WO2003073648A1

WO2003073648A1 - Radio apparatus, radio communication system, spatial path control method, and spatial path control program

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Publication number: WO2003073648A1
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Inventors: Makoto Nagai; Yoshiharu Doi
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Description

明細書無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法

および空間パス制御プログラム技術分野

この発明は、無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムに関し、特に、 1つの無線端末と無線基地局との間で空間分割により形成された複数のパスを介して多重通信することができる無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムに関する。背景技術

近年、急速に発達しつつある移動体通信システム（たとえば、 Personal Handyphone System：以下、 P H S ) では、電波の周波数利用効率を高めるために、同一周波数の同一タイムスロットを空間的に分割することにより形成される複数のパスを介して複数ユーザの移動無線端末装置（端末）を無線基地局（基地局）に空間多重接続させることができる P D M A (Path Division Multiple Access) 方式が提案されている。

この P D M A方式では、現在のところァダプティブァレイ技術が採用されている。ァダプティブアレイ処理とは、端末からの受信信号に基づいて、基地局のァンテナごとの受信係数（ウェイト）からなるウェイトべクトルを計算して適応制御することによって、所望の端末からの信号を正確に抽出する処理である。

このようなァダプティブアレイ処理により、各ユーザ端末のアンテナからの上り信号は、基地局のアレイアンテナによって受信され、受信指向性を伴って分離抽出されるとともに、基地局から当該端末への下り信号は、端末のアンテナに対する送信指向性を伴ってアレイアンテナから送信される。

このようなァダプティブァレイ処理は周知の技術であり、たとえば菊間信良著の「アレーアンテナによる適応信号処理」（科学技術出版）の第 3 5頁〜第 4 9 頁の「第 3章 MM S Eァダプティブアレー」に詳細に説明されているので、ここではその動作原理についての説明を省略する。

図 7 Aは、このような PDMA方式の移動体通信システム（PHS) において、空間分割により形成される複数のパスの 1つを介して、 1本アンテナの 1つの端末 2が P DMA基地局 1に接続されている様子を模式的に示す概念図である。より具体的には、 PDMA基地局 1は、端末 2の 1本のアンテナ 2 aからの上り信号をアレイアンテナ 1 aで受信して、上述のァダプティブアレイ処理によつて、受信指向性を伴って分離抽出している。一方、 PDMA基地局 1のアレイァンテナ 1 aからは、端末 2の 1本のアンテナ 2 aに送信指向性が向けられて下り信号が送信され、端末 2側では、ァダプティブアレイ処理を行なうことなく、そのアンテナ 2 aで下り信号を受信している。

また、図 7Bは、この場合のチヤネノレ割当の態様を模式的に示すタイミング図である。図 7 Bの場合、同一周波数で時間軸方向に分割されたそれぞれのタイムスロットにユーザ 1〜4が時分割多重されており、各スロットにおいては空間方向には 1つのパスを介して 1ユーザが割当られている。

これ対し、複数のアンテナを有する 1つの端末と PDMA基地局との間で、同一周波数 ·同一タイムスロットの複数の空間パスを介して多重通信する M I MO ( ulti Input Multi Output) 方式が提案されている。

このような M I MO方式の通信技術については、西村他による「MIMOチヤネルでの S DMA下り回線ビーム形成法」（2001年 10月の信学技報 A— P 2001— 1 16， RCS 2001— 155の第 23頁から第 30頁）、富里他による「移動通信用 M I MOチャネル信号伝達における無線信号処理」（200 1年 10月の信学技報 A—P 2001 - 97, RCS 2001— 136の第 43 頁から第 48頁）などに詳細に説明されている。

図 8Aは、このような MI MO方式の移動体通信システム（PHS) において、空間分割により形成される複数の（たとえば 4つの）パスを介して、 4本アンテナの 1つの端末 1 2が PDMA基地局 1 1に空間多重接続されている様子を模式的に示す概念図である。

