無線通信システムにおいて、処理電力および送信電力を最小にする方法を開示した。この方法は、Ｔａｒｇｅｔ Ｒａｔｅ（所望の情報レート）、Ｔａｒｇｅｔ ＢＥＲ（所望のビット・エラー・レート（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ））、およびＭａｘ Ｄｅｌａｙ（最大許容遅延）を含む、ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件に関する入力データの第１の集合をＭＡＣ層からスーパバイザ装置に送ることと、チャネル電力転送関数Ｈ＝（｜Ｈｉ｜２（（添え字ｉはｉ番目の副搬送波を表す）を含む入力データの第２の集合をＰＨＹ層からスーパバイザ装置に送ることと、無線通信ネットワーク・システムの処理電力と送信電力を最小にするために入力データの第１および第２の集合を処理することと、Ｎ、変調および符号化パラメータ、および送信電力パラメータをＰＨＹ層に出力することとを含む。ＰＨＹ層に出力する符号化パラメータおよび送信電力パラメータは、Ｃ（符号レート・データ）と、Ｂ（ブロック長データ）と、ｎ（復号化の反復回数のデータ）と、Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な配置を指定する符号の集合に関するデータ（たとえば、Ｍ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味し、別の値は、所定の使用可能な集合にある配置タイプを指定する））と、Ｐ＝｛Ｐ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な送信電力の集合に関するデータ（たとえば、Ｐ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味する））とを含む。この方法は、無線通信システムの、特にスーパバイザ装置において実施される。

Description

本発明は、ＯＦＤＭ無線通信の方法およびシステムに関する。

近年の無線技術の発達はすべて、様々な市場要求や用途（たとえば、オフィスＩＴ企業におけるポータブル接続のためのＷＬＡＮ、ケーブルの置き換えと個人領域の相互接続のためのＷＰＡＮなど）によって引き起こされたものであるにせよ、一方において容量、密度、リンク速度の高度化、他方において変動するチャネル状態および／またはトラフィック負荷ならびにＱｏＳシステム要件が存在する中での信頼性および柔軟性の高度化の共通的な追究として特徴付けられる。

そうした目的のためには、サービス要件およびチャネル状態の時間変動を必然的に伴う状況においてのシステム性能の動的最適化をねらいとする、下位層間にまたがる共同適応戦略を実現する構成が必要である。そうした機能を持続させるためには、すべての基本的な無線インターフェース方式（すなわち、変調、符号化、アクセスなどの方式）を、それらのパラメータの高度に細分化され、かつ柔軟な変化が可能であるように設計しなければならない。これらは、適応アルゴリズムおよび再構成可能なサブシステムによって具体化される。さらに、物理層に適応性をもたらすための可能な方策の１つは、スロット（シンボル）およびフレームの長さを固定し、変調の大きさ、符号レート、および送信電力の三つ組みを変化させることである。

上記の種類の送受信装置の構成を図１に示す。この送受信装置は、送信機側に、スーパバイザ４およびターボ符号器６に接続されたＭＡＣ層２を含む。このスーパバイザは、ターボ符号器６と、ターボ符号器６の出力も受け取るＯＦＤＭ変調器８に接続される。ＯＦＤＭ変調器の出力は、高出力増幅器１０によってアンテナ１２に給電される。

受信機側では、アンテナ１４が信号を受信し、低雑音増幅器１６に送る。低雑音増幅器１６の出力は、チャネル推定器１８、ＯＦＤＭ復調器２０、およびターボ復号器２２を経由して、受信機側のＭＡＣ層２４に送られる。

このような仕組みでは、スーパバイザ４が必要である。スーパバイザは、実行時に所定のシステム最適化を実施するための、適応性があり再構成が可能な任意のシステムの基本的な処理および制御装置である。スーパバイザの入力と出力は、パラメータと命令の両方である。スーパバイザの役割は、ＭＡＣ（媒体アクセス制御）層からのＱｏＳ（サービス品質）要求を最小の送信電力で現在のチャネル状態（入力パラメータ）に適合させる課題に解を与えることである。出力パラメータは、様々な符号化方式および変調方式、送信電力の調節内容、および削減する副搬送波のサブセットになりうる。チャネル（雑音以外）は、双方向であると見なされる。したがって、ＴＸ（送信機）は、ＲＸ（受信機）で行われた測定に従って送信機パラメータを調節できる。現在使用中の送信機パラメータの値は、リンクの反対側にあるＲＸに伝達されて復調され、それによって実際のデータの復調が可能になる。

ＭＡＣ層では、ビット送信は、時分割多重接続（ＴＤＭＡ）方式で編成される。時間軸はフレームに分割でき、フレームは時間スロットに分割できる。時間スロットは、継続時間長が固定されていることで特徴付けられるが、それによって必然的に、フレームの継続時間長が固定され、処理されるビットの数が可変になる。このビット数は、採用される符号化および変調の方式によって決まる。

本発明の目的は、柔軟かつ双方向のＯＦＤＭ無線通信システムにおいて、たとえば、処理電力および送信電力を最小にしながら、システムを柔軟に管理するための方法およびシステムを提供することである。

この目的を達成するために、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムを監視（スーパバイズ）する方法を提供する。前記ＰＨＹ層はスーパバイザ装置を含み、
ａ）Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲを含む入力データの第１の集合がスーパバイザ装置に入力され、
ｂ）入力データの第１の集合がスーパバイザ装置で処理され、
ｃ）サブ・チャネルの配置を指定する符号レートＣおよび符号の集合Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝がスーパバイザ装置から出力される。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムの送信電力を最小にするために、前記ＰＨＹ層はＰＨＹ層の性能を制御するスーパバイザ装置を含み、本方法は、
ａ）無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするために入力データの第１および第２の集合を処理することを含み、この処理は、
ｂ）すべてのサブ・チャネルをオンにした状態で、変調ｋおよび符号レートｉで識別されるすべてのＭ／Ｃ対によって達成可能な最大ビット・レートを計算することと、
ｃ）達成可能な最大ビット・レートが要求に満たないＭ／Ｃ対を除去することと、
ｄ）有効なＭ／Ｃのすべての対について、
ｄ１）ビット・レートＢを達成するために必要なサブ・チャネルの最小数を計算することと、
ｄ２）ＡＷＧＮの場合に所望のＢＥＲを得るために必要なＳＮＲを、シミュレーション・ベースの曲線から抽出し、これを用いて、最悪のサブ・チャネルで必要なＳＮＲを導出することと、
ｅ）Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルすべての受信電力の合計を計算することと、
ｆ）Ｐ_ｒ ^{（ｋ，ｉ）}を最小にする「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}）、すなわち

を選択して出力することとを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、開始情報が最大送信電力およびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲである場合、無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするための入力データの第１および第２の集合の処理は、
ａ）最大受信電力を計算することと、
ｂ）考慮されるすべての番号ｊのサブ・チャネルについて、最も微弱なサブ・チャネルの最小ＳＮＲを計算し、その結果を保存することと、
ｃ）すべてのＭ／Ｃ対について、ＭＡＣ副層から要求されるＢＥＲを与えるしきい値を超えるＳＮＲを有するサブ・チャネルの数を計算することと、
ｄ）Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルを用いて達成可能なビット・レートを計算することと、
ｅ）最大ビット・レートを与えるＭ／Ｃ（（Ｍ，Ｃ）_ｍａｘと称する）を求めることと、
ｆ）「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_ｍａｘと称する）を選択して出力することとを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、開始情報が最大送信電力およびＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅである場合、無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするための入力データの第１および第２の集合の処理は、
ａ）最大受信電力を計算することと、
ｂ）すべてのＭ／Ｃについて、ビット・レートＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅを達成するために用いるサブ・チャネルの数を計算することと、
ｃ）最悪のサブ・チャネルのＳＮＲを選択することと、
ｄ）変調ｋおよび符号レートｉの最悪のサブ・チャネルに対応するＢＥＲを、ＢＥＲ−ＳＮＲ曲線から計算することと、
ｅ）最小値を与えるＭ／Ｃ（（Ｍ，Ｃ）_ｍｉｎと称する）を求めることと、
ｆ）「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_ｍｉｎと称する）を選択して出力することとを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムの処理電力を最小にするために、前記ＰＨＹ層はＰＨＹ層の性能を制御するスーパバイザ装置を含み、本方法は、
ａ）入力データの第１および第２の集合を処理することを含み、この処理は、
ｂ）（１からｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｎまでの）使用可能な各Ｎについて、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅとＲａｔｅ＿（Ｎ）＝Ｃ＿＊ｌｏｇ（Ｍ＿）＊Ｎを比較することと、
ｃ）Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ≦Ｒａｔｅ＿（Ｎ）を満たすＮの値を選択して受け入れることと、
ｄ）これらの値を昇順に並べて［Ｎ_ｍｉｎ，Ｎ_ｍａｘ］を取得することと、
ｅ）Ｎ_ｏｐｔ＝Ｎ_ｍｉｎと仮定することと、
ｆ）Ｎ_ｏｐｔおよび最小ＴＸ電力パラメータを出力として提供することとを含む。

