JP6089613B2 - 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 Patent Literature 1, in order to reduce PAPR, the phase of the subcarrier modulation signal is controlled based on the optimum phase calculated by the sequential determination method before performing IFFT.

特開2006−165781号公報JP 2006-165781 A

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。   In OFDM communication, reducing PAPR is an issue. In the orthogonal frequency division multiplexing communication apparatus of Patent Document 1, it is necessary to perform iterative calculation processing to calculate the optimum phase for reducing the PAPR, and to control the phase for each subcarrier.

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。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce PAPR and simplify processing for reducing PAPR 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、
入力信号を所定の変調方式で変調して変調信号を生成する変調手段と、
所定のデータの集合である冗長信号に基づき、前記変調信号の各要素と、所定の方向に所定の回数だけデータのシフトを行った前記冗長信号の要素とが交互に位置し、要素数が高速フーリエ変換のサイズに一致する挿入後データを生成する挿入手段と、
前記挿入後データの逆高速フーリエ変換を行うIFFT手段と、
前記IFFT手段の演算結果を合成して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のピーク対平均電力比を算出し、該ピーク対平均電力比が所定の基準を満たすか否かを判断する判定手段と、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号を検出するまで、前記所定の回数を変えて、前記挿入手段、前記IFFT手段、前記合成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、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号に基づき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。
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,
Modulation means for modulating the input signal with a predetermined modulation method to generate a modulation signal;
Based on a predetermined redundant signal is a set of data, and each element of the modulation signal, and each element of said redundancy signal subjected to shift the data by a predetermined number of times in a predetermined direction located alternately, the number of elements Insertion means for generating post-insertion data that matches the size of the fast Fourier transform;
IFFT means for performing inverse fast Fourier transform on the post-insertion data;
Combining means for combining the operation results of the IFFT means to generate a baseband signal;
Determining means for calculating a peak-to-average power ratio of the baseband signal and determining whether the peak-to-average power ratio satisfies a predetermined criterion;
Repeating means for repeatedly performing the processing of the inserting means, the IFFT means, the synthesizing means, and the determining means until the baseband signal satisfying the predetermined criteria is detected, changing the predetermined number of times,
Transmitting means for generating and transmitting a transmission signal based on the baseband signal satisfying the predetermined criterion;
It is characterized by providing.

好ましくは、前記挿入手段は、前記冗長信号として、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いる。   Preferably, the inserting means converts, as the redundant signal, an autocorrelation value between the same data series not shifted in data and an autocorrelation value between the data series shifted arbitrarily in the data. An arbitrary data series having higher autocorrelation characteristics is used.

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、
所定の方向にシフトされた冗長信号の要素変調信号の各要素とが交互に位置する周波数領域のデータに基づいて生成された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後データを生成するFFT手段と、
前記冗長信号の要素が挿入された位置に応じた前記変換後データの定めた位置にある要素を抽出し、抽出した該要素から成る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。
The communication device according to the second aspect of the present invention is:
A communication device that communicates with other devices by orthogonal frequency division multiplex communication wireless communication,
Receiving means for generating a baseband signal by receiving a transmission signal generated based on frequency domain data in which each element of the redundant signal and each element of the modulation signal shifted alternately in a predetermined direction are located ;
FFT means for performing serial-parallel conversion on the baseband signal and performing fast Fourier transform to generate converted data;
A demodulator that extracts an element at a predetermined position of the converted data according to a position at which the element of the redundant signal is inserted, and demodulates the data including the extracted element by a predetermined modulation method;
It is characterized by providing.

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変調信号を生成する変調ステップと、
所定のデータの集合である冗長信号に基づき、前記変調信号の各要素と、所定の方向に所定の回数だけデータのシフトを行った前記冗長信号の要素とが交互に位置し、要素数が高速フーリエ変換のサイズに一致する挿入後データを生成する挿入ステップと、
前記挿入後データ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合成して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のピーク対平均電力比を算出し、該ピーク対平均電力比が所定の基準を満たすか否かを判断する判定ステップと、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号を検出するまで、前記所定の回数を変えて、前記挿入ステップ、前記IFFTステップ、前記合成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、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号に基づき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。
The communication method according to the third aspect of the present invention is:
A communication method performed by a communication device that communicates with other devices by wireless communication of an orthogonal frequency division multiplex communication method,
A modulation step of modulating the input signal with a predetermined modulation method to generate a modulated signal;
Based on a predetermined redundant signal is a set of data, and each element of the modulation signal, and each element of said redundancy signal subjected to shift the data by a predetermined number of times in a predetermined direction located alternately, the number of elements An insertion step for generating post-insertion data matching the size of the fast Fourier transform;
IFFT step for performing inverse fast Fourier transform of the post-insertion data;
A combining step of combining the operation results of the IFFT step to generate a baseband signal;
Determining a peak-to-average power ratio of the baseband signal and determining whether the peak-to-average power ratio satisfies a predetermined criterion; and
A repetition step of repeatedly performing the processing of the insertion step, the IFFT step, the synthesis step, and the determination step by changing the predetermined number of times until the baseband signal satisfying the predetermined criterion is detected;
A transmission step of generating and transmitting a transmission signal based on the baseband signal satisfying the predetermined criterion;
It is characterized by providing.

好ましくは、前記挿入ステップにおいて、前記冗長信号として、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いる。   Preferably, in the inserting step, as the redundant signal, an autocorrelation value between the same data series that has not been subjected to data shift is changed to an autocorrelation value between the data series that has undergone arbitrary data shift. An arbitrary data series having higher autocorrelation characteristics is used.

