JP2011507387A

JP2011507387A - 適応チャネル品質値に基づいた変調及び符号化方式の選択方法

Info

Publication number: JP2011507387A
Application number: JP2010537888A
Authority: JP
Inventors: ティーデスターヴ、クラエス
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2011-03-03
Also published as: US20100232526A1; EP2220796A4; WO2009075617A1; EP2220796A1; US8270500B2

Abstract

送信機から受信機へ送信されるデータについて変調符号化方式を選択するための方法において、送信機は、推定チャネル品質値を決定する。送信機は、そして、推定チャネル品質値を複数の推定チャネル品質値の分布と関連して調整し、調整されたチャネル品質値に基づいて変調符号化方式を選択する。本発明は、また、それに従って変調符号化方式を選択する送信機及びコンピュータプログラム製品にまで及ぶ。
【選択図】図６

Description

本発明は、送信機から受信機へデータを送信するときに、変調符号化方式（ＭＣＳ）を選択するための方法及び装置に関する。

リンクアダプテーションは、現代のモバイル通信システムにおいて基本的な技術である。リンクアダプテーションのために、（ｃｈａｍｉｅｌ）符号化レート及び変調方式は、特に、所謂チャネル品質表示（ＣＱＩ）レポートに基づいて選択される。これらのＣＱＩレポートは、チャネル品質及び干渉レベルに反映させるために生成され、そしてその後シグナリングチャネル上を送信される。

代替案として、ＣＱＩレポートは、直接送信機において、対象の受信機から受信された信号の品質に基づいて推定されてもよい。

ＣＱＩレポートは、そして、できるだけ多くのユーザデータをできるだけ少ないリソースで送信するために、チャネル符号化レート及び変調方式を選択するための基準として用いられる。これは、それぞれの変調及び符号化の方式（ＭＣＳＪそれは、変調及びチャネル符号化の組合せそれぞれについて、結果としてもたらされるＢＬＥＰが計算され、そして、その時点において最も良いＭＣＳがその後、それらの計算の結果に基づいて選択される。）について、結果としてもたらされるブロック誤り率（ＢＬＥＰ）を予測することにより達成される。もし、チャネル品質レポートが、送信におけるまさにその時の正確なチャネル品質の量を与えるとするならば、データストリームを送信するときにＢＬＥＰの厳重なコントロールを保つことは可能となる。

しかしながら、いくつかの理由のために、送信の間におけるチャネル品質は、ＣＱＩレポートにより示されるチャネル品質とは異なる。少なくとも３つの要素のために、実際のチャネル品質はＣＱＩレポートにおけるチャネル品質と異なる。

１つは、ＣＱＩレポートが古いことである。すなわち、チャネル及び／又は干渉レベルは、計測のときから変化しているかもしれない。１つは、推定エラーである。そして１つは、ＣＱＩレポートが量子化されていることである。

これらの誤差はよく知られており、これらの誤差を抑制しようとする試みはなされてきている。いくつかの領域については成功しているが、改善された推定方法は、ＣＱＩにおける重大な誤差を残している。そして、結果として、最適でない変調符号化方式が送信のために選択されている。

しかしながら、ＣＱＩレポートのようなチャネル品質値に基づいて変調符号化方式を決定するための改善された方法及びシステムの要求がある。

本発明の目的は、従来技術の、チャネル品質値に基づいて変調符号化方式を決定するシステムに関連する問題のいくつかを克服する、又は、少なくとも低減することである。

この目的及び他の目的は、添付の請求項において示されるように、方法、送信機、及びコンピュータプログラム製品により達成される。かくして、ＣＱＩレポート又は他のチャネル品質値が正確ではないことに気がつくことによって、レポートされるチャネル品質に関連する値をあたかも正しいかのように取り扱うことの代わりに、チャネル品質値は、所定の分布を有する確立論的な変数として取り扱われる。そして、変調符号化方式のよりよい選択が達成されうる。従って、リンクアダプテーションは、チャネル品質値の分布を考慮したリンク計測の結果に基づく。

本発明によれば、送信機から受信機へ送信されるデータについての変調符号化方式を選択するための方法が提供される。そして、送信機は、推定チャネル品質値を決定する。送信機は、そして、推定チャネル品質値を複数の推定チャネル品質値の分布に関して調整（ａｄｊｕｓｔ）する。また、送信機は、調整されたチャネル品質値に基づいて変調符号化方式を選択する。

