(57)【要約】【課題】最適な動作モードを選択する。【解決手段】無線通信装置は、パケットサイズ推定部、受信品質測定部、コードブロック数推定部および動作モード選択制御部を備える。パケットサイズ推定部は、送信側から自装置宛に送信されるパケットのパケットサイズを推定する。受信品質測定部は、受信信号の受信品質測定を行って受信品質測定値を取得する。コードブロック数推定部は、パケットサイズと、動作モード毎のコードブロックのサイズとから、１パケットに含まれるコードブロック数を推定する。動作モード選択制御部は、推定したコードブロック数から、動作モード毎の所要品質を認識する。そして、所要品質と受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自装置宛に送信されるパケットのパケットサイズを推定するパケットサイズ推定部と、
受信信号の受信品質測定を行って受信品質測定値を取得する受信品質測定部と、
前記パケットサイズと、動作モード毎のコードブロックのサイズとから、前記パケットに含まれるコードブロック数を推定するコードブロック数推定部と、
推定した前記コードブロック数から、動作モード毎の所要品質を認識し、前記所要品質と前記受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択する動作モード選択制御部と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記パケットサイズの変動量を分散として測定するパケットサイズ分散測定部をさらに備え、
前記動作モード選択制御部は、動作モード毎の前記所要品質に、前記分散から算出したオフセットを付加し、前記オフセットを付加した前記所要品質と、前記受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記動作モード選択制御部は、前記パケット内の前記コードブロック数に対応した、動作モード毎の前記所要品質を保持しておくことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記動作モード選択制御部は、動作モード毎の前記所要品質を、前記コードブロック数の対数関数による近似式で算出することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項５】
無線通信方法において、
自装置宛に送信されるパケットのパケットサイズを推定し、
受信信号の受信品質測定を行って受信品質測定値を取得し、
前記パケットサイズと、動作モード毎のコードブロックのサイズとから、前記パケットに含まれるコードブロック数を推定し、
推定した前記コードブロック数から、動作モード毎の所要品質を認識し、前記所要品質と前記受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択して無線通信を行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
無線基地局と、
前記無線基地局から自装置宛に送信されるパケットのパケットサイズを推定するパケットサイズ推定部と、受信信号の受信品質測定を行って受信品質測定値を取得する受信品質測定部と、前記パケットサイズと、動作モード毎のコードブロックのサイズとから、前記パケットに含まれるコードブロック数を推定するコードブロック数推定部と、推定した前記コードブロック数から、動作モード毎の所要品質を認識し、前記所要品質と前記受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択する動作モード選択制御部と、を備える移動局と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信を行う無線通信装置、無線通信方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信においては、伝搬環境に応じて通信の動作モードを選択することが行われている。動作モードの選択としては例えば、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme：変調方式および符号化率の組合せ）の選択や、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）モードの選択などがある。
【０００３】
一方、無線通信では、雑音や干渉、伝搬路のフェージング変動などにより、受信機側ではビット誤りが発生する。この影響を軽減するため、送信機側では、送信すべきデータをコード化して送信している。
【０００４】
例えば、送信すべきデータに、ＦＥＣ（Forward Error Correction）等の符号化を施して、ＦＥＣコードブロックを生成する。そして、１つまたは複数のＦＥＣコードブロックを単位として、誤り検出用のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check：巡回冗長検査）コードを付加して送信する。なお、１つまたは複数のＦＥＣコードブロックにＣＲＣコードを付加した単位をパケットと呼ぶ。
【０００５】
受信機は，パケットを受信して、ＦＥＣコードブロックの復号化を行うことにより、ビット誤り率を軽減することができる。また、ＣＲＣコードから、ＦＥＣコードブロックの復号化により訂正できなかった誤りを検出することができる。
【０００６】
誤りが検出されたパケットは、パケット全体が破棄されるか、または受信機が送信機に対して再送要求を行って、パケットの再送を実施することになるため、パケットの誤り率はスループットに影響を与える。
【０００７】
そのため、受信機においては、高スループット特性を実現するために、パケット誤り率が所定値（例えば、１０％など）以下となるように動作モードの選択を行っている。
従来技術として、変調方式および誤り訂正符号化率の組合せと、通信品質との対応関係を更新して、適応的に変調方式を選択する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−７４３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
