JPWO2006049203A1 - 無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
高いスループットを要求するアプリケーションデータが無線送信される場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることのない無線通信装置を開示する。この装置では、MCS決定部(113)は、例えば表1に示すMCSの設定テーブルを有し、受信RF部(111)から入力されてくるチャネル品質情報に基づいて伝搬路特性の最も良いMCSを選択し、選択したMCSの遅延時間と遅延時間算出部(112)から通知されるアプリケーションデータの許容遅延時間とを比較して、その遅延時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となるMCSを決定する。
Description
本発明は、変調方式と符号化率との組み合わせ(MCS:Modulation and Coding Scheme)を伝搬路状態に応じて決定する無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置に関する。
従来、マルチメディアのアプリケーションを取り扱う無線通信においては、アプリケーション毎に要求される遅延時間や通信品質が異なっている。一方で、他セル干渉を拡散によって白色化するのではなく、符号化率を低くすることによって白色化する無線通信システムでは、低い符号化率の信号を復号するために復号時間が長くなる。例えば、図1に示すように、MCSにおける符号化率が低くなるに従って、その符号化信号を復号する際の遅延時間が長くなる。
通常、MCSを使用する無線通信システムにおいては、図2に示すようなCIR(Committed Information Rate)対PER(Packet Error Rate)の指標に基づいて、この無線通信システムにおけるPER特性とその要求PERとの比較により、PERの閾値が算出され、その閾値に基づいてMCSが決定される(例えば非特許文献1参照)。また、図2に示すMCS1〜8の設定テーブルを、下記「表1」に例示する。
なお、表1における「Resource Rate」は、すべてのリソースに対する情報ビットの割合(bit/s/Hz)を示す。また、1つのResource Rateに対して、1つのMCSが決定される。
ここで、従来のMCS決定方法では、例えば無線通信システムにおける受信CIRが図2に示す態様である場合、即ちMCS6とMCS7との間である場合には、Resource Rateが高い方から検索して特性が最も良いMCS6が選択されることになる。
″Multiplexing and channel coding(FDD)″(Release5),3GPP TSG RAN TS 25.212 V5.6.0
″Multiplexing and channel coding(FDD)″(Release5),3GPP TSG RAN TS 25.212 V5.6.0
しかしながら、従来のMCS決定方法では、受信CIRが図2に示す態様である場合において、無線送信されるアプリケーションデータの要求条件がRequirement 1であれば、選択されるMCS6の遅延時間(符号化信号の復調及び復号に要する時間)はRequirement 1の要求条件を満たすが、Requirement 2であれば、選択されるMCS6の遅延時間はRequirement 2の要求条件を満たすことができない、という問題がある。また、このように選択されたMCSの遅延時間がアプリケーションデータの許容遅延時間を越える場合には、アプリケーションデータの再生が中断されたりその再生ができなくなったりする問題がある。
本発明の目的は、高いスループットを要求するアプリケーションデータが無線送信される場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることのない無線通信方法等を提供することである。
本発明に係る無線通信方法は、アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態を測定する測定ステップと、測定された伝搬路状態に基づいて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定ステップと、決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化ステップと、決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調ステップと、変調されたアプリケーションデータを無線送信する送信ステップと、を具備するようにした。
本発明に係る無線通信システムは、アプリケーションデータを含む第1無線信号を受信する第1受信手段と、受信した第1無線信号に基づいて伝搬路状態を測定する測定手段と、伝搬路状態の測定結果を無線送信する第1送信手段と、を有する第1無線通信装置と、前記伝搬路状態の測定結果を受信する第2受信手段と、前記伝搬路状態の測定結果に基づいて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定手段と、決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化手段と、決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調手段と、変調されたアプリケーションデータを無線送信する第2送信手段と、を有する第2無線通信装置と、を具備する構成を採る。
