JP5702133B2 - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置および通信方法に関する。

ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）などの周波数利用効率の向上を目指したシステムでは、状況に応じて最適な変調方式を使用する適応変調切替制御が使われている。

適応変調切替制御では、一般的に、エラー率を用いて変調方式の切り替えを判断する。具体的には、現在使用している変調方式でエラーが発生しなくなれば一段上の変調方式へ切替える（たとえば、特許文献１（特開２０１０−２１９９４９号公報）を参照）。

特開２０１０−２１９９４９号公報

しかしながら、適応変調に使われるＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme：変調方式および符号化率）は、システムに応じて様々である。

あるシステムでは、ある変調方式Ａでは、エラー率が０％を維持することができる受信状況であっても、一段上の変調方式Ｂでは、エラー率が１００％となる場合がある。したがって、変調方式Ａにおいて、エラー率（０％）に基づいて変調方式Ｂに切替えた場合に、スループットが低下することになる。

それゆえに、本発明の目的は、スループットを低下させることなく、変調方式を切替えることのできる通信装置および通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、少なくとも変調方式および符号化レートで定められる通信レベルと、通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲との対応を定めた情報を記憶する記憶部と、通信相手の他の通信装置での受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比を取得する通信品質管理部と、前記記憶部内の対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が閾値以上の場合に、取得した受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比が所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲に含まれるような通信レベルを設定する設定部と、設定された通信レベルに応じた信号を送信する送信部とを備える。

本発明によれば、スループットを低下させることなく、変調方式を切替えることができる。

本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 通信レベルテーブルの例を表わす図である。 通信レベルごとのＣＩＮＲとスループットの関係を表わす図である。 第１の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。 通信レベルごとのＣＩＮＲとスループットの関係を表わす図である。 第２の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。 第３の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。 第４の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 第４の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。 第５の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。 別の通信システムにおける通信レベルテーブルの例を表わす図である。 別の通信システムにおける通信レベルごとのＣＩＮＲとスループットの関係を表わす図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
（無線基地局の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図１を参照して、この無線基地局は、ＷｉＭＡＸの通信方式で動作する基地局であって、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media Access Control）層処理部１４とを備える。

送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse First Fourier Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio Frequency)部２０とを備える。

サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。

マルチアンテナ送信信号処理部２４は、複数のアンテナを組み合わせてデータ送受信の帯域を広げる無線通信方式であるＭＩＭＯ通信方式で、信号を送信する。マルチアンテナ送信信号処理部２４は、ダウンリンク信号に設定されたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信方式（以下では、ＤＬ−ＭＩＭＯ（DownLink-MIMO）通信方式と呼ぶ）が、ＷｉＭＡＸフォーラムで規定されるＭＡＴＲＩＸ−Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）し、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＷｉＭＡＸフォーラムで規定されるＭＡＴＲＩＸ−Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。

ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）シンボル）に変換する。

ＣＰ付加部１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。

ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。

受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８とを備える。

ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。

ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。
ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。

サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。

ＭＡＣ層処理部１４は、ユーザデータ送信管理部３４と、符号化部３３と、変調部３２と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、制御部４１とを含む。

ユーザデータ送信管理部３４は、無線端末へ送信するユーザデータを管理する。
符号化部３３は、設定部４６から指示されるＭＣＳ（Modulation and Code Scheme）の符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。ＭＣＳは、変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＡＱＡＭなど）と符号化率（１／２、２／３、３／４）を規定する。

変調部３２は、設定部４６から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末へのダウンリンク信号を変調する。

復調部２５は、無線端末からのアップリンク信号を復調する。
復号部２６は、復調されたアップリンク信号を復号する。

ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末から受信したユーザデータを管理する。
制御部４１は、通信レベルテーブル記憶部４２と、通信品質管理部４４と、設定部４６と、切替通知部４５とを含む。

