JPWO2013140817A1 - 通信システム、通信装置及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

スループットの低下を効率的に抑えることができる通信システム、通信装置及び通信制御方法を提供する。本発明に係る通信システムは、適応変調方式を採用する通信装置と、当該通信装置と無線通信する相手通信装置とを含む通信システムにおいて、相手通信装置は、通信装置からの無線信号を受信し、無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出し、受信品質値及び前記ビット誤り率を通信装置に送信し、通信装置は、受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルを有し、ビット誤り率に基づいて、テーブルが示す変調クラスを変更する。

Description

関連出願へのクロスリファレンス

本出願は、日本国特許出願２０１２−６６１０１号（２０１２年３月２２日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、通信システム、通信装置及び通信制御方法に関するものである。

通信端末と基地局との間の高速通信を実現する通信方式として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＭＣ−ＣＤＭＡ（Multi Carrier Code Division Multiple Access）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）等が知られている。

従来、このような通信方式において通信サービスの向上を図るために、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式や適応変調（リンクアダプテーション）方式といった技術が提案されている。

ＭＩＭＯ方式とは、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナをそれぞれ組み合わせてデータ送受信において擬似的な広帯域を実現する技術である。送信側の通信装置は、同一のチャネルを用いて、異なるデータを有する複数の信号を複数の送信アンテナから送信する。そして、受信側の通信装置は、複数の受信アンテナで複数の信号を受信し、空間多重されたこれらの信号を分離して、データを取り出す。同一のチャネルで異なるデータを送信できるため、通信の高速化が実現される。

また、適応変調方式とは、通信装置である通信端末（移動局）及び基地局の間の通信の状況により、当該通信で使用される変調クラスを変更する技術である（例えば、特許文献１参照）。通信端末は、基地局から受信した信号に基づいてＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio：搬送波対干渉雑音比）といった受信品質情報を求め、当該情報を基地局に送る。基地局は、予め定義されているＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme：変調および符号化方式）テーブルから、受信品質情報に対応する変調クラスを特定する。ＭＣＳテーブルでは、受信品質が良いほど、より高速でデータ送信できる変調クラスが対応付けられている。これにより、受信品質が良好であれば、高速でデータ通信できる上位の変調クラスが選択され、受信品質が良好でなければ、データ通信は低速ではあるがデータが壊れにくい下位の変調クラスが選択される。

特開２０１１−２４４５０９号公報

しかし、従来のＭＣＳテーブルは、ある特定の通信環境を想定して生成されるものであり、一旦生成されると、変更されるものではない。屋内の通信環境は、例えば、部屋の大きさ、室内の家具の位置、柱の位置などにより異なるものであり、屋内の人の移動等により時間的に変化するものである。また、屋外の通信環境は、例えば、通信端末と基地局との間に位置する建物の数、大きさ及び高さなどにより異なるものであり、自動車の通行等により時間的に変化するものである。

そのため、ＭＣＳテーブル作成で想定された通信環境と、実際の通信環境とが異なる可能性は極めて高い。すると、ＭＣＳテーブルが実際の通信環境に適さないことになる。これにより、実際の通信環境において、ある変調クラスが利用できるにも関わらず、ＭＣＳテーブルに基づいてより下位の変調クラスが選択されてしまうことが生じる。この場合、実際の通信環境で可能なレベルまでスループットを上げることができなくなる。また、実際の通信環境で利用できる変調クラスよりも上位の変調クラスがＭＣＳテーブルに基づいて選択されてしまうこともある。この場合、通信端末が受信信号を正しく復調できなくなる可能性が高くなり、スループットが低下する。

このような状況は、通信端末と基地局との間の通信でＭＩＭＯ方式が利用されている場合に特に顕著となる。ＭＩＭＯ方式では、たとえ受信品質が良好であっても、空間的に離れた２点のチャネル間のフェージングである空間相関が高いと、信号の分離が困難になってしまう。そのため、受信品質情報に基づいて変調クラスが選択されても、通信端末が受信信号を正しく復調できずに、スループットが低下することがある。また、ＭＩＭＯ方式では、通信端末と基地局との間に同一チャネルの所望信号が複数存在するため、一本のアンテナ同士の通信に比べ、ＣＩＮＲが下がってしまうことがある。この場合、上位の変調クラスが選択されにくくなり、スループットの上昇が妨げられてしまう。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、スループットの低下を効率的に抑えることができる通信システム、通信装置及び通信制御方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係る通信システムの発明は、
適応変調方式を採用する通信装置と、当該通信装置と無線通信する相手通信装置とを含む通信システムにおいて、
前記相手通信装置は、
前記通信装置からの無線信号を受信し、
前記無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出し、
前記受信品質値及び前記ビット誤り率を前記通信装置に送信し、
前記通信装置は、
前記受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルを有し、
前記ビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する
通信システムである。