好ましい一実施形態によれば、本発明の方法は、Ｎ_ｏｐｔ＝Ｎ_ｍｉｎを仮定した後、さらに、
送信電力の制約条件が満たされているかどうかをチェックし、満たされている場合は、Ｎ_ｏｐｔおよび最小ＴＸ電力パラメータを出力として提供し、満たされていない場合は、
集合［Ｎ_ｍｉｎ，Ｎ_ｍａｘ］内で別の値が使用可能かどうかのチェックに移行し、使用可能な場合は、次（ｎｅｘｔ＿Ｎ）を選択し、Ｎをｎｅｘｔ＿Ｎに設定して、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ≦Ｒａｔｅ＿（Ｎ）を満たすＮの値を選択して受け入れることにジャンプし、使用可能でない場合は、
Ｎ_ｏｐｔ＝０と設定し、Ｎ_ｏｐｔおよび最小ＴＸ電力パラメータを出力として提供することを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするための入力データの第１および第２の集合の処理は、
（ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ−（Ｎ_ｏｐｔ−１）個の）可能なウィンドウ位置から最良のウィンドウ位置を選択することと、
選択したウィンドウ内で、採用されたＴＸ電力最小化アルゴリズムを実行することとを含む。

好ましい一実施形態によれば、本発明の方法は、ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件に関する入力データの第１の集合をＭＡＣ層からスーパバイザ装置に送ることと、チャネル電力転送関数Ｈ＝｛｜Ｈ_ｉ｜^２｝（添え字ｉはｉ番目の副搬送波を表す）を含む入力データの第２の集合をＰＨＹ層からスーパバイザ装置に送ることと、無線通信システムの処理電力および送信電力を最小にするために入力データの第１および第２の集合を処理することと、Ｎ、変調、符号化パラメータ、および送信電力パラメータをＰＨＹ層に出力することとを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件に関する入力データの第１の集合をＭＡＣ層からスーパバイザ装置に送ることは、Ｍａｘ＿Ｄｅｌａｙ（最大許容遅延）を送ることを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、符号化パラメータおよび送信電力パラメータのＰＨＹ層への出力は、
Ｎ（ＩＦＦＴ／ＦＦＴ長）と、
Ｃ（符号レート・データ）と、
Ｂ（ブロック長データ）と、
ｎ（復号化の反復回数のデータ）と、
Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な配置を指定する符号の集合に関するデータ（たとえば、Ｍ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味し、別の値は、所定の使用可能な集合にある配置タイプを指定する））と、
Ｐ＝｛Ｐ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な送信電力の集合に関するデータ（たとえば、Ｐ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味する））とを含む。

好ましい一実施形態によれば、本発明の方法は、実際のＱｏＳデータをＭＡＣ層に出力することを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、実際のＱｏＳデータをＭＡＣ層に出力することは、Ａｃｔｕａｌ＿Ｒａｔｅ（現在の送信について実際に決定されたレート）と、Ａｃｔｕａｌ＿ＢＥＲ（現在の送信について実際に決定されたＢＥＲ）とを出力することを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、ＭＡＣ層は、Ｆｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ［０／１］（ＭＡＣが「現在の」使用可能な最大レートに関するフィードバック情報を必要としているか、使用可能な最小ＢＥＲに関するフィードバック情報を必要としているかを指定する１ビット情報）を指定してフィードバックを要求し、さらに、Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅ［０／１］（ＭＡＣ ＱｏＳ要件が、Ｒａｔｅを保証されるサービスを指すか、ＢＥＲを保証されるサービスを指すかを指定する１ビット情報）を指定する。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、実際のＱｏＳデータをＭＡＣ層に出力することは、さらに、ＭＡＣ層からのＦｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ要求に応じて、最適化処理後に、Ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｒａｔｅ（ＢＥＲおよび許容遅延の要件が満たされている場合の現在のチャネル状態での使用可能な最大レート）またはＭｉｎ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ＢＥＲ（レートおよび許容遅延の要件が満たされている場合の現在のチャネル状態での使用可能な最小ＢＥＲ）を含むＭＡＣ＿ｒｅｔｕｒｎの出力が行われることを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、無線通信ネットワーク・システムの処理電力および送信電力を最小にするための入力データの第１および第２の集合の処理は、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲの要件を最小電力で現在のチャネル状態に適合させるために必要なＮ、Ｍ／Ｃ対、およびＯＮサブ・チャネルを求めることを含む。

本発明の方法の好ましい一実施形態によれば、チャネル状態が悪いために、使用可能な最大の送信電力を用いても所望のＱｏＳを達成できない場合、（Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅに応じて）スーパバイザ・アルゴリズムは、現在のチャネル状態、およびシステム仕様で許容される最大電力において、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ要件に適合するＭａｘｉｍｕｍ Ｒａｔｅ（最大レート）、または現在のチャネル状態、およびシステム仕様で許容される最大電力において、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ要件に適合するＭｉｎｉｍｕｍ ＢＥＲ（最小ＢＥＲ）を得するために必要なＭ／Ｃ対、ＯＮサブ・チャネルの数および位置を明らかにする。

上記目的を達成するために、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムを提供する。前記ＰＨＹ層は、この無線通信システムの処理電力および送信電力を最小にするためにＰＨＹ層の性能を制御するスーパバイザ装置を含み、このスーパバイザ装置は、任意の上記方法を実行するように構成される。

上記目的を達成するために、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信ネットワーク・システムにスーパバイザ装置を設ける。前記スーパバイザ装置は、ＰＨＹ層に含まれ、無線通信システムの送信電力を最小にするためにＰＨＹ層の性能を制御する。このスーパバイザ装置は、任意の上記方法を実行するように構成される。

上記目的を達成するために、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムにインターフェース装置を設ける。前記ＰＨＹ層は、無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするためにＰＨＹ層の性能を制御するスーパバイザ装置を含み、前記インターフェースは、スーパバイザ装置とＭＡＣ層の間に配置され、前記インターフェース装置は、任意の上記方法を実行するように構成される。

上記目的を達成するために、ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムの処理電力を最小にするためのコンピュータ可読プログラムを収容するコンピュータ可読媒体を設ける。前記ＰＨＹ層は、無線通信システムの処理電力および送信電力を最小にするためにＰＨＹ層の性能を制御するスーパバイザ装置を含み、そのプログラムは、スーパバイザに実装され、スーパバイザ装置内で実行された場合に、任意の上記方法をスーパバイザに実行させる。

本発明は、実行時にシステム自体を再構成することおよび適応させることができるようにするためにシステムの実装に導入された柔軟性を、現在のチャネル状態においてＱｏＳを実現するために必要な処理電力および送信電力を最小化する目的で活用する。

本発明は、現在のチャネル状態においてＱｏＳを実現するために必要な送信電力および／または処理電力を最小化することを目的として、柔軟かつ双方向のＯＦＤＭ無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にする、高性能かつ柔軟でＱｏＳを考慮に入れた方法と、実行時にシステム自体を再構成できるようにするために、処理の複雑さを減らして送信パラメータを最適化した、柔軟かつ双方向のＯＦＤＭ無線通信ネットワーク・システムとを、有利な方法で提供する。特に、そのようなシステムの移動端末の固有の電力消費を低減できることは有利である。

本発明を特徴付ける新規性を有する、これらおよび他の様々な利点や機能については、本明細書に添付され、本明細書の一部をなす特許請求項で詳細に示されている。しかしながら、本発明、その利点、およびその使用によって達成される目的についてよりよく理解するために、本明細書のさらなる部分をなす図面、ならびに付随説明を参照されたい。これらには、本発明の好ましい実施形態が例示および説明されている。

