WO2006054697A1

WO2006054697A1 - 通信装置、通信システム及び通信方法

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Publication number: WO2006054697A1
Application number: PCT/JP2005/021246
Authority: WO
Inventors: Xiaoming She; Jifeng Li
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2006-05-26
Also published as: CN1780278A; US20090147866A1; EP3306847A3; EP1811700A4; JPWO2006054697A1; JP4838144B2; US7848439B2; EP1811700A1; EP3306847A2; EP1811700B1

Abstract

　従来のサブバンド適応方法と比較して、システムのスペクトル利用率、特に高速フェージング及びチャネル推定誤差のもとでのスペクトル利用率を向上させることができるとともに、適応の実現難易度を低下させ、フィードバックオーバーヘッドの減少を実現することができる通信装置。この装置では、サブバンドグループＡＭＣパラメータ選択部（３１８）は、各サブバンドのＡＭＣパラメータを選択する。適応受信制御部（５０３）は、適応復調・復号部（３１１）に対して制御を行わなければならない一方で、適応復調及び復号の前段であるパラレル／シリアル変換器（３１２）に対しても制御を行ない、同一のサブバンドグループ内の受信シンボルを合成して復調及び復号を行う。

Description

明細書

通信装置、通信システム及び通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、通信装置、通信システム及び通信方法に関し、特にサブキャリア通信システムにおける適応伝送技術、即ち無線通信直交周波数分割多重 (OFDM)システムにて適応変調及び符号化を行う通信装置、通信システム及び通信方法に関する。背景技術

[0002] OFDM技術は、現在、高速無線データ伝送を解決するために主流となって!/、る技術である。 OFDM技術の原理は、伝送する高速データを直交する多数のサブキヤリァを用いて伝送するというものであり、各サブキャリア上のデータレートは相対的に低い。一般の周波数分割多重システムと比較すると、 OFDMにおけるサブキャリアの直交性はシステムのスペクトル利用率を向上させる。 OFDMでは信号帯域幅全体を複数の狭いサブキャリア周波数帯域に区分するため、各サブキャリアの帯域幅がチヤネルの帯域幅よりも小さくなることによってフラットフェージングとなる。このように、モノキャリアシステムと比較して、 OFDMにおけるフラットフェージングは、より容易に実現が可能である。現在、 OFDM技術の非対称ディジタル加入者線 (ADSL)、ディジタルテレビ放送（DVB)、及びワイヤレス ATM (WATM)システムへの応用が成功している。

[0003] 無線システムのスペクトル利用率を向上させるために、フェージングチャネルの高速無線データ伝送には適応型、高スペクトル利用率の伝送技術の採用が求められている。フェージングチャネルにおいて、固定符号化変調と比較して、適応変調'符号ィ匕 (AMC)の技術はシステムのスループット及び誤り率 (BER)性能を有効に向上させることができる。ここで言うスループットとは、システムのスぺクタトル利用率であって、すなわち単位スペクトル帯域幅、単位時間内で伝送する情報量である。 AMC技術の基本的な考え方は、現時点のチャネル特性に基づいて、送信電力、シンボル伝送レート、座標サイズ、符号ィ匕率及び符号化メカニズムのうちいずれか 1種類または数種類を適応的に変更するというものであり、チャネル条件が良好な場合には多くの情報を伝送してスペクトル利用率を高める一方、チャネル条件が悪、場合には少なヽ情報を伝送して一定の受信 BER要求を保証する。

[0004] OFDMにおける AMC方法を紹介する前に、まず OFDM伝送におけるチャネル特性について簡単に紹介する。

[0005] 図 1は OFDMのチャネル特性の一例を示す図である。

[0006] ここで、 2つの横軸はそれぞれ時間領域上の OFDMシンボルと周波数領域上のサブキャリアの番号を示し、縦軸は OFDMシンボル及びサブキャリアに対応するチヤネル利得である。伝送中のチャネルの時間領域拡散及び時間領域拡散により、 OFD Mのチャネルは時間領域及び周波数領域、ずれにぉ、ても変動して、る。

[0007] 上述の通り、 AMCの考え方は現時点のチャネル特性に基づいて送信の変調及び符号化のパラメータを変更するというものである。 OFDMについては、この場合の適応的とは時間領域及び周波数領域と、う 2つの領域にぉ、て適応的と、うことである。現在、適応的な構成としては、 OFDMにおける AMCは、サブキャリアに基づいた AMCとサブバンドに基づいた AMCの 2通りに分けられる。ここで言うサブキャリアに基づ!/、た AMCは各サブキャリアを適応の最小単位とし、 OFDMの各サブキャリアで異なる変調方式及び符号ィ匕方式を用いて伝送を行うことである。サブキャリアに基づいた AMCには、実現の難易度が高いという点に加えて、フィードバックのオーバーヘッドが大きすぎるという問題点がある。一般に、実際のシステムにおいてサブキヤリァに基づいた AMC方法を実現することは困難である。 OFDMにおけるもう一つの適応構成として現在比較的一般的に用いられているのは、独立符号ィ匕を用いたサブバンド AMC構成、すなわち従来のサブバンド適応方法である。

[0008] 図 2に従来のサブバンド適応変調及び符号化を示す。

[0009] この構成において、 OFDM周波数領域上の全てのサブキャリアはいくつかのサブバンドに区分される。ここで言うサブバンドとは、周波数領域上で隣接する位置にあるサブキャリアにより形成されたサブキャリアグループを示す。例えば図 2では、サブバンドの総数は Nである。そして、隣接するいくつ力（図 2の場合、 M個）の OFDMシンボルにおける同一のサブバンドにより一つの変調符号ィ匕ブロックを形成する。図 2の従来のサブバンド適応にぉ、ては、各変調符号化ブロックはそれぞれのチャネル特性に基づいて符号ィ匕変調パラメータの推定、及び独立した符号ィ匕を行う。図 2の各符号ィ匕変調ブロック内の数字は当該符号ィ匕変調ブロックの符号ィ匕変調パラメータが属する等級を表す。