また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、
前記変調クラスは、変調方式と符号化率との組み合わせにより定められ、
前記通信装置は、前記ビット誤り率が第１閾値以上の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行う
ことを特徴とするものである。

また、第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る通信システムにおいて、
前記通信装置は、前記ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行う
ことを特徴とするものである。

また、第４の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、
前記通信装置は、前記相手通信装置からビット誤り率を複数回受信し、前記複数のビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する
ことを特徴とするものである。

また、第５の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、前記テーブルは時刻に応じて異なることを特徴とするものである。

また、第６の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、前記相手通信装置が複数存在する場合、前記テーブルは、複数の相手通信装置に応じて異なることを特徴とするものである。

また、第７の観点に係る発明は、第１の観点に係る通信システムにおいて、前記通信装置は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で前記相手通信装置と通信することを特徴とするものである。

また、本発明を装置として実現させた第８の観点に係る通信装置は、適応変調方式を採用する通信装置において、当該通信装置からの無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出する相手通信装置と無線通信する通信装置であって、
前記相手通信装置から前記受信品質値及び前記ビット誤り率を受信する通信部と、
前記受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルを記憶する記憶部と、
前記ビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する制御部と
を備える通信装置である。

また、第９の観点に係る発明は、第８の観点に係る通信装置において、
前記変調クラスは、変調方式と符号化率との組み合わせにより定められ、
前記制御部は、前記ビット誤り率が第１閾値以上の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行う
ことを特徴とするものである。

また、第１０の観点に係る発明は、第９の観点に係る通信装置において、前記制御部は、前記ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行うことを特徴とするものである。

また、第１１の観点に係る発明は、第８の観点に係る通信装置において、前記通信部は、前記相手通信装置からビット誤り率を複数回受信し、前記制御部は、前記複数のビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更することを特徴とするものである。

また、第１２の観点に係る発明は、第８の観点に係る通信装置において、前記相手通信装置が複数存在する場合、前記テーブルは、複数の相手通信装置に応じて異なることを特徴とするものである。

また、第１３の観点に係る発明は、第８の観点に係る通信装置において、前記通信装置は、ＭＩＭＯ方式で前記相手通信装置と通信することを特徴とするものである。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現させた第１４の観点に係る通信制御方法は、
適応変調方式を採用する通信装置と、当該通信装置と無線通信する相手通信装置とを含む通信システムにおける通信制御方法であって、
前記相手通信装置が、前記通信装置からの無線信号を受信する受信ステップと、
前記相手通信装置が、前記無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出する算出ステップと、
前記相手通信装置が、前記受信品質値及び前記ビット誤り率を前記通信装置に送信する送信ステップと、
前記通信装置が、前記受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを特定する特定ステップと、
前記通信装置が、前記ビット誤り率に基づいて前記特定された変調クラスを変更する変更ステップと
を含む通信制御方法である。

また、第１５の観点に係る発明は、第１４の観点に係る通信制御方法において、
前記変調クラスは、変調方式と符号化率との組み合わせにより定められ、
前記変更ステップは、前記ビット誤り率が第１閾値以上の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行うステップを含む
ことを特徴とするものである。

また、第１６の観点に係る発明は、第１５の観点に係る通信制御方法において、前記変更ステップは、前記ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行うステップを更に含むことを特徴とするものである。

また、第１７の観点に係る発明は、第１４の観点に係る通信制御方法において、前記送信ステップは、ビット誤り率を複数回送信するステップを含み、前記変更ステップは、前記複数のビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更するステップを含むことを特徴とするものである。

また、第１８の観点に係る発明は、第１４の観点に係る通信制御方法において、前記テーブルは時刻に応じて異なることを特徴とするものである。

また、第１９の観点に係る発明は、第１４の観点に係る通信制御方法において、前記相手通信装置が複数存在する場合、前記テーブルは、複数の相手通信装置に応じて異なることを特徴とするものである。

