JP5532055B2 - 無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、適応変調方式を使用して無線通信を行う無線通信装置に関する。

ディジタルマイクロ波無線通信システムなどの無線通信システムでは、ブロードバンド通信技術の発展に伴い、データ信号の伝送容量（伝送スループット）の向上が求められている。伝送容量の向上が可能な技術としては、データ信号の変調方式を多値化することで、データ信号が変調された変調信号の１シンボル当たりのビット数を増やし、周波数利用効率を向上させる技術がある。なお、シンボルとは、一度に送信可能な変調信号の単位であり、変調信号の１シンボル当たりのビット数は、変調多値数と呼ばれる。

しかしながら、変調方式を多値化すると、変調信号の各シンボルの位相や振幅が近づくために、変調信号が伝送路の状態の影響を受けやすくなる。このため、伝送路の状態が悪いと、変調信号の誤り率が増加して、変調信号の伝送容量がかえって小さくなることがあった。

上記の問題を解決するために、近年では、伝送路の状態に応じてデータ信号の変調方式を適応的に切り替える適応変調方式が使用されている。適応変調方式では、伝送路の状態が悪いと、変調多値数の小さい変調方式が使用され、伝送路の状態が良いと、変調多値数の大きい変調方式が使用される。これにより、伝送路の状態に適した変調方式を使用することが可能になり、データ信号の伝送容量を向上させることが可能になっている。

また、適応変調方式では、無線通信システム内の無線装置は、データ信号に加えて、通信先の無線装置から受信するデータ信号の変調方式を示すパイロット信号を送信している。通信先の無線装置は、そのパイロット信号が示す変調方式で変調したデータ信号を送信する。これにより、データ信号の変調方式が変化しても、無線装置間で変調方式の同期を取ることが可能になるので、データ信号を復調することができる。

しかしながら、パイロット信号に誤りが発生すると、変調方式の同期が取れなくなり、データ信号を復調できなくなることがある。このため、パイロット信号は、データ信号よりも大きな冗長度の誤り訂正符号が付加されるとともに、伝送路の状態の影響を受けにくい、変調多値数が比較的小さい変調方式で変調されている。例えば、パイロット信号は、変調多値数が２の変調方式であるＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）で変調される。

また、無線装置は、データ信号を復調するためには、データ信号の振幅および位相を推定する必要がある。パイロット信号には、このデータ信号の振幅および位相に関する情報は含まれていないので、データ信号の振幅および位相の推定精度を向上させるために、パイロット信号とは別の擬似パイロット信号が送信されることがある。

例えば、特許文献１に記載のデータ送信器は、データ信号内の所定のシンボルを、データ信号の振幅および位相を示す擬似パイロット信号に変換して送信している。なお、擬似パイロット信号の変調方式は、データ信号の変調方式の変調多値数以下の変調多値数を有するように決定される。なお、擬似パイロット信号の変調方式の変調多値数が、データ信号の変調方式の変調多値数以下であれば、擬似パイロット信号の変調方式は、固定であることもあるし、時間とともに変更することもある。

特表２００８−５３６３７８号公報

パイロット信号の信頼性を確保するために、変調多値数が比較的小さい変調方式が使用され、かつ、データ信号よりも大きな冗長度の誤り訂正符号が付加されると、パイロット信号の送信時間が増加するので、データ信号の伝送容量が減少する。

従来の適応変調技術では、パイロット信号の変調方式や、パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度は固定されている。このため、伝送路の状態に関わらず、パイロット信号の送信時間が一定となる。しかしながら、伝送路の状態が良いと、パイロット信号の変調方式の変調多値数を増やしたり、パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を減らしたりして、パイロット信号の送信時間を減らしても、パイロット信号の信頼性を確保できる。したがって、従来の適応変調技術では、パイロット信号の信頼性を確保するために、パイロット信号の送信時間が必要以上にかかり、データ信号の伝送容量が必要以上に減少されるという問題があった。

なお、特許文献１に記載のデータ送信器では、擬似パイロット信号の変調方式が時間とともに変更されるので、擬似パイロット信号の変調方式の変調多値数が増加し、その結果、擬似パイロット信号の送信時間が短くなることがある。しかしながら、擬似パイロット信号の変調方式を変更させる具体的な方法は記載されておらず、パイロット信号を擬似パイロット信号のように時間とともに変更させるだけでは、データ信号の伝送容量が必要以上に減少されることを抑制することができない。また、パイロット信号の信頼度を確保することができない可能性もある。