[0010] 一般に、各符号ィ匕変調パラメータの等級に対応する符号ィ匕変調パラメータはシステムの初期段階で決定される。例えば、表 1にその一例として等級と符号化パラメ一タと変調パラメータの関係を示す。なお、本発明は表 1に限定されるものではない。

[0011] [表 1]

[0012] 次に、図 3に OFDMに従来のサブバンド適応方法を実現するブロック図を示す。

[0013] 図 3A及び図 3Bは従来の OFDMと AMCとを結合した OFDM—AMCシステムを示すブロック図である。

[0014] 図 3Aの通信装置 (送信側）と図 3Bの通信装置 (受信側）との間で通信を行うと仮定した場合、典型的な例としては図 3Aが基地局 (AP)、図 3Bが移動端末 (UE)である。また、図 3Aから図 3Bへの伝送には AMCメカニズムを用いると仮定する。

[0015] 図 3Aの送信側において、伝送する情報ビットはまず適応変調'符号化部 301を経て、出力されたシリアル変調シンボルは更にそれぞれシリアル Zパラレル変換 (SZP )器 302、逆高速フーリエ変換 (IFFT)器 303を通過して周波数帯域のシンボルが時間領域に変換され、更にパラレル Zシリアル変換 (PZS)器 304を経た後にガードィンターバル揷入部 305によってガードインターバルが挿入される。そして、アンテナ 3 06を介して送信される。図 3Bの受信側では、受信アンテナ 316を介して送信側から送信された送信信号を受信した後、まずガードインターバル除去部 315によって送信側にぉヽて挿入されたガードインターバルが除去され、更にそれぞれシリアル Z パラレル変換 (SZP)器 314、高速フーリエ変換 (FFT)器 313を通過して時間領域シンボル力周波数領域に変換され、そしてパラレル Zシリアル変換 (PZS)器 312 によってパラレル Zシリアル変換処理が施されて、最後に適応復調'復号部 311により出力されて受信データが得られる。

[0016] 図 3Aの送信側から図 3Bの受信側への適応伝送は、主に送信側の適応変調'符号化部 301及び受信側における適応復調 '復号部 311により実現される。先に述べたように、適応変調及び符号化の意味は、現時点のチャネル特性に基づいて送信側で変調及び符号ィ匕のパラメータを適応的に調節し、受信側で送信側に対応するパラメータを用いて復調及び復号を行うと、うことである。一般的なシステムにお、ては、適応復調'復号部 311が必要とする適応パラメータは、受信側力ものフィードバックによるものである。各データブロックを送信する前に、受信側は、必ずまずチャネル推定部 319によって現時点の送信側力も受信側への伝送のチャネルを推定し、 OFDM の各サブキャリアにおけるチャネル特性を取得する。そして、受信側はこれらのチヤネル特性に基づ、て、パラメータ選択部 318によって現時点で送信側がデータを送信する場合の OFDMの各サブバンドに用いる変調及び符号ィ匕のパラメータを決定する。パラメータ選択部 318によって得られた各サブバンドにおける適応変調及び符号ィ匕のパラメータには 2通りの用途がある。

[0017] 1つ目の用途は、送信側が現時点でデータを送信する場合の OFDMの各サブバンドにおける変調及び符号ィ匕のパラメータとして用いる。受信側のサブバンド AMC ノラメータ選択部 318は、 OFDM各サブバンドの変調及び符号ィ匕のパラメータを選択した後、受信側のパラメータ送信部 320、受信側のアンテナ 316、送信側のアンテナ 306、送信側のパラメータ受信 ·抽出部 307というフィードバック経路によって、これらのパラメータを送信側に送り返す。送信側はこれらのパラメータを抽出した後に、 A MC制御部 308によって適応変調'符号化部 301を制御する。

[0018] 2つ目の用途は、受信側が復調及び復号を行う場合のパラメータとして用いる。 A MC伝送では、受信側は必ず送信側と一致する変調及び符号化のパラメータに基づ V、て受信データの復調及び復号を行うことによって、はじめて正確な情報ビットを得ることができる。従って、サブバンド AMCパラメータ選択部 318が AMCパラメータを取得した後、更にそれを適応復調'復号部 317に送り、適応復調'復号部 317に一時的に保存して、受信側の適応復調 '復号部 311の制御に用いなければならな、。

[0019] 従来の OFDMにおいてサブバンド AMCを用いる方法についてより明確に記述するために、図 4A及び図 4Bでは図 3Aのモジュール 309及び図 3Bのモジュール 321 を細分ィ匕している。

[0020] 図 4A及び図 4Bは、従来のサブバンド適応変調 ·符号ィ匕を実現する構成を示す図である。

[0021] 図 3Aの送信側では、適応変調'符号化部 301は適応符号化部 401、インタリーブ部 402及び適応変調部 403を有し、適応変調'符号化部 301から出力されたデータはシリアル Zパラレル変換 (SZP)器 302を経て逆高速フーリエ変換 (IFFT)器 303 に送られる。送信側の AMC制御部 308は、図 3Aのパラメータ受信 ·抽出部 307がフイードバックチャネル力も取得した各サブバンドの変調及び符号ィ匕のパラメータに基づいて、適応変調'符号化部 301を制御する。従来のサブバンド適応においては、 O FDMの各サブバンドに対して独立した符号ィ匕変調を行う。すなわち、全てのサブバンドはそれぞれ独自の変調及び符号化のパラメータを有する。 AMC制御部 308は取得した各サブバンドの符号ィヒパラメータ C及び変調パラメータ Mによって適応変調 •符号化部 301を制御する。また、 AMC制御部 308は、さらに符号化パラメータじと変調パラメータ Mとに基づ、て各サブバンドにぉ、て伝送する情報ビット数を取得し、それによつて対応するインタリーブ行列 ITを生成し、適応変調'符号化部 301のィンタリーブ部 402を制御する。送信側では、 AMCの後に、シリアルなデータストリーム 404力得られる。これは順番にサブバンド 1,2,…… Nにおいて送信するデータを含み、その変調及び符号化方式はそれぞれ、 (C , M ) , (C , M ) ,……，（C , M )で