また、第２０の観点に係る発明は、第１４の観点に係る通信制御方法において、前記通信装置は、ＭＩＭＯ方式で前記相手通信装置と通信することを特徴とするものである。

上記のように構成された本発明に係る通信システム、通信装置及び通信制御方法によれば、スループットの低下を効率的に抑えることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの概略的な構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る通信端末の概略構成を示す機能ブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る基地局の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の通信装置を基地局に適用した場合の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本発明の通信装置を、基地局以外に、通信端末や中継装置（レピータ）などに適用することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る通信システムの概略的な構成図である。通信システム１００は、基地局１０１と、通信端末１０３とから構成されている。通信システム１００は、例えば、ＬＴＥシステム、ＭＣ−ＣＤＭＡシステム、ＷｉＭＡＸシステム等である。通信システム１００は、ＭＩＭＯ方式を採用することができる。なお、以下、基地局１０１は、ＭＩＭＯ方式で通信端末１０３と通信するとして本実施形態を説明するが、本発明は、ＭＩＭＯ方式が採用されていない通信システム１００に適用されうる。

基地局１０１は、適応変調方式を採用するものである。そのため、基地局１０１は、基地局１０１と通信端末１０３との間の通信環境に応じて、通信端末１０３との通信で使用する変調クラスを選択する。通信端末１０３は、基地局１０１と無線通信する相手通信装置であり、例えば、携帯電話端末やパーソナルコンピュータ等である。

変調クラスとは、例えば、変調方式と、符号化率（コーディングレート）との組み合わせにより定められるものである。変調方式とは、１シンボルで送信できるビット数を決定するもので、例えば、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、８ＰＳＫ（8 Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ（64 Quadrature Amplitude Modulation）である。ＢＰＳＫは、１シンボルで１ビット送信できる変調方式である。ＱＰＳＫは、１シンボルで２ビット送信できる変調方式である。８ＰＳＫは、１シンボルで３ビット送信できる変調方式である。１６ＱＡＭは、１シンボルで４ビット送信できる変調方式である。６４ＱＡＭは、１シンボルで６ビット送信できる変調方式である。以下、１シンボルで送信できるビット数が多い変調方式ほど上位の変調方式と称し、１シンボルで送信できるビット数が少ない変調方式ほど下位の変調方式と称する。上位の変調方式ほど、データは壊れやすくなるが（ノイズの影響を受けやすくなるが）、１度に送信できるデータ量は多くなる。一方、下位の変調方式ほど、１度に送信できるデータ量は少なくなるが、データは壊れにくくなる。

符号化率とは、エラー訂正の強度を示すもの、つまりデータビットを割り当てる割合を示すものである。符号化率が大きいほど、一回の送信で送信されるビット数のうちデータビットが占める割合は大きくなり、エラー訂正のためのコーディングビットの占める割合は小さくなる。つまり、１度に送信できるデータ量は多くなる一方、壊れたデータは修復しにくくなる。また、符号化率が小さいほど、送信できるデータ量は少なくなるが、壊れたデータを修復できる可能性は高くなる。

例えば、変調方式がＱＰＳＫで、符号化率が１／２である変調クラスでは、１シンボルで１ビット伝送できることになる（２[ビット／シンボル]×１／２＝１[ビット／シンボル]）。以下、１シンボルで送信できるビット数が多い変調クラスほど上位の変調クラスと称し、１シンボルで送信できるビット数が少ない変調クラスほど下位の変調クラスと称する。

図２は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の基地局１０１は、基地局アレイアンテナ１１１を有する基地局通信部（通信部）１１３と、基地局ベースバンド部１１５と、記憶部１１７と、基地局制御部（制御部）１１９とを備えている。基地局通信部１１３、基地局ベースバンド部１１５及び記憶部１１７は、基地局制御部１１９に接続されている。

基地局アレイアンテナ１１１は、ＭＩＭＯ方式を実現するために、複数のアンテナにより構成され、例えばアダプティブアレイアンテナである。

基地局通信部１１３は、基地局アレイアンテナ１１１を介して通信端末１０３と無線通信し、無線信号（データ）を送受信するものである。基地局通信部１１３は、受信した無線信号（受信信号）に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行い、当該信号を基地局ベースバンド部１１５に送る。また、基地局通信部１１３は、基地局ベースバンド部１１５からの信号に対しアップコンバート及び増幅等を行い、無線信号を生成する。そして、基地局通信部１１３は、基地局アレイアンテナ１１１を介して当該無線信号を通信端末１０３に送信する。

基地局ベースバンド部１１５は、基地局通信部１１３からの受信信号に対してＡＤ変換や高速フーリエ変換などを行うことにより、受信信号を復調し、ベースバンド信号を取り出す。そして、基地局ベースバンド部１１５は、ベースバンド信号を基地局制御部１１９に送る。また、基地局ベースバンド部１１５は、基地局制御部１１９により生成されたベースバンド信号に対して、基地局制御部１１９により選択された変調クラスに基づいて、逆高速フーリエ変換やＤＡ変換などを行い、ベースバンド信号を変調する。そして、変調されたベースバンド信号を基地局通信部１１３に送る。