本発明の目的は、上記の課題である、パイロット信号の信頼性を確保するために、データ信号の伝送容量が必要以上に減少されるという問題を解決する無線通信装置、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することである。

本発明による無線通信装置は、伝送路の状態に応じてデータ信号の変調方式を切り替える適応変調方式を使用して無線通信を行う無線通信装置であって、前記伝送路の状態に応じて、他の無線通信装置から受信する受信データ信号の変調方式である受信変調方式を決定する決定手段と、前記決定手段にて決定された受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成し、当該第一パイロット信号を、誤り訂正符号を付加してから変調して送信する送信手段と、他の無線通信装置に送信する送信データ信号の変調方式である送信変調方式を示す第二パイロット信号を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した第二パイロット信号が示す送信変調方式に応じて、前記送信手段が送信する第一パイロット信号の変調方式と、当該第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度との少なくとも一方を切り替える切替手段と、を有する。

本発明による無線通信システムは、前記無線通信装置を複数備え、前記無線通信装置間の伝送路の状態に応じて、当該無線通信装置間の通信で使用する変調方式を切り替える。

本発明による無線通信方法は、伝送路の状態に応じてデータ信号の変調方式を切り替える適応変調方式を使用して無線通信を行う無線通信装置による無線通信方法であって、
前記伝送路の状態に応じて、他の無線通信装置から受信する受信データ信号の変調方式である受信変調方式を決定する決定ステップと、前記決定された受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成し、当該第一パイロット信号を、誤り訂正符号を付加してから変調して送信する送信ステップと、他の無線通信装置に送信する送信データ信号の変調方式である送信変調方式を示す第二パイロット信号を受信する受信ステップと、前記受信された第二パイロット信号が示す送信変調方式に応じて、前記第一パイロット信号の変調方式と、当該第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度との少なくとも一方を切り替える切替ステップと、を有する。

本発明によれば、パイロット信号の信頼性を確保するために、データ信号の伝送容量が必要以上に減少されることを抑制することが可能になる。

本発明の第一の実施形態の無線通信装置の構成を示したブロック図である。 本発明の第二の実施形態の無線通信装置の構成を示したブロック図である。 パイロット信号生成部および符号化部の構成の一例を示したブロック図である。 無線通信装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 データ信号の変調方式とパイロット信号の冗長度との関係を説明するための図である。 送信フレーム信号の一例を示した図である。 送信フレーム信号の他の例を示した図である。 送信フレーム信号の他の例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有する構成には同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の第一の実施形態の無線装置の構成を示したブロック図である。図１において、無線装置１は、送信回路１０と、受信回路２０とを有する。また、受信回路２０は、決定部２０Ａと、受信部２０Ｂと、切替部２０Ｃとを有する。

無線装置１は、ディジタルマイクロ波無線通信システムなどの無線通信システムに使用される無線通信装置であり、伝送路の状態に応じてデータ信号の変調方式を切り替える適応変調方式を使用して他の無線通信装置と無線通信を行う。

なお、無線装置１は、他の無線通信装置から受信する受信データ信号の変調方式を決定し、その決定した変調方式をパイロット信号で他の無線通信装置に通知することで、他の無線通信装置と、受信データ信号の変調方式の同期を取っている。また、他の無線通信装置は、無線装置１と同じ機能を有する無線装置２を想定しているが、適応変調方式を使用してパイロット信号を送信する無線通信装置であればよい。

送信回路１０は、送信手段と呼ばれることもある。送信回路１０は、無線装置１が無線装置２から受信する受信データ信号の変調方式である受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成し、その第一パイロット信号を、誤り訂正符号を付加してから変調して送信する。

決定部２０Ａは、決定手段と呼ばれることもある。決定部２０Ａは、無線装置１および２間の無線伝送路である伝送路３の状態を測定し、その測定した伝送路３の状態に応じて、受信変調方式を決定する。なお、送信回路１０は、決定部２０Ａで決定された受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成する。

受信部２０Ｂは、受信手段と呼ばれることもある。受信部２０Ｂは、無線装置２から、無線装置１が無線装置２に送信する送信データ信号の変調方式である送信変調方式を示す第二パイロット信号を受信する。

切替部２０Ｃは、切替手段と呼ばれることもある。切替部２０Ｃは、受信部２０Ｂが受信した第二パイロット信号が示す送信変調方式に応じて、送信回路１０が送信する第一パイロット信号の変調方式と、その第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度との少なくとも一方を切り替える。

