WO2011087065A1 - 通信装置および通信方法 - Google Patents

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宮田　健雄
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京セラ株式会社
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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/10—Polarisation diversity; Directional diversity

Definitions

  • the present invention relates to a communication device and a communication method, and more particularly to a communication device capable of spatial multiplexing of transmission signals and a communication method of such a communication device.
  • WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access
  • Next Generation PHS Personal Handy-Phone System
  • LTE Long Term Evolution
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • a radio base station arranges (that is, encodes) one signal stream based on a certain rule with respect to time and space (antenna), and transmits the encoded signal stream from a plurality of antennas.
  • this STC-based downlink communication method is called DL MIMO MATRIX-A (hereinafter sometimes abbreviated as MATRIX-A).
  • the radio base station multiplex-transmits a plurality of signal streams from a plurality of antennas at the same frequency.
  • this SM-based downlink communication method is called DL MIMO MATRIX-B (hereinafter sometimes abbreviated as MATRIX-B).
  • the use of the MIMO communication system of the space-time coding system (DL MIMO MATRIX-A), which is a non-spatial multiplexing system, can improve the throughput characteristics, area characteristics, and frequency usage of wireless terminals
  • DL MIMO MATRIX-A which is a non-spatial multiplexing system
  • the efficiency is improved and when the spatial multiplexing method (DL MIMO MATRIX-B) MIMO communication method is used, the throughput characteristics and area characteristics of the wireless terminal and the frequency utilization efficiency are improved.
  • the spatial correlation characteristics of the multiple antennas are different, and the wireless terminal that successfully switches from the non-spatial multiplexing method to the spatial multiplexing method There are wireless terminals that are not successful.
  • an object of the present invention is to appropriately perform switching to a spatial multiplexing method even when the arrangement, polarization plane, and gain of a plurality of antennas are different for each communication device of a communication partner. It is to provide a communication apparatus and a communication method that can be used.
  • a communication device of the present invention includes a plurality of antennas, a quality management unit that acquires or calculates the communication quality of a received signal in another communication device of the communication partner, and another communication of the communication partner.
  • a specifying unit for specifying the type of device a storage unit for storing a table defining communication quality as a communication method switching condition for each type of other communication device of the communication partner, and other communication devices of the communication partner
  • a switching unit that switches a setting of a transmission signal communication method from a non-spatial multiplexing method to a spatial multiplexing method or from a spatial multiplexing method to a non-spatial multiplexing method with reference to a table based on communication quality and type;
  • a transmission unit that processes the transmission signal and outputs it to a plurality of antennas based on the set communication method.
  • the present invention it is possible to appropriately switch to the spatial multiplexing method even when the arrangement, polarization plane, and gain of a plurality of antennas are different for each communication device of the communication partner.
  • FIG. 1 It is a figure showing the radio
  • A is a figure for demonstrating the example of the switching table in case a terminal kind is "A”.
  • B is a figure for demonstrating the example of the switching table in case a terminal kind is "B”.
  • (C) is a figure for demonstrating the example of the switching table in case a terminal kind is "C”.
  • D is a figure for demonstrating the example of a special switching table in case a terminal kind does not correspond to a predetermined kind.
  • A is a figure for demonstrating the example of the upper limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level-up in the switching table in case a terminal type is "A".
  • B is a figure for demonstrating the example of the upper limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level-up in the switching table in case a terminal type is "B”.
  • C is a figure for demonstrating the example of the upper limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level-up in the switching table in case a terminal type is "C".
  • (D) is a figure for demonstrating the example of the upper limit of the packet error rate (PER) in the case of 1 step
  • (E) is a figure for demonstrating the example of the lower limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level down in the switching table in case a terminal type is "A”.
  • (F) is a figure for demonstrating the example of the lower limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level down in the switching table in case a terminal type is "B".
  • (G) is a figure for demonstrating the example of the lower limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level down in the switching table in case a terminal type is "C".
  • (H) is a figure for demonstrating the example of the lower limit of the packet error rate (PER) in the case of a one-step level down in the special switching table when a terminal type does not correspond to a predetermined type. It is a flowchart showing the operation
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless communication system includes a first communication device 2 and n second communication devices 3a to 3n. Between the first communication device 2 and the n second communication devices 3a to 3n, a MIMO communication method based on a space-time coding method (DL MIMO MATRIX-A) or a spatial multiplexing method (DL MIMO MATRIX) A downlink signal of user data is transmitted in the MIMO communication scheme according to -B).
  • DL MIMO MATRIX-A space-time coding method
  • DL MIMO MATRIX spatial multiplexing method
  • the first communication device 2 can be, for example, a wireless base station, and the second communication devices 3a to 3n can be, for example, wireless terminals.
  • the radio base station can communicate simultaneously with a plurality of n radio terminals.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the radio base station according to the first embodiment.
  • the radio base station 2 includes a first antenna 10, a second antenna 11, a transmission unit 13, a reception unit 12, a MAC (Media Access Control) layer processing unit 14, A first coupler / distributor 82 and a second coupler / distributor 83 are provided.
  • the first coupler / distributor 82 is configured by, for example, a circulator, and outputs a signal from the transmission unit 13 to the first antenna 10 and outputs a signal from the first antenna 10 to the reception unit 12.
  • the second coupler / distributor 83 is constituted by, for example, a circulator, and outputs a signal from the transmission unit 13 to the second antenna 11 and outputs a signal from the second antenna 11 to the reception unit 12.
  • the transmission unit 13 includes a multi-antenna transmission signal processing unit 24, a subcarrier arrangement unit 23, an IFFT unit (Inverse First Fourier Transform) 22, a CP (Cyclic Prefix) addition unit 21, an RF (Radio Frequency) unit 20, Is provided.
  • IFFT unit Inverse First Fourier Transform
  • CP Cyclic Prefix
  • RF Radio Frequency
  • the subcarrier arrangement unit 23 arranges subcarriers based on, for example, PUSC (Partial Usage of Subchannels).
  • the multi-antenna transmission signal processing unit 24 performs space-time coding (for example, Aramuch coding) on one data stream, and the set MIMO communication method is MATRIX-B.
  • space-time coding for example, Aramuch coding
  • the set MIMO communication method is MATRIX-B.
  • a plurality of data streams are spatially multiplexed.
  • the IFFT unit 22 converts the plurality of subcarrier signals (frequency domain signals) output from the multi-antenna transmission signal processing unit 24 into time domain signals (OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) symbols) by IFFT.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • the CP adding unit 21 adds the same signal as the tail part of the OFDMA symbol to the beginning of the OFDMA symbol as a CP.
  • the RF unit 20 includes an up-converter that up-converts to a radio frequency band, a power amplification circuit that amplifies the up-converted signal, and passes only the signal component in the desired band of the amplified signal to pass through the first antenna 10 and the first antenna 10.
  • a band-pass filter that outputs to the second antenna 11.
  • the reception unit 12 includes an RF unit 15, a CP removal unit 16, an FFT unit 17, a subcarrier arrangement unit 18, and a multi-antenna reception signal processing unit 81.
