(57)【要約】【課題】既存の通信規格を利用しながら追従性のよいレート制御を実現する。【解決手段】無線通信装置は、推定部、パラメータ決定部、および通知部を備える。推定部は、送信元装置から受信する信号の品質を推定する。パラメータ決定部は、送信元装置から受信するデータ信号の符号化率およびデータ長に基づいて決まる第１の値から、データ信号のデータ長、変調方式および品質に基づいて決まる第２の値を引算した結果を表す評価値に基づいて、次の通信トランザクションの通信パラメータを決定する。通知部は、パラメータ決定部により決定されて通信パラメータを送信元装置に通知する。【選択図】図３
2020043459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信元装置から受信する信号の品質を推定する推定部と、
前記送信元装置から受信するデータ信号の符号化率およびデータ長に基づいて決まる第１の値から、前記データ信号のデータ長、変調方式および品質に基づいて決まる第２の値を引算した結果を表す評価値に基づいて、次の通信トランザクションの通信パラメータを決定する通信パラメータ決定部と、
前記通信パラメータを前記送信元装置に通知する通知部と、
を備える無線通信装置。
【請求項２】
前記通信パラメータ決定部は、
前記データ信号の変調方式の変調オーダから前記データ信号の品質に対応する損失を引算することで、１つのシンボルで伝送されるビット数を表す相互情報量を計算し、
前記データ信号のデータ長および相互情報量に基づいて前記第２の値を計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記評価値が、正の値であり、且つ、所定の第１の閾値よりも大きいときは、前記通信パラメータ決定部は、前記データ信号により伝送されたデータに対して前記送信元装置において生成されている冗長ビットを要求するための通信パラメータを決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記無線通信装置が前記送信元装置から前記冗長ビットを含む再送データ信号を受信したときは、前記通信パラメータ決定部は、前記データ信号のデータ長、変調方式および品質に基づいて決まる値に、前記再送データ信号のデータ長、変調方式および品質に基づいて決まる値を加算することで、前記第２の値を計算する
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記評価値が、負の値であり、且つ、所定の第２の閾値よりも小さいときは、前記通信パラメータ決定部は、新たなデータのための通信トランザクションに対して、前記評価値に応じて、前記データ信号のデータレートよりも高いデータレートを指定する通信パラメータを決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance）方式で信号が伝送される無線通信システムにおいて使用される通信パラメータ通知方法であって、
送信元装置から受信するデータ信号の品質を推定し、
前記データ信号の品質に基づいて、次の通信トランザクションの変調方式および符号化率を決定し、
前記送信元装置に対して送信許可を与え、且つ、他の無線端末に対して送信禁止期間を通知するためのＣＴＳ（Clear to Send）フレームのレート領域またはサービス領域内のスクランブラ初期値のための領域に、前記次の通信トランザクションの変調方式および符号化率を表す通信パラメータを設定し、
前記通信パラメータが設定されたＣＴＳフレームを前記送信元装置に送信する
ことを特徴とする通信パラメータ通知方法。
【請求項７】
前記ＣＴＳフレーム内に設定される送信禁止期間はゼロである
ことを特徴とする請求項６に記載の通信パラメータ通知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および通信パラメータ通知方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、アプリケーションのスループットを最大化するためのアルゴリズムとして、例えば、ＡＲＦ（Auto Rate Fallback）およびＲＢＡＲ（Receiver-Based Auto Rate）が提案されている。ＡＲＦにおいては、送信元装置は、過去の送信成功回数および／または送信失敗回数に基づいて伝送レートを選択する。ＲＢＡＲにおいては、宛先装置は、受信信号のＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）に基づいて伝送レートを決定する。決定された伝送レートは、制御フレームを用いて宛先装置から送信元装置に通知される。そして、送信元装置は、通知された伝送レートでデータ伝送を行う。
【０００３】
なお、ＡＲＦおよびＲＢＡＲについては、例えば、下記の非特許文献１に開示されている。また、受信品質に応じて変調方式と符号化率を適応的に可変することは、例えば、下記の特許文献１に開示されている。また、例えば、データ長と伝搬路状況とに基づいて変調パラメータを選択することは、下記の特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３１２９８号公報
【特許文献２】特開２００７−０１９７２９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】S. Biaz et al., Rate Adaptation Algorithms for IEEE 802.11 Networks: A Survey and Comparison, IEEE, 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＲＦにおいては、上述したように、過去の送信成功回数および／または送信失敗回数に基づいて伝送レートが選択される。例えば、所定回数連続してフレーム送信が成功したときにレート上昇が実行され、所定回数連続してフレーム送信が失敗したときにレート低下が実行される。このため、例えば、無線環境が変化した場合、最大レートが選択されるまでに要する時間が長くなることがある。すなわち、レート制御の追従性が悪いことがある。
【０００７】
ＲＢＡＲにおいては、上述したように、所定の制御フレームを用いて宛先装置から送信元装置に新たな伝送レートが通知される。ところが、既存の無線通信装置は、このような制御フレームを受信できないことがある。例えば、無線ＬＡＮシステムにおいては、ＣＴＳ（Clear to Send）フレームのDuration領域を利用して伝送レートを通知する手順が提案されている。すなわち、Duration領域の定義を変更することで、伝送レートの通知が実現される。このため、既存の無線ＬＡＮ装置は、宛先装置で決定された伝送レートを認識できないことがある。
【０００８】
本発明の１つの側面に係わる目的は、既存の通信規格を利用しながら追従性のよいレート制御を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様の無線通信装置は、送信元装置から受信する信号の品質を推定する推定部と、前記送信元装置から受信するデータ信号の符号化率およびデータ長に基づいて決まる第１の値から、前記データ信号のデータ長、変調方式および品質に基づいて決まる第２の値を引算した結果を表す評価値に基づいて、次の通信トランザクションの通信パラメータを決定する通信パラメータ決定部と、前記通信パラメータを前記送信元装置に通知する通知部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述の態様によれば、既存の通信規格を利用しながら追従性のよいレート制御が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】ＩＲ型の再送制御の概要を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係わるデータ送信の一例を示す図である。
【図４】図３に示す無線通信システムにおいて使用される制御フレームの一例を示す図である。
【図５】ＰＬＣＰヘッダの要部の一例を示す図である。
【図６】次の通信トランザクションのデータレートを通知する方法の実施例を示す図である。
【図７】次の通信トランザクションのデータレートを通知する方法の他の例を示す図である。
【図８】無線通信装置に実装される送信器の一例を示す図である。
【図９】無線通信装置に実装される受信器の一例を示す図である。
【図１０】評価値について説明する図である。
【図１１】送信元装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】宛先装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】再送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】次のデータの初送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す。図１に示す無線通信システム１は、特に限定されるものではないが、例えば、無線ＬＡＮシステムである。そして、無線通信システム１は、無線通信装置２、３を含む。各無線通信装置２、３は、例えば、ユーザ端末である。ユーザ端末は、モバイル端末であってもよい。なお、無線通信システム１においては、パケット衝突を回避するためにＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance）が採用される。また、この無線ＬＡＮでは、後述する再送制御が行われる。
【００１３】
無線通信装置２、３は、複数の周波数帯を利用してデータを伝送できる。具体的には、無線通信装置２、３は、複数の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。この実施例では、無線通信装置２、３は、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯のうちの１つの周波数帯を使用してデータを伝送することもできるし、２つ以上の周波数帯を同時に使用してデータを伝送することもできる。なお、無線通信装置２、３間の通信品質は、周波数帯ごとに異なる。よって、無線通信装置２、３は、周波数帯ごとに異なる変調方式および異なる符号でデータを伝送してもよい。
【００１４】
ＣＳＭＡ／ＣＡを採用するシステムでは、送信元装置は、データ送信を開始する前に、無線リソースが他の端末によって使用されているか否かを確認する。そして、無線リソースが他の端末によって使用されていなければ、送信元装置は、データ信号を送信する。この手順により、パケットの衝突が回避される。ただし、複数の装置が同時にデータ送信を開始する場合、或いは、隠れ端末が存在する場合には、パケット衝突が発生し得る。そして、パケット衝突が発生すると、宛先装置はデータ受信に失敗する。
【００１５】
データ受信が失敗したときは、送信元装置と宛先装置との間で再送制御が実行される。再送制御は、例えば、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat Request）により実現される。そして、ＨＡＲＱは、インクリメンタルリダンダンシ（ＩＲ：Incremental Redundancy）型の再送制御を実行することができる。
【００１６】
ＩＲ型の再送制御を使用する無線通信システム１では、初期送信において、図２に示すように、符号化ビット列の一部が送信される。なお、符号化ビット列は、データおよびそのデータのパリティビットを含む。パリティビットは、データを復号するために使用される冗長情報である。また、初期送信においては、データおよびパリティビットの一部が送信される。図２（ａ）に示す例では、初期送信において、データおよびパリティビットＰ１が送信される。
【００１７】
宛先装置は、受信ビット列からデータの復号を試みる。このとき、図２（ｂ）に示すように、宛先装置は、パリティビットＰ１を利用してデータの復号を試みる。この結果、データが正しく復号されたときは、再送は実行されない。一方、データが正しく復号されなかったときは、再送が実行される。
【００１８】
再送時（即ち、２回目以降の送信時）には、先に送信されていないパリティビットが送信される。以下の記載では、２回目以降の送信処理で送信されるパリティビットを「追加冗長ビット」と呼ぶことがある。例えば、初期送信が失敗したときには、追加冗長ビットとして、図２（ａ）に示すパリティビットＰ２が送信される。そして、宛先装置は、先に受信したビット列、および新たに受信した追加冗長ビットからデータの復号を試みる。このとき、宛先装置は、図２（ｂ）に示すように、パリティビットＰ１およびＰ２を利用してデータの復号を試みる。以下同様に、データが正しく復号されるまで、再送制御が繰返し実行される。このとき、追加冗長ビットとして、パリティビットＰ３、Ｐ４、．．．が順番に送信される。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係わるデータ送信の一例を示す。この実施例では、無線通信システムは、無線ＬＡＮシステムであり、複数の無線通信装置を備える。そして、送信元装置から宛先装置にデータが送信される。図３においては、送信元装置は、宛先装置にデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３を順番に送信する。
【００２０】
なお、図３に示す例では、１つの周波数帯を使用してデータが送信されるが、無線通信システム１は、複数の周波数帯を同時に使用してデータを伝送してもよい。また、図３に示す例では、ＲＴＳ（Request to Send）フレームが使用されないが、送信元装置は、データ送信の前にＲＴＳフレームを使用してもよい。さらに、図３に示す例では、図２を参照して説明した再送が実行されるが、無線通信システム１は再送を行わなくてもよい。
【００２１】
送信元装置は、送信権を獲得すると、宛先装置にデータＤ１を送信する。このとき、図２に示すように、データおよびパリティビットＰ１が送信される。ここで、宛先装置においてＦＣＳ（Frame Check Sequence）エラーが発生するものとする。この場合、宛先装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫ（Clear to Send/Not Acknowledge）フレームを送信する。
【００２２】
ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームは、送信元装置にとっては、再送を要求するメッセージとして機能する。即ち、送信元装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信すると、データＤ１のための追加冗長ビットＰを宛先装置に送信する。この追加冗長ビットは、データＤ１に対して予め生成されているパリティビット列の一部であり、図２に示す追加冗長ビットＰ２に相当する。追加冗長ビットＰの長さは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレーム中のDurationを使用して宛先装置から送信元装置に通知される。また、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームは、追加冗長ビットを送信する際の変調方式を指定することもできる。
【００２３】
なお、追加冗長ビットが送信されると、全送信ビット（データおよびパリティビット）に対するデータの割合が低下する。すなわち、符号化率が低下する。したがって、再送により追加冗長ビットが送信されると、実質的に、データレートが低下することになる。なお、データレートは、例えば、所定時間内に送信されるデータ（パリティビットを含まない）の量を表す。
