(57)【要約】【課題】より大きな伝送容量及びより高い伝送品位を有する無線通信を行う。【解決手段】無線受信回路２３ａ〜２３ｄは無線送信装置１００からの無線信号をアンテナ２１ａ〜２４ｄで受信する。コントローラ２０は無線受信信号に基づいてＭＩＭＯ通信システムの固有伝送モード方式における固有値を算出し、固有値のしきい値テーブルを参照して、各チャンネルにおいてＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭうちの１つの変調方式を選択し選択された変調方式を用いて無線信号を発生するように無線送信装置２００を制御する。しきい値テーブルにおいて１６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り換えるときのしきい値λＡ２とＱＰＳＫから１６ＱＡＭに切り換えるときのしきい値λＢ１と６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに切り換えるときのしきい値λＡ３と１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに切り換えるときのしきい値λＢ２とは異なり｜λＢ１−λＡ２｜と｜λＢ２−λＡ３｜とは異なる。【選択図】図１
2008167347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信装置からの少なくとも１つの無線信号を複数のアンテナで受信する受信手段と、
上記受信された無線受信信号に基づいて所定の無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて上記無線信号を発生するように上記無線送信装置を制御する制御手段とを備えた無線受信装置において、
上記無線パラメータは、互いに異なる複数の変調方式及び互いに異なる複数の誤り訂正符号化方式の少なくとも一方を含み、
上記無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、上記第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第１のしきい値と、上記第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第２のしきい値と、上記第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第３のしきい値と、上記第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定され、上記第１乃至第３の無線パラメータに対する上記第１乃至第４のしきい値の関係を示すしきい値テーブルを記憶する記憶手段を備え、
上記第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、上記第３のしきい値と上記第４のしきい値との差の大きさとは互いに異なるように設定され、
上記制御手段は、上記受信された無線受信信号に基づいて上記無線受信信号に関する評価値を算出し、上記しきい値テーブルを参照して、上記選択された無線パラメータ及び上記算出された無線受信信号に関する評価値に基づいて、上記無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択することを特徴とする無線受信装置。
【請求項２】
上記評価値は、上記無線受信信号の受信電力強度であることを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項３】
上記受信手段は、上記無線送信装置からの複数の無線信号を複数のアンテナで受信し、
上記評価値は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値であることを特徴とする請求項１記載の無線受信装置。
【請求項４】
無線送信装置からの複数の無線信号を複数のアンテナで受信する受信手段と、
当該受信された無線受信信号に基づいて所定の無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて上記無線信号を発生するように上記無線送信装置を制御する制御手段とを備えた無線受信装置において、
上記無線パラメータは、互いに異なる複数の変調方式及び互いに異なる複数の誤り訂正符号化方式の少なくとも一方を含み、
上記無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、上記第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第１のしきい値と、上記第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第２のしきい値と、上記第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第３のしきい値と、上記第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定され、上記第１乃至第３の無線パラメータに対する上記第１乃至第４のしきい値の関係を示す複数のしきい値テーブルを記憶する記憶手段を備え、
上記評価値は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値であり、
上記第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、上記第３のしきい値と上記第４のしきい値との差の大きさとの少なくとも一方は、上記複数のしきい値テーブルのうちの少なくとも２つのしきい値テーブル間で互いに異なるように設定され、
上記制御手段は、上記受信された無線受信信号に基づいて上記固有値を算出し、上記算出された固有値の時間変化を検出し、上記検出された固有値の時間変化に基づいて上記複数のしきい値テーブルのうちの１つのしきい値テーブルを選択して参照して、上記選択された無線パラメータ及び上記算出された固有値に基づいて、上記無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択することを特徴とする無線受信装置。
【請求項５】
上記固有値の時間変化は、上記固有値の所定の期間内の変動幅であることを特徴とする請求項４記載の無線受信装置。
【請求項６】
上記固有値の時間変化は、上記固有値の所定の期間内の平均値であることを特徴とする請求項４記載の無線受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
無線送信装置との間で、変調方式及び誤り訂正符号化方式などの無線パラメータを適応的に切り換えて無線通信を行う無線受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信システムでは、送信データに従って搬送波の位相を変化させる位相変調方式（Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ。以下、ＰＳＫという。）や送信データに従って搬送波の振幅及び位相を変化させる直交振幅変調方式（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ。以下、ＱＡＭという。）などの変調方式が用いられる。ＰＳＫ及びＱＡＭはそれぞれ、１シンボルで伝送可能なデータ量、即ち、変調多値数が互いに異なる複数の変調方式を含む。例えば、ＰＳＫは、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  ＰＳＫ。以下、ＢＰＳＫという。）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ＰＳＫ。以下、ＱＰＳＫという。）及び８相ＰＳＫなどの変調方式を含み、ＱＡＭ方式は、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭなどの変調方式を含む。ここで、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８相ＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの順に変調多値数は大きくなり、伝送速度が大きくなる。従って、６４ＱＡＭを用いて無線通信を行えば、他の変調方式を用いる場合に比較して短時間でデータを送信できる。
【０００３】
しかしながら、１シンボルで伝送可能なデータ量が増えると、異なるシンボル間で位相や振幅レベルが近くなるため、反射、透過及び回折などのマルチパスの影響を受けやすくなる。その結果、移動局において受信エラーが発生して、基地局へのデータ再送要求の回数が増加し、スループットが低下してしまうという問題がある。この問題を解決するために、無線通信の分野では、送信データに冗長情報を付加する誤り訂正符号化方式などの誤り訂正の技術が用いられる。しかし、誤り訂正によって移動局から基地局へのデータ再送要求の回数を減らすことはできるが、送信データに冗長情報を付加するため、誤り訂正の符号化率が高くなるほど、実際に伝送できる情報量が少なくなるという問題が生じる。
【０００４】
