特許 7410519 無線通信システム、無線通信方法および送信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】無線通信システム、無線通信方法および送信装置

(51)【国際特許分類】

   H04W 52/18 20090101AFI20231227BHJP

   H04L 27/36 20060101ALI20231227BHJP

   H04W 28/06 20090101ALI20231227BHJP

   H04W 28/18 20090101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H04W52/18

H04L27/36

H04W28/06 110

H04W28/18 110

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021036460

(22)【出願日】2021-03-08

(65)【公開番号】P2022136717

(43)【公開日】2022-09-21

【審査請求日】2023-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【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】福園 隼人

(72)【発明者】

【氏名】栗山 圭太

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 正文

(72)【発明者】

【氏名】宮城 利文

(72)【発明者】

【氏名】前原 文明

【審査官】石原 由晴

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５１７７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ１／６９－１／７１９

７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｊ１／００－１／２０

４／００－１３／２２

９９／００

Ｈ０４Ｌ５／００－５／１２

２７／００－２７／３８

Ｈ０４Ｗ４／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送信電力制御機能と適応変調機能とを備えた送信装置および当該送信装置から信号を受信する受信装置から構成される無線通信システムにおいて、
前記送信装置から前記受信装置に伝送する情報ビットを生成する情報ビット生成部と、
前記情報ビット生成部によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するデータ信号変調部と、
前記データ信号変調部によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すＦＴＮ処理部と、
前記ＦＴＮ処理部によって処理されたデータ信号を前記受信装置に対して伝送するための変換を行う送信信号変換部と、
前記送信装置による送信電力を制御する送信電力制御部と、
前記送信電力制御部による送信電力制御時に、前記データ信号変調部による変調方式と前記ＦＴＮ処理部によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが前記送信電力制御部によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択し、当該選択結果に基づいて前記データ信号変調部と前記ＦＴＮ処理部とを制御する適応変調制御部と、
を備える無線通信システム。

【請求項2】

送信電力制御機能と適応変調機能とを備えた送信装置および当該送信装置から信号を受信する受信装置が行う無線通信方法において、
前記送信装置から前記受信装置に伝送する情報ビットを生成する情報ビット生成工程と、
前記情報ビット生成工程によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するデータ信号変調工程と、
前記データ信号変調工程によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すＦＴＮ処理工程と、
前記ＦＴＮ処理工程によって処理されたデータ信号を前記受信装置に対して伝送するための変換を行う送信信号変換工程と、
前記送信装置による送信電力を制御する送信電力制御工程と、
前記送信電力制御工程による送信電力制御時に、前記データ信号変調工程による変調方式と前記ＦＴＮ処理工程によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが前記送信電力制御工程によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択し、当該選択結果に基づいて前記データ信号変調工程と前記ＦＴＮ処理工程とを制御する制御工程と、
を備える無線通信方法。

【請求項3】

送信電力制御機能と適応変調機能とを備えた送信装置において、
受信装置に伝送する情報ビットを生成する情報ビット生成部と、
前記情報ビット生成部によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するデータ信号変調部と、
前記データ信号変調部によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すＦＴＮ処理部と、
前記ＦＴＮ処理部によって処理されたデータ信号を前記受信装置に対して伝送するための変換を行う送信信号変換部と、
送信電力を制御する送信電力制御部と、
前記送信電力制御部による送信電力制御時に、前記データ信号変調部による変調方式と前記ＦＴＮ処理部によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが前記送信電力制御部によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択し、当該選択結果に基づいて前記データ信号変調部と前記ＦＴＮ処理部とを制御する適応変調制御部と、
を備える送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、無線通信システム、無線通信方法および送信装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、ＦＴＮ（faster than nyquist）伝送に関する技術が開示されている。ＦＴＮ伝送は、クロック周波数を超えるシンボルレートで変調シンボルを送出する手法である。ＦＴＮ伝送によれば、同伝送ビット数の高次ＱＡＭ変調と比較して、ＰＡＰＲの低減が期待できる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】J.A.Lucciardi, et al., "Trade-off between spectral efficiency increase and PAPR reduction when using FTN signaling: Impact of non linearities," IEEE ICC 2016.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の非特許文献等の記載される従来のＦＴＮ伝送においては、シンボル間干渉（ＩＳＩ）が発生するという課題がある。

