WO2023032160A1

WO2023032160A1 - 無線通信システム、無線通信方法、および無線通信用送信装置

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Publication number: WO2023032160A1
Application number: PCT/JP2021/032465
Authority: WO
Inventors: 隼人福園; 圭太栗山; 正文吉岡; 利文宮城
Original assignee: 日本電信電話株式会社
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2021-09-03
Publication date: 2023-03-09
Also published as: JPWO2023032160A1

Abstract

データの誤認が生じない範囲で送信装置の増幅器の能力を有効に活用することで、優れた通信品質を実現する無線通信システムを提供する。送信装置１０は、送信電力が可変の送信信号増幅器２２と、送信電力を制御する送信電力制御部２８と、通信相手の受信装置における受信信号の誤り率を推定する誤り率特性推定部３２と、受信装置におけるSNRの情報を受信する受信部とを備える。誤り率特性推定部２３は、変調方式に対応し、かつ、送信信号増幅器２２の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、送信電力に基づいて推定する処理と、前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記誤り率を推定する処理と、を実行する。送信電力制御部２８は、前記誤り率が、既定の要求を満たすように前記送信電力を制御する。

Description

無線通信システム、無線通信方法、および無線通信用送信装置

　この開示は、無線通信システム、無線通信方法、および無線通信用送信装置に係り、特に、シングルキャリア多値変調方式を用いる無線通信システム、無線通信方法、および無線通信用送信装置に関する。

　下記の非特許文献１には、シングルキャリア多値変調方式を用いる無線通信システムに関する技術が開示されている。シングルキャリア多値変調方式を用いる無線通信では、送信電力を上げるほどSNR（Signal to Noise Ratio）を高めることができる。

　一方で、送信信号の増幅器は、入力電力が小さい領域では線形な入出力特性を示すが、その電力が大きい領域では、非線形な特性を示すのが一般的である。このため、無線通信においては、送信電力が上がるほど、送信信号に歪みが生じ易くなる。

　上記の非特許文献１は、このような歪みの影響を回避するために、送信電力を、増幅器の線形領域に収める技術を開示している。この場合、送信信号に歪みが重畳しないため、受信装置において正しく信号を処理することができ、データの誤送信を有効に防ぐことができる。

High-Speed Satellite Mobile Communications: Technologies and Challenges, MOHAMED IBNKAHLA, QUAZI MEHBUBAR RAHMAN, AHMED IYANDA SULYMAN, HISHAM ABDULHUSSEIN AL-ASADY, JUN YUAN, AND AHMED SAFWAT, p312-339, PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 92, NO. 2, 2004年2月

　ところで、送信電力が増幅器の非線形領域に属していたとしても、送信信号に重畳する歪みが過大でなければ、受信装置においてデータの誤認は生じない。これに対して、上述した非特許文献１の技術は、送信電力を一律に増幅器の線形領域に収めるものであり、増幅器の能力に過剰な制限を課すものと評価することもできる。

　本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、データの誤認が生じない範囲で送信装置の増幅器の能力を有効に活用することで、優れた通信品質を実現する無線通信システムを提供することを第１の目的とする。

　また、本開示は、データの誤認が生じない範囲で送信装置の増幅器の能力を有効に活用することで、優れた通信品質を実現する無線通信方法を提供することを第２の目的とする。

　また、本開示は、データの誤認が生じない範囲で増幅器の能力を有効に活用することで、優れた通信品質を実現することのできる無線通信用送信装置を提供することを第３の目的とする。

　第１の態様は、上記の目的を達成するため、シングルキャリア多値変調方式を用いて無線通信を行う送信装置と受信装置を含む無線通信システムであって、
　前記送信装置は、
　送信電力が可変の送信信号増幅器と、
　前記送信信号増幅器が用いる送信電力を制御する送信電力制御部と、
　前記受信装置における受信信号の誤り率を推定する誤り率特性推定部と、
　前記受信装置におけるSNRの情報を受信する受信部と、を備え、
　前記誤り率特性推定部は、
　前記変調方式に対応し、かつ、前記送信信号増幅器の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、前記送信電力に基づいて推定する処理と、
　前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記誤り率を推定する処理と、を実行するように構成されており、
　前記送信電力制御部は、前記誤り率が、既定の要求を満たすように前記送信電力を制御する送信電力制御処理を実行するように構成されていることが望ましい。

