(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025014596
(43)【公開日】2025-01-30
(54)【発明の名称】無線通信システム、送信機、無線通信方法、および無線通信用プログラム
(51)【国際特許分類】
H04J 99/00 20090101AFI20250123BHJP
H04L 27/00 20060101ALI20250123BHJP
H04L 1/00 20060101ALI20250123BHJP
【FI】
H04J99/00 100
H04L27/00 Z
H04L1/00 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023117287
(22)【出願日】2023-07-19
(71)【出願人】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】899000068
【氏名又は名称】学校法人早稲田大学
(74)【代理人】
【識別番号】110003199
【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 仁
(72)【発明者】
【氏名】宮城 利文
(72)【発明者】
【氏名】栗山 圭太
(72)【発明者】
【氏名】鬼沢 武
(72)【発明者】
【氏名】前原 文明
【テーマコード(参考)】
5K014
【Fターム(参考)】
5K014FA12
(57)【要約】
【課題】本開示は無線通信システムに関し、FTN伝送においてチャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる無線通信システムを提供することを目的とする。
【解決手段】本開示の無線通信システムは、複数のチャネルを用いて無線通信を行う送信機と受信機とを備える。送信機は、優先度が低優先であるトラフィックを対象として、該トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートでシンボルを多重化するFTN多重化処理を実行する。さらに、FTN多重化処理が施されたチャネルを介して該トラフィックを受信機に送信する。送信機は、FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質が悪化したと認められる場合に、ナイキストレート以下のレートとなるようにシンボル多重化の手法を切り替える。もしくは、FTN多重化処理においてレートを遅くするように圧縮率を変更する。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のチャネルを用いて無線通信を行う送信機と受信機とを備え、
前記送信機は、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定する処理と、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得する処理と、
前記通信品質が悪化したか否かを判定する処理と、
を実行するように構成され、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方を選択し実行する選択処理をさらに実行するように構成される、無線通信システム。
【請求項2】
前記送信機は、
ナイキストレート以下のレートでシンボルを多重化するナイキスト多重化処理と、
前記ナイキスト多重化処理が施されたチャネルを介して前記高優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
をさらに実行するように構成される、請求項1に記載の無線通信システム。
【請求項3】
前記送信機は、前記通信品質が改善したと認められる場合に前記レートが速くなるように前記圧縮率を変更する処理をさらに実行するように構成される、請求項1または2に記載の無線通信システム。
【請求項4】
前記送信機は、前記選択処理においては、
前記レートを遅くするように前記圧縮率を変更可能か判定する処理をさらに実行するように構成され、
変更が可能であると判定した場合に、前記変更処理を実行し、
変更が可能でないと判定した場合に、前記切替処理を実行する、請求項1または2に記載の無線通信システム。
【請求項5】
前記送信機は、
前記トラフィックの優先度ごとに必要帯域を配分する処理と、
前記必要帯域に基づき、前記優先度ごとに前記チャネルの多重数を決定する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルおよび前記ナイキスト多重化処理が施されたチャネルを、決定されたそれぞれの多重数に従い、チャネル多重化する処理と、
をさらに実行するように構成される、請求項2に記載の無線通信システム。
【請求項6】
複数のチャネルを用いて受信機と無線通信を行う送信機であって、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定する処理と、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得する処理と、
前記通信品質が悪化したか否かを判定する処理と、
を実行するように構成され、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方を選択し実行する選択処理をさらに実行するように構成される、送信機。
【請求項7】
複数のチャネルを用いて受信機と無線通信を行う送信機が、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定することと、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理を施すことと、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信することと、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得することと、
前記通信品質が悪化したか否かを判定することと、
