JPWO2014097506A1

JPWO2014097506A1 - 通信システム、受信装置、送信装置、通信方法、送信方法及び受信方法

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Publication number: JPWO2014097506A1
Application number: JP2014552879A
Authority: JP
Inventors: 一樹柴田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2017-01-12
Also published as: WO2014097506A1

Abstract

ＡＭＲ機能を用いる場合に必要となるパラメータを算出するための試験工数を減少させることができる通信システムを提供することを目的とする。本発明にかかる通信システムは、送信装置（１０）と受信装置（３０）とを備える。送信装置（１０）は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成する変調部（１１）と、複数の送信信号を多重して送信する送信部（１２）と、を有する。受信装置（３０）は、送信装置（１０）から送信された信号を復調して複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成する復調部（３１）と、複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出する算出部（３２）と、算出部（３２）において算出された前記受信信号エラーレートに応じて、送信装置（１０）において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する判定部（３３）と有する。

Description

本発明は通信システム、受信装置、送信装置、通信方法、送信方法及び受信方法に関し、特に変調方式を適応的に変化させる通信システム、受信装置、送信装置、通信方法、送信方法及び受信方法に関する。

一般的に、無線伝送装置は、無線伝搬路の環境状態等に応じて変調方式を切り替えるＡＭＲ（Adaptive Modulation Radio：適応変調）機能を有している。ＡＭＲ機能は、例えば所望のＢＥＲ（Bit Error Rate）を満たすように適応的に変調方式を切り替える。これにより、無線伝送装置は、所定の通信品質を維持することができる。ＡＭＲ機能を用いる場合、無線伝送装置の出荷前に、予めＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）等のパラメータ、ＢＥＲ及び適用している変調方式の相関関係を評価する必要がある。つまり、無線伝送装置は、ある変調方式を用いて送信されたデータからＣＮＲを測定する。さらに、無線伝送装置は、事前に評価した相関関係を用いて、測定したＣＮＲから現在のＢＥＲを推定し、さらに変調方式変更後のＢＥＲを推定する。無線伝送装置は、変調方式変更後のＢＥＲが所望のＢＥＲを満たす場合に、変調方式を変更する。

特許文献１には、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature amplitude modulation）もしくは６４ＱＡＭ等の変調方式が適用されたデータのＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）、ドップラ周波数及びＢＥＲの相関関係に基づいて、変調方式を決定する方法が開示されている。具体的には、特許文献１には、ＳＩＲと、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭもしくは６４ＱＡＭ等の変調方式が適用されたデータのＢＥＲとの相関関係が規定されている。さらに、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭもしくは６４ＱＡＭ等の変調方式が適用されたデータと、ドップラ周波数が高い場合及び低い場合におけるＳＩＲと、ＢＥＲとの相関関係も規定されている。このように規定された各種パラメータを用いて、変調方式を変更した場合のＢＥＲを推定し、変更後の変調方式におけるＢＥＲが所望の条件を満たす場合に、無線伝送装置は変調方式を変更する。

特開２００２−４４１６８号公報

ここで、特許文献１に開示されている変調方式の変更方法を用いた場合、無線伝送装置を製品として出荷する前に試験を行い事前にＱＰＳＫ、１６ＱＡＭもしくは６４ＱＡＭ等の変調方式が適用されたデータのＳＩＲ、ドップラ周波数及びＢＥＲの相関関係を求める必要がある。事前に求められた相関関係を用いることによって、無線伝送装置を使用している環境において、ＳＩＲ及びドップラ周波数を測定し、ＳＩＲ及びドップラ周波数に対応付けられているＢＥＲを推定することができる。さらに、事前に求められた相関関係を用いることによって、無線伝送装置は、変調方式を変更した後のＢＥＲを推定することができる。

しかし、事前にＱＰＳＫ、１６ＱＡＭもしくは６４ＱＡＭ等の変調方式が適用されたデータのＳＩＲ、ドップラ周波数及びＢＥＲの相関関係を求めるには、無線伝送装置を製品として出荷する前に膨大な試験工数を必要とするという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するために、ＡＭＲ機能を用いる場合に必要となるパラメータを算出するための試験工数を減少させることができる通信システム、受信装置、送信装置、通信方法、送信方法及び受信方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる通信システムは、送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、前記送信装置は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成する変調部と、前記複数の送信信号を多重して送信する送信部と、を有し、前記受信装置は、前記送信装置から送信された信号を復調して前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成する復調部と、前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出する算出部と、前記算出部において算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信装置において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する判定部と、を有するものである。

本発明の第２の態様にかかる送信装置は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成する変調部と、前記複数の送信信号を復調して生成する複数の受信信号の受信エラーレートを算出し、前記受信エラーレートに応じて適用する変調方式を判定するために判定情報を生成する受信装置へ前記複数の送信信号を多重して送信する送信部と、を有するものである。

本発明の第３の態様にかかる受信装置は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号を多重して送信する送信装置から送信された信号を復調し、前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成する復調部と、前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出する算出部と、
前記算出部において算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信装置において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する判定部と、を有するものである。

本発明の第４の態様にかかる通信方法は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号を多重して送信し、送信された前記複数の送信信号を復調して前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成し、前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出し、前記算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信データを変調する際に用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成するものである。

