JP4925484B2 - 信号対雑音比推定方法、フィードバック情報転送調整方法並びにこれらを用いた適応型変調及びコーディング方法 - Google Patents

信号対雑音比推定方法、フィードバック情報転送調整方法並びにこれらを用いた適応型変調及びコーディング方法 Download PDF

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Description

本発明は、適応型変調及びコーディング方法に関するもので、具体的には、使用者の移動性を考慮した信号対雑音比推定方法、フィードバック情報転送調整方法並びにこれらを用いて改善された適応型変調及びコーディング方法とこのような方法を適用可能な送受信機に関する。
３世帯無線移動通信システムの標準に含まれた内容の一つが適応的変調及びコーディング方式（ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ（ＡＭＣ）ｓｃｈｅｍｅ）である。これに関する事項は、３ＧＰＰ ＴＲ ２５．８４８ Ｖ４．０．０（２００１〜０３）“３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ； Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＵＴＲＡ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ”（ａｖａｉｌａｂｌｅ ｏｎ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇ）を参照すれば良い。
ＡＭＣ方式は、チャネル状態に応じて変調及びコーディング方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ；ＭＣＳ）を動的に（ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ）変える方式である。一般的に、受信機がチャネル状態を観察して適切なＭＣＳを選択し、このＭＣＳを送信機側にフィードバックする。ＡＭＣ方式によれば、多重経路フェーディングや使用者の移動によるチャネル品質の変動をある程度補償することができる。
ＭＣＳを決定するのに使われる一般的な基準（ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）の一つは、チャネル品質を推定することである。チャネル品質を推定し、目標ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）制限の下に転送率を最大にできる最適ＭＣＳを選択する。一般的に、チャネル品質は信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）を多く使用する。ＳＮＲ推定に関する一例は、Ｄａｖｉｄ Ｒ． Ｐａｕｌｕｚｚｉ、Ｎｏｒｍａｎ Ｃ． Ｂｅａｕｌｉｅｕ、Ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＳＮＲ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ＡＷＧＮ ｃｈａｎｎｅｌ， ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｃｏｍｍ．， ｖｏｌ．４８， ｎｏ．１０， ｐｐ．１６８１−１６９１， Ｏｃｔ．２０００を参照すれば良い。
ＡＭＣ方式の効率を上げるためには正確なチャネル品質の推定と安定したフィードバックチャネル経路を必要とする。したがって、チャネル品質を正確に推定することが効率的なＡＭＣ方式のために必要である。
一般的に受信機と送信機間のチャネル情報には時間遅延が発生する。ところが、使用者の移動性が比較的大きいチャネル環境では、時間遅延によって現在受信機で推定したチャネル経路と以降送信機に送るチャネル経路とが異なってくることができる。例えば、使用者が現在は開けた空間にいるが、次の転送時には複雑な建物の間に進入することができる。
したがって、ＡＭＣ技法の性能を高めるには、使用者の移動性があるチャネル環境ではチャネル情報の時間遅延を補償する必要がある。
一方、一般的に、ＡＭＣをはじめとしてフィードバックを通じてシステムの性能を高める技法は、データ転送が行なわれる度に受信端からチャネル状態及び使用者の移動速度などのフィードバック情報を受け取る場合に最高の性能を発揮する。しかし、転送のたびに毎度フィードバック情報が転送されるとフィードバックチャネルに過負荷が発生するので、特に多重接続システムでチャネル資源を效果的に分配することができなくなる。
このような問題点を解決すべく、従来、チャネル状況を考慮せずにあらかじめ設定された周期にフィードバックを行なう方式が提案された。しかし、このような方式は、チャネルや使用者の移動速度が大きく変わらない状況においても、一定周期になるとフィードバック情報を計算して転送しなければならないので、受信端及びフィードバックチャネルに余分の負荷が発生する。また、かかる従来の方式は、チャネルや使用者の移動速度が大きく変わる状況においても一定周期にならないとフィードバック情報を受け取ることができず、以前のフィードバック情報を使用しなければならないため、システムの劣化が生じてしまう。
そこで、従来のフィードバック方式に比べて、送信端の転送量（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を維持しながらもフィードバックされる情報量を效果的に減らすための方案が要請されている現状にある。
本発明の各実施形態は、上述したような問題を解決するためのもので、使用者の移動性によるチャネル情報の時間遅延を考慮した信号対雑音比推定方法及びこれを用いた適応的変調及びコーディング方法を提供することにある。
また、通信システムで盲目的にフィードバック転送が行なわれるのを抑止し、一定の条件を満たす場合に限ってフィードバック転送が行なわれるようにすることによって、システム性能への周期影響を最小化しながらもフィードバックオーバーヘッドを減少させることを目的とする。
このような方法を用いて本発明では、使用者の移動性が存在する環境下で発生しうる性能劣化を補償し、改善された適応型変調及びコーディング方法を提供することを目的とする。
上述したような課題を解決するための本発明の一様態による、使用者移動性を考慮したチャネル環境で適応型変調及びコーディング（ＡＭＣ）を適用する方法は、順次に受信した第１シンボル及び第２シンボルをそれぞれ用いて第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータを測定する段階を含む。この時、前記第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータは、一つ以上の副搬送波を通じて受信した前記第１シンボル及び第２シンボルの副搬送波別信号対雑音比の平均値でありうる。
また、本実施形態は、このような第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータを用いて前記第１チャネルパラメータと前記第２チャネルパラメータ測定間の時間遅延を考慮したチャネル品質を推定する段階を含む。このように時間遅延を考慮したチャネル品質情報は、チャネル摂動変化をさらに考慮して推定されても良い。
また、本実施形態は、前記第１チャネルパラメータと前記第２チャネルパラメータの変化量が所定臨界値以上である場合、前記推定されたチャネル品質情報を転送する段階を含む。好ましくは、本実施形態は、前記変化量によって前記臨界値を調整する段階をさらに含むことができる。この時、前記臨界値の調整は、前記変化量が増加すると前記臨界値を増加させ、前記変化量が減少すると前記臨界値を減少させる方式で行なわれることができる。
一方、本発明の他の様態によれば信号対雑音比推定方法が提供される。前記信号対雑音比推定方法は、副搬送波による第１信号を受信して該副搬送波の第１チャネル情報を求め、前記第１チャネル情報を求めた後に、前記副搬送波による第２信号を受信して該副搬送波の第２チャネル情報を求める。前記第１チャネル情報と前記第２チャネル情報を用いて前記第１チャネル情報と前記第２チャネル情報間の時間遅延を考慮したチャネルの信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定する。
本発明のさらに他の様態によれば、チャネル品質によって適応的に変調及びコーディング方式を決定する適応的変調及びコーディング方法が提供される。本実施形態による適応的変調及びコーディング方法は、シンボルを受信し、前記シンボルを通じて推定されるチャネル情報を用いて前記シンボルが転送されるチャネルの時間遅延を考慮して前記チャネル品質を推定する。推定された前記チャネル品質を用いて前記シンボルの変調及びコーディング方式を決定する。
本発明のさらに他の様態によれば、受信機が提供される。前記受信機は、アンテナから受信するシンボルを通じてチャネル情報を求めるチャネル推定器と、前記チャネル情報を用いて前記シンボルが転送されるチャネルの時間遅延を考慮してチャネル品質を推定するチャネル品質推定器と、前記チャネル品質によって変調及びコーディング方式を決定する制御器と、を含む。
一方、本発明のさらに他の様態は、チャネル状態を測定してチャネルパラメータを決定する段階と、前記決定されたチャネルパラメータと以前に決定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータ変化量を算出する段階と、前記チャネルパラメータ変化量があらかじめ設定された臨界値よりも大きいと、送信端に所定のフィードバック情報を転送する段階と、を含む通信システムにおける適応的フィードバック情報調節方法に関する。
ここで、前記チャネルパラメータ変化量を勘案して前記臨界値を調整する段階、または、前記あらかじめ設定された臨界値を特定臨界値に変更する段階がさらに含まれることができる。
ここで、チャネルパラメータとは、チャネルの状態を定量的に表現するための一つ以上のチャネル状態関連測定値を含む変数のことを意味し、具体的には、チャネル電力、ＳＮＲ、ＳＩＮＲなどのようなチャネル状態関連測定値のうちのいずれか一つ、または、一つ以上の測定値を結合した値でありうる。
本発明のさらに他の様態は、チャネル状態を測定してチャネルパラメータを決定する測定モジュールと、前記決定されたチャネルパラメータと以前に決定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータ変化量を算出し、チャネルパラメータ変化量があらかじめ設定された臨界値よりも大きいとフィードバック転送制御信号を送信する比較モジュールと、前記フィードバック転送制御信号を受信すると、送信端に所定のフィードバック情報を転送するフィードバックモジュールと、を含む通信システムにおける送受信装置に関する。
ここで、前記比較モジュールは、前記算出されたチャネルパラメータ変化量を勘案して前記臨界値を調整する機能をさらに含むことができ、前記送受信装置には、前記あらかじめ設定された臨界値を特定臨界値に変更してフィードバック情報量を調節するフィードバック調節モジュールがさらに含まれることができる。
本発明は、例えば、以下も提供する。
（項目１）
使用者の移動性を考慮したチャネル環境で適応型変調及びコーディング（ＡＭＣ）を適用する方法であって、
順次に受信された第１シンボル及び第２シンボルをそれぞれ用いて第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータを測定する段階と、
前記第１チャネルパラメータ及び前記第２チャネルパラメータを用いて前記第１チャネルパラメータと前記第２チャネルパラメータ測定間の時間遅延を考慮したチャネル品質を推定する段階と、
前記第１チャネルパラメータと前記第２チャネルパラメータの変化量が所定臨界値以上である場合に、前記推定されたチャネル品質情報を転送する段階と、
を含む、適応型変調及びコーディング方法。
（項目２）
前記第１チャネルパラメータ及び前記第２チャネルパラメータは、一つ以上の副搬送波を通じて受信された前記第１シンボル及び前記第２シンボルの副搬送波別信号対雑音比の平均値である、項目１に記載の適応型変調及びコーディング方法。
