JP2004222260A - リンク適応方法、ワイヤレス通信システム及び受信機 - Google Patents

リンク適応方法、ワイヤレス通信システム及び受信機 Download PDF

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Abstract

【課題】ワイヤレス通信システムの2つの局の間でメッセージのシンボルを伝送するために無線リンク上で使用される物理層モードを可能な物理層モードのセットのうちから選択するリンク適応方法を得る。
【解決手段】リンク適応方法は、現在の無線リンク条件を評価するステップと、評価された現在の無線リンク条件に応じた基準を適用することにより現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるステップとを含む。現在の無線リンク条件の評価ステップは、メッセージの少なくとも一部に対する受信変調精度(RMA)の計算を含み、受信変調精度(RMA)は、所定数のシンボルに対する復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差の期待値の逆数として定義され、基準は、計算された受信変調精度(RMA)に少なくとも部分的に依存する。
【選択図】図2

Description

本発明は、リンク適応方法(プロセス)に関する。
既知の無線通信システムでは、情報は、ISO−OSIモデルによる物理層経由でシステムの2つのエンティティの間のエアインタフェースを通して伝送される。
現在の無線リンク条件に応じて、いくつかの物理層モードを選択することができる。物理層モードは符号化レートおよび変調条件を指定する。リンク適応方法(プロセス)は、物理層モード(PHYモード)を選択するために実施される。
例えば、このようなリンク適応プロセスは、HIgh PErformance Radio Local Area Network Type 2(HIPERLAN/2)標準において必要である。以下では、本発明の背景を記述するためのフレームワークの例として、HIPERLAN/2標準をしばしば使用する。しかし、本発明の適用分野は、HIPERLAN/2の範囲外に及び、リンク適応プロセスを実施するいかなるワイヤレス通信システムについても考えることができる。
Hiperlan/2標準は、物理(PHYsical、PHY)層およびデータリンク制御(DLC)層を規定する。リンク適応プロセスはDLC層の一部である。
エアインタフェースは時分割二重(TDD)を用いたダイナミック時分割多元接続(TDMA)に基づく。直交周波数分割多重(OFDM)が、周波数選択性フェージングチャネルでのその良好なパフォーマンスにより、H/2の変調方式として選択されている。BPSK(2値位相シフトキーイング)、QPSK(4値位相シフトキーイング)、16QAM(16点直交振幅変調)および64QAM(64点直交振幅変調)(任意)が、サポートされているサブキャリア変調方式である。
リンク適応プロセスは、無線リンク条件に応じた基準を実施することによってPHYモードを選択する。
既知のリンク適応プロセスでは、PHYモード間の切り替えのために実施される基準は、信号対ノイズ比(SNR)または信号対ノイズ干渉比(SINR)を入力として考慮する。
PHYモードは、伝送されるデータのタイプに応じて通信に必要とされる許容可能なビット誤り率(BER)またはパケット誤り率(PER)を得るために選択される。
基準は、現在の測定されるSNRまたはSINRを考慮して、必要なBERパフォーマンスを得ることができるPHYモードを選択するように適応する。
実際には、チャネルは時変チャネルであるので、測定されるSINRは平均のSINRである。また、SINRとBERの間の関係は、伝送チャネルにも非常に依存するので、直接的ではない。
SINR基準手法を実施する1つの方法は、チャネルに対する典型的な「最悪の場合の」シナリオを考慮することである。
すなわち、測定されるSINRによるBERの予測は、基準として使用すべき平均した「最悪の場合の」伝搬チャネルをもたらす。PHYモードを選択するために使用されるしきい値がそれに応じて決定される。
しかし、SINRに関する情報をチャネルプロファイルに関する情報と組み合わせれば、BERパフォーマンスをより正確に判定することができる。実際、BERおよびPERパフォーマンスはSINRだけでなく周波数選択性フェージングチャネルの特性にも依存する。
この問題に対する解決法は、「Misunderstandings about link adaptation for frequency selective fading channels」, M. Lampe et al., PIMRC conference, September 2002に提案されている。この文書は、フェージングチャネルのタイプに関する統計量を用いたSINRに基づくリンク適応プロセスを提案している。
