JP4425050B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、送信局と受信局との間で実際のデータ通信を行う前に、送信局と受信局との間の無線通信回線品質を検査し、最適な変調方式および最適なアンテナを選択することができる機能を有する無線通信システムに関する。

実際のデータ通信を行う前に送信局と受信局との間で、先ず、送信局から無線通信回線検査用のデータを受信局に対して送信し、受信局は受信した無線通信回線検査用のデータの受信具合から自局が通信可能と思われる通信速度を送信局に対して応答する手段を持つ無線通信システムがある。このシステムにおいて、例えば無線通信回線検査としてビットエラーレートを算出して最適な変調方式を決定する方法を用いた場合、無線通信システムがＡＲＱによる再送制御手段を持っていたとしても、採用する変調方式において１×１０−３以上のビットエラーレートの回線か否かを検査しなければならない。

上述の場合、１×１０−３以上のビットエラーレートの回線か否かを検査するためには各変調方式の無線通信回線検査用データを１００００ｂｉｔ送信しなければならないために（１×１０−４まで算出できなければいけないため）、例えば、この無線システムが１２００ｂｐｓ、２４００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓの変調方式を持っていた場合に、２４００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓの変調方式で無線通信回線検査用データを１００００ｂｉｔずつ送信しなければならず、無線通信回線検査に約６秒の時間を費やすことになる。このとき、送受信するデータ量が５００ｂｙｔｅであると、最低のビットレートの１２００ｂｐｓで無条件に送信したとしても、（５００×８）÷１２００＝３．３（秒）で通信が終了してしまうため、最適な変調方式を検査している間に通信が済んでしまう。つまり、送信するデータ量によっては最適な変調方式を検査している分、効率が悪くなるということになる。

また、受信局が複数のアンテナを持ち、実際のデータ通信を行う前に、どのアンテナが最適に受信できるかを検査する手段を持つ無線通信システムにおいても、最適なアンテナを決定するためには、実際のデータを送信する前に、アンテナ（例えば、感度）を検査するための検査データを送信局から送信しなければならない。例えば、本無線通信システムの受信局が１０本のアンテナを持っていた場合で、アンテナ１本の検査に１秒必要であれば、最適なアンテナが決定するまでに約１０秒の時間を要することになる。このとき、送信するデータ量が上記の例と同じく５００ｂｙｔｅであった場合には、最低のビットレートの１２００ｂｐｓで無条件に送信したとしても約３．３秒で通信が終了してしまうため、最適なアンテナを選択している間に通信が済んでしまう。なお、ビットエラーレートを算出して無線通信回線の伝送品質を推定し、使用する変調方式を適切なものに切り替える技術が下記の文献において開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２００２８２号公報 （［要約］、第１図）

上述した従来の方式では、送受信局間でデータ通信を行うために複数種の無線通信回線（例えば、複数のアンテナの何れかを選択経由する複数のビットレートの回線）が設けられ、その中からデータ送受信時に最適と判断される無線通信回線を選択してデータ通信を行っている。このように最適変調方式選択および最適アンテナ選択が実行可能な無線通信システムにおいても、送信するデータ量によっては最適変調方式選択および最適アンテナ選択の両方を実行するのは効率的ではない場合が発生する。

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、無線通信システムが最適変調方式選択および最適アンテナ選択を実行できる高いビットレートの無線通信回線を備えている場合であっても、送信データ量に応じては、それらの選択機能を用いない最低ビットレートの無線通信回線で通信を行う方が効率がよい場合にはその最低ビットレートの無線通信回線で通信を行うようにする。あるいは、データ量から両機能の何れかを用いても効率がよいと判断できる場合にはそれを用い、両機能を用いても効率がよいと判断できる場合には両機能を用いるように、送信データ量に応じて機能を使い分けてデータ通信の効率を向上させる。

