JP2014175680A - 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は直並列変換してサブキャリア変調信号を生成する。演算部１３はサブキャリア変調信号において複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の分割単位を抽出し、各分割単位の前後の任意の位置に挿入データを挿入し、演算データを生成する。ＩＦＦＴ部１４は演算データの逆高速フーリエ変換を行って逆変換データを生成し、判定部１５は逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出する。ピーク対平均電力比が基準に合致する逆変換データを検出するまで、演算部１３、ＩＦＦＴ部１４および判定部１５は上述の処理を繰り返す。送信部１６は基準に合致する逆変換データを合成して生成したベースバンド信号から送信信号を生成し、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の直交周波数分割多重通信装置では、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の直交周波数分割多重通信装置では、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の低減の程度を制御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、前記一次変調信号に基づく並列信号である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において同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出し、抽出した前記分割単位それぞれの前後の任意の位置に、前記分割単位の要素数と同数の、前記サブキャリア変調信号の要素が取り得る値と異なる複素数、から成る挿入データを挿入し、要素数が高速フーリエ変換サイズに一致する演算データを生成する演算手段と、
前記演算データの逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴ手段と、
前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定手段と、
前記基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、抽出する前記分割単位の数および／または前記挿入データを挿入する位置を変えて前記演算手段、前記ＩＦＦＴ手段および前記判定手段の処理を繰り返し行う繰り返し手段と、
前記基準に合致する前記逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、該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、要素の値が０である前記挿入データを用いる。

好ましくは、前記演算手段は、前記サブキャリア変調信号において前記複数の分割単位の内、先頭から順に半数以上の前記分割単位を抽出する。

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、高速フーリエ変換を行って変換データを生成するＦＦＴ手段と、
前記変換データにおいて同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、値が所定の範囲内である要素の数が閾値以上である分割単位を除く、分割単位を順に抽出する抽出手段と、
前記抽出手段で抽出された前記分割単位を、所定の変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、前記一次変調信号に基づく並列信号である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において同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出し、抽出した前記分割単位それぞれの前後の任意の位置に、前記分割単位の要素数と同数の、前記サブキャリア変調信号の要素が取り得る値と異なる複素数、から成る挿入データを挿入し、要素数が高速フーリエ変換サイズに一致する演算データを生成する演算ステップと、
前記演算データの逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴステップと、
前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定ステップと、
前記基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、抽出する前記分割単位の数および／または前記挿入データを挿入する位置を変えて前記演算ステップ、前記ＩＦＦＴステップおよび前記判定ステップの処理を繰り返し行う繰り返しステップと、
前記基準に合致する前記逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、該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、要素の値が０である前記挿入データを用いる。

好ましくは、前記演算ステップにおいて、前記サブキャリア変調信号において前記複数の分割単位の内、先頭から順に半数以上の前記分割単位を抽出する。

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、高速フーリエ変換を行って変換データを生成するＦＦＴステップと、
前記変換データにおいて同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、値が所定の範囲内である要素の数が閾値以上である分割単位を除く、分割単位を順に抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された前記分割単位を、所定の変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の低減の程度を制御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。 実施の形態に係る演算部が行う演算処理の例を示す図である。 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。 実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ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、演算部１３、ＩＦＦＴ部１４、判定部１５、送信部１６およびコントローラ２０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、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。

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し、直並列変換部１２に送る。所定の変調方式は、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）である。直並列変換部１２は、一次変調信号を直並列変換し、並列信号であるサブキャリア変調信号を生成し、サブキャリア変調信号を演算部１３に送る。演算部１３は、サブキャリア変調信号において同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出する。演算部１３は、抽出した分割単位のそれぞれの前後の任意の位置に、分割単位の要素数と同数の、サブキャリア変調信号の要素が取り得る値と異なる複素数、から成る挿入データを挿入し、要素数がＦＦＴサイズに一致する演算データを生成する。演算部１３は、演算データをＩＦＦＴ部１４に送る。

