(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ送信におけるデータ送信のための速度を決定すること。【解決手段】ＯＦＤＭ送信によっ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速度が、等価チャンネルのメトリックに基づいて決定される。与えられた複数経路チャンネルと特定の速度についてメトリックが、等価データ速度と、特定の変調スキームとから導出される。その後、特定の変調スキームとコード化速度とを用いて、特定のデータ速度を確実に送信するために必要な閾ＳＮＲが決定される。メトリックがＳＮＲよりも大きいか、またはそれに等しい場合には、特定の速度は、複数経路チャンネルによってサポートされているものと考えられる。決定したデータ速度におけるエラーを説明するために増分送信が使用される。
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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速度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認識することと、
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、
特定のデータ速度をサポートするために前記等価チャンネルに必要とされる閾信号品質を決定することと、
前記メトリックと前記閾信号品質とに基づいて、前記特定のデータ速度が、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コード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速度を決定することを含み、前記メトリックは、第２の関数、前記等価データ速度、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、特定のイコライザ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速度を決定する方法であって、
特定の速度、及び特定のデータ速度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、特定のコード化スキームとを認識することと、
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速度を導出することと、
第２の関数と、前記等価データ速度と、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、
前記特定の変調及びコード化スキームを用いて前記特定のデータ速度をサポートするために閾信号対ノイズ及び干渉比を決定することと、
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速度を示すことと
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、
前記特定の速度は、有効な速度セットから選択され、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速度を決定するために、一つ以上の有効な速度の各々が評価されるようにした方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法において、
前記等価データ速度を導出することと、前記メトリックを導出することとは共に、特定のイコライザによる均等化の後に、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、
前記特定のイコライザは、最小平均平方誤差線形イコライザまたは判定フィードバックイコライザである方法。
【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速度を認識することと、
前記初期速度に基づいて、前記通信チャンネルを介した送信のためのデータを処理することと、
前記処理されたデータの第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追加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、
前記初期速度は、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、
前記初期速度は、特定のデータ速度、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コード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、
前記特定のコード化スキームにしたがってデータをコード化することと、
特定のパンクチャスキームにしたがって前記コード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コード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コード化データと、前にパンクチャされ、未だ送信されていないコード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、
追加部分の送信を、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追加部分は、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速度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、前記特定の速度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速度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速度セレクタと
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デコーダと、
前記特定の速度と、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、
前記速度セレクタは更に、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速度を決定し、第２の関数と、前記等価データ速度と、前記特定の速度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速度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、
前記特定の速度をサポートするために前記等価チャンネルに要求される閾信号品質を決定する手段と、
前記メトリックと前記閾信号品質とに基づいて、前記特定の速度が、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速度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、前記等価データ速度、および前記特定の速度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、特定のデータ速度と、特定の変調スキームと、前記データ送信に使用される特定のコード化スキームとを表示する初期速度を認識し、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、
前記特定のコード化スキームにしたがってデータをコード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コード化データの第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、前記コード化データの追加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コード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コード化データと、前にパンクチャされ、まだ送信されていないコード化データを備えた前記追加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、特定のデータ速度と、特定の変調スキームと、前記データ送信に使用される特定のコード化システムとを表示する初期速度を認識する手段と、
前記特定のコード化スキームにしたがってデータをコード化する手段と、
前記特定の変調スキームにしたがって前記コード化データの第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、前記コード化データの追加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）通信システムの速度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、データが搭載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、コード化されたビットを生成するために特定のコードスキームを用いてエンコードされる。そして、コード化されたビットは、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）に基づいた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の周波数サブチャンネルのそれぞれに送信される。
【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、周波数減衰及び複数経路効果）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、全体のパケットに亘って変化する。
【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に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、データ速度または情報速度）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のサポートされたデータ速度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し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出力及び／又はデータ速度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、送信出力の浪費、ある受信機に対する準最適なデータ速度の使用、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。異なる受信機に対する通信チャンネルの異なる送信可能性に、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コード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速度を選択する技術についてのニーズがある。
