(57)【要約】【課題】  通信機の送受信アンテナ利得と伝搬損失をもとに通信経路の状態を推定し、これにもとづいて通信方式を選択することで、高速で安定した無線システム及びそれを用いた通信方法を実現することを目的とする。【解決手段】  受信電波の到来方向を推定する方向推定回路107a、推定された到来方向をもとに受信アンテナ利得を計算するアンテナ利得算出回路108a、を備えた第１の通信機101 と、第１の通信機101 から送信された電波の到来方向を推定する方向推定回路107b、推定された到来方向をもとに送信アンテナ利得を計算するアンテナ利得算出回路108b、これら２つのアンテナ利得をもとに搬送波の伝搬損失を算出する伝搬損失算出回路110 、これら２つのアンテナ利得と伝搬損失とをもとに通信経路の状態を推定して通信方式を選択する通信方式選択回路111 、を有する第２の通信機102 とによって構成される。【選択図】  図１
2005072749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信電波の到来方向を推定する第１の方向推定手段、
前記第１の方向推定手段によって推定された前記受信電波の到来方向をもとに第１のアンテナ利得を計算する第１のアンテナ利得算出手段、
を備えた第１の通信機と、
前記第１の通信機から送信された電波の到来方向を推定する第２の方向推定手段、
前記第２の方向推定手段によって推定された前記電波の到来方向をもとに第２のアンテナ利得を計算する第２のアンテナ利得算出手段、
前記第１のアンテナ利得と前記第２のアンテナ利得とをもとに前記第１の通信機から送られた搬送波が前記第２の通信機に到達するまでの伝搬損失を算出する伝搬損失算出手段と、
前記第１のアンテナ利得と前記第２のアンテナ利得と前記伝搬損失とをもとに通信経路の状態を推定して通信方式を選択する通信方式選択手段と、
を有する第２の通信機
によって構成されることを特長とする無線システム。
【請求項２】
前記通信方式選択手段は、前記第１のアンテナ利得と前記第２のアンテナ利得と前記伝搬損失との時間変化を用いて通信方式を選択することを特長とする請求項１記載の無線システム。
【請求項３】
前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの周波数帯の搬送波で通信を行い、前記通信方式選択手段は、通信方式として前記少なくとも２つの周波数帯から通信経路の状態に応じた搬送波周波数を選択することを特長とする請求項１または２記載の無線システム。
【請求項４】
前記少なくとも２つの搬送波の周波数帯のうち少なくとも１つは、２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯または６ＧＨｚ以下の周波数帯であることを特長とする請求項３記載の無線システム。
【請求項５】
前記２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯の搬送波として、２４．７５ＧＨｚ〜２５．２５ＧＨｚまたは２６．７５〜２７．２５ＧＨｚの搬送波を用いることを特長とする請求項４記載の無線システム。
【請求項６】
前記第１の通信機と前記第２の通信機とは、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことを特長とする請求項１または２記載の無線システム。
【請求項７】
前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの変復調方式で通信を行い、前記通信方式選択手段は、通信方式として前記少なくとも２つの変復調方式から通信経路の状態に応じた変復調方式を選択することを特長とする請求項１または２記載の無線システム。
【請求項８】
前記少なくとも２つの変復調方式のうち少なくとも１つは、ＱＡＭ方式または１６ＱＡＭ方式であることを特長とする請求項７記載の無線システム。
【請求項９】
端末局である第１の通信機と、基地局である第２の通信機と、を用いて構成される無線システムを用いた通信方法であって、
前記第１の通信機が、前記第２の通信機へ調査要求信号を送信する調査要求ステップと、前記第２の通信機が、前記調査要求信号を受けて前記第１の通信機へ送信電圧Ｐｔにて応答信号を送信する応答ステップと、
前記第１の通信機が、前記応答信号を受けて受信電圧Ｐｒを算出するとともに前記第２の通信機の方向を推定する第１の方向推定ステップと、
