JP2009060662A - 無線通信システム及びその送信電力並びにデータレート制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 品質が変動する伝搬路を利用する通信において通信路容量を増加する
ように信号電力を設定し、必要な信号電力の総量を低下して他の通信に与える妨
害を低下させ、システム全体の容量を増加させる。
【解決手段】 通信路符号化を行ったデータを送信する際に、符号化したデータ
を複数帯域に分割し、通信路容量が増大するように帯域毎に信号電力を配分する
。更に、時間的には符号語毎の品質が安定するように伝搬路の品質が劣悪である
ほど平均電力が大きくなるように制御する。または、伝搬路の品質が劣悪である
ほどデータレートが低下するように符号化率を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、帯域内で伝搬路品質に偏りが生じやすい広帯域を使用し、通信路符号を用いる無線通信システムの無線局における送信電力の設定方法、データレート制御方法並びに受信方法に関するものである。

無線通信システムにおいて所望の受信品質を得るために、無線通信機の送信電力制御を行う技術が知られている。例えば、特許文献１において、基地局で端末からの信号受信電力を測定し、所望の値より小さい場合に送信電力の増加指示を、大きい場合に送信電力減少指示を移動局に対して送信し、移動局は前記、送信電力制御指示に従い送信電力を制御することにより、基地局における受信電力をほぼ一定に保つ技術が示されている。

また、特許文献２に、基地局が既知の電力で送信するパイロット信号の受信品質を移動局が測定し、その測定結果に基づき受信品質が悪い場合には受信品質が良い場合に比べて大きな送信電力を要求する送信電力制御信号を基地局に送信し、基地局は該送信電力制御信号に基づき前記移動局に向けた信号の送信電力を制御することにより、移動局における基地局からの信号受信品質をほぼ一定に保つ技術が示されている。

これらの技術によれば、受信局における受信電力が一定になるよう制御することで受信品質を一定化し、伝搬路の利得変動に起因する受信品質の劣化や不必要に過大な送信電力によるシステム内の干渉を防止することができる。

また広い帯域を通信に用いる場合、周波数選択性の雑音やマルチパスなどの影響により、帯域毎に伝搬路の品質に差異が生じうる。このような場合、帯域毎の伝搬路の品質に応じてそれぞれ通信可能なデータレートで通信を行う技術が考えられる。さらに、特許文３では、帯域毎に雑音を測定して送信電力を配分する帯域を選択し、選択した帯域にデータを割り当てることで電力の無駄を省き、その上で帯域毎に通信可能なデータレートで通信を行う技術が示されている。

米国特許第5,267,262号明細書 米国特許第5,559,790号明細書 特開2001-186102号公報

通信システム全体の通信容量を増加するためには、同時に実行される各々の通信は他の通信の干渉となりやすいため、送信電力は可能な限り小さいことが望ましく、また電力あたりに通信できる情報量の大きな高いデータレートで通信できるような符号化・変調方式を選択することが望ましい。

一方従来の技術では、品質が変動する伝搬路において安定した通信を提供することを目的に、受信品質が一定となるように送信電力を制御するため、一定以上の送信電力の低下は困難である。

また、伝搬路が変動しても通信に誤りが生じないように、ある程度劣悪な伝搬路においても十分な品質で通信可能な低いデータレートの符号化・変調方式を選択する必要がある。

また、１の受信局に向けたデータ送信を、複数の周波数帯域を用いて行う際には、従来の技術によれば伝搬路の測定結果に基づいてデータを割り当てる帯域を変更するが、帯域へのデータ割り当ての変更の為に、また受信の為にはデータが割り当てられた帯域を受信側が予め知る必要がある為に、送受信手段が複雑化し、高速な伝搬路の変動に追従することが難しいという問題がある。

本発明は、品質が変動する伝搬路において、比較的簡易な送受信手段によって伝搬路に応じて帯域内に電力を配分し、送信データ量に対する送信電力の総量を低下して他の通信に与える干渉を低下させ、また電力あたりに通信可能な情報量を増加させてシステム全体の通信容量を増加させることを目的とする。

通信路符号の誤り訂正能力を利用することにより、通信路符号の誤り訂正能力の範囲内では符号語内各シンボルの受信品質が一定である必要は無く、通信路符号の復号時に利用できる情報量を最大化した場合に最も良好な通信特性を達成することが出来る。一方、誤り訂正能力は符号語間には働かないから、符号語毎には品質を安定させる必要がある。

このため、広い周波数帯域を用いて通信を行う場合、通信路符号により符号化した信号を複数の帯域にまたがってシンボルに配置して各時刻における通信路容量が増加するように信号電力を制御し、時間方向には符号語毎の通信品質が安定化するように通信路の品質が劣悪であるほど信号送信電力を強くするような制御を行う。

