JP6539090B2

JP6539090B2 - 無線通信装置及びその制御方法

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Publication number: JP6539090B2
Application number: JP2015080255A
Authority: JP
Inventors: 智史小山; 史貴鵜澤; 崇熊谷; 和彦光山; 直彦居相; 青木　勝典; 勝典青木
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: JP2016201658A

Description

本発明は、双方向に無線通信を行う無線通信技術に関し、特に、変調方式を適応的に変更する無線通信装置及びその制御方法に関する。

従来、双方向に無線通信を行う無線通信装置にて、通信の信頼性を高めると同時に伝送容量を拡大するために、伝搬路の品質に応じて変調方式を変更する適応変調機能を具備するものがある。適応変調機能とは、過去の（直前に送受信した）データの伝搬路品質に基づき、未来の（次に送信する）データの変調方式を決定する機能を云う。

このような適応変調機能として、例えば、回線品質検出値の変動量を測定し、前回の回線品質検出値と今回の回線品質検出値との差である変化量を算出しこの変化量が大きい値に変化しているか否かを判断して変調方式を指示するよう構成し、通信の信頼性を高めた送受信装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、無線通信端末の移動速度に起因する伝搬路の品質か、又は受信方式の違いによって、変調方式を決定する際の基準となる閾値を補正し、無線通信端末自身の使用環境が変わった場合においても適切に変調方式を変更できるように無線通信端末を構成する技法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、復号した信号の誤差やフェージング状態を評価した値を予め設定している閾値テーブルと照らし合わせて、変調方式を変更するように無線通信装置を構成する技法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００４−３６３７１２号公報特許第４８６０２１１号明細書特許第５４５３９４９号明細書

特許文献１に開示される技法は、回線品質検出値の変動量の閾値と、可変適用する変調方式とを対応付けたテーブルを閾値テーブルとして事前に定めておくことにより、適応変調を実現するところとなる。しかしながら、特許文献１に開示される技法では、このように事前に定めた閾値テーブルのみを用いて適応変調を実現しようとすると、例えば使用する地域環境の違いや、送受信する無線通信装置間の通信障害の変化、或いは天候等の変化などの使用環境の変化を区別することなく、同一基準の閾値で変調方式を決定することとなり、多様な伝搬路に対応できる柔軟性を持たせることができない。

また、特許文献２に開示される技法は、無線通信端末の移動速度や受信方式の違いによって変調方式を決定する際の基準となる閾値を補正するため、無線通信端末自身の使用環境が変わった場合においても適切に変調方式を変更できるように構成しているが、送受信する無線通信装置間の通信障害の変化、或いは天候等の変化などの外的要因による変動によって生じる使用環境の変化に対応できるよう閾値を補正する仕組みとはなっていないため、改善の余地がある。

また、特許文献３に開示される技法においても、復号した信号の誤差やフェージング状態を評価した値について、予め設定している閾値テーブルのみと照らし合わせて、変調方式を変更するように構成するものであるため、使用環境の変化の有無に関わらず同一基準の閾値で変調方式を決定することとなり、多様な伝搬路に対応できる柔軟性を持たせることができない。

即ち、伝搬路品質の変動量は無線通信装置自身の移動速度や受信方式の他、周辺環境や気象条件によっても変化するため、事前に定めた閾値テーブルを用いる場合には、様々な使用環境の変化を考慮して、その適応変調機能の性能劣化を抑制する工夫が望まれる。

本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、変調方式を適応的に変更する無線通信装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の無線通信装置及びその制御方法は、変調方式の変更に係る閾値テーブルの閾値にマージンを持たせ、様々な使用環境の変化に基づく伝搬路品質の変動が発生しても適切に変調方式を選択できるよう伝搬路品質を継続的に観測し、その伝搬路品質の変動量を基に閾値に対するマージンを動的に調整するよう構成する。