【0005】

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本開示の目的は、シンボル間干渉を低減させることができる無線通信システム、無線通信方法および送信装置を得ることである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る無線通信システムは、送信電力制御機能と適応変調機能とを備えた送信装置および当該送信装置から信号を受信する受信装置から構成される無線通信システムである。無線通信システムは、送信装置から受信装置に伝送する情報ビットを生成する情報ビット生成部と、情報ビット生成部によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するデータ信号変調部と、データ信号変調部によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すＦＴＮ処理部と、ＦＴＮ処理部によって処理されたデータ信号を受信装置に対して伝送するための変換を行う送信信号変換部と、送信装置による送信電力を制御する送信電力制御部と、送信電力制御部による送信電力制御時に、データ信号変調部による変調方式とＦＴＮ処理部によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが送信電力制御部によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択し、当該選択結果に基づいてデータ信号変調部とＦＴＮ処理部とを制御する適応変調制御部と、を備える。
本開示に係る無線通信方法は、送信電力制御機能と適応変調機能とを備えた送信装置および当該送信装置から信号を受信する受信装置が行う無線通信方法である。無線通信方法は、送信装置から受信装置に伝送する情報ビットを生成する情報ビット生成工程と、情報ビット生成工程によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するデータ信号変調工程と、データ信号変調工程によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すＦＴＮ処理工程と、ＦＴＮ処理工程によって処理されたデータ信号を受信装置に対して伝送するための変換を行う送信信号変換工程と、送信装置による送信電力を制御する送信電力制御工程と、送信電力制御工程による送信電力制御時に、データ信号変調工程による変調方式とＦＴＮ処理工程によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが送信電力制御工程によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択し、当該選択結果に基づいてデータ信号変調工程とＦＴＮ処理工程とを制御する制御工程と、を備える。
本開示に係る送信装置は、送信電力制御機能と適応変調機能とを備えた送信装置である。送信装置は、受信装置に伝送する情報ビットを生成する情報ビット生成部と、情報ビット生成部によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するデータ信号変調部と、データ信号変調部によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すＦＴＮ処理部と、ＦＴＮ処理部によって処理されたデータ信号を受信装置に対して伝送するための変換を行う送信信号変換部と、送信電力を制御する送信電力制御部と、送信電力制御部による送信電力制御時に、データ信号変調部による変調方式とＦＴＮ処理部によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが送信電力制御部によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択し、当該選択結果に基づいてデータ信号変調部とＦＴＮ処理部とを制御する適応変調制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、シンボル間干渉を低減させることができる無線通信システム、無線通信方法および送信装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る無線通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】無線通信における増幅器の入出力関係のイメージ図である。

【図3】ＦＴＮ効率と変調方式との組み合わせによるＩＳＩおよびＰＡＰＲの例を示すテーブルである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

添付の図面を参照して、実施の形態について説明する。本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。なお、本開示は、以下の各実施の形態に限定されるものではない。本開示には、その趣旨を逸脱しない範囲において、以下の各実施の形態によって開示される構成の種々の変形および組み合わせが含まれ得る。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。本実施の形態に係る無線通信システムは、送信電力制御（ＴＰＣ）機能と適応変調機能とを備えるシステムである。無線通信システムは、信号を送信する送信装置１０と、当該送信装置１０から信号を受信する受信装置２０と、から構成される。

【0011】

送信装置１０は、送信アンテナ１１から信号を送信する。受信装置２０は、複数の受信アンテナ２１から信号を受信可能に構成される。

【0012】

図１に示すように、本実施の形態に係る送信装置１０は、情報ビット生成部１２と、データ信号変調部１３と、ＦＴＮ処理部１４と、送信信号変換部１５と、を備える。

【0013】

情報ビット生成部１２は、送信装置１０から受信装置２０に伝送する情報ビットを生成するものである。情報ビット生成部１２は、例えば、誤り訂正符号化機能およびインターリーブ機能等を有していてもよい。

【0014】

データ信号変調部１３は、情報ビット生成部１２によって生成された情報ビットをデータ信号に変調するものである。変調方式としては、例えば、直交振幅変調（QAM）等が挙げられる。

【0015】

ＦＴＮ処理部１４は、データ信号変調部１３によって変調されたデータ信号にＦＴＮ処理を施すものである。送信信号変換部１５は、ＦＴＮ処理部１４によって処理されたデータ信号を送信アンテナ１１から受信装置２０に伝送するための変換を行うものである。