図２は、既に説明した図１のシステムで使用するスーパバイザ装置の実施形態の概略図である。図２のスーパバイザ装置のより詳細な概略図である図３に示すように、スーパバイザは、物理層において、実時間でのシステム最適化を実施するために必要なビルディング・ブロックである。システム最適化は、所与のコスト関数の実時間での最小化を目的とする、柔軟性に基づく状況（コンテキスト）依存型の処理である。少なくとも、システムに適応性があるか、かつ／またはシステムが再構成可能であれば、そのシステムは柔軟性を有するように定義されている。状況（コンテキスト）がＱｏＳ要件やチャネル状態の変化を指していても、コスト関数は、たとえば、電力（送信電力および／または処理電力）である場合がある。スーパバイザの入力は、物理層およびＭＡＣ層からの一組のパラメータである。スーパバイザの出力は、物理層およびＭＡＣ層への一組のパラメータと命令である。スーパバイザの目的は、現在の入力を与えられたコスト関数を最小にするための最良の出力命令および出力パラメータ値を求めることである。

スーパバイザの入力はパラメータだけであるのに対し、出力はパラメータと命令の両方である。「命令」という言葉は、実行されるべき操作（たとえば、いくつかのサブブロックを、選択したアルゴリズムの要件を満たすように再構成する操作）の指示を意味する。

スーパバイザは、ＰＨＹレベルで最適化を実行する。これにより、真の実時間最適化が可能になる。スーパバイザはさらに、ＭＡＣ_ｏｕｔ情報を上位層に供給して、ＭＡＣが独自に最適化処理を実行することを可能にする。

スーパバイザ・アルゴリズム：処理電力の最小化
低電力用途向けＶＬＳＩ技術およびＡＳＩＣ技術の絶え間ない進歩は、バッテリ寿命に対する電力消費の影響を低減するのに役立つだけなので、解決策の一部しか提供することができない。効果的な結果を得るためには、何らかの相補的な対策が必要になる。そこで、本願発明者らは、この同じ問題をシステム・レベルの見地から取り組むことにした。

説明が具体的になるように、ＯＦＤＭベースのシステムを考え、レートが主たるＱｏＳ要件であること、および送信機が現在のチャネル状態を認識していることを仮定する。通常のＯＦＤＭシステムでは、そのような情報を、たとえば送信電力の最小化を目的として、ビットおよび電力の最適な配分方法を求めるためにのみ利用する。必要なレートが、仕様で許容される最大値であっても、それ以外の値であっても、格段に低い値であっても、処理電力に関しては何も変わらない。低いレート（たとえば、ｆｕｌｌ＿ｒａｔｅ／４）については、より「アクティブ」でない副搬送波（たとえば、Ｎ_ｏｎ／４）を用いる（つまり、特定の数のゼロ（図４Ｂを参照）をＯＦＤＭ変調器（ＩＦＦＴ）に送る）ことで対応する。送信電力を節約することは有益であるが、処理電力に対しては影響はない。処理ブロック（ＦＦＴ）は、全潜在帯域幅が同じであるように、フル速度で動作し続ける。

これに対し、スケーラブルなＯＦＤＭ変調器／復調器を使用することを考える。これは、様々な長さのＦＦＴを様々な速度で実行できるように（Ｉ）ＦＦＴ処理ブロックを実装することを意味する（ＦＦＴ＝高速フーリエ変換、ＩＦＦＴ＝逆高速フーリエ変換）。言い換えると、Ｎ点ＦＦＴをクロック周波数ｆ_ＣＬＫで計算することができれば、Ｎ／２^ｎ点ＦＦＴをｆ_ＣＬＫ／２^ｎ（ｎ＝１，２，．．．）で実行することもできる。このことは、システムの見地からは、レートの制約条件で要求されていない場合には、システムが、より低速（たとえば、ｆ_ＣＬＫ／４）で動作できるように、より小さな潜在帯域幅（たとえば、Ｂ／４）を現在の送信に割り当てることができることを意味する（図４Ａを参照）。このことは、必要な処理電力を大幅に低減できることを意味する（処理電力が主にクロック周波数に起因するからである）。一般に、装置に供給すべき総ビット・レートが最大ビット・レートの１／Ｋであれば、クロック周波数およびＦＦＴ／ＩＦＦＴの点の数はその割合で少なくなる。このようにして、電力消費はＫ^２＊ｌｏｇ_２Ｎ／ｌｏｇ_２（Ｎ／Ｋ）に減る。

そのようなスケーラブルなＦＦＴの場合は、現在のチャネル状態およびＱｏＳ制約条件（Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ）で必要とされる処理電力を最小にする目的で送信を最適化するために、そのシステムとしての柔軟性を管理するという課題が存在する。

本アルゴリズムは以下のように動作する。
１．以下の入力を受け入れる。
ａ．Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ（必要とされる情報レート）
ｂ．Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ（必要とされるビット・エラー・レート（ＢＥＲ））
ｃ．チャネル状態＝｛｜Ｈ_ｉ｜^２｝（チャネル電力転送関数の集合（添え字ｉはｉ番目の副搬送波（サブ・チャネル）を示す））

２．（１からｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｎまでの）使用可能な各Ｎについて、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅとＲａｔｅ＿（Ｎ）を比較する。Ｒａｔｅ＿（Ｎ）＝Ｃ＿＊ｌｏｇ（Ｍ＿）＊Ｎである。これは、サブ・チャネルの総数がＮに等しい場合に得られる最大レートを定義する。もちろん、これは、対象システムについて使用可能な最大の符号レートおよび配置サイズを意味する。

３．Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ≦Ｒａｔｅ＿（Ｎ）を満たすＮの値を選択して受け入れる。これにより、レート制約条件を満たさないＮの値を破棄することが可能になる。

４．これらの値を昇順に並べて［Ｎ_ｍｉｎ，Ｎ_ｍａｘ］を取得する。

処理電力に関する限り、最適値は常にＮ_ｍｉｎであるが、処理電力だけでなく、送信電力も考慮しなければならない。サブ・チャネルの総数がＮ_ｍｉｎの場合は、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅを得るためにＣおよびＭの値を高くしなければならず、これに対応する、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲを達成するために必要とされる送信電力は、最大許容値を超えるであろう。もちろん、これは、Ｎ_ｍｉｎ個の副搬送波が伝送される現在のチャネルの状況にも左右される。たとえば、現在のチャネル状態に対して送信電力の制約条件を満たす（Ｍ，Ｃ）の組み合わせがないとする。これは、送信電力に対する新しいチェック手続きのために、サブ・チャネルの総数を増やす必要があることを意味する。この「試行錯誤（ｔｒｙ ａｎｄ ｃｈｅｃｋ）」のプロセスは、最初の解が見つかるまで繰り返す必要がある。この「チェック」手続きでは、システムに割り当てられている全帯域幅に対するＮ_ｍｉｎ個のサブ・チャネルの位置も非常に重要であることに注意されたい。位置が異なることは、チャネル係数の集合が異なることに対応するからである。送信される信号のスペクトラムがＩＦの後でシフトする可能性があると仮定すると（ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｎ−（Ｎ_ｏｐｔ−１）個のとりうる位置がある）、電力最小化手続きを改善するためには、この自由度も考慮に入れなければならない。

５．Ｎ_ｏｐｔ＝Ｎ_ｍｉｎと仮定する。
（ａ）（ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ−（Ｎ_ｏｐｔ−１）個の）可能なウィンドウ位置から最良のウィンドウ位置を選択する。
これは、送信電力最小化手続きの前に行うのが効率的である場合がある。既知の最小化基準が存在すれば（たとえば、最小化が最悪のサブ・チャネルに基づくとすれば）、最悪のサブ・チャネルに対して値が最も高いウィンドウが最良のウィンドウだからである。

（ｂ）選択したウィンドウ内で、採用されたＴＸ電力最小化アルゴリズムを実行する。
より明示的な説明になるように、ここでは、ＴＸ電力最小化アルゴリズムが、ある可能なアルゴリズムの１つを意味するとする。そのアルゴリズムは、チャネルの状態情報に基づき、最小の送信電力（「スーパバイザ・アルゴリズム：送信電力の最小化」を参照）で所望のＱｏＳ（ビット・レートおよびＢＥＲ）を保証する送信パラメータを選択することを目的とする。

（ｃ）送信電力の制約条件が満たされているかどうかをチェックする。満たされている場合はステップ６にジャンプし、満たされていない場合は５（ｄ）に進む。

（ｄ）集合［Ｎ_ｍｉｎ，Ｎ_ｍａｘ］内で別の値が使用可能かどうかをチェックする。使用可能であれば、次（ｎｅｘｔ＿Ｎ）を選択し、Ｎをｎｅｘｔ＿Ｎに設定して、５（ａ）にジャンプする。使用可能でなければ、Ｎ_ｏｐｔ＝０と設定する。これは、Ｎについての「最適な」解がないことを意味するフラグとして解釈される。

