適応変調システム、無線通信システム、移動局、基地局及び適応変調制御方法
【課題】ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することを図る。
【解決手段】伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブル１０を、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、それら適応変調テーブル１０の内からストリーム数に応じた適応変調テーブル１０を選択する選択部１１と、該選択された適応変調テーブル１０を用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部１２と、を備える。
【解決手段】伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブル１０を、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、それら適応変調テーブル１０の内からストリーム数に応じた適応変調テーブル１０を選択する選択部１１と、該選択された適応変調テーブル１０を用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部１２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応変調システム、無線通信システム、移動局、基地局及び適応変調制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送と適応変調を組み合わせた無線通信システムが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】郵政省通信総合研究所著、笹岡秀一編著、“ウェーブサミット講座 移動通信”、株式会社オーム社、１９９８年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の無線通信システムでは、以下に示す課題がある。
【０００５】
本発明者は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ（Single-Input Single-Output）伝送を行った場合とＭＩＭＯ伝送を行った場合では、移動局と基地局の間の伝搬路状態に応じた「変調方式と誤り訂正符号化率（以下、単に「符号化率」と称する）の組合せ（ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme））」を選択する際の選択方針（ＭＣＳ選択方針）が異なることを発見した。具体的には、ＳＩＳＯ伝送の場合は、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が大きくて符号化率が低い方が受信品質は良いのに対して、ＭＩＭＯ伝送の場合には、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が小さくて符号化率が高い方が受信品質は良い、というものである。しかしながら、従来の無線通信システムでは、ＭＣＳ選択方針が一つのみであるので、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができない。このため、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいて移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合には、従来の無線通信システムにおける適応変調技術では対応することができない。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る適応変調システムは、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムであり、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る適応変調システムにおいては、前記適応変調テーブルは、伝搬路状態が良くなるほどに、変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となると共に、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率が高くなるものであって、ストリーム数が１である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最大である変調方式が選択されるように構成されて成り、一方、ストリーム数が２以上である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最小である変調方式が選択されるように構成されて成る、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る適応変調システムにおいては、前記適応変調テーブル、前記選択部及び前記決定部を変調側と復調側の両方にそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る無線通信システムは、移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、前述のいずれかの適応変調システムを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る移動局は、移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記移動局において、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る基地局は、移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記基地局において、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る適応変調制御方法は、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムにおける、適応変調制御方法であって、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、適応変調テーブルを選択する手段が、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択するステップと、変調方式と符号化率の組合せを決定する手段が、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す移動局２００のＭＣＳ選択部２１７の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７の構成を示すブロック図である。
【図４】適応変調テーブル１０の構成例である。
【図５】ストリーム数が１である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。
【図６】ストリーム数が２以上である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。
【図７】２つの適応変調テーブルを一つにまとめた構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成を示すブロック図である。この図１には、基地局１００から移動局２００へユーザデータを送信する構成のみを示している。以下、説明の便宜上、基地局１００から移動局２００へユーザデータを送信する場合を例に挙げて説明するが、移動局２００から基地局１００へユーザデータを送信する場合についても同様である。
【００１７】
