WO2002052808A1 - Emetteur radio, recepteur radio et systeme de communication de modulation multiniveau - Google Patents

Emetteur radio, recepteur radio et systeme de communication de modulation multiniveau Download PDF

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modulation unit
bit
modulation
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Atsushi Matsumoto
Mitsuru Uesugi
Kenichi Miyoshi
Toshiyuki Uehara
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a radio transmission device, a radio reception device, and a multi-level modulation communication system used in a digital radio communication system.
  • a modulation method that can obtain a desired communication quality (for example, an error rate equal to or less than a predetermined value on a receiver side).
  • a desired communication quality for example, an error rate equal to or less than a predetermined value on a receiver side.
  • modulation schemes there is a multi-level modulation scheme in which multiple bits are transmitted in one symbol, which is a modulation unit.
  • multi-level modulation multiple bits of information are transmitted in one symbol, which is the modulation unit, so that throughput can be increased.
  • Multi-level modulation schemes include QPSK (Quarterary Phase Shift Keying), which transmits 2-bit information in one symbol, 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), which transmits 4-bit information in one symbol, and 6 in one symbol. There is 64 QAM, etc., which transmits bit information. Under the same propagation environment, the more information that can be transmitted per symbol, the higher the throughput can be.
  • the present invention provides a radio transmission device, a radio reception device, and a multi-level modulation communication system that can improve throughput in data communication using multi-level modulation.
  • FIG. 1 is a signal section diagram showing a signal point arrangement of 16 QAM.
  • 16 signal points are arranged at different positions on the IQ plane by performing 4-level amplitude modulation on each of the I-axis and Q-axis.
  • multi-leveling can be performed and 4-bit information can be transmitted with one symbol.
  • signal points are arranged so that only one bit differs from an adjacent symbol, as shown in FIG. 1, in order to improve the bit error rate characteristics.
  • Gray coding In FIG. 1, the numbers in parentheses indicate pit assignments. When Gray coding is performed, the error rate of each bit in one symbol depends on where the bit is allocated.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a determination method in 16 QAM.
  • the black dots in FIG. 2 are the signal points shown in FIG. 1, and the bit allocation in each symbol is the same as that shown in FIG.
  • the bits of each symbol are determined as follows.
  • the area 105 on the I axis which is 0 or more and less than 2
  • the area 1 0 or more and less than 0, 10 6 is 0, and the region 107 of +2 or more and the region 108 of less than -2 on the I-axis are 1. Therefore, on the receiver side, as shown in Fig.
  • the area where the received symbol is equal to or more than 0 and less than +2 Or, if it is located in the area 106 between 1 and 2 and less than 0, judge that b 3 is 0, and set the reception symbol to the area 107 in the I axis that is +2 or more in the I axis or the area 108 in the area 108 less than -2. Determines that b 3 is 1. That, b 3 0 force, the determined first force, and it is necessary to determine whether the receive Shinporu is in any region of the four regions.
  • the area 109 of 0 or more and less than 2 and the area 1 10 of 12 or more and less than 0 on the Q axis are 0, and the Q axis is 0.
  • the region 1 + 1 or more and the region 1 1 2 or less than ⁇ 2 are 1. Therefore, on the receiver side, as shown in Fig. 2, if the reception symbol is located in the region 109 of 0 or more and less than +2 on the Q axis, or in the region of 110 or more and less than 0, b 4 Is determined to be 0, and b 4 is determined to be 1 when the reception symbol is located in an area 1 1 1 or more and an area 1 2 less than ⁇ 2 on the Q axis. In other words, the b 4 determines whether 0 or 1, it is necessary to determine whether received Shinporu is in any region of the four regions.
  • each of the determination regions 101 to 104 is wider than each of the determination regions 105 to 112.
  • the probability that and b 2 are incorrectly determined is lower than the probability that b 3 and b 4 are incorrectly determined.
  • the inventors of the present invention focused on the fact that the error resistance of each bit in a multi-level modulated symbol differs depending on the bit position, and considered the data contained in one symbol (4 bits of data in 16 QAM). Each is converted to each bit error
  • the present inventors have found that it is possible to adjust the data error rate (that is, the quality of data over time) by assigning each bit based on the hardness, and have accomplished the present invention.
  • the data that is less likely to be error-prone that is, the data that is desired to be of higher quality
  • FIG. 1 is a signal section diagram showing a signal point arrangement of 16 QAM.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a determination method in 16 QAM.
  • FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship among communication terminals, spreading codes, and bit assignments in a conventional multilevel modulation communication system.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating error rate characteristics in a conventional multi-level modulation system.
  • FIG. 5 is a diagram showing a correspondence relationship among communication terminals, spreading codes, and bit assignments in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a radio transmitting apparatus used in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a radio receiver used for multi-level modulation communication according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the operation of the multi-level modulation communication according to Embodiment 1 of the present invention: the operation of the wireless transmission device used for security officers.
  • FIG. 9 is a diagram showing a signal point arrangement in the wireless transmission device used for the multi-level modulation communication according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the operation of the wireless receiving device used for the multilevel modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing an error rate characteristic of each communication terminal in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a radio transmitting apparatus used in a multi-level modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a radio receiving apparatus used in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing an operation of the multi-level modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram schematically illustrating quality of each data in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship among communication terminals, spreading codes, and bit assignments in a conventional multilevel modulation communication system. Note that the most significant bit of the second most significant bit, b 2 is, b 3 bits of the upper third, b 4 indicates the least significant bit.
  • data transmitted to communication terminal # 1 is spread code # 1
  • data transmitted to communication terminal # 2 is transmitted to spread code # 2
  • communication terminal # 3 is transmitted to communication terminal # 3.
  • the data transmitted to the communication terminal # 4 is spread by the spreading code # 4, and the data is spread and transmitted by the spreading code # 4. That is, conventionally, the communication terminal corresponds to the spreading code.
  • the probability that and 2 are erroneously determined is b 3 And b 4 are lower than the probability of being incorrectly determined. That, and the data assigned to b 2 will higher quality than Isseki de assigned to b 3 and b 4.
  • the data transmitted to each of the communication terminals # 1 to # 4 is multi-level modulated for each of the communication terminals. That is, the data of 4 bits to be transmitted in 1 Shinporu to each communication terminal is transmitted likewise assigned to the uppermost bits - least significant bit b 4 to the each communication terminal. Therefore, when the average error rates of bib are compared between communication terminals, if the conditions such as the propagation environment are the same, those average error rates are equal. In other words, the error rate characteristics of the average error rate in all communication terminals are the same as the characteristics shown by 203 in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing error rate characteristics in a conventional multi-level modulation system. Incidentally, the 2 0 1 and b 2 of the error rate characteristic in the drawings of this, 2 0 2 the error rate characteristic of 13 3 and b, 2 0 3 is the error rate of 131-134 average average error rate The characteristics are shown.
  • a modulation scheme according to the propagation environment is selected on the base station side such that the average error rate satisfies the desired quality on the communication terminal side.
  • the average error rate of ⁇ ⁇ May not be able to meet the desired quality.
  • ARQ automatic repeat request
  • FIG. 5 is a diagram showing a correspondence relationship among communication terminals, spreading codes, and pit assignments in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the communication terminal and the spreading code correspond to each other.
  • the communication terminal corresponds to the bit allocation position of the data.
  • the data transmitted to the communication terminal with the highest priority (here, communication terminal # 1) is assigned to bi, and the communication terminal with the second highest priority (here, communication terminal # 1) data to be transmitted to the 2) is assigned to b 2, a high communication terminal priority third (here, data to be transmitted to be that) and the communication terminal # 3 b 3 assigned to (here, communication terminal # 4) the lowest priority communication terminal data to be transmitted to is assigned to b 4.
  • the data assigned to b 2 and the data assigned to b 2 are higher quality than the data assigned to b 3 and b 4 (this is the case. Therefore, by assigning pits as shown in FIG. 5, The data transmitted to the communication terminal # 1 and the data transmitted to the communication terminal # 2 are improved in quality as compared with the case where the bit allocation is performed as shown in FIG. 3, so that the desired quality can always be satisfied.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a radio transmitting apparatus used in a multilevel modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention. It is a lock figure.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a radio receiving apparatus used in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention. It is assumed that the radio transmitting apparatus is mounted on a base station and used, and the radio receiving apparatus is mounted on a communication terminal. Also, a case will be described in which data is transmitted simultaneously to four communication terminals.
  • encoding sections 301-1-1 to 301-4 perform encoding processing on data sequences # 1 to # 4, respectively, and perform P / S on the encoded data. (Parallel-serial) Output to the conversion unit 302.
  • Data series # 1 to # 4 are data series transmitted to communication terminals # 1 to # 4, respectively.
  • PZS conversion section 302 converts the data sequences # 1 to # 4 input in parallel to serial and outputs to multi-level modulation section 304. On this occasion, ? The / 3 conversion unit 302 performs parallel-to-serial conversion in accordance with the control from the allocation control unit 303 described later so that the data sequence for a communication terminal with a higher priority is allocated to a higher-order pit within one symbol. . A detailed description of the bit assignment will be described later.
  • Multi-level modulation section 304 performs multi-level modulation on the parallel-serial converted data.
  • multi-level modulation section 304 arranges the parallel-serial converted data at one of the signal points shown in FIG. The symbol after multi-level modulation is output to SZP (serial Z-parallel) conversion section 305.
  • the S / P converter 305 converts the symbols input in series from the multi-level modulator 304 in parallel, and outputs the converted symbols to the multipliers 306-1 to 306-4. That is, S / P conversion section 305 sorts symbols input serially from multi-level modulation section 304 to multipliers 306-1 to 306-4 in the order of input and outputs. The multipliers 306-1 to 306-4 multiply the symbols output in parallel from the S / P conversion unit 305 by spreading codes # 1 to # 4, respectively. Symposium after diffusion processing Is output to the multiplexing unit 309.
  • the assignment control unit 303 instructs the PZS conversion unit 302 which pits to which the data sequences # 1 to # 4 are assigned based on the priority of the communication terminal. That is, the allocation control section 303 controls the PZS conversion section 302 so that the data for the communication terminal with a higher priority is allocated to the higher-order bit within one symbol. A detailed description of the bit assignment will be described later.
  • allocation control section 303 outputs an allocation notification signal indicating which data sequence has been allocated to which bit to modulation section 307.
  • the allocation notification signal is modulated by modulator 307, multiplied by spreading code #A by multiplier 308, and then input to multiplexer 309.
  • the multiplexing unit 309 multiplexes all the signals output from the multipliers 306-1 to 306-4 and the multiplier 308 and outputs the multiplexed signal to the radio transmission unit 310. After performing predetermined radio processing such as up-conversion on the multiplexed signal, radio transmitting section 310 transmits the multiplexed signal to radio receiving apparatus 400 via antenna 311. In the following description, it is assumed that wireless receiving apparatus 400 is mounted on communication terminal # 1.
  • the multiplexed signal received via the antenna 401 of the radio receiving apparatus 400 is subjected to predetermined radio processing such as down-comparison in the radio receiving section 402, and then the distribution section 4003 Is input to The distribution unit 403 distributes the multiplexed signal to the multipliers 404-1 to 404-4 and the multiplier 408 and outputs the multiplexed signal.
  • Multipliers 4 04-1 to 4 4-4 multiply the multiplexed signal output from distribution section 4 03 by spreading codes # 1 to # 4, respectively. Thus, each symbol that has been spread by the spreading codes # 1 to # 4 is extracted from the multiplexed signal. The symbol after the despreading process is input to the PZS converter 405.
  • the P / S conversion section 405 converts the symbols input in parallel to serial and outputs to the multi-level demodulation section 406.