この文書で言及されている問題は、SINRおよびチャネル統計量を考慮してどのようにPERまたはBERを予測するかということである。
明示的に言及されているチャネル統計量のタイプは、周波数領域におけるチャネル応答の絶対値の推定分散である、すなわち
Figure 2004222260
ここでρiは、OFDM信号のi番目のサブキャリアのチャネル係数(周波数領域におけるフェージングチャネル応答)である。
しかし、この論文の図10に提示されている結果は、Hiperlan/2標準の特定のチャネルAの場合のみであるので、フェージングチャネルの事前知識から独立となるようにこの基準をどのようにして効果的に使用することができるかを理解することは困難である。
本発明の目的は、容易に計算可能であり、フェージングチャネルの事前知識に依存せずにチャネルプロファイル特性を使用する、リンク適応プロセスを提供することである。
したがって、本発明の主題は請求項1記載の方法である。
フェージングチャネル統計量を表す誤差ベクトルマグニチュード(Error Vector Magnitude)と呼ばれる特定のメトリック、またはより正確には、その逆数である受信変調精度(RMA)を、PHYモードと呼ばれるさまざまな変調および/または符号化レートのセットを使用するシステムと関連づけることにより、上記チャネルに関するいかなる事前知識または仮説も必要としないリンク適応技法を導出することが可能となる。
実際、われわれは、シミュレーション結果により、BER(ビット誤り率、またはPER)とRMAの間の関係が(BERとSINRの間の関係とは異なり)チャネルプロファイルとはほとんど独立していることを観測した。
よって、RMAを、チャネルプロファイルの知識とは独立して、PHYモードを選択するために使用することができる。
特定の実施態様では、方法は従属請求項のいくつかの特徴を含む。
本発明は、請求項18および19に記載のワイヤレス通信システムおよび受信機にも関する。
本発明は、単に例として与えられる以下の説明を、図面を参照して読むことによってさらに良く理解されるであろう。
図1は、隣接する無線セル12を有するセルラシステム10を示している。各無線セル12は、14で示す中央アクセスポイント(AP)によって制御される。アクセスポイントは、ある一定の地域をカバーし、コアネットワーク16に接続される。
18で示す移動端末(MT)は、その移動端末が位置するセル12に関連するアクセスポイント経由で、他の移動端末18またはコアネットワーク16と通信する。
メディアへのアクセスおよび移動端末18への無線リソースの割当ては、関連するアクセスポイント14によって制御される。
前述のように、システムは、本発明を説明するためだけの例としてHiperlan/2標準に従うと仮定することができる。実際には、本発明の範囲は、HiperLAN/2標準や、北米のIEEE802.11aおよび日本のHisWANaのような類似の標準の範囲外に及ぶ。
Hiperlan/2標準は、ETSI TS 101 475 V1.2.1A (2000-04)「Broadband Radio Access Networks (BRAN)」; HIPERLAN Type 2; Physical (PHY) layer (April 2000)に規定されている。
アクセスポイント14と移動端末18の間の伝送は、時分割二重(TDD)を用いたダイナミック時分割多元接続(TDMA)を使用している。直交周波数分割多重(OFDM)が、Hiperlan/2のための変調方式として選択されている。
リソース割当てはアクセスポイント14に集中化される。したがって、リソースは、アップリンクフェーズにより送信を行う移動端末によるプロトコルデータユニット(PDU)の実際の送信の前に要求されなければならない。ショートPDU(SCH−PDU)内にカプセル化された特定のタイプのシグナリング/制御メッセージであるリソースリクエスト(RR)がその目的のために使用される。
リソースの割当てのため、アクセスポイント14は、関連する無線セル内の移動端末から情報を受信する。
Hiperlan/2の物理層経由で伝送されるユニットは可変長のバーストである。便宜上、そしてオーバーヘッドを削減するため、MAC PDU列がそのまま正確に物理バーストにマッピングされる。各バーストは、プリアンブルと、それに続く、データを含むペイロード部分とからなる。
Hiperlan/2標準によれば、物理層は、さまざまな符号化レートおよび変調の組合せに対応するいくつかの物理層モード(PHYモード)を提供する。いくつかのサブキャリア変調方式が、物理層モードに応じて実施される。
次の表は、可能な物理モードを記載している。
Figure 2004222260
基本的に、PDUを符号化するために必要なOFDMシンボルの数は変調のロバスト性に比例する。1つのOFDMシンボルは4μsの固定持続時間を有する。
