JP5060473B2 - 協調符号化システムのための適応的な変調 - Google Patents
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Description
A. Sendonaris et al., "User Cooperation Diversity―Part I: System Description," IEEE Trans. Commun. Vol. 51, No. 11, pp. 1927-1938, Nov. 2003 A. Sendonaris et al., "User Cooperation Diversity―Part II: Implementation Aspects and Performance Analysis," IEEE Trans. Commun. Vol. 51, No. 11, pp. 1939-1948, Nov. 2003 Z. Lin et al., "An Asymptotic Analysis On the Performance of Coded Cooperation Systems, " Proc. IEEE Vehicular Technology Conference, Los Angeles, Fall 2004 A. Stefanov et al., "Cooperative Coding For Wireless Networks," IEEE Trans. Commun., Vol. 52, No. 9, pp. 1470-1476, September 2004 IEEE802.11, "Wireless LAN MAC and PHY Specifications, Standard," Aug. 1999 G. Holland et al., "A Rate-Adaptive MAC Protocol for Multi-Hop Wireless Networks, "Proc of the 7th Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, pp. 236-251, Rome, Italy, 2001 J. Proakis, Digital Communications, 4th Edition, McGraw-Hill, New York, 2001 pp. 264-272
1.一対の協調するユーザーについて、協調によるスループット利得が最大になるように、種々の信号対雑音比領域において前記一対の協調するユーザーが使う最良の変調レート対、ならびに
2.複数の候補パートナーについて、ソースについてのスループット利得が最大化されるようパートナーをいかにして選ぶか
を決定するためのシステムおよび方法を定義する。
1.パートナーがその変調モードを変えるが、ソースは自分のレートを一定のままに保つ、すなわちM1=N1;
2.ソースがその変調レートを適応させるが、パートナーはその変調モードを固定している、すなわちM2=N2;
3.ソースとパートナーの両方が同時に変調レートを変える。
以下で分析するのは最初の二つの場合のそれぞれの対応するスループット・パフォーマンスのみである。第三の場合は、最初の二つの場合の結果から拡張により容易に得られる。
・宛先、たとえばAPは、各パケット中のすべての誤りを検出するためにCRCを使っており、検出されない送信誤りの確率は無視できる;
・受信機から送信機への受信確認(acknowledgment)の送信には誤りはなく、この送信は瞬間的である;
・各ユーザーについてのシンボル送信レートはRsとして固定であり、各ユーザーはレートRをもつ同じ畳み込み符号を使う;
・各データ・パケットはB個のデータ・ビットを含んでおり、オーバーヘッド・ビットは無視され、それにより各フレーム/パケットの長さはNビットに等しい(ここで、N=B/R);
・スループットは1秒当たりの正しく受信されたペイロードビット数として定義される。
直接送信:協調のない(直接)場合についてのFERは
マルチホップ:S1は、パケットがS2によってうまく受信されるまで、符号化されたパケットをS2に再送信する。次いでS2がパケットを宛先に中継する。宛先において受信パケットに誤りがあれば、S2は再送信する。PQS m,inおよびPQS m,2をそれぞれ、マルチホップ(multi-hop)でのS1からS2への、およびS2から宛先への、準静的(quasi-static)チャネルについてのチャネル符号のFERを表すとする。マルチホップ方式については、これは、1パケットを届けるのに、第一のホップ(S1からS2)で平均1/(1−PQS m,in)回の送信、第二のホップ(S2から宛先)で平均1/(1−PQS m,2)回の送信となる。よって、平均して、第一のホップの送信は
符号化協調送信のためには、図2Dに図示されるように、符号化協調の最初の送信において、Siは符号化されたビットの半分を宛先およびSjに送信する。ここで、i≠jでi,j∈{1,2}である。Siによって送られた情報ビットをSjが正しくデコードすれば、Sjが符号化されたビットの残り半分を宛先に送る。宛先において誤りがあれば、その後のパケットすべてはSiおよびSjによって協調的に送信される。他方、SjがSiの情報をデコードできない場合には、Siが残りの符号化されたビットの送信を続ける。この場合、すべての再送信はソースから直接来ることになる。これにより、相変わらず協調の恩恵を享受しつつも、パートナーの源を迅速に解放できる。PQS f,iが準静的なSiから宛先へのチャネルについてのFER、Pin f,iがSiからSjへの準静的チャネルのための最初の半分のチャネル符号のFER、PBF f,iが、宛先がパケットの半分をSiから、残り半分をSjから受け取るときの協調ブロック・フェージング(block fading)・チャネルについてのFERを表すとする。SiおよびSjによる協調的な送信は確率(1−Pin f,i)で起こるが、このとき、平均で1/(1−PBF f,i)回の再送信が必要とされ、パケットの各送信は
