JP2005236709A

JP2005236709A - 無線通信装置

Info

Publication number: JP2005236709A
Application number: JP2004043939A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Ito; 佳邦伊藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】超多値変調方式を採用した適応変調方式において送信電力制御によるエラーの発生を防止する無線通信装置を提供することを目的とする。
【解決手段】適応変調方式を用いた無線通信装置であって、他の無線通信装置からの無線信号を受信して受信信号を出力する受信部２と、受信信号の伝搬路状況に基づいて最適な変調方式を決定し、目標変調方式情報として出力する回線品質判定部３と、目標変調方式情報に基づいて目標送信電力を決定し、所定の時間間隔毎に所定の増分量で送信電力が目標送信電力に近づくレベル設定値を決定し、送信電力が目標送信電力に達したときに目標変調方式情報に従って変調方式情報を出力する送信制御部４と、変調方式情報で指示された変調方式を用いて他の無線通信装置への送信信号を生成する送信部５と、レベル設定値に従って送信信号のレベルを調整する送信レベル調整部６とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝搬路状況に応じて変調方式を切り替える適応変調方式を用いるとともに、送信電力制御を行う無線通信装置に関するものである。

ＴＤＤ（Time Division Duplex）通信における伝送効率の向上を目的として、受信信号から伝搬路状況を推定し、伝搬路状況に応じて変調多値数を変化させる適応変調方式（例えば、電子情報通信学会技術報告RCS94-64「シンボルレート、変調多値数可変適応変調方式の伝送特性解析」松岡他）が報告されている。

図８は、ＴＤＤ通信の一例を示す図である。図８（ａ）は、ＴＤＤ通信の構成の一例として、移動局８０と基地局９０の間でＴＤＤ通信を行う場合を示している。また、図８（ｂ）は、ＴＤＤ通信における同一周波数帯の使用状況の一例を示している。ＴＤＤ通信は、上り回線ＵＬの信号と下り回線ＤＬの信号が時間を分けて同一の周波数帯を交互に使うため、各方向の通信信号は可逆性の原理により同じ伝搬路状況にある伝搬路を通ると見なせる。受信信号から測定した受信ＣＮＲ（Carrier to Noise Power Ratio）等を伝搬路状況とし、伝搬路の可逆性を利用することにより、無線通信装置は受信結果をもとに次の送信タイミングにおける伝搬路状況を推定することができる。次に、基準となるＢＥＲ（Bit Error Rate）を満足し、かつ最大伝送速度を得る最適な変調方式（ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ等）を、推定した伝搬路状況に基づいて選択し、選択した変調方式を用いた通信を行う。

図９は、適応変調方式を用いた無線通信装置の動作の一例を示す図である。横軸は時刻、縦軸は伝搬路状況と変調方式の変化を表す。また、伝搬路状況に示したしきい値Ｌ１はＱＰＳＫの所要ＣＮＲ、しきい値Ｌ２は１６ＱＡＭの所要ＣＮＲとして表すことができる。時刻ｔ１以前のように伝搬路状況が良好でＬ２を超えている場合、無線通信装置は１６ＱＡＭを用いて通信を行う。次に、時刻ｔ１からｔ２までのように伝搬路状況がやや悪化してＬ２を下回った場合、無線通信装置は変調方式をＱＰＳＫに変更して通信を行う。次に、時刻ｔ２からｔ３までのように伝搬路状況がさらに悪化してＬ１を下回った場合、無線通信装置は変調方式をＢＰＳＫに変更して通信を行う。次に、時刻ｔ３からｔ４までのように伝搬路状況がやや改善してＬ１を超えた場合、無線通信装置は変調方式を再びＱＰＳＫに変更して通信を行う。次に、時刻ｔ４以降のように伝搬路状況がさらに改善してＬ２を超えた場合、無線通信装置は変調方式を再び１６ＱＡＭに変更して通信を行う。このように伝搬路状況に応じて変調方式を可変とすることにより伝送路での誤りを低減することができる。

なお、伝搬路状況に基づいて変調方式を切り替える無線通信装置として特許文献１が提案されている。
特開２００２−２９０２４６号公報（第５−８頁、第１図）

しかしながら、上述した適応変調方式を用いる無線通信装置においては、変調方式の変化とともに、基準となるＢＥＲを満たす所要ＣＮＲが変化するので、変調方式に対応した送信電力制御を行う必要がある。ここで、適応変調方式において２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ等の超多値変調方式が採用されている場合、送信電力制御により瞬時に送信レベルを切り替えることによりエラーが発生してしまう問題がある。