本実施形態によれば、決定部２０Ａは、伝送路３の状態に応じて、受信データ信号の受信変調方式を決定する。送信回路１０は、決定部２０Ａで決定された受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成し、その第一パイロット信号を、誤り訂正符号を付加してから変調して送信する。受信部２０Ｂは、送信データ信号の変調方式である送信変調方式を示す第二パイロット信号を受信する。切替部２０Ｃは、受信部２０Ｂが受信した第二パイロット信号が示す送信変調方式に応じて、送信回路１０が送信する第一パイロット信号の変調方式と、その第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度との少なくとも一方を切り替える。

この場合、送信データ信号の送信変調方式に応じて、第一パイロット信号の変調方式および冗長度の少なくとも一方が調整される。また、送信変調方式は伝送路３の状態を反映していると考えられる。このため、伝送路３の状態に応じて、第一パイロット信号の変調方式および冗長度の少なくとも一方を調整することが可能になる。したがって、第一パイロット信号の変調方式の変調多値数および冗長度を、パイロット信号の信頼性を確保するのに必要十分な値にすることが可能となり、パイロット信号の送信時間が必要以上に増加し、データ信号の伝送容量が必要以上に減少されることを抑制することが可能になる。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。

図２は、本実施形態のディジタルマイクロ波無線通信システムを示したブロック図である。図２では、ディジタルマイクロ波無線通信システム（以下、無線通信システムと称する）は、無線装置１および２を有する。

無線装置１は、送信回路１０と、受信回路２０とを有する。

送信回路１０は、パイロット信号生成部１１と、符号化部１２と、変調方式制御部１３と、変調部１４と、送信部１５とを有する。また、受信回路２０は、受信部２１と、受信レベル測定部２２と、変調方式決定部２３と、復調部２４と、復号化部２５と、パイロット信号抽出部２６とを有する。

パイロット信号生成部１１は、受信データ信号の受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成する。受信変調方式は、後述の変調方式決定部２３にて決定される。また、パイロット信号生成部１１が生成する第一パイロット信号には、既に誤り訂正符号が付加されている。なお、パイロット信号生成部１１のより詳細な説明は後述する。

符号化部１２には、送信データ信号が入力される。なお、送信データ信号には、既に誤り訂正符号が付加されている。

符号化部１２は、その入力された送信データ信号と、パイロット信号生成部１１が生成した第一パイロット信号とを多重化して送信フレーム信号として出力する。なお、符号化部１２のより詳細な説明は後述する。

変調方式制御部１３は、後述するパイロット信号抽出部２６にて復調された第二パイロット信号が示す送信変調方式に応じて、送信フレーム信号の変調方式を変調部１４に設定する。

より具体的には、変調方式制御部１３は、送信変調方式に応じて、送信フレーム信号内の送信データ信号が送信変調方式で変調され、送信フレーム信号内の第一パイロット信号が予め固定された変調方式で変調されるように、復調部２４に送信フレーム信号の変調方式を動的に設定する。なお、第一パイロット信号の変調方式は、本実施形態では、ＱＰＳＫであるとする。

変調部１４は、変調方式制御部１３にて設定された変調方式を用いて、符号化部１２にて生成された送信フレーム信号を変調する。

送信部１５は、変調部１４にて変調された送信フレーム信号を送信無線信号として無線装置２に送信する。

受信部２１は、図１で示した受信部２０Ｂに対応する。受信部２１は、無線装置２から無線信号を受信フレーム信号として受信する。受信フレーム信号は、第二パイロット信号および受信データ信号が多重化されている。また、第二パイロット信号および受信データ信号のそれぞれは変調されている。なお、無線装置２は無線装置１と同じ機能を有するため、第二パイロット信号の変調方式は、第一パイロット信号と同様に予めＱＰＳＫに固定されている。

受信レベル測定部２２および変調方式決定部２３は、図１で示した決定部２０Ａを構成する。

受信レベル測定部２２は、受信部２１が受信した受信フレーム信号の受信レベルを測定し、その受信レベルに基づいて無線装置１および２間の伝送路の状態を測定する。なお、伝送路の状態は、例えば、Ｃ／Ｎ比（搬送波対雑音比：Carrier to Noise ratio）で表わされる。

変調方式決定部２３は、受信レベル測定部２２にて測定された伝送路の状態に応じて、受信データ信号の受信変調方式を決定する。例えば、受信変調方式は、予め用意された、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭおよび２５６ＱＡＭなどの変調方式の中から、伝送路の状態が良いほど、変調多値数が大きくなるように、受信変調方式を決定する。

