JP5177276B2

JP5177276B2 - 適応変調方法、無線通信システムおよび無線装置

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Publication number: JP5177276B2
Application number: JP2011500582A
Authority: JP
Inventors: 雅浩川合
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: EP2400794A1; JPWO2010095566A1; CN102326426A; US20110286539A1; WO2010095566A1

Description

本発明は、マイクロ波固定無線通信システム等に代表される無線通信システムの適応変調技術に関する。

適応変調システムの一例が、特許文献１（特開平１０−４１８７６号公報）に記載されている。この適応変調システムは、上り回線と下り回線とで使用周波数が異なるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）−ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式の無線通信システムに適用されるものである。

特許文献１に記載の適応変調システムでは、受信側の局は、送信側の局から下り回線を通じて周波数ｆ１の信号を受信する。受信側の局では、伝播路推定部が、受信信号の状態から下り回線の伝播路状態を検出する。そして、制御部が、その検出した伝播路状態に基づいて下り回線で使用すべき変調方式（送信側の局における送信時に使用される変調方式）を決定する。この決定した変調方式の情報を含む信号が、上り回線を通じて送信側の局へ送信される。送信側の局では、上り回線を通じて受信した信号に含まれている変調方式の情報に従って、送信時の変調方式が設定される。

上り回線と下り回線とで異なる周波数を使用する場合、周波数選択性フェージングなどにより、上り回線のみ、あるいは下り回線のみにおいて、通信状態が劣化する場合がある。特許文献１に記載の適応変調システムにおいて、例えば、上り回線の状態が劣化すると、送信側の局が、受信側の局からの変調方式の情報を受信することができない。このような場合の送信側の局における対応動作として、予防的に伝送性能の低い堅牢な変調方式を選択すること、あるいは、変調方式として前回の設定を維持することが考えられる。ここで、堅牢な変調方式とは、例えば、変調振幅を多値化した直交振幅変調方式において、直交振幅変調方式の多値数を下げること(具体的には、６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更すること)をいう。

しかし、送信側の局において、下り回線の状態に関係なく、予防的に堅牢な変調方式を選択すると、下り回線が良好な通信状態（高多値な変調方式で大容量の伝送が可能な状態）であっても、堅牢な変調方式に設定される場合がある。この場合、下り回線の使用効率が低下する。

また、送信側の局において、下り回線の状態に関係なく、変調方式として前回の設定を維持すると、前回の設定時に比較してさらに下り回線の状態が悪化した場合に、下り回線における通信が切断される場合がある。なお、下り回線の状態に応じて変調方式の伝送性能を下げることで、下り回線における通信を維持することができる。しかし、特許文献１に記載のものでは、上り回線の状態が悪化すると、受信側の局からの変調方式の情報を受信することができないため、そのような下り回線の変調方式の変更を行うことは困難である。

本発明の目的は、上記問題を解決し、回線の使用効率の向上を図ることができ、通信切断を抑制することができる、適応変調方法、無線通信システムおよび無線装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の適応変調方法は、
受信側の無線装置が、送信側の無線装置から周波数が異なる複数の下り回線を介して信号を受信し、下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、周波数の異なる複数の上り回線のそれぞれを用いて前記送信側の無線装置に送信し、
前記送信側の無線装置が、前記複数の上り回線の少なくとも一つを介して受信した変調方式設定情報を参照して、前記複数の下り回線のそれぞれで送信する信号の変調方式を設定することを特徴とする。

本発明の無線通信システムは、
周波数が異なる複数の無線回線を介して相互に通信可能に接続される第１および第２の無線装置を有し、
前記第１および第２の無線装置のそれぞれは、
通信先の無線装置へ信号を送信するための上り回線毎に設けられており、信号を変調し、該変調信号を該上り回線を介して送信する複数の送信機と、
前記通信先の無線装置から信号を受信するための下り回線毎に設けられた複数の受信機と、
前記複数の受信機の少なくとも一つの受信機にて受信された前記複数の送信機に関する変調方式設定情報を参照して、前記複数の送信機のそれぞれの変調方式を設定する変調方式制御部と、を有し、
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、前記複数の送信機のそれぞれで送信させることを特徴とする。

本発明の無線装置は、周波数が異なる複数の無線回線を介して外部無線装置と相互に通信可能に接続される無線装置であって、
前記外部無線装置へ信号を送信するための上り回線毎に設けられており、信号を変調し、該変調信号を該上り回線を介して送信する複数の送信機と、
前記外部無線装置から信号を受信するための下り回線毎に設けられた複数の受信機と、
前記複数の受信機の少なくとも一つの受信機にて受信された前記複数の送信機に関する変調方式設定情報を参照して、前記複数の送信機のそれぞれの変調方式を設定する変調方式制御部と、を有し、
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、前記複数の送信機のそれぞれで送信させることを特徴とする。

本発明の第１の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信システムで使用される無線フレームフォーマットの一例を示す模式図である。図１に示す無線通信システムにて行われる適応変調動作の一手順を示すフローチャートである。周波数選択性フェージングが発生していない状態を示す模式図である。周波数選択性フェージングが発生した状態を示す模式図である。本発明の第２の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の無線通信システムの送信機、受信機および変調方式制御部の具体的な構成を示すブロック図である。

