(57)【要約】可変的な伝送方式を使用する通信システムで最適の変調方式及び符号率を決定するための装置及び方法を開示する。通信システムの送信装置は符号化器、複数の変調器及び選択器を含む。前記符号化器はエンコーダパケットを入力して符号化する。前記複数の変調器は前記符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調するために相異なる変調次数を有する。前記選択器は前記複数の変調器のうち、一つを選択するためのものであり、前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｄｅ Ｒａｔｅ）を計算し、前記複数の変調器のうち、一つを選択するために前記ＭＰＲを所定の臨界値と比較する。
2004522377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダパケット（ＥＰ）を入力して符号化する符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調するために相異なる変調次数を有する複数の変調器のうち、一つを選択する方法において、
前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｄｅ Ｒａｔｅ）を計算する過程と、
前記複数の変調器のうち、一つを選択するために前記ＭＰＲを臨界値と比較する過程とを含むことを特徴とする変調方式決定方法。
【請求項２】
前記ペイロード変調シンボルの数は、前記エンコーダパケットの伝送時間区間、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数（ＮＡＷＣ：Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｗａｌｓｈ Ｃｏｄｅｓ）及び所定の伝送率により決定されることを特徴とする請求項１に記載の変調方式決定方法。
【請求項３】
前記ペイロード変調シンボルの数は、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数が最大である場合、前記エンコーダパケットの伝送時間区間と前記所定の伝送率との積により決定されることを特徴とする請求項２に記載の変調方式決定方法。
【請求項４】
前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に高い変調次数を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の変調方式決定方法。
【請求項５】
前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に低い変調次数を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の変調方式決定方法。
【請求項６】
前記臨界値はＱＰＳＫ変調器と１６−ＱＡＭ変調器のうち、一つを選択するための値であることを特徴とする請求項１に記載の変調方式決定方法。
【請求項７】
前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記１６−ＱＡＭ変調器を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の変調方式決定方法。
【請求項８】
前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記ＱＰＳＫ変調器を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の変調方式決定方法。
【請求項９】
通信システムの変調方式決定装置において、
エンコーダパケット（ＥＰ）を入力して符号化する符号化器と、
前記符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調するために相異なる変調次数を有する複数の変調器と、
前記複数の変調器のうち、一つを選択するための選択器とを備え、
前記選択器は、前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲを計算し、前記複数の変調器のうち、一つを選択するために前記ＭＰＲを所定の臨界値と比較することを特徴とする変調方式決定装置。
【請求項１０】
前記選択器は、前記エンコーダパケットの伝送時間区間、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数及び所定の伝送率により前記ペイロード変調シンボルの数を決定することを特徴とする請求項９に記載の変調方式決定装置。
【請求項１１】
前記選択器は、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数が最大である場合、前記エンコーダパケットの伝送時間区間と前記所定の伝送率との積により前記ペイロード変調シンボルの数を決定することを特徴とする請求項１０に記載の変調方式決定装置。
【請求項１２】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に高い変調次数を選択することを特徴とする請求項９に記載の変調方式決定装置。
【請求項１３】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に低い変調次数を選択することを特徴とする請求項９に記載の変調方式決定装置。
