(57)【要約】      （修正有）【課題】チャンネル特性を持つＯＦＤＭ無線通信システムにおける、データ送信のための適切なレートを選択する。【解決手段】ＯＦＤＭシステムによってサポートされる利用可能なデータレートの中で、最も高い利用可能なデータレートを選択し（２１２）、変調スキームのような選択種々のパラメータを決定し（２１４）、変調スキームＭを用いて等価データレートを確実に送信するための等価ＡＷＧＮチャンネルで必要とされるＳＮＲメトリック値を推定し（２１６）、選択されたデータレートを送信するために必要な閾ＳＮＲを決定する（２１８）。次に、メトリックが選択されたデータレートに関連した閾ＳＮＲ以上であるか否かを判定（２２０）する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システム内の通信チャンネルを介したデータ送信のためのデータレートを決定する方法であって、
前記データ送信のためのパラメータセットを識別することと、
前記通信チャンネルの一つ以上の特性を推定することと、
前記パラメータセットと前記一つ以上の推定されたチャンネル特性とに基づいて等価チャンネルのためのメトリックを導出することと、
前記等価チャンネルに必要とされる閾信号品質を決定し、特定のデータレートをサポートすることと、
前記メトリックと前記閾信号品質とに基づいて、前記特定のデータレートが、前記通信チャンネルによってサポートされているか否かを表すこととを備えた方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記パラメータセットは、前記データ送信に使用される特定の符号化スキームと特定の変調スキームとを含む方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記一つ以上の推定されたチャンネル特性は、前記通信チャンネルの推定された周波数応答と、前記通信チャンネルの推定されたノイズ変化とを含む方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
前記等価チャンネルは、システム帯域幅を横切るフラットな周波数応答を持つ方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、
前記メトリックを導出することは、第１の関数、前記パラメータセット、及び前記一つ以上の推定されたチャンネル特性に基づいて前記等価チャンネルのための等価データレートを決定することを含み、前記メトリックは、第２の関数、前記等価データレート、及び前記特定の変調スキームに基づいて導出されるようにした方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記第１の関数は、制限されたチャンネル容量関数である方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、
前記第２の関数は、前記第１の関数の逆関数である方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、
前記信号品質は、信号対ノイズ及び干渉比によって定量化される方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、
前記メトリックを導出することは、特定の等化器に基づいて前記通信チャンネルのための検出後信号対ノイズ及び干渉比を推定することを含み、前記等価チャンネルのための推定された信号品質は、前記推定された検出後信号対ノイズ及び干渉比である方法。
【請求項１０】
請求項２に記載の方法において、
信号変調スキームが、前記データ送信に使用される全ての周波数サブチャンネルのために使用される方法。
【請求項１１】
請求項２に記載の方法において、
複数の変調スキームが、前記データ送信に使用される複数の周波数サブチャンネルのために使用される方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、
前記無線通信システムは、直交周波数分割多重化システムである方法。
【請求項１３】
直交周波数分割多重化システム内の通信チャンネルを介したデータ送信のためのレートを決定する方法であって、
特定のレート、及び特定のデータレートを示すためのパラメータセットと、特定の変調スキームと、特定の符号化スキームとを識別することと、
前記通信チャンネルの一つ以上の特性を推定することと、
第１の関数と、前記パラメータセットと、前記一つ以上の推定されたチャンネル特性とに基づいて等価データレートを導出することと、
第２の関数と、前記等価データレートと、前記特定の変調スキームとに基づいて前記等価チャンネルのためのメトリックを導出することと、
閾信号対ノイズ及び干渉比を決定し、前記特定の変調及び符号化スキームを用いて前記特定のデータレートをサポートすることと、
前記メトリックが前記閾信号対ノイズ及び干渉比よりも大きいか、またはそれと等しい場合には、前記通信チャンネルによってサポートされている前記特定のレートを示すことと
を備えた方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、
前記第１の関数は、制限されたチャンネル容量関数である方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、
前記第１の関数は、Ｓｈａｎｎｏｎチャンネル容量関数である方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法において、
前記特定のレートは、利用可能なレートセットから選択され、一つ以上の利用可能なレートの各々が評価され、前記通信チャンネルによってサポートされている最大データレートを決定する方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法において、
前記等価データレートを導出することと、前記メトリックを導出することとは共に、特定の等化器による等化の後に、前記通信チャンネルのための検出後信号対ノイズ及び干渉比を推定することによって達成される方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記特定の等化器は、最小平均平方誤差線形等化器または判定フィードバック等化器である方法。
【請求項１９】
直交周波数分割多重化システム内の通信チャンネルを介してデータを送信する方法であって、
前記通信チャンネルを介したデータ送信に使用される初期データレートを識別することと、
前記初期データレートに基づいて、前記通信チャンネルを介した送信用のデータを処理することと、
前記処理されたデータの一部分である第１の部分を送信することと、
前記データ送信の正しくない受信の表示を受信することと、
前記処理されたデータの残りの部分を送信することとを備えた方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、
前記初期データレートは、等価チャンネルについて、推定された信号対ノイズ及び干渉比に基づいて決定される方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、
前記初期データレートは、特定のデータレート、特定の変調スキーム、及び前記データ送信のために使用される特定の符号化スキームを表示している方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、前記処理することは、
前記特定の符号化スキームにしたがってデータを符号化することと、
特定のパンクチャスキームにしたがって前記符号化データをパンクチャすることと、
前記特定の変調スキームにしたがって、パンクチャされていない符号化データを変調することとを含む方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記第１の部分は、前記パンクチャされていない符号化データと、前にパンクチャされ、未だ送信されていない符号化データとを備えた方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において更に、
残りの部分の送信を、前記データ送信の正しい受信の表示が受信されるまで一回以上繰り返す方法。
【請求項２５】
請求項１９に記載の方法において、
前記正しくない受信の表示を受信することに応答して送信される各残りの部分は、前に送信されていない処理されたデータを含む方法。
【請求項２６】
無線通信システムにおける受信機ユニットであって、
データ送信のために使用される通信チャンネルの一つ以上の特性の推定値を導出するように動作するチャンネル推定器と、
前記チャンネル推定器からのチャンネル推定値と、前記データ送信のための特定のレートを表示したパラメータセットとを受信し、等価チャンネルのためのメトリックを導出し、前記特定のレートをサポートするために前記等価チャンネルに必要な閾信号品質を決定し、前記メトリックと前記閾信号品質とに基づいて前記特定のレートが前記通信チャンネルによってサポートされているか否かを表示するレートセレクタと
を備えた受信機ユニット。
【請求項２７】
請求項２６に記載の受信機ユニットにおいて更に、