通信品質管理部４４は、定期的に通信相手の無線端末から、その無線端末での受信信号（つまりダウンリンク信号）のＰＥＲ（Packet Error Rate：パケットエラーレート）と、ダウリンク信号のＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波レベル対干渉・雑音比）、あるいはこれらを代替できる情報の通知受ける。ＰＥＲは、受信したパケットのうち、エラーのあるパケットのある割合を表わす。ＣＩＮＲは、搬送波電力を干渉信号電力と雑音電力の和で除算した値で表わされる。

通信レベルテーブル記憶部４２は、通信レベルと、通信レベルでの所要ＣＩＮＲの範囲との対応を定めた通信レベルテーブルを記憶する。本明細書では、通信レベルは、ＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳによって定まる値とする。同一のＰＥＲでは、通信レベルが高いほど、スループットが高くなる。所要ＣＩＮＲの範囲は、理論値、シミュレーション、または実測結果などから算出したものが用いられる。

図２は、通信レベルテーブルの例を表わす図である。
図２を参照して、通信レベルは、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式およびＭＣＳによって定まる。

たとえば、通信レベルが「１」は、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式が「ＭＡＴＲＩＸ−Ａ」であり、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ １／２」であり、所要ＣＩＮＲの範囲はｘ１［ｄＢ］以下である。

通信レベルが「９」は、ＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式が「ＭＡＴＲＩＸ−Ｂ」であり、ＭＣＳが「６４ＱＡＭ ２／３」であり、所要ＣＩＮＲの範囲はｘ８［ｄＢ］を越え、かつｘ９［ｄＢ］以下の範囲である。

通信レベルの値を増加する場合に、本明細書では、「通信レベルを上げる（増加させる）」と記載し、通信レベルの値を減少する場合に、本明細書では、「通信レベルを下げる（減少させる）」と記載する。

（スループット特性）
図３は、通信レベルごとのダウンリンク信号のＣＩＮＲとダウンリンク信号のスループットの関係の実験結果を表わす図である。スループットは、理論上実現可能な単位時間あたりのデータ転送量(理論スループット)から、エラー訂正による損失、およびプロトコルのオーバーヘッドなどを差し引いた値を表わす。

図２の通信レベルテーブルに従って、ＣＩＮＲの値に応じて、通信レベルが切替えられる。

通信レベルｎ（ｎ＝１〜７）の曲線は、通信レベルｎのＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式およびＭＣＳを用いたときの、ダウンリンク信号のＣＩＮＲとダウンリンク信号のスループットとの関係を表わす。

たとえば、現在の通信レベルが「２」の場合、すなわちＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａで、ＭＣＳがＱＰＳＫ ３／４で通信が行なわれている場合、図３に示すように、実験によれば、ＣＩＮＲがＳ１［ｄＢ］付近で最大スループットが得られエラーフリー状態となる。エラーフリー状態は、エラーがほぼ０％の状態である。この状態で、通信レベルを１段階上げた場合、すなわちＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａで、ＭＣＳが１６ＱＡＭ １／２に切替えた場合、図３に示すようにスループットが増加している。

図３に示すように、現在の通信レベルが「１」、「３」、「５」〜「６］の場合も、現在の通信レベルが「２」の場合と同様に、エラーフリー状態となったときに、通信レベルを増加させると、スループットが増加する。

一方、現在の通信レベルが「４」の場合、すなわちＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａで、ＭＣＳが１６ＱＡＭ３／４で通信が行なわれている場合、ＣＩＮＲがＳ２［ｄＢ］付近で最大スループットが得られエラーフリー状態となる。この状態で、通信レベルを１段階上げた場合、すなわちＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ−Ａで、ＭＣＳが６４ＱＡＭ ２／３に切替えた場合、図３に示すようにスループットが減少する。本実施の形態では、このようなスループットが減少する問題を解消する。本実施の形態では、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値（下限値、中央値または上限値）と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値（下限値、中央値または上限値）との差ｄＭに着目する。すなわち、この差ｄＭが小さいときには、図３のＳ１に示すように、通信レベルを増加してもスループットが低下することがない。一方、この差ｄＭが大きいときには、図３のＳ２に示すように、通信レベルを増加するとスループットが低下する問題が発生する。

