JP3926332B2 - 再伝送を支援する通信システムで再伝送の変調方式を決定する方法及び装置 - Google Patents

再伝送を支援する通信システムで再伝送の変調方式を決定する方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は適応的に変調方式と符号率を決定する通信システムにおいて、特に再伝送の際に与えられた状況で最適の変調方式を決定するための方法及び装置に関するものである。
次世代移動通信(３ＧＰＰ２ １ｘＥＶ-ＤＶまたは３ＧＰＰ ＨＳＤＰＡ)で使用可能なウォルシュ符号の個数、すなわちウォルシュ符号空間(Walsh code space)が与えられた場合、伝送したいエンコーダパケットのサイズとサブパケット当りスロットの個数(一つのスロットは一定時間を有する伝送単位として使用される)はチャンネルの状態とデータバックログ(data backlog：上位階層から伝達されるデータバッファの状態)を考慮して決定される。エンコーダパケットのサイズとサブパケット当りスロットの個数が決定されることは、データ率が定められることを意味する。このように、データ率が定められると、エンコーダパケットの伝送はシステムで支援する変調方式の個数だけ存在する変調方式-符号率の組合のうちいずれか一つを選択して達成することができる。しかし、効率的な伝送のためには各組合間の伝送誤り率が相互に異なるので、ビット誤り率(bit error rate)あるいはパケット誤り率(packet error rate)を最小化する最適の変調方式-符号率の組合を選択するのが一番重要である。
現在、標準化の協議が進行中の３ＧＰＰ２の１ｘＥＶ-ＤＶシステムで今まで提案された方式、与えられたウォルシュ符号空間でデータ率と変調方式を一対一で対応させる表をエンコーダパケットサイズ別に作成し、これを利用して変調方式を決定するようになっている。このような方式は下記のような問題点を有する。
まず、初期伝送時に上記対応表が与えられた条件におけるビット誤り率またはパケット誤り率を最小化する最適の変調方式-符号率の組合を支援しない場合が発生する。また一つは、伝送が失敗した場合が発生してサブパケットを再伝送する場合でも上記対応表をそのまま使用する。したがって、以前に伝送されたサブパケットの存在を考慮せずに不適切な変調方式を選ぶようになり、つまりシステムの性能に対する劣化をもたらす原因となる。
したがって本発明の目的は、可変的な変調方式を使用し、ＩＲ(Incremental Redundancy)方式の複合再伝送を支援する通信システムにおいて、再伝送が発生するときに以前に伝送されたサブパケットを考慮して最適の変調方式を決定するための装置及び方法を提供することにある。
上記課題を達成するために本発明は、情報を少なくとも３つの変調方式のうちいずれか一つで変調して伝送する通信システムで、前記情報の初期伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロットの数により定義される第１ＭＰＲ(Modulation order Product code Rate)の値が第１値より小さいときに前記変調方式のうち最下位の変調方式で前記情報を変調し、前記第１ＭＰＲの値が前記第１値より大きくまたは同じときに前記最下位の変調方式より高い変調方式のうちの一つの変調方式で前記情報を変調して伝送した後、前記情報の再伝送時に前記変調方式のうちの一つを決定する方法において、前記再伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロット数により定義される第２ＭＰＲの値を計算する過程と、前記第２ＭＰＲの値が前記第１値より大きな第２値より小さくまたは同じとき、前記変調方式のうち最下位変調方式を決定する過程と、前記第２ＭＰＲの値が前記第２値より大きな第３値より小さくまたは同じときに前記第１ＭＰＲ及び前記第２ＭＰＲの値により定められるＭＰＲeの値を計算し、前記ＭＰＲeの値が第４値より小さいとき、前記最下位の変調方式を除いた残りの変調方式のうち低い次数の変調方式を決定し、前記ＭＰＲeの値が前記第４値より大きくまたは同じときに前記残りの変調方式のうち高い次数の変調方式を決定する過程と、前記第２ＭＰＲの値が前記第３値より大きいとき、前記変調方式のうち最上位変調方式を決定する過程とを含むことを特徴とする。
また本発明は、情報を２つの変調方式のうちいずれか一つで変調して伝送する通信システムで、前記情報の初期伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用が可能のウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロット数により定義される第１ＭＰＲの値が第１値より小さいときに前記変調方式のうち低い次数の変調方式で前記情報を変調し、前記第１ＭＰＲの値が前記第１値より大きくまたは同じときに前記変調方式のうち高い次数の変調方式で前記情報を変調して伝送した後、前記情報の再伝送時に前記変調方式のうちの一つを決定する方法において、前記再伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用可能なウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロット数により定義される第２ＭＰＲの値を計算する過程と、前記第２ＭＰＲの値が前記第１値より大きな第２値より小さくまたは同じときに前記変調方式のうち低い変調方式に決定する過程と、前記第２ＭＰＲの値が前記第２値より大きいとき、前記変調方式のうち高い次数の変調方式に決定する過程とを含むことを特徴とする。