（項目３）
前記時間遅延を考慮したチャネル品質情報は、
Figure 0004925484
のような式により推定される、項目２に記載の適応型変調及びコーディング方法。
（ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
Figure 0004925484
は平均信号エネルギー、
Figure 0004925484
は雑音エネルギー、
Figure 0004925484
はｎ番目の副搬送波の第２チャネルパラメータ、
Figure 0004925484
はｎ番目の副搬送波の第１チャネルパラメータである。）
（項目４）
前記時間遅延を考慮したチャネル品質情報は、チャネル摂動変化を考慮して推定される、項目３に記載の適応型変調及びコーディング方法。
（項目５）
前記時間遅延を考慮したチャネル品質情報は、
Figure 0004925484
のような式により推定される、項目４に記載の適応型変調及びコーディング方法。
（ここで、
Figure 0004925484
はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数ｆ ｄ と時間遅延τ ｄ を考慮してベッセル関数（Ｂｅｓｓｅｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて算定されたパラメータである。）
（項目６）
前記変化量によって前記臨界値を調整する段階をさらに含む、項目１に記載の適応型変調及びコーディング方法。
（項目７）
前記臨界値の調整は、前記変化量が増加すると前記臨界値を増加させ、前記変化量が減少すると前記臨界値を減少させる方式で行なわれる、項目６に記載の適応型変調及びコーディング方法。
（項目８）
副搬送波による第１信号を受信して前記副搬送波の第１チャネル情報を求める段階と、
前記第１チャネル情報を求めた後に、前記副搬送波による第２信号を受信して前記副搬送波の第２チャネル情報を求める段階と、
前記第１チャネル情報と前記第２チャネル情報を用いて前記第１チャネル情報と前記第２チャネル情報間の時間遅延を考慮したチャネルの信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定する段階と、
を含む、信号対雑音比推定方法。
（項目９）
前記副搬送波は複数個であり、前記信号対雑音比は前記複数個の副搬送波の信号対雑音比の平均値である、項目８に記載の信号対雑音比推定方法。
（項目１０）
前記第１チャネル情報は、前記複数個の副搬送波のチャネル情報の平均値である、項目９に記載の信号対雑音比推定方法。
（項目１１）
前記信号対雑音比は、
Figure 0004925484
のような式を通じて求める、項目８に記載の信号対雑音比推定方法。
（ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
Figure 0004925484
は平均信号エネルギー、
Figure 0004925484
は雑音エネルギー、
Figure 0004925484
はｎ番目の副搬送波の第２チャネル情報、
Figure 0004925484
はｎ番目の副搬送波の第１チャネル情報である。）
（項目１２）
前記信号対雑音比は、チャネル摂動変化を考慮して求める、項目１１に記載の信号対雑音比推定方法。
（項目１３）
前記信号対雑音比は、
Figure 0004925484
のような式を通じて求める、項目１２に記載の信号対雑音比推定方法。
（ここで、
Figure 0004925484
はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数ｆ ｄ と時間遅延τ ｄ を考慮してベッセル関数（Ｂｅｓｓｅｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて算定されるパラメータである。）
（項目１４）
チャネル品質によって適応的に変調及びコーディング方式を決定する方法であって、
シンボルを受信する段階と、
前記シンボルを通じて推定されるチャネル情報を用いて前記シンボルが転送されるチャネルの時間遅延を考慮して前記チャネル品質を推定する段階と、
推定された前記チャネル品質を用いて前記シンボルの変調及びコーディング方式を決定する段階と、
を含む、適応的変調及びコーディング方法。
（項目１５）
前記チャネル品質は信号対雑音比である、項目１４に記載の適応的変調及びコーディング方法。
（項目１６）
前記チャネル品質は、現在チャネル情報と以前チャネル情報を用いて求める、項目１４に記載の適応的変調及びコーディング方法。
（項目１７）
アンテナを介して受信されるシンボルを用いてチャネル情報を求めるチャネル推定器と、
前記チャネル情報を用いて前記シンボルが転送されるチャネルの時間遅延を考慮してチャネル品質を推定するチャネル品質推定器と、
前記チャネル品質によって変調及びコーディング方式を決定する制御器と、
を含む、受信機。
（項目１８）
通信システムの受信端で適応的にフィードバック情報量を調節する方法であって、
チャネル状態を測定してチャネルパラメータを決定する段階と、
前記決定されたチャネルパラメータと以前に決定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータ変化量を算出する段階と、
前記チャネルパラメータ変化量があらかじめ設定された臨界値よりも大きいと、送信端に所定のフィードバック情報を転送する段階と、
を含む、適応的フィードバック情報調節方法。
（項目１９）
前記チャネルパラメータ変化量を勘案して前記臨界値を調整する段階をさらに含む、項目１８に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
（項目２０）
前記臨界値の調整は、前記チャネルパラメータ変化量が増加すると前記臨界値を増加させ、前記チャネルパラメータ変化量が減少すると前記臨界値を減少させる方式で行なわれる、項目１９に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
（項目２１）
前記あらかじめ設定された臨界値を特定臨界値に変更する段階をさらに含む、項目１８に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
（項目２２）
前記チャネル状態は該当チャネルの電力値である、項目１８に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
（項目２３）
前記チャネル状態は該当チャネルの信号対雑音比である、項目１８に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
（項目２４）
前記フィードバック情報は、変調方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ）及びコーディング率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）のうち少なくとも一つを指定する、項目１８に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
（項目２５）
通信システムでフィードバック情報量を調節する送受信装置であって、
チャネル状態を測定してチャネルパラメータを決定する測定モジュールと、
前記決定されたチャネルパラメータと以前に決定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータ変化量を算出し、チャネルパラメータ変化量があらかじめ設定された臨界値よりも大きいとフィードバック転送制御信号を送信する比較モジュールと、
前記フィードバック転送制御信号が受信されると、送信端に所定のフィードバック情報を転送するフィードバックモジュールと、
を含む、通信システムにおける送受信装置。
（項目２６）
前記比較モジュールは、前記算出されたチャネルパラメータ変化量を勘案して前記臨界値を調整する機能をさらに含む、項目２５に記載の通信システムにおける送受信装置。
（項目２７）
前記比較モジュールは、前記チャネルパラメータ変化量が増加するほど前記臨界値を順次に減少させ、前記チャネルパラメータ変化量が減少するほど前記臨界値を順次に増加させる方式で前記臨界値を調整する、項目２６に記載の通信システムにおける送受信装置。
（項目２８）
前記あらかじめ設定された臨界値を特定臨界値に変更してフィードバック情報量を調節するフィードバック調節モジュールをさらに含む、項目２５に記載の通信システムにおける送受信装置。
（項目２９）
前記フィードバック情報は、変調方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ）及びコーディング率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）のうち少なくとも一つを指定する、項目２５に記載の通信システムにおける送受信装置。
上述した如く、本発明によれば、使用者の移動によるチャネルの時間遅延を補償することによってシステムの性能を向上させることができる。使用者の移動性があるチャネル環境において予測したチャネル品質と実際チャネル品質との時間遅延によるずれを減らす。これにより、最適ＭＣＳレベルを決定でき、ＡＭＣ技法の性能が劣化することを防止することができる。
また、本発明によれば、一定の条件を満たす場合に限ってフィードバック転送を行なうので、従来の送信端転送率を略同様に維持しながらもフィードバックチャネルの資源を節約することができる。また、使用者の移動性を考慮してフィードバック条件を変更できるので、送信端で最適の転送率を実現することができる。
すなわち、このような本発明によれば、使用者の移動性がある環境下でチャネル品質情報の不正確性及び余分のフィードバック転送によるＡＭＣ方式の性能劣化を改善した、改善されたＡＭＣ方式を提供することが可能になる。
本発明の一実施例による改善された適応型変調及びコーディング方式を説明するための図である。 本発明の一実施例による送信機を示すブロック図である。 本発明の一実施例による受信機を示すブロック図である。 本発明の一実施例による適応的変調及びコーディング方式決定方法を示すフローチャートである。 シミュレーション結果をＳＮＲ対転送率で示すグラフである。 シミュレーション結果をＳＮＲ対ＢＥＲで示すグラフである。 本発明の他の実施例による送信機を示すブロック図である。 本発明の一実施例による通信システムの送信機構造を示すブロック図である。 本発明の一実施例による通信システムの受信機構造を示すブロック図である。 本発明によるフィードバック情報調節方法の動作段階を順次に示すフローチャートである。 本発明によってフィードバック情報量が減少した様子を示すグラフである。 本発明の通信システムと従来の通信システムとの送信機転送量を比較したグラフである。 本実施例によるフィードバック転送方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施例による受信機構造を示すブロック図である。 本発明の他の実施例によってフィードバック情報量を任意に調節する場合を示すグラフである。 フィードバック情報量が調節される前と調節された後の送信機転送量を比較したグラフである。
以下、本発明による好ましい実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明するためのもので、本発明が実施できる唯一の実施形態を意味するものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、当業者には、本発明がこのような具体的な細部事項無しにも実施できることが理解できる。
一方、一部の場合、本発明の概念が曖昧になるのを避けるために公知の構造及び装置が省略されたり、各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で示される。また、本明細書中、同一の構成要素については同一の図面符号を共通使用して説明する。