前記第１の通信機が、前記受信電圧Ｐｒを用いて前記第１の通信機におけるアンテナ利得である第１のアンテナ利得Ｇｒを算出する第１のアンテナ利得算出ステップと、
前記第１の通信機が、前記第２の通信機に対して前記受信電圧Ｐｒ及び前記第１のアンテナ利得Ｇｒとを出力する受信情報送信ステップと、
前記第２の通信機が、前記第１の通信機の方向を推定する第２の方向推定ステップと、
前記第１の通信機が、前記送信電圧Ｐｔを用いて前記第２の通信機におけるアンテナ利得である第２のアンテナ利得Ｇｔを算出する第２のアンテナ利得算出ステップと、
前記第２の通信機が、前記送信電圧Ｐｔ、前記第２のアンテナ利得Ｇｔ、前記受信電圧Ｐｒ、前記第１のアンテナ利得Ｇｒ、を用いて前記第１の通信機と前記第２の通信機との間の通信における搬送波の伝送損失ｄを算出する伝送損失算出ステップと、
前記第２の通信機が、前記送信電圧Ｐｔ、前記第２のアンテナ利得Ｇｔ、前記受信電圧Ｐｒ、前記第１のアンテナ利得Ｇｒ、前記伝送損失ｄ、を用いて通信経路の状態を推定し通信方式を選択する通信方式選択ステップと、
を有する無線システムを用いた通信方法。
【請求項１０】
前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの周波数帯の搬送波で通信を行い、前記通信方式選択ステップは、通信方式として前記少なくとも２つの周波数帯から通信経路の状態に応じた搬送波周波数を選択することを特長とする請求項９記載の無線システムを用いた通信方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの搬送波の周波数帯のうち少なくとも１つは、２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯または６ＧＨｚ以下の周波数帯であることを特長とする請求項１０記載の無線システムを用いた通信方法。
【請求項１２】
前記２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯の搬送波として、２４．７５ＧＨｚ〜２５．２５ＧＨｚまたは２６．７５〜２７．２５ＧＨｚの搬送波を用いることを特長とする請求項１１記載の無線システムを用いた通信方法。
【請求項１３】
前記第１の通信機と前記第２の通信機とは、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことを特長とする請求項９記載の無線システムを用いた通信方法。
【請求項１４】
前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの変復調方式で通信を行い、前記通信方式選択ステップは、通信方式として前記少なくとも２つの変復調方式から通信経路の状態に応じた変復調方式を選択することを特長とする請求項９記載の無線システムを用いた通信方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２つの変復調方式のうち少なくとも１つは、ＱＡＭ方式または１６ＱＡＭ方式であることを特長とする請求項１４記載の無線システムを用いた通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として、ＵＨＦ帯からミリ波帯の信号を搬送波に用いて通信を行う通信機において、複数の通信方式を切り替えて通信を行う複数の通信機からなる無線システム及びそれを用いた通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットサービスの急速な拡大に伴い、無線通信機器を用いたモバイルインターネットサービスへの要求が高まっており、その具体例が携帯電話を用いたサービスや、事務所や店舗といった屋内や、屋外の人が集まる場所での無線アクセスである。また、ＦＷＡ（Ｆｉｘｅｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ）システムに代表される無線を用いた固定局間通信も、容易に設置、撤去、移設可能なサービスと考えれば、非常に移動速度の遅いモバイルインターネットサービスといえる。
【０００３】
これらのサービスに対し、８００ＭＨｚ帯や１．５ＧＨｚ帯の携帯電話や、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯のＩＳＭバンド（Industry Science Medical Band）といった様々な周波数を利用した機器の開発、商品化が盛んに進められている。
