(57)【要約】    【課題】      回線品質の推定精度が低いため、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、スループットを向上させること。    【解決手段】  ＭＣＳ（ＳＩＲ）取得部２０１は、ＳＩＲ値に応じたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ＳＩＲ））をＭＣＳテーブル２０２から取得し、大小比較部２０４がＭＣＳ（ｐ）記憶部２０３に記憶された前回の制御時に用いられたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ｐ））との大小比較を行って、ＭＣＳ決定部２０５が比較結果に基づいて、ＭＣＳ（ｐ）に対して所定のレベル差となるＭＣＳレベルを決定する。ＭＣＳ決定部２０５は、決定したＭＣＳレベルに対応する変調方式及び符号化率をＭＣＳテーブル２０２から取得し、レートマッチング部１０３と変調部１０５を制御する。  【選択図】      図２
2005142923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変更可能な符号化率で送信データを符号化する符号化手段と、
複数の変調方式のうちいずれかの変調方式で変調する変調手段と、
所定の変動幅が予め定められ、回線品質に応じたＭＣＳレベルを暫定的に求め、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時に用いたＭＣＳレベルとを比較し、そのレベル差が前記変動幅内にある場合、暫定的に求めたＭＣＳレベルに決定する一方、前記レベル差が前記変動幅を越える場合に、前回制御時に用いたＭＣＳレベルに対するレベル差を前記変動幅に制限したＭＣＳレベルを決定し、決定したＭＣＳレベルとなるように前記符号化手段及び前記変調手段を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
ドップラー周波数を検出する検出手段と、
検出されたドップラー周波数に応じて、前回制御時に用いられたＭＣＳレベルに対する変動幅を決定する決定手段と、
を具備し、
前記制御手段は、決定された変動幅でＭＣＳレベルを決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記決定手段は、ドップラー周波数が高い場合には変動幅を大きくし、ドップラー周波数が小さい場合には変動幅を小さくすることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
所定の変動幅が予め定められ、回線品質に応じたＭＣＳレベルを暫定的に求め、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時に用いたＭＣＳレベルとを比較し、そのレベル差が前記変動幅内にある場合、暫定的に求めたＭＣＳレベルに決定する一方、前記レベル差が前記変動幅を越える場合に、前回制御時に用いたＭＣＳレベルに対するレベル差を前記変動幅に制限したＭＣＳレベルを決定することを特徴とするＭＣＳ決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Channel Coding）制御を行う無線通信装置及びＭＣＳ決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているように、伝搬路状態に応じて適応的に変調方式を決定し、決定した変調方式を用いて通信を行うことが広く知られている。
【０００３】
また、無線通信の分野では、高速大容量な下りチャネルを複数の通信端末装置が共有し、基地局装置から通信端末装置にパケットを伝送する下り高速パケット伝送方式が開発されている。非特許文献１には、この下り高速パケット伝送方式であるＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）における適応変復調・誤り訂正符号化とハイブリッドＡＲＱのスループット特性について記載されている。
【０００４】
ＨＳＤＰＡでは情報伝送速度を向上させるために、伝搬路の状態に応じて変調方式及び誤り訂正符号の符号化率を適応的に制御するＡＭＣ技術や、誤り訂正符号化と組み合わせて効率的な再送を行うハイブリッドＡＲＱ（Automatic Repeat Request）技術、さらには、伝搬路の状態に応じてデータを送信するユーザを高速に切り替えるスケジューリング技術の適用が検討されている。
【０００５】
ＡＭＣは、伝搬環境が良好なほど、高速な変調方式と符号化率の高い誤り訂正符号とを適用することにより伝送レートを向上させる。具体的には、通信端末装置が下り回線の伝搬路状態をフレーム毎に推定し、推定結果を基地局装置に通知することで、基地局装置はその推定結果に基づいて最適な変調方式と符号化率を決定し、パケット伝送を行う。なお、変調方式と符号化率の組み合わせをＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）といい、ＭＣＳにはレベルが付けられている。すなわち、低い多値数の変調方式と低い符号化率の組み合わせはＭＣＳレベルが低く、高い多値数の変調方式と高い符号化率の組み合わせはＭＣＳレベルが高い。ＭＣＳに用いられる変調方式は、例えば、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの４種類とし、符号化率は、例えば、レートマッチングを用いて１／３〜１の間とする。
