JP2002016577A - 通信方法および通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビット誤りの増大を防止し、所要伝送電力を
節約する。 【解決手段】 変調部１０２のディジタル変調方式およ
び誤り訂正符号の符号化率がスロット分解部１１６によ
って抽出された設定情報に基づいて適応的に可変され
る。サブキャリアまたはセグメント毎に設定がなされ
る。復調部１１５では、ビタビ復号器のメトリック値を
使用して変調方式および符号化率を決定した後に、設定
情報をスロット合成部１０１に入力し、変調データビッ
トとともにスロットを形成して変調部１０２に対して入
力する。メトリック値の時間変動および積分値に基づい
て、各サブキャリアまたは各セグメントに対応する伝播
路の状況に適応し、最適な符号化率、変調方式の設定が
可能とされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動体のデータ
通信に適用される通信方法および通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高速の移動体通信のインフラとし
て、マルチメディア移動アクセスシステム（ＭＭＡＣ
（Multimedia Mobile Access Communication System
））が提案されている。ＭＭＡＣは、光ファイバ通信
網に、具体的にはＢＩＳＤＮ（Broadband Integrated S
ervices Digital Network ）にシームレスに接続が可能
な高速無線アクセスシステムであり、このアクセスシス
テムでは、５ＧＨｚ帯の周波数領域、２０〜３０Ｍｂｐ
ｓ程度の伝送レートが用いられる。また、変調方式とし
て、多数のキャリアを使用するＯＦＤＭ（orthogonal f
requency division multiplexing：直交周波数分割多
重）方式が使用される。

【０００３】ＯＦＤＭ方式は、互いに異なる周波数で、
直交する多数の搬送波（以下、キャリアと称する）をそ
れぞれ伝送ディジタルデータで変調し、変調信号を周波
数多重するもので、マルチパス干渉の影響を受けにくい
ばかりではなく、周波数利用効率が高いなどの利点を有
する。

【０００４】図１１は、従来のＭＭＡＣ用のＯＦＤＭ変
復調部の構成を示すブロック図である。送信すべき変調
データビットは、ＯＦＤＭベースバンドディジタル変調
部２において、ＯＦＤＭディジタル変調され、直交する
時間軸のディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄと
して出力される。ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、
Ｑ−Ｄは、Ｄ／Ａ変換器３において、アナログ信号に変
換される。

【０００５】アナログ信号は、直交変調器４において、
第２局部発振器５の発振周波数ｆ12により直交変調さ
れ、中間周波数ｆｉ（＝ｆ12）の信号に変換される。中
間周波数ｆｉに変調された信号は、送信ミキサ６におい
て、第１局部発振器７の周波数ｆ11により、周波数ｆc
（＝ｆ12＋ｆ11）の信号に変換される。

【０００６】周波数ｆｃに変換されたＯＦＤＭ変調信号
は、パワーアンプ８において、所定の送信電力に増幅さ
れる。増幅された信号は、アンテナスイッチ９を介し
て、アンテナ１０に供給され、送信される。

【０００７】図１２は、従来のＯＦＤＭベースバンドデ
ィジタル変調部２の構成を示すブロック図である。変調
データビットは、誤り訂正符号化器２１において、符号
化される。ここで、誤り訂正符号化器２１は、ビットイ
ンタリーバおよび畳み込み符号化器からなる。

【０００８】符号化された信号は、サブキャリア変調器
２２において、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリアに対し
て、例えば、直交位相変調（ＱＰＳＫ（quadrature pha
se shift keying ））等の同一の固定されたディジタル
変調が行われ、サブキャリア変調信号として出力され
る。ＱＰＳＫは、１シンボルで２ビットを伝送できる。
ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation) もディジタ
ル変調方式として使用可能である。ＱＡＭの場合では、
４ＱＡＭの場合には、ＱＰＳＫと同様に、２ビットを伝
送できる。ＱＰＳＫと４ＱＡＭのいずれもディジタル情
報を位相で表現し、ノイズ等の影響下での伝送品質は同
じである。

【０００９】サブキャリア変調信号は、直列−並列変換
器２３においてパラレルデータに変換され、高速逆フー
リエ変換部（ＩＦＦＴ（Inverse fast Fourier transfo
rm））２４において直交する多数のキャリアに変調が施
され、ディジタルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄとし
て出力される。

【００１０】一方、アンテナ１０により受信された中心
周波数ｆc のＯＦＤＭ信号は、アンテナスイッチ９を介
して、ローノイズアンプ１１に入力される。ローノイズ
アンプ１１から出力された信号は、受信ミキサ１２にお
いて、第１局部発振器７の発振周波数ｆ11をミックスさ
れ、中間周波数ｆi の信号に変換される。

