(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置であって、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信する送信手段と、
送信された前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質を変調方式の切り替え前後で一定値に維持するよう、前記変調信号の送信電力を制御する送信電力制御手段とを備える、無線送信装置。
【請求項２】
前記送信手段は、
前記変調信号を電力増幅して出力する送信電力増幅手段を含み、
前記送信電力制御手段は、
前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質を変調方式の切り替え前後で前記一定値に維持するよう、前記送信電力増幅手段の電力利得を制御する利得制御手段を含む、請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項３】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置であって、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信する送信手段と、
送信された前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、前記変調信号の送信電力を制御する送信電力制御手段と、を備え、
前記送信手段は、
前記変調信号を電力増幅して出力する送信電力増幅手段を含み、
前記送信電力制御手段は、
前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすように、前記送信電力増幅手段の電力利得を制御する利得制御手段を含み、
前記利得制御手段は、各前記複数の変調方式ごとに、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、前記複数の利得係数から前記選択した１つの変調方式に対応する１つの利得係数を選択し、選択した前記利得係数を前記送信電力増幅手段に固有の電力利得に乗算する、無線送信装置。
【請求項４】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置であって、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信する送信手段と、
送信された前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、前記変調信号の送信電力を制御する送信電力制御手段と、を備え、
前記送信手段は、
デジタルのベースバンド信号を連続する複数ビットごとに直並列変換する手段と、
前記選択した１つの変調方式に応じて、前記連続する複数ビットごとに、直交する同相と直交位相のシンボルマッピングデータを一意的に与えるマッピング手段と、
前記同相および直交位相のシンボルマッピングデータを帯域制限した後に搬送波信号と乗算して変調信号を生成する手段とを含み、
前記送信電力制御手段は、各前記複数の変調方式ごとに、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、前記複数の利得係数から前記選択した１つの変調方式に対応する利得係数を選択し、前記選択した利得係数を前記同相および直交位相のシンボルマッピングデータに乗算する、無線送信装置。
【請求項５】
前記送信手段は、
受信側との通話品質に応じて変調方式を切替える変調方式切替手段をさらに備え、
前記送信電力制御手段は、前記変調方式を切替えるタイミングにおいて、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値に満たすように、切替え後の変調方式での変調信号の送信電力を制御する、請求項３または４に記載の無線送信装置。
【請求項６】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御方法であって、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、
前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質を変調方式の切り替え前後で一定値に維持するよう、前記変調信号の送信電力を制御するステップとを備える、送信電力制御方法。
【請求項７】
前記変調信号を送信するステップは、前記変調信号を電力増幅して出力するステップを含み、
前記送信電力を制御するステップは、前記電力増幅した変調信号を前記干渉波として受ける前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質を変調方式の切り替え前後で前記一定値に維持するよう、前記変調信号を電力増幅するときの電力利得を制御するステップを含む、請求項６に記載の送信電力制御方法。
【請求項８】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御方法であって、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、
前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、前記変調信号の送信電力を制御するステップと、を備え、
前記変調信号を送信するステップは、前記変調信号を電力増幅して出力するステップを含み、
前記送信電力を制御するステップは、前記電力増幅した変調信号を前記干渉波として受ける前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすように、前記変調信号を電力増幅するときの電力利得を制御するステップを含み、
前記電力利得を制御するステップは、各前記複数の変調方式ごとに、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、前記複数の利得係数から前記選択した１つの変調方式に対応する１つの利得係数を選択して、前記送信電力増幅手段に固有の電力利得に乗算する、送信電力制御方法。
【請求項９】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御方法であって、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、
前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、前記変調信号の送信電力を制御するステップと、を備え、
前記変調信号を送信するステップは、
デジタルのベースバンド信号を連続する複数ビットごとに直並列変換するステップと、
前記選択した１つの変調方式に応じて、前記連続する複数ビットごとに、直交する同相と直交位相のシンボルマッピングデータを一意的に与えるステップと、
前記同相および直交位相のシンボルマッピングデータを帯域制限した後に搬送波信号と乗算して変調信号を生成するステップとをさらに含み、
前記送信電力を制御するステップは、各前記複数の変調方式ごとに、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、前記複数の利得係数から前記選択した１つの変調方式に対応する利得係数を選択し、前記選択した利得係数を前記同相および直交位相のシンボルマッピングデータに乗算する、送信電力制御方法。
【請求項１０】
前記変調信号を送信するステップは、
受信側との通話品質に応じて変調方式を切替えるステップをさらに備え、
前記送信電力を制御するステップは、前記変調方式を切替えるタイミングにおいて、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値に満たすように、切替え後の変調方式での変調信号の送信電力を制御する、請求項８または９に記載の送信電力制御方法。
【請求項１１】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御プログラムであって、コンピュータに、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、