設定部４６は、上記のような通信レベルが「４」の場合などで生じるスループットの低下を防止した通信レベルの切り替えを行なう。

すなわち、設定部４６は、取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には、通信レベルを１段階下げる。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値（下限値、中央値または上限値）と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値（下限値、中央値または上限値）との差ｄＭがα［ｄＢ］未満であるときには、通信レベルを１段階上げる。

ただし、Ｙ＜Ｘである。ＸとＹとを異なる値としたのは、通信レベルが、維持される状態を作り出すためである。ＸとＹが同一の場合には、通信レベルの増加または減少を頻繁に繰返されることになり、送信側および受信側において、処理負担が多くなるからである。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］以上であるときには、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲに属する場合には現在の通信レベルを維持する。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］以上であるときには、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲に属さない場合には、取得したＣＩＮＲが所要ＣＩＮＲの範囲に含まれる通信レベルを選択し、選択した通信レベルへ変更する。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には、現在の通信レベルを維持する。

切替通知部４５は、設定部４６で通信レベルが切替えられた無線端末に対して、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳとを通知する信号を出力する。

（無線基地局の動作）
図４は、第１の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

図４を参照して、まず、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ１０１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ１０３）。

取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において（ステップＳ１０２でＮＯ、ステップＳ１０４でＹＥＳ）、通信レベルテーブルを参照して、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］未満であるときには（ステップＳ１０６でＮＯ）、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる。たとえば、図３に示すように現在の通信レベルが「２」の場合、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ３と、１段階上の通信レベル「３」の所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ４との差であるｄＭ１がα［ｄＢ］未満であるので、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる（ステップＳ１０８）。

取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において（ステップＳ１０２でＮＯ、ステップＳ１０４でＹＥＳ）、通信レベルテーブルを参照して、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］以上であるときには（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得する。たとえば、図３に示すように現在の通信レベルが「４」の場合、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ１と、１段階上の通信レベル「５」の所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ２との差であるｄＭ２がα［ｄＢ］以上であるので、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得する（ステップＳ１０７）。

取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲに属する場合には（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ１０５）。

取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲に属さない場合には（ステップＳ１０９でＮＯ）、設定部４６は、通信レベルテーブルを参照して、取得したＣＩＮＲが所要ＣＩＮＲの範囲に含まれる通信レベルを選択し、選択した通信レベルへ変更する。たとえば、図３に示すように、現在の通信レベルが「４」であり、取得したＣＩＮＲがＳ３［ｄＢ」の場合には、取得したＣＩＮＲは、通信レベル「５」のＣＩＮＲ範囲に含まれる場合に、通信レベルを「５」に変更する（ステップＳ１１０）。

取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には（ステップＳ１０２でＮＯ、ステップＳ１０４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ１０５）。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、設定部４６は、第１の実施形態と別の方式で、スループットの低下を防止して、スループットの切り替えを行なう。

すなわち、設定部４６は、取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には、通信レベルを１段階下げる。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］未満であるときには、第１の実施形態で説明したように、通信レベルを上げてもスループットが低下する問題が起こりにくいので、通信レベルを１段階上げる。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において、その時点で取得したＣＩＮＲをＣＩＮＲ０として記憶する。たとえば、図５に示すように、Ｔ１の時点でＣＩＮＲ０が記憶されたとする。

設定部４６は、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］以上であるときには、一定時間ごとにＣＩＮＲを取得し、これをＣＩＮＲ１とする。たとえば、図５に示すように現在の通信レベルが「４」の場合、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ１と、１段階上の通信レベル「５」の所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ２との差であるｄＭがα［ｄＢ］以上であるので、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを所定の期間定期的に取得して、取得したＣＩＮＲをＣＩＮＲ１とする。

設定部４６は、ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］以上となった時点で、通信レベルを１段階上げる。たとえば、図５に示すように、Ｔ２の時点では、ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０の差ｄＣがβ［ｄＢ］以上であるので、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる。

このように、本実施の形態では、従来のように、取得したＰＥＲがＹ％以下となって時点Ｔ１で、通信レベルを上げた場合に、図５に示すようにスループットが低下してしまうことを回避するため、ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ以上となって時点Ｔ２ではじめて、通信レベルを上げることによって、図５に示すようにスループットを増加させることができる。