本発明の第５の態様にかかる送信方法は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号を復調して生成する複数の受信信号の受信エラーレートを算出し、前記受信エラーレートに応じて適用する変調方式を判定するために判定情報を生成する受信装置へ前記複数の送信信号を多重して送信するものである。

本発明の第６の態様にかかる受信方法は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号を多重して送信する送信装置から送信された信号を復調し、前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成し、前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出し、前記算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信装置において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成するものである。

本発明により、ＡＭＲ機能を用いる場合に必要となるパラメータを算出するための試験工数を減少させることができる通信システム、受信装置、送信装置、通信方法、送信方法及び受信方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる通信システムの構成図である。実施の形態２にかかる送信装置の構成図である。実施の形態２にかかる送信信号の構成を示す図である。実施の形態２にかかる受信装置の構成図である。実施の形態２にかかる変調方式とＢＥＲとの関係を示す図である。実施の形態２にかかる信号送信処理の流れを示す図である。実施の形態２にかかる信号受信処理の流れを示す図である。実施の形態３にかかる信号送信処理の流れを示す図である。実施の形態４にかかる送信装置の構成図である。実施の形態４にかかる受信装置の構成図である。実施の形態５にかかる送信装置の構成図である。実施の形態５にかかる受信装置の構成図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例について説明する。図１の通信システムは、送信装置１０及び受信装置３０を有している。送信装置１０及び受信装置３０は、例えば、無線伝送路を介して通信を行う。

ここで、送信装置１０は、例えば移動通信ネットワークにおいて用いられる基地局であってもよく、受信装置３０は、携帯電話、スマートフォン端末及び通信機能を有するパーソナルコンピュータ等であってもよい。また、無線リンク接続を行う無線通信装置が、送信装置１０の機能及び受信装置３０の機能を有してもよい。

次に、送信装置１０の構成例について説明する。送信装置１０は、変調部１１及び送信部１２を有している。変調部１１は、送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成する。送信データは、送信装置１０から受信装置３０へ送信する信号である。例えば、送信データは、音声データ等の主信号及びパイロット信号を含んでもよい。伝送容量が異なる複数の変調方式とは、例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ及び２５６ＱＡＭ等の多値変調方式である。

変調部１１は、例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ及び２５６ＱＡＭを用いて信号を変調することができる場合、送信データをそれぞれＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ及び２５６ＱＡＭを用いて変調し、複数の送信信号を生成する。変調部１１は、生成した複数の送信信号を送信部１２へ出力する。

送信部１２は、変調部１１から出力された複数の送信信号を多重し、多重した信号を受信装置３０へ送信する。送信部１２は、複数の送信信号を多重する際に、例えば時分割多重してもよく、符号分割等その他の方法を用いて多重してもよい。

次に、受信装置３０の構成例について説明する。受信装置３０は、復調部３１、算出部３２及び判定部３３を有している。復調部３１は、送信部１２から送信された信号を復調する。復調部３１は、送信装置１０から送信された信号に多重されている複数の送信信号を復調し、複数の受信信号を生成する。つまり、復調部３１は、送信装置１０においてＱＰＳＫを用いて変調された送信信号、１６ＱＡＭを用いて変調された送信信号、３２ＱＡＭを用いて変調された送信信号、６４ＱＡＭを用いて変調された送信信号、１２８ＱＡＭを用いて変調された送信信号及び２５６ＱＡＭを用いて変調された送信信号、をそれぞれ復調し、復調した信号を受信信号として算出部３２へ出力する。

算出部３２は、復調部３１から出力された複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出する。受信信号エラーレートは、例えばＢＥＲもしくはパリティエラーレート等であってもよい。算出部３２は、それぞれの受信信号毎に算出した受信信号エラーレートを判定部３３へ出力する。

判定部３３は、算出部３２から出力された受信信号毎の受信信号エラーレートに応じて、送信装置１０において変調方式を判定するために用いられる判定情報を生成する。判定情報は、例えば、送信部１２から多重して送信された複数の送信信号の中で所望の受信信号エラーレートを満たす送信信号に関する情報であってもよい。さらに、判定情報は、所望の受信信号エラーレートを満たす送信信号のうち、伝送容量が最大の送信信号に関する情報であってもよい。送信装置１０は、判定情報を受信すると、受信信号エラーレートを満たした送信信号のうち、伝送容量が最大となる変調方式を用いて受信装置３０へ送信する信号を変調する。もしくは、送信装置１０は、判定情報を受信すると、受信信号エラーレートを満たした送信信号のうち、消費電力が最小となる変調方式を用いて受信装置３０へ送信する信号を変調してもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる送信装置１０は、複数の変調方式を用いて変調した送信信号を多重して受信装置３０へ送信することができる。さらに、受信装置３０は、送信された複数の送信信号毎の受信信号エラーレートを算出することができる。つまり、受信装置３０は、現在の送信装置１０及び受信装置３０の間の伝搬環境において適用する変調方式毎の受信信号エラーレートを算出することができる。そのため、送信装置１０及び受信装置３０は、所望の受信信号エラーレートを満たす変調方式を選択もしくは判定することができる。