直接送信方式と協調送信方式とを比較すると、Siは協調なしの(直接)送信と協調方式とで異なる変調方式をもてるので、PQS f,iは必ずしも
以下の数セクションでは、協調から得られるスループット改善を計量するためにユーザーのスループット利得を定義する。協調するユーザーS1およびS2が、協調通信の際、彼らの変調モードを彼らの宛先までのチャネルの品質に基づいて適応させるとする。固定したチャネル符号を使った両者の間の協調については、Siにとっての、協調に起因するデータ・スループット利得は
しかしながら、システムのスループットをより効率的に改善するために、ユーザーは彼らの異なるチャネル品質(すなわち、Miは必ずしもMjまたはNiと同一ではない)に基づいて変調レートを選択する。したがって、協調に起因するFER利得とスループット利得との間の等価性はもはや成り立たない。しかしながら、パートナーの受信SNRがスループット利得およびFER利得にどのように影響するかは似通っている。
以下の数セクションは、元のユーザーがその宛先との個別的な通信における変調モードと同じ変調モードを協調において保持するとき、元のユーザーの受信SNRがそのスループット利得にどのように影響するかを示す。
以下の数セクションでは、パートナーが宛先と個別に通信するときの変調モードと同じ変調モードを保持するが、ソースはその変調モードを動的に変える。ソースが宛先との個別通信における変調モードとは異なる変調モードを使うかもしれないので、M1は必ずしもN1と同じではなく、Pno-coop f,1は常にPQS f,1に等しいとは限らない。式(3)に基づくと、ソースがその変調モードを適応させる場合、協調に起因するソースのスループット利得はユーザー間チャネルのFERに依存する。これは、ソースが自分の変調モードを固定している場合とは異なっている。したがって、協調がソースのスループットを改善するか否かは、ソースが協調の間にその変調レートを適応させる場合には、ユーザー間チャネル品質に依存する。
Λ12<Λ13 (10)
となる。参照によりここにその内容全体を組み込むJ. Proakis(非特許文献7)において、より高い変調レートはより高い誤り率につながることが示されている。よって、
PBF,1 f,i<PBF,2 f,i<PBF,3 f,i (11)
不等式(10)ないし(11)および条件1ないし3を組み合わせると、元のユーザーがBPSK変調を使うという想定のもとで、次の結果が得られる。
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である。すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である。すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である。すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる。
4)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である。すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。それ以外の場合、G3 Γが最大である。すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる。
このセクションでは、ソースがその変調モードをQPSKまたは16-QAMに固定するときの状況およびソースのスループットが最大化されるようパートナーがその変調モードをどのように適応させるかに議論の焦点を当てる。ソースがBPSKを使う場合と同様に、ソースがQPSKを使うとき、Λ12、Λ13およびΛ23は
Λ12<Λ13 (12)
PBF,1 f,i<PBF,2 f,i<PBF,3 f,i (13)
である。不等式(12)および(13)を使って、元のユーザーがQPSK変調を使うという想定のもとで、次の結果が得られる。
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である。すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である。すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である。すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる。
4)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12のとき、PBF,3 f,1>Λ23の場合には、G2 Γが最大である。すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。それ以外の場合には、G3 Γが最大である。すなわち、パートナーによる16-QAM変調モードの選択がソースの最大のスループットをもたらす。
Λ12<Λ13 (14)
である。不等式(13)および(14)を使って、ソースが16-QAMを使うときの同様の結果が得られる。
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である。すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である。すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である。すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる。
