JP5133223B2 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、適応変調およびマルチキャリア無線通信方式を採用する無線通信システムにおいて用いられる無線通信装置および無線通信方法に関する。

従来、無線通信におけるスループットを向上させるための技術の一つとして、適応変調が知られている。このような適応変調では、無線通信装置は、無線通信相手との無線通信における無線品質（例えば、信号対雑音干渉電力比（ＳＩＮＲ））が良好であるほど、１シンボル当たりに伝送可能なビット数である変調効率が高い変調方式を用いる。

また、有限な無線通信リソースを有効に活用するための技術の一つとして、直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）などのマルチキャリア無線通信方式が知られている。マルチキャリア無線通信方式では、無線通信装置は、少なくとも１つのサブキャリアを用いて構成される構成される通信チャネル（いわゆる、サブチャネル）を複数用いて、無線通信相手と無線通信を実行することができる（例えば、特許文献１参照）。

適応変調とマルチキャリア無線通信方式とを併用する無線通信システムにおいては、無線通信装置と無線通信相手との無線通信に用いられる複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づいて、当該複数の通信チャネルに用いる変調方式を決定する方法が検討されている。このような方法では、例えば複数の通信チャネルそれぞれの無線品質の平均値が大きいほど、変調効率の高い変調方式が無線通信に用いられる。
特開２００３−１６９０３６号公報

しかしながら、複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づいて変調方式を決定する方法には、次のような問題がある。

具体的には、複数の通信チャネルの中に無線品質の劣化した通信チャネルが含まれていると、無線品質の劣化した通信チャネルの影響により、変調効率の高い変調方式を用いることができず、スループットを向上できない問題があった。

また、このような無線品質の劣化した通信チャネルを無線通信に用いると、無線品質の良好な通信チャネルのみを用いる場合と比較して、無線通信リソースを無駄に消費するだけでなく、周辺の無線通信装置が実行する無線通信に与える干渉の量（以下、与干渉量）が大きくなる問題があった。

そこで、本発明は、複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づいて変調方式が決定される場合において、無線通信におけるスループットを向上させつつ、無線通信リソースの消費量と与干渉量とを低減できる無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、適応変調およびマルチキャリア無線通信方式を採用する無線通信システム（無線通信システム１０）において、複数の通信チャネルを用いて無線通信相手（例えば無線端末２Ａ）と無線通信を実行する無線通信部（無線通信部１１０）を有する無線通信装置（無線基地局１Ａ）であって、前記複数の通信チャネルと、前記複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づく第１変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第１スループット値（スループットＴ（ｎ））を計算するスループット計算部（スループット計算部１２２）と、前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に、割り当てた前記複数の通信チャネル数に基づく数、または、一定数の通信チャネルを選択する通信チャネル選択部（通信チャネル選択部１２１）と、を備え、前記スループット計算部は、前記選択した通信チャネルと、前記選択した通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第２変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第２スループット値（スループットＴ（ｎ／２））を計算し、前記第２スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記無線通信部は、前記複数の通信チャネルから前記選択した通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止し、前記選択した通信チャネルと前記第２変調方式とを用いた無線通信を実行することを要旨とする。

このような無線通信装置によれば、第２スループット値が第１スループット値を上回る場合、無線品質が高い一部の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止することによって、無線通信リソースの消費量と与干渉量とを低減できる。

また、第２スループット値が第１スループット値を上回る場合、一部の通信チャネルと、第１変調方式よりも変調効率が高い第２変調方式とを用いた無線通信を実行することによって、無線通信におけるスループットを向上させることができる。