特許文献１には、移動局が推定した回線品質に基づいて、伝送速度が互いに異なる複数の変調方式から、１つの変調方式を適応的に選択して用いる適応変調方法が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３１４５号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の適応変調方法においては、変調方式を切り換えるための回線品質のしきい値の付近で回線品質が変動する場合、変調方式が頻繁に切り替わり、基地局と移動局との間の通信に不連続が生じるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、無線送信装置との間で、変調方式及び誤り訂正符号化方式などの無線パラメータを適応的に切り換えて無線通信を行う無線受信装置において、従来技術に比較して伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を安定して行うことができる無線受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る無線受信装置は、
無線送信装置からの少なくとも１つの無線信号を複数のアンテナで受信する受信手段と、
上記受信された無線受信信号に基づいて所定の無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて上記無線信号を発生するように上記無線送信装置を制御する制御手段とを備えた無線受信装置において、
上記無線パラメータは、互いに異なる複数の変調方式及び互いに異なる複数の誤り訂正符号化方式の少なくとも一方を含み、
上記無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、上記第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第１のしきい値と、上記第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第２のしきい値と、上記第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第３のしきい値と、上記第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定され、上記第１乃至第３の無線パラメータに対する上記第１乃至第４のしきい値の関係を示すしきい値テーブルを記憶する記憶手段を備え、
上記第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、上記第３のしきい値と上記第４のしきい値との差の大きさとは互いに異なるように設定され、
上記制御手段は、上記受信された無線受信信号に基づいて上記無線受信信号に関する評価値を算出し、上記しきい値テーブルを参照して、上記選択された無線パラメータ及び上記算出された無線受信信号に関する評価値に基づいて、上記無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択することを特徴とする。
【０００９】
上記無線通信装置において、上記評価値は、上記無線受信信号の受信電力強度であることを特徴とする。
【００１０】
また、上記無線通信装置において、上記受信手段は、上記無線送信装置からの複数の無線信号を複数のアンテナで受信し、
上記評価値は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値であることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明に係る無線通信装置は、
無線送信装置からの複数の無線信号を複数のアンテナで受信する受信手段と、
当該受信された無線受信信号に基づいて所定の無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて上記無線信号を発生するように上記無線送信装置を制御する制御手段とを備えた無線受信装置において、
上記無線パラメータは、互いに異なる複数の変調方式及び互いに異なる複数の誤り訂正符号化方式の少なくとも一方を含み、
上記無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、上記第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第１のしきい値と、上記第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第２のしきい値と、上記第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第３のしきい値と、上記第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの上記無線受信信号に関する評価値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定され、上記第１乃至第３の無線パラメータに対する上記第１乃至第４のしきい値の関係を示す複数のしきい値テーブルを記憶する記憶手段を備え、
上記評価値は、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値であり、
上記第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、上記第３のしきい値と上記第４のしきい値との差の大きさとの少なくとも一方は、上記複数のしきい値テーブルのうちの少なくとも２つのしきい値テーブル間で互いに異なるように設定され、
上記制御手段は、上記受信された無線受信信号に基づいて上記固有値を算出し、上記算出された固有値の時間変化を検出し、上記検出された固有値の時間変化に基づいて上記複数のしきい値テーブルのうちの１つのしきい値テーブルを選択して参照して、上記選択された無線パラメータ及び上記算出された固有値に基づいて、上記無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択することを特徴とする。
【００１２】
上記無線通信装置において、上記固有値の時間変化は、上記固有値の所定の期間内の変動幅であることを特徴とする。
【００１３】
また、上記無線通信装置において、上記固有値の時間変化は、上記固有値の所定の期間内の平均値であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る無線受信装置によれば、無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第１のしきい値と、第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第２のしきい値と、第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第３のしきい値と、第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定され、第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、第３のしきい値と第４のしきい値との差の大きさとが互いに異なるように設定されたしきい値テーブルを記憶する。さらに、受信された無線受信信号に基づいて無線受信信号に関する評価値を算出し、しきい値テーブルを参照して、選択された無線パラメータ及び算出された無線受信信号に関する評価値に基づいて、無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて無線信号を発生するように無線送信装置を制御する。従って、従来技術に比較して、無線パラメータの切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が減少し、かつ伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【００１５】
また、第２の発明に係る無線受信装置によれば、無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときのＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値の第１のしきい値と、第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの固有値の第２のしきい値と、第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの固有値の第３のしきい値と、第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの固有値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定された複数のしきい値テーブルを記憶する。ここで、第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、第３のしきい値と第４のしきい値との差の大きさとの少なくとも一方は、複数のしきい値テーブルのうちの少なくとも２つのしきい値テーブル間で互いに異なるように設定される。さらに、受信された無線受信信号に基づいて固有値を算出し、算出された固有値の時間変化を検出し、検出された固有値の時間変化に基づいて複数のしきい値テーブルのうちの１つのしきい値テーブルを選択して参照して、選択された無線パラメータ及び算出された固有値に基づいて、複数の無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて無線信号を発生するように無線送信装置を制御する。従って、従来技術に比較して、固有値が時間変化するときにも、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が増加せず、かつ伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１７】
