通信機および通信方法
【課題】ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲの最大値を低減し、さらにＰＡＰＲの低減の程度を制御する。
【解決手段】変調部１１は入力信号から変調信号を生成し、直並列変換部１２は変調信号からサブキャリア変調信号を生成する。ＩＦＦＴ部１３はサブキャリア変調信号を逆高速フーリエ変換して第１データを生成する。演算部１４は入力データの要素の順序を逆にして下半分の要素の符号を反転させたデータを入力データに加算し、各要素を２で除算する送信演算処理を行う。演算部１４は、第１データを入力データとして該演算を行った後に、該演算を行った回数が所定の演算回数に達するまで該演算結果を二等分して各データを入力データとして該演算を繰り返す。演算部１４は該演算結果を分割したときの位置に並べて合成してベースバンド信号を生成し、送信部１５はベースバンド信号から送信信号を生成し、アンテナ１０を介して他の機器に送信する。
【解決手段】変調部１１は入力信号から変調信号を生成し、直並列変換部１２は変調信号からサブキャリア変調信号を生成する。ＩＦＦＴ部１３はサブキャリア変調信号を逆高速フーリエ変換して第１データを生成する。演算部１４は入力データの要素の順序を逆にして下半分の要素の符号を反転させたデータを入力データに加算し、各要素を２で除算する送信演算処理を行う。演算部１４は、第１データを入力データとして該演算を行った後に、該演算を行った回数が所定の演算回数に達するまで該演算結果を二等分して各データを入力データとして該演算を繰り返す。演算部１４は該演算結果を分割したときの位置に並べて合成してベースバンド信号を生成し、送信部１５はベースバンド信号から送信信号を生成し、アンテナ１０を介して他の機器に送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の通信では、入力信号をサブキャリア変調し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）を行い、ベースバンド信号を生成する。そのため、サブキャリアの数が増え、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）サイズが大きくなると、大きなピークを持つベースバンド信号が生成され、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が高くなるという性質を持っている。ＰＡＰＲが高くなると、信号を歪みなく伝送するために広範囲において線形性を有する増幅器が必要となる。そこでＰＡＰＲを低減するための技術が開発されている。
【０００３】
特許文献１では、ＰＡＰＲを低減するため、ＩＦＦＴを行う前に逐次決定法により算出した最適位相に基づきサブキャリア変調信号の位相を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＦＤＭ方式の通信では、ＰＡＰＲを低減することが課題となっている。特許文献１では、ＰＡＰＲを低減する最適位相を算出するために繰り返し計算処理を行い、サブキャリアごとに位相を制御する必要がある。また特許文献１に開示されている技術では、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することはできない。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲの最大値を低減し、さらにＰＡＰＲの低減の程度を制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調手段と、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴ手段と、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算手段と、
前記第１データを前記入力データとして前記演算手段の処理を行った後に、前記演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算手段の演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算手段の処理を繰り返し行う制御手段と、
前記演算手段の演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成手段と、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記演算手段は、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させる。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信手段と、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換手段と、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算手段と、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を行った後に、前記逆演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算手段の演算結果を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を繰り返し行う受信側制御手段と、
前記逆演算手段の演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴ手段と、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記逆演算手段は、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させる。
【００１１】
本発明の第３の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調ステップと、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴステップと、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算ステップと、
前記第１データを前記入力データとして前記演算ステップの処理を行った後に、前記演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算ステップの演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算ステップの処理を繰り返し行う制御ステップと、
前記演算ステップの演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成ステップと、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記演算ステップにおいて、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させる。
【００１３】
本発明の第４の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信ステップと、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換ステップと、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算ステップと、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を行った後に、前記逆演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算ステップの演算結果を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を繰り返し行う受信側制御ステップと、
前記逆演算ステップの演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴステップと、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記逆演算ステップにおいて、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲの最大値を低減し、さらにＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態における送信側の演算処理の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態における送信演算の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態における送信側の演算処理の異なる構成例を示す図である。