複数のPHYモードがあるため、アクセスポイントは、無線リンク条件に応じてPHYモードを選択するリンク適応プロセスを実施する。
各コネクションおよびその方向(アップリンクまたはダウンリンク)が、フレームごとに異なり得る特定のモードを使用することができる。
リンク適応方法(プロセス)は、現在の無線リンク条件を評価するステップと、評価された現在の無線リンク条件に応じた基準を適用することにより現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるステップとを含む。現在の無線リンク条件の評価ステップは、受信メッセージの少なくとも一部に対する誤差ベクトルマグニチュード(EVM)の計算を含む。誤差ベクトルマグニチュード(EVM)は、所定数のシンボルに対する等化復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差の期待値として定義される。基準は、誤差ベクトルマグニチュード(EVM)に、実際にはその逆数である受信変調精度RMA=1/EVMに、少なくとも部分的に依存する。
図2は、本発明によるリンク適応方法(プロセス)のアルゴリズムのフローチャートを示している。
以下の説明は、Hiperlan/2で実施されるようなOFDM変調方式について行われるが、いかなる変調にも適用可能である。
図2に開示される主要なステップは、それぞれの周期的な測定に対して実行されるので、ループ50に示すように巡回プロセスが実現される。
このプロセスによれば、最初のステップ52で、誤差ベクトルマグニチュード(EVM)が各観測量に対して計算される。それぞれの観測されるシンボルは複素数(I,Q)に対応し、これは図3の図では点Aとして示されている。
所定数のシンボルに対する等化復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差は次式、すなわち
Figure 2004222260
により定義され、ここで
Δ2(t,f,s)は、時間(t)、周波数(f)および空間(s)に依存する観測量に対する2乗誤差である。
(I0(t,f,s),Q0(t,f,s))は、時間(t)、周波数(f)および空間(s)に対する理想(基準)点すなわちシンボルA0である。
(I(t,f,s),Q(t,f,s))は、時間(t)、周波数(f)および空間(s)における観測点A、すなわち等化復調受信シンボルAである。
より正確には、OFDMの場合、Z(f)が周波数fの複素シンボルであれば、Z(f)=I(f)+jQ(f)となる。
f=Z(f)は、サブキャリア番号fの等化受信シンボルである。
サブキャリアfの受信シンボルをRfで表すと、Zf=Rf/ρfとなる。ρfはサブキャリアfの推定チャネル応答である。
また、Zf=Rf/ρf=Tf+n/ρfとなる。
ここで、
fはサブキャリアfの送信シンボルであり、
nはノイズである。
送信OFDM信号は、
Figure 2004222260
である。ここで、ITX(f)+jQTX(f)は、サブキャリアfの複素送信信号である。
フェージングチャネルおよびノイズの後の受信OFDM信号は、
Figure 2004222260
である。
受信OFDM信号の等化は各サブキャリアごとに独立して行われる。
Figure 2004222260
この式はZfの表式を説明している。
安定でより正確なEVMの値を得るために、観測から得られるこの2乗誤差を平均し、信号パワーで正規化する。これが2乗誤差の期待値である、すなわち
EVM=E[Δ2(t,f,s)]
ここでE[X]はX変数の期待値を表す。
信号パワーによる正規化は、いくつかの方法で扱うことができる。
すなわち、パワーによる正規化の第1のバージョンによれば、各観測量を時間(t)、周波数(f)および空間(s)におけるパワーp(t,f,s)で正規化した後、全体の期待値を導出する、すなわち
Figure 2004222260
パワーによる正規化の第2のバージョンによれば、観測量の期待値をパワーの期待値で正規化する、すなわち
Figure 2004222260
この第2バージョンは、パワー推定値の変動を減少するので、より安定であるという利点がある。
原理的には、受信機が受信信号に対する自動利得制御(AGC)を含む場合、平均パワーは1に等しいはずであり、計算において省略することができる。
(受信パワーのそれぞれの)2乗誤差の期待値は、次式のように時間(t)、周波数(f)および空間(s)におけるすべての観測量にわたる平均によって近似することができる、すなわち
Figure 2004222260
ここでN(t,f,s)は時間(t)、周波数(f)および空間(s)にわたる観測量の数である。
EVMから、受信変調精度(RMA)が得られる、すなわち
Figure 2004222260
実際には、これらの両方の統計量はdB単位で計算される、すなわち
MERdB=10Log(MER)
RMAdB=10Log(RMA)