第１の実施形態．
図１は、第１の実施形態に係る、無線送信装置１００及び無線受信装置２００を含む無線伝送システムの構成を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、無線送信装置１００と無線受信装置２００とは、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ。以下、ＭＩＭＯという。）通信システムにおける固有伝送モード方式を用いて無線通信を行う。以下、ＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式の動作原理について説明する。なお、本明細書において、イメージ入力された数式とテキスト入力された数式とを混在させて用いており、各数式を識別するために、それら各数式の最後部に記載した一連の通し番号（１），（２），…を用いて「式（１），式（２），…」等と呼ぶこととする。
【００１９】
ＭＩＭＯ通信システムは、送信機及び受信機においてそれぞれ複数のアンテナ素子を用いて、同じ周波数帯域内で同時に送信された複数の信号系列を空間的に多重化することによって伝送容量を増大させ、ＭＩＭＯ復号化処理後の複数の信号系列に係る合計伝送速度の増大を図る技術であり、空間分割多重（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＳＤＭ）ともいわれる。
【００２０】
送信機のアンテナ素子の数をｎｔとし、受信機のアンテナ素子の数をｎｒ個とすると、受信機における受信信号ｙは次式で表すことができる。
【００２１】
［数１］
ｙ＝Ｈｘ＋ｗ          （１）
【００２２】
ここで、受信信号を表すｙは、サイズがｎｒのベクトルであり、その各要素は受信機の各アンテナ素子で受信された信号を表す。Ｈはサイズがｎｒ×ｎｔの行列であり、チャンネル行列と呼ばれ、その各要素Ｈｉｊは、送信機のｊ番目のアンテナ素子と受信機のｉ番目のアンテナ素子との間の伝搬係数、すなわち、これらのアンテナ素子間で送受信される信号の位相回転量及び振幅減衰量を表す。また、送信信号を表すｘは、サイズがｎｔのベクトルであり、その各要素ｘｉは、送信機の各アンテナ素子から送信される信号であって、互いに直交する信号を表す。ｗはサイズがｎｒのベクトルであり、その各要素は受信機の各アンテナ素子で受信された熱雑音を表す。
【００２３】
受信機においてチャンネル行列Ｈを取得するために、受信機は所定のパイロット信号ｘを予め記憶し、送信機はこの既知のパイロット信号ｘを受信機に伝送し、受信機が予め記憶したパイロット信号ｘと、受信信号ｙ（すなわち伝送されたパイロット信号ｘ）とに基づいて、式（１）からチャンネル行列Ｈを計算する。
【００２４】
ここで、チャンネル行列Ｈに対する特異値分解（Ｓｉｎｇｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＶＤ）を行うと、次式のようになる。
【００２５】
【数１】
2008167347.tif 000003
【００２６】
式（２）において、Ｕはサイズがｎｒ×ｎｒの行列であり、Σはサイズがｎｒ×ｎｔの行列でありそのｉ行目ｉ列目の要素がσｉ（０≦ｉ≦ｑ）でありかつその他の要素が０である行列であり、Ｖはサイズがｎｔ×ｎｔの行列である。また、ｕｉとｖｉはそれぞれ行列ＵとＶのｉ番目の列ベクトルであり、それぞれ他の列ベクトルと直交している。ｑはチャンネル行列Ｈのランクであり、以下の説明では、ｑ＝ｍｉｎ（ｎｔ，ｎｒ）とする。また、上付き添字Ｈは複素共役転置を表す。ここで、行列ＵとＶは、サイズがｎｒ×ｎｒの単位行列Ｉｎｒ及びサイズがｎｔ×ｎｔの単位行列Ｉｎｔ対して次式を満足する。
【００２７】
［数２］
ＵＨＵ＝Ｉｎｒ          （３）
［数３］
ＶＨＶ＝Ｉｎｔ          （４）
【００２８】
さらに、固有値分解（Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＥＶＤ）を行うと、次式が求まる。
【００２９】
【数２】
2008167347.tif 000004
【００３０】
式（５）において、λｉはチャンネル行列の積ＨＨＨのｉ番目の固有値であり、λｉ＝σｉ２である。なお、固有値の大きい順に、ｉ＝１，２，…，ｑとする。
【００３１】
ベクトルｕｉＨは、行列ＵＨの要素となる他の行ベクトルと互いに直交しており、送信機の各アンテナ素子から送信される信号のウエイト（振幅と位相）に使用され、ベクトルｕｉは、行列Ｕの要素となる他の列ベクトルと互いに直交しており、受信機の各アンテナ素子において受信される信号のウエイトに使用される。このようにウエイトを使用することにより直交した指向性が得られる。
【００３２】
ここで、式（１）より、受信信号電力はＨｘ（Ｈｘ）Ｈ＝ＨＨＨｘｘＨとなる。行列ｘｘＨは送信信号電力を表す。ただし、ベクトルｘの各要素は互いに直交した信号であるので、行列ｘｘＨは対角行列ｄｉａｇ［ｘ１ｘ１＊，ｘ２ｘ２＊，…，ｘｑｘｑ＊］となる。一方、行列ＨＨＨは対角行列ｄｉａｇ［λ１，λ２，…，λｑ］となる。すなわち、ＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式において、伝搬チャンネルは、独立な伝送路（以下、ｉ番目の伝搬チャンネルをチャンネルｉという。）を最大でｑ個含む。さらに、送信機及び受信機の各アンテナ素子において直交したウエイトを使用することにより複数の伝搬経路を分離することができ、このときの各伝搬経路における受信信号電力はλｉｘｉｘｉ＊となる。信号ｘｉがすべて等しい場合、各チャンネルにおける受信信号電力の比は固有値λｉの比になる。
【００３３】
以上説明した、ＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式によれば、ＭＩＭＯ通信システムの伝送容量は次式で与えられる。
【００３４】
【数３】
2008167347.tif 000005
【００３５】
ここで、ＳＮＲは総送信信号電力対雑音比であり、すなわちＳＮＲ／ｎｔ＝ｘｉｘｉ＊である。ＣＭＩＭＯの単位は［ビット／秒／Ｈｚ］である。一方、通常の一対一通信（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ：ＳＩＳＯ）の場合には、伝送容量は以下の式で得られる。
【００３６】
【数４】
2008167347.tif 000006
【００３７】
式（７）において、ｈは伝搬係数であり、ＣＳＩＳＯの単位は［ビット／秒／Ｈｚ］である。
【００３８】
例えば、式（６）と式（７）の比較を簡単化するため、ｈｈ＊＝λｉ＝λとし、ｑ＝ｎｔとし、ＳＮＲ・λ／ｎｔ≫１とする。このとき、式（６）の伝送容量は、次式のように計算される。
【００３９】
【数５】
2008167347.tif 000007
【００４０】
一方、式（７）の伝送容量は、次式のように計算される。
【００４１】
【数６】
2008167347.tif 000008
【００４２】
例えば、ｎｔ＝４、ＳＮＲ・λ＝１０２４の場合には、ＭＩＭＯ伝送容量ＣＭＩＭＯ＝４・（１０−２）＝３２［ビット／秒／Ｈｚ］であり、ＳＩＳＯ伝送容量ＣＳＩＳＯ＝１０［ビット／秒／Ｈｚ］であり、ＭＩＭＯ伝送容量はＳＩＳＯ伝送容量よりも増加していることがわかる。
【００４３】
以上のように、ＭＩＭＯ通信システムでは、互いに直交する指向性を複数の信号系列に割り振ることで空間的に信号を多重させ伝送容量を増加させ、それにより、ＭＩＭＯ復号化処理後の複数の信号系列の合計の伝送速度の高速化を達成することができる。また、式（６）によれば、チャンネル行列Ｈから計算される固有値λｉが大きいほど、ＭＩＭＯ伝送容量は増加することがわかる。
【００４４】
図１において、無線送信装置１００は、コントローラ１０と、ＭＩＭＯ符号化回路１１と、アンテナ１４ａ乃至１４ｄをそれぞれ備えた無線送信回路１２ａ乃至１２ｄと、アンテナ１５を備えた無線受信回路１３とを備えて構成される。ここで、コントローラ１０は、無線送信装置１００の全体の動作及びＭＩＭＯ符号化回路１１、無線送信回路１２ａ乃至１２ｄ、及び無線受信回路１３の各動作を制御するためのコントローラである。コントローラ１０は、詳細後述する無線受信装置２００から、無線受信回路１３及びそれに接続されたアンテナ１５を用いて、上記の固有値λｉ（本実施形態において、ｉ＝１，２，３，４である。）、ベクトルｕｉＨ、及び各チャンネルで用いられる無線パラメータである変調方式を含む変調方式通知信号を受信し、受信した固有値λｉ、ベクトルｕｉＨ、及び各チャンネルで用いられる変調方式に基づいて、ＭＩＭＯ符号化回路１１及び無線送信回路１２ａ乃至１２ｄの各動作を制御する。ここで、各チャンネルで用いられる変調方式はそれぞれ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭのいずれか１つである。