本発明に係る無線通信装置は、アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態に応じて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定手段と、決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化手段と、決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調手段と、変調されたアプリケーションデータを無線送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態に基づいて、そのアプリケーションデータの復調及び復号に要する時間即ち遅延時間がそのアプリケーションデータの許容遅延時間以下となるMCSを決定するため、そのアプリケーションデータが高いスループットを要求する場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しつつ詳細に説明する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る無線通信装置100の主要な構成を示すブロック図である。無線通信装置100は、アプリケーションデータを通信端末装置に送信する基地局装置等に搭載されて使用される。
無線通信装置100は、符号化部101、変調部102、TFCI(Transport Format Combination Indicator)部103、パイロット生成部104、割当部105、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)部106、GI(Guard Interval)部107、送信RF(Radio Frequency)部108、アンテナ素子109、受信RF部111、遅延時間算出部112及びMCS決定部113を具備する。
符号化部101は、アプリケーションデータである送信データを後述するMCS決定部113から通知される符号化率で符号化し、符号化後の送信データを変調部102に入力する。
変調部102は、符号化部101から入力されてくる送信データをMCS決定部113から通知される変調方式で変調し、変調後の送信データを割当部105に入力する。
TFCI部103は、MCS決定部113から通知された符号化率と変調方式との内容を示すMCS情報を生成し、生成したMCS情報を割当部105に入力する。
パイロット生成部104は、周期的にパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号を割当部105に入力する。
割当部105は、公知のインタリーバ等を含んで構成され、変調部102から入力されてくる送信データと、TFCI部103から入力されてくるMCS情報と、パイロット生成部104から入力されてくるパイロット信号と、をそれぞれパラレル信号に変換し、それらのパラレル信号をインターリーブした後に多重して、多重後のパラレル信号をIFFT部106に入力する。
IFFT部106は、割当部105から入力されてくるパラレル信号を逆高速フーリエ変換してOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を生成し、生成したOFDM信号をGI部107に入力する。
GI部107は、IFFT部106から入力されてくるOFDM信号にガードインターバルを挿入し、ガードインターバル挿入後のOFDM信号を送信RF部108に入力する。
送信RF部108は、GI部107から入力されてくるOFDM信号を周波数変換した後に増幅して無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ素子109を介して後述する無線通信装置200に向けて無線送信する。
受信RF部111は、無線通信装置200からの無線信号をアンテナ素子109を介して受信し、その受信信号を周波数変換及び増幅した後に、その受信信号に含まれる無線通信装置200によって測定された伝搬路状態を示すチャネル品質情報を抽出して、抽出したチャネル品質情報をMCS決定部113に入力する。
遅延時間算出部112は、送信データ即ちアプリケーションデータの種類を判定し、そのアプリケーションデータの許容遅延時間を算出し、算出したアプリケーションデータの許容遅延時間をMCS決定部113に通知する。
MCS決定部113は、例えば表1に示すMCSの設定テーブルを有し、受信RF部111から入力されてくるチャネル品質情報に基づいて伝搬路特性の最も良いMCSを選択し、選択したMCSの遅延時間と遅延時間算出部112から通知されるアプリケーションデータの許容遅延時間とを比較して、その遅延時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となるMCSを決定する。そして、MCS決定部113は、決定したMCSにおける符号化率と変調方式とを、符号化部101と変調部102とTFCI部103とにそれぞれ通知する。なお、MCS決定部113におけるMCS決定方法については、後に詳述する。
図4は、本実施の形態における無線通信装置200の主要な構成を示すブロック図である。無線通信装置200は、無線通信装置100が基地局装置である場合に、この無線通信装置100から無線送信されたアプリケーションデータを再生する携帯電話等の通信端末装置に搭載されて使用される。
無線通信装置200は、アンテナ素子201、送信RF部202、GI除去部203、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)部204、分割部205、チャネル推定部206、TFCI復号部207、復調部208、復号部209、チャネル品質情報生成部211及び受信RF部212を具備する。
