JP4700106B2 - Adaptive modulation method and communication apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)によるデータ伝送時の符号化方式および変調方式を適応的に選択決定するための適応変調方法に関するものであり、特に、サブキャリア毎の通信品質に基づいて、符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式を選択決定する場合の適応変調方法および当該適応変調方法を実現する通信装置に関するものである。 The present invention relates to an adaptive modulation method for adaptively selecting and determining an encoding scheme and a modulation scheme at the time of data transmission by orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), and in particular, for each subcarrier. The present invention relates to an adaptive modulation method in the case of selecting and determining a coding method and a modulation method for each subcarrier based on communication quality, and a communication apparatus that realizes the adaptive modulation method.
適応変調方式は、符号化方式(符号化率や誤り訂正符号の種類)と変調方式の組み合わせを、伝送路の状態に応じて選択使用する方式である。すなわち、伝送路の状態が、大きな雑音などにより劣悪な状態である場合には、なるべく誤り訂正能力の高い符号化方式と、誤り難い変調方式とを組み合わせて使用する。逆に、伝送路の状態が良好な場合には、付加する冗長ビット(誤り訂正ビット)数の少ない符号化方式と、多くのビットを一度に伝送できる多値数の多い変調方式とを組み合わせて使用する。このような適応変調方式の採用により、伝送路の状態に応じて、所望の通信品質(ビット誤り率や、パケット誤り率)を満足しつつ、なるべく高速なデータ伝送を実現することができる。たとえば、下記特許文献1では、OFDMを使用して通信を行う際の適応変調方式として、符号化方式や、変調方式などを、伝送路の状態に応じて選択使用する方式が開示されている。
The adaptive modulation scheme is a scheme that selectively uses a combination of a coding scheme (coding rate and type of error correction code) and a modulation scheme according to the state of the transmission path. That is, when the state of the transmission path is in a poor state due to a large noise or the like, a coding scheme having as high an error correction capability as possible and a modulation scheme that is difficult to error are used in combination. On the other hand, when the transmission path is in good condition, combine a coding method with a small number of redundant bits (error correction bits) and a modulation method with a large number of multiple values that can transmit many bits at once. use. By adopting such an adaptive modulation method, it is possible to realize data transmission as fast as possible while satisfying desired communication quality (bit error rate and packet error rate) according to the state of the transmission path. For example,
ここで、OFDMによるデータ伝送では、複数のサブキャリアを使用して、複数のデータを並列に伝送する。また、各サブキャリアには、それぞれ異なる変調方式を使用できるが、特許文献1に開示された従来技術や、OFDMを使用した無線LANなどでは、全てのサブキャリアで同一の変調方式を使用している。
Here, in data transmission by OFDM, a plurality of data are transmitted in parallel using a plurality of subcarriers. Each subcarrier can use a different modulation method. However, in the conventional technique disclosed in
一般に、マルチパス等の影響によって、伝送路の周波数特性はフラットではない。そして、減衰の大きな周波数は信号が通り難く(伝送誤りが発生し易く)、多値数の小さい変調方式しか使用できない。逆に、減衰の小さい周波数は信号が通り易く、多値数の大きい変調方式を使用できる。 Generally, the frequency characteristics of the transmission path are not flat due to the influence of multipath and the like. And, a signal with a large attenuation is difficult to pass through (transmission error is likely to occur), and only a modulation method with a small multi-value number can be used. On the other hand, a signal with low attenuation is easy to pass through, and a modulation system with a large multi-value number can be used.
上述したように、OFDMによるデータ伝送は、複数のサブキャリアにそれぞれデータを乗せて並列伝送するものである。そして、伝送路の周波数特性がフラットでない場合にも、信号の通り易さに応じた変調方式をサブキャリア毎に設定できることが知られている。 As described above, data transmission by OFDM is performed by transmitting data on a plurality of subcarriers in parallel. It is known that a modulation scheme corresponding to the ease of passing a signal can be set for each subcarrier even when the frequency characteristics of the transmission path are not flat.
しかしながら、従来は、全てのサブキャリアに同じ変調方式を設定してデータ伝送を行っていた。そのため、信号が最も通り難いサブキャリアを考慮して全サブキャリアの変調方式が選択され、効率的なデータ伝送を実現できていなかった。また、最適な品質(高伝送レートの通信)を得るための、符号化方式とサブキャリア毎の変調方式との設定方法(組み合わせの選択方法)が示されていなかった。 Conventionally, however, data transmission is performed by setting the same modulation scheme for all subcarriers. For this reason, the modulation scheme of all subcarriers is selected in consideration of the subcarrier where the signal hardly passes, and efficient data transmission cannot be realized. In addition, a setting method (combination selection method) between an encoding method and a modulation method for each subcarrier for obtaining optimum quality (communication at a high transmission rate) has not been shown.
さらに、OFDMを用いる通信に限らず、複数の周波数でデータを伝送する周波数分割(FDM:Frequency Division Multiplexing)ベースの通信システム,複数の時間でデータを伝送する時分割(TDM:Time Division Multiplexing)ベースの通信システム,複数の符号でデータを伝送する符号分割(CDM:Code Division Multiplexing)通信システム,複数の空間でデータを伝送する空間分割(SDM:Space Division Multiplexing)ベースの通信システムにおいても、OFDMにおけるサブキャリアを、それぞれ、周波数、時間、符号、空間と見なせば、同様の問題があった。すなわち、OFDMにおけるサブキャリア毎の信号の通り易さは、FDMベースの通信における各周波数での信号の通り易さと同じであり、TDMベースの通信における各時間スロットでの信号の通り易さと同じであり、CDMベースの通信における各符号で拡散された信号の通り易さと同じであり、SDMベースの通信における各空間での信号の通り易さと同じである。よって、OFDMと同様に、最適な品質を得るための、符号化方式と、周波数、時間、符号、空間に設定する変調方式との設定方法が示されていなかった。 Furthermore, not only communication using OFDM, but also a frequency division (FDM) based communication system that transmits data at multiple frequencies, a time division (TDM) base that transmits data at multiple times Communication systems, code division multiplexing (CDM) communication systems that transmit data using a plurality of codes, and space division multiplexing (SDM) -based communication systems that transmit data in a plurality of spaces. If subcarriers are regarded as frequency, time, code, and space, respectively, the same problem occurs. That is, the easiness of passing a signal for each subcarrier in OFDM is the same as the easiness of passing a signal at each frequency in FDM-based communication, and the same as the easiness of passing a signal in each time slot in TDM-based communication. Yes, it is the same as the signal passing through each code in the CDM-based communication, and the same as the signal passing through each space in the SDM-based communication. Therefore, as with OFDM, a setting method of an encoding method and a modulation method set in frequency, time, code, and space for obtaining optimum quality has not been shown.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、OFDMを用いる通信において、所望の通信品質を満足しつつ、高速なデータ伝送を実現できる適応変調方法およびこれを実現する通信装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and obtains an adaptive modulation method capable of realizing high-speed data transmission while satisfying desired communication quality in communication using OFDM, and a communication apparatus for realizing the same. With the goal.
またさらに、FDM、TDM、CDM、SDMを用いる通信において、所望の通信品質を満足しつつ、高速なデータ伝送を実現することのできる適応変調方法およびこれを実現する通信装置を得ることを目的とする。 Still another object of the present invention is to provide an adaptive modulation method capable of realizing high-speed data transmission while satisfying desired communication quality in communication using FDM, TDM, CDM, and SDM, and a communication apparatus that implements the method. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる適応変調方法は、直交周波数分割多重によるデータ伝送時の符号化方式および変調方式を伝送路の状態に応じて適応的に選択決定する場合の適応変調方法であって、たとえば、サブキャリア毎の変調方式を、予め規定されている変調方式の中から選択し、サブキャリア毎の変調方式の組み合わせ(変調方式パターン)を決定する変調方式パターン決定ステップと、送信データを符号化する際に使用する符号化方式を、予め規定されている符号化方式の中から選択する符号化方式選択ステップと、受信信号のサブキャリア毎のSIRに基づいて、前記決定した変調方式パターンおよび前記選択した符号化方式を使用したデータ伝送時の伝送速度および通信品質(伝送品質)を算出する伝送品質算出ステップと、を含み、さらに、前記変調方式パターン決定ステップ、前記符号化方式選択ステップおよび前記伝送品質算出ステップを繰り返し実行することにより、変調方式パターンと、符号化方式との全ての組み合わせについて前記伝送品質算出ステップを実行し、伝送品質算出結果の中で所望の通信品質を満たしつつ伝送速度が最大となる伝送品質が得られた際の変調方式パターンおよび符号化方式を、データ伝送時に使用する正式な変調方式パターンおよび符号化方式として選択決定することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the adaptive modulation method according to the present invention adaptively selects an encoding method and a modulation method at the time of data transmission by orthogonal frequency division multiplexing according to the state of the transmission path. An adaptive modulation method for determining, for example, selecting a modulation scheme for each subcarrier from a predefined modulation scheme and determining a combination of modulation schemes (modulation scheme pattern) for each subcarrier. A modulation scheme pattern determining step, a coding scheme selection step for selecting a coding scheme to be used when coding transmission data from a predetermined coding scheme, and an SIR for each subcarrier of the received signal Based on the above, the transmission rate and communication quality (transmission quality) at the time of data transmission using the determined modulation method pattern and the selected coding method are calculated. A transmission quality calculation step, and by repeatedly executing the modulation scheme pattern determination step, the encoding scheme selection step, and the transmission quality calculation step, all modulation scheme patterns and encoding schemes The transmission quality calculation step is executed for the combination, and the modulation scheme pattern and the coding scheme when the transmission quality that achieves the maximum transmission speed while satisfying the desired communication quality is obtained in the transmission quality calculation results are shown as data transmission. It is characterized in that it is selected and determined as a formal modulation scheme pattern and encoding scheme used sometimes.
本発明にかかる適応変調方法は、信号の受信品質に基づいて、最適な符号化方式と、サブキャリア毎の最適な変調方式との組み合わせを選択してデータ伝送を行うこととしたので、所望の通信品質を満足しつつ、上記従来技術を使用した場合よりも高速度でデータ伝送を行うことが可能となり、特に、周波数特性がフラットでない伝送路におけるデータ伝送時の伝送速度を高速化できる、という効果を奏する。 In the adaptive modulation method according to the present invention, data transmission is performed by selecting a combination of an optimal encoding scheme and an optimal modulation scheme for each subcarrier based on the reception quality of the signal. While satisfying communication quality, it is possible to perform data transmission at a higher speed than when using the above-described conventional technology, and in particular, it is possible to increase the transmission speed at the time of data transmission on a transmission path with non-flat frequency characteristics There is an effect.
