JP2011091763A

JP2011091763A - Radio communication apparatus for estimating maximum transmission rate from radio quality, method and program

Info

Publication number: JP2011091763A
Application number: JP2009245737A
Authority: JP
Inventors: Riichiro Nagareda; 理一郎流田; Yoji Kishi; 洋司岸
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: JP5306143B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio communication apparatus or the like for estimating a maximum transmission rate from radio quality with reduced computational complexity, regardless of an environment with/without variation in communication channel, while taking into account the effect to enhance a packet error rate in HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request). <P>SOLUTION: A radio communication apparatus has a statistic average value calculating means and a statistic standard deviation calculating means in radio quality; a stochastic density function calculating means for calculating a stochastic density function of radio quality based on an average value and a standard deviation; a frame error rate calculating means for calculating a frame error rate based on the stochastic density function; a maximum data rate control bit (DRC) selecting means for selecting such a maximum DRC as to make the frame error rate lower than or equal to a predetermined threshold; an average packet retransmission time calculating means for calculating the average number of times of packet retransmission in the maximum DRC based on the packet error rate; and a maximum transmission rate calculating means for calculating a maximum transmission rate in the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of times of packet retransmission. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線通信システムについて、無線品質から最大伝送速度を推定する無線通信装置、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus, method, and program for estimating a maximum transmission rate from wireless quality for a wireless communication system.

無線通信装置は、通信品質としての伝送速度を測定することによって、その位置で受けることができるサービス品質を評価することができる。しかしながら、伝送速度を測定する場合、無線リンクを含むネットワークに、トラヒックを流す必要がある。そのために、多くの無線通信装置が頻繁に伝送速度を測定することは、基地局及びネットワークに負荷を加えると共に、システム全体の通信品質を低下させる場合がある。 The wireless communication apparatus can evaluate the service quality that can be received at the location by measuring the transmission rate as the communication quality. However, when the transmission rate is measured, it is necessary to flow traffic through the network including the wireless link. For this reason, frequent measurement of the transmission rate by many wireless communication apparatuses may add a load to the base station and the network and may deteriorate the communication quality of the entire system.

セルラ通信網又は無線ＬＡＮ(Local Area Network)のような無線通信システムでは、無線品質に応じて伝送速度を変化させる適応変調(ＡＭＣ：Adaptive Modulation and Coding)が用いられる。適応変調では、主に２つの要素によって伝送速度が決定される。第１の要素は、送信信号の直交変調方式と、誤り訂正符号の符号化率との組み合わせ（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme）である。第２の要素は、ＡＲＱ(Automatic Repeat Request)による最大パケット再送回数である。ＡＲＱとは、受信装置がパケット誤りを検出した際に、送信装置が同一のパケットを再送する再送制御方式である。 In a wireless communication system such as a cellular communication network or a wireless local area network (LAN), adaptive modulation and coding (AMC) that changes a transmission rate according to wireless quality is used. In adaptive modulation, the transmission rate is mainly determined by two factors. The first element is a combination (MCS: Modulation and Coding Scheme) of the orthogonal modulation scheme of the transmission signal and the coding rate of the error correction code. The second element is the maximum number of packet retransmissions by ARQ (Automatic Repeat Request). ARQ is a retransmission control method in which when a receiving apparatus detects a packet error, the transmitting apparatus retransmits the same packet.

適応変調を用いた無線通信システムでは、無線通信装置は、トラヒックを流すことなく、受信したパイロット信号によって無線品質を測定することができる。そのために、基地局及びネットワークに負荷が加わらない。無線品質としては、例えば、受信信号電力やＳＩＮＲ(Signal to Interference and Noise power Ratio)がある。無線通信装置は、その測定値から一定の誤り率以下で伝送可能な伝送速度を決定し、その伝送速度を基地局へフィードバックする。基地局は、フィードバックされた伝送速度によってパケットを送信する。 In a wireless communication system using adaptive modulation, a wireless communication apparatus can measure wireless quality using a received pilot signal without flowing traffic. Therefore, no load is applied to the base station and the network. Radio quality includes, for example, received signal power and SINR (Signal to Interference and Noise power Ratio). The wireless communication apparatus determines a transmission rate at which transmission is possible at a certain error rate or less from the measured value, and feeds back the transmission rate to the base station. The base station transmits the packet at the fed back transmission rate.

一方、第３世代セルラシステムにおける再送制御方式では、ＨＡＲＱ(Hybrid ARQ)が用いられる。ＨＡＲＱによれば、パケットを再送する毎に、過去に送信された同一パケットの信頼度を合成することによって、パケット誤り率(PER: Packet Error Rate)を改善する。これによって、平均パケット再送回数が削減される。 On the other hand, HARQ (Hybrid ARQ) is used in the retransmission control method in the third generation cellular system. According to HARQ, each time a packet is retransmitted, the packet error rate (PER) is improved by combining the reliability of the same packet transmitted in the past. This reduces the average number of packet retransmissions.

従来、受信ＳＩＮＲの平均値及び標準偏差を用いて、ＭＣＳ毎のパケット誤り率及び平均再送回数を導出し、最大伝送速度を推定する技術がある（例えば非特許文献１参照）。ここで、「最大伝送速度」とは、競合するトラヒックが無いときの伝送速度を意味する。また、ＭＣＳとは、送信信号の直交変調方式と、誤り訂正符号の符号化率との組み合わせを意味する。 Conventionally, there is a technique for deriving a packet error rate and an average number of retransmissions for each MCS by using an average value and standard deviation of received SINR and estimating a maximum transmission rate (see Non-Patent Document 1, for example). Here, the “maximum transmission rate” means a transmission rate when there is no competing traffic. MCS means a combination of a quadrature modulation scheme for a transmission signal and a coding rate of an error correction code.

また、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮して、再送回数毎のパケット誤り率を用いて最大伝送速度を推定し、ＭＣＳを選択する技術もある（例えば非特許文献２参照）。 In consideration of the effect of improving the packet error rate in HARQ, there is also a technique for selecting the MCS by estimating the maximum transmission rate using the packet error rate for each number of retransmissions (see Non-Patent Document 2, for example).

更に、非特許文献１に記載された技術を改良し、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮して、最大伝送速度を推定する技術もある（例えば非特許文献３参照）。 Furthermore, there is a technique for estimating the maximum transmission rate in consideration of the effect of improving the packet error rate in HARQ by improving the technique described in Non-Patent Document 1 (see Non-Patent Document 3, for example).

流田理一郎、岸洋司、泉川晴紀、「適応変調及びＡＲＱを用いたセルラシステムにおける受信ＳＩＮＲの平均及び標準偏差を用いたスループット推定法」、RCS2008-246、pp.203-206、2009年3月、[online]、［平成２１年１０月１４日検索］、インターネット＜URL:http://www.ieice.org/ken/paper/20090305OajJ/＞Riichiro Nagata, Yoji Kishi, Haruki Izumikawa, "Throughput estimation method using average and standard deviation of received SINR in cellular systems using adaptive modulation and ARQ", RCS2008-246, pp.203-206, March 2009 , [Online], [October 14, 2009 search], Internet <URL: http://www.ieice.org/ken/paper/20090305OajJ/> Dongwook Kim、Bang Jung、Hanjin Lee、Dan Sung、HyunsooYoon、「Optimal Modulation and Coding Scheme Selection in Cellular Networks withHybrid-ARQ Error Control」、IEEE Transactions on Wireless Communications、vol. 7、no.12、pp. 5195-5201、Dec. 2008、[online]、［平成２１年１０月１４日検索］、インターネット＜URL:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4723324＞Dongwook Kim, Bang Jung, Hanjin Lee, Dan Sung, HyunsooYoon, `` Optimal Modulation and Coding Scheme Selection in Cellular Networks with Hybrid-ARQ Error Control '', IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 7, no. 12, pp. 5195-5201 , Dec. 2008, [online], [October 14, 2009 search], Internet <URL: http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=4723324> 流田理一郎、岸洋司、「「適応変調及びハイブリッドＡＲＱを用いたセルラシステムにおける受信ＳＩＮＲの平均及び標準偏差を用いたスループット推定法」、RCS2009-8、pp. 61-66、2009年8月、[online]、［平成２１年１０月１４日検索］、インターネット＜URL: http://www.ieice.org/ken/paper/20090803VaO4/＞Riichiro Nagata, Yoji Kishi, “A throughput estimation method using average and standard deviation of received SINR in a cellular system using adaptive modulation and hybrid ARQ”, RCS2009-8, pp. 61-66, August 2009, [online], [October 14, 2009 search] Internet <URL: http://www.ieice.org/ken/paper/20090803VaO4/>

非特許文献１に記載された技術によれば、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮していない。そのために、受信ＳＩＮＲが小さい環境と、通信路が高速に変動する環境との間で、最大伝送速度の推定値が、実際の値と大きく乖離してしまう。 According to the technique described in Non-Patent Document 1, the effect of improving the packet error rate in HARQ is not considered. For this reason, the estimated value of the maximum transmission rate greatly deviates from the actual value between an environment where the received SINR is small and an environment where the communication path fluctuates at high speed.

