WO2022013923A1 - Ｏｆｄｍ変調装置、ｏｆｄｍ復調装置、ｏｆｄｍ通信システム、及びｏｆｄｍ通信方法 - Google Patents

Ｏｆｄｍ変調装置、ｏｆｄｍ復調装置、ｏｆｄｍ通信システム、及びｏｆｄｍ通信方法 Download PDF

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communication
unit
fourier transform
data
communication frame
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慶洋 明星
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三菱電機株式会社
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    • H04L27/2647—Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2649—Demodulators
    • H04L27/265—Fourier transform demodulators, e.g. fast Fourier transform [FFT] or discrete Fourier transform [DFT] demodulators

Definitions

  • the present disclosure relates to an OFDM modulation device and an OFDM demodulation device.
  • Patent Document 1 describes a transmitter and a plurality of receivers that employ an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulation / demodulation method.
  • the transmitter assigns a subcarrier to each receiver and simultaneously transmits a plurality of subcarriers to simultaneously transmit each information to the plurality of receivers.
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a technology capable of changing the number of subcarriers when the communication application is changed.
  • the OFDM modulation device includes a communication use specification unit that specifies the communication use of the communication frame, and a communication use designation unit.
  • a header generation unit that generates a header of a communication frame, a payload generation unit that generates a payload of a communication frame, and a header generation unit that store communication usage specification information indicating a communication usage specified by the communication usage specification unit are generated.
  • the communication frame in the time region is created. It is equipped with an inverse high-speed Fourier transform unit to generate.
  • the number of subcarriers can be changed when the communication usage changes.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the OFDM communication system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the detailed structure of the OFDM modulation apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the specific example of the communication frame of the time domain which the OFDM modulation apparatus which concerns on Embodiment 1 transmits to the OFDM demodulation apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a block diagram which shows the detailed structure of the OFDM demodulation apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 9A shows a hardware configuration that realizes each function of the communication frame generation unit and the inverse fast Fourier transform unit of the OFDM demodulation device according to the first embodiment, or the symbol synchronization unit and the high speed of the OFDM demodulation device according to the first embodiment. It is a block diagram which shows each function of a Fourier transform part.
  • FIG. 9B shows a hardware configuration for executing software that realizes the functions of the communication frame generation unit and the inverse fast Fourier transform unit of the OFDM modulator according to the first embodiment, or a symbol of the OFDM demodulation apparatus according to the first embodiment. It is a block diagram which shows the hardware composition which executes the software which realizes each function of the synchronization part and the fast Fourier transform part.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an OFDM communication system 100 according to the first embodiment.
  • the OFDM communication system 100 includes an OFDM modulation device 1, an OFDM demodulation device 2, and a cable 3.
  • the OFDM communication system 100 further includes at least one or more OFDM demodulation devices having the same configuration as that of the OFDM demodulation device 2.
  • the OFDM modulation device 1 is connected to the OFDM demodulation device 2 and at least one or more other OFDM demodulation devices via a cable 3.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the OFDM modulation device 1 according to the first embodiment.
  • the OFDM modulation device 1 includes a communication frame generation unit 10, an inverse fast Fourier transform unit 11, a DA converter 12, and an amplification element 13.
  • the OFDM demodulation device 2 includes an amplification element 20, an AD converter 21, a symbol synchronization unit 22, and a fast Fourier transform unit 23.
  • the symbol synchronization unit 22 includes a communication use determination unit 24.
  • the communication frame generation unit 10 generates a communication frame to be transmitted by the OFDM modulation device 1 to the OFDM demodulation device 2. More specifically, the communication frame generation unit 10 includes a communication use designation unit 14, a header generation unit 15, and a payload generation unit 16.
  • the communication use designation unit 14 designates the communication use of the communication frame.
  • the communication use specification unit 14 outputs information indicating the designated communication use to the header generation unit 15 and the inverse fast Fourier transform unit 11, respectively.
  • Examples of the communication use designated by the communication use designation unit 14 include a control use, an information use, and the like.
  • the control application here is, for example, a control application for controlling a single device (one control target), a control application for controlling a plurality of devices (a plurality of control objects), and the like.
  • the "control use” means a control use for controlling a single device. That is, in the first embodiment, the communication frame for control use is a control signal for controlling a device (not shown) including the OFDM demodulation device 2. Further, in the first embodiment, the communication frame for information use is data having a larger amount of information than the control signal. Examples of the data include image data, audio data, and the like.
  • the header generation unit 15 generates the header of the communication frame.
  • the header generation unit 15 stores the communication use specification information indicating the communication use specified by the communication use specification unit 14 in the header.
  • the header generation unit 15 outputs the header in which the communication use designation information is stored to the inverse fast Fourier transform unit 11.
  • the payload generation unit 16 generates the payload of the communication frame.
  • the payload generation unit 16 outputs the generated payload to the inverse fast Fourier transform unit 11.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 has a size corresponding to the communication purpose specified by the communication use specification unit 14 with respect to the data in the frequency domain including the header generated by the header generation unit 15 and the payload generated by the payload generation unit 16.
  • a communication frame in the time domain is generated.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 executes the inverse fast Fourier transform for each symbol on the data in the frequency domain.
  • the size here means the number of input bits (number of sample points) of the inverse fast Fourier transform.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 outputs the generated communication frame in the time domain to the DA converter 12.
  • the size is smaller than the size of the inverse fast Fourier transform executed by the inverse fast Fourier transform unit 11 when the communication use designated by the communication use designation unit 14 is for information use.
  • the size of the inverse fast Fourier transform executed by the inverse fast Fourier transform unit 11 is the communication use. It is smaller than the size of the inverse fast Fourier transform executed by the inverse fast Fourier transform unit 11 when the communication application designated by the designation unit 14 is a control application for controlling each of a plurality of devices.
  • the DA converter 12 converts the communication frame in the time domain generated by the inverse fast Fourier transform unit 11 from digital data to analog data.
  • the DA converter 12 outputs a communication frame in the time domain converted into analog data to the amplification element 13.
  • the amplification element 13 amplifies the communication frame in the time domain converted into analog data by the DA converter 12.
  • the amplification element 13 outputs the communication frame 30 in the amplified time domain to the OFDM demodulation device 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the communication frame 30 in the time domain transmitted by the OFDM modulation device 1 to the OFDM demodulation device 2.
  • the vertical axis shows the amplitude and the horizontal axis shows the time.
  • the communication frame 30 is composed of a plurality of symbols, and is a header symbol 31 which is a header generated by the header generation unit 15 and a plurality of payloads generated by the payload generation unit 16. It is composed of the payload symbol 32 of.
  • the description of Short Symbol and Long Symbol in FIG. 3 will be described later.
  • the header symbol 31 generated by the header generation unit 15 includes a preamble 311 for the OFDM demodulation device 2 to perform symbol synchronization, an address bit area 312 in which a transfer destination address or a transfer source address and the like are stored, and an address bit area 312. , Other information essential for communication control is stored. Further, the header symbol 31 is predetermined with a communication use bit area 313 for storing the above-mentioned communication use designation information. The communication use designation information stored in the communication use bit area 313 of the header symbol 31 indicates, for example, whether the communication use of the communication frame 30 is for control use or for information use. Further, the payload symbol 32 stores communication data actually transmitted between the OFDM modulation device 1 and the OFDM demodulation device 2.
  • the communication data is a control signal.
  • the communication data is image data or the like having a larger amount of information than the control signal.
  • FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 includes a selector 40, a plurality of layers 41, and a data output unit 42.
  • Each of the plurality of layers 41 is composed of at least one data input unit 43 and at least one butterfly calculation unit 44 that executes a butterfly calculation. More specifically, for example, in the example of FIG. 4, the uppermost layer of the plurality of layers 41 is one data input unit 43 and one butterfly calculation unit 44 that acquires data from the data input unit 43. It is equipped with.
  • next layer (the second layer from the top in FIG. 4) of the uppermost layer among the plurality of layers 41 is data from two data input units 43 and one of the two data input units 43. It is provided with a butterfly calculation unit 44 for acquiring data, and a butterfly calculation unit 44 for acquiring data from the other of the two data input units 43.
  • top layer means the layer shown at the top in FIG.
  • the selector 40 selects an output destination data input unit 43 that outputs data in the frequency domain from the data input units 43 of the plurality of layers 41 based on the communication use specified by the communication application specification unit 14.
  • the data in the frequency domain is data in the frequency domain including the header generated by the header generation unit 15 and the payload generated by the payload generation unit 16.
  • the selector 40 outputs the data in the frequency domain to the selected data input unit 43.
  • the plurality of layers 41 execute the inverse fast Fourier transform by executing the butterfly operation for each layer. More specifically, when each data input unit 43 of the plurality of layers 41 acquires the data of the frequency domain from the selector 40, the data of the frequency domain is transferred to the butterfly calculation unit 44 of the same layer among the plurality of layers 41. Output. More specifically, for example, in the example of FIG. 4, when the data input unit 43 of the uppermost layer among the plurality of layers 41 acquires the data of the frequency domain from the selector 40, the data of the frequency domain is obtained. It is output to the butterfly calculation unit 44 of the uppermost layer.
  • next layer means the hierarchy which performs processing before the target hierarchy. More specifically, for example, in the example of FIG. 4, the data input unit 43 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 41 is the butterfly calculation unit 44 of the uppermost layer of the plurality of layers 41.
  • the data after the butterfly calculation is acquired from, the data after the butterfly calculation is output to the butterfly calculation unit 44 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 41.
  • “next layer” means the layer which performs processing next to the target layer.
  • each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 becomes smaller as the layer to which the butterfly calculation unit 44 belongs is later.
  • each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 executes a butterfly operation whose size is smaller as the layer to which the layer belongs is later.
  • "later hierarchy” means the hierarchy which performs processing after the target hierarchy.
  • the size here means the number of input bits of the butterfly operation. For example, in the example of FIG. 4, the butterfly calculation unit 44 of the uppermost layer among the plurality of layers 41 executes the butterfly calculation having 16 input bits. On the other hand, the butterfly calculation unit 44 in the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 41 executes the butterfly calculation having 8 input bits.
  • the butterfly calculation unit 44 has a configuration in which the size of the butterfly calculation to be executed is halved each time the number of steps of the layer to which the butterfly calculation unit belongs advances by one step. Utilizing this, the selector 40 selects the output destination data input unit 43 as described above, and as a result, selects the output destination layer from among the plurality of layers 41, so that the inverse fast Fourier transform unit 11 You can resize the inverse Fast Fourier Transform performed on the data in the frequency domain without changing the configuration.
