JP5188371B2

JP5188371B2 - 無線通信装置および無線通信方法

Info

Publication number: JP5188371B2
Application number: JP2008300421A
Authority: JP
Inventors: 俊岩▲崎▼
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-11-26
Also published as: JP2010130131A

Description

本発明は、適応変調方式を用いて無線通信を実行している無線通信装置、および、その無線通信装置の無線通信方法に関する。

基地局や移動端末等の無線通信装置から構成される通信システムでは、伝搬環境に適応した無線通信を行うため、適応変調制御および送信電力制御を行っている。適応変調制御とは、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）等の信号品質情報から通信環境に応じた変調方式を選択することであり、変調方式には、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation）等がある。

このとき、６４ＱＡＭといったデータ伝送速度の速い変調方式になるほど誤り耐性が低く、誤り率が高いので良い信号品質（所要品質）を維持するために大きな送信電力を必要とする。そのため、送信電力を低減するために、信号品質を考慮した送信電力制御も併せて行っている（例えば、特許文献１を参照）。

また、送信電力制御を採用する基地局では、複数の移動端末向けの送信電力の和である合成送信電力値を監視し、電波法に規定される最大送信電力値を超えそうになったときに複数の移動端末向け全体の送信電力を下げる様な制御を行っている（例えば、特許文献２を参照）。これらの基地局では、通常、データ伝送速度を下げると所要品質を確保するために必要な送信電力が低下するので、送信電力を下げても無線通信を維持することができる。
特開２００７−６７６１５号公報特開２００８−２５２３１２号公報

そのため、適応変調制御を採用する通信システムでは、最大送信電力値を超えそうになったときに全体の送信電力を下げる制御を実行させると、全移動端末向けの送信電力を低減させるため、サービスエリアの端（セルエッジ）に位置するユーザや無線環境の良くないユーザへ電波が到達しなくなったり、受信したデータの誤り率が増加したりするために無線通信が途切れてしまうという問題がある。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、合成送信電力値を抑制しつつ、信号品質が悪い移動端末との無線通信が継続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にある。

上述した課題を解決すべく、第１の発明による無線通信装置は、適応変調方式を用いて複数の通信先装置と無線通信する無線通信装置（基地局３）であって、各通信先装置（移動端末５）へ送信する無線信号の信号品質を取得する取得部（信号品質取得部３３）と、前記取得部において取得された信号品質に応じて、前記各通信先装置への無線信号の変調方式を設定する変調方式設定部（変調方式設定部３４）と、無線信号を送信する際の、送信端（アンテナＡＮＴ）における送信電力値を測定する測定部（送信電力測定部３６）と、前記測定部で測定された送信電力値の和が所定値を超える場合には、前記変調方式設定部に、送信データレートが最低となる変調方式を除く、他の変調方式を設定する際の基準を切り替えさせる制御部（制御部３Ａ）と、を備えることを第１の特徴とする。

第１の特徴によれば、最低の送信データレートを除く変調方式を設定する際の基準を切り替えさせることで、合成送信電力値を抑制しつつ、信号品質が悪い移動端末との無線通信が継続できる。

また、第２の発明による無線通信装置は、前記変調方式を設定する際に利用する、複数のテーブルを記憶する記憶部（記憶部３５）と、をさらに備え、前記複数のテーブルは、前記送信データレートが最低となる変調方式を設定する際の基準は同一であり、かつ、前記他の変調方式を設定する際の基準は異なっており、前記制御部は、前記測定部において測定された送信電力値の和が所定値を超える場合には、利用するテーブルを通知して、前記設定部に基準を切り替えさせる、ことを第２の特徴とする。

第２の特徴によれば、記憶部に複数のテーブルを記憶させ、テーブルごとに基準を異ならせることで、最低の送信データレートを除く変調方式を設定する際の基準を切り替えさせることができる。

また、第３の発明による無線通信装置は、前記基準とは、各変調方式に対応する所要品質である、ことを第３の特徴とする。

上述した課題を解決すべく、第４の発明による無線通信方法は、適応変調方式を用いて複数の通信先装置と無線通信する無線通信装置の無線通信装置であって、各通信先装置へ送信する無線信号の信号品質を取得する取得ステップと、無線信号を送信する際の、送信端における送信電力値を測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定された送信電力値の和が所定値を超える場合には、送信データレートが最低となる変調方式を除く、他の変調方式を設定する際の基準を切り替える切り替えステップと、前記取得ステップにおいて取得された信号品質に応じて、前記各通信先装置への無線信号の変調方式を設定する設定ステップと、を有することを第４の特徴とする。

