用于多载波传输系统的链路自适应系统和方法

具体实施方式

在下文描述中，将参考附图描述本发明的实施例。应注意的是，附图中将使用相同的附图标记指示相同或相应部分，因此将不重复描述该相同或相应部分。

[构造和基本操作]

图1是示出了根据本发明实施例的通信系统和通信设备中的通信设备的构造的功能结构图。

参考图1，通信系统100包括作为通信设备的站侧设备1以及也作为通信设备的终端侧设备2。站侧设备1和终端侧设备2经由电话线路彼此连接。站侧设备1将对应于子载波的通信信号发送至作为另一方的终端侧设备2。另一方面，终端侧设备2将对应于子载波的通信信号发送至作为另一方的站侧设备1。应注意的是，该通信系统可以被构造成包括多个站侧设备1和多个终端侧设备2，或者可以被构造使得一个站侧设备1与多个终端侧设备2通信。例如，站侧设备1可以包括多个通信设备，并且每个通信设备可以与多个终端侧设备2执行一对一的通信。至少一个站侧设备1可以具有作为管理设备的功能，其监视并控制在该通信系统中的其他站侧设备1和终端侧设备2。

站侧设备1包括发送单元61、接收单元62、存储单元8、控制单元17、输入数据处理单元10以及输出数据处理单元32。发送单元61包括调制器(IFFT)12、并行/串行(P/S)转换器14、数模转换器(DAC)16、驱动器单元20以及混合电路22。接收单元62包括混合电路22、低噪声放大器24、模数转换器(ADC)26、串行/并行(S/P)转换器28以及解调器(FFT)30。

输入数据处理单元10对输入数据执行如后文所述的多种信号处理，以发送至作为另一方的终端侧设备2，并且将经受了信号处理的输入数据分配至子载波。然后，输入数据处理单元10将针对每个子载波的数据输出至调制器12。

调制器12通过反快速傅立叶变换(IFFT)，对从输入数据处理单元10接收的针对每个子载波的数据进行数字调制。然后，调制器12将数字调制的信号输出至并行/串行转换器14。

并行/串行转换器14将从调制器12接收的并行信号转换成串行信号，以输出到数模转换器16。

数模转换器16将从并行/串行转换器14接收的数字信号转换成模拟信号，以输出至驱动器单元20。

驱动器单元20将从数模转换器16接收的模拟信号放大至指定电平，以输出至混合电路22。

混合电路22将从驱动器单元20接收的模拟信号作为通信信号，通过电话线路发送至终端侧设备2。混合电路22通过电话线路，还将作为从终端侧设备2接收的通信信号的模拟信号，输出至低噪声放大器24。

低噪声放大器24将从混合电路22接收的模拟信号调整到指定电平，并且然后，将该调整的模拟信号输出到模数转换器26。

模数转换器26将从低噪声放大器24接收的模拟信号，转换成数字信号，以输出至串行/并行转换器28。

串行/并行转换器28将从模数转换器26接收的串行信号转换成并行信号，以输出至解调器30。

解调器30通过快速傅立叶变换(FFT)，对从串行/并行转换器28接收的数据进行数字解调。然后，解调器30将针对每个子载波的数字解调的数据输出至输出处理单元32。

输出数据处理单元32根据从解调器30接收的针对每个子载波的数据重建原始数据，并且将其输出至外部。输出数据处理单元32也将该重建的数据的一部分或全部作为接收数据信息输出至控制单元17。

控制单元17控制通信设备中的每个块，诸如输入数据处理单元10、调制器(IFFT)12、解调器(FFT)30和输出数据处理单元32。

图2是示出了输入数据处理单元和控制单元的构造的功能结构图。

参考图2，输入数据处理单元10包括逻辑信道生成单元(数据输入单元)41、差错纠正编码单元42-44、交织处理单元45-47以及数据分配处理单元48。控制单元17包括子载波分配(通信信号分配)/通信速度决定单元51、调制方法决定单元52、SNR测量单元53、差错率测量单元54、参数设置单元(边际设置单元)55以及子载波排序单元56。