　また、第２の態様は、シングルキャリア多値変調方式を用いて無線通信を行う送信装置と受信装置とを用いる無線通信方法であって、
　前記送信装置は、送信電力が可変の送信信号増幅器を備え、
　前記送信装置が、前記変調方式に対応し、かつ、前記送信信号増幅器の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、前記送信電力に基づいて推定するステップと、
　前記送信装置が、前記受信装置におけるSNRの情報を受信するステップと、
　前記送信装置が、前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記受信装置における受信信号の誤り率を推定するステップと、
　前記送信装置が、前記誤り率が既定の要求を満たすように前記送信電力を制御するステップと、
　を含むことが望ましい。

　また、第３の態様は、シングルキャリア多値変調方式を用いて無線通信を行う無線通信用送信装置であって、
　送信電力が可変の送信信号増幅器と、
　前記送信信号増幅器が用いる送信電力を制御する送信電力制御部と、
　通信相手の受信装置における受信信号の誤り率を推定する誤り率特性推定部と、
　前記受信装置におけるSNRの情報を受信する受信部と、を備え、
　前記誤り率特性推定部は、
　前記変調方式に対応し、かつ、前記送信信号増幅器の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、前記送信電力に基づいて推定する処理と、
　前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記誤り率を推定する処理と、を実行するように構成されており、
　前記送信電力制御部は、前記誤り率が、既定の要求を満たすように前記送信電力を制御する処理を実行するように構成されていることが望ましい。

　第１乃至第３の態様によれば、データの誤認が生じない範囲で送信装置の増幅器の能力を有効に活用することができる。このため、本態様によれば、設備投資の額を抑えつつ、優れた品質を有する無線通信を実現することができる。

本開示の実施の形態１の無線通信システムの全体構成を説明するための図である。本開示の実施の形態１における送信装置と対比される比較対象の送信装置の構成を説明するための図である。送信装置に内蔵される増幅器の入出力特性を示す図である。送信電力の増大に伴ってコンスタレーションに歪みが生ずる様子を示す図である。本開示の実施の形態１における送信装置の構成を説明するためのブロック図である。図５に示す送信装置がシンボル誤り率SERおよびビット誤り率BERの計算に夫々用いる演算式を示す。ニアレストポイントの数α_Ｍの概念を説明するための図である。歪みを伴うコンスタレーションにおける最小ユークリッド距離の概念を説明するための図である。本開示の実施の形態１において送信装置が送信電力を制御するために実行する処理の流れを説明するためのフローチャートである。本開示の実施の形態１における受信装置の構成を説明するためのブロック図である。本開示の実施の形態１において受信装置が受信点について尤度を計算する手法を説明するための図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の全体構成］
　図１は、本開示の実施の形態１の無線通信システムの全体構成を示す。図１に示すように、本実施形態の無線通信システムは、送信装置１０と受信装置１２を備えている。送信装置１０は、例えば、通信事業者が運営する移動体通信の基地局、或いはWiFi（登録商標）のアクセスポイント等で構成される。また、受信装置１２は、スマートフォンやタブレット端末等の端末局で構成される。

［実施の形態１が着目する課題］
　図２は、本実施形態における送信装置１０と対比される比較対象の送信装置１４の構成を説明するためのブロック図である。比較例の送信装置１４は、情報ビット生成部１６を備えている。情報ビット生成部１６は、受信装置１２に伝送したい情報ビットを生成する。情報ビット生成部１６は、誤り訂正符号化機能、或いはインターリーブ機能を備えていてもよい。

　情報ビット生成部１６で生成された情報ビットは、データ信号変調部１８に提供される。データ信号変調部１８は、提供された情報ビットをデータ信号に変調する。変調方式としては、例えば直交振幅変調 (QAM)、或いはAPSKなど、シングルキャリア多値変調方式に用い得るものが考えられる。