【図６】実施の形態における受信側の演算処理の構成例を示す図である。
【図７】実施の形態における受信演算の構成例を示す図である。
【図８】同一信号でシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。
【図９】ＦＦＴサイズを１６としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。
【図１０】ＦＦＴサイズを２０４８としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。以下の説明において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）は、ＩＦＦＴとＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transformation：逆離散フーリエ変換）を含む概念とする。したがって本発明の実施の形態においては、ＩＦＦＴの代わりに、ＩＤＦＴを行うよう構成してもよい。同様にＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）は、ＦＦＴとＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation：離散フーリエ変換）を含む概念とする。またＩＤＦＴおよびＤＦＴを行う場合は、以下の説明におけるＦＦＴサイズとは、ＤＦＴのサイズを意味する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。通信機１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信により他の機器と通信を行う。通信機１は、アンテナ１０、変調部１１、直並列変換部１２、ＩＦＦＴ部１３、演算部１４、送信部１５、およびコントローラ２０を備える。
【００１９】
コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、およびＲＯＭ（Read-Only Memory）２４を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ２０から各部への信号線が省略されているが、コントローラ２０は通信機１の各部にＩ／Ｏ（Input／Output）２２を介して接続しており、それらの処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。
【００２０】
ＲＡＭ２３には、例えば送信フレームを生成するためのデータが記憶されている。ＲＯＭ２４は、コントローラ２０が通信機１の動作を制御するための制御プログラムを格納する。コントローラ２０は、制御プログラムに基づいて、通信機１を制御する。
【００２１】
図２は、実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。上述の通信機１に受信機能をもたせるため、図２に示す通信機１はさらに復調部３１、並直列変換部３２、ＦＦＴ部３３、逆演算部３４、受信部３５、および送受信切替部３６を備える。送信機能および受信機能を備える図２に示す通信機１を用いて、通信機１が行う通信方法について以下に説明する。
【００２２】
変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調し、変調信号を生成し、直並列変換部１２に送る。変調方式として、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）を用いる。直並列変換部１２は、変調信号を直並列変換して並列信号を生成し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する。そして、サブキャリア変調信号をＩＦＦＴ部１３に送る。ＩＦＦＴ部１３は、サブキャリア変調信号のＩＦＦＴを行い、第１データを生成して演算部１４に送る。
【００２３】
演算部１４は、入力データの要素の順序を逆にし、所定の要素の符号を反転させたデータを第１データに加算して、各要素を２で除算する送信演算処理を行う。演算部１４は、まず第１データを入力データとして、送信演算処理を行う。所定の要素とは、例えば第１データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素である。ＦＦＴサイズが８の場合は、第１データｕ（０）、第１データｕ（０）の要素の順序を逆にしたデータｖ（０）、およびデータｖ（０）の下半分の要素の符号を反転させたデータｗ（０）は、下記（１）式で表される。添え字の括弧内の数字は、送信演算処理を行った回数を示す。ここではまだ送信演算処理を１度も行っていないので、全て０に設定されている。
【００２４】
【数１】
【００２５】
第１データｕ（０）にデータｗ（０）を加算して２で除算した演算結果ｕ（１）は、下記（２）式のように表される。第１データｕ（０）から演算結果ｕ（１）を生成する一連の処理を送信演算処理という。演算部１４は、演算結果データｕ（１）に基づきベースバンド信号を生成し、送信部１５に送る。
【００２６】
【数２】
【００２７】
図３は、実施の形態における送信側の演算処理の構成例を示す図である。上記（１）式で表す第１データｕ（０）に送信演算処理を施すことで、上記（２）式で表す演算結果ｕ（１）を生成する。図４は、実施の形態における送信演算の構成例を示す図である。図３中の各送信演算処理は、２つの入力データの和を２で除算したものおよび差を２で除算したものを出力する。演算部１４は、図４に示す送信演算処理を、例えば図３のように組み合わせることで上記（２）式で表す演算結果ｕ（１）を生成する。
【００２８】
演算部１４は、さらに上述の送信演算処理を繰り返すよう構成してもよい。演算部１４は、送信演算処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、送信演算処理の演算結果を二等分して、分割後のそれぞれのデータを入力データとして送信演算処理を行う。すなわち、分割後のそれぞれのデータの、要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させたデータを分割後のそれぞれのデータに加算して２で除算する送信演算処理を繰り返す。
【００２９】
図５は、実施の形態における送信側の演算処理の異なる構成例を示す図である。この場合は、所定の演算回数が３に設定されている。図５のステップ１を行うと、上述のとおり演算結果ｕ（１）が得られる。ここで送信演算処理を行った回数は１であり、３に達していないので、さらにステップ２の処理を行う。演算部１４は、演算結果ｕ（１）を二等分する。そして、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて表すと、下記（３）式のデータｗ（１）のように表すことができる。
【００３０】
【数３】
【００３１】
演算部１４は、分割後のそれぞれのデータに分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転したデータを加算し、２で除算する。分割後のそれぞれのデータの演算結果を分割したときの位置に並べて表すと、下記（５）式の演算結果ｕ（２）のように表すことができる。
【００３２】
【数４】
【００３３】
演算部１４は、送信演算処理を行った回数は２であり、３に達していないので、さらに図５のステップ３の処理を行う。演算部１４は、演算結果ｕ（２）をの上半分のデータおよび下半分のデータをそれぞれ二等分する。そして、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて表すと、下記（５）式のデータｗ（２）のように表すことができる。
【００３４】
【数５】
【００３５】
演算部１４は、分割後のそれぞれのデータに分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転したデータを加算し、２で除算する。分割後のそれぞれのデータの演算結果を分割したときの位置に並べて表すと、下記（６）式の演算結果ｕ（３）のように表すことができる。
【００３６】
【数６】
【００３７】