1、2、2a 通信装置
11 符号化部
12 変調部
21 復調部
22 復号部
23、23a 判定部
31 比較部
32 しきい値設定部
33 選択部
34 符号化方式保持部
35 制御部1, 2,
以下に、本発明にかかる適応変調方法および通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of an adaptive modulation method and a communication apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の実施の形態1の構成例を示す図である。この通信システムは、通信装置1および通信装置2により構成される。また、通信装置1は、符号化部11およびOFDM変調部12を備え、通信装置2は、OFDM復調部21、復号部22および判定部23を備える。なお、判定部23は、送信条件選択手段、伝送品質算出手段、繰り返し処理制御手段および伝送条件決定手段として動作を行う。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a first embodiment of a communication system that implements an adaptive modulation method according to the present invention and a communication device that configures the communication system. This communication system includes a
また、図1では、通信装置1が通信装置2に対してデータを送信する様子を示している。そのため、通信装置1と2とは、それぞれ信号の送信処理部(符号化部11および変調部12に相当)、受信処理部(OFDM復調部21および復号部22に相当)のみを備える構成となっているが、実際には、双方ともに送信処理部と受信処理部とを備えており、通信装置2は、必要に応じて通信装置1へ信号を送信している。
Further, FIG. 1 illustrates a state in which the
通信装置1において、符号化部11は、通信相手先から予め通知されていた適応変調指示情報を構成する“符号化方式情報”が示す符号化方式で送信データを符号化する。OFDM変調部12は、通信相手先から予め通知されていた適応変調指示情報を構成する“サブキャリア毎の変調方式を示す情報”が示す変調方式で、符号化部11から受け取った符号化された送信データを変調して送信信号を生成する。生成された送信信号は、アンテナから伝送路を介して通信相手先である通信装置2へ送信される。
In the
通信装置2においては、OFDM復調部21が通信装置1からの受信信号を復調する。復号部22は、OFDM復調部21が受信信号を復調して得られた復調データに対して誤り訂正処理を実行し、その処理結果を受信データとして出力する。判定部23は、OFDM復調部21にて復調された受信信号(復調データ)に基づいて、データの送信元装置(通信装置1)が使用する符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式を決定し、当該決定結果を示す適応変調指示情報を生成する。具体的には、判定部23は、受信信号に基づいて推定した伝送路状態に応じて、伝送速度を最大化できるような符号化方式と、サブキャリア毎の変調方式とを選択する。これは、上述したように、伝送路の周波数特性がフラットでないため、周波数(サブキャリア)毎に最適な変調方式を選択し、これを最適な符号化方式と組み合わせて通信を行うための処理である。なお、生成された適応変調指示情報は、伝送路を介して通信装置1へ通知(送信)される。
In the
判定部23が上記適応変調指示情報を生成する動作(符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式を選択決定する動作)を図2に基づいて説明する。図2は、適応変調指示情報の生成動作を示すフローチャートである。判定部23は、OFDM復調部21が測定したサブキャリア毎のSIR(Signal to Interference Ratio)を受け取る(ステップS11)。
The operation of determining
次に、判定部23は、サブキャリア毎の変調方式を選択する(ステップS12)。たとえば、サブキャリア数が3,選択可能な変調方式がBPSKおよびQPSKの場合であれば、各サブキャリアの変調方式の組み合わせとして、図3に示した8パターンの中のいずれか一つを選択することとなる。なお、各サブキャリアの変調方式の組み合わせ(組み合わせパターン)を選択する際の条件は特に規定しない。したがって、たとえば、図3に示した組み合わせパターン番号の若番号順に選択してもよいし、選択可能な組み合わせパターンをランダムに選択してもよい。
Next, the
次に、判定部23は、符号化方式を選択する(ステップS13)。符号化方式は、たとえば、図4に示したような誤り訂正能力の異なる2種類の符号化方式の中から選択する。図4は、リードソロモン(RS)符号を使用する場合の例を示している。第1の符号化方式であるRS(255,239)は、239バイトの情報に対して16バイトの冗長バイトを付加した符号を生成する符号化方式を示す。また、第2の符号化方式であるRS(120,104)は、104バイトの情報に対して16バイトの冗長バイトを付加した符号を生成する符号化方式を示す。なお、符号化率は、RS(255,239)を使用した場合が約0.94(=239/255)であり、RS(120,104)を使用した場合が約0.87(=104/120)である。また、同じ変調方式を使用した場合の伝送速度は、RS(255,239)を使用した場合の方が高くなる。また、誤り訂正能力は、RS(120,104)を使用した場合の方が高くなる。
Next, the
なお、符号化方式を選択する際の条件は特に規定しない。したがって、たとえば、図4に示した符号化方式の若番号順に選択してもよいし、ランダムに選択してもよい。 Note that conditions for selecting an encoding method are not particularly specified. Therefore, for example, the selection may be made in the order of the lowest number of the encoding method shown in FIG. 4, or may be selected at random.
また、判定部23は、上記ステップS12における選択結果と上記ステップS13における選択結果を合わせて保持しておき(選択結果の組み合わせを保持しておき)、次回以降のステップS12およびS13の実行時には、それぞれの選択結果の組み合わせが、今回の選択結果の組み合わせと同じにならないように処理を行う。
In addition, the
次に、判定部23は、上記ステップS12およびS13における選択結果を使用して通信を行う場合の、伝送速度および通信品質を計算する(ステップS14)。たとえば、サブキャリア毎の変調方式の組み合わせとして図3に示した例のNo.1を選択し、符号化方式として図4に示した例のNo.1を選択した場合、伝送速度は、全サブキャリアの変調方式がBPSK,符号化率が0.94なので、1シンボル当たり2.82(=3*0.94)ビットとなる。また、サブキャリア毎の変調方式の組み合わせとして図3に示した例のNo.2を選択し、符号化方式として図4に示した例のNo.2を選択した場合、伝送速度は、サブキャリア#1の変調方式がQPSKで他はBPSK,符号化率が0.87なので、1シンボル当たり3.48(=4*0.87)ビットとなる。なお、bps(bits per second)などの単位で表される実際の伝送速度は、この値を1シンボルの時間長で除算する必要があるが、ここでは、伝送速度の大小比較ができればよいので、除算処理は必須ではない。
Next, the
通信品質の計算は、上記ステップS11で取得したサブキャリア毎のSIRを用いて計算する。通信品質は、誤り訂正後のビット誤り率(coded−BER:coded Bit Error Rate)、または、パケット誤り率(PER:Packet Error Rate)であるので、サブキャリア毎のSIRに基づいて計算ができる。具体的には、あるサブキャリアの誤り訂正前のBER(uncoded-BER)は、そのサブキャリアの変調方式およびSIRに基づいて計算できるため、判定部23は、全てのサブキャリアについてこのuncoded-BERを求めることにより、復号部22への入力信号のBERを計算する。また、誤り訂正は、使用する符号化方式によって訂正能力が決まっており、誤り訂正前のuncoded-BERに対する誤り訂正後のcoded-BER(=通信品質)が計算できる。なお、この例では通信品質としてcoded-BERを使用する場合を示したが、これに代えて、PERを使用してもよい。また、ここでは通信品質を計算により求める方法を示したが、計算するのではなく、予め、シミュレーションによりSIR対BER特性を求め、その結果を示した表を作成しておき、この表を参照するようにしてもよい。
The communication quality is calculated using the SIR for each subcarrier acquired in step S11. Since the communication quality is a bit error rate (coded-BER: coded bit error rate) or a packet error rate (PER) after error correction, the communication quality can be calculated based on the SIR for each subcarrier. Specifically, since BER (uncoded-BER) before error correction of a certain subcarrier can be calculated based on the modulation scheme and SIR of the subcarrier, the
次に、判定部23は、サブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との全ての組み合わせについての伝送速度計算および通信品質計算が終了したかどうかを判定する(ステップS15)。ステップS15において、未だ選択されていない(伝送速度計算および通信品質計算を計算していない)サブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせがある場合(ステップS15、No)、ステップS12へ戻り、未だ選択されていないサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせについて、同様の処理(ステップS12〜S14)を行う。全ての組み合わせについての伝送速度計算および通信品質計算が終了した場合(ステップS15、Yes)、ステップS16へ進む。
Next, the
最後に、判定部23は、ステップS14の処理結果として保持している伝送速度および通信品質の組み合わせを比較する。そして、保持している処理結果の中から、所望の通信品質(たとえば、通信システムが要求する通信品質)を満足しつつ、伝送速度が最大である組み合わせを選択する。最後に、当該選択結果に対応する(当該選択結果が得られた)、サブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせを、適応変調指示情報(データ伝送時に使用する組み合わせ)とする(ステップS16)。
Finally, the
図5は、図3に示した変調方式のいずれかおよび図4に示した符号化方式のいずれかを組み合わせて行うデータ伝送時において、サブキャリア番号#1、#2、#3の各サブキャリアのSIRがそれぞれ8dB、9dB、10dBの場合の上記ステップS14での計算結果の一例を示したものである。図5に示したような計算結果が得られた場合において、たとえば、所望の通信品質がcoded-BER=1E−6(1,000,000ビット当たり1ビットの誤りまで許容)であれば、この所望通信品質を満足する組み合わせは、No.1,5,9,11,13,15の6通り存在する。そして、この中で最も大きい伝送速度が得られる組み合わせは、No.15である。そのため、図5に示した計算結果が得られ、かつ所望通信品質がcoded-BER=1E−6の場合、判定部23は、ステップS16において、No.15の組み合わせを選択決定する。なお、通信品質を満足する組み合わせの中で、伝送速度が等しい複数の候補が存在する場合には、その中から通信品質が最も良好な組み合わせを選択決定する。
FIG. 5 shows subcarriers of
このように、本実施の形態においては、信号の受信品質に基づいて、最適な符号化方式と、サブキャリア毎の最適な変調方式との組み合わせを選択し、選択した組み合わせを使用してデータ伝送を行うこととした。これにより、所望の通信品質を満足しつつ、最も大きな伝送速度でデータ伝送を行うことが可能となり、特に、周波数特性がフラットでない伝送路におけるデータ伝送時の伝送速度を、従来よりも高速化できる。 As described above, in the present embodiment, based on the reception quality of a signal, a combination of an optimal encoding scheme and an optimal modulation scheme for each subcarrier is selected, and data transmission is performed using the selected combination. It was decided to do. This makes it possible to perform data transmission at the maximum transmission speed while satisfying the desired communication quality. In particular, the transmission speed at the time of data transmission on a transmission line with a non-flat frequency characteristic can be increased compared to the conventional one. .