即ち、本発明の無線通信装置は、変調方式を適応的に変更する無線通信装置であって、複数種の変調方式のうち１つを選択して変調信号を生成し無線通信により通信先装置に送信する変調・送信手段と、前記通信先装置から無線通信により送信された変調信号を受信して復調する受信・復調手段と、前記無線通信に係る経時的に計測された１以上の品質情報に応じて、使用する変調方式を適応的に変更判定し決定する変調方式変更判定手段とを備え、前記変調方式変更判定手段は、前記１以上の品質情報ごとに前記使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値を示す閾値テーブルについて保持する閾値テーブル格納手段と、前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に対するマージンを、前記１以上の品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味する所定の算出・更新法により調整し更新するマージン調整手段と、前記マージンを前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に加算処理して得られる値を新たな閾値として、新たに得られた当該１以上の品質情報の値から当該使用する変調方式を決定する変調方式決定手段と、を備え、前記１以上の品質情報によって示される値は、受信電力、ＣＮ比、及び変調誤差比のうち１以上を含み、前記１以上の品質情報を複数の品質情報とする際に、前記変調方式決定手段は、各品質情報で選択される変調方式のうち最も多くの品質情報から選択された変調方式を用いるよう決定し、複数の変調方式が候補となる際に、品質情報ごとに選択される変調方式のうち変調次数の最も小さい変調方式を用いるよう決定する手段を有することを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置において、前記受信・復調手段は、前記通信先装置から無線通信により送信された変調信号を基に、前記１以上の品質情報を計測する手段を有することを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置において、前記１以上の品質情報は当該無線通信装置における前記変調・送信手段によって送信した変調信号について前記通信先装置により計測され、前記受信・復調手段は、前記通信先装置により計測された当該１以上の品質情報を受信する手段を有することを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置において、前記変調方式決定手段は、前記通信先装置の変調方式を指定するよう構成され、且つ前記通信先装置は、当該無線通信装置の変調方式を指定する変調方式指定情報を生成する手段を有するよう構成され、前記変調・送信手段は、該通信先装置から取得した前記変調方式指定情報を基に、複数種の変調方式のうち１つを選択して変調信号を生成し無線通信により該通信先装置に送信することを特徴とする。

更に、本発明の無線通信装置の制御方法は、変調方式を適応的に変更する無線通信装置の制御方法であって、（Ａ）複数種の変調方式のうち１つを選択して変調信号を生成し無線通信により通信先装置に送信するステップと、（Ｂ）前記通信先装置から無線通信により送信された変調信号を受信して復調するステップと、（Ｃ）前記無線通信に係る経時的に計測された１以上の品質情報に応じて、使用する変調方式を適応的に変更判定し決定するステップとを含み、前記ステップ（Ｃ）は、前記１以上の品質情報ごとに前記使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値を示す予め保持している閾値テーブルを参照し、前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に対するマージンを、前記１以上の品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味する所定の算出・更新法により調整し更新するステップと、前記マージンを前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に加算処理して得られる値を新たな閾値として、新たに得られた当該１以上の品質情報の値から当該使用する変調方式を決定するステップと、を含み、前記１以上の品質情報によって示される値は、受信電力、ＣＮ比、及び変調誤差比のうち１以上を含み、前記１以上の品質情報を複数の品質情報とする際に、前記ステップ（Ｃ）は、各品質情報で選択される変調方式のうち最も多くの品質情報から選択された変調方式を用いるよう決定し、複数の変調方式が候補となる際に、品質情報ごとに選択される変調方式のうち変調次数の最も小さい変調方式を用いるよう決定することを含むことを特徴とする。

本発明によれば、様々な使用環境に対し、双方向に無線通信に係る通信の信頼性を高めることができる。

本発明による第１実施形態の無線通信装置を備える無線通信システムのブロック図である。本発明による第１実施形態の無線通信装置における１つの受信品質に関する閾値テーブルの一例を示す図である。本発明による第１実施形態の無線通信装置における制御方法を示すフローチャートである。本発明による第１実施形態の無線通信装置に関する他の適用例を示す無線通信システムのブロック図である。本発明による第２実施形態の無線通信装置を備える無線通信システムのブロック図である。本発明による第２実施形態の無線通信装置における制御方法を示すフローチャートである。本発明による第３実施形態の無線通信装置を備える無線通信システムのブロック図である。本発明による第３実施形態の無線通信装置における制御方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明による各実施形態の無線通信装置及びその制御方法を説明する。

〔第１実施形態〕
まず、図１乃至図４を参照して、第１実施形態の無線通信装置１及びその制御方法を説明する。図１は、本発明による第１実施形態の無線通信装置１を備える無線通信システムのブロック図である。尚、図１において、無線通信装置２は、無線通信装置１と双方向に無線通信を行う対向側の通信先装置であり、ここでは主に、無線通信装置１と同様の構成要素を備える例を説明する。尚、双方向に無線通信を行うよう対向する無線通信装置１，２は、それぞれ個別に動作対応可能な変調方式が定められてもよいが、以下の説明では、無線通信装置１，２間で共通して使用できる変調方式の種類についてのネゴシエーションが調整済であるとする。

無線通信装置１は、誤り訂正符号化部１１、変調部１２、送信部１３、受信部１４、復調部１５、誤り訂正復号部１６、及び変調方式変更判定部１７を備える。変調方式変更判定部１７は、マージン調整部１７１、変調方式決定部１７２、及び閾値テーブル格納部１７３を備える。

