(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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３１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。【選択図】図２
2011147002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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を参照）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７３１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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がある。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
好ましくは、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、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、特殊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。
【００１２】
好ましくは、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、非空間多重化方式から空間多重化方式への送信信号の通信方式の設定の切替えを実行しない。
【００１３】
好ましくは、通信品質は、搬送波電力対干渉雑音電力比である。
好ましくは、通信品質は、パケットエラーレートである。
【００１４】
好ましくは、特定部は、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、他の通信装置の種類を特定する。
【００１５】
好ましくは、通信装置は、ＷｉＭＡＸの規格に従い、ＤＬ  ＭＩＭＯ  ＭＡＴＲＩＸ−Ａであり、非空間多重化方式は、ＤＬ−ＭＡＴＲＩＸ−Ａであり、空間多重化方式は、ＤＬ−ＭＡＴＲＩＸ−Ｂである。
【００１６】
本発明は、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ステップと、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ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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２】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３】通信レベルを説明するための図である。
【図４】無線端末の端末ＩＤを表わす図である。
【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。（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。
【図６】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。（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段階レベルアップ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段階レベルアップ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段階レベルアップ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８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
（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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ＣＰ付加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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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３１から指示されるＭＣＳ（Modulation and Code Scheme）の符号化レートに従って、符号化されたダウンリンク信号を符号化する。
【００３９】
変調部３２は、切替部３１から指示されるＭＣＳの変調方式に従って、無線端末３へのダウンリンク信号を変調する。
【００４０】
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。
【００４１】
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２８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３５と、切替部３１と、切替通知部３６とを備える。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
切替テーブル記憶部３５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。
【００４９】
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による結果により求めた標準的なテーブルである。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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に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。
【００５３】
切替部３１は、切替テーブル記憶部３５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。
【００５４】
たとえば、端末種類が「Ａ」（図５（ａ））の場合、切替部３１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３１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。
【００５５】
切替通知部３６は、切替部３１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。
【００５６】
（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。
【００５７】
図６を参照して、切替部３１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）。
【００５８】
次に、切替部３１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）。
【００５９】
一方、切替部３１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）。
【００６０】
次に、通信品質管理部２８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）。
【００６１】
切替部３１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２０６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、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）。
【００６２】
一方、切替部３１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、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）。
【００６３】
一方、切替部３１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、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）。
【００６４】
一方、切替部３１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（ステップＳ２１１でＮＯ）、通信レベルを維持する、すなわち、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ａに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ２１３）。
【００６５】
一方、切替部３１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２０６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、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）。
【００６６】
一方、切替部３１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、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）。
【００６７】
一方、切替部３１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、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）。
【００６８】
一方、切替部３１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、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ２２０）。
【００６９】
次に、切替部３１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。
【００７０】
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。
【００７１】
［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。
【００７２】
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。
【００７３】
切替テーブル記憶部３５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。
【００７４】
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による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。
【００７５】
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％」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。
【００７６】
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％」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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
切替部３１は、切替テーブル記憶部３５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。
【００８４】
たとえば、端末種類が「Ｃ」（図７（ｃ）、（ｇ））の場合、切替部３１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３１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。
【００８５】
（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。
【００８６】
図８を参照して、切替部３１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）。
【００８７】
次に、切替部３１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）。
【００８８】
一方、切替部３１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）。
【００８９】
次に、通信品質管理部２８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）。
【００９０】
切替部３１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２０６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、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）。
【００９１】
一方、切替部３１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、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）。
【００９２】
一方、切替部３１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、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）。
【００９３】
一方、切替部３１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、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ａに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ１１３）。
【００９４】
一方、切替部３１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２０６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、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）。
【００９５】
一方、切替部３１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、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）。
【００９６】
一方、切替部３１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、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）。
【００９７】
一方、切替部３１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、ＭＩＭＯ通信方式をＭＡＴＲＩＸ−Ｂに維持し、ＭＣＳを維持する（ステップＳ１２０）。
【００９８】
次に、切替部３１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。
【００９９】
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。
【０１００】
（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。
【０１０１】
（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。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【０１０９】
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。
【図１】
2011147002.tif 000003
【図２】
2011147002.tif 000004
【図３】
2011147002.tif 000005
【図４】
2011147002.tif 000006
【図５】
2011147002.tif 000007
【図６】
2011147002.tif 000008
【図７】
2011147002.tif 000009
【図８】
2011147002.tif 000010