JP4271108B2 - 適応変調を用いた無線通信システム、無線通信装置及び通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、適応変調を用いた無線通信システムと該システムで用いられる無線通信装置及び通信方法に関する。
適応変調システムは、伝送速度を向上させる上で不可欠な技術であり、無線ＬＡＮの規格であるIEEE 802.11aや、ＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）などで用いられている。適応変調システムでは、伝送速度や誤り耐性の異なる、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせのセット、すなわちＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットが用意される。ＭＣＳセットの中から、例えば伝搬路状況に応じて最適な一つのＭＣＳが選択される。
選択されるＭＣＳを決定する基準としては、通信品質を表すパラメータ、例えばＳＩＲ(Signal to Interference Ratio；信号対干渉波比)が用いられる。すなわち、ＳＩＲをある閾値と比較して判定し、その判定結果に応じてＭＣＳを決定する。比較判定のための最適な閾値は、伝搬路状況やＭＣＳの種類に依存するため、固定的に決めることは困難である。そこで、［特許文献１］ではＭＣＳの決定に用いられる閾値を誤り率に応じて動的に変化させることを提案している。
具体的には、［特許文献１］では目標誤り率によって閾値を制御するステップ幅を決めている。例えば、目標誤り率が0.1（目標スループットが0.9）の場合、受信信号のブロック毎に誤り検出を行った結果、ブロック誤りが起これば閾値を0.9dB上昇させ、ブロック誤りが起こらなければ閾値を0.1dB降下させる。これは10個のブロックを受信したときブロック誤りが１つであれば、閾値は変化しないのと同じこととなるため、目標誤り率を0.1とする閾値制御であるといえる。
特許文献１によると、ＭＣＳを上位のＭＣＳに変更するときに用いる閾値（上限閾値）及びＭＣＳを下位のＭＣＳに変更するときに用いる閾値（下限閾値）は、ブロック誤りの検出結果に応じて制御される。但し、上限閾値及び下限閾値に対して目標誤り率は同じであるため、上限閾値及び下限閾値は同じステップ幅で制御される。
特開２００３−３７５５４号公報
上述のように特許文献１においては、ＭＣＳを変更する際に用いる上限閾値及び下限閾値のそれぞれの制御における目標誤り率、つまりは制御のステップ幅を同一としている。このような閾値制御方法では、各ＭＣＳの伝送速度や、設定する目標誤り率によっては、ＭＣＳの変更によりスループットが低下してしまう可能性がある。
特許文献１では、上限閾値もしくは下限閾値の片方のみ変動させるモードや、上限閾値と下限閾値の差を一定に保つようなモードも提案されている。しかし、これらのモードでも、上限閾値及び下限閾値の制御において共通の目標誤り率を用いることは上記と基本的に同じであるため、上記と同様の問題がある。
本発明の目的は、スループットの低下を伴わない適切なＭＣＳ制御を可能とする無線通信システムを提供することにある。
本発明の第１の観点によると、伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムにおいて、通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更し、前記通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するＭＣＳ変更部と、前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御する第１の閾値制御部と、前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御する第２の閾値制御部とを具備する無線通信システムを提供する。
本発明の第２の観点によると、伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置において、通信品質を測定する測定部と、測定された通信品質と第１の閾値及び第２の閾値との比較判定を行い、前記測定された通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更し、前記測定された通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するためのＭＣＳ変更要求を発生する比較判定部と、前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御する第１の閾値制御部と、前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御する第２の閾値制御部と、前記ＭＣＳ変更要求を送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供する。
本発明の第３の観点によると、第１の観点による無線通信装置から送信される前記ＭＣＳ変更要求を受信する受信部と、受信されたＭＣＳ変更要求に従って変更先のＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部と、前記現在選択されているＭＣＳを決定されたＭＣＳに変更するＭＣＳ変更部とを具備する無線通信装置を提供する。