  • each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 acquires frequency domain data from the data input unit 43 of the same layer among the plurality of layers 41
  • the butterfly calculation unit 44 is butterfly with respect to the data in the frequency domain. Perform the operation.
  • the frequency domain data here is the frequency domain data acquired by the data input unit 43 from the selector 40.
  • Each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 43 of the next layer among the plurality of layers 41 (note that the butterfly calculation unit 44 of the lowest layer is a butterfly calculation unit 44.
  • the data on which the calculation is executed is output to the data output unit 42). For example, in the example of FIG.
  • the frequency domain Perform butterfly operations on the data.
  • the butterfly calculation unit 44 of the uppermost layer outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 43 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 41.
  • each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 acquires the data after the butterfly calculation from the data input unit 43 of the same layer among the plurality of layers 41
  • the butterfly calculation unit 44 executes the butterfly calculation on the data after the butterfly calculation. do.
  • Each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 43 of the next layer among the plurality of layers 41 (note that the butterfly calculation unit 44 of the lowest layer is a butterfly calculation unit 44.
  • the data on which the calculation is executed is output to the data output unit 42).
  • the butterfly calculation unit 44 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 41 acquires the data after the butterfly calculation from the data input unit 43 of the next layer, the butterfly is said.
  • the data after the butterfly calculation is the data obtained by the butterfly calculation unit 44 on the uppermost layer of the plurality of layers 41 performing the butterfly calculation.
  • the butterfly calculation unit 44 of the next layer outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 43 of the next next layer (third layer from the top) of the uppermost layer among the plurality of layers 41. do.
  • the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs is a layer after the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs when the communication use designated by the communication use designation unit 14 is for information use.
  • the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs when the communication use specified by the communication use designation unit 14 is the control use is that the communication use specified by the communication use designation unit 14 is the information use. This is a layer to be processed after the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs.
  • the selector 40 selects the data input unit 43 of the uppermost layer among the plurality of layers 41 (FIG. 4). Input A of 4).
  • the number of input bits of the butterfly operation executed by the butterfly calculation unit 44 of the next layer of the uppermost layer is 8, and the number of input bits of the butterfly operation executed by the butterfly calculation unit 44 of the uppermost layer is 16. Is also small.
  • the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs is the communication use specification unit 14. This is a layer after the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs when the communication application specified by is a control application for controlling a plurality of devices.
  • the data output unit 42 acquires the data after the butterfly calculation from the butterfly calculation unit 44 in the lowest layer of the plurality of layers 41, and outputs the data to the DA converter 12 as a communication frame in the time domain.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the OFDM demodulation device 2 according to the first embodiment.
  • the OFDM demodulator 2 includes an amplification element 20, an AD converter 21, a symbol synchronization unit 22, and a fast Fourier transform unit 23.
  • the amplification element 20 amplifies the communication frame in the time domain output by the OFDM modulation device 1.
  • the amplification element 20 outputs the communication frame in the amplified time domain to the AD converter 21.
  • the AD converter 21 converts the communication frame in the time domain amplified by the amplification element 20 from analog data to digital data.
  • the AD converter 21 outputs a communication frame in the time domain converted into digital data to the symbol synchronization unit 22.
  • the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization with respect to the communication frame in the time domain output by the AD converter 21. More specifically, for example, in the example in which the communication frame in the time domain is the communication frame 30 shown in FIG. 3, the symbol synchronization unit 22 communicates based on the preamble 311 stored in the header symbol 31 of the communication frame 30. The reception timing of the frame 30 is determined.
  • the symbol synchronization unit 22 includes a communication use determination unit 24.
  • the communication use determination unit 24 determines the communication use of the communication frame based on the communication use designation information stored in the header of the communication frame in the time domain.
  • the communication use determination unit 24 outputs the determination result to the fast Fourier transform unit 23. More specifically, in the first embodiment, the communication use determination unit 24 uses the communication use of the communication frame based on the communication use designation information stored in the header of the communication frame in the time domain output by the AD converter 21. Is determined. More specifically, for example, in the example in which the communication frame in the time domain is the communication frame 30 shown in FIG. 3, the communication use determination unit 24 is stored in the communication use bit area 313 of the header symbol 31 of the communication frame 30. The communication use of the communication frame 30 is determined based on the communication use designation information.
  • the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the control use. For example, when the communication use designation information indicates that the use of the communication frame is the information use, the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the information use.
  • the fast Fourier transform unit 23 generates data in the frequency domain by executing a fast Fourier transform of a size corresponding to the communication application determined by the communication application determination unit 24 for the communication frame in the time domain. More specifically, in the first embodiment, the fast Fourier transform unit 23 corresponds to the communication use determined by the communication use determination unit 24 with respect to the communication frame in the time domain in which the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization. Generate data in the frequency domain by performing a fast Fourier transform of the size.
  • the size here means the number of input bits (number of sample points) of the fast Fourier transform.
  • the fast Fourier transform unit 23 executes the fast Fourier transform.
  • the size is smaller than the size of the fast Fourier transform executed by the fast Fourier transform unit 23 when the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the information use.
  • the size of the fast Fourier transform executed by the fast Fourier transform unit 23 is determined. It is smaller than the size of the fast Fourier transform executed by the fast Fourier transform unit 23 when the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is a control use for controlling a plurality of devices.
  • the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 Since the configuration of the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulator 2 is the same as the configuration of the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulator 1 shown in FIG. 4, the OFDM modulator 1 described with reference to FIG. 4 The configuration of the inverse fast Fourier transform unit 11 of the above can be similarly applied to the configuration of the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulator 2.
  • the fast Fourier transform unit 23 includes a selector 50, a plurality of layers 51, and a data output unit 52.
  • Each of the plurality of layers 51 is composed of at least one data input unit 53 and at least one butterfly calculation unit 54 that executes a butterfly calculation.
  • the uppermost layer of the plurality of layers 51 includes one data input unit 53 and one butterfly calculation unit 54 that acquires data from the data input unit 53.
  • the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51 is a two data input units 53, a butterfly calculation unit 54 that acquires data from one of the two data input units 53, and the two. It includes a butterfly calculation unit 54 that acquires data from the other of the data input units 53.
  • the selector 50 selects an output destination data input unit 53 that outputs a communication frame in the time domain from each data input unit 53 of a plurality of layers 51 based on the communication use determined by the communication application determination unit 24. ..
  • the data in the time domain is a communication frame in the time domain in which the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization.
  • the selector 50 outputs a communication frame in the time domain to the selected data input unit 53.
  • the plurality of layers 51 execute a fast Fourier transform by executing a butterfly operation for each layer. More specifically, when the data input unit 53 of the plurality of layers 51 acquires the communication frame in the time domain from the selector 50, the data input unit 53 of the plurality of layers 51 uses the communication frame in the time domain as the butterfly calculation unit 54 of the same layer among the plurality of layers 51. Output to. More specifically, for example, when the data input unit 53 of the uppermost layer among the plurality of layers 51 acquires the communication frame of the time domain from the selector 50, the communication frame of the time domain is used as the uppermost layer. It is output to the butterfly calculation unit 54 of the hierarchy of.
  • the data after the butterfly calculation is used for the data after the butterfly calculation of the plurality of layers 51. It is output to the butterfly calculation unit 54 of the same layer. More specifically, for example, the data input unit 53 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51 is the data after the butterfly operation from the butterfly calculation unit 54 of the uppermost layer of the plurality of layers 51. Is obtained, the data after the butterfly calculation is output to the butterfly calculation unit 54 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51.
  • each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 becomes smaller as the layer to which the butterfly calculation unit 54 belongs is later.
  • each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 executes a butterfly calculation whose size is smaller as the layer to which the layer belongs is later.
  • the size here means the number of input bits for butterfly operation.
  • the butterfly calculation unit 54 of the uppermost layer among the plurality of layers 51 executes a butterfly calculation having 16 input bits.
  • the butterfly calculation unit 54 in the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51 executes the butterfly calculation having 8 input bits.
  • each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 acquires a communication frame in the time domain from the data input unit 53 of the same layer among the plurality of layers 51
  • the butterfly calculation unit 54 executes the butterfly calculation for the communication frame in the time domain.
  • the communication frame in the time domain here is a communication frame in the time domain acquired by the data input unit 53 from the selector 50.
  • Each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 53 of the next layer of the plurality of layers 51 (note that the butterfly calculation unit 54 of the lowest layer is a butterfly calculation unit 54.
  • the data on which the calculation is executed is output to the data output unit 52).
  • the butterfly calculation unit 54 in the uppermost layer of the plurality of layers 51 acquires a communication frame in the time domain from the data input unit 53 in the uppermost layer
  • the butterfly calculation unit 54 in the time domain is used with respect to the communication frame in the time domain.
  • the butterfly calculation unit 54 of the uppermost layer outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 53 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51.
  • each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 acquires the data after the butterfly calculation from the data input unit 53 of the same layer among the plurality of layers 51, the butterfly calculation unit 54 executes the butterfly calculation on the data after the butterfly calculation. ..
  • Each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 53 of the next layer of the plurality of layers 51 (note that the butterfly calculation unit 54 of the lowest layer is a butterfly calculation unit 54.
  • the data on which the calculation is executed is output to the data output unit 52).
  • the butterfly calculation unit 54 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51 acquires the data after the butterfly calculation from the data input unit 53 of the next layer
  • the butterfly calculation unit 54 with respect to the data after the butterfly calculation perform butterfly operations.
  • the data after the butterfly calculation is the data obtained by the butterfly calculation unit 54 on the uppermost layer of the plurality of layers 51 performing the butterfly calculation.
  • the butterfly calculation unit 54 of the next layer outputs the data obtained by executing the butterfly calculation to the data input unit 53 of the next next layer of the plurality of layers 51.
  • the data input unit selected by the selector 50 when the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the control use is a layer after the layer to which the data input unit 53 selected by the selector 50 when the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the information use.
  • the layer to which the data input unit 53 selected by the selector 50 belongs is the communication use of the communication frame by the communication use determination unit 24.
  • the size of the butterfly calculation is the butterfly calculation unit that belongs to the same layer as the layer to which the output destination data input unit 53 selected by the selector 50 when the communication application determination unit 24 determines that the communication application of the communication frame is the information application. It is smaller than the size of the butterfly operation performed by 54.