さらに本発明は、情報を２つの変調方式のうちの一つに変調して伝送する通信システムで、前記情報を前記２つの変調方式のうちの一つの方式により初期伝送後に再伝送の要求時、前記情報を前記２つの変調方式のうちのいずれの方式により再伝送するための装置において、相互に異なる変調方式を使用する複数の変調器と、ＭＰＲ値を計算し、これを予め定められた所定の値と比べて変調方式を決定し、前記決定された変調方式による変調器選択信号を出力する変調選択器と、前記変調選択器からの前記選択信号により入力されるデータを前記変調器のうち一つの特定の変調器に出力する逆多重化器とを含むことを特徴とする。
本発明は、可変的な変調方式を使用し、ＩＲ方式の複合再伝送方式を支援する通信システムで再伝送が発生するとき、以前に伝送されたサブパケットを考慮したＡＭＣ(Adaptive Modulation & Coding)の選択方式に関する基準を提示し、これに基づいて再伝送に一番効率的な変調方式とこれによる符号率を決定するための方法及び装置を提供する。それにより、最適の変調方式を使用することにより伝送システムの効率を極大化することができる利点がある。
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明において、関連した公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にする恐れのある場合、その詳細な説明は省略する。
以下、本発明は初期伝送と再伝送における変調方式と符号率との関係を分析し、各場合に対して最適の変調方式を決定する方式について説明する。説明の便宜上、使用される略語を下記のように表記した。一方、以下の説明において、“変調方式”と“変調次数”は同一の意味で解釈されることができる。
<略語リスト>
Ｎ：エンコーダパケットサイズ
ＷＫ:ｋ番目の伝送時に使用可能なウォルシュ符号の個数
Ｓｋ:ｋ番目の伝送時サブパケット当りスロットの個数
ＭＰＲｋ:ｋ番目の伝送時に変調次数と符号率の積
ｍk:ｋ番目の伝送時の変調次数
ｒｋ:ｋ番目の伝送時の符号率
<初期伝送のための変調方式の決定>
一般に、ディジタル通信システムのビット誤り率あるいはパケット誤り率は変調次数と誤り訂正符号の符号率が低いほど減少する。しかし、使用できる周波数帯域幅が決定されている場合、変調次数と符号率の積が一定の値に固定されるので、２つの値を同時に低くするのは不可能である。したがって、２つの変数間のトレードオフ(trade-off)を考慮して与えられた状況でシステムの誤り率を一番低くする変調次数-符号率の組合を選択することが重要である。
初期伝送の場合には本出願の発明者により発明され、出願された韓国特許出願番号第２００１−４１８８４号“通信システムで変調方式の決定装置及び方法”に開示されている。ここでは、初期伝送時に変調次数-符号率の決定は周波数帯域効率度を反映する一種のエントロピー(entropy: average information per source output)の“ＭＰＲ”を計算し、これに基づいて最適の組合を決定することができる。この場合、ＭＰＲは“一つの変調シンボル(modulation symbol)内に含まれている情報ビットの平均個数”と定義される。
初期伝送の場合、ＭＰＲを計算する方法と変調方式を選択する方法を簡単に説明すれば、次のようである。エンコーダパケットサイズ、ウォルシュ符号空間、サブパケット当りスロット個数が既に決定されていると仮定するとき、初期伝送時のＭＰＲすなわちＭＰＲ1は上記のＭＰＲの定義により、下記の<数１>のように計算される。
Figure 0003926332
<数１>で、“１５３６”と“３２”はそれぞれ３ＧＰＰ２ １ｘＥＶ-ＤＶシステムで単位スロット(１.２５msec)に含まれるＰＮ(Pseudorandom Noise)チップの個数とパケットチャンネルに割り当てられるウォルシュ符号の長さを意味する。したがって、これら値と異なる値を使用するシステムでは該当部分を交替して使用すべきである。また、この<数１>から、ＭＰＲが変調次数と符号率との積で表現されることがわかる。このとき、ＭＰＲ1の最大値は初期伝送時にシステムが許容する最高の変調次数及び符号率により下記の<数２>のように決定される。
Figure 0003926332
３ＧＰＰ２ １ｘＥＶ-ＤＶシステムの場合、最大の変調次数と符号率はそれぞれ４と４/５なので、上記の<数式２>からＭＰＲ1は０＜ＭＰＲ１≦３.２の範囲に存在する。
次に、上記<数１>を利用して計算されたＭＰＲ1に基づいて初期伝送の変調次数ｍ１を決定する過程を、下記の<表１>に示す。
Figure 0003926332
上記の<表１>で、ＴＨＥはＭＰＲ1との比較のための基準値を示し、３ＧＰＰ２ １ｘＥＶ-ＤＶシステムの場合に実験により１.５に決定することができる。
<再伝送における変調方式の決定>
