KR101055004B1

KR101055004B1 - 무선 송신 장치 및 변조 방식의 선택 방법

Info

Publication number: KR101055004B1
Application number: KR1020107026023A
Authority: KR
Inventors: 준 쳉; 켄이치 미요시
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2011-08-05
Also published as: CN102739365B; US20080063117A1; KR101054987B1; CN1826745B; US7848722B2; KR20110056327A; EP3136637A1; JP4872010B2; JP4719293B2; EP1641160A1; US7308052B2; KR20060120570A; EP1641160A4; JP2010016879A; KR101133632B1; US8140037B2; JP2010252392A; KR20120103757A; US20110045784A1; KR101244398B1

Abstract

서브 캐리어의 블록화 및 적응 변조가 행해지는 멀티 캐리어 통신 시스템에서 블록마다 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있는 무선 송신 장치. 이 무선 송신 장치에서는 전송로 특성 취득부(107)가 수신 RF부(106)로부터 입력되는 수신 신호로부터 무선 수신 장치(200)에서 추정된 블록별 SNR의 평균과 SNR의 분산을 취득하여 할당부(108)에 출력하고，할당부(108)가 전송로 특성 취득부(107)로부터 입력되는 블록별 SNR의 평균과 SNR의 분산에 근거하여 블록마다 변조 방식을 선택하며，변조부(101-1~101-L)는 할당부(108)에서 선택된 블록마다 서로 다른 변조 방식으로 각 블록에 포함되는 멀티 캐리어 신호에 대하여 변조를 행한다.

Description

무선 송신 장치 및 변조 방식의 선택 방법{Radio transmitter apparatus and modulation scheme selecting method}

본 발명은 무선 송신 장치 및 변조 방식의 선택 방법에 관한 것이다.

적응 변조가 행해지는 통신 시스템에서는 시시각각 변화하는 전송로 특성에 근거하여 최적의 변조 방식이 선택된다. 전송로 특성에 근거하여 원하는 오류율(예를 들어，PER: Packet Error Rate=1％)을 충족시킬 수 있는 가장 고속의 변조 방식을 선택함으로써 고속의 데이터 통신을 행할 수 있다. 예를 들어，적응 변조가 하향 회선에 적용된 경우에는 데이터 수신측의 이동국에서 측정된 전송로 특성이 데이터 송신측의 기지국에 통지되고，기지국은 이 통지된 현재의 전송로 특성에 최적인 변조 방식을 선택하여 이동국으로 데이터를 송신한다.

이와 같은 적응 변조가 행해지는 통신 시스템에 있어서 전송로 특성을 나타내는 값으로서 가장 일반적으로 사용되고 있는 것은 데이터 수신측에서 측정된 평균 SNR(Signal to Noise Ratio)이다. 또한，변조 방식의 선택의 정확도를 높이기 위하여 평균 SNR에 지연 스프레드를 더 고려하여 변조 방식을 선택하는 방법도 제안되어 있다(예를 들어，마쓰오카，카미，산베，모리나가: ‘심볼 레이트·변조 다치수 가변 적응 변조 방식의 전송 특성 해석’，신학기보(信學技報) TECHNICAL REPORT OF IEICE. RCS94-64 (1994-09), pp. 31~36: 종래예 1). 또한，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템과 같은 멀티 캐리어 통신 시스템에서는 평균 SNR과 인접 서브 캐리어 사이에서의 전송로 특성의 변동에 근거하여 변조 방식을 선택하는 방법도 제안되어 있다(예를 들어，일본 특허 공개 제2001-103032호 공보: 종래예 2).

여기서, 적응 변조가 멀티 캐리어 통신 시스템에 적용된 경우，적응 변조는 서브 캐리어마다 행해진다. 따라서, 데이터 수신측에서는 전송로 특성을 나타내는 값을 서브 캐리어마다 데이터 송신측에 보고할 필요가 있다.

예를 들어，기지국이 서브 캐리어별 하향 회선의 전송로 특성에 근거하여 복수의 이동국 각각에 서로 다른 서브 캐리어를 할당하는 주파수 스케줄링이 행해지는 이동체 통신 시스템에서는, 복수의 이동국 전부가 서브 캐리어별 전송로 특성을 기지국에 보고하기 때문에 상향 회선의 트래픽량이 상당히 많아지게 된다. 이를 해결하기 위하여 복수의 서브 캐리어를 몇 개의 블록으로 나누어(서브 캐리어의 블록화) 블록 단위로 주파수 스케줄링을 행하는 방법이 제안되어 있다. 이와 같이 하면，각 이동국은 전송로 특성을 블록마다 보고하면 되므로 서브 캐리어마다 보고하는 경우에 비하여 상향 회선의 트래픽량을 대폭으로 삭감할 수 있다. 이와 같은 서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에 적응 변조가 적용되는 경우에는 동일한 블록에 속하는 모든 서브 캐리어가 동일한 변조 방식으로 변조된다.