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、
所定の方向にシフトされた冗長信号の要素変調信号の各要素とが交互に位置する周波数領域のデータに基づいて生成された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後データを生成するFFTステップと、
前記冗長信号の要素が挿入された位置に応じた前記変換後データの定めた位置にある要素を抽出し、抽出した該要素から成る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 fourth aspect of the present invention is:
A communication method performed by a communication device that communicates with other devices by wireless communication of an orthogonal frequency division multiplex communication method,
A reception step of generating a baseband signal by receiving a transmission signal generated based on data in a frequency domain in which each element of the redundant signal and each element of the modulation signal shifted alternately in a predetermined direction are located ;
An FFT step of performing serial-parallel conversion of the baseband signal and performing fast Fourier transform to generate converted data;
A demodulating step of extracting an element at a predetermined position of the converted data according to a position at which the element of the redundant signal is inserted, and demodulating the data including the extracted element 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、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。   According to the present invention, it is possible to reduce the PAPR and simplify the process for reducing the PAPR in the OFDM communication.

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。It is a block diagram which shows the structural example of the communication apparatus which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the example of a different structure of the communication apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る挿入部が行う挿入処理の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the insertion process which the insertion part which concerns on embodiment performs. 実施の形態に係る挿入部が行う挿入処理の異なる例を示す図である。It is a figure which shows the example from which the insertion process which the insertion part which concerns on embodiment performs differs. 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。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement of transmission control which the communication apparatus which concerns on embodiment performs. 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。It is a flowchart which shows an example of the operation | movement of reception control which the communication apparatus which concerns on embodiment performs. 実施の形態に係る通信機における挿入後データの信号点配置図の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal point arrangement | positioning figure of the data after insertion in the communication apparatus which concerns on embodiment. 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。It is a figure which shows the CCDF characteristic of PAPR of the baseband signal in the communication apparatus which concerns on embodiment. 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。It is a figure which shows the BER characteristic in the communication apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係る通信機における挿入後データの信号点配置図の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the signal point arrangement | positioning figure of the data after insertion in the communication apparatus which concerns on embodiment. 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。It is a figure which shows the CCDF characteristic of PAPR of the baseband signal in the communication apparatus which concerns on embodiment. 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。It is a figure which shows the BER characteristic in the communication apparatus which concerns on embodiment.

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、挿入部13、IFFT部14、合成部15、判定部16、送信部17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 communication device 1 communicates with other devices by OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) wireless communication. The communication device 1 includes an antenna 10, a modulation unit 11, a serial-parallel conversion unit 12, an insertion unit 13, an IFFT unit 14, a synthesis unit 15, a determination unit 16, a transmission unit 17, and a controller 20.

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 controller 20 includes a CPU (Central Processing Unit) 21, a RAM (Random Access Memory) 23, and a ROM (Read-Only Memory) 24. In order to avoid complication and to facilitate understanding, signal lines from the controller 20 to each part are omitted, but the controller 20 is connected to each part of the communication device 1 via an I / O (Input / Output) 22. The start and end of these processes and the control of the process contents are performed.

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 RAM 23, for example, data for generating a transmission frame is stored. The ROM 24 stores a control program for the controller 20 to control the operation of the communication device 1. The controller 20 controls the communication device 1 based on the control program.

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。   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 communication device 1 with a reception function, the communication device 1 illustrated in FIG. 2 further includes a demodulation unit 31, a parallel-serial conversion unit 32, an extraction unit 33, an FFT unit 34, a reception unit 35, and a transmission / reception switching unit 36. . A communication method performed by the communication device 1 using the communication device 1 shown in FIG. 2 having a transmission function and a reception function will be described below.

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。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、変調信号を直並列変換し、挿入部13に送る。挿入部13は、直並列変換された変調信号の任意に定めた位置に所定のデータの集合である冗長信号の要素を挿入し、要素数がFFTのサイズに一致する挿入後データを生成する。挿入部13は、挿入後データをIFFT部14に送る。   The modulation unit 11 modulates the input signal using a predetermined modulation method, generates a modulation signal, and sends the modulated signal to the serial-parallel conversion unit 12. The predetermined modulation method is, for example, QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying). The serial / parallel conversion unit 12 performs serial / parallel conversion on the modulated signal and sends it to the insertion unit 13. The insertion unit 13 inserts a redundant signal element, which is a set of predetermined data, at an arbitrarily determined position of the modulation signal subjected to serial / parallel conversion, and generates post-insertion data whose number of elements matches the FFT size. The insertion unit 13 sends the post-insertion data to the IFFT unit 14.

送信側と受信側で冗長信号の要素の挿入位置の情報が共有されていれば、冗長信号の要素を挿入する位置は任意に決めることができる。挿入部13は、冗長信号として、例えばランダム信号や、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いることができる。自己相関特性を有するデータ系列を用いる場合、データの任意のシフトを行ったデータ系列は、データのシフトを行っていないデータ系列と比べて、少なくとも1の要素の値が異なる。   If the information on the insertion position of the redundant signal element is shared between the transmitting side and the receiving side, the position at which the redundant signal element is inserted can be arbitrarily determined. The insertion unit 13 uses an autocorrelation value between, for example, a random signal or an autocorrelation value with the same data sequence that has not been shifted as a redundant signal, and a data sequence with an arbitrary shift of data. It is possible to use an arbitrary data series having an autocorrelation characteristic which is higher than that of. In the case of using a data series having autocorrelation characteristics, a data series subjected to arbitrary data shift has a value of at least one element different from that of a data series not subjected to data shift.

