JP5472448B2 - 通信装置、通信システム、及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信システム、及び通信制御方法に関し、特に安定した変調方式の切り替えが可能な通信装置、通信システム、及び通信制御方法に関する。

ディジタル・マイクロ波通信システムは、光ファイバ等の有線回線に比べて、安価かつ短期間で敷設が可能であるというメリットを有する。このため、近年、ディジタル・マイクロ波通信システムは、モバイル・ネットワークにおけるバックホール回線として一般的に用いられている。そして、バックホール回線は、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）やモバイルＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）に代表されるモバイル・ブロードバンド通信の発展により、更なる大容量化が求められている。
一般的に、ディジタル・マイクロ波通信システムでは、ＩＴＵ−Ｔ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ‐Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）によって標準化されたＧ．８２６等に規定されている基準に従って回線設計が行われる。そのため、ディジタル・マイクロ波通信システムは、年間を通してほとんどの場合は、回線品質に十分な余裕を持った状態で運用されている。近年では、さらに回線の利用効率及び可用性を向上させるために、伝播路の状態に応じて適応的に変調方式を変化させる適応変調方式が用いられるようになりつつある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されている適応変調方式では、受信側において、受信信号レベルや復調信号の誤り率情報などを用いて適切な変調方式を選択し、選択結果を対向局側に送信する。対向局側では、その選択結果に従って送信変調方式を切り替える。例えば、電波の伝播路状態が良好な場合には、より伝送レートが高い変調方式が適用される。従って、従来の変調方式固定のシステムと比較して、通信容量を増大させることができる。逆に、伝播路状態が悪化した場合には、その環境に対応可能な、例えば変調多値数が小さい変調方式を適用する。そのため、回線断を防ぐことができるので、回線稼働率を高めることができる。
対向局の変調方式及び送信電力を制御する適応変調制御もある（例えば、特許文献２参照。）特許文献２に記載された適応変調方式では、現在の受信レベルと予め定められた所要受信レベルとの差に基づいて、対向側装置に対して、変調方式及び送信電力の変更が要求される。

特開平１０−４１８７６号公報 （第４−５頁、図１） 国際公開第ＷＯ２００７／１３８７９６号パンフレット（第９−１３頁、図２−４）

歪みに対する各変調方式の耐性には差がある。例えば、変調方式ごとに、変調によって設定される状態の段階数（以降、「多値数」という。）が異なる場合がある。「状態」とは、変調によって生成された信号（以降、「被変調信号」という。）の、振幅、位相、又は周波数を意味する。多値数が大きいほど、異なる状態が設定された被変調信号同士の、状態間の差が小さいので、被変調信号は歪みの影響を受けやすい。
変調によって設定される状態間の差が小さいことは、「信号点の間隔が狭い」と表現されることがある。信号点とは、例えば、変調によって設定される振幅、位相を、平面上の点としてプロットしたものである。多値数は、信号点の数に等しい。そして、振幅、位相の設定可能な範囲は有限であるから、信号点の配置可能な範囲も有限である。従って、多値数が大きいほど、信号点の間隔が狭くなる。
被変調信号の波形が歪んだ瞬間は、見かけ上、信号の振幅又は位相、あるいはその両方が変化したときと同等の影響が現れる。従って、被変調信号が歪みを持つ場合、信号点間隔が狭い変調方式では、受信側が被変調信号の信号点を、誤って他の信号点と判定してしまう可能性が高い。従って、多値数が大きいほど、被変調信号の波形は歪みの影響を受けやすい。このことは当業者には周知の内容であるのでこれ以上の説明は省略する。
例えば、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）と２５６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の多値数は、それぞれ４と２５６である。ＰＳＫやＱＡＭのように振幅と位相を変調する方式では、多値数が大きいほど、被変調信号同士の、振幅及び位相の差が小さいので、歪みに弱い。
一方、被変調信号の波形の歪みは、送信電力が大きいほど大きくなる。なぜなら、振幅が大きい領域ほど、増幅器の直線性が低下するためである。
そのため、適用される変調方式によって、最大送信電力が制限されることがある。例えば、ＱＰＳＫでは２５ｄＢｍ、２５６ＱＡＭでは１５ｄＢｍのように、多値数が大きいほど、最大送信電力が低く設定されることがある。
従って、適応変調方式において、送信側が変調方式を切り替えるときに、送信電力も同時に変化させる可能性がある。
一方、受信側では、受信信号の信号レベルを検出し、送信側へ変調方式の切り替えを要求することがある。
特許文献１、２に記載の技術では、受信信号の信号レベルを検出し、送信側へ変調方式の切り替えを要求するが、送信側の変調方式の切り替えに伴う送信電力の切り替えについては考慮されていない。そのため、受信側による送信側への変調方式の切り替えの要求の結果、送信側による変調方式の切り替えが発生し、それに伴って送信電力が変化した場合に対応できないという課題がある。
（発明の目的）
本発明は上記のような技術的課題に鑑みて行われたもので、変調方式に伴う送信電力の変化への対応が可能な通信装置、通信システム、及び通信制御方法を提供することを目的とする。

本発明の通信装置は、第１の変調方式及び第２の変調方式を含む変調方式に従った変調が変調方式指定情報に基づいて外部の送信装置によって施された信号を受信し、受信した信号を変調方式制御情報に基づいて復調し、受信データを出力する受信部と、信号の信号レベルを測定し、受信レベルを出力する受信レベル測定部と、受信データに基づいて変調方式制御情報を出力する情報抽出部と、第１の変調方式と第２の変調方式との間での送信装置による変調方式の切り替えの前後において、送信装置によって信号が送信されるときの送信電力が変化するときの変化幅である送信電力変化幅に基づいて設定された変調方式切替閾値に従って、変調方式指定情報を出力する指定情報出力部と、変調方式指定情報を送信装置へ送信する送信部を備えることを特徴とする。
本発明の通信システムは、切り替えが可能な変調方式に従った変調を施して信号を送信する第１の通信装置と、第１の通信装置によって信号が送信されるときの送信電力が切り替えに伴って変化するときの変化幅である送信電力変化幅に基づいて設定された変調方式切替閾値に従って、第１の通信装置へ切り替えを要求する第２の通信装置を備えることを特徴とする。
本発明の通信制御方法は、送信側における変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化幅である送信電力変化幅に基づいて設定された変調方式切替閾値に従って、送信側へ変調方式の切り替えを要求する工程を備えることを特徴とする。
あるいは、本発明の通信制御方法は、適応的に変調方式を切り替えて信号を送信する工程と、変調方式の切り替えに伴い、信号の送信電力が変化する工程と、送信電力が変化する幅に基づいて、変調方式を切り替えるための閾値を設定する工程と、閾値に基づいて、信号を送信するときの変調方式を決定する工程を備えることを特徴とする。

本発明の通信装置、通信システム、及び通信制御方法には、変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化への対応が可能であるという効果がある。