無線通信装置２は、無線通信装置１と同様の構成要素として、誤り訂正符号化部２１、変調部２２、送信部２３、受信部２４、復調部２５、誤り訂正復号部２６、及び変調方式変更判定部２７を備える。変調方式変更判定部２７は、マージン調整部２７１、変調方式決定部２７２、及び閾値テーブル格納部２７３を備える。

主として無線通信装置１に着目して、その構成要素を説明するに、誤り訂正符号化部１１は、送信データに対して所定の誤り訂正方式に基づいて誤り訂正符号化処理を施し、変調部１２に出力する。

変調部１２は、変調方式決定部１７２から適応的に指示される変調方式（例えば、ＢＰＳＫ（binary phase-shift keying），６４ＱＡＭ（quadrature amplitude modulation），１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ等）により、誤り訂正符号化後の送信データに変調処理を施して送信部１３に出力する。尚、通信開始時には、予め定めた変調方式で変調処理を施して送信部１３に出力する。

送信部１３は、アンテナを介して変調部１２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を無線通信装置２に向けて送信する。尚、中継に係る基地局等の図示は省略している。

受信部１４は、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を受信して復調部１５に出力するとともに、その受信品質を計測し、計測した受信品質の情報を品質情報としてマージン調整部１７１及び変調方式決定部１７２に出力する。この受信品質として、例えば受信電力やＣＮ比（Carrier to Noise Ratio）とすることができる。

復調部１５は、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を対応する変調方式により復調して誤り訂正復号部１６に出力するとともに、その復調信号の品質を示す情報を品質情報としてマージン調整部１７１及び変調方式決定部１７２に出力する。この復調信号の品質として、例えば変調誤差比とすることができる。

誤り訂正復号部１６は、復調部１４により復調した送信データを対応する所定の誤り訂正方式に基づいて誤り訂正復号処理により復号し、復号データを生成する。復号データは、図示しない表示装置などの他の外部装置に向けて出力される。

マージン調整部１７１は、受信部１４及び復調部１５から品質情報を受信すると、所定の算出・更新法に基づいて、１以上の品質情報における当該品質情報ごとに使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値に対するマージンを当該１以上の品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味して調整し、保持しているマージンを更新する。複数の品質情報が示されるときは、それぞれの品質情報に対応するマージンを更新する。尚、マージン調整部１７１は、無線通信装置２等の他の無線通信装置との通信開始の時点で保持しているマージンは、その通信開始の時点で所定値（例えばゼロ）に初期化する。また、受信部１４及び復調部１５では品質情報の計測を通信開始後に経時的に（例えば一定間隔で）行い、マージン調整部１７１は、前回の品質情報を保持しておくようにする。

（実施例１のマージンの算出・更新法）
マージンの算出・更新法の実施例１として、例えば、前回の品質情報と新たに受信した品質情報の差分の移動平均により得られる値を新たなマージンとして更新する。より具体的には、式（１）に従ってマージンを更新する。

margin__i＝margin__i-1×(１−α)＋abs(Quality__i−Quality__i-1)×α （１）

margin__iはi回目のデータ受信で算出するマージン、margin__i-1はi−１回目のデータ受信で算出するマージン、abs()は絶対値を返す関数、Quality__iはi回目のデータ受信時に取得した品質情報、Quality__i-1はi−１回目のデータ受信時に取得した品質情報、αは０より大きく１以下の予め定めたパラメータである。

（実施例２のマージンの算出・更新法）
マージンの算出・更新法の実施例２として、伝搬路品質の変動に素早く追従するために、例えば、前回の品質情報と新たに受信した品質情報との差分が保持するマージンよりも大きい場合にはこの差分を新たなマージンとして更新し、その差分が保持するマージン以下の場合には前回の品質情報と新たに受信した品質情報の差分の移動平均により得られる値を新たなマージンとして更新する。より具体的には、式（２）に従ってマージンを更新する。

if (abs(Quality__i−Quality__i-1)＞margin__i-1) （２）
then margin__i＝abs(Quality__i−Quality__i-1)
else margin__i＝margin__i-1×(1−α)＋abs(Quality__i - Quality__i-1)×α

変調方式決定部１７２は、受信部１４及び復調部１５から品質情報を受信すると、閾値テーブル格納部１７３に格納された品質情報の種類ごとの閾値テーブル、及びマージン調整部１７１によって更新されたマージンを参照し、当該品質情報に対応する閾値テーブルに示される閾値に当該更新されたマージンを加算処理し、この加算処理後の新たな閾値を基に、新たに計測した当該品質情報の値から変調方式を決定し、使用する変調方式を変調部１２に指示する。

