(57)【要約】本発明は無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法を含む。本方法は予め定めるチャンネルのデータベースおよび第１のチャンネル特性に基づいて第１の送信モードを選択することを含む。第１のチャンネル特性は最初のモードで送信された信号に基づく。誤り係数は推定された性能特性と予測された性能特性との間の差に基づいて生成される。後続の送信モードは予め定めるチャンネルのデータベース、誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて選択される。予め定めるチャンネルのデータベースはチャンネル特性に基づく送信モード選択を提供する予め定めるルックアップ・テーブルを含めることができる。ルックアップ・テーブルは一般に送信モードの選択を決定する複数の品質パラメータの閾値を含む。別の方法は最初の送信モードで符号化されたデータを含む送信信号を受信することを含む。受信された送信信号の第１の品質パラメータが測定される。後続の送信モードは品質パラメータに基づいて選択される。送信信号は後続の送信モードで符号化されたデータで受信される。第２の品質パラメータが測定される。パラメータは第２の品質パラメータに基づく別の後続の送信モードの選択基準内で調整される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法において、
予め定めるチャンネルのデータベースおよび第１のチャンネル特性に基づいて第１の送信モードを選択する段階と、
前記第１の送信モードに従って送信されたデータ信号の推定された性能特性と前記第１の送信モードに従って送信されたデータ信号の予測された性能特性との間の差に基づいて誤り係数を生成する段階と、
前記予め定めるチャンネルのデータベース、前記誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のチャンネル特性は、最初のモードで送信された信号に基づくことを特徴とする請求項１記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項３】
前記予め定めるチャンネルのデータベースは、チャンネル特性に基づいて送信モード選択を提供する予め定めるルックアップ・テーブルを含むことを特徴とする請求項１記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項４】
前記ルックアップ・テーブルは、送信モードの選択を決定する複数の品質パラメータの閾値を含むことを特徴とする請求項３記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項５】
前記予め定めるチャンネルのデータベース、前記誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択する段階は、
前記誤り係数を備える前記予め定めるルックアップ・テーブル内の前記品質パラメータの閾値を調整する段階と、
調整された前記ルックアップ・テーブルおよび前記後続のチャンネル特性に基づいて前記後続の送信モードを選択する段階と、
を含むことを特徴とする請求項４記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項６】
前記誤り係数は、受信されたすべてのデータ・パケットに対して一度生成されることを特徴とする請求項１記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項７】
データ・パケットが適切に受信される場合、前記誤り係数は第１の値に設定され、前記データ・パケットが不適切に受信される場合、前記誤り係数は第２の値に設定されることを特徴とする請求項６記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項８】
前記予め定めるルックアップ・テーブル内の前記品質パラメータの閾値が各データ・パケットの受信後に前記誤り係数によって調整されることを特徴とする請求項６記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項９】
前記誤り係数は、予め定める時間毎に一度生成されることを特徴とする請求項１記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１０】
平均パケット誤り率が上限閾値より大きい場合、前記誤り係数は第１の値に設定され、前記平均パケット誤り率が下限閾値より小さい場合、前記誤り係数は第２の値に設定されることを特徴とする請求項９記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１１】
前記予め定めるチャンネルのデータベース、前記誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択する段階は、
前記誤り係数を備える前記後続のチャンネル特性を調整する段階と、
前記ルックアップ・テーブルおよび調整された前記後続のチャンネル特性に基づいて前記後続の送信モードを選択する段階と、
を含むことを特徴とする請求項３記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１２】
複数の送信ストリームの各々に対し、予め定めるチャンネルのデータベースおよび第１のチャンネル特性に基づいて第１の送信モードを個々に選択する段階であって、複数の送信ストリームの各々は空間多重化を許容する同じ受信機によって受信される、段階と、
前記複数の送信ストリームに対して、推定された性能特性と予測された性能特性との間の差に基づいて誤り係数を生成する段階と、
前記送信ストリームに対して、前記予め定めるチャンネルのデータベース、前記誤り係数および後続のチャンネル特性に基づく後続の送信モードを選択する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１３】
前記送信ストリームは、複数の基地局から送信されることを特徴とする請求項１２記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１４】
誤り係数は、各基地局に対して選択されることを特徴とする請求項１３記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１５】