また、特に通信路の品質の変動速度が小さい場合には、通信路符号により符号化した信号を複数の帯域にまたがってシンボルに配置して各時刻における通信路容量が増加するように信号電力を制御し、時間方向には平均信号送信電力が一定となるように制御を行う。

更に、特にデータ通信等のように通信速度の変動が許容されるような場合には、通信路符号により符号化した信号を複数の帯域にまたがってシンボルに配置して、品質のばらつきを許容して通信全体について通信路容量が増加するように信号電力を制御する。

このとき、測定した伝搬路の品質や受信側よりフィードバックされた通信品質に基づいてデータレートを制御して符号の誤り訂正能力を変更することで、通信全体において送信電力当りの通信可能な情報量を増加することが可能である。

本発明は、例えば同一の帯域を時分割することで送受信を２重化するＴＤＤ（Time Division Duplex）方式適用時のように、受信信号の品質からの送信に用いる伝搬路の品質が推定可能な環境においては、受信局から送信局に対して送信電力が既知である信号を送信し、送信局ではこの信号の受信品質から伝搬路品質を判定し、信号電力の設定を制御する事で適用可能である。

また、例えば送信と受信に異なる帯域を用いて２重化するＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式適用時のように、受信信号の品質から送信する伝搬路の品質を推定しない場合には、送信局から受信局に対して電力が既知である信号を送信し、受信局ではこの信号の受信品質を元に伝搬路品質を判定し、品質情報を送信局に対して送信し、送信局ではこの品質情報を元に無線区間の信号電力の設定を制御する事で本発明を適用可能である。

本発明によれば、通信路容量を増大するように帯域・時間に電力を設定することで、所要送信電力を平均的に低下させ、通信間の相互干渉を低下することが可能となる。

まず、本発明において用いる送信電力の設定方法について説明する。

ただし、以下log2(x)は2を底とするxの対数を、log(x)はxの自然対数を表す事とする。

周波数帯域幅Ｗを持つ通信路の容量Ｃは、信号電力Ｓ並びに雑音電力Ｎを用いてＣ＝Ｗlog2（１＋Ｓ／Ｎ）と表せることが知られている。

ここで、前記容量の微少信号電力の増加に対する増加率は、ｄＣ／ｄＳ＝Ｗ／（log(2)・(Ｓ＋Ｎ)）となり、信号電力と雑音電力との和に反比例する。すなわち信号電力を増加する場合には、信号電力と雑音電力との和が最も小さい帯域または時刻に加える場合に最も容量を増加させることができる。

この関係は注水定理と呼ばれ、帯域または時刻により雑音電力が異なる場合、雑音電力を測定し、測定した雑音電力と信号電力との和（以降、基準電力と呼ぶ。）とが等しくなるように帯域または時刻ごとに電力を設定して通信を行うことで、平均送信信号電力あたりの通信路容量を増加できる。送信データを正しく受信するのに必要な受信情報量を得るための基準電力は、例えば符号化に用いる符号の誤り訂正能力などにより決定される。その他、受信局から、受信状態についての情報をフィードバックし、受信情報量が不足している場合は基準電力を上げるような制御を行ってもよい。

図１にこの方針に基づいて帯域または時刻に信号電力を設定する際の様子を示す。図中、白抜きの長方形100が信号の信号電力を、斜線のかかった長方形101がある帯域・時刻の雑音電力を表している。

信号電力として負の値を割り振ることは出来ない為、雑音電力が非常に大きくなる帯域または時刻に対しては電力を割り当てず、他の帯域または時刻に対して信号電力と雑音電力との和が一定となるように電力を割り振ることで通信路容量を最大としている。

また、図１では雑音電力に応じた電力の割り振りについて示したが、これをフェージング等による伝搬路利得の変動に対して考えることが可能である。即ち、信号送信電力をＴ、伝搬路利得をＧとすると、先の通信路の容量はＣ＝Ｗlog2（１＋Ｔ・Ｇ／Ｎ）と表せる。

よって、微少信号送信電力の増加に対する容量の増加率は、ｄＣ／ｄＴ＝Ｗ／（log(2)・(Ｔ＋Ｎ／Ｇ)）となり、雑音電力を伝搬路利得で割った値を等価的に雑音電力として扱うことで、伝搬路利得が変動する場合においても雑音電力が変動する場合と等価に扱うことができる。

この場合、変動する伝搬路利得と雑音電力とを測定し、雑音電力を伝搬路利得で割ったときの商と信号送信電力との和が一定となるように信号送信電力を制御することで平均送信信号電力当りの通信路容量を増加できる。ひいては、システム全体の通信路容量を増加させることができる。

更に、雑音電力の変動が十分に小さい場合には、伝搬路利得の逆数の変動を等価的に雑音電力の変動として扱うことで同様の制御が可能である。このため、以下ではこのように等価的な雑音電力を雑音電力として扱う。