図１にかかる通信システムを用いることにより、送信装置１０及び受信装置３０は、事前に試験を行うことによって規定されるＱＰＳＫ、１６ＱＡＭもしくは６４ＱＡＭ等の変調方式が適用されたデータのＳＩＲ、ドップラ周波数及びＢＥＲの相関関係を用いることなく、所望の受信信号エラーレートを満たす適切な変調方式を選択することができる。

（実施の形態２）
続いて、図２を用いて本発明の実施の形態２にかかる送信装置２０の構成例について説明する。送信装置２０は、符号化器２１、変調器２２、既知信号発生器２３、符号化器２４＿１〜２４＿ｎ、変調器２５＿１〜２５＿ｎ、多重部２６及びアンテナ２７を有している。

符号化器２１は、音声データもしくは映像データ等の主信号に誤り検出もしくは誤り訂正符号を付加することによって主信号を符号化する。符号化器２１は、受信装置４０から送信される判定情報に基づいて適用する符号化率を決定する。受信装置４０から送信される判定情報の詳細については後に詳述する。符号化器２１は、符号化した主信号を変調器２２へ出力する。

変調器２２は、符号化器２１から出力された主信号を変調し送信信号を生成する。変調器２２は、生成した送信信号を多重部２６へ出力する。ここで、変調器２２は、適応変調を行うことができる変調器であり、複数の変調方式の中から選択した変調方式を適用して主信号を変調する。変調器２２は、受信装置４０から送信される判定情報に基づいて適用する変調方式を決定する。受信装置４０から送信される判定情報の詳細については後に詳述する。

既知信号発生器２３は、既知信号を生成し、生成した既知信号を符号化器２４＿１〜２４＿ｎへ出力する。既知信号は、例えば疑似ランダム信号である。以下の説明においては、既知信号として疑似ランダム信号を用いて説明を行う。符号化器２４＿１〜２４＿ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）は、それぞれ既知信号発生器２３から疑似ランダム信号を受け取る。符号化器２４＿１〜２４＿ｎは、それぞれ予め定められた符号化率の誤り訂正符号等を付加する。例えば、符号化器２４＿１、符号化器２４＿２、符号化器２４＿３等と番号ｎが増加するにつれて、符号化率が高くなっていってもよい。符号化器２４＿１は、誤り訂正符号等を付加した疑似ランダム信号を変調器２５＿１へ出力する。さらに、符号化器２４＿ｎは、誤り訂正符号号を付加した疑似ランダム信号を変調器２５＿ｎへ出力する。

変調器２５＿１〜２５＿ｎ（ｎは２以上の任意の自然数）は、符号化器２４＿１〜２４＿ｎから受け取った疑似ランダム信号を予め定められた変調方式を用いて変調し送信信号を生成する。変調器２５＿１〜２５＿ｎが生成する送信信号は、例えばパイロット信号である。例えば、変調器２５＿１、変調器２５＿２、変調器２５＿３等と番号ｎが増加するにつれて、伝送容量が大きくなる変調方式が用いられてもよい。変調器２５＿１〜２５＿ｎは、生成した送信信号を多重部２６へ出力する。

多重部２６は、変調器２２及び変調器２５＿１〜２５＿ｎから出力された送信信号を多重し、多重した送信信号を、アンテナ２７を介して受信装置４０へ送信する。ここで、図３を用いて多重部２６がアンテナ２７を介して送信する信号の構成例について説明する。

図３には、多重部２６が送信する信号が、複数のフレームを有していることを示している。さらに、図３は、複数のフレームが時間多重されていることを示している。図３には、複数のフレームのうち、フレーム１及びフレーム２の構成を詳細に示している。フレーム１及びフレーム２は、それぞれヘッダ及びペイロード、さらにパイロット信号を多重するために割り当てられた領域を含む。さらに、ペイロードは、主信号を多重するために割り当てられた領域を含む。

多重部２６は、変調器２２から出力された送信信号を、ペイロードの主信号を多重するために割り当てられた領域に多重する。さらに、多重部２６は、変調器２５＿１〜２５＿ｎから出力された送信信号を、パイロット信号を多重するために割り当てられた領域に多重する。

ここで、パイロット信号を多重するために割り当てられた領域には制限があるとする。そのため、多重部２６は、変調器２５＿１〜２５＿ｎから出力された送信信号をすべてフレーム１に多重することができない場合がある。このような場合、多重部２６は、変調器２５＿１〜２５＿ｎから出力されたパイロット信号を複数のフレームに分割して多重する。つまり、多重部２６は、変調器２５＿１〜２５＿ｎから出力されたパイロット信号を時間多重してフレームに多重する。また、多重部２６は、多重したパイロット信号を識別するための情報をヘッダに設定してもよい。

続いて、図４を用いて本発明の実施の形態２にかかる受信装置４０の構成例について説明する。受信装置４０は、抽出部４１、復調器４２、復号器４３、復調器４４＿１〜４４＿ｎ、復号器４５＿１〜４５＿ｎ、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎ、既知信号発生器４７、判定器４８及びアンテナ４９を有している。