  • the multi-level demodulation unit 406 performs demodulation processing corresponding to the multi-level modulation performed by the radio transmitting apparatus 300 on the parallel-serial converted symbol. And outputs the result to the S / P converter 407. That is, here, the multi-level demodulation unit 406 performs multi-level demodulation based on 16 QAM.
  • the SZP conversion section 407 converts the data sequence input in series from the multi-level demodulation section 406 into parallel and outputs the data series to the selection section 411.
  • 3? Conversion section 407 performs a serial conversion reverse to the parallel-serial conversion performed by P / S conversion section 302 of radio transmitting apparatus 300, under the control of conversion control section 410 described later.
  • Multiplier 408 multiplies the multiplexed signal by spreading code #A. As a result, the allocation notification signal spread by the spreading code #A is extracted from the multiplexed signal. After the allocation notification signal is demodulated by demodulation section 409, it is input to conversion control section 410.
  • Conversion control section 410 controls SZP conversion section 407 based on the assignment notification signal so that serial conversion reverse to parallel-serial conversion performed in PZS conversion section 302 of wireless transmission apparatus 300 is performed. Further, conversion control section 410 determines, from selection signal section 411, from which signal line of SZP conversion section 407 the data sequence addressed to its own terminal (here, communication terminal # 1) is output based on the allocation notification signal. Instruct.
  • selection section 411 selects a data sequence destined for the terminal itself and outputs it to decoding section 412.
  • Decoding section 412 decodes the data sequence selected by selecting section 411. As a result, a data sequence (that is, data sequence # 1) addressed to the terminal is obtained.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing an operation of the radio transmitting apparatus used in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the data indicated by d nm indicates the m-th data transmitted to communication terminal #n.
  • d 12, d 13, d 14 correspond to the data sequence # 1 transmitted to communication terminal # 1.
  • the number in parentheses above the data d nm indicates the content of the data (0 or 1).
  • S i indicates the first symbol transmitted from the wireless transmission device 300.
  • the / 3 conversion unit 302 performs parallel / serial conversion (PZS conversion) in accordance with the control from the allocation control unit 303 so that the data sequence for a communication terminal with a higher priority is assigned to the higher bits in one symbol. I do.
  • PZS conversion parallel / serial conversion
  • the following can be considered as a method of determining the priority order. That is, a communication terminal with a better propagation path environment has a higher priority. As a result, since the quality of the data sequence having good quality in the first place is further improved due to the good propagation path environment, data transmission to a communication terminal having a good propagation path environment can be completed more quickly and reliably.
  • a communication terminal with a large amount of untransmitted data is given a higher priority.
  • the data sequence for a communication terminal with a large amount of untransmitted data has higher quality, and the communication terminal with a larger amount of untransmitted data can have higher throughput.
  • the throughput increases, the amount of untransmitted data decreases more quickly, so the priority changes with time. Therefore, according to this method, the throughput of the entire system can be increased while keeping the throughput of all communication terminals almost equal.
  • communication terminals used by users who pay higher rates have higher priorities. According to this method, since the quality of the communication terminal used by a user who pays a high fee becomes higher as the data is transmitted over time, it is necessary to provide a communication service with a difference in user convenience according to the fee. Can be.
  • a communication terminal having a worse propagation path environment has a higher priority.
  • Propagation path environment Since the quality of the data series for a communication terminal with good performance satisfies the desired quality in the first place, by adopting this method, the throughput of the entire system can be increased.
  • data for communication terminal # 1 with the highest priority is assigned to the most significant bit
  • data for communication terminal # 2 with the second highest priority is assigned to the second highest bit
  • the data for communication terminal # 3 having the third highest priority is assigned to the third highest bit
  • the data for communication terminal # 4 having the lowest priority is assigned to the least significant bit. Therefore, the data sequence transmitted to a communication terminal with a higher priority can lower the error rate and improve the quality.
  • the quality of the most significant bit and the quality of the second most significant bit are the same, and the quality of the third most significant bit and the quality of the least significant bit are the same.
  • the quality of the data sequence for 1 and the quality of the data sequence for communication terminal # 2 are the same, and the quality of the data sequence for communication terminal # 3 and the quality of the data sequence for communication terminal # 4 are the same.
  • the parallel-serial converted data is subjected to 16 QAM in the multi-level modulation section 304. And is multi-level modulated. Since the symbol Si is 001 1, S 2 is 1 1 10, S 3 is 1 000 and S 4 is 0 10 1, each symbol is modulated so that it is located at the signal point indicated by the black circle in Fig. 9. You.
  • the modulated symbol is subjected to serial / parallel conversion (SZP conversion) in the S / P converter 305.
  • the symbols S; L to S 4 are spread by the multipliers 306-1 to 306 _ 4, respectively.
  • the multiplexer 3 0 9 are multiplexed and assignment notification signal S e after spreading processing Shinporu S SA after diffusion treatment. Then, the multiplexed signal is transmitted to radio receiving apparatus 400.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the operation of the radio receiving apparatus used in the multi-level modulation communication system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the multiplexed signal received by radio receiving apparatus 400 is subjected to despreading processing by multipliers 404-1 to 404-4 and multiplier 408. With this, Simpol
  • S 4 and assignment notification signal S c is taken from the multiplexed signal.
  • the symbol S is subjected to parallel-serial conversion (PZS conversion) in the PZS conversion section 405 and multi-level demodulation in the multi-level demodulation section 406 based on 16 QAM.
  • PZS conversion parallel-serial conversion
  • the multi-level demodulation section 406 data sequence du shown in FIG. 1 0, d 21, d 31 , d 41, d 12, d 22, ... it is output serially.
  • S / P conversion section 407 outputs the data serially output from multi-level demodulation section 406.
  • the evening sequence is converted in parallel according to the control from conversion control section 410.
  • Conversion control section 410 can know to which bit data assigned to each terminal is assigned by the assignment notification signal.
  • conversion control section 410 assigns data du d 12 , d 13 , and d 14 addressed to communication terminal # 1 to the most significant bit, and data d 21 , d 22 , d addressed to communication terminal # 2 23 and d 24 are assigned to the second most significant bit, and the data d 31 , d 32 , d 33 and d 34 destined for communication terminal # 3 are assigned to the third most significant bit, and communication terminal # 4 Data d 4 have d 42 addressed, d 43, d 4 4 can know that you have been assigned to the least significant bit.
  • conversion control section 410 performs S / P conversion section 407 such that the data sequence output in series from multi-level demodulation section 406 is output from SZP conversion section 407 for each of data series # 1 to # 4. Controls serial-to-parallel conversion (SZP conversion). According to this control
  • Serial-parallel conversion is performed, and data series # 1 to # 4 for each of communication terminals # 1 to # 4 are output in parallel from SZP conversion section 407, as shown in FIG.
  • the selection unit 411 selects a data sequence addressed to the own terminal.
  • the selection section 4 11 1 is instructed by the conversion control section 410 from which signal line of the SZP conversion section 407 the data sequence addressed to its own terminal is output. According to this instruction, the selection unit 411 selects a data sequence for the terminal itself.
  • the selection unit 411 since the own terminal is the communication terminal # 1, the selection unit 411 selects a data sequence output from the top signal line among the signal lines from the SZP conversion unit 407.
  • the communication terminal # de Isseki sequence # 1 to 1 addressed (du, d i2 d 13, d 14) is selected and output to the decryption unit 41 2.
  • All of this data sequence # 1 is the data assigned to the most significant bit of the symbol and transmitted. Therefore, the quality of the data sequence # 1 can reliably meet the desired quality even when the reception SIR is deteriorated due to the temporary deterioration of the propagation environment due to faging or the like.
  • data to a communication terminal with a higher priority is assigned to an upper bit in a multi-level modulated symbol and transmitted, so that data quality to a communication terminal with a higher priority is transmitted. Is much higher than the desired quality. For this reason, the data quality for the communication terminal with high priority can reliably meet the desired quality. This reduces the possibility of retransmission for communication terminals with high priority. In addition, even if the propagation environment deteriorates, it is possible to prevent all communication terminals from failing to satisfy the desired data quality. Can be stopped. Therefore, the number of data retransmissions is reduced in the entire system, and the throughput of the entire system can be improved.
  • a communication terminal with a higher priority can complete data transmission more quickly.
  • the number of retransmissions for data to communication terminals with low priority is reduced. Therefore, the throughput of the entire system can be further increased.
  • the data to the same terminal must be at least two bits per symbol. It is also possible to assign and transmit to. Thereby, the throughput can be further improved.
  • the multi-level modulation scheme applied to each communication terminal is the same (in the present embodiment, 16 QAM is applied to all communication terminals), conventionally, all communication terminals perform decoding.
  • the overnight error rate characteristics are the same.
  • the error rate characteristic can be set for each communication terminal. That is, as in the present embodiment, the priority is higher in the order of communication terminal # 1 ⁇ communication terminal # 2 ⁇ communication terminal # 3 ⁇ communication terminal # 4, and all communication terminals # 1 to # 4.
  • the error rate characteristic of communication terminal # 1 and the error rate characteristic 501 of communication terminal # 2 are changed to the error rate characteristic of communication terminal # 3 and the error rate characteristic of communication terminal # 4.
  • the radio transmitting apparatus 300 is mounted and used in a base station used in a mobile communication system
  • the radio receiving apparatus 400 is mounted and used in a communication terminal used in a mobile communication system.
  • the communication terminals in the wireless zone of the base station change every moment. That is, in the present embodiment, the communication terminals that are communication terminals # 1 to # 4 change every moment. Therefore, when the present embodiment is applied to a mobile communication system, it is necessary to transmit an allocation notification signal to each communication terminal as described above.
  • the multi-level modulation scheme to be used is selected according to the number of communication terminals to which data is simultaneously transmitted.
  • the lower bits in one symbol have a higher probability of being erroneously determined.
  • the third bit b 3 and fourth bit b 4 the probability is determined by mistake compared with the first bit bi and 2 bit-th b 2 becomes high. Therefore, lower bits third bit b 3 and fourth bit b 4 is is likely to be an error at the time of retransmission. For this reason, 1 ⁇ to 13 4 average error rate is, even when the retransmission will be KuNatsu such meet the desired quality, it may further retransmission may occur.
  • the positions of bits assigned to each data within one symbol are replaced with those at the time of the first transmission. That is, at the time of retransmission, data assigned to the higher order pit at the time of the first transmission is assigned to lower bits, and data assigned to the lower bit at the time of the first transmission is assigned to the higher order bits and transmitted. As a result, at the time of retransmission, data assigned to lower bits at the time of the first transmission has a lower probability of being erroneously determined.
  • the demodulation result of the symbol transmitted during the first transmission and the demodulation result of the symbol transmitted during the retransmission are combined.
  • each data in one symbol is almost the same and is less likely to be erroneous, and the quality of all data can reliably satisfy the desired quality. Therefore, the number of retransmissions can be reduced, and the throughput can be improved.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a radio transmitting apparatus used in a multi-level modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a radio receiving apparatus used in a multilevel modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the error detection code adding section 6001 adds a CRC (Cyclic Redundancy Check) bit or the like to the transmission data for each predetermined unit. An error detection code is added, and the result is output to error correction coding section 602.
  • CRC Cyclic Redundancy Check
  • the error correction coding unit 602 performs error correction coding on the transmission data by, for example, convolution coding.
  • the error correction encoded data is output to the switch 604 via the buffer 603. At this time, the transmission data is stored in the buffer 603.
  • the switching of the switch 604 is controlled by the control unit 609.
  • the buffer 603 and the multi-level modulation unit 605 are connected at the time of odd-numbered transmission including the first transmission, and the buffer 6 is connected at the even-numbered transmission.
  • 0 3 is connected to the bit string converter 606.
