(57)【要約】  通信リンク（２０）上の通信の方法であって、送信機（２４）、受信機（２８）からなり、特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、特定のパワーレベルで送信される送受信データからなる方法。１つまたはそれ以上の通信リンクの変数が監視される。監視された１つまたはそれ以上の変数の複数の過去の時点における値に基づく、１つの状態が評価される。ＦＥＣ符号、変調構成、及びパワーレベルから構成される特性群から選択された、少なくとも１つの送信データの特性が、前記状態に基づき、変調される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここに前記データは、特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、そして特定のパワーレベルで送信され、
前記通信リンクの１つまたはそれ以上の変数を監視するステップと、
監視された１つまたはそれ以上の前記変数の過去の複数の時点における値に基づき、１つの状態を評価するステップと、
前記状態に基づき、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルから構成される特性の組から選択された、少なくとも１つの前記送信データの特性を変調するステップと、からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記送信機および前記受信機は無線通信リンクの一部であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記送信機および前記受信機は有線通信リンクの一部であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記データの送信は、複数の既定の適応符号化および変調（ＡＣＭ）セッティングより選択された１つのＡＣＭセッティングに従って、前記データを符号化および変調するステップを含み、前記少なくとも１つの特性を変調することは、１つの異なるＡＣＭセッティングを前記複数のＡＣＭセッティングより選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記変調構成は、前記送信機において前記データを変調するのに使用されるシンボルを定義し、前記変数を監視することは、前記シンボルの既定の一部と擬似ランダムに選択された前記シンボルの一部とからなるサブセットの組より選択され、受信機で受信された前記シンボルの少なくとも１つのサブセットについて、前記変数を積算するステップを含む、ことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの特性を変調することは、前記変調された少なくとも１つの特性を前記送信機と前記受信機との間で同期化させるステップを含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記状態を評価することは、前記通信リンクが前記特定のＦＥＣ符号、前記特定の変調構成及び前記特定のパワーレベルの使用を継続することを前提として、前記通信リンクの将来性能を予測するステップを含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記将来性能を予測することは、１つの関数を監視された変数の値に当てはめ、前記関数の将来値を積算するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記将来性能を予測することは、カルマンフィルタを使用して前記監視された変数の将来値を積算するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記変調構成は、前記送信機での前記データの変調に使用されるシンボルを定義し、前記監視された変数は、前記受信機で受信された前記シンボルの少なくとも一部の、平均２乗誤差（ＭＳＥ）を含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記変調構成は、前記送信機での前記データの変調に使用されるシンボルを定義し、前記監視された変数は、前記受信機で受信された前記シンボルの少なくとも一部の、半径方向ＭＳＥを含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記監視された変数は、前記受信機により受信された前記データの少なくとも一部についての、ＦＥＣ符号による誤り訂正後の符号化ビット誤り率（ＢＥＲ）と、ＦＥＣ符号による誤り訂正前の非符号化ＢＥＲとからなる誤り率の１組より選択された、少なくとも１つの誤り率を含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記監視された変数は、受信機における受信信号レベル（ＲＳＬ）を含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
前記データを受信することは、多重係数を有する適応エコライザを使用して前記データを平均化するステップを含み、前記監視された変数は、前記係数の値に基づく性能基準を含むことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
前記性能基準は、前記エコライザ係数の中で最大絶対値を有する１つの係数のパワーと、前記エコライザ係数のパワーの総計との比率を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記性能基準は、前記エコライザ係数の中で最大絶対値を有する１つの係数のパワーと、最大絶対値を有する前記係数を除く前記エコライザ係数のパワーの総計、との比率を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＦＥＣ符号は、繰り返し復号符号を含み、前記データの受信は、前記受信機において、符号基準を生成する繰り返し復号工程を使用してＦＥＣ符号を復号するステップを含み、前記変数を監視することは、符号基準を監視するステップを含む、ことを特徴とする請求項１−４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記符号基準は、尤度比（ＬＲ）と対数尤度比（ＬＬＲ）からなる基準の１組から選択された少なくとも１つの基準からなることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、特定のパワーレベルで送信された、データを送信するように設定された送信機と、