前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質を変調方式の切り替え前後で一定値に維持するよう、前記変調信号の送信電力を制御するステップとを実行させる、送信電力制御プログラム。
【請求項１２】
前記変調信号を送信するステップは、前記変調信号を電力増幅して出力するステップを含み、
前記送信電力を制御するステップは、前記電力増幅した変調信号を前記干渉波として受ける前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質を変調方式の切り替え前後で前記一定値に維持するよう、前記変調信号を電力増幅するときの電力利得を制御するステップを含む、請求項１１に記載の送信電力制御プログラム。
【請求項１３】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御プログラムであって、コンピュータに、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、
前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、前記変調信号の送信電力を制御するステップと、を実行させ、
前記変調信号を送信するステップは、前記変調信号を電力増幅して出力するステップを含み、
前記送信電力を制御するステップは、前記電力増幅した変調信号を前記干渉波として受ける前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすように、前記変調信号を電力増幅するときの電力利得を制御するステップを含み、
前記電力利得を制御するステップは、各前記複数の変調方式ごとに、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、前記複数の利得係数から前記選択した１つの変調方式に対応する１つの利得係数を選択して、前記送信電力増幅手段に固有の電力利得に乗算する、送信電力制御プログラム。
【請求項１４】
多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御プログラムであって、コンピュータに、
ベースバンド信号を前記複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、
前記変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および前記周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、前記変調信号の送信電力を制御するステップと、を実行させ、
前記変調信号を送信するステップは、
デジタルのベースバンド信号を連続する複数ビットごとに直並列変換するステップと、
前記選択した１つの変調方式に応じて、前記連続する複数ビットごとに、直交する同相と直交位相のシンボルマッピングデータを一意的に与えるステップと、
前記同相および直交位相のシンボルマッピングデータを帯域制限した後に搬送波信号と乗算して変調信号を生成するステップとをさらに含み、
前記送信電力を制御するステップは、各前記複数の変調方式ごとに、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、前記複数の利得係数から前記選択した１つの変調方式に対応する利得係数を選択し、前記選択した利得係数を前記同相および直交位相のシンボルマッピングデータに乗算する、送信電力制御プログラム。
【請求項１５】
前記変調信号を送信するステップは、
受信側との通話品質に応じて変調方式を切替えるステップをさらにコンピュータに実行させ、
前記送信電力を制御するステップは、前記変調方式を切替えるタイミングにおいて、前記周辺基地局および前記端末装置における受信品質が前記所定の基準値に満たすように、切替え後の変調方式での変調信号の送信電力を制御する、請求項１３または１４に記載の送信電力制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線送信装置、送信電力制御方法および送信電力制御プログラムに関し、より特定的には、適応変調方式に対応した無線送信装置、送信電力制御方法および送信電力制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信システム（例えば、ＰＨＳ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）においては、所定の変調方式、例えば周知のＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式を用いて、移動端末装置（以下、端末）と無線基地装置（以下、基地局）との間で通信が行なわれる。
【０００３】
図１３は、ＩＱ座標平面上のπ／４シフトＱＰＳＫ変調方式によるシンボル点の配置を示す図である。
【０００４】
図１３を参照して、ある時点におけるベースバンド信号（変調波信号）のＩ相成分およびＱ相成分のデータに対応するシンボル点が、ＩＱ座標平面上で同心円上に位置する４個の信号点ａ，ｃ，ｅ，ｇのいずれかに存在すると仮定する。さらに、所定の時間スロットが経過した後の次の時点において、この信号点は、Ｉ軸およびＱ軸をπ／４回転させて得られる２つの仮想軸と同心円との交点ｂ，ｄ，ｆ，ｈのいずれかに移動する。図２１に示すように、このときの位相変化（π／４，３π／４，５π／４，７π／４）をデータ（００，０１，１０，１１）に対応させて送信することによって、２ビットのデータを一度に送信することができる。
【０００５】
ところが、最近の移動体通信システムでは、データ通信のように、従来の音声通信に比べて高速、大容量のデータ伝送が要求されるようになってきており、そのため、上述のＱＰＳＫ方式に比べてより多値数の多い変調方式が開発されている。この種の多値変調方式の一例として、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調が知られており、既にある種のデータ通信で実用化されている。
【０００６】
図１４は、ＩＱ座標平面上の１６ＱＡＭ変調方式によるシンボル点の配置を示す図である。
【０００７】
図１４を参照して、１６ＱＡＭ変調方式は、周知のように、ＩＱ座標平面上で各象限ごとに４個格子形に配置された、座標平面全体で合計１６個の信号点のいずれかにベースバンド信号のシンボル点が対応している。このため、図１４に示すように、１６個の信号点のいずれかを示す４ビットのデータを一度に送信することができる。
【０００８】
一方、ＰＨＳのような移動体通信システムの変調方式として、この１６ＱＡＭ変調方式のような多値数の多い変調方式を採用しようとすると、シンボル点同士の間隔が短くシンボル点が密集しているため、伝搬路の通信環境が不良であれば、シンボル点を誤って認識する可能性があり、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式に比べて通信速度が速い一方で、受信エラーが生じやすいといった問題が起こりうる。
【０００９】
そこで、伝搬路の状態、すなわち通信品質に応じて、π／４シフトＱＰＳＫのような多値数の少ない変調方式と、１６ＱＡＭのような多値数の多い変調方式を適応的に切替えて通信を行なうことにより、通信速度を少しでも向上させる適応変調の考えが従来から提案されている（たとえば特許文献１，２参照）。
【００１０】
図１５は、適応変調に対応した従来の無線送信装置の機能ブロック図である。
【００１１】
図１５を参照して、入力端子ＩＮａから入力したデータ信号（ベースバンド信号）は、変調部２００に与えられる。変調部２００には、さらに、情報入力端子ＩＮｂから所定の変調方式の情報が与えられる。変調部２００は、データ信号を与えられた変調方式に基づいて変調し、その変調した信号をデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器２１０に与える。
【００１２】
Ｄ／Ａ変換器２１０は、変調された信号をアナログ信号に変換してミキサ２２０に与える。ミキサ２２０では、局部発振器２３０から与えられる局部発振信号を用いて、入力したアナログ信号を所定（例えば、無線周波数）の送信周波数に周波数変換を行ない、帯域制限フィルタ（バンドパスフィルタ：ＢＰＦ）２４０に与える。帯域制限フィルタ２４０は、所定の周波数に周波数変換された信号から高調波成分を除去して、電力増幅器２５０に与える。電力増幅器２５０は、入力した信号を増幅して、アンテナ２６０を介して出力する。
