(57)【要約】【課題】  適応変調時においてフィードバック系を構成して、変調多値数を制御する従来の場合、伝搬路変動に追従できず特性が劣化する問題があった。【解決手段】  送信側通信装置における変調多値数及び受信側通信装置における復調多値数は伝搬路状況に応じてそれぞれ独立に判定し、送信側及び受信側で異なった多値数の組み合わせ時においては尤度制御を行うことにより通信を行う。【効果】  受信側通信装置は多値変調の下位ビットに関する尤度情報を制御することにより、送信側で用いた変調多値数と復調多値数が異なる場合においても動作可能である。また、送信側通信装置と受信側通信装置がそれぞれ独立に変調多値数及び復調多値数を決定することにより、瞬時の伝搬路変動にも追従可能でありスループット向上が見込める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側通信装置と受信側通信装置とを有する無線通信システムにおける通信方法であって、
上記送信側通信装置は、上記受信側通信装置との間の伝搬路について第１の伝搬路状況を推定し、上記第１の伝播路状況の推定結果に応じて変調多値数ｍを設定し、送信信号を符号化し、該符号化された送信信号を上記変調多値数ｍで多値変調して送信し、
上記受信側通信装置は、上記送信側通信装置との間の伝搬路について第２の伝播路状況を推定し、上記第２の伝播路状況の推定結果に応じて多値数nを設定し、上記送信側通信装置から送信された信号を受信し、上記第２の伝播路状況の推定結果に応じて上記受信された受信信号を上記多値数ｎで復調し、該復調された受信信号を復号することを特徴とする通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の通信方法であって、上記多値数ｎは、上記変調多値数ｍ以下であることを特徴とする通信方法。
【請求項３】
請求項１に記載の通信方法であって、上記変調多値数ｍは上記送信側通信装置と上記受信側通信装置との通信開始にあたって判断される伝搬路状況に基づいて設定し、上記送信側通信装置と上記受信側通信装置との通信中は設定した上記変調多値数ｍを固定しておくことを特徴とする通信方法。
【請求項４】
請求項１記載の通信方法であって、上記送信側通信装置と上記受信側通信装置との通信中に上記第２の伝播路状況を推定し、上記多値数nは上記第２の伝搬路状況の推定結果に基づいて更新されることを特徴とする通信方法。
【請求項５】
請求項４記載の通信方法であって、上記変調多値数mは、上記通信中に推定される上記第１の伝播路状況に基づいて更新されることを特徴とする通信方法。
【請求項６】
請求項５記載の通信方法であって、上記多値数nは、上記変調多値数ｍの更新とは独立して更新されることを特徴とする通信方法。
【請求項７】
請求項１記載の通信方法であって、上記受信側通信装置は上記多値数nが上記変調多値数mよりも小さい場合、上記変調多値数mと上記多値数nとの差分数の下位ビットの復調結果である軟判定出力値に０または０近傍の尤度を与えることを特徴とする通信方法。
【請求項８】
請求項１記載の通信方法であって、上記送信側通信装置は、上記変調多値数mに基づいて上記送信信号の送信電力を制御することを特徴とする通信方法。
【請求項９】
送信側通信装置が符号化及び多値変調して送信する信号を受信側通信装置で受信して多値復調及び復号化する無線通信システムにおける送信側通信装置であって、
送信信号を符号化する符号化部と、
該符号化された送信信号を変調多値数mで多値変調する変調部と、
該多値変調された送信信号を送信するアンテナと、
上記受信側通信装置との間の伝播路状況を推定する伝播路状況推定部と、
上記推定された伝播路状況に応じて上記変調多値数mを判定する変調多値数判定部とを有することを特徴とする送信側通信装置。
【請求項１０】
請求項９記載の送信側通信装置であって、上記伝播路状況推定部は、該送信側通信装置が上記受信側通信装置と通信を開始するにあたって上記伝播路状況の推定を行うことを特徴とする送信側通信装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の送信側通信装置であって、上記変調多値数判定部は、該送信側通信装置が上記受信側通信装置と通信を開始するにあたって上記変調多値数mを設定し、上記通信中は上記変調多値数ｍを更新しないことを特徴とする送信側通信装置。
【請求項１２】
請求項９記載の送信側通信装置であって、上記伝搬路状況推定部は、該送信側通信装置と上記受信側通信装置との通信中に上記伝播路状況の推定を行い、上記変調多値数判定部は、上記推定された伝播路状況に応じて該通信中に上記変調多値数ｍを更新することを特徴とする送信側通信装置。
【請求項１３】
