JP6010866B2 - COMMUNICATION DEVICE AND COMMUNICATION METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、通信機および通信方法に関する。 The present invention relates to a communication device and a communication method.
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。 In OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) communication, an input signal is subjected to subcarrier modulation, IFFT (Inverse Fast Fourier Transformation) is performed, and a baseband signal is generated. Therefore, when the number of subcarriers increases and the FFT (Fast Fourier Transformation) size increases, a baseband signal with a large peak is generated, and the PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) ) Is high. As the PAPR increases, an amplifier having linearity in a wide range is required to transmit a signal without distortion. Therefore, techniques for reducing PAPR have been developed.
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。
In the orthogonal frequency division multiplexing communication apparatus of
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。また特許文献1の直交周波数分割多重通信装置では、PAPRの低減の程度を制御することはできない。
In OFDM communication, reducing PAPR is an issue. In the orthogonal frequency division multiplexing communication apparatus of
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。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to reduce PAPR and control the degree of PAPR reduction in OFDM communication.
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、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成し、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受信手段と、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフト手段と、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するFFT手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフト手段、前記FFT手段、および前記受信側判定手段の処理を繰り返し行う受信側繰り返し手段と、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成手段と、
前記合成データを、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。
In order to achieve the above object, a communication device according to the first aspect of the present invention provides:
A communication device that communicates with other devices by orthogonal frequency division multiplex communication wireless communication,
Receiving means for receiving the transmission signal to generate a baseband signal, and generates a parallel signal of the baseband signal to serial-parallel conversion,
Receiving side shift means for generating a predetermined number of receiving side shift data by shifting the parallel signal a predetermined number of times in a predetermined direction ;
An FFT means for generating conversion data have rows fast Fourier transform of the parallel signal and the reception-side shift data,
Receiving side determination means for determining whether or not the number of elements whose values are within a predetermined range among the predetermined elements in each of the converted data matches a criterion ;
In each of the conversion data, the predetermined number of times when generating each of the reception-side shift data until the number of elements within the predetermined range of the predetermined elements matches a reference is determined. A receiving side repeating unit that repeatedly performs the processes of the receiving side shifting unit, the FFT unit, and the receiving side determining unit,
Wherein among the given element, the predetermined elements from the conversion data the number of elements whose value is within the predetermined range to meet the criteria extracted to respectively synthesized to generate synthesized data is a column vector synthesis Means,
Demodulating means for demodulating the synthesized data by a predetermined modulation method;
It is characterized by providing.
本発明の第2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し、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受信ステップと、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフトステップと、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するFFTステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定ステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフトステップ、前記FFTステップ、および前記受信側判定ステップの処理を繰り返し行う受信側繰り返しステップと、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成ステップと、
前記合成データを、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。
A communication method according to a second aspect of the present invention includes:
A communication method performed by a communication device that communicates with other devices by wireless communication of an orthogonal frequency division multiplex communication method,
Receiving a transmission signal to generate a baseband signal, serial-parallel conversion of the baseband signal to generate a parallel signal; and
A reception-side shift step of generating a predetermined number of reception-side shift data by shifting the parallel signal a predetermined number of times in a predetermined direction;
An FFT step of performing a fast Fourier transform of the parallel signal and the reception side shift data to generate conversion data;
In each of the conversion data, a receiving side determination step of determining whether or not the number of elements having a value within a predetermined range among predetermined elements meets a criterion;
In each of the conversion data, the predetermined number of times when generating each of the reception-side shift data until the number of elements within the predetermined range of the predetermined elements matches a reference is determined. A reception side repetition step of changing the reception side shift step, the FFT step, and the reception side determination step repeatedly,
Combining the predetermined elements from the conversion data whose values are within the predetermined range and having the values within the predetermined range are extracted and combined to generate combined data that is a column vector Steps,
A demodulating step of demodulating the synthesized data by a predetermined modulation method;
It is characterized by providing.