パケット誤り率は、パケット内に含まれるＦＥＣコードブロックの数に応じて変化する。したがって、パケット誤り率が所定値以下となるような動作モードを選択するためには、パケット内のＦＥＣコードブロック数を適切に推定した結果にもとづいた動作モード選択を行うことが重要となる。
【００１０】
しかし、従来の受信機では、パケット内のＦＥＣコードブロック数が適切に推定されておらず、適切なＦＥＣコードブロック推定数に応じた動作モード選択が行われていなかった。
【００１１】
このため、従来では、最適な動作モードが選択されずに無線通信が行われる場合があり、パケット誤り率が所定値を超えてしまい、スループット特性の劣化を引き起こしていた。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、コードブロック数を適切に推定して、伝搬環境に応じた無線通信の最適な動作モードを選択する無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、コードブロック数を適切に推定して、伝搬環境に応じた無線通信の最適な動作モードを選択する無線通信方法を提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、コードブロック数を適切に推定して、伝搬環境に応じた無線通信の最適な動作モードを選択する無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、無線通信装置が提供される。無線通信装置は、自装置宛に送信されるパケットのパケットサイズを推定するパケットサイズ推定部と、受信信号の受信品質測定を行って受信品質測定値を取得する受信品質測定部と、前記パケットサイズと、動作モード毎のコードブロックのサイズとから、前記パケットに含まれるコードブロック数を推定するコードブロック推定部と、推定した前記コードブロック数から、動作モード毎の所要品質を認識し、前記所要品質と前記受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択する動作モード選択制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
最適な動作モードを選択することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】無線通信装置の構成例を示す図である。
【図２】無線通信装置の構成例を示す図である。
【図３】ＭＡＰ情報の構成例を示す図である。
【図４】ＭＣＳとＦＥＣコードブロックサイズとの対応関係を示すテーブルである。
【図５】閾値情報テーブルを示す図である。
【図６】閾値情報テーブルを示す図である。
【図７】対数近似グラフを示す図である。
【図８】無線通信装置の構成例を示す図である。
【図９】無線通信装置の構成例を示す図である。
【図１０】動作フローを示す図である。
【図１１】無線通信装置の構成例を示す図である。
【図１２】動作フローを示す図である。
【図１３】動作フローを示す図である。
【図１４】無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図１５】無線通信システムの構成例を示す図である。
【図１６】無線基地局のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置１０は、パケットサイズ推定部１１、受信品質測定部１２、コードブロック数推定部１３および動作モード選択制御部１４を備える。なお、無線通信装置１は、例えば、携帯電話機などの移動体装置に該当する。
【００１８】
パケットサイズ推定部１１は、送信側から自装置宛に送信されるパケットのパケットサイズを推定する。受信品質測定部１２は、受信信号の受信品質測定を行って受信品質測定値を取得する。
【００１９】
コードブロック数推定部１３は、推定したパケットサイズと、動作モード毎のコードブロックのサイズとから、１パケットに含まれるコードブロック数を算出して推定する。動作モード選択制御部１４は、推定したコードブロック数から、動作モード毎の所要品質を認識する。そして、所要品質と受信品質測定値との比較処理を行い、比較結果にもとづいて、動作モードを選択する。
【００２０】
この場合、受信品質測定値が所要品質よりも大きいか等しい場合は、該所要品質の動作モードは使用可能と判別する。また、受信品質測定値が所要品質よりも小さい場合は、該所要品質の動作モードは使用不可と判別する。
【００２１】
上記のように、無線通信装置１０では、推定したパケットサイズと、動作モード毎のコードブロックサイズとから、パケットに含まれるコードブロック数を推定する。そして、コードブロック推定数から、動作モード毎の所要品質を認識し、所要品質と受信品質測定値との比較結果にもとづいて、動作モードを選択する構成とした。
【００２２】
これにより、コードブロック数を適切に推定することができ、推定結果から最適な動作モードを選択することが可能になる。また、伝搬環境に応じた最適な動作モードを選択しての無線通信を実行することができるので、スループット特性の劣化を抑制することが可能になる。
【００２３】
次に具体的な例を挙げて無線通信装置１０の動作について詳しく説明する。なお、送信側におけるパケットの符号化として、前方誤り訂正符号化（ＦＥＣ）を行うものとして、以降では、コードブロックをＦＥＣコードブロックと呼ぶ。
【００２４】
図２は無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置１０−１は、パケットサイズ推定部１１、受信品質測定部１２、コードブロック数推定部１３、動作モード選択制御部１４およびＭＡＰ情報受信部１ａを備える。また、動作モード選択制御部１４は、閾値情報保持部１４ａ、閾値選択部１４ｂおよび動作モード選択部１４ｃを含む。
【００２５】