後続の送信モードは、前記送信ストリームの各々に対して選択されることを特徴とする請求項１３記載の無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１６】
最初の送信モードで符号化されたデータを含む送信信号を受信する段階と、
前記受信した送信信号の第１の品質パラメータを測定する段階と、
前記品質パラメータに基づいて後続の送信モードを選択する段階と、
前記後続の送信モードで符号化されたデータを有する送信信号を受信する段階と、
第２の品質パラメータを測定する段階と、
前記第２の品質パラメータに基づいて別の後続の送信モードを選択する基準内でパラメータを調整する段階と、
を含むことを特徴とする無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１７】
前記品質パラメータに基づいて後続の送信モードを選択する段階は、前記第１の品質パラメータに基づく後続の送信モードの選択を提供する予め定めるルックアップ・テーブルを参照する段階を含むことを特徴とする請求項１６記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１８】
前記ルックアップ・テーブルは、後続の送信モードの前記選択を決定する複数の品質パラメータの閾値を含むことを特徴とする請求項１７記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項１９】
前記第２の品質パラメータに基づいて前記後続の送信モードを選択する基準内でパラメータを調整する段階は、
前記予め定めるルックアップ・テーブル内の前記品質パラメータの閾値を調整する段階、
を含むことを特徴とする請求項１８記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２０】
前記第２の品質パラメータは、受信したすべてのデータ・パケットに対し一度獲得されることを特徴とする請求項１８記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２１】
前記第２の品質パラメータを獲得する段階は、データ・パケットが適切に受信される場合、テーブルの補正係数を第１の値だけ増加させ、前記データ・パケットが不適切に受信される場合、前記テーブルの補正係数を第２の値だけ減少させる段階を含むことを特徴とする請求項２０記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２２】
前記予め定めるルックアップ・テーブル内の前記品質パラメータの閾値は、各データ・パケットの受信の後に前記テーブルの補正係数によって調整されることを特徴とする請求項２１記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２３】
前記第１の値の大きさおよび前記第２の値の大きさは、収束時間に依存することを特徴とする請求項２１記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２４】
前記品質パラメータに基づく後続の送信モードは、周期的に選択されることを特徴とする請求項１６記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２５】
前記第２の品質パラメータに基づいて後続の送信モードを選択する基準内でパラメータを調整する段階は、
前記予め定めるルックアップ・テーブルを参照する前に前記第１の品質パラメータの値を調整する段階、
を含むことを特徴とする請求項１６記載の無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法。
【請求項２６】
無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法において、
送信機からデータ信号を受信する段階であって、前記データ信号のデータは予め定めるチャンネルのデータベースおよび第１のチャンネル特性に基づく第１の送信モードに従って配置される、段階と、
前記受信したデータ信号の推定された性能特性と前記受信したデータ信号の予測された性能特性と間の差に基づいて誤り係数を生成する段階と、
前記予め定めるチャンネルのデータベース、前記誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードの選択を助ける段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法において、
送信機からデータ信号を送信する段階であって、前記データ信号のデータは予め定めるチャンネルのデータベースおよび最初のチャンネル特性に基づく最初の送信モードに従って配置される、段階と、
前記送信機が、前記送信されたデータ信号の推定された性能特性と前記送信されたデータ信号の予測された性能特性との間の差に基づく誤り係数を受信する段階と、
前記予め定めるチャンネルのデータベース、前記誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０００年９月１９日に出願された出願番号０９／６６５，１４９に対する一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、一般に基地局と複数ユーザとの間における無線通信に関する。さらに詳しくは、本発明は、無線で送信された情報の送信モードをダイナミックに最適化するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムは、一般に送信源からあるエリアまたは地域内の１以上の受信機へ無線で送信される変調キャリア信号を送信する情報を含む。
【０００４】
静止およびモバイル無線加入者にサービスを提供する無線通信システムは急速に人気を増しており、利用可能な無線周波数スペクトルのより大きな使用効率が求められている。送信および受信装置間の無線通信チャンネルは本来的に変化する結果、信号品質のような無線チャンネルの特性は一般的に時間、周波数および空間において変化するので、この目標は複雑なものとなる。好ましい条件の下では、無線チャンネルは、良好な通信パラメータ、例えば大きなデータ容量、高い信号品質、高いスペクトル効率および大きなスループットを示す。しかしながら、悪いチャンネル条件の下では、これらのパラメータは著しく低い値を示す。例えば、無線チャンネルの品質が低下すると、送信データは、高いビット誤り率またはパケット誤り率を示して、過度の劣化に遭遇することになる。チャンネルの劣化は、チャンネル中の一般的な雑音、マルチパス・フェージング、見通し経路の喪失、過度の同一チャンネル干渉（ＣＣＩ：Co-Channel Interference）および他の原因のような多くの要因による。
