WO2009157481A1 - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

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transmission
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徹 佐原
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京セラ株式会社
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    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/06—TPC algorithms
    • H04W52/16—Deriving transmission power values from another channel

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method capable of wireless communication by adaptive modulation (high-speed adaptive modulation).
  • next-generation PHS communication standards that enable high-speed digital communication
  • ARIB Association of Radio Industries and Businesses
  • STD T95 non-patent document 1
  • PHS MoU Memoryandum of Understanding
  • An OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) scheme is employed.
  • Such OFDM is classified as one of the multiplexing schemes, and uses a large number of carriers on the unit time axis, and a part of the carrier band is used so that the phase of the signal wave to be modulated is orthogonal between adjacent carriers. This is a method of effectively using the frequency band by superimposing.
  • OFDM assigns subchannels for each individual user in a time division manner
  • a plurality of users share all subchannels and OFDMA (Orthogonal Frequency) assigns subchannels with the highest transmission efficiency for each user.
  • OFDMA Orthogonal Frequency
  • the receiving device uses FM-mode (Fast access channel based on Map-) for the modulation scheme and coding scheme (MCS: Modulation and Coding Scheme).
  • Mode for example, Non-Patent Document 1
  • the transmission device modulates data based on the MCS, so that the transmission device and the reception device are optimal in the communication environment at that time. Communication using MCS can be performed.
  • the total traffic amount of the wireless communication system is calculated, and the terminal station is determined based on the calculated total traffic amount and the transmission speed of each terminal station.
  • a technique is disclosed in which priority of radio resource allocation is determined, and an allocation amount of radio resources for each terminal station is determined based on the priority (Patent Document 1).
  • the power of the signal to be transmitted is reduced using a PC (Power Control) that is an identifier for maintaining the current transmission power. Since the MCS is controlled so as to be constant, an MCS having a low modulation efficiency is selected when there is no transmission data. Then, after the transmission data is generated, the transmission power is gradually increased from the MCS in a state where there is no transmission data, thereby increasing the SINR (Signal to Interference and Noise Ratio). When it is confirmed that transmission data can be transmitted with the increased SINR, an MCS with high modulation efficiency is selected to transmit data with a higher SINR. Such a closed loop will eventually lead to an optimal MCS and PC.
  • PC Power Control
  • the present invention provides a wireless communication device and a wireless communication method capable of achieving quick and efficient data communication by changing the optimal MCS and PC dynamically.
  • the purpose is to do.
  • a typical configuration of the present invention is a wireless communication device that continues wireless communication with MCS and transmission power according to a request from a wireless communication device that is a communication target, When transmission data to the wireless communication device is generated, an acquisition unit that acquires RSSI and SINR of the received signal, a modulation scheme determination unit that determines MCS based on the transmission data amount, a transmission data amount, RSSI, SINR, and determination A transmission power determination unit that determines transmission power based on the determined MCS, and a wireless communication unit that transmits transmission data using the determined MCS and transmission power.
  • the wireless communication device may execute wireless communication conforming to ARIB STD T95 or PHS MoU.
  • an optimum MCS and transmission power for transmitting the transmission data are determined based on the transmission data amount, and the received MCS is determined from RSSI (Received Signal Strength Indicator) and SINR. It is determined whether or not communication with MCS and transmission power is possible, and communication is continued with the determined MCS and PC as much as possible.
  • RSSI Receiveived Signal Strength Indicator
  • SINR Signal Strength Indicator
  • the transmission power may be determined by Equation 2).
  • the actual value of ANCH (ANCH transmission power, ANCH required SINR, ANCH required value) is compared with the known value of EXCH (the required SINR of MCS determined by the modulation scheme determination unit, the average interference power of EXCH).
  • EXCH the required SINR of MCS determined by the modulation scheme determination unit, the average interference power of EXCH.
  • another typical configuration of the present invention is a wireless communication using a wireless communication device that continues wireless communication with MCS and transmission power according to a request from a wireless communication device to be communicated.
  • transmission data to a wireless communication apparatus as a communication target is generated, RSSI and SINR of a reception signal are obtained, MCS is determined based on the transmission data amount, and transmission data amount, RSSI, SINR and determination are determined.
  • the transmission power is determined based on the determined MCS, and transmission data is transmitted using the determined MCS and transmission power.
  • the wireless communication apparatus of the present invention it is possible to achieve quick and efficient data communication by changing the optimal MCS and PC dynamically.
  • FIG. It is the flowchart which showed the flow of the process of the radio
  • a mobile station represented by a PHS terminal, a mobile phone or the like constructs a wireless communication system that performs wireless communication with a base station that is fixedly arranged at a predetermined interval.
  • a base station and a mobile station in such a wireless communication system function as a wireless communication apparatus in which both stations transmit and receive data.
  • a base station will be described as a wireless communication device
  • a mobile station will be described as a wireless communication device that is a communication target of the base station.
  • the reverse configuration also holds.
  • a PHS terminal is cited as a mobile station.
  • the present invention is not limited to such a case.
  • Various electronic devices capable of wireless communication such as game devices, DVD players, and remote controllers can also be used as mobile stations.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic connection relationship of the wireless communication system 100.
  • the wireless communication system 100 includes a PHS terminal 110 (indicated by 110A and 110B in FIG. 1), a base station 120 (indicated by 120A and 120B in FIG. 1), an ISDN (Integrated Services Digital Network) line, the Internet, and a dedicated line.
  • the communication network 130 is configured to include a relay server 140.
  • the PHS terminal 110A when a user connects a communication line from his / her PHS terminal 110A to another PHS terminal 110B, the PHS terminal 110A makes a wireless connection request to the base station 120A within the communicable range. .