前記送信機によって送信された前記データを受信し、前記受信したデータに対応して１つまたはそれ以上の前記通信リンクの変数を監視するように設定された受信機と、
前記送信機と前記受信機の内少なくとも１つに設置されていて、複数の過去の時点で監視された前記変数の値に基づいて１つの状態を評価し、前記状態に基づいて、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルからなる特性の組から選択された、少なくとも１つの前記送信データの特性を変調するように設定された、制御装置と、からなることを特徴とする通信リンク。
【請求項２０】
前記送信機は、前記データを前記受信機に無線チャネル上で送信するように設定されていることを特徴とする請求項１９に記載のリンク。
【請求項２１】
前記送信機は、前記データを前記受信機に有線チャネル上で送信するように設定されていることを特徴とする請求項１９に記載のリンク。
【請求項２２】
前記送信機は、複数の既定の適応符号化および変調（ＡＣＭ）セッティングより選択された１つのＡＣＭセッティングに従って、前記データを符号化および変調し、前記制御装置は、１つの異なるＡＣＭセッティングを前記複数のＡＣＭセッティングより選択することにより、前記少なくとも１つの特性を変調するように設定されることを特徴とする請求項１９に記載のリンク。
【請求項２３】
前記変調構成は、前記送信機において前記データを変調するのに使用されるシンボルを定義し、前記制御装置は、前記シンボルの既定の一部と擬似ランダムに選択された前記シンボルの一部とからなるサブセットの１組より選択され、受信機で受信された前記シンボルの少なくとも１つのサブセットについて、前記変数を積算することにより、前記変数を監視するように設定されることを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項２４】
前記制御装置は、前記変調された少なくとも１つの特性を前記送信機と前記受信機との間で同期化させるように設定されることを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項２５】
前記状態は、前記通信リンクが前記特定のＦＥＣ符号、前記特定の変調構成及び前記特定のパワーレベルの使用を継続することを前提とした、前記通信リンクの将来性能の予測を含むことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項２６】
前記制御装置は、１つの関数を監視された変数の値に当てはめて前記関数の将来値を積算することにより、前記将来性能を予測するように設定されることを特徴とする請求項２５に記載のリンク。
【請求項２７】
前記制御装置は、カルマンフィルタを使用して前記監視された変数の将来値を積算することにより、前記将来性能を予測するように設定されることを特徴とする請求項２５に記載のリンク。
【請求項２８】
前記変調構成は、前記送信機での前記データの変調に使用されるシンボルを定義し、前記監視された変数は、前記受信機で受信された前記シンボルの少なくとも一部の、平均２乗誤差（ＭＳＥ）を含むことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項２９】
前記変調構成は、前記送信機で前記データの変調に使用されるシンボルを定義し、前記監視された変数は、前記受信機で受信された前記シンボルの少なくとも一部の、半径方向ＭＳＥを含むことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項３０】
前記監視された変数は、前記受信機により受信された前記データの少なくとも一部についての、ＦＥＣ符号による誤り訂正後の符号化ビット誤り率（ＢＥＲ）と、ＦＥＣ符号による誤り訂正前の非符号化ＢＥＲとからなる誤り率の組より選択された、少なくとも１つの誤り率を含むことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項３１】
前記監視された変数は、前記受信機での受信信号レベル（ＲＳＬ）を含むことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項３２】
前記受信機は、多重係数を有し前記データを平均化するよう設定された適応エコライザからなり、前記監視された変数は、前記エコライザ係数に基づく性能基準を含むことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項３３】
前記性能基準は、前記エコライザ係数の中で最大絶対値を有する１つの係数のパワーと、前記エコライザ係数のパワーの総計との比率を含むことを特徴とする請求項３２に記載のリンク。
【請求項３４】
前記性能基準は、前記エコライザ係数の中で最大絶対値を有する１つの係数のパワーと、最大絶対値を有する前記係数を除く前記エコライザ係数のパワーの総計、との比率を含むことを特徴とする請求項３２に記載のリンク。
【請求項３５】
前記ＦＥＣ符号は、繰り返し復号符号を含み、前記受信機は、符号基準を生成する繰り返し復号工程を使用してＦＥＣ符号を復号するように設定された復号器を含み、前記監視された変数は、符号基準を含む、ことを特徴とする請求項１９−２２のいずれか１つに記載のリンク。
【請求項３６】
前記符号基準は、尤度比（ＬＲ）と対数尤度比（ＬＬＲ）からなる基準の組から選択された、少なくとも１つの基準からなることを特徴とする請求項３５に記載のリンク。
【請求項３７】
送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここに前記データは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、変調構成を使用して変調され、パワーレベルで送信され、
前記受信機によって受信された前記変調データを平均化するため使用される、適応エコライザの係数値を監視するステップと、
前記監視された係数値に対応して、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルからなる特性の組から選択された、前記送信データの少なくとも１つの特性を変調するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここに前記データは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、変調構成を使用して変調され、パワーレベルで送信され、