閾値テーブル格納部１７３は、品質情報の種類ごとの閾値テーブルを保持しており、例えば図２に示すように、閾値テーブルは事前の測定により、或る品質情報において信頼性の高い伝送ができる値で、変調方式を選択可能に設定されている。例えば、或る品質情報の値において、誤り訂正方式によってデータ誤りが全て訂正されるような予め定めたビット誤り率以下となる変調方式を決定する値とする。これにより品質情報における品質を示す値が高くなるにつれて、より伝送容量を拡大する変調次数の大きい変調方式を決定できるように設定されている。そして、品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味する所定の算出・更新法（前述した式（１），（２）等）により調整し更新されたマージンは、例えば図２に示される閾値（３２ｄＢ及び２７ｄＢ）の全てに対して加算処理されて、変調方式が決定される。

本実施形態の例では、受信部１４及び復調部１５が、それぞれ異なる１以上の品質情報をマージン調整部１７１及び変調方式決定部１７２に出力する例を説明しているが、受信部１４と復調部１５のいずれか一方が、１つの品質情報をマージン調整部１７１及び変調方式決定部１７２に出力するよう構成してもよい。２以上の品質情報を扱う場合について、品質情報ごとに異なる変調方式が選択されるような場合には、各品質情報で選択される変調方式のうち最も多くの品質情報から選択された変調方式を用いるよう決定し、この決定方法で、複数の変調方式が候補となった場合、品質情報ごとに選択される変調方式のうち変調次数の最も小さい変調方式を用いるよう決定する。これにより、伝搬路品質が劣化した際にはデータ誤りの低い変調方式を決定することができ、伝搬路品質が向上した際には、閾値テーブルの設定で、より伝送容量を拡大する変調方式を決定することができる。

図３は、本発明による第１実施形態の無線通信装置１における制御方法を示すフローチャートである。

無線通信装置１は、受信部１４と復調部１５のいずれか一方、又は双方により、対向する無線通信装置２からの信号を受信し、受信品質を計測する（ステップＳ１１）。

続いて、無線通信装置１は、マージン調整部１７１により、計測した受信品質から変調方式の変更に係る閾値のマージンを更新する（ステップＳ１２）。

続いて、無線通信装置１は、変調方式決定部１７２により、更新したマージンを閾値テーブルの値に加算処理し、受信品質と比較する（ステップＳ１３）。

続いて、無線通信装置１は、変調方式決定部１７２により、当該比較結果から変調方式の変更を判定し、変調方式を決定する（ステップＳ１４）。

続いて、無線通信装置１は、変調部１２により、当該決定した変調方式によりデータを変調し、送信部１３により対向する無線通信装置２に送信する（ステップＳ１５）。

このように１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に対するマージンを当該１以上の品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味して調整するよう構成することで、様々な使用環境に対し、双方向に無線通信に係る通信の信頼性を高めることができる。また、誤り訂正処理前に受信品質に関する品質情報を取得して変調方式を決定するため、伝搬路の受信品質の変動に対して、迅速に適応変調することができる。

尚、第１実施形態の無線通信装置１は、図４に示すように、変調方式変更判定部２７を具備しない既存の無線通信装置２に対しても、様々な使用環境に対し、双方向に無線通信に係る通信の信頼性を高めることができる。

〔第２実施形態〕
次に、図５及び図６を参照して、第２実施形態の無線通信装置１及びその制御方法を説明する。図５は、本発明による第２実施形態の無線通信装置１を備える無線通信システムのブロック図である。図６は、本発明による第２実施形態の無線通信装置１における制御方法を示すフローチャートである。尚、図５及び図６は、第１実施形態と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。第２実施形態の無線通信装置１は、対向する無線通信装置２で受信品質を計測させ、その品質情報を送信元の無線通信装置１へ送り返させ、送信元の無線通信装置１は、その品質情報を基に、変調方式を適応的に決定するよう構成される。図５において、無線通信装置２は、無線通信装置１と双方向に無線通信を行う対向側の通信先装置であり、ここでは主に、無線通信装置１と同様の構成要素を備える例を説明する。尚、双方向に無線通信を行うよう対向する無線通信装置１，２は、それぞれ個別に動作対応可能な変調方式が定められてもよいが、以下の説明では、無線通信装置１，２間で共通して使用できる変調方式の種類についてのネゴシエーションが調整済であるとする。