　データ信号変調部１８で生成されたデータ信号は、デジタルアナログ変換部２０に提供される。デジタルアナログ変換部２０は、デジタル変調されているデータ信号を、アナログの送信信号に変換する。

　デジタルアナログ変換部２０において生成された送信信号は、送信信号増幅器２２に提供される。送信信号増幅器２２は、送信信号を増幅してアンテナ２４に提供する。そして、送信信号は、アンテナ２４から受信装置１２に向けて、無線信号の形態で送信される。

　図３は、送信信号増幅器２２の入出力特性を示す。図３に示すように、送信信号増幅器２２の出力電力（縦軸）は、入力電力（横軸）がP_Bより小さい領域では、入力電力に比例する。そして、入力電力がP_Bを超える領域では、その比例関係が崩れる。以下、両者が比例関係となる領域を「線形領域」と称し、両者の比例関係が崩れる領域を「非線形領域」と称す。

　図４は、送信電力の増大に伴って、８×８＝６４QAMのコンスタレーションに歪みが生ずる様子を示す。６４QAMの変調方式では、互いに独立な二つの搬送波の振幅を変更、調整することにより、格子状に並ぶ六十四のシンボルが定義される。以下、それら六十四のシンボルの夫々が定義されているコンスタレーション座標上の点を「信号点」と称す。また、現実に送信されるデータ信号夫々のコンスタレーション座標上の点を「受信点」と称す。

　送信信号増幅器２２の線形領域では、図４の左側（送信電力P₁）に示すように、受信点が、歪みの無いコンスタレーションを形成する。一方、送信信号増幅器２２の非線形領域では、図４の右側（送信電力P_N）に示すように、受信点のコンスタレーションには歪みが重畳する。

　受信装置１２は、送信信号に含まれる受信点の夫々について、近隣に存在する信号点との尤度計算を行い、その結果に基づいて、受信点の夫々を六十四のシンボルの何れかとして認識する。尚、尤度の計算は、例えば、下記文献に記載されているような手法で実行することができる。

　On the Optimality of Bit Detection of Certain Digital Modulations, Marvin K. Simon and Ramesh Annavajjala, p299-307, IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, VOL. 53, NO. 2, FEBRUARY 2005

　受信装置１２が、歪みの無いコンスタレーションを構成する信号点を用いて上記の尤度計算を行うとすれば、線形領域で生成された受信点は、正しく認識することができる。しかしながら、非線形領域で生成された受信点は、コンスタレーション上の本来の位置からずれているため、正しく認識することができない。このため、送信信号増幅器２２が、非線形領域を用いると、受信装置１２においてデータが誤認される事態が生じ得る。

　比較例の送信装置１４において、送信電力を、送信信号増幅器２２の線形領域に制限すれば、受信点のコンスタレーションに歪みが生ずるのを防ぐことができる。従って、このような制限をかければ、受信装置１２でのデータの誤認は防ぐことができる。しかし、その場合、送信信号増幅器２２の増幅能力を十分に活用できないという事態が生ずる。

　そこで、本実施形態では、送信装置１０に、以下の手順による送信電力制御を実行させることとした。
　１．設定した送信電力に基づいて、コンスタレーションに生ずる歪みを予測する。
　２．その予測の結果に基づいて、受信装置１２で生ずるシンボル誤り率SER（Symbol Error Rate）或いはビット誤り率BER（Bit Error Rate）を予測する。
　３．SER或いはBERが要求を満たすように、送信電力を調整する。

　上記の処理によれば、SER或いはBERが所望の値をクリアするように、送信装置１０の送信電力が適切に制御される。このため、本実施形態によれば、送信信号増幅器２２の能力を有効に活用して、効率的に良好な通信品質を得ることができる。以下、上記の特徴をより詳細に説明する。

［実施の形態１の特徴］

　図５は、本実施形態における送信装置１０の構成を説明するためのブロック図である。尚、図５において、比較例の送信装置１４が備える要素（図２参照）と同一の要素については、共通する符号を付してその説明を省略または簡略する。

