JPWO2007088723A1 - 変調パラメータ選択方法、変調パラメータ選択装置及び通信装置 - Google Patents

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Abstract

符号化率を暫定的に決定する暫定符号化率決定部と、暫定的に決定した符号化率の下で、各チャネルにおいて所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる変調方式を選択する暫定変調方式決定部と、暫定符号化率決定部で暫定的に決定した符号化率と、暫定変調方式決定部で選択した各チャネルにおける変調方式とから伝送レートを算出する伝送レート演算部とをスケジューラ部として具備し、暫定符号化率決定部から伝送レート演算部まで処理を、選択可能な符号化率に対して繰り返し行い、最大伝送レートとなる符号化率と各チャネルにおける変調方式を決定することにより、所定の端末に割り当てられた複数のチャネルにおいて符号化率を共通にし、変調方式をチャネルごとに変えるシステムにおいて、効率的に高い伝送レートを実現することができる変調パラメータを選択する方法等を実現する。

Description

本発明は、第1の通信装置から第2の通信装置へ複数のチャネルを用いてデータ伝送を行い、複数のチャネルに渡って割り当てられたデータに対し、該データが割り当てられた前記複数のチャネルにおいて、符号化率は同一であり、変調方式のみ異なることを許すシステムにおける変調方式および符号化率を含む変調パラメータ選択方法等に関する。
近年、無線通信システムの高速化が求められており、高速化・大容量化が実現可能な方式のひとつとして、複数の搬送波に情報を乗せて通信を行うマルチキャリア伝送方式が注目されている。マルチキャリア伝送方式の一種である直交周波数分割多重(OFDM; Orthogonal Frequency Division Multiplex)方式は、互いに直交するサブキャリアの間隔を狭くすることができるため周波数利用効率が高く、シンボル列の先頭に付加されるガードインターバルによりマルチパスフェージングに対する耐性が強いことから、広帯域の無線通信システムにとって最も有力な変調方式のひとつである。
しかし、サブキャリア毎、あるいは複数のサブキャリアを含むグループ毎に変調パラメータを与える方法は、送受信機間でサブキャリアあるいはグループ毎の変調パラメータの通知が必要となる。サブキャリア数あるいはグループ数の増加にともない通知しなければならない情報量も増加するため、限られた通信容量に対して制御情報が占める割合が高くなり、伝送効率が低下するという問題があった。
この問題を解決する方法として、3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)において、図15に示すように、ある端末に割り当てられた複数のチャネルにおいて符号化率を共通にし、変調方式をチャネルごとに変えることにより、変調パラメータの通知に要する情報量を抑制するシステムが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
あるユーザへの送信データは、まとめてチャネル符号化(2001)され、レートマッチング処理(2002)が施される。すなわち、チャネルによらず符号化率は一定となる。その後、符号化された送信データは各チャネルに割り当てられ(2003)、チャネルごとに個別の変調方式で変調(2004)される。
例えば、図16に示すような伝搬路(2101)の場合、各チャネルにおける変調方式と符号化率の組み合わせとしては、すべてのチャネルで符号化率が1/3が選択され、チャネルごとにQPSK、16QAM、64QAMから選択される(2102)。
"Adaptive Modulation and Channel Coding Rate Control for Frequency Domain Scheduling in Evolved UTRA Downlink、" 3GPP、 TSG RAN WG1 #42 on LTE、R1-050854、2005年 9月
しかしながら、上記の公知文献で提案されているシステムでは、符号化率を共通にするという制約があるため、従来から用いられている変調パラメータの選択方法をそのまま適用することは困難である。
また、上記の公知文献では、ある端末に割り当てられた複数のチャネルにおいて符号化率を共通にし、変調方式をチャネルごとに変えることにより、変調パラメータの通知に要する情報量を抑制する通信システムの提案は為されているものの、このシステムにおける変調パラメータの選択方法に関する検討は行われていない。
上記の課題に鑑み、本発明が目的とするところは、所定の端末に割り当てられた複数のチャネルにおいて符号化率を共通にし、変調方式をチャネルごとに変えるシステムにおいて、効率的に高い伝送レートを実現することができる変調パラメータを選択する方法及び変調パラメータを選択する装置を実現することである。
上記の課題を解決するために、第1の発明の変調パラメータ選択方法は、第1の通信装置から第2の通信装置へ複数のチャネルを用いてデータ伝送を行い、複数のチャネルに渡って割り当てられたデータに対し、該データが割り当てられた前記複数のチャネルにおいて、符号化率は同一であり、変調方式のみ異なることを許すシステムにおける変調方式および符号化率に関する変調パラメータ選択方法であって、予め定められた選択可能な符号化率の中から、一の符号化率を選択して暫定的に決定する第1のステップと、暫定的に決定した符号化率の下で、各チャネルにおいて所要品質を満たし、かつ所定の伝送レートとなる変調方式を選択する第2のステップと、第1のステップで暫定的に決定した符号化率と、第2のステップで選択した各チャネルにおける変調方式とから伝送レートを算出する第3のステップと第1のステップから第3のステップまでを、他の選択可能な符号化率に対して繰り返し行い、所定の伝送レートとなる符号化率と各チャネルにおける変調方式を決定する第4のステップと、を含むことを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明の変調パラメータ選択方法であって、第2のステップの前に、各チャネルを受信品質に基づいて順序付けする第5のステップと、選択可能な変調方式を変調多値数により順序付けする第6のステップと、をさらに含み、第5のステップで決定したチャネルの順序、および第6のステップで決定した変調方式の順序に従って、第2のステップで変調方式を選択することを特徴とする。
