WO2010070843A1 - 無線通信システムおよび無線装置 - Google Patents

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市川正樹
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日本電気株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
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    • H04L1/0002—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system and a wireless device that transmit and receive wireless signals.
  • quadrature amplitude modulation (QAM: Quadrature ⁇ ⁇ Amplitude Modulation) has been adopted as a modulation method because frequency utilization efficiency is good, and adaptive modulation is performed according to the state of the transmission path.
  • a technique for changing the multi-value number is used (for example, see Patent Document 1).
  • a radio apparatus that receives a radio signal measures a reception level, determines whether or not the modulation multi-level number needs to be switched according to the reception level, and performs switching. When necessary, the required modulation multi-level number is notified to the radio apparatus of the communication partner, and the modulation multi-level number is switched in each radio apparatus.
  • the required modulation multi-level number is determined from the value of the reception level at the time of measurement. For this reason, for example, when the characteristics of the transmission line are abruptly deteriorated due to rain attenuation or the like, there is a delay in switching to the modulation multi-level number suitable for the state of the transmission line, and sufficient line quality cannot be ensured. Sometimes.
  • the reception level is monitored only by one of the two wireless devices that transmit and receive wireless signals. For this reason, when notifying the modulation multi-value number from the one wireless device to the other wireless device that is the communication partner, if the characteristic of the transmission path is deteriorated due to fading or the like, the modulation multi-value number is In some cases, the modulation scheme cannot be switched without notifying the other radio apparatus, and good line quality cannot be ensured.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems of the technology, and provides a radio communication system and a radio apparatus capable of ensuring good line quality even when the characteristics of the transmission path are rapidly deteriorated.
  • the purpose is to provide.
  • the wireless communication system of the present invention includes a first wireless device and a second wireless device that is a communication partner of the first wireless device, and the first wireless device. Measures the state indicating the characteristics of the transmission line, determines whether or not to switch the modulation method based on the state, and if the switching of the modulation method is necessary, depends on the value of the state and the amount of change in the state. Determining the modulation scheme after switching, switching the demodulation scheme to a demodulation scheme corresponding to the modulation scheme after switching, transmitting information indicating the modulation scheme after switching to the second radio apparatus, and The second wireless device switches the modulation method to the changed modulation method according to the information indicating the changed modulation method received from the first wireless device.
  • the radio apparatus of the present invention determines a necessity of switching the modulation method based on the state measuring unit that measures a state indicating the characteristics of the transmission path, and the state measured by the state measuring unit, and When switching is necessary, the modulation scheme after switching is determined according to the state and the amount of change in the state, the demodulation scheme is switched to a demodulation scheme corresponding to the modulation scheme after switching, and the communication partner's radio
  • a modulation scheme determination unit for adding information indicating the modulation scheme after switching to a frame to be transmitted to a device, and extracting information indicating the modulation scheme after switching from a frame received from the wireless device of the communication partner
  • a modulation scheme control unit that switches the modulation scheme to the modulation scheme after the switching according to the information.
  • the state indicating the characteristics of the transmission path is measured, it is determined whether or not the modulation scheme needs to be switched based on the state, and when the modulation scheme needs to be switched, A switching modulation scheme is determined according to the value of the state change amount, the demodulation scheme is switched to a demodulation scheme corresponding to the modulation scheme after the switching, and information indicating the modulation scheme after the switching is transmitted to the wireless communication partner.
  • the modulation scheme is switched to the modulation scheme after the switching.
  • good line quality can be ensured even when the characteristics of the transmission line are rapidly deteriorated.
  • the reception level used for switching determination of the modulation scheme is lowered (that is, even if the margin amount from the required reception level is reduced)
  • good line quality can be secured.
  • the reception level used for the transmission can be lowered, and the propagation distance can be extended while ensuring the channel quality.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the example of 1 structure of the radio
  • 3 is a flowchart illustrating a modulation scheme determination procedure performed in a modulation scheme determination unit illustrated in FIG. 1. It is a schematic diagram which shows an example of a mode that a modulation system switches according to a reception level. It is a block diagram which shows the other structural example of the radio
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system of the present embodiment has a configuration including wireless devices 1 and 2 that transmit and receive data in a frame format.
  • the wireless device 1 includes an encoding unit 11, a modulation unit 12, a transmission unit 13, a modulation scheme control unit 14, a reception unit 21, a demodulation unit 22, a decoding unit 23, a reception level measurement unit 24, and A modulation scheme determining unit 25 is provided.
  • the wireless device 2 includes an encoding unit 111, a modulation unit 112, a transmission unit 113, a modulation scheme control unit 114, a reception unit 121, a demodulation unit 122, a decoding unit 123, a reception level measurement unit 124, and a modulation scheme determination unit 125. It has.
  • the wireless device 1 and the wireless device 2 shown in FIG. 1 have the same configuration. Therefore, hereinafter, each component included in the wireless devices 1 and 2 will be described using the wireless device 1 as an example.
  • the encoding unit 11 encodes data to be transmitted.