  • the RF unit 15 includes a band-pass filter that allows only a signal component in a desired band among signals output from the first antenna 10 and the second antenna 11 to pass, a low-noise amplifier circuit that amplifies the RF signal, and the RF signal that is down Includes down coater to convert.
  • the CP removal unit 16 removes the CP from the signal output from the RF unit 15.
  • the FFT unit 17 converts the time domain signal output from the CP removal unit 16 into a frequency domain signal by FFT and demodulates the signal into a plurality of subcarriers.
  • the subcarrier arrangement unit 18 extracts each subcarrier output from the FFT unit 17 based on PUSC, for example.
  • the multi-antenna reception signal processing unit 81 performs, for example, adaptive array reception processing on the signal output from the subcarrier arrangement unit 18.
  • the MAC layer processing unit 14 includes a user data transmission management unit 34, an encoding unit 33, a modulation unit 32, a demodulation unit 25, a decoding unit 26, a user data reception management unit 27, and a control unit 35. .
  • the user data transmission management unit 34 manages user data transmitted to the wireless terminal 3.
  • the encoding unit 33 encodes the downlink signal according to the MCS (Modulation and Code Scheme) encoding rate instructed from the switching unit 38.
  • MCS Modulation and Code Scheme
  • the modulation unit 32 modulates the encoded downlink signal to the radio terminal 3 in accordance with the MCS modulation method instructed from the switching unit 38.
  • the demodulator 25 demodulates the uplink signal from the wireless terminal 3.
  • the decoding unit 26 decodes the demodulated uplink signal.
  • the user data reception management unit 27 manages user data received from the wireless terminal 3.
  • the control unit 35 includes a communication quality management unit 36, a communication level management unit 40, a terminal type identification unit 41, a switching table storage unit 39, a switching unit 38, and a switching notification unit 37.
  • the communication quality management unit 36 receives a notification of the measured carrier power to interference noise power ratio (CINR) of each downlink signal from each wireless terminal 3 and notifies the notified carrier power to interference.
  • the noise power ratio (CINR) is stored.
  • the communication level management unit 40 manages the current communication level of the downlink signal.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the communication level.
  • the communication level is determined by the MIMO communication method and MCS. For example, when the communication level is “1”, the MIMO communication method is “MATRIX-A”, and the MCS is “QPSK 1/2”. The communication level is “9”, the MIMO communication method is “MATRIX-B”, and the MCS is “64QAM 1/2”.
  • the terminal type identification unit 41 identifies the type of the wireless terminal based on some of the plurality of bits constituting the terminal ID included in the uplink signal transmitted from the wireless terminal device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a terminal ID of a wireless terminal.
  • the terminal ID includes a bit (A 2 A 1 ) representing a terminal type number, a bit (B 2 B 1 ) representing a country code, and a bit (C 4 C 3 C 2 ) representing a telephone number. consisting of C 1) and.
  • the terminal type specifying unit 41 specifies the terminal type based on the bits (A 2 A 1 ) constituting the terminal ID.
  • the switching table storage unit 39 determines CINR conditions for changing the communication level for each type of wireless terminal.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining an example of the switching table when the terminal type is “A”.
  • This switching table is a standard table obtained from the result of a simulation or a lab test using a typical propagation path model defined by the WiMAX forum.
  • FIG. 5B is a diagram for explaining an example of the switching table when the terminal type is “B”.
  • This table is a table in which the CINR threshold for switching to MATRIX-B is higher by “+3 dB” than the standard table of FIG.
  • FIG. 5C is a diagram for explaining an example of the switching table when the terminal type is “C”.
  • This table is a table in which the CINR threshold for switching to MATRIX-B is higher by “+6 dB” than the standard table of FIG.
  • FIG. 5D is a diagram for explaining an example of the special switching table when the terminal type does not correspond to the predetermined type.
  • the CINR threshold is tightened until switching to MATRIX-B is substantially prohibited, and is a table that is higher by “+99 dB” than the standard table of FIG.
  • the switching unit 38 switches the communication level according to the switching table for each terminal type in the switching table storage unit 39, that is, switches between the MIMO communication system and the MCS (modulation system and coding rate) of the downlink signal.
  • the switching unit 38 sets the downlink signal carrier power to interference noise power ratio (CINR) to “11 or more and 13” regardless of the current communication level. If “less than”, the communication level is changed to “5”. Further, the switching unit 38 changes the communication level to “12” when the carrier power to interference noise power ratio (CINR) is “27 or more” regardless of the current communication level.
  • CINR downlink signal carrier power to interference noise power ratio
  • the switching notification unit 37 outputs a signal for notifying the MIMO communication system and MCS of the downlink signal to the wireless terminal whose communication level is switched by the switching unit 38.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation procedure for each frame of the radio base station according to the first embodiment.
  • switching unit 38 sets user number i to 1 (step S200).
  • the terminal type identification unit 41 identifies the terminal type based on the terminal ID included in the uplink signal received from the wireless terminal with the user number i (step S201).
  • the switching unit 38 selects the switching table for the specified terminal type (step S203).
  • the switching unit 38 selects the special switching table (step S204).
  • the communication quality management unit 36 acquires the carrier power to interference noise power ratio (CINR) of the downlink signal of the wireless terminal 3 of the user i included in the uplink frame (step S205).
  • CINR carrier power to interference noise power ratio
  • the switching unit 38 can increase the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table (that is, (If the acquired CINR is larger than the CINR range belonging to the current communication level) (YES in step S207), and the MIMO communication system of the communication level after the upgrade in the selected switching table is MATRIX-B (YES in step S208), the communication level is increased. That is, the switching unit 38 switches the MIMO communication method to MATRIX-B, and switches based on the switching table in which MCS is selected (step S209).
  • the switching unit 38 is a case where the MIMO communication system at the current communication level is MATRIX-A (YES in step S206), and the communication level of the wireless terminal of the user number i can be increased in the selected switching table. Yes (YES in step S207), and if the MIMO communication method of the communication level after the increase in the selected switching table is MATRIX-A (NO in step S208), the communication level is increased. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-A and increases MCS based on the selected switching table (step S210).
  • the switching unit 38 can reduce the communication level of the wireless terminal of user number i in the selected switching table ( That is, when the acquired CINR is smaller than the CINR range belonging to the current communication level (NO in step S207, YES in step S211), the communication level is lowered. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-A, and lowers the MCS based on the selected switching table (step S112).
  • the switching unit 38 has the current communication level of MIMO communication system MATRIX-A (YES in step S206), and cannot increase or decrease the communication level of the wireless terminal of user number i in the selected switching table. If not (NO in step S211), the communication level is maintained. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication method at MATRIX-A and maintains MCS (step S213).
  • the switching unit 38 can reduce the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table (That is, when the acquired CINR is smaller than the CINR range belonging to the current communication level (YES in step S214), and the MIMO communication system at the communication level after down in the selected switching table is MATRIX-A If (YES in step S215), the communication level is lowered. That is, the switching unit 38 switches the MIMO communication method to MATRIX-A and switches based on the switching table in which MCS is selected (step S216).