図１において、基地局１００及び移動局２００は、複数（本実施形態では２本とする）のアンテナを有し、基地局１００と移動局２００の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える。ＳＩＳＯ伝送の場合、同時に送信されるデータストリームの数は１である。ＭＩＭＯ伝送の場合、同時に送信されるデータストリームの数は２である。以下、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数のことを「ストリーム数」と称する。
【００１８】
また、基地局１００及び移動局２００は、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を基地局１００と移動局２００の間の伝搬路状態に応じて適応的に変更する、適応変調を行う。変調方式としては、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６値直交振幅変調）、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation：６４値直交振幅変調）などが挙げられる。各変調方式の変調多値数（単位は、ビット／変調シンボル）は、ＱＰＳＫが２であり、１６ＱＡＭが４であり、６４ＱＡＭが６である。
【００１９】
まず、図１を参照して基地局１００を説明する。
ユーザデータ符号化部１０１は、ＭＣＳ抽出部１１７から指定された符号化率で、ユーザデータを誤り訂正符号化する。ユーザデータ変調部１０２は、ＭＣＳ抽出部１１７から指定された変調方式で、ユーザデータ符号化部１０１で誤り訂正符号化された符号化データを変調する。ＭＩＭＯ送信処理部１０３は、ストリーム数抽出部１１６から指定されたストリーム数の分だけ、ユーザデータ変調部１０２変調された変調シンボルを多重する。このとき、ストリーム数が２である場合は、ＭＩＭＯ伝送されるように、２つの変調シンボルを多重する。ＭＩＭＯ送信処理部１０３は、ストリーム数分の変調シンボルが多重された多重化データストリームを混合部１０５へ出力する。
【００２０】
パイロット信号生成部１０４は、基地局１００と移動局２００で既知のパイロット信号を生成する。混合部１０５は、そのパイロット信号とＭＩＭＯ送信処理部１０３から受け取った多重化データストリームを多重する。この多重化後の信号は、無線送信部１０６でＯＦＤＭ変調されてから下りリンク（基地局から移動局方向のリンク）で無線送信される。
【００２１】
無線受信部１１０において上りリンク（移動局から基地局方向のリンク）で無線受信された信号は、分離器１１１でパイロット信号と制御情報に分離される。伝搬路情報推定部１１２は、分離器１１１で分離されたパイロット信号を用いて上りリンクの伝搬路状態を推定する。制御情報検波部１１３は、伝搬路情報推定部１１２の推定結果である上りリンクの伝搬路情報を用いて、伝搬路による制御情報の波形歪みを補償する。この補償後の制御情報は、制御情報復調部１１４で復調されてから制御情報復号部１１５で復号される。
【００２２】
ストリーム数抽出部１１６は、制御情報復号部１１５で復号された信号から、移動局２００から送られたストリーム数（下りリンクの次回のデータ送信用）を抽出する。ストリーム数抽出部１１６は、抽出したストリーム数を、次回のデータ送信用のストリーム数としてＭＩＭＯ送信処理部１０３及びＭＣＳ抽出部１１７へ指定する。
【００２３】
ＭＣＳ抽出部１１７は、制御情報復号部１１５で復号された信号から、移動局２００から送られたＭＣＳ番号（下りリンクの次回のデータ送信用）を抽出する。ＭＣＳ抽出部１１７は、抽出したＭＣＳ番号とストリーム数抽出部１１６から指定されたストリーム数に基づいて、変調方式と符号化率の組合せ（ＭＣＳ）を決定する。ＭＣＳ抽出部１１７の詳細については後述する。ＭＣＳ抽出部１１７は、決定した符号化率を、次回のデータ送信用の符号化率としてユーザデータ符号化部１０１へ指定する。同様に、ＭＣＳ抽出部１１７は、決定した変調方式を、次回のデータ送信用の変調方式としてユーザデータ変調部１０２へ指定する。
【００２４】
次に、図１を参照して移動局２００を説明する。
無線受信部２１０において下りリンクで無線受信された信号は、ＯＦＤＭ復調されてから分離器２１１でパイロット信号とユーザデータに分離される。伝搬路情報推定部２１２は、分離器２１１で分離されたパイロット信号を用いて下りリンクの伝搬路状態を推定する。ＭＩＭＯ検波部２１３は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報を用いて、分離器２１１で分離されたユーザデータから、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数分のデータストリームを分離する。これにより、伝搬路で混合された各データストリームが分離される。
【００２５】
ユーザデータ復調部２１４は、ＭＣＳ選択部２１７から指定された変調方式で、ＭＩＭＯ検波部２１３で分離された各データストリームを復調する。ユーザデータ復号部２１５は、ＭＣＳ選択部２１７から指定された符号化率で、ユーザデータ復調部２１４で復調された復調データを復号する。
【００２６】
ストリーム数選択部２１６は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報を用いて、ストリーム数の候補の内から次回のデータ送信用のストリーム数を選択する。具体的には、ストリーム数選択部２１６は、伝搬路情報を行列演算することによって伝搬路行列のランク数又はデータストリーム間の伝搬路情報の相関値を算出し、該算出結果に基づいてストリーム数を選択する。ストリーム数選択部２１６は、選択結果のストリーム数を、次回のデータ送信用のストリーム数としてＭＩＭＯ検波部２１３、ＭＣＳ選択部２１７及び制御情報符号化部２０１へ指定する。
【００２７】
ＭＣＳ選択部２１７は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報とストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数に基づいて、変調方式と符号化率の組合せ（ＭＣＳ）を決定する。ＭＣＳ選択部２１７の詳細については後述する。ＭＣＳ選択部２１７は、決定した変調方式を、次回のデータ送信用の変調方式としてユーザデータ復調部２１４へ指定する。同様に、ＭＣＳ選択部２１７は、決定した符号化率を、次回のデータ送信用の符号化率としてユーザデータ復号部２１５へ指定する。同様に、ＭＣＳ選択部２１７は、決定したＭＣＳを示すＭＣＳ番号を、次回のデータ送信用のＭＣＳ番号として制御情報符号化部２０１へ指定する。
【００２８】
制御情報符号化部２０１は、ＭＣＳ選択部２１７から指定されたＭＣＳ番号とストリーム数選択部２１６から指定されたストリーム数を誤り訂正符号化する。制御情報変調部２０２は、制御情報符号化部２０１で誤り訂正符号化された符号化データを変調する。パイロット信号生成部２０４は、基地局１００と移動局２００で既知のパイロット信号を生成する。混合部２０５は、そのパイロット信号と制御情報変調部２０２による変調データを多重する。この多重化後の信号は、無線送信部２０６により上りリンクで無線送信される。これにより、次回のデータ送信用のＭＣＳ番号とストリーム数が基地局１００に通知される。
【００２９】
図２は、図１に示す移動局２００のＭＣＳ選択部２１７の構成を示すブロック図である。図２において、ＭＣＳ選択部２１７は、複数の適応変調テーブル１０と選択部１１とＭＣＳ決定部１２とＳＮＲ算出部１３を有する。
【００３０】
適応変調テーブル１０は、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設けられる。本実施形態では、図２に示されるように、ストリーム数の候補である「１」と「２」の各各に対応した、２つの適応変調テーブル１０が設けられる。
【００３１】