自己相関特性を有するデータ系列として、例えばCAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation)系列やPN(Pseudorandom Noise:擬似ランダム雑音)系列を用いることができる。変調信号よりもPAPR(Peak-to-Average Power Ratio:ピーク対平均電力比)が低い自己相関特性を有するデータ系列を冗長信号として用い、変調信号の任意に定めた位置に冗長信号の要素を挿入することで、PAPRを低減することが可能となる。   As a data sequence having autocorrelation characteristics, for example, a CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) sequence or a PN (Pseudorandom Noise) sequence can be used. Using a data series with autocorrelation characteristics that have a lower PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) than the modulated signal as the redundant signal, insert the redundant signal element at an arbitrarily defined position in the modulated signal By doing so, it becomes possible to reduce PAPR.

変調信号の要素数をMとすると、直並列変換された変調信号は下記(1)式で表される。以下の説明における変調信号dは、直並列変換された変調信号を意味する。FFTサイズをNとすると、冗長信号rは下記(2)式で表される。なお冗長信号rは、直列信号であってもよいし、並列信号であってもよい。   Assuming that the number of elements of the modulation signal is M, the modulation signal subjected to serial / parallel conversion is expressed by the following equation (1). The modulated signal d in the following description means a modulated signal that has been serial-parallel converted. If the FFT size is N, the redundant signal r is expressed by the following equation (2). The redundant signal r may be a serial signal or a parallel signal.

Figure 0006089613
Figure 0006089613

Figure 0006089613
Figure 0006089613

挿入部13は、例えばM=N/2とし、変調信号dの各要素と冗長信号rの各要素が交互に位置するように、変調信号dの各要素の直後に冗長信号rの各要素を順に挿入して、挿入後データを生成する。挿入後データは、下記(3)式で表される。式中の添え字Tは、行列を転置表示していることを表す。   The insertion unit 13 sets, for example, M = N / 2, and each element of the redundant signal r immediately after each element of the modulated signal d so that each element of the modulated signal d and each element of the redundant signal r are alternately positioned. Insert in order and generate post-insertion data. The post-insertion data is expressed by the following formula (3). The subscript T in the formula indicates that the matrix is transposed.

Figure 0006089613
Figure 0006089613

挿入部13は、所定のデータの集合である冗長信号rについて所定の方向に所定の回数データのシフトを行い、変調信号dの任意に定めた位置にデータのシフトを行った冗長信号rの要素を挿入してもよい。例えば左方向にk回シフトした冗長信号r(k)は、下記(4)式で表される。添え字の括弧内のkは、シフトした回数を表す。冗長信号rのデータをシフトする方向は左方向に限られず、任意である。 The insertion unit 13 shifts the data a predetermined number of times in a predetermined direction with respect to the redundant signal r that is a set of predetermined data, and the element of the redundant signal r in which the data is shifted to an arbitrarily determined position of the modulation signal d May be inserted. For example, the redundant signal r (k) shifted k times in the left direction is expressed by the following equation (4). K in the parentheses of the subscript represents the number of shifts. The direction in which the data of the redundant signal r is shifted is not limited to the left direction, but is arbitrary.

Figure 0006089613
Figure 0006089613

挿入部13は、変調信号dの各要素と冗長信号r(k)の各要素が交互に位置するように、変調信号dの各要素の直後に冗長信号r(k)の各要素を順に挿入して、挿入後データを生成する。挿入後データは、下記(5)式で表される。 The insertion unit 13 sequentially inserts each element of the redundant signal r (k) immediately after each element of the modulated signal d so that each element of the modulated signal d and each element of the redundant signal r (k) are alternately positioned. Then, post-insertion data is generated. The post-insertion data is expressed by the following equation (5).

Figure 0006089613
Figure 0006089613

図3は、実施の形態に係る挿入部が行う挿入処理の例を示す図である。変調信号dおよび冗長信号rの要素数を8とし、FFTサイズを16とした。横軸が要素であり、縦軸が要素の値である。説明を容易にするために、各要素の実部のみを表した。図3(a)の白い四角で表される変調信号dの任意に定めた位置に、図3(b)の斜線模様の四角で表される冗長信号rの要素を挿入し、挿入後データを生成した。図3(c)、(d)、(e)、(f)はそれぞれ、変調信号dの任意に定めた位置に冗長信号rの要素を挿入して生成した挿入後データの例である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an insertion process performed by the insertion unit according to the embodiment. The number of elements of the modulation signal d and the redundant signal r is 8, and the FFT size is 16. The horizontal axis is the element, and the vertical axis is the value of the element. For ease of explanation, only the real part of each element is shown. The element of the redundant signal r represented by the hatched square in FIG. 3B is inserted at an arbitrarily determined position of the modulation signal d represented by the white square in FIG. Generated. FIGS. 3C, 3D, 3E, and 3F are examples of post-insertion data generated by inserting an element of the redundant signal r at an arbitrarily determined position of the modulation signal d.

図3(c)に示すように、冗長信号rの各要素が連続しないように変調信号dに冗長信号rの要素を挿入してもよいし、図3(d)、(e)に示すように、冗長信号rの一部の要素が連続するように変調信号dに冗長信号rの要素を挿入してもよい。連続する冗長信号rの要素数は、図3(d)に示すように異なってもよいし、図3(e)に示すように同じであってもよい。また図3(f)のように冗長信号rの全ての要素を変調信号dの前に挿入してもよい。図3に示すように、変調信号dの任意に定めた位置に冗長信号rを挿入することができ、冗長信号rを受信側での等化処理に用いるパイロット信号のように一定間隔で変調信号dに挿入する必要はない。   As shown in FIG. 3 (c), elements of the redundant signal r may be inserted into the modulation signal d so that the elements of the redundant signal r are not continuous, as shown in FIGS. 3 (d) and 3 (e). In addition, the redundant signal r may be inserted into the modulation signal d so that a part of the redundant signal r is continuous. The number of elements of the continuous redundant signal r may be different as shown in FIG. 3D, or may be the same as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 3F, all elements of the redundant signal r may be inserted before the modulation signal d. As shown in FIG. 3, the redundant signal r can be inserted at an arbitrarily determined position of the modulated signal d, and the redundant signal r is modulated at regular intervals like a pilot signal used for equalization processing on the receiving side. There is no need to insert into d.