第２実施形態の無線通信装置１は、誤り訂正符号化部１１、変調部１２、送信部１３、受信部１４、復調部１５、誤り訂正復号部１６、変調方式変更判定部１７、及び品質情報生成部１８を備える。変調方式変更判定部１７は、マージン調整部１７１、変調方式決定部１７２、及び閾値テーブル格納部１７３を備える。

第２実施形態の無線通信装置２は、無線通信装置１と同様の構成要素として、誤り訂正符号化部２１、変調部２２、送信部２３、受信部２４、復調部２５、誤り訂正復号部２６、変調方式変更判定部２７、及び品質情報生成部２８を備える。変調方式変更判定部２７は、マージン調整部２７１、変調方式決定部２７２、及び閾値テーブル格納部２７３を備える。

変調部１２は、変調方式決定部１７２から適応的に指示される変調方式（例えば、ＢＰＳＫ，６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ等）により、誤り訂正符号化後の送信データに変調処理を施して送信部１３に出力する点で第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態の変調部１２は、品質情報生成部１８によって生成される品質情報を所定の変調方式（好適には、データ誤りの誤り率の低いＢＰＳＫ）により変調処理を施して送信部１３に出力する。

送信部１３は、アンテナを介して変調部１２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を無線通信装置２に向けて送信する点で第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態の送信部１３は、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の決定」のための品質情報の信号を無線通信装置２に向けて送信することもできる。

受信部１４は、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を受信して復調部１５に出力する点で第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態の受信部１４は、無線通信装置２からの送信データの信号を受信すると、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の決定」のために、その受信品質を計測し、計測結果を品質情報生成部１８に出力する。この受信品質として、例えば受信電力やＣＮ比とすることができる。

復調部１５は、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を対応する変調方式により復調して誤り訂正復号部１６に出力する点で第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態の復調部１５は、無線通信装置２からの送信データの信号を復調すると、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の決定」のために、その復調信号の品質を示す情報を品質情報生成部１８に出力する。この復調信号の品質として、例えば変調誤差比とすることができる。更に、第２実施形態の復調部１５は、無線通信装置２によって変調処理を施した当該品質情報の変調波の信号を対応する変調方式により復調すると、マージン調整部１７１及び変調方式決定部１７２に出力する。

誤り訂正復号部１６は、第１実施形態と同様に、復調部１４により復調した送信データを対応する所定の誤り訂正方式に基づいて誤り訂正復号処理により復号し、復号データを生成する。復号データは、図示しない表示装置などの他の外部装置に向けて出力される。

マージン調整部１７１は、復調部１５から「無線通信装置２によって生成された品質情報」を受信すると、所定の算出・更新法に基づいて、当該品質情報ごとに使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値に対するマージンの計算を行い、保持しているマージンを更新する。尚、マージン調整部１７１は、無線通信装置２等の他の無線通信装置との通信開始の時点で保持しているマージンは、その通信開始の時点で所定値（例えばゼロ）に初期化する。マージンの算出・更新法は、第１実施形態と同様に構成することができる。

変調方式決定部１７２は、「無線通信装置２によって生成された品質情報」を受信すると、第１実施形態と同様に、閾値テーブル格納部１７３に格納された品質情報の種類ごとの閾値テーブル、及びマージン調整部１７１によって更新されたマージンを参照し、当該品質情報に対応する閾値テーブルに示される閾値に当該更新されたマージンを加算処理し、この加算処理後の閾値と当該品質情報の値との比較から変調方式を決定し、使用する変調方式を変調部１２に指示する。

閾値テーブル格納部１７３は、第１実施形態と同様に、品質情報の種類ごとの閾値テーブルを保持している。

品質情報生成部１８は、「無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号」に関する受信品質を示す情報を受信部１４及び復調部１５から受信し、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の決定」のための品質情報を生成して、第２実施形態の変調部１２に出力する。

本実施形態の例においても、受信部１４と復調部１５のいずれか一方又は双方から得られる「無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号」に関する受信品質を示す情報を基に、それぞれの品質情報を品質情報生成部１８により生成するよう構成することができる。どの受信品質についてどのような値を有する品質情報であるかは対向する無線通信装置１，２間で判別可能に予め定めたフォーマットで構成すればよい。

図６は、本発明による第２実施形態の無線通信装置１における制御方法を示すフローチャートである。

無線通信装置１は、送信部１３により、対向する無線通信装置２に送信データの変調波の信号を無線通信装置２に向けて送信し、この信号を受信した無線通信装置２は、受信部２４と復調部２５のいずれか一方、又は双方により受信品質を計測し、品質情報生成部２８により「無線通信装置１によるデータ送信時の変調方式の決定」のための品質情報を生成して、変調部２２及び送信部２３により品質情報の変調波の信号を無線通信装置１に向けて送信する。そして、無線通信装置１は、受信部１４を介して復調部１５により、品質情報の変調波の信号を復調して取得する（ステップＳ２１）。