請求項９記載の送信側通信装置であって、上記判定された変調多値数ｍに関する情報を上記受信側通信装置に通知することを特徴とする送信側通信装置。
【請求項１４】
請求項９記載の送信側通信装置であって、上記送信信号の送信電力を、上記判定された変調多値数mに応じた値に設定する送信電力制御部を有することを特徴とする送信側通信装置。
【請求項１５】
送信側通信装置が符号化及び多値変調して送信する信号を受信側通信装置で受信して多値復調及び復号化する無線通信システムにおける受信側通信装置であって、
上記送信側通信装置からの信号を受信するアンテナと、
上記受信された受信信号を復調多値数nで復調する復調部と、
上記復調された受信信号を復号化する復号化部と、
上記送信側通信装置との間の伝搬路状況を推定する伝搬路状況推定部と、
上記推定された伝搬路状況に基づいて上記復調多値数nを判定する復調多値数判定部とを有することを特徴とする受信側通信装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の受信側通信装置であって、上記伝搬路状況推定部は、上記送信側通信装置から受信された信号に基づいて上記送信側通信装置との間の伝搬路状況を推定することを特徴とする受信側通信装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の受信側通信装置であって、上記伝搬路状況推定部は、上記送信側通信装置との通信の開始にあたって、または該通信中に上記伝搬路状況を推定し、上記復調多値数判定部は、上記推定された伝搬路状況に応じて上記復調多値数nを更新することを特徴とする受信側通信装置。
【請求項１８】
請求項１５記載の受信側通信装置であって、上記復号化部は、受信信号の復調多値数をｍ（ｍ＞ｎ）として復号化を行い、上記復調部は、復調多値数mと復調多値数nの場合のビット数の差分と等価の下位ビット数の復調結果である軟判定出力値に０または０近傍の尤度を与えることを特徴とする受信側通信装置。
【請求項１９】
請求項１５記載の受信側通信装置であって、上記復調多値数判定部は、上記送信側通信装置から通知される、該送信側通信装置における変調多値数mを用いて上記復調多値数nを判定することを特徴とする受信側通信装置。
【請求項２０】
請求項１５記載の受信側通信装置であって、上記伝搬路状況推定部は、上記送信側通信装置から受信される信号のS/N比、BER、C/I比、またはEb/N0の値を用いて上記伝搬路状況を推定することを特徴とする受信側通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特に無線通信システムで使用される送受信装置における多値変調及び復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の適応変調方式の概念を図2に示す。適応変調方式とは伝搬路の変動状況(201)に応じて、伝搬路状況がいい場合には64QAM(204)で、伝搬路状況が悪い場合にはQPSK(202)で、それ以外の場合は16QAM(203)で伝送する等、伝搬路状況に応じて変調多値数を制御することにより高スループット化を図る方式であり、論文「変調多値数可変適応変調方式の伝送特性」（電子情報通信学会論文誌 B-II Vol.J78-B-II No.6 pp.435-444, 1995年6月）（非特許文献１）等で紹介されている方式である。
【０００３】
この適応変調方式のシステム構成を図3に示す。通常の送信データの処理は次のように処理される。送信側通信装置(301)では、まず送信すべきデータは符号化部(303)によって符号化が行われる。無線通信では符号化方法として畳込み符号化やターボ符号化がよく用いられているが符号化方法はこれらに限定する必要はなく、他の符号化方法を適用しても構わない。符号化された符号語はQAM(Quadrature Amplitude Modulation)適応変調部(304)に入力され変調が行われ、変調後のベースバンド信号を無線部(305)により無線周波数帯に変換して伝送する。一方、受信側無線通信装置(302)ではアンテナを介して受信した無線信号を無線部(306)によりベースバンド帯域に変換する。ベースバンド信号はまずQAM復調部(307)で復調処理が行い軟判定した復調結果（尤度）を、復号化部(308)に入力し、復号化部(308)にて復号が行われる。
【０００４】