  • the modulation unit 12 modulates the data encoded by the encoding unit 11 with a modulation scheme designated by the modulation scheme control unit 14 and outputs a modulated radio signal.
  • the transmission unit 13 transmits the radio signal modulated by the modulation unit 12 via the antenna 3.
  • the receiving unit 21 receives the wireless signal transmitted from the transmitting unit 113 of the wireless device 2 via the antenna 3.
  • the demodulator 22 demodulates the radio signal received by the receiver 21 according to the modulation scheme determined by the modulation scheme determiner 25 using a demodulation scheme corresponding to the modulation scheme, and outputs the demodulated signal.
  • the decoding unit 23 decodes the signal demodulated by the demodulation unit 22.
  • the reception level measurement unit 24 measures the reception level of the received signal based on the signal demodulated by the demodulation unit 22.
  • the modulation method determination unit 25 determines whether or not the modulation method needs to be switched based on the reception level measured by the reception level measurement unit 24. If the modulation method needs to be switched, the modulation method determination unit 25 depends on the reception level and the amount of change thereof. To determine the optimal modulation method.
  • the modulation scheme determination unit 25 determines the modulation scheme, the demodulation scheme used in the demodulation unit 22 is switched to a demodulation scheme corresponding to the determined modulation scheme, and the modulation after switching is performed on the frame to be transmitted to the radio apparatus 2. Information indicating the method and information indicating the switching timing are added.
  • the modulation method control unit 14 When receiving a radio signal from the radio apparatus 2, the modulation method control unit 14 extracts information indicating the modulation method and information indicating the switching timing from the received frame, and uses the modulation unit 12 in accordance with the extracted information. Switch the method.
  • the wireless devices 1 and 2 shown in FIG. 1 include a known power amplifier, an LNA (Low Noise Analyzer), various logic circuits, a D / A (Digital Analog to Analog) converter, an A / D (Analog Analog to Digital) converter, and a program. Therefore, it is realized using an operating CPU (Central Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • an operating CPU Central Processing Unit
  • DSP Digital Signal Processor
  • the wireless device 2 When the wireless device 2 receives the wireless signal transmitted from the wireless device 1 by the reception unit 121, the wireless device 2 demodulates the received wireless signal by the demodulation unit 122.
  • the reception level measurement unit 124 measures the reception level of the received radio signal using the signal output from the demodulation unit 122 and outputs it to the modulation scheme determination unit 125.
  • the modulation method determination unit 125 determines whether or not to switch the modulation method based on the value of the reception level received from the reception level measurement unit 124 and calculates the amount of change in the reception level. When the modulation scheme needs to be switched, the modulation scheme determination unit 125 determines the modulation scheme after switching in accordance with the reception level and the amount of change. When the modulation scheme is determined, the modulation scheme determination unit 125 switches to a demodulation scheme corresponding to the modulation scheme that has determined the demodulation scheme of the demodulation unit 122 at a predetermined timing (that is, a switching timing described below).
  • the modulation scheme determination unit 125 notifies the radio apparatus 1 that is the communication partner of the determined modulation scheme, information indicating the modulation scheme after switching and transmission to the header portion of the frame transmitted from the radio apparatus 2.
  • Information indicating the switching timing for synchronizing the switching between the modulation method and the demodulation method is added between the reception side and the reception side, and the frame to which the information is added is transmitted to the wireless device 1.
  • the modulation method control unit 14 extracts information indicating the modulation method added to the header portion of the frame transmitted from the wireless device 2 and information indicating the switching timing, respectively, and specifies them according to the extracted information. At this timing, the modulation method of the modulation unit 12 is switched to the designated method.
  • the modulation scheme determination unit 25 determines a modulation scheme based on the reception level and the amount of change thereof, and switches the demodulation scheme of the demodulation unit 22 to a demodulation scheme corresponding to the determined modulation scheme.
  • the information indicating the modulation method and the information indicating the switching timing are added to the frame transmitted to the wireless device 2 and transmitted.
  • the wireless device 2 extracts information indicating the modulation method and information indicating the switching timing from the frame received from the wireless device 1, and specifies the modulation method of the modulation unit 12 at the specified timing according to the extracted information. Switch to the selected modulation method.
  • the wireless devices 1 and 2 included in the wireless communication system according to the present embodiment measure the reception level, and use the modulation scheme used for transmission from the wireless device 1 to the wireless device 2 according to the reception level and the amount of change thereof, and the wireless The modulation method used for transmission from the device 2 to the wireless device 1 is switched independently. That is, the radio apparatuses 1 and 2 of the present embodiment are configured to be able to use different modulation schemes for transmission and reception.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a modulation scheme determination procedure performed in the modulation scheme determination unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of how the modulation scheme is switched according to the reception level.
  • a modulation method determination method will be described using the modulation method determination unit 125 included in the wireless device 2 as an example, but the modulation method determination unit 25 included in the wireless device 1 also determines a modulation method in the same procedure.
  • the modulation level of the QAM method is switched according to the reception level and the amount of change thereof. You may use together.