  • the base station 120A that has received the wireless connection request requests the relay server 140 to establish a communication connection with the communication partner via the communication network 130, and the relay server 140 refers to the location registration information of the PHS terminal 110B to obtain another PHS terminal.
  • the base station 120B within the wireless communication range of 110B is selected to secure a communication path between the base station 120A and the base station 120B, and communication between the PHS terminal 110A and the PHS terminal 110B is established.
  • next-generation PHS communication technologies such as ARIB STD T95 and PHS MoU are adopted, and TDD (Time Division Duplex) / OFDMA between the PHS terminal 110 and the base station 120 is employed.
  • Wireless communication based on the (or TDD / OFDM) scheme is performed.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a frame configuration according to the present embodiment.
  • OFDMA / TDMA has a two-dimensional map in the time axis direction and the frequency direction.
  • a plurality of subchannels are arranged with a uniform baseband distance (occupied band of 900 kHz) in the frequency axis direction, and a PRU (Physical Resource Unit) is arranged for each time slot (625 ⁇ sec) in each subchannel. .
  • the PRU is assigned an ANCH (ANchor CHannel anchor channel) related to the control signal and an EXCH (EXtra CHannel extra channel) for storing data.
  • ANCH ANchor CHannel anchor channel
  • EXCH EXtra CHannel extra channel
  • ANCH is an FM-Mode control signal, for example, MI (Mcs Indicator), MR (Mcs Requirement), transmission output control bit PC (Power Control), and EXCH allocation information (MAP) (MAP) ), A timing control bit (SD), and an ACK bit for notifying whether or not HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest), which is one type of automatic retransmission request, can be reached (see FIG. 2B).
  • MI Mcs Indicator
  • MR Mcs Requirement
  • PC Power Control
  • MAP EXCH allocation information
  • SD timing control bit
  • ACK bit for notifying whether or not HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest), which is one type of automatic retransmission request, can be reached (see FIG. 2B).
  • MI indicates the MCS identifier of the MCS when the base station 120 modulates the data.
  • MR is an MCS request for data transmitted to the local station.
  • MI indicates MCS used for modulation of data transmitted simultaneously with the MCS identifier, and MR indicates desired MCS after the next time. Therefore, the MCS requested by the MR is reflected with a delay of at least one frame from the request.
  • the ANCH is assigned to the PRU with the least interference based on the carrier sense result, and one ANCH is fixedly assigned to one PHS terminal 110.
  • EXCH is a PRU assigned to each PHS terminal 110 as a data transmission communication path in FM-Mode, and a plurality of EXCHs can be assigned to one PHS terminal 110.
  • the allocation of EXCH is performed through carrier sense for determining whether or not the PRU is used by another user. Which PRU is assigned as EXCH to a predetermined PHS terminal 110 is notified for each PHS terminal 110 by an ANCH map and is dynamically assigned for each frame.
  • adaptive modulation is also used in the wireless communication system 100, and the PHS terminal 110 and the base station 120 request a desirable MCS, so that the communication quality is maintained and adaptively adapted to changes in the communication environment.
  • the communication speed can be improved by changing the modulation method.
  • a specific configuration and operation of the base station 120 will be described.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the base station.
  • the base station 120 includes a control unit 210, a memory 212, a wireless communication unit 214, and a wired communication unit 216.
  • the control unit 210 manages and controls the entire base station 120 by a semiconductor integrated circuit including a central processing unit (CPU). In addition, the control unit 210 controls communication connection of the PHS terminal 110 to the communication network 130 and other PHS terminals 110 using a program in the memory 212.
  • CPU central processing unit
  • the memory 212 includes a ROM, a RAM, an EEPROM, a non-volatile RAM, a flash memory, an HDD, and the like, and stores a program processed by the control unit 210.
  • the memory 212 also stores an MCS table in which modulation efficiency is associated with an MCS class and transmission power when transmitting data.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the MCS table.
  • 10 classes of MCS except for the reserved class of the MCS identifier “4” are provided, and a modulation scheme and a coding scheme are prepared for each class.
  • the modulation efficiency increases as the numerical value of the MCS identifier increases.
  • the wireless communication unit 214 establishes communication with the PHS terminal 110 and transmits / receives data. In the present embodiment, the wireless communication unit 214 transmits transmission data to the PHS terminal 110 based on the MCS determined by the modulation scheme determination unit 224 described later and the transmission power determined by the transmission power determination unit 226.
  • the wired communication unit 216 can be connected to various servers including the relay server 140 via the communication network 130.
  • control unit 210 also functions as the acquisition unit 220, the data capacity calculation unit 222, the modulation scheme determination unit 224, and the transmission power determination unit 226.
  • the acquisition unit 220 acquires the RSSI and SINR of the received signal through the wireless communication unit 214 when data to be transmitted to the PHS terminal 110 that is a communication target is generated.
  • the data capacity calculation unit 222 calculates the transmission data amount.
  • the modulation scheme determination unit 224 determines the MCS based on the modulation efficiency value calculated by applying the transmission data amount calculated by the data capacity calculation unit 222 to Equation 1 shown below.
  • Modulation efficiency value transmission data amount / (number of transmission bits per frame ⁇ number of assumed transmission frames) (Equation 1)
  • the assumed transmission frame indicates the number of frames necessary to transmit all the transmission data, and is a fixed value that can be arbitrarily set.
  • the assumed number of transmission frames is ten.
  • the number of transmission bits per frame is a value obtained by multiplying the number of EXCHs allocated to one frame by the number of symbols (408 symbols in this embodiment) that can be used in one EXCH.
  • the modulation scheme determination unit 224 determines an MCS having a minimum conversion efficiency larger than the modulation efficiency value calculated from Equation 1 as an MCS.
  • the modulation scheme determination unit 224 refers to the MCS table stored in the memory 212 and determines the MCS for QPSK indicated by the MCS identifier 2 having the minimum modulation efficiency 1 exceeding 0.7.