本発明の第４の観点によると、伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置において、通信品質を測定する測定部と、測定された通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳよりランクが上位の変更先ＭＣＳを決定し、前記測定された通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳより下位の変更先ＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部と、前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御する第１の閾値制御部と、前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御する第２の閾値制御部と、前記ＭＣＳ決定部により決定された前記変更先ＭＣＳを示す情報を送信する送信部とを具備する無線通信装置を提供する。
本発明の第５の観点によると、伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムにおける通信方法であって、通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更し、前記通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するステップと、前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御するステップと、前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御するステップとを具備する無線通信システムにおける通信方法を提供する。
本発明によると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更するための第１の閾値及び現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するための第２の閾値を制御する際に、それぞれ独立した目標値として第１の誤り率及び第２の誤り率を与えることにより、ＭＣＳの変更によるスループットの低下を回避することができる。
（第１の実施形態）
本発明の一実施形態に従う無線通信システムは、例えば少なくとも一つの基地局装置と少なくとも一つの端末装置を含む、無線ＬＡＮあるいは移動通信システム（セルラーシステム）に適用される。ここでは、下りリンク、すなわち基地局装置から端末装置への送信に対して適応変調を適用した例について述べる。
まず、図１を参照して本発明の実施形態に従う、下りリンクの送信側である基地局装置について説明する。
上位レイヤから、下りリンクで送信されるべき送信データ１０１が入力される。送信データ１０１に対して、データ処理部１０２によって誤り検出ビットの付加や符号化単位への切り分けなどの処理が施される。データ処理部１０２からの出力データに対して、符号化部１０３により誤り訂正符号化が施され、さらに変調部１０４により変調が施される。誤り訂正符号化及び変調が施されたデータは、ＲＦ／ＩＦ段１０５に入力される。ＲＦ／ＩＦ段１０５に入力されたデータは、まずＩＦ(Intermediate Frequency)信号に変換され、さらにＲＦ(Radio Frequency)信号に変換された後、電力増幅が施される。ＲＦ／ＩＦ段１０５から出力されるＲＦ信号はアンテナ１０６に供給され、アンテナ１０６から図２の端末装置に送信される。
一方、上りリンクにおいて図２の端末装置から送信され、アンテナ１０６によって受信されるＲＦ信号は、ＲＦ／ＩＦ段１０５に入力される。ＲＦ／ＩＦ段１０５に入力されたＲＦ信号は、まず低雑音増幅器により増幅された後、ＩＦ信号に変換され、さらにベースバンド信号に変換される。ＲＦ／ＩＦ段１０５から出力されるベースバンド信号に対し、復調部１０７によって復調が施される。復調された信号に対して、さらに復号部１０８により復号が施される。復号部１０８から出力される復号データは、誤り検出部１０９を経て受信データ１１０として次段に送り出される。
符号化部１０２は、本実施形態では符号化率の異なる複数の符号化方式(Coding Scheme)に対応することが可能であり、選択された一つの符号化方式によって符号化を行う。具体的には、符号化部１０２は例えば符号化率ＲをＲ＝1/3，Ｒ＝1/2，Ｒ＝3/4及びＲ＝5/6等の中から選択することが可能である。誤り耐性は符号化率Ｒが小さいほど大きく、また伝送速度はＲが大きいほど高い。よって伝送路が良好な場合、Ｒが大きければより大きなスループットが得られる。
変調部１０３は、複数の変調方式(Modulation Scheme)に対応することが可能であり、選択された一つの変調方式によって符号化を行う。具体的には、変調部１０３は例えばＢＰＳＫ(Binary Phase Shift Keying)，ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)，１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)及び６４ＱＡＭの中から一つの変調方式を選択することが可能である。言い替えると、これらの変調方式は変調多値数がそれぞれ２，４，１６，６４のように異なっている。誤り耐性は変調多値数が小さいほど高く、伝送速度は変調多値数が大きいほど大きい。よって符号化率と同じく、伝送路が良好であれば、変調多値数が大きいほどより大きなスループットが得られる。
ここで、変調方式（変調多値数）と符号化方式（符号化率）の組み合わせはＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)と呼ばれ、複数の組み合わせはＭＣＳセットと呼ばれる。ＭＣＳセットは、伝送速度によってランク付けされる。例えば、変調方式がＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの４つの場合を例にとると、ランクはＢＰＳＫを含むＭＣＳが最下位である。ＱＰＳＫを含むＭＣＳは、ＢＰＳＫを含むＭＣＳより上位、１６ＱＡＭを含むＭＣＳは、ＱＰＳＫを含むＭＣＳより上位であり、６４ＱＡＭを含むＭＣＳは最上位となる。変調方式が同じでも、符号化率Ｒが異なればＭＣＳのランクも異なる。例えば、変調方式が同じ１６ＱＡＭでも、Ｒ＝1/2よりＲ＝5/6の方がランクは上位である。