  • the switching unit 38 is a case where the MIMO communication method of the current communication level is MATRIX-B (NO in step S206), and the communication level of the wireless terminal of the user number i can be lowered in the selected switching table. Yes (YES in step S214), and if the MIMO communication method of the communication level after down in the selected switching table is MATRIX-B (NO in step S215), the communication level is lowered. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-B, and lowers the MCS based on the selected switching table (step S217).
  • the switching unit 38 can increase the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table (that is, if the acquired CINR is larger than the CINR range belonging to the current communication level (NO in step S214, YES in step S218), the communication level is increased. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-B and increases the MCS based on the selected switching table (step S219).
  • the switching unit 38 has the current communication level of MIMO communication system MATRIX-B (NO in step S206), and cannot increase or decrease the communication level of the wireless terminal of user number i in the selected switching table. If not (NO in step S218), the communication level is maintained. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-B and maintains MCS (step S220).
  • step S222 when the user number i is not equal to the total number of users in communication (NO in step S221), the switching unit 38 increments the user number i by 1 (step S222) and returns to step S201. .
  • the MATRIX-B using the switching table that defines the correspondence between the carrier power to interference noise power ratio (CINR) and the communication level for each type of wireless terminal. Therefore, even when the arrangement of multiple antennas, the polarization plane, and the gain are different for each wireless terminal, switching to MATRIX-B can be appropriately executed.
  • CINR carrier power to interference noise power ratio
  • the radio base station according to the second embodiment is different from the radio base station according to the first embodiment in the following points.
  • the communication quality management unit 36 receives notification of the packet error rate (PER) of the measured downlink signal from each wireless terminal 3, and stores the notified packet error rate (PER).
  • PER packet error rate
  • the switching table storage unit 39 corresponds to each communication level for each type of wireless terminal, and the packet error rate (PER) upper limit value when the communication level is increased by one level, and when the communication level is decreased by one level.
  • the lower limit value of the packet error PER is determined.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining an example of the upper limit value of the packet error rate (PER) when the level is increased by one stage in the switching table when the terminal type is “A”.
  • FIG. 7A shows the packet error rate (PER) when the level is increased by one stage in the standard switching table obtained from the result of the simulation or the laboratory test using the typical propagation path model defined in the WiMAX forum. Represents the upper limit.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining an example of the upper limit value of the packet error rate (PER) when the level is increased by one stage in the switching table when the terminal type is “B”.
  • FIG. 7B shows the packet error rate (PER) when the communication level is increased by one step at the MATRIX-B communication levels “10” and “11”, compared to the standard table of FIG.
  • the upper limit is lower by “3%”. That is, the conditions for level-up at the communication levels “10” and “11” are stricter than those in FIG.
  • FIG. 7C is a diagram for explaining an example of the upper limit value of the packet error rate (PER) when the level is increased by one stage in the switching table when the terminal type is “C”.
  • FIG. 7C shows the communication levels at the MATRIX-A communication level “8” and the MATRIX-A communication levels “9”, “10”, and “11”, compared to the standard table of FIG.
  • the upper limit value of the packet error rate (PER) when the level is increased by one level is lower by “3%”. That is, conditions for level up are more severe than those in FIG. 7A at communication levels “8” to “11”.
  • FIG. 7D is a diagram for explaining an example of the upper limit value of the packet error rate (PER) when the terminal type does not correspond to a predetermined type and the level is increased by one step in the special switching table. .
  • FIG. 7D shows a strict upper limit value of the packet error rate (PER) so as to completely prohibit switching to MATRIX-B.
  • FIG. 7E is a diagram for explaining an example of the lower limit value of the packet error rate (PER) when the level is down by one stage in the switching table when the terminal type is “A”.
  • PER packet error rate
  • FIG. 7F is a diagram for explaining an example of the lower limit value of the packet error rate (PER) when the level is lowered by one step in the switching table when the terminal type is “B”.
  • PER packet error rate
  • FIG. 7G is a diagram for explaining an example of the lower limit value of the packet error rate (PER) when the level is lowered by one stage in the switching table when the terminal type is “C”.
  • PER packet error rate
  • FIG. 7H is a diagram for explaining an example of the lower limit value of the packet error rate (PER) when the level is lowered by one step in the special switching table when the terminal type does not correspond to the predetermined type. .
  • the lower limit value of the packet error rate (PER) when the level is lowered by one step is “10%” regardless of the terminal type and the current communication level.
  • the switching unit 38 switches the communication level according to the switching table for each terminal type in the switching table storage unit 39, that is, switches between the MIMO communication system and the MCS (modulation system and coding rate) of the downlink signal.
  • the switching unit 38 is down when the current communication level is “8” (MATRIX-A, 64QAM 5/6).
  • the communication level is increased to “9”, that is, the MIMO communication system of the downlink signal is switched to MATRIX-B, and the MCS is set to “64QAM”. Switch to 1/2 ".
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation procedure for each frame of the radio base station according to the second embodiment.
  • switching unit 38 sets user number i to 1 (step S100).
  • the terminal type identification unit 41 identifies the terminal type based on the terminal ID included in the uplink signal received from the wireless terminal with the user number i (step S101).
  • the switching unit 38 selects the switching table for the specified terminal type (step S103).
  • the switching unit 38 selects the special switching table (step S104).
  • the communication quality management unit 36 acquires the packet error rate (PER) of the downlink signal of the wireless terminal 3 of the user i included in the uplink frame (Step S105).
  • PER packet error rate
  • switching unit 38 can increase the communication level of the wireless terminal of user number i by one step in the selected switching table ( That is, the acquired packet error rate (PER) is equal to or lower than the upper limit value of the packet error rate (PER) of the current communication level determined by the selected switching table (YES in step S107), and the selected switching table If the MIMO communication system at the communication level after one step up is MATRIX-B (YES in step S108), the communication level is raised by one step. That is, the switching unit 38 switches the MIMO communication method to MATRIX-B, and switches based on the switching table in which MCS is selected (step S109).
  • the switching unit 38 can increase the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table, and the MIMO communication method of the current communication level is MATRIX-A (YES in step S106). If this is the case (YES in step S107), and the MIMO communication method of the communication level after one step up in the selected switching table is MATRIX-A (NO in step S108), the communication level is raised by one step. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-A and increases the level by one step based on the switching table in which the MCS is selected (step S110).
  • the switching unit 38 can reduce the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table by using the MATRIX-A MIMO communication method at the current communication level (YES in step S106). In the case (that is, when the acquired packet error rate (PER) is equal to or greater than the lower limit value of the packet error rate (PER) of the current communication level determined by the selected switching table) (NO in step S107, YES in step S111). ) Decrease the communication level by one step. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-A, and lowers it by one step based on the switching table in which MCS is selected (step S112).
  • the switching unit 38 has a MIMO communication system of the current communication level of MATRIX-A (YES in step S106), and the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table is increased by one level. If down is impossible (NO in step S111), the communication level is maintained. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-A and maintains MCS (step S113).