本発明の第１の実施形態の通信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の通信装置の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の適応変調方式における、受信レベルと次に適用する変調方式の判定結果との対応表である。 本発明の第１の実施形態の適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態の適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態の適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の無線通信装置が送受信する無線フレームの構成の例を示すフォーマット図である。 本発明の第３の実施形態の無線通信装置の受信変調方式判定部の構成の例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応の例を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の適応変調方式における、適応変調方式の動作を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応の他の例を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の通信システムにおいて、変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に対応したヒステリシス制御を行わないときの動作を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態の無線通信装置の受信変調方式判定部の処理をソフトウェアを用いて行うときのフローチャートの例である。 変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に対応しない適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応表の例である。 図１９の適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。 図１９の適応変調方式における、適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に対応したヒステリシス制御が行われない適応変調方式における、受信レベルと次に適用する変調方式の判定結果との対応表の例である。 図２２の適応変調方式における、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。 図２２の適応変調方式における、適応変調方式の動作の例を示すグラフである。 図２２の適応変調方式における、適応変調方式の動作の他の例を示すグラフである。

（第１の実施形態）
始めに、受信側による送信側への変調方式の切り替えの要求の結果、送信側による変調方式の切り替えが発生し、それに伴って送信電力が変化した場合に発生しうる問題について詳細に説明する。
図１９は、変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に対応しない適応変調方式（以降、「送信電力変化に非対応の適応変調方式」という。）における、受信レベルと変調方式との対応表である。図２０は、送信電力変化に非対応の適応変調制御における、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。図２１は、送信電力変化に非対応の適応変調制御の、受信レベルの時間的推移と適用される変調方式及び送信装置の送信電力の変化の例を示すグラフである。
図１９、２０に示すように、適応変調方式では、受信レベルの範囲に対応して、適用する変調方式が規定されている。信号の受信側の通信装置（以降、「自局」という。）は、受信レベルに応じて、信号の送信側の通信装置（以降、「対向局」という。）へ、適用される変調方式の変更を要求する。同じ変調方式が適用されているときでも、受信レベルによってＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ。ビット誤り率）は異なる。逆に、同じ受信レベルであっても、他の変調方式では、より低いＢＥＲを確保できる可能性がある。そこで、受信レベルが低下しＢＥＲがある値以上になると、その受信レベルであってもより低いＢＥＲが確保できる変調方式に切り替える、というのが、適応変調方式の基本的な考え方である。図１９、２０の例では、変調方式は２種類あり、受信レベルが低いときには第１の変調方式（以降、「変調方式Ｉ」と表記する。）が、高いときには第２の変調方式（以降、「変調方式ＩＩ」と表記する。）が適用される。変調方式Ｉと変調方式ＩＩとを切り替えるときの、境界となる受信レベルを、以降、「変調方式切替閾値」という。
図２１を参照して、図１９、２０に示す適応変調が行われたときの動作の例を具体的に説明する。
対向局における最大送信電力は、変調方式によって異なるため、変調方式の切り替えに伴って、送信電力が変化することがある。変調方式Ｉの最大送信電力（以降、「第１の最大送信電力」という。）の値を「送信電力Ｉ」、変調方式ＩＩの最大送信電力（以降、「第２の最大送信電力」という。）の値を送信電力ＩＩとする。このとき、送信電力Ｉは、送信電力ＩＩよりも大きいものとする。送信電力Ｉと送信電力ＩＩとの差を、以降、「送信電力変化幅」という。
伝送路の状態は一定であるものとする。すなわち、対向局から送信された被変調信号は、ある一定量だけ減衰し、自局へ到達するものとする。
初期状態では、変調方式には変調方式Ｉが適用されていて、受信レベルが変調方式切替閾値よりも高いものとする。このとき、所定の待ち時間が経過した後（時刻ｔ０１１）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。
なお、受信レベルが変調方式切替閾値を上回っているか、下回っているかを判断するために費やされる、「待ち時間」の長さは任意である。待ち時間が短ければ変調方式の変更の応答性が良くなるが、以降に説明する問題の発生頻度も高くなる。逆に、待ち時間が長ければ変調方式の変更の応答性が悪くなるが、以降に説明する問題の発生頻度は低くなる。いずれにしても、待ち時間の長短によって、問題が発生しなくなることはない。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式ＩＩへ変更する（時刻ｔ０１２）。そして、対向局は、送信電力を送信電力ＩＩへ低下させる。
対向局が送信電力を送信電力ＩＩへ低下させると、自局の受信レベルも低下し、変調方式切替閾値よりも低くなる。そのため、待ち時間が経過した後（時刻ｔ０１３）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式Ｉへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式Ｉへ変更する（時刻ｔ０１４）。そして、対向局は、送信電力を送信電力ＩＩへ上昇させる。
対向局が送信電力を送信電力ＩＩへ上昇させると、自局の受信レベルも上昇し、変調方式切替閾値よりも高くなる。そのため、待ち時間が経過した後（時刻ｔ０１５）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式ＩＩへ変更する（時刻ｔ０１６）。そして、対向局は、送信電力を送信電力Ｉへ低下させる。
以降、時刻ｔ０１７では、自局が対向局へ、変調方式の変更を要求し、時刻ｔ０１８では、対向局が変調方式を変更する。
このように、伝送路の状態が一定であるにもかかわらず、変調方式の変更が連続して行われる。従って、適用される変調方式が安定しないという問題が発生する。
ところで、伝送路の状態は、自然条件等、種々の環境の影響を受けるため、一般的に不安定である。そのため、送信装置の送信電力が一定であっても受信レベルが不規則に変動することがある。受信レベルが不規則に変動するときに、受信レベルに基づく変調方式の切り替えを行うと、変調方式が短期間に頻繁に変更される可能性がある。このような問題に対応するために、受信レベルに基づく変調方式の切り替えに対して、ヒステリシス制御が導入されることがある。このようなヒステリシス制御が行われる場合であっても、送信電力変化に非対応の適応変調方式には上記の問題が同様に発生することを、以下に説明する。
図２２は、送信電力変化には非対応の適応変調方式において、伝送路状態の変動に対応したヒステリシス制御が行われるときの、受信レベルと次に適用する変調方式の判定結果との対応表である。図２２のように、変調方式切替閾値として、「第１の変調方式切替閾値」と、「第２の変調方式切替閾値」との２段階の閾値が設定されている。第１の変調方式切替閾値の値を「変調方式切替閾値Ｉ」、第１の変調方式切替閾値の値を「変調方式切替閾値ＩＩ」とする。なお、図２２の対応表では、「変調方式切替閾値」が、単に「切替閾値」と略記されている。
適用する変調方式の判定には、現在の変調方式に基づくヒステリシス制御が導入される。適用する変調方式の判定は、具体的には次のように行われる。受信レベルが変調方式切替閾値Ｉ未満である場合は、次に適用する変調方式の判定結果は必ず変調方式Ｉになる。受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩ以上である場合は、次に適用する変調方式の判定結果は必ず変調方式ＩＩになる。しかし、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満である場合には、現在の変調方式が変調方式Ｉ又は変調方式ＩＩのいずれであるかに依存して、次に適用する変調方式の判定結果が異なる。すなわち、受信レベルが上記範囲内にある場合、現在の変調方式が変調方式Ｉであれば次に適用される変調方式も変調方式Ｉであり、現在の変調方式が変調方式ＩＩであれば次に適用される変調方式も変調方式ＩＩとなる。