前記受信機で受信された少なくとも一部の前記変調データの、半径方向ＭＳＥを監視するステップと、
前記監視された半径方向ＭＳＥに対応して、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルから構成される特性の組から選択された、少なくとも１つの前記送信データの特性を変調するステップと、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】
本発明は、一般に通信システムに関し、特に通信リンクにおける適応符号化および変調（ＡＣＭ）の方法とシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
無線通信チャネルの状態の予測に関する様々な手法が当業者に知られている。例えば、非特許文献１にはチャネル予測の方法が記載され、ここに参照として取り入れられる。その方法は、過去の観察に基づきフェージング係数の線形最小２乗誤差（ＭＭＳＥ）見積を算出している。  
チャネル予測は時々適応発信に使用される。例えばＤｕｅｌ−Ｈａｌｌｅｎ他により提唱された方法の適応変調への応用が非特許文献２に記載されている。
さらなる事例では、特許文献１には、多重のデータ転送レートで作動する、適応データレートモデムが記載されている。そのモデムは適応データレート符号器と適応データレート復号器を含む。復号器の軟判定基準が信号対雑音比（ＳＮＲ）を算出するのに使用されている。オプションの予想装置が復号器より信号対雑音比（ＳＮＲ）算定値を受け取り、モデムの好適なデータレートを決定するために、将来の信号対雑音比（ＳＮＲ）を予測する。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】アメリカ特許  ５，５４１，９５５
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｄｕｅｌ−Ｈａｌｌｅｎ他著「フェージング信号の広域予測：移動無線チャネル用に適応発信を可能にする」ＩＥＥＥ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，（１７：３）２００年５月、６２−７５頁
【非特許文献２】Ｈｕ他著「平坦レイレイフェージングチャネルに対する広域予想を使用した適応変調」情報理論に関するＩＥＥＥ国際シンポジウム経過報告、Ｓｏｒｒｅｎｔｏ  イタリア、２０００年６月２５−３０日
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここにデータは、特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、そして特定のパワーレベルで送信され、
通信リンクの１つまたはそれ以上の変数を監視するステップと、
監視された１つまたはそれ以上の変数の過去の複数の時点における値に基づき、１つの状態を評価するステップと、
その状態に基づき、ＦＥＣ符号、変調構成およびパワーレベルから構成される特性の組から選択された、少なくとも１つの送信データの特性を変調するステップと、からなることを特徴とする方法を提供する。
【０００６】
ある実施形態によれば、送信機および受信機は無線通信リンクの一部である。または、送信機および受信機は有線通信リンクの一部である。
他の実施形態によれば、データの送信は、複数の既定の適応符号化および変調（ＡＣＭ）セッティングより選択された１つのＡＣＭセッティングに従って、データを符号化および変調するステップを含み、少なくとも１つの特性を変調することは、１つの異なるＡＣＭセッティングを複数のＡＣＭセッティングより選択するステップを含む。
さらに別の実施形態によれば、変調構成は、送信機においてデータを変調するのに使用されるシンボルを定義し、変数を監視することは、シンボルの既定の一部と擬似ランダムに選択されたシンボルの一部とからなるサブセットの組より選択され、受信機で受信されたシンボルの少なくとも１つのサブセットについて、変数を積算するステップを含む。
少なくとも１つの特性を変調することは、変調された少なくとも１つの特性を送信機と受信機との間で同期化するステップを含む。
【０００７】
ある実施形態によれば、状態を評価することは、通信リンクが特定のＦＥＣ符号、特定の変調構成及び特定のパワーレベルの使用を継続することを前提として、通信リンクの将来性能を予測するステップを含む。
将来性能を予測することは、１つの関数を監視された変数の値に当てはめ、関数の将来値を積算するステップを含む。さらに、または、将来性能を予測することは、カルマンフィルタを使用して監視された変数の将来値を積算するステップを含む。
他の実施形態によれば、変調構成は、送信機でのデータの変調に使用されるシンボルを定義し、監視された変数は、受信機で受信されたシンボルの少なくとも一部の、平均２乗誤差（ＭＳＥ）を含む。さらに別の実施形態によれば、変調構成は、送信機でのデータの変調に使用されるシンボルを定義し、監視された変数は、受信機で受信されたシンボルの少なくとも一部の、半径方向ＭＳＥを含む。
【０００８】
監視された変数は、ＦＥＣ符号による誤り訂正後の符号化ビット誤り率（ＢＥＲ）と、ＦＥＣ符号による誤り訂正前の非符号化ＢＥＲとからなる誤り率の１群より選択された、受信機により受信されたデータの少なくとも一部についての、少なくとも１つの誤り率を含む。さらに、または、監視された変数は、受信機における受信信号レベル（ＲＳＬ）を含む。
ある実施形態によれば、データを受信することは、多重係数を有する適応エコライザを使用してデータを平均化するステップを含み、監視された変数は、係数の値に基づく性能基準を含む。性能基準は、エコライザ係数の中で最大絶対値を有する１つの係数のパワーと、エコライザ係数のパワーの総計との比率を含んでもよい。または、性能基準は、エコライザ係数の中で最大絶対値を有する１つの係数のパワーと、最大絶対値を有する係数を除くエコライザ係数のパワーの総計、との比率を含む。
【０００９】
開示された実施形態によれば、ＦＥＣ符号は、繰り返し復号符号を含み、データの受信は、受信機において、符号基準を生成する繰り返し復号工程を使用してＦＥＣ符号を復号するステップを含み、変数を監視することは、符号基準を監視するステップを含む。符号基準は、尤度比（ＬＲ）と対数尤度比（ＬＬＲ）からなる基準の組から選択された少なくとも１つの基準を含んでもよい。