그러나, 상기 종래예에는 서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에서 적응 변조가 행해질 경우，이하의 이유에 의해 최적의 변조 방식의 선택을 올바르게 행할 수 없는 문제점이 있다.

예를 들어，상기 종래예 1의 지연 스프레드는 전(全)대역의 전송로 특성의 변동을 나타내는 것이기 때문에 서브 캐리어가 블록화된 경우, 상기 종래예 1의 지연 스프레드로는 각 블록의 협대역의 전반로 특성의 변동을 나타내는 것이 불가능하다. 따라서, 서브 캐리어의 블록화가 행해질 경우에 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 없다.

또한，상기 종래예 2의 인접 서브 캐리어 사이에서의 전송로 특성의 변동을 SNR의 변동으로부터 추정하는 경우를 생각하면 도 8에 나타내는 바와 같이 된다. 즉，1 블록 내의 4개의 서브 캐리어 사이에서 케이스 ａ와 같이 SNR 값이 2와 3으로 변동되는 경우，인접 서브 캐리어 사이에서의 SNR의 변동을 나타내는 정규화 SNR 오차는 0.3이 된다. 이에 대해，케이스 ｂ，ｃ의 경우，1 블록 내의 4개의 서브 캐리어 사이에서의 SNR 값의 변동이 케이스 ａ보다 큼에도 불구하고 정규화 SNR의 오차는 케이스ｂ와 동일한 0. 3이 된다. 이와 같이，서브 캐리어의 블록화가 행해질 경우，인접 서브 캐리어 사이에서의 전송로 특성의 변동(정규화 SNR 오차)은 SNR의 변동이 작은 케이스 ａ와 SNR의 변동이 큰 케이스 ｂ，ｃ가 동일한 값이 되는 경우가 있다. 이 상태에서는 블록 내의 전송로 특성의 변동을 올바르게 추정할 수 없고 서브 캐리어의 블록화가 행해질 경우에 각각의 케이스 ａ~ｃ에 따른 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 없다.

이상과 같이，서브 캐리어의 블록화가 행해질 경우에 상기 종래예 1，2의 방법에서는 양쪽 모두 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 없다. 따라서, 서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에서 적응 변조를 행할 경우에는 각 블록의 협대역의 전송로 특성의 변동을 나타내는데 최적의 새로운 패러미터를 도입할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 서브 캐리어의 블록화 및 적응 변조가 행해지는 멀티 캐리어 통신 시스템에서 블록마다 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있는 무선 송신 장치 및 변조 방식의 선택 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 서브 캐리어의 블록화 및 적응 변조가 행해지는 멀티 캐리어 통신 시스템에서, 각 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 값으로서 ‘분산’을 이용하도록 하였다.

본 발명의 무선 송신 장치는, 각각 복수의 서브 캐리어 신호를 포함하는 복수의 블록으로 구성되는 멀티 캐리어 신호에 대하여 적응 변조를 행하는 무선 송신 장치로서，상기 복수의 블록별로 변조 방식을 선택하는 선택 수단과, 선택된 블록별 변조 방식으로 각 블록에 포함되는 상기 복수의 서브 캐리어 신호를 변조하는 변조 수단을 구비하고，상기 선택 수단은 블록별 전송로 특성을 나타내는 값의 평균과 분산에 근거하여 변조 방식을 선택하는 구성을 취한다.

본 발명은, 전송로 특성을 나타내는 값의 분산에 의해 각 블록 내의 전송로 특성의 변동이 올바르게 나타나므로, 서브 캐리어의 블록화 및 적응 변조가 행해지는 멀티 캐리어 통신 시스템에서 블록마다 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 송신 장치와 무선 수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 수신 장치 내의 전송로 특성 추정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 수신 장치 내의 전송로 특성 추정부에서 구해지는 SNR 분산을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 송신 장치 내의 할당부에서 행해지는 변조 방식의 선택을 설명하기 위한 도면(선택 방법 1)이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 송신 장치 내의 할당부에서 행해지는 변조 방식의 선택을 설명하기 위한 도면(선택 방법 2)이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 따른 무선 수신 장치 내의 전송로 특성 추정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 따른 무선 수신 장치 내의 전송로 특성 추정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 종래의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터(정규화 SNR 오차)를 설명하기 위한 도면이다.

이하，본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

(실시형태 1)

본 실시형태에서는 각 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 값으로서 SNR의 분산을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 송신 장치 및 무선 수신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 이하，멀티 캐리어 통신 시스템으로서 OFDM 시스템을 예로 들어 설명한다.