１０、２０無線装置
１、３、１１、１３送信機
２、４、１２、１４受信機
５、１５変調方式制御部
６、１６結合器
７、１７アンテナ

以下、本発明における一実施形態を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。

図１を参照すると、無線通信システムは、送受で異なる周波数を使用するＦＤＤ(周波数分割復信；Frequency Division Duplex)方式のマイクロ波固定無線通信システム等に適用可能なものであって、無線回線を介して相互に通信可能な無線装置１０、２０を有する。無線装置１０は、送信機１、３、受信機２、４、変調方式制御部５、結合器６およびアンテナ７を有する。無線装置２０は、送信機１１、１３、受信機１２、１４、変調方式制御部１５、結合器１６およびアンテナ１７を有する。

無線装置１０において、送信機１および受信機２は現用であり、送信機３および受信機４は予備である。

送信機１は、データＤ１および変調方式制御部５からの送信機１１、１３に関する変調方式設定情報を格納した送信信号を出力する。送信機３は、データＤ３および変調方式制御部５からの送信機１１、１３に関する変調方式設定情報を格納した送信信号を出力する。これら送信機１、３の送信信号はそれぞれ、結合器６を介してアンテナ７に供給される。送信機１からの送信信号の中心周波数はｆ１であり、送信機３からの送信信号の中心周波数はｆ３である。

無線装置２０から送信された中心周波数ｆ２、ｆ４の送信信号がそれぞれアンテナ７にて受信される。中心周波数ｆ２の受信信号は、結合器６を介して受信機２に供給され、中心周波数ｆ４の受信信号は、結合器６を介して受信機４に供給される。

受信機２は、中心周波数ｆ２の受信信号の品質を判定し、その判定結果を変調方式制御部５に供給する。この受信信号の品質判定において、例えば、復調後の信号点の分散や、誤り訂正時の訂正情報など、伝送路の状態を知るための情報を取得する。また、受信機２は、中心周波数ｆ２の受信信号に含まれている変調方式設定情報を変調方式制御部５に供給する。変調方式設定情報は、無線装置２０で決定された、無線装置１０の送信機１、３それぞれにおける最適な変調方式の設定情報を含む。中心周波数ｆ２の受信信号に含まれているデータＤ２は、受信機２から不図示のデータ処理回路へ供給される。

受信機４は、中心周波数ｆ４の受信信号の品質を判定し、その判定結果（復調後の信号点の分散や、誤り訂正時の訂正情報など）を変調方式制御部５に供給する。さらに、受信機４は、中心周波数ｆ４の受信信号に含まれている変調方式設定情報を変調方式制御部５に供給する。この中心周波数ｆ４の受信信号に含まれている変調方式設定情報の内容は、上記の中心周波数ｆ２の受信信号に含まれている変調方式設定情報と同じである。中心周波数ｆ４の受信信号に含まれているデータＤ４は、受信機４から上記のデータ処理回路へ供給される。

変調方式制御部５は、受信機２からの受信信号の品質判定結果に基づいて、無線装置２０側の中心周波数ｆ２の送信信号を出力する送信機１１に最適な変調方式を決定する。変調方式制御部５は、受信機４からの受信信号の品質判定結果に基づいて、無線装置２０側の中心周波数ｆ４の送信信号を出力する送信機１３に最適な変調方式を決定する。変調方式制御部５は、それら決定した最適な変調方式を示す情報を１つにまとめた変調方式設定情報を送信機１、３に供給する。

また、変調方式制御部５は、受信機２、４から供給された変調方式設定情報のそれぞれについて、正しく伝送されてきたものか否か（誤りがないか否か）を調べる。例えば、変調方式設定情報にパリティ情報を付加し、そのパリティ情報に基づいて、誤りの有無を判定する。受信機２、４からの送信信号を受信するための回線の状態がともに良好な場合は、それら送信信号から抽出した変調方式設定情報の内容は正確に一致するため、ともに誤りが含まれていないと判定される。パリティ情報を元にして、変調方式設定情報の誤り訂正を行うことも可能である。誤り訂正は、受信機２、４にて行うことが可能である。

受信機２、４から供給された変調方式設定情報がともに誤りを含まない場合、変調方式制御部５は、受信機２からの変調方式設定情報を参照して送信機１の変調方式を設定するとともに、受信機４からの変調方式設定情報を参照して送信機３の変調方式を設定する。受信機２、４から供給された変調方式設定情報の一方が誤りを含む場合、変調方式制御部５は、他方の変調方式設定情報を参照して送信機１、３の変調方式をそれぞれ設定する。また、受信機２、４から供給された変調方式設定情報のいずれかにおいて誤りがない場合、変調方式制御部５は、その変調方式設定情報を参照して、送信機１、３の変調方式をそれぞれ設定してもよい。

無線装置２０において、送信機１１および受信機１２は現用であり、送信機１３および受信機１４は予備である。

送信機１１は、データＤ２および変調方式制御部１５からの送信機１、３に関する変調方式設定情報を格納した送信信号を出力する。送信機１３は、データＤ４および変調方式制御部１５からの送信機１、３に関する変調方式設定情報を格納した送信信号を出力する。これら送信機１１、１３の送信信号はそれぞれ、結合器１６を介してアンテナ１７に供給される。送信機１１からの送信信号の中心周波数はｆ２であり、送信機１３からの送信信号の中心周波数はｆ４である。

無線装置１０から送信された中心周波数ｆ１、ｆ３の送信信号がそれぞれアンテナ１７にて受信される。中心周波数ｆ１の受信信号は、結合器６を介して受信機１２に供給され、中心周波数ｆ３の受信信号は、結合器１６を介して受信機１４に供給される。

