JP5063387B2 - 無線通信システム、送信装置、受信装置、無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、適応変調（高速適応変調）による無線通信が可能な無線通信システム、送信装置、受信装置、無線通信方法に関する。

近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される移動局が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。特に昨今では、入手可能な情報量も増加の一途を辿り、大容量のデータをダウンロードするため高速かつ高品質な無線通信方式が取り入れられるようになってきた。

例えば、高速デジタル通信を可能とする次世代ＰＨＳ通信規格として、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses） ＳＴＤ Ｔ９５またはＰＨＳ ＭｏＵ（Memorandum of Understanding）があり、このような通信では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）方式が採用されている。かかるＯＦＤＭは、多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。

また、ＯＦＤＭが個別のユーザ毎に時分割でサブチャネルを割り当てているのに対して、複数のユーザが全サブチャネルを共有し、各ユーザにとって最も伝送効率のよいサブチャネルを割り当てるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access:直交周波数分割多元接続)も提供されている。

ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵでは、適応変調により決定された変調方式およびコーディング方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme、以下単にＭＣＳという。）を、ＦＭ−ｍｏｄｅ（Fast access channel based on Map-Mode）（例えば、非特許文献１）におけるアンカーチャネルを通じて送信装置に送信し、送信装置では、そのＭＣＳに基づきデータを変調することで、その時点の通信環境における最適なＭＣＳを用いた通信を行うことができる。

かかる適応変調は、移動局から基地局に送信される上り通信信号の信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：Signal to Interference and Noise Ratio）やビットエラーレートに基づいて送信装置と受信装置との間の通信環境を推測し、より良い通信環境の下ではより高い変調効率を示すＭＣＳを選択し、通信環境の悪い状況下では低い変調効率を示すＭＣＳを選択して、安定した無線通信の実施を可能にする。

さらに、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵでは、受信装置が誤ったデータを受信した場合、送信した送信装置に対してそのデータの再送を要求する自動再送要求（ＡＲＱ：Automatic Repeat reQuest、以下単にＡＲＱという。）が送信される。送信装置は、かかるＡＲＱに対しＭＡＣレイヤ（低レイヤ）でデータの再送処理を行うので、短い制御時間でエラーを効率良く補償することができる（非特許文献２）。また、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵでは、かかるＡＲＱと前方誤り訂正（ＦＥＣ：Forward Error Correction）とを組み合わせて、パケットエラー訂正の効率をさらに向上させたＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）技術も採用されている。
ARIB（Association of Radio Industries and Businesses） STD-T95 A-GN4.00-01-TS Rev.3「Next Generation PHS Specifications」,P331-340

ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵでは、送受信されるデータはフレーム単位に分割されており、ＭＣＳはその送信フレームにおけるデータの最小単位（ＰＲＵ：Physical Resource Unit、以下単にＰＲＵという。）毎に設定することもできる。しかし、ＭＣＳに割かれる情報量が膨大になり、無駄にデータ領域を占有してしまう。そこで、１つのフレームのデータはほぼ同時刻に伝達されることに鑑み、本規格では、フレーム総てに対して一度のみＭＣＳを指定するようになっている。

しかし、上述したＡＲＱでは再送されるデータのＭＣＳが前回送信されたときと等しくなくてはならず、また、１つのフレームには１種類のＭＣＳしか指定することができないので、その再送データを含むフレームの総てのデータが、そのときの電波環境の如何にかかわらず再送データのＭＣＳに固定されていた。

すると、そのフレームの再送データ以外の通常データを送信するために受信端末から取得した最適なＭＣＳはキャンセルされ、適応変調の恩恵を受けることができないばかりか、再送データのＭＣＳによっては、通信速度が速すぎたり、また遅すぎたりして通常データに新たなエラーが生じることとなり、エラー訂正動作（ＡＲＱ）が却ってエラーを引き起こす原因になりかねない。

かかる問題を回避するため、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵにおいてはＡＲＱの機能を停止し、さらに上位レイヤでエラー修正させることも可能である。しかし、短い制御時間で効率良くエラーを補償するＡＲＱを利用しないことでエラーの訂正時間の長時間化を招くこととなる。

