JP4805016B2 - 通信システム、通信装置、及び通信レート変更方法 - Google Patents

Description

本発明は通信システム、通信装置、及び通信レート変更方法に関し、特に通信レート上昇後に、復調に支障を来さないようにするための技術に関する。

適応変調を採用する通信システムでは、受信装置において受信された信号の品質（受信信号品質。ＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)やＥＶＭ(Error Vector Magnitude)など。）の閾値判定により、変調方式の変更による通信レートの変更の可否が判断される。

なお、特許文献１には、複数の端末が基地局に空間多重接続している場合に、伝搬環境に応じた端末に対する上り送信電力制御を実行できるようにした技術が記載されている。
特開２００３−２４４０７０号公報

しかしながら、上記従来の技術のように受信信号品質の閾値判定により通信レートの変更の可否を判断していると、通信レートの変更後に受信電力が下がってしまい、受信エラーが発生する等復調に支障を来すことがあった。すなわち、送信電力が大きいほど信号の歪みが大きくなるが、通信レートが高いほど、復調の際に、この歪みが顕著に影響する。そこで、送信装置の中には通信レートが上がると送信電力を下げるようにしているものがあり、このため、通信レートの変更後に受信電力が下がってしまう場合があった。

従って、本発明の課題の一つは、通信レート上昇後に、復調に支障を来さないようにすることができる通信システム、通信装置、及び通信レート変更方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明にかかる通信システムは、送信装置と受信装置とを含み、前記送信装置は、複数の変調方式のいずれかを使用して送信データを変調し、送信信号を生成する変調手段と、前記変調手段により生成される送信信号を送信する送信手段と、前記変調手段が使用する変調方式の変更により通信レートが上昇した場合に、前記送信手段により前記送信信号を送信する際の送信電力を、所定の変化量下降させる送信電力下降手段と、を含み、前記受信装置は、前記送信手段により送信された前記送信信号を受信する受信手段、を含む、通信システムであって、前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信電力を示す受信電力情報を取得する受信電力情報取得手段と、所定の場合に、前記変調手段により使用される変調方式を変更することにより、通信レートを変更する通信レート変更手段と、前記受信電力情報取得手段により取得される受信電力情報と、前記送信電力下降手段による送信電力の変化量と、に基づいて予測される、前記通信レート変更手段による通信レートの変更後に、前記受信手段により前記送信信号を受信する際の受信電力と、前記受信装置が前記受信手段により受信される送信信号を復調するために必要な受信電力と、に応じて、前記通信レート変更手段が通信レートを上昇させることを制限する通信レート上昇制限手段と、を含むことを特徴とする。

これによれば、通信レート上昇後の予測受信電力が必要受信電力を下回っている場合に、通信レートの変更を制限することができるので、通信レート上昇後に、復調に支障を来さないようにすることができる。

また、上記通信システムにおいて、前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信信号品質を示す受信信号品質情報を取得する受信信号品質情報取得手段と、通信レートを示す通信レート情報と対応付けて、前記受信装置が前記受信手段により受信された送信信号を復調するために必要な受信信号品質である必要受信信号品質を示す必要受信信号品質情報を記憶する記憶手段と、前記受信信号品質情報取得手段により取得された受信信号品質情報により示される受信信号品質について、前記通信レート変更手段による変更後の通信レートを示す通信レート情報と対応付けて前記記憶手段に記憶される必要受信信号品質情報により示される必要受信信号品質と、該必要受信信号品質より高い高受信信号品質と、のいずれかを閾値とする閾値判定を行う判定手段と、をさらに含み、前記通信レート変更手段は、前記判定手段の判定結果に応じて通信レートを変更し、前記通信レート上昇制限手段は、予測される受信電力が、前記受信装置が前記受信手段により受信された送信信号を復調するために必要な受信電力を上回らない場合に、前記判定手段による閾値判定において使用される閾値を前記高受信信号品質とすることにより、前記通信レート変更手段が通信レートを上昇させることを制限するとともに、予測される受信電力が、前記受信装置が前記受信手段により受信された送信信号を復調するために必要な受信電力を上回る場合に、前記判定手段による閾値判定において使用される閾値を前記必要受信信号品質とする、こととしてもよい。

従来、通信レートの変更は、受信信号品質の閾値判定により行われている。そこで、上記通信システムでは、この閾値判定に使用される閾値を高受信信号品質とすることにより、高受信信号品質に対応する受信電力が得られるまでは通信レートが上昇しないようにしている。

しかしながら、送信装置のハードウェアによっては、送信電力が大きくなるに従って歪みが大きくなり、受信信号品質が飽和してしまう場合がある。このような場合、受信信号品質と受信電力の相関関係が崩れてしまう。