したがって、第１の特徴に係る無線通信装置によれば、無線通信におけるスループットを向上させつつ、無線通信リソースの消費量と与干渉量とを低減可能な無線通信装置を提供できる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１変調方式は、前記複数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、前記第２変調方式は、前記選択した通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、前記スループット計算部は、前記複数の通信チャネルの通信チャネル数と、前記第１変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第１変調効率とを乗算した結果を前記第１スループット値として計算し、前記選択した通信チャネルの通信チャネル数と、前記第２変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第２変調効率とを乗算した結果を前記第２スループット値として計算することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１または第２の特徴に係り、前記第２スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記通信チャネル選択部は、前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に前記選択した通信チャネルよりも少数の通信チャネルを選択し、前記スループット計算部は、前記少数の通信チャネルと、前記少数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第３変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第３スループット値（スループットＴ（ｎ／４））を計算し、前記第３スループット値が前記第２スループット値を上回る場合、前記無線通信部は、前記複数の通信チャネルから前記少数の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止し、前記少数の通信チャネルと前記第３変調方式とを用いた無線通信を実行することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記第３変調方式は、前記少数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、前記スループット計算部は、前記少数の通信チャネルの通信チャネル数と、前記第３変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第３変調効率とを乗算した結果を前記第３スループット値として計算することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１〜第３の何れかの特徴に係り、前記第２スループット値が前記第１スループット値を下回る場合、前記通信チャネル選択部は、前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に前記選択した通信チャネルよりも多数の通信チャネルを選択し、前記スループット計算部は、前記多数の通信チャネルと、前記多数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第４変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第４スループット値（スループットＴ（３ｎ／４））を計算し、前記第４スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記無線通信部は、前記複数の通信チャネルから前記多数の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止し、前記多数の通信チャネルと前記第４変調方式とを用いた無線通信を実行することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第５の特徴に係り、前記第４変調方式は、前記多数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、前記スループット計算部は、前記多数の通信チャネルの通信チャネル数と、前記第４変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第４変調効率とを乗算した結果を前記第４スループット値として計算することを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第１〜第６の何れかの特徴に係り、前記マルチキャリア無線通信方式は、直交周波数分割多重接続方式であることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、適応変調およびマルチキャリア無線通信方式を採用する無線通信システムにおいて、複数の通信チャネルを用いて無線通信相手と無線通信を実行する無線通信方法であって、前記複数の通信チャネルと、前記複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づく第１変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第１スループット値を計算するステップ（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）と、前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に、割り当てた前記複数の通信チャネル数に基づく数、または、一定数の通信チャネルを選択するステップ（ステップＳ１０３）と、前記選択した通信チャネルと、前記選択した通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第２変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第２スループット値を計算するステップ（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）と、前記第２スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記複数の通信チャネルから前記選択した通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止するとともに、前記選択した通信チャネルと前記第２変調方式とを用いた無線通信を実行するステップ（ステップＳ１０９，Ｓ１１０）と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づいて変調方式が決定される場合において、無線通信におけるスループットを向上させつつ、無線通信リソースの消費量と与干渉量とを低減できる無線通信装置および無線通信方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）無線基地局の構成、（３）無線基地局の概略動作、（４）無線基地局の詳細動作、（５）作用・効果、（６）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の全体概略構成図である。

本実施形態では、無線通信システム１０が次世代ＰＨＳ（Personal Handyphone System）に基づく構成を有しているものとする。無線通信システム１０では、多重化方式としてＯＦＤＭＡ方式および時分割多重接続（ＴＤＭＡ）方式を採用し、複信方式として時分割複信（ＴＤＤ）方式を採用している。

図１の例では、無線通信システム１０は、無線基地局１Ａ、無線基地局１Ｂ、無線端末２Ａ、無線端末２Ｂおよび無線端末２Ｃを有する。

無線基地局１Ａは、自局のセル３Ａ内に位置する無線端末２Ａからの割り当て要求に応じて無線端末２Ａに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ａと無線通信を実行する。同様にして、無線基地局１Ａは、無線端末２Ｃに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ｃと無線通信を実行する。無線基地局１Ｂは、自局のセル３Ｂ内に位置する無線端末２Ｂに通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを用いて無線端末２Ｂと無線通信を実行する。

無線基地局１Ａは、無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃそれぞれに、複数の通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを動的に変更できる。無線基地局１Ｂは、無線端末２Ｂに複数の通信チャネルを割り当て、割り当てた通信チャネルを動的に変更できる。

無線通信システム１０では、ＯＦＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０における全周波数帯域がａ個のサブチャネルに周波数分割され、ＴＤＭＡ方式に従って、無線通信システム１０の１フレーム期間における上り下りそれぞれがｂ個の時間スロットに時間分割されている。これにより、上り下りそれぞれにおいて、ａ×ｂ個の通信チャネルが構成される。このようにして構成された各通信チャネルは、次世代ＰＨＳでは物理リソースユニット（ＰＲＵ）と呼ばれる。