【０００５】
これらの複雑な要因に動機づけられて、先行技術の無線通信システムは、データ送信をチャンネル条件の変化に適合させる適応符号化および受信機へのフィードバックばかりでなく受信機からのフィードバックを用いて送信信号の適応変調(adaptive modulation)を行った。このような適応変調は、マルチプル入力マルチプル出力（ＭＩＭＯ）システム、例えば送信および受信端の双方にアンテナ・アレーを備えたシステムだけでなくシングル入力シングル出力（ＳＩＳＯ）システムにも適用された。
【０００６】
無線システム（モバイルおよび固定）では、信号の劣化および破損は、主として所与のセル内または近傍の他のセルラー・ユーザからの干渉およびマルチパス・フェージングに起因し、それにより受信信号の振幅および位相が時間の経過で変化する。固定無線アクセス（ＦＷＡ）システム、すなわち、受信機が静止している場合、信号フェージング速度はモバイル・システムより小さい。この場合、受信機が移動しないので、チャンネル・コヒーレンス時間またはチャンネル推定が安定している時間はより長くなる。
【０００７】
先行技術の無線システムは、データ送信をチャンネル条件の変化に適応させる適応符号化および受信機フィードバックのみならず受信機からのフィードバックを使用して送信された信号の適応変調を使用した。このような適応変調は、シングル入力シングル出力（ＳＩＳＯ）システムに適用される。しかしながら、ＳＩＳＯおよびＭＩＭＯシステムの双方において、送信されたデータへ適用されるモードの効率的な選択という基本的な問題が残る。
【０００８】
急速に変化するチャンネルのデータを符号化するために、システムが適切なモードを迅速かつ効率的に選択することができるモード選択技術を提供することは進歩となるであろう。このような技術が、マルチプル搬送周波数、例えばＯＦＤＭシステムを使用するシステムと同様にマルチプル入力マルチプル出力（ＭＩＭＯ）、マルチプル入力シングル出力（ＭＩＳＯ）、シングル入力シングル出力（ＳＩＳＯ）およびシングル入力マルチプル出力（ＳＩＭＯ）のシステムを含む全ての無線システムにおいて効率的であることは重要なことである。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、無線セルラー・システム内のユーザに送信されたデータの送信モードを適応して最適化する装置および方法を含む。その装置および方法は、ＭＩＭＯシステムでの使用に適応させることが可能である。
【００１０】
本発明の第１の実施例は、無線で送信されたデータの送信モードを最適化する方法を含む。本方法は、予め定めるチャンネルのデータベースおよび第１のチャンネル特性に基づく第１の送信モードを選択する段階を含む。第１のチャンネル特性は、最初のモードによる信号送信に基づく。誤り係数(error factor)は、推定された性能特性と予測された性能特性との間の差異に基づいて生成される。後続の送信モードは、予め定めるチャンネルのデータベース、誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて選択される。
【００１１】
第２の実施例は第１の実施例に類似する。この実施例において、予め定めるチャンネルのデータベースは、チャンネル特性に基づく送信モード選択を提供する予め定めるルックアップ・テーブルを含む。ルックアップ・テーブルは、一般に送信モードの選択を決定する複数の品質パラメータの閾値（スレシホールド）を含む。
【００１２】
第２の実施例は、予め定めるルックアップ・テーブル内の品質パラメータの閾値を誤り係数で調整し、調整されたルックアップ・テーブルおよび後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択することをさらに含めることができる。
【００１３】
誤り係数は、あらゆる受信データ・パケットに対して一度生成することができる。ある実施例では、データ・パケットが適切に受信される場合、誤り係数は第１の値に設定され、またデータ・パケットが不適切に受信される場合、誤り係数は第２の値に設定される。
【００１４】
誤り係数は、予め定める時間の経過ごとに一度生成される。平均パケット誤り率が上限閾値より大きい場合、誤り係数は第１の値に設定され、また、平均パケット誤り率が下限閾値より小さい場合、誤り係数は第２の値に設定される。
【００１５】
別の実施例は、各データ・パケットの受信後に誤り係数で調整された予め定めるルックアップ・テーブル内の品質パラメータの閾値を含む。別の実施例は、後続のチャンネル特性を誤り係数で調整し、そのルックアップ・テーブルおよび調整された後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択することを含む。
【００１６】
第３の実施例は第１の実施例に類似する。第３の実施例は空間多重化を含む。第３の実施例は、複数の送信ストリームの各々に対し予め定めるチャンネルのデータベースおよび第１のチャンネル特性に基づいて第１の送信モードを個々に選択することを含む。複数の送信ストリームの各々は、空間多重化を許容する、同じ受信機によって受信される。誤り係数は、複数の送信ストリームにおいて、推定された性能特性および予測された性能特性に基づいて生成される。後続の送信モードは、送信ストリームのために、予め定めるチャンネルのデータベース、誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて選択される。別の実施例は、複数の基地局の空間多重化を提供し、複数の基地局から送信される送信ストリームを含む。複数の基地局の空間多重化については、誤り係数および対応する後続の送信モードは、送信ストリームの各々に対して生成される。
【００１７】