下りリンクの送信においては、以下のようにしてＭＣＳセットから一つのＭＣＳが選択される。まず、ＭＣＳ決定部１１１により復調部１０７の出力から抽出されるＭＣＳ変更要求に従ってＭＣＳが決定される。ＭＣＳ変更要求は、下りリンクの送信時に基地局装置で使用されるべきＭＣＳの変更を要求する情報である。本実施形態では、ＭＣＳ変更要求は端末装置から基地局装置に送信されてくる。ＭＣＳ決定部１１１からは、決定されたＭＣＳを示すＭＣＳ情報が出力される。このＭＣＳ情報に従って、ＭＣＳ制御部１１２によりＭＣＳの制御、すなわち符号化部１０３で使用される一つの符号化方式の選択と変調部１０４で使用される一つの変調方式の選択が行われる。但し、符号化方式のうち符号化率については、符号化部１０３からの出力データのパンクチャもしくは繰り返しによって選択されてもよい。
次に、図２を参照して下りリンクの受信側である端末装置について説明する。
上位レイヤから与えられる、上りリンクで送信されるべき送信データ２０１に対して、データ処理部２０２により誤り検出ビットの付加や符号化単位への切り分けなどの処理が施される。データ処理部２０２からの出力データに対して、符号化部２０３により誤り訂正符号化が施され、さらに変調部２０４により変調が施される。誤り訂正符号化及び変調が施されたデータは、ＲＦ／ＩＦ段２０５に入力される。ＲＦ／ＩＦ段２０５に入力されたデータは、まずＩＦ信号に変換され、さらにＲＦ信号に変換された後、電力増幅が施されてアンテナ２０６に供給されることにより、アンテナ２０６からＲＦ信号が図１の基地局装置に送信される。
一方、下りリンクにおいて図１の基地局装置から送信され、アンテナ２０６によって受信されるＲＦ信号は、ＲＦ／ＩＦ段２０５に入力される。ＲＦ／ＩＦ段２０５に入力されたＲＦ信号は、まず低雑音増幅器により増幅された後、ＩＦ信号に変換され、さらにベースバンド信号に変換される。ＲＦ／ＩＦ段２０５から出力されるベースバンド信号に対して、復調部２０７によって復調が施される。復調された信号に対して、さらに復号部２０８により復号が施される。復号部２０８から出力される復号データは、誤り検出部２０９を経て受信データ２１０として次段に送り出される。誤り検出部２０９では、復号部２０８からの復号データの誤りが検出され、誤りが生じているか否かを示す誤り検出情報が出力される。
復調部２０７は、図１の基地局装置内の変調部１０４が対応可能な複数の変調方式に対応することが可能である。すなわち、復調部２０７は選択された一つの変調方式に対応する復調方式により復調を行う。復号部２０８は、図１の基地局装置内の符号化部１０３が対応可能な複数の符号化方式に対応することが可能である。すなわち、復号部２０８は選択された一つの符号化方式に対応する復号方式により復号を行う。
端末装置では、下りリンクの受信時に復調部２０７の出力から、ＳＩＲ測定部２１１によって公知の手法に従い通信品質を表すパラメータの一つであるＳＩＲ(Signal to Interference Ratio)が測定される。測定されたＳＩＲの情報は、比較判定部２１４に与えられる。一方、誤り検出部２０９からの誤り検出情報は、上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３に与えられる。
比較判定部２１４では、上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３によって制御される上限閾値及び下限閾値とＳＩＲとの比較判定を行い、判定結果としてＭＣＳ変更要求を出力する。すなわち、比較判定部２１４は、測定されたＳＩＲが上限閾値を超えていれば、ＭＣＳを現在のＭＣＳより上位のＭＣＳへ変更し、下限閾値を下回っていればＭＣＳを現在のＭＣＳより下位のＭＣＳへ変更する旨を基地局装置に要求するＭＣＳ変更要求を出力する。比較判定部２１４は、測定されたＳＩＲが上限閾値と下限閾値の間にある場合には、ＭＣＳ変更不要要求を出力する。この場合、基地局装置では現在のＭＣＳが維持される。
比較判定部２１４から出力されるＭＣＳ変更要求および変更不要要求は変調部２０４に入力され、上りリンクによって図１の基地局装置に送信される。基地局装置では、復調部１０７の出力に含まれるＭＣＳ変更要求に従ってＭＣＳ決定部１１１によりＭＣＳが決定され、決定されるＭＣＳの情報がＭＣＳ制御部１１２に与えられる。
比較判定部２１４から出力されるＭＣＳ変更要求は、復調部２０７及び復号部２０８にも与えられる。これにより端末装置においては、基地局装置において下りリンクの送信時に選択されたＭＣＳと同じＭＣＳが選択される。すなわち、復調部２０７では変調部１０４により選択された一つの変調方式に対応する復調が行われ、また復号部２０８では符号化部１０２により選択された一つの符号化方式に対応する復号が行われる。
次に、図３を用いて第１の実施形態に従う、下りリンクにおけるＭＣＳの制御手順を説明する。
まず、図２に示した端末装置は、図１に示した基地局装置から送信されてくるＲＦ信号をアンテナ１０６により受信し（ステップＳ１０）、復調部２０７の出力信号からＳＩＲ測定部２１１により受信信号のＳＩＲを測定する（ステップＳ１１）。測定されたＳＩＲを比較判定部２１４により上限閾値及び下限閾値と比較し（ステップＳ１２）、ＳＩＲが上限閾値を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１３）。