続いて、無線通信装置１は、マージン調整部１７１により、取得した品質情報に示される受信品質の値から変調方式の変更に係る閾値のマージンを更新する（ステップＳ２２）。

続いて、無線通信装置１は、変調方式決定部１７２により、更新したマージンを閾値テーブルの値に加算処理し、取得した品質情報に示される受信品質の値と比較する（ステップＳ２３）。

続いて、無線通信装置１は、変調方式決定部１７２により、当該比較結果から変調方式の変更を判定し、変調方式を決定する（ステップＳ２４）。

続いて、無線通信装置１は、変調部１２により、当該決定した変調方式によりデータを変調し、送信部１３により対向する無線通信装置２に送信する（ステップＳ２５）。

特に、第２実施形態の無線通信装置１は、実際に送信したデータについて対向する無線通信装置２により受信品質を計測させ、この計測結果を基に無線通信装置１における変調方式を決定するため、第１実施形態の無線通信装置１と比較して、より確実に伝搬路の受信品質の変動に対して、迅速に適応変調することができる。

尚、図５において、第２実施形態の無線通信装置１には品質情報生成部１８を設けず、第２実施形態の無線通信装置２には変調方式変更判定部２７を設けていない無線通信システムとしてもよい。

〔第３実施形態〕
次に、図７及び図８を参照して、第３実施形態の無線通信装置１及びその制御方法を説明する。図７は、本発明による第３実施形態の無線通信装置１を備える無線通信システムのブロック図である。図８は、本発明による第３実施形態の無線通信装置１における制御方法を示すフローチャートである。尚、図７及び図８は、第１実施形態と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。第３実施形態の無線通信装置１は、対向する無線通信装置２で受信品質を計測させ、且つその品質情報を基に、送信元の無線通信装置１に対する変調方式を指示させ、送信元の無線通信装置１は、指示された変調方式を基に適応変調するよう構成される。図７において、無線通信装置２は、無線通信装置１と双方向に無線通信を行う対向側の通信先装置であり、ここでは主に、無線通信装置１と同様の構成要素を備える例を説明する。尚、双方向に無線通信を行うよう対向する無線通信装置１，２は、それぞれ個別に動作対応可能な変調方式が定められてもよいが、以下の説明では、無線通信装置１，２間で共通して使用できる変調方式の種類についてのネゴシエーションが調整済であるとする。

第３実施形態の無線通信装置１は、誤り訂正符号化部１１、変調部１２、送信部１３、受信部１４、復調部１５、誤り訂正復号部１６、対向側変調方式変更判定部１７ａ、及び変調方式設定部１９を備える。対向側変調方式変更判定部１７ａは、マージン調整部１７１、対向側変調方式決定部１７４、及び閾値テーブル格納部１７３を備える。

第３実施形態の無線通信装置２は、無線通信装置１と同様の構成要素として、誤り訂正符号化部２１、変調部２２、送信部２３、受信部２４、復調部２５、誤り訂正復号部２６、対向側変調方式変更判定部２７ａ、及び変調方式設定部２９を備える。対向側変調方式変更判定部２７ａは、マージン調整部２７１、対向側変調方式決定部２７４、及び閾値テーブル格納部２７３を備える。

変調部１２は、「無線通信装置２から指示された変調方式」を基に変調方式設定部１９で設定される変調方式（例えば、ＢＰＳＫ，６４ＱＡＭ，１２８ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ等）により、誤り訂正符号化後の送信データに変調処理を施して送信部１３に出力する。また、第３実施形態の変調部１２は、変調方式変更判定部１７ａから得られる「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の設定」のための情報（変調方式指定情報）の信号を所定の変調方式（好適には、データ誤りの誤り率の低いＢＰＳＫ）により変調処理を施して送信部１３に出力する。

送信部１３は、アンテナを介して変調部１２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を無線通信装置２に向けて送信する点で第１実施形態と同様である。ただし、第３実施形態の送信部１３は、変調方式変更判定部１７ａから得られる「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の設定」のための変調方式指定情報の信号を無線通信装置２に向けて送信することもできる。

受信部１４は、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を受信して復調部１５に出力する点で第１実施形態と同様である。ただし、第３実施形態の受信部１４は、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の設定」のために、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を受信すると、その受信品質を計測し、計測した受信品質の情報を品質情報としてマージン調整部１７１及び対向側変調方式決定部１７４に出力する。この受信品質として、例えば受信電力やＣＮ比とすることができる。