また、このような無線通信装置においては、オーバーリーチによる他の無線回線への電波干渉の低減を目的として、必要最低限の送信電力で通信を行うための送信電力制御が行われている。ここで、オーバーリーチとは本来到達すべきでないノードまで電波が到達してしまう問題である。この送信電力制御により、変調方式を切り替えない場合であっても瞬時の送信レベルの切り替えにより超多値変調方式においてエラーが発生してしまう問題がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、超多値変調方式を採用した適応変調方式において送信電力制御によるエラーの発生を防止する無線通信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る無線通信装置は、伝搬路状況に応じて変調方式を切り替える適応変調方式を用いた無線通信装置であって、他の無線通信装置からの無線信号を受信して受信信号を出力する受信部と、前記受信信号の伝搬路状況に基づいて最適な変調方式を決定し、目標変調方式情報として出力する回線品質判定部と、前記目標変調方式情報に基づいて目標送信電力を決定し、所定の時間間隔毎に所定の増分量で送信電力が目標送信電力に近づくレベル設定値を決定し、前記送信電力が前記目標送信電力に達したときに前記目標変調方式情報に従って変調方式情報を出力する送信制御部と、前記変調方式情報で指示された変調方式を用いて他の無線通信装置への送信信号を生成する送信部と、前記レベル設定値に従って前記送信信号のレベルを調整する送信レベル調整部とを備えたものである。

本発明によれば、送信電力の急激な変化を避け、緩やかな送信電力制御を行うことにより、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ等の超多値変調方式において、送信電力の変化に起因するエラーを低減することできる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。

まず、実施例１に係る無線通信装置の構成について説明する。図１は、実施例１に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、無線通信装置は、共用器１、受信部２、回線品質判定部３、送信制御部４、送信部５、送信レベル調整部６から構成される。

次に、実施例１に係る無線通信装置の動作について説明する。まず、送信時の動作について説明する。送信部５は、送信制御部４から設定された変調方式情報に応じて無線フレームを生成し、送信信号として送信レベル調整部６へ出力する。

図２は、無線フレームの構成の一例を示す図である。無線フレームＦＦは、制御情報シンボルＣＳと、データシンボルＤＳで構成される。制御情報シンボルには、ユニークワードシンボル（ＵＷシンボル）、現在送信している変調方式を受信側の無線通信装置に通知するための変調方式情報シンボル（ＭＯＤシンボル）、現在送信している信号の送信レベルを受信側の無線通信装置に通知するための送信レベル情報シンボル（ＴＰＣシンボル）が含まれている。

送信レベル調整部６では、送信制御部４から設定された送信電力で送信するように送信信号のレベルを調整し、共用器１から無線信号として外部の無線通信装置へ送信する。送信信号のレベルの調整方法としては、ディジタルデータである制御データを直接ディジタルアッテネータに設定して調整する方法や、ディジタルの制御データをＤ／Ａコンバータでアナログの制御電圧に変換してアナログアッテネータやアンプのゲインを制御して調整する方法がある。

次に、受信時の動作について説明する。外部の無線通信装置からの無線信号は、共用器１で受信され、受信信号として受信部２へ出力される。受信部２は、受信信号の復号を行うとともに、適応変調に必要な回線品質情報を回線品質判定部３に通知する。回線品質判定部３では、受信部２から通知された回線品質情報を元に、最適な変調方式を決定し、目標変調方式情報として送信制御部４へ通知する。

変調方式を決定するための回線品質情報としては、例えば受信電界強度、等化誤差電力、受信ＣＮＲ等がある。ここで、無線フレーム内にユニークワードシンボル等の既知のパターンが挿入され、受信部２が等化器を備えている場合には、既知のパターンと等化器の出力との誤差である等化誤差電力が得られる。さらに等化誤差電力から受信ＣＮＲが算出できる。図３は、受信ＣＮＲと等化誤差電力の関係を表すグラフである。この図によれば、例えば等化誤差電力が０．０４５ｄＢのとき、受信ＣＮＲが３０ｄＢであると推定できる。