設定部４６は、ＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］未満の時点では、現在の通信レベルを維持する。

設定部４６は、取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には、現在の通信レベルを維持する。

（無線基地局の動作）
図６は、第２の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

図６を参照して、まず、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ２０１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ２０３）。

取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において（ステップＳ２０２でＮＯ、ステップＳ２０４でＹＥＳ）、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得し、その時点での取得したＣＩＮＲをＣＩＮＲ０として記憶し、かつＣＩＮＲ０の値を上書き禁止に設定する（ステップＳ２０６）。さらに、通信レベルテーブルを参照して、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］未満であるときには（ステップＳ２０７でＮＯ）、設定部４６は、通信レベルを１段階上げ、さらにＣＩＮＲ０の値を「０」にリセットする（ステップＳ２０８）。

通信レベルテーブルを参照して、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値と１段階上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値との差がα［ｄＢ］以上であるときには（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、通信品質管理部４４は、一定時間ごとに、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得し、これをＣＩＮＲ１とする。たとえば、図５に示すように現在の通信レベルが「４」の場合、現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ１と、１段階上の通信レベル「５」の所要ＣＩＮＲの代表値Ｍ２との差であるｄＭがα［ｄＢ］以上であるので、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得して、これをＣＩＮＲ１とする（ステップＳ２０９）。

ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］以上の場合には（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階上げ、さらにＣＩＮＲ０の値を「０」にリセットする。たとえば、図５に示すように、ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差ｄＣがβ［ｄＢ］以上の場合に、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる（ステップＳ２０８）。

ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］未満の場合において（ステップＳ２１０でＮＯ）、ステップＳ２０６の処理から所定時間が経過した場合には（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ２１１）。ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］未満の場合において（ステップＳ２１０でＮＯ）、ステップＳ２０６の処理から所定時間が経過していない場合には（ステップＳ２１１でＮＯ）、設定部４６は、ステップＳ２０９に戻る。

取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には（ステップＳ２０２でＮＯ、ステップＳ２０４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ２０５）。

［第３の実施形態］
図３で説明したように、ＷｉＭＡＸ方式では、ＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４の場合に、最大スループットが得られエラーフリー状態となった時点で、通信レベルを１段階上げた場合、スループットが減少する。第３の実施形態では、第１の実施形態で説明した切替え方式をＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４の場合に特化して用いる。

すなわち、第３の実施形態では、設定部４６は、現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４の場合には、第１の実施形態と同様の基準に従って、通信レベルを切替える。設定部４６は、現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４でない場合には、ＰＥＲに基づいて、通信レベルを切替える。

（無線基地局の動作）
図７は、第３の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４のときには（ステップＳ３００でＹＥＳ）、ステップＳ３０１〜Ｓ３０８の処理が行なわれる。

まず、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ３０１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ３０３）。

取得したＰＥＲがＸ％未満で、かつＹ％を越える場合には（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ３０４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ３０５）。

取得したＰＥＲがＸ％未満で、かつＹ％以下の場合には（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ３０４でＹＥＳ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得する（ステップＳ３０６）。

通信レベルテーブルを参照して、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲に属さない場合には（ステップＳ３０７でＮＯ）、設定部４６は、通信レベルテーブルを参照して、取得したＣＩＮＲが所要ＣＩＮＲの範囲に含まれる通信レベルを選択し、選択した通信レベルへ変更する（ステップＳ３０８）。

取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲に属する場合には（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ３０５）。

現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４でないときには（ステップＳ３００でＮＯ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ３１１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ３１２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ３１３）。

取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において（ステップＳ３１２でＮＯ、ステップＳ３１４でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる（ステップＳ３１５）。

取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には（ステップＳ３１２でＮＯ、ステップＳ３１４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ３１６）。