適応変調テーブル１０は、伝搬路状態に対応したＭＣＳの候補を格納する。図４は、適応変調テーブル１０の構成例である。図４において、適応変調テーブル１０は、ＭＣＳ毎に、ＭＣＳ番号と変調方式の名称と符号化率と帯域効率と信号対雑音電力比の組が格納される。本実施形態では、伝搬路状態の良し悪しを表す尺度として信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を用いる。なお、帯域効率（単位は、ビット／変調シンボル）は、１変調シンボル当たり何ビットの情報を送ることができるのかを表し、次式で算出される。
帯域効率＝変調多値数×符号化率
【００３２】
適応変調テーブル１０は、ＳＮＲ（伝搬路状態）が良くなるほどに、変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となると共に、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率が高くなるものである。例えば、図４中のＳＮＲが良くなるほど、ＱＰＳＫ（変調多値数が２）から１６ＱＡＭ（変調多値数が４）へ、そして１６ＱＡＭ（変調多値数が４）から６４ＱＡＭ（変調多値数が６）へ、というように変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となる。さらに、図４中のＳＮＲが良くなるほど、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率、例えばＱＰＳＫと組合せ可能な符号化率が「１／１２」から「７／１２」まで、というように段階的に高くなる。
【００３３】
選択部１１は、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数に対応する適応変調テーブル１０を選択する。具体的には、選択部１１は、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数が「１」である場合は、ストリーム数が１である適応変調テーブル１０とＭＣＳ決定部１２を接続する。これにより、ＭＣＳ決定部１２は、ストリーム数が１である適応変調テーブル１０を参照することができる。また、選択部１１は、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数が「２」である場合は、ストリーム数が２である適応変調テーブル１０とＭＣＳ決定部１２を接続する。これにより、ＭＣＳ決定部１２は、ストリーム数が２である適応変調テーブル１０を参照することができる。
【００３４】
ＳＮＲ算出部１３は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報に基づいて、ＳＮＲを算出する。
【００３５】
ＭＣＳ決定部１２は、選択部１１による選択結果の適応変調テーブル１０を参照し、ＳＮＲ算出部１３の算出結果のＳＮＲを満たすＭＣＳの内から、最大の帯域効率を有するＭＣＳを選択する。例えば、ＳＮＲが９ｄＢである場合、図４中、ＭＣＳ番号が０から６までのＭＣＳが選択可能であるが、その中から最大の帯域効率を有するＭＣＳ番号「６」のＭＣＳを選択する。ＭＣＳ決定部１２は、選択したＭＣＳのＭＣＳ番号と変調方式の名称と符号化率を当該適応変調テーブル１０から読み出す。ＭＣＳ決定部１２は、適応変調テーブル１０から読み出したＭＣＳ番号と変調方式の名称と符号化率に従って、所定の各部へ、次回のデータ送信用のＭＣＳ番号と変調方式と符号化率を指定する。
【００３６】
図３は、図１に示す基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７の構成を示すブロック図である。図３において、図２に示すＭＣＳ選択部２１７に対応する部分には同一の符号を付している。ＭＣＳ抽出部１１７は、ＭＣＳ選択部２１７のＳＮＲ算出部１３の代わりに、ＭＣＳ番号抽出部２０を有する。
【００３７】
基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７は、移動局２００のＭＣＳ選択部２１７が有する適応変調テーブル１０と同じものを有する。従って、本実施形態では、図２、図３に示されるように、ストリーム数の候補である「１」と「２」の各各に対応した、２つの適応変調テーブル１０が、基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７と移動局２００のＭＣＳ選択部２１７とに共通に設けられる。
【００３８】
選択部１１は、ストリーム数抽出部１１６から指定されたストリーム数に対応する適応変調テーブル１０を選択する。この選択動作は、移動局２００のＭＣＳ選択部２１７のものと同様である。
【００３９】
ＭＣＳ番号抽出部２０は、制御情報復号部１１５で復号された信号から、移動局２００から送られたＭＣＳ番号を抽出する。ＭＣＳ決定部１２は、選択部１１による選択結果の適応変調テーブル１０を参照し、ＭＣＳ番号抽出部２０の抽出結果のＭＣＳ番号のＭＣＳを選択する。ＭＣＳ決定部１２は、選択したＭＣＳの変調方式の名称と符号化率を当該適応変調テーブル１０から読み出す。ＭＣＳ決定部１２は、適応変調テーブル１０から読み出した変調方式の名称と符号化率に従って、所定の各部へ、次回のデータ送信用の変調方式と符号化率を指定する。
【００４０】
図５、図６は、本実施形態に係る適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。図５はストリーム数が１である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図であり、図６はストリーム数が２以上である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。
【００４１】
［ストリーム数が１（ＳＩＳＯ伝送）の場合］
ストリーム数が１である場合は、ＳＩＳＯ伝送である。本発明者は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送の場合には、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が大きくて符号化率が低い方が受信品質は良いことを発見した。つまり、変調多値数が小さい方の変調方式を伝搬路状態の良化に伴い該変調方式と組合せる符号化率を高くしながら使い続けるよりも、変調多値数が大きい方の変調方式を選択可能な伝搬路状態に到達次第（このときの符号化率は変調多値数が小さい方の変調方式の符号化率よりも低くなるが）、変調多値数が大きい方の変調方式に切り替える方が受信品質は良くなる。この知見に基づき、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最大である変調方式が選択されるように、ストリーム数が１である適応変調テーブル１０を構成する。
【００４２】
図５の例では、ＳＮＲが良くなるにつれて、変調多値数が最小のＱＰＳＫから変調多値数が大きい１６ＱＡＭへと、１６ＱＡＭを選択可能なＳＮＲに到達次第、１６ＱＡＭを選択可能としている。そして１６ＱＡＭからさらに変調多値数が大きい６４ＱＡＭへと、６４ＱＡＭを選択可能なＳＮＲに到達次第、６４ＱＡＭを選択可能としている。同じ変調方式においては、ＳＮＲが良くなるにつれて、組合せ可能な符号化率が段階的に高くなる。図５の例では、ＳＮＲが良くなるにつれて、ＱＰＳＫは＃０から＃３までの４段階で、１６ＱＡＭは＃４から＃５までの２段階で、６４ＱＡＭは＃６から＃１０までの５段階で、それぞれに組合せ可能な符号化率が高くなる。なお、図５中の＃０から＃１０までの各段階に対応するＳＮＲ範囲は、一律に同じである。これにより、ＱＰＳＫの選択可能なＳＮＲ範囲は＃０から＃３までの４段階分に留まっている。１６ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、１６ＱＡＭの選択可能なＳＮＲのところから、＃４から＃５までの２段階分に留まっている。一方、６４ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、６４ＱＡＭの選択可能なＳＮＲのところから、＃６から＃１０までの５段階分と非常に大きくなっている。