変調方式決定部２３は、その決定した受信変調方式を示す受信変調情報をパイロット信号生成部１１に通知することで、パイロット信号生成部１１に、自身の決定した受信変調方式を示す第一パイロット信号を生成させる。

復調部２４は、変調方式決定部２３にて決定された受信変調方式に応じて、受信部２１が受信した受信フレーム信号を復調する。

復号化部２５は、復調部２４にて復調された受信フレーム信号を復号化して出力する。

パイロット信号抽出部２６は、図１で示した切替部２０Ｃに対応する。パイロット信号抽出部２６は、復号化部２５にて復号化された受信フレーム信号から第二パイロット信号を抽出する。パイロット信号抽出部２６は、その第二パイロット信号にて示される送信変調方式を示す送信変調情報を、パイロット信号生成部１１、符号化部１２および変調方式制御部１３に通知することで、送信変調方式に応じて、第一パイロット信号の変調方式と、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度との少なくとも一方を切り替える。

なお、本実施形態では、上述のように第一パイロット信号の変調方式を固定としているため、パイロット信号抽出部２６は、誤り訂正符号の冗長度を切り替えるものとする。

無線装置２は、送信回路１１０と、受信回路１２０とを有する。送信回路１１０は、パイロット信号生成部１１１と、符号化部１１２と、変調方式制御部１１３、変調部１１４と、送信部１１５とを有する。また、受信回路１２０は、受信部１２１と、受信レベル測定部１２２と、変調方式決定部１２３と、復調部１２４と、復号化部１２５と、パイロット信号抽出部１２６とを有する。なお、無線装置２の各部は、無線装置１の同名の各部の機能と同じ機能を有する。

以上のような構成を備えることにより、無線通信システムでは、無線装置１から無線装置２に送信されるデータ信号の変調方式と、無線装置２から無線装置１に送信されるデータ信号の変調方式とを、独立して切り替えることができる。

次に、パイロット信号生成部１１および符号化部１２の構成についてより詳細に説明する。

図３は、パイロット信号生成部１１および符号化部１２の構成の一例を示したブロック図である。図３において、パイロット信号生成部１１は、ＯＨ生成部５１と、誤り訂正付加部５２と有する。また、符号化部１２は、スイッチ５３と、送信フレーム制御部５４とを有する。

ＯＨ生成部５１は、定期的に、変調方式決定部２３から受信変調情報を受信し、パイロット信号抽出部２６から送信変調情報を受信する。

ＯＨ生成部５１は、その受信した受信変調情報および送信変調情報に基づいて、送信フレーム信号のオーバーヘッド信号を生成する。

オーバーヘッド信号は、誤り訂正符号が付加されていない第一パイロット信号でもある。また、オーバーヘッド信号は、受信変調情報が示す受信変調方式だけでなく、送信フレーム信号内の送信データ信号および第一パイロット信号の切替タイミングをさらに示す。また、オーバーヘッド信号は、受信レベル測定部２２が測定した受信レベルなどをさらに示してもよい。

誤り訂正付加部５２は、パイロット信号抽出部２６から送信変調情報を受信し、その送信変調情報が示す送信変調方式に応じて、ＯＨ生成部５１が生成したオーバーヘッド信号に誤り訂正符号を付加して、冗長性を有する第一パイロット信号を生成する。

このとき、誤り訂正付加部５２は、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、誤り訂正符号のビット数を少なくして、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を低くする。したがって、パイロット信号抽出部２６は、送信変調情報を通知することで、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を低くしていることになる。

なお、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度が変化すると、送信フレーム信号内の第一パイロット信号および送信データ信号の切替タイミングが変化する。このため、ＯＨ生成部５１は、冗長度の変化に合わせて切替タイミングを判断する必要がある。これは、例えば、ＯＨ生成部５１および誤り訂正付加部５２が、送信変調方式の変調多値数と第一パイロット信号の冗長度の関係を示したルックアップテーブルを共有することで実現できる。

スイッチ５３は、送信データ信号と、誤り訂正付加部５２にて生成された第一パイロット信号とのいずれかを選択して送信フレーム信号として変調部１４に出力する。

送信フレーム制御部５４は、パイロット信号抽出部２６から送信変調情報を受信し、その送信変調情報が示す送信変調方式に基づいて、スイッチ５３が選択する信号を切り替えることで、送信フレーム信号を送信データ信号および第一パイロット信号を多重化した信号としてスイッチ５３から出力させる。