このような場合、閾値判定に使用される閾値を高受信信号品質としていると、予測される受信電力が、受信装置が復調するために必要な受信電力を上回っており、かつ受信信号品質が必要受信信号品質を上回っているのにも関わらず、通信レートの上昇が制限されてしまう場合が生じうる。

上記通信システムによれば、予測される受信電力が、受信装置が復調するために必要な受信電力を上回っている場合には、必要受信信号品質情報により示される受信信号品質を閾値としているので、適切に通信レートの上昇を実施することができるようになる。

また、この通信システムにおいて、前記高受信信号品質は、前記送信電力下降手段による送信電力の下降量と、前記必要受信信号品質と、に基づいて決定される、こととしてもよい。

これによれば、受信信号品質の閾値判定に使用される閾値を高受信信号品質とすることにより、通信レート変更後に必要受信電力が得られるようになるまでは、通信レートが上昇しないようにすることができる。

また、本発明にかかる通信装置は、送信装置が送信した送信信号を受信する受信手段と、前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信電力を示す受信電力情報を取得する受信電力情報取得手段と、所定の場合に、送信装置が前記送信信号の変調に使用する変調方式を変更することにより、通信レートを変更する通信レート変更手段と、前記受信電力情報取得手段により取得される受信電力情報と、前記通信レート変更手段による通信レートの上昇に応じて前記送信装置が下降させる前記送信信号の送信電力の変化量と、に基づいて予測される、前記通信レート変更手段による通信レート変更後に、前記受信手段により前記送信信号を受信する際の受信電力と、当該受信装置が前記受信手段により受信される送信信号を復調するために必要な受信電力と、に応じて、前記通信レート変更手段が通信レートを上昇させることを制限する通信レート上昇制限手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる通信レート変更方法は、送信装置において、複数の変調方式のいずれかを使用して送信データを変調し、送信信号を生成する変調ステップと、前記送信装置において、前記変調ステップにおいて生成される送信信号を送信する送信ステップと、前記変調ステップにおいて使用される変調方式の変更により通信レートが上昇した場合に、前記送信ステップにおいて前記送信信号を送信する際の送信電力を、所定の変化量下降させる送信電力下降ステップと、受信装置において、前記送信手段により送信された前記送信信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて前記送信信号が受信された際の受信電力を示す受信電力情報を取得する受信電力情報取得ステップと、所定の場合に、前記変調ステップにおいて使用される変調方式を変更することにより、通信レートを変更する通信レート変更ステップと、前記受信電力情報取得ステップにおいて取得される受信電力情報と、前記送信電力下降ステップにおける送信電力の変化量と、に基づいて予測される、前記通信レート変更ステップにおける通信レートの変更後に、前記受信ステップにおいて前記送信信号を受信する際の受信電力と、前記受信装置が前記受信ステップにおいて受信される送信信号を復調するために必要な受信電力と、に応じて、前記通信レート変更ステップにおける通信レートの上昇を制限する通信レート上昇制限ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態にかかる移動体通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム１は基地局装置１０と移動局装置２０とを含んで構成される。

基地局装置１０及び移動局装置２０は、いずれもＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、各装置の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

基地局装置１０と移動局装置２０は、適応変調により通信レートを制御しつつ、互いに無線通信を行う。この通信レートの制御は、受信信号品質の閾値判定により行われる。以下では、基地局装置１０が無線送信した無線信号を、移動局装置２０が受信した場合の受信信号品質の閾値判定により、基地局装置１０が無線送信する無線信号の通信レートを制御する場合を取り上げて説明する。

以下、基地局装置１０と移動局装置２０の機能ブロックを参照しながら、本実施の形態にかかる各装置の機能について詳細に説明する。

図２は、基地局装置１０の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、基地局装置１０は機能的に、送信データ取得部１１、変調方式決定部１２、物理層フレーム生成部１３、符号化／変調部１４、ＲＦ(Radio Frequency)／ＩＦ(Inter-frequency)／ＢＢ(Base Band)部１５、復調／復号部１６、受信データ取得部１７、要求変調方式取得部１８、送信電力制御部１９、記憶部４０を含んで構成される。

また、図３は、移動局装置２０の機能ブロックを示す図である。同図に示すように、移動局装置２０は機能的に、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１、復調／復号部２２、通信レート変更部２３、受信データ取得部２４、閾値算出部２５、記憶部２６、通信レート上昇制限部２７、送信データ取得部２８、変調方式決定部２９、物理層フレーム生成部３０、符号化／変調部３１を含んで構成される。なお、復調／復号部２２は内部的にさらに受信信号品質演算部２２０、受信電力演算部２２１を含んで構成され、通信レート変更部２３は内部的にさらにＦＥＲ(Frame Error Rate)演算部２３０、判定部２３１を含んで構成される。