【００４５】
ＭＩＭＯ符号化回路１１は所定のパイロット信号を予め記憶し、入力される送信データを、フレーム構成をそれぞれ有する４つの送信信号にシリアル／パラレル変換し、各送信信号に対して１フレーム毎に所定のパイロット信号を付加して、無線送信回路１２ａ乃至１２ｄにそれぞれ出力する。無線送信回路１２ａ乃至１２ｄはそれぞれ、搬送波を入力される送信信号に従ってＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭのいずれかを用いて変調して変調信号を発生し、変調信号を固有値λｉに基づいて電力増幅した後、ベクトルｕｉＨに基づいて電力増幅後の変調信号の振幅及び位相をそれぞれ変化させる。さらに、無線送信回路１２ａ乃至１２ｄはそれぞれ、振幅及び位相が変化された変調信号をディジタル／アナログ変換した後、無線送信信号に高域周波数変換し、当該無線送信信号に対して帯域通過ろ波処理を実行して増幅した後、アンテナ１４ａ乃至１４ｄを介して無線受信装置２００に無線送信する。
【００４６】
図１において、無線受信装置２００は、詳細後述するしきい値テーブルを予め記憶するしきい値テーブルメモリ２６を含むコントローラ２０と、ＭＩＭＯ復号化回路２５と、アンテナ２１ａ乃至２１ｄをそれぞれ備えた無線受信回路２３ａ乃至２３ｄと、アンテナ２２を備えた無線受信回路２４とを備えて構成される。
【００４７】
無線受信回路２３ａ乃至２３ｄは、無線送信装置からの４つの無線信号を、アンテナ２１ａ乃至２１ｄで受信する。ここで、無線受信回路２３ａ乃至２３ｄはそれぞれ、アンテナ２１ａ乃至２１ｄを用いて受信した無線送信信号である無線受信信号に対して所定の帯域通過ろ波処理を行う帯域通過フィルタと、帯域通過ろ波後の無線受信信号を増幅する高周波増幅器と、増幅後の無線受信信号を所定の中間周波数を有する中間周波信号に低域周波数変換する混合回路と、中間周波信号に対して所定の中間周波信号処理を行う中間周波回路と、コントローラ２０によって選択された各チャンネルで用いられる変調方式を用いて処理後の中間周波信号を復調信号に復調する復調回路と、復調信号をアナログ／ディジタル変換してＭＩＭＯ復号化回路２５に出力するアナログ／ディジタル変換器とを備える。無線受信回路２３ａ乃至２３ｄはそれぞれ、受信した無線送信信号である無線受信信号に対して所定の帯域通過ろ波処理を行い、帯域通過ろ波後の無線受信信号を増幅し、増幅後の無線受信信号を所定の中間周波数を有する中間周波信号に低域周波数変換し、中間周波信号に対して所定の中間周波信号処理を行い、コントローラ２０によって選択された各チャンネルで用いられる変調方式を用いて処理後の中間周波信号を復調信号に復調した後、復調信号をアナログ／ディジタル変換してＭＩＭＯ復号化回路２５にそれぞれ出力する。さらに、ＭＩＭＯ復号化回路２５は、コントローラ２０によって算出されたベクトルｕｉを用いて、無線受信回路２３ａ乃至２３ｄからの４つの復調信号に対してＭＩＭＯ符号化処理を実行することにより、４つの復調信号から受信信号及び伝送されたパイロット信号をそれぞれ分離し、４つの受信信号に基づいて受信データを発生して出力するとともに、４つの伝送されたパイロット信号をコントローラ２０に出力する。
【００４８】
また、コントローラ２０は、無線送信装置２００の全体の動作及びＭＩＭＯ復号化回路２５、無線受信回路２３ａ乃至２３ｄ及び無線送信回路２４の各動作を制御するためのコントローラであって、受信された無線受信信号に基づいてＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値λｉを算出し、図３及び図４を用いて詳細後述するしきい値テーブルを参照して、選択されている変調方式及び算出された固有値λｉに基づいて、各チャンネルにおいてＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭのうち１つの変調方式をそれぞれ選択し、選択された変調方式を用いて無線信号を発生するように無線送信装置１００を制御することを特徴とする。
【００４９】
ここで、コントローラ２０は、ＭＩＭＯ符号化回路１１において記憶されている所定のパイロット信号と同一のパイロット信号を予め記憶し、上述のＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式の動作原理に従って、ＭＩＭＯ復号化回路２５からの４つの伝送されたパイロット信号及び、上記の所定のパイロット信号に基づいて、１フレーム毎にチャンネル行列Ｈを算出した後、チャンネル行列の積ＨＨＨの固有値λｉを算出する。次いで、コントローラ２０は、算出されたチャンネル行列Ｈに対して特異値分解を行うことにより、ベクトルｕｉ及びｕｉＨを算出する。さらに、コントローラ２０は、チャンネル毎及び所定のフレーム数毎に、詳細後述する変調方式選択処理を実行する。ここで、変調方式選択処理において、コントローラ２０は、算出された固有値λｉに基づいて、しきい値テーブルメモリ２６に記憶されたしきい値テーブルを参照して、各チャンネルで用いられる変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの中から１つずつ選択する。さらに、コントローラ２０は、固有値λｉ、ベクトルｕｉＨ、及び選択された各チャンネルで用いられる変調方式を含む変調方式通知信号を発生して、無線送信回路２４及びそれに接続されたアンテナ２２を用いて無線受信装置１００のコントローラ１０に無線送信することにより、選択された変調方式を用いて無線信号を発生するように無線送信装置１００を制御する。また、コントローラ２０は、ベクトルｕｉ及び各チャンネルで用いられる変調方式をＭＩＭＯ復号化回路２５及び無線受信回路２３ａ乃至２３ｄに出力する。
【００５０】
図２は、図１の無線伝送システムの動作を示すシーケンス図である。図２において、無線送信装置１００のＭＩＭＯ符号化回路１１は、入力される送信データを、フレーム構成をそれぞれ有する４つの送信信号にシリアル／パラレル変換し、各送信信号に対して１フレーム毎に所定のパイロット信号を付加して、無線送信回路１２ａ乃至１２ｄにそれぞれ出力する。無線送信回路１２ａ乃至１２ｄはそれぞれ、搬送波を入力される送信信号に従ってＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭのいずれかを用いて変調して変調信号を発生し、変調信号を固有値λｉに基づいて電力増幅した後、ベクトルｕｉＨに基づいて電力増幅後の変調信号の振幅及び位相をそれぞれ変化させる。さらに、無線送信回路１２ａ乃至１２ｄはそれぞれ、振幅及び位相が変化された変調信号をディジタル／アナログ変換した後、無線送信信号に高域周波数変換し、当該無線送信信号に対して帯域通過ろ波処理を実行して増幅した後、アンテナ１４ａ乃至１４ｄを介して無線受信装置２００に無線送信する。
【００５１】
さらに、図２において、無線受信装置２００のコントローラ２０は、ＭＩＭＯ復号化回路２５からの４つの伝送されたパイロット信号及び、上記の所定のパイロット信号に基づいて、１フレーム毎にチャンネル行列Ｈを算出した後、チャンネル行列の積ＨＨＨの固有値λｉを算出する。その後、コントローラ２０は、チャンネル毎及び所定のフレーム数毎に、詳細後述する変調方式選択処理を実行し、各チャンネルで用いられる変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの中から１つずつ選択し、固有値λｉ、ベクトルｕｉＨ、及び選択された各チャンネルで用いられる変調方式を含む変調方式通知信号を発生して、無線送信回路２４及びそれに接続されたアンテナ２２を用いて無線受信装置１００のコントローラ１０に無線送信する。
【００５２】
無線送信装置１００のコントローラ１０は、受信された変調方式通知信号に基づいて、各無線送信回路１２ａ乃至１２ｄを、搬送波を入力される送信信号に従ってＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭのいずれかを用いて変調するように制御する。
【００５３】
図３は、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブルの一例を示す図である。また、図４は、第１の実施形態に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフである。
【００５４】
図３のしきい値テーブルは、第１の無線パラメータがＱＰＳＫであり、第２の無線パラメータが１６ＱＡＭであり、第３の無線パラメータが６４ＱＡＭであるとき、１６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り換えるときの固有値λｉのしきい値λＡ２と、ＱＰＳＫから１６ＱＡＭに切り換えるときの固有値λｉのしきい値λＢ１と、６４ＱＡＭから１６ＱＡＭに切り換えるときの固有値λｉのしきい値λＡ３と、１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに切り換えるときの固有値λｉのしきい値λＢ２とが互いに異なるように設定され、上記第１乃至第３の無線パラメータに対するしきい値λＡ２、λＢ１、λＡ３及びλＢ２の関係を示すテーブルである。