また、第3の発明は、第1又は第2の発明の変調パラメータ選択方法であって、第1のステップの前に、受信品質が予め定められた条件に含まれるチャネルにおける受信品質から、選択可能な符号化率を変更する第7のステップをさらに含み、第7のステップで決定した選択可能な符号化率の中から、第1のステップで暫定符号化率を決定することを特徴とする。
また、第4の発明は、第1又は第2の発明の変調パラメータ選択方法であって、第1のステップの前に、受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式を暫定的に決定する第8のステップと、第8のステップで暫定的に決定した変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率を決定する第9のステップと、第9のステップで決定した符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する第10のステップと、をさらに含み、第10のステップで決定した選択可能な符号化率の中から、第1のステップで暫定符号化率を決定することを特徴とする。
また、第5の発明は、第1から第4のいずれかに記載の発明の変調パラメータ選択方法であって、第1のステップの前に、所定の受信品質を満たすチャネルの中で受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式を暫定的に決定する第8のステップと、第8のステップで暫定的に決定した変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率を決定する第9のステップと、
第9のステップで決定した符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する第10のステップと、をさらに含み、第10のステップで決定した選択可能な符号化率の中から、第1のステップで暫定符号化率を決定し、前記所定の受信品質を満たさないチャネルをキャリアホールと決定することを特徴とする。
第6の発明は、第1の通信装置から第2の通信装置へ複数のチャネルを用いてデータ伝送を行い、複数のチャネルに渡って割り当てられるデータに対し、該データが割り当てられる前記複数のチャネルにおいて、符号化率は同一であり、変調方式のみ異なることを許すシステムにおける変調方式および符号化率を含む変調パラメータ選択装置であって、予め定められた選択可能な符号化率の中から、一の符号化率を選択して暫定的に決定する暫定符号化率決定部と、暫定的に決定した符号化率の下で、各チャネルにおいて所要品質を満たし、かつ所定の伝送レートとなる変調方式を選択する暫定変調方式決定部と、前記暫定符号化率決定部で暫定的に決定した符号化率と、前記暫定変調方式決定部で選択した各チャネルにおける変調方式とから伝送レートを算出する伝送レート演算部とを具備し、前記暫定符号化率決定部から伝送レート演算部まで処理を、選択可能な符号化率に対して繰り返し行い、所定の伝送レートとなる符号化率と各チャネルにおける変調方式を決定することを特徴とする。
第7の発明は、第6の発明の変調パラメータ選択装置であって、各チャネルを受信品質に基づいて順序付けするチャネル順序付け部と、選択可能な変調方式を変調多値数により順序付けする変調方式順序付け部と、をさらに含み、前記チャネル順序付け部で決定したチャネルの順序、および前記変調方式順序付け部で決定した変調方式の順序に従って、暫定変調方式決定部で変調方式を選択することを特徴とする。
また、第8の発明は、第6又は第7の発明の変調パラメータ選択装置であって、受信品質が予め定められた条件に含まれるチャネルにおける受信品質から、他の選択可能な符号化率を変更する符号化率演算部をさらに含み、前記符号化率演算部で決定した選択可能な符号化率の中から、暫定符号化率決定部で暫定符号化率を決定することを特徴とする。
また、第9の発明は、第6又は第7の発明の変調パラメータ選択装置であって、受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する最高符号化率演算部をさらに含み、前記最高符号化率演算部で変更した選択可能な符号化率の中から、暫定符号化率決定部で暫定符号化率を決定することを特徴とする。
また、第10の発明は、第6又は第7の発明の変調パラメータ選択装置であって、所定の受信品質を満たすチャネルの中で受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する最高符号化率演算部をさらに含み、最高符号化率演算部で変更した選択可能な符号化率の中から、暫定符号化率決定部で暫定符号化率を決定し、前記所定の受信品質を満たさないチャネルをキャリアホールと決定することを特徴とする。
第11の発明は、第6から第10のいずれかの発明の変調パラメータ選択装置を具備し、通信相手に前記変調パラメータ選択装置で選択した変調パラメータに関する情報を送信することを特徴とする通信装置であることを特徴とする。