変調方式がＱＰＳＫの場合に、変調信号の各要素の絶対値をＡとすると、変調信号の各要素が取り得る値は、Ａ・ｅ^{ｉ（π／４）}、Ａ・ｅ^{ｉ（３π／４）}、Ａ・ｅ^{ｉ（−π／４）}、およびＡ・ｅ^{ｉ（−３π／４）}である。したがって変調方式がＱＰＳＫの場合には、挿入データの要素は前述のいずれの値とも異なる複素数である。受信側で分割単位と挿入データとを区別することができれば、挿入データの各要素は同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。例えば挿入データを絶対値が（１／２）ＡのＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列としてもよい。また例えば演算部１３は、上記複素数を０とし、要素の値が０である挿入データを用いる。

ＩＦＦＴ部１４は、演算データのＩＦＦＴを行って逆変換データを生成し、判定部１５に送る。判定部１５は、逆変換データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）を算出し、ＰＡＰＲが基準に合致するか否かを判定する。ＰＡＰＲが基準に合致しないと判定した場合には、その旨を演算部１３に通知する。演算部１３は、抽出する分割単位の数および／または挿入データを挿入する位置を変えて、新たな演算データを生成する。ＩＦＦＴ部１４および判定部１５は、新たな演算データについて上述の処理を行う。コントローラ２０は、基準に合致する逆変換データを検出するまで、演算部１３、ＩＦＦＴ部１４、および判定部１５に、上述の処理を繰り返し行わせる繰り返し手段としての動作を行う。

判定部１５は、基準に合致する逆変換データを検出した場合には、送信部１６に逆変換データを送る。判定部１５は、所定の回数、例えば演算データの全てのパターンについて、上述の処理を繰り返し、最も上記ＰＡＰＲが低い逆変換データを検出するように、または上記ＰＡＰＲが所定の値以下である逆変換データを検出するように構成することができる。

送信部１６は、逆変換データを合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号から送信信号を生成して、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。

ＦＦＴサイズをＮとすると、サブキャリア変調信号ｄは、下記（１）式で表される。式中の添え字のＴは、行列を転置表示していることを表す。これは以下の説明においても同様である。

分割単位の個数をＳ個とすると、サブキャリア変調信号ｄは、下記（２）式で表される。添え字の括弧内の数字は、分割単位を一意に特定するための番号である。また各分割単位は、下記（３）式で表される。

挿入データをｚとする。演算部１３が抽出する分割単位の数を１つとすると、演算データは、下記（４）式で表されるように、_ＳＣ_１＝Ｓ通り存在する。演算部１３は、複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出するため、抽出する分割単位の数が１つである場合には、下記（４）式に示すように、ｄ^（１）を抽出し、ｄ^（１）の前後に挿入データｚを挿入して演算データを生成する。

また下記（５）式で表されるように、演算部１３が抽出する分割単位の数を２つとすると、演算データは、_ＳＣ_２通り存在する。

また下記（６）式で表されるように、演算部１３が抽出する分割単位の数を３つとすると、演算データは、_ＳＣ_３通り存在する。下記（７）式で表されるように、演算部１３が抽出する分割単位の数を４つとすると、演算データは、_ＳＣ_４通り存在する。下記（８）式で表されるように、演算部１３が抽出する分割単位の数をＳ個とすると、演算データは、_ＳＣ_Ｓ＝１通り存在する。

すなわち、抽出する分割単位の個数をｋとすると、演算データのパターン数は、下記（９）式で表される。

演算データのパターン数は合計で、下記（１０）式で表される値となる。

下記（１１）式に示す二項定理の公式に、ｘ＝１およびｎ＝Ｓを代入して変形し、下記（１２）式を得る。下記（１２）式より、下記（１３）式で示すように、演算データのパターン数の合計Ｔ＝２^Ｓ−１を得る。２^Ｓ−１個の演算データに基づく逆変換データの内、逆変換データから生成されるベースバンド信号のＰＡＰＲが基準を満たす逆変換データを検出するまで、上述の処理を繰り返し行うことで、ベースバンド信号のＰＡＰＲを低減することが可能となる。