  • the bit string converter 606 reverses the order of bits in one symbol between the odd-numbered transmission and the even-numbered transmission. That is, the bit string converter 606 changes the bit position to which each data is allocated within one symbol every time data retransmission occurs. As a result, the data assigned to the higher bits during the odd-numbered transmission is assigned to the lower bits during the even-numbered transmission, and the data assigned to the lower bits during the odd-numbered transmission is smaller. At the time of the even-numbered transmission, it is assigned to the upper bit.
  • the multi-level modulation section 605 performs multi-level modulation on the data directly input from the buffer 603 or the data in which the bit string is converted by the bit string conversion section 606.
  • multi-level modulation section 605 arranges the input data at any of the signal points shown in FIG.
  • the symbol after the multi-level modulation is output to multiplier 607.
  • Multiplier 607 multiplies the symbol after multi-level modulation by spreading code # 1 corresponding to communication partner # 1.
  • the symbols after the spreading process are output to multiplexer 608.
  • the control unit 609 instructs the buffer 603 on the data to be retransmitted in accordance with the retransmission request signal transmitted from the wireless reception device 700 to request data retransmission.
  • the buffer 603 outputs data to be retransmitted to the switch 604 in accordance with this instruction.
  • the control unit 609 counts the number of receptions of the retransmission request signal, and the buffer 603 and the multi-level modulation unit 605 are connected during the odd-numbered transmission including the first transmission, and the even-numbered transmission is performed.
  • the switch 604 is switched and controlled so that the buffer 603 and the bit string converter 606 are connected.
  • control section 609 generates a transmission number notification signal indicating the number of times of transmission of the same data, and outputs the signal to modulation section 610.
  • the transmission number notification signal is modulated by the modulator 610, multiplied by the spreading code F # A by the multiplier 611, and then input to the multiplexer 608.
  • Multiplexer 608 multiplexes the signal output from multiplier 607 with the signal output from multiplier 611, and outputs the multiplexed signal to radio transmitting section 612. After performing predetermined radio processing such as up-conversion on the multiplexed signal, radio transmitting section 612 transmits the multiplexed signal to radio receiving apparatus 700 via antenna 613.
  • Radio reception section 614 performs predetermined radio processing such as down-conversion on the retransmission request signal received via antenna 613, and outputs the result to multiplier 615.
  • Multiplier 615 multiplies the retransmission request signal output from radio reception section 614 by spreading code #B.
  • the retransmission request signal after the despreading processing is demodulated by demodulation section 6 16 and input to control section 6 09.
  • radio receiving section 7002 performs predetermined radio processing such as down-comparison on the multiplexed signal received via antenna 701, and then converts the multiplexed signal. Output to the multiplier 703 and the multiplier 711.
  • Multiplier 703 multiplies the multiplexed signal by spreading code # 1. As a result, the symbol that has been spread with the spreading code # 1 is extracted from the multiplex signal. The symbol after the despreading process is input to the multi-level demodulation unit 704.
  • the multi-level demodulation section 704 performs demodulation processing corresponding to the multi-level modulation performed by the wireless transmission apparatus 600 on the symbol after the despreading processing, and outputs the demodulation result to the switch 705 I do. That is, here, multi-level demodulation section 704 performs multi-level demodulation based on 16 QAM.
  • the multi-level demodulation unit 704 has one symbol as the demodulation result. The soft decision value of each data included is output.
  • the switching of the switch 705 is controlled by the control unit 713 to connect the multi-level demodulation unit 704 and the combining unit 706 during odd-numbered transmissions including the first transmission, and to switch the multi-level demodulation unit 706 during even-numbered transmission.
  • the value demodulation unit 704 and the bit string inverse conversion unit 707 are connected.
  • the bit string reverse conversion unit 707 performs the reverse of the bit sequence rearrangement performed by the bit sequence conversion unit 606 of the wireless transmission device 600. That is, the bit string inversion unit 707 returns the order of bit strings in one symbol to the state before the bit string was converted by the bit string changing unit 606. The rearranged demodulation results are output to combining section 706.
  • the combining section 706 stores the demodulation result directly input from the multi-level demodulation section 704 or the demodulation result obtained by converting the bit string in the bit string inverse conversion section 707 and the storage section 708
  • the demodulation result is synthesized.
  • the combining unit 706 adds the soft decision value to each data.
  • the error correction decoding ⁇ unit 709 performs error correction decoding on the combined demodulation result output from the combining unit 706 based on, for example, a video algorithm.
  • the error corrected and decoded data is input to an error detection unit 7110.
  • the error detector 710 performs error detection by using CRC or the like.
  • the data for which no error is detected in the error detection unit 7100 is the received data. Further, when an error is detected by error detecting section 710, error detecting section 710 generates a retransmission request signal and outputs the signal to modulation section 714.
  • This retransmission request signal is modulated by the modulator 714 and spread by the multiplier 715. After being multiplied by #B, it is input to the wireless transmission unit 716. Radio transmitting section 716 performs predetermined radio processing such as up-conversion on the retransmission request signal after the spreading processing, and then transmits the retransmission request signal to radio transmitting apparatus 600 via antenna 701.
  • Multiplier 711 multiplies the multiplexed signal by spreading code #A. As a result, the transmission frequency notification signal spread with spreading code # 8 is extracted from the multiplexed signal. The transmission number notification signal is demodulated by demodulation section 712 and then input to control section 713.
  • the control unit 713 connects the multi-level demodulation unit 704 and the combining unit 706 during odd-numbered transmissions, including the first transmission, according to the number of transmissions of the same data indicated by the transmission-number notification signal.
  • the switch 705 is switched and controlled so that the multi-level demodulation unit 704 and the bit string inverse conversion unit 707 are connected.
  • FIG. 14 is a diagram schematically illustrating the operation of the multi-level modulation communication system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • data indicated by d m indicates the m-th data.
  • the numbers in parentheses above the data d m indicate the contents of the data (0 ⁇ 1).
  • Si and ST indicate the symbol transmitted at the time of the first transmission and the symbol transmitted at the time of retransmission (at the time of the second transmission), respectively.
  • the switch 604 connects the buffer 603 and the multi-level modulation unit 605. Therefore, the transmission data is input to multi-level modulation section 605 without conversion of the bit string. That is, in one symbol, c is the first bit, to d 2 is the second bit, d 3 is the third bit, d 4 are respectively assigned to the fourth bit. Therefore, at the time of initial transmission, di and d 2 become higher quality as compared to d 3 and d 4, d 3 and d 4 is a lower quality in comparison with the di and d 2.
  • the symbol containing di to d 4 is multi-level modulated by 16-QAM in multi-level modulation section 605.
  • This symbol is 1 Since it is 101, it is modulated so that it is arranged at the signal point S i indicated by a black circle on the IQ plane in the upper stage of FIG.
  • the modulated symbol is multiplexed by a multiplexer 608 with a transmission number notification signal indicating the first transmission, and then transmitted to the radio receiving apparatus 700.
  • the switch 705 connects the multi-level demodulating section 704 and the combining section 706. Therefore, the demodulation result of each data output from the multi-level demodulation unit 704 is applied to the synthesis unit 706 without rearranging the bit strings. That is, the time of the first transmission, in radio receiving apparatus 7 0 0, the demodulation results of d 1 and d 2 become higher quality as compared to d 3 and the demodulation result, the demodulation result of the demodulation result and d 2 of d 3 and d 4 The quality is lower than that of. This demodulation result is stored in the storage unit 708.
  • the switch 604 connects the buffer 603 and the bit string converter 606. Therefore, the transmission data stored in the buffer 603 at the time of the first transmission is input to the multi-level modulation section 605 after the bit string is converted by the bit string conversion section 606. That is, the order of the bit strings in one symbol is reversed from that in the first transmission. Therefore, d 4 is the first bit, the d 3 is the second bit, d 2 is the third bit, but is allocated to the 4 pit eyes. Therefore, in the second transmission, d 3 and d 4 are and become high-quality as compared to d 2, ch and d 2 will be low quality as compared to d 3 and d 4.
  • the symbol containing di to d 4 is multi-level modulated by the multi-level modulation section 605 using 16 QAM. Since the symbol S 1 ′ subjected to the bit string conversion is 101, the symbol S 1 ′ is modulated so as to be arranged at the signal point S 1 ′ indicated by a black circle on the IQ plane in the lower stage of FIG. The modulated symbol is multiplexed in a multiplexer 608 with a transmission number notification signal indicating the second transmission, and then transmitted to the radio receiving apparatus 700.
  • switch 705 in radio receiving apparatus 700 connects multilevel demodulation section 704 and bit string inverse conversion section 707. Therefore, many The demodulation result of each data output from the value demodulation unit 704 is input to the synthesizing unit 706 after the bit sequence is rearranged. That is, the reverse of the bit string rearrangement performed by the pit string converter 606 of the wireless transmission apparatus 600 is performed, and the arrangement order of the bit strings in one symbol is changed to the wireless transmission apparatus 600 0 Returns the state before the bit string was converted. This rearrangement, but the first bit, d 2 is the second bit, d 3 is the third bit, d 4 is their respective returned to the fourth bit.
  • the demodulation results of d 3 and d 4 are compared to d] L Oyo beauty d 2 demodulation results High quality.
  • This demodulation result is combined with the demodulation result stored in the storage unit 708 at each combination in the combining unit 706.
  • the quality of the demodulation result of each data within one symbol Is about the same and higher. Therefore, the quality of all data can satisfy the desired quality by retransmission.
  • the radio transmitting apparatus replaces the position of the bit to which each data is assigned within one symbol with the time of the first transmission, transmits the symbol, and transmits the symbol to the radio receiving apparatus. Then, the demodulation result of the symbol transmitted during the first transmission and the demodulation result of the symbol transmitted during the retransmission are combined. Also, in this embodiment, the data assigned to the upper bits during the odd-numbered transmission is assigned to the lower bits during the even-numbered transmission, and the data assigned to the lower bits during the odd-numbered transmission is smaller. At the time of even-numbered transmission, it is assigned to the upper bits. Therefore, each data in one symbol is almost the same and hardly error-prone, and the quality of all data can surely satisfy desired quality. As a result, the number of retransmissions can be reduced, and the throughput can be improved.
  • the configuration is such that error correction decoding is performed using the demodulated result after combining in the wireless receiving apparatus.
  • decoding after combining without performing error correction decoding is performed.
  • a configuration in which the tonal result is hard-decided as it is may be adopted. In this case, it becomes unnecessary for the wireless transmission device to perform error correction coding on the transmission data.
  • the configuration is such that all the demodulation results within one symbol are combined in the combining unit of the wireless receiving apparatus, but only the demodulation result of data assigned to an arbitrary bit is combined. It may be. For example, a configuration may be adopted in which only high-quality demodulation results are combined.
  • the case where 16 QAM is used as the multi-level modulation scheme has been described, and thus the quality that can be set in the symbol is of two levels, high and low. For this reason, a configuration is adopted in which retransmission data is alternately allocated to high-quality bits and low-quality bits in a symbol each time retransmission occurs.
  • the quality that can be set in the symbol is three levels of high, medium, and low. Therefore, when 64 QAM is used, a configuration may be used in which retransmission data is sequentially allocated to high-quality bits, medium-quality bits, and low-quality bits in a symbol every time retransmission occurs.
  • the same applies to other multilevel modulation schemes such as 256QAM.
  • the retransmission method there is no particular limitation on the retransmission method. Therefore, as the retransmission method, a SAW (Stop-And-Wait) method, a GBN (Go-Back-N) method, an SR (Selective-Repeat) method, a hybrid ARQ method, or the like can be used.
  • SAW Surface-And-Wait
  • GBN Go-Back-N
  • SR Selective-Repeat
  • Embodiments 1 and 2 it is desirable that the multi-level modulation scheme be changed with time in the wireless transmission apparatus according to the propagation path environment. That is, it is desirable to use Embodiments 1 and 2 in combination with adaptive modulation.