送信データ取得部１１は、移動局装置２０に対して送信すべき送信データを取得する。変調方式決定部１２は、後述する要求変調方式取得部１８の指示に従い、送信データ取得部１１により取得された送信データの変調に用いる変調方式を決定する。

物理層フレーム生成部１３は、送信データ取得部１１により取得された送信データに物理層ヘッダを付加し、符号化／変調部１４に出力する。なお、物理層フレーム生成部１３は、こうして付加する物理層ヘッダに、変調方式決定部１２により決定された変調方式を示す変調方式情報を含める。

符号化／変調部１４は、物理層フレーム生成部１３から入力された物理層ヘッダ付加後の送信データを所定の符号化方式により符号化し、符号化データを取得する。ここで、符号化／変調部１４は、複数の変調方式に対応している。符号化／変調部１４は、符号化データのうち上記変調方式情報を含む部分（所定変調部分）を、所定の変調方式により変調し、その他の部分（適応変調部分）を、変調方式決定部１２により決定された変調方式を使用して変調する。符号化／変調部１４は、このような変調により、送信信号を生成し、取得する。

ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部１５は、スーパーへテロダイン方式により、符号化／変調部１４により取得される送信信号を無線送信する。

送信電力制御部１９は、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部１５により送信信号を送信する際の送信電力を制御する。ここでは特に、送信電力制御部１９は、符号化／変調部１４が使用する変調方式の変更により通信レートが上昇した場合に、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部１５により送信信号を送信する際の送信電力を、所定の下降量（変化量）、下降させる。

具体的には、記憶部４０は、送信電力下降量テーブルを記憶している。送信電力下降量テーブルは、変更後の通信レートと、上記下降量と、を対応付けて記憶するテーブルである。送信電力制御部１９は、符号化／変調部１４が使用する変調方式が変更された場合に、変更後の通信レートと対応付けて記憶される下降量を、送信電力下降量テーブルから読み出す。そして、読み出した下降量だけ、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部１５により送信信号を送信する際の送信電力を下降させる。

ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１は、基地局装置１０が無線送信した送信信号を、スーパーへテロダイン方式により受信し、復調／復号部２２へ出力する。

復調／復号部２２は、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１から入力された送信信号のうち所定変調部分を、上記所定の変調方式により復調する。復調／復号部２２は、この復調の結果得られるデータから上記変調方式情報を取得し、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１から入力された送信信号のうち適応変調部分を、取得した変調方式情報により示される変調方式により復調する。復調／復号部２２はさらに、このような復調の結果得られる符号化データを、上記所定の符号化方式により復号し、物理層ヘッダ及び送信データを取得する。受信データ取得部２４は、復調／復号部２２により取得された送信データを、受信データとして取得する。

受信信号品質演算部２２０は、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１から入力された送信信号の品質（受信信号品質）を示す受信信号品質情報を算出し、判定部２３１に出力する。受信信号品質情報の具体的な例としては、ＳＮＲやＥＶＭが挙げられる。なお、ＦＥＲ演算部２３０は受信データのＦＥＲ(Frame Error Rate)を算出しており、このＦＥＲを受信信号品質情報として使用してもよい。

受信電力演算部２２１は、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１から入力された送信信号の振幅（受信電力）を示す受信電力情報を算出し、通信レート上昇制限部２７に出力する。

通信レート変更部２３は、所定の場合に、符号化／変調部１４により使用される変調方式を変更することにより、通信レートを変更する。以下、この変更のための機能について、具体的に説明する。

記憶部２６は、図４に示す閾値記憶テーブルと、図５に示す送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルとを記憶する。

図４に示すように、閾値記憶テーブルは、通信レートと、必要受信電力Ａ１と、必要受信信号品質Ｂ１と、送信電力下降量Ｘと、下降量反映必要受信電力Ａ２と、下降量反映必要受信信号品質Ｂ３と、を対応付けて記憶するテーブルである。

必要受信電力Ａ１は、対応する通信レートの送信信号がＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１により受信された場合に、該送信信号を復調するために必要な受信電力を示す情報である。また、必要受信信号品質Ｂ１は、対応する通信レートの送信信号がＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１により受信された場合に、該送信信号を復調するために必要な受信信号品質を示す情報である。