本発明を適用することにより、割り当てられた複数のチャネルにおいて、所要品質を満たし、かつ所定の伝送レートとなる符号化率および各チャネルの変調方式が決定されることとなる。例えば、所定の伝送レートとして最大の伝送レートとなる符号化率及び各チャネルの変調方式が決定されることにより、通信端末は効率的な通信を行うことが出来るようになる。
また、各チャネルの受信品質、変調多値数を予め順序付けしておくことにより、順序付けに要する演算量は増加するが、割り当てられたすべてのチャネルにおいて、所要品質を満たすという条件の下で伝送レートが所定の伝送レートとなるような符号化率および各チャネルの変調方式を選択する際の演算量を低減することができる。したがって、効率的に符号化率および各チャネルの変調方式を選択することができるようになる。
第1実施形態における無線機の構成を説明するための図である。 第1実施形態における受信品質情報生成部の構成を説明するための図である。 第1実施形態におけるスケジューラ部の構成を説明するための図である。 第1実施形態におけるMCS選択部の処理の流れを説明するための図である。 第1実施形態におけるMCS選択部の構成を説明するための図である。 第2実施形態におけるMCS選択部の処理の流れを説明するための図である。 第2実施形態におけるMCS選択部の構成を説明するための図である。 第3実施形態におけるMCS選択部の処理の流れを説明するための図である。 受信CNR値と周波数との関係を説明するための図である。 受信CNR値と周波数との関係を説明するための図である。 第3実施形態におけるMCS選択部の構成を説明するための図である。 第4実施形態における無線機の構成を説明するための図である。 第4実施形態における受信品質情報生成部の構成を説明するための図である。 第4実施形態におけるスケジューラ部の構成を説明するための図である。 従来例について説明するための図である。 従来例について説明するための図である。
符号の説明
100 第1無線機
110 送信フレーム生成部
120 マッピング部
130 IFFT部
140 送信部
150 アンテナ
160 受信部
170 判定部
180 スケジューラ部
181 割り当て決定部
182 MCS選択部
1821 暫定符号化率決定部
1822 暫定変調方式決定部
1823 伝送レート演算部
1824 伝送レート判定部
1825 チャネル順序付け部
1826 変調方式順序付け部
1827 最高符号化率演算部
200 第2無線機
210 アンテナ
220 受信部
230 FFT部
240 判定部
250 受信品質情報生成部
251 受信品質情報生成部
260 送信フレーム生成部
280 マッピング部
290 送信部
本発明は、一つの無線機に対して、複数のチャネルが割り当てられた場合のMCS(Modulation and channel Coding Scheme;変調方式および符号化率)選択方法に関する。また、前記複数のチャネルにおいて、符号化率は同一であり、例えば図15に示すように変調方式のみ異なることを許すシステムを想定している。
〔第1実施形態〕
本実施形態では、第1無線機100から第2無線機200への送信データのMCSを、第1無線機100が本発明を用いて選択する場合について説明する。図1に本実施形態に係るシステムのブロック構成の一例を示す。
図1では、第1無線機100と第2無線機200がそれぞれ一つずつ示されているが、第1無線機100と複数の第2無線機200が、複数のチャネルを用いて通信を行っている。
ここで、第1無線機100は、図1に示すように、送信フレーム生成部110と、マッピング部120と、IFFT(Inverse Fast Fourier Transformation)部130と、送信部140と、アンテナ150と、受信部160と、判定部170と、スケジューラ部180とを備えて構成されている。また、第2無線機200は、アンテナ210と、受信部220と、FFT(Fast Fourier Transformation)部230と、判定部240と、受信品質情報生成部250と、送信フレーム生成部260と、マッピング280と、送信部290とを備えて構成されている。
送信フレーム生成部110は、スケジューラ部180から通知されたスケジューリング制御情報とMCS情報に基づいて符号化および変調処理を行う。また、生成したデータシンボル系列に、スケジューリング制御情報およびMCS情報を第2無線機200に通知するための制御情報(およびパイロット信号)を生成し、データシンボルに多重する。生成された送信フレームは、マッピング部120に出力される。
マッピング部120は、送信フレーム生成部110から入力された変調シンボル系列を、スケジューラ部180から通知されたスケジューリング制御情報に従ってマッピングする機能部である。マッピングされた変調シンボル系列はIFFT部130に出力され、IFFT処理によりOFDMシンボル系列が生成される。
FFT部130で生成されたOFDMフレームは送信部140を経て、アンテナ150から第2無線機200に送信される。
第2無線機200において、アンテナ210を介して受信部220で受信されたOFDMシンボル系列は、FFT部230に出力される。FFT部230は、FFT処理を実行することにより、OFDMシンボル系列の信号が変調シンボル系列の信号に変換され、判定部240に出力される。
判定部240は、入力された変調シンボル系列を復調および復号し受信データを取り出す機能部である。その際、第1無線機100から通知されたスケジューリング制御情報およびMCS情報も従って判定処理を行う。また、予めフレームに多重されたパイロット信号を受信品質情報生成部250に出力する。なお、判定帰還型の干渉電力測定を行う場合は、データ系列および判定結果を受信品質情報生成部250に出力する。