以上では、電力制御の方針として注水定理を適用する場合について示したが、同様に、雑音電力が大きな帯域または時刻における信号電力を削減し、代わりに雑音電力の小さな帯域または時刻における信号電力を増加して送信電力あたりの通信路容量を増加する制御則であれば他の制御則を用いることも本発明の範疇である。

図２に、電力制御方法毎の雑音電力と信号電力との関係を示す。実線300は従来の受信端のSN比を一定化して品質を安定させる電力制御であり、雑音電力に比例した信号電力を用いることで帯域・時刻毎の品質を安定化している。
一方、破線301は注水定理を適用した際の雑音電力と信号電力との関係であり、従来の制御方法とは逆に雑音電力が小さい程信号電力を大きく、また雑音電力が一定値以上となれば信号電力を0とすることで、信号電力当りの通信路容量を増加している。
また、1点鎖線302のように、雑音電力が一定以上の場合には注水定理適用時と同様の制御を行い、雑音電力が一定以下の場合には雑音電力が小さい程信号電力を小さく制御することで、信号電力の極端な集中を防ぎつつ、通信路容量増加の効果を得ることが出来る。
また、2点鎖線303のように、雑音電力が一定以上の場合には信号電力を0とする制御則と組み合わせることによってもほぼ同様の通信路容量増加の効果を得ることが出来る。

さて、無線通信を行う際には通信路符号による符号化を行なうことが一般的である。
一定長のデータを十分な訂正能力を持つ通信路符号を用いて符号化してインタリーブを行うことにより、受信信号復号後の特性は符号語内のシンボル毎の受信品質、例えばSN比、ではなく、数式１で表される符号語全体の受信情報量

により支配される。ここで、kは比例定数、SNR(i)は符号語内のシンボルiの受信SN比を表し、I_mは符号語内全シンボルのSN比から求まる通信路容量の総和に比例した値となる。このため、通信路符号を用いる際には符号語内ではシンボル毎の受信品質を安定させるのではなく、通信可能の情報量、すなわち通信路容量を増加するような制御が望ましい。

これに対して通信路符号の誤り訂正能力は符号語間には働かないから、符号語
毎には品質を安定させるような制御が望ましい。

図１２に、この性質を利用する為に、通信路符号により符号化して作成した符号語を複数のサブキャリアに分割する様子の一例を示す。送信データ501は通信路符号により符号化されて符号語502に変換される。符号語502は直並列変換により503のように複数のサブキャリアに対応するように分割される。該分割された信号に対して例えば逆FFTを用いることにより、各サブキャリアが直交する周波数となるOFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調による通信を行うことが可能となる。

図３に、符号語内の通信路容量の増加と符号語毎の品質安定化とを両立させるための電力配分の一例を示す。通信路符号により符号化したデータを分割して異なる帯域で通信し、各時刻において帯域間の電力配分を通信路容量を増加するように行い、時刻毎の信号送信電力の総和を雑音電力に対して正の相関を持って配分する。例えば、雑音電力と信号送信電力の和である基準電力を符号語ごとに決定する。

ただし、時刻毎の信号電力の総和の制御はその時刻ごとに行う必要は無く、例えば通信路符号の符号長が伝搬路の変動の速さに対して十分小さければ、同一の符号語を通信している間は電力配分を変更せずとも良く、また例えばパケット通信等で通信の開始から終了までが短時間であり、この間に伝搬路が大きく変動しないようであれば通信の開始時に設定した電力配分で通信を続けても同様の効果を得ることが可能である。符号語全体の受信情報量が所定の値以上であれば正しく受信できるからである。

また、符号語毎の品質の安定化を、符号の誤り訂正能力を変更する事で実現することも可能である。

符号の誤り訂正能力は、一般的に符号化後の信号1bit当りの符号化前の信号データレート（符号化率）によって決まり、データレート（符号化率）が高いほど訂正能力は低く、データレート（符号化率）が低いほど訂正能力は高くなる。

この性質を利用して、測定した伝搬路の品質に基づいて品質が悪ければデータレートを低く品質が良ければデータレートを高く制御することで、また受信側が送信側に対して通信自体の品質をフィードバックして例えば復号が失敗すればデータレートの低下、即ち符号長の増加（符号化率の減少）を要求することで、伝搬路の品質に応じて最適なデータレートを選択してデータレートの変動はあるものの安定した通信を行うことが出来る。

このため、図１に示したように信号電力は帯域・時間によらずに常に通信路容量増加を目的として設定することによって、時間によってデータレートは変動するものの安定して通信を行い、システム全体のスループットを向上させることが出来る。