以下の技術は様々な通信システムに用いられることができる。通信システムは、音声、パケットデータなどのような様々な通信サービスを提供するために広く配置（ｄｅｐｌｏｙ）される。この技術は、ダウンリンク（ｄｏｗｎｌｉｎｋ）またはアップリンク（ｕｐｌｉｎｋ）に用いられることができる。ダウンリンクは、基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ；ＢＳ）から端末機（ｍｏｂｉｌｅ ｓｔａｔｉｏｎ；ＭＳ）への通信を意味し、アップリンクは、端末機から基地局への通信を意味する。基地局は一般的に端末機と通信する固定された地点（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）をいい、ノード−Ｂ（ｎｏｄｅ−Ｂ）、ＢＴＳ（ｂａｓｅ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）、アクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）等他の用語（ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）とも呼ばれることができる。端末機は固定されたり移動性を持つことができ、ＵＥ（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ＵＴ（ｕｓｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ）、ＳＳ（ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ）、無線機器（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄｅｖｉｃｅ）等他の用語とも呼ばれることができる。
以下に開示される技術は、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のような様々なマルチキャリア通信システムに用いられることができる。ＯＦＤＭは、全体システム帯域幅を直交性を持つ多数の副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）に分割（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ）する。副搬送波は、サブバンド（ｓｕｂｂａｎｄ）、トーン（ｔｏｎｅ）などとも呼ばれることができる。
以下に説明される送信機（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）と受信機（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）は、転送機能と受信機能を両方とも行なう送受信機（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）であるといえる。ただし、データの転送に関する説明を明確にするためにデータの転送を担当する一方を送信機とし、データを受信する他方を受信機とする。ダウンリンクで、送信機は基地局の一部分（ｐａｒｔ）であり、受信機は端末機の一部分でありうる。アップリンクで、送信機は端末機の一部分であり、受信機は基地局の一部分でありうる。一方、基地局は多数の受信機と多数の送信機を含むことができる。端末機は多数の受信機と多数の送信機を含むことができる。
以下、本発明の一実施例による改善された適応型変調及びコーディング方式について説明する。
図１は、本発明の一実施例による改善された適応型変調及びコーディング方式を説明するための図である。
本実施例による改善された適応型変調及びコーディング方式（以下、“ＡＭＣ”という。）は、使用者移動性を考慮したチャネル環境で既存のＡＭＣ方式の性能劣化を補償するためのものである。このために本実施例では大きく次のような２部分を改善する。その一つは、チャネル品質情報が受信シンボルの転送時間による時間遅延によって性能劣化するのを防止するために、チャネル品質を転送時間遅延を考慮して推定する。もう一つは、推定されたチャネル品質情報をあらかじめ定められた周期にしたがって無条件的に転送するのではなく、チャネル変化が一定水準以上である場合に限ってチャネル品質情報をフィードバックすることでフィードバックオーバーヘッドを減少させる。
図１を参照すると、まず、段階Ｓ１０１で、順次に受信されたシンボルを用いて順次的なチャネルパラメータを測定する。ここで、チャネルパラメータは、チャネルの状態を定量的に表現するための一つ以上のチャネル状態関連測定値を含む変数を意味し、具体的には、チャネル電力、ＳＮＲ、ＳＩＮＲなどのようなチャネル状態関連測定値らのうちいずれか一つ、または、一つ以上の測定値を結合した値でありうる。
段階Ｓ１０１について例を挙げて説明すると、受信端は、順次に受信される第１シンボル及び第２シンボルをそれぞれ用いて第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータを測定する。この時、第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータは、一つ以上の副搬送波を通じて受信された上述の第１シンボル及び第２シンボルの副搬送波別信号対雑音比の平均値でありうるが、これに限定される必要はない。
その後、段階Ｓ１０２で、順次的なチャネルパラメータを測定した受信端は、シンボル転送による時間遅延を考慮してチャネル品質を推定する。すなわち、段階Ｓ１０１で測定した第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータを用いて第１チャネルパラメータと第２チャネルパラメータ測定間の時間遅延を考慮したチャネル品質を推定するわけである。好ましくは、上述したように、時間遅延を考慮したチャネル品質情報は、チャネル摂動変化（ｃｈａｎｎｅｌ ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）をさらに考慮して推定されることができる。
その後、段階Ｓ１０３で、受信端は、段階Ｓ１０１で測定したチャネルパラメータ間の差によって段階Ｓ１０２で推定したチャネル品質情報をフィードバックするか否かを決定する。すなわち、上述した例で、第１チャネルパラメータと第２チャネルパラメータの変化量が所定臨界値以上である場合、受信端は推定されたチャネル品質情報を転送することができる。この時、本発明の好ましいこと実施形態ではチャネルパラメータの変化量によって臨界値を調整する段階をさらに含むことができる。また、臨界値の調整は、チャネルパラメータの変化量が増加すると臨界値を増加させ、チャネルパラメータの変化量が減少すると臨界値を減少させる方式で行なわれることができる。
上述した実施例では、段階Ｓ１０２のように時間遅延を考慮したチャネル品質推定及び段階Ｓ１０３のようにチャネルパラメータの変動度合によるフィードバック情報の決定がいずれも受信端で一緒に行なわれる例を説明したが、各段階は、受信端及び送信端で別に行なわれても良い。例えば、段階Ｓ１０２のようにチャネル品質情報を推定する時に時間遅延を考慮することについては、上述した実施例のように受信端で受信シンボルによるチャネルパラメータを測定し、これを用いて受信端で直接行なっても良いが、これと違い、受信端では受信シンボルによるチャネルパラメータの測定のみを行ない、このチャネルパラメータを送信側にフィードバックし、このようにフィードバックされたチャネルパラメータを用いて送信端で時間遅延を考慮したチャネル品質情報を推定しても良い。また、段階Ｓ１０３のように、チャネルパラメータの変動度合によってフィードバック情報を調整するものは、上述した例のように推定されたチャネル品質情報であっても良く、受信シンボルを通じて測定されたチャネルパラメータ自体であっても良い。
したがって、以下では上述した実施例の各段階を構成する方法についてそれぞれ具体的に説明する。
まず、本発明の具体的な一実施例として、上述したように時間遅延を考慮してチャネル品質情報を推定する方法について説明する。このために、まず、本実施例のための送信機及び受信機構造について説明する。
図２は、本発明の一実施例による送信機を示すブロック図である。
図２を参照すると、送信機１００は、チャネルエンコーダ（ｃｈａｎｎｅｌ ｅｎｃｏｄｅｒ）１１０、シンボルマッパー（ｓｙｍｂｏｌ ｍａｐｐｅｒ）１２０、ＩＦＦＴ部（ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｕｎｉｔ）１３０、ＡＭＣ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｄｉｎｇ）制御器１６０及び受信回路（ｒｅｃｅｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）１８０を含む。
チャネルエンコーダ１１０は、一連の情報ビット（ｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｉｔｓ）を受信し、ＡＭＣ制御器１６０の制御によるコーディング方式によってエンコーディングし、符号化されたデータ（ｃｏｄｅｄ ｄａｔａ）を形成する。情報ビットは、テキスト、音声、映像またはその他データを含むことができる。チャネルエンコーダ１１０は、情報ビットにＣＲＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）のようなエラー検出ビットを追加し、エラー訂正のための余分のコードを追加することができる。エラー訂正コードは、ターボ符号（ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅ）でありうる。ターボ符号は、情報ビットを構造的ビット（ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｂｉｔｓ）として含ませる構造的コードである。符号率（ｃｏｄｅ ｒａｔｅ）が１／３であるターボコードでは、２個のパリティビットが一つの構造的ビットに割り当てられる。ただし、エラー訂正コードは、ターボ符号に限らず、ＬＤＰＣ（ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｅ）やその他畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）符号などにも本発明の技術的思想はそのまま適用することができる。チャネルエンコーダ１１０には、符号化されたデータをミックスし、チャネルより生成される雑音の効果を減らすチャネルインターリバー（図示せず）を含むことができる。
シンボルマッパー１２０は、各情報ビットのストリームの符号化されたデータを、ＡＭＣ制御器１６０の制御による変調方式によって変調し、変調シンボルを提供する。すなわち、符号化されたデータは、シンボルマッパー１２０により振幅と位相配列（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）による位置を表現する変調シンボルにマッピングされる。
ＩＦＦＴ部１３０は、入力されるシンボルに対してＩＦＦＴを行なって時間領域サンプル（ＯＦＤＭシンボル）に変換する。ＩＦＦＴ部１３０に入力されるシンボルには、符号化されたデータの変調シンボルの他に、別途に変調されたパイロットシンボルも含まれることができる。パイロットシンボルは、送信機１００と受信機２００の両者に先験的（ｐｒｉｏｒｉ）に知られたデータでありうる。ＩＦＦＴ部１３０に入力される情報ビットの変調シンボルとパイロットシンボルの配置に制限はなく、様々な方式が可能である。
ＣＰ挿入器１４０は、時間領域サンプルにＣＰ（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）を追加する。ＣＰは、保護区間（ｇｕａｒｄ ｉｎｔｅｒｖａｌ）ともいう。ＣＰは、ＩＳＩ（ｉｎｔｅｒ−ｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を除去し、周波数選択的チャネル（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｈａｎｎｅｌ）をフラットフェーディングチャネル（ｆｌａｔ−ｆａｄｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）に変える。ＣＰ挿入器１４０から出力されたサンプル信号はアナログ信号に変換され、アンテナ１９０をから転送される。