を含み、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方を選択し実行することをさらに含む、無線通信方法。
【請求項8】
複数のチャネルを用いて受信機と無線通信を行う送信機に実行させる無線通信用プログラムであって、
送信機に、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定する処理と、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得する処理と、
前記通信品質が悪化したか否かを判定する処理と、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方
を選択し実行する選択処理と、
を実行させるプログラムを含む、無線通信用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、FTN(Faster Than Nyquist)伝送を用いる無線通信システム、送信機、無線通信方法、および無線通信用プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、ナイキストレート以下のレートでシンボルを多重する第1の無線リソース領域と、ナイキストレートより高速なレートでシンボルを多重する第2の無線リソース領域とに信号を時間分割多重する技術が開示されている。これにより第1の無線リソース領域への干渉の影響を低減しながらFTNによる大容量伝送を実現することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述の方法では、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができない。
【0005】
本開示は上述の問題を解決するため、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる無線通信システムを提供することを第一の目的とする。
【0006】
また本開示は、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる送信機を提供することを第二の目的とする。
【0007】
また本開示は、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる無線通信方法を提供することを第三の目的とする。
【0008】
また本開示は、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる無線通信用プログラムを提供することを第四の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の第一の態様は、
複数のチャネルを用いて無線通信を行う送信機と受信機とを備え、
前記送信機は、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定する処理と、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得する処理と、
前記通信品質が悪化したか否かを判定する処理と、
を実行するように構成され、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方を選択し実行する選択処理をさらに実行するように構成される、無線通信システムであることが好ましい。
【0010】
また第二の態様は、
複数のチャネルを用いて受信機と無線通信を行う送信機であって、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定する処理と、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得する処理と、
前記通信品質が悪化したか否かを判定する処理と、
を実行するように構成され、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方を選択し実行する選択処理をさらに実行するように構成されることが好ましい。
【0011】
また第三の態様は、
複数のチャネルを用いて受信機と無線通信を行う送信機が、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定することと、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理を施すことと、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信することと、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得することと、
前記通信品質が悪化したか否かを判定することと、
を含み、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方を選択し実行することをさらに含む、無線通信方法であることが好ましい。
【0012】
また第四の態様は、
複数のチャネルを用いて受信機と無線通信を行う送信機に実行させる無線通信用プログラムであって、
送信機に、
送信するトラフィックが高優先トラフィックであるか低優先トラフィックであるかを判定する処理と、
前記低優先トラフィックを対象として、
前記低優先トラフィックを伝送するチャネルにおいて、ナイキストレートより高速なレートで、シンボルを多重化するFTN多重化処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルを介して前記低優先トラフィックを前記受信機に送信する処理と、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルの通信品質を取得する処理と、
前記通信品質が悪化したか否かを判定する処理と、
前記通信品質が悪化したと認められる場合に、