特定のデータパケットのために受信された送信のおのおのの状況を提供するように動作する復号器と、
前記特定のレートと、前記パケット状況の表示とからなるフィードバック情報を提供するように動作するコントローラとを備えた受信機ユニット。
【請求項２８】
請求項２６に記載の受信機ユニットにおいて、
前記レートセレクタは更に、第１の関数と、前記パラメータセットと、前記チャンネル推定値とに基づいて、前記等価チャンネルのための等価データレートを決定し、第２の関数と、前記等価データレートと、前記特定のレートに関連した特定の変調スキームとに基づいて、前記等価チャンネルのためのメトリックを導出するようにした受信機ユニット。
【請求項２９】
請求項２８に記載の受信機ユニットにおいて、
前記第１の関数は、制限されたチャンネル容量関数である受信機ユニット。
【請求項３０】
請求項２８に記載の受信機ユニットにおいて更に、
前記第１の関数のために一つ以上のテーブルを格納するように構成されたメモリを備えた受信機ユニット。
【請求項３１】
無線通信システムにおける受信機装置であって、
データ送信のために使用される通信チャンネルの一つ以上の特性の推定値を導出する手段と、
前記チャンネル推定値と、前記データ送信のための特定のレートを表示したパラメータセットとに基づいて等価チャンネルのためのメトリックを導出する手段と、
前記等価チャンネルに要求される閾信号品質を決定し、前記特定のレートをサポートする手段と、
前記メトリックと前記閾信号品質とに基づいて、前記特定のレートが、前記通信チャンネルによってサポートされているか否かを表示する手段とを備えた受信機装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の受信機装置において、
第１の関数、前記パラメータセット、および前記チャンネル推定値に基づいて、前記等価チャンネルのための等価データレートを決定する手段を更に備え、
前記メトリックは、第２の関数、前記等価データレート、および前記特定のレートに関連した特定の変調スキームに基づいて導出される受信機装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の受信機装置において更に、
前記第１の関数のための一つ以上のテーブルを格納する手段を備えた受信機装置。
【請求項３４】
直交周波数分割多重化システムにおける送信機ユニットであって、
通信チャンネルを介したデータ送信に使用され、前記データ送信に使用される特定の符号化スキームと、特定の変調スキームと、特定のデータレートとを表示する初期データレートを識別し、前記データ送信の正しい受信または正しくない受信の表示を受信するように動作するコントローラと、
前記特定の符号化スキームにしたがってデータを符号化するように動作する送信データプロセッサと、
前記特定の変調スキームにしたがって前記符号化データの第１の部分を変調し、前記データ送信の正しくない受信の表示が受信された場合には、前記符号化データの残りの部分を更に変調する変調器と、
前記変調されたデータを送信するように動作する送信機とを備えた送信機ユニット。
【請求項３５】
請求項３４に記載の送信機ユニットにおいて、
前記送信機データプロセッサは、更に、特定のパンクチャスキームにしたがって前記符号化データをパンクチャするように動作し、前記第１の部分は、前記パンクチャされていない符号化データと、前にパンクチャされ、まだ送信されていない符号化データを備えた前記残りの部分とを備えた送信機ユニット。
【請求項３６】
無線通信システムにおける送信機装置であって、
通信チャンネルを介したデータ送信に使用され、前記データ送信に使用される特定の符号化システムと、特定の変調スキームと、特定のデータレートとを表示する初期データレートを識別する手段と、
前記特定の符号化スキームにしたがってデータを符号化する手段と、
前記特定の変調スキームにしたがって前記符号化データの第１の部分を変調する手段と、
受信機において前記データ送信の正しい受信または正しくない受信の表示を受信する手段と、
前記データ送信の正しくない受信の表示が受信された場合には、前記符号化データの残りの部分を変調する手段と、
前記変調されたデータを送信する手段とを備えた送信機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にデータ通信に関し、詳しくは無線（例えば、ＯＦＤＭ）通信システムのレートを選択する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムは、声やデータなどの様々な種類の通信を提供するために広く適用されている。これらのシステムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調を適用しうる。これは、あるチャンネル環境に対して高い性能を提供することができる。ＯＦＤＭシステムにおいて、システム帯域幅は、多くの（ＮＦ個の）周波数サブチャンネルに効果的に分割される（これは、サブ帯域または周波数ビンと称される）。各周波数サブチャネルは、データが変調されるそれぞれのサブキャリア（または周波数トーン）に関連している。典型的に、送信されるデータ（すなわち、情報ビット）は、符号化されたビットを生成するために特定の符号スキームを用いて符号化される。そして、符号化されたビットは、マルチビットシンボルにグループ化される。それらはさらに特定の変調スキーム（例えばＭ−ＰＳＫ又はＭ−ＱＡＭ）に基づいて変調シンボルにマップされる。各周波数サブチャンネルの帯域幅に依存する各時間間隔において、変調シンボルが、ＮＦ個の周波数サブチャンネルのそれぞれによって送信される。
【０００３】
ＯＦＤＭシステムの周波数サブチャネルは、異なるチャンネル条件（例えば、周波数フェージング及び複数経路効果）を経験し、異なる信号対ノイズ及び干渉比（ＳＮＲ）となる。各送信された変調シンボルは、送信されたシンボルが経由した特定の周波数サブチャンネルにおける通信チャンネルの周波数応答によって影響される。通信チャンネルの複数経路プロファイルに依存して、周波数応答は、システム帯域幅に亘って大幅に変わりうる。従って、特定のデータパケットを集合的に生成する変調シンボルは、ＮＦ個の周波数サブチャンネルを経由してＳＮＲの広い範囲において個別に受信される。そして、このＳＮＲは、それに対応して、パケット全体に亘って変化する。
【０００４】
フラットでも一定でもない周波数応答を持つ複数経路チャンネルにとって、各周波数サブチャンネル上で確実に送信される変調シンボル毎の情報ビットの数（すなわち、データレートまたは情報レート）は、サブチャンネルからサブチャンネルで異なっている。さらに、チャネル条件は一般に、時間に亘って変化する。結果として、周波数サブチャンネルのためにサポートされたデータレートもまた時間に亘って変化する。
【０００５】
与えられた受信機によって経験されたチャンネル条件は推測的に知られていないので、全ての受信機に対して同じ送信電力及び／又はデータレートでデータを送信することは非現実的である。これらの送信パラメータを固定することは、送信電力の浪費、ある受信機に対する準最適なデータレートの使用、及び他の受信機に対する信頼性の低い通信の結果に至り、これら全ては、システム能力の望ましくない減少をもたらす。異なる受信機のための通信チャンネルの異なる送信能力に、これらチャンネルの時間変動及び複数経路特性を加えることは、ＯＦＤＭシステム内の送信用データの効果的な符号化と変調に対する挑戦となる。
【０００６】
従って、上述したようなチャンネル特性を持つ無線（例えばＯＦＤＭ）通信システムにおけるデータ送信のための適切なレートを選択する技術についてのニーズがある。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の局面は、無線（例えばＯＦＤＭ）通信システムにおけるデータ送信用レートを決定し、選択する技術を提供する。これらの技術は、複数経路（非フラット）チャンネルか、フラットチャンネルかの何れか一方で動作するＯＦＤＭシステムのための改良されたシステム性能を提供するのに使用されうる。
【０００８】
ある局面において、ＯＦＤＭシステムによって、与えられた複数経路チャンネルに亘って確実に送信される最大データレートは、等価周波数フラットチャンネル（例えば、フラットな周波数応答を持ったチャンネル）のためのメトリックに基づいて決定される。特定の周波数応答と特定のノイズ変化によって定義される与えられた複数経路チャンネルにとって、ＯＦＤＭシステムは、特定の変調スキームＭ（ｒ）を使って、特定の等価データレートＤｅｑｕｉｖを達成することができる。等価データレートＤｅｑｕｉｖは、特定のチャンネル容量関数（例えば、制限されたチャンネル容量関数、又は他の関数）に基づいて推定される。変調スキームＭ（ｒ）を使って等価データレートＤｅｑｕｉｖで確実に送信するために、等価周波数フラットチャンネルによって必要とされるＳＮＲの推定値であるメトリックは、Ｍ（ｒ）を使って、更には、特定の関数ｇ（Ｄｅｑｕｉｖ，Ｍ（ｒ））に基づいてＤｅｑｕｉｖのために決定される。その後、変調スキームＭ（ｒ）と符号化レートＣ（ｒ）とを使って特定のデータレートＤ（ｒ）で確実に送信するために等価チャンネルに必要とされる閾ＳＮＲが決定される。メトリックが、この閾ＳＮＲよりも大きいか、または等しい場合には、このデータレートＤ（ｒ）は、複数経路チャンネルによってサポートされていると見なされる。