　本実施形態における送信装置１０は、図５の上段に示す送信部を備えている。ここでは、比較例の送信装置１４における情報ビット生成部１６が、情報ビット生成部２６に置き換えられている。本実施形態が備える情報ビット生成部２６は、送信装置１０と受信装置１２との通信が開始される段階で、送信装置１０の仕様に関する情報ビットを生成する。具体的には、送信装置１０が用いる変調方式と、送信信号増幅器２２の入出力特性（図３参照）とを情報ビット化する。

　このようにして生成された情報ビットは、送信装置１０と受信装置１２との通信が開始される段階で送信装置１０から受信装置１２に送信される。このため、本実施形態では、両者の通信が開始される時点で、送信装置１０が用いる変調方式と、送信信号増幅器２２の入出力特性とが、両者間で共有される。

　本実施形態における送信装置１０は、送信信号増幅器２２の前段に送信電力制御部２８を備えている。送信電力制御部２８は、所望の通信品質が得られるように、送信信号増幅器２２が用いる送信電力を制御する。送信電力制御部２８の制御指令は、送信信号増幅器２２に提供されると共に、送信電力情報通知部３０に提供される。

　送信電力情報通知部３０は、送信電力の指令値を情報ビット生成部２６に提供する。そして、情報ビット生成部２６は、現状の送信電力に関するビット情報を生成して、その情報を送信データに含める。これにより、本実施形態の送信装置１０からは、送信電力制御部２８が設定した送信電力で、その送信電力の情報を含む送信信号が、受信装置１２に向けて送信される。

　送信装置１０の送信部は、更に、誤り率特性推定部３２を備えている。誤り率特性推定部３２は、送信装置１０から送信される信号が、受信装置１２において誤認される確率を推定する機能を有している。誤り率特性推定部３２に関わる機能については、後に図６乃至図８を参照して詳細に説明する。

　送信装置１０は、図５の下段に示す受信部を備えている。この受信部は、アンテナ２４から受信信号の供給を受ける受信信号増幅部３４を備えている。受信信号増幅部３４は、受信した信号を適切なゲインで増幅してアナログデジタル変換部３６に提供する。

　アナログデジタル変換部３６は、アナログ形式の受信信号をデジタル信号に復調するためのブロックである。アナログデジタル変換部３６でデジタル化された信号は、データ信号等化部３８に提供される。

　データ信号等化部３８は、通信路応答の振幅および位相の情報を逆算して送信信号の推定値を得るブロックである。送信装置１０と受信装置１２との間では、データ信号に先立ってトレーニング信号が授受される。トレーニング信号の内容は、送信装置１０と受信装置１２との間で予め共有されている。このため、送信装置１０は、現実に受信したトレーニング信号に基づいて、通信路に起因する影響を検知することができる。データ信号等化部３８は、具体的には、受信装置１２から受信したデータ信号に、そのトレーニングの結果を反映させることにより、通信路に起因する影響を相殺したデータ信号を生成する。

　データ信号等化部３８が生成したデータ信号は、尤度算出部４０に提供される。尤度算出部４０は、データ信号が示している受信点について、自らが記憶しているコンスタレーション上の信号点に関する尤度を計算する。そして、最も高い尤度が得られた信号点を、今回の受信点が意図するシンボルとして認識する。

　尤度算出部４０でシンボル化された信号は、情報ビット検出部４２に提供される。情報ビット検出部４２は、シンボル化された信号から、受信ビットを検出する。また、情報ビット検出部４２は、情報ビット生成部２６に合わせて、必要に応じて、誤り訂正復号機能や、インターリーブ機能を備えていてもよい。

［誤り率の推定］
　上記の通り、本実施形態の送信装置１０は誤り率特性推定部３２を備えている。無線通信の分野では、通信品質の指標としてシンボル誤り率SER、或いはビット誤り率BERが用いられることがある。誤り率特性推定部３２は、以下に説明する手法により、評価の指標として求められる内容に応じてSERまたはBERを算出し、その結果を送信電力制御部２８に提供する。そして、送信電力制御部２８は、SERまたはBERが要求閾値に収まるように送信装置１０の送信電力を設定する。