復調部１５は、無線通信装置２によって変調処理を施した送信データの変調波の信号を対応する変調方式により復調して誤り訂正復号部１６に出力する点で第１実施形態と同様である。ただし、第３実施形態の復調部１５は、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の設定」のために、無線通信装置２からの送信データの信号を復調すると、その復調信号の品質を示す情報を品質情報としてマージン調整部１７１及び対向側変調方式決定部１７４に出力する。この復調信号の品質として、例えば変調誤差比とすることができる。更に、第３実施形態の復調部１５は、「無線通信装置２から指示された変調方式」を示す変調方式指定情報の信号を、受信部１４を介して復調すると、その変調方式指定情報を変調方式設定部１９に出力する。

マージン調整部１７１は、受信部１４及び復調部１５から品質情報を受信すると、所定の算出・更新法に基づいて、当該品質情報ごとに使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値に対するマージンの計算を行い、保持しているマージンを更新する点で第１実施形態と同様である。ただし、このマージンの更新は、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の設定」のために行われ、マージン調整部１７１は、無線通信装置２等の他の無線通信装置との通信開始の時点で保持しているマージンは、その通信開始の時点で所定値（例えばゼロ）に初期化する。

対向側変調方式決定部１７４は、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式の設定」のために、受信部１４及び復調部１５から品質情報を受信すると、閾値テーブル格納部１７３に格納された品質情報の種類ごとの閾値テーブル、及びマージン調整部１７１によって更新されたマージンを参照し、当該品質情報に対応する閾値テーブルに示される閾値に当該更新されたマージンを加算処理し、この加算処理後の閾値と当該品質情報の値との比較から変調方式を決定し、「無線通信装置２によるデータ送信時の変調方式」を指定する変調方式指定情報を変調部１２に出力する。

変調方式設定部１９は、復調部１５から「無線通信装置２から指示された変調方式」を示す変調方式指定情報を取得して、当該指示された変調方式に変更するよう変調部１２を設定する。

本実施形態の例においても、受信部１４と復調部１５のいずれか一方又は双方から得られる受信品質を示すそれぞれの品質情報を基に、対向側変調方式決定部１７４により変調方式指定情報を生成するよう構成することができる。どの受信品質についてどのような値を有する品質情報であるかは対向する無線通信装置１，２間で判別可能に予め定めたフォーマットで構成すればよい。

図８は、本発明による第３実施形態の無線通信装置１における制御方法を示すフローチャートである。

無線通信装置１は、送信部１３により、対向する無線通信装置２に送信データの変調波の信号を無線通信装置２に向けて送信し、無線通信装置２に受信品質を計測させ（ステップＳ３１）、変調方式に係る閾値のマージンを更新させ（ステップＳ３２）、変調方式を決定させる（ステップＳ３３）。即ち、無線通信装置１から当該変調波の信号を受信した無線通信装置２は、受信部２４と復調部２５のいずれか一方、又は双方により受信品質を計測する。

このとき、無線通信装置２は、マージン調整部２７１により、計測した受信品質を示す品質情報を基に変調方式に係る閾値のマージンを更新する。

また、無線通信装置２は、対向側変調方式決定部２７４により、閾値テーブル格納部２７３に格納された品質情報の種類ごとの閾値テーブル、及びマージン調整部２７１によって更新されたマージンを参照し、当該品質情報に対応する閾値テーブルに示される閾値に当該更新されたマージンを加算処理し、この加算処理後の閾値と当該品質情報の値との比較から変調方式を決定し、「無線通信装置１によるデータ送信時の変調方式」を指定する変調方式指定情報を変調部２２及び送信部２３により無線通信装置１に向けて出力する。

続いて、無線通信装置１は、変調方式設定部１９により、復調部１５から「無線通信装置２から指示された変調方式」を示す変調方式指定情報を取得して、当該指示された変調方式に変更するよう変調部１２を設定する（ステップＳ３４）。

続いて、無線通信装置１は、変調部１２により、対向する無線通信装置２から指定されて設定した変調方式によりデータを変調し、送信部１３により無線通信装置２に送信する（ステップＳ３５）。

特に、第３実施形態の無線通信装置１は、実際に送信したデータについて対向する無線通信装置２により受信品質を計測させ、且つ変調方式を決定させるため、第１実施形態の無線通信装置１と比較して、より確実に伝搬路の受信品質の変動に対して、迅速に適応変調することができる。

尚、図７において、第３実施形態の無線通信装置１には変調方式変更判定部１７ａを設けず、第３実施形態の無線通信装置２には変調方式設定部２９を設けていない無線通信システムとしてもよい。