また、無線通信システム１０には、適応変調が採用されている。適応変調においては、変調多値数と符号化率との組み合わせによって変調方式が規定される。このような変調方式は、変調クラスまたはＭＣＳレベルとも呼ばれる。適応変調を採用する無線通信システム１０では、複数の変調方式が予め定められており、これらの変調方式の中から選択された何れかの変調方式が無線通信に使用される。

適応変調において、１シンボル当たりに伝送可能なビット数である変調効率は、変調方式毎に異なっている。一例として、変調多値数“２５６ＱＡＭ”と符号化率“７／８”とを組み合わせた変調方式における変調効率は７である。変調多値数“１６ＱＡＭ”と符号化率“１／２” とを組み合わせた変調方式における変調効率は２である。変調多値数“ＢＰＳＫ”と符号化率“１／２”とを組み合わせた変調方式における変調効率は０．５である。変調効率が高いほど、通信速度が高くなるが、誤り耐性は低くなる。変調効率が低いほど、誤り耐性は高くなるが、通信速度が低くなる。

無線基地局１Ａは、無線端末２Ａに割り当てた複数の通信チャネルそれぞれの無線品質を取得し、これらの無線品質の平均値（以下、品質平均値）と、変調方式毎に設けられた閾値とを比較することによって、当該複数の通信チャネルに適用する変調方式を選択する。本実施形態では、無線品質としてＳＩＮＲが利用される。同様に、無線基地局１Ａは、無線端末２Ｃに割り当てた複数の通信チャネルの品質平均値（例えば平均ＳＩＮＲ）に対応する変調方式を無線端末２Ｃとの無線通信に用いる。無線基地局１Ｂは、無線端末２Ｂに割り当てた複数の通信チャネルの品質平均値に対応する変調方式を無線端末２Ｂとの無線通信に用いる。

さらに、無線通信システム１０には、自律分散型のセル構成が採用されている。具体的には、無線基地局１Ａは、無線基地局１Ｂが送信する無線信号を受信することで、無線基地局１Ｂが割り当て中の通信チャネルを判定し、無線基地局１Ｂが未割り当てである通信チャネルを無線端末２Ａおよび無線端末２Ｃに割り当てる。同様に、無線基地局１Ｂは、無線基地局１Ａが送信する無線信号を受信することで、無線基地局１Ａが割り当て中の通信チャネルを判定し、無線基地局１Ａが未割り当てである通信チャネルを無線端末２Ｂに割り当てる。このような処理は次世代ＰＨＳではキャリアセンスと呼ばれ、無線基地局１Ａおよび無線基地局１Ｂ間の干渉を自立的に回避できる。

以下の実施形態の説明においては、主に、無線基地局１Ａと無線端末２Ａとの無線通信について説明する。本実施形態において無線基地局１Ａは、複数の通信チャネルを用いて無線端末２Ａ（無線通信相手）と無線通信を実行する無線通信装置を構成する。

（２）無線基地局の構成
図２は、本発明の無線通信装置の実施形態に係る無線基地局１Ａの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、無線基地局１Ａは、アンテナ部１０１、無線通信部１１０、制御部１２０、有線通信部１３０および記憶部１４０を有する。

無線通信部１１０は、アンテナ部１０１を介して、無線信号を無線端末２Ａと送受信する。なお、アンテナ部１０１は、複数のアンテナを用いて構成されるアダプティブアレイアンテナであってもよい。制御部１２０は、例えばＣＰＵによって構成され、無線基地局１Ａが具備する各種機能を制御する。記憶部１４０は、例えばメモリによって構成され、無線基地局１Ａにおける制御などに用いられる各種情報を記憶する。有線通信部１３０は、有線通信網とのインタフェースとして機能する。

