JP6217114B2 - 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の直交周波数分割多重通信装置では、ＰＡＰＲを低減するため、ＩＦＦＴを行う前に逐次決定法により算出した最適位相に基づきサブキャリア変調信号の位相を制御する。

特開２００６−１６５７８１号公報

ＯＦＤＭ方式の通信では、ＰＡＰＲを低減することが課題となっている。特許文献１の直交周波数分割多重通信装置では、ＰＡＰＲを低減する最適位相を算出するために繰り返し計算処理を行い、サブキャリアごとに位相を制御する必要がある。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。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号の要素数と同数の実数データの集合である任意のデータ系列の各要素を、該要素が閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて二値信号を生成する置換手段と、
前記入力信号の各要素と、該要素と同じ位置にある前記二値信号の要素との排他的論理和を要素とする演算データを生成する演算手段と、
前記入力信号および前記演算データを一次変調方式で変調して一次変調信号をそれぞれ生成する変調手段と、
前記一次変調信号のそれぞれに対し逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴ手段と、
前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定手段と、
基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、前記閾値を変えて前記置換手段の処理を行って新たな前記二値信号を生成し、該二値信号に基づき、前記演算手段の処理を行って新たな前記演算データを生成し、該演算データに基づき、前記変調手段、前記ＩＦＦＴ手段および前記判定手段の処理を行うことを繰り返す繰り返し手段と、
前記基準に合致する逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、前記基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータおよび該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記置換手段は、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いる。

本発明の第２の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信して送信側での演算を特定するデータおよび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、
前記変換データを一次変調方式で復調して復調データを生成する復調手段と、
前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの要素数と同数の実数データの集合であるデータ系列の各要素を、該要素が前記閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて受信側二値信号を生成する受信側置換手段と、
前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの各要素と、該要素と同じ位置にある前記受信側二値信号の要素との排他的論理和を要素とする逆演算データを復元データとして出力し、前記送信側での演算を特定するデータが閾値についての情報を含まない場合には、前記復調データを前記復元データとして出力する逆演算手段と、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記受信側置換手段は、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いる。

本発明の第３の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号の要素数と同数の実数データの集合である任意のデータ系列の各要素を、該要素が閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて二値信号を生成する置換ステップと、
前記入力信号の各要素と、該要素と同じ位置にある前記二値信号の要素との排他的論理和を要素とする演算データを生成する演算ステップと、
前記入力信号および前記演算データを一次変調方式で変調して一次変調信号をそれぞれ生成する変調ステップと、
前記一次変調信号のそれぞれに対し逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴステップと、
前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定ステップと、
基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、前記閾値を変えて前記置換ステップの処理を行って新たな前記二値信号を生成し、該二値信号に基づき、前記演算ステップの処理を行って新たな前記演算データを生成し、該演算データに基づき、前記変調ステップ、前記ＩＦＦＴステップおよび前記判定ステップの処理を行うことを繰り返す繰り返しステップと、
前記基準に合致する逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、前記基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータおよび該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記置換ステップにおいて、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いる。

本発明の第４の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信して送信側での演算を特定するデータおよび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、
前記変換データを一次変調方式で復調して復調データを生成する復調ステップと、
前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの要素数と同数の実数データの集合であるデータ系列の各要素を、該要素が前記閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて受信側二値信号を生成する受信側置換ステップと、
前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの各要素と、該要素と同じ位置にある前記受信側二値信号の要素との排他的論理和を要素とする逆演算データを復元データとして出力し、前記送信側での演算を特定するデータが閾値についての情報を含まない場合には、前記復調データを前記復元データとして出力する逆演算ステップと、
を備えることを特徴とする。

好ましくは、前記受信側置換ステップにおいて、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いる。

本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能になる。

本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係る通信機が送る送信信号の例を示す図である。 実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＣＣＤＦ特性を示す図である。 実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲと閾値との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。以下の説明において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）は、ＩＦＦＴとＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transformation：逆離散フーリエ変換）を含む概念とする。したがって本発明の実施の形態においては、ＩＦＦＴの代わりに、ＩＤＦＴを行うよう構成してもよい。同様にＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）は、ＦＦＴとＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation：離散フーリエ変換）を含む概念とする。またＩＤＦＴおよびＤＦＴを行う場合は、以下の説明におけるＦＦＴサイズとは、ＤＦＴサイズを意味する。

図１は、本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。通信機１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信により他の機器と通信を行う。通信機１は、アンテナ１０、演算部１１、置換部１２、変調部１３、直並列変換部１４、ＩＦＦＴ部１５、判定部１６、送信部１７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、例えばプリアンブルなどの送信信号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はさらに逆演算部３１、置換部３２、復調部３３、並直列変換部３４、ＦＦＴ部３５、受信部３６、および送受信切替部３７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。