【００５５】
図３において、多値化レベルｎ（ｎ＝１，２，３）は、図１の無線送信回路１２ａ乃至１２ｄにおいて用いられる無線パラメータである互いに異なる複数の変調方式をそれぞれ示す値であり、多値化レベルｎが高いほど、変調多値数が大きく伝送容量が大きい変調方式を示す。ここで、多値化レベル「１」を有する変調方式はＱＰＳＫであり、多値化レベル「２」を有する変調方式は１６ＱＡＭであり、多値化レベル「３」を有する変調方式は６４ＱＡＭである。
【００５６】
ここで、本実施形態において、図４に示すように、しきい値λＡｎ及びλＢｎは、多値化レベルｎを有する変調方式を用いて送信データを伝送するときのスループットが所定のしきい値となるときの下限固有値λＡｎｏ及び正の定数Ｄを用いて、以下の２式を満足するように設定される。
【００５７】
［数４］
λＡ２ｏ＜λＡ２＜λＢ１＜λＡ３ｏ＜λＡ３＜λＢ２      （１０）
［数５］
｜λＢ１−λＡ２｜＝｜λＢ２−λＡ３｜＝Ｄ    （１１）
【００５８】
ここで、しきい値λＢ１が下限固有値λＡ２ｏに近く、しきい値λＢ２が下限固有値λＡ３ｏに近いほど、コントローラ２０において、より高い多値化レベルｎを有する変調方式が用いられるので、図１の無線伝送システムにおいて伝送容量は大きくなる。一方、しきい値λＡ２が下限固有値λＡ２ｏより大きく、しきい値λＡ３が下限固有値λＡ３ｏより大きいほど、コントローラ２０において、より低い多値化レベルｎを有する変調方式が用いられるので、図１の無線伝送システムにおいて伝送容量は小さくなるが、変調方式の切り換え回数は最小限に抑えられる。
【００５９】
なお、本実施形態において、最低の多値化レベル「１」でのしきい値λＡ１は、固有値λｉが有し得ない十分に小さい値、例えば「−９９９」を有し、最高の多値化レベル「３」でのしきい値λＢ３は、固有値λｉが有し得ない十分に大きい値、例えば、「９９９」を有するように設定される。
【００６０】
図５は、第１の実施形態に係る、図１のコントローラ２０によって実行される変調方式選択処理を示すフローチャートである。なお、図５の変調方式選択処理は、チャンネル毎に実行される。
【００６１】
図５において、まず、ステップＳ１において、多値化レベルｎを初期値「３」に設定し、しきい値テーブルメモリ２６のしきい値テーブル（図３参照。）からしきい値λＡ３及びλＢ３を読み出す。次いで、ステップＳ２において、現在のフレームにおける固有値λｉがしきい値λＡｎより小さいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ５に進む。さらに、ステップＳ３において多値化レベルｎから１を減算した後、ステップＳ４において、しきい値テーブルメモリ２６のしきい値テーブルからしきい値λＡｎ及びλＢｎを読み出し、ステップＳ２に戻る。
【００６２】
また、ステップＳ５において、現在のフレームにおける固有値λｉがしきい値λＢｎより大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ６に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２に進む。さらに、ステップＳ６において、多値化レベルｎに１を加算した後、ステップＳ４に進む。なお、図５の変調方式選択処理は１フレーム毎に実行され、これにより、１フレーム毎に各チャンネルでの多値化レベルｎが決定され、各チャンネルで用いられる変調方式が選択される。
【００６３】
図６（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の固有値λｉに対して図５の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【００６４】
図６（ｂ）において、タイミングｔ０からタイミングｔ１までの期間において、固有値λｉはしきい値λＡ１より大きくかつしきい値λＢ１より小さいので、多値化レベルｎは「１」に設定され、チャンネルｉにおいてＱＰＳＫが用いられる。タイミングｔ１において、固有値λｉはしきい値λＢ１を超えるので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。また、タイミングｔ２において固有値λｉはしきい値λＡ２を下回るので、多値化レベルｎは「１」に設定され、チャンネルｉにおいてＱＰＳＫが用いられる。さらに、タイミングｔ３において、固有値λｉはしきい値λＢ１を超えるので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。またさらに、タイミングｔ４において、固有値λｉはしきい値λＢ２を超えるので、多値化レベルｎは「３」に設定され、チャンネルｉにおいて６４ＱＡＭが用いられる。また、タイミングｔ５において、固有値λｉはλＡ３を下回るので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。
【００６５】
以上詳述したように、本実施形態に係る無線受信装置２００によれば、しきい値間の差の大きさ｜λＢ１−λＡ２｜及び｜λＢ２−λＡ３｜がそれぞれ正の定数Ｄに設定されるしきい値テーブル（式（１１）並びに図３及び図４参照。）を参照して各チャンネルで用いられる変調方式を選択したので、しきい値間の差の大きさ｜λＢ１−λＡ２｜及び｜λＢ２−λＡ３｜がそれぞれ「０」に設定されるしきい値テーブルを参照する場合に比較して、無線送信装置２００において変調方式の切り換え処理の回数が削減され、その結果、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が減少し、伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【００６６】
なお、図５の変調方式選択処理において、ステップＳ２において固有値λｉをしきい値λＡｎと比較した後、ステップＳ３において固有値λｉをしきい値λＢｎと比較したが、本発明はこれに限らず、固有値λｉをしきい値λＢｎと比較した後に、固有値λｉをしきい値λＡｎと比較してもよい。また、図５の変調方式選択処理において、最も多値化レベルｎが最低値「１」のときは、ステップＳ２における判断結果を常にＮＯとしてもよい。さらに、図５の変調方式選択処理において、最も多値化レベルｎが最高値「３」のときは、ステップＳ５における判断結果を常にＮＯとしてもよい。
【００６７】
第１の実施形態の変形例．
図７は、図１の無線送信装置１００が基地局に設置され、かつ無線送信装置２００が移動体に搭載されているときの、無線受信信号の波長で規格化した無線受信装置２００の規格化走行距離に対する各固有値λｉの固有値レベルの瞬時値を示すグラフである。図７に示すように、固有値λｉが低い固有値レベルを有するほど、固有値λｉの変動幅が大きい。第１の実施形態の変形例は、第１の実施形態に比較して、図１のしきい値テーブルメモリ２６に予め記憶されるしきい値テーブルにおいて、しきい値λＡ２、λＢ１、λＡ３及びλＢ２を、式（１０）を満たし、かつ、（λＢ１−λＡ２）＞（λＢ２−λＡ３）を満たすように設定したことを特徴とする。
【００６８】
図８は、第１の実施形態の変形例に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフである。図８に示すように、多値化レベル「２」を有する変調方式から多値化レベル「３」を有する変調方式に変調方式を切り換えるためのしきい値λＢ２と、多値化レベル「３」を有する変調方式から多値化レベル「２」を有する変調方式に変調方式を切り換えるためのしきい値λＡ３との差の大きさΔλ３を定数Ｄａ（０＜Ｄａ＜Ｄ）に設定し、多値化レベル「１」を有する変調方式から多値化レベル「２」を有する変調方式に変調方式を切り換えるためのしきい値λＢ１と、多値化レベル「２」を有する変調方式から多値化レベル「１」を有する変調方式に変調方式を切り換えるためのしきい値λＡ２との差の大きさΔλ２を定数Ｄに設定する。
【００６９】
図９（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の固有値λｉに対して図８に示すしきい値λＡｎ及びλＢｎを用いて、図５の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【００７０】
図９（ｂ）において、タイミングｔ６からタイミングｔ７までの期間において、固有値λｉはしきい値λＡ１より大きくかつしきい値λＢ１より小さいので、多値化レベルｎは「１」に設定され、チャンネルｉにおいてＱＰＳＫが用いられる。タイミングｔ７において、固有値λｉはしきい値λＢ１を超えるので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。またさらに、タイミングｔ８において、固有値λｉはしきい値λＢ２を超えるので、多値化レベルｎは「３」に設定され、チャンネルｉにおいて６４ＱＡＭが用いられる。また、タイミングｔ９において、固有値λｉはしきい値λＡ３を下回るので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。
【００７１】