図３は、実施の形態に係る演算部が行う演算処理の例を示す図である。図３（ａ）は、複数のサブキャリア変調信号を表している。ＦＦＴサイズを８とすると、サブキャリア変調信号ｄ［１］は、下記（１４）式で表される。分割単位の個数Ｓを４とすると、サブキャリア変調信号ｄ［１］は、下記（１５）式で表される。また各分割単位は、下記（１６）式で表される。

後続のサブキャリア変調信号をｄ［２］、ｄ［３］、ｄ［４］とすると、各サブキャリア変調信号は、下記（１７）式で表される。

演算部１３は、分割単位ｄ^（１）［１］およびｄ^（２）［１］を抽出し、図３（ｂ）に示すように、挿入データｚをｄ^（１）［１］の後に２つ挿入して演算データを生成する。判定部１５が、該演算データに対応する逆変換データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲが基準に合致すると判定した場合には、送信部１６は、該演算データに対応する逆変換データに基づくベースバンド信号から生成した送信信号を送信する。

演算部１３は、サブキャリア変調信号ｄ［１］の内、送信されなかった分割単位ｄ^（３）［１］および分割単位ｄ^（４）［１］、および後続のサブキャリア変調信号ｄ［２］の要素に基づき演算データを生成する。図３（ｂ）に示すように、演算部１３は、分割単位ｄ^（３）［１］、分割単位ｄ^（４）［１］、および分割単位ｄ^（１）［２］を抽出し、図３（ｂ）に示すように、挿入データｚを分割単位ｄ^（３）［１］の後に挿入して演算データを生成する。このように、演算データが生成され、ＰＡＰＲが基準に合致する逆変換データに基づくベースバンド信号から送信信号が生成され、送信される。

図４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、直並列変換部１２は、一次変調信号を直並列変換し、並列信号であるサブキャリア変調信号を生成する（ステップＳ１１０）。演算部１３は、サブキャリア変調信号において同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出し、抽出した分割単位のそれぞれの前後の任意の位置に、分割単位の要素数と同数の、サブキャリア変調信号の要素が取り得る値と異なる複素数、から成る挿入データを挿入し、要素数がＦＦＴサイズに一致する演算データを生成する（ステップＳ１２０）。

ＩＦＦＴ部１４は、演算データのＩＦＦＴを行って逆変換データを生成する（ステップＳ１３０）。判定部１５は、逆変換データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲを算出する（ステップＳ１４０）。ＰＡＰＲが基準に合致しないと判定した場合には（ステップＳ１５０；Ｎ）、ステップＳ１２０に戻り、演算部１３は、抽出する分割単位の数および／または挿入データを挿入する位置を変えて、新たな演算データを生成する。

ＰＡＰＲが基準に合致する判定した場合には（ステップＳ１５０；Ｙ）、送信部１６は、基準に合致する逆変換データを合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号から送信信号を生成して、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（ステップＳ１６０）。

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し、直並列変換して、ＦＦＴ部３４に送る。ＦＦＴ部３４は、直並列変換されたベースバンド信号のＦＦＴを行い、変換データを生成し、抽出部３３に送る。抽出部３３は、変換データにおいて、同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、値が所定の範囲内である要素の数が閾値以上である分割単位を除く、分割単位を順に抽出する。そして、抽出した分割単位を並直列変換部３２に送る。

分割単位は、送信側で用いたものと同じである。受信側では、分割単位についての情報を保持している。また送信側で値が０である挿入データを用いた場合には、抽出部３３は、上記所定の範囲を、０の近傍の値である閾値以下とする。所定の範囲は、送信側で用いた挿入データによって決定され、受信側では所定の範囲についての情報を保持している。例えば送信側で絶対値が（１／２）ＡのＣＡＺＡＣ系列を挿入データとして用いた場合には、絶対値が（１／２）Ａの近傍の範囲を所定の範囲とする。値が所定の範囲内である要素の数についての閾値は、分割単位の要素数に応じて任意に定めることができる。

送信側で値が０である挿入データを用いた場合を例にして説明する。抽出部３３は、例えば下記（１８）式に示す変換データを受け取ると、ｚの各要素は閾値以下であるから、ｄ^（１）［１］およびｄ^（２）［１］を抽出し、並直列変換部３２に送る。

並直列変換部３２は、抽出部３３から受け取ったデータを並直列変換し、復調部３１に送る。復調部３１は、並直列変換部３２で並直列変換されたデータを所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する。なお復調部３１は、バッファを備え、要素数の合計がＦＦＴサイズに一致するまでデータを蓄積した後に、復調するようにしてもよい。

受信側では、所定の範囲についての情報を保持していれば、入力信号を復元できるため、送信側では、任意数の分割単位を抽出し、任意の位置に挿入データを挿入することができる。

図５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し、直並列変換する（ステップＳ２１０）。ＦＦＴ部３４は、直並列変換されたベースバンド信号のＦＦＴを行い、変換データを生成する（ステップＳ２２０）。抽出部３３は、変換データにおいて、同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、値が所定の範囲内である要素の数が閾値以上である分割単位を除く、分割単位を順に抽出する（ステップＳ２３０）。並直列変換部３２は、抽出部３３から受け取ったデータを並直列変換し、復調部３１は、並直列変換部３２で並直列変換されたデータを所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する（ステップＳ２４０）。

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、分割単位を抽出し、挿入データを挿入する演算を施すことで、ＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するとおり、ＰＡＰＲの低減の程度を制御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。変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズを２０４８として、従来技術と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、上述のような演算処理を行わずに、入力信号を所定の変調方式で変調した信号からサブキャリア変調信号を生成し、ＩＦＦＴを行ってベースバンド信号を生成する方法である。

図６は、実施の形態に係る通信機における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。実施の形態に係る通信機１においては、分割単位の数を４つとした。分割単位が４の場合の、演算データのパターン数は、上記（１３）式より、１５個である。実施の形態に係る通信機１において、演算部１３で抽出する分割単位の個数に制限を設けない場合をタイプ１とすると、タイプ１における演算データのパターン数は１５個である。また演算部１３で少なくとも２以上の分割単位を抽出するように制限する場合をタイプ２とすると、タイプ２における演算データのパターン数は、_４Ｃ_２＋_４Ｃ_３＋_４Ｃ_４＝１１個である。また演算部１３で少なくとも３以上の分割単位を抽出するように制限する場合をタイプ３とすると、タイプ３における演算データのパターン数は、_４Ｃ_３＋_４Ｃ_４＝５個である。

従来技術のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を細い実線のグラフで示す。実施の形態に係る通信機１において、タイプ１のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が太い実線のグラフであり、タイプ２のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が一点鎖線のグラフであり、タイプ３のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が二点鎖線のグラフである。いずれの場合も、実施の形態に係る発明のＰＡＰＲは従来技術と比較して低減されていることがわかる。また演算データのパターン数が多くなるにつれて、ＰＡＰＲがより低減されることがわかる。分割単位の個数を増やすと演算データのパターン数が多くなるため、分割単位の個数を増やすことで、ＰＡＰＲをより低減することができる。

ＰＡＰＲが最小となる場合の伝送率は、タイプ１が５５．４％、タイプ２が６９．５％、タイプ３が８３．１％であった。

また入力信号にサブキャリア変調信号の各要素の位相が一致するような、例えば値が全て０である同一信号を用いてシミュレーションを行った。入力信号に同一信号を用いた場合の従来技術のＰＡＰＲは３３．１ｄＢである。タイプ１におけるＰＡＰＲの最小値は２７．１ｄＢであり、その場合の伝送率は２５％である。タイプ２におけるＰＡＰＲの最小値は３０．１ｄＢであり、その場合の伝送率は５０％である。タイプ３におけるＰＡＰＲの最小値は３１．９ｄＢであり、その場合の伝送率は７５％である。同一信号の場合は、伝送率を下げることで、ＰＡＰＲが顕著に低減されている。