도 1에 나타내는 무선 송신 장치(100)는 변조부(101-1~101-L)，역고속 푸리에 변환(IFFT)부(102)，가드 인터벌(GI) 삽입부(103)，송신 RF부(104)，송수신 공용 안테나(105)，수신 RF부(106)，전송로 특성 취득부(107)，할당부(108) 및 할당 결과 기억부(109)로 주된 구성이 된다. 이 무선 송신 장치(100)는, 예를 들어, OFDM 시스템의 기지국에 탑재되는 것이다.

또한，도 1에 나타내는 무선 수신 장치(200)는 송수신 공용 안테나(201)，수신 RF부(202)，가드 인터벌(GI) 제거부(203)，고속 푸리에 변환(FFT)부(204)，전송로 특성 추정부(205)，등화기(206)，복조부(207-1~207-L)，병렬/직렬 변환(P/S)부(208)，할당 정보 취득부(209) 및 송신 RF부(210)로 주된 구성이 된다. 이 무선 수신 장치(200)는, 예를 들어, OFDM 시스템의 1~K 유저 중 어느 하나의 이동국에 탑재되는 것이다.

변조부(101-1~101-L)는 할당 결과 기억부(109)에 기억된 유저 1~K에 대한 블록 할당 결과와 할당부(108)로부터 입력되는 변조 방식 정보에 근거하여, 할당 결과 기억부(109)를 통하여 입력되는 유저 1~K의 신호에 대하여 블록 1~L마다 각각 서로 다른 변조 방식(64QAM，16QAM，QPSK，BPSK)으로 변조를 행한다. 또한，블록별 변조 방식은 무선 수신 장치(200)에서 추정된 블록별 전송로 특성에 따라 할당부(108)에서 선택된다. 여기서, 하나의 OFDM 신호에 포함되는 서브 캐리어의 수는 N개이고 이들 N개의 서브 캐리어가 Ｓ개씩 블록 1~L에 블록화되어 있다. 따라서, 블록 수 L은 N/S가 된다. 그리고 각 블록에 속하는 서브 캐리어 신호 1~S는 블록마다 모두 동일한 변조 방식으로 변조된다. 예를 들어，변조부(101-1)는 전송로 특성이 좋은 것으로 추정될 때에는 블록 1에 속하는 모든 서브 캐리어 신호에 대하여 64QAM으로 변조를 행하고, 또한 전송로 특성이 나쁜 것으로 추정될 때에는 블록 1에 속한 모든 서브 캐리어 신호에 대하여 BPSK로 변조를 행한다. 한편, 전송로 특성이 매우 나쁜 것으로 추정될 때에는 무선 송신 장치(100)는 블록 1에 속하는 모든 서브 캐리어 신호를 송신하지 않도록 해도 된다. 이와 같이 하여 변조된 신호는 IFFT부(102)에 출력된다.

IFFT부(102)는 변조부(101-1~101-L)로부터 입력되는 각 변조 신호에 대하여 역 고속 푸리에 변환을 행하여 OFDM 신호(시간 파형 신호)를 작성하고 GI 삽입부(103)에 출력한다.

GI 삽입부(103)는 IFFT부(102)로부터 입력된 OFDM 신호에, 지연에 대한 특성을 개선하기 위한 가드 인터벌을 삽입하여 송신 RF부(104)에 출력한다.

송신 RF부(104)는 GI 삽입부(103)로부터 입력된 OFDM 신호를 고주파대로 업 컨버전하여 송수신 공용 안테나(105)로부터 유저 1~K의 무선 수신 장치(200)로 송신한다.

수신 RF부(106)는 유저 1~K의 무선 수신 장치(200)로부터 송신된 신호를 송수신 공용 안테나(105)로부터 수신하여 고주파대로부터 다운 컨버전하여 전송로 특성 취득부(107)에 출력한다.

전송로 특성 취득부(107)는 수신 RF부(106)로부터 입력되는 수신 신호로부터 각 유저 1~K의 무선 수신 장치(200)에서 추정된 블록별 전송로 특성을 취득하여 할당부(108)에 출력한다.

할당부(108)는 전송로 특성 취득부(107)로부터 입력되는 블록별 전송로 특성 정보에 근거하여, 각 유저 1~K에 대하여 블록을 할당함과 함께 블록마다 변조 방식을 선택하고, 블록 할당 결과를 할당 결과 기억부(109)에 기억하며 선택한 변조 방식을 나타내는 변조 방식 정보를 변조부(101-1~101-L)에 출력하다. 한편, 할당부(108)는 각 유저 1~K에 설정된 QoS(Quality of Service: 예를 들어，각 유저의 요구 데이터 전송률과 오류율)도 고려하여 블록의 할당 및 변조 방식의 선택을 행해도 된다.

할당 결과 기억부(109)는 할당부(108)로부터 입력되는 유저 1~K에 대한 블록 할당 결과를 기억한다.