ＭＡＰ情報受信部１ａは、無線基地局等の送信局から送信されたＭＡＰ情報を受信して解析する。ＭＡＰ情報とは、無線基地局から送信される無線フレームのパケット割当情報、変調符号化情報、ＭＩＭＯモード情報などの内容を含む制御情報である。
【００２６】
図３はＭＡＰ情報の構成例を示す図である。ＭＡＰ情報Ｔ０の属性として、例えば、装置接続ＩＤ（識別子）、割当スロット数、変調符号化、ＭＩＭＯモードがある。図の例では、装置接続ＩＤ＝１（自装置使用ＩＤ＝１）、割当スロット数＝２０、変調符号化がＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：Ｒ＝１／２）、ＭＩＭＯモード＝ＳＩＭＯ（Single Input, Multiple Output）となっている。
【００２７】
なお、“ＭＳＣ選択指示”とは、無線基地局が無線通信装置１０−１に対して、ＭＣＳを選択するように指示するためのメッセージである。
パケットサイズ推定部１１は、現在受信したＭＡＰ情報Ｔ０に記載されているパケット割当情報（割当スロット数）と、過去のパケット割当情報とを平均化処理して、パケットサイズを推定する。
【００２８】
ここで言うサイズとは、使用する無線リソースの量であり、例えば、Mobile WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）では、使用するサブキャリア数とシンボル数を乗算した、４８個を単位とするスロット数で与えられる。
【００２９】
この例では、ＭＡＰ情報Ｔ０には、現在のパケットの割当スロット＝２０となっており、過去に受信したパケット割当スロットが１０、１０、３０、３０であったとして、これら５パケットの割当スロットを平均化して、パケットサイズを求めるとする。この場合、平均値は、２０（＝（10＋10＋30＋30＋20）／5）となるので、パケットサイズを２０と推定する。
【００３０】
受信品質測定部１２は、無線基地局から送信されるプリアンブル信号やパイロット信号を受信して、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）等の受信品質を測定する。この例では、受信品質測定値（ＣＩＮＲ値）が１２ｄＢであったとする。
【００３１】
コードブロック数推定部１３は、動作モード毎のコードブロック数を、パケットサイズ推定結果とコードブロックサイズから計算する。
図４はＭＣＳとＦＥＣコードブロックサイズとの対応関係を示すテーブルである。テーブルＴ１は、コードブロック数推定部１３で管理され、動作モードｍ、ＭＣＳ、ＦＥＣコードブロックサイズｂの項目を有する。
【００３２】
図の例では、ＳＩＭＯのＦＥＣコードブロックサイズを示しており、動作モードｍ＝１のとき、ＭＣＳがＱＰＳＫ（Ｒ＝１／２）、ＦＥＣコードブロックサイズｂ＝１０となっている。
【００３３】
また、動作モードｍ＝２のとき、ＭＣＳが１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：Ｒ＝１／２）、ＦＥＣコードブロックサイズｂ＝５であり、さらに、動作モードｍ＝３のとき、ＭＣＳが６４ＱＡＭ（Ｒ＝５／６）、ＦＥＣコードブロックサイズｂ＝２となっている。
【００３４】
ここで、動作モードｍで使用するＦＥＣコードブロックサイズをｂ（ｍ）とし、割当パケットサイズの推定値（平均値）をＡとしたときに、動作モードｍが使用された場合に１パケットに含まれるＦＥＣコードブロック数Ｘ（ｍ）は、以下の式（１）から算出して推定することができる。
【００３５】
Ｘ（ｍ）＝ｃｅｉｌ（Ａ／ｂ（ｍ））・・・（１）
なお、ｃｅｉｌ（ｘ）は天上関数を示し、実数ｘに対してｘ以上の最小の整数となる。例えば、自然対数の底ｅは、ｅ＝２．７１８・・・であるので、ｅの天上関数は、ｃｅｉｌ（ｅ）＝３となる。
【００３６】
コードブロック数推定部１３は、動作モードｍ＝１〜ｍ＝３それぞれに対する、１パケットのＦＥＣコードブロック数Ｘ（１）〜Ｘ（３）を式（１）から計算する。この例では、動作モードｍ＝１のときのＦＥＣコードブロック数Ｘ（１）は、Ｘ（１）＝２０／１０＝２である。
【００３７】
また、動作モードｍ＝２のときのＦＥＣコードブロック数Ｘ（２）は、Ｘ（２）＝２０／５＝４である。さらに、動作モードｍ＝３のときのＦＥＣコードブロック数Ｘ（３）は、Ｘ（３）＝２０／２＝１０である。
【００３８】
閾値情報保持部１４ａは、動作モード毎の所要品質を保持する（所要品質は閾値として用いるので、以降では所要品質を所要品質閾値とも呼ぶ）。図５は閾値情報テーブルを示す図である。閾値情報保持部１４ａは、あらかじめＦＥＣコードブロック数のパラメータとして、動作モード毎の所要品質閾値を求めておき、閾値情報テーブルＴ２に保持しておく。
【００３９】
図５は、動作モードとしてアンテナ構成がＳＩＭＯを使用する場合の変調符号化方式（ＭＣＳ）を選択する際のテーブル例を示し、ＭＣＳ＝ｍのときの１パケット中のＦＥＣコードブロック数がｎ個の場合に使用する所要品質閾値ｔm、nを表している。
【００４０】
このような、閾値情報テーブルＴ２を備えておくことで、１パケット内のＦＥＣコードブロック数から、所要品質閾値を動作モード毎に容易に求めることができる。
図６は閾値情報テーブルを示す図である。閾値情報テーブルＴ２−１は、図５のテーブルを具体化したものである。縦欄が動作モードｍ、横欄がＦＥＣコードブロック推定数Ｘ（ｍ）となっており、動作モードｍの所要品質閾値（単位はｄＢ）がＦＥＣコードブロック数（推定数）毎に登録されている。
【００４１】
例えば、動作モードｍ＝１（ＱＰＳＫ（Ｒ＝１／２））の場合、ＦＥＣコードブロック数＝１のときは所要品質閾値＝５、ＦＥＣコードブロック数＝２のときは所要品質閾値＝６、ＦＥＣコードブロック数＝４のときは所要品質閾値＝６、ＦＥＣコードブロック数＝１０のときは所要品質閾値＝８となっている。
【００４２】
閾値選択部１４ｂは、動作モード毎の所要品質閾値を、対応するＦＥＣコードブロック数を用いて閾値情報テーブルＴ２−１から選択する。ここでは、動作モードｍ＝１においては、推定したＦＥＣコードブロック数は２であるから、閾値情報テーブルＴ２−１から所要品質閾値Ｔｈ１＝６ｄＢを選択する。
【００４３】