送信RF部202は、無線通信装置100からの無線信号をアンテナ素子201を介して受信し、その受信信号を周波数変換及び増幅した後に、その受信信号をGI除去部203に入力する。
GI除去部203は、送信RF部202から入力されてくる受信信号に挿入されているガードインターバルを除去した後に、その受信信号をFFT部204に入力する。
FFT部204は、GI除去部203から入力されてくる受信信号をパラレル信号に変換し、さらに高速フーリエ変換した後に、そのパラレル信号を分割部205に入力する。
分割部205は、FFT部204から入力されてくるパラレル信号を、アプリケーションデータとMCS情報とパイロット信号とに分割し、そのアプリケーションデータをデインターリーブした後に復調部208に入力し、またMCS情報をデインターリーブした後にTFCI復号部207に入力し、またパイロット信号をデインターリーブした後にチャネル推定部206とチャネル品質情報生成部211とにそれぞれ入力する。
チャネル推定部206は、分割部205から入力されてくるパイロット信号を用いてチャネル推定を行い、算出したチャネル推定値をTFCI復号部207と復調部208とにそれぞれ入力する。
TFCI復号部207は、MCS決定部113の有するMCSの設定テーブルと同一の設定テーブルを備え、分割部205から入力されてくるMCS情報とチャネル推定部206から入力されてくるチャネル推定値に基づいて、MCS決定部113の決定したMCSの符号化率と変調方式とを特定する。そして、特定した符号化率と変調方式とを復調部208と復号部209とにそれぞれ通知する。
復調部208は、分割部205から入力されてくるアプリケーションデータを、チャネル推定部206から入力されてくるチャネル推定値を参照しつつ、TFCI復号部207から通知された変調方式に対応する復調方式で復調し、復調後のアプリケーションデータを復号部209に入力する。
復号部209は、復調部208から入力されてくるアプリケーションデータをTFCI復号部207から通知される符号化率に対応する復号方式で復号して、復号後のアプリケーションデータを受信データとして図示しない制御部等に入力する。
チャネル品質情報生成部211は、分割部205から入力されてくるパイロット信号に基づいて伝搬路状態を測定し、その測定結果を示すチャネル品質情報例えば受信CIRを生成して、そのチャネル品質情報を受信RF部212に入力する。
受信RF部212は、チャネル品質情報生成部211から入力されてくるチャネル品質情報を周波数変換した後に増幅等して無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ素子201を介して無線通信装置100に向けて無線送信する。
次いで、本発明に係る無線通信装置100の動作について説明する。
図5は、本発明に係る無線通信方法を説明するフロー図である。
先ず、ステップST310では、MCS決定部113が、チャネル品質情報生成部211で生成されたチャネル品質情報に基づいて、伝搬路特性が最も良いMCSを選択する。
続いて、ステップST320では、MCS決定部113が、ステップST310で選択されたMCSの遅延時間と、遅延時間算出部112から通知されるアプリケーションの許容遅延時間と、を比較して、選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間であるか判定する。
続いて、ステップST330では、MCS決定部113が、ステップST320で選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間であると判定した場合に、その選択MCSを使用すると決定する。
一方で、ステップST340では、MCS決定部113が、ステップST320で選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間でないと判定した場合に、その選択MCSよりも遅延時間の短いMCSを選択し直した後に、再度ステップST320を実行する。
さらに具体的には、例えば、チャネル品質情報生成部211で生成されたチャネル品質情報が図2に示す受信CIRである場合には、先ずステップST310でMCS決定部113がMCS6を選択する。続いて、ステップST320において、MCS決定部113が、MCS6の符号化率1/8の遅延時間を図1等から算出し、MCS6の遅延時間と、アプリケーションデータの許容遅延時間例えば図1におけるRequirement 1の遅延時間と、を比較する。ここで、MCS6の遅延時間≦Requirement 1の遅延時間であるから、MCS決定部113は、ステップST330でMCS6を使用すると決定する。
一方で、アプリケーションデータの許容遅延時間が図1におけるRequirement 2の遅延時間である場合には、MCS決定部113は、ステップST320でMCS6の遅延時間≦Requirement 2の遅延時間でないから、次いでステップST340を実行してMCS6の次に伝搬路特性の良いMCS5を再選択する。続いて、MCS決定部113は、ステップST320を再度実行することになるが、前記同様にMCS5の遅延時間≦Requirement 2の遅延時間でないから、再度ステップST340を実行して、MCS5の次に伝搬路特性の良いMCS4を選択する。続いて、MCS決定部113は、ステップST320を実行し、MCS4の遅延時間≦Requirement 2の遅延時間であるから、ステップST330でMCS4を使用すると決定する。