具体的には、無線通信部１１０は、無線信号送信部１１１、無線信号受信部１１２、信号処理部１１３および無線品質取得部１１４を有する。

信号処理部１１３は、適応変調に基づき選択された変調方式に応じて、無線端末２Ａに送信するデータを符号化し、符号化したデータを変調する。信号処理部１１３は、変調されたデータをシリアル／パラレル変換および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）する。このようにして生成されたＯＦＤＭ信号は、無線信号送信部１１１に入力される。無線信号送信部１１１は、パワーアンプおよびアップコンバータなどを含み、入力されたＯＦＤＭ信号を無線信号に変換して、無線端末２Ａに送信する。

無線信号受信部１１２は、ローノイズアンプおよびダウンコンバータなどを含み、無線端末２Ａから受信した無線信号をＯＦＤＭ信号に変換して信号処理部１１３に入力する。信号処理部１１３は、ＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）およびパラレル／シリアル変換した後、適応変調に基づき選択された変調方式に応じて、復調および復号を行う。

無線品質取得部１１４は、無線端末２Ａに割り当てられているｎ個の通信チャネルそれぞれの無線品質を取得する（ｎ≧２）。例えば、無線品質取得部１１４は、無線端末２Ａから受信した無線信号に基づいて、ｎ個の通信チャネルそれぞれについて無線品質の測定を行ってもよい。あるいは、無線品質取得部１１４は、無線端末２Ａからのフィードバックに基づいて、ｎ個の通信チャネルそれぞれの無線品質を取得してもよい。

制御部１２０は、通信チャネル選択部１２１、スループット計算部１２２、スループット比較部１２３、通信チャネル管理部１２４および変調方式選択部１２５を有する。

通信チャネル選択部１２１は、無線端末２Ａに割り当てられているｎ個の通信チャネルの中から、無線品質取得部１１４によって取得された無線品質が高い順に一部の通信チャネルを選択する。通信チャネル選択部１２１は、例えば、ｎ個の通信チャネルの中から、無線品質が高い上位半分（ｎ／２個）の通信チャネルを選択する。ここでｎ／２個とは、ｎを２で除算し、その値以上の最小の整数とする。

スループット計算部１２２は、無線品質取得部１１４によって取得された無線品質に基づき、無線端末２Ａに割り当てられているｎ個の通信チャネルの全てを用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する場合のスループットＴ（ｎ）と、通信チャネル選択部１２１によって選択されたｎ／２個の通信チャネルを用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する場合のスループットＴ（ｎ／２）とを計算する。

上記のように、ｎ個の通信チャネルの中に無線品質の劣化した通信チャネルが含まれていると、無線品質の劣化した通信チャネルの影響により、変調効率の高い変調方式を用いることができず、スループットを向上できない。一方、無線品質が高い順に選択されたｎ／２個の通信チャネルでは、変調効率の高い変調方式を用いることができ、スループットを向上できる。したがって、ｎ個の通信チャネルの全てを用いる場合のスループットＴ（ｎ）よりも、無線品質が高い順に選択されたｎ／２個の通信チャネルのみを用いた場合のスループットＴ（ｎ／２）が高くなり得る。

スループット比較部１２３は、スループット計算部１２２によって計算されたスループットＴ（ｎ）およびスループットＴ（ｎ／２）を比較する。

通信チャネル管理部１２４は、無線端末２Ａに通信チャネルを割り当てる機能と、割り当てた通信チャネルを管理する機能と、割り当てた通信チャネルを解放する機能とを有する。具体的には、通信チャネル管理部１２４は、通信チャネルの割り当て情報を記憶部１４０に記憶させ、必要に応じて当該割り当て情報を更新する。

通信チャネル管理部１２４は、スループット比較部１２３における比較結果に応じて、無線端末２Ａに対する通信チャネルの割り当てを変更する。具体的には、通信チャネル管理部１２４は、スループットＴ（ｎ／２）がスループットＴ（ｎ）を上回る場合に、無線端末２Ａに割り当てたｎ個の通信チャネルのうち、無線品質が高い順に選択されたｎ／２個の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルを解放する。

以下においては、無線品質が高い順に選択されたｎ／２個の通信チャネルを上位ｎ／２個の通信チャネルと呼び、当該上位ｎ／２個の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルを下位ｎ／２個の通信チャネルと呼ぶ。

