JP4812880B2

JP4812880B2 - 通信装置

Info

Publication number: JP4812880B2
Application number: JP2010007846A
Authority: JP
Inventors: 吉雅草野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2010114932A

Description

本発明は通信装置に関し、特に通信速度の決定に関する。

データ通信を行う移動体通信システムにおいては、ＦＥＲ(Frame Error Rate)等の指標にて表される通信品質を向上させるために、変調クラスを制御することにより通信速度を変化させるリンクアダプテーションが行われることがある。なお、通信品質を向上させるためには種々の他の方法も開発されており、例えば特許文献１には、送信電力を制御することにより通信品質を向上させる技術が記載されている。

特開平０８−３０７３４４号公報

ここで、上記リンクアダプテーションによると、送信信号の変調クラスは、図７に示すように、受信信号のＳＩＮＲ(Signal to Interference Noise Ratio)を変数とするステップ関数にて決定される。このようにすることにより、受信信号の雑音に対する電力比が大きくなる（ＳＩＮＲが大きくなる）に従い、より高速な送信ができるようにし、逆に受信信号の雑音に対する電力比が小さくなる（ＳＩＮＲが小さくなる）に従い、より信号分離をし易くしている。

しかしながら、このようにして変調クラスを決定すると、変調クラスを制御することによっても通信品質が上がらないという問題点があった。すなわち、特にＳＩＮＲが小さい通信状況下においては、十分な変調クラスの制御ができないために信号分離ができなくなる場合があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リンクアダプテーションにおいて、変調クラスを迅速に決定することを可能にする通信装置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係る通信装置は、受信信号と雑音との電力の比率を示す信号対雑音比を取得する信号対雑音比取得手段と、信号対雑音比を変数とし、信号対雑音比が所定値を下回る場合と、前記信号対雑音比が該所定値を上回る場合と、で信号対雑音比に対する前記変調クラスの増加率の異なる単調増加関数にて変調クラスを決定する変調クラス決定手段と、を含むことを特徴とする通信装置であって、前記変調クラス決定手段は、前回決定した変調クラスを仮決定し、前記取得された信号対雑音比が前記所定値を上回る場合には、該変調クラスを維持し、該信号雑音比が下回る場合には、該信号雑音比に応じた変調クラスを決定する、ことを特徴とする。なお変調クラスとは、復調する際の信号分離困難性を制御するために使用される変調方式の種類を示すデータであり、リンクアダプテーション処理時には該変調クラスにより決定される変調方式で変調が行われる。

このようにすることにより、変調クラスを決定するための信号対雑音比を変数とする単調増加関数の増加率を信号対雑音比が所定値を下回る場合と、信号対雑音比が該所定値を上回る場合と、で異ならせることができ、十分な変調クラスの制御ができるようになるため、リンクアダプテーションにおいて、変調クラスを迅速に決定することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る移動体通信システムの構成図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置の構成ブロック図である。本発明の実施の形態に係る移動局装置の構成ブロック図である。本発明の実施の形態に係る基地局装置の機能ブロック図である。本発明の実施の形態に係るＳＩＮＲと変調クラスの対応図である。本発明の実施の形態に係る処理のフロー図である。本発明の背景となる技術に係るＳＩＮＲと変調クラスの対応図である。本発明の背景となる技術に係る位相変調方式のＩＱ平面図である。本発明の背景となる技術に係る位相変調方式のＩＱ平面図である。

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。

本発明の実施の形態に係る移動体通信システム１は、図１に示すように、基地局装置２、移動局装置３、通信ネットワーク４を含んで構成されている。

基地局装置２は、図２に示すように、制御部２０と、無線通信部２１と、記憶部２２と、ネットワークインターフェイス部２３と、を含んで構成されている。制御部２０は、基地局装置２の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。無線通信部２１は、アンテナを備え、移動局装置３からの音声信号や通信用パケット等をそれぞれ受信して復調し、制御部２０に出力したり、制御部２０から入力される指示に従って、制御部２０から入力される音声信号や通信用パケット等を変調してアンテナを介して出力したり、といった処理を行う。記憶部２２は、制御部２０のワークメモリとして動作する。また、この記憶部２２は、制御部２０によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。ネットワークインターフェイス部２３は、通信ネットワーク４と接続されており、通信ネットワーク４からの音声信号や通信用パケット等を受信して制御部２０に出力したり、制御部２０の指示に従って音声信号や通信用パケット等を通信ネットワーク４に対して送信したりする。