  • the present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and may be implemented with various modifications. It is possible to do.
  • the case where the multivalued number is 16 values that is, the case where one symbol is 4 bits
  • a multi-level modulation method in which a plurality of bits are included in one symbol and the error rates of the bits are different from each other can be similarly implemented.
  • the multi-level modulation communication system of the present invention can be applied to a digital radio communication system such as a mobile communication system. That is, the wireless transmitting device can be applied to a base station, and the wireless receiving device can be applied to a communication terminal such as a mobile station. As described above, according to the present invention, it is possible to improve throughput in data communication using multi-level modulation.
  • the present specification is based on Japanese Patent Application No. 2000-398772 filed on Dec. 27, 2000. All of this content is included here.

Description

明 細 書 無線送信装置、 無線受信装置および多値変調通信システム 技術分野
本発明は、 ディジタル無線通信システムにおいて使用される無線送信装置、 無線受信装置および多値変調通信システムに関する。 背景技術
移動体通信システム等のようなディジ夕ル無線通信システムにおいては、 データは、 所望の通信品質 （例えば、 受信機側で所定値以下の誤り率） を得 られるような変調方式により伝送される。 変調方式のうち、 変調単位である 1シンポルで複数ビットを伝送する多値変調方式がある。 多値変調方式では 変調単位である 1シンポルで複数ビットの情報を伝送するため、 スル一プッ トを高めることができる。
多値変調方式には、 1シンポルで 2ビットの情報を伝送する Q P S K (Quarterary Phase Shift Keying)、 1シンポルで 4ビットの情報を伝送す る 1 6 Q A M (Quadrature Amplitude Modulation) 、 および 1シンポル で 6ビットの情報を伝送する 6 4 Q A M等があり、 同一の伝搬環境の下では 1シンポルで伝送する情報量が多くなるほどスル一プットを向上させること ができる。
また、 送信機側で伝搬環境に応じて送信するデータの変調方式を適応的に 変化させてシステム全体のスループットを高める技術も提案されている。 こ のような技術は適応変調と呼ばれる。
近年、 画像データや、 音楽配信サービスから提供される音楽データ等を携 帯電話等の無線通信端末で受信する要求が高まりを見せている。 このような 伝送量の多いデータの受信を短時間で可能とするために、 下り回線のスルー プットをより向上させることが望まれている。 発明の開示
本発明は、 多値変調を用いたデータ通信においてスループットを向上させ ることができる無線送信装置、 無線受信装置および多値変調通信システムを 提供するものである。
上述したように多値変調方式では、 1シンポルで複数ビットの情報を伝送 する。 例えば、 1 6 Q AMであれば 1シンポルで 4ビットの情報を伝送する。 1 6 Q AMでは、 1 6個の信号点を I Q平面上の異なる位置に配置すること により、 1シンポルで 4ビットの情報を伝送することができる。 この信号点 配置のようすを表すものとして、 信号空間ダイアグラムがある。 以下、 多値 変調方式として 1 6 Q AMを一例に挙げ、 1 6 Q AMの信号空間ダイアグラ ムについて説明する。 図 1は、 1 6 Q A Mの信号点配置を示す信号区間ダイ アグラムである。
図 1に示すように 1 6 Q AMでは、 I軸、 Q軸それぞれの軸で 4値の振幅 変調を行うことにより、 1 6個の信号点を I Q平面上の異なる位置に配置す る。 これにより、 多値化を行うことができ 1シンポルで 4ビットの情報を伝 送することができる。 このように多値化を行う場合、 ビット誤り率特性の向 上のため、 図 1に示すように、 隣り合うシンポルとは 1ビットのみ異なるよ うに信号点が配置される。 これは、 グレイ符号化 （Gray coding) と呼ばれ る。 なお、 図 1において、 括弧内の数字はピットの割り当てを示している。 グレイ符号化を行った場合、 1シンポル内における各ビットの誤り率は、 ビットが割り当てられている個所によって異なる。 すなわち、 1 6 Q AMの 場合、 3ビット目と 4ビット目は、 1ビット目と 2ビット目に比べ誤つて判 定される確率が高くなる。 以下、 この点について説明する。 なお、 図 1に示 すように、 判定しきい値を Iチャネル、 Qチャネルとも + 2、 0、 一 2とし た場合について説明する。 図 2は、 1 6 Q AMにおける判定方法を説明するための図である。 図 2に おける黒点は図 1に示した各信号点であり、 各シンポル内のビット割り当て も図 1に示したものと同一である。 受信機側では、 以下のようにして各シン ボルのビットを判定する。
すなわち、 図 1において、 最上位ビット （向かって左端のビット） に 着目すると、 I軸におけるプラス領域 （Q軸を挟んで右側の領域） 1 0 1が 0であり、 I軸におけるマイナス領域 （Q軸を挟んで左側の領域） 1 0 2が 1である。 したがって、 受信機側では、 図 2に示すように、 受信シンポルが I軸のプラス領域 1 0 1に位置する場合には を 0と判定し、 受信シンポ ルが I軸のマイナス領域 1 0 2に位置する場合には を 1と判定する。 す なわち、 受信シンポルが 2つの領域のいずれの領域にあるかを判定するのみ で、 が 0か 1かを判定することができる。 換言すれば、 については、 I軸上の値の正負判定のみで 0か 1かを判定することができる。
図 1において、 2番目に上位のビット （向かって左から 2番目のビット） b 2 に着目すると、 Q軸におけるプラス領域 （ I軸を挟んで上側の領域） 1 0 3が 0であり、 Q軸におけるマイナス領域 （ I軸を挟んで下側の領域） 1 0 4が 1である。 したがって、 受信機側では、 図 2に示すように、 受信シン ポルが Q軸のプラス領域 1 0 3に位置する場合には b 2 を 0と判定し、 受信 シンポルが Q軸のマイナス領域 1 0 4に位置する場合には b 2 を 1と判定す る。 すなわち、 受信シンポルが 2つの領域のいずれの領域にあるかを判定す るのみで、 b 2 が 0か 1かを判定することができる。 換言すれば、 b 2 につ いては、 Q軸上の値の正負判定のみで 0か 1かを判定することができる。
図 1において、 3番目に上位のビット （向かって左から 3番目のビット） b 3 に着目すると、 I軸における 0以上 + 2未満の領域 1 0 5、 および一 2 以上 0未満の領域 1 0 6が 0であり、 I軸における + 2以上の領域 1 0 7、 および— 2未満の領域 1 0 8が 1である。 したがって、 受信機側では、 図 2 に示すように、 受信シンボルが I軸における 0以上 + 2未満の領域 1 0 5、 または一 2以上 0未満の領域 106に位置する場合には b3 を 0と判定し、 受信シンポルが I軸における + 2以上の領域 1 07、 または— 2未満の領域 108に位置する楊合には b3 を 1と判定する。 すなわち、 b3 が 0力、 1力、 を判定するには、 受信シンポルが 4つの領域のいずれの領域にあるかを判定 する必要がある。
図 1において、 最下位ビット （向かってお端のビット） b4 に着目すると、 Q軸における 0以上 + 2未満の領域 109、 および一 2以上 0未満の領域 1 10が 0であり、 Q軸における + 2以上の領域 1 1 1、 および— 2未満の領 域 1 1 2が 1である。 したがって、 受信機側では、 図 2に示すように、 受信 シンポルが Q軸における 0以上 + 2未満の領域 1 09、 または— 2以上 0未 満の領域 1 1 0に位置する場合には b4 を 0と判定し、 受信シンポルが Q軸 における + 2以上の領域 1 1 1、 または— 2未満の領域 1 1 2に位置する場 合には b4 を 1と判定する。 すなわち、 b4 が 0か 1かを判定するには、 受 信シンポルが 4つの領域のいずれの領域にあるかを判定する必要がある。
このように、 および b2 については受信シンポルが 2つの領域のいず れの領域にあるかを判定すれば足りるのに対し、 b3 および b4 については 受信シンポルが 4つの領域のいずれの領域にあるかを判定する必要がある。 また、 判定領域 10 1〜 104の各々は、 判定領域 105〜112の各々に 比べて広い。 よって、 および b2 が誤って判定される確率は、 b3 およ び b4が誤って判定される確率よりも低くなる。
なお、 このことは 16 QAMには限られない。 すなわち、 1シンボル内に 複数のビットが含まれ、 各ビットの誤り率がそれぞれ異なるような多値変調 方式であれば同様のことが言え、 上位ビットになるほど誤りにくくなる （伹 し、 1 6QAM等だと、 複数ビットおいて誤り率が同じになる）。
本発明者らは、 多値変調されたシンポル内において各ビットの誤りにくさ がビットの位置によって異なる点に着目し、 1シンポルに含まれるデータ ( 1 6 QAMであれば 4ビットのデータ） のそれぞれを、 各ビットの誤りに くさに基づいて各ビットに割り当てることにより、 データの誤り率 （すなわ ち、 デ一夕の品質） を調節できることを見出し、 本発明をするに至った。 上記要望を解決するために、 本発明では、 多値変調方式でデータを変調す る場合に、 誤りにくくしたいデータほど （すなわち、 高品質としたいデ一夕 ほど）、 変調単位であるシンポル内において上位のビットに割り当てて伝送 する。 これによりスループットを向上させることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 1 6 Q AMの信号点配置を示す信号区間ダイアグラムである。 図 2は、 1 6 Q AMにおける判定方法を説明するための図である。
図 3は、 従来の多値変調通信システムにおける、 通信端末と拡散コードと ビットの割り当てとの対応関係を示す図である。
図 4は、 従来の多値変調システムにおける誤り率特性を示す図である。 図 5は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信システムにおける、 通 信端末と拡散コードとビットの割り当てとの対応関係を示す図である。
図 6は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信システムで使用される 無線送信装置の構成を示すブロック図である。
図 7は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信： 使用される 無線受信装置の構成を示すブロック図である。
図 8は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信： ί吏用される 無線送信装置の動作を模式的に示した図である。