前記FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、前記レートがナイキストレート以下となるようにシンボル多重化の手法を切り替える切替処理、および前記FTN多重化処理において前記レートを遅くするように圧縮率を変更する変更処理の少なくとも一方
を選択し実行する選択処理と、
を実行させるプログラムを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本開示の第一から第四の態様によれば、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる無線通信システム、送信機、無線通信方法、および無線通信用プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図1】本開示の実施の形態1に係る、無線通信システムの構成例である。
【
図2】本開示の実施の形態1に係る、無線通信システムの詳細な構成例を示すブロック図である。
【
図3】本開示の実施の形態1に係る、送信機が行う処理を説明する模式図である。
【
図4】本開示の実施の形態1に係る、送信機が実行する処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本開示の実施の形態について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【0016】
実施の形態1
図1は、本開示の実施の形態1に係る、無線通信システム100の構成例である。無線通信システム100は、送信機110および受信機120を備える。送信機110および受信機120は、複数のチャネル10を用いて無線通信を行う。
【0017】
送信機110は、トラフィックの送信において使用した帯域を定期的に測定し、使用帯域の実績を取得する使用帯域取得処理を行う。
【0018】
さらに、送信機110は、使用帯域の実績に基づき、トラフィックの優先度ごとに必要帯域を配分する必要帯域決定処理を行う。なお、トラフィックの優先度は、トラフィックを構成するフレームに実装されたQoS color(Quality of Service color、以下QoSと称する)に基づき判定されるものである。
【0019】
さらに、必要帯域に基づき、優先度ごとにチャネル10の多重数を決定する多重数決定処理を実行する。
【0020】
さらに、送信機110は、決定された多重数に従い、チャネル多重化を行う。
【0021】
さらに、送信機110は、決定された必要帯域に従い、各々のチャネル10において、シンボル多重化を行う。そこでは、高優先トラフィックを伝送するチャネル10であるか低優先トラフィックを伝送するチャネル10であるかによって、シンボル多重化の手法を変更する。
【0022】
高優先トラフィックを伝送するチャネル10に対しては、送信機110は、ナイキストレート以下のレートでシンボルを多重化する処理(以下、ナイキスト多重化処理と称する)を実行する。これにより、高優先のトラフィックに対してはシンボル間干渉を避けた伝送が可能となる。
【0023】
一方、低優先トラフィックを伝送するチャネル10に対しては、送信機110は、ナイキストレートより高速なレートで、所定の圧縮率となるようにシンボルを多重化する処理(以下、FTN多重化処理と称する)を実行する。すなわち、FTNによるシンボルの多重化を行う。これにより、信号の高圧縮化が実現でき、低優先のトラフィックに対しては大容量の伝送が可能となる。なお、FTN多重化処理における圧縮率は、各チャネル10の通信品質に基づき決定される。
【0024】
以降では、ナイキスト多重化処理が施されたチャネル10をナイキストチャネル11と称する。同様に、FTN多重化処理が施されたチャネル10をFTNチャネル12と称する。
【0025】
送信機110は、高優先のトラフィックをナイキストチャネル11により受信機120に送信する。同様に、低優先のトラフィックをFTNチャネル12により受信機120に送信する。
【0026】
受信機120は、送信機110からトラフィックを受信する。
【0027】
図2は、本開示の実施の形態1に係る、無線通信システム100の詳細な構成例を示すブロック図である。送信機110において、インタフェース部111は、上位レイヤまたは他の装置から、トラフィックを受信する。測定部117は、チャネル10の通信品質を測定する。なお、通信品質はBER(Bit Error Rate)等である。
【0028】
伝送手法決定部112は上述の使用帯域取得処理、必要帯域決定処理、および多重数決定処理を実行する。また、通信品質の測定結果に基づき、FTN多重化処理における圧縮率を決定する圧縮率変更処理を実行する。
【0029】
切替部113は、送信予定のトラフィックから優先度を確認し、高優先である場合には第一信号処理部114へ、低優先である場合には第二信号処理部115へ出力する。
【0030】
第一信号処理部114は、上述のナイキスト多重化処理を実行する。第二信号処理部115は、伝送手法決定部112により決定された圧縮率に基づき、上述のFTN多重化処理を実行する。送信部116は、ナイキストチャネル11またはFTNチャネル12によりトラフィックを送信する。
【0031】
受信機120において、受信部121は送信機110から送信されたトラフィックを受信する。第一信号処理部122は、ナイキストチャネル11由来のトラフィックに対して信号処理を実行する。第二信号処理部123は、FTNチャネル12由来のトラフィックに対して信号処理を実行する。インタフェース部124は、上位レイヤまたは他の装置にトラフィックを送信する。
【0032】
図3は、本開示の実施の形態1に係る、送信機110が行う処理を説明する模式図である。送信機110は、通信品質の測定結果に基づき、FTNチャネル12におけるシンボル間干渉の大きさを推定する。マルチパスフェージングの影響などによりシンボル間干渉の悪化が確認された場合、送信機110は、FTN多重化処理における圧縮率をシンボル多重化のレートが遅くなる方向に変更する。これにより、シンボル間干渉を低減することができる。
図3の例では、送信機110はFTN多重化処理の圧縮率を最初2としているが、シンボル間干渉の悪化に伴い1.5に変更している。
【0033】