図５のｕ０（３）、ｕ１（３）、・・・、ｕ７（３）は上記（６）式で表されるｕ（３）の各要素を示している。送信演算処理を行った回数が３に達したので、演算部１４は、分割後のそれぞれのデータの演算結果を分割したときの位置に並べて結合した演算結果ｕ（３）を合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号を送信部１５に送る。送信部１５は、ベースバンド信号から送信信号を生成し、送受信切替部３６およびアンテナ１０を介して他の機器に送信信号を送信する。
【００３８】
なお演算部１４は、最初の送信演算処理を行った後に、入力データの要素数が４で割り切れる間は、送信演算処理を任意の回数繰り返すことができる。所定の要素の符号を反転させたものを加算して２で除算することで、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）を低減することができる。
【００３９】
受信側での処理を以下に説明する。受信部３５は、アンテナ１０および送受信切替部３６を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成する。そして、ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成し、逆演算部３４に送る。
【００４０】
逆演算部３４は、入力データを２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを入力データに加算する受信演算処理を行う。所定の回数の初期値は、所定の演算回数から１を減算した値である。所定の演算回数とは、送信側の演算部１４で用いた所定の演算回数と同じ値であり、受信側は所定の演算回数についての情報を予め保持しているものとする。所定の要素とは、例えば分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素である。逆演算部１４は、並列信号を入力データとして受信演算処理を行う。そして、逆演算部３４は、所定の回数を１ずつ減算して、受信演算処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで受信演算処理を繰り返す。
【００４１】
図６は、実施の形態における受信側の演算処理の構成例を示す図である。図７は、実施の形態における受信演算の構成例を示す図である。図６中の各受信演算処理は、２つの入力データの和および差を出力する。逆演算部３４は、図７に示す受信演算処理を、例えば図６のように組み合わせて並列信号から上記（１）式で表される第１データｕ（０）を生成する。
【００４２】
ＦＦＴサイズが８であり、送信側の演算部１４で用いた所定の演算回数が３である場合には、逆演算部１４は、まず所定の回数を２に設定して処理を行う。並列信号ｒ（０）は、演算部１４が生成した演算結果ｕ（３）に一致するので、下記（７）式で表される。添え字の括弧内の数字は、以下に説明する受信演算処理を行った回数を示す。ここではまだ受信演算処理を１度も行っていないので、０に設定されている。
【００４３】
【数７】
【００４４】
図６のｒ０（０）、ｒ１（０）、・・・、ｒ７（０）は並列信号ｒ（０）の各要素を示している。並列信号ｒ（０）を２を２回乗じた値、すなわち４個のデータに等分し、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、上半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合した下記（８）式で表されるデータｓ（０）を生成する。
【００４５】
【数８】
【００４６】
逆演算部３４は、並列信号ｒ（０）にデータｓ（０） を加算する。ステップ１の演算結果ｒ（１）は、下記（９）式で表される。
【００４７】
【数９】
【００４８】
ここで受信演算処理を行った回数は１であり、３に達していないので、所定の回数から１を減算して、ステップ２の処理を行う。逆演算部３４は、演算結果ｒ（１）を２を１回乗じた値、すなわち２個のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータについて要素の順序を逆にし、上半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合した下記（１０）式で表されるデータｓ（１）を生成する。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
逆演算部３４は、ｓ（１）をｒ（１）に加算する。演算結果ｒ（２）は、下記（１１）式で表される。
【００５１】
【数１１】
【００５２】
逆演算部３４は、受信演算処理を行った回数は２であり、３に達していないので、さらに図６のステップ３の処理を行う。所定の回数から１を減算すると０になるので、逆演算部３４は、演算結果ｒ（２）を１個のデータに等分、すなわち分割は行わずに、演算結果ｒ（２）の要素の順序を逆にし、上半分の要素の符号を反転させて、下記（１２）式で表されるデータｓ（２）を生成する。
【００５３】
【数１２】
【００５４】
逆演算部３４は、ｓ（２）をｒ（２）に加算する。演算結果ｒ（３）は、下記（１３）式で表される。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
ｒ（３）は、上記（１）式で表される第１データｕ（０）に一致する。受信演算処理を行った回数が送信側で送信演算処理を行った回数と同じ３に達したので、逆演算部３４は、演算結果ｒ（３）をＦＦＴ部３３に送る。ＦＦＴ部３３は、演算結果ｒ（３）のＦＦＴを行い、サブキャリア変調信号を生成し、並直列変換部３２に送る。並直列変換部３２は、サブキャリア変調信号を並直列変換し、直列信号を生成して復調部３１に送る。復調部３１は、直列信号を所定の復調方式で復調する。例えば、復調部３１は直列信号のＱＰＳＫ復調を行う。これにより変調部１１で変調した入力信号を復調部３１で復調して出力することができる。
【００５７】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態に係る通信機１によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、ＩＦＦＴ後のデータに送信演算処理を施すことでＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するように、ＰＡＰＲの最大値を低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。
【００５８】
（具体例）
次に、シミュレーションにより本実施の形態に係る発明の効果を説明する。ＯＦＤＭ通信方式においては、入力信号が、例えば全て０もしくは１であるデータまたは１０もしくは０１が交互に繰り返されるデータのように、データシンボルが同一である同一信号の場合に、各サブキャリア変調信号の位相が一致するため、ベースバンド信号のＰＡＰＲが最大となる。ＰＡＰＲの最大値を低減することで、増幅器において線形性が求められる範囲を狭めることができる。
【００５９】
入力信号に同一信号を用いて、従来技術と本実施の形態に係る発明について、ベースバンド信号を生成し、ＰＡＰＲの算出を繰り返すシミュレーションを行った。変調方式としてＱＰＳＫを用い、ＦＦＴサイズが１６の場合と２０４８の場合のそれぞれについて、従来技術と本実施の形態に係る発明のＰＡＰＲ特性を比較した。従来技術とは、演算部１４において上述のような演算を加えずにサブキャリア変調信号からベースバンド信号を生成する方法である。本実施の形態に係る発明については、送信演算処理の回数を１回、２回、３回と変えてそれぞれシミュレーションを行った。
【００６０】
図８は、同一信号でシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。同一信号を用いた場合には、データによらずＰＡＰＲは一定であった。ＦＦＴサイズが１６の場合、従来技術のＰＡＰＲは１２．０ｄＢである。それに対し、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲは９．０ｄＢ、２回行った場合のＰＡＰＲは６．０ｄＢ、３回行った場合のＰＡＰＲは３．０ｄＢとなり、ＰＡＰＲが低減されている。またＦＦＴサイズが２０４８の場合、従来技術のＰＡＰＲは３３．１ｄＢであり、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲは３０．１ｄＢ、２回行った場合のＰＡＰＲは２７．１ｄＢ、３回行った場合のＰＡＰＲは２４．１ｄＢとなり、ＦＦＴサイズに関わらず、送信演算処理を行うたびに、ＰＡＰＲが３．０ｄＢ低減されている。
【００６１】