【請求項１４】
前記複数の変調器はＱＰＳＫ変調器と１６−ＱＡＭ変調器を含むことを特徴とする請求項９に記載の変調方式決定装置。
【請求項１５】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記１６−ＱＡＭ変調器を選択することを特徴とする請求項１４に記載の変調方式決定装置。
【請求項１６】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記ＱＰＳＫ変調器を選択することを特徴とする請求項１４に記載の変調方式決定装置。
【請求項１７】
エンコーダパケットを入力して符号化する符号化器と、前記符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調する複数の変調器とを含む通信システムで、前記複数の変調器のうち、一つの変調器を選択するための変調次数と前記符号化器の符号率を決定する方法において、
前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲを計算する過程と、
前記計算されたＭＰＲを所定の臨界値と比較し、前記複数の変調器のうち、一つの変調器を選択するための変調次数を決定する過程と、
前記計算されたＭＰＲと前記決定された変調次数に応じて前記符号化器の符号率を決定する過程とを含むことを特徴とする変調方式決定方法。
【請求項１８】
前記ペイロード変調シンボルの数は、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数、前記サブパケット当たりスロットの数及び一つのスロット区間で一つのＷａｌｓｈ符号に乗算される変調シンボルの数の積により決定されることを特徴とする請求項１７に記載の変調方式決定方法。
【請求項１９】
前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に高い変調次数を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の変調方式決定方法。
【請求項２０】
前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に低い変調次数を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の変調方式決定方法。
【請求項２１】
前記臨界値はＱＰＳＫ変調器と１６−ＱＡＭ変調器のうち、一つを選択するための値であることを特徴とする請求項１７に記載の変調方式決定方法。
【請求項２２】
前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記１６−ＱＡＭ変調器を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の変調方式決定方法。
【請求項２３】
前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記ＱＰＳＫ変調器を選択する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の変調方式決定方法。
【請求項２４】
通信システムの送信装置において、
エンコーダパケットを入力して符号化する符号化器と、
相異なる変調次数を有し、前記符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調する複数の変調器と、
前記複数の変調器のうち、一つの変調器を選択するための変調次数と前記符号化器の符号率を決定するための選択器とを備え、
前記選択器は、前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲを計算し、前記計算されたＭＰＲを所定の臨界値と比較し、前記複数の変調器のうち、一つの変調器を選択するための変調次数を決定し、前記計算されたＭＰＲと前記決定された変調次数に応じて前記符号化器の符号率を決定することを特徴とする前記送信装置。
【請求項２５】
前記選択器は、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数、前記サブパケット当たりスロットの数及び一つのスロット区間で一つのＷａｌｓｈ符号に乗算される変調シンボルの数の積により前記ペイロード変調シンボルの数を決定することを特徴とする請求項２４に記載の前記送信装置。
【請求項２６】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に高い変調次数を選択することを特徴とする請求項２４に記載の前記送信装置。
【請求項２７】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記複数の変調器の変調次数のうち、相対的に低い変調次数を選択することを特徴とする請求項２４に記載の前記送信装置。
【請求項２８】
前記複数の変調器はＱＰＳＫ変調器と１６−ＱＡＭ変調器を含むことを特徴とする請求項２４に記載の前記送信装置。
【請求項２９】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記１６−ＱＡＭ変調器を選択することを特徴とする請求項２８に記載の前記送信装置。
【請求項３０】