より具体的には、 PDMA基地局 1 1は、端末 12の 4本のアンテナ 12 a， 12 b, 1 2 c, 1 2 dのそれぞれからの上り信号をアレイアンテナ 1 1 aで受信し、上述のァダプティプアレイ処理によって信指向性を伴って分離抽出している。一方、 P D MA基地局 1 1のアレイアンテナ 1 1 aからは、端末 1 2の 4本のアンテナ 1 2 a , 1 2 b , 1 2 c , 1 2 dのそれぞれに送信指向性が向けられて下り信号が送信され、端末 1 2側では、ァダプティブアレイ処理を行なうことなく、それぞれのアンテナで対応する下り信号を受信している。

また、図 8 Bは、この場合のチャネル割当の態様を模式的に示すタイミング図である。図 8 Bの場合、同一周波数で時間軸方向に分割されたそれぞれのタイムスロットにユーザ 1〜4が時分割多重されており、各スロットにおいては空間方向には 4つのパスを介して同一ユーザが多重して割当られている。

たとえば、図 8 Bの最初のタイムスロットに注目すると、 4つの空間パスを介するチャネルのすべてにユーザ 1が割当されている。そして、この同一スロットの 4つのパスを介して、端末 ·基地局間でユーザ 1の信号を分割して伝送し、受信側でそれらの信号を再構成するようにしている。図 8 Bに示すような 1ユーザ 4パス方式により、図 7 Bの 1ユーザ 1パス方式に比べて、通信速度を 4倍にすることができる。

なお、 P DMA方式の同一スロットの複数の空間パスのうちのいくつかを用いて、図 8 Aおよび 8 Bに示すような 1ユーザ複数パス方式の通信を行ない、残りのパスを用いて同時に図 7 Aおよび 7 Bに示すような 1ユーザ 1パス方式の通信を行なってもよレ、。

なお、図 8 Aおよび 8 Bに示すような M I MO方式の信号の送受信の具体的方法については、たとえば、特開平 1 1—3 2 0 3 0号公報に詳細に開示されている。図 8 Aおよび 8 Bに示すような M I MO方式では、 1ユーザ複数パス方式を採用しており、たとえば複数のパスに関して一斉に制御すべき事象がある場合、複数のパスのそれぞれで別々に、対応するパスで制御すべき事象に関する制御メッセージを端末 '基地局間で送信している。

しかしながら、複数のパスでそれぞれ独立して制御メッセージを送信することは信号伝達の効率上好ましくはなく、また何らかの原因で通信品質が劣化したパスでは制御メッセ一ジを受信できず、当該パスで必要な制御を実行できなくなる恐れがある。それゆえに、この発明の目的は、 M I MO方式のような 1ユーザ複数パス方式で通信する移動体通信システムにおいて、端末 '基地局間で、複数のパスに関する事象を制御する制御メッセージの効率的かつ確実な伝達を可能にする無線装置、無線通信システム、空間パス制御方法および空間パス制御プログラムを提供することである。発明の開示

この発明の 1つの局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置は、メッセージ形成手段と、パス選択手段とを備える。メッセージ形成手段は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成する。ノ、。ス選択手段は、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択する。好ましくは、無線装置は、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える。好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する。

好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する。

好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。

好ましくは、無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である。

好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である。

この発明の他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置は、メッセージ形成手段と、パス選択手段と、動作選択手段とを備える。メッセージ選択手段は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成する。パス選択手段は、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択する。動作選択手段は、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの送信パワーを上げる第 1の動作および選択された空間パスの変調方式を変更する第 2の動作のいずれかを選択する。

好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに第 2の動作を選択する。

好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに第 1の動作を選択する。

この発明のさらに他の局面によれば、第 1の無線装置と第 2の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線通信システムであって、第 1の無線装置および第 2の無線装置の各々は、メッセージ形成手段と、パス選択手段とを備える。メッセージ形成手段は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成する。ノ、。ス選択手段は、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択する。好ましくは、第 1の無線装置および第 2の無線装置の各々は、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える。好ましくは、動作選択手段は、選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する。

好ましくは、第 1の無線装置および第 2の無線装置の一方は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、他方は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である。

この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを備える。

好ましくは、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらに備える。

好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスの送信パヮ一を上げる動作を選択する。

好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する。

好ましくは、基地局は、複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である。この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法は、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの送信パワーを上げる第 1の動作および選択された空間パスの変調方式を変更する第 2の動作のいずれかを選択するステップとを備える。