また入力信号にランダム信号を用いて同様のシミュレーションを行った。図９は、ＦＦＴサイズを１６としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。横軸がシミュレーションを行った回数である計算回数、縦軸がＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）である。図９（ａ）は従来技術の場合、図９（ｂ）は送信演算処理を１回行った場合、図９（ｃ）は送信演算処理を２回行った場合、図９（ｄ）は送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲ特性をそれぞれ示している。
【００６２】
従来技術のＰＡＰＲの最大値は１０．２ｄＢ、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲの最大値は９．４ｄＢ、送信演算処理を２回行った場合のＰＡＰＲの最大値は７．４ｄＢ、送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲの最大値は７．４ｄＢである。同一信号の場合に比べてＰＡＰＲの低減の程度は劣るが、送信演算処理を繰り返すことによりＰＡＰＲが低減されている。
【００６３】
図１０は、ＦＦＴサイズを２０４８としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。横軸がシミュレーションを行った回数である計算回数であり、縦軸がＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）である。図１０（ａ）は従来技術の場合、図１０（ｂ）は送信演算処理を１回行った場合、図１０（ｃ）は送信演算処理を２回行った場合、図１０（ｄ）は送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲ特性をそれぞれ示している。
【００６４】
従来技術のＰＡＰＲの最大値は１２．５ｄＢ、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲの最大値は１２．０ｄＢ、送信演算処理を２回行った場合のＰＡＰＲの最大値は１２．６ｄＢ、送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲの最大値は１２．０ｄＢである。送信演算処理を２回行った場合のＰＡＰＲの最大値は従来技術より高いが、送信演算処理を１回または３回行った場合は、同一信号の場合に比べてＰＡＰＲの低減の程度は劣るが、ＰＡＰＲが低減されている。
【００６５】
したがって、本実施の形態に係る発明によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、送信演算処理を行うことでＰＡＰＲの最大値を低減し、さらに送信演算処理の回数を変更することでＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。
【００６６】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。変調部１１の変調方式は、ＱＰＳＫに限られず、ＱＰＳＫ以外のＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）などを用いることができる。変調部１１と直並列変換部１２の順序を変えて、入力信号を直並列変換してサブキャリア信号に割り当て、並列信号の各データを所定の変調方式で変調するよう構成してもよい。その場合、受信側では復調部３１と並直列変換部３２の順序を変えて、復調処理を行う。
【００６７】
ＩＦＦＴ部１３は、ＩＦＦＴの代わりにＩＤＦＴを行うよう構成してもよいし、ＦＦＴ部３３は、ＦＦＴの代わりにＤＦＴを行うよう構成してもよい。演算部１４は、並列信号および演算結果の偶数列または奇数列の要素の符号を反転させるよう構成してもよい。その場合、逆演算部３４においては、演算部１４とは逆に、奇数列または偶数列の要素の符号を反転させる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 通信機
１０ アンテナ
１１ 変調部
１２ 直並列変換部
１３ ＩＦＦＴ部
１４ 演算部
１５ 送信部
２０ コントローラ
２１ ＣＰＵ
２２ Ｉ／Ｏ
２３ ＲＡＭ
２４ ＲＯＭ
３１ 復調部
３２ 並直列変換部
３３ ＦＦＴ部
３４ 逆演算部
３５ 受信部
３６ 送受信切替部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の通信では、入力信号をサブキャリア変調し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）を行い、ベースバンド信号を生成する。そのため、サブキャリアの数が増え、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）サイズが大きくなると、大きなピークを持つベースバンド信号が生成され、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が高くなるという性質を持っている。ＰＡＰＲが高くなると、信号を歪みなく伝送するために広範囲において線形性を有する増幅器が必要となる。そこでＰＡＰＲを低減するための技術が開発されている。
【０００３】
特許文献１では、ＰＡＰＲを低減するため、ＩＦＦＴを行う前に逐次決定法により算出した最適位相に基づきサブキャリア変調信号の位相を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＦＤＭ方式の通信では、ＰＡＰＲを低減することが課題となっている。特許文献１では、ＰＡＰＲを低減する最適位相を算出するために繰り返し計算処理を行い、サブキャリアごとに位相を制御する必要がある。また特許文献１に開示されている技術では、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することはできない。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲの最大値を低減し、さらにＰＡＰＲの低減の程度を制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調手段と、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴ手段と、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算手段と、
前記第１データを前記入力データとして前記演算手段の処理を行った後に、前記演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算手段の演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算手段の処理を繰り返し行う制御手段と、
前記演算手段の演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成手段と、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記演算手段は、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させる。
【０００９】
本発明の第２の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信手段と、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換手段と、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算手段と、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を行った後に、前記逆演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算手段の演算結果を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を繰り返し行う受信側制御手段と、
前記逆演算手段の演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴ手段と、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記逆演算手段は、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させる。
【００１１】
本発明の第３の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調ステップと、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴステップと、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算ステップと、