【特許文献１】米国特許出願番号  第09/826,481号、"Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System"、２００１年３月２３日出願
【特許文献２】米国特許出願番号  第09/956,449号、"Method and Apparatus for Utilizing Channel State Information in a Wireless Communication System"、２００１年９月１８日出願
【特許文献３】米国特許出願番号  第09/854,235号、"Method and Apparatus for Processing Data in a Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System Utilizing Channel State Information"、２００１年５月１１日出願
【特許文献４】米国特許出願番号  第09/776,075号、"Coding Scheme for a Wireless Communication System",２００１年２月１日出願
【特許文献５】米国特許出願番号  Attorney Docket No. 010254 "Multiple- Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System"、２００１年１１月６日出願
【特許文献６】米国特許出願番号  第09/532,492号、"High Efficiency, High Performance Communication System Employing  Multi-Carrier Modulation"、２０００年３月３０日出願
【非特許文献１】"Digital Communications" 3rd Edition, 1995, McGraw Hill, sections 10-2-2 および10-3-2、J. G. Proakis著
【非特許文献２】"Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has Come, "by John A. C. Bingham, IEEE Communications Magazine, May 1990
【発明の開示】
【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速度を決定し、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速度は、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、特定の等価データ速度Ｄｅｑｕｉｖを達成することができる。等価データ速度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速度Ｄｅｑｕｉｖを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Ｄｅｑｕｉｖのために決定され、特定の関数ｇ（Ｄｅｑｕｉｖ，Ｍ（ｒ））に基づいている。その後、変調スキームＭ（ｒ）とコード化速度Ｃ（ｒ）とを使って特定のデータ速度Ｄ（ｒ）を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、このデータ速度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の局面の速度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、一つ以上の離散的な送信を、一度に１回で、特定の制限まで、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、受信機においてエラー無く回復することができる。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、エラーの無いパケットの回復が達成されない場合には、パケットのための追加データ量の増分送信がなされる。その後受信機は、増分送信における追加データと、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回復するよう試みる。送信機による増分送信と、受信機によるデコードは、パケットがエラー無く回復されるか、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
データ送信のための速度を決定し、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、トータル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。
【００１３】
図１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から特定のデータ速度でエンコーダ／変調器１１４へと提供される。エンコーダ／変調器１１４は、一つ以上のコード化スキームにしたがってデータをコード化し、更に、一つ以上の変調スキームにしたがってコード化データを変調する。この変調は、コード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。
【００１４】
ある実施例では、このデータ速度は、データ速度制御によって決定され、コード化されたスキームは、コード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。
【００１５】
パイロットもまた、チャンネル推定、探索、周波数および時間同期、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によって処理される。
【００１６】
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シンボルに提供される。ここで各ＯＦＤＭシンボルは、送信シンボル周期内のＮＦ周波数サブチャンネルで送信されるＮＦ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「時間コード化された」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１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。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１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低下させる。
【００１７】
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、この回復されたＯＦＤＭシンボルは、復調器／デコーダ１６２と、チャンネル推定器１６４に提供される。復調器／デコーダ１６２は、この回復されたＯＦＤＭシンボルを処理（例えば、復調およびデコード）してデコードデータを提供する。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、この回復された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。
【００１８】
速度セレクタ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「速度」を決定する。この速度は、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、この速度は、データ送信、具体的なコードスキーム及び／又はコード速度、具体的な変調スキーム等に使用される具体的なデータ速度を示している（あるいは、関連している）。
【００１９】
コントローラ１７０は、速度セレクタ１６６からこの速度を、復調器／デコーダ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、この速度、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出力と速度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、データ速度、コード化、及び変調）を調整するために使用される。
【００２０】
図１に示す実施例では、この速度選択は、受信機１５０によって実行され、選択された速度が、送信機１１０に提供される。他の実施例において、この速度選択は、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。
【００２１】
適当な条件のもとで、ＦＦＴ１６０の出力における回復されたＯＦＤＭシンボルは、以下（１）式の通り表される。  
【数１】
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【００２２】
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。
【００２３】
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、パケットのエラーの確率との関係は、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速度は、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速度と推定される。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。
【００２４】
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。
【００２５】
ＯＦＤＭシステムに対する大きなチャレンジは、特定のパケットエラー率（ＰＥＲ）、フレームエラー率（ＦＥＲ）、ビットエラー率（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速度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。
【００２６】
典型的な通信システムでは、具体的かつ離散的なデータ速度のセットが定義され、このデータ速度のみの使用が有効になる。各データ速度Ｄ（ｒ）は、具体的な変調スキームまたは配置Ｍ（ｒ）、および具体的なコード化速度Ｃ（ｒ）に関連している。各データ速度は更に特定のＳＮＲ（ｒ）を必要とする。これは、最小のＳＮＲであり、ここでは、このデータ速度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速度は、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。
【００２７】
各データ速度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）、コード化速度Ｃ（ｒ）、及び望ましいＳＮＲ（ｒ）を含む。  