  • the reception level of each modulation method necessary to ensure a predetermined line quality is BPSK, QPSK, QAM in order from the lowest.
  • the required reception level is lower as the number of modulation multivalues is smaller. I'll do it.
  • the modulation scheme determination unit 125 receives the reception level value Pr and the reception level value Prm necessary for the current modulation scheme M. And a difference ⁇ t between Pr and Prm is calculated (step S2).
  • the modulation scheme determination unit 125 performs a margin determination on the reception level necessary for the current modulation scheme M (step S3).
  • the margin determination the above ⁇ t and the values ⁇ and ⁇ preset for each modulation method are used.
  • ⁇ is an index value used for determining whether or not the modulation multilevel number can be increased because the reception level is sufficiently high, and the following value is used.
  • Prm + 1 indicates a reception level required when the modulation multi-level number is increased by one level (for example, 128 QAM when the current modulation scheme is 64 QAM).
  • ⁇ is an index value used to determine whether or not the modulation multi-level number should be reduced because the reception level is low.
  • the modulation scheme determining unit 125 determines whether or not the difference ⁇ t between Pr and Prm is higher than ⁇ , and determines whether or not the difference ⁇ t between Pr and Prm is lower than Prm + 1 ⁇ Prm + ⁇ (that is, ⁇ ). Determine (F in FIG. 3).
  • step S4 when the difference ⁇ t between Pr and Prm is ⁇ or more (step S4), even if the modulation level is increased by one step from the current modulation scheme (for example, 128QAM when the current modulation scheme is 64QAM). Good line quality can be secured. For this reason, the modulation scheme determination unit 125 changes the modulation multi-level number to a value that is one step larger.
  • the modulation scheme determination unit 125 increases the modulation multilevel number when the difference ⁇ t between Pr and Prm is equal to or greater than ⁇ continuously N times for each predetermined processing cycle (B in FIG. 3).
  • N is a positive integer set in advance. By executing such processing, it is possible to prevent the modulation multilevel number switching processing and the processing to return the modulation multilevel number from the switched value to the original value when the line state is unstable. Is done.
  • the modulation scheme determining unit 125 maintains the current modulation scheme when the difference ⁇ t between Pr and Prm is equal to or greater than ⁇ and does not continue N times (A in FIG. 3).
  • the modulation scheme determining unit 125 repeats the same processing as described above using the value of ⁇ corresponding to the modulation multilevel number after the switching.
  • the margin amount ⁇ can be switched between the modulation multi-level number switching process and the modulation multi-level number because the line state is unstable. This prevents the process of returning from the original value to the original value from being repeated.
  • step S3 When the difference ⁇ t between Pr and Prm is a value between ⁇ and ⁇ (step S3), since the current modulation scheme is optimal for the current line state, the modulation scheme determination unit 125 maintains the current modulation scheme as it is. (C in FIG. 3).
  • step S3 If the difference ⁇ t between Pr and Prm is less than or equal to ⁇ (step S3), the transmission line characteristics are degraded, so that good line quality cannot be ensured with the current modulation scheme. Therefore, the modulation scheme determination unit 125 reduces the modulation multi-level number.
  • ⁇ value can be set to any value.
  • the modulation scheme can be switched at an appropriate timing, and the modulation multi-level number can be switched to an optimal value.
  • the modulation scheme determining unit 125 determines whether the transmission path characteristics are rapidly deteriorated or gradually deteriorated, so that the difference ⁇ t between Pr and Prm at the current time t and the past time A difference (amount of change) between the difference ⁇ t ⁇ x between Pr and Prm at t ⁇ x is calculated (step S5).
  • the modulation method switching method is changed depending on whether or not the change amount is equal to or less than a preset reference value k.
  • This reference value k can also be set to an arbitrary value. By appropriately setting the value of k, the modulation scheme can be switched at an appropriate timing, and the modulation multi-level number can be switched to an optimal value.
  • the modulation scheme determination unit 125 performs a modulation scheme (for example, a modulation multi-level number lower than the current modulation scheme). If the current modulation system is 128QAM, the system is changed to 64QAM) (D in FIG. 3).
  • the amount of change is greater than k, it can be determined that the channel quality has deteriorated sharply. (For example, when the current modulation system is 128QAM, it is changed to 32QAM) (E in FIG. 3).
  • the wireless device 2 including the modulation scheme determining unit 125 needs to notify the wireless device 1 that is the communication partner of the determined modulation scheme. .
  • the radio apparatus 2 transmits the frame to be transmitted with information indicating the modulation scheme and information indicating the switching timing.
  • the wireless device 1 extracts these pieces of information from the received frame, and switches the modulation scheme of the modulation unit 12 to a designated scheme according to the information. For this reason, there is a delay between the measurement of the reception level and the switching of the modulation method and the demodulation method in the wireless devices 1 and 2.
  • the reception level after switching may be further lower than the reception level required by the modulation method, There is a possibility that a predetermined line quality cannot be obtained.
  • the modulation multi-level number is lowered by two stages.