【００１３】
以上のように、入力端子ＩＮａから入力したデータ信号は、所定の変調方式にて変調され、かつ所定の電力レベルに増幅されて、アンテナ２６０を介して送信される。
【００１４】
図１５において、情報入力端子ＩＮｂから変調部２００に与えられる変調方式の情報は、先述のように、伝搬路の状態に基づいて決定される。変調部２００は、その変調方式の情報に応じて、データ信号の変調方式を切替える。詳細には、何らかのパラメータを用いて伝搬路の通信品質を評価し、所定の品質を満たしているときには、例えば、ＱＰＳＫから１６ＱＡＭに変調多値数を上げて通信速度を速くする。一方、１６ＱＡＭ採用時において、伝搬路の通信品質が所定の品質を満たさないときには、１６ＱＡＭからより雑音に強いπ／４シフトＱＰＳＫに切替えることによって、通信品質を維持する。
【００１５】
このように、伝搬路の状態、すなわち通信品質に応じて、π／４シフトＱＰＳＫのような多値数の少ない変調方式と、１６ＱＡＭのような多値数の多い変調方式を適応的に切替えて通信を行なうことによって、通信品質を維持し、通信効率の向上を図ることができる。
【特許文献１】特開２００１−２４４８２８号公報
【特許文献２】特開２００３−３７６４０号公報
【非特許文献１】松岡他、“多値ＱＡＭにおける送信ダイナミックレンジ抑圧の検討”、２００１年電子情報通信学会総合大会、Ｂ−５−１６８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ここで、図１５に示す従来の無線送信装置においては、電力増幅器２５０は、変調方式の切替えに関わらず、入力された信号を予め設定された所定の電力レベルに増幅する。これによって、アンテナ２６０からは、常に一定の平均電力からなる信号が出力されることになる。なお、無線送信装置の出力電力レベルは、一般に、この平均電力によって規格される。また、電力増幅器２５０の最大電力に対する平均電力の比は、ピークファクタとも称される。
【００１７】
図１６は、図１５の無線送信装置から出力される変調信号の電力変動を示す図である。なお、適応可能な変調方式としては、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式と１６ＱＡＭ変調方式とが採用されている。
【００１８】
図１６に示すように、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式においては、変調信号の電力レベルは、平均電力を中心として±１倍の範囲内を変動する。ベースバンド信号の最大電力レベルは、平均電力のほぼ２倍となっている。
【００１９】
これに対して、１６ＱＡＭ変調方式においては、電力レベルの変動範囲がπ／４シフトＱＰＳＫ変調方式のときよりも広く、最大出力電力としては、平均電力のほぼ３倍にまで及ぶ。
【００２０】
このことから、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式に比較して、１６ＱＡＭ変調方式では、ピークファクタがより大きいことが分かる。これは、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式では、図１３に示すように、データ信号はＩＱ座標平面上に位置する信号点の位相変化のみに対応するのに対して、１６ＱＡＭ変調方式では、図１４に示すように、信号点の位相および振幅の変化に対応していることに基づくものである。なお、図１６によれば、多値数がより多い変調方式（たとえば２５６ＱＡＭなど）では、出力電力レベルの変動幅は、さらに増大することが予想される。
【００２１】
したがって、多値数が増加するに伴なって電力増幅器のバックオフが大きくなるため、無線送信装置においては、送信可能な定格出力のより大きな電力増幅器が必要とされる。
【００２２】
以上のように、多値数が増えるにつれて出力電力の変動幅が広がることから、平均電力を一定とする従来の無線送信装置においては、電力増幅器に対して、多値数が多い変調方式においても、その変動範囲をカバーするだけの高度の線形性が要求される。このため、従来の無線送信装置において適応変調を行なうためには、適応可能な変調方式のうちの最も多値数の大きい変調方式における出力電力の変動範囲に合わせてハードウェア（特に電力増幅器）を設計する必要が生じる。これは、装置の規模およびコストの増加を招く結果となってしまう。
【００２３】
さらに、多値数の多い変調方式に合わせて電力増幅器を設計したとすれば、多値数の小さい変調方式にとっては、オーバースペックとなってしまい、必ずしもハードウェアの能力を十分に活かしたものとはなっていない。
【００２４】
また、従来の無線送信装置においては、電力増幅器のバイアス値が、ピークファクタの最も大きな変調方式に対して最適なバックオフ量となるように設定されていることから、伝搬路の状態に応じて変調方式を切替えたときに、必ずしも最適なバイアス値になっておらず、効率が低下してしまうという問題がある。
【００２５】
この問題については、たとえば特許文献１に記載されるように、必要となる出力電力に対し、電力増幅器のバイアス点を随時最適点になるように制御する構成が提案されている。
【００２６】
図１７は、たとえば特許文献１に記載される無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図１７を参照して、無線送信装置は、図１５の無線送信装置の電力増幅器２５０に電源制御部２７０を付加した構成を有する。電源制御部２７０は、変調方式の切替えに応じて電力増幅器２５０のバイアス点を随時最適点となるように調整する。
【００２８】
このような構成によれば、異なる最大出力電力に応じて電力増幅器のバイアス点を最適化して動作させることから、伝送品質を劣化させることなく、高効率な無線送信装置を実現することができる。
【００２９】
しかしながら、本構成は、変調方式に応じて変化する最大出力電力の変化に対して、常に高効率を保持することを目的としており、先述の電力増幅器の高出力化による装置規模およびコストの増大およびオーバースペックの問題を解決するには至っていない。
【００３０】
また、無線送信装置の出力電力は、周辺の他のセル内においては、そのセルの基地局と端末との間でやり取りされる信号に対する不要な干渉波となり、通信品質を劣化させる要因となる。ところが、従来の無線送信装置では、出力電力の制御は必ずしも周辺セルの通信品質までも考慮したものになっていない。したがって、変調方式が切替えられるごとに出力電力が変化すると、周辺セルの通信品質が変動されることとなり、移動体通信システム全体を不安定にするおそれがある。
【００３１】
それゆえ、この発明の目的は、既存のハードウェアを用いて適応変調を実現する無線送信装置、送信電力制御方法および送信電力制御プログラムを提供することである。
【００３２】
また、この発明の目的は、周辺セルの無線装置の通信品質を保持しながら適応変調を実現する無線送信装置、送信電力制御方法および送信電力制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
この発明のある局面によれば、多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置は、ベースバンド信号を複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信する送信手段と、送信された変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、変調信号の送信電力を制御する送信電力制御手段とを備える。
【００３４】
好ましくは、送信手段は、変調信号を電力増幅して出力する送信電力増幅手段を含む。送信電力制御手段は、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、送信電力増幅手段の電力利得を制御する利得制御手段を含む。
【００３５】
好ましくは、利得制御手段は、各複数の変調方式ごとに、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、複数の利得係数から選択した１つの変調方式に対応する１つの利得係数を選択し、選択した利得係数を送信電力増幅手段に固有の電力利得に乗算する。
【００３６】
