JP2016507945A - 無線通信システムにおける複数の変調技法を用いた信号送受信方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信システムにおける複数の変調及び符号化技法をサポートするための送受信方法及び装置を提供する。
本発明は、無線通信システムにおける多様な変調及び符号化技法をサポートするにあって送受信器の計算複雑度も減少させる方法及び装置を提供する。
本発明は、無線通信システムにおけるQAMと改善されたQAM技法をサポートするための方法及び装置を開示する。
本発明は、無線通信システムで、QAMと、QAMと周波数遷移変調(Frequency Shift Keying:FSK)が結合された周波数直交振幅変調(hybrid FSK and QAM Modulation:FQAM)技法をサポートするための方法及び装置を開示する。
本発明は、無線通信システムで、QAMと、QAMと時間遷移変調(Time Shift Keying:FSK)が結合された時間直交振幅変調(hybrid TSK and QAM Modulation:TQAM)技法をサポートするための方法及び装置を開示する。
図1bは、本発明の一実施形態によるMT−FQAMを説明するための図である。ここでは、4−QAM(QPSK)と、7個の周波数トーンと4個の周波数トーンの組合せパターンを使用するMT−FSKが結合されたMT−FQAMの例を示した。
したがって、本発明の後述する実施形態では、変調技法によって相異なる符号化技法を適用する。具体的には、相異なる符号化技法を使用してQAMと改善されたQAMをサポートする。
一実施形態として、変調技法は、受信信号強度、例えば、受信信号対干渉及び雑音比(SINR:signal to interference noise ratio)を基準にして選択され得る。改善されたQAMは、基本的に電力−効率的な(power-efficient)FSKを含むために、低いSINR領域でQAMに比べて向上した性能を示す。したがって、ダウンリンクの場合、基地局は、特定SINR臨界値を基準にして上記臨界値より高い(又は高いか同一の)受信SINRを有する端末には、QAM変調技法を使用して信号を伝送し、上記臨界値よりも低い受信SINRを有する端末には、改善されたQAM変調技法を使用して信号を伝送する。端末の受信SINRは、チャンネル品質指示子(channel quality indicator:CQI)のような形態で端末から基地局に報告され得る。アップリンクの場合も、端末は、類似の基準によって変調技法を選択することができる。別の実施形態として、基地局は、アップリンクに対して測定されたSINRによってアップリンクのための変調技法を選択した後に、選択された変調技法を端末に通報することができる。
上述したようにQAMは、隣接セル干渉をガウス化させるので、QAMのスペクトル効率(Spectral Efficiency:SE)は、隣接セル干渉の非ガウス化程度に影響を受けない。一方、改善されたQAMは、隣接セル干渉を非ガウス化させるので、改善されたQAMのスペクトル効率は、SINRだけでなく、非ガウス化程度により従属される。隣接セル干渉の非ガウス化程度を示すパラメータは、αと表示されることができ、端末からフィードバックされ得る。例えば、端末は、干渉チャンネルでの干渉成分が複素一般化ガウス(Complex Generalized Gaussian:CGG)分布を有するという仮定の下に、受信信号をモデリングすることにより、統計パラメータαを求めることができる。
下記<表1>及び<表2>は、各々α=0.5とα=0.7である場合、SINRとスペクトル効率(SE)によるFQAMのMCSを示したものである。
したがって、基地局は、端末からフィードバックされたパラメータαに基づいてSINRの臨界値を設定し、端末からフィードバックされたSINRが上記臨界値より高い場合、上記端末に対してQAMを選択し、そうでない場合、FQAMを選択する。一実施形態として、基地局は、パラメータαの範囲に各々対応するSINRの臨界値に対する情報を保存し、端末からパラメータαが受信された場合、それに対応するSINRの臨界値を決定することができる。
選択可能な実施形態として、選択器202は、与えられたチャンネル状態情報及び付加的なパラメータに基づいて、変調技法だけでなく、QAM及び/又はFSKのための変調次数、符号率、反復回数などを追加的に決定する制御器として動作することができる。
受信信号がQAM変調技法を使用して伝送されたと確認された場合、受信信号は、QAM経路のビットLLR計算器514に伝達される。ビットLLR計算器514は、QAMの変調次数によって受信信号から復元しようとするビットに対するLLR値を計算する。
一方、図2乃至図5では、レートマッチング/デマッチング器とインタリーバ/デインタリーバを含む構造を示したが、これらは、その位置が変更又は省略され得る。