また、動作モードｍ＝２においては、推定したＦＥＣコードブロック数は４であるから、閾値情報テーブルＴ２−１から所要品質閾値Ｔｈ２＝１３ｄＢを選択する。さらに、動作モードｍ＝３においては、推定したＦＥＣコードブロック数は１０であるから、閾値情報テーブルＴ２−１から所要品質閾値Ｔｈ３＝２８ｄＢを選択する。
【００４４】
動作モード選択部１４ｃは、動作モード毎の所要品質閾値Ｔｈと、受信品質測定値Ｚとを比較して、当該動作モードが使用可能か否かを判断する。動作モード毎の所要品質閾値Ｔｈが、受信品質測定値Ｚより小さいか等しい場合は、該動作モードを使用可能である。また、動作モード毎の所要品質閾値Ｔｈが、受信品質測定値Ｚより大きい場合は、該動作モードを使用不可とする。
【００４５】
この例では、受信品質測定値であるＣＩＮＲ値をＺとしたとき、Ｚ＝１２ｄＢであり、動作モードｍ＝１において、所要品質閾値Ｔｈ１＝６ｄＢであるから、Ｚ≧Ｔｈ１（１２ｄＢ≧６ｄＢ）となり動作モードｍ＝１の選択が可能である。
【００４６】
また、動作モードｍ＝２において、所要品質閾値Ｔｈ２＝１３ｄＢであるから、Ｚ＜Ｔｈ２（１２ｄＢ＜１３ｄＢ）となり、動作モードｍ＝２の選択は不可である。さらに、動作モードｍ＝３において、所要品質閾値Ｔｈ３＝２８ｄＢであるから、Ｚ＜Ｔｈ３（１２ｄＢ＜２８ｄＢ）となり、動作モードｍ＝３の選択は不可である。
【００４７】
したがって、この例の場合は、最適動作モードとして、動作モードｍ＝１のＱＰＳＫ（Ｒ＝１／２）を選択することになる。選択した動作モードは、無線基地局に報告される。
次に動作モード毎の所要品質閾値をＦＥＣコードブロック数の対数近似式を用いて算出する場合について説明する。上記の説明では、閾値情報テーブルＴ２から所要品質閾値を求めたが、この例では対数近似式から求めるものである。
【００４８】
図７は対数近似グラフを示す図である。対数近似グラフは、縦軸がＰＣＩＮＲ（Physical Carrier to Interference and Noise Ratio）、横軸が１パケット内のＦＥＣコードブロック数である。
【００４９】
Mobile WiMAX規格のＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）受信機を用いた端末局において、動作モードとしてアンテナ構成をＳＩＭＯ、ＭＣＳを６４ＱＡＭ（Ｒ＝５／６）とした場合の所要ＰＣＩＮＲ（ｄＢ）の対数近似式（y＝0.63・ｌn（x）＋22.25）のグラフを示している（なお、ｌｎ（ｘ）＝ｌｏｇe（ｘ））。
【００５０】
このような対数近似グラフ（対数近似式）にもとづいて、１パケット内のＦＥＣコードブロック数から、所要品質閾値を動作モード毎に容易に求めることができる。
次にパケットサイズの分散を測定し、測定した分散に応じて所要品質閾値を変化させて、動作モードを選択する場合について説明する。
【００５１】
図８は無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置１０−２は、パケットサイズ推定部１１、受信品質測定部１２、コードブロック数推定部１３、動作モード選択制御部１４−１およびＭＡＰ情報受信部１ａを備える。また、動作モード選択制御部１４−１は、閾値情報保持部１４ａ、閾値選択部１４ｂ、動作モード選択部１４ｃおよびパケットサイズ分散測定部１４ｄを含む。
【００５２】
ＭＡＰ情報受信部１ａは、無線基地局から送信されたＭＡＰ情報（この例では、図３と同じ内容とする）を受信して解析する。
パケットサイズ推定部１１は、現在受信したＭＡＰ情報に記載されているパケット割当情報（割当スロット数）と、過去のパケット割当情報とから、現在推定すべき１パケットに対する割当サイズを平均化する。
【００５３】
この例では、ＭＡＰ情報には、現在のパケットの割当スロット＝２０となっており、過去に受信したパケット割当スロットが１０、１０、３０、３０であったとして、これら５パケットの割当スロットを平均化して、パケットサイズを求めるとする。この場合、パケットサイズ平均値は、２０（＝（10＋10＋30＋30＋20）／5）となる。
【００５４】
パケットサイズ分散測定部１４ｄは、パケット割当情報から、１パケットの割当サイズの変動量を分散として測定する。分散Ｄは、以下の式（２）から算出される。
Ｄ＝Σ（Ａ−Ｓ（ｔ））2／ｋ・・・（２）
Ａはパケットサイズ平均値、Ｓ（ｔ）は時間ｔにおけるパケット割当スロット、ｋは分散を求めるパケットの個数である。この例の場合、式（２）に数値を代入して計算すると、Ｄ＝８０が求まる。
【００５５】
受信品質測定部１２は、無線基地局から送信されるプリアンブル信号やパイロット信号を受信して、ＣＩＮＲ等の受信品質を測定する。この例では、受信品質測定値（ＣＩＮＲ値）が２８ｄＢであったとする。
【００５６】
コードブロック数推定部１３は、動作モード毎のＦＥＣコードブロック数を、パケットサイズ推定結果とＦＥＣコードブロックサイズから計算する。動作モード毎のＦＥＣコードブロックサイズは、図４のテーブルＴ１で与えられるとする。
【００５７】
動作モードｍ＝１〜ｍ＝３それぞれの１パケットのＦＥＣコードブロック数Ｘ（１）〜Ｘ（３）を計算すると、動作モードｍ＝１のときのＦＥＣコードブロック数Ｘ（１）は、Ｘ（１）＝２０／１０＝２である。
【００５８】
また、動作モードｍ＝２のときのＦＥＣコードブロック数Ｘ（２）は、Ｘ（２）＝２０／５＝４である。さらに、動作モードｍ＝３のときのＦＥＣコードブロック数Ｘ（３）は、Ｘ（３）＝２０／２＝１０である。
【００５９】
閾値情報保持部１４ａは、動作モード毎の所要品質閾値を保持する（図６に示した閾値情報テーブルＴ２−１と同じ内容を保持するとする）。閾値選択部１４ｂは、動作モード毎の閾値を、対応するＦＥＣコードブロック推定数を用いて、図６で示した閾値情報テーブルＴ２−１から選択する。
【００６０】
ここでは、動作モードｍ＝１においては、ＦＥＣコードブロック数＝２であるから、閾値情報テーブルＴ２−１から所要品質閾値Ｔｈ１＝６ｄＢを選択する。また、動作モードｍ＝２においては、ＦＥＣコードブロック数＝４であるから、閾値情報テーブルＴ２−１から所要品質閾値Ｔｈ２＝１３ｄＢを選択する。さらに、動作モードｍ＝３においては、ＦＥＣコードブロック数＝１０であるから、閾値情報テーブルＴ２−１から所要品質閾値Ｔｈ３＝２８ｄＢを選択する。
