JP2020178183A - 無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法 - Google Patents

無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法 Download PDF

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Abstract

【課題】回線品質の変化に応じて適切な変調方式・符号化率に自動的に切り替える無線通信システムを提供する。【解決手段】対向する変復調器１０，２０それぞれは、対局側から送信されてきた無線信号を復調・復号化した復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出部１１ｂと、該変調誤差に基づいて、対局側において設定すべき変調方式・符号化率の情報を選択して、選択した情報を含む対局送信制御情報を生成する判定部１１ａと、その対局送信制御情報を符号化・変調した無線信号を対局側に送信する変調部１２とを有し、判定部１１ａは、さらに、対局側から送信されてきた前記無線信号を復調・復号化した復調データ内に多重化して含まれている対局送信制御情報内の変調方式・符号化率の情報を抽出して、該変調方式・符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式・符号化率として変調部１２に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法に関し、特に回線品質の変化に応じて適切な変調方式および符号化率に自動的に切り替えることを可能にする無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法に関する。
一般に、畳み込み符号化したデータを変調して送信する無線通信システムの分野においては、特に、対流圏散乱を利用した長距離見通し外通信システムの分野においては、周波数選択性マルチパスフェージングが発生するために、天候や気温により受信伝搬状況が刻一刻と変化する。
したがって、かくのごとき受信伝搬状況の変化に応じて、通信が途切れることなく、伝送速度を切り替えることにより、電波をより効率的に使用することを可能にし、かつ、受信状況が悪い場合であっても、最低限の通信路を自動的に確保することを可能にするために、特に見通し外通信においては、適応符号化率変調方式を実現することが強く求められている。ここで、適応符号化率変調方式は、回線品質に応じて符号化率、変調方式を適応的に切り替える変調方式をいう。
しかし、現状の見通し外通信向け等の無線通信システムにおいては、例えば、特許文献１の特開２００３−３０４２１４号公報「無線通信システム」等に記載されているように、対向する通信装置ごとにそれぞれの通信路に応じた固定の変調方式および符号化率を用いて通信を行っている。このため、見通し外通信等の無線通信において、回線品質が変化して、受信伝搬状況が悪化してしまった場合には、通信可能な通信路を確保することができるような変調方式および符号化率を改めて選択し直すことが必要になっている。また、現状の無線通信システムにおいては、逆に、受信伝搬状況が良好な状態の時には、同一の変調方式および符号化率をそのまま用いて通信を行う仕組みになっているので、その結果として、回線状況の変化により受信伝搬状況がさらに良好な状態に変化した場合には、無線電波の利用効率が悪化するという場合も生じている。
特開２００３−３０４２１４号公報
前述したように、本発明に関連する前記特許文献１等の現状の技術においては、無線通信システムにおいて、特に見通し外通信システムにおいて、対流圏散乱によるマルチパスフェージングの発生や天候・気温等の変化などの影響により回線品質が悪化した時には、通信路を確保することが可能な変調方式および符号化率を新たに選択して設定し直すことが必要である。また、逆に、回線品質がさらに良好な状態に回線状況が変化したとしても、現在設定している変調方式および符号化率を変更することなくそのまま使用し続けるために、無線電波の利用効率が悪化してしまう場合が生じるという解決するべき課題がある。
（本発明の目的）
本発明の目的は、かかる課題に鑑み、回線品質の変化に応じて適切な変調方式および符号化率に自動的に切り替えることを可能にする無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法を提供することにある。
前述の課題を解決するため、本発明による無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法は、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
（１）本発明による無線通信システムは、
送信用データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行い、
各前記通信装置内の変復調器それぞれは、
対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出手段と、
該変調誤差検出手段により検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を対局側の前記通信装置内の変復調器に設定要求する制御情報として生成する判定手段と、
前記判定手段によって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信する変調手段と、
を有し、
かつ
各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、さらに、
対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して取得した前記復調データ内に多重化して含まれている前記対局送信制御情報を受け取った際に、前記対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式および符号化率として前記変調手段に設定する、
ことを特徴とする。
（２）本発明による変復調器は、
送信用データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行う無線通信システムにおいて各前記通信装置内に設置され、
対局側の前記通信装置から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出手段と、
該変調誤差検出手段により検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の前記通信装置において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を対局側の前記通信装置に設定要求する制御情報として生成する判定手段と、
前記判定手段によって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置に対して送信する変調手段と、
を有し、
かつ
前記判定手段は、さらに、
対局側の前記通信装置から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して取得した前記復調データ内に多重化して含まれている前記対局送信制御情報を受け取った際に、前記対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式および符号化率として前記変調手段に設定する、
ことを特徴とする。
（３）本発明による適応符号化率変調方法は、
送信用データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行う無線通信システムにおいて各前記通信装置の変復調器に適用され、
各前記通信装置内の変復調器それぞれは、
対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出ステップと、
該変調誤差検出ステップにより検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を対局側の前記通信装置内の変復調器に設定要求する制御情報として生成する判定ステップと、
前記判定ステップによって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信する変調ステップと、
を有し、
かつ
各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定ステップは、さらに、
対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して取得した前記復調データ内に多重化して含まれている前記対局送信制御情報を受け取った際に、前記対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式および符号化率として前記変調手段に設定する、
ことを特徴とする。
本発明の無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法によれば、主に、以下のような効果を奏することができる。