受信機１２は、中心周波数ｆ１の受信信号の品質を判定し、その判定結果（復調後の信号点の分散や、誤り訂正時の訂正情報など）を変調方式制御部１５に供給する。さらに、受信機１２は、中心周波数ｆ１の受信信号に含まれている変調方式設定情報を変調方式制御部１５に供給する。この変調方式設定情報は、無線装置１０で決定された、無線装置２０の送信機１１、１３それぞれにおける最適な変調方式の情報を含む。中心周波数ｆ１の受信信号に含まれているデータＤ１は、受信機１２から不図示のデータ処理回路へ供給される。

受信機１４は、中心周波数ｆ３の受信信号の品質を判定し、その判定結果（復調後の信号点の分散や、誤り訂正時の訂正情報など）を変調方式制御部１５に供給する。さらに、受信機１４は、中心周波数ｆ３の受信信号に含まれている変調方式設定情報を変調方式制御部１５に供給する。この中心周波数ｆ３の受信信号に含まれている変調方式設定情報の内容は、上記の中心周波数ｆ１の受信信号に含まれている変調方式設定情報と同じである。中心周波数ｆ３の受信信号に含まれているデータＤ３は、受信機１４から上記のデータ処理回路へ供給される。

変調方式制御部１５は、受信機１２からの受信信号の品質判定結果に基づいて、無線装置１０側の中心周波数ｆ１の送信信号を出力する送信機１に最適な変調方式を決定する。変調方式制御部１５は、受信機１４からの受信信号の品質判定結果に基づいて、無線装置１０側の中心周波数ｆ３の送信信号を出力する送信機３に最適な変調方式を決定する。変調方式制御部１５は、それら決定した最適な変調方式を示す情報を１つにまとめた変調方式設定情報を送信機１１、１３に供給する。

なお、変調方式制御部５による変調方式の決定には、ＱＡＭ方式の多値数の増減、誤り訂正のためのパリティビットの増減、変調速度の増減等を適用する。

ＱＡＭ方式の多値数を増減して変調方式を決定する方式において、伝送路の状態が悪くなってきたときに、ＱＡＭ方式の多値数を下げる(例えば６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに変更する)。この場合、例えば、伝送路の状態を複数のレベルで表し、レベル毎にＱＡＭ方式の最適な多値数が格納されたテーブルを予め用意し、変調方式制御部５が、そのテーブルを参照して、伝送路の状態に応じたＱＡＭ方式の多値数を決定してもよい。

パリティビットを増減して変調方式を決定する方式において、伝送路の状態が悪くなってきたときに、誤り訂正のためのパリティビットを増して訂正能力を上げる。この場合、例えば、伝送路の状態を複数のレベルで表し、レベル毎に誤り訂正のための最適なパリティビット数が格納されたテーブルを予め用意し、変調方式制御部５が、そのテーブルを参照して、伝送路の状態に応じたパリティビットを決定してもよい。

変調速度を増減して変調方式を決定する方式において、伝送路の状態が悪くなってきたときに、変調速度を落として受信機でのＳ/Ｎ比を上昇させる。この場合、例えば、伝送路の状態を複数のレベルで表し、レベル毎に最適な変調速度の情報が格納されたテーブルを予め用意し、変調方式制御部５が、そのテーブルを参照して、伝送路の状態に応じた変調速度を決定してもよい。

変調方式制御部５は、上述の方式のいずれか１つまたは組み合わせにより変調方式を決定してもよい。

また、変調方式制御部１５は、受信機１２、１４から供給された変調方式設定情報のそれぞれについて、正しく伝送されてきたものか否か（誤りがないか否か）を調べる。誤りの有無の判定には、上述したパリティ情報を利用する。受信機１２、１４または変調方式制御部１５が、パリティ情報を元にして、変調方式設定情報の誤り訂正を行ってもよい。

受信機１２、１４から供給された変調方式設定情報がともに誤りを含まない場合、変調方式制御部１５は、受信機１２からの変調方式設定情報を参照して送信機１１の変調方式を設定するとともに、受信機１４からの変調方式設定情報を参照して送信機１３の変調方式を設定する。受信機１２、１４から供給された変調方式設定情報の一方が誤りを含む場合、変調方式制御部１５は、他方の変調方式設定情報を参照して送信機１１、１３の変調方式をそれぞれ設定する。また、受信機１２、１４から供給された変調方式設定情報のいずれかにおいて誤りがない場合、変調方式制御部１５は、その変調方式設定情報を参照して、送信機１１、１３の変調方式をそれぞれ設定してもよい。

本実施形態では、冗長構成の通信システムを想定しおり、無線装置１０の送信機１から無線装置２０の受信機１２への無線回線と無線装置２０の送信機１１から無線装置１０の受信機２への無線回線がともに現用回線として用いられる。また、無線装置１０の送信機３から無線装置２０の受信機１４への無線回線と無線装置２０の送信機１３から無線装置１０の受信機４への無線回線がともに予備回線として用いられる。

次に、本実施形態の無線通信システムにおける適応変調動作を具体的に説明する。

以下では、説明を簡潔にするために、無線装置１０から無線装置２０への情報送信をメインとして説明する場合を通信形態Ａとし、無線装置２０から無線装置１０への情報送信をメインとして説明する場合を通信形態Ｂとする。通信形態Ａでは、無線装置１０から無線装置２０への無線回線を下り回線と仮定し、無線装置２０から無線装置１０への無線回線を上り回線と仮定する。他方、通信形態Ｂでは、無線装置２０から無線装置１０への無線回線を下り回線と仮定し、無線装置１０から無線装置２０への無線回線を上り回線と仮定する。