ここで、測定されたＳＩＲが上限閾値を上回っていれば、比較判定部２１４は現在のＭＣＳより上位のＭＣＳへの変更要求を出力する（ステップＳ１４）。測定されたＳＩＲが上限閾値を上回っていなければ、比較判定部２１４はＳＩＲが下限閾値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１５）。ここで、測定されたＳＩＲが下限閾値を下回っていれば、比較判定部２１４は現在のＭＣＳより下位のＭＣＳへの変更要求を出力する（ステップＳ１６）。ステップＳ１５において、測定されたＳＩＲが下限閾値を下回っていなければ、比較判定部２１４はＭＣＳの変更不要要求を出力する（ステップＳ１７）。こうして比較判定部２１４から出力されるＭＣＳ変更要求および変更不要要求は、変調部２０４、ＲＦ／ＩＦ段２０５及びアンテナ２０６を経て図１の基地局装置に送信される（ステップＳ１８）。
次に、ステップＳ３で使用される上限閾値及び下限閾値の制御手順について述べる。
ステップＳ１で基地局装置からのＲＦ信号を受信した後、誤り検出部１０９により誤りを検出し（ステップＳ１９）、誤りの有無を判定する（ステップＳ２０）。ここで、誤りがあれば、上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３は、現在のＭＣＳの上限閾値及び下限閾値をそれぞれ一定ステップδup1及びδup2だけ増加させる（ステップＳ２１及びＳ２２）。一方、誤りがなければ、上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３は、現在のＭＣＳの上限閾値及び下限閾値をそれぞれ一定ステップδdown1及びδdown2だけ減少させる（ステップＳ２３及びＳ２４）。
以下、図４を参照して上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３による上限閾値及び下限閾値の制御内容について詳細に説明する。
現在利用できるＭＣＳセットの要素をＭＣＳ(n)（n = 1,2,…,N）とする。ＭＣＳ(n)はnをインデックスとするＭＣＳを表し、例えばＭＣＳ(1)＝ＭＣＳ１，ＭＣＳ(2)＝ＭＣＳ３，ＭＣＳ(3)＝ＭＣＳ８である。ｎはインデックス番号（n＝1,2,…,N）、Ｎは利用できるＭＣＳセット内のＭＣＳ数である。ここで、現在ＭＣＳ(k)( k = 1,2,…,N )が選択されている場合、ｋ＜ＮであればＭＣＳ(k)より１つ上位のＭＣＳはＭＣＳ(k+1)、k > 1 であればＭＣＳ(k)より１つ下位のＭＣＳはＭＣＳ(k-1)と表される。
ここで、ＭＣＳ(k)の上限閾値、すなわちＭＣＳを現在のＭＣＳ(k)から上位のＭＣＳ(k+1)に変更する際の上限閾値をＴＨ(k)とする。また、ＭＣＳ(k)の下限閾値、すなわちＭＣＳを現在のＭＣＳ(k)から下位のＭＣＳ(k-1)に変更する際の下限閾値をＴＨ(k-1)とする。ｋ＝１の場合は、ＭＣＳ(1)の上限閾値であるＴＨ(2)のみ存在し、下限閾値は存在しない。ｋ＝Ｎの場合は、ＭＣＳ(N)の下限閾値であるＴＨ(N-1)のみ存在し、上限閾値は存在しない。以上の定義により、TH(k)は、現在選択されているＭＣＳによって上限閾値もしくは下限閾値として動作する。つまり、TH(k)は、ＭＣＳ(k)が選択されている場合はその上限閾値として、ＭＣＳ(k+1)が選択されている場合はその下限閾値として扱われる。
上限閾値制御部２１２は、上限閾値ＴＨ(k)を例えば以下のように制御する。すなわち、誤りが存在した場合は、ＴＨ(k)をδup1＝0.99dBだけ増加させる。誤りが存在しなかった場合は、ＴＨ(k)をδdown1＝0.01dBだけ減少させる。
下限閾値制御部２１２は、下限閾値ＴＨ(k-1)を例えば以下のように制御する。すなわち、誤りが存在した場合は、ＴＨ(k-1)をδup2＝(Max_thpt{MCS(k-1)}／Max_thpt{MCS(k)})dBだけ増加させる。誤りが存在しなかった場合は、ＴＨ(k-1)をδdown2＝(1.0−Max_thpt{MCS(k-1)}／Max_thpt{MCS(k)})dBだけ減少させる。ここで、Max_thpt{x}はｘの最大伝送速度を表す。最大伝送速度とは、誤りが存在しない場合にそのＭＣＳが取り得る伝送速度の最大値である。
言い替えると、上限閾値ＴＨ(k)はＭＣＳ(k)のスループットが最大伝送速度の0.99（誤り率では0.01）となるように、すなわち目標スループットをＭＣＳ(k)の最大伝送速度の0.99として（目標誤り率を0.01として）制御される。下限閾値ＴＨ(k-1)は、スループットがＭＣＳ(k-1)の最大伝送速度となるように、すなわち、目標スループットをＭＣＳ(k-1)の最大伝送速度として制御される。ここで、目標スループット及び目標誤り率とは、上限閾値または下限閾値を制御する際のスループット及び誤り率の目標値を表す。以下に、表１に示すようにＭＣＳセットが定められている場合の閾値制御方法を具体的に説明する。
Figure 0004271108
表１及び図４に示されるように、ＭＣＳセットにはＭＣＳ１，ＭＣＳ２，ＭＣＳ３及びＭＣＳ４が用意されている（Ｎ＝４）。選択されているＭＣＳ、すなわち現在のＭＣＳはＭＣＳ２であるとする（ｋ＝２）。ＭＣＳ２の上限閾値ＴＨ(2)（ＭＣＳをＭＣＳ２からＭＣＳ３に変更する際に用いる）を制御する際の目標誤り率は、0.01（目標スループットは0.99）とされる。ＭＣＳ２の下限閾値ＴＨ(1)（ＭＣＳをＭＣＳ２からＭＣＳ１に変更する際に用いる）を制御する際の目標誤り率は、ＭＣＳ１の最大伝送速度を基準として、1−9/12＝0.25（スループットでは0.75）とされる。
上記の例の場合、上限閾値制御部２１２は上限閾値ＴＨ(2)を以下のように制御する。すなわち、ブロック誤りが生じた場合は、ＴＨ(2)をδup1＝0.99dBだけ増加させる。ブロック誤りが存在しなかった場合は、ＴＨ(2)をδdown1＝0.01dBだけ減少させる。
下限閾値制御部２１２は、下限閾値ＴＨ(1)を以下のように制御する。すなわち、ブロック誤りが生じた場合は、ＴＨ(1)をδup2＝(Max_thpt{MCS(1)}／Max_thpt{MCS(2)})dB、すなわち9/12dB(0.75dB)だけ増加させる。ブロック誤りが生じなかった場合は、ＴＨ(1)をδdown2＝(1.0−Max_thpt{MCS(1)}／Max_thpt{MCS(2)})dB、すなわち1−9/12＝0.25dBだけ減少させる。
