JP4395353B2 - 移動通信システムの基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は移動通信システムの基地局装置に関し、更に詳しくは、基地局と移動局間を複数の無線通信方式で接続可能な機能を有し、無線伝搬環境を表す所定の情報を１又は２以上の閾値で分割すると共に、移動局の呼接続時における無線伝搬環境が前記分割された内のどの範囲に属するかに従って複数種の無線通信方式の内のいずれか一つを選択して通信可能な移動通信システムの基地局装置に関する。

移動通信システムにおける各移動局の無線伝播環境は基地局からの距離や建物の設置状況等により異なる。また、移動通信システムが提供する通信サービスには音声通信やデータ通信(回線交換，パケット交換等)があり、適応変調方式を用いるシステムでは、ユーザ毎にサービスを選択し、各ユーザに必要な通信リソース(変調方式，伝送速度，誤り訂正符号化率，優先制御等)を選択することにより各サービスに適した通信方式を提供可能である。この場合に、限られた通信リソースで伝送速度を上げるには変調方式を多値変調(例えば１６ＱＡＭ等)化し、また伝送効率を上げる為には誤り訂正の符号化率を下げる事を行う。一方、同等の伝送速度・品質のサービスを行う場合、伝播環境の悪いユーザには必要な信号電力が伝播環境の良好なユーザと比較して多く必要となるので、同じレベルのサービスを提供する場合、伝搬環境の状況により限られたリソース内で多くのユーザを収容できなくなる。

変調方式、符号化率、伝送速度等の提供するサービスに応じた無線パラメータを決定する閾値として、一般的には信号対干渉電力比(ＳＩＮＲ)が用いられる。下りリンクについては移動局で検出した受信ＳＩＮＲを基地局側に通知し、基地局側で無線伝播路状況を推定し、現状に適した無線パラメータ（即ち、無線通信方式）を選択し、端末側に通知する。また、上りリンクについては移動局から送信されるデータの受信状態を基地局側で観測すると共に、基地局で伝播路状況を推定し、上りリンクの無線パラメータを決定し、端末に通知することを行う。

かかる状況の下で、従来は、変調・符号化モードを選択する際の閾値の最適設定を伝搬路状況に応じて容易に行えることを課題とし、基地局及び移動局からの共通パイロット信号の受信品質を、複数のしきい値と比較し、どの変調・符号化モードを選択するかを決定し、切替指示として出力すると共に、移動局からの受信誤り通知内容に基づいて、情報ブロックの受信が成功した時に前記しきい値レベルを所定の値だけ下げ、所定回数失敗した時に前記しきい値レベルを所定の値だけ上げる移動通信システムが知られている（特許文献１）。

また、従来は、伝送状況に対応する複数の変調方式を備える送信装置と、該複数の変調方式に対応する複数の復調方式を備える受信装置とを有し、該受信装置が、伝送路の伝送状況に応じて送信装置における変調方式を選択し、送信装置が、受信装置で選択された変調方式で送信する適応変調方式制御方法であって、訂正できない誤りの発生状況と、ビタビ復号のパスメトリック値による誤りの訂正状況との関係から伝送路状況を推定し、送信装置の変調方式を選択すると共に、誤りの訂正状況を判断する為の適正範囲のしきい値を調整するものが知られている（特許文献２）。

これらの従来技術においては、予め複数のしきい値をシステムパラメータとして固定で持っており、各移動局に対する呼接続時の初期しきい値はこの値から開始されるものであった。
特開２００３−３７５５４号公報（要約，図）。 特開２００２−１９９０３３号公報（要約，図）。

しかし、システム（即ち、セル又はセクタ）の無線伝播環境は時間や周囲環境に応じて変動するため、呼接続時の初期しきい値がシステムで固定であると、呼接続の当初から最適のしきい値（即ち、無線通信方式）が得られない場合があった。また従来例の技術では最適値に到達するまでの収束時間がかかる場合もあり、呼接続時のコネクション用の制御信号誤り等により、接続サービスによっては呼接続失敗するケースも考えられる。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、呼接続当初より常に適切な無線通信方式を選択可能な移動通信システムの基地局装置を提供することにある。

上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の基地局装置は、基地局ＢＴＳと移動局ＭＳ間の無線伝搬環境を表す所定の情報を１又は２以上の閾値で分割すると共に、移動局ＭＳの呼接続時における無線伝搬環境が前記分割された内のどの範囲に属するかに従って複数種の無線通信方式の内のいずれか一つを選択して通信可能な移動通信システムの基地局装置ＢＴＳにおいて、各所定時間における呼毎の通信計測情報に基づきセル又はセクタ毎の無線伝搬環境を表す情報を収集する収集手段１と、前記収集した情報に基づき無線通信方式別に生成した所定の統計情報と各無線通信方式の目標品質を表す情報とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定する推定手段２と、前記推定手段２が推定した無線伝搬環境が無線通信方式別の目標品質の範囲から逸脱したことにより移動局ＭＳの呼接続時に使用する前記閾値を変更する変更手段３とを備えるものである。

本発明（２）では、上記本発明（１）において、推定手段２は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成したフレーム再送回数の累積確率と各無線通信方式における目標の再送回数とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定するものである。

本発明（３）では、上記本発明（１）において、推定手段２は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成したフレームの再送確率と各無線通信方式における目標の再送回数とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定するものである。