  • the switching unit 38 can reduce the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table by using the current MATRIX-B MIMO communication method (NO in step S106). (That is, when the acquired packet error rate (PER) is equal to or greater than the lower limit value of the packet error rate (PER) of the current communication level defined in the selected switching table) (YES in step S114) and selected If the MIMO communication system at the communication level after one step down in the switching table is MATRIX-A (YES in step S115), the communication level is lowered by one step. That is, the switching unit 38 switches the MIMO communication method to MATRIX-A and switches based on the switching table in which MCS is selected (step S116).
  • the switching unit 38 can reduce the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table by using the current MATRIX-B MIMO communication method (NO in step S106). If this is the case (YES in step S114), and the MIMO communication method of the communication level after one step down in the selected switching table is MATRIX-B (NO in step S115), the communication level is lowered by one step. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-B, and lowers it by one step based on the switching table in which the MCS is selected (step S117).
  • the switching unit 38 can increase the communication level of the wireless terminal of the user number i in the selected switching table by using the current MATRIX-B MIMO communication system (NO in step S106).
  • the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-B and increases the level by one step based on the switching table in which MCS is selected (step S119).
  • the switching unit 38 is configured to increase the communication level of the wireless terminal of the user number i by one step in the selected switching table when the MIMO communication method at the current communication level is MATRIX-B (NO in step S106). If down is impossible (NO in step S118), the communication level is maintained. That is, the switching unit 38 maintains the MIMO communication system at MATRIX-B and maintains MCS (step S120).
  • step S121 when the user number i is not equal to the total number of users in communication (NO in step S121), the switching unit 38 increments the user number i by 1 (step S122) and returns to step S101. .
  • switching to MATRIX-B is performed using a switching table that defines the correspondence between packet error rate (PER) and communication level switching for each type of wireless terminal. Therefore, even if the arrangement of multiple antennas, the polarization plane, and the gain are different for each wireless terminal, switching to MATRIX-B can be performed appropriately.
  • PER packet error rate
  • the switching unit sets the measured downlink signal carrier power to interference noise power ratio (CINR) regardless of the current communication level.
  • CINR carrier power to interference noise power ratio
  • the present invention is not limited to this.
  • the communication level is increased by one step and measured.
  • the carrier power to interference noise power ratio (CINR) is less than the range of the carrier power to interference noise power ratio (CINR) corresponding to the current communication level, the communication level may be lowered by one step.
  • the special table substantially prohibits switching to MATRIX-B, but completely prohibits the switching as in the second embodiment. It may be a thing.
  • the special table does not prohibit such switching to MATRIX-B, and may make conditions for switching to MATRIX-B stricter than a normal table.
  • the special table may be the same as the table for any terminal type (in the embodiment, the table whose terminal type is “A”, “B”, or “C”).
  • the condition of communication quality in the switching table is fixed, but is not limited to this and may be changed. For example, if the success rate when the communication level is increased is high, that is, if the communication level does not decrease again in a short time after the communication level is increased, the communication quality conditions for increasing the communication level are moderate. It is good also as changing to.
  • the terminal ID is described as including a number indicating the type of the terminal, but the present invention is not limited to this.
  • the terminal ID may not include a number representing the type of terminal, and the wireless base station may include a table that associates the terminal ID with the type of terminal.
  • Non-spatial multiplexing scheme / spatial multiplexing scheme a WiMAX communication system is used as an example, and a non-spatial multiplexing scheme (DL MIMO MATRIX-A) is changed to a spatial multiplexing scheme (DL MIMO MATRIX).
  • DL MIMO MATRIX-A non-spatial multiplexing scheme
  • DL MIMO MATRIX spatial multiplexing scheme
  • the switching to -B has been described, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to switching from a non-spatial multiplexing system to a spatial multiplexing system in other communication systems.