  • the modulation scheme determination unit 224 determines the MCS that is the maximum modulation efficiency as the MCS.
  • the modulation scheme determination unit 224 determines the MCS to 256 QAM indicated by the MCS identifier 10 having the maximum modulation efficiency 7.
  • the transmission power determination unit 226 determines the RSSI and SINR of the received signal acquired by the acquisition unit 220, the transmission data amount calculated by the data capacity calculation unit 222, and the MCS determined by the modulation scheme determination unit 224 when transmission data is generated.
  • the transmission power of the PRU that transmits data, that is, EXCH, is determined by applying the following equation (2).
  • EXCH transmission power MCS required SINR determined by modulation scheme determining unit + EXCH average interference power + (ANCH transmission power ⁇ ANCH required SINR ⁇ ANCH interference power) (Equation 2)
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining Equation 2. As shown in FIG. 5, the transmission power (1) of EXCH to be calculated is the average interference power (2) of EXCH, the required SINR (3) of EXCH, and the signal transmitted with the transmission power is received. And the amount of attenuation (4).
  • the average interference power (2) of EXCH is the average interference power of all PRUs (assigned PRUs) assigned as EXCH.
  • the interference power of each EXCH is the difference between RSSI and SINR when using the assigned PRU in communication with other PHS terminals 110, etc., and the assigned PRU is used. If not, the SINR becomes zero, so the average interference power of EXCH uses the RSSI at the control symbol position as it is.
  • the EXCH required SINR (3) is the required SINR of the MCS determined by the modulation scheme determining unit 224 using Equation 1.
  • the attenuation (4) is considered to be substantially equal to the attenuation (5) included in the transmission power of the ANCH. Therefore, the attenuation (4) is an amount obtained by subtracting the ANCH interference power (7) and the required ANNR SINR (8) from the ANCH transmission power (6).
  • the ANCH interference power (7) is a value obtained by subtracting SINR from the RSSI of the ANCH transmitted from the PHS terminal 110 and received by the wireless communication unit 214.
  • the required SINR (8) of ANCH is the required SINR of MCS determined by standards such as ARIB STD T95 and PHS MoU.
  • the EXCH transmission power is calculated using Equation 2 described above, so that the known value of EXCH (the required SINR of MCS determined by modulation scheme determination unit 224 (3), the average interference power of EXCH (2))
  • the optimal transmission power of EXCH can be obtained by calculation. It is possible to dynamically change MCS and transmission power.
  • the transmission power determination unit 226 calculates the transmission power using the following Equation 3 when the transmission data is being communicated with the PHS terminal 110.
  • Transmission power transmission power of previous EXCH + (required SINR of MCS determined by modulation scheme determination unit ⁇ required SINR of MR received from wireless communication apparatus to be communicated) + received from wireless communication apparatus to be the communication target
  • the power compensation value indicated by the selected PC (Formula 3)
  • the transmission power of the previous EXCH is a value stored in the memory 212.
  • the value obtained by subtracting the required SINR of the MR (MCS) received from the wireless communication apparatus to be communicated, that is, the PHS terminal 110, from the required SINR of the MCS determined by the modulation scheme determination unit 224 is the SINR of the signal to be transmitted this time.
  • the transmission power can be estimated in detail by compensating the power compensation value indicated by the PC received from the wireless communication apparatus (PHS terminal 110) to be communicated.
  • the transmission power value is relatively determined based on the past transmission power by using the expression 3 to calculate the transmission power value of EXCH. Can be determined.
  • the communication environment between wireless communication devices is estimated based on the RSSI and SINR of communication signals, and the MCS and transmission power are determined based on the amount of transmission data.
  • the MCS and transmission power which have been gradually changed to the optimum values while watching, can be changed dynamically, so that quick and efficient data communication can be performed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of the wireless communication method.
  • the acquisition unit 220 of the base station 120 acquires the RSSI and SINR of the received signal (S300: acquisition step), and the amount of data transmitted by the data capacity calculation unit 222 Is calculated (S302: capacity calculation step).
  • the modulation scheme determination unit 224 calculates the modulation efficiency value by applying the data amount acquired in the capacity calculation step S302 to the above-described Equation 1, and determines the MCS (S304: MCS determination step).
  • the transmission power determination unit 226 acquires the step. Based on the RSSI and SINR acquired in S300, the interference power of ANCH ((7) in FIG. 5) received from PHS terminal 110 is calculated (S308: ANCH interference calculation step), and the average interference power of EXCH (in FIG. 5 ( 2)) is calculated (S310: EXCH interference calculation step). Then, in Equation 2 above, required SINR of MCS determined in MCS determination step S304 ((3) in FIG.
  • EXCH interference calculation step S310 average interference power of EXCH calculated in EXCH interference calculation step S310, and PHS transmitted by the radio communication unit 214
  • the transmission power of EXCH is determined by applying the transmission power of ANCH to terminal 110, the required SINR of ANCH from PHS terminal 110 received by wireless communication unit 214, and the interference power of ANCH calculated in ANCH interference calculation step S308.
  • S312 Initial transmission power determination step).
  • the transmission power determination unit 226 is stored in the memory 212 in Equation 3 above.
  • the transmission power of the previous EXCH, the required SINR of the MCS determined in the MCS determination step S304, the required SINR of the MCS indicated by the MR received by the radio communication unit 214 from the PHS terminal 110, and the radio communication unit 214 from the PHS terminal 110 By applying the received PC, the transmission power is determined (S314: continuation transmission power determination step).
  • an optimal MCS and transmission power for transmitting the transmission data are determined based on the transmission data amount, and the MCS is determined from RSSI and SINR. Then, it is determined whether communication with transmission power is possible, and communication is continued with the determined MCS and PC as much as possible.