本発明（４）では、上記本発明（１）において、推定手段２は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成した受信信号の信号対干渉電力比（以下、受信ＳＩＮＲと称す）の累積確率と各無線通信方式における目標の受信ＳＩＮＲとを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定するものである。

本発明（５）では、上記本発明（１）において、呼接続開始後の各所定時間における通信計測情報に基づき該呼の無線伝搬環境を表す情報を収集する呼収集手段と、前記収集した情報に基づき現時点の無線通信方式に対応して生成した所定の統計情報と所定の目標品質を表す情報とを比較して該呼の現時点の無線伝搬環境を推定する呼推定手段と、前記推定した無線伝搬環境が目標品質の範囲から逸脱したことにより呼接続開始時に設定された該呼の閾値を変更する呼変更手段とを備えるものである。

上記本発明（１）によれば、移動局の呼接続時に使用するシステムの閾値を、セル又はセクタ毎の無線伝搬環境に応じて適宜に更新する構成により、各移動局はその呼接続当初から適正な無線通信方式で通信を開始できる。

また上記本発明（５）によれば、呼接続後の移動局に使用する閾値を該呼の無線伝搬環境に応じて適宜に更新する構成により、呼接続の後においても適正な無線通信方式で通信を継続できる。また本発明のその他の効果については、以下の実施の形態の説明によって一層明らかとなる。

以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図２は実施の形態による移動通信システムのブロック図で、例えばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）による移動通信システムへの適用例を示している。図において、１０ａ，１０ｂは移動局（ＭＳ）、１１はアンテナ、１２はデュプレクサ（但し、ＴＤＭＡ又はＴＤＤの場合は送受分波スイッチ）、１３は複数の復調方式（例えばＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭ）を実行可能な受信部、１４は複数の変調方式（例えばＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭ）を実行可能な送信部、１５は周波数シンセサイザ、１６は移動局１０の主制御を行うと共に後述する図３の適応変調閾値自動制御の端末側処理を担当する制御部である。なお、図示しないが、受信部１３は共通チャネルや個別チャネルのパイロット信号を識別してＳＩＮＲ値を測定する機能を備える。

更に、３０は無線基地局（ＢＴＳ）、３１はアンテナ、３２はアンテナ共用部（ＤＵＰ）、３３は受信部、３４は複数の復調方式（例えばＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭ）を実行可能な復調部、３５は送信部、３６は複数の変調方式（例えばＱＰＳＫ及び１６ＱＡＭ）を実行可能な変調部、３７は各種回線を終端する回線対応部、３８は基地局３０の主制御を行うと共に図３の適応変調閾値自動制御の基地局側処理を担当する制御部である。

なお、本実施の形態ではセル単位の適応変調閾値自動制御を主に述べるが、該セルを方向性アンテナにより複数の小エリアに分割して各端末を管理する所の所謂セクタ単位の適応変調閾値自動制御についても同様に適用できるものである。

図３に実施の形態によるＳＩＮＲ閾値と無線パラメータ（即ち、無線通信方式）との一例の関係を示す。なお、本明細書で使用する「閾値」の語は一般には「しきい値」とも呼ばれる。また、本明細書では、以下に述べる複数種類の無線通信形態を総称してＭＣＳと呼ぶ。

本実施の形態では２つの変調方式（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ）と２つの誤り訂正符号化率（Ａ，Ｂ）とを組み合わせることにより、４つのＭＣＳ１〜ＭＣＳ４を実現している。この場合に、１シンボルタイム当り１６値を伝送可能な１６ＱＡＭは１シンボルタイム当り４値を伝送可能なＱＰＳＫよりも多くのデータを伝送できる。また、同じ変復調方式（例えばＱＰＳＫ）であっても、誤り訂正符号化率につきＡの方が冗長度及び誤り訂正能力が共に大の関係にあるとすると、Ｂの方がＡよりもデータ伝送速度は大（即ち、ａ＜ｂ）である。こうして得られる４つのＭＣＳ４〜ＭＣＳ１を伝送速度の速い順ｄ＞ｃ＞ｂ＞ａに並べると図３の表が得られる。そして、一般にはデータ伝送速度が速いほど、より多くの信号電力（即ち、信号対干渉電力比：ＳＩＮＲ）が必要となるため、システムのＳＩＮＲ閾値α〜γとＭＣＳとは表の関係となっている。

なお、図３の表（テーブル）については、新規呼の接続時に使用するセルに共通のセル用テーブルと、呼接続後の各移動局をそれぞれ個別に管理するための各端末用テーブルとを備える。この内のセル用テーブルの各ＳＩＮＲ閾値α〜γについては、最初はセルに固有のデフォルト値を設定され、使用されるが、その後は、セル中の各接続呼から収集した各無線通信環境の情報に基づき後述するセル全体についての所定の統計情報を生成し、かつ更新すると共に、これを定期的に解析することにより、もし各ＳＩＮＲ閾値α〜γが現
時点のセルの無線通信環境と適合しないと判断された場合には、これらの閾値を変更する処理を行う。ここで、定期的にとは、例えば数分〜数時間置きに、又は１日の各所定の時間帯に（例えば午前／午後の何時と何時にの如く）と言うことを表す。

一方、端末用テーブルの各ＳＩＮＲ閾値α〜γについては、最初はある移動局の新規呼の接続時にその時点のセル用テーブルのＳＩＮＲ閾値がコピーされ、使用されるが、その後は、各移動局の無線通信環境に応じて個別に適宜に更新される。この適宜にとは、例えば伝送フレーム毎や、数フレーム毎に又は数秒〜数分置きに、を意味する。