記憶部１１７は、適応変調用のテーブルや、ビット誤り率に関する閾値などの各種情報を記憶するものであり、ワークメモリ等としても機能する。

適応変調用のテーブルとは、通信端末１０３の受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルである。通信端末１０３の受信品質値とは、通信端末１０３により受信された基地局１０１の信号の品質を表す値であり、例えば、ＣＩＮＲ、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio：信号対干渉雑音比）、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio：搬送波対雑音比）などの値である。以下、本実施形態では、受信品質値とは、ＣＩＮＲの値であるとする。

適応変調用のテーブルは、例えば以下の表１に示されるようなルックアップテーブルであり、受信品質値であるＣＩＮＲの値と変調クラスとの対応関係を示す。なお、表１は、説明の便宜上、２４以上のＣＩＮＲを対象に変調クラスを定めているが、本発明は、２４未満のＣＩＮＲに、より下位の変調クラスを割り当てることができる。

ビット誤り率に関する閾値とは、基地局１０１（後述の基地局制御部１１９）が、ＣＩＮＲに対応して選択すべき変調クラスを変更するか否か（ＣＩＮＲと変調クラスとの対応関係を変更するか否か）を決定するための指標である。この閾値は、通信端末１０３により受信された基地局１０１の信号のビット誤り率に関する値である。変調クラスを変更するとは、使用中の変調クラスから予めテーブルで規定されている他の変調クラスに変更することだけでなく、使用中の変調クラスの変調方式及び符号化率の少なくともいずれか一方を任意に変更することも含む。

ビット誤り率に関する閾値は、エラー訂正の強度などに応じて任意に設定される事項であり、以下、本実施形態では、ビット誤り率に関する閾値として、第１閾値と、第１閾値よりも小さい第２閾値との２つの閾値が設定されているとする。

基地局１０１（基地局制御部１１９）は、通信端末１０３から受信したビット誤り率が第１閾値以上である場合、ビット／シンボル（１シンボル当りの送信ビット数）が小さくなるように変調方式及び符号化率の少なくとも一方を調整する。つまり、基地局１０１は、受信したＣＩＮＲに対応する変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、当該変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行う。また、基地局１０１（基地局制御部１１９）は、ビット誤り率が第２閾値未満である場合、ビット／シンボルが大きくなるように変調方式及び符号化率の少なくとも一方を調整する。つまり、基地局１０１は、受信したＣＩＮＲに対応する変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、当該変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行うことができる。そして、基地局１０１（基地局制御部１１９）は、ビット誤り率が第２閾値以上第１閾値未満である場合、受信したＣＩＮＲに対応する変調クラスを変更せずに使用することができる。

なお、本発明は、閾値が２つであることに限定されるものではなく、例えば、閾値を１つ設定することもできる。基地局１０１は、ビット誤り率が閾値以上（閾値未満）である場合は、ビット／シンボルが小さく（大きく）なるように、変調方式及び符号化率の組み合わせを変更することができる。更に、基地局１０１は、ビット誤り率が閾値以上である場合のみ、又はビット誤り率が閾値未満である場合のみ、変調方式及び符号化率の組み合わせを変更することもできる。

また、基地局１０１（基地局制御部１１９）は、通信システム１００にＭＩＭＯ方式が採用されている場合、基地局アレイアンテナ１１１の複数のアンテナ毎に変調クラスを設定することができる。この場合、基地局１０１は、当該複数のアンテナからの信号毎に関するＣＩＮＲ及びビット誤り率を通信端末１０３から受信する。そして、基地局１０１は、自局の複数のアンテナ毎に変調方式及び符号化率の組み合わせの変更を行うことができる。

更に、基地局１０１（基地局制御部１１９）は、通信システム１００にＭＩＭＯ方式が採用されている場合、基地局アレイアンテナ１１１の複数のアンテナに共通する変調クラスを設定することができる。この場合は、基地局１０１は、当該複数のアンテナからの信号毎に関するＣＩＮＲ及びビット誤り率のうち、例えば最も受信状態の悪さを示す情報や、ＣＩＮＲ及びビット誤り率それぞれの平均値の情報などを通信端末１０３から受信することができる。そして、基地局１０１は、自局の複数のアンテナに共通して、変調方式及び符号化率の組み合わせの変更を行うことができる。