  • the selector 50 selects the data input unit 53 of the next layer of the uppermost layer among the plurality of layers 51 (FIG. 6).
  • the selector 50 sets the data input unit 53 of the uppermost layer among the plurality of layers 51. Select (corresponds to Input A in Fig. 4).
  • the number of input bits of the butterfly operation executed by the butterfly calculation unit 54 of the next layer of the uppermost layer is 8, and the number of input bits of the butterfly operation executed by the butterfly calculation unit 54 of the uppermost layer is 16. small.
  • the layer to which the data input unit 53 selected by the selector 50 belongs is communication. This is a layer after the layer to which the data input unit 53 selected by the selector 50 belongs when the application determination unit 24 determines that the communication application of the communication frame is a control application for controlling a plurality of devices.
  • the data output unit 52 acquires the data after the butterfly calculation from the butterfly calculation unit 54 in the lowest layer of the plurality of layers 51 and outputs it as data in the frequency domain.
  • the data in the frequency domain is used, for example, for controlling a device, displaying an image, outputting audio, or the like.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an OFDM modulation method by the OFDM modulation device 1 according to the first embodiment.
  • the method in which the OFDM modulation method and the OFDM demodulation method described later are combined constitutes the OFDM communication method by the OFDM communication system 100 according to the first embodiment.
  • the communication use specification unit 14 designates the communication use of the communication frame (step ST1).
  • the communication use specification unit 14 outputs information indicating the designated communication use to the header generation unit 15 and the inverse fast Fourier transform unit 11, respectively.
  • the header generation unit 15 generates a header of the communication frame in which the communication use specification information indicating the communication use specified by the communication use designation unit 14 is stored (step ST2).
  • the header generation unit 15 outputs the generated header to the inverse fast Fourier transform unit 11.
  • the payload generation unit 16 generates the payload of the communication frame (step ST3).
  • the payload generation unit 16 outputs the generated payload to the inverse fast Fourier transform unit 11.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 applies the data in the frequency domain including the header generated by the header generation unit 15 and the payload generated by the payload generation unit 16 to the communication use designated by the communication use designation unit 14.
  • a communication frame in the time domain is generated (step ST4).
  • the communication frame in the time domain generated by the inverse fast Fourier transform unit 11 is transmitted to the OFDM demodulation device 2 through the respective processes of the DA converter 12 and the amplification element 13 described above.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an OFDM demodulation method by the OFDM demodulation device 2 according to the first embodiment. Before each step described below is executed, it is assumed that the communication frame in the time domain transmitted from the OFDM modulation device 1 has undergone each process of the amplification element 20 and the AD converter 21 described above.
  • the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization with respect to the communication frame in the time domain output by the AD converter 21 (step ST10).
  • the symbol synchronization unit 22 outputs the communication frame in the time domain in which the symbol synchronization is performed to the fast Fourier transform unit 23. More specifically, in step ST10, the symbol synchronization unit 22 determines the timing at which the fast Fourier transform executed by the inverse fast Fourier transform unit 11 is started in a later step. Further, the symbol synchronization unit 22 detects the header portion in the communication frame in the time domain at that time.
  • the communication use determination unit 24 determines the communication use of the communication frame based on the communication use designation information stored in the header of the communication frame in the time domain (step ST11). The communication use determination unit 24 outputs the determination result to the fast Fourier transform unit 23.
  • the fast Fourier transform unit 23 executes a high-speed Fourier transform of a size corresponding to the communication use determined by the communication use determination unit 24 for the communication frame in the time domain in which the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization.
  • data in the frequency domain is generated (step ST12).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a specific example of the OFDM communication method by the OFDM communication system 100 according to the first embodiment.
  • the upper left graph of FIG. 8 shows the waveform of the communication frame 30 in the time domain transmitted by the OFDM modulation device 1 to the OFDM demodulation device 2 when the communication use of the communication frame 30 is a control use.
  • the vertical axis shows the amplitude and the horizontal axis shows the time.
  • the communication frame 30 is composed of a header symbol 31 and a plurality of payload symbols 32.
  • the lower left graph of FIG. 8 is a graph showing the configuration of the subcarrier corresponding to each payload symbol 32 shown in the upper left graph of FIG.
  • the vertical axis indicates frequency.
  • the graph on the upper right of FIG. 8 shows the waveform of the communication frame 30 in the time domain transmitted by the OFDM modulation device 1 to the OFDM demodulation device 2 when the communication use of the communication frame 30 is for information use.
  • the vertical axis shows the amplitude and the horizontal axis shows the time.
  • the communication frame 30 is composed of a header symbol 31 and a plurality of payload symbols 32.
  • the vertical axis indicates frequency.
  • the amount of information in the communication frame 30 for information use is larger than the amount of information in the communication frame 30 for control use, but in FIG. 8, for comparison, the amount of information in the communication frame 30 for control use and the amount of information in the communication frame 30 for control use. It is assumed that the amount of information in the communication frame 30 for information use is the same. That is, the number of subcarriers used per symbol in the lower left graph of FIG. 8 and the number of subcarriers used per symbol in the lower right graph of FIG. 8 are the same.
  • step ST1 the communication use designation unit 14 designates a control use as the communication use of the communication frame 30.
  • step ST2 the header generation unit 15 generates the header symbol 31 of the communication frame 30 in which the communication use designation information indicating that the communication use of the communication frame 30 is the control use is stored.
  • step ST3 the payload generation unit 16 generates a plurality of payload symbols 32 of the communication frame 30.
  • the plurality of payload symbols 32 are control signals.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 receives data in the frequency domain including the header symbol 31 generated by the header generation unit 15 and the plurality of payload symbols 32 generated by the payload generation unit 16.
  • the communication frame 30 in the time domain is generated.
  • the communication frame 30 in the time domain is transmitted to the OFDM demodulation device 2 through the respective processes of the DA converter 12 and the amplification element 13 described above.
  • the communication frame 30 in the time domain has 64 subcarriers for each symbol by the inverse fast Fourier transform of the size corresponding to the control application in the above step ST4. do.
  • step ST10 the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization with respect to the communication frame 30 in the time domain.
  • the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame 30 is the control use based on the communication use designation information stored in the header symbol 31 of the communication frame 30 in the time domain. judge.
  • step ST12 the fast Fourier transform unit 23 executes a fast Fourier transform of a size according to the control application for the communication frame 30 in the time domain in which the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization. Generates data in the frequency domain.
  • step ST1 the communication use designation unit 14 designates an information use as the communication use of the communication frame 30.
  • step ST2 the header generation unit 15 generates the header symbol 31 of the communication frame 30 in which the communication use designation information indicating that the communication use of the communication frame 30 is the information use is stored.
  • step ST3 the payload generation unit 16 generates a plurality of payload symbols 32 of the communication frame 30.
  • the plurality of payload symbols 32 are data having a larger amount of information than the control signal.
  • the inverse fast Fourier transform unit 11 receives data in the frequency domain including the header symbol 31 generated by the header generation unit 15 and the plurality of payload symbols 32 generated by the payload generation unit 16.
  • the communication frame 30 in the time domain is generated by executing the inverse fast Fourier transform of the size corresponding to the information use for each symbol.
  • the communication frame 30 in the time domain is transmitted to the OFDM demodulation device 2 through the respective processes of the DA converter 12 and the amplification element 13 described above.
  • the communication frame 30 in the time domain has 128 subcarriers for each symbol by the inverse fast Fourier transform of the size corresponding to the information use in the above step ST4. do.
  • the size of the inverse fast Fourier transform executed by the inverse fast Fourier transform unit 11 when the communication use designated by the communication use designation unit 14 is the control use is the communication specified by the communication use designation unit 14. It is smaller than the size of the inverse fast Fourier transform performed by the inverse fast Fourier transform unit 11 when the use is for information purposes. Therefore, the number of subcarriers (64 lines) for each symbol of the communication frame 30 when the communication use of the communication frame 30 is for control use is for each symbol of the communication frame 30 when the communication use of the communication frame 30 is for information use. It is less than the number of subcarriers (128).
  • step ST10 the symbol synchronization unit 22 performs symbol synchronization with respect to the communication frame 30 in the time domain.
  • the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame 30 is an information use based on the communication use designation information stored in the header symbol 31 of the communication frame 30 in the time domain. judge.
  • the fast Fourier transform unit 23 executes a fast Fourier transform of a size according to the information use for the communication frame 30 in the time domain in which the symbol synchronization unit 22 has performed symbol synchronization. Generates data in the frequency domain.
  • the number of subcarriers of the communication frame 30 is 64, and the communication use of the communication frame 30 is an information use. If this is the case, the number of subcarriers of the communication frame 30 is 128.
  • the payload symbol 32 as the time waveform in the communication frame 30 becomes a Short Symbol (short symbol) by the inverse fast Fourier transform of the size according to the control application.
  • the payload symbol 32 as the time waveform in the communication frame 30 becomes a Long Symbol (long symbol) by the inverse fast Fourier transform of the size according to the information use.
  • the symbol time (symbol length) of the communication frame 30 when the communication use of the communication frame 30 is the control use is (symbol length).
  • N / 2) / F BW is calculated by (N is the number of input bits when the communication application of the communication frame 30 is information applications, and 128), 6.4 ⁇ s, and the communication applications of the communication frame 30 is The symbol time of the communication frame 30 for information use is calculated by N / F BW and is 12.8 ⁇ s.
  • each subcarrier of the communication frame 30 is subjected to multi-valued QPSK (2 bits), the communication frame 30 is physically used regardless of whether the communication frame 30 is used for control or information.
  • the maximum speed (theoretical value) of the layer is estimated to be 20 Mbps.
  • the maximum speed of the physical layer (theory). Value) remains at 20 Mbps. More specifically, in the specific example, the number of bits placed per symbol is halved, but the time required for one symbol (symbol time) is also halved from 12.8 ⁇ s to 6.4 ⁇ s. The effective physical speed remains at 20 Mbps. In other words, the physical speed depends on the frequency band (10 MHz) of the communication frame 30 and the multi-value degree of the digital modulation method (multi-value degree of QPSK (2 bits)).
  • the OFDM modulation device 1 transmits 12 bytes (96 bits) of small-capacity data to the OFDM demodulation device 2 as an example of communication for control purposes. do. In that case, 48 subcarriers would be used for 12 bytes of data.