図6を参照すると、情報ビット600は、第1の選択器(Channel code selector)602に入力され、第1の選択器602は、与えられた変調次数Mによってm個の情報ビットをM進符号器604に伝達する。すなわち、m=log2(M)によって16進符号器606には4ビットの情報ビットが入力され、32進符号器608には5ビットの情報ビットが入力され、64進符号器610には6ビットの情報ビットが入力される。ここで、変調次数Mは、受信端からフィードバックされたチャンネル品質(すなわち、受信信号強度)と周辺基地局(送信端)又は上位エンティティ(entity)の要請内容により決定されたMFとMQによって決定される。すなわち、M=MF*MQのように決定される。ここで、MFは、FSK方式のパラメータ、すなわち、FSKの変調次数を意味し、MQは、QAM方式のパラメータ、すなわち、QAMの変調次数を意味し、MF及びMQは、以後、図7を通して詳細に説明するので、ここでは、その説明を省略する。
図7を参照すると、制御器700は、受信端からCQIと干渉成分を代表するパラメータα、β、δのフィードバックを受ける(702)。ここで、制御器700がCQIとα、β、δのフィードバックを受けるステップ702は、送信器が受信器にCQIとα、β、δを要請するステップと受信器から上記要請に対する応答でCQIとα、β、δを受信するステップを含み得る。またパラメータα、βは、干渉チャンネルでの干渉成分がCGG(Complex Generalized Gaussian)分布を有するという仮定の下に、モデリングする統計パラメータとして、例えば、下記<数式1>のように求めることができる。
また、kは副搬送波にマッピングされるFQAMシンボルインデックスを示し、FQAMシンボルはMF個の周波数トーン単位で構成され、lは周波数トーンインデックスを示し、l=1,…,MFである。
1)第1実施形態
送信器は、大部分の受信器からフィードバックされたα値が2であり、δ値が0である場合、受信器が経験する干渉状況が正規分布に近いと判断し、MCS別リンク性能に対する値を示したリンクテーブルとCQIを比較して候補MF、MQを決定する。
また送信器は、周辺送信器又は上位エンティティからMF又はMQの増加要請が受信されたかを確認し、MF又はMQ増加要請が受信された場合、これを反映するか否かを判断して、最終MF、MQを決定する。
以後、送信器は、周辺送信器又は上位エンティティにMFの増加を要請する。
送信器は、大部分の受信器からフィードバックされたαの値が2より小さく、δの値が0である場合、受信器が経験する干渉状況が正規分布に近くはないが、CGG分布に該当すると判断し、これに基づいてMCS別リンク性能に対する値を示したリンクテーブルとCQIを比較して候補MF、MQを決定する。
また送信器は、周辺送信端又は上位エンティティからMF又はMQの増加要請が受信されたかを確認し、MF又はMQの増加要請が受信された場合、これを反映するか否かを判断して、最終MF、MQを決定する。
以後、送信器は、周辺送信端又は上位エンティティにMQを増加させてもよいという認知を伝達する。
送信器は、大部分の受信器からフィードバックされたδの値が1である場合、受信器が経験する干渉状況がCGG分布と差異が激しいと判断し、MCS別リンク性能に対する値を示したリンクテーブルとCQIを比較して候補MF、MQを決定する。
また送信器は、周辺送信端又は上位エンティティからMF又はMQの増加要請が受信されたかを確認し、MF又はMQの増加要請が受信された場合、これを反映するか否かを判断して、最終MF、MQを決定する。
以後、送信器は、周辺送信端又は上位エンティティにMQを増加させてもよいという認知を伝達する。
制御器700は、CQIとα、β、δを獲得して(706)、MCS別リンク性能に対する値を示したリンクテーブルとCQIを比較して候補MF、MQを決定する(708)。また制御器700は、周辺送信器又は上位エンティティからMF又はMQの増加要請が受信されたか否か、又はMF又はMQの増加要請が受信された場合、これを反映するか否かなどの運用基準を考慮して、最終MF、MQを決定する(710)。以後、制御器700は、送信器に適用される符号率及び反復回数を決定する(712)。
図8を参照すると、受信信号800は、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)器802に入力され、FFT器802は、FFT変換された受信信号を出力して物理リソースデマッピング器804に伝達する。物理リソースデマッピング器804は、入力された受信信号のうち与えられた物理リソース領域にマッピングされた信号を検出し、論理リソースデマッピング器806は、上記検出された信号のうち与えられた論理リソースにマッピングされた信号を検出する。
シンボルLLRベクトル計算器812は、FQAMの変調次数によって、上記伝達された受信信号から復元しようとするシンボルに対するLLR値を計算する。ここで、MF、MQは、送信器から受信器に予め指示される値である。
図9を参照すると、送信器は、ステップ902で情報ビットをM進符号化方式によって符号化し、ステップ920のMF、MQ決定を実行する。すなわち、送信器は、ステップ904で受信器のフィードバック情報としてCQI及び干渉成分パラメータα、β、δを獲得し、ステップ906でMCS別リンク性能に対する値を示したリンクテーブルとCQIを比較して候補MF、MQを決定し、ステップ908で周辺送信器又は上位エンティティからMF又はMQの増加要請が受信されたか否か、又は上記MF又はMQの増加要請が受信された場合、これを反映するか否かなどの運用基準を考慮して、最終MF、MQを決定する。