  • the communication quality (PER, CINR) of the downlink signal is transmitted in the uplink frame from the wireless terminal to the wireless base station. It is not limited. For example, on the wireless base station side, the communication quality of the downlink signal based on the NACK (Negative ACKnowledgement) signal at the time of automatic repeat request (ARQ) or hybrid automatic repeat request (HARQ) processing May be calculated.
  • NACK Negative ACKnowledgement
  • ARQ automatic repeat request
  • HARQ hybrid automatic repeat request
  • 1 wireless communication system 2 first communication device (wireless base station), 3, 3a to 3n second communication device (wireless terminal), 10, 11 antenna, 12 transmission unit, 13 reception unit, 14 MAC layer processing unit 15, 20 RF section, 16 CP removal section, 17 FFT section, 18, 23 subcarrier placement section, 21 CP addition section, 22 IFFT section, 24 multi-antenna transmission signal processing section, 25 demodulation section, 26 decoding section, 27

Abstract

　通信品質管理部（３６）は、通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得または算出する。端末種類特定部（４１）は、通信相手の他の通信装置の種類を特定する。切替テーブル記憶部（３９）は、通信相手の他の通信装置の種類ごとに、通信方式の切替え条件である通信品質を定めたテーブルを記憶する。切替部（３８）は、通信相手の他の通信装置の通信品質と種類に基づいて、テーブルを参照して、非空間多重化方式から空間多重化方式へまたは空間多重化方式から非空間多重化方式へ、送信信号の通信方式の設定を切替える。送信部（１３）は、設定された通信方式に基づいて送信信号を処理して複数のアンテナ（１０，１１）へ出力する。

Description

通信装置および通信方法
　本発明は、通信装置および通信方法に関し、特に、送信信号の空間多重化が可能な通信装置、およびそのような通信装置の通信方法に関する。
　ＷｉＭＡＸ(Worldwide　Interoperability　for　Microwave　Access）（登録商標）、次世代ＰＨＳ(Personal　Handy-Phone　System)、およびＬＴＥ（Long　Term　Evolution）などの各種無線通信システムにおいて、スループットおよび周波数利用効率の向上を狙いとして、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを利用する通信技術であるＭＩＭＯ（Multiple　Input　Multiple　Output）が用いられている。
　無線基地局から無線端末へのダウンリンク通信方式で使用されるＭＩＭＯには、ＳＴＣ（Space-Time　Coding：時空間符号化）ベースのものと、ＳＭ(Spatial　Multiplex：空間多重)ベースのものとがある（たとえば、特許文献１（特開２００９－２７３１８６号公報）を参照）。
　ＳＴＣベースでは、無線基地局は、１つの信号ストリームを、時間と空間（アンテナ）についてある規則に基づいて配列し（つまり符号化して）、符号化された信号ストリームを複数のアンテナから送信する。ＷｉＭＡＸでは、このＳＴＣベースのダウンリンクの通信方式は、ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａ（以下、ＭＡＴＲＩＸ－Ａと略すこともある）と呼ばれている。
　一方、ＳＭベースでは、無線基地局は、複数の信号ストリームを複数のアンテナから同一周波数で多重送信する。ＷｉＭＡＸでは、このＳＭベースのダウンリンクの通信方式はＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ（以下、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂと略すこともある）と呼ばれている。
特開２００９－２７３１８６号公報
　ところで、伝送路の状況によって、非空間多重化方式である時空間符号化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａ）のＭＩＭＯ通信方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合と、空間多重化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ）のＭＩＭＯ通信方式を用いた方が無線端末のスループット特性やエリア特性、しいては周波数利用効率がよくなる場合とがある。
　特に、無線端末ごとに、複数アンテナの配置、偏波面、および利得が相違するため、複数アンテナの空間相関特性が異なり、非空間多重化方式から空間多重化方式への切替えが成功する無線端末と、成功しない無線端末とがある。
　それゆえに、本発明の目的は、通信相手の通信装置ごとに、複数アンテナの配置、偏波面、および利得が相違する場合であっても、空間多重化方式への切替えを適切に実行することができるような通信装置および通信方法を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、複数のアンテナと、通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、通信相手の他の通信装置の種類を特定する特定部と、通信相手の他の通信装置の種類ごとに、通信方式の切替え条件である通信品質を定めたテーブルを記憶する記憶部と、通信相手の他の通信装置の通信品質と種類に基づいて、テーブルを参照して、非空間多重化方式から空間多重化方式へまたは空間多重化方式から非空間多重化方式へ、送信信号の通信方式の設定を切替える切替部と、設定された通信方式に基づいて、送信信号を処理して複数のアンテナへ出力する送信部とを備える。
　本発明によれば、通信相手の通信装置ごとに、複数アンテナの配置、偏波面、および利得が相違する場合であっても、空間多重化方式への切替えを適切に実行することができる。
本発明の実施形態の無線通信システムを表わす図である。 第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。 通信レベルを説明するための図である。 無線端末の端末ＩＤを表わす図である。 （ａ）は、端末種類が「Ａ」の場合の切替テーブルの例を説明するための図である。（ｂ）は、端末種類が「Ｂ」の場合の切替テーブルの例を説明するための図である。（ｃ）は、端末種類が「Ｃ」の場合の切替テーブルの例を説明するための図である。（ｄ）は、端末種類が予め定められた種類に該当しない場合の特殊切替テーブルの例を説明するための図である。 第１の実施形態の無線基地局の１フレームごとの動作手順を表わすフローチャートである。 （ａ）は、端末種類が「Ａ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。（ｂ）は、端末種類が「Ｂ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。（ｃ）は、端末種類が「Ｃ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。（ｄ）は、端末種類が予め定められた種類に該当しない場合の特殊切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。（ｅ）は、端末種類が「Ａ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。（ｆ）は、端末種類が「Ｂ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。（ｇ）は、端末種類が「Ｃ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。（ｈ）は、端末種類が予め定められた種類に該当しない場合の特殊切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。 第２の実施形態の無線基地局の１フレームごとの動作手順を表わすフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の実施形態の無線通信システムを表わす図である。
　図１を参照して、この無線通信システムは、第１の通信装置２と、ｎ個の第２の通信装置３ａ～３ｎとを備える。第１の通信装置２と、ｎ個の第２の通信装置３ａ～３ｎとの間は、時空間符号化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａ）によるＭＩＭＯ通信方式、または空間多重化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ）によるＭＩＭＯ通信方式でユーザデータのダウンリンク信号が伝送される。以下、第２の通信装置３ａ～３ｎのうちのいずれかを表わすときには、第２の通信装置３と記すことにする。
　第１の通信装置２として、たとえば、無線基地局とし、第２の通信装置３ａ～３ｎとして、たとえば無線端末とすることができる。無線基地局は、ｎ個の無線端末のうちの複数個と同時に通信が可能である。
　（無線基地局の構成）
　図２は、第１の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
　図２を参照して、この無線基地局２は、第１のアンテナ１０と、第２のアンテナ１１と、送信部１３と、受信部１２と、ＭＡＣ（Media　Access　Control）層処理部１４と、第１の結合／分配器８２と、第２の結合／分配器８３とを備える。
　第１の結合／分配器８２は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部１３からの信号を第１のアンテナ１０へ出力し、第１のアンテナ１０からの信号を受信部１２へ出力する。
　第２の結合／分配器８３は、たとえばサーキュレータで構成され、送信部１３からの信号を第２のアンテナ１１へ出力し、第２のアンテナ１１からの信号を受信部１２へ出力する。
　送信部１３は、マルチアンテナ送信信号処理部２４と、サブキャリア配置部２３と、ＩＦＦＴ部（Inverse　First　Fourier　Transform）２２と、ＣＰ（Cyclic　Prefix）付加部２１と、ＲＦ(Radio　Frequency)部２０とを備える。
　サブキャリア配置部２３は、たとえばＰＵＳＣ（Partial　Usage　of　Subchannels)に基づいて、サブキャリアを配置する。
　マルチアンテナ送信信号処理部２４は、設定されたＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合に、１つのデータストリームを時空間符号化（たとえばアラムーチ符号化）し、設定されたＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合に、複数のデータストリームを空間多重化する。
　ＩＦＦＴ部２２は、マルチアンテナ送信信号処理部２４から出力される複数のサブキャリア信号（周波数領域の信号）をＩＦＦＴによって、時間領域の信号（ＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）シンボル）に変換する。