図２３は、送信電力変化には非対応の適応変調制御において、ヒステリシス制御が行われるときの、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。図２４、２５は、送信電力変化には非対応の適応変調制御において、伝送路状態の変動に対応したヒステリシス制御が行われるときの、受信レベルの時間的推移と適用される変調方式及び送信装置の送信電力の変化の例を示すグラフである。
図２４と図２５では、変調方式切替閾値Ｉと第２の変調方式切替閾値との差、すなわち、ヒステリシス幅が異なる。図２４では、ヒステリシス幅は、送信電力Ｉと送信電力ＩＩとの差よりも小さい。そのため、図２１の場合と同様に、送信電力の変化に起因した受信レベルの変化による、変調方式の切り替えの連続発生という問題が発生する。すなわち、送信電力変化に対応しないヒステリシス制御では、この問題の発生を防止することができない。
図２５では、ヒステリシス幅は、送信電力Ｉと送信電力ＩＩとの差よりも大きい。そのため、伝送路の状態が変化しないならば、変調方式の切り替えの連続発生を、ヒステリシスの効果によって防止することができる。しかし、伝送路の状態が変化し、減衰量が変化すると、問題が発生する。以下に、その問題が発生することを説明する。
初期状態では、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩよりも高いので、待ち時間が経過した後（時刻ｔ０２１）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式ＩＩへ変更する（時刻ｔ０２２）。そして、対向局は、送信電力を送信電力ＩＩへ低下させる。
対向局が送信電力を送信電力ＩＩへ低下させると、自局の受信レベルも低下するが、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉと変調方式切替閾値ＩＩとの間にあるので、自局による変調方式の変更要求は発生しない。
ここで、伝送路の減衰量が増加すると（時刻ｔ０２３）、自局の受信レベルが低下し、変調方式切替閾値Ｉよりも低くなる。そのため、待ち時間が経過した後（時刻ｔ０２４）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式Ｉへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式Ｉへ変更する（時刻ｔ０２５）。そして、対向局は、送信電力を送信電力Ｉへ上昇させる。
対向局が送信電力を送信電力Ｉへ上昇させると、自局の受信レベルも上昇するが、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉと変調方式切替閾値ＩＩとの間にあるので、自局による変調方式の変更要求は発生しない。
ここで、伝送路の減衰量が低下すると（時刻ｔ０２６）、自局の受信レベルが上昇し、変調方式切替閾値ＩＩよりも高くなる。そのため、待ち時間が経過した後（時刻ｔ０２７）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式Ｉへ変更する（時刻ｔ０２８）。そして、対向局は、送信電力を送信電力Ｉへ低下させる。
以上のように、ヒステリシス幅が伝送路の減衰量の変化幅よりも大きいにもかかわらず、伝送路の減衰量の変化に伴って、変調方式が変化する。このように、本来であれば吸収できる程度の伝送路の状態の変化であっても、ヒステリシス制御の効果が得られない。その原因は、ヒステリシス幅が、送信電力変化幅と伝送路の減衰量の変化幅との和よりも小さいためである。
なお、以上の説明では、最大送信電力が変調方式によって異なる場合を例として用いた。変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に関わる問題は、最大送信電力が変調方式によって異なる場合のみでなく、変調方式の切り替えに伴って送信電力が変化する場合に全般に発生しうる。例えば、伝送路の状態が非常に良好であって、対向局が最小電力で送信をしている状態においても、一時的に受信レベルが変調方式切替閾値を下回ると、変調方式は切り替えられる。このとき、対向局によって送信電力が上昇させられると、再び元の変調方式への切り替えが発生する。このように、上記のような、変調方式の切り替えの連続は、受信レベルに基づく変調方式の切り替え要求と、その要求に基づく変調方式の切り替え及び送信電力の変更が行われるシステムに全般的に発生しうる問題である。また、変調方式の切り替えが行われるシステムで、変調方式ごとに所定の異なった送信電力が予め設定されるものもある。そのような場合についても、上記の問題が発生する可能性がある。
以上から、変調方式によって送信電力を変化させる適応変調方式では、送信電力の変化を考慮した制御を行わなければならないことが分かる。そこで、本発明では、適応変調方式に、送信電力の変化を考慮したヒステリシス制御を導入する。
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第１の実施形態は、伝送路の状態の変動については考慮する必要がないような、理想状態における実施形態である。図１は、第１の実施形態の通信装置の構成を示すブロック図である。図２は、第１の実施形態の通信装置の変形例の構成を示すブロック図である。図３は、第１の実施形態の適応変調方式における、受信レベルと次に適用する変調方式の判定結果との対応表である。図４は、第１の実施形態の適応変調制御における、受信レベルと次に適用する変調方式の判定結果との対応を示すグラフである。図５、図６、図７、図８は、第１の実施形態において適応変調制御を行うときの、受信レベルの時間的推移と、適用される変調方式及び送信装置の送信電力の変化を示すグラフである。
図１を参照して、第１の実施形態の通信装置の構成について説明する。第１の実施形態の通信装置１０は、受信部１１、受信レベル測定部１２、情報抽出部１３、指定情報出力部１４、送信部１５を備える。
受信部１１は、受信信号２０を受信し、受信した受信信号２０を復調し、受信データ２１を出力する。受信信号２０は、外部の送信装置（図示なし）によって送信された信号である。受信信号２０は、後述の変調方式指定情報２３で指定された変調方式で、送信装置によって変調された被変調信号である。
受信レベル測定部１２は、受信信号２０の信号レベルを測定する。信号レベルとは、受信された受信信号２０の振幅、電力等、信号の強度を示す値である。受信レベルの測定は種々の方法によって行うことができる。受信レベルの測定方法については、本発明の本質部分ではないので詳細な説明は省略する。
情報抽出部１３は、送信装置が受信データ２１に含めて送信してきた変調方式制御情報に基づいて、受信信号２０に適用される変調方式を示す変調方式制御情報２２を抽出する。このとき抽出される変調方式は、次に受信信号２０に適用される変調方式である。現在受信中の受信信号２０に適用されている変調方式は、一つ前に受信した受信信号２０に含まれる変調方式制御情報２２に基づいて判断される。つまり、送信装置は、次に送信する受信信号２０に適用する変調方式を変調方式制御情報２２として、送信中の受信信号２０に含めて送信する。このように、受信信号２０は、フレーム、パケット等と呼ばれるような、有限の長さを持った一連の信号である。従って、受信信号２０が複数回送信されたとき、送信された複数の受信信号２０を識別することができる。なお、受信信号２０を受信する前の初期状態での変調方式は、予め所定の方式に設定されていればよい。
指定情報出力部１４は、受信レベル測定部１２によって測定された受信レベルに基づいて、変調方式指定情報２３を出力する。変調方式指定情報２３とは、送信装置が受信信号２０を送信するときに適用する変調方式を指定する情報である。なお、指定情報出力部１４の機能全体を、後述の送信部１５に取り込んでもよい。
送信部１５は、変調方式指定情報２３を送信装置へ送信する。
次に、第１の実施形態の通信装置の動作について図面を参照して説明する。以下では、２種類の変調方式を適応的に切り替える場合を例として説明するが、本実施形態は、３種類以上の変調方式を適応的に切り替える場合にも適用可能である。
図３、図４に示すように、本実施形態では、変調方式指定情報２３を用いて送信装置に適用を要求する変調方式が、受信レベルに対応して判定される。そして、変調方式の切り替えにはヒステリシス制御が導入される。すなわち、変調方式切替閾値は、第１の変調方式切替閾値と、第２の変調方式切替閾値との２段階が設定される。第１の変調方式切替閾値と第２の変調方式切替閾値の値は、それぞれ、変調方式切替閾値Ｉ、変調方式切替閾値ＩＩで、変調方式切替閾値ＩＩは変調方式切替閾値Ｉよりも大きい。