一方で、非特許文献２に記載された技術によれば、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮しているが、通信路が変動しない環境を想定している。そのために、通信路が高速に変動する環境では、最大伝送速度を正確に推定できない。 On the other hand, according to the technique described in Non-Patent Document 2, although the effect of improving the packet error rate in HARQ is considered, an environment in which the communication path does not vary is assumed. Therefore, the maximum transmission rate cannot be accurately estimated in an environment where the communication path fluctuates at high speed.

また、非特許文献３に記載された技術によれば、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮するための計算量が膨大であって、実時間における推定が難しい。 Further, according to the technique described in Non-Patent Document 3, the amount of calculation for considering the effect of improving the packet error rate in HARQ is enormous, and estimation in real time is difficult.

そこで、本発明は、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮すると共に、通信路が変動する環境であっても変動しない環境であっても、できる限り少ない計算量で、無線品質から最大伝送速度を推定することができる無線通信装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention considers the effect of improving the packet error rate in HARQ, and performs maximum transmission from wireless quality with as little calculation as possible, even in an environment where the communication path fluctuates or does not fluctuate. An object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus, method, and program capable of estimating speed.

本発明によれば、基地局からの受信信号の無線品質に応じてＤＲＣ(Data Rate Control
bit)が可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ方式とに基づく無線通信装置において、
受信信号における無線品質を出力する復調手段と、
無線品質における平均値を算出する統計平均値算出手段と、
無線品質における標準偏差を算出する統計標準偏差算出手段と、
平均値及び標準偏差に基づいて、無線品質の確率密度関数を算出する確率密度関数算出手段と、
確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第１のフレーム誤り率算出手段と、確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第２のフレーム誤り率算出手段と、無線品質に基づいて、第１のフレーム誤り率算出手段又は第２のフレーム誤り率算出手段を切り替える切替手段とを有するフレーム誤り率算出手段と、
フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する最大ＤＲＣ選択手段と、
パケット誤り率に基づいて、最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する平均パケット再送回数算出手段と、
フレーム誤り率及び平均パケット再送回数に基づいて、最大ＤＲＣにおける最大伝送速度を算出する最大伝送速度算出手段と
を有することを特徴とする。 According to the present invention, according to the radio quality of the received signal from the base station, DRC (Data Rate Control
bit) in a wireless communication apparatus based on an adaptive modulation scheme in which the bit is variable and a HARQ scheme in which the packet error rate is variable according to the number of retransmissions.
Demodulation means for outputting radio quality in the received signal;
A statistical average value calculating means for calculating an average value in wireless quality;
Statistical standard deviation calculating means for calculating standard deviation in wireless quality;
A probability density function calculating means for calculating a probability density function of wireless quality based on the average value and the standard deviation;
First frame error rate calculation means for calculating a frame error rate based on a constant packet error rate from the probability density function, regardless of the number of retransmissions, and a packet error that changes according to the number of retransmissions from the probability density function Second frame error rate calculation means for calculating the frame error rate based on the rate, and switching means for switching between the first frame error rate calculation means or the second frame error rate calculation means based on the radio quality. Having a frame error rate calculating means;
Maximum DRC selection means for selecting a maximum DRC having a frame error rate equal to or less than a predetermined threshold;
An average packet retransmission count calculating means for calculating an average packet retransmission count at the maximum DRC based on the packet error rate;
And a maximum transmission rate calculating means for calculating a maximum transmission rate at the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of packet retransmissions.

本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
フレーム誤り率算出手段は、
確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第１のフレーム誤り率算出手段と、
確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第２のフレーム誤り率算出手段と、
無線品質に基づいて、第１のフレーム誤り率算出手段又は第２のフレーム誤り率算出手段を切り替える切替手段と
を有することも好ましい。 According to another embodiment of the wireless communication device of the present invention,
The frame error rate calculation means
A first frame error rate calculating means for calculating a frame error rate from a probability density function based on a constant packet error rate regardless of the number of retransmissions;
Second frame error rate calculating means for calculating a frame error rate based on a packet error rate that changes according to the number of retransmissions from a probability density function;
It is also preferable to have switching means for switching between the first frame error rate calculation means or the second frame error rate calculation means based on the radio quality.

本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
送信信号の直交変調方式と、誤り訂正符号の符号化率との組み合わせＭＣＳ毎に、加法性ホワイトガウスノイズ通信路に対するパケット誤り率を蓄積するパケット誤り率特性記憶手段を更に有し、
第１のフレーム誤り率算出手段は、
確率密度関数と、パケット誤り率特性記憶手段のＭＣＳ毎のパケット誤り率とに基づいて、ＭＣＳ毎のパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出手段と、
ＤＲＣ毎に、パケット誤り率を用いて、最大パケット再送回数Ｎまで再送した場合におけるフレーム誤り率を算出するフレーム誤り率算出手段と
を有し、
第２のフレーム誤り率算出手段は、
確率密度関数を畳み込むことによって、ＤＲＣ毎に且つ再送回数（１〜ｎ）毎の確率密度関数を、パケット誤り分布として算出するパケット誤り分布算出手段と、
パケット誤り分布に、パケット誤り率特性記憶手段のＭＣＳ毎のパケット誤り率を乗算し且つ積分することによって、ＤＲＣ毎に且つ再送回数毎にパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出手段と、
ＤＲＣ毎に、パケット誤り率を用いて、最大パケット再送回数Ｎまで再送した場合におけるフレーム誤り率を算出するフレーム誤り率算出手段と
を有することも好ましい。 According to another embodiment of the wireless communication device of the present invention,
Packet error rate characteristic storage means for accumulating the packet error rate for the additive white Gaussian noise channel for each combination MCS of the orthogonal modulation scheme of the transmission signal and the coding rate of the error correction code,
The first frame error rate calculation means includes:
A packet error rate calculating means for calculating a packet error rate for each MCS based on the probability density function and the packet error rate for each MCS of the packet error rate characteristic storage means;
Frame error rate calculating means for calculating a frame error rate when retransmitting up to the maximum packet retransmission count N using the packet error rate for each DRC;
The second frame error rate calculating means is:
A packet error distribution calculating means for calculating a probability density function for each DRC and for each number of retransmissions (1 to n) as a packet error distribution by convolving the probability density function;
A packet error rate calculating means for calculating a packet error rate for each DRC and for each number of retransmissions by multiplying and integrating the packet error distribution by the packet error rate for each MCS of the packet error rate characteristic storage means;
It is also preferable to have a frame error rate calculation means for calculating a frame error rate when retransmission is performed up to the maximum packet retransmission count N using each packet error rate for each DRC.

本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
無線品質は、信号対干渉波比ＳＩＮＲ(Signal / Interference Noise Ratio)であり、
切替手段は、ＳＩＮＲの平均値が所定閾値未満である場合、第２のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替えることも好ましい。 According to another embodiment of the wireless communication device of the present invention,
Radio quality is signal / interference noise ratio (SINR),
The switching means switches to execute the second frame error rate calculation means when the average value of SINR is less than the predetermined threshold value, and switches to execute the first frame error rate calculation means in other cases. preferable.