図４は実施の形態による適応変調閾値制御処理のシーケンス図であり、新規呼の発生によりこの処理に入力する。ステップＳ１１では基地局３０が共通チャネルで新たな呼を設定し、ステップＳ１２では移動局１０に個別チャネルを割り当てる。ステップＳ１３では移動局１０が基地局３０からの下り電波に基づき個別チャネルの無線伝搬環境を計測し、ステップＳ１４では該計測した伝搬環境の情報を基地局３０に報告する。

上記無線伝搬環境の測定については、様々な態様で行えるが、例えば基地局３０から既知のシンボルパターンをＱＰＳＫと１６ＱＡＭとにより別個に変調して送信し、これを受信した移動局１０ではこれらをＱＰＳＫと１６ＱＡＭとにより別個に復調することが可能である。このとき検出された各受信ＳＩＮＲに基づき各ＭＣＳに対応する受信ＳＩＮＲを報告できる。また、既知のシンボルパターンとして個別チャネルではなく共通チャネルの受信ＳＩＮＲを測定する事でも無線伝搬環境を知る事ができる。パケット呼等においては、連続した個別チャネルの割当がされないサービス呼については常時送信されている共通チャネルの受信ＳＩＮＲを測定するケースが一般的である。

ステップＳ１５では基地局３０がセルの現時点の無線通信環境を代表するようなセル用テーブルを使用して新規呼の接続時の無線パラメータ（ＭＣＳ）を決定する。図３を参照して、今、ある時点の呼接続時のＳＩＮＲ閾値をα＜β＜γとすると、該呼接続時のＭＣＳは、一次的には、その時点の受信ＳＩＮＲに基づき次のように選択する。即ち、受信ＳＩＮＲ＜αの時はＭＣＳ１を選択し、α≦受信ＳＩＮＲ＜βの時はＭＣＳ２を選択し、β≦受信ＳＩＮＲ＜γの時はＭＣＳ３を選択し、そして、γ≦受信ＳＩＮＲの時はＭＣＳ４を選択する。従って、個別チャネルの無線伝播環境が良いほど、データ伝送速度が速くなるＭＣＳを選択させ、逆に無線伝搬環境が悪い場合はデータ伝送速度の低くなるＭＣＳを選択させる。

ステップＳ１６では移動局１０に適応変調開始指示を通知する。この通知の中には下りリンクのＭＣＳと上りリンクのＭＣＳとが含まれる。ステップＳ１７では移動局１０が指定されたＭＣＳを選択（設定）すると共に、基地局３０に応答を返し、その後、ユーザデータの通信が開始される。

ステップＳ１８では基地局３０がユーザデータのフレームを送信する。ステップＳ１９では移動局１０が該受信フレームに基づいて無線伝搬環境（下り受信ＳＩＮＲ、受信データに対するＡＣＫ／ＮＡＫ、マルチパス検出に基づく遅延スプレッド、移動体の移動速度に基づくドップラー周波数等）を測定し、ステップＳ２０では該測定した無線伝搬環境を表す情報を基地局３０に報告する。なお、マルチパス検出に基づく遅延スプレッドについては後述する。

ステップＳ２１では基地局３０が下りリンクの受信内容を解析し、該呼の所定時間（例えば数フレーム分、又は数秒〜数分）における所定の統計情報（例えばフレームの再送回数，再送確率，再送回数の累積確率等）をセル又はセクタ毎に集計し、更新する。ステップＳ２２では該呼の統計情報に基づき現時点（即ち、通信中）の適応変調閾値（即ち、結果として現時点のＭＣＳ）が適当か否かの判定処理を行う。この判定処理には複数の方法があり、詳細は図５〜図７に従って後述する。

ステップＳ２３では通信中適応変調閾値の変更が必要か否かを判別し、必要がない場合はステップＳ１８に戻り、現時点のＭＣＳで通信を継続する。また、必要がある場合（例えばフレームの再送回数が大きい等の場合）は、ステップＳ２４で通信中（即ち、端末用テーブル）のＳＩＮＲ閾値を現時点の無線通信環境に適した方向に変更し、ステップＳ１５に戻る。この場合のステップＳ１５では再度ＭＣＳが決定され、その際の閾値判定結果に応じて、これまでと同一又は異なるＭＣＳが選択されることになる。このように、呼接続後であっても、常に呼毎に適正なＭＣＳが割り付けられるため、通信の高い信頼性と効率の良い通信サービスを提供できる。

なお、上記ステップＳ２２の通信中閾値判定処理及びステップＳ２４の通信中閾値変更処理は、当該呼が現在使用しているＭＣＳと、これに隣接するＭＣＳとの間に介在する適応変調閾値に対してのみ行えば足りる。こうして、呼毎（端末用テーブル）の適応変調閾値制御を該呼の無線通信環境に応じて高速、かつ適正に行える。

