JP2005244858A

JP2005244858A - 基地局装置、移動体端末及び移動体通信システム

Info

Publication number: JP2005244858A
Application number: JP2004054980A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Nishikido; 正光錦戸; Hironari Tonai; 裕也藤内; 宏和 ▲高▼橋; Hirokazu Takahashi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP4376658B2

Abstract

【課題】適応変調方式による移動体通信システムにおいて、送信側と受信側との間で行われる回線品質の判定処理により通信が中断してスループットが低下することを軽減する。
【解決手段】基地局１の変調方式制御部１１は、ある変調方式を設定し、送信データをその変調方式で変調して移動局２に送信する。移動局２は、元のデータを復調すると共に、復調したデータから回線品質を算出する。算出した回線品質情報は移動局２の送信データに多重化されて基地局１に送信される。基地局１は、受信した信号を復調すると共に回線品質情報を抽出し、変調方式制御部１１は回線品質に基づいて次の送信データで用いる変調方式を変更するか否かを決定する。また、送信データの残量が閾値以下のときは変調方式の変更を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体端末と基地局間で通信を行う際に回線品質に応じて変調方式を切換えるようにした移動体通信システム、このシステムで用いられる基地局装置及び移動体端末に関するものである。

近年の移動体通信システムにおいては、データ通信の高速度化要求に対する解決手段の一つとして、複数の変調方式を用意し、回線品質に応じて変調方式を切換える適応変調方式が用いられるようになってきた。複数の変調方式としてはビットレートの異なるものが用いられ、例えばビットレートの低いものから順に、BPSK（Binary Phase Shift keying）、QPSK（Quadrature Phase Shift keying）、8PSK(8Phase Shift keying）、16QAM(16Quadrature Amplitude Moduration)等の変調方式が用いられている。このような適応変調方式を用いた移動体通信システムでは、回線品質が良好な場合はビットレートの高い変調方式に切換えてデータ伝送速度を速くし、回線品質が悪い場合はビットレートの低い変調方式に切換えてデータ伝送速度を遅くすることにより、通信全体におけるデータ伝送速度及び伝送誤りの低下をはかるようにしている。

次に、上記事項について図４を用いて説明する。
図４は従来の適応変調方式を用いた移動体通信システムを示すブロック図である。尚、以下の説明は基地局１から移動局２への通信方向での適応変調方式の場合であるが、移動局２から基地局１への通信方向の場合も同様のことが成立する。
図４において、基地局１において、まず、変調方式制御部１１は、複数の変調方式のうち最も標準的な変調方式を送信ベースバンド処理部１２に初期設定する。送信ベースバンド処理部１２は、送信データを上記初期設定された変調方式で変調し、送信RF処理部１３は、変調した信号をRF信号に変換して移動局（移動体端末）２に送信する。

移動局２では、受信RF処理部２１で受信した上記RF信号をベースバンド信号に戻した後、受信ベースバンド処理部２２で元のデータを復調する。次に、回線品質算出部２３は、上記復調したデータに基づいて回線品質を算出する。回線品質は移動局２の設置場所及び伝播環境等により刻々と変化し、その値は移動局２が受信可能なデータ伝送速度と密接な関係がある。算出した回線品質情報は送信ベースバンド処理部２４に出力される。送信ベースバンド処理部２４は、上記回線品質情報を移動局２の送信データに多重化し、送信RF処理部２５は上記多重化送信データをRF信号に変換して基地局１に送信する。

基地局１において、受信RF処理部１４は上記移動局２からの回線品質情報を含むRF信号をベースバンド信号に戻した後、受信ベースバンド処理部１５で復調するが、このとき上記回線品質情報を抽出して変調方式制御部１１に通知する。変調方式制御部１１は回線品質情報に基づいて次の送信データで用いる変調方式を決定する。即ち、回線品質情報の値を前回送信時の値と比較し、両者が違っていれば変調方式を変更し、同じであれば前回の変調方式をそのまま維持する。このような一連の動作により、基地局１は現時点で移動局２が受信可能な最大のデータ伝送速度でデータを送信することができ、通信の高速化を実現することができる。

図５は上記動作に基づく処理を示すフローチャートである。
送信側で変調方式を初期設定してデータを送信し（ステップS1）、受信側から送られてくる回線品質を前回の回線品質と比較し（S2）、違っていれば変調方式を変更する決定をし（S3）、同じであれば前回の変調方式をそのまま維持する決定をする（S4）。この決定に従って変調方式を設定し（S5）、その変調方式で変調したデータを送信する（S6）。受信側でデータを受信して（S7）、回線品質を算出し（S8）、その回線品質情報を量子化してデータに多重化し送信側に送信する（S9）。送信側では再び前回の回線品質と比較し（S2）、以下同様の処理が繰り返される。