【００１１】中間周波数ｆi に変換された信号は、直交
検波器１３において、第２局部発振器５の中間周波数ｆ
12により直交検波され、アナログベースバンド信号Ｉ、
Ｑに変換される。アナログベースバンド信号Ｉ、Ｑは、
Ａ／Ｄ変換器１４において、ディジタルベースバンド信
号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄに変換される。ディジタルベースバン
ド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄは、ＯＦＤＭディジタル復調部１
５においてＯＦＤＭディジタル復調され、復調データビ
ットとして出力される。

【００１２】図１３は、ＯＦＤＭベースバンドディジタ
ル復調部１５の構成を示すブロック図である。ディジタ
ルベースバンド信号Ｉ−Ｄ、Ｑ−Ｄは、ＦＦＴ（fast F
ourier transform）３１に入力される。ここで、サブキ
ャリア数をＮＦＦＴとすれば、ＦＦＴ３１において、Ｎ
ＦＦＴ点の高速フーリエ変換をされ、すなわちＮＦＦＴ
点のパラレル受信データに復調される。

【００１３】パラレル受信データは、並列−直列変換３
２において、シリアルのサブキャリア受信シンボルデー
タ列に変換される。サブキャリア受信シンボルデータ列
は、サブキャリア復調器３３に供給され、サブシンボル
からビットが復調される。そして、誤り訂正符号復号器
３４において誤り訂正され、復調データとして出力され
る。ここで、誤り訂正符号復号器３４は、たとえば、メ
トリック演算器、メトリックデインタリーバおよびビタ
ビデコーダからなる。なお、上述の説明では、ビットイ
ンターリーバ、シンボルタイミング同期、周波数同期、
等化器等の機能は省略されている。

【００１４】図１４は、ＯＦＤＭによる無線通信システ
ムのフレーム構成例である。アクセス方式としてＴＤＭ
Ａ(Time Division Multiple Access) ／ＴＤＤ(Time Di
vision Duplex)方式が使用される。１フレームは、Ｔｆ
の時間長であり、１フレームがｎ個の上り回線用スロッ
トＴ１〜Ｔｎと、ｎ個の下り回線用スロットＲ１〜Ｒｎ
で構成される。１スロットは、Ｔｓの時間長であり、同
期、制御情報等に使用されるヘッダ４１と、ユーザ情報
４２と、誤り検出用のＣＲＣ(cyclic redundancy code)
と、誤り訂正用のＦＥＣ(Forward Error Correction)と
から構成される。

【００１５】ＯＦＤＭを使用する場合には、上り下りの
各フレームは、図１４において、４５および４６でそれ
ぞれ示すように、Ｎｃ個のサブキャリアからなるマルチ
キャリアで構成される。従来では、ｆ１〜ｆＮｃまでの
サブキャリアに対して同一の変調方式と誤り訂正の符号
化率が用いられる。符号化率は、もともと情報を表して
いるビット数ｋと実際に伝送または蓄積されるビット数
ｎとの比（ｋ／ｎ）を意味する。符号化率が大きけれ
ば、冗長度が小さい反面、誤り訂正能力が小さい。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ＯＦＤＭは、比較的低
いビットレートを伝送する直交キャリアを多数集めて、
電波伝播が劣化した環境下、すなわち、マルチパス（多
重伝播波）フェージング環境下でも、高速なビットレー
トでもって無線伝送を行えるように工夫した方式であ
る。しかしながら、屋外での車両等による高速移動中の
通信では、雑音や激しい周波数選択性のマルチパスフェ
ージングの影響を受けやすくなる。例えば１６ＱＡＭや
６４ＱＡＭは、位相と共に振幅をも使用してディジタル
情報を表現するために、１シンボル当たりでそれぞれ４
ビットおよび８ビットを伝送することができるが、ＱＰ
ＳＫに比較してノイズ等の影響を受けやすく、品質が悪
くなる。これらの１６ＱＡＭや６４ＱＡＭのように、多
値数（位相数または振幅数）が比較的多いサブキャリア
変調方式を使用した場合には、ビット誤りが増大し、著
しい性能劣化を来す。また、誤り訂正符号の符号化率が
比較的大きい場合も同様の性能劣化が生じる。

【００１７】逆に、電波伝播の状態が良好な環境下、例
えば見通し内での固定通信時では、Ｓ／Ｎ比が大きくな
り、電波伝播路特性の変化が微少であるから、サブキャ
リアの変調方式の多値数や、符号化率を大きくして、情
報伝送速度を速くすることが可能である。しかし、良好
な環境下で、多値数を小さい場合、例えばＢＰＳＫ(Bin
ary Phase Shift Keying) 方式を使用した場合には、最
大情報伝送速度よりも小さい速度で通信を行うことにな
り、電波利用効率が悪い。