抽出部４１は、アンテナ４９を介して受信装置３０から送信された信号を受信する。抽出部４１は、アンテナ４９を介して受信した信号から複数の送信信号、つまりパイロット信号を抽出する。抽出部４１は、抽出したパイロット信号を復調器４４＿１〜４４＿ｎへ出力する。ここで、復調器４４＿１は、変調器２５＿１において変調されたパイロット信号を復調し、復調器４４＿ｎは、変調器２５＿ｎにおいて変調されたパイロット信号を復調する。つまり、復調器４４＿１〜４４＿ｎのそれぞれは、予め定められた変調方式を用いて変調された信号を復調する。

そのため、抽出部４１は、変調器２５＿１において変調されたパイロット信号を復調器４４＿１へ出力し、変調器２５＿ｎにおいて変調されたパイロット信号を復調器４４＿ｎへ出力する。抽出部４１は、受信装置３０から多重して送信されたパイロット信号が、時間が経過するごとに変調器２５＿１から順番に多重して送信されている場合、抽出した順番に復調器４４＿１〜４４＿ｎへパイロット信号を出力してもよい。もしくは、フレームのヘッダに設定されているパイロット信号の識別情報に基づいて、パイロット信号の変調方式を特定し、適用された変調方式のパイロット信号を復調することができる復調器へ抽出したパイロット信号を出力してもよい。

復調器４４＿１〜４４＿ｎは、変調器２５＿１〜２５＿ｎにおいて変調されたパイロット信号を復調し、復調した信号を復号器４５＿１〜４５＿ｎへ出力する。

復号器４５＿１〜４５＿ｎは、復調器４４＿１〜４４＿ｎから出力された信号に付加されている誤り訂正符号等を用いて復号処理を行う。ここで、復号器４５＿１は、符号化器２４＿１において用いられた符号化方式もしくは符号化率等が適用されたパイロット信号を復号し、復号器４５＿ｎは、符号化器２４＿ｎにおいて用いられた符号化方式もしくは符号化率等が適用されたパイロット信号を復号する。復号器４５＿１〜４５＿ｎは、復号したパイロット信号をＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎへ出力する。つまり、復号器４５＿１〜４５＿ｎは、パイロット信号を復号して疑似ランダム信号を生成し、生成した疑似ランダム信号をＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎへ出力する。以下においては、復号したパイロット信号を疑似ランダム信号として説明する。

既知信号発生器４７は、既知信号、例えば疑似ランダム信号を生成し、生成した疑似ランダム信号をＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎへ出力する。既知信号発生器４７が生成する疑似ランダム信号は、送信装置２０の既知信号発生器２３が生成する疑似ランダム信号と同一である。

ＢＥＲ算出器４６＿１は、復号器４５＿１において生成された疑似ランダム信号と、既知信号発生器４７において生成された疑似ランダム信号とを用いて、復号器４５＿１において生成された疑似ランダム信号のＢＥＲを算出する。同様に、ＢＥＲ算出器４６＿ｎは、復号器４５＿ｎにおいて生成されたパイロット信号と、既知信号発生器４７において生成された疑似ランダム信号とを用いて、復号器４５＿ｎにおいて生成されたパイロット信号のＢＥＲを算出する。既知信号発生器４７において生成された疑似ランダム信号は、送信装置２０において生成された疑似ランダム信号と同一である。そのため、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎは、既知信号発生器４７において生成された疑似ランダム信号と、復号器４５＿１〜４５＿ｎにおいて生成された疑似ランダム信号とを比較することによって、復号器４５＿１〜４５＿ｎにおいて生成された疑似ランダム信号のＢＥＲを算出することができる。ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎは、算出したＢＥＲを判定器４８へ出力する。

判定器４８は、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎから出力されたＢＥＲと、復号器４５＿１〜４５＿ｎにおいて生成された疑似ランダム信号に適用された変調方式に関する情報とを用いて、送信装置２０において適用される変調方式を判定するための判定情報を生成する。例えば、判定器４８は、図５に示すように、ＱＰＳＫが適用されたパイロット信号のＢＥＲが１０^−９であり、１６ＱＡＭが適用されたパイロット信号のＢＥＲが１０^−８であり、３２ＱＡＭが適用されたパイロット信号のＢＥＲが１０^−７であり、６４ＱＡＭが適用されたパイロット信号のＢＥＲが１０^−６であり、１２８ＱＡＭが適用されたパイロット信号のＢＥＲが１０^−５であり、２５６ＱＡＭが適用されたパイロット信号のＢＥＲが１０^−４であるとする情報をＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎから取得する。

ここで、送信装置２０及び受信装置４０を有する通信システム全体において許容されるＢＥＲが１０^−６である場合、判定器４８は、ＢＥＲが１０^−６以下を満たす変調方式のうち、伝送容量が最大となる変調方式を判定情報として送信装置２０へ通知する。つまり、判定器４８は、送信装置２０において用いられる変調方式として６４ＱＡＭが最適であるとする判定情報を送信装置２０へ送信する。さらに、判定器４８は、６４ＱＡＭが適用されたパイロット信号に用いられた符号化方式もしくは符号化率に関する情報も判定情報に含めて送信装置２０へ送信してもよい。