本発明は、このような問題に鑑み、規格を逸脱することなく、再送データと通常データとのＭＣＳを独立して制御し、それぞれのデータに適したＭＣＳを用いることで、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることが可能な、無線通信システム、送信装置、受信装置、無線通信方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて送信されるデータを変調するデータ変調部と、変調されたデータを順次送信するデータ送信部とを備える送信装置と、送信装置からデータを受信するデータ受信部と、受信したデータを復調するデータ復調部と、復調されたデータのエラーを検出するエラー検出部と、復調されたデータにエラーが検出された場合、ＡＲＱ（自動再送要求）を送信するＡＲＱ送信部とを備える受信装置と、を含む無線通信システムであって、送信装置は、送信されるデータとデータを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とをデータのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持する送信データ保持部を備え、受信装置は、復調されたデータにエラーが検出された場合、復調されたデータとデータのＭＣＳのＭＣＳ識別子とをフレーム識別子に関連付けて保持する復調データ保持部を備え、ＡＲＱ送信部は、復調されたデータにエラーが検出された場合、データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＡＲＱを送信し、データ変調部は、ＡＲＱの受信から所定フレーム後に、ＡＲＱのフレーム識別子およびエラー部分の識別子で特定される送信データ保持部に保持されたデータのエラー部分を送信データ保持部に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調し、データ送信部は、変調されたデータと共にエラー部分以外のＭＣＳのＭＣＳ識別子を送信し、データ復調部は、受信したデータのエラー部分を復調データ保持部に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を当該データと共に受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調することを特徴とする。

当該無線通信システムにおけるＦＭ−ｍｏｄｅの下では、１つのフレームに対して１種類のＭＣＳしか指定することができない。ただし、エラー部分の再送は、所定のフレームタイミングで行われるので、送信装置および受信装置の両装置においてエラーが生じたフレームとエラー部分を特定しそのフレームに用いられたＭＣＳとを特定できれば、ＡＲＱまたはＨＡＲＱにＭＣＳを載せなくても所望するＭＣＳに基づいてエラー部分を変復調することができる。従って、そのＭＣＳの要求領域を通常データに解放することが可能となり、適応変調に基づくＭＣＳを通常データに設定することができる。このように、再送データと通常データとのＭＣＳを独立して制御し、それぞれのデータに適したＭＣＳを用いることで、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。

データ変調部は、ＡＲＱまたはＨＡＲＱにより再送されるデータのエラー部分をフレーム内の予め定められた位置に配して変調してもよい。

かかる構成により、再送フレームにおけるエラーＰＲＵの配置や数に拘わらず、所定の位置に、ＭＣＳが等しいエラー部分のＰＲＵを集約的に配置することができるので、変調の処理負担を軽減させることが可能となる。

データ変調部におけるＭＣＳは、受信装置が要求するＭＣＳと等しいかまたは変調効率が劣るＭＣＳであってもよい。

かかる構成により、当該データの変調を、受信装置の要求があったＭＣＳ以下であり、かつ送信装置が変調可能なＭＣＳに基づいて行うことができ、受信装置および送信装置の両装置における最適なＭＣＳによる、より安定な無線通信を構築することができる。

本発明にかかる他の構成は、適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて送信されるデータを変調するデータ変調部と、変調されたデータを順次送信するデータ送信部とを備える送信装置であって、送信されるデータとデータを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とをデータのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持する送信データ保持部を備え、受信装置からＡＲＱ（自動再送要求）を受信した場合、データ変調部は、ＡＲＱの受信から所定フレーム後に、ＡＲＱのフレーム識別子およびエラー部分の識別子で特定される送信データ保持部に保持されたデータの受信装置から指定されたエラー部分を送信データ保持部に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調し、データ送信部は、変調されたデータと共にエラー部分以外のＭＣＳのＭＣＳ識別子を送信することを特徴とする。

かかる構成により、送信装置は、規格を逸脱することなく、再送データと通常データとを独立して、それぞれのデータに適したＭＣＳに基づいて変調するので、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることができる。

本発明にかかる他の構成は、送信装置からデータを受信するデータ受信部と、受信したデータを復調するデータ復調部と、復調されたデータのエラーを検出するエラー検出部と、復調されたデータにエラーが検出された場合、ＡＲＱ（自動再送要求）を送信するＡＲＱ送信部とを備える受信装置であって、復調されたデータにエラーが検出された場合、復調されたデータとデータのＭＣＳのＭＣＳ識別子とをそのフレーム識別子に関連付けて保持する復調データ保持部を備え、ＡＲＱ送信部は、復調されたデータにエラーが検出された場合、データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＡＲＱを送信し、データ復調部は、送信装置から受信したデータのエラー部分を復調データ保持部に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を当該データと共に受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調することを特徴とする。