図10を参照すると、受信器は、ステップ1000で送信器からMF、MQと受信する信号に対するリソース割り当て領域情報を受信し、ステップ1002に進行する。ステップ1002で、受信器は、送信器から伝送される信号を与えられたリソース領域、すなわち、上記リソース割り当て領域情報が指示するリソース領域を介して受信し、ステップ1004に進行する。
ステップ1004で、受信器は、MF、MQによって受信信号から復元しようとするシンボルに対するシンボルLLR値を計算し、ステップ1006に進行する。ステップ1006で、受信器は、シンボルLLR値をM進符号化方式によって復号して情報ビットを復元する。
204,222,308,410,418,508,516 スイッチ
206 非2進チャンネル符号器
208,216,404,612 レートマッチング器
210,414,614 非2進FQAMシンボルマッピング器
212 シンボルインタリーバ
214 2進チャンネル符号器
218,406 ビットインタリーバ
220 非2進QAMシンボルマッピング器
224,420,626 論理リソースマッピング器
226,422,628 物理リソースマッピング器
302,502,804 物理リソースデマッピング器
304,504,806 論理リソースデマッピング器
310,510 シンボルLLR計算器
312 シンボルデインタリーバ
314 レートデマッチング器
316 非2進チャンネル復号器
318,514 ビットLLR計算器
320,518 ビットデインタリーバ
322,520,826 レートデマッチング器
324 2進チャンネル復号器
402 外部符号器
412 内部符号器
512 内部復号器
522 外部復号器
600 情報ビット
604 M進符号器
606 16進符号器
608 32進符号器
610 64進符号器
616 反復器
620 FQAMシンボルインタリーバ
622 第1のシンボルインタリーバ
624 第Lのシンボルインタリーバ
630 逆高速フーリエ変換(IFFT)器
700 制御器
800 受信信号
802 高速フーリエ変換(FFT)器
812 シンボルLLRベクトル計算器
814 第1のシンボルLLRベクトル計算器
816 第LのシンボルLLRベクトル計算器
820 FQAMシンボルデインタリーバ
822 第1のシンボルデインタリーバ
824 第Lのシンボルデインタリーバ
830 M進復号器
832 16進復号器
834 32進復号器
836 64進復号器
Claims (30)
- 無線通信システムにおける複数の変調技法を用いて信号を送信するための方法であって、
予め定められる少なくとも一つの基準によって、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)と改善されたQAMとのうちの一つを選択するステップと、
前記QAMが選択された場合、伝送しようとする情報ビットを第1の符号化方式によって符号化し、符号化された情報ビットをQAMシンボルにマッピングするステップと、
前記改善されたQAMが選択された場合、前記情報ビットを第2の符号化方式によって符号化し、符号化された情報ビットを改善されたQAMシンボルにマッピングするステップと、
前記QAMシンボル又は前記改善されたQAMシンボルを与えられたリソース領域を介して伝送するステップと、を含むことを特徴とする送信方法。 - 前記改善されたQAMは、
QAMとFSKがハイブリッド化されたFQAMと、
複数個のアクティブトーンを使用してFSKシンボルを表現するMT−FSK(Multi-Tone FSK)とQAMがハイブリッド化されたMT−FQAMと、
QAMとTSKがハイブリッド化されたTQAMとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 前記改善されたQAMシンボルの各々は、
前記リソース領域のうち予め定められる周波数トーンにマッピングされることを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 前記少なくとも一つの基準は、
受信器の受信信号強度、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)のサポート、前記改善されたQAMのサポート、隣接セル干渉の非ガウス化程度、前記情報ビットの伝送のために割り当てられたリソース位置のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 前記選択するステップは、
受信器からフィードバックされた受信信号強度を所定の臨界値と比較して、前記受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択するステップと、
前記情報ビットがHARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)により伝送されない場合、前記改善されたQAMを選択するステップと、
前記受信器が前記改善されたQAMをサポート可能な場合、前記改善されたQAMを選択するステップと、
前記受信器からフィードバックされた、隣接セル干渉の非ガウス化程度を示すパラメータに対応する臨界値を選択し、前記受信器からフィードバックされた受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択するステップとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 前記第1の符号化方式は、2進チャンネル符号化を含み、