まず、無線装置１０と無線装置２０の間で送信される無線フレームの構成について説明する。

図２に、上り回線で使用される無線フレームフォーマットの一例を示す。この無線フレームは、上り回線変調方式情報格納部、下り回線変調方式情報（１）格納部、下り回線変調方式情報（２）格納部およびペイロードを含む。

上り回線変調方式情報格納部は、上り回線にて無線フレームにより送信された送信信号自体の変調方式を示す情報を格納する部分である。下り回線変調方式情報（１）格納部および下り回線変調方式情報（２）格納部は、現用および予備の下り回線で使用される最適な変調方式を示す情報を格納する部分である。送信すべきデータがペイロードに格納される。

通信形態Ａにおいて、送信機１１により送信される無線フレームにおいては、その送信時に送信機１１が使用した変調方式を示す情報が上り回線変調方式情報格納部に格納される。送信先の無線装置１０の受信機２、４は、送信機１１からの無線フレームの上り回線変調方式情報格納部に格納され変調方式の情報を参照して、受信信号の復調方式を判断することができる。

また、送信機１１からの無線フレームにおいて、無線装置１０の送信機１に設定される最適な変調方式を示す情報が下り回線変調方式情報（１）格納部に格納され、無線装置１０の送信機３に設定される最適な変調方式を示す情報が下り回線変調方式情報（２）格納部に格納される。これら現用および予備の下り回線で使用される最適な変調方式はいずれも、変調方式制御部１５が受信機１２、１４からの受信信号の品質判定結果に基づいて決定したものである。無線フレームのペイロードには、データＤ２が格納される。

送信機１３も、上記の送信機１１と同様に、図２に示した無線フレームよりなる送信信号を出力する。送信機１１、１３により送信される無線フレームの間において、下り回線変調方式情報（１）格納部に格納される変調方式の情報は同じであり、また、下り回線変調方式情報（２）格納部に格納される変調方式の情報も同じである。

通信形態Ｂにおいて、送信機１により送信される無線フレームにおいては、その送信時に送信機１が使用した変調方式を示す情報が上り回線変調方式情報格納部に格納される。送信先の無線装置２０の受信機１２、１４は、送信機１からの無線フレームの上り回線変調方式情報格納部に格納され変調方式の情報を参照して、受信信号の復調方式を判断することができる。

また、送信機１からの無線フレームにおいて、無線装置２０の送信機１１に設定される最適な変調方式を示す情報が下り回線変調方式情報（１）格納部に格納され、無線装置２０の送信機１３に設定される最適な変調方式を示す情報が下り回線変調方式情報（２）格納部に格納される。これら現用および予備の下り回線で使用される最適な変調方式はいずれも、変調方式制御部５が受信機２、４からの受信信号の品質判定結果に基づいて決定したものである。無線フレームのペイロードには、データＤ１が格納される。

送信機３も、上記の送信機１と同様に、図２に示した無線フレームよりなる送信信号を出力する。送信機１、３により送信される無線フレームの間において、下り回線変調方式情報（１）格納部に格納される変調方式の情報は同じであり、また、下り回線変調方式情報（２）格納部に格納される変調方式の情報も同じである。

図３は、適応変調動作の一手順を示すフローチャートである。以下、図１から図３を参照して、無線装置１０が送信側とされ、無線装置２０が受信側とされる通信形態Ａにおける適応変調動作を説明する。

無線装置２０において、送信機１からの送信信号（中心周波数ｆ１）および送信機３からの送信信号（中心周波数ｆ３）がそれぞれアンテナ１７にて受信される。受信信号（中心周波数ｆ１）は受信機１２に供給され、受信信号（中心周波数ｆ３）は受信機１２に供給される（図３のステップＳ１０）。

受信機１２は、現用下り回線の受信信号、すなわち、受信信号（中心周波数ｆ１）の品質を判定する。受信機１４は、予備下り回線の受信信号、すなわち、受信信号（中心周波数ｆ３）の品質を判定する（図３のステップＳ１１）。そして、変調方式制御部１５が、受信信号（中心周波数ｆ１）の品質判定結果に基づいて現用下り回線に最適な変調方式を決定するとともに、受信信号（中心周波数ｆ３）の品質判定結果に基づいて予備下り回線に最適な変調方式を決定する（図３のステップＳ１２）。

次に、変調方式制御部１５が、ステップＳ１２で決定した現用下り回線の変調方式および予備下り回線の変調方式の情報を１つにまとめた変調方式設定情報を生成する（図３のステップＳ１３）。そして、送信機１１、１３が、その生成した変調方式設定情報を含む信号を送信する（図３のステップＳ１４）。これら送信機１１、１３からの送信信号はアンテナ１７から無線装置１０に向けて送信される。

無線装置１０において、送信機１１からの送信信号（中心周波数ｆ２）および送信機１３からの送信信号（中心周波数ｆ４）がそれぞれアンテナ７にて受信される。受信信号（中心周波数ｆ２）は受信機２に供給され、受信信号（中心周波数ｆ４）は受信機２に供給される（図３のステップＳ１５）。

受信機２は、受信信号（中心周波数ｆ２）から変調方式設定情報を抽出し、その抽出情報を変調方式制御部５に供給する。受信機４は、受信信号（中心周波数ｆ４）から変調方式設定情報を抽出し、その抽出情報を変調方式制御部５に供給する（図３のステップＳ１６）。受信信号（中心周波数ｆ２、ｆ４）のそれぞれから抽出された変調方式設定情報は同じ内容であり、現用上り回線に最適な変調方式および予備上り回線に最適な変調方式を示す情報を含む。ただし、現用下り回線および予備下り回線の通信状態によっては、受信信号に誤り等が生じるため、それら変調方式設定情報の内容が一致しない場合がある。