好ましくは、送信手段は、デジタルのベースバンド信号を連続する複数ビットごとに直並列変換する手段と、選択した１つの変調方式に応じて、連続する複数ビットごとに、直交する同相と直交位相のシンボルマッピングデータを一意的に与えるマッピング手段と、同相および直交位相のシンボルマッピングデータを帯域制限した後に搬送波信号と乗算して変調信号を生成する手段とを含む。送信電力制御手段は、各複数の変調方式ごとに、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、複数の利得係数から選択した１つの変調方式に対応する利得係数を選択し、選択した利得係数を同相および直交位相のシンボルマッピングデータに乗算する。
【００３７】
好ましくは、送信手段は、受信側との通話品質に応じて変調方式を切替える変調方式切替手段をさらに備える。送信電力制御手段は、変調方式を切替えるタイミングにおいて、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値に満たすように、切替え後の変調方式での変調信号の送信電力を制御する。
【００３８】
この発明の別の局面によれば、多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御方法は、ベースバンド信号を複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、変調信号の送信電力を制御するステップとを備える。
【００３９】
好ましくは、変調信号を送信するステップは、変調信号を電力増幅して出力するステップを含む。送信電力を制御するステップは、電力増幅した変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、変調信号を電力増幅するときの電力利得を制御するステップを含む。
【００４０】
好ましくは、電力利得を制御するステップは、各複数の変調方式ごとに、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、複数の利得係数から選択した１つの変調方式に対応する１つの利得係数を選択して、送信電力増幅手段に固有の電力利得に乗算する。
【００４１】
好ましくは、変調信号を送信するステップは、デジタルのベースバンド信号を連続する複数ビットごとに直並列変換するステップと、選択した１つの変調方式に応じて、連続する複数ビットごとに、直交する同相と直交位相のシンボルマッピングデータを一意的に与えるステップと、同相および直交位相のシンボルマッピングデータを帯域制限した後に搬送波信号と乗算して変調信号を生成するステップとをさらに含む。送信電力を制御するステップは、各複数の変調方式ごとに、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、複数の利得係数から選択した１つの変調方式に対応する利得係数を選択し、選択した利得係数を同相および直交位相のシンボルマッピングデータに乗算する。
【００４２】
好ましくは、変調信号を送信するステップは、受信側との通話品質に応じて変調方式を切替えるステップをさらに備える。送信電力を制御するステップは、変調方式を切替えるタイミングにおいて、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値に満たすように、切替え後の変調方式での変調信号の送信電力を制御する。
【００４３】
この発明の別の局面によれば、多値数の異なる複数の変調方式に対応可能な無線送信装置における送信電力制御プログラムは、コンピュータに、ベースバンド信号を複数の変調方式から選択した１つの変調方式で変調して生成した変調信号を送信するステップと、変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および周辺基地局と通信している端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、変調信号の送信電力を制御するステップとを実行させる。
【００４４】
好ましくは、変調信号を送信するステップは、変調信号を電力増幅して出力するステップを含む。送信電力を制御するステップは、電力増幅した変調信号を干渉波として受ける周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすように、変調信号を電力増幅するときの電力利得を制御するステップを含む。
【００４５】
好ましくは、電力利得を制御するステップは、各複数の変調方式ごとに、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、複数の利得係数から選択した１つの変調方式に対応する１つの利得係数を選択して、送信電力増幅手段に固有の電力利得に乗算する。
【００４６】
好ましくは、変調信号を送信するステップは、デジタルのベースバンド信号を連続する複数ビットごとに直並列変換するステップと、選択した１つの変調方式に応じて、連続する複数ビットごとに、直交する同相と直交位相のシンボルマッピングデータを一意的に与えるステップと、同相および直交位相のシンボルマッピングデータを帯域制限した後に搬送波信号と乗算して変調信号を生成するステップとをさらに含む。送信電力を制御するステップは、各複数の変調方式ごとに、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値を満たすときの干渉波の電力レベルに基づいて設定された複数の利得係数を有し、複数の利得係数から選択した１つの変調方式に対応する利得係数を選択し、選択した利得係数を同相および直交位相のシンボルマッピングデータに乗算する。
【００４７】
好ましくは、変調信号を送信するステップは、受信側との通話品質に応じて変調方式を切替えるステップをさらにコンピュータに実行させる。送信電力を制御するステップは、変調方式を切替えるタイミングにおいて、周辺基地局および端末装置における受信品質が所定の基準値に満たすように、切替え後の変調方式での変調信号の送信電力を制御する。
【発明の効果】
【００４８】
この発明によれば、無線送信装置において、最大出力電力レベルを複数の変調方式の間で均一とすることにより、既存のデバイスを使って廉価に装置を構成できる。また、いずれの変調方式においても装置の能力を最大限に活用することが可能となる。
【００４９】
さらに、無線送信装置は、送受信間で行なわれる変調方式の切替え手順に併せて、切替え後の変調方式においても最大出力電力が一定となるように送信電力レベルを制御することにより、既存のデバイスを用いた装置構成で適応変調にも対応することができる。
【００５０】
また、無線送信装置は、複数の変調方式の間で常に周辺基地局および周辺基地局と通信を行なう端末における受信品質が基準値を満たすように送信電力レベルを制御することから、変調方式の切替え前後で周辺セルの通信品質に大きな変動を生じることなく、移動体通信システム全体を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００５２】
［実施の形態１］
最初に、この発明の実施の形態１に従う無線送信装置における送信電力レベルの制御について原理的に説明する。図１は、本実施の形態に従う無線送信装置から出力される変調信号の電力変動を示す図である。なお、適応可能な変調方式としては、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式と１６ＱＡＭ変調方式とが採用されている。
【００５３】
図１を参照して、本実施の形態では、それぞれの変調方式における出力電力レベルを、その最大出力電力が均一となるように制御することを特徴とする。すなわち、変調信号の電力変動範囲は、複数の変調方式の間で等しくなるように制御される。なお、これに伴ない、それぞれの変調方式における平均電力は、多値数によって異なる可変値となる。このように、本実施の形態は、複数の変調方式に対して、最大出力電力を固定値とし、かつ平均電力を可変値とする点において、平均電力を固定値とし、かつ最大出力電力を可変値とする従来の無線送信装置とは明らかに異なるものである。
【００５４】
以下に、本実施の形態において、複数の変調方式の間で常に一定の電力変動範囲となるように出力電力を制御する構成としたことによりもたらされる特有の効果について説明する。
【００５５】
先述のように、従来の無線送信装置では、多値数の異なる複数の変調方式を適用するにあたって、電力増幅器をピークファクタの大きい多値数の多い変調方式に合わせて大型・高出力化する必要が生じ、装置規模およびコストの増加を避けることができない。