【００４３】
［ストリーム数が２以上（ＭＩＭＯ伝送）の場合］
ストリーム数が２以上である場合は、ＭＩＭＯ伝送である。本発明者は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＭＩＭＯ伝送の場合には、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が小さくて符号化率が高い方が受信品質は良いことを発見した。つまり、変調多値数が大きい方の変調方式を選択可能な伝搬路状態に到達次第、符号化率を変調多値数が小さい方の変調方式の符号化率よりも低くして変調多値数が大きい方の変調方式に切り替えるよりも、変調多値数が小さい方の変調方式を伝搬路状態の良化に伴い該変調方式と組合せる符号化率を高くしながら使い続ける方が受信品質は良くなる。この知見に基づき、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最小である変調方式が選択されるように、ストリーム数が２以上である適応変調テーブル１０を構成する。
【００４４】
図６の例では、１６ＱＡＭを選択可能なＳＮＲ（＃４の段階）に到達しても尚、１６ＱＡＭを選択可能とせず、変調多値数が最小のＱＰＳＫを選択するようにしている。そして、ＱＰＳＫの符号化率をこれ以上に高くすることができない段階（＃６）になってからようやく、１６ＱＡＭを選択可能としている。同様に、６４ＱＡＭを選択可能なＳＮＲ（＃６の段階）に到達しても尚、６４ＱＡＭを選択可能とせず、変調多値数が小さい方の１６ＱＡＭを選択するようにしている。そして、１６ＱＡＭの符号化率をこれ以上に高くすることができない段階（＃８）になってからようやく、６４ＱＡＭを選択可能としている。これにより、ＱＰＳＫの選択可能なＳＮＲ範囲は＃０から＃５までの６段階分と非常に大きくなっている。一方、１６ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、＃６から＃７までの２段階分に留まっている。６４ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、＃８から＃１０までの３段階分に留まっている。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、複数の適応変調テーブルを一つにまとめるようにしてもよい。図７は、２つの適応変調テーブルを一つにまとめた構成例である。図７の例では、ＭＣＳ番号は一桁目にストリーム数を有する。これにより、ＭＣＳ番号の一桁目によって、どのストリーム数に対応するＭＣＳであるのかを識別することができる。
【００４６】
また、上述の実施形態では、移動局２００（受信側）でストリーム数とＭＣＳを選択するようにしたが、移動局２００（受信側）が伝搬路情報を基地局１００（送信側）に送り、基地局１００（送信側）でストリーム数とＭＣＳを選択するようにしてもよい。この場合、基地局１００（送信側）はストリーム数とＭＣＳ番号を制御情報に含めてデータと同時に送信し、移動局２００（受信側）は制御情報に含まれるストリーム数とＭＣＳ番号を抽出し、該ストリーム数とＭＣＳ番号を使って適応変調テーブル及びＭＣＳの選択を行い、データの復調、復号を行う。
【００４７】
また、上述の実施形態では、基地局１００及び移動局２００が備えるアンテナの本数を２としてストリーム数の候補を「１」と「２」の２つとしたが、アンテナの本数を３以上としてストリーム数の候補を「１」と「２」に加えてアンテナ数に応じた「３」以上の整数を追加するようにしてもよい。例えば、アンテナ数が４である場合、ストリーム数の候補は「１」、「２」、「３」及び「４」の４つとなり、ＳＩＳＯ伝送のストリーム数は１であるが、ＭＩＭＯ伝送のストリーム数は２から４までのいずれかとなる。
【００４８】
上述の実施形態によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができるという効果が得られる。これにより、同じ伝搬路状態であってもＳＩＳＯ伝送に適したＭＣＳとＭＩＭＯ伝送に適したＭＣＳは異なるが、ＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送のそれぞれに適したＭＣＳを用いることが可能となる。この結果、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいて格段の性能向上が期待できる。
【００４９】
また、上述の実施形態によれば、適応変調テーブル１０、選択部１１及びＭＣＳ決定部１２を基地局１００と移動局２００の両方にそれぞれ設けたことにより、移動局２００から基地局１００へ送信する情報量を削減することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…適応変調テーブル、１１…選択部、１２…ＭＣＳ決定部、１３…ＳＮＲ算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、適応変調システム、無線通信システム、移動局、基地局及び適応変調制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送と適応変調を組み合わせた無線通信システムが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】郵政省通信総合研究所著、笹岡秀一編著、“ウェーブサミット講座 移動通信”、株式会社オーム社、１９９８年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の無線通信システムでは、以下に示す課題がある。
【０００５】
本発明者は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ（Single-Input Single-Output）伝送を行った場合とＭＩＭＯ伝送を行った場合では、移動局と基地局の間の伝搬路状態に応じた「変調方式と誤り訂正符号化率（以下、単に「符号化率」と称する）の組合せ（ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme））」を選択する際の選択方針（ＭＣＳ選択方針）が異なることを発見した。具体的には、ＳＩＳＯ伝送の場合は、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が大きくて符号化率が低い方が受信品質は良いのに対して、ＭＩＭＯ伝送の場合には、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が小さくて符号化率が高い方が受信品質は良い、というものである。しかしながら、従来の無線通信システムでは、ＭＣＳ選択方針が一つのみであるので、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができない。このため、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいて移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合には、従来の無線通信システムにおける適応変調技術では対応することができない。