上述した課題を解決するために、この発明は、送信局と受信局との間で実際のデータ通信を行う前に、送信局と受信局との間の無線通信回線品質を検査し、最適な変調方式および最適なアンテナを選択することができる機能を有する無線通信システムにおいて、送信データ量に応じてそれらの機能の何れかを使用し、あるいは、それらの機能を使用せずに最低ビットレートの無線通信回線を経由してデータ通信を実行させる無線通信制御部を有する。

以上に詳述したように本発明によれば、無線通信制御部は、送信データ量が多い場合には、送信データ量に応じて最適変調方式選択機能および最適アンテナ選択機能のいずれか一方、あるいは両方を用いて品質の良い（例えば、アンテナ感度がよく、または／および、ビットエラーレートが所定以下の高速の）無線通信回線選択してデータ通信を実行させる。あるいは、送信データ量が少ない場合で、無線通信回線品質を検査する時間内に最低ビットレートの無線通信回線を経由してデータを送信できるような場合には最適変調方式選択機能および最適アンテナ選択機能のいずれも用いずに、最低ビットレートの無線通信回線を経由してデータ通信を実行させる。このようなデータ通信を実行できることにより、効率のよいデータ通信を行うことができる無線通信システムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、この発明の無線通信システムの実施の形態における無線通信回線選択としての最適変調方式選択および最適アンテナ選択を伴わないデータ通信のプロトコルを示す図、図２は、この発明の無線通信システムの実施の形態における無線通信回線選択としての最適変調方式選択を伴うデータ通信のプロトコルを示す図、図３は、この発明の無線通信システムの実施の形態における無線通信回線選択としての最適アンテナ選択および最適変調方式選択の両方を伴うデータ通信のプロトコルを示す図である。この例の無線通信システムにおいては、データ通信は無線通信制御部（不図示）の制御の下で、送信局１０と受信局２０との間で行われる。また、送信局１０と受信局２０とは互いにビットレート１２００ｂｐｓ、２４００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓによる通信が可能で、受信局１０には１０本のアンテナが選択可能に接続されていて、アンテナ１本当たりの検査に必要な時間は１秒であるとする。

まず、この例において無線通信制御部が行う最適変調方式選択方法について説明する。この送受信局は１２００ｂｐｓ、２４００ｂｐｓ、４８００ｂｐｓによる通信が可能なので、最適変調方式を決定するためには２４００ｂｐｓで１００００ｂｉｔ、４８００ｂｐｓで１００００ｂｉｔの最適変調方式決定のための検査データを送信する。この４８００ｂｐｓで送信された１００００ｂｉｔの検査データ中、受信局で誤ったビットが９ビット以下であれば、ビットエラーレートが１×１０−３以下なので４８００ｂｐｓの通信が可能であると判断できる。また、受信局で誤ったビットが１０ビット以上の場合には、４８００ｂｐｓの通信はしないものとして、２４００ｂｐｓで送信された１００００ｂｉｔの検査データのビットエラーレートを計算する。受信局で誤ったビットが９ビット以下であれば、ビットエラーレートが１×１０−３以下なので２４００ｂｐｓでの通信が可能であると判断できる。受信局で誤ったビットが１０ビット以上の場合には、２４００ｂｐｓの通信はしないものとして、１２００ｂｐｓでの通信を行う。したがって、上述の例においては、最適変調方式選択には下式の時間、すなわち、
（１００００÷２４００）＋（１００００÷４８００）≒６（秒）
が必要となる。また、無線通信制御部が行う１０本のアンテナに関する最適アンテナ選択方法に必要な時間は１０秒になる。