【００２４】
他の無線通信装置にとっては、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームは、送信禁止期間を通知するメッセージとして機能する。すなわち、他の無線通信装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレーム中のDurationにより指定される期間、データ送信を行わない。したがって、送信元装置は、他の無線通信装置と衝突することなく、追加冗長ビットＰを宛先装置に送信することができる。
【００２５】
宛先装置は、送信元装置から新たに受信する追加冗長ビットＰを使用して、先に受信しているデータＤ１を復号する。この例では、ＦＣＳエラーは検出されない。そうすると、宛先装置は、受信信号の品質に基づいて、送信元装置による次のデータ送信（即ち、データＤ２の初送）のデータレートを上げるべきか否かを判定する。ここで、データＤ１および追加冗長ビットＰが送信されたときのデータレートと比較して、データＤ２の初送のデータレートを上げるべきと判定されるものとする。この場合、宛先装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫ（Clear to Send/Acknowledge）フレームを送信する。
【００２６】
ＣＴＳ／ＡＣＫフレームは、送信元装置にとっては、データレートの上昇を要求するメッセージとして機能する。ここで、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームは、データレートを表す情報を含む。すなわち、宛先装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを利用して、送信元装置による次のデータ送信（即ち、データＤ２の初送）のデータレートを指定する。なお、後で詳しく記載するが、データレートは、変調方式および符号化率により表される。
【００２７】
送信元装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを受信すると、そのＣＴＳ／ＡＣＫフレームにより指定されたデータレートで次のデータ送信（即ち、データＤ２の初送）を実行する。よって、データＤ２のデータレートは、データＤ１のデータレート（図３に示す例では、データＤ１および追加冗長ビットＰが送信されたときのデータレート）よりも高くなる。
【００２８】
他の無線通信装置にとっては、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームと同様に、送信禁止期間を通知するメッセージとして機能する。ただし、この例では、ＣＴＳ／ＡＣＫフレーム中のDurationは「ゼロ」である。したがって、各無線通信装置のデータ送信は禁止されない。
【００２９】
送信元装置から送信されるデータＤ３は、宛先装置により受信される。ここで、宛先装置においてＦＣＳエラーが検出されないものとする。また、宛先装置は、受信信号の品質に基づいて、送信元装置による次のデータ送信（即ち、データＤ３の初送）のデータレートを上げるべきか否かを判定する。この例では、データＤ３の初送のデータレートを上げるべきでないと判定されるものとする。この場合、宛先装置は、ＡＣＫフレームを送信する。
【００３０】
ＡＣＫフレームは、送信元装置にとっては、データレートの維持を要求するメッセージとして機能する。よって、送信元装置は、ＡＣＫフレームを受信すると、データＤ２が宛先装置において正しく復号されたと認識すると共に、データＤ２を送信したときと同じデータレートでデータＤ３を送信する。他の無線通信装置にとっては、ＡＣＫフレームは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＡＣＫフレームと同様に、送信禁止期間を通知するメッセージとして機能する。ただし、この例では、ＡＣＫフレーム中のDurationは「ゼロ」である。したがって、各無線通信装置のデータ送信は禁止されない。
【００３１】
図４は、図３に示す無線通信システムにおいて使用される制御フレームの一例を示す。制御フレームは、ＣＴＳフレームおよびＡＣＫフレームを含む。ＣＴＳフレームは、この実施例では、後述するＣＴＳ／ＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームとして使用され得る。
【００３２】
制御フレームは、フレーム制御情報（Frame Control）、期間情報（Duration）、宛先情報（ＲＡ：Receiver Address）、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）を含む。フレーム制御情報は、２ビットの「タイプ」および４ビットの「サブタイプ」を含む。タイプは、当該フレームが制御フレームであるか否かを表す。サブタイプは、ＣＴＳフレーム、ＡＣＫフレーム等を識別する。期間情報は、他の無線通信装置の送信を禁止する期間（ＮＡＶ：Network Allocation Vector）を指定する。ただし、上述したように、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信した送信元装置は、期間情報を、再送処理において送信すべき追加冗長ビットの長さを表す情報として認識する。
【００３３】
制御フレーム（ＣＴＳフレームおよびＡＣＫフレームを含む）は、この実施例では、ＰＰＤＵ（PLCP Protocol Data Unit）フレームに格納されて伝送される。この場合、制御フレームは、図５に示すように、ＰＰＤＵフレームのＰＳＤＵ領域に格納される。
【００３４】
ＰＰＤＵフレームは、ＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Procedure）ヘッダを有する。ＰＬＣＰヘッダは、４ビットの「レート（RATE）」を有する。そして、図３に示すシーケンスにおいて、宛先装置は、この「レート」を使用してデータレートまたはデータレートの変化を送信元装置に通知する。
【００３５】
図６は、次の通信トランザクションのデータレートを通知する方法の実施例を示す。なお、通信トランザクションは、送信元装置がデータを送信したときから、宛先装置が応答するまでの通信処理を表す。例えば、図３に示す例では、送信元装置がデータＤ１を送信したときから宛先装置がＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを送信するまでの一連の通信処理が１つの通信トランザクションに相当する。この場合、次の通信トランザクションは、送信元装置が追加冗長ビットＰを送信したときから宛先装置がＣＴＳ／ＡＣＫフレームを送信するまでの一連の通信処理を意味する。
【００３６】
ＰＬＣＰヘッダのレート情報は、本来は、ＰＰＤＵフレーム自体の変調方式および符号化率の組合せを表す。例えば、図６に示すように、「１１０１」は「ＢＰＳＫ」と「符号化率：1/2」との組合せを表し、「１１１１」は「ＢＰＳＫ」と「符号化率：3/4」との組合せを表す。したがって、ＰＰＤＵフレームを受信した無線通信装置は、レート情報を参照することにより、そのＰＰＤＵフレーム内の信号の変調方式および符号化率を認識することができる。
【００３７】
ただし、ＰＰＤＵフレームが図３に示す制御フレーム（ＣＴＳフレームおよびＡＣＫフレームを含む）であった場合、ＰＬＣＰヘッダのレート情報は、送信元装置においては、ＰＰＤＵフレーム自体の変調方式および符号化率の組合せを表すと共に、次の通信トランザクションのデータレートまたはデータレートの変化を表す。よって、送信元装置は、ＰＬＣＰヘッダのレート情報を参照することにより、宛先装置により指定された、次の通信トランザクションのデータレートを認識できる。なお、データレートは、変調方式および符号化率の組合せにより表される。
【００３８】
図６（ａ）は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを用いて再送に係わる通信パラメータを通知する方法の一例を示す。この例では、再送（すなわち、追加冗長ビットの送信）に係わる通信パラメータとして、変調方式が指定される。この場合、宛先装置は、受信信号の品質等に基づいて再送時の変調方式を決定し、決定した変調方式を表す４ビットの値をＰＬＣＰヘッダの「レート」に設定する。また、送信元装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信すると、「レート」により表される変調方式で追加冗長ビットを送信する。
【００３９】
図６（ｂ）は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを用いて次の初期送信に係わる通信パラメータを通知する方法の一例を示す。この例では、通信パラメータとして、次の初期送信の変調方式および符号化率が指定される。なお、符号化率は、符号化率の値を直接的に表してもよいし、符号化率の変更内容を表してもよい。例えば、無線通信システム１において使用可能な符号化率（例：1/3、1/2、2/3、3/4、5/6）が予め決められているものとする。この場合、次の通信トランザクションの通信パラメータとして、符号化率を何段階変化させるのかを表してもよい。
【００４０】
この場合、宛先装置は、受信信号の品質等に基づいて次のデータの初期送信の変調方式および符号化率の組合せを決定し、決定した組合せを表す４ビットの値をＰＬＣＰヘッダの「レート」に設定する。送信元装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを受信すると、「レート」により表される変調方式および符号化率で次のデータを送信する。
【００４１】
図６（ｃ）は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを用いて次のデータの初期送信に係わる通信パラメータを通知する方法の他の例を示す。この例では、変調方式または符号化率の一方が維持され、他方が変更される。また、変調方式は、変調オーダを何段階変化させるのかを表してもよい。なお、変調オーダは、１個のシンボルで伝送されるビット数を表す。具体的には、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの変調オーダは、それぞれ、１、２、４、６である。
【００４２】
このように、本発明の実施形態に係わる無線通信システムにおいては、既存の制御フレームを使用して、次の通信トランザクションのデータレートが宛先装置から送信元装置に通知される。このとき、制御フレームの定義を変更することはない。例えば、ＰＬＣＰヘッダのレート情報は、ＰＰＤＵフレーム自体の変調方式および符号化率の組合せを表すと共に、次の通信トランザクションのデータレートまたはデータレートの変化を表す。したがって、既存の無線通信装置であっても、本発明の実施形態に係わるレート制御を実行できる。
【００４３】
ただし、宛先装置は、次の通信トランザクションのデータレートに対応する通信パラメータで制御フレームを送信しなければならないことがある。例えば、送信元装置に対してＱＰＳＫでの再送を指示するときは、図６（ａ）に示す例では、制御フレームのヘッダに「レート＝１１１１」が設定される。この場合、宛先装置は「１１１１」に対応する変調方式「ＢＰＳＫ」および符号化率「3/4」でＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを送信する。
【００４４】
また、本発明の実施形態に係わる無線通信システムにおいては、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームおよびＡＣＫフレームのDurationはゼロである。したがって、宛先装置以外の他の無線通信装置において不要な待ち時間が発生することはない。
【００４５】
なお、上述の実施例では、ＰＬＣＰヘッダのレート情報を利用して次の通信トランザクションのデータレートが通知されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。例えば、図５に示すＰＬＣＰヘッダのサービス領域を利用して次の通信トランザクションのデータレートが通知されるようにしてもよい。サービス領域は、１６ビットである。そして、次の通信トランザクションのデータレートは、例えば、サービス領域の上位４ビットを利用して宛先装置から送信元装置に通知される。この場合、図７に示すように、２ビットで変調方式を指定し、２ビットで符号化率を指定してもよい。
【００４６】
サービス領域の下位４ビットは、本来は、スクランブラ初期値として使用される。すなわち、初期設定が終了した後は、サービス領域の下位４ビットは、実質的に使用されることはない。よって、次の通信トランザクションのデータレートを通知するためにサービス領域の下位４ビットを利用しても、実質的に、既存の規格または既存の無線通信装置に影響が及ぶことはない。
【００４７】
図８は、無線通信装置に実装される送信器の一例を示す。送信器１０は、図８に示すように、符号化器１１、バッファ１２、読出し部１３、変調器１４、コントローラ１５、ＲＦ回路１６を備える。なお、送信器１０は、図８に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００４８】
符号化器１１は、コントローラ１５から与えられる指示に従って、入力データを符号化して符号化ビット列を生成する。このとき、コントローラ１５は、符号種別を表す符号情報を含む指示を符号化器１１に与える。よって、符号化器１１は、コントローラ１５により指定される符号種別で入力データを符号化して符号化ビット列を生成する。なお、符号化ビット列は、図２に示すように、データおよびパリティビットを含む。そして、符号化器１１により生成される符号化ビット列は、バッファ１２に格納される。
【００４９】
読出し部１３は、コントローラ１５から与えられる指示に従って、バッファ１２に格納されている符号化ビット列の一部を読み出す。なお、初期送信においては、読出し部１３は、図２に示すように、バッファ１２からデータおよびパリティビット列の一部（すなわち、パリティビットＰ１）を読み出す。このとき、コントローラ１５は、宛先装置から通知される符号化率に基づいて、データに付与すべきパリティの長さを計算する。また、再送時には、読出し部１３は、バッファ１２からパリティビット列の一部（すなわち、追加冗長ビット）を読み出す。このとき、コントローラ１５は、宛先装置から受信するＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームのDurationの値に基づいて追加冗長ビットの長さを計算する。
【００５０】
変調器１４は、コントローラ１５から与えられる指示に従って、読出し部１３により読み出されたビット列を変調して変調信号を生成する。変調方式は、宛先装置から通知される。ただし、通信開始時の変調方式は、例えば、予めユーザにより固定的に指定される。
【００５１】
コントローラ１５は、送信器１０の動作を制御する。すなわち、コントローラ１５は、符号化器１１、読出し部１３、変調器１４の動作を制御することができる。このとき、コントローラ１５は、符号種別を表す指示を符号化器１１に与える。また、コントローラ１５は、バッファ１２から読み出すビット列の長さを表す指示を読出し部１３に与える。さらに、コントローラ１５は、変調方式を表す指示を変調器１４に与える。なお、コントローラ１５は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。或いは、コントローラ１５は、デジタル信号処理回路で実現してもよい。
【００５２】
ＲＦ回路１６は、変調器１４から出力される変調信号を送信周波数帯（ＲＦ帯）にアップコンバートすることによりＲＦ変調信号を生成する。そして、このＲＦ変調信号は、アンテナを介して出力される。