送信電力下降量Ｘは、通信レートが、対応する通信レートに変更された場合の、送信電力制御部１９による送信電力の下降量を示す情報である。この送信電力下降量Ｘについては、全移動局装置２０についてその値が同じであれば、基地局装置１０の局データとして、閾値記憶テーブルに予め記憶させておいてもよい。一方、移動局装置２０ごとに異なる場合には、移動局装置２０が、基地局装置１０との通信開始時に、基地局装置１０に対して、送信電力下降量テーブルの記憶内容を送信するようにすることが好適である。この場合、基地局装置１０は、閾値記憶テーブルを移動局装置２０ごとに記憶する。そして、基地局装置１０は、移動局装置２０から受信した送信電力下降量テーブルに基づき、該移動局装置２０について記憶している閾値記憶テーブルに、送信電力下降量Ｘを書き込む。

下降量反映必要受信電力Ａ２は、送信電力下降量Ｘと、必要受信電力Ｂ１と、を加算してなる値である。すなわち、下降量反映必要受信電力Ａ２は、Ａ２＝Ａ１＋Ｘにより算出されている。

下降量反映必要受信信号品質Ｂ３は、送信電力下降量Ｘと、必要受信信号品質Ｂ１と、に基づいて決定される。すなわち、通信レートを変更すると、送信電力制御部１９の制御により送信電力が下降するのであるから、通信レート変更後の必要受信電力を実現するためには、通信レート変更前の受信電力が、通信レート変更後の必要受信電力よりも送信電力下降量Ｘ分だけ高くなくてはならない。この値は上記下降量反映必要受信電力Ａ２であるが、基地局装置１０は、受信信号品質の閾値判定により通信レート変更の可否を判定するので、受信電力が下降量反映必要受信電力Ａ２を上回っているか否かを直接的に判定することにより通信レート変更の可否を判定することはできない。そこで、基地局装置１０は、受信電力と受信信号品質の間に相関関係があると仮定し、通信レート変更後の必要受信信号品質を送信電力下降量Ｘに応じた量だけ上昇させてなる下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を上記閾値判定において使用する閾値とする。

具体的には、閾値算出部２５が、閾値記憶テーブルに記憶される送信電力下降量Ｘ及び必要受信信号品質Ｂ１と、送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルと、に基づいて、下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を算出する。以下、詳細に説明する。

図５に示すように、送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルは、送信電力下降量Ｘと、受信信号品質オフセット値Ｂ２と、を対応付けて記憶するテーブルである。基地局装置１０は、送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルを、局データとして予め記憶している。

閾値算出部２５は、まず、算出しようとする下降量反映必要受信信号品質Ｂ３について閾値記憶テーブルに記憶される送信電力下降量Ｘを取得する。そして、閾値算出部２５は、取得した下降量反映必要受信電力Ａ２と対応付けて送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルに記憶される受信信号品質オフセット値Ｂ２を取得する。さらに、閾値算出部２５は、算出しようとする下降量反映必要受信信号品質Ｂ３について閾値記憶テーブルに記憶される必要受信信号品質Ｂ１を取得する。そして、閾値算出部２５は、取得した受信信号品質オフセット値Ｂ２と、同じく取得した必要受信信号品質Ｂ１と、を加算し、下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を取得する。すなわち、閾値算出部２５は、Ｂ３＝Ｂ１＋Ｂ２の計算を行うことにより、下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を算出する。閾値算出部２５は、こうして算出した下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を、閾値記憶テーブルに書き込む。

判定部２３１は、受信信号品質演算部２２０により取得された受信信号品質情報により示される受信信号品質について、変更後の通信レートを示す通信レート情報と対応付けて閾値記憶テーブルに記憶される必要受信信号品質Ｂ１により示される必要受信信号品質と、該必要受信信号品質Ｂ１より高い高受信信号品質と、のいずれかを閾値とする閾値判定を行う。なお、閾値記憶テーブルに記憶される下降量反映必要受信信号品質Ｂ３により示される受信信号品質を、上記高受信信号品質として使用することが好適である。

通信レート変更部２３は、判定部２３１の判定結果に応じて通信レートを変更する。具体的には、判定部２３１の判定結果が肯定であれば、通信レートを上げるための処理（後述）を行う。すなわち、受信信号品質演算部２２０により取得された受信信号品質情報により示される受信信号品質が上記閾値を上回っていれば、通信レートを上げるための処理を行う。判定部２３１の判定結果が否定であれば、特段の処理を行わない。なお、所定の場合には、通信レート変更部２３は、通信レートを下げるための処理も行う。