  • the number of subcarriers per symbol in the communication frame 30 is 128, such as the number of subcarriers of the communication frame 30 when the communication use of the communication frame 30 is for information use, the remaining 80 subcarriers are , It becomes an unused state and becomes useless.
  • the remaining 16 subcarriers are used. Only becomes unused. That is, the size of the inverse fast Fourier transform by the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulator 1 and the size of the fast Fourier transform by the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulator 2 are set according to the communication application of the communication frame 30. By changing the number to half and performing communication with the number of subcarriers of the communication frame 30 being 64, it is possible to reduce the number of unused subcarriers.
  • the OFDM communication method that can be used is considered to be a method that meets the demands of such industrial equipment.
  • Communication frame generation unit 10 (communication application designation unit 14, header generation unit 15 and payload generation unit 16), inverse fast Fourier transform unit 11 (selector 40, data input unit 43, butterfly calculation unit 44 and data) in the OFDM modulator 1.
  • Each function of the output unit 42) is realized by a processing circuit. That is, the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 include a processing circuit for executing the processing of each step shown in FIG. This processing circuit may be dedicated hardware, or may be a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in the memory.
  • CPU Central Processing Unit
  • Each function of the symbol synchronization unit 22 (communication use determination unit 24) and the fast Fourier transform unit 23 (selector 50, data input unit 53, butterfly calculation unit 54, and data output unit 52) in the OFDM demodulation device 2 is performed by a processing circuit. It will be realized. That is, the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 include a processing circuit for executing the processing of each step shown in FIG. 7. This processing circuit may be dedicated hardware, or may be a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in the memory.
  • CPU Central Processing Unit
  • FIG. 9A shows a hardware configuration that realizes each function of the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM demodulation device 1, or each function of the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2. It is a block diagram which shows.
  • FIG. 9B shows a hardware configuration for executing software that realizes the functions of the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM demodulation device 1, or the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit of the OFDM demodulation device 2. It is a block diagram which shows the hardware configuration which executes the software which realizes each function of 23.
  • the processing circuit 60 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, or an ASIC (Application Specific Integrated Circuitd). Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array) or a combination thereof is applicable.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuitd
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • the functions of the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 may be realized by separate processing circuits, or these functions may be collectively realized by one processing circuit.
  • the functions of the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 may be realized by separate processing circuits, or these functions may be collectively realized by one processing circuit.
  • each function of the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. ..
  • Each function of the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • the software or firmware is described as a program and stored in the memory 62.
  • the processor 61 realizes each function of the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 by reading and executing the program stored in the memory 62. That is, the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 eventually execute the processing of each step shown in FIG. 6 when each of these functions is executed by the processor 61.
  • a memory 62 for storing a program is provided.
  • the processor 61 realizes each function of the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 by reading and executing the program stored in the memory 62.
  • the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 are programs in which the processing of each step shown in FIG. 7 is executed as a result when each of these functions is executed by the processor 61.
  • a memory 62 for storing the above is provided.
  • the memory 62 may be a computer-readable storage medium in which a program for making the computer function as the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 is stored. These programs cause a computer to execute each procedure or method of the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2.
  • the memory 62 may be a computer-readable storage medium in which a program for making the computer function as the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 is stored.
  • the processor 61 corresponds to, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, a computing device, a processor, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 62 may include, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), an EEPROM (Electrically-Volatilizer), or an EEPROM (Electrically-EPROM).
  • This includes magnetic disks such as hard disks and flexible disks, flexible disks, optical discs, compact disks, mini disks, CDs (Compact Disc), DVDs (Digital Versaille Disc), and the like.
  • a part of each function of the communication frame generation unit 10 and the inverse fast Fourier transform unit 11 of the OFDM modulation device 1 may be realized by dedicated hardware, and a part may be realized by software or firmware.
  • Some of the functions of the symbol synchronization unit 22 and the fast Fourier transform unit 23 of the OFDM demodulation device 2 may be realized by dedicated hardware, and some may be realized by software or firmware.
  • the function of the communication frame generation unit 10 is realized by a processing circuit as dedicated hardware.
  • the function of the inverse fast Fourier transform unit 11 may be realized by the processor 61 reading and executing the program stored in the memory 62.
  • the function of the symbol synchronization unit 22 is realized by a processing circuit as dedicated hardware.
  • the function of the fast Fourier transform unit 23 may be realized by the processor 61 reading and executing the program stored in the memory 62.
  • the processing circuit can realize each of the above functions by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the OFDM modulator 1 stores the communication use designation unit 14 that specifies the communication use of the communication frame and the communication use designation information indicating the communication use designated by the communication use designation unit 14.
  • a frequency including a header generation unit 15 that generates a header of a communication frame, a payload generation unit 16 that generates a payload of a communication frame, a header generated by the header generation unit 15, and a payload generated by the payload generation unit 16. It is provided with an inverse high-speed Fourier conversion unit 11 that generates a communication frame in a time region by executing an inverse high-speed Fourier conversion of a size corresponding to the communication use specified by the communication use specification unit 14 on the data in the region. ing.
  • the number of subcarriers for each symbol of the communication frame can be changed by changing the size of the inverse fast Fourier transform according to the communication application of the communication frame. That is, the number of subcarriers can be changed when the communication usage is changed.
  • communication that adopts the OFDM modulation / demodulation method is often used not only for wireless communication but also for wired (metal line communication) in which multipoint connection or branching exists.
  • the OFDM communication method for example, an adaptive modulation type communication method is adopted, so that even in an environment where reflection occurs due to multipoint connection, modulation / demodulation conditions according to the transmission line characteristics are set independently. Good communication is possible.
  • the OFDM communication method is used not only for IoT (information) communication, which requires large-capacity data transmission of megabytes, but also for industrial equipment, which requires a small capacity of about 10 bytes and real-time performance (low delay). It may also be used for communication of applications. That is, the OFDM communication device is expected to be able to meet different system requirements such as information use or control use.
  • an OFDM communication device has a large capacity by arranging a large number of subcarriers in one symbol (unit of modulation / demodulation processing) and subjecting each subcarrier to multiple values such as BPSK, QPSK or QAM modulation.
  • Data can be transmitted.
  • an OFDM communication device can transmit information of up to 256 bits per symbol, assuming that 128 subcarriers are arranged in one symbol and QPSK modulation is applied to each subcarrier.
  • the time required for one symbol corresponds to the reciprocal of the subcarrier frequency interval. For example, assuming that 128 subcarriers are arranged in the band of 10 MHz, one symbol length is 12.8 ⁇ s. Since 256 bits can be transmitted with this one symbol length, the maximum physical speed in this case can be estimated to be 20 Mbps.
  • the unused subcarriers can be reduced by appropriately changing the size of the inverse fast Fourier transform according to the communication application of the communication frame. Can be done.
  • efficient communication is possible without deteriorating the substantial transmission speed due to the above-mentioned reason.
  • it is possible to realize communication that meets different system requirements such as large-capacity communication for information use for IoT and small-capacity communication for control use for industrial equipment.
  • the communication use designated by the communication use designation unit 14 in the OFDM modulator 1 according to the first embodiment is a control use or an information use, and the opposite is true when the communication use designated by the communication use designation unit 14 is a control use.
  • the size of the inverse fast Fourier transform executed by the fast Fourier transform unit 11 is larger than the size of the inverse fast Fourier transform executed by the inverse fast Fourier transform unit 11 when the communication use specified by the communication use specification unit 14 is for information use. small.
  • the inverse fast Fourier transform whose size is smaller than the size of the inverse fast Fourier transform to be executed when the communication use of the communication frame is for information use is performed. Run.
  • the communication use of the communication frame is the control use
  • the number of subcarriers for each symbol of the communication frame can be reduced. Therefore, when the communication use of the communication frame is the control use, it is possible to reduce unused subcarriers.
  • the inverse high-speed Fourier conversion unit 11 in the OFDM modulator 1 is a selector 40 and a plurality of layers for executing inverse high-speed Fourier conversion by executing butterfly operations for each layer, each of which has a plurality of layers.
  • a plurality of layers 41 composed of at least one data input unit 43 and at least one butterfly calculation unit 44 for executing a butterfly calculation are provided, and the selector 40 is designated by the communication use specification unit 14.
  • the data input unit 43 of the output destination for outputting the data in the frequency region is selected from the data input units 43 of the plurality of layers 41, and each data input unit 43 of the plurality of layers 41 is used.
  • the data in the frequency region is acquired from the selector 40, the data in the frequency region is output to the butterfly calculation unit 44 in the same layer among the plurality of layers 41, and the butterfly calculation unit in the previous layer among the plurality of layers 41.
  • the data after the butterfly calculation is acquired from 44, the data after the butterfly calculation is output to the butterfly calculation unit 44 of the same layer among the plurality of layers 41, and each butterfly calculation unit 44 of the plurality of layers 41 The later the layer to which the layer belongs, the smaller the size of the butterfly operation to be executed.
  • the butterfly calculation is executed and the data after the butterfly calculation is acquired from the data input unit 43 of the same layer among the plurality of layers 41, the butterfly calculation is executed for the data after the butterfly calculation.
  • the layer of the output destination for outputting the data in the frequency domain is selected according to the communication application of the communication frame. That is, as a result, the size of the inverse fast Fourier transform can be changed according to the communication application of the communication frame. This makes it possible to change the number of subcarriers for each symbol of the communication frame. That is, the number of subcarriers can be changed when the communication usage is changed.
  • the communication use designated by the communication use designation unit 14 in the OFDM modulation device 1 according to the first embodiment is a control use or an information use, and a selector when the communication use designated by the communication use designation unit 14 is a control use.
  • the layer to which the data input unit 43 selected by 40 belongs is a layer after the layer to which the data input unit 43 selected by the selector 40 belongs when the communication use specified by the communication use specification unit 14 is for information use.
  • the layer after the layer selected when the communication use of the communication frame is the information use is selected. That is, as a result, when the communication use of the communication frame is the control use, the inverse fast Fourier transform whose size is smaller than the size of the inverse fast Fourier transform to be executed when the communication use of the communication frame is the information use is executed. be able to.
  • the communication use of the communication frame is the control use, the number of subcarriers for each symbol of the communication frame can be reduced. Therefore, when the communication use of the communication frame is the control use, it is possible to reduce unused subcarriers.
  • the OFDM demodulator 2 has a communication use determination unit 24 for determining the communication use of the communication frame based on the communication use designation information stored in the header of the communication frame in the time domain, and the time domain.