以下、本発明の制御方式並びに無線局の構成及び各部の動作について図面に基づいて説明する。なお、以下では本発明を適用してデータ信号を送信する側の局を送信局、該データ信号を受信する側の局を受信局と称し、送信局から受信局へのデータ信号の通信に本発明を適用する際の構成について説明するが、送信局から受信局、受信局から送信局の両方向のデータ信号の通信に本発明を適用しても構わない。

上記の電力制御を行うためには、伝搬路利得または雑音電力を測定して等価雑音を判定し、判定結果に基づいた制御を行う。制御の方法には、送信局が、受信局から送信局への伝搬路の等価雑音を測定して送信局の送信電力を制御する方法と、受信局が、送信局から受信局への伝搬路の等価雑音を測定して送信局に該測定結果を通知し、該通知される測定結果に基づいて送信局が送信電力を制御する方法とがある。

本制御に用いる等価雑音の測定は、等価雑音を測定する側の局に対して送信電力が固定または既知の信号を送信し、該測定する側の局が受信電力と該固定または既知の送信電力とを比較して伝搬路利得を推定することで測定可能である。また等価雑音を測定する側の局が該送信電力を知らない場合には、同時に送信電力を通知し、該測定する側の局が通知された送信電力と測定した受信電力とを比較することで伝搬路利得を推定して等価雑音を測定可能である。更に本制御は等価雑音の絶対値を用いずとも、相対的な大小関係を用いて行うことも可能であるため、測定する側の局に対して信号間の送信電力の比が固定である信号を送信し、該伝搬路利得を測定する側の局では信号間の受信電力の比から伝搬路利得の相対的な大小関係を測定して制御に用いることも可能である。なお、本発明において
は周波数帯域ごと、または時刻ごとにデータ送信電力を制御するため、伝搬路状況も周波数帯域ごと、または送信タイミングに合わせて判断される。

また、以下では上記等価雑音測定の目的のために使用する信号をパイロット信号と称するが、送信電力ないしは信号間の送信電力の比が推定可能な信号であれば、データ信号自体やその他の制御信号をパイロット信号としても扱うことが可能である。このパイロット信号は、各周波数帯域ごとに送信されるものでもよいし、複数の周波数帯域で共通に利用されるものでもよい。

以下、本発明の制御を送信局が受信信号から等価雑音を測定し、送信信号を制御する場合について、実施例１として処理の流れおよび構成を図面を参照して説明する。

図４は実施例１における送信局並びに受信局における電力設定の為の処理の流れの一例である。データの受信局はまず処理P111において、伝搬路品質推定の為のパイロット信号を含む信号を送信する。該パイロット信号を含む信号はデータ送信局の処理P101で受信し、復調される。データ送信局は処理P101において受信した信号を元に、処理P102において受信品質を測定し、測定結果に基づいて先に記した各電力設定方法のいずれかによって送信すべき信号の送信電力を決定する。処理P103では、処理P102における決定に従った送信電力によってデータ信号を送信する。

ここで、送信局並びに受信局においてなされる各処理は図４の流れ図のように順に開始及び終了が完結する処理である必要は無く、それぞれ連続的に動作する処理がメッセージを伝達しあうことで一連の処理を実現しても構わない。

一例として、連続的に処理を行う際の送信局における処理の流れを図５のシーケンス図を基に説明する。図５の送信局における処理では、信号送信処理S101は送信局から受信局に信号を送信している間、受信信号復調処理S103は受信局から送信局に信号を送信している間、連続的に処理を続ける。受信信号復調処理は伝搬路品質の判定に十分なパイロット信号を受信すると、パイロット信号を受信したことを通知する受信パイロット通知メッセージS110を伝搬路品質判定処理P102へ通知する。該伝搬路品質判定処理は該受信パイロット通知メッセージを受けて処理を開始し、伝搬路品質を判定すると信号送信処理に対して信号送信に用いる送信電力を通知するための送信電力設定メッセージS111を通知して処理を終了する。該信号送信処理は送信電力設定メッセージを受けて送信する信号の電力を制御することで連続した送信処理の間に受信したパイロット信号に応じた電力で信
号送信処理を行う事が可能である。

本発明による実施例１の制御を実現するための無線局の実施形態について、図６に送信局の構成例を、図７に受信局の構成例を示す。

図６の送信局において、送信データは符号化部211及びインタリーブ部212において通信路符号化並びにインタリーブ処理を施され、符号化後送信データ信号が作成される。
符号化後送信データ信号は符号化率制御部217においてその一部ないしは全体を選択して送信信号作成部210に入力される。このとき、伝搬路品質判定部230より通知される伝搬路品質が良好であるほど少ない割合を選択し、符号化率を高くすることができる。また受信信号復調部より通知された復号品質が復号失敗であれば該復号失敗とされた信号と同一の送信データを元に符号化された信号の別の、もしくは同一の一部を選択し、復号品質が復号成功であれば復号成功とされた信号と異なる送信データを元に符号化された信号の一部ないしは全体を選択する。