合計送信電力値を抑制しつつ、信号品質が悪い移動端末との無線通信を継続させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信装置が適用される通信システム１の概略を示す図である。通信システム１は、基地局３（無線通信装置）と、複数の移動端末５（５Ａ〜５Ｃ）（通信先装置）と、から構成されている。通信システム１における基地局３は、各移動端末５に対し、無線環境の変化に応じて、変調方式の変更（設定）、および、送信電力制御を繰り返し実行し、無線通信に最適な変調方式と送信電力とを維持している。
図６は、通信システム１における、基地局３と移動端末５とで実行される無線通信を示す図である。基地局３と移動端末５は、各フレームにおいて交互に上り信号（ＵＬ）および下り信号（ＤＬ）を送信している。
移動端末５は、フレームｉ_ｎ（ｉ_ｎ＝奇数）において、前フレームで基地局３から受信した無線信号における信号品質情報（DL SNR）を、上り信号で基地局３に送信する。一方、基地局３は、フレームｉ_ｎ＋１（ｉ_ｎ＋１＝偶数）において、移動端末５からの信号品質情報を基に、下り信号の変調方式を設定する。また、基地局３は同時に、設定された変調方式の所要品質を満たす送信電力となる様、送信電力制御を行っている。そして、基地局３は、設定した変調方式を各移動端末５に対し、通知している。
図２は、図１における基地局３の一例の要部構成を示すブロック図である。図２に示すように、基地局３は、送受信部３０、復調部３１、復号部３２、信号品質取得部３３、変調方式設定部３４、記憶部３５、送信電力測定部３６、判定部３７、符号化部３８、変調部３９、および、制御部３Ａを備える。

送受信部３０は、アンテナＡＮＴによって受信された無線信号に対し、ダウンコンバートおよび増幅等の処理を行なって、復調部３１に出力する。また、送受信部３０は、変調部３９から入力された信号に対し、アップコンバート等の処理を行なって、得られた信号をアンテナＡＮＴに出力し、移動端末５へ送信させる。

復調部３１は、各移動端末５が無線信号を送信したときの変調方式に応じて、送受信部３０から入力された各移動端末５の信号を復調し、復調後の信号を、復号部に出力する。

復号部３２は、復調部３１から入力された信号から各移動端末５からの受信データを生成し、信号品質取得部３３および上位層（図示しない）に出力する。

信号品質取得部３３は、復号部３２から入力された、受信データに含まれる各移動端末５の信号品質情報（図６におけるDL ＳＮＲ）を取得し、変調方式設定部３４に出力する。

変調方式設定部３４では、信号品質取得部３３から入力された信号品質情報と、記憶部３５に記憶されるテーブルから、変調部３９で信号を変調する変調方式を設定し、変調部３９に通知する。

記憶部３５は、変調方式設定部３４における変調方式の設定に利用される複数のテーブルが記憶される。また、記憶部３５は、基地局１００に現在接続している移動端末５や、当該移動端末５との無線通信時の変調方式が記憶されている。

送信電力測定部３６は、移動端末５に対して無線信号を送信する際の各アンテナＡＮＴにおける送信電力値を１フレーム単位で測定し、測定した送信電力値を判定部３７に出力する。

判定部３７は、送信電力測定部３６から入力された送信電力値の合計である合成送信電力値を算出する。そして、算出した合成送信電力値が所定値を超えるか否かの判定を行ない、所定値を超えた場合、当該所定値を超えたことを制御部３Ａに通知する。