【０００９】
別の局面では、増分送信（ＩＴ）スキームが提供され、第１の局面のレート選択と連携することによって、バックオフの量を低減し、システムスループットを改善するために有利に使用される。このＩＴスキームは、一度に一つの送信を特定の制御まで行う一つ以上の離散的な送信を用いて、与えられたデータパケットを送信する。このパケットのための第１の送信は、十分なデータ量を含んでいる。これによって、パケットを、予期されたチャンネル条件に基づいて、受信機において誤り無く復元することができる。しかしながら、この第１の送信が、通信チャンネルによって大幅に品質が低下し、誤りの無いパケットの復元が達成されない場合には、パケットのための残りのデータ量の増分送信がなされる。その後受信機は、増分送信における残りのデータと、パケットについて以前に受信された全てのデータとに基づいてパケットを復元するよう試みる。送信機による増分送信と、受信機による復号は、パケットが誤り無く復元されるか、増分送信の最大数に達するまで、一度以上行われる。
【００１０】
本発明の種々の局面及び実施例を以下に詳記する。本発明は更に、以下に記載するような方法、受信機ユニット、送信機ユニット、受信機システム、送信機システム、システム、及び本発明の種々の局面、実施例、および特性を実現するその他の装置及び構成要素を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】ＯＦＤＭ通信システムの簡略モデルの図である。
【図１Ｂ】等価チャンネルを用いた複数経路のためのレート選択をグラフィカルに示した図である。
【図２】メトリックＴに基づいたＯＦＤＭシステムにおいて用いられるデータレートを選択するプロセスの実施例を示すフロー図である。
【図３】本発明の様々な局面と実施例を実行することができる送信システムと受信システムの実施例のブロック図である。
【図４】送信ユニットの実施例を示すブロック図である。
【図５】受信機ユニットの実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の特徴、特性、及び利点は、同一の符号が対応している図面とともに説明された以下に引用された詳細記載から明らかになるであろう。
【００１３】
データ送信のためのレートを決定し、選択するここで記載されている技術は、例えば、複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）システムのように、一つ以上の独立した送信チャンネルからなる様々な無線通信システムのために使用される。明確化のため、本発明の種々の局面と実施例は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムのために具体的に記載されている。このシステムでは、独立した送信チャンネルは、全体のシステム帯域幅を分割することによって形成された周波数サブチャンネルまたはビンである。
【００１４】
図１Ａは、ＯＦＤＭシステムの簡略モデルの図である。送信機１１０では、トラフィックデータが、データソース１１２から特定のデータレートでエンコーダ／変調器１１４へと提供される。エンコーダ／変調器１１４は、一つ以上の符号化スキームにしたがってデータを符号化し、更に、一つ以上の変調スキームにしたがって符号化データを変調する。この変調は、符号化されたビットのセットをグルーピングし、マルチビットシンボルを形成することと、各マルチビットシンボルを、シンボルを送信するために使用される各周波数サブチャンネルのために選択された特定の変調スキーム（例えば、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、またはＭ−ＱＡＭ）に対応した信号配置上の点にマッピングすることによって達成される。マッピングされた各信号点は、変調シンボルに対応している。
【００１５】
ある実施例では、このデータレートは、データレート制御によって決定され、符号化スキームは、符号化制御によって決定され、変調スキームは、変調制御によって決定される。これら全ては、受信機１５０から受信されたフィードバック信号に基づいてコントローラ１３０によって提供される。
【００１６】
パイロットもまた、チャンネル推定、捕捉、周波数およびタイミング同期、コヒーレントデータ復調等の多くの機能の実行を支援するために受信機に送信される。この場合、パイロットデータは、エンコーダ／変調器１１４に提供され、ここで、このパイロットデータは多重化され、トラフィックデータを用いて処理される。
【００１７】
ＯＦＤＭのために、この変調データ（すなわち、変調シンボル）は、その後、逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）１１６によって時間ドメインに変換され、ＯＦＤＭシンボルが提供される。ここで各ＯＦＤＭシンボルは、送信シンボル周期内のＮＦ個の周波数サブチャンネルで送信されるＮＦ個の変調シンボルのベクトルの時間表示に対応している。単一のキャリア「時間符号化された」システムと比べて、ＯＦＤＭシステムは、トラフィックデータを表す変調シンボルのＩＦＦＴを時間ドメインで送ることにより、「周波数ドメインで」変調シンボルを効率的に送信する。このＯＦＤＭシンボルは更に処理され（図１Ａには、簡略化のため記載していない）、変調信号が生成される。この変調信号は、その後、無線通信チャンネルを介して受信機に送信される。図１Ａに示すように、この通信チャンネルは、周波数応答Ｈ（Ｆ）を持ち、更に、ｎ（ｔ）の追加ホワイトガウシアンノイズ（ＡＷＧＮ）を用いて変調信号を劣下させる。
【００１８】
受信機１５０では、この送信された変調信号が受信され、調整され、データサンプルを提供するためにデジタル化される。高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）１６０はその後データサンプルを受信し、周波数ドメインに変換する。そして、この復元されたＯＦＤＭシンボルは、復調器／復号器１６２と、チャンネル推定器１６４に提供される。復調器／復号器１６２は、この復元されたＯＦＤＭシンボルを処理（例えば、復調および復号）して復号データを提供する。そしてさらに、各受信パケットのステータスを提供する。チャンネル推定器１６４は、この復元されたＯＦＤＭシンボルを処理し、例えば、チャンネル周波数応答、チャンネルノイズ変動、および受信シンボルの信号対ノイズ及び干渉比（ＳＮＲ）等といった通信チャンネルの一つ以上の特性の推定値を提供する。
【００１９】
レートセレクタ１６６は、チャンネル推定器１６４からこの推定値を受信し、データ送信の使用に有効な周波数サブチャンネルの全てまたはサブセットに使用される適切な「レート」を決定する。このレートは、１セットのパラメータのための具体的値のセットを示す。例えば、このレートは、データ送信、具体的な符号化スキーム及び／又は符号化レート、具体的な変調スキーム等に使用される具体的なデータレートを示している（あるいは、関連している）。
【００２０】
コントローラ１７０は、レートセレクタ１６６からこのレートを、復調器／復号器１６２からパケットステータスを、それぞれ受信し、送信機１１０に返信される適切なフィードバック情報を提供する。このフィードバック情報は、このレート、チャンネル推定器１６４によって提供されたチャンネル推定値、各受信パケットに対する承認（ＡＣＫ）または非承認（ＮＡＣＫ）、他の情報、またはこれらの任意の組み合わせを含む。このフィードバック情報は、送信機において処理しているデータを調整することによって、該システムの効率の向上のために使用される。これによって、このデータ送信は、この通信チャンネルでサポートされている最も知られた電力とレートの設定において実行される。このフィードバック情報は、その後送信機１１０に返信され、受信機１５０へのデータ送信の処理（例えば、データレート、符号化、及び変調）を調整するために使用される。
【００２１】
図１Ａに示す実施例では、このレート選択は、受信機１５０によって実行され、選択されたレートが、送信機１１０に提供される。他の実施例において、このレート選択は、受信機によって提供されたフィードバック情報に基づいて、送信機によって実行される。または、送信機と受信機との両方によって一緒に実行される。
【００２２】
適当な条件のもとで、ＦＦＴ１６０の出力において復元されたＯＦＤＭシンボルは、以下（１）式の通り表される。  
【数１】
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【００２３】
ここで、ｋは、ＯＦＤＭシステムの周波数サブチャンネルのインデクス、すなわち、ｋ＝０，１，・・・，ＮＦ−１であり、ＮＦは、周波数サブチャンネルの数である。Ｙ（ｋ）は、ｋ番目の周波数サブチャンネルで送信された変調シンボルである。これらは、ｋ番目の周波数サブチャンネルに使用された特定の変調スキームに基づいて導出される。Ｈ（ｋ）は、通信チャンネルの周波数応答であり、各周波数サブチャンネルについて「量子化された」型式で表示される。Ｎ（ｋ）は、時間ドメインノイズのＮＦ個のサンプルのシーケンスのＦＦＴを示す。すなわち、ｋ＝０，１，・・・，ＮＦ−１の場合におけるＦＦＴ｛ｎ（ｋＴ）｝である。Ｔはサンプリング周期である。