好ましくは、動作を選択するステップは、選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに第 2の動作を選択する。

好ましくは、動作を選択するステップは、選択された空間パスにおける受信ェラー率が所定のしきい値を超えているときに第 1の動作を選択する。

この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プロダラムは、コンピュータに、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを ].つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを実行させる。好ましくは、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらにコンピュータに実行させる。好ましくは、通信動作を選択するステップは、選択された空間パスの送信パヮ一を上げる動作を選択する。

この発明のさらに他の局面によれば、単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プロダラムは、コンピュータに、複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、選択された空間パスの送信パワーを上げる第 1の動作および選択された空間パスの変調方式を変更する第 2の動作のいずれかを選択するステップとを実行させる。

したがって、この発明によれば、 M I MO方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、複数の空間パスの制御メッセージを一括して 1つの制御メッセージとして 1つのパスを介して送信するので信号伝送の効率を向上させることができ、しかもそのような制御メッセージを、通信品質の良好な選択された 1つのパスを介して送信するように構成しているので、制御メッセージが受信側に到達する確実性を向上させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態による P DMA基地局の構成を示す機能プロック図である。

図 2は、この発明の実施の形態による M I MO対応の端末の構成を示す機能ブ口ック図である。

図 3は、この発明の実施の形態による M I M〇対応の端末の動作を説明するフロー図である。

図 4は、この発明の実施の形態による P DMA基地局の動作を説明するフロー図である。

図 5は、この発明の実施の形態による空間パス制御の第 1の動作の詳細を示すフロー図である。

図 6は、この発明の実施の形態による空間パス制御の第 2の動作の詳細を示すフロー図である。

図 7 Aおよび 7 Bは、従来の 1ユーザ 1パス方式の接続態様を模式的に示す概念図である。

図 8 Aおよび 8 Bは、 M I MO方式による 1ユーザ 4パス方式の接続態様を模式的に示す概念図である。発明を実施するための最良の形態

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。

図 1は、この発明の実施の形態による M I MO方式対応の P DMA基地局の構成を示す機能ブロック図である。図 1を参照して、 n本のアンテナ A 1〜Anで構成されるアレイアンテナで、図示しない端末から複数の空間パスを介して受信した受信信号電波は、 RF回路 20において、増幅、周波数変換などの所定の信号処理が施された後、受信信号としてデジタルシグナルプロセッサ（DS P) 2 6に与えられる。

図 1の機能ブロック図に示した PDMA基地局の構成のうち、復調回路 2 1、 FERカウンタ 22、制御回路 23、および変調回路 25の機能は、基地局の D S P 26によりソフトウエアで実現される。

DS P 26に与えられた受信信号は、復調回路 2 1に与えられて所定の復調処理が施される。復調信号は、フレームエラー率（Frame Error Rate： FER) を検出する FERカウンタ 22に与えられる。

FERカウンタ 22は、各パスごとの信号フレームにおけるエラ一数をカウントし、その結果である FERを、通信品質を評価する通信品質情報の要素の 1つとしてメモリ 24に格納する。

FERカウンタ 22でエラ一数がカウントされた復調信号は、制御回路 23に与えられ、制御回路 23は、メモリ 24と通信し、メモリ 24に保持されている F E Rなどの上り信号の通信品質情報を参照して、後述するこの発明の空間パス制御方法による下りの空間パス制御を実行する。なお、この P DMA基地局によつて実行される周知のァダプティブアレイ処理は、 DSP 26によってソフトゥエアで実行されるが、図示の便宜上、制御回路 23によって実行されるものとする。

制御回路 23から出力される復調信号は、図示しないモデムに与えられる。一方、図示しないモデムから供給された送信信号は、制御回路 23を介して変調回路 25によって所定の変調処理が施された後、 RF回路 20に与えられる。

RF回路 20は、各パスごとの信号に周知の送信処理を施し、アンテナ A l〜 Anを介して送信指向性を伴って対応する端末のアンテナに信号を送信する。次に、図 2は、この発明の実施の形態による M I MO方式対応のユーザ端末の構成を示す機能ブロック図である。図 2を参照して、図示しない P DMA基地局から n個の空間パスを介して n本のアンテナ _a l〜_a nでそれぞれ受信した受信信号電波は、 RF回路 30において、増幅、周波数変換などの所定の信号処理が施された後、受信信号として DSP 36に与えられる。

