JP2013247484A - 通信機および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲを低減するための処理を簡易化する。
【解決手段】変調部１１は入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、所定の個数の任意の複素数と一次変調信号を直並列変換部１２に送る。直並列変換部１２は所定の個数の複素数と一次変調信号とを直並列変換し、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。ＩＦＦＴ部１３はサブキャリア変調信号の逆高速フーリエ変換を行い、分解部１４は演算結果を実部データと虚部データに分解する。実部演算部１５１は実部データの各要素から実部データの要素の最大値と最小値の平均値を減算し、虚部演算部１５２は虚部データについて同様の演算を行う。合成部１６は演算を施した実部データと虚部データとを合成してベースバンド信号を生成し、送信部１７はベースバンド信号から送信信号を生成し、アンテナ１０を介して送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信機および通信方法に関する。

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。

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。

特開２００６−１６５７８１号公報

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。

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を低減し、ＰＡＰＲを低減するための処理を簡易化することを目的とする。

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て一次変調信号を生成し、所定の個数の任意の複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ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変換後データを生成するＩＦＦＴ手段と、
前記変換後データを前記変換後データの実部である実部データと前記変換後データの虚部である虚部データとに分解する分解手段と、
前記実部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記実部データの各要素の線形結合を減算し、前記虚部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記虚部データの各要素の線形結合を減算する演算手段と、
前記演算手段において演算を施した、前記実部データおよび前記虚部データを合成したデータに基づき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。

好ましくは、前記演算手段は、前記実部データの各要素から、前記実部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記実部データの要素の平均値、または前記実部データの要素の中央値を減算し、前記虚部データの各要素から、前記虚部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記虚部データの要素の平均値、または前記虚部データの要素の中央値を減算する。

好ましくは、前記変調手段は、１つの前記複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成する。

好ましくは、前記変調手段は、値が０または１であるデータを前記所定の変調方式に基づき決定される個数だけ用いて、前記データを前記所定の変調方式で変調して前記所定の個数の前記複素数を生成し、該複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成する。

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、並列信号を生成する直並列手段と、
前記並列信号の高速フーリエ変換を行うＦＦＴ手段と、
前記ＦＦＴ手段の演算結果から所定の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成する抽出手段と、
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。

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て一次変調信号を生成し、所定の個数の任意の複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ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変換後データを生成するＩＦＦＴステップと、
前記変換後データを前記変換後データの実部である実部データと前記変換後データの虚部である虚部データとに分解する分解ステップと、
前記実部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記実部データの各要素の線形結合を減算し、前記虚部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記虚部データの各要素の線形結合を減算する演算ステップと、
前記演算ステップにおいて演算を施した、前記実部データおよび前記虚部データを合成したデータに基づき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。

好ましくは、前記演算ステップにおいて、前記実部データの各要素から、前記実部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記実部データの要素の平均値、または前記実部データの要素の中央値を減算し、前記虚部データの各要素から、前記虚部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記虚部データの要素の平均値、または前記虚部データの要素の中央値を減算する。

好ましくは、前記変調ステップにおいて、１つの前記複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成する。

好ましくは、前記変調ステップにおいて、値が０または１であるデータを前記所定の変調方式に基づき決定される個数だけ用いて、前記データを前記所定の変調方式で変調して前記所定の個数の前記複素数を生成し、該複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成する。

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、並列信号を生成する直並列ステップと、
前記並列信号の高速フーリエ変換を行うＦＦＴステップと、
前記ＦＦＴステップの演算結果から所定の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成する抽出ステップと、
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。

本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲを低減するための処理を簡易化することが可能になる。

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。 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。 実施の形態に係る通信機におけるサブキャリア変調信号の生成例を示す図である。 実施の形態に係る演算部での演算処理の概略を示す図である。 実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。 シミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。 シミュレーションしたＢＥＲの特性を示す図である。

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サイズを意味する。

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、分解部１４、演算部１５、合成部１６、送信部１７、およびコントローラ２０を備える。演算部１５は、実部演算部１５１および虚部演算部１５２を備える。

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。

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。

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、抽出部３３、ＦＦＴ部３４、直並列変換部３５、受信部３６、および送受信切替部３７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。