【００２４】
単一のキャリアシステムにおいて、送信されたシンボルは、ほとんど同一のＳＮＲで、受信機において全て受信される。「一定のＳＮＲ」パケットのＳＮＲと、パケットの誤りの確率との関係は、当該技術では良く知られている。概算として、特に達成されたＳＮＲを持つ単一のキャリアシステムによってサポートされた最大データレートは、同一のＳＮＲを持つＡＷＧＮチャンネルによってサポートされた最大データレートと推定される。ＡＷＧＮチャンネルの主要な特性は、周波数応答がフラット、すなわちシステム全体の帯域幅に亘って一定であるということである。
【００２５】
しかしながら、ＯＦＤＭシステムでは、パケットを構成している変調シンボルが、多数の周波数サブチャンネルを介して送信される。パケットを送信するのに使用されている周波数サブチャンネルの周波数応答に依存して、ＳＮＲは、パケット全体に亘って変化しうる。このＳＮＲを変化させるパケットの問題は、システム帯域幅が増加すると、また、複数経路を経験すると悪化する。
【００２６】
ＯＦＤＭシステムに対する大きなチャレンジは、特定のパケット誤り率（ＰＥＲ）、フレーム誤り率（ＦＥＲ）、ビット誤り率（ＢＥＲ）、またはその他の基準によって定量化される特定の性能レベルを達成しながら、データ送信のために使用される最大データレートを決定することである。例えば、望ましい性能レベルは、ＰＥＲを、特定のノミナル値の回りの小さなウィンドウ内（例えばＰｅ＝１％）に維持することによって達成される。
【００２７】
典型的な通信システムでは、具体的かつ離散的なデータレートのセットが定義され、このデータレートのみの使用が有効になる。各データレートＤ（ｒ）は、具体的な変調スキームまたは配置Ｍ（ｒ）、および具体的な符号化レートＣ（ｒ）に関連している。各データレートは更に特定のＳＮＲ（ｒ）を必要とする。これは、最小のＳＮＲであり、ここでは、このデータレートでのデータ送信について結果として得られるＰＥＲが、望ましいＰＥＲであるＰｅより小さいか、または等しい。このＳＮＲ（ｒ）は、通信チャンネルがＡＷＧＮ（すなわち、システム帯域幅全体に亘ってフラットな周波数応答を持つ。つまり、Ｈ（ｋ）＝Ｈが全てのｋについて成立する。）と仮定する。一般に、送信機と受信機との間の通信チャンネルはＡＷＧＮではなく、分散的、または周波数選択的である（すなわち、システム帯域幅の異なるサブバンドにおいて異なる減衰量となる）。このような複数経路チャンネルにとって、データ送信のために使用される特定のデータレートは、チャンネルの複数経路、または周波数選択的性質のために選択される。
【００２８】
各データレートＤ（ｒ）は、それを特徴付けているパラメータセットと関連している。これらのパラメータは、以下の（２）式に示すように、変調スキームＭ（ｒ）、符号化レートＣ（ｒ）、及び望ましいＳＮＲ（ｒ）を含む。  
【数２】
2014042252.tif 000004
【００２９】
ここでｒは、データレートのインデクス、すなわち、ｒ＝０，１，・・・，ＮＲ−１であり、ＮＲ（下付）は、利用可能なデータレートの合計数である。式（２）は、データレートＤ（ｒ）は、変調スキームＭ（ｒ）と符号化レートＣ（ｒ）とを用いて送信され、望ましいノミナルＰＥＲ  Ｐｅを達成するためにはＡＷＧＮチャンネルにＳＮＲ（ｒ）が必要であることを述べている。ＮＲ個のデータレートは、Ｄ（０）＜Ｄ（１）＜Ｄ（２）＜・・・＜Ｄ（ＮＲ−１）になるように要求される。
【００３０】
本発明のある局面によれば、ＯＦＤＭシステムにおいて、与えられた複数経路チャンネルを介して確実に送信される最大データレートは、等価なＡＷＧＮチャンネルのためのメトリックに基づいて決定される。信頼できる送信は、望ましいＰＥＲであるＰｅが、このデータ送信のために維持される場合に達成される。本局面の詳細を以下に示す。
【００３１】
図１Ｂは、等価チャンネルを用いた複数チャンネルのためのレート選択を図示したものである。チャンネル応答Ｈ（ｋ）と、ノイズ変動Ｎ０によって定義される与えられた複数経路チャンネルによって、ＯＦＤＭシステムは、異なる周波数サブチャンネルに対して異なる変調スキームＭ（ｋ）を使って、等価なデータレートＤｅｑｕｉｖを達成することができる。このＤｅｑｕｉｖは、特定のチャンネル容量関数ｆ［Ｈ（ｋ），Ｎ０,Ｍ（ｋ）］に基づいて、以下に記載される。個別の周波数サブチャンネルの帯域幅は、１に規格化されているので、関数ｆ［・］の引数として現れない。ＳＮＲの推定値であり、望ましいＰＥＲであるＰｅにおける変調スキームＭを用いた等価データレートＤｅｑｕｉｖにおいて送信するための等価ＡＷＧＮチャンネルによって必要とされるＳＮＲｅｑｕｉｖは、Ｍ（ｋ）を用いて、更に、後述する関数ｇ（Ｄｅｑｕｉｖ，Ｍ（ｋ））に基づいてＤｅｑｕｉｖのために導出される。
【００３２】
データレートＤ（ｋ）、変調スキームＭ（ｋ）、及び符号化レートＣ（ｋ）のために、このＡＷＧＮチャンネルは、望ましいＰＥＲであるＰｅを達成するために、ＳＮＲであるＳＮＲｔｈか、それ以上を必要とする。この閾ＳＮＲｔｈは、コンピュータシミュレーションまたは他の手段によって決定される。メトリック（すなわち、ＳＮＲｅｑｕｉｖ）がＳＮＲｔｈと等しいか、それ以上である場合には、このデータレートＤ（ｋ）は、その後、複数経路チャンネルのためにＯＦＤＭシステムによってサポートされているものと考えられる。データレートＤ（ｋ）が増加すると、Ｈ（ｋ）およびＮ０によって定義された与えられたチャンネル条件のために、閾ＳＮＲｔｈは増加する。したがって、ＯＦＤＭシステムによってサポートされる最大のデータレートは、チャンネル条件によって制限される。与えられた複数経路チャンネルのために、ＯＦＤＭシステムによってサポートされる最大データレートを決定するために、ここでは、様々なスキームが提供される。そのうちの幾つかを以下に説明する。
【００３３】
第１のレート選択スキームでは、メトリックΨが、ＯＦＤＭシステム内の与えられた複数経路チャンネルにおけるデータ送信のためのパラメータセットを受信し、受信したパラメータに基づいて、複数経路チャンネルに等価なＡＷＧＮチャンネルのためのＳＮＲの推定値を提供する。メトリックΨの入力パラメータは、データ送信の処理に関連した一つ以上のパラメータ（例えば変調スキームＭ（ｋ））と、通信チャンネルに関連した一つ以上のパラメータ（例えばチャンネル応答Ｈ（ｋ）とノイズ変動Ｎ０）とを含む。上述したように、変調スキームＭ（ｋ）は、特定のデータレートＤ（ｋ）に関連している。メトリックΨは、等価ＡＷＧＮチャンネルのＳＮＲの推定値である（すなわち、Ψ〜ＳＮＲｅｑｕｉｖ）。複数経路チャンネルによってサポートされる最大データレートは、このデータレートに関連した符号化および変調スキームを用いて、望ましいＰＥＲであるＰｅを達成するためにＡＷＧＮチャンネルに必要とされ、閾ＳＮＲであるＳＮＲｔｈよりも大きいかまたはそれに等しい等価ＳＮＲに関連付けられた最大データレートとして決定される。
【００３４】
メトリックΨには様々な関数が使用される。そのうちの幾つかを以下に説明する。ある実施例において、メトリックΨは、以下のように定義される。  
【数３】
2014042252.tif 000005
【００３５】
式（３）において、ｆ［Ｈ（ｋ），Ｎ０,Ｍ］は、変調スキームＭが、周波数応答がＨ（ｋ）で、ノイズ変動がＮ０であるｋ番目の周波数サブチャンネルで搬送可能な最大データレートを決定する。この関数ｆ［Ｈ（ｋ），Ｎ０,Ｍ］は、後述するように、様々なチャンネル容量関数に基づいて定義される。
【００３６】
このパラメータＨ（ｋ）と、Ｎ０は、ＳＮＲ（ｋ）にマップされる。このシステムに対する合計送信電力Ｐｔｏｔａｌが固定され、ＮＦ個の周波数サブチャンネルに対する送信電力の割り当てが均一で固定されている場合には、各周波数サブチャンネルに対するＳＮＲは、下記（４）式の通り表される。  
【数４】
2014042252.tif 000006
【００３７】
式（４）に示すように、ＳＮＲ（ｋ）は、関数ｆ［Ｈ（ｋ），Ｎ０,Ｍ］のパラメータの二つであるチャンネル応答Ｈ（ｋ）とノイズ変動Ｎ０の関数である。
【００３８】
式（３）における総和は、ＮＦ個の周波数サブチャンネル全てについてＦ［・］に対して実行され、ＡＷＧＮチャンネルで送信される等価データレートＤｅｑｕｉｖを提供する。その後、関数ｇ（Ｄｅｑｕｉｖ，Ｍ）は、変調スキームＭを用いて等価データレートＤｅｑｕｉｖで確実に送信するために、ＡＷＧＮチャンネルで必要とされるＳＮＲを決定する。
【００３９】
式（３）は、同一の変調スキームＭが、ＯＦＤＭシステムにおける全てのＮＦ個の周波数サブチャンネルに使用されることを仮定している。この制限は、ＯＦＤＭシステム内の送信機と受信機において簡素化された処理をもたらすが、性能を犠牲にする。仮に、異なる変調スキームが異なる周波数サブチャンネルに使用された場合、メトリックΨは、下記（５）式のように表される。  
【数５】
2014042252.tif 000007
【００４０】
式（５）に示すように、この変調スキームＭ（ｋ）は、周波数サブチャンネルのインデクスｋの関数である。異なる周波数サブチャンネルに対して異なる変調スキーム及び／又は符号化レートを用いることはまた、「ビットローディング」とも称される。