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2の適応変調方法および通信装置について説明する。本実施の形態においては、実施の形態1で説明した処理を簡易化することにより、計算量を減らして回路規模を低減する適応変調方法について説明する。なお、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の構成は、上述した実施の形態1と同様であり、判定部23が行う適応変調指示情報の生成動作のみが異なる。そのため、本実施の形態においては、判定部23が行う適応変調指示情報生成動作を中心に説明する。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to the second embodiment will be described. In the present embodiment, an adaptive modulation method for reducing the amount of calculation and reducing the circuit scale by simplifying the processing described in the first embodiment will be described. The configuration of the communication system that implements the adaptive modulation method of the present embodiment and the configuration of the communication device that configures the communication system are the same as those of the first embodiment described above, and the generation operation of adaptive modulation instruction information performed by the
図6は、実施の形態2の通信装置2(判定部23)が行う適応変調指示情報の生成動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同様の処理については、同様のステップ番号を付して、その説明を省略する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of generating adaptive modulation instruction information performed by the communication device 2 (determination unit 23) according to the second embodiment. In addition, about the process similar to
判定部23は、ステップSS11、ステップS13の順番で処理を実行後、ステップS13で選択した符号化方式に対応するSIRしきい値を設定する(ステップS21)。また、このSIRしきい値は、その通信において満足すべき通信品質(所望の通信品質)に基づいて、選択可能な符号化方式毎に予め決定されており、判定部23は、その中から上記選択した符号化方式に対応するものを選択して設定する。
The
SIRしきい値設定動作の具体例を図7−1および7−2に基づいて説明する。図7−1および7−2は、誤り訂正実行前の受信信号品質(この例では、誤り訂正実行前のBERであるuncoded−BER)とSIRとの対応関係の一例を示す図である。更に詳しくは、図7−1は、符号化方式毎の、通信品質(誤り訂正後のBERであるcoded-BER)とuncoded-BERとの対応関係の一例を示す図である。この対応関係は、符号化方式毎の符号化率に基づいて算出できる。また、図7−2は、変調方式毎の、uncoded-BERとSIRとの関係例を示す図である。 A specific example of the SIR threshold setting operation will be described with reference to FIGS. 7-1 and 7-2. FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of a correspondence relationship between received signal quality before error correction execution (in this example, uncoded-BER which is a BER before error correction execution) and SIR. More specifically, FIG. 7-1 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between communication quality (coded-BER which is a BER after error correction) and uncoded-BER for each encoding method. This correspondence can be calculated based on the coding rate for each coding method. FIG. 7-2 is a diagram illustrating a relationship example between the uncoded-BER and the SIR for each modulation scheme.
たとえば、所望の通信品質がcoded-BER=1E−6の場合、これを満足するために、図7−1によれば、符号化方式#1使用時ならばuncoded-BER≦1E−4が成立する必要があり、符号化方式#2使用時ならばuncoded-BER≦1E−3が成立する必要がある。この図7−1に示した例は、符号化方式#2の誤り訂正能力が符号化方式#1の誤り訂正能力よりも高い場合についてのものである。また、図7−2によれば、所望の通信品質がcoded-BER=1E−6かつ符号化方式#1使用時ならばuncoded-BER≦1E−4が成立する必要があり、SIRがγ11以上でなければならない。同様に、変調方式#2使用時ならば、SIRがγ12以上でなければならない。この図7−2に示した例は、変調方式#2の方が大きなSIRを必要としており、伝送ビット数が多い変調方式の場合についてのものである。For example, when the desired communication quality is coded-BER = 1E-6, in order to satisfy this, according to FIG. 7A, when using
ここで、あるサブキャリアのSIRがγ11とγ12との間にあり、所望の通信品質がcoded-BER=1E−6の場合について考えると、そのサブキャリアで、変調方式#1は使用可能であるが、変調方式#2は使用できない。これに対して、SIRがγ12より大きければ、そのサブキャリアで変調方式#2が使用可能である。すなわち、γ12、γ12は、符号化方式#1に対するSIRしきい値である。同様に、γ21、γ22は、符号化方式#2に対するSIRしきい値である。Here, considering the case where the SIR of a certain subcarrier is between γ 11 and γ 12 and the desired communication quality is coded-BER = 1E-6,
以上より、ステップS13において符号化方式#1を選択した場合、判定部23は、変調方式#1を選択するためのSIRしきい値γ12および変調方式#2を選択するためのSIRしきい値γ12を設定する。また、ステップS13において符号化方式#2を選択した場合、判定部23は、変調方式#1を選択するためのSIRしきい値γ21および変調方式#2を選択するためのSIRしきい値γ22を設定する。Thus, if you select the
次に、判定部23は、ステップS21で設定したSIRしきい値と、ステップS11で取得したサブキャリア毎のSIRとを比較し、サブキャリア毎の変調方式を決定する(ステップS22)。具体的には、判定部23は、図7−1および7−2に基づいて、たとえば、変調方式の決定対象のサブキャリアのSIRがγ11とγ12との間であれば、このサブキャリアの変調方式を変調方式#1に決定する。なお、判定部23は、このような処理(変調方式の決定)を全サブキャリアについて行う。Next, the
次に、判定部23は、伝送速度を計算する(ステップS23)。なお、伝送速度の計算処理は、上述した実施の形態1のステップS14において行う伝送速度の計算処理と同様であり、上記ステップS13において選択した符号化方式の符号化率およびステップS22において決定した変調方式(サブキャリア毎の変調方式)を使用した場合の伝送速度を計算する。判定部23は、計算した伝送速度を保持しておく。
Next, the
次に、判定部23は、選択可能な全ての符号化方式に対する上記一連の処理(ステップS13,S21,S22,S23)を実行したかどうかを判定する(ステップS24)。未だ選択されていない(上記一連の処理を実行していない)符号化方式がある場合(ステップS24、No)、ステップS13へ戻り、残りの符号化方式について、同様の処理(ステップS13,S21,S22,S23,S24)を行う。全ての符号化方式について上記一連の処理が終了した場合(ステップS24、Yes)、ステップS16へ進む。
Next, the
最後に、判定部23は、上記ステップS23において最大の伝送速度が得られたサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせ、をデータ伝送時に使用する組み合わせとして選択決定する(ステップS16)。
Finally, the
このように、本実施の形態においては、信号の受信品質および受信品質のしきい値(たとえばSIRのしきい値)に基づいて、最適な符号化方式と、サブキャリア毎の最適な変調方式との組み合わせを選択し、選択した組み合わせを使用してデータ伝送を行うこととした。これにより、全ての組み合わせ(符号化方式と、サブキャリア毎の最適な変調方式との組み合わせ)を調査しないため、組み合わせの選択精度が実施の形態1よりも劣るが、計算量を少なく抑えて回路規模を低減しつつ、データ伝送時の伝送速度を、従来よりも高速化することができる。 As described above, in the present embodiment, based on the reception quality of a signal and the threshold value of the reception quality (for example, the threshold value of SIR), the optimum encoding method and the optimum modulation method for each subcarrier The combination was selected, and data transmission was performed using the selected combination. As a result, not all combinations (combination of encoding schemes and optimum modulation schemes for each subcarrier) are investigated, so that the selection accuracy of the combination is inferior to that of the first embodiment. While reducing the scale, the transmission speed at the time of data transmission can be made higher than before.
実施の形態3.
つづいて、実施の形態3の適応変調方法および通信装置について説明する。図8は、本発明にかかる適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の実施の形態3の構成例を示す図である。実施の形態3の通信システムは、通信装置1および通信装置2aにより構成される。なお、通信装置1は、上述した実施の形態1の通信装置1と同様である。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to
通信装置2aは、通信装置2が備える判定部23に代えて判定部23aを備えた構成となる。判定部23aは、送信条件選択手段、伝送品質算出手段、繰り返し処理制御手段および伝送条件決定手段としての動作を行う。また、判定部23aは、比較部31と、しきい値設定部32と、選択部33と、符号化方式保持部34と、制御部35と、を備える。なお、判定部23a以外の部分については実施の形態1と同じ構成であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。
The
本実施の形態においては、一旦決定した(使用中の)サブキャリア毎の変調方式と符号化方式とを調整する動作について説明する。本実施の形態では、伝送路状態の変動などにより通信品質が変化した場合であっても、適応的に変調方式と符号化方式を調整(再選択)できるようにして、伝送速度の高速化を実現している。なお、本実施の形態は、上述した実施の形態2と比較して、判定部23aが行う適応変調指示情報の生成動作(適応変調指示情報の更新動作)のみが異なる。ここでは、判定部23aの動作を中心に説明する。
In the present embodiment, an operation for adjusting a modulation scheme and a coding scheme for each subcarrier once determined (in use) will be described. In this embodiment, even if the communication quality changes due to fluctuations in the transmission path condition, the modulation scheme and the coding scheme can be adaptively adjusted (reselected) to increase the transmission speed. Realized. Note that this embodiment is different from the above-described second embodiment only in the adaptive modulation instruction information generation operation (adaptive modulation instruction information update operation) performed by the
伝送路状態は時間の経過とともに変動するので、一旦決定したサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式とが、時間の経過とともに所望の通信品質を満足しなくなるケースが発生し得る。一方、時間の経過とともに所望の通信品質より過剰によい通信品質となるケースも発生し得る。そのため、前者の場合には、伝送速度を減少させて所望の通信品質を満足させる必要がある。また、後者の場合には、効率的にデータを伝送するために、所望の通信品質を満足する範囲内で伝送速度を増加させる必要がある。これを実現するために、本実施の形態の通信装置2aが備える判定部23aは、図9に示した手順で、一旦決定したサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式とを調整する。図9は、判定部23aが、一旦決定したサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式とを調整する動作(適応変調指示情報を更新する動作)を示すフローチャートである。なお、実施の形態2と同様の処理については、同様のステップ番号を付して、その説明を省略する。
Since the transmission path state varies with the passage of time, there may occur a case where the modulation scheme and the encoding scheme for each subcarrier once determined do not satisfy the desired communication quality with the passage of time. On the other hand, there may be cases where communication quality becomes excessively better than desired communication quality over time. Therefore, in the former case, it is necessary to satisfy the desired communication quality by reducing the transmission rate. In the latter case, in order to transmit data efficiently, it is necessary to increase the transmission rate within a range that satisfies the desired communication quality. In order to realize this, the
なお、比較部31が変調方式パターン決定手段を構成し、また、しきい値設定部32および制御部35がSIRしきい値調整手段を構成する。また、制御部35が基準通信品質取得手段を構成し、選択部33、符号化方式保持部34および制御部35が符号化方式調整手段を構成する。
The
まず、判定部23aは、通信開始時に、実施の形態1または2において示したいずれかの適応変調指示情報の生成動作を実行して適応変調指示情報を生成する(サブキャリア毎の変調方式と、符号化方式とを決定する)。その後、判定部23aの制御部35は、復号部22が測定した通信品質を示す通信品質情報を取得する(ステップS31)。なお、復号部22が測定した通信品質は、一般的に行われているような、CRCの誤りを検出してPERを求める方法などにより測定されたものである。また、ここで取得した通信品質は、基準通信品質として次回ステップS31が実行されるまで保持しておく。
First, the
次に、判定部23aは、上記通信開始時の適応変調指示情報生成動作において設定したSIRしきい値(図6のステップS21参照)を調整する(ステップS32)。なお、既にSIRしきい値の調整を実行した後においてはこの限りではなく、前回調整して得られている最新のSIRしきい値を調整(再調整)する。
Next, the
ここで、ステップS32の動作を図10に基づいて詳細に説明する。図10は、SIRしきい値調整動作の詳細を示すフローチャートである。ステップS32において、判定部23aの制御部35は、上記ステップS31において取得した通信品質情報が示す通信品質(基準通信品質)が良好(所望の通信品質を満足している)かどうかを判定する(ステップS41)。なお、通信品質は、通信品質が良好か否かを判断するための通信品質判定しきい値に基づいて判断する。具体的には、制御部35は、通信品質が通信判定しきい値以上の場合は通信品質が良好、そうでない場合には通信品質が良好でないと判断する。通信品質が良好でない場合(ステップS41、No)、制御部35は、しきい値設定部32に対してSIRしきい値を調整するように指示を出し、しきい値設定部32は、使用中の(設定されている)SIRしきい値を規定の値だけ増加させた後のSIRしきい値(更新SIRしきい値)を再設定する(ステップS42)。なお、しきい値設定部32は、複数存在している変調方式毎のSIRしきい値すべてについて調整を行う。比較部31は、更新SIRしきい値とOFDM復調部21から受け取ったサブキャリア毎のSIRとに基づいて、上記実施の形態2のステップS22(図6参照)と同様の処理を実行し、サブキャリア毎の変調方式を決定する(ステップS43)。なお、決定したサブキャリア毎の変調方式は、通信装置1へ通知される。
Here, the operation of step S32 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart showing details of the SIR threshold value adjusting operation. In step S32, the control unit 35 of the
その後、制御部35は、上記決定したサブキャリア毎の変調方式を反映した状態での通信品質情報を復号部22から取得し、通信品質が良好であるかどうかを確認する(ステップS44)。
Thereafter, the control unit 35 acquires communication quality information in a state reflecting the determined modulation scheme for each subcarrier from the
通信品質が良好な場合(ステップS44、Yes)、ステップS33へ遷移する。これに対して、通信品質が良好でない場合(ステップS44、No)、ステップS42へ遷移してSIRしきい値を調整し(規定値だけ増加させ)、上記ステップS43を実行する。以下、ステップS44において通信品質が良好である(ステップS44、Yes)と判断するまで同様の処理(ステップS42〜S44)を繰り返し実行する。 When the communication quality is good (step S44, Yes), the process proceeds to step S33. On the other hand, when the communication quality is not good (step S44, No), the process proceeds to step S42 to adjust the SIR threshold value (increase by a specified value), and execute step S43. Thereafter, the same processing (steps S42 to S44) is repeatedly executed until it is determined in step S44 that the communication quality is good (step S44, Yes).