図2に受信品質情報生成部250のブロック構成を示す。受信品質生成部250には、受信品質測定部251が含まれている。受信品質測定部251は、判定部240から入力されたパイロット信号から受信品質を測定し、第1無線機100にその受信品質を出力するための受信品質情報を生成する。そして、生成された受信品質情報は、送信フレーム生成部260に出力され、送信データと共に送信フレームが生成される。
送信フレーム部260は、入力された受信品質情報から、送信フレームを生成し、マッピング部280に出力する。そして、マッピング部280においてマッピングされ、送信部290を介してアンテナ210から第1無線機100に送信される。
第1無線機100において、アンテナ150から受信された信号は、受信部160を介して判定部170に入力される。判定部170は、入力された受信信号から受信データを抽出し、予めフレームに多重された受信品質情報を分離し、分離した受信品質情報をスケジューラ部180に出力する。
スケジューラ部180は、第2無線機200から報告された受信品質情報に基づいて、送信データのスケジューリングを行う機能部である。また、受信品質情報に基づいて、送信データの変調方式および符号化率を決定する処理を実行する。
ここで、スケジューラ部180のブロック構成を図3に示す。スケジューラ部180は、割り当て判定部181と、MCS選択部182とを備えて構成されている。判定部170から入力された受信品質情報は、まず割り当て決定部181に出力される。
割り当て決定部181は、各チャネルにおける複数の第2無線機200から通知された受信品質情報を比較し、それぞれのチャネルを受信品質が良好な第2無線機200を送信先とする送信データに割り当てる。各チャネルにどの第2無線機200への送信データを割り当てるかを示す情報は、スケジューリング情報として、送信フレーム生成部110およびマッピング部120に通知される。また、当該スケジューリング情報はMCS選択部182にも出力される。
MCS選択部182では、各第2無線機200を送信先とする送信データが、どのチャネルに割り当てられたかを示すスケジューリング情報と、各第2無線機200から報告されたそのチャネルにおける受信品質情報から、各送信データを変調および復調する際のMCSを決定し、MCS情報を送信フレーム生成部110に通知する。
続いて、本実施形態に係るMCS選択部182の処理の流れを図4に一例として示す。MCS選択部182は、各符号化率において、各チャネルが所要PER(Packet Error Rate)を満たすような変調方式を調査し、割り当てられたすべてのチャネルにおける伝送レートが所定の伝送レートとなるようにMCSの組み合わせを選択する。本実施形態においては、一例として各チャネルが所要PERを満たすような最大の変調方式を調査し、伝送レートが最も高くなるようなMCSの組み合わせを選択することとして説明する。
なお、CNR、R、Qは,それぞれk番目のチャネルにおけるCNR(Carrier−to−Noise power Ratio)測定値(第2無線機200から報告された受信品質)、n番目の符号化率、m番目の変調多値数(ビット単位)を示す。K、N、Mは、それぞれチャネル数、符号化率の種類、変調方式の種類であり、k、n、mはそれぞれチャネル番号。符号化率番号、変調方式番号を示すカウンタである。定数PERreqは所要PERを示し、関数PER(CNR、R、Q)およびRate(R、Q)は、それぞれCNRがCNRの環境でMCSとしてRおよびQを適用した場合のPER、RおよびQを適用した場合の1つのチャネルあたりの伝送レートを示す。
まず、割り当てられたすべてのチャネルの伝送レートの最大値を示す変数rmaxとカウンタn、対象となる符号化率に対する、割り当てられたすべてのチャネルの伝送レートの最大値を示す変数rtmp totalとカウンタk、対象となる符号化率に対する、対象となるチャネルの伝送レートの最大値を示すrtmpとカウンタmを初期化する(ステップS101からステップS103)。
次に、k番目のチャネルに、MCSとしてRおよびQを適用する場合のPERを算出し、PERが所要値PERreqを満たすかどうかを判定する(ステップS104)。所要値を満たす場合(S104;Yes)は、RおよびQを適用する場合の伝送レートを算出し、rtmpと比較する(ステップS105)。伝送レートがrtmpより大きい場合(S105;Yes)は、対象となる符号化率に対する、対象となるチャネルの伝送レートを最大とするMCSの組み合わせであるRtmp(k)およびQtmp(k)と伝送レートrtmpを、RおよびQとRate(R,Q)に更新し(ステップS106)、カウンタmをインクリメントする(ステップS107)。一方、ステップS104においてPERが所要値を満たさない場合(ステップS104;No)、あるいはステップS105において伝送レートが最大値とならない場合(ステップS105;No)は、ステップS106を経ずにステップS107に移行する。そして、ステップS104からステップS107を、すべての変調方式において演算し終わるまで(mがMより大きくなるまで)繰り返す(ステップS108)。
つづいて、対象となる符号化率において、各チャネルの最大伝送レートを加算することにより(ステップS109からステップS111)、対象となる符号化率における最大伝送レートrtmp totalを算出し、rmaxと比較する(ステップS112)。対象となる符号化率における最大伝送レートがrmaxより大きい場合(ステップS112;Yes)は、最大伝送レートとなるMCSの組み合わせであるRmax(k)およびQmax(k)と伝送レートrmaxを、Rtmp(k)およびQtmp(k)とrtmp totalに更新し(ステップS113)、カウンタnをインクリメントする(ステップS114)。対象となる符号化率における最大伝送レートがrmaxより小さい場合は(ステップS112;No)、ステップS113を経ずにステップS114に移行する。