図 9は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信 吏用される 無線送信装置での信号点配置を示す図である。
図 1 0は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信シ ί吏用され る無線受信装置の動作を模式的に示した図である。
図 1 1は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信シ ：おける各 通信端末毎の誤り率特性を示す図である。 図 1 2は、 本発明の実施の形態 2に係る多値変調通信システムで使用され る無線送信装置の構成を示すブロック図である。
図 1 3は、 本発明の実施の形態 2に係る多値変調通信システムで使用され る無線受信装置の構成を示すブロック図である。
図 1 4は、 本発明の実施の形態 2に係る多値変調通信システムの動作を模 式的に示した図である。
図 1 5は、 本発明の実施の形態 2に係る多値変調通信システムにおける各 デ一夕の品質を模式的に示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態について、 図面を参照して説明する。
(実施の形態 1 )
従来、 C D M A方式のディジタル通信システムにおいて基地局が複数の通 信端末に対して同時にデ一夕を送信する場合、 各通信端末に送信されるデー 夕は、 図 3に示すように、 各通信端末に対応する拡散コードで拡散されて送 信される。 以下、 多値変調方式に 1 6 Q AMを用いて、 通信端末 # 1〜# 4 の 4つの通信端末に同時にデ一夕を送信する場合について説明する。 図 3は、 従来の多値変調通信システムにおける、 通信端末と拡散コードとビットの割 り当てとの対応関係を示す図である。 なお、 は最上位ビット、 b 2 は 2 番目に上位のビット、 b 3 は 3番目に上位のビット、 b 4 は最下位ビットを 示す。
従来は、 図 3に示すように、 通信端末 # 1に送信されるデ一夕は拡散コー ド # 1、 通信端末 # 2に送信されるデータは拡散コード # 2、 通信端末 # 3 に送信されるデータは拡散コード # 3、 通信端末 # 4に送信されるデ一夕は 拡散コード # 4で拡散されて送信される。 つまり、 従来は、 通信端末と拡散 コードとが対応する。
ここで、 上述したように および b 2 が誤って判定される確率は、 b 3 および b 4 が誤って判定される確率よりも低くなる。 つまり、 および b 2 に割り当てられたデータは、 b 3 および b 4 に割り当てられたデ一夕より も高品質になる。
しかし、 従来、 各通信端末 # 1〜# 4に送信されるデ一夕は、 各通信端末 ごとに多値変調される。 すなわち、 各通信端末に対して 1シンポルで送信さ れる 4ビットのデータは、 各通信端末毎に同様に最上位ビッ 〜最下位 ビット b 4 に割り当てられて送信される。 よって、 b i b の平均誤り率 を各通信端末間において比べた場合、 伝搬環境等の条件が同じであれば、 そ れらの平均誤り率は等しくなる。 つまり、 すべての通信端末における平均誤 り率の誤り率特性が、 図 4上の 2 0 3で示すような特性で同じになる。 図 4 は、 従来の多値変調システムにおける誤り率特性を示す図である。 なお、 こ の図において 2 0 1は および b 2 の誤り率特性を、 2 0 2は133 および b の誤り率特性を、 2 0 3は13 1〜134 の平均平均誤り率の誤り率特性を 示す。
ここで、 例えば、 適応変調が行われる通信システムでは、 通信端末側でこ の平均誤り率が所望品質を満たすように、 基地局側で伝搬環境に応じた変調 方式が選択される。 しかし、 フエ一ジング等による一時的な伝搬環境の悪化 によりデ一夕の受信 S I Rが劣化した場合には、 図 4に示すように、 すべて の通信端末において ^^〜 の平均誤り率 2 0 3が所望品質を満たせなく なってしまうことがある。 自動再送要求 （ A R Q ； Automat i c Repeat reQues t ) が行われる通信システムでは、 この場合、 すべての通信端末に対 してデータの再送が発生してしまうこととなり、 システム全体のスループッ トが大きく低下する。
そこで、 本実施の形態では、 優先度の高い通信端末に対して伝送するデー タほどシンポル内において上位のビットに割り当てて送信し、 優先度の高い 通信端末に対するデ一夕については確実に所望品質を満たすようにする。 こ れにより、 システム全体のスループットの向上を図る。 図 5は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信システムにおける、 通 信端末と拡散コードとピットの割り当てとの対応関係を示す図である。 従来 は通信端末と拡散コードとが対応していたのに対し、 本実施の形態では、 図 5に示すように、 通信端末とデ一夕のビット割り当て位置とが対応する。 つ まり、 最も優先度の高い通信端末 （ここでは、 通信端末 # 1とする） に対し て送信されるデータは b i に割り当てられ、 2番目に優先度の高い通信端末 (ここでは、 通信端末 # 2とする） に対して送信されるデータは b 2 に割り 当てられ、 3番目に優先度の高い通信端末 （ここでは、 通信端末 # 3とす る） に対して送信されるデータは b 3 に割り当てられ、 最も優先度の低い通 信端末 （ここでは、 通信端末 # 4とする） に対して送信されるデータは b 4 に割り当てられる。
上述したように、 および b 2 に割り当てられたデータは、 b 3 および b 4 に割り当てられたデ一夕よりも高品質 (こなる。 このため、 図 5のような ピット割り当てをすることにより、 通信端末 # 1に送信されるデータおよび 通信端末 # 2に送信されるデータは、 図 3に示したビット割り当てをする場 合に比べ品質が向上して常に所望品質を満たせるデ一夕となる。
これにより、 通信端末 # 1に送信されるデータおよび通信端末 # 2に送信 されるデ一夕については、 フエ一ジング等による一時的な伝搬環境の悪化に よりデータの受信 S I Rが劣化した場合でも、 所望品質を確実に満たせるよ うになる。 つまり、 優先度の高い通信端末に対するデータは所望品質を確実 に満たせるようになる。 このため、 優先度の高い通信端末ほどデータ受信を 早急に完了させることができる。 また、 システム全体としてデータの再送回 数が減少させることができ、 システム全体のスループットを向上させること ができる。
以下、 本実施の形態に係る多値変調通信システムにおいて使用される無線 送信装置および無線受信装置について説明する。 図 6は、 本発明の実施の形 態 1に係る多値変調通信システムで使用される無線送信装置の構成を示すブ ロック図である。 図 7は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信システ ムで使用される無線受信装置の構成を示すブロック図である。 なお、 無線送 信装置は基地局に搭載されて使用され、 無線受信装置は通信端末に搭載され て使用されるものとして説明する。 また、 4つの通信端末に対して同時にデ 一夕が送信される場合について説明する。
無線送信装置 300において、 符号化部 30 1— 1〜301— 4はそれぞ れ、 データ系列 # 1〜# 4に対して符号化処理を施し、 符号化処理されたデ —夕を P/S (パラレル シリアル) 変換部 302に出力する。 なお、 デ一 夕系列 # 1〜# 4はそれぞれ、 通信端末 # 1〜# 4に送信されるデータ系列 である。
PZS変換部 302は、 並列に入力されたデ一夕系列 # 1〜#4を直列に 変換して多値変調部 304に出力する。 この際、 ？/3変換部302は、 後 述する割り当て制御部 303からの制御に従って、 優先度の高い通信端末に 対するデー夕系列ほど 1シンポル内で上位のピットに割り当てられるように して並直列変換を行う。 ビット割り当ての詳しい説明は後述する。
多値変調部 304は、 並直列変換されたデータに対して多値変調を行う。 ここでは、 4つの通信端末に同時にデータを送信する必要があるため、 多値 変調方式として、 1シンポルで 4ビットのデータを送信できる 1 6 QAMを 用いるものとする。 よって、 多値変調部 304は並直列変換されたデータを 図 1に示すいずれかの信号点に配置する。 多値変調後のシンポルは SZP (シリアル Zパラレル) 変換部 305に出力される。
S/P変換部 305は、 多値変調部 304から直列に入力されるシンポル を並列に変換して乗算器 306— 1〜306— 4に出力する。 すなわち、 S /P変換部 30 5は、 多値変調部 304から直列に入力されるシンボルを、 入力順に乗算器 306— 1〜306— 4に振り分けて出力する。 乗算器 30 6— 1〜306— 4は、 S/P変換部 305から並列に出力されたシンポル に対して、 それぞれ拡散コ一ド # 1〜#4を乗算する。 拡散処理後のシンポ ルは、 多重部 3 0 9に出力される。
割り当て制御部 3 0 3は、 通信端末の優先度に基づいて、 データ系列 # 1 〜# 4が割り当てられるピットを P Z S変換部 3 0 2に指示する。 つまり、 割り当て制御部 3 0 3は、 優先度の高い通信端末に対するデータほど 1シン ポル内で上位のビットに割り当てられるように P Z S変換部 3 0 2を制御す る。 ビット割り当ての詳しい説明は後述する。
また、 割り当て制御部 3 0 3は、 どのデ一夕系列がどのビットに割り当て られたのかを示す割り当て通知信号を変調部 3 0 7に出力する。 割り当て通 知信号は、 変調部 3 0 7で変調され、 乗算器 3 0 8で拡散コード # Aを乗算 された後、 多重部 3 0 9に入力される。
多重部 3 0 9は、 乗算器 3 0 6— 1〜3 0 6— 4および乗算器 3 0 8から 出力された信号をすベて多重して無線送信部 3 1 0に出力する。 無線送信部 3 1 0は、 多重信号に対してアップコンバート等の所定の無線処理を施した 後、 多重信号をアンテナ 3 1 1を介して無線受信装置 4 0 0に送信する。 な お、 以下の説明では、 無線受信装置 4 0 0は通信端末 # 1に搭載されている ものとする。
無線受信装置 4 0 0のアンテナ 4 0 1を介して受信された多重信号は、 無 線受信部 4 0 2においてダウンコンパ一ト等の所定の無線処理を施された後、 分配部 4 0 3に入力される。 分配部 4 0 3は、 多重信号を乗算器 4 0 4— 1 〜4 0 4— 4および乗算器 4 0 8に分配して出力する。
乗算器 4 0 4— 1〜4 0 4— 4は、 分配部 4 0 3から出力された多重信号 に対して、 それぞれ拡散コード # 1〜# 4を乗算する。 これにより、 拡散コ 一ド# 1〜# 4で拡散されていた各シンポルが、 多重信号から取り出される。 逆拡散処理後のシンポルは、 P Z S変換部 4 0 5に入力される。
P / S変換部 4 0 5は、 並列に入力されたシンボルを直列に変換して多値 復調部 4 0 6に出力する。 多値復調部 4 0 6は、 並直列変換されたシンポル に対して、 無線送信装置 3 0 0で行われた多値変調に対応する復調処理を施 して S/P変換部 407に出力する。 つまり、 ここでは、 多値復調部 406 は 16 QAMに基づいた多値復調を行う。
SZP変換部 407は、 多値復調部 406から直列に入力されたデータ系 列を並列に変換して選択部 411に出力する。 この際、 3 ？変換部407 は、 後述する変換制御部 410からの制御に従って、 無線送信装置 300の P/S変換部 302で行われた並直列変換と逆の直列変換を行う。
乗算器 408は、 多重信号に対して拡散コード # Aを乗算する。 これによ り、 拡散コード # Aで拡散されていた割り当て通知信号が多重信号から取り 出される。 割り当て通知信号は、 復調部 409で復調された後、 変換制御部 410に入力される。
変換制御部 410は、 割り当て通知信号に基づいて、 無線送信装置 300 の PZS変換部 302で行われた並直列変換と逆の直列変換が行われるよう に SZP変換部 407を制御する。 また、 変換制御部 410は、 割り当て通 知信号に基づいて、 自端末 （ここでは、 通信端末 # 1) 宛てのデータ系列が SZP変換部 407のどの信号線から出力されるのかを選択部 411に指示 する。