以上詳述したように、第１実施形態の変形例によれば、固有値λｉの実測値に基づいて、しきい値λＡ２、λＢ１、λＡ３及びλＢ２を、式（１０）を満たし、かつ、（λＢ１−λＡ２）＞（λＢ２−λＡ３）を満たすように設定したので、固有値λｉの変動幅が固有値λｉのレベルに応じて変化するときにも、無線送信装置２００において、ＱＰＳＫと１６ＱＡＭとの間の切り換え処理回数及び１６ＱＡＭと６４ＱＡＭとの間の切り換え処理の回数は同程度であり、その結果、第１の実施形態に比較して、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が減少し、かつ伝送容量が大きく及び伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【００７２】
なお、当該第１の実施形態の変形例の特徴的構成は、後述する第２及び第３の実施形態にも適用できる。
【００７３】
第２の実施形態．
図７に示すように、ＭＩＭＯ通信システムにおいて、固有値λｉが低い固有値レベルを有するほど、固有値λｉの変動幅が大きい。第２の実施形態は、第１の実施形態に比較して、無線受信装置２００のコントローラ２０は、しきい値テーブルメモリ２６に第１のしきい値テーブル及び第２のしきい値テーブルを予め記憶し、受信された無線受信信号に基づいて固有値λｉを算出し、算出された固有値λｉの所定の期間内の変動幅λｐｐｉを検出し、検出された固有値λｉの変動幅λｐｐｉに基づいて、第１及び第２のしきい値テーブルのいずれか一方を選択して参照し、各チャンネルｉで用いられる変調方式及び算出された固有値λｉに基づいて、各チャンネルｉで用いられる変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの中から１つずつ選択したことを特徴とする。ここで、しきい値λＢ１としきい値λＡ２との差の大きさと、しきい値λＢ２としきい値λＡ３との差の大きさとは、第１及び第２のしきい値テーブル間で互いに異なるように設定される。
【００７４】
図１０（ａ）は、第２の実施形態の変形例に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶される第１のしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶される第２のしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフである。
【００７５】
図１０（ａ）に示すように、第１のしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎはそれぞれ、第１の実施形態に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブル（図３及び図４参照。）のしきい値λＡｎ及びλＢｎと同一の値を有するである。ここで、第１のしきい値テーブルにおいて、しきい値λＢ１の値をλＢ１ａとし、しきい値λＢ２の値をλＢ２ａとする。また、図１０（ｂ）に示すように、第２のしきい値テーブルにおいて、しきい値λＢ１及びλＢ２のみが第１のしきい値テーブルにおけるしきい値λＢ１及びλＢ２と異なる値をそれぞれ有する。ここで、第２のしきい値テーブルにおいて、しきい値λＢ１の値をλＢ１ｂとし、しきい値λＢ２の値をλＢ２ｂとすると、第２のしきい値テーブルにおけるしきい値λＡｎ及びλＢｎは、式（１０）及び以下の式を満たす。
【００７６】
［数６］
λＢ１ｂ＞λＢ１ａ      （１２）
【００７７】
［数７］
λＢ２ｂ＞λＢ２ａ      （１３）
【００７８】
ここで、本実施形態において、第２のしきい値テーブルにおいて、Δλ２＝｜λＢ１ｂ−λＡ２｜＝Ｄｂ＞ＤかつΔλ３＝｜λＢ２ｂ−λＡ３｜＝Ｄｂとする。
【００７９】
図１１は、第２の実施形態に係る、図１のコントローラ２０によって実行される変調方式選択処理を示すフローチャートである。なお、図５の変調方式選択処理は、チャンネル毎に実行される。
【００８０】
図１１において、まず、ステップＳ１０において、多値化レベルｎを初期値「３」に設定し、参照するしきい値テーブルをしきい値テーブルメモリ２６の第１のしきい値テーブル（図１０（ａ）参照。）に設定し、しきい値テーブルからしきい値λＡ３及びλＢ３を読み出す。さらに、ステップＳ１１において、所定期間Δｔ（Δｔ＞０）内の固有値λｉが記憶される。次いで、ステップＳ１２において、最新のフレームにおける固有値λｉがしきい値λＡｎより小さいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１５に進む。さらに、ステップＳ１３において多値化レベルｎから１を減算した後、ステップＳ１４において、しきい値テーブルからしきい値λＡｎ及びλＢｎを読み出し、ステップＳ１１に戻る。
【００８１】
また、ステップＳ１５において、ステップＳ１１で記憶された所定期間Δｔ内の固有値λｉに基づいて、所定期間Δｔ内の固有値λｉのピーク・ツー・ピーク値である変動幅λｐｐｉを検出する。さらに、ステップＳ１６において、変動幅λｐｐｉがしきい値λｐｐｃより大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。ステップＳ１７において、参照するしきい値テーブルを第１のしきい値テーブルに設定してステップＳ１９に進む一方、ステップＳ１８において、参照するしきい値テーブルを第２のしきい値テーブルに設定してステップＳ１９に進む。さらに、ステップＳ１９において、しきい値テーブルからしきい値λＡｎ及びλＢｎを読み出し、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、所定期間Δｔ内の固有値λｉが記憶される。次いで、ステップＳ２１において、最新のフレームにおける固有値λｉがしきい値λＢｎより大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２２に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２４に進む。さらに、ステップＳ２２において多値化レベルｎに１を加算した後、ステップＳ２３において、しきい値テーブルからしきい値λＡｎ及びλＢｎを読み出し、ステップＳ１１に戻る。
【００８２】
また、ステップＳ２４において、ステップＳ２０で記憶された所定期間Δｔ内の固有値λｉに基づいて、所定期間Δｔ内の固有値λｉのピーク・ツー・ピーク値である変動幅λｐｐｉを検出する。さらに、ステップＳ２５において、変動幅λｐｐｉがしきい値λｐｐｃより大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２７に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２６において、参照するしきい値テーブルを第１のしきい値テーブルに設定してステップＳ２８に進む一方、ステップＳ２７において、参照するしきい値テーブルを第２のしきい値テーブルに設定してステップＳ２８に進む。さらに、ステップＳ２８において、しきい値テーブルからしきい値λＡｎ及びλＢｎを読み出し、ステップＳ１１に戻る。
【００８３】
図１１の変調方式選択処理により、所定期間Δｔ毎に各チャンネルでの多値化レベルｎが決定され、各チャンネルで用いられる変調方式が選択される。なお、図１１のステップＳ１１において、例えば、１０フレーム分の固有値λｉが記憶され、ステップＳ２０において、次の１０フレーム分の固有値λｉが記憶される。また、図１１のステップＳ１５乃至Ｓ１９の処理とステップＳ２４乃至Ｓ２８の処理は同一である。また、図５の変調方式選択処理において、最も多値化レベルｎが最低値「１」のときは、ステップＳ１２における判断結果を常にＮＯとしてもよい。さらに、図５の変調方式選択処理において、最も多値化レベルｎが最高値「３」のときは、ステップＳ２１における判断結果を常にＮＯとしてもよい。
【００８４】
図１２（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の固有値λｉに対して図１１の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【００８５】
図１２（ａ）において、コントローラ２０は、所定の時間期間Δｔ（例えば、一定の時間期間である。）毎に、時間期間Δｔ内の固有値λｉのピーク・ツー・ピーク値である変動幅λｐｐｉを検出する。なお、図１２（ａ）において、図示の便宜上、１つ目の時間期間Δｔ及び当該時間期間内の固有値λｉの変動幅λｐｐｉのみを示す。図１２（ｂ）において、タイミングｔ１０からタイミングｔ１３までの期間において、所定の時間期間Δｔ内の固有値λｉの変動幅λｐｐｉはしきい値λｐｐｃ以下であり、第１のしきい値テーブルが参照される一方、タイミングｔ１３以降の期間において、所定の時間期間Δｔ内の固有値λｉの変動幅λｐｐｉはしきい値λｐｐｃより大きく、第２のしきい値テーブルが参照される。なお、コントローラ２０は、０より大きく時間期間Δｔより短い、例えば、所定の時間期間Δｔ／２毎に、時間期間Δｔ内の固有値λｉの変動幅λｐｐｉを検出してもよい。
【００８６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において、タイミングｔ１０からタイミングｔ１１までの期間において固有値λｉは、しきい値λＡ２より大きくかつしきい値λＢ２（＝λＢ２ａ）より小さいので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。また、タイミングｔ１１において固有値λｉはしきい値λＡ２を下回るので、多値化レベルｎは「１」に設定され、チャンネルｉにおいてＱＰＳＫが用いられる。さらに、タイミングｔ１２において、固有値λｉはしきい値λＢ１（＝λＢ１ａ）を超えるで、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。