変調方式選択部１２５は、無線端末２Ａに割り当てられている各通信チャネルの品質平均値に対応する変調方式を選択する。具体的には、変調方式毎の閾値および変調効率が記憶部１４０に記憶されており、変調方式選択部１２５は、品質平均値を当該閾値と比較することで変調方式を選択する。

通信チャネル管理部１２４によって下位ｎ／２個の通信チャネルが解放された場合、無線通信部１１０は、下位ｎ／２個の通信チャネルの使用を中止し、上位ｎ／２個の通信チャネルを用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。

また、通信チャネル管理部１２４によって下位ｎ／２個の通信チャネルが解放された場合、変調方式選択部１２５が上位ｎ／２個の通信チャネルの品質平均値に対応する変調方式を選択するため、無線通信部１１０は、上位ｎ／２個の通信チャネルの品質平均値に対応する変調方式を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。

（３）無線基地局の概略動作
図３は、無線基地局１Ａの概略動作を説明するための図である。

通信チャネル管理部１２４は、図３（ａ）に示すように、例えば無線端末２Ａからの割り当て要求に応じて、８個の通信チャネルＵ１〜Ｕ８を無線端末２Ａに割り当てているものとする。ここで、８個の通信チャネルＵ１〜Ｕ８のうち４個の通信チャネルＵ５〜Ｕ８の無線品質が劣化しているものとし、通信チャネルＵ１およびＵ２の無線品質が突出して良好であるものとする。

スループット計算部１２２は、無線端末２Ａに割り当てられている８個の通信チャネルＵ１〜Ｕ８の全てを用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する場合のスループットＴ（８）と、上位４個の通信チャネルＵ１〜Ｕ４を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する場合のスループットＴ（４）とを計算する。スループット比較部１２３は、スループット計算部１２２によって計算されたスループットＴ（８）およびスループットＴ（４）を比較する。本動作例では、スループットＴ（４）がスループットＴ（８）を上回るものとする。

通信チャネル管理部１２４は、図３（ｂ）に示すように、無線端末２Ａに割り当てた８個の通信チャネルＵ１〜Ｕ８のうち、下位４個の通信チャネルＵ５〜Ｕ８を解放する。この結果、無線通信部１１０は、下位４個の通信チャネルＵ５〜Ｕ８の使用を中止し、上位４個の通信チャネルＵ１〜Ｕ４を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。また、無線通信部１１０は、上位４個の通信チャネルＵ１〜Ｕ４の品質平均値に対応する変調方式を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。

なお、スループットＴ（４）がスループットＴ（８）を上回る場合、通信チャネル数をさらに削減する処理を行ってもよい。すなわち、スループット計算部１２２は、上位４個の通信チャネルＵ１〜Ｕ４を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する場合のスループットＴ（４）と、上位２個の通信チャネルＵ１およびＵ２を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する場合のスループットＴ（２）とを計算する。スループット比較部１２３は、スループット計算部１２２によって計算されたスループットＴ（４）およびスループットＴ（２）を比較する。本動作例では、スループットＴ（２）がスループットＴ（４）を上回るものとする。

この場合、通信チャネル管理部１２４は、無線端末２Ａに割り当てた８個の通信チャネルＵ１〜Ｕ８のうち、下位６個の通信チャネルＵ３〜Ｕ８を解放する。そして、無線通信部１１０は、下位６個の通信チャネルＵ３〜Ｕ８の使用を中止し、上位２個の通信チャネルＵ１およびＵ２を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。また、無線通信部１１０は、上位２個の通信チャネルＵ１およびＵ２の品質平均値に対応する変調方式を用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。

（４）無線基地局の詳細動作
図４は、無線基地局１Ａの詳細動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、スループット計算部１２２は、スループットＴ（ｎ）を計算するために、ｎ個の通信チャネルの平均品質値を計算する。ステップＳ１０２において、スループット計算部１２２は、ｎ個の通信チャネルの平均品質値に対応する変調効率（ｎ）と、ｎとの乗算結果をスループットＴ（ｎ）として計算する。