基地局制御部１１９は、基地局１０１の各機能ブロックをはじめとして基地局１０１の全体を制御及び管理している。基地局制御部１１９は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。基地局制御部１１９が行う処理については、後述の図４の説明にて詳述する。

図３は、本発明の一実施形態に係る通信端末の概略構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の通信端末１０３は、通信端末アレイアンテナ１２１を有する通信端末通信部１２３と、通信端末ベースバンド部１２５と、通信端末制御部１２９とを備えている。通信端末通信部１２３及び通信端末ベースバンド部１２５は、通信端末制御部１２９に接続されている。

通信端末アレイアンテナ１２１は、ＭＩＭＯ方式を実現するために、複数のアンテナにより構成され、例えばアダプティブアレイアンテナである。

通信端末通信部１２３は、通信端末アレイアンテナ１２１を介して基地局１０１と無線通信し、無線信号を送受信するものである。通信端末通信部１２３は、受信した無線信号（受信信号）に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行い、当該信号を通信端末ベースバンド部１２５に送る。また、通信端末通信部１２３は、通信端末ベースバンド部１２５からの信号に対しアップコンバート及び増幅等を行い、無線信号を生成する。通信端末通信部１２３は、通信端末アレイアンテナ１２１を介して当該無線信号を基地局１０１に送信する。

通信端末ベースバンド部１２５は、通信端末通信部１２３からの受信信号に対してＡＤ変換や高速フーリエ変換などを行うことにより、受信信号を復調し、ベースバンド信号を取り出す。また、通信端末通信部１２３が、ＭＩＭＯ方式で空間多重された信号を受信した場合は、この信号は、通信端末ベースバンド部１２５により分離される。そして、通信端末ベースバンド部１２５は、ベースバンド信号を通信端末制御部１２９に送る。また、通信端末ベースバンド部１２５は、通信端末制御部１２９により生成されたベースバンド信号に対して逆高速フーリエ変換やＤＡ変換などを行うことにより、ベースバンド信号を変調する。そして、変調されたベースバンド信号を通信端末通信部１２３に送る。

通信端末制御部１２９は、通信端末１０３の各機能ブロックをはじめとして通信端末１０３の全体を制御及び管理している。通信端末制御部１２９は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

通信端末制御部１２９が行う処理についてより詳細に説明する。通信端末制御部１２９は、通信端末通信部１２３が受信した信号に基づいて、当該信号の受信品質値であるＣＩＮＲを算出する。また、通信端末制御部１２９は、通信端末通信部１２３が受信した信号のビット誤り率も算出する。そして、ＣＩＮＲとビット誤り率の情報を含む信号を生成し、当該信号を変調するように通信端末ベースバンド部１２５を制御し、この信号を通信端末通信部１２３に送信させる。

通信端末制御部１２９は、通信システム１００にＭＩＭＯ方式が採用されている場合、基地局１０１の複数のアンテナから送信された信号毎に関して、ＣＩＮＲ及びビット誤り率を算出することができる。そして、通信端末制御部１２９は、算出した複数のＣＩＮＲ及びビット誤り率の全ての情報や最も受信状態の悪さを示す情報、複数のＣＩＮＲ及びビット誤り率それぞれの平均値の情報などを基地局１０１に送信することができる。

続いて、通信システム１００における変調クラスの決定方法について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る基地局の処理を示すフローチャートである。なお、基地局１０１は、表１の変調クラス２（以下、使用変調クラスと称する）を使用して、通信端末１０３と通信しているとする。また、ビット誤り率に関する第１閾値及び第２閾値はそれぞれ、１０［％］及び０．１［％］であるとする。

まず、基地局１０１の基地局制御部１１９は、通信端末１０３に送信すべき信号を変調クラス２で変調するように基地局ベースバンド部１１５を制御し、変調された信号を無線信号に変換して送信するように基地局通信部１１３を制御する（ステップＳ１０１）。

通信端末１０３の通信端末通信部１２３が、基地局１０１からの無線信号を受信すると、通信端末制御部１２９は、周期的または非周期的に当該信号のＣＩＮＲ及びビット誤り率を算出する。そして、通信端末制御部１２９は、ＣＩＮＲ及びビット誤り率の情報を送信するように、通信端末ベースバンド部１２５及び通信端末通信部１２３を制御する。

すると、基地局１０１の基地局通信部１１３は、ＣＩＮＲ及びビット誤り率（誤り率）の情報を受信する（ステップＳ１０２）。基地局制御部１１９は、記憶部１１７に記憶されている適応変調用のテーブルを参照して、受信したＣＩＮＲに対応する変調クラスを特定する（ステップＳ１０３）。そして、基地局制御部１１９は、特定された変調クラスが使用変調クラスと同じか否か判断する（ステップＳ１０４）。