【０００４】
図４に複数の通信システムの切り替えが可能なマルチモード無線通信コンバータの例を示す（例えば、特許文献１参照。）。本マルチモードコンバータは、選択可能な複数又はマルチバンドのアンテナ１４０１、アンテナ共用器１４０２、複数のＶＣＯ（１〜ｎ）１４０３により選択可能な複数の発振周波数で発振が可能な局発シンセサイザ１４０４を有し、前記複数の発振周波数から選択された一つの発振周波数を用いて、第１の入力信号の周波数変換を行う送信ミキサ１４０５、受信ミキサ１４１２と、第２の入力信号を複数の通信システムから選択された一つの通信システムに対応するように変復調する変調部１４０６、復調部１４１１と、第３の入力信号を特定通信システムに対応するように変復調する特定変調部１４１３、特定復調部１４１９とを備えている。更に、ソフトウエアメモリ１４０７、メモリ１４０８、ソフトウエア１４０９、制御部１４１０を有し、制御部１４１０からの切り換え指令１４２３により、最適な通信周波数帯域を、局発シンセサイザ１４０４中のＶＣＯを切り換えることで選択し、また、各周波数帯に対応した変復調方式を、ソフトウエア１４０９を選択することにより切り換える。
【特許文献１】特開２０００−２６９８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術に記載したように、複数の通信システムで通信を行うために、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯、又は他のこれらより低い周波数帯のシステムを切り替えて通信を行う試みがなされているが、切り替え判断の情報としては、受信電力レベルそのものや、復調信号レベルを用いており、時時刻刻変化する通信経路を予想することができないため、最適な通信方式を選択することができない。
【０００６】
本発明は、通信機の送受信アンテナ利得と伝搬路損失をもとに通信経路の状態を推定し、これにもとづいて通信方式を選択することで、高速で安定した無線システム及びそれを用いた通信方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために本発明は、受信電波の到来方向をもとに送信アンテナと受信
アンテナのアンテナ利得を算出し、これと送信電力、受信電力より通信機間の搬送波の伝搬損失を算出することで、通信経路の状態を推定し、これにもとづいて最適な搬送波周波数又は変復調方式を切り替えて通信を行う無線システム及びそれを用いた通信方法を構成したものである。
【０００８】
これにより、通信経路の状態に適した通信方式に切り替えて通信を行うことが可能となり、高速で安定した無線システムを実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、受信電波の到来方向をもとに送信アンテナと受信アンテナのアンテナ利得を算出し、これと送信電力、受信電力より通信機間の搬送波の伝搬損失を算出することで、通信経路の状態を推定し、これにもとづいて最適な通信方式、例えば搬送波周波数又は変復調方式を切り替えて通信を行うことで、安価に、高速で安定した無線システムを実現できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の発明は、受信電波の到来方向を推定する第１の方向推定手段、前記第１の方向推定手段によって推定された前記受信電波の到来方向をもとに第１のアンテナ利得を計算する第１のアンテナ利得算出手段、を備えた第１の通信機と、前記第１の通信機から送信された電波の到来方向を推定する第２の方向推定手段、前記第２の方向推定手段によって推定された前記電波の到来方向をもとに第２のアンテナ利得を計算する第２のアンテナ利得算出手段、前記第１のアンテナ利得と前記第２のアンテナ利得とをもとに前記第１の通信機から送られた搬送波が前記第２の通信機に到達するまでの伝搬損失を算出する伝搬損失算出手段と、前記第１のアンテナ利得と前記第２のアンテナ利得と前記伝搬損失とをもとに通信経路の状態を推定して通信方式を選択する通信方式選択手段と、を有する第２の通信機によって構成されることを特長とする無線システムであり、送受信アンテナの利得と伝搬損失を計算することによって通信経路の状態を推定し、これにもとづいて最適な通信方法を選択することによって、安価に高性能な無線システムを実現できる。