すなわち、本発明においては、対局側の変復調器から受信した受信信号に関する変調誤差を検出して、検出した変調誤差に応じて適応する変調方式および符号化率を随時切り替えながら無線通信を行うことを可能にしている。而して、例えば長距離見通し外通信における対流圏散乱によるマルチパスフェージングなどの発生や天候・気温の変化に伴い回線品質が変化するような状況下においても、変化する回線品質に応じた通信品質を適切に確保しつつ、かつ、変化する回線品質に対する伝送容量を最適な状態に効率化して使用することが可能である。
本発明に係る無線通信システムを構成する各通信装置内の変復調器の内部構成の一例を示すブロック構成図である。 図１に示したＡ局の変復調器内に設置されるＡＣＭ制御部の変調誤差検出部の内部構成の一例を示すブロック構成図である。 図１に示したＡ局の変復調器内の復調部において復調・復号化された復調データのフレーム構成の一例を示す説明図である。 図１に示したＡ局の変復調器内に設置されるＡＣＭ制御部の判定部の内部構成の一例を示すブロック構成図である。 図１に示したＡ局の変復調器内に設置されるＡＣＭ制御部の判定部に保有している適応変調符号化率登録テーブルの登録例を示すテーブルである。 図１に示した無線通信システムの動作の一例を説明するためのシーケンスチャートである。
以下、本発明による無線通信システム、変復調器および適応符号化率変調方法の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の各図面に付した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではないことは言うまでもない。
（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、無線通信において、特に長距離見通し外通信において、検出した変調誤差に基づいて、適用する変調方式と符号化率とを自動的に選択する適応符号化率変調機能を、回線品質の変化に応じた切り替え手段として有することを特徴とする発明である。すなわち、無線通信システムを構成する各通信装置内に備えた変復調器として、対局側の通信装置から受信して復調・復号化した復調データに関する変調誤差を検出する変調誤差検出手段を備えることにより、対局側の通信装置との間の回線品質の変化に応じて、適応する変調方式と符号化率とを自動的に選択して設定することを可能にする適応符号化率変調方法を実現していることを、主要な特徴としている。
本発明の特徴についてさらに説明すると、次の通りである。前記変調誤差検出手段が検出する前記変調誤差とは、パイロット信号としてあらかじめ定めた一定のパターンに固定された理想信号と対局側から実際に受信した受信信号に含まれている該パイロット信号のパターンとの差のことであり、該パイロット信号は対局側に送信する送信用データのフレーム内に多重化して対局側との間でやり取りする。
そして、前記変調誤差検出手段が検出した該変調誤差に基づいて、対局側との間の通信路の回線品質を推定することにより、対局側に対して設定要求すべき変調方式および符号化率を決定し、決定した変調方式および符号化率に関する情報を、対局送信制御情報として、対局側に送信する送信用データのフレーム内に多重化して、対局側に送信することを主要な特徴としている。対局側においては、該対局送信制御情報を受信する都度、該対局送信制御情報により設定要求された変調方式と符号化率とに切り替えて設定するという動作を繰り返すことにより、変化する回線品質に応じた通信品質を適切に確保しつつ、かつ、変化する回線品質に対する伝送容量を最適な状態に効率化して使用することが可能になる。
なお、前記対局送信制御情報を生成するために、前記変調誤差検出手段が検出した該変調誤差に基づいて適応する変調方式および符号化率を選択する判定手段を備えていて、該判定手段には、選択することが可能な１ないし複数の変調方式および符号化率を、その組み合わせにおけるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）値の範囲（上限値と下限値とにより与えられる範囲）とともに、あらかじめ登録した適応変調符号化率登録テーブルを保有していることも、本発明の主要な特徴の一つである。
ここで、前記適応変調符号化率登録テーブルは、ＳＮＲ値が小さい順番に該当する変調方式と符号化率との組み合わせを登録している。そして、前記判定手段において、前記変調誤差が、対局側で現在使用されている変調方式および符号化率におけるＳＮＲ値の上限値以上に大きいと判定した場合には、前記適応変調符号化率登録テーブルの登録内容を参照して、対局側で現在使用されている変調方式および符号化率におけるＳＮＲ値よりも１段階大きいＳＮＲ値になる次段の変調方式および符号化率を選択して、前記対局送信制御情報を生成する。
また、前記変調誤差が、対局側で現在使用されている変調方式および符号化率におけるＳＮＲ値の上限値と下限値とが示す範囲内に存在していると判定した場合には、現在の変調方式および符号化率をそのまま維持することを選択して、前記対局送信制御情報を生成する。
一方、前記変調誤差が、対局側で現在使用されている変調方式および符号化率におけるＳＮＲ値の下限値を下回った場合には、対局側で現在使用されている変調方式および符号化率におけるＳＮＲ値よりも１段階小さいＳＮＲ値になる前段の変調方式および符号化率を選択して、前記対局送信制御情報を生成する。
(本発明の実施形態の構成例)
次に、本発明に係る無線通信システムを構成する各通信装置内の変復調器の内部構成について、その一例を、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る無線通信システムを構成する各通信装置内の変復調器の内部構成の一例を示すブロック構成図であり、対向するＡ局とＢ局との２つの通信装置内の変復調器について例示している。図１に示す無線通信システムは、データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行う無線通信システムとして、対向するＡ局とＢ局との２つの通信装置内に設置した変復調器それぞれには、通信路の回線品質の変化に応じて適応する変調方式および符号化率に自動的に切り替えて設定する適応符号化率変調機能を有するＡＣＭ（Adaptive Coding and Modulation）制御部を備えている場合の基本構成例を示している。
図１に示す無線通信システム１００において、Ａ局に配置した通信装置内の変復調器１０と、Ｂ局に配置した通信装置内の変復調器２０とは、通信路３０を介して、互いに対向した状態で設置されている。そして、変復調器１０と変復調器２０とのいずれにも、通信路３０の回線品質の変化に応じて、言い換えると、無線通信環境（発生する変調誤差の大きさ）に応じて、動的に変調方式および符号化率を対応する状態に調整して設定する適応符号化率変調機能を有するＡＣＭ制御部を備えている。
図１に示すように、Ａ局の通信装置内の変復調器１０は、ＡＣＭ制御部１１、変調部１２、復調部１３から構成され、ＡＣＭ制御部１１は判定部１１ａと変調誤差検出部１１ｂとから構成される。一方、Ｂ局の通信装置内の変復調器２０も、Ａ局の変復調器１０と同様の構成であり、ＡＣＭ制御部２１、変調部２２、復調部２３から構成され、ＡＣＭ制御部２１は判定部２１ａと変調誤差検出部２１ｂとから構成される。以下、Ａ局の変復調器１０の内部構成について説明する。なお、Ｂ局の変復調器２０はＡ局の変復調器１０の内部構成と全く同様であり、ここでの重複する説明は割愛する。
まず、ＡＣＭ制御部１１について説明する。ＡＣＭ制御部１１は、前述したように、適応符号化変調方式を制御する機能を有している。つまり、ＡＣＭ制御部１１の変調誤差検出部１１ｂは、対局側の通信装置内の変復調器２０から送信されてきた無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する。そして、検出した変調誤差を判定部１１ａに送出する。
また、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａは、変調誤差検出部１１ｂにより検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の通信装置内の変復調器２０において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を、対局側の通信装置内の変復調器２０に設定要求する制御情報として生成して、変調部１２に送出する。そして、変調部１２は、判定部１１ａによって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を、対局側の通信装置内の変復調器２０に対して送信する。
また、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａは、対局側の通信装置内の変復調器２０から送信されてきた無線信号を復調および復号化して取得した復調データ内に多重化して含まれている対局送信制御情報を受け取った際に、該対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局のＡ局において変調を行う際の変調方式および符号化率として変調部１２に設定する、