通信レート上昇制限部２７は、受信電力演算部２２１により取得される受信電力情報と、送信電力下降量Ｘと、に基づいて予測される、通信レート変更部２３による通信レート変更後に、ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１により送信信号を受信する際の受信電力と、必要受信電力Ａ１と、に応じて、通信レート変更部２３が通信レートを上昇させることを制限する。

具体的には、通信レート上昇制限部２７は、受信電力演算部２２１により取得される受信電力情報により示される受信電力が、閾値記憶テーブルにおいて、通信レート変更部２３による通信レート変更後の通信レートと対応付けて記憶される下降量反映必要受信電力Ａ２を上回らない場合に、判定部２３１による閾値判定において使用される閾値を上記高受信信号品質とすることにより、通信レート変更部２３が通信レートを上昇させることを制限する。一方、通信レート上昇制限部２７は、受信電力演算部２２１により取得される受信電力情報により示される受信電力が、下降量反映必要受信電力Ａ２を上回る場合に、判定部２３１による閾値判定において使用される閾値を上記必要受信信号品質とする。

別の見地からは、通信レート上昇制限部２７は、予測される受信電力が、必要受信電力Ａ１を上回らない場合に、判定部２３１による閾値判定において使用される閾値を上記高受信信号品質とすることにより、通信レート変更部２３が通信レートを上昇させることを制限する。一方、通信レート上昇制限部２７は、予測される受信電力が必要受信電力Ａ１を上回る場合に、判定部２３１による閾値判定において使用される閾値を上記必要受信信号品質とする。

以下、通信レート変更部２３が行う通信レートを上げるための処理にかかる機能について説明する。

送信データ取得部２８、変調方式決定部２９、物理層フレーム生成部３０、符号化／変調部３１、及びＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部２１は、送信データ取得部１１、変調方式決定部１２、物理層フレーム生成部１３、符号化／変調部１４、及びＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部１５と同様にして送信信号を生成し、無線送信する。

通信レート変更部２３は、このとき物理層フレーム生成部３０が付加する物理層ヘッダに、基地局装置１０に通信レートを上げさせるための情報を含める。具体的には、変更後の通信レートを実現する変調方式を示す情報を、物理層ヘッダの要求変調方式フィールドに含める。

図６は、要求変調方式フィールドを含む送信信号のフォーマット例を示す図である。同図に示すように、送信信号は物理層と上位層からなる。物理層は、ヘッダ及び要求変調方式フィールドを含んで構成される。上位層は送信データを含んで構成される。なお、ＣＲＣは巡回冗長符号であり、誤り訂正及びＦＥＲ算出のために用いられる。

復調／復号部１６及び受信データ取得部１７は、復調／復号部２２及び受信データ取得部２４と同様にして受信データを取得する。

要求変調方式取得部１８は、このとき復調／復号部１６により取得される物理層ヘッダから、上記要求変調方式フィールドに含まれる情報を読み出す。そして、読み出した情報により示される変調方式を、送信データ取得部１１により取得された送信データの変調に用いる変調方式とするよう、変調方式決定部１２に指示する。

以上の各機能により、通信レートを上げるための処理が行われる。

以下では、以上説明した移動局装置２０の処理を、処理フローを参照しながら説明する。

図７は、通信レート変更処理を実施するために移動局装置２０が行う事前処理の処理フローを示す図である。同図に示すように、移動局装置２０はまず、通信レートごとの送信電力下降量Ｘを取得する（Ｓ１）。移動局装置２０は、こうして取得した送信電力下降量Ｘを、閾値記憶テーブルに書き込む。

次に、移動局装置２０は、Ａ２＝Ａ１＋Ｘの計算を行い、下降量反映必要受信電力Ａ２を算出する（Ｓ２）。

さらに、移動局装置２０は、送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルから、送信電力下降量Ｘと対応付けて記憶される受信信号品質オフセット値Ｂ２を取得する（Ｓ３）。そして、Ｂ３＝Ｂ１＋Ｂ２の計算を行い、下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を算出する（Ｓ４）。

移動局装置２０は、こうして算出したＡ２及びＢ３を、閾値記憶テーブルに書き込む（Ｓ５）。

図８は、移動局装置２０が行う通信レート変更処理の処理フローを示す図である。同図に示すように、移動局装置２０はまず、受信信号の受信電力を取得し（Ｓ１０）、その受信信号品質を取得する（Ｓ１１）。そして、移動局装置２０は、Ｓ１０において取得した受信電力が、現在の通信レートの１段階上の通信レートと対応付けて記憶される下降量反映必要受信電力Ａ２を上回っているか否かを判定する（Ｓ１２）。