送信装置２０の変調器２２は、受信装置４０から送信された判定情報に示されている変調方式を適用して主信号を変調する。さらに、送信装置２０の符号化器２１は、受信装置４０から送信された判定情報に示されている符号化方式もしくは符号化率を適用して主信号を符号化する。

続いて、図６を用いて本発明の実施の形態２にかかる送信装置２０における信号送信処理の流れについて説明する。はじめに、符号化器２４＿１〜２４＿ｎは、それぞれ予め定められた符号化率を用いて疑似ランダム信号を符号化する（Ｓ１１）。次に、変調器２５＿１〜２５＿ｎは、符号化器２４＿１〜２４＿ｎにおいて符号化された疑似ランダム信号を、それぞれ予め定められた変調方式を用いて変調し、パイロット信号を生成する（Ｓ１２）。

次に、多重部２６は、変調器２５＿１〜２５＿ｎにおいて生成されたそれぞれのパイロット信号を送信する際に複数フレームを用いる必要があるか否かを判定する（Ｓ１３）。多重部２６は、複数フレームを用いる必要があると判定した場合、生成されたパイロット信号を分割して（Ｓ１４）、それぞれのフレームのパイロット信号多重用に割り当てられた領域に分割したパイロット信号を多重する（Ｓ１５）。多重部２６は、複数フレームを用いる必要がないと判定した場合、変調器２５＿１〜２５＿ｎにおいて生成されたパイロット信号を一つのフレームのパイロット信号多重用に割り当てられた領域に多重する（Ｓ１５）。

次に、多重部２６は、複数のパイロット信号を多重した信号を受信装置４０へ送信する（Ｓ１６）。

続いて、図７を用いて本発明の実施の形態２にかかる信号受信処理の流れについて説明する。はじめに、復調器４４＿１〜４４＿ｎは、抽出部４１において抽出されたパイロット信号を復調する。さらに、復号器４５＿１〜４５＿ｎは、復調器４４＿１〜４４＿ｎにおいて変調されたパイロット信号を復号し、疑似ランダム信号を生成する（Ｓ２１）。

次に、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎは、生成された疑似ランダム信号のＢＥＲを測定する（Ｓ２２）。ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎは、既知信号発生器４７から出力された疑似ランダム信号と復号器４５＿１〜４５＿ｎから出力された疑似ランダム信号とを用いて復号器４５＿１〜４５＿ｎにおいて生成された疑似ランダム信号のＢＥＲを測定する。

次に、判定器４８は、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎから出力されたＢＥＲを用いて、予め定められたＢＥＲを満たす疑似ランダム信号に適用された変調方式の中で、伝送容量が最大となる変調方式を選択する（Ｓ２３）。つまり、判定器４８は、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎから出力されたＢＥＲを用いて、予め定められたＢＥＲを満たす疑似ランダム信号の中で、伝送容量が最大となる変調方式によって変調された疑似ランダム信号を特定もしくは判定する。

次に、判定器４８は、選択した変調方式を判定情報として送信装置２０へ通知する（Ｓ２４）。

以上説明したように、本発明の実施の形態２にかかる通信システムを用いることにより、事前に試験を行うことが必要な、変調方式、ＳＩＲ、ドップラ周波数及びＢＥＲ等の相関関係を用いることなく、所望のＢＥＲを満たす適切な変調方式を選択することができる。つまり、送信装置２０は、異なる変調方式で変調された複数のパイロット信号を送信し、受信装置４０は、送信された複数のパイロット信号のＢＥＲを算出することができる。そのため、受信装置４０は、送信装置２０が現在主信号に適用している変調方式を異なる変調方式に変更した場合のＢＥＲを認識することができるため、所望のＢＥＲを満たす適切な変調方式を選択することができる。

さらに、事前に試験を行い変調方式、ＳＩＲ及びドップラ周波数等の相関関係を求め、相関関係に基づいて変調方式を切り替える際のＳＩＲ等の閾値を設定する場合、各無線通信装置毎に発生する特性のばらつきを考慮する必要がある。例えば閾値を設定する際、数ｄＢ程度のマージンを考慮した閾値を設定する必要がある。このようにマージンを考慮した閾値を設定した場合、比較的伝搬環境が良い状態であるにも関わらず、変調方式を低多値方向へ切り替える場合がある。つまり、高多値伝送が可能な伝搬状況においても、マージンを考慮した閾値が設定されているため、低多値の変調方式へ切り替える場合がある。

このような事象を解決するために、例えば出荷する全ての無線通信装置について試験を行い、それぞれの無線通信装置の特性に応じた閾値を設定することも考えられる。しかし、すべての無線通信装置における試験の実施は、膨大な試験工数が必要となるため困難である。

これに対して、本発明の実施の形態２にかかる通信システムを用いた場合、実際の伝搬環境において、使用が予定されているすべての変調方式を用いた場合のＢＥＲを測定することができる。そのため、変調方式を切り替えるために用いられる閾値を設定するために事前に試験を行う必要がなく、さらに、装置毎のばらつきを考慮してマージンを設定する必要がない。そのため、送信装置２０は、現在の伝搬環境に応じた適切な変調方式を設定することができる。