【００４１】
関数ｆ［ｘ］は、集合的にｘとして表されるパラメータのセットについて、ＡＷＧＮチャンネルを介して確実に送信することができるデータレートを決定する。ここでｘは、周波数の関数（すなわち、ｘ（ｋ））である。式（５）では、関数ｆ［Ｈ（ｋ），Ｎ０,Ｍ（ｋ）］、但しｘ（ｋ）＝｛Ｈ（ｋ），Ｎ０,Ｍ（ｋ）｝は、変調スキームＭ（ｋ）が、チャンネル応答Ｈ（ｋ）とノイズ変動Ｎ０を伴うｋ番目のサブチャンネル上で搬送することが可能なデータレートを決定する。関数ｇ（ｆ［ｘ（ｋ）］，Ｍ（ｋ））はその後、ｆ［ｘ（ｋ）］によって決定されたデータレートを搬送するために等価ＡＷＧＮチャンネルで必要とされるＳＮＲを決定する。式（５）における総和は、その後、ＮＦ個の周波数サブチャンネルの全てについてｇ（ｆ［ｘ（ｋ）］，Ｍ（ｋ））に対して行われ、等価ＡＷＧＮチャンネルのためのＳＮＲの推定値であるＳＮＲｅｑuｉｖを提供する。
【００４２】
この関数ｆ［ｘ］は、様々なチャンネル容量関数またはその他の関数あるいは技術に基づいて定義される。システムの絶対容量は、一般には、チャンネル応答Ｈ（ｋ）とノイズ変動Ｎ０に対して確実に送信される理論的最大データレートとして与えられる。システムの「制限された」容量は、データ送信に使用される特定の変調スキームまたは配置Ｍ（ｋ）に依存し、絶対容量よりも低い。
【００４３】
ある実施例では、関数Ｆ［Ｈ（ｋ），Ｎ０，Ｍ（ｋ）］が、制限されたチャンネル容量関数に基づいて定義され、下記（６）式の通り表される。  
【数６】
2014042252.tif 000008
【００４４】
ここで、Ｍｋは、変調スキームＭ（ｋ）に関連している。すなわち、変調スキームＭ（ｋ）は、  
【数７】
2014042252.tif 000009
【００４５】
の配置（例えば、  
【数８】
2014042252.tif 000010
【００４６】
のＱＡＭ）に対応している。なお、この配置における  
【数９】
2014042252.tif 000011
【００４７】
点の各々は、Ｍｋビットによって識別される。ａｉとａｊとは、  
【数１０】
2014042252.tif 000012
【００４８】
の配置における点である。ｘは、ゼロ平均と１／ＳＮＲ（ｋ）の変動とを伴った複素ガウシアンランダム変数である。Ｅ［・］は、期待演算であって、式（６）における変数ｘに関して行われる。
【００４９】
式（６）に示す制限されたチャンネル容量関数は、閉じた形式の解を持っていない。従って、この関数は、種々の変調スキームおよびＳＮＲ値のために数値的に導出される。そして、この結果が、一つ以上のテーブルに格納される。その後、特定の変調スキームとＳＮＲを用いて、この適切なテーブルにアクセスすることによって関数ｆ［ｘ］が評価される。
【００５０】
別の実施例では、関数ｆ［ｘ］は、Ｓｈａｎｎｏｎ（または理論的な）チャンネル容量関数に基づいて定義され、  
【数１１】
2014042252.tif 000013
【００５１】
のように表される。ここでＷは、システム帯域幅である。上記（７）式に示すように、Ｓｈａｎｎｏｎチャンネル容量は、如何なる変調スキーム（すなわち、Ｍ（ｋ）は、式（７）のパラメータではない）によっても制限されない。
【００５２】
ｆ［ｘ］のために使用する特定の関数の選択は、ＯＦＤＭシステム設計のような種々の要因に依存する。一つ以上の具体的な変調スキームを使用する典型的なシステムのために、式（３）で示されたように定義された行列Ψは、式（６）に示す関数ｆ［ｘ］のための制限されたチャンネル容量とともに連携して使用された場合、複数経路チャンネル用同様に、ＡＷＧＮチャンネル用のＯＦＤＭシステムのためにサポートされた最大のデータレートの正確な推定であることがわかった。
【００５３】
関数ｇ（ｆ［ｘ］，Ｍ（ｋ））は、等価データレートをサポートするためにＡＷＧＮチャンネルで必要とされるＳＮＲを決定する。関数ｇは、変調スキームＭ（ｋ）を用いて関数ｆ［ｘ］によって決定される。ある実施例では、ｇ（ｆ［ｘ］，Ｍ（ｋ））は、式（８）の通り定義される。  
【数１２】
2014042252.tif 000014
【００５４】
関数ｆ［ｘ］は、変調スキームＭ（ｋ）に依存するので、関数ｇ（ｆ［ｘ］，Ｍ（ｋ））もまた変調スキームに依存する。ある実行例において、関数ｆ［ｘ］−１は、使用するために選択され、それぞれのテーブルに格納される各変調スキームのために導出される。この関数ｇ（ｆ［ｘ］，Ｍ（ｋ））は、その後、変調スキームＭ（ｋ）のための具体的なテーブルにアクセスすることによって、ｆ［ｘ］の与えられた値のために評価される。関数ｇ（ｆ［ｘ］，Ｍ（ｋ））は、他の関数を用いて定義することもできる。あるいは、他の手段によって導出される。これは、本発明の範囲内である。
【００５５】
図２は、メトリックΨに基づいてＯＦＤＭシステムで使用されるデータレートを選択するプロセス２００の実施例のフロー図である。まず、利用可能なデータレート（すなわち、ＯＦＤＭシステムによってサポートされたもの）がＤ（０）＜Ｄ（１）＜・・・＜Ｄ（ＮＲ−１）になるように規定される。その後、ステップ２１２において、最も高い利用可能なデータレートが（例えば、最も高いデータレートのためのインデクスに対してレート変数を設定することによって、あるいはレート＝ＮＲ−１と設定することによって）選択される。ステップ２１４では、変調スキームＭ（ｒａｔｅ）のように、選択されたデータレートＤ（ｒａｔｅ）に関連する種々のパラメータが決定される。ＯＦＤＭシステムの設計に依存して、各データレートは、一つまたは複数の変調スキームに関連付けられている。その後、選択されたデータレートの変調スキームの各々は、以下のステップに基づいて評価される。簡略のため、以下では、唯一の変調スキームが各データレートと関連していると仮定する。
【００５６】
このメトリックΨは、その後、ステップ２１６において、選択されたデータレートＤに関連した特定の変調スキームＭ（ｒａｔｅ）について評価される。これは、式（３）に示すように、このメトリックのための関数を評価することによって達成される。  
【数１３】
2014042252.tif 000015
【００５７】
このメトリックΨは、変調スキームＭ（ｒａｔｅ）を用いて等価データレートを確実に送信するために等価ＡＷＧＮチャンネルで必要とされるＳＮＲの推定値を表している。
【００５８】
その後、ステップ２１８では、ＡＷＧＮチャンネルにおいて望ましいＰＥＲであるＰｅを用いて、選択されたデータレートＤ（ｒａｔｅ）を送信するために必要な閾ＳＮＲであるＳＮＲｔｈ（ｒａｔｅ）が決定される。この閾ＳＲＮｔｈ（ｒａｔｅ）は、変調スキームＭ（ｒａｔｅ）と、この選択されたデータレートに関連した符号化レートＣ（ｒａｔｅ）との関数である。この閾ＳＮＲは、可能なデータレートのおのおのについて、コンピュータシミュレーションによって、あるは他の手段によって決定され、後の利用のために格納される。
【００５９】
次に、ステップ２２０では、このメトリックΨが、選択されたデータレートに関連した閾ＳＮＲｔｈ（ｒａｔｅ）以上であるか否かが判定される。メトリックΨが、複数経路チャンネルにおけるデータレートＤ（ｒａｔｅ）のためにＯＦＤＭシステムによって達成されたＳＮＲが、望ましいＰＥＲであるＰｅを達成するに十分であることを示すＳＮＲｔｈ（ｒａｔｅ）以上である場合には、ステップ２２４において、このデータレートが、使用のために選択される。さもなければ、ステップ２２２において、次に低い利用可能なデータレートが選択され評価される（例えば、このレート変数を１ずつデクリメントすること、すなわち、ｒａｔｅ＝ｒａｔｅ−１とすることによって）。次に低いデータレートは、その後、ステップ２１４に戻ることによって評価される。ステップ２１４からステップ２２２は、サポートされた最大データレートが認識され、ステップ２２２において提供されるまで必要に応じて繰り返される。
【００６０】
このメトリックΨは、データレートの単調関数であり、データレートの増加と共に増加する。閾ＳＮＲもまたデータレートの増加と共に増加する単調関数である。図２に示す実施例は、利用可能なデータレートを、最大の利用可能なデータレートから、最小の利用可能なデータレートへと一度に一つ評価する。メトリックΨよりも小さいかまたはそれに等しい閾ＳＮＲであるＳＮＲｔｈ（ｒａｔｅ）に関連している最も高いデータレートが、使用のために選択される。
【００６１】
別の実施例では、このメトリックΨは、等価ＡＷＧＮチャンネルのためのＳＮＲであるＳＮＲｅｑｕｉｖ（ｒ）の推定を導出するために、特定の変調スキームＭ（ｒ）のために評価される。その後、変調スキームＭ（ｒ）を用いて、等価ＳＮＲにおける望ましいＰＥＲのためにＡＷＧＮチャンネルによってサポートされている最大データレートＤｍａｘ（ｒ）が、決定される（例えば、ルックアップテーブルによって）。複数経路チャンネルのためにＯＦＤＭシステムで使用される実際のデータレートは、その後、ＡＷＧＮチャンネルでサポートされている最大のデータレートＤ（ｒ）よりも低いかまたはそれに等しくなるように選択される。
【００６２】