現在のＭＣＳがＭＣＳ２の場合、測定されたＳＩＲがＭＣＳ２の上限閾値ＴＨ(2)を上回ると、ＭＣＳはＭＣＳ２からＭＣＳ３へと変更される。ＭＣＳ３が選択された場合、ＭＣＳ３の上限閾値ＴＨ(3)（ＭＣＳをＭＣＳ３からＭＣＳ４に変更する際に用いる閾値）を制御する際の目標誤り率は、0.01（目標スループットは0.99）とされる。ＭＣＳ３の下限閾値ＴＨ(2)（ＭＣＳをＭＣＳ３からＭＣＳ２に変更する際に用いる閾値）を制御する際の目標誤り率は、ＭＣＳ１の最大伝送速度を基準として、1−12/20=0.40（目標スループットは0.60）とされる。
上記の例の場合、上限閾値制御部２１２は、上限閾値ＴＨ(3)を以下のように制御する。すなわち、ブロック誤りが生じた場合はＴＨ(3)をδup1＝0.99dBだけ増加させる。ブロック誤りが存在しなかった場合は、ＴＨ(3)をδdown1＝0.01dBだけ減少させる。
下限閾値制御部２１２は、下限閾値ＴＨ(2)を以下のように制御する。すなわち、ブロック誤りが生じた場合は、ＴＨ(2)をδup2＝(Max_thpt{MCS(2)}／Max_thpt{MCS(3)})dB、すなわち12/20dB(0.60dB)だけ増加させる。ブロック誤りが生じなかった場合は、ＴＨ(1)をδdown2＝(1.0−Max_thpt{MCS(2)}／Max_thpt{MCS(3)})dB、すなわち1−12/20＝0.40dBだけ減少させる。
先の特許文献１では、上限閾値及び下限閾値を同じステップ幅で、すなわち同じ目標値に従って制御する。以下、本実施形態との比較のために特許文献１に従う上限閾値及び下限閾値の制御の具体例を比較例１及び２として示す。
（比較例１）
現在のＭＣＳ２に対応する目標誤り率を0.1と定める。この場合、ブロック誤りが生じなければ、上限閾値及び下限閾値を0.1dB減少させ、ブロック誤りが生じれば上限閾値及び下限閾値を0.9dB増加させる、という制御を行うことなる。ここで、図５に示すように現在のＳＩＲにおける誤り率が0.1よりも高い（すなわちスループットが0.9より低い）場合には、１０個のブロックの中に１個より多い誤りが存在するため、上限閾値及び下限閾値の両方共に、時間の経過に従って増加し続ける。やがて現在のＳＩＲを下限閾値が横切ると、ＭＣＳは１ランク下位のＭＣＳ１に切り替わる結果、この例ではスループットが低下してしまう。
（比較例２）
一方、現在のＭＣＳ２に対する目標誤り率を比較例１の場合より引き上げて、0.5（目標スループットも0.5）と定める。この場合、ブロック誤りが生じなければ、上限閾値及び下限閾値を0.5dB減少させ、ブロック誤り率が生じれば上限閾値及び下限閾値を0.5dB増加させる、という制御を行うことになる。ここで、図６に示すように現在のＳＩＲにおける誤り率が0.5よりも低い（すなわちスループットが0.5よりも高い）場合には、１０個のブロックの中に５個より少ない誤りが存在するため、上限閾値及び下限閾値の両方共に、時間の経過に従って減少し続ける。やがて現在のＳＩＲを上限閾値が横切ると、ＭＣＳは１ランク上のＭＣＳ３に切り替わる結果、この場合もスループットは低下してしまう。
これに対して、第１の実施形態によると、前述したように上限閾値及び下限閾値は、それぞれ異なる目標誤り率または目標スループットに従って制御される。例えば、図４に示されるように現在のＭＣＳがＭＣＳ２の場合、誤りが発生する毎に上限閾値は増加し、下限閾値は減少することになるため、スループットを低下させることのない、最適なＭＣＳの選択を実現できる。
第１の実施形態に従う上限閾値及び下限閾値の制御による利点は、スループット特性のシミュレーション結果を示す図７からも明らかである。図７において横軸はＳＩＲであり、縦軸は表１のＭＣＳセットにHiperLAN/2マルチパスモデルを適用した場合のスループットである。図７に示されるように、ＳＩＲの変動に対して、スループットをより大きくするような最適なＭＣＳが選択されていることが分かる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に従う基地局装置及び端末装置の構成は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態では、図８に示す手順で下りリンクにおけるＭＣＳの制御を行う。第１の実施形態に従う図３の手順においては、ステップＳ１２で使用される上限閾値及び下限閾値を制御する際に、現在のＭＣＳの上限閾値及び下限閾値のみを制御している。これに対して、第２の実施形態では現在のＭＣＳを含む全てのＭＣＳの上限閾値及び下限閾値を制御する。
すなわち、ステップＳ１で基地局装置からのＲＦ信号を受信した後、ステップＳ１９及びＳ２０において誤り検出部２０９により誤りを検出し、誤りの有無を判定した結果、誤りがあれば上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３は、現在のＭＣＳ及びそれより上位の全てのＭＣＳの上限閾値及び下限閾値を一定ステップだけ増加させる（ステップＳ３１及びＳ３２）。一方、誤りがなければ上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３は、現在のＭＣＳ及びそれより下位の全てのＭＣＳの上限閾値及び下限閾値を一定ステップだけ減少させる（ステップＳ３３及びＳ３４）。
次に、上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３による上限閾値及び下限閾値の制御内容について詳細に説明する。
第１の実施形態で説明した同様に、nをインデックスとするＭＣＳ(n) ( n = 1,2,…,N )で定義されるＭＣＳセットにおいて、現在のＭＣＳをＭＣＳ(k) (k = 1,2,3,…,N)とし、ＭＣＳ(k)より上位のＭＣＳをＭＣＳ(k+1) (k < N)とし、ＭＣＳ(k)より下位のＭＣＳをＭＣＳ(k-1) (k > 1)とする。例えばＭＣＳ(1)＝ＭＣＳ１，ＭＣＳ(2)＝ＭＣＳ３，ＭＣＳ(3)＝ＭＣＳ８である。Ｎは利用できるＭＣＳセット内のＭＣＳ数である。