【００５３】
図９は、無線通信装置に実装される受信器の一例を示す。受信器２０は、図９に示すように、ダウンコンバート回路２１、復調器２２、復号器２３、バッファ２４、コントローラ２５を備える。なお、受信器２０は、図９に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００５４】
受信器２０には、図８に示す送信器１０から出力されるＲＦ変調信号が到着する。そして、ダウンコンバート回路２１は、アンテナを介して受信するＲＦ変調信号をベースバンド帯にダウンコンバートする。
【００５５】
復調器２２は、コントローラ２５から与えられる指示に従って、ダウンコンバート回路２１の出力信号を復調する。なお、復調器２２による復調処理は、図８に示す変調器１４による変調処理に対応する。
【００５６】
復号器２３は、コントローラ２５から与えられる指示に従って、復調器２２から出力される復調信号を復号する。即ち、復号器２３は、受信ビット列を復号する。このとき、コントローラ２５は、復号繰返し数を指定してもよい。この場合、復号器２３は、コントローラ２５により指定された回数だけ復号処理を繰返し実行する。なお、復号器２３は、受信データの復号に失敗したときは、その旨をコントローラ２５に通知する。
【００５７】
バッファ２４は、復調器２２から出力される復調信号を格納する。そして、送信元装置により再送が行われるときは、復号器２３は、バッファ２４に格納されている復調信号および復調器２２から新たに出力される復調信号（例えば、追加冗長ビット列に相当する尤度値）に対して復号処理を実行する。
【００５８】
コントローラ２５は、受信器２０の動作を制御する。即ち、コントローラ２５は、復調器２２および復号器２３の動作を制御することができる。また、コントローラ２５は、ＳＮＲ推定部２６、通信パラメータ決定部２７、通知部２８を備える。なお、コントローラ２５は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。或いは、コントローラ２５は、デジタル信号処理回路で実現してもよい。
【００５９】
ＳＮＲ推定部２６は、図８に示す送信器１０から受信する信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio）を推定する。ＳＮＲは、例えば、受信信号のプリアンブル中の所定の領域の電力を測定することにより推定される。
【００６０】
通信パラメータ決定部２７は、ＳＮＲ推定部２６により推定される受信信号のＳＮＲに基づいて、次の通信トランザクションの通信パラメータを決定する。例えば、次の通信トランザクションが再送（即ち、追加冗長ビットの送信）であるときは、通信パラメータ決定部２７は、追加冗長ビットの長さおよびデータレートを決定する。この場合、追加冗長ビットの長さは、例えば、図４に示すDurationを利用して送信元装置に通知される。また、データレートは、例えば、図６（ａ）に示す「レート」を利用して送信元装置に通知される。一方、次の通信トランザクションが新たなデータの初送であるときは、通信パラメータ決定部２７は、次の通信トランザクションのデータレートを決定する。この場合、データレートは、例えば、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示す「レート」または図７に示す「スクランブラ初期値」を利用して送信元装置に通知される。
【００６１】
通知部２８は、通信パラメータ決定部２７により決定された通信パラメータを送信元装置に通知する。
【００６２】
＜通信パラメータの決定＞
本発明の実施形態に係わる無線通信システムにおいて、送信元装置からデータ信号を受信する宛先装置は、次の通信トランザクションのための通信パラメータを決定する。例えば、ＦＣＳエラーを検出したときは、宛先装置は、通信パラメータとして、再送すべきデータ（すなわち、追加冗長ビット）の長さ、変調方式、符号化率のうちの１つ以上を決定してもよい。また、ＦＣＳエラーを検出しなかったときは、宛先装置は、通信パラメータとして、次のデータの初送時のデータレート（変調方式および符号化率の組合せ）を決定してもよい。
【００６３】
通信パラメータ決定部２７は、上述の通信パラメータを決定するときに、評価値を計算する。評価値は、この実施例では（１）式で表される。
【００６４】
【数１】
2020043459.tif 000003
【００６５】
Ｒ1は、データの初送時の符号化率を表す。Ｎs,iは、ｉ回目の送信データ長を表す。したがって、Ｎs,1は、初送時の送信データ長を表す。データ長は、符号長またはシンボル長を表す。Ｃiは、ｉ回目の送信において得られる相互情報量を表す。なお、（１）式の右辺第１項（第１の値）は、目標とする通信量を表し、（１）式の右辺第２項（第２の値）は、初回（初送時）からｉ回目、すなわち現在までに送信された推定通信量の総和を表す。
【００６６】
相互情報量Ｃは（２）式で計算される。
【００６７】
【数２】
2020043459.tif 000004
【００６８】
Ｌは、変調方式χに対応する変調オーダを表す。変調オーダは、１つのシンボルで送信されるビット数に相当する。例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの変調オーダは、それぞれ、１、２、４、６である。相互情報量の第２項は、ＳＮＲに依存し、送信元装置と宛先装置との間の損失を表す。したがって、相互情報量は、変調方式およびＳＮＲに依存し、変調オーダＬから送信元装置と宛先装置との間の損失を引算することで得られる。換言すれば、相互情報量は、１つのシンボルで送信元装置から宛先装置に実質的に伝送されるビット数を表す。よって、変調オーダの高い変調方式が選択されると、相互情報量は大きくなる。また、通信環境が良好でＳＮＲが高いときは、送信元装置と宛先装置との間の損失が小さいので、相互情報量は、変調オーダＬに近い値になる。一方、ＳＮＲが低下すると、相互情報量は小さくなる。なお、ＳＮＲは、ＳＮＲ推定部２６により得られる。
【００６９】
評価値の第１項（Ｒ1Ｎs,1）は、初送時の符号化率と初送時の送信データ長との積を表す。ここで、符号化率は、送信ビット全体に対するデータの比率を表す。よって、この値は、送信元装置から要求された、送信すべきデータのビット数を表す。以下の記載では、評価値の第１項（Ｒ1Ｎs,1）を「要求ビット数」と呼ぶことがある。なお、Ｒ1（初送時の符号化率）およびＮs,1（初送時の送信データ長）は、既知である。
【００７０】
評価値の第２項（Ｎs,iＣiの累積和）は、送信元装置から宛先装置に実質的に伝送されたビット数を表す。例えば、Ｎs,1Ｃ1は初送時に伝送されたビット数を表し、Ｎs,2Ｃ2は２回目の送信時に伝送されたビット数を表す。したがって、以下の記載では、評価値の第２項（Ｎs,iＣiの累積和）を「合計伝送ビット数」と呼ぶことがある。
【００７１】
このように、評価値は、要求ビット数と合計伝送ビット数との差分を表す。そして、通信パラメータ決定部２７は、上述の評価値を利用して、現在のデータレートが適切か否かを判定する。
【００７２】
ケース１：評価値＞閾値１
ケース１においては、図１０（ａ）に示すように、合計伝送ビット数が要求ビット数よりも少ない。すなわち、要求ビット数に対して十分なビット数が伝送されていない。この結果、評価値は正の値であり、所定の閾値１よりも大きくなる。閾値１は、ゼロまたは正の値である。また、要求ビット数と合計ビット数との差分（即ち、評価値）は、要求ビット数に対する不足分に相当する。この場合、通信パラメータ決定部２７は、（３）式に基づいて通信パラメータを決定する。
【００７３】
【数３】
2020043459.tif 000005
【００７４】
Ｎs,k+1は、再送時のデータ長を表す。Ｃk+1は、再送時の相互情報量を表す。再送時の相互情報量は、再送時の変調方式の変調オーダおよびＳＮＲに基づいて計算される。再送時のＳＮＲは、この時点では検出されていないので、例えば、最も近い過去にＳＮＲ推定部２６により推定された値を使用してもよい。
【００７５】
具体的には、通信パラメータ決定部２７は、（３）式を満たし、且つ、再送時のデータ長（Ｎs,k+1）が最小となる変調方式を選択する。ここで、図１０（ａ）に示す不足分よりも大きな再送データ（即ち、追加冗長ビット）を用意すれば、（３）式を満足することができる。ただし、再送データが大き過ぎると、伝送時間が長くなってしまう。したがって、（３）式を満たし、且つ、再送時のデータ長（Ｎs,k+1）が最小となる変調方式を選択することにより、可能な限り短い伝送時間で先のデータ送信での不足分を補償することができる。なお、（３）式の右辺は、評価値に相当し、先に計算されている。また、再送時の相互情報量（Ｃk+1）は、再送時の変調方式を選択することで計算される。
【００７６】
宛先装置は、再送が必要と判断したときは、通信パラメータ決定部２７により決定されたデータ長および変調方式を送信元装置に通知する。この通知は、図３に示す例では、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを利用して行われる。そうすると、送信元装置は、宛先装置から通知されたデータ長に基づいて、バッファ１２からパリティビット（例えば、図２に示すＰ２）を取得する。そして、送信元装置は、宛先装置から通知された変調方式で、バッファ１２から取得したパリティビットを追加冗長ビットとして宛先装置に送信する。
【００７７】
ケース２：評価値＜閾値２
ケース２においては、図１０（ｂ）に示すように、合計伝送ビット数が要求ビット数よりも多い。すなわち、要求ビット数に対して過剰なビット数のデータが伝送されている。この結果、評価値は負の値であり、所定の閾値２よりも小さくなる。閾値２は、ゼロまたは負の値である。また、要求ビット数と合計ビット数との差分（即ち、評価値）は、要求ビット数に対する余剰分に相当する。この場合、通信パラメータ決定部２７は、（４）式に基づいて通信パラメータを決定する。
【００７８】
【数４】
2020043459.tif 000006
【００７９】
具体的には、通信パラメータ決定部２７は、（４）式を満たし、且つ、（４）式の左辺の値が最大となる変調方式および符号化率の組合せを選択する。ここで、（４）式の左辺の値を大きくする（すなわち、ゼロに近づける）ためには、第２項の値を小さくすることが求められる。すなわち、（４）式の左辺の第２項の値を小さくするように、ｉ＝ｋについての変調方式および符号化率の組合せが選択される。例えば、符号化率を高くすれば、送信すべきパリティビットの量が削減されるので、Ｎs,kが小さくなる。また、変調オーダの高い変調方式を選択すれば、１シンボルで伝送されるビット数が増加するので、（４）式の左辺の第２項の値が小さくなる。
【００８０】
宛先装置は、通信パラメータ決定部２７により決定された符号化率および変調方式を送信元装置に通知する。この通知は、図３に示す例では、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを利用して行われる。そうすると、送信元装置は、宛先装置から通知された符号化率に基づいて、バッファ１２からデータおよびパリティビット（例えば、図２に示すデータおよびＰ１）を取得する。そして、送信元装置は、宛先装置から通知された変調方式で、バッファ１２から取得したデータおよびパリティビットを宛先装置に送信する。この結果、前回のデータ送信よりも高いデータレートで新たなデータの初送が実行される。
【００８１】
ケース３：閾値２≦評価値≦閾値１
ケース３においては、図１０（ｃ）に示すように、要求ビット数と合計伝送ビット数との差分が所定の閾値範囲内である。ここで、閾値１および閾値２の絶対値がそれぞれゼロに近いものとすると、合計伝送ビット数は要求ビット数と同じまたはほぼ同じである。この場合、通信パラメータ決定部２７は、要求ビット数に対して現在のデータレートが適切に設定されていると判定する。すなわち、通信パラメータ決定部２７は、現在の符号化率および変調方式を維持することにより、現在のデータレートを維持すべきと判定する。
【００８２】
通信パラメータ決定部２７が現在のデータレートを維持すべきと判定したときは、宛先装置は、その旨を送信元装置に通知する。この通知は、図３に示す例では、ＡＣＫフレームを利用して行われる。そうすると、送信元装置は、前回のデータ送信と同じデータレートで新たなデータの初送を実行する。
【００８３】
図１１は、送信元装置の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、送信元装置において、アプリケーションから図８に示す送信器１０にデータが与えられたときに実行される。なお、符号化器１１は、与えられたデータを符号化してバッファ１２に格納するものとする。
【００８４】
Ｓ１において、送信元装置は、送信権を獲得する。Ｓ２において、送信元装置は、データ送信を実行する。なお、図２に示すように、初送時には、データおよびパリティが送信され、再送時には、追加冗長ビットが送信される。この後、送信元装置は、宛先装置から送信される応答フレームを待ち受ける。
【００８５】
Ｓ３〜Ｓ５において、送信元装置は、受信フレームの種別を検出する。なお、送信元装置は、図４に示すフレーム制御情報（Frame Control）のタイプおよびサブタイプを参照することで受信フレームの種別を判定する。なお、送信元装置は、制御情報がＣＴＳを表し、Durationがゼロでないときに、受信フレームをＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームと判定してもよい。また、送信元装置は、制御情報がＣＴＳを表し、Durationがゼロであるときに、受信フレームをＣＴＳ／ＡＣＫフレームと判定してもよい。
【００８６】
受信フレームがＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームである場合、送信元装置は、Ｓ６において、図５に示す「レート」および図４に示す「Duration」を参照する。ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの「レート」は、図６（ａ）に示すように、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表す。ただし、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの「レート」は、送信元装置にとっては、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表すと共に、再送時の変調方式を表す。例えば「レート＝１１１１」は、再送時にＱＰＳＫを使用することを指示する。ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの「Duration」は、送信元装置にとっては、再送データ長さ表す。そして、送信元装置は、再送データ長および変調方式に基づいて、追加冗長ビットのビット数を計算することができる。また、追加冗長ビットのビット数が決まれば、符号化率も計算される。よって、送信元装置は「レート」および「Duration」を参照することにより、次の再送の変調方式および符号化率を設定する。
【００８７】
Ｓ７〜Ｓ８において、送信元装置は、再送回数をインクリメントし、その再送回数が予め決められている最大再送回数に達しているか判定する。そして、再送回数が最大再送回数に達していなければ、送信元装置の処理はＳ１に戻る。この場合、送信元装置は、Ｓ２において追加冗長ビットを送信する。一方、再送回数が最大再送回数に達していれば、送信元装置は、Ｓ１０において再送回数を初期化する。この場合、さらなる再送は実行されない。
【００８８】