さらに、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａは、自局側のＡ局の通信装置内の変復調器１０において現在使用している変調方式および符号化率を、対局側のＢ局の通信装置内の変復調器２０のＡＣＭ制御部２１に通知するために、変復調器１０において現在使用している変調方式および符号化率の情報を含む自局送信制御情報を生成して、変調部１２に送出する。
つまり、Ａ局の変復調器１０内のＡＣＭ制御部１１は、以下のような適用符号化変調の制御を行う。まず、復調部１３は、対局側のＢ局の変復調器２０から送出されてきた無線受信信号を受信すると、該無線受信信号に含まれているデータを復調・復号化するとともに、復調・復号化した復調データフレーム内の各データの位置を示すフレーム位置情報と対局送信制御情報と自局送信制御情報とを抽出する。そして、復調部１３は、復調データフレーム内の各データと抽出したフレーム位置情報とをＡＣＭ制御部１１の変調誤差検出部１１ｂに対して送出する。また、復調部１３は、抽出した対局送信制御情報と自局送信制御情報とをＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａに対して送出する。
変調誤差検出部１１ｂは、受け取ったフレーム位置情報に基づいて該復調データ内の各データを抽出して、抽出した各データに基づいて、対局側のＢ局の変復調器２０における変調誤差を計算して取得する。変調誤差検出部１１ｂは、取得した該変調誤差を、判定部１１ａに対して送出する。ここで、前記復調データ内の各データとは、対局側のＢ局における変調方式および符号化率に基づく変調の対象とされたデータのことであり、また、変調誤差とは、前述したように、品質劣化が生じていない場合の理想的な信号パターンと対局側のＢ局から通信路３０を介して実際に受信した信号パターンとの差を示す値である。
ここで、理想的な信号パターンとしては、あらかじめ定めた固定パターンのデータ（以下、パイロット信号と称する）を用い、送信用データに付随した形で付加して、対局側に対して送信する。そして、例えばＡ局の変復調器１０において、対局側のＢ局から送信されてきた無線信号に、送信用データに付随する形で含まれている信号パターンのデータ（受信したパイロット信号）を抽出する。そして、Ａ局の変調誤差検出部１１ｂは、Ａ局の変復調器１０において実際に受信した信号パターンのデータ（受信したパイロット信号）が、該固定パターンのデータ（回線劣化がない場合の理想的なパイロット信号）からどの程度乖離した状態にあるかを計算することにより、対局側のＢ局が現在使用している変調方式および符号化率において生じている前記変調誤差を取得する。
なお、詳細な後述するが、本実施形態においては、変調誤差検出部１１ｂは、判定部１１ａにおいて対局側のＢ局の変復調器２０が現在使用している変調方式および符号化率において得られるＳＮＲ値と変調誤差との比較処理を行うことを考慮して、該変調誤差の単位をＳＮＲ値と同じ単位に変換するために、検出した該変調誤差を加工した変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）を算出して、算出した変調誤差比（ＭＥＲ）を、判定部１１ａに対して送出することにする。ここで、変調誤差比（ＭＥＲ）とは、品質劣化が生じていない場合の理想的な信号パターンのデータ（あらかじめ定めた固定パターンのデータからなる理想パイロット信号）と対局側のＢ局の変復調器２０から通信路３０を介して実際に受信した信号パターンのデータ（送信した前記固定パターンのデータを受信した受信パイロット信号）に含まれていた変調誤差との割合を示す値である。
また、判定部１１ａは、まず、復調部１３から受け取った対局送信制御情報に含まれている変調方式および符号化率を、対局側のＢ局の変復調器２０向けに送信するデータを変調する際の自局（Ａ局）における変調方式および符号化率として、対局側のＢ局の変復調器２０から設定要求されている変調方式および符号化率と判定して、該変調方式および符号化率を変調部１２に設定する。さらに、設定した該変調方式および符号化率を含む自局送信制御情報を生成して、Ａ局の変復調器１０において現在使用している変調方式および符号化率を対局側のＢ局の変復調器２０に対して通知するための制御情報として、変調部１２に送出する。
さらに、判定部１１ａは、変調誤差検出部１１ｂから変調誤差比（ＭＥＲ）を受け取ると、復調部１３から受け取った自局送信制御情報に含まれている変調方式および符号化率が、対局側のＢ局の変調方式および符号化率として、変調誤差検出部１１ｂから受け取った該変調誤差比（ＭＥＲ）を解消することができる適切な状態に設定されているか否かを判定する。不適切な状態に設定されていた場合には、適応する変調方式および符号化率を新たに選択し直して決定し、決定した変調方式および符号化率を対局側のＢ局の変復調器２０に対して通知するために、決定した変調方式および符号化率を含む対局送信制御情報として生成して、変調部１２に送出する。
つまり、Ａ局の変復調器１０における判定部１１ａが生成した自局送信制御情報とは、前述したように、自局のＡ局の変復調器１０内の変調部１２において変調および符号化に現在使用している変調方式および符号化率に関する制御情報であり、対局側のＢ局の変復調器２０から受け取った自局送信制御情報とは、Ｂ局の変復調器２０内の変調部２２において変調および符号化に現在使用している変調方式および符号化率に関する制御情報である。なお、Ｂ局の変復調器２０においても、同様に、Ｂ局の変復調器２０内の変調部２２において現在変調および符号化に用いている変調方式および符号化率に関する情報を含む自局送信制御情報を生成して、Ａ局の判定部１１ａにおいて使用するための制御情報として、Ａ局に送信してくる。
また、Ａ局の変復調器１０における判定部１１ａが生成した対局送信制御情報とは、前述したように、対局側のＢ局の変復調器２０内の変調部２２に設定することを要求する制御情報である。つまり、対局送信制御情報は、現在の受信回線品質を示す変調誤差比（ＭＥＲ）を解消するための適切な変調方式および符号化率として、対局側のＢ局の変復調器２０内の変調部２２において送信用データの変調および符号化に用いることを要求する変調方式および符号化率に関する制御情報である。
次に、Ａ局の変復調器１０のＡＣＭ制御部１１以外の構成要素について説明する。まず、変調部１２について説明する。変調部１２は、判定部１１ａが設定した現在の回線品質に適応した変調方式および符号化率（すなわち、判定部１１ａが対局側のＢ局の変復調器２０から受け取った対局送信制御情報に基づいて設定した変調方式および符号化率）を使用して、対局側のＢ局に対して送信する送信用データの変調および符号化を行う。さらに、変調部１２は、判定部１１ａから受け取った自局送信制御情報および対局送信制御情報を、対局側のＢ局に対して送信する送信フレーム内のヘッダ部に多重化した状態で、符号化および変調して生成した無線信号として、対局側のＢ局の変復調器２０に対して通信路３０を介して送信する。
次に、通信路３０は、無線信号の空間伝搬路を示しており、無線通信システム１００が見通し外通信を行う場合においては、対流圏拡散を利用した通信路を示している。したがって、通信路３０においては、電波伝搬中の信号の減衰やノイズ信号の混入や対流圏散乱によるマルチパスフェージング等により、電波伝搬状況が刻一刻と変化している。
次に、復調部１３は、対局側のＢ局の変復調器２０から送出されてきた無線受信信号を受信すると、受信した該無線受信信号の復調および復号化を行うが、その際に用いる変調方式および符号化率は、前回、自局のＡ局の判定部１１ａが取得した対局側のＢ局からの対局送信制御情報に含まれている変調方式および符号化率である。
さらに、復調部１３は、前述したように、復調および復号化した復調データ内に含まれている自局送信制御情報および対局送信制御情報を抽出して、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａに対して送出する。また、復調部１３は、前述したように、復調および復号化した復調データ内に含まれている各データおよび各該データの位置を示すフレーム位置情報を、ＡＣＭ制御部１１の変調誤差検出部１１ｂに対して送出する。
(変調誤差検出部の構成例)
次に、ＡＣＭ制御部１１の変調誤差検出部１１ｂの内部構成について、その一例を、図２を用いて説明する、図２は、図１に示したＡ局の変復調器１０内に設置されるＡＣＭ制御部１１の変調誤差検出部１１ｂの内部構成の一例を示すブロック構成図である。なお、Ａ局の変復調器１０に対局するＢ局の変復調器２０内の変調誤差検出部２１ｂの内部構成についても、図２の変調誤差検出部１１ｂの内部構成と全く同様であるので、ここでの重複する説明は割愛する。
図２に示す変調誤差検出部１１ｂは、パイロット検出部４１、理想信号保存部４２、誤差検出部４３、第１アキュムレータ４４、第２アキュムレータ４５、第１デシベル変換部４６、第２デシベル変換部４７および減算部４８を内部に備えて構成される。
前述したように、復調部１３から変調誤差検出部１１ｂに対して復調データおよびフレーム位置情報が変調誤差検出部１１ｂに対して送出されてくる。復調部１３から送出されてきた復調データおよびフレーム位置情報は、図２に示すように、変調誤差検出部１１ｂのパイロット検出部４１に入力される。ここで、復調データのフレーム構成は、図３のような構成からなっている。図３は、図１に示したＡ局の変復調器１０内の復調部１３において復調・復号化された復調データのフレーム構成の一例を示す説明図であり、対局の変復調器２０から自局の変復調器１０に対して送信されてくる無線信号のフレーム構成の一例を示している。