　図６は、シンボル誤り率SERの演算式（１）と、ビット誤り率BERの演算式（２）を示す。これらの演算式において、「M」はコンスタレーションを構成する信号点の数であり、「m」は各信号点が有するビット数である。例えば、６４QAMの場合、M＝６４、ｍ＝log_２M＝６である。

　（１）式に示すように、SER＝Psは「γs」の関数である。また、（２）式に示すように、BER＝Pbは「γb」の関数である。γsはシンボル毎のSNRであり、γbはビット毎のSNRである。尚、γsとγbの間には、γs＝ｍγbの関係が成立する。

　SER＝Ps(γs)は、Q関数を用いてα_MQ(√(β_Mγs))で近似的に得ることができる。また、BER＝Pb(γb)は、 (α_M/m)Q(√(mβ_Mγb))で近似的に得ることができる。（１）式および（２）式において、「α_M」はコンスタレーションにおけるニアレストポイントの数である。その値は、コンスタレーションに含まれる信号点の数に応じて、換言すると、変調方式に応じて決定される。例えば、QPSKの場合はα_M＝２、１６QAMの場合はα_M＝４となる。

　図７は、１６QAMのコンスタレーションを示している。この場合、各象限に４点ずつ、合計でM＝１６の信号点を持つコンスタレーションが構成される。この場合、図中に〇を付して示す信号点が注目点であるとすれば、その周囲に△を付して示すように、ニアレストポイントの数「α_M」は４である。

　図７には、また、「β_M」が図示されている。この図に示すように、β_Mはコンスタレーションにおける最小ユークリッド距離に比例する係数である。つまり、図６に示す（１）式および（２）式は、コンスタレーション（α_M、β_M、m）とSNR（γs、γb）が決まると、誤り率（SER、BER）が決まることを表している。

　図８は、歪みを伴うコンスタレーションにおける最小ユークリッド距離の概念を説明するための図である。送信信号増幅器２２が非線形領域を用いると、図８に示すように、コンスタレーションの周縁部分において、信号点距離が圧縮される。例えば、図８に示す信号点４４と信号点４６とのユークリッド距離は、コンスタレーションの中央付近に存在する信号点間のユークリッド距離に比して十分に短いものとなる。このため、歪みを伴うコンスタレーションが用いられる場合は、そのコンスタレーションから最小ユークリッド距離を抽出し、その抽出値に対応するβ_M等を用いてSER或いはBERを計算する必要がある。

　本実施形態において、送信装置１０は、送信電力が決まれば、その送信電力が線形領域であるか非線形領域であるかを問わず、現実に送信される信号が形成するコンスタレーションを推定することができる。現実に形成されるコンスタレーションが判れば、そこにおいて実現されるα_Mおよびβ_Mが判る。更に、送信装置１０は、受信装置１２からSNRの情報を取得することができる。そして、送信装置１０は、それらの情報を（１）式または（２）式に当てはめることで、受信装置１２において生ずると予測されるSERおよびBERを推定することができる。

［送信電力制御］
　図９は、送信装置１０が、上記の原理に従って誤り率（SER、BER）を計算すると共に、その結果に従って送信電力を制御するための実行する処理の流れを説明するためのフローチャートである。尚、図９に示すルーチンは、送信装置１０と、受信装置１２との間で通信が確立された後、既定の時間毎に繰り返し起動されるものとする。

　図９に示すルーチンでは、先ず、送信信号増幅器２２で用いる送信電力の初期値が設定される（ステップ１００）。本ステップ１００の処理が終了すると、送信装置１０は、設定した送信電力にて送信信号を発する。

　受信装置１２は、送信装置１０からの信号を受信すると、その信号の強度に基づいてSNR（γs、γb）を算出する。そして、算出したSNRを送信装置１０に返信する。送信装置１０は、このようにして返信されてくるSNRを取得する（ステップ１０２）。