変調方式制御部５は、受信機２、４から供給された変調方式設定情報について、誤りの有無を判定する（図３のステップＳ１７）。変調方式設定情報の少なくとも一方が誤り無しとされた場合、変調方式制御部５は、その変調方式設定情報を参照して、送信機１、３の変調方式を設定する（図３のステップＳ１８）。

ステップＳ１７の判定で、変調方式設定情報がともに誤り有りとなった場合は、変調方式制御部５は、送信機１、３に対して、予め設定された変調方式を設定する。この変調方式の設定において、例えば、変調方式制御部５は、送信機１、３に対して、予防的に堅牢な変調方式に設定して伝送容量を下げてもよい。また、変調方式制御部５は、前回の設定を維持してもよい。

なお、ステップＳ１７の判定で、変調方式設定情報がともに誤り有りとされた場合、変調方式設定情報のそれぞれについて誤り訂正を行ってもよい。変調方式設定情報のいずれかにおいて、誤り訂正により情報が正しく訂正された場合は、ステップＳ１８において、変調方式制御部５は、その変調方式設定情報を参照して、送信機１、３の変調方式を設定する。

ステップＳ１８にて変調方式設定が行われると、送信機１、３のそれぞれは、その決定された変調方式で信号を変調し、その変調信号を送信する。この送信信号が、無線装置２０にて受信される。この信号の受信をきっかけに、再び、無線装置１０、２０にて、上述のステップＳ１０〜Ｓ１８の処理が実行される。

以上は通信形態Ａにおける適応変調動作であるが、通信形態Ｂにおいても、同様の適応変調動作を行う。なお、通信形態Ｂにおける適応変調動作については、図３において、無線装置１０を受信側、無線装置２０を送信側とすることで説明することができる。

上述した適応変調動作によれば、通信形態Ａにおいては、無線装置２０が、現用および予備の下り回線のそれぞれに最適な変調方式の情報を１つにまとめた変調方式設定情報を、現用および予備の上り回線をそれぞれ用いて、無線装置１０に送信する。現用および予備の上り回線の一方の通信状態が悪化した場合、無線装置１０は、他方の上り回線を通じて、無線装置２０からの変調方式設定情報を受信することができる。したがって、無線装置１０では、その変調方式設定情報を参照することで、送信機１、３に最適な変調方式を設定することができる。

通信形態Ｂにおいては、無線装置１０が、現用および予備の下り回線のそれぞれに最適な変調方式の情報を１つにまとめた変調方式設定情報を、現用および予備の上り回線のそれぞれを用いて、無線装置２０に送信する。現用および予備の上り回線の一方の通信状態が悪化した場合、無線装置２０は、他方の上り回線を通じて、無線装置１０からの変調方式設定情報を受信することができる。したがって、無線装置２０では、その変調方式設定情報を参照することで、送信機１１、１３に最適な変調方式を設定することができる。

以下に、本実施形態をＦＤＤ方式のマイクロ波固定無線通信システムに適用した場合を例に、適応変調による最適な変調方式の設定が行われる点を具体的に説明する。

マイクロ波固定無線通信システムでは、無線装置１０、２０の間で異なる周波数を用いて信号を送受信するように構成される。このような構成においては、無線装置１０から無線装置２０へ向かう伝送路（回線）および無線装置２０から無線装置１０へ向かう伝送路（回線）の一方において、周波数選択性フェージングによるノッチが発生し、伝送路の状態が悪化する場合がある。

図４Ａに、周波数選択性フェージングがない状態を示す。横軸は周波数である。この例は、図１で示した無線通信システムで使用する無線チャネルを周波数軸上に示したものである。図４Ａにおいて、ｆ１は送信機１からの送信信号が伝送される現用回線の通信状態を示し、ｆ２は送信機１１からの送信信号が伝送される現用回線の通信状態を示す。また、ｆ３は、送信機３からの送信信号が伝送される予備回線の通信状態を示し、ｆ４は、送信機１３からの送信信号が伝送される予備回線の通信状態を示す。ｆ１〜ｆ４はそれぞれの回線で送信される信号の中心周波数であり、これら周波数ｆ１〜ｆ４は、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３＜ｆ４の関係を有する。

図４Ａに示した通信状態において、無線装置１０は、送信機１、３に関する最適な変調方式を示す変調方式設定情報を、無線装置２０から現用回線（ｆ２）および予備回線（ｆ４）の両回線を介して受信することができる。無線装置１０では、変調方式制御部５が、現用回線（ｆ２）または予備回線（ｆ４）を介して受信した変調方式設定情報を参照して、送信機１、３に対して変調方式の設定を行う。

図４Ｂに、周波数選択性フェージングによるノッチが発生した状態を示す。横軸は周波数である。図４Ｂに示すｆ１〜ｆ４は、図４Ａに示したｆ１〜ｆ４の回線に対応する。周波数ｆ２、ｆ４の予備回線においてフェージングが生じているが、そのフェージングによる影響は周波数ｆ２の予備回線の方が大きい。このため、周波数選択性フェージングにより、周波数ｆ２の予備回線の通信品質が極端に劣化し、ノッチが発生している。