【００５６】
一方、本実施の形態によれば、常に最大出力電力が一定であることから、多値数の多い変調方式に対しても、既存の小型・小出力の電力増幅器で対応することができる。結果として、変調方式が多様化しても、従来の無線送信装置に大規模な設計変更を施すことなく、各変調方式での通信を実現することができる。
【００５７】
さらに、多値数の少ない変調方式においても、ハードウェアの能力が十分に活かされ、能力に無駄が生じない。
【００５８】
これは、従来の固定された変調方式（ＰＨＳでは、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式）から適応変調への移行する際においても、従来の無線送信装置の設計変更を簡易にし、移行に伴なう装置規模およびコストの増加を抑えるのに有効である。
【００５９】
なお、本実施の形態に係る送信電力の制御によれば、１６ＱＡＭ変調方式を適用したときには、平均電力がπ／４シフトＱＰＳＫ変調方式よりも低くなることから、通信できる領域が、従来の無線通信装置に１６ＱＡＭ変調方式を適用したときよりも相対的に狭くなる。しかしながら、その通信可能な領域内では、依然として高速通信が実現されるとともに、通信可能な領域の減少分については、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式でカバーできるため、特に支障は生じないと思われる。
【００６０】
図２は、この発明の実施の形態１に従う無線送信装置の構成を示す機能ブロック図である。以下の実施の形態においては、適用する変調方式として、例えばπ／４シフトＱＰＳＫ変調方式および１６ＱＡＭ変調方式が採用されるが、より多値数の多い、もしくは少ない変調方式に対しても同様に適用可能である。なお、図２に示した機能ブロック図の構成は、実際には、図示しないデジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）によってソフトウェアで実現されるものとする。
【００６１】
図２を参照して、無線送信装置１０００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０と、シリアル／パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ）２０と、ＩＱ変換回路３０と、帯域制限フィルタ４０ａ，４０ｂと、乗算器５０ａ，５０ｂと、局部発振器６０と、９０°移相器７０と、加算器８０と、可変利得増幅器９０と、レベル制御部１１０とを備える。
【００６２】
ＣＰＵ１０は、無線送信装置１０００全体の変調処理を制御するための上位プロセッサであり、バースト送信時において、シリアルのベースバンド信号（変調波信号）ＡＮを発生する。
【００６３】
ＣＰＵ１０は、さらに、１スロットごとに、π／４シフトＱＰＳＫおよび１６ＱＡＭのいずれの変調方式で送信するかを判断し、変調方式を指定するための変調モード信号ＭＯＤを出力する。
【００６４】
シリアル／パラレル変換回路２０は、ＣＰＵ１０からシリアルのベースバンド信号ＡＮが与えられると、外部から与えられるクロック信号に同期して、複数ビットのパラレルデータ（Ａｋ，Ｂｋ，・・・）に変換する。そして、シリアル／パラレル変換回路２０は、その変換されたパラレルデータをＩＱ変換回路３０へ出力する。
【００６５】
なお、変換されたパラレルデータのビット数は、変調モード信号ＭＯＤによって指定される変調方式に応じて変化する。例えば、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式のときのビット数は”２”とされ、１６ＱＡＭ変調方式のときのビット数は”４”とされる。
【００６６】
ＩＱ変換回路３０は、シリアル／パラレル変換回路２０からＣＰＵ１０から与えられる変調モード信号ＭＯＤによって指定される変調方式に応じて、周知の方法に従って複数ビットのデータをマッピングする。例えば、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式が指定されたときには、ＩＱ変換回路３０は、シリアル／パラレル変換回路２０から入力される２ビットのパラレルデータ（Ａｋ，Ｂｋ）を差動符号化してシンボルマッピングデータ（Ｉｋ，Ｑｋ）を生成する。そして、ＩＱ変換回路３０は、その生成したシンボルマッピングデータ（Ｉｋ，Ｑｋ）を、Ｉ相成分（Ｉｋ）とＱ相成分（Ｑｋ）とに分けて帯域制限フィルタ４０ａ，４０ｂへそれぞれ出力する。
【００６７】
帯域制限フィルタ４０ａは、シンボルマッピングデータ（Ｉｋ）で与えられるベースバンド信号のＩ相成分を帯域制限して出力する。一方、帯域制限フィルタ４０ｂは、シンボルマッピングデータ（Ｑｋ）で与えられるベースバンド信号のＱ相成分を帯域制限して出力する。そして、帯域制限されたベースバンド信号のＩ相成分は、乗算器５０ａの一方入力に与えられる。また、帯域制限されたベースバンド信号のＱ相成分は、乗算器５０ｂの一方入力に与えられる。
【００６８】
乗算器５０ａの他方入力には、局部発振器６０から搬送波信号ｃｏｓωｃｔが与えられる。これにより、乗算器５０ａからは、これら２つの入力信号の乗算結果として、変調信号のＩ相成分ｃｏｓφｔ・ｃｏｓωｃｔが出力される。また、乗算器５０ｂの他方入力には、局部発振器６０からの搬送波信号を９０°移相器７０でπ／２だけ位相シフトして得られる−ｓｉｎωｃｔが与えられる。これにより、乗算器５０ｂからは、これら２つの入力信号の乗算結果として、変調信号のＱ相成分−ｓｉｎφｔ・ｓｉｎωｃｔが出力される。
【００６９】
これらのＩ相成分およびＱ相成分が加算器８０によって加算されて変調信号が形成される。そして、形成された変調信号は、可変利得増幅器９０に与えられる。
【００７０】
可変利得増幅器９０は、与えられた変調信号を所定の利得だけ増幅してアンテナ１００を介して出力する。可変利得増幅器９０における所定の利得は、以下に示すレベル制御部１１０によって、変調方式ごとに異なる値に調整される。これにより、各変調方式における出力電力レベルは、その最大出力電力が均一となるように制御される。
【００７１】
レベル制御部１１０は、ＣＰＵ１０から入力される変調モード信号ＭＯＤにより指定された変調方式に応じて、可変利得増幅器９０の利得を制御する。具体的には、レベル制御部１１０に、適応可能な変調方式の各々に対応する複数の利得を予め保持しておき、指定された変調方式に対応する利得を、これらの複数の利得の中から選択する。
【００７２】
さらに、無線送信装置１０００全体をデジタル構成としたときには、レベル制御部１１０を乗算器によって簡易に構成することができる。この場合、レベル制御部１１０は、予め設定された複数の変調方式に対応する複数の利得係数の中から変調方式に応じて選択した利得係数と可変利得増幅器９０の利得の基準値とを乗算し、その乗算した結果を調整後の利得として可変利得増幅器９０に出力する。
【００７３】
ここで、各変調方式に与えられる利得係数は、先の図１において述べたように、いずれの変調方式を採用したときであっても、常に最大電力レベルが同じとなるように決定された値である。
【００７４】
図３は、変調方式と可変利得増幅器９０に設定される利得係数との関係を示す図である。
【００７５】
図３を参照して、π／４シフトＱＰＳＫ変調方式と１６ＱＡＭ変調方式とでは、最大出力電力が同じとするためには、利得係数において、倍程度の差が設けられる。なお、１６ＱＡＭ変調方式よりもより多値数の大きい変調方式では、より小さい利得係数が設定される。
【００７６】
レベル制御部１１０は、具体的には、図３に示す変調方式と利得係数との関係をテーブルとして記憶しており、変調モード信号ＭＯＤの入力に応じて、テーブルの中から最適な利得係数を選択して可変増幅器９０の利得の基準値と乗算する。
【００７７】
なお、レベル制御部１１０を、乗算器を用いて構成したことにより、この乗算器を可変利得増幅器９０以外の他の部位に対しても設けることができる。たとえばＩＱ変換回路３０に乗算器を設け、生成されたシンボルマッピングデータに指定された変調方式に対応する利得係数を乗じることによって、ベースバンド信号の出力レベルを調整するように構成しても良い。
【００７８】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、無線送信装置において、最大出力電力レベルを複数の変調方式の間で均一とすることにより、既存のデバイスを使って廉価に装置を構成できる。さらに、いずれの変調方式においてもハードウェアの能力に最大限に活用することができる。