図 2の機能ブロック図に示した端末の構成のうち、復調回路 3 1、 FERカウンタ 32、制御回路 33、および変調回路 35の機能は、端末の DS P 36によりソフトウエアで実現される。

D S P 36に与えられた受信信号は、復調回路 3 1に与えられて所定の復調処理が施される。復調信号は、 FERを検出する FERカウンタ 32に与えられる。

FERカウンタ 32は、各パスごとの信号フレームにおけるエラー数をカウントし、その結果である FERを、通信品質を評価する通信品質情報の要素の 1つとしてメモリ 34に格納する。

FERカウンタ 32でエラー数がカウントされた復調信号は、制御回路 33に与えられ、制御回路 33は、メモリ 34と通信し、メモリ 34に保持されている F E Rなどの下り信号の通信品質情報を参照して、後述するこの発明の空間パス制御方法による上りの空間パス制御を実行する。

なお、この端末は、図 1に示した P DMA基地局とは異なって、通常はァダプティブアレイ受信を行なわない。

制御回路 33から出力される復調信号は、図示しないモデムに与えられる。一方、図示しないモデムから供給された送信信号は、制御回路 33を介して変調回路 35によって所定の変調処理が施された後、 RF回路 30に与えられる。

RF回路 30は、各パスごとの信号に周知の送信処理を施し、アンテナ a 1〜 a nを介して対応する空間パスを介して P DMA基地局に信号を送信する。

以上のように、この発明の実施の形態によれば、図 1に示した基地局と、図 2 に示した端末とでは、前者がァダプティブアレイ受信を行なうのに対し、後者がそのようなァダプティブアレイ受信を行なわない点でのみ相違し、その他の構成および機能は共通している。ただし、端末側も複数のアンテナを有しているのでこれらをアレイアンテナとして利用して端末側でァダプティプアレイ受信を可能にすることは D S P 3 6を用いてソフトウエアで容易に実現できる。

従来、複数のパスの各々ごとに対応する事象を制御するための制御メッセージをパスごとに別個に送信していたのに対し、この発明では、複数パス分の制御メッセージを 1つにパックして 1つのパスを介して端末 ·基地局間で送信するのもであり、しかも複数のパスのうちで最も通信品質のよいパスを選択してそのパスを介して複数パス分の制御メッセージを一括して送信するものである。

これは、たとえ各パスごとに関連する制御メッセージを独立して送信しなくても、受けて側の端末または基地局において、 1つのパスを介してパックされて送られてきた制御メッセージの内容にしたがってそれぞれのパスに対する必要な制御を行なうことができるからである。

次に、図 3は、図 2に示したこの発明の実施の形態による M I MO対応のユーザ端末の基本動作、すなわち端末から基地局へ上り制御メッセージを送信する場合の端末動作を説明するフロー図である。図 3に示す動作は、図 2に示す端末の D S P 3 6によってソフトウェアで実行される。

まず、端末において、基地局へ上り制御メッセージを送信する要求が発生すると、処理が開始される。

ステップ S 1において、端末側では、基地局に送信すべき複数パスの制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための上りの制御メッセージを作成する。次に、ステップ S 2において、基地局との間でパス多重動作が実行されているか否かが検出される。パス多重が検出されなければ、そのまま処理を終了し、パス多重が検出されればステップ S 3に進んで上り制御メッセージを送信するためのパスを決定する。

すなわち、ステップ S 3においては、パス多重しているパスのうち、最も通信品質のよいパスを選択する。なお、通信品質が最良のパスを正しく選択して端末から基地局への上り制御メッセージの伝達を成功させるためには、端末で測定される下りの通信品質に加えて、基地局で測定される上りの通信品質も、送出側の端末において把握することが望ましい。

このため、基地局側で測定された多重パスの上りの通信品質に関する情報が定期的に基地局から端末に送信されているものとする。また、端末では、独自に多重パスの下りの通信品質に関する情報を測定している。なお、現実的には、上りの通信品質と下りの通信品質とが大きく異なるということはあまり起こらないと考えられるので、端末で測定される下りの通信品質で上りの通信品質を代用することも可能である。 .