1 1 2 2 N N ある。その後、これらのデータをシリアル Zパラレル変換した後に OFDMの対応するサブバンドに順次マッピングして送信する。

[0022] 送信側が各データブロックを送信するために必要な AMCパラメータはヽずれも受信側からフィードバックされる。すなわち、送信側で各データブロックを送信する前に、必ず先に受信側によって送信側の送信するデータブロック用に AMCパラメータを選択しなければならない。受信側がパラメータを選択する手順は、まず受信した信号によって、チャネル推定を行なう。チャネル推定の方法としては、パイロットに基づいた方法や、ブラインドチャネル推定等が挙げられる。その後、チャネル推定部 319は取得した OFDMの各サブキャリアのチャネル特性をサブバンド AMCパラメータ選択部 318に送る。サブバンド AMCパラメータ選択部 318では、まずこれにより OFDM における各サブバンドの性能にっヽて分析を行なヽ、更に選択された AMCパラメ一タの集合の中力それぞれのサブバンドに適する AMCパラメータを選択する。このようにして取得された AMCパラメータは、フィードバックチャネルを通じて送信側に送り返され、送信側が送信を行う場合に実際の適応変調及び符号化の動作に用いられる一方で、当該受信側の適応復調'復号制御部 409に用いられる。同時に、時間遅延を考慮すると、現時点で取得したパラメータを記憶するためのパラメータ記憶部 41 0が必要となる。受信側の適応復調 '復号部 311は、適応復調部 408、ディンタリーブ部 407及び適応復号部 406を有する。

[0023] サブキャリアの適応と比較して、図 3A〜図 4Bに示すような従来のサブバンドの独立符号ィ匕による適応方法は、適応の実現難易度を効果的に低減させることができるとともに、システムのフィードバックオーバーヘッドを効果的に減少させることもできる。し力しながら、このような方法にも依然として、各サブバンド間のダイバーシチ能力を有効に利用することができないという欠点が存在する。

[0024] ダイバーシチは無線伝送品質を改善するために重要な方法である。ここで言うダイバーシチについて概括的に述べると、送信側があるリソースを用いて情報の冗長度を増加させ、互いに冗長な情報を可能な限り独立して変形または減衰させて、受信側でその情報を総合的に利用して合成し、一定のシステム利得を得るとヽぅ技術である。簡単に述べると、同時に複数の経路を利用して伝送を行ない、受信側でのある経路の欠損が他の経路により補償されるという技術である。

[0025] 本願は従来の OFDM適応変調及び符号ィ匕におけるサブバンドを用いた独立符号化方式の基礎にカ卩えて、サブバンドを一定の方法で組み合わせてサブバンドクループとし、各サブバンドグループに対してジョイント符号ィ匕を行うと、う方法の特許を求める。従来の AMC方法では各サブバンドが独立してパラメータを選択して符号ィ匕を行うため、本願の方法は一見従来の AMCの考え方に逆行しているように見受けられる。し力しながら、この方法にはサブバンド間のダイバーシチを適用しているため、より大きな符号化利得を得ることができる。また、ここで提起する方法によってサブバンドグループ内の変調符号ィ匕パラメータの選択を行えば、従来の方法と比較して伝送スループットの損失を招くことはない。両者を組み合わせることにより、本願が特許を求める方法は OFDMにおける適応伝送の性能の向上を促進する。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0026] 本発明の目的は、サブキャリア通信システムの周波数領域上の全てのサブバンドを一定の規則に基づ、て組み合わせて、くつかのサブバンドグループとした後、各サブバンドグループに対してジョイント符号ィ匕を行う際に用いる変調及び符号ィ匕のパラメータを選択することにより、従来のサブバンド適応方法と比較して、システムのスぺタトル利用率、特に高速フェージング及びチャネル推定誤差のもとでのスペクトル利用率を向上させることができるとともに、適応の実現難易度を低下させ、フィードバックオ一バーヘッドの減少を実現することができる通信装置、通信シテム及び通信方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0027] 本発明の通信装置は、サブバンド毎にチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記チャネル推定の結果に基づいて変調パラメータ及び符号ィ匕パラメータを複数のサブバンドからなるサブバンドグループ毎に決定するパラメータ決定手段と、前記パラメータ決定手段で決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータの情報であるパラメータ情報を通信相手に送信するパラメータ情報送信手段と、前記パラメ一タ情報送信手段にて送信したパラメータ情報の前記変調パラメータ及び前記符号化ノメータで通信相手にて前記サブバンドグループ毎に変調及び符号化されたデータを含む受信信号を受信する受信手段と、前記受信手段にて受信した受信信号を前記パラメータ決定手段で決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメ一タで前記サブバンドグループ毎に復調及び復号して前記受信信号に含まれる前記データを取得するデータ取得手段と、を具備する構成を採る。