次にこの適応変調方式は送信側通信装置における変調多値数と受信側通信装置における復調多値数を一致させる必要があり、具体的には送信側通信装置(301)のQAM適応変調部(304)における変調多値数ｍは、次のように決定される。まず受信側通信装置(302)で復調した直前（あるいは現在よりも前）の時刻における伝搬路状況をS/N測定部(309)等を用いて伝搬路状況を測定する。次にこの測定結果を受信側通信装置(302)から送信側通信装置(301)に伝送するための信号をS/N情報作成部(310)にて作成し、作成した情報を変調部(312)にて変調し送信する。送信側通信装置(301)はこの受信信号を復号部(313)にて復調し、S/N情報等の伝搬路状況を取得する(315)。取得したS/N情報等から伝搬路状況を判断し(316)、伝搬路状況が良ければ大きな多値数の多値変調で変調を行い、伝搬路状況が良くなければ小さな多値数の多値変調での変調を行う(304)。この一連の制御は(317)に示すように系として閉じており、フィードバック系となっている。なお図3以降すべての図は一方の回線（例えば下り回線）における多値数制御を例に記載しているが、もう一方の回線（上り回線）でも同様に適用可能である。
【０００５】
さて、この適応変調方式は図3に示した通り、フィードバック系による多値数制御を伝搬路変動に追従させ高速に処理させるため、フィードバック情報(310)は十分な符号化が施されず、送信側通信装置(301)にて雑音等の影響でこの情報を誤って判断した場合、特性が劣化する問題があった。また、この適応変調方式はフィードバック系を用いて変調多値数を切り替えるため、フィードバックに要する時間よりも短い単位での多値数制御は困難である。具体的には図4に示すように、フィードバックに要する時間が(402)である場合、その制御周期（更新周期）よりも高速な伝搬路変動(401)が起きた場合、伝搬路の状況に追従できず、伝搬路の状況が悪い時に高い多値数で伝送したり、逆に伝搬路の状況がいい時に低い多値数で伝送したりして特性が劣化する問題があった。さらにOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)等のように複数キャリアを用いて同時に通信を行う通信方式の各キャリアに対して適応変調を適用した場合、フィードバック情報がキャリア数に比例して増大するため、送信側通信装置、受信側通信装置それぞれの処理量が膨大になる問題があった。
【０００６】
【非特許文献１】大槻信也 他、「変調多値数可変適応変調方式の伝送特性」、電子情報通信学会論文誌、1995年6月、B-II Vol.J78-B-II No.6 pp.435-444
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の適応変調方式はフィードバック系を構成しているため、制御情報が雑音などの影響によって誤ってしまった場合、伝搬路の状況に応じた正しい変調多値数で伝送されず、特性が劣化する問題があった。
【０００８】
また従来の適応変調方式はフィードバック系を構成しているため、フィードバックに要する時間（制御周期）よりも早い伝搬路変動には追従できない問題があった。
【０００９】
また従来の適応変調方式はフィードバック系を構成しているため、OFDMのように複数キャリアを用いて同時に通信を行う場合、キャリア毎にフィードバック情報が必要となるため、送信側装置、受信側装置の信号処理がキャリア数に比例して増大し、結果として装置規模が大きくなったり、あるいは装置の高速動作が必要となったり、あるいは装置の消費電力が増大するなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題を解決するために、送信側通信装置、受信側通信装置間でフィードバック系を構成せず、送信側通信装置、受信側通信装置がそれぞれ独立に伝搬路状況を判断して、多値数を決定する。
【００１１】
また上記問題を解決するために、送信側通信装置、受信側通信装置は常に同時刻において同一の変調多値数で変調及び復調動作させることはなく、伝搬路の状況や時刻に応じて異なる変調多値数の組み合わせの伝送を行う。
【００１２】
また上記問題を解決するために、送信側通信装置と受信側通信装置で異なる変調多値数で通信を行っていると推定される場合、受信側通信装置において復調不可能な多値変調の下位ビットの復調に対しては低い尤度を設定しこれを軟判定出力結果とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による受信側通信装置は多値変調の下位ビットに関する尤度情報を制御することにより、送信側で用いた変調多値数と復調多値数が異なる場合においても動作可能である。
また本発明による送信側通信装置と受信側通信装置がそれぞれ独立に変調多値数及び復調多値数を決定することにより、フィードバック系を構成する必要がなく、瞬時の伝搬路変動にも追従可能でありスループット向上が見込める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を用いた第一の実施形態について説明する。