図４の挿入図（ａ）に呼接続時に使用するセル又はセクタ全体の適応変調閾値の更新処理を示す。所定時間（例えば数分〜数時間又は１日のある時間帯）のタイマがタイムアウトすると、基地局の制御部３６のステップＳ３１に割込入力する。このステップＳ３１では所定時間におけるセル全体の呼の統計情報（例えばフレームの再送回数，再送確率，再送回数の累積確率等）をＭＣＳ毎に集計し、更新する。ステップＳ３２では更新した統計情報に基づき現時点の呼接続時に使用するセル又はセクタに共通の適応変調閾値が適当か否かの判定処理を行う。この判定処理は上記呼毎の判定処理と同様に行え、その詳細は図５〜図７に従って後述する。ステップＳ３２では呼接続時に使用する適応変調閾値の変更が必要か否かを判別し、必要がある場合はステップＳ３４でセル用テーブルの各ＳＩＮＲ閾値α〜γを変更し、また必要がない場合はステップＳ３４の処理をスキップする。このようにて、各移動局はその呼の接続当初から適正なＭＣＳが割り付けられるため、セル全体としても通信の高い信頼性と効率の良い通信サービスを提供できる。

なお、上記ステップＳ３２の呼接続時の閾値判定処理及びステップＳ３４の呼接続時の閾値変更処理は、好ましくは、全てのＳＩＮＲ閾値α〜γに対して行う。この場合は、セル全体についてＭＣＳ毎に集計した統計データを使用すると共に、例えば、まず閾値αの判定及び変更制御を行い、次に閾値βの判定及び変更制御を行い、次に閾値γの判定及び変更制御を順に行えば良い。こうして、セル用テーブルの内容（全閾値α〜γ）についてはセル全体の無線通信環境に応じて定期的に及び又は時間帯に応じて適正に更新されてゆく。次に本発明によるいくつかの適応変調閾値判定処理を説明する。

図５は第１の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図であり、フレーム再送回数の累積確率に基づき通信品質（即ち、適応変調閾値の良否）を判定する場合を示している。ここでは、ＭＣＳ１、通信のサービス品質ＱoＳ＝ＮＲＴ(Non Real Time）伝送、最大再送回数＝１０回の例を説明する。図の横軸はフレームの再送回数、縦軸は再送回数の累積確率である。なお、図に無線通信環境が比較的に良い場合における再送回数の確率分布ａ１〜ａ３を付記する。無線通信環境が良い場合には、全ての再送回数確率は例えば２回を中心とするような最大３回までに分布しており、この場合の累積確率はグラフＡの如くなる。即ち、再送回数が３回まででその累積確率が１００％となっている。

また、図に無線通信環境が比較的に悪い場合における各再送回数の確率分布ｂ１〜ｂ３を付記する。無線通信環境が悪い場合は、全ての再送回数確率は例えば７回を中心とするような最大８回までに分布しており、この場合の累積確率はグラフＢとなっている。即ち、再送回数が８回まででその累積確率が１００％となっている。

今、再送回数の累積確率＝Ｙ（例えば５０％）となる時に再送回数の閾値＝Ｘth（例え
ば４回）となるような無線通信品質をＭＣＳ１における目標品質とする。この目標品質に対応する累積確率分布は例えばグラフＣの様なものとなる。基地局の制御部３６は、下りリンクの無線通信環境情報に基づき、呼毎に、該呼の接続開始後の各所定時間における再送の累積確率分布を求めると共に、該求めた累積確率が５０％となる時の再送回数が閾値（目標）の４回よりも小さい（例えば図のａ点の）場合には、実際の通信が目標より少ない再送回数で完了していることを意味するので、無線通信環境が目標よりも良いと判断できる。この場合はＭＣＳ１を選択しているＳＩＮＲ閾値αを現時点よりも多少下げることで、次のステップＳ１５のＭＣＳ決定処理では現状の受信ＳＩＮＲであってもより高速な通信パラメータ（例えばＭＣＳ２）を選択可能となる。

また、上記求めた累積確率が５０％となる時の再送回数が閾値の４回よりも大きい（例えば図のｂ点の）場合には、実際の通信が目標より多い再送回数で完了していることを意味するので、無線通信環境が目標よりも悪いと判断できる。この場合はＭＣＳ１を選択しているＳＩＮＲ閾値αを現時点よりも上げることで、適切な通信品質でＭＣＳ１を使用することが可能となる。以上のことは、他のＭＣＳ２〜ＭＣＳ４についても同様である。

図６は第２の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図であり、ＭＣＳ毎の再送発生確率に基づき通信品質（即ち、適応変調閾値の良否）を判定する場合を示している。図６（Ａ）に各ＭＣＳ１〜ＭＣＳ４と該各ＭＣＳにおける目標の再送発生確率Ｚ１〜Ｚ４との関係を表にして示す。図において、この閾値判定処理には端末１０から報告される受信ＭＣＳ, ＡＣＫ／ＮＡＣＫの各情報を用いる。各ＭＣＳにつきＡＣＫ／ＮＡＣＫの数を計数し、再送発生確率を算出する。表のａｉ（ｉ＝１〜４）は各ＭＣＳ毎のＡＣＫ回数、ｎｉは同じくＮＡＣＫ回数とすると、ＭＣＳｉ（ｉ＝１〜４）における各再送確率Ｚｉは、
Ｚｉ＝ｎｉ／（ａｉ＋ｎi） ｉ＝１〜４
により求められる。

図６（Ｂ）に第２の実施の形態による適応変調閾値制御のイメージ図を示す。図において、システムで利用可能な全ＳＩＮＲが現時点の３つのＳＩＮＲ閾値α〜γにより分割され、その各範囲にそれぞれＭＣＳ１〜ＭＣＳ４が割り付けられている。今、ＭＣＳ２に着目すると、該ＭＣＳ２で利用できるＳＩＮＲはα≦受信ＳＩＮＲ＜βの範囲内にある。今、これらの受信ＳＩＮＲでフレームを受信した時の目標再送発生確率をＺ％とすると、受信品質は図のｃ点の付近で運用されている。