送信制御部４では、回線品質判定部３から通知された目標変調方式情報を監視する。目標変調方式情報が切り替わる場合には、所定のレベル設定時間間隔毎に所定の増分量で送信電力を決定し、送信レベル調整部６に通知する。このように送信電力を決定することにより、送信電力は、変調方式の切り替えを決定してからある時間を経て緩やかに目標送信電力へと変化する。送信制御部４は、予め記憶している変調方式の切り替えによる所要ＣＮＲの差を、切り替え前の送信電力に加算することにより目標送信電力を算出する。

図４は、変調方式毎のＣＮＲとＢＥＲの関係を表すグラフである。ここでは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭの理論値を示しており、各変調方式においてＢＥＲ＝１Ｅ−６を満たすＣＮＲを所要ＣＮＲとする。この図に従って変調方式の切り替えによる所要ＣＮＲの差を算出し、送信制御部４に記憶させておく。ここでは、説明のために理論値の所要ＣＮＲを用いたが、実際の無線通信装置を用いて測定した実測値の所要ＣＮＲを用いることが望ましい。

例として、現在の送信電力を３０ｄＢｍ、送信電力の増分量を１ｄＢとし、変調方式がＱＰＳＫから１６ＱＡＭに切り替わる場合について説明する。図４に示すように、ＱＰＳＫから１６ＱＡＭに切り替わる場合の所要ＣＮＲの変化量は８ｄＢであることから、目標送信電力は３８ｄＢｍとなる。送信制御部４は、所定のレベル設定時間間隔でレベル設定値を送信レベル調整部６へ通知する。このレベル設定時間間隔は、例えば１フレームとする。送信レベル調整部６は、レベル設定値に従って送信電力を調整する。この例において送信電力は、１フレーム毎に３１ｄＢｍ，３２ｄＢｍ，・・・３８ｄＢｍと変化して目標送信電力に達する。送信電力が目標送信電力に達した時点で、送信制御部４は目標変調方式情報で指示された変調方式を変調方式情報として送信部５へ通知し、変調方式が切り替わる。

また、変調多値数が低く、レベル変動に耐性が強い変調方式（ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ）に切り替える際には、増分量１ｄＢで送信電力を変化させるのではなく、増分量が数ｄＢもしくは一気に目標送信電力まで変化させるように制御し、変調多値数が高い変調方式に切り替える際のみ、上述したように増分量１ｄＢで送信電力を変化させるように制御してもよい。

次に変調方式と送信電力の制御の具体例について説明する。図５は、実施例１に係る無線通信装置における変調方式と送信電力の制御の一例を示す図である。ここでは、送信電力の増分量を１ｄＢ、送信電力設定時間間隔を１フレーム、現在の変調方式を６４ＱＡＭ、現在の受信ＣＮＲを３０ｄＢとする。また、送信制御部４が予め記憶している変調方式の切り替えによる所要ＣＮＲの差は、図４に従うものとする。

時刻ｔ１において、受信ＣＮＲが改善したとすると、回線品質判定部３は最適な変調方式が２５６ＱＡＭであると判断し、目標変調方式情報として送信制御部４へ通知する。この時点では、まだ送信部５の変調方式は６４ＱＡＭのままである。送信制御部４は、目標変調方式情報と図４の所要ＣＮＲの差をもとにして現在の送信電力から６ｄＢ増加させた送信電力を目標送信電力と決定する。送信制御部４は、１フレーム毎に増分量１ｄＢを加算したレベル設定値を、送信電力が目標送信電力になるまで送信レベル調整部６へ通知することを繰り返す。６フレーム後の時刻ｔ２において、時刻ｔ１の送信電力から６ｄＢ増加した目標送信電力に達すると、送信制御部４は変調方式情報として２５６ＱＡＭを送信部５へ通知し、送信部５は変調方式を２５６ＱＡＭに切り替える。

時刻ｔ３において、受信ＣＮＲが悪化したとすると、回線品質判定部３は最適な変調方式が６４ＱＡＭであると判断し、目標変調方式情報として送信制御部４へ通知する。この時点では、まだ送信部５の変調方式は２５６ＱＡＭのままである。送信制御部４は、目標変調方式情報と図４の所要ＣＮＲの差をもとにして現在の送信電力から６ｄＢ減少させた送信電力を目標送信電力と決定する。送信制御部４は、１フレーム毎に増分量１ｄＢを加算したレベル設定値を、送信電力が目標送信電力になるまで送信レベル調整部６へ通知することを繰り返す。６フレーム後の時刻ｔ４において、時刻ｔ３の送信電力から６ｄＢ減少した目標送信電力に達すると、送信制御部４は変調方式情報として６４ＱＡＭを送信部５へ通知し、送信部５は変調方式を６４ＱＡＭに切り替える。