　ＣＰ付加部２１は、ＯＦＤＭＡシンボルの後尾部分と同じ信号をＣＰとしてＯＦＤＭＡシンボルの先頭に付加する。
　ＲＦ部２０は、無線周波数帯にアップコンバートするアップコンバータ、アップコンバートされた信号を増幅する電力増幅回路、増幅された信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させて第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１へ出力するバンドパスフィルタなどを含む。
　受信部１２は、ＲＦ部１５と、ＣＰ除去部１６と、ＦＦＴ部１７と、サブキャリア配置部１８と、マルチアンテナ受信信号処理部８１とを備える。
　ＲＦ部１５は、第１のアンテナ１０および第２のアンテナ１１から出力される信号のうち所望帯域の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルタ、ＲＦ信号を増幅する低雑音増幅回路、ＲＦ信号をダウンコンバートするダウンコータなどを含む。
　ＣＰ除去部１６は、ＲＦ部１５から出力される信号からＣＰを除去する。
　ＦＦＴ部１７は、ＣＰ除去部１６から出力される時間領域の信号をＦＦＴによって、周波数領域の信号に変換して、複数のサブキャリアに復調する。
　サブキャリア配置部１８は、たとえばＰＵＳＣに基づいて、ＦＦＴ部１７から出力される各サブキャリアを抽出する。
　マルチアンテナ受信信号処理部８１は、たとえば、サブキャリア配置部１８から出力される信号をアダプティブアレイ受信処理する。
　ＭＡＣ層処理部１４は、ユーザデータ送信管理部３４と、符号化部３３と、変調部３２と、復調部２５と、復号部２６と、ユーザデータ受信管理部２７と、制御部３５とを備える。
　ユーザデータ送信管理部３４は、無線端末３へ送信するユーザデータを管理する。
　符号化部３３は、切替部３８から指示されるＭＣＳ（Modulation　and　Code　Scheme）の符号化レートに従って、ダウンリンク信号を符号化する。
　変調部３２は、切替部３８から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３への符号化されたダウンリンク信号を変調する。
　復調部２５は、無線端末３からのアップリンク信号を復調する。
　復号部２６は、復調されたアップリンク信号を復号する。
　ユーザデータ受信管理部２７は、無線端末３から受信したユーザデータを管理する。
　制御部３５は、通信品質管理部３６と、通信レベル管理部４０と、端末種類特定部４１と、切替テーブル記憶部３９と、切替部３８と、切替通知部３７とを備える。
　通信品質管理部３６は、各無線端末３から、測定されたダウンリンク信号の搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ（Carrier　to　Interference　and　Noise　Ratio））の通知を受け、通知された搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）を記憶する。
　通信レベル管理部４０は、現在のダウンリンク信号の通信レベルを管理する。
　図３は、通信レベルを説明するための図である。
　図３を参照して、通信レベルは、ＭＩＭＯ通信方式およびＭＣＳによって定まる。
　たとえば、通信レベルが「１」は、ＭＩＭＯ通信方式が「ＭＡＴＲＩＸ－Ａ」であり、ＭＣＳが「ＱＰＳＫ　１／２」である。通信レベルが「９」は、ＭＩＭＯ通信方式が「ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ」であり、ＭＣＳが「６４ＱＡＭ　１／２」である。
　通信レベルの値が増加する場合に、本明細書では、「通信レベルがアップ」したと記載し、通信レベルの値が減少する場合に、本明細書では、「通信レベルがダウン」したと記載する。また、同一のＭＩＭＯ通信方式において、データレートの高いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルアップ」したと記載し、データレートの低いＭＣＳに変更する場合に、本明細書では、「ＭＣＳをレベルダウン」したと記載する。
　端末種類特定部４１は、無線端末装置から送信されるアップリンク信号に含まれる端末ＩＤを構成する複数ビットのうちの一部のビットに基づいて、無線端末の種類を特定する。
　図４は、無線端末の端末ＩＤを表わす図である。
　図４に示すように、端末ＩＤは、端末種類番号を表わすビット（Ａ2Ａ1）と、国番号を表わすビット（Ｂ2Ｂ1）と、電話番号を表わすビット（Ｃ4Ｃ3Ｃ2Ｃ1）とからなる。端末種類特定部４１は、端末ＩＤを構成するビット（Ａ2Ａ1）に基づいて、端末種類を特定する。
　切替テーブル記憶部３９は、無線端末の種類ごとに、通信レベルを変化させる場合のＣＩＮＲの条件を定める。
　図５（ａ）は、端末種類が「Ａ」の場合の切替テーブルの例を説明するための図である。この切替テーブルは、ＷｉＭＡＸフォーラムで定められた代表的な伝搬路モデルを用いたシミュレーションまたはラボテストの結果により求めた標準的なテーブルである。
　図５（ｂ）は、端末種類が「Ｂ」の場合の切替テーブルの例を説明するための図である。このテーブルは、図５（ａ）の標準テーブルよりも、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへ切替えるためのＣＩＮＲの閾値を「＋３ｄＢ」高くしたテーブルである。
　図５（ｃ）は、端末種類が「Ｃ」の場合の切替テーブルの例を説明するための図である。このテーブルは、図５（ａ）の標準テーブルよりも、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへ切替えるためのＣＩＮＲの閾値を「＋６ｄＢ」高くしたテーブルである。
　図５（ｄ）は、端末種類が予め定められた種類に該当しない場合の特殊切替テーブルの例を説明するための図である。このテーブルは、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを実質的に禁止するまでＣＩＮＲの閾値を厳しくしたもので、図５（ａ）の標準テーブルよりも「＋９９ｄＢ」高くしたテーブルである。
　切替部３８は、切替テーブル記憶部３９の端末種類ごとの切替テーブルにしたがって、通信レベルの切替え、すなわちダウンリンク信号のＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳ（変調方式および符号化レート）とを切替える。
　たとえば、端末種類が「Ａ」（図５（ａ））の場合、切替部３８は、現在の通信レベルに係りなく、ダウンリンク信号の搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）が「１１以上１３未満」の場合には、通信レベルを「５」に変更する。また、切替部３８は、現在の通信レベルに係りなく、搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）が「２７以上」の場合には、通信レベルを「１２」に変更する。
　切替通知部３７は、切替部３８で通信レベルが切替えられ無線端末に対して、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳとを通知する信号を出力する。
　（動作）
　図６は、第１の実施形態の無線基地局の１フレームごとの動作手順を表わすフローチャートである。
　図６を参照して、切替部３８は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ２００）。
　次に、端末種類特定部４１は、ユーザ番号ｉの無線端末から受信したアップリンク信号に含まれる端末ＩＤに基づいて、端末種類を特定する（ステップＳ２０１）。
　次に、切替部３８は、特定した端末種類用の切替テーブルが存在する場合には（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、特定した端末種類用の切替テーブルを選択する（ステップＳ２０３）。
　一方、切替部３８は、特定した端末種類用の切替テーブルが存在しない場合には（ステップＳ２０２でＮＯ）、特殊切替テーブルを選択する（ステップＳ２０４）。
　次に、通信品質管理部３６は、アップリンクフレームに含まれているユーザｉの無線端末３のダウンリンク信号の搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）を取得する（ステップＳ２０５）。
　切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップが可能な場合（すなわち、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルに属するＣＩＮＲの範囲よりも大きい場合）であり（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてアップ後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合には（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、通信レベルをアップさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに切替え、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて切替える（ステップＳ２０９）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップが可能な場合であり（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてアップ後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合には（ステップＳ２０８でＮＯ）、通信レベルをアップさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいてアップさせる（ステップＳ２１０）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのダウンが可能な場合（すなわち、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルに属するＣＩＮＲの範囲よりも小さい場合）には（ステップＳ２０７でＮＯ、ステップＳ２１１でＹＥＳ）、通信レベルをダウンさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいてダウンさせる（ステップＳ１１２）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップもダウンも不可能な場合には（ステップＳ２１１でＮＯ）、通信レベルを維持する。