次に適用する変調方式の判定には、図２２に基づくヒステリシス制御と同様に、次のように行われる。すなわち、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉ未満である場合は、次に適用する変調方式の判定結果は必ず変調方式Ｉになる。受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩ以上である場合は、次に適用する変調方式の判定結果は必ず変調方式ＩＩになる。しかし、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満である場合には、現在の変調方式が変調方式Ｉ又は変調方式ＩＩのいずれであるかに依存して、次に適用する変調方式の判定結果が異なる。すなわち、受信レベルが上記範囲内にある場合、現在の変調方式が変調方式Ｉであれば次に適用される変調方式もＩであり、現在の変調方式が変調方式ＩＩであれば次に適用される変調方式ＩＩとなる。
なお、通信装置が、ある変調方式を適用するように送信装置に対して要求するときは、前述の変調方式指定情報２３を送信装置に対して送信することによって行う。
次に、本実施形態の特徴であるヒステリシス幅について説明する。変調方式切替閾値Ｉと変調方式切替閾値ＩＩとの差、すなわち、ヒステリシス幅は、変調方式の切り替え時の、送信電力の変化量である送信電力変化幅に等しい。このヒステリシス幅を、以降、「第１のヒステリシス幅」という。なお、図３の対応表では、「変調方式切替閾値」が、単に「切替閾値」と略記されている。
本実施形態における第１のヒステリシス幅の設定方法について説明する。まず、第１のヒステリシス幅は、変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化幅、すなわち、送信電力変化幅以上であることが必要である。従って、第１のヒステリシス幅は、送信電力変化幅に等しくてもよい。また、第１のヒステリシス幅は、送信電力変化幅より大きくてもよい。ただし、第１のヒステリシス幅を必要以上に大きくすると、適応変調として、受信レベルの変化に対応して行うべき本来の変調方式の切り替えに支障をきたすことに注意が必要である。
第１のヒステリシス幅を設定するためには、送信電力変化幅の値が既知であることが必要である。そのためには、送信電力変化幅が、予め送信装置から取得され、指定情報出力部１４に設定されていてもよい。
ところで、前述のように、変調方式Ｉ、ＩＩには、それぞれ、送信電力の最大値が設定されることがある。それぞれの変調方式の送信電力の最大値を、以降、「最大送信電力Ｉ」、「最大送信電力ＩＩ」という。ここで、最大送信電力Ｉが最大送信電力ＩＩよりも大きいものとする。このような条件下で、変調方式Ｉから変調方式ＩＩへ、変調方式が切り替えられる場合を考える。変調方式ＩＩへの切り替え後は、送信電力は最大送信電力ＩＩ以下になる。そのため、送信電力変化幅が最大になる場合は、変調方式の切り替え前は、送信電力Ｉを最大送信電力Ｉとして送信されていた場合である。従って、第１のヒステリシス幅を、最大送信電力Ｉと最大送信電力ＩＩとの差に等しい値、あるいは差以上の値に設定することができる。
あるいは、外部の送信装置からの受信信号２０に、外部の送信装置が受信信号２０を送信したときの送信電力を示す送信電力情報を含ませてもよい。この場合は、図２のように、情報抽出部１３を用いて、受信データ２１から送信電力情報２４を抽出する。そして、変調方式制御情報２２及び送信電力情報２４に基づいて、送信電力変化幅を求める。すなわち、変調方式制御情報２２に基づいて変調方式の切り替えを検出し、送信電力情報２４に基づいて送信電力の変化幅を検出する。送信電力情報２４は、変調方式制御情報２２に対応しているので、変調方式の変更に伴う送信電力の変化、すなわち、送信電力変化幅を求めることができる。
次に、図５、図６、図７、図８を参照して、第１の実施形態の通信装置の動作の例について図面を参照して具体的に説明する。
伝送路の状態は一定であるものとする。すなわち、対向局から送信された被変調信号は、ある一定量だけ減衰し、自局へ到達するものとする。
まず、図５を参照して、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩより高い場合について説明する。初期状態では、変調方式には変調方式Ｉが適用されているものとする。初期状態では、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩよりも高いので、所定の待ち時間が経過した後（時刻ｔ１１）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。通信装置が、送信電力の増減を送信装置に対して要求するときは、前述の送信電力指定情報を送信装置に対して送信することによって行う。
なお、本実施形態における待ち時間は、任意である。待ち時間が短ければ変調方式の変更の応答性が良くなり、待ち時間が長ければ変調方式の変更の応答性が悪くなる。いずれにしても、待ち時間の長短によらず、前述の、変調方式の切り替えに起因する問題は発生しない。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式ＩＩへ変更する（時刻ｔ１２）。そして、対向局は、送信電力を送信電力ＩＩへ低下させる。
対向局が送信電力を送信電力ＩＩへ低下させると、自局の受信レベルも低下する。しかし、変調方式切替閾値Ｉが、変調方式切替閾値ＩＩよりも、送信電力変化幅だけ低いので、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉを下回ることはない。そのため、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満となる。従って、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
初期状態の受信レベルが上記と異なり、変調方式切替閾値ＩＩに等しい場合や、変調方式切替閾値ＩＩよりも低い場合でも、本実施形態を適用することができる。
次に、図６を参照して、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩに等しい場合について説明する。初期状態では、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩに等しいので、待ち時間が経過した後（時刻ｔ１１）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式ＩＩへ変更する（時刻ｔ１２）。そして、対向局は、送信電力を送信電力ＩＩへ低下させる。
対向局が送信電力を送信電力ＩＩへ低下させると、自局の受信レベルも低下する。しかし、変調方式切替閾値Ｉが、変調方式切替閾値ＩＩよりも、送信電力変化幅だけ低いので、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉに等しくなり、変調方式切替閾値Ｉを下回らない。そのため、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満となる。従って、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
次に、図７を参照して、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉよりも低い場合について説明する。初期状態では、変調方式には変調方式ＩＩが適用されているものとする。初期状態では、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉよりも低いので、待ち時間が経過した後（時刻ｔ１３）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式Ｉへ変更するように要求する。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式Ｉへ変更する（時刻ｔ１４）。そして、対向局は、送信電力を送信電力Ｉへ上昇させる。
対向局が送信電力を送信電力Ｉへ上昇させると、自局の受信レベルも上昇する。しかし、変調方式切替閾値ＩＩが、変調方式切替閾値Ｉよりも、送信電力変化幅だけ高いので、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩ以上になることはない。そのため、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満となる。従って、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
なお、図８のように、初期状態の受信レベルが変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満の場合は、自局から対向局への、変調方式の切り替えの要求は全く発生しない。