【００１５】
ここでは例として図1を用いて最大変調多値数が64QAMの場合について説明を行うが、256QAM、1024QAM等他の最大多値数の多値変調にも容易に適用することが可能である。
【００１６】
送信側通信装置では、まず符号化部(101)において送信データの符号化を行う。符号化はターボ符号化や畳み込み符号化等の符号化(102)とデータ順序をランダムに入れ替えるインタリーブ(103)から構成される。次に伝搬路の状況に応じてインタリーブされたデータ系列を64QAMシンボルにマッピングしたり、QPSKシンボルにマッピングしたり16QAMシンボルにマッピングする(104)。変調方式を切り替える最小周期は、シンボル速度を一定とした場合、1シンボル時間となるが、複数シンボル時間を切替単位としても構わない。さて64QAMシンボルは1シンボルで6ビット分の情報をマッピング可能であるが、QPSKは1シンボルで2ビット分の情報しかマッピングできないため、伝送できる情報は少なくなる。
【００１７】
受信側通信装置では送信側通信装置で選択された変調多値数に関わらず、受信側通信装置における伝搬路状況に応じて復調する多値数を選択して復調を行う(105)。図1の例では、はじめのシンボルは64QAMで変調された信号を64QAMで復調しているが、2番目のシンボルでは64QAMで変調された信号をQPSKで復調しており、さらに3番目のシンボルではQPSKで変調された信号を16QAMで復調している。さらに復調後の軟判定結果を、復号化部(106)に入力し、デインタリーブ(107)及びビタビ復号やターボ復号等の復号化(108)を行い送信されたデータを取り出す。
【００１８】
ここで、送信側通信装置で用いた変調多値数ｍと受信側通信装置で用いた復調多値数ｎが異なる場合の復調方法について図5を用いて具体的に説明する。
【００１９】
図5は送信側通信装置において16QAMで変調された信号(501)を受信側通信装置においてQPSKで復調する時(506)の復調動作を示している。16QAMでは4ビットの情報を1シンボルにマッピングするため、16QAM変調信号(501)の同相成分(I-ch:In-phase Component)に注目すると、同相成分では2ビットの情報を送信し、その最上位ビット(MSB: Most Significant Bit)の確率分布は(502)に示すように、”0”は同相成分の値が正(同相成分の値>0)の信号点に配置され、”1”は同相成分の値が負(同相成分の値<0)の信号点に配置されている。このため、この信号を16QAM信号として復調する従来の場合は、復号化部に与える尤度としての軟判定出力は(503)に示すような尤度としていた。これをQPSK信号として復調する本発明の場合は、16QAM変調信号として送信しているにも関わらずこれをQPSK信号とみなすため、この同相成分において最上位1ビットのみの情報が復調可能であり、その確率密度が(507)に従うとみなして判定を行う。この場合も”0”は同相成分の値が正(同相成分の値>0)の信号点に配置され、”1”は同相成分の値が負(同相成分の値<0)の信号点に配置されていることに変わりはなく、復号化部に与える尤度としての軟判定出力は(508)に示すように同相成分の値=0を境界として、境界からの距離に比例した高い尤度となる。一方16QAM変調信号(501)の最下位ビット(LSB: Least Significant Bit)に注目すると、最下位ビットの確率分布は(504)に示すように、”0”は同相成分の16QAMの外側の信号点に配置されており、”1”は16QAMの内側の信号点に配置されている。このため、この信号を16QAM信号として復調する従来の場合は復号化部に与える尤度としての軟判定出力は(505)に示すような尤度としていた。これをQPSK信号として復調する本発明の場合は、同相成分にて取り出せるのは上位ビットの1ビット分の情報だけであることから、下位ビットの操作によって有効な尤度情報は取り出せない。しかしながら、復号化部に与えるビットの数をそろえる必要があるため、何かしらの尤度情報を出力する必要があるため、確からしさが低いという情報（すなわち尤度が低いという情報）を与える。(509)の例では、下位ビットに関しては”0”である確からしさも”1”である確からしさも等しく低いという意味で「尤度=0」を復調結果として復号器に入力する。
【００２０】