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ２１３）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ２０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのダウンが可能な場合（すなわち、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルに属するＣＩＮＲの範囲よりも小さい場合）であり（ステップＳ２１４でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてダウン後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合には（ステップＳ２１５でＹＥＳ）、通信レベルをダウンさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに切替え、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて切替える（ステップＳ２１６）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ２０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのダウンが可能な場合であり（ステップＳ２１４でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてダウン後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合には（ステップＳ２１５でＮＯ）、通信レベルをダウンさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいてダウンさせる（ステップＳ２１７）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ２０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップが可能な場合（すなわち、取得したＣＩＮＲが現在の通信レベルに属するＣＩＮＲの範囲よりも大きい場合）には（ステップＳ２１４でＮＯ、ステップＳ２１８でＹＥＳ）、通信レベルをアップさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいてアップさせる（ステップＳ２１９）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ２０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルのアップもダウンも不可能な場合（ステップＳ２１８でＮＯ）、通信レベルを維持する。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ２２０）。
　次に、切替部３８は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ２２１でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ２２２）、ステップＳ２０１に戻る。
　以上のように、第１の実施形態によれば、無線端末の種類ごとの、搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）と通信レベルとの対応を定めた切替テーブルを用いて、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを行なうので、無線端末ごとに、複数アンテナの配置、偏波面、および利得が相違する場合であっても、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを適切に実行することができる。
　［第２の実施形態］
　（構成）
　第２の実施形態の無線基地局は、第１の実施形態の無線基地局と次の点で相違する。
　通信品質管理部３６は、各無線端末３から、測定されたダウンリンク信号のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の通知を受け、通知されたパケットエラーレート（ＰＥＲ）を記憶する。
　切替テーブル記憶部３９は、無線端末の種類ごとに、各通信レベルに対応して、通信レベルを１段階アップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値と、通信レベルを１段階ダウンする場合のパケットエラーＰＥＲの下限値とを定める。
　図７（ａ）は、端末種類が「Ａ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。図７（ａ）は、ＷｉＭＡＸフォーラムで定められた代表的な伝搬路モデルを用いたシミュレーションまたはラボテストの結果により求めた標準的な切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値を表わす。
　図７（ｂ）は、端末種類が「Ｂ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の標準テーブルよりも、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂの通信レベル「１０」および「１１」において、通信レベルを１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値は「３％」だけ低い。つまり、通信レベル「１０」および「１１」において、レベルアップする条件が図７（ａ）よりも厳しい。
　図７（ｃ）は、端末種類が「Ｃ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）の標準テーブルよりも、ＭＡＴＲＩＸ－Ａの通信レベル「８」およびＭＡＴＲＩＸ－Ａの通信レベル「９」、「１０」、「１１」において、通信レベルを１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値は「３％」だけ低い。つまり、通信レベル「８」～「１１」において、レベルアップする条件が図７（ａ）よりも厳しい。
　図７（ｄ）は、端末種類が予め定められた種類に該当しない場合の特殊切替テーブルにおける１段階レベルアップする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値の例を説明するための図である。図７（ｄ）は、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを完全に禁止するようにパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値を厳しくしたものである。
　図７（ｅ）は、端末種類が「Ａ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。
　図７（ｆ）は、端末種類が「Ｂ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。
　図７（ｇ）は、端末種類が「Ｃ」の場合の切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。
　図７（ｈ）は、端末種類が予め定められた種類に該当しない場合の特殊切替テーブルにおける１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値の例を説明するための図である。
　図７（ｅ）～（ｆ）に示すように、端末種類および現在の通信レベルに係りなく、１段階レベルダウンする場合のパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値は、「１０％」である。
　切替部３８は、切替テーブル記憶部３９の端末種類ごとの切替テーブルにしたがって、通信レベルの切替え、すなわちダウンリンク信号のＭＩＭＯ通信方式とＭＣＳ（変調方式および符号化レート）とを切替える。
　たとえば、端末種類が「Ｃ」（図７（ｃ）、（ｇ））の場合、切替部３８は、現在の通信レベルが「８」（ＭＡＴＲＩＸ－Ａ、６４ＱＡＭ　５／６）のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレート（ＰＥＲ）が「２％以下」の場合には、通信レベルを「９」にアップする、つまり、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに切替え、ＭＣＳを「６４ＱＡＭ　１／２」に切替える。切替部３８は、現在の通信レベルが「８」（ＭＡＴＲＩＸ－Ａ、６４ＱＡＭ　５／６）のときに、ダウンリンク信号のパケットエラーレート（ＰＥＲ）が「１０％以上」の場合には、通信レベルを「７」にダウンする、つまり、ダウンリンク信号のＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを「６４ＱＡＭ　３／４」にダウンする。
　（動作）
　図８は、第２の実施形態の無線基地局の１フレームごとの動作手順を表わすフローチャートである。
　図８を参照して、切替部３８は、ユーザ番号ｉを１に設定する（ステップＳ１００）。
　次に、端末種類特定部４１は、ユーザ番号ｉの無線端末から受信したアップリンク信号に含まれる端末ＩＤに基づいて、端末種類を特定する（ステップＳ１０１）。
　次に、切替部３８は、特定した端末種類用の切替テーブルが存在する場合には（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、特定した端末種類用の切替テーブルを選択する（ステップＳ１０３）。
　一方、切替部３８は、特定した端末種類用の切替テーブルが存在しない場合には（ステップＳ１０２でＮＯ）、特殊切替テーブルを選択する（ステップＳ１０４）。
　次に、通信品質管理部３６は、アップリンクフレームに含まれているユーザｉの無線端末３のダウンリンク信号のパケットエラーレート（ＰＥＲ）を取得する（ステップＳ１０５）。
　切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階アップが可能な場合（すなわち、取得したパケットエラーレート（ＰＥＲ）が選択した切替テーブルで定められる現在の通信レベルのパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値以下の場合）であり（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいて１段階アップ後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合には（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、通信レベルを１段階アップさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに切替え、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて切替える（ステップＳ１０９）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階アップが可能な場合であり（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいて１段階アップ後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合には（ステップＳ１０８でＮＯ）、通信レベルを１段階アップさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて１段階アップさせる（ステップＳ１１０）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階ダウンが可能な場合（すなわち、取得したパケットエラーレート（ＰＥＲ）が選択した切替テーブルで定められる現在の通信レベルのパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値以上の場合）には（ステップＳ１０７でＮＯ、ステップＳ１１１でＹＥＳ）、通信レベルを１段階ダウンさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて１段階ダウンさせる（ステップＳ１１２）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａであり（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階アップも１段階ダウンも不可能な場合（ステップＳ１１１でＮＯ）、通信レベルを維持する。