さらに本発明の実施形態に基づいて、特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、特定のパワーレベルで送信された、データを送信するように設定された送信機と、
送信機によって送信されたデータを受信し、受信したデータに対応して１つまたはそれ以上の通信リンクの変数を監視するように設定された受信機と、
送信機と受信機の内少なくとも１つに設置されていて、複数の過去の時点で監視された変数の値に基づいて１つの状態を評価し、その状態に基づいてＦＥＣ符号、変調構成およびパワーレベルからなる特性の組から選択された、少なくとも１つの送信データの特性を変調するように設定された制御装置と、からなることを特徴とする通信リンクが提供される。
【００１０】
さらに本発明の実施形態に基づいて、送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここにデータは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、変調構成を使用して変調され、そして１つのパワーレベルで送信され、
受信機によって受信された変調データを平均化するため使用される、適応エコライザの係数値を監視するステップと、
監視された係数値に対応して、ＦＥＣ符号、変調構成およびパワーレベルからな特性の組から選択された、送信データの少なくとも１つの特性を変調するステップと、を含むことを特徴とする方法が提供される。
さらに本発明の実施形態に基づいて、送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここにデータは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、変調構成を使用して変調され、そして１つのパワーレベルで送信され、
受信機で受信された少なくとも一部の変調データの、半径方向ＭＳＥを監視するステップと、
監視された半径方向ＭＳＥに対応して、ＦＥＣ符号、変調構成およびパワーレベルから構成される特性の組から選択された、少なくとも１つの送信データの特性を変調するステップと、を含むことを特徴とする方法が提供される。
本発明は以下の実施形態の詳細説明と図面の参照によりさらに十分に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による、通信リンクを図示したブロック図である。
【図２】本発明の実施形態による、予測性能に基づく通信リンクの符号化及び／または変調の適応方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態の詳細記述
概論
通信リンクは、変化する状態の中で信頼できる性能を確保するため、変調、誤り訂正符号、及び／又は送信出力レベルを適応させる場合がある。ある場合には適応する反応時間、即ち、チャネル状態に変化が起こってからリンクが更新されたセットで動作するまでの時間、を短縮するため、リンクが将来のチャネル状態を予測する。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、通信リンクで使用される出力レベルのみならず、変調と符号化手法を適応させる改良された方法とシステムを提供する。通信リンクはある変調／符号／出力構成で動作するが、受信側はリンクの性能基準のような１つまたはそれ以上の変数を監視する。監視される変数は、ビット誤り率（ＢＥＲ）や平均２乗誤差（ＭＳＥ）などの性能基準からなる。監視された性能基準に基づきシステム制御装置は、現在の構成が続くと仮定した場合のリンクの先の将来性能の期待値を予測する。典型的には、システムは、決定時より遡る１つの時間間隔内の複数の時間で監視された、幾つかの性能基準値を決定の基礎とする。このような基準値は過去基準値とも呼ばれる。
【００１４】
もし、現在の構成を使用した予測リンク性能が、ある既定の条件に違反したと制御装置が判定した場合は、制御装置は異なる１つの変調／符号化／出力構成を選択し、リンクはその構成に変更する。
最初に通信チャネルの状態を予測し、次に符号化、変調、出力を予測チャネル状態に合わせる従来の公知の適応方法とは異なり、ここに記述された方法およびシステムでは、  現在使用されている符号化と変調が使用を継続された場合の、リンクの予測将来性能を明白かつ直接に予測する
【００１５】
システム説明
図１は本発明の実施形態による、通信リンク２０を図示したものである。リンク２０は、入力データを受け入れて受信機２８に送信する、送信機２４からなる。リンクはマイクロ波リンク、ミリ波リンク、または適合する無線または有線リンクを含んでもよい。
リンク２０は独立型の点と点のリンクまたは点と多数点とのリンクの一部を含んでもよい。概念を明確にするため、以下の記述は単一方向リンクとする。しかし、典型的には、リンク２０は、夫々のシステムが送信機２４に似た送信機と、受信機２８に似た受信機を有する、２つの通信システム間の双方向リンクの一部である。
【００１６】
送信機２４へのデータ入力は、フォーマットされており、フレーム装置によりデータフレームの中にカプセル化される。データフレームは、送信（ＴＸ）モデム３２により符号化され変調される。ある実施形態では、送信モデムは入力データを前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号により符号化する。前方誤り訂正は、いかなる前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号もコード率も使用可能であるが、典型的にコード率０．５と１の近傍の間の値を有する。
送信モデムは、典型的にはビットまたはビット群を、特定の信号空間より選択されたシンボルにマッピングすることにより、特有の変調構成で符号化されたデータを変調する。例えば送信モデム３２は、４値位相偏移変調、１６シンボル直交振幅変調（１６ＱＡＭ），２５６ＱＡＭ，およびその他の適合する変調構成を使用する。
【００１７】
送信モデム３２により生成された変調されたシンボルはデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器３６によりアナログ信号に変換される。アナログ信号はフィルターされ、増幅され、送信機フロントエンド４０により、適合する無線周波数にアップコンバートされる。無線信号はパワーアンプ（ＰＡ）４４により増幅され、送信アンテナ４８を介して受信機２８に送信される。
【００１８】