  • MCS and transmission power can be changed at once (dynamically) without a time constant, and transmission data can be processed quickly and efficiently.
  • each step in the wireless communication method of the present specification does not necessarily have to be processed in time series in the order described in the flowchart, and may include processing in parallel or by a subroutine.
  • the present invention can be used for a wireless communication apparatus and a wireless communication method capable of wireless communication by adaptive modulation (high-speed adaptive modulation).

Landscapes

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Abstract

　最適なＭＣＳおよびＰＣを動的（ダイナミック）に変更することにより迅速かつ効率的なデータ通信を図ることが可能とする。本発明の無線通信装置としての基地局１２０は、通信対象である無線通信装置としてのＰＨＳ端末１１０への送信データが生じると、受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得する取得部２２０と、送信データ量に基づいてＭＣＳを決定する変調方式決定部２２４と、送信データ量、ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲおよび決定されたＭＣＳに基づいて送信電力を決定する送信電力決定部２２６と、決定されたＭＣＳおよび送信電力によって送信データを送信する無線通信部２１４と、を備えることを特徴としている。

Description

無線通信装置および無線通信方法
　本発明は、適応変調（高速適応変調）による無線通信が可能な無線通信装置および無線通信方法に関する。
　近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される移動局が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。特に昨今では、入手可能な情報量も増加の一途を辿り、大容量のデータをダウンロードするため高速かつ高品質な無線通信方式が取り入れられるようになってきた。
　例えば、高速デジタル通信を可能とする次世代ＰＨＳ通信規格として、ＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses）　ＳＴＤ　Ｔ９５（非特許文献１）やＰＨＳ　ＭｏＵ（Memorandum of Understanding）があり、このような通信では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）方式が採用されている。かかるＯＦＤＭは、多重化方式の一つに分類され、単位時間軸上で多数の搬送波を利用し、変調対象となる信号波の位相が隣り合う搬送波間で直交するように搬送波の帯域を一部重ね合わせて周波数帯域を有効利用する方式である。
　また、ＯＦＤＭが個別のユーザ毎に時分割でサブチャネルを割り当てているのに対して、複数のユーザが全サブチャネルを共有し、各ユーザにとって最も伝送効率のよいサブチャネルを割り当てるＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access:直交周波数分割多元接続)も提供されている。
　ＡＲＩＢ　ＳＴＤ　Ｔ９５やＰＨＳ　ＭｏＵでは、受信装置が、適応変調により決定された変調方式およびコーディング方式（ＭＣＳ：Modulation and Coding Scheme、以下単にＭＣＳという。）を、ＦＭ－ｍｏｄｅ（Fast access channel based on Map-Mode）（例えば、非特許文献１）におけるアンカーチャネルを通じて送信装置に送信し、送信装置がそのＭＣＳに基づきデータを変調することで、送信装置と受信装置とは、その時点の通信環境における最適なＭＣＳを用いた通信を行うことができる。
　また、適応変調を利用して無線通信システム全体の周波数資源利用効率を高める技術として、無線通信システムの総トラヒック量を算出し、算出した総トラヒック量と各端末局の伝送速度に基づき端末局に対する無線リソース割当の優先度を決定し、当該優先度に基づいて端末局それぞれに対する無線リソースの割当量を決定する技術が開示されている（特許文献１）。
ARIB（Association of Radio Industries and Businesses） STD-T95
特開２００３－１８６４７号公報
　上述したＡＲＩＢ　ＳＴＤ　Ｔ９５やＰＨＳ　ＭｏＵでは、隣接する基地局との干渉を防止するため、現在の送信電力を維持するための識別子であるＰＣ（Power Control）を用いて、送信する信号の電力量が一定となるようにＭＣＳが制御されるため、送信データが無い状態では変調効率の低いＭＣＳが選択される。そして、送信データが発生した後には、送信データが無い状態におけるＭＣＳから徐々に送信電力を上げていき、これによってＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio　信号対干渉雑音比）を上昇させる。その上昇させたＳＩＮＲで送信データの送信が可能であることを確認すると、さらに高いＳＩＮＲでデータを送信すべく高い変調効率のＭＣＳを選択する。このような閉ループにより、いずれ最適なＭＣＳおよびＰＣに落ち着く。
　しかし、このようなＭＣＳやＰＣの調整方法では、通信権を長期間得られない場合や、間欠的にしか通信権が得られない場合であっても、ＭＣＳおよびＰＣが最適値になるまで時間を要するため、最適値になる前に通信が終了してしまうことがあり、適応変調の効果を得られず、必ずしも最適な通信を行うことができなかった。