4)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12のとき、PBF,3 f,1>Λ23の場合には、G2 Γが最大である。すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になる。それ以外の場合には、G3 Γが最大である。すなわち、パートナーによる16-QAM変調モードの選択がソースの最大のスループットをもたらす。
このセクションでは、二つの場合を議論する:第一の場合は、パートナーがその変調レートを固定しているときで、ソースがその変調モードをどのように適応させるかを論じる。第二の場合はパートナーを組む両ユーザーがその変調モードを同時に適応させる場合である。
以下の数セクションでは、スループット利得についての数値結果が呈示される。それは、ソースのチャネル品質がデータ・スループット利得にどのように影響するか、協調によってどのくらいのスループット利得が得られるか、本発明のシステムおよび方法に基づく適応変調を使うことによってどんなさらなる改良が得られるかを示す。呈示を簡単にするため、以下のシミュレーション例のすべてにおいて、BPSK、QPSKおよび16-QAM変調モードのみを考え、チャネル符号としては[5,7,5,7]畳み込み符号が使われる。
〈固定ソース変調モード〉完璧なユーザー間チャネルを仮定する。すなわち、Pin f=0とする。すべての例において、γ1は−10db、−5dB、0dB、10dB、15dBのそれぞれに固定し、γ2を変える。S1は協調のない通信のためにBPSK変調モードを使う。完璧なユーザー間チャネルを仮定する。図3、図4、図5は、S1がその変調モードをBPSKに固定し、S2がBPSK、QPSKおよび16-QAM変調モードをそれぞれ使うときのS1についてのスループット利得を示している。これら三つの図から、パートナーのSNR(γ2)の上昇とともに、いかなる固定したγ1についても、S1のスループット利得がますます改善されることが判断できる。これは命題1と整合する。S1が貧弱なチャネル品質をもつとき(低SNR領域)、協調に起因するスループット利得はいかなる固定したγ2についても最大である。S1がBSPKを使い、S2がBPSKおよびQPSKを使うとき、図3、図4、図5に与えられる例では、S1は協調からFER上の恩恵を受ける。図3および図4から、いかなる固定したγ2についても、S1についてのスループット利得はγ1とともに減少することが観察できる。S1がBSPKを使い、S2が16-QAMを使うときは、16-QAMはBSPKおよびQPSK変調モードに比べてより高いFERにつながるので、元のユーザーがFEDの面で協調から恩恵を受ける、すなわちPcoop<Pno-coopとなるのは、γ2が十分高いとき(この例では>7.5dB)のみである。したがって、図5から、Pcoop<Pno-coopという結果になるγ2>7.5dBのとき、S1についてのスループット利得はγ1とともに減少することが観察できる。これは命題4に一致する。ここでもまた、図5から、たとえγ2<7.5dBであっても、S1が低SNR状況にあるときは(たとえばγ1=−10dB、−5dB)、S2との協調はやはり、スループットの面でS1を大いに改善できることが観察できる。これは、パートナーを組む両ユーザーが異なるレートをもつときはFER利得とスループット利得が等価でなくなることを例示している。要するに、これらの図から、協調は、S1が低SNR状況にあるとき、元のユーザーのスループットをずっと大幅に改善すると結論する。パートナーが元のユーザーより高い変調モードを使っている場合、元のユーザーは、たとえそのFERが協調によって改善されないとしても、スループットの面ではやはり協調から恩恵を受けることができる。
γ1が大きく、たとえばγ1=5dB、10dB、15dBのときは、図9〜図11から、γ2が非常に低いのでない限り、パートナーが16-QAMを使うことがS1に最大のスループット利得をもたらすことを観察できる。その理由は、パートナーを組む両ユーザーが十分良好なチャネル品質をもつとき、より高い変調モードに起因する結果として得られるFERはもはやあまり高くなく、よってパートナーがより高い変調モードを使うことは、元のユーザーにより高いスループット利得を与えるためである。これらの図に示されるように、元のユーザーのスループットを最大にするという目標に関し、パートナーがチャネル品質に基づいてその変調レートを適応させれば、協調に起因するスループット利得をもっと上げることができ、パートナーによる変調モードの選択はパートナー自身のチャネル品質ばかりでなく、元のユーザーのチャネル品質にも依存することがわかる。協調は単に一人のユーザーではなく二人のユーザーに関わるので、元のユーザーが非常に低いSNRをもつときは、パートナーによって使用されるより高い変調モードは元のユーザーにより高いスループット利得をもたらすことができない。元のユーザーが十分良好なチャネル品質をもつときにのみ、パートナーによって使用されるより高い変調モードによって、協調の結果が元のユーザーのより高いスループット利得となることができる。
以下の数セクションは、ソースによるパートナーの選択、すなわち、そのパートナーと協調することによってソースのデータ・スループットが最も改善できるような最良のパートナーを候補のリストのうちからいかにして選ぶかを扱う。以下の数セクションではまた、ソースのチャネル品質がパートナー選択にどのように影響するかの解説も呈示される。一般性を失うことなく、可能なパートナーが二つの群に分類されるシナリオを考える。一方の群は宛先までの非常に良好なチャネル品質をもつが、ユーザー間SNRは低く、他方の群は非常に良好なユーザー間チャネル品質をもつが、宛先までのチャネルは良好な品質をもたない。そのようなシナリオは図13に描かれている。