受信回路１８０は、受信機２００から転送された信号をアンテナ１９０を介して受信する。受信回路１８０は、受信信号をデジタル化してＡＭＣ制御器１６０に送る。
ＡＭＣ制御器１６０は、送信機１００の全体的な動作を制御する。ＡＭＣ制御器は、決定されるＭＣＳ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｃｈｅｍｅ）によってチャネルエンコーダ１１０にコーディング方式を提供し、シンボルマッパー１２０に変調方式を提供する。ここで、コーディング方式はコード率（ｃｏｄｅ ｒａｔｅ）で、変調方式は変調大きさでありうる。
ＡＭＣ制御器１６０は、受信回路１８０から受信した信号から情報を抽出する。情報を抽出する動作には一般的な復調とデコーディングを含む。抽出された情報には、ＭＣＳレベルのインデックスを含むことができる。メモリ１６５にはＭＣＳレベルのインデックスに関するルックアップテーブル（ｌｏｏｋ−ｕｐ ｔａｂｌｅ）が格納される。ＭＣＳルックアップテーブルの一例を表１に示す。
Figure 0004925484
 表１は一例に過ぎず、インデックスの数及び各インデックスによる変調方式とコーディング方式は可変できる。例えば、変調方式には制限がなく、ｍ−ＰＳＫ（ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）またはｍ−ＱＡＭ（ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）とすることができる。例えば、ｍ−ＰＳＫは、ＱＰＳＫの他に、ＢＰＳＫまたは８−ＰＳＫも含むことができる。ｍ−ＱＡＭは、１６−ＱＡＭまたは６４−ＱＡＭの他に、２５６−ＱＡＭも含むことができる。
決定されたコーディング方式、変調方式は全ての副搬送波に同一に適用されることができる。パワーも総転送パワーの制限の下に全ての副搬送波に同一に適用されることができる。ＡＭＣ制御器１６０は、ＭＣＳレベルによってコーディング方式と変調方式を決定し、これによってチャネルエンコーダ１１０とシンボルマッパー１２０を制御する。チャネルエンコーダ１１０は、選択されたコーディング方式による符号化されたデータを出力する。シンボルマッパー１２０は、選択された変調方式で符号化されたデータをマッピングする。
図３は、本発明の一実施例による受信機を示すブロック図である。
図３を参照すると、受信機２００は、ＣＰ除去器２１０、ＦＦＴ部２２０、チャネル推定器２３０、シンボルデマッパー２４０、チャネルデコーダ２５０、制御器２６０、チャネル品質推定器２７０及び転送回路２８０を含む。
アンテナ２９０から受信した信号はデジタル化され、ＣＰ除去器２１０によりＣＰが除去される。ＣＰの除去されたサンプルは、ＦＦＴ部２２０でＦＦＴが行なわれ、周波数領域のシンボルに変換される。
チャネル推定器２３０は、ＦＦＴ部２２０の出力の中からパイロットシンボルを抽出し、チャネル情報を推定する。この“チャネル情報”はチャネルの推定応答Ｈであるか、または、上述した実施例における“チャネルパラメータ”に含まれる概念でありうる。等化器２３５は、推定されたチャネル情報を用いてシンボルを等化する。
シンボルデマッパー２４０は、制御器２６０の復調信号によって制御され、シンボルを符号化されたデータに再びデマッピングする。制御器２６０が提供する復調方式は、送信機１００のＡＭＣ制御器１６０がシンボルマッパー１２０に提供する変調方式に対応する。
チャネルデコーダ２５０は、制御器２６０のデコーディング信号によって制御され、符号化されたデータをデコーディングする。チャネルデコーダ２５０は、推定されたデータビットを出力する。制御器２６０が提供するデコーディング方式は、送信機１００のＡＭＣ制御器１６０がチャネルエンコーダ１１０に提供するコーディング方式に対応する。
制御器２６０は、受信機２００の全体的な動作を制御し、チャネル品質推定器２７０で推定されたチャネル品質を通じて目標エラー率（ｔａｒｇｅｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）の限界下でデータ転送率を最大化できるようなＭＣＳレベルを選択する。
メモリ２６５には、リンクカーブテーブルが格納されることができる。リンクカーブテーブルは、システムで使われる変調方式とコード率によるシミュレーション結果を用いて目標ＦＥＲ限界を満たすチャネル品質のしきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を求めておいたテーブルである。制御器２６０は、推定されたチャネル品質を満たすチャネル品質のしきい値に該当する最大ＭＣＳレベルを決定する。
また、メモリ２６５には、ＭＣＳレベルに関するルックアップテーブルが格納されることができる。このルックアップテーブルは、送信機１００のメモリ１６５に格納されたルックアップテーブルと同一にすることができる。制御器２６０は、決定されたＭＣＳレベルによってルックアップテーブルを参照してＭＣＳレベルのインデックスを決定する。
送信回路２８０は、制御器２７０からＭＣＳレベルのインデックスを受け取り、アンテナ２９０から送信機１００に転送する。すなわち、ＭＣＳレベルのインデックスのみをフィードバックさせることで、転送チャネルの負荷を最小化する。
チャネル品質推定器２７０は、チャネルの時間遅延に対する影響を考慮し、チャネル推定器２３０によるチャネル情報を用いてチャネル品質を推定する。このチャネル品質は、ＳＮＲ（信号対雑音比）でありうる。
図４は、本発明の一実施例による適応的変調及びコーディング方式決定方法を示すフローチャートである。
図４を参照すると、チャネル情報を用いてチャネル品質を推定する（Ｓ３１０）。チャネル品質はＳＮＲでありうる。ＳＮＲは、チャネルの時間遅延を考慮して下記の式１で求めることができる。
Figure 0004925484
 ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
Figure 0004925484
 はｎ番目の副搬送波に対して時間遅延を考慮したチャネル情報、
Figure 0004925484
 は平均信号エネルギー、
Figure 0004925484
 は雑音エネルギーを表す。ＯＦＤＭのように多数の副搬送波を使用する場合、このＳＮＲは、多数の副搬送波のＳＮＲに対する平均ＳＮＲとすることができる。
一実施例で、時間遅延を考慮したチャネル情報
Figure 0004925484
 は、以前転送時のチャネル情報と現在転送時のチャネル情報を用いて下記の式２で求めることができる。
Figure 0004925484
 ここで、
Figure 0004925484
 は以前転送時のｎ番目の副搬送波のチャネル情報（第１チャネル情報）、
Figure 0004925484
 は現在転送時のｎ番目の副搬送波のチャネル情報（第２チャネル情報）を表す。
式２を式１に代入すると、下記の式３のようにＳＮＲを求めることができる。
Figure 0004925484
 本実施例では、以前転送時のチャネル情報をメモリ２６５に保存し、現在チャネルのＳＮＲを求めるのに使用する。すなわち、現在転送のチャネル情報と一緒に以前転送のチャネル情報をも用いてチャネル品質を推定する。したがって、以降のチャネル品質をより正確に予測でき、チャネルの遅延を補償することができる。
使用者の移動性が大きいチャネル状態では、各転送のたびにチャネル情報が異なってくることができる。特に、以前転送時のチャネル情報と現在転送時のチャネル情報との差が大きいにもかかわらず、現在チャネル情報のみを用いてＭＣＳレベルを求めるとすれば、ＡＭＣ技法の性能が深刻に劣化することができる。以前チャネル情報と現在チャネル情報を用いてチャネル品質を推定することによって未来のチャネル品質を予測できる。推定されたチャネル品質を以降の変調及びコーディング方式に反映することによって、使用者の移動性が大きくなっても性能の劣化を減らすことができる。
または、以前のチャネル情報は、全ての副搬送波に対して平均した一つの平均値を用いても良い。この時、下記の式４のように時間遅延を考慮したチャネル情報を求めることができる。
Figure 0004925484
 ここで、
Figure 0004925484
 である。このように、以前チャネル情報を一つの平均値とする場合、全ての副搬送波の以前チャネル情報を保存する場合に比べて、メモリ２６５の保存容量を減らすことができる。
なお、以前チャネル情報だけでなく、その以前のチャネル情報をさらに考慮することができる。例えば、
Figure 0004925484
 だけでなく、それよりも以前のチャネル情報
Figure 0004925484
 を用いて時間遅延を考慮したチャネル情報を求めることができる。多数の以前チャネル情報を考慮した場合を数式にすると、下記の式５のようになる。
Figure 0004925484
 ここで、Ｌは以前チャネル情報の個数である。現在のチャネル情報と多数の以前チャネル情報
Figure 0004925484
 を用いてチャネル情報
Figure 0004925484
 を求めることによって、使用者の移動性が大きくなってもチャネル品質をより正確に予測し、ＭＣＳを決定するのに反映することができる。
上記の式４と式５では、各チャネル情報に対して単純平均を取っているが、各チャネル情報ごとに加重値を与えても良い。これは、下記の式６のように表すことができる。
Figure 0004925484
 ここで、ｗは各チャネル情報に対する加重値で、
Figure 0004925484
 を満足する。加重値はチャネル環境によって様々に調節でき、使用者ごとに異ならせても良い。
他の実施例で、時間遅延を考慮したチャネル情報
Figure 0004925484
 は、チャネル摂動変動（ｃｈａｎｎｅｌ ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を考慮し、下記の式７で求めることができる。
Figure 0004925484
 ここで、
Figure 0004925484
 はｎ番目の副搬送波のチャネル情報、
Figure 0004925484
 はチャネルの平均エネルギーを表す。ρは、時間変化（ｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇ）チャネル環境でドップラー周波数（ｆｄ）と時間遅延（τｄ）を考慮してベッセル関数（Ｂｅｓｓｅｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて求める変数で、
Figure 0004925484
 で表すことができる。ρ値は使用者の移動性が大きくなるほど小さくなり、ρ＝１は完壁なチャネル情報を表す。
式７を式１に代入すると、下記の式８のようにＳＮＲが求められる。
Figure 0004925484
 使用者の移動性が大きくなるにつれて変わる変数ρを通じて、使用者の移動性をチャネル品質推定に反映する。これにより、チャネルの時間遅延によるエラー変動要素を補償することができる。
さらに他の実施例で、時間遅延を考慮したチャネル情報
Figure 0004925484
 は、以前転送時のチャネル情報とチャネル摂動変動を一緒に考慮することができる。これを式９のように表すことができる。
Figure 0004925484
 式９を式１に代入すると、下記の式１０のようにＳＮＲが求められる。
Figure 0004925484
 再び図４を参照すると、続いて、チャネル品質を推定した後に推定されたチャネル品質をリンクカーブテーブルと比較する（Ｓ３２０）。与えられた目標エラー率に合うようにデータ転送率を最大にすることができるＭＣＳレベルを決定する（Ｓ３３０）。決定されたＭＣＳレベルのインデックスを求めて送信機１００にフィードバックさせる。送信機１００は、ＭＣＳレベルのインデックスから、転送されるシンボルのコーディング方式と変調方式を決定する。
上記では、全ての副搬送波に対するＳＮＲを平均して一つのＭＣＳレベルを決定する技法について説明したが、一部の副搬送波に対するＳＮＲを選別して推定しても良い。すなわち、副搬送波を多数のサブ帯域グループに分け、各サブ帯域グループ別にチャネル品質を推定し、各サブ帯域グループ別にＭＣＳレベルを決定することができる。