  • a high-speed Fourier transform unit 23 that generates data in the frequency domain by executing a high-speed Fourier transform having a size corresponding to the communication use determined by the communication use determination unit 24 is provided for the communication frame.
  • the number of subcarriers for each symbol of the communication frame can be changed by changing the size of the fast Fourier transform according to the communication application of the communication frame. That is, the number of subcarriers can be changed when the communication usage is changed.
  • the communication use determination unit 24 in the OFDM demodulation device 2 determines that the communication use of the communication frame is the control use, or determines that the communication use of the communication frame is the information use, and the communication use.
  • the size of the fast Fourier transform executed by the fast Fourier transform unit 23 when the determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the control use is such that the communication use of the communication frame is the information use of the communication use determination unit 24. It is smaller than the size of the fast Fourier transform executed by the fast Fourier transform unit 23 when it is determined.
  • the fast Fourier transform whose size is smaller than the size of the fast Fourier transform to be executed when the communication use of the communication frame is for information use is executed. ..
  • the communication use of the communication frame is the control use
  • the number of subcarriers for each symbol of the communication frame can be reduced. Therefore, when the communication use of the communication frame is the control use, it is possible to reduce unused subcarriers.
  • the high-speed Fourier conversion unit 23 in the OFDM demodulator 2 is a selector 50 and a plurality of layers that execute high-speed Fourier conversion by executing butterfly operations for each layer, each of which is at least 1.
  • a plurality of layers composed of one or more data input units 53 and at least one butterfly calculation unit 54 for executing a butterfly calculation are provided, and the selector 50 is used for the communication use determined by the communication use determination unit 24. Based on this, the data input unit 53 of the output destination that outputs the communication frame in the time area is selected from the data input units 53 of the plurality of layers 51, and each data input unit 53 of the plurality of layers 51 is selected by the selector 50.
  • the communication frame of the time area is acquired from, the communication frame of the time area is output to the butterfly calculation unit 54 of the same layer among the plurality of layers, and the butterfly calculation unit 54 of the previous layer among the plurality of layers 51 is output.
  • the data after the butterfly calculation is acquired from, the data after the butterfly calculation is output to the butterfly calculation unit 54 of the same layer among the plurality of layers 51, and each butterfly calculation unit 54 of the plurality of layers 51 belongs to the data. The later the hierarchy, the smaller the size of the butterfly operation to be executed.
  • the communication frame of the time area is acquired from the data input unit 53 of the same layer among the plurality of layers 51
  • the communication frame of the time area is acquired.
  • the butterfly calculation is executed for the data and the data after the butterfly calculation is acquired from the data input unit 53 of the same layer among the plurality of layers 51, the butterfly calculation is executed for the data after the butterfly calculation.
  • the layer of the output destination for outputting the communication frame in the time domain is selected according to the communication use of the communication frame. That is, as a result, the size of the fast Fourier transform can be changed according to the communication application of the communication frame. This makes it possible to change the number of subcarriers for each symbol of the communication frame. That is, the number of subcarriers can be changed when the communication usage is changed.
  • the communication use determination unit 24 in the OFDM demodulation device 2 determines that the communication use of the communication frame is a control use, or determines that the communication use of the communication frame is an information use, and the communication use.
  • the layer to which the data input unit 53 selected by the selector 50 belongs is that the communication use determination unit 24 determines that the communication use of the communication frame is the information use. This is a layer after the layer to which the data input unit 53 selected by the selector 50 belongs when the determination is made.
  • the layer after the layer selected when the communication use of the communication frame is the control use is selected. That is, as a result, when the communication use of the communication frame is for control use, it is possible to execute a fast Fourier transform having a size smaller than the size of the fast Fourier transform to be performed when the communication use of the communication frame is for information use. can.
  • the communication use of the communication frame is the control use, the number of subcarriers for each symbol of the communication frame can be reduced. Therefore, when the communication use of the communication frame is the control use, it is possible to reduce unused subcarriers.
  • the OFDM communication system 100 according to the first embodiment includes the OFDM modulation device 1 according to the first embodiment and the OFDM demodulation device 2 according to the first embodiment. According to the above configuration, the above-mentioned effects of the OFDM modulation device 1 according to the first embodiment and the OFDM demodulation device 2 according to the first embodiment can be realized in the OFDM communication system 100.
  • the OFDM communication method is an OFDM communication method including an OFDM modulation method and an OFDM demodulation method, and the OFDM modulation method includes a communication use designation step for designating a communication use of a communication frame and a communication use designation step.
  • a header generation step that generates a header of a communication frame
  • a payload generation step that generates a payload of a communication frame
  • a header generated in the header generation step and a payload that store communication usage specification information indicating the communication usage specified in.
  • Inverse high speed to generate a communication frame in the time area by executing an inverse high speed Fourier transform of the size corresponding to the communication use specified in the communication use specification step for the data in the frequency region including the payload generated in the generation step.
  • the OFDM demodition method includes a Fourier conversion step and a communication use determination step for determining the communication use of the communication frame based on the communication use specification information stored in the header of the communication frame in the time area, and the time area.
  • the communication frame includes a high-speed Fourier conversion step of generating data in the frequency region by performing a high-speed Fourier conversion of a size corresponding to the communication use determined in the communication use determination step.