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。 According to the present invention, it is possible to reduce PAPR and control the degree of PAPR reduction in OFDM communication.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals. In the following description, IFFT (Inverse Fast Fourier Transformation) is a concept including IFFT and IDFT (Inverse Discrete Fourier Transformation). Therefore, in the embodiment of the present invention, IDFT may be performed instead of IFFT. Similarly, FFT (Fast Fourier Transformation) is a concept including FFT and DFT (Discrete Fourier Transformation). When performing IDFT and DFT, the FFT size in the following description means the DFT size.
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、置換部13、IFFT部14、シフト部15、演算部16、判定部17、送信部18およびコントローラ20を備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a communication device according to an embodiment of the present invention. The
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。
The
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。
In the
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、合成部33、判定部34、FFT部35、シフト部36、受信部37、および送受信切替部38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。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a different configuration example of the communication device according to the embodiment. In order to provide the above-described
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置換部13に送る。
The
置換部13は、サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は2以上である複数のデータに分け、データのそれぞれについて、サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を0に置き換えて、要素数がサブキャリア変調信号と同じである部分データを上記データと同数だけ生成し、IFFT部14に送る。FFTサイズをNとすると、サブキャリア変調信号は下記(1)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。これは以下の説明においても同様である。例えば、サブキャリア変調信号をd0〜dN/2−1のデータとdN/2〜dN−1のデータとに分け、d0〜dN/2−1のデータ以外の要素を0に置き換えて生成した部分データg0は、下記(2)式で表される。またサブキャリア変調信号のdN/2〜dN−1のデータ以外の要素を0に置き換えて生成した部分データg1は、下記(3)式で表される。
The
IFFT部14は、複数の部分データのIFFTを行って、逆変換データをそれぞれ生成し、シフト部15に送る。上記(2)式で表される部分データg0に対応する逆変換データh0および上記(3)式で表される部分データg1に対応する逆変換データh1は、下記(4)式で表される。
The
シフト部15は、定めた逆変換データを除く、逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、N/4未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成し、定めた逆変換データおよびシフトデータを演算部16に送る。なおデータのシフトを行わない、定めた逆変換データの数は1つに限られず、任意である。またデータのシフトを行わない逆変換データに対応する部分データに含まれるサブキャリア変調信号dの要素についての情報が送信側と受信側で共有されていれば、データのシフトを行わない逆変換データは任意に定めることができる。所定の方向とは、任意に定めた方向であり、上方向であっても下方向であっても構わない。シフト回数をN/4以上の値とすると、受信側で正しく復元できないため、シフト回数はN/4未満の値とする。
The
ここで一例として、定めた逆変換データを、サブキャリア変調信号dの先頭の要素を含む部分データg0に対応する逆変換データh0とする。すなわち、シフト部15は、上記(4)式で表される逆変換データを受け取った場合には、逆変換データh1を所定の方向に、所定の回数シフトしてシフトデータを生成する。逆変換データh1から生成したシフトデータをC1・h1で表す。C1は、巡回行列である。本実施の形態で用いる巡回行列において、各行ベクトルの1つの要素の値は1であり、該要素以外の要素の値は0であって、各行ベクトルは、直前の行ベクトルの要素を所定の方向に1つずらした行ベクトルである。所定の方向は、左方向または右方向のいずれかである。
Here, as an example, the determined inverse transform data is assumed to be inverse transform data h 0 corresponding to partial data g 0 including the head element of subcarrier modulation signal d. In other words, the
演算部16は受け取った逆変換データおよびシフトデータを加算し、演算データを生成し、判定部17に送る。上述の例の場合、演算データkは、下記(5)式で表される。
The
判定部17は、演算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、その旨をシフト部15に通知する。シフト部15は、少なくともいずれかの逆変換データをシフトする回数を変えて、新たなシフトデータをそれぞれ生成する。演算部16、および判定部17は、新たなシフトデータに基づいて上述の処理を行う。コントローラ20は、基準に合致する演算データを検出するまで、シフト部15、演算部16、および判定部17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。
The
判定部17は、基準に合致する演算データを検出した場合には、送信部18に演算データを送る。判定部17は、所定の回数、上述の処理を繰り返し、最も上記PAPRが低い演算データを検出するように、または上記PAPRが閾値以下である演算データを検出するように構成することができる。
When the
送信部18は、演算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38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。
The
上述の例では部分データの個数は2つであったが、部分データの個数が3以上である場合について説明する。部分データの個数をPとする。Pは、1<P<Nの範囲の自然数であればよく、部分データの内、値が0でない要素の数は互いに異なる値でもよい。置換部13は、サブキャリア変調信号をN/P個ずつの複数のデータに分け、データのそれぞれについて、サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を0に置き換えてP個の部分データを生成する場合を例にして説明する。各部分データは、下記(6)式で表される。
In the above example, the number of partial data is two, but the case where the number of partial data is three or more will be described. Let P be the number of partial data. P may be a natural number in the range of 1 <P <N, and the number of elements whose values are not 0 among the partial data may be different from each other. The
また各部分データgiに対応する逆変換データhiは、下記(7)式で表される。 Further, the inverse transformation data h i corresponding to each partial data g i is expressed by the following equation (7).