図３の復調データのフレーム構成は、ヘッダ１、ヘッダ２、パイロット信号、データ１、パイロット信号、データ２、パイロット信号、…、パイロット信号、データｎからなり、データ１、データ２、…データｎの各送信用データそれぞれに付随する形でパイロット信号が変調誤差検出用のデータとして多重化されている。ヘッダ１には、自局送信制御情報（対局側のＢ局からＡ局が受信した無線受信信号に関する復調データフレームの場合には、対局側の変復調器２０における変調方式と符号化率とを含む制御情報）が格納される。また、ヘッダ２には、対局送信制御情報（対局側のＢ局からＡ局が受信した無線受信信号に関する復調データフレームの場合には、対局側の変復調器２０が自局のＡ局の変復調器１０に対して設定することを要求する変調方式と符号化率とを含む制御情報）が格納される。
また、データ１、データ２、…、データｎには、いずれも、対局側から自局（Ａ局）向けに送信した送信用データとして、対局側の変復調器２０に設定された符号化率・変調方式によって符号化・変調されたデータを復調・復号化した後のデータが格納されている。また、１ないし複数の送信用データすなわちデータ１、データ２、…、データｎそれぞれに付随する位置（図３の場合は、先行する位置）に挿入されている各パイロット信号には、いずれも、変調誤差の検出用としてあらかじめ定めた固定パターンからなるデータの送受信結果として、送信用データと同様、対局側の変復調器２０に設定された符号化率・変調方式によって符号化・変調されたデータを復調・復号化した後のデータが格納されている。ここで、該固定パターンのデータは、いずれも、振幅の２乗が１（すなわち、Ｉ２＋Ｑ２＝１：Ｉはパイロット信号のＩ（同相）成分、Ｑはパイロット信号のＱ（直交）成分）からなるデータである。
なお、復調部１３から変調誤差検出部１１ｂに対して送出されてくるフレーム位置情報には、該当する復調データに同期する形で、ヘッダ１、ヘッダ２、パイロット信号、データ１、パイロット信号、データ２、パイロット信号、…、パイロット信号、データｎそれぞれの復調データフレーム内の位置に関する情報が含まれている。
図２の変調誤差検出部１１ｂにおいて、パイロット検出部４１は、同期して入力されてきたフレーム位置情報に基づいて、入力されてきた復調データの中から受信パイロット信号（振幅の２乗が１（ｉ２＋ｑ２＝１：ｉは受信パイロット信号のＩ（同相）成分、ｑは受信パイロット信号のＱ（直交）成分）となるはずの固定パターンのデータ）を抽出する。また、理想信号保存部４２は、変調誤差が生じていない正常な受信状態における受信パイロット信号を意味する理想パイロット信号（振幅の２乗が１（Ｉ２＋Ｑ２＝１）になるあらかじめ定めた固定パターンのデータ）を保存している。
また、誤差検出部４３は、パイロット検出部４１において復調データから抽出した受信パイロット信号に関して、理想信号保存部４２に保存されている理想パイロット信号との間の誤差を算出する。すなわち、
誤差＝（Ｉ−ｉ）２＋（Ｑ−ｑ）２
を求める。
ここで、前述したように、Ｉは理想パイロット信号のＩ成分（同相成分）であり、ｉは復調データから抽出した受信パイロット信号のＩ成分（同相成分）であり、また、Ｑは理想パイロット信号のＱ成分（直交成分）であり、ｑは復調データから抽出した受信パイロット信号のＱ成分（直交成分）である。
また、第１アキュムレータ４４は、誤差検出部４３において算出した受信パイロット信号の誤差（すなわち（Ｉ−ｉ）２＋（Ｑ−ｑ）２）に関する情報を、あらかじめ定めた一定周期分例えばｎ周期分に亘って蓄積する。また、第２アキュムレータ４５は、理想信号保存部４２に保存されている理想パイロット信号の固定パターンのデータに関する情報を、第１アキュムレータ４４と同期させて同様の前記一定周期分例えばｎ周期分に亘って蓄積する。
また、第１デシベル変換部４６は、第１アキュムレータ４４に累積された受信パイロット信号に関する誤差（（Ｉ−ｉ）２＋（Ｑ−ｑ）２）の値をデシベル単位の値に変換する。ｎ周期それぞれの誤差をｅｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）とし、あらかじめ定めた周期分例えばｎ周期分の誤差の累積値をデシベル化した値を当該ｎ周期分における変調誤差ｅとすると、デシベル単位の値への変換式は、次の式（１）で与えられる。
Figure 2020178183
また、第２デシベル変換部４７は、第２アキュムレータ４５に累積された理想パイロット信号の値をデシベル単位の値に変換する。ｎ周期それぞれの理想パイロット信号の値をＥｋ（ｋ＝１，２，…，ｎ）とし、あらかじめ定めた周期分例えばｎ周期分の理想パイロット信号の累積値をデシベル化した値を当該ｎ周期分における理想パイロット信号の固定パターン累積値Ｅとすると、デシベル単位の値への変換式は、次の式（２）で与えられる。
Figure 2020178183
また、減算部４８は、デシベル変換後の理想パイロット信号の固定パターン累積値Ｅからデシベル変換後の誤差の累積値である変調誤差ｅを減算した値（言い換えると、理想パイロット信号の固定パターン累積値を誤差ｅｋの累積値により除した値をデシベル化した値）を変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）として算出する。変調誤差比（ＭＥＲ）の算出式は、次の式（３）で与えられる。算出された変調誤差比（ＭＥＲ）は、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａに送出される。
Figure 2020178183
詳細は後述するが、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａは、以上のように、変調誤差検出部１１ｂにおいて検出した変調誤差ｅを加工して取得した当該ｎ周期分における変調誤差比（ＭＥＲ）を受け取ることにより、該変調誤差比（ＭＥＲ）に基づいて、検出した変調誤差ｅを解消するための適切な変調方式および符号化率として、対局側のＢ局の変復調器２０において設定すべき変調方式および符号化率を選択する動作を行うことになる。
(判定部の構成例)
次に、ＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａの内部構成について、その一例を、図４を用いて説明する、図４は、図１に示したＡ局の変復調器１０内に設置されるＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａの内部構成の一例を示すブロック構成図である。なお、Ａ局の変復調器１０に対局するＢ局の変復調器２０内の判定部２１ａの内部構成についても、図４の判定部１１ａの内部構成と全く同様であるので、ここでの重複する説明は割愛する。
図４に示す判定部１１ａは、次変調符号化率閾値判定部５１、前変調符号化率閾値判定部５２、対局変調符号化率判定部５３、自局変調符号化率判定部５４を内部に備えて構成される。次変調符号化率閾値判定部５１と前変調符号化率閾値判定部５２とには、復調部１３からの自局送信制御情報と変調誤差検出部１１ｂからの変調誤差比（ＭＥＲ）とが入力される。また、対局変調符号化率判定部５３には、復調部１３からの対局送信制御情報が入力される。ここで、自局送信制御情報には、対局側のＢ局の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率の情報が含まれている。また、対局送信制御情報には、対局側のＢ局の変復調器２０から設定要求された変調方式および符号化率の情報が、自局側のＡ局の変復調器１０に設定すべき変調方式および符号化率として含まれている。
次変調符号化率閾値判定部５１は、変調誤差検出部１１ｂにおいて算出された変調誤差比（ＭＥＲ）と、図５として後述する適応変調符号化率登録テーブル６０にあらかじめ登録されている１ないし複数の変調方式および符号化率ごとに決定されるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）値（具体的には、決定されるＳＮＲ値の範囲を与える上限値と下限値）のうち、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率によって決定されるＳＮＲ値の上限値と、の比較を行う。そして、該比較の結果に応じて、現在の変調方式および符号化率から、決定されるＳＮＲ値の上限値が１段階大きくなる次段の変調方式および符号化率への遷移要求を対局側の変復調器２０に対して行うことを有効にするか否かを判定する。なお、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率は、対局側の変復調器２０から送信されてきた自局送信制御信号が示す変調方式および符号化率である。
また、前変調符号化率閾値判定部５２は、変調誤差検出部１１ｂにおいて算出された変調誤差比（ＭＥＲ）と、図５として後述する適応変調符号化率登録テーブル６０にあらかじめ登録されている１ないし複数の変調方式および符号化率ごとに決定されるＳＮＲ値（決定されるＳＮＲ値の範囲を与える上限値と下限値）のうち、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率によって決定されるＳＮＲ値の下限値と、の比較を行う。そして、該比較の結果に応じて、現在の変調方式および符号化率から、決定されるＳＮＲ値の下限値が１段階小さくなる前段の変調方式および符号化率への遷移要求を対局側の変復調器２０に対して行うことを有効にするか否かを判定する。