【数２】
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【００２８】
ここでｒは、データ速度のインデクス、すなわち、ｒ＝０，１，・・・，ＮＲ−１であり、ＮＲ（下付）は、利用可能なデータ速度の全体数である。式（２）は、データ速度Ｄ（ｒ）は、変調スキームＭ（ｒ）とコード化速度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データ速度は、Ｄ（０）＜Ｄ（１）＜Ｄ（２）＜・・・＜Ｄ（ＮＲ−１）になるように要求される。
【００２９】
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速度は、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。
【００３０】
図２は、等価チャンネルを用いた複数チャンネルのための速度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、等価なデータ速度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が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を用いて、等価データ速度であるＤｅｑｕｉｖにおいて送信するための等価なＡＷＧＮチャンネルによって必要とされるＳＮＲｅｑｕｉｖは、Ｍ（ｋ）を用いてＤｅｑｕｉｖのために導出され、更に、後述する関数ｇ（Ｄｅｑｕｉｖ，Ｍ（ｋ））に基づいている。
【００３１】
データ速度Ｄ（ｋ）、変調スキームＭ（ｋ）、及びコード化速度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、このデータ速度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。データ速度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速度は、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速度を決定するために、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。
【００３２】
第１の速度選択スキームでは、メトリックΨが、ＯＦＤＭシステム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、特定のデータ速度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速度は、このデータ速度に関連したコード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高データ速度として決定される。
【００３３】
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】
2005533402.tif 000005
【００３４】
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速度を決定する。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。
【００３５】
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トータル送信出力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出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】
2005533402.tif 000006
【００３６】
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。
【００３７】
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速度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速度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。
【００３８】
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。この限定は、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】
2005533402.tif 000007
【００３９】
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／又はコード化速度を用いることはまた、「ビットローディング」とも称される。
【００４０】
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速度を決定する。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を搬送することが可能なデータ速度を決定する。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速度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。
【００４１】
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速度として与えられる。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。
【００４２】
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】
2005533402.tif 000008
【００４３】
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】
2005533402.tif 000009
【００４４】
の配置（例えば、  
【数８】
2005533402.tif 000010
【００４５】
のＱＡＭ）に対応している。なお、この配置における  
【数９】
2005533402.tif 000011
【００４６】
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】
2005533402.tif 000012
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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】
2005533402.tif 000013
【００５０】
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。
【００５１】
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速度の正確な推定であることがわかった。
【００５２】
関数ｇ（ｆ［ｘ］，Ｍ（ｋ））は、等価データ速度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。これは、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】
2005533402.tif 000014
【００５３】
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。
【００５４】
図３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速度を選択するプロセス２００の実施例のフロー図である。まず、有効なデータ速度（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、最も高い有効データ速度が（例えば、最も高いデータ速度のためのインデクスに対して速度変数を設定することによって、あるいは速度＝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、選択されたデータ速度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、各データ速度は、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、選択されたデータ速度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速度と関連していると仮定する。
【００５５】
このメトリックΨは、その後、ステップ２１６において、選択されたデータ速度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】
2005533402.tif 000015
【００５６】
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速度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。
【００５７】
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で、選択されたデータ速度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速度に関連したコード化速度Ｃ（ｒａｔｅ）との関数である。この閾ＳＮＲは、可能なデータ速度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。
【００５８】
次に、ステップ２２０では、このメトリックΨが、選択されたデータ速度に関連した閾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速度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、このデータ速度が、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、次の低い有効データ速度が選択され評価される（例えば、この速度変数を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）。次の低いデータ速度は、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速度が認識され、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。
【００５９】
このメトリックΨは、データ速度の単調関数であり、データ速度の増加と共に増加する。閾ＳＮＲもまたデータ速度の増加と共に増加する単調関数である。図３に示す実施例は、有効なデータ速度を、最大有効データ速度から、最小有効データ速度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速度が、使用のために選択される。
【００６０】