【００１１】
更に、第２の発明は、第１の発明において、前記通信方式選択手段が、前記第１のアンテナ利得と前記第２のアンテナ利得と前記伝搬損失との時間変化を用いて通信方式を選択することを特長とする無線システムであり、通信経路の状態の時間変化をもとに通信経路の変化を推定し、これにもとづいて最適な通信方式を選択することによって、安価に高性能な無線システムを実現できる。
【００１２】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第１の通信機と第２の通信機とが、少なくとも２つの周波数帯の搬送波で通信を行い、前記通信方式選択手段が、通信方式として前記少なくとも２つの周波数帯から通信経路の状態に応じた搬送波周波数を選択することを特長とする無線システムであり、通信経路の状態を推定し、搬送波の周波数を切り替えることによって、異なる伝搬特性、異なる通信エリア、異なる伝送帯域の通信を使い分けることで、高性能な無線システムを実現できる。
【００１３】
更に、第４の発明は、第３の発明において、前記少なくとも２つの搬送波の周波数帯のうち少なくとも１つは、２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯または６ＧＨｚ以下の周波数帯であることを特長とする無線システムであり、波長が短いためアンテナの小型化が可能で、使用可能な周波数帯域が広いため広帯域大容量通信に適した２０〜７０ＧＨｚの周波数帯と、伝搬損失が小さく、直接波だけでなく反射波や回折波による通信が可能で通信エリアの広い６ＧＨｚ以下の周波数帯を使い分けることで、高性能な無線システムを実現できる。
【００１４】
特に、第５の発明のように、第４の発明において、前記２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯の搬送波として、２４．７５ＧＨｚ〜２５．２５ＧＨｚまたは２６．７５〜２７．２５ＧＨｚの搬送波を用いることを特長とする無線システムとするのが好適である。
【００１５】
また、第６の発明は、第１または第２の発明において、前記第１の通信機と前記第２の通信機とは、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことを特長とする無線システムであり、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことで、通信機間の距離を計算し、通信経路の状態をより正確に推定することによって最適な通信方式を選択することが可能となり、安価に高性能な無線システムを実現できる。
【００１６】
また、第７の発明は、第１または第２の発明において、前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの変復調方式で通信を行い、前記通信方式選択手段は、通信方式として前記少なくとも２つの変復調方式から通信経路の状態に応じた変復調方式を選択することを特長とする無線システムであり、通信経路の状態を推定し、変復調方式を切り替えることによって、異なる受信感度、異なる遅延特性の通信を使い分けることで、高性能な無線システムを実現できる。
【００１７】
特に、第８の発明のように、第７の発明において、前記少なくとも２つの変復調方式のうち少なくとも１つは、ＱＡＭ方式または１６ＱＡＭ方式であることを特長とする無線システムとするのが好適である。
【００１８】
本発明の第９の発明は、端末局である第１の通信機と、基地局である第２の通信機と、を用いて構成される無線システムを用いた通信方法であって、前記第１の通信機が、前記第２の通信機へ調査要求信号を送信する調査要求ステップと、前記第２の通信機が、前記調査要求信号を受けて前記第１の通信機へ送信電圧Ｐｔにて応答信号を送信する応答ステップと、前記第１の通信機が、前記応答信号を受けて受信電圧Ｐｒを算出するとともに前記第２の通信機の方向を推定する第１の方向推定ステップと、前記第１の通信機が、前記受信電圧Ｐｒを用いて前記第１の通信機におけるアンテナ利得である第１のアンテナ利得Ｇｒを算出する第１のアンテナ利得算出ステップと、前記第１の通信機が、前記第２の通信機に対して前記受信電圧Ｐｒ及び前記第１のアンテナ利得Ｇｒとを出力する受信情報送信ステップと、前記第２の通信機が、前記第１の通信機の