[0028] 本発明の通信システムは、変調及び符号化したデータを送信する基地局装置と、前記データを受信する通信端末装置と、を具備する通信システムであって、前記通信端末装置は、サブバンド毎にチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記チヤネル推定の結果に基づいて変調パラメータ及び符号ィ匕パラメータを複数のサブバンド力なるサブバンドグループ毎に決定するパラメータ決定手段と、前記パラメータ決定手段で決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータの情報であるパラメータ情報を前記基地局装置へ送信するパラメータ情報送信手段と、前記パラメ一タ情報送信手段にて送信したパラメータ情報のパラメータで前記基地局装置にて前記サブバンドグループ毎に変調及び符号化されたデータを含む受信信号を受信する受信手段と、前記受信手段にて受信した受信信号を前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータで前記サブバンドグループ毎に復調及び復号して前記受信信号に含まれる前記データを抽出するデータ抽出手段と、を具備し、前記基地局装置は、前記送信手段にて送信された前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び符号化パラメータに従つて変調及び符号化する適応変調 '符号化手段と、前記適応変調'符号化手段で変調及び符号化されたデータを送信するデータ送信手段と、を具備する構成を採る。

[0029] 本発明の通信方法は、サブバンド毎にチャネル推定を行うステップと、前記チヤネル推定の結果に基づいて変調パラメータ及び符号ィ匕パラメータを複数のサブバンド力なるサブバンドグループ毎に決定するステップと、決定された前記変調パラメ一タ及び前記符号化パラメータの情報であるパラメータ情報を通信端末装置が送信するステップと、前記通信端末装置が送信した前記パラメータ情報を基地局装置が受信するステップと、受信した前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び符号化パラメータに従ってデータを変調及び符号化するステップと、変調及び符号化されたデータを前記基地局装置が送信するステップと、前記基地局装置が送信した前記データを含む受信信号を通信端末装置が受信するステップと、受信した前記受信信号を前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータで前記サブバンドグループ毎に復調及び復号して前記受信信号に含まれる前記データを抽出するステップと、を具備するようにした。

図面の簡単な説明

[0030] [図 l]OFDMのチャネル特性の例を示す図 [図 2]従来の適応変調及び符号化を示す図

[図 3A]従来の OFDM— AMCシステムの送信側の構成を示すブロック図

[図 3B]従来の OFDM— AMCシステムの受信側の構成を示すブロック図

[図 4A]従来の送信側の適応変調 ·符号化部を含むモジュールを示す図

[図 4B]従来の受信側の適応復調 '復号部を含むモジュールを示す図

[図 5A]本発明の実施の形態に係る OFDM— AMCシステムの送信側の構成を示すブロック図

[図 5B]本発明の実施の形態に係る OFDM— AMCシステムの受信側の構成を示すブロック図

[図 6A]本発明の実施の形態に係る送信側の適応変調'符号ィ匕部を含むモジュールを示す図

[図 6B]本発明の実施の形態に係る受信側の適応復調 '復号部を含むモジュールを示す図

[図 7]本発明の実施の形態に係る適応変調及び符号化の方法を示す図

[図 8]本発明の実施の形態に係るサブバンドグループの例を示す図

[図 9]本発明の実施の形態に係るサブバンドグループの例を示す図

[図 10]本発明の実施の形態に係るサブバンドグループの例を示す図

[図 11]本発明の実施の形態に係る適応変調及び符号化と従来の適応変調及び符号化との性能の比較結果を示す図

[図 12]本発明の実施の形態に係る適応変調及び符号化と従来の適応変調及び符号化との性能の比較結果を示す図

発明を実施するための最良の形態

[0031] (実施の形態）

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。本発明を明確に説明するために、ここでは OFDMシステムを例に記述する。本発明の適応変調方式及び符号ィ匕方式はサブキャリアを用いて通信を行う他のいかなるサブキャリア通信システムにも適用可能である。

[0032] 本発明は従来の OFDM適応変調'符号ィ匕においてサブバンドの独立符号ィ匕変調を用いた基礎の上に、サブバンドを一定の方式で組み合わせてサブバンドグループとし、各サブバンドグループに対してジョイント符号ィ匕を行うことである。また、当該発明はサブバンドをサブバンドグループとする各種の方法を提起するとともに、サブバンド内でジョイント符号ィ匕を行う際に用いる変調及び符号ィ匕のパラメータの選択方法も提起する。なお、これらについては後述する。

[0033] 図 5A及び図 5Bは本発明の方法を実現する OFDM— AMCシステム構成を示す図である。

[0034] 本発明についてより明確に記述するために、図 1〜図 4Bに示した従来技術において既知の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、本発明と従来の技術の区別し得る構成にっ、てのみ記載して、る。

[0035] 図 3A及び図 3Bに示す従来の OFDM— AMCシステム構成と比較して、本発明の OFDM— AMCを応用したシステムは以下の相違点を有する。

[0036] 図 5Bに示すモジュール 505に含まれる、パラメータ決定手段であるサブバンドダループ AMCパラメータ選択部 504はサブバンドグループの AMCパラメータを選択し、図 3Bのモジュール 321に含まれるサブバンド AMCパラメータ選択部 316は各サブバンドの AMCパラメータを選択する。これは、従来の OFDM— AMCシステムではサブバンド適応変調及び符号ィ匕の単位はサブバンドであるのに対し、本発明の OF DM— AMCシステムにお!/、ては、適応変調及び符号化の単位はサブバンドグループであるためである。本発明では、 OFDMにおける周波数領域の全てのサブバンドを組み合わせパターンによっていくつかのサブバンドグループとし、更に各サブバンドグループに対して適応変調及び符号化を行っている。また、本発明の OFDM— A MCシステムは、図 5Bのパラメータ送信部 320、受信側のアンテナ 316、送信側のァンテナ 306及び送信側のパラメータ受信'抽出部 307の順の一連のフィードバックルートにおいて、伝送されるのは、変調パラメータ及び符号ィヒパラメータの情報であるパラメータ情報としての、サブバンドグループに関する AMCパラメータであって、図 3 に示す従来の OFDM— AMCシステムのようなサブバンドに関する AMCパラメータではないという点である。