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る適応変調システムは、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムであり、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る適応変調システムにおいては、前記適応変調テーブルは、伝搬路状態が良くなるほどに、変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となると共に、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率が高くなるものであって、ストリーム数が１である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最大である変調方式が選択されるように構成されて成り、一方、ストリーム数が２以上である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最小である変調方式が選択されるように構成されて成る、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る適応変調システムにおいては、前記適応変調テーブル、前記選択部及び前記決定部を変調側と復調側の両方にそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る無線通信システムは、移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、前述のいずれかの適応変調システムを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る移動局は、移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記移動局において、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る基地局は、移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記基地局において、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る適応変調制御方法は、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムにおける、適応変調制御方法であって、伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、適応変調テーブルを選択する手段が、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択するステップと、変調方式と符号化率の組合せを決定する手段が、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す移動局２００のＭＣＳ選択部２１７の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７の構成を示すブロック図である。
【図４】適応変調テーブル１０の構成例である。
【図５】ストリーム数が１である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。
【図６】ストリーム数が２以上である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。
【図７】２つの適応変調テーブルを一つにまとめた構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成を示すブロック図である。この図１には、基地局１００から移動局２００へユーザデータを送信する構成のみを示している。以下、説明の便宜上、基地局１００から移動局２００へユーザデータを送信する場合を例に挙げて説明するが、移動局２００から基地局１００へユーザデータを送信する場合についても同様である。
【００１７】
図１において、基地局１００及び移動局２００は、複数（本実施形態では２本とする）のアンテナを有し、基地局１００と移動局２００の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える。ＳＩＳＯ伝送の場合、同時に送信されるデータストリームの数は１である。ＭＩＭＯ伝送の場合、同時に送信されるデータストリームの数は２である。以下、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数のことを「ストリーム数」と称する。
【００１８】
また、基地局１００及び移動局２００は、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を基地局１００と移動局２００の間の伝搬路状態に応じて適応的に変更する、適応変調を行う。変調方式としては、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６値直交振幅変調）、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation：６４値直交振幅変調）などが挙げられる。各変調方式の変調多値数（単位は、ビット／変調シンボル）は、ＱＰＳＫが２であり、１６ＱＡＭが４であり、６４ＱＡＭが６である。
【００１９】
まず、図１を参照して基地局１００を説明する。
ユーザデータ符号化部１０１は、ＭＣＳ抽出部１１７から指定された符号化率で、ユーザデータを誤り訂正符号化する。ユーザデータ変調部１０２は、ＭＣＳ抽出部１１７から指定された変調方式で、ユーザデータ符号化部１０１で誤り訂正符号化された符号化データを変調する。ＭＩＭＯ送信処理部１０３は、ストリーム数抽出部１１６から指定されたストリーム数の分だけ、ユーザデータ変調部１０２変調された変調シンボルを多重する。このとき、ストリーム数が２である場合は、ＭＩＭＯ伝送されるように、２つの変調シンボルを多重する。ＭＩＭＯ送信処理部１０３は、ストリーム数分の変調シンボルが多重された多重化データストリームを混合部１０５へ出力する。
【００２０】
パイロット信号生成部１０４は、基地局１００と移動局２００で既知のパイロット信号を生成する。混合部１０５は、そのパイロット信号とＭＩＭＯ送信処理部１０３から受け取った多重化データストリームを多重する。この多重化後の信号は、無線送信部１０６でＯＦＤＭ変調されてから下りリンク（基地局から移動局方向のリンク）で無線送信される。
【００２１】
無線受信部１１０において上りリンク（移動局から基地局方向のリンク）で無線受信された信号は、分離器１１１でパイロット信号と制御情報に分離される。伝搬路情報推定部１１２は、分離器１１１で分離されたパイロット信号を用いて上りリンクの伝搬路状態を推定する。制御情報検波部１１３は、伝搬路情報推定部１１２の推定結果である上りリンクの伝搬路情報を用いて、伝搬路による制御情報の波形歪みを補償する。この補償後の制御情報は、制御情報復調部１１４で復調されてから制御情報復号部１１５で復号される。
【００２２】
ストリーム数抽出部１１６は、制御情報復号部１１５で復号された信号から、移動局２００から送られたストリーム数（下りリンクの次回のデータ送信用）を抽出する。ストリーム数抽出部１１６は、抽出したストリーム数を、次回のデータ送信用のストリーム数としてＭＩＭＯ送信処理部１０３及びＭＣＳ抽出部１１７へ指定する。
【００２３】
ＭＣＳ抽出部１１７は、制御情報復号部１１５で復号された信号から、移動局２００から送られたＭＣＳ番号（下りリンクの次回のデータ送信用）を抽出する。ＭＣＳ抽出部１１７は、抽出したＭＣＳ番号とストリーム数抽出部１１６から指定されたストリーム数に基づいて、変調方式と符号化率の組合せ（ＭＣＳ）を決定する。ＭＣＳ抽出部１１７の詳細については後述する。ＭＣＳ抽出部１１７は、決定した符号化率を、次回のデータ送信用の符号化率としてユーザデータ符号化部１０１へ指定する。同様に、ＭＣＳ抽出部１１７は、決定した変調方式を、次回のデータ送信用の変調方式としてユーザデータ変調部１０２へ指定する。
【００２４】
次に、図１を参照して移動局２００を説明する。