６．以下を出力する。
ａ．Ｎ_ｏｐｔ
ｂ．最小のＴＸ電力パラメータ
このアルゴリズムは、スケーラブルなＩＦＦＴ／ＦＦＴを採用するすべてのＯＦＤＭベース・システムに適用できる。この電力節約機能から得られる最大の恩恵が、バッテリ寿命が常に問題となる移動／ポータブル無線システムでは最も重要である。

スーパバイザ・アルゴリズム：送信電力の最小化
最小送信電力のスーパバイザ・アルゴリズムは、スーパバイザ装置において、実時間適応型のシステム最適化を実施する。これは、符号化ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）ベース・システムにおける、周波数選択性チャネルによる送信を最適化しようとするものである。このアルゴリズムは、現在のチャネル状態に対して、最小送信電力で、ＭＡＣ層からのＱｏＳ要件に適合する送信パラメータの最適な組み合わせを決定する。この組み合わせは、アルゴリズムの要求する計算の複雑さが低いことに関し、従来の方法と比較して、「最適」であると見なされなければならない。

スーパバイザは、ＰＨＹレベルで最適化を実行する。これにより、真の実時間最適化が可能になる。スーパバイザはさらに、ＭＡＣ_ｏｕｔ情報を上位層に供給して、ＭＡＣが独自に最適化処理を実行することを可能にする。

処理装置インターフェースは、処理装置ブロック（たとえば、スーパバイザ）、他のＰＨＹ層ブロック、およびＭＡＣ層の間のインターフェースである。このインターフェースは、入力パラメータとして与えられた現在のチャネル状態およびＭＡＣからのＱｏＳに対して、送信される電力を最小にするためのものである。処理装置インターフェースは、異なる２つの出力を提供する。１つは他のＰＨＹブロックに向けたもので、もう１つはＭＡＣ層に向けたものである。他のＰＨＹブロックに対する出力インターフェースは、任意の柔軟な送信システム（すなわち、ビットおよび／または電力負荷を有する／有しない、ブロック／畳み込み／ターボ符号化された単一／複数搬送波変調システム）を指定するのに十分な送信パラメータの適切な集合である。ＭＡＣ層に対する出力インターフェースは、実際に達成された性能を示し、現在のチャネル状態でのＰＨＹ層の最大限可能な性能に関するフィードバック状態を与える。そのような入力および出力を図２に示し、図３ではさらに詳細に示した。

ＭＡＣから：
ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件：
Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ（必要とされる情報レート）
Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ（必要とされるビット・エラー・レート（ＢＥＲ））
Ｍａｘ＿Ｄｅｌａｙ（最大許容遅延）
ＭＡＣフィードバック要求タイプ：
Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅ［０／１］（ＭＡＣ ＱｏＳ要件が、Ｒａｔｅを保証されるサービスを指すか、ＢＥＲを保証されるサービスを指すかを指定する１ビット情報。現在のチャネル状態が悪いために、使用可能な最大電力を用いても要件を満たすことができない場合、この電力を用いて、使用可能な最小ＢＥＲでＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅを保証するか、使用可能な最大ＲａｔｅでＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲを保証するかを、この情報で指定する）
Ｆｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ［０／１］（ＭＡＣが、次のＱｏＳ要求を定義するために、「現在の」使用可能な最大レートに関するフィードバック情報を必要としているか、使用可能な最小ＢＥＲ（「出力（ＯＵＴＰＵＴＳ）」を参照）に関するフィードバック情報を必要としているかを指定する１ビット情報。）

ＰＨＹから：
Ｈ＝｛｜Ｈ_ｉ｜^２｝（チャネル電力転送関数の集合（添え字ｉは、ｉ番目の副搬送波（サブ・チャネル）を指す。単一搬送波システムでは添え字は不要）
ＰＨＹへ出力：
Ｃ（符号レート）
Ｂ（ブロック長）
Ｎ（復号化の反復回数（たとえば、Ｎ＝０は、チャネル符号化がターボ符号化方式ではないことを意味し、所定の使用可能な値の集合の中の他の値は、要求された復号化の反復回数を指定する））
Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な配置を指定する符号の集合（たとえば、Ｍ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味し、別の値は、所定の使用可能な集合にある配置タイプを指定する））
Ｐ＝｛Ｐ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な送信電力の集合（たとえば、Ｐ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味する））

ＭＡＣへ出力：
Ａｃｔｕａｌ＿Ｒａｔｅ（現在の送信について実際に決定されたレート。これは、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ以上であることが期待されるが、現在のチャネル状態が悪いために、使用可能な最大電力を用いても要件を満たすことができない場合は、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅより小さくてもよい。その場合、サービスが、ＢＥＲが保証されているサービスであれば、この値は、使用可能な最大Ｒａｔｅに等しくなる）
Ａｃｔｕａｌ＿ＢＥＲ（現在の送信について実際に決定されたＢＥＲ。これは、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ以下であることが期待されるが、現在のチャネル状態が悪いために、使用可能な最大電力を用いても要件を満たすことができない場合は、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲより大きくてもよい。その場合、サービスが、Ｒａｔｅが保証されているサービスであれば、この値は、使用可能な最小ＢＥＲに等しくなる）
ＭＡＣ＿ｒｅｔｕｒｎ（ＭＡＣからのＦｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ要求に応じて、最適化処理後にＭａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ＲａｔｅまたはＭｉｎ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ＢＥＲが出力される）
Ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｒａｔｅ（ＢＥＲおよび許容遅延の要件が満たされている場合の現在のチャネル状態での使用可能な最大レート。このレートは、全電力が、システム仕様で定義されている最大電力に等しい場合に得られる）
Ｍｉｎ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ＢＥＲ（レートおよび許容遅延の要件が満たされている場合の現在のチャネル状態での使用可能な最小ＢＥＲ。このＢＥＲは、全電力が、システム仕様で定義されている最大電力に等しい場合に得られる）

この、高性能かつ柔軟でＱｏＳを考慮に入れた低電力デジタル送受信装置の枠組みにおいては、ＯＦＤＭ屋内無線システムの送信パラメータを高速で、まとめて最適化するための、複雑さを減らしたアルゴリズムは、副搬送波を切り替える概念に基づき、任意の適応型かつ再構成可能なシステムの基本的な処理および制御装置であるスーパバイザ装置で処理され、所定のシステム最適化を実時間で実行しようとするものである。提案されたアルゴリズムは、周波数選択性環境で動作するＯＦＤＭベース・システムの変調パラメータおよびチャネル符号化パラメータを動的に決定する。このアルゴリズムは、チャネル状態情報に基づき、所望のＱｏＳ（ビット・レートおよびＢＥＲ）を最小送信電力で保証する送信パラメータを選択する。

スーパバイザ・アルゴリズムのコアは、周波数選択性チャネルを通るＯＦＤＭベース送信の最適な配置サイズ、チャネル符号レート、アクティブな副搬送波（サブ・チャネル）の数と位置、および送信電力を計算することである。ここでの「最適」とは、スーパバイザ・アルゴリズムで選択されたパラメータが、現在のチャネル状態に対して、ＭＡＣ副層で要求されるビット・レートおよびＢＥＲを「最小」送信電力で保証することを意味する。この電力は、アルゴリズムの複雑さが低い割に得られる「最小限」の電力であると見なさなければならない。このスーパバイザ・アルゴリズムはサブ・チャネル切り替えを利用している（つまり、要求どおりのレートを得ることが絶対に必要というわけではない場合に、大きく減衰したサブ・チャネルを使用しない）。これが、ＯＮサブ・チャネルの現在の数と位置も出力情報の一部であることの理由である。

計算した「最小限」の電力がシステムの使用可能な最大電力より大きい場合、この最大電力の値が現在の「最小限」の電力であると仮定され、アルゴリズムは、サービスのタイプに応じて、可能な２つの次善の解のいずれかをさらに提供できる。この場合、スーパバイザ・アルゴリズムは、要求されたＢＥＲに対して使用可能な最大ビット・レートを、対応するパラメータの集合とともに提供するか、要求されたビット・レートに対して最小ＢＥＲの値を、対応するパラメータとともに提供する。前者の解は、ＢＥＲの影響を受けやすいサービス（ファイル転送）を想定したものであり、後者の解は、Ｒａｔｅの影響を受けやすいサービス（実時間の音声／ビデオ）に適している。