【００８７】
さらに、タイミングｔ１３において固有値λｉはしきい値λＡ２を下回るので、多値化レベルｎは「１」に設定され、チャンネルｉにおいてＱＰＳＫが用いられる。さらに、タイミングｔ１４において、固有値λｉはしきい値λＢ１（＝λＢ１ｂ）を超えるので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。
【００８８】
以上詳述したように、第２の実施形態によれば、無線受信装置２００のコントローラ２０は、しきい値テーブルメモリ２６に第１のしきい値テーブルと、各多値化レベルｎにおけるしきい値λＢｎ（ｎ−１）としきい値λＡｎの差の大きさΔλｎ（ｎ＝２，３）が、第１のしきい値テーブルにおける値に比較して大きくなるように、固有値λｉの実測値に基づいて設定した第２のしきい値テーブルとを予め記憶し、所定の期間内の固有値λｉの変動幅λｐｐｉが所定値λｐｐｃ以下のときは第１のしきい値テーブルを参照する一方、変動幅λｐｐｉが所定値λｐｐｃより大きいときは第１のしきい値テーブルを参照し、各チャンネルｉで用いられる変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの中から１つずつ選択した。従って、固有値λｉの変動幅λｐｐｉが大きくなったときにも、無線送信装置２００において変調方式の切り換え処理の回数が増加せず、その結果、第１の実施形態に比較して、固有値λｉの変動幅λｐｐｉが時間変化するときにも、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が増加せず、かつ伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【００８９】
第３の実施形態．
図７に示すように、フェージング環境において、固有値λｉが低い固有値レベルを有するほど、固有値λｉの変動幅が大きい。第３の実施形態は、第２の実施形態に比較して、無線受信装置２００のコントローラ２０は、算出された固有値λｉの所定の期間内の平均値Ａｖｅｉを検出し、検出された固有値λｉの平均値Ａｖｅｉに基づいて、第１及び第２のしきい値テーブルのいずれか一方を選択して参照したことを特徴とする。第３の実施形態において、第１及び第２のしきい値テーブルはそれぞれ、第２の実施形態における第１及び第２のしきい値テーブル（図１０（ａ）及び図１０（ｂ）参照。）と同一である。
【００９０】
図１３は、第３の実施形態に係る、図１のコントローラ２０によって実行される変調方式選択処理を示すフローチャートである。図１３の変調方式選択処理は、図１１の変調方式選択処理のステップＳ１５，Ｓ１６，Ｓ２４及びＳ２５を、それぞれ、ステップＳ１５ａ，Ｓ１６ａ，Ｓ２４ａ及びＳ２５ａにおきかえたものである。ステップＳ１５ａにおいて、ステップＳ１１で記憶された所定期間Δｔ内の固有値λｉに基づいて、所定期間Δｔ内の固有値λｉの平均値Ａｖｅｉを検出する。さらに、ステップＳ１６ａにおいて、平均値Ａｖｅｉがしきい値Ａｖｅｃより大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ１８に進む一方、ＮＯのときはステップＳ１７に進む。また、ステップＳ２４ａにおいて、ステップＳ２０で記憶された所定期間Δｔ内の固有値λｉに基づいて、所定期間Δｔ内の固有値λｉの平均値Ａｖｅｉを検出する。さらに、ステップＳ２５ａにおいて、平均値Ａｖｅｉがしきい値Ａｖｅｃより大きいか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ２７に進む一方、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。
【００９１】
図１３の変調方式選択処理により、所定期間Δｔ毎に各チャンネルでの多値化レベルｎが決定され、各チャンネルで用いられる変調方式が選択される。また、図１３のステップＳ１５ａ乃至Ｓ１９の処理とステップＳ２４ａ乃至Ｓ２８の処理は同一である。
【００９２】
図１４（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の固有値λｉに対して図１３の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【００９３】
図１４（ａ）において、コントローラ２０は、所定の時間期間Δｔ毎に固有値λｉの平均値Ａｖｅｉを検出する。なお、図１４（ａ）において、図示の便宜上、１つ目の時間期間Δｔのみを示す。図１４（ｂ）において、タイミングｔ１５からタイミングｔ１６までの期間において、所定の時間期間Δｔ内の固有値λｉの平均値Ａｖｅｉはしきい値Ａｖｅｃよりおおきく、第２のしきい値テーブルが参照される一方、タイミングｔ１６以降の期間において、所定の時間期間Δｔ内の固有値λｉの平均値Ａｖｅｉはしきい値Ａｖｅｃ以下であり、第１のしきい値テーブルが参照される。なお、コントローラ２０は、０より大きく時間期間Δｔより短い、例えば、所定の時間期間Δｔ／２毎に、時間期間Δｔ内の固有値λｉの平均値Ａｖｅｉを検出してもよい。
【００９４】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、タイミングｔ１５からタイミングｔ１６までの期間において固有値λｉは、しきい値λＡ２より大きくかつしきい値λＢ２（＝λＢ２ａ）より小さいので、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。また、タイミングｔ１６において固有値λｉはしきい値λＡ２を下回るので、多値化レベルｎは「１」に設定され、チャンネルｉにおいてＱＰＳＫが用いられる。さらに、タイミングｔ１７において、固有値λｉはしきい値λＢ１（＝λＢ１ｂ）を超えるで、多値化レベルｎは「２」に設定され、チャンネルｉにおいて１６ＱＡＭが用いられる。
【００９５】
以上詳述したように、第３の実施形態によれば、無線受信装置２００のコントローラ２０は、しきい値テーブルメモリ２６に第１のしきい値テーブルと、各多値化レベルｎにおけるしきい値λＢｎ（ｎ−１）としきい値λＡｎの差Δλｎが、第１のしきい値テーブルにおける値に比較して大きくなるように設定した第２のしきい値テーブルとを予め記憶し、所定の期間内の固有値λｉの平均値Ａｖｅｉが所定値Ａｖｅｃ以下のときは第１のしきい値テーブルを参照する一方、平均値Ａｖｅｉが所定値Ａｖｅｃより大きいときは第２のしきい値テーブルを参照し、各チャンネルｉで用いられる変調方式をＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭの中から選択した。従って、固有値λｉが瞬間的に大きくなったときに変調方式は切り換えられず、第１の実施形態に比較して伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。さらに、固有値λｉの平均値Ａｖｅｉが大きくなったときにも、無線送信装置２００において変調方式の切り換え処理の回数が増加せず、その結果、固有値λｉの平均値Ａｖｅｉが時間変化するときにも、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が実質的に変化せず、第１の実施形態に比較して、伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【００９６】
なお、上記の各実施形態において、無線送信回路１２ａ乃至１２ｄはそれぞれ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭを用いたが、本発明はこれに限らず、ＢＰＳＫ又は８相ＰＳＫなどその他の変調方式を用いてもよく、互いに異なる伝送容量を有する４つ以上の変調方式を用いてもよい。
【００９７】
また、上記の各実施形態において、異なる多値化レベルｎを有する変調方式間での切り換えのための評価値として、ＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値λｉを用いたが、本発明はこれに限らず、無線受信装置２００における各無線受信信号の受信電力強度を用いても良い。
【００９８】
また、上記の各実施形態において、無線送信装置１００と無線受信装置２００とは、ＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式を用いて無線通信を行ったが、本発明はこれに限らない。無線送信装置１００は、１つの無線信号を発生して無線受信装置２００に送信し、無線受信装置２００は、複数のアンテナ素子を用いて上記無線信号を受信し、受信された無線受信信号に対してアダプティブ制御処理を実行してもよい。この場合、無線受信装置２００は、各無線受信信号の受信電力強度の最小値又は平均値を、異なる多値化レベルｎを有する変調方式間での切り換えのための評価値として用いてもよい。これにより、従来技術に比較して、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が減少し、かつ伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【００９９】