図4は、実施の形態に係る挿入部が行う挿入処理の異なる例を示す図である。図の見方は図3と同様である。変調信号dの要素数と冗長信号rの要素数は異なる値でもよい。図4(a)は要素数が11の変調信号dであり、図4(b)は要素数が5の冗長信号rである。図4(a)に示す変調信号dに図4(b)に示す冗長信号rを挿入して図4(c)に示すように挿入後データを生成してもよい。また図4(d)は要素数が6の変調信号dであり、図4(e)は要素数が10の冗長信号rである。図4(d)に示す変調信号dに図4(e)に示す冗長信号rを挿入して図4(f)に示すように挿入後データを生成してもよい。   FIG. 4 is a diagram illustrating a different example of the insertion process performed by the insertion unit according to the embodiment. The way of viewing the figure is the same as in FIG. The number of elements of the modulation signal d and the number of elements of the redundant signal r may be different values. 4A shows a modulation signal d having 11 elements, and FIG. 4B shows a redundant signal r having 5 elements. The redundant signal r shown in FIG. 4 (b) may be inserted into the modulated signal d shown in FIG. 4 (a) to generate post-insertion data as shown in FIG. 4 (c). FIG. 4D shows a modulation signal d having 6 elements, and FIG. 4E shows a redundant signal r having 10 elements. The redundant signal r shown in FIG. 4 (e) may be inserted into the modulation signal d shown in FIG. 4 (d) to generate post-insertion data as shown in FIG. 4 (f).

IFFT部14は、挿入後データのIFFTを行い、演算結果を合成部15に送る。合成部15は、IFFT部14の演算結果を合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号を判定部16に送る。判定部16は、ベースバンド信号のPAPRを算出し、PAPRが所定の基準に合致するか否かを判定する。ベースバンド信号のPAPRが所定の基準に合致しない場合には、判定部16はその旨を挿入部13に通知する。そして挿入部13は、異なる冗長信号rを用いて新たな挿入後データを生成する。挿入部13が異なる冗長信号rを用いて新たな挿入後データを生成し、IFFT部14、合成部15、および判定部16が、新たな挿入後データに基づき上述の処理を行うことを、PAPRが所定の基準に合致するベースバンド信号を検出するまで繰り返す。PAPRが所定の基準に合致するベースバンド信号を検出するまで繰り返すことで、ベースバンド信号のPAPRを低減することが可能になる。   The IFFT unit 14 performs IFFT of the inserted data and sends the calculation result to the synthesis unit 15. The synthesizer 15 synthesizes the operation results of the IFFT unit 14 to generate a baseband signal, and sends the baseband signal to the determination unit 16. The determination unit 16 calculates the PAPR of the baseband signal and determines whether or not the PAPR meets a predetermined standard. If the PAPR of the baseband signal does not meet a predetermined standard, the determination unit 16 notifies the insertion unit 13 to that effect. Then, the inserting unit 13 generates new post-insertion data using different redundant signals r. The insertion unit 13 generates new post-insertion data using a different redundant signal r, and the IFPR unit 14, the synthesis unit 15, and the determination unit 16 perform the above processing based on the new post-insertion data. Repeat until a baseband signal matching a predetermined criterion is detected. It is possible to reduce the PAPR of the baseband signal by repeating until the PAPR detects a baseband signal that matches a predetermined criterion.

挿入部13は、変調信号の任意の定めた位置に所定の方向に所定の回数シフトした冗長信号rを挿入して挿入後データを生成する場合には、PAPRが所定の基準に合致するベースバンド信号を検出するまで、シフトする回数を変えて上述の処理を繰り返す。冗長信号rとしてランダム信号を用いた場合、データの任意のシフトを行ったランダム信号と、データのシフトを行っていないランダム信号とが一致する確率は極めて低い。また冗長信号rとして自己相関特性を有するデータ系列を用いる場合、データの任意のシフトを行ったデータ系列は、データのシフトを行っていないデータ系列と比べて、少なくとも1の要素の値が異なる。ある冗長信号rのシフト回数を変えて上述の処理を繰り返すことで、予め用意した異なる複数の冗長信号rについて上述の処理を繰り返した場合と同様に、ベースバンド信号のPAPRを低減することが可能になる。   The insertion unit 13 inserts the redundant signal r shifted a predetermined number of times in a predetermined direction into an arbitrary predetermined position of the modulation signal to generate post-insertion data, and the baseband whose PAPR meets a predetermined standard Until the signal is detected, the above process is repeated by changing the number of shifts. When a random signal is used as the redundant signal r, the probability that a random signal that has undergone arbitrary data shift matches a random signal that has not undergone data shift is extremely low. Further, when a data series having autocorrelation characteristics is used as the redundant signal r, the value of at least one element is different in a data series subjected to arbitrary data shift compared to a data series not subjected to data shift. By changing the number of shifts of a certain redundant signal r and repeating the above process, it is possible to reduce the PAPR of the baseband signal in the same manner as when the above process is repeated for a plurality of different redundant signals r prepared in advance. become.

コントローラ20は、挿入部13、IFFT部14、合成部15、および判定部16が上述の処理を繰り返すよう制御し、繰り返し手段としての動作を行う。   The controller 20 controls the insertion unit 13, the IFFT unit 14, the synthesis unit 15, and the determination unit 16 to repeat the above-described processing, and performs an operation as a repetition unit.