【００１８】従来では、サブキャリアの変調方式または
誤り訂正符号の符号化率が固定されているのが普通であ
った。また、変調方式または符号化率を可変できたとし
ても、ユーザがマニュアルで設定できる程度であり、高
速移動時に通信する際に必然的に発生する電波伝播路の
激しい変化に追従することができなかった。さらに、ユ
ーザがマニュアルで設定することは、端末の操作性を悪
くするおそれがあった。

【００１９】したがって、この発明の目的は、直面する
伝播環境下、例えば周波数選択性が著しいマルチパスフ
ェージング環境下における最大の伝送速度と最高の品質
を適応的に設定することが可能な通信方法および通信装
置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、変調方式としてＯＦＤＭを
使用して無線データ伝送を行う通信方法であって、変調
側では、誤り訂正符号として畳み込み符号化を使用し、
復調側では、ビタビ復号によって誤り訂正を行うように
した通信方法において、各サブキャリアまたは複数のサ
ブキャリアから構成されるセグメントのディジタル変調
方式および誤り訂正符号の符号化率の少なくとも一方
を、ビタビ復号器において生成されるメトリック値によ
って適応的に決定する通信方法である。

【００２１】請求項８の発明は、変調方式としてＯＦＤ
Ｍを使用して無線データ伝送を行う通信装置であって、
変調側では、誤り訂正符号として畳み込み符号化を使用
し、復調側では、ビタビ復号によって誤り訂正を行うよ
うにした通信装置において、各サブキャリアまたは複数
のサブキャリアから構成されるセグメントのディジタル
変調方式および誤り訂正符号の符号化率の少なくとも一
方を、ビタビ復号器において生成されるメトリック値に
よって適応的に決定する通信装置である。

【００２２】請求項１および８に係る発明では、サブキ
ャリア毎、または周波数軸上でいくつかのサブキャリア
を集めたセグメント毎にディジタル変調方式と符号化率
の少なくとも一方を、復調器側のサブキャリア毎または
セグメント毎に配置したビタビ復号器のメトリック出力
に基づいて適応的に決定される。すなわち、ビタビ復号
において生成されるメトリック値の時間変動および積分
値からビット誤りの程度を推定し、ビット誤りの程度に
適応して変調方式および符号化率の好くなとも一方を決
定することによって、通信品質の劣化を防止し、所要送
信電力の節約を可能とできる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、一実施形態のＯ
ＦＤＭ無線通信システムの構成を示す。従来構成を示す
図１１中の構成要素と対応する図１中の構成要素には、
同一符号を付すことにする。すなわち、Ｄ／Ａ変換器３
からアンテナ１０に至る変調（送信）側の構成、並びに
アンテナ１０からＡ／Ｄ変換器１４に至る復調（受信）
側の構成は、従来のシステムと同一の構成である。

【００２４】一実施形態では、ＯＦＤＭベースバンドデ
ィジタル変調部１０２のサブキャリア変調方式および誤
り訂正符号の符号化率がスロット分解部１１６によって
抽出されたサブキャリア変調方式・誤り訂正符号符号化
率設定情報に基づいて適応的に可変される。スロット分
解部１１６は、ＯＦＤＭベースバンドディジタル復調部
１１５に接続されている。また、復調部１１５では、ビ
タビ復号器のメトリック値を使用してサブキャリア変調
方式および符号化率を決定した後に、設定情報をスロッ
ト合成部１０１に入力し、変調データビットとともにス
ロットを形成して変調部１０２に対して入力する。

【００２５】図２は、この一実施形態における変調部１
０２の構成を示す。Ｎｍをサブキャリア数またはセグメ
ント数とする。復調部１１５から入力され、デコーダ２
６によって復調されたサブキャリア変調方式・誤り訂正
符号符号化率設定情報によって、各サブキャリアまたは
各セグメントの変調方式と符号化率が設定されるように
なされる。

【００２６】入力された変調データビットは、直列−並
列変換器２５によってＮｍ個の並列データへ変換され、
Ｎｍ個の畳み込み符号化器２１₁ 〜２１_Nmへ入力され
る。畳み込み符号化されたデータは、サブキャリア変調
器２２₁ 〜２２_Nmに入力され、サブキャリア変調を行
い、直列−並列変換器２３₁ 〜２３_Nmによってサブキャ
リア毎またはセグメント毎に並列データに変換された後
に、ＩＦＦＴ２４へ入力される。