前記第１データを前記入力データとして前記演算ステップの処理を行った後に、前記演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算ステップの演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算ステップの処理を繰り返し行う制御ステップと、
前記演算ステップの演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成ステップと、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記演算ステップにおいて、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させる。
【００１３】
本発明の第４の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信ステップと、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換ステップと、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算ステップと、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を行った後に、前記逆演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算ステップの演算結果を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を繰り返し行う受信側制御ステップと、
前記逆演算ステップの演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴステップと、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記逆演算ステップにおいて、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲの最大値を低減し、さらにＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態における送信側の演算処理の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態における送信演算の構成例を示す図である。
【図５】実施の形態における送信側の演算処理の異なる構成例を示す図である。
【図６】実施の形態における受信側の演算処理の構成例を示す図である。
【図７】実施の形態における受信演算の構成例を示す図である。
【図８】同一信号でシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。
【図９】ＦＦＴサイズを１６としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。
【図１０】ＦＦＴサイズを２０４８としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。以下の説明において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）は、ＩＦＦＴとＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transformation：逆離散フーリエ変換）を含む概念とする。したがって本発明の実施の形態においては、ＩＦＦＴの代わりに、ＩＤＦＴを行うよう構成してもよい。同様にＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）は、ＦＦＴとＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation：離散フーリエ変換）を含む概念とする。またＩＤＦＴおよびＤＦＴを行う場合は、以下の説明におけるＦＦＴサイズとは、ＤＦＴのサイズを意味する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。通信機１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信により他の機器と通信を行う。通信機１は、アンテナ１０、変調部１１、直並列変換部１２、ＩＦＦＴ部１３、演算部１４、送信部１５、およびコントローラ２０を備える。
【００１９】
コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、およびＲＯＭ（Read-Only Memory）２４を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ２０から各部への信号線が省略されているが、コントローラ２０は通信機１の各部にＩ／Ｏ（Input／Output）２２を介して接続しており、それらの処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。
【００２０】
ＲＡＭ２３には、例えば送信フレームを生成するためのデータが記憶されている。ＲＯＭ２４は、コントローラ２０が通信機１の動作を制御するための制御プログラムを格納する。コントローラ２０は、制御プログラムに基づいて、通信機１を制御する。
【００２１】
図２は、実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。上述の通信機１に受信機能をもたせるため、図２に示す通信機１はさらに復調部３１、並直列変換部３２、ＦＦＴ部３３、逆演算部３４、受信部３５、および送受信切替部３６を備える。送信機能および受信機能を備える図２に示す通信機１を用いて、通信機１が行う通信方法について以下に説明する。
【００２２】
変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調し、変調信号を生成し、直並列変換部１２に送る。変調方式として、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）を用いる。直並列変換部１２は、変調信号を直並列変換して並列信号を生成し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する。そして、サブキャリア変調信号をＩＦＦＴ部１３に送る。ＩＦＦＴ部１３は、サブキャリア変調信号のＩＦＦＴを行い、第１データを生成して演算部１４に送る。
【００２３】
演算部１４は、入力データの要素の順序を逆にし、所定の要素の符号を反転させたデータを第１データに加算して、各要素を２で除算する送信演算処理を行う。演算部１４は、まず第１データを入力データとして、送信演算処理を行う。所定の要素とは、例えば第１データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素である。ＦＦＴサイズが８の場合は、第１データｕ（０）、第１データｕ（０）の要素の順序を逆にしたデータｖ（０）、およびデータｖ（０）の下半分の要素の符号を反転させたデータｗ（０）は、下記（１）式で表される。添え字の括弧内の数字は、送信演算処理を行った回数を示す。ここではまだ送信演算処理を１度も行っていないので、全て０に設定されている。
【００２４】
【数１】
【００２５】
第１データｕ（０）にデータｗ（０）を加算して２で除算した演算結果ｕ（１）は、下記（２）式のように表される。第１データｕ（０）から演算結果ｕ（１）を生成する一連の処理を送信演算処理という。演算部１４は、演算結果データｕ（１）に基づきベースバンド信号を生成し、送信部１５に送る。
【００２６】
【数２】
【００２７】
図３は、実施の形態における送信側の演算処理の構成例を示す図である。上記（１）式で表す第１データｕ（０）に送信演算処理を施すことで、上記（２）式で表す演算結果ｕ（１）を生成する。図４は、実施の形態における送信演算の構成例を示す図である。図３中の各送信演算処理は、２つの入力データの和を２で除算したものおよび差を２で除算したものを出力する。演算部１４は、図４に示す送信演算処理を、例えば図３のように組み合わせることで上記（２）式で表す演算結果ｕ（１）を生成する。
【００２８】
演算部１４は、さらに上述の送信演算処理を繰り返すよう構成してもよい。演算部１４は、送信演算処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、送信演算処理の演算結果を二等分して、分割後のそれぞれのデータを入力データとして送信演算処理を行う。すなわち、分割後のそれぞれのデータの、要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させたデータを分割後のそれぞれのデータに加算して２で除算する送信演算処理を繰り返す。