かかる構成により、受信装置は、規格を逸脱することなく、再送データと通常データとを独立して、それぞれのデータに適したＭＣＳに基づいて復調するので、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることができる。

本発明にかかる他の構成は、送信装置が、適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて送信されるデータを変調し、変調されたデータを順次送信し、受信装置が、送信装置からデータを受信し、受信したデータを復調し、復調されたデータのエラーを検出する無線通信方法であって、送信装置は、送信されるデータとデータを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とをデータのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持し、受信装置は、復調されたデータにエラーが検出された場合、復調されたデータとデータのＭＣＳのＭＣＳ識別子とをフレーム識別子に関連付けて保持し、データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＡＲＱを送信し、送信装置はさらに、ＡＲＱの受信から所定フレーム後に、ＡＲＱのフレーム識別子およびエラー部分の識別子で特定される当該送信装置に保持されたデータのエラー部分を当該送信装置に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調し、変調されたデータと共にエラー部分以外のＭＣＳのＭＣＳ識別子を送信し、受信装置はさらに、受信したデータのエラー部分を当該受信装置に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を当該データと共に受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調することを特徴とする。

かかる構成により、無線通信システム同様、規格を逸脱することなく、再送データと通常データとのＭＣＳを独立して制御し、それぞれのデータに適したＭＣＳを用いることで、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。

上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該送信装置、受信装置、無線通信方法にも適用可能である。

以上のように本発明の無線通信システムでは、規格を逸脱することなく、再送データと通常データとのＭＣＳを独立して制御し、それぞれのデータに適したＭＣＳを用いることで、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される移動局は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。かかる無線通信システムにおける基地局および移動局は、いずれの局もデータを送受信する送信装置および受信装置として機能する。本実施形態では、理解を容易にするため基地局を送信装置、移動局を受信装置として説明しているが、逆の構成も成り立つのは言うまでもない。ここでは、まず、無線通信システム全体を説明し、その後、基地局および移動局としてのＰＨＳ端末の具体的構成を説明する。また、本実施形態では、移動局としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を移動局として用いることもできる。

（第1の実施形態：無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（１１０Ａ、１１０Ｂ）と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、他のＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある例えば基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。

このような無線通信システム１００においては、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との通信速度および通信品質を向上させるため様々な技術が採用されている。本実施形態では、例えば、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５やＰＨＳ ＭｏＵ等の次世代ＰＨＳ通信技術が採用され、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との間ではＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割双方向伝送方式）／ＯＦＤＭＡ（またはＴＤＤ／ＯＦＤＭ）方式に基づいた無線通信が実行される。また、当該無線通信システム１００には適応変調も用いられ、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とが互いにＭＣＳを要求することで、通信品質を維持しつつ、通信環境の変化に応じて適応的に変調方式を変え通信速度を向上させることができる。

当該無線通信システム１００におけるＦＭ−ｍｏｄｅの下では、１つのフレームに対して１種類のＭＣＳしか指定することができない。ただし、エラー部分の再送は、所定のフレームタイミングで行われるので、送信装置および受信装置の両装置においてエラーが生じたフレームとエラー部分を特定しそのフレームに用いられたＭＣＳとを特定できれば、ＨＡＲＱにＭＣＳを載せなくても所望するＭＣＳに基づいてエラー部分を変復調することができる。従って、そのＭＣＳの要求領域を通常データ（フレームにおける再送データ以外の部分）に解放することが可能となり、適応変調に基づくＭＣＳを通常データに設定することができる。このように、再送データと通常データとのＭＣＳを独立して制御し、それぞれのデータに適したＭＣＳを用いることで、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。以下、具体的な構成と動作を説明する。

（基地局１２０）
図２は、基地局１２０の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部２１０と、基地局メモリ２１２と、基地局無線通信部２１４と、基地局有線通信部２１６とを含んで構成される。

上記基地局制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、基地局制御部２１０は、基地局メモリ２１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。

上記基地局メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、基地局制御部２１０で処理されるプログラムや時刻情報等を記憶する。

上記基地局無線通信部２１４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立し、データの送受信を行う。また、ＰＨＳ端末１１０との通信品質に応じて効率のよい通信を行うための最適なＭＣＳを決定し、ＰＨＳ端末１１０に要求することもできる。