以上のように尤度を制御することにより、送信側通信装置で用いる変調多値数ｍと受信側通信装置で用いる復調多値数ｎが異なる場合の動作が可能になると、送信側通信装置と受信側通信装置が必ずしも同一の変調多値数となるように制御しなくても動作可能となる。このような通信方式を本発明では適応変復調方式と呼ぶことにする。なお、以上では、最下位ビットの１ビット分の情報が取り出せない場合を説明したが、下位の複数ビットが取り出せない場合においても同様の制御が可能である。例えば、伝播路状況が悪く、変調が64QAMで行われたにもかかわらず、QPSK信号として復調する場合は、下位の２ビットに関して「尤度＝0」を復調結果として復号器に入力する。
【００２１】
このときの、本発明によるシステム構成を図6に示す。
送信側通信装置(601)ではまず符号化部(603)にて符号化が行われ、次にQAM適応変調部(604)にて変調される。このとき変調多値数は、受信側通信装置からの信号(617)を復調し、S/N測定部(615)にてS/N等を測定することにより伝搬路の状況を推定し、送信側通信装置(601)にて変調多値数を判定される(616)。本実施形態では測定する値をS/Nと記述しているが、これ以外の値、例えば、BER(Bit Error Rate)、C/I、Eb/N0、受信電力などを測定して変調多値数の決定に用いても構わない。変調された信号は無線部(605)を介して無線周波数帯に変換され伝送される。受信側通信装置(602)では無線部(606)で受信した信号をベースバンド信号に変換し、QAM適応復調部(607)にて復調される。この時、受信した信号のS/N等の伝搬路状況を測定し(609)、復調する多値数を判定し(610)、先ほど述べた尤度制御を用いて復調を行う。復調結果は復号化部(608)に入力され、復号され元の情報が取り出される。
【００２２】
ここで注目すべき点は、送信側通信装置における変調多値数決定は(617)の信号をもとに決定され、受信側通信装置における復調多値数の判定は(618)の信号をもとに決定されるということである。すなわち、図3で述べた従来の適応変調方式における制御ループ(317)と異なり、本発明によるシステム構成ではフィードバック系を構成せず、送信側通信装置、受信側通信装置がそれぞれ独立に変調多値数、復調多値数を決定している。
【００２３】
フィードバック系を構成せずに変調多値数、復調多値数を決定可能であることから、瞬時の伝搬路変動に対しても追従可能である。
【００２４】
次に本発明を用いた第二の実施形態について説明する。第一の実施形態では送信側通信装置と受信側通信装置がそれぞれ独立に伝搬路状況に応じて変調多値数、復調多値数を決定するため、変調多値数ｍ＜復調多値数ｎとなる場合があった。この場合、復調する際、元々送信側通信装置から送られていない情報ビットに関する情報を受信側通信装置において受信信号から尤度制御により作り出すため、特性が劣化する可能性がある。したがって、本実施形態においては、通信開始前や通信中に伝搬路状況を測定して、通信開始時や通信中における変調多値数を送信側通信装置及び受信側通信装置間で同意を取り、図7に示すように送信側通信装置における変調多値数ｍをあらかじめ大きい値に設定する。変調多値数ｍの値は通信中に変わり得るが、受信側通信装置における復調多値数ｎは常に通信中の変調多値数ｍ以下とし、元々送られていない情報ビットに関する情報を作り出さないようにすることにより、受信側通信装置におけるスループット特性劣化を抑えることが可能である。
【００２５】
この第二の実施形態における変調多値数の制御フローを図１５に示す。図１５では、送信側通信装置よりパイロット信号などの基準信号を送信し、これを受信側通信装置で受信することにより、伝搬路の状況を測定する(1505)。この測定結果を送信側通信装置に送信し(1507)、送信側通信装置における最大変調多値数を決定する(1508)。受信側通信装置とこの情報を共有するためには、再度制御信号を用いて最大多値数を通知(1509)してもよいが、受信側通信装置内に、送信側通信装置で最大多値数を決定するアルゴリズムや方式を実装 (1512)しておいてもよい。こうすれば最大多値数を通知する必要はない。通信中は決定した多値数でデータ信号の送信を行っているが、先に述べたとおり伝搬路状況を測定し(1516)、受信側にて受信多値数を更新する(1517)。また通信中に受信側通信装置の復調多値数の切替えよりも遅い頻度（周期）で、伝搬路の状況に応じて送信側通信装置で用いる変調多値数を更新する(1522)。パイロット信号を用いた伝播路状況の測定及び多値数の決定・更新は、通信を始める際や、通信中に行うことができる。
【００２６】