ここで、次変調符号化率閾値判定部５１は、前記変調誤差比（ＭＥＲ）が対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率によって決定されるＳＮＲ値の上限値以上に大きかった場合には、あらかじめ登録されている１ないし複数の変調方式および符号化率ごとに決定されるＳＮＲ値の上限値と下限値とのうち、現在の変調方式および符号化率により決定されるＳＮＲ値の上限値よりも１段階大きい次段のＳＮＲ値の範囲が得られる変調方式および符号化率への遷移を有効とする判定を行い、その判定結果を対局変調符号化率判定部５３に通知する。
一方、前変調符号化率閾値判定部５２は、前記変調誤差比（ＭＥＲ）が現在使用されている変調方式および符号化率によって決定されるＳＮＲ値の下限値を下回っていた場合には、あらかじめ登録されている１ないし複数の変調方式および符号化率ごとに決定されるＳＮＲ値の上限値と下限値とのうち、現在の変調方式および符号化率により決定されるＳＮＲ値の下限値よりも１段階小さい前段のＳＮＲ閾値が得られる変調方式および符号化率への遷移を有効とする判定を行い、その判定結果を対局変調符号化率判定部５３に通知する。
また、対局変調符号化率判定部５３は、次変調符号化率閾値判定部５１、前変調符号化率閾値判定部５２それぞれから通知されてくる判定結果に基づいて、対局側の変復調器２０に対して設定要求を行う変調方式および符号化率を選択する。そして、対局側のＢ局に対して設定要求を行うために、選択した変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を生成して、変調部１２に対して送出する。
なお、次変調符号化率閾値判定部５１および前変調符号化率閾値判定部５２のいずれの判定結果も、変調方式および符号化率の遷移を有効とする判定を通知してきていない場合は、対局変調符号化率判定部５３は、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率をそのまま継続して使用するものと判定して、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を生成して、変調部１２に対して送出する。つまり、かかる場合は、前記変調誤差比（ＭＥＲ）が現在の変調方式および符号化率により決定されるＳＮＲ値の範囲（上限値と下限値との範囲）に収まっている場合（該ＳＮＲ値の上限値よりも小さくかつ該ＳＮＲ値の下限値以上に大きい場合）であると判定することができる。
また、自局変調符号化率判定部５４は、復調部１３において復調データから抽出された対局送信制御情報が示す変調方式および符号化率（すなわち対局側の変復調器２０から設定を要求された自局の変復調器１０の変調方式および符号化率）に、自局の変復調器１０の変調方式および符号化率を変調部１２に設定するとともに、該変調方式および符号化率の情報を含む自局送信制御情報を生成して、変調部１２に対して送出する。
なお、判定部１１ａは、図５に示すように、対局側の変復調器２０における変調方式および符号化率を回線品質に応じて適応的に選択して切り替えるための情報として１ないし複数あらかじめ登録している適応変調符号化率登録テーブル６０を保有している。図５は、図１に示したＡ局の変復調器１０内に設置されるＡＣＭ制御部１１の判定部１１ａに保有している適応変調符号化率登録テーブル６０の登録例を示すテーブルである。図５に示す適応変調符号化率登録テーブル６０には、選択して設定することが可能な１ないし複数の変調方式および符号化率に関する情報を、それぞれの変調方式と符号化率との組み合わせにおいて決定されるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）値の範囲を示す上限値と下限値とともに、該ＳＮＲ値が小さい順番に登録している。
つまり、図５に示す適応変調符号化率登録テーブル６０は、項番６１、変調方式６２、符号化率６３、ＳＮＲ値６４から構成されていて、ＳＮＲ値６４に設定される値が小さい順に順番に登録されている。ここで、ＳＮＲ値６４に設定される値は、変調方式６２および符号化率６３に設定された変調方式および符号化率に応じてＳＮＲ値の範囲として一義的に決定される上限値と下限値とである。なお、適応変調符号化率登録テーブル６０のＳＮＲ値６４に設定されるＳＮＲ値の範囲を与える上限値と下限値とについては、それぞれの変調方式と符号化率との組み合わせにおいて決定されるＳＮＲ値が、上限値未満であり、かつ、下限値以上であるという範囲を与えるように設定している。
そして、図２に示した変調誤差検出部１１ｂにおいて算出された変調誤差比（ＭＥＲ）と図５の適応変調符号化率登録テーブル６０のＳＮＲ値６４に登録されているＳＮＲ値の範囲との比較結果に基づいて、前記変換誤差比（ＭＥＲ）が生じた現在の回線品質に応じた適切な変調方式および符号化率を、対局側の変復調器２０において設定すべき変調方式および符号化率として、適応変調符号化率登録テーブル６０から選択する。ここで、適応変調符号化率登録テーブル６０におけるＳＮＲ値６４の登録順にしたがって、現在使用している変調方式および符号化率が登録されている登録位置から上方向または下方向に向かって順番に変調方式６２、符号化率６３の登録情報を選択していくように構成している。
(本発明の実施形態の動作の説明)
次に、本発明の一実施形態として図１に示した無線通信システム１００の動作について、その一例を図６のシーケンスチャートを用いて説明する。図６は、図１に示した無線通信システム１００の動作の一例を説明するためのシーケンスチャートであり、無線通信システム１００において対向して配置されているＡ局の変復調器１０とＢ局の変復調器２０との間の変調方式および符号化率を回線品質の変化に応じて適切な状態に自動的に調整する適応符号化率変調方法の一例を示している。なお、図６には、Ａ局の変復調器１０の判定部１１ａ、変調誤差検出部１１ｂ、変調部１２、復調部１３が、対局側のＢ局の変復調器２０の変調部２２から、送信用データ、パイロット信号、自局送信制御情報、対局送信制御情報を含む無線信号を受信した場合において、制御情報をやり取りする様子の一例を示している。
図６のシーケンスチャートにおいて、まず、Ｂ局の変復調器２０の変調部２２からの無線信号を、Ａ局の変復調器１０の復調部１３にて受信する（シーケンスＳｅｑ１）。該無線信号には、図３に示したように、ヘッダ１に自局送信制御情報が格納され、ヘッダ２に対局送信制御情報が格納され、以降、パイロット信号とデータ１、パイロット信号とデータ２、…、パイロット信号とデータｎのそれぞれが含まれている。すなわち、自局送信制御情報は、対局送信制御情報と同期して送信することが可能になるように、対局送信制御情報が挿入されているヘッダ２とは異なるヘッダ部であるヘッダ１の位置に挿入されている。また、パイロット信号は、送信用データのデータ１、データ２、…、データｎそれぞれに付随させた形で多重化されている。
復調部１３は、受信した該無線受信信号を復調・復号化して、パイロット信号とデータ１、パイロット信号とデータ２、…、パイロット信号とデータｎの復調データと、各ヘッダ、各データ、各パイロット信号それぞれのフレーム内の格納位置を示すフレーム位置情報と、を取得して、変調誤差検出部１１ｂに送出する（シーケンスＳｅｑ２）。さらに、復調部１３は、復調・復号化した受信信号のヘッダ１に含まれている自局送信制御情報およびヘッダ２に含まれている対局送信制御情報を抽出して、判定部１１ａに対して送出する（シーケンスＳｅｑ３）。
変調誤差検出部１１ｂは、復調部１３から送出されてきた復調データに含まれている受信パイロット信号の受信パターンのデータと図２の理想信号保存部４２に保存されている理想パイロット信号の固定パターンデータとの間の差を、誤差として算出し、算出した誤差をあらかじめ定めた一定周期分例えばｎ周期分累積した後、デシベル化することにより、変調誤差を求める。また、理想パイロット信号の固定パターンデータについても、該一定周期分例えばｎ周期分累積した後、デシベル化した値を求める。そして、固定パターンデータの累積値のデシベル変換後の値と変調誤差との差すなわち変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）を算出する（シーケンスＳｅｑ４）。しかる後、変調誤差検出部１１ｂは、算出した変調誤差比（ＭＥＲ）を、判定部１１ａに送出する（シーケンスＳｅｑ５）。なお、復調部１３から送出されてきた復調データに含まれているデータ１、データ２、…、データｎに関しては、変調誤差検出部１１ｂは、それぞれのデータ処理を行うために、図示していない後位のデータ処理部に対して転送する。
判定部１１ａにおいては、復調部１３から送出されてきた自局送信制御情報が、次変調符号化率閾値判定部５１および前変調符号化率閾値判定部５２に入力される。また、変調誤差検出部１１ｂから送出されてきた変調誤差比（ＭＥＲ）も、次変調符号化率閾値判定部５１および前変調符号化率閾値判定部５２に入力される。一方、復調部１３において復調データから抽出された対局送信制御情報は、自局変調符号化率判定部５４に入力される。