또한，어느 블록이 어느 변조 방식으로 변조되어 있는가를 나타냄과 함께 어느 블록의 서브 캐리어에 어느 유저에 대한 신호가 할당되어 있는가를 나타내는 정보(변조 방식 할당 정보)가 OFDM 신호에 포함되어 무선 수신 장치(200)로 송신된다.

이어서，무선 수신 장치(200)의 구성에 대하여 설명한다. 한편, 이하의 설명에서는, 유저 1~K 중 유저 1의 무선 수신 장치로 설명한다.

수신 RF부(202)는 송수신 공용 안테나(201)로부터 OFDM 신호를 수신하여 GI 제거부(203)와 할당 정보 취득부(209)에 출력한다.

GI 제거부(203)는 수신 RF부(202)로부터 입력된 OFDM 신호로부터 가드 인터벌을 제거하여 FFT부(204)에 출력한다.

FFT부(204)는 GI 제거부(203)로부터 입력된 가드 인터벌 제거 후의 OFDM 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 시간 영역의 신호로부터 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이 FFT에 의해 복수의 서브 캐리어에 의해 전송된 신호가 취출되어 등화기(206)와 전송로 특성 추정부(205)에 출력된다.

전송로 특성 추정부(205)는 FFT부(204)로부터 입력된 각 신호의 전송로 특성을 추정하여 전송로 특성을 나타내는 정보(전송로 특성 정보)를 등화기(206)와 송신 RF부(210)에 출력한다. 이때 전송로 특성 추정부(205)는 서브 캐리어마다 추정한 전송로 특성을 나타내는 정보를 등화기(206)에 출력하고，블록마다 추정한 전송로 특성의 평균과 분산을 나타내는 정보를 송신 RF부(210)에 출력한다.

등화기(206)는 전송로 특성 추정부(205)로부터 입력된 전송로 특성 정보에 근거하여 FFT부(204)로부터 입력된 각 신호에 포함되는 진폭·위상의 왜곡 성분을 보정하여 복조부(207-1~207-L)에 출력한다.

복조부(207-1~207-L)는 변조부(101-1~101-L)에 대응한 복조 기능을 각각 가지고，할당 정보 취득부(209)로부터 입력된 변조 방식 할당 정보에 근거하여 각 블록에 대한 복조 방식을 결정하며, 등화기(206)로부터 입력되는 신호를 블록마다 복조하여 복조 후의 데이터를 병렬로 P/S부(208)에 출력한다. 이때, 복조부(207-1~207-L)는 변조 방식 할당 정보에 근거하여 유저 1 앞으로의 서브 캐리어의 신호가 포함되어 있는 블록에 대해서만 복조을 행한다.

P/S부(208)는 복조부(207-1~207-L)로부터 입력된 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환한 후，유저 1이 원하는 수신 데이터로서 출력한다.

할당 정보 취득부(209)는 수신 RF부(202)로부터 입력된 OFDM 신호로부터 변조 방식 할당 정보를 취득하여 복조부(207-1~207-L)에 출력한다.

송신 RF부(210)는 전송로 특성 추정부(205)로부터 입력된 전송로 특성 정보를 송수신 공용 안테나(201)로부터 무선 송신 장치(100)로 송신한다.

이어서，상기 구성을 가지는 무선 수신 장치(200) 내의 전송로 특성 추정부(205)에 대하여 설명한다. 도 2는 전송로 특성 추정부(205)의 구성을 나타내는 블록도이다.

　블록 추출부(2051)는 FFT부(204)로부터 입력된 복수의 서브 캐리어 신호를 1~L의 블록마다 추출하여 파일럿 추출부(2052)에 출력한다.

파일럿 추출부(2052)는 1~L의 각 블록마다 각 서브 캐리어에 할당되어 있는 데이터 및 파일럿 중 파일럿 부분만을 서브 캐리어마다 추출하여 SNR 추정부(2053)에 출력한다.

SNR 추정부(2053)는 1~L의 각 블록마다 파일럿 부분의 각각의 SNR(순간 SNR)을 추정하여 SNR 평균 계산부(2054)와 SNR 분산 계산부(2055)에 출력한다. SNR 추정부(2053)는 이하와 같이 하여 순간 SNR을 추정한다.

즉，먼저 식 (1)에 따라 채널 추정값: h를 구한다. 식 (1)에 있어서，h_l(s,i)는 l번째의 블록 내의 s번째의 서브 캐리어의 시간 축 상의 l번째의 파일럿 부분에 대응하는 채널 추정값을 나타내고，y_l(s,i) 및 d_l(s,i)은 l번째의 블록 내의 s번째의 서브 캐리어의 시간 축상의 i번째의 파일럿 부분의 수신 신호 및 대응하는 기지의 파일럿 심볼을 나타낸다. 또한, *는 공액복소수를 나타낸다.