【００２７】Ｎｍ個の符号化器２１₁ 〜２１_Nmとサブキ
ャリア変調器２２₁ 〜２２_Nmは、復調部１１５の復調デ
ータから抽出されたサブキャリア変調方式・誤り訂正符
号符号化率設定情報によって制御される。設定情報によ
って設定される内容は、各サブキャリアまたは各セグメ
ントに対応する伝播路の状況に適応し、異なる符号化
率、または異なる変調方式の設定が可能とされている。

【００２８】図３は、誤り訂正符号化器２１の符号化率
が１種類で、サブキャリア変調方式がＮｍ種類の場合の
変調部１０２の構成を示す。復調部１１５から入力さ
れ、デコーダ２６によって復調されたサブキャリア変調
方式・誤り訂正符号符号化率設定情報によって、各サブ
キャリアまたは各セグメントの変調方式と符号化率が設
定される。符号化率は、設定情報によって設定される
が、各サブキャリアまたは各セグメントに関して、共通
の値である。

【００２９】変調データビットは、誤り訂正符号化器２
１で符号化され直列−並列変換器２５によって、Ｎｍ個
の並列データに変換されて、サブキャリア変調器２２₁
〜２２_Nmへ入力される。変調器出力は、直列−並列変換
器２３₁ 〜２３_Nmによって並列データに変換されてＩＦ
ＦＴ２４へ入力され、ＯＦＤＭ変調が行われる。

【００３０】図４は、この一実施形態における復調部１
１５の構成を示す。復調部１１５においては、ＦＦＴ３
１の出力をＮｍ個の並列−直列変換器３２₁ 〜３２_Nmの
出力に対応するサブキャリア復調器３３₁ 〜３３_Nmに入
力する。サブキャリア復調器３３₁ 〜３３_Nmの出力ビッ
トまたはサブシンボルを対応する誤り訂正復号化器（ビ
タビ復号器）３４₁ 〜３４_Nmへ入力する。誤り訂正復号
化器３４₁ 〜３４_Nmによって誤り訂正を行い、復号デー
タビットを並列−直列変換器３５に入力し、直列データ
に変換して復調データビットとして出力する。

【００３１】誤り訂正復号化器３４₁ 〜３４_Nmは、ビタ
ビ復号器の構成であり、受信データの他に、メトリック
値も出力する。各メトリック値は、破線の信号路を介し
てサブキャリア変調方式・符号化率決定アルゴリズム３
６に入力される。決定アルゴリズム３６の出力は、一時
的にレジスタ３７に保持しておく。次フレームのスロッ
トを受信する直前にレジスタ３７からデータを読み出し
て、各サブキャリア復調器と各誤り訂正復号化器にデー
タを入力してサブキャリア変調方式および符号化率を設
定する。さらに、レジスタ３７の出力は、エンコーダ３
８によって符号化され、エンコーダ３８からの設定情報
が図１のスロット合成部１０１へ出力される。

【００３２】図５に、誤り訂正符号化器の符号化率が１
種類で、サブキャリア変調方式がＮｍ種類の場合の復調
部１１５の構成を示す。復調部１１５においては、ＦＦ
Ｔ３１の出力をＮｍ個の並列−直列変換器３２₁ 〜３２
_Nmに入力し、並列−直列変換器３２₁ 〜３２_Nmの出力を
対応するサブキャリア復調器３３₁ 〜３３_Nmに入力す
る。サブキャリア復調器３３₁ 〜３３_Nmの出力データ
は、並列−直列変換器３５によって直列データに変換さ
れ、ビタビ復号器の構成の誤り訂正復号化器３４によっ
て誤り訂正を行い、復調データビットとして出力する。

【００３３】誤り訂正復号化器３４のメトリック出力
は、破線の信号経路で示すように、直列−並列変換器３
９によって、各サブキャリア復調器に対応したＮｍ個の
並列データへ変換される。並列データは、変調方式・符
号化率決定アルゴリズム３６に入力され、その出力デー
タをレジスタ３７に格納する。次フレームのスロットを
受信する直前にレジスタ３７からデータを読み出して、
各サブキャリア復調器と誤り訂正復号化器３４にデータ
を入力して変調方式および符号化率を設定する。さら
に、レジスタ３７の出力は、エンコーダ３８によって符
号化され、図１のスロット合成部１０１へ出力される。

【００３４】なお、図４および図５において、誤り訂正
復号化器としてのビタビ復号器の判定手法は、硬判定ま
たは軟判定である。軟判定を使用する場合は、サブキャ
リア復調器の入力信号を直接ビタビ復号器に供給するよ
うになされる。