例として、Hiperlan2の特定の場合におけるEVM計算値を(パワーによる正規化の第2のバージョンを考慮して)次式、すなわち
Figure 2004222260
によって導出することができ、ここで、
fは、測定のための2ms持続時間のフレームの数であり、
pは、OFDMシンボル数を単位とした、フレーム内のパケットの長さであり、
sは、受信機における空間的に広がった要素の数であり(例えば、受信機側で2個のダイバーシティアンテナが使用される場合、Ns=2である)、
fは、サブキャリア周波数の数であり(Hiperlan2の場合は52)、
0は、信号の平均パワーであり、本例では次式、すなわち
Figure 2004222260
により近似することができ、ここで、ρ2(t1,t2,f)はフレームt1のOFDMシンボルt2におけるサブキャリアfのチャネル推定係数である。
2つの受信アンテナダイバーシティが時に使用され得るが(s=1,2)、ここでは空間領域(複数可)における観測量の変動はない。
パワーによる正規化の第1のバージョンを考慮して、EVMの第2のバージョンを次式、すなわち
Figure 2004222260
によって導出することができる。
ここでP0はOFDMシンボル内の信号の平均パワーであり、本例では次式、すなわち
Figure 2004222260
により近似することができる。
ここで、ρ2(t1,t2,f)はフレームt1のOFDMシンボルt2におけるサブキャリアfのチャネル推定係数であるが、t1およびt2は一定である。
本発明のこの最後の特定の実施形態が、図6および図7の曲線を求めるために使用された。
受信機内でのEVMの計算の例は後で開示される。
EVM(それぞれRMA)の定義および計算自体は、最新技術から既知であり、それ自体は本発明の対象ではない。例えば、このようなEVMは、Agilent 93000 SoCシリーズのVector Signal Analyzerのようなテスト装置で実施されている。
図3に示すように、EVMは、受信点Aと理想点A0の間の距離に依存する。
図4に、64QAM(64点直交振幅変調)変調の場合に、等化後に得られるバーストのコンステレーションの例を示す。
図5に、BPSK(2値位相シフトキーイング)変調の場合に、バーストの等化後に得られるコンステレーションの例を示す。
このようなコンステレーションでは、フェージングチャネルおよび/またはノイズチャネルの両方の影響があると、点は大きくなる。
したがって、基本的に、点が大きくなると、誤差ベクトルマグニチュード(EVM)は増大し、受信変調精度(RMA)は減少する。
ステップ54で、計算されたRMAに従って、新しいPHYモードが選択テーブルで選択される。ステップ56で、送信が、現在の物理層モードから新たに選択された物理層モードに切り替えられる。
選択テーブルは、ステップ58で、事前に規定され格納される。
このような選択テーブルの例を次に示す。
Figure 2004222260
この表は、RMAに対するいくつかのしきい値を定義している。PHYモードはこれらのしきい値に基づいて選択される。
この表は、ステップ58で、Hiperlan/2標準で規定されるいくつかのチャネルについてRMAに対するビット誤り率(BER)をまず考慮することによって得られる。
この図が、図6に、モード7(64−QAM、R=3/4)の場合に、Hiperlan/2標準で規定されるフェージングチャネルA、C、DおよびEについて、ならびにAWGNチャネルについて示されている。各曲線は異なるチャネルに対応する。
「最悪の場合の」伝搬チャネルが、これらの曲線に基づいて規定される。このチャネルは、所与のRMAに対する最悪のBERを有するチャネルに対応する。
この「最悪の場合の」伝搬チャネルを考慮して、RMAに対するスループットが図7に示すように描かれる。
スループットは、誤りのないパケットを実現するために必要な再送の冗長性を考慮した、MAC(メディアアクセス制御)層の上で得られるビットレートとして定義される。
表2における選択されるPHYモードは、各RMAに対して最高のスループットを得るために規定される。
図2に示すように、各測定について、ステップ58で事前に規定され格納された選択テーブルを考慮して、ステップ52で計算されたRMAに基づいて、ステップ54でPHYモードの選択が実行される。
それ自体知られているように、PHYモードは、各DLCユーザコネクションについて個別に選択される。こうして、各ユーザは、異なるPHYモードとのいくつかのコネクションを同時に維持することができる。
図8は、最新技術で考えられているようなモード7(64−QAM、R=3/4)の場合の、SINRに対するビット誤り率(BER)を示している。AWGNチャネルとフェージングチャネルA、C、DおよびEの間にはdB単位で大きいばらつきがあることを観察することができる。実際、例えば、AWGNとチャネルAの間には5dB(BER=10-2の場合)から10dB(BER=10-3の場合)までの差(BERレベルに依存する)がある。