【００６１】
動作モード選択部１４ｃは、測定した分散によるオフセットを計算し、オフセットを付加した、動作モード毎の所要品質閾値Ｔｈoffsetを求める。そして、所要品質閾値Ｔｈoffsetと、受信品質測定値Ｚとを比較して、当該動作モードが使用可能か否かを判断する。
【００６２】
まず、オフセットＯｆｆｓｅｔの算出式は式（３）となる。
Ｏｆｆｓｅｔ＝αｍ×ｌｎ（１＋３Ｄ1/2／Ａ）・・・（３）
αｍはオフセット係数である。したがって、動作モードｍ＝１の場合、α１＝０．３２としたときのオフセットを式（３）から計算し、算出したオフセットを付加した所要品質閾値Ｔｈoffset１を求めると、Ｔｈoffset１＝６．２７ｄＢとなる。
【００６３】
また、動作モードｍ＝２の場合、α２＝０．３７としたときのオフセットを式（３）から計算し、算出したオフセットを付加した所要品質閾値Ｔｈoffset２を求めると、Ｔｈoffset２＝１３．３１ｄＢとなる。
【００６４】
さらに、動作モードｍ＝３の場合、α３＝０．６３としたときのオフセットを式（３）から計算し、算出したオフセットを付加した閾値Ｔｈoffset３を求めると、Ｔｈoffset３＝２８．５４ｄＢとなる。
【００６５】
ここで、動作モード毎の所要品質閾値Ｔｈoffsetが受信品質測定値Ｚより小さいか等しい場合は、該動作モードを使用可能である。また、動作モード毎の所要品質閾値Ｔｈが受信品質測定値Ｚより大きい場合は、該動作モードを使用不可とする。
【００６６】
この例では、受信品質測定値であるＣＩＮＲ値をＺとしたとき、Ｚ＝２８ｄＢであり、動作モードｍ＝１において、所要品質閾値Ｔｈoffset１＝６．２７ｄＢであるから、Ｚ≧Ｔｈoffset１（２８ｄＢ≧６．２７ｄＢ）となり動作モードｍ＝１の選択が可能である。
【００６７】
また、動作モードｍ＝２において、所要品質閾値Ｔｈoffset２＝１３．３１ｄＢであるから、Ｚ≧Ｔｈoffset２（２８ｄＢ≧１３．３１ｄＢ）となり、動作モードｍ＝２の選択が可能である。
【００６８】
さらに、動作モードｍ＝３において、所要品質閾値Ｔｈoffset３＝２８．５４ｄＢであるから、Ｚ＜Ｔｈoffset３（２８ｄＢ＜２８．５４ｄＢ）となり、動作モードｍ＝３の選択は不可である。
【００６９】
したがって、この例の場合は、動作モードとして、動作モードｍ＝１のＱＰＳＫ（Ｒ＝１／２）と、動作モードｍ＝２の１６ＱＡＭ（Ｒ＝１／２）とが使用可能であるので、よりスループット特性の高い１６ＱＡＭ（Ｒ＝１／２）を最適動作モードとして選択することになる。選択した動作モードは、無線基地局に報告する。
【００７０】
このように、パケットサイズの変動量を分散として測定し、動作モード毎の所要品質に、分散から算出したオフセットを付加し、オフセットを付加した所要品質と、受信品質測定値の比較結果にもとづいて、動作モードを選択する構成とした。
【００７１】
これにより、１パケットに含まれるＦＥＣコードブロック数を適切に推定した結果にもとづいて、最適な動作モード選択を行うことが可能になり、スループット特性の劣化を抑制することが可能になる。
【００７２】
また、パケットサイズを複数フレームに渡り平均化していく際に、割当量が大きく変動する場合がある。そのような場合、上記のようにパケットサイズの分散を測定し、この分散に応じて所要品質を増加させることにより、平均値を大きく超えたパケットサイズの割当時に、所要品質が低く見積もられて、パケット誤り率が増加してしまうといったことを防止することが可能になる。
【００７３】
次に無線通信装置の詳細構成について説明する。なお、以降では、無線基地局と無線通信装置間の通信に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）通信方式を適用した例を示すが、シングルキャリア通信方式などの他の通信方式も適用することができる。
【００７４】
図９は無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置１−１の構成に関し、ユーザデータ等のアプリケーション処理に関連する構成要素として、ユーザデータ生成部４１ａおよびユーザデータ抽出部４１ｂを備える。
【００７５】
また、ベースバンド処理に関わる構成要素として、通信制御部２０、制御情報生成部２１ａ、ＣＨ（チャネル）コード部２２ａ、変調部２３ａ、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部２４ａ、タイミング同期部２１ｂ、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２２ｂ、復調部２３ｂ、ＣＨデコード部２４ｂおよび制御情報抽出部２５ｂを備える。
【００７６】
さらに、送受信機能に関連する構成要素として、送信部３１ａ、受信部３１ｂ、アンテナ共用器３２およびアンテナａ１を備える。
さらにまた、動作モードの選択制御に関連する構成要素として、パケットサイズ推定部１１、受信品質測定部１２、コードブロック数推定部１３、閾値情報保持部１４ａ、閾値選択部１４ｂ、動作モード選択部１４ｃおよび誤り率測定部１５を備える。
【００７７】
各構成要素の動作について説明する。ユーザデータ生成部４１ａは、利用者が目的とする通信に応じてのトラフィックデータを生成する。制御情報生成部２１ａは、送信先に通知する制御情報を生成する。
【００７８】
ＣＨコード部２２ａは、トラフィックデータと制御情報とを合わせて誤り訂正符号化・インターリーブ処理等を行う。変調部２３ａは、符号化されたデータのビット繰り返し処理、パイロット信号またはプリアンブル信号の挿入処理およびＱＰＳＫやＱＡＭなどの変調処理を行って、変調信号をＯＦＤＭの各サブキャリアシンボルに割り当てる。
【００７９】
ＩＦＦＴ部２４ａは、サブキャリアに割り当てられたシンボルの逆フーリエ変換処理を行って時間波形に変換する（ガードインターバル挿入処理も行う）。