現在のＭＣＳであるＭＣＳ(k)及びそれより上位の全てのＭＣＳの上限閾値をそれぞれＴＨ(k)，ＴＨ(k+1)，…，ＴＨ(N-1) ( k < N )とする。現在のＭＣＳであるＭＣＳ(k)及びそれより下位の全てのＭＣＳの下限閾値をそれぞれＴＨ(k-1)，ＴＨ(k-2)，…，ＴＨ(1) ( k > 1 )とする。ただしk=1の場合には、ＭＣＳ(1)に関しては上限閾値TH(2)のみ存在し、k=Nの場合にはＭＣＳ(N)に関しては下限閾値TH(N-1)のみ存在することは、第一の実施の形態の説明と同様である。
上限閾値制御部２１２は、上限閾値ＴＨ(k)，ＴＨ(k+1)，…，ＴＨ(N-1)を例えば以下のように制御する。すなわち、誤りが存在しなかった場合は、ＴＨ(k)，ＴＨ(k+1)，…，ＴＨ(N-1)をδdown1＝0.01dBだけ減少させる。誤りが存在した場合は、ＴＨ(k)，ＴＨ(k+1)，…，ＴＨ(N-1)をδup1＝0.99dBだけ増加させる。
一方、下限閾値制御部２１２は、下限閾値ＴＨ(k-1)，ＴＨ(k-2)，…，ＴＨ(1)を以下のように制御する。すなわち、誤りが存在しなかった場合は、ＴＨ(k-1)，ＴＨ(k-2)，…，ＴＨ(1)をδdown2＝(1.0−Max_thpt{MCS(k-1)}／Max_thpt{MCS(k)})dBだけ減少させる。誤りが存在した場合は、ＴＨ(k-1)，ＴＨ(k-2)，…，ＴＨ(1)をδup2＝(Max_thpt{MCS(k-1)}／Max_thpt{MCS(k)})dBだけ増加させる。ここで、Max_thpt{x}はｘの最大伝送速度を表す。
言い替えると、上限閾値ＴＨ(k)，ＴＨ(k+1)，…，ＴＨ(N-1)は、スループットがＭＣＳ(k)の最大伝送速度の0.99（誤り率では0.01）となるように、すなわち目標スループットをＭＣＳ(k)の最大伝送速度の0.99として（目標誤り率を0.01として）制御される。下限閾値ＴＨ(k-1)，ＴＨ(k-2)，…，ＴＨ(1)は、スループットがＭＣＳ(k-1)の最大伝送速度となるように、すなわち目標スループットをＭＣＳ(k-1)の最大伝送速度として制御される。このように第２の実施形態によると、上限閾値及び下限閾値は、それぞれ異なる目標誤り率または目標スループットに従って制御されるため、第１の実施形態と同様に最適なＭＣＳの選択を実現できる。
さらに、第２の実施形態によると、現在のＭＣＳとそれ以外のＭＣＳの閾値を平行して上下させることにより、現在のＭＣＳの上限閾値または下限閾値が他のＭＣＳの閾値を超えてしまうことを避けることができる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態によると、図９に示されるように、第１の実施形態で説明した端末装置にタイミング制御部２１５が追加されている。タイミング制御部２１５は、比較判定部２１４におけるＳＩＲと上限閾値及び下限閾値との比較判定に基づくＭＣＳ変更要求送出後、一定時間の期間は次のＭＣＳ変更要求の送出を禁止する制御を行う。
第１の実施形態で説明したように、端末装置においては、基地局装置から送信され受信されるＲＦ信号のＭＣＳと同じＭＣＳが選択され、対応する変調方式及び符号化方式で復調部２０７及び復号部２０８を経て復調及び復号がなされる。復号部２０８の出力信号から誤り検出部２０９により誤りが検出され、誤り検出部２０９から誤りが生じたか否かを示す誤り検出情報が上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３に伝達される。上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３により制御された上限閾値及び下限閾値は、タイミング制御部２１５を経て比較判定部２１４に入力され、ここでＳＩＲ測定部２１１で測定されたＳＩＲ値と比較される。
第３の実施形態においては、比較判定部２１４からのＭＣＳ変更要求に従ってＭＣＳが変更された直後の一定時間の期間は、閾値制御は行われるが、タイミング制御部２１５からの制御によって、ＭＣＳ変更要求の送出は行われない。本実施形態における処理の流れを示す図１０に示されるように、ステップＳ１４またはステップＳ１６においてＭＣＳ変更要求が発生しても、それはタイミング制御部２１５からの制御により一定時間の期間バッファリングされる（ステップＳ２５）。一定時間の期間が経過すると、ステップＳ１４またはステップＳ１６で発生したＭＣＳ変更要求が基地局装置に送信される（ステップＳ１８）。
第１の実施形態で説明した閾値制御アルゴリズムにおいては、現在のＭＣＳの上限閾値及び下限閾値のみが制御される結果、制御された上限閾値及び下限閾値が他のＭＣＳの閾値を超えてしまう可能性がある。今、例えばＭＣＳ１の上限閾値（ＭＣＳをＭＣＳ１からＭＣＳ２に変更する際に用いる上限閾値）が10dBに設定され、ＭＣＳ２の上限閾値（ＭＣＳをＭＣＳ２からＭＣＳ３に変更する際に用いる上限閾値）が15dBに設定されているとする。
この場合、現在のＭＣＳがＭＣＳ１であるとき、上限閾値は10dBに制御されるべきところ、ＭＣＳ２の上限閾値15dBを超えて制御されることがある。従って、やがて伝送路の状態が良くなってＳＩＲが大きくなる結果、ＭＣＳがＭＣＳ１から上位のＭＣＳ２に変更された際には、上限閾値は既にＭＣＳ２の上限閾値である15dBを超えていることになる。しかし、ＭＣＳ２の上限閾値である10dBは最適なものとは言えないため、ＭＣＳ２の上限閾値が最適な値に収束するまでに比較的長い時間が必要となる。第３の実施形態によると、ＭＣＳの変更直後の一定時間の期間、言い替えれば測定されたＳＩＲが現在の上限閾値と下限閾値との間にある期間中には、ＭＣＳの変更は禁止されるため、不要なＭＣＳ変更による性能劣化を防ぎ、より適切なＭＣＳ選択を行うことが可能となる。
（第４の実施形態）