受信フレームがＣＴＳ／ＡＣＫフレームである場合、送信元装置は、Ｓ９において、図５に示す「レート」を参照する。ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」は、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示すように、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表す。ただし、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」は、送信元装置にとっては、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表すと共に、次のデータの初送時の変調方式および符号化率を表す。例えば「レート＝１００１」は、次のデータの初送時に１６ＱＡＭを使用し、且つ、現在の符号化率よりもＮ段階低い符号化率でデータにパリティを付加することを指示する。
【００８９】
受信フレームがＡＣＫフレームである場合、送信元装置は、レート変更を行うことなく処理を終了する。一方、受信フレームがＣＴＳ／ＮＡＣＫフレーム、ＣＴＳ／ＡＣＫフレーム、ＡＣＫフレームのいずれでもない場合は、送信元装置は、Ｓ２で送信されたデータが宛先装置により正しく受信されなかったと判定する。この場合、送信元装置の処理は、Ｓ７に進む。すなわち、再送が実行される。
【００９０】
このように、送信元装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信したときは、再送（すなわち、追加冗長ビットの送信）を実行する。追加冗長ビットの長さおよび再送時の変調方式は、Ｓ６で設定される。また、送信元装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを受信したときは、Ｓ９において次のデータの初送時の変調方式および符号化率を設定する。そして、新たなデータが与えられると、送信元装置は、Ｓ９で設定された変調方式および符号化率でデータを送信する。
【００９１】
なお、図１１に示すフローチャートでは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」を用いてレート変更が通知されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。すなわち、図７に示すサービスフィールド内のスクランブラ初期値のための領域を用いてレート変更が通知される場合は、送信元装置は、Ｓ６またはＳ９において、スクランブラ初期値のための領域に設定されている値を参照して変調方式および／または符号化率を決定する。
【００９２】
他の通信装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信したときは、「Duration」により指定される期間は、送信処理を行わない。ただし、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームおよびＡＣＫフレームの「Duration」はゼロである。よって、他の通信装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームまたはＡＣＫフレームを受信したときは、即座に送信処理を開始してもよい。
【００９３】
図１２は、宛先装置の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、宛先装置にフレームが到着したときに実行される。
【００９４】
Ｓ２１において、宛先装置は、受信フレームの宛先アドレスを参照することにより、受信データが自局宛てか否かを判定する。そして、受信データが自局宛てであるときは、Ｓ２２において、宛先装置は、受信信号のＳＮＲを推定する。さらに、Ｓ２３において、宛先装置は、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）を実行してエラーの有無を判定する。
【００９５】
Ｓ２４において、宛先装置は、推定ＳＮＲに基づいて評価値を計算する。また、宛先装置は、評価値が閾値１よりも大きいか否かを判定する。そして、評価値が閾値１よりも大きいときは、宛先装置は、Ｓ２５において、再送レートを決定する。一方、評価値が閾値１以下であれば、宛先装置は、Ｓ２６において、次のデータの初送レートを決定する。この後、宛先装置は、Ｓ２７において、Ｓ２５またはＳ２６で決定したレートを送信元装置に通知する。受信データが自局宛てでないときは、宛先装置は、Ｓ２２〜Ｓ２７の処理を実行しない。
【００９６】
なお、宛先装置は、ＦＣＳエラーが検出され、且つ、評価値が閾値１よりも大きいときに、Ｓ２５の処理を実行するようにしてもよい。また、宛先装置は、ＦＣＳエラーが検出されず、且つ、評価値が閾値１以下であるときに、Ｓ２６の処理を実行するようにしてもよい。
【００９７】
図１３は、再送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、図１２に示すＳ２５に相当する。また、このフローチャートの処理は、通信パラメータ決定部２７および通知部２８により実行される。
【００９８】
通信パラメータ決定部２７は、無線通信装置２、３間で使用可能な各変調方式に対してＳ３１〜Ｓ３４の処理をそれぞれ実行する。使用可能な変調方式は、特に限定されるものではないが、例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭである。
【００９９】
Ｓ３１において、通信パラメータ決定部２７は、選択された変調方式に対応する再送データ長を計算する。このとき、通信パラメータ決定部２７は、（３）式を利用して再送データ長を計算する。具体的には、選択された変調方式の変調オーダＬを（２）式に与えることにより相互情報量Ｃk+1が計算される。また、（３）式の右辺は、評価値に相当し、図１２に示すＳ２４において先に計算されている。そして、通信パラメータ決定部２７は、（３）式を満足し、且つ、可能な限りＮs,k+1が小さくなるようにＮs,k+1を決定する。この結果、選択された変調方式に対応する再送データ長（即ち、Ｎs,k+1）が計算される。
【０１００】
Ｓ３２において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３１で計算された再送データ長を利用して累積符号化率を計算する。累積符号化率は、初送および再送において送信されるデータおよびパリティの割合を表す。図２に示す実施例において、２回目の送信時の再送データ長を計算する処理においては、データ、Ｐ１、Ｐ２に基づいて累積符号化率が計算される。また、３回目の送信時の再送データ長を計算する処理においては、データ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に基づいて累積符号化率が計算される。
【０１０１】
Ｓ３３において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３１で計算された累積符号化率が予め指定される所定の閾値範囲内に入っているか判定する。閾値範囲は、特に限定されるものではないが、例えば、1/3〜5/6である。そして、累積符号化率が閾値範囲内に入っていれば、Ｓ３４において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３１で計算した再送データ長を表す情報をメモリに保存する。一方、累積符号化率が閾値範囲内に入っていなければ、Ｓ３４はスキップされる。
【０１０２】
Ｓ３５において、通信パラメータ決定部２７は、メモリに保存されている再送データ長を表す情報を参照し、変調方式ごとに計算された再送データ長のうちで最小の再送データ長を選択する。Ｓ３６において、通信パラメータ決定部２７は、最小の再送データ長に対応する変調方式を選択する。
【０１０３】
Ｓ３７において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３６で選択した変調方式に対応する通信パターンを選択する。ここで、図６（ａ）に示す通信パターンが使用されるものとする。この場合、例えば、Ｓ３６においてＱＰＳＫが選択されるときは、通信パターンとして「１１１１」が選択される。
【０１０４】
Ｓ３８において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３５で選択された再送データ長に基づいて「Duration」を計算する。Durationは、再送データを送信するために要する時間に相当する。なお、シンボルレートは一定であるものとする。
【０１０５】
Ｓ３９において、通知部２８は、Ｓ３１〜Ｓ３８において決定された通信パラメータを送信元装置に通知する。通知される通信パラメータは、Ｓ３７で得られた通信パターンおよびＳ３８で得られたDurationを含む。そして、この通知は、送信元装置にＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを送信することで実現される。なお、通信パターンは、図５に示す「レート」に設定される。
【０１０６】
図１４は、次のデータの初送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、図１２に示すＳ２６に相当する。また、このフローチャートの処理は、通信パラメータ決定部２７および通知部２８により実行される。
【０１０７】
Ｓ４１において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ２４で計算した評価値が閾値２より小さいか否かを判定する。そして、評価値が閾値２より小さいときは、通信パラメータ決定部２７の処理はＳ４２に進む。なお、評価値が閾値２より小さい状態は、通信品質に基づいて決まる合計伝送ビット数が要求ビット数よりも大きい状態に相当する。すなわち、評価値が閾値２より小さいときは、現在の通信パラメータが過剰な通信品質を提供していると推定される。したがって、この場合、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４１〜Ｓ４８において、次のデータの初送時のレートを上昇させる。レートの上昇は、例えば、符号化率を高くする、および／または、変調オーダの高い変調方式に切り替える、ことにより実現される。
【０１０８】
通信パラメータ決定部２７は、無線通信装置２、３間で使用可能な各変調方式に対してＳ４２〜Ｓ４５の処理をそれぞれ実行する。使用可能な変調方式は、上述したように、例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭである。
【０１０９】
Ｓ４２において、通信パラメータ決定部２７は、累積相互情報量を計算する。この累積相互情報量は、例えば、（４）式の左辺の第２項（すなわち、Ｎs,iＣiの累積和）であってもよい。なお、相互情報量は、受信信号のＳＮＲおよび変調方式の変調オーダに依存する。
【０１１０】
Ｓ４３において、通信パラメータ決定部２７は、符号化率を計算する。このとき、通信パラメータ決定部２７は、（４）式を満足し、且つ、（４）式の左辺の値が最大となる符号化率を決定する。
【０１１１】
Ｓ４４において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４３で計算された符号化率が予め指定される所定の閾値範囲内に入っているか判定する。閾値範囲は、図１３に示す実施例と同様に、例えば、1/3〜5/6である。そして、符号化率が閾値範囲内に入っていれば、Ｓ４５において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４５で計算した相互情報量を表す情報をメモリに保存する。一方、符号化率が閾値範囲内に入っていなければ、Ｓ４５はスキップされる。
【０１１２】
Ｓ４６において、通信パラメータ決定部２７は、メモリに保存されている相互情報量を表す情報を参照し、変調方式ごとに計算された相互情報量のうちで最大の相互情報量を選択する。Ｓ４７において、通信パラメータ決定部２７は、最大の相互情報量に対応する変調方式を選択し、さらにその変調方式に対して計算された符号化率を取得する。
【０１１３】
Ｓ４８において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４７で選択した変調方式および符号化率の組合せに対応する通信パターンを選択する。ここで、無線通信システムにおいて使用可能な符号化率が指定されているものとする。一例として、５個の指定符号化率（例えば、1/3、1/2、2/3、3/4、5/6）が用意されているものとする。この場合、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４３で計算した符号化率に最も近い指定符号化率を選択する。
【０１１４】
また、図６（ｂ）に示す通信パターンが使用されるものとする。ここで、図６（ｂ）においてＮ＝１であるものとする。また、Ｓ４７において１６ＱＡＭが選択されているものとする。さらに、Ｓ４７で選択された符号化率が、現在の符号化率よりも１段階高いものとする。この場合、通信パターンとして「１０１１」が選択される。
【０１１５】
Ｓ４９において、通知部２８は、Ｓ４２〜Ｓ４８において決定された通信パラメータを送信元装置に通知する。この通知は、送信元装置にＣＴＳ／ＡＣＫフレームを送信することで実現される。通信パターンは、図５に示す「レート」に設定される。ただし、このＣＴＳ／ＡＣＫフレームのDurationにはゼロが設定される。
【０１１６】
一方、評価値が閾値２以上であるときは、通信パラメータ決定部２７の処理はＳ５０に進む。ここで、図１４に示すフローチャートの処理は、評価値が閾値１以下であるときに実行される（図１２のＳ２４：Ｎｏ）。よって、Ｓ５０の処理は、評価値が閾値２と閾値１との間の範囲に入っているときに実行される。ここで、閾値２はゼロに近い負の値であり、閾値１はゼロに近い正の値であるものとする。そうすると、Ｓ５０の処理は、評価値がゼロまたはほぼゼロのときに実行される。
【０１１７】
評価値が閾値２と閾値１との間の範囲に入っているときは、通信パラメータ決定部２７は、現在のデータレートが要求ビット数に対して適切に設定されていると判定する。この場合、通知部２８は、データレートを維持することを表す信号を送信元装置に通知する。この通知は、送信元装置にＡＣＫフレームを送信することで実現される。ただし、このＡＣＫフレームのDurationにはゼロが設定される。
【０１１８】
なお、図１２〜図１４に示すフローチャートでは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」を用いてレート変更が通知されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。すなわち、図７に示すサービスフィールド内のスクランブラ初期値のための領域を用いてレート変更が通知される場合は、宛先装置は、Ｓ３９またはＳ４９において、スクランブラ初期値のための領域に通信パターンを設定する。
【０１１９】
＜他の実施形態＞
無線通信システムは、複数の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。図１に示す例では、無線通信システム１は、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯のうちの２つ以上の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。
【０１２０】
複数の周波数帯を同時に利用してデータが伝送されるケースであっても、１つの周波数帯を利用してデータが伝送されるケースと同様の方法で次のトランザクションのデータレートが制御される。ただし、複数の周波数帯を利用するケースでは、評価値は（５）式で表される。