  • the transmission capacity is reduced, but good line quality can be ensured.
  • the number of steps for reducing the modulation multi-level number is not limited to two, but may be three or more.
  • the modulation method is not switched using the amount of change in the reception level, it is necessary to switch the modulation method early in order to ensure good line quality even when the characteristics of the transmission path are rapidly deteriorated. For this reason, it is necessary to switch the modulation method when a reception level having a sufficient margin amount is detected from a required reception level.
  • the reception level used for switching determination of the modulation method is lowered (that is, even if the margin amount from the required reception level is reduced), good line quality can be ensured. Therefore, even if the modulation scheme is the same, the reception level used for switching determination can be lowered, so that the propagation distance can be extended while ensuring the channel quality.
  • the state indicating the characteristics of the transmission path is not limited to the reception level.
  • a wireless communication system having error correction means, as shown in FIG. 4, instead of the reception level measurement units 24 and 124 that are one form of the state measurement unit that measures the state indicating the characteristics of the transmission path, a wireless communication system is provided. Error detection measurement units 26 and 126 for detecting the number of syndrome errors per predetermined time of the signal are provided. Then, the modulation method is switched in the same manner as described above using the measured number of syndrome errors and the amount of change thereof. Thereby, the effect similar to the above can be acquired.
  • a program for realizing the processing of each unit constituting the wireless device is recorded on a computer-readable recording medium, the program recorded on the recording medium is read and executed by the computer, and the above-described processing is performed. Also good.
  • the present invention can be applied to a wireless communication system and a wireless device that transmit and receive wireless signals. According to the present invention, good line quality can be ensured even when the characteristics of the transmission line are rapidly deteriorated. In addition, even if the reception level used for switching determination of the modulation scheme is lowered (that is, even if the margin amount from the required reception level is reduced), good line quality can be secured. The reception level used for the transmission can be lowered, and the propagation distance can be extended while ensuring the channel quality.

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Abstract