第２のレート選択スキームでは、メトリックΨは、等化後に単一のキャリアシステムによって複数経路チャンネルのために達成された検出後ＳＮＲとして定義される。この検出後ＳＮＲは、受信機における等化後の信号出力対ノイズ及び干渉の比の合計を表している。単一のキャリアシステムで均等化によって達成された検出後ＳＮＲの理論値は、ＯＦＤＭシステムの性能を表しており、ＯＦＤＭシステムでサポートされた最大のデータレートを決定するために使用される。種々のタイプの等化器が、単一のキャリアシステムにおける受信信号を処理し、複数経路チャンネルによって導入された受信信号における歪みを補償するために使用される。そのような等化器は、例えば、最小平均平方誤差線形等化器（ＭＭＳＥ−ＬＥ）、判定フィードバック等化器（ＤＦＥ）、およびその他を含む。
【００６３】
（無限長さ）ＭＭＳＥ−ＬＥのための検出後ＳＮＲは、以下のように表される。  
【数１４】
2014042252.tif 000016
【００６４】
ここで、Ｊｍｉｎは、以下のように表される。  
【数１５】
2014042252.tif 000017
【００６５】
また、Ｘ（ｅｊｗｔ）は、チャンネル伝達関数Ｈ（ｆ）のホールドされたスペクトルである。
【００６６】
（無限長さ）ＤＦＥのための検出後ＳＮＲは、以下のように表される。  
【数１６】
2014042252.tif 000018
【００６７】
式（９）および式（１０）にそれぞれ示されるＭＭＳＥ−ＬＥおよびＤＦＥのための検出後ＳＮＲは、理論値を表す。ＭＭＳＥ−ＬＥおよびＤＦＥのための検出後ＳＮＲはまた、"Digital Communications" 3rd Edition, 1995, McGraw Hill, sections 10-2-2 および10-3-2、J.G. Proakis著に更に詳細に記載されている。これは、本明細書で引用して援用している。
【００６８】
ＭＭＳＥ−ＬＥおよびＤＦＥのための検出後ＳＮＲはまた、ともに"Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System"と題され、２００１年３月２３日および２００１年９月１８日にそれぞれ出願された米国特許出願09/826,481号および米国特許出願09/956,449号と、"Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information"と題され、２００１年５月１１日に出願された米国特許出願09/854,235号に記載されているように、受信信号に基づいて受信機においても評価される。これらは全て本出願の譲受人に譲渡されており、本明細書で引用して援用している。
【００６９】
式（９）および式（１０）に示すように、解析式で表現される検出後ＳＮＲは、複数経路チャンネルのために決定され、メトリックΨの推定値（すなわち、Ψ〜ＳＮＲｍｍｓｅ−ｌｅまたはΨ〜ＳＮＲｄｆｅ）として使用される。等価ＡＷＧＮチャンネルのための検出後ＳＮＲ（例えばＳＮＲｍｍｓｅ−ｌｅまたはＳＮＲｄｆｅ）は、特定のパラメータセットＤ（ｒ）、Ｍ（ｒ）、Ｃ（ｒ）、及びＰｅについて導出される閾ＳＮＲであるＳＮＲｔｈと比較され、複数経路チャンネルのためにＯＦＤＭシステムに使用されるデータレートが判定される。
【００７０】
このメトリックΨは、他の関数に基づいても定義され、等価データレートもまた、他の技術に基づいて推定される。これは、本発明の範囲内である。
【００７１】
メトリックΨに基づいてＯＦＤＭシステムにおける使用のために選択されたデータレートは、望ましいＰＥＲであるＰｅのための複数経路チャンネルによってサポートされているデータレートの予測を表している。任意のレート予測スキームの場合、必然的に予測誤りが生じる。望ましいＰＥＲが達成されることを保証するために、この予測誤りが推定され、複数経路チャンネルによってサポートすることができるデータレートの決定にバックオフファクタが使用される。このバックオフは、ＯＦＤＭシステムのスループットを減らす。従って、望ましいＰＥＲを達成しながら、このバックオフをできる限り小さく保つことが望ましい。
【００７２】
本発明の別の局面に従うと、バックオフの量を減らし、システムスループットを改善するために、増分送信（ＩＴ）スキームが提供され、第１の局面のレート選択と連携して有利に使用される。このＩＴスキームは、一つ以上の離散的な送信、一度に一つの送信、および特定の限界までの一つの送信を使って、与えられたパケットを送信する。パケットのための第１の送信は、十分なデータ量を含んでいる。これによって、パケットは、予期されたチャンネル条件に基づいて、受信機において、誤り無く復元される。しかしながら、この第１の送信が、通信チャンネルによって大幅に品質が低下し、誤りの無いパケットの復元が達成されない場合には、パケットのための残りのデータ量の増分送信がなされる。その後、受信機は、この増分送信における残りのデータと、パケットのために以前に受信された全てのデータとに基づいて、パケットの復元を試みる。送信機による増分送信と、受信機による復号は、パケットが誤り無く復元されるか、増分送信の最大数に達するまで、一度以上行われる。
【００７３】
このＩＴスキームの実施例は、以下のように実施される。第一に、パケットのためのデータが、増分送信の無いパケットのために使用される符号化レートよりも低い符号化レート（順方向誤り訂正符号用の）を使って符号化される。次に、パケットのための符号化ビットの幾つかがパンクチャされ、全ての符号化ビットのサブセットのみが、パケットの第１の送信のために送信される。このパケットが正しく受信された場合には、受信機は、このパケットが誤り無く受信されたことを示す承認（ＡＣＫ）を送り返す。一方、受信機は、このパケットを誤って受信した場合には、非承認（ＮＡＣＫ）を送り返す。
【００７４】
いずれにせよ、このパケットに対する承認が送信機によって受信されなかった場合、または、非承認が受信された場合には、送信機は、受信機に対して増分パケットを送る。この増分パケットは、第１の送信で送られなかったオリジナルのパンクチャされた符号化ビットの幾つかを含みうる。受信機は、その後、第２の送信だけでなく、第１および第２の両方の送信で送られた符号化ビットを使って、パケットを復号するように試みる。第２の送信からの残りの符号化ビットは、より多くのエネルギーを与え、誤り訂正能力を改善する。一つ以上の増分送信が実行される。これは、一般的に、承認が受信されるか、または非承認が受信されないまで、一度に一回なされる。増分送信が、このシステムによって適用されたならば、レート予測誤りのためにより小さなバックオフが使用され、よりアグレッシブなレート選択がなされうる。これは、システムスループットの改善の結果をもたらす。
【００７５】
上述したレート選択と組み合わせた増分送信もまた、固定またはゆっくりと変化する通信チャンネルによってサポートされた最大データレートを決定する効率的なメカニズムを提供する。チャンネルの複数経路プロファイルがゆっくりと変化する固定アクセスアプリケーションを考える。この場合、初期のデータレートは、上述した技術に基づいて選択され、データ送信のために使用される。仮に、この初期のデータレートが、チャンネルがサポートできるものよりも高い場合には、このＩＴスキームは、パケットが受信機において正しく復号されるまで残りの符号化ビットを送信することができる。その後、チャンネルがサポートできる最大データレートは、第１の送信とそれに続く増分送信で送られた符号化ビットの合計数に基づいて決定される。もしもチャネルがゆっくり変化するならば、この決定されたデータレートは、新しいデータレートが決定される時、すなわちチャンネルが変化するまで使用される。
【００７６】
従って、増分送信は、多くの利点をもたらす。第一に、増分送信を使用することによって、アグレッシブなデータレート選択が、システムスループットを増加させることが可能となる。第二に、増分送信は、任意のレート予測スキーム（適用されたバックオフの量に依存した予測誤りの周波数と大きさを伴う）に対して必然的に発生する予測誤りを救済する手段を提供するそして第三には、増分送信は、固定またはゆっくりと変化するチャンネルのためにサポートされた最大データレートをより正確に決定するためのメカニズムを提供する。
【００７７】
図３は、送信機システム１１０ａと受信機システム１５０ａの実施例のブロック図である。これらは、本発明の種々の局面および実施例を実現することができる。
【００７８】
送信機システム１１０ａでは、トラフィックデータが、特定のデータレートで、データソース３０８から送信（ＴＸ）データプロセッサ３１０へと与えられる。このプロセッサ３１０は、符号化データを提供するために、特定の符号化スキームに基づいてこのトラフィックデータをフォーマットし、インタリーブし、符号化する。このデータレートと符号化は、コントローラ３３０によって提供されるデータレートコントロールと符号化コントロールによってそれぞれ決定される。この符号化されたデータは、その後、変調器３２０に提供される。変調器３２０はまたパイロットデータ（例えば、公知のパターンからなり、公知の手法で処理されたデータ）を受信する。このパイロットデータは、トラフィックデータを送信するために使用された周波数サブチャンネルの全てあるいはサブセット内の符号化トラフィックデータを用いて、例えば、時分割多重化（ＴＤＭ）または符号分割多重化（ＣＤＭ）を使って多重化される。ある具体的な実施例では、ＯＦＤＭのために、変調器３２０による処理は、（１）受信データを一つ以上の変調スキームで変調することと、（２）この変調されたデータを変換してＯＦＤＭシンボルを形成することと、（３）周期的なプレフィクスを各ＯＦＤＭシンボルに追加し、対応する送信シンボルを形成することとを含んでいる。この変調は、コントローラ３３０によって提供される変調コントロールに基づいて実行される。この変調されたデータ（すなわち、送信シンボル）は、その後、送信機（ＴＭＴＲ）３２２に提供される。