このように、本実施の形態によれば、MCS決定部113が、チャネル品質情報生成部211で生成されたチャネル品質情報に基づいて、遅延時間がアプリケーションの許容遅延時間以下であるMCSの中で伝搬路特性の最も良いMCSを使用すると決定するため、無線通信装置100から無線通信装置200へ無線送信されるアプリケーションデータが高いスループットを要求する場合でも、無線通信装置200においてそのアプリケーションデータの再生が中断されたり、その再生ができなくなったりすることを防止することができる。
なお、本実施の形態について、以下のように応用したり変形したりしても良い。
本実施の形態では、MCS決定部113が、選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間でないと判定したときに、その選択MCSよりも遅延時間の短いMCSを再度選択し直した後に再度ステップST320を実行する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば図6に示すように、ステップST440においてその選択MCSを削除してMCS決定部113の有するMCSの設定テーブルを更新し、続いてステップST310においてその更新後のMCSの設定テーブルを用いてMCSを再度選択するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、無線通信装置200が伝搬路状態を測定して無線通信装置100に報告する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば無線通信装置200がパイロット信号を生成して無線通信装置100に送信し、無線通信装置100がそのパイロット信号を用いて伝搬路状態を測定してMCSを決定するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、Repetition OFDMとLow Rate Code OFDMの同一Resource rateの際の許容遅延時間を指標にした選択を示しているが、拡散を使用するOFCDMとの間にも同様の概念が使うことができる。
(参考例1)
実施の形態1では、符号化率が異なるMCSでの復号遅延時間に着目したが、符号化方法の選択によっても遅延時間が異なる場合が存在し、MCSの閾値が異なる場合がある。このことに着目し、受信CIRのレベルと復号遅延の長さを考慮してMCSを決定することもできる。
実施の形態1では、符号化率が異なるMCSでの復号遅延時間に着目したが、符号化方法の選択によっても遅延時間が異なる場合が存在し、MCSの閾値が異なる場合がある。このことに着目し、受信CIRのレベルと復号遅延の長さを考慮してMCSを決定することもできる。
例えば、図7のような、Low Rate Hadamard Codeの場合、Convolutional Encoderの数「M」が多くなれば、図8に示す復号器の構成が複雑になるため、復号時間が増加する。しかし、Mが多くなれば符号空間を広げることに寄与するので、PERが改善する。符号化率R=1/17としたときの2つの符号化器の構成を図9及び図10に示す。図9に示す符号化器と図10に示す符号化器とには、下記「表2」に示すようなトレードオフが存在するため、これを考慮してMCS及び符号化器の構成を決定する。
(参考例2)
参考例1と同様に、パンクチャリング方法によっても、同じ符号化率でも復号遅延時間とMCSの閾値が異なる場合がある。復号遅延時間を満たすように、受信CIRに基づいてMCS及びパンクチャリングパターンを選択する。
参考例1と同様に、パンクチャリング方法によっても、同じ符号化率でも復号遅延時間とMCSの閾値が異なる場合がある。復号遅延時間を満たすように、受信CIRに基づいてMCS及びパンクチャリングパターンを選択する。
例えば、R=1/9をM=4,N=4の符号化器をパンクチャリングすることによって実現する際に、図11又は図12のようなパンクチャリングパターンが存在し、下記「表3」に示すようなトレードオフが存在する。これと要求遅延時間を考慮して、MCS及びパンクチャリング方法の選択を行う。
(参考例3)
MIMO受信による遅延が大きい場合には、MIMO受信を行わないようにしてもよい。
MIMO受信による遅延が大きい場合には、MIMO受信を行わないようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。
ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
本明細書は、2004年11月5日出願の特願2004−321883に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。
本発明に係る無線通信方法等は、無線送信されるアプリケーションデータが高いスループットを要求する場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることを防止できるという効果を有し、常時高いスループットを必要とする動画等のアプリケーションデータを無線送信する次世代の無線通信方法等として有用である。
本発明は、変調方式と符号化率との組み合わせ(MCS:Modulation and Coding Scheme)を伝搬路状態に応じて決定する無線通信方法、無線通信システム及び無線通信装置に関する。
従来、マルチメディアのアプリケーションを取り扱う無線通信においては、アプリケーション毎に要求される遅延時間や通信品質が異なっている。一方で、他セル干渉を拡散によって白色化するのではなく、符号化率を低くすることによって白色化する無線通信システムでは、低い符号化率の信号を復号するために復号時間が長くなる。例えば、図1に示すように、MCSにおける符号化率が低くなるに従って、その符号化信号を復号する際の遅延時間が長くなる。