以上のように、第１の実施形態の通信装置では、変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に対応して、変調方式切替閾値Ｉが、変調方式切替閾値ＩＩよりも、送信電力変化幅だけ低い値に設定される。そのため、変調方式の切り替え後に、受信レベルが、再び変調方式切替閾値Ｉを下回ったり、変調方式切替閾値ＩＩ以上になったりすることがない。従って、変調方式の切り替えが安定するという効果がある。
なお、変調方式Ｉ、ＩＩの具体的な変調方式は特に限定されない。例えば、通信装置として求められる通信速度、スループット、ＢＥＲ等の通信性能を満たすために必要な、受信レベル、搬送波対雑音電力比等が低い順に、変調方式Ｉ、ＩＩを決定する方法がある。具体的には、変調方式Ｉ、ＩＩを、それぞれが所定の通信性能を確保するために必要な受信レベルに基づいて設定してもよい。変調方式Ｉ、ＩＩを、それぞれが所定の通信性能を確保するために必要な搬送波対雑音電力比に基づいて設定してもよい。変調方式Ｉ、ＩＩを、それぞれの伝送レートが低い順に設定してもよい。あるいは、変調方式Ｉ、ＩＩが同じ方式（例えば、直交振幅変調等）で、多値数が小さい順（例えば、４値、８値、１６値等）に設定してもよい。ただし、変調方式Ｉから変調方式ＩＩへ切り替えられるときには送信電力が低下し、逆に、変調方式ＩＩから変調方式Ｉへ切り替えられるときには送信電力が上昇するときに、本実施形態は効果を奏する。
また、上記の説明では、変調方式はＩ、ＩＩの２種類の中から判定され、選択されるものとした。変調方式の選択肢の数は複数であればよく、個数は特に限定されない。すなわち、変調方式は３種類以上の中から判定され、選択されてもよい。ただし、変調方式の切り替えの前後で、送信電力が上記のような変化をする場合に、本実施形態の変調方式の切り替え制御方法は効果を奏する。
さらに、受信信号２０は、変調方式及び送信電力が制御可能な信号であればよい。従って、受信信号２０を伝達する媒体は、無線であっても、有線であってもよい。また、送信信号３０についても、送信信号３０を伝達する媒体は、無線であっても、有線であってもよい。
（第２の実施形態）
前述のように、伝送路の状態の変動に対応するために、適応変調方式にヒステリシス制御が導入されることがある。第２の実施形態の通信装置は、伝送路の状態の変動に対応するためのヒステリシス制御を行う適応変調方式に、本発明を適用したものである。
図９は、第２の実施形態の適応変調制御における、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフである。図１０は、第２の実施形態において適応変調制御を行うときの、受信レベルの時間的推移と、適用される変調方式及び送信装置の送信電力の変化を示すグラフである。
第２の実施形態の通信装置は、図１に示した第１の実施形態の通信装置と同じ構成を備える。そのため、説明は省略する。ただし、第２の実施形態の通信装置と第１の実施形態の通信装置とでは、設定されるヒステリシス幅が異なる。以下に、第２の実施形態の通信装置と第１の実施形態の通信装置との違いについて詳細に説明する。
上記のように、第２の実施形態の通信装置は、伝送路の状態の変動に対応するためのヒステリシス制御を行う。伝送路の状態の変動に対応するためのヒステリシス制御におけるヒステリシス幅を、「第２のヒステリシス幅」という。第２のヒステリシス幅と、第１の実施形態におけるヒステリシス幅（第１のヒステリシス幅）とは、設定の目的が異なる。すなわち、第２のヒステリシス幅は、伝送路の状態の変動を吸収するために設定されるものである。従って、第２のヒステリシス幅は、それ以下の受信レベルの変動が無視されるように設定される。一方、第１のヒステリシス幅は、変調方式の切り替え前後の送信電力の変化幅（送信電力変化幅）に等しい。
そして、第２の実施形態におけるヒステリシス幅（以降、「第３のヒステリシス幅」という。）は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい。
図１０を参照して、第２の実施形態の通信装置が第３のヒステリシス幅を持つヒステリシス制御を行うときの動作の例について、図面を参照して具体的に説明する。
第２の実施形態では、伝送路の状態は変化する。具体的には、所定の期間（時刻ｔ２３からｔ２４まで）、伝送路における信号の減衰量が増加する。このときの減衰量の増加量は、第２のヒステリシス幅よりも小さいものとする。すなわち、対向局から送信された被変調信号は、伝送路においてある一定量だけ減衰するが、時刻ｔ２３からｔ２４までは第２のヒステリシス幅よりも小さい量の減衰が追加され、自局へ到達する。
初期状態では、変調方式には変調方式Ｉが適用されているものとする。初期状態では、受信レベルが変調方式切替閾値ＩＩよりも高いので、待ち時間が経過した後（時刻ｔ２１）、自局は対向局へ、変調方式を変調方式ＩＩへ変更するように要求する。通信装置が、送信電力の増減を送信装置に対して要求するときは、前述の送信電力指定情報を送信装置に対して送信することによって行う。
本実施形態においても待ち時間は、任意である。待ち時間が短ければ変調方式の変更の応答性が良くなり、待ち時間が長ければ変調方式の変更の応答性が悪くなる。いずれにしても、待ち時間の長短によらず、前述の、変調方式の切り替えに起因する問題は発生しない。なお、短期的な伝送路減衰量の変動を無視するために、待ち時間を、無視すべき伝送路減衰量の変動期間以上に設定してもよい。
要求を受けた対向局は、変調方式を変調方式ＩＩへ変更する（時刻ｔ２２）。そして、対向局は、送信電力を送信電力ＩＩへ低下させる。
対向局が送信電力を送信電力ＩＩへ低下させると、自局の受信レベルも低下する。しかし、変調方式切替閾値Ｉが、変調方式切替閾値ＩＩよりも、送信電力変化幅以上低いので、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉを下回ることはない。そのため、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満となる。従って、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
時刻ｔ２３からｔ２４までの期間は、伝送路減衰量が増加するため、受信レベルはさらに低下する。しかし、第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい。そのため、変調方式切替閾値Ｉが、変調方式切替閾値ＩＩよりも、送信電力変化幅と伝送路の減衰量の和以上低い。従って、受信レベルが変調方式切替閾値Ｉを下回ることはないので、依然として、受信レベルは変調方式切替閾値Ｉ以上かつ変調方式切替閾値ＩＩ未満となる。そのため、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
なお、以上の説明から分かるように、第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和以上であってもよい。ただし、第３のヒステリシス幅が大きいほど、変調方式の切り替えは発生しにくくなる。すなわち、受信レベルが変化し、本来、変調方式を切り替えるべき状況下でも、切り替えが発生しない可能性がある。従って、最も好ましい第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい値である。
以上のように、第２の実施形態の通信装置では、第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい値に設定される。そのため、変調方式の切り替えと伝送路の状態の変動が複合して発生しても、受信レベルが、再び変調方式切替閾値Ｉを下回ったり、変調方式切替閾値ＩＩ以上になったりすることがない。従って、変調方式の切り替えが安定するという効果がある。
（第３の実施形態）
次に、具体的な装置を想定した実施形態を示す。第３の実施形態は、２台の無線通信装置を備える通信システムの例である。第３の実施形態では、伝送路の状態の変動に対応するためのヒステリシス制御を行う。
図１１に、第３の実施形態の通信システムの構成を示す。第３の実施形態の無線通信システムは、無線通信装置１００及び無線通信装置２００を備える。無線通信装置１００と無線通信装置２００は同一の構成を備えるため、無線通信装置１００の構成についてのみ以下に説明する。
無線通信装置１００は、送信ベースバンド処理部１０１、変調器１０２、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）部１０３、送信電力制御部１０４を備える。更に無線通信装置１００は、受信変調方式判定部１０５、受信ベースバンド処理部１０６、復調器１０７、アンテナ１０８を備える。
送信ベースバンド処理部１０１は、入力データ１０９、及び、変調方式制御情報１１２、変調方式指定情報１１４等、各種の制御情報を、図１２に示す無線フレームに多重化する。その後、送信ベースバンド処理部１０１は多重化された情報を送信無線フレーム・データ１１０として変調器１０２に出力する。