Ｓ１２の判定結果が、上回っていることを示していれば、移動局装置２０は、Ｓ１１において取得した受信信号品質が必要受信信号品質Ｂ１を上回っているか否かを判定する（Ｓ１３）。その結果、上回っていることが示されれば、移動局装置２０は、通信レート変更のための処理を行う（Ｓ１４）。

Ｓ１２の判定結果が、上回っていることを示していなければ、移動局装置２０は、Ｓ１５において取得した受信信号品質が下降量反映必要受信信号品質Ｂ３を上回っているか否かを判定する（Ｓ１５）。その結果、上回っていることが示されれば、移動局装置２０は、通信レート変更のための処理を行う（Ｓ１６）。

図９は、図７及び図８に示した処理フローの変形例である。図９に示す例では、移動局装置２０はまず、通信レートを１段階上昇させた場合の送信電力の下降量を取得する（Ｓ２０）。また、移動局装置２０は、受信信号の受信電力を取得する（Ｓ２１）。そして、Ｓ２１で取得した受信電力からＳ２０で取得した送信電力下降量を減算することにより、予測受信電力を算出する（Ｓ２２）。

次に移動局装置２０は、予測受信電力が通信レート変更後の通信レートを１段階上昇させた場合に必要となる受信電力（必要受信電力）を上回っているか否かを判定する（Ｓ２３）。

Ｓ２３の判定結果が、上回っていることを示していれば、移動局装置２０は、受信信号の受信信号品質が、通信レートを１段階上昇させた場合に必要となる受信信号品質（必要受信信号品質）を上回っているか否かを判定する（Ｓ２４）。その結果、上回っていることが示されれば、移動局装置２０は、通信レート変更のための処理を行う（Ｓ２５）。

Ｓ２３の判定結果が、上回っていることを示していなければ、移動局装置２０は、受信信号の受信信号品質が、通信レートを１段階上昇させた場合に必要となる受信信号品質（必要受信信号品質）よりも高い受信信号品質（高受信信号品質）を上回っているか否かを判定する（Ｓ２６）。その結果、上回っていることが示されれば、移動局装置２０は、通信レート変更のための処理を行う（Ｓ２７）。

以上説明したように、移動体通信システム１によれば、通信レート上昇後の予測受信電力が必要受信電力を下回っている場合に、通信レートの変更を制限することができるので、通信レート上昇後に、復調に支障を来さないようにすることができる。

また、閾値判定に使用される閾値を高受信信号品質（下降量反映受信信号品質）とすることにより、高受信信号品質に対応する受信電力が得られるまでは通信レートが上昇しないようにしているとともに、予測される受信電力が、移動局装置２０が復調するために必要な受信電力を上回っている場合には、必要受信信号品質を閾値としているので、適切に通信レートの上昇を実施することができるようになる。

さらに、受信信号品質の閾値判定に使用される閾値を、送信電力下降量を反映させた下降量反映受信信号品質としているので、通信レート変更後に必要受信電力が得られるようになるまでは、通信レートが上昇しないようにすることができる。

本実施の形態の作用効果について、図１０乃至図１２を参照しながら、より詳しく説明する。

図１０は、受信電力と受信信号品質の関係を説明するための説明図である。同図では、縦軸が通信レート上昇前の受信電力、横軸を受信信号品質としている。

図１０（１）は、通信レート上昇可否を判定するための受信信号品質の閾値を、必要受信信号品質とした場合を示している。通信レートが上昇すると、受信電力は送信電力下降量分だけ減少する。そのため、通信レート上昇後に必要受信電力を得るためには、通信レート上昇前の受信電力が少なくとも「必要受信電力＋送信電力下降量」である必要がある。

通信レート上昇前の受信電力が「必要受信電力＋送信電力下降量」以上であれば、受信信号品質が必要受信信号品質を上回ったことより通信レートを上昇させた後にも、基地局装置１０と移動局装置２０は問題なく通信を継続できる（Ｔ１の領域）。一方、通信レート上昇前の受信電力が「必要受信電力＋送信電力下降量」を下回っていれば、受信信号品質が必要受信信号品質を上回ったことより通信レートを上昇させた後、受信電力が必要受信電力を下回ることになる。このため、エラーが発生する（Ｔ２の領域）。なお、移動体通信システム１は、受信信号品質が必要受信信号品質を下回っている場合には、通信レートを上昇させないようにしている（Ｔ３の領域）。

図１０（２）は、通信レート上昇可否を判定するための受信信号品質の閾値を、下降量反映受信信号品質とした場合を示している。この場合には、Ｔ２の領域において通信レートの変更が制限される。このため、図１０（１）の場合のようなエラーの発生は起こらない。