以下のように仮定する。
１．ＯＦＤＭベースの送信は、Ｎ個の、並列であり独立している単一搬送波送信と等価であると見なすことができる。
２．すべてのサブバンドを、複雑な係数Ｈで定義されたフラットなチャネル応答を有するＡＷＧＮチャネルとしてモデル化できる。
３．受信機側でのすべてのサブ・チャネルの平均パス損失およびチャネル電力利得ａ＝｜Ｈ｜^２が、送信機側で認識されている。
４．すべてのＯＮサブ・チャネルで、単一搬送波配置だけでなく送信電力も同じである。
５．符号化方式において、符号レートだけが調整可能なパラメータである。
６．使用可能な配置および符号レートごとの、ＡＷＧＮチャネルの符号化利得が既知である。

スーパバイザ・アルゴリズムは、入力データを、ＭＡＣ副層（所望のＢＥＲおよびビット・レート）および物理層（チャネル状態情報、すなわち、チャネル電力利得（サブ・チャネルごとに１つずつ））を受け取る。さらにスーパバイザ・アルゴリズムは、内部ＬＵＴ（ルックアップ・テーブル）の静的データ（ＡＷＧＮチャネルのすべての配置／符号レート（Ｍ／Ｃ）対の符号化利得など）にアクセスできる。Ｆｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ入力は、単に、ＭＡＣが最適化処理後に受け取りたい情報（ＭＡＣ＿ｒｅｔｕｒｎ）が、現在の使用可能な最大レートに関するものか、使用可能な最小ＢＥＲに関するものかを指定する。一方、Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅフラグ信号は、サービスのタイプをＳＶに知らせる。１は、ＢＥＲが保証されるサービスを指し、０は、ビット・レートが保証されるサービスを指す。処理の出力は、ＭＡＣ副層から要求されたＢＥＲおよびビット・レートを達成するために必要とされる、「最適な」Ｍ／Ｃ対、必要なサブ・チャネルの数と位置、および送信電力である。この送信電力は、最適化アルゴリズムの複雑さが低い状態で、目標ＱｏＳを達成するために必要な「最小限」の送信電力である。スーパバイザ・アルゴリズムは、また、達成した実際のビット・レートおよびＢＥＲをＭＡＣ副層に返す。これらは必ず、要求したもの以上でなければならない。チャネル状態が悪いために所望のＱｏＳを達成できない場合、スーパバイザ・アルゴリズムは、ＢＥＲが保証されるサービスまたはビット・レートが保証されるサービス（サービス・タイプはＳｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅで指定される）に対し、それぞれ使用可能な最大レートまたは使用可能な最小ＢＥＲをねらいとして、現在の送信の全パラメータを設定する。それぞれの場合において、アルゴリズムはさらに、現在のチャネル状態で得られる最大性能（使用可能な最大レートまたは使用可能な最小ＢＥＲ）に関するフィードバック情報をＭＡＣに提供する。ＭＡＣは、どの値が必要かを、Ｆｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅフラグで指定する。フィードバック情報は、ＭＡＣが次のＱｏＳ要求を決定するのに役立つ。

詳細なアルゴリズムの説明
前述のように、スーパバイザ・アルゴリズムは、以下のようにして、「最小」電力解を求める課題を解決できる。

（Ｉ）現在のチャネル状態において、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ要件に最小電力で適合するために必要なＭ／Ｃ対、ＯＮサブ・チャネルの数および位置を求める。

チャネル状態が悪いために、使用可能な最大電力を用いても所望のＱｏＳを達成できない場合、スーパバイザ・アルゴリズムは、ＢＥＲが保証されるサービスまたはビット・レートが保証されるサービス（サービス・タイプはＳｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅで指定される）に対し、それぞれ使用可能な最大レートまたは使用可能な最小ＢＥＲをねらいとして、現在の送信の全パラメータを設定する。したがって、スーパバイザ・アルゴリズムは、以下の課題を解決することもできる。

（Ｉａ）現在のチャネル状態およびシステム仕様で許容される最大電力において、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ要件を満たす最大レートを得るために必要なＭ／Ｃ対、ＯＮサブ・チャネルの数および位置を求める。

（Ｉｂ）現在のチャネル状態およびシステム仕様で許容される最大電力において、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ要件を満たす最小ＢＥＲを得るために必要なＭ／Ｃ対、ＯＮサブ・チャネルの数および位置を求める。

ターゲットＲａｔｅおよびターゲットＢＥＲに対する最小送信電力
ＭＡＣ層からの入力データは、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲおよびＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ Ｒである。Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲを満たすために必要な最小電力を求める場合にも、サブ・チャネルのプリセットされた数字（たとえば、８％）をオフにすることによって、まったく同じアルゴリズムを用いることができることに注目されたい。異なるのは、ステップ１でＮの代わりに（１−α）Ｎを用いること（αはＯＦＦサブ・チャネルの小数部）と、ステップ３ａ（Ｎ^{（ｋ，ｉ）}＝（１−α）Ｎ）をスキップすることだけである。

１．すべてのサブ・チャネルをオンにした状態で、変調ｋおよび符号レートｉで識別されるすべてのＭ／Ｃ対によって達成可能な最大ビット・レートを次式で計算する。

ただし、Ｎはサブ・チャネルの総数であり、Ｒ_ｎ ^{（ｋ，ｉ）}は、変調ｋおよび符号レートｉにより、ｎ番目のサブ・チャネルで搬送される、事前に符号化されたビット・レートであり、Ｃ_ｉは符号レートであり、ｎｂｉｔ_ｋは、変調シンボル当たりのビット数である。この計算は、初期化時にオフラインで実施できることに注意されたい。

２．達成可能な最大ビット・レートが要求に満たない（

である）Ｍ／Ｃ対を除去する。

３．有効なＭ／Ｃのすべての対について、
ａ．ビット・レートＢを達成するために必要なサブ・チャネルの最小数を次式で計算する。

ただし、

は、次の整数に丸めることを意味する。実際の実装では、サブ・チャネルの数は、ＯＦＤＭシンボルごとに整数個の情報ビットを配置するように計算されることに注意されたい。ただし、式（２）を丸める方法は、アルゴリズムのこの後のステップにはまったく影響しない。

２．ＡＷＧＮの場合に所望のＢＥＲを得るために必要なＳＮＲを、シミュレーション・ベースの曲線から抽出する（＊）。ＳＮＲ_{ｓｕｂ−ｃｈａｎｎｅｌ} ^{（ｋ，ｉ）}を、変調ｋおよびチャネル符号化ｉを用い、ＡＷＧＮチャネルを仮定した場合の、単一サブ・チャネルがＢＥＲで動作するために必要なＳＮＲとすると、次式が成り立つ。

ただし、ＳＮＲ_{ｓｕｂ−ｃｈａｎｎｅｌ} ^ｋは、変調ｋに必要な、復号化されたＳＮＲであり、Ｇ_ｃ ^ｉは符号化利得ｉ（ｄＢ）である。したがって、Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルを用いると、受信電力は次式で与えられる。

Ｐ_ｎは、ｎ番目のサブ・チャネル・バンドの白色雑音電力であり、ｓｎｒ_{ｓｕｂ−ｃｈａｎｎｅｌ} ^{（ｋ，ｉ）}は、変調ｋおよび符号ｉにおける信号対雑音比である。

（＊）これは、単一搬送波の符号化変調におけるＢＥＲとＳＮＲの関係を求める最良の方法である。複雑な解析的関係が得られる場合でも、それを算出する必要はない。実際のチャネルはＡＷＧＮとして想定されていないことに注目されたい。このステップは、まだアルゴリズムの開始点であり、実際のチャネルについてはステップ３ｃで考慮する。

ｃ．

を、Ｎ個のサブ・チャネルすべてのチャネル電力利得のベクトルとする。一般性を失なわずに、ベクトルＡが降順に並んでいると仮定し、先頭のＮ^{（ｋ，ｉ）}の要素が次式で与えられるとする。

したがって、ａ_{Ｎ（ｋ，ｉ）}は、必要なＮ_{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルのうちの低いほうの利得である。このサブ・チャネルのＳＮＲが（変調ｋおよび符号レートｉにおける）所望のＳＮＲ^{（ｋ，ｉ）}以上であれば、明らかにＮ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルすべてに対してまったく同じ状態が保たれる。受信機側での信号電力は、最悪のサブ・チャネルに対して上記の状態が当てはまるようでなければならない。すなわち、ステップ３で計算される受信信号電力は、次式のように係数１／ａ_{Ｎ（ｋ，ｉ）}で縮小されなければならない。