自局変調符号化率判定部５４は、復調部１３において復調データから抽出された対局送信制御情報が入力されてくると、入力されてきた該対局送信制御情報に含まれている変調方式および符号化率（すなわち、対局側のＢ局の変復調器２０から設定を要求された自局側のＡ局の変復調器１０の変調方式および符号化率）の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局の変調用として、自局の変調部１２に設定する（シーケンスＳｅｑ６）。その結果、自局の変復調器１０は、対局側の変復調器２０から設定要求された状態に設定された変調方式および符号化率に基づいて、変復調および符号化・復号化を行うことになる。さらに、自局変調符号化率判定部５４は、自局（Ａ局）の変復調器１０が現在使用している変調方式および符号化率を、対向側のＢ局の変復調器２０に対して通知するために、自局送信制御情報として生成して（シーケンスＳｅｑ７）、生成した該自局送信制御情報を変調部１２に対して送出する（シーケンスＳｅｑ８）。
また、復調部１３から入力されてきた自局送信制御情報に関しては、判定部１１ａは、対局側の変復調器２０に対して設定要求を行うべき変調方式および符号化率を回線品質に応じた適切な状態に決定するために、変調誤差検出部１１ｂから入力されてきた変調誤差比（ＭＥＲ）の評価を行う動作を行う。
すなわち、判定部１１ａは、復調・復号化して得られた復調データ内に多重化して含まれている自局送信制御情報を受け取った際に、該自局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率を示す情報として抽出し、抽出した該変調方式および符号化率により決定されるＳＮＲ値の上限値および下限値とを適応変調符号化率登録テーブル６０から取り出す。そして、判定部１１ａは、自局の前記変調誤差検出部１１ｂにより取得した変調誤差比（ＭＥＲ）と適応変調符号化率登録テーブル６０から取り出した前記ＳＮＲ値の上限値および下限値との比較結果に基づいて、前記変調誤差比が生じた状態の回線品質に応じた適切な変調方式および符号化率を対局側のＢ局の変復調器２０において設定すべき変調方式および符号化率として、適応変調符号化率登録テーブル６０から選択するという動作を行う。
より具体的に説明すると、次の通りである。まず、次変調符号化率閾値判定部５１は、復調部１３において復調データから抽出された自局送信制御情報が入力されてくると、入力されてきた該自局送信制御情報に基づいて、対局側のＢ局の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率を取得し、取得した変調方式および符号化率を用いて図５に示す適応変調符号化率登録テーブル６０の変調方式６２および符号化率６３を参照する。その参照結果として、現在使用されている変調方式および符号化率において決定されるＳＮＲ値の上限値を適応変調符号化率登録テーブル６０のＳＮＲ値６４から取得する。そして、取得したＳＮＲ値の上限値と入力された変調誤差比（ＭＥＲ）との比較を行う。
比較結果として、変調誤差比（ＭＥＲ）が、取得したＳＮＲ値の上限値以上に大きかった場合には、次変調符号化率閾値判定部５１は、取得したＳＮＲ値の上限値に基づいて図５に示す適応変調符号化率登録テーブル６０を再度参照する。そして、取得したＳＮＲ値の上限値（すなわち、現在使用されている変調方式および符号化率により得られるＳＮＲ値の上限値）よりも１段階大きい次段のＳＮＲ値の上限値が得られる変調方式および符号化率（すなわち、図５の適応変調符号化率登録テーブル６０の次の行に登録されている変調方式および符号化率）への遷移を有効とする判定を行う。なお、変調誤差比（ＭＥＲ）が、取得したＳＮＲ値の上限値よりも小さかった場合には、現在よりも１段階大きい次段のＳＮＲ値の上限値が得られる変調方式および符号化率への遷移を無効とする判定を行う。そして、該遷移を有効とするか否かを示す判定結果を、対局変調符号化率判定部５３に通知する。
次に、前変調符号化率閾値判定部５２は、復調部１３において復調データから抽出された自局送信制御情報が入力されてくると、入力されてきた該自局送信制御情報に基づいて、対局側の変復調器２０において現在使用されている変調方式および符号化率を取得し、取得した変調方式および符号化率を用いて図５に示す適応変調符号化率登録テーブル６０の変調方式６２および符号化率６３を参照する。その参照結果として、現在使用されている変調方式および符号化率において決定されるＳＮＲ値の下限値を適応変調符号化率登録テーブル６０のＳＮＲ値６４から取得する。そして、取得したＳＮＲ値の下限値と入力された変調誤差比（ＭＥＲ）との比較を行う。
比較結果として、変調誤差比（ＭＥＲ）が、取得したＳＮＲ値の下限値を下回っていた場合には、前変調符号化率閾値判定部５２は、取得したＳＮＲ値の下限値に基づいて図５に示す適応変調符号化率登録テーブル６０を再度参照する。そして、取得したＳＮＲ閾値の下限値（すなわち、現在使用されている変調方式および符号化率により得られるＳＮＲ値の下限値）よりも１段階小さい前段のＳＮＲ値の下限値が得られる変調方式および符号化率（すなわち、図５の適応変調符号化率登録テーブル６０の１つ前の行に登録されている変調方式および符号化率）への遷移を有効とする判定を行う。なお、変調誤差比（ＭＥＲ）が、取得したＳＮＲ値の下限値以上に大きかった場合には、現在よりも１段階小さい前段のＳＮＲ値の下限値が得られる変調方式および符号化率への遷移を無効とする判定を行う。そして、該遷移を有効とするか否かを示す判定結果を、対局変調符号化率判定部５３に通知する。
対局変調符号化率判定部５３は、次変調符号化率閾値判定部５１および前変調符号化率閾値判定部５２から通知されてきた遷移を有効とするか否かを示す判定結果に基づいて、対局側の変復調器２０に対して設定要求を行うべき変調方式および符号化率を決定する（シーケンスＳｅｑ９）。
すなわち、対局変調符号化率判定部５３は、次変調符号化率閾値判定部５１の判定結果が遷移を有効とする判定であった場合には、対局側の変復調器２０に対して、現在使用されている変調方式および符号化率において決定される現在のＳＮＲ値よりも１段階大きい次段のＳＮＲ値の上限値が得られる変調方式および符号化率を設定することを要求するという判定を行う。一方、前変調符号化率閾値判定部５２の判定結果が遷移を有効する判定であった場合には、対局側の変復調器２０に対して、現在のＳＮＲ値よりも１段階小さい前段のＳＮＲ値の下限値が得られる変調方式および符号化率を設定することを要求するという判定を行う。また、次変調符号化率閾値判定部５１および前変調符号化率閾値判定部５２のいずれの判定結果も遷移を無効とする判定であった場合には、現在のＳＮＲ値の上限値、下限値が得られる変調方式および符号化率をそのまま維持して設定することを要求するという判定を行う。
しかる後。対局変調符号化率判定部５３は、判定結果として得られた変調方式および符号化率を、対局側の変復調器２０に対して設定要求するために、該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を生成する（シーケンスＳｅｑ１０）。そして、生成した該対局送信制御情報を変調部１２に対して送出する（シーケンスＳｅｑ１１）。
変調部１２は、判定部１１ａの自局変調符号化率判定部５４からの自局送信制御情報、判定部１１ａの対局変調符号化率判定部５３からの対局送信制御情報を受け取ると、後位側のデータ処理部から送信用データとして送出されてくるデータ１、データ２、…、データｎおよび各送信用データに付随する形で挿入した固定パターンデータのパイロット信号と多重化するために、受け取った自局送信制御情報を、送信フレームのヘッダ１の位置に挿入し、受け取った対局送信制御情報を、送信フレームのヘッダ２の位置に挿入する。しかる後、自局の変調用として設定されている符号化率と変調方式とに基づいて、送信フレームデータを符号化・変調して（シーケンスＳｅｑ１２）、無線信号として、対局側の変復調器２０に対して送信する（シーケンスＳｅｑ１３）。
その結果、対局側の変復調器２０の変調方式および符号化率を、自局側のＡ局の変復調器１０において対局側の変復調器２０に対して送信した該対局送信制御情報によって設定要求した状態に設定することができる。また、対局側のＢ局の変復調器２０においても、Ａ局の変復調器１０に設定すべき変調方式および符号化率を、Ｂ局の変復調器２０において算出した変調誤差比（ＭＥＲ）に基づいて決定して、対局送信制御情報として、Ａ局の変復調器１０に対して送信してくる。したがって、自局側のＡ局の変復調器１０の変調方式および符号化率を、対局側のＢ局の変復調器２０が設定要求した状態に設定することができる。
かかる変調方式および符号化率の設定調整動作を動的に繰り返すことにより、対局側のＢ局の変復調器２０における変調方式および符号化率を回線品質の変化に応じて適応的に調整することができる。同様に、自局側のＡ局の変復調器１０においても、対局側のＢ局の変復調器２０から設定要求された変調方式および符号化率を設定する動作を繰り返すことにより、自局側のＡ局の変復調器１０における変調方式および符号化率を回線品質の変化に応じて適応的に調整することができる。
（実施形態の効果の説明）