前に説明したように、PHYモード選択プロセスのしきい値の定義に対する「最悪の場合の」シナリオ(すなわち今の場合にはチャネルA)を考慮する場合(チャネルEは最悪であるが現実的でない)、最悪の場合と最良の場合(AWGNチャネル)の間で5〜10dBの損失を受ける可能性がある。このような損失は、前に説明したように、大きいスループットの損失につながる。したがって、従来のPHYモード選択プロセスはしばしば、スループットに関して次善の選択をもたらしている。
これに対して、図6は、AWGNチャネルとフェージングチャネルA、C、DおよびEの間では、dB単位でばらつきが大幅に減少していることを示している。実際、AWGNとチャネルAの間には1dB(BER=10-2の場合)ないし2〜3dB(BER=10-3の場合)の差(BERレベルに依存する)しかない。
この状況では、PHYモード選択プロセスのしきい値の定義に対する「最悪の場合の」シナリオからの損失は、最悪の場合と最良の場合の間で1〜3dBとなるので、SINR基準の場合に比べてスループットパフォーマンスが改善される。
結論として、RMAは、「等価AWGN−SINR」(より正確には、AWGNチャネルで同様のビット誤り率を得るために必要な等価SINR)とみなすことができる。
したがって、RMAは、もちろんある一定の程度ではあるが、すべての伝送チャネルでBERの収束を可能にする。すなわち、RMAからビット誤り率(BER、そしてさらにPERも)をより良好に予測することが可能であり、これがリンク適応プロセスの目的である。
RMAの計算値は、受信装置で計算される(ワイヤレス通信システムのいかなる通常の受信機も適合可能である)。
このような受信機200を図9に示す。
これは、RF−アナログベースバンド変換ステージ202、受信パワー制御ステージ204、ベースバンドアナログ−デジタル変換ステージ206、プリアンブル検出ステージ208(プリアンブルが挿入される場合)、時間および周波数に関する同期ならびにチャネル推定ステージ210、等化ステージ212、デマッピングステージ214、デインタリーブステージ216(必要な場合)ならびに復号化ステージ218を含む。
RMAの計算は、等化ステージ212から出力されるデータに対して、デマッピングステージ214の前に、RMA計算ステージ220によって実行される。
本発明の第1実施形態によれば、RMAは、各データバーストに先行するプリアンブル構造を使用することによって、各バーストについて計算される。
プリアンブルは既知のシーケンスであるので、受信変調精度の式に記述されているように観測シーケンスを理想シーケンスと比較することが容易である。
その場合、
fは、測定のためのフレームの数である(例えば、Nf=20個のフレームがあれば良好な平均が可能である)。
pは、各バーストのプリアンブルを構成するシンボルの数である(例えば、Hiperlan2プリアンブルの場合は2個のOFDMシンボル)。
cは、プリアンブルを構成する周波数の数である(例えば、Hiperlan2プリアンブルの場合は52個のサブキャリア)。
sは、プリアンブルを構成する空間ダイバーシティの数である(例えば、Hiperlan2プリアンブルの場合は1または2)。
0は、コンステレーションの平均パワーである(受信または送信パワー制御が使用される場合、通常P0=1である)。
つまり、下記の式、すなわち
Figure 2004222260
における(I0(t,f,s),Q0(t,f,s))が既知であり受信機に格納される。
すべての観測量にわたるRMAは、
Figure 2004222260
である。ここでN(t,f,s)=Nf・Np・Kc・Ns(観測量の総数)であり、
Figure 2004222260
(観測量の平均パワー)である。
したがって、各平均期間(その長さはNfおよびNpによって決まる)に対して、RMA基準を用いたリンク適応を行うことができる。
本発明の第2実施形態によれば、RMAはバーストのペイロード部分に対する計算によって計算される。
その場合、(I0(t,f,s),Q0(t,f,s))は、(I(t,f,s),Q(t,f,s))、すなわち等化後の観測点に対する決定を行うことから得られる。このような計算はより複雑である。というのは、RMAを計算する前に未知のペイロードシンボルに対する決定を行う必要があるからである。決定を行うことは、受信点から最も近い理想点を決定することを必要とする。
図10に示すように、受信点は、理想点1または理想点2のようないくつかの近い点と関連づけることができる。
例えば、選択される理想点は、既知のメトリックに従って、受信点との間の長さがより短い点として定義される。
例えば、メトリックは次のように定義される、すなわち
Figure 2004222260
したがって、このような手続きは、より多くの計算の複雑さを必要とし、必要な場合のみに使用すべきである。