　次に、送信装置１０は、現在の送信電力の下で実現されるであろうSERおよびBERを計算する（ステップ１０４）。具体的には、現在の送信電力に対応するコンスタレーションを読み出し、そのコンスタレーションに対応するα_Mおよびβ_Mを決定する。そして、変調方式に固有のビット数m、受信装置１２から取得したSNR（γs、γb）、並びに上記のα_Mおよびβ_Mに基づいて、（１）式または（２）式によりSERおよびBERを計算する。

　次に、得られた誤り率（SER、BER）が、システムの要求をクリアしているか否かが判別される。つまり、無線システムがSERを評価指標とする場合は、SERが要求閾値以下であるかが判別される。また、無線システムがBERを評価指標とする場合は、BERが要求閾値以下であるかが判別される。

　その結果、誤り率（SER、BER）が要求をクリアしていると判別された場合は、現在の送信電力が適切であると判断できる。この場合、その送信電力が通信用の電力として維持された状態で今回のルーチンが終了される。

　一方、上記ステップ１０６において、現在の誤り率が要求をクリアしていないと判別された場合は、取り得る送信電力の全てについての探索が終了しているか否かが判別される（ステップ１０８）。例えば、送信電力がＮ段階に切り替え可能である場合は、Ｎ段階の全てについて上記ステップ１０２～１０６の処理が実行済みであるかが判別される。

　その結果、全ての送信電力につき探索が終了していると判別された場合は、本ルーチンを一旦終了して、改めてステップ１００以降の処理を開始する。一方、未だ全ての送信電力についての探索が終了していないと判別された場合は、既定の規則に従って送信電力が変更される（ステップ１１０）。以後、ステップ１０２以降の処理が繰り返される。

　送信電力が変わると、受信装置１２におけるSNRが変化すると共に、コンスタレーションに重畳する歪みの大きさが変化する。図９に示すルーチンによれば、誤り率（SER、BER）が要求をクリアすることのできる送信電力を見つけ出すことができる。換言すると、本実施形態によれば、誤り率がクリアできる限り、非線形領域に属する送信電力も使用を認めることができる。このため、本実施形態によれば、データの誤認が生じない範囲で送信信号増幅器２２の能力を有効に活用することで、効率的に優れた通信品質を実現することができる。

［受信装置の特徴］
　図１０は、本実施形態における受信装置１２の構成を説明するためのブロック図である。受信装置１２は、多くの部分において、実質的に送信装置１０が備える要素と同様に機能する要素を備えている。

　具体的には、受信装置１２の送信部は、送信装置１０の送信部と実質的に同様に機能するための構成を有している。また、受信装置１２の受信部は、SNR推定部６８、および尤度算出部７０を除いて、送信装置１０の受信部と実質的に同様に機能するための構成を有している。ここでは、実質的に共通する機能の説明は省略して、受信装置１２の特徴点を詳細に説明する。

　SNR推定部６８は、送信装置１０から受信した信号についてSNRを計算する。SNR推定部６８で推定されたSNRは、情報ビット生成部４８に提供され、その後受信装置１２の送信部から送信装置１０に向けて送信される。

　尤度算出部７０は、送信装置１０で用いられている送信電力に基づいて、受信点に関する尤度を算出する。

　図１１は、尤度算出部７０の機能を説明するための図である。図１１の左側は、送信装置１０が送信電力P₁を用いている場合の尤度計算の概要を示す。この場合、受信信号のコンスタレーションは、信号点７４の夫々が正しく格子状に並ぶ歪みのないものとなる。尤度算出部７０は、そのコンスタレーションを参照して、受信点７６の近隣に位置する信号点７４の幾つかについて、両者間のユークリッド距離に対する正規分布を使用して尤度を計算する。そして、最も大きな尤度が得られた信号点７４を、その受信点７６に対応するシンボルとして採用する。

　図１１の右側は、送信装置１０が送信電力P_Nを用いている場合の尤度計算の概要を示す。この場合、受信信号のコンスタレーションは、信号点７４の夫々に、送信信号増幅器２２の非線形性に起因するずれを含むものとなる。この場合、尤度算出部７０は、そのずれを伴うコンスタレーションを参照して、上記と同様の手法で受信点７６についての尤度を計算する。そして、その結果に基づいて、受信点７６が意味するシンボルを特定する。