（実施の形態３）
続いて、図８を用いて本発明の実施の形態３にかかる信号送信処理の流れについて説明する。ステップＳ３１及びＳ３２は、図６のステップＳ１１及びＳ１２と同様であるため詳細な説明を省略する。さらに、ステップＳ３４〜Ｓ３７は、図６のステップＳ１３〜Ｓ１６と同様であるため詳細な説明を省略する。つまり、図８は、図６と比較してステップＳ３３を行うことが異なるため、ステップＳ３３について詳細に説明する。また、図８の信号送信処理を実行する送信装置は、図２と同様の構成とする。

ステップＳ３２において、変調器２５＿１〜２５＿ｎによって複数の変調方式を用いて変調された複数のパイロット信号は、多重部２６へ出力される。ここで、多重部２６は、変調器２５＿１〜２５＿ｎから出力された複数の変調されたパイロット信号のうち、受信装置４０へ送信するパイロット信号を選択する（Ｓ３３）。

例えば、多重部２６は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ及び２５６ＱＡＭの中から選択した少なくとも１つの変調方式を用いて変調したパイロット信号を受信装置４０へ送信する。

例えば、多重部２６は、受信装置４０が復調することができる変調方式を用いて変調したパイロット信号を選択して受信装置４０へ送信してもよい。このような場合、多重部２６は、受信装置４０が復調することができる変調方式に関する情報を予め取得していてもよい。

もしくは、多重部２６は、パイロット信号を多重するために割り当てられたフレームの領域に応じて送信するパイロット信号を選択してもよい。例えば、送信装置２０において対応可能な変調方式を用いて変調したすべてのパイロット信号を、パイロット信号を多重するために割り当てられたフレームの領域に多重することができない場合、任意に抽出したパイロット信号を選択して送信してもよい。もしくは、送信するパイロット信号に優先度を設定し、優先度の高い順に送信するパイロット信号を選択してもよい。このような場合、多重部２６は、フレームのヘッダに送信するパイロット信号の識別情報を設定してもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態３における信号送信処理では、送信装置２０において生成したパイロット信号のうちの少なくとも１つのパイロット信号を受信装置４０へ送信する。このようにして送信するパイロット信号を減少させるため、フレームにおいて主信号を設定する領域を多くすることができるため、送信装置２０及び受信装置４０の間のスループットを向上させることができる。

（実施の形態４）
続いて、図９を用いて本発明の実施の形態４にかかる送信装置５０の構成例について説明する。図９の送信装置５０について、図２の送信装置２０と同様の構成要素は同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。本図においては、図２の構成と異なる符号化器５１及び変調器５２について主に説明する。

図２の送信装置２０は、固定的な符号化方式もしくは符号化率を用いた符号化を行う複数の符号化器２４＿１〜２４＿ｎを有し、さらに固定的な変調方式を適用する複数の変調器２５＿１〜２５＿ｎを有している。これに対して、図９の送信装置５０は、適応的に符号化方式もしくは符号化率を変更することができる符号化器５１と、適応的に変調方式を変更することができる変調器５２を有している。

符号化器５１及び変調器５２は、ある符号化方式及び変調方式を適用して疑似ランダム信号を符号化及び変調しパイロット信号を生成すると、生成したパイロット信号を多重部２６へ出力する。さらに、符号化器５１及び変調器５２は、パイロット信号を多重部２６へ出力した後に、異なる符号化方式及び変調方式を適用して疑似ランダム信号を符号化及び変調しパイロット信号を生成すると、生成したパイロット信号を多重部２６へ出力する。多重部２６は、異なるタイミングに出力されたパイロット信号を多重して受信装置６０へ送信する。

続いて、図１０を用いて本発明の実施の形態４にかかる受信装置６０の構成例について説明する。図１０の受信装置６０について、図４の受信装置４０と同様の構成要素は同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。本図においては、図４の構成と異なる復調器６１、復号器６２及びＢＥＲ算出器６３について主に説明する。

図４の受信装置４０は、特定の変調方式を用いて変調されたパイロット信号を復調するために複数の復調器４４＿１〜４４＿ｎを有し、さらに、特定の符号化方式もしくは符号率を用いて符号化されたパイロット信号を復号するために複数の復号器４５＿１〜４５＿ｎを有している。これに対して、図１０の受信装置６０は、適用された符号化方式及び変調方式に合わせてパイロット信号を復調及び復号することができる復調器６１及び復号器６２を有している。さらに、受信装置６０は、復号器６２から出力された疑似ランダム信号と既知信号発生器４７において生成された疑似ランダム信号とを用いてＢＥＲを算出するＢＥＲ算出器６３を有している。

以上説明したように、本発明の実施の形態４にかかる送信装置５０及び受信装置６０を用いることにより、複数の符号化器、変調器、復調器、復号器及びＢＥＲ算出器を用いる必要がないため、送信装置及び受信装置の回路構成を簡易にすることができ、装置の小型化を実現することができる。

（実施の形態５）
続いて、図１１を用いて本発明の実施の形態５にかかる送信装置７０の構成例について説明する。図１１の送信装置７０は、図２の送信装置２０と比較して、既知信号発生器２３を有しない点及びパリティ演算器７１を有する点が異なる。そのため、送信装置７０においては、符号化器２４＿１〜２４＿ｎは、疑似ランダム信号ではなく、パリティ演算器７１においてパリティビットが付加された主信号に誤り訂正符号等を付加し符号化を行う。さらに、変調器２５＿１〜２５＿ｎは、疑似ランダム信号ではなく符号化された主信号を変調し、変調した主信号を多重部２６へ出力する。