第４の実施例は、無線で送信されるデータの送信モードを最適化する方法を含む。その方法は、最初の送信モードで符号化されたデータを含む送信信号を受信することを含む。受信された送信信号の第１の品質パラメータが測定される。後続の送信モードは品質パラメータに基づいて選択される。後続の送信モードで符号化されたデータを有する送信信号が受信される。第２の品質パラメータが測定される。パラメータは、第２の品質パラメータに基づく別の後続の送信モードの選択基準内で調整される。
【００１８】
品質パラメータに基づく後続の送信モードの選択は、第１の品質パラメータに基づく後続の送信モード選択を提供する、予め定めるルックアップ・テーブルを参照することを含む。ルックアップ・テーブルは複数の品質パラメータの閾値を含み、後続の送信モードの選択を決定する。
【００１９】
第２の品質パラメータに基づいて後続の送信モードの選択基準内でのパラメータの調整は、予め定めるルックアップ・テーブル内の品質パラメータの閾値を調整することを含む。
【００２０】
第２の品質パラメータの獲得は、データ・パケットが適切に受信されたことに対し第１の値へテーブルの補正係数を増加させ、データ・パケットが不適切に受信される場合、第２の値へテーブルの補正係数を増加させる。予め定めるルックアップ・テーブル内の品質パラメータの閾値は各データ・パケットの受信後にテーブルの訂正係数によって調整される。
【００２１】
他の局面および本発明の利点は、本発明の本質を実施例によって図示する添付図面と共に、次の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明の開示】
【００２２】
図示を目的とする図面中に示されるように、本発明は、データを無線セルラー・システム内のユーザへ送信するための送信モードを適応的に選択する装置および方法で具体化される。その発明は複数の（マルチプル）アンテナ・システムを含めることができる。
【００２３】
さて、本発明の特定の実施例が、図面を参照して詳細に説明される。本発明に係る技術は、様々な異なる形式の無線通信システムで実行され得る。図１に示されるシステムのように、セルラー無線通信システムが特に関連する。基地局１１０は、複数の加入者１２０，１３０，１４０に無線チャンネルを介してダウンリンク信号を送信する。さらに、加入者１２０，１３０，１４０は、基地局１１０へ無線通信チャンネルを経由してアップリンク信号を送信する。このように、ダウンリンク通信については、基地局１１０は送信機であり、加入者１２０，１３０，１４０は受信機である一方、アップリンク通信については、基地局１０は受信機であり、加入者１２０，１３０，１４０は送信機である。加入者１２０，１３０，１４０は、移動しているか、または固定されている。典型的な加入者としては、携帯電話や自動車電話のような装置、固定位置における無線モデムのような静止した受信機を含む。
【００２４】
基地局１１０は、アンテナ・ダイバーシティ技術および／または空間多重化技術を許容するマルチプル・アンテナを含めることができる。さらに、各加入者は、さらに空間多重化および／またはアンテナ・ダイバーシティを許容するマルチプル・アンテナを含めることができる。しかしながら、単一のアンテナを使用してもよい。このように、シングル（単一）入力シングル出力（ＳＩＳＯ）、マルチプル入力シングル出力（ＭＩＳＯ）、シングル入力マルチプル出力（ＳＩＭＯ）またはマルチプル入力マルチプル出力（ＭＩＭＯ）の構成はすべて可能である。これらの構成のどれにおいても、通信技術は単一キャリアまたは複数のキャリア（搬送波）通信技術を使用することができる。
【００２５】
空間多重モードは、単独の基地局で複数のアンテナを用いて、または各基地局がマルチプル信号の一部分を送信する複数の基地局の使用を通じて、実行される。複数の基地局の空間多重化は、より詳細に後述されるであろう。
【００２６】
図１に示されるように、本発明の技術はポイントツーマルチポイント・システムに適用されるが、それらはそのようなシステムに限定されるものではなく、無線通信に少なくとも２つの装置を有するあらゆる無線通信システムに適用できる。従って、単純にするために、以下の説明では、単一の送受信装置のペアに適用されるような発明に焦点を当てるが、あらゆる数のペアを具備するシステムに適用できることが理解されるであろう。
【００２７】
典型的には、無線通信チャンネルの変動によって、アップリンクおよびダウンリンクの信号は減衰、干渉、マルチパス・フェージングおよび他の有害な影響によるレベル変動をともなう。さらに、多重信号経路（伝播環境におけるビルや他の障害から反射による）の存在は、周波数帯幅にわたりチャンネル応答の変動を引き起こし、また、同様にこれらの変動は時間とともに変化する。その結果、データ容量、スペクトル効率、スループットおよび信号の品質パラメータ、例えば信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ：signal-to-interference and noise ratio）、および、信号対雑音比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio）のようなチャンネルの通信パラメータに一時的な変化がおきる。
【００２８】
情報は、様々な送信可能なモードのうちの１つを使用して、無線チャンネルを経由して送信される。本アプリケーションのために、送信モードは特定の変調形式、特定の符号化形式および速度であると定義され、またアンテナ・ダイバーシティあるいは空間多重化の使用のような制御された送信状態を含めてもよい。特定の送信モードを使用して、無線チャンネルを介して通信のために意図したデータは、符号化され、変調され、そして送信される。典型的な符号化モードの例は、畳み込みとブロック・コードであり、さらに詳しくは、ハミング符号(Hamming Codes)、サイクリック符号(Cyclic Codes)よびリード−ソロモン符号(Reed-Solomon Codes)のような技術で既知の符号化である。典型的な変調モードの例は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫおよび他のｍ−アレイＰＳＫのような循環的配座、４ＱＡＭ、１６ＱＡＭおよび他のｍ−アレイＱＡＭのような二乗配座である。さらに有名な変調技術は、ＧＭＳＫおよびｍ−アレイＦＳＫを含む。通信システムでのこれらの様々な送信モードの実行と使用は、当技術分野において周知である。
【００２９】