すなわち、その場合、
Figure 2004222260
であり、ここで記号(^)xkはxkの推定値を意味する。なお、(^)xkはxkの上に^があることを表わす。
メッセージのペイロード部分に含まれることがあるパイロットを使用することによって、より精密なRMAの計算が実行される。
実際、例えばHiperlan/2標準によって規定されるように、各データOFDMシンボルは、データキャリアにデータを、そしてパイロットキャリアに基準情報を含む。したがって、各ペイロードシンボルは4個のパイロットを含み、これらは基準とされるサンプルである。それゆえ、RMAの計算を精密化するためにこれらの4個のパイロットを使用することも可能である。パイロット値は既知であるので、プリアンブル部分の場合のように、観測シーケンスを理想シーケンスと比較することができる。
ある種の「ピンポン」効果を引き起こし得るRMA計算の高速な変動を制限するため、数個のバーストまたはフレームにわたって計算値を平均することが賢明である。
ダウンリンクチャネルの場合、各移動端末が、受信するすべてのタイプのダウンリンクバーストに対してRMAを計算する。移動端末は、ブロードキャストチャネル(BCH)およびフレームチャネル(FCH)データ(Hiperlan2ではLong Traffic Channel(LCH)とも呼ばれる)を利用することもできる。よって、平均は、1フレームで受信される数多くのバーストに対して実行され、フレームごとの平均によって組み合わされることも可能である。
アップリンクチャネルの場合、アクセスポイントは、各コネクションごとに、すなわち各移動端末ごとに別個にRMAを計算する必要がある。というのは、受信バーストのレベルおよび品質は各移動端末に依存するからである。平均は別個に実行されるべきである。各移動端末に関連するRMAの値は(AGCのレベルや正確なタイミングと同様に)格納され、次フレームで平均のために取り出すことができる。
原理的には(Hiperlan2の場合のように)、アクセスポイントはマスタであり、そのスケジューリングメカニズムに従って、使用すべきリンク適応結果、すなわちPHYモードを決定することに留意しなければならない。結果として、ダウンリンクに対して移動端末によって計算されたすべてのRMA情報が、アクセスポイントへのアップリンクを通じて返送されるべきである。この手続きは、移動端末によってダウンリンクに対して測定されるSINRパラメータの場合のものと同一である。
最も簡単な手続きは、SINRの計算を避け、RMA基準のみを実施する(すなわち、リンク適応基準はRMAのみに依存する)ことである。
本発明の特定の実施形態では、リンク適応のためにRMA基準とSINRまたはSNR基準の組合せが実施される。
実際には、SINR基準は、特に、低いSINRが観測される時間の70〜95%の間、使用することができる。
しかし、SINRが高い場合、伝送チャネルに歪みがないかどうかを判定するために、後でRMAをチェックすることが賢明かもしれない。
したがって、第1の簡単な手続きは、
1.SINRのレベルをチェックすること、
2.SINRが所与のしきい値より低い場合、直ちにリンク適応について決定すること、
3.SINRが所与のしきい値より高い場合、RMAをチェックし、リンク適応について決定すること、である。
第2の簡単な手続きは、
1.RMAのレベルをチェックすること、
2.RMAが所与のしきい値より低い場合、直ちにリンク適応について決定すること、
3.RMAが所与のしきい値より高い場合、SINRをチェックし、リンク適応について決定すること、である。
本発明による方法は以下の利点を有する。
RMAは実施が非常に簡単である。
RMAは、伝送チャネルの品質を非常に良く表す基準であり、SINRおよびチャネルプロファイルの両方の特性を併せ持つ。RMAは、伝送のBERまたはPER品質を予測するための「等価AWGN−SINR」として使用可能である。
普通に使用される「最悪の場合の」シナリオを考慮すると、この基準を使用することによる利得は直接的である。というのは、RMAに関するBERパフォーマンスのばらつきはSINRの場合に比べてはるかに減少されるからである。よって、全体のスループットを改善することができる。
RMAをSINRと組み合わせることによって、さらなる改善が得られる。
通信システムの概略図である。 本発明によるリンク適応方法(プロセス)のフローチャートである。 本発明の第1実施形態を説明する、1点のみを有するコンステレーションの概略図である。 PHYモード(64−QAM)の場合の等化後のコンステレーションを示す図である。 PHYモード(BPSK)の場合の等化後のコンステレーションを示す図である。 Hiperlan/2で規定されるいくつかのフェージングチャネルについて、モード7(64−QAM、R=3/4)に対するBER対RMA(受信変調精度)を示す図である。 「最悪の場合の」チャネルに対するスループット対RMAを示す図である。 Hiperlan/2で規定されるいくつかのフェージングチャネルについて、モード7(64−QAM、R=3/4)に対するBER対SINRを示す図である。 本発明による方法(プロセス)を実施するように適応した受信機の機能図である。 本発明の第2実施形態を説明する、1点のみを有するコンステレーションの概略図である。