方向を推定する第２の方向推定ステップと、前記第１の通信機が、前記送信電圧Ｐｔを用いて前記第２の通信機におけるアンテナ利得である第２のアンテナ利得Ｇｔを算出する第２のアンテナ利得算出ステップと、前記第２の通信機が、前記送信電圧Ｐｔ、前記第２のアンテナ利得Ｇｔ、前記受信電圧Ｐｒ、前記第１のアンテナ利得Ｇｒ、を用いて前記第１の通信機と前記第２の通信機との間の通信における搬送波の伝送損失ｄを算出する伝送損失算出ステップと、前記第２の通信機が、前記送信電圧Ｐｔ、前記第２のアンテナ利得Ｇｔ、前記受信電圧Ｐｒ、前記第１のアンテナ利得Ｇｒ、前記伝送損失ｄ、を用いて通信経路の状態を推定し通信方式を選択する通信方式選択ステップと、を有する無線システムを用いた通信方法であり、送受信アンテナの利得と伝搬損失を計算することによって通信経路の状態を推定し、これにもとづいて最適な通信方法を選択することによって、安価に高性能な無線システムを実現できる。
【００１９】
更に、第１０の発明は、第９の発明において、前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの周波数帯の搬送波で通信を行い、前記通信方式選択ステップは、通信方式として前記少なくとも２つの周波数帯から通信経路の状態に応じた搬送波周波数を選択することを特長とする無線システムを用いた通信方法であり、通信経路の状態を推定し、搬送波の周波数を切り替えることによって、異なる伝搬特性、異なる通信エリア、異なる伝送帯域の通信を使い分けることで、高性能な無線システムを実現できる。
【００２０】
更に、第１１の発明は、第１０の発明において、前記少なくとも２つの搬送波の周波数帯のうち少なくとも１つは、２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯または６ＧＨｚ以下の周波数帯であることを特長とする無線システムを用いた通信方法であり、波長が短いためアンテナの小型化が可能で、使用可能な周波数帯域が広いため広帯域大容量通信に適した２０〜７０ＧＨｚの周波数帯と、伝搬損失が小さく、直接波だけでなく反射波や回折波による通信が可能で通信エリアの広い６ＧＨｚ以下の周波数帯を使い分けることで、高性能な無線システムを実現できる。
【００２１】
特に、第１２の発明のように、第１１の発明において、前記２０ＧＨｚ〜７０ＧＨｚの周波数帯の搬送波として、２４．７５ＧＨｚ〜２５．２５ＧＨｚまたは２６．７５〜２７．２５ＧＨｚの搬送波を用いることを特長とする無線システムを用いた通信方法とするのが好適である。
【００２２】
また、第１３の発明は、第９の発明において、前記第１の通信機と前記第２の通信機とは、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことを特長とする無線システムを用いた通信方法であり、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことで、通信機間の距離を計算し、通信経路の状態をより正確に推定することによって最適な通信方式を選択することが可能となり、安価に高性能な無線システムを実現できる。
【００２３】
また、第１４の発明は、第９の発明において、前記第１の通信機と第２の通信機とは、少なくとも２つの変復調方式で通信を行い、前記通信方式選択ステップは、通信方式として前記少なくとも２つの変復調方式から通信経路の状態に応じた変復調方式を選択することを特長とする無線システムを用いた通信方法であり、通信経路の状態を推定し、変復調方式を切り替えることによって、異なる受信感度、異なる遅延特性の通信を使い分けることで、高性能な無線システムを実現できる。
【００２４】
特に、第１５の発明のように、第１４の発明において、前記少なくとも２つの変復調方式のうち少なくとも１つは、ＱＡＭ方式または１６ＱＡＭ方式であることを特長とする無線システムを用いた通信方法とするのが好適である。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１に本発明の無線システムに用いる通信機のブロック図、図２に通信方式切り替えのフローチャートを示す。本実施の形態では、無線システムは第１の通信機１０１、第２の通信機１０２から構成されており、第１、第２の通信機１０１、１０２は大きく、アンテナ１０３ａ，ｂ、無線部１０４ａ，ｂ、変復調部１０５ａ，ｂ、処理部・端末１０６ａ，ｂの４つのブロックから構成されている。