以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、以下のような効果が得られる。
すなわち、本実施形態においては、対局側の変復調器２０から受信した受信信号に関する変調誤差を検出して、検出した変調誤差に応じて変調方式および符号化率を随時切り替えながら無線通信を行うことを可能にしている。而して、例えば長距離見通し外通信における対流圏散乱によるマルチパスフェージングなどの発生や天候・気温の変化に伴い回線品質が変化するような状況下においても、変化する回線品質に応じた通信品質を適切に確保しつつ、かつ、変化する回線品質に対する伝送容量を最適な状態に効率的に設定して使用することが可能である。
また、本実施形態においては、自局側のＡ局の変復調器１０は、当該変復調器１０に現在設定されている変調方式および符号化率の情報および対局側のＢ局の変復調器２０が設定すべき変調方式および符号化率の情報を、自局送信制御情報および対局送信制御情報として無線送信フレームに多重化して対局側のＢ局の変復調器２０に対して送信し、逆に、対局側のＢ局の変復調器２０から送信されてきた無線送信フレームを復調・復号化した復調データから抽出した対局送信制御情報および自局送信制御情報に基づいて、自局側のＡ局の変復調器１０および対局側のＢ局の変復調器２０の変調方式および符号化率の調整を動的に行っている。
而して、固定の変調方式および符号化率をそのまま使用し続けるのではなく、無線通信環境（回線品質）の変化に応じて、適切な通信品質・伝送容量が得られる変調方式および符号化率に動的に切り替えて通信を行うことが可能である。
以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
１０ 変復調器
１１ ＡＣＭ制御部
１１ａ 判定部
１１ｂ 変調誤差検出部
１２ 変調部
１３ 復調部
２０ 変復調器
２１ ＡＣＭ制御部
２１ａ 判定部
２１ｂ 変調誤差検出部
２２ 変調部
２３ 復調部
３０ 通信路
４１ パイロット検出部
４２ 理想信号保存部
４３ 誤差検出部
４４ 第１アキュムレータ
４５ 第２アキュムレータ
４６ 第１デシベル変換部
４７ 第２デシベル変換部
４８ 減算部
５１ 次変調符号化率閾値判定部
５２ 前変調符号化率閾値判定部
５３ 対局変調符号化率判定部
５４ 自局変調符号化率判定部
６０ 適応変調符号化率登録テーブル
６１ 項番
６２ 変調方式
６３ 符号化率
６４ ＳＮＲ値
１００ 無線通信システム

Claims (10)

  1. 送信用データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行い、
    各前記通信装置内の変復調器それぞれは、
    対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出手段と、
    該変調誤差検出手段により検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を対局側の前記通信装置内の変復調器に設定要求する制御情報として生成する判定手段と、
    前記判定手段によって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信する変調手段と、
    を有し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、さらに、
    対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して取得した前記復調データ内に多重化して含まれている前記対局送信制御情報を受け取った際に、前記対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式および符号化率として前記変調手段に設定する、
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記変調手段は、
    あらかじめ定めた固定パターンデータからなるパイロット信号を１ないし複数の前記送信用データそれぞれに付随させた形で多重化し、さらに、符号化および変調を行って生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記変調誤差検出手段は、
    復調および復号化して得られた前記復調データ内に多重化されている１ないし複数の前記パイロット信号を抽出して、抽出した１ないし複数の該パイロット信号の受信パターンデータそれぞれと前記固定パターンデータとの間の誤差をあらかじめ定めた一定周期分累積した累積値をデシベル化した値を、前記変調誤差として検出し、前記固定パターンデータを前記一定周期分累積した累積値をデシベル化した値から前記変調誤差を減算した値を変調誤差比として取得し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、
    自局の変調誤差検出手段において検出した前記変調誤差を加工して取得した前記変調誤差比に基づいて、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率を選択する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、
    対局側の前記通信装置内の変復調器において設定することが可能な変調方式および符号化率を、それぞれの変調方式と符号化率との組み合わせにおいて決定されるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）値の範囲を示す上限値および下限値とともに、該ＳＮＲ値が小さい順番に登録した適応変調符号化率登録テーブルを保有し、
    自局の前記変調誤差検出手段により取得した前記変調誤差比と前記適応変調符号化率登録テーブルに登録されている前記ＳＮＲ値との比較結果に基づいて、前記変調誤差比が生じた状態の回線品質に応じた適切な変調方式および符号化率を、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として、前記適応変調符号化率登録テーブルから選択する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
  4. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、
    自局の前記通信装置内の変復調器において現在使用している変調方式および符号化率の情報を含む自局送信制御情報を生成し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記変調手段は、
    自局の前記通信装置内の変復調器の前記判定手段によって生成された前記自局送信制御情報を送信フレーム内の前記対局送信制御情報を挿入した前記ヘッダ部とは異なるヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行って生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、さらに、
    復調および復号化して得られた前記復調データ内に多重化して含まれている前記自局送信制御情報を受け取った際に、前記自局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を、対局側の前記通信装置内の変復調器において現在使用されている変調方式および符号化率を示す情報として抽出し、抽出した該変調方式および符号化率により決定されるＳＮＲ値の上限値および下限値とを前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出して、
    自局の前記変調誤差検出手段により取得した前記変調誤差比と前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出した前記ＳＮＲ値の上限値および下限値との比較結果に基づいて、前記変調誤差比が生じた状態の回線品質に応じた適切な変調方式および符号化率を対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として、前記適応変調符号化率登録テーブルから選択する、
    ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
  5. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定手段は、
    自局の前記変調誤差検出手段により取得した前記変調誤差比と前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出した前記ＳＮＲ値の上限値および下限値との比較結果として、
    前記変調誤差比が、前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出した前記ＳＮＲ値の上限値以上に大きい値であった場合には、該ＳＮＲ値の上限値よりも１段階大きい次段のＳＮＲ値の上限値が得られる変調方式および符号化率を、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として前記適応変調符号化率登録テーブルから選択し、
    また、