次世代移動通信(３ＧＰＰ２ １ｘＥＶ-ＤＶまたは３ＧＰＰ ＨＳＤＰＡ)では伝送が失敗する場合、符号化されたパケットの一部をさらに伝送する複合再伝送(hybrid ARQ)を支援するようになっている。複合再伝送は再伝送されるサブパケットの内容によりチェース結合(chase combining)方式とＩＲ(Incremental Redundancy)方式に大別されるが、一般的に再伝送サブパケットの内容がそれ以前に伝送されたサブパケットの内容と異なるＩＲ方式が累積符号率の減少による符号化利得が得られるため、チェース結合方式よりよい性能を有する。
初期伝送の場合と同様に、再伝送の場合にも複数の変調方式-符号率の組合のうち一番よい性能を示す組合、すなわち一番効率的な変調方式を選択して伝送を遂行しなければならない。しかし、再伝送の場合には初期伝送時のような方法で変調方式を決定することができない。初期伝送の場合、上記<表１>のように伝送時のエンコーダパケットサイズ、ウォルシュ符号空間、サブパケット当りスロットの個数により決定されるＭＰＲに基づいて変調方式を決定することができる。しかし、再伝送の場合には以前伝送によるサブパケットの存在を考慮して現在再伝送しようとするサブパケットの変調方式を決定しなければならない。
特に、ＩＲを複合再伝送方式で使用する通信システムでは伝送回数が増加するほど周波数帯域の効率度が低くなる。したがって、一定時点で再伝送のための変調方式を決定するときにはそれ以前の時点まで伝送されたサブパケットの存在も共に考慮した等価の周波数帯域効率度を探し、これを変調方式を決定する基にする接近方法を考えるべきである。
初期伝送では符号率が１.０より小さい一定の値、例えば３ＧＰＰ２ １ｘＥＶ-ＤＶシステムでは４/５を超えない範囲でなければならない。しかし、再伝送では既に初期伝送で伝送されたサブパケットが存在するので、符号率の最大値に制限を置かない方が望ましい。したがって、再伝送の符号率が１.０を超える場合が発生可能である。符号率が１.０を超える場合は符号率が１.０より小さい場合に比べて誤り率が急激に増加する。再伝送の変調方式により符号率が１.０を超える場合と、そうでない場合があれば、１.０より大きい符号率をもたらす変調方式は再伝送の変調方式として取らない方が好ましい。もちろん、いずれの変調方式を使用しても再伝送の符号率が１.０を超える場合にはシステムが許容する最上位(最高次数)の変調方式を使用すべきである。
下記の<表２>に、再伝送のＭＰＲのＭＰＲk(ｋ≧２)の範囲による符号率の範囲と各場合に可能な再伝送の変調方式を示す。
Figure 0003926332
<表２>から再伝送のＭＰＲ範囲が定められると、各場合に可能な変調方式の種類が決定される。各場合に対して、できるだけ変調方式のうちいずれの方式を最終的に選ぶかという基準は、以前の伝送によるサブパケットと現在の再伝送により伝送されるサブパケットを共に考慮した等価の周波数帯域効率度のＭＰＲeに基づいて立てることができる。すなわち、本発明の実施形態によればＭＰＲeに基づいて再伝送の変調次数と符号率を決定可能である。
まず、初期伝送が失敗してもう一度伝送すべき場合の変調方式の決定について説明する。初期伝送のＭＰＲのＭＰＲ1が上記<数１>により得られたように、１番目の再伝送(ｋ＝２)のＭＰＲのＭＰＲ2も同一の方法で下記の<数３>のように得られる。
Figure 0003926332
ところで、前述したように再伝送時の変調方式は再伝送の周波数帯域効率度のＭＰＲ2のみに基づいて決定できない。したがって、本発明では初期伝送と再伝送をすべて考慮した等価の周波数帯域効率度のＭＰＲeを探し、これを再伝送に対する変調方式決定の基にする。再伝送でのウォルシュ符号空間Ｗ2、スロット当りサブパケットの個数Ｓ2が与えられていると仮定するとき、ＭＰＲeは下記の<数４>のように示される。
Figure 0003926332
<数４>に示すように、２回の伝送をすべて考慮した等価の周波数帯域効率度ＭＰＲeはエンコーダパケットのサイズＮとＷ1、Ｓ1、そしてＷ2、Ｓ2から、あるいは上記の<数１>と<数３>でそれぞれ計算したＭＰＲ1、ＭＰＲ2から計算することができる。ただし、<数４>から計算されたＭＰＲeを再伝送変調方式 を決定するための基として使用する場合には初期伝送と再伝送の符号率がすべて１.０を超えないべきである。上述したように、再伝送時に符号率が１.０より大きい場合が発生すれば、その再伝送による影響が初期伝送による影響より一層大きくなる。したがって、等価ＭＰＲに基づいて再伝送の変調方式を決定するのが不合理なためである。ＭＰＲ2の範囲により選択可能な変調方式を制限することも同一の理由からである。
初期伝送と再伝送の符号率がすべて１.０を超えない場合にはＭＰＲeに基づいて再伝送の変調方式が決定可能である。既に出願された韓国特許出願番号第２００１-４１８８４号の“通信システムで変調方式の決定装置及び方法”に説明されているように、ＭＰＲeが定められた基準値ＴＨＥより小さい場合には変調次数が低いほど誤り率が低く、逆に変調次数が高いほど誤り率も高い。したがって、決められた基準値ＴＨＥよりＭＰＲeが小さい場合にはできるだけ変調方式のうち低い次数の変調方式を選択し、逆の場合には可能な変調方式のうち高い次数の変調方式を選択することがシステムの誤り率を最小化するための最適の変調方式である。したがって、<表２>に示す３つの場合に対する再伝送の変調方式の決定過程を説明すれば、次のようになる。
１) ０＜ＭＰＲ2 ≦２.０の場合 (選択可能な変調次数ｍ２は２、３、４のうちの一つ)：
０＜ＭＰＲ１ ≦３.２なので、
Figure 0003926332