以下の例では、各リンクにおける経路損失効果が考えられ、スループット・パフォーマンスの数値結果が直接送信、マルチホップおよび符号化協調について呈示される。これらの例は、ユーザー・チャネル品質が、協調およびマルチホップに起因するデータ・スループット利得にどのように影響するか、ならびにどのくらいのスループット利得が得られるかを示す。S1と宛先との間の距離、S2と宛先との間の距離をそれぞれD1およびD2と記し、DinはS1とS2との間の距離とする。
Claims (24)
- 無線符号化協調通信(coded cooperative communication)システムにおける適応的な変調のためのシステムであって:
適応的な変調モードを有するソースと;
宛先と;
前記ソースの少なくとも一つのパートナー/中継器の候補とを有しており、該候補は適応可能な変調モードを有しており、前記ソースから受け取った信号を前記宛先に転送するために所定の符号化協調通信プロトコルを実行するよう適応されており;
前記ソースと前記少なくとも一つの候補のうちの一つとからなる対のチャネル条件に基づいて、前記ソースは、前記候補と、前記候補の変調モードおよび前記ソースの変調モードのそれぞれについての設定からなる対応する対の変調モード設定とを、前記候補と前記対応する対の変調モード設定についての他のいかなる選択のスループット利得よりも改善されたスループット利得を提供するように選択し、
前記他のいかなる選択よりも改善されたスループット利得は:
前記ソースが前記宛先までの貧弱なチャネル品質を経験しているときには、前記ソースは前記候補と前記対応する対とを、前記ソースのフレーム誤り率が下がるように選択し、
そうでないときには、前記ソースは前記候補と前記対応する対とを選択することを、前記ソースが、前記ソースからの信号を前記宛先に転送するための前記少なくとも一つのパートナー/中継器の候補のそれぞれと協調することから帰結するあらゆるスループット利得からなるスループット利得の集合のうちで最大のスループット利得が得られるように行う、
ことによって決定される、システム。 - 前記集合の各スループット利得が:
a.前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを適応させ、前記ソースが自分の変調モードを一定に保つ;
b.前記ソースがその変調モードを適応させ、前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを固定している;および
c.前記ソースがその変調モードを適応させ、同時に、前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを適応させる;
からなる群から選択される対に基づいて計算される、請求項1記載のシステム。 - 前記対の各モードが、二状態位相偏移符号化(BPSK)、四状態位相偏移符号化(QPSK)および十六状態直交振幅変調(16-QAM)からなるモードの群から選択される、請求項2記載のシステム。
- 請求項3記載のシステムであって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、BPSKである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースがBPSK変調モードを使うとき、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、システム。 - 請求項3記載のシステムであって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、QPSKである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースがQPSK変調を使うという想定のもとに、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12のときは、PBF,3 f,1>Λ23の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを選択するときに前記ソースに最大のスループットがもたらされる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、システム。 - 請求項3記載のシステムであって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、16-QAMである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースが16-QAMを使うとき、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12のときは、PBF,3 f,1>Λ23の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを選択するときに前記ソースに最大のスループットがもたらされる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、システム。 - 請求項3記載のシステムであって、「b」および「c」の場合について、最良の変調モード対が、前記ソースおよび前記宛先それぞれについての種々の受信信号対雑音比(SNR)(γ1およびγ2)に基づいて、所定の対の集合から選択されるシステム。
- 前記所定の対の集合が、種々の受信SNR(γ1およびγ2)についての変調モードの対のシミュレーションによって得られる、請求項7記載のシステム。
- 無線符号化協調通信(coded cooperative communication)システムにおいて変調モードを適応させる方法であって:
適応可能な変調モードを有するソースによってメッセージを宛先に送信する段階と;
前記送信されたメッセージを、前記ソースの少なくとも一つのパートナー/中継器の候補によって受信する段階とを有しており、前記候補は適応可能な変調モードを有しており、前記ソースと協調して、前記送信されたメッセージの少なくとも一部を前記宛先に中継するよう所定の符号化協調通信プロトコルを実行するよう適応されており;
前記ソースと前記少なくとも一つのパートナー/中継器の候補のうちの一つとのチャネル条件に基づいて、前記ソースが、候補と、ソースの変調モードおよび候補の変調モードからなる対応する対とを選択して、前記ソースのスループット利得が、ソースと他の候補の他のいかなる対の改善利得よりも改善されるようにし、
前記選択する段階がさらに、他のいかなる選択よりも改善されたスループット利得を決定することを:
前記ソースが前記宛先までの貧弱なチャネル品質を経験しているときに、前記ソースは前記対応する対を、前記ソースのフレーム誤り率が下がるように選択する段階、ならびに;
そうでないときには、前記ソースが:
パートナー/中継器の候補と、対応する変調モードの対と、前記ソースが前記候補と協調することから帰結する、前記ソースからの信号を前記対応する対の変調モードを使って前記宛先に転送するためのスループット利得とをそれぞれ含む三項組からなる集合を計算するサブ段階と;
前記計算された集合から、最大のスループット利得を有する三項組を選択するサブ段階とを実行する段階、
を実行することによって行う段階を有する、方法。 - 前記集合の各スループット利得が:
a.前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを適応させるが、前記ソースが自分の変調モードを一定に保つ;
b.前記ソースがその変調モードを適応させ、前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを固定している;および
c.前記ソースがその変調モードを適応させ、同時に、前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを適応させる;
からなる群から選択される、対応する変調モードの対に基づいて計算される、請求項9記載の方法。 - 前記対応する対の各モードが、二状態位相偏移符号化(BPSK)、四状態位相偏移符号化(QPSK)および十六状態直交振幅変調(16-QAM)からなるモードの群から選択される、請求項10記載の方法。
- 請求項11記載の方法であって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、BPSKである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースがBPSK変調モードを使うとき、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、方法。 - 請求項11記載の方法であって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、QPSKである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースがQPSK変調を使うという想定のもとに、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12のときは、PBF,3 f,1>Λ23の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを選択するときに前記ソースに最大のスループットがもたらされる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、方法。 - 請求項11記載の方法であって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、16-QAMである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースが16-QAMを使うとき、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12のときは、PBF,3 f,1>Λ23の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを選択するときに前記ソースに最大のスループットがもたらされる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、方法。 - 請求項11記載の方法であって、「b」および「c」の場合について、変調モード対が、前記ソースおよび前記宛先それぞれについての種々の受信信号対雑音比(SNR)(γ1およびγ2)に基づいて、所定の対の集合から選択される方法。
- 前記所定の対の集合が、種々の受信SNR(γ1およびγ2)についての変調モードの対のシミュレーションによって得られる、請求項15記載の方法。
- 符号化協調通信(coded cooperative communication)のための無線デバイスの変調を適応させる装置であって:
適応可能な変調モードを有し、ソースからのメッセージを宛先に送信する送信機と;
適応可能な変調モードを有し、少なくとも一つのパートナー/中継器の候補からメッセージを受信する受信機とを有しており、該受信機は、前記候補と協調して、前記送信されたメッセージの少なくとも一部を前記宛先に中継するよう、前記候補のために所定の符号化協調通信プロトコルを実行するよう適応されており;