【００２７】
第１の通信機１０１は第２の通信機１０２から送信された信号を受信し、処理部・端末１０６ａ内の方向推定回路１０７ａにて第２の通信機１０２の方向を推定し、アンテナ利得算出回路１０８ａにて第２の通信機１０２の方向から信号を受信した際の受信アンテナ利得Ｇｒを算出し、この受信アンテナ利得Ｇｒの値は受信電力Ｐｒの値と共に第２の通信機に伝えられる。
【００２８】
第２の通信機１０２は、第１の通信機１０１と同様にして第１の通信機１０１へ送信した信号をもとに自局の送信アンテナ利得Ｇｔを算出する。更に第２の通信機１０２では、第１の通信機から送られてきたアンテナ利得Ｇｒと受信電力Ｐｒ、自局のアンテナ利得Ｇｔと送信電力Ｐｔより伝搬損失算出回路１１０にて通信機間での伝搬損失ｄを算出し、通信方式選択回路１１１にて送信アンテナ利得Ｇｔ、受信アンテナ利得Ｇｒ、伝搬損失ｄと
、その時間変化をもとに、第１の通信機１０１と第２の通信機１０２との位置関係とその変化を予想し、最適な搬送波周波数を選択して、無線部１０４ｂに選択した搬送波周波数での通信を行うように指令を出す。
【００２９】
図２の通信方式切り替えフローチャートでは、搬送波周波数に２５ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯を用いた例を示している。
【００３０】
２５ＧＨｚ帯を搬送波周波数に用いた場合（以降、２５Ｇモードと記す）の特長は、例えば２４．７５ＧＨｚ〜２５．２５ＧＨｚ又は、２６．７５〜２７．２５ＧＨｚを使えば、帯域５００ＭＨｚを使用することが可能で、広い帯域を利用した高速通信が可能である。
【００３１】
また、一般的なマイクロ波帯通信で利用される２ＧＨｚ以下と比べ、波長が１０分の１以下と短いため、例えばアレーアンテナにて鋭い指向性を有するアンテナとしても小型に実現できる。
【００３２】
一方、５ＧＨｚ帯を搬送波周波数に用いた場合（以降、５Ｇモードと記す）の特長は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａ又はＨｉＳＷＡＮａ準拠の機器で使用されている汎用性の高い部品を使うことができるため、機器が安価に実現できる。
【００３３】
また、２５ＧＨｚ帯の搬送波と比べて同一距離での伝搬損失が小さい上、直接波だけでなく、反射波、回折波をもちいても通信が可能となるため、広い通信エリアを確保することができる。
【００３４】
図１の第１の通信機１０１を端末局、第２の通信機１０２を基地局としてフローチャートを説明する。端末局は５Ｇモードにて基地局に通信要求を行う（２０１）。基地局は５Ｇモードで許可／不許可を返信する（２０２）。ここで５Ｇモードを使用するのは、通信速度より通信エリアを重視しているからである。端末局では通信許可の有無を判断し（２０３）、許可が得られていれば最初に通信状態調査にはいる（２０４）。
【００３５】
端末局は基地局に５Ｇモードにて調査要求を送信し（２０５）、これに応じて基地局から送信電力Ｐｔで信号が送られ（２０６）、端末局はこの信号を受信して（受信電力Ｐｒ）、方向推定回路１０７ａにて信号の方向を推定し（２０７）、アンテナ利得算出回路１０８ａにて受信アンテナ利得Ｇｒを算出する（２０８）。
【００３６】
基地局では端末局からの信号を受信して、方向推定回路１０７ｂにて信号の方向を推定し（２０９）、アンテナ利得算出回路１０８ｂにて送信アンテナ利得Ｇｔを算出する（２１０）。
【００３７】
なお、信号の方向を推定する方法としては、複数のアンテナにて受信した信号の位相差を比較する方法や、受信電力を比較する方法がある。
【００３８】
なお、端末局では、アンテナの指向性を変えることが可能であれば、ここで端末の方向が適切かどうか判断し（２１１）、適切でなければ方向修正を行い（２１２）、再度受信アンテナ利得Ｇｒの算出を行う。
【００３９】
基地局では、自局の送信電力Ｐｔ、端末局の受信電圧Ｐｒ、自局の送信アンテナ利得Ｇｔと端末局の受信アンテナ利得Ｇｒをもとに、伝搬損失算出回路１１０にて信号の伝搬損失ｄを算出する（２１４）。
【００４０】
伝搬損失ｄを算出する方法としては、以下の式を用いてもよい。また、あらかじめこの式にもとづいて計算した表を作っておくことにより、算出時間を短縮することも可能である。
【００４１】
伝搬損失算出式：
伝搬損失ｄ
＝送信電力Ｐｔ−受信電力Ｐｒ＋送信アンテナ利得Ｇｔ＋受信アンテナ利得Ｇｒ  。