前記選択器は、前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記ＱＰＳＫ変調器を選択することを特徴とする請求項２８に記載の前記送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変的な伝送方式を使用する通信システムに係り、特に、与えられた状況で最適の変調方式及び符号率を決定するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な通信システムは固定的な伝送方式でデータを伝送する方式を採択するが、通信システムは可変的な伝送方式でデータを伝送する形態に開発されている。例えば、３ＧＰＰ２（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ ２）による次世代移動通信システムは可変的に伝送方式を決定し、その決定伝送方式に応じてデータを伝送するシステムである。
【０００３】
前記３ＧＰＰ２の一種である１ｘＥＶ−ＤＶ（１ｘ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｄａｔａ ａｎｄ Ｖｏｉｃｅ）の標準化進行中、２００１年６月に３ＧＰＰ２ ＴＳＧ−Ｃ ＷＧ５（ＴＳＧ ｃｄｍａ２０００ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ ５）に寄稿されたＬ３ＱＳ（Ｌｕｃｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏ．，ＬＳＩ ｃｏ．，ＬＧ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｃｏ．，Ｑｕａｌｃｏｍｍ ｃｏ．ａｎｄ Ｓａｍｓｕｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｃｏ．）構造提案によれば、６個のエンコーダパケット（Ｅｎｃｏｄｅｒ Ｐａｃｋｅｔ：ＥＰ）サイズ（すなわち、３８４、７６８、１５３６、２３０４、３０７２、３８４０ビット）に該当するデータ伝送率概要（ｄａｔａ ｒａｔｅ ｓｙｎｏｐｓｉｓ）が６個のテーブルに提供されている。このようなテーブルは送信機が毎瞬間ごとに伝送するパケット（Ｐａｃｋｅｔ）の多様性を提供することにより、チャンネルの伝送効率を増加させるためである。ここで、エンコーダパケットは符号化器へ入力されて符号化されるパケットを示す。チャンネルの状態、上位階層から伝送されるデータバッファーの状態を示すデータバックログ（Ｄａｔａ ｂａｃｋｌｏｇ）及び使用可能なＷａｌｓｈコードの数に応じて６個のＥＰサイズのうち、適宜なＥＰサイズを選択する必要がある。ＥＰサイズの選択において重要な変数中の一つは変調方式の選択である。すなわち、同じＥＰサイズを備えるとしても、伝送時間と使用可能なＷａｌｓｈコードの数に応じて最適の変調方式とエラー訂正符号の符号率は相違に決定されることがある。
【０００４】
前記各データ伝送率テーブルには使用可能なＷａｌｓｈ符号の数（ＮＡＷＣ：Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｗａｌｓｈ ｃｏｄｅｓ）とサブパケット当たりのスロットの数に応じて１１１〜６９個の相異なる変調方式とエラー訂正符号符号率の組み合わせが存在する。例えば、ＥＰサイズ＝３８４、ＮＡＷＣ＝２８、スロットの数（ＮＯＳ：Ｎｕｍｂｅｒ Ｏｆ Ｓｌｏｔｓ）＝８の場合、変調次数＝２（ＱＰＳＫ）、符号率＝０．０１７８５７であり、ＥＰサイズ＝３８４、ＮＡＷＣ＝２７、ＮＯＳ＝８の場合は変調次数＝２（ＱＰＳＫ）、符号率＝０．０３７０３７である。上述したように、時間的に伝送方式が変わる通信システムでは与えられた状況で最適の変調方式と符号率を選択することが非常に重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、時間的に可変的な伝送方式を使用する通信システムで適応的な変調及び符号率（ＡＭＣ：Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ＆ Ｃｏｄｉｎｇ）の選択方式に関する基準を提示し、その基準に基づいて最も効率的な変調方式とエラー訂正符号符号率を決定するための装置及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明は可変的な伝送方式を使用する通信システムで最適の変調方式と符号率を決定するための装置及び方法を提供する。前記通信システムの送信装置は符号化器、複数の変調器及び選択器を含む。前記符号化器はエンコーダパケットを入力して符号化する。 前記複数の変調器は前記符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調するために相異なる変調次数を有する。前記選択器は前記複数の変調器のうち、一つを選択するためのものであり、前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲを計算し、前記複数の変調器のうち、一つを選択するために前記ＭＰＲを臨界値と比較する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために公知の機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
本発明の具体的な説明では各データ伝送率に相応する変調方式とエラー訂正符号符号率の関係を分析して各々の場合に最適の変調次数を決定する基準とその基準に基づいて変調方式（又は変調次数）を決定する方式について説明する。さらに、前記基準に基づいて符号率を選択する方式についても説明する。本発明の実施例によれば、変調方式及び符号率を選択する基準として“ＭＰＲ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｄｅ Ｒａｔｅ）”が提示される。したがって、本発明の実施例に応じてＭＰＲを計算し、前記計算されたＭＰＲに応じて変調方式及び符号率を選択する方法及び装置に対しても説明する。
【０００８】
一方、次の用語“変調方式”と“変調次数”は同じ意味として使用されるという事実に注意すべきである。“エンコーダパケット”は伝送のために符号化器へ入力されて符号化されるパケットをいう。“サブパケット”は前記符号化器から出力される符号語をいう。例えば、前記符号化器としては図２に示したサブ符号発生装置（又は準補完ターボ符号（ＱＣＴＣ：Ｑｕａｓｉ−Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｔｕｒｂｏ Ｃｏｄｅ）生成装置）が使用されることができる（本出願人によって２００１年１０月１５日付け特許出願された韓国特許出願第２００１−６３５１８号の“通信システムの符号生成装置及び方法”を参照）。前記特許出願によれば、前記準補完ターボ符号生成装置は入力情報ビット列をターボ符号化するチャンネル符号器と、前記チャンネル符号器からの符号語シンボルを所定の規則に応じて穿孔及び反復してサブ符号を発生するサブ符号発生器とを含む。この際、前記チャンネル符号器は符号率Ｒ＝１／５を使用することができ、前記サブ符号発生器は符号率Ｒ＝２／３，１／３，１／６を使用することもできる。前者の符号率は母符号率（Ｍｏｔｈｅｒ Ｃｏｄｅ Ｒａｔｅ）、後者の符号率はサブ符号符号率として定義される。すなわち、本発明で使用される“サブパケット”は、前記サブ符号発生器が前記符号器として使用される場合はサブ符号符号率で符号化されて出力される符号語を示し、ターボ符号器が前記符号器として使用される場合には母符号率で符号化されて出力される符号語を示す。したがって、上述した用語は既に従来の技術から使用されてきた用語である。
【０００９】
（ＭＰＲの定義）
一般にエラー訂正符号を使用するディジタルシステムでエラー訂正符号の符号率の減少につれて符号利得の増加量は徐々に増加すると知られている。ここで、符号利得はエラー訂正符号を使用しない伝送システムに比べてエラー訂正符号を使用するシステムで相対的に得られる利得をいう。すなわち、符号率の減少に応じてビットエラー率は徐々に特定値に飽和される。一方、符号率を増加させると、符号利得の減少量は急激に増加し、ビットエラー率の増加量も急激に増加する特徴がある。これは“Ｓｈａｎｎｏｎ”の“Ｃｈａｎｎｅｌ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｔｈｅｏｒｙ”による結果としてこの分野では広く知られている。したがって、本発明では前記特徴を説明せず、一般的な事実だけを使用する。
【００１０】
一方、ディジタル変調方式で変調次数（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ）の増減による同じ信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）でビットエラー率の変化はその範囲が制限されている。特に、高い変調次数を有するディジタル変調方式であるほど、同じビットエラー率を達成するために要求されるＳＮＲが高いと知られている。したがって、一つのシステムが特定の変調シンボル伝送率を使用すると仮定する場合、多数のエラー訂正符号の符号率とディジタル変調方式の変調次数組み合わせが可能である。
【００１１】
上述したエラー訂正符号の特徴とディジタル変調方式の特徴を考慮するとき、符号率が相対的に低い場合は高次変調方式を用いて符号率をさらに低めることよりは、変調次数の低い低次変調方式、例えば、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）を使用することが効率的である。これに反して符号率が相対的に高い場合は高次変調方式を用いて符号率を低めることによりエラー率の増加を防止することが効率的である。
【００１２】
しかし、一般に同じ周波数帯域効率度を達成するために符号率は変調次数の決定以後に計算されるので、変調次数の決定以前には正確な符号率が決定されることができない。したがって、本発明では変調次数と符号率の両方を反映する周波数帯域効率度概念の新たな関数を定義しようとする。
上述したＬ３ＱＳ構造提案でのエンコーダパケット（ＥＰ）サイズによる６個のデータ伝送率テーブルを調べると、ペイロード（Ｐａｙｌｏａｄ）変調シンボルの数は送信機が使用可能なＷａｌｓｈ符号の数（ＮＡＷＣ）とサブパケット当たりスロットの数（ＮＯＳ）の関数として次の数式（１）のように表現される。
【００１３】
ペイロード変調シンボルの数
＝１５３６×（ＮＡＷＣ／３２）×ＮＯＳ                ・・・（１）
【００１４】
ここで、“１５３６”は一つのスロット（＝１．２５ｍｓｅｃ）に対応する擬似雑音（ＰＮ：Ｐｓｅｕｄｏ Ｎｏｉｓｅ）チップの数を示す。すなわち、“１５３６”は伝送率を１．２２８８Ｍｃｐｓと仮定する場合、所定の時間区間１．２５ｍｓｅｃに割当てられる総チップの数を示し、（１．２２８８×１０６）×（１．２５×１０−３）として計算される。さらに、前記ペイロード変調シンボルの数は下記の数式（２）のように変調次数と符号率の関数としても表現が可能である。
【００１５】
ペイロード変調シンボルの数
＝（ＥＰサイズ）／ （（変調次数）×（符号率））            ・・・（２）
前記数式（２）で変調次数と符号率の積をＭＰＲとして定義する。前記数式（１）及び数式（２）を使用すると、前記ＭＰＲは数式（３）のように表現することができる。
【００１６】
ＭＰＲ＝（ＥＰサイズ）／（ペイロード変調シンボルの数）
＝（ＥＰサイズ）／（４８×ＮＡＷＣ×ＮＯＳ）            ・・・（３）
【００１７】
前記数式（３）は一般的な前記数式（２）の特別な例である。前記数式（３）は、伝送率が１．２２８８Ｍｃｐｓであり、一つのスロットの長さが１．２５ｍｓｅｃである場合のＭＰＲを示す。４８はＷａｌｓｈ符号の長さが３２である場合、１．２５ｍｓｅｃスロット区間で一つのＷａｌｓｈ符号に乗算される変調シンボルの数を示す。したがって、４８×ＮＡＷＣは１．２５ｍｓｅｃ区間の変調シンボルの数となる。これにより、前記数式（３）のようにペイロード変調シンボルの数は４８× ＮＡＷＣ×ＮＯＳである。例えば、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数が最大（すなわち、３２）である場合、前記ペイロード変調シンボルの数はエンコーダパケットの伝送時間区間（スロットの長さ１．２５ｍｓｅｃ×サブパケット当たりスロットの数）と前記伝送率（１．２２８８Ｍｃｐｓ）との積により計算される。
【００１８】
上述したように、ＭＰＲはＥＰのサイズ、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数及びサブパケット当たりスロットの数の関数である。このようなパラメータが与えられると、ＭＰＲは一定値に決定される。この場合、変調次数を増加させると、符号率は減少し、変調次数を減少させると、符号率は増加する。
前記ＭＰＲの意味を分析すると次の通りである。計算されたＭＰＲが非常に小さいとは、符号率が相対的に非常に低いことを示す。例えば、ＱＰＳＫの場合、変調次数が２なので、ＭＰＲ＝０．５の場合、符号率は１／４（＝０．５／２）である。一方、ＭＰＲが非常に大きいとは、符号率も相対的に非常に高いことを示す。例えば、ＱＰＳＫの場合、変調次数が２なので、ＭＰＲ＝４／３の場合、符号率は２／３（＝（４／３）／２）である。したがって、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）、１６−ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、６４−ＱＡＭのような複数の変調方式が存在すると仮定する場合、ＭＰＲが小さいときは相対的に変調次数の低いＱＰＳＫを、ＭＰＲが大きいときは相対的に変調次数の高い８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ又は６４−ＱＡＭを使用することが好ましい。ここで、ＱＰＳＫの変調次数は２、８−ＰＳＫの変調次数は３、１６−ＱＡＭの変調次数は４である。しかし、ＭＰＲが中間程度の値を有する場合、いずれの変調方式を使用することがエラー率を低めるかを決定することが容易でない。すなわち、正確な基準無しに変調次数を任意に決定することはシステムの効率を低下させる要因となる。したがって、次の過程を通じて変調方式を選択する。
【００１９】
まず、各々の変調方式に応じてＭＰＲの範囲を分析する必要がある。変調次数をｋ、符号率をＲと定義すると、前記数式（２）のようにＭＰＲ＝ｋ×Ｒなので、符号率Ｒ＝ＭＰＲ／ｋとなる。したがって、許容可能な最大符号率をＲｍａｘと定義すると、符号率Ｒは下記の数式（４）のような範囲を有する。
【００２０】
０ ＜ Ｒ＝ＭＰＲ／ｋ ≦ Ｒｍａｘ                      ・・・（４）
【００２１】
例えば、ｋ＝４（１６−ＱＡＭ）、Ｒｍａｘ＝０．８と仮定する場合、ＭＰＲは下記の数式（５）のような範囲を有する。
【００２２】
０ ＜ ＭＰＲ ≦ ｋ×Ｒｍａｘ ≦ ４×Ｒｍａｘ
０ ＜ ＭＰＲ ≦ ３．２                                ・・・（５）
【００２３】
（変調次数の決定）
前記数式（３）からわかるように、ＭＰＲは一つの変調シンボルで伝送される情報ビットの数を示す。すなわち、これは周波数帯域効率度を反映する値であり、同じＭＰＲは同じ周波数帯域効率度を提供することを示す。この場合、変調次数は変調とコーディングとのトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）を考慮して該当動作ＳＮＲ範囲で最も低いエラー率（例えば、ＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）又はＰＥＲ（Ｐａｃｋｅｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ））を保障できる値として決定されるべきである。パケットエラー率を最小化する変調方式がＭＰＲに応じて決定されうると、これにより変調次数を決定することができる。本発明ではこのような基準値を計算した後、その基準値に基づいて各々の変調方式を決定する方式を考案する。
【００２４】
上述したＬ３ＱＳ構造提案による６個のＥＰサイズの各々で最も効果的な変調方式を決定するために、下記の表１のような環境でシミュレーションを行った。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１を参照すれば、シミュレーションのためのチャンネル環境はＡＷＧＮ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｗｈｉｔｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｎｏｉｓｅ）による物理チャンネルである。上述したように、チャンネル送信機はターボ符号器、サブ符号発生装置及び相異なる変調次数を有する複数の変調器を備えて構成されることができる。ここで、複数の変調器は、例えば、変調次数２を有するＱＰＳＫ変調器、変調次数３を有する８−ＰＳＫ変調器及び変調次数４を有する１６−ＱＡＭ変調器である。前記サブ符号発生装置の母符号率は１／５であり、前記チャンネル送信機はＰ−ＢＲＯ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｂｉｔ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｒｄｅｒ）インターリーバーを含む。前記チャンネル送信機に対応するチャンネル受信機の復号器はＭａｘ ＬｏｇＭＡＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ）方式の復号化アルゴリズムによる復号化動作を行う。さらに、最大反復回数は８として仮定する。
【００２７】
図１乃至図３には前記シミュレーションの結果を示した。図１を参照すれば、ＥＰのサイズが３８４ビットである場合、各変調方式別に１％ＰＥＲを達成するために要求されるＥｃ／Ｎｔ（ｄＢ）をＭＰＲの増加に応じてＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭに対してグラフで表示している。ここで、前記Ｅｃ／Ｎｔ（ｄＢ）はＳＮＲの一種として単位チップエネルギーと雑音電力密度の比を示す。したがって、この値が増加するほど、同じＰＥＲを満足させるためにさらに多い電力が要求される。
図１に示したように、前記ＭＰＲの増加につれて要求されるＥｃ／Ｎｔ（ｄＢ）も増加する。さらに、ＭＰＲの変化によるＥｃ／Ｎｔ（ｄＢ）の変化も変調方式に応じて異なる。すなわち、ＭＰＲが１．５である場合、ＱＰＳＫと１６−ＱＡＭの傾斜度が反転する。ＭＰＲが臨界値１．５より小さいか同じ場合、ＱＰＳＫは最も良好な性能を示し、ＭＰＲが臨界値１．５より大きい場合は１６−ＱＡＭが最も良好な性能を示す。一方、８−ＰＳＫはＭＰＲにかかわらず、ＱＰＳＫと１６−ＱＡＭの中間程度の性能を保持する。相異なる変調方式の性能が交叉するＭＰＲ １．５地点でＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ及び１６−ＱＡＭの符号率はそれぞれ３／４、１／２及び３／８である。ＭＰＲ＝１．５で同じ性能を有する変調方式とは、一つの変調シンボルが１．５ビットの情報量を伝送するときに使用する変調方式にかかわらず、システムの性能が同じであるということを示す。使用可能なＷａｌｓｈ符号の数とサブパケット当たりスロットの数が変わると、グラフの形状は維持した状態で縦軸の値だけ変わる。
【００２８】
図２は、ＥＰのサイズが１５３６ビットである場合、各変調方式別に１％ＰＥＲを達成するために要求されるＥｃ／Ｎｔ（ｄＢ）をＭＰＲの増加に応じてグラフで表示している。このグラフはＥＰサイズ＝３８４ビットの場合（図１を参照）と同じ傾向を示す。ＭＰＲ臨界値１．５でＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ及び１６−ＱＡＭのグラフが交叉し、臨界値以下及び超過部分でＱＰＳＫと１６−ＱＡＭはそれぞれ良好な性能を示す。実験結果からわかるように、ＥＰのサイズが１５３６ビットである場合、変調方式の性能はＭＰＲ臨界値１．５で図１のように反転する。
図３は、ＥＰのサイズが３０７２ビットである場合、各変調方式別に１％ＰＥＲを達成するために要求されるＥｃ／Ｎｔ（ｄＢ）をＭＰＲの増加に応じてグラフで表示している。ＥＰのサイズが３８４ビット、１５３６ビットの場合と同様にＭＰＲ １．５地点でＱＰＳＫと１６−ＱＡＭの性能が反転する。
【００２９】
すなわち、図１乃至図３の結果からわかるように、ＥＰのサイズにかかわらず、ＭＰＲ １．５未満ではＱＰＳＫが、ＭＰＲ １．５以上では１６−ＱＡＭを使用することが最も効果的である。さらに、変調次数を決定するためのＭＰＲの臨界値はＥＰのサイズにかかわらず、一つの値として決定される。しかし、前記実験結果ではＱＰＳＫや８−ＰＳＫのような位相変調（ＰＳＫ：Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）系列の変調方式に対して１６−ＱＡＭのようなＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）系列の変調方式が有する実際環境での性能劣化が全然考慮されない。任意の理論や実験によりＰＳＫとＡＭ変調方式との性能差が考慮されると、前記ＭＰＲ臨界値は１．５でない他の値に決定されることができ、複数のＭＰＲ臨界値が存在することもできる。したがって、使用可能な変調方式も前記実験でのようにＱＰＳＫや１６−ＱＡＭに限定されず、その他の変調方式が追加使用されることができる。
【００３０】
前記実験結果から変調次数を決定する具体的な実施例を説明すると、次の通りである。
（実施例）
本発明の実施例に応じて変調方式を選択する動作説明においては、送信機が相異なる変調次数を有する２種の変調器、すなわち、１６−ＱＡＭ変調のための変調器と、ＱＰＳＫ変調のための変調器とを含む場合だけを説明する。しかし、送信機が相異なる変調次数を有する３種以上の複数の変調器を含む場合でも同じ発明の原理によって複数の変調器のうち、最適の変調器が選択されることができる。さらに、本発明の実施例では、伝送率を１．２２８８Ｍｃｐｓ、一つのスロットのサブパケット長さを１．２５ｍｓｅｃ、Ｗａｌｓｈ長さを３２として仮定する。
【００３１】
図４は本発明の実施例による変調方式（又は変調次数）を決定するための過程を示している。以下、変調方式を決定する装置を変調器選択器と称する。
図４を参照すれば、前記変調器選択器はステップ４１１で初期化を行う。すなわち、エンコーダパケット（ＥＰ）のサイズ、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数を示す使用可能なＷａｌｓｈ符号空間（ＡＷＳ：Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｗａｌｓｈ ｃｏｄｅ Ｓｐａｃｅ）及びサブパケット当たりスロットの数を示すＮＯＳを決定する。さらに、前記変調器選択器はステップ４１３で前記数３によるパラメータを用いてＭＰＲを計算する。前記変調器選択器はステップ４１５で前記計算されたＭＰＲを所定の臨界値（ＭＰＲ＿ＴＨＲ）と比較して前記計算されたＭＰＲが前記臨界値より大きいかを検査する。例えば、前記臨界値を好ましくは１．５に設定する。前記計算されたＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記変調器選択器はステップ４１７に進行して変調方式を１６−ＱＡＭに決定し、１６−ＱＡＭ変調器が選択されるように制御する。一方、前記計算されたＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合はステップ４１９に進行して変調方式をＱＰＳＫ変調方式に決定し、ＱＰＳＫ変調器が選択されるように制御する。
【００３２】
図５は本発明の実施例による図４のアルゴリズムに基づいて複数の変調器のうち、一つを選択するための装置を示している。図５を参照すれば、変調器選択器５０１は図４に示したアルゴリズム（ステップ４１１−４１９）を行って最適の変調器を選択するための選択信号を出力する。すなわち、エンコーダパケットサイズ、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数及びサブパケット当たりスロットの数を用いてＭＰＲを計算する。前記計算されたＭＰＲを臨界値と比較して前記計算されたＭＰＲが臨界値より大きい場合、第１スイッチング信号（ＳＷ＝Ｂ）を出力し、前記計算されたＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合は第２スイッチング信号（ＳＷ＝Ａ）を出力する。スイッチ５０３は前記変調器選択器５０１から提供されるスイッチング信号に応じてスイッチングして入力データをＱＰＳＫ変調器５０５又は１６−ＱＡＭ変調器５０７に出力する。前記ＱＰＳＫ変調器５０５は前記スイッチ５０３からのデータをＱＰＳＫ変調して変調シンボルを出力し、前記１６−ＱＡＭ変調器５０７は前記スイッチ５０３からのデータを１６−ＱＡＭ変調して変調シンボルを出力する。
【００３３】
本発明の実施例はエンコーダパケットを入力して符号化する符号化器から出力される符号語を示すサブパケットを変調するために相異なる変調次数を有する複数の変調器のうち、一つを選択する方法を提供する。このために変調器選択装置５０１は前記エンコーダパケットのサイズと所定のペイロード変調シンボルの数の比により決定されるＭＰＲを計算し、前記複数の変調器のうち、一つを選択するために前記ＭＰＲを所定の臨界値（ＭＰＲ＿ＴＨＲ）と比較する。前記ペイロード変調シンボルの数は、前記エンコーダパケットの伝送時間区間、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数及び所定の伝送率によって決定される。例えば、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数が最大である場合、前記ペイロード変調シンボルの数は前記エンコーダパケットの伝送時間区間と前記所定の伝送率との積により決定される。前記ＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記複数の変調器のうち、変調次数が相対的に高い変調器（例えば、１６−ＱＡＭ変調器）が選択される。前記ＭＰＲが前記臨界値より小さいか同じ場合、前記複数の変調器のうち、変調次数が相対的に低い変調器（例えば、ＱＰＳＫ変調器）が選択される。
【００３４】
前記実施例では変調器選択装置５０１がＭＰＲと所定の臨界値（ＭＰＲ＿ＴＨＲ）を比較し、その結果に応じてＱＰＳＫの変調方式と１６−ＱＡＭの変調方式のうち、一つを選択する例を示している。 しかし、当該分野の通常知識を持つ者には、前記変調器選択装置５０１がＱＰＳＫの変調方式、８−ＰＳＫの変調方式及び１６−ＱＡＭの変調方式のうち、一つを選択する具現例も可能なのは明らかである。例えば、一つの臨界値ＭＰＲ＿ＴＨＲはＱＰＳＫ又は８−ＰＳＫの変調方式を選択するための基準として設定され、もう一つの臨界値ＭＰＲ＿ＴＨＲ△は８−ＰＳＫ又は１６−ＱＡＭの変調方式を選択するための基準として設定される。
一方、前記実施例ではＭＰＲを計算し、複数の変調器のうち、一つを選択する例について説明したが、符号器の符号率決定動作も考慮されることができる。上述したように、ＭＰＲは変調次数と符号率との積による値なので、前記符号率も本発明の実施例で決定されうる。すなわち、ＭＰＲの計算後、複数の変調器のうち、一つを選択するための変調次数を決定し、符号器の符号率決定動作も推論することができる。
【００３５】
図６は本発明の実施例による図５の構成に対応する復調器選択装置を示した図である。図６を参照すれば、復調器選択器６０１は送信機から受信したエンコーダパケットのサイズ、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数及びサブパケット当たりスロットの数を用いて計算されたＭＰＲを所定の臨界値と比較して送信機で使用する変調方式を決定する。すなわち、前記復調器選択器６０１はステップ６１１で送信機で使用したエンコーダパケットのサイズ、使用可能なＷａｌｓｈ符号の数及びサブパケット当たりスロットの数を決定し、ステップ６１３で前記数３によるパラメータを用いてＭＰＲを計算する。前記ＭＰＲを計算した後、ステップ６１５で前記計算されたＭＰＲを送信機で使用された所定の臨界値と比較する。ここで、前記計算されたＭＰＲが前記臨界値より大きい場合、前記復調器選択器６０１はステップ６１７に進行して１６−ＱＡＭ復調器６０７を選択する第１スイッチング信号（ＳＷ＝Ｂ）を出力し、そうでない場合はステップ６１９に進行してＱＰＳＫ復調器６０５を選択する第２スイッチング信号（ＳＷ＝Ａ）を出力する。スイッチ６０３は前記復調器選択器６０１からのスイッチング信号に応じて受信データを前記ＱＰＳＫ復調器６０５又は１６−ＱＡＭ復調器６０７に出力する。前記ＱＰＳＫ復調器６０５は前記スイッチ６０３からのデータをＱＰＳＫ復調して復調シンボルを出力する。前記１６−ＱＡＭ復調器６０７は前記スイッチ６０３からのデータを１６−ＱＡＭ復調して復調シンボルを出力する。
上述した説明で臨界値（ＭＰＲ＿ＴＨＲ）は実験により決定される値として本発明では、例えば、１．５を使用した。このような方式により現在使用可能なデータ伝送率テーブル（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｔａｂｌｅ）がなくても、送信機と受信機はＥＰのサイズ、ＮＡＷＣ及びＮＯＳを用いて変調方式を決定することができる。
【００３６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、時間的に可変する伝送方式を使用する通信システムで与えられた環境で最適の変調方式を決定することができる。すなわち、最適の変調方式を使用することにより、伝送システムの効率を極大化する。
以上、本発明の詳細な説明では具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。すなわち、本発明ではＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ変調方式を例示して説明したが、本発明は前記変調方式に限定されず、他の変調方式にも適用されることができる。したがって、本発明は前記実施例に限定されず、各種の変形が本発明の範囲を逸脱しない限り、当該分野における通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンコーダパケット（ＥＰ）サイズが３８４ビットである場合、各々の変調方式（ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ）別に１％ＰＥＲを達成するために要求されるエネルギー対雑音比（Ｅｃ／Ｎｔ（ｄＢ））をＭＰＲの増加に応じてグラフで示した図である。
【図２】エンコーダパケット（ＥＰ）サイズが１５３６ビットである場合、各々の変調方式（ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ）別に１％ＰＥＲを達成するために要求されるエネルギー対雑音比（Ｅｃ／Ｎｔ（ｄＢ））をＭＰＲの増加に応じグラフで示した図である。
【図３】エンコーダパケット（ＥＰ）サイズが３０７２ビットである場合、各々の変調方式（ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫ、１６−ＱＡＭ）別に１％ＰＥＲを達成するために要求されるエネルギー対雑音比（Ｅｃ／Ｎｔ（ｄＢ））をＭＰＲの増加に応じグラフで示した図である。
【図４】本発明の実施例に応じて変調方式を決定するための過程を示した図である。
【図５】本発明の実施例に応じて変調器を選択するための装置を示した図である。
【図６】本発明の実施例に応じて復調器を選択するための装置を示した図である。
【符号の説明】
４１１，４１３，４１５，４１７，４１９；ステップ。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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