(57)【要約】    【課題】      シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を可能にする無線通信装置を提供すること。    【解決手段】  無線通信装置１００に、複数次元の変調方式に適応でき、各変調方式のコンスタレーション上の信号点を用いて送信信号を変調する変調部１６０と、送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、変調部１６０における変調を、より高次の変調方式を用いた変調に切り換え、かつ、当該高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換える変調制御部１４０と、を設けた。  【選択図】      図１
2006211096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数次元の変調方式に適応でき、各変調方式のコンスタレーション上の信号点を用いて送信信号を変調する変調手段と、
前記送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、前記変調手段における変調を、より高次の変調方式を用いた変調に切り換え、かつ、当該高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換える制御手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記制御手段による切り換え後の変調方式における前記一部の信号点は、信号点間距離が最も大きい信号点群であることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記受信側からの制御信号に基づいて、変調方式を切り換えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、変調方法を調整する無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送信側に複数のアンテナを配設し、ダイバーシチ利得を活かして所要ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）を低減する方式が提案されている。かかる方式としては、例えば、時間軸方向において直交することを設計指標とした時空間ブロック符号化方式がある（非特許文献１参照）。この時空間符号化方式は、同一内容の信号を複数のアンテナで時間をずらして送信することにより、同一内容の信号が異なるフェージング状態となっても最大比合成が可能であるため、所要ＳＮＲを低減することができる。
【０００３】
また、他の例としては、多値変調において、優先度の高い信号をシンボル内で信頼性の高い上位ビットに配置する方式がある（特許文献１参照）。これらの方式では、優先度の高い信号を信頼性の高い上位ビットに配置するため、所要ＳＮＲを低減することができる。
【特許文献１】特開平８−１８６６０６号公報
【非特許文献１】“Space-Time Block Codes from Orthogonal Designs”IEEE Transactions on Information Theory, pp.1456-1467, vol.45, no.5, July 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に示すように時空間ブロック符号化を行う場合には所要ＳＮＲは低減されるものの、他セルへの干渉を考慮して１つのアンテナ当たりの送信電力値を小さくする必要があるため、個別のシンボルについてのＳＮＲが所要ＳＮＲに満たない状況が生じやすく、シンボルの判定誤りが生じやすい。また、特許文献１に示すようなビット配置に工夫を施す方式においても、判定軸付近にあるシンボルはフェージングの影響でＳＮＲが小さくなり所要ＳＮＲに満たない状況が生じやすく、シンボルの判定誤りが生じやすい。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を可能にする無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の無線通信装置は、複数次元の変調方式に適応でき、各変調方式のコンスタレーション上の信号点を用いて送信信号を変調する変調手段と、前記送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、前記変調手段における変調を、より高次の変調方式を用いた変調に切り換え、かつ、当該高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換える制御手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を可能にする無線通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１に示すように、無線通信装置１００は、ＲＦ受信部１０１と、ＲＦ受信部１０２と、復調部１１０と、誤り訂正復号部１２０と、分離部１３０と、変調制御部１４０と、誤り訂正符号化部１５０と、変調部１６０と、時空間符号化部１７０と、ＲＦ送信部１８１と、ＲＦ送信部１８２とを有する。