送信モードに加えて、無線チャンネル上の通信は、いくつかの可能なチャンネル化モード(channelization modes)のうちの１つを使用する。チャンネル化モードは、特定の加入者のために、時間および／または周波数におけるスペクトラムの使用に関連する。一般に、様々な既知の方法のいずれのものも、全スペクトラムを周波数および／または時間で分割し、異なる加入者に分配される１組の時間／周波数サブチャンネルを作成する。周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）は、各通信チャンネルを異なる１つのキャリア（搬送波）に関連させる無線スペクトラムを分割する方法である。しばしば、単一の周波数は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）を使用して、さらに時間的に分割される。ＴＤＭＡでは、周波数キャリアは、各フレームが１組のタイム・スロットを収容する連続した時間フレームに分割される。ＦＤＭＡ／ＴＤＭＡシステムでの単一のサブチャンネルは、このように特定のキャリア周波数および特定のタイム・スロットの双方に関連する。直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency division multiplexing）はＦＤＭＡ／ＴＤＭＡの高度な方法である。ＯＦＤＭでは、各サブチャンネルは、タイム・スロットおよびともに多重化された１組の複数のマルチプル・サブキャリア（つまりトーン）と関連し、異なる周波数での各サブキャリアは、それぞれが信号で変調され、連続的よりむしろ個別に変化する。各チャンネルに関連する１組のサブキャリア周波数は、そのシステムに利用可能な１組のＮ個のサブキャリア周波数トーンから選択される。あらゆる多重化法では、チャンネル割当てまたはチャンネル割付けは、各加入者を１つまたはそれ以上の時間間隔へ、１つまたはそれ以上の周波数キャリアまたはサブキャリアに割り当てるプロセスである。典型的には、チャンネル割付けは、システム基地局でのメディア・アクセス・コントローラ（ＭＡＣ）によって行なわれる主要タスクである。
【００３０】
送信ユニット（基地局）１１０でデータを符号化（コード化）するための送信モードは、品質パラメータおよび補正係数に基づいて選択される。その方法の詳細は、図２に示されるように送信ユニット２００および図３中で図示されるように受信ユニット３００の動作に関連して説明される。
【００３１】
図２に示されるように、送信ユニット２００は送信されるデータを受信する。一般に、そのデータは２進データのストリームの形式である。そのデータは送信処理ブロック２１０に伝送される。送信処理ブロック２１０はそのデータをｋ個の並列ストリームへ細分する。その後、その送信処理ブロックは、符号化モードをｋ個のストリームの各々に適用し、そのデータを符号化する。送信前に、そのデータは、インターリーバー(interleaver)およびプリ符号化器(pre-coder)によって（図示せず）、インターリーブおよび符号化される。インターリーブおよびプリ符号化の目的は、誤りに対してより強健なデータを与えることである。これらの技術は両方とも通信システムの技術において周知である。
【００３２】
データの送信速度または処理能力は、ｋ個のデータ・ストリームの各々に用いられる変調、符号化速度および送信方法（ダイバーシティまたは空間多重化）に依存して変化する。
【００３３】
【表１】
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表１は、それらの変調速度、符号化速度および送信方法（ダイバーシティまたは空間多重化）のいくつかの典型的なモードおよびそのデータ対する対応処理能力を示す。モードは各モードにおいてそのデータに適用される変調、符号化速度および送信方法（ダイバーシティまたは空間多重化）を識別するために便利なようにモード番号によってインデックスが付されている。これらの技術は通信システム技術において周知であるので、他の符号化および変調速度のために表１に類似した表を導き出すことは容易である。
【００３４】
図２を参照して、上述のように表形式で配置されたインデックスの付された１組のモードは、送信ユニット２００のデータベース２９０に格納される。データベース２９０は制御器２４０、さらに、それは送信処理ブロック２１０および空間マッピング・ユニット２２０に接続される。制御器２４０は、データベース２９０からどのモードがｋ個のストリームの各々に適用されるか制御し、また、制御器２４０は、空間マッピング・ユニット２２０によって行なわれる空間マッピングを制御する。制御器２４０は、後述されるように、モード選択ブロック２５０を通ってこれを実行する。
【００３５】
ｋ個のストリームを符号化するのに加えて、当技術において知られているように、送信処理ブロック２１０はトレーニング情報をトレーニング・トーンおよび他の制御情報へ加える。処理後、空間マッピング・ユニット２２０を通過した後、ｋ個のストリームは、個々のデジタル・アナロク変換器およびアップコンバーション／ＲＦ増幅ブロックを有するアップコンバーションおよびＲＦ増幅ステージ２３０へ送られる。空間マッピング・ユニット２２０は、ｋ個のストリームをアップコンバーションおよびＲＦ増幅ステージ２３０のＭ個の入力にマッピングする。増幅ステージ２３０のＭ出力は、アンテナ・アレーに対応するＭ個の送信アンテナＴ１，Ｔ２．．．ＴＭに通じる。
【００３６】
当業者は、送信アンテナＴ１，Ｔ２．．．ＴＭの数Ｍがストリームｋの数と同じである必要のないことを解するであろう。それは、ストリームｋを送信アンテナＴ１，Ｔ２．．．ＴＭに割り当てる際に、様々な空間マッピングが使用できるからである。１つのマッピングでは、ある送信アンテナ、例えばアンテナＴ２はｋ個のストリームのうちの１つを送信する。別のマッピングでは、複数の送信アンテナＴ１，Ｔ２．．．ＴＭは同じストリームｋを送信する。別の実施例では、ｋ個のストリームは、空間マッピング・ユニット２２０およびアップコンバーションおよびＲＦ増幅ステージ２３０によってＭ個のアンテナまたはそれらのサブセットに割り当てられる。実際、空間多重化（ＳＭ）およびアンテナ・ダイバーシティの使用を含むあらゆる種類のマッピングを使用することができる。
【００３７】