【００７９】
［実施の形態２］
先の実施の形態１に係る無線送信装置１０００によれば、既存の無線通信装置の構成を活用して、多値数の異なる複数の変調方式での通信に対応することができる。したがって、無線送信装置１０００を適応変調に適用すれば、新たな装置規模およびコストの増大を伴なわずに、廉価かつ簡易な構成のもとで適応変調を行なうことができると判断される。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、無線送信装置１０００において、適応変調に対応した送信電力の制御を行なう方法について提案する。
【００８１】
適応変調とは、先述のように、伝搬路の状態に応じて変調方式を適応的に切替えることから、変調方式切替の基準として、伝搬路の通信品質を評価するパラメータが必要とされる。このような評価パラメータとしては、受信レベル、受信エラー（たとえばＦＥＲ（Ｆｒａｍｅ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ））、干渉波レベル（たとえば所望波と干渉波との比であるＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏ））などが挙げられる。
【００８２】
さらに、最近では、伝搬路の電波状態のみならず、受信装置の品質・性能をも反映した評価パラメータとして、エラーベクトルマグニチュード（Ｅｒｒｏｒ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ：ＥＶＭ）が提案されている。このＥＶＭは、伝搬に関わる要素をすべて含んだ受信結果を示すグローバルなパラメータとして知られており、信頼度の高い変調方式の切替えが期待できる。
【００８３】
ここで、図４に示す真のシンボル点と受信シンボル点との間のＥＶＭの算出方法について、簡単に説明する。図４において、ＩＱ座標平面の真のシンボル点の座標を（ｄｉ，ｄｑ）とし、受信シンボル点の座標を（ｙｉ，ｙｑ）とすると、ＥＶＭは、両者間の距離に対応する値であり、
ＥＶＭ＝（ｙｉ−ｄｉ）２＋（ｙｑ−ｄｙ）２
により算出される。なお、ＥＶＭの算出に関する詳細については、たとえばＷａｙｎｅ  Ｍｕｓｉｃ，Ｂｒｏａｄｃｏｍ  Ｃｏｒｐ．  による”Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｎｏｉｓｅ  Ｍｅａｓｕｒｅ  Ａｃｃｕｒａｃｙ”（ＩＥＥＥ  Ｐ８０２．１５  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，  ２００１年３月８日）に説明されているので、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００８４】
さらに、このＥＶＭは、受信信号における受信エラー発生率であるＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）や伝搬路の干渉波レベルに関するパラメータであるＣＩＲと高い相関を有することが証明されている。したがって、ＥＶＭによれば、ＢＥＲやＣＩＲよりも比較的容易な算出過程で、高精度に通信品質を評価することができる。
【００８５】
そこで、本実施の形態では、適応変調において、このＥＶＭを通信品質の評価パラメータに採用して変調方式を切替える構成とする。詳細には、図５および図６に示すように、受信側である無線受信装置において、変調方式を上げる要求または下げる要求がユーザまたは制御部から発せられると、ＥＶＭが算出されて所定のしきい値以下であるか否かが判定される。ＥＶＭが所定のしきい値より大きいと判定されると、無線受信装置は、伝搬路の通話品質が不良であると判断して、現在の変調方式を維持する。一方、ＥＶＭが所定のしきい値以下と判定されると、無線受信装置は、通話品質が良好であると判断して変調方式の多値数を上げる。
【００８６】
このとき、送信側である無線送信装置においては、受信側から送られたＥＶＭが変調方式切替えの条件を満たしていると判定されると、変調方式変更通知が発せられる。さらに、無線送信装置においては、受信側との間で変調方式の切替えについてのネゴシエーションを行なう。
【００８７】
本実施の形態では、無線送信装置が、このネゴシエーションに併せて、先述のレベル制御部１１０により切替後の変調方式に応じてベースバンド信号の出力電力レベルの調整を行なうことを大きな特徴とする。このとき、レベル制御部１１０は、以下に示す手順に従って、切替え前後の変調方式で最大出力電力が同等となるように、切替え後の変調方式における出力電力レベルを制御する。そして、送信側と受信側との間のネゴシエーションが完了すると、送信側は、切替え後の変調方式に応じた出力電力レベルのベースバンド信号を送信して受信側との通信を行なう。
【００８８】
最初に、図５を参照して、変調多値数を上げる場合の動作について説明する。図５は、変調方式の多値数を上げる場合に無線受信装置が行なう適応変調動作を示すフロー図である。
【００８９】
図５を参照して、多値数の少ない変調方式（たとえばπ／４シフトＱＰＳＫ）で通信中に制御部から通信速度（＝変調多値数）を上げる要求がなされると（ステップＳ１）、受信エラー（ＦＥＲ）が所定の閾値以下か否かが判定される（ステップＳ２）。このとき、ＦＥＲが閾値よりも大きければ、無線受信装置は、伝搬路の通信品質は不良であると判断してステップＳ６に進み、変調多値数を上げることなく現状の変調方式（ＱＰＳＫ）を維持する。
【００９０】
一方、ステップＳ２において、ＦＥＲがしきい値以下と判断されると、無線受信装置は、ステップＳ３に進み、受信レベルが閾値以上か否かを判定する。そして、受信レベルが閾値より小さいと判定されると、無線受信装置は、伝搬路の通信品質は不良であると判断してステップＳ６に進み、現状の変調方式（π／４シフトＱＰＳＫ）を維持する。
【００９１】
一方、ステップＳ３において、受信レベルが閾値以上であると判断されると、無線受信装置は、ステップＳ４に進み、ＥＶＭが閾値以下か否かを判定する。ステップＳ４においてＥＶＭが閾値より大きいと判定されれば、たとえステップＳ２およびＳ３において、ＦＥＲおよび受信レベルから見た通信品質が比較的良好であったと判断されていても、ステップＳ６に進み、変調多値数を上げることなく現状の変調方式（π／４シフトＱＰＳＫ）を維持する。
【００９２】
一方、ステップＳ４において、ＥＶＭが閾値以下と判定されると、無線受信装置は、ステップＳ５に進み、変調多値数を上げるよう変調方式をπ／４シフトＱＰＳＫから１６ＱＡＭに切替える。
【００９３】
なお、ステップＳ２におけるＦＥＲの判定およびステップＳ３における受信レベルの判定は、あくまで補助的なものであり、ステップＳ２およびＳ３を省略して、ステップＳ４におけるＥＶＭの判定だけを行なうように構成してもよい。
【００９４】
次に、図６を参照して、変調多値数を下げる場合の動作について説明する。図６は、変調方式の多値数を下げる場合に無線受信装置が行なう適応変調動作を示すフロー図である。
【００９５】
ステップＳ１１において、多値数の多い変調方式（たとえば１６ＱＡＭとする）で通信中に、制御部によって受信エラーが検出され、通信品質の劣化が判断されたものとする。この場合、適応変調可能な無線装置においては、以下に示すように多値数を下げることによって対応することができる。
【００９６】
まず、ステップＳ１２において、無線受信装置は、受信レベルが閾値以上か否かを判定する。受信レベルが閾値より小さければ、無線受信装置は、送信側の無線装置（この例では移動体通信システムの端末）が当該無線受信装置（この例では基地局）から遠くに移動してしまったものと推定し、当該端末を別の基地局に接続させるハンドオーバーの処理を実行する（ステップＳ１３）。
【００９７】
一方、ステップＳ１２において、受信レベルが閾値以上であると判定されると、無線受信装置はさらに、ステップＳ１４において、ＥＶＭが閾値以下か否かを判定する。
【００９８】
ステップＳ１４においてＥＶＭが閾値より大きいと判定されると、無線受信装置は、当該端末が当該基地局の近くに位置するものの伝搬路の状態が悪いものと推定し、それまでの通話チャネルではもはや通信を維持できないものと判断し、異なるチャネル（異なるタイムスロット、異なる周波数など）への通話チャネルの切替えを実行する（ステップＳ１５）。
【００９９】