無線受信部２１０において下りリンクで無線受信された信号は、ＯＦＤＭ復調されてから分離器２１１でパイロット信号とユーザデータに分離される。伝搬路情報推定部２１２は、分離器２１１で分離されたパイロット信号を用いて下りリンクの伝搬路状態を推定する。ＭＩＭＯ検波部２１３は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報を用いて、分離器２１１で分離されたユーザデータから、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数分のデータストリームを分離する。これにより、伝搬路で混合された各データストリームが分離される。
【００２５】
ユーザデータ復調部２１４は、ＭＣＳ選択部２１７から指定された変調方式で、ＭＩＭＯ検波部２１３で分離された各データストリームを復調する。ユーザデータ復号部２１５は、ＭＣＳ選択部２１７から指定された符号化率で、ユーザデータ復調部２１４で復調された復調データを復号する。
【００２６】
ストリーム数選択部２１６は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報を用いて、ストリーム数の候補の内から次回のデータ送信用のストリーム数を選択する。具体的には、ストリーム数選択部２１６は、伝搬路情報を行列演算することによって伝搬路行列のランク数又はデータストリーム間の伝搬路情報の相関値を算出し、該算出結果に基づいてストリーム数を選択する。ストリーム数選択部２１６は、選択結果のストリーム数を、次回のデータ送信用のストリーム数としてＭＩＭＯ検波部２１３、ＭＣＳ選択部２１７及び制御情報符号化部２０１へ指定する。
【００２７】
ＭＣＳ選択部２１７は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報とストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数に基づいて、変調方式と符号化率の組合せ（ＭＣＳ）を決定する。ＭＣＳ選択部２１７の詳細については後述する。ＭＣＳ選択部２１７は、決定した変調方式を、次回のデータ送信用の変調方式としてユーザデータ復調部２１４へ指定する。同様に、ＭＣＳ選択部２１７は、決定した符号化率を、次回のデータ送信用の符号化率としてユーザデータ復号部２１５へ指定する。同様に、ＭＣＳ選択部２１７は、決定したＭＣＳを示すＭＣＳ番号を、次回のデータ送信用のＭＣＳ番号として制御情報符号化部２０１へ指定する。
【００２８】
制御情報符号化部２０１は、ＭＣＳ選択部２１７から指定されたＭＣＳ番号とストリーム数選択部２１６から指定されたストリーム数を誤り訂正符号化する。制御情報変調部２０２は、制御情報符号化部２０１で誤り訂正符号化された符号化データを変調する。パイロット信号生成部２０４は、基地局１００と移動局２００で既知のパイロット信号を生成する。混合部２０５は、そのパイロット信号と制御情報変調部２０２による変調データを多重する。この多重化後の信号は、無線送信部２０６により上りリンクで無線送信される。これにより、次回のデータ送信用のＭＣＳ番号とストリーム数が基地局１００に通知される。
【００２９】
図２は、図１に示す移動局２００のＭＣＳ選択部２１７の構成を示すブロック図である。図２において、ＭＣＳ選択部２１７は、複数の適応変調テーブル１０と選択部１１とＭＣＳ決定部１２とＳＮＲ算出部１３を有する。
【００３０】
適応変調テーブル１０は、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設けられる。本実施形態では、図２に示されるように、ストリーム数の候補である「１」と「２」の各各に対応した、２つの適応変調テーブル１０が設けられる。
【００３１】
適応変調テーブル１０は、伝搬路状態に対応したＭＣＳの候補を格納する。図４は、適応変調テーブル１０の構成例である。図４において、適応変調テーブル１０は、ＭＣＳ毎に、ＭＣＳ番号と変調方式の名称と符号化率と帯域効率と信号対雑音電力比の組が格納される。本実施形態では、伝搬路状態の良し悪しを表す尺度として信号対雑音電力比（ＳＮＲ）を用いる。なお、帯域効率（単位は、ビット／変調シンボル）は、１変調シンボル当たり何ビットの情報を送ることができるのかを表し、次式で算出される。
帯域効率＝変調多値数×符号化率
【００３２】
適応変調テーブル１０は、ＳＮＲ（伝搬路状態）が良くなるほどに、変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となると共に、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率が高くなるものである。例えば、図４中のＳＮＲが良くなるほど、ＱＰＳＫ（変調多値数が２）から１６ＱＡＭ（変調多値数が４）へ、そして１６ＱＡＭ（変調多値数が４）から６４ＱＡＭ（変調多値数が６）へ、というように変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となる。さらに、図４中のＳＮＲが良くなるほど、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率、例えばＱＰＳＫと組合せ可能な符号化率が「１／１２」から「７／１２」まで、というように段階的に高くなる。
【００３３】
選択部１１は、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数に対応する適応変調テーブル１０を選択する。具体的には、選択部１１は、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数が「１」である場合は、ストリーム数が１である適応変調テーブル１０とＭＣＳ決定部１２を接続する。これにより、ＭＣＳ決定部１２は、ストリーム数が１である適応変調テーブル１０を参照することができる。また、選択部１１は、ストリーム数抽出部２１６から指定されたストリーム数が「２」である場合は、ストリーム数が２である適応変調テーブル１０とＭＣＳ決定部１２を接続する。これにより、ＭＣＳ決定部１２は、ストリーム数が２である適応変調テーブル１０を参照することができる。
【００３４】
ＳＮＲ算出部１３は、伝搬路情報推定部２１２の推定結果である下りリンクの伝搬路情報に基づいて、ＳＮＲを算出する。
【００３５】
ＭＣＳ決定部１２は、選択部１１による選択結果の適応変調テーブル１０を参照し、ＳＮＲ算出部１３の算出結果のＳＮＲを満たすＭＣＳの内から、最大の帯域効率を有するＭＣＳを選択する。例えば、ＳＮＲが９ｄＢである場合、図４中、ＭＣＳ番号が０から６までのＭＣＳが選択可能であるが、その中から最大の帯域効率を有するＭＣＳ番号「６」のＭＣＳを選択する。ＭＣＳ決定部１２は、選択したＭＣＳのＭＣＳ番号と変調方式の名称と符号化率を当該適応変調テーブル１０から読み出す。ＭＣＳ決定部１２は、適応変調テーブル１０から読み出したＭＣＳ番号と変調方式の名称と符号化率に従って、所定の各部へ、次回のデータ送信用のＭＣＳ番号と変調方式と符号化率を指定する。
【００３６】
図３は、図１に示す基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７の構成を示すブロック図である。図３において、図２に示すＭＣＳ選択部２１７に対応する部分には同一の符号を付している。ＭＣＳ抽出部１１７は、ＭＣＳ選択部２１７のＳＮＲ算出部１３の代わりに、ＭＣＳ番号抽出部２０を有する。
【００３７】
基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７は、移動局２００のＭＣＳ選択部２１７が有する適応変調テーブル１０と同じものを有する。従って、本実施形態では、図２、図３に示されるように、ストリーム数の候補である「１」と「２」の各各に対応した、２つの適応変調テーブル１０が、基地局１００のＭＣＳ抽出部１１７と移動局２００のＭＣＳ選択部２１７とに共通に設けられる。
【００３８】
選択部１１は、ストリーム数抽出部１１６から指定されたストリーム数に対応する適応変調テーブル１０を選択する。この選択動作は、移動局２００のＭＣＳ選択部２１７のものと同様である。