以上、特定の実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の各実施形態の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、通信方式を時分割複信（Time Division Duplex：TDD）としてもよいし、周波数分割複信（Frequency Division Duplex：FDD）でもよい。

本発明によれば、様々な使用環境に対し、双方向に無線通信に係る通信の信頼性を高めることができるので、双方向に無線通信に係る無線通信制御の用途に有用である。

１，２無線通信装置
１１，２１誤り訂正符号化部
１２，２２変調部
１３，２３送信部
１４，２４受信部
１５，２５復調部
１６，２６誤り訂正復号部
１７，２７変調方式変更判定部
１７ａ，２７ａ対向側変調方式変更判定部
１８，２８品質情報生成部
１９，２９変調方式設定部
１７１，２７１マージン調整部
１７２，２７２変調方式決定部
１７３，２７３閾値テーブル格納部
１７４，２７４対向側変調方式決定部

Claims

変調方式を適応的に変更する無線通信装置であって、
複数種の変調方式のうち１つを選択して変調信号を生成し無線通信により通信先装置に送信する変調・送信手段と、前記通信先装置から無線通信により送信された変調信号を受信して復調する受信・復調手段と、前記無線通信に係る経時的に計測された１以上の品質情報に応じて、使用する変調方式を適応的に変更判定し決定する変調方式変更判定手段とを備え、
前記変調方式変更判定手段は、
前記１以上の品質情報ごとに前記使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値を示す閾値テーブルについて保持する閾値テーブル格納手段と、
前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に対するマージンを、前記１以上の品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味する所定の算出・更新法により調整し更新するマージン調整手段と、
前記マージンを前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に加算処理して得られる値を新たな閾値として、新たに得られた当該１以上の品質情報の値から当該使用する変調方式を決定する変調方式決定手段と、を備え、
前記１以上の品質情報によって示される値は、受信電力、ＣＮ比、及び変調誤差比のうち１以上を含み、前記１以上の品質情報を複数の品質情報とする際に、前記変調方式決定手段は、各品質情報で選択される変調方式のうち最も多くの品質情報から選択された変調方式を用いるよう決定し、複数の変調方式が候補となる際に、品質情報ごとに選択される変調方式のうち変調次数の最も小さい変調方式を用いるよう決定する手段を有することを特徴とする無線通信装置。
前記受信・復調手段は、前記通信先装置から無線通信により送信された変調信号を基に、前記１以上の品質情報を計測する手段を有す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１以上の品質情報は当該無線通信装置における前記変調・送信手段によって送信した変調信号について前記通信先装置により計測され、
前記受信・復調手段は、前記通信先装置により計測された当該１以上の品質情報を受信する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
前記変調方式決定手段は、前記通信先装置の変調方式を指定するよう構成され、且つ前記通信先装置は、当該無線通信装置の変調方式を指定する変調方式指定情報を生成する手段を有するよう構成され、
前記変調・送信手段は、該通信先装置から取得した前記変調方式指定情報を基に、複数種の変調方式のうち１つを選択して変調信号を生成し無線通信により該通信先装置に送信することを特徴とする、請求項１に記載の無線通信装置。
変調方式を適応的に変更する無線通信装置の制御方法であって、
（Ａ）複数種の変調方式のうち１つを選択して変調信号を生成し無線通信により通信先装置に送信するステップと、
（Ｂ）前記通信先装置から無線通信により送信された変調信号を受信して復調するステップと、
（Ｃ）前記無線通信に係る経時的に計測された１以上の品質情報に応じて、使用する変調方式を適応的に変更判定し決定するステップとを含み、
前記ステップ（Ｃ）は、
前記１以上の品質情報ごとに前記使用する変調方式を決定する際の基準となる閾値を示す予め保持している閾値テーブルを参照し、前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に対するマージンを、前記１以上の品質情報が計測される度に前回計測時の品質情報を加味する所定の算出・更新法により調整し更新するステップと、
前記マージンを前記１以上の品質情報に対応する当該閾値テーブル内の閾値に加算処理して得られる値を新たな閾値として、新たに得られた当該１以上の品質情報の値から当該使用する変調方式を決定するステップと、を含み、
前記１以上の品質情報によって示される値は、受信電力、ＣＮ比、及び変調誤差比のうち１以上を含み、前記１以上の品質情報を複数の品質情報とする際に、前記ステップ（Ｃ）は、各品質情報で選択される変調方式のうち最も多くの品質情報から選択された変調方式を用いるよう決定し、複数の変調方式が候補となる際に、品質情報ごとに選択される変調方式のうち変調次数の最も小さい変調方式を用いるよう決定することを含むことを特徴とする無線通信装置の制御方法。