逻辑信道生成单元41接收外部输入数据并且从该输入数据生成信道CH1-CH3的数据，以输出至差错纠正编码单元42-44。

例如，差错纠正编码单元42-44对从逻辑信道生成单元41接收的逻辑信道CH1-CH3的数据执行CRC处理和FEC处理，以输出至交织处理单元45-47。

基于参数设置单元55针对每个逻辑信道设置的交织深度，交织处理单元45-47对从差错纠正编码单元42-44接收的逻辑信道CH1-CH3的数据执行交织处理，以输出至数据分配处理单元48。

基于由后文所描述的分配表所代表的逻辑信道和子载波之间的对应关系，数据分配处理单元48重新布置从交织处理单元45-47接收的逻辑信道CH1-CH3的数据，以输出至调制器12。

应注意的是，后文将描述在控制单元17中的每个块的操作。而且，终端侧设备2的构造和基本操作类似于站侧设备1的构造和基本操作，并且因此，此处将不重复进行具体描述。

接下来，将描述其中根据本发明实施例的通信设备决定被分配至逻辑信道的通信信号以及通信信号的通信速度的操作。

[操作]

图3是定义当根据本发明实施例的通信设备生成用于下行链路方向的分配表时的操作进程的流程图。

在其中站侧设备1和终端侧设备2执行通信的状态中，站侧设备1监视在站侧设备1和终端侧设备2之间的通信信号的接收质量。

更确切地，在站侧设备1中，控制单元17中的差错率测量单元54基于从输出数据处理单元32接收的接收数据信息，计算从终端侧设备2至站侧设备1(以下也被称为上行链路方向)的通信方向上的通信信号的差错率。

另一方面，在终端侧设备2中，控制单元17中的差错率测量单元54基于从输出数据处理单元32接收的接收数据信息，计算从站侧设备1至终端侧设备2(也被称为下行链路方向)的通信方向上的通信信号的差错率。然后，终端侧设备2中的控制单元17控制输入数据处理单元10等，使得将差错率计算结果并入通信信号中，以发送至站侧设备1。然后，在站侧设备1中，差错率测量单元54从接收数据信息提取下行链路方向上的通信信号的差错率，该接收数据信息是从输出数据处理单元32接收到的。

如果在下行链路方向上的通信信号的差错率或在上行链路方向上的通信信号的差错率是指定值或更大(在S1为是)，则站侧设备1执行控制，以断开上行链路和下行链路线路(S2)。

然后，在根据本发明实施例的通信系统中开始训练。更确切地，当上行链路和下行链路线路被断开时，站侧设备1和终端侧设备2执行初始化(S3和S11)。例如，在站侧设备1和终端侧设备2中的控制单元17通过控制调制器12、解调器30等来发送/接收未调制信号，对各自的驱动器单元20以及低噪声放大器24中所包含的ACG(自动增益控制)电路执行增益设置等。应注意的是，站侧设备1和终端侧设备2可以被构造成当站侧设备1或终端侧设备2接通电源时或者当用户将初始化命令输入至站侧设备1或终端侧设备2时，执行初始化。

在初始化完成时，站侧设备1针对上行链路方向和下行链路方向中的每个生成设置值表(S4)。更确切地，站侧设备1中的参数设置单元55为每个逻辑信道设置SNR边际、数据速率和交织深度。例如，存储单元8存储设置值表，在该表中，针对每个逻辑信道定义了SNR边际、数据速率和交织深度。参数设置单元55针对每个逻辑信道选择设置值表中的任何一个，并且设置SNR边际、数据速率以及交织深度。

图4是示出了根据本发明实施例的通信设备中的示例性设置值表的图。

参考图4，例如，逻辑信道CH1对应于VoIP(互联网协议语音)，VoIP是语音数据。逻辑信道CH2对应于经受了流式分发的视频数据。逻辑信道CH3对应于通常的视频数据。

设置值表是代表逻辑信道和参数之间对应关系的表，这些参数是数据速率、SNR边际和交织深度，用于在站侧设备1和终端侧设备2之间的通信。用于上行链路方向的设置值表代表上行链路方向上的通信中的逻辑信道和每个参数之间的对应关系，并且用于下行链路方向的设置值表代表下行链路方向上的通信中的逻辑信道和每个参数之间的对应关系。