送信部３１ａは、図示しない、ローカル周波数発振器、Ｄ／Ａ変換器、ミキサ、送信パワーアンプおよびフィルタ等を含み、周波数変換処理、増幅処理および波形整形などを行い、デジタルベースバンド信号を送信ＲＦ（Radio Frequency）信号にアップコンバートする。
【００８０】
アンテナ共用器３２は、送受信で共通のアンテナａ１を使用するため、送信と受信の信号を周波数や時間単位で切り替える。アンテナ共用器３２を通った送信ＲＦ信号は、送受信共用のアンテナａ１から送信される。アンテナａ１で受信された信号は、アンテナ共用器３２により送信信号と分離されて受信部３１ｂに入力される。
【００８１】
受信部３１ｂは、図示しない、ローカル周波数発振器、帯域制限フィルタ、受信ローノイズアンプ、直交復調器、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプおよびＡ／Ｄ変換器などを含み、受信ＲＦ信号をデジタルベースバンド信号に変換する。
【００８２】
タイミング同期部２１ｂは、受信信号の無線フレームタイミングの検出やシンボル同期タイミングの検出を行い、ＦＦＴ部２２ｂにＦＦＴウィンドウ開始タイミングを通知する。
【００８３】
ＦＦＴ部２２ｂは、指定されたタイミングでＦＦＴウィンドウを設定して、入力サンプル列をＦＦＴ処理し、周波数領域の受信サブキャリアシンボルに変換する。
復調部２３ｂは、サブキャリアに挿入された既知のパイロット信号またはプリアンブル信号から、伝搬路推定処理・復調処理等を行い、受信符号化シンボル列を取り出す。ＣＨデコード部２４ｂは、送信時に施した符号化処理に対応する復号化処理、誤り訂正・検出処理を行い、受信データ列を抽出する。
【００８４】
制御情報抽出部２５ｂは、受信データから通信制御に必要な制御情報を取り出し、通信制御部２０に通知する。
ユーザデータ抽出部４１ｂは、受信データから利用者の通信目的に必要なデータを抽出する。通信制御部２０は、上位レイヤ機能からの指示や、受信データから抽出される制御情報などに従い、各部の動作を制御する。
【００８５】
受信品質測定部１２は、ＣＩＮＲ等の受信信号の品質を復調部２３ｂで検出される既知信号（パイロット、プリアンブル等）から測定し、測定結果を制御情報生成部２１ａおよび動作モード選択部１４ｃに渡す。
【００８６】
誤り率測定部１５は、ＣＨデコード部２４ｂからの受信パケットの誤り検出結果からパケット誤り率の測定を行い、測定結果を動作モード選択部１４ｃに通知し、不適切な動作モード選択が行われた場合の選択基準修正を指示する。
【００８７】
動作モード選択部１４ｃは、通信制御部２０からの指示に従い、ＭＣＳやＭＩＭＯ動作モードなどの動作モード選択処理を行い、選択結果を制御情報生成部２１ａに通知する。
閾値選択部１４ｂは、動作モード選択を行うための所要品質閾値を選択して、動作モード選択部１４ｃに通知する。閾値情報保持部１４ａは、動作モードおよびコードブロック数毎の所要品質閾値を、テーブルまたは計算式として保持する。
【００８８】
パケットサイズ推定部１１は、自装置向けの１パケットの割当サイズを推定する。コードブロック数推定部１３は、１パケットに含まれるコードブロック数を動作モード毎のコードブロックサイズを元に計算する。
【００８９】
この際、使用される動作モード毎のコードブロックのサイズは、通信システム毎に定められる最大値を使用する。なお、コードブロックのサイズは、誤り訂正効果を高めるために、データサイズに対してできるだけ大きいサイズとするのが通常であるため、最大値を用いることが妥当である。
【００９０】
次に動作モード選択制御について説明する。通信制御部２０は、制御情報抽出部２５ｂで抽出された制御情報から自装置に関するパケット割当情報を選択し、パケットサイズ推定部１１に通知する。
【００９１】
パケットサイズ推定部１１は、この割当情報を元に動作モード選択の対象となる通信のパケットサイズを推定する。これは過去複数フレームでの１パケットの割当サイズの平均により求められる。平均方法は、規定フレーム数の加算平均、移動平均、指数平均等の方法を用いることができる。
【００９２】
動作モード選択を行うことが通信制御部２０により決定された場合、選択動作の開始と、その種別（ＭＣＳ選択やＭＩＭＯモード選択など）とが、動作モード選択部１４ｃ、閾値選択部１４ｂおよびコードブロック数推定部１３にそれぞれ通知される。
【００９３】
コードブロック数推定部１３は、選択すべき動作モード毎のコードブロック数を、パケットサイズ推定結果とコードブロックサイズから計算する。閾値選択部１４ｂは、動作モード毎の所要品質閾値を、対応するコードブロック数を用いて閾値情報保持部１４ａに保持された内容から選択し、動作モード選択部１４ｃに通知する。
【００９４】
動作モード選択部１４ｃは、通知された動作モード毎の所要品質閾値を受信品質測定値と比較することにより、当該動作モードが使用可能か否かを判定し、使用可能な動作モードのうち、スループットが最大になる等の選択基準を満たす動作モードを報告値として生成する。
【００９５】
動作モード選択部１４ｃでは、１パケットに含まれる動作モード毎のコードブロック数にもとづいた所要品質閾値を使用して、動作モードの選択を行うことができるため、従来のような固定のコードブロック数を想定した動作モード選択を行う場合に比べて、ターゲットとするパケット誤り率に近くなるように動作モードの選択が実現できる。
【００９６】
例えば、パケット誤り率測定にもとづいた動作モードの選択基準修正をする場合、修正の必要性検出には妥当な誤り率を測定するための平均化処理が必要となる。例えばMobile WiMAX規格で採用される試験チャネルであるITU−R Pedestrian B 3km／hの伝搬路を想定した場合、伝搬路のフェージング変動が平均化されるには最低でも２０フレーム程度の平均化が必要である。
【００９７】
１パケットのコードブロック数が想定と異なる場合、その間の誤り率が増加したり、逆に小さすぎたりして最適スループットとならないなどの事象が発生する。誤り率測定の平均化を少なくして瞬時のパケット誤り検出により選択基準の修正を行うと、伝搬路変動と動作モード選択通信の制御遅延により選択基準の収束が不安定になる可能性がある。
【００９８】