変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調し、一次変調信号を生成する。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。変調部１１は、所定の個数の任意の複素数を予め用意しておき、該複素数および一次変調信号を直並列変換部１２に送る。変調部１１は、例えば１つの複素数および一次変調信号を直並列変換部１２に送る。

また変調部１１は、値が０または１であるデータを所定の変調方式に基づき決定される個数だけ用意し、該データを所定の変調方式で変調して生成したデータを上記所定の個数の複素数として用いるよう構成してもよい。所定の変調方式に基づき決定される個数とは、１つの変調後のデータに対応する変調前のデータの個数の倍数を意味し、ＱＰＳＫの場合は２の倍数を意味する。所定の変調方式としてＱＰＳＫを用いる場合には、例えば２つのデータを用意し、該データをＱＰＳＫ変調して生成したデータを一次変調信号とともに直並列変換部１２に送る。

直並列変換部１２は、所定の個数の複素数と一次変調信号とを直並列変換し、直並列変換した複素数と一次変調信号の各要素とをそれぞれ、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。直並列変換部１２は、サブキャリア変調信号をＩＦＦＴ部１３に送る。直並列変換部１２は、サブキャリア変調信号の内、先頭から所定の個数の要素が複素数であり、後続の要素が一次変調信号の各要素となるように、所定の個数の複素数と一次変調信号の各要素とをサブキャリアに割り当てる。

ＦＦＴサイズをＮとし、入力信号が下記（１）式で表され、変調部１１が用意する２つのデータが下記（２）式で表されるとする。

上記（２）式で表されるデータを所定の変調方式で変調した結果がｄ_０であり、入力信号を所定の変調方式で変調して生成した一次変調信号がｄ_１、・・・、ｄ_Ｎ−１であるとすると、サブキャリア変調信号ｄは下記（３）式で表される。添え字のＴは行列を転置表示していることを表す。

図３は、実施の形態に係る通信機におけるサブキャリア変調信号の生成例を示す図である。変調部１１で用いる変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズを４とする。図３（ａ）は入力信号である。図３（ｂ）は、所定の変調方式に基づき決定される個数のデータと図３（ａ）に示す入力信号とを順に並べたものである。所定の変調方式に基づき決定される個数のデータは斜線で表されたデータであり、２つの該データと６つの入力信号とを順に並べ、後続の入力信号についても同様に該データと入力信号とを順に並べた。ｃ_０およびｃ_１と、ｃ_２およびｃ_３は互いに同じデータの組み合わせであってもよいし、異なるデータの組み合わせであってもよい。図３（ｃ）は、サブキャリア変調信号である。図３（ｂ）の各要素をＱＰＳＫ変調した結果をそれぞれサブキャリアに割り当てて、図３（ｃ）に示すサブキャリア変調信号が生成される。

ＩＦＦＴ部１３は、サブキャリア変調信号のＩＦＦＴを行い、演算結果を分解部１４に送る。演算結果ｕは、下記（４）式で表される。

分解部１４は、ＩＦＦＴ部１３の演算結果を該演算結果の実部である実部データと、該演算結果の虚部である虚部データとに分解し、実部データと虚部データを演算部１５に送る。演算部１５は、実部データを実部演算部１５１に、虚部データを虚部演算部１５２にそれぞれ送る。実部データｕ^（ｒ）および虚部データｕ^（ｉ）は、下記（５）式で表される。

実部演算部１５１は、実部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた実部データの各要素の線形結合を減算する。実部演算部１５１は、例えば実部データの各要素から、実部データの要素の最大値と最小値の平均値を減算する。実部データの要素の最大値と最小値の平均値は、実部データの要素の最大値および最小値の係数をそれぞれ１／２とし、その他の要素の係数を０として算出した実部データの要素の線形結合である。下記（６）式で表される、各要素の値が１であって大きさがＮである列ベクトルｔを用いると、実部演算部１５１で上述の演算を施した実部データｖ^（ｒ）は、下記（７）式で表される。下記（７）式中のｕ^（ｒ） _ｍａｘとｕ^（ｒ） _ｍｉｎはそれぞれ実部データｕ^（ｒ）の最大値と最小値を表している。