【０１２１】
【数５】
2020043459.tif 000007
【０１２２】
変数ｊは、周波数帯を識別する。よって、Ｃi,jは、周波数帯ｊにおけるｉ回目のデータ送信時の相互情報量を表す。Ｆは、利用可能な周波数帯の数である。なお、Ｆが１である場合（即ち、１つの周波数帯のみを利用してデータが伝送される場合）、（５）式は、上述した（１）式と同じになる。
【０１２３】
宛先装置においてＦＣＳエラーが検出され、且つ、評価値が正であるときは、（６）式を満足し、且つ、再送時のデータ長（Ｎs,k+1）が最小となる変調方式が選択される。このとき、各周波数帯の変調方式は、互いに同じである必要はない。
【０１２４】
【数６】
2020043459.tif 000008
【０１２５】
宛先装置においてＦＣＳエラーが検出されず、且つ、評価値が負であるときは、（７）式を満足し、且つ、（７）式の左辺の値が最大となる変調方式および符号化率の組合せが選択される。このとき、各周波数帯の変調方式は、互いに同じである必要はない。
【０１２６】
【数７】
2020043459.tif 000009
【符号の説明】
【０１２７】
１  無線通信システム
２、３  無線通信装置
１０  送信器
１１  符号化器
１２  バッファ
１３  読出し部
１４  変調器
１５  コントローラ
１６  ＲＦ回路
２０  受信器
２１  ダウンコンバート回路
２２  復調器
２３  復号器
２４  バッファ
２５  コントローラ
２６  ＳＮＲ推定部
２７  通信パラメータ決定部
２８  通知部
【図１】
2020043459.tif 000010
【図２】
2020043459.tif 000011
【図３】
2020043459.tif 000012
【図４】
2020043459.tif 000013
【図５】
2020043459.tif 000014
【図６】
2020043459.tif 000015
【図７】
2020043459.tif 000016
【図８】
2020043459.tif 000017
【図９】
2020043459.tif 000018
【図１０】
2020043459.tif 000019
【図１１】
2020043459.tif 000020
【図１２】
2020043459.tif 000021
【図１３】
2020043459.tif 000022
【図１４】
2020043459.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月24日(2019.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および通信パラメータ通知方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて、アプリケーションのスループットを最大化するためのアルゴリズムとして、例えば、ＡＲＦ（Auto Rate Fallback）およびＲＢＡＲ（Receiver-Based Auto Rate）が提案されている。ＡＲＦにおいては、送信元装置は、過去の送信成功回数および／または送信失敗回数に基づいて伝送レートを選択する。ＲＢＡＲにおいては、宛先装置は、受信信号のＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）に基づいて伝送レートを決定する。決定された伝送レートは、制御フレームを用いて宛先装置から送信元装置に通知される。そして、送信元装置は、通知された伝送レートでデータ伝送を行う。
【０００３】
なお、ＡＲＦおよびＲＢＡＲについては、例えば、下記の非特許文献１に開示されている。また、受信品質に応じて変調方式と符号化率を適応的に可変することは、例えば、下記の特許文献１に開示されている。また、例えば、データ長と伝搬路状況とに基づいて変調パラメータを選択することは、下記の特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３１２９８号公報
【特許文献２】特開２００７−０１９７２９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】S. Biaz et al., Rate Adaptation Algorithms for IEEE 802.11 Networks: A Survey and Comparison, IEEE, 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＡＲＦにおいては、上述したように、過去の送信成功回数および／または送信失敗回数に基づいて伝送レートが選択される。例えば、所定回数連続してフレーム送信が成功したときにレート上昇が実行され、所定回数連続してフレーム送信が失敗したときにレート低下が実行される。このため、例えば、無線環境が変化した場合、最大レートが選択されるまでに要する時間が長くなることがある。すなわち、レート制御の追従性が悪いことがある。
【０００７】
ＲＢＡＲにおいては、上述したように、所定の制御フレームを用いて宛先装置から送信元装置に新たな伝送レートが通知される。ところが、既存の無線通信装置は、このような制御フレームを受信できないことがある。例えば、無線ＬＡＮシステムにおいては、ＣＴＳ（Clear to Send）フレームのDuration領域を利用して伝送レートを通知する手順が提案されている。すなわち、Duration領域の定義を変更することで、伝送レートの通知が実現される。このため、既存の無線ＬＡＮ装置は、宛先装置で決定された伝送レートを認識できないことがある。
【０００８】
本発明の１つの側面に係わる目的は、既存の通信規格を利用しながら追従性のよいレート制御を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様の無線通信装置は、送信元装置から受信する信号の品質を推定する推定部と、前記送信元装置から受信するデータ信号の符号化率およびデータ長に基づいて決まる第１の値から、前記データ信号のデータ長、変調方式および品質に基づいて決まる第２の値を引算した結果を表す評価値に基づいて、次の通信トランザクションの通信パラメータを決定する通信パラメータ決定部と、前記通信パラメータを前記送信元装置に通知する通知部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
上述の態様によれば、既存の通信規格を利用しながら追従性のよいレート制御が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す図である。
【図２】ＩＲ型の再送制御の概要を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係わるデータ送信の一例を示す図である。
【図４】図３に示す無線通信システムにおいて使用される制御フレームの一例を示す図である。
【図５】ＰＬＣＰヘッダの要部の一例を示す図である。
【図６】次の通信トランザクションのデータレートを通知する方法の実施例を示す図である。
【図７】次の通信トランザクションのデータレートを通知する方法の他の例を示す図である。
【図８】無線通信装置に実装される送信器の一例を示す図である。
【図９】無線通信装置に実装される受信器の一例を示す図である。
【図１０】評価値について説明する図である。
【図１１】送信元装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】宛先装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図１３】再送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】次のデータの初送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係わる無線通信システムの一例を示す。図１に示す無線通信システム１は、特に限定されるものではないが、例えば、無線ＬＡＮシステムである。そして、無線通信システム１は、無線通信装置２、３を含む。各無線通信装置２、３は、例えば、ユーザ端末である。ユーザ端末は、モバイル端末であってもよい。なお、無線通信システム１においては、パケット衝突を回避するためにＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access Collision Avoidance）が採用される。また、この無線ＬＡＮでは、後述する再送制御が行われる。
【００１３】
無線通信装置２、３は、複数の周波数帯を利用してデータを伝送できる。具体的には、無線通信装置２、３は、複数の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。この実施例では、無線通信装置２、３は、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯のうちの１つの周波数帯を使用してデータを伝送することもできるし、２つ以上の周波数帯を同時に使用してデータを伝送することもできる。なお、無線通信装置２、３間の通信品質は、周波数帯ごとに異なる。よって、無線通信装置２、３は、周波数帯ごとに異なる変調方式および異なる符号でデータを伝送してもよい。
【００１４】
ＣＳＭＡ／ＣＡを採用するシステムでは、送信元装置は、データ送信を開始する前に、無線リソースが他の端末によって使用されているか否かを確認する。そして、無線リソースが他の端末によって使用されていなければ、送信元装置は、データ信号を送信する。この手順により、パケットの衝突が回避される。ただし、複数の装置が同時にデータ送信を開始する場合、或いは、隠れ端末が存在する場合には、パケット衝突が発生し得る。そして、パケット衝突が発生すると、宛先装置はデータ受信に失敗する。
【００１５】
データ受信が失敗したときは、送信元装置と宛先装置との間で再送制御が実行される。再送制御は、例えば、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat Request）により実現される。そして、ＨＡＲＱは、インクリメンタルリダンダンシ（ＩＲ：Incremental Redundancy）型の再送制御を実行することができる。
【００１６】
ＩＲ型の再送制御を使用する無線通信システム１では、初期送信において、図２に示すように、符号化ビット列の一部が送信される。なお、符号化ビット列は、データおよびそのデータのパリティビットを含む。パリティビットは、データを復号するために使用される冗長情報である。また、初期送信においては、データおよびパリティビットの一部が送信される。図２（ａ）に示す例では、初期送信において、データおよびパリティビットＰ１が送信される。
【００１７】
宛先装置は、受信ビット列からデータの復号を試みる。このとき、図２（ｂ）に示すように、宛先装置は、パリティビットＰ１を利用してデータの復号を試みる。この結果、データが正しく復号されたときは、再送は実行されない。一方、データが正しく復号されなかったときは、再送が実行される。
【００１８】
再送時（即ち、２回目以降の送信時）には、先に送信されていないパリティビットが送信される。以下の記載では、２回目以降の送信処理で送信されるパリティビットを「追加冗長ビット」と呼ぶことがある。例えば、初期送信が失敗したときには、追加冗長ビットとして、図２（ａ）に示すパリティビットＰ２が送信される。そして、宛先装置は、先に受信したビット列、および新たに受信した追加冗長ビットからデータの復号を試みる。このとき、宛先装置は、図２（ｂ）に示すように、パリティビットＰ１およびＰ２を利用してデータの復号を試みる。以下同様に、データが正しく復号されるまで、再送制御が繰返し実行される。このとき、追加冗長ビットとして、パリティビットＰ３、Ｐ４、．．．が順番に送信される。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係わるデータ送信の一例を示す。この実施例では、無線通信システムは、無線ＬＡＮシステムであり、複数の無線通信装置を備える。そして、送信元装置から宛先装置にデータが送信される。図３においては、送信元装置は、宛先装置にデータＤ１、Ｄ２、Ｄ３を順番に送信する。
【００２０】
なお、図３に示す例では、１つの周波数帯を使用してデータが送信されるが、無線通信システム１は、複数の周波数帯を同時に使用してデータを伝送してもよい。また、図３に示す例では、ＲＴＳ（Request to Send）フレームが使用されないが、送信元装置は、データ送信の前にＲＴＳフレームを使用してもよい。さらに、図３に示す例では、図２を参照して説明した再送が実行されるが、無線通信システム１は再送を行わなくてもよい。
【００２１】
送信元装置は、送信権を獲得すると、宛先装置にデータＤ１を送信する。このとき、図２に示すように、データおよびパリティビットＰ１が送信される。ここで、宛先装置においてＦＣＳ（Frame Check Sequence）エラーが発生するものとする。この場合、宛先装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫ（Clear to Send/Not Acknowledge）フレームを送信する。
【００２２】
ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームは、送信元装置にとっては、再送を要求するメッセージとして機能する。即ち、送信元装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信すると、データＤ１のための追加冗長ビットＰを宛先装置に送信する。この追加冗長ビットは、データＤ１に対して予め生成されているパリティビット列の一部であり、図２に示す追加冗長ビットＰ２に相当する。追加冗長ビットＰの長さは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレーム中のDurationを使用して宛先装置から送信元装置に通知される。また、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームは、追加冗長ビットを送信する際の変調方式を指定することもできる。
【００２３】
なお、追加冗長ビットが送信されると、全送信ビット（データおよびパリティビット）に対するデータの割合が低下する。すなわち、符号化率が低下する。したがって、再送により追加冗長ビットが送信されると、実質的に、データレートが低下することになる。なお、データレートは、例えば、所定時間内に送信されるデータ（パリティビットを含まない）の量を表す。
【００２４】
他の無線通信装置にとっては、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームは、送信禁止期間を通知するメッセージとして機能する。すなわち、他の無線通信装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレーム中のDurationにより指定される期間、データ送信を行わない。したがって、送信元装置は、他の無線通信装置と衝突することなく、追加冗長ビットＰを宛先装置に送信することができる。
【００２５】
宛先装置は、送信元装置から新たに受信する追加冗長ビットＰを使用して、先に受信しているデータＤ１を復号する。この例では、ＦＣＳエラーは検出されない。そうすると、宛先装置は、受信信号の品質に基づいて、送信元装置による次のデータ送信（即ち、データＤ２の初送）のデータレートを上げるべきか否かを判定する。ここで、データＤ１および追加冗長ビットＰが送信されたときのデータレートと比較して、データＤ２の初送のデータレートを上げるべきと判定されるものとする。この場合、宛先装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫ（Clear to Send/Acknowledge）フレームを送信する。