図６は前記BPSK、QPSK、8PSK、16QAM等の各変調方式に対する回線品質と量子化後回線品質の一例を示すものである。

尚、従来技術として適応変調方式を用いたTDD用適応変調方式送受信機が提案されている（例えば、特許文献参照１）。
特開平9-200282号公報

前述した図５のステップＳ2において、送信側で回線品質が前回と同じか否かを比較判定する場合、送信側で用いる復調方式は前回用いた変調方式に対応する復調方式を用いる。その場合、回線品質が前回より悪化していた場合には復調が困難になりエラーが発生する。このエラーが所定回数発生したとき、回線品質が異なると判定するようにしている。尚、回線品質が前回より良くなっていた場合は、エラーが発生するまでビットレートの高い変調方式に順次変更してから比較判定を行う。
上記のようにして回線品質の比較判定をしているので、エラーが所定回数発生して判定結果が得られるまで送信側と受信側との間で図４のステップS2~S9によるネゴシエーション処理が必要になり、その間通信が中断してスループットが低下するという問題があった。
従って、本発明は上記の問題を解決し、スループットの低下を軽減することを課題とする。

本発明による基地局装置は、移動体端末と通信を行う通信手段と、前記移動体端末から通知される回線品質を受信する回線品質受信手段と、前記受信した回線品質に応じて少なくとも前記通信手段で用いる変調方式を切換える変調方式切換手段と、送信データの残量を算出し、算出された送信データの残量に応じて前記変調方式切換手段を制御するデータ残量算出手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明による移動体端末は、基地局装置と通信を行う通信手段と、前記基地局装置から通知される回線品質に応じて変調方式を切換える変調方式切換手段とを有する移動体端末において、送信データの残量を算出し、算出された送信データの残量に応じて前記変調方式切換手段を制御するデータ残量算出手段とを備えたことを特徴とするものである。

また、本発明による移動体通信システムは、基地局装置と通信を行う第１の通信手段と、回線品質を算出する回線品質算出手段と、前記算出された回線品質を前記第1の通信手段を用いて前記基地局装置に通知する回線品質通知手段とを備えた移動体端末と、前記移動体端末と通信を行う第２の通信手段と、前記通知された回線品質を受信する回線品質受信手段と、前記した回線品質に応じて少なくとも前記第２の通信手段で用いる変調方式を切換える変調方式切換手段と、送信データの残量を算出し算出された送信データの残量に応じて前記変調方式切換手段を制御するデータ残量算出手段とを備えた移動体端末とからなるものである。

本発明によれば、適応変調方式を用いた移動体通信システムにおいて、通信時間の中断を減らし、スループットの低下を軽減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図1は本発明の実施の形態による適応変調方式による移動体通信システムを示すブロック図であり、図４と対応する部分には同一番号が付されている。送信データ量算出部１６は、現在送信している送信データの残量（例えばダウンロードしているファイルの残量等）を算出し、算出結果に応じて変調方式制御部１１を制御するものである。即ち、送信データの残量が少ないときは、移動端末２から通知される回線品質に拘わらず変調方式制御部１１による変調方式の切換えを行わないようにするものである。

前述したように従来では、回線品質が変化した場合に変調方式を切換えるためにネゴシエーションが必要になり、その間スループットが低下するわけであるが、送信データ残量が少ない場合には、例え回線品質が悪化したとしても時間のかかるネゴシエーションを行わずにそのまま最後まで同じ変調方式を用いて送信した方が、通信全体のデータ伝送効率から考えれば有利になる場合がある。

次に、動作について説明する。尚、基地局１の送信ベースバンド処理部１２、及び移動局２の送信ベースバンド処理部２４は、例えば図６に示すようなビットレートの異なる複数の変調方式による変調回路を有している。また、基地局１の受信ベースバンド処理部１４、及び移動局２の受信ベースバンド処理部２２は、上記複数の変調方式と対応する復調回路を有している。
図１において、まず、基地局（基地局装置）１の変調方式制御部１１は、複数の変調方式のうち最も標準的な変調方式を送信ベースバンド処理部１２に初期設定する。送信データを上記初期設定された変調方式で変調する。送信RF処理部１３は、変調した信号をRF信号に変換して移動局（移動体端末）２に送信する。