置換部１２は、入力信号の要素数と同数の実数データの集合である任意のデータ系列の各要素を、該要素が閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて二値信号を生成し、演算部１１に送る。置換部１２は、例えばデータ系列の要素が閾値以上である場合には該要素を１に置き換え、データ系列の要素が閾値未満である場合には該要素を０で置き換えて、二値信号を生成する。

置換部１２は、データ系列として、例えばＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いる。また閾値は任意に定めることができる。データ系列として各要素の絶対値が１であるＣＡＺＡＣ系列の実部または虚部から成るデータを用いる場合には、データ系列の要素の値は、−１以上、１以下の実数であるので、−１以上、１以下の範囲にある任意の実数を閾値として用いる。データ系列として各要素の絶対値が１であるＣＡＺＡＣ系列の実部または虚部から成るデータを用いる場合には、データ系列の要素の値が、−１以上、１以下の範囲において分散しているため、後述するように閾値を変更することでＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）をより低減することができる。データ系列は、ＣＡＺＡＣ系列の実部または虚部から成るデータに限られず、例えばランダムな実数から成るデータ系列を用いることができる。

演算部１１は、入力信号の各要素と、該要素と同じ位置にある二値信号の要素との排他的論理和を要素とする演算データを生成する。演算部１１は、入力信号および演算データを変調部１３に送る。変調部１３は、入力信号および演算データを一次変調方式で変調し、一次変調信号をそれぞれ生成し、直並列変換部１４に送る。一次変調方式は、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）である。

一次変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズをＮとすると、入力信号ｂは下記（１）式で表される。またデータ系列ｃは下記（２）式で表される。データ系列ｃは、系列長が２ＮのＣＡＺＡＣ系列の実部から成るデータとする。二値信号ｄが下記（３）式で表されるとすると、演算データｅは下記（４）式で表される。

直並列変換部１４は、一次変調信号を直並列変換し、直並列変換した一次変調信号をＩＦＦＴ部１５に送る。ＩＦＦＴ部１５は、直並列変換された一次変調信号のＩＦＦＴを行って、逆変換データをそれぞれ生成し、判定部１６に送る。

判定部１６は、逆変換データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲを算出し、ＰＡＰＲが基準に合致するか否かを判定する。判定部１６は、ＰＡＰＲが基準に合致しないと判定した場合には、その旨を置換部１２に通知する。置換部１２は、閾値を変えて、新たな二値信号を生成する。演算部１１、変調部１３、直並列変換部１４、ＩＦＦＴ部１５、および判定部１６は、新たな二値信号に基づいて上述の処理を行う。コントローラ２０は、基準に合致する逆変換データを検出するまで、置換部１２、演算部１１、変調部１３、直並列変換部１４、ＩＦＦＴ部１５、および判定部１６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。

置換部１２は、例えば下記（５）式のように有限個数の閾値ｔｈ_ｊを予め定めておくことができる。置換部１２は、閾値ｔｈ_ｊを順次変えて、繰り返し処理を行うようにしてもよい。

判定部１６は、基準に合致する逆変換データを検出した場合には、送信部１７に該逆変換データを送る。予め用意した全ての閾値について、もしくは所定の回数、上述の処理を繰り返して最も上記ＰＡＰＲが低い逆変換データを検出するように、または上述の処理を繰り返して上記ＰＡＰＲが閾値以下である逆変換データを検出するように通信機１を構成することができる。

一次変調方式がＱＰＳＫであって、ＦＦＴサイズがＮであり、置換部１２において、上記（５）式のように予め５つの閾値を用意した場合を例にして説明する。閾値ｔｈ_ｊに基づき、置換部１２で生成した二値信号ｄ_１（ｔｈ_ｊ）は、下記（６）式で表される。

演算部１１で、上記（４）式と同様に、入力信号と二値信号ｄ_１（ｔｈ_ｊ）に基づき生成した演算データをｅ_１（ｔｈ_ｊ）とし、演算データｅ_１（ｔｈ_ｊ）に基づき生成された逆変換データをｆ_１（ｔｈ_ｊ）とする。上記（３）式で表されるそれぞれの閾値を、閾値ｔｈ_１＝−０．８、閾値ｔｈ_２＝−０．４、閾値ｔｈ_３＝０、閾値ｔｈ_４＝０．４、閾値ｔｈ_５＝０．８とする。また入力信号に基づき生成された逆変換データをｆ_１とする。