そして、nがNより大きくなるまで、すなわち、すべての符号化率においてステップS102からステップS114を繰り返し(ステップS115;Yes)、終了段階でのRmax(k)およびQmax(k)が選択されるMCSとなる。
図5に上記の処理を実現するMCS選択部182のブロック図の一例を示す。MCS選択部182は、暫定符号化率決定部1821と、暫定変調方式決定部1822と、伝送レート演算部1823と、伝送レート判定部1824とを備えて構成される。
暫定符号化率決定部1821において予め選択可能な符号化率の中から、一の符号化率を選択して、暫定的な符号率として決定し、暫定変調方式決定部1822に通知する。暫定変調方式決定部1822では、暫定符号化率決定部1821で決定された暫定符号化率の下で、割り当てられたチャネルを示す情報を含むスケジューリング制御情報と、割り当てられた各チャネルにおける受信品質を示す情報を含む受信品質情報とから、割り当てられた各チャネルにおいて、所要品質を満たす最大レートの変調方式を決定する。
暫定符号化率と、割り当てられた各チャネルにおける暫定変調方式は伝送レート演算部1823に出力され、暫定符号化率の下での最大伝送レートが算出される。暫定符号化率の下での最大伝送レートと、暫定符号化率および割り当てられた各チャネルにおける暫定変調方式は、伝送レート判定部1824に出力される。伝送レート判定部1824は、すべての符号化率について上記の処理が終了していない場合、暫定符号化率決定部1821に別の暫定符号化率を設定するように要求する。また、すべての符号化率について上記の処理が終了した場合、各暫定符号化率における最大伝送レートを比較し、伝送レートが最大となる符号化率および割り当てられた各チャネルにおける変調方式を含むMCS情報を出力する。
以上のように、本実施の形態によれば、割り当てられたすべてのチャネルにおいて、所要品質を満たすという条件の下で伝送レートが最大となるような組み合わせを選択することができる。したがって、所要品質を満たしつつ、効率的な通信が可能となる。
〔第2実施形態〕
第1実施形態では、所要品質を満たすという条件の下で伝送レートが最大となるような組み合わせを総当り的に調査することにより最適なMCSを選択する方法について説明した。本実施形態では、各チャネルの受信品質、変調多値数を予め降順にソートしておくことにより、さらに効率的に最適なMCSを選択する方法について説明する。本実施の形態に係るシステムのブロック構成の一例は、図1から図3と同様であるが、MCS選択部182における処理が第1実施形態とは異なる。
この第2実施形態におけるMCS選択処理の流れを示したのが図6である。以下、図6を用いて、第1実施形態と異なる点を中心に、本実施例におけるMCS選択方法について説明する。
なお、上記にとおり、各チャネルの受信品質、変調多値数を予め降順にソートしているものとする。すなわち、CNR≧CNR≧…≧CNR、Q≧Q≧…≧Qである。
まず、第1に、第1実施形態では、ステップS103からステップS108で、すべての変調方式に対して所要PERを満たすか、あるいは伝送レートが最大かどうかを算出する。一方、本実施形態におけるMCS選択処理においては、ステップS203からステップS207の繰り返し中に、所要PERを満たすかどうかの判断のみを行い、所要PERを満たした場合、繰り返しを中断して次のステップに移行する。これは、カウンタmに対して変調多値数が予め降順にソートされているので、繰り返しを重ねるたびに伝送レートが低下することが自明であるためである。これにより、第1実施形態と比較して変調方式の繰り返し部(ステップS103からステップS108)の演算量を軽減することができる。
第2に、第1実施形態では、ステップS103において、変調方式番号を示すカウンタmを「1」に初期化していた。一方、本実施形態では、ステップS203において、mをmtmpに設定する。ここで、ステップS203からステップS210の繰り返し処理において、初回処理時にmtmpは「1」に設定されており、2回目処理時以降は、前回対象となったチャネルにおける最大レートを達成する変調方式番号に設定されている。
例えば、変調方式として64QAM、16QAM、QPSKのM=3種類選択可能である場合、k番目のチャネルにおいて、最大伝送レートとなる変調方式が16QAMであった場合、k+1番目のチャネルで選択可能な変調方式は16QAMとQPSKになる。これは、符号化率を固定した場合に、CNR≧CNRk+1となるk番目のチャネルとk+1番目のチャネルにおいて、k番目のチャネルに64QAMを適用した場合に所要品質を満たさなければ、k+1番目のチャネルにおいても64QAMを適用した場合に所要品質を満たさないことは自明であるためである。
図7に上記の処理を実現するMCS選択部182のブロック図の一例を示す。MCS選択部182は、図5に示した暫定符号化率決定部1821と、暫定変調方式決定部1822と、伝送レート演算部1823と、伝送レート判定部1824とに加えて、チャネル順序付け部1825と、変調方式順序付け部1826とを備えて構成されている。
チャネル順序付け部1825では、割り当てられたチャネルを示す情報を含むスケジューリング制御情報と、割り当てられた各チャネルにおける受信品質を示す情報を含む受信品質情報とから、チャネルを受信品質に応じて順序付けする。
変調方式順序付け部1826では、選択可能な変調方式を、その多値数により順序付けする。あるいは、多値数で順序付けられた選択可能な変調方式を記憶してある。