しかし、今、何らかの理由により、この呼の受信伝搬環境が劣化して受信ＳＩＮＲが低下すると、これに伴いフレームの再送発生確率が上昇する。更に受信伝搬環境が劣化し、やがて再送発生確率が所定の上限閾値Ｚｕを超えてしまう（図のａ点で示す）と、現時点の閾値α（即ち、ＭＣＳ２）は適当でないと判断されると共に、その後のこの状態の通信を、より低速のＭＣＳ１でカバーできるように、閾値αを矢印Ａ方向の例えば閾値α’に変更する。

また、逆に何らかの理由により、この呼の受信伝搬環境が向上して受信ＳＩＮＲが増加すると、これに伴いフレームの再送発生確率が低下する。更に受信伝搬環境が向上し、やがて再送発生確率が所定の下限閾値Ｚｄを下回ってしまう（図のｂ点で示す）と、現時点の閾値β（即ち、ＭＣＳ２）は適当でないと判断されると共に、その後のこの状態の通信をより高速のＭＣＳ３でカバーできるように、閾値βを矢印Ｂ方向の例えば閾値β’に変更する。以上のことは他の各ＭＣＳについても同様である。

図７は第３の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図であり、受信ＳＩＮＲの累積確率に基づき通信品質（即ち、適応変調閾値の良否）を判定する場合を示してい
る。この適応変調閾値判定処理には移動局１０から報告される受信ＭＣＳ, 受信ＳＩＮＲ，ＡＣＫ／ＮＡＣＫの各情報を用いる。図の横軸はＳＩＮＲ、縦軸は受信ＳＩＮＲの累積確率である。ここでは、ＳＩＮＲ閾値αとβとにより囲まれるＭＣＳ２の例を説明する。

図７に無線通信環境（受信ＳＩＮＲ）が劣化した場合における各受信ＳＩＮＲの確率分布ｃ１〜ｃ３を付記する。無線通信環境が劣化してくると、全ての受信ＳＩＮＲの確率は例えばＳＩＮＲ閾値αの周辺に分布しており、この場合の受信ＳＩＮＲの累積確率はグラフＣの如くなる。また、図７に無線通信環境が比較的に良い場合における各受信ＳＩＮＲの確率分布ｄ１〜ｄ３を付記する。無線通信環境が良くなると、全ての受信ＳＩＮＲの確率は例えばＳＩＮＲ閾値βの周辺に分布しており、この場合の受信ＳＩＮＲの累積確率はグラフＤの如くなる。

このような状況の下で、今、受信ＳＩＮＲの累積確率＝Ｙ（例えば５０％）となる時に各受信ＳＩＮＲの確率分布が閾値αと閾値βとの間に分布するような通信品質をＭＣＳ２における目標品質とする。基地局の制御部３６は、下りリンクにつき報告された各無線通信環境の情報に基づき、呼毎に、該呼の接続開始後の各所定時間における受信ＳＩＮＲの累積確率分布を求めると共に、該求めた累積確率が５０％となる時のＳＩＮＲ値が閾値αの側に接近又は該閾値αを下回るような場合には、実際の受信フレームの略半数が目標よりも少ない受信ＳＩＮＲの下で行われていることを意味するので、無線通信環境が目標よりも悪い（即ち、受信ＳＩＮＲ不足）と判断できる。この場合は、ＭＣＳ２を選択しているＳＩＮＲ閾値αを現時点よりも矢印Ａ方向に多少上げることで、例えば閾値α’とする。これにより、次のステップＳ１５におけるＭＣＳ決定処理では上記受信ＳＩＮＲの劣化状況に応じて、より低速な（即ち、誤り訂正能力の高い）ＭＣＳ１を選択可能となる。

また、上記求めた累積確率が５０％となる時のＳＩＮＲ値が閾値βの側に接近又は該閾値βを上回るような場合には、実際の受信フレームの略半数が目標よりも高い受信ＳＩＮＲの下で行われていることを意味するので、無線通信環境が目標よりも良い（即ち、受信ＳＩＮＲ過剰）と判断できる。この場合は、ＭＣＳ２を選択しているＳＩＮＲ閾値βを現時点よりも矢印Ｂ方向に多少下げることで、例えば閾値β’とする。これにより、次のステップＳ１５におけるＭＣＳ決定処理では上記受信ＳＩＮＲの過剰状況を利用して、以前と同じＳＩＮＲでも、より高速なＭＣＳ３を選択可能となる。

なお、以上は上記ステップＳ２２における通信中の適応変調閾値判定処理を中心に述べたが、上記ステップＳ３２における呼接続時の適応変調閾値判定処理も、セル全体につき集計し、平均化したセル単位の統計情報を使用して同様に自動制御できる。