したがって、ＭＰＲ1に関係なく常に２、３、４のうち一番低い変調次数の２をｍ２として選択する。
２) ２.０＜ＭＰＲ2 ≦３.０の場合 (選択可能な変調次数ｍ２は３、４のうちの一つ)：
０＜ＭＰＲ１ ≦３.２なので、
Figure 0003926332
したがって、大部分の場合にＭＰＲeが１.５より小さいので、３、４のうち低い変調次数の３をｍ2として選択するが、ＭＰＲeが１.５以上になる場合には３、４のうち高い変調次数の４をｍ2として選択するようになる。ＭＰＲ2の範囲を再び分けて各場合を説明すれば、次のようになる。
２-１) ２.０＜ＭＰＲ2 ≦２.８２３の場合 :
Figure 0003926332
したがって、ＭＰＲ1に関係なく常に３、４のうち一番低い変調次数の３をｍ2として選択する。
２-２) ２.８２３＜ＭＰＲ2 ≦３.０の場合 :
ＭＰＲeを直接計算して１.５より小さいと、３をｍ2として選択する。
そうでないと、４をｍ2として選択する。
３) ＭＰＲ2 ＞３.０の場合 (選択可能な変調次数ｍ2は４) :
選択可能な変調次数が４しかないので、ＭＰＲ1に関係なく常にｍ2として４を選択する。
再伝送が２回以上発生する場合まで含む一般的な再伝送における変調方式の決定に関する過程を述べると、下記のようになる。
下記の<数８>から現在時点の再伝送のＭＰＲのＭＰＲｋを計算する。もし、計算されたＭＰＲｋが０＜ＭＰＲｋ ≦２.０の範囲にあれば変調方式をＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)に選択し、３より大きい範囲にあれば変調方式として１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)を選択する。
Figure 0003926332
計算されたＭＰＲkが２.０＜ＭＰＲｋ ≦３.０の範囲にあれば、下記の<数９>から現在時点までの等価ＭＰＲのＭＰＲeを計算する。この計算されたＭＰＲeが１.５より小さいと、変調方式として８ＰＳＫ(Phase Shift Keying)を選択し、そうでないと変調方式として１６ＱＡＭを選択する。
Figure 0003926332
この<数９>で、ＭＰＲｐは現在以前の時点(１, ２,…, ｋ-１)まで伝送されたサブパケットによるＭＰＲを示す値で、伝送が成功するまで再伝送時点ごとに更新されて端末の受信端に貯蔵される。
上記した再伝送が２回以上発生する場合まで含む一般的な再伝送での変調方式の決定方法を要約して示すと、下記の<表３>のようになる。
Figure 0003926332
<表３>で、ＴＨL、ＴＨＨ、ＴＨEは実験結果による値でそれぞれ２.０、３.０、１.５を意味する。<表３>において、ＭＰＲkが２.０＜ＭＰＲｋ ≦３.０の範囲にある場合、８ＰＳＫを使用することがＱＰＳＫや１６ＱＡＭを使用するのに比べて一番低い誤り率を示す。しかし、２つ方式の性能差は０.１dB以内である。したがって、再伝送時にも変調方式のうちの８ＰＳＫを除くことがシステムの性能を大きく劣化させることはない。もし、再伝送時に８ＰＳＫの使用が除ければ、上記<表３>に示す再伝送時の変調方式決定方法は下記の<表４>のように定められる。
Figure 0003926332
ここで、ＴＨＭはＴＨLと ＴＨＨの平均値である２.５に定義できる。しかし、より多くの実験を通じて最適の値を求めることが可能である。
上述した再伝送時の変調方式決定方法の有効性を検証するために、下記の<表５>のような環境でシミュレーション(simulation)を遂行した。
Figure 0003926332
後述するシミュレーション１、２、３は２番目の伝送のＭＰＲが基準値ＴＨL(＝２.０)を超えない場合に関する実験である。下記の<表６>にはシミュレーション１、２、３に使用された初期伝送、再伝送の条件を表示した。添付の図１、図２、図３はそれぞれシミュレーション１、２、３に対してＥｃ/Ｎｔ(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式別に示すグラフである。ここで、Ｅｃ/Ｎｔ(dB)はＳＮＲの一種で単位チップエネルギー/雑音電力密度を意味する。図１、図２、図３から同一の効率を達成するために要求されるＥｃ/Ｎｔ(dB)が再伝送の変調次数として２(ＱＰＳＫ)を選択した場合、再伝送の変調次数として３(８ＰＳＫ)や４(１６ＱＡＭ)を選択する場合に比して小さいことが確認できる。すなわち、再伝送の変調方式を上記<表３>の方法により、ＱＰＳＫに決定するのが一番効率的な選択であることがわかる。
Figure 0003926332
後述するシミュレーション４、５、６は２番目の伝送のＭＰＲが基準値ＴＨL(＝２.０)とＴＨH(＝３.０)に対して２.０＜ＭＰＲ２ ≦３.０の範囲を有する場合の実験である。<表７>には、シミュレーション４、５、６に使用された初期伝送、再伝送の条件を表示した。添付の図４、図５、図６はそれぞれシミュレーション４、５、６に対してＥｃ/Ｎｔ(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式別に示すグラフである。これら図４、図５、図６から同一の効率を達成するために要求されるＥｃ/Ｎｔ(dB)が再伝送の変調次数として３(８ＰＳＫ)を選択した場合、再伝送の変調次数として２(ＱＰＳＫ)や４(１６ＱＡＭ)を選択した場合に比べて小さいことを確認することができる。すなわち、再伝送の変調方式として上記の<表３>の方法により８ＰＳＫを選択するのが一番効率的な選択であることがわかる。しかし、このときの性能差は０.１dB未満である。