以上のステップS42〜S44の処理は、SIRしきい値を増加させると、16QAMや64QAMという多値数の大きい変調方式(雑音に弱い変調方式)が選択され難くなり、逆に、BPSKやQPSKなど、多値数の小さい変調方式(雑音に強い変調方式)が選択され易くなる、という特性に基づいて行うものである。すなわち、SIRしきい値を調整することで、雑音耐性を強くして通信品質をよくすることができる。なお、ステップS42におけるSIRしきい値の増加量は、小さくするほど細かい調整が可能で、大きくするほど、調整処理の実行回数が少なくなるが、本発明を適用するシステムの都合に応じて設定すればよい。 When the SIR threshold value is increased in the processes in steps S42 to S44 described above, it is difficult to select a modulation method having a large multi-value number such as 16QAM or 64QAM (a modulation method that is weak against noise). This is based on the characteristic that a modulation method having a small multi-value number (a modulation method resistant to noise) is easily selected. That is, by adjusting the SIR threshold value, it is possible to increase noise tolerance and improve communication quality. Note that the amount of increase in the SIR threshold value in step S42 can be finely adjusted as it is reduced, and the number of executions of the adjustment process decreases as the value increases. That's fine.
一方、上記ステップS41において、通信品質が良好であると判断した場合(ステップS41、Yes)、制御部35は、しきい値設定部32に対してSIRしきい値を調整するように指示を出し、しきい値設定部32は、使用中のSIRしきい値を規定の値だけ減少させた後のSIRしきい値(更新SIRしきい値)を再設定する(ステップS45)。なお、しきい値設定部32は、複数存在している変調方式毎のSIRしきい値すべてについて調整を行う。ただし、制御部35は、通信品質が良好であっても、それが上記通信品質判定しきい値に対して一定のマージンを加えた過剰品質判定しきい値未満である場合には、しきい値設定部32に対してSIRしきい値の調整指示を出さない。すなわち、SIRしきい値の調整を行わずにステップS32の処理を終了する。
On the other hand, when it is determined in step S41 that the communication quality is good (step S41, Yes), the control unit 35 instructs the
比較部31は、しきい値設定部32により再設定(調整)されたSIRしきい値とOFDM復調部21から受け取ったサブキャリア毎のSIRとに基づいて、上記実施の形態2のステップS22と同様の処理を実行してサブキャリア毎の変調方式を決定する(ステップS46)。なお、決定したサブキャリア毎の変調方式は、通信装置1へ通知される。
Based on the SIR threshold value reset (adjusted) by the threshold
その後、制御部35は、上記決定したサブキャリア毎の変調方式を反映した状態での通信品質情報を復号部22から取得し、取得した通信品質に基づいてSIRしきい値をさらに減少させることができるかどうか(さらに伝送速度を増加させることができる程度に通信品質が過剰に良好かどうか)を確認する(ステップS47)。すなわち、このステップS47では、通信品質が上記品質判定しきい値以上かつ上記過剰品質判定しきい値未満の範囲にあるかどうかを判断する。
Thereafter, the control unit 35 acquires communication quality information in a state in which the determined modulation scheme for each subcarrier is reflected from the
SIRしきい値をさらに減少させることができない場合(ステップS47、No)、ステップS33へ遷移する。これに対して、SIRしきい値をさらに減少させることができる場合(ステップS47、Yes)、ステップS45へ遷移してSIRしきい値を調整し(規定値だけ減少させ)、上記ステップS46を実行する。以下、ステップS47において、SIRしきい値をさらに減少させることができない(ステップS47、No)と判断するまで同様の処理(ステップS45〜S47)を繰り返し実行する。 When the SIR threshold value cannot be further decreased (No at Step S47), the process proceeds to Step S33. On the other hand, when the SIR threshold value can be further decreased (step S47, Yes), the process proceeds to step S45 to adjust the SIR threshold value (decrease by a specified value) and execute the above step S46. To do. Thereafter, in step S47, the same processing (steps S45 to S47) is repeatedly executed until it is determined that the SIR threshold value cannot be further decreased (No in step S47).
以上のステップS45〜S47の処理は、SIRしきい値を減少させると、16QAMや64QAMなど、多値数が大きく一度に多くのビットを伝送できる変調方式を選択し易くなる、という特性に基づいて行うものである。すなわち、SIRしきい値を調整することで、伝送速度を増加させることができる。 The processing of the above steps S45 to S47 is based on the characteristic that, when the SIR threshold value is decreased, it is easy to select a modulation method that can transmit a large number of bits at once, such as 16QAM and 64QAM. Is what you do. That is, the transmission rate can be increased by adjusting the SIR threshold.
図9の説明に戻り、ステップS23の処理に続いて、制御部35は、符号化方式の選択回数が規定回数に達したかどうかを確認する(ステップS33)。符号化方式の選択回数が規定回数に達している場合(ステップS33、Yes)、ステップS16へ遷移する。これに対して、符号化方式の選択回数が規定回数に達していない場合(ステップS33、No)、判定部23aは、使用中の符号化方式を調整する(ステップS34)。
Returning to the description of FIG. 9, following the process of step S <b> 23, the control unit 35 confirms whether or not the number of encoding scheme selections has reached a specified number (step S <b> 33). When the number of encoding scheme selections has reached the specified number (step S33, Yes), the process proceeds to step S16. On the other hand, when the number of encoding scheme selections has not reached the prescribed number (step S33, No), the
ここで、ステップS34の動作を図11に基づいて詳細に説明する。図11は、符号化方式調整動作を示すフローチャートである。ステップS34において、判定部23aの制御部35は、上記ステップS31において取得した通信品質情報が示す基準通信品質が良好(所望の通信品質を満足している)か否かを確認する(ステップS51)。
Here, the operation of step S34 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing the encoding method adjustment operation. In step S34, the control unit 35 of the
通信品質が良好でない場合(ステップS51、No)、制御部35は、選択部33に対して符号化方式を調整するように指示を出し、選択部33は、使用している符号化方式を、符号化方式保持部34に保持されている符号化方式の中から、より高い誤り訂正能力の符号化方式を選択し、以降この符号化方式を使用するように変更する(ステップS52)。これにより、符号化データに含まれる冗長ビット数を増加させて、雑音耐性を強くする。
When the communication quality is not good (step S51, No), the control unit 35 instructs the
一方、上記ステップS51において、通信品質が良好であると判断した場合(ステップS51、Yes)、制御部35は、選択部33に対して符号化方式を調整するように指示を出し、選択部33は、使用している符号化方式を、符号化方式保持部34に保持されている符号化方式の中から、より低い誤り訂正能力の符号化方式を選択し、以降この符号化方式を使用するように変更する(ステップS53)。これにより、符号化データに含まれる冗長ビット数を減少させて、伝送速度を増加させる。ただし、制御部35は、通信品質が良好であっても、それが上記通信品質判定しきい値に対して一定のマージンを加えた過剰品質判定しきい値未満である場合には、選択部33に対して符号化方式の調整指示を出さない。すなわち、符号化方式の調整を行わずにステップS34の処理を終了する。
On the other hand, when it is determined in step S51 that the communication quality is good (step S51, Yes), the control unit 35 instructs the
そして、ステップS34を実行後、ステップS31へ遷移し、上記一連の処理(ステップS31,S32,S23,S33)を再度実行する。以後、ステップS33において、符号化方式の選択回数が規定回数に達している(ステップS33、Yes)と判断するまで同様の処理(ステップS31,S32,S23,S33,S34)を継続する。ここで、符号化方式の変更を規定回数に制限しているのは、処理の実行回数を低減して、符号化方式とサブキャリア毎の変調方式との組み合わせを再設定できるまでの時間を短縮するためである。ただし、時間や回路規模に余裕があれば、全ての符号化方式を選択できるようにしてもよい。その場合には、より適切な符号化方式とサブキャリア毎の変調方式の選択が可能となる。 And after performing step S34, it changes to step S31 and performs a series of said processes (step S31, S32, S23, S33) again. Thereafter, the same processing (steps S31, S32, S23, S33, S34) is continued until it is determined in step S33 that the number of encoding scheme selections has reached the specified number (step S33, Yes). Here, the reason why the change of the coding method is limited to the specified number of times is to reduce the number of processing executions and shorten the time until the combination of the coding method and the modulation method for each subcarrier can be reset. It is to do. However, all coding methods may be selected if time and circuit scale are sufficient. In this case, it is possible to select a more appropriate encoding scheme and modulation scheme for each subcarrier.