【００１０】
ＲＦ受信部１０１は、後述する無線通信装置２００からの信号を受信し、受信信号に対してダウンコンバート等の処理を施し、復調部１１０に出力する。ＲＦ受信部１０２も同様である。
【００１１】
復調部１１０は、ＲＦ受信部１０１およびＲＦ受信部１０２の出力信号を復調し、復調後の受信信号を誤り訂正復号部１２０に出力する。
【００１２】
誤り訂正復号部１２０は、復調後の受信信号を入力し、所定の誤り訂正処理を施して分離部１３０に出力する。
【００１３】
分離部１３０は、誤り訂正処理後の受信信号を受信データとして出力する。特に受信データに含まれる、無線通信装置２００からの受信品質情報を変調制御部１４０に出力する。この受信品質情報は、無線通信装置１００から送信する信号の無線通信装置２００における受信品質に関する情報である。
【００１４】
変調制御部１４０は、分離部１３０から受け取る受信品質情報が示す値に応じて、送信信号を送信する際に利用する変調方式を切り換える制御を行う。具体的には、変調制御部１４０は、受信品質が悪い場合、すなわち受信品質情報が所定のしきい値に満たない場合には、受信品質に応じて、現在利用している変調方式より高次の変調方式における信号点のうち、現在の変調方式における信号点よりも判定誤りの発生する可能性の低い信号点に切り換える制御を行う。換言すれば、変調制御部１４０は、送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、その所定変調多値数の変調方式における信号点から、より高次の変調方式における信号点のうちその所定変調多値数の変調方式における信号点よりも判定誤りの発生する可能性の低い信号点に切り換える制御を行う。なお、変調制御部１４０は、利用する変調方式を示す変調方式識別情報およびその変調方式における信号点を示す信号点情報を変調部１６０に出力することにより制御を行う。さらに変調方式識別情報は、無線通信装置１００に対する制御信号としてＲＦ送信部１８１およびＲＦ送信部１８２に出力される。
【００１５】
例えば、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying）の信号点を用いて１シンボル当たり２ビットの伝送を行うことを基本とし現在ＱＰＳＫにて伝送を行っているときに、受信品質情報が所定のしきい値に満たない場合には、Ｇｒａｙ配置の１６ＱＡＭ（Quadrature Amplirude Modulation）の信号点を用いて、それもＱＰＳＫの信号点よりも判定誤りの確率が小さい信号点を用いて送信する制御を行う。
【００１６】
詳細に説明すると、図２（ａ）に示すように、ＱＰＳＫの信号点を用いて伝送を行う場合、連続する４ビット（ｂ１ｂ２ｂ３ｂ４）を送信するときには、Ｘ１：ｂ１ｂ２と、Ｘ２：ｂ３ｂ４とに分け各々マッピングを行って送信する。そして、本実施の形態においては、受信品質に応じて、１６ＱＡＭの信号点を用いた送信に切り換える。このときさらに、ＱＰＳＫの信号点よりも判定誤りの確率が小さい信号点群を用いる。例えば、信号点間の距離が大きい程判定誤りが起こる確率が小さくなるので、１６ＱＡＭの信号点のうち４隅の４点を利用する（図２（ｂ）参照）。そして、ＱＰＳＫの信号点から１６ＱＡＭの信号点のうち４隅の４点に変換してマッピングを行うには、Ｘ１：ｂ１ｂ２００と、Ｘ２：ｂ３ｂ４００とにすればよい。
【００１７】
また、さらに受信品質が悪い場合には、１６ＱＡＭより高次の変調方式である６４ＱＡＭの信号点群を用いる（図２（ｃ）参照）。このときも信号点間の距離が大きい程判定誤りが起こる確率が小さくなるので、６４ＱＡＭの信号点のうち４隅の４点を利用する。そして、ＱＰＳＫの信号点から６４ＱＡＭの信号点のうち４隅の４点に変換してマッピングを行うには、Ｘ１：ｂ１ｂ２００００と、Ｘ２：ｂ３ｂ４００００とにすればよい。
【００１８】
また、例えばＧｒａｙ配置の１６ＱＡＭの信号点を用いて１シンボル当たり４ビットの伝送を行うことを基本とし現在１６ＱＡＭにて伝送を行っているときに、受信品質情報が所定のしきい値に満たない場合には、Ｇｒａｙ配置の６４ＱＡＭの信号点を用いて、それも１６ＱＡＭの信号点よりも判定誤りの確率が小さい信号点を用いて送信する制御を行う。
【００１９】