　上述した通り、本実施形態では、送信装置１０と受信装置１２との間で、変調方式と、送信信号増幅器２２の入出力特性とが共有されている。また、送信装置１０は、通信に使用する送信電力の情報を逐次、受信装置１２に提供する。そして、受信装置１２は、図１１を参照して説明した通り、送信電力に応じて再現したコンスタレーションに基づいて尤度計算を行う。

　以上説明した通り、本実施形態では、送信装置１０が送信信号増幅器２２の非線形領域を使用するのを許容している。その上で、送信装置１０は、誤り率（SER、BER）が要求をクリアするように送信電力を制御している。このため、本実施形態によれば、過大な送信電力が用いられることにより過大な誤り率が生ずるのを確実に回避することができる。

　更に、本実施形態では、受信装置１２が、コンスタレーションに歪が生ずる場合には、その歪みを前提として尤度計算を行う。このため、本実施形態によれば、送信装置１０が、誤り率（SER、BER）に基づいて使用可能と判断した送信電力を用いる場合に、受信装置１２側の責任でデータを誤認してしまうような事態が生ずるのを、有効に回避することができる。

［実施の形態１の変形例］
　ところで、上述した実施の形態１では、誤り率（SER、BER）が所望の要求をクリアする送信電力が見つかった時点で、送信電力の探索を終了することとしている。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、誤り率が要求をクリアする条件が見つかった後も探索を続けて、誤り率が最も小さくなる送信電力を見出すこととしてもよい。

　また、上述した実施の形態１では、無線通信の開始時に送信装置１０が受信装置１２に対して送信信号増幅器２２の仕様を提供することとしている。しかしながら、本開示はこれに限定されるものでない。例えば、送信装置１０に、上記仕様を提供した受信装置１２を記憶させ、かつ、上記仕様の提供を受けた受信装置１２には、その情報を記憶させておくこととしてもよい。そして、両者間の二度目以降の通信については、上記仕様の授受を省略してもよい。

　また、上述した実施の形態１では、送信装置１０が受信装置１２に、送信信号増幅器２２の仕様と共に、無線通信に用いる変調方式の情報を提供することとしている。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、送信装置１０と受信装置１２の通信に用いる変調方式が予め決定されている場合には、変調方式の情報提供は省略することができる。

１０　送信装置
１２　受信装置
２２　送信信号増幅器
２６　情報ビット生成部
２８　送信電力制御部
３０　送信電力情報通知部
３２　誤り率特性推定部
６８　SNR推定部
７０　尤度算出部