[0037] また、送信側においては、適応送信制御部 501が図 3Aに示す AMC制御部 308と置き換えられている。本発明の技術では、送信側が OFDMにおいてサブバンドダループに対して適応変調及び符号化を行！ヽ、サブバンドグループは OFDMの各サブバンドを組み合わせパターンに基づいて組み合わせることによって形成される。従つて、適応送信制御部 501は、適応変調'符号ィ匕部 301内のサブバンドグループの A MCに対して制御を行なわなければならな、一方で、各サブバンドグループにて送信する情報ビットを、符号ィ匕及び変調後に OFDM内の対応するサブバンドにマツピングして伝送を行うように、適応変調及び符号ィ匕後のシリアル Zパラレル変換 (SZP )器 302に対しても制御を行わなければならない。

[0038] また、受信側においては、適応受信制御部 503が図 3Bに示す適応復調 ·制御部 3 17に置き換えられている。適応受信制御部 503は、データ取得手段である適応復調 -復号部 311に対して制御を行わなければならな!/、一方で、適応復調及び復号の前段であるパラレル Zシリアル変換 (PZS)器 312に対しても制御を行ない、同一のサブバンドグループ内の受信シンボルを合成して復調及び復号を行う。

[0039] 図 5Aのモジュール 502及び図 5Bのモジュール 505を細分化して図 6A及び図 6B に示す。

[0040] 図 6A及び図 6Bは本発明の提起する方法を実現するための構成を示す図である。

[0041] 送信側において、図 4Aに示す従来のサブバンド適応との相違点は、適応変調及び符号ィ匕の単位がサブバンドではなくサブバンドグループであるとヽうことであり、この場合に適応変調'符号ィ匕部 301の出力 603は、順次サブバンドグループ 1,2,…… Kにおける送信データを含み、その変調方式及び符号化方式はそれぞれ、 (C , M ) , (C , M ) ,…… , (C , M )であって、この Kは OFDM内で分割されたサブバンド

2 2 K K

グループの総数である。また、送信側は、 AMC操作に対して制御を行う以外に、組み合わせパターン記憶部 601に記憶されて、る、サブバンドの組み合わせパターンに基づいて、シリアル Zパラレル変換 (SZP)部 302におけるシリアル Zパラレル変換に対しても制御を行なわなければならず、それによつて各サブバンドグループで送信する情報ビットを符号ィ匕及び変調後に OFDM中の対応するサブバンドにマツピングして伝送する。

[0042] 受信側において、図 4Bに示す従来のサブバンド適応との相違点は、適応復調及び符号ィ匕の単位がサブバンドではなぐサブバンドグループであることである。また、受信側は、適応復調及び復号に対して制御を行う以外に、組み合わせパターン記憶部

605に記憶されている、サブバンドの組み合わせパターンに基づいて、パラレル Zシリアル変換 (PZS)部 312におけるパラレル Zシリアル変換に対しても制御を行なわなければならず、それによつて OFDMの同一サブバンドグループ内の受信シンボルを合成して復調及び復号を行う。更に、図 6Bに示すように、サブバンドグループ AM Cパラメータ選択部 504も図 4Bと異なる。図 6Bでは、パラメータ選択部 411にて、 O FDMの各サブバンドのパラメータを選択'取得した上で、更に組み合わせパターン記憶部 607に記憶されて、る組み合わせパターンに基づ、て、サブバンドグループのパラメータ選択部 606にて、 OFDMの各サブバンドグループの適応パラメータを選択しなければならない。

[0043] 図 7は本発明の実施の形態の適応符号化方式及び変調方式を実現するための処理を示すフロー図である。具体的には、本発明の技術の実現過程は以下の通りである。

[0044] 第一段階として、受信側によって送信側 OFDMにおける各サブバンドグループ内の適応変調及び符号化のパラメータを決定し、決定したパラメータを送信側にフィードバックする。この過程は受信側のチャネル推定 (ステップ 901)、 OFDM各サブバンドの適応パラメータ選択 (ステップ 902)、 OFDM各サブバンドグループの適応パラメータ選択 (ステップ 903)、及びパラメータのフィードバック（ステップ 921)を含む。

[0045] ステップ 901におけるチャネル推定は、パイロットに基づ、たチャネル推定やブラインドチャネル推定等の既存の一般的な方法を用いることができる。

[0046] ステップ 902における OFDM各サブバンドの適応パラメータ選択は、従来の各サブバンドの独立した符号ィ匕の場合に、 OFDMの各サブバンドにぉ、て適応伝送を行う際に用いる変調及び符号のパラメータを示す。独立した符号ィ匕であるため、各サブバンド内のパラメータはチャネル特性の違いによって異なる。

[0047] この操作にぉ、ては、まず表 1及び表 2に示すパラメータの集合のように、選択の候補となる適応パラメータの集合を決定する必要がある。その後、現時点の各サブバンドにおけるチャネル特性に基づいて適合する変調及び符号ィ匕のパラメータを選択し、同時にそれに対応する伝送情報ビット数を決定する。ここで、チャネル特性に基づいてパラメータを選択する既存の方法は、サブバンドの最低信号対雑音比に基づく方法、サブバンドの平均信号対雑音比に基づく方法、容量に基づく方法、平均信号対雑音比と他の統計的特性との組み合わせに基づく方法等、多岐にわたる。本実施の形態においては、平均信号対雑音比に基づく方法を例に簡単に説明を行う。