上記基地局有線通信部２１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。

また、本実施形態において基地局無線通信部２１４は、送信データ保持部２３０、データ変調部２３２、データ送信部２３４、ＨＡＲＱ受信部２３６としても機能する。

上記送信データ保持部２３０は、巡回冗長検査ビット（ＣＲＣ：Cyclic Redundancy Check Bit）が付加された送信対象のデータと、このデータを変調するＭＣＳを特定するＭＣＳ識別子とを、データのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持する。本実施形態において「識別子」は、数値、アルファベット、記号によりそのものを一意に特定できる表示をいう。

上記データ変調部２３２は、保持されたＭＣＳに基づきデータを変調し、ベースバンド信号を生成する。ここで、ＭＣＳは、ＰＨＳ端末１１０が要求するＭＣＳと等しいかまたは変調効率が劣るＭＣＳとなる。かかる構成により、当該データの変調を、ＰＨＳ端末１１０の要求があったＭＣＳ以下であり、かつ基地局１２０が変調可能なＭＣＳに基づいて行うことができ、ＰＨＳ端末１１０および基地局１２０の両装置における最適なＭＣＳによる、より安定な無線通信を構築することができる。

また、データ変調部２３２は、ＰＨＳ端末１１０からＨＡＲＱの要求があった場合に、ＨＡＲＱの対象となるフレーム識別子およびエラー部分識別子で特定される送信データ保持部２３０に保持されたデータのエラー部分（再送データ）を、送信データ保持部２３０に保持されたＭＣＳに基づいて変調し、エラー部分以外（通常データ）を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調する。この変調タイミングおよび後段の送信タイミングは規格によって定められている。

さらに、データ変調部２３２は、ＰＨＳ端末１１０からＨＡＲＱの要求があった場合、ＨＡＲＱにより再送されるデータのエラー部分をフレーム内の予め定められた位置に配して変調してもよい。かかる構成により、再送フレームにおけるエラーＰＲＵの配置や数に拘わらず、所定の位置に、ＭＣＳが等しいエラー部分のＰＲＵを集約的に配置することができるので、変調の処理負担を軽減させることが可能となる。

上記データ送信部２３４は、データ変調部２３２によって変調されたフレーム単位のデータとＭＣＳを特定可能なＭＣＳ識別子とを送信する。また、データ送信部２３４は、ＰＨＳ端末１１０からＨＡＲＱの要求があった場合、データ変調部２３２によって変調された、再送データおよび通常データを無線通信システム１００で定められている所定のフレームタイミングで再送する。このときのＭＣＳ識別子は通常データのＭＣＳを示す。

上記ＨＡＲＱ受信部２３６は、ＰＨＳ端末１１０からＨＡＲＱがあった場合に、アンカーチャネルに含まれるエラーのあったデータのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを抽出し、そのデータとエラー部分を特定する。

（ＰＨＳ端末１１０）
図３は、ＰＨＳ端末１１０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図４は、ＰＨＳ端末１１０の外観を示した斜視図である。ＰＨＳ端末１１０は、端末制御部３１０と、端末メモリ３１２と、表示部３１４と、操作部３１６と、音声入力部３１８と、音声出力部３２０と、端末無線通信部３２２とを含んで構成される。

上記端末制御部３１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路によりＰＨＳ端末１１０全体を管理および制御する。また、端末制御部３１０は、端末メモリ３１２のプログラムを用いて、通話機能、メール送受信機能、撮像機能、音楽再生機能、ＴＶ視聴機能も遂行する。

上記端末メモリ３１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、端末制御部３１０で処理されるプログラムや音声データ等を記憶する。

上記表示部３１４は、液晶ディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)等で構成され、端末メモリ３１２に記憶された、または通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。

上記操作部３１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

上記音声入力部３１８は、マイク等の音声認識手段で構成され、通話時に入力されたユーザの音声をＰＨＳ端末１１０内で処理可能な電気信号に変換する。

上記音声出力部３２０は、スピーカで構成され、ＰＨＳ端末１１０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部３１６の操作音、アラーム音等も出力できる。

上記端末無線通信部３２２は、通信網１３０における基地局１２０との無線通信を確立し、データを送受信する。通信の確立の際、端末無線通信部３２２は、同期信号を含むＴＣＣＨ(Timing Control Channels:タイミング制御チャネル)を基地局１２０に送信し、基地局１２０は、そのＴＣＣＨから同期シンボルを標本化してＰＨＳ端末１１０の送信タイミングを把握し、その差分を、ＳＣＣＨ(Synchronisation Control Channels:同期制御チャネル)を用いてＰＨＳ端末１１０に返信する。