信号送信部210では、該符号化語送信データ信号はデータ電力設定部215において伝搬路品質判定部230より出力される帯域または時刻毎の送信電力を与えられ、多重化／変調部214においてパイロット信号と多重化され、変調されてベースバンド送信信号が作成される。

図１１に多重化／変調部214における処理の一例を示す。データ電力設定部において送信電力を与えられた符号化語送信データ信号並びにパイロット信号は多重化部401において多重化され、並列化されてサブキャリア毎にサブキャリア変調部402に出力される。サブキャリア変調部402では、サブキャリア毎の送信信号は例えばQPSK（Quadri-Phase Shift Keying）やQAM（Quadrature Amplitude Modulation）方式によって変調される。サブキャリア毎に変調された信号はマルチキャリア変調部403に集められ、マルチキャリア変調部403において例えば逆FFT、逆DFT、逆DCTなどのような周波数−時間変換処理がなされる。

送信信号作成部210で作成されたベースバンド送信信号は送信電力設定部213において受信局で受信可能であるような平均電力を与えられ、無線部200において無線周波数信号に変換され、アンテナより送信される。

図６の送信局において受信された信号は無線部200においてベースバンド信号に変換される。該ベースバンド受信信号のうち、データ信号については受信信号復調部220において復調処理を施され、復調処理の結果として受信データ信号が作成される。該受信データ信号はデインタリーブ部222においてデインタリーブ処理、復号部221において通信路符号の復号を行われ、受信データが作成される。

また該ベースバンド受信信号から、伝搬路推定部223において周波数帯域ごとに伝搬路利得または雑音電力を測定し、伝搬路品質として伝搬路品質判定部230に通知する。伝搬路品質判定部230では、該通知された伝搬路品質を元に上記信号電力設定の方法に基づいて帯域毎の信号電力を決定し、帯域毎に設定する電力をデータ電力設定部215に通知することで伝搬路品質に基づく送信電力の制御を行う。

また該ベースバンド受信信号のうち、受信信号復調部220において復調された復号品質信号は符号化率制御部217に通知される。

一方、図７の受信局において、パイロット信号並びに符号化部211において符号化、インタリーブ部212においてインタリーブされた送信データ、復号品質作成部218により作成された復号の成功または失敗の情報を持つ復号品質信号は信号送信部210において各帯域に信号を分配して多重化及び変調され、送信電力設定部において設定された電力を持って無線部200を介して送信される。

図７の受信局においてアンテナより受信された無線信号は無線部200においてベースバンド受信信号に変換される。該ベースバンド受信信号のうち、データ信号については受信信号復調部220において復調処理を施され、復調処理の結果として受信データ信号が作成される。該受信データ信号はデインタリーブ部222においてデインタリーブ処理、復号部221において通信路符号の復号を行われ、受信データが作成される。
このとき、送信局において同一の送信データから作成された符号語の各部分を蓄積して随時復号を試行し、例えばCRC(cyclic redundancy check)等を用いて復号の成功または失敗を判定し、復号品質判定部218に通知される。

次に、受信局が受信信号から伝搬路利得を測定し、送信局に対して該測定結果を通知することで送信局の送信信号を制御する場合について、実施例２として処理の流れおよび構成を図面を参照して説明する。

図８に実施例２における送信局並びに受信局における処理の流れの一例を示す。
送信局はまず処理P201において、伝搬路品質推定の為のパイロット信号を含む信号を信する。受信局は受信信号復調処理P211において該パイロット信号を含む信号を受信し、伝搬路品質判定処理P212において該パイロット信号に基づいて品質情報信号を作成し、信号送信処理P213において該品質情報を含む信号を送信する。送信局は受信信号復調処理P202において受信した品質情報を元に、品質情報判定処理P203において伝搬路の品質を判定し、判定結果から上記の信号電力設定方法に基づいて信号電力を設定して処理P204においてデータを送信する。

また信号送信処理P213において送信する品質情報はパイロット信号との例えば電力の大小や位相差といった相対関係として情報を送信することが可能であり、この場合には信号送信処理P213では該品質情報並びにパイロット信号を含む信号を送信し、送信局は受信信号復調処理P202において品質情報とパイロット信号とを受信し、品質情報判定処理P203では品質情報とパイロット信号との相対関係から伝搬路の品質を判定することが可能である。

ここで、送信局並びに受信局においてなされる各処理は図８の流れ図のように順に開始及び終了が完結する処理である必要は無く、それぞれ連続的に動作する処理がメッセージを伝達しあうことで一連の処理を実現しても構わない。

本発明による実施例２の制御を実現するための無線局の実施形態について、図９に送信局の構成例を、図１０に受信局の構成例を示す。
データ信号及び復号品質信号に対する処理は実施例１の場合と同様であるため、以下実施例１と異なるパイロット信号及び品質情報信号に対する処理のみ記述する。