本発明は、また、それに応じて変調符号化方式を選択するよう構成された送信機及びコンピュータプログラム製品にまで及ぶ。

一実施形態によれば、ＣＱＩレポートのようなチャネル品質値の分布は、量子化エラーについて正しい、既知の推測値と見なされうる。

一実施形態によれば、ＣＱＩレポートのようなチャネル品質値の分布は、特定のリンク上を送信している特定の送信機に関するデータに基づいて推定される。

本発明による変調符号化方式の選択方法を用いることは、結果として生じるブロック誤り率（ＢＬＥＲ）が、送信機の到達しようとしているブロック誤り率により対応することにより、変調符号化方式の改善された選択をもたらす。これは、同様により少ないリソースの利用を必要とする効率的な送信機を提供する。

本発明は、例示される方法に限定されず、添付の図面を参照してより詳細に記述されるだろう。
送信機から受信機へデータを送信するための送信システムの概要図である。様々なＭＣＳｓについての第１の送信シナリオについて結果として得られるＢＬＥＰの概要図である。様々なＭＣＳｓについての第２の送信シナリオについて結果として得られるＢＬＥＰの概要図である。様々なＭＣＳｓについての第３の送信シナリオについて結果として得られるＢＬＥＰの概要図である。様々なＭＣＳｓについての第４の送信シナリオについて結果として得られるＢＬＥＰの概要図である。変調符号化方式を選択するときに実行されるステップを描いたフローチャートである。

図１には、送信システム１００が示される。システム１００は、送信機１０１と受信機１０３とを含む。システム１００は、送信機１０１から受信機１０３へデータを送信する方法を決定するときに、変調符号化方式（ＭＣＳ）を選択するために、チャネル品質表示（ＣＱＩ）レポートのようなチャネル品質値を用いるよう構成される。システム１００は、特に、広帯域コード分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）システムのようなセルラー無線システムであってよく、又は他のいかなるセルラー無線システムであってよい。送信機１０１は、無線基地局であってよく、受信機は、無線基地局と無線インタフェースを介して通信するユーザ機器（ＵＥ）であってよい。受信機は、さらに送信機１０１から送信機と受信機との間のチャネル上において受信されるデータの品質に基づいたチャネル品質表示（ＣＱＩ）のようなチャネル品質値の生成のためのユニット１０５を有する。ユニット１０５は、さらにＣＱＩレポートを送信機１０１に送り返すように構成される。送信機１０１は、受信したＣＱＩレポートを処理し、適した変調符号化方式（ＭＣＳ）を受信したＣＱＩレポートに基づいて選択するためのユニット１０７を有する。受信機１０３から受信されたＣＱＩレポートの処理は、様々な方法に従って実行されてよい。用いられる方法は、通常、プログラム化され、そしてコンピュータプログラム製品１０９上にユニット１０７に読み込むことができるように記憶される。

従来のセルラー無線システムにおいて、ＣＱＩ推定が正確に用いられる。基本的な前提は、ＣＱＩ推定が平均的に正しく、リンクアダプテーションが平均的によく機能するだろうということである。すなわち、ブロック誤り率（ＢＬＥＰ）が平均的に正しく予測されているだろうということである。言い換えれば、個々のＣＱＩレポートが正確でないために、特定の送信信号についてのＢＬＥＰは、ＣＱＩから予測されるようなものではないことは広く認められている。しかしながら、多くの変調符号化方式の選択がなされるために、全てのこれら送信信号についての、平均のブロック誤り率は、ＣＱＩレポートから予測された平均のブロック誤り率と等しい。

また一方、これは、真実ではないことがわかる。従って、ＣＱＩレポートは、不偏のチャネル品質の推定であるにも関わらず、結果として得られる平均のブロック誤り率は、ＣＱＩレポートから予測されるブロック誤り率と異なる。数式で表現されると以下の通りである。ここで、Ｅ［ｘ］は、ｘの予測値を意味する。

例として、１０ＨＳ−ＰＤＳＣＨコードが利用可能である場合の高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）におけるリンクアダプテーションを検討しよう。標準の転送ブロックサイズについて、リンクアダプテーションが１０％のＢＬＥＰをターゲットとしているときに、結果として得られる平均ＢＬＥＰの値を求めることにより決定されると仮定する。さらに、量子化により引き起こされるＣＱＩの不正確さのみの影響が考慮されるものと仮定する。

０．１ｄＢの量子化について考えよう。これは、量子化エラーが−０．０５ｄＢから０．０５ｄＢの間に均一に分散していることを意味する。（ＨＳＤＰＡ中の量子化は１ｄＢであることに留意せよ。）例の中において、与えられたＣＱＩレポートは、かくして比較的正確である。計算結果が図２中に示される。図２中において明らかなように、リンクアダプテーションは、正確なＣＱＩレポートを用いて意図した通りに機能する。そして、得られる平均ＢＬＥＰは、ターゲットとするＢＬＥＰと近い。即ち、１０％に近い。