【００７９】
送信機３２２は、この変調されたデータを、一つ以上のアナログ信号に変換し、更にこのアナログ信号を処理（例えば、増幅、フィルタ、直交変調）し、通信チャンネルを介して送信するのに適した変調信号を生成する。この変調された信号は、その後、アンテナ３２４を経由して受信機システムへと送信される。
【００８０】
受信機システム１５０ａでは、送信された変調信号がアンテナ３５２によって受信され、受信機（ＲＣＶＲ）３５４に提供される。受信機３５４は、この受信信号を処理（例えば、フィルタ、増幅、およびダウンコンバート）し、データサンプルを提供するためにこの処理した信号をデジタル化する。そして、復調器（Ｄｅｍｏｄ）３６０は、復調データを提供するために、このデータサンプルを処理する。ＯＦＤＭのために、復調器３６０による処理は、（１）各ＯＦＤＭシンボルに以前追加された周期的なプレフィックスを取り除くことと、（２）復元された各ＯＦＤＭシンボルを変換することと、（３）復元された変調シンボルをこの送信システムで使用されている一つ以上の変調スキームに相補的な一つ以上の復調スキームにしたがって復調することと
を含んでいる。
【００８１】
その後、受信（ＲＸ）データプロセッサ３６２が、送信されたトラフィックデータを復元するために、復調されたデータを復号する。復調器３６０とＲＸデータプロセッサ３６２による処理は、送信機システム１１０ａにおいて変調器３２０およびＴＸデータプロセッサ３１０のそれぞれによって実行されるものに対して相補的である。
【００８２】
図３に示すように、復調器３６０は、チャンネル応答Ｈ（ｋ）の推定値を導出し、これら推定値をコントローラ３７０に提供する。ＲＸデータプロセッサ３６２は、受信された各パケットのステータスの導出と、提供とも行う。更に、復号結果を示す他の一つ以上の性能メトリックを提供する。復調器３６０およびＲＸデータプロセッサ３６２から受信された様々な情報の種類に基づいて、コントローラ３７０は、上述した技術に基づいて、データ送信のための特定のレートを決定または選択する。選択されたレートの形態によるフィードバック情報、チャンネル応答推定値、受信パケットについてのＡＣＫ／ＮＡＣＫ等は、コントローラ３７０によって提供され、ＴＸデータプロセッサ３７８によって処理され、変調器３８０によって変調され、送信機３５４によって処理され、更に、送信機システム１１０ａへと返信される。
【００８３】
送信機システム１１０ａでは、受信機システム１５０ａからの変調信号は、受信機システムによって送信されたフィードバック情報を復元するために、アンテナ３２４によって受信され、受信機３２２によって処理され、復調器３４０によって復調される。その後、このフィードバック情報は、コントローラ３３０へ提供され、受信機システムへのデータ送信の処理を制御するために使用される。例えば、データ送信のデータレートは、受信機システムによって提供される選択レートに基づいて決定されるか、受信機システムからのチャンネル応答推定値に基づいて決定される。この選択されたレートに関連付けられた特定の符号化及び変調スキームが決定され、ＴＸデータプロセッサ３１０および変調器３２０に提供された符号化及び変調コントロールに反映される。受信されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは、増分送信を初期化するために使用される（簡略化のために図３には示されていない）。
【００８４】
コントローラ３３０およびコントローラ３７０は、この操作を、送信機システムおよび受信機システムへとそれぞれ導く。メモリ３３２とメモリ３７２は、それぞれコントローラ３３０およびコントローラ３７０によって使用されるプログラムコードとデータとを格納する。
【００８５】
図４は、送信機ユニット４００のブロック図である。これは、送信機システム１１０ａのうちの送信機部分の実施例である。送信機ユニット４００は、（１）符号化データを提供するためにトラフィックデータを受信し、処理するＴＸデータプロセッサ３１０ａと、（２）変調データを提供するために符号化データを変調する変調器３２０ａとを含む。ＴＸデータプロセッサ３１０ａおよび変調器３２０ａは、それぞれＴＸデータプロセッサ３１０および変調器３２０の一実施例である。
【００８６】
図４に示す具体的な実施例では、ＴＸデータプロセッサ３１０ａは、エンコーダ４１２、チャンネルインタリーバ４１４、およびパンクチャ部４１６を含む。エンコーダ４１２は、符号化ビットを提供するために、一つ以上の符号化スキームに従ってトラフィックデータを受信し、符号化する。この符号化は、データ送信の信頼性を増大させる。各符号化スキームは、ＣＲＣ符号化、畳み込み符号化、ターボ符号化、ブロック符号化、およびその他の符号化の任意の組み合わせ、または全く符号化しないことを含む。トラフィックデータは、パケット（またはフレーム）に仕切られる。そして各パケットは、個別に処理され送信される。ある実施例では、各パケットについて、パケット内のデータがＣＲＣビットのセットを生成するために使用される。これは、データに追加され、このデータ及びＣＲＣビットが、その後、畳み込み符号またはターボ符号によって符号化されて、パケットについて符号化されたデータが生成される。
【００８７】
その後チャンネルインタリーバ４１４が、ダイバーシティを提供するために、特定のインタリーブスキームに基づいて、符号化ビットをインタリーブする。このインタリーブは、符号化ビットのために時間ダイバーシティを提供し、データ送信に使用される周波数サブチャンネルに対する平均ＳＮＲに基づいて、データが送信されることを許可し、フェージングと格闘し、各変調シンボルの生成のために使用される符号化ビット間の相関関係を取り除く。仮に、符号化ビットが、多数の周波数サブチャンネルを介して送信される場合には、このインタリーブは、更に周波数ダイバーシティを提供する。
【００８８】
その後、パンクチャ部４１６は、このインタリーブされた符号化ビットのうちのゼロまたはそれ以上をパンクチャ（すなわち、削除）し、要求された数のパンクチャされていない符号化ビットを、変調器３２０ａに提供する。パンクチャ部４１６は、更に、パンクチャした符号化ビットをバッファ４１８に提供する。バッファ４１８は、上述したように、後の時間における増分送信のために必要とされる場合には、これら符号化ビットを格納する。
【００８９】
図４に示す具体的な実施例では、変調器３２０ａは、シンボルマッピング要素４２２と、ＩＦＦＴ４２４と、周期的プレフィックス生成器４２６とを含む。シンボルマッピング要素４２２は、多重化されたパイロットデータと、符号化されたトラフィックデータとをデータ送信に使用される一つ以上の周波数サブチャンネルのための変調シンボルへとマップする。変調コントロールによって示されるように、一つ以上の変調スキームが、周波数サブチャンネルのために使用される。使用するために選択された各変調スキームのために、変調は、マルチビットシンボルを形成するために受信ビットのセットをグループ化し、選択された変調スキーム（例えば、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫ、Ｍ−ＱＡＭ、またはその他のスキーム）に対応した信号配置における点に各マルチビットシンボルをマップすることによって達成される。マップされた各信号点は、変調シンボルに対応している。その後、シンボルマッピング要素４２２は、各送信シンボル周期に対して（ＮＦ個までの）変調シンボルのベクトルを、送信シンボル周期の使用のために選択された周波数サブチャンネルの数（ＮＦ個まで）に対応する各ベクトルの変調シンボルの数とともに提供する。
【００９０】
ＩＦＦＴ４２４は、各変調シンボルベクトルを、逆高速フーリエ変換を用いて、時間ドメイン表示（ＯＦＤＭシンボルと称される）に変換する。ＩＦＦＴ４２４は、任意の数の周波数サブチャンネル（例えば、８，１６，３２，・・・，ＮＦ，・・・）について逆変換を行うように設計される。ある実施例では、各ＯＦＤＭシンボルについて、周期的プレフィックス生成器４２６が、ＯＦＤＭシンボルの一部を繰り返し、対応する送信シンボルを生成する。この周期的プレフィックスは、送信シンボルが、複数経路遅延拡散が存在する直交特性を保持することを保証し、これによって、悪影響のある経路効果に対する性能を改善する。周期的プレフィックス生成器４２６からの送信シンボルは、その後、送信機３２２に提供され（図３参照）、変調信号を生成するために処理される。この変調信号は、その後、アンテナ３２４から送信される。
【００９１】
送信機ユニットのための他の設計もまた、適用され、これもまた本発明の範囲内である。エンコーダ４１２、チャンネルインタリーバ４１４、パンクチャ部４１６、シンボルマッピング要素４２２、ＩＦＦＴ４２４、及び周期的プレフィックス生成器４２６は、当該技術分野で知られており、ここでは詳細について記載しない。