上述の説明から明らかなように、最適変調方式選択に６秒、最適アンテナ選択に１０秒かかるこの例の無線通信システムにおいて、最低ビットレートの１２００ｂｐｓで伝送した場合と、最適変調方式選択を実施して４８００ｂｐｓで伝送できた場合と、最適変調方式選択と最適アンテナ選択とを実施して４８００ｂｐｓで伝送できた場合の送信時間の試算が図４に示されている。図４から分かるように、１２００ｂｐｓで伝送した場合と、最適変調方式選択を実施して４８００ｂｐｓで伝送できた場合を比較すると、送信データ量が１３５０ｂｙｔｅのところで伝送時間が逆転する。また、１２００ｂｐｓで伝送した場合と、最適変調方式選択と最適アンテナ選択とを実施して４８００ｂｐｓで伝送できた場合とを比較すると、３３００ｂｙｔｅのところで必要な伝送時間が逆転してする。したがって、送信データ量が１３５０ｂｙｔｅまでは最低ビットレートの１２００ｂｐｓで伝送し、送信データ量が１３５０ｂｙｔｅから３３００ｂｙｔｅ間では最適変調方式選択を実施して伝送し、３３００ｂｙｔｅ以上であれば最適変調方式選択と最適アンテナ選択とを行っても最低ビットレートの１２００ｂｐｓで伝送するよりも伝送時間を短縮できる。

次に、この無線通信システムの動作について図１ないし図４を参照して説明する。送信データ量が１３５０ｂｙｔｅ未満の場合、図１に示されるように、送信局は最適変調方式選択および最適アンテナ選択の両方を行わないという情報を送信要求信号に載せて受信局２０に向けて送信する。受信局２０は、受信した送信要求信号を解析し、送信局が最適変調方式選択および最適アンテナ選択の両方を行わないことを認識したら、受信設定を１２００ｂｐｓに設定し、送信局１０からのデータを待つ。

送信データ量が１３５０ｂｙｔｅ以上で３３００ｂｙｔｅ未満であれば、図２に示されるように、送信局１０は最適変調方式選択のみを行うという情報を送信要求信号に載せて受信局２０へ送信する。受信局２０は、受信した送信要求信号を解析し、送信局が最適変調方式選択のみを行うということを認識したら、受信設定を２４００ｂｐｓに設定し、送信局１０からの最適変調方式選択用検査データを待ち、予めデータ量が分かっている最適変調方式選択用検査データ（２４００ｂｐｓで１００００ｂｉｔ）の受信が完了したら受信設定を４８００ｂｐｓに設定し、送信局１０からの最適変調方式選択用検査データ（４８００ｂｐｓで１００００ｂｉｔ）を待つ。予めデータ量が分かっている最適変調方式選択用検査データ（４８００ｂｐｓで１００００ｂｉｔ）の受信が完了したらそれぞれの検査データについてビットエラーレートを算出する。この算出の結果から得られた最適変調方式をビットレート通知信号に載せて送信局１０に送信する。送信局１０は、受信局２０から送られてきたビットレート通知信号を解析し、通知されたビットレートに送信設定を変更する。このとき受信局２０も通知したビットレートに受信設定を変更する。その後、送信局１０は、設定されたビットレートでデータを送信する。

送信データ量が３３００ｂｙｔｅ以上であれば、図３に示されるように、送信局１０は、最適変調方式選択および最適アンテナ選択の両方を行う旨の情報を送信要求信号に載せて受信局２０に送信する。受信局２０は、受信した送信要求信号を解析し、最適変調方式選択と最適アンテナ選択との両方を送信局側が行うということを認識したら、先ず、受信設定を１２００ｂｐｓのまま変更せずに最適アンテナ選択用検査データを待ち、最適アンテナ選択用検査データの受信を開始したら受信感度を測定する。１秒間の受信感度の測定が終了したら、アンテナを別のアンテナに切り替え、１秒間の受信感度測定をアンテナの本数分だけ繰り返す。受信局２０は、全てのアンテナの受信感度測定が完了したら、受信アンテナを一番受信感度のよいアンテナに切り替え、送信局１０に対してアンテナ選択完了通知信号を送信するとともに、図２で説明した最適変調方式選択を開始できるように、受信設定を２４００ｂｐｓにする。