　伝送路の特性が急激に劣化している場合でも良好な回線品質を確保できる無線通信システム及び無線装置を提供する。無線装置は、伝送路の特性を示す状態を測定し、前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、通信相手の無線装置へ送信するフレームに前記切り替え後の変調方式を示す情報を付加する。また無線装置は、前記通信相手の無線装置から受信したフレームから前記切り替え後の変調方式を示す情報を抽出し、抽出した前記情報にしたがって変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える。

Description

無線通信システムおよび無線装置
　本発明は無線信号を送受信する無線通信システムおよび無線装置に関する。
　近年のディジタルマイクロ波無線通信システムでは、周波数利用効率が良好であることから変調方式に直交振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）方式が採用され、さらに、伝送路の状態に応じて適応的に変調多値数を変化させる技術が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
　この特許文献１に記載されたディジタルマイクロ波無線通信システムでは、無線信号を受信した無線装置が受信レベルを測定し、その受信レベルに応じて変調多値数の切り替え要否を判定し、切り替えが必要な場合は所要の変調多値数を通信相手の無線装置へ通知し、それぞれの無線装置で変調多値数を切り替えている。
特開２００７－２２１３５７号公報
　上述した特許文献１の無線通信システムでは、測定時点における受信レベルの値から所要の変調多値数を決定する。このため、例えば伝送路の特性が降雨減衰等に起因して急激に劣化している場合、伝送路の状態に適した変調多値数への切り替えに遅れが生じ、充分な回線品質を確保できないことがある。
　また、特許文献１に記載の無線通信システムでは、無線信号を送受信している２つの無線装置のうち、一方の無線装置でのみ受信レベルを監視している。このため、該一方の無線装置から通信相手である他方の無線装置へ変調多値数を通知する場合、その伝送路の特性がフェージング等に起因して劣化していると、変調多値数が他方の無線装置へ通知されずに変調方式を切り替えることができず、良好な回線品質を確保できないことがある。
　本発明は上記したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、伝送路の特性が急激に劣化している場合でも良好な回線品質を確保できる無線通信システム及び無線装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の無線通信システムは、第１の無線装置と、前記第１の無線装置の通信相手である第２の無線装置とを有し、前記第１の無線装置は、伝送路の特性を示す状態を測定し、前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、前記変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、前記切り替え後の変調方式を示す情報を前記第２の無線装置へ送信し、前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置から受信した前記切り替え後の変調方式を示す情報にしたがって、変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える。
　また、本発明の無線装置は、伝送路の特性を示す状態を測定する状態測定部と、前記状態測定部で測定した前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、前記変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、通信相手の無線装置へ送信するフレームに前記切り替え後の変調方式を示す情報を付加する変調方式決定部と、前記通信相手の無線装置から受信したフレームから前記切り替え後の変調方式を示す情報を抽出し、抽出した前記情報にしたがって変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える変調方式制御部とを有する。
　また、本発明の適応変調方法では、伝送路の特性を示す状態を測定し、前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、前記変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、前記切り替え後の変調方式を示す情報を通信相手の無線装置へ送信し、前記通信相手の無線装置から前記切り替え後の変調方式を示す情報を受信すると、変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える。
　本発明では、伝送路の特性が急激に劣化している場合でも良好な回線品質を確保できる。また、変調方式の切り替え判定に用いる受信レベルを下げても（すなわち、所要の受信レベルからのマージン量を減らしても）良好な回線品質を確保できるため、変調方式が同じであっても切り替え判定に用いる受信レベルを下げられ、回線品質を確保しつつ伝搬距離を延ばすことできる。
本発明の実施形態に係る無線通信システムの一構成例を示すブロック図である。 図１に示した変調方式決定部において行われる変調方式の決定手順を示すフローチャートである。 受信レベルに応じて変調方式が切り替わる様子の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの他の構成例を示すブロック図である。
　次に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
　図１は本発明の実施形態に係る無線通信システムの一構成例を示すブロック図である。
　本実施形態の無線通信システムは、フレーム形式でデータを送受信する無線装置１，２を備えた構成である。
　図１に示すように、無線装置１は、符号化部１１、変調部１２、送信部１３、変調方式制御部１４、受信部２１、復調部２２、復号化部２３、受信レベル測定部２４および変調方式決定部２５を備えている。
　また、無線装置２は、符号化部１１１、変調部１１２、送信部１１３、変調方式制御部１１４、受信部１２１、復調部１２２、復号化部１２３、受信レベル測定部１２４および変調方式決定部１２５を備えている。
　図１に示す無線装置１及び無線装置２は同様の構成である。したがって、以下では、無線装置１を例にして、無線装置１，２が備える各構成要素について説明する。
　符号化部１１は、送信するデータを符号化する。
　変調部１２は、符号化部１１で符号化されたデータを、変調方式制御部１４が指定する変調方式で変調して、変調された無線信号を出力する。