図５は、シミュレーション結果をＳＮＲ対転送率（ｇｏｏｄｐｕｔ）で示すグラフである。チャネル品質は、式１０のＳＮＲ推定を使用する。２ＣＨは、現在チャネル情報と以前チャネル情報を使用した場合であり、３ＣＨは、現在チャネル情報と以前チャネル情報及びその以前のチャネル情報の三つを使用した場合であり、５ＣＨは、現在チャネル情報と４段階の以前チャネル情報を使用した場合である。０．８ρは、ρ＝０．８値を使用したということを意味する。
図５を参照すると、使用者の移動性が大きくなっても本発明により時間遅延が補償され、システムの転送率は向上している。また、以前チャネル情報を多く利用するほど、補償される度合が大きくなっている。
図６は、シミュレーション結果をＳＮＲ対ＢＥＲ（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）で示すグラフである。チャネル品質は、式１０のＳＮＲ推定を使用する。２ＣＨは、現在チャネル情報と以前チャネル情報を用いた場合である。０．８ρはρ＝０．８値を使用したということを意味する。
図６を参照すると、従来技術の場合、使用者の移動性が大きくなるほど性能が劣化するが、本発明では時間遅延を補償し、性能を向上させている。
一方、本実施例によって時間遅延を考慮したチャネル品質推定は、受信機だけでなく送信機でも行なわれることができる。すなわち、送信機が受信機からチャネル情報をフィードバックされ、このチャネル情報を用いて送信機で時間遅延を考慮したチャネル品質を推定できる。以下、このような機能を行なうことができる送信機構造について説明する。
図７は、本発明の他の実施例による送信機を示すブロック図である。
図７を参照すると、送信機４００は、図１の送信機１００においてチャネル品質推定器４７０をさらに含む。すなわち、送信機４００でチャネル品質を推定してＭＣＳレベルを決定する。決定されたＭＣＳレベルによって適切なコーディング及び変調方式をそれぞれチャネルエンコーダ４１０とシンボルマッパー４２０に提供する。
チャネル品質を推定するのに使われるチャネル情報は、受信機（図示せず）からフィードバックされることができる。すなわち、受信機から、チャネル情報を含む信号をアンテナ４９０を介して受信回路４８０が受信する。ＡＭＣ制御器４６０は、受信回路４８０が受信した信号からチャネル情報を抽出し、チャネル品質推定器４７０に提供する。メモリ４６５には、以前チャネル情報及びリンクカーブテーブルを格納する。
チャネル品質推定器４７０は、チャネル情報を通じてチャネル品質を推定する。ＡＭＣ制御器４６０は、チャネル品質推定器４７０で推定されたチャネル品質を用いて目標エラー率限界下でデータ転送率を最大化できるようなＭＣＳレベルを選択する。
送信機４００でチャネル品質を測定する場合、チャネル情報のフィードバックによる転送チャネルの負荷はより多くなることができるが、受信機２００でチャネル品質を計算するのにかかる電力消耗とメモリの保存容量を減らすことができる。
上記ではＯＦＤＭを用いたマルチキャリア通信システムについて説明したが、本発明の技術的思想は、シングルキャリア通信システムにもそのまま適用可能である。シングルキャリアシステムは、ＳＣ−ＣＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ−ｃａｒｒｉｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）等、シングルキャリア変調技法を活用することができる。シングルキャリアシステムでは、チャネル品質として多数の搬送波に対する平均ＳＮＲではなく、一つの搬送波に対するＳＮＲを推定することができる。
上記では、一つの転送アンテナと一つの受信アンテナを持つシングル入力シングル出力（ｓｉｎｇｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｓｉｎｇｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ；ＳＩＳＯ）にして説明したが、本発明の技術的思想は、多重入力多重出力（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｏｕｔｐｕｔ；ＭＩＭＯ）システムにもそのまま適用可能である。
推定されたＳＮＲは、ＡＭＣ技法においてＭＣＳを決定するのに用いられるだけでなく、他の技法にも適用されることができる。例えば、推定されたＳＮＲは、電力制御（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）、端末機補助のハンドオフ（ｍｏｂｉｌｅ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｈａｎｄｏｆｆ）、ソフトデコーディング（ｓｏｆｔ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）またはダイバーシティ結合技法などに用いられることができる。
信号対干渉比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｒａｔｉｏ；ＳＩＲ）推定も、ＳＮＲ推定と見なすことができる。これは、ＣＤＭＡシステムで多重干渉の和は中心極限定理（ｃｅｎｔｒａｌ ｌｉｍｉｔ ｔｈｅｏｒｅｍ）によりガウス分布を表すためである。
次に、本発明の具体的な一実施例として、上述したようにチャネルパラメータの変動度合によってフィードバック有無を調節する方法について説明する。このために、まず、本実施例のための送信機及び受信機構造について説明する。
図８は、本発明の一実施例による通信システムの送信機構造を示すブロック図である。
一般に、通信システムは、送信機（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）と受信機（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）を含む。ここで、送信機と受信機は、送信機能と受信機能を両方とも行なう送受信機（ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ）でありうる。ただし、フィードバックに関する説明を明確にするために、一般データの転送を担当する一方を送信機とし、送信機にフィードバックデータを転送する他方を受信機とする。
ダウンリンクで送信機は基地局の一部分（ｐａｒｔ）であり、受信機は端末機の一部分でありうる。アップリンクで送信機は端末機の一部分であり、受信機は基地局の一部分でありうる。基地局は、多数の受信機と多数の送信機を含むことができる。端末機は多数の受信機と多数の送信機を含むことができる。
図８で、送信機８００は、チャネルエンコーダ８１０、マッパー（ａｄａｐｔｉｖｅ ｍａｐｐｅｒ）８２０、変調器８３０、メモリ８４０、制御器８５０及び受信回路８６０を含む。
チャネルエンコーダ８１０は、所定の情報ビット（ｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｉｔｓ）を受信し、これらを定められたコーディング方式によってエンコーディングし、符号化されたデータを生成する。これらの情報ビットは、テキスト、音声、映像またはその他データを含むことができる。チャネルエンコーダ８１０は、情報ビットのそれぞれにＣＲＣ（ｃｙｃｌｉｃ ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ｃｈｅｃｋ）のようなエラー検出ビットを追加し、エラー訂正のための余分のコードを追加することができる。エラー訂正コードは、ターボ符号（ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｅ）、ＬＤＰＣ（ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｅ）及び畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）符号のうちいずれか一つとすることができるが、これに限定されず、エラー訂正を行なう他の符号のいずれかとしても良い。
マッパー８２０は、情報ビットストリームの符号化されたデータをあらかじめ定められた変調方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ）によって変調し、転送シンボルとして提供する。符号化されたデータはマッパー８２０により振幅と位相配列（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）による位置を表現するシンボルにマッピングされる。変調方式に制限はなく、ｍ−ＰＳＫ（ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）またはｍ−ＱＡＭ（ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）とすれば良い。例えば、ｍ−ＰＳＫは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫまたは８−ＰＳＫを含むことができる。ｍ−ＱＡＭは、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭまたは２５６−ＱＡＭを含むことができる。
変調器８３０は、転送シンボルを多重接続変調（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によって変調する。多重接続変調方式に制限はなく、周知のＣＤＭＡのようなシングルキャリア変調方式やＯＦＤＭのようなマルチキャリア変調方式を採択することができる。
受信回路８６０は、受信端から転送された信号をアンテナを介して受け取り、これをデジタル化して制御器８５０に送る。受信回路８６０に受信された信号から抽出された情報にはチャネル品質情報（ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＣＱＩ）が含まれることができる。ＣＱＩは、受信端が送信機８００にチャネル環境やコーディング方式、変調方式に対してフィードバックする情報であり、具体的には特定コーディング率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）及び／または変調方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｒ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｉｚｅ）を指定するためのインデックス情報がこれに該当できる。このようなインデックス情報にＭＣＳ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）レベルインデックスが用いられることができる。
メモリ８４０には、入力された情報ビットに適用するコーディング率項目と変調方式項目、及びこれらの項目にマッチングされるＭＣＳレベルインデックス項目のうち少なくとも一つを備えるルックアップテーブルが格納される。
制御器８５０は、送信機８００の全体的な動作を制御し、特に、ＵＥスケジューリングモジュール（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ）８５１、ＡＭＣモジュール（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ）８５２及び割当モジュール（Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ）８５３を含む。
ＵＥスケジューリングモジュール８５１は、受信端からフィードバックされた情報に含まれた所定の識別情報を用いて、データを転送する使用者端末を決定する。
ＡＭＣモジュール８５２は、受信端からのフィードバック情報を用いて、入力された情報ビットに適用するコーディング率及び変調方式を決定する。このために、ＡＭＣモジュール８５２は、フィードバックされたインデックス情報（例えば、ＭＣＳレベルインデックス）に相応する特定コーディング率及び変調方式をルックアップテーブルから選択する。