なお、受信変調方式の変調多値数に応じて、誤り訂正符号の冗長度が変化するので、第一パイロット信号のデータ長も変化する。このため、送信フレーム制御部５４は、受信変調方式の変調多値数に応じて第一パイロット信号の出力時間を調整する必要がある。これは、例えば、送信フレーム制御部５４が上記のルックアップテーブルをＯＨ生成部５１および誤り訂正付加部５２と共有することで実現できる。

次に動作を説明する。

以下では、先ず、通信システム全体の動作を説明し、その後で、パイロット信号生成部１１および符号化部１２の動作をより詳細に説明する。

図４は、通信システム全体の動作を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態の無線装置１は、無線装置２から受信した無線信号に基づいて、無線装置２が送信するデータ信号の変調方式を決定するので、無線信号の受信時から動作を説明する。

無線装置１の受信部２１は、無線信号を受信フレーム信号として受信すると、ステップＳ４０１を実行する。

ステップＳ４０１では、受信部２１は、受信フレーム信号を復調部２４を介して復調部２４を介して受信レベル測定部２２に送信する。受信レベル測定部２２は、受信フレーム信号を受信すると、受信フレーム信号の受信レベルを測定し、その受信レベルに基づいて無線装置１および２間の伝送路の状態を測定する。受信レベル測定部２２は、その測定した伝送路の状態を、変調方式決定部２３に送信する。変調方式決定部２３は、伝送路の状態を受信すると、ステップＳ４０２を実行する。

ステップＳ４０２では、変調方式決定部２３は、伝送路の状態に応じて、無線装置１から２へ送信される送信データ信号の送信変調方式を決定し、その送信変調方式を示す受信変調情報を、パイロット信号生成部１１および復調部２４に通知する。

復調部２４は、受信変調情報が通知されると、その受信変調情報が示す受信変調方式に応じて、受信部２１が受信した受信フレーム信号を復調して復号化部２５に送信する。復号化部２５は、受信フレーム信号を受信すると、その受信フレーム信号を復号化して、受信回路２０の外部とパイロット信号抽出部２６に出力する。

パイロット信号抽出部２６は、受信フレーム信号を受信すると、その受信フレーム信号から第二パイロット信号を抽出し、その第二パイロット信号にて示される送信変調方式を示す送信変調情報を生成する。パイロット信号抽出部２６は、その生成した送信変調情報を、パイロット信号生成部１１、符号化部１２および変調方式制御部１３に通知する。

パイロット信号生成部１１は、送信変調情報および受信変調情報を受信すると、ステップＳ４０３を実行する。

ステップＳ４０３では、パイロット信号生成部１１は、受信変調情報にて示される送信変調方式に応じてオーバーヘッド信号を生成し、そのオーバーヘッド信号に、送信変調情報が示す送信変調方式に応じた冗長度の誤り訂正符号を付加して、第一パイロット信号を生成する。パイロット信号生成部１１は、第一パイロット信号を符号化部１１２に送信する。その後、ステップＳ４０４が実行される。

ステップＳ４０４では、符号化部１２は、パイロット信号抽出部２６から受信した送信変調情報に応じて、第一パイロット信号および送信データ信号を多重化して送信フレーム信号として変調部１４に送信する。変調部１４は、送信フレーム信号を受信すると、ステップＳ４０５を実行する。

ステップＳ４０５では、変調部１４は、送信フレーム信号を自己に設定されている変調方式で変調して送信部１５に送信する。

なお、変調方式制御部１３は、パイロット信号抽出部２６から送信変調情報を受信し、その送信変調情報に応じて、送信フレーム信号内の送信データ信号が送信変調方式で変調され、送信フレーム信号内の第一パイロット信号が予め固定された変調方式で変調されるように、変調部１４に変調方式を設定している。これは、変調方式制御部１３が、ＯＨ生成部５１が有しているルックアップテーブルを共有することで実現できる。

送信部１５は、送信フレーム信号を受信すると、その送信フレーム信号を無線信号として無線装置２に送信する。

なお、無線装置２でも上記の動作と同様な動作が行われるため、無線装置１および２のそれぞれは、独立に受信レベルの測定を行い、送信データ信号および受信データ信号の変調方式を独立に設定することができる。

次に、パイロット信号生成部１１および符号化部１２の動作をより詳細に説明する。本動作は、データ信号の伝送容量を高めるために重要な動作となる。

パイロット信号生成部１１では、ＯＨ生成部５１は、変調方式決定部２３から受信した受信変調情報にて示される受信変調方式を示すオーバーヘッド信号を生成する。パイロット信号生成部１１は、パイロット信号抽出部２６から受信した送信変調情報が示す送信変調方式に対応する冗長度をルックアップテーブルから読み取り、その冗長度に応じて送信フレーム信号内の送信データ信号および第一パイロット信号の切替タイミングを特定してオーバーヘッド信号に追加する。パイロット信号生成部１１は、そのオーバーヘッド信号を誤り訂正付加部５２に送信する。