移動局装置３は、移動体通信システムで使用される従来公知の携帯電話端末やＰＨＳ端末等の端末装置であり、図３に示すように、制御部３０と、記憶部３１と、無線通信部３２と、を含んで構成されている。制御部３０は、移動局装置３の各部を制御し、通話やデータ通信に関わる処理を実行している。記憶部３１は、制御部３０のワークメモリとして動作する。また、この記憶部３１は、制御部３０によって行われる各種処理に関わるプログラムやパラメータを保持している。無線通信部３２は、アンテナを備え、制御部３０から入力される指示に従って、音声信号や通信用パケット等を変調してアンテナを介して出力したり、アンテナに到来する音声信号や通信用パケット等を受信して復調し、制御部３０に出力したり、といった処理を行う。

通信ネットワーク４は移動体通信システムの交換機ネットワークであってもよいし、移動体通信システム１がＩＰ電話による通信システムである場合などにはＴＣＰ／ＩＰ網であってもよい。

図４は、本実施の形態に係る基地局装置２の機能ブロックを示す図である。基地局装置２は、同図に示すように、機能的には送受信部５０、復調部５１、ＳＩＮＲ取得部５２、変調クラス決定部５４及び変調部５５を含んで構成され、これらは制御部２０及び無線通信部２１によって実現される。
まず、受信時の動作について説明する。まず送受信部５０は、搬送波周波数帯域での信号を生成するアナログ無線回路と、該アナログ無線回路により出力される受信信号の周波数を変換するディジタル・ダウンサンプリング・コンバータ（ＤＤＣ）とを含んで構成される。そして、送受信部５０はアンテナにおいて受信した受信信号を周波数変換し、復調部５１に出力する。

そして復調部５１では、送受信部５０により入力された受信信号を復調する。そして復調された信号を図示しない復号部に出力し、復号部は例えばネットワークインターフェイス部２３に復号信号を出力する。

ここで、リンクアダプテーションの処理について説明する。

一般にリンクアダプテーションの処理は、復調部５１で使用される変調方式がＭＡＳＫ(Multiple Amplitude Shift Keying)、ＭＦＳＫ(Multiple Frequency Shift Keying)、ＭＰＳＫ(Multiple Phase Shift Keying)、ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)等の多値変調方式である場合に行われる。以下では、ＭＰＳＫを変調方式とする場合を例にとり、復調部５１におけるリンクアダプテーション処理を説明する。この場合、上記変調クラス識別子にはＭＰＳＫの多値化の度合いを示すデータが含まれる。すなわち、ＭＰＳＫには４値ＰＳＫ、８値ＰＳＫ、１６値ＰＳＫ等があり、これらのいずれに該当するのかを示すデータが変調クラスである。そして、この多値化の度合いは、信号分離困難性を表している。つまり、多値化の度合いが高いほど、信号分離は困難となり、多値化の度合いが低いほど、信号分離は容易となる。

このことを、図を参照しながら具体的に説明する。図８は４値ＰＳＫの場合のＩＱ平面上における信号点配置であり、図９は８値ＰＳＫの場合のＩＱ平面上の信号点配置である。Ｉは同相成分(In-phase component)を表し、Ｑは直交成分(Quadrature component)を表す。位相変調方式における信号はこれら同相成分と直交成分との組み合わせである位相により決定され、４値ＰＳＫの場合では４つの位相を使用して通信が行われ、８値ＰＳＫでは８つの位相を使用して通信が行われる。そして、信号がどの位相を使用しているかにより１の状態を表すことができる。具体的には、４値ＰＳＫの場合には、位相により０，π／２，π，３π／２の４つのパターンのいずれかにより１の状態を表すことができる。すなわち、２ビットの数値を表すことができる。８値ＰＳＫの場合には、０，π／４，π／２，３π／４，π、５π／４，３π／２，７π／４の８つのパターンのいずれかにより１の状態を表すことができる。すなわち、３ビットの数値を表すことができる。このように、多値化の度合いが高いほど同時に伝送できる情報量が多くなるため、通信速度が高速となる。このため、変調クラスにより変調する際の通信速度が決定されることになる。

ただし、図８及び図９からも分かるように、多値化の度合いが大きいと、各信号点は接近する。すなわち、同一の伝送状態においては、多値化の度合いが大きいと信号分離が困難となる。このため、伝送状況が悪い場合などには、多値化の度合いが同じでも、信号がどの信号点の信号なのかを分離することができなくなる場合がある。この状況に対応するため、リンクアダプテーションでは、信号の伝送状況に応じて、多値化の度合いを変更する処理が行われる。具体的には、伝送状況が悪い場合には信号点の分離を確実に行うために多値化の度合いを小さくし、伝送状況がいい場合には高速な通信を行うために多値化の度合いを大きくする。