[0048] 平均信号対雑音比に基づく方法は、まず理論分析またはシミュレーションといった方法により各種の変調及び符号化のパラメータが必要とする信号対雑音比の閾値（表 2参照）を決定し、その場合のスループット能力、すなわち各種の変調及び符号化のパラメータに対応するスペクトル利用率は、数値上は符号化率と各シンボルに含まれるビット数の積に等しい。その後、各サブバンドについて、内部のサブキャリア上の平均信号対雑音比を計算する。最後に、当該サブバンドに閾値がその平均信号対雑音比より低ぐかつスループット能力が最高となる変調及び符号ィ匕のパラメータを当該サブバンドにおける変調及び符号化のパラメータとして選択する。表 2は、各等級における、符号化パラメータと変調パラメータと信号対雑音比閾値とスループット能力の関係を示すものである。例えば、サブバンド内の平均信号対雑音比が 0,2,4,6, 8である場合に、表 2に示すパラメータによれば、選択する変調及び符号化のパラメータに対応する等級はそれぞれ 1,1, 2,3,4である。それに対応して、当該サブバンド内に割り当てられる情報ビット数が決定される (数値上は当該サブバンド内のサブキャリアの総数と、選択された符号化及び変調のパラメータに対応するスループット能力との積に等しい)。

[0049] [表 2]

等級符号化パラメ一変調パラメ一信号対雑音比スノレープットタタ閾値 (dB) 能力 ( bps/Hz

)

0 伝送せず伝送せず 0

1 1 / 2 T u r b B P S K — 0 . 4 0 . 5

o

2 1 / 2 T u r b Q P S K 2 . 2 1

o

3 3 / 4 T u r b Q P S K 5 . 2 1 . 5

o

4 2 / 3 T u r b 8 P S K 7 . 6 2

o

5 3 / 4 T u r b 1 6 Q A M 1 0 . 9 3

o

6 2 / 3 T u r b 6 4 Q AM 1 4 . 5 4

o

[0050] ステップ 903における OFDM各サブバンドグループの適応パラメータ選択は、従来の適応方法にぉ、ては、 OFDMの各サブバンドに対して独立して変調及び符号ィ匕を行っていたのに対し、本願の方法では、適応伝送の単位はサブバンドではなくサブバンドグループである。従って、まず一定の組み合わせ方法 (または組み合わせパターン）に基づいて OFDM周波数領域の全てのサブバンドをいくつかのサブバンドグループとする。組み合わせの方法としては、隣接するサブバンドを組み合わせる方法、間隔の開いたサブバンドを組み合わせる方法、全てのサブバンドを組み合わせる方法及びその他の規則により組み合わせる方法がある。隣接するサブバンドを組み合わせる方法、即ち周波数軸上で隣接する複数のサブバンドを選択する方法は、図 8に示すように、隣接する位置にあるいくつかのサブバンドを一つのサブバンドグループとする方法である。図 8は隣接するサブバンドを組み合わせる例を示す図である。また、サブバンドグループは、サブバンドの組み合わせパターンを有し、サブバンドは特定の数のサブキャリア変調シンボル内の、周波数上隣接する位置にある同数のサブキャリアにより形成される。

[0051] 図 8において、 OFDMの時間領域が同一の位置の、周波数領域上の N個のサブバンドをいくつかのサブバンドグループとする。ここで、周波数上隣接する位置にあるサブバンドを一つのサブバンドグループとする。すなわち、図中の同一の網掛けパターンにあるサブバンドは同一のサブバンドグループに属している。

[0052] また、間隔の開いたサブバンドを組み合わせる方法、即ち周波数軸上に配列したサブバンドの中力所定の間隔で複数のサブバンドを選択する方法は、図 9に示すように、間隔の開ヽた、くつかのサブバンドを選択して一つのサブバンドグループとする方法である。図 9は間隔の開、たサブバンドを組み合わせる例を示す図である。

[0053] 図 9にお、て、 OFDMの周波数領域上で間隔の開、たサブバンドを選択し、合成して一つのサブバンドグループとする。すなわち、図中の同一の網掛けパターンにあるサブバンドは同一のサブバンドグループに属している。

[0054] また、全てのサブバンドを組み合わせる方法、即ち所定の時間領域毎に全てのサブバンドを選択する方法は、図 10に示すように、周波数領域の全てのサブバンドを一つのサブバンドグループに合成する方法である。図 10は全てのサブバンドを組み合わせる例である。

[0055] 図 10において、 OFDMの時間領域が同一の位置の、周波数領域上の全ての N個のサブバンドを合成して一つのサブバンドグループとする。

[0056] また、その他の規則により組み合わせる方法は、サブバンドグループにおヽて各サブバンドの変調及び符号ィ匕のパラメータ、割り当てられる情報ビット数が決定した後に、サブバンドグループ内で割り当てられる情報ビット数及びジョイント符号化パラメータが以下の通り決定される。まず、各サブバンド内に割り当てられる情報ビット数の和を求めてサブバンドグループ全体に割り当てられる情報ビット数とし、次ヽで各サブバンド内で最大の変調等級を当該サブバンドグループで統一して変調に用いる変調方式とし、次いでサブバンドグループ内に割り当てられる情報ビット数と変調方式力符号ィ匕率を求める。