判定部１６は、例えば、逆変換データｆ_１（ｔｈ_１）、ｆ_１（ｔｈ_２）、ｆ_１（ｔｈ_３）、ｆ_１（ｔｈ_４）、ｆ_１（ｔｈ_５）、ｆ_１のそれぞれに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲを算出し、ＰＡＰＲが最も低い逆変換データを検出し、送信部１７に送る。後続の入力信号についても同様の処理が行われ、ＰＡＰＲが基準に合致する逆変換データがそれぞれ送信部１７に送られる。

送信部１７は、逆変換データを合成してベースバンド信号を生成し、基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータおよび該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３７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。

図３は、実施の形態に係る通信機が送る送信信号の例を示す図である。送信信号は、プリアンブル、基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータ、およびベースバンド信号ｇ_１（ｔｈ_１）、ｇ_２（ｔｈ_２）、・・・、ｇ_ｋ（ｔｈ_ｊ）から構成される。図３の例では、ｋ個のベースバンド信号が送信信号に含まれている。

上記演算を特定するデータとは、基準に合致する逆変換データに対応する二値信号を生成する際に置換部１２で用いた閾値を示すデータ、または基準に合致する逆変換データが入力信号に基づく一次変調信号を直並列変換し、ＩＦＦＴを行って生成されたことを示す所定のデータを含む。例えば上記（５）式で表される閾値を置換部１２で用いた場合に、逆変換データｆ_１（ｔｈ_１）が基準に合致する場合には、基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータには、ｔｈ_１を示すデータが含まれる。また逆変換データｆ_１が基準に合致する場合には、基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータには、入力信号に基づく逆変換データｆ_１を示す、所定のデータが含まれる。図３の例では、１つ目のベースバンド信号に対応する逆変換データを生成する際に用いた閾値はｔｈ_１であり、２つ目のベースバンド信号に対応する逆変換データを生成する際に用いた閾値はｔｈ_２である。

上記演算を特定するデータは、例えば閾値または所定のデータのそれぞれに一次変調を施し、合成したデータである。例えば閾値を示すデータまたは所定のデータとして８ビットのデータを用い、一次変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズを２０４８とした場合には、５１２個の上記演算を特定するデータを含むことができる。なお閾値を示すデータまたは所定のデータのサイズは任意であり、所定のデータの値は、任意に定めることができる。閾値を示すデータまたは所定のデータのサイズ、および所定のデータの値についての情報は、送受信間で予め共有されている。上記演算を特定するデータを送信信号に含むことで、受信側で入力信号を正しく復元することが可能となる。

図４は、実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。置換部１２は、入力信号の要素数と同数の実数データの集合である任意のデータ系列の各要素を、該要素が閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて二値信号を生成する（ステップＳ１１０）。演算部１１は、入力信号の各要素と、該要素と同じ位置にある二値信号の要素との排他的論理和を要素とする演算データを生成する（ステップＳ１２０）。変調部１３は、入力信号および演算データを一次変調方式で変調し、直並列変換部１４は、一次変調信号をそれぞれ直並列変換する（ステップＳ１３０）。

ＩＦＦＴ部１５は、直並列変換された一次変調信号のＩＦＦＴを行って、逆変換データをそれぞれ生成する（ステップＳ１４０）。判定部１６は、逆変換データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲを算出し、ＰＡＰＲが基準に合致するか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ＰＡＰＲが基準に合致しない場合には（ステップＳ１６０；Ｎ）、ステップＳ１１０に戻り、閾値を変えて、新たな二値信号を生成し、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Ｓ１６０；Ｙ）、逆変換データを合成してベースバンド信号を生成し、基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータおよび該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３７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Ｓ１７０）。ステップＳ１７０の送信処理が完了すると、通信機１は処理を終了する。

受信側での処理を以下に説明する。受信部３６は、アンテナ１０および送受信切替部３７を介して送信信号を受信し、送信側での演算を特定するデータおよびベースバンド信号を生成する。受信部３６は、送信側での演算を特定するデータを置換部３２に送り、ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成し、ＦＦＴ部３５に送る。送信側での演算を特定するデータが一次変調されている場合には、受信部３６は送信側での演算を特定するデータを一次変調方式で復調し、復調した送信側での演算を特定するデータを置換部３２に送る。受信側では送信側での演算を特定するデータの復調の要否についての情報を保持している。

ＦＦＴ部３５は、並列信号のＦＦＴを行って、変換データを生成し、並直列変換部３４に送る。並直列変換部３４は、変換データを並直列変換し、復調部３３に送る。復調部３３は、並直列変換された変換データを一次変調方式で復調して復調データを生成し、逆演算部３１に送る。