本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
無線品質は、信号対干渉波比ＳＩＮＲであり、
切替手段は、ＳＩＮＲの標準偏差が所定閾値以上である場合、第２のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替えることも好ましい。 According to another embodiment of the wireless communication device of the present invention,
Radio quality is the signal-to-interference ratio SINR,
The switching means switches to execute the second frame error rate calculating means when the SINR standard deviation is equal to or greater than a predetermined threshold value, and switches to execute the first frame error rate calculating means in other cases. preferable.

本発明の無線通信装置における他の実施形態によれば、
ライスフェージングにおけるＫファクタを用いて、
切替手段は、Ｋファクタが所定閾値未満である場合、第２のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替えることも好ましい。 According to another embodiment of the wireless communication device of the present invention,
Using K factor in rice fading
Preferably, the switching means switches to execute the second frame error rate calculating means when the K factor is less than the predetermined threshold, and otherwise switches to execute the first frame error rate calculating means.

本発明によれば、基地局からの受信信号の無線品質に応じてＤＲＣが可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ方式とに基づく無線通信装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
受信信号における無線品質を出力する復調手段と、
無線品質における平均値を算出する統計平均値算出手段と、
無線品質における標準偏差を算出する統計標準偏差算出手段と、
平均値及び標準偏差に基づいて、無線品質の確率密度関数を算出する確率密度関数算出手段と、
確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第１のフレーム誤り率算出手段と、確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第２のフレーム誤り率算出手段と、無線品質に基づいて、第１のフレーム誤り率算出手段又は第２のフレーム誤り率算出手段を切り替える切替手段とを有するフレーム誤り率算出手段と、
フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する最大ＤＲＣ選択手段と、
パケット誤り率に基づいて、最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する平均パケット再送回数算出手段と、
フレーム誤り率及び平均パケット再送回数に基づいて、最大ＤＲＣにおける最大伝送速度を算出する最大伝送速度算出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a radio communication apparatus based on an adaptive modulation scheme in which DRC is variable according to radio quality of a received signal from a base station and an HARQ scheme in which packet error rate is variable according to the number of retransmissions. In a program that causes a computer to function,
Demodulation means for outputting radio quality in the received signal;
A statistical average value calculating means for calculating an average value in wireless quality;
Statistical standard deviation calculating means for calculating standard deviation in wireless quality;
A probability density function calculating means for calculating a probability density function of wireless quality based on the average value and the standard deviation;
First frame error rate calculation means for calculating a frame error rate based on a constant packet error rate from the probability density function, regardless of the number of retransmissions, and a packet error that changes according to the number of retransmissions from the probability density function Second frame error rate calculation means for calculating the frame error rate based on the rate, and switching means for switching between the first frame error rate calculation means or the second frame error rate calculation means based on the radio quality. Having a frame error rate calculating means;
Maximum DRC selection means for selecting a maximum DRC having a frame error rate equal to or less than a predetermined threshold;
An average packet retransmission count calculating means for calculating an average packet retransmission count at the maximum DRC based on the packet error rate;
The computer is caused to function as a maximum transmission rate calculation means for calculating a maximum transmission rate at the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of packet retransmissions.

本発明によれば、基地局からの受信信号の無線品質に応じてＤＲＣが可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ方式とに基づく無線通信装置の最大伝送速度算出方法において、
受信信号における無線品質における平均値を算出し、該無線品質における標準偏差を算出する第１のステップと、
平均値及び標準偏差に基づいて、無線品質の確率密度関数を算出する第２のステップと、
確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出するステップと、確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出するステップとを、無線品質に基づいて切り替える第３のステップと、
フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する第４のステップと、
パケット誤り率に基づいて、最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する第５のステップと、
フレーム誤り率及び平均パケット再送回数に基づいて、最大ＤＲＣにおける最大伝送速度を算出する第６のステップと
を有することを特徴とする。 According to the present invention, the maximum radio communication apparatus based on the adaptive modulation scheme in which DRC is variable according to the radio quality of the received signal from the base station and the HARQ scheme in which the packet error rate is variable according to the number of retransmissions. In the transmission speed calculation method,
A first step of calculating an average value in the radio quality of the received signal and calculating a standard deviation in the radio quality;
A second step of calculating a probability density function of radio quality based on the average value and the standard deviation;
From the probability density function, a frame error rate is calculated based on a constant packet error rate regardless of the number of retransmissions, and from the probability density function, a frame error is determined based on a packet error rate that changes according to the number of retransmissions. A third step of switching the step of calculating the rate based on the radio quality;
A fourth step of selecting a maximum DRC with a frame error rate equal to or less than a predetermined threshold;
A fifth step of calculating an average number of packet retransmissions at the maximum DRC based on the packet error rate;
And a sixth step of calculating a maximum transmission rate at the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of packet retransmissions.

そこで、本発明は、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮すると共に、通信路が変動する環境であっても変動しない環境であっても、できる限り少ない計算量で、無線品質から最大伝送速度を推定することができる無線通信装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。特に、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を期待できない場合に、その計算量を大幅に削減することができる。 Therefore, the present invention considers the effect of improving the packet error rate in HARQ, and performs maximum transmission from wireless quality with as little calculation as possible, even in an environment where the communication path fluctuates or does not fluctuate. An object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus, method, and program capable of estimating speed. In particular, when the effect of improving the packet error rate in HARQ cannot be expected, the amount of calculation can be greatly reduced.

本発明における無線通信装置の機能構成図である。It is a functional block diagram of the radio | wireless communication apparatus in this invention. 本発明の無線通信装置におけるフレーム誤り率算出部の機能構成図である。It is a function block diagram of the frame error rate calculation part in the radio | wireless communication apparatus of this invention. 確率密度関数の畳み込みを表すグラフである。It is a graph showing the convolution of a probability density function. 静止環境における平均ＳＩＮＲに対する伝送速度を表すグラフである。It is a graph showing the transmission rate with respect to the average SINR in a stationary environment. フェージング変動環境における平均ＳＩＮＲに対する最大伝送速度を表すグラフである。It is a graph showing the maximum transmission rate with respect to average SINR in a fading fluctuation environment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明における無線通信装置の機能構成図である。 FIG. 1 is a functional configuration diagram of a wireless communication apparatus according to the present invention.

無線通信装置１は、受信信号の無線品質に応じてＤＲＣが可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ方式とを備える。その無線品質は、基地局２から受信する共通チャネルのパイロット信号に基づく。以下では、無線通信システムとして、３ＧＰＰ２(3rd Generation Partnership Project 2)で標準化されているCDMA2000 EV-DOのセルラシステムの下りリンクを想定する。無線通信システムがセルラシステムである場合、無線通信装置１は、例えば携帯電話機である。 The radio communication apparatus 1 includes an adaptive modulation scheme in which DRC is variable according to the radio quality of a received signal, and an HARQ scheme in which the packet error rate is variable according to the number of retransmissions. The radio quality is based on a common channel pilot signal received from the base station 2. In the following, a downlink of a cellular system of CDMA2000 EV-DO standardized by 3GPP2 (3rd Generation Partnership Project 2) is assumed as a wireless communication system. When the wireless communication system is a cellular system, the wireless communication device 1 is, for example, a mobile phone.

図１によれば、携帯電話機１は、既存の無線通信装置と同様に、データ送受信部１０と、変調部１１と、符号化部１２と、復調部２１と、復号部２２とを有する。復調部２１は、基地局２から受信したパイロット信号に基づいて、下りリンクの無線品質を測定する。無線品質は、例えばＳＩＮＲである。「ＳＩＮＲ」は、希望信号の電力と、干渉及び雑音信号の電力の和との比(dB)である。復調部２１は、測定した無線品質のＳＩＮＲを出力する。 According to FIG. 1, the mobile phone 1 includes a data transmission / reception unit 10, a modulation unit 11, an encoding unit 12, a demodulation unit 21, and a decoding unit 22, similarly to existing wireless communication devices. The demodulator 21 measures downlink radio quality based on the pilot signal received from the base station 2. The radio quality is, for example, SINR. “SINR” is the ratio (dB) between the power of the desired signal and the sum of the power of the interference and noise signals. The demodulator 21 outputs the measured radio quality SINR.