また、本実施形態において端末無線通信部３２２は、データ受信部３３０、データ復調部３３２、エラー訂正部３３４、エラー検出部３３６、復調データ保持部３３８、ＨＡＲＱ送信部３４０、チェイス合成部３４２としても機能する。

上記データ受信部３３０は、基地局１２０からデータおよびＭＣＳ識別子を受信する。

上記データ復調部３３２は、データ受信部３３０が受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づきデータを復調し、エラー訂正部３３４に転送する。また、当該ＰＨＳ端末１１０がＨＡＲＱを要求した後、所定のフレームタイミングで再送データを含むデータを受信した場合、データ復調部３３２は、受信したデータの再送データを、後述する復調データ保持部３３８に保持されたＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調し、通常データを、受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調し、チェイス合成部３４２に転送する。

上記エラー訂正部３３４は、巡回冗長検査ビット（ＣＲＣ）を通じて、データ復調部３３２またはチェイス合成部３４２から転送されたデータのエラー訂正を行う。

上記エラー検出部３３６は、エラー訂正部３３４によっても訂正できなかったエラーを検出する。

上記復調データ保持部３３８は、エラー検出部３３６がエラーを検出した場合、復調されたデータとデータのＭＣＳ識別子とをフレーム識別子に関連付けて保持する。

上記ＨＡＲＱ送信部３４０は、エラー検出部３３６がエラーを検出した場合、データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＨＡＲＱを基地局１２０に対して送信する。本実施形態ではＴＤＤ／ＯＦＤＭＡ方式によりフレーム単位のデータが基地局１２０との間で交互に送受信されているので、ＨＡＲＱは基地局１２０に送信すべき送信データのアンカーチャネルを利用して送信される。このとき、同じくアンカーチャネルに設定されるＭＣＳの要求（ＭＲ）は通常の適応変調に基づくＭＣＳである。

上記チェイス合成部３４２は、データ復調部３３２によって復調された再送データと、復調データ保持部３３８に保持されたデータとをチェイス合成（Chase Combining）し、エラー訂正部３３４に転送する。

以上説明した無線通信システム１００では、２つの装置間、ここでは、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との通信経路を利用して、双方がＨＡＲＱによるエラー修正を行うことができ、かつ、その通信環境の変化に拘わらず最適なＭＣＳを用いることができる。

次に、上述したＰＨＳ端末１１０や基地局１２０を用いて無線通信を行う無線通信方法を説明する。

（無線通信方法）
図５は、無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートであり、図６は、図５のフローチャートの補足説明を行うためのブロック図である。

まず、ＰＨＳ端末１１０は、送信データのアンカーチャネルを通じてＭＣＳを要求し（Ｓ４００）、基地局１２０は、要求されたＭＣＳに応じて送信するデータのＭＣＳを決定する（Ｓ４０２）。そして、基地局１２０は、送信されるデータと、そのデータを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とをフレーム識別子に関連付けて送信データ保持部２３０に一旦保持する（Ｓ４０４）。送信データ保持部２３０に保持されたデータは、ＨＡＲＱが発生していないとみなすことができる所定時間が経過するまで保持される。

図７は、送信されるデータのフレーム構成を説明するための説明図である。ＯＦＤＭＡ（またはＯＦＤＭ）では、時間軸方向と周波数方向とに２次元化したマップを有し、周波数軸方向には均一のベースバンド距離をおいて複数のチャネル５００が配され、各チャネル５００には、ＴＤＭＡスロット５０２毎にＰＲＵ５１０が配される。従って、ＰＲＵ５１０はベースバンド距離に応じた９００ｋＨｚの占有帯域と時分割による６２５μｓｅｃの時間長で定義される。また、フレームは、制御信号に関するアンカーチャネル（ＡＮＣＨ）５２０とデータを格納するエクストラチャネル（ＥＸＣＨ）５２２とから構成される。