通信品質に関する情報とは、図 2の端末の F E Rカウンタ 3 2で測定される下り受信エラーの他、下りパスの M S E (Mean Square Error) など、さまざまな要素が考えられる。これらの要素は、図 2の端末のメモリ 3 4に格納されている。ステップ S 3においては、これらの基地局から与えられた上り通信品質に関する情報と、端末側で測定された下り通信品質に関する情報とに基づいて、多重パスのうち、最良の通信品質のパスを、上り制御メッセージ送信のためのパスとして選択する。

次に、ステップ S 4において、ステップ S 3で決定されたパスでの制御メッセージの基地局への到達の可能性を高めるための空間パスの動作を決定する。

すなわち、ステップ S 4において、ステップ S 5の第 1の動作またはステップ

S 6の第 2の動作のいずれに進むかが決定される。ステップ S 4の動作決定方法については後述する。

ステップ S 5の第 1の動作では、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの送信パワーを上げる送信パワー制御を実行する。

ステップ S 6の第 2の動作では、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの変調度を下げるように当該パスの変調方式を変更する。これらの第 1および第 2の動作の詳細については後述する。

第 1および第 2の動作の詳細について説明する前に、ステップ S 4における動作決定の手法について、具体例を挙げて説明する。このステップ S 4においては、通信品質に関する情報に基づいて、選択されたパスを介する制御メッセージの基地局への到達の可能性を高めるための空間パスの動作を決定する。

ステップ S 4における動作決定（選択）手法の第 1の例としては、制御メッセージを送信するために選択された空間パスが複数の変調方式に対応しているか、すなわち端末および基地局の双方で複数の変調方式に対応しているか否かという通信品質情報に基づいて、動作決定を行なう手法が考えられる。

より具体的に、複数の変調方式に対応している場合は、ステップ S 6の第 2の動作（変調方式の変更）を選択し、対応していない場合は、ステップ S 5の第 1 の動作（送信パワー制御）を選択する。第 2の動作では、変調度を下げることにより、パスの通信速度は低下するが、エラーに対する耐 1"生が強くなり、制御メッセージを基地局に到達させる確実性が大きくなる。

ステップ S 4における動作決定（選択）手法の第 2の例としては、制御メッセ —ジを送信するために選択された空間パスの受信ェラ一率が所定のしきい値を超えているか否かという通信品質情報に基づいて、動作決定を行なう手法が考えられる。

より具体的に、受信エラー率が所定のしきい値を超えている場合は、ステップ S 5の第 1の動作（送信パワー制御）を選択し、超えていない場合は、空間パスが複数変調方式に対応可能な場合、ステップ S 6の第 2の動作（変調方式の変更）を選択する。第 1の動作では送信パワーのアップにより、上り受信エラーの発生を抑制する効果が期待される。

しきい値を超えるほど受信エラー率が大きい場合に第 2の動作を選択しないのは、変調方式を変更するための基地局とのネゴシエーションが受信エラーによつて失敗し、別の変調方式に移行できない可能性があるからである。

ただし、この第 2の動作は例示であって、設定される受信エラーしきい値によつては、しきい値をこえた場合に第 2の動作を選択して変調度を下げ、選択されたパスの受信エラーに対する耐性を高めるように制御してもよい。

次に、図 4は、図 1に示したこの発明の実施の形態による M I MO対応の P D MA基地局の基本動作、すなわち基地局から端末へ下り制御メッセージを送信する場合の端末動作を説明するフロー図である。図 4に示す動作は、図 1に示す基地局の D S P 2 6によってソフトウェアで実行される。

まず、基地局において、端末へ下り制御メッセージを送信する要求が発生すると、処理が開始される。

ステップ S 1 1において、基地局側では、端末に送信すべき複数パスの制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための下りの制御メッセージを作成する。

次に、ステップ S I 2において、端末との間でパス多重動作が実行されているか否かが検出される。パス多重が検出されなければ、そのまま処理を終了し、パス多重が検出されればステップ S 1 3に進んで下り制御メッセージを送信するためのパスを決定する。