次に本発明を用いた第三の実施形態について説明する。本実施形態においては、図7に示すように、通信開始前に伝搬路状況を測定して、通信開始時における変調多値数を送信側通信装置及び受信側通信装置間で同意を取り、送信側通信装置における変調多値数ｍは、通信開始前に伝搬路状況により判定した多値数よりも高い値に設定しておく。これは伝搬路状況により判断した時点よりも、伝搬路状況がよい確率が存在するため、スループット向上の為にあらかじめ大きい多値数で送信しておく。さらに、設定した多値数ｍを通信中は固定して変更しない。この場合のシステム構成を図8に示す。この場合、送信側通信装置はQAM変調を用いた従来のあるいは既存の通信装置でよく、受信側通信装置のみ変更するだけでよい。この時は復調のみが適応的に復調多値数を制御するため、制御の流れは(803)のみとなる。なお本実施形態における通信方式を適応復調方式と呼ぶことにする。この第三の実施形態における変調多値数の制御フローは図１５の中で、(1522)で囲まれた一連の処理、すなわち通信中において伝搬路の状況に応じて送信側通信装置で用いる変調多値数を更新する処理(1522)が存在しない場合に相当する。
【００２７】
ここで本実施形態を用いることによる有効性をシミュレーションにより評価した。まず図9のように送信側通信装置における変調は64QAMで固定とし(901)、受信側通信装置における復調は16QAMで固定とした場合(902)の誤り率特性をシミュレーションにより評価した。結果を図10に示す。図10はAWGN(Additive White Gaussian Noise)環境下において、符号化率R=1/15のターボ符号による符号化と多値変調を組み合わせた時の特性を示しており、復調多値数を変調多値数よりも小さい16QAMとして復調した本発明による復調方式の誤り率特性は劣化せず、この例ではかえって特性が改善している。特性が改善される理由は、64QAMの最下位ビットの情報は最も雑音に弱いため、今回の評価に用いた尤度計算では、雑音による誤った尤度情報を与えて復号するよりも、尤度=0として最下位ビットに関する情報を全く与えない方が雑音による影響が軽減されるためであると考えられる。
【００２８】
次に同じくAWGN環境下における他の符号化率のターボ符号と本発明による復調方式の特性を周波数利用効率の観点から評価した。評価結果を図11に示す。図11はビット誤り率=10-4となるEb/N0値としてプロットしており、図10の評価と同様、送信側の変調方式は64QAMで固定とし、復調多値数を変調多値数よりも小さい16QAMとして復調している。図11より符号化率R<1/5の領域では、64QAM送信された信号を本発明による16QAMで復調しても符号化による冗長性により復号の過程で救済されるため、64QAMで復調する従来の方式よりも特性が改善されるが、符号化率R>1/5の領域では、欠落した本来送られている送信ビットに関する情報を復号の過程で救済できないため、特性が劣化していることがわかる。このことから、送信側を64QAMで固定し、受信側は符号化率R<1/5となる領域では16QAMで復調し、R>1/5となる領域では64QAMで復調するとよいことがわかる。
【００２９】
さらに、フェージング環境下におけるスループット特性を評価した。ここで送信側通信装置における変調は64QAMで固定とし、受信側通信装置における復調は、本発明による実施形態に従い、伝搬路の状況に応じてQPSK、16QAM、64QAMを切り替える。シミュレーション評価結果を図12に示す。図12より受信側通信装置において伝搬路の状況に応じて復調多値数を制御することにより低Eb/N0の領域でのスループットが向上しており本方式が有効であることがわかる。
【００３０】
次に本発明を用いた第四の実施形態について説明する。本実施形態では送信側通信装置における変調多値数決定は図6の(617)の信号（測定の対象となる信号、制御信号など）の流れで決定され、受信側通信装置における復調多値数の判定は(618)の信号の流れで決定される点が特徴である。すなわち、図3で述べた従来の適応変調方式における制御ループ(317)と異なり、本発明によるシステム構成ではフィードバック系を構成せず、送信側通信装置、受信側通信装置がそれぞれ独立に変調多値数、復調多値数を決定している。フィードバック系を構成せずに変調多値数、復調多値数を決定可能であることから、瞬時の伝搬路変動に対しても追従可能である。またフィードバック情報を必要としないことから、OFDMのように複数キャリアを用いて同時に通信を行う通信方式における各キャリアに本発明を適用した場合も、処理が簡単になるなどの利点がある。
【００３１】
次に本発明を用いた第五の実施形態について説明する。本実施形態は図5に示すように送信側通信装置で用いた変調多値数ｍと受信側通信装置で用いた復調多値数ｎが小さい場合の復調方法に関する。
【００３２】