以上説明したように、リンクアダプテーションは伝送状況に応じて２種類以上の変調クラスを適宜変更しながら通信を行う方式である。そしてリンクアダプテーションを使用する移動体通信システム１では、移動局装置３から基地局装置２に対して送信される上り信号には、移動局装置３の変調部において該上り信号の変調に用いられる変調クラスを示す情報である変調クラス識別子を含む信号が含まれ、基地局装置２の復調部５１は該変調クラス識別子を取得して、該変調クラス識別子が示す変調クラスにより決定される通信速度で受信処理を行う。同様に、基地局装置２から移動局装置３に対して送信される下り信号にも、基地局装置２の変調部５５において該下り信号の変調に用いられる変調クラスを示す情報である変調クラス識別子を含む信号が含まれ、移動局装置３の復調部は該信号から変調クラス識別子を取得して、該変調クラス識別子が示す変調クラスにより決定される通信速度で受信処理を行う。

そしてどの変調クラスを使用するかについての決定は、変調側の通信装置における受信信号の伝送状況に基づいて、該変調側の通信装置が決定する方法、或いは復調側の通信装置における受信信号の伝送状況を変調側の通信装置が取得することにより、該変調側の通信装置が決定する方法、等により行われる。そして、該伝送状況としてはＳＩＮＲ(信号
対干渉雑音比、Signal to Interference plus noise ratio)を使用することができる。ＳＩＮＲは所望信号と干渉信号及び雑音との電力比であり、信号対雑音比を表す指標のひとつとして使用される。そして、ＳＩＮＲが大きい場合、すなわち所望信号電力が雑音電力と比して大きい場合には、所望信号電力が雑音電力と比して小さい場合に比べ、復調部５１における受信信号の復調は容易となる。すなわち、ＳＩＮＲが大きい場合には、ＳＩＮＲが小さい場合に比べ、より高速な通信を行っても復調できる可能性は高くなる。つまり、ＳＩＮＲが大きい場合には、ＳＩＮＲが小さい場合に比べ、多値化の度合いを大きくすることができる。そこで本発明の背景となる技術においては、図７に示すように、ＳＩＮＲが大きいほど、変調クラスにより示される通信速度を高速とする処理が行われることがある。なおここでは、変調クラスは９段階であるとしている。また、単調増加関数を使用してＳＩＮＲに対する変調クラスを決定している。

しかしながら、このようにして変調クラスを決定すると、変調クラスを制御することによっても通信品質が上がらないという問題が生ずる場合がある。具体的には、例えばＳＩＮＲの測定の応答よりも高速に伝送状況が悪化するために、ＳＩＮＲが小さくなるのに従って変調クラスにより示される通信速度を低速にしても通信が切断されてしまう場合や、等幅なステップ関数ではＳＩＮＲと変調クラスの不整合があり、ＳＩＮＲに対して適切な変調クラスが決定できない場合が挙げられる。そこで、本実施形態では、ＳＩＮＲに所定の閾値を設け、上述の単調増加関数における、変調クラスのＳＩＮＲに対する増加率を変更することとしている。なお、該所定値以下の場合には、より迅速に変調クラスにより示される通信速度を低速に変更することとしてもよい。

具体的には、ＳＩＮＲ取得部５２が復調部５１から受信信号のＳＩＮＲを取得する。なお、該ＳＩＮＲは移動局装置３における受信信号のＳＩＮＲであってもよいし、基地局装置２における受信信号のＳＩＮＲであってもよい。移動局装置３における受信信号のＳＩＮＲとする場合には、基地局装置２は移動局装置３から該移動局装置３におけるＳＩＮＲを示すデータを受信し、ＳＩＮＲ取得部５２は該受信されたデータを取得する。一方、基地局装置２における受信信号のＳＩＮＲとする場合には、復調部５１においてＳＩＮＲを算出し、ＳＩＮＲ取得部５２は該算出されたＳＩＮＲを取得する。そして該ＳＩＮＲを変調クラス決定部５４に出力する。

そして、該ＳＩＮＲに基づいて変調クラス決定部５４は変調クラスを決定する。そしてそのとき、図５に示すような単調増加のステップ関数にて変調クラスを決定することができる。すなわち、閾値ＴＬを境界として、ＳＩＮＲがＴＬより大きい場合には、ステップ関数のＳＩＮＲのステップ幅を大きくし、ＳＩＮＲがＴＬより小さい場合には、ステップ関数のＳＩＮＲのステップ幅を小さくする。なお、本実施の形態における変調クラスが不連続な値であるので、変調クラスの決定に使用する関数をステップ関数としているが、変調クラスが連続な値をとる場合には、変調クラスの決定に使用する関数はステップ関数でなくてもよい。また、ステップ関数の幅は一定でなくてもよいが、閾値を下回る場合と、上回る場合とで、増加率を異ならせること、より具体的には閾値を下回る場合には上回る場合に比べＳＩＮＲの変化幅に対する増加率を大きくすることが望ましい。すなわち、閾値を下回る場合には上回る場合に比べ信号対雑音比の変化量に対する変調クラスの変化幅を大きくすることが望ましい。