置換部３２は、送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、復調データの要素数と同数の実数データの集合であるデータ系列の各要素を、該要素が該閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて受信側二値信号を生成する。データ系列は、送信側の置換部１２で用いたデータ系列と同じであり、受信側二値信号は、送信された逆変換データに対応する、置換部１２で生成された二値信号に一致する。

逆演算部３１は、送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、並直列変換された復調データの各要素と、該要素と同じ位置にある受信側二値信号の要素との排他的論理和を要素とする逆演算データを復元データとして出力する。また逆演算部３１は、送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含まない、すなわち該データが入力信号に基づく逆変換データを示すデータである場合には、並直列変換された復調データを復元データとして出力する。

図５は、実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。受信部３６は、アンテナ１０および送受信切替部３７を介して送信信号を受信し、送信側での演算を特定するデータおよびベースバンド信号を生成し、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（ステップＳ２１０）。ＦＦＴ部３５は、並列信号のＦＦＴを行い変換データを生成する（ステップＳ２２０）。並直列変換部３４は、変換データを並直列変換し、復調部３３は、並直列変換された変換データを一次変調方式で復調して復調データを生成する（ステップＳ２３０）。

送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には（ステップＳ２４０；Ｙ）、置換部３２は、復調データの要素数と同数の実数データの集合であるデータ系列の各要素を、該要素が該閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて受信側二値信号を生成する（ステップＳ２５０）。そして、逆演算部３１は、並直列変換された復調データの各要素と、該要素と同じ位置にある受信側二値信号の要素との排他的論理和を要素とする逆演算データを復元データとして出力する（ステップＳ２６０）。

送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含まない場合には（ステップＳ２４０；Ｎ）、逆演算部３１は、並直列変換された復調データを復元データとして出力する（ステップＳ２７０）。ステップＳ２６０、Ｓ２７０の復元処理が完了したら、通信機１は処理を終了する。

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、上述の演算処理を行うことで、ＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するとおり、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。

（具体例）
次に、シミュレーションにより実施の形態に係る発明の効果を説明する。入力信号にランダム信号を用いて、従来技術と実施の形態に係る発明について、ベースバンド信号を生成し、ＰＡＰＲの算出を繰り返すシミュレーションを行った。変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズを２０４８として、従来技術と実施の形態に係る発明のＰＡＰＲのＣＣＤＦ（Complementary Cumulative Distribution Function：相補累積分布関数）、すなわちＰＡＰＲの発生確率の特性を比較した。従来技術とは、上述のような演算処理を行わずに、入力信号を一次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。

図６は、実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦである。実施の形態に係る発明においては、閾値の個数を１として閾値を０とした場合（パターン１）、閾値の個数を２として閾値を０、０．４とした場合（パターン２）、閾値の個数を３として閾値を−０．４、０、０．４とした場合（パターン３）、閾値の個数を４として閾値を−０．４、０、０．４、０．８とした場合（パターン４）、閾値の個数を５として閾値を−０．８、−０．４、０、０．４、０．８とした場合（パターン５）についてそれぞれシミュレーションを行った。

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、パターン１の場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を太い実線のグラフで示し、パターン２の場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を一点鎖線のグラフで示し、パターン３の場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を二点鎖線のグラフで示し、パターン４の場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を破線のグラフで示し、パターン５の場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を点線のグラフで示す。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。閾値の個数および値によってＰＡＰＲが変化するため、閾値の個数や、送信側の判定部１６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。

また入力信号に、一次変調後の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。図７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と閾値との関係を示す図である。入力信号に同一信号を用いた場合に、閾値の個数を１とし、図７に示すように閾値の値を変えてシミュレーションを行った。閾値を０とした場合に、実施の形態に係る通信機１におけるベースバンド信号のＰＡＰＲは６．７ｄＢとなり、従来技術と比べて大幅に低減されていることがわかる。したがって、上記（５）式のように、予め用意した複数の閾値に０を含むことで、入力信号が同一信号であっても、ランダム信号であっても、ＰＡＰＲを低減することが可能となる。

ＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）については、上述の演算では論理演算を行っているだけであるから、実施の形態に係る通信機１におけるＢＥＲは、従来技術と同様であると推測される。ただし、送信信号に含まれる送信側での演算を特定するデータが正しく受信されない場合には、データを復元することはできない。

上述のシミュレーションにより、実施の形態に係る発明においては、上述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。