図８〜図１０は第４の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図（１）〜
（３）であり、移動局１０が受信波のマルチパス解析に基づき求めた無線通信環境（遅延スプレッド等）の情報を報告可能な場合を示している。ここでは、適応変調閾値を変化させる為の指標の一つとして遅延スプレッドを用いる場合を説明する。図８（Ａ）に受信波の典型的なマルチパスモデル（遅延プロファイル）を示す。図の横軸は最初の受信パスＰ０を基準とする２番目以降の各パスが到来する遅延時間τ、縦軸は受信レベルである。一般に各パスの遅延時間τは任意数値をとり得るのであるが、ここでは説明の簡単のために、各遅延パスは単位遅延長の整数倍で表されている。但し、例えば図８（Ａ）のパスＰ２は点線で表されており、このパスＰ２は存在しなかったことを表す。このような方法によって様々なパターンの遅延プロファイルを比較的容易に表現できる。

図８（Ｂ）に遅延プロファイルの複数の典型的な遅延パターンを示す。図中のケース１
は全送信電力中の送信電力＝４の部分が単一のパスＰ１で受信された場合を示し、またケース２は前記送信電力＝４の部分がパスＰ１における受信電力＝３と、パスＰ２における受信電力＝１とに分散して受信された場合を示している。以下、同様にして進み、ケース４は、前記送信電力＝４の部分がパスＰ１〜Ｐ４にそれぞれ受信電力＝１づつ分散して受信された場合を示している。なお、典型的な遅延パターンではないが、上記の他にもケース５〜７のような遅延プロファイルが存在し得る。

一般に、遅延パス数ｎ、各パスの遅延時間τを有するような遅延プロファイルの遅延スプレッドτｓは（１）式、

@0001
により求められる。ここで、平均遅延τａは（２）式、

@0002
により求められる。

図８（Ｂ）のケース１〜７につき上記（１），（２）式を使用して求めた平均遅延τａ及び遅延スプレッドτｓの各数値を該図８（Ｂ）の右欄に付記する。また、そのグラフ図を図８（Ｃ）に示す。今、典型的なケース１〜４に着目すると、一定の受信信号電力が複数のパスに分散すればするほど、平均遅延τａ及び遅延スプレッドτｓが共に増加していることが分かる。一方、このケース１〜４の遅延パスを受信側で復調（ＲＡＫＥ合成）することを考えると、一般には全ての遅延パスＰ１〜Ｐ４の全受信電力を適正にＲＡＫＥ合成できるとは限らないため、受信品質（即ち、実質の受信ＳＩＮＲ）はケース１からケース４に向けて順に劣化している。

そこで、本第４の実施の形態では受信波の遅延スプレッドτｓ（及び又は平均遅延τａ）を検出することにより、移動局１０の受信伝播環境を適正に推定可能となる。即ち、遅延スプレッドτｓが小さい場合には、無線伝搬環境が良いため、少ない受信ＳＩＮＲ（即ち、送信電力）でも適正に受信でき、また遅延スプレッドτｓが大きい場合には、無線伝搬環境が悪いため、より大きな受信ＳＩＮＲ（即ち、送信電力）が必要となる。

なお、ケース５〜７では遅延スプレッドτｓが再び小さくなってくるため、このままではケース１〜４と区別できない。そこで、もしケース５〜７の場合を閾値判定から除外したい場合には、平均遅延τａも判定に利用すれば良い。ＣＤＭＡ，ＦＤＭＡの下りリンクのように下りリンクを元にタイミング抽出するシステムであれば、平均遅延の値を基準タイミングとする場合もあるので、適応されるシステムに応じて利用すれば良い。

図９（Ａ）に遅延スプレッドτｓとビットエラーレートとの関係を示す。図において、横軸は受信ＳＩＮＲ、縦軸は受信データのビットエラーレート（ＢＥＲ）である。今、遅延スプレッドτｓが小さい（τｓ＜ａ）場合は、その復調に利用される実質の受信ＳＩＮＲ（即ち、送信電力）が比較的に小さくても所要のＢＥＲ（例えば１０^−３）が得られるため、通信品質はグラフＡのようになり、良いと判断できる。一方、逆に遅延スプレッドτｓが大きい（τｓ＞ｂ）場合には、その復調に利用される実質の受信ＳＩＮＲ（即ち、送信電力）をより大きくしないと、所要のＢＥＲ（１０^−３）が得られないため、通信品質はグラフＣのようになり、悪いと判断できる。そこで、遅延スプレッドτｓがこれらの中間の範囲（ａ≦τｓ≦ｂ）にある状態を通常の通信品質（グラフＢ）と設定すると共に、遅延スプレッドτｓがこの範囲から逸脱した場合はＳＩＮＲ閾値α〜γを適応的に変更することを行う。

なお、このような遅延スプレッドτｓを、上記同様に適応変調閾値α〜γの判定パラメータとして単独で利用することも可能であるが、本実施の形態では、この遅延スプレッドτｓを上記第１〜第３の実施の形態で述べた閾値判定用情報（再送回数の累積確率，再送回数の発生確率，受信ＳＩＮＲの累積確率）による閾値判定の補助情報として利用する場合を具体的に説明する。

図９（Ｂ）は遅延スプレッドτｓを図５の再送回数の累積確率による閾値判定の補助情報として使用する場合を示している。今、図５のＭＣＳ１がＳＩＮＲ閾値αよりも小さい領域で運用されている場合に、遅延スプレッドτｓがａ≦τｓ＜ｂの範囲内にある場合は、ＳＩＮＲ閾値はαのままである。しかし、もし、この状態で遅延スプレッドτｓが小の範囲（τｓ＜ａ）になると、これは通信品質の改善に相当するため、上記図５の再送回数の累積確率に基づく閾値変更制御とは別個に、現時点のＳＩＮＲ閾値αを小さい方向（例えば０．８×α）に変更又はシフトする。これにより、その後のこの通信は同じＳＩＮＲの場合でもより高速のＭＣＳ２に変更される可能性がある。一方、上記の状態で遅延スプレッドτｓが大（τｓ≧ｂ）の範囲になると、これは通信品質の劣化荷相当するため、上記図５の再送回数の累積確率に基づく閾値変更制御とは別個に、現時点のＳＩＮＲ閾値αを大きい方向（例えば１．２×α）に変更又はシフトする。これにより、その後もこの通信は低速のＭＣＳ１を維持する。