誤り訂正付加部５２は、オーバーヘッド信号を受信すると、パイロット信号抽出部２６から出力された送信変調情報が示す送信変調方式に応じた冗長度をルックアップテーブルから読み取り、その冗長度の誤り訂正符号をオーバーヘッド信号に付加する。そして、誤り訂正付加部５２は、オーバーヘッド信号をパイロット信号として符号化部１２に送信する。

符号化部１２では、送信フレーム制御部５４が、パイロット信号抽出部２６から送信された送信変調情報に基づいて、スイッチ５３の切り替えを行い、データ信号とパイロット信号を多重化して送信フレーム信号として変調部１４に送信する。

以上説明したように、本実施形態では、パイロット信号抽出部２６が、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、冗長度を低くするので、第一パイロット信号の信頼度を確保するとともに、送信変調方式の変調多値数が大きいときの送信データ信号の伝送容量を高くすることが可能になるという効果を奏する。

以下、この効果について説明する。

図５は、送信変調方式と、パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度との関係を説明するための図である。図５は、無線伝送路を伝送する無線信号に対するＣ／Ｎ比と、無線信号の誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）との関係を変調方式および冗長度ごとに示している。なお、Ｃ／Ｎ比が大きいほど、伝送路の状態が良いことを表わす。

図５では、変調方式として、パイロット信号の変調方式であるＱＰＳＫと、データ信号の変調方式である１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭとが示されている。なお、ＱＰＳＫの変調多値数は２であり、１６ＱＡＭの変調多値数は４であり、６４ＱＡＭの変調多値数は６である。また、Ｃ／Ｎ比が大きいほど伝送路の状態は良いので、データ信号の変調方式は、Ｃ／Ｎ比が比較的大きいとき、６４ＱＡＭとなり、Ｃ／Ｎ比が比較的小さいとき、１６ＱＡＭとなるとする。

図５で示されたように、一般に、無線信号の誤り率をある閾値以下にするためには、無線信号の変調方式の変調多値数が大きくなるほど、Ｃ／Ｎ比は大きくならなければならない。また、無線信号に誤り訂正符号を付加することによって、誤り率が閾値以下になるＣ／Ｎ比を小さくすることができる。

例えば、データ信号の変調方式が１６ＱＡＭから６４ＱＡＭに切り替えられるときのＣ／Ｎ比を切替値Ｘとすると、データ信号の変調方式が１６ＱＡＭの場合、パイロット信号に誤り訂正符号が付加されていないと、Ｃ／Ｎ比によっては、パイロット信号の誤り率がデータ信号の誤り率を超えることがあるため、パイロット信号の信頼度を高く保つことができない。したがって、データ信号の変調方式が１６ＱＡＭの場合、パイロット信号の信頼度を高く保つためには、高い冗長度の誤り訂正符号がパイロット信号に付加されなければならない。

一方、データ信号の変調方式が６４ＱＡＭの場合、パイロット信号に誤り訂正符号が付加されているか否かに関わらず、パイロット信号の誤り率は非常に小さくなる。したがって、パイロット信号は、冗長度の低い誤り訂正符号が付加されていれば、十分に高い信頼性を得ることができる。

したがって、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を低くしても、第一パイロット信号の信頼度を確保することができる。

送信変調方式の変調多値数が大きいほど、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を低くした場合、送信フレーム信号は、例えば、図６で示したような形式となる。

図６では、データ信号の変調方式が２５６ＱＡＭの場合と、データ信号の変調方式が１６ＱＡＭ場合における送信フレーム信号が示されている。

図６で示されたように、データ信号の変調方式が２５６ＱＡＭの場合、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度は、データ信号の変調方式が６４ＱＡＭの場合と比べて小さくなる。このため、第一パイロット信号のシンボル数を少なくすることができる。したがって、第一パイロット信号のシンボル数が減った分だけ、送信データ信号のシンボル数を増やすことが可能になるので、送信データ信号の送信時間を増やすことが可能になり、送信データ信号の伝送容量を高くすることが可能になる。