図４Ｂに示した通信状態において、無線装置１０は、送信機１３からの送信信号（中心周波数ｆ４）を正常に受信することはできるが、送信機１１からの送信信号（中心周波数ｆ２）については正常に受信できない場合がある。本実施形態では、送信機１、３に関する変調方式設定情報が送信機１１、１３のそれぞれから送信されるので、無線装置１０は、中心周波数ｆ４の予備回線を通じて、送信機１、３に関する変調方式設定情報を受信することができる。したがって、変調方式制御部５は、その予備回線を介して受信した変調方式設定情報を参照して、送信機１、３に最適な変調方式を設定することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。

本実施形態の無線通信システムは、第１の実施形態と同様の構成であるが、送信機３、１３および受信機４、１４が、予備ではなく、現用として用いられる点が、第１の実施形態と異なる。すなわち、本実施形態の無線通信システムでは、無線装置１０、２０の間が複数の上り回線および複数の下り回線により接続される。なお、無線装置１０、２０の各部の動作は、第１の実施形態と同じであるので、その説明は省略する。

（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。

本実施形態の無線通信システムは、コチャネル伝送を用いる点において、第１の実施形態と異なる。コチャネル伝送では、例えば１つのチャネルを、垂直偏波の無線信号を伝送する第１のチャンネルと水平偏波の無線信号を伝送する第２のチャネルとして使用する。

本実施形態の無線通信システムでは、コチャネル伝送を行うために、結合器６に代えて、結合器６ａ、６ｂを用い、結合器１６に代えて、結合器１６ａ、１６ｂを用いる。さらに、アンテナ７、１７はいずれも、垂直偏波および水平偏波の無線信号を送信することができる。これら以外の構成は、基本的に第１の実施形態と同じである。

無線装置１０では、送信機１からの送信信号（中心周波数ｆ１）は、結合器６ａを介してアンテナ７に供給され、垂直偏波の信号としてアンテナ７から無線装置２０に向けて送信される。送信機３からの送信信号（中心周波数ｆ１）は、結合器６ｂを介してアンテナ７に供給され、水平偏波の信号としてアンテナ７から無線装置２０に向けて送信される。

アンテナ７から送信された垂直偏波および水平偏波の無線信号（中心周波数ｆ１）はそれぞれ、無線装置２０のアンテナ１７にて受信される。垂直偏波の受信信号（中心周波数ｆ１）は、結合器１６ａを介して受信機１２に供給される。水平偏波の受信信号（中心周波数ｆ１）は、結合器１６ｂを介して受信機１４に供給される。

無線装置２０では、送信機１１からの送信信号（中心周波数ｆ２）は、結合器１６ａを介してアンテナ１７に供給され、垂直偏波の信号としてアンテナ１７から無線装置１０に向けて送信される。送信機１３からの送信信号（中心周波数ｆ２）は、結合器１６ｂを介してアンテナ１７に供給され、水平偏波の信号としてアンテナ１７から無線装置１０に向けて送信される。

アンテナ１７から送信された垂直偏波および水平偏波の無線信号（中心周波数ｆ２）はそれぞれ無線装置１０のアンテナ７にて受信される。垂直偏波の受信信号（中心周波数ｆ２）は、結合器６ａを介して受信機２に供給される。水平偏波の受信信号（中心周波数ｆ２）は、結合器６ｂを介して受信機４に供給される。

垂直偏波の第１チャネルおよび水平偏波の第２チャネルは互いに独立した伝送路と考えることができる。したがって、本実施形態の無線通信システムも、適応変調の系としては、図１に示したシステムと同じと考えることができる。

本実施形態の無線通信システムにおいても、第１の実施形態と同様の適応変調動作が行われる。これにより、例えば、無線回線（ｆ２）の第１のチャネル（垂直偏波）または第２のチャネル（水平偏波）のいずれか一方の通信状態が悪化した場合において、無線装置１０は、他方のチャネルを通じて送信機１、３に関する変調方式設定情報を取得することができる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態である無線通信システムの構成を示すブロック図である。

第２の実施形態の無線通信システムでは、無線装置１０から無線装置２０への回線数が２とされ、無線装置２０から無線装置１０への回線数が２とされている。本実施形態の無線通信システムでは、無線装置１０から無線装置２０への回線数がＭとされ、無線装置２０から無線装置１０への回線がＮとされている。回線数Ｍと回線数Ｎは同じ値であってもよく、また、異なる値であってもよい。

無線装置１０は、Ｍ個の送信機１₁〜１_m、Ｎ個の受信機２₁〜２_n、変調方式制御部５、結合器６およびアンテナ７を有する。送信機１₁〜１_mは、図１に示した送信機１と同様のものであるが、それぞれの送信機から送信される送信信号の中心周波数は互いに異なる。受信機２₁〜２_nは、図１に示した受信機２と同様のものであるが、それぞれの受信機で受信される受信信号の中心周波数は互いに異なる。変調方式制御部５、結合器６およびアンテナ７は、図１に示したものと同じである。

無線装置２０は、Ｎ個の送信機１１₁〜１１_n、Ｍ個の受信機１２₁〜１２_m、変調方式制御部１５、結合器１６およびアンテナ１７を有する。送信機１１₁〜１１_nは、図１に示した送信機１１と同様のものであるが、それぞれの送信機から送信される送信信号の中心周波数は互いに異なる。受信機１２₁〜１２_mは、図１に示した受信機１２と同様のものであるが、それぞれの受信機で受信される受信信号の中心周波数は互いに異なる。変調方式制御部１５、結合器１６およびアンテナ１７は、図１に示したものと同じである。