【００４２】
次に、基地局において、端末局の受信電力Ｐｒでの通信モードの判定を行う。これまでの通信経路の推定は５Ｇモードで行ってきたが、基地局と端末局の位置関係が推定できているため、２５Ｇモードで通信をした際の通信状態が推定できる。これをもとに、通信方式選択回路１１１おいて、２５Ｇモードで通信した場合の通信状態を、受信電力Ｐｒをもとに判定し（２１５）、受信電力Ｐｒが低ければ、通信エリアの広い５Ｇモードで通信を行う（２１６）。
【００４３】
最後に、送信アンテナ利得Ｇｔ、受信アンテナ利得Ｇｒ、伝搬損失の値ｄと、その時間変化をもとに、通信方式選択回路１１１にて通信経路の状態及び変化を推定し、通信モードを選択する（２１７）。ここでは、下記の３つの状態を推定し、それぞれ通信モードを選択した例を示す。
【００４４】
［場合１］
：アンテナ利得が大きい。伝搬損失が小さい。アンテナ利得、伝搬損失の
時間変化が小さい又は、一時的に変化。
→  通信経路は安定。２５Ｇモードで高速通信を行う。なお、一時的な変化は
回線の瞬断と判断し、２５Ｇモードでの通信を維持する（２１８）。
【００４５】
［場合２］
：アンテナ利得、伝搬損失の大きさに関わらず、時間変化が連続的に大きい。
→  端末局が移動中であるといった、通信経路の変化が激しい状態と判断し、
通信エリアの広い５Ｇモードで安定した通信を行う（２１９）。
【００４６】
［場合３］
：アンテナ利得が大きい。伝搬損失も大きい。時間変化は小さい。
→  マルチパスによるヌル点の可能性を確かめるため、２５Ｇモードの複数の
チャネルにて通信を行い（２２０）、受信電力レベルＰ’ｒを確かめる（２２１）。これで
受信電力レベルが十分であれば２５Ｇモードを選択し（２２２）、不十分であれば
基地局と端末局が遠いと判断し、５Ｇモードを選択して、
通信エリアの広い５Ｇモードで安定した通信を行う（２２３）。
【００４７】
以上の構成と通信方式選択フローにて、通信経路の状態と変化を推定し、最適な搬送波周波数を選択することによって、安価に、安定して高速な通信をすることが可能な無線システムを実現できる。
【００４８】
なお、スペクトラム拡散符号を用いた信号にて通信を行うことで、その信号遅延を測定し、これをもとに通信機間の距離を推定し、伝搬損失の代わりまたは補完するパラメータとして用いてもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
図３に通信方式として変復調方式を切り替えた場合のフローチャートを示す。前述の実
施の形態１と異なるのは、通信経路の状態と変化の推定をもとに搬送波周波数ではなく変復調方式を切り替えた点である。
【００５０】
本実施の形態では、変復調方式として、１６ＱＡＭとＱＡＭを切り替える例を示している。
【００５１】
変復調方式として１６ＱＡＭを用いた場合（以降、１６ＱＡＭモードと記す）、ＱＡＭを用いた場合（以降、ＱＡＭモードと記す）と比べて４倍の通信速度でデータを送受信することが可能であるが、特に受信信号を復調する際に雑音の影響を受けやすく、ＱＡＭモードと比べて大きなＳ／Ｎ比が必要となり、より大きな搬送波信号を受信する必要がある。
【００５２】
図１の第１の通信機１０１を端末局、第２の通信機１０２を基地局としてフローチャートを説明する。端末局はＱＡＭモードにて基地局に通信要求を行う（３０１）。基地局はＱＡＭモードで許可／不許可を返信する（３０２）。ここでＱＡＭモードを使用するのは、通信速度より通信エリアを重視しているからである。端末局では通信許可の有無を判断し（３０３）、許可が得られていれば最初に通信状態調査にはいる（３０４）。
【００５３】
端末局は基地局にＱＡＭモードにて調査要求を送信し（３０５）、これに応じて基地局から送信電力Ｐｔで信号が送られ（３０６）、端末局はこの信号を受信して（受信電力Ｐｒ）、方向推定回路１０７ａにて信号の方向を推定し（３０７）、アンテナ利得算出回路１０８ａにて受信アンテナ利得Ｇｒを算出する（３０８）。
【００５４】
基地局では端末局からの信号を受信して、方向推定回路１０７ｂにて信号の方向を推定し（３０９）、アンテナ利得算出回路１０８ｂにて送信アンテナ利得Ｇｔを算出する（３１０）。
【００５５】
なお、端末局では、アンテナの指向性を変えることが可能であれば、ここで端末の方向が適切かどうか判断し（３１１）、適切でなければ方向修正を行い（３１２）、再度受信アンテナ利得Ｇｒの算出を行う。