さらに、上記の各実施形態において、無線パラメータとして、多値化レベルｎ、すなわち、変調多値数が互いに異なる複数の変調方式を用いたが、本発明はこれに限らず、無線パラメータは、変調多値数が互いに異なる複数の変調方式及び誤り訂正の符号化率が互いに異なる複数の誤り訂正符号化方式の少なくとも一方を含んでもよい。
【０１００】
またさらに、第２及び第３の実施形態において、しきい値λＡ２としきい値λＢ１との差の大きさと、しきい値λＡ３としきい値λＢ２との差の大きさとは、第１及び第２のしきい値テーブル間で互いに異なるように設定されたが、本発明はこれに限らず、しきい値λＡ２としきい値λＢ１との差の大きさと、しきい値λＡ３としきい値λＢ２との差の大きさとの一方が、第１及び第２のしきい値テーブル間で互いに異なるように設定してもよい。
【０１０１】
また、第２及び第３の実施形態において、コントローラ２０は、受信された無線受信信号に基づいて固有値λｉを算出し、算出された固有値λｉの変動幅又は平均値を検出したが、本発明はこれに限らず、算出された固有値λｉの時間変化を示す値を検出してもよい。
【０１０２】
さらに、第２及び第３の実施形態において、しきい値テーブルメモリに２つのしきい値テーブルを記憶したが、本発明はこれに限らず、３つ以上の複数のしきい値テーブルを記憶してもよい。この場合、しきい値λＡ２としきい値λＢ１との差の大きさと、しきい値λＡ３としきい値λＢ２との差の大きさとの少なくとも一方は、複数のしきい値テーブルのうちの少なくとも２つのしきい値テーブル間で互いに異なるように設定される。さらに、コントローラ２０は、受信された無線受信信号に基づいて固有値λｉを算出し、算出された固有値λｉの時間変化を検出し、検出された固有値λｉの時間変化に基づいて複数のしきい値テーブルのうちの１つのしきい値テーブルを選択して参照して、選択された無線パラメータ及び算出された固有値λｉに基づいて、複数の無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択する。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上詳述したように、第１の発明に係る無線受信装置によれば、無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第１のしきい値と、第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第２のしきい値と、第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第３のしきい値と、第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの無線受信信号に関する評価値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定され、第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、第３のしきい値と第４のしきい値との差の大きさとが互いに異なるように設定されたしきい値テーブルを記憶する。さらに、受信された無線受信信号に基づいて無線受信信号に関する評価値を算出し、しきい値テーブルを参照して、選択された無線パラメータ及び算出された無線受信信号に関する評価値に基づいて、無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて無線信号を発生するように無線送信装置を制御する。従って、従来技術に比較して、無線パラメータの切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が減少し、かつ伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【０１０４】
また、第２の発明に係る無線受信装置によれば、無線パラメータが第１、第２及び第３の無線パラメータを含むとき、第２の無線パラメータから第１の無線パラメータに切り換えるときのＭＩＭＯ通信システムにおける固有伝送モード方式における固有値の第１のしきい値と、第１の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの固有値の第２のしきい値と、第３の無線パラメータから第２の無線パラメータに切り換えるときの固有値の第３のしきい値と、第２の無線パラメータから第３の無線パラメータに切り換えるときの固有値の第４のしきい値とが互いに異なるように設定された複数のしきい値テーブルを記憶する。ここで、第１のしきい値と上記第２のしきい値との差の大きさと、第３のしきい値と第４のしきい値との差の大きさとの少なくとも一方は、複数のしきい値テーブルのうちの少なくとも２つのしきい値テーブル間で互いに異なるように設定される。さらに、受信された無線受信信号に基づいて固有値を算出し、算出された固有値の時間変化を検出し、検出された固有値の時間変化に基づいて複数のしきい値テーブルのうちの１つのしきい値テーブルを選択して参照して、選択された無線パラメータ及び算出された固有値に基づいて、複数の無線パラメータのうちの１つの無線パラメータを選択し、当該選択された無線パラメータを用いて無線信号を発生するように無線送信装置を制御する。従って、従来技術に比較して、固有値が時間変化するときにも、変調方式の切り換えに伴う通信の不連続の発生頻度が増加せず、かつ伝送容量が大きく伝送品位が高い無線通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１の実施形態に係る、無線送信装置１００及び無線受信装置２００を含む無線伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の無線伝送システムの動作を示すシーケンス図である。
【図３】図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブルの一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る、図１のコントローラ２０によって実行される変調方式選択処理を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、図６（ａ）の固有値λｉに対して図５の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【図７】図１の無線送信装置１００が基地局に設置され、かつ無線送信装置２００が移動体に搭載されているときの、無線受信信号の波長で規格化した無線受信装置２００の規格化走行距離に対する各固有値λｉ（ｉ＝１，２，３，４）の固有値レベルの瞬時値を示すグラフである。
【図８】第１の実施形態の変形例に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶されるしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、図９（ａ）の固有値λｉに対して図８に示すしきい値λＡｎ及びλＢｎを用いて、図５の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、第２の実施形態の変形例に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶される第１のしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、第２の実施形態の変形例に係る、図１のしきい値テーブルメモリ２６に記憶される第２のしきい値テーブルのしきい値λＡｎ及びλＢｎと多値化レベルｎとの関係を示すグラフである。
【図１１】第２の実施形態に係る、図１のコントローラ２０によって実行される変調方式選択処理を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、図１２（ａ）の固有値λｉに対して図１１の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【図１３】第３の実施形態に係る、図１のコントローラ２０によって実行される変調方式選択処理を示すフローチャートである。
【図１４】（ａ）は、固有値λｉの時間変化の一例を示すグラフであり、（ｂ）は、図１４（ａ）の固有値λｉに対して図１３の変調方式選択処理を実行したときの多値化レベルｎの時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…コントローラ、
１１…ＭＩＭＯ符号化回路、
１２ａ〜１２ｄ…無線送信回路、
１３…無線受信回路、
１４ａ〜１４ｄ，１５…アンテナ、
２０…コントローラ、
２１ａ〜２１ｄ，２２…アンテナ
２３ａ〜２３ｄ…無線受信回路、
２４…無線送信回路、
２５…ＭＩＭＯ復号化回路、
２６…しきい値テーブルメモリ、
１００…無線送信装置、
２００…無線受信装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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