最後に、制御部35は、上記ステップS23において算出して保持しておいた中で最大の伝送速度が得られたサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせ、を選択決定する(ステップS16)。ステップS16において選択決定した組み合わせが、使用中のサブキャリア毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせと異なる場合、選択決定した組み合わせは、通信装置1へ通知される。
Finally, the control unit 35 selects and determines the combination of the modulation method and the coding method for each subcarrier that has obtained the maximum transmission rate among the values calculated and retained in step S23 ( Step S16). When the combination selected and determined in step S16 is different from the combination of the modulation scheme for each subcarrier being used and the encoding scheme, the selected combination is notified to the
このように、本実施の形態においては、伝送路の時間変動を監視し、使用中の符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式が伝送路状態に対して最適なものではなくなった場合には、使用する符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式を適宜変更することとした。これにより、たとえば、通信品質を満足できなくなってしまった場合、通信品質が過剰によくなってしまった場合、などにおいても、その変化に追随して、所望の通信品質を満足しつつ、常に高速な伝送速度を実現することができる。 As described above, in this embodiment, the time variation of the transmission path is monitored, and when the encoding scheme in use and the modulation scheme for each subcarrier are not optimal for the transmission path state, The encoding method to be used and the modulation method for each subcarrier are appropriately changed. As a result, for example, when the communication quality cannot be satisfied or the communication quality becomes excessively good, the high speed is always achieved while following the change and satisfying the desired communication quality. High transmission speed can be realized.
実施の形態4.
つづいて、実施の形態4の適応変調方法および通信装置について説明する。本実施の形態は、実施の形態3で示した処理を簡易化することにより、計算量を減らして回路規模を低減したものである。なお、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の構成は、上述した実施の形態3と同様であり、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作のみが異なる。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to
図12は、実施の形態4の判定部23aが、適応変調指示情報を更新する動作を示すフローチャートである。本実施の形態の適応変調指示情報更新動作は、実施の形態3の適応変調指示情報更新動作(図9参照)と比較して符号化方式を調整しない点が異なる。具体的には、実施の形態3で示したステップS23、ステップS33およびS34の処理を削除し、実行しないようにしている。また、これに伴いステップS16に代えてステップS61を実行している。なお、ステップS61の処理は、サブキャリア毎の変調方式を決定する処理であるが、上述したように、ステップS32において、調整後のSIRしきい値を使用したサブキャリア毎の変調方式を決定済みであるため、それをそのまま調整後のサブキャリア毎の変調方式として採用する。その他の処理は、実施の形態3の適応変調指示情報更新動作(図9参照)の中の同一のステップ番号が付与されたものと同様である。
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation in which the
通信品質が悪くなったり、良くなり過ぎたりする理由は、上述のような伝送路の時間変動や、SIR測定の精度不足、通信装置内のOFDM復調を行う受信機(受信処理部)の精度など、種々の原因が関係する。よって、サブキャリア毎の変調方式を常に精度よく選択するのは一般的には難しい。そのため、本実施の形態においては、符号化方式の調整を行わないことして処理の簡易化を図るとともに、処理時間を短縮してサブキャリア毎の変調方式を頻繁に調整するようにしている。 The reason why the communication quality deteriorates or becomes too good is that the time variation of the transmission path as described above, the SIR measurement accuracy is insufficient, the accuracy of the receiver (reception processing unit) that performs OFDM demodulation in the communication device, etc. Various causes are involved. Therefore, it is generally difficult to always select a modulation method for each subcarrier with high accuracy. For this reason, in this embodiment, adjustment of the encoding method is not performed to simplify processing, and the processing time is shortened to frequently adjust the modulation method for each subcarrier.
このように、本実施の形態においては、一旦決定した符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式のうち、サブキャリア毎の変調方式のみに焦点を当て、高頻度に変調方式を調整することとした。これにより、伝送路の時間変動に対するサブキャリア毎の変調方式調整動作の追従性が向上し、より高精度にサブキャリア毎の変調方式を選択できる。 As described above, in the present embodiment, among the coding schemes and modulation schemes for each subcarrier once determined, only the modulation scheme for each subcarrier is focused and the modulation scheme is adjusted with high frequency. . Thereby, the followability of the modulation scheme adjustment operation for each subcarrier with respect to the time variation of the transmission path is improved, and the modulation scheme for each subcarrier can be selected with higher accuracy.
実施の形態5.
つづいて、実施の形態5の適応変調方法および通信装置について説明する。本実施の形態においては、実施の形態3で説明した処理を一部変更した適応変調方法について説明する。なお、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の構成は、上述した実施の形態3と同様であり、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作のみが異なる。そのため、本実施の形態においては、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作を中心に説明する。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to
図13は、実施の形態5の判定部23aが、サブキャリア毎の変調方式を変更する動作を示すフローチャートであり、実施の形態3において説明した図9のステップS32に代えて実行する動作(ステップS32bとする)を示している。なお、適応変調指示情報の更新動作におけるその他の処理(図9のステップS32以外の処理)は、実施の形態3と同様である。
FIG. 13 is a flowchart showing the operation of changing the modulation scheme for each subcarrier by the
図13に示した動作は、上記図10に示した動作(実施の形態3におけるSIRしきい値調整動作)に対して、ステップS42とS43との間にステップS71を追加し、ステップS45とS46との間にステップS72を追加したものである。なお、他の部分は図10に示した動作と同様である。 In the operation shown in FIG. 13, step S71 is added between steps S42 and S43 with respect to the operation shown in FIG. 10 (SIR threshold adjustment operation in the third embodiment), and steps S45 and S46 are performed. Step S72 is added between the two. The other parts are the same as those shown in FIG.
ステップS71およびステップS72においては、同じ処理を実行する。具体的には、ステップS42およびS45において、同じ調整量で一律に調整された、変調方式毎に複数存在するそれぞれのSIRしきい値を、さらに、変調方式毎に異なるオフセット値を付加して再調整する。このオフセット値を付加する理由について以下に述べる。 In step S71 and step S72, the same processing is executed. Specifically, in steps S42 and S45, each SIR threshold value that is uniformly adjusted with the same adjustment amount is added to each of the modulation schemes, and a different offset value is added for each modulation scheme. adjust. The reason for adding this offset value will be described below.
BPSKやQPSKのように、多値数の小さい変調方式は、一般的に雑音や、装置の不完全性による信号揺らぎ(位相変動)など、外乱に対して強く、劣化が小さい傾向がある。これに対して、16QAMや64QAMのように、多値数の大きい変調方式は、一般に、外乱に対して弱い。すなわち、同じ程度の信号揺らぎがあった場合には、BPSKやQPSKに比べて、16QAMや64QAMでは、所要SIRが大きく増加する。たとえば、実施の形態2の説明で使用した図7−2において、γ11が1dB大きく必要となる状態では、γ12は、2dB必要となる、などである(数値については、あくまでも一例である)。そのため、本実施の形態においては、変調方式毎に異なるオフセットを付加するようにして、変調多値数によって通信品質の劣化量が異なるという現象を回避することとした。すなわち、多値数の大きな変調方式ほど大きなオフセット値を付加するようにすることで、外乱による影響を回避することとした。A modulation method having a small multi-value number, such as BPSK and QPSK, generally has a tendency to be resistant to disturbances such as noise and signal fluctuation (phase fluctuation) due to imperfection of the apparatus, and to have little deterioration. On the other hand, a modulation method having a large multi-value number, such as 16QAM and 64QAM, is generally weak against disturbance. That is, when there is a signal fluctuation of the same degree, the required SIR greatly increases in 16 QAM and 64 QAM compared to BPSK and QPSK. For example, in FIG. 7-2 used in the description of the second embodiment, in a state where γ 11 is required to be 1 dB larger, γ 12 is required to be 2 dB (the numerical value is merely an example). . For this reason, in the present embodiment, a different offset is added for each modulation scheme to avoid the phenomenon that the amount of degradation in communication quality differs depending on the number of modulation levels. That is, the influence of disturbance is avoided by adding a larger offset value to a modulation scheme having a larger multi-value number.
このように、本実施の形態においては、サブキャリア毎の変調方式調整動作において使用するSIRしきい値に対して、それぞれに対応する変調方式に応じたオフセットを与えることとした。これにより、変調方式毎に異なる調整量でSIRしきい値を調整することができ、装置の不完全性による信号揺らぎのような外乱がある場合においても、精度の高いサブキャリア毎の変調方式選択が可能となる。 As described above, in the present embodiment, an offset corresponding to the modulation scheme corresponding to each of the SIR threshold values used in the modulation scheme adjustment operation for each subcarrier is given. As a result, the SIR threshold can be adjusted with a different adjustment amount for each modulation method, and even when there is a disturbance such as signal fluctuation due to incompleteness of the device, the modulation method can be selected with high accuracy for each subcarrier. Is possible.
実施の形態6.
つづいて、実施の形態6の適応変調方法および通信装置について説明する。本実施の形態においては、実施の形態3で説明した処理を一部変更した適応変調方法について説明する。なお、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の構成は、上述した実施の形態3と同様であり、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作のみが異なる。そのため、本実施の形態においては、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作を中心に説明する。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to
図14は、実施の形態6の判定部23aが、サブキャリア毎の変調方式を変更する動作を示すフローチャートであり、実施の形態3において説明した図9のステップS32に代えて実行する動作(ステップS32cとする)を示している。なお、適応変調指示情報の更新動作におけるその他の処理(図9のステップS32以外の処理)は、実施の形態3と同様である。
FIG. 14 is a flowchart showing an operation in which the
図14に示した処理は、上記図10に示した動作(実施の形態3におけるSIRしきい値調整動作)に対して、ステップS41とS42との間にステップS81を追加し、ステップS41とS45との間にステップS82を追加したものである。なお、他の部分は図10に示した動作と同様である。 The process shown in FIG. 14 adds step S81 between steps S41 and S42 to the operation shown in FIG. 10 (SIR threshold value adjusting operation in the third embodiment), and steps S41 and S45. Step S82 is added between the two. The other parts are the same as those shown in FIG.
ステップS81およびステップS82における処理は、同じものであり、しきい値の調整量(増減量)を制限するための処理である。具体的には、SIRしきい値を増加/減少させる処理(ステップS42/S45)を実行するにあたり、それまでステップS32cにおいて増加/減少させたSIRしきい値の累積調整量に対して今回の調整量を加算した場合に、累積調整量が規定の範囲内に収まるかどうかを確認する(ステップS81/S82)。累積調整量に対して今回の調整量を加算した結果が規定範囲内であれば(ステップS81、Yes/S82、Yes)、SIRしきい値を増加/減少させる(ステップS43/S45)。これに対して、累積調整量に対して今回の調整量を加算した結果が規定範囲内でなければ(ステップS81、No/S82、No)、ステップS32cの処理を終了する。 The processing in step S81 and step S82 is the same, and is processing for limiting the threshold adjustment amount (increase / decrease amount). Specifically, in executing the process of increasing / decreasing the SIR threshold (steps S42 / S45), the current adjustment is made with respect to the cumulative adjustment amount of the SIR threshold that has been increased / decreased in step S32c so far. When the amounts are added, it is confirmed whether or not the cumulative adjustment amount falls within a specified range (steps S81 / S82). If the result of adding the current adjustment amount to the cumulative adjustment amount is within the specified range (step S81, Yes / S82, Yes), the SIR threshold value is increased / decreased (step S43 / S45). On the other hand, if the result of adding the current adjustment amount to the cumulative adjustment amount is not within the specified range (step S81, No / S82, No), the process of step S32c ends.