送信アンテナＴ１，Ｔ２．．．ＴＭは送信信号ＴＳの形式でデータを送信する。送信信号ＴＳは、ｎ個の周波数キャリア（トーン）を有するマルチキャリア（複数搬送波）送信スキームを含めることができる。マルチキャリア・システムにおいて周知であるが、トレーニングがＯＦＤＭトレーニング・シンボル中にすべてのトーン上で行なわれる。これらのトーンのサブセットがトレーニングのために使用され、その対応する周波数応答が補間によって受信機で計算されることは当業者には明らかであろう。
【００３８】
送信信号ＴＳは伝送チャンネルを介して送信ユニット２００と受信ユニット３００との間で伝播し、上述のように、チャンネル状態の変化による影響を受ける。送信信号ＴＳは、図３に示される受信ユニット３００のアンテナＲ１，Ｒ２．．．ＲＮのアレイに属する受信アンテナＲＮによって受信信号ＲＳの形式で受信される。
【００３９】
再び図３を参照して、受信ユニット３００は、送信ユニット２００から受信信号ＲＳを受信するためにＮ個の受信アンテナＲ１，Ｒ２．．．ＲＮを具備する。受信ユニット３００は、Ｎ個の受信アンテナＲ１，Ｒ２．．．ＲＮを経由して受信信号ＲＳを受信するのに適した受信機である。典型的な受信機は、線形イコライザ受信機(linear equalizer receivers)、決定フィードバック・イコライザ受信機(decision feedback equalizer receivers)、連続キャンセル受信機(successive cancellation receivers)および最尤受信機(maximum likelihood receivers)を含む。
【００４０】
受信ユニット３００は、Ｎ個の受信アンテナＲ１，Ｒ２．．．ＲＮの各々に関連する個々のＲＦ増幅／ダウン変換およびアナログ・デジタル変換ブロックを有するＲＦ増幅およびダウン変換ステージ３１０を具備する。ＲＦ増幅およびダウン変換ステージ３１０のＮ個の出力は、送信ユニット２００の送信処理ブロック２１０によってエンコードされたｋ個のストリームを回復するための受信処理を行なう受信処理ブロック３２０に接続される。回復されたｋ個のストリームは、データを回復するために、信号検出、復号および逆多重化（デマルチプレクシング）ブロック３３０に渡される。アンテナ・ダイバーシティ処理の場合には、ｋが１に等しく、したがって一つのストリームだけが回復されることが理解される。
【００４１】
受信処理ブロック３２０は、一般にｋ個のストリームの各々に対する品質パラメータを計算し、この情報を１つ以上の品質パラメータの統計的パラメータを計算するために統計演算ブロックへ送る。説明されるように、これは一般にｋ個のストリームの各々に対する第１の品質パラメータを計算すること、およびその後受信ユニットに送信する各基地局（基地局の数は図３においてＢとして指定される）に対する第２の品質パラメータを含む。１つの受信機に送信する複数の基地局は、後述されるように、複数基地局の空間多重化の特性を示す。本発明の方法は、緩慢なチャンネル変動および急速なチャンネル変動を認識することができ、両方のタイプの変動を考慮に入れることにより効率的なモード選択を許容する。これは、２つまたはそれ以上の品質パラメータの統計を考慮することにより達成される。
【００４２】
ここで、品質パラメータは、第１の品質パラメータおよび第２の品質パラメータとして指定された。第１の品質パラメータは、信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ）、信号対雑音比（ＳＮＲ）および電力レベルを含めることができる。第２の品質パラメータは、ＢＥＲ（ビット誤り率：bit error rate）または受信データのＰＥＲ（パケット誤り率：packet error rate）を含めることができる。
【００４３】
基本的に、第１の品質パラメータは、最適送信モードの第１の推定を生成するために使用される。第１の推定は、予め定めるモードのルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）を参照することにより決定される。ＬＵＴは、所望の第２の品質パラメータに基づいて最適送信モードの第１の推定を提供する。第２の品質パラメータが測定される。補正係数は、測定された第２の品質パラメータと所望または予測された第２の品質パラメータとの間の差に基づいて生成される。その補正係数は最適送信モード推定を修正するために使用される。
【００４４】
図４は、予め定めるモード・ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）の２つの例を示す。ＬＵＴは、測定された第１の品質パラメータおよびルックアップ・テーブル内の閾値の比較に基づいて推定された送信モード推定を提供する。図４に示される表について、第１の品質パラメータは、受信信号のＳＮＲ測定を含むことができる。受信信号のＳＮＲを決定する方法は、通信システムの技術において周知である。
【００４５】
第１のＬＵＴ４２０は、予測または目標とされるＢＥＲがＸとなる推定送信モードを含む。すなわち受信信号の様々な測定値ＳＮＲに対して、ＬＵＴ４２０はＸであるＢＥＲを維持するために推定送信モードを提供する。例えば、測定されたＳＮＲが５デシベル未満である場合、第１のＬＵＴ４２０は１の送信モードを示唆する。測定されたＳＮＲが５デシベルより大きいが、７．５デシベルより少ない場合、ＬＵＴ４２０は２の送信モードを示唆する。残りの送信モードは対応する方法で示唆される。
【００４６】
第２のＬＵＴ４３０は、予測または目標とされるＢＥＲがＹとなる推定送信モードを含む。すなわち受信信号の様々な測定値ＳＮＲに対して、ＬＵＴ４３０はＹであるＢＥＲを維持するために推定送信モードを提供する。例えば、測定されたＳＮＲが３デシベル未満である場合、第２のＬＵＴ４３０は１の送信モードを示唆する。測定されたＳＮＲが３デシベルより大きいが、５．５デシベルより少ない場合、ＬＵＴ４３０は２の送信モードを示唆する。残りの送信モードは対応する方法で示唆される。
【００４７】
上記ＬＵＴＳ４２０，４３０のために、送信モード番号が低いほど、送信されるデータのデータ速度は低い。すなわち、一般に、より低いモードはより低位の変調を含む。より低いモードはより強健であり、したがってより最適な使用のためにはより低いＳＮＲ送信が適する。
【００４８】
様々な要因がＬＵＴ選択に影響を及ぼす場合がある。例えば、高いレベルのサービスの品質は、目標ＢＥＲがより低いことを要求する。さらに、異なる伝送チャンネルは一般に目標ＢＥＲを維持するために異なるＬＵＴを要求するであろう。これは、空間多重化システムにとって特に重要である。さらに詳しくは、複数の基地局の空間多重化にとって、受信機と異なる基地局送受信機との間の伝送チャンネルは非常に異なっている。