【００３５】次に、サブキャリア変調方式・符号化率決
定アルゴリズム３６について説明する。ビット誤りの態
様は、大まかに分けて、Ｓ／Ｎの劣化に起因するランダ
ム誤りと、マルチパスによって伝播路の遅延広がりが増
加し、シンボル間干渉の発生に起因するバースト的な誤
りの２つがある。ここでは、ビット誤りが頻繁に発生す
るほどメトリック値が大きくなるものと想定している。

【００３６】ビタビ復号方法では、ノイズを含む実際の
受信信号から最尤な状態遷移を選択するようになされ
る。まず、ある時点における状態について、その状態に
至る過程において経由してきた複数時点間の状態遷移の
尤度の和を計算し、さらに、計算された尤度の和を比較
して、最尤の復号系列を選択するようになされる。この
ような尤度の和をパスメトリックと称する。ある時点に
おけるパスメトリックは、その時点に至るまでの状態遷
移の尤度の総和である。そして、候補となるパスメトリ
ック値のうちで最小のパスメトリックを有するパスをた
どり、復号ビットを推定する。この発明におけるビタビ
復号器は、その最小のパスメトリックをメトリック値と
して出力するものである。

【００３７】この一実施形態では、時系列メトリック値
の極大点の個数と積分値に着目する。ランダム誤りの場
合は、メトリック値の時間的な変動が著しくなる。すな
わち、極大点の個数が多くなる。ただし、メトリック値
の平均値は、比較的小さな一定値のため、積分値は、比
較的小さくなる。主としてバースト的な誤りがビット誤
りの主要因となる場合は、メトリック値の積分値が増大
するが、時間的変動が緩やかとなり、極大点の個数が少
なくなる。

【００３８】したがって、メトリック値の積分値と単位
時間あたりの極大点の個数を求め、ランダム誤りかバー
スト誤りかを推定できる。両者の値について複数の範囲
を決めておき、各範囲毎にサブキャリアの変調方式と符
号化率を定めておけば、積分値と極大点の個数にしたが
って最適なサブキャリアの変調方式と符号化率を決定す
ることができる。なお、メトリック値の極大点の個数
は、メトリック値の微分値が定められたしきい値を超え
たときにカウントすることで求めることができる。

【００３９】図６は、サブキャリア変調方式・符号化率
決定アルゴリズム３６の構成を示す。サブキャリア変調
方式・符号化率設定部５１₁ 〜５１_Nmは、各サブキャリ
アまたは各セグメントに対応している。誤り訂正復号化
器（ビタビ復号器）から入力されたメトリック値が微分
器５２に入力される。微分器５２の出力値とあるしきい
値がしきい値判別部５３で比較される。微分出力がしき
い値を超えていれば、カウンタ５４がその微分出力をカ
ウントする。カウンタ５４の出力が量子化回路５５に供
給される。

【００４０】さらに、メトリック値は、積分器５６にも
供給され、積分器５６の出力が量子化回路５７に供給さ
れる。量子化回路５５および５７は、カウンタ５４の出
力および積分器５６の出力をそれぞれのレベルに応じて
いくつかのレベル範囲に分ける。量子化回路５５および
５７は、具体的には、量子化ステップ幅で入力を割り算
する割り算器、変換テーブルが格納されたＲＯＭ等で構
成される。

【００４１】量子化回路５５および５７のそれぞれの出
力ｘおよびｙがサブキャリア変調方式選択表５８および
符号化率選択表５９に入力される。選択表５８および５
９は、ＲＯＭ、組み合わせ論理回路等のハードウエアで
構成される。ＲＯＭの構成の場合には、量子化回路５５
および５７の出力がアドレスとして使用される。

【００４２】２つのレジスタ６１および６２は、それぞ
れサブキャリア変調方式選択表５８と符号化率選択表５
９の出力を記憶する。レジスタ６１および６２の出力
は、現在使用しているサブキャリアの変調方式、符号化
率を表す。レジスタ６１および６２の出力が選択表５８
および５９に入力される。このように、量子化された極
大値の個数の出力ｘおよび積分器出力ｙを選択表５８お
よび５９にそれぞれ入力することによって、サブキャリ
ア変調方式と符号化率の設定信号が選択表５８および５
９からそれぞれ出力される。