図１０（１）及び図１０（２）では、受信信号品質と受信電力が相関関係を保っている場合について説明した。しかし、実際には、受信電力が大きくなっても、それに伴って受信信号品質が大きくならない場合がある。図１０（３）は、このような場合について説明するための図である。同図のＴ４の領域では、受信信号品質が下降量反映受信信号品質に達していないものの、受信電力は「必要受信電力＋送信電力下降量」を上回っている。このような場合に、本実施の形態によれば通信レートを上昇させることができる。こうして通信レートを上昇させた後に、基地局装置１０と移動局装置２０は問題なく通信を継続できる。なお、同図の受信信号品質と受信電力の関係が同図Ｔ５の領域に入る場合もあり得るが、移動体通信システム１は、このような場合に通信レートを上昇させないようにしている。

図１１は、基地局装置１０と移動局装置２０との間の距離と、通信レート変更の関係を説明するための説明図である。障害物などがなければ、基地局装置１０が一定の送信電力で信号を送信している場合、基地局装置１０が送信した信号を移動局装置２０が受信する場合の受信電力は、基地局装置１０と移動局装置２０との間の距離に比例する。

初めに移動局装置２０は領域Ｕ１に存在しており、徐々に基地局装置１０へ近づいたとする。領域Ｕ１では、通信レートはＲ１である。移動局装置２０の受信電力は、領域Ｕ１と領域Ｕ２の境界で、通信レートＲ２の必要受信電力Ａ１となる。この受信電力に対応する受信信号品質は、通信レートＲ２の必要受信信号品質Ｂ１であり、必要受信信号品質による閾値判定を行った場合、この境界で、通信レートがＲ１からＲ２に変更される。しかしながら、基地局装置１０の送信電力は、通信レートがＲ２に変更されると、送信電力下降量Ｘだけ低下する。このため、移動局装置２０の受信電力はＡ１−Ｘとなり、基地局装置１０は正常に受信することができなくなってしまう。

そこで、移動体通信システム１では、移動局装置２０の受信電力がＡ２＝Ａ１＋Ｘとなるまで、通信レートの変更を制限する。その結果、移動局装置２０が領域Ｕ２と領域Ｕ３の境界を越えたときに、通信レートがＲ１からＲ２に変更される。このとき、移動局装置２０の受信電力はＡ２＝Ａ１＋Ｘであるので、送信電力下降量がＸ低下しても、必要受信電力Ａ２以上の受信電力を確保でき、通信が正常に継続される。

最後に、図１２は、受信信号品質と受信電力の相関関係について説明するための説明図である。同図では、横軸に受信信号品質、縦軸にハードウェアの出現頻度を示している。

一般に、受信電力がある程度以上高くなると、ハードウェアによっては受信信号品質が飽和する。図１２には、飽和受信信号品質の、ハードウェア分布を示している。同図では、分布の中心は必要受信信号品質と下降量反映必要受信信号品質の間にある。下降量反映受信信号品質を閾値とする閾値判定で通信レートがＲ１からＲ２に変更され得るためには、飽和受信信号品質が下降量反映受信信号品質を上回っている必要がある。しかしながら、このようなハードウェアは僅かである。そこで、移動体通信システム１では、受信電力さえ必要受信電力を上回ることが担保できれば、必要受信信号品質を閾値とするようにしている。こうすれば、多くのハードウェアにおいて、通信レートがＲ１からＲ２に変更され得るようになる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では移動体通信システムに本発明を適用した例について説明したが、適応変調を採用する通信システムであれば、どのようなものにでも本発明を適用することができる。また、移動体通信システムに本発明を適用する場合において、上記実施の形態では移動局装置２０が受信装置である場合について説明したが、基地局装置１０が受信装置である場合についても、同様に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施の形態にかかる移動体通信システムのシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる基地局装置のシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる移動局装置のシステム構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる閾値記憶テーブルを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる送信電力下降量−受信信号品質オフセット値対応テーブルを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる送信信号のフレーム構成を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる移動局装置の処理フローを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる移動局装置の処理フローを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる移動局装置の処理フローを示す図である。 本発明の実施の形態の作用効果を説明するための説明図であり、特に受信電力と受信信号品質の関係を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態の作用効果を説明するための説明図であり、特に基地局装置と移動局装置との間の距離と、通信レート変更の関係を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態の作用効果を説明するための説明図であり、特に受信信号品質と受信電力の相関関係について説明するための説明図である。