【００２６】
ＣＴＳ／ＡＣＫフレームは、送信元装置にとっては、データレートの上昇を要求するメッセージとして機能する。ここで、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームは、データレートを表す情報を含む。すなわち、宛先装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを利用して、送信元装置による次のデータ送信（即ち、データＤ２の初送）のデータレートを指定する。なお、後で詳しく記載するが、データレートは、変調方式および符号化率により表される。
【００２７】
送信元装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを受信すると、そのＣＴＳ／ＡＣＫフレームにより指定されたデータレートで次のデータ送信（即ち、データＤ２の初送）を実行する。よって、データＤ２のデータレートは、データＤ１のデータレート（図３に示す例では、データＤ１および追加冗長ビットＰが送信されたときのデータレート）よりも高くなる。
【００２８】
他の無線通信装置にとっては、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームと同様に、送信禁止期間を通知するメッセージとして機能する。ただし、この例では、ＣＴＳ／ＡＣＫフレーム中のDurationは「ゼロ」である。したがって、各無線通信装置のデータ送信は禁止されない。
【００２９】
送信元装置から送信されるデータＤ３は、宛先装置により受信される。ここで、宛先装置においてＦＣＳエラーが検出されないものとする。また、宛先装置は、受信信号の品質に基づいて、送信元装置による次のデータ送信（即ち、データＤ３の初送）のデータレートを上げるべきか否かを判定する。この例では、データＤ３の初送のデータレートを上げるべきでないと判定されるものとする。この場合、宛先装置は、ＡＣＫフレームを送信する。
【００３０】
ＡＣＫフレームは、送信元装置にとっては、データレートの維持を要求するメッセージとして機能する。よって、送信元装置は、ＡＣＫフレームを受信すると、データＤ２が宛先装置において正しく復号されたと認識すると共に、データＤ２を送信したときと同じデータレートでデータＤ３を送信する。他の無線通信装置にとっては、ＡＣＫフレームは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＡＣＫフレームと同様に、送信禁止期間を通知するメッセージとして機能する。ただし、この例では、ＡＣＫフレーム中のDurationは「ゼロ」である。したがって、各無線通信装置のデータ送信は禁止されない。
【００３１】
図４は、図３に示す無線通信システムにおいて使用される制御フレームの一例を示す。制御フレームは、ＣＴＳフレームおよびＡＣＫフレームを含む。ＣＴＳフレームは、この実施例では、後述するＣＴＳ／ＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームとして使用され得る。
【００３２】
制御フレームは、フレーム制御情報（Frame Control）、期間情報（Duration）、宛先情報（ＲＡ：Receiver Address）、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）を含む。フレーム制御情報は、２ビットの「タイプ」および４ビットの「サブタイプ」を含む。タイプは、当該フレームが制御フレームであるか否かを表す。サブタイプは、ＣＴＳフレーム、ＡＣＫフレーム等を識別する。期間情報は、他の無線通信装置の送信を禁止する期間（ＮＡＶ：Network Allocation Vector）を指定する。ただし、上述したように、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信した送信元装置は、期間情報を、再送処理において送信すべき追加冗長ビットの長さを表す情報として認識する。
【００３３】
制御フレーム（ＣＴＳフレームおよびＡＣＫフレームを含む）は、この実施例では、ＰＰＤＵ（PLCP Protocol Data Unit）フレームに格納されて伝送される。この場合、制御フレームは、図５に示すように、ＰＰＤＵフレームのＰＳＤＵ領域に格納される。
【００３４】
ＰＰＤＵフレームは、ＰＬＣＰ（Physical Layer Convergence Procedure）ヘッダを有する。ＰＬＣＰヘッダは、４ビットの「レート（RATE）」を有する。そして、図３に示すシーケンスにおいて、宛先装置は、この「レート」を使用してデータレートまたはデータレートの変化を送信元装置に通知する。
【００３５】
図６は、次の通信トランザクションのデータレートを通知する方法の実施例を示す。なお、通信トランザクションは、送信元装置がデータを送信したときから、宛先装置が応答するまでの通信処理を表す。例えば、図３に示す例では、送信元装置がデータＤ１を送信したときから宛先装置がＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを送信するまでの一連の通信処理が１つの通信トランザクションに相当する。この場合、次の通信トランザクションは、送信元装置が追加冗長ビットＰを送信したときから宛先装置がＣＴＳ／ＡＣＫフレームを送信するまでの一連の通信処理を意味する。
【００３６】
ＰＬＣＰヘッダのレート情報は、本来は、ＰＰＤＵフレーム自体の変調方式および符号化率の組合せを表す。例えば、図６に示すように、「１１０１」は「ＢＰＳＫ」と「符号化率：1/2」との組合せを表し、「１１１１」は「ＢＰＳＫ」と「符号化率：3/4」との組合せを表す。したがって、ＰＰＤＵフレームを受信した無線通信装置は、レート情報を参照することにより、そのＰＰＤＵフレーム内の信号の変調方式および符号化率を認識することができる。
【００３７】
ただし、ＰＰＤＵフレームが図３に示す制御フレーム（ＣＴＳフレームおよびＡＣＫフレームを含む）であった場合、ＰＬＣＰヘッダのレート情報は、送信元装置においては、ＰＰＤＵフレーム自体の変調方式および符号化率の組合せを表すと共に、次の通信トランザクションのデータレートまたはデータレートの変化を表す。よって、送信元装置は、ＰＬＣＰヘッダのレート情報を参照することにより、宛先装置により指定された、次の通信トランザクションのデータレートを認識できる。なお、データレートは、変調方式および符号化率の組合せにより表される。
【００３８】
図６（ａ）は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを用いて再送に係わる通信パラメータを通知する方法の一例を示す。この例では、再送（すなわち、追加冗長ビットの送信）に係わる通信パラメータとして、変調方式が指定される。この場合、宛先装置は、受信信号の品質等に基づいて再送時の変調方式を決定し、決定した変調方式を表す４ビットの値をＰＬＣＰヘッダの「レート」に設定する。また、送信元装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信すると、「レート」により表される変調方式で追加冗長ビットを送信する。
【００３９】
図６（ｂ）は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを用いて次の初期送信に係わる通信パラメータを通知する方法の一例を示す。この例では、通信パラメータとして、次の初期送信の変調方式および符号化率が指定される。なお、符号化率は、符号化率の値を直接的に表してもよいし、符号化率の変更内容を表してもよい。例えば、無線通信システム１において使用可能な符号化率（例：1/3、1/2、2/3、3/4、5/6）が予め決められているものとする。この場合、次の通信トランザクションの通信パラメータとして、符号化率を何段階変化させるのかを表してもよい。
【００４０】
この場合、宛先装置は、受信信号の品質等に基づいて次のデータの初期送信の変調方式および符号化率の組合せを決定し、決定した組合せを表す４ビットの値をＰＬＣＰヘッダの「レート」に設定する。送信元装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを受信すると、「レート」により表される変調方式および符号化率で次のデータを送信する。
【００４１】
図６（ｃ）は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを用いて次のデータの初期送信に係わる通信パラメータを通知する方法の他の例を示す。この例では、変調方式または符号化率の一方が維持され、他方が変更される。また、変調方式は、変調オーダを何段階変化させるのかを表してもよい。なお、変調オーダは、１個のシンボルで伝送されるビット数を表す。具体的には、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの変調オーダは、それぞれ、１、２、４、６である。
【００４２】
このように、本発明の実施形態に係わる無線通信システムにおいては、既存の制御フレームを使用して、次の通信トランザクションのデータレートが宛先装置から送信元装置に通知される。このとき、制御フレームの定義を変更することはない。例えば、ＰＬＣＰヘッダのレート情報は、ＰＰＤＵフレーム自体の変調方式および符号化率の組合せを表すと共に、次の通信トランザクションのデータレートまたはデータレートの変化を表す。したがって、既存の無線通信装置であっても、本発明の実施形態に係わるレート制御を実行できる。
【００４３】
ただし、宛先装置は、次の通信トランザクションのデータレートに対応する通信パラメータで制御フレームを送信しなければならないことがある。例えば、送信元装置に対してＱＰＳＫでの再送を指示するときは、図６（ａ）に示す例では、制御フレームのヘッダに「レート＝１１１１」が設定される。この場合、宛先装置は「１１１１」に対応する変調方式「ＢＰＳＫ」および符号化率「3/4」でＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを送信する。
【００４４】
また、本発明の実施形態に係わる無線通信システムにおいては、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームおよびＡＣＫフレームのDurationはゼロである。したがって、宛先装置以外の他の無線通信装置において不要な待ち時間が発生することはない。
【００４５】
なお、上述の実施例では、ＰＬＣＰヘッダのレート情報を利用して次の通信トランザクションのデータレートが通知されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。例えば、図５に示すＰＬＣＰヘッダのサービス領域を利用して次の通信トランザクションのデータレートが通知されるようにしてもよい。サービス領域は、１６ビットである。そして、次の通信トランザクションのデータレートは、例えば、サービス領域の下位４ビットを利用して宛先装置から送信元装置に通知される。この場合、図７に示すように、２ビットで変調方式を指定し、２ビットで符号化率を指定してもよい。
【００４６】
サービス領域の下位４ビットは、本来は、スクランブラ初期値として使用される。すなわち、初期設定が終了した後は、サービス領域の下位４ビットは、実質的に使用されることはない。よって、次の通信トランザクションのデータレートを通知するためにサービス領域の下位４ビットを利用しても、実質的に、既存の規格または既存の無線通信装置に影響が及ぶことはない。
【００４７】
図８は、無線通信装置に実装される送信器の一例を示す。送信器１０は、図８に示すように、符号化器１１、バッファ１２、読出し部１３、変調器１４、コントローラ１５、ＲＦ回路１６を備える。なお、送信器１０は、図８に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００４８】
符号化器１１は、コントローラ１５から与えられる指示に従って、入力データを符号化して符号化ビット列を生成する。このとき、コントローラ１５は、符号種別を表す符号情報を含む指示を符号化器１１に与える。よって、符号化器１１は、コントローラ１５により指定される符号種別で入力データを符号化して符号化ビット列を生成する。なお、符号化ビット列は、図２に示すように、データおよびパリティビットを含む。そして、符号化器１１により生成される符号化ビット列は、バッファ１２に格納される。
【００４９】
読出し部１３は、コントローラ１５から与えられる指示に従って、バッファ１２に格納されている符号化ビット列の一部を読み出す。なお、初期送信においては、読出し部１３は、図２に示すように、バッファ１２からデータおよびパリティビット列の一部（すなわち、パリティビットＰ１）を読み出す。このとき、コントローラ１５は、宛先装置から通知される符号化率に基づいて、データに付与すべきパリティの長さを計算する。また、再送時には、読出し部１３は、バッファ１２からパリティビット列の一部（すなわち、追加冗長ビット）を読み出す。このとき、コントローラ１５は、宛先装置から受信するＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームのDurationの値に基づいて追加冗長ビットの長さを計算する。
【００５０】
変調器１４は、コントローラ１５から与えられる指示に従って、読出し部１３により読み出されたビット列を変調して変調信号を生成する。変調方式は、宛先装置から通知される。ただし、通信開始時の変調方式は、例えば、予めユーザにより固定的に指定される。
【００５１】
コントローラ１５は、送信器１０の動作を制御する。すなわち、コントローラ１５は、符号化器１１、読出し部１３、変調器１４の動作を制御することができる。このとき、コントローラ１５は、符号種別を表す指示を符号化器１１に与える。また、コントローラ１５は、バッファ１２から読み出すビット列の長さを表す指示を読出し部１３に与える。さらに、コントローラ１５は、変調方式を表す指示を変調器１４に与える。なお、コントローラ１５は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。或いは、コントローラ１５は、デジタル信号処理回路で実現してもよい。
【００５２】
ＲＦ回路１６は、変調器１４から出力される変調信号を送信周波数帯（ＲＦ帯）にアップコンバートすることによりＲＦ変調信号を生成する。そして、このＲＦ変調信号は、アンテナを介して出力される。
【００５３】
図９は、無線通信装置に実装される受信器の一例を示す。受信器２０は、図９に示すように、ダウンコンバート回路２１、復調器２２、復号器２３、バッファ２４、コントローラ２５を備える。なお、受信器２０は、図９に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
【００５４】
受信器２０には、図８に示す送信器１０から出力されるＲＦ変調信号が到着する。そして、ダウンコンバート回路２１は、アンテナを介して受信するＲＦ変調信号をベースバンド帯にダウンコンバートする。
【００５５】
復調器２２は、コントローラ２５から与えられる指示に従って、ダウンコンバート回路２１の出力信号を復調する。なお、復調器２２による復調処理は、図８に示す変調器１４による変調処理に対応する。
【００５６】
復号器２３は、コントローラ２５から与えられる指示に従って、復調器２２から出力される復調信号を復号する。即ち、復号器２３は、受信ビット列を復号する。このとき、コントローラ２５は、復号繰返し数を指定してもよい。この場合、復号器２３は、コントローラ２５により指定された回数だけ復号処理を繰返し実行する。なお、復号器２３は、受信データの復号に失敗したときは、その旨をコントローラ２５に通知する。