　本発明は、このような問題に鑑み、最適なＭＣＳおよびＰＣを動的（ダイナミック）に変更することにより迅速かつ効率的なデータ通信を図ることが可能な、無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、通信対象である無線通信装置からの要求に応じたＭＣＳおよび送信電力で無線通信を継続する無線通信装置であって、通信対象となる無線通信装置への送信データが生じると、受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得する取得部と、送信データ量に基づいてＭＣＳを決定する変調方式決定部と、送信データ量、ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲおよび決定されたＭＣＳに基づいて送信電力を決定する送信電力決定部と、決定されたＭＣＳおよび送信電力によって送信データを送信する無線通信部と、を備えることを特徴とする。当該無線通信装置は、ＡＲＩＢ　ＳＴＤ　Ｔ９５またはＰＨＳ　ＭｏＵに準拠した無線通信を実行してもよい。
　本発明では、送信データが発生すると、その送信データ量に基づいて当該送信データを送信するための最適なＭＣＳおよび送信電力を決定し、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信電界強度）およびＳＩＮＲからそのＭＣＳおよび送信電力での通信が可能かどうかを判断して、可能な限り決定したＭＣＳおよびＰＣで通信を継続する。かかる構成により、ＭＣＳや送信電力を、時定数を伴うことなくダイナミックに変更することが可能となり、迅速かつ効率的に送信データを処理することができる。
　上記変調方式決定部は、変調効率値＝送信データ量／（フレーム当りの送信ビット数×送信想定フレーム数）…（数式１）によりＭＣＳを決定してもよい。
　かかる構成により、送信想定フレーム数で送信データの送信が完了する程度の最適なＭＣＳを決定することができる。
　上記送信電力決定部は、送信データが発生した場合において、送信電力＝変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ＋ＥＸＣＨの平均干渉電力＋ＡＮＣＨの送信電力－ＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ－ＡＮＣＨの干渉電力…（数式２）により送信電力を決定してもよい。
　このように、ＥＸＣＨの既知の値（変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ、ＥＸＣＨの平均干渉電力）に対して、ＡＮＣＨの実績値（ＡＮＣＨの送信電力、ＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ、ＡＮＣＨの干渉電力）を反映することで、ＥＸＣＨの最適な送信電力を計算によって求めることができ、ＭＣＳや送信電力をダイナミックに変更することが可能となる。
　上記送信電力決定部は、送信電力決定部は、通信対象である無線通信装置と送信データを通信中である場合において、送信電力＝前回のＥＸＣＨの送信電力＋変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ－通信対象となる無線通信装置から受信したＭＲの所要ＳＩＮＲ＋当該通信対象となる無線通信装置から受信したＰＣによって示された電力補償値…（数式３）により送信電力を決定してもよい。
　かかる構成により、要求すべき送信電力を過去の送信電力に基づき相対的に決定するため、最適な送信電力を決定することができる。
　上記課題を解決するために、本発明の他の代表的な構成は、通信対象となる無線通信装置からの要求に応じたＭＣＳおよび送信電力で無線通信を継続する無線通信装置を用いた無線通信方法であって、通信対象である無線通信装置への送信データが生じると、受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得し、送信データ量に基づいてＭＣＳを決定し、送信データ量、ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲおよび決定されたＭＣＳに基づいて送信電力を決定し、決定されたＭＣＳおよび送信電力によって送信データを送信することを特徴とする。
　上述した無線通信装置における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該無線通信方法にも適用可能である。
　以上のように本発明の無線通信装置では、最適なＭＣＳおよびＰＣを動的（ダイナミック）に変更することにより迅速かつ効率的なデータ通信を図ることが可能となる。
無線通信システムの概略的な接続関係を示した説明図である。 本実施形態にかかるフレーム構成を説明するための説明図である。 基地局の概略的な構成を示したブロック図である。 ＭＣＳテーブルを説明するための説明図である。 数式２を説明するための説明図である。 無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
　ＰＨＳ端末や携帯電話等に代表される移動局は、所定間隔をおいて固定配置される基地局と無線で通信を行う無線通信システムを構築する。かかる無線通信システムにおける基地局および移動局は、いずれの局もデータを送受信する無線通信装置として機能する。本実施形態では、理解を容易にするため基地局を無線通信装置、移動局を基地局の通信対象となる無線通信装置として説明する。しかし、その逆の構成も成り立つのは言うまでもない。
　ここでは、まず、無線通信システム全体を説明し、その後、本実施形態にかかる無線通信装置としての基地局の具体的構成を説明する。また、本実施形態では、移動局としてＰＨＳ端末を挙げているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等無線通信可能な様々な電子機器を移動局として用いることもできる。
（無線通信システム１００）
　図１は、無線通信システム１００の概略的な接続関係を示した説明図である。当該無線通信システム１００は、ＰＨＳ端末１１０（図１中１１０Ａおよび１１０Ｂで示す）と、基地局１２０（図１中１２０Ａおよび１２０Ｂで示す）と、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網１３０と、中継サーバ１４０とを含んで構成される。