ｄ）Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルすべての受信電力の合計を次式で計算する。

４．「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}）は、次式のようにＰ_ｒ ^{（ｋ，ｉ）}を最小にする（＊＊）。

最小受信電力（８）が受信機の感度しきい値Ｔ_ｒを下回る場合は、最適な対に対して、電力の追加分

を考慮する。すなわち、受信電力は、次式のように、感度しきい値に等しく設定される。

（＊＊）これは、所望の最小電力の上限に過ぎないが、本願発明者らの知る限りでは、符号化されたＯＦＤＭシンボル全体の実際のＢＥＲを、種々のサブ・チャネルの様々なＢＥＲから導出する方法はない。そのような関係式が存在したとしても、おそらく複雑すぎて実装は不可能であろう。どのような場合でも、上記の上限に基づくシステム設計が、複雑さと性能のほどよいトレードオフであると見なすことができよう。

５．（Ｍ，Ｃ）_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}対は、実際のレートＲ_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}＝Ｎ_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}・ｎｂｉｔ_ｋ・Ｃ^ｉおよびＭＡＣ副層から要求されたＢＥＲを、Ｎ_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}個のサブ・チャネルを用いて、次式で与えられる、可能な最小送信電力で達成できる。

ただし、Ａは平均パス損失（ｄＢ）である。Ｐ_{ｔ，ｍｉｎ＿ｐｏｗ}がシステムの最大送信電力Ｐ_{ｔ，ＭＡＸ}を上回る場合、スーパバイザ・アルゴリズムは、Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅの指定に応じて、所与のＢＥＲで使用可能な最大ビット・レート、または所与のビット・レートでの最小ＢＥＲをＰ_{ｔ，ＭＡＸ}で与えるＭ／Ｃ対を返す。どのような場合でも、スーパバイザ・アルゴリズムは、ＭＡＣ＿ｒｅｔｕｒｎ値（使用可能な最大レートであるＲ_ｍａｘか、使用可能な最小ＢＥＲであるＢＥＲ_ｍｉｎ）と、現在の送信のすべての最適出力（Ａｃｔｕａｌ＿Ｒａｔｅ、Ａｃｔｕａｌ＿ＢＥＲ、（Ｍ，Ｃ）_ｏｐｔ、Ｎ_ｏｐｔ、およびＰ_ｏｐｔ）とをＭＡＣ副層に供給する。

ターゲットＢＥＲおよび所与の電力に対する使用可能な最大レート
この場合、開始情報は、最大送信電力とＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲである。この機能は、Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅが１に設定されている場合（Ｐ_{ｔ，ｍｉｎ＿ｐｏｗ}＞Ｐ_{ｔ，ＭＡＸ}である場合）、またはＦｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅが１に設定されている場合に呼び出される。

１．最大受信電力を次式で計算する。

ただし、Ａは平均パス損失である。

２．

を、Ｎ個のサブ・チャネルすべて（降順）のチャネル電力利得のベクトルとし、

を、ｊ個のサブ・チャネルがオンになっていると仮定した場合の、サブ・チャネルごとの受信電力のベクトルであるとする。この場合は、対象のサブ・チャネルのすべての番号ｊについて、最も微弱なサブ・チャネルの最小ＳＮＲを計算し、結果を次式のベクトルに保存するのが単純明快である。

単純に、ｊ番目の要素

が、対象のｊ個のサブ・チャネルの中の最悪のサブ・チャネルのＳＮＲであることに注意されたい。また、ＳＮＲベクトルが降順に並んでいる点にも注意されたい。

３．すべてのＭ／Ｃ対について、
ａ．ＭＡＣ副層から要求されたＢＥＲを与えるしきい値を超えるＳＮＲを有するサブ・チャネルの数を次式で計算する。

ただし、関数

は、状態ｃｏｎｄが有する最小の添え字ｊを返す。

４．Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルを用いて達成可能なビット・レートを次式で計算する。

５．最大ビット・レート（次式）を与えるＭ／Ｃ（（Ｍ，Ｃ）_ｍａｘと称する）を求める。

Ｎ_ｍａｘは、（Ｍ，Ｃ）_ｍａｘに対するＮ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルである。

ターゲットＲａｔｅおよび所与の電力に対する使用可能な最小ＢＥＲ
開始情報は、最大送信電力とＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅである。この機能は、Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅが０の場合（Ｐ_{ｔ，ｍｉｎ＿ｐｏｗ}＞Ｐ_{ｔ，ＭＡＸ}の場合）、またはＦｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅが０の場合に呼び出される。

１．最大受信電力を次式で計算する。

ただし、Ａは平均パス損失である。

２．すべてのＭ／Ｃについて、
ａ．ビット・レートＲを達成するために使用するサブ・チャネルの数を次式で計算する。

ｂ．最悪のサブ・チャネルのＳＮＲ（信号対雑音比）は次式で与えられる。

ｃ．最悪のサブ・チャネルに対応するＢＥＲは、変調ｋおよび符号レートｉのＢＥＲ−ＳＮＲ曲線から計算できる。

３．最小値（次式）を与えるＭ／Ｃ（（Ｍ，Ｃ）_ｍｉｎと称する）を求める。

Ｎ_ｍｉｎは、（Ｍ，Ｃ）_ｍｉｎに対するＮ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルである。

いくつかのシミュレーションを、ＷＩＮＤ−ＦＬＥＸシナリオで実施した。ＷＩＮＤ−ＦＬＥＸシステムの構成は、ターボ・チャネル符号化およびＯＦＤＭ変調方式に基づいており、実時間システム最適化のためのスーパバイザ装置が設けられている。

図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、スーパバイザ・アルゴリズムを用いる方法を適用して得られた性能結果を、スーパバイザ・アルゴリズムを実装しない場合の性能と比較したものである。図１０Ａ、１０Ｂ、および１０Ｃは、ＮＬＯＳチャネルの平均ＲＸ電力と、使用可能な副搬送波変調方式（ＢＰＳＫ（２相位相変調）、ＱＰＳＫ（４相位相変調）、１６−ＱＡＭ、および６４−ＱＡＭ）との関係を示している。図１０Ａでは、送信レートは７２Ｍｂｉｔ／ｓで、＠ＢＥＲは１ｅ−５であり、図１０Ｂでは、送信レートは７２Ｍｂｉｔ／ｓで、＠ＢＥＲは１ｅ−６であり、図１０Ｃでは、送信レートは１０８Ｍｂｉｔ／ｓで、＠ＢＥＲは１ｅ−５である。使用可能な副搬送波変調方式は、適応的に選択される。有効な副搬送波の総数は１００であるが、可変数の副搬送波を適応的にオフに切り替えることもできる（サブ・チャネル切り替え）。

符号化方式は、並列畳み込みターボ符号（ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅ）である。使用可能な符号レートは１／２、２／３、および３／４であり、ブロック長は、適応的であって、符号レート、配置サイズ、およびＯＮ副搬送波の数の三つ組みに依存する。

ＷＩＮＤ−ＦＬＥＸ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍから提供された１７ＧＨｚチャネルのモデルを採用した。このチャネルは、周波数選択性動作を示し、５０ＭＨｚ幅のスペクトル応答に深い減衰がほとんどない。

最悪ケースのシナリオ、すなわち、ＮＬＯＳチャネルで、送信機からの距離が最大（５ｍ）である場合について検討した。各シミュレーションで１００００チャネルの具現化を行った。すなわち、スーパバイザ・アルゴリズムを１００００回実行した。そして、すべてのチャネル具現化に対して、所望のＱｏＳを最小送信電力で与える「最適」なＭ／Ｃ対を求めた。異なるチャネル具現化に対して、最適な対（および必要な電力）が常に同じであるとは限らないことに注意されたい。下側の水平線は、最小電力ラインであり、グラフでは、必要な最小平均受信電力を定めている。このラインは、各チャネル具現化の最適Ｍ／Ｃ対の受信電力を選択し、チャネル具現化の総数で平均をとることによって得られる。グラフはさらに、各Ｍ／Ｃ対で必要とされる平均電力も示している。欠落している対があるのは、それらが、システム仕様で許容される最大レベル（１０ｄＢｍ ＥＩＲＰ送信電力）を上回る電力レベルを必要とするためである。