ステップＳ１０３およびＳ１０４において、スループット計算部１２２は、スループットＴ（ｎ／２）を計算するために、上位ｎ／２個の通信チャネルの平均品質値を計算する。ステップＳ１０４において、スループット計算部１２２は、上位ｎ／２個の通信チャネルの平均品質値に対応する変調効率（ｎ／２）と、ｎ／２との乗算結果をスループットＴ（ｎ／２）として計算する。

ステップＳ１０５において、スループット比較部１２３は、スループット計算部１２２によって計算されたスループットＴ（ｎ）およびスループットＴ（ｎ／２）を比較する。スループットＴ（ｎ／２）がスループットＴ（ｎ）を上回る場合、処理がステップＳ１０６に進む。スループットＴ（ｎ／２）がスループットＴ（ｎ）を下回る場合、処理がステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１０６において、スループット計算部１２２は、スループットＴ（ｎ／４）を計算するために、上位ｎ／４個の通信チャネルの平均品質値を計算する。ステップＳ１０７において、スループット計算部１２２は、上位ｎ／４個の通信チャネルの平均品質値に対応する変調効率（ｎ／４）と、ｎ／４との乗算結果をスループットＴ（ｎ／４）として計算する。

ステップＳ１０８において、スループット比較部１２３は、スループット計算部１２２によって計算されたスループットＴ（ｎ／２）およびスループットＴ（ｎ／４）を比較する。スループットＴ（ｎ／２）がスループットＴ（ｎ／４）を上回る場合、処理がステップＳ１０９に進む。

スループットＴ（ｎ／２）がスループットＴ（ｎ／４）を下回る場合、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８と同様の処理が繰り返される。例えば、上位ｎ／８個の通信チャネルを用いた無線通信を実行する場合のスループットＴ（ｎ／８）が計算され、スループットＴ（ｎ／４）とスループットＴ（ｎ／８）との比較が行われる。

ステップＳ１０９において、通信チャネル管理部１２４は、無線端末２Ａに割り当てたｎ個の通信チャネルのうち下位ｎ／２個の通信チャネルを解放する。この結果、無線通信部１１０は、下位ｎ／２個の通信チャネルの使用を中止し、上位ｎ／２個の通信チャネルを用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。ステップＳ１１０において、変調方式選択部１２５は、変調効率(ｎ／２)の変調方式(ｎ／２)を選択する。なお、ステップＳ１１０の処理は、ステップＳ１０９の処理の前またはステップＳ１０９の処理と同時に実行されてもよい。

一方、ステップＳ１１１において、スループット計算部１２２は、スループットＴ（３ｎ／４）を計算するために、上位３ｎ／４個の通信チャネルの平均品質値を計算する。ステップＳ１１２において、スループット計算部１２２は、上位３ｎ／４個の通信チャネルの平均品質値に対応する変調効率（３ｎ／４）と、３ｎ／４との乗算結果をスループットＴ（３ｎ／４）として計算する。

ステップＳ１１３において、スループット比較部１２３は、スループット計算部１２２によって計算されたスループットＴ（ｎ）およびスループットＴ（３ｎ／４）を比較する。スループットＴ（ｎ）がスループットＴ（３ｎ／４）を上回る場合、処理がステップＳ１１６に進む。一方、スループットＴ（ｎ）がスループットＴ（３ｎ／４）を下回る場合、処理がステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４において、通信チャネル管理部１２４は、無線端末２Ａに割り当てたｎ個の通信チャネルのうち下位ｎ／４個の通信チャネルを解放する。この結果、無線通信部１１０は、下位ｎ／４個の通信チャネルの使用を中止し、上位３ｎ／４個の通信チャネルを用いた無線通信を無線端末２Ａと実行する。ステップＳ１１５において、変調方式選択部１２５は、変調効率(３ｎ／４)の変調方式(３ｎ／４)を選択する。なお、ステップＳ１１５の処理は、ステップＳ１１４の処理の前またはステップＳ１１４の処理と同時に実行されてもよい。