Figure 0003926332
後述するシミュレーション７、８、９は2番目の伝送のＭＰＲが基準値ＴＨH(＝３.０)より大きい場合に関する実験である。下記の<表８>には、シミュレーション７、８、９に使用された初期伝送、再伝送の条件を表示した。添付の図７、図８、図９はそれぞれシミュレーション７、８、９に対してＥｃ/Ｎｔ(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式別に示すグラフである。図７、図８、図９から同一の効率を達成するために要求されるＥｃ/Ｎｔ(dB)が再伝送の変調次数として４(１６ＱＡＭ)を選択した場合、再伝送の変調次数として２(ＱＰＳＫ)や３(８ＰＳＫ)を選択した場合に比べて小さいことが確認できる。すなわち、再伝送の変調方式を上記の<表３>の方法により１６ＱＡＭに決定するのが一番効率的な選択であることがわかる。
Figure 0003926332
以下、上述した理論及び実験結果に基づいた本発明による構成及び動作を説明する。
図１０は、本発明の実施形態による再伝送を使用するシステムにおいて、再伝送時に使用可能な変調方式をＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭに定めるとき、再伝送時に変調方式(または変調次数)を決定するための手続きを示すものである。同図は上記<表３>に示した再伝送の変調方式を決定するための手続きを示すもので、図１４の変調選択器１４０７で遂行される。
図１０を参照すれば、変調選択器１４０７はステップ１００１で現在再伝送時に伝送するエンコーダパケットサイズ、使用可能なウォルシュ符号の個数及びサブパケット当りスロットの個数を利用して現在の周波数帯域効率度(spectral efficiency)を示すＭＰＲkを計算する。ＭＰＲkは上述した<数式５>のように求められる。そして、変調選択器１４０７はステップ１００３で計算されたＭＰＲkと予め決定された第１基準値ＴＨLとを比較する。この第１基準値ＴＨLは実験により求められ、ここでは“２.０”と仮定する。もし、ＭＰＲkが前記第１基準値より小さくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１００５に進行して変調次数ｍｋとして２を決定する。すなわち、現在の再伝送時に使用する変調方式(または変調器)でＱＰＳＫを決定する。
一方、ＭＰＲkが第１基準値ＴＨLより大きいと、変調選択器１４０７はステップ１００７に進行して計算されたＭＰＲkと予め決定された第２基準値ＴＨHを比較する。この第２基準値ＴＨHは実験により求められ、ここでは“３.０”と仮定する。もし、ＭＰＲkが第２基準値ＴＨHより小さくまたは同じであれば、変調 選択器１４０７はステップ１００９に進行して前記計算されたＭＰＲkと現在以前の時点(１,２,３,...,ｋ-１)まで伝送されたサブパケットによる周波数帯域効率度を示すＭＰＲPをもって、過去に遂行された伝送と現在の伝送を考慮した等価周波数帯域効率度を示すＭＰＲｐを計算する。ここで、ＭＰＲeは上述した<数式６>のように得られ、このＭＰＲPは再帰方式により得られる。
そして、変調選択器１４０７はステップ１０１１で前記計算されたＭＰＲeと予め決定された第３基準値ＴＨＥを比較する。ここで、第３基準値ＴＨＥは実験により求められ、ここでは“１.５”と仮定する。もし、ＭＰＲeが第３基準値THＥより小さいと、変調次数ｍkとして３を決定する。すなわち、現在再伝送時に使用する変調方式(または変調器)で８ＰＳＫを決定する。もし、計算されたＭＰＲeが第３基準値ＴＨＥより大きくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１０１５に進行して変調次数として４を決定する。一方、計算されたＭＰＲkが第２基準値ＴＨHより大きいと、変調選択器１４０７はステップ１０１５に進行して変調次数として４を決定する。すなわち、現在再伝送時に使用する変調方式(または変調器)で１６ＱＡＭを決定する。
図１１は、本発明の実施形態による再伝送を使用するシステムにおいて、使用可能な変調方式をＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭに決めるとき、初期伝送と再伝送の際に変調方式(または変調次数)を決定するための手続きを示すものである。図１１は、<表１>で示した初期伝送時の変調方式決定手続きと、<表３>に示した再伝送時の変調方式決定手続きを同時に示すもので、変調選択器１４０７で遂行される。
同図を参照すれば、変調選択器１４０７はステップ１１０１で現在伝送時に伝送するエンコーダパケットサイズ、使用可能なウォルシュ符号の個数、及びサブパケット当りスロットの個数を利用して現在の周波数帯域効率度(spectral efficiency)を示すＭＰＲkを計算する。このＭＰＲkは上記<数式５>のように求められる。そして、変調選択器１４０７はすテップ１１０３で伝送回数を示す変数ｋが１であるかどうかを検査する。すなわち、現在伝送が初期伝送であるかどうかを検査するものである。もし、現在の伝送が初期伝送(ｋ＝１)の場合、変調選択器１４０７はステップ１１０５に進行して計算されたＭＰＲKと予め定められた第３基準値ＴＨＥとを比べる。もし、ＭＰＲkが第３基準値より小さいと、ステップ１１０７に進行して変調次数ｍkとして２(ＱＰＳＫ)を決定し、そうでないとステップ１１１９に進行して変調次数として４(１６ＱＡＭ)を決定する。