暫定変調方式決定部1822において、暫定符号化率決定部1821で決定された暫定符号化率の下で、スケジューリング制御情報と、受信品質情報とから、割り当てられた各チャネルにおいて、所要品質を満たす最大レートの変調方式を決定する際、チャネル順序付け部1825において順序付けされたチャネルの順番および変調方式順序付け部1826において順序付けされた変調方式の順番で演算される。
以上のように、第2実施形態によれば、各チャネルの受信品質、変調多値数を予めソートしておくことにより、ソートに要する演算量は増加するが、割り当てられたすべてのチャネルにおいて、所要品質を満たすという条件の下で伝送レートが最大となるような組み合わせを効率的に選択することができる。
なお、上述した第2実施形態において、受信品質及び変調多値数が予め降順にソートされているものとして説明したが、受信品質及び変調多値数が昇順にソートされている場合においても同様の効果が得られることは勿論である。
〔第3実施形態〕
続いて、第3実施形態について説明する。第1実施形態及び第2実施形態では、すべての符号化率において、所要品質を満たすという条件の下で伝送レートが最大となるような組み合わせを調査することにより最適なMCSを選択する方法について説明した。本実施形態では、受信品質が予め定められた条件に含まれるチャネルにおいて所要品質を満たすように符号化率を予め制限しておくことにより、さらに効率的に最適なMCSを選択する方法について説明する。なお、本実施形態においては、一例としてチャネルにおける受信品質の条件として、各チャネルの中から、最低値となるチャネルを選択する場合について説明する。
本実施形態に係るシステムのブロック構成の一例は、図1から図3と同様であるが、MCS選択部182における処理が第1実施形態あるいは第2実施形態とは異なる。第3実施形態にかかるMCS選択処理の流れを図8に示し、第1実施形態と異なる点を中心に、本実施形態におけるMCS選択方法について説明する。
受信品質が最低値であるチャネルにおいて所要品質を満たすように符号化率を予め制限する過程(ステップS301からステップS303)について説明する。なお、符号化率、各チャネルの受信品質、変調多値数を予め降順にソートしているものとする。すなわち、R≧R≧…≧R、CNR≧CNR≧…≧CNR、Q≧Q≧…≧Qである。
まず、符号化率の番号を示すカウンタnが初期化される(ステップS301)。次に、受信品質が最低値であるチャネルにおける受信品質値CNRにおいて、最低伝送レートの変調方式Qを選択した場合に、符号化率Rで所要品質を満たすかどうかを判定する(ステップS302)。符号化率Rで所要品質を満たす場合(ステップS302;Yes)は、調査範囲の最大の符号化率番号を示す変数nにカウンタnをセットする(ステップS303)。符号化率Rで所要品質を満さない場合(ステップS302;No)は、変数nをインクリメントすることにより低い符号化率を対象とし(ステップS304)、変数nがN−1以下の間は同様の判定を行う(ステップS305;No→ステップS302)。また、変数nがN−1より大きくなった場合には(ステップS305;Yes)、nが最低符号化率としてnに設定される(ステップS303)。
すなわち、ステップS301からステップS303では、受信品質が最低値であるチャネルにおいて、最低レートの変調方式を選択した場合の、所要品質を満たすような最大レートの符号化率を決定し、その符号化率を示す番号をnに設定する。
ここで、例えば、周波数(チャネル)と受信CNR値の関係を図9のグラフ及び図10の表に示す状態の場合について考える。この場合、図9のグラフ及び図10の表から、受信品質が最低となるのは、チャネル4である。ここで、変調方式として64QAM、16QAM、QPSKの3種類の変調方式が選択可能であるとき、最低伝送レートの変調方式であるQPSKを選択する。この場合、所要品質を満たし、かつ最大の伝送レートとなる符号化率が1/3であったとする。このとき、符号化率を1/3より大きい値に設定すると、どの変調方式に対しても、このチャネルで所要品質を満たすことができない。すなわち、符号化率の調査範囲を1/3以下に絞り込むことができる。
次に、符号化率の番号を示すカウンタnの初期値としてnを設定し、ステップS307からステップS319の繰り返し処理をnより大きいnに対して行うことで、繰り返し処理量を軽減することができる。図8では、ステップS307からステップS319の繰り返し処理として、図6に示す処理と同様の処理を行う場合について示しているが、図4と同様の処理を行っても良いことは勿論である。
図11に上記の処理を実現するMCS選択部182のブロック図の一例を示す。MCS選択部182は、図7に示した暫定符号化率決定部1821と、暫定変調方式決定部1822と、伝送レート演算部1823と、伝送レート判定部1824と、チャネル順序付け部1825と、変調方式順序付け部1826とに加えて、最高符号化率演算部1827を備えて構成されている。
最高符号化率演算部1827では、チャネル順序付け部1825から通知された受信品質が最低であるチャネルにおいて、変調方式順序付け部から通知された最低レートの変調方式を適用する場合に、受信品質を満たす最高レートの符号化率を演算し、暫定符号化率決定部1821に通知する。
暫定符号化率決定部1821では、最高符号化率演算部1827から通知された符号化率以下となる符号化率を暫定符号化率として決定する。
なお、図11では、チャネル順序付け部1825と変調方式順序付け部1826から、それぞれ受信品質が最低であるチャネルと最低レートの変調方式とを最高符号化率演算部1827に通知する構成をとっているが、受信品質が最低であるチャネルと最低レートの変調方式を抽出する他のブロックに置き換えてもよい。
以上のように、本実施の形態によれば、受信品質が最低値であるチャネルにおいて所要品質を満たすように符号化率を予め制限しておく。これにより、符号化率を制限するための演算量は増加するが、割り当てられたすべてのチャネルにおいて、所要品質を満たすという条件の下で伝送レートが最大となるような組み合わせを効率的に選択することができる。