…(1)

단, l = 1, 2, ..., N/S s=1, 2, ..., S

N : 수신한 OFDM 신호의 전 서브 캐리어 수

S : 1 블록에 포함되는 서브 캐리어 수

이어서，식 (2)에 따라 순간 SNR: g를 구한다. 식 (2)에 있어서, g_l(ｓ,ｉ)은 l번째의 블록 내의 s번째의 서브 캐리어의 시간 축상의 i번째의 파일럿 부분에 대응하는 순간 SNR을 나타내고，P_O는 각 서브 캐리어의 송신 신호 전력을 나타내며，N_O는 잡음 전력을 나타낸다.

…(2)

SNR 평균 계산부(2054)는 1~L의 각 블록마다 식 (3)에 따라 복수의 순간 SNR을 평균화하여 평균 SNR(SNRm_l)을 구하여 SNR 분산 계산부(2055)로 출력한다. 또한，SNR 평균 계산부(2054)는 평균 SNR(SNRm_l)을 전송로 특성 정보로서 송신 RF부(210)로 출력하다. 한편, SNRm_l은 l번째 블록의 평균 SNR을 나타내고，I는 각 서브 캐리어의 시간 축상의 파일럿 심볼의 수를 나타낸다.

…(3)　

SNR 분산 계산부(2055)는 1~L의 각 블록마다 식 (4)에 따라 SNR의 분산: SNRv_l을 구하여 송신 RF부(210)로 전송로 특성 정보로서 출력하다. 한편, SNRv_l은 l번째 블록의 SNR 분산을 나타낸다.

…(4)

여기서, 상기 도 8과 동일한 케이스 ａ~ｃ에서，식 (4)에 따라 SNR 분산을 구하면 도 3에 나타내는 바와 같이 된다. 예를 들어，케이스 ａ의 경우，S=4(1블록에 포함되는 서브 캐리어의 수)，I=1(각 서브 캐리어에 각각 1개의 파일럿 심볼이 할당되어 있다고 가정한다)，g=2, 3，2，3(각 서브 캐리어의 순간 SNR)이므로 SNRm(평균 SNR)=2.5, SNRv(SNR 분산)=0.25로 산출된다. 마찬가지로，케이스 ｂ 및 케이스 ｃ의 경우에는, SNRm(평균 SNR)=2.5，SNRv(SNR 분산)=1.25로 산출된다. 즉，SNR의 변동이 작은 케이스 ａ에서는 SNR 분산이 작아지고，반대로 SNR의 변동이 큰 케이스 b，c에서는 SNR 분산이 커진다. 이 결과로부터, 블록 내의 전송로 특성의 변동을 추정하는 패러미터로서 SNR 분산을 이용함으로써 블록 내의 전송로 특성의 변동을 올바르게 추정할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 무선 송신 장치(100)에서는 서브 캐리어의 블록화가 행해질 경우, 각각의 케이스 ａ~ｃ에 따른 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있다.

이어서，상기 구성을 가지는 무선 송신 장치(100) 내의 할당부(108)가 행하는 변조 방식의 선택에 대하여 설명한다. 여기에서는 64QAM，16QAM，QPSK，BPSK 중에서 어느 하나의 변조 방식을, 이하의 선택 방법 1 또는 2에 의해 선택한다.

＜선택 방법 1＞

할당부(108)는 전송로 특성 취득부(107)로부터 입력된 전송로 특성 정보，즉 SNRm(평균 SNR) 및 SNRv(SNR 분산)에 근거하여 가장 전송 효율이 좋은 변조 방식을 선택한다. 어느 소정의 PER(예를 들어 PER=10^-1)에 있어서의 SNRm(평균 SNR) 및 SNRv(SNR 분산)와 변조 방식의 대응 관계를 도 4에 나타낸다. 도 4에서는 SNR 분산의 역함수와 평균 SNR로 2차원 좌표 구간을 미리 5개의 영역으로 나누고 있으며, 각각의 영역에 서로 다른 변조 방식(‘송신하지 않음’을 포함)이 할당되어 있다. 그리고 추정한 전송로 특성을 좌표(SNRm, 1/SNRv)로 나타내고 그 좌표가 위치하는 영역에 대응하는 변조 방식 및 부호화율을 선택한다.

＜선택 방법 2＞

가중치 부여(dB값의 가중치 부여)SNR로서 이하의 4종류를 정의한다.