さて、同じシナリオが調査されている。しかし、量子化は、実際には標準的なレベル、即ち１ｄＢまで増える。結果として、量子化エラーは、−０．５ｄＢから０．５ｄＢの間に均一に分散する。結果は、図３中に示される。

図３から、ターゲットとするＢＬＥＰと結果として得られるＢＬＥＰとの間の差異が大きいことは明らかである。実際、ＭＣＳｓの大半について、結果として得られるＢＬＥＰは、ターゲットとする１０％のＢＬＥＰに対して、３０％前後である。

図３とともに、上記に描かれた状況は、図４に描かれるように、ターゲットが１％に減らされた場合にはさらに悪化する。もし、図４に示されるようにターゲットが１％のＢＬＥＰである場合には、あたかもそれらが正確であるかのようにＣＱＩレポートを使用すると、結果として、ＭＣＳｓの大半について、平均ＢＬＥＰｓは、１５％前後となる。

ターゲットＢＬＥＲと実際の結果との間のこれらの大きな偏差についての理由の１つは、ターボ・コードの影響である。それは、リンクパフォーマンスカーブがとても急であるために、量子化により引き起こされる小さなエラーがＢＬＥＰにおいて劇的に変化してしまう。さらに、リンクパフォーマンスは、均等（ｌｉｎｅａｒ）目盛のために、ＳＩＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅＲａｔｉｏ）エラーに対して対称ではない。ＢＬＥＰは、ネガティブなＳＩＲエラーについては、ポジティブなＳＩＲエラーについて減少するよりも多く増加する。

一例が２つのＭＣＳｓのリンクパフォーマンスカーブを考えるように、１２０４８及び１５９６７ビットの転送ブロックサイズにそれぞれ対応している。図４を参照すると、第１のＭＣＳは１５％の平均ＢＬＥＰを有する。そして、第２のＭＣＳは７％の平均ＢＬＥＰを有する。２つのＭＣＳのリンクパフォーマンスを簡単に比較するために、最も大きい転送ブロックと対応するカーブは、３．５ｄＢに変えられる。結果は図５中に示される。

図５から、２つのＭＣＳｓが、それぞれ１%のＢＬＥＰを達成するために、１６．６５ｄＢ及び１６．９５ｄＢを要することがわかる。しかしながら、ＢＬＥＰは、ＳＩＲが低下するに従って、急激に増加する。ＳＩＲがたった０．２５ｄＢ低下するだけで、ＢＬＥＰは、２０％及び１０％に急激に増加する。これらの観察結果から、カーブの急激さがわずかに少ないために、第２のＭＣＳについての平均ＢＬＥＰは、ＳＩＲにおけるエラーに対する感度が比較的少ないと判断することが公平である。

図２〜図５と共に記述される上記の例から導き出される１つの結論は、ＢＬＥＰ予測は、意図するように機能していないということである。ＣＱＩレポートは、送信のまさにそのときにおける不偏のチャネル品質の予測を提供するにも関わらず、結果として得られる平均ＢＬＥＰは、ＣＱＩレポートから予測されるＢＬＥＰとは異なる。従って、ＢＬＥＰ予測の欠点に起因して、リンクアダプテーションのパフォーマンスは悪化し、スループットの低下をもたらす。

結果として得られる平均ＢＬＥＰを所望のレベルに保つために、すなわち、ＢＬＥＲターゲットに近づけるために、ＣＱＩ値のような調整されたチャネル品質値が送信機によって生成される。調整されたチャネル品質値は、そして、意図する受信機への送信のために用いられる変調符号化方式の選択のための入力値として用いられる。

本発明の一実施形態によれば、チャネル品質値の分散に基づいたオフセットが、用いられるチャネル品質値に適用される。例えば、もしＣＱＩレポートが用いられると、調整されたＣＱＩ値が形成され、それは、ＣＱＩレポートの分散に基づいている。オフセットは、一実施形態によれば一定値であってもよいし、動的なオフセットが設定されてもよい。通常のシナリオにおいて、オフセットの導入は、全ての送信信号について、ＢＬＥＰを低減させる。

他の実施形態によれば、その時点において観察される平均ＢＬＥＰは、チャネル品質値の分散を推定するときに入力パラメータとして用いられても良い。

図６中において、送信機において、変調符号化方式を選択するときに実行されるステップを描いたフローチャートが示される。まず、ステップ６０１において、送信機は、ＣＱＩ値のような推測チャネル品質値を決定する。推定チャネル品質値は、受信機から受信されるＣＱＩレポートのような実際のレポートに基づいてもよいし、送信機における直接の推定値であってもよい。また、推定チャネル品質値は、目的とする（ｉｎｔｅｎｄｅｄ）受信機から受信される信号の品質に基づいてもよいし、他の適した方法に従ってもよい。次に、ステップ６０３において、調整されたチャネル品質値が、推定チャネル品質値の分布に基づいて決定される。調整されたチャネル品質値は、上記で記述されるいずれの方法を用いて計算されてもよい。例えば、所定のオフセットを適用してもよい。また、例えばＣＱＩ統計値に基づいた動的なオフセットを適用してもよい。その後、ステップ６０５において、適した変調符号化方式が、調整されたチャネル品質値に基づいて選択される。そして、ステップ６０７において、データは、目的とする受信機に向けて、選択された送信方式を用いて送信される。最後に、ステップ６０９において、手順は次に生成されたチャネル品質値について繰り返される。そして、手順は、ステップ６０１に戻る。