本実施形態の無線通信システムにおいても、第１の実施形態と同様の適応変調動作が行われる。具体的には、無線装置２０では、変調方式制御部１５により決定した送信機１₁〜１_mそれぞれの変調方式を示す情報を１つにまとめた変調方式設定情報が、Ｎ本の回線それぞれを用いて送信される。無線装置１０では、Ｎ本の回線を介して受信した受信信号のそれぞれから変調方式設定情報が抽出され、これら抽出した変調方式設定情報について個別に誤り判定が行われる。そして、誤りが無いとされた変調方式設定情報の１つを参照して、送信機１₁〜１_mそれぞれの変調方式を設定する。

また、無線装置１０では、変調方式制御部５により決定した送信機１１₁〜１１_nそれぞれの変調方式を示す情報を１つにまとめた変調方式設定情報が、Ｍ本の回線それぞれを用いて送信される。無線装置２０では、Ｍ本の回線を介して受信した受信信号のそれぞれから変調方式設定情報が抽出され、これら抽出した変調方式設定情報について個別に誤り判定が行われる。そして、誤りが無いとされた変調方式設定情報の１つを参照して、送信機１１₁〜１１_nそれぞれの変調方式を設定する。

以上説明した各実施形態の無線通信システムは、本発明の一例であり、その構成および動作は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

例えば、図６に示した無線通信システムにおいて、無線装置１０から無線装置２０への伝送路（垂直偏波の第１のチャネルおよび水平偏波の第２のチャネルを含む）の数は１とされ、無線装置２０から無線装置１０への伝送路（垂直偏波の第１のチャネルおよび水平偏波の第２のチャネルを含む）の数は１とされている。本発明は、これに限定されるものではない。無線装置１０から無線装置２０への伝送路の数をＭとし、無線装置２０から無線装置１０への伝送路の数をＮとしてもよい。この場合、ＭとＮは同じ値であってもよく、また、異なる値であってもよい。

また、各実施形態において、各下り回線の変調方式の情報を１つにまとめた変調方式設定情報は無線フレーム単位に送信されるが、これに限定されるものではない。変調方式設定情報は、一定時間間隔で送信されてもよい。

さらに、図２に示した無線フレームにおいて、上り回線変調方式情報格納部は、第１および第２の格納部を有してもよい。第１の格納部に、下り回線変調方式情報（１）格納部および下り回線変調方式情報（２）格納部に格納された変調方式設定情報を送信する際に用いた変調方式の情報を格納する。第２の格納部に、ペイロードに格納されるデータを送信する際に用いた変調方式の情報を格納する。変調方式設定情報を送信するための変調方式は、ペイロードに格納されるデータを送信するための変調方式と異なっていてもよい。例えば、データの変調方式とは関係なしに、変調方式設定情報を送信するための変調方式として、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying）やＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying）等のより誤りの生じ難い変調方式を用いてもよい。

また、各実施形態において、送信側および受信側の無線装置はともに同じ構成で実現することができる。具体的には、図１、図５、図６および図７に示した構成において、送信機、受信機および変調方式制御部からなる部分は、同じ構成とすることができる。

図８に、送信機、受信機および変調方式制御部の具体的な構成を示す。図８において、送信機１、受信機２および変調方式制御部５は、図１、図５、図６および図７に示したものに対応する。

送信機１は、変調器１−１およびフレーム生成器１−２を有する。他の送信機も、この送信機１と同様の構成を有する。

受信機２は、復調器２−１、フレーム検出器２−２、誤り訂正器２−３、変調方式情報抽出器２−４および伝送路品質判定器２−５を有する。他の受信機も、この受信機２と同様の構成を有する。

変調方式制御部５は、下り変調方式制御器５−１、ｎ個の誤り検出器５−２₁〜５−２_nおよび上り変調方式制御器５−５を有する。誤り検出器５−２₁〜５−２_nの数は、受信機の数により決まる。例えば、図１に示した無線装置１０は、２つの受信機２、４を有するので、誤り検出器の数は２個とされる。

復調器２−１は、受信したＲＦ信号を、変調方式情報抽出器２−４により指定された変調方式で復調する。フレーム検出器２−２は、復調器２−１から入力した復調信号から、フレームを検出し、フレームの位置を示すパルスとデータを出力する。誤り訂正器２−３は、フレーム検出器２−２から入力した信号の誤り訂正を行う。また、誤り訂正器２−３は、受信品質を判断するための誤り訂正パルスなどの情報を伝送路品質判定器２−５に出力する。

変調方式情報抽出器２−４は、フレーム検出器２−２から入力された信号の中から、フレームの先頭に挿入されている変調方式設定情報を抽出する。抽出した変調方式設定情報のうち、自身の復調器の変調方式を示す上り回線変調方式の情報が、変調方式情報抽出器２−４から復調器２−１へ供給される。また、抽出した変調方式設定情報のうち、下り回線の変調方式設定情報は、変調方式情報抽出器２−４から変調方式制御部５の誤り検出器５−２₁に供給される。

伝送路品質判定器２−５は、復調した信号点の分散度合いや、誤り訂正の誤り訂正パルスなどの情報から、受信品質を判定する。判定結果は、伝送路品質判定器２−５から変調方式制御部５の下り変調方式制御器５−１に供給される。

下り変調方式制御器５−１は、自局の各復調器から送られてくる受信品質情報を元に、各下り回線の変調方式を判定する。判定結果は、下り変調方式制御器５−１から送信機１のフレーム生成器１−２に供給される。

誤り検出器５−２₁〜５−２_nは、各復調器から送られてきた上り回線の変調方式設定情報の誤りを、パリティビットなどを元に判定し、変調方式設定情報とともに誤りの有無を上り変調方式制御器５−５に送る。