　送信部１３は、変調部１２で変調された無線信号をアンテナ３経由で送信する。
　受信部２１は、無線装置２の送信部１１３から送信された無線信号をアンテナ３経由で受信する。
　復調部２２は、変調方式決定部２５で決定した変調方式にしたがって、受信部２１で受信した無線信号を、該変調方式に対応する復調方式で復調し、復調された信号を出力する。
　復号化部２３は、復調部２２で復調された信号を復号する。
　受信レベル測定部２４は、復調部２２で復調された信号に基づいて、受信した信号の受信レベルを測定する。
　変調方式決定部２５は、受信レベル測定部２４で測定された受信レベルに基づいて変調方式の切り替え要否を判断し、変調方式の切り替えが必要な場合は受信レベル及びその変化量の値に応じて最適な変調方式を決定する。変調方式決定部２５は、変調方式を決定すると、復調部２２で用いる復調方式を、該決定した変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、無線装置２へ送信するフレームに対して切り替え後の変調方式を示す情報及びその切り替えタイミングを示す情報を付加する。
　変調方式制御部１４は、無線装置２から無線信号を受信すると、受信したフレームから変調方式を示す情報及びその切り替えタイミングを示す情報をそれぞれ抽出し、該抽出した情報にしたがって変調部１２で用いる変調方式を切り替える。
　無線装置２が備える符号化部１１１、変調部１１２、送信部１１３、変調方式制御部１１４、受信部１２１、復調部１２２、復号化部１２３、受信レベル測定部１２４および変調方式決定部１２５、ならびに、アンテナ４も、上記と同様の機能を備えているため、ここではその説明を省略する。
　図１に示す無線装置１，２は、周知の電力増幅器、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）、各種の論理回路、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）コンバータ、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）コンバータ、プログラムにしたがって動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を使用して実現される。
　以下、無線装置１から無線装置２へデータを送信する場合を例にして、本実施形態の無線通信システムの動作について説明する。
　無線装置２は、無線装置１から送信された無線信号を受信部１２１で受信すると、受信した無線信号を復調部１２２で復調する。
　受信レベル測定部１２４は、復調部１２２から出力された信号を用いて受信した無線信号の受信レベルを測定し、変調方式決定部１２５に出力する。
　変調方式決定部１２５は、受信レベル測定部１２４から受け取った受信レベルの値に基づいて変調方式の切り替え要否を判定すると共に受信レベルの変化量を算出する。変調方式の切り替えが必要な場合、変調方式決定部１２５は、受信レベル及びその変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定する。変調方式決定部１２５は、変調方式を決定すると、所定のタイミング（すなわち、以下に述べる切り替えタイミング）で、復調部１２２の復調方式を決定した変調方式に対応する復調方式へ切り替える。また、変調方式決定部１２５は、決定した変調方式を通信相手である無線装置１へ通知するため、無線装置２から送信するフレームのヘッダ部に対して、切り替え後の変調方式を示す情報及び送信側と受信側で変調方式および復調方式の切り替えを同期させるための切り替えタイミングを示す情報を付加し、これらの情報が付加されたフレームを無線装置１に送信する。
　無線装置１では、変調方式制御部１４が、無線装置２から送信されたフレームのヘッダ部に付加された変調方式を示す情報及び切り替えタイミングを示す情報をそれぞれ抽出し、該抽出した情報にしたがって指定されたタイミングで、変調部１２の変調方式を指定された方式へ切り替える。
　同様に、無線装置１では、変調方式決定部２５が、受信レベル及びその変化量に基づいて変調方式を決定し、復調部２２の復調方式を、決定した変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、無線装置２へ送信するフレームに対して変調方式を示す情報及び切り替えタイミングを示す情報を付加して送信する。この場合、無線装置２は、無線装置１から受信したフレームから変調方式を示す情報及び切り替えタイミングを示す情報を抽出し、該抽出した情報にしたがって変調部１２の変調方式を指定されたタイミングで指定された変調方式に切り替える。
　本実施形態の無線通信システムが備える無線装置１，２は、受信レベルをそれぞれ測定し、受信レベル及びその変化量に応じて、無線装置１から無線装置２への送信に用いる変調方式、及び無線装置２から無線装置１への送信に用いる変調方式をそれぞれ独立に切り替える。すなわち、本実施形態の無線装置１，２は、送信と受信とで異なる変調方式を用いることが可能な構成である。
　次に、図１に示した変調方式決定部において行われる変調方式の決定方法について図２および図３を用いて説明する。
　図２は図１に示した変調方式決定部において行われる変調方式の決定手順を示すフローチャートである。また、図３は受信レベルに応じて変調方式が切り替わる様子の一例を示す模式図である。
　なお、以下では無線装置２が備える変調方式決定部１２５を例にして変調方式の決定方法を説明するが、無線装置１が備える変調方式決定部２５も同様の手順で変調方式を決定する。
　また、以下では受信レベル及びその変化量に応じてＱＡＭ方式の変調多値数を切り替える例で説明するが、変調方式にはＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式も併用してよい。通常、所定の回線品質を確保するのに必要な各変調方式の受信レベルは、低い方からＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＱＡＭの順であり、ＱＡＭ方式では変調多値数が少ないほど所要の受信レベルが低くて済む。
　まず、変調方式決定部１２５は、受信レベル測定部１２４から測定した受信レベルの値Ｐrを受け取ると（ステップＳ１）、該受信レベルの値Ｐrと現在の変調方式Ｍで必要な受信レベルの値Ｐrmとを比較し、ＰrとＰrmの差αｔを算出する（ステップＳ２）。
　次に、変調方式決定部１２５は、現在の変調方式Ｍで必要な受信レベルに対するマージン判定を行う（ステップＳ３）。マージン判定には、上記αt、並びに変調方式毎に予め設定された値γおよびβを用いる。