Claims (19)

  1. ワイヤレス通信システムの2つの局の間でメッセージのシンボルを伝送するために無線リンク上で使用される物理層モードを可能な物理層モードのセットのうちから選択するリンク適応方法であって、前記無線リンクは事前に未知でありフェージングチャネル(AWGN、A、C、D、E)の複数のプロファイルに合わせることが可能であり、
    現在の無線リンク条件を評価するステップと、
    評価された現在の無線リンク条件に応じた基準を適用することにより現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるステップとを含み、
    前記現在の無線リンク条件の評価ステップは、前記メッセージの少なくとも一部に対する受信変調精度(RMA)の計算を含み、前記受信変調精度(RMA)は、所定数のシンボルに対する等化復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差の期待値の逆数として定義され、前記基準は、計算された受信変調精度(RMA)に少なくとも部分的に依存し、前記フェージングチャネルの事前知識から独立していることを特徴とするリンク適応方法。
  2. 各伝送メッセージは既知シンボルのシーケンスを含み、前記評価ステップは前記既知シンボルのシーケンスの少なくとも一部に対して実行され、前記理想シンボル値は前記既知シンボル値に等しくとられることを特徴とする請求項1記載のリンク適応方法。
  3. 各伝送メッセージは既知のプリアンブルおよびペイロード部分を含み、前記既知シンボルのシーケンスは前記プリアンブルの少なくとも一部であることを特徴とする請求項2記載のリンク適応方法。
  4. 各伝送メッセージはプリアンブルおよびペイロード部分を含み、前記ペイロード部分は既知のパイロットシンボルを含み、前記既知シンボルのシーケンスは前記既知のパイロットシンボルの少なくとも一部であることを特徴とする請求項2又は3記載のリンク適応方法。
  5. 前記評価ステップは、前記受信シンボル値に応じて各理想シンボル値を決定するステップを含み、前記理想シンボル値は、所定の「メトリック」を考慮することにより、既知の可能なシンボル値のセットのうち前記受信シンボル値から最も近いシンボル値に等しくとられることを特徴とする請求項1記載のリンク適応方法。
  6. 前記受信変調精度(RMA)は受信信号パワーで正規化されることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載のリンク適応方法。
  7. 前記受信変調精度RMAは、前記メッセージの各部分について、次式、すなわち
    Figure 2004222260
    により、所定数のシンボルに対する等化復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差Δ2(t,f,s)の期待値を受信信号パワーp(t,f,s)で割ったものの逆数として定義されることを特徴とする請求項6記載のリンク適応方法。
  8. 直交周波数分割多重(OFDM)変調方式が実施され、前記メッセージはフレームに分割され、前記受信変調精度RMAは次式、すなわち
    Figure 2004222260
    により定義され、
    ここで、
    (I0(t,f,s),Q0(t,f,s))は、時間t、周波数fおよび空間sに対する理想(基準)シンボルA0であり、
    (I(t,f,s),Q(t,f,s))は、時間t、周波数fおよび空間sにおける等化復調受信シンボルAであり、
    fは、測定のためのフレームの数であり、
    pは、OFDMシンボル数を単位とした、前記フレーム内のパケットの長さであり、
    sは、前記受信信号を構成する空間ダイバーシティの数であり、
    0は、1つのOFDMシンボル内のコンステレーションの平均パワーであり、
    fは、前記OFDMシンボルのサブキャリアの数である、
    ことを特徴とする請求項7記載のリンク適応方法。
  9. 0は、OFDMシンボル内の信号の平均パワーであって、次式、すなわち
    Figure 2004222260
    により近似され、
    ここでρ2(t1,t2,f)はフレームt1のOFDMシンボルt2におけるサブキャリアfのチャネル推定係数であるが、t1およびt2は一定である、
    ことを特徴とする請求項8記載のリンク適応方法。
  10. 前記受信変調精度RMAは、前記メッセージの各部分について、次式、すなわち