本発明によれば、携帯電話機１は、統計平均値算出部３１と、統計標準偏差算出部３２と、確率密度関数算出部３３と、フレーム誤り率算出部３４と、最大ＤＲＣ選択部３５と、平均パケット再送回数算出部３６と、最大伝送速度算出部３７とを更に有する。これら機能構成部は、携帯電話機（無線通信装置）に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。 According to the present invention, the mobile phone 1 includes a statistical average value calculation unit 31, a statistical standard deviation calculation unit 32, a probability density function calculation unit 33, a frame error rate calculation unit 34, a maximum DRC selection unit 35, It further includes an average packet retransmission count calculation unit 36 and a maximum transmission rate calculation unit 37. These functional components are realized by executing a program that causes a computer mounted on a mobile phone (wireless communication apparatus) to function.

統計平均値算出部３１は、復調部２１からＳＩＮＲを入力し、短区間（数十〜数百ms）におけるＳＩＮＲの平均値を算出する。ＳＩＮＲの平均値とは、レイリーフェージングによる変動に対する平均値である。平均値及び２乗平均値は、区間平均、単純移動平均（ＳＭＡ）、又は指数平滑移動平均（ＥＭＡ）を用いて算出されてもよい。算出されたＳＩＮＲの平均値は、確率密度関数算出部３３へ出力される。 The statistical average value calculation unit 31 receives the SINR from the demodulation unit 21 and calculates the average value of SINR in a short section (several tens to several hundreds of ms). The average value of SINR is an average value with respect to fluctuation due to Rayleigh fading. The average value and the mean square value may be calculated using a section average, a simple moving average (SMA), or an exponential smoothing moving average (EMA). The calculated average value of SINR is output to the probability density function calculation unit 33.

統計標準偏差算出部３２は、復調部２１からＳＩＮＲ値を入力し、平均値を求める短区間におけるＳＩＮＲ値の標準偏差を算出する。算出されたＳＩＮＲの標準偏差は、確率密度関数算出部３３へ出力される。 The statistical standard deviation calculator 32 receives the SINR value from the demodulator 21 and calculates the standard deviation of the SINR value in the short interval for obtaining the average value. The calculated standard deviation of SINR is output to the probability density function calculator 33.

確率密度関数算出部３３は、ＳＩＮＲの平均値及び標準偏差に基づいて、ＳＩＮＲの確率密度関数(ＰＤＦ：Probability Density Function)を算出する。例えば、以下の式によって算出される。算出された確率密度関数は、フレーム誤り率算出部３４へ出力される。

γ：ＳＩＮＲ
γ⁻：ＳＩＮＲの平均値
Ｋ：ライスフェージングにおけるＫファクタ
ｆ(γ｜γ⁻,Ｋ)：確率密度関数 The probability density function calculating unit 33 calculates a probability density function (PDF) of SINR based on the average value and standard deviation of SINR. For example, it is calculated by the following formula. The calculated probability density function is output to the frame error rate calculation unit 34.

γ: SINR
γ ⁻ : average value of SINR K: K factor in rice fading f (γ | γ ⁻ , K): probability density function

「ライスフェージング」とは、見通しがある場合の直接波と、障害物によって回折する場合の反射波とによって生じる電界強度の変動をいう。また、「Ｋファクタ」とは、反射波の電界強度に対する直接波の電界強度の割合（＝直接波の電界強度／反射波の電界強度）を表す。Ｋファクタの数字が大きくなるほど、フェージングによる通信路の変動の大きさが小さくなるため、ＨＡＲＱによるパケット再送の機会が減少する。

σ：ＳＩＮＲの標準偏差 “Rice fading” refers to fluctuations in electric field strength caused by a direct wave when there is a line of sight and a reflected wave when diffracted by an obstacle. The “K factor” represents the ratio of the electric field intensity of the direct wave to the electric field intensity of the reflected wave (= the electric field intensity of the direct wave / the electric field intensity of the reflected wave). As the K factor number increases, the magnitude of fluctuations in the communication path due to fading decreases, so the chance of packet retransmission by HARQ decreases.

σ: Standard deviation of SINR

フレーム誤り率算出部３４は、確率密度関数ｆ(γ)に基づいて、パケット誤り率PER及びフレーム誤り率FERを算出する。フレーム誤り率FERは、最大ＤＲＣ選択部３５及び最大伝送速度算出部３７へ出力される。パケット誤り率PERは、平均パケット再送回数算出部３６へ出力される。 The frame error rate calculator 34 calculates the packet error rate PER and the frame error rate FER based on the probability density function f (γ). The frame error rate FER is output to the maximum DRC selection unit 35 and the maximum transmission rate calculation unit 37. The packet error rate PER is output to the average packet retransmission count calculator 36.

ここで、「ＤＲＣ」は、伝送速度に基づく離散値である。CDMA2000 EV-DO Rev.Aによれば、１４種類のDRC Indexによって定義される。表１は、DRC IndexとDRC Rate（伝送速度）との関係を表す。

Here, “DRC” is a discrete value based on the transmission rate. According to CDMA2000 EV-DO Rev.A, it is defined by 14 types of DRC Index. Table 1 shows the relationship between DRC Index and DRC Rate (transmission rate).

最大ＤＲＣ選択部３５は、フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する。選択された最大ＤＲＣは、平均パケット再送回数算出部３６及び最大伝送速度算出部３７へ出力される。 The maximum DRC selection unit 35 selects the maximum DRC whose frame error rate is equal to or less than a predetermined threshold. The selected maximum DRC is output to the average packet retransmission count calculator 36 and the maximum transmission rate calculator 37.

平均パケット再送回数算出部３６は、パケット誤り率に基づいて、最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する。ＳＩＮＲの平均値γ⁻及び標準偏差σから導出された最大ＤＲＣのパケット誤り率PERを用いて、平均再送回数を導出する。パケット再送回数の上限Ｎmaxを用いて、平均再送回数Ｎaveを以下のように導出する。
Ｎave：平均パケット再送回数
Ｎmax：ＨＡＲＱによる最大パケット再送回数
Ｆ：フレーム誤り率
Ｐ(n)：ＨＡＲＱによるn回目のパケット受信時におけるパケット誤り率
（Ｐ(0)＝１）

※第２のフレーム誤り率算出部からは、各Ｐ(n)が出力される。
※第１のフレーム誤り率算出部からは、１回目のパケット誤り率のみ出力される。
Ｐ(n)＝Ｐ(1) The average packet retransmission count calculator 36 calculates the average packet retransmission count at the maximum DRC based on the packet error rate. Mean value γ of SINR ^- with and packet error rate PER of the maximum DRC derived from the standard deviation sigma, derives the average number of retransmissions. The average number of retransmissions Nave is derived as follows using the upper limit Nmax of the number of packet retransmissions.
Nave: Average number of packet retransmissions Nmax: Maximum number of packet retransmissions by HARQ F: Frame error rate P (n): Packet error rate at the time of n-th packet reception by HARQ
(P (0) = 1)

* Each P (n) is output from the second frame error rate calculation unit.
* Only the first packet error rate is output from the first frame error rate calculation unit.
P (n) = P (1)

最大伝送速度算出部３７は、最大ＤＲＣにおけるフレーム誤り率Ｆ及び平均再送回数Ｎaveに基づいて、最大ＤＲＣにおける最大伝送速度Ｒを算出する。例えば以下のように算出される。

Ｒmax：パケット誤りが無いときの最大伝送速度
「パケット誤りがないときの最大伝送速度」とは、競合するトラヒックが無く、且つ、パケット誤りが発生しないときの伝送速度を意味する。 The maximum transmission rate calculation unit 37 calculates the maximum transmission rate R at the maximum DRC based on the frame error rate F at the maximum DRC and the average number of retransmissions Nave. For example, it is calculated as follows.