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。

図８の無線基地局は、図１の無線基地局に含まれる通信レベルテーブル記憶部の代りに、１６ＱＡＭ３／４用所要ＣＩＮＲ記憶部１４２を備える。

１６ＱＡＭ３／４用所要ＣＩＮＲ記憶部１４２は、通信レベルが１６ＱＡＭ ３／４の場合の所要ＣＩＮＲの範囲を表わす情報を記憶する。

（無線基地局の動作）
図９は、第４の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４のときには（ステップＳ５００でＹＥＳ）、ステップＳ５０１〜Ｓ５０８の処理が行なわれる。

まず、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ５０１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ５０２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ５０３）。

取得したＰＥＲがＸ％未満で、かつＹ％を越える場合には（ステップＳ５０２でＮＯ、ステップＳ５０４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ５０５）。

取得したＰＥＲがＸ％未満で、かつＹ％以下の場合には（ステップＳ５０２でＮＯ、ステップＳ５０４でＹＥＳ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得する（ステップＳ５０６）。

１６ＱＡＭ３／４用所要ＣＩＮＲ記憶部内の情報を参照して、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲を超えた場合には（ステップＳ５０７でＹＥＳ）、設定部４６は、ＭＣＳレベルを６４ＱＡＭ ２／３に変更し、かつＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式を維持する（ステップＳ５０８）。

１６ＱＡＭ３／４用所要ＣＩＮＲ記憶部内の情報を参照して、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲を超えていない場合には（ステップＳ５０７でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ５０５）。

現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４でないときには（ステップＳ５００でＮＯ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ５１１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ５１２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ５１３）。

取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において（ステップＳ５１２でＮＯ、ステップＳ５１４でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる（ステップＳ５１５）。

取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には（ステップＳ５１２でＮＯ、ステップＳ５１４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ５１６）。

［第５の実施形態］
図３で説明したように、ＷｉＭＡＸ方式では、ＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４の場合に、最大スループットが得られエラーフリー状態となった時点で、通信レベルを１段階上げた場合、スループットが減少する。第５の実施形態では、第２の実施形態で説明した切替え方式をＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４の場合に特化して用いる。

すなわち、第５の実施形態では、設定部４６は、現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４の場合には、第２の実施形態と同様の基準に従って、通信レベルを切替える。設定部４６は、現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４でない場合には、ＰＥＲに基づいて、通信レベルを切替える。

（無線基地局の動作）
図１０は、第５の実施形態の無線基地局の動作手順を表わすフローチャートである。

現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４のときには（ステップＳ４００でＹＥＳ）、ステップＳ４０１〜Ｓ４１０の処理が行なわれる。

まず、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ４０１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ４０２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ４０３）。

取得したＰＥＲがＸ％未満で、かつＹ％を越える場合には（ステップＳ４０２でＮＯ、ステップＳ４０４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ４０５）。

取得したＰＥＲがＸ％未満で、かつＹ％以下の場合には（ステップＳ３０２でＮＯ、ステップＳ４０４でＹＥＳ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得し、その時点の取得したＣＩＮＲをＣＩＮＲ０として記憶し、かつＣＩＮＲ０の値を上書き禁止に設定する（ステップＳ４０６）。

通信品質管理部４４は、一定時間ごとに、無線端末から無線端末で受信した信号のＣＩＮＲを取得し、これをＣＩＮＲ１とする（ステップＳ４０７）。

ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］以上の場合には（ステップＳ４０８でＹＥＳ）、設定部４６は、ＭＣＳレベルを６４ＱＡＭ ２／３に変更し、かつＤＬ−ＭＩＭＯ通信方式を維持し、さらにＣＩＮＲ０の値を「０」にリセットする（ステップＳ４０９）。

ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］未満の場合において（ステップＳ４０８でＮＯ）、ステップＳ４０６の処理から所定時間が経過した場合には（ステップＳ４１０でＹＥＳ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ４０５）。

ＣＩＮＲ１とＣＩＮＲ０との差がβ［ｄＢ］未満の場合において（ステップＳ４０８でＮＯ）、ステップＳ４０６の処理から所定時間が経過していない場合には（ステップＳ４１０でＮＯ）、設定部４６は、ステップＳ４０７に戻る。