詳細に説明すると、図３（ａ）に示すように、１６ＱＡＭの信号点を用いて伝送を行う場合、連続する８ビット（ｂ１ｂ２ｂ３ｂ４ｂ５ｂ６ｂ７ｂ８）を送信するときには、Ｘ１：ｂ１ｂ２ｂ３ｂ４と、Ｘ２：ｂ５ｂ６ｂ７ｂ８とに分け各々マッピングを行って送信する。そして、本実施の形態においては、受信品質に応じて、１６ＱＡＭの信号点を用いた送信に切り換える。このときさらに、ＱＰＳＫの信号点よりも判定誤りの確率が小さい信号点群を用いる。例えば、信号点間の距離が大きい程判定誤りが起こる確率が小さくなるので、６４ＱＡＭの信号点のうち図３（ｂ）に示すような１６の信号点を利用する。そして、１６ＱＡＭの信号点から６４ＱＡＭの信号点のうち図３（ｂ）に示すような１６の信号点に変換してマッピングを行うには、Ｘ１：ｂ１ｂ２ｂ３ｂ４ｂ３ｂ４と、Ｘ２：ｂ５ｂ６ｂ７ｂ８ｂ７ｂ８とにすればよい。
【００２０】
また、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）の信号点を用いて１シンボル当たり１ビットの伝送を行うことを基本とし現在ＢＰＳＫにて伝送を行っているときに、受信品質情報が所定のしきい値に満たない場合には、Ｇｒａｙ配置の１６ＱＡＭの信号点を用いて、それもＢＰＳＫの信号点よりも判定誤りの確率が小さい信号点を用いて送信する制御を行う。
【００２１】
詳細に説明すると、図４（ａ）に示すように、ＢＰＳＫの信号点を用いて伝送を行う場合、連続する２ビット（ｂ１ｂ２）を送信するときには、Ｘ１：ｂ１と、Ｘ２：ｂ２とに分け各々マッピングを行って送信する。そして、本実施の形態においては、受信品質に応じて、１６ＱＡＭの信号点を用いた送信に切り換える。このときさらに、ＢＰＳＫの信号点よりも判定誤りの確率が小さい信号点群を用いる。例えば、信号点間の距離が大きい程判定誤りが起こる確率が小さくなるので、１６ＱＡＭの信号点のうち図４（ｂ）に示すような２つの信号点を利用する。そして、ＢＰＳＫの信号点から１６ＱＡＭの信号点のうち図４（ｂ）に示すような２つの信号点に変換してマッピングを行うには、Ｘ１：ｂ１ｂ１１１と、Ｘ２：ｂ２ｂ２１１とにすればよい。
【００２２】
また、さらに受信品質が悪い場合には、１６ＱＡＭより高次の変調方式である６４ＱＡＭの信号点群を用いる（図４（ｃ）参照）。このときも信号点間の距離が大きい程判定誤りが起こる確率が小さくなるので、６４ＱＡＭの信号点のうち図４（ｃ）に示すような２つの信号点を利用する。そして、ＢＰＳＫの信号点から６４ＱＡＭの信号点のうち図４（ｃ）に示すような２つの信号点に変換してマッピングを行うには、Ｘ１：ｂ１ｂ１１（ｂ１）＃１１と、Ｘ２：ｂ２ｂ２１（ｂ２）＃１１とにすればよい。なお、本明細書においては、（ｂ１）＃はｂ１の反転を意味し、（１）＃＝０、（０）＃＝１のように扱う。
【００２３】
変調部１６０は、上記のように受信品質に応じて変調制御部１４０にて切り換えられる変調方式を示す変調方式識別情報および基本となる変調方式における信号点を切り換え後の変調方式における信号点に変換した信号点情報を入力し、これらの情報に応じて、誤り訂正符号化部１５０より入力される誤り訂正符号化後の送信信号を変調する。そして、変調後の信号は、時空間符号化部１７０に出力される。
【００２４】
時空間符号化部１７０は、変調部１６０からの変調後の信号を入力し、時空間符号化を施してＲＦ送信部１８１およびＲＦ送信部１８２に対して等電力で送出する。具体的には、本実施の形態の無線通信装置１００は２本のアンテナを有しているので２つのＲＦ送信部１８１、１８２を有しているため、連続して送信するシンボルＸ１、Ｘ２を次のように送出する。すなわち、ＲＦ送信部１８１に対してはＸ１とＸ２とをこの順序で時間的にずらして送出し、ＲＦ送信部１８２に対しては−（Ｘ２）＊と（Ｘ１）＊とをこの順序で時間的にずらして送出する。なお、本明細書においては、Ｘ１の複素共役を（Ｘ１）＊と示す。
【００２５】
ＲＦ送信部１８１およびＲＦ送信部１８２は、変調制御部１４０からの制御信号と、時空間符号化部１７０からの信号とにアップコンバート等を施し、各々に対応するアンテナを介して無線通信装置２００へ送信する。
【００２６】
図５に示すように、無線通信装置２００は、ＲＦ受信部２０１と、ＲＦ受信部２０２と、時空間復号部２１０と、制御信号抽出部２２０と、復調部２３０と、誤り訂正復号部２４０と、分離部２５０と、受信品質情報生成部２６０と、誤り訂正符号化部２７０と、変調部２８０と、ＲＦ送信部２９１と、ＲＦ送信部２９２とを有する。
【００２７】
ＲＦ受信部２０１およびＲＦ受信部２０２は、無線通信装置１００からの信号を受信してダウンコンバート等の処理を施し、処理後の信号を時空間復号部２１０および制御信号抽出部２２０に送出する。
【００２８】
時空間復号部２１０は、ＲＦ受信部２０１およびＲＦ受信部２０２からの信号を入力し、時空間復号を行う。そして、時空間復号部２１０は、変調された状態の信号、具体的には上記無線通信装置１００の変調部１６０にて実際に変調された状態と同じ状態の信号として、復調部２３０に出力する。
【００２９】
制御信号抽出部２２０は、ＲＦ受信部２０１およびＲＦ受信部２０２からの信号を入力し、その信号に含まれる無線通信装置１００からの制御信号を抽出して復調部２３０に出力する。この制御信号には、上述のとおり変調方式識別情報が含まれる。