特定された変調クラスが使用変調クラスと同じある場合（例えば、受信したＣＩＮＲが２７である場合）（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、基地局制御部１１９は、受信したビット誤り率を、記憶部１１７に記憶されている第１閾値と比較する（ステップＳ１０５）。

ビット誤り率が第１閾値以上である場合（例えば、ビット誤り率が１５［％］である場合）（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、基地局制御部１１９は、ＣＩＮＲに対応する変調クラスが使用されているにも係わらず、通信端末１０３が基地局１０１からの信号を正しく受信できていないと判断できる。つまり、記憶部１１７に予め記憶されているテーブルは、現在の通信環境に適していないことを意味する。

そこで、基地局制御部１１９は、データが壊れにくくなるようにビット／シンボルが小さくなるように変調クラスを変更する。本実施形態では、基地局制御部１１９は、１つ下位の変調クラス１に対応する変調方式と符号化率とを選択するとする。そして、基地局制御部１１９は、下位の変調クラス１を使用して、送信すべき信号を変調するように基地局ベースバンド部１１５を制御する（ステップＳ１０６）。なお、本発明は、基地局制御部１１９は、ビット／シンボルを小さくするために、記憶部１１７に予め記憶されている変調方式と符号化率との組み合わせを選択することに限定されるものではない。例えば、基地局制御部１１９は、変調クラス２の変調方式を変えずに、符号化率を７／８から５／６に下げ、新たな変調方式と符号化率との組み合わせ（ビット／シンボル＝４×５／６≒３．３）を選択することもできる。

そして、基地局制御部１１９は、受信したＣＩＮＲと、ビット誤り率に基づいて新たに選択された変調方式と符号化率との組み合わせとの対応が反映されるように、記憶部１１７に記憶されているテーブルを書き換えることができる（ステップＳ１０７）。つまり、表１のテーブルは、以下の表２のようになる。これにより、基地局１０１と通信端末１０３との間の実際の通信環境に基づくテーブルが作成される。

ステップＳ１０５において、ビット誤り率が第１閾値未満の場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、基地局制御部１１９は、ビット誤り率を記憶部１１７に記憶されている第２閾値と比較する（ステップＳ１０８）。

ビット誤り率が第２閾値未満である場合（例えば、ビット誤り率が０［％］である場合）（ステップＳ１０８のＹｅｓ）、基地局制御部１１９は、ビット／シンボルを大きくしても、通信端末１０３が基地局１０１からの信号を正しく受信できる可能性は高いと判断できる。

そこで、基地局制御部１１９は、ビット／シンボルが大きくなるように変調クラスを変更する。本実施形態では、基地局制御部１１９は、１つ上位の変調クラス３に対応する変調方式と符号化率とを選択するとする。そして、基地局制御部１１９は、上位の変調クラス３を使用して、送信すべき信号を変調するように基地局ベースバンド部１１５を制御する（ステップＳ１０９）。なお、本発明は、基地局制御部１１９は、ビット／シンボルを大きくするために、記憶部１１７に予め記憶されている変調方式と符号化率との組み合わせを選択することに限定されるものではない。例えば、基地局制御部１１９は、変調クラス２の変調方式を１６ＱＡＭから上位の３２ＱＡＭに変更し、符号化率を７／８から３／４に変更し、新たな変調方式と符号化率との組み合わせ（ビット／シンボル＝５×３／４＝３．７５）を選択することもできる。

そして、基地局制御部１１９は、受信したＣＩＮＲと、ビット誤り率に基づいて新たに選択された変調方式と符号化率との組み合わせとの対応が反映されるように、記憶部１１７に記憶されているテーブルを書き換えることができる（ステップＳ１０７）。つまり、表１のテーブルは、以下の表３のようになる。これにより、基地局１０１と通信端末１０３との間の実際の通信環境に基づくテーブルが作成される。

ステップＳ１０８において、ビット誤り率が第２閾値以上である場合（ステップＳ１０８のＮｏ）、基地局制御部１１９は、２７であるＣＩＮＲに対応する変調クラスは、変調クラス２で妥当であると判断し、記憶部１１７に記憶されているテーブルが示す通りに、変調クラス２を継続して使用する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１０２において、受信したＣＩＮＲが２８であると、ステップＳ１０３において特定される変調クラスは変調クラス３になる。よって、特定された変調クラスと使用変調クラスとは異なることになる（ステップＳ１０４のＮｏ）。この場合、基地局制御部１１９は、特定された変調クラス３を使用して、通信端末１０３と通信することになる（ステップＳ１１１）。