スーパバイザ・アルゴリズムを適用しない場合、最適なＭ／Ｃ対は、すべてのチャネル具現化について常に同じであり（たとえば、図１０Ａの１６ＱＡＭと３／４レート畳み込みターボ符号化）、したがって、最小電力ラインのレベルは、この変調／符号化方式に必要な平均電力で定まることに注意されたい。一方、スーパバイザ・アルゴリズムを適用した場合、最適な対は変わる可能性があり、したがって、最小電力ラインは、一般的には、単一の対に必要な電力レベルに対応しない（図１０Ｂおよび図１０Ｃ）。特に、高いビット・レートと低いＢＥＲがＭＡＣ層から要求されている場合は、スーパバイザ・アルゴリズムを用いることによって電力を大幅に節約できることにも注意されたい。

ＱｏＳを考慮に入れた、任意の適応型のＯＦＤＭ受信機で実行できる、シンプルで効果的なアルゴリズムを開発し、提案した。このアルゴリズムは、副搬送波切り替え手法に基づき、現在のチャネル状態において、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲの要件を「最小」電力で満たすために必要な、変調／符号化方式とＯＮ副搬送波の数および位置を求める課題を解決する。提案した解決法は、「注水（ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ）」解決法で与えられる理論的な最適解と比較して、複雑さと性能のほどよいトレードオフと見なすことができる。さらに、この、複雑さを減らしたアルゴリズムは、実時間用途にも向いている。本明細書で説明したように、スーパバイザ・アルゴリズムは、必要な最小電力の上限だけを与える。種々のサブ・チャネルの様々なＢＥＲから、符号化されたＯＦＤＭシンボルの全体の実際のＢＥＲを導出する方法については、ＷＩＮＤ−ＦＬＥＸプロジェクトの枠組みで研究中である。

好ましい実施形態の概要を示すために、ＭＡＣ層とＰＨＹ層を含み、前記ＭＡＣ層が、ＰＨＹ層の性能を実時間制御するスーパバイザ装置を含む、柔軟かつ双方向のＯＦＤＭ無線通信システムにおいて、処理電力および送信電力を最小にする方法を開示した。この方法は、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ（所望の情報レート）、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ（所望のビット・エラー・レート（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ））、およびＭａｘ＿Ｄｅｌａｙ（最大許容遅延）を含む、ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件に関する入力データの第１の集合をＭＡＣ層からスーパバイザ装置に送ることと、チャネル電力転送関数Ｈ＝｛｜Ｈ_ｉ｜^２｝（添え字ｉはｉ番目の副搬送波を表す）を含む入力データの第２の集合をＰＨＹ層からスーパバイザ装置に送ることと、無線通信ネットワーク・システムの処理電力と送信電力を最小にするために入力データの第１および第２の集合を処理することと、Ｎ、変調および符号化パラメータ、および送信電力パラメータをＰＨＹ層に出力することとを含む。ＰＨＹ層に出力する符号化パラメータおよび送信電力パラメータは、Ｃ（符号レート・データ）と、Ｂ（ブロック長データ）と、ｎ（復号化の反復回数のデータ）と、Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な配置を指定する符号の集合に関するデータ（たとえば、Ｍ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味し、別の値は、所定の使用可能な集合にある配置タイプを指定する））と、Ｐ＝｛Ｐ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な送信電力の集合に関するデータ（たとえば、Ｐ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味する））とを含む。

説明した、最小送信電力スーパバイザ・アルゴリズムは、スーパバイザ装置において、適応型のシステム最適化を実施するものである。これは、リンク適応アルゴリズムである。ここまで、本明細書で包含される本発明の新しい特徴や利点について説明してきた。ただし、この開示は、多くの点で、例示に過ぎないことを理解されたい。本発明の範囲を超えることなく、（特に形状、サイズ、部品配置などの点で）細部を変更することが可能である。当然ながら、本発明の範囲は、添付した特許請求項を表現している言葉で定義される。

無線通信システム・ネットワークのブロック図である。 図１のシステムで使用するスーパバイザ装置の実施形態の概略図である。 図２のスーパバイザ装置のより詳細な概略図である。 フル・レートのＯＦＤＭシステム、レートを下げたＯＦＤＭシステム、スケールダウンした（Ｉ）ＦＦＴ処理のグラフである。 フル・レートのＯＦＤＭシステム、レートを下げたＯＦＤＭシステム、スケールダウンした（Ｉ）ＦＦＴ処理のグラフである。 フル・レートのＯＦＤＭシステム、レートを下げたＯＦＤＭシステム、スケールダウンした（Ｉ）ＦＦＴ処理のグラフである。 送信電力パラメータを最小にする方法の一実施形態のアルゴリズムのフロー・チャートである。 送信電力パラメータを最小にする方法の一実施形態のアルゴリズムのフロー・チャートである。 処理電力を最小にする方法の一実施形態のアルゴリズムのフロー・チャートであり、送信電力を最小化する処理については、図５Ａおよび図５Ｂのアルゴリズムにゆだねている。 送信電力パラメータを最小にして（図５Ａおよび図５Ｂを参照）使用可能な最小ＢＥＲを得る方法の実施形態に必要な手続きのフロー・チャートである。 送信電力パラメータを最小にして使用可能な最大レートを得る方法の実施形態に必要な手続きのフロー・チャートである。 送信電力パラメータを最小にしてチャネル利得を順序付ける方法の実施形態に必要な手続きのフロー・チャートである。 本アルゴリズムを用いた方法を適用して得られた性能結果を示す図である。 本アルゴリズムを用いた方法を適用して得られた性能結果を示す図である。 本アルゴリズムを用いた方法を適用して得られた性能結果を示す図である。

Claims (20)

1. ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムを監視（スーパバイズ）する方法であって、前記ＰＨＹ層はスーパバイザ装置を含み、
   ａ）Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲを含む入力データの第１の集合が前記スーパバイザ装置に入力され、
   ｂ）入力データの前記第１の集合が前記スーパバイザ装置で処理され、
   ｃ）サブ・チャネルの配置を指定する符号レートＣおよび符号の集合Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝が前記スーパバイザ装置から出力される方法。
2. 前記ＯＦＤＭ無線通信システムの送信電力を最小にする方法であって、前記ＰＨＹ層が、前記ＰＨＹ層の性能を制御する前記スーパバイザ装置を含み、
   ａ）無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするために入力データの第１および第２の集合を処理することが、
   ｂ）すべてのサブ・チャネルをオンにした状態で、変調ｋおよび符号レートｉで識別されるすべてのＭ／Ｃ対によって達成可能な最大ビット・レートを計算することと、
   ｃ）達成可能な最大ビット・レートが要求に満たないＭ／Ｃ対を除去することと、
   ｄ）有効なＭ／Ｃのすべての対について、
   ｄ１）ビット・レートＢを達成するために必要なサブ・チャネルの最小数を計算することと、
   ｄ２）ＡＷＧＮの場合に所望のＢＥＲを得るために必要なＳＮＲを、シミュレーション・ベースの曲線から抽出し、これを用いて、最悪のサブ・チャネルで必要なＳＮＲを導出することと、
   ｅ）Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルすべての受信電力の合計を計算することと、
   ｆ）Ｐ_ｒ ^{（ｋ，ｉ）}を最小にする「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_{ｍｉｎ＿ｐｏｗ}）、すなわち
   

   