図６は、実施例２に係る無線通信装置における変調方式と送信電力の制御の一例を示す図である。実施例２の無線通信装置の構成は実施例１と同様であるが、ここでは無線通信装置の誤差を考慮し、切り替え後の所要ＣＮＲに所定のマージンを加算した受信ＣＮＲを満足する送信電力を目標送信電力とする例について述べる。

この例では、６４ＱＡＭから２５６ＱＡＭへ切り替える際のマージンを２ｄＢとしており、所要ＣＮＲの差が６ｄＢであることから、目標送信電力は現在の送信電力＋８ｄＢとなる。また、２５６ＱＡＭから６４ＱＡＭへ切り替える際のマージンを１ｄＢとしており、所要ＣＮＲの差が−６ｄＢであることから、目標送信電力は現在の送信電力−５ｄＢとなる。

図７は、実施例３に係る無線通信装置における変調方式と送信電力の制御の一例を示す図である。実施例３の無線通信装置の構成は実施例１と同様であり、変調方式の切り替えにより変調多値数が増加する場合の制御の方法も実施例１と同様であるが、ここでは変調多値数が減少する場合には直ちに送信部５の変調方式を切り替える例について述べる。

時刻ｔ３までの制御は実施例１と同様である。時刻ｔ３において、回線品質判定部３が最適な変調方式を２５６ＱＡＭから６４ＱＡＭへ切り替え、目標変調方式情報として送信制御部４へ通知すると、送信制御部４は目標送信電力に向けて実施例１と同様のレベル設定値の制御を開始するとともに、直ちに変調方式情報として６４ＱＡＭを送信部５へ通知し、送信部５は変調方式を６４ＱＡＭに切り替える。これは、変調多値数が減少する場合、受信ＣＮＲはすでに切り替え後の所要ＣＮＲより高く、送信部５の変調方式を瞬時に切り替えても所要ＣＮＲを満たすことができるためである。

以上、実施例１から実施例３において説明したように、変調方式を切り替える際に、所定の小さい増分量と所定の時間間隔で送信電力を更新していくことにより、送信電力が瞬時に大きく変化することがないため、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭといった超多値変調方式においてエラーの発生を防止することができる。また、変調方式の切り替え時以外で、オーバーリーチによる他の無線通信への電波干渉を防ぐ目的で、常に必要最低限の送信電力で送信する送信電力制御を行っている場合においても、所定の小さい増分量をもって送信電力を制御することにより、超多値変調方式におけるエラーの発生を防止することができる。

実施例１に係る無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。無線フレームの構成の一例を示す図である。受信ＣＮＲと等化誤差電力の関係を表すグラフである。変調方式毎のＣＮＲとＢＥＲの関係を表すグラフである。実施例１に係る無線通信装置における変調方式と送信電力の制御の一例を示す図である。実施例２に係る無線通信装置における変調方式と送信電力の制御の一例を示す図である。実施例３に係る無線通信装置における変調方式と送信電力の制御の一例を示す図である。ＴＤＤ通信の一例を示す図である。適応変調方式を用いた無線通信装置の動作の一例を示す図である。

符号の説明

１共用器、２受信部、３回線品質判定部、４送信制御部、５送信部、６送信レベル調整部。

Claims

伝搬路状況に応じて変調方式を切り替える適応変調方式を用いた無線通信装置であって、
他の無線通信装置からの無線信号を受信して受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号の伝搬路状況に基づいて最適な変調方式を決定し、目標変調方式情報として出力する回線品質判定部と、
前記目標変調方式情報に基づいて目標送信電力を決定し、所定の時間間隔毎に所定の増分量で送信電力が目標送信電力に近づくレベル設定値を決定し、前記送信電力が前記目標送信電力に達したときに前記目標変調方式情報に従って変調方式情報を出力する送信制御部と、
前記変調方式情報で指示された変調方式を用いて他の無線通信装置への送信信号を生成する送信部と、
前記レベル設定値に従って前記送信信号のレベルを調整する送信レベル調整部と、
を備えてなる無線通信装置。