ベースバンド信号のPAPRが所定の基準に合致する場合には、判定部16は、ベースバンド信号を送信部17に送る。判定部16は、予め用意した全ての冗長信号rについて上述の処理を繰り返し、最もPAPRが低いベースバンド信号を検出するように、またはPAPRが所定の値より小さいベースバンド信号を検出するように構成することができる。また判定部16は、挿入部13における冗長信号rのデータのシフトが一巡するまで上述の処理を繰り返し、最もPAPRが低いベースバンド信号を検出するように構成することができる。   If the PAPR of the baseband signal matches a predetermined criterion, the determination unit 16 sends the baseband signal to the transmission unit 17. The determination unit 16 is configured to repeat the above-described processing for all redundant signals r prepared in advance to detect a baseband signal having the lowest PAPR, or to detect a baseband signal having a PAPR smaller than a predetermined value. can do. The determination unit 16 can be configured to detect the baseband signal having the lowest PAPR by repeating the above-described processing until the data shift of the redundant signal r in the insertion unit 13 is completed.

送信部17は、受け取ったベースバンド信号から送信信号を生成し、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る。   The transmission unit 17 generates a transmission signal from the received baseband signal, and transmits the transmission signal to another device via the transmission / reception switching unit 36 and the antenna 10.

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、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する(ステップS110)。挿入部13は、変調信号dの任意に定めた位置に所定のデータの集合である冗長信号rの要素を挿入し、要素数がFFTサイズに一致する挿入後データを生成する(ステップS120)。IFFT部14は、挿入後データのIFFTを行う(ステップS130)。合成部15は、IFFT部14の演算結果を合成してベースバンド信号を生成する(ステップS140)。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a transmission control operation performed by the communication device according to the embodiment. The modulation unit 11 modulates the input signal with a predetermined modulation method to generate a modulation signal, and the serial / parallel conversion unit 12 performs serial / parallel conversion on the modulation signal (step S110). The insertion unit 13 inserts an element of the redundant signal r, which is a set of predetermined data, at an arbitrarily determined position of the modulation signal d, and generates post-insertion data whose number of elements matches the FFT size (step S120). The IFFT unit 14 performs IFFT of the inserted data (step S130). The synthesizer 15 synthesizes the calculation results of the IFFT unit 14 to generate a baseband signal (step S140).

判定部16は、ベースバンド信号のPAPRを算出し、PAPRが所定の基準に合致するか否かを判定する(ステップS150)。ベースバンド信号のPAPRが所定の基準に合致しない場合には(ステップS160:N)、ステップS120に戻って、異なる冗長信号rについて上述の処理を繰り返す。ベースバンド信号のPAPRが所定の基準に合致する場合には(ステップS160:Y)、送信部17は、所定の基準に合致するベースバンド信号から送信信号を生成し、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る(ステップS170)。ステップS170の送信処理が完了すると、処理を終了する。   The determination unit 16 calculates the PAPR of the baseband signal and determines whether or not the PAPR matches a predetermined standard (step S150). If the PAPR of the baseband signal does not meet the predetermined standard (step S160: N), the process returns to step S120, and the above-described processing is repeated for different redundant signals r. If the PAPR of the baseband signal matches a predetermined criterion (step S160: Y), the transmission unit 17 generates a transmission signal from the baseband signal that matches the predetermined criterion, and transmits / receives the transmission / reception switching unit 36 and the antenna 10. Then, a transmission signal is sent to another device via (step S170). When the transmission process in step S170 is completed, the process ends.

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を行って変換後データを生成し、変換後データを抽出部33に送る。   Processing on the receiving side will be described below. The receiving unit 35 receives a transmission signal via the antenna 10 and the transmission / reception switching unit 36, generates a baseband signal, performs serial-parallel conversion, and sends it to the FFT unit 34. The FFT unit 34 performs FFT on the baseband signal that has been subjected to serial-parallel conversion, generates converted data, and sends the converted data to the extraction unit 33.

抽出部33は、変換後データの任意に定めた位置にある要素を抽出し、抽出した要素から成る抽出後データを生成し、並直列変換部32に送る。任意に定めた位置とは、送信側で生成した挿入後データにおける変調信号dの要素の位置である。上述のとおり、当該位置は、送信側と受信側で位置の情報が共有されていれば、任意に決めることができる。   The extraction unit 33 extracts an element at an arbitrarily determined position in the converted data, generates post-extraction data including the extracted element, and sends the extracted data to the parallel-serial conversion unit 32. The arbitrarily determined position is the position of the element of the modulation signal d in the post-insertion data generated on the transmission side. As described above, the position can be arbitrarily determined as long as the position information is shared between the transmission side and the reception side.

並直列変換部32は、抽出後データを並直列変換し、復調部31に送る。復調部31は、並直列変換された抽出後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 / serial converter 32 performs parallel / serial conversion on the extracted data and sends the data to the demodulator 31. The demodulator 31 demodulates the extracted data subjected to parallel-serial conversion using a predetermined modulation method, and restores the input signal.