シフト部15は、例えば、サブキャリア変調信号dの先頭の要素を含む部分データg0に対応する逆変換データh0を除く、逆変換データhiについてシフトを行う。逆変換データhiをシフトして生成したシフトデータをCi・hiで表す。なおP≧3の場合においても、シフト回数はN/4未満の値とする。演算部16は、逆変換データh0および各シフトデータCi・hiを加算し、演算データを生成する。演算データkは、下記(8)式で表される。なおC0は単位行列とする。後続の処理は、P=2の場合と同様である。P≧3の場合でも、P=2の場合と同様に演算データを生成することができる。
For example, the
図3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)。置換部13は、サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は2以上である複数のデータに分け、データのそれぞれについて、サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を0に置き換えて、要素数がサブキャリア変調信号と同じである部分データを上記データと同数だけ生成する(ステップS120)。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a transmission control operation performed by the communication device according to the embodiment. The
IFFT部14は、複数の部分データのIFFTを行って逆変換データをそれぞれ生成する(ステップS130)。シフト部15は、定めた逆変換データを除く、逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、N/4未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成する(ステップS140)。演算部16は定めた逆変換データおよびシフトデータを加算し、演算データを生成する(ステップS150)。
The
判定部17は、演算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S160)。PAPRが基準に合致しない場合には(ステップS170;N)、ステップS140に戻り、シフト部15は、少なくともいずれかの逆変換データをシフトする回数を変えて、新たなシフトデータをそれぞれ生成し、上述の処理を繰り返し行う。PAPRが基準に合致する場合には(ステップS170;Y)、送信部18は、演算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38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S180)。ステップS180の送信処理が完了すると、通信機1は処理を終了する。
The
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、直並列変換して並列信号を生成し、シフト部36に送る。シフト部36は、並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成し、並列信号および受信側シフトデータをFFT部35に送る。所定の個数とは、送信側で生成した部分データの個数より1つ少ない数である。所定の個数についての情報は、予め受信側で保持している。また所定の方向は、予め任意に定めた方向であり、例えば送信側のシフト部15で逆変換データをシフトした方向と逆の方向である。
Processing on the receiving side will be described below. The receiving
FFT部35は、並列信号および受信側シフトデータのFFTを行い変換データを生成し、判定部34に送る。上記(8)式で表される演算データkに基づく送信信号が送られた場合に、並列信号のFFTを行って生成した変換データu0は、下記(9)式で表される。下記(9)式を、上記(4)式および上記(5)式に基づき変形すると、下記(10)式が得られる。上記(2)式および上記(3)式より、下記(10)式で表される変換データu0の内、1番目からN/2番目の要素を抽出することで、g0に含まれるサブキャリア変調信号dの要素を復元することができる。
The
送信側で生成した部分データの数が2つである場合には、シフト部36は並列信号をシフトして受信側シフトデータを1つ生成する。C1 −1・kが受信側シフトデータを表す。変換データu1は、下記(11)式で表される。C1 −1が送信側で用いた巡回行列C1の逆行列であれば、すなわちシフト部36で行ったシフト回数が適切であれば、下記(11)式で表される変換データu1の内、N/2+1番目からN番目の要素を抽出することで、g1に含まれるサブキャリア変調信号dの要素を復元することができる。
When the number of partial data generated on the transmission side is two, the
ここでC1 −1が送信側で用いた巡回行列C1の逆行列であるか否かを判定する方法について説明する。シフト部36で生成された受信側シフトデータをCy・kとすると、変換データu1は、下記(12)式で表される。
Here, a method for determining whether C 1 −1 is an inverse matrix of the cyclic matrix C 1 used on the transmission side will be described. When the reception side shift data generated by the
判定部34は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。所定の要素とは、送信側の置換部13でサブキャリア変調信号を分けて生成した複数のデータに基づく。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。上述の例では、例えば変換データu0においては、1番目からN/2番目の要素が所定の要素であり、変換データu1においては、N/2+1番目からN番目の要素が所定の要素である。