続いて、図１２を用いて本発明の実施の形態５にかかる受信装置８０の構成例について説明する。図１２の受信装置８０は、図４の受信装置４０と比較して、受信装置８０が、既知信号発生器４７を有しない点が異なる。さらに、受信装置８０は、ＢＥＲ算出器４６＿１〜４６＿ｎの代わりに、パリティエラー算出器８１＿１〜８１＿ｎを有する点も異なる。

受信装置８０は、送信装置７０から複数の変調方式を用いて変調された複数の主信号を受信する。パリティエラー算出器８１＿１〜８１＿ｎは、復調器４４＿１〜４４＿ｎ及び復号器４５＿１〜４５＿ｎを用いて復調及び復号された主信号のパリティエラーを算出する。パリティエラー算出器８１＿１〜８１＿ｎは、送信装置７０から送信された主信号に付加されているパリティビットを用いてパリティエラーを算出する。パリティエラー算出器８１＿１〜８１＿ｎは、算出したパリティエラーに関する情報を判定器４８へ出力する。

判定器４８は、ＢＥＲを用いた処理と同様に、予め定められたパリティエラーを満たす主信号の中で、伝送容量が最大となる変調方式を判定情報として送信装置７０へ送信する。

以上説明したように、本発明の実施の形態５にかかる通信システムを用いることにより、複数の符号化方式及び複数の変調方式を用いて符号化及び変調するためにパイロット信号を生成する必要がなくなる。つまり、ビットエラーレートを算出する場合、受信装置は、送信装置から送信される信号を事前に認識しておく必要がある。そのため、ビットエラーレートを算出する場合、送信装置及び受信装置において既知となるパイロット信号を用いる必要がある。これに対して、受信装置８０は、主信号を受信した際に判定することができるパリティエラーを用いることにより、パイロット信号を用いることなく、送信装置７０において最適な変調方式及び符号化方式を選択することができる。これにより、送信装置７０は、複数の符号化方式及び複数の変調方式を用いて符号化及び変調するパイロット信号を生成するという処理を行わなくてよいため、処理負担の軽減を図ることができる。さらに、受信装置８０においてもＢＥＲを算出するためにパイロット信号を生成する必要がなくなるため、受信装置８０の処理負担の軽減を図ることができる。

また、送信装置７０は、符号化器２４＿１〜２４＿ｎの代わりに適応的に符号化方式を変更可能な符号化器を用い、変調器２５＿１〜２５＿ｎの代わりに適応的に変調方式を変更可能な変調器を用いてもよい。さらに、受信装置８０は、復調器４４＿１〜４４＿ｎ及び復号器４５＿１〜４５＿ｎの代わりに、主信号に適用された符号方式及び変調方式に合わせて復調及び復号できる復調器及び復号器を用いてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１２年１２月２０日に出願された日本出願特願２０１２−２７８１１８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。

１０送信装置
１１変調部
１２送信部
２０送信装置
２１符号化器
２２変調器
２３既知信号発生器
２４＿１符号化器
２４＿ｎ符号化器
２５＿１変調器
２５＿ｎ変調器
２６多重部
２７アンテナ
３０受信装置
３１復調部
３２算出部
３３判定部
４０受信装置
４１抽出部
４２復調器
４３復号器
４４＿１復調器
４４＿ｎ復調器
４５＿１復号器
４５＿ｎ復号器
４６＿１ＢＥＲ算出器
４６＿ｎＢＥＲ算出器
４７既知信号発生器
４８判定器
４９アンテナ
５０送信装置
５１符号化器
５２変調器
６０受信装置
６１復調器
６２復号器
６３ＢＥＲ算出器
７０送信装置
７１パリティ演算器
８０受信装置
８１＿１パリティエラー算出器
８１＿ｎパリティエラー算出器