これまでの説明では、端末装置において比較判定部２１４によりＭＣＳを現在のＭＣＳより上位または下位のＭＣＳに変更する旨のＭＣＳ変更要求が発生され、その変更要求が基地局装置に送信される。これに対して、本発明の第４の実施形態によると、図１２に示されるように端末装置内の比較判定部２１４はＭＣＳ決定部２１６に置き換えられる。
ＭＣＳ決定部２１６は、ＳＩＲ測定部２１１により測定されたＳＩＲと、上限閾値制御部２１２及び下限閾値制御部２１３により制御された上限閾値及び下限閾値との比較により変更先のＭＣＳを決定する。すなわち、端末装置では当然のことながら現在のＭＣＳが分かっているので、ＭＣＳ決定部２１６は現在のＭＣＳより上位または下位のＭＣＳも分かっている。従って、ＭＣＳ決定部２１６はＳＩＲと上限閾値及び下限閾値との比較により、変更先のＭＣＳを決定できる。
ＭＣＳ決定部２１６は、こうして決定した変更先のＭＣＳを示すＭＣＳ情報をＭＣＳ変更要求として出力し、ＭＣＳの変更を必要としない場合には、現在のＭＣＳを示すＭＣＳ情報を出力する。ＭＣＳ情報としては、変更先のＭＣＳを示すインデックスを用いることができる。ＭＣＳ情報は、変調部２０４に入力され、ＲＦ／ＩＦ段１０５を経てアンテナ１０６から基地局装置に送信される。
一方、基地局装置では、図１１に示されるように復調部１０７の出力からＭＣＳ情報検出部１１５によってＭＣＳ情報を検出し、該ＭＣＳ情報をＭＣＳ制御部１１２に与える。ＭＣＳ制御部１１２によって、ＭＣＳ情報に従ったＭＣＳの制御、すなわち符号化部１０２で使用される一つの符号化方式の選択と変調部１０３で使用される一つの変調方式の選択が行われる。第４の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の結果が得られる。第４の実施形態と第３の実施形態を組み合わせて実施することもできる。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
本発明の第１の実施形態に従う基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に従う端末装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に従う上限閾値及び下限閾値の制御手順を示すフローチャート 本発明の第１の実施形態に従う上限閾値及び下限閾値の動きを示す図 第１の比較例による上限閾値及び下限閾値の動きを示す図 第２の比較例による上限閾値及び下限閾値の動きを示す図 本発明の第１の実施形態に従う上限閾値及び下限閾値の制御を行った場合のスループット特性のシミュレーション結果を示す図 本発明の第２の実施形態に従う上限閾値及び下限閾値の制御手順を示すフローチャート 本発明の第３の実施形態に従う端末装置の構成を示すブロック図 本発明の第３の実施形態に従う上限閾値及び下限閾値の制御手順を示すフローチャート 本発明の第４の実施形態に従う基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の第４の実施形態に従う端末装置の構成を示すブロック図
符号の説明
１０１…下りリンクの送信データ
１０２…データ処理部
１０３…符号化部
１０４…変調部
１０５…ＲＦ／ＩＦ段
１０６…アンテナ
１０７…復調部
１０８…復号部
１０９…誤り検出部
１１０…上りリンクの受信データ
１１１…ＭＣＳ決定部
１１２…ＭＣＳ制御部
１１５…ＭＣＳ情報検出部
２０１…上りリンクの送信データ
２０２…データ処理部
２０３…符号化部
２０４…変調部
２０５…ＲＦ／ＩＦ段
２０６…アンテナ
２０７…復調部
２０８…復号部
２０９…誤り検出部
２１０…下りリンクの受信データ
２１１…ＳＩＲ測定部
２１２…上限閾値
２１３…下限閾値
２１４…比較判定部
２１５…タイミング制御部
２１６…ＭＣＳ決定部

Claims (16)

  1. 伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムにおいて、
    通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更し、前記通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するＭＣＳ変更部と、
    前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御する第１の閾値制御部と、
    前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御する第２の閾値制御部とを具備する無線通信システム。
  2. 前記第１の閾値制御部及び第２の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳを変更するために用いられる第１の閾値及び第２の閾値のみをそれぞれ制御する請求項１記載の無線通信システム。
  3. 前記第１の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳ及び前記現在選択されているＭＣＳよりランクが上位の全てのＭＣＳを変更するために用いられる第１の閾値を同時に制御し、前記第２の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳ及び前記現在選択されているＭＣＳよりランクが下位の全てのＭＣＳを変更するために用いられる第２の閾値を同時に制御する請求項１記載の無線通信システム。
  4. 前記ＭＣＳ変更部が前記現在選択されているＭＣＳを変更した直後から一定時間の期間、前記ＭＣＳ変更部によるＭＣＳの変更を禁止するためのタイミング制御を行うタイミング制御部をさらに具備する請求項１記載の無線通信システム。
  5. 前記第２の誤り率は、前記現在選択されているＭＣＳより１ランク下位のＭＣＳの最大伝送速度を基に定められ、前記第１の誤り率は、前記第２の誤り率より低い値に定められる請求項１記載の無線通信システム。