(1) SNRw1 = SNRm-sqrt(SNRv)*w

(2) SNRw2 = SNRm-sqrt(SNRv)*w(｜SNRm_max-SNRm｜/｜SNRm_max｜)

(3) SNRw3 = SNRm-sqrt(SNRv)*w(fd/fd_max)

(4) SNRw4 = SNRm-sqrt(SNRv)*w(σ/σ_max)

여기서, SNRm_max，fd_max 및 σ_max는 최대의 평균 SNR，최대로 가능한 도플러 주파수，최대로 가능한 지연 스프레드를 각각 나타낸다. sqrt(SNRv)는 SNRv의 제곱근을 나타낸다. 또한，가중치 계수 w는 SNRw1에서는 정수，SNRw2에서는 평균 SNR을 정규화한 것의 함수，SNRw3에서는 도플러 주파수 fd를 정규화한 것의 함수，SNRw4에서는 지연 스프레드 σ를 정규화한 것의 함수이며, 예를 들어，식 (5)에 나타내는 값을 취한다.

…(5)

그리고 PER-SNR의 정(靜)특성(도 5)으로부터 변조 방식·부호화율을 이하와 같이 하여 선택한다. 먼저，도 5의 정특성을 이용하여 요구 PER(도 5에서는 10^-1)에 대응시켜 각 변조 방식의 임계치(T1~T4)가 결정된다. 그리고 특정 도플러 주파수 fd에 대해 SNRw3이 구해지고，SNRw3＞=T4의 경우에는 64QAM(부호화율 R=1/2)，T3＜=SNRw3＜T4의 경우에는 16QAM(R=1/2)，T2＜=SNRw3＜T3의 경우에는 QPSK(R=1/2)，T1＜=SNRw3＜T2의 경우에는 BPSK(R=1/2)가 선택된다.

또한，특정 지연 스프레드 σ에 대해 SNRw4가 구해지고 SNRw4＞=T4의 경우에는 64QAM(R=1/2)，T3＜=SNRw4＜T4의 경우에는 16QAM(R=1/2)，T2＜=SNRw4＜T3의 경우에는 QPSK(R=1/2)，T1＜=SNRw4＜T2의 경우에는 BPSK(R=1/2)가 선택되다. 또한, SNRw1，SNRw2에 대해서도 SNRw3，SNRw4과 마찬가지로 하여 도 5의 PER-SNR 특성으로부터 변조 방식·부호화율을 선택한다.

이와 같이 본 실시형태에 따르면，서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에 있어서 각 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 SNR 분산을 이용하기 때문에, 블록 내의 전송로 특성의 변동을 올바르게 추정할 수 있어 그 결과 적응 변조에 있어서 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있다.

한편，본 실시형태에서는 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 SNR 분산을 이용하였으나, SNR 분산을 나타내는 식 (4)를 변형함으로써 이하의 패러미터를 얻을 수 있다. 이들 모두 각 블록 내에 있어서의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 SNR 분산과 마찬가지로 이용할 수 있다.

· 순간 SNR의 평균 변화량

· 순간 SNR의 최대 변화량

· 순간 SNR의 최대 변화량의 제곱

· 순간 SNR의 최대 최소의 차

· 순간 SNR의 최대의 제곱과 최소의 제곱의 차

(실시형태 2)

본 실시형태에서는 각 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 값으로서 채널 추정값의 분산을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시형태 2에 따른 전송로 특성 추정부(205)의 구성을 나타내는 블록도이다. 한편, 실시형태 1(도 2)과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

채널 추정값 계산부(2056)는 상기 식(1)에 따라 채널 추정값을 구하여 채널 분산 계산부(2057)에 출력한다.

채널 분산 계산부(2057)는 1~L의 각 블록마다 식 (6)에 따라 채널 추정값의 분산: Hv_l을 구하여 송신 RF부(210)로 전송로 특성 정보로서 출력한다. 한편, Hv_l은 l번째 블록의 채널 추정값의 분산을 나타낸다. 한편, 식 (6)은 상기 식 (2)에서 블록 내에서 각 서브 캐리어의 P_O 및 N_O이 상수라고 가정하여 얻은 식이다.

…(6)

여기서,

이와 같은 채널 추정값의 분산을 블록 내의 전송로 특성의 변동을 추정하는 패러미터로 사용하더라도 실시형태 1과 마찬가지로 블록 내의 전송로 특성의 변동을 올바르게 추정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따르면，서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에서 적응 변조가 행해질 경우에 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있다.

또한，블록 내의 전송로 특성의 변동을 추정하는 패러미터로서 채널 추정값의 분산을 이용하더라도，무선 송신 장치(100)에서는 실시형태 1과 동일한 선택 방법으로 변조 방식을 선택할 수 있다. 단, 선택 방법 2에서는 가중치 부여 SNR로서 이하의 4종류를 정의한다.