送信電力情報１１３は、ＲＦ部１０３によって設定される送信電力、すなわち、無線通信装置１００の送信電力を指定する情報で、後述の送信電力制御部１０４によって設定される。無線通信装置１００の送信電力は、変調方式によって変化する。送信電力情報１１３は、ＲＦ部１０３へ出力されるのみでなく、図１２のように、送信無線フレーム・データ１１０に多重化され、最終的には無線通信装置２００へも送信される。
なお、無線通信装置１００の送信電力は、無線通信装置２００からの指示に基づいて変化させられてもよい。
変調器１０２は、送信ベースバンド処理部１０１から入力された送信無線フレーム・データ１１０を、１フレーム前の送信無線フレーム・データのオーバーヘッド部に格納されている変調方式制御情報１１２に従って変調する。そして、変調された信号を、送信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ。中間周波数）信号１１１としてＲＦ部１０３に出力する。
送信電力制御部１０４は、送信ベースバンド処理部１０１へ送信電力情報１１３を出力する。
ＲＦ部１０３は、入力された送信ＩＦ信号１１１を、規定の無線周波数に周波数変換を行う。そして、ＲＦ部１０３は、周波数変換が行われた無線信号を、アンテナ１０８を通して無線通信装置２００へ送信する。
また、ＲＦ部１０３は、受信した無線信号に対する、自動利得制御機能及び周波数変換機能を備える。ＲＦ部１０３は、無線通信装置２００によって送信された無線信号を、アンテナ１０８を通して受信する。そして、ＲＦ部１０３は、受信した無線信号に対して、レベル制御及び周波数変換を行い、受信ＩＦ信号１１８として復調器１０７へ出力する。
ＲＦ部１０３の自動利得制御機能についてさらに詳しく説明する。ＲＦ部１０３は、受信ＩＦ信号１１８のレベルを規定値に保つと同時に、自動利得制御を行ったときの制御情報を利用して受信信号のレベルを推定する。そして、ＲＦ部１０３は、推定した受信信号のレベルを受信レベル情報１１７として、受信変調方式判定部１０５に出力する。
復調器１０７は、受信ＩＦ信号１１８に対し、受信ベースバンド処理部１０６から入力される受信変調方式制御情報１１５に従って復調処理を行う。そして、復調器１０７は、復調処理を行った受信ＩＦ信号１１８を、受信無線フレーム・データ１１９として受信ベースバンド処理部１０６に出力する。
アンテナ１０８は、上記のように、ＲＦ部１０３からの無線信号を無線通信装置２００へ送信し、無線通信装置２００からの無線信号を受信しＲＦ部１０３に出力する。
受信変調方式判定部１０５は、受信ベースバンド処理部１０６から入力される、受信変調方式制御情報１１５及び対向局送信電力情報１１６、及びＲＦ部から入力される受信レベル情報１１７に基いて、変調方式指定情報１１４を生成する。変調方式指定情報１１４は、無線通信装置２００へ送信され、無線通信装置２００によって適用されるべき変調方式を指定する。
図１３は、受信変調方式判定部１０５の実施形態の例を示すブロック図である。平均化回路１０５０は、ＲＦ部１０３から入力される、一定期間内の複数の受信レベル情報１１７を平均し、その平均値である平均受信レベルを判定回路１０５１に出力する。変調方式切替閾値テーブル１０５２は、各変調方式における受信レベルの、上限閾値及び下限閾値（以降、単に、「上限閾値」及び「下限閾値」という。）を判定回路１０５１に出力する。ここでの上限閾値と下限閾値との差、すなわち、ヒステリシス幅は、伝送路の状態の変動の影響を受けて変調方式が切り替わることがないように設定されたヒステリシス幅、すなわち、第２の実施形態における「第２のヒステリシス幅」である。
判定回路１０５１は、受信ベースバンド処理部１０６から入力される、受信変調方式制御情報１１５及び対向局送信電力情報１１６に基いて、変調方式の切り替えに伴う、対向局の送信電力の増減と変化幅を求める。そして、入力した上限閾値及び下限閾値のいずれか一方、又は両方を操作する。このとき上限閾値又は／及び下限閾値が操作される量が、第１の実施形態における「第１のヒステリシス幅」に相当する。そして、操作された上限閾値及び下限閾値の差が、第２の実施形態における「第３のヒステリシス幅」に相当する。本実施形態においても、以降、第１のヒステリシス幅、第２のヒステリシス幅、第３のヒステリシス幅という表現を用いる。
例えば、変調方式の切り替えに伴って対向局の送信電力が低下する場合には、下限閾値を変化幅と同じ量だけ低下させてもよい。あるいは、予め、上限閾値を変化幅と同じ量だけ上昇させておいてもよい。変調方式の切り替えに伴って対向局の送信電力が上昇する場合には、上限閾値を変化幅と同じ量だけ上昇させてもよい。あるいは、下限閾値を変化幅と同じ量だけ低下させておいてもよい。
図１４は、受信レベルと変調方式との対応を示すグラフで、上限閾値の操作の具体例を示す。図１４の例では、変調方式は、ＱＰＳＫと２５６ＱＡＭの２種類が選択可能である。そして、受信レベルが上昇しながら超えたときに、ＱＰＳＫから２５６ＱＡＭへ切り替えるための閾値である、ＱＰＳＫ上限閾値の当初の値は、−６０ｄＢｍである。受信レベルが低下しながら下回ったときに、２５６ＱＡＭからＱＰＳＫへ切り替えるための閾値である、２５６ＱＡＭ下限閾値は、−６５ｄＢｍである。ここで、変調方式がＱＰＳＫから２５６ＱＡＭに切り替えられるときには、送信電力が１０ｄＢだけ低下するものとする。逆に、変調方式が２５６ＱＡＭからＱＰＳＫに切り替えられるときには、送信電力が１０ｄＢだけ上昇するものとする。この場合、ＱＰＳＫ上限閾値は、１０ｄＢだけ上昇させられ、−５０ｄＢｍに変更される。
そして、判定回路１０５１は、受信変調方式制御情報１１５に基づき、平均回路１０５０から入力される平均受信レベルと、上記のように操作された、各変調方式の受信レベルの上限閾値及び下限閾値との比較を行う。そして、判定回路１０５１は、最適な変調方式を判定し、結果を保護回路１０５３に出力する。保護回路１０５３は、判定回路１０５１から入力される変調方式判定結果が、予め設定された回数だけ連続して同じ結果になったことを確認し、最終的な確認結果とする。そして、確認結果を変調方式指定情報１１４として、送信ベースバンド処理部１０１に出力する。
保護回路１０５３についてさらに説明する。保護回路１０５３は、予め設定された回数だけ連続して同じ判定結果が得られた場合に、その判定結果を現在の伝播路状態に適した、次の変調方式と判断する。そして、保護回路１０５３は、判断結果の変調方式を変調方式指定情報１１４として送信ベースバンド処理部１０１に出力する。このように、入力された受信レベル情報１１７に対して平均化処理を行い、平均結果を用いて変調方式判定を行い、さらにその判定結果に対して所定の保護期間を設ける。保護期間を設けることによって、突発的な伝播路状態の変化に反応して、変調方式の切り替えが繰り返されることを防ぐことができる。
受信ベースバンド処理部１０６は、受信無線フレーム・データ１１９から、無線通信装置２００の変調方式指定情報２１４を抽出する。変調方式指定情報２１４は、受信変調方式判定部２０５において生成され、送信無線フレーム・データ２１０に多重化されたものである。無線通信装置２００内での送信無線フレーム・データ２１０は、無線通信装置１００内では受信無線フレーム・データ１１９に対応する。受信ベースバンド処理部１０６は、抽出した変調方式指定情報２１４を、変調方式制御情報１１２として、送信ベースバンド処理部１０１へ出力する。
また、受信ベースバンド処理部１０６は、受信無線フレーム・データ１１９から変調方式制御情報を抽出し、受信変調方式制御情報１１５として、受信変調方式判定部１０５、及び復調器１０７に出力する。そして、受信ベースバンド処理部１０６は、受信無線フレーム・データ１１９に多重化されているペイロード・データを出力データ１２０として出力する。
上記の、無線通信装置１００の構成及び各構成要素の機能は、無線通信装置２００にも共通である。図１１では、無線通信装置１００の各構成要素及び無線通信装置１００の内部で使用されている信号に付された符号の最上位桁は「１」に統一されている。無線通信装置２００については、無線通信装置１００の各構成要素及び使用されている信号に付された符号の最上位桁が「２」に変更され、その他の桁は全て同じ数字を用いている。例えば、無線通信装置１００のアンテナ１０８に対応する、無線通信装置２００のアンテナはアンテナ２０８と示されている。
なお、判定回路１０５１による、上限閾値又は下限閾値の操作方法は、上記の方法には限定されない。すなわち、上位以外の上限閾値又は下限閾値の操作方法であっても、変調方式の切り替えに伴う受信レベルの変化よりも、上限閾値と下限閾値との差を大きくすることができるならば差し支えない。