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、直並列変換を行う(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を行って変換後データを生成する(ステップS220)。抽出部33は、変換後データの任意に定めた位置にある要素を抽出し、抽出後データを生成する(ステップS230)。並直列変換部32は、抽出後データを並直列変換し、復調部31は、並直列変換された抽出後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)。   FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a reception control operation performed by the communication device according to the embodiment. The receiving unit 35 receives a transmission signal via the antenna 10 and the transmission / reception switching unit 36, generates a baseband signal, and performs serial-parallel conversion (step S210). The FFT unit 34 performs FFT of the baseband signal that has been subjected to serial-parallel conversion to generate post-conversion data (step S220). The extraction unit 33 extracts an element at an arbitrarily determined position in the converted data, and generates post-extraction data (step S230). The parallel-serial converter 32 performs parallel-serial conversion on the extracted data, and the demodulator 31 demodulates the extracted data subjected to parallel-serial conversion using a predetermined modulation method to restore the input signal (step 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、変調信号dに冗長信号rの要素を挿入して生成した挿入後データに基づきベースバンド信号を生成することを、所定の基準を満たすベースバンド信号を検出するまで異なる冗長信号rについて繰り返すことで、PAPRを低減することが可能となる。また異なる冗長信号rについて上述の処理を繰り返すことは、逐次決定法による計算処理の繰り返しと比べてより簡易な方法であり、本発明の実施の形態に係る通信機1によれば、PAPRを低減する処理を簡易化することが可能となる。   As described above, according to communication apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, a baseband signal is generated based on post-insertion data generated by inserting an element of redundant signal r into modulated signal d in an OFDM communication system. By repeating this operation for different redundant signals r until a baseband signal satisfying a predetermined criterion is detected, the PAPR can be reduced. In addition, repeating the above-described processing for different redundant signals r is a simpler method than the repetition of calculation processing by the sequential determination method, and according to the communication device 1 according to the embodiment of the present invention, PAPR is reduced. It is possible to simplify the processing to be performed.

(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。変調方式をQPSKとし、FFTサイズを2048として、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、上述のような挿入処理を行わずに、入力信号を所定の変調方式で変調した信号を直並列変換し、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, the effect of the invention according to the present 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 present 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 present embodiment, that is, the characteristics of PAPR occurrence probability are compared. The prior art is a method for generating a baseband signal by performing serial-parallel conversion on a signal obtained by modulating an input signal by a predetermined modulation method without performing the insertion processing as described above, and performing IFFT.

ここで一例として、それぞれの要素数が1024である変調信号dおよび冗長信号rを用いて、変調信号dの各要素と冗長信号rの各要素が交互に位置するように、変調信号dの各要素の直後に冗長信号rの各要素を順に挿入して生成した挿入後データを用いてシミュレーションを行う。冗長信号rとしてCAZAC系列を用いる。図7は、実施の形態に係る通信機における挿入後データの信号点配置図の例を示す図である。挿入後データの各要素の位相はQPSKの信号点配置図と比べて分散していることがわかる。   Here, as an example, by using the modulation signal d and the redundancy signal r each having 1024 elements, each element of the modulation signal d is alternately positioned so that each element of the modulation signal d and each element of the redundancy signal r are alternately located. A simulation is performed using post-insertion data generated by inserting each element of the redundant signal r in order immediately after the element. A CAZAC sequence is used as the redundant signal r. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a signal point arrangement diagram of post-insertion data in the communication device according to the embodiment. It can be seen that the phase of each element of the post-insertion data is more dispersed than the QPSK signal point arrangement diagram.

図8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。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PAPRのCCDF特性が太い実線のグラフである。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。   FIG. 8 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. The CCDF characteristic of the PAPR of the prior art is a thin solid line graph, and the CCDF characteristic of the PAPR of the invention according to the present embodiment is a solid line graph. The PAPR of the invention according to the present embodiment is reduced as compared with the prior art.

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9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。図9に示す範囲において、従来技術のBERと本実施の形態に係る発明のBERはほぼ同じであることがわかる。   A simulation was similarly performed for BER (Bit Error Rate). FIG. 9 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 a graph in which plot points are represented by squares, and the BER of the invention according to the present embodiment is a graph in which plot points are represented by triangles. In the range shown in FIG. 9, it can be seen that the BER of the prior art and the BER of the invention according to the present embodiment are substantially the same.

他の例として、冗長信号rとしてPN系列を用い、上述のシミュレーションと同様に変調信号dの各要素の直後に冗長信号rの各要素を順に挿入して生成した挿入後データを用いてシミュレーションを行う。図10は、実施の形態に係る通信機における挿入後データの信号点配置図の例を示す図である。図10(a)は、冗長信号rとしてPN系列を用いた場合の挿入後データの信号点配置図であり、図10(b)は、冗長信号rとしてPN系列の各要素についてπ/4だけ位相を回転させたデータまたはPN系列の各要素について−π/4だけ位相を回転させたデータを用いた場合の挿入後データの信号点配置図である。   As another example, a PN sequence is used as the redundant signal r, and a simulation is performed using post-insertion data generated by sequentially inserting each element of the redundant signal r immediately after each element of the modulated signal d in the same manner as the above-described simulation. Do. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a signal point arrangement diagram of post-insertion data in the communication device according to the embodiment. FIG. 10A is a signal point arrangement diagram of post-insertion data when a PN sequence is used as the redundant signal r, and FIG. 10B shows only π / 4 for each element of the PN sequence as the redundant signal r. It is the signal point arrangement | positioning figure of the data after insertion at the time of using the data which rotated the phase by-(pi) / 4 about the data which rotated the phase, or each element of the PN series.

図11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。図10(a)に示すように冗長信号rとしてPN系列を用いて上述のシミュレーションと同様のシミュレーションを行った。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PAPRのCCDF特性が太い実線のグラフである。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。   FIG. 11 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. As shown in FIG. 10A, a simulation similar to the above-described simulation was performed using a PN sequence as the redundant signal r. The CCDF characteristic of the PAPR of the prior art is a thin solid line graph, and the CCDF characteristic of the PAPR of the invention according to the present embodiment is a solid line graph. The PAPR of the invention according to the present embodiment is reduced as compared with the prior art.