図９の送信局において、送信データは符号化部211及びインタリーブ部212において通信路符号化並びにインタリーブ処理を施され、符号化後送信データ信号が作成される。
符号化後送信データ信号は符号化率制御部217においてその一部ないしは全体を選択して送信信号作成部210に入力される。このとき、品質情報判定部231より通知される伝搬路品質が良好であるほど少ない割合を選択し、符号化率を大きくすることができる。また受信信号復調部より通知された復号品質が復号失敗であれば該復号失敗とされた信号と同一の送信データを元に符号化された信号の別の、もしくは同一の一部を選択し、復号品質が復号成功であれば復号成功とされた信号と異なる送信データを元に符号化された信号の一部ないしは全体を選択する。

信号送信部210では、該符号化語送信データ信号はデータ電力設定部215において品質情報判定部231より出力される帯域または時刻毎の送信電力を与えられ、多重化／変調部214においてパイロット信号と多重化され、変調されてベースバンド送信信号が作成される。

送信信号作成部210で作成されたベースバンド送信信号は送信電力設定部213において受信局で受信可能であるような平均電力を与えられ、無線部200において無線周波数信号に変換され、アンテナより送信される。

図９の送信局において受信された信号は無線部200においてベースバンド信号に変換される。該ベースバンド受信信号のうち、データ信号については受信信号復調部220において復調処理を施され、復調処理の結果として受信データ信号が作成される。該受信データ信号はデインタリーブ部222においてデインタリーブ処理、復号部221において通信路符号の復号を行われ、受信データが作成される。

また該ベースバンド受信信号から、伝搬路推定部223において測定した各周波数帯域の伝搬路利得ないしは雑音電力及び品質情報抽出部227において抽出した品質情報を品質情報判定部231に通知する。品質情報判定部231では、該通知された伝搬路品質及び品質情報を元に上記信号電力設定の方法に基づいて帯域毎の信号電力を決定し、帯域毎に設定する電力を送信判定部215に通知することで伝搬路品質に基づく送信電力の制御を行う。

また該ベースバンド受信信号から、伝搬路推定部223において伝搬路利得ないしは雑音電力を測定し、伝搬路品質として品質情報判定部231に通知する。品質情報判定部231では、該通知された伝搬路品質を元に上記信号電力設定の方法に基づいて帯域毎の信号電力を決定し、帯域毎に設定する電力を送信判定部215に通知することで伝搬路品質に基づく送信電力の制御を行う。

伝搬路品質判定結果を送信判定部215に通知することで伝搬路品質に基づく送信電力の制御を行う。

また該ベースバンド受信信号のうち、受信信号復調部220において復調された復号品質信号は符号化率制御部217に通知される。

一方、図１０の受信局において、パイロット信号並びに符号化部211において符号化、インタリーブ部212においてインタリーブされた送信データ、復号品質作成部218により作成された復号の成功または失敗の情報を持つ復号品質信号、受信したパイロット信号を元に判定し、品質情報作成部216において作成された品質情報信号は信号送信部210において多重化及び変調され、送信電力設定部において設定された電力を持って無線部200を介して送信される。

図１０の受信局においてアンテナより受信された無線信号は無線部200においてベースバンド受信信号に変換される。該ベースバンド受信信号のうち、データ信号については受信信号復調部220において復調処理を施され、復調処理の結果として受信データ信号が作成される。該受信データ信号はデインタリーブ部222においてデインタリーブ処理、復号部221において通信路符号の復号を行われ、受信データが作成される。
このとき、送信局において同一の送信データから作成された符号語の各部分を蓄積して随時復号を試行し、例えばCRC(cyclic redundancy check)等を用いて復号の成功または失敗を判定し、復号品質判定部218に通知される。

また該ベースバンド受信信号から、伝搬路推定部223において測定した伝搬路利得ないしは雑音電力を及び品質情報抽出部227において抽出した品質情報を伝搬路品質測定部232に通知する。伝搬路品質測定部232では、該通知された伝搬路品質に基づいて測定した伝搬路の品質を送信局に通知する為の情報を作成し、品質情報作成部216に伝搬路品質測定結果を通知する。

実施例１並びに実施例２において、符号化部211において符号化し、複号部221において複号する符号には高い誤り訂正能力を持つ通信路符号を用いることが望ましく、例えばViterbi Algorithmを適用して複号可能な畳み込み符号や、繰り返し複号により誤り訂正能力を向上可能なTurbo符号等を用いることができる。

本発明の送信信号電力の配分の例。 雑音電力と送信信号電力との関係の例。 本発明の送信信号電力の配分の例。 実施例１における送信局、受信局の処理の流れの例。 実施例１における送信局処理シーケンスの例。 実施例１における送信局の構成例。 実施例１における受信局の構成例。 実施例２における送信局、受信局の処理の流れの例。 実施例２における送信局の構成例。 実施例２における受信局の構成例。 実施例１における送信局の多重化／変調部の構成例。 サブキャリアを用いる通信の概念図。