[0057] この過程は、例えば一つのサブバンドグループに A、 B、 C、 Dという 4つのサブバンドがあり、各サブバンドに含まれるサブキャリア数は 512であって、各サブバンドに対応する符号化及び変調のパラメータの等級はそれぞれ、 0、 1、 2、 3となると仮定する。これにより、 A、 B、 C、 Dの各サブバンドグループ内に割り当てられる情報ビット数はそれぞれ、 Aにつ!/、て ίま 512 * 0 = 0になり、 Βにつ!/、て ίま 512 * 0. 5 = 256になり、 Cにつ!/ヽて ίま 512水 1 = 512になり、 Dにつ!/ヽて ίま 512水 1. 5 = 768になる。そのため、当該サブバンドグループ内の情報ビット数の総計は、 0 + 256 + 512 + 768 = 1 536である。そして、 A、 B、 C、 Dの各サブバンドグループにおいて最高の変調等級を選択し (ここではサブバンド Dに対応する変調等級が最高である）、 8PSKをサブバンドグループ全体で統一の変調パラメータとする。それに対応して、当該サブバンドグループで統一して符号ィ匕に用いる符号ィ匕率は 1536Z (512 * 3 * 4) = 1/4となる。

[0058] ここで、推定によって求められる A、 B、 C、 Dの 4つのサブバンドそれぞれにおける伝送情報ビット数の和を求めてサブバンドグループ内で伝送する情報ビット数とする。実際の動作では、この数値に対して重み付け演算を行っても良い。例えば、チヤネル変動が比較的早!、場合を考えると、推定したチャネル特性の誤差が比較的大きくなるので、 A、 B、 C、 Dの 4つのサブバンドにおける伝送情報ビット数の和を求めた後に 0. 9による重み付けを行って、サブバンド内の情報ビット数の総和として、（0 + 25 6 + 512 + 768) * 0. 9 1382とする。

[0059] ステップ 921におけるパラメータのフィードバックは、受信側で OFDMの各サブバンドグループの適応パラメータを取得した後、フィードバックチャネルを通じて送信側に返送し、送信側でこのパラメータに基づ、て実際の動作を行う。

[0060] 第二段階として、送信側は受信側からフィードバックされた OFDM各サブバンドグループ内の適応パラメータに基づいて、各サブバンドグループに対応する数の伝送用情報ビットを割り当てるとともに、対応するパラメータごとに各サブバンドグループ内でジョイント符号化及び変調を行う（ステップ 911)。例えば、上述の仮定に基づくと、 A、 B、 C、 Dの 4つのサブバンドにより形成されたサブバンドグループにジョイント変調及び符号ィ匕を行うが、その場合の変調及び符号ィ匕のパラメータは 8PSK及び 1Z 4Turboコードである。続いて、サブバンドの組み合わせパターンに基づいて、変調後のシンボルを OFDMの対応するサブバンドに割り当てて送信を行う（ステップ 912 ) o具体的には、シリアル Zパラレル変 302でのシリアル Zパラレル変換、逆高速フーリエ変換部 303での逆高速フーリエ変換、ノラレル Zシリアル変換器 304でのパラレル/シリアル変換及びガードインターバル揷入部 305でのガードインターバルの挿入を含む。

[0061] 第三段階として、受信側では、まずガードインターバル除去 315でのガードインターバルの除去、シリアル Zパラレル変 314でのノラレル Zシリアル変換、高速フーリエ変換部 313での高速フーリエ変換、パラレル Zシリアル変 312でのパラレル Zシリアル変換を経るとともに、パラレル Zシリアル変 312を制御することによつて、受信した OFDMの各サブバンドグループ内のデータをサブバンドの組み合わせパターンに基づいて抽出し (ステップ 904)、その後第一段階において取得した各サブバンドグループ内の適応パラメータによって、各サブバンドグループに対して適応復調及び復号を行なうとともに、最終的に送信する元のデータを取得する (ステップ 9 05)。

[0062] 本発明は OFDMの各サブバンドに対して組み合わせ及びジョイント符号ィ匕を行ない、サブバンド間のダイバーシチ能力を効率良く利用することによって、システムのスベクトル利用率、特に高速フェージング及びチャネル推定誤差のもとでのスペクトル利用率を効果的に向上させるとともに、適応の実現難易度とフィードバックのオーバ一ヘッドを減少させる。

[0063] 図 11は異なるフィードバック遅延時間の下での、本発明の方法と従来の方法の性能の比較結果を示す図である。

[0064] 図 12は異なるチャネル推定誤差の下での、本発明の方法と従来の方法の性能の比較結果を示す図である。

[0065] ここで、シミュレーションとして OFDMシステムの信号帯域幅が 10MHz、サブキヤリァの総数が 1024であって 16のサブバンドに分割され、各サブバンドが時間領域上で 8つの OFDMシンボルを跨、で!/、ると仮定する。 Turboコードの分量の循環システム畳み込み (RSC)多項式は（13, 11) 、復号には 4次反復、及び最大事後確率

OCT

(MAP)アルゴリズムを採用するとする。システムには ARQを採用する。シミュレーシヨンに用いるチャネルモデルは M. 1225車載チャネルモデル Aとする。具体的に実施する場合、サブバンド全体を組み合わせる方法を用いて、 1つのサブバンドは平均信号対雑音比パラメータ推定方法を用いる。図 11及び図 12における f τと MSEと d

はそれぞれ最大ドップラー周波数偏移とフィードバック時間遅延との積、及びチヤネル推定誤差を表す。従来の方法については図 2に示す通りである。図 11及び図 12 の結果から理解できるように、理想的な場合 (f て =0,MSEなし)であるか高速フエ d

一ジング (f てが存在する）またはチャネル推定誤差 (MSEが存在する）の場合であるかに関わらず、従来の方法と比較して、本発明が提起する方法はいずれも一定の性能利得を有する。また、この場合 16個のサブバンドすベてを 1つのサブバンドダループに合成すれば、フィードバックのオーバーヘッドは元の 1Z16となる。