一方、ステップＳ１４において、ＥＶＭが閾値以上であると判定されると、無線受信装置は、伝搬路の状況はそれなりに良好であると判断して、ステップＳ１６に進んで変調方式の多値数を下げることによって通信を維持する。
【０１００】
なお、ステップＳ１２における受信レベルの判定は、あくまで補助的なものであり、ステップＳ１２を省略して、ステップＳ１４におけるＥＶＭの判定だけを行なうように構成してもよい。
【０１０１】
次に、適応変調の際の送信側と受信側との間のネゴシエーションの手順について説明する。この手順は、基本的には、通常の適応変調に共通のものであるが、以下に示す例では、この発明独自の特徴として、切替え後の変調方式に応じて送信側での出力電力レベルの制御を行なっている。
【０１０２】
図７は、変調方式の多値数を上げる場合の送信側と受信側との間のネゴシエーションの手順を説明する図である。
【０１０３】
図７を参照して、まず、送信側と受信側との間で、π／４シフトＱＰＳＫで通信が行なわれていたものとする。ここで、受信側で制御部またはユーザからの受信品質向上の要求があれば、図のように、受信側でＥＶＭを測定して１６ＱＡＭへの切替が可能であることを判断すると、ＥＶＭを送信側に通知する。
【０１０４】
送信側でも変調方式切替の条件を満たしていることが判定されると、送信側から変調方式変更通知が発せられる。このとき、送信側では、無線送信装置のレベル制御部１１０に、変更後の変調方式である１６ＱＡＭを指示する変調モード信号が与えられる。レベル制御部１１０は、変調モード信号ＭＯＤを受けると、テーブルの中から最適な利得係数を選択する。具体的には、変調方式の多値数が上がったことに応じて、より小さい利得係数が選択される。選択された利得係数と利得の基準値とが乗算されると、その乗算結果は、変調方式切替後の利得として可変利得増幅器９０に与えられる。
【０１０５】
以上の手順によってネゴシエーションが完了すると、送受信側とも１６ＱＡＭの通信に移行する。
【０１０６】
図８は、変調方式の多値数を下げる場合の送信側と受信側との間のネゴシエーションの
手順を説明する図である。
【０１０７】
図８を参照して、まず、送信側と受信側との間で、１６ＱＡＭで通信が行なわれていたものとする。ここで、受信側で制御部により受信品質の劣化が検出されれば、図６のように、受信側でＥＶＭを測定してπ／４シフトＱＰＳＫへの切替えが可能であることを判断すると、ＥＶＭを送信側に通知する。
【０１０８】
送信側でも変調方式切替えの条件を満たしていることが判定されると、送信側から変調方式切替通知が発せられる。このとき、送信側では、無線送信装置のレベル制御部１１０に、変更後の変調方式であるπ／４シフトＱＰＳＫを指示する変調モード信号ＭＯＤが与えられる。レベル制御部１１０は、変調モード信号ＭＯＤを受けると、図３に示すテーブルの中から最適な利得係数を選択する。具体的には、レベル制御部１１０は、変調方式の多値数が上がったことに応じて、現状の利得係数よりも小さい利得係数を選択する。選択された利得係数と利得の基準値とが乗算されると、その乗算結果は、変調方式切替え後の利得として可変利得増幅器９０に与えられる。
【０１０９】
以上の手順によってネゴシエーションが完了すると、送受信側とも１６ＱＡＭの通信に移行する。
【０１１０】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、送受信間で行なわれる変調方式の切替え手順に併せて、切替え後の変調方式においても最大出力電力が一定となるように無線送信装置の送信電力を制御することにより、既存の装置構成を用いて、簡易かつ廉価に適応変調を行なうことができる。
【０１１１】
［実施の形態３］
先の実施の形態２では、ハードウェアの能力を最大限に活用する観点から、適応的に切替えられる複数の変調方式間で常に最大出力が一定となるように送信電力を制御する無線送信装置について説明した。
【０１１２】
以下の実施の形態では、無線送信装置から出力される電波が周辺セル内の他の無線装置の通信品質に及ぼす影響を安定化させる観点から、送信電力を制御する無線送信装置について説明する。
【０１１３】
最初に、無線送信装置の送信電力が周辺セル内の他の無線装置に及ぼす影響について説明する。図９は、無線送信装置の送信電力の影響を説明するための概略図である。
【０１１４】
図９を参照して、基地局ＳＴ１，ＳＴ２は、互いに近接するセル内にそれぞれ設置され、各々のセル内に位置する端末Ｔ１，Ｔ２との間で通信を行なっている。
【０１１５】
ここで、一方のセルに着目すると、基地局ＳＴ１が送信した信号は、所望の端末Ｔ１に受信される以外に、図中の点線で示すように、他方のセル内の端末Ｔ２および基地局ＳＴ２にも受信され得る。具体的には、基地局ＳＴ２では、基地局ＳＴ１からの信号が干渉波となり、所望の端末Ｔ２からの信号に重畳されて受信される。そして、所望の電波に対して干渉波が大きければ、基地局ＳＴ２と端末Ｔ２間の通信品質は著しく劣化することになる。
【０１１６】
さらに、今回、この通信品質の劣化の程度には干渉波自体の変調方式の違いによって顕著な差が生じることが、我々の知見として得られている。
【０１１７】
図１０は、干渉波の変調方式と通信品質との関係を説明するための図である。詳細には、図１０に示す３つの曲線は、それぞれ、所望波と干渉波との比であるＣＩＲと受信エラー発生率であるＢＥＲとの関係を示す。これらの曲線は、所望波の変調方式を固定し、干渉波の変調方式のみを変化させたときに得られたものである。
【０１１８】
図１０から明らかなように、ＣＩＲが一定値（たとえば５．５ｄＢとする）のときのＢＥＲを比較すると、干渉波の変調方式がπ／４ＱＰＳＫのときよりも、干渉波の変調方式が１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭのときの方が、ＢＥＲがより高いことが分かる。これにより、干渉波の電力レベルが同等であっても、多値数の多い変調方式ほど所望波の受信品質をより劣化させると判断できる。なお、この現象は、多値数の多い変調方式ほどシンボル点が密集しているために、シンボル点が誤って認識され、受信エラーを生じやすいことによるものと考えられる。
【０１１９】
また、図１０を一定のＢＥＲに着目して見ると、干渉波の変調方式が変化しても一定のＢＥＲを保つためには、多値数が多い変調方式ほど、より大きなＣＩＲを実現する必要があることが分かる。
【０１２０】
具体的には、ＢＥＲ＝１×１０−４が得られるときのＣＩＲは、変調方式がπ／４ＱＰＳＫのときに対して、変調方式が１６ＱＡＭのときでは約２．５ｄＢ大きい。さらに変調方式が６４ＱＡＭのときでは約２．８ｄＢ大きい。したがって、干渉波の変調方式に関係なくＢＥＲ＝１×１０−４を保つためには、干渉波の変調方式が１６ＱＡＭのときのＣＩＲが約２．５ｄＢ改善されれば良いといえる。同様に、干渉波の変調方式が６４ＱＡＭのときのＣＩＲは約２．８ｄＢ改善されれば良い。これは、図９の例において、基地局ＳＴ１が変調方式をπ／４ＱＰＳＫから１６ＱＡＭに切替える際に、送信電力レベルを約２．５ｄＢ低下させることで実現することができる。そして、干渉波の電力が２．５ｄＢ低下されたことによって、基地局ＳＴ２と端末Ｔ２との間の通信におけるＣＩＲは２．５ｄＢ改善される。結果として、基地局ＳＴ２と端末Ｔ２との通信におけるＢＥＲは、切替え後の変調方式においても、１×１０−４に維持される。
【０１２１】
このように、無線送信装置において、変調方式をより多値数の多い変調方式に切替えるとき、図１０に示す関係に基づいて、周辺セルにおけるＢＥＲを一定値に保つように送信電力を低下させることにより、周辺セルの通信品質の変動を回避することができる。その結果、移動体通信システム全体の安定化を図ることができる。
【０１２２】
そこで、本実施の形態による無線送信装置は、変調方式を切替える前後で、周辺セル内の他の無線装置におけるＢＥＲが所定の基準値に維持されるように、送信電力レベルを制御する構成とする。詳細には、図１０の関係に基づいてＢＥＲを所望の基準値に維持するための送信電力の調整量を予め設定しておき、変調方式が切換わるごとに、送信電力レベルを設定した調整量だけ変化させることとする。以下に、具体的な送信電力制御について説明する。
【０１２３】
図１１は、この発明の実施の形態３に従う無線送信装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、図１１に示した機能ブロック図の構成は、実際には、図示しないデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）によってソフトウェアで実現される。