現在の通信レベルで規定されるＭＣＳが１６ＱＡＭ ３／４でないときには（ステップＳ４００でＮＯ）、通信品質管理部４４は、無線端末から無線端末で受信した信号のＰＥＲを取得する（ステップＳ４１１）。

取得したＰＥＲがＸ％以上である場合には（ステップＳ４１２でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階下げる（ステップＳ４１３）。

取得したＰＥＲがＹ％以下である場合において（ステップＳ４１２でＮＯ、ステップＳ４１４でＹＥＳ）、設定部４６は、通信レベルを１段階上げる（ステップＳ４１５）。

取得したＰＥＲがＹ％を越え、かつＸ％未満である場合には（ステップＳ４１２でＮＯ、ステップＳ４１４でＮＯ）、設定部４６は、現在の通信レベルを維持する（ステップＳ４１６）。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例っも含む。

（１） その他の通信システムへの適用
本発明の実施形態で説明した通信レベルの切替え方式は、ＬＴＥやＸＧＰなどのＷｉＭＡＸ以外の別の通信システムに適用することが可能である。

図１１は、別の通信システムにおける通信レベルテーブルの例を表わす図である。
図１１を参照して、通信レベルは、ＭＣＳによって定まる。

たとえば、通信レベルが「１」は、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ １／２」であり、所要ＣＩＮＲの範囲はｙ１［ｄＢ］以下である。

通信レベルが「４」は、ＭＣＳが「６４ＱＡＭ ２／３」であり、所要ＣＩＮＲの範囲はｙ３［ｄＢ］を越え、かつｙ４［ｄＢ］以下の範囲である。

図１２は、別の通信システムにおける通信レベルごとのＣＩＮＲとスループットの関係を表わす図である。

図１１の通信レベルテーブルに従って、ＣＩＮＲの値に応じて、通信レベルが切替えられる。

通信レベルｎ（ｎ＝１〜５）の曲線は、通信レベルｎのＭＣＳを用いたときの、ＣＩＮＲとスループットとの関係を表わす。

たとえば、現在の通信レベルが「１」および「４」の場合、最大スループットが得られエラーフリー状態となった時点で、通信レベルを１段階上げた場合、スループットが増加している。

現在の通信レベルが「２」および「３」の場合、最大スループットが得られエラーフリー状態となった時点で、通信レベルを１段階上げた場合、スループットが減少する。

設定部は、上記のような通信レベルが「２」および「３」の場合などで生じるスループットの低下を防止した通信レベルの切り替えを行なう。すなわち、設定部は、通信レベルが「２」および「３」の場合には、図７のステップＳ３０１〜Ｓ３１１の処理、または図８のステップＳ４０１〜Ｓ４１０の処理を行なう。

（２） アップリンク信号の通信レベルの切り替え
本発明の実施形態では、無線基地局からのダウンリンク信号の通信レベルの切り替えを例にして説明したが、これに限定するものではなく、無線端末からのアップリンク信号の通信レベルの切り替えにも適用することができる。また、アップリンク信号の通信レベルの切り替えおよびダウンリンク信号の通信レベルの切り替えのいずれにおいても、切替えの判断は、無線端末および無線基地局のどちらでも行なうことができる。

（３） 第２の実施形態の所定値β
本発明の実施の形態で説明した所定値βは、エラーフリーとなる時点でのＣＩＮＲの値であるＣＩＮＲ０を実験によって求めることによって算出してもよい。たとえば、ＣＩＮＲ０と、現在の通信レベルの一段上の通信レベルの所要ＣＩＮＲの範囲の下限との差以上の値としてβを定めることができる。このβの値は、通信レベルごとに異なる値に設定することもできるし、すべての通信レベルで同一の値に設定することもできる。また、βは、実験によらずに、単なる所定の値であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 無線基地局、１０，１１ アンテナ、１２ 送信部、１３ 受信部、１４ ＭＡＣ層処理部、１５，２０ ＲＦ部、１６ ＣＰ除去部、１７ ＦＦＴ部、１８，２３ サブキャリア配置部、２１ ＣＰ付加部、２２ ＩＦＦＴ部、２４ マルチアンテナ送信信号処理部、２５ 復調部、２６ 復号部、２７ ユーザデータ受信管理部、３２ 変調部、３３ 符号化部、３４ ユーザデータ送信管理部、４１ 制御部、４４ 通信品質管理部、４５ 切替通知部、４６ 設定部、１４２ １６ＱＡＭ３／４用所要ＣＩＮＲ記憶部。