(1) SNRw1 = SNRm-Hv*w

(2) SNRw2 = SNRm-Hv*w(｜Hv_max-Hv｜/｜Hv_max｜)

(3)SNRw3 = SNRm-Hv*w(fd/fd_max)

(4)SNRw4 = SNRm-Hv*w(σ/σ_max)

또한，본 실시형태에서는 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 채널 추정값의 분산을 사용하였으나, 채널 추정값의 분산을 나타내는 식 (6)을 변형함으로써 이하의 패러미터를 얻을 수 있다. 이들 모두 각 블록 내에 있어서의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 채널 추정값의 분산과 마찬가지로 사용할 수 있다.

· 채널 추정값의 평균 변화량

· 채널 추정값의 최대 변화량

· 채널 추정값의 최대 변화량의 제곱

· 채널의 추정값의 최대 최소의 차

· 채널 추정값의 최대의 제곱과 최소의 제곱의 차

(실시형태 3)

본 실시형태에서는 각 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 값으로서 파일럿 부분의 신호의 진폭값의 분산(파일럿 분산)을 이용하는 경우에 대하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시형태 3에 따른 전송로 특성 추정부(205)의 구성을 나타내는 블록도이다. 또한, 실시형태 1(도 2)과 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

파일럿 분산 계산부(2058)는 1~L의 각 블록마다 식 (7)에 따라 파일럿 분산: Yv_l을 구하여 송신 RF부(210)에 전송로 특성 정보로서 출력한다. 한편, Yv_l은 l번째 블록의 파일럿 분산을 나타낸다. 한편, 식 (7)은 상기 식 (1)에서 분모가 상수인 것으로 하여 얻어진 식이다.

…(7)

여기서,

이와 같은 파일럿 분산을 블록 내의 전송로 특성의 변동을 추정하는 패러미터로서 이용하더라도 실시형태 1과 마찬가지로 블록 내의 전송로 특성의 변동을 올바르게 추정할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따르면，서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에서 적응 변조가 행해질 경우 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있다.

한편，블록 내의 전송로 특성의 변동을 추정하는 패러미터로서 파일럿 분산을 이용하더라도 무선 송신 장치(100)에서는 실시형태 1과 동일한 선택 방법으로 변조 방식을 선택할 수 있다. 단, 선택 방법 2에서는 가중치 부여 SNR로서 실시형태 2와 동일한 4종류의 가중치 부여 SNR을 정의한다.

또한，본 실시형태에서는 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 파일럿 분산을 이용하였으나, 파일럿 분산을 나타내는 식 (7)을 변형함으로써 이하의 패러미터를 얻을 수 있다. 이들 모두 각 블록 내에 있어서의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 파일럿 분산과 마찬가지로 이용할 수 있다.

· 파일럿 부분의 수신 신호의 평균 변화량

· 파일럿 부분의 수신 신호의 최대 변화량

· 파일럿 부분의 수신 신호의 최대 변화량의 제곱

· 파일럿 부분의 수신 신호의 최대 최소의 차

· 파일럿 부분의 수신 신호의 최대의 제곱과 최소의 제곱의 차

(실시형태 4)

서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에 적응 변조가 적용되는 경우，각 블록의 통신 품질의 저하를 초래하는 것은 각 블록의 서브 캐리어 중 주로 평균 SNR 이하의 순간 SNR이 되는 서브 캐리어이다. 따라서，본 실시형태에서는 상기 실시형태 1~3에서 평균 SNR 이하의 순간 SNR만을 이용하여 분산을 구하도록 한다.

구체적으로는，상기 실시형태 1에서 상기 식 (4)에 따라 SI개의 순간 SIR로부터 SNR 분산을 구하는 대신, 식 (8)에 따라 평균 SNR 이하의 G_S개의 순간 SNR만으로부터 SNR 분산: SNRv_l’을 구한다. 한편, G_S는 SI개의 순간 SNR 중에서 평균 이하가 되는 순간 SNR의 수를 나타낸다.

…(8)

마찬가지로，상기 실시형태 2에서 상기 식 (6)에 따라 채널 추정값의 분산을 구하는 대신，식 (9)에 따라 Hm_l 이하의 G_H개의 채널 추정값만으로부터 채널 추정값의 분산: Hv_l’을 구한다. 한편, G_H는 SI개의 채널 추정값 중에서 평균 채널 추정값 이하가 되는 채널 추정값의 수를 나타낸다.

…(9)

또한，마찬가지로，상기 실시형태 3에서 상기 식 (7)에 따라 파일럿 분산을 구하는 대신，식 (10)에 따라 Ym_l 이하의 진폭의 G_Y개의 파일럿 부분의 수신 신호만으로부터 파일럿 분산: Yv_l′을 구한다. 한편, G_YY는 SI개의 파일럿 부분의 수신 신호 중에서 평균 진폭 이하가 되는 파일럿 부분의 수신 신호의 수를 나타낸다.