図１２に示す無線フレームフォーマットを用いて、自局の送信ベースバンド処理部１０１から、対向局の受信ベースバンド処理部２０６に至るまでの変調方式切り替えの仕組みについて説明する。送信無線フレーム・データ１１０は、図１２に示す無線フレームが時間的に連続したものである。変調方式切り替えをヒットレス、すなわち、瞬断することなく行うために、変調方式切り替えは無線フレーム単位で行う。そこで、ある無線フレームの変調方式は、その１フレーム前のオーバーヘッド部に含まれる変調方式制御情報によって示すようにする。これは、対向局の復調器２０７において、変調方式切り替えのタイミングを前もって知っておく必要があるためである。対向局では、ある受信無線フレームに適用されている変調方式がいずれの方式であるかは、復調器２０７において受信ＩＦ信号２１８を復調して初めて知ることができる。しかしながら、受信ＩＦ信号２１８を復調して正しい受信無線フレーム・データを得るためには、その変調方式を予め知っておく必要がある。そのためには、変調方式制御情報は、それ自身を含む無線フレームの変調方式ではなく、次の無線フレームの変調方式を表すようにすればよい。
次に、以上の各部の機能及び動作に基づいて行われる、システム全体としての変調方式判定及び送信電力制御の動作について、図１５を用いて説明する。本実施形態において、上限閾値、下限閾値は、図１４のように設定されているものとする。以下の説明では、便宜上、無線通信装置１００を「自局」、無線通信装置２００を「対向局」と呼ぶ。図１１に示すように、自局と対向局は同一の構成を備える。そして、変調方式判定及び送信電力制御は、自局から対向局方向、対向局から自局方向のそれぞれにおいて、同一の動作により独立に行われる。自局と対向局は、同一の動作を行うことによって、互いに送受信を行っている。以下では、対向局から自局方向の、変調方式及び送信電力制御を例として説明する。そのため、以下では、自局の動作についてのみ説明する。
図１４は、各変調方式における変調方式切り替えのための、ＱＰＳＫ上限閾値及び２５６ＱＡＭ下限閾値を表したものである。また、図１５は、自局の受信レベル、伝播路の減衰量、対向局の送信電力の時間変化と、それに応じて自局側で判定される変調方式を表したものである。
第３の実施形態でも、伝送路の状態は変化する。具体的には、時刻ｔ３３からｔ３４まで、伝送路における信号の減衰量が増加する。このときの減衰量の増加量は、第２のヒステリシス幅よりも小さいものとする。すなわち、対向局から送信された信号は、伝送路においてある一定量だけ減衰するが、時刻ｔ３３からｔ３４までは第２のヒステリシス幅よりも小さい量の減衰が追加され、自局へ到達する。
図１５において、対向局の２５６ＱＡＭ適用時の送信電力は１５ｄＢｍ、ＱＰＳＫ適用時の送信電力は２５ｄＢｍであるとする。初期状態は、対向局ではＱＰＳＫが適用されており、送信電力は２５ｄＢｍである。伝播路の減衰量は７４ｄＢで、自局の受信レベルは−４９ｄＢｍとなっている。
初期状態では、受信レベルがＱＰＳＫ上限閾値よりも高いので、待ち時間が経過した後（時刻ｔ３１）、自局は対向局へ、変調方式を２５６ＱＡＭへ変更するように要求する。通信装置が、送信電力の増減を送信装置に対して要求するときは、前述の送信電力指定情報１１４を送信装置に対して送信することによって行う。
本実施形態においても待ち時間は、任意である。待ち時間が短ければ変調方式の変更の応答性が良くなり、待ち時間が長ければ変調方式の変更の応答性が悪くなる。いずれにしても、待ち時間の長短によらず、前述の、変調方式の切り替えに起因する問題は発生しない。なお、短期的な伝送路減衰量の変動を無視するために、待ち時間を、無視すべき伝送路減衰量の変動期間以上に設定してもよい。
要求を受けた対向局は、変調方式を２５６ＱＡＭへ変更するために、送信電力の低減を開始する。そして、対向局は、送信電力が２５６ＱＡＭの送信電力１５ｄＢｍまで低下すると（時刻ｔ３２）、変調方式を２５６ＱＡＭへ変更する。なお、第１及び第２の実施形態では、送信電力の低下に要する時間は無視されていたが、本実施形態では、実用面を考慮し、所定の時間を費やして徐々に送信電力を変化させている。
対向局が送信電力を１５ｄＢｍまで低下させると、自局の受信レベルも−５９ｄＢｍまで低下する。しかし、２５６ＱＡＭ下限閾値が、ＱＰＳＫ上限閾値よりも、送信電力の変化幅以上低いので、受信レベルが２５６ＱＡＭ下限閾値を下回ることはない。すなわち、受信レベルは、２５６ＱＡＭ下限閾値以上でかつＱＰＳＫ上限閾値未満である。そのため、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
時刻ｔ３３では、伝送路減衰量が７９ｄＢまで増加するため、受信レベルはさらに低下し、−６４ｄＢｍになる。しかし、第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい。そのため、２５６ＱＡＭ下限閾値が、ＱＰＳＫ上限閾値よりも、送信電力変化幅と伝送路の減衰量の和以上低い。従って、受信レベルが２５６ＱＡＭ下限閾値を下回ることはないので、依然として、受信レベルは、２５６ＱＡＭ下限閾値以上でかつＱＰＳＫ上限閾値未満である。そのため、自局から対向局への、変調方式の切り替えは要求されない。
なお、以上の説明から分かるように、第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和以上であってもよい。ただし、第３のヒステリシス幅が大きいほど、変調方式の切り替えは発生しにくくなる。すなわち、受信レベルが変化し、本来、変調方式を切り替えるべき状況下でも、切り替えが発生しない可能性がある。従って、最も好ましい第３のヒステリシス幅は、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい値である。
なお、本実施形態の通信システムは、変調方式によって送信電力が変化しない場合には、第１のヒステリシス幅をゼロとする。
図１６は、第１のヒステリシス幅をゼロとしたときの、各変調方式における変調方式切り替えのための、ＱＰＳＫ上限閾値及び２５６ＱＡＭ下限閾値を示す。第１のヒステリシス幅をゼロとした場合には、第２のヒステリシス幅による、伝送路の変動を無視するためのヒステリシス制御のみが行われる。
参考として、図１７に、第２のヒステリシス幅のみを設定し、第１のヒステリシス幅をゼロとしたときに、変調方式の切り替えに伴い送信電力が変化したときの動作の例を示す。図１７は、自局の受信レベル、伝播路の減衰量、対向局の送信電力の時間変化と、それに応じて自局側で判定される変調方式を表したものである。
このように、送信電力の変化幅（１０ｄＢ）よりも第２のヒステリシス幅（５ｄＢ）が小さければ、変調方式が切り替わったときに、再び切り替えが発生し、システムが安定しないことが分かる。変調方式の切り替えに伴い送信電力が変化する場合には、上述のように、第１のヒステリシス幅を設定することによって、変調方式の切り替えが連続する問題の発生を防止することができる。
なお、第３の実施形態における受信変調方式判定部１０５の処理は、無線通信装置１００に内蔵されたコンピュータとソフトウェアを用いて行ってもよい。
図１８に、受信変調方式判定部１０５の処理を、ソフトウェアを用いて行うときの、フローチャートの例を示す。
図１８のフローチャートについて説明する。受信変調方式判定部１０５内のコンピュータは、その時点の受信レベルを判定し、その判定結果に基づいて変調方式を選択する。
始めに、受信変調方式判定部１０５は、現在の受信レベルと２５６ＱＡＭ下限閾値を比較する（ステップＳ１）。現在の受信レベルが２５６ＱＡＭ下限閾値よりも小さいとき、受信変調方式判定部１０５は、ＱＰＳＫの適用を指定する変調方式指定情報を出力する（ステップＳ２）。
ステップＳ１において、現在の受信レベルが２５６ＱＡＭ下限閾値以上であるとき、受信変調方式判定部１０５は、現在の受信レベルとＱＰＳＫ上限閾値を比較する（ステップＳ３）。ステップＳ３において、現在の受信レベルがＱＰＳＫ上限閾値以上であるとき、受信変調方式判定部１０５は、２５６ＱＡＭの適用を指定する変調方式指定情報を出力する（ステップＳ４）。
ステップＳ３において、現在の受信レベルがＱＰＳＫ上限閾値未満であるとき、受信レベルは、２５６ＱＡＭ下限閾値以上でかつＱＰＳＫ上限閾値未満である。従って、受信変調方式判定部１０５は、現在の変調方式をそのまま適用するように変調方式指定情報を出力する（ステップＳ５）。そして、以降、ステップＳ１からＳ５までの処理を繰り返す。
上記の制御を行うソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な、適切な記憶媒体に格納することができる。
以上のように、第３の実施形態の通信装置では、変調方式の切り替えに伴う送信電力の変化に対応して、第３のヒステリシス幅が、第１のヒステリシス幅と第２のヒステリシス幅の和に等しい値に設定される。そのため、変調方式の切り替えと伝送路の状態の変動が複合して発生しても、受信レベルが、再び２５６ＱＡＭ下限閾値を下回ったり、ＱＰＳＫ上限閾値以上になったりすることがない。従って、変調方式の切り替えが安定するという効果がある。