なお、圧縮率を変更してもシンボル間干渉の悪化が進行する場合、送信機110はさらにシンボル多重化のレートが遅くなる方向に圧縮率を変更する。しかしながら、圧縮率が1に達した場合、FTN多重化処理においてはそれ以上シンボル多重化のレートが遅くなる方向に圧縮率を変更できないことを意味する。したがって、送信機110はFTN多重化処理をとりやめ、低優先のトラフィックを伝送するチャネルについてもナイキスト多重化処理を施すように切り替えて送信する。
【0034】
このように、本開示では、FTNチャネル12のシンボル間干渉の悪化に応じて、送信機110がFTN多重化処理における圧縮率をシンボル多重化のレートが遅くなる方向に変更する。また、圧縮率が1に達した場合は、FTN伝送からナイキスト伝送への切替えを行う。これにより、低優先のトラフィックに対してもシンボル間干渉の影響を低減するように送信することができる。
【0035】
図4は、本開示の実施の形態1に係る、送信機110が実行する処理のフローチャートである。まず、使用帯域取得処理を実行する(ステップS01)。次に、必要帯域決定処理を実行する(ステップS02)。次に、多重数決定処理を実行し、チャネル多重化を行う(ステップS03)。さらに、送信するトラフィックが高優先であるか低優先であるかを判定する(ステップS04)。
【0036】
高優先トラフィックである場合は、ナイキスト多重化処理を施す(ステップS05)。さらに、トラフィックを受信機120に送信する(ステップS06)。
【0037】
低優先トラフィックである場合は、FTN多重化処理を施す(ステップS07)。さらに、トラフィックを受信機120に送信する(ステップS08)。さらに、FTNチャネル12の通信品質を測定し、シンボル間干渉の大きさを推定する(ステップS09)。さらに、推定されたシンボル間干渉が、過去の測定時に比べて改善、悪化、または変化なしのいずれに該当するかを判定する(ステップS10)。シンボル間干渉の大きさに変化が認められない場合、ステップS09に戻る。
【0038】
一方、シンボル間干渉に改善が認められる場合、続く圧縮率変更処理において、現行の圧縮率をシンボル多重化のレートが速くなる方向に変更する(ステップS11)。さらに、ステップS09に戻る。
【0039】
反対に、シンボル間干渉の悪化が認められる場合、シンボル多重化のレートを遅くするように圧縮率を変更可能か判定する(ステップS12)。変更が可能である場合、続く圧縮率変更処理において、現行の圧縮率をシンボル多重化のレートが遅くなる方向に変更する(ステップS13)。さらに、ステップS09に戻る。一方、これ以上圧縮率の変更ができない場合は、ステップS05に進み、ナイキスト多重化処理に切り替える。
【0040】
以上フローチャートで説明したように、本開示では低優先のトラフィックに対しても通信品質に応じて最適な送信制御を実現する。
【0041】
なお、送信機110および受信機120が行う処理は、CPUとメモリを備え、メモリにプログラムを記憶したコンピュータを用いて、通信用プログラムで実行するようにしてもよい。もしくはFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路を用いて、通信用プログラムで実行するようにしてもよい。尚、通信用プログラムは、記憶媒体に記録して提供されてもよいし、ネットワークを通して提供されてもよい。
【0042】
以上説明したように、本開示によれば、チャネルの通信品質の悪化に対応した送信制御を実施することができる無線通信システム、送信機、無線通信方法、および無線通信用プログラムを提供できる。
【0043】
〈変形例1〉
上述では、必要帯域決定処理においては、使用帯域の実績に基づき、トラフィックの優先度に応じて必要帯域を決定することを述べた。しかしながら、必要帯域は、使用帯域の実績を基に決定せずともよい。例えば機械学習などにより必要帯域を決定してもよい。さらには、高優先のトラフィックと低優先のトラフィックに対してあらかじめ決められた帯域値を各々の必要帯域としてもよい。
【0044】
〈変形例2〉
上述では、送信機110は、通信品質の測定結果に基づき、FTNチャネル12におけるシンボル間干渉の大きさを推定することを述べた。しかしながら、測定されたBER等の通信品質とシンボル間干渉の大きさに明らかな相関があると認められる場合には、シンボル間干渉の大きさを推定する必要はない。この場合は、
図4のステップS10において、シンボル間干渉ではなく通信品質に基づき、時間変化の有様を判定すればよい。その場合も上述と同様の効果を得ることができる。
【0045】
〈変形例3〉
上述では、送信機110が、シンボル多重化のレートを遅くするように圧縮率を変更可能か判定し、それ以上圧縮率の変更ができない場合に、FTN伝送からナイキスト伝送への切替えを行うことを述べた。しかしながら、まだ圧縮率を変更できる場合であっても、送信機110においてFTN伝送からナイキスト伝送への切替えを行ってもよい。シンボル間干渉が悪化したと認められる場合に素早くナイキスト伝送へ切り替えることにより、迅速な対応が可能となる。送信機110は、FTN多重化処理が施されたチャネルに対し、ナイキスト多重化処理へとシンボル多重化の手法を切り替える処理、およびシンボル多重化のレートを遅くするように圧縮率を変更する処理の少なくとも一方を実行すればよい。
【0046】
〈変形例4〉
なお、FTNチャネル12の通信品質は、必ずしも送信機110において測定されなくともよい。例えば受信機120において測定された通信品質を、送信機110が取得することでも、上述の効果を得ることができる。
【0047】
〈変形例5〉
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。
【符号の説明】
【0048】
10 チャネル、11 ナイキストチャネル、12 FTNチャネル、100 無線通信システム、110 送信機、111 インタフェース部、112 伝送手法決定部、113 切替部、114 第一信号処理部、115 第二信号処理部、116 送信部、117 測定部、120 受信機、121 受信部、122 第一信号処理部、123 第二信号処理部、124 インタフェース部