【００３０】
復調部２３０は、制御信号抽出部２２０からの変調方式識別情報に応じて、時空間復号部２１０からの出力信号を復調する。換言すれば、復調部２３０は、無線通信装置１００から送信された信号が無線通信装置１００において実際に施された変調方式に対応した復調方式により復調を行う。すなわち、変調方式識別情報がＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭを示し、各々に応じた復調を施す。具体的には、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明したケースを例にとれば、変調方式識別情報が１６ＱＡＭを示すため、これに応じた復調がなされてＸ１：ｂ１ｂ２００と、Ｘ２：ｂ３ｂ４００とが得られる。
【００３１】
さらに、復調部２３０は、「データとして実際に必要な信号部分」のみを誤り訂正復号部２４０および受信品質情報生成部２６０に出力する。この「データとして実際に必要な信号部分」とは、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明したケースを例にとれば、Ｘ１：ｂ１ｂ２００およびＸ２：ｂ３ｂ４００のうち、「ｂ１ｂ２」部分および「ｂ３ｂ４」部分である。このように「データとして実際に必要な信号部分」のみを抜き取るためには、基本となる変調方式にかかる情報を無線通信装置１００および無線通信装置２００の間で共有している必要がある。この共有する方法については特に限定はなく、予め定めておいてもよいし、また、制御信号の中に基本となる変調方式にかかる情報を含めてもよい。
【００３２】
誤り訂正復号部２４０は、復調部２３０から出力された「データとして実際に必要な信号部分」を入力し、誤り訂正復号を施して分離部２５０に出力する。この出力信号は、分離部２５０により各種受信データに分離され、出力すべき機能部に出力される。
【００３３】
受信品質情報生成部２６０は、復調部２３０からの出力信号を基に、受信信号の受信品質を測定し受信品質情報を生成する。この受信品質情報は、上述のとおり無線通信装置１００に送信されて、変調方式の切り換え基準として利用される。
【００３４】
誤り訂正符号化部２７０は、送信データおよび受信品質情報生成部２６０からの受信品質情報の各々に誤り訂正符号化を施して変調部２８０に出力する。
【００３５】
変調部２８０は、誤り訂正符号化部２７０からの出力信号を、所定の変調方式を用いて変調し変調後の信号をＲＦ送信部２９１およびＲＦ送信部２９２に送出する。
【００３６】
ＲＦ送信部２９１およびＲＦ送信部２９２は、変調部２８０から出力された同一の信号を、各々に繋がっているアンテナを介して無線通信装置１００に対し送信する。
【００３７】
なお、上記説明においては受信品質が所定のしきい値に満たない場合について説明を行った。ここで受信品質が所定のしきい値以上である場合について説明すると、この場合、変調制御部１４０は、通常の適応変調を行う。すなわち、受信品質のレベルが上がるに連れてより高次の変調方式に切り換える。この場合、上述の受信品質が所定のしきい値に満たない場合と異なり、各変調方式のコンスタレーション上のすべての信号点が用いられる。このようにすることで、変調制御部１４０は、ある受信品質レベルを境に、通常の適応変調制御と、現在利用している変調方式より高次の変調方式における信号点のうち、現在の変調方式における信号点よりも判定誤りの発生する可能性の低い信号点に切り換える制御とを切り換えることができる。このとき、同じ変調方式のコンスタレーション上の信号点を用いた変調制御を行う場合でも、すべての信号点を用いて送信する通常の変調であるのか、または一部の信号点のみを用いる上述の変調であるのかを区別できるような情報を、無線通信装置２００へ送信する制御信号および変調部１６０に対する制御信号に含める必要がある。
【００３８】
またなお、上記説明においては、説明の簡単のために無線通信装置１００および無線通信装置２００の各々が２つのアンテナを有している場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、アンテナの本数に限定はない。
【００３９】
またなお、上記説明においては、無線通信装置２００において受信品質を測定し受信品質情報をそのまま無線通信装置１００に対して送信し、無線通信装置１００は、受信品質情報に基づいて変調方式を切り換えるものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、無線通信装置２００において受信品質に応じて、切り換えるべき変調方式を決定し、この決定された切り換え変調方式情報を無線通信装置１００に送信してもよい。この場合には、無線通信装置１００の変調制御部１４０は、受信する切り換え変調方式情報に対応する変調方式の信号点を用いて変調することとなる。
