JP5742754B2 - 通信機および通信方法 - Google Patents

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。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。

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、さらに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、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うＩＦＦＴ手段と、
前記ＩＦＦＴ手段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分解手段と、
前記実部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える演算手段と、
前記演算手段で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、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データに前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を加算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データに前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を加算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える。

好ましくは、前記演算手段は、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データの各要素に前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える。

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、
前記並列信号を前記並列信号の実部である実部データと前記並列信号の虚部である虚部データとに分解する受信側分解手段と、
前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施す逆演算手段と、
前記逆演算手段で演算を施した前記並列信号の前記実部データおよび前記並列信号の前記虚部データを合成する受信側合成手段と、
前記受信側合成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。

好ましくは、前記逆演算手段は、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を減算し、前記第１振幅係数で除算し、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を減算し、前記第２振幅係数で除算する。

好ましくは、前記逆演算手段は、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第１振幅係数で除算し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第２振幅係数で除算する。

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、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うＩＦＦＴステップと、
前記ＩＦＦＴステップ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分解ステップと、
前記実部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える演算ステップと、
前記演算ステップで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、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データに前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を加算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データに前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を加算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える。

好ましくは、前記演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データの各要素に前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える。

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、
前記並列信号を前記並列信号の実部である実部データと前記並列信号の虚部である虚部データとに分解する受信側分解ステップと、
前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施す逆演算ステップと、
前記逆演算ステップで演算を施した前記並列信号の前記実部データおよび前記並列信号の前記虚部データを合成する受信側合成ステップと、
前記受信側合成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。

好ましくは、前記逆演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を減算し、前記第１振幅係数で除算し、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を減算し、前記第２振幅係数で除算する。

好ましくは、前記逆演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第１振幅係数で除算し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第２振幅係数で除算する。

本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲ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。

本発明の実施の形態１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１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１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１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特性を示す図である。 シミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性と第１振幅係数および第２振幅係数との関係を示す図である。 シミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性と第１分散係数および第２分散係数との関係を示す図である。 シミュレーションしたＢＥＲ特性と第１振幅係数および第２振幅係数との関係を示す図である。 シミュレーションしたＢＥＲ特性と第１分散係数および第２分散係数との関係を示す図である。 ＢＥＲが劣化する所定の条件下でシミュレーションしたＢＥＲ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のサイズを意味する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１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１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、受信側合成部３４、逆演算部３５、受信側分解部３６、受信部３７、および送受信切替部３８を備える。逆演算部３５は、実部逆演算部３５１および虚部逆演算部３５２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、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、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、演算結果を分解部１４に送る。

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。サブキャリア変調信号をｄとすると、ＩＦＦＴ部１３の演算結果ｕは下記（１）式で表される。

実部演算部１５１が受け取った実部データｕ_ｒおよび虚部演算部１５２が受け取った虚部データｕ_ｉは下記（２）式で表される。

実部演算部１５１は、実部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、虚部演算部１５２は、虚部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える。

実施の形態１においては、実部演算部１５１および虚部演算部１５２は、ＦＦＴサイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列をそれぞれ用意する。実部演算部１５１は、第１データ系列σ_ｒとして、例えば下記（３）式で表されるように、偶数行の要素の値が直前の奇数行の要素の値と同じであり、奇数行の要素の値が直前の偶数行の要素の値の符号を反転した値である列ベクトルを用いる。虚部演算部１５２は、第２データ系列σ_ｉとして、例えば下記（３）式で表されるように、奇数行の要素の値が１であり、偶数行の要素の値が−１である列ベクトルを用いる。第１データ系列σ_ｒおよび第２データ系列σ_ｉは要素の値が１または−１である列ベクトルであればよく、下記（３）式の列ベクトルに限られない。第１データ系列σ_ｒおよび第２データ系列σ_ｉは互いに異なる列ベクトルでもよいし、同じ列ベクトルでもよい。

実部演算部１５１は、実部データｕ_ｒに第１振幅係数を乗算し、第１分散係数を乗算した第１データ系列を加算する。第１振幅係数をａ_１、第１分散係数をｋ_１とすると、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（４）式で表される。第１振幅係数および第１分散係数はそれぞれ所定の実数であり、後述するようにＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）の低減の程度およびＢＥＲ(Bit Error Rate：符号誤り率)の劣化の程度を考慮して予め定められている。また第１振幅係数および第１分散係数は、ランダムなデータである入力信号に対し、上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素の絶対値が正数となるように予め定めた値である。

ＦＦＴサイズをＮとすると、分解部１４が生成した実部データｕ_ｒは、下記（５）式のように表される。上述の演算を施した実部データｖ_ｒは、下記（６）式のように表される。

実部演算部１５１は、上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素を該要素の逆数で置き換える。上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素を該要素の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒは、下記（７）式で表される。

虚部演算部１５２は、虚部データｕ_ｉに第２振幅係数を乗算し、第２分散係数を乗算した第２データ系列を加算する。第２振幅係数をａ_２、第２分散係数をｋ_２とすると、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。第２振幅係数および第２分散係数はそれぞれ所定の実数であり、後述するようにＰＡＰＲの低減の程度およびＢＥＲの劣化の程度を考慮して予め定められている。また第２振幅係数および第２分散係数は、ランダムなデータである入力信号に対し、上述の演算を施した虚部データｖ_ｉの各要素の絶対値が正数となるように予め定めた値である。

虚部演算部１５２は、実部演算部１５１と同様に、上述の演算を施した虚部データｖ_ｉの各要素を該要素の逆数で置き換える。上述の演算を施した虚部データｖ_ｉの各要素を該要素の逆数で置き換えた虚部データをｗ_ｉとする。第１振幅係数と第２振幅係数とは異なる値でもよい。また第１分散係数と第２分散係数とは異なる値でもよい。第１振幅係数と第２振幅係数とが同じ値であり、第１分散係数と第２分散係数とが同じ値であり、第１データ系列と第２データ系列とが同じ列ベクトルである場合には、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で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒおよび虚部演算部１５２で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉを合成部１６に送る。

合成部１６は、演算部１５から送られた、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒと、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉとを合成したデータｗ_ｒ＋ｉｗ_ｉに基づきベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号を送信部１７に送る。ただしｉ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３８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３は、実施の形態１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変調信号を生成し、直並列変換部１２は、変調信号を直並列変換し、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に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、虚部演算部１５２は、虚部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える（ステップＳ１４０）。合成部１６は、演算部１５から送られた、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データと、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データと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３８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）。

受信側での処理を以下に説明する。受信部３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、受信側分解部３６に送る。受信側分解部３６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。受信側分解部３６は、並列信号を並列信号の実部である実部データと、並列信号の虚部である虚部データとに分解し、並列信号の実部データと虚部データを逆演算部３５に送る。逆演算部３５は、並列信号の実部データを実部逆演算部３５１に、並列信号の虚部データを虚部逆演算部３５２にそれぞれ送る。

実部逆演算部３５１は、並列信号の実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施し、虚部逆演算部３５２は、並列信号の虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施す。実施の形態１においては、実部逆演算部３５１および虚部逆演算部３５２は、並列信号の要素の数と同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列をそれぞれ用意する。該第１データ系列および該第２データ系列は、実部演算部１５１が用いた第１データ系列および虚部演算部１５２が用いた第２データ系列とそれぞれ同じである。受信側では予め第１データ系列および第２データ系列についての情報を保持しているものとする。

実部逆演算部３５１が受け取った並列信号の実部データをｒ_ｒとすると、並列信号の実部データｒ_ｒは、送信側の実部演算部１５１で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒに一致する。実部逆演算部３５１は、並列信号の実部データｒ_ｒの各要素を該要素の逆数で置き換える。並列信号の実部データｒ_ｒは下記（９）式で表され、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒは、下記（１０）式で表される。

実部逆演算部３５１は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒから、第１分散係数を乗算した第１データ系列を減算し、第１振幅係数で除算する。第１分散係数および第１振幅係数は実部演算部１５１で用いた第１分散係数および第１振幅係数と同じであり、受信側では予め第１分散係数および第１振幅係数についての情報を保持しているものとする。実部逆演算部３５１で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒは、下記（１１）式で表され、分割部１４で生成した実部データｕ_ｒに一致する。

虚部逆演算部３５２が受け取った並列信号の虚部データをｒ_ｉとすると、並列信号の虚部データｒ_ｉは、送信側の虚部演算部１５２で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉに一致する。虚部逆演算部３５２は、並列信号の虚部データｒ_ｉの各要素を該要素の逆数で置き換える。各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データをｓ_ｉとする。虚部逆演算部３５２は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データｓ_ｉから、第２分散係数を乗算した第２データ系列を減算し、第２振幅係数で除算する。第２分散係数および第２振幅係数は虚部演算部１５２で用いた第２分散係数および第２振幅係数と同じであり、受信側では予め第２分散係数および第２振幅係数についての情報を保持しているものとする。虚部演算部３５２で各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉは、下記（１２）式で表され、分割部１４で生成した虚部データｕ_ｉに一致する。

送信側と同様に、第１振幅係数と第２振幅係数とが同じ値であり、第１分散係数と第２分散係数とが同じ値であり、第１データ系列と第２データ系列とが同じ列ベクトルである場合には、１つの演算器を用いて実部逆演算部３５１および虚部逆演算部３５２を実現することができる。

逆演算部３５は、実部逆演算部３５１で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒおよび虚部逆演算部３５２で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉを受信側合成部３４に送る。

受信側合成部３４は、逆演算部３５から送られた、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒと各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉとを合成したデータｔ_ｒ＋ｉｔ_ｉをＦＦＴ部３３に送る。ＦＦＴ部３３は、受信側合成部３４から送られたデータのＦＦＴを行い、サブキャリア変調信号を生成する。ＦＦＴ部３３は、サブキャリア変調信号を並直列変換部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。

図４は、実施の形態１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３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８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）。受信側分解部３６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）。受信側分解部３６は、並列信号を並列信号の実部である実部データと、並列信号の虚部である虚部データとに分解する（ステップＳ２３０）。

実部逆演算部３５１は、並列信号の実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施し、虚部逆演算部３５２は、並列信号の虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施す（ステップＳ２４０）。受信側合成部３４は、逆演算部３５から送られた、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データと、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データとを合成し、ＦＦＴ部３３は、合成したデータのＦＦＴを行い、サブキャリア変調信号を生成する（ステップＳ２５０）。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Ｓ２６０）。

以上説明した原理に従って、通信機１は例えば以下のように通信を行う。サブキャリアの数が４の場合に、ＩＦＦＴ部１３の演算結果ｕが下記（１３）式で表されるとする。

分解部１４が生成した実部データｕ_ｒおよび虚部データｕ_ｉは、それぞれ下記（１４）式で表される。

ここで一例として、第１振幅係数および第２振幅係数を２、第１分散係数および第２分散係数を１とする。また第１データ系列σ_ｒおよび第２データ系列σ_ｉは、下記（１５）式で表されるものとする。

実部演算部１５１は、実部データｕ_ｒに第１振幅係数を乗算し、第１分散係数を乗算した第１データ系列を加算する。上述の演算を施した実部データｖ_ｒは、下記（１６）式で表される。上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素を該要素の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒは、下記（１７）式で表される。

虚部演算部１５２は、虚部データｕ_ｉに第２振幅係数を乗算し、第２分散係数を乗算した第２データ系列を加算する。上述の演算を施した虚部データｖ_ｉは、下記（１８）式で表される。上述の演算を施した虚部データｖ_ｉの各要素を該要素の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉは、下記（１９）式で表される。

演算部１５は、実部演算部１５１で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒおよび虚部演算部１５２で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉを合成部１６に送る。

合成部１６は、演算部１５から送られた、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒと、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉとを合成したデータｗ_ｒ＋ｉｗ_ｉに基づきベースバンド信号を生成する。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３８およびアンテナ１０を介して他の機器に送信信号を送る。

受信部３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、受信側分解部３６に送る。受信側分解部３６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。受信側分解部３６は、並列信号を並列信号の実部である実部データと、並列信号の虚部である虚部データとに分解し、並列信号の実部データと虚部データを逆演算部３５に送る。逆演算部３５は、並列信号の実部データを実部逆演算部３５１に、並列信号の虚部データを虚部逆演算部３５２にそれぞれ送る。

実部逆演算部３５１が受け取った並列信号の実部データｒ_ｒは上記（１７）式で表される、送信側の実部演算部１５１で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒに一致する。各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒは、下記（２０）式で表される。

実部逆演算部３５１は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒから、第１分散係数を乗算した第１データ系列を減算し、第１振幅係数で除算する。 実部逆演算部３５１で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒは、下記（２１）式で表される。

虚部逆演算部３５２が受け取った並列信号の虚部データｒ_ｉは上記（１９）式で表される、送信側の虚部演算部１５２で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉに一致する。各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データｓ_ｉは、下記（２２）式で表される。

虚部逆演算部３５２は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データｓ_ｉから、第２分散係数を各要素に乗算した第２データ系列を減算し、第２振幅係数で除算する。虚部逆演算部３５２で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉは、下記（２３）式で表される。

実部逆演算部３５１で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒおよび虚部逆演算部３５２で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉは、それぞれ分解部１４で生成した実部データｕ_ｒおよび虚部データｕ_ｉに一致する。したがって、受信側で入力信号を復元できることがわかる。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態１に係る通信機１によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、実部データおよび虚部データに所定の演算を施し、該演算を施した実部データおよび虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、ベースバンド信号を生成することでＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するように、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る通信機１の構成は、図１、２に示す実施の形態１に係る通信機１の構成と同じである。実施の形態１と異なる、実部演算部１５１、虚部演算部１５２、実部逆演算部３５１、および虚部逆演算部３５２における処理について説明する。

実部演算部１５１および虚部演算部１５２は、下記（２４）式で表されるように、ＦＦＴサイズと同じ数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルｍを用意する。

ここで列ベクトルの演算の表示形式について定義する。下記（２５）式で表される列ベクトルａおよびｂについて、同じ位置にある要素同士の積は、下記（２６）式のようにアダマール積を用いて表す。

また各要素を該要素の逆数で置き換える演算は、下記（２７）式のように分数の形式で表す。

実部演算部１５１は、実部データの各要素に第１振幅係数を乗算し、第１分散係数を各要素に乗算した単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行う。上述の演算を施した実部データｖ_ｒは、下記（２８）式で表される。実施の形態１と同様に第１データ系列は上記（３）式で表されるとすると、上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素は、下記（２９）式で表される。

そして実施の形態１と同様に、実部演算部１５１は、上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素を該要素の逆数で置き換える。

虚部演算部１５２は、虚部データの各要素に第２振幅係数を乗算し、第２分散係数を各要素に乗算した単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行う。上述の演算を施した虚部データｖ_ｉは、下記（３０）式で表される。

そして実施の形態１と同様に、虚部演算部１５２は、上述の演算を施した虚部データｖ_ｉの各要素を該要素の逆数で置き換える。実施の形態２に係る通信機１が行う送信制御の動作は、実施の形態１と同様に図３で表される。

受信側での処理について以下に説明する。実施の形態１と同様に、実部逆演算部３５１は、並列信号の実部データの各要素を該要素の逆数で置き換える。実部逆演算部３５１は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒの各要素に、第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を施し、該演算を施した並列信号の実部データから、第１分散係数を乗算した単位列ベクトルを減算し、第１振幅係数で除算する。実部逆演算部３５１で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒは下記（３１）式で表され、分割部１４で生成した実部データｕ_ｒに一致する。

虚部逆演算部３５２は、並列信号の虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換える。虚部逆演算部３５２は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データｓ_ｉの各要素に、第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を施し、該演算を施した並列信号の虚部データから、第２分散係数を乗算した単位列ベクトルを減算し、第２振幅係数で除算する。虚部演算部３５２で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉは、下記（３２）式で表され、分割部１４で生成した虚部データｕ_ｉに一致する。

実施の形態２に係る通信機１が行う受信制御の動作は、実施の形態１と同様に図４で表される。実施の形態１と同様に後続の処理を行うことで、受信側で入力信号を復元できる。

以上説明した原理に従って、通信機１は例えば以下のように通信を行う。サブキャリアの数が４の場合に、ＩＦＦＴ部１３の演算結果ｕが上記（１３）式で表されるとすると、分解部１４が生成した実部データｕ_ｒおよび虚部データｕ_ｉは、それぞれ上記（１４）式で表される。ここで一例として、第１振幅係数および第２振幅係数を２、第１分散係数および第２分散係数を１とし、第１データ系列σ_ｒおよび第２データ系列σ_ｉは、上記（１５）式で表されるものとする。

実部演算部１５１は、実部データｕ_ｒの各要素に第１振幅係数を乗算し、第１分散係数を乗算した単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行う。上述の演算を施した実部データｖ_ｒは、下記（３３）式で表される。上述の演算を施した実部データｖ_ｒの各要素を該要素の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒは、下記（３４）式で表される。

虚部演算部１５２は、虚部データｕ_ｉの各要素に第２振幅係数を乗算し、第２分散係数を乗算した単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行う。上述の演算を施した虚部データｖ_ｉは、下記（３５）式で表される。上述の演算を施した虚部データｖ_ｉの各要素を該要素の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉは、下記（３６）式で表される。

受信側での処理を以下に説明する。実部逆演算部３５１が受け取った並列信号の実部データｒ_ｒは上記（３４）式で表される、送信側の実部演算部１５１で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた実部データｗ_ｒに一致する。各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒは、下記（３７）式で表される。

実部逆演算部３５１は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の実部データｓ_ｒの各要素に、第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を施し、該演算を施した並列信号の実部データから、第１分散係数を乗算した単位列ベクトルを減算し、第１振幅係数で除算する。実部逆演算部３５１で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の実部データｔ_ｒは、下記（３８）式で表され、分割部１４で生成した実部データｕ_ｒに一致する。

虚部逆演算部３５２が受け取った並列信号の虚部データｒ_ｉは上記（３６）式で表される、送信側の虚部演算部１５２で生成した、各要素に所定の演算を施し、各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えた虚部データｗ_ｉに一致する。各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データｓ_ｉは、下記（３９）式で表される。

虚部逆演算部３５２は、各要素を該要素の逆数で置き換えた並列信号の虚部データｓ_ｉの各要素に、第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を施し、該演算を施した並列信号の虚部データから、第２分散係数を乗算した単位列ベクトルを減算し、第２振幅係数で除算する。虚部逆演算部３５２で生成した、各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施した並列信号の虚部データｔ_ｉは、下記（４０）式で表され、分割部１４で生成した虚部データｕ_ｉに一致する。

したがって、実施の形態１と同様に後続の処理を行うことで、受信側で入力信号を復元できることがわかる。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態２に係る通信機１によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、実部データおよび虚部データに所定の演算を施し、該演算を施した実部データおよび虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、ベースバンド信号を生成することでＰＡＰＲを低減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。変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズを２０４８として、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。図５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特性が太い実線のグラフであり、実施の形態１に係る発明のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が細い実線のグラフであり、実施の形態２に係る発明のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が点線のグラフである。

従来技術とは、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。実施の形態１、２においては第１振幅係数および第２振幅係数を１．２とし、第１分散係数および第２分散係数を１．２とし、第１データ系列および第２データ系列は上記（３）式で表される列ベクトルとした。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を切り出したグラフである。図に示す範囲において、実施の形態１、２に係る発明のＰＡＰＲはいずれの場合も従来技術と比べて低減されている。また実施の形態１、２に係る発明のＰＡＰＲの低減の程度はほぼ同じであることがわかる。

同様にＢＥＲについてのシミュレーションを行った。図６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、実施の形態１に係る発明のＢＥＲがプロット点を三角で表したグラフであり、実施の形態２に係る発明のＢＥＲがプロット点を丸で表したグラフである。実施の形態１、２に係る発明のＢＥＲの劣化の程度はほぼ同じであることがわかる。

ＰＡＰＲの低減の程度およびＢＥＲの劣化の程度について、実施の形態１、２に大きな差がなかった。また第１データ系列および第２データ系列の値を変えても、ＰＡＰＲの低減の程度およびＢＥＲの劣化の程度について、大きな差はなかった。したがって、以後実施の形態１に係る発明について上記（３）式に示す第１データ系列および第２データ系列を用いて行ったシミュレーションについて説明する。

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特性と第１振幅係数および第２振幅係数との関係を示す図である。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦである。実施の形態１において、第１分散係数および第２分散係数を１で固定し、第１振幅係数および第２振幅係数を変えて同様のシミュレーションを行った。なお第１振幅係数および第２振幅係数は同じ値ａとする。従来技術のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が太い実線のグラフであり、実施の形態１においてａ＝０．８とした場合が細い実線のグラフであり、ａ＝１の場合が点線のグラフであり、ａ＝１．２の場合が一点鎖線のグラフである。図７（ｂ）は、図７（ａ）の一部を切り出したグラフである。ａの値が小さくなるにつれて、ＰＡＰＲがより低減されていることがわかる。

図８は、シミュレーションしたベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性と第１分散係数および第２分散係数との関係を示す図である。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦである。実施の形態１において、第１振幅係数および第２振幅係数を１で固定し、第１分散係数および第２分散係数を変えて同様のシミュレーションを行った。なお第１分散係数および第２分散係数は同じ値ｋとする。従来技術のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が太い実線のグラフであり、実施の形態１においてｋ＝０．８とした場合が細い実線のグラフであり、ｋ＝１の場合が点線のグラフであり、ｋ＝１．２の場合が一点鎖線のグラフである。図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部を切り出したグラフである。ｋの値が大きくなるにつれて、ＰＡＰＲがより低減されていることがわかる。

同様にＢＥＲについてのシミュレーションを行った。図９は、シミュレーションしたＢＥＲ特性と第１振幅係数および第２振幅係数との関係を示す図である。横軸はＥｂ／Ｎｏ、縦軸はＢＥＲである。Ｅｂ／Ｎｏの単位はｄＢである。実施の形態１においては第１分散係数および第２分散係数を１で固定し、第１振幅係数および第２振幅係数を変化させた。第１振幅係数および第２振幅係数は同じ値ａとする。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、実施の形態１においてａ＝０．８とした場合がプロット点を三角で表したグラフであり、ａ＝１の場合がプロット点を丸で表したグラフであり、ａ＝１．２の場合がプロット点を菱形で表したグラフである。実施の形態１においてはａを大きくするにしたがって、ＢＥＲの劣化が抑制されていることがわかる。

図１０は、シミュレーションしたＢＥＲ特性と第１分散係数および第２分散係数との関係を示す図である。横軸はＥｂ／Ｎｏ（単位：ｄＢ）、縦軸はＢＥＲである。実施の形態１においては、第１振幅係数および第２振幅係数を１で固定し、第１分散係数および第２分散係数を変えて同様のシミュレーションを行った。なお第１分散係数および第２分散係数を同じ値ｋとする。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、実施の形態１においてｋ＝０．８とした場合がプロット点を三角で表したグラフであり、ｋ＝１の場合がプロット点を丸で表したグラフであり、ｋ＝１．２の場合がプロット点を菱形で表したグラフである。実施の形態１においてはｋを小さくするにしたがって、ＢＥＲの劣化が抑制されていることがわかる。

図１１は、ＢＥＲが劣化する所定の条件下で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（単位：ｄＢ）、縦軸はＢＥＲである。実施の形態１においてａを小さくし過ぎた場合やｋを大きくし過ぎた場合には、ＢＥＲの劣化が起こる。実施の形態１においては、第１振幅係数および第２振幅係数をａ＝０．１とし、第１分散係数および第２分散係数ｋ＝１とした場合、第１振幅係数および第２振幅係数をｋ＝１とし、第１分散係数および第２分散係数ｋ＝２とした場合について同様のシミュレーションを行った。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、実施の形態１においてａ＝０．１、ｋ＝１とした場合がプロット点を三角で表したグラフであり、ａ＝１、ｋ＝２とした場合がプロット点を丸で表したグラフである。ａを小さくし過ぎた場合や、ｋの値を大きくし過ぎた場合には、元の信号成分が雑音とみなされてしまい、ＢＥＲが劣化することがわかる。

ＢＥＲは、送信電力を上げることで、改善することが可能である。また予めシミュレーションを行って、ＦＦＴサイズに応じた好適な正の閾値および負の閾値を検出することで、ＢＥＲの劣化を最小限に抑えることが可能である。

また同一信号を用いて、ａ＝１、ｋ＝１としてシミュレーションした場合には、従来技術のＰＡＰＲが３３．１ｄＢであるのに対し、実施の形態１に係る発明のＰＡＰＲは０．００１４ｄＢとなり、ＰＡＰＲが大きく改善した。

上述のシミュレーションにより、実部データおよび虚部データに所定の演算を施して、実部データおよび虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、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。また第１振幅係数、第２振幅係数、第１分散係数および第２分散係数を変更することでＰＡＰＲの低減の程度および符号誤り率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。

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 ＦＦＴ部
３４ 受信側合成部
３５ 逆演算部
３６ 受信側分解部
３７ 受信部
３８ 送受信切替部
１５１ 実部演算部
１５２ 虚部演算部
３５１ 実部逆演算部
３５２ 虚部逆演算部

Claims (12)

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うＩＦＦＴ手段と、
   前記ＩＦＦＴ手段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分解手段と、
   前記実部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える演算手段と、
   前記演算手段で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、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データに前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を加算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データに前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を加算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え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、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データの各要素に前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えることを特徴とする請求項１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、並列信号を生成する直並列手段と、
   前記並列信号を前記並列信号の実部である実部データと前記並列信号の虚部である虚部データとに分解する受信側分解手段と、
   前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施す逆演算手段と、
   前記逆演算手段で演算を施した前記並列信号の前記実部データおよび前記並列信号の前記虚部データを合成する受信側合成手段と、
   前記受信側合成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。
5. 前記逆演算手段は、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を減算し、前記第１振幅係数で除算し、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を減算し、前記第２振幅係数で除算することを特徴とする請求項４に記載の通信機。
6. 前記逆演算手段は、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第１振幅係数で除算し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第２振幅係数で除算することを特徴とする請求項４に記載の通信機。
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、
   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うＩＦＦＴステップと、
   前記ＩＦＦＴステップ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分解ステップと、
   前記実部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に演算結果の絶対値が正数となる所定の演算を施し、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換える演算ステップと、
   前記演算ステップで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。
8. 前記演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データに前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を加算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データに前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を加算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えることを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
9. 前記演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記実部データの各要素に前記第１振幅係数を乗算し、前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記実部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換え、前記虚部データの各要素に前記第２振幅係数を乗算し、前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルにおいて該要素と同じ位置にある要素を加算し、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素で除算する演算を行い、前記虚部データの各要素を該要素の該演算結果の逆数で置き換えることを特徴とする請求項７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、
    前記並列信号を前記並列信号の実部である実部データと前記並列信号の虚部である虚部データとに分解する受信側分解ステップと、
    前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、所定の演算を施す逆演算ステップと、
    前記逆演算ステップで演算を施した前記並列信号の前記実部データおよび前記並列信号の前記虚部データを合成する受信側合成ステップと、
    前記受信側合成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。
11. 前記逆演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記第１データ系列を減算し、前記第１振幅係数で除算し、各要素を該要素の逆数で置き換えた前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記第２データ系列を減算し、前記第２振幅係数で除算することを特徴とする請求項１０に記載の通信方法。
12. 前記逆演算ステップにおいて、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１または−１のデータの集合である第１データ系列および第２データ系列と、高速フーリエ変換サイズと同じ個数の、値が１のデータの集合である単位列ベクトルと、それぞれ所定の実数である、第１振幅係数、第１分散係数、第２振幅係数および第２分散係数を用いて、前記並列信号の前記実部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第１データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記実部データから前記第１分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第１振幅係数で除算し、前記並列信号の前記虚部データの各要素を該要素の逆数で置き換え、前記第２データ系列において該要素と同じ位置にある要素を乗算する演算を行い、該演算を施した前記並列信号の前記虚部データから前記第２分散係数を乗算した前記単位列ベクトルを減算し、前記第２振幅係数で除算することを特徴とする請求項１０に記載の通信方法。

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