上り変調方式制御器５−５は、誤り検出器５−２₁〜５−２_nからの変調方式設定情報のうちから誤りがない情報を、送信機１が送るべき変調方式設定信号として選択して、それをフレーム生成器１−２および変調器１−１に送る。また、他の送信機のフレーム生成器および変調器に対しても、上り変調方式制御器５−５は、誤り検出器５−２₁〜５−２_nからの変調方式設定情報のうちから誤りがない情報を、その送信機が送るべき変調方式設定信号として選択して送る。例えば、図１に示した無線装置１０では、上り変調方式制御器５−５は、送信機１、３のそれぞれに変調方式設定信号を供給する。

フレーム生成器１−２は、上り変調方式制御器５−５から送られた上り変調方式の情報と、下り変調方式制御器５−１から送られた下り変調方式の情報を、図２のフレームに格納してフレームを生成する。変調器１−１は、上り変調方式制御器５−５から送られた変調方式設定信号に従って、フレーム生成器１−２から送られた信号を変調して送信する。

上述した図８に示した構成は、各実施形態の無線装置のそれぞれに適用することができる。

以上説明した本発明によれば、受信側の無線装置が、送信側の無線装置から周波数が異なる複数の下り回線を介して信号を受信し、下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、周波数の異なる複数の上り回線のそれぞれを用いて送信側の無線装置に送信する。そして、送信側の無線装置が、複数の上り回線の少なくとも一つを介して受信した変調方式設定情報を参照して、複数の下り回線のそれぞれで送信する信号の変調方式を設定する。これにより、送信側の無線装置は、上り回線の状態が悪化しても、他の良好な上り回線を介して各下り回線に対して設定された変調方式の情報を受信することができるので、各下り回線において、最適な変調方式を用いることができる。したがって、回線の使用効率の向上を図ることができ、通信切断を抑制することができる。

本発明は、マイクロ波固定無線通信装置など、複数回線を使用する無線通信装置全般に適用することができる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成および動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。

この出願は、２００９年２月２３日に出願された日本出願特願２００９−０３９２９６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

周波数が異なる複数の無線回線を介して外部無線装置と相互に通信可能に接続される無線装置であって、
前記外部無線装置へ信号を送信するための上り回線毎に設けられており、信号を変調し、該変調信号を該上り回線を介して送信する複数の送信機と、
前記外部無線装置から信号を受信するための下り回線毎に設けられた複数の受信機と、
前記複数の受信機の少なくとも一つの受信機にて受信された前記複数の送信機に関する変調方式設定情報を参照して、前記複数の送信機のそれぞれの変調方式を設定する変調方式制御部と、を有し、
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、前記複数の送信機のそれぞれで送信させる、無線装置。
周波数が異なる複数の無線回線を介して相互に通信可能に接続される第１および第２の無線装置を有し、
前記第１および第２の無線装置のそれぞれは、
通信先の無線装置へ信号を送信するための上り回線毎に設けられており、信号を変調し、該変調信号を該上り回線を介して送信する複数の送信機と、
前記通信先の無線装置から信号を受信するための下り回線毎に設けられた複数の受信機と、
前記複数の受信機の少なくとも一つの受信機にて受信された前記複数の送信機に関する変調方式設定情報を参照して、前記複数の送信機のそれぞれの変調方式を設定する変調方式制御部と、を有し、
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、前記複数の送信機のそれぞれで送信させる、無線通信システム。
前記変調方式制御部は、前記複数の受信機で受信した変調方式設定情報のそれぞれについて、伝送された情報に誤りがあるか否かを判定し、誤りがないと判定された変調方式設定情報を参照して前記変調方式の設定を行う、請求項２に記載の無線通信システム。
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じて、該受信信号に対して設定される誤り訂正のためのパリティビット数を増減することで前記変調方式を決定する、請求項２または３に記載の無線通信システム。
前記変調方式が、変調振幅を多値化した直交振幅変調方式であり、
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じて前記直交振幅変調方式の多値数を増減して前記変調方式を決定する、請求項２または３に記載の無線通信システム。
前記変調方式制御部は、前記下り回線毎に、受信信号の品質に応じて変調速度を増減して前記変調方式を決定する、請求項２または３に記載の無線通信システム。
前記複数の送信機は、現用の送信機と予備の送信機を含み、前記複数の受信機は、現用の受信機と予備の受信機を含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
前記複数の送信機は、第１の偏波の信号を送信する第１の送信機と、前記第１の偏波と異なる第２の偏波の信号を送信する第２の送信機とを有し、
前記複数の受信機は、前記第１の偏波の信号を受信する第１の受信機と、前記第２の偏波の信号を受信する第２の受信機とを有する、請求項２から６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
受信側の無線装置が、送信側の無線装置から周波数が異なる複数の下り回線を介して信号を受信し、下り回線毎に、受信信号の品質に応じた伝送性能を有する変調方式を決定し、該決定した下り回線毎の変調方式を示す情報を一つにまとめた変調方式設定情報を、周波数の異なる複数の上り回線のそれぞれを用いて前記送信側の無線装置に送信し、
前記送信側の無線装置が、前記複数の上り回線の少なくとも一つを介して受信した変調方式設定情報を参照して、前記複数の下り回線のそれぞれで送信する信号の変調方式を設定する、適応変調方法。
前記送信側の無線装置が、前記複数の上り回線を介して受信した変調方式設定情報のそれぞれについて、伝送された情報に誤りがあるか否かを判定し、誤りがないと判定された変調方式設定情報を参照して前記変調方式の設定を行う、請求項９に記載の適応変調方法。