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Abstract

ＯＦＤＭ変調装置（１）は、通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定部（１４）と、通信用途指定部（１４）が指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成部（１５）と、通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成部（１６）と、ヘッダ生成部（１５）が生成したヘッダ、及びペイロード生成部（１６）が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、通信用途指定部１４が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換部（１１）と、を備えている。

Description

ＯＦＤＭ変調装置、ＯＦＤＭ復調装置、ＯＦＤＭ通信システム、及びＯＦＤＭ通信方法
　本開示は、ＯＦＤＭ変調装置及びＯＦＤＭ復調装置に関する。
　　特許文献１には、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）（直交周波数分割多重）の変復調方式を採用した送信機及び複数の受信機が記載されている。当該送信機は、受信機毎にサブキャリアを割り当てて、複数のサブキャリアを同時に送信することにより、複数の受信機に対する各情報を同時に送信する。
特開２０１６－１８４８１４号公報
　特許文献１に記載の技術では、例えば、送信機が、複数の受信機のうちの何れか１つの受信機に対してのみ小容量の制御信号を送信する場合であっても、当該受信機に割り当てたサブキャリア以外の未使用のサブキャリアも同時に送信する必要があるという問題がある。つまり、送信器が受信機に送信する信号の通信用途が変更した場合でも、サブキャリアの数を変更できないという問題がある。
　本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、通信用途が変更した場合に、サブキャリアの数を変更することができる技術を提供することを目的とする。
　本開示に係るＯＦＤＭ変調装置は、通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定部と、
通信用途指定部が指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成部と、通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成部と、ヘッダ生成部が生成したヘッダ、及びペイロード生成部が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、通信用途指定部が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換部と、を備えている。
　本開示によれば、通信用途が変更した場合に、サブキャリアの数を変更することができる。
実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置の詳細な構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置が実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置に送信する時間領域の通信フレームの具体例を示す図である。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置の逆高速フーリエ変換部の詳細な構成を示す図である。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置の詳細な構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置によるＯＦＤＭ変調方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置によるＯＦＤＭ復調方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００によるＯＦＤＭ通信方法の具体例を説明するための図である。 図９Ａは、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置の通信フレーム生成部及び逆高速フーリエ変換部の各機能を実現するハードウェア構成、又は実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置のシンボル同期部及び高速フーリエ変換部の各機能を示すブロック図である。図９Ｂは、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置の通信フレーム生成部及び逆高速フーリエ変換部の各機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成、又は実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置のシンボル同期部及び高速フーリエ変換部の各機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。
　以下、本開示をより詳細に説明するため、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００の構成を示すブロック図である。図１が示すように、ＯＦＤＭ通信システム１００は、ＯＦＤＭ変調装置１、ＯＦＤＭ復調装置２及びケーブル３を含む。なお、ＯＦＤＭ通信システム１００は、ＯＦＤＭ復調装置２以外にも、ＯＦＤＭ復調装置２の構成と同様の構成を有する少なくとも１つ以上のＯＦＤＭ復調装置をさらに含む。また、ＯＦＤＭ変調装置１は、ケーブル３を介して、ＯＦＤＭ復調装置２と、それ以外の少なくとも１つ以上のＯＦＤＭ復調装置と接続されている。
　図２は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１の詳細な構成を示すブロック図である。図１又は図２が示すように、ＯＦＤＭ変調装置１は、通信フレーム生成部１０、逆高速フーリエ変換部１１、ＤＡ変換器１２、及び増幅素子１３を備えている。なお、詳細については後述するが、図１が示すように、ＯＦＤＭ復調装置２は、増幅素子２０、ＡＤ変換器２１、シンボル同期部２２、及び高速フーリエ変換部２３を備えている。シンボル同期部２２は、通信用途判定部２４を備えている。
　通信フレーム生成部１０は、ＯＦＤＭ変調装置１がＯＦＤＭ復調装置２に送信する通信フレームを生成する。
　より詳細には、通信フレーム生成部１０は、通信用途指定部１４、ヘッダ生成部１５、及びペイロード生成部１６を備えている。
　通信用途指定部１４は、通信フレームの通信用途を指定する。通信用途指定部１４は、指定した通信用途を示す情報をヘッダ生成部１５及び逆高速フーリエ変換部１１にそれぞれ出力する。通信用途指定部１４が指定する通信用途の例として、制御用途、又は情報用途等が挙げられる。ここにおける制御用途は、例えば、単一の装置（１つの制御対象）を制御する制御用途、又は複数の装置（複数の制御対象）をそれぞれ制御する制御用途等である。なお、実施の形態１では、「制御用途」は、単一の装置を制御する制御用途を意味するものとする。つまり、実施の形態１では、制御用途の通信フレームは、ＯＦＤＭ復調装置２を備えている装置（図示せず）を制御するための制御信号である。また、実施の形態１では、情報用途の通信フレームは、制御信号よりも情報量が多いデータである。当該データの例として、画像データ、又は音声データ等が挙げられる。
　ヘッダ生成部１５は、通信フレームのヘッダを生成する。ヘッダ生成部１５は、ヘッダを生成する際に、当該ヘッダに、通信用途指定部１４が指定した通信用途を示す通信用途指定情報を格納する。ヘッダ生成部１５は、通信用途指定情報が格納されたヘッダを逆高速フーリエ変換部１１に出力する。
　ペイロード生成部１６は、通信フレームのペイロードを生成する。ペイロード生成部１６は、生成したペイロードを逆高速フーリエ変換部１１に出力する。
　逆高速フーリエ変換部１１は、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダ、及びペイロード生成部１６が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、通信用途指定部１４が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する。なお、その際、逆高速フーリエ変換部１１は、周波数領域のデータに対してシンボル毎に逆高速フーリエ変換を実行する。また、ここにおけるサイズは、逆高速フーリエ変換の入力ビット数（標本点数）を意味するものとする。逆高速フーリエ変換部１１は、生成した時間領域の通信フレームをＤＡ変換器１２に出力する。
　逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズに関して、例えば、通信用途指定部１４が指定した通信用途が制御用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズは、通信用途指定部１４が指定した通信用途が情報用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。別の例では、例えば、通信用途指定部１４が指定した通信用途が単一の装置を制御する制御用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズは、通信用途指定部１４が指定した通信用途が複数の装置をそれぞれ制御する制御用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。
　ＤＡ変換器１２は、逆高速フーリエ変換部１１が生成した時間領域の通信フレームをデジタルデータからアナログデータに変換する。ＤＡ変換器１２は、アナログデータに変換した時間領域の通信フレームを増幅素子１３に出力する。
　増幅素子１３は、ＤＡ変換器１２がアナログデータに変換した時間領域の通信フレームを増幅する。増幅素子１３は、増幅した時間領域の通信フレーム３０をＯＦＤＭ復調装置２に出力する。
　図３は、ＯＦＤＭ変調装置１がＯＦＤＭ復調装置２に送信する時間領域の通信フレーム３０の具体例を示す図である。図３において縦軸は振幅を示し、横軸は時間を示す。図３が示すように、当該具体例では、通信フレーム３０は、複数のシンボルから構成され、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダであるヘッダシンボル３１、及びペイロード生成部１６が生成したペイロードである複数のペイロードシンボル３２から構成されている。なお、図３におけるShort Symbol（ショートシンボル）及びLong Symbol（ロングシンボル）という記載については後述する。
　当該具体例では、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダシンボル３１には、ＯＦＤＭ復調装置２がシンボル同期を行うためのプリアンブル３１１、転送先アドレス又は転送元アドレス等が格納されるアドレスビット領域３１２、及び、その他、通信制御に不可欠な情報が格納されている。また、ヘッダシンボル３１には、上述の通信用途指定情報を格納するための通信用途ビット領域３１３が予め定められている。ヘッダシンボル３１の通信用途ビット領域３１３に格納された通信用途指定情報は、例えば、通信フレーム３０の通信用途が制御用途であるのか、又は情報用途であるのかを示す。また、ペイロードシンボル３２には、ＯＦＤＭ変調装置１とＯＦＤＭ復調装置２との間で実際に伝送される通信データが格納される。例えば、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合、当該通信データは、制御信号である。例えば、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合、当該通信データは、制御信号より情報量が多い画像データ等である。
　以下で、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１の逆高速フーリエ変換部１１の詳細な構成について説明する。図４は、ＯＦＤＭ変調装置１の逆高速フーリエ変換部１１の詳細な構成を示す図である。
　図２又は図４が示すように、逆高速フーリエ変換部１１は、セレクタ４０、複数の階層４１、及びデータ出力部４２を備えている。複数の階層４１は、それぞれ、少なくとも１つ以上のデータ入力部４３、及びバタフライ演算を実行する少なくとも１つ以上のバタフライ演算部４４から構成されている。より具体的には、例えば、図４の例では、複数の階層４１のうちの最上層の階層は、１つのデータ入力部４３及び当該データ入力部４３からデータを取得する１つのバタフライ演算部４４を備えている。また、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層（図４における上から２段目の階層）は、２つのデータ入力部４３と、当該２つのデータ入力部４３のうちの一方からデータを取得するバタフライ演算部４４と、当該２つのデータ入力部４３のうちの他方からデータを取得するバタフライ演算部４４とを備えている。なお、本明細書において、「最上層」は、図４において最も上に示された階層を意味するものとする。
　セレクタ４０は、通信用途指定部１４が指定した通信用途に基づいて、複数の階層４１の各データ入力部４３のうちから、周波数領域のデータを出力する出力先のデータ入力部４３を選択する。なお、当該周波数領域のデータは、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダ、及びペイロード生成部１６が生成したペイロードを含む周波数領域のデータである。セレクタ４０は、選択したデータ入力部４３に周波数領域のデータを出力する。
　複数の階層４１は、バタフライ演算を階層毎に実行することにより逆高速フーリエ変換を実行する。
　より詳細には、複数の階層４１の各データ入力部４３は、セレクタ４０から周波数領域のデータを取得した場合、周波数領域のデータを、複数の階層４１のうちの同じ階層のバタフライ演算部４４に出力する。より具体的には、例えば、図４の例では、複数の階層４１のうちの最上層の階層のデータ入力部４３は、セレクタ４０から周波数領域のデータを取得した場合、周波数領域のデータを、当該最上層の階層のバタフライ演算部４４に出力する。
　複数の階層４１の各データ入力部４３は、複数の階層４１のうちの前の階層のバタフライ演算部４４からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、複数の階層４１のうちの同じ階層のバタフライ演算部４４に出力する。なお、本明細書において、「前の階層」は、対象とする階層よりも前に処理を行う階層を意味するものとする。より具体的には、例えば、図４の例では、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層のデータ入力部４３は、複数の階層４１のうちの最上層の階層のバタフライ演算部４４からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層のバタフライ演算部４４に出力する。なお、本明細書において、「次の階層」は、対象とする階層の次に処理を行う階層を意味するものとする。
　複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、属する階層が後の階層であればあるほど実行するバタフライ演算のサイズが小さくなる。換言すれば、複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、属する階層が後の階層であればあるほどサイズが小さいバタフライ演算を実行する。なお、本明細書において、「後の階層」は、対象とする階層よりも後に処理を行う階層を意味するものとする。また、ここにおけるサイズは、バタフライ演算の入力ビット数を意味する。例えば、図４の例では、複数の階層４１のうちの最上層の階層のバタフライ演算部４４は、入力ビット数が１６のバタフライ演算を実行する。一方、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層のバタフライ演算部４４は、入力ビット数が８のバタフライ演算を実行する。このように、図４の例では、バタフライ演算部４４は、属する階層の段数が１段進む毎に、実行するバタフライ演算のサイズが半減する構成となっている。これを利用すると、セレクタ４０が上述のように出力先のデータ入力部４３を選択することにより結果として複数の階層４１のうちから出力先の階層を選択することによって、逆高速フーリエ変換部１１の構成を変えることなく、周波数領域のデータに対して実行する逆高速フーリエ変換のサイズを変更することができる。