【００３９】
ＭＣＳ番号抽出部２０は、制御情報復号部１１５で復号された信号から、移動局２００から送られたＭＣＳ番号を抽出する。ＭＣＳ決定部１２は、選択部１１による選択結果の適応変調テーブル１０を参照し、ＭＣＳ番号抽出部２０の抽出結果のＭＣＳ番号のＭＣＳを選択する。ＭＣＳ決定部１２は、選択したＭＣＳの変調方式の名称と符号化率を当該適応変調テーブル１０から読み出す。ＭＣＳ決定部１２は、適応変調テーブル１０から読み出した変調方式の名称と符号化率に従って、所定の各部へ、次回のデータ送信用の変調方式と符号化率を指定する。
【００４０】
図５、図６は、本実施形態に係る適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。図５はストリーム数が１である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図であり、図６はストリーム数が２以上である適応変調テーブル１０の構成方法を説明するための概念図である。
【００４１】
［ストリーム数が１（ＳＩＳＯ伝送）の場合］
ストリーム数が１である場合は、ＳＩＳＯ伝送である。本発明者は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送の場合には、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が大きくて符号化率が低い方が受信品質は良いことを発見した。つまり、変調多値数が小さい方の変調方式を伝搬路状態の良化に伴い該変調方式と組合せる符号化率を高くしながら使い続けるよりも、変調多値数が大きい方の変調方式を選択可能な伝搬路状態に到達次第（このときの符号化率は変調多値数が小さい方の変調方式の符号化率よりも低くなるが）、変調多値数が大きい方の変調方式に切り替える方が受信品質は良くなる。この知見に基づき、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最大である変調方式が選択されるように、ストリーム数が１である適応変調テーブル１０を構成する。
【００４２】
図５の例では、ＳＮＲが良くなるにつれて、変調多値数が最小のＱＰＳＫから変調多値数が大きい１６ＱＡＭへと、１６ＱＡＭを選択可能なＳＮＲに到達次第、１６ＱＡＭを選択可能としている。そして１６ＱＡＭからさらに変調多値数が大きい６４ＱＡＭへと、６４ＱＡＭを選択可能なＳＮＲに到達次第、６４ＱＡＭを選択可能としている。同じ変調方式においては、ＳＮＲが良くなるにつれて、組合せ可能な符号化率が段階的に高くなる。図５の例では、ＳＮＲが良くなるにつれて、ＱＰＳＫは＃０から＃３までの４段階で、１６ＱＡＭは＃４から＃５までの２段階で、６４ＱＡＭは＃６から＃１０までの５段階で、それぞれに組合せ可能な符号化率が高くなる。なお、図５中の＃０から＃１０までの各段階に対応するＳＮＲ範囲は、一律に同じである。これにより、ＱＰＳＫの選択可能なＳＮＲ範囲は＃０から＃３までの４段階分に留まっている。１６ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、１６ＱＡＭの選択可能なＳＮＲのところから、＃４から＃５までの２段階分に留まっている。一方、６４ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、６４ＱＡＭの選択可能なＳＮＲのところから、＃６から＃１０までの５段階分と非常に大きくなっている。
【００４３】
［ストリーム数が２以上（ＭＩＭＯ伝送）の場合］
ストリーム数が２以上である場合は、ＭＩＭＯ伝送である。本発明者は、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＭＩＭＯ伝送の場合には、同じ伝搬路状態であるならば、変調多値数が小さくて符号化率が高い方が受信品質は良いことを発見した。つまり、変調多値数が大きい方の変調方式を選択可能な伝搬路状態に到達次第、符号化率を変調多値数が小さい方の変調方式の符号化率よりも低くして変調多値数が大きい方の変調方式に切り替えるよりも、変調多値数が小さい方の変調方式を伝搬路状態の良化に伴い該変調方式と組合せる符号化率を高くしながら使い続ける方が受信品質は良くなる。この知見に基づき、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最小である変調方式が選択されるように、ストリーム数が２以上である適応変調テーブル１０を構成する。
【００４４】
図６の例では、１６ＱＡＭを選択可能なＳＮＲ（＃４の段階）に到達しても尚、１６ＱＡＭを選択可能とせず、変調多値数が最小のＱＰＳＫを選択するようにしている。そして、ＱＰＳＫの符号化率をこれ以上に高くすることができない段階（＃６）になってからようやく、１６ＱＡＭを選択可能としている。同様に、６４ＱＡＭを選択可能なＳＮＲ（＃６の段階）に到達しても尚、６４ＱＡＭを選択可能とせず、変調多値数が小さい方の１６ＱＡＭを選択するようにしている。そして、１６ＱＡＭの符号化率をこれ以上に高くすることができない段階（＃８）になってからようやく、６４ＱＡＭを選択可能としている。これにより、ＱＰＳＫの選択可能なＳＮＲ範囲は＃０から＃５までの６段階分と非常に大きくなっている。一方、１６ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、＃６から＃７までの２段階分に留まっている。６４ＱＡＭの選択可能なＳＮＲ範囲は、＃８から＃１０までの３段階分に留まっている。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、複数の適応変調テーブルを一つにまとめるようにしてもよい。図７は、２つの適応変調テーブルを一つにまとめた構成例である。図７の例では、ＭＣＳ番号は一桁目にストリーム数を有する。これにより、ＭＣＳ番号の一桁目によって、どのストリーム数に対応するＭＣＳであるのかを識別することができる。
【００４６】
また、上述の実施形態では、移動局２００（受信側）でストリーム数とＭＣＳを選択するようにしたが、移動局２００（受信側）が伝搬路情報を基地局１００（送信側）に送り、基地局１００（送信側）でストリーム数とＭＣＳを選択するようにしてもよい。この場合、基地局１００（送信側）はストリーム数とＭＣＳ番号を制御情報に含めてデータと同時に送信し、移動局２００（受信側）は制御情報に含まれるストリーム数とＭＣＳ番号を抽出し、該ストリーム数とＭＣＳ番号を使って適応変調テーブル及びＭＣＳの選択を行い、データの復調、復号を行う。
【００４７】
また、上述の実施形態では、基地局１００及び移動局２００が備えるアンテナの本数を２としてストリーム数の候補を「１」と「２」の２つとしたが、アンテナの本数を３以上としてストリーム数の候補を「１」と「２」に加えてアンテナ数に応じた「３」以上の整数を追加するようにしてもよい。例えば、アンテナ数が４である場合、ストリーム数の候補は「１」、「２」、「３」及び「４」の４つとなり、ＳＩＳＯ伝送のストリーム数は１であるが、ＭＩＭＯ伝送のストリーム数は２から４までのいずれかとなる。
【００４８】
上述の実施形態によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいてＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替える場合に、適応変調において複数のＭＣＳ選択方針を切り替えて使用することができるという効果が得られる。これにより、同じ伝搬路状態であってもＳＩＳＯ伝送に適したＭＣＳとＭＩＭＯ伝送に適したＭＣＳは異なるが、ＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送のそれぞれに適したＭＣＳを用いることが可能となる。この結果、ＯＦＤＭ方式の無線通信システムにおいて格段の性能向上が期待できる。
【００４９】