　上記無線通信システム１００において、ユーザが自身のＰＨＳ端末１１０Ａから他のＰＨＳ端末１１０Ｂへの通信回線の接続を行う場合、ＰＨＳ端末１１０Ａは、通信可能範囲内にある基地局１２０Ａに無線接続要求を行う。無線接続要求を受信した基地局１２０Ａは、通信網１３０を介して中継サーバ１４０に通信相手との通信接続を要求し、中継サーバ１４０は、ＰＨＳ端末１１０Ｂの位置登録情報を参照し他のＰＨＳ端末１１０Ｂの無線通信範囲内にある例えば基地局１２０Ｂを選択して基地局１２０Ａと基地局１２０Ｂとの通信経路を確保し、ＰＨＳ端末１１０ＡとＰＨＳ端末１１０Ｂの通信を確立する。
　このような無線通信システム１００においては、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との通信速度および通信品質を向上させるため様々な技術が採用されている。本実施形態では、例えば、ＡＲＩＢ　ＳＴＤ　Ｔ９５やＰＨＳ　ＭｏＵ等の次世代ＰＨＳ通信技術が採用され、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０との間ではＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割双方向伝送方式）／ＯＦＤＭＡ（またはＴＤＤ／ＯＦＤＭ）方式に基づいた無線通信が実行される。
　図２は、本実施形態にかかるフレーム構成を説明するための説明図である。ＯＦＤＭＡ／ＴＤＭＡでは、時間軸方向と周波数方向とに２次元化したマップを有している。周波数軸方向には均一のベースバンド距離（９００ｋＨｚの占有帯域）をおいて複数のサブチャネルが配され、各サブチャネルには、タイムスロット（６２５μｓｅｃ）毎にＰＲＵ(Physical Resource Unit)が配される。
　ＰＲＵには、制御信号に関するＡＮＣＨ（ANchor CHannel　アンカーチャネル）と、データを格納するＥＸＣＨ（EXtra CHannel　エクストラチャネル）が割り当てられる。
　本実施形態においてＡＮＣＨは、ＦＭ－Ｍｏｄｅの制御信号であり、例えば、ＭＩ（Mcs Indicator）、ＭＲ（Mcs Requirement）、送信出力制御用ビットＰＣ（Power Control）、ＥＸＣＨの割当情報を示すマップ（ＭＡＰ）、タイミング制御用ビット（ＳＤ）、自動再送要求の１種であるＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）のデータ到達の可否を通知するＡＣＫビット等を含んで構成される（図２（ｂ）参照）。
　ここで、ＭＩは、当該基地局１２０においてデータを変調したときのＭＣＳのＭＣＳ識別子を示している。ＭＲは、自局へ送信されるデータのＭＣＳ要求である。時間的な観点で説明すると、ＭＩは当該ＭＣＳ識別子と同時に送信されるデータの変調に用いたＭＣＳを示し、ＭＲは次回以降に所望するＭＣＳを示している。したがって、ＭＲで要求したＭＣＳは要求してから少なくとも１フレーム遅れて反映されることとなる。
　ＡＮＣＨは、キャリアセンスの結果に基づいて干渉の最も少ないＰＲＵに割り当てられ、１つのＰＨＳ端末１１０に対して１のＡＮＣＨが固定的に割り当てられる。
　ＥＸＣＨは、ＦＭ－Ｍｏｄｅにおいて、データ送信用の通話路としてＰＨＳ端末１１０ごとに割り当てられるＰＲＵであり、１つのＰＨＳ端末１１０に複数割り当てることができる。
　ＥＸＣＨの割り当ては、ＰＲＵが他のユーザに利用されているかどうかを判定するキャリアセンスを通じて行われる。所定のＰＨＳ端末１１０に対してどのＰＲＵがＥＸＣＨとして割り当てられているかは、ＡＮＣＨのマップによってＰＨＳ端末１１０ごとに通知され、フレーム毎に動的に割り当てられる。
　また、当該無線通信システム１００には適応変調も用いられ、ＰＨＳ端末１１０と基地局１２０とが互いに望ましいＭＣＳを要求することで、通信品質を維持しつつ、通信環境の変化に応じて適応的に変調方式を変え通信速度を向上させることができる。以下、基地局１２０の具体的な構成と動作を説明する。
（基地局１２０）
　図３は、基地局の概略的な構成を示したブロック図である。基地局１２０は、制御部２１０と、メモリ２１２と、無線通信部２１４と、有線通信部２１６とを含んで構成される。
　制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。また、制御部２１０は、メモリ２１２のプログラムを用いて、ＰＨＳ端末１１０の通信網１３０や他のＰＨＳ端末１１０への通信接続を制御する。
　メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、制御部２１０で処理されるプログラム等を記憶する。本実施形態において、メモリ２１２はＭＣＳのクラスに変調効率を関連付けたＭＣＳテーブルおよびデータを送信する際の送信電力も記憶する。
　図４は、ＭＣＳテーブルを説明するための説明図である。本実施形態では、例えば、ＭＣＳ識別子「４」の予約クラスを除く１０クラスのＭＣＳを設け、各クラスには、変調方式とコーディング方式が準備されている。図４においては、ＭＣＳ識別子の数値が高くなるほど変調効率が高くなる。
　無線通信部２１４は、ＰＨＳ端末１１０との通信を確立し、データの送受信を行う。本実施形態において無線通信部２１４は、後述する変調方式決定部２２４が決定したＭＣＳおよび送信電力決定部２２６が決定した送信電力に基づいて送信データをＰＨＳ端末１１０に送信する。
　有線通信部２１６は、通信網１３０を介して中継サーバ１４０を含む様々なサーバと接続することができる。
　また、本実施形態において制御部２１０は、取得部２２０、データ容量算出部２２２、変調方式決定部２２４、送信電力決定部２２６としても機能する。
　取得部２２０は、通信対象であるＰＨＳ端末１１０へ送信するデータが生じた場合、無線通信部２１４を通じて受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得する。
　データ容量算出部２２２は、送信データが生じると、送信データ量を算出する。
　変調方式決定部２２４は、データ容量算出部２２２で算出された送信データ量を以下に示す数式１に当てはめることによって算出される変調効率値に基づいてＭＣＳを決定する。
　変調効率値＝送信データ量／（フレーム当りの送信ビット数×送信想定フレーム数）…（数式１）
　ここで送信想定フレームは、送信データを全て送信するのに必要なフレーム数を示し、任意に設定することができる固定値である。本実施形態において、送信想定フレーム数は１０である。また、フレーム当りの送信ビット数は、１フレームに割り当てられるＥＸＣＨの数に、１個のＥＸＣＨで利用可能なシンボル数（本実施形態では４０８シンボル）を乗じた値である。