基地局１において、受信RF処理部１４は上記移動局２からの回線品質情報を含むRF信号をベースバンド信号に戻した後、受信ベースバンド処理部１５で復調するが、このとき上記回線品質情報を抽出して変調方式制御部１１に通知する。変調方式制御部１１は回線品質情報に基づいて次の送信データで用いる変調方式を決定する。即ち、回線品質情報の値を前回送信時の値と比較し、両者が違っていれば変調方式を変更し、同じであれば前回の変調方式をそのまま維持する。変調方式を変更する場合、回線品質が良くなっている場合はビットレートの高い変調方式に切換えてデータ伝送速度を速くし、回線品質が悪化している場合はビットレートの低い変調方式に切換えてデータ伝送速度を遅くする。

一方、送信データ量算出部１６は現在送信しているデータの残量を算出し、算出した残量情報を変調方式制御部１１に通知する。変調方式制御部１１はデータ残量が閾値を超えていれば変調方式の切換えを可能とし、データ残量が閾値以下の場合は変調方式の切換えを禁止する。

以上の説明は基地局１から移動局２への通信方向での適応変調方式の場合であるが、移動局２に変調方式制御部１１と送信データ量算出部１６を備えると共に、基地局１に回線品質算出部２３を備えることにより、移動局２から基地局１への通信方向の場合も上記と同様のことが成立する。

図２は第1の実施の形態による上記動作に基づく処理を示すフローチャートであり、図５と対応する処理には同一ステップ番号が付されている。
本実施の形態は、ステップS10を新規に設けて送信データ残量を閾値αと比較する処理を行うようにしたものである。まず、送信側で変調方式を初期設定してデータを送信し（S1）、受信側から送られてくる回線品質を前回の回線品質と比較し（S2）、違っていれば送信データ残量が閾値αを超えているか否かを調べ（S10）、超えていれば、変調方式を変更する決定をする（S3）。超えていなければ前回の変調方式をそのまま維持する決定をする（S4）。また、S2で回線品質が前回の回線品質と同じである場合にも前回の変調方式を維持するように決定する（S4）。上記決定に従って変調方式を設定し（S5）、その変調方式で変調したデータを送信する（S6）。受信側でデータを受信して（S7）、回線品質を算出し（S8）、その回線品質情報を量子化してデータに多重化し送信側に送信する（S9）。送信側では再び前回の回線品質と比較し（S2）、以下同様の処理が繰り返される。

本実施の形態によれば、上述した一連の動作によって基地局１は現時点で移動局２が受信可能な最大のデータ伝送速度でデータを送信することができ、通信の高速化を実現することができる。また、送信データ残量が少ない場合は、変調方式の切換えが禁止されるのでネゴシエーションが省略され、このため通信全体における通信の中断が減少し、スループットの低下を軽減することができる。

図３は第２の実施の形態による上記動作に基づく処理を示すフローチャートであり、図２と対応する処理には同一ステップ番号が付されている。
本実施の形態は、２つの閾値α，βを設けると共に、これに伴ってステップS11〜S15を新規に設けたものである。まず、送信側で変調方式を初期設定してデータを送信した後（S1）、現在の回線品質（A）と前回の回線品質（B）との関係を調べる（S11）。そしてA>Bの場合は、送信データ残量が閾値αを超えているか否かを調べ（S12）、超えていれば、変調方式を変更する決定をする（S13）。超えていなければ前回の変調方式をそのまま維持する決定をする（S4）。また、S11でA=Bの場合も、前回の変調方式を維持するように決定する（S4）。S11でA<Bの場合は、送信データ残量が閾値βを超えているか否かを調べ（S14）、超えていれば、変調方式を変更する決定をする（S15）。超えていなければ前回の変調方式をそのまま維持する決定をする（S4）。S13,S15,S4の決定に従って変調方式を設定し（S5）、その変調方式で変調したデータを送信する（S6）。受信側でデータを受信して（S7）、回線品質を算出し（S8）、その回線品質情報を量子化してデータに多重化し送信側に送信する（S9）。送信側では再び前回の回線品質と比較し（S2）、以下同様の処理が繰り返される。

本実施の形態は、S11により、現在の回線品質（A）が前回の回線品質（B）より向上したか、低下したか、同じであるかを調べ、同じであれば変調方式を維持するが、向上した場合は送信データ残量を閾値αと比較し、低下した場合は送信データ残量を閾値βと比較し、各比較結果に応じて変調方式を変更するか否かを判断する。尚、閾値α、βに関して、回線品質が低下したときに変調を切り換えるか否かを判断するための閾値βは、通信エラーによるデータ再送の影響を低減するため、閾値αより小さくすることが望ましい。即ち、回線品質が低下する場合の判定なので、同じ変調方式のままでエラーが多く発生することを考慮すると、αよりβを小さくしても効果が得られる。