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１３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。また直並列変換部１４の位置は、上述の実施の形態に限られず、演算部１１の前後のいずれかに位置するようにしてもよい。同様に、受信側の並直列変換部３４の位置も、上述の実施の形態に限られず、逆演算部３１の前後のいずれかに位置するようにしてもよい。ＩＦＦＴ部１５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。

１ 通信機
１０ アンテナ
１１ 演算部
１２ 置換部
１３ 変調部
１４ 直並列変換部
１５ ＩＦＦＴ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 逆演算部
３２ 置換部
３３ 復調部
３４ 並直列変換部
３５ ＦＦＴ部
３６ 受信部
３７ 送受信切替部

Claims (8)

1. 直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
   入力信号の要素数と同数の実数データの集合である任意のデータ系列の各要素を、該要素が閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて二値信号を生成する置換手段と、
   前記入力信号の各要素と、該要素と同じ位置にある前記二値信号の要素との排他的論理和を要素とする演算データを生成する演算手段と、
   前記入力信号および前記演算データを一次変調方式で変調して一次変調信号をそれぞれ生成する変調手段と、
   前記一次変調信号のそれぞれに対し逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴ手段と、
   前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定手段と、
   基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、前記閾値を変えて前記置換手段の処理を行って新たな前記二値信号を生成し、該二値信号に基づき、前記演算手段の処理を行って新たな前記演算データを生成し、該演算データに基づき、前記変調手段、前記ＩＦＦＴ手段および前記判定手段の処理を行うことを繰り返す繰り返し手段と、
   前記基準に合致する逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、前記基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータおよび該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
   を備えることを特徴とする通信機。
2. 前記置換手段は、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いることを特徴とする請求項１に記載の通信機。
3. 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送信側での演算を特定するデータおよび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、
   前記変換データを一次変調方式で復調して復調データを生成する復調手段と、
   前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの要素数と同数の実数データの集合であるデータ系列の各要素を、該要素が前記閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて受信側二値信号を生成する受信側置換手段と、
   前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの各要素と、該要素と同じ位置にある前記受信側二値信号の要素との排他的論理和を要素とする逆演算データを復元データとして出力し、前記送信側での演算を特定するデータが閾値についての情報を含まない場合には、前記復調データを前記復元データとして出力する逆演算手段と、
   を備えることを特徴とする通信機。
4. 前記受信側置換手段は、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いることを特徴とする請求項３に記載の通信機。
5. 直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
   入力信号の要素数と同数の実数データの集合である任意のデータ系列の各要素を、該要素が閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて二値信号を生成する置換ステップと、
   前記入力信号の各要素と、該要素と同じ位置にある前記二値信号の要素との排他的論理和を要素とする演算データを生成する演算ステップと、
   前記入力信号および前記演算データを一次変調方式で変調して一次変調信号をそれぞれ生成する変調ステップと、
   前記一次変調信号のそれぞれに対し逆高速フーリエ変換を行い逆変換データを生成するＩＦＦＴステップと、
   前記逆変換データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定ステップと、
   基準に合致する前記逆変換データを検出するまで、前記閾値を変えて前記置換ステップの処理を行って新たな前記二値信号を生成し、該二値信号に基づき、前記演算ステップの処理を行って新たな前記演算データを生成し、該演算データに基づき、前記変調ステップ、前記ＩＦＦＴステップおよび前記判定ステップの処理を行うことを繰り返す繰り返しステップと、
   前記基準に合致する逆変換データに基づきベースバンド信号を生成し、前記基準に合致する逆変換データを生成する際に行った演算を特定するデータおよび該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
   を備えることを特徴とする通信方法。
   
6. 前記置換ステップにおいて、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いることを特徴とする請求項５に記載の通信方法。
7. 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送信側での演算を特定するデータおよび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、
   前記変換データを一次変調方式で復調して復調データを生成する復調ステップと、
   前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの要素数と同数の実数データの集合であるデータ系列の各要素を、該要素が前記閾値以上であるか否かに基づき、１または０に置き換えて受信側二値信号を生成する受信側置換ステップと、
   前記送信側での演算を特定するデータが閾値を示すデータを含む場合には、前記復調データの各要素と、該要素と同じ位置にある前記受信側二値信号の要素との排他的論理和を要素とする逆演算データを復元データとして出力し、前記送信側での演算を特定するデータが閾値についての情報を含まない場合には、前記復調データを前記復元データとして出力する逆演算ステップと、
   を備えることを特徴とする通信方法。
8. 前記受信側置換ステップにおいて、前記データ系列としてＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列の実部または虚部から成るデータを用いることを特徴とする請求項７に記載の通信方法。

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