【００４３】各サブキャリアに対応したサブキャリア変
調方式選択表５８の例を図７に示し、各サブキャリアに
対応した符号化率選択表５９の例を図８に示す。これら
の選択表は、縦軸に極大値の数ｘの値をとり、横軸に積
分出力ｙの値をとり、両方の値で変調方式および符号化
率がそれぞれ設定される構成である。一例として、極大
値の数および積分出力の値がそれぞれｎとｍ種類として
おり、ｎ×ｍ通りの設定が可能とされている。また、レ
ジスタ６１および６２からの現在のサブキャリア変調方
式と符号化率によって選択表が選ばれる。図７と図８に
示される選択表は、現在のサブキャリア変調方式および
符号化率によって次のスロットのサブキャリア変調方式
と符号化率が決定されることを示す。例えば、積分値ｙ
と極大値の数ｘがそれぞれｘ１とｙ１とであれば、次の
スロットは、ＢＰＳＫと９／１６とそれぞれ決定され
る。

【００４４】極大値の数と積分値が共に小さければ、ビ
ット誤りが小さいので、安定した伝播路であると考えら
れ、図７に示すように最大値数のサブキャリア変調方式
（６４ＱＡＭ）を設定する設定信号が選択表５８から出
力される。また、安定した伝播路であると考えられると
きには、図８に示すように、最大の符号化率（３／４）
を設定する設定信号が選択表５９から出力される。

【００４５】次に、単位時間当たりのメトリック値の極
大値が多く、積分値が小さければ、ランダム誤りが発生
していると推定され、誤り訂正の効果を期待できる。こ
の場合には、値数の比較的大きいサブキャリア変調方式
例えば１６ＱＡＭを選択することが可能であり、比較的
大きい符号化率例えば９／１６を選択することが可能で
ある。

【００４６】さらに、積分値が大きければ、バースト誤
りが発生していると推定できる。したがって、ＢＰＳＫ
のような最小の値数（２相）のサブキャリア変調方式
と、誤り訂正を強力に行うために最小の符号化率例えば
１／２を選択する。

【００４７】図９は、ダウンリンクのサブキャリア変調
方式と符号化率の決定情報を伝送するフレーム構成の一
例を示す。７１および７２は、時間的に連続するフレー
ムを示す。フレーム７１は、アップリンク７３およびダ
ウンリンク７４からなり、フレーム７２は、アップリン
ク７５およびダウンリンク７６からなる。端末局は、例
えばフレーム７１のダウンリンク７４のスロット７７を
受信する。このスロット７７を受信したときのメトリッ
ク値より、次のフレーム７２のダウンリンク７６のスロ
ット７８のサブキャリア変調方式と符号化率が決定され
る。その変調方式と符号化率を端末局の復調部に設定す
る。

【００４８】サブキャリア変調方式と符号化率設定情報
を次フレーム７２のアップリンク７５のスロット７９を
用いて基地局へ伝送する。このスロット７９は、ヘッダ
８１、ユーザ情報８２、サブキャリア変調方式・符号化
率設定情報８３、ＣＲＣ８４、ＦＥＣ８５から構成され
る。サブキャリア変調方式・符号化率設定情報８３以外
は、従来の方式と同一である。

【００４９】このスロット７９を受信した基地局は、情
報８３に基づき復調部の設定を行い、ダウンリンク７６
のスロット７８の変調を行う。例えばキャリアｆ１〜ｆ
ｉから構成されるセグメント８６のサブキャリア変調方
式がＱＰＳＫ、符号化率が９／１６とされ、キャリアｆ
i+1 〜ｆｊから構成されるセグメント８７のサブキャリ
ア変調方式が１６ＱＡＭ、符号化率が３／４とされ、キ
ャリアｆj+1 〜ｆNdから構成されるセグメント８８のサ
ブキャリア変調方式がＢＰＳＫ、符号化率が１／２とさ
れる。このように各セグメント毎に最適な変調方式と符
号化率で、スロット７８が変調され、送信される。

【００５０】前述した説明は、ダウンリンクの変調方式
と符号化率を設定する方法であった。アップリンクの変
調方式と符号化率の設定も同様の方法で行われる。但
し、一般的にアップリンクの電波は、端末局から送信さ
れるために、基地局での受信電力は、ダウンリンクの受
信電力よりも弱い。その電力差を考慮して、端末局側と
基地局側のサブキャリア変調方式選択表と符号化率選択
表は異なっても良い。

【００５１】次に、この発明の一実施形態における制御
シーケンスについて、図１０を参照して説明する。図１
０において、左側が端末局側で右側が基地局側であり、
それぞれが制御チャンネル、通信チャンネルをアクセス
できるようにされている。また、図１０における矢印が
スロットを意味している。矢印上にある記号ＵとＤがそ
れぞれ、アップリンクとダウンリンクの変調方式と符号
化率の組み合わせを示す。その後ろの数字は、時間方向
のインデックスを示し、この組み合わせでそのスロット
のサブキャリア変調方式と符号化率の設定信号の内容を
表すもようにされる。図１０の左右端に端末局側の変調
・復調部の方式を記述する。最初は、ビット誤りの発生
し難い値数と符号化率が共に最小の方式を採用する。