BERについても同様にシミュレーションを行った。図12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、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。図12に示す範囲において、従来技術のBERと本実施の形態に係る発明のBERはほぼ同じであることがわかる。   A similar simulation was performed for BER. FIG. 12 is a diagram illustrating BER characteristics in the communication device according to the embodiment. The horizontal axis is Eb / No, and the vertical axis is BER. The unit of Eb / No is dB. The BER of the prior art is a graph in which plot points are represented by squares, and the BER of the invention according to the present embodiment is a graph in which plot points are represented by triangles. In the range shown in FIG. 12, it can be seen that the BER of the prior art and the BER of the invention according to the present embodiment are substantially the same.

所定の変調方式で変調した信号の各要素の位相が一致する、例えば要素の値が全て0である同一信号を入力信号としてシミュレーションを行った。従来技術のPAPRが33.11dBであるのに対し、冗長信号rにCAZAC系列を用いて生成した挿入後データに基づくベースバンド信号のPAPRは27.36dBであった。また冗長信号rにPN系列を用いて生成した挿入後データに基づくベースバンド信号のPAPRは27.11dBであり、冗長信号rにPN系列の各要素をπ/4だけ位相回転したデータを用いて生成した挿入後データに基づくベースバンド信号のPAPRも27.11dBであった。入力信号が同一信号である場合についても、本実施の形態に係る発明のPAPRは、いずれの冗長信号rを用いても、従来技術と比べて低減されている。   The simulation was performed using the same signal in which the phase of each element of the signal modulated by a predetermined modulation method is matched, for example, the element values are all 0, as an input signal. The PAPR of the prior art is 33.11 dB, while the PAPR of the baseband signal based on the post-insertion data generated using the CAZAC sequence for the redundant signal r is 27.36 dB. The PAPR of the baseband signal based on the post-insertion data generated using the PN sequence for the redundant signal r is 27.11 dB, and data obtained by rotating the PN sequence elements by π / 4 is used for the redundant signal r. The PAPR of the baseband signal based on the generated post-insertion data was 27.11 dB. Even in the case where the input signals are the same signal, the PAPR of the invention according to the present embodiment is reduced compared to the prior art regardless of which redundant signal r is used.

また図3(c)〜(f)に示すように、冗長信号rの要素の挿入位置を変えてシミュレーションを行ったところ、PAPRの低減の程度が僅かではあるが変化した。   Further, as shown in FIGS. 3C to 3F, when the simulation was performed by changing the insertion position of the element of the redundant signal r, the degree of PAPR reduction changed slightly.

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、変調信号dに冗長信号rの要素を挿入して生成した挿入後データに基づきベースバンド信号を生成することを、所定の基準を満たすベースバンド信号を検出するまで異なる冗長信号rについて繰り返すことで、PAPRを低減できることがわかった。   According to the above-described simulation, in the present embodiment, a baseband signal that satisfies a predetermined standard is generated based on post-insertion data that is generated by inserting an element of the redundant signal r into the modulation signal d. It was found that PAPR can be reduced by repeating for different redundant signals r until detection.

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。上述の実施の形態においては、直並列変換部12で直並列変換した変調信号に冗長信号rの要素を挿入したが、直並列変換部12と挿入部13との順序を変えてもよい。すなわち、入力信号を所定の変調方式で変調して生成した変調信号に冗長信号rの要素を挿入して挿入後データを生成し、直並列変換部12で挿入後データを直並列変換するように構成してもよい。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The modulation method of the modulation unit 11 is not limited to QPSK, and PSK (Phase Shift Keying) other than QPSK, Quadrature Amplitude Modulation (QAM), or the like can be used. In the above-described embodiment, the redundant signal r element is inserted into the modulated signal that has been serial-parallel converted by the serial-parallel conversion unit 12, but the order of the serial-parallel conversion unit 12 and the insertion unit 13 may be changed. That is, an element of the redundant signal r is inserted into the modulation signal generated by modulating the input signal by a predetermined modulation method to generate post-insertion data, and the post-insertion data is serial-parallel converted by the serial-parallel converter 12. It may be configured.

挿入部13が用いる冗長信号rは、CAZAC系列やPN系列などの自己相関特性を有するデータ系列に限られず、ランダム信号であってもよい。挿入部13は、例えば各要素の位相にばらつきがある複数のランダム信号を冗長信号rとして用いるように構成してもよい。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。   The redundant signal r used by the insertion unit 13 is not limited to a data sequence having autocorrelation characteristics such as a CAZAC sequence or a PN sequence, and may be a random signal. The insertion unit 13 may be configured to use, for example, a plurality of random signals having variations in the phase of each element as the redundant signal r. The IFFT unit 14 may be configured to perform IDFT instead of IFFT, and the FFT unit 34 may be configured to perform DFT instead of FFT.

1 通信機
10 アンテナ
11 変調部
12 直並列変換部
13 挿入部
14 IFFT部
15 合成部
16 判定部
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 受信部
36 送受信切替部
1 communication equipment
10 Antenna
11 Modulator
12 Series-parallel converter
13 Insertion part
14 IFFT section
15 Synthesizer
16 Judgment part
17 Transmitter
20 controller
21 CPU
22 I / O
23 RAM
24 ROM
31 Demodulator
32 Parallel to serial converter
33 Extractor
34 FFT section
35 Receiver
36 Transmission / reception switching unit