通常、MCSを使用する無線通信システムにおいては、図2に示すようなCIR(Committed Information Rate)対PER(Packet Error Rate)の指標に基づいて、この無線通信システムにおけるPER特性とその要求PERとの比較により、PERの閾値が算出され、その閾値に基づいてMCSが決定される(例えば非特許文献1参照)。また、図2に示すMCS1〜8の設定テーブルを、下記「表1」に例示する。
なお、表1における「Resource Rate」は、すべてのリソースに対する情報ビットの割合(bit/s/Hz)を示す。また、1つのResource Rateに対して、1つのMCSが決定される。
ここで、従来のMCS決定方法では、例えば無線通信システムにおける受信CIRが図2に示す態様である場合、即ちMCS6とMCS7との間である場合には、Resource Rate が高い方から検索して特性が最も良いMCS6が選択されることになる。
"Multiplexing and channel coding (FDD)" (Release 5), 3GPP TSG RAN TS 25.212 V5.6.0
"Multiplexing and channel coding (FDD)" (Release 5), 3GPP TSG RAN TS 25.212 V5.6.0
しかしながら、従来のMCS決定方法では、受信CIRが図2に示す態様である場合において、無線送信されるアプリケーションデータの要求条件がRequirement 1であれば、選択されるMCS6の遅延時間(符号化信号の復調及び復号に要する時間)はRequirement 1の要求条件を満たすが、Requirement 2であれば、選択されるMCS6の遅延時間はRequirement 2の要求条件を満たすことができない、という問題がある。また、このように選択されたMCSの遅延時間がアプリケーションデータの許容遅延時間を越える場合には、アプリケーションデータの再生が中断されたりその再生ができなくなったりする問題がある。
本発明の目的は、高いスループットを要求するアプリケーションデータが無線送信される場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることのない無線通信方法等を提供することである。
本発明に係る無線通信方法は、アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態を測定する測定ステップと、測定された伝搬路状態に基づいて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定ステップと、決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化ステップと、決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調ステップと、変調されたアプリケーションデータを無線送信する送信ステップと、
を具備するようにした。
を具備するようにした。
本発明に係る無線通信システムは、アプリケーションデータを含む第1無線信号を受信する第1受信手段と、受信した第1無線信号に基づいて伝搬路状態を測定する測定手段と、伝搬路状態の測定結果を無線送信する第1送信手段と、を有する第1無線通信装置と、前記伝搬路状態の測定結果を受信する第2受信手段と、前記伝搬路状態の測定結果に基づいて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定手段と、決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化手段と、決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調手段と、変調されたアプリケーションデータを無線送信する第2送信手段と、を有する第2無線通信装置と、を具備する構成を採る。
本発明に係る無線通信装置は、アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態に応じて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定手段と、決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化手段と、決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調手段と、変調されたアプリケーションデータを無線送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明によれば、アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態に基づいて、そのアプリケーションデータの復調及び復号に要する時間即ち遅延時間がそのアプリケーションデータの許容遅延時間以下となるMCSを決定するため、そのアプリケーションデータが高いスループットを要求する場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることを防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しつつ詳細に説明する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る無線通信装置100の主要な構成を示すブロック図である。無線通信装置100は、アプリケーションデータを通信端末装置に送信する基地局装置等に搭載されて使用される。