【０１２４】
図１１を参照して、無線送信装置１０００Ａは、図２の無線送信装置１０００と同様に、適応変調に対応可能であり、図示しない無線受信装置とのネゴシエーションに応じて変調方式を切替える。また、無線送信装置１０００Ａは、図２の無線送信装置１０００に対して、ＩＱ変換回路３０をＩＱ変換回路３０Ａに変更し、かつ可変利得増幅器９０およびレベル制御部１１０を、電力増幅器９２に変更したものである。したがって、図２と重複する部位についての詳細な説明は省略する。
【０１２５】
ＩＱ変換回路３０Ａは、シリアル／パラレル変換回路２０から複数ビットのパラレルデータが入力されると、ＣＰＵ１０から与えられる変調モード信号ＭＯＤによって指定される変調方式に応じて、周知の方法に従って複数ビットのデータをマッピングする。
【０１２６】
さらに、本実施の形態において、ＩＱ変換回路３０Ａは、内部に乗算器を有し、生成されたシンボルマッピングデータに、指定された変調方式に対応して予め設定された利得係数を乗算することにより、ベースバンド信号の出力レベルを調整する。すなわち、ＩＱ変換回路３０Ａは、この発明による「送信電力制御手段」を構成する。
【０１２７】
詳細には、ＩＱ変換回路３０Ａは、変調方式を切替える前後において周辺セル内の無線通信装置における受信品質が一定の基準値に維持されるように予め設定された利得係数を記憶している。具体的には、たとえば周辺セルの受信品質としてＢＥＲ＝１×１０−４を基準値としたときにおいて、利得係数は、図１０の関係に従って、変調方式がπ／４ＱＰＳＫのときの送信電力よりも１６ＱＡＭのときの送信電力が、約２．５ｄＢ低くなるように設定される。
【０１２８】
なお、送信電力における約２．５ｄＢの低下は、１６ＱＡＭにおける送信電力を、π／４ＱＰＳＫにおける送信電力に対して略９／１６倍に縮小することで実現される。送信電力を９／１６倍に縮小することは、図１２に示すように、ＩＱ座標平面上の各シンボル点について、Ｉ相成分およびＱ相成分をそれぞれ３／４倍だけ縮小することに等しい。
【０１２９】
具体的には、１６ＱＡＭ変調方式におけるＩＱ座標平面上のシンボル点は、図１４に示される合計１６個の信号点のいずれかに対応する。そして、１６個の信号点の各々について、Ｉ相成分とＱ相成分とはそれぞれ、図１２（ａ）に示す座標で表わされる。この発明によるＩＱ変換回路３０Ａは、シリアル／パラレル変換回路２０から４ビットのパラレルデータを受けると、図１２（ａ）の信号点の中から、そのパラレルデータに対応するマッピングデータを一義的に与える。さらに、ＩＱ変換回路３０Ａは、そのマッピングデータに対して利得係数を乗じて、図１２（ｂ）に示すマッピングデータに変換する。図１２（ｂ）は、たとえば利得係数として３／４を乗じたときのマッピングデータである。
【０１３０】
このような構成とすることにより、ＩＱ変換回路３０Ａからは、本来のシンボルマッピングデータに対してＩ相成分およびＱ相成分がともに３／４倍だけ縮小されたシンボルマッピングデータが生成される。その生成されたシンボルマッピングデータは、Ｉ相成分（Ｉｋ）とＱ相成分（Ｑｋ）とに分かれて帯域制限フィルタ４０ａ，４０ｂへそれぞれ転送される。そして、帯域制限フィルタ４０ａ，４０ｂを介して帯域制限されたベースバンド信号のＩ相成分とＱ相成分とは、乗算器５０ａ，５０ｂにおいて、それぞれ変調信号のＩ相成分およびＱ相成分に変換された後に加算されて変調信号を形成する。電力増幅器９２は、変調信号を一定の利得だけ増幅してアンテナ１００を介して出力する。このとき、電力増幅器９２における出力電力レベルは、先述の送信電力制御手段によって、π／４ＱＰＳＫのときの出力電力レベルに対して約２．５ｄＢ低くなる。
【０１３１】
なお、利得係数は、周辺セルにおける受信品質に求められる基準値に基づいて、変調方式ごとに設定される。このとき、図１０の関係に従って、たとえばＢＥＲ＝１×１０−３を周辺セルの受信品質の基準値とするときには、変調方式がπ／４ＱＰＳＫから１６ＱＡＭへ切替えるに伴なって、送信電力レベルを約１．８ｄＢ低下させるように、利得係数が設定される。また、変調方式がπ／４ＱＰＳＫから６４ＱＡＭに切替えるときには、送信電力レベルを約２ｄＢ低下させるように、利得係数が設定される。そうして、周辺セルの受信品質の基準値に基づいて、変調方式ごとに設定された利得係数は、テーブル化されてＩＱ変換回路３０Ａに予め記憶される。そして、ＩＱ変換回路３０Ａは、変調モード信号ＭＯＤの入力に応じてテーブルの中から最適な利得係数を選択し、その選択した利得係数をシンボルマッピングデータに乗算する。
【０１３２】
また、本実施の形態では、この発明による「送信電力制御手段」をＩＱ変換回路３０Ａで構成したが、これに限らず、図２の無線送信装置１０００と同様にレベル制御部１１０を搭載し、レベル制御部１１０が可変利得増幅器９０の利得の基準値に利得係数を乗算するように構成することも可能である。
【０１３３】
さらに、本実施の形態では、周辺セルの受信品質の評価パラメータとして、ＢＥＲを用いたが、これに限らず、ＦＥＲやＥＶＭなどの評価パラメータを用いて構成しても良い。
【０１３４】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、無線送信装置は、変調方式の切替え時において、切替え後の変調方式においても周辺セル内に存在する無線通信装置の通信品質が一定に維持されるように送信電力レベルを制御することから、変調方式の切替え前後で周辺セルに及ぼす影響に大きな変動がなく、移動体通信システム全体を安定させることができる。
【０１３５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】この発明の実施の形態１に従う無線送信装置から出力されるベースバンド信号の電力変動を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に従う無線送信装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】変調方式と無線送信装置の可変利得増幅器における利得係数との関係を示す図である。
【図４】ＥＶＭの原理を説明するためのＩＱ座標平面上のＱＰＳＫシンボル点を示す図である。
【図５】無線受信装置で行なわれる適応変調動作を示すフロー図である。
【図６】無線受信装置で行なわれる適応変調動作を示すフロー図である。
【図７】変調方式の多値数を上げる場合の送信側と受信側との間のネゴシエーションの手順を説明する図である。
【図８】変調方式の多値数を下げる場合の送信側と受信側との間のネゴシエーションの手順を説明する図である。
【図９】無線送信装置の送信電力の影響を説明するための概略図である。
【図１０】干渉波の変調方式と通信品質との関係を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に従う無線送信装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】ＩＱ変換回路による送信電力制御動作を説明するための図である。
【図１３】ＩＱ座標平面上のπ／４シフトＱＰＳＫ変調方式によるシンボル点の配置を示す図である。
【図１４】ＩＱ座標平面上の１６ＱＡＭ変調方式によるシンボル点の配置を示す図である。
【図１５】適応変調に対応した従来の無線送信装置の機能ブロック図である。
【図１６】図１５の無線送信装置から出力されるベースバンド信号の電力変動を示す図である。
【図１７】たとえば特許文献１に記載される無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１０  ＣＰＵ、２０  シリアル／パラレル変換器、３０，３０Ａ  ＩＱ変換回路、４０ａ，４０ｂ，２４０  帯域制限フィルタ、５０ａ，５０ｂ，２２０  乗算器、６０，２３０  局部発振器、７０  ９０°移相器、８０  加算器、９０  可変利得増幅器、９２  増幅器、１００，２６０  アンテナ、１１０  レベル制御部、２００  変調部、２１０  デジタル／アナログ変換器、２５０  電力増幅器、２７０  電源制御部、１０００，１０００Ａ  無線送信装置、ＩＮａ  入力端子、ＩＮｂ  情報入力端子。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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