符号化部３８は、移動端末５に対して送信するデータに対し、符号化処理を行ない、符号化した信号を制御部３８および変調部３９に出力する。

変調部３９は、符号化部３８から入力された信号に対し、変調方式設定部３４から通知された変調方式で変調を行ない、変調後の信号を送受信部３０に出力する。

制御部３Ａは、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局３全体を管理および制御する。また、制御部３Ａは、判定部３７から所定値を超えたことを通知された場合に、変調方式を設定する際に利用するテーブルを、現在利用しているテーブルから他のテーブルに切り替える様、変調方式設定部３４に対して通知を行い、送信データレート（データ伝送速度）が最低の変調方式を除く、他の変調方式を設定する際の基準を切り替えさせる。この基準とは、各変調方式において、最適な無線通信が行える様に設定されている所要品質（所要ＳＮＲ）である。さらに、変調方式設定部３４から通知された変調方式に応じた送信電力制御を行う。

次に、図３を用い、変調方式を設定する際の基準の切り替えについて説明する。

図３（Ｘ）は、判定部３７における、合計送信電力値の判定を説明する図であり、図３（Ｙ）は、変調方式設定部３４が変調方式を設定する際に用いるテーブルを示す図である。

図３（Ｘ）の（Ａ）では、基地局３における合計送信電力値が、所定値を超えていない。この場合、判定部３７は、制御部３Ａに対し、合計送信電力値を超えたと通知しない。一方、（Ｂ）では、基地局３における合計送信電力値が、所定値を超えている。この場合、判定部３７は、制御部３Ａに対し、合計送信電力値を超えたと通知する。

この所定値は、電波法に規定されている制限値（最大合計送信電力値）における、直近の合計送信電力値に設定可能なだけでなく、基地局３における合計送信電力値を、最大合計送信電力値の何割かに抑制した合計送信電力値以下にしたい場合には、当該合計送信電力値を所定値として設定することも可能である。

図３（Ｙ）のテーブル（１）は、通常時（判定部３７における合計送信電力値が所定値以下である場合）にて、制御部３Ａが変調方式設定部３４に利用させるテーブルであり、一方、テーブル（２）は、制御部３Ａが判定部３７から合計送信電力値が所定値を超えたことを通知された場合に、変調方式設定部３４に利用させるテーブルである。

各テーブルは、変調方式と、当該変調方式における所要品質（所要ＳＮＲ）である基準とを対応付けている。各テーブルにおいて、送信データレートが最低の変調方式であるＢＰＳＫにおける所要品質は一定である。また、ＢＰＳＫを除く他の変調方式における所要品質は、テーブルごとに異ならせている。テーブルごとに所要品質（基準）を異ならせることで、ＢＰＳＫを除く変調方式を設定する際の基準を変調方式設定部３４に切り替えさせることができる。

また、各テーブルにおける所要品質は、固定化されたものを利用するだけでなく、判定部３７が算出した合計送信電力値や、基地局３に接続するユーザ数や、使用キャリア数、等の通信状況に関する情報を利用して、各所要品質（基準）を調整可能である。

次に、基地局３の動作について、図４におけるフローチャート図を参照して説明する。
ステップＳ１１において、信号品質取得部３３は、各移動端末５から受信した信号品質情報を取得する。

ステップＳ１２において、送信電力測定部３６は、移動端末５への無線信号を送信する際のアンテナＡＮＴにおける送信電力値を測定する。

ステップＳ１３において、判定部３７は、送信電力測定部３６が測定した送信電力値から合計送信電力値を算出し、当該合計送信電力値が所定値を超えるか否かの判定を行なう。
合計送信電力値が所定値を超える場合（ステップＳ１３Ｙｅｓに相当）には、ステップＳ１４に移行し、一方、所定値以下である場合（ステップＳ１３Ｎｏに相当）には、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１４において、制御部３Ａは、判定部３７からの通知を受けた後、各移動端末５へ無線信号を送信する際の変調方式を設定する際に利用するテーブルの切り替えを判断し、利用するテーブルを変調方式設定部３４に通知する。この通知により、変調方式設定部３４に、最低の送信データレートとなる変調方式を除く、他の変調方式が設定されている移動端末５への変調方式を設定する際の基準を切り替えさせる。

ステップＳ１５において、変調方式設定部３４は、各移動端末５への無線信号を送信する際の変調方式を設定する。

ステップＳ１６において、制御部３Ａは、設定された変調方式の所要品質を満たす様、各移動端末５への無線信号を送信する際の送信電力を制御する。次に、基地局３の動作に伴う、移動端末５へ無線信号を送信する際の変調方式の切り替えを、図５を参照して説明する。