第一の実施形態にて説明した通り、図5は送信側通信装置において16QAMで変調された信号(501)を受信側通信装置においてQPSKで復調する時(506)の復調動作を示しており、復調多値数ｎが変調多値数ｍよりも小さい場合、多値変調の下位ビットに対する有効な尤度情報は取り出せない。しかしながら、復号化部に与えるビットの数をそろえる必要があるため、何かしらの尤度情報を出力する必要があるため、確からしさが低いという情報（すなわち尤度が低いという情報）を与える点が特徴である。
【００３３】
次に本発明を用いた第六の実施形態について説明する。本実施形態では第五の実施形態における多値変調の下位ビットに関する尤度情報は、図5の(509)の例に示すように、”0”である確からしさも”1”である確からしさも等しく低いという意味で「尤度=0」を復調結果として復号器に入力している点が特徴である。
【００３４】
次に本発明を用いた第七の実施形態について説明する。本実施形態では第五の実施形態における多値変調の下位ビットに関する尤度情報は、図5の(509)の例では、”0”である確からしさも”1”である確からしさも等しく低いという意味で「尤度=0」を復調結果として復号器に入力しているが、尤度=0と限定せず、復調信号のS/N等の伝搬路状況に比例した値で重み付けした値、あるいは伝搬路状況に応じてあらかじめ用意しておいた複数の値のいずれかを与える点が特徴である。これは、伝搬路状況が悪い時には、伝搬路変動や雑音の影響により正しく受信できなくなる可能性が高くなるため、そのような伝搬路状況で受信した信号の確からしさを低く設定した方がよく、逆に伝搬路状況がよい時には、伝搬路変動や雑音の影響が少なく正しく受信できる可能性が高くなるため、そのような伝搬路状況で受信した信号の確からしさを高く設定した方がよいためである。
【００３５】
次に本発明を用いた第八の実施形態について説明する。本実施形態では第五の実施形態における多値変調の下位ビットに関する尤度情報は、図5の(509)の例では、”0”である確からしさも”1”である確からしさも等しく低いという意味で「尤度=0」を復調結果として復号器に入力しているが、尤度=0と限定せず、復調時に選択した多値数に反比例した値で重み付けした値、あるいは復調時に選択した多値数に応じてあらかじめ用意しておいた複数の値のいずれかを与える点が特徴である。これは、多値数が高い時には、伝搬路変動や雑音の影響により下位ビットになるほど正しく受信できなくなる可能性が高くなるため、下位ビットの確からしさを低く設定した方がよく、逆に多値数が低い時には、最下位ビットまで正しく受信できる可能性が高くなるため、下位ビットの確からしさを高く設定した方がよいためである。
【００３６】
次に本発明を用いた第九の実施形態について説明する。本実施形態では受信側通信装置におけるQAM復調部(1301)は送信側通信装置で用いた変調多値数、もしくは伝搬路の状況に関わらずあらかじめ設定しておいた最大多値数で復調を行い、この後、伝搬路状況に応じて復調多値数を決定した後(610)、尤度制御部(1302)にて多値変調の下位ビットに関する情報を第五の実施形態から第八の実施形態にて説明した尤度制御方法に従って、軟判定出力結果を置き換える。これは第一の実施形態及び第四の実施形態で説明した本発明を実現する別のシステム構成である。この構成ではQAM復調部(1301)は伝搬路状況に関わらず復調が可能なため、QAM復調部を簡易に構成することが可能である。
【００３７】
次に本発明を用いた第十の実施形態について説明する。本実施形態では受信側通信装置におけるQAM復調を容易にするためにあらかじめ送信側通信装置における信号電力を変えて送信する。具体的には図14に示すように通常は送信電力が一定となるように送信するため、例えば平均電力=1の場合、QPSKの信号点は±1/sqrt(2)となるが、16QAMの信号点配置は±1/sqrt(10)及び±3/sqrt(10)となるため、送信側通信装置にて変調多値数を切り替えると信号点間隔が異なるため、受信側通信装置において正しいシンボル判定の為の境界値（閾値）の設定が困難になる。ここで数式sqrt(x)とは2乗するとxとなる数である。そこで本実施形態では受信側通信装置におけるシンボル判定の境界値（閾値）が固定となるように送信側通信装置は多値数を大きくした場合、多値数に応じて電力を大きく送信する。図14に示すように、QPSKと16QAMの信号点配置の関係は、同相成分>0かつ直交成分>0である16QAMの4シンボルの真ん中に、同相成分>0かつ直交成分>0であるQPSKシンボルが配置される。この時QPSKの信号電力を1とすると、QPSKの信号点配置は先ほどと同じ±1/sqrt(2)となるが、16QAMの信号点配置は±1/(2×sqrt(2))及び±3/(2×sqrt(2))となる。本実施形態を用いることにより、受信側通信装置は送信時に選択された多値数に関わらず、受信した信号から容易に多値変調ビットを復調することが可能となる。