ステップＳ１１６においては、通信チャネルを削減できない状態であり、変調方式選択部１２５は、従来と同様に変調効率(ｎ)の変調方式(ｎ)を選択する。

（５）作用・効果
以上説明したように、無線基地局１Ａは、スループットＴ（ｎ／２）がスループットＴ（ｎ）を上回る場合、無線端末２Ａとの無線通信において下位ｎ／２個の通信チャネルの使用を中止し、変調効率(ｎ／２)の変調方式(ｎ／２)を用いることによって、スループットを向上させつつ、無線通信リソースの消費量と与干渉量とを低減できる。

特に、自律分散型の無線通信システム１０では、無線基地局１Ａが下位ｎ／２個の通信チャネルの使用を中止することによって、無線基地局１Ｂが割り当て可能な通信チャネル数を増加させることができる。あるいは、無線基地局１Ａは、使用を中止した下位ｎ／２個の通信チャネルを、必要に応じて無線端末２Ｃに割り当ててもよい。

本実施形態では、無線基地局１Ａは、変調効率（ｎ）とｎとの乗算結果をスループットＴ（ｎ）として計算し、変調効率（ｎ／２）とｎとの乗算結果をスループットＴ（ｎ／２）として計算する。このため、実際にスループットを測定することなく、擬似的なスループットを計算により求めることができる。このため、通常の無線通信を中断せずに、スループットＴ（ｎ）およびスループットＴ（ｎ／２）を求めることができる。

本実施形態では、無線基地局１Ａは、スループットＴ（ｎ／４）がスループットＴ（ｎ／２）を上回る場合、下位３ｎ／４の通信チャネルの使用を中止し、変調効率(ｎ／４)の変調方式(ｎ／４)を用いる。これにより、スループットを向上させつつ、無線通信リソースの消費量と与干渉量とをさらに低減できる。

その際、無線基地局１Ａは、変調効率（ｎ／４）とｎ／４との乗算結果をスループットＴ（ｎ／４）として計算する。このため、通常の無線通信を中断せずに、スループットＴ（ｎ／４）を求めることができる。

本実施形態では、無線基地局１Ａは、スループットＴ（３ｎ／４）がスループットＴ（ｎ）を上回る場合、下位ｎ／４の通信チャネルの使用を中止し、変調効率(３ｎ／４)の変調方式(３ｎ／４)を用いる。これにより、スループットを向上させつつ、無線通信リソースの消費量と与干渉量とを低減できる。

その際、無線基地局１Ａは、変調効率（３ｎ／４）と３ｎ／４との乗算結果をスループットＴ（３ｎ／４）として計算する。このため、通常の無線通信を中断せずに、スループットＴ（３ｎ／４）を求めることができる。

（６）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、図４の動作フローを無線基地局１Ａにおいて実行する一例について説明したが、これに限らず、図４の動作フローを無線端末２Ａが実行してもよい。また、図４の動作フローでは、ステップＳ１０３，Ｓ１０４において、上位ｎ／２個の通信チャネルを用いた場合のスループット（ｎ／２）を計算していたが、上位ｎ／２個に限らず、上位一定数（例えば上位２個）または上位ｎ／４個の通信チャネルを用いた場合のスループットを計算してもよい。

上述した実施形態では、無線品質の尺度としてＳＩＮＲが利用されていたが、ＳＩＮＲに限らず、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）、信号対干渉電力比（ＳＩＲ）、たは受信信号強度（ＲＳＳＩ）などを利用してもよい。

上述した実施形態では、無線通信システム１０は、次世代ＰＨＳに基づく構成を有していたが、次世代ＰＨＳに限らず、適応変調およびＯＦＤＭＡを採用する他の無線通信システムに本発明を適用可能である。また、ＯＦＤＭＡに限らず、他のマルチキャリア通信方式を適用してもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の無線通信装置の実施形態に係る無線基地局を含む無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の無線通信装置の実施形態に係る無線基地局の構成を示すブロック図である。 本発明の無線通信装置の実施形態に係る無線基地局の概略動作を説明するための図である。 本発明の無線通信装置の実施形態に係る無線基地局の詳細動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ…無線基地局、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…無線端末、３Ａ，３Ｂ…セル、１０…無線通信システム、１０１…アンテナ部、１１０…無線通信部、１１１…無線信号送信部、１１２…無線信号受信部、１１３…信号処理部、１１４…無線品質取得部、１２０…制御部、１２１…通信チャネル選択部、１２２…スループット計算部、１２３…スループット比較部、１２４…通信チャネル管理部、１２５…変調方式選択部、１３０…有線通信部、１４０…記憶部