例えば、送信データ信号の変調方式が１６ＱＡＭの場合、第一パイロット信号の誤り訂正符号の伝送時間が送信フレーム信号の伝送時間の１％を占めていたとする。

このとき、送信データ信号の変調方式が２５６ＱＡＭに切り替えられ、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度が減った結果、その誤り訂正符号の伝送時間が送信フレーム信号の伝送時間の０．１％になったとする。この場合、誤り訂正符号の伝送時間の減少分、つまり、送信フレーム信号の伝送時間の０．９％分をデータ信号の伝送に用いることが可能になるので、データ信号の伝送容量を全体の０．９％分増加させることが可能になる。

次に第三の実施形態について説明する。

第二の実施形態では、パイロット信号の変調方式が固定であり、パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を可変としていたが、本実施形態では、パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を固定し、パイロット信号の変調方式を可変することで、パイロット信号の信頼度を確保したまま、データ信号の伝送容量が高くすることを目的としている。なお、本実施形態の通信システムは、図２および図３で示した構成と同じ構成を有する。

本実施形態では、パイロット信号生成部１１の誤り訂正付加部５２は、予め固定された冗長度の誤り訂正符号をオーバーヘッド信号に付加する。このため、パイロット信号抽出部２６は、送信変調情報を誤り訂正付加部５２に通知しなくてもよくなる。

また、変調方式制御部１３は、パイロット信号抽出部２６から受信した送信変調情報が示す送信変調方式に応じて、パイロット信号の変調方式を決定する。

より具体的には、変調方式制御部１３は、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、パイロット信号の変調方式の変調多値数を大きくする。したがって、パイロット信号抽出部２６は、送信変調情報を変調方式制御部１３に通知することで、送信変調方式の変調多値数が大きいほどイロット信号の変調方式の変調多値数を大きくしていることになる。

変調方式制御部１３は、送信変調方式に応じて、送信フレーム信号内の送信データ信号が送信変調方式で変調され、送信フレーム信号内の第一パイロット信号が自身の決定した変調方式で変調されるように、復調部２４に送信フレーム信号の変調方式を動的に設定する。

以上により、例えば、図７で示したように、第一パイロット信号の変調方式は、送信データ信号の変調方式が２５６ＱＡＭのときに、６４ＱＡＭとなり、送信データ信号の変調方式が６４ＱＡＭのときに、ＱＰＳＫとなる。

この場合、送信データ信号の変調方式が２５６ＱＡＭの場合、第一パイロット信号の１シンボル当たりに伝送可能な情報量は、送信データ信号の変調方式が６４ＱＡＭの場合と比べて大きくなる。これは、第一パイロット信号の変調方式の変調多値数が大きくなるためである。

したがって、送信データ信号の変調方式が２５６ＱＡＭの場合、送信データ信号の変調方式が６４ＱＡＭの場合と比べて、第一パイロット信号のシンボル数が減るので、第一パイロット信号の伝送時間を短くすることができる。したがって、第一パイロット信号のシンボル数が減った分を、送信データ信号の伝送に用いることが可能になり、送信データ信号の伝送容量を増加させることが可能になる。

次に第四の実施形態について説明する。

第一の実施形態から第三の本実施形態では、パイロット信号の変調方式の変調多値数をデータ信号の変調多値数より小さくすることで、パイロット信号の信頼性を高めていたが、本実施形態では、パイロット信号およびデータ信号のそれぞれの変調方式を同じにし、パイロット信号の冗長度を高くすることで、パイロット信号の信頼性を高く保つとともに、データ信号の伝送容量を高くすることを目的とする。なお、本実施形態の通信システムは、図２および図３で示した構成と同じ構成を有する。

本実施形態では、変調方式制御部１３は、送信変調情報が示す送信変調方式を変調部１４に設定する。本実施形態では、第一パイロット信号と送信データ信号とは同一の変調方式で変調されるので、変調方式制御部１３は、送信変調情報が示す送信変調方式を変調部１４に設定する。したがって、送信回路１０は、第一パイロット信号を第二パイロット信号が示す送信変調方式で変調することになる。

また、パイロット信号生成部１１の誤り訂正付加部５２は、送信変調情報が示す送信変調方式に応じて、ＯＨ生成部５１が生成したオーバーヘッド信号に誤り訂正符号を付加して、冗長性を有する第一パイロット信号を生成する。このとき、誤り訂正付加部５２は、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、誤り訂正符号のビット数を大きくして、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を高くする。したがって、パイロット信号抽出部２６は、送信変調情報を通知することで、送信変調方式の変調多値数が大きいほど、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を高くしていることになる。