【００４０】
このように本実施の形態によれば、無線通信装置１００に、複数次元の変調方式に適応でき、各変調方式のコンスタレーション上の信号点を用いて送信信号を変調する変調部１６０と、送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、変調部１６０における変調を、より高次の変調方式を用いた変調に切り換え、かつ、当該高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換える変調制御部１４０と、を設けた。
【００４１】
こうすることにより、送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換えるので、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を可能にする無線通信装置１００を提供することができる。
【００４２】
また、変調制御部１４０による切り換え後の変調方式において用いられる一部の信号点は、切り換え後の変調方式のコンスタレーション上において信号点間距離が最も大きい信号点群である。
【００４３】
こうすることにより、符号間距離を十分に確保することができ、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を可能にする無線通信装置１００を提供することができる。
【００４４】
さらに、変調制御部１４０は、受信側からの制御信号に基づいて、信号点を切り換える。
【００４５】
こうすることにより、無線通信装置１００における処理数が減るため、無線通信装置１００の構造を簡略化することができる。
【００４６】
本発明の無線通信装置の第１の態様は、複数次元の変調方式に適応でき、各変調方式のコンスタレーション上の信号点を用いて送信信号を変調する変調手段と、前記送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、前記変調手段における変調を、より高次の変調方式を用いた変調に切り換え、かつ、当該高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換える制御手段と、を具備する構成を採る。
【００４７】
この構成によれば、送信信号の受信側における受信品質が所定レベルに満たないときに、高次変調方式の信号点のうち切り換え前の変調方式における信号点間距離よりも大きい信号点間距離を持つ一部の信号点を用いた変調に切り換えるので、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を行うことができる。
【００４８】
本発明の無線通信装置の第２の態様は、前記制御手段による切り換え後の変調方式における前記一部の信号点が、信号点間距離が最も大きい信号点群である構成を採る。
【００４９】
この構成によれば、符号間距離を十分に確保することができ、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を行うことができる。
【００５０】
本発明の無線通信装置の第３の態様は、前記制御手段が、前記受信側からの制御信号に基づいて、変調方式を切り換える構成を採る。
【００５１】
この構成によれば、受信品質が所定レベルにあるかないかの判断を行う必要がないので処理数が減るため、構造を簡略化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の無線通信装置は、シンボルの判定誤りが起こる確率を低減し安定的な通信を可能にするものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の無線通信装置における変調方式の切り替え方法の説明に供する図
【図３】図１の無線通信装置における変調方式の他の切り替え方法の説明に供する図
【図４】図１の無線通信装置における変調方式の他の切り替え方法の説明に供する図
【図５】本発明の実施の形態に係る他の無線通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００５４】
１００、２００  無線通信装置
１０１、１０２、２０１、２０２  ＲＦ受信部
１１０、２３０  復調部
１２０、２４０  誤り訂正復号部
１３０、２５０  分離部
１４０  変調制御部
１５０、２７０  誤り訂正符号化部
１６０、２８０  変調部
１７０  時空間符号化部
１８１、１８２、２９１、２９２  ＲＦ送信部
２１０  時空間復号部
２２０  制御信号抽出部
２６０  受信品質情報生成部
【図１】
2006211096.tif 000003
【図２】
2006211096.tif 000004
【図３】
2006211096.tif 000005
【図４】
2006211096.tif 000006
【図５】
2006211096.tif 000007