参数设置单元55将逻辑信道CH1的数据速率设置为1Mbps，将SNR边际设置为10dB，并且将交织深度设置为1。参数设置单元55将逻辑信道CH2的数据速率设置为20Mbps，将SNR边际设置为1dB，并且将交织深度设置为8。参数设置单元55将逻辑信道CH3的数据速率设置为10Mbps，将SNR边际设置为10dB，并且将交织深度设置为4。

以这种方式，对于与作为语音数据的VoIP相对应的逻辑信道CH1，将交织深度设置为1，以便缩短传输延迟时间。另一方面，由于减少了对突发差错的抗扰度，因此将SNR边际设置为相对高的10dB，以便增强对传输差错的抗扰度。对于与经受了流式分发的视频数据相对应的逻辑信道CH2，将SNR边际设置为相对低的1dB，以增加传输速度，并且另一方面，将交织深度设置为8，以增强对突发差错的抗扰度。

再次参考图3，站侧设备1将生成的用于下行链路方向的设置值表发送至终端侧设备2。更确切地，在站侧设备1中的控制单元17的参数设置单元55将生成的用于下行链路方向的设置值表输出至输入数据处理单元10。用于下行链路方向的设置值表允许诸如差错纠正编码和针对子载波的分配这样的信号处理在输入数据处理单元10中被执行，并且通过调制器12、P/S转换器14、数模转换器16、驱动器单元20以及混合电路22而被发送至终端侧设备2(S5)。

此外，站侧设备1将例如PN(伪噪声)序列信号(以下也被称为测试信号)作为通信信号发送至终端侧设备2。与设置值表类似，通过调制器12、P/S转换器14、数模转换器16、驱动器单元20以及混合电路22，将该测试信号发送至终端侧设备2(S6)。

终端侧设备2测量从站侧设备1接收的测试信号的SNR。更确切地，在终端侧设备2中，解调器30从串行/并行转换器28接收并数字地解调与该测试信号相对应的数据，并且将星座图(constellation)输出至控制单元17。控制单元17中的SNR测量单元53基于从解调器30接收的星座图，测量该测试信号的信噪比(S12)。这里，星座图指由调制信号的同相位(I相位)分量和正交(Q相位)分量形成的IQ坐标平面中的符号排列。

终端侧设备2基于测试信号的SNR测量结果和从站侧设备1接收的用于下行链路方向的设置值表，决定被分配至每个逻辑信道的一个或多个子载波，并且也决定从站侧设备1发送的每个通信信号的通信速度。例如，终端侧设备2生成用于下行链路方向的分配表，其代表由站侧设备1使用用于发送通信信号的逻辑信道、子载波和分配至每个子载波的比特数目之间的对应关系，并且将生成的表发送至站侧设备1(S13-S15)。

更确切地，在终端侧设备2中的子载波排序单元56基于测试信号的SNR测量结果，例如，按SNR的升序排序子载波，并且将所排序的结果输出至子载波分配/通信速度决定单元51(S13)。子载波排序单元56也将测试信号的SNR测量结果输出至子载波分配/通信速度决定单元51。

子载波分配/通信速度决定单元51从接收自输出数据处理单元32的接收数据信息中提取由站侧设备1发送的用于下行链路方向的设置值表。然后，子载波分配/通信速度决定单元51基于从子载波排序单元56接收的排序结果、测试信号的SNR测量结果以及由所提取的用于下行链路方向的设置值表所代表的针对每个逻辑信道的SNR边际和数据速率，来决定要分配至每个逻辑信道的子载波，以及决定要分配至每个子载波的比特数目，即用于每个通信信号的通信速度。子载波分配/通信速度决定单元51生成用于下行链路方向的分配表，其代表分配至每个逻辑信道的子载波和分配至每个子载波的比特数目，并且将该生成的分配表输出至逻辑信道生成单元41和调制方法决定单元52(S14)。