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）の評価を導出するために、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速度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速度は、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速度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。
【００６１】
第２の速度選択スキームでは、メトリックΨは、均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、受信機における均等化後のトータル信号出力対ノイズ及び干渉の比を表している。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速度を決定するために使用される。種々のタイプのイコライザが、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。そのようなイコライザは、例えば、最小平均平方誤差線形イコライザ（ＭＭＳＥ−ＬＥ）、判定フィードバックイコライザ（ＤＦＥ）、およびその他を含む。
【００６２】
（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】
2005533402.tif 000016
【００６３】
ここで、Ｊｍｉｎは、以下のように表される。  
【数１５】
2005533402.tif 000017
【００６４】
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。
【００６５】
（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】
2005533402.tif 000018
【００６６】
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（非特許文献１）に更に詳細に記載されている。これは、本明細書で参考文献として引用されている。
【００６７】
ＭＭＳＥ−ＬＥおよびＤＦＥのための検出後ＳＮＲはまた、特許文献１乃至３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、本明細書で参考文献として引用されている。
【００６８】
式（９）および式（１０）に示すように、解析的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から導出される閾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速度が判定される。
【００６９】
このメトリックΨは、他の関数に基づいても定義され、等価データ速度もまた、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。
【００７０】
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速度は、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速度の予測を表している。任意の速度予測スキームの場合、必然的に予測エラーが生じる。望ましいＰＥＲが達成されることを保証するために、この予測エラーが推定され、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速度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。
【００７１】
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の局面の速度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、エラー無く回復される。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、エラーの無いパケットの回復が達成されない場合には、パケットのための追加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追加データと、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、パケットの回復を試みる。送信機による増分送信と、受信機によるデコードは、パケットがエラー無く回復されるか、増分送信の最大数に達するまで、一度以上行われる。
【００７２】
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コード化速度よりも低いコード化速度（順方向エラー修正コード用の）を使ってコード化される。次に、パケットのためのコード化ビットの幾つかがパンクチャされ、全コード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、このパケットがエラー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、このパケットをエラー受信した場合には、非承認（ＮＡＣＫ）を送り返す。
【００７３】
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コード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コード化ビットを使って、パケットをデコードするように試みる。第２の送信からの追加コード化ビットは、より多くの出力を与え、エラー修正能力を改善する。一つ以上の増分送信が実行される。これは、一般的、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、速度予測エラー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速度選択がなされうる。これは、システムスループットの改善の結果をもたらす。
【００７４】
上述した速度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速度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、初期のデータ速度は、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、この初期のデータ速度が、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デコードされるまで追加コード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速度は、第１の送信とそれに続く増分送信でおくられたコード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速度は、新しいデータ速度が決定される時、すなわちチャンネルが変化するまで使用される。
【００７５】
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速度選択が、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、任意の速度予測スキーム（適用されたバックオフの量に依存した予測エラー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エラー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速度をより正確に決定するためのメカニズムを提供する。
【００７６】
図４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。
【００７７】
送信機システム１１０ａでは、トラフィックデータが、特定のデータ速度で、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、コード化データを提供するために、特定のコード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、コード化する。このデータ速度とコード化は、コントローラ３３０によって提供されるデータ速度コントロールとコード化コントロールによってそれぞれ決定される。このコード化されたデータは、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コード化トラフィックデータを用いて、例えば、時分割多重化（ＴＤＭ）またはコード分割多重化（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。
【００７８】
送信機３２２、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。
【００７９】
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）回復された各ＯＦＤＭシンボルを変換することと、（３）回復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。
【００８０】
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回復するために、復調されたデータをデコードする。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。
【００８１】
図４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を導出と、提供とも行う。更に、デコード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速度を決定または選択する。選択された速度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。
【００８２】
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回復するために、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速度は、受信機システムによって提供される選択速度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。この選択された速度に関連した特定のコード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に提供されたコード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４には示されていない）。
【００８３】
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。
【００８４】