選択部 411は、 変換制御部 410からの指示に従って、 自端末宛てのデ 一夕系列を選択して復号化部 412に出力する。 復号化部 412は、 選択部 411で選択されたデ一夕系列を復号する。 これにより、 自端末宛てのデー 夕系列 （つまり、 データ系列 # 1) が得られる。
次いで、 データ系列 # 1〜# 4がシンボル内の各ビッ卜に割り当てられて 送信される動作について具体的に説明する。 図 8は、 本発明の実施の形態 1 に係る多値変調通信システムで使用される無線送信装置の動作を模式的に示 した図である。 図 8において、 dnm で示すデータは通信端末 # nに送信さ れる第 m番目のデータを示す。 よって、 例えば du、 d12、 d13、 d14 が、 通信端末 # 1に送信されるデータ系列 # 1に相当する。 また、 データ dnm の上に括弧で示した数字は、 そのデータの内容 （0か1) を示す。 また、 S i は、 無線送信装置 3 0 0から送信される第 1番目のシンポルを示す。
まず、 ？/ 3変換部3 0 2が、 割り当て制御部 3 0 3からの制御に従って、 優先度の高い通信端末に対するデータ系列ほど 1シンボル内で上位のビット に割り当てられるようにして並直列変換 （P Z S変換） を行う。 ここでは、 優先順位は通信端末 # 1→通信端末 # 2→通信端末 # 3→通信端末 # 4の順 で高いものとする。
ここで、 優先順位の決定方法としては例えば以下のものが考えられる。 す なわち、 伝搬路環境が良い通信端末ほど優先順位を高くする。 これにより、 伝搬路環境が良いことでそもそも品質が良いデ一夕系列の品質がさらに高ま るので、 伝搬路環境が良い通信端末に対するデータ送信をより速やかに確実 に完了させることができる。
また、 別の方法としては、 未送信のデ一夕量が多い通信端末ほど優先順位 を高くする。 これにより、 未送信のデータ量が多い通信端末に対するデータ 系列ほど品質が良くなり、 未送信のデ一夕量が多い通信端末ほどスループッ トを高めることができる。 スル一プットが高まるほど未送信のデ一夕量の減 少が早く進むので、 優先順位が時間とともに変化する。 よって、 この方法に よれば、 全通信端末のスループットをほぼ同等に保ちつつ、 システム全体と してのスル一プットを高めることができる。
また、 別の方法としては、 高い料金を支払っているユーザによって使用さ れる通信端末ほど優先順位を高くする。 この方法によれば、 高い料金を支払 つているユーザによって使用される通信端末に対するデ一夕系列ほど品質が 良くなるので、 料金に応じてユーザの利便性に差をつけた通信サービスを提 供することができる。
また、 別の方法としては、 例えば適応変調が行われる通信システムにおい て、 伝搬路環境が悪い通信端末ほど優先順位を高くする。 これにより、 伝搬 路環境が悪いことによる品質劣化を補償して、 伝搬路環境が悪い通信端末に 対するデータ系列の品質を所望品質にまで高めることができる。 伝搬路環境 が良い通信端末に対するデ一夕系列の品質はそもそも所望品質を満たしてい るので、 この方法を採用することにより、 システム全体としてのスループッ トを高めることができる。
なお、 これらの決定方法のうちどれを採用するかは、 本実施の形態に係る 多値変調通信システムが提供するサービスや、 本実施の形態に係る多値変調 通信システムが設置される状況や環境に応じて適宜決めればよい。
優先順位が通信端末 # 1→通信端末 # 2→通信端末 # 3→通信端末 # 4の 順で高いので、 73変換部302は、 図 8に示すように、 データ du、 d12、 d13、 d14 をシンポル Si S の最上位ビットに割り当てるよう にして並直列変換する。 同様に、 ？/3変換部30 2は、 デ一夕 d21、 d 22、 d23、 d24 を 2番目に上位のビットに割り当て、 データ d3い d32、 d33、 d34 を 3番目に上位のビットに割り当て、 データ d4い d42、 d 43、 d44 を最下位ビットに割り当てる。 これにより、 各データ系列とシン ポル内の各ビットの位置とが対応づけられる。
つまり、 優先順位が最も高い通信端末 # 1に対するデ一夕が最上位ビット に割り当てられ、 優先順位が 2番目に高い通信端末 # 2に対するデ一夕が 2 番目に上位のビットに割り当てられ、 優先順位が 3番目に高い通信端末 # 3 に対するデータが 3番目に上位のビッ卜に割り当てられ、 優先順位が最も低 い通信端末 # 4に対するデータが最下位ビットに割り当てられる。 よって、 優先順位の高い通信端末に対して送信されるデータ系列ほど誤り率を低くし て品質を高めることができる。 なお、 16QAMでは、 最上位ビットの品質 と 2番目に上位のビットの品質は同じになり、 3番目に上位のビットの品質 と最下位ビットの品質は同じになるため、 ここでは、 通信端末 # 1に対する デー夕系列の品質と通信端末 # 2に対するデ一タ系列の品質は同じになり、 通信端末 # 3に対するデータ系列の品質と通信端末 # 4に対するデータ系列 の品質は同じになる。
次いで、 並直列変換されたデータは、 多値変調部 304で 16 QAMを用 いて多値変調される。 シンポル Si は 001 1、 S2 は 1 1 10、 S3 は 1 000、 S4 は 0 10 1であるので、 各シンポルはそれぞれ図 9に黒丸で示 す信号点に配置されるように変調される。 変調されたシンポルは、 S/P変 換部 3 0 5で直並列変換 （SZP変換） される。 そして、 シンポル S;L〜S 4 はそれぞれ、 乗算器 306— 1〜306 _ 4で拡散処理される。
多重部 3 0 9では、 拡散処理後のシンポル S SA と拡散処理後の割り 当て通知信号 Se とが多重される。 そしてこの多重信号が無線受信装置 40 0に送信される。
次いで、 無線受信装置 400の動作について詳しく説明する。 図 10は、 本発明の実施の形態 1に係る多値変調通信システムで使用される無線受信装 置の動作を模式的に示した図である。
無線受信装置 400で受信された多重信号は、 乗算器 404— 1〜404 —4および乗算器 408で逆拡散処理される。 これにより、 シンポル
S4 および割り当て通知信号 Sc が多重信号から取り出される。 シンポル S は、 PZS変換部 40 5で並直列変換 （PZS変換） され、 多値復 調部 406で 16 Q AMに基づいて多値復調される。 この結果、 多値復調部 406からは、 図 1 0に示すようなデータ系列 du、 d21、 d31、 d41、 d12、 d22、 …が直列に出力される。 つまり、 各シンポルの最上位ビット に通信端末 # 1宛てのデータが割り当てられているデータ系列が出力される 次いで、 S/P変換部 407では、 多値復調部 406から直列に出力され たデ一夕系列が、 変換制御部 41 0からの制御に従って並列に変換される。 変換制御部 410は、 割り当て通知信号により、 各端末宛てのデータがどの ビットに割り当てられているかを知ることができる。 ここでは、 変換制御部 41 0は、 通信端末 # 1宛てのデータ du d12、 d13、 d14 が最上位ビ ットに割り当てられ、 通信端末 # 2宛てのデータ d21、 d22、 d23、 d24 が 2番目に上位のビットに割り当てられ、 通信端末 # 3宛てのデ一夕 d31, d32、 d33、 d34 が 3番目に上位のビットに割り当てられ、 通信端末 #4 宛てのデータ d4い d42、 d43、 d44 が最下位ビットに割り当てられてい ることを知ることができる。
そこで、 変換制御部 410は、 多値復調部 406から直列に出力されたデ —夕系列がデータ系列 # 1〜#4毎に SZP変換部 407から出力されるよ うに、 S/P変換部 407での直並列変換 （SZP変換） を制御する。 この 制御に従って
直並列変換が行われ、 SZP変換部 407からは、 図 10に示すように、 各 通信端末 # 1〜# 4毎のデータ系列 # 1〜# 4が並列に出力される。
次いで、 選択部 41 1で自端末宛てのデータ系列が選択される。 選択部 4 1 1は、 自端末宛てのデータ系列が SZP変換部 407のどの信号線から出 力されるのかを変換制御部 410から指示される。 この指示に従い、 選択部 41 1は、 自端末宛てのデ一夕系列を選択する。 ここでは、 自端末が通信端 末 # 1なので、 選択部 41 1は、 SZP変換部 407からの信号線のうち一 番上の信号線から出力されるデ一夕系列を選択する。 これにより、 通信端末 # 1宛てへのデ一夕系列 # 1 (du、 d i2 d13、 d14) が選択されて、 複号化部 41 2に出力される。
このデータ系列 # 1はすべて、 シンポルの最上位ビットに割り当てられて 送信されたデータである。 よって、 このデータ系列 # 1の品質は、 フエ一ジ ング等による一時的な伝搬環境の悪化により受信 S I Rが劣化した場合でも、 所望品質を確実に満たせる。
このように本実施の形態によれば、 優先度の高い通信端末に対するデータ ほど、 多値変調されたシンポル内の上位のビッ卜に割り当てて送信するため、 優先度の高い通信端末に対するデータの品質が所望品質よりも十分に高くな る。 このため、 優先度の高い通信端末に対するデータの品質は所望品質を確 実に満たせるようになる。 これにより、 優先度の高い通信端末に対しては、 再送が発生する可能性が減少する。 また、 伝搬環境が悪化した場合でも、 す ベての通信端末においてデータの品質が所望品質を満たせなくなることを防 止することができる。 よって、 システム全体としてデータの再送回数が減少 し、 システム全体のスループットを向上させることができる。
また、 優先度の高い通信端末に対しては再送が発生する可能性が減少する ので、 優先度の高い通信端末ほどデ一夕送信を速やかに完了させることがで きる。 優先度の高い通信端末に対するデータ送信を完了させることにより、 その通信端末に割り当てていた高品質のビットを優先度の低い通信端末に送 信されるデータに割り当てることが可能となる。 これにより、 優先度の低い 通信端末に対するデータについても再送回数が減少する。 よって、 システム 全体としてのスル一プットをより高めることができる。
なお、 優先度の高い通信端末に対するデータ送信を完了させて高品質のビ ッ卜を優先度の低い通信端末に送信されるデータに割り当てる場合、 同一端 末へのデータを 1シンポルの 2ビット以上に割り当てて送信するようにして もよい。 これにより、 さらにスループットを向上させることができる。
また、 各通信端末に対して適用される多値変調方式がすべて同じ場合 （本 実施の形態では、 すべての通信端末に対して 1 6 Q A Mを適用）、 従来はす ベての通信端末においてデ一夕の誤り率特性は同じになる。 しかし、 本実施 の形態では、 優先度に応じたビット割り当てを行うため、 各通信端末に適用 される多値変調方式がすべて同じ場合でも、 図 1 1に示すように、 優先度に 応じて各通信端末毎に誤り率特性をそれぞれ設定することができる。 すなわ ち、 本実施の形態のように、 通信端末 # 1→通信端末 # 2→通信端末 # 3→ 通信端末 # 4の順で優先順位が高く、 通信端末 # 1〜# 4にすベて 1 6 Q A Mを適用した場合には、 通信端末 # 1の誤り率特性および通信端末 # 2の誤 り率特性 5 0 1を、 通信端末 # 3の誤り率特性および通信端末 # 4の誤り率 特性 5 0 2よりもを良くすることができる。 つまり、 本実施の形態によれば、 —つの多値変調方式で複数の誤り率特性を設定することができる。 これによ り、 複数の通信端末に同一の多値変調方式が適用される場合でも、 一つの多 値変調方式で通信端末毎の品質制御を行うことが可能となる。 また、 一つの多値変調方式で複数の品質を設定することが可能となるため、 適応変調が行われる通信システムにおいて変調方式を選択する際に、 併せて、 送信デ一夕を割り当てるビットを選択することにより、 従来の適応変調より も細かい品質制御を行うことが可能となる。
なお、 無線送信装置 3 0 0が移動体通信システムにおいて使用される基地 局に搭載されて使用され、 無線受信装置 4 0 0が移動体通信システムにおい て使用される通信端末に搭載されて使用される場合には、 基地局の無線ゾー ンにいる通信端末は時々刻々変化する。 つまり、 本実施の形態において、 通 信端末 # 1〜# 4となる通信端末が時々刻々変化する。 よって、 本実施形態 が移動体通信システムに適用される場合には、 上述したように、 割り当て通 知信号を各通信端末に対して送信する必要がある。
しかし、 通信端末 # 1〜 # 4となる通信端末が変化しない無線通信システ ム （例えば、 無線 L A Nシステム） では、 ビットの割り当ては各通信端末に おいて予め既知なため、 割り当て通知信号を送信する必要がない。 よって、 このような無線通信システムにおいては、 無線送信装置 3 0 0および無線受 信装置 4 0 0から、 割り当て通知信号の生成や送受信等を行うための装置構 成を省くことができる。 よって、 装置構成が簡易になる。
また、 例えば、 1 6 Q AMであれば最大 4通信端末分のデータを 1シンポ ルで送信可能であり、 6 4 Q AMであれば最大 6通信端末分のデータを 1シ ンポルで送信可能である。 よって、 本実施の形態においては、 使用される多 値変調方式は、 同時にデ一夕が送信される通信端末数に応じて選択されるも のとする。
(実施の形態 2 )
従来、 自動再送要求 （A R Q； Automat i c Repeat reQues t) が行われる通 信システムにおいては、 再送時には同一内容のシンポルが再送される。 つま り、 多値変調を行う場合に、 1シンボル内で各データがそれぞれ割り当てら れるビットの位置が、 初回送信時も再送時も同じになる。
ここで、 上述したように、 多値変調方式では、 1シンポル内において下位 のビットほど誤って判定される確率が高くなる。 例えば 1 6 Q A Mでは、 上 述したように、 3ビット目 b 3 と 4ビット目 b 4 は、 1ビット目 b i と 2ビ ット目 b 2 に比べ誤って判定される確率が高くなる。 よって、 下位ビットで ある 3ビット目 b 3 と 4ビット目 b 4 は、 再送時においても誤りやすい。 こ のため、 1^〜13 4 の平均誤り率が、 再送時においても所望品質を満たせな くなつてしまい、 さらに再送が発生してしまうことがある。
そこで、 本実施の形態では、 再送時に、 1シンポル内で各デ一夕がそれぞ れ割り当てられるビットの位置を初回送信時と入れ替える。 すなわち、 再送 時には、 初回送信時に上位のピットに割り当てられていたデータほど下位の ビットに割り当て、 初回送信時に下位のビットに割り当てられていたデ一夕 ほど上位のビットに割り当てて送信する。 これにより、 再送時には、 初回送 信時に下位のビットに割り当てられていたデータほど誤って判定される確率 が低くなる。
受信機側では、 初回送信時に送信されたシンポルの復調結果と、 再送時に 送信されたシンポルの復調結果とを合成する。 これにより、 1シンポル内の 各データが同程度で誤りにくくなり、 すべてのデータの品質が所望品質を確 実に満たせるようになる。 よって、 再送回数を低減することができ、 スル一 プットの向上を図ることができる。
以下、 本実施の形態に係る多値変調通信システムにおいて使用される無線 送信装置および無線受信装置について説明する。 図 1 2は、 本発明の実施の 形態 2に係る多値変調通信システムで使用される無線送信装置の構成を示す ブロック図である。 図 1 3は、 本発明の実施の形態 2に係る多値変調通信シ ステムで使用される無線受信装置の構成を示すブロック図である。
無線送信装置 6 0 0において、 誤り検出符号付加部 6 0 1は、 送信データ に対して、 所定単位ごとに C R C (Cyclic Redundancy Check) ビット等の 誤り検出符号を付加して、 誤り訂正符号化部 6 0 2に出力する。
誤り訂正符号化部 6 0 2は、 例えば畳み込み符号化等により、 送信データ を誤り訂正符号化する。 誤り訂正符号化されたデータは、 バッファ 6 0 3を 介してスィッチ 6 0 4に出力される。 この際、 送信データはバッファ 6 0 3 に格納される。
スィッチ 6 0 4は、 制御部 6 0 9によって切り替え制御され、 初回送信時 を含め奇数回目の送信時にはバッファ 6 0 3と多値変調部 6 0 5とを接続し、 偶数回目の送信時にはバッファ 6 0 3とビット列変換部 6 0 6とを接続する。
ビット列変換部 6 0 6は、 1シンポル内でのビッ卜の並び順を、 奇数回目 の送信時と偶数回目の送信時とで逆転させる。 つまり、 ビット列変換部 6 0 6は、 データの再送が発生する度に、 1シンポル内において各データを割り 当てるビット位置を変更する。 これにより、 奇数回目の送信時に上位のビッ トに割り当てられていたデ一夕ほど偶数回目の送信時には下位のビットに割 り当てられ、 奇数回目の送信時に下位のビットに割り当てられていたデータ ほど偶数回目の送信時には上位のビッ卜に割り当てられることとなる。
多値変調部 6 0 5は、 ノ ッファ 6 0 3から直接入力されたデータ、 または ビット列変換部 6 0 6でビット列が変換されたデータに対して多値変調を行 う。 ここでは、 多値変調方式として、 1シンポルで 4ビットのデータを送信 できる 1 6 Q AMを用いるものとする。 よって、 多値変調部 6 0 5は、 入力 されたデータを図 1に示すいずれかの信号点に配置する。 多値変調後のシン ポルは乗算器 6 0 7に出力される。 乗算器 6 0 7は、 多値変調後のシンポル に対して、 通信相手 # 1に対応する拡散コード # 1を乗算する。 拡散処理後 のシンボルは、 多重器 6 0 8に出力される。
制御部 6 0 9は、 無線受信装置 7 0 0から送信された、 データの再送を要 求するための再送要求信号にしたがって、 再送対象となるデータをバッファ 6 0 3に指示する。 バッファ 6 0 3は、 この指示にしたがって再送対象とな るデータをスィッチ 6 0 4に出力する。 また、 制御部 6 0 9は、 再送要求信号の受信回数を計数し、 初回送信時を 含め奇数回目の送信時にはバッファ 6 0 3と多値変調部 6 0 5とが接続され、 偶数回目の送信時にはバッファ 6 0 3とビット列変換部 6 0 6とが接続され るように、 スィッチ 6 0 4を切り替え制御する。
また、 制御部 6 0 9は、 同一デ一夕の送信が何回目であるかを示す送信回 数通知信号を生成し、 変調部 6 1 0に出力する。 この送信回数通知信号は、 変調部 6 1 0で変調され、 乗算器 6 1 1で拡散コ一 F # Aを乗算された後、 多重器 6 0 8に入力される。
多重器 6 0 8は、 乗算器 6 0 7から出力された信号と乗算器 6 1 1から出 力された信号とを多重して無線送信部 6 1 2に出力する。 無線送信部 6 1 2 は、 多重信号に対してアップコンバート等の所定の無線処理を施した後、 多 重信号をアンテナ 6 1 3を介して無線受信装置 7 0 0に送信する。
無線受信部 6 1 4は、 アンテナ 6 1 3を介して受信された再送要求信号に 対してダウンコンバート等の所定の無線処理を施して乗算器 6 1 5に出力す る。 乗算器 6 1 5は、 無線受信部 6 1 4から出力された再送要求信号に対し て拡散コード # Bを乗算する。 逆拡散処理後の再送要求信号は、 復調部 6 1 6で復調されて、 制御部 6 0 9に入力される。
無線受信装置 7 0 0において、 無線受信部 7 0 2は、 アンテナ 7 0 1を介 して受信された多重信号に対してダウンコンパ一ト等の所定の無線処理を施 した後、 多重信号を乗算器 7 0 3および乗算器 7 1 1に出力する。
乗算器 7 0 3は、 多重信号に対して拡散コード # 1を乗算する。 これによ り、 拡散コード # 1で拡散されていたシンポルが、 多重信号から取り出され る。 逆拡散処理後のシンポルは、 多値復調部 7 0 4に入力される。
多値復調部 7 0 4は、 逆拡散処理後のシンポルに対して、 無線送信装置 6 0 0で行われた多値変調に対応する復調処理を施して、 復調結果をスィッチ 7 0 5に出力する。 つまり、 ここでは、 多値復調部 7 0 4は 1 6 Q AMに基 づいた多値復調を行う。 多値復調部 7 0 4は、 復調結果として 1シンポルに 含まれる各データの軟判定値を出力する。
スィッチ 7 0 5は、 制御部 7 1 3によって切り替え制御され、 初回送信時 を含め奇数回目の送信時には多値復調部 7 0 4と合成部 7 0 6とを接続し、 偶数回目の送信時には多値復調部 7 0 4とビット列逆変換部 7 0 7とを接続 する。
ビット列逆変換部 7 0 7は、 無線送信装置 6 0 0のビット列変換部 6 0 6 で行われたビット列の並び替えと逆の並び替えを行う。 つまり、 ビット列逆 変換部 7 0 7は、 1シンポル内でのビット列の並び順を、 ビット列変化部 6 0 6でビット列が変換される前の状態に戻す。 並び替えられた復調結果は合 成部 7 0 6に出力される。
合成部 7 0 6は、 多値復調部 7 0 4から直接入力された復調結果、 または ビット列逆変換部 7 0 7でビット列が変換された復調結果と、 記憶部 7 0 8 に記憶されている復調結果とを合成する。 換言すれば、 合成部 7 0 6は、 各 データについて軟判定値,を加算する。 これにより、 再送が発生する度に、 各 デ一夕について、 高品質の復調結果と低品質の復調結果が交互に合成される c よって、 1シンポル内において各データの復調結果の品質が同程度で高くな り、 すべてのデータの品質が所望品質を確実に満たせるようになる。 合成さ れた復調結果は、 誤り訂正復号化部 7 0 9に入力されるとともに、 記憶部 7 0 8に記憶される。
誤り訂正復号^^部 7 0 9は、 合成部 7 0 6から出力される合成された復調 結果を、 例えばビ夕ビアルゴリズムに基づいて、 誤り訂正復号する。 誤り訂 正復号されたデ一夕は、 誤り検出部 7 1 0に入力される。 誤り検出部 7 1 0 は、 C R C等により誤り検出を行う。 誤り検出部 7 1 0において誤りが検出 されないデータが受信データとなる。 また、 誤り検出部 7 1 0で誤りが検出 された場合には、 誤り検出部 7 1 0は、 再送要求信号を生成して変調部 7 1 4に出力する。
この再送要求信号は、 変調部 7 1 4で変調され、 乗算器 7 1 5で拡散コー #Bを乗算された後、 無線送信部 716に入力される。 無線送信部 716 は、 拡散処理後の再送要求信号に対してアップコンバート等の所定の無線処 理を施した後、 再送要求信号をアンテナ 701を介して無線送信装置 600 に送信する。
乗算器 711は、 多重信号に対して拡散コ一ド# Aを乗算する。 これによ り、 拡散コード #八で拡散されていた送信回数通知信号が、 多重信号から取 り出される。 送信回数通知信号は、 復調部 712で復調された後、 制御部 7 13に入力される。
制御部 713は、 送信回数通知信号で示される同一データの送信回数にし たがって、 初回送信時を含め奇数回目の送信時には多値復調部 704と合成 部 706とが接続され、 偶数回目の送信時には多値復調部 704とビット列 逆変換部 707とが接続されるように、 スィッチ 705を切り替え制御する。 次いで、 上記構成を有する多値変調通信システムの動作について具体的に 説明する。 図 14は、 本発明の実施の形態 2に係る多値変調通信システムの 動作を模式的に示した図である。 図 14において、 dm で示すデータは第 m番目のデータを示す。 また、 データ dm の上に括弧で示した数字は、 そ のデ一夕の内容 （0カゝ1) を示す。 また、 Si、 ST はそれぞれ、 初回送 信時に送信されるシンポルと、 再送時 （2回目送信時） に送信されるシンポ ルとを示す。
まず、 初回送信時には、 無線送信装置 600では、 スィッチ 604が、 バ ッファ 603と多値変調部 605とを接続する。 よって、 送信データはビッ ト列の変換をされずに多値変調部 605に入力される。 つまり、 1シンボル 内において、 c が 1ビット目に、 d2 が 2ビット目に、 d3 が 3ビット目 に、 d4 が 4ビット目にそれぞれ割り当てられる。 よって、 初回送信時には、 di および d2 は d3 および d4 に比べて高品質となり、 d3 および d4 は di および d2 に比べて低品質となる。 di〜d4 を含むシンポルは、 多値 変調部 605で 16 QAMを用いて多値変調される。 このシンポル は 1 1 0 1であるので、 図 1 4の上段の I Q平面に黒丸で示す信号点 S i に配置 されるように変調される。 変調されたシンポルは、 多重器 6 0 8において初 回の送信であることを示す送信回数通知信号と多重された後、 無線受信装置 7 0 0に送信される。
初回送信時には、 無線受信装置 7 0 0では、 スィッチ 7 0 5が、 多値復調 部 7 0 4と合成部 7 0 6とを接続する。 よって、 多値復調部 7 0 4から出力 された各データの復調結果は、 ビット列の並び替えが行われずに合成部 7 0 6に乂力される。 つまり初回送信時には、 無線受信装置 7 0 0において、 d 1 および d 2 の復調結果は d 3 および の復調結果に比べて高品質となり、 d 3 および d 4 の復調結果は および d 2 の復調結果に比べて低品質とな る。 この復調結果は、 記憶部 7 0 8に記憶される。
再送時 （2回目送信時） には、 無線送信装置 6 0 0では、 スィッチ 6 0 4 が、 バッファ 6 0 3とビット列変換部 6 0 6とを接続する。 よって、 初回送 信時にバッファ 6 0 3に格納された送信デ一夕は、 ビット列変換部 6 0 6で ビット列の変換をされた後多値変調部 6 0 5に入力される。 つまり、 1シン ポル内におけるビット列の並び順が初回送信時と逆転される。 よって、 d 4 が 1ビット目に、 d 3 が 2ビット目に、 d 2 が 3ビット目に、 が 4ピッ ト目にそれぞれ割り当てられる。 よって、 2回目送信時には、 d 3 および d 4 は および d 2 に比べて高品質となり、 ch および d 2 は d 3 および d 4 に比べて低品質となる。 d i〜d 4 を含むシンポルは、 多値変調部 6 0 5で 1 6 Q AMを用いて多値変調される。 このビット列変換をされたシンポル S 1 ' は 1 0 1 1であるので、 図 1 4の下段の I Q平面に黒丸で示す信号点 S 1 ' に配置されるように変調される。 変調されたシンポルは、 多重器 6 0 8 において 2回目の送信であることを示す送信回数通知信号と多重された後、 無線受信装置 7 0 0に送信される。
再送時 （2回目送信時） には、 無線受信装置 7 0 0では、 スィッチ 7 0 5 が、 多値復調部 7 0 4とビット列逆変換部 7 0 7とを接続する。 よって、 多 値復調部 7 0 4から出力された各データの復調結果は、 ビット列の並び替え が行われた後に合成部 7 0 6に入力される。 すなわち、 無線送信装置 6 0 0 のピット列変換部 6 0 6で行われたビット列の並び替えと逆の並び替えが行 われ、 1シンポル内でのビット列の並び順が、 無線送信装置 6 0 0でビット 列が変換される前の状態に戻される。 この並び替えにより、 が 1ビット 目に、 d 2 が 2ビット目に、 d 3 が 3ビット目に、 d 4 が 4ビット目にそれ ぞれ戻される。 また、 このとき、 および d 2 の復調結果は d 3 および d 4 の復調結果に比べて低品質となり、 d 3 および d 4 の復調結果は d ]L およ び d 2 の復調結果に比べて高品質となる。 この復調結果は、 合成部 7 0 6に おいて、 記憶部 7 0 8に記憶されている復調結果と各デ一夕毎に合成される。 このようにして初回送信時の復調結果と再送時 （2回目送信時） の復調結 果とが合成された結果、 図 1 5に示すように、 1シンポル内において各デー 夕の復調結果の品質が同程度で高くなる。 よって、 再送によりすベてのデー 夕の品質が所望品質を確実に満たせるようになる。
このように本実施の形態によれば、 無線送信装置では、 再送時に、 1シン ポル内で各データがそれぞれ割り当てられるビットの位置を初回送信時と入 れ替えてシンボルを送信し、 無線受信装置では、 初回送信時に送信されたシ ンポルの復調結果と、 再送時に送信されたシンポルの復調結果とを合成する。 また、 本実施の形態では、 奇数回目の送信時に上位のビットに割り当てられ ていたデータほど偶数回目の送信時には下位のビットに割り当てられ、 奇数 回目の送信時に下位のビットに割り当てられていたデータほど偶数回目の送 信時には上位のビットに割り当てられる。 よって、 1シンポル内の各データ が同程度で誤りにくくなり、 すべてのデータの品質が所望品質を確実に満た せるようになる。 これにより、 再送回数を低減することができ、 スループッ 卜の向上を図ることができる。
なお、 本実施の形態では、 無線受信装置において、 合成後の復調結果を用 いて誤り訂正復号を行う構成としたが、 誤り訂正復号を行わずに合成後の復 調結果をそのまま硬判定する構成としてもよい。 この場合、 無線送信装置に おいて、 送信データを誤り訂正符号化することが不要となる。
また、 本実施の形態では、 無線受信装置の合成部において 1シンポル内の 復調結果をすベて合成する構成としたが、 任意のビットに割り当てられたデ —夕の復調結果のみを合成する構成としてもよい。 例えば、 高品質の復調結 果のみを合成する構成としてもよい。
また、 本実施の形態では、 多値変調方式として 1 6 Q AMを用いた場合に ついて説明したため、 シンポル内で設定できる品質は高低の 2段階である。 このため、 再送が発生する度にシンボル内において再送データを高品質のビ ットと低品質のビットに交互に割り当てる構成とした。 しかし、 例えば多値 変調方式として 6 4 Q A Mを用いた場合には、 シンポル内で設定できる品質 は高中低の 3段階である。 よって、 6 4 Q A Mを用いた場合には、 再送が発 生する度にシンボル内において再送データを高品質のビットと中品質のビッ トと低品質のビットとに順次割り当てる構成としてもよい。 2 5 6 Q AM等、 他の多値変調方式でも同様である。
また、 本実施の形態では、 無線送信装置から無線受信装置に対して送信回 数を通知する構成としたが、 送信回数を通知せずに、 無線受信装置が受信回 数を計数するようにしてもよい。
また、 本実施の形態では、 再送方式に特に制限はない。 したがって、 再送 方式としては、 S AW (Stop -And- Wait) 方式、 G B N (Go-Back-N) 方式、 S R (Selective-Repeat) 方式、 ハイブリッド A R Q方式等を用いること ができる。
また、 上記実施の形態 1および 2において、 無線送信装置において伝搬路 環境に応じて多値変調方式を時間的に変化させることが望ましい。 すなわち、 上記実施の形態 1および 2を、 適応変調と組み合わせて用いることが望まし い。
また、 本発明は上記実施の形態 1および 2に限定されず、 種々変更して実 施することが可能である。 例えば、 上記実施の形態 1および 2においては、 多値数が 1 6値である場合 （すなわち 1シンポルが 4ビットである場合） を 一例に挙げて説明したが、 上記実施の形態 1および 2は、 1シンポル内に複 数のビットが含まれ、 各ビットの誤り率がそれぞれ異なるような多値変調方 式であれば同様に実施可能である。
また、 本発明の多値変調通信システムは、 移動体通信システム等のディジ タル無線通信システムに適用することができる。 すなわち、 無線送信装置を 基地局に適用し、 無線受信装置を移動局等の通信端末に適用することができ る。 以上説明したように、 本発明によれば、 多値変調を用いたデ一夕通信にお いてスル一プットを向上させることができる。 本明細書は、 2000年 12月 27日出願の特願 2000— 398772 に基づくものである。 この内容はすべてここに含めておく。

Claims

請求の範囲
1 . 変調単位内でのビット位置に対応して相違する各ビットの品質を基に 前記変調単位内の各ビットにデ一夕を割り当てて各データの品質に差をつけ る害 IJり当て器と、
前記変調単位に対して多値変調を行う変調器と、
多値変調された変調単位を無線送信する送信器と、
を具備する無線送信装置。
2 . 割り当て器は、 高品質としたいデータほど変調単位内において上位の ビッ卜に割り当てる、
請求項 1記載の無線送信装置。
3 . 割り当て器は、 同時に送信される複数系列のデ一夕を、 系列と変調単 位内のビッ卜位置とを各々対応づけて各ビットに割り当て、
変調器は、 前記複数系列のデータをすベて含む変調単位に対して多値変調 を行う、
請求項 1記載の無線送信装置。
4 . 割り当て器は、 優先度の高い通信相手に対して送信されるデータ系列 ほど変調単位内において上位のビットに割り当てる、
請求項 3記載の無線送信装置。
5 . 複数系列のデータにそれぞれ対応する複数の通信相手に対して、 どの 系列のデータがどのビットに割り当てられているのかを示す割り当て通知信 号を送信する通知信号送信器、
をさらに具備する請求項 3記載の無線送信装置。
6 . 割り当て器は、 デ一夕の再送が発生する度に、 変調単位内において各 データを割り当てるビット位置を変更する、
請求項 1記載の無線送信装置。
7 . 複数系列のデータをすベて含む変調単位を受信する受信器と、 前記変調単位に対して多値復調を行う復調器と、 前記変調単位内の特定のビットに割り当てられている自装置宛てのデ一夕 を取り出す抽出器と、
を具備する無線受信装置。
8 . 割り当て通知信号を受信する通知信号受信器を、 さらに具備し、 抽出器は、 前記割り当て通知信号が示す割り当て位置にしたがって自装置 宛てのデータを取り出す、
請求項 7記載の無線受信装置。
9 . 変調単位を受信する受信器と、
前記変調単位に対して多値復調を行う復調器と、
データの再送がある度に前記変調単位に含まれる各データ毎に復調結果を 合成する合成器と、
合成された復調結果を用いて復号処理を行う復号器と、
を具備する無線受信装置。
1 0 . 無線送信装置を搭載する基地局装置であって、
前記無線送信装置は、
変調単位内でのビット位置に対応して相違する各ビットの品質を基に前記 変調単位内の各ビットにデ一タを割り当てて各データの品質に差をつける割 り当て器と、
前記変調単位に対して多値変調を行う変調器と、
多値変調された変調単位を無線送信する送信器と、
を具備する。
1 1 . 無線受信装置を搭載する通信端末装置であって、
前記無線受信装置は、
複数系列のデータをすベて含む変調単位を受信する受信器と、
前記変調単位に対して多値復調を行う復調器と、
前記変調単位内の特定のビットに割り当てられている自装置宛てのデータ を取り出す抽出器と、 を具備する。
1 2 . 無線受信装置を搭載する通信端末装置であって、
前記無線受信装置は、
変調単位を受信する受信器と、
前記変調単位に対して多値復調を行う復調器と、
データの再送がある度に前記変調単位に含まれる各データ毎に復調結果を 合成する合成器と、
合成された復調結果を用いて復号処理を行う復号器と、
を具備する。
1 3 . 無線送信装置において、
同時に送信される複数系列のデータを、 系列と変調単位内のビット位置と を各々対応づけて各ビッ卜に割り当て、
前記複数系列のデータをすベて含む変調単位に対して多値変調を行い、 多値変調された変調単位を無線送信し、
無線受信装置において、
前記変調単位を受信し、
前記変調単位に対して多値復調を行い、
前記変調単位内の特定のビットに割り当てられている自装置宛てのデータ を取り出す、
多値変調通信システム。
1 4 . 無線送信装置において、
デ一夕の再送が発生する度に変調単位内において各デ一夕を割り当てるビ ット位置を変更して前記各データを各ビットに割り当て、
前記変調単位に対して多値変調を行い、
多値変調された変調単位を無線送信し、
無線受信装置において、
前記変調単位を受信し、 前記変調単位に対して多値復調を行い、
データの再送がある度に前記変調単位に含まれる各データ毎に復調結果を 合成し、
合成した復調結果を用いて復号処理を行う
多値変調通信システム。
1 5 . 変調単位内でのビット位置に対応して相違する各ビットの品質を基 に前記変調単位内の各ビットにデ一夕を割り当て、
前記変調単位に対して多値変調を行う、
多値変調方法。
1 6 . 高品質としたいデ一夕ほど変調単位内において上位のビットに割り 当てる、
請求項 1 5記載の多値変調方法。
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