なお、上記「シフト」とは、再送回数の累積確率に基づく現時点のＳＩＮＲ閾値αそのものを変更してしまうのでは無く、該閾値αに別途所定のバイアス分（±δ）を加えて運用する状態にしておくことを意味する。このような閾値変更の重ね合わせ制御によって、一見複雑な閾値判定制御を簡単化できる。以上は、他のＳＩＮＲ閾値β，γについても同様に考えられる。

図９（Ｃ）は遅延スプレッドτｓを図６の再送回数の発生確率による閾値判定の補助情報として使用する場合を示している。今、遅延スプレッドτｓがａ≦τｓ＜ｂの範囲内にある時に上記図６の方法で運用されている各ＳＩＮＲ閾値がα〜γであるとする。しかし、もし、この状態で遅延スプレッドτｓが小の範囲（τｓ＜ａ）になると、これは通信品質の改善に相当するため、上記図６の再送発生確率に基づく閾値変更制御とは別個に、例えば現時点のＳＩＮＲ閾値αをより小さいα''に変更又はシフトする。これにより、その
後の例えば通信ＭＣＳ１はより高速のＭＣＳ２に変更される可能性がある。一方、上記の状態で遅延スプレッドτｓが大の範囲（τｓ≧ｂ）になると、これは通信品質の劣化に相当するため、上記図６の再送発生確率に基づく閾値変更制御とは別個に、現時点のＳＩＮＲ閾値αをより大きいα'に変更又はシフトする。これにより、その後の通信ＭＣＳ１は低速のＭＣＳ１を維持する。

図１０は遅延スプレッドτｓを図７の受信ＳＩＮＲの累積確率による閾値判定の補助情報として使用する場合を示している。今、遅延スプレッドτｓがａ≦τｓ＜ｂの範囲内にある時に上記図７の方法で運用されている各ＳＩＮＲ閾値がα〜γであるとする。しかし、もし、この状態で遅延スプレッドτｓが小の範囲（τｓ＜ａ）になると、これは通信品質の改善に相当するため、上記図７の受信ＳＩＮＲの累積確率に基づく閾値変更制御とは別個に、例えば現時点のＳＩＮＲ閾値αをより小さいα''に変更又はシフトする。これにより、その後の例えば通信ＭＣＳ１はより高速のＭＣＳ２に変更される可能性がある。閾値βの変更についても同様に考えられる。

一方、上記の状態で遅延スプレッドτｓが大の範囲（τｓ≧ｂ）になると、これは通信品質の劣化に相当するため、上記図７の受信ＳＩＮＲの累積確率に基づく閾値変更制御とは別個に、現時点のＳＩＮＲ閾値αをより大きいα'に変更又はシフトする。これにより、その後の通信ＭＣＳ１は低速のＭＣＳ１を維持する。閾値βの変更についても同様に考えられる。

なお、図示しないが、移動端末１０の移動に応じて、公知の方法により、基地局３０との間の相対的距離の変化（即ち、端末の移動速度）に対応するドップラー周波数を検出することが可能である。一般に、移動端末１０が高速で移動すれば、ドップラー周波数も大きくなると共に、フェージングの影響も大きくなって、無線伝搬環境が劣化する。逆に移動端末１０が低速で移動すれば、ドップラー周波数も小さくなると共に、フェージングの影響も小さくなって、無線伝搬環境が向上する。そこで、移動端末１０から報告されたドップラー周波数の大きさに基づき該呼の無線伝搬環境をリアルタイムに推定し、これを呼毎のＳＩＮＲ閾値の判定及び変更又はシフトの制御に利用可能である。

また、上記実施の形態では、移動局が下り無線信号につき検出した無線伝搬環境に基づき適応変調閾値を制御する場合を述べたが、基地局が上り無線信号につき検出した無線伝搬環境に基づき適応変調閾値を制御する場合も本発明を同様に適用できる。

また、上記本発明のＣＤＭＡ方式による通信への適用例を述べたが、本発明は他のＴＤＭＡ方式等による通信にも適用可能である。

また、上記セル単位の適応変調閾値自動制御を述べたが。本発明はセルを分割したセクタ単位の適応変調閾値自動制御にもそのまま適用できることは明らかである。

また、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。

（付記１） 基地局と移動局間の無線伝搬環境を表す所定の情報を１又は２以上の閾値で分割すると共に、移動局の呼接続時における無線伝搬環境が前記分割された内のどの範囲に属するか従って複数種の無線通信方式の内のいずれか一つを選択して通信可能な移動通信システムにおける前記閾値の自動制御方法であって、各所定時間における呼毎の通信計測情報に基づきセル又はセクタ毎の無線伝搬環境を表す情報を収集するステップと、前記収集した情報に基づき無線通信方式別に生成した所定の統計情報と各無線通信方式の目標品質を表す情報とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信
方式別に推定するステップと、前記推定した無線伝搬環境が無線通信方式別の目標品質の範囲から逸脱したことにより移動局の呼接続時に使用する前記閾値を変更するステップとを備えることを特徴とする閾値の自動制御方法。