当該装置がさらに、前記送信機および前記受信機に動作的に結合され、前記ソースのチャネル条件に基づいて、前記メッセージの少なくとも一部を前記宛先に協調的に送信するための候補と、ソース変調モードおよび候補変調モードからなる対応する対とを選択するよう構成されているパートナー/変調モード選択モジュールを有しており、該選択は、前記少なくとも一つのパートナー/中継器の候補の他のいかなる候補を用いて前記メッセージを協調的に送信することによるよりも前記ソースのスループット利得が改善されるようにする選択であり、
前記パートナー/変調モード選択モジュールがさらに、前記少なくとも一つのパートナー/中継器の候補の他のいかなる候補を用いて前記メッセージを協調的に送信することによるよりもスループット利得が改善されるような候補を選択することを:
前記ソースが前記宛先までの貧弱なチャネル品質を経験しているときには、前記ソースは前記候補を、前記ソースのフレーム誤り率が下がるように選択し;
そうでないときには、前記ソースが:
パートナー/中継器の候補と、対応する変調モードの対と、前記ソースが前記候補と協調することから帰結する、前記ソースからのメッセージの少なくとも一部を前記対応する対の変調モードを使って前記宛先に送信するためのスループット利得とをそれぞれ含む三項組からなる集合を計算し;
前記計算された集合から、最大のスループット利得を有する三項組を選択することによって行うよう構成されている、装置。 - 前記集合の各スループット利得が:
a.前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを適応させるが、前記ソースが自分の変調モードを一定に保つ;
b.前記ソースがその変調モードを適応させ、前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを固定している;および
c.前記ソースがその変調モードを適応させ、同時に、前記少なくとも一つのパートナー/中継器がその変調モードを適応させる;
からなる群から選択される、対応する変調モードの対に基づいて計算される、請求項17記載の装置。 - 前記対応する対の各モードが、二状態位相偏移符号化(BPSK)、四状態位相偏移符号化(QPSK)および十六状態直交振幅変調(16-QAM)からなるモードの群から選択される、請求項18記載の装置。
- 請求項19記載の装置であって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、BPSKである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースがBPSK変調モードを使うとき、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、装置。 - 請求項19記載の装置であって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、QPSKである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースがQPSK変調を使うという想定のもとに、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12のときは、PBF,3 f,1>Λ23の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを選択するときに前記ソースに最大のスループットがもたらされる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、装置。 - 請求項19記載の装置であって、「a」の場合について、前記ソースの変調モードが固定され、16-QAMである場合、スループット利得をn=1,2,3についてGΓ nとして、パートナー/中継器にとっての最良の変調レートは:
Λ12<Λ13
PBF,1 f,1<PBF,2 f,1<PBF,3 f,1
であり、前記ソースが16-QAMを使うとき、
1)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G1 Γが最大である、すなわち、パートナーがBPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
2)PBF,3 f,1>Λ13かつPBF,2 f,1<Λ12の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、
3)PBF,3 f,1<Λ13かつPBF,2 f,1>Λ12の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを使うときにスループットは最大になり、
4)PBF,3 f,1<Λ13およびPBF,2 f,1<Λ12のときは、PBF,3 f,1>Λ23の場合、G2 Γが最大である、すなわち、パートナーがQPSK変調モードを使うときにスループットは最大になり、それ以外の場合、G3 Γが最大である、すなわち、パートナーが16-QAM変調モードを選択するときに前記ソースに最大のスループットがもたらされる、
という計算によって決定され、
ここで、PBF,n f,1は協調ブロック・フェージング・チャネルについてのフレーム誤り率であり、γ1およびγ2はそれぞれ前記ソースと前記宛先との間および前記パートナー/中継器と前記宛先との間のリンクの信号対雑音比である、装置。 - 請求項19記載の装置であって、「b」および「c」の場合について、変調モード対が、前記ソースおよび前記宛先それぞれについての種々の受信信号対雑音比(SNR)(γ1およびγ2)に基づいて、所定の対の集合から選択される装置。
- 前記所定の対の集合が、種々の受信SNR(γ1およびγ2)についての変調モードの対のシミュレーションによって得られる、請求項23記載の装置。
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