符号の説明

100 送信信号電力
101 雑音電力
200 無線部
210 信号送信部
211 符号化部
212 インタリーブ部
213 送信電力設定部
214 多重化／変調部
215 データ電力設定部
216 品質情報作成部
217 符号化率制御部
218 復号品質作成部
220 受信信号復調部
221 復号部
222 デインタリーブ部
223 伝搬路推定部
224 検波・復調部
225 パイロット抽出部
226 データ抽出部
227 品質情報抽出部
228 復号品質抽出部
229 検波・復調部
230 伝搬路品質判定部
231 品質情報判定部
300 従来の送信電力制御における雑音電力と信号電力との関係
301 本発明の送信電力制御における雑音電力と信号電力との関係の例１
302 本発明の送信電力制御における雑音電力と信号電力との関係の例２
303 本発明の送信電力制御における雑音電力と信号電力との関係の例３
401 多重化部
402 サブキャリア変調部
403 マルチキャリア変調部
501 送信データ列
502 符号化後データ（符号語）列
503 サブキャリアに分割後の符号語列
504 サブキャリアに分割した信号の１シンボル
P101, P201 受信信号復調(パイロット)処理
P102, P212 伝搬路品質判定(パイロット)処理
P103, P204 信号送信(データ)処理
P111, P211 信号送信(パイロット)処理
P112, P214 受信信号復調(データ)処理
P213 信号送信(パイロット／品質情報)処理
P202 受信信号復調(パイロット／品質情報)処理
P203 品質情報判定(パイロット／品質情報)処理。

Claims (20)