【００５２】基地局からは、常時、端末の待ち受け時の
とまり木用に制御信号９１ａを制御チャンネルで間欠的
に通知する。端末局側では、この制御信号９１ａをバッ
テリーセービングのために間欠受信する。発信要求が端
末側で発生すると、リンクチャンネル確立要求９１ｂを
基地局へ送信する。基地局側では、空いている通信チャ
ンネルをリンクチャンネル割り当て９１ｃで通知を行
う。端末局側では、指定された通信チャンネルに移行
し、同期信号９１ｄを送信する。基地局側も同期信号９
１ｅを送信し、両者の同期は確立する。その後、接続先
の設定、受付等の呼制御信号９１ｆのやりとりを端末局
および基地局間で行い、通信状態９１ｇに移行する。

【００５３】最初のアップリンクスロット９１ｈを基地
局が受信する。基地局は、そのメトリック値から次回の
アップリンクスロット９１ｊのサブキャリア変調方式と
符号化率をＵ１と決定し、復調部の設定をＵ０からＵ１
に変更する。さらに、その設定情報をダウンリンクスロ
ット９１ｉで端末局に伝送する。端末局では、復調後、
その設定情報に基づき変調部の設定をＵ０からＵ１に変
更する。受信時のメトリック値より次のダウンリンクス
ロット９１ｋのサブキャリア変調方式と符号化率をＤ１
と決定し、復調部の設定をＤ０からＤ１に変更する。Ｄ
１のサブキャリア変調方式と符号化率設定情報をＵ１の
方式で変調したスロット９１ｊで基地局に伝送する。

【００５４】このように、次回の送信スロットで適用す
るサブキャリア変調方式と符号化率を現在の受信スロッ
トのメトリック値から決定し、先ず、その方式を自己の
復調部に設定し、さらに、その設定情報を現在設定され
ている方式によって送信することによって、スロット毎
に最適なサブキャリア変調方式と符号化率を適応的に設
定可能である。

【００５５】以上のようにして各サブキャリアまたはセ
グメント毎にビタビ復号器のメトリック値を利用して電
波伝播路の環境に追従して適応的に変調方式として符号
化率を設定することによって、周波数選択性マルチパス
フェージングチャンネルに対して最適な通信方式を選択
できる。

【００５６】この発明は、上述した実施形態等に限定さ
れるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内
で様々な変形や応用が可能である。例えばサブキャリア
変調方式と誤り訂正符号の符号化率の少なくとも一方を
適応的に可変するようにしても良い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、広帯域のスペクトラムを使用して高速伝送を行う高
速移動体通信方式において、電波伝播の伝送路関数は周
波数依存性を有し、時々刻々と変化する。そこで、復調
器側で各キャリアまたはキャリア群に割り当てられたビ
タビ復号器のメトリックを計算してその時刻の特定周波
数帯域の伝播特性に最適なサブキャリアの変調方式と符
号化率の少なくとも一方を適応的に決定し、決定したサ
ブキャリア変調方式と符号化率の少なくとも一方を使用
することによって、情報の伝送を高速にかつ高品質に実
現できるようになった。

【００５８】また、この発明は、アップリンクおよびダ
ウンリンクで独立にサブキャリアの変調方式と符号化率
の少なくとも一方を設定できる。したがって、アップリ
ンク側のサブキャリア変調方式選択表と符号化率選択表
の選択肢をビット誤りに強い、すなわち、多値数が小さ
く、符号化率が小さい方式に設定しておけば、所要伝送
電力を減少でき、端末局の消費電力の節約が可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるＯＦＤＭ通信システムの一実施
形態のブロック図である。

【図２】この発明の一実施形態におけるベースバンドデ
ィジタル変調部の一例の構成を示すブロック図である。

【図３】この発明の一実施形態におけるベースバンドデ
ィジタル変調部の他の例の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】この発明の一実施形態におけるベースバンドデ
ィジタル復調部の一例の構成を示すブロック図である。

【図５】この発明の一実施形態におけるベースバンドデ
ィジタル復調部の他の例の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】この発明の一実施形態におけるサブキャリア変
調方式・符号化率設定アルゴリズムの構成例を示すブロ
ック図である。