The
図4および図5は、実施の形態における変換データの信号点配置図の例を示す図である。変調部11で用いた変調方式がQPSKであって、CyがC1の逆行列である場合には、変換データu1の内、所定の要素の信号点配置図は図4の様に、一次変調信号と同様の位置に収束する。一方、CyがC1の逆行列でない場合には、変換データu1の内、所定の要素の信号点配置図は例えば図5の様に分散してしまう。
4 and 5 are diagrams illustrating examples of signal point arrangement diagrams of conversion data in the embodiment. Modulation scheme used in the
図6および図7は、実施の形態に係る判定部が行う受信側での判定処理の例を示す図である。図6および図7は、信号点配置図の第一象限を表した図である。判定部34は、例えば実部の絶対値が0.5以上、0.8以下であって、虚部の絶対値が0.5以上、0.8以下である範囲を、所定の範囲とする。CyがC1の逆行列である場合には、変換データu1の内、所定の要素は、図6において実線で囲まれた所定の範囲内に収束する。一方、CyがC1の逆行列でない場合には、変換データu1の内、所定の要素は、図7に示すように所定の範囲内に収束しない。
6 and 7 are diagrams illustrating an example of determination processing on the reception side performed by the determination unit according to the embodiment. 6 and 7 are diagrams showing the first quadrant of the signal point arrangement diagram. The
判定部34は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。要素の数が基準に合致しない変換データについては、シフト部36でシフトする回数を変えて新たに受信側シフトデータを生成し、新たな受信側シフトデータに基づいて、FFT部35および判定部34は上述の処理を行う。コントローラ20は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、シフト部36、FFT部35、および判定部34に、上述の処理を繰り返し行わせる受信側繰り返し手段としての動作を行う。例えばそれぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が最大となる変換データを検出するまで上述の処理を繰り返すようにしてもよい。
The
判定部34は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致すると判定した場合には、変換データを合成部33に送る。合成部33は、送られた変換データから所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成し、並直列変換部32に送る。
When the
上記(10)式で表される変換データu0の内、1番目からN/2番目の要素をv0とし、上記(11)式で表される変換データu1の内、N/2+1番目からN番目の要素をv1とすると、合成データrは、下記(13)式で表される。 Among the conversion data u 0 expressed by the above equation (10), the first to N / 2th elements are set to v 0, and the conversion data u 1 expressed by the above equation (11) is N / 2 + 1th. the N-th element When v 1 from the synthetic data r is expressed by the following equation (13).
並直列変換部32は、合成部33から受け取った合成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合成データを所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する。
The parallel /
受信側では、送信側で生成した部分データの数、および判定部34で対象とする所定の要素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、任意のシフトを行うことができる。
On the receiving side, the input signal can be restored if the number of partial data generated on the transmitting side and the information about the predetermined element targeted by the
送信側で生成した部分データの数が3以上である場合について説明する。各変換データを、下記(14)式で表す。上記(8)式に基づき、下記(14)式を変形すると、下記(15)式が得られる。 A case where the number of partial data generated on the transmission side is 3 or more will be described. Each conversion data is expressed by the following equation (14). When the following equation (14) is modified based on the above equation (8), the following equation (15) is obtained.