【００２９】
図５は、実施の形態における送信側の演算処理の異なる構成例を示す図である。この場合は、所定の演算回数が３に設定されている。図５のステップ１を行うと、上述のとおり演算結果ｕ（１）が得られる。ここで送信演算処理を行った回数は１であり、３に達していないので、さらにステップ２の処理を行う。演算部１４は、演算結果ｕ（１）を二等分する。そして、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて表すと、下記（３）式のデータｗ（１）のように表すことができる。
【００３０】
【数３】
【００３１】
演算部１４は、分割後のそれぞれのデータに分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転したデータを加算し、２で除算する。分割後のそれぞれのデータの演算結果を分割したときの位置に並べて表すと、下記（５）式の演算結果ｕ（２）のように表すことができる。
【００３２】
【数４】
【００３３】
演算部１４は、送信演算処理を行った回数は２であり、３に達していないので、さらに図５のステップ３の処理を行う。演算部１４は、演算結果ｕ（２）をの上半分のデータおよび下半分のデータをそれぞれ二等分する。そして、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて表すと、下記（５）式のデータｗ（２）のように表すことができる。
【００３４】
【数５】
【００３５】
演算部１４は、分割後のそれぞれのデータに分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、下半分の要素の符号を反転したデータを加算し、２で除算する。分割後のそれぞれのデータの演算結果を分割したときの位置に並べて表すと、下記（６）式の演算結果ｕ（３）のように表すことができる。
【００３６】
【数６】
【００３７】
図５のｕ０（３）、ｕ１（３）、・・・、ｕ７（３）は上記（６）式で表されるｕ（３）の各要素を示している。送信演算処理を行った回数が３に達したので、演算部１４は、分割後のそれぞれのデータの演算結果を分割したときの位置に並べて結合した演算結果ｕ（３）を合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号を送信部１５に送る。送信部１５は、ベースバンド信号から送信信号を生成し、送受信切替部３６およびアンテナ１０を介して他の機器に送信信号を送信する。
【００３８】
なお演算部１４は、最初の送信演算処理を行った後に、入力データの要素数が４で割り切れる間は、送信演算処理を任意の回数繰り返すことができる。所定の要素の符号を反転させたものを加算して２で除算することで、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）を低減することができる。
【００３９】
受信側での処理を以下に説明する。受信部３５は、アンテナ１０および送受信切替部３６を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成する。そして、ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成し、逆演算部３４に送る。
【００４０】
逆演算部３４は、入力データを２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを入力データに加算する受信演算処理を行う。所定の回数の初期値は、所定の演算回数から１を減算した値である。所定の演算回数とは、送信側の演算部１４で用いた所定の演算回数と同じ値であり、受信側は所定の演算回数についての情報を予め保持しているものとする。所定の要素とは、例えば分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素である。逆演算部１４は、並列信号を入力データとして受信演算処理を行う。そして、逆演算部３４は、所定の回数を１ずつ減算して、受信演算処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで受信演算処理を繰り返す。
【００４１】
図６は、実施の形態における受信側の演算処理の構成例を示す図である。図７は、実施の形態における受信演算の構成例を示す図である。図６中の各受信演算処理は、２つの入力データの和および差を出力する。逆演算部３４は、図７に示す受信演算処理を、例えば図６のように組み合わせて並列信号から上記（１）式で表される第１データｕ（０）を生成する。
【００４２】
ＦＦＴサイズが８であり、送信側の演算部１４で用いた所定の演算回数が３である場合には、逆演算部１４は、まず所定の回数を２に設定して処理を行う。並列信号ｒ（０）は、演算部１４が生成した演算結果ｕ（３）に一致するので、下記（７）式で表される。添え字の括弧内の数字は、以下に説明する受信演算処理を行った回数を示す。ここではまだ受信演算処理を１度も行っていないので、０に設定されている。
【００４３】
【数７】
【００４４】
図６のｒ０（０）、ｒ１（０）、・・・、ｒ７（０）は並列信号ｒ（０）の各要素を示している。並列信号ｒ（０）を２を２回乗じた値、すなわち４個のデータに等分し、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にし、上半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合した下記（８）式で表されるデータｓ（０）を生成する。
【００４５】
【数８】
【００４６】
逆演算部３４は、並列信号ｒ（０）にデータｓ（０） を加算する。ステップ１の演算結果ｒ（１）は、下記（９）式で表される。
【００４７】
【数９】
【００４８】
ここで受信演算処理を行った回数は１であり、３に達していないので、所定の回数から１を減算して、ステップ２の処理を行う。逆演算部３４は、演算結果ｒ（１）を２を１回乗じた値、すなわち２個のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータについて要素の順序を逆にし、上半分の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合した下記（１０）式で表されるデータｓ（１）を生成する。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
逆演算部３４は、ｓ（１）をｒ（１）に加算する。演算結果ｒ（２）は、下記（１１）式で表される。
【００５１】
【数１１】
【００５２】
逆演算部３４は、受信演算処理を行った回数は２であり、３に達していないので、さらに図６のステップ３の処理を行う。所定の回数から１を減算すると０になるので、逆演算部３４は、演算結果ｒ（２）を１個のデータに等分、すなわち分割は行わずに、演算結果ｒ（２）の要素の順序を逆にし、上半分の要素の符号を反転させて、下記（１２）式で表されるデータｓ（２）を生成する。
【００５３】
【数１２】
【００５４】
逆演算部３４は、ｓ（２）をｒ（２）に加算する。演算結果ｒ（３）は、下記（１３）式で表される。
【００５５】
【数１３】
【００５６】
ｒ（３）は、上記（１）式で表される第１データｕ（０）に一致する。受信演算処理を行った回数が送信側で送信演算処理を行った回数と同じ３に達したので、逆演算部３４は、演算結果ｒ（３）をＦＦＴ部３３に送る。ＦＦＴ部３３は、演算結果ｒ（３）のＦＦＴを行い、サブキャリア変調信号を生成し、並直列変換部３２に送る。並直列変換部３２は、サブキャリア変調信号を並直列変換し、直列信号を生成して復調部３１に送る。復調部３１は、直列信号を所定の復調方式で復調する。例えば、復調部３１は直列信号のＱＰＳＫ復調を行う。これにより変調部１１で変調した入力信号を復調部３１で復調して出力することができる。
【００５７】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態に係る通信機１によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、ＩＦＦＴ後のデータに送信演算処理を施すことでＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するように、ＰＡＰＲの最大値を低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。
【００５８】
（具体例）