（付記２） 基地局と移動局間の無線伝搬環境を表す所定の情報を１又は２以上の閾値で分割すると共に、移動局の呼接続時における無線伝搬環境が前記分割された内のどの範囲に属するか従って複数種の無線通信方式の内のいずれか一つを選択して通信開始可能な移動通信システムの基地局装置において、各所定時間における呼毎の通信計測情報に基づきセル又はセクタ毎の無線伝搬環境を表す情報を収集する収集手段と、前記収集した情報に基づき無線通信方式別に生成した所定の統計情報と各無線通信方式の目標品質を表す情報とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定する推定手段と、前記推定手段が推定した無線伝搬環境が無線通信方式別の目標品質の範囲から逸脱したことにより移動局の呼接続時に使用する前記閾値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする移動通信システムの基地局装置。

（付記３） 推定手段は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成したフレーム再送回数の累積確率と各無線通信方式における目標の再送回数とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定することを特徴とする付記２記載の基地局装置。

（付記４） 推定手段は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成したフレームの再送確率と各無線通信方式における目標の再送回数とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定することを特徴とする付記２記載の基地局装置。

（付記５） 推定手段は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成した受信信号の信号対干渉電力比（以下、受信ＳＩＮＲと称す）の累積確率と各無線通信方式における目標の受信ＳＩＮＲとを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定することを特徴とする付記２記載の基地局装置。

（付記６） 呼接続開始後の各所定時間における通信計測情報に基づき該呼の無線伝搬環境を表す情報を収集する呼収集手段と、前記収集した情報に基づき現時点の無線通信方式に対応して生成した所定の統計情報と所定の目標品質を表す情報とを比較して該呼の現時点の無線伝搬環境を推定する呼推定手段と、前記推定した無線伝搬環境が目標品質の範囲から逸脱したことにより呼接続開始時に設定された該呼の閾値を変更する呼変更手段とを備えることを特徴とする付記２記載の基地局装置。

（付記７） 呼接続開始後の各所定時間における通信計測情報に基づき該呼のマルチパス検出に基づく遅延スプレッドの情報を収集する遅延スプレッド収集手段と、前記収集した遅延スプレッドの情報が所定の閾値範囲から逸脱したことにより呼推定手段による該呼の推定基準を変更する基準変更手段とを備えることを特徴とする付記６記載の基地局装置。

本発明の原理を説明する図である。 実施の形態による移動通信システムのブロック図である。 実施の形態によるＳＩＮＲ閾値と無線パラメータとの関係を示す図である。 実施の形態による適応変調閾値制御処理のシーケンス図である。 第１の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図である。 第２の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図である。 第３の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図である。 第４の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図（１）である。 第４の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図（２）である。 第４の実施の形態による適応変調閾値判定処理のイメージ図（３）である。

符号の説明

１０ 移動局（ＭＳ）
１１ アンテナ
１２ デュプレクサ
１３ 受信部
１４ 送信部
１５ 周波数シンセサイザ
１６ 制御部
３０ 無線基地局
３１ アンテナ
３２ アンテナ共用部
３３ 受信部
３４ 復調部
３５ 送信部
３６ 変調部
３７ 回線対応部
３８ 制御部

Claims (5)

1. 基地局と移動局間の無線伝搬環境を表す所定の情報を１又は２以上の閾値で分割すると共に、移動局の呼接続時における無線伝搬環境が前記分割された内のどの範囲に属するかに従って複数種の無線通信方式の内のいずれか一つを選択して通信可能な移動通信システムの基地局装置において、
   各所定時間における呼毎の通信計測情報に基づきセル又はセクタ毎の無線伝搬環境を表す情報を収集する収集手段と、
   前記収集した情報に基づき無線通信方式別に生成した所定の統計情報と各無線通信方式の目標品質を表す情報とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定する推定手段と、
   前記推定手段が推定した無線伝搬環境が無線通信方式別の目標品質の範囲から逸脱したことにより移動局の呼接続時に使用する前記閾値を変更する変更手段とを備えることを特徴とする移動通信システムの基地局装置。
2. 推定手段は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成したフレーム再送回数の累積確率と各無線通信方式における目標の再送回数とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
3. 推定手段は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成したフレームの再送確率と各無線通信方式における目標の再送回数とを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
4. 推定手段は、前記収集した無線伝搬環境を表す情報に基づき無線通信方式別に生成した受信信号の信号対干渉電力比（以下、受信ＳＩＮＲと称す）の累積確率と各無線通信方式における目標の受信ＳＩＮＲとを比較してセル又はセクタ毎の現時点の無線伝搬環境を無線通信方式別に推定することを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
5. 呼接続開始後の各所定時間における通信計測情報に基づき該呼の無線伝搬環境を表す情報を収集する呼収集手段と、
   前記収集した情報に基づき現時点の無線通信方式に対応して生成した所定の統計情報と所定の目標品質を表す情報とを比較して該呼の現時点の無線伝搬環境を推定する呼推定手段と、
   前記推定した無線伝搬環境が目標品質の範囲から逸脱したことにより呼接続開始時に設定された該呼の閾値を変更する呼変更手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の基地局装置。

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