無線通信装置100は、符号化部101、変調部102、TFCI(Transport Format Combination Indicator)部103、パイロット生成部104、割当部105、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)部106、GI(Guard Interval)部107、送信RF(Radio Frequency)部108、アンテナ素子109、受信RF部111、遅延時間算出部112及びMCS決定部113を具備する。
符号化部101は、アプリケーションデータである送信データを後述するMCS決定部113から通知される符号化率で符号化し、符号化後の送信データを変調部102に入力する。
変調部102は、符号化部101から入力されてくる送信データをMCS決定部113から通知される変調方式で変調し、変調後の送信データを割当部105に入力する。
TFCI部103は、MCS決定部113から通知された符号化率と変調方式との内容を示すMCS情報を生成し、生成したMCS情報を割当部105に入力する。
パイロット生成部104は、周期的にパイロット信号を生成し、生成したパイロット信号を割当部105に入力する。
割当部105は、公知のインタリーバ等を含んで構成され、変調部102から入力されてくる送信データと、TFCI部103から入力されてくるMCS情報と、パイロット生成部104から入力されてくるパイロット信号と、をそれぞれパラレル信号に変換し、それらのパラレル信号をインターリーブした後に多重して、多重後のパラレル信号をIFFT部106に入力する。
IFFT部106は、割当部105から入力されてくるパラレル信号を逆高速フーリエ変換してOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号を生成し、生成したOFDM信号をGI部107に入力する。
GI部107は、IFFT部106から入力されてくるOFDM信号にガードインターバルを挿入し、ガードインターバル挿入後のOFDM信号を送信RF部108に入力する。
送信RF部108は、GI部107から入力されてくるOFDM信号を周波数変換した後に増幅して無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ素子109を介して後述する無線通信装置200に向けて無線送信する。
受信RF部111は、無線通信装置200からの無線信号をアンテナ素子109を介して受信し、その受信信号を周波数変換及び増幅した後に、その受信信号に含まれる無線通信装置200によって測定された伝搬路状態を示すチャネル品質情報を抽出して、抽出したチャネル品質情報をMCS決定部113に入力する。
遅延時間算出部112は、送信データ即ちアプリケーションデータの種類を判定し、そのアプリケーションデータの許容遅延時間を算出し、算出したアプリケーションデータの許容遅延時間をMCS決定部113に通知する。
MCS決定部113は、例えば表1に示すMCSの設定テーブルを有し、受信RF部111から入力されてくるチャネル品質情報に基づいて伝搬路特性の最も良いMCSを選択し、選択したMCSの遅延時間と遅延時間算出部112から通知されるアプリケーションデータの許容遅延時間とを比較して、その遅延時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となるMCSを決定する。そして、MCS決定部113は、決定したMCSにおける符号化率と変調方式とを、符号化部101と変調部102とTFCI部103とにそれぞれ通知する。なお、MCS決定部113におけるMCS決定方法については、後に詳述する。
図4は、本実施の形態における無線通信装置200の主要な構成を示すブロック図である。無線通信装置200は、無線通信装置100が基地局装置である場合に、この無線通信装置100から無線送信されたアプリケーションデータを再生する携帯電話等の通信端末装置に搭載されて使用される。
無線通信装置200は、アンテナ素子201、送信RF部202、GI除去部203、FFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)部204、分割部205、チャネル推定部206、TFCI復号部207、復調部208、復号部209、チャネル品質情報生成部211及び受信RF部212を具備する。
送信RF部202は、無線通信装置100からの無線信号をアンテナ素子201を介して受信し、その受信信号を周波数変換及び増幅した後に、その受信信号をGI除去部203に入力する。
GI除去部203は、送信RF部202から入力されてくる受信信号に挿入されているガードインターバルを除去した後に、その受信信号をFFT部204に入力する。
FFT部204は、GI除去部203から入力されてくる受信信号をパラレル信号に変換し、さらに高速フーリエ変換した後に、そのパラレル信号を分割部205に入力する。
分割部205は、FFT部204から入力されてくるパラレル信号を、アプリケーションデータとMCS情報とパイロット信号とに分割し、そのアプリケーションデータをデインターリーブした後に復調部208に入力し、またMCS情報をデインターリーブした後にTFCI復号部207に入力し、またパイロット信号をデインターリーブした後にチャネル推定部206とチャネル品質情報生成部211とにそれぞれ入力する。
チャネル推定部206は、分割部205から入力されてくるパイロット信号を用いてチャネル推定を行い、算出したチャネル推定値をTFCI復号部207と復調部208とにそれぞれ入力する。