　より詳細には、複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、複数の階層４１のうちの同じ階層のデータ入力部４３から周波数領域のデータを取得した場合、当該周波数領域のデータに対してバタフライ演算を実行する。なお、ここにおける周波数領域のデータは、データ入力部４３がセレクタ４０から取得した周波数領域のデータである。複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、バタフライ演算を実行したデータを複数の階層４１のうちの次の階層のデータ入力部４３に出力する（なお、最下層のバタフライ演算部４４は、バタフライ演算を実行したデータをデータ出力部４２に出力する）。例えば、図４の例では、複数の階層４１のうちの最上層の階層のバタフライ演算部４４は、当該最上層の階層のデータ入力部４３から周波数領域のデータを取得した場合、当該周波数領域のデータに対してバタフライ演算を実行する。当該最上層の階層のバタフライ演算部４４は、バタフライ演算を実行したデータを、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層のデータ入力部４３に出力する。
　複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、複数の階層４１のうちの同じ階層のデータ入力部４３からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行する。複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、バタフライ演算を実行したデータを複数の階層４１のうちの次の階層のデータ入力部４３に出力する（なお、最下層のバタフライ演算部４４は、バタフライ演算を実行したデータをデータ出力部４２に出力する）。例えば、図４の例では、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層のバタフライ演算部４４は、当該次の階層のデータ入力部４３からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行する。なお、当該バタフライ演算後のデータは、複数の階層４１のうちの最上層のバタフライ演算部４４がバタフライ演算を行ったデータである。当該次の階層のバタフライ演算部４４は、バタフライ演算を実行したデータを、複数の階層４１のうちの最上層の次の次の階層（上から３段目の階層）のデータ入力部４３に出力する。
　セレクタ４０による通信フレームの通信用途に基づいたデータ入力部４３の選択に関して、例えば、通信用途指定部１４が指定する通信用途が制御用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層は、通信用途指定部１４が指定する通信用途が情報用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層よりも後の階層である。換言すれば、通信用途指定部１４が指定する通信用途が制御用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層は、通信用途指定部１４が指定する通信用途が情報用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層よりも後に処理を行う階層である。つまり、通信用途指定部１４が指定する通信用途が制御用途である場合にセレクタ４０が選択する出力先のデータ入力部４３が属する階層と同じ階層に属するバタフライ演算部４４が実行するバタフライ演算のサイズは、通信用途指定部１４が指定する通信用途が情報用途である場合にセレクタ４０が選択する出力先のデータ入力部４３が属する階層と同じ階層に属するバタフライ演算部４４が実行するバタフライ演算のサイズよりも小さい。例えば、図４の例では、通信用途指定部１４が指定する通信用途が制御用途である場合、セレクタ４０は、複数の階層４１のうちの最上層の次の階層のデータ入力部４３を選択し（図４のInput B）、通信用途指定部１４が指定する通信用途が情報用途である場合、セレクタ４０は、複数の階層４１のうちの最上層の階層のデータ入力部４３を選択する（図４のInput A）。当該最上層の次の階層のバタフライ演算部４４が実行するバタフライ演算の入力ビット数は、８であり、当該最上層の階層のバタフライ演算部４４が実行するバタフライ演算の入力ビット数である１６よりも小さい。
　別の例では、例えば、通信用途指定部１４が指定する通信用途が単一の装置を制御する制御用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層は、通信用途指定部１４が指定する通信用途が複数の装置をそれぞれ制御する制御用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層よりも後の階層である。
　データ出力部４２は、複数の階層４１のうちの最下層の階層のバタフライ演算部４４からバタフライ演算後のデータを取得し、時間領域の通信フレームとしてＤＡ変換器１２に出力する。
　以下で、実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２の詳細な構成について説明する。図５は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２の詳細な構成を示すブロック図である。図１又は図５が示すように、ＯＦＤＭ復調装置２は、増幅素子２０、ＡＤ変換器２１、シンボル同期部２２、及び高速フーリエ変換部２３を備えている。
　増幅素子２０は、ＯＦＤＭ変調装置１が出力した時間領域の通信フレームを増幅する。増幅素子２０は、増幅した時間領域の通信フレームをＡＤ変換器２１に出力する。
　ＡＤ変換器２１は、増幅素子２０が増幅した時間領域の通信フレームをアナログデータからデジタルデータに変換する。ＡＤ変換器２１は、デジタルデータに変換した時間領域の通信フレームをシンボル同期部２２に出力する。
　シンボル同期部２２は、ＡＤ変換器２１が出力した時間領域の通信フレームに対してシンボル同期を行う。より具体的には、例えば、時間領域の通信フレームが、図３が示す通信フレーム３０である例では、シンボル同期部２２は、通信フレーム３０のヘッダシンボル３１に格納されたプリアンブル３１１に基づいて通信フレーム３０の受信タイミングを決定する。
　また、シンボル同期部２２は、通信用途判定部２４を備えている。通信用途判定部２４は、時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する。通信用途判定部２４は、判定結果を高速フーリエ変換部２３に出力する。より詳細には、実施の形態１では、通信用途判定部２４は、ＡＤ変換器２１が出力した時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する。より具体的には、例えば、時間領域の通信フレームが、図３が示す通信フレーム３０である例では、通信用途判定部２４は、通信フレーム３０のヘッダシンボル３１の通信用途ビット領域３１３に格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレーム３０の通信用途を判定する。
　例えば、通信用途指定情報が通信フレームの用途が制御用途であることを示している場合、通信用途判定部２４は、通信フレームの通信用途が制御用途であると判定する。例えば、通信用途指定情報が通信フレームの用途が情報用途であることを示している場合、通信用途判定部２４は、通信フレームの通信用途が情報用途であると判定する。
　高速フーリエ変換部２３は、時間領域の通信フレームに対して、通信用途判定部２４が判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する。より詳細には、実施の形態１では、高速フーリエ変換部２３は、シンボル同期部２２がシンボル同期を行った時間領域の通信フレームに対して、通信用途判定部２４が判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する。なお、ここにおけるサイズは、高速フーリエ変換の入力ビット数（標本点数）を意味する。
　高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズに関して、例えば、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合に高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズは、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合に高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。
　別の例では、例えば、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が単一の装置を制御する制御用途であると判定した場合に高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズは、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が複数の装置をそれぞれ制御する制御用途であると判定した場合に高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。
　以下で、実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２の高速フーリエ変換部２３の詳細な構成について説明する。なお、ＯＦＤＭ復調装置２の高速フーリエ変換部２３の構成は、図４が示すＯＦＤＭ変調装置１の逆高速フーリエ変換部１１の構成と同様であるため、図４を用いて説明したＯＦＤＭ変調装置１の逆高速フーリエ変換部１１の構成は、ＯＦＤＭ復調装置２の高速フーリエ変換部２３の構成に対しても同様に適用し得る。
　図５が示すように、高速フーリエ変換部２３は、セレクタ５０、複数の階層５１、及びデータ出力部５２を備えている。複数の階層５１は、それぞれが、少なくとも１つ以上のデータ入力部５３、及びバタフライ演算を実行する少なくとも１つ以上のバタフライ演算部５４から構成されている。より具体的には、例えば、複数の階層５１のうちの最上層の階層は、1つのデータ入力部５３、及び当該データ入力部５３からデータを取得する１つのバタフライ演算部５４を備えている。また、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層は、２つのデータ入力部５３と、当該２つのデータ入力部５３のうちの一方からデータを取得するバタフライ演算部５４と、当該２つのデータ入力部５３のうちの他方からデータを取得するバタフライ演算部５４とを備えている。
　セレクタ５０は、通信用途判定部２４が判定した通信用途に基づいて、複数の階層５１の各データ入力部５３のうちから、時間領域の通信フレームを出力する出力先のデータ入力部５３を選択する。なお、当該時間領域のデータは、シンボル同期部２２がシンボル同期を行った時間領域の通信フレームである。セレクタ５０は、選択したデータ入力部５３に時間領域の通信フレームを出力する。
　複数の階層５１は、バタフライ演算を階層毎に実行することにより高速フーリエ変換を実行する。
　より詳細には、複数の階層５１のデータ入力部５３は、セレクタ５０から時間領域の通信フレームを取得した場合、時間領域の通信フレームを、複数の階層５１のうちの同じ階層のバタフライ演算部５４に出力する。より具体的には、例えば、複数の階層５１のうちの最上層の階層のデータ入力部５３は、セレクタ５０から時間領域の通信フレームを取得した場合、当該時間領域の通信フレームを、当該最上層の階層のバタフライ演算部５４に出力する。
　複数の階層５１のデータ入力部５３は、複数の階層５１のうちの前の階層のバタフライ演算部５４からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、複数の階層５１のうちの同じ階層のバタフライ演算部５４に出力する。より具体的には、例えば、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層のデータ入力部５３は、複数の階層５１のうちの最上層の階層のバタフライ演算部５４からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層のバタフライ演算部５４に出力する。
　複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、属する階層が後の階層であればあるほど実行するバタフライ演算のサイズが小さくなる。換言すれば、複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、属する階層が後の階層であればあるほどサイズが小さいバタフライ演算を実行する。なお、ここにおけるサイズは、バタフライ演算の入力ビット数を意味する。例えば、複数の階層５１のうちの最上層の階層のバタフライ演算部５４は、入力ビット数が１６のバタフライ演算を実行する。一方、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層のバタフライ演算部５４は、入力ビット数が８のバタフライ演算を実行する。
　複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、複数の階層５１のうちの同じ階層のデータ入力部５３から時間領域の通信フレームを取得した場合、時間領域の通信フレームに対してバタフライ演算を実行する。なお、ここにおける時間領域の通信フレームは、データ入力部５３がセレクタ５０から取得した時間領域の通信フレームである。複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、バタフライ演算を実行したデータを複数の階層５１のうちの次の階層のデータ入力部５３に出力する（なお、最下層のバタフライ演算部５４は、バタフライ演算を実行したデータをデータ出力部５２に出力する）。例えば、複数の階層５１のうちの最上層の階層のバタフライ演算部５４は、当該最上層の階層のデータ入力部５３から時間領域の通信フレームを取得した場合、当該時間領域の通信フレームに対してバタフライ演算を実行する。当該最上層の階層のバタフライ演算部５４は、バタフライ演算を実行したデータを、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層のデータ入力部５３に出力する。
　複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、複数の階層５１のうちの同じ階層のデータ入力部５３からバタフライ演算後のデータを取得した場合、バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行する。複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、バタフライ演算を実行したデータを複数の階層５１のうちの次の階層のデータ入力部５３に出力する（なお、最下層のバタフライ演算部５４は、バタフライ演算を実行したデータをデータ出力部５２に出力する）。例えば、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層のバタフライ演算部５４は、当該次の階層のデータ入力部５３からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行する。なお、当該バタフライ演算後のデータは、複数の階層５１のうちの最上層のバタフライ演算部５４がバタフライ演算を行ったデータである。当該次の階層のバタフライ演算部５４は、バタフライ演算を実行したデータを、複数の階層５１のうちの最上層の次の次の階層のデータ入力部５３に出力する。
　セレクタ５０による通信フレームの通信用途に基づいたデータ入力部５３の選択に関して、例えば、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層は、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層よりも後の階層である。換言すれば、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層は、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層よりも後に処理を行う階層である。つまり、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択する出力先のデータ入力部５３が属する階層と同じ階層に属するバタフライ演算部５４が実行するバタフライ演算のサイズは、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択する出力先のデータ入力部５３が属する階層と同じ階層に属するバタフライ演算部５４が実行するバタフライ演算のサイズよりも小さい。例えば、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合、セレクタ５０は、複数の階層５１のうちの最上層の次の階層のデータ入力部５３を選択し（図４のInput Bに相当）、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合、セレクタ５０は、複数の階層５１のうちの最上層の階層のデータ入力部５３を選択する（図４のInput Aに相当）。当該最上層の次の階層のバタフライ演算部５４が実行するバタフライ演算の入力ビット数は、８であり、当該最上層の階層のバタフライ演算部５４が実行するバタフライ演算の入力ビット数である１６より小さい。