上述したような累積調整量を参照しながらSIRしきい値の調整を行う理由について説明する。たとえば、SIRしきい値を増加すればするほど、多値数の小さい変調方式が選択され易くなるが、極端に増加した場合、伝送速度が極端に低下してしまい、伝送効率が悪くなる。また、SIRしきい値を減少すればするほど、多値数の大きい変調方式が選択され易くなるが、伝送路の時間変化に対して弱くなり、通信が不安定になる。このように、一定範囲を超えて調整をした場合には、SIRしきい値を調整した効果が殆ど見られず、計算量が多くなるなど、かえって別の問題が生じる恐れがあるため、本実施の形態においては、調整量が一定の範囲内に収まるようにしている。 The reason why the SIR threshold value is adjusted with reference to the cumulative adjustment amount as described above will be described. For example, the more the SIR threshold value is increased, the easier it is to select a modulation method having a small multi-value number. However, when the SIR threshold value is extremely increased, the transmission speed is extremely reduced, and the transmission efficiency is deteriorated. Further, as the SIR threshold value is decreased, a modulation system having a large multi-value number is easily selected, but becomes weak against a time change of the transmission path and communication becomes unstable. In this way, when the adjustment exceeds a certain range, the effect of adjusting the SIR threshold is hardly seen, and there is a possibility that another problem such as an increase in calculation amount may occur. In this embodiment, the adjustment amount is set within a certain range.
このように本実施の形態においては、サブキャリア毎の変調方式調整動作において使用するSIRしきい値の調整を一定の範囲内においてのみ行うこととした。これにより、伝送路状態の変動に対してサブキャリア毎の変調方式を過度に調整することが無くなり、安定して通信を実現できる。 As described above, in this embodiment, the adjustment of the SIR threshold used in the modulation scheme adjustment operation for each subcarrier is performed only within a certain range. As a result, the modulation scheme for each subcarrier is not excessively adjusted with respect to fluctuations in the transmission path state, and stable communication can be realized.
実施の形態7.
つづいて、実施の形態7の適応変調方法および通信装置について説明する。本実施の形態は、実施の形態3で示した処理を簡易化することにより、計算量を減らして回路規模を低減したものである。なお、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の構成は、上述した実施の形態3と同様であり、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作のみが異なる。そのため、本実施の形態においては、判定部23aが行う適応変調指示情報の更新動作を中心に説明する。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to
図15は、実施の形態7の判定部23aが、適応変調指示情報を更新する動作を示すフローチャートである。本実施の形態の適応変調指示情報更新動作は、実施の形態3の適応変調指示情報更新動作(図9参照)と比較して、サブキャリア毎の変調方式を調整しない点が異なる。具体的には、実施の形態3で示したステップS32の処理を削除し、実行しないようにしている。また、これに伴いステップS16に代えてステップS91を実行している。なお、ステップS91の処理は、符号化方式を決定する処理であり、ステップS23において最大の伝送速度が得られた符号化方式を、調整後の符号化方式として選択決定するものである。その他の処理は、実施の形態3の適応変調指示情報更新動作(図9参照)の中の同一のステップ番号が付与されたものと同様である。
FIG. 15 is a flowchart illustrating an operation in which the
サブキャリア数が多い場合や、変調方式の候補が多い場合には、サブキャリア毎の変調方式を決定するために要する時間が長くなる。そのため、本実施に形態においては、そのような場合にサブキャリア毎の変調方式の調整を行わないこととして処理の簡略化を図るとともに、処理時間を短縮して符号化方式を頻繁に調整するようにしている。 When the number of subcarriers is large or there are many modulation scheme candidates, the time required to determine the modulation scheme for each subcarrier becomes long. Therefore, in this embodiment, in such a case, the adjustment of the modulation scheme for each subcarrier is not performed, so that the processing is simplified and the processing time is shortened so that the encoding scheme is frequently adjusted. I have to.
このように、本実施の形態においては、一旦決定した符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式のうち、符号化方式のみに焦点を当て、伝送路の時間変動に対してより高頻度に符号化方式を変更することとした。これにより、伝送路の時間変動に対する符号化方式調整動作の追従性が向上し、より高精度にサブキャリア毎の符号化方式を選択できる。 As described above, in the present embodiment, out of the encoding schemes and modulation schemes for each subcarrier that have been determined, only the encoding scheme is focused, and the encoding is performed more frequently with respect to the time variation of the transmission path. It was decided to change the method. As a result, the followability of the encoding method adjustment operation with respect to the time variation of the transmission path is improved, and the encoding method for each subcarrier can be selected with higher accuracy.
実施の形態8.
つづいて、実施の形態8の適応変調方法および通信装置について説明する。本実施の形態は、上述した実施の形態において、サブキャリア毎に変調方式を選択(決定)していた処理を、近隣の複数のサブキャリア毎にまとめて行うこととしたものである。そのため、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムおよび通信システムを構成する通信装置の構成は、上述した実施の形態1または3のいずれかと同様である。
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to
図16−1および図16−2は、実施の形態8の適応変調方法を説明するための図である。図16−1は、伝送路の周波数特性(振幅特性)の一例であり、縦軸に示した振幅特性の値の大きさに比例して信号が通り易くなることを示している。図16−2は、図16−1に示した振幅特性の伝送路を通って受信されたOFDM信号の受信レベルの一例である。受信レベルは、伝送路の振幅特性の大きさに比例し、受信レベルが大きいサブキャリアほど信号が通り易く、一度に多くのビットを送信できる多値数の大きい変調方式を使用できる。一方、受信レベルが小さいサブキャリアでは、多値数の小さい変調方式しか使用できず、一度に少ないビットしか送信できない。 FIGS. 16A and 16B are diagrams for explaining the adaptive modulation method according to the eighth embodiment. FIG. 16A is an example of the frequency characteristic (amplitude characteristic) of the transmission line, and shows that the signal easily passes in proportion to the magnitude of the value of the amplitude characteristic indicated on the vertical axis. FIG. 16B is an example of the reception level of the OFDM signal received through the transmission path having the amplitude characteristics shown in FIG. The reception level is proportional to the magnitude of the amplitude characteristic of the transmission path, and a subcarrier with a higher reception level can easily pass a signal, and a modulation system having a large multi-value number that can transmit many bits at a time can be used. On the other hand, a subcarrier with a low reception level can use only a modulation method with a small multi-level number, and can transmit only a few bits at a time.
ここで、伝送路の周波数特性は、反射波(マルチパス波)などの影響によって決まり、マルチパス波の遅延時間(最初に到来する信号と、反射により遅延して到来する信号との時間差)がさほど大きくなければ、周波数特性のうねり(山、谷の数)は比較的少ない。そして、この場合には、図16−2に示した例のように、近隣のサブキャリアではその信号の通り易さ(受信レベル)は、ほとんど同じになる。そのため、仮に、上述した実施の形態のようにサブキャリア毎に変調方式を選択するような処理を実行しても、結果的に近隣のサブキャリアでは同一の変調方式を使用することになる可能性が高く、無駄に計算量が多くなってしまう。 Here, the frequency characteristics of the transmission path are determined by the influence of the reflected wave (multipath wave), and the delay time of the multipath wave (the time difference between the signal that arrives first and the signal that arrives after being delayed by reflection) If it is not so large, the frequency characteristic undulation (the number of peaks and valleys) is relatively small. In this case, as in the example shown in FIG. 16-2, the ease of passing the signal (reception level) is almost the same in the neighboring subcarriers. Therefore, even if processing such as selecting the modulation scheme for each subcarrier as in the above-described embodiment is executed, there is a possibility that the same modulation scheme will be used in neighboring subcarriers as a result. Is expensive and unnecessarily increases the amount of calculation.
このような理由により、本実施の形態においては、変調方式をサブキャリア毎に設定するのではなく、複数のサブキャリアをまとめて、その複数のサブキャリアのまとまり(サブキャリア群)に対して、同一の変調方式を設定する。たとえば、サブキャリア数が100波ある場合に、2波ずつをまとめてサブキャリア群とすると、変調方式を設定する対象の数(上述した実施の形態におけるサブキャリア数に相当)が1/2となり、サブキャリア毎に変調方式を設定する場合の手間(上述した実施の形態におけるサブキャリア毎に変調方式を設定する処理)を1/2とすることができる。 For this reason, in this embodiment, the modulation scheme is not set for each subcarrier, but a plurality of subcarriers are grouped together and the subcarriers are grouped (subcarrier group). Set the same modulation method. For example, if the number of subcarriers is 100, and if two waves are combined into a subcarrier group, the number of targets for setting modulation schemes (corresponding to the number of subcarriers in the above-described embodiment) is halved. Therefore, the time and labor for setting the modulation scheme for each subcarrier (processing for setting the modulation scheme for each subcarrier in the above-described embodiment) can be halved.
なお、上述した変調方式を近隣のサブキャリア(サブキャリア群)毎に設定する動作は、実施の形態1〜6に対して適用可能である。 In addition, the operation | movement which sets the modulation system mentioned above for every adjacent subcarrier (subcarrier group) is applicable with respect to Embodiment 1-6.
このように、本実施の形態においては、上述した実施の形態1〜6においてサブキャリア毎に個別に実行していた変調方式の設定処理を、近隣の複数のサブキャリアからなるサブキャリア群毎に実行することとした。これにより、変調方式の設定に要する処理時間や回路規模を低減できる。 As described above, in the present embodiment, the modulation scheme setting processing, which has been individually executed for each subcarrier in the above-described first to sixth embodiments, is performed for each subcarrier group including a plurality of neighboring subcarriers. I decided to do it. Thereby, the processing time and circuit scale required for setting the modulation method can be reduced.
実施の形態9.
つづいて、実施の形態9の適応変調方法および通信装置について説明する。上述した実施の形態1〜8では、OFDMを使用した通信システムにおける適応変調方法について説明したが、本実施の形態においては、上述した適応変調方法を、OFDM以外の方式を使用した通信システムに適用する場合について説明する。そのため、本実施の形態の適応変調方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1または3のいずれかと同様であり、使用する多重化方式のみが異なる。Embodiment 9 FIG.