上記アンカーチャネル５２０は、ＦＭ−Ｍｏｄｅの制御信号であり、例えばＭＩ（Mcs Indicator）、ＭＲ（Mcs Requirement）、マップ、ＡＣＫフィールドを含んでいる。ここで、ＭＩは、当該基地局１２０においてデータを変調したときのＭＣＳのＭＣＳ識別子を示している。ＭＲは、自体へ送信されるデータのＭＣＳ要求である。時間的な観点で説明すると、ＭＩは当該ＭＣＳ識別子と同時に送信されるデータの変調に用いたＭＣＳを示し、ＭＲは次回以降に所望するＭＣＳを示している。従って、ＭＲで要求したＭＣＳは要求してから少なくとも１フレーム遅れて反映されることとなる。また、本実施形態のＨＡＲＱにおいて、ＰＨＳ端末１１０から基地局１２０に送信されるＭＲは、再送データのＭＣＳに拘わらず、通常の適応変調に基づくＭＣＳを用いることができ、基地局１２０からのＭＩも通常データのＭＣＳを用いることができる。

また、マップは、基地局１２０からＰＨＳ端末１１０への送信フレームにのみ存在し、エクストラチャネル５２２の割当を示している。ＡＣＫフィールドは、復調されたデータのエラー検出結果を示し、正常に受信された場合ＡＣＫを、エラーが検出された場合、ＮＡＣＫとそのエラー部分の特定に必要なビット列とが格納される。かかるビット列によって示されるエラー検出単位はＰＲＵ毎でもよいし、ＣＲＣの検出単位である１または複数のＰＲＵ毎であってもよい。

上記エクストラチャネル５２２は、ＦＭ−Ｍｏｄｅにおける通話路としてユーザ毎に割り当てられるＰＲＵであり、１ユーザに複数割り当てることができる。例えば、図７の例では、斜線で示されるＥＸＣＨ１〜ＥＸＣＨ１０がユーザに解放され、そのＥＸＣＨ１〜ＥＸＣＨ１０を用いてデータが送信される。かかるエクストラチャネル５２２の割当は、ＰＲＵが他のユーザに利用されているかどうかを判定するキャリアセンスを通じて行われる。割り当てられた結果は、上述したようにアンカーチャネル５２０のマップに示される。

続いて、基地局１２０のデータ変調部２３２が上記ＭＣＳを用いてデータを変調し（Ｓ４０６）、データ送信部２３４がその変調されたデータをＰＨＳ端末１１０に送信する（Ｓ４０８）。

図８は、ＭＣＳのクラスを説明するための説明図である。本実施形態では、例えば、１１クラスのＭＣＳを設け、各クラスには、変調方式とコーディング方式が準備されている。図８においては、ＭＣＳ識別子の数値が高くなるほど変調効率が高くなる。

続いて、ＰＨＳ端末１１０のデータ受信部３３０は、基地局１２０からデータおよびＭＣＳ識別子を受信する（Ｓ４１０）。そして、データ復調部３３２がＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づきそのデータを復調し（Ｓ４１２）、エラー訂正部３３４がデータのエラー訂正を行う（Ｓ４１４）。ここで、エラー検出部３３６は、データにエラー訂正部３３４によっても訂正できなかったエラーが残っているかどうか検出し（Ｓ４１６）、エラーがない場合、ＡＣＫを基地局１２０に返信し、そのデータを上位レイヤ（例えば、端末制御部３１０）に転送する（Ｓ４１８）。

エラー検出ステップ（Ｓ４１６）でエラーが検出された場合、復調データ保持部３３８が復調されたデータとデータのＭＣＳ識別子とをフレーム識別子に関連付けて保持し（Ｓ４２０）、ＨＡＲＱ送信部３４０がＮＡＣＫ、フレーム識別子、エラー部分の識別子を含むＡＣＫフィールドを用いてＨＡＲＱを送信する（Ｓ４２２）。

図９は、フレームにおけるエラー部分を説明するための説明図である。本実施形態では、エラー検出単位を２つのＰＲＵとしているので、例えば、１つのＰＲＵであるＥＸＣＨ４にエラーがあったとしてもエラー部分は図９のエクストラチャネル５２２にクロスハッチングで示したＥＸＣＨ３およびＥＸＣＨ４となる。この場合にアンカーチャネル５２０におけるエラー部分の識別子は例えば「３」および「４」となる。

かかるＨＡＲＱ送信ステップ（Ｓ４２２）では、エラーを生じたフレームのＭＣＳをＰＨＳ端末１１０に送信していないことが特徴的である。本実施形態では、ＰＨＳ端末１１０および基地局１２０においてエラーを生じたフレームとエラー部分を特定することでそのフレームに用いられたＭＣＳとを特定するので、ＨＡＲＱにＭＣＳを載せなくても所望するＭＣＳに基づいてエラー部分を変復調することができる。従って、そのＭＣＳの要求領域を通常データに解放することができ、適応変調に基づくＭＣＳを設定することができる。