【0016】

また、送信装置１０は、図１に示すように、送信電力制御部１６および適応変調制御部１７を備えている。

【0017】

送信電力制御部１６は、送信装置１０による送信電力を制御するものである。送信電力制御部１６は、無線環境に応じた送信電力制御を行う。送信電力制御部は、例えば、干渉状況を把握して送信電力を下げる、または、電波強度を高めたいときに送信電力を上げる、等の制御を行う。

【0018】

適応変調制御部１７は、送信電力の制御値に応じて、ＦＴＮ効率と変調方式との組み合わせを選択する機能を有するものである。適応変調制御部１７は、送信電力制御部１６による送信電力制御時に、データ信号変調部１３による変調方式とＦＴＮ処理部１４によるＦＴＮ効率との組み合わせのうち、ＰＡＰＲが送信電力制御部１６によって制御された送信電力に応じた許容値以下で且つパケット誤り率が許容値以下の伝送ビット数となる組み合わせからＦＴＮ効率が最も低い組み合わせを選択する。適応変調制御部１７は、当該選択結果に基づいてデータ信号変調部１３とＦＴＮ処理部１４とを制御する。

【0019】

また、本実施の形態に係る受信装置２０は、図１に示すように、受信信号変換部２２と、データ信号復調部２３と、情報ビット検出部２４と、を備える。受信信号変換部２２は、受信アンテナ２１で受信されたデータ信号を、受信装置２０で処理するための変換を行う。データ信号復調部２３は、データ信号を情報ビットとして検出するための復調を行う。情報ビット検出部２４は、情報ビットを検出する。情報ビット検出部２４は、情報ビット生成部１２に合わせて、誤り訂正復号機能およびデインターリーブ機能等を必要に応じて有していてもよい。

【0020】

図２は、無線通信における増幅器の入出力関係のイメージ図である。ＰＡＰＲの許容値は、送信アンテナ１１からの送信出力と増幅器のバックオフとの関係から得られる。送信アンテナ１１からの送信出力は、送信電力制御により変動する。送信電力制御によって増幅器のバックオフ値に対してＰＡＰＲの余裕が生じた場合には、ＰＡＰＲが高いが通信品質が良くなるＦＴＮ効率と変調方式との組み合わせを用いることが望ましい。具体的には、ＦＴＮ効率を下げる（ＦＴＮ伝送を行わないことを含む）ことで、伝送の最適化を行うことが望ましい。

【0021】

図３は、ＦＴＮ効率と変調方式との組み合わせによるＩＳＩおよびＰＡＰＲの例を示すテーブルである。図３に例示したような組み合わせのテーブルは、予めシステム内に保持しておく。適応変調制御部１７は、このテーブルから、最適な組み合わせを選択する。適応変調制御部１７は、各伝送ビット数に対して、送信出力とＰＡＰＲとの関係から、選択すべき組み合わせを決定する。そして、適応変調制御部１７は、パケット誤り率が許容値以下となるように伝送ビット数を決定する。適応変調制御部１７は、決定した伝送ビット数となる、ＦＴＮ効率と変調方式の組み合わせを選択する。なお、パケット誤り率は、ＡＣＫ等によって認識可能である。また、ＦＴＮ効率と変調方式との関係の情報は、例えば、予めシグナルフィールド等に収納しておき、送信装置１０から受信装置２０へ通知される。

【0022】

例えば、図３に示す例においては、ＰＡＰＲの余裕がある場合には、ＰＡＰＲが高くなる組み合わせを選択する。これによって、シンボル間干渉を小さくすることができる。

【0023】

以上の実施の形態に示したように構成された送信装置１０およびこの送信装置１０を備える無線通信システムであれば、シンボル間干渉を低減させることができる。なお、図１に示される無線通信システムおよび送信装置１０の各機能は、無線通信方法としても実現することができる。

【符号の説明】

【0024】

１０ 送信装置
１１ 送信アンテナ
１２ 情報ビット生成部
１３ データ信号変調部
１４ ＦＴＮ処理部
１５ 送信信号変換部
１６ 送信電力制御部
１７ 適応変調制御部
２０ 受信装置
２１ 受信アンテナ
２２ 受信信号変換部
２３ データ信号復調部
２４ 情報ビット検出部

【図1】

【図2】

【図3】