送信機２４により送信された信号は受信（ＲＸ）アンテナ５２により受信される。受信機フロントエンド（ＲＸＦＥ）５６は、信号をダウンコンバートし中間周波数または基本周波数帯に変換する。受信機フロントエンドは、低雑音増幅、フィルタリング、利得制御、平均化、同期化、キャリア回復などの機能を果たしても良い。受信機フロントエンドにより生成された信号は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換機６０によりデジタル化される。デジタル化された信号は受信モデム６４に渡される。受信モデムは、データフレームを再構築するため、受け取ったシンボルを復調し、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を復号する。受信モデムはフィルタリング、利得制御、平均化、同期化、キャリア回復などの機能を果たしてもよい。デフレーマ６６は、データフレームからデータを抽出し、抽出したデータを出力として提供する。
【００１９】
送信モデム３２と受信モデム６４は可変レートモデムからなる。ある実施形態ではモデム３２，６４は適応符号化及び変調（ＡＣＭ）技術を使用する。適応符号化及び変調（ＡＣＭ）技術においては前方誤り訂正（ＦＥＣ）コード率及び変調に使用された信号空間が組み合わされて選択され、好適なデータレート及び／またはサービス品質を実現する。典型的には、２つ以上のコード率と信号空間の組合せが事前に定義される。夫々のコード率と信号空間の組合せはここではＡＣＭセッティングと呼ばれる。１つの適合するＡＣＭセッティングが選択され送信モデムと受信モデム間で使用される。
以下で詳細に説明するように、好適なＡＣＭセッティングは、リンク性能を監視し、それに基づき将来のリンク性能を予測し、その予測リンク性能に基づき１つのＡＣＭセッティングを選択することにより得られる。
【００２０】
送信機２４は送信制御装置７０から、受信機２８は受信制御装置７４からなる。送信および受信制御装置は夫々送信、受信動作を制御し、特に、リンクの性能を監視し、ＡＣＭセッティングの変更を司る。制御装置７０と７４は１組でシステム制御装置と見做され、ここに記述する方法を実行する。性能監視や、予測、ＡＣＭセッティングの適応といった異なる機能群は制御装置７０と７４の間で自由に役割分担を決めてよい。送信、発信制御装置はＡＣＭセッティングの変更を実行し、それ以外は管理チャネル７８上で管理情報を交換することにより互いに通信する。例えば、送信制御装置は、フレーム装置３０により生成されたデータフレーム内に管理情報を組み込むことによって、受信制御装置に情報を送ってもよい。リンク２０が双方向通信リンクの一部である場合、送信制御装置は、リンク方向が逆方向のデータフレーム内に管理情報を組み込むことによって、受信制御装置に情報を送ってもよい。
【００２１】
予測リンク性能に基づくＡＣＭセッティングの適応
リンク２０は、変化するチャネル状態の中で信頼性の高い性能を提供するため、ＡＣＭセッティングを適応させる。チャネル状態が良好な場合、リンクは、多数の信号空間シンボル、及び／または高いコード率を有するＡＣＭセッティングを選択し、データレートを上げる。チャネル状態が悪化すると、少数の信号空間シンボル、及び／または低いコード率を有するＡＣＭセッティングを選択し、低いデータレートの犠牲のもと、リンクの堅牢性を増加させる。典型的には、ＡＣＭセッティングは、あるサービス品質（ＱｏＳ）要求基準を満たすように選択される。または、ＡＣＭセッティングは、他の適切な条件を満たすように適応させられる。
【００２２】
ＡＣＭセッティングを変化するチャネル状態に対応して適応させるには、ある応答時間がかかる。本記載においては、応答時間間隔は、チャネル状態に変化が起こってから、リンクがこの変化に適合した更新ＡＣＭセッティングにおいて、動作を始めるまでの時間間隔と定義される。実際には多くの場合、チャネル状態は急速に変化する。例えば、チャネルがフェージング状態にあるとき、その減衰量は毎秒１００ｄＢオ―ダー又はそれ以上の率で変化する。
【００２３】
一般的には、リンク２０が現在使用しているＡＣＭセッティングがチャネルの状態に適合しなくなり、リンク性能が低下する（即ち、ＢＥＲ品質低下）前に新しいＡＣＭセッティングに切り換えることが好ましい。従って、応答時間間隔はリンク品質に重要な影響を及ぼす。
例えば、チャネル状態が悪化し応答時間が長いと、応答時間内に送信されたデータは全てまたは一部失われる。さらに、リンクの実効データレートも低下し、ビット誤り率（ＢＥＲ）も悪化し、データレイテンシが増加する可能性がある。場合によっては、リンクは同期を失い、幾つかの受信ループ（即ち、キャリア回復および自動利得制御）はロックされない可能性がある。また別の例では、フェージングから回復するときのように、チャネル状態が良くなった場合、リンクは応答時間中、必要以上に低いデータレートで動作する可能性がある。
【００２４】
さらに、応答時間が長い場合、ユーザは、変更の前に長い適応への代償として、リンク予算の余剰分を使用するようになる可能性がある。結果として、リンクは不必要に低いＡＣＭセッティングで（即ち、遅いデータレートで）動作する可能性がある。このようなＡＣＭセッティングの選択はリンク能力の大幅な低下をもたらす。
ＡＣＭセッティングを適応させる応答時間を短くするため、リンク２０はリンクの予測将来性能を予測することにより、ＡＣＭセッティングを適応させる。ある実施形態では、受信機がリンクの１つまたはそれ以上の性能基準を常時監視する。その監視された基準を使用して、システム制御装置（即ち、送信制御装置７０、受信制御装置７４またはその両方）は、リンクが現在使用しているＡＣＭセッティングを継続使用した場合のリンクの将来性能を予測する。もし予測将来性能が受け入れ不可能な場合、または既定の条件を満たさない場合、システム制御装置はＡＣＭセッティングを変更する。
【００２５】
システム制御装置はどのような性能基準でも、リンクの予測将来性能を予測するために使用する可能性がある。例えば制御装置は、受信信号の平均２乗誤差（ＭＳＥ）を計算または積算するかもしれない。場合によっては、平均２乗誤差は受信したシンボルの一部について積算される。平均２乗誤差の積算に含まれるシンボルの選択は固定される（即ち、夫々のデータフレームの中のある領域に位置するシンボル）か、可変（即ち、データフレーム内で擬似乱数的に位置を変える）である。
シンボルが受信モデムで受信されたとき、それぞれの受信シンボルは、同位相軸／９０度位相ずれ軸からなる平面上での２次元の信号点として表される。受信モデムは夫々の信号点を名目信号空間シンボルにマッピングすることにより、受信シンボルを復調する。受信シンボルの信号点と対応する位相空間シンボルとの差異ベクトルはエラーベクトルと呼ばれる。