    前記変調誤差比が、前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出した前記ＳＮＲ値の下限値を下回った値であった場合には、該ＳＮＲ値の下限値よりも１段階小さい前段のＳＮＲ値の下限値が得られる変調方式および符号化率を、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として前記適応変調符号化率登録テーブルから選択し、
    また、
    前記変調誤差比が、前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出した前記ＳＮＲ値の上限値よりも小さく、かつ、前記ＳＮＲ値の下限値以上に大きい値であった場合には、該ＳＮＲ値の上限値および下限値が得られる現在使用されている変調方式および符号化率を、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として選択する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
  6. 送信用データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行う無線通信システムにおいて各前記通信装置内に設置され、
    対局側の前記通信装置から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出手段と、
    該変調誤差検出手段により検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の前記通信装置において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を対局側の前記通信装置に設定要求する制御情報として生成する判定手段と、
    前記判定手段によって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置に対して送信する変調手段と、
    を有し、
    かつ
    前記判定手段は、さらに、
    対局側の前記通信装置から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して取得した前記復調データ内に多重化して含まれている前記対局送信制御情報を受け取った際に、前記対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式および符号化率として前記変調手段に設定する、
    ことを特徴とする変復調器。
  7. 送信用データの符号化および変調を行うことにより生成した無線信号を用いて互いに対向する各通信装置間の通信を行う無線通信システムにおいて各前記通信装置の変復調器に適用され、
    各前記通信装置内の変復調器それぞれは、
    対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して復調データを取得した際に、該復調データから抽出したパイロット信号とその理想信号から変調誤差を検出する変調誤差検出ステップと、
    該変調誤差検出ステップにより検出した前記変調誤差に基づいて、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率を選択して、選択した該変調方式および符号化率の情報を含む対局送信制御情報を対局側の前記通信装置内の変復調器に設定要求する制御情報として生成する判定ステップと、
    前記判定ステップによって生成された前記対局送信制御情報を送信フレーム内のヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行うことにより生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信する変調ステップと、
    を有し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定ステップは、さらに、
    対局側の前記通信装置内の変復調器から送信されてきた前記無線信号を復調および復号化して取得した前記復調データ内に多重化して含まれている前記対局送信制御情報を受け取った際に、前記対局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を抽出して、抽出した該変調方式および符号化率を、自局において変調を行う際の変調方式および符号化率として前記変調ステップに設定する、
    ことを特徴とする適応符号化率変調方法。
  8. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記変調ステップは、
    あらかじめ定めた固定パターンデータからなるパイロット信号を１ないし複数の前記送信用データそれぞれに付随させた形で多重化し、さらに、符号化および変調を行って生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記変調誤差検出ステップは、
    復調および復号化して得られた前記復調データ内に多重化されている１ないし複数の前記パイロット信号を抽出して、抽出した１ないし複数の該パイロット信号の受信パターンデータそれぞれと前記固定パターンデータとの間の誤差をあらかじめ定めた一定周期分累積した累積値をデシベル化した値を、前記変調誤差として検出し、前記固定パターンデータを前記一定周期分累積した累積値をデシベル化した値から前記変調誤差を減算した値を変調誤差比として取得し、
    かつ
    各記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定ステップは、
    自局の変調誤差検出ステップにおいて検出した前記変調誤差を加工して取得した前記変調誤差比に基づいて、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率を選択する、
    ことを特徴とする請求項７に記載の適応符号化率変調方法。
  9. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定ステップは、
    対局側の前記通信装置内の変復調器において設定することが可能な変調方式および符号化率を、それぞれの変調方式と符号化率との組み合わせにおいて決定されるＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）値の範囲を示す上限値および下限値とともに、該ＳＮＲ値が小さい順番に登録した適応変調符号化率登録テーブルを保有し、
    自局の前記変調誤差検出ステップにより取得した前記変調誤差比と前記適応変調符号化率登録テーブルに登録されている前記ＳＮＲ値との比較結果に基づいて、前記変調誤差比が生じた状態の回線品質に応じた適切な変調方式および符号化率を、対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として、前記適応変調符号化率登録テーブルから選択する、
    ことを特徴とする請求項８に記載の適応符号化率変調方法。
  10. 各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定ステップは、
    自局の前記通信装置内の変復調器において現在使用している変調方式および符号化率の情報を含む自局送信制御情報を生成し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記変調ステップは、
    自局の前記通信装置内の変復調器の前記判定ステップによって生成された前記自局送信制御情報を送信フレーム内の前記対局送信制御情報を挿入した前記ヘッダ部とは異なるヘッダ部に挿入して前記送信用データと多重化し、さらに、符号化および変調を行って生成した前記無線信号を対局側の前記通信装置内の変復調器に対して送信し、
    かつ
    各前記通信装置内の変復調器それぞれの前記判定ステップは、さらに、
    復調および復号化して得られた前記復調データ内に多重化して含まれている前記自局送信制御情報を受け取った際に、前記自局送信制御情報内の変調方式および符号化率の情報を、対局側の前記通信装置内の変復調器において現在使用されている変調方式および符号化率を示す情報として抽出し、抽出した該変調方式および符号化率により決定されるＳＮＲ値の上限値および下限値とを前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出して、
    自局の前記変調誤差検出ステップにより取得した前記変調誤差比と前記適応変調符号化率登録テーブルから取り出した前記ＳＮＲ値の上限値および下限値との比較結果に基づいて、前記変調誤差比が生じた状態の回線品質に応じた適切な変調方式および符号化率を対局側の前記通信装置内の変復調器において設定すべき変調方式および符号化率として、前記適応変調符号化率登録テーブルから選択する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の適応符号化率変調方法。
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