一方、パケット割当情報は、制御情報（ＭＡＰ情報）に含まれる確定した情報であり、またパケットサイズは通信アプリケーションの動作状態やネットワークの混雑度によるため、ある程度の期間に渡ってサイズが一定またはそれに近い状態で保たれると考えられる。
【００９９】
したがって、無線通信装置１−１によるパケットサイズ推定は、短い期間で妥当な値に収束し、動作モード選択後の通信の誤り率をターゲット値に近いものにすることができる。
【０１００】
次に動作についてフローチャートを用いて説明する。図１０は動作フローを示す図である。
〔Ｓ１〕パケットサイズ推定部１１は、自装置向けの１パケットのパケットサイズを推定する。
【０１０１】
〔Ｓ２〕受信品質測定部１２は、無線基地局からのプリアンブル信号やパイロット信号を受信して、ＣＩＮＲ等の受信品質を測定する。
〔Ｓ３〕コードブロック数推定部１３は、推定したパケットサイズと、動作モード毎のＦＥＣコードブロックサイズとから、１パケットに含まれるＦＥＣコードブロック数を推定する。
【０１０２】
〔Ｓ４〕閾値選択部１４ｂは、動作モード毎の所要品質閾値を、対応するＦＥＣコードブロック推定数を用いて、例えば、閾値情報テーブルＴ２から選択する。
〔Ｓ５〕動作モード選択部１４ｃは、推定したＦＥＣコードブロック数から、動作モード毎の所要品質閾値を認識し、所要品質閾値と受信品質測定値とを比較する。
【０１０３】
〔Ｓ６〕動作モード選択部１４ｃは、比較結果にもとづいて、最適な動作モードを選択する。
〔Ｓ７〕動作モード選択部１４ｃは、選択した動作モードを制御情報生成部２１ａに通知する。制御情報生成部２１ａは、選択した動作モードを含めた制御情報を生成する。該制御情報は、アップコンバートされた後に、アンテナａ１を通じて無線基地局側へ送信される。
【０１０４】
なお、無線基地局では、無線通信装置１−１によって選択された動作モードを認識すると、該動作モードを設定し、無線通信装置１−１で選択された動作モードを用いて、データを送信する。
【０１０５】
〔Ｓ８〕無線通信装置１−１は、無線基地局から送信されたパケットの受信処理を行う。
〔Ｓ９〕誤り率測定部１５は、受信パケットの誤り率を測定し、測定結果を動作モード選択部１４ｃに通知する。
【０１０６】
〔Ｓ１０〕動作モード選択部１４ｃは、パケット誤り率が所定値以下か否かを判断する。所定値以下の場合はステップＳ１へ戻り、所定値を超える場合はステップＳ１１へ行く。
【０１０７】
〔Ｓ１１〕動作モード選択部１４ｃは、動作モード選択時の選択基準の修正を行い、ステップＳ１へ戻る。選択基準を修正する場合、例えば、図６に示した閾値情報テーブルＴ２−１から、他の所要品質閾値を選択するなどして選択基準の修正を行う。
【０１０８】
次にパケット分散測定を行う無線通信装置の詳細構成について説明する。図１１は無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置１−２は、上述の図９の構成に対して、新たにパケットサイズ分散測定部１４ｄが設けられる。その他の構成は同じなので、パケットサイズ分散測定部１４ｄについて説明する。
【０１０９】
パケットサイズ分散測定部１４ｄは、通信制御部２０から通知されるパケット割当情報から、１パケットの割当サイズの変動量を分散として測定する。変動の大きさは、所要品質閾値を決定する際に使用されるコードブロック数計算結果の不確定性となる。
【０１１０】
コードブロック数を少なく見積もった場合には、誤り率の上昇が発生してスループットが大幅に劣化するリスクを伴うため、変動の大きさに応じて、所要品質閾値にマージンを加算することにより、動作モードの選択が誤り率上昇を引き起こさないように調整する。
【０１１１】
また、このマージンは、コードブロック数と所要品質との関係から、コードブロック数計算値に対してマージン加算を行うことにより実現してもよい。
１パケットの割当サイズの変動量を分散として測定することにより、パケット割当状態が大きく変動する場合のコードブロック数推定誤差による誤り率増加を防止して、動作モード選択を行うことが可能になる。
【０１１２】
次に動作についてフローチャートを用いて説明する。図１２、図１３は動作フローを示す図である。
〔Ｓ２１〕パケットサイズ推定部１１は、自装置向けの１パケットのパケットサイズを推定する。
【０１１３】
〔Ｓ２２〕パケットサイズ分散測定部１４ｄは、パケットサイズの分散を測定する。
〔Ｓ２３〕受信品質測定部１２は、無線基地局からのプリアンブル信号やパイロット信号を受信して、ＣＩＮＲ等の受信品質を測定する。
【０１１４】
〔Ｓ２４〕コードブロック数推定部１３は、推定したパケットサイズと、動作モード毎のＦＥＣコードブロックサイズとから、１パケットに含まれるＦＥＣコードブロック数を推定する。
【０１１５】
〔Ｓ２５〕閾値選択部１４ｂは、動作モード毎の所要品質閾値を、対応するＦＥＣコードブロック推定数を用いて、例えば、閾値情報テーブルＴ２から選択する。
〔Ｓ２６〕動作モード選択部１４ｃは、パケットサイズ分散によるオフセットを、推定したＦＥＣコードブロック数から認識した所要品質閾値に付加する。
【０１１６】
〔Ｓ２７〕動作モード選択部１４ｃは、所要品質閾値と受信品質測定値とを比較する。
〔Ｓ２８〕動作モード選択部１４ｃは、比較結果にもとづいて、最適な動作モードを選択する。
【０１１７】
〔Ｓ２９〕動作モード選択部１４ｃは、選択した動作モードを制御情報生成部２１ａに通知する。制御情報生成部２１ａは、選択した動作モードを含めた制御情報を生成する。該制御情報は、アップコンバートされた後に、アンテナａ１を通じて無線基地局側へ送信される。
【０１１８】
なお、無線基地局では、無線通信装置１−２によって選択された動作モードを認識すると、該動作モードを設定し、無線通信装置１−１で選択された動作モードを用いて、データを送信する。
【０１１９】
〔Ｓ３０〕無線通信装置１−２は、無線基地局から送信されたパケットの受信処理を行う。
〔Ｓ３１〕誤り率測定部１５は、受信パケットの誤り率を測定し、測定結果を動作モード選択部１４ｃに通知する。
【０１２０】