【００２６】
平均２乗誤差（ＭＳＥ）は多重のシンボルについて２乗され平均値を求められた、平均エラーベクトル振幅として定義される。平均２乗誤差の大きな値は、典型的に高い誤差率、即ち、リンク性能の低下に対応し、その逆も成立する。このように、リンクの将来平均２乗誤差の予測は将来リンク性能のよい指標となる。
平均２乗誤差基準は受信シンボルの全てについて積算されてもよいし、一部のシンボルについて積算されてもよい。受信モデムはＡＣＭセッティングの切り替えについて、ＭＳＥの将来値を予測する替わりに、所望のシンボル群についての現在のＭＳＥ値に基づいて、判断することが出来る。
【００２７】
ある実施形態では、受信モデムは半径方向平均２乗誤差（ＭＳＥ）を積算し、それは性能基準として、また、予測の基礎として使用される。半径方向ＭＳＥはエラーベクトルの半径方向成分のみを考慮して積算される。言い換えれば、夫々の受信シンボルに対し、エラーベクトルの、Ｉ／Ｑ平面の始点から受信シンボルの信号点までを結ぶ、矢印に沿った成分のみが計測される。半径方向ＭＳＥは温度雑音と位相雑音（通常チャネル依存である）を識別するために特に適している。このように半径方向ＭＳＥは、位相雑音が高レベルの場合にはリンク性能をより正確に予測する。半径方向ＭＳＥは、受信シンボルの幾つかまたは、全てについて積算されてもよい。受信モデムはＡＣＭセッティングの切り替えについて、半径方向ＭＳＥの将来値を予測する替わりに、現在の半径方向ＭＳＥ値に基づいて、判断することが出来る。
【００２８】
ある実施形態では、ビット誤り率（ＢＥＲ）の積算が予測の基礎として使用される。例えば、受信モデムは夫々のデータフレーム内の前方誤り訂正（ＦＥＣ）されたビット誤りの数を積算してもよい。受信モデムはＦＥＣ復号器の入力における非訂正データビットと、対応する出力とを比較し、フレームあたりの訂正された誤りの数を数えてもよい。
受信信号レベル（ＲＳＬ）は、受信モデムにより測定され、性能基準として使用出来、将来リンク性能の予測の基礎として使用できる。
ある実施形態では、受信モデルは適応エコライザを含む。エコライザは典型的に、チャネルの反応を平均化するためにその値が適応される、プログラム可能変数を有する、デジタルフィルターを含む。ある場合には、エコライザ変数の値は、接近する性能低下の有効な先行指標となり、性能基準として使用可能である。
【００２９】
例えば、その基準は、最大絶対値を有する変数のエネルギと全エコライザ変数のエネルギの総計との比率を含む。またはその基準は、最大絶対値を有する変数のエネルギと、最大変数を除く全エコライザ変数のエネルギの総計との比率であってもよい。その基準はエコライザ変数の現在値か予測値（即ち、外挿値）に基づいてよい。
多くの場合、これら比率が圧倒的に低い場合、チャネル反応が均一でないことを示し、性能低下の先行指標として使用されてもよい。このように、基準の値は性能低下が近づいているか否かを判定するため、既定の閾値と比較される。Ｃｉ，ｉ＝１，，Ｎがエコライザ変数を表し、Ｃｍａｘが最大絶対値を有する変数を表すとき、上記２つの基準は次式で表される。
【数１】
2010515329.tif 000003
【００３０】
ある実施形態では、送信および受信モデムで使用される前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号は低密度パリティ評価（ＬＤＰＣ）符号やターボ符号のような繰り返し復号された符号を含む。繰り返し復号ＦＥＣ符号は、受信シンボルの、尤度比（ＬＲ）や対数尤度比（ＬＬＲ）といった統計的基準を演算し使用する、繰り返し復号工程により復号される。ＬＤＰＣ符号は、例えば、Ｇａｌｌａｇｅｒ著「低密度パリティ評価符号」ＩＲＥ情報理論に関する報告書、第７巻、１９６２年１月、２１頁−２８頁、およびＲｙａｎ  ａｎｄ  Ｖａｓｉｃ著「ＬＤＰＣ符号入門」ＧｌｏｂｅＣｏｍ  ２００３、カリフォルニア州サンフランシスコ、２００３年１２月５日、に記載されており、ここに参照される。  
繰り返し復号工程は、例えば、Ｗｏｒｔｈｅｎ，Ｓｔａｒｋ共著「要素図を使用した繰り返し受信機の統一設計」ＩＥＥＥ  情報理論に関する報告書、（４７：２）、２００１年２月、８４３−８４９頁、およびＲｉｃｈａｒｄｓｏｎ，  Ｕｒｂａｎｋｅ共著「繰り返し符号化システム分析入門」１９９９数学及び応用研究所（ＩＭＡ）夏季プログラム：符号、システム、および図式モデル、ミネソタ州ミネアポリス、１９９９年８月２−６日、に記載されており、ここに参照される。
【００３１】
リンク２０上を送信されたデータが繰り返し復号ＦＥＣ符号で符号化された場合、繰り返し復号工程により生成された統計的基準は、性能基準として使用可能であり、将来値の予測は、将来リンク性能の良い指標となる。統計的基準（即ち、尤度比や対数尤度比）は、通常繰り返し復号工程において適応される。これら基準の初期値および最終値の両方は、即ち、復号工程の前と後は、性能基準として使用可能である。未訂正の誤り数、及び／または、未訂正誤りを含む符号語の百分率は予測基準として使用可能である。繰り返し復号工程でしばしば提供されるこれら変数は、誤り訂正後の、リンクの残存誤り率を示している。
【００３２】
予測に使用される性能基準は、使用されるＡＣＭセッティングに典型的に依存する。例えば、平均２乗誤差（ＭＳＥ）に基づく基準およびビット誤り率（ＢＥＲ）の積算は変調に依存する。他の基準、たとえば繰り返しＦＥＣ復号工程から得られる基準など、は使用される特定の変調と特定のコード率の両方に依存する。このように、このような基準を基礎として予測することにより、多くの場合、現在使用しているＡＣＭセッティングが将来のある時点においてどのような性能をもたらすかについて、より明確かつ正確に予測出来る。
【００３３】
システム制御装置は、監視された性能基準に基づいて将来リンク性能を予測するため種々の手法を使用する。例えば、制御装置は監視された性能基準の時間依存性を、線形関数、多項式関数または有理関数のような適合する関数に適応させてもよい。制御装置は、その後、関数を外挿して好適な値を得る。あるいは、制御装置は、公知のカルマンフィルタを使用して、または、他の適合するフィルターや予測工程を使用して将来基準値を予測してもよい。
【００３４】
ある実施形態では、受信機は２つまたはそれ以上の基準を監視し、システム制御装置は、将来リンク性能を予測し、そして／またはＡＣＭセッティングを変更する判定を多重の基準に基づいて行う。場合によっては、平均２乗誤差予測とエコライザ変数予測の組合せのような、互いに無関係の機構による基準の組合せが予測の正確性を向上させる可能性がある。