一方、初期伝送でない場合、前記変調選択器１４０７はステップ１１０９に進行して計算されたＭＰＲkと 予め決定された第１基準値ＴＨLとを比較する。もし、ＭＰＲkが第１基準値ＴＨLより小さくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１１０７に進行して変調次数として２(ＱＰＳＫ)を決定し、そうでないとステップ１１１１に進行してＭＰＲkと前記第２基準値ＴＨＨを比較する。もし、ＭＰＲkが第２基準値ＴＨＨより大きいと、変調選択器１４０７はステップ１１１９に進行して変調次数として４(１６ＱＡＭ)を決定する。
一方、ＭＰＲkが第２基準値より小さくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１１１３に進行して計算されたＭＰＲkと現在以前の時点(１,２,３,…,ｋ-１)まで伝送されたサブパケットによる周波数帯域効率度を示すＭＰＲPをもって過去に遂行された伝送と現在伝送を考慮した等価周波数帯域効率度を示すＭＰＲeを計算する。ここで、ＭＰＲeは上記の<数式６>のように求められ、ＭＰＲPは再帰的方式により求められる。
そして、この変調選択器１４０７はステップ１１１５で前記計算されたＭＰＲeと予め決定された第３基準値ＴＨＥを比較する。もし、ＭＰＲeが第３基準値ＴＨＥより小さいと、ステップ１１１７に進行して変調次数ｍkとして３(８ＰＳＫ)を決定し、ＭＰＲeが前記第３基準値ＴＨEより大きくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１１１９に進行して変調次数として４(１６ＱＡＭ)を選択する。
図１２は、本発明の他の実施形態による再伝送を使用するシステムで、再伝送時に使用可能な変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭに定めるとき、再伝送時に変調方式(または変調次数)を決定するための手続きを示すものである。図１２は<表４>に示した再伝送の変調方式を決定するための手続きを示すもので、図１４の変調選択器１４０７で遂行される。
図１２を参照すれば、変調器選択器１４０７はステップ１２０１で現在伝送時に伝送するエンコーダパケットサイズ、使用可能なウォルシュ符号の個数及びサブパケット当りスロットの個数を利用して現在の周波数帯域効率度を示すＭＰＲｋを計算する。このＭＰＲkは上記<数式５>のように求められる。そして、この変調選択器１４０７はステップ１２０３で計算されたＭＰＲkと予め定められた第４基準値ＴＨMとを比較する。この第４基準値ＴＨＭは実験により定められる値で、ここでは第１基準値と第２基準値の平均値である２.５と仮定する。もし、ＭＰＲkが第４基準値ＴＨMより小さくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１２０５に進行して変調次数ｍkとして２(ＱＰＳＫ)を決定する一方、ＭＰＲkが第４基準値ＴＨＭより大きいと、ステップ１２０７に進行して変調次数ｍkとして４(１６ＱＡＭ)を決定する。
図１３は、本発明の他の実施形態による再伝送を使用するシステムで、再伝送時に使用可能な変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭに定めるとき、初期伝送と再伝送時に変調方式(または変調次数)を決定するための手続きを示すものである。図１３は<表１>に示した初期伝送の変調方式決定手続きと、<表４>に示した再伝送の変調方式決定手続きを同時に示すもので、図１４の変調選択器１４０７で遂行される。
図１３を参照すれば、変調選択器１４０７はステップ１３０１で現在伝送時に伝送するエンコーダパケットサイズ、使用可能なウォルシュ符号の個数、及びサブパケット当りスロットの個数を利用して現在の周波数帯域効率度を示すＭＰＲkを計算する。このＭＰＲkは上記<数８>のように求められる。そして、変調選択器１４０７はステップ１３０３で伝送回数を示す変数ｋが１であるかどうかを検査する。すなわち、現在伝送が初期伝送であるかどうかを検査する。もし、現在の伝送が初期伝送（ｋ＝１）の場合、変調選択器１４０７はステップ１３０５に進行して前記計算されたＭＰＲKと予め定められた前記第３基準値ＴＨＥを比較する。もし、ＭＰＲkが第３基準値より小さいと、ステップ１３０７に進行して変調次数ｍｋを２(ＱＰＳＫ)に決定し、そうでないとステップ１３１１に進行して変調次数として４(１６ＱＡＭ)を選択する。
一方、初期伝送でない場合、変調選択器１４０７はステップ１３０９に進行して前記計算されたＭＰＲkと予め定められた第４基準値ＴＨMとを比較する。もし、ＭＰＲkが第４基準値ＴＨMより小さくまたは同じであれば、変調選択器１４０７はステップ１３０７に進行して変調次数ｍkとして２(ＱＰＳＫ)を選択する。そうでない場合には、ＭＰＲkが第４基準値ＴＨMより大きいと、ステップ１３１１に進行して変調次数ｍkとして４(１６ＱＡＭ)を決定する。
図１４は、本発明の実施形態による複数の変調方式を使用する通信システムの送信器構成を示すものである。