  6. 伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置において、
    通信品質を測定する測定部と、
    測定された通信品質と第１の閾値及び第２の閾値との比較判定を行い、前記測定された通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更し、前記測定された通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するためのＭＣＳ変更要求を発生する比較判定部と、
    前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御する第１の閾値制御部と、
    前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御する第２の閾値制御部と、
    前記ＭＣＳ変更要求を送信する送信部とを具備する無線通信装置。
  7. 前記第１の閾値制御部及び第２の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳを変更するために用いられる第１の閾値及び第２の閾値のみをそれぞれ制御する請求項６記載の無線通信装置。
  8. 前記第１の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳ及び前記現在選択されているＭＣＳよりランクが上位の全てのＭＣＳを変更するために用いられる第１の閾値を同時に制御し、前記第２の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳ及び前記現在選択されているＭＣＳよりランクが下位の全てのＭＣＳを変更するために用いられる第２の閾値を同時に制御する請求項６記載の無線通信装置。
  9. 前記第２の誤り率は、前記現在選択されているＭＣＳより１ランク下位のＭＣＳの最大伝送速度を基に定められ、前記第１の誤り率は、前記第２の誤り率より低い値に定められる請求項６記載の無線通信装置。
  10. 請求項６記載の無線通信装置から送信される前記ＭＣＳ変更要求を受信する受信部と、受信されたＭＣＳ変更要求に従って変更先のＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部と、前記現在選択されているＭＣＳを決定されたＭＣＳに変更するＭＣＳ変更部とを具備する無線通信装置。
  11. 伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置において、
    通信品質を測定する測定部と、
    測定された通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳよりランクが上位の変更先ＭＣＳを決定し、前記測定された通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳより下位の変更先ＭＣＳを決定するＭＣＳ決定部と、
    前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御する第１の閾値制御部と、
    前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御する第２の閾値制御部と、
    前記ＭＣＳ決定部により決定された前記変更先ＭＣＳを示す情報を送信する送信部とを具備する無線通信装置。
  12. 前記第１の閾値制御部及び第２の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳを変更するために用いられる第１の閾値及び第２の閾値のみをそれぞれ制御する請求項１１記載の無線通信装置。
  13. 前記第１の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳ及び前記現在選択されているＭＣＳよりランクが上位の全てのＭＣＳを変更するために用いられる第１の閾値を同時に制御し、前記第２の閾値制御部は、前記現在選択されているＭＣＳ及び前記現在選択されているＭＣＳよりランクが下位の全てのＭＣＳを変更するために用いられる第２の閾値を同時に制御する請求項１１記載の無線通信装置。
  14. 前記第２の誤り率は、前記現在選択されているＭＣＳより１ランク下位のＭＣＳの最大伝送速度を基に定められ、前記第１の誤り率は、前記第２の誤り率より低い値に定められる請求項１１記載の無線通信装置。
  15. 請求項１１記載の無線通信装置から送信される前記変更先ＭＣＳを示す情報を受信する受信部と、受信された変更先ＭＣＳを示す情報に従って前記現在選択されているＭＣＳを決定されたＭＣＳに変更するＭＣＳ変更部とを具備する無線通信装置。
  16. 伝送速度によってランク付けされた、変調方式(Modulation Scheme)と符号化方式(Coding Scheme)の組み合わせよりなるＭＣＳ(Modulation and Coding Scheme)セットから一つのＭＣＳを選択して適応変調による通信を行う無線通信システムにおける通信方法であって、
    通信品質が第１の閾値を上回ると、現在選択されているＭＣＳをランクがより上位のＭＣＳに変更し、前記通信品質が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ると、前記現在選択されているＭＣＳをランクがより下位のＭＣＳに変更するステップと、
    前記第１の閾値を予め定められた第１の誤り率に基づいて制御するステップと、
    前記第２の閾値を前記第１の誤り率と異なる第２の誤り率に基づいて制御するステップとを具備する無線通信システムにおける通信方法。
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