　ここで、γは、受信レベルが充分に高いために変調多値数を増やすことができるか否かの判定に用いる指標値であり、下記の値を用いる。
　γ＝Ｐrm+1－Ｐrm＋δ　…　（δ：マージン量）
　Ｐrm+1は、変調多値数を１段階増やした場合（例えば、現在の変調方式が６４ＱＡＭの場合は１２８ＱＡＭ）に必要な受信レベルを示している。
　βは、受信レベルが低いために、変調多値数を低下させるべきか否かの判定に用いる指標値である。
　すなわち、変調方式決定部１２５は、ＰrとＰrmの差αtがβより高いか否かを判定するとともに、ＰrとＰrmの差αtがＰrm+1－Ｐrm＋δ（つまり、γ）より低いか否かを判定する（図３のＦ）。
　ここで、ＰrとＰrmの差αtがγ以上の場合（ステップＳ４）、現在の変調方式よりも変調多値数を１段階増加させても（例えば、現在の変調方式が６４ＱＡＭの場合は１２８ＱＡＭ）良好な回線品質を確保できる。このため、変調方式決定部１２５は変調多値数を１段階大きな値に変更する。
　但し、変調方式決定部１２５は、所定の処理サイクル毎にＮ回連続してＰrとＰrmの差αtがγ以上であるときに変調多値数を増加させる（図３のＢ）。なお、Ｎは予め設定した正の整数とする。このような処理を実行することで、回線の状態が不安定な場合に、変調多値数の切り替え処理と変調多値数を切り替えられた値から元の値に戻す処理とを繰り返すことが防止される。変調方式決定部１２５は、ＰrとＰrmの差αtがγ以上の場合がＮ回連続しない場合は、現在の変調方式を維持する（図３のＡ）。
　変調方式決定部１２５は、変調多値数の切り替えが完了すると、切り替え後の変調多値数に対応したγの値を用いて上記と同様の処理を繰り返す。このとき、マージン量δも切り替え後の変調多値数に対して最適な値を用いることで、回線の状態が不安定であるために変調多値数の切り替え処理と変調多値数を切り替えられた値から元の値に戻す処理とを繰り返すのを防止する。
　ＰrとＰrmの差αtがβとγの間の値にある場合（ステップＳ３）、現在の変調方式は現在の回線状態に最適であるため、変調方式決定部１２５は現在の変調方式をそのまま維持する（図３のＣ）。
　ＰrとＰrmの差αtがβ以下の場合（ステップＳ３）、伝送路の特性が劣化しているため現在の変調方式では良好な回線品質を確保できない。そのため、変調方式決定部１２５は変調多値数を低下させる。
　βの値は任意の値に設定可能である。βの値を適切に設定することで、変調方式を適切なタイミングで切り替えることが可能であり、また変調多値数を最適な値に切り替えることができる。
　さらに、変調方式決定部１２５は、伝送路の特性が急激に劣化しているのか、徐々に劣化しているのかを判断するため、現在の時刻ｔにおけるＰrとＰrmの差αtと、過去の時刻ｔ－ｘにおけるＰrとＰrmの差αt－ｘとの差（変化量）を算出する（ステップＳ５）。
　本実施形態では、この変化量が予め設定された基準値ｋ以下であるか否かに応じて変調方式の切替方法を変更する。
　この基準値ｋも任意の値に設定可能である。ｋの値を適切に設定することで、変調方式を適切なタイミングで切り替えることが可能であり、また変調多値数を最適な値に切り替えることができる。
　変化量がｋ以下の場合、回線品質が徐々に悪化していると判断できるため、変調方式決定部１２５は、現在の変調方式よりも変調多値数を１段階低下させた変調方式（例えば、現在の変調方式が１２８ＱＡＭの場合は６４ＱＡＭ）に変更する（図３のＤ）。
　一方、変化量がｋよりも大きい場合、回線品質が急激に悪化していると判断できるため、変調方式決定部１２５は、現在の変調方式よりも変調多値数を２段階低下させた変調方式（例えば、現在の変調方式が１２８ＱＡＭの場合は３２ＱＡＭ）へ変更する（図３のＥ）。
　変調多値数を１段階ではなく、２段階低下させる理由について以下に説明する。
　上述したように、変調方式決定部１２５が変調方式の切り替えを決定すると、該変調方式決定部１２５を備える無線装置２は、通信相手である無線装置１へ決定した変調方式を通知する必要がある。無線装置２は、送信するフレームに変調方式を示す情報と切り替えタイミングを示す情報とを付加して送信する。無線装置１は、受信したフレームからこれらの情報を抽出し、該情報にしたがって変調部１２の変調方式を指定された方式へ切り替える。そのため、受信レベルを測定してから無線装置１，２で変調方式や復調方式が切り替わるまでに遅れが生じる。
　よって、伝送路の特性が急激に劣化している場合、変調多値数を１段階低下させても、切り替え後の受信レベルが該変調方式で必要な受信レベルよりもさらに低くなることがあり、所定の回線品質が得られない可能性がある。
　したがって、本実施形態の無線通信システムでは、上記変化量がｋより大きい場合、伝送路の特性が急激に劣化していると判断して、変調多値数を２段階低下させる。このように変調多値数を２段階低下させると、伝送容量は低下するが、良好な回線品質を確保できる。なお、変調多値数を低下させる段階数は２段階に限定されるものでなく、３段階以上であっても良い。
　本実施形態では、受信レベル及びその変化量に応じて変調方式を切り替えることで、伝送路の特性が急激に劣化しても良好な回線品質を確保できる。
　受信レベルの変化量を用いて変調方式を切り替えない場合、伝送路の特性が急激に劣化しているときでも良好な回線品質を確保するには、変調方式を早めに切り替える必要がある。このため、所要の受信レベルから十分なマージン量を備えた受信レベルを検出した時点で変調方式を切り替える必要がある。
　それに対して本実施形態では、変調方式の切り替え判定に用いる受信レベルを下げても（すなわち、所要の受信レベルからのマージン量を減らしても）良好な回線品質を確保できる。したがって、変調方式が同じであっても切り替え判定に用いる受信レベルを下げることができるため、回線品質を確保しつつ伝搬距離を延ばすことできる。
　なお、上記説明では、受信レベルを監視することで伝送路特性の状態を把握する例を示した。しかし、伝送路の特性を示す状態は受信レベルに限られるものではない。例えば、誤り訂正手段を持つ無線通信システムでは、図４に示すように、伝送路の特性を示す状態を測定する状態測定部の一形態である上記受信レベル測定部２４、１２４に代えて、無線信号の所定時間当たりのシンドロームエラー数を検出するエラー検出測定部２６、１２６を備える。そして、該測定したシンドロームエラー数及びその変化量を用いて上記と同様に変調方式を切り替えるようにする。これにより、上記と同様の効果を得ることができる。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更を加えることができる。
　例えば、無線装置を構成する各部の処理を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませて実行させ、上述した処理を行ってもよい。