なお、上記のいずれの実施例においても、第2無線機200から報告される受信品質としてCNRを用いた例を想定しているが、受信品質情報はこれに限るものではない。例えば、CIR(Carrier−to−Interference power Ratio),SNR(Signal−to−Noise power Ratio),Es/N(シンボル当たりのエネルギー対雑音電力密度比),RSSI(Receive Signal Strength Indication)などの受信電力に関連する他の情報を用いることもできるし、所要品質を満たすような最大レートのMCS、所要品質を満たすようなフレームあたりの最大情報ビット数などの伝送レートに関連する情報を用いることもできる。
また、すべての実施例において、所要値としてPERを想定しているが、これに限定する必要はない。BER(Bit Error Rate)やBLER(Block Error Rate)といった受信の成否に関連する指標など、通信品質を示す指標であれば、他の指標を用いることも可能であることは勿論である。
また、上述した第3実施形態においても、受信品質及び変調多値数が予め降順にソートされているものとして説明したが、受信品質及び変調多値数が昇順にソートされている場合においても同様の効果が得られることは勿論である。
〔第4実施形態〕
続いて第4実施形態について説明する。第4実施形態は、第2無線機200が受信品質情報として、受信可能なMCSを第1無線機100に報告するシステムにおいて、第2無線機200が本発明を用いてMCSを選択する場合について説明する。
図12に本実施の形態に係るシステムのブロック構成の一例を示す。図12は図1と同様の構成を取っているが、第1無線機内100のスケジューラ部380および第2無線機200内の受信品質情報生成部450の処理が異なる。
受信品質情報生成部380のブロック構成を図13に示す。判定部で分離されたパイロット信号は受信品質測定部451に送られ、受信品質測定部451では、各チャネルの受信品質が測定される。各チャネルにおける受信品質測定結果はMCS選択部452へと送られる。MCS選択部452では、各チャネルにおける受信品質測定結果から、各チャネルにおけるMCSを選択し、選択したMCSを示すMCS情報を送信フレーム260に通知する。このとき、MCS選択部で452は、第1実施形態から第3実施形態で説明したのと同様の選択方法を用いることができる。また、第2無線機200でMCSを選択する場合、MCSレベルの一つとしてキャリアホールを設定してもよい。すなわち、あるチャネルにおいて、最低伝送レートとなる符号化率と変調方式の組み合わせを選択しても所要品質を満たすことができない場合、そのチャネルのMCSとしてはキャリアホールを選択することとなる。キャリアホールとなるチャネルが存在する場合、そのチャネルを除いたチャネルに対して、第1実施形態から第3実施形態で説明したのと同様の選択方法を用いる。
送信フレーム生成部260は、受信品質情報生成部380から通知されたMCS情報を第1無線機100に報告するために、制御信号を送信データに多重する。
スケジューラ部380のブロック構成を図14に示す。各第2無線機200から報告されたMCS情報は割り当て決定部381に送られ、各チャネルにおけるMCSを比較する。各チャネルにおける伝送レートが大きい第2無線機200を送信先とする送信データに、そのチャネルを割り当てる。割り当てられた送信データのMCSは、その送信データの送信先である第2無線機200から報告されたMCSとする。割り当て決定部381で決定されたスケジューリング情報は、割り当てられた送信データのMCS情報とともに送信フレーム生成部110に送られる。また、スケジューリング制御情報はマッピング部120へも出力される。
以上のように、第2無線機200において所要品質を満たす最大レートのMCSを選択し、第1無線機100に報告するシステムにおいても、本発明を用いることにより、効率的にMCSを選択することができる。

Claims (11)

  1. 第1の通信装置から第2の通信装置へ複数のチャネルを用いてデータ伝送を行い、複数のチャネルに渡って割り当てられたデータに対し、該データが割り当てられた前記複数のチャネルにおいて、符号化率は同一であり、変調方式のみ異なることを許すシステムにおける変調方式および符号化率に関する変調パラメータ選択方法であって、
    予め定められた選択可能な符号化率の中から、一の符号化率を選択して暫定的に決定する第1のステップと、
    暫定的に決定した符号化率の下で、各チャネルにおいて所要品質を満たし、かつ所定の伝送レートとなる変調方式を選択する第2のステップと、
    第1のステップで暫定的に決定した符号化率と、第2のステップで選択した各チャネルにおける変調方式とから伝送レートを算出する第3のステップと
    第1のステップから第3のステップまでを、他の選択可能な符号化率に対して繰り返し行い、所定の伝送レートとなる符号化率と各チャネルにおける変調方式を決定する第4のステップと、
    を含むことを特徴とする変調パラメータ選択方法。
  2. 請求項1に記載の変調パラメータ選択方法であって、
    第2のステップの前に、
    各チャネルを受信品質に基づいて順序付けする第5のステップと、
    選択可能な変調方式を変調多値数により順序付けする第6のステップと、
    をさらに含み、
    第5のステップで決定したチャネルの順序、および第6のステップで決定した変調方式の順序に従って、第2のステップで変調方式を選択することを特徴とする変調パラメータ選択方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の変調パラメータ選択方法であって、