　本実施形態において、変調方式決定部２２４は、数式１から算出された変調効率値よりも大きい最小の変換効率を有するＭＣＳをＭＣＳとして決定する。
　例えば、データ容量算出部２２２によって算出された送信データ量が３０００ｂｉｔであり、１フレームに割り当てられるＥＸＣＨの数が１個であった場合、数式１に当てはめると変調効率値＝３０００／（１×４０８×１０）＝約０．７となる。したがって、変調方式決定部２２４は、メモリ２１２に格納されているＭＣＳテーブルを参照し、０．７を超える最小の変調効率１を有するＭＣＳ識別子２が示すＱＰＳＫにＭＣＳを決定する。
　また、数式１から算出された変調効率値が、最大の変調効率であるＭＣＳよりも大きい場合、変調方式決定部２２４は、最大の変調効率であるＭＣＳをＭＣＳとして決定する。
　例えば、データ容量算出部２２２によって算出された送信データの容量が４００００ｂｉｔであり、１フレームに割り当てられるＥＸＣＨの数が１個であった場合、数式１に当てはめると変調効率値＝４００００／（１×４０８×１０）＝約９．８となる。したがって、変調方式決定部２２４は、最大の変調効率７を有するＭＣＳ識別子１０が示す２５６ＱＡＭにＭＣＳを決定する。
　これにより、送信想定フレーム数で送信データの送信が完了する程度の最適なＭＣＳを決定することができる。
　送信電力決定部２２６は、送信データが発生した時点において、取得部２２０が取得した受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲ、データ容量算出部２２２が算出した送信データ量、変調方式決定部２２４が決定したＭＣＳを以下に示す数式２に当てはめることによってデータを送信するＰＲＵすなわちＥＸＣＨの送信電力を決定する。
　ＥＸＣＨの送信電力＝変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ＋ＥＸＣＨの平均干渉電力＋（ＡＮＣＨの送信電力－ＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ－ＡＮＣＨの干渉電力）…（数式２）
　図５は、数式２を説明するための説明図である。図５に示すように、算出したいＥＸＣＨの送信電力（１）は、ＥＸＣＨの平均干渉電力（２）と、ＥＸＣＨの所要ＳＩＮＲ（３）と、当該送信電力で送信された信号が受信されるまでの減衰分（４）との合計である。
　ここで、ＥＸＣＨの平均干渉電力（２）は、ＥＸＣＨとして割り当てられているＰＲＵ（割当ＰＲＵ）全ての平均干渉電力である。また、個々のＥＸＣＨの干渉電力は、他のＰＨＳ端末１１０との通信等で割当ＰＲＵを使用していた場合、その使用していたときのＲＳＳＩとＳＩＮＲとの差であり、割当ＰＲＵが使用されていない場合、ＳＩＮＲはゼロとなるため、ＥＸＣＨの平均干渉電力は、制御シンボル位置のＲＳＳＩをそのまま用いる。
　上記ＥＸＣＨの所要ＳＩＮＲ（３）は、変調方式決定部２２４が数式１を用いて決定したＭＣＳの所要ＳＩＮＲである。
　上記減衰分（４）は、ＡＮＣＨの送信電力に含まれる減衰分（５）と略等しいと考えられる。したがって、減衰分（４）は、ＡＮＣＨの送信電力（６）からＡＮＣＨの干渉電力（７）とＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ（８）とを減じた量となる。ＡＮＣＨの干渉電力（７）は、ＰＨＳ端末１１０から送信され無線通信部２１４が受信したＡＮＣＨのＲＳＳＩからＳＩＮＲを減じた値である。またＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ（８）は、ＡＲＩＢ　ＳＴＤ　Ｔ９５やＰＨＳ　ＭｏＵ等の規格で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲである。
　上述した数式２を用いてＥＸＣＨの送信電力を算出する構成により、ＥＸＣＨの既知の値（変調方式決定部２２４で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ（３）、ＥＸＣＨの平均干渉電力（２））に対して、ＡＮＣＨの実績値（ＡＮＣＨの送信電力（６）、ＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ（８）、ＡＮＣＨの干渉電力（７））を反映することで、ＥＸＣＨの最適な送信電力を計算によって求めることができ、ＭＣＳや送信電力をダイナミックに変更することが可能となる。
　さらに送信電力決定部２２６は、ＰＨＳ端末１１０と送信データを通信中である場合には、以下に示す数式３を用いて送信電力を算出する。
　送信電力＝前回のＥＸＣＨの送信電力＋（変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ－通信対象となる無線通信装置から受信したＭＲの所要ＳＩＮＲ）＋当該通信対象となる無線通信装置から受信したＰＣによって示された電力補償値…（数式３）
　ここで、前回のＥＸＣＨの送信電力は、メモリ２１２に記憶されている値である。また、変調方式決定部２２４で決定したＭＣＳの所要ＳＩＮＲから通信対象となる無線通信装置すなわちＰＨＳ端末１１０から受信したＭＲ（ＭＣＳ）の所要ＳＩＮＲを減じた値は、今回送信を行う信号のＳＩＮＲと前回実際送信した信号のＳＩＮＲとの差であり、今回の送信で増加させたいＳＩＮＲ分である。さらに、通信対象となる無線通信装置（ＰＨＳ端末１１０）から受信したＰＣによって示された電力補償値を補償することによって、詳細に送信電力を推測することができる。
　ＰＨＳ端末１１０と送信データを通信中である場合に数式３を用いてＥＸＣＨの送信電力値を算出する構成により、送信電力を過去の送信電力に基づき相対的に決定するため、最適な送信電力を決定することができる。
　以上説明した無線通信システム１００では、通信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲに基づいて無線通信装置間の通信環境を推測し、さらに送信データ量に基づいてＭＣＳおよび送信電力を決定することで、従来は様子を見ながら徐々に最適値まで変更していたＭＣＳおよび送信電力を、動的（ダイナミック）に変更することが可能となり、迅速かつ効率的なデータ通信を行うことができる。次に、上述した基地局１２０を用いて無線通信を行う無線通信方法を説明する。
（無線通信方法）
　図６は、無線通信方法の処理の流れを示したフローチャートである。