   を選択して出力することとを含む、請求項１に記載の方法。
3. 開始情報が最大送信電力およびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲである場合に、無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするための入力データの前記第１および第２の集合の処理が、
   ａ）最大受信電力を計算することと、
   ｂ）考慮されるすべての番号ｊのサブ・チャネルについて、最も微弱なサブ・チャネルの最小ＳＮＲを計算し、その結果を保存することと、
   ｃ）すべてのＭ／Ｃ対について、ＭＡＣ副層から要求されるＢＥＲを与えるしきい値を超えるＳＮＲを有するサブ・チャネルの数を計算することと、
   ｄ）Ｎ^{（ｋ，ｉ）}個のサブ・チャネルを用いて達成可能なビット・レートを計算することと、
   ｅ）最大ビット・レートを与えるＭ／Ｃ（（Ｍ，Ｃ）_ｍａｘと称する）を求めることと、
   ｆ）「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_ｍａｘと称する）を選択して出力することとを含む、請求項２に記載の方法。
4. 開始情報が最大送信電力およびＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅである場合に、無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするための入力データの前記第１および第２の集合の処理が、
   ａ）最大受信電力を計算することと、
   ｂ）すべてのＭ／Ｃについて、ビット・レートＴａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅを達成するために用いるサブ・チャネルの数を計算することと、
   ｃ）最悪のサブ・チャネルのＳＮＲを選択することと、
   ｄ）変調ｋおよび符号レートｉの最悪のサブ・チャネルに対応するＢＥＲを、ＢＥＲ−ＳＮＲ曲線から計算することと、
   ｅ）最小値を与えるＭ／Ｃ（（Ｍ，Ｃ）_ｍｉｎと称する）を求めることと、
   ｆ）「最適な」Ｍ／Ｃ対（（Ｍ，Ｃ）_ｍｉｎと称する）を選択して出力することとを含む、請求項２に記載の方法。
5. ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムの処理電力を最小にする方法であって、前記ＰＨＹ層が、前記ＰＨＹ層の性能を制御するスーパバイザ装置を含み、
   ａ）入力データの第１および第２の集合を処理することが、
   ｂ）（１からｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｎまでの）使用可能な各Ｎについて、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅとＲａｔｅ＿（Ｎ）＝Ｃ＿＊ｌｏｇ（Ｍ＿）＊Ｎを比較することと、
   ｃ）Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ≦Ｒａｔｅ＿（Ｎ）を満たすＮの値を選択して受け入れることと、
   ｄ）これらの値を昇順に並べて［Ｎ_ｍｉｎ，Ｎ_ｍａｘ］を取得することと、
   ｅ）Ｎ_ｏｐｔ＝Ｎ_ｍｉｎと仮定することと、
   ｆ）Ｎ_ｏｐｔおよび最小ＴＸ電力パラメータを出力として提供することとを含む、請求項１に記載の方法。
6. Ｎ_ｏｐｔ＝Ｎ_ｍｉｎを仮定した後、さらに、
   送信電力の制約条件が満たされているかどうかをチェックし、満たされている場合は、Ｎ_ｏｐｔおよび最小ＴＸ電力パラメータを出力として提供し、満たされていない場合は、
   集合［Ｎ_ｍｉｎ，Ｎ_ｍａｘ］内で別の値が使用可能かどうかをチェックすることに進み、使用可能な場合は、次（ｎｅｘｔ＿Ｎ）を選択し、Ｎをｎｅｘｔ＿Ｎに設定して、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ≦Ｒａｔｅ＿（Ｎ）を満たすＮの値を選択して受け入れることにジャンプし、使用可能でない場合は、
   Ｎ_ｏｐｔ＝０と設定し、Ｎ_ｏｐｔおよび最小ＴＸ電力パラメータを出力として提供することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 無線通信ネットワーク・システムの送信電力を最小にするための入力データの前記第１および第２の集合の処理が、
   （ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｎ−（Ｎ_ｏｐｔ−１）個の）可能なウィンドウ位置から最良のウィンドウ位置を選択することと、
   前記選択したウィンドウ内で、採用されたＴＸ電力最小化アルゴリズムを実行することとを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件に関する入力データの第１の集合を前記ＭＡＣ層から前記スーパバイザ装置に送ることと、
   チャネル電力転送関数Ｈ＝｛｜Ｈ_ｉ｜^２｝（添え字ｉはｉ番目の副搬送波を表す）を含む入力データの第２の集合をＰＨＹ層から前記スーパバイザ装置に送ることと、
   無線通信システムの処理電力および送信電力を最小にするために入力データの前記第１および第２の集合を処理することと、
   Ｎ、変調および符号化パラメータ、および送信電力パラメータを前記ＰＨＹ層に出力することとを含む、請求項１、２、または５に記載の方法。
9. ＰＨＹ層でのＱｏＳ要件に関する入力データの前記第１の集合を前記ＭＡＣ層から前記スーパバイザ装置に送ることが、Ｍａｘ＿Ｄｅｌａｙ（最大許容遅延）を送ることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 符号化パラメータおよび送信電力パラメータの前記ＰＨＹ層への出力が、
    Ｎ（ＩＦＦＴ／ＦＦＴ長）と、
    Ｃ（符号レート・データ）と、
    Ｂ（ブロック長データ）と、
    ｎ（復号化の反復回数のデータ）と、
    Ｍ＝｛Ｍ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な配置を指定する符号の集合に関するデータ（たとえば、Ｍ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味し、別の値は、所定の使用可能な集合にある配置タイプを指定する））と、
    Ｐ＝｛Ｐ_ｉ｝（様々なサブ・チャネルに採用される、一般的に様々な送信電力の集合に関するデータ（たとえば、Ｐ_ｉ＝０は、ｉ番目のサブ・チャネルがＯＦＦであることを意味する））とを含む、請求項８に記載の方法。
11. 実際のＱｏＳデータを前記ＭＡＣ層に出力することを含む、請求項８に記載の方法。
12. 実際のＱｏＳデータを前記ＭＡＣ層に出力することが、
    Ａｃｔｕａｌ＿Ｒａｔｅ（現在の送信について実際に決定されたレート）と、
    Ａｃｔｕａｌ＿ＢＥＲ（現在の送信について実際に決定されたＢＥＲ）とを出力することを含む、請求項１、２、５、または１１に記載の方法。
13. 前記ＭＡＣ層が、Ｆｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ［０／１］（ＭＡＣが「現在の」使用可能な最大レートに関するフィードバック情報を必要としているか、使用可能な最小ＢＥＲに関するフィードバック情報を必要としているかを指定する１ビット情報）を指定してフィードバックを要求し、さらに、Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅ［０／１］（ＭＡＣ ＱｏＳ要件が、Ｒａｔｅを保証されるサービスを指すか、ＢＥＲを保証されるサービスを指すかを指定する１ビット情報）を指定する、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 実際のＱｏＳデータを前記ＭＡＣ層に出力することが、さらに、ＭＡＣ層からのＦｅｅｄｂａｃｋ＿ｍｏｄｅ要求に応じて、最適化処理後に、
    Ｍａｘ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿Ｒａｔｅ（ＢＥＲおよび許容遅延の要件が満たされている場合の現在のチャネル状態での使用可能な最大レート）または
    Ｍｉｎ＿ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ＢＥＲ（レートおよび許容遅延の要件が満たされている場合の現在のチャネル状態での使用可能な最小ＢＥＲ）を含むＭＡＣ＿ｒｅｔｕｒｎの出力が行われることを含む、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
15. 無線通信ネットワーク・システムの処理電力および送信電力を最小にするための入力データの前記第１および第２の集合の処理が、Ｔａｒｇｅｔ＿ＲａｔｅおよびＴａｒｇｅｔ＿ＢＥＲの要件を最小電力で現在のチャネル状態に適合させるために必要なＮ、Ｍ／Ｃ対、およびＯＮサブ・チャネルを求めることを含む、請求項１、２、５、または１１に記載の方法。
16. チャネル状態が悪いために、使用可能な最大の送信電力を用いても所望のＱｏＳを達成できない場合に、（Ｓｅｒｖｉｃｅ＿ｍｏｄｅに応じて）スーパバイザ・アルゴリズムが、
    現在のチャネル状態、およびシステム仕様で許容される最大電力において、Ｔａｒｇｅｔ＿ＢＥＲ要件に適合するＭａｘｉｍｕｍ Ｒａｔｅ（最大レート）、または
    現在のチャネル状態、およびシステム仕様で許容される最大電力において、Ｔａｒｇｅｔ＿Ｒａｔｅ要件に適合するＭｉｎｉｍｕｍ ＢＥＲ（最小ＢＥＲ）を得るために必要なＭ／Ｃ対、ＯＮサブ・チャネルの数および位置を明らかにする、請求項１５に記載の方法。
17. ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムであって、前記ＰＨＹ層がスーパバイザ装置を含み、前記スーパバイザ装置が、請求項１から１６のいずれかに記載の方法を実行するように構成されるＯＦＤＭ無線通信システム。
18. ＭＡＣ層およびＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信ネットワーク・システムにおいて前記ＰＨＹ層に含まれるスーパバイザ装置であって、請求項１から１６のいずれかに記載の方法を実行するように構成されるスーパバイザ装置。
19. ＭＡＣ層および（スーパバイザ装置を含む）ＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムに含まれるインターフェース装置であって、前記スーパバイザ装置と前記ＭＡＣ層の間に配置され、請求項１から１６のいずれかに記載の方法を実行するように構成されるインターフェース装置。
20. ＭＡＣ層および（スーパバイザ装置を含む）ＰＨＹ層を含むＯＦＤＭ無線通信システムで使用され、前記スーパバイザに実装され、前記スーパバイザ装置内で実行された場合に、請求項１から１６のいずれかに記載の方法を前記スーパバイザに実行させるコンピュータ可読プログラムを収容するコンピュータ可読媒体。

Images