〔Ｓ３２〕動作モード選択部１４ｃは、パケット誤り率が所定値以下か否かを判断する。所定値以下の場合はステップＳ２１へ戻り、所定値を超える場合はステップＳ３３へ行く。
【０１２１】
〔Ｓ３３〕動作モード選択部１４ｃは、動作モード選択時の選択基準の修正を行い、ステップＳ２１へ戻る。選択基準を修正する場合、例えば、図６に示した閾値情報テーブルＴ２−１から、他の所要品質閾値を選択するなどして選択基準の修正を行う。
【０１２２】
次に無線通信装置のハードウェア構成について説明する。図１４は無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。無線通信装置５は、送受信共用アンテナ５１、送受信部５２、信号処理プロセッサ５３、信号処理プログラムメモリ５４、信号処理ワークメモリ５５、アプリケーションプロセッサ５６、アプリケーションメモリ５７および入出力インタフェース部５８を備える。
【０１２３】
例えば、図１１の無線通信装置１−２との対応関係を示すと、ユーザデータ等のアプリケーション処理に関連する、ユーザデータ生成部４１ａおよびユーザデータ抽出部４１ｂについては、アプリケーションプロセッサ５６、アプリケーションメモリ５７および入出力インタフェース部５８により実現する。
【０１２４】
また、ベースバンド処理に関わる、通信制御部２０、制御情報生成部２１ａ、ＣＨコード部２２ａ、変調部２３ａ、ＩＦＦＴ部２４ａ、タイミング同期部２１ｂ、ＦＦＴ部２２ｂ、復調部２３ｂ、ＣＨデコード部２４ｂおよび制御情報抽出部２５ｂについては、信号処理プロセッサ５３、信号処理ワークメモリ５５、信号処理プログラムメモリ５４およびそれらに記憶されるプログラムにより実現する。
【０１２５】
さらに、送受信機能に関連する、送信部３１ａ、受信部３１ｂ、アンテナ共用器３２およびアンテナａ１については、アンテナ５１および送受信部５２により実現する。
さらにまた、動作モードの選択制御に関連する、パケットサイズ推定部１１、受信品質測定部１２、コードブロック数推定部１３、閾値情報保持部１４ａ、閾値選択部１４ｂ、動作モード選択部１４ｃ、パケットサイズ分散測定部１４ｄおよび誤り率測定部１５は、信号処理プログラムメモリ５４に格納される信号処理プログラムに実装されて、信号処理プロセッサ５３により実行される。
【０１２６】
なお、所要品質閾値テーブルあるいはオフセット導出式などは、信号処理プログラムメモリ５４に保持される。また、ベースバンド信号処理の一部は、ＬＳＩなどの専用ハードウェアで実現することもできる。
【０１２７】
次に無線通信システムについて説明する。図１５は無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システム１００は、無線基地局６と移動局７（無線通信装置１０に該当）を備える。無線基地局６は、送信部６１および受信部６２を備える。移動局７は、無線通信装置１０と同じ構成であり、構成動作等は上述したので説明は省略する。
【０１２８】
送信部６１は、ＭＡＰ情報等の制御情報、プリアンブル信号（パイロット信号）を移動局７に送信する。受信部６２は、移動局７で選択された動作モードの報告を受信する。
図１６は無線基地局のハードウェア構成例を示す図である。無線基地局６は、制御部６ａ、ＢＢ（Base Band）部６ｂおよびＲＦ部６ｃを備える。制御部６ａはプロセッサ６ａ−１およびメモリ６ｂ−１を備える。
【０１２９】
プロセッサ６ａ−１は、無線基地局６の送受信動作に関連する制御を行い、メモリ６ｂ−１は、動作運用に必要な情報を保持する。ＢＢ部６ｂは、送信部６１でのデータ送信時における、ベースバンド信号の変調処理を行う。また、受信部６２でのデータ受信時における、ベースバンド信号の復調処理を行う。
【０１３０】
ＲＦ部６ｃは無線インタフェース処理を行う。例えば、送信部６１でのデータ送信時における、ベースバンド帯域を無線周波帯域に変換するアップコンバートを行う。また、受信部６２でのデータ受信時における、無線周波帯域をベースバンド帯域に変換するダウンコンバートを行う。
【０１３１】
以上説明したように、無線通信装置１０では、送信側が自装置宛に送信するパケットサイズを過去の割り当て状況にもとづいて推定し、さらに、選択する対象の各動作モードを使用した場合の１パケットに含まれる誤り訂正コードブロック数を推定する。
【０１３２】
そして、該誤り訂正コードブロック推定値を元に各動作モードを選択するための所要品質を求めて、所要品質と受信品質測定値との比較結果により、伝搬環境に応じた動作モードを選択する構成とした。
【０１３３】
これにより、移動局などに該当する無線通信装置１０では、１パケットに含まれる誤り訂正コードブロック数が変動する場合でも、誤り訂正コードブロック数を適切に推定することができ、最適な動作モード選択を行うことが可能になる。
【０１３４】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  無線通信装置
１１  パケットサイズ推定部
１２  受信品質測定部
１３  コードブロック数推定部
１４  動作モード選択制御部
【図１】
2013074446.tif 000003
【図２】
2013074446.tif 000004
【図３】
2013074446.tif 000005
【図４】
2013074446.tif 000006
【図５】
2013074446.tif 000007
【図６】
2013074446.tif 000008
【図７】
2013074446.tif 000009
【図８】
2013074446.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013074446.tif 000012
【図１１】
2013074446.tif 000013
【図１２】
2013074446.tif 000014
【図１３】
2013074446.tif 000015
【図１４】
2013074446.tif 000016
【図１５】
2013074446.tif 000017
【図１６】
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