Rmax: Maximum transmission rate when there is no packet error The “maximum transmission rate when there is no packet error” means a transmission rate when there is no competing traffic and no packet error occurs.

図２は、本発明の無線通信装置におけるフレーム誤り率算出部の機能構成図である。 FIG. 2 is a functional configuration diagram of the frame error rate calculation unit in the wireless communication apparatus of the present invention.

図２によれば、フレーム誤り率算出部３４は、パケット誤り率特性記憶部３４０と、第１のフレーム誤り率算出部３４１と、第２のフレーム誤り率算出部３４２と、切替部３４３とを有する。 According to FIG. 2, the frame error rate calculation unit 34 includes a packet error rate characteristic storage unit 340, a first frame error rate calculation unit 341, a second frame error rate calculation unit 342, and a switching unit 343. Have.

パケット誤り率特性記憶部３４０は、ＡＷＧＮ(Additive White Gaussian Noise、加法性ホワイトガウスノイズ)通信路について、ＭＣＳ毎のパケット誤り率を予め記憶する。ＭＣＳは、送信信号の直交変調方式と、誤り訂正符号の符号化率との組み合わせを意味する。ホワイトノイズ(White noise)によれば、フーリエ変換によって導出されたパワースペクトルは、全ての周波数で同じ強度となる（全ての周波数を含む光は、白色となる）。 The packet error rate characteristic storage unit 340 stores a packet error rate for each MCS in advance for an AWGN (Additive White Gaussian Noise) channel. MCS means a combination of a quadrature modulation scheme of a transmission signal and a coding rate of an error correction code. According to white noise, the power spectrum derived by Fourier transform has the same intensity at all frequencies (light including all frequencies is white).

第１のフレーム誤り率算出部３４１は、確率密度関数PDFから、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率PERに基づいて、フレーム誤り率FERを算出する。第１のフレーム誤り率算出部３４１は、パケット誤り率算出部３４１１と、フレーム誤り率算出部３４１２とを有する。 The first frame error rate calculation unit 341 calculates a frame error rate FER from the probability density function PDF based on a constant packet error rate PER regardless of the number of retransmissions. The first frame error rate calculation unit 341 includes a packet error rate calculation unit 3411 and a frame error rate calculation unit 3412.

パケット誤り率算出部３４１１は、確率密度関数PERと、パケット誤り率特性記憶部３４４のＭＣＳ毎のパケット誤り率PERとに基づいて、ＭＣＳ毎のパケット誤り率PERを算出する。具体的には、確率密度関数PDFに、ＡＷＧＮ通信路におけるＭＣＳ毎のパケット誤り率PERを乗算する。その乗算結果を積分することにより、ＭＣＳ毎のパケット誤り率PERを算出する。 The packet error rate calculation unit 3411 calculates the packet error rate PER for each MCS based on the probability density function PER and the packet error rate PER for each MCS in the packet error rate characteristic storage unit 344. Specifically, the probability density function PDF is multiplied by the packet error rate PER for each MCS in the AWGN communication path. The packet error rate PER for each MCS is calculated by integrating the multiplication result.

フレーム誤り率算出部３４１２は、ＤＲＣ毎のパケット誤り率PERを用いて、最大パケット再送回数Ｎまで再送した場合におけるフレーム誤り率PERを算出する。ここでは、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率の改善の効果を考慮せず、再送時のパケット誤り率PERは、全て１回目のパケット送信時のパケット誤り率PERと同一であると仮定する。そして、ＤＲＣ毎に、各ＭＣＳで最大パケット再送回数まで再送したときのフレーム誤り率FER
(Frame Error Rate)を導出する。 The frame error rate calculation unit 3412 calculates the frame error rate PER when retransmission is performed up to the maximum packet retransmission count N using the packet error rate PER for each DRC. Here, without considering the effect of improving the packet error rate in HARQ, it is assumed that the packet error rate PER at retransmission is the same as the packet error rate PER at the first packet transmission. Then, for each DRC, the frame error rate FER when retransmitting up to the maximum number of packet retransmissions in each MCS
Derive (Frame Error Rate).

第２のフレーム誤り率算出部３４２は、確率密度関数PDFから、再送回数に応じて変化するパケット誤り率PERに基づいて、フレーム誤り率FERを算出する。ここでは、再送回数毎に、パケット誤り率PERを独立した事象として扱う。第２のフレーム誤り率算出部３４２は、パケット誤り分布算出部３４２０と、パケット誤り率算出部３４２１と、フレーム誤り率算出部３４２２とを有する。 The second frame error rate calculation unit 342 calculates the frame error rate FER from the probability density function PDF based on the packet error rate PER that changes according to the number of retransmissions. Here, the packet error rate PER is treated as an independent event for each retransmission. The second frame error rate calculation unit 342 includes a packet error distribution calculation unit 3420, a packet error rate calculation unit 3421, and a frame error rate calculation unit 3422.

パケット誤り分布算出部３４２０は、確率密度関数PDFを畳み込むことによって、ＤＲＣ毎に且つ再送回数（１〜ｎ）毎の確率密度関数を、パケット誤り分布として算出する。ここで、確率密度関数PDFにおける畳み込み演算の計算量は、サンプル点の２乗のオーダとなるために、膨大となる。この計算量を削減するために、本発明によれば、ＨＡＲＱの再送における改善効果が見込めるときのみ、畳み込み演算を必要とする第２のフレーム誤り率算出部を実行する。一方で、ＨＡＲＱの再送における改善効果が見込めないときは、畳み込み演算を必要としない第１のフレーム誤り率算出部を実行する。 The packet error distribution calculation unit 3420 calculates a probability density function for each DRC and for each number of retransmissions (1 to n) as a packet error distribution by convolving the probability density function PDF. Here, the amount of calculation of the convolution operation in the probability density function PDF is on the order of the square of the sample points, and thus becomes enormous. In order to reduce the amount of calculation, according to the present invention, the second frame error rate calculation unit that requires a convolution operation is executed only when an improvement effect in HARQ retransmission can be expected. On the other hand, when an improvement effect in HARQ retransmission cannot be expected, a first frame error rate calculation unit that does not require a convolution operation is executed.

図３は、確率密度関数の畳み込みを表すグラフである。 FIG. 3 is a graph showing the convolution of the probability density function.

図３（ａ）は、横軸にＳＩＮＲを表し、縦軸に確率密度を表す。点線は、パケット送信毎の合成ＳＩＮＲの確率分布を表し、実線は、パケット送信毎のパケット誤り分布を表す。図３（ｂ）も、横軸にＳＩＮＲを表し、縦軸にパケット誤り率を表す。曲線は、ＡＷＧＮ通信路について、所定のＭＣＳを使用したときのパケット誤り率特性を表している。このＡＷＧＮ通信路におけるパケット誤り率は、ＨＡＲＱによるパケットの軟判定情報合成をしていないときのものであり、図２におけるパケット誤り率特性記憶部３４０に記憶されている。 In FIG. 3A, the horizontal axis represents SINR, and the vertical axis represents probability density. The dotted line represents the probability distribution of the combined SINR for each packet transmission, and the solid line represents the packet error distribution for each packet transmission. FIG. 3B also shows SINR on the horizontal axis and the packet error rate on the vertical axis. The curve represents the packet error rate characteristic when a predetermined MCS is used for the AWGN communication path. The packet error rate in the AWGN communication channel is a value when the soft decision information synthesis of the packet by HARQ is not performed, and is stored in the packet error rate characteristic storage unit 340 in FIG.