前記第2の符号化方式は、非2進チャンネル符号化を含むことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 前記第1の符号化方式は、外部符号化を含み、
前記第2の符号化方式は、前記外部符号化及び内部符号化を含むことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 無線通信システムにおける複数の変調技法を用いて送信された信号を受信するための方法であって、
予め定められる少なくとも一つの基準によって、QAMと改善されたQAMとのうちの一つの変調技法を使用して送信された信号を、与えられたリソース領域を介して受信するステップと、
受信信号に適用された変調技法を選択するステップと、
前記QAMが選択された場合、前記受信信号から復元しようとするシンボルに対するシンボルLLR(Log Likelihood Ratio)値を計算し、前記シンボルLLR値を第1の復号化方式によって復号して情報ビットを復元するステップと、
前記改善されたQAMが選択された場合、前記受信信号から復元しようとするビットに対するビットLLR値を計算し、前記ビットLLR値を第2の復号化方式によって復号して情報ビットを復元するステップと、を含むことを特徴とする受信方法。 - 前記改善されたQAMは、
QAMとFSKがハイブリッド化されたFQAMと、
複数個のアクティブトーンを使用してFSKシンボルを表現するMT−FSK(Multi-Tone FSK)とQAMがハイブリッド化されたMT−FQAMと、
QAMとTSKがハイブリッド化されたTQAMとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項8に記載の受信方法。 - 前記改善されたQAMが選択された場合、前記受信信号のうち改善されたQAMシンボルの各々に対応する信号は、前記リソース領域のうち予め定められる周波数トーンを介して受信されることを特徴とする請求項8に記載の受信方法。
- 前記少なくとも一つの基準は、
受信器の受信信号強度、HARQのサポート、前記改善されたQAMのサポート、隣接セル干渉の非ガウス化程度、前記情報ビットの伝送のために割り当てられたリソース位置のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項8に記載の受信方法。 - 前記選択するステップは、
送信器から前記受信信号に適用された変調技法に対する情報を受信するステップを含むことを特徴とする請求項8に記載の受信方法。 - 前記選択するステップは、
送信器にフィードバックした受信信号強度を所定の臨界値と比較して、前記受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択するステップと、
前記情報ビットがHARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)により受信されない場合、前記改善されたQAMを選択するステップと、
受信器が前記改善されたQAMをサポート可能な場合、前記改善されたQAMを選択するステップと、
前記送信器にフィードバックされた、隣接セル干渉の非ガウス化程度を示すパラメータに対応する臨界値を選択し、前記送信器にフィードバックされた受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択するステップとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項8に記載の受信方法。 - 前記第1の復号化方式は、2進チャンネル復号化を含み、
前記第2の復号化方式は、非2進チャンネル復号化を含むことを特徴とする請求項8に記載の受信方法。 - 前記第1の復号化方式は、外部復号化を含み、
前記第2の復号化方式は、前記外部復号化及び内部復号化を含むことを特徴とする請求項8に記載の受信方法。 - 無線通信システムにおける複数の変調技法を用いて信号を送信するための装置であって、
予め定められる少なくとも一つの基準によって、QAMと改善されたQAMとのうちの一つを選択する選択器と、
前記QAMが選択された場合、伝送しようとする情報ビットを第1の符号化方式によって符号化し、符号化された情報ビットをQAMシンボルにマッピングする第1の送信経路と、
前記改善されたQAMが選択された場合、前記情報ビットを第2の符号化方式によって符号化し、符号化された情報ビットを改善されたQAMシンボルにマッピングする第2の送信経路と、
前記QAMシンボル又は前記改善されたQAMシンボルを与えられたリソース領域を介して伝送するリソースマッピング器と、を含むことを特徴とする送信装置。 - 前記改善されたQAMは、
QAMとFSKがハイブリッド化されたFQAMと、
複数個のアクティブトーンを使用してFSKシンボルを表現するMT−FSK(Multi-Tone FSK)とQAMがハイブリッド化されたMT−FQAMと、
QAMとTSKがハイブリッド化されたTQAMとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項16に記載の送信装置。 - 前記改善されたQAMシンボルの各々は、
前記リソース領域のうち予め定められる周波数トーンにマッピングされることを特徴とする請求項16に記載の送信装置。 - 前記少なくとも一つの基準は、