Next, the adaptive modulation method and communication apparatus according to Embodiment 9 will be described. In
図17−1〜17−5は、実施の形態9適応変調方法を説明するための図である。図17−1〜17−3は、それぞれ、OFDM信号のスペクトルの一例、FDM信号のスペクトルの一例、CDM信号のスペクトルの一例を示したものである。また、図17−4は、TDM信号の時間波形の一例を模擬的に示したものであり、図17−5は、SDMを行う通信システムの構成例を示したものである。上述したように、実施の形態1〜8は、図17−1に示したようなOFDM信号をベースとした発明であり、この方式の場合は、複数のサブキャリアを使ってデータを並列伝送する。
FIGS. 17-1 to 17-5 are diagrams for explaining the adaptive modulation method according to the ninth embodiment. 17A to 17C illustrate an example of the spectrum of the OFDM signal, an example of the spectrum of the FDM signal, and an example of the spectrum of the CDM signal, respectively. FIG. 17-4 schematically shows an example of a time waveform of a TDM signal, and FIG. 17-5 shows a configuration example of a communication system that performs SDM. As described above,
これに対して、図17−2に示したようなFDM信号を使用した通信システムの場合、複数の周波数(周波数帯の異なるキャリア)を使用してデータを並列伝送し、かつ、キャリア毎に変調方式を設定するのであれば、FDM信号における周波数は、OFDM信号におけるサブキャリアと同様に扱える。すなわち、FDM信号を使用した通信システムに対して実施の形態1〜8に示した適応変調方法を適用可能である。
On the other hand, in the case of a communication system using an FDM signal as shown in FIG. 17-2, data is transmitted in parallel using a plurality of frequencies (carriers having different frequency bands) and modulated for each carrier. If the system is set, the frequency in the FDM signal can be handled in the same manner as the subcarrier in the OFDM signal. That is, the adaptive modulation method shown in
同様に、図17−3に示したようなCDM信号を使用した通信システムの場合、複数の符号(異なる符号により拡散されたキャリア)を使用してデータを並列伝送し、かつ、符号毎に変調方式を設定するのであれば、CDM信号における符号は、OFDM信号におけるサブキャリアと同様に扱える。すなわち、CDM信号を使用した通信システムに対して実施の形態1〜8に示した適応変調方法を適用可能である。
Similarly, in the case of a communication system using a CDM signal as shown in FIG. 17-3, data is transmitted in parallel using a plurality of codes (carriers spread by different codes) and modulated for each code. If the system is set, the code in the CDM signal can be handled in the same manner as the subcarrier in the OFDM signal. That is, the adaptive modulation method shown in
同様に、図17−4に示したようなTDM信号を使用した通信システムの場合、複数のタイムスロットを使用してデータを並列伝送し、かつ、タイムスロット毎に変調方式を設定するのであれば、TDM信号におけるタイムスロットは、OFDM信号におけるサブキャリアと同様に扱える。すなわち、CDM信号を使用した通信システムに対して実施の形態1〜8に示した適応変調方法を適用可能である。
Similarly, in the case of a communication system using a TDM signal as shown in FIG. 17-4, if data is transmitted in parallel using a plurality of time slots and a modulation method is set for each time slot. The time slot in the TDM signal can be handled in the same manner as the subcarrier in the OFDM signal. That is, the adaptive modulation method shown in
さらに、図17−5に示したようなSDMを行う通信システムの場合、複数の空間を使用して(複数の送信アンテナおよび受信アンテナを使用して)データを並列伝送し、かつ、空間(送信アンテナからの送信信号)毎に変調方式を設定するのであれば、SDMを行う通信システムにおける上記空間は、OFDM信号におけるサブキャリアと同様に扱える。すなわち、SDMを行う通信システムに対して実施の形態1〜8に示した適応変調方法を適用可能である。
Further, in the case of a communication system that performs SDM as shown in FIG. 17-5, data is transmitted in parallel using a plurality of spaces (using a plurality of transmission antennas and reception antennas), and space (transmission) is used. If the modulation scheme is set for each transmission signal from the antenna), the space in the communication system that performs SDM can be handled in the same manner as the subcarrier in the OFDM signal. That is, the adaptive modulation method shown in
たとえば、実施の形態1における図2に示した動作手順を、図18に示したような手順に変更することにより、本発明を上記いずれの通信システムに対しても適用できるようになる。具体的には、図2に示した動作手順において、サブキャリアを対象としている処理を、各通信システム(FDM、CDM、TDM、SDMのいずれかをベースとする通信システム)において使用する伝送チャネル(周波数,符号,タイムスロット,空間のいずれかを使用して多重化されたチャネル)を対象とするように変更する。 For example, by changing the operation procedure shown in FIG. 2 in the first embodiment to the procedure shown in FIG. 18, the present invention can be applied to any of the above communication systems. Specifically, in the operation procedure shown in FIG. 2, a transmission channel (transmission channel (communication system based on any one of FDM, CDM, TDM, and SDM) used for processing a subcarrier is used. The channel is multiplexed so that it is targeted using any one of frequency, code, time slot, and space.
このような変更を行うことで、受信側の通信装置は、以下に示した処理を実行して伝送チャネル毎の変調方式および符号化方式を選択決定することが可能となる。受信側の通信装置は、まず、伝送チャネル毎のSIRを測定し(ステップS111)、次に伝送チャネル毎の変調方式を選択し(ステップS112)、次に符号化方式を選択し(ステップS113)、次に伝送速度および通信品質を計算し(ステップS114)、ステップS112で選択した伝送方式毎の変調方式と、ステップS113で選択した符号化方式との全ての組み合わせについて上記ステップS114を実行したかどうかを確認後(ステップS115)、全ての組み合わせについてステップS114を実行したのであれば(ステップS115、Yes)、上記ステップS112およびS113の選択結果の組み合わせの中から所望の通信品質を満足しつつ、伝送速度が最大となる組み合わせに対応する伝送チャネル毎の変調方式と、符号化方式との組み合わせ、を選択決定する(ステップS116)。なお、ステップS115において、全ての組み合わせについてステップS114を実行していないと判断した場合は(ステップS115、No)、全ての組み合わせに対して上記処理を実行するまで、ステップS112〜S115の処理を繰り返し実行する。 By making such a change, the communication apparatus on the receiving side can perform the following processing to select and determine the modulation scheme and the coding scheme for each transmission channel. The communication device on the receiving side first measures the SIR for each transmission channel (step S111), then selects the modulation method for each transmission channel (step S112), and then selects the encoding method (step S113). Next, whether the transmission rate and communication quality are calculated (step S114), and step S114 has been executed for all combinations of the modulation method for each transmission method selected in step S112 and the coding method selected in step S113. After confirming whether or not (step S115), if step S114 has been executed for all combinations (step S115, Yes), while satisfying the desired communication quality from among the combinations of the selection results of steps S112 and S113, Modulation method for each transmission channel corresponding to the combination with the maximum transmission rate The combination of a coding scheme is selected determines (step S116). If it is determined in step S115 that step S114 has not been executed for all combinations (step S115, No), the processes in steps S112 to S115 are repeated until the above processing is executed for all combinations. Execute.
なお、実施の形態2〜8で示した動作手順を、OFDM信号を使用した通信システム以外の通信システムへ適用するには、各実施の形態の動作手順に対して、上述した、図2の動作手順に対する変更と同様の変更を行えばよい。
In addition, in order to apply the operation procedure shown in
このように、本実施の形態においては、上述した実施の形態1〜7で示した適応変調方法をOFDM以外で多重伝送を行う通信システムに対しても適用可能であることを示した。すなわち、OFDM以外で多重伝送を行う各通信システムの伝送チャネル(周波数,符号,タイムスロット,空間)を、OFDMを使用した通信システムにおけるサブキャリアと同様に扱い、実施の形態1〜8で示した動作を行うことにより、それぞれの通信システムにおいて、上述した各実施の形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, it has been shown that the adaptive modulation method described in the first to seventh embodiments can be applied to a communication system that performs multiplex transmission other than OFDM. That is, the transmission channels (frequency, code, time slot, space) of each communication system that performs multiplex transmission other than OFDM are handled in the same manner as subcarriers in a communication system using OFDM, and are shown in the first to eighth embodiments. By performing the operation, the same effects as those of the above-described embodiments can be obtained in each communication system.
以上のように、本発明にかかる適応変調方法は、たとえば、OFDMを使用した通信システムに有用であり、特に、サブキャリア毎の通信品質に基づいて、符号化方式およびサブキャリア毎の変調方式を適応的に選択決定して通信を行う通信装置の適応変調方法に適している。 As described above, the adaptive modulation method according to the present invention is useful for, for example, a communication system using OFDM. In particular, based on the communication quality for each subcarrier, the encoding method and the modulation method for each subcarrier are changed. This is suitable for an adaptive modulation method of a communication apparatus that performs communication by adaptively selecting and determining.
Claims (16)
使用中の符号化方式および変調方式を伝送路の状態変動に応じて適応的に選択変更するか否かを判断するための基準通信品質を取得する基準通信品質取得ステップと、
前記基準通信品質が所望の通信品質を満たしていない場合、サブキャリア毎の変調方式を選択してサブキャリア毎の変調方式の組み合わせ(変調方式パターン)を決定する処理において、変調方式を選択可能かどうか判断する際の比較対象として使用しているSIR(Signal to Interference Ratio)しきい値を規定の調整量だけ増加させ、一方、前記基準通信品質が所望の通信品質を満たしている場合には、当該SIRしきい値を規定の調整量だけ減少させるSIRしきい値調整ステップと、
前記SIRしきい値調整ステップにおいて、SIRしきい値を規定の調整量だけ増加または減少させた後のSIRしきい値およびサブキャリア毎のSIRに基づいて変調方式パターンを決定する変調パターン決定ステップと、
受信信号のサブキャリア毎のSIRに基づいて伝送速度を算出する伝送速度算出ステップと、
それまでに実行した符号化方式の調整処理実行回数(符号化方式調整回数)が規定回数に達していない場合、かつ前記基準通信品質が所望の通信品質を満たしていない場合、使用中の符号化方式よりも誤り訂正能力の高い符号化方式を使用するように符号化方式の調整処理を行い、一方、前記基準通信品質が所望の通信品質を満たしている場合には、使用中の符号化方式よりも誤り訂正能力の低い符号化方式を使用するように符号化方式を変更の調整処理を行う符号化方式調整ステップと、
を含み、
まず、通信品質が良好であると判断するための通信品質判定しきい値と通信品質が過剰に良好であると判断するための過剰品質判定しきい値との間の範囲に通信品質が収まるまで、前記SIRしきい値調整ステップおよび変調パターン決定ステップを繰り返し実行してSIRしきい値の調整を行い、次に、当該SIRしきい値調整を終了後、前記伝送速度算出ステップを実行して伝送速度を算出し、さらに、当該伝送速度算出ステップを実行後、前記符号化方式調整ステップを実行して符号化方式の調整を行い、またさらに、当該符号化方式調整ステップを実行後、前記符号化方式調整回数が規定回数に達するまで、前記基準通信品質取得ステップ、当該SIRしきい値の調整処理、当該伝送速度算出ステップおよび当該符号化方式調整ステップを繰り返し実行し、当該符号化方式調整回数が規定回数に達した場合には、当該伝送速度算出ステップにおいて算出した伝送速度が最大となった場合の符号化方式および変調方式パターンを、データ伝送時に使用する正式な符号化方式および変調方式パターンとして選択決定することを特徴とする適応変調方法。In data transmission by Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), an adaptive modulation method in the case of adaptively changing the coding scheme and modulation scheme in use according to the state variation of the transmission path,
A reference communication quality acquisition step of acquiring a reference communication quality for determining whether to adaptively select and change a coding scheme and a modulation scheme in use according to a state change of the transmission path;
If the reference communication quality does not satisfy the desired communication quality, is it possible to select the modulation method in the process of selecting the modulation method for each subcarrier and determining the modulation method combination (modulation method pattern) for each subcarrier? When the SIR (Signal to Interference Ratio) threshold value used as a comparison target in determining whether or not is increased by a predetermined adjustment amount, while the reference communication quality satisfies a desired communication quality, and S IR threshold adjustment step of Ru is decreased by the adjustment amount of defining the SIR threshold,
In the SIR threshold adjustment step, a modulation pattern determination step for determining a modulation scheme pattern based on the SIR threshold after increasing or decreasing the SIR threshold by a predetermined adjustment amount and the SIR for each subcarrier; ,
A transmission rate calculating step for calculating a transmission rate based on the SIR for each subcarrier of the received signal;
If the number of encoding method adjustment processing executions performed so far (the number of encoding method adjustments) has not reached the specified number, and if the reference communication quality does not satisfy the desired communication quality, encoding in use performs adjustment processing of the encoding scheme to use high coding scheme with error correction capability than method, whereas, if the reference communication quality that meets the desired communication quality, coding in use An encoding method adjustment step for performing adjustment processing for changing the encoding method so as to use an encoding method having a lower error correction capability than the method;
Including
First, until the communication quality falls within the range between the communication quality determination threshold for determining that the communication quality is good and the excessive quality determination threshold for determining that the communication quality is excessively good Then, the SIR threshold adjustment step and the modulation pattern determination step are repeatedly executed to adjust the SIR threshold, and after the SIR threshold adjustment is completed, the transmission rate calculation step is executed to perform transmission. After the transmission rate calculation step is performed, the encoding scheme adjustment step is performed to adjust the encoding scheme, and the encoding scheme adjustment step is performed, and then the encoding is performed. The reference communication quality acquisition step, the SIR threshold adjustment process, the transmission rate calculation step, and the encoding method adjustment step until the number of system adjustments reaches the specified number. When the number of adjustments of the encoding method reaches the specified number, the encoding method and modulation method pattern when the transmission rate calculated in the transmission rate calculation step is maximized are An adaptive modulation method characterized by selecting and determining as a formal encoding scheme and modulation scheme pattern used sometimes.
前記サブキャリアまたは前記サブキャリア群に代えて、前記伝送チャネルに対して伝送チャネル毎の変調方式および符号化方式の選択決定処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の適応変調方法。In a communication system using FDM (Frequency Division Multiplexing), CDM (Code Division Multiplexing), TDM (Time Division Multiplexing) or SDM (Space Division Multiplexing), the frequency, spreading code, time slot or An adaptive modulation method in the case of performing data transmission by assigning a different modulation method to each transmission channel divided by space,
Wherein instead of the sub-carrier or group of the sub-carrier adaptive modulation method according to claim 1, characterized in that executing the selected process of determining the modulation and coding scheme for each transmission channel to the transmission channel.
サブキャリア毎の変調方式の組み合わせ(変調方式パターン)と、送信データを符号化する際に使用する符号化方式との組み合わせ(伝送条件)を選択する伝送条件選択手段と、
前記伝送条件選択手段が選択した伝送条件を使用したデータ伝送時の伝送品質(通信品質および伝送速度、または伝送速度)を算出する伝送品質算出手段と、
前記伝送条件選択手段および前記伝送品質算出手段に対して、それ以前に選択した伝送条件を再度選択しない、という条件の下で伝送条件を再選択しながら、前記伝送品質を繰り返し算出するように、制御を行う繰り返し処理制御手段と、
前記伝送品質算出手段が、前記伝送条件選択手段が選択対象とする全ての伝送条件についての伝送品質を算出した場合、算出した伝送品質の中で、所望の通信品質を満足しつつ伝送速度が最大の伝送品質が得られた際の伝送条件を、データ伝送時に使用する正式な伝送条件として選択決定する伝送条件決定手段と、
を備え、
前記伝送条件選択手段は、
使用中の符号化方式および変調方式を伝送路の状態変動に応じて適応的に選択変更するか否かを判断するための基準通信品質を取得する基準通信品質取得手段と、
前記基準通信品質が所望の通信品質を満たしていない場合、サブキャリア毎の変調方式を選択して前記変調方式パターンを決定する処理において、変調方式を選択可能かどうか判断する際の比較対象として使用しているSIR(Signal to Interference Ratio)しきい値を規定の調整量だけ増加させて調整し、一方、当該取得した基準通信品質が所望の通信品質を満たしている場合には、当該SIRしきい値を規定の調整量だけ減少させて調整するSIRしきい値調整手段と、
前記SIRしきい値調整手段により調整されたSIRしきい値およびサブキャリア毎のSIRに基づいて変調方式パターンを決定する変調方式パターン決定手段と、
それまでに実行した符号化方式の調整処理実行回数(符号化方式調整回数)が規定回数に達していない場合、かつ前記基準通信品質が所望の通信品質を満たしていない場合、使用中の符号化方式よりも誤り訂正能力の高い符号化方式を使用するように符号化方式の調整を行い、一方、当該基準通信品質が所望の通信品質を満たしている場合には、使用中の符号化方式よりも誤り訂正能力の低い符号化方式を使用するように符号化方式を調整する符号化方式調整手段と、
を備え、
前記変調方式パターン決定手段により決定された変調方式パターンを使用した通信の品質が良好であると判断するための通信品質判定しきい値と、通信品質が過剰に良好であると判断するための過剰品質判定しきい値との間の範囲に通信品質が収まるまで、前記SIRしきい値調整手段および前記変調方式パターン決定手段が繰り返して処理を実行することを特徴とし、
さらに、
前記伝送品質算出手段は、前記伝送条件選択手段に含まれるSIRしきい値調整手段および前記変調方式パターン決定手段が行う繰り返し処理が終了後、受信信号のサブキャリア毎のSIRに基づいて、当該変調方式パターン決定手段が決定した変調方式パターンを使用したデータ伝送時の伝送速度を算出し、
前記繰り返し処理制御手段は、前記符号化方式調整手段が符号化方式を調整後、前記符号化方式調整回数が規定回数に達するまで、前記SIRしきい値調整手段および変調方式パターン決定手段による繰り返し処理と、当該符号化方式調整手段による符号化方式調整処理とを繰り返し実行するように制御を行い、
前記伝送条件決定手段は、前記符号化方式調整回数が規定回数に達した場合には、前記伝送品質算出手段の算出した伝送速度が最大となった場合の伝送条件を、データ伝送時に使用する正式な伝送条件として選択決定することを特徴とする通信装置。A communication device that adaptively selects and determines an encoding method and a modulation method in data transmission by orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) according to a state of a transmission line,
Transmission condition selection means for selecting a combination (transmission condition) of a combination of modulation schemes (modulation scheme pattern) for each subcarrier and a coding scheme used when encoding transmission data;
Transmission quality calculation means for calculating transmission quality (communication quality and transmission speed, or transmission speed) at the time of data transmission using the transmission condition selected by the transmission condition selection means;
For the transmission condition selection means and the transmission quality calculation means, the transmission quality is repeatedly calculated while reselecting the transmission conditions under the condition that the previously selected transmission condition is not selected again. Repetitive process control means for performing control,
When the transmission quality calculation means calculates the transmission quality for all transmission conditions to be selected by the transmission condition selection means, the transmission speed is maximized while satisfying the desired communication quality among the calculated transmission quality. Transmission condition determining means for selecting and determining the transmission condition when the transmission quality of the transmission quality is obtained as an official transmission condition used at the time of data transmission;
Equipped with a,
The transmission condition selection means includes
A reference communication quality acquisition means for acquiring a reference communication quality for determining whether or not to adaptively select and change a coding scheme and a modulation scheme in use according to a state change of a transmission path;
When the reference communication quality does not satisfy the desired communication quality, used as a comparison target when determining whether a modulation method can be selected in the process of selecting a modulation method for each subcarrier and determining the modulation method pattern The SIR (Signal to Interference Ratio) threshold value is adjusted by increasing it by a prescribed adjustment amount. On the other hand, if the acquired reference communication quality satisfies the desired communication quality, the SIR threshold is set. SIR threshold value adjusting means for reducing the value by a predetermined adjustment amount and adjusting the value;
Modulation scheme pattern determining means for determining a modulation scheme pattern based on the SIR threshold adjusted by the SIR threshold adjusting section and the SIR for each subcarrier;
If the number of encoding method adjustment processing executions performed so far (the number of encoding method adjustments) has not reached the specified number, and if the reference communication quality does not satisfy the desired communication quality, encoding in use Adjust the coding method to use a coding method with higher error correction capability than the coding method. On the other hand, if the reference communication quality meets the desired communication quality, the coding method in use Encoding method adjusting means for adjusting the encoding method to use an encoding method with low error correction capability,
With
A communication quality determination threshold value for determining that the communication quality using the modulation method pattern determined by the modulation method pattern determining means is good, and an excess value for determining that the communication quality is excessively good Until the communication quality falls within the range between the quality judgment threshold value, the SIR threshold value adjusting means and the modulation scheme pattern determining means repeatedly execute the processing,
further,
The transmission quality calculation means, after the repetition processing performed by the SIR threshold adjustment means and the modulation scheme pattern determination means included in the transmission condition selection means is completed, based on the SIR for each subcarrier of the received signal, Calculate the transmission rate during data transmission using the modulation method pattern determined by the method pattern determination means,
The iterative processing control means is configured to perform the iterative processing by the SIR threshold adjusting means and the modulation scheme pattern determining means until the coding scheme adjustment count reaches a specified count after the coding scheme adjustment section has adjusted the coding scheme. And control to repeatedly execute the encoding method adjustment processing by the encoding method adjustment means,
The transmission condition determining means, when the number of times of adjustment of the encoding method reaches a specified number of times, the transmission condition when the transmission rate calculated by the transmission quality calculating means is maximized is used for data transmission. A communication apparatus characterized in that it is selected and determined as an appropriate transmission condition .
前記伝送条件決定手段は、前記前記伝送条件選択手段におけるSIRしきい値繰り返し調整処理が終了した時点の変調方式パターンを、データ伝送時に使用する正式な変調方式パターンとして選択決定することを特徴とする請求項10に記載の通信装置。The transmission condition selection means executes only the reference communication quality acquisition process and the SIR threshold repetition adjustment process,
The transmission condition determining means selects and determines the modulation scheme pattern at the time when the SIR threshold repetitive adjustment processing in the transmission condition selection section is completed as a formal modulation scheme pattern used at the time of data transmission. The communication device according to claim 10 .
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