Claims (8)

1. 適応変調およびマルチキャリア無線通信方式を採用する無線通信システムにおいて、複数の通信チャネルを用いて無線通信相手と無線通信を実行する無線通信部を有する無線通信装置であって、
   前記複数の通信チャネルと、前記複数の通信チャネルそれぞれの無線品質に基づく第１変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第１スループット値を計算するスループット計算部と、
   前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に、割り当てた前記複数の通信チャネル数に基づく数、または、一定数の通信チャネルを選択する通信チャネル選択部と、を備え、
   前記スループット計算部は、前記選択した通信チャネルと、前記選択した通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第２変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第２スループット値を計算し、
   前記第２スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記無線通信部は、前記複数の通信チャネルから前記選択した通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止し、前記選択した通信チャネルと前記第２変調方式とを用いた無線通信を実行する無線通信装置。
2. 前記第１変調方式は、前記複数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、
   前記第２変調方式は、前記選択した通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、
   前記スループット計算部は、
   前記複数の通信チャネルの通信チャネル数と、前記第１変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第１変調効率とを乗算した結果を前記第１スループット値として計算し、
   前記選択した通信チャネルの通信チャネル数と、前記第２変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第２変調効率とを乗算した結果を前記第２スループット値として計算する請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第２スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記通信チャネル選択部は、前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に前記選択した通信チャネルよりも少数の通信チャネルを選択し、
   前記スループット計算部は、前記少数の通信チャネルと、前記少数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第３変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第３スループット値を計算し、
   前記第３スループット値が前記第２スループット値を上回る場合、前記無線通信部は、前記複数の通信チャネルから前記少数の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止し、前記少数の通信チャネルと前記第３変調方式とを用いた無線通信を実行する請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 前記第３変調方式は、前記少数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、
   前記スループット計算部は、前記少数の通信チャネルの通信チャネル数と、前記第３変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第３変調効率とを乗算した結果を前記第３スループット値として計算する請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記第２スループット値が前記第１スループット値を下回る場合、前記通信チャネル選択部は、前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に前記選択した通信チャネルよりも多数の通信チャネルを選択し、
   前記スループット計算部は、前記多数の通信チャネルと、前記多数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質に基づく第４変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第４スループット値を計算し、
   前記第４スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記無線通信部は、前記複数の通信チャネルから前記多数の通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止し、前記多数の通信チャネルと前記第４変調方式とを用いた無線通信を実行する請求項１〜３の何れか一項に記載の無線通信装置。
6. 前記第４変調方式は、前記多数の通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に対応する変調方式であり、
   前記スループット計算部は、前記多数の通信チャネルの通信チャネル数と、前記第４変調方式において１シンボル当たりに伝送可能なビット数である第４変調効率とを乗算した結果を前記第４スループット値として計算する請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記マルチキャリア無線通信方式は、直交周波数分割多重接続方式である請求項１〜６の何れか一項に記載の無線通信装置。
8. 適応変調およびマルチキャリア無線通信方式を採用する無線通信システムにおいて、複数の通信チャネルを用いて無線通信相手と無線通信を実行する無線通信方法であって、
   前記複数の通信チャネルと、前記複数の通信チャネルそれぞれの無線品質の平均値に基づく第１変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第１スループット値を計算するステップと、
   前記複数の通信チャネルの中から、前記無線品質が高い順に、割り当てた前記複数の通信チャネル数に基づく数、または、一定数の通信チャネルを選択するステップと、
   前記選択した通信チャネルと、前記選択した通信チャネルそれぞれの前記無線品質の平均値に基づく第２変調方式とを用いた無線通信を実行する場合のスループットを示す第２スループット値を計算するステップと、
   前記第２スループット値が前記第１スループット値を上回る場合、前記複数の通信チャネルから前記選択した通信チャネルを除いた残りの通信チャネルの使用を中止するとともに、前記選択した通信チャネルと前記第２変調方式とを用いた無線通信を実行するステップと、を備える無線通信方法。

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