このように本実施形態では、基地局１０１の記憶部１１７には、通信端末１０３により送信された受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルが記憶され、基地局制御部１１９は、通信端末１０３により送信されたビット誤り率に基づいてテーブルに示されている変調クラスを変更する。つまり、実際の通信環境を示すビット誤り率を基地局１０１が受信することにより、基地局制御部１１９は、受信品質値と変調クラスとの対応関係を、ビット誤り率に基づいて調整して、変更する。これにより、初期設定である予め定められた受信品質値と変調クラスとの対応関係に基づいて、変調クラスが選択され続けることはない。よって、実際の通信環境に適した変調クラスの選択が可能になり、初期設定の対応関係が実際の通信環境に適さないことにより生じるスループットの低下を防ぐことができる。

また本実施形態では、基地局制御部１１９は、ビット誤り率が第１閾値以上の場合、受信したＣＩＮＲに対応する選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行うことができる。通信端末１０３が信号を正しく受信できないほどビット誤り率が生じている場合には、基地局制御部１１９は、１シンボル当りの送信ビット数を小さくすることにより、壊れにくい信号を通信端末１０３に送信することができる。これにより、通信端末１０３の受信エラーに伴うスループットの低下を防ぐことができる。

また本実施形態では、基地局制御部１１９は、ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行うことができる。通信端末１０３の受信環境が良好であり、より高速なデータ通信に耐えられる可能性が高い場合は、基地局制御部１１９は、１シンボル当りの送信ビット数を大きくすることにより、データ量の多い信号を通信端末１０３に送信することができる。これにより、スループットを上げることができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

上述の本発明の実施形態の説明において、基地局制御部１１９は、ビット誤り率の１つの値とビット誤り率に関する閾値とを比較して、変調クラスを変更するとしたが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、基地局制御部は、基地局から同じ変調クラスで送信された複数の信号それぞれに関する複数のビット誤り率に基づいて、使用すべき変調クラスを変更することもできる。具体的には、まず、基地局通信部がビット誤り率を複数回受信する。そして、基地局制御部は、複数のビット誤り率が全て第１閾値以上（第２閾値未満）であれば、テーブルにより特定される変調クラスよりも下位の変調クラス（上位の変調クラス）を使用することができる。更に、基地局制御部は、複数のビット誤り率の平均が第１閾値以上（第２閾値未満）であれば、テーブルにより特定される変調クラスよりも下位の変調クラス（上位の変調クラス）を使用することもできる。複数のビット誤り率を使用することにより、ビット誤り率の情報の正確性が増し、突発的な通信環境の変化に影響されて、基地局制御部が必要以上に変調クラスを変更することを避けることができる。

また、上述の本発明の実施形態の説明において、記憶部１１７は、１つの適応変調用のテーブルを記憶するとしたが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、基地局制御部は、時刻（時間帯）に応じて異なるテーブルを記憶部に記憶させることができる。例えば、通信範囲内に駅が位置する基地局は、通勤時間帯か否かで大きく通信環境が変わる。そのため、記憶部が時刻に応じたテーブルを有することにより、基地局制御部は、テーブルに示されるＣＩＮＲと変調クラスとの対応関係を大きく変更することなく、ビット誤り率に応じた適切な変調クラスを特定しやくなる。

更に、上述の本発明の実施形態の説明において、基地局１０１と通信する通信端末１０３は１つとしたが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、基地局は、複数の通信端末と通信し、基地局制御部は、複数の通信端末に応じて異なるテーブルを記憶部に記憶させることができる。記憶部が複数の通信端末に応じたテーブルを有することにより、基地局制御部は、テーブルに示されるＣＩＮＲと変調クラスとの対応関係を大きく変更することなく、誤り率に応じた適切な変調クラスを通信端末毎に特定しやくなる。

１００ 通信システム
１０１ 基地局（通信装置）
１０３ 通信端末（相手通信装置）
１１１ 基地局アレイアンテナ
１１３ 基地局通信部（通信部）
１１５ 基地局ベースバンド部
１１７ 記憶部
１１９ 基地局制御部（制御部）
１２１ 通信端末アレイアンテナ
１２３ 通信端末通信部
１２５ 通信端末ベースバンド部
１２９ 通信端末制御部

Claims (20)