【００５７】
バッファ２４は、復調器２２から出力される復調信号を格納する。そして、送信元装置により再送が行われるときは、復号器２３は、バッファ２４に格納されている復調信号および復調器２２から新たに出力される復調信号（例えば、追加冗長ビット列に相当する尤度値）に対して復号処理を実行する。
【００５８】
コントローラ２５は、受信器２０の動作を制御する。即ち、コントローラ２５は、復調器２２および復号器２３の動作を制御することができる。また、コントローラ２５は、ＳＮＲ推定部２６、通信パラメータ決定部２７、通知部２８を備える。なお、コントローラ２５は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムにより実現される。或いは、コントローラ２５は、デジタル信号処理回路で実現してもよい。
【００５９】
ＳＮＲ推定部２６は、図８に示す送信器１０から受信する信号の信号対雑音比（ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio）を推定する。ＳＮＲは、例えば、受信信号のプリアンブル中の所定の領域の電力を測定することにより推定される。
【００６０】
通信パラメータ決定部２７は、ＳＮＲ推定部２６により推定される受信信号のＳＮＲに基づいて、次の通信トランザクションの通信パラメータを決定する。例えば、次の通信トランザクションが再送（即ち、追加冗長ビットの送信）であるときは、通信パラメータ決定部２７は、追加冗長ビットの長さおよびデータレートを決定する。この場合、追加冗長ビットの長さは、例えば、図４に示すDurationを利用して送信元装置に通知される。また、データレートは、例えば、図６（ａ）に示す「レート」を利用して送信元装置に通知される。一方、次の通信トランザクションが新たなデータの初送であるときは、通信パラメータ決定部２７は、次の通信トランザクションのデータレートを決定する。この場合、データレートは、例えば、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示す「レート」または図７に示す「スクランブラ初期値」を利用して送信元装置に通知される。
【００６１】
通知部２８は、通信パラメータ決定部２７により決定された通信パラメータを送信元装置に通知する。
【００６２】
＜通信パラメータの決定＞
本発明の実施形態に係わる無線通信システムにおいて、送信元装置からデータ信号を受信する宛先装置は、次の通信トランザクションのための通信パラメータを決定する。例えば、ＦＣＳエラーを検出したときは、宛先装置は、通信パラメータとして、再送すべきデータ（すなわち、追加冗長ビット）の長さ、変調方式、符号化率のうちの１つ以上を決定してもよい。また、ＦＣＳエラーを検出しなかったときは、宛先装置は、通信パラメータとして、次のデータの初送時のデータレート（変調方式および符号化率の組合せ）を決定してもよい。
【００６３】
通信パラメータ決定部２７は、上述の通信パラメータを決定するときに、評価値を計算する。評価値は、この実施例では（１）式で表される。
【００６４】
【数１】
2020043459.tif 000024
【００６５】
Ｒ1は、データの初送時の符号化率を表す。Ｎs,iは、ｉ回目の送信データ長を表す。したがって、Ｎs,1は、初送時の送信データ長を表す。データ長は、符号長またはシンボル長を表す。Ｃiは、ｉ回目の送信において得られる相互情報量を表す。なお、（１）式の右辺第１項（第１の値）は、目標とする通信量を表し、（１）式の右辺第２項（第２の値）は、初回（初送時）からｉ回目、すなわち現在までに送信された推定通信量の総和を表す。
【００６６】
相互情報量Ｃは（２）式で計算される。
【００６７】
【数２】
2020043459.tif 000025
【００６８】
Ｌは、変調方式χに対応する変調オーダを表す。変調オーダは、１つのシンボルで送信されるビット数に相当する。例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの変調オーダは、それぞれ、１、２、４、６である。相互情報量の第２項は、ＳＮＲに依存し、送信元装置と宛先装置との間の損失を表す。したがって、相互情報量は、変調方式およびＳＮＲに依存し、変調オーダＬから送信元装置と宛先装置との間の損失を引算することで得られる。換言すれば、相互情報量は、１つのシンボルで送信元装置から宛先装置に実質的に伝送されるビット数を表す。よって、変調オーダの高い変調方式が選択されると、相互情報量は大きくなる。また、通信環境が良好でＳＮＲが高いときは、送信元装置と宛先装置との間の損失が小さいので、相互情報量は、変調オーダＬに近い値になる。一方、ＳＮＲが低下すると、相互情報量は小さくなる。なお、ＳＮＲは、ＳＮＲ推定部２６により得られる。
【００６９】
評価値の第１項（Ｒ1Ｎs,1）は、初送時の符号化率と初送時の送信データ長との積を表す。ここで、符号化率は、送信ビット全体に対するデータの比率を表す。よって、この値は、送信元装置から要求された、送信すべきデータのビット数を表す。以下の記載では、評価値の第１項（Ｒ1Ｎs,1）を「要求ビット数」と呼ぶことがある。なお、Ｒ1（初送時
の符号化率）およびＮs,1（初送時の送信データ長）は、既知である。
【００７０】
評価値の第２項（Ｎs,iＣiの累積和）は、送信元装置から宛先装置に実質的に伝送されたビット数を表す。例えば、Ｎs,1Ｃ1は初送時に伝送されたビット数を表し、Ｎs,2Ｃ2は２回目の送信時に伝送されたビット数を表す。したがって、以下の記載では、評価値の第２項（Ｎs,iＣiの累積和）を「合計伝送ビット数」と呼ぶことがある。
【００７１】
このように、評価値は、要求ビット数と合計伝送ビット数との差分を表す。そして、通信パラメータ決定部２７は、上述の評価値を利用して、現在のデータレートが適切か否かを判定する。
【００７２】
ケース１：評価値＞閾値１
ケース１においては、図１０（ａ）に示すように、合計伝送ビット数が要求ビット数よりも少ない。すなわち、要求ビット数に対して十分なビット数が伝送されていない。この結果、評価値は正の値であり、所定の閾値１よりも大きくなる。閾値１は、ゼロまたは正の値である。また、要求ビット数と合計ビット数との差分（即ち、評価値）は、要求ビット数に対する不足分に相当する。この場合、通信パラメータ決定部２７は、（３）式に基づいて通信パラメータを決定する。
【００７３】
【数３】
2020043459.tif 000026
【００７４】
Ｎs,k+1は、再送時のデータ長を表す。Ｃk+1は、再送時の相互情報量を表す。再送時の相互情報量は、再送時の変調方式の変調オーダおよびＳＮＲに基づいて計算される。再送時のＳＮＲは、この時点では検出されていないので、例えば、最も近い過去にＳＮＲ推定部２６により推定された値を使用してもよい。
【００７５】
具体的には、通信パラメータ決定部２７は、（３）式を満たし、且つ、再送時のデータ長（Ｎs,k+1）が最小となる変調方式を選択する。ここで、図１０（ａ）に示す不足分よりも大きな再送データ（即ち、追加冗長ビット）を用意すれば、（３）式を満足することができる。ただし、再送データが大き過ぎると、伝送時間が長くなってしまう。したがって、（３）式を満たし、且つ、再送時のデータ長（Ｎs,k+1）が最小となる変調方式を選択することにより、可能な限り短い伝送時間で先のデータ送信での不足分を補償することができる。なお、（３）式の右辺は、評価値に相当し、先に計算されている。また、再送時の相互情報量（Ｃk+1）は、再送時の変調方式を選択することで計算される。
【００７６】
宛先装置は、再送が必要と判断したときは、通信パラメータ決定部２７により決定されたデータ長および変調方式を送信元装置に通知する。この通知は、図３に示す例では、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを利用して行われる。そうすると、送信元装置は、宛先装置から通知されたデータ長に基づいて、バッファ１２からパリティビット（例えば、図２に示すＰ２）を取得する。そして、送信元装置は、宛先装置から通知された変調方式で、バッファ１２から取得したパリティビットを追加冗長ビットとして宛先装置に送信する。
【００７７】
ケース２：評価値＜閾値２
ケース２においては、図１０（ｂ）に示すように、合計伝送ビット数が要求ビット数よりも多い。すなわち、要求ビット数に対して過剰なビット数のデータが伝送されている。この結果、評価値は負の値であり、所定の閾値２よりも小さくなる。閾値２は、ゼロまたは負の値である。また、要求ビット数と合計ビット数との差分（即ち、評価値）は、要求ビット数に対する余剰分に相当する。この場合、通信パラメータ決定部２７は、（４）式に基づいて通信パラメータを決定する。
【００７８】
【数４】
2020043459.tif 000027
【００７９】
具体的には、通信パラメータ決定部２７は、（４）式を満たし、且つ、（４）式の左辺の値が最大となる変調方式および符号化率の組合せを選択する。ここで、（４）式の左辺の値を大きくする（すなわち、ゼロに近づける）ためには、第２項の値を小さくすることが求められる。すなわち、（４）式の左辺の第２項の値を小さくするように、ｉ＝ｋについての変調方式および符号化率の組合せが選択される。例えば、符号化率を高くすれば、送信すべきパリティビットの量が削減されるので、Ｎs,kが小さくなる。
【００８０】
宛先装置は、通信パラメータ決定部２７により決定された符号化率および変調方式を送信元装置に通知する。この通知は、図３に示す例では、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを利用して行われる。そうすると、送信元装置は、宛先装置から通知された符号化率に基づいて、バッファ１２からデータおよびパリティビット（例えば、図２に示すデータおよびＰ１）を取得する。そして、送信元装置は、宛先装置から通知された変調方式で、バッファ１２から取得したデータおよびパリティビットを宛先装置に送信する。この結果、前回のデータ送信よりも高いデータレートで新たなデータの初送が実行される。
【００８１】
ケース３：閾値２≦評価値≦閾値１
ケース３においては、図１０（ｃ）に示すように、要求ビット数と合計伝送ビット数との差分が所定の閾値範囲内である。ここで、閾値１および閾値２の絶対値がそれぞれゼロに近いものとすると、合計伝送ビット数は要求ビット数と同じまたはほぼ同じである。この場合、通信パラメータ決定部２７は、要求ビット数に対して現在のデータレートが適切に設定されていると判定する。すなわち、通信パラメータ決定部２７は、現在の符号化率および変調方式を維持することにより、現在のデータレートを維持すべきと判定する。
【００８２】
通信パラメータ決定部２７が現在のデータレートを維持すべきと判定したときは、宛先装置は、その旨を送信元装置に通知する。この通知は、図３に示す例では、ＡＣＫフレームを利用して行われる。そうすると、送信元装置は、前回のデータ送信と同じデータレートで新たなデータの初送を実行する。
【００８３】
図１１は、送信元装置の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、送信元装置において、アプリケーションから図８に示す送信器１０にデータが与えられたときに実行される。なお、符号化器１１は、与えられたデータを符号化してバッファ１２に格納するものとする。
【００８４】
Ｓ１において、送信元装置は、送信権を獲得する。Ｓ２において、送信元装置は、データ送信を実行する。なお、図２に示すように、初送時には、データおよびパリティが送信され、再送時には、追加冗長ビットが送信される。この後、送信元装置は、宛先装置から送信される応答フレームを待ち受ける。
【００８５】
Ｓ３〜Ｓ５において、送信元装置は、受信フレームの種別を検出する。なお、送信元装置は、図４に示すフレーム制御情報（Frame Control）のタイプおよびサブタイプを参照することで受信フレームの種別を判定する。なお、送信元装置は、制御情報がＣＴＳを表し、Durationがゼロでないときに、受信フレームをＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームと判定してもよい。また、送信元装置は、制御情報がＣＴＳを表し、Durationがゼロであるときに、受信フレームをＣＴＳ／ＡＣＫフレームと判定してもよい。
【００８６】
受信フレームがＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームである場合、送信元装置は、Ｓ６において、図５に示す「レート」および図４に示す「Duration」を参照する。ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの「レート」は、図６（ａ）に示すように、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表す。ただし、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの「レート」は、送信元装置にとっては、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表すと共に、再送時の変調方式を表す。例えば「レート＝１１１１」は、再送時にＱＰＳＫを使用することを指示する。ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームの「Duration」は、送信元装置にとっては、再送データ長を表す。そして、送信元装置は、再送データ長および変調方式に基づいて、追加冗長ビットのビット数を計算することができる。また、追加冗長ビットのビット数が決まれば、符号化率も計算される。よって、送信元装置は「レート」および「Duration」を参照することにより、次の再送の変調方式および符号化率を設定する。
【００８７】
Ｓ７〜Ｓ８において、送信元装置は、再送回数をインクリメントし、その再送回数が予め決められている最大再送回数に達しているか判定する。そして、再送回数が最大再送回数に達していなければ、送信元装置の処理はＳ１に戻る。この場合、送信元装置は、Ｓ２において追加冗長ビットを送信する。一方、再送回数が最大再送回数に達していれば、送信元装置は、Ｓ１０において再送回数を初期化する。この場合、さらなる再送は実行されない。
【００８８】
受信フレームがＣＴＳ／ＡＣＫフレームである場合、送信元装置は、Ｓ９において、図５に示す「レート」を参照する。ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」は、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示すように、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表す。ただし、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」は、送信元装置にとっては、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームの変調方式および符号化率を表すと共に、次のデータの初送時の変調方式および符号化率を表す。例えば「レート＝１００１」は、次のデータの初送時に１６ＱＡＭを使用し、且つ、現在の符号化率よりもＮ段階低い符号化率でデータにパリティを付加することを指示する。
【００８９】
受信フレームがＡＣＫフレームである場合、送信元装置は、レート変更を行うことなく処理を終了する。一方、受信フレームがＣＴＳ／ＮＡＣＫフレーム、ＣＴＳ／ＡＣＫフレーム、ＡＣＫフレームのいずれでもない場合は、送信元装置は、Ｓ２で送信されたデータが宛先装置により正しく受信されなかったと判定する。この場合、送信元装置の処理は、Ｓ７に進む。すなわち、再送が実行される。