図１４を参照すれば、チャンネルエンコーダ１４０１はチャンネルで発生する誤りを訂正するための誤り訂正符号(Forward Error Correction Codes：ＦＥＣ)を生成するエンコーダである。冗長選択部１４０２は再伝送が要請される場合、予め与えられた冗長選択方式により符号率に該当する特定冗長を選択する装置である。通常、この装置を通じてＩＲ(Incremental Redundancy)が具現される。変調選択器１４０７は与えられたアルゴリズムを遂行して現在伝送時に使用する最適の変調方式を決定し、この決定された変調方式に使用する変調器を選択するための選択信号を逆多重化器１４０３に出力する。次に、逆多重化器１４０３は変調選択器１４０７からの前記選択信号により冗長選択部１４０２の出力を該当変調器へ出力する。複数の変調器１４０４-１〜１４０４-Ｎは逆多重化器１４０３から出力される信号を定められた変調方式により変調を遂行する。ここで、複数の変調器では変調次数が２のＱＰＳＫ、変調次数が３の８ＰＳＫ、変調次数が４の１６ＱＡＭなどが挙げられる。例えば、選択的装置としては符号分割多重接続(ＣＤＭＡ)システムの場合に拡散器１４０５などが使用される。そして、最終的にＲＦ送信器１４０６を通じてパケットを送信する。
以上、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から外れない限り多様な変形が可能であることはもちろんである。言い換えれば、本発明はＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭの変調方式を例として説明しているが、本発明はこれら変調方式に限らず、他の変調方式に対しても本発明を適用できることは自明である。したがって、本発明の範囲は説明した実施形態に限って定められてはいけないし、特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。
ＭＰＲ２＝１.５、ＭＰＲe＝０.７５の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＭＰＲ２＝１.５、ＭＰＲe＝０.５の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＭＰＲ２＝２.０、ＭＰＲe＝０.５４５の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＭＰＲ２＝２.４、ＭＰＲe＝０.５７１の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＭＰＲ２＝２.６６７、ＭＰＲe＝１.４１２の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＭＰＲ２＝３.０、ＭＰＲe＝０.６の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＰＲ２＝３.２、ＭＰＲe＝１.５４８の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＰＲ２＝６.０、ＭＰＲe＝２.０の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 ＰＲ２＝６.０、ＭＰＲe＝１.２の場合、Ｅc/Ｎt(dB)の増加による周波数帯域効率の変化を再伝送に使用された変調方式(ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ)別に示す図。 本発明の実施形態による再伝送の変調方式を決定するための手続きを示す図。 本発明の実施形態による初期伝送及び再伝送の変調方式を決定するための手続きを示す図。 本発明の他の実施形態による再伝送の変調方式を決定するための手続きを示す図。 本発明のまた他の実施形態による初期伝送及び再伝送の変調方式を決定するための手続きを示す図。 本発明の実施形態による複数の変調方式を使用する通信システムの送信器を示す構成図。
符号の説明
１４０１ チャンネルエンコーダ
１４０２ 冗長選択部
１４０３ 逆多重化器
１４０４-１〜１４０４-Ｎ 変調器
１４０５ 拡散器
１４０６ ＲＦ送信器

Claims (14)

  1. 情報を少なくとも３つの変調方式のうちいずれか一つで変調して伝送する通信システムで、前記情報の初期伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロットの数により定義される第１ＭＰＲの値が第１値より小さいときに前記変調方式のうち最下位の変調方式で前記情報を変調し、前記第１ＭＰＲの値が前記第１値より大きいかまたは同じときに前記最下位の変調方式より高い変調方式のうちの一つの変調方式で前記情報を変調して伝送した後、前記情報の再伝送時に前記変調方式のうちの一つを決定する方法において、
    前記再伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロット数により定義される第２ＭＰＲの値を計算する過程と、
    前記第２ＭＰＲの値が前記第１値より大きな第２値より小さいかまたは同じとき、前記変調方式のうち最下位変調方式を決定する過程と、
    前記第２ＭＰＲの値が前記第２値より大きな第３値より小さいかまたは同じときに前記第１ＭＰＲ及び前記第２ＭＰＲの値により定められるＭＰＲeの値を計算し、前記ＭＰＲeの値が第４値より小さいとき、前記最下位の変調方式を除いた残りの変調方式のうち低い次数の変調方式を決定し、前記ＭＰＲeの値が前記第４値より大きいかまたは同じときに前記残りの変調方式のうち高い次数の変調方式を決定する過程と、