図５において、基地局３は移動端末５Ａ〜５Ｃと無線通信を行なっている。このとき、基地局３は、図５の移動端末５Ａには６４ＱＡＭ、移動端末５ＢにはＢＰＳＫ、移動端末５Ｃには１６ＱＡＭを、無線信号を送信する際の変調方式として設定している（図５における（１）を参照）。

次に、新たに移動端末５Ｄが基地局３に対して接続要求を行い、無線通信を開始する。このとき、移動端末５Ｄは、基地局１００のセルエッジ付近に位置し、無線環境が良好ではないため、基地局３は、無線信号を送信する際の変調方式としてＢＰＳＫを設定している（図５における（２）を参照）。

その後、基地局３は、移動端末５Ｄに対して設定しているＢＰＳＫの所要品質を満たす様、送信電力制御を行うことで、基地局３から移動端末５Ｄへ無線信号を送信する際の送信電力を増加させていく。

この結果、基地局３における合計送信電力値が所定値を超えると、変調方式を設定する際のテーブルを切り替え（図３におけるテーブル（１）から（２）へ）、基準を変更する。

そして、移動端末５Ａ〜５Ｄにおける信号品質情報（図５における（２）を参照）と、変更された基準とを比較して、変調方式を設定していく。

この結果、基地局３は、移動端末５Ａと、移動端末５Ｃにおける変調方式を変更するため、所要品質が低下し、送信電力を低下させる。一方、移動端末５Ｂ、および５Ｄは、ＢＰＳＫと最低の送信データレートであるＢＰＳＫを維持する。これにより、無線通信を維持することができる。
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、本発明は、基地局における実施の形態を記載したが、これに限られるものではなく、例えば、アドホックネットワーク等における移動端末間の無線通信でも有効である。

本発明の実施形態に係る基地局を含む、通信システムの構成を示す図である。本発明の実施形態に係る基地局の要部の概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る基地局における、変調方式の設定処理を説明する概念図である。本発明の実施形態に係る基地局における、処理を示すフローチャート図である。本発明の実施形態に係る基地局における、変調方式の設定処理を説明する概念図である。本発明の実施形態に係る基地局における、無線通信を説明する概念図である。

符号の説明

１：通信システム
３：基地局
５：移動端末
３０：送受信部
３１：復調部
３２：復号部
３３：信号品質取得部
３４：変調方式設定部
３５：記憶部
３６：送信電力測定部
３７：判定部
３８：符号化部
３９：変調部
３Ａ：制御部

Claims

適応変調方式を用いて複数の通信先装置と無線通信する無線通信装置であって、
各通信先装置へ送信する無線信号の信号品質を取得する取得部と、
前記取得部において取得された信号品質に応じて、前記各通信先装置への無線信号の変調方式を設定する変調方式設定部と、
無線信号を送信する際の、送信端における送信電力値を測定する測定部と、
前記測定部で測定された送信電力値の和が所定値を超える場合には、前記変調方式設定部に、送信データレートが最低となる変調方式を除く、他の変調方式を設定する際の基準を切り替えさせる制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
前記変調方式を設定する際に利用する、複数のテーブルを記憶する記憶部と、をさらに備え、
前記複数のテーブルは、前記送信データレートが最低となる変調方式を設定する際の基準は同一であり、かつ、前記他の変調方式を設定する際の基準は異なっており、
前記制御部は、前記測定部において測定された送信電力値の和が所定値を超える場合には、利用するテーブルを通知して、前記設定部に基準を切り替えさせる、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記基準とは、各変調方式に対応する所要品質である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
適応変調方式を用いて複数の通信先装置と無線通信する無線通信装置の無線通信装置であって、
各通信先装置へ送信する無線信号の信号品質を取得する取得ステップと、
無線信号を送信する際の、送信端における送信電力値を測定する測定ステップと、
前記測定ステップで測定された送信電力値の和が所定値を超える場合には、送信データレートが最低となる変調方式を除く、他の変調方式を設定する際の基準を切り替える切り替えステップと、
前記取得ステップにおいて取得された信号品質に応じて、前記各通信先装置への無線信号の変調方式を設定する設定ステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。