【００４９】
一般に、各ＬＵＴは、伝送チャンネルのシミュレーションまたは特性に基づいて生成される。したがって、ＬＵＴは、特定のチャンネル・モデル、またはある時間における特定の地点のチャンネルに基づいて生成される。模擬（シミュレート）された条件と実際の伝送条件との間にミスマッチのあることを理解しなければならない。補正をすることなしに、推定された送信モードは、目標ＢＥＲと異なるＢＥＲを有するデータ送信を導くことができる。ＬＵＴは、モードが選択される時間期間とそのモード選択が使用される期間との間におけるチャンネル・コヒーレンスの不足を捕捉しない。
【００５０】
図２および図３を参照して、これら両方の図は、対応するＬＵＴ２７０，３７０を含む。図２では、モード選択は送信ユニット２００でなされる。図３では、モード選択は受信ユニット３００でなされる。
【００５１】
図２の送信ユニット２００における実施例は、モード選択ブロック２５０を含む。モード選択ブロックは、受信機ユニットからフィードバックされた第１の品質パラメータに基づいて第１のモード選択を生成する。第１の品質パラメータは、最初のモードで送信された信号に基づくことができる。最初のモードは任意に選択されるか、または選択された最初のモードにプリセットすることができる。実施例は、受信機ユニットで行われたＳＮＲ測定である第１の品質パラメータを含む。前述されたように、ＳＮＲに加えて他の品質パラメータが用いられ得る。一般に、最初のモード選択はＬＵＴ２７０を参照することによってなされる。第１のモード選択は第１の品質パラメータに基づくが、そのモード選択は第１の品質パラメータを備えるＬＵＴを参照することによりなされる。
【００５２】
最初の送信モード選択に基づいて送信機ユニット２００の送信モードを設定した後に、第２の品質パラメータが測定される。実施例はＰＥＲである第２の品質パラメータを含む。第１の品質パラメータおよび第２の品質パラメータの両方は送信ユニット２００にフィードバックされる。送信ユニット２００は受信ユニット３００からフィードバック抽出器２６０を経由してフィードバックを受信する。
【００５３】
第１のシナリオは、誤り係数演算ユニット２８０によって生成される補正係数を含む。本質的に、誤り係数演算ユニット２８０は、測定された第２の品質パラメータと予測された第２の品質パラメータとの間の差を決定することにより、誤り係数を生成する。すなわち、ＬＵＴ２７０は、予測され、所望されかつ予期された第２の品質パラメータに基づいてあらかじめ生成された表である。その第２の品質パラメータがＰＥＲである場合、そのとき補正係数は、測定されたＰＥＲとＬＵＴ２７０によって予測されたＰＥＲとの間の差を示す生成値である。
【００５４】
第２のシナリオは、ｋ個のストリームの各々に対するモード指標（インデックス）または選択されたモードの他の指示を検出し、この情報を制御器２４０へ送信するフィードバック抽出器２６０を含む。制御器２４０は、データベース２９０中のモード指標によってモードを調べ、ｋ個のストリームの各々に対し使用される変調、符号化速度および他のパラメータを決定する。
【００５５】
当技術中で既知の技術である時分割二重化（ＴＤＤ）を用いる場合、品質パラメータは、受信ユニット３００または遠隔加入者ユニットからの逆送信の間に抽出することができ、専用のフィードバックは必要とされない。
【００５６】
図２では、誤り係数演算ユニット２８０は、モード選択ユニット２５０およびＬＵＴ２７０に接続された破線ラインを含む。破線ラインは、本発明の２つの可能な構成を示す。これらの構成は、単に本発明がどのように実現されるのかを示す例である。
【００５７】
第１の構成は、モード選択ユニット２５０に接続される誤り係数演算ユニット２８０を含む。前述されたように、モード選択ユニット２５０は第１の品質パラメータを備えるＬＵＴ２７０を参照し、送信モード選択を生成する。この構成は、誤り係数演算ユニット２８０によって生成され第１の品質パラメータで合計される補正係数を含み、その結果である送信モード選択を修正する。説明されるように、その補正係数は、最も直近のデータ・パケットが正確にまたは不正確に受信されたかどうかに依存して負または正の数をとる。
【００５８】
第２の構成は、ＬＵＴ２７０に接続される誤り係数演算ユニット２８０を含む。前述されたように、モード選択ユニット２５０は第１の品質パラメータを備えるＬＵＴ２７０を参照し、送信モード選択を生成する。この構成は、誤り係数演算ユニット２８０によって生成されＬＵＴ２７０内の閾値で合計される補正係数を含み、その結果である送信モード選択を修正する。説明されるように、その補正係数は、最も直近のデータ・パケットが正確にまたは不正確に受信されたかどうかに依存して負または正の数をとる。
【００５９】
図３では、誤り係数演算ユニット３８０は、第１の品質パラメータ・ユニット３４０およびＬＵＴ３７０に接続された破線ラインを含む。破線ラインは、本発明の２つの可能な構成を示す。これらの構成は、単に本発明がどのように実現されるのかを示す例である。
【００６０】
第１の構成は、モード選択ユニット３４０に接続される誤り係数演算ユニット３８０を含む。前述されたように、モード選択ユニット３６０は第１の品質パラメータを備えるＬＵＴ３７０を参照し、送信モード選択を生成する。この構成は、誤り係数演算ユニット３８０によって生成され第１の品質パラメータで合計される補正係数を含み、その結果である送信モード選択を修正する。説明されるように、その補正係数は、最も直近のデータ・パケットが正確にまたは不正確に受信されたかどうかに依存して負または正の数をとる。
【００６１】
第２の構成は、ＬＵＴ３７０に接続される誤り係数演算ユニット３８０を含む。前述されたように、モード選択ユニット３６０は第１の品質パラメータを備えるＬＵＴ３７０を参照し、送信モード選択を生成する。この構成は、誤り係数演算ユニット３８０によって生成されＬＵＴ３７０内の閾値で合計される補正係数を含み、その結果である送信モード選択を修正する。説明されるように、その補正係数は、最も直近のデータ・パケットが正確にまたは不正確に受信されたかどうかに依存して負または正の数をとる。
【００６２】