上述の例と同様に、判定部34は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。上記(15)式の例においては、F・Cl −1・Cl・F−1・glに該当する要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。判定部34が、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致すると判定した場合の、各変換データの所定の要素をv0、v1、・・・、vl、・・・、vP−1とすると、合成データrは、下記(16)式で表される。送信側で生成した部分データの数が3以上である場合についても、入力信号を復元することができる。
Similar to the above-described example, the
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、直並列変換して並列信号を生成する(ステップS210)。シフト部36は、並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する(ステップS220)。FFT部35は、並列信号および受信側シフトデータのFFTを行い変換データを生成する(ステップS230)。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a reception control operation performed by the communication device according to the embodiment. The receiving
判定部34は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致しない場合には(ステップS240;N)、要素の数が基準に合致しない変換データについては、ステップS220に戻り、シフト部36でシフトする回数を変えて新たに受信側シフトデータを生成し、新たな受信側シフトデータに基づいて、上述の処理を繰り返す。
The
それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する場合には(ステップS240;Y)、合成部33は、変換データから所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する(ステップS250)。並直列変換部32は、合成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合成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S260)。ステップS260の復元処理が完了したら、通信機1は処理を終了する。
In each conversion data, when the number of elements whose values are within a predetermined range among the predetermined elements matches the standard (step S240; Y), the
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。
As described above, according to the
(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。
(Concrete example)
Next, effects of the invention according to the embodiment will be described by simulation. Using a random signal as an input signal, a simulation was performed for generating the baseband signal and repeatedly calculating the PAPR for the related art and the invention according to the embodiment. The modulation system is QPSK, the FFT size is 2048, and the PAPR CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) of the invention according to the embodiment, that is, the characteristics of the occurrence probability of PAPR are compared. The prior art is a method of generating a baseband signal by generating a subcarrier modulation signal from a signal obtained by modulating an input signal by a predetermined modulation method without performing the above-described arithmetic processing, and performing IFFT.
図9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、部分データの数を2つとして上述の演算を行った。
FIG. 9 is a diagram illustrating the CCDF characteristics of the PAPR of the baseband signal in the communication device according to the embodiment. The horizontal axis is PAPR (unit: dB), and the vertical axis is PAPR CCDF. In the
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、シフト部15で511回シフトした場合のPAPRのCCDF特性を太い実線のグラフで示し、15回シフトした場合のPAPRのCCDF特性を一点鎖線のグラフで示し、3回シフトした場合のPAPRのCCDF特性を二点鎖線のグラフで示す。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。シフト回数によってPAPRが変化するため、送信側の判定部17での基準や、送信側での繰り返し回数を変化させることで、PAPRの低減の程度を制御することが可能である。また部分データ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、部分データの個数を増やすことで、PAPRをより低減することができると推定される。
The CCDF characteristics of the prior art PAPR are shown by a thin solid line graph. In the
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。一方、実施の形態に係る通信機1のPAPRは27.1dBである。同一信号の場合においても、実施の形態に係る通信機1のPAPRは従来技術と比べて低減されている。
In addition, the simulation was performed using the same signal whose values are all 0, for example, the phase of each element of the subcarrier modulation signal matches the input signal. The PAPR of the prior art when the same signal is used as the input signal is 33.1 dB. On the other hand, the PAPR of the
BER(Bit Error Rate:符号誤り率)について同様にシミュレーションを行った。図10は、実施の形態に係る通信機における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をプロット点を四角で表したグラフで示す。実施の形態に係る通信機1において、シフト部15で511回シフトした場合のBERをプロット点を三角で表したグラフで示し、15回シフトした場合のBERをプロット点を丸で表したグラフで示し、3回シフトした場合のBERをプロット点を菱形で表したグラフで示す。
A simulation was similarly performed for BER (Bit Error Rate). FIG. 10 is a diagram illustrating BER characteristics in the communication device according to the embodiment. The horizontal axis represents Eb / No (Energy per Bit to NOise power spectral density ratio), and the vertical axis represents BER. The unit of Eb / No is dB. The BER of the prior art is shown by a graph in which plot points are represented by squares. In the
Eb/Noが低い場合において、実施の形態に係る通信機1のBERは従来技術より劣化している。これはEb/Noが低い場合には、上記(12)式中のCyがC1の逆行列である場合であっても、図7に示すように、変換データの内、所定の要素が所定の範囲内に収束しないためである。一方、Eb/Noが高い場合には、BERは従来技術と同様のレベルにある。
In the case where Eb / No is low, the BER of the
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、所定の演算を施すことで、PAPRを低減し、PAPRの低減の程度を制御できることがわかった。 From the above-described simulation, it was found that the PAPR can be reduced and the degree of reduction of the PAPR can be controlled by performing a predetermined calculation in the invention according to the embodiment.