【００９０】
このように、送信元装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信したときは、再送（すなわち、追加冗長ビットの送信）を実行する。追加冗長ビットの長さおよび再送時の変調方式は、Ｓ６で設定される。また、送信元装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームを受信したときは、Ｓ９において次のデータの初送時の変調方式および符号化率を設定する。そして、新たなデータが与えられると、送信元装置は、Ｓ９で設定された変調方式および符号化率でデータを送信する。
【００９１】
なお、図１１に示すフローチャートでは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」を用いてレート変更が通知されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。すなわち、図７に示すサービスフィールド内のスクランブラ初期値のための領域を用いてレート変更が通知される場合は、送信元装置は、Ｓ６またはＳ９において、スクランブラ初期値のための領域に設定されている値を参照して変調方式および／または符号化率を決定する。
【００９２】
他の通信装置は、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを受信したときは、「Duration」により指定される期間は、送信処理を行わない。ただし、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームおよびＡＣＫフレームの「Duration」はゼロである。よって、他の通信装置は、ＣＴＳ／ＡＣＫフレームまたはＡＣＫフレームを受信したときは、即座に送信処理を開始してもよい。
【００９３】
図１２は、宛先装置の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、宛先装置にフレームが到着したときに実行される。
【００９４】
Ｓ２１において、宛先装置は、受信フレームの宛先アドレスを参照することにより、受信データが自局宛てか否かを判定する。そして、受信データが自局宛てであるときは、Ｓ２２において、宛先装置は、受信信号のＳＮＲを推定する。さらに、Ｓ２３において、宛先装置は、ＦＣＳ（Frame Check Sequence）チェックを実行してエラーの有無を判定する。
【００９５】
Ｓ２４において、宛先装置は、推定ＳＮＲに基づいて評価値を計算する。また、宛先装置は、評価値が閾値１よりも大きいか否かを判定する。そして、評価値が閾値１よりも大きいときは、宛先装置は、Ｓ２５において、再送レートを決定する。一方、評価値が閾値１以下であれば、宛先装置は、Ｓ２６において、次のデータの初送レートを決定する。この後、宛先装置は、Ｓ２７において、Ｓ２５またはＳ２６で決定したレートを送信元装置に通知する。受信データが自局宛てでないときは、宛先装置は、Ｓ２２〜Ｓ２７の処理を実行しない。
【００９６】
なお、宛先装置は、ＦＣＳエラーが検出され、且つ、評価値が閾値１よりも大きいときに、Ｓ２５の処理を実行するようにしてもよい。また、宛先装置は、ＦＣＳエラーが検出されず、且つ、評価値が閾値１以下であるときに、Ｓ２６の処理を実行するようにしてもよい。
【００９７】
図１３は、再送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、図１２に示すＳ２５に相当する。また、このフローチャートの処理は、通信パラメータ決定部２７および通知部２８により実行される。
【００９８】
通信パラメータ決定部２７は、無線通信装置２、３間で使用可能な各変調方式に対してＳ３１〜Ｓ３４の処理をそれぞれ実行する。使用可能な変調方式は、特に限定されるものではないが、例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭである。
【００９９】
Ｓ３１において、通信パラメータ決定部２７は、選択された変調方式に対応する再送データ長を計算する。このとき、通信パラメータ決定部２７は、（３）式を利用して再送データ長を計算する。具体的には、選択された変調方式の変調オーダＬを（２）式に与えることにより相互情報量Ｃk+1が計算される。また、（３）式の右辺は、評価値に相当し、図１２に示すＳ２４において先に計算されている。そして、通信パラメータ決定部２７は、（３）式を満足し、且つ、可能な限りＮs,k+1が小さくなるようにＮs,k+1を決定する。この結果、選択された変調方式に対応する再送データ長（即ち、Ｎs,k+1）が計算される。
【０１００】
Ｓ３２において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３１で計算された再送データ長を利用して累積符号化率を計算する。累積符号化率は、初送および再送において送信されるデータおよびパリティの割合を表す。図２に示す実施例において、２回目の送信時の再送データ長を計算する処理においては、データ、Ｐ１、Ｐ２に基づいて累積符号化率が計算される。また、３回目の送信時の再送データ長を計算する処理においては、データ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に基づいて累積符号化率が計算される。
【０１０１】
Ｓ３３において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３１で計算された累積符号化率が予め指定される所定の閾値範囲内に入っているか判定する。閾値範囲は、特に限定されるものではないが、例えば、1/3〜5/6である。そして、累積符号化率が閾値範囲内に入っていれば、Ｓ３４において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３１で計算した再送データ長を表す情報をメモリに保存する。一方、累積符号化率が閾値範囲内に入っていなければ、Ｓ３４はスキップされる。
【０１０２】
Ｓ３５において、通信パラメータ決定部２７は、メモリに保存されている再送データ長を表す情報を参照し、変調方式ごとに計算された再送データ長のうちで最小の再送データ長を選択する。Ｓ３６において、通信パラメータ決定部２７は、最小の再送データ長に対応する変調方式を選択する。
【０１０３】
Ｓ３７において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３６で選択した変調方式に対応する通信パターンを選択する。ここで、図６（ａ）に示す通信パターンが使用されるものとする。この場合、例えば、Ｓ３６においてＱＰＳＫが選択されるときは、通信パターンとして「１１１１」が選択される。
【０１０４】
Ｓ３８において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ３５で選択された再送データ長に基づいて「Duration」を計算する。Durationは、再送データを送信するために要する時間に相当する。なお、シンボルレートは一定であるものとする。
【０１０５】
Ｓ３９において、通知部２８は、Ｓ３１〜Ｓ３８において決定された通信パラメータを送信元装置に通知する。通知される通信パラメータは、Ｓ３７で得られた通信パターンおよびＳ３８で得られたDurationを含む。そして、この通知は、送信元装置にＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームを送信することで実現される。なお、通信パターンは、図５に示す「レート」に設定される。
【０１０６】
図１４は、次のデータの初送レートを決定する処理の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、図１２に示すＳ２６に相当する。また、このフローチャートの処理は、通信パラメータ決定部２７および通知部２８により実行される。
【０１０７】
Ｓ４１において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ２４で計算した評価値が閾値２より小さいか否かを判定する。そして、評価値が閾値２より小さいときは、通信パラメータ決定部２７の処理はＳ４２に進む。なお、評価値が閾値２より小さい状態は、通信品質に基づいて決まる合計伝送ビット数が要求ビット数よりも大きい状態に相当する。すなわち、評価値が閾値２より小さいときは、現在の通信パラメータが過剰な通信品質を提供していると推定される。したがって、この場合、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４１〜Ｓ４８において、次のデータの初送時のレートを上昇させる。レートの上昇は、例えば、符号化率を高くすることにより実現される。
【０１０８】
通信パラメータ決定部２７は、無線通信装置２、３間で使用可能な各変調方式に対してＳ４２〜Ｓ４５の処理をそれぞれ実行する。使用可能な変調方式は、上述したように、例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭである。
【０１０９】
Ｓ４２において、通信パラメータ決定部２７は、累積相互情報量を計算する。この累積相互情報量は、例えば、（４）式の左辺の第２項（すなわち、Ｎs,iＣiの累積和）であってもよい。なお、相互情報量は、受信信号のＳＮＲおよび変調方式の変調オーダに依存する。
【０１１０】
Ｓ４３において、通信パラメータ決定部２７は、符号化率を計算する。このとき、通信パラメータ決定部２７は、（４）式を満足し、且つ、（４）式の左辺の値が最大となる符号化率を決定する。
【０１１１】
Ｓ４４において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４３で計算された符号化率が予め指定される所定の閾値範囲内に入っているか判定する。閾値範囲は、図１３に示す実施例と同様に、例えば、1/3〜5/6である。そして、符号化率が閾値範囲内に入っていれば、Ｓ４５において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４２で計算した相互情報量を表す情報をメモリに保存する。一方、符号化率が閾値範囲内に入っていなければ、Ｓ４５はスキップされる。
【０１１２】
Ｓ４６において、通信パラメータ決定部２７は、メモリに保存されている相互情報量を表す情報を参照し、変調方式ごとに計算された相互情報量のうちで最大の相互情報量を選択する。Ｓ４７において、通信パラメータ決定部２７は、最大の相互情報量に対応する変調方式を選択し、さらにその変調方式に対して計算された符号化率を取得する。
【０１１３】
Ｓ４８において、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４７で選択した変調方式および符号化率の組合せに対応する通信パターンを選択する。ここで、無線通信システムにおいて使用可能な符号化率が指定されているものとする。一例として、５個の指定符号化率（例えば、1/3、1/2、2/3、3/4、5/6）が用意されているものとする。この場合、通信パラメータ決定部２７は、Ｓ４７で選択した符号化率に最も近い指定符号化率を選択する。
【０１１４】
また、図６（ｂ）に示す通信パターンが使用されるものとする。ここで、図６（ｂ）においてＮ＝１であるものとする。また、Ｓ４７において１６ＱＡＭが選択されているものとする。さらに、Ｓ４７で選択された符号化率が、現在の符号化率よりも１段階高いものとする。この場合、通信パターンとして「１０１１」が選択される。
【０１１５】
Ｓ４９において、通知部２８は、Ｓ４２〜Ｓ４８において決定された通信パラメータを送信元装置に通知する。この通知は、送信元装置にＣＴＳ／ＡＣＫフレームを送信することで実現される。通信パターンは、図５に示す「レート」に設定される。ただし、このＣＴＳ／ＡＣＫフレームのDurationにはゼロが設定される。
【０１１６】
一方、評価値が閾値２以上であるときは、通信パラメータ決定部２７の処理はＳ５０に進む。ここで、図１４に示すフローチャートの処理は、評価値が閾値１以下であるときに実行される（図１２のＳ２４：Ｎｏ）。よって、Ｓ５０の処理は、評価値が閾値２と閾値１との間の範囲に入っているときに実行される。ここで、閾値２はゼロに近い負の値であり、閾値１はゼロに近い正の値であるものとする。そうすると、Ｓ５０の処理は、評価値がゼロまたはほぼゼロのときに実行される。
【０１１７】
評価値が閾値２と閾値１との間の範囲に入っているときは、通信パラメータ決定部２７は、現在のデータレートが要求ビット数に対して適切に設定されていると判定する。この場合、通知部２８は、データレートを維持することを表す信号を送信元装置に通知する。この通知は、送信元装置にＡＣＫフレームを送信することで実現される。ただし、このＡＣＫフレームのDurationにはゼロが設定される。
【０１１８】
なお、図１２〜図１４に示すフローチャートでは、ＣＴＳ／ＮＡＣＫフレームまたはＣＴＳ／ＡＣＫフレームの「レート」を用いてレート変更が通知されるが、本発明はこの方式に限定されるものではない。すなわち、図７に示すサービスフィールド内のスクランブラ初期値のための領域を用いてレート変更が通知される場合は、宛先装置は、Ｓ３９またはＳ４９において、スクランブラ初期値のための領域に通信パターンを設定する。
【０１１９】
＜他の実施形態＞
無線通信システムは、複数の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。図１に示す例では、無線通信システム１は、920MHz帯、2.4GHz帯、5GHz帯のうちの２つ以上の周波数帯を同時に利用してデータを伝送できる。
【０１２０】
複数の周波数帯を同時に利用してデータが伝送されるケースであっても、１つの周波数帯を利用してデータが伝送されるケースと同様の方法で次のトランザクションのデータレートが制御される。ただし、複数の周波数帯を利用するケースでは、評価値は（５）式で表される。
【０１２１】
【数５】
2020043459.tif 000028
【０１２２】
変数ｊは、周波数帯を識別する。よって、Ｃi,jは、周波数帯ｊにおけるｉ回目のデータ送信時の相互情報量を表す。Ｆは、利用可能な周波数帯の数である。なお、Ｆが１である場合（即ち、１つの周波数帯のみを利用してデータが伝送される場合）、（５）式は、上述した（１）式と同じになる。
【０１２３】
宛先装置においてＦＣＳエラーが検出され、且つ、評価値が正であるときは、（６）式を満足し、且つ、再送時のデータ長（Ｎs,k+1）が最小となる変調方式が選択される。このとき、各周波数帯の変調方式は、互いに同じである必要はない。
【０１２４】
【数６】
2020043459.tif 000029
【０１２５】
宛先装置においてＦＣＳエラーが検出されず、且つ、評価値が負であるときは、（７）式を満足し、且つ、（７）式の左辺の値が最大となる変調方式および符号化率の組合せが選択される。このとき、各周波数帯の変調方式は、互いに同じである必要はない。
【０１２６】
【数７】
2020043459.tif 000030
【符号の説明】
【０１２７】
１  無線通信システム
２、３  無線通信装置
１０  送信器
１１  符号化器
１２  バッファ
１３  読出し部
１４  変調器
１５  コントローラ
１６  ＲＦ回路
２０  受信器
２１  ダウンコンバート回路
２２  復調器
２３  復号器
２４  バッファ
２５  コントローラ
２６  ＳＮＲ推定部
２７  通信パラメータ決定部
２８  通知部
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2020043459.tif 000031