【００３８】
送信電力は、例えば、図６の送信電力制御部619により、変調多値数判定部からの入力に応じて制御される。変調多値数判定部616は、変調多値数の判定を行うたび、または、変調多値数が更新された場合などに、変調多値数情報を送信電力制御部619に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による適応変復調方式の概念。
【図２】従来の適応変調方式の概念。
【図３】従来の適応変調方式のシステム構成。
【図４】従来の適応変調方式の問題点。
【図５】本発明による尤度算出方法。
【図６】本発明による適応変復調方式のシステム構成。
【図７】本発明による適応復調方式の概念。
【図８】本発明による適応復調方式のシステム構成。
【図９】本発明による復調方式を16QAMに固定した適応復調方式。
【図１０】本発明による誤り率特性。
【図１１】本発明による周波数利用効率特性。
【図１２】本発明によるスループット特性。
【図１３】本発明による適応復調方式のシステム構成。
【図１４】本発明による送信側通信装置における信号点配置。
【図１５】本発明による適応復調方式の制御フロー。
【符号の説明】
【００４０】
101…符号化部、102…符号化処理、103…インタリーブ処理、104…QAMシンボルへのマッピング（送信側）、105…QAMシンボルへのマッピング（受信側）、106…復号化部、
107…デインタリーブ処理、108…復号化処理
201…信号レベル変動、202…QPSK伝送、203…16QAM伝送、204…64QAM伝送、205…閾値
301…送信側通信装置、302…受信側通信装置、303…符号化部、304…QAM適応変調部、305…無線部、306…無線部、307…QAM復調部、308…復号化部、309…S/N測定部、310…S/N情報作成部、311…符号化部、312…変調部、313…復調部、314…復号化部、315…S/N情報取得部、316…変調多値数判定部、317…変調多値数の制御ループ
401…信号レベル変動、402…変調多値数制御周期
501…16QAM信号の信号点配置、502…16QAM信号(MSB)の確率密度分布、503…16QAM信号(MSB)の尤度、504…16QAM信号(LSB)の確率密度分布、505…16QAM信号(LSB)の尤度、506…本発明によるQPSK信号の信号点配置、507…本発明によるQPSK信号の確率密度、508…本発明によるQPSK信号の尤度、509…本発明による16QAM下位ビットに対する尤度情報
601…送信側通信装置、602…受信側通信装置、603…符号化部、604…QAM適応変調部、605…無線部、606…無線部、607…QAM適応復調部、608…復号化部、609…S/N測定部、610…復調多値数判定部、611…符号化部、612…変調部、613…復調部、614…復号化部、615…S/N測定部、616…変調多値数判定部、617…変調多値数判定の制御の流れ、618…復調多値数判定の制御の流れ、619…送信電力制御部
701…適応復調方式のQAMシンボルへのマッピング（送信側）、702…適応復調方式のQAMシンボルへのマッピング（受信側）
801…適応復調方式の送信側通信装置、802…適応復調方式の受信側通信装置、803…復調多値数判定の制御の流れ
901…64QAMシンボルへのマッピング（送信側）、902…16QAMシンボルへのマッピング（受信側）
1301…QAM復調部、1302…尤度制御部、1303…復調多値数制御の流れ
1401…電力一定時のQPSK信号点配置、1402…電力一定時の16QAM信号点配置、1403…本発明によるQPSK信号点配置、1404…本発明による16QAM信号点配置
1501…送信側通信装置、1502…受信側通信装置、1503…基準信号、1504…基準信号受信、1505…伝搬路状況測定、1506…測定結果送信、1507…伝搬路測定結果、1508…最大多値数決定、1509…最大多値数通知、1510…最大多値数決定、1511…送信多値数決定、1512…受信多値数決定、1513…通信中、1514…データ信号、1515…信号受信、1516…伝搬路状況測定、1517…受信多値数更新、1518…最大多値数更新、1519…最大多値数更新、1520…送信多値数更新、1521…受信多値数更新、1522…送信多値数更新処理。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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