    Figure 2004222260
    により、所定数のシンボルに対する等化復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差Δ2(t,f,s)の期待値を前記受信信号パワーp(t,f,s)の期待値で割ったものの逆数として定義されることを特徴とする請求項6記載のリンク適応方法。
  11. 直交周波数分割多重(OFDM)変調方式が実施され、前記メッセージはフレームに分割され、前記受信変調精度RMAは次式、すなわち
    Figure 2004222260
    により定義され、
    ここで、
    (I0(t,f,s),Q0(t,f,s))は、時間t、周波数fおよび空間sに対する理想(基準)シンボルA0であり、
    (I(t,f,s),Q(t,f,s))は、時間t、周波数fおよび空間sにおける等化復調受信シンボルAであり、
    fは、測定のためのフレームの数であり、
    pは、OFDMシンボル数を単位とした、前記フレーム内のパケットの長さであり、
    sは、前記受信信号を構成する空間ダイバーシティの数であり、
    0は、全平均期間に対するコンステレーションの平均パワーであり、
    fは、前記OFDMシンボルのサブキャリアの数である、
    ことを特徴とする請求項10記載のリンク適応方法。
  12. 0は、全平均期間に対する信号の平均パワーであって、この場合は次式、すなわち
    Figure 2004222260
    により近似可能であり、
    ここでρ2(t1,t2,f)はフレームt1のOFDMシンボルt2におけるサブキャリアfのチャネル推定係数である、
    ことを特徴とする請求項11記載のリンク適応方法。
  13. 前記メッセージはフレームに分割され、前記受信変調精度(RMA)は、前記メッセージの少なくとも2つのフレームについて計算され、各フレームの受信変調精度RMAの平均値に等しいことを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれかに記載のリンク適応方法。
  14. 前記基準は、前記受信変調精度(RMA)のみに依存することを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれかに記載のリンク適応方法。
  15. 前記現在の無線リンク条件の評価ステップは、伝送の信号対ノイズ比(SNR)または信号対ノイズ干渉比(SINR)のうちの少なくとも1つの信号比の計算を含み、前記基準は、前記受信変調精度(RMA)および伝送の信号対ノイズ比(SNR)または信号対ノイズ干渉比(SINR)のうちの前記少なくとも1つの信号比に依存することを特徴とする請求項1から請求項13までのいずれかに記載のリンク適応方法。
  16. 前記基準の実施態様は、
    まず前記信号比を所与のしきい値と比較するサブステップと、次に、
    前記信号比が前記所与のしきい値より低い場合、前記信号比に応じたサブ基準を適用することにより前記現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるサブステップと、
    前記信号比が前記所与のしきい値より高い場合、前記受信変調精度(RMA)に応じたサブ基準を適用することにより前記現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるサブステップとを含む
    ことを特徴とする請求項15記載のリンク適応方法。
  17. 前記基準の実施態様は、
    まず前記受信変調精度(RMA)を所与のしきい値と比較するサブステップと、次に、
    前記受信変調精度(RMA)が前記所与のしきい値より低い場合、前記受信変調精度(RMA)に応じたサブ基準を適用することにより前記現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるサブステップと、
    前記受信変調精度(RMA)が前記所与のしきい値より高い場合、前記信号比に応じたサブ基準を適用することにより前記現在の物理層モードから別の物理層モードに切り替えるサブステップとを含む
    ことを特徴とする請求項15記載のリンク適応方法。
  18. 請求項1から請求項17までのいずれかに記載のリンク適応方法を実施する手段を含むことを特徴とするワイヤレス通信システム。
  19. 請求項18記載のワイヤレス通信システムで使用されるように適応した受信機であって、
    受信変調精度(RMA)を計算する手段を含み、
    前記受信変調精度(RMA)は、所定数のシンボルに対する等化復調受信シンボル値と理想シンボル値の間の2乗誤差の期待値の逆数として定義されることを特徴とする受信機。
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