図３（ａ）によれば、（ｎ−１）回目のパケット送信時のパケット誤り分布に、１回目のパケット受信時のＳＩＮＲの確率密度関数を畳み込むことによって、ＨＡＲＱにおけるパケット再送時の軟判定情報合成後のＳＩＮＲの確率分布を表す。即ち、１回目の送信における合成ＳＩＮＲの確率分布同士を畳み込むことにより、２回目の送信における合成ＳＩＮＲの確率分布が得られる。また、２回目の送信と１回目の送信とにおける合成ＳＩＮＲの確率分布を畳み込むことにより、３回目の送信における合成ＳＩＮＲの確率分布が得られる。畳み込みは以下の式に基づく。

ｆ(γ|γ⁻,Ｋ,ｎ)：ｎ回目のパケット送信時の確率密度関数
図３（ａ）の点線で表される軟判定情報合成後のＳＩＮＲの確率分布に、図３（ｂ）の曲線で表されるＡＷＧＮ通信路におけるパケット誤り率特性を乗算したものが、パケット誤り分布と定義される。このパケット誤り分布は、図３（ａ）の実線で表される。 According to FIG. 3A, soft decision at the time of packet retransmission in HARQ is performed by convolving the probability density function of SINR at the time of first packet reception with the packet error distribution at the time of (n−1) th packet transmission. It represents the probability distribution of SINR after information synthesis. That is, the combined SINR probability distribution in the second transmission is obtained by convolving the combined SINR probability distributions in the first transmission. Further, the probability distribution of the combined SINR in the third transmission can be obtained by convolving the probability distribution of the combined SINR in the second transmission and the first transmission. The convolution is based on the following equation:

f (γ | γ ⁻ , K, n): probability density function at the time of n-th packet transmission The SINR probability distribution after the soft decision information synthesis represented by the dotted line in FIG. 3A is shown in FIG. Multiplying the packet error rate characteristic in the AWGN channel represented by the curve is defined as a packet error distribution. This packet error distribution is represented by a solid line in FIG.

各ＤＲＣにおけるパケット再送回数毎の確率密度関数PDFは、パケット誤り分布と定義される。 A probability density function PDF for each number of packet retransmissions in each DRC is defined as a packet error distribution.

パケット誤り率算出部３４２１は、パケット誤り分布に、パケット誤り率特性記憶部３４０に記憶されたＡＷＧＮ通信路におけるＭＣＳ毎のパケット誤り率を乗算する。その乗算結果を積分することによって、ＤＲＣ毎に且つ再送回数毎にパケット誤り率PERを算出する。 The packet error rate calculation unit 3421 multiplies the packet error distribution by the packet error rate for each MCS in the AWGN communication path stored in the packet error rate characteristic storage unit 340. By integrating the multiplication results, the packet error rate PER is calculated for each DRC and for each retransmission.

フレーム誤り率算出部３４２２は、ＤＲＣ毎に、パケット誤り率PERを用いて、最大パケット再送回数Ｎまで再送した場合におけるフレーム誤り率FERを算出する。 The frame error rate calculation unit 3422 calculates the frame error rate FER in the case where retransmission is performed up to the maximum packet retransmission count N using the packet error rate PER for each DRC.

このように、第１のフレーム誤り率算出部３４２１は、同一ＭＣＳについて、パケット再送回数に関係なく、パケット誤り率PERは一定である。一方で、第２のフレーム誤り率算出部３４２は、同一ＭＣＳについて、パケット再送回数が増加する毎に、パケット誤り率PERが減少する。 As described above, the first frame error rate calculation unit 3421 has a constant packet error rate PER regardless of the number of packet retransmissions for the same MCS. On the other hand, the second frame error rate calculation unit 342 decreases the packet error rate PER every time the number of packet retransmissions increases for the same MCS.

切替部３４３は、無線品質に基づいて、第１のフレーム誤り率算出部３４１又は第２のフレーム誤り率算出部３４２を切り替える。切替条件は、例えば以下の３つの条件、又は、これら条件の組み合わせであってもよい。
（条件１）ＳＩＮＲの平均値が所定閾値未満である場合、第２のフレーム誤り率算出部３４２を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出部３４１を実行するべく切り替える。
（条件２）ＳＩＮＲの標準偏差が所定閾値以上である場合、第２のフレーム誤り率算出部３４２を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出部３４１を実行するべく切り替える。
（条件３）Ｋファクタが所定閾値未満である場合、第２のフレーム誤り率算出部３４２を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出部３４１を実行するべく切り替える。 The switching unit 343 switches the first frame error rate calculation unit 341 or the second frame error rate calculation unit 342 based on the radio quality. The switching condition may be, for example, the following three conditions or a combination of these conditions.
(Condition 1) When the average value of SINR is less than the predetermined threshold value, the second frame error rate calculation unit 342 is switched to be executed. In other cases, the first frame error rate calculation unit 341 is switched to be executed. .
(Condition 2) When the standard deviation of SINR is greater than or equal to a predetermined threshold value, switching is performed to execute the second frame error rate calculation unit 342. Otherwise, switching is performed to execute the first frame error rate calculation unit 341. .
(Condition 3) When the K factor is less than the predetermined threshold value, the second frame error rate calculation unit 342 is switched to be executed. In other cases, the first frame error rate calculation unit 341 is switched to be executed.

図４は、静止環境における平均ＳＩＮＲに対する伝送速度を表すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the transmission rate with respect to the average SINR in a stationary environment.

図４によれば、横軸は通信路の平均ＳＩＮＲを表し、縦軸は最大伝送速度を表す。点線は、第１のフレーム誤り率算出部を用いた場合であり、実線は、第２のフレーム誤り率算出部を用いた場合である。 According to FIG. 4, the horizontal axis represents the average SINR of the communication channel, and the vertical axis represents the maximum transmission rate. A dotted line is a case where the first frame error rate calculation unit is used, and a solid line is a case where the second frame error rate calculation unit is used.

静止環境について、平均ＳＩＮＲが小さい環境では、第１のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度と、第２のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度とは、特性差が顕著に現れる。これは、ＨＡＲＱにおける再送におけるパケット誤り率の改善効果が見込めるときである。しかしながら、平均ＳＩＮＲが大きい環境では、その特性差は殆ど現れない。この場合、平均ＳＩＮＲが小さい環境では、計算量が少ない第１のフレーム誤り率算出部を実行し、平均ＳＩＮＲが大きい環境では、第２のフレーム誤り率算出部を実行することが有効である。 With regard to the static environment, in an environment where the average SINR is small, a characteristic difference between the maximum transmission rate in the first frame error rate calculation unit and the maximum transmission rate in the second frame error rate calculation unit is significant. This is when the effect of improving the packet error rate in retransmission in HARQ can be expected. However, in an environment where the average SINR is large, the characteristic difference hardly appears. In this case, it is effective to execute the first frame error rate calculation unit with a small amount of calculation in an environment where the average SINR is small, and to execute the second frame error rate calculation unit in an environment where the average SINR is large.

例えば、閾値０ｄＢを定め、切替部は、平均ＳＩＮＲが閾値０ｄＢ以上の場合、第１のフレーム誤り率算出部を実行するべく切り替える。一方で、切替部は、平均ＳＩＮＲが閾値０ｄＢ未満の場合、第２のフレーム誤り率算出部を実行するべく切り替える。 For example, the threshold 0 dB is set, and the switching unit switches to execute the first frame error rate calculation unit when the average SINR is equal to or greater than the threshold 0 dB. On the other hand, when the average SINR is less than the threshold value 0 dB, the switching unit switches to execute the second frame error rate calculation unit.

図５は、フェージング変動環境における平均ＳＩＮＲに対する最大伝送速度を表すグラフである。図５のグラフ構成は、図４と同様である。 FIG. 5 is a graph showing the maximum transmission rate with respect to the average SINR in a fading fluctuation environment. The graph configuration of FIG. 5 is the same as that of FIG.