1. 適応変調方式を採用する通信装置と、当該通信装置と無線通信する相手通信装置とを含む通信システムにおいて、
   前記相手通信装置は、
   前記通信装置からの無線信号を受信し、
   前記無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出し、
   前記受信品質値及び前記ビット誤り率を前記通信装置に送信し、
   前記通信装置は、
   前記受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルを有し、
   前記ビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する
   通信システム。
2. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記変調クラスは、変調方式と符号化率との組み合わせにより定められ、
   前記通信装置は、前記ビット誤り率が第１閾値以上の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行う
   ことを特徴とする通信システム。
3. 請求項２に記載の通信システムにおいて、
   前記通信装置は、前記ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行う
   ことを特徴とする通信システム。
4. 請求項１に記載の通信システムにおいて、
   前記通信装置は、前記相手通信装置からビット誤り率を複数回受信し、前記複数のビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する
   ことを特徴とする通信システム。
5. 請求項１に記載の通信システムにおいて、前記テーブルは時刻に応じて異なることを特徴とする通信システム。
6. 請求項１に記載の通信システムにおいて、前記相手通信装置が複数存在する場合、前記テーブルは、複数の相手通信装置に応じて異なることを特徴とする通信システム。
7. 請求項１に記載の通信システムにおいて、前記通信装置は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）方式で前記相手通信装置と通信することを特徴とする通信システム。
8. 適応変調方式を採用する通信装置において、当該通信装置からの無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出する相手通信装置と無線通信する通信装置であって、
   前記相手通信装置から、前記受信品質値及び前記ビット誤り率を受信する通信部と、
   前記受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを示すテーブルを記憶する記憶部と、
   前記ビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する制御部と
   を備える通信装置。
9. 請求項８に記載の通信装置において、
   前記変調クラスは、変調方式と符号化率との組み合わせにより定められ、
   前記制御部は、前記ビット誤り率が第１閾値以上の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行う
   ことを特徴とする通信装置。
10. 請求項９に記載の通信装置において、
    前記制御部は、前記ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行う
    ことを特徴とする通信装置。
11. 請求項８に記載の通信装置において、
    前記通信部は、前記相手通信装置からビット誤り率を複数回受信し、
    前記制御部は、前記複数のビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更する
    ことを特徴とする通信装置。
12. 請求項８に記載の通信装置において、前記相手通信装置が複数存在する場合、前記テーブルは、複数の相手通信装置に応じて異なることを特徴とする通信装置。
13. 請求項８に記載の通信装置において、前記通信装置は、ＭＩＭＯ方式で前記相手通信装置と通信することを特徴とする通信装置。
14. 適応変調方式を採用する通信装置と、当該通信装置と無線通信する相手通信装置とを含む通信システムにおける通信制御方法であって、
    前記相手通信装置が、前記通信装置からの無線信号を受信する受信ステップと、
    前記相手通信装置が、前記無線信号の受信品質値及びビット誤り率を算出する算出ステップと、
    前記相手通信装置が、前記受信品質値及び前記ビット誤り率を前記通信装置に送信する送信ステップと、
    前記通信装置が、前記受信品質値に対応して選択すべき変調クラスを特定する特定ステップと、
    前記通信装置が、前記ビット誤り率に基づいて前記特定された変調クラスを変更する変更ステップと
    を含む通信制御方法。
15. 請求項１４に記載の通信制御方法において、
    前記変調クラスは、変調方式と符号化率との組み合わせにより定められ、
    前記変更ステップは、前記ビット誤り率が第１閾値以上の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより下位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を下げることとの少なくとも一方を行うステップを含む
    ことを特徴とする通信制御方法。
16. 請求項１５に記載の通信制御方法において、
    前記変更ステップは、前記ビット誤り率が前記第１閾値よりも小さい第２閾値未満の場合、前記選択すべき変調クラスの変調方式をより上位の変調方式にすることと、前記選択すべき変調クラスの符号化率を上げることとの少なくとも一方を行うステップを更に含む
    ことを特徴とする通信制御方法。
17. 請求項１４に記載の通信制御方法において、
    前記送信ステップは、ビット誤り率を複数回送信するステップを含み、
    前記変更ステップは、前記複数のビット誤り率に基づいて前記変調クラスを変更するステップを含む
    ことを特徴とする通信制御方法。
18. 請求項１４に記載の通信制御方法において、前記テーブルは時刻に応じて異なることを特徴とする通信制御方法。
19. 請求項１４に記載の通信制御方法において、前記相手通信装置が複数存在する場合、前記テーブルは、複数の相手通信装置に応じて異なることを特徴とする通信制御方法。
20. 請求項１４に記載の通信制御方法において、前記通信装置は、ＭＩＭＯ方式で前記相手通信装置と通信することを特徴とする通信制御方法。

Images