Claims

送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、
前記送信装置は、
送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成する変調手段と、
前記複数の送信信号を多重して送信する送信手段と、を有し、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信された信号を復調して前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成する復調手段と、
前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出する算出手段と、
前記算出手段において算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信装置において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する判定手段と、を有する通信システム。
前記判定手段は、
前記受信信号エラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項１に記載の通信システム。
前記変調手段は、
前記送信データとしてパイロット信号を用い、前記パイロット信号を伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信パイロット信号を生成する、請求項１又は２に記載の通信システム。
前記送信手段は、
時分割多重方式を用いて前記複数のパイロット信号を多重する、請求項３に記載の通信システム。
前記送信手段は、
前記複数のパイロット信号を、複数のフレームに分割して送信する、請求項４に記載の通信システム。
前記復調手段は、
前記複数の送信パイロット信号を復調して複数の受信パイロット信号を生成し、
前記算出手段は、
前記複数の受信パイロット信号のビットエラーレートを算出する、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
前記判定手段は、
前記ビットエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項６に記載の通信システム。
前記算出手段は、
前記複数の受信信号のパリティエラーレートを算出する、請求項１又は２に記載の通信システム。
前記判定手段は、
前記パリティエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項８に記載の通信システム。
送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成する変調手段と、
前記複数の送信信号を復調して生成する複数の受信信号の受信エラーレートを算出し、前記受信エラーレートに応じて適用する変調方式を判定するために判定情報を生成する受信装置へ前記複数の送信信号を多重して送信する送信手段と、を有する送信装置。
前記変調手段は、
前記送信データとしてパイロット信号を用い、前記パイロット信号を伝送容量が異なる複数の変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式を用いて変調して複数の送信パイロット信号を生成する、請求項１０に記載の送信装置。
前記送信手段は、
時分割多重方式を用いて前記複数のパイロット信号を多重する、請求項１１に記載の送信装置。
前記送信手段は、
前記複数のパイロット信号を、複数のフレームに分割して送信する、請求項１２に記載の送信装置。
送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号を多重して送信する送信装置から送信された信号を復調し、前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成する復調手段と、
前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出する算出手段と、
前記算出手段において算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信装置において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する判定手段と、を有する受信装置。
前記判定手段は、
前記受信信号エラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項１４に記載の受信装置。
前記復調手段は、
前記複数の送信パイロット信号を復調して複数の受信パイロット信号を生成し、
前記算出手段は、
前記複数の受信パイロット信号のビットエラーレートを算出する、請求項１４又は１５に記載の受信装置。
前記判定手段は、
前記ビットエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項１６に記載の受信装置。
前記算出手段は、
前記複数の受信信号のパリティエラーレートを算出する、請求項１４又は１５に記載の受信装置。
前記判定手段は、
前記パリティエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項１８に記載の受信装置。
送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、
前記複数の送信信号を多重して送信し、
送信された前記複数の送信信号を復調して前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成し、
前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出し、
前記算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信データを変調する際に用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する、通信方法。
前記判定情報を生成する際に、前記受信信号エラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項２０に記載の通信方法。
前記複数の送信信号を生成する際に、前記送信データとしてパイロット信号を用い、前記パイロット信号を伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信パイロット信号を生成する、請求項２０又は２１に記載の通信方法。
前記複数の送信信号を多重して送信する際に、時分割多重方式を用いて前記複数のパイロット信号を多重する、請求項２２に記載の通信方法。
前記複数の送信信号を多重して送信する際に、前記複数のパイロット信号を、複数のフレームに分割して送信する、請求項２３に記載の通信方法。
前記複数の受信信号を生成する際に、前記複数の送信パイロット信号を復調して複数の受信パイロット信号を生成し、
前記受信信号エラーレートを算出する際に、前記複数の受信パイロット信号のビットエラーレートを算出する、請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の通信方法。
前記判定情報を生成する際に、前記ビットエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項２５に記載の通信方法。
前記受信信号エラーレートを算出する際に前記複数の受信信号のパリティエラーレートを算出する、請求項２０又は２１に記載の通信方法。
前記判定情報を生成する際に、前記パリティエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項２７に記載の通信方法。
送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、
前記複数の送信信号を復調して生成する複数の受信信号の受信エラーレートを算出し、前記受信エラーレートに応じて適用する変調方式を判定するために判定情報を生成する受信装置へ前記複数の送信信号を多重して送信する、送信方法。
前記複数の送信信号を生成する際に、前記送信データとしてパイロット信号を用い、前記パイロット信号を伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信パイロット信号を生成する、請求項２９に記載の送信方法。
前記複数の送信信号を多重して送信する際に、時分割多重方式を用いて前記複数のパイロット信号を多重する、請求項３０に記載の送信方法。
前記複数の送信信号を多重して送信する際に、前記複数のパイロット信号を、複数のフレームに分割して送信する、請求項３１に記載の送信方法。
送信データを伝送容量が異なる複数の変調方式を用いて変調して複数の送信信号を生成し、前記複数の送信信号を多重して送信する送信装置から送信された信号を復調し、前記複数の送信信号に対応する複数の受信信号を生成し、
前記複数の受信信号の受信信号エラーレートを算出し、
前記算出された前記受信信号エラーレートに応じて、前記送信装置において用いられる変調方式を判定するための判定情報を生成する、受信方法。
前記判定情報を生成する際に、前記受信信号エラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項３３に記載の受信方法。
前記複数の受信信号を生成する際に、前記複数の送信パイロット信号を復調して複数の受信パイロット信号を生成し、
前記受信信号エラーレートを生成する際に、前記複数の受信パイロット信号のビットエラーレートを算出する、請求項３３又は３４に記載の受信方法。
前記判定情報を生成する際に、前記ビットエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項３５に記載の受信方法。
前記受信信号エラーレートを算出する際に、前記複数の受信信号のパリティエラーレートを算出する、請求項３３又は３４に記載の受信方法。
前記判定情報を生成する際に、前記パリティエラーレートが予め定められた値よりも小さい受信信号のうち、伝送容量が最大の受信パイロット信号を生成するために用いられた前記変調方式もしくは消費電力が最小となる前記変調方式に関する情報を判定情報として生成する、請求項３７に記載の受信方法。