次に、シミュレーションにより本実施の形態に係る発明の効果を説明する。ＯＦＤＭ通信方式においては、入力信号が、例えば全て０もしくは１であるデータまたは１０もしくは０１が交互に繰り返されるデータのように、データシンボルが同一である同一信号の場合に、各サブキャリア変調信号の位相が一致するため、ベースバンド信号のＰＡＰＲが最大となる。ＰＡＰＲの最大値を低減することで、増幅器において線形性が求められる範囲を狭めることができる。
【００５９】
入力信号に同一信号を用いて、従来技術と本実施の形態に係る発明について、ベースバンド信号を生成し、ＰＡＰＲの算出を繰り返すシミュレーションを行った。変調方式としてＱＰＳＫを用い、ＦＦＴサイズが１６の場合と２０４８の場合のそれぞれについて、従来技術と本実施の形態に係る発明のＰＡＰＲ特性を比較した。従来技術とは、演算部１４において上述のような演算を加えずにサブキャリア変調信号からベースバンド信号を生成する方法である。本実施の形態に係る発明については、送信演算処理の回数を１回、２回、３回と変えてそれぞれシミュレーションを行った。
【００６０】
図８は、同一信号でシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。同一信号を用いた場合には、データによらずＰＡＰＲは一定であった。ＦＦＴサイズが１６の場合、従来技術のＰＡＰＲは１２．０ｄＢである。それに対し、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲは９．０ｄＢ、２回行った場合のＰＡＰＲは６．０ｄＢ、３回行った場合のＰＡＰＲは３．０ｄＢとなり、ＰＡＰＲが低減されている。またＦＦＴサイズが２０４８の場合、従来技術のＰＡＰＲは３３．１ｄＢであり、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲは３０．１ｄＢ、２回行った場合のＰＡＰＲは２７．１ｄＢ、３回行った場合のＰＡＰＲは２４．１ｄＢとなり、ＦＦＴサイズに関わらず、送信演算処理を行うたびに、ＰＡＰＲが３．０ｄＢ低減されている。
【００６１】
また入力信号にランダム信号を用いて同様のシミュレーションを行った。図９は、ＦＦＴサイズを１６としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。横軸がシミュレーションを行った回数である計算回数、縦軸がＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）である。図９（ａ）は従来技術の場合、図９（ｂ）は送信演算処理を１回行った場合、図９（ｃ）は送信演算処理を２回行った場合、図９（ｄ）は送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲ特性をそれぞれ示している。
【００６２】
従来技術のＰＡＰＲの最大値は１０．２ｄＢ、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲの最大値は９．４ｄＢ、送信演算処理を２回行った場合のＰＡＰＲの最大値は７．４ｄＢ、送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲの最大値は７．４ｄＢである。同一信号の場合に比べてＰＡＰＲの低減の程度は劣るが、送信演算処理を繰り返すことによりＰＡＰＲが低減されている。
【００６３】
図１０は、ＦＦＴサイズを２０４８としてランダム信号を用いてシミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲ特性を示す図である。横軸がシミュレーションを行った回数である計算回数であり、縦軸がＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）である。図１０（ａ）は従来技術の場合、図１０（ｂ）は送信演算処理を１回行った場合、図１０（ｃ）は送信演算処理を２回行った場合、図１０（ｄ）は送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲ特性をそれぞれ示している。
【００６４】
従来技術のＰＡＰＲの最大値は１２．５ｄＢ、送信演算処理を１回行った場合のＰＡＰＲの最大値は１２．０ｄＢ、送信演算処理を２回行った場合のＰＡＰＲの最大値は１２．６ｄＢ、送信演算処理を３回行った場合のＰＡＰＲの最大値は１２．０ｄＢである。送信演算処理を２回行った場合のＰＡＰＲの最大値は従来技術より高いが、送信演算処理を１回または３回行った場合は、同一信号の場合に比べてＰＡＰＲの低減の程度は劣るが、ＰＡＰＲが低減されている。
【００６５】
したがって、本実施の形態に係る発明によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、送信演算処理を行うことでＰＡＰＲの最大値を低減し、さらに送信演算処理の回数を変更することでＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。
【００６６】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。変調部１１の変調方式は、ＱＰＳＫに限られず、ＱＰＳＫ以外のＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）などを用いることができる。変調部１１と直並列変換部１２の順序を変えて、入力信号を直並列変換してサブキャリア信号に割り当て、並列信号の各データを所定の変調方式で変調するよう構成してもよい。その場合、受信側では復調部３１と並直列変換部３２の順序を変えて、復調処理を行う。
【００６７】
ＩＦＦＴ部１３は、ＩＦＦＴの代わりにＩＤＦＴを行うよう構成してもよいし、ＦＦＴ部３３は、ＦＦＴの代わりにＤＦＴを行うよう構成してもよい。演算部１４は、並列信号および演算結果の偶数列または奇数列の要素の符号を反転させるよう構成してもよい。その場合、逆演算部３４においては、演算部１４とは逆に、奇数列または偶数列の要素の符号を反転させる。
【符号の説明】
【００６８】
１ 通信機
１０ アンテナ
１１ 変調部
１２ 直並列変換部
１３ ＩＦＦＴ部
１４ 演算部
１５ 送信部
２０ コントローラ
２１ ＣＰＵ
２２ Ｉ／Ｏ
２３ ＲＡＭ
２４ ＲＯＭ
３１ 復調部
３２ 並直列変換部
３３ ＦＦＴ部
３４ 逆演算部
３５ 受信部
３６ 送受信切替部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調手段と、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴ手段と、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算手段と、
前記第１データを前記入力データとして前記演算手段の処理を行った後に、前記演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算手段の演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算手段の処理を繰り返し行う制御手段と、
前記演算手段の演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成手段と、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項２】
前記演算手段は、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項１に記載の通信機。
【請求項３】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信手段と、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換手段と、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算手段と、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を行った後に、前記逆演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算手段の演算結果を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を繰り返し行う受信側制御手段と、
前記逆演算手段の演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴ手段と、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項４】