1. 送信局から受信局へ複数のサブキャリアを並行して用いてデータ送信を行う無線通信システムであって、
   上記送信局は、
   上記送信局と上記受信局との間の伝搬路品質を伝搬路利得および雑音電力の少なくとも一方に基づいて上記複数のサブキャリアごとに判断する伝搬路品質判断部と、
   データ信号を符号化して符号語にする符号化部と、
   上記符号語を複数のサブキャリアに分割して変調し、複数のシンボルを出力するサブキャリア変調を行うサブキャリア変調部と、
   上記複数のサブキャリア変調されたシンボルを周波数時間変換により合成して送信信号を生成するマルチキャリア変調部と、
   上記伝搬路品質判断部の出力に応じて上記複数のサブキャリアごとの送信電力を設定するデータ電力設定部と
   を有し、
   上記受信局は、
   上記送信局から受信した信号を復調する復調部と、
   上記復調された受信信号を復号する復号部と
   を有し、
   上記送信電力は、同タイミングで送信される上記複数のシンボルについて、上記判断されたサブキャリアの第１の伝搬路品質が高いサブキャリアに対応するシンボルの送信電力が、上記判断されたサブキャリアの第２の伝搬路品質が低いサブキャリアに対応するシンボルの送信電力よりも大きくなるようにする第１の制御則により決定される
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１記載の無線通信システムであって、
   上記伝搬路品質判断部は、上記受信局から上記送信局に送信される信号の受信電力に基づいて上記伝搬路品質を判断する
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１記載の無線通信システムであって、
   上記受信局は、伝搬路品質測定部を有し、
   上記伝搬路品質測定部は、上記送信局から上記受信局に送信される信号を復調する上記復調部の出力に基づいて上記伝搬路品質を測定し、
   上記受信局は、該測定結果を上記送信局へ通知し、
   上記伝搬路品質判断部は、該測定結果をもとに伝搬路品質を判断する
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１記載の無線通信システムであって、
   上記伝搬路品質に応じて上記符号語の符号化率を変更する
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１記載の無線通信システムであって、
   上記伝搬路品質判断部は、上記送信局と上記受信局との間の複数のサブキャリアで送信される信号に対する雑音電力に基づいて基準電力を決定し、上記基準電力から各サブキャリアにおける上記雑音電力を引いた値を信号送信電力として出力し、
   上記基準電力は、各符号語内では同じ値とする第２の制御則により決定される
   ことを特徴とする無線通信システム。
6. 請求項５記載の無線通信システムであって、
   上記基準電力は、雑音電力の総和が大きいタイミングに送信される第１の符号語と雑音電力の総和が小さいタイミングに送信される第２の符号語とでは、第１の符号語に対応する基準電力の方が大きい値に設定される
   ことを特徴とする無線通信システム。
7. 請求項５記載の無線通信システムであって、
   上記基準電力は、連続する複数の符号語に共通の値である
   ことを特徴とする無線通信システム。
8. 送信局から受信局へ複数のサブキャリアを並行して用いてデータ送信を行う無線通信システムにおける、送信局によるデータ送信制御方法であって、
   上記複数のサブキャリアごとに上記送信局と上記受信局との間の伝搬路品質を伝搬路利得および雑音電力の少なくとも一方に基づいて判定し、
   上記送信局は、上記受信局へ送信するデータ信号を符号化して符号語を生成し、
   上記符号語を複数のサブキャリアに分割して変調して複数のシンボルを生成し、
   上記複数のシンボルを周波数時間変換により合成して送信信号を生成し、
   上記判定された伝搬路品質に応じて上記複数のサブキャリアごとに送信電力を設定して上記送信信号を上記受信局に送信し、
   上記送信電力は、同タイミングで送信される上記複数のシンボルについて、上記判断されたサブキャリアの第１の伝搬路品質が高いサブキャリアに対応するシンボルの送信電力が、上記判断されたサブキャリアの第２の伝搬路品質が低いサブキャリアに対応するシンボルの送信電力よりも大きくなるようにする第１の制御則により決定される
   ことを特徴とするデータ送信制御方法。
9. 請求項８記載のデータ送信制御方法であって、
   上記伝搬路品質は、上記受信局から上記送信局に送信される信号の受信電力に基づいて判断される
   ことを特徴とするデータ送信制御方法。
10. 請求項８記載のデータ送信制御方法であって、
    上記伝搬路品質は、上記受信局において測定され、該送信局に通知されるものである
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
11. 請求項８記載のデータ送信制御方法であって、
    上記伝搬路品質は、上記送信局と上記受信局との間で送信される信号の受信対雑音比電力を用いて判断される
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
12. 請求項８記載のデータ送信制御方法であって、
    上記送信電力は、上記送信局と上記受信局との間の複数のサブキャリアで送信される信号に対する雑音電力に基づいて決定される基準電力から、各サブキャリアにおける上記雑音電力を引いた値であり、
    上記基準電力は、各符号語内では同じ値とする第２の制御則により決定される
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
13. 請求項１２記載のデータ送信制御方法であって、
    上記基準電力は、雑音電力の総和が大きいタイミングに送信される第１の符号語と雑音電力の総和が小さいタイミングに送信される第２の符号語とでは、第１の符号語に対応する基準電力の方が大きい値に設定される
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
14. 請求項１２記載のデータ送信制御方法であって、
    上記基準電力は、複数の符号語ごとに更新される値である
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
15. 請求項８記載のデータ送信制御方法であって、
    上記送信電力は、上記伝搬路品質が所定の基準よりも高い場合は、上記伝搬路品質が所定の基準である場合の送信電力よりも低く設定される
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
16. 請求項８記載のデータ送信制御方法であって、
    上記符号語の符号化率は、上記伝搬路品質に応じて制御される
    ことを特徴とするデータ送信制御方法。
17. 複数のサブキャリアを並行して用いて受信局へデータを送信する送信局であって、
    上記送信局と上記受信局との間の伝搬路品質を伝搬路利得および雑音電力の少なくとも一方に基づいて上記複数のサブキャリアごとに判断する伝搬路品質判断部と、
    データ信号を符号化して符号語にする符号化部と、
    上記符号語を複数のサブキャリアに分割して変調し、複数のシンボルを出力するサブキャリア変調を行うサブキャリア変調部と、
    上記複数のサブキャリア変調されたシンボルを周波数時間変換して送信信号を生成するマルチキャリア変調部と、
    上記伝搬路品質判断部の出力に応じて上記複数のサブキャリアごとの送信電力を設定するデータ電力設定部と
    を有し、
    上記送信電力は、同タイミングで送信される上記複数のシンボルについて、上記判断されたサブキャリアの第１の伝搬路品質が高いサブキャリアに対応するシンボルの送信電力が、上記判断されたサブキャリアの第２の伝搬路品質が低いサブキャリアに対応するシンボルの送信電力よりも大きくなるようにする第１の制御則により決定される
    ことを特徴とする送信局。
18. 請求項１７記載の送信局であって、
    上記伝搬路品質判断部は、上記受信局から上記送信局に送信される信号の受信電力に基づいて上記伝搬路品質を判断する
    ことを特徴とする送信局。
19. 請求項１８記載の送信局であって、
    上記伝搬路品質判断部は、上記受信局から通知される該受信局における受信品質情報に基づいて上記伝搬路品質を判断する
    ことを特徴とする送信局。
20. 請求項１７記載の送信局であって、
    上記伝搬路品質判断部は、上記送信局と上記受信局との間の複数のサブキャリアで送信される信号に対する雑音電力に基づいて基準電力を決定し、上記基準電力から各サブキャリアにおける上記雑音電力を引いた値を信号送信電力として出力し、
    上記基準電力は、各符号語内では同じ値とする第２の制御則により決定される
    ことを特徴とする送信局。

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