【０００６】
ＡＭＣは、ＭＣＳレベルの決定及びその決定方法、さらに、回線品質の推定精度によって、スループット特性が影響を受ける。
【特許文献１】特開平７−２５０１１６号公報
【非特許文献１】T. Asai, K. Higuchi, and M. Sawahashi“Experimental Evaluations on Throughput Performance of Adaptive Modulation and Channel Coding and Hybrid ARQ in HSDPA,”TECHNICAL REPORT OF IEICE RCS2002-178(2002-10).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、通信端末装置での回線品質の推定精度が低い場合、実際の回線品質を反映していないため、最適なＭＣＳの選択が行えなくなり、スループットを向上させることができない。特に、回線品質の推定精度が低いため、回線品質推定値の分散が大きい場合、選択されるＭＣＳレベルが大きく変動することになり、基地局装置が通信端末装置での回線品質の推定結果を受信してからＭＣＳを決定していては、制御遅延が生じてしまい、実際の回線品質を反映することができないので、回線品質に応じた最適なＭＣＳを選択することができず、スループットを向上させることができない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、回線品質の推定精度が低いため、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、スループットを向上させる無線通信装置及びＭＣＳ決定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の無線通信装置は、変更可能な符号化率で送信データを符号化する符号化手段と、複数の変調方式のうちいずれかの変調方式で変調する変調手段と、所定の変動幅が予め定められ、回線品質に応じたＭＣＳレベルを暫定的に求め、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時に用いたＭＣＳレベルとを比較し、そのレベル差が前記変動幅内にある場合、暫定的に求めたＭＣＳレベルに決定する一方、前記レベル差が前記変動幅を越える場合に、前回制御時に用いたＭＣＳレベルに対するレベル差を前記変動幅に制限したＭＣＳレベルを決定し、決定したＭＣＳレベルとなるように前記符号化手段及び前記変調手段を制御する制御手段と、を具備する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時に用いたＭＣＳレベルとのレベル差が所定の変動幅内であれば、暫定的に求めたＭＣＳレベルに決定し、前記レベル差が所定の変動幅を越えれば、前回制御時に用いたＭＣＳレベルに対するレベル差を所定の変動幅に制限したＭＣＳレベルを決定することにより、ＭＣＳレベルの変動を緩やかにすることができるので、回線品質の推定精度が低いため、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、実際の回線品質に応じたＭＣＳを用いることになるので、スループットを向上させることができる。また、ＭＣＳレベルを迅速に決定することができるので、制御遅延を減少させることができる。
【００１１】
本発明の無線通信装置は、上記構成において、ドップラー周波数を検出する検出手段と、検出されたドップラー周波数に応じて、前回制御時に用いられたＭＣＳレベルに対する変動幅を決定する決定手段と、を具備し、前記制御手段は、決定された変動幅でＭＣＳレベルを決定する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、ドップラー周波数に応じた変動幅でＭＣＳレベルを決定することにより、フェージングの影響で回線品質の変動が大きい場合でも、回線品質の変動に追従することができるので、スループットを向上させることができる。
【００１３】
本発明の無線通信装置は、上記構成において、前記決定手段が、ドップラー周波数が高い場合には変動幅を大きくし、ドップラー周波数が小さい場合には変動幅を小さくする構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、ドップラー周波数が高い場合にはフェージングが速いので、回線品質の変動が大きいため、ＭＣＳレベルの変動幅を大きくすることにより、回線品質の変動に追従することができ、ドップラー周波数が低い場合にはフェージングが遅いので、回線品質の変動が小さいため、ＭＣＳレベルの変動幅を小さくすることにより、回線品質の推定精度が低い場合でも、スループットを向上させることができる。
【００１５】
本発明のＭＣＳ決定方法は、所定の変動幅が予め定められ、回線品質に応じたＭＣＳレベルを暫定的に求め、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時に用いたＭＣＳレベルとを比較し、そのレベル差が前記変動幅内にある場合、暫定的に求めたＭＣＳレベルに決定する一方、前記レベル差が前記変動幅を越える場合に、前回制御時に用いたＭＣＳレベルに対するレベル差を前記変動幅に制限したＭＣＳレベルを決定するようにした。
【００１６】
この方法によれば、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時に用いたＭＣＳレベルとのレベル差が所定の変動幅内であれば、暫定的に求めたＭＣＳレベルに決定し、前記レベル差が所定の変動幅を越えれば、前回制御時に用いたＭＣＳレベルに対するレベル差を所定の変動幅に制限したＭＣＳレベルを決定することにより、ＭＣＳレベルの変動を緩やかにすることができるので、回線品質の推定精度が低いため、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、実際の回線品質に応じたＭＣＳを用いることになるので、スループットを向上させることができる。また、ＭＣＳレベルを迅速に決定することができるので、制御遅延を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、暫定的に求めたＭＣＳレベルと前回制御時のＭＣＳレベルとのレベル差が所定の変動幅内にあれば、暫定的に求めたＭＣＳレベルを今回制御時のＭＣＳレベルに決定し、前記レベル差が所定の変動幅を越えれば、前回制御時のＭＣＳレベルに対するレベル差を所定の変動幅に制限したＭＣＳレベルを今回制御時のＭＣＳレベルに決定することにより、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。この図において、ターボ符号化器１０１は、送信データをターボ符号化し、符号化後の信号をレートマッチング部１０３に出力する。
【００２０】
ＭＣＳ制御部１０２は、回線品質推定値であるＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）値に基づいてＭＣＳの決定を行い、レートマッチング部１０３と変調部１０５を制御する。ＭＣＳ制御部１０２の詳細については後述する。
【００２１】
レートマッチング部１０３は、ＭＣＳ制御部１０２で決定されたＭＣＳとなるように、ターボ符号化器１０１から出力された信号にレートマッチ処理を行い、レートマッチ後の信号をインタリーバ１０４に出力する。インタリーバ１０４は、レートマッチング部１０３から出力された信号を所定のパターンに従って配列を並べ替え（インタリーブ）、インタリーブ後の信号を変調部１０５に出力する。なお、ターボ符号化器１０１及びレートマッチング部１０３は、符号化手段として機能する。
【００２２】
変調部１０５は、ＭＣＳ制御部１０２の制御に従って、インタリーバ１０４から出力された信号をＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれかで変調し、変調後の信号を送信処理部１０６に出力する。送信処理部１０６は、変調部１０５から出力された信号に所定の送信処理を行い、アンテナ１０７を介して通信相手に送信する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１におけるＭＣＳ制御部１０２の内部構成を示すブロック図である。この図において、ＭＣＳ（ＳＩＲ）取得部２０１は、通信相手から通知されたＳＩＲ値に対応するＭＣＳレベルをＭＣＳテーブル２０２から取得する。このＭＣＳレベルを暫定的なＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ＳＩＲ））とし、ＭＣＳ（ＳＩＲ）を大小比較部２０４に出力する。
【００２４】
ＭＣＳテーブル２０２は、変調方式及び符号化率が組み合わされたテーブルを保持している。テーブルの具体例を図３に示す。図３は、本実施の形態１におけるＭＣＳテーブルを示す図である。この図が示すように、変調方式と符号化率、さらにＭＣＳレベルが対応付けられている。具体的には、ＭＣＳレベル＝（変調方式、符号化率）で表すと、ＭＣＳレベル１＝（ＱＰＳＫ、１／２）、ＭＣＳレベル２＝（８ＰＳＫ、１／２）、ＭＣＳレベル３＝（１６ＱＡＭ、１／２）、ＭＣＳレベル４＝（６４ＱＡＭ、１／２）が対応付けられている。参考までに、各ＭＣＳレベルにおける１シンボル当たりのビット数は、ＭＣＳレベル１〜４でそれぞれ、「１」、「１．５」、「２」、「３」となる。
【００２５】
ＭＣＳ（ｐ）記憶部２０３は、前回制御時に用いられたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ｐ））を記憶し、大小比較部２０４に出力する。
【００２６】
大小比較部２０４は、ＭＣＳ（ＳＩＲ）取得部２０１から出力されたＭＣＳ（ＳＩＲ）と、ＭＣＳ（ｐ）記憶部２０３から出力されたＭＣＳ（ｐ）との大小比較を行い、比較結果をＭＣＳ決定部２０５に出力する。
【００２７】
ＭＣＳ決定部２０５は、大小比較部２０４から出力された比較結果に基づいて、ＭＣＳ（ｐ）に対して予め定められた変動幅に収まるＭＣＳレベルを決定し、決定したＭＣＳレベルに相当する変調方式及び符号化率をＭＣＳテーブル２０２から検索し、レートマッチング部１０３と変調部１０５を制御する。なお、ＭＣＳ決定部２０５は、決定したＭＣＳレベルをＭＣＳ（ｐ）記憶部２０３に出力し、ＭＣＳ（ｐ）記憶部２０３は記憶していたＭＣＳ（ｐ）を新たに決定されたＭＣＳレベルに更新する。
【００２８】
次に、ＭＣＳ制御部１０２のＭＣＳ決定方法について説明する。図４は、ＭＣＳ決定手順を示すフロー図である。この図において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）４０１では、ＭＣＳ（ＳＩＲ）取得部２０１が通信相手により求められたＳＩＲ値を取得し、ＳＴ４０２では、取得したＳＩＲ値と所定の閾値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３）との閾値判定が行われ、ＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ＳＩＲ））が求められる。具体的には、ＭＣＳ（ＳＩＲ）取得部２０１が取得したＳＩＲ値が閾値Ｓ１以下のとき、ＭＣＳ（ＳＩＲ）＝１とし、ＳＩＲ値が閾値Ｓ１より大きく、かつ、閾値Ｓ２以下のとき、ＭＣＳ（ＳＩＲ）＝２とする。また、ＳＩＲ値が閾値Ｓ２より大きく、かつ、閾値Ｓ３以下のとき、ＭＣＳ（ＳＩＲ）＝３とし、ＳＩＲ値が閾値Ｓ３より大きいとき、ＭＣＳ（ＳＩＲ）＝４とする。
【００２９】
ＳＴ４０３では、大小比較部２０４において、ＳＴ４０２で求められたＭＣＳ（ＳＩＲ）が前回のＭＣＳ制御時に用いられたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ｐ））を越えるか否かが判定され、越える場合にはＳＴ４０４に移行し、ＳＴ４０４において、ＭＣＳ決定部２０５は今回のＭＣＳ制御に用いるＭＣＳレベルをＭＣＳ（ｐ）より１つ上げ、ＭＣＳ決定手順を終了する。ＭＣＳ（ＳＩＲ）がＭＣＳ（ｐ）を越えない場合にはＳＴ４０５に移行する。
【００３０】
ＳＴ４０５では、大小比較部２０４において、ＭＣＳ（ＳＩＲ）がＭＣＳ（ｐ）と等しいか否かが判定され、等しい場合にはＳＴ４０６に移行し、ＳＴ４０６において、ＭＣＳ決定部２０５は今回のＭＣＳ制御に用いるＭＣＳレベルをＭＣＳ（ｐ）と同じにし、ＭＣＳ決定手順を終了する。ＭＣＳ（ＳＩＲ）がＭＣＳ（ｐ）と等しくない場合、すなわち、ＭＣＳ（ＳＩＲ）がＭＣＳ（ｐ）より小さい場合、ＳＴ４０７に移行し、ＳＴ４０７において、ＭＣＳ決定部２０５は今回のＭＣＳ制御に用いるＭＣＳレベルをＭＣＳ（ｐ）より１つ下げ、ＭＣＳ決定手順を終了する。
【００３１】
このように、ＭＣＳを決定する際に、通信相手から通知されたＳＩＲ値に基づいて暫定的に求められたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ＳＩＲ））と前回用いられたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ｐ））との変動幅（レベル差）が±１以内に収まるように決定することにより、ＭＣＳレベルの変動を緩やかにすることができるため、回線品質の推定精度が低く、ＳＩＲ値の分散が大きい場合でも、実際の回線品質の変動は小さいことが多いので、実際の回線品質に応じたＭＣＳを決定することになり、スループットを向上させることができる。
【００３２】
上述したＭＣＳ決定方法によるシミュレーション結果を図５に示す。図５において、横軸はＭＣＳレベルを示し、縦軸は各ＭＣＳレベルが決定された回数を示している。また、白抜きのグラフは理想ＳＩＲ値でＭＣＳ決定を行った場合を示し、網掛けのグラフはＭＣＳ（ＳＩＲ）のみでＭＣＳ決定を行った場合（従来方法）を示し、さらに、黒塗りのグラフは変動幅に制約を設けた場合、すなわち、今回用いられるＭＣＳレベルと前回用いられたＭＣＳレベルとの差を制御する場合を示している。
【００３３】
ここで、例えば、ＭＣＳレベル２について見てみると、理想ＳＩＲ値で決定された回数がおよそ３００回であり、従来方法で決定された回数がおよそ２００回となり、その差１００回が誤判定されたものである。これに対し、変動幅に制約を設けた場合に決定された回数はおよそ２５０回であり、誤判定の回数を５０回に低減している。他のＭＣＳレベルについても同様であり、変動幅に制約を設けることにより、誤判定の回数を半減させることができる。
【００３４】
このように、本実施の形態によれば、回線品質の推定精度が低く、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、実際の回線品質の変動は小さいものと想定し、ＭＣＳレベルの変動幅を所定数以内に収めることにより、回線品質を考慮しつつもその影響を全て反映させず、また、回線品質の変動を緩やかにすることができるため、実際の回線品質に応じたＭＣＳを決定することになり、スループットを向上させることができる。また、ＭＣＳレベルを迅速に決定することができるので、制御遅延を減少させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、ＭＣＳレベルを４段階とし、ＭＣＳレベルの変動幅を±１に制約した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、任意に設定することができる。
【００３６】
また、ＭＣＳレベルの変動幅を±２，±３，…，などに制約する場合、ＭＣＳ（ＳＩＲ）とＭＣＳ（ｐ）とのレベル差が制約した値以内に収まる場合、ＭＣＳ（ＳＩＲ）を今回用いるＭＣＳレベルに決定する。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態１では、回線品質の変動が小さいものと想定し、ＭＣＳ（ＳＩＲ）とＭＣＳ（ｐ）とのレベル差を所定の変動幅内に制限する場合について説明したが、本実施の形態では、フェージングの影響により回線品質の変動が大きい場合について説明する。
【００３８】
図６は、本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図である。ただし、図６が図１と共通する部分は、図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００３９】
ｆｄ検出部６０１は、ドップラー周波数（ｆｄ）を検出し、検出したｆｄを変動幅決定部６０２に通知する。
【００４０】
変動幅決定部６０２は、ｆｄ検出部６０１から通知されたｆｄに基づいて、ＭＣＳの変動幅を決定し、決定した変動幅をＭＣＳ制御部６０３に通知する。具体的には、ｆｄが小さい場合には変動幅を小さくし、ｆｄが大きい場合には変動幅を大きくする。これは、ｆｄが小さい場合はフェージングが遅いことを表しており、回線品質の変動は緩やかであり、ｆｄが大きい場合はフェージングが速いことを表しており、回線品質の変動は急峻であることによる。
【００４１】
ＭＣＳ制御部６０３は、ＳＩＲ値から暫定的に求められたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ＳＩＲ））と前回の制御時に用いられたＭＣＳレベル（ＭＣＳ（ｐ））との大小比較を行い、比較結果に基づいて、ＭＣＳ（ｐ）に対して変動幅決定部６０２から通知された変動幅で増加又は減少させることによりＭＣＳを決定する。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、ドップラー周波数に応じたＭＣＳの変動幅を決定し、この変動幅で前回の制御時に用いられたＭＣＳレベルより増加又は減少させることにより、フェージングの影響で回線品質の変動が大きい場合でも、回線品質の変動に追従することができるので、スループットを向上させることができる。
【００４３】
なお、上述した各実施の形態では、回線品質としてＳＩＲ値を用いて説明したが、本発明はこれに限らず、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、ＣＱＩ（Channel Quality of Indicator）など、回線品質を表す指標であれば何でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本願発明にかかる無線通信装置及びＭＣＳ制御方法は、前回制御時のＭＣＳレベルと今回制御時のＭＣＳレベルとの差が所定の変動幅内に収まるようにＭＣＳを決定することにより、回線品質推定値の分散が大きい場合でも、スループットを向上させるという効果を有し、ＡＭＣ制御を行う無線通信装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＭＣＳ制御部の内部構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＭＣＳテーブルを示す図
【図４】ＭＣＳ決定手順を示すフロー図
【図５】ＭＣＳ決定方法によるシミュレーション結果
【図６】本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４６】
１０１  ターボ符号化器
１０２、６０３  ＭＣＳ制御部
１０３  レートマッチング部
１０４  インタリーバ
１０５  変調部
１０６  送信処理部
２０１  ＭＣＳ（ＳＩＲ）取得部
２０２  ＭＣＳテーブル
２０３  ＭＣＳ（ｐ）記憶部
２０４  大小比較部
２０５  ＭＣＳ決定部
６０１  ｆｄ検出部
６０２  変動幅決定部
【図１】
2005142923.tif 000003
【図２】
2005142923.tif 000004
【図３】
2005142923.tif 000005
【図４】
2005142923.tif 000006
【図５】
2005142923.tif 000007
【図６】
2005142923.tif 000008