なお、送信電力制御の方法は、送信装置内部における制御に関するものである。従って、本実施形態の変調方式制御方法は、送信装置において適用されている送信電力制御の具体的な方式には依存しない。すなわち、送信装置における送信電力制御の方式や送信電力値が送信装置の運用中に変更されたとしても、本実施形態の変調方式制御方法を適用することにより、常に、最適な上限／下限閾値を設定することが可能である。
また、以上の実施形態は各々他の実施形態と組み合わせることができる。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１０年３月２４日に出願された日本出願特願２０１０−０６７９２２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、通信装置、通信システム、及び通信制御方法に関し、特に安定した変調方式の切り替えが可能な通信装置、通信システム、及び通信制御方法に関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

１０ 通信装置
２０ 受信信号
２１ 受信データ
２２ 変調方式制御情報
２３ 変調方式指定情報
２４ 送信電力情報
３０ 送信信号
１００、２００ 無線通信装置
１０８、２０８ アンテナ
１１０、２１０ 送信無線フレーム・データ
１１１、２１１ 送信ＩＦ信号
１１２、２１２ 変調方式制御情報
１１３、２１３ 送信電力情報
１１４、２１４ 変調方式指定情報
１１５、２１５ 受信変調方式制御情報
１１６、２１６ 対向局送信電力情報
１１７、２１７ 受信レベル情報
１１８、２１８ 受信ＩＦ信号
１１９、２１９ 受信無線フレーム・データ

Claims (16)

1. 第１の変調方式及び第２の変調方式を含む変調方式に従った変調が変調方式指定情報に基づいて外部の送信装置によって施された信号を受信し、前記受信した信号を変調方式制御情報に基づいて復調し、受信データを出力する受信手段と、
   前記信号の信号レベルを測定し、受信レベルを出力する受信レベル測定手段と、
   前記受信データに基づいて、前記変調方式制御情報を出力する情報抽出手段と、
   前記第１の変調方式と前記第２の変調方式との間での前記送信装置による前記変調方式の切り替えの前後において、前記送信装置によって前記信号が送信されるときの送信電力が前記変調方式の切り替えに伴って変化するときの変化幅である送信電力変化幅に基づいて閾値差が設定された、前記切り替えのために用いられる２つの変調方式切替閾値に従って、前記変調方式指定情報を出力する指定情報出力手段と、
   前記変調方式指定情報を前記送信装置へ送信する送信手段
   を備えることを特徴とする通信装置。
2. 前記２つの変調方式切替閾値は、前記送信電力変化幅以上の前記閾値差を持つ、第１の変調方式切替閾値及び前記第１の変調方式切替閾値より大きい第２の変調方式切替閾値であり、
   前記指定情報出力手段は、前記受信レベルが前記第１の変調方式切替閾値を下回るとき前記第１の変調方式の適用を要求し、前記受信レベルが前記第２の変調方式切替閾値以上であるとき前記第２の変調方式の適用を要求し、前記受信レベルが前記第１の変調方式切替閾値以上でかつ前記第２の変調方式切替閾値未満であるとき前記変調方式の適用の維持を要求する前記変調方式指定情報を出力する
   ことを特徴とする請求項１記載の通信装置。
3. 前記閾値差は、前記送信電力変化幅に等しい
   ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
4. 前記閾値差は、前記送信装置との間の伝送路における前記信号の減衰量の変動による前記切り替えの発生を防止するための、前記受信レベルの許容変化幅である減衰量変化幅と、前記送信電力変化幅との和以上である
   ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
5. 前記閾値差は、前記減衰量変化幅と前記送信電力変化幅との和に等しい
   ことを特徴とする請求項４記載の通信装置。
6. 前記閾値差は、前記送信装置が前記第１の変調方式で前記信号を送信するときの送信電力である第１の最大送信電力と、前記送信装置が前記第２の変調方式で前記信号を送信するときの送信電力である第２の最大送信電力との差である送信電力差以上である
   ことを特徴とする請求項２記載の通信装置。
7. 前記閾値差は、前記送信電力差に等しい
   ことを特徴とする請求項６記載の通信装置。
8. 前記閾値差は、前記送信装置との間の伝送路における前記信号の減衰量の変動による前記切り替えの発生を防止するための、前記受信レベルの許容変化幅である減衰量変化幅と、前記最大送信電力差との和以上である
   ことを特徴とする請求項６記載の通信装置。
9. 前記閾値差は、前記減衰量変化幅と前記送信電力差との和に等しい
   ことを特徴とする請求項８記載の通信装置。
10. 前記指定情報出力手段は、前記送信装置より受信した、前記送信電力に関する送信電力情報に基づいて、前記閾値差を制御する
    ことを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の通信装置。
11. 切り替えが可能な変調方式に従った変調を施して信号を送信する第１の通信装置と、
    前記第１の通信装置によって前記信号が送信されるときの送信電力が前記切り替えに伴って変化するときの変化幅である送信電力変化幅に基づいて閾値差が設定された、前記切り替えのために用いられる２つの変調方式切替閾値に従って、前記第１の通信装置へ前記切り替えを要求する第２の通信装置
    を備えることを特徴とする通信システム。
12. 前記第１の通信装置は、変調方式指定情報に基づいて、第１の変調方式及び第２の変調方式を含む前記変調方式に従った前記変調を施して前記信号を送信し、
    前記第２の通信装置は、前記信号を受信し前記受信した信号を変調方式制御情報に基づいて復調し、受信データを出力する受信手段と、前記信号の信号レベルを測定し、前記受信レベルを出力する受信レベル測定手段と、前記受信データに基づいて前記変調方式制御情報を出力する情報抽出手段と、前記第１の変調方式と前記第２の変調方式との間での前記第１の通信装置による前記変調方式の切り替えの前後における前記送信電力変化幅に基づいて設定された前記２つの変調方式切替閾値に従って、前記変調方式指定情報を出力する指定情報出力手段と、前記変調方式指定情報を前記第１の通信装置へ送信する送信手段を備える
    ことを特徴とする請求項１１記載の通信システム。
13. 前記第１の通信装置は、前記送信電力に関する送信電力情報を前記信号に含ませて送信し、
    前記情報抽出手段は、前記受信データに基づいて前記送信電力情報を出力し、
    前記指定情報出力手段は、前記送信電力情報に基づいて、前記閾値差を制御する
    ことを特徴とする請求項１２記載の通信システム。
14. 適応的に変調方式を切り替えて信号を送信し、
    前記変調方式の切り替えに伴い、前記信号の送信電力が変化し、
    前記送信電力が前記切り替えに伴って変化するときの変化幅である送信電力変化幅に基づいて、前記切り替えのために用いる２つの変調方式切替閾値の閾値差を設定し、
    前記２つの変調方式切替閾値に基づいて、前記信号を送信するときの前記変調方式を決定する
    ことを特徴とする通信制御方法。
15. 送信側における変調方式の切り替えに伴って送信電力が変化するときの変化幅である送信電力変化幅に基づいて閾値差が設定された、前記切り替えのために用いる２つの変調方式切替閾値に従って、前記送信側へ変調方式の切り替えを要求することを特徴とする通信制御方法。
16. 前記変調方式は、第１の変調方式及び第２の変調方式を含み、
    前記送信電力変化幅は、前記第１の変調方式と前記第２の変調方式との間での前記送信側による前記変調方式の切り替えの前後において、前記切り替えに伴って前記送信側における送信電力が変化するときの変化幅であり、
    前記２つの変調方式切替閾値は、前記送信電力変化幅以上の前記閾値差を持つ、第１の変調方式切替閾値及び前記第１の変調方式切替閾値より大きい第２の変調方式切替閾値であり、
    前記送信側において変調方式指定情報に基づいて変調が施された信号を受信し、
    前記受信した信号を変調方式制御情報に基づいて復調し、受信データを出力し、
    前記信号の信号レベルを測定し、受信レベルを出力し、
    前記受信データに基づいて、前記変調方式制御情報を出力し、
    前記受信レベルが前記第１の変調方式切替閾値を下回るとき、前記第１の変調方式の適用を要求する変調方式指定情報を出力し、
    前記受信レベルが前記第２の変調方式切替閾値以上であるとき、前記第２の変調方式の適用を要求する前記変調方式指定情報を出力し、
    前記受信レベルが前記第１の変調方式切替閾値以上でかつ前記第２の変調方式切替閾値未満であるとき、前記変調方式の適用の維持を要求する前記変調方式指定情報を出力し、
    前記変調方式指定情報を前記送信装置へ送信する
    ことを特徴とする請求項１５記載の通信制御方法。

Images