図５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）コード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コード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。
【００８５】
図５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、コード化ビットを提供するために、一つ以上のコード化スキームに従ってトラフィックデータを受信し、コード化する。このコード化は、データ送信の信頼性を増大させる。各コード化スキームは、ＣＲＣコード化、畳み込みコード化、ターボコード化、ブロックコード化、およびその他のコード化の任意の組み合わせ、または全くコード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、畳み込みコードまたはターボコードによってコード化されて、パケットについてコード化されたデータが生成される。
【００８６】
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、コード化ビットをインタリーブする。このインタリーブは、コード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、減衰と格闘し、各変調シンボルの生成のために使用されるコード化ビット間の相関関係を取り除く。仮に、コード化ビットが、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。
【００８７】
その後、パンクチャ部４１６は、このインタリーブされたコード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コード化ビットを、変調器３２０ａに提供する。パンクチャ部４１６は、更に、パンクチャしたコード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、これらコード化ビットを格納する。
【００８８】
図５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、コード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）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。
【００８９】
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４参照）、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。
【００９０】
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。
【００９１】
ＯＦＤＭおよび他のシステムのためのコード化及び変調は、前記した特許文献１乃至３、"Coding Scheme for a Wireless Communication System"と題された米国特許出願番号  第09/776,075号（２００１年２月１日出願）（特許文献４）、および"Multiple- Access Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Communication System"と題された米国特許出願番号  Attorney Docket No. 010254（２００１年１１月６日出願）（特許文献５）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、ここでは参考文献として参照されている。
【００９２】
ＯＦＤＭシステムの一例は、"High Efficiency, High Performance Communication System Employing  Multi-Carrier Modulation"と題された米国特許出願番号  第09/532,492号（２０００年３月３０日出願）（特許文献６）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、ここで参考文献として参照されている。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（非特許文献２）に記載されている。この文献は参考文献として参照されている。
【００９３】
図６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４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４）、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。
【００９４】
復調器３６０ａ内では（図６）、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、対応する回復された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回復されたＯＦＤＭシンボルをおのおの変換し、回復された変調シンボルのベクトル（ＮＦ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からの回復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。
【００９５】
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デコーダ５２４によってデコードされる。例えば、ターボコード化または畳み込みコード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、デコーダ５２４としてターボデコーダまたはＶｉｔｅｒｂｉデコーダが使用される。デコーダ５２４からのデコードされたデータは、送信されたデータの推定値を表す。デコーダ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エラーで受信されたか）を与える。デコーダ５２４は、更に、正しくデコード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、デコードされる。
【００９６】
図６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】
2005533402.tif 000019
【００９７】
と、ノイズ変動  
【数１８】
2005533402.tif 000020
【００９８】
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）。
【００９９】
コントローラ３７０は、速度選択と、増分送信のために信号化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。速度選択のために、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速度を決定する。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回復できなかった場合には、パケットの追加部分を送信するために送信機システムで使用される。
【０１００】
図１と図４とは、受信機が、データ送信のための速度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（速度の代わりに）、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速度を決定する。
【０１０１】
ここで記載された速度選択と、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６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。速度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）。速度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。
【０１０２】
ここで記載された速度選択と増分送信は、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、速度選択及び／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。
【０１０３】
ソフトウェア実装のために、速度選択及び／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４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。
【０１０４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】ＯＦＤＭ通信システムの簡略モデルの図である。
【図２】等価チャンネルを用いた複数経路のための速度選択をグラフィカルに示した図である。
【図３】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速度を選択するプロセスの実施例を示すフロー図である。
【図４】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５】送信ユニットの実施例を示すブロック図である。
【図６】受信機ユニットの実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１１０…送信機、１１０ａ…送信機システム、１１２…データソース、１１４…変調器、１１６…逆高速フーリエ変換器、１３０…コントローラ、１５０…受信機、１５０ａ…受信機システム、１６０…高速フーリエ変換器、１６２…デコーダ、１６４…チャンネル推定器、１６６…速度セレクタ、１７０…コントローラ、２００…プロセス、３０８…データソース、３１０…送信データプロセッサ、３２０…変調器、３２２…送信機／送信機、３２４…アンテナ、３３０…コントローラ、３３２…メモリ、３４０…復調器、３５２…アンテナ、３５４…送信機／受信機、３６０…復調器、３６２…受信データプロセッサ、３７０…コントローラ、３７２…メモリ、３７８…送信データプロセッサ、３８０…変調器、４００…送信機ユニット、４１２…エンコーダ、４１４…チャンネルインタリーバ、４１６…パンクチャ部、４１８…バッファ、４２２…シンボルマッピング要素、４２４…ＩＦＦＴ、４２６…周期的プレフィックス生成器、５００…受信機ユニット、５１０…周期的プレフィックス除去要素、５１２…ＦＦＴ、５１４…復調要素、５１６…チャンネル推定器、５２２…逆インタリーバ、５２４…デコーダ
【図１】
2005533402.tif 000021
【図２】
2005533402.tif 000022
【図３】
2005533402.tif 000023
【図４】
2005533402.tif 000024
【図５】
2005533402.tif 000025
【図６】
2005533402.tif 000026
【国際調査報告】
2005533402.tif 000027
2005533402.tif 000028