前記逆演算手段は、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項３に記載の通信機。
【請求項５】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調ステップと、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴステップと、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算ステップと、
前記第１データを前記入力データとして前記演算ステップの処理を行った後に、前記演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算ステップの演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算ステップの処理を繰り返し行う制御ステップと、
前記演算ステップの演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成ステップと、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項６】
前記演算ステップにおいて、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信ステップと、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換ステップと、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算ステップと、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を行った後に、前記逆演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算ステップの演算結果を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を繰り返し行う受信側制御ステップと、
前記逆演算ステップの演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴステップと、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項８】
前記逆演算ステップにおいて、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
【請求項１】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調手段と、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴ手段と、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算手段と、
前記第１データを前記入力データとして前記演算手段の処理を行った後に、前記演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算手段の演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算手段の処理を繰り返し行う制御手段と、
前記演算手段の演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成手段と、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項２】
前記演算手段は、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項１に記載の通信機。
【請求項３】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信手段と、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換手段と、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算手段と、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を行った後に、前記逆演算手段の処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算手段の演算結果を前記入力データとして前記逆演算手段の処理を繰り返し行う受信側制御手段と、
前記逆演算手段の演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴ手段と、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項４】
前記逆演算手段は、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項３に記載の通信機。
【請求項５】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号を所定の変調方式で変調し、周波数成分が互いに直交するサブキャリアに割り当て、サブキャリア変調信号を生成する変調ステップと、
前記サブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行って第１データを生成するＩＦＦＴステップと、
入力データの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを前記入力データに加算し、各要素を２で除算する演算ステップと、
前記第１データを前記入力データとして前記演算ステップの処理を行った後に、前記演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記演算ステップの演算結果を二等分し、分割後のそれぞれのデータを前記入力データとして前記演算ステップの処理を繰り返し行う制御ステップと、
前記演算ステップの演算結果を分割したときの位置に並べて結合したデータを合成してベースバンド信号を生成する合成ステップと、
前記ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項６】
前記演算ステップにおいて、前記入力データの要素の順序を逆にしたデータの下半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
【請求項７】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信ステップと、
前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する直並列変換ステップと、
入力データを、２を所定の回数乗じた値である所定の個数のデータに等分して、分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にして所定の要素の符号を反転させたデータを分割したときの位置に並べて結合したデータを前記入力データに加算する逆演算ステップと、
前記並列信号を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を行った後に、前記逆演算ステップの処理を行った回数が所定の演算回数に達するまで、前記所定の回数を１ずつ減算して、前記逆演算ステップの演算結果を前記入力データとして前記逆演算ステップの処理を繰り返し行う受信側制御ステップと、
前記逆演算ステップの演算結果の高速フーリエ変換を行ってサブキャリア変調信号を生成するＦＦＴステップと、
前記サブキャリア変調信号を所定の復調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項８】
前記逆演算ステップにおいて、前記分割後のそれぞれのデータの要素の順序を逆にしたデータの上半分の要素の符号を反転させることを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１５５１３（Ｐ２０１３−１１５５１３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８１２３（Ｐ２０１１−２５８１２３）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００１００７４６）アイコム株式会社 (273)
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００１００７４６）アイコム株式会社 (273)
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