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35は、FFTの代わりにDFTを行うよう構成してもよい。
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The modulation method of the
1 通信機
10 アンテナ
11 変調部
12 直並列変換部
13 置換部
14 IFFT部
15 シフト部
16 演算部
17 判定部
18 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 合成部
34 判定部
35 FFT部
36 シフト部
37 受信部
38 送受信切替部
1 communication equipment
10 Antenna
11 Modulator
12 Series-parallel converter
13 Replacement part
14 IFFT section
15 Shift section
16 Calculation unit
17 Judgment part
18 Transmitter
20 controller
21 CPU
22 I / O
23 RAM
24 ROM
31 Demodulator
32 Parallel to serial converter
33 Synthesizer
34 judgment part
35 FFT section
36 Shift section
37 Receiver
38 Transmission / reception switching unit
Claims (2)
送信信号を受信してベースバンド信号を生成し、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受信手段と、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフト手段と、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するFFT手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフト手段、前記FFT手段、および前記受信側判定手段の処理を繰り返し行う受信側繰り返し手段と、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成手段と、
前記合成データを、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。 A communication device that communicates with other devices by orthogonal frequency division multiplex communication wireless communication,
Receiving means for receiving the transmission signal to generate a baseband signal, and generates a parallel signal of the baseband signal to serial-parallel conversion,
Receiving side shift means for generating a predetermined number of receiving side shift data by shifting the parallel signal a predetermined number of times in a predetermined direction ;
An FFT means for generating conversion data have rows fast Fourier transform of the parallel signal and the reception-side shift data,
Receiving side determination means for determining whether or not the number of elements whose values are within a predetermined range among the predetermined elements in each of the converted data matches a criterion ;
In each of the conversion data, the predetermined number of times when generating each of the reception-side shift data until the number of elements within the predetermined range of the predetermined elements matches a reference is determined. A receiving side repeating unit that repeatedly performs the processes of the receiving side shifting unit, the FFT unit, and the receiving side determining unit,
Wherein among the given element, the predetermined elements from the conversion data the number of elements whose value is within the predetermined range to meet the criteria extracted to respectively synthesized to generate synthesized data is a column vector synthesis Means,
Demodulating means for demodulating the synthesized data by a predetermined modulation method;
A communication device comprising:
送信信号を受信してベースバンド信号を生成し、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受信ステップと、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフトステップと、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するFFTステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定ステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフトステップ、前記FFTステップ、および前記受信側判定ステップの処理を繰り返し行う受信側繰り返しステップと、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成ステップと、
前記合成データを、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。 A communication method performed by a communication device that communicates with other devices by wireless communication of an orthogonal frequency division multiplex communication method,
Receiving a transmission signal to generate a baseband signal, serial-parallel conversion of the baseband signal to generate a parallel signal; and
A reception-side shift step of generating a predetermined number of reception-side shift data by shifting the parallel signal a predetermined number of times in a predetermined direction;
An FFT step of performing a fast Fourier transform of the parallel signal and the reception side shift data to generate conversion data;
In each of the conversion data, a receiving side determination step of determining whether or not the number of elements having a value within a predetermined range among predetermined elements meets a criterion;
In each of the conversion data, the predetermined number of times when generating each of the reception-side shift data until the number of elements within the predetermined range of the predetermined elements matches a reference is determined. A reception side repetition step of changing the reception side shift step, the FFT step, and the reception side determination step repeatedly,
Combining the predetermined elements from the conversion data whose values are within the predetermined range and having the values within the predetermined range are extracted and combined to generate combined data that is a column vector Steps,
A demodulating step of demodulating the synthesized data by a predetermined modulation method;
Communication method comprising Rukoto equipped with.
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