本発明の実施の形態による適応変調方式による移動体通信システムを示すブロック図である。第1の実施の形態による移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。第２の実施の形態による移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。従来の適応変調方式による移動体通信システムを示すブロック図である。従来の適応変調方式による移動体通信システムの動作を示すフローチャートである。適応変調方式による移動体通信システムで用いられる変調方式と回線品質とを示す構成図である。

符号の説明

１基地局１
１１変調方式制御部
１２送信ベースバンド処理部
１３送信RF処理部
１４受信RF処理部
１５受信ベースバンド処理部
１６送信データ量算出部
２移動局（移動体端末）
２１受信RF処理部
２２受信ベースバンド処理部
２３回線品質算出部
２４送信ベースバンド処理部
２５送信RF処理部

Claims

移動体端末と通信を行う通信手段と、
前記移動体端末から通知される回線品質を受信する回線品質受信手段と、
前記受信した回線品質に応じて少なくとも前記通信手段で用いる変調方式を切換える変調方式切換手段と、
送信データの残量を算出し、算出された送信データの残量に応じて前記変調方式切換手段を制御するデータ残量算出手段とを備えたことを特徴とする基地局装置。
前記変調方式切換手段は、前記送信データ残量が閾値以下のときは前記回線品質に拘らず前記変調方式の切換えを行わないことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
前記変調方式切換手段は、現在の回線品質が前回の回線品質より向上した場合に前記送信データ残量が第１の閾値以下のとき前記変調方式の切換えを行わず、現在の回線品質が前回の回線品質より低下した場合に前記送信データ残量が第２の閾値以下のとき前記変調方式の切換えを行わないことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
前記第２の閾値＜前記第1の閾値であることを特徴とする請求項３記載の基地局装置。
前記変調方式は、ビットレートの異なる複数の変調方式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の基地局装置。
基地局装置と通信を行う通信手段と、前記基地局装置から通知される回線品質に応じて変調方式を切換える変調方式切換手段とを有する移動体端末において、
送信データの残量を算出し、算出された送信データの残量に応じて前記変調方式切換手段を制御するデータ残量算出手段とを備えたことを特徴とする移動体端末。
前記変調方式切換手段は、前記送信データ残量が閾値以下のときは前記回線品質に拘らず前記変調方式の切換えを行わないことを特徴とする請求項６記載の移動体端末。
前記変調方式切換手段は、現在の回線品質が前回の回線品質より向上した場合に前記送信データ残量が第１の閾値以下のとき前記変調方式の切換えを行わず、現在の回線品質が前回の回線品質より低下した場合に前記送信データ残量が第２の閾値以下のとき前記変調方式の切換えを行わないことを特徴とする請求項６記載の移動体端末。
前記第２の閾値＜前記第1の閾値であることを特徴とする請求項８記載の移動体端末。
前記変調方式は、ビットレートの異なる複数の変調方式であることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項記載の移動体端末。
基地局装置と通信を行う第１の通信手段と、回線品質を算出する回線品質算出手段と、前記算出された回線品質を前記第1の通信手段を用いて前記基地局装置に通知する回線品質通知手段とを備えた移動体端末と、
前記移動体端末と通信を行う第２の通信手段と、前記通知された回線品質を受信する回線品質受信手段と、前記した回線品質に応じて少なくとも前記第２の通信手段で用いる変調方式を切換える変調方式切換手段と、送信データの残量を算出し算出された送信データの残量に応じて前記変調方式切換手段を制御するデータ残量算出手段とを備えた基地局装置とからなる移動体通信システム。
前記変調方式切換手段は、前記送信データ残量が閾値以下のときは前記算出された回線品質に拘らず前記変調方式の切換えを行わないことを特徴とする請求項１１記載の移動体通信システム。
前記変調方式切換手段は、現在算出された回線品質が前回算出された回線品質より向上した場合に前記送信データ残量が第１の閾値以下のとき前記変調方式の切換えを行わず、現在算出された回線品質が前回算出された回線品質より低下した場合に前記送信データ残量が第２の閾値以下のとき前記変調方式の切換えを行わないことを特徴とする請求項１１記載の移動体通信システム。
前記第２の閾値＜前記第1の閾値であることを特徴とする請求項１３記載の移動体通信システム。
前記変調方式は、ビットレートの異なる複数の変調方式であることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項記載の移動体通信システム。