モード選択ユニット３６０は、送信されたデータを符号化するために後続のモード番号を選択する。モード選択ユニット３６０は、ユニット２００へフィードバックを送信するためにフィードバック・ブロック３９０およびそれに対応する送信機３９５に接続される。ここで、送信ユニット２００へのインデックス番号のフィードバックはあまり多くの帯域幅を要求しないので、モードにインデックスを付ける便利さは明らかになるであろう。本実施例では、モード選択はｋ個のストリームの各々に対してなされることに注目すべきである。換言すれば、ｋ個のストリームの各々に対して使用されるべきモードを示すモード・インデックスは、送信ユニット２００にフィードバックされる。別の実施例では、後続の送信のために現在のモードをどのように修正するべきかを示すモード差を送ることが適切である。例えば、現在の送信がモード１で、後続のモードのモード・インデックスが３ならば、モード差は２となる。別の実施例では、送信ユニット２００にチャンネル特性を送り返すことが適切なことがある。この場合、品質パラメータの統計値の演算およびモード選択は、送信ユニット２００で行なわれる。
【００６３】
誤り係数演算ユニット３８０によって生成される補正係数は、送信モード選択の連続的な補正または最適化を提供する。補正係数が生成される（例えば各受信データ・パケットに対して）速度は、第１の品質パラメータが更新されるより実質的に速い。データ・パケットが誤って受け取られても受け取られなくても、各データ・パケットは、補正係数が負または正の値を割り当てられるかどうか決め、そしてＬＵＴ内の第１の品質パラメータまたは閾値を増加させあるいは減少させる。誤って一般に受信したデータ・パケットは誤り訂正を正にさせ、その一方で誤りなしで受信したデータ・パケットは誤り訂正を負にさせる。
【００６４】
実施例では、Ｘの値に割り当てられる正の誤り訂正、およびＸ／Ｎの値に割り当てられる負の訂正を含む。シミュレーションをとおして分析すると、収束時に、Ｎの値は目標ＰＥＲに直接関係することがわかる。シミュレーションは、次式を提示する。
Ｎ＝（１／（ＰＥＲｔａｒｇｅｔ））−１
例えば収束時に、目標ＰＥＲが５％である場合、Ｎ＝１９である。
【００６５】
補正係数は、ＬＵＴ内の第１の品質パラメータまたは閾値を連続的に修正するために使用される。したがって、ＰＥＲは目標ＰＥＲに近接して維持するために連続的にモニタされる。
【００６６】
初期化では、補正係数は０に設定される。その後、各データ・パケットの受信に際して、正負の補正係数が生成される。
【００６７】
別の実施例は、予め定める時間毎に一度生成される誤り係数を含む。平均ＰＥＲが上限閾値より大きい場合、誤り係数は第１の値に設定され、また、平均ＰＥＲが下限閾値より小さい場合、誤り係数は第２の値に設定され得る。
【００６８】
図５は、複数の基地局の空間多重化システムを示す。第１の基地トランシーバ局５１０は、加入者５３０にデータを送信する。第２の基地トランシーバ局５２０は、また加入者５３０にデータを送信する。図５に示されるように、第１の基地トランシーバ局５１０から加入者５２０に送信されたデータは、第１のチャンネルｈ１を通って移動する。第２の基地トランシーバ局５２０から加入者５３０に送信されるデータは、第２のチャンネルｈ２を通って移動する。
【００６９】
複数の基地局５１０，５２０のアンテナは、加入者５３０への空間多重化のデータ送信に使用することができる。複数の基地局５１０，５２０の物理的な分離により、第１のチャンネルｈ１および第２のチャンネルｈ２が非常に異なるものになり得る。したがって、ＬＵＴは、第２のチャンネルｈ２のために生成されたＬＵＴと異なる第１のチャンネルｈ１のために一般に生成される。本発明の上記実施例は、個別の伝送チャンネルの各々に対して個別のＬＵＴが生成される図５に示す複数の基地局空間多重化構成を含むように拡張することができる。明らかに、２を越える基地トランシーバ局が使用され得る。さらに、図５の基地トランシーバ局の各々は複数のアンテナを含めることができる。
【００７０】
図６は、本発明の実施例のステップを含むフローチャートである。
【００７１】
第１のステップ６１０は、予め定めるチャンネルのデータベースおよび最初のチャンネル特性に基づいて最初の送信モードを選択することを含む。
【００７２】
第２のステップ６２０は、最初の送信モードに従って送信されたデータ信号の推定された性能特性と最初の送信モードに従って送信されたデータ信号の予測された性能特性との間の差に基づく誤り係数を生成することを含む。
【００７３】
第３のステップ６３０は、予め定めるチャンネルのデータベース、誤り係数および後続のチャンネル特性に基づいて後続の送信モードを選択することを含む。
【００７４】
図７は、本発明の別の実施例のステップを含むフローチャートである。
【００７５】
第１のステップ７１０は、最初の送信モードで符号化されたデータを含む送信信号を受信することを含む。
【００７６】
第２のステップ７２０は、受信された送信信号の第１の品質パラメータを測定することを含む。
【００７７】
第３のステップ７３０は、品質パラメータに基づいて後続の送信モードを選択することを含む。
【００７８】
第４のステップ７４０は、後続の送信モードで符号化されたデータを有する送信信号を受信することを含む。
【００７９】
第５のステップ７５０は、第２の品質パラメータを測定することを含む。
【００８０】
第６のステップ７６０は、第２の品質パラメータに基づいて別の後続の送信モードの選択基準内でパラメータを調整することを含む。
【００８１】
本発明の特定の実施例が説明されかつ図示されたが、本発明は説明または図示されたような部分の特定の形式に制限されるものではない。本発明は、請求項によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】無線通信システムを示す。
【図２】本発明の実施例によるシステムのブロック図である。
【図３】本発明の実施例による別のシステムのブロック図である。
【図４】本発明の実施例によるルックアップ・テーブルである。
【図５】本発明の実施例を含むＭＩＭＯシステムを示す。
【図６】本発明の実施例内に含まれるステップのフローチャートである。
【図７】本発明の別の実施例内に含まれるステップのフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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