　基地局１２０からＰＨＳ端末１１０へ送信するデータが発生すると、基地局１２０の取得部２２０が、受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得し（Ｓ３００：取得ステップ）、データ容量算出部２２２が送信するデータ量を算出する（Ｓ３０２：容量算出ステップ）。変調方式決定部２２４が、容量算出ステップＳ３０２において取得したデータ量を上述した数式１に当てはめることにより変調効率値を算出し、ＭＣＳを決定する（Ｓ３０４：ＭＣＳ決定ステップ）。
　そして、当該送信が初めての送信すなわちデータ送信の開始時であるか否かを判定し（Ｓ３０６：開始時判定ステップ）、初めての送信（初期時）であれば、送信電力決定部２２６が取得ステップＳ３００において取得したＲＳＳＩおよびＳＩＮＲに基づいてＰＨＳ端末１１０から受信したＡＮＣＨの干渉電力（図５中（７））を算出し（Ｓ３０８：ＡＮＣＨ干渉算出ステップ）、ＥＸＣＨの平均干渉電力（図５中（２））を算出する（Ｓ３１０：ＥＸＣＨ干渉算出ステップ）。そして、上記数式２に、ＭＣＳ決定ステップＳ３０４において決定したＭＣＳの所要ＳＩＮＲ（図５中（３））、ＥＸＣＨ干渉算出ステップＳ３１０で算出されたＥＸＣＨの平均干渉電力、無線通信部２１４で送信したＰＨＳ端末１１０へのＡＮＣＨの送信電力、無線通信部２１４で受信したＰＨＳ端末１１０からのＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ、ＡＮＣＨ干渉算出ステップＳ３０８において算出されたＡＮＣＨの干渉電力を当てはめることにより、ＥＸＣＨの送信電力を決定する（Ｓ３１２：初期時送信電力決定ステップ）。
　一方、開始時判定ステップＳ３０６において、当該送信が初めての送信ではない、すなわちデータ送信の継続時である場合（Ｓ３０６におけるＮＯ）、送信電力決定部２２６は、上記数式３に、メモリ２１２に記憶された前回のＥＸＣＨの送信電力と、ＭＣＳ決定ステップＳ３０４において決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ、無線通信部２１４がＰＨＳ端末１１０から受信したＭＲが示すＭＣＳの所要ＳＩＮＲ、無線通信部２１４がＰＨＳ端末１１０から受信したＰＣを当てはめることにより、送信電力を決定する（Ｓ３１４：継続時送信電力決定ステップ）。
　初期時送信電力決定ステップＳ３１２もしくは、継続時送信電力決定ステップＳ３１４において決定された送信電力が、ＭＣＳ決定ステップＳ３０４において決定したＭＣＳの許容可能送信電力以下であるか否かを判定し（Ｓ３１６：送信電力判定ステップ）、許容可能送信電力以下であれば、算出した送信電力でデータの送信を行う（Ｓ３１８：算出電力送信ステップ）。送信電力判定ステップＳ３１６で、許容可能送信電力以上であれば、ＭＣＳ決定ステップＳ３０４において決定したＭＣＳの許容送信電力でデータの送信を行う（Ｓ３２０：許容電力送信ステップ）。
　上述した如く本実施形態にかかる無線通信方法では、送信データが発生すると、その送信データ量に基づいて当該送信データを送信するための最適なＭＣＳおよび送信電力を決定し、ＲＳＳＩおよびＳＩＮＲからそのＭＣＳおよび送信電力での通信が可能かどうかを判断して、可能な限り決定したＭＣＳおよびＰＣで通信を継続する。かかる構成により、ＭＣＳや送信電力を、時定数を伴うことなく一度に（ダイナミックに）変更することが可能となり、迅速かつ効率的に送信データを処理することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
　本発明は、適応変調（高速適応変調）による無線通信が可能な無線通信装置および無線通信方法に利用可能である。

Claims (6)

  1. 　通信対象である無線通信装置からの要求に応じたＭＣＳおよび送信電力で無線通信を継続する無線通信装置であって、
    　前記通信対象となる無線通信装置への送信データが生じると、受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得する取得部と、
    　前記送信データ量に基づいてＭＣＳを決定する変調方式決定部と、
    　前記送信データ量、前記ＲＳＳＩ、前記ＳＩＮＲおよび前記決定されたＭＣＳに基づいて送信電力を決定する送信電力決定部と、
    　前記決定されたＭＣＳおよび送信電力によって前記送信データを送信する無線通信部と、
    を備えることを特徴とする無線通信装置。
  2. 　前記変調方式決定部は、変調効率値＝送信データ量／（フレーム当りの送信ビット数×送信想定フレーム数）…（数式１）
    によりＭＣＳを決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 　前記送信電力決定部は、送信データが発生した場合において、
    　送信電力＝前記変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ＋ＥＸＣＨの平均干渉電力＋ＡＮＣＨの送信電力－ＡＮＣＨの所要ＳＩＮＲ－ＡＮＣＨの干渉電力…（数式２）
    により送信電力を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
  4. 　前記送信電力決定部は、前記通信対象である無線通信装置と送信データを通信中である場合において、
    　送信電力＝前回のＥＸＣＨの送信電力＋前記変調方式決定部で決定されたＭＣＳの所要ＳＩＮＲ－前記通信対象となる無線通信装置から受信したＭＲの所要ＳＩＮＲ＋該通信対象となる無線通信装置から受信したＰＣによって示された電力補償値…（数式３）
    により送信電力を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
  5. 　当該無線通信装置は、ＡＲＩＢ　ＳＴＤ　Ｔ９５またはＰＨＳ　ＭｏＵに準拠した無線通信を実行することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
  6. 　通信対象となる無線通信装置からの要求に応じたＭＣＳおよび送信電力で無線通信を継続する無線通信装置を用いた無線通信方法であって、
    　前記通信対象である無線通信装置への送信データが生じると、受信信号のＲＳＳＩおよびＳＩＮＲを取得し、
    　前記送信データ量に基づいてＭＣＳを決定し、
    　前記送信データ量、前記ＲＳＳＩ、前記ＳＩＮＲおよび前記決定されたＭＣＳに基づいて送信電力を決定し、
    　前記決定されたＭＣＳおよび送信電力によって前記送信データを送信することを特徴とする無線通信方法。
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