【図７】この発明の一実施形態におけるサブキャリア変
調方式選択表の一例を示す略線図である。

【図８】この発明の一実施形態における符号化率選択表
の一例を示す略線図である。

【図９】この発明の一実施形態におけるフレーム構成例
を示す略線図である。

【図１０】この発明の一実施形態における制御シーケン
ス例を示す略線図である。

【図１１】従来のＯＦＤＭによる通信システムのブロッ
ク図である。

【図１２】従来のＯＦＤＭによる通信システムにおける
ベースバンドディジタル変調部の一例の構成を示すブロ
ック図である。

【図１３】従来のＯＦＤＭによる通信システムにおける
ベースバンドディジタル復調部の一例の構成を示すブロ
ック図である。

【図１４】従来のＯＦＤＭによる通信システムにおける
フレーム構成例を説明するための略線図である。

【符号の説明】

１０１・・・スロット合成部、１０２・・・ベースバン
ドディジタル変調部、１１５・・・ベースバンドディジ
タル復調部、１１５・・・スロット分解部、２１、２１
₁ 〜２１_Nm・・・誤り訂正符号化器、２２、２２₁ 〜２
２_Nm・・・サブキャリア変調器、３３、３３₁ 〜３３_Nm
・・・サブキャリア復調器、３４、３４₁〜３４_Nm・・
・誤り訂正復号化器、３６・・・変調方式・符号化率決
定アルゴリズム、３７・・・レジスタ、３８・・・エン
コーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 邦夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5J065 AA02 AB01 AC02 AE02 AF01 5K022 DD01 DD13 DD19 DD23 DD33

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調方式としてＯＦＤＭを使用して無線
   データ伝送を行う通信方法であって、変調側では、誤り
   訂正符号として畳み込み符号化を使用し、復調側では、
   ビタビ復号によって誤り訂正を行うようにした通信方法
   において、 各サブキャリアまたは複数のサブキャリアから構成され
   るセグメントのディジタル変調方式および誤り訂正符号
   の符号化率の少なくとも一方を、ビタビ復号器において
   生成されるメトリック値によって適応的に決定する通信
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 端末と基地局の間、端末間、または基地局間での無線デ
   ータ伝送に使用される通信方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、 アップリンクとダウンリンクを独立に、上記変調方式お
   よび符号化率の少なくとも一方を適応的に決定する通信
   方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、 上記メトリック値の時間的変動の程度と上記メトリック
   値の積分値に基づいて、上記変調方式および上記符号化
   率の少なくとも一方を設定する通信方法。
5. 【請求項５】 請求項１において、 現在の時間単位における上記変調方式および上記符号化
   率の少なくとも一方の設定と、上記メトリック値の時間
   的変動の程度と、上記メトリック値の積分値に基づい
   て、次の上記時間単位における上記変調方式および上記
   符号化率の少なくとも一方を設定する通信方法。
6. 【請求項６】 請求項１において、 上記ディジタル変調方式は、ＰＳＫであって、その位相
   数を適応的に決定する通信方法。
7. 【請求項７】 請求項１において、 上記ディジタル変調方式は、ＱＡＭであって、その振幅
   数を決定する通信方法。
8. 【請求項８】 変調方式としてＯＦＤＭを使用して無線
   データ伝送を行う通信装置であって、変調側では、誤り
   訂正符号として畳み込み符号化を使用し、復調側では、
   ビタビ復号によって誤り訂正を行うようにした通信装置
   において、 各サブキャリアまたは複数のサブキャリアから構成され
   るセグメントのディジタル変調方式および誤り訂正符号
   の符号化率の少なくとも一方を、ビタビ復号器において
   生成されるメトリック値によって適応的に決定する通信
   装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 端末と基地局の間、端末間、または基地局間での無線デ
   ータ伝送に使用される通信装置。
10. 【請求項１０】 請求項８において、 アップリンクとダウンリンクを独立に、上記変調方式お
    よび符号化率の少なくとも一方を適応的に決定する通信
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項８において、 上記メトリック値の時間的変動の程度と上記メトリック
    値の積分値に基づいて、上記変調方式および上記符号化
    率の少なくとも一方を設定する設定信号生成手段を備え
    る通信装置。
12. 【請求項１２】 請求項８において、 現在の時間単位における上記変調方式および上記符号化
    率の少なくとも一方の設定と、上記メトリック値の時間
    的変動の程度と、上記メトリック値の積分値に基づい
    て、次の上記時間単位における上記変調方式および上記
    符号化率の少なくとも一方を設定する設定信号生成手段
    を備える通信装置。
13. 【請求項１３】 請求項８において、 上記ディジタル変調方式は、ＰＳＫであって、その位相
    数を適応的に決定する通信装置。
14. 【請求項１４】 請求項８において、 上記ディジタル変調方式は、ＱＡＭであって、その振幅
    数を決定する通信装置。