基地局１２０のＨＡＲＱ受信部２３６は上記ＨＡＲＱを受け（Ｓ４２４）、データ変調部２３２が、ＡＣＫフィールドのフレーム識別子およびエラー部分識別子で特定される、送信データ保持部２３０に保持されたデータのエラー部分（再送データ）を、送信データ保持部２３０に保持されたＭＣＳに基づいて所定フレーム後に変調する（Ｓ４２６）。

図１０は、再送データと通常データとの位置関係を説明するための説明図である。ＰＨＳ端末１１０からエラー部分として指定されたのはデータのＥＸＣＨ３およびＥＸＣＨ４であるが、再送するフレーム中ではそのエラー部分をフレームの予め定められた位置、ここでは先頭に詰めて配置する（図１０中クロスハッチングで示す。）。そして、その他の通常データは再送データに続いて配置される（図１０中斜線で示す。）。

続いて、基地局１２０のデータ送信部２３４は、変調されたデータをＰＨＳ端末１１０に送信し（Ｓ４２８）、ＰＨＳ端末１１０のデータ受信部３３０がそのデータを受信すると（Ｓ４３０）、データ復調部３３２は、規定されたＨＡＲＱタイミングにおいて、受信したデータの再送データを復調データ保持部３３８に保持されたＭＣＳに基づいて復調し、通常データを適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて復調する（Ｓ４３２）、その後、チェイス合成部３４２が復調されたエラー部分と、復調データ保持部に保持されたデータとをチェイス合成する（Ｓ４３４）。

図１１は、チェイス合成の動作を説明するための説明図である。ＰＨＳ端末１１０が受信、復調したデータにエラーが検出された場合、ＮＡＣＫと共にそのエラー部分のみを基地局１２０に伝達し、かつ、そのエラーが検出されたフレームを破棄せずに復調データ保持部３３８に保持する。そして、基地局１２０からそのエラー部分のみを再送データ５５０として受信すると、ＰＨＳ端末１１０は、再送データ５５０と復調データ保持部３３８に保持されていたデータ５５２とを最大比合成（ＭＲＣ：Maximum Ratio Combining）によって合成し、復元データ５５４を生成する。かかるチェイス合成法では、データの最大比合成によって受信フレームのＳＩＮＲを向上させて、効率的にエラー低減を図ることができる。

このようにしてエラー部分が復元されたデータは、最初に受信したデータ同様、データ訂正ステップ（Ｓ４１４）から繰り返され、最終的に上位レイヤに伝達される（Ｓ４１８）。

以上説明した無線通信方法においても、規格を逸脱することなく、再送データと通常データとのＭＣＳを独立して制御し、それぞれのデータに適したＭＣＳを用いることで、適応変調の有効活用および無線通信の安定性向上を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしても良い。

本発明は、適応変調（高速適応変調）による無線通信が可能な無線通信システム、送信装置、受信装置、無線通信方法に利用可能である。

無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 ＰＨＳ端末のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 ＰＨＳ端末の外観を示した斜視図である。 無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。 図５のフローチャートの補足説明を行うためのブロック図である。 送信されるデータのフレーム構成を説明するための説明図である。 ＭＣＳのクラスを説明するための説明図である。 フレームにおけるエラー部分を説明するための説明図である。 再送データと通常データとの位置関係を説明するための説明図である。 チェイス合成の動作を説明するための説明図である。

符号の説明

１００ …無線通信システム
１１０ …ＰＨＳ端末
１２０ …基地局
２３０ …送信データ保持部
２３２ …データ変調部
２３４ …データ送信部
２３６ …ＨＡＲＱ受信部
３３０ …データ受信部
３３２ …データ復調部
３３４ …エラー訂正部
３３６ …エラー検出部
３３８ …復調データ保持部
３４０ …ＨＡＲＱ送信部
３４２ …チェイス合成部
３４４ …エラー送信部
５２０ …アンカーチャネル
５２２ …エクストラチャネル

Claims (7)