将用于下行链路方向的分配表通过输入数据处理单元10、调制器12、P/S转换器14、数模转换器16、驱动器单元20和混合电路22发送至站侧设备1(S15)。

图5是示出了根据本发明实施例的通信设备中的示例性分配表的图。图6是示意性地示出了根据本发明实施例的通信设备生成分配表的操作的图表。应注意的是，虽然为了便于理解，在图5中所示的分配表包括用于每个逻辑信道的SNR边际和数据速率，但它们可以不包括在分配表中。此外，出于简洁的原因，除非另有说明，否则子载波编号指在子载波排序单元56执行排序之后提供的编号。

参考图5和6，子载波按SNR的升序排列，从数字1开始。

子载波分配/通信速度决定单元51把按SNR升序排序的各子载波分配至按SNR边际升序顺序的各逻辑信道。应注意的是，子载波分配/通信速度决定单元51按频率的升序对具有相同SNR的子载波排序。子载波分配/通信速度决定单元51把与用于实现逻辑信道的数据速率所需要的一样多的子载波分配至逻辑信道。

更确切地，第一，子载波分配/通信速度决定单元51决定已排序子载波要被分配到的逻辑信道的顺序。例如，子载波分配/通信速度决定单元51把逻辑信道CH1-CH3中具有最小SNR边际1dB的信道CH2排在第一位。然后，子载波分配/通信速度决定单元51将具有相同SNR边际10dB的逻辑信道CH1和CH3中具有较小交织深度的逻辑信道CH1排在第二位，然后，将逻辑信道CH3排在第三位。

接下来，基于排在第一位被分配了已排序子载波的逻辑信道CH2的SNR边际，子载波分配/通信速度决定单元51决定要分配至逻辑信道CH2的子载波，以及与分配至逻辑信道CH2的子载波相对应的通信信号的通信速度。

子载波分配/通信速度决定单元51决定这样的通信速度作为来自另一方的通信信号的通信速度：该通信速度小于在测试信号的SNR测量结果条件下通信信号能够满足指定接收质量的通信速度，SNR测量结果是由SNR测量单元53测量的通信信号的SNR。换言之，子载波分配/通信速度决定单元51决定这样的通信速度作为来自另一方的通信信号的通信速度：在从该通信信号的测量SNR劣化了SNR边际的SNR条件下，按所述通信速度，通信信号的差错率小于指定值。

具体而言，例如，如果在子载波1中的通信信号的SNR是10dB，则子载波分配/通信速度决定单元51确定三个比特可以被分配至子载波1，其中，在从10dB劣化了逻辑信道CH2的SNR边际1dB、即9dB的SNR条件下，子载波1中的通信信号的差错率小于10^-7。

然后，基于能够被分配至如以这种方式所计算的每个子载波的比特数目，子载波分配/通信速度决定单元51将确保数据速率20Mbps所需要的子载波1～子载波30分配至逻辑信道CH2。此外，子载波分配/通信速度决定单元51假定分配至逻辑信道CH2的子载波1～子载波30的分配比特数目是基于逻辑信道CH2的SNR边际计算的比特数目。

接下来，基于在第二位被分配了已排序子载波的逻辑信道CH1的SNR边际，子载波分配/通信速度决定单元51决定未分配子载波中要被分配至逻辑信道CH1的子载波，以及与分配至逻辑信道CH1的子载波相对应的通信信号的通信速度。

具体而言，如果在子载波31中的通信信号的SNR是19dB，则子载波分配/通信速度决定单元51确定三个比特可以被分配至子载波31，其中，在从19dB劣化了逻辑信道CH2的SNR边际10dB、即9dB的SNR条件下，子载波31中的通信信号的差错率小于10^-7。

然后，子载波分配/通信速度决定单元51基于以这种方式计算的能够被分配至每个子载波的比特数目，将确保数据速率1Mbps所需要的子载波31～子载波40分配至逻辑信道CH1。此外，子载波分配/通信速度决定单元51假定分配至被分配给逻辑信道CH1的子载波31～子载波40的比特数目为基于逻辑信道CH1的SNR边际计算的比特数目。

接下来，基于在第三位被分配了已排序子载波的逻辑信道CH3的SNR边际，子载波分配/通信速度决定单元51决定未分配子载波中要被分配至逻辑信道CH3的子载波，以及与被分配至逻辑信道CH3的子载波相对应的通信信号的通信速度。