多くの実際例では、リンク性能を約１０ｍＳ前に予測することにより、リンクが十分小さな余裕で動作し、信頼性のあるＡＣＭセッティングの変更が可能となる。あるいは、他の適合する予測間隔が使用されてもよい。
【００３５】
図２は本発明の実施形態による、予測将来性能に基づくリンク２０の符号化及び／または変調の適応方法のフローチャートである。この方法は通信ステップ８０で、リンク２０が、あるＡＣＭセッティングを使用して通信するところから始まる。ステップ８２で、通信の間、受信モデム６４は１つまたはそれ以上の性能基準を監視する。
監視された基準に基づき、システム制御装置はリンク２０の将来性能をステップ８４で予測する。制御装置は将来のある時点でのリンクの性能予測値を、リンクが現在使用中のＡＣＭセッティングの使用を継続するという前提のもとに積算する。例えば、制御装置はリンクのビット誤り率性能が許容出来ない範囲にまで低下することを予測するかもしれない。他の例では制御装置は、受信機での平均２乗誤差が既定の閾値を超えて悪化すると予測するかもしれない。
【００３６】
システム制御装置は、性能予測に基づいて、ＡＣＭセッティング変更が必要か、確認ステップ８６で確認する。予測結果が現在のＡＣＭセッティングを維持することを示唆した場合、工程フローは上流の通信ステップ８０に戻る。
もし、それと反対に、予測結果が現在のＡＣＭセッティングを変更することを示唆した場合、制御装置は、適応ステップ８８で、ＡＣＭセッティング変更を開始する。システム制御装置は、例えば、現在のＡＣＭセッティングの性能が許容できない水準まで低下することが予測された場合、または、現在のＡＣＭセッティングの性能が到達可能データレートに関して準好適であると予測された場合、システム制御装置は、変更を開始してもよい。または、システム制御装置は、性能予測が現在のＡＣＭセッティングの変更の必要性を示唆しているか判断するため、他の条件を評価してもよい。
【００３７】
ステップ８８において、制御装置は現在のＡＣＭセッティングに替わって１つの異なるＡＣＭセッティングを選択する。リンク２０で使用可能なＡＣＭセッティングは堅牢性の小さい順に、これは通常はデータレートの大きい順であるが、に並べられている。予測された性能がデータレートを犠牲にしてもリンク堅牢性を改善する必要性を示唆した場合、制御装置は堅牢性の小さい順に並んだＡＣＭセッティングの中から、現在のＡＣＭセッティングのすぐ後隣のものを選択するか、あるいは他の適合するＡＣＭセッティングを選択してもよい。予測された性能がリンクのデータレートを向上させる可能性を示唆した場合、制御装置はデータレートで次に並んだＡＣＭセッティングを選択するか、あるいは他の適合するＡＣＭセッティングを選択してもよい。システム制御装置は、どのＡＣＭセッティングに変更するか判断するため、いかなるＡＣＭセッティングの将来性能を予測してもよい。
【００３８】
システム制御装置は、新しいＡＣＭセッティングの示唆をフレーム装置３０、送信モデム３２、受信モデム６４及びデフレーマ６６に伝播させる。システム制御装置は、送信機２４と受信機２８の要素間で、ＡＣＭセッティングの変更に調和させ同期化させるために、適合した方法を使用しても良い。例えば、ある実施形態では、各データフレームは次のフレームが使用するＡＣＭセッティングを示唆するＡＣＭフィールドを有してもよい。または、ＡＣＭフィールドは現在のフレームのＡＣＭセッティングを示唆するか、現在のフレームにオフセットを有する他のフレームのＡＣＭセッティングを示唆してもよい。システム制御装置は、フレーム装置３０を使用し、好適なＡＣＭセッティングの示唆をデータフレームのＡＣＭセッティングフィールドに挿入する。データフレームがリンクを横移動する時に、モデムとデフレーマはＡＣＭセッティングフィールドの内容を抽出し、夫々のＡＣＭセッティングをそれに従い構成する。
【００３９】
新しいＡＣＭセッティングに替わった後、工程フローの処理は上流の通信ステップ８０に戻る。リンクは新しく交信されたセッティングを使用して通信を始める。ＡＣＭセッティングの変更はリンク性能の予測に基づいているため、応答時間は短縮され、ＡＣＭセッティング間の円滑な移行を可能にする。
ある実施形態では、将来リンク性能の予測に基づいて、リンク２０の他の資源も、リンクのＡＣＭセッティングの変更に替えて、または加えて、変更可能である。例えば、送信機の出力パワーレベルは予測された将来リンク性能に基づいて増減可能である。
【００４０】
ここに記載された実施形態は、無線点対点リンクについて記述しているが、本発明の原理は衛星リンクやデジタル加入者線（ＤＳＬ）などの他の応用技術にも使用可能である。
上述の実施形態は例示として参照されたものであり、本発明は上記で特に示され記載されたものに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、ここに記載された種々の特徴の組合せや準組合せを含み、当業者が従来技術にない上記の記載を読んだときに想起される多様化や変更を含む。
【符号の説明】
【００４１】
２０：リンク、通信リンク    
２４：送信機    
２８：受信機    
３０：フレーム装置    
３２：送信モデム    
３６：デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ  
４０：送信機フロントエンド  
４４：パワーアンプ
４８：送信アンテナ
５２：受信アンテナ
５６：受信機フロントエンド
６０：アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ
６４：受信モデム
６６：デフレーマ
７０：送信制御装置
７４：受信制御装置
７８：管理チャネル
【図１】
2010515329.tif 000004
【図２】
2010515329.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月14日(2009.8.14)
【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】
送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここに前記データは、特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、そして特定のパワーレベルで送信され、
前記通信リンクの１つまたはそれ以上の変数を監視するステップと、
監視された１つまたはそれ以上の前記変数の過去の複数の時点における値に基づき、１つの状態を評価するステップと、