1. 適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて送信されるデータを変調するデータ変調部と、該変調されたデータを順次送信するデータ送信部とを備える送信装置と、該送信装置からデータを受信するデータ受信部と、該受信したデータを復調するデータ復調部と、該復調されたデータのエラーを検出するエラー検出部と、該復調されたデータにエラーが検出された場合、ＡＲＱ（自動再送要求）を送信するＡＲＱ送信部とを備える受信装置と、を含む無線通信システムであって、
   前記送信装置は、前記送信されるデータと該データを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とを該データのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持する送信データ保持部を備え、
   前記受信装置は、前記復調されたデータにエラーが検出された場合、前記復調されたデータと該データのＭＣＳのＭＣＳ識別子とを前記フレーム識別子に関連付けて保持する復調データ保持部を備え、
   前記ＡＲＱ送信部は、前記復調されたデータにエラーが検出された場合、該データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＡＲＱを送信し、
   前記データ変調部は、前記ＡＲＱの受信から所定フレーム後に、該ＡＲＱのフレーム識別子およびエラー部分の識別子で特定される前記送信データ保持部に保持されたデータの前記エラー部分を該送信データ保持部に保持された前記ＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調し、
   前記データ送信部は、前記変調されたデータと共に前記エラー部分以外のＭＣＳのＭＣＳ識別子を送信し、
   前記データ復調部は、受信したデータのエラー部分を前記復調データ保持部に保持された前記ＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を当該データと共に受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記データ変調部は、ＡＲＱにより再送されるデータのエラー部分をフレーム内の予め定められた位置に配して変調することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記データ変調部におけるＭＣＳは、前記受信装置が要求するＭＣＳと等しいかまたは変調効率が劣るＭＣＳであ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。
4. 当該無線通信システムは、ＡＲＩＢ ＳＴＤ Ｔ９５またはＰＨＳ ＭｏＵに準拠したシステムであり、前記ＡＲＱは当該無線通信システムにおけるＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
5. 適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて送信されるデータを変調するデータ変調部と、該変調されたデータを順次送信するデータ送信部とを備える送信装置であって、
   前記送信されるデータと該データを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とを該データのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持する送信データ保持部を備え、
   前記受信装置からＡＲＱ（自動再送要求）を受信した場合、
   前記データ変調部は、前記ＡＲＱの受信から所定フレーム後に、該ＡＲＱのフレーム識別子およびエラー部分の識別子で特定される前記送信データ保持部に保持されたデータの前記受信装置から指定されたエラー部分を該送信データ保持部に保持された前記ＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調し、
   前記データ送信部は、前記変調されたデータと共に前記エラー部分以外のＭＣＳのＭＣＳ識別子を送信することを特徴とする送信装置。
6. 送信装置からデータを受信するデータ受信部と、該受信したデータを復調するデータ復調部と、該復調されたデータのエラーを検出するエラー検出部と、該復調されたデータにエラーが検出された場合、ＡＲＱ（自動再送要求）を送信するＡＲＱ送信部とを備える受信装置であって、
   前記復調されたデータにエラーが検出された場合、前記復調されたデータと該データのＭＣＳのＭＣＳ識別子とをそのフレーム識別子に関連付けて保持する復調データ保持部を備え、
   前記ＡＲＱ送信部は、前記復調されたデータにエラーが検出された場合、該データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＡＲＱを送信し、
   前記データ復調部は、前記送信装置から受信したデータのエラー部分を該復調データ保持部に保持された前記ＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を当該データと共に受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調することを特徴とする受信装置。
7. 送信装置が、適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて送信されるデータを変調し、該変調されたデータを順次送信し、受信装置が、該送信装置からデータを受信し、該受信したデータを復調し、該復調されたデータのエラーを検出する無線通信方法であって、
   前記送信装置は、前記送信されるデータと該データを変調するＭＣＳのＭＣＳ識別子とを該データのフレームを特定可能なフレーム識別子に関連付けて保持し、
   前記受信装置は、前記復調されたデータにエラーが検出された場合、前記復調されたデータと該データのＭＣＳのＭＣＳ識別子とを前記フレーム識別子に関連付けて保持し、該データのフレーム識別子とエラー部分の識別子とを含むＡＲＱを送信し、
   前記送信装置はさらに、前記ＡＲＱの受信から所定フレーム後に、該ＡＲＱのフレーム識別子およびエラー部分の識別子で特定される当該送信装置に保持された前記データのエラー部分を当該送信装置に保持された前記ＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を適応変調により決定されたＭＣＳに基づいて変調し、該変調されたデータと共に前記エラー部分以外のＭＣＳのＭＣＳ識別子を送信し、
   前記受信装置はさらに、受信したデータのエラー部分を当該受信装置に保持された前記ＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて、エラー部分以外を当該データと共に受信したＭＣＳ識別子により特定されるＭＣＳに基づいて復調することを特徴とする無線通信方法。

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