上述のように、好ま、実施の形態とあわせて本発明につ、て説明した。しかしながら、本発明の思想及び範囲内で種々修正、置換及び変更して実施することができることは当業者にとって自明である。従って、本発明は上述の実施の形態に限られない。

Claims

請求の範囲

[1] サブバンド毎にチャネル推定を行うチャネル推定手段と、

前記チャネル推定の結果に基づいて変調パラメータ及び符号ィ匕パラメータを複数のサブバンドからなるサブバンドグループ毎に決定するパラメータ決定手段と、前記パラメータ決定手段で決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータの情報であるパラメータ情報を通信相手に送信するパラメータ情報送信手段と、前記パラメータ情報送信手段にて送信したパラメータ情報の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータで通信相手にて前記サブバンドグループ毎に変調及び符号化されたデータを含む受信信号を受信する受信手段と、

前記受信手段にて受信した受信信号を前記パラメータ決定手段で決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータで前記サブバンドグループ毎に復調及び復号して前記受信信号に含まれる前記データを取得するデータ取得手段と、を具備する通信装置。

[2] 前記サブバンドグループを構成するサブバンドを選択するためのパターンをあらかじめ記憶するパターン記憶手段を具備し、

前記パラメータ決定手段は、前記パターン記憶手段に記憶されて、る前記パターンに基づいて選択されたサブバンドからなる前記サブバンドグループ毎の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータを決定する請求項 1記載の通信装置。

[3] 前記パラメータ決定手段は、周波数軸上で隣接する複数のサブバンドを選択する前記パターンにより構成される前記サブバンドグループ毎に前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータを決定する請求項 2記載の通信装置。

[4] 前記パラメータ決定手段は、周波数軸上に配列したサブバンドの中から所定の間隔で複数のサブバンドを選択する前記パターンにより構成される前記サブバンドダループ毎に前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータを決定する請求項 2記載の通信装置。

[5] 前記パラメータ決定手段は、所定の時間領域毎に全てのサブバンドを選択する前記パターンにより構成される前記サブバンドグループ毎に前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータを決定する請求項 2記載の通信装置。

[6] 前記パラメータ決定手段は、前記サブバンドグループ内のサブバンド毎に前記変調パラメータを求めるとともに、求めた前記変調パラメータの内で最も等級が高い前記変調パラメータを前記サブバンドグループの前記変調パラメータとして決定する請求項 1記載の通信装置。

[7] 前記パラメータ決定手段は、前記サブバンドグループ内の全てのサブバンドに割り当て可能な情報ビット数が前記サブバンドグループに割り当てられるように前記符号化パラメータを決定する請求項 1記載の通信装置。

[8] 前記パラメータ決定手段は、前記サブバンドグループ内の全てのサブバンドに割り当て可能な情報ビット数の和に前記サブバンドグループ毎の重み付けした結果の情報ビット数が前記サブバンドグループに割り当てられるように前記符号ィ匕パラメータを決定する請求項 1記載の通信装置。

[9] 請求項 1記載の通信装置の通信相手である基地局装置であって、前記基地局装置は、前記送信手段にて送信された前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び符号化パラメータに従ってデータを変調及び符号化する適応変調'符号化手段と、前記適応変調 ·符号化手段で変調及び符号化されたデータを送信するデータ送信手段と、を具備する基地局装置。

[10] 変調及び符号化したデータを送信する基地局装置と、前記データを受信する通信端末装置と、を具備する通信システムであって、前記通信端末装置は、サブバンド毎にチャネル推定を行うチャネル推定手段と、前記チャネル推定の結果に基づ!/、て変調パラメータ及び符号化パラメータを複数のサブバンドからなるサブバンドグループ毎に決定するパラメータ決定手段と、前記パラメータ決定手段で決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータの情報であるパラメータ情報を前記基地局装置へ送信するパラメータ情報送信手段と、前記パラメータ情報送信手段にて送信したパラメータ情報のパラメータで前記基地局装置にて前記サブバンドグループ毎に変調及び符号化されたデータを含む受信信号を受信する受信手段と、前記受信手段にて受信した受信信号を前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータで前記サブバンドグループ毎に復調及び復号して前記受信信号に含まれる前記データを抽出するデータ抽出手段と、を具備し、前記基地局装置は、前記送信手段にて送信された前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び符号化パラメータに従って変調及び符号化する適応変調 '符号化手段と、前記適応変調，符号化手段で変調及び符号化されたデータを送信するデータ送信手段と、を具備する通信システム。

[11] サブバンド毎にチャネル推定を行うステップと、前記チャネル推定の結果に基づいて変調パラメータ及び符号ィ匕パラメータを複数のサブバンドからなるサブバンドダループ毎に決定するステップと、決定された前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータの情報であるパラメータ情報を通信端末装置が送信するステップと、前記通信端末装置が送信した前記パラメータ情報を基地局装置が受信するステップと、受信した前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び符号化パラメータに従ってデータを変調及び符号化するステップと、変調及び符号化されたデータを前記基地局装置が送信するステップと、前記基地局装置が送信した前記データを含む受信信号を通信端末装置が受信するステップと、受信した前記受信信号を前記パラメータ情報の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータで前記サブバンドグループ毎に復調及び復号して前記受信信号に含まれる前記データを抽出するステップと、を具備する通信方法。

[12] 前記サブバンドグループを構成するサブバンドを選択するためのパターンをあらかじめ記憶するステップを具備し、

記憶されて、る前記パターンに基づ、て選択されたサブバンドからなる前記サブバンドグループ毎の前記変調パラメータ及び前記符号化パラメータを決定する請求項 11記載の通信方法。