　この出願は、２００８年１２月１７日に出願された日本出願特願２００８－３２０８６２号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。
　本発明は無線信号を送受信する無線通信システムおよび無線装置に適用することができる。本発明によれば、伝送路の特性が急激に劣化している場合でも良好な回線品質を確保できる。また、変調方式の切り替え判定に用いる受信レベルを下げても（すなわち、所要の受信レベルからのマージン量を減らしても）良好な回線品質を確保できるため、変調方式が同じであっても切り替え判定に用いる受信レベルを下げられ、回線品質を確保しつつ伝搬距離を延ばすことできる。
　１、２　　無線装置
　１１、１１１　　符号化部
　１２、１１２　　変調部
　１３、１１３　　送信部
　１４、１１４　　変調方式制御部
　２１、１２１　　受信部
　２２、１２２　　復調部
　２３、１２３　　復号化部
　２４、１２４　　受信レベル測定部
　２５、１２５　　変調方式決定部
　２６、１２６　　エラー検出測定部

Claims (13)

  1. 　第１の無線装置と、前記第１の無線装置の通信相手である第２の無線装置とを有し、
    　前記第１の無線装置は、伝送路の特性を示す状態を測定し、前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、前記変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、前記切り替え後の変調方式を示す情報を前記第２の無線装置へ送信し、
    　前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置から受信した前記切り替え後の変調方式を示す情報にしたがって、変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える無線通信システム。
  2. 　前記第１の無線装置は、前記切り替え後の変調方式を示す情報とともに切り替えタイミングを示す情報を前記第２の無線装置へ送信し、
    　前記第２の無線装置は、前記第１の無線装置から受信した前記切り替えタイミングを示す情報にしたがって、前記切り替えタイミングで前記変調方式を切り替える請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　前記第１の無線装置は、
    　前記状態の変化量の値が予め設定された基準値以下の場合、前記切り替え後の変調方式を、変調多値数を１段階低下させた変調方式に決定し、前記状態の変化量の値が前記基準値よりも大きい場合、前記切り替え後の変調方式を、変調多値数を２段階以上低下させた変調方式に決定する請求項１又は２に記載の無線通信システム。
  4. 　前記第１の無線装置から前記第２の無線装置への送信に用いる変調方式と、前記第２の無線装置から前記第１の無線装置への送信に用いる変調方式とを独立に切り替える請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
  5. 　伝送路の特性を示す状態を測定する状態測定部と、
    　前記状態測定部で測定した前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、前記変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、通信相手の無線装置へ送信するフレームに前記切り替え後の変調方式を示す情報を付加する変調方式決定部と、
    　前記通信相手の無線装置から受信したフレームから前記切り替え後の変調方式を示す情報を抽出し、抽出した前記情報にしたがって変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える変調方式制御部と
    　を有する無線装置。
  6. 　前記変調方式決定部は、前記通信相手の無線装置へ送信する前記フレームに対して、前記切り替え後の変調方式を示す情報とともに切り替えタイミングを示す情報を付加し、
    　前記変調方式制御部は、前記通信相手の無線装置から受信した切り替えタイミングを示す情報にしたがって、前記切り替えタイミングで前記変調方式を切り替える請求項５に記載の無線装置。
  7. 　前記切り替えタイミングは、前記無線装置と前記通信相手の無線装置との間で前記復調方式および前記変調方式の切り替えを同期させるためのタイミングである請求項６に記載の無線装置。
  8. 　前記変調方式決定部は、
    　前記状態の変化量の値が予め設定された基準値以下の場合、前記切り替え後の変調方式を、変調多値数を１段階低下させた変調方式に決定し、前記状態の変化量の値が前記基準値よりも大きい場合、前記切り替え後の変調方式を、変調多値数を２段階以上低下させた変調方式に決定する請求項５から７のいずれか１項に記載の無線装置。
  9. 　前記伝送路の特性を示す状態は、無線信号の受信レベルである請求項５から８のいずれか１項に記載の無線装置。
  10. 　前記伝送路の特性を示す状態は、無線信号の所定時間当たりのシンドロームエラー数である請求項５から８のいずれか１項に記載の無線装置。
  11. 　伝送路の特性を示す状態を測定し、
    　前記状態に基づいて変調方式の切り替え要否を判定し、
    　前記変調方式の切り替えが必要な場合、前記状態及び前記状態の変化量の値に応じて切り替え後の変調方式を決定し、復調方式を前記切り替え後の変調方式に対応する復調方式へ切り替えると共に、前記切り替え後の変調方式を示す情報を通信相手の無線装置へ送信し、
    　前記通信相手の無線装置から前記切り替え後の変調方式を示す情報を受信すると、変調方式を前記切り替え後の変調方式へ切り替える適応変調方法。
  12. 　前記切り替え後の変調方式を示す情報とともに切り替えタイミングを示す情報を前記通信相手の無線装置へ送信し、
    　前記通信相手の無線装置から前記切り替えタイミングを示す情報を受信すると、前記切り替えタイミングで前記変調方式を切り替える請求項１１に記載の適応変調方法。
  13. 　前記状態の変化量の値が予め設定された基準値以下の場合、前記切り替え後の変調方式を、変調多値数を１段階低下させた変調方式に決定し、
    　前記状態が前記基準値よりも大きい場合、前記切り替え後の変調方式を、変調多値数を２段階以上低下させた変調方式に決定する請求項１１又は１２に記載の適応変調方法。
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