Claims (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であって、
入力信号を所定の変調方式で変調して変調信号を生成する変調手段と、
所定のデータの集合である冗長信号に基づき、前記変調信号の各要素と、所定の方向に所定の回数だけデータのシフトを行った前記冗長信号の要素とが交互に位置し、要素数が高速フーリエ変換のサイズに一致する挿入後データを生成する挿入手段と、
前記挿入後データの逆高速フーリエ変換を行うIFFT手段と、
前記IFFT手段の演算結果を合成して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のピーク対平均電力比を算出し、該ピーク対平均電力比が所定の基準を満たすか否かを判断する判定手段と、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号を検出するまで、前記所定の回数を変えて、前記挿入手段、前記IFFT手段、前記合成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、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号に基づき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。
A communication device that communicates with other devices by orthogonal frequency division multiplex communication wireless communication,
Modulation means for modulating the input signal with a predetermined modulation method to generate a modulation signal;
Based on a predetermined redundant signal is a set of data, and each element of the modulation signal, and each element of said redundancy signal subjected to shift the data by a predetermined number of times in a predetermined direction located alternately, the number of elements Insertion means for generating post-insertion data that matches the size of the fast Fourier transform;
IFFT means for performing inverse fast Fourier transform on the post-insertion data;
Combining means for combining the operation results of the IFFT means to generate a baseband signal;
Determining means for calculating a peak-to-average power ratio of the baseband signal and determining whether the peak-to-average power ratio satisfies a predetermined criterion;
Repeating means for repeatedly performing the processing of the inserting means, the IFFT means, the synthesizing means, and the determining means until the baseband signal satisfying the predetermined criteria is detected, changing the predetermined number of times,
Transmitting means for generating and transmitting a transmission signal based on the baseband signal satisfying the predetermined criterion;
A communication device comprising:
前記挿入手段は、前記冗長信号として、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いることを特徴とする請求項1に記載の通信機。 In the insertion means, as the redundant signal, an autocorrelation value between the same data series in which data is not shifted is higher than an autocorrelation value between the data series in which data is arbitrarily shifted 2. The communication apparatus according to claim 1, wherein an arbitrary data series having autocorrelation characteristics is used. 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、
所定の方向にシフトされた冗長信号の要素変調信号の各要素とが交互に位置する周波数領域のデータに基づいて生成された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後データを生成するFFT手段と、
前記冗長信号の要素が挿入された位置に応じた前記変換後データの定めた位置にある要素を抽出し、抽出した該要素から成る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 generating a baseband signal by receiving a transmission signal generated based on frequency domain data in which each element of the redundant signal and each element of the modulation signal shifted alternately in a predetermined direction are located ;
FFT means for performing serial-parallel conversion on the baseband signal and performing fast Fourier transform to generate converted data;
A demodulator that extracts an element at a predetermined position of the converted data according to a position at which the element of the redundant signal is inserted, and demodulates the data including the extracted element by a predetermined modulation method;
A communication device comprising:
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変調信号を生成する変調ステップと、
所定のデータの集合である冗長信号に基づき、前記変調信号の各要素と、所定の方向に所定の回数だけデータのシフトを行った前記冗長信号の要素とが交互に位置し、要素数が高速フーリエ変換のサイズに一致する挿入後データを生成する挿入ステップと、
前記挿入後データ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合成して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のピーク対平均電力比を算出し、該ピーク対平均電力比が所定の基準を満たすか否かを判断する判定ステップと、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号を検出するまで、前記所定の回数を変えて、前記挿入ステップ、前記IFFTステップ、前記合成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、
前記所定の基準を満たす前記ベースバンド信号に基づき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。
A communication method performed by a communication device that communicates with other devices by wireless communication of an orthogonal frequency division multiplex communication method,
A modulation step of modulating the input signal with a predetermined modulation method to generate a modulated signal;
Based on a predetermined redundant signal is a set of data, and each element of the modulation signal, and each element of said redundancy signal subjected to shift the data by a predetermined number of times in a predetermined direction located alternately, the number of elements An insertion step for generating post-insertion data matching the size of the fast Fourier transform;
IFFT step for performing inverse fast Fourier transform of the post-insertion data;
A combining step of combining the operation results of the IFFT step to generate a baseband signal;
Determining a peak-to-average power ratio of the baseband signal and determining whether the peak-to-average power ratio satisfies a predetermined criterion; and
A repetition step of repeatedly performing the processing of the insertion step, the IFFT step, the synthesis step, and the determination step by changing the predetermined number of times until the baseband signal satisfying the predetermined criterion is detected;
A transmission step of generating and transmitting a transmission signal based on the baseband signal satisfying the predetermined criterion;
A communication method comprising:
前記挿入ステップにおいて、前記冗長信号として、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いることを特徴とする請求項に記載の通信方法。 In the inserting step, as the redundant signal, an autocorrelation value with the same data series that has not been subjected to data shift is higher than an autocorrelation value with a data series that has undergone arbitrary data shift 5. The communication method according to claim 4 , wherein an arbitrary data series having autocorrelation characteristics is used. 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、
所定の方向にシフトされた冗長信号の要素変調信号の各要素とが交互に位置する周波数領域のデータに基づいて生成された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後データを生成するFFTステップと、
前記冗長信号の要素が挿入された位置に応じた前記変換後データの定めた位置にある要素を抽出し、抽出した該要素から成る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,
A reception step of generating a baseband signal by receiving a transmission signal generated based on data in a frequency domain in which each element of the redundant signal and each element of the modulation signal shifted alternately in a predetermined direction are located ;
An FFT step of performing serial-parallel conversion of the baseband signal and performing fast Fourier transform to generate converted data;
A demodulating step of extracting an element at a predetermined position of the converted data according to a position at which the element of the redundant signal is inserted, and demodulating the data including the extracted element by a predetermined modulation method;
A communication method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4830613B2 (en) * 2006-04-28 2011-12-07 日本電気株式会社 Multi-user communication system, communication apparatus, and multipath transmission path estimation method using them
KR101055060B1 (en) * 2006-12-22 2011-08-05 후지쯔 가부시끼가이샤 Wireless communication method, base station and user terminal
JP5320829B2 (en) * 2008-06-09 2013-10-23 富士通株式会社 Control channel transmission method and radio communication apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101781053B1 (en) * 2016-12-22 2017-09-25 (주)아리수엔지니어링 Steel high vibration control damper

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