すなわち、ステップ S 1 3においては、パス多重しているパスのうち、最も通信品質のよいパスを選択する。なお、通信品質が最良のパスを正しく選択して基地局から端末への下り制御メッセージの伝達を成功させるためには、基地局で測定される上りの通信品質に加えて、端末で測定される下りの通信品質も、送出側の基地局において把握することが望ましい。

このため、端末側で測定された多重パスの下りの通信品質に関する情報が定期的に端末から基地局に送信されているものとする。また、基地局では、独自に多重パスの上りの通信品質に関する情報を測定している。なお、現実的には、上りの通信品質と下りの通信品質とが大きく異なるということはあまり起こらないと考えられるので、基地局で測定される上りの通信品質で下りの通信品質を代用することも可能である。

通信品質に関する情報とは、図 1の基地局の F E Rカウンタ 2 2で測定される下り受信エラーの他、下りパスの M S E (Minimum Square Error) な.ど、さまざまな要素が考えられる。これらの要素は、図 1の基地局のメモリ 2 4に格納されている。

ステップ S 1 3においては、これらの端末から与えられた下り通信品質に関する情報と、基地局側で測定された上り通信品質に関する情報とに基づいて、多重パスのうち、最良の通信品質のパスを、下り制御メッセージ送信のためのパスとして選択する。

次に、ステップ S 1 4において、ステップ S 1 3で決定されたパスでの制御メッセージの端末への到達の可能性を高めるための空間パスの動作を決定する。すなわち、ステップ S 1 4において、ステップ S 1 5の第 1の動作またはステップ S 1 6の第 2の動作のいずれに進むかが決定される。

ステップ S 1 5の第 1の動作では、前述のように、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの送信パワーを上げる送信パワー制御を実行する。

ステップ S 1 6の第 2の動作では、前述のように、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの変調度を下げるように当該パスの変調方式を変更する。これらの第 1および第 2の動作の詳細については後述する。

ステップ S 1 4における動作決定の手法については、図 3の端末動作のステツプ S 4に関連して、第 1の例、第 2の例として説明したとおりなので、ここでは説明を繰返さない。

次に、図 3のステップ S 5および図 4のステップ S 1 5における第 1の動作の詳細について説明する。図 5は、この第 1の動作を示すフロー図である。前述のように、この第 1の動作では、多重パスのうち、制御メッセージを送信するパスの送信パヮーを上げる送信パヮ一制御を実行する。

たとえば、端末と基地局との間の多重数が 4であり、 1多重目の空間パスで制御メッセージを送信することが決定した場合を想定する。

この場合、図 5のステップ S 2 1で、端末側から上り制御メッセ一ジを送信する場合は端末側で、または基地局側から下り制御メッセージを送信する場合は基地局側で、送信パワー制御が可能か否か判定する。制御不能であればそのまま処理を終了し、制御可能であればステップ S 2 2に進む。

ステップ S 2 2では、端末側から上り制御メッセージを送信する場合は端末側で、または基地局側から下り制御メッセージを送信する場合は基地局側で、選択された 1多重目のパスの送信パワーを上げ、残りの 2多重目から 4多重目のパスの送信パワーを下げる。これにより、選択された 1多重目のパスを介して送信される制御メッセージの到達の確実さが増大する。

次に、図 3のステップ S 6および図 4のステップ S 1 6における第 2の動作の詳細について説明する。図 6は、この第 2の動作を示すフロー図である。前述のように、この第 2の動作では、受信エラーが発生した空間パスの変調度を下げるように当該パスの変調方式を変更する。

この場合、ステップ S 3 1において、端末側が上り制御メッセージを送信する場合は端末が基地局に対して、または基地局側が下り制御メッセージを送信する場合は基地局が端末に対して、 1多重目で変調度を下げるためのネゴシエーションを起動する。

ステップ S 32において、ネゴシエーションに失敗したことが判定されるとそのまま動作を終了し、ネゴシエーションに成功したことが判定されると、ステツプ S 33において、 1多重目で変調度を下げる動作が実行される。