なお、送信変調方式の変調多値数が大きくなると、パイロット信号の誤り訂正符号が固定されていれば、パイロット信号のシンボル数が減少する。したがって、誤り訂正付加部５２は、この減少したシンボル数分のビット数より少ない範囲で、第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を高くする。

符号化部１２の送信フレーム制御部５４は、送信データ信号の中に第一パイロット信号が挿入されるように、スイッチ５３を切り替える。なお、復号化部２５が送信フレーム信号の誤り率を、送信フレーム信号のビットごとに測定し、送信フレーム制御部５４は、誤り率が低いビットに第一パイロット信号を挿入してもよい。この場合、第一パイロット信号の信頼性を高く保つために必要な誤り訂正符号の冗長度を低くすることが可能になるので、データ信号の伝送容量をより高くすることが可能になる。

以上により、例えば、図８で示したように、第一パイロット信号は、送信データ信号に挿入されることになる。これにより、伝送路の状態が良い場合、データ信号だけでなく、パイロット信号も変調多値数の大きな変調方式で変調して送信することが可能になるので、データ信号の伝送容量を増やすことが可能になる。

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たものではない。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行うことができる。

この出願は、２００９年１２月２４日に出願された日本出願特願２００９−２９２５２８号公報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。

Claims (8)

1. 伝送路の状態に応じてデータ信号の変調方式を切り替える適応変調方式を使用して無線通信を行う無線通信装置であって、
   前記伝送路の状態に応じて、他の無線通信装置から受信する受信データ信号の変調方式である受信変調方式を決定する決定手段と、
   前記決定手段にて決定された受信変調方式を示す第一パイロット信号、ならびに、他の無線通信装置に送信するべき送信データ信号を生成し、そしてこれらの信号に誤り訂正符号をそれぞれ付加してから変調し、前記他の無線通信装置に送信する送信手段と、
   前記送信データ信号の変調方式である送信変調方式を示す、前記受信データ信号とは異なる第二パイロット信号を前記他の無線通信装置から受信する受信手段と、
   前記送信データ信号に適用する変調方式を、前記第二パイロット信号が示す送信変調方式に切り替えるとともに、前記第一パイロット信号に適用する変調方式を、前記第二パイロット信号が示す送信変調方式よりも変調多値数の小さい変調方式に切り替える切替手段と、を有する無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記切替手段は、前記送信変調方式の変調多値数が大きいほど、前記第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を低くする、無線通信装置。
3. 請求項１に記載の無線通信装置において、
   前記切替手段は、前記送信変調方式の変調多値数が大きいほど、前記第一パイロット信号の変調方式の変調多値数を大きくする、無線通信装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の無線通信装置を複数備え、前記無線通信装置間の伝送路の状態に応じて、当該無線通信装置間の通信で使用する変調方式を切り替える、無線通信システム。
5. 請求項４に記載の無線通信システムにおいて、
   前記無線通信装置間の通信において、一方の無線通信装置から他方の無線通信装置に送信される信号の変調方式と、前記他方の無線通信装置から前記一方の無線通信装置に送信される信号の変調方式とを、独立して切り替える無線通信システム。
6. 伝送路の状態に応じてデータ信号の変調方式を切り替える適応変調方式を使用して無線通信を行う無線通信装置による無線通信方法であって、
   前記伝送路の状態に応じて、他の無線通信装置から受信する受信データ信号の変調方式である受信変調方式を決定する決定ステップと、
   前記決定された受信変調方式を示す第一パイロット信号、ならびに、他の無線通信装置に送信するべき送信データ信号を生成し、そしてこれらの信号に誤り訂正符号をそれぞれ付加してから変調し、前記他の無線通信装置に送信する送信ステップと、
   前記送信データ信号の変調方式である送信変調方式を示す、前記受信データ信号とは異なる第二パイロット信号を前記他の無線通信装置から受信する受信ステップと、
   前記送信データ信号に適用する変調方式を、前記第二パイロット信号が示す送信変調方式に切り替えるとともに、前記第一パイロット信号に適用する変調方式を、前記第二パイロット信号が示す送信変調方式よりも変調多値数の小さい変調方式に切り替える切替ステップと、を有する、無線通信方法。
7. 請求項６に記載の無線通信方法において、
   前記切替ステップでは、前記送信変調方式の変調多値数が大きいほど、前記第一パイロット信号の誤り訂正符号の冗長度を低くする、無線通信方法。
8. 請求項６に記載の無線通信方法において、
   前記切替ステップでは、前記送信変調方式の変調多値数が大きいほど、前記第一パイロット信号の変調方式の変調多値数を大きくする、無線通信方法。

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