フェージング変動環境について、ＳＩＮＲの標準偏差が大きい環境、即ち、Ｋファクタが小さい環境では、ＳＩＮＲの大きさに関係なく全体的に、第１のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度が、第２のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度よりも低い。第１のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度と、第２のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度との間に殆ど差がない場合は、計算量が少ない第１のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度を、推定結果として導出すべきである。 Regarding the fading variation environment, in the environment where the standard deviation of SINR is large, that is, the environment where the K factor is small, the maximum transmission rate in the first frame error rate calculation unit is the second regardless of the SINR size. It is lower than the maximum transmission rate in the frame error rate calculation unit. When there is almost no difference between the maximum transmission rate in the first frame error rate calculation unit and the maximum transmission rate in the second frame error rate calculation unit, in the first frame error rate calculation unit with a small amount of calculation The maximum transmission rate should be derived as an estimation result.

一方で、全体のＳＩＮＲの中で、第１のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度と、第２のフレーム誤り率算出部における最大伝送速度とは、特性差が顕著に現れる部分がる。これは、ＨＡＲＱにおける再送におけるパケット誤り率の改善効果が見込めるときである。このときは、できる限り、計算量が大きい第２のフレーム誤り率算出部を用いて最大伝送速度を算出すべきである。図５によれば、例えば、閾値１０ｄＢ以上のＳＩＮＲについて特性差が顕著に現れる部分は、閾値１０ｄＢ未満のＳＩＮＲについて特性差が顕著に現れる部分よりも、多い。この場合、切替部は、平均ＳＩＮＲが閾値１０ｄＢ以上の場合、第２のフレーム誤り率算出部を実行するべく切り替える。一方で、切替部は、平均ＳＩＮＲが閾値１０ｄＢ未満の場合、計算量が少ない第１のフレーム誤り率算出部を実行するべく切り替える。 On the other hand, in the entire SINR, there is a portion in which a characteristic difference appears remarkably between the maximum transmission rate in the first frame error rate calculation unit and the maximum transmission rate in the second frame error rate calculation unit. This is when the effect of improving the packet error rate in retransmission in HARQ can be expected. At this time, the maximum transmission rate should be calculated by using the second frame error rate calculation unit having a large calculation amount as much as possible. According to FIG. 5, for example, there are more portions where the characteristic difference appears remarkably for SINR of 10 dB or more than the threshold, compared with portions where the characteristic difference remarkably appears for SINR of less than 10 dB. In this case, the switching unit switches to execute the second frame error rate calculation unit when the average SINR is equal to or greater than the threshold value 10 dB. On the other hand, when the average SINR is less than the threshold value 10 dB, the switching unit switches to execute the first frame error rate calculation unit with a small calculation amount.

勿論、平均ＳＩＮＲ及びＫファクタの条件を組み合わせて、第１のフレーム誤り率算出部と第２のフレーム誤り率算出部とを切り替えるものであってもよい。具体的には、平均ＳＩＮＲが０dB以上であって、且つ、Ｋファクタが１０dB以上であるとき、第１のフレーム誤り率算出部を実行し、それ以外のとき、第２のフレーム誤り率算出部を実行する。 Of course, the first frame error rate calculation unit and the second frame error rate calculation unit may be switched by combining the conditions of average SINR and K factor. Specifically, when the average SINR is 0 dB or more and the K factor is 10 dB or more, the first frame error rate calculation unit is executed; otherwise, the second frame error rate calculation unit is executed. Execute.

以上、詳細に説明したように、本発明の無線通信装置、方法及びプログラムによれば、ＨＡＲＱにおけるパケット誤り率を改善する効果を考慮すると共に、通信路が変動する環境であっても変動しない環境であっても、できる限り少ない計算量で、無線品質から最大伝送速度を推定することができる。 As described above in detail, according to the wireless communication apparatus, method, and program of the present invention, the effect of improving the packet error rate in HARQ is taken into account, and even in an environment where the communication path varies, the environment does not vary Even so, the maximum transmission rate can be estimated from the radio quality with as little calculation as possible.

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。 Various changes, modifications, and omissions of the above-described various embodiments of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.

１無線通信装置、携帯電話機
１０データ送受信部
１１変調部
１２符号化部
２１復調部
２２復号部
３１統計平均値算出部
３２統計標準偏差算出部
３３確率密度関数算出部
３４フレーム誤り率算出部
３４１第１のフレーム誤り率算出部
３４２第２のフレーム誤り率算出部
３４２０パケット誤り分布算出部
３４１１、３４２１パケット誤り率算出部
３４１２、３４２２フレーム誤り率算出部
３４３切替部
３４４パケット誤り率特性記憶部
３５最大ＤＲＣ選択部
３６平均パケット再送回数算出部
３７最大伝送速度算出部
２基地局 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wireless communication apparatus, mobile telephone 10 Data transmission / reception part 11 Modulation part 12 Coding part 21 Demodulation part 22 Decoding part 31 Statistical average value calculation part 32 Statistical standard deviation calculation part 33 Probability density function calculation part 34 Frame error rate calculation part 341 1st 1 frame error rate calculation unit 342 second frame error rate calculation unit 3420 packet error distribution calculation unit 3411, 3421 packet error rate calculation unit 3412, 3422 frame error rate calculation unit 343 switching unit 344 packet error rate characteristic storage unit 35 maximum DRC selector 36 Average packet retransmission count calculator 37 Maximum transmission rate calculator 2 Base station

Claims

基地局からの受信信号の無線品質に応じてＤＲＣ(Data Rate Control bit)が可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ(Hybrid Automatic Repeat Request)方式とに基づく無線通信装置において、
前記受信信号における前記無線品質を出力する復調手段と、
前記無線品質における平均値を算出する統計平均値算出手段と、
前記無線品質における標準偏差を算出する統計標準偏差算出手段と、
前記平均値及び前記標準偏差に基づいて、前記無線品質の確率密度関数を算出する確率密度関数算出手段と、
前記確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第１のフレーム誤り率算出手段と、前記確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第２のフレーム誤り率算出手段と、前記無線品質に基づいて、第１のフレーム誤り率算出手段又は第２のフレーム誤り率算出手段を切り替える切替手段とを有するフレーム誤り率算出手段と、
前記フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する最大ＤＲＣ選択手段と、
前記パケット誤り率に基づいて、前記最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する平均パケット再送回数算出手段と、
前記フレーム誤り率及び前記平均パケット再送回数に基づいて、前記最大ＤＲＣにおける最大伝送速度を算出する最大伝送速度算出手段と
を有することを特徴とする無線通信装置。 An adaptive modulation method in which DRC (Data Rate Control bit) is variable according to the radio quality of the received signal from the base station, and a HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) method in which the packet error rate is variable according to the number of retransmissions. Wireless communication device based on
Demodulation means for outputting the wireless quality in the received signal;
Statistical average value calculating means for calculating an average value in the wireless quality;
Statistical standard deviation calculating means for calculating a standard deviation in the wireless quality;
A probability density function calculating means for calculating a probability density function of the wireless quality based on the average value and the standard deviation;
From the probability density function, regardless of the number of retransmissions, first frame error rate calculation means for calculating a frame error rate based on a constant packet error rate, and the probability density function changes according to the number of retransmissions. Switching for switching between a second frame error rate calculating means for calculating a frame error rate based on the packet error rate and a first frame error rate calculating means or a second frame error rate calculating means based on the radio quality Frame error rate calculating means having means, and
Maximum DRC selection means for selecting a maximum DRC in which the frame error rate is a predetermined threshold value or less;
An average packet retransmission count calculating means for calculating an average packet retransmission count in the maximum DRC based on the packet error rate;
A wireless communication apparatus, comprising: a maximum transmission rate calculating unit that calculates a maximum transmission rate in the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of packet retransmissions.