図６と合わせて記述されるような手順は、送信機１０１の変調符号化選択ユニット１０７中に読み込むことが可能なコンピュータプログラム製品１０９によって、ソフトウェア的に有利に実行される。ここでユニット１０７は、コンピュータプログラム製品１０９上
に記憶されるプログラムを実行することができる。これにより、より効率的な送信機が提供される。

従って、ＭＣＳは、チャネル品質値がＢＬＥＰ上にマッピングされ、チャネル品質値がエラーと関連するものとして取り扱われる方法を用いて選択される。これは、図７中に描かれる。

以上に記述されるような変調符号化方式の選択方法を用いることによって、変調符号化方式の選択が改善されるだろう。ここで、結果として得られるブロック誤り率は、送信機がターゲットとするブロック誤り率と対応して改善されるだろう。実際のブロック誤り率と実際のブロック誤り率との間のよりよい対応を達成することによって、送信機は、より効率的に用いられ、送信機から目的とする受信機へとデータを送信するのに必要とされるリソースは、より少なくなる。

Claims

送信機から受信機へ送信送信されるデータのための変調符号化方式を選択する方法であって、前記変調符号化方式が、前記送信機から前記受信機へのデータの送信のために用いられるチャネルの品質を示す値に基づいており、
推定チャネル品質値を決定するステップ（６０１）と、
前記推定チャネル品質値を、複数の前記推定チャネル品質値の前記分布に基づいて調整するステップ（６０３）と、
前記調整されたチャネル品質値に基づいて、変調符号化方式を選択するステップ（６０５）と、
により特徴付けられる方法。
前記推定チャネル品質値は、前記受信機から受信されるチャネル品質表示（ＣＱＩ）レポートに基づくことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記推定チャネル品質値は、前記受信機から受信される複数の前記信号の前記品質に基づくことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記調整されたチャネル品質値は、オフセット値を前記推定チャネル品質値に加えることにより形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
前記調整されたチャネル品質値は、動的に更新される値を前記推定チャネル品質値に加えることにより形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
前記推定チャネル品質値の前記分布は、量子化エラーに基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
前記推定チャネル品質値の前記分布は、予め受信される複数のチャネル品質値に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
前記推定チャネル品質値の前記分布は、予め決定されるブロック誤り率（ＢＬＥＰ）に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
受信機（１０３）にデータを送信するための送信機（１０１）であって、前記送信機は、前記送信機から前記受信機へのデータの送信のために用いられるチャネルの品質を示す値に基づいて送信される前記データについて変調符号化方式を選択する手段（１０７）を有し、
推定チャネル品質値を決定する手段（１０７）と、
複数の推定チャネル品質値の前記分布に基づいて、前記推定チャネル品質値を調整する手段（１０７）と、
前記調整されたチャネル品質値に基づいて、変調符号化方式を選択する手段（１０７）と、
により特徴付けられる送信機。
前記推定チャネル品質値は、前記受信機から受信されるチャネル品質表示（ＣＱＩ）レポートに基づくことを特徴とする、請求項９に記載の送信機。
前記推定チャネル品質値は、前記受信機から受信される前記信号の前記品質に基づくことを特徴とする、請求項９に記載の送信機。
前記調整されたチャネル品質値は、オフセット値を前記推定チャネル品質値に加えることにより形成されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の送信機。
前記調整されたチャネル品質値は、動的に更新される値を加えることにより形成されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の送信機。
量子化エラーに基づいた複数の前記推定チャネル品質値の前記分布を決定する手段により特徴付けられる、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の送信機。
予め受信される複数のチャネル品質値に基づく、複数の前記推定チャネル品質値の前記分布を特定する手段により特徴付けられる、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の送信機。
予め決定されるブロック誤り率（ＢＬＥＰ）に基づく複数の前記推定チャネル値の前記分布を決定する手段により特徴付けられる、請求項９〜１５のいずれか１項に記載の送信機。
コンピュータ上で実行するとき、請求項１〜８のいずれかに従って変調符号化方式を選択するコンピュータとして機能させるためのコンピュータプログラムセグメントを含む、コンピュータプログラム製品（１０９）。