受信器の受信信号強度、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)のサポート、前記改善されたQAMのサポート、隣接セル干渉の非ガウス化程度、前記情報ビットの伝送のために割り当てられたリソース位置のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項16に記載の送信装置。 - 前記選択器は、
受信器からフィードバックされた受信信号強度を所定の臨界値と比較して、前記受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択する動作と、
前記情報ビットがHARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)により伝送されない場合、前記改善されたQAMを選択する動作と、
前記受信器が前記改善されたQAMをサポート可能な場合、前記改善されたQAMを選択する動作と、
前記受信器からフィードバックされた、隣接セル干渉の非ガウス化程度を示すパラメータに対応する臨界値を選択し、前記受信器からフィードバックされた受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択する動作とのうち少なくとも一つを実行することを特徴とする請求項16に記載の送信装置。 - 前記第1の符号化方式は、2進チャンネル符号化を含み、
前記第2の符号化方式は、非2進チャンネル符号化を含むことを特徴とする請求項16に記載の送信装置。 - 前記第1の符号化方式は、外部符号化を含み、
前記第2の符号化方式は、前記外部符号化及び内部符号化を含むことを特徴とする請求項16に記載の送信装置。 - 無線通信システムにおける複数の変調技法を用いて送信された信号を受信するための装置であって、
予め定められる少なくとも一つの基準によって、QAMと、QAMとFSKが結合された改善されたQAMとのうちの一つの変調技法を使用して送信された信号を、与えられたリソース領域を介して受信するリソースデマッピング器と、
受信信号に適用された変調技法を選択する選択器と、
前記QAMが選択された場合、前記受信信号から復元しようとするシンボルに対するシンボルLLR値を計算し、前記シンボルLLR値を第1の復号化方式によって復号して情報ビットを復元する第1の受信経路と、
前記改善されたQAMが選択された場合、前記受信信号から復元しようとするビットに対するビットLLR値を計算し、前記ビットLLR値を第2の復号化方式によって復号して情報ビットを復元する第2の受信経路と、を含むことを特徴とする受信装置。 - 前記改善されたQAMは、
QAMとFSKがハイブリッド化されたFQAMと、
複数個のアクティブトーンを使用してFSKシンボルを表現するMT−FSK(Multi-Tone FSK)とQAMがハイブリッド化されたMT−FQAMと、
QAMとTSKがハイブリッド化されたTQAMとのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項23に記載の受信装置。 - 前記改善されたQAMが選択された場合、前記受信信号のうち改善されたQAMシンボルの各々に対応する信号は、前記リソース領域のうち予め定められる周波数トーンを介して受信されることを特徴とする請求項23に記載の受信装置。
- 前記少なくとも一つの基準は、
受信器の受信信号強度、HARQのサポート、前記改善されたQAMのサポート、隣接セル干渉の非ガウス化程度、前記情報ビットの伝送のために割り当てられたリソース位置のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項23に記載の受信装置。 - 前記選択器は、
送信器から前記受信信号に適用された変調技法に対する情報を受信することを特徴とする請求項23に記載の受信装置。 - 前記選択器は、
送信器にフィードバックした受信信号強度を所定の臨界値と比較して、前記受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択する動作と、
前記情報ビットがHARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)により受信されない場合、前記改善されたQAMを選択する動作と、
受信器が前記改善されたQAMをサポート可能な場合、前記改善されたQAMを選択する動作と、
前記送信器にフィードバックされた、隣接セル干渉の非ガウス化程度を示すパラメータに対応する臨界値を選択し、前記送信器にフィードバックされた受信信号強度が前記臨界値未満である場合、前記改善されたQAMを選択する動作とのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項23に記載の受信装置。 - 前記第1の復号化方式は、2進チャンネル復号化を含み、
前記第2の復号化方式は、非2進チャンネル復号化を含むことを特徴とする請求項23に記載の受信装置。 - 前記第1の復号化方式は、外部復号化を含み、
前記第2の復号化方式は、前記外部復号化及び内部復号化を含むことを特徴とする請求項23に記載の受信装置。
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