空間パスの変調度を下げるとは、端末および基地局で採用している変復調方式を変更することである。たとえば、従来の PHSでは通常、変復調方式として、兀 4シフト QP SK (Quadrature Phase Shift Keying) 方式が採用されている。

一方で、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品質、大容量の伝送が要求されるようになっており、そのために上述の π,4シフト QP SK方式に比べてより多値の（変調度の高い）変復調方式の適用が検討されている。

このような多値変復調方式の一例として、周知の 1 6 QAM (Quadrature

Amplitude Modulation) 方式の P H Sへの適用が検討されている。このような変調度の高い多値変復調方式では、通信速度は速いが、電波環境の影響を受けやすく受信エラーが発生しやすいという性質を有している。

そこで、端末および基地局が、たとえば πΖ4シフト QP SK方式および 1 6 Q AM方式の双方に対応するよう切替可能な無線装置である場合には、変調度の高い 16 Q AM方式で通信中の空間パスが制御メッセージの送信に選択されると、 1 6QAM方式から、より変調度が低く受信エラーの発生しにくい π,4シフト QP SK方式に切替える制御を行なう。これにより、当該空間パスにおける通信速度は低下するが、そのかわりに受信エラーの発生を防止し、通信を維持しょうとするものである。

なお、移動体通信システムにおける変復調方式としては、上述の 1 6QAM、 πΖ4シフト QP SK以外にも、 BP SK、 QP SK, 8 P SKなど、さまざまな方式があり、この発明は 16QAM、 πΖ4シフト QP SKに限られるものではない。要するに、変調度の異なる複数の変復調方式に対応可能な空間パスであれば、変調度が高いものから低いものに変更するような制御を行なえばよい。一方、制御メッセ一ジを送信するパスとしては、通信品質のよいパスが選択されるが、特に通信品質のよいパスで送信する場合には、逆に変調度を上げるように変調方式を変更する方が通信速度が上がり、 1つのメッセージでより多くの情報を送信することが可能となる。いずれにしても、変調度は、パスの通信品質に応じて上下させるよう適応的に制御すればよく、この発明は、上述の実施の形態のように変調度を下げる場合に限定されるものではない。

以上のように、この発明によれば、 M I MO方式対応の移動体通信システムの端末または基地局において、複数の空間パスの制御メッセージを、通信品質の良好な選択された 1つのパスを介して送信するように構成しているので、信号伝送の効率を向上するとともに、制御メッセージが受信側に到達する確実性を向上させることができる。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る無線装置、無線通信システム、空間パス制御方および空間パス制御プログラムは、 M I MO方式の移動体通信システムにおいて制御メッセ一ジの伝送効率および確実性の向上を図るのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置であって、

前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するメッセージ形成手段（2 3 , 3 3 ) と、前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するパス選択手段（2 3， 3 3 ) とを備える、無線装置。

2 . 前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える、請求項 1に記載の無線装置。

3 . 前記動作選択手段は、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する、請求項 2に記載の無線装置。

4 . 前記動作選択手段は、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項 2に記載の無線装置。

5 . 前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 1に記載の無線装置。

6 . 前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項 1に記載の無線装置。

7 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 5または 6に記載の無線装置。

8 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置であって、

前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するメッセージ形成手段（2 3， 3 3 ) と、前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するパス選択手段（2 3， 3 3 ) と、

前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる第 1の動作および前記選択された空間パスの変調方式を変更する第 2の動作のいずれかを選択する動作選択手段（2 3， 3 3 ) とを備える、無線装置。

9 . 前記動作選択手段は、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに前記第 2の動作を選択する、請求項 8に記載の無線装置。

1 0 . 前記動作選択手段は、前記選択された空間パスにおける受信エラー率が所定のしきい値を超えているときに前記第 1の動作を選択する、請求項 8に記載の無線装置。

1 1 . 前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 8に記載の無線装置。

1 2 . 前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項 8に記載の無線装置。

1 3 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 1 1または 1 2に記載の無線装置。

1 4 . 第 1の無線装置と第 2の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線通信システムであって、

前記第 1の無線装置および前記第 2の無線装置の各々は、

前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するメッセージ形成手段（2 3 , 3 3 ) と、前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するパス選択手段（2 3， 3 3 ) とを備える、無線通信システム。