送信信号の直交変調方式と、誤り訂正符号の符号化率との組み合わせＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)毎に、加法性ホワイトガウスノイズ通信路に対するパケット誤り率を蓄積するパケット誤り率特性記憶手段を更に有し、
第１のフレーム誤り率算出手段は、
前記確率密度関数と、前記パケット誤り率特性記憶手段のＭＣＳ毎のパケット誤り率とに基づいて、ＭＣＳ毎のパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出手段と、
前記ＤＲＣ毎に、前記パケット誤り率を用いて、最大パケット再送回数Ｎまで再送した場合におけるフレーム誤り率を算出するフレーム誤り率算出手段と
を有し、
第２のフレーム誤り率算出手段は、
前記確率密度関数を畳み込むことによって、ＤＲＣ毎に且つ再送回数（１〜ｎ）毎の確率密度関数を、パケット誤り分布として算出するパケット誤り分布算出手段と、
前記パケット誤り分布に、前記パケット誤り率特性記憶手段のＭＣＳ毎のパケット誤り率を乗算し且つ積分することによって、ＤＲＣ毎に且つ再送回数毎にパケット誤り率を算出するパケット誤り率算出手段と、
前記ＤＲＣ毎に、前記パケット誤り率を用いて、最大パケット再送回数Ｎまで再送した場合におけるフレーム誤り率を算出するフレーム誤り率算出手段と
を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。 Packet error rate characteristic storage means for accumulating the packet error rate for the additive white Gaussian noise channel for each combination MCS (Modulation and Coding Scheme) of the orthogonal modulation method of the transmission signal and the coding rate of the error correction code Have
The first frame error rate calculation means includes:
A packet error rate calculating means for calculating a packet error rate for each MCS based on the probability density function and a packet error rate for each MCS of the packet error rate characteristic storage means;
Frame error rate calculating means for calculating a frame error rate when retransmitting up to the maximum packet retransmission count N using the packet error rate for each DRC;
The second frame error rate calculating means is:
Packet error distribution calculating means for calculating a probability density function for each DRC and for each number of retransmissions (1 to n) as a packet error distribution by convolving the probability density function;
A packet error rate calculating means for calculating a packet error rate for each DRC and for each number of retransmissions by multiplying and integrating the packet error distribution by a packet error rate for each MCS of the packet error rate characteristic storage means;
2. The wireless communication according to claim 1, further comprising: a frame error rate calculating unit that calculates a frame error rate when retransmission is performed up to a maximum packet retransmission number N using the packet error rate for each DRC. apparatus.

前記無線品質は、信号対干渉波比ＳＩＮＲ(Signal / Interference Noise Ratio)であり、
前記切替手段は、前記ＳＩＮＲの平均値が所定閾値未満である場合、第２のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。 The radio quality is a signal-to-interference ratio SINR (Signal / Interference Noise Ratio),
The switching means switches to execute the second frame error rate calculating means when the average value of the SINR is less than a predetermined threshold, and switches to execute the first frame error rate calculating means in the other cases. The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the wireless communication apparatus is a wireless communication apparatus.

前記無線品質は、信号対干渉波比ＳＩＮＲであり、
前記切替手段は、前記ＳＩＮＲの標準偏差が所定閾値以上である場合、第２のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。 The radio quality is a signal to interference ratio SINR;
The switching means switches to execute the second frame error rate calculating means when the standard deviation of the SINR is equal to or greater than a predetermined threshold value, and switches to execute the first frame error rate calculating means otherwise. The wireless communication apparatus according to claim 1, wherein the wireless communication apparatus is a wireless communication apparatus.

ライスフェージングにおけるＫファクタを用いて、
前記切替手段は、前記Ｋファクタが所定閾値未満である場合、第２のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替え、それ以外の場合、第１のフレーム誤り率算出手段を実行するべく切り替えることを特徴とする請求項４に記載の無線通信装置。 Using K factor in rice fading
The switching means switches to execute the second frame error rate calculating means when the K factor is less than a predetermined threshold, and otherwise switches to execute the first frame error rate calculating means. The wireless communication apparatus according to claim 4, characterized in that:

基地局からの受信信号の無線品質に応じてＤＲＣが可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ方式とに基づく無線通信装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
前記受信信号における前記無線品質を出力する復調手段と、
前記無線品質における前記平均値を算出する統計平均値算出手段と、
前記無線品質における前記標準偏差を算出する統計標準偏差算出手段と、
前記平均値及び前記標準偏差に基づいて、前記無線品質の確率密度関数を算出する確率密度関数算出手段と、
前記確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第１のフレーム誤り率算出手段と、前記確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出する第２のフレーム誤り率算出手段と、前記無線品質に基づいて、第１のフレーム誤り率算出手段又は第２のフレーム誤り率算出手段を切り替える切替手段とを有するフレーム誤り率算出手段と、
前記フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する最大ＤＲＣ選択手段と、
前記パケット誤り率に基づいて、前記最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する平均パケット再送回数算出手段と、
前記フレーム誤り率及び前記平均パケット再送回数に基づいて、前記最大ＤＲＣにおける最大伝送速度を算出する最大伝送速度算出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする無線通信装置。 A computer mounted in a wireless communication apparatus based on an adaptive modulation scheme in which DRC is variable according to radio quality of a received signal from a base station and an HARQ scheme in which a packet error rate is variable according to the number of retransmissions is made to function In the program
Demodulation means for outputting the wireless quality in the received signal;
Statistical average value calculating means for calculating the average value in the wireless quality;
Statistical standard deviation calculating means for calculating the standard deviation in the wireless quality;
A probability density function calculating means for calculating a probability density function of the wireless quality based on the average value and the standard deviation;
From the probability density function, regardless of the number of retransmissions, first frame error rate calculation means for calculating a frame error rate based on a constant packet error rate, and the probability density function changes according to the number of retransmissions. Switching for switching between a second frame error rate calculating means for calculating a frame error rate based on the packet error rate and a first frame error rate calculating means or a second frame error rate calculating means based on the radio quality Frame error rate calculating means having means, and
Maximum DRC selection means for selecting a maximum DRC in which the frame error rate is a predetermined threshold value or less;
An average packet retransmission count calculating means for calculating an average packet retransmission count in the maximum DRC based on the packet error rate;
A wireless communication apparatus, comprising: a computer that functions as a maximum transmission rate calculation unit that calculates a maximum transmission rate in the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of packet retransmissions.

基地局からの受信信号の無線品質に応じてＤＲＣが可変となる適応変調方式と、再送回数に応じてパケット誤り率が可変となるＨＡＲＱ方式とに基づく無線通信装置の最大伝送速度算出方法において、
前記受信信号における前記無線品質における前記平均値を算出し、該無線品質における前記標準偏差を算出する第１のステップと、
前記平均値及び前記標準偏差に基づいて、前記無線品質の確率密度関数を算出する第２のステップと、
前記確率密度関数から、再送回数に関係なく、一定のパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出するステップと、前記確率密度関数から、再送回数に応じて変化するパケット誤り率に基づいて、フレーム誤り率を算出するステップとを、前記無線品質に基づいて切り替える第３のステップと、
前記フレーム誤り率が所定閾値以下となる最大ＤＲＣを選択する第４のステップと、
前記パケット誤り率に基づいて、前記最大ＤＲＣにおける平均パケット再送回数を算出する第５のステップと、
前記フレーム誤り率及び前記平均パケット再送回数に基づいて、前記最大ＤＲＣにおける最大伝送速度を算出する第６のステップと
を有することを特徴とする無線通信装置用の最大伝送速度算出方法。 In a maximum transmission rate calculation method for a wireless communication apparatus based on an adaptive modulation scheme in which DRC is variable according to radio quality of a received signal from a base station and an HARQ scheme in which a packet error rate is variable according to the number of retransmissions,
Calculating the average value in the radio quality in the received signal, and calculating the standard deviation in the radio quality;
A second step of calculating a probability density function of the wireless quality based on the average value and the standard deviation;
From the probability density function, calculating a frame error rate based on a constant packet error rate regardless of the number of retransmissions, and from the probability density function based on a packet error rate that changes according to the number of retransmissions, A third step of switching the step of calculating a frame error rate based on the radio quality;
A fourth step of selecting a maximum DRC in which the frame error rate is equal to or less than a predetermined threshold;
A fifth step of calculating an average number of packet retransmissions in the maximum DRC based on the packet error rate;
And a sixth step of calculating a maximum transmission rate in the maximum DRC based on the frame error rate and the average number of packet retransmissions. 6. A maximum transmission rate calculation method for a wireless communication apparatus, comprising: