JP5794136B2 - 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。

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、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データシンボルを生成するＩＦＦＴ手段と、
所定の基準信号および前記データシンボルを含む送信フレームを生成する生成手段と、
所定の基準に従って前記基準信号または前記送信フレーム内の１の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を加算する演算を行う演算手段と、
対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記データシンボル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、
前記演算手段で演算を施した前記データシンボルを含む前記送信フレームを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、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を加算する演算を行う。

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、
所定の基準信号およびデータシンボルを含む送信フレームを受信する受信手段と、
所定の基準に従って前記基準信号、前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル、または逆演算手段で演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を減算する演算を行う逆演算手段と、
対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル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、対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記逆演算手段で演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボル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、
前記逆演算手段で演算を施した前記データシンボルを直並列変換し、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、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を減算する演算を行う。

好ましくは、前記逆演算手段は、前記入力データの符号を示す情報と前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルとの間にある所定の相関関係を利用して、前記データシンボルの同期位置を検出して該データシンボルを抽出し、前記演算を行う。

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データシンボルを生成するＩＦＦＴステップと、
所定の基準信号および前記データシンボルを含む送信フレームを生成する生成ステップと、
所定の基準に従って前記基準信号または前記送信フレーム内の１の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を加算する演算を行う演算ステップと、
対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記データシンボル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、
前記演算ステップで演算を施した前記データシンボルを含む前記送信フレームを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、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を加算する演算を行う。

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、
所定の基準信号およびデータシンボルを含む送信フレームを受信する受信ステップと、
所定の基準に従って前記基準信号、前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル、または逆演算ステップで演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を減算する演算を行う逆演算ステップと、
対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル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、対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記逆演算ステップで演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボル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で演算を施した前記データシンボルを直並列変換し、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、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を減算する演算を行う。

好ましくは、前記逆演算ステップにおいて、前記入力データの符号を示す情報と前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルとの間にある所定の相関関係を利用して、前記データシンボルの同期位置を検出して該データシンボルを抽出し、前記演算を行う。

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。 実施の形態における送信側でのデータシンボルの演算例を示す図である。 実施の形態における送信演算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。 実施の形態における受信側でのデータシンボルの演算例を示す図である。 実施の形態における受信演算の例を示す図である。 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。 ランダム信号でシミュレーションしたＰＡＰＲの特性を示す図である。 同一信号でシミュレーションしたＰＡＰＲの特性を示す図である。 シミュレーションした相関分析の結果を示す図である。

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。

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。

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、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。

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、データシンボルを生成して演算部１４に送る。演算部１４は、プリアンブル、所定の基準信号およびデータシンボルを含む送信フレームを生成する。所定の基準信号は、ＰＡＰＲが低い信号であり、データ長は可変であっても固定であっても構わない。所定の基準信号として、例えば任意のＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列の要素を用いる。図３は、実施の形態における送信側でのデータシンボルの演算例を示す図である。基準信号をｕ_０とし、１つの送信フレームに含まれるデータシンボルの数をｍとして各データシンボルをｕ_ｋ（１≦ｋ≦ｍ）とすると、送信フレームの構成は図３の上段に示すような構成となる。すなわち、演算部１４は、ＩＦＦＴ部１３から受け取ったｍ個のデータシンボルを含む送信フレームを生成する。

なお例えば先頭のデータシンボルなどの所定の位置のデータシンボルを基準信号として用いるよう構成してもよい。その場合には、先頭のデータシンボルには以下に説明する送信演算を施さない。

演算部１４は、所定の基準に従って基準信号または送信フレーム内の１のデータシンボルである入力データの符号の正負を判定し、送信フレーム内で入力データに対して定められた位置にある入力データ以外のデータシンボルに、入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した所定の振幅値を加算する送信演算処理を行う。演算部１４は、対応づけられた上述の定められた位置にあるデータシンボルが存在する基準信号またはデータシンボルを入力データとして送信演算処理を繰り返し行う。

演算部１４は、例えば１シンボル期間にわたって基準信号またはデータシンボルを積分し、積分した結果が０以上であれば符号は正であると判定し、積分した結果が０未満であれば符号は負であると判定する。送信演算を施す対象となる入力データに対して定められた位置にある入力データ以外のデータシンボルは重複せず、対象となるデータシンボルに加えられる送信演算は１回のみである。演算部１４は、例えば送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルに送信演算を施す。所定の規則に従って符号を設定した所定の振幅値とは、例えば入力データと同じ符号を設定した所定の振幅値である。送信演算処理の繰り返しにおいて、所定の振幅値はある一定の値である。受信側では所定の振幅値についての情報を保持しているものとする。演算部１４は、例えば以下のように送信演算処理を行う。

図４は、実施の形態における送信演算の例を示す図である。ｋ＝１の場合、演算部１４は、ｕ_ｋ−１である基準信号ｕ_０の符号の正負を判定し、基準信号ｕ_０の符号を示すｕ_０ ^ｓを生成する。ｕ_０ ^ｓには、例えば演算部１４が基準信号の符号が正であると判定した場合には１、負であると判定した場合には−１が設定されている。これは以下の式においても同様である。演算部１４は、ｕ_０ ^ｓに所定の振幅値ｇを乗じる。ｇ・ｕ_０ ^ｓは、基準信号と同じ符号を設定した所定の振幅値である。そして基準信号の直後に位置するデータシンボルｕ_１に、ｇ・ｕ_０ ^ｓを加算した演算結果ｕ’_１は、下記（１）式で表される。

同様に、ｋ＝２の場合には、演算結果ｕ’_２は、下記（２）式で表される。

したがって、各データシンボルの演算結果ｕ’_ｋは、下記（３）式で表される。

演算部１４は、上述の送信演算処理をｋ＝１からｋ＝ｍまで繰り返し行い、図３に示すように送信フレームの各データシンボルに対して送信演算を施す。

なお送信演算を施す対象となる定められた位置にあるデータシンボルは、データシンボルの位置を特定するための情報が受信側で保持されているのであれば、送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルでなくてもよい。例えば、入力データより２つ後ろに位置するデータシンボルを対象としてもよい。送信演算を施す対象となる所定のデータシンボルが、送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルである場合には、送信側で順に上述の送信演算を施し、受信側では後述するように受信した送信フレームのデータシンボルに順に受信演算を施すことで送信演算を施す前のデータシンボルを復元することができるので、ＰＡＰＲを低減するための処理が簡易である。またシンボル同期を行うことが可能となる。

演算部１４は、基準信号またはデータシンボルの符号と異なる符号を設定した所定の振幅値を加算するよう構成してもよい。

各データシンボルに演算を施した送信フレームは、図３の下段に示されるように、プリアンブル、基準信号ｕ_０、各データシンボルの演算結果ｕ’_ｋから構成される。演算部１４は、演算を施したデータシンボルを含む送信フレームを送信部１５に送る。送信部は、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フレームを送信する。

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（ステップＳ１１０）。ＩＦＦＴ部１３は、サブキャリア変調信号のＩＦＦＴを行い、データシンボルを生成する（ステップＳ１２０）。

演算部１４は、プリアンブル、所定の基準信号および複数のデータシンボルを含む送信フレームを生成する（ステップＳ１３０）。演算部１４は、所定の基準に従って基準信号の符号の正負を判定し、ｕ_０ ^ｓを生成する（ステップＳ１４０）。ここで演算対象となるデータシンボルの位置を特定するためのｋを１に設定する（ステップＳ１５０）。

演算部１４は、ｋ＝１の場合について、所定の基準に従ってデータシンボルｕ_ｋの符号の正負を判定し、ｕ_ｋ ^ｓを生成する（ステップＳ１６０）。そして、演算部１４は、ｕ_ｋ−１ ^ｓに所定の振幅値ｇを乗算した値をデータシンボルｕ_ｋに加算した演算結果ｕ’_ｋを生成する（ステップＳ１７０）。ここで、ｋは予め定めた送信フレームに含まれるデータシンボルの個数ｍより小さいため（ステップＳ１８０：ＮＯ）、ｋに１を加算して（ステップＳ１９０）、ステップＳ１６０に戻って上述の処理を繰り返す。

上述の処理を繰り返してｋがｍに達した場合には（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、送信部１５は、演算を施したデータシンボルを含む送信フレームを他の機器に送信する（ステップＳ２００）。

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を介して送信フレームを受信し、逆演算部３４に送る。

図６は、実施の形態における受信側でのデータシンボルの演算例を示す図である。逆演算部３４が受け取る送信フレームは図６の上段に示されるように、プリアンブル、基準信号ｕ_０、各データシンボルｕ’_ｋ（１≦ｋ≦ｍ）から構成される。

逆演算部３４は、所定の基準に従って基準信号、送信フレーム内の定められた位置にあるデータシンボル、または受信演算を施した送信フレーム内のデータシンボルである入力データの符号の正負を判定し、送信フレーム内で入力データに対して定められた位置にあり、入力データと異なるデータシンボルから、入力データの符号に基づき所定の規則に従って符号を設定した所定の振幅値を減算する受信演算処理を行う。逆演算部３４は、対応づけられた上述の定められた位置にあるデータシンボルが存在する基準信号または送信フレーム内の定められた位置にあるデータシンボルを入力データとして受信演算処理を行った後に、対応付けられた上述の定められた位置にあるデータシンボルが存在する受信演算を施したデータシンボルを入力データとして受信演算処理を繰り返し行う。

例えば、基準信号および偶数番目に位置するデータシンボルの符号に基づき、奇数番目に位置するデータシンボルにのみ送信演算を加えた場合は、受信側では偶数番目に位置するデータシンボルの符号に基づき、奇数番目に位置するデータシンボルに受信演算を加える。この場合には、送信フレーム内の定められた位置にあるデータシンボルである偶数番目のデータシンボルを入力データとして受信演算処理を行う。

逆演算部３４は、送信側の演算部１４が行った符号の正負の判定と同じ判定を行う。また定められた位置にあるデータシンボルとは、送信側の演算部１４で送信演算を施す対象となるデータシンボルを特定する方法と同様の方法で特定されるデータシンボルであり、例えば送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルである。所定の規則に従って符号を設定した所定の振幅値とは、送信側の演算部１４と同じ所定の規則に従って符号を設定した同じ所定の振幅値であり、例えば入力データと同じ符号を設定した所定の振幅値である。

図７は、実施の形態における受信演算の例を示す図である。ｋ＝１の場合、逆演算部３４は、ｒ_ｋ−１である基準信号ｒ_０の符号の正負を判定し、基準信号ｒ_０の符号を示すｒ_０ ^ｓを生成する。ｒ_０ ^ｓには、例えば逆演算部３４が基準信号の符号が正であると判定した場合には１、負であると判定した場合には−１が設定されている。これは以下の式においても同様である。逆演算部３４は、ｒ_０ ^ｓに所定の振幅値ｇを乗じる。ｇ・ｒ_０ ^ｓは、基準信号と同じ符号を設定した所定の振幅値である。そして基準信号の直後に位置するデータシンボルｕ’_１から、ｇ・ｒ_０ ^ｓを減算した演算結果ｒ_１は、下記（４）式で表される。

ここで、図６に示すようにｒ_０＝ｕ_０であること、および上記（１）式により、上記（４）式から下記（５）式が導き出され、ｒ_１はｕ_１に一致する。

ｋ＝２の場合には、逆演算部３４は、上述の演算を施したデータシンボルｒ_１の符号の正負を判定し、データシンボルｒ_１の直後に位置するデータシンボルｕ’_２からｒ_１の符号と同じ符号を設定した所定の振幅値を減算する。演算結果ｒ_２は、下記（６）式で表される。

ここで上述のとおり、ｒ_１＝ｕ_１であること、および上記（２）式から、ｒ_２はｕ_２に一致することが導き出される。したがって、各データシンボルの演算結果ｒ_ｋは、下記（７）式で表され、ｒ_ｋはｕ_ｋに一致する。

逆演算部３４は、上述の受信演算処理をｋ＝１からｋ＝ｍまで繰り返し行い、図６に示すように送信フレームの各データシンボルに対して受信演算を施す。そして図６の下段に示される、演算を施したデータシンボルｒ_ｋ（１≦ｋ≦ｍ）をＦＦＴ部３３に送る。

ＦＦＴ部３３は、データシンボルを直並列変換して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。

図８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を介して送信フレームを受信する（ステップＳ３１０）。逆演算部３４は、所定の基準に従って送信フレームに含まれる所定の基準信号の符号の正負を判定し、ｒ_０ ^ｓを生成する（ステップＳ３２０）。ここで演算対象となるデータシンボルの位置を特定するためのｋを１に設定する（ステップＳ３３０）。

逆演算部３４は、ｋ＝１の場合について、データシンボルｕ’_ｋからｒ_ｋ−１ ^ｓに所定の振幅値ｇを乗算した値を減算した演算結果ｒ’_ｋを生成する（ステップＳ３４０）。そして、逆演算部３４は、所定の基準に従ってデータシンボルｒ_ｋの符号の正負を判定し、ｒ_ｋ ^ｓを生成する（ステップＳ３５０）。ここで、ｋは予め定めた送信フレームに含まれるデータシンボルの個数ｍより小さいため（ステップＳ３６０：ＮＯ）、ｋに１を加算して（ステップＳ３７０）、ステップＳ３４０に戻って上述の処理を繰り返す。

上述の処理を繰り返してｋがｍに達した場合には（ステップＳ３６０：ＹＥＳ）、演算を施したデータシンボルを直並列変換してＦＦＴを行い、サブキャリア変調信号を生成する（ステップＳ３８０）。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、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Ｓ３９０）。

なお上述の例のように、送信側の演算部１４で入力データと同じ符号を設定した所定の振幅値を送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルに加算した場合には、逆演算部３４でシンボル同期を行うよう構成してもよい。入力データの符号を示す情報である上記（３）式のｕ_ｋ−１ ^ｓと入力データの直後に位置するデータシンボルである上記（３）式のｕ_ｋの間に正の相関がある。そこで逆演算部３４は、入力データとの相関分析を行い、相関値が所定の値以上である正のピークが原点に現れるかどうかに基づき、送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルｕ_ｋの同期位置を検出し、データシンボルｕ_ｋを抽出する。そして、逆演算部３４は、データシンボルｕ_ｋに上述の受信演算を施す。また送信側の演算部１４で入力データと異なる符号を設定した所定の振幅値を送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルに加算した場合には、上記（３）式のｕ_ｋ−１ ^ｓと入力データの直後に位置するデータシンボルである上記（３）式のｕ_ｋの間に負の相関があることを利用して、同様にシンボル同期を行うことができる。

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、サブキャリアごとに位相制御するといった処理が不要であり、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。また基準信号またはデータシンボルの符号を示す情報と基準信号またはデータシンボルの直後に位置するデータシンボルとの間にある相関を利用して、該データシンボルの同期位置を検出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。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。

図９は、同一信号でシミュレーションしたＰＡＰＲの特性を示す図である。横軸がＦＦＴサイズであり、縦軸がＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）である。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を算出するシミュレーションを行った。変調方式としてＱＰＳＫを用い、ＦＦＴサイズを４、８、１６、３２、６４、１２８、２５６、５１２、１０２４、２０４８と変えて繰り返しシミュレーションを行い、各ＦＦＴサイズにおけるＰＡＰＲの平均値をプロットした。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、所定の振幅値を、５０をＦＦＴサイズで除算した値とし、ＦＦＴサイズの変更に応じて所定の振幅値も変更してシミュレーションを行った。また本実施の形態に係る発明については、各ＦＦＴサイズにおいて図４に示すｕ_ｋ−１とｕ_ｋを異なるランダム信号から生成し、演算結果ｕ’_ｋのＰＡＰＲを算出することを１００回繰り返した。

図９において、従来技術のＰＡＰＲはプロット点を四角で表した実線のグラフであり、本実施の形態のＰＡＰＲはプロット点を三角で表した点線のグラフである。本実施の形態においては、全てのＦＦＴサイズについてＰＡＰＲが低減されている。ＦＦＴサイズが１６の場合には、従来技術のＰＡＰＲが１２．０ｄＢであるのに対し、本実施の形態のＰＡＰＲは１．６ｄＢであり、ＰＡＰＲが１０．４ｄＢ低減されている。またＦＦＴサイズが２０４８の場合には、従来技術のＰＡＰＲが３３．１ｄＢであるのに対し、本実施の形態のＰＡＰＲは２８．０ｄＢであり、ＰＡＰＲが５．１ｄＢ低減されている。

図１０は、ランダム信号でシミュレーションしたＰＡＰＲの特性を示す図である。入力信号を同一信号でないランダム信号に変えて、同様のシミュレーションを行った。図１０において、従来技術のＰＡＰＲはプロット点を四角で表した実線のグラフであり、本実施の形態のＰＡＰＲはプロット点を三角で表した点線のグラフである。本実施の形態においては、全てのＦＦＴサイズについてＰＡＰＲが低減されている。ＦＦＴサイズが１６の場合には、従来技術のＰＡＰＲが５．２ｄＢであるのに対し、本実施の形態のＰＡＰＲは０．６ｄＢであり、ＰＡＰＲが４．６ｄＢ低減されている。またＦＦＴサイズが２０４８の場合には、従来技術のＰＡＰＲが９．１ｄＢであるのに対し、本実施の形態のＰＡＰＲは６．９ｄＢであり、ＰＡＰＲが２．２ｄＢ低減されている。本実施の形態によれば、入力信号が同一信号である場合だけでなくランダム信号である場合にも、ＰＡＰＲが低減されている。

したがって、ＰＡＰＲを低減するための処理を簡易化した本実施の形態に係る発明によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、ＰＡＰＲを低減できることがわかった。

図１１は、シミュレーションした相関分析の結果を示す図である。ＦＦＴサイズを２５６、５１２、１０２４、２０４８と変えて、受信側において、逆演算部３４の入力データである受信演算を施したデータシンボルの符号を示す情報と、送信フレーム内で該データシンボルの直後に位置するデータシンボルとの間で相関分析のシミュレーションを行った。図１１に示すように、いずれのＦＦＴサイズにおいても原点に正のピークが現れている。したがって、本実施の形態においては、入力データの符号を示す情報と、送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルとの間にある相関を利用して、送信フレーム内で入力データの直後に位置するデータシンボルの同期位置を検出することが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 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

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、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データシンボルを生成するＩＦＦＴ手段と、
   所定の基準信号および前記データシンボルを含む送信フレームを生成する生成手段と、
   所定の基準に従って前記基準信号または前記送信フレーム内の１の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を加算する演算を行う演算手段と、
   対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記データシンボル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、
   前記演算手段で演算を施した前記データシンボルを含む前記送信フレームを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、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を加算する演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信機。
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、
   所定の基準信号およびデータシンボルを含む送信フレームを受信する受信手段と、
   所定の基準に従って前記基準信号、前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル、または逆演算手段で演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を減算する演算を行う逆演算手段と、
   対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル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、対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記逆演算手段で演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボル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、
   前記逆演算手段で演算を施した前記データシンボルを直並列変換し、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。
4. 前記逆演算手段は、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を減算する演算を行うことを特徴とする請求項３に記載の通信機。
5. 前記逆演算手段は、前記入力データの符号を示す情報と前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルとの間にある所定の相関関係を利用して、前記データシンボルの同期位置を検出して該データシンボルを抽出し、前記演算を行うことを特徴とする請求項４に記載の通信機。
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、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データシンボルを生成するＩＦＦＴステップと、
   所定の基準信号および前記データシンボルを含む送信フレームを生成する生成ステップと、
   所定の基準に従って前記基準信号または前記送信フレーム内の１の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を加算する演算を行う演算ステップと、
   対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記データシンボル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、
   前記演算ステップで演算を施した前記データシンボルを含む前記送信フレームを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、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルに、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を加算する演算を行うことを特徴とする請求項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、
   所定の基準信号およびデータシンボルを含む送信フレームを受信する受信ステップと、
   所定の基準に従って前記基準信号、前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル、または逆演算ステップで演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボルである入力データの符号の正負を判定し、前記送信フレーム内で前記入力データに対して定められた位置にある前記入力データ以外の前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した実数である所定の振幅値を減算する演算を行う逆演算ステップと、
   対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記基準信号または前記送信フレーム内の定められた位置にある前記データシンボル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、対応づけられた前記定められた位置にある前記データシンボルが存在する前記逆演算ステップで演算を施した前記送信フレーム内の前記データシンボル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で演算を施した前記データシンボルを直並列変換し、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。
9. 前記逆演算ステップにおいて、前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルから、前記入力データの符号の正負に基づき所定の規則に従って符号を設定した前記所定の振幅値を減算する演算を行うことを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
10. 前記逆演算ステップにおいて、前記入力データの符号を示す情報と前記送信フレーム内で前記入力データの直後に位置する前記データシンボルとの間にある所定の相関関係を利用して、前記データシンボルの同期位置を検出して該データシンボルを抽出し、前記演算を行うことを特徴とする請求項９に記載の通信方法。

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