【００９２】
ＯＦＤＭおよび他のシステムのための符号化及び変調は、前述した米国特許出願09/826,481号、09/956,449号、09/854,235号、"Coding Scheme for a Wireless Communication System"と題され２００１年２月１日に出願された米国特許出願09/776,075号、および"Multiple- Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System"と題され２００１年１１月６日に出願された米国特許出願（代理人整理番号No. 010254）に更なる詳細が記載されている。これらは全て本出願の譲受人に譲渡されており、本書で引用して援用している。
【００９３】
ＯＦＤＭシステムの一例は、"High Efficiency, High Performance Communication System Employing  Multi-Carrier Modulation"と題され２０００年３月３０日に出願された米国特許出願09/532,492号に記載されている。これは、本発明の譲受人に譲渡されており、本書で引用して援用している。ＯＦＤＭはまた、"Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come, "by John A. C. Bingham, IEEE Communications Magazine, May 1990に記載されており、本書で引用して援用している。
【００９４】
図５は、受信機ユニット５００の実施例のブロック図である。これは、図３に示す受信機システム１５０ａの受信機部分の一実施例である。送信機システムから送信された信号は、アンテナ３５２によって受信され（図３）、受信機３５４（フロント−エンドプロセッサとも称される）に提供される。受信機３５４は、この受信信号を処理（例えば、フィルタおよび増幅）し、処理した信号を中間周波数、すなわちベースバンドにダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号をデジタル化してデータサンプルを提供する。このデータサンプルは、復調器３６０ａに与えられる。
【００９５】
復調器３６０ａ内では（図５）、データサンプルが、周期的プレフィックス除去要素５１０に提供される。ここは、各送信シンボルに含まれる周期的プレフィックスを除去し、対応する復元されたＯＦＤＭシンボルを提供する。その後、ＦＦＴ５１２が、高速フーリエ変換を用いて、復元されたＯＦＤＭシンボルをおのおの変換し、復元された変調シンボルのベクトル（ＮＦ個まで）を、各送信シンボル周期に対するデータ送信のために使用される（ＮＦ個までの）周波数サブチャンネルのために提供する。ＦＦＴ５１２からの復元された変調シンボルは、復調要素５１４に提供され、送信機システムで使用されている一つ以上の変調スキームと相補的な一つ以上の復調スキームにしたがって復調される。その後、復調要素５１４からの復調データは、ＲＸデータプロセッサ３６２aに提供される。
【００９６】
ＲＸデータプロセッサ３６２ａ内では、復調データが、送信機システムにおいて行われたものと相補的に逆インタリーバ５２２によって逆インタリーブされる。そして、この逆インタリーブされたデータは更に、送信機システムにおいて行われたものと相補的に復号器５２４によって復号される。例えば、ターボ符号化または畳み込み符号化がそれぞれ送信機ユニットにおいて実行される場合には、復号器５２４としてターボ復号器またはＶｉｔｅｒｂｉ復号器が使用される。復号器５２４からの復号されたデータは、送信されたデータの推定値を表す。復号器５２４は、各受信パケットのステータス（例えば、正しく受信されたか誤って受信されたか）を与える。復号器５２４は、更に、正しく復号されなかったパケットのための復調データを格納する。これによって、このデータは、引き続く増分送信からのデータと結合され、復号される。
【００９７】
図５に示すように、チャンネル推定器５１６は、チャンネル周波数応答  
【数１７】
2014042252.tif 000019
【００９８】
と、ノイズ変動  
【数１８】
2014042252.tif 000020
【００９９】
とを推定し、これら推定値をコントローラ３７０に与えるように設計される。このチャンネル応答とノイズ変動とは、パイロットシンボルに対して受信されたデータサンプルに基づいて推定される（例えば、パイロットシンボルについては、ＦＦＴ５１２からのＦＦＴ係数に基づく）。
【０１００】
コントローラ３７０は、レート選択と、増分送信のためのシグナリングの種々の局面と実施例を実施するように設計されている。レート選択のために、コントローラ３７０は、上述したようなメトリックに基づいて、与えられたチャンネル条件に使用される最大データレートを決定する。増分送信のために、コントローラ３７０は、与えられたパケットのために受信された送信の各々のためのＡＣＫまたはＮＡＣＫを提供する。このパケットは、受信機システムにおいて正しく復元できなかった場合には、パケットの残りの部分を送信するために送信機システムで使用される。
【０１０１】
図１Ａと図３とは、受信機が、データ送信のためのレートを送り返すことができる単純な設計を示す。他の設計もまた実施されることができ、これも本発明の範囲内である。例えば、このチャンネル推定値は（レートの代わりに）、送信機へ送信される。この送信機は、その後、この受信チャンネル推定値に基づいて、データ送信のためのレートを決定する。
【０１０２】
ここで記載されたレート選択と、増分送信技術とは、様々な設計を用いて実施される。例えば、チャンネル推定値を導出し、提供するために使用されている図５に示すチャンネル推定器５１６は、受信機システム内の様々な要素によって実現される。レートを決定するための処理の幾つかあるいは全ては、コントローラ３７０によって実行される（例えば、メモリ３７２に格納された一つ以上のルックアップテーブルを用いて）。レート選択と増分送信を実行するための他の設計もまた考えられ、これもまた本発明の範囲内である。
【０１０３】
ここで記載されたレート選択と増分送信は、種々の手段によって実施される。例えば、これらの技法は、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実施されうる。ハードウェア実装のために、レート選択及び／又は増分送信を行うために使用される要素の幾つかは、一つ以上の特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、上述した機能を実行するために設計された他の電子ユニット、またはこれらの組み合わせの中で実装される。
【０１０４】
ソフトウェア実装のために、レート選択及び／又は増分送信の部分は、上述した機能を実行するモジュール（例えば、処理、関数等）によって実装される。ソフトウェアコードは、メモリユニット（図３におけるメモリ３３２またはメモリ３７２）に格納され、プロセッサ（コントローラ３３０またはコントローラ３７０）によって実行される。メモリユニットは、プロセッサ内か、または、プロセッサに外部に実装される。この場合、当該技術分野で知られた種々の手段を経由して通信可能なようにプロセッサに接続されている。
【０１０５】
前述した実施例の記載によって、当該技術分野における熟練者は、本発明を利用または使用することが可能となる。これらの実施例に対する種々の変形は、当該技術における熟練者には明らかなことであろう。そして、ここで定義された一般的な原理は、本発明の思想または範囲から逸脱することなく他の実施例に適用される。従って、本発明は、ここで示された実施例に限定することを意図しておらず、ここで開示された原理および斬新な特徴と一貫した最も広いスコープが与えられる。
【図１Ａ】
2014042252.tif 000021
【図１Ｂ】
2014042252.tif 000022
【図２】
2014042252.tif 000023
【図３】
2014042252.tif 000024
【図４】
2014042252.tif 000025
【図５】
2014042252.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月17日(2013.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システム内の通信チャンネルを介したデータ送信のためのデータレートを決定する方法であって、
前記データ送信のためのパラメータセットを識別することと、
前記通信チャンネルの一つ以上の特性を推定することと、
前記パラメータセットと前記一つ以上の推定されたチャンネル特性とに基づいて等価チャンネルのためのメトリックを導出することと、
前記等価チャンネルに必要とされる閾信号品質を決定し、特定のデータレートをサポートすることと、
前記メトリックと前記閾信号品質とに基づいて、前記特定のデータレートが、前記通信チャンネルによってサポートされているか否かを表すこととを備えた方法。
【外国語明細書】
2014042252000001.pdf