この受信局２０からのアンテナ選択完了通知信号を受信した送信局１０は、最適変調方式選択を開始できるように送信設定を２４００ｂｐｓに変更し、最適変調方式選択用検査データ（２４００ｂｐｓで１００００ｂｉｔ）を受信局２０に送信する。受信局２０は、受信設定が２４００ｂｐｓになっているので、送信されてくる最適変調方式選択用検査データ（２４００ｂｐｓで１００００ｂｉｔ）を受信し、図２を参照して既に説明した最適変調方式選択を実行する。最適変調方式選択が完了した後では、採用されたビットレートによってデータの送受信を行う。

上述のことを概括すれば次のようなことが基礎となっている。複数の無線通信回線の中から伝送品質の検査に適合した無線通信回線を選択（例えば、最適変調方式選択および／または最適アンテナ選択）してデータ通信を行うにはデータ量が少なすぎる場合がある。例えば、伝送品質の検査無しに最低速度の無線通信回線を通じてデータ量を送信する時間が伝送品質の検査をしている時間よりも少ないような場合である。そのような場合には、速度は遅いが伝送品質が良好であると予め看做されている無線通信回線を伝送品質の検査無しに選択してデータ通信を行った方が時間的に効率がよい。なぜならば、送信すべきデータ量が少ない場合、データ送信に必要な時間よりも無線通信回線の伝送品質の検査をするのに多くの時間を要するからである。

この発明の無線通信システムの実施の形態における無線通信回線選択としての最適変調方式選択および最適アンテナ選択を伴わないデータ通信のプロトコルを示す図である。 この発明の無線通信システムの実施の形態における無線通信回線選択としての最適変調方式選択を伴うデータ通信のプロトコルを示す図である。 この発明の無線通信システムの実施の形態における無線通信回線選択としての最適アンテナ選択および最適変調方式選択の両方を伴うデータ通信のプロトコルを示す図である。 最適変調方式選択に６秒、最適アンテナ選択に１０秒かかるこの例の無線通信システムにおいて、最低ビットレートの１２００ｂｐｓで伝送した場合と、最適変調方式選択を実施して４８００ｂｐｓで伝送できた場合と、最適変調方式選択と最適アンテナ選択とを実施して４８００ｂｐｓで伝送できた場合の送信時間の試算を説明するための図である。

符号の説明

１０ 送信局、 ２０ 受信局。

Claims (3)

1. 通信開始前に送信局と受信局との間の無線通信品質を検査し、複数の変調方式の中から最適な変調方式を選択する無線通信システムにおいて、
   前記送信局は、送信データの量が所定値未満の場合、前記変調方式の選択を行わずに、前記複数の変調方式の中で最も低いビットレートの変調方式を用いて前記送信データを送信する一方、前記送信データの量が前記所定値以上の場合、前記変調方式の選択を行い、当該選択した変調方式を用いて前記送信データを送信することを特徴とする無線通信システム。
2. 通信開始前に送信局から検査データを送信し、受信局で受信した前記検査データに基づいて前記送信局と前記受信局との間の無線通信品質を検査し、検査結果に基づいて複数の変調方式の中から最適な変調方式を選択する無線通信システムにおいて、
   前記送信局は、送信データの量が所定値未満の場合、前記変調方式の選択を行わないことを前記受信局に通知し、前記複数の変調方式の中で最も低いビットレートの変調方式を用いて前記送信データを送信する一方、前記送信データの量が前記所定値以上の場合、前記変調方式の選択を行うことを前記受信局に通知して前記検査データを送信し、最適な変調方式を選択した後に当該選択した変調方式を用いて前記送信データを送信することを特徴とする無線通信システム。
3. さらに、前記受信局は複数のアンテナを備え、通信開始前に前記送信局から送信されたアンテナ選択用検査データを用いて最も感度の良いアンテナを選択する機能を備えると共に、
   前記送信局は、前記送信データの量が第２の所定値以上のときにのみ、前記アンテナ選択用検査データを送信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信システム。

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