虚部演算部１５２は、虚部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた虚部データの各要素の線形結合を減算する。虚部演算部１５２は、例えば実部演算部１５１が行う上述の演算処理と同様に、虚部データの各要素から、虚部データの要素の最大値と最小値の平均値を減算する。上記（６）式で表される列ベクトルｔを用いると、虚部演算部１５２で上述の演算を施した虚部データｖ^（ｉ）は、下記（８）式で表される。下記（８）式中のｕ^（ｉ） _ｍａｘとｕ^（ｉ） _ｍｉｎはそれぞれ、虚部データｕ^（ｉ）の最大値と最小値を表している。

図４は、実施の形態に係る演算部での演算処理の概略を示す図である。図４（ａ）の上段は、実部データｕ^（ｒ）であり、下段は虚部データｕ^（ｉ）である。図４（ｂ）の上段は、演算を施した実部データｖ^（ｒ）であり、下段は演算を施した虚部データｖ^（ｉ）である。図に示すように、実部演算部１５１は、実部データの各要素から、実部データの要素の最大値と最小値の平均値を減算し、虚部演算部１５２は、虚部データの各要素から、虚部データの要素の最大値と最小値の平均値を減算する。

上述のように実部演算部１５１と虚部演算部１５２が同様の演算処理を行う場合には、１つの演算器を用いて実部演算部１５１および虚部演算部１５２を実現することができる。演算部１５は、実部演算部１５１で演算を施した実部データおよび虚部演算部１５２で演算を施した虚部データを合成部１６に送る。

合成部１６は、送られた実部データおよび虚部データを合成したデータに基づきベースバンド信号を生成し、送信部１７に送る。合成したデータはｖ^（ｒ）＋ｊｖ^（ｉ）で表される。ただしｊは虚数単位である。送信部１７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３７およびアンテナ１０を介して他の機器に送信信号を送る。

図５は、実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、所定の個数の任意の複素数と一次変調信号を直並列変換部１２に送る。直並列変換部１２は、該複素数と一次変調信号とを直並列変換し、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（ステップＳ１１０）。ＩＦＦＴ部１３は、サブキャリア変調信号のＩＦＦＴを行う（ステップＳ１２０）。

分解部１４は、ＩＦＦＴ部１３の演算結果を該演算結果の実部である実部データと、該演算結果の虚部である虚部データとに分解する（ステップＳ１３０）。実部演算部１５１は、実部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた実部データの各要素の線形結合を減算する。虚部演算部１５２は、虚部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた虚部データの各要素の線形結合を減算する（ステップＳ１４０）。

合成部１６は、演算を施した実部データおよび演算を施した虚部データを合成したデータに基づきベースバンド信号を生成する（ステップＳ１５０）。送信部１７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３７およびアンテナ１０を介して他の機器に送信信号を送る（ステップＳ１６０）。ステップＳ１６０の送信処理が完了すると、処理を終了する。

受信側での処理を以下に説明する。受信部３６は、アンテナ１０および送受信切替部３７を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、直並列変換部３５に送る。直並列変換部３５は、ベースバンド信号を直並列変換し、並列信号を生成する。直並列変換部３５は、並列信号をＦＦＴ部３４に送る。ＦＦＴ部３４は、並列信号のＦＦＴを行い、演算結果を抽出部３３に送る。抽出部３３は、ＦＦＴ部３４の演算結果から所定の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成し、並直列変換部３２に送る。所定の要素とは、送信側で生成したサブキャリア変調信号の内、一次変調信号の要素が位置する要素を意味する。受信側では、所定の要素についての情報を予め保持しているものとする。

並列信号は送信側の合成部１６で、上記（７）式で表される演算を施した実部データと、上記（８）式で表される演算を施した虚部データとを合成したデータに一致する。ＦＦＴ部３４の演算結果ｗは、下記（９）式で表される。ｔは上記（６）式で表される各要素の値が１である列ベクトルであるから、ＦＦＴの性質により、Ｆ・ｔは、１行目以外の要素の値が０である列ベクトルとなる。

したがって、ＦＦＴ部３４の演算結果ｗは、サブキャリア変調信号ｄの一行目の要素だけに演算を施したデータであり、該要素の演算結果をｄ’_０とすると、ＦＦＴ部３４の演算結果ｗは、下記（１０）式で表される。したがって、ＦＦＴ部３４の演算結果ｗから所定の要素を抽出することで、抽出部３３は、サブキャリア変調信号を生成することが可能となる。