【００５６】
基地局では、自局の送信電力Ｐｔ、端末局の受信電圧Ｐｒ、自局の送信アンテナ利得Ｇｔと端末局の受信アンテナ利得Ｇｒをもとに、伝搬損失算出回路１１０にて信号の伝搬損失ｄを算出する（３１４）。
【００５７】
次に、基地局において、端末局の受信電力Ｐｒでの通信モードの判定を行う。これまでの通信経路の推定はＱＡＭモードで行ってきたが、基地局と端末局の位置関係が推定できているため、１６ＱＡＭモードで通信をした際の通信状態が推定できる。これをもとに、通信方式選択回路１１１において、１６ＱＡＭモードで通信した場合の通信状態を、受信電力Ｐｒをもとに判定し（３１５）、受信電力Ｐｒが低ければ、通信エリアの広いＱＡＭモードで通信を行う（３１６）。
【００５８】
最後に、送信アンテナ利得Ｇｔ、受信アンテナ利得Ｇｒ、伝搬損失の値ｄと、その時間変化をもとに、通信方式選択回路１１１にて通信経路の状態及び変化を推定し、通信モードを選択する（３１７）。ここでは、下記の３つの状態を推定し、それぞれ通信モードを選択した例を示す。
【００５９】
［場合１］
：アンテナ利得が大きい。伝搬損失が小さい。アンテナ利得、伝搬損失の
時間変化が小さい又は、一時的に変化。
→  通信経路は安定。１６ＱＡＭモードで高速通信を行う。なお、
一時的な変化は回線の瞬断と判断し、１６ＱＡＭモードでの通信を維持する（３１８）。
【００６０】
［場合２］
：アンテナ利得、伝搬損失の大きさに関わらず、時間変化が連続的に大きい。
→  端末局が移動中であるといった、通信経路の変化が激しい状態と判断し、
通信エリアの広いＱＡＭモードで安定した通信を行う（３１９）。
【００６１】
［場合３］
：アンテナ利得が大きい。伝搬損失も大きい。時間変化は小さい。
→  マルチパスによるヌル点の可能性を確かめるため、１６ＱＡＭモードの
複数のチャネルにて通信を行い（３２０）、受信電力レベルＰ’ｒを確かめる（３２１）。これで
受信電力レベルが十分であれば１６ＱＡＭモードを選択し（３２２）、不十分であれば
基地局と端末局が遠いと判断し、ＱＡＭモードを選択して、
通信エリアの広いＱＡＭモードで安定した通信を行う（３２３）。
【００６２】
以上の構成と通信方式選択フローにて、通信経路の状態と変化を推定し、最適な変復調方式を選択することによって、安価に、安定して高速な通信をすることが可能な無線システムを実現できる。
【００６３】
なお、以上の説明では変復調方式としてＱＡＭと１６ＱＡＭを切り替えて用いる例を示したが、変復調方式としては、より通信エリアの広いＡＳＫやＢＰＳＫ、耐干渉性に優れるＱＰＳＫやπ／４−ＱＰＳＫ、高速通信が可能な６４ＱＡＭと組み合わせて、これらを切り換えて用いても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかる無線システムは、受信電波の到来方向をもとに送信アンテナと受信アンテナのアンテナ利得を算出し、これと送信電力、受信電力より通信機間の搬送波の伝搬損失を算出することで、通信経路の状態を推定し、これにもとづいて最適な通信方式、例えば搬送波周波数又は変復調方式を切り替えて通信を行うことで、安価に、高速で安定した無線システムを実現できるという有利な効果を有し、ＵＨＦ帯からミリ波帯の信号を搬送波に用いて通信を行う通信機、例えば複数の搬送波周波数又は変復調方式等の通信方式を切り替えて通信を行う複数の通信機からなる無線システム等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態による無線システムのブロック図
【図２】本発明の一実施の形態による通信方式切り替えフローチャート
【図３】本発明の一実施の形態による通信方式切り替えフローチャート
【図４】従来の複数モード通信機のブロック図
【符号の説明】
【００６６】
１０１  第１の通信機
１０２  第２の通信機
１０３ａ、１０３ｂ  アンテナ
１０４ａ、１０４ｂ  無線部
１０５ａ、１０５ｂ  変復調部
１０６ａ、１０６ｂ  処理部・端末
１０７ａ、１０７ｂ  方向推定回路
１０８ａ、１０８ｂ  アンテナ利得算出回路
１０９ａ、１０９ｂ  データ処理
１１０  伝搬損失算出回路
１１１  通信方式選択回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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