1 5 . 前記第 1の無線装置および前記第 2の無線装置の各々は、前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択する動作選択手段をさらに備える、請求項 1 4に記載の無線通信システム。

1 6 . 前記動作選択手段は、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる動作を選択する、請求項 1 5に記載の無線通信システム。

1 7 . 前記動作選択手段は、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項 1 5に記載の無線通信システム。

1 8 . 前記第 1の無線装置および前記第 2の無線装置の一方は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、他方は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 1 4に記載の無線通信システム。

1 9 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 1 8に記載の無線通信システム。

2 0 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法であって、

前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、

前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを備える、空間パス制御方法。

2 1 . 前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択するステツプをさらに備える、請求項 2 0に記載の空間パス制御方法。

2 2 . 前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスの送信パヮ一を上げる動作を選択する、請求項 2 1に記載の空間パス制御方法。

2 3 . 前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項 2 1に記載の空間パス制御方法。

2 4 . 前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 2 0に記載の空間パス制御方法。

2 5 . 前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項 2 0に記載の空間パス制御方法。

2 6 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 2 4または 2 5に記載の空間パス制御方法。

2 7 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御方法であって、

前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、

前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる第 1の動作および前記選択された空間パスの変調方式を変更する第 2の動作のいずれかを選択するステップとを備える、空間パス制御方法。

2 8 . 前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに前記第 2の動作を選択する、請求項 2 7に記載の空間パス制御方法。

2 9 . 前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスにおける受信ェラー率が所定のしきい値を超えているときに前記第 1の動作を選択する、請求項

2 7に記載の空間パス制御方法。

3 0 . 前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 2 7に記載の空間パス制御方法。

3 1 . 前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項 2 7に記載の空間パス制御方法。

3 2 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 3 0または 3 1に記載の空間パス制御方法。

3 3 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムであって、コンピュータに、前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、

前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップとを実行させる、空間パス制御プログラム。

3 4 . 前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの通信動作を選択するステップをさらにコンピュータに実行させる、請求項 3 3に記載の空間パス制御プログラム。

3 5 . 前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスの送信パヮ一を上げる動作を選択する、請求項 3 4に記載の空間パス制御プログラム。

3 6 . 前記通信動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに変調方式を変更する動作を選択する、請求項 3 4に記載の空間パス制御プログラム。

3 7 . 前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 3 3に記載の空間パス制御プログラム。

3 8 . 前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項 3 3に記載の空間パス制御プログラム。

3 9 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 3 7または 3 8に記載の空間パス制御プログラム。

4 0 . 単一の他の無線装置との間に複数の空間パスを形成して通信を行うことができる無線装置における空間パス制御プログラムであって、コンピュータに、前記複数の空間パスにおける個別制御メッセージを 1つのパスで一括して送信するための制御メッセージを形成するステップと、前記複数の空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、最も通信品質の良好な空間パスを前記制御メッセージを送信するための空間パスとして選択するステップと、

前記選択された空間パスの通信品質に関する情報に基づいて、前記選択された空間パスの送信パワーを上げる第 1の動作および前記選択された空間パスの変調方式を変更する第 2の動作のいずれかを選択するステップとを実行させる、空間パス制御プログラム。

4 1 . 前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスが複数の変調方式に対応可能なときに前記第 2の動作を選択する、請求項 4 0に記載の空間パス制御プログラム。

4 2 . 前記動作を選択するステップは、前記選択された空間パスにおける受信ェラー率が所定のしきい値を超えているときに前記第 1の動作を選択する、請求項 4 0に記載の空間パス制御プログラム。

4 3 . 前記無線装置は、移動体通信システムの基地局における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの移動端末装置における無線装置である、請求項 4 0に記載の空間パス制御プログラム。

4 4 . 前記無線装置は、移動体通信システムの移動端末装置における無線装置であり、前記単一の他の無線装置は移動体通信システムの基地局における無線装置である、請求項 4 0に記載の空間パス制御プログラム。

4 5 . 前記基地局は、前記複数の空間パスを形成するァダプティブアレイ基地局である、請求項 4 3または 4 4に記載の空間パス制御プログラム。