具体而言，例如，如果在子载波41中的通信信号的SNR是22dB，则子载波分配/通信速度决定单元51确定可以将六个比特分配至子载波41，其中，在从22dB劣化了逻辑信道CH3的SNR边际10dB、即12dB的SNR条件下，子载波41中的通信信号的差错率小于10^-7。

然后，基于该计算的可以被分配至每个子载波的比特数目，子载波分配/通信速度决定单元51将确保数据速率10Mbps所需要的子载波41～子载波46分配至逻辑信道CH3。此外，子载波分配/通信速度决定单元51假定分配至被分配到逻辑信道CH3的子载波41～子载波46的比特数目为基于逻辑信道CH3的SNR边际计算的比特数目。

再次参考图3，站侧设备1基于对应于从终端侧设备2接收的用于下行链路方向的分配表所代表的子载波的通信信号的通信速度，决定例如每个通信信号的调制方法。更确切地，在站侧设备1中的控制单元17的调制方法决定单元52从接收自输出数据处理单元32的接收数据信息中提取由终端侧设备2发送的用于下行链路方向的分配表。然后，调制方法决定单元52基于所提取的用于下行链路方向的分配表，决定对应于子载波的每个通信信号的调制方法，并且向调制器12通知所决定的调制方法。调制器12以来自控制单元17的通知所指示的调制方法，调制每个子载波的数据(S7)。

在终端侧设备2中的调制方法决定单元52基于从子载波分配/通信速度决定单元51接收的用于下行链路方向的分配表，识别从站侧设备1发送的通信信号的调制方法，并且向解调器30通知该调制方法。解调器30按照来自控制单元17的通知所指示的调制方法，解调每个子载波的通信信号(S16)。

更确切地，例如，由于分配至子载波1的比特数目是三，因此调制方法决定单元52决定具有对应于三的小符号速率的8-PSK(相移键控)作为用于子载波1的通信信号的调制方法。而且，由于分配至子载波41的比特数目是六，因此调制方法决定单元52决定具有对应于六比特的大符号速率64QAM(正交幅度调制)作为用于子载波41的通信信号的调制方法。

图7是定义了当根据本发明实施例的通信设备生成用于上行链路方向的分配表时的操作进程的流程图。

参考图7，步骤S21-S24和步骤S31类似于图3中所示的流程图中的步骤S1-S4和步骤S11。

站侧设备1将生成的用于上行链路方向的设置值表发送至终端侧设备2(S25)。在站侧设备1中的控制单元17的参数设置单元55将生成的用于上行链路方向的设置值表输出至子载波分配/通信速度决定单元51。

此外，终端侧设备2将测试信号发送至站侧设备1(S32)。

站侧设备1测量从终端侧设备2接收的测试信号的SNR(S26)。

站侧设备1基于测试信号的SNR测量结果以及其本身所生成的用于上行链路方向的设置值表，决定要分配至每个逻辑信道的一个或多个子载波，并且也决定从终端侧设备2发送的每个通信信号的通信速度。例如，站侧设备1生成用于上行链路方向的分配表，其代表由终端侧设备2使用用来发送通信信号的逻辑信道、子载波和分配至每个子载波的比特数目之间的对应关系，并且将该生成的分配表发送至终端侧设备2(S27-S29)。

终端侧设备2基于由从站侧设备1接收的用于上行链路方向的分配表所代表的对应于子载波的通信信号的通信速度，决定例如每个通信信号的调制方法。终端侧设备2以来自控制单元17的通知所指示的调制方法，调制每个子载波的数据(S33)。

在站侧设备1中的调制方法决定单元52基于从子载波分配/通信速度决定单元51接收的用于上行链路方向的分配表，识别用于从终端侧设备2发送的通信信号的调制方法，并且向解调器30通知该调制方法。解调器30按照来自控制单元17的通知所指示的调制方法，解调每个子载波的通信信号(S30)。

现在，在非专利文献1中描述的通信设备中，针对所有子载波，必须设置相同SNR边际，并且因此根据数据类型、目的等无法适当地执行数据传输。然而，在根据本发明实施例的通信设备中，参数设置单元55针对每个逻辑信道设置SNR边际。然后，子载波分配/通信速度决定单元51决定这样的通信速度为来自另一方的通信信号的通信速度：在该通信速度下，在从通信信号的测量SNR劣化了SNR边际的SNR条件下，该通信信号的差错率小于指定值。