送信側の直並列変換部１２において、１つの複素数と一次変調信号とを直並列変換し、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した場合には、抽出部３３は、ＦＦＴ部３４の演算結果ｗから２行目以降の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成する。

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。これにより下記（１１）式で表されるように、復調部３１で復調したデータｒは、変調部１１で変調した入力信号に一致し、受信側で入力信号を復元することができる。

図６は、実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。受信部３６は、アンテナ１０および送受信切替部３７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（ステップＳ２１０）。直並列変換部３５は、ベースバンド信号を直並列変換し、並列信号を生成する（ステップＳ２２０）。ＦＦＴ部３４は、並列信号のＦＦＴを行う（ステップＳ２３０）。

抽出部３３は、ＦＦＴ部３４の演算結果から所定の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成する（ステップＳ２４０）。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て直列信号を生成し、復調部３１は、直列信号を所定の復調方式で復調する（ステップＳ２５０）。ステップＳ２５０の復調処理が完了すると、処理を終了する。

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、所定の個数の任意の複素数と一次変調信号とからサブキャリア変調信号を生成し、所定の演算を施し、ベースバンド信号を生成することでＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）を低減することが可能となる。サブキャリアごとに位相を制御するといった処理が不要であるため、ＰＡＰＲを低減するための処理を簡易化することが可能となる。

（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。入力信号にランダム信号を用いて、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、従来技術と本実施の形態に係る発明のＰＡＰＲのＣＣＤＦ（Complementary Cumulative Distribution Function：相補累積分布関数）、すなわちＰＡＰＲの発生確率の特性を比較した。従来技術とは、上述のような演算を加えずに入力信号を所定の変調方式で変調し、サブキャリアに割り当てて生成した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。

図７は、シミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦである。従来技術のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が細い実線のグラフであり、本実施の形態に係る発明のＣＣＤＦ特性が太い実線のグラフである。本実施の形態においてはある複素数と、入力信号をＱＰＳＫ変調して生成した一次変調信号とからサブキャリア変調信号を生成し、上述の演算を施してベースバンド信号を生成した。図７（ａ）はＦＦＴサイズを１２８としてシミュレーションを行った場合、図７（ｂ）はＦＦＴサイズを５１２とした場合、図７（ｃ）はＦＦＴサイズを２０４８とした場合である。いずれの場合においても、本実施の形態に係る発明のＰＡＰＲは従来技術と比べて低減されている。

従来技術について、ＦＦＴサイズを２０４８とし、サブキャリア変調信号の各要素の位相が同じ値となるような同一信号を入力信号として用いた場合、ＰＡＰＲは３３．１ｄＢである。そのような入力信号に対し、変調部１１において、サブキャリア変調信号の各要素の位相が同じ値となるような所定の個数の複素数を用いた場合には、ＦＦＴサイズによらず本実施の形態に係る発明のＰＡＰＲは０となり、ＰＡＰＲが大きく低減される。

ＢＥＲについて同様にシミュレーションを行った。図８は、シミュレーションしたＢＥＲ特性を示す図である。横軸はＥｂ／Ｎｏ（Energy per Bit to NOise power spectral density ratio：ビットエネルギー対雑音電力密度比）、縦軸はＢＥＲである。Ｅｂ／Ｎｏの単位はｄＢである。従来技術のＢＥＲはプロット点を四角で表したグラフであり、本実施の形態に係る発明のＢＥＲはプロット点を三角で表したグラフである。従来技術と本実施の形態に係る発明のＢＥＲには大きな差がないことがわかる。

上述のシミュレーションにより、本実施の形態においては、所定の個数の任意の複素数と一次変調信号とからサブキャリア変調信号を生成し、所定の演算を施し、ベースバンド信号を生成することでＰＡＰＲを低減できることがわかった。

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。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３４は、ＦＦＴの代わりにＤＦＴを行うよう構成してもよい。

実部演算部１５１および虚部演算部１５２の演算処理は上述の実施の形態に限られず、例えば実部演算部１５１は、実部データの各要素から実部データの要素の平均値を減算するよう構成してもよい。実部データの要素の平均値は、実部データの要素の数をＮとすると、各係数を１／Ｎとして算出した実部データの各要素の線形結合である。