TFCI復号部207は、MCS決定部113の有するMCSの設定テーブルと同一の設定テーブルを備え、分割部205から入力されてくるMCS情報とチャネル推定部206から入力されてくるチャネル推定値に基づいて、MCS決定部113の決定したMCSの符号化率と変調方式とを特定する。そして、特定した符号化率と変調方式とを復調部208と復号部209とにそれぞれ通知する。
復調部208は、分割部205から入力されてくるアプリケーションデータを、チャネル推定部206から入力されてくるチャネル推定値を参照しつつ、TFCI復号部207から通知された変調方式に対応する復調方式で復調し、復調後のアプリケーションデータを復号部209に入力する。
復号部209は、復調部208から入力されてくるアプリケーションデータをTFCI復号部207から通知される符号化率に対応する復号方式で復号して、復号後のアプリケーションデータを受信データとして図示しない制御部等に入力する。
チャネル品質情報生成部211は、分割部205から入力されてくるパイロット信号に基づいて伝搬路状態を測定し、その測定結果を示すチャネル品質情報例えば受信CIRを生成して、そのチャネル品質情報を受信RF部212に入力する。
受信RF部212は、チャネル品質情報生成部211から入力されてくるチャネル品質情報を周波数変換した後に増幅等して無線信号を生成し、生成した無線信号をアンテナ素子201を介して無線通信装置100に向けて無線送信する。
次いで、本発明に係る無線通信装置100の動作について説明する。
図5は、本発明に係る無線通信方法を説明するフロー図である。
先ず、ステップST310では、MCS決定部113が、チャネル品質情報生成部211で生成されたチャネル品質情報に基づいて、伝搬路特性が最も良いMCSを選択する。
続いて、ステップST320では、MCS決定部113が、ステップST310で選択されたMCSの遅延時間と、遅延時間算出部112から通知されるアプリケーションの許容遅延時間と、を比較して、選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間であるか判定する。
続いて、ステップST330では、MCS決定部113が、ステップST320で選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間であると判定した場合に、その選択MCSを使用すると決定する。
一方で、ステップST340では、MCS決定部113が、ステップST320で選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間でないと判定した場合に、その選択MCSよりも遅延時間の短いMCSを選択し直した後に、再度ステップST320を実行する。
さらに具体的には、例えば、チャネル品質情報生成部211で生成されたチャネル品質情報が図2に示す受信CIRである場合には、先ずステップST310でMCS決定部113がMCS6を選択する。続いて、ステップST320において、MCS決定部113が、MCS6の符号化率1/8の遅延時間を図1等から算出し、MCS6の遅延時間と、アプリケーションデータの許容遅延時間例えば図1におけるRequirement 1の遅延時間と、を比較する。ここで、MCS6の遅延時間≦Requirement 1の遅延時間であるから、MCS決定部113は、ステップST330でMCS6を使用すると決定する。
一方で、アプリケーションデータの許容遅延時間が図1におけるRequirement 2の遅延時間である場合には、MCS決定部113は、ステップST320でMCS6の遅延時間≦Requirement 2の遅延時間でないから、次いでステップST340を実行してMCS6の次に伝搬路特性の良いMCS5を再選択する。続いて、MCS決定部113は、ステップST320を再度実行することになるが、前記同様にMCS5の遅延時間≦Requirement 2の遅延時間でないから、再度ステップST340を実行して、MCS5の次に伝搬路特性の良いMCS4を選択する。続いて、MCS決定部113は、ステップST320を実行し、MCS4の遅延時間≦Requirement 2の遅延時間であるから、ステップST330でMCS4を使用すると決定する。
このように、本実施の形態によれば、MCS決定部113が、チャネル品質情報生成部211で生成されたチャネル品質情報に基づいて、遅延時間がアプリケーションの許容遅延時間以下であるMCSの中で伝搬路特性の最も良いMCSを使用すると決定するため、無線通信装置100から無線通信装置200へ無線送信されるアプリケーションデータが高いスループットを要求する場合でも、無線通信装置200においてそのアプリケーションデータの再生が中断されたり、その再生ができなくなったりすることを防止することができる。
なお、本実施の形態について、以下のように応用したり変形したりしても良い。
本実施の形態では、MCS決定部113が、選択MCSの遅延時間≦アプリケーションの許容遅延時間でないと判定したときに、その選択MCSよりも遅延時間の短いMCSを再度選択し直した後に再度ステップST320を実行する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば図6に示すように、ステップST440においてその選択MCSを削除してMCS決定部113の有するMCSの設定テーブルを更新し、続いてステップST310においてその更新後のMCSの設定テーブルを用いてMCSを再度選択するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、無線通信装置200が伝搬路状態を測定して無線通信装置100に報告する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば無線通信装置200がパイロット信号を生成して無線通信装置100に送信し、無線通信装置100がそのパイロット信号を用いて伝搬路状態を測定してMCSを決定するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、Repetition OFDMとLow Rate Code OFDMの同一 Resource rateの際の許容遅延時間を指標にした選択を示しているが、拡散を使用するOFCDMとの間にも同様の概念が使うことができる。