因此，在根据本发明实施例的通信设备中，可以根据对应于逻辑信道的数据类型、目的等，设置SNR边际，并且可以适当地执行数据传输。

[改型]

本发明不限于前述实施例，并且包括例如下列改型：

(1)子载波分配

在根据本发明实施例的通信设备中，子载波分配/通信速度决定单元51基于所计算的可以被分配至每个子载波的比特数目，将确保逻辑信道的数据速率所需要的许多子载波分配至该逻辑信道。然而，本发明不限于此。例如，如果分配至逻辑信道CH1-CH3中的每一个的子载波的比率被预先确定，则子载波分配/通信速度决定单元51可以将子载波分配至逻辑信道，而无需使用测试信号的SNR测量结果和SNR边际。具体而言，如果分配至逻辑信道CH1-CH3中的每个的子载波的比率是1∶1∶1；则子载波分配/通信速度决定单元51可以将子载波1分配至逻辑信道CH1，将子载波2分配至逻辑信道CH2，将子载波3分配至逻辑信道CH3，并且类似地，将跟随子载波4的子载波顺序地分配至逻辑信道CH1-CH3。

(2)逻辑信道设置

参数设置单元55可以把在站侧设备1和终端侧设备2之间的通信中所使用的逻辑信道的任何一个用作具有最小差错率和对传输差错的最高抗扰度的逻辑信道。例如，在所有逻辑信道中，参数设置单元55将逻辑信道CH1的SNR边际设置为最大，并且将交织深度设置为最大。然后，子载波分配/通信速度决定单元51至少将子载波中具有最大SNR的子载波分配至逻辑信道CH1。

如上所述，如果在下行链路方向上的通信信号的差错率或者在上行链路方向上的通信信号的差错率是指定值或更多(在S1处为是)，则根据本发明的实施例的通信设备中的控制单元17断开上行链路和下行链路线路并且执行重新训练(S2)。然而，当在所有逻辑信道中，逻辑信道CH1以这种方式被用作具有最小差错率和对传输差错的最高抗扰度的逻辑信道，则控制单元17可以不执行线路断开和对分配至逻辑信道CH1的子载波的重新训练，并且可以维持通信。因为这种构造，强烈要求通信稳定的数据传输可以被适当地执行。

(3)比特表的生成和发送

在根据本发明实施例的通信系统中，当生成用于下行链路方向的分配表时，终端侧设备2基于在下行链路方向上的测试信号的SNR测量结果以及从站侧设备1接收的用于下行链路方向的设置值表，生成用于下行链路方向的分配表。然而，本发明不限于此。终端侧设备2可以将在下行链路方向上的测试信号的SNR测量结果发送至站侧设备1。然后，站侧设备1可以基于在下行链路方向上的测试信号的SNR测量结果以及用于下行链路方向的设置表值，生成用于下行链路方向的分配表，并且将该生成的分配表发送至终端侧设备2。然后，终端侧设备2可以基于从站侧设备1接收的用于下行链路方向的分配表，识别从站侧设备1发送的通信信号的调制方法。

另一方面，当生成用于上行链路方向的分配表时，站侧设备1可以将上行链路方向上的测试信号的SNR测量结果以及用于上行链路方向的设置值表发送至终端侧设备2。然后，终端侧设备2可以基于上行链路方向上的测试信号的SNR测量结果生成用于上行链路方向的分配表，并且将该生成的分配表发送至站侧设备1。然后，站侧设备1可以基于从终端侧设备2接收的用于下行链路方向的分配表，识别从终端侧设备2发送的通信信号的调制方法。

(4)SNR

在根据本发明实施例的通信设备中，子载波分配/通信速度决定单元51将这样的通信速度确定为由另一方发送的通信信号的通信速度：在该通信速度下，在从该通信信号的SNR测量结果劣化了SNR边际的SNR条件下，通信信号的差错率小于指定值。然而，本发明不限于SNR，并且作为SNR的替代，可以使用代表通信信号的线路状态的任何指标。