割当モジュール８５３は、受信端からフィードバックされたチャネル情報及び／または移動速度情報を勘案し、以降行なうデータ割当方式を決定する。データ割当方式としては、使用者データを一つのブロックにまとめて転送する局在（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）方式と、使用者データを全体副搬送波帯域にわたって均一に分布させて転送する分散（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）方式を用いることができる。この時、局在方式と分散方式のいずれか一方を選択したり、両者を組み合わせて利用することができる。選択的に、割当モジュール８５３は、受信端からデータ割当方式を指定するインデックスをフィードバックされて直ちに特定データ割当方式を決定しても良い。
図９は、本発明の一実施例による通信システムの受信機構造を示すブロック図である。
受信機９００は、チャネルデコーダ９１０、デマッパー９２０、復調器９３０、メモリ９４０、制御器９５０、送信回路９６０及びアンテナを含む。
アンテナから受け取られた信号は、復調器９３０により復調され、デマッパー９２０で再び符号化されたデータにデマッピングされる。また、デマッピングにより符号化されたデータは、チャネルデコーダ９１０によりデコーディングされる。ここで、デマッピングのための制御信号は、制御器９５０にあらかじめ設定されることができる。または、デマッピング制御信号は、送信機８００から受け取っても良い。
制御器９５０は、受信機９００の全体的な動作を制御し、チャネルパラメータを測定する測定モジュール９５１、チャネルパラメータを用いてフィードバック情報を転送するか否かを判断する比較モジュール９５２、及び送信機に所定のフィードバック情報を転送するフィードバックモジュール９５３を含む。以下、制御器９５０で行なわれるフィードバック過程について詳細に説明する。参考までに、図１０は、本発明によるフィードバック情報調節方法の動作段階を順次に示すフローチャートである。
測定モジュール９５１は、特定チャネルの副搬送波に対する信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）（または、信号対干渉及び雑音比、Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＩＮＲ）及び／または該当のチャネルの電力値（ｐｏｗｅｒ）などのチャネル状態を測定し、これをチャネルパラメータとして決定する（Ｓ１００１）。選択的に、測定モジュール９５１は、全てのチャネルの副搬送波、または、所定個数の副搬送波からなる副搬送波グループのそれぞれに対する信号対雑音比及び／または電力値の平均をチャネルパラメータとして決定する（Ｓ１００１）。測定モジュール９５１が信号対雑音比または電力値などを測定できるように、送信機８００から受信される転送シンボルにはパイロットシンボルが含まれることができる。
上記チャネルパラメータとして全体副搬送波に対する信号対雑音比を用いる場合、該当の信号対雑音比は下記の式１で測定されることができる。
Figure 0004925484
 ここで、ＳＮＲは、全ての副搬送波に対して測定した信号対雑音比の平均値であり、Ｎは、副搬送波の全体個数を意味し、
Figure 0004925484
 はｎ番目の副搬送波のチャネル情報を表す。また、
Figure 0004925484
 は平均信号エネルギーを、
Figure 0004925484
 は雑音エネルギーを表す。
ただし、本発明の好ましい一実施例では、上述した時間遅延を考慮したチャネル品質推定の実施例で説明したような上記の式１、３、８及び１０を用いてＳＮＲが測定されても良い。
一方、比較モジュール９５２は、メモリ９４０にあらかじめ保存されたチャネルパラメータと測定されたチャネルパラメータとを比較し、チャネルパラメータの変化量を算出し（Ｓ１００２）、算出されたチャネルパラメータ変化量がメモリ９４０にあらかじめ保存された臨界値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）よりも大きいと（Ｓ１００３）、フィードバックモジュール９５３にフィードバック転送制御信号を送る。このような比較モジュール９５２の動作は、あらかじめ設定された周期によって行なわれることができ、この時の周期は、通信システムが許容する最大のパラメータ変化状況でも充分のフィードバック情報が提供されることができる程度に短く設定されることが好ましい。
チャネルパラメータとしてチャネル電力を用いる場合、比較モジュール９５２は、フィードバック情報を転送するか否かを決定するために、例えば、下記の式２を用いることができる。
Figure 0004925484
 チャネルパラメータの変化量は、現在時点のチャネルパラメータとあらかじめ保存された以前のチャネルパラメータとの差から算出される。この時、あらかじめ保存された以前のチャネルパラメータは、直ぐ以前に測定されたチャネルパラメータであっても良く、それよりも以前に測定されたチャネルパラメータであっても良く、以前に測定された一定回数のチャネルパラメータを平均した値であっても良い。また、以前のチャネルパラメータ、それよりも以前のチャネルパラメータ、または、以前に測定された一定回数のチャネルパラメータに所定の加重値（ｗｅｉｇｈｔ）を適用した値であっても良い。式１２は、ｋ時点のチャネル電力とｍ回以前に測定されたチャネル電力に所定の加重値ｗを適用しものを平均した値との差をチャネル電力の変化量とし、臨界値と比較する実施例を表す。
もし、チャネルパラメータとしてＳＮＲ（またはＳＩＮＲ）を用いる場合では、比較モジュール９５２は、フィードバック情報を転送するか否かを決定するために、下記の式１３または式１４を用いることができる。この場合、チャネル電力の他にも、信号のエネルギー及び雑音エネルギーを考慮すべきなので、具現が多少複雑になるという点を勘案しなければならない。
Figure 0004925484
Figure 0004925484
 ここで、ＳＮＲ値は、線形（ｌｉｎｅａｒ）ドメイン及び対数（ｌｏｇ）ドメインをいずれも考慮することができる。
式１３は、ｋ時点のＳＮＲと、あらかじめ保存された以前のチャネルパラメータとして直前の時点であるｋ−１時点のＳＮＲとの差をチャネルパラメータ変化量とし、臨界値と比較する実施例を表す。式１４は、ｋ時点のチャネル電力とｍ回以前に測定されたＳＮＲに所定の加重値ｗを適用したものを平均した値との差をチャネルパラメータ変化量とし、臨界値と比較する実施例を表す。
比較モジュール９５２において、臨界値は、フィードバック情報を送信機８００に転送するか否かを決定するための基準値で、あらかじめ設定された正規化されたフィードバック情報量（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ）と目標ＱｏＳ（ｔａｒｇｅｔ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）、そして使用者の移動性のうち少なくとも一つを考慮して策定される。ここで、ＱｏＳにフレームエラー率（ｆｒａｍｅ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ；ＦＥＲ）が利用されることができる。
一般的に、フィードバック情報量が多くなるほどＦＥＲが低くなり、フィードバック情報量が少ないほどＦＥＲが高くなる傾向があるので、目標ＱｏＳとフィードバック情報量間に適切な妥協点（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）が必要である。このような妥協点は、あらかじめ定められた政策（ｐｏｌｉｃｙ）やあらかじめ定められたイベントの発生によって制御器９５０により変更されることができる。
フィードバックモジュール９５３は、比較モジュール９５２からフィードバック転送制御信号が受信されると、測定モジュール９５１から受信したチャネルパラメータまたは該当のチャネルパラメータを用いて所定のインデックス情報を決定し（Ｓ１００４）、これを送信回路９６０を通じて送信機８００に転送する（Ｓ１００５）。
具体的に、フィードバックモジュール９５３は、比較モジュール９５２からフィードバック転送制御信号を受信すると、測定モジュール９５１から転送された測定チャネルパラメータを用いてあらかじめ設定された目標ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）に最大限に近接可能なコーディング率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）及び変調方式（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｒ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｓｉｚｅ）を決定し、それに対応する所定のインデックス情報を決定する。このようなインデックス情報には、上記測定されたチャネルパラメータに相応するＭＣＳレベルインデックス（ＭＣＳ ｌｅｖｅｌ ｉｎｄｅｘ）が含まれることができ、特定割当方式（例えば、分散方式または局在方式）を指定する割当方式インデックス（ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ）がさらに含まれることができる。
フィードバックモジュール９５３は、メモリ９４０のリンクカーブテーブルを検索し、上記の式１１から算出したＳＮＲ値に対応するＭＣＳレベルインデックスを決定することができる。このリンクカーブテーブルは、目標ＱｏＳを具現するためのＳＮＲ臨界値を実験を通じてあらかじめ求めておいたデータベースで、一つ以上のＳＮＲ臨界値項目とそれに対応するＭＣＳレベルインデックス項目を含む。選択的に、フィードバックモジュール９５３は、目標ＱｏＳを具現するためのＳＮＲ臨界値を直接送信機８００に転送しても良い。ＱｏＳにフレームエラー率（ＦＥＲ）が用いられることができる。
また、フィードバックモジュール９５３は、送信回路９６０を通じてフィードバック情報を転送するために一般的なチャネルエンコーディング、変調などを行なうことができる。
図１１は、本発明によってフィードバック情報量が減少した様子を示すグラフであり、図１２は、本発明によってフィードバック情報量が減少した通信システムと従来の通信システムとの送信機転送量を比較したグラフである。ここで、図１１及び図１２とも使用者の移動速度は１０ｋｍ／ｈ、フィードバック周期は１０ｍｓとする。
図１１を参照すると、従来の通信システムでフィードバックされる情報量を正規化した値を１とする時、本発明の通信システムでは臨界値を０．６と設定し、フィードバックされる情報量を０．８７程度と減少させたことがわかる。そして、図１２によれば、図１１で確認したようにフィードバック情報量が減少したにもかかわらず、従来の通信システムに比べて送信機の転送率に大きな差はなかったことがわかる。したがって、本発明によれば、送信機の転送効率を劣化させずにもフィードバック情報量を減らすことができるので、フィードバックチャネルの資源を效果的に利用することができる。
一方、本発明の好ましい一実施例では、目標ＱｏＳを最大限に満足させるために使用者の移動性によって臨界値を適切に調整する方法を提示する。本実施例では、チャネルパラメータ変動度合によってフィードバックを調節する基本的な上述した実施例（以下“フィードバック調節に関する基本実施例”という。）の送信機８００及び受信機９００が同様に用いられ、後述する一部構成においてのみ相違している。以下、本実施例によるフィードバック転送方法について詳細に説明する。参考までに、図１３は、本実施例によるフィードバック転送方法を示すフローチャートである。本実施例では、フィードバック調節に関する基本実施例のフローチャートにＳ１００２−１段階とＳ１００２−２段階がさらに追加されたので、ここでは、追加された段階についてのみ説明するものとする。
比較モジュール９５２において、目標ＱｏＳとフィードバック情報量との間に定められた妥協点で最大の転送率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を実現するためには、使用者の移動性によって臨界値を適切に調節する必要があるということが実験的に証明された。この場合、臨界値は、使用者の移動性が大きいほど大きい値に設定し、使用者の移動性が小さいほど小さい値に設定することが好ましい。
一般的に使用者の移動性が大きくなるほどチャネルの変化が激しくなるので、使用者移動性はチャネルパラメータの変化量に比例すると見ることができる。したがって、比較モジュール９５２は、フィードバックを行なうか否かを決定するに先立ってチャネルパラメータの変化量を算出し、使用者の移動性を推定し（Ｓ１００２−１）、推定された使用者移動性を考慮して現在の臨界値を適切な特定臨界値に変更（Ｓ１００２−２）することが好ましい。
比較モジュール９５２は、チャネルパラメータ変化量とそれにマッチングされる臨界値とからなる臨界値マッチングテーブルを用いて、現在の臨界値を変更しても良く、現在のチャネルパラメータ変化量を所定の比例公式に代入して変更しても良い。以下、比較モジュール９５２が測定モジュール９５１により測定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータの変化量を算出し、これより使用者の移動性を推定する過程を、数式として説明する。
チャネルパラメータを用いてチャネルパラメータの変化量を算出するための一例として下記の式５を挙げることができる。本実施例ではチャネルパラメータとしてチャネル電力を利用するとする。
Figure 0004925484
 ここで、
Figure 0004925484
 は、ｎ番目の副搬送波に対する推定チャネル電力を表し、
Figure 0004925484
 は、使用者の移動によるチャネル電力の変化量を表し、
Figure 0004925484
 は、チャネルの平均エネルギーを表す。ρは、時間変動（ｔｉｍｅ−ｖａｒｙｉｎｇ）チャネル環境でドップラー周波数ｆｄと時間遅延τｄをベッセル関数Ｊ０（．）に代入して求めた変数で、使用者の移動性が大きくなるとその値が小さくなり、使用者の移動性が小さくなるとその値が大きくなる。ρは、上述した時間遅延を考慮したチャネル品質推定に対する実施例で説明した通りに
Figure 0004925484
 を通じて求めることができる。参考として、ρ＝１は、チャネル情報が完壁な場合を表す。
式１５によりチャネル電力の変化量を求めた後、下記の式１６を用いて使用者の移動性を推定できる。
Figure 0004925484
 また、測定モジュール９５１は、式１５により算出されたチャネルパラメータの変化量を下記の式１７に代入し、より正確な信号対雑音比を測定できる。
Figure 0004925484
 また、フィードバックモジュール９５３は、式１７により算出された信号対雑音比を用いてＭＣＳレベルインデックスをより正確に算出することができ、割当方式を正確に決定するための基準値として利用しても良い。後者の場合、式１７による信号対雑音比を用いてパラメータ変化量を算出し、これに基づき、使用者の移動性が大きいと判断されれると分散方式を選択し、使用者の移動性が小さいと判断されると局在方式を選択すれば良い。
本発明のさらに他の実施例では、受信機９００で転送するフィードバック情報量を調整し、送信機８００における転送率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を任意に変更する方法を提示する。本実施例もまた、フィードバック調節に対する基本実施例の送信機８００及び受信機９００が同様に用いられ、後述する一部構成においてのみ相違している。
図１４は、本実施例による通信システムの受信機構造を示すブロック図である。
図１４を参照すると、受信機９００’は、フィードバック転送量制御信号が受信されることから、送信機８００に転送するフィードバック情報の量を増加または減少させるフィードバック調節モジュール１４５４を、制御器９５０'にさらに含む。このフィードバック転送量制御信号は、受信機９００’の入力部（図示せず）を通じて使用者から直接入力されても良く、送信機８００から転送されてきても良い。
一般的に、フィードバック情報量が増加すると送信機８００における転送率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）も増加し、フィードバック情報量が減少すると送信機８００における転送率（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）も減少する傾向がある。したがって、フィードバックチャネルの資源を確保するためにフィードバック情報量を減らす場合には、送信機８００の転送率が劣化することをある程度甘受しなければならないし、送信機８００の転送率を優先視してフィードバック情報量を増やす場合には、フィードバックチャネルの占有をある程度甘受しなければならない。
フィードバック調節モジュール１４５４は、フィードバック情報量を調節するために比較モジュール９５２における比較周期を調節することができる。この場合、比較周期が大きくなるほどフィードバック情報量は減ることができる。また、フィードバック調節モジュール１４５４は、フィードバック情報量を調節するために臨界値を調節することができる。この場合、臨界値は、フィードバック情報を転送するか否かを判断するための基準値であるから、臨界値を大きくするとフィードバック情報量が減り、臨界値を小さくするとフィードバック情報量が増えることとなる。
図１５は、フィードバック情報量を任意に調節する場合を示すグラフであり、図１６は、フィードバック情報量が調節される前と後の送信機転送量を比較したグラフである。ここで、図１５及び図１６両方とも使用者の移動速度は１０ｋｍ／ｈ、フィードバック周期は１０ｍｓとする。
図１５を参照すると、従来の通信システムでフィードバックされる情報量を正規化した値を１とする時、本発明の通信システムでフィードバックされる情報量は、フィードバック調節に対する基本実施例から確認されたように、１よりも小さい値となる。ここで、臨界値を０．７にした場合の正規化されたフィードバック情報量が０．５９程度であるとする時、送信機でより満足できるようなＱｏＳを得るために臨界値を０．６に調整し、フィードバックされる情報量を０．８７程度に高めると仮定する。
図１６を参照すると、図１５によってフィードバック情報量を増加させることから、送信機における転送量がＳＮＲ１５ｄＢ付近から以前の場合よりも良好に変化したことが確認できる。
一方、本発明のさらに他の実施例では、使用者の移動性が大きくなるほどフィードバックされる情報量を順次に増やして転送率を最大に維持できるように受信機９００における臨界値を漸次増加させ、その逆の場合には、臨界値を漸次減少させる方法を提示する。本実施例もまた、フィードバック調節に対する基本実施例の送信機８００及び受信機９００が同様に用いられ、後述する一部構成のみ異なる。
一般的に使用者の移動性が大きくなるとチャネルの変化量が多くなるから、同じＱｏＳを維持するためには要求されるフィードバック情報量も多くなり、逆に、使用者の移動性が小さくなるとチャネルの変化量も少なくなるから、同じＱｏＳを維持するためには直ぐ以前のフィードバック情報をそのまま使用して済み、それだけ、要求されるフィードバック情報量も少なくなる。したがって、本実施例は、使用者の移動性を考慮して受信機９００における臨界値を適切に調節することを主な内容とする。
本実施例で、受信機９００の比較モジュール９５３は、チャネルパラメータ変化量が臨界値よりも大きい場合にフィードバックモジュール９５３にフィードバック転送制御信号を送る機能に加えて、現在のチャネルパラメータ変化量が以前のチャネルパラメータ変化量よりも大きい場合に臨界値を所定単位に減少させ、以降フィードバックされる情報量が漸次増加するようにする機能も備える。また、比較モジュール９５３は、現在のチャネルパラメータ変化量が以前のチャネルパラメータ変化量よりも小さい場合、臨界値を所定単位に増加させ、以降フィードバックされる情報量が漸次減少するようにする。増加または減少する臨界値の単位は、受信機９００にあらかじめ設定された値であっても良く、送信機８００から転送されてきた値であっても良い。
以上説明してきた変形実施例は、独立して実施されても良いが、必要によって互いに結合して実施されても良いということは、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者にとっては明らかである。
本発明はハードウェア、ソフトウェアまたはこれらの組み合わせで具現されることができる。ハードウェア具現において、上述した機能を行なうためにデザインされたＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、プロセッサ、制御器、マイクロプロセッサ、その他の電子ユニットまたはこれらの組み合わせで具現されることができる。ソフトウェア具現において、上述した機能を行なうモジュールとして具現されることができる。ソフトウェアは、メモリユニットに格納されることができ、プロセッサーにより実行される。メモリユニットやプロセッサは当業者によく知られた様々な手段を採用すれば良い。
上述したように開示された本発明の好ましい実施形態についての詳細な説明は、当業者が本発明を具現して実施できるように提供された。以上では本発明の好ましい実施例に上げて本発明を説明してきたが、該当技術分野における熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更させることができるということは自明である。したがって、本発明は、ここに開示された実施例に制限されるものではなく、ここで開示された原理及び新規な特徴と一致する最広の範囲を有することができる。
上述した如く、本発明によれば、使用者の移動によるチャネルの時間遅延を補償してシステムの性能を向上させることができる。すなわち、使用者の移動性があるチャネル環境で、予測したチャネル品質と実際チャネル品質間の時間遅延による差を減らすことができる。これにより、最適ＭＣＳレベルを決定でき、ＡＭＣ技法の性能が劣化するのを防止することができる。
また、上述したように、本発明によれば、一定の条件を満たす場合に限ってフィードバック転送を行なうので、従来の送信端転送率を略同一に維持しながらもフィードバックチャネルの資源を節約することができる。また、使用者の移動性を考慮してフィードバック条件を変更できるので、送信端で最適の転送率を実現することができる。
すなわち、このような本発明によれば、使用者の移動性がある環境下でチャネル品質情報の不正確性及び余分なフィードバック転送によるＡＭＣ方式の性能劣化を改善し、改善されたＡＭＣ方式を提供することができる。

Claims (24)

  1. 使用者の移動性を考慮したチャネル環境で適応型変調及びコーディング（ＡＭＣ）を適用する方法であって、
    順次に受信された第１シンボル及び第２シンボルをそれぞれ用いて第１チャネルパラメータ及び第２チャネルパラメータを測定する段階と、
    前記第１チャネルパラメータ及び前記第２チャネルパラメータを用いて前記第１チャネルパラメータと前記第２チャネルパラメータの測定間の時間遅延を考慮したチャネル品質を推定する段階と、
    前記第１チャネルパラメータと前記第２チャネルパラメータのチャネルパラメータ変化量が所定臨界値以上である場合に、前記推定されたチャネル品質の情報を転送する段階と、
    を含み、
    前記第１チャネルパラメータ及び前記第２チャネルパラメータは、それぞれ、一つ以上の副搬送波を通じて受信された前記第１シンボル及び前記第２シンボルの副搬送波別信号対雑音比の平均値であり、
    前記時間遅延を考慮したチャネル品質は、
    Figure 0004925484
     または
    Figure 0004925484
     の式により推定される、適応型変調及びコーディング方法。
    （ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
    Figure 0004925484
     は平均信号エネルギー、
    Figure 0004925484