    第1のステップの前に、
    受信品質が予め定められた条件に含まれるチャネルにおける受信品質から、選択可能な符号化率を変更する第7のステップをさらに含み、
    第7のステップで決定した選択可能な符号化率の中から、第1のステップで暫定符号化率を決定することを特徴とする変調パラメータ選択方法。
  4. 請求項1または請求項2に記載の変調パラメータ選択方法であって、
    第1のステップの前に、
    受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式を暫定的に決定する第8のステップと、
    第8のステップで暫定的に決定した変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率を決定する第9のステップと、
    第9のステップで決定した符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する第10のステップと、
    をさらに含み、
    第10のステップで決定した選択可能な符号化率の中から、第1のステップで暫定符号化率を決定することを特徴とする変調パラメータ選択方法。
  5. 請求項1または請求項2に記載の変調パラメータ選択方法であって、
    第1のステップの前に、
    所定の受信品質を満たすチャネルの中で受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式を暫定的に決定する第8のステップと、
    第8のステップで暫定的に決定した変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率を決定する第9のステップと、
    第9のステップで決定した符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する第10のステップと、
    をさらに含み、
    第10のステップで決定した選択可能な符号化率の中から、第1のステップで暫定符号化率を決定し、
    前記所定の受信品質を満たさないチャネルをキャリアホールと決定することを特徴とする変調パラメータ選択方法。
  6. 第1の通信装置から第2の通信装置へ複数のチャネルを用いてデータ伝送を行い、複数のチャネルに渡って割り当てられたデータに対し、該データが割り当てられた前記複数のチャネルにおいて、符号化率は同一であり、変調方式のみ異なることを許すシステムにおける変調方式および符号化率に関する変調パラメータ選択装置であって、
    予め定められた選択可能な符号化率の中から、一の符号化率を選択して暫定的に決定する暫定符号化率決定部と、
    暫定的に決定した符号化率の下で、各チャネルにおいて所要品質を満たし、かつ所定の伝送レートとなる変調方式を選択する暫定変調方式決定部と、
    前記暫定符号化率決定部で暫定的に決定した符号化率と、前記暫定変調方式決定部で選択した各チャネルにおける変調方式とから伝送レートを算出する伝送レート演算部とを具備し、
    前記暫定符号化率決定部から伝送レート演算部まで処理を、他の選択可能な符号化率に対して繰り返し行い、所定の伝送レートとなる符号化率と各チャネルにおける変調方式を決定することを特徴とする変調パラメータ選択装置。
  7. 請求項6に記載の変調パラメータ選択装置であって、
    各チャネルを受信品質に基づいて順序付けするチャネル順序付け部と、
    選択可能な変調方式を変調多値数により順序付けする変調方式順序付け部と、
    をさらに含み、
    前記チャネル順序付け部で決定したチャネルの順序、および前記変調方式順序付け部で決定した変調方式の順序に従って、前記暫定変調方式決定部で変調方式を選択することを特徴とする変調パラメータ選択装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の変調パラメータ選択装置であって、
    受信品質が予め定められた条件に含まれるチャネルにおける受信品質から、選択可能な符号化率を変更する符号化率演算部をさらに含み、
    前記符号化率演算部で決定した選択可能な符号化率の中から、暫定符号化率決定部で暫定符号化率を決定することを特徴とする変調パラメータ選択装置。
  9. 請求項6または請求項7に記載の変調パラメータ選択装置であって、
    受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する最高符号化率演算部をさらに含み、
    最高符号化率演算部で変更した選択可能な符号化率の中から、暫定符号化率決定部で暫定符号化率を決定することを特徴とする変調パラメータ選択装置。
  10. 請求項6または請求項7に記載の変調パラメータ選択装置であって、
    所定の受信品質を満たすチャネルの中で受信品質が最も劣悪なチャネルにおいて、選択可能な最低伝送レートとなる変調方式の下で、前記チャネルが所要品質を満たし、かつ最大伝送レートとなる符号化率に基づいて、選択可能な符号化率を変更する最高符号化率演算部をさらに含み、
    最高符号化率演算部で変更した選択可能な符号化率の中から、暫定符号化率決定部で暫定符号化率を決定し、
    前記所定の受信品質を満たさないチャネルをキャリアホールと決定することを特徴とする変調パラメータ選択装置。
  11. 請求項6から請求項10のいずれかに記載の変調パラメータ選択装置を具備し、通信相手に前記変調パラメータ選択装置で選択した変調パラメータに関する情報を送信することを特徴とする通信装置。
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