…(10)

이와 같이，본 실시형태에 따르면，각 블록의 서브 캐리어 중 블록의 통신 품질의 저하를 초래하는 서브 캐리어만을 이용하여 전송로 특성의 분산을 구하므로, 서브 캐리어의 블록화가 행해지는 통신 시스템에서 적응 변조가 행해질 경우에 더욱 정확도 높은 최적의 변조 방식을 선택할 수 있다.

한편，본 실시형태에서는 상기 실시형태 1~3에서 블록 내의 전송로 특성의 변동을 나타내는 패러미터로서 분산과 마찬가지로 이용할 수 있는 것으로서 예를 들은 패러미터에 추가하여 이하의 패러미터도 들 수 있다.

·평균값 이하의 순간 SNR의 평균 변화량

· 평균값 이하의 순간 SNR의 최대 변화량

· 평균값 이하의 순간 SNR의 최대 변화량의 제곱

· 평균값 이하의 순간 SNR의 최대 최소의 차

· 평균값 이하의 순간 SNR의 최대의 제곱과 최소의 제곱의 차

· 평균값 이하의 채널 추정값의 평균 변화량

· 평균값 이하의 채널 추정값의 최대 변화량

· 평균값 이하의 채널 추정값의 최대 변화량의 제곱

· 평균값 이하의 채널의 추정값의 최대 최소의 차

· 평균값 이하의 채널 추정값의 최대의 제곱과 최소의 제곱의 차

· 평균 진폭 이하의 파일럿 부분의 수신 신호의 평균 변화량

· 평균 진폭 이하의 파일럿 부분의 수신 신호의 최대 변화량

· 평균 진폭 이하의 파일럿 부분의 수신 신호의 최대 변화량의 제곱

· 평균 진폭 이하의 파일럿 부분의 수신 신호의 최대 최소의 차

· 평균 진폭 이하의 파일럿 부분의 수신 신호의 최대의 제곱과 최소의 제곱의 차

한편，상기 각 실시형태의 설명에 사용한 각 기능 블록은 전형적으로는 집적 회로인 LSI로서 실현된다. 이것들은 개별적으로 원칩화되어도 되고 일부 또는 전부를 포함하도록 원칩화되어도 된다.

여기에서는 LSI라고 하였으나 집적도의 차이에 따라 IC，시스템 LSI，슈퍼 LSI，울트라 LSI라고 호칭되는 것도 있다.

또한，집적 회로화의 방법은 LSI에 한정되는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서에서 실현해도 된다. LSI 제조 후에 프로그램가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나 LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성가능한 프로세서(re-configurable processor)를 이용해도 된다.

나아가서는，반도체 기술의 진보 또는 파생되는 다른 기술에 의해 LSI를 대신할 집적회로화의 기술이 등장하면，당연히 그 기술을 이용하여 기능 블록의 집적화를 행하여도 된다. 바이오 기술의 적용 등이 가능성으로서 있을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이，본 발명에 따르면 서브 캐리어의 블록화 및 적응 변조가 행해지는 멀티 캐리어 통신 시스템에서 블록마다 최적의 변조 방식을 올바르게 선택할 수 있으며, 그 결과 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

본 명세서는 2003년 7월 31일에 출원한 일본 특허 출원 제 2003-284509호에 근거한 것이다. 이 내용은 모두 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 이동체 통신 시스템에서 사용되는 이동국 장치나 기지국 장치 등에 적합하다.

Claims

수신 품질에 관한 정보를 송신하는 송신 장치로서,
주파수 방향으로 배치된 복수의 서브 캐리어에 포함되는 신호의 수신 품질을 측정하는 측정부와,
상기 복수의 서브 캐리어를 대상으로 하여 상기 수신 품질의 주파수 방향 변동에 관한 정보와 상기 수신 품질의 주파수 방향 평균에 관한 정보를 산출하는 산출부와,
상기 주파수 방향 변동에 관한 정보와 상기 주파수 방향 평균에 관한 정보를 송신하는 송신부를 포함하는 송신 장치.
제1항에 있어서,
상기 측정부는 상기 복수의 서브 캐리어에 포함되는 파일럿 신호의 수신 품질을 측정하고,
상기 산출부는 상기 파일럿 신호의 주파수 방향 변동에 관한 정보를 산출하는 송신 장치.
수신 품질에 관한 정보를 송신하는 송신 방법으로서,
주파수 방향으로 배치된 복수의 서브 캐리어에 포함되는 신호의 수신 품질을 측정하고,
상기 복수의 서브 캐리어를 대상으로 하여 상기 수신 품질의 주파수 방향 변동에 관한 정보와 상기 수신 품질의 주파수 방향 평균에 관한 정보를 산출하고,
상기 주파수 방향 변동에 관한 정보와 상기 주파수 방향 평균에 관한 정보를 송신하는 송신 방법.
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