このようにすると、リンクアダプテーションにおいて、変調クラスを迅速に決定することが可能になる。また、ＳＩＮＲと変調クラスの不整合があり、ＳＩＮＲに対して適切な変調クラスが決定できない場合にも適切な変調クラスが決定できるようになる。さらに、ＳＩＮＲが小さい場合、すなわち該ＳＩＮＲにて示される受信状態が悪い場合には、ＳＩＮＲの測定応答のタイムラグによりＳＩＮＲが小さくなる速度よりも早く受信状態が悪化する場合に迅速に変調クラスにより示される通信速度を低速に変更することができる。

以上説明した処理を、処理フロー図を参照しながらより具体的に説明する。

図６は、本実施の形態の基地局装置２における処理のフロー図である。まず、変調クラス決定部５４は変調クラスを仮決定する（Ｓ１００）。この仮決定される変調クラスは前回決定された変調クラスと同じものであってもよい。また、ＳＩＮＲ取得部５２は、基地局装置２におけるＳＩＮＲ又は移動局装置３におけるＳＩＮＲを取得する（Ｓ１０２）。そして、変調クラス決定部５４は、該ＳＩＮＲが所定値を下回るか否かを判断する（Ｓ１０４）。上回る場合には仮決定された変調クラスをそのまま変調クラスとして決定する（Ｓ１０８）。下回る場合には、変調クラス決定部５４は仮決定された変調クラス及びＳＩＮＲを非線形フィルタに通す（Ｓ１０６）。該非線形フィルタにおいては、ＳＩＮＲに対する変調クラスを、ＳＩＮＲの値に応じてより低速になるよう、変更する。この際の変更処理には、上述したようなステップ関数のステップ幅を変更する処理や、増加率を変更する処理を使用することができる。そして、該変更された変調クラスにて変調クラスを決定する（Ｓ１０８）。変調クラス決定部５４は、このようにして変調クラスを決定している。

なお、以上のようにするとＳＩＮＲの測定応答のタイムラグが問題にならない程度である場合には、より迅速に低速になってしまうため、無駄が生ずる。そこで、ＳＩＮＲ取得部５２がＳＩＮＲの測定応答のタイムラグを示すデータをも取得することにより、変調クラス決定部５４は、該タイムラグを示すデータに応じて、ＳＩＮＲの閾値以下で変調クラスを求めるための関数の増加率を小さくするか、小さくしないかを選択することとしてもよい。ＳＩＮＲの測定応答のタイムラグを示すデータは、例えばＳＩＮＲ取得部５２においてＳＩＮＲを記憶することにより、ＳＩＮＲの変化の速度を取得し、該速度をＳＩＮＲの測定応答のタイムラグを示すデータとして使用することができる。この場合、変化の速度が速い場合に、変調クラス決定部５４はタイムラグが大きいと判断することができる。

また、上記実施の形態では信号対雑音比としてＳＩＮＲを使用したが、Ｓ／Ｎ比(Signal to Noise Ratio)やＣ／Ｎ比(Carrier to Noise Ratio)を使用してもよい。また、上記実施の形態で基地局装置２における処理として説明したが、移動局装置３においても同じ処理により変調クラスを決定することができる。さらに、移動体通信システム以外の通信システムでも、リンクアダプテーションのような変調クラスを変更しながら通信を行う方法を使用するシステムにおいて本発明を使用することができる。

１移動体通信システム、２基地局装置、３移動局装置、４通信ネットワーク、２０，３０制御部、２１，３２無線通信部、２２，３１記憶部、２３ネットワークインターフェイス部、５０送受信部、５１復調部、５２ＳＩＮＲ取得部、５４変調クラス決定部、５５変調部。

Claims

受信信号と雑音との電力の比率を示す信号対雑音比を取得する信号対雑音比取得手段と、
信号対雑音比を変数とし、信号対雑音比が所定値を下回る場合と、前記信号対雑音比が該所定値を上回る場合と、で信号対雑音比に対する前記変調クラスの増加率の異なる単調増加関数にて変調クラスを決定する変調クラス決定手段と、
を含むことを特徴とする通信装置であって、
前記変調クラス決定手段は、前回決定した変調クラスを仮決定し、前記取得された信号対雑音比が前記所定値を上回る場合には、該変調クラスを維持し、該信号雑音比が下回る場合には、該信号雑音比に応じた変調クラスを決定する、
ことを特徴とする通信装置。