また例えば実部演算部１５１は、実部データの各要素から実部データの要素の中央値を減算するよう構成してもよい。実部データの要素の中央値とは、実部データの要素の数が奇数である場合には、実部データの要素を値が小さいものから順に並べたときに中央に位置する要素の係数を１とし、その他の要素の係数を０として算出した実部データの各要素の線形結合である。また実部データの要素の数が偶数である場合には、実部データの要素を値が小さいものから順に並べたときに中央に位置する２つの要素の係数をそれぞれ１／２とし、その他の要素の係数を０として算出した実部データの各要素の線形結合である。

受信側では抽出すべき所定の要素がわかれば入力信号を復元することができるので、送信側で例えば実部演算部１５１および虚部演算部１５２で演算処理を行うたびに異なる演算処理を施すよう構成してもよい。またサブキャリア変調信号を生成するたびに異なる複素数を用いるよう構成してもよい。

１ 通信機
１０ アンテナ
１１ 変調部
１２ 直並列変換部
１３ ＩＦＦＴ部
１４ 分解部
１５ 演算部
１６ 合成部
１７ 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 抽出部
３４ ＦＦＴ部
３５ 直並列変換部
３６ 受信部
３７ 送受信切替部
１５１ 実部演算部
１５２ 虚部演算部

Claims (10)

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て一次変調信号を生成し、所定の個数の任意の複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ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変換後データを生成するＩＦＦＴ手段と、
   前記変換後データを前記変換後データの実部である実部データと前記変換後データの虚部である虚部データとに分解する分解手段と、
   前記実部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記実部データの各要素の線形結合を減算し、前記虚部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記虚部データの各要素の線形結合を減算する演算手段と、
   前記演算手段において演算を施した、前記実部データおよび前記虚部データを合成したデータに基づき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。
2. 前記演算手段は、前記実部データの各要素から、前記実部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記実部データの要素の平均値、または前記実部データの要素の中央値を減算し、前記虚部データの各要素から、前記虚部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記虚部データの要素の平均値、または前記虚部データの要素の中央値を減算することを特徴とする請求項１に記載の通信機。
3. 前記変調手段は、１つの前記複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の通信機。
4. 前記変調手段は、値が０または１であるデータを前記所定の変調方式に基づき決定される個数だけ用いて、前記データを前記所定の変調方式で変調して前記所定の個数の前記複素数を生成し、該複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の通信機。
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、並列信号を生成する直並列手段と、
   前記並列信号の高速フーリエ変換を行うＦＦＴ手段と、
   前記ＦＦＴ手段の演算結果から所定の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成する抽出手段と、
   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。
6. 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て一次変調信号を生成し、所定の個数の任意の複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ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変換後データを生成するＩＦＦＴステップと、
   前記変換後データを前記変換後データの実部である実部データと前記変換後データの虚部である虚部データとに分解する分解ステップと、
   前記実部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記実部データの各要素の線形結合を減算し、前記虚部データの各要素から、それぞれが０以上の実数であって合計が１となる係数を用いた前記虚部データの各要素の線形結合を減算する演算ステップと、
   前記演算ステップにおいて演算を施した、前記実部データおよび前記虚部データを合成したデータに基づき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。
7. 前記演算ステップにおいて、前記実部データの各要素から、前記実部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記実部データの要素の平均値、または前記実部データの要素の中央値を減算し、前記虚部データの各要素から、前記虚部データの要素の最大値と最小値の平均値、前記虚部データの要素の平均値、または前記虚部データの要素の中央値を減算することを特徴とする請求項６に記載の通信方法。
8. 前記変調ステップにおいて、１つの前記複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成することを特徴とする請求項６または７に記載の通信方法。
9. 前記変調ステップにおいて、値が０または１であるデータを前記所定の変調方式に基づき決定される個数だけ用いて、前記データを前記所定の変調方式で変調して前記所定の個数の前記複素数を生成し、該複素数と前記一次変調信号の各要素とをそれぞれ前記サブキャリアに割り当て、前記サブキャリア変調信号を生成することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の通信方法。
10. 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、並列信号を生成する直並列ステップと、
    前記並列信号の高速フーリエ変換を行うＦＦＴステップと、
    前記ＦＦＴステップの演算結果から所定の要素を抽出してサブキャリア変調信号を生成する抽出ステップと、
    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。

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