符号の説明

１ 移動体通信システム、１０ 基地局装置、１１，２８ 送信データ取得部、１２，２９ 変調方式決定部、１３，３０ 物理層フレーム生成部、１４，３１ 符号化／変調部、１５，２１ ＲＦ／ＩＦ／ＢＢ部、１６，２２ 復調／復号部、１７，２４ 受信データ取得部、１８ 要求変調方式取得部、１９ 送信電力制御部、２０ 移動局装置、２３ 通信レート変更部、２５ 閾値算出部、２６，４０ 記憶部、２７ 通信レート上昇制限部、２２０ 受信信号品質演算部、２２１ 受信電力演算部、２３０ ＦＥＲ演算部、２３１ 判定部。

Claims (4)

1. 送信装置と受信装置とを含み、
   前記送信装置は、
   複数の変調方式のいずれかを使用して送信データを変調し、送信信号を生成する変調手段と、
   前記変調手段により生成される送信信号を送信する送信手段と、
   前記変調手段が使用する変調方式の変更により通信レートが上昇した場合に、前記送信手段により前記送信信号を送信する際の送信電力を、前記変更される変調方式に応じた変化量下降させる送信電力下降手段と、
   を含み、
   前記受信装置は、
   前記送信手段により送信された前記送信信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信信号品質を示す受信信号品質情報を取得する受信信号品質情報取得手段と、
   を含む、
   通信システムであって、
   前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信電力を示す受信電力情報を取得する受信電力情報取得手段と、
   閾値が示す品質を前記受信信号品質が上回る場合に、前記変調手段により使用される変調方式を変更することにより、通信レートを上昇させる通信レート変更手段と、
   前記通信レートが上昇する場合に前記送信電力下降手段が下降させる送信電力の変化量に基づいて、前記通信レート変更手段が用いる前記閾値を決定する通信レート上昇制限手段と、
   を含むことを特徴とする通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記受信装置は、
   通信レートを示す通信レート情報と対応付けて、前記受信装置が前記受信手段により受信された送信信号を復調するために必要な受信信号品質である必要受信信号品質を示す必要受信信号品質情報を記憶する記憶手段、
   をさらに含み、
   前記通信レート上昇制限手段は、前記受信電力情報が示す受信電力が、前記受信装置が前記受信手段により受信された送信信号を復調するために必要な受信電力に前記送信電力下降手段が下降させる送信電力の変化量に応じた量を上昇させた反映必要受信電力を上回らない場合に前記通信レート変更手段が用いる閾値を高受信信号品質に決定するとともに、前記受信電力情報が示す受信電力が前記反映必要受信電力を上回る場合に、前記通信レート変更手段が用いる閾値を前記必要受信信号品質に決定し、
   前記高受信信号品質は、前記送信電力下降手段による送信電力の下降量と、前記必要受信信号品質と、に基づいて決定される、
   ことを特徴とする通信システム。
3. 送信装置が送信した送信信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信電力を示す受信電力情報を取得する受信電力情報取得手段と、
   前記受信手段により前記送信信号が受信された際の受信信号品質を示す受信信号品質情報を取得する受信信号品質情報取得手段と、
   閾値が示す品質を前記受信信号品質が上回る場合に、送信装置が前記送信信号の変調に使用する変調方式を変更することにより、通信レートを上昇させる通信レート変更手段と、
   前記通信レート変更手段により前記通信レートが上昇する場合に前記送信装置が下降させる前記送信信号の送信電力の変化量に基づいて、前記通信レート変更手段が用いる前記閾値を決定する通信レート上昇制限手段と、
   を含むことを特徴とする通信装置。
4. 送信装置において、複数の変調方式のいずれかを使用して送信データを変調し、送信信号を生成する変調ステップと、
   前記送信装置において、前記変調ステップにおいて生成される送信信号を送信する送信ステップと、
   前記変調ステップにおいて使用される変調方式の変更により通信レートが上昇した場合に、前記送信ステップにおいて前記送信信号を送信する際の送信電力を、前記変更される変調方式に応じた変化量下降させる送信電力下降ステップと、
   受信装置において、前記送信手段により送信された前記送信信号を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにおいて前記送信信号が受信された際の受信電力を示す受信電力情報を取得する受信電力情報取得ステップと、
   前記受信ステップにおいて前記送信信号が受信された際の受信信号品質を示す受信信号品質情報を取得する受信信号品質情報取得ステップと、
   閾値が示す品質を前記受信信号品質が上回る場合に、前記変調ステップにおいて使用される変調方式を変更することにより、通信レートを上昇させる通信レート変更ステップと、
   前記通信レート変更ステップにより前記通信レートが上昇する場合に前記送信電力下降ステップが下降させる送信電力の変化量に基づいて、前記通信レート変更ステップが用いる前記閾値を決定する通信レート上昇制限ステップと、
   を含むことを特徴とする通信レート変更方法。
   

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