Claims

　シングルキャリア多値変調方式を用いて無線通信を行う送信装置と受信装置を含む無線通信システムであって、
　前記送信装置は、
　送信電力が可変の送信信号増幅器と、
　前記送信信号増幅器が用いる送信電力を制御する送信電力制御部と、
　前記受信装置における受信信号の誤り率を推定する誤り率特性推定部と、
　前記受信装置におけるSNRの情報を受信する受信部と、を備え、
　前記誤り率特性推定部は、
　前記変調方式に対応し、かつ、前記送信信号増幅器の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、前記送信電力に基づいて推定する処理と、
　前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記誤り率を推定する処理と、を実行するように構成されており、
　前記送信電力制御部は、前記誤り率が、既定の要求を満たすように前記送信電力を制御する送信電力制御処理を実行するように構成されている無線通信システム。
　前記送信装置は、
　前記受信装置に、前記仕様を提供する処理と、
　前記受信装置に、前記送信信号増幅器が用いる送信電力の情報を提供する処理と、を実行するように構成されており、
　前記受信装置は、
　受信したデータ信号に基づいて前記SNRを推定するSNR推定部と、
　前記データ信号について尤度を計算する尤度算出部と、
　前記尤度の計算結果に基づいて、前記データ信号から情報ビットを検出する情報ビット検出部と、を備え、
　前記尤度算出部は、
　前記送信装置から提供を受けた前記仕様と前記送信電力に基づいて、当該送信電力に対応するコンスタレーションを推定する処理と、
　前記データ信号について、当該コンスタレーションに含まれる信号点に対する尤度を計算する処理と、を実行するように構成されている請求項１に記載の無線通信システム。
　前記誤り率特性推定部は、送信電力が設定される毎に、当該送信電力に対応する前記誤り率を推定するように構成されており、
　前記送信電力制御処理は、
　送信電力に初期値を設定する処理と、
　前記送信信号増幅器が用いる送信電力に対応する前記誤り率が前記要求を満たすか否かを判別する処理と、
　前記誤り率が前記要求を満たすと判別された場合に、前記送信電力を通信に用いるものとして維持する処理と、
　前記誤り率が前記要求を満たさないと判別された場合に、前記送信電力を新たな値に設定する処理と、を含む請求項１または２に記載の無線通信システム。
　前記誤り率特性推定部は、送信電力が設定される毎に、当該送信電力に対応する前記誤り率を推定するように構成されており、
　前記送信電力制御処理は、
　前記送信信号増幅器が取り得る全ての範囲において、前記送信電力を順次新たな値に設定する処理と、
　前記全ての範囲について探索が終了した時点で、最善の誤り率を示す送信電力を、通信に用いるものとして選択する処理と、を含む請求項１または２に記載の無線通信システム。
　シングルキャリア多値変調方式を用いて無線通信を行う送信装置と受信装置とを用いる無線通信方法であって、
　前記送信装置は、送信電力が可変の送信信号増幅器を備え、
　前記送信装置が、前記変調方式に対応し、かつ、前記送信信号増幅器の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、前記送信電力に基づいて推定するステップと、
　前記送信装置が、前記受信装置におけるSNRの情報を受信するステップと、
　前記送信装置が、前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記受信装置における受信信号の誤り率を推定するステップと、
　前記送信装置が、前記誤り率が既定の要求を満たすように前記送信電力を制御するステップと、
　を含む無線通信方法。
　前記送信装置が、前記受信装置に、前記仕様を提供するステップと、
　前記送信装置が、前記受信装置に、前記送信信号増幅器が用いる送信電力の情報を提供するステップと、
　前記受信装置が、前記仕様と前記送信電力に基づいて、当該送信電力に対応するコンスタレーションを推定するステップと、
　前記受信装置が、受信したデータ信号について、当該コンスタレーションに含まれる信号点に対する尤度を計算するステップと、
　前記受信装置が、前記尤度の計算結果に基づいて、前記データ信号から情報ビットを検出するステップと、
　を含む請求項５に記載の無線通信方法。
　前記送信装置が、送信電力が設定される毎に、当該送信電力に対応する前記誤り率を推定するステップと、
　前記送信装置が、送信電力に初期値を設定するステップと、
　前記送信装置が、前記送信信号増幅器が用いる送信電力に対応する前記誤り率が前記要求を満たすか否かを判別するステップと、
　前記送信装置が、前記誤り率が前記要求を満たすと判別された場合に、前記送信電力を通信に用いるものとして維持するステップと、
　前記送信装置が、前記誤り率が前記要求を満たさないと判別された場合に、前記送信電力を新たな値に設定するステップと、
　を含む請求項５または６に記載の無線通信方法。
　シングルキャリア多値変調方式を用いて無線通信を行う無線通信用送信装置であって、
　送信電力が可変の送信信号増幅器と、
　前記送信信号増幅器が用いる送信電力を制御する送信電力制御部と、
　通信相手の受信装置における受信信号の誤り率を推定する誤り率特性推定部と、
　前記受信装置におけるSNRの情報を受信する受信部と、を備え、
　前記誤り率特性推定部は、
　前記変調方式に対応し、かつ、前記送信信号増幅器の入出力特性に関する仕様が反映されたコンスタレーションを、前記送信電力に基づいて推定する処理と、
　前記コンスタレーションの特性と、前記SNRとに基づいて、前記誤り率を推定する処理と、を実行するように構成されており、
　前記送信電力制御部は、前記誤り率が、既定の要求を満たすように前記送信電力を制御する処理を実行するように構成されている無線通信用送信装置。