(参考例1)
実施の形態1では、符号化率が異なるMCSでの復号遅延時間に着目したが、符号化方法の選択によっても遅延時間が異なる場合が存在し、MCSの閾値が異なる場合がある。このことに着目し、受信CIRのレベルと復号遅延の長さを考慮してMCSを決定することもできる。
実施の形態1では、符号化率が異なるMCSでの復号遅延時間に着目したが、符号化方法の選択によっても遅延時間が異なる場合が存在し、MCSの閾値が異なる場合がある。このことに着目し、受信CIRのレベルと復号遅延の長さを考慮してMCSを決定することもできる。
例えば、図7のような、Low Rate HadamardCodeの場合、Convolutional Encoder の数「M」が多くなれば、図8に示す復号器の構成が複雑になるため、復号時間が増加する。しかし、Mが多くなれば符号空間を広げることに寄与するので、PERが改善する。符号化率R=1/17としたときの2つの符号化器の構成を図9及び図10に示す。図9に示す符号化器と図10に示す符号化器とには、下記「表2」に示すようなトレードオフが存在するため、これを考慮してMCS及び符号化器の構成を決定する。
(参考例2)
参考例1と同様に、パンクチャリング方法によっても、同じ符号化率でも復号遅延時間とMCSの閾値が異なる場合がある。復号遅延時間を満たすように、受信CIRに基づいてMCS及びパンクチャリングパターンを選択する。
参考例1と同様に、パンクチャリング方法によっても、同じ符号化率でも復号遅延時間とMCSの閾値が異なる場合がある。復号遅延時間を満たすように、受信CIRに基づいてMCS及びパンクチャリングパターンを選択する。
例えば、R=1/9をM=4,N=4の符号化器をパンクチャリングすることによって実現する際に、図11又は図12のようなパンクチャリングパターンが存在し、下記「表3」に示すようなトレードオフが存在する。これと要求遅延時間を考慮して、MCS及びパンクチャリング方法の選択を行う。
(参考例3)
MIMO受信による遅延が大きい場合には、MIMO受信を行わないようにしてもよい。
MIMO受信による遅延が大きい場合には、MIMO受信を行わないようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。
ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
本明細書は、2004年11月5日出願の特願2004−321883に基づくものである。この内容は全てここに含めておく。
本発明に係る無線通信方法等は、無線送信されるアプリケーションデータが高いスループットを要求する場合でも、その再生が中断されたり再生ができなくなったりすることを防止できるという効果を有し、常時高いスループットを必要とする動画等のアプリケーションデータを無線送信する次世代の無線通信方法等として有用である。
Claims (3)
- アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態を測定する測定ステップと、
測定された伝搬路状態に基づいて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定ステップと、
決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化ステップと、
決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調ステップと、
変調されたアプリケーションデータを無線送信する送信ステップと、を具備する無線通信方法。 - アプリケーションデータを含む第1無線信号を受信する第1受信手段と、
受信した第1無線信号に基づいて伝搬路状態を測定する測定手段と、
伝搬路状態の測定結果を無線送信する第1送信手段と、を有する第1無線通信装置と、
前記伝搬路状態の測定結果を受信する第2受信手段と、
前記伝搬路状態の測定結果に基づいて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定手段と、
決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化手段と、
決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調手段と、
変調されたアプリケーションデータを無線送信する第2送信手段と、を有する第2無線通信装置と、を具備する無線通信システム。 - アプリケーションデータを無線送信する伝搬路の状態に応じて、復調及び復号に要する時間がアプリケーションデータの許容遅延時間以下となる符号化率と変調方式との組み合わせを決定する決定手段と、
決定された符号化率でアプリケーションデータを符号化する符号化手段と、
決定された変調方式で符号化されたアプリケーションデータを変調する変調手段と、
変調されたアプリケーションデータを無線送信する送信手段と、を具備する無線通信装置。
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