また、上述の実施形態によれば、適応変調テーブル１０、選択部１１及びＭＣＳ決定部１２を基地局１００と移動局２００の両方にそれぞれ設けたことにより、移動局２００から基地局１００へ送信する情報量を削減することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…適応変調テーブル、１１…選択部、１２…ＭＣＳ決定部、１３…ＳＮＲ算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムであり、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、
前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、
を備えたことを特徴とする適応変調システム。
【請求項２】
前記適応変調テーブルは、伝搬路状態が良くなるほどに、変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となると共に、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率が高くなるものであって、
ストリーム数が１である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最大である変調方式が選択されるように構成されて成り、
一方、ストリーム数が２以上である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最小である変調方式が選択されるように構成されて成る、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応変調システム。
【請求項３】
前記適応変調テーブル、前記選択部及び前記決定部を変調側と復調側の両方にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の適応変調システム。
【請求項４】
移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、
請求項１から３のいずれか１項に記載の適応変調システムを備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記移動局において、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、
前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、
を備えたことを特徴とする移動局。
【請求項６】
移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記基地局において、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、
前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項７】
直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムにおける、適応変調制御方法であって、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
適応変調テーブルを選択する手段が、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択するステップと、
変調方式と符号化率の組合せを決定する手段が、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定するステップと、
を含むことを特徴とする適応変調制御方法。
【請求項１】
直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムであり、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、
前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、
を備えたことを特徴とする適応変調システム。
【請求項２】
前記適応変調テーブルは、伝搬路状態が良くなるほどに、変調多値数の大きい方の変調方式が選択可能となると共に、同じ変調方式と組合せ可能な符号化率が高くなるものであって、
ストリーム数が１である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最大である変調方式が選択されるように構成されて成り、
一方、ストリーム数が２以上である前記適応変調テーブルは、ある伝搬路状態において、選択可能な変調方式の内から変調多値数が最小である変調方式が選択されるように構成されて成る、
ことを特徴とする請求項１に記載の適応変調システム。
【請求項３】
前記適応変調テーブル、前記選択部及び前記決定部を変調側と復調側の両方にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の適応変調システム。
【請求項４】
移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、
請求項１から３のいずれか１項に記載の適応変調システムを備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記移動局において、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、
前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、
を備えたことを特徴とする移動局。
【請求項６】
移動局と基地局の間でＳＩＳＯ伝送とＭＩＭＯ伝送を切り替えることと、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更することとを行う、直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおける、前記基地局において、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択する選択部と、
前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定する決定部と、
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項７】
直交周波数分割多重方式の無線通信システムにおいて、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で送信されるデータストリームの変調方式及び符号化率を伝搬路状態に応じて適応的に変更する適応変調システムにおける、適応変調制御方法であって、
伝搬路状態に対応した変調方式と符号化率の組合せの候補を格納する適応変調テーブルを、ＳＩＳＯ伝送又はＭＩＭＯ伝送で同時に送信されるデータストリームの数（ストリーム数）の候補の各各に対応して設け、
適応変調テーブルを選択する手段が、前記適応変調テーブルの内から前記ストリーム数に応じた適応変調テーブルを選択するステップと、
変調方式と符号化率の組合せを決定する手段が、前記選択された適応変調テーブルを用いて、伝搬路状態に応じた変調方式と符号化率の組合せを決定するステップと、
を含むことを特徴とする適応変調制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１９９４９（Ｐ２０１０−２１９９４９Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５１０２（Ｐ２００９−６５１０２）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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