前記状態に基づき、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルから構成される特性の組から選択された、少なくとも１つの前記送信データの特性を変調するステップと、からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記送信機および前記受信機は無線通信リンクの一部であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データの送信は、複数の既定の適応符号化および変調（ＡＣＭ）セッティングより選択された１つのＡＣＭセッティングに従って、前記データを符号化および変調するステップを含み、前記少なくとも１つの特性を変調することは、１つの異なるＡＣＭセッティングを前記複数のＡＣＭセッティングより選択するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記変調構成は、前記送信機において前記データを変調するのに使用されるシンボルを定義し、前記変数を監視することは、前記シンボルの既定の一部と擬似ランダムに選択された前記シンボルの一部とからなるサブセットの組より選択され、受信機で受信された前記シンボルの少なくとも１つのサブセットについて、前記変数を積算するステップを含む、ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの特性を変調することは、前記変調された少なくとも１つの特性を前記送信機と前記受信機との間で同期化させるステップを含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記状態を評価することは、前記通信リンクが前記特定のＦＥＣ符号、前記特定の変調構成及び前記特定のパワーレベルの使用を継続することを前提として、前記通信リンクの将来性能を予測するステップを含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記変調構成は、前記送信機での前記データの変調に使用されるシンボルを定義し、前記監視された変数は、前記受信機で受信された前記シンボルの少なくとも一部の、平均２乗誤差（ＭＳＥ）を含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記変調構成は、前記送信機での前記データの変調に使用されるシンボルを定義し、前記監視された変数は、前記受信機で受信された前記シンボルの少なくとも一部の、半径方向ＭＳＥを含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記監視された変数は、前記受信機により受信された前記データの少なくとも一部についての、ＦＥＣ符号による誤り訂正後の符号化ビット誤り率（ＢＥＲ）と、ＦＥＣ符号による誤り訂正前の非符号化ＢＥＲとからなる誤り率の１組より選択された、少なくとも１つの誤り率を含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記監視された変数は、受信機における受信信号レベル（ＲＳＬ）を含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記データを受信することは、多重係数を有する適応エコライザを使用して前記データを平均化するステップを含み、前記監視された変数は、前記係数の値に基づく性能基準を含むことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記ＦＥＣ符号は、繰り返し復号符号を含み、前記データの受信は、前記受信機において、符号基準を生成する繰り返し復号工程を使用してＦＥＣ符号を復号するステップを含み、前記変数を監視することは、符号基準を監視するステップを含む、ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
特定の前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、特定の変調構成を使用して変調され、特定のパワーレベルで送信された、データを送信するように設定された送信機と、
前記送信機によって送信された前記データを受信し、前記受信したデータに対応して１つまたはそれ以上の前記通信リンクの変数を監視するように設定された受信機と、
前記送信機と前記受信機の内少なくとも１つに設置されていて、複数の過去の時点で監視された前記変数の値に基づいて１つの状態を評価し、前記状態に基づいて、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルからなる特性の組から選択された、少なくとも１つの前記送信データの特性を変調するように設定された、制御装置と、からなることを特徴とする通信リンク。
【請求項１４】
送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここに前記データは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、変調構成を使用して変調され、パワーレベルで送信され、
前記受信機によって受信された前記変調データを平均化するため使用される、適応エコライザの係数値を監視するステップと、
前記監視された係数値に対応して、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルからなる特性の組から選択された、前記送信データの少なくとも１つの特性を変調するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
送信機と受信機を含む通信リンク上の通信の方法であって、
データを送信し、受信するステップと、
ここに前記データは、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号を使用して符号化され、変調構成を使用して変調され、パワーレベルで送信され、
前記受信機で受信された少なくとも一部の前記変調データの、半径方向ＭＳＥを監視するステップと、
前記監視された半径方向ＭＳＥに対応して、前記ＦＥＣ符号、前記変調構成および前記パワーレベルから構成される特性の組から選択された、少なくとも１つの前記送信データの特性を変調するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2010515329.tif 000006