Claims (9)

1. 少なくとも変調方式および符号化レートで定められる通信レベルと、前記通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲との対応を定めた情報を記憶する記憶部と、
   通信相手の他の通信装置での受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比を取得する通信品質管理部と、
   前記記憶部内の前記対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が閾値以上の場合に、前記取得した受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比が所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲に含まれるような通信レベルを設定する設定部と、
   前記設定された通信レベルに応じた信号を送信する送信部とを備えた、通信装置。
2. 前記通信品質管理部は、さらに前記受信信号のエラーレートを取得し、
   前記設定部は、前記取得したエラーレートが所定のエラーレート以下の場合に、前記記憶部内の前記対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が前記閾値以上のときに、前記取得した受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比が所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲に含まれるような通信レベルを設定する、請求項１記載の通信装置。
3. 前記設定部は、前記取得したエラーレートが所定のエラーレート以下の場合に、前記記憶部内の前記対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が前記閾値未満のときには、１段階増加した通信レベルに設定する、請求項２記載の通信装置。
4. 少なくとも変調方式および符号化レートで定められる通信レベルと、前記通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲との対応を定めた情報を記憶する記憶部と、
   通信相手の他の通信装置での受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比およびエラーレートを取得する通信品質管理部と、
   前記取得したエラーレートが所定のエラーレート以下かどうかを判定し、前記取得したエラーレートが前記所定のエラーレート以下と判定された場合には、前記記憶部内の前記対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が閾値以上のときには、前記エラーレートが前記所定のエラーレート以下と判定された時点での受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比に対して、受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比の値が所定値以上増加した時点で、１段階増加した通信レベルに設定する設定部と、
   前記設定された通信レベルに応じた信号を送信する送信部とを備えた、通信装置。
5. 前記設定部は、前記取得したエラーレートが所定のエラーレート以下と判定された場合に、前記記憶部内の前記対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が前記閾値未満のときには、１段階増加した通信レベルに設定する、請求項４記載の通信装置。
6. 前記通信レベルは、変調方式および符号化レートによって定められ、
   前記設定部は、変調方式および符号化レートを設定し、
   前記送信部は、設定された変調方式および符号化レートに従って、信号を変調および符
   号化して送信する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
7. 前記通信装置は、さらに、
   複数のアンテナを備え、
   前記送信部は、複数のアンテナを通じて信号を送信する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 前記通信レベルは、変調方式および符号化レートとＭＩＭＯ方式によって定められ、
   前記設定部は、変調方式および符号化レートとＭＩＭＯ方式を設定し、
   前記送信部は、データストリームを変調および符号化するとともに、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記時空間符号化方式の場合に、前記変調および符号化された１つのデータストリームを時空間符号化して前記複数のアンテナへ出力し、前記設定されたＭＩＭＯ方式が前記空間多重方式の場合に、前記変調および符号化された複数のデータストリームを空間多重化して前記複数のアンテナへ出力する、請求項７記載の通信装置。
9. 少なくとも変調方式および符号化レートで定められる通信レベルと、前記通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲との対応を定めた情報を記憶する記憶部を備えた通信装置における通信方法であって、
   通信相手の他の通信装置での受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比を取得するステップと、
   前記記憶部内の前記対応を定めた情報を参照して、現在の通信レベルでの所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値と一段上の通信レベルの搬送波レベル対干渉・雑音比の所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲の代表値との差が閾値以上の場合に、前記取得した受信信号の搬送波レベル対干渉・雑音比が所要搬送波レベル対干渉・雑音比の範囲に含まれるような通信レベルを設定するステップと、
   前記設定された通信レベルに応じた信号を送信するステップとを備えた、通信方法。

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