ＰＡＰＲと伝送率はトレードオフの関係にあるため、例えば伝送率の低下の程度を一定に抑えるために、演算部１３は、複数の分割単位の内、半数以上の分割単位を抽出するようにしてもよい。

なお実施の形態における、分割単位を抽出して挿入データを挿入する演算を行うことは、ＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）に影響を与えない。

上述のシミュレーションにより、実施の形態に係る発明においては、分割単位を抽出し、挿入データを挿入する演算を施すことで、ＰＡＰＲを低減し、分割単位の数、抽出する分割単位の数、および挿入位置のいずれかを変更することで、ＰＡＰＲの低減の程度を制御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。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。ＩＦＦＴ部１４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。

１ 通信機
１０ アンテナ
１１ 変調部
１２ 直並列変換部
１３ 演算部
１４ ＩＦＦＴ部
１５ 判定部
１６ 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 受信部
３６ 送受信切替部

Claims (8)

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、前記一次変調信号に基づく並列信号である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において同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出し、抽出した前記分割単位それぞれの前後の任意の位置に、前記分割単位の要素数と同数の、前記サブキャリア変調信号の要素が取り得る値と異なる複素数、から成る挿入データを挿入し、要素数が高速フーリエ変換サイズに一致する演算データを生成する演算手段と、
   前記演算データの逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴ手段と、
   前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定手段と、
   前記基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、抽出する前記分割単位の数および／または前記挿入データを挿入する位置を変えて前記演算手段、前記ＩＦＦＴ手段および前記判定手段の処理を繰り返し行う繰り返し手段と、
   前記基準に合致する前記逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、該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、要素の値が０である前記挿入データを用いることを特徴とする請求項１に記載の通信機。
3. 前記演算手段は、前記サブキャリア変調信号において前記複数の分割単位の内、先頭から順に半数以上の前記分割単位を抽出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. 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、高速フーリエ変換を行って変換データを生成するＦＦＴ手段と、
   前記変換データにおいて同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、値が所定の範囲内である要素の数が閾値以上である分割単位を除く、分割単位を順に抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段で抽出された前記分割単位を、所定の変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。
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て一次変調信号を生成し、前記一次変調信号に基づく並列信号である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において同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、先頭から順に１以上の任意の個数の分割単位を抽出し、抽出した前記分割単位それぞれの前後の任意の位置に、前記分割単位の要素数と同数の、前記サブキャリア変調信号の要素が取り得る値と異なる複素数、から成る挿入データを挿入し、要素数が高速フーリエ変換サイズに一致する演算データを生成する演算ステップと、
   前記演算データの逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴステップと、
   前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定ステップと、
   前記基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、抽出する前記分割単位の数および／または前記挿入データを挿入する位置を変えて前記演算ステップ、前記ＩＦＦＴステップおよび前記判定ステップの処理を繰り返し行う繰り返しステップと、
   前記基準に合致する前記逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、該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。
6. 前記演算ステップにおいて、要素の値が０である前記挿入データを用いることを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 前記演算ステップにおいて、前記サブキャリア変調信号において前記複数の分割単位の内、先頭から順に半数以上の前記分割単位を抽出することを特徴とする請求項５または６に記載の通信方法。
8. 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、高速フーリエ変換を行って変換データを生成するＦＦＴステップと、
   前記変換データにおいて同数の連続する要素から成る複数の分割単位の内、値が所定の範囲内である要素の数が閾値以上である分割単位を除く、分割単位を順に抽出する抽出ステップと、
   前記抽出ステップで抽出された前記分割単位を、所定の変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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