     は雑音エネルギー、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋでのｎ番目の副搬送波の第２チャネルパラメータ、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋ−１でのｎ番目の副搬送波の第１チャネルパラメータであり、
    Figure 0004925484
     はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数と時間遅延を考慮してベッセル関数を用いて算定されたパラメータである。）
  2. 前記時間遅延を考慮したチャネル品質は、チャネル摂動変化を考慮して推定される、請求項１に記載の適応型変調及びコーディング方法。
  3. 前記変化量によって前記臨界値を調整する段階をさらに含む、請求項１に記載の適応型変調及びコーディング方法。
  4. 前記臨界値の調整は、前記変化量が増加すると前記臨界値を減少させ、前記変化量が減少すると前記臨界値を増加させる方式で行なわれる、請求項３に記載の適応型変調及びコーディング方法。
  5. 副搬送波による第１信号を受信して前記副搬送波の第１チャネル情報を求める段階と、
    前記第１チャネル情報を求めた後に、前記副搬送波による第２信号を受信して前記副搬送波の第２チャネル情報を求める段階と、
    前記第１チャネル情報と前記第２チャネル情報を用いて前記第１チャネル情報と前記第２チャネル情報間の時間遅延を考慮したチャネルの信号対雑音比（ＳＮＲ）を推定する段階と、
    を含み、
    前記信号対雑音比は、
    Figure 0004925484
     または
    Figure 0004925484
     の式により推定される、信号対雑音比推定方法。
    （ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
    Figure 0004925484
     は平均信号エネルギー、
    Figure 0004925484
     は雑音エネルギー、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋでのｎ番目の副搬送波の第２チャネル情報、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋ−１でのｎ番目の副搬送波の第１チャネル情報であり、
    Figure 0004925484
     はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数と時間遅延を考慮してベッセル関数を用いて算定されるパラメータである。）
  6. 前記副搬送波は複数個であり、前記信号対雑音比は前記複数個の副搬送波の信号対雑音比の平均値に対応する、請求項５に記載の方法。
  7. 前記第１チャネル情報は、前記複数個の副搬送波のチャネル情報の平均値である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記信号対雑音比は、チャネル摂動変化を考慮して推定される、請求項５に記載の方法。
  9. チャネル品質によって適応的に変調及びコーディング方式を決定する方法であって、
    シンボルを受信する段階と、
    前記シンボルを通じて推定されるチャネル情報を用いて前記シンボルが転送されるチャネルの時間遅延を考慮して前記チャネル品質を推定する段階と、
    前記推定されたチャネル品質を用いて前記シンボルの変調及びコーディング方式を決定する段階と、
    を含み、
    前記時間遅延を考慮したチャネル品質は、
    Figure 0004925484
     または
    Figure 0004925484
     の式により推定される、適応型変調及びコーディング方法。
    （ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
    Figure 0004925484
     は平均信号エネルギー、
    Figure 0004925484
     は雑音エネルギー、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋでのｎ番目の副搬送波の第２チャネルパラメータ、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋ−１でのｎ番目の副搬送波の第１チャネルパラメータであり、
    Figure 0004925484
     はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数と時間遅延を考慮してベッセル関数を用いて算定されたパラメータである。）
  10. 前記チャネル品質は信号対雑音比である、請求項９に記載の適応型変調及びコーディング方法。
  11. 前記チャネル品質は、現在チャネル情報と以前チャネル情報を用いて求める、請求項９に記載の適応型変調及びコーディング方法。
  12. アンテナを介して受信されるシンボルを用いてチャネル情報を求めるチャネル推定器と、
    前記チャネル情報を用いて前記シンボルが転送されるチャネルの時間遅延を考慮してチャネル品質を推定するチャネル品質推定器と、
    前記チャネル品質によって変調及びコーディング方式を決定する制御器と、
    を含み、
    前記時間遅延を考慮したチャネル品質は、
    Figure 0004925484
     または
    Figure 0004925484
     の式により推定される、受信機。
    （ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
    Figure 0004925484
     は平均信号エネルギー、
    Figure 0004925484
     は雑音エネルギー、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋでのｎ番目の副搬送波の第２チャネルパラメータ、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋ−１でのｎ番目の副搬送波の第１チャネルパラメータであり、
    Figure 0004925484
     はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数と時間遅延を考慮してベッセル関数を用いて算定されたパラメータである。）
  13. 通信システムの受信端で適応的にフィードバック情報量を調節する方法であって、
    チャネル状態を測定してチャネルパラメータを決定する段階と、
    前記決定されたチャネルパラメータと以前に決定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータ変化量を算出する段階と、
    前記チャネルパラメータ変化量があらかじめ設定された臨界値よりも大きいと、送信端に所定のフィードバック情報を転送する段階と、
    を含み、
    前記チャネルパラメータ変化量を考慮したチャネル状態は、
    Figure 0004925484
     または
    Figure 0004925484
     の式により推定される、適応的フィードバック情報調節方法。
    （ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
    Figure 0004925484
     は平均信号エネルギー、
    Figure 0004925484
     は雑音エネルギー、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋでのｎ番目の副搬送波の決定されたチャネルパラメータ、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋ−１でのｎ番目の副搬送波の以前に決定されたチャネルパラメータであり、
    Figure 0004925484
     はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数と時間遅延を考慮してベッセル関数を用いて算定されたパラメータである。）
  14. 前記チャネルパラメータ変化量を考慮して前記臨界値を調整する段階をさらに含む、請求項１３に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
  15. 前記臨界値の調整は、前記チャネルパラメータ変化量が増加すると前記臨界値を減少させ、前記チャネルパラメータ変化量が減少すると前記臨界値を増加させる方式で行なわれる、請求項１４に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
  16. 前記あらかじめ設定された臨界値を特定臨界値に変更して前記フィードバック情報量を調節する段階をさらに含む、請求項１３に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
  17. 前記チャネル状態は該当チャネルの電力値である、請求項１３に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
  18. 前記チャネル状態は該当チャネルの信号対雑音比である、請求項１３に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
  19. 前記フィードバック情報は、変調方式及びコーディング率のうち少なくとも一つを指定する、請求項１３に記載の適応的フィードバック情報調節方法。
  20. 通信システムでフィードバック情報量を調節する送受信装置であって、
    チャネル状態を測定してチャネルパラメータを決定する測定モジュールと、
    前記決定されたチャネルパラメータと以前に決定されたチャネルパラメータを用いてチャネルパラメータ変化量を算出し、前記チャネルパラメータ変化量があらかじめ設定された臨界値よりも大きいとフィードバック転送制御信号を送信する比較モジュールと、
    前記フィードバック転送制御信号が受信されると、所定のフィードバック情報を転送するフィードバックモジュールと、
    を含み、
    前記チャネルパラメータ変化量を考慮したチャネル状態は、
    Figure 0004925484
     または
    Figure 0004925484
     の式により推定される、通信システムにおける送受信装置。
    （ここで、Ｎは副搬送波の数（Ｎ≧１）、
    Figure 0004925484
     は平均信号エネルギー、
    Figure 0004925484
     は雑音エネルギー、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋでのｎ番目の副搬送波の決定されたチャネルパラメータ、
    Figure 0004925484
     はシンボルｋ−１でのｎ番目の副搬送波の以前に決定されたチャネルパラメータであり、
    Figure 0004925484
     はチャネルの平均エネルギー、ρはドップラー周波数と時間遅延を考慮してベッセル関数を用いて算定されたパラメータである。）
  21. 前記比較モジュールは、前記算出されたチャネルパラメータ変化量を考慮して前記臨界値を調整する、請求項２０に記載の送受信装置。
  22. 前記比較モジュールは、前記チャネルパラメータ変化量が増加するほど前記臨界値を順次に減少させ、前記チャネルパラメータ変化量が減少するほど前記臨界値を順次に増加させる方式で前記臨界値を調整する、請求項２１に記載の送受信装置。
  23. 前記あらかじめ設定された臨界値を特定臨界値に変更してフィードバック情報量を調節するフィードバック調節モジュールをさらに含む、請求項２０に記載の送受信装置。
  24. 前記フィードバック情報は、変調方式及びコーディング率からなる群より選択された少なくとも一つを指定する、請求項２０に記載の送受信装置。
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