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ１１３）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ１０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階ダウンが可能な場合（すなわち、取得したパケットエラーレート（ＰＥＲ）が選択した切替テーブルで定められる現在の通信レベルのパケットエラーレート（ＰＥＲ）の下限値以上の場合）であり（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいて１段階ダウン後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ａの場合には（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、通信レベルを１段階ダウンさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ａに切替え、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて切替える（ステップＳ１１６）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ１０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階ダウンが可能な場合であり（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、かつ選択した切替テーブルにおいて１段階ダウン後の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂの場合には（ステップＳ１１５でＮＯ）、通信レベルを１段階ダウンさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて１段階ダウンさせる（ステップＳ１１７）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ１０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階アップが可能な場合（すなわち、取得したパケットエラーレート（ＰＥＲ）が選択した切替テーブルで定められる現在の通信レベルのパケットエラーレート（ＰＥＲ）の上限値以下の場合）には（ステップＳ１１４でＮＯ、ステップＳ１１８でＹＥＳ）、通信レベルを１段階アップさせる。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに維持し、ＭＣＳを選択した切替テーブルに基づいて１段階アップさせる（ステップＳ１１９）。
　一方、切替部３８は、現在の通信レベルのＭＩＭＯ通信方式がＭＡＴＲＩＸ－Ｂであり（ステップＳ１０６でＮＯ）、かつ選択した切替テーブルにおいてユーザ番号ｉの無線端末の通信レベルの１段階アップも１段階ダウンも不可能な場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、通信レベルを維持する。すなわち、切替部３８は、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ－Ｂに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ１２０）。
　次に、切替部３８は、ユーザ番号ｉが、通信中の全ユーザ数と等しくない場合には（ステップＳ１２１でＮＯ）、ユーザ番号ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ１２２）、ステップＳ１０１に戻る。
　以上のように、第２の実施形態によれば、無線端末の種類ごとの、パケットエラーレート（ＰＥＲ）と通信レベルの切替えの対応を定めた切替テーブルを用いて、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを行なうので、無線端末ごとに、複数アンテナの配置、偏波面、および利得が相違する場合であっても、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを適切に実行することができる。
　（変形例）
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。
　（１）　第１の実施形態の切替テーブル
　本発明の第１の実施形態では、切替部は、現在の通信レベルに係りなく、測定したダウンリンク信号の搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）に対応する通信レベルに切替えたが、これに限定するものではない。たとえば、測定した搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）が現在の通信レベルに対応する搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）の範囲を超える場合には、通信レベルを１段階アップさせ、測定した搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）が現在の通信レベルに対応する搬送波電力対干渉雑音電力比（ＣＩＮＲ）の範囲未満の場合には、通信レベルを１段階ダウンさせるものとしてもよい。
　（２）　特殊切替テーブル
　本発明の第１の実施形態では、特殊テーブルは、ＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを実質的に禁止するものであったが、第２の実施形態のように完全に禁止するものとしてもよい。
　また、特殊テーブルは、このようなＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えを禁止するものではなく、通常のテーブルよりもＭＡＴＲＩＸ－Ｂへの切替えの条件を厳しくするものとしてもよい。あるいは、特殊テーブルは、いずれかの端末種類用のテーブル（実施の形態では、端末種類が「Ａ」、「Ｂ」または「Ｃ」のテーブル）と同様のものとしてもよい。
　（３）　切替テーブルの更新
　本発明の実施形態では、切替テーブルにおける通信品質の条件は、固定のものとしたが、これに限定されるものではなく、変化させてもよい。たとえば、通信レベルをアップしたときの成功率が高い場合、つまり、通信レベルのアップ後短時間で再度通信レベルがダウンしない場合には、通信レベルをアップするための通信品質の条件を緩やかなものに変更することとしてもよい。
　（４）　端末種類
　本発明の実施形態では、端末ＩＤに端末の種類を表わす番号を含むこととして説明したが、これに限定するものではない。端末ＩＤが端末の種類を表わす番号を含まずに、無線基地局において、端末ＩＤと端末の種類を対応づけるテーブルを備えるものとしてもよい。
　（５）　非空間多重化方式／空間多重化方式
　本発明の実施形態では、ＷｉＭＡＸの通信システムを例として用い、非空間多重化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａ）から空間多重化方式（ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂ）への切替えを説明したが、これに限定するものではない。本発明は、他の通信システムにおける非空間多重化方式から空間多重化方式への切替えにも適用できる。
　（６）　ダウンリンク信号の通信品質
　本発明の実施形態では、ダウンリンク信号の通信品質（ＰＥＲ、ＣＩＮＲ）は、無線端末から無線基地局へアップリンクフレームにおいて伝送されることとしたが、これに限定するものではない。たとえば、無線基地局側で、自動再送要求（Automatic　Repeat　Request:　ARQ）やハイブリッド自動再送要求（Hybrid　Automatic　Repeat　Request:　HARQ）処理時のＮＡＣＫ（Negative　ACKnowledgement)信号に基づいて、ダウンリンク信号の通信品質を算出するものとしてもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　　１　無線通信システム、２　第１の通信装置（無線基地局）、３，３ａ～３ｎ　第２の通信装置（無線端末）、１０，１１　アンテナ、１２　送信部、１３　受信部、１４　ＭＡＣ層処理部、１５，２０　ＲＦ部、１６　ＣＰ除去部、１７　ＦＦＴ部、１８，２３　サブキャリア配置部、２１　ＣＰ付加部、２２　ＩＦＦＴ部、２４　マルチアンテナ送信信号処理部、２５　復調部、２６　復号部、２７　ユーザデータ受信管理部、３２　変調部、３３　符号化部、３４　ユーザデータ送信管理部、３５　制御部、３６　通信品質管理部、３７　切替通知部、３８　切替部、３９　切替テーブル記憶部、４０　通信レベル管理部、４１　端末種類特定部，８１　マルチアンテナ受信信号処理部、８２　第１の結合／分配器、８３　第２の結合／分配器。

Claims (8)

  1. 　複数のアンテナと、
    　通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得または算出する品質管理部と、
    　通信相手の他の通信装置の種類を特定する特定部と、
    　通信相手の他の通信装置の種類ごとに、通信方式の切替え条件である通信品質を定めたテーブルを記憶する記憶部と、
    　通信相手の他の通信装置の前記通信品質と前記種類に基づいて、前記テーブルを参照して、非空間多重化方式から空間多重化方式へまたは前記空間多重化方式から前記非空間多重化方式へ、送信信号の通信方式の設定を切替える切替部と、
    　前記設定された通信方式に基づいて、送信信号を処理して前記複数のアンテナへ出力する送信部とを備えた、通信装置。
  2. 　前記記憶部は、予め定められた種類に該当しない他の通信装置に対する特殊テーブルを記憶し、
    　前記切替部は、予め定められた種類に該当しない他の通信装置については、前記特殊テーブルを参照して、前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式へまたは前記空間多重化方式から前記非空間多重化方式へ、前記送信信号の通信方式の設定を切替える、請求項１記載の通信装置。
  3. 　前記通信品質は、搬送波電力対干渉雑音電力比である、請求項２記載の通信装置。
  4. 　前記通信品質は、パケットエラーレートである、請求項２記載の通信装置。
  5. 　前記切替部は、予め定められた種類に該当しない他の通信装置については、前記非空間多重化方式から前記空間多重化方式への前記送信信号の通信方式の設定の切替えを実行しない、請求項１記載の通信装置。
  6. 　前記特定部は、前記他の通信装置から送信されるＩＤを構成する複数ビットのうちの一部のビットに基づいて、前記他の通信装置の種類を特定する、請求項１記載の通信装置。
  7. 　前記通信装置は、ＷｉＭＡＸの規格に従い、
    　前記非空間多重化方式は、ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ａであり、前記空間多重化方式は、ＤＬ　ＭＩＭＯ　ＭＡＴＲＩＸ－Ｂである、請求項１記載の通信装置。
  8. 　複数のアンテナと、通信相手の他の通信装置の種類ごとに、通信方式の切替え条件である通信品質を定めたテーブルを記憶する記憶部とを備えた通信装置の通信方法であって、
    　通信相手の他の通信装置での受信信号の通信品質を取得または算出するステップと、
    　通信相手の他の通信装置の種類を特定するステップと、
    　通信相手の他の通信装置の前記通信品質と前記種類に基づいて、前記テーブルを参照して、非空間多重化方式から空間多重化方式へまたは前記空間多重化方式から前記非空間多重化方式へ、送信信号の通信方式の設定を切替えるステップと、
    　前記設定された通信方式に基づいて、送信信号を処理して前記複数のアンテナへ出力するステップとを備えた、通信方法。
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