    前記第２ＭＰＲの値が前記第３値より大きいとき、前記変調方式のうち最上位変調方式を決定する過程とを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第１値は１.５で、前記第２値は２.０で、前記第３値は３.０である請求項１記載の方法。
  3. 前記ＭＰＲeは下記の数式により決定される請求項１記載の方法。
    Figure 0003926332
     ここで、ＭＰＲＫはｋ番目の伝送におけるエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の個数、及びサブパケットのスロット個数により計算された現在の周波数帯域効率度で、ＭＰＲＰは同一の情報に対して現在の伝送以前まで伝送されたサブパケットを考慮した以前の周波数帯域効率度である。
  4. 前記変調方式はＱＰＳＫ方式、８ＰＳＫ方式、及び１６ＱＡＭ方式を含む請求項１記載の方法。
  5. 前記第１値、前記第２値、及び前記第３値は変調方式に応じて実験により求められる値に設定される請求項１記載の方法。
  6. 前記第１値は第４値と同じである請求項５記載の方法。
  7. 情報を２つの変調方式のうちいずれか一つで変調して伝送する通信システムで、前記情報の初期伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用が可能のウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロット数により定義される第１ＭＰＲの値が第１値より小さいときに前記変調方式のうち低い次数の変調方式で前記情報を変調し、前記第１ＭＰＲの値が前記第１値より大きくまたは同じときに前記変調方式のうち高い次数の変調方式で前記情報を変調して伝送した後、前記情報の再伝送時に前記変調方式のうちの一つを決定する方法において、
    前記再伝送時にエンコーダパケットのサイズ、使用可能なウォルシュ符号の数、及びサブパケット内のスロット数により定義される第２ＭＰＲの値を計算する過程と、
    前記第２ＭＰＲの値が前記第１値より大きな第２値より小さくまたは同じときに前記変調方式のうち低い変調方式に決定する過程と、
    前記第２ＭＰＲの値が前記第２値より大きいとき、前記変調方式のうち高い次数の変調方式に決定する過程とを含むことを特徴とする方法。
  8. 前記第１値は１.５で、前記第２値は２.５である請求項７記載の方法。
  9. 前記変調方式はＱＰＳＫ方式と１６ＱＡＭ方式である請求項７記載の方法。
  10. 第１値及び第２値が実験により設定される請求項７記載の方法。
  11. 情報を少なくとも３つの変調方式のうちいずれか一つに変調して伝送する通信システムで、前記情報を前記３つの変調方式のうちの一つの方式により初期伝送した後、再伝送の要求時に前記情報を前記３つの変調方式のうちいずれか一つの方式により再伝送するための装置において、
    相互に異なる変調方式を使用する複数の変調器と、
    下記の表１に記載のアルゴリズムを遂行してそれぞれの伝送時に使用する変調方式を決定し、前記決定された変調方式による変調器選択信号を出力する変調選択器と、
    前記変調選択器からの前記選択信号により入力されるデータを前記変調器のうち特定の一つの変調器に出力する逆多重化器とを含むことを特徴とする装置。
    Figure 0003926332
     ここで、ＴＨＬ、ＴＨＨ、ＴＨＥは実験結果による所定基準値で、ＭＰＲkはｋ番目の伝送におけるエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の個数、及びサブパケットのスロット個数により計算された現在の周波数帯域効率度で、ＭＰＲｅは同一の情報に対して現在以前の伝送からの伝送された変調シンボルすべてを考慮した等価周波数帯域効率度である。
  12. 前記ＴＨＬは２.０で、前記ＴＨＨは３.０で、前記ＴＨＥは１.５である請求項１１記載の装置。
  13. 情報を２つの変調方式のうちの一つに変調して伝送する通信システムで、前記情報を前記２つの変調方式のうちの一つの方式により初期伝送後に再伝送の要求時、前記情報を前記２つの変調方式のうちのいずれの方式により再伝送するための装置において、
    相互に異なる変調方式を使用する複数の変調器と、
    下記の表２に記載のアルゴリズムを遂行してそれぞれの伝送時に使用する変調方式を決定し、前記決定された変調方式による変調器選択信号を出力する変調選択器と、
    前記変調選択器からの前記選択信号により入力されるデータを前記変調器のうち一つの特定の変調器に出力する逆多重化器とを含むことを特徴とする装置。
    Figure 0003926332
     ここで、ＴＨＭは実験結果による所定の基準値で、ＭＰＲkはｋ番目の伝送でのエンコーダパケットのサイズ、使用が可能なウォルシュ符号の個数、及びサブパケットのスロット個数により計算された現在の周波数帯域効率度である。
  14. 前記基準値ＴＨＭは２.５である請求項１３記載の装置。
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