　別の例では、例えば、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が単一の装置を制御する制御用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層は、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が複数の装置をそれぞれ制御する制御用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層よりも後の階層である。
　データ出力部５２は、複数の階層５１のうちの最下層の階層のバタフライ演算部５４からバタフライ演算後のデータを取得し、周波数領域のデータとして出力する。当該周波数領域のデータは、例えば、装置の制御、画像の表示、又は音声出力等に用いられる。
　以下で、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１の動作について図面を参照して説明する。図６は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１によるＯＦＤＭ変調方法を示すフローチャートである。なお、当該ＯＦＤＭ変調方法と後述するＯＦＤＭ復調方法とを組み合わせた方法は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００によるＯＦＤＭ通信方法を構成する。
　図６が示すように、通信用途指定部１４は、通信フレームの通信用途を指定する（ステップＳＴ１）。通信用途指定部１４は、指定した通信用途を示す情報をヘッダ生成部１５及び逆高速フーリエ変換部１１にそれぞれ出力する。
　次に、ヘッダ生成部１５は、通信用途指定部１４が指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、通信フレームのヘッダを生成する（ステップＳＴ２）。ヘッダ生成部１５は、生成したヘッダを逆高速フーリエ変換部１１に出力する。
　次に、ペイロード生成部１６は、通信フレームのペイロードを生成する（ステップＳＴ３）。ペイロード生成部１６は、生成したペイロードを逆高速フーリエ変換部１１に出力する。
　次に、逆高速フーリエ変換部１１は、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダ、及びペイロード生成部１６が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、通信用途指定部１４が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する（ステップＳＴ４）。逆高速フーリエ変換部１１が生成した時間領域の通信フレームは、上述のＤＡ変換器１２及び増幅素子１３の各処理を経て、ＯＦＤＭ復調装置２に送信される。
　以下で、実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２の動作について図面を参照して説明する。図７は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２によるＯＦＤＭ復調方法を示すフローチャートである。なお、以下で説明する各ステップが実行される前に、ＯＦＤＭ変調装置１から送信された時間領域の通信フレームは、上述の増幅素子２０及びＡＤ変換器２１の各処理を経たものとする。
　図７が示すように、シンボル同期部２２は、ＡＤ変換器２１が出力した時間領域の通信フレームに対してシンボル同期を行う（ステップＳＴ１０）。シンボル同期部２２は、シンボル同期を行った時間領域の通信フレームを高速フーリエ変換部２３に出力する。
　より具体的には、ステップＳＴ１０において、シンボル同期部２２は、後のステップにおいて逆高速フーリエ変換部１１によって実行される高速フーリエ変換を開始するタイミングを決定する。また、シンボル同期部２２は、その際に、時間領域の通信フレームにおけるヘッダの部位を検知する。
　次に、通信用途判定部２４は、時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する（ステップＳＴ１１）。通信用途判定部２４は、判定結果を高速フーリエ変換部２３に出力する。
　次に、高速フーリエ変換部２３は、シンボル同期部２２がシンボル同期を行った時間領域の通信フレームに対して、通信用途判定部２４が判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する（ステップＳＴ１２）。
　以下で、実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００によるＯＦＤＭ通信方法の具体例について図面を参照して説明する。図８は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００によるＯＦＤＭ通信方法の具体例を説明するための図である。図８の左上のグラフは、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合にＯＦＤＭ変調装置１がＯＦＤＭ復調装置２に送信する時間領域の通信フレーム３０の波形を示す。図８の左上のグラフにおいて縦軸は振幅を示し、横軸は時間を示す。図８の左上のグラフが示すように、通信フレーム３０は、ヘッダシンボル３１及び複数のペイロードシンボル３２から構成されている。また、図８の左下のグラフは、図８の左上のグラフが示す各ペイロードシンボル３２に対応するサブキャリアの構成を示すグラフである。図８の左下のグラフにおいて、縦軸は周波数を示す。図８の右上のグラフは、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合にＯＦＤＭ変調装置１がＯＦＤＭ復調装置２に送信する時間領域の通信フレーム３０の波形を示す。図８の右上のグラフにおいて縦軸は振幅を示し、横軸は時間を示す。図８の右上のグラフが示すように、通信フレーム３０は、ヘッダシンボル３１及び複数のペイロードシンボル３２から構成されている。また、図８の右下のグラフは、図８の右上のグラフが示す各ペイロードシンボル３２に対応するサブキャリアの構成を示すグラフである。図８の右下のグラフにおいて、縦軸は周波数を示す。なお、実際は、情報用途の通信フレーム３０の情報量は、制御用途の通信フレーム３０の情報量よりも大きいが、図８においては、比較のために、制御用途の通信フレーム３０の情報量と、情報用途の通信フレーム３０の情報量とが同じものとする。つまり、図８の左下のグラフにおける１シンボル当たりに使用されているサブキャリア数と、図８の右下のグラフにおける１シンボル当たりに使用されているサブキャリア数とは、同じものとする。
　まず、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である例（図８の左側の図）について説明する。上述のステップＳＴ１において、通信用途指定部１４は、通信フレーム３０の通信用途として制御用途を指定する。次に、上述のステップＳＴ２において、ヘッダ生成部１５は、通信フレーム３０の通信用途が制御用途であることを示す通信用途指定情報が格納された、通信フレーム３０のヘッダシンボル３１を生成する。次に、上述のステップＳＴ３において、ペイロード生成部１６は、通信フレーム３０の複数のペイロードシンボル３２を生成する。なお、当該複数のペイロードシンボル３２は、制御信号である。
　次に、上述のステップＳＴ４において、逆高速フーリエ変換部１１は、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダシンボル３１、及びペイロード生成部１６が生成した複数のペイロードシンボル３２を含む周波数領域のデータに対して、制御用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換をシンボル毎に実行することにより、時間領域の通信フレーム３０を生成する。当該時間領域の通信フレーム３０は、上述のＤＡ変換器１２及び増幅素子１３の各処理を経て、ＯＦＤＭ復調装置２に送信される。図８の左側の図が示すように、当該時間領域の通信フレーム３０は、上述のステップＳＴ４における制御用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換により、シンボル毎に６４本のサブキャリアを有するものとする。
　次に、上述のステップＳＴ１０において、シンボル同期部２２は、当該時間領域の通信フレーム３０に対してシンボル同期を行う。次に、上述のステップＳＴ１１において、通信用途判定部２４は、時間領域の通信フレーム３０のヘッダシンボル３１に格納された通信用途指定情報に基づいて、通信フレーム３０の通信用途が制御用途であると判定する。次に、上述のステップＳＴ１２において、高速フーリエ変換部２３は、シンボル同期部２２がシンボル同期を行った時間領域の通信フレーム３０に対して、制御用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する。
　以下で、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である例（図８の右側の図）について説明する。上述のステップＳＴ１において、通信用途指定部１４は、通信フレーム３０の通信用途として情報用途を指定する。次に、上述のステップＳＴ２において、ヘッダ生成部１５は、通信フレーム３０の通信用途が情報用途であることを示す通信用途指定情報が格納された、通信フレーム３０のヘッダシンボル３１を生成する。次に、上述のステップＳＴ３において、ペイロード生成部１６は、通信フレーム３０の複数のペイロードシンボル３２を生成する。なお、当該複数のペイロードシンボル３２は、制御信号よりも情報量が多いデータである。
　次に、上述のステップＳＴ４において、逆高速フーリエ変換部１１は、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダシンボル３１、及びペイロード生成部１６が生成した複数のペイロードシンボル３２を含む周波数領域のデータに対して、情報用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換をシンボル毎に実行することにより、時間領域の通信フレーム３０を生成する。当該時間領域の通信フレーム３０は、上述のＤＡ変換器１２及び増幅素子１３の各処理を経て、ＯＦＤＭ復調装置２に送信される。図８の右側の図が示すように、当該時間領域の通信フレーム３０は、上述のステップＳＴ４における情報用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換により、シンボル毎に１２８本のサブキャリアを有するものとする。つまり、当該具体例では、通信用途指定部１４が指定した通信用途が制御用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズは、通信用途指定部１４が指定した通信用途が情報用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。そのため、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合における通信フレーム３０のシンボル毎のサブキャリア数（６４本）は、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合における通信フレーム３０のシンボル毎のサブキャリア数（１２８本）よりも少なくなる。
　次に、上述のステップＳＴ１０において、シンボル同期部２２は、当該時間領域の通信フレーム３０に対してシンボル同期を行う。次に、上述のステップＳＴ１１において、通信用途判定部２４は、時間領域の通信フレーム３０のヘッダシンボル３１に格納された通信用途指定情報に基づいて、通信フレーム３０の通信用途が情報用途であると判定する。次に、上述のステップＳＴ１２において、高速フーリエ変換部２３は、シンボル同期部２２がシンボル同期を行った時間領域の通信フレーム３０に対して、情報用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する。
　以上のように、当該具体例に係るＯＦＤＭ通信方法により、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合、通信フレーム３０のサブキャリア数は、６４本となり、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合、通信フレーム３０のサブキャリア数は、１２８本となる。また、図８の左上のグラフが示すように、制御用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換により、通信フレーム３０における時間波形としてのペイロードシンボル３２は、Short Symbol（ショートシンボル）となる。また、図８の右上のグラフが示すように、情報用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換により、通信フレーム３０における時間波形としてのペイロードシンボル３２は、Long Symbol（ロングシンボル）となる。
　図８が示すように、通信フレーム３０の周波数帯域ＦＢＷを０～１０ＭＨｚと仮定した場合、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合の通信フレーム３０のシンボル時間（シンボル長）は、（Ｎ／２）／ＦＢＷにより算出され（Ｎは、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合の入力ビット数であり、１２８とする）、６．４μｓとなり、通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合の通信フレーム３０のシンボルタイムは、Ｎ／ＦＢＷにより算出され、１２．８μｓとなる。また、通信フレーム３０の各サブキャリアにＱＰＳＫ（２ビット）の多値化を施すものとさらに仮定した場合、通信フレーム３０の通信用途が制御用途又は情報用途の何れの場合であっても、物理層の最大速度（理論値）は、２０Ｍｂｐｓと見積もられる。
　つまり、制御用途の小容量のデータ伝送のためにサブキャリア数を６４本に半減（すなわち逆高速フーリエ変換のサイズ及び高速フーリエ変換のサイズをそれぞれ半減）しても、物理層の最大速度（理論値）は２０Ｍｂｐｓのままである。より詳細には、当該具体例では、１シンボル当たりに乗せられるビット数は半減しているが、１シンボル当たりに要する時間（シンボル時間）も１２．８μｓから６．４μｓに半減しているため、実効的な物理速度は２０Ｍｂｐｓのままである。換言すると、物理速度は、通信フレーム３０の周波数帯域（１０ＭＨｚ）とデジタル変調方式の多値度（ＱＰＳＫ（２ビット）の多値度）とに依存する。
　以上のような図８が示す通信フレーム３０の構成において、制御用途の通信の一例として、ＯＦＤＭ変調装置１が、１２バイト（９６ビット）の小容量データをＯＦＤＭ復調装置２に伝送することを想定する。その場合、１２バイトのデータのために４８本のサブキャリアが使用されることになる。通信フレーム３０の通信用途が情報用途である場合における通信フレーム３０のサブキャリア数のように、通信フレーム３０における１シンボルあたりのサブキャリア数が１２８本の構成では、残りの８０本のサブキャリアは、未使用の状態となり無駄となってしまう。これに対して、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合における通信フレーム数のように、通信フレーム３０における１シンボル当たりのサブキャリア数が６４本の構成では、残りの１６本のサブキャリアのみが未使用の状態となる。つまり、通信フレーム３０の通信用途に応じて、ＯＦＤＭ変調装置１の逆高速フーリエ変換部１１による逆高速フーリエ変換のサイズとＯＦＤＭ復調装置２の高速フーリエ変換部２３による高速フーリエ変換のサイズとをそれぞれ半分に変更し、通信フレーム３０のサブキャリア数を６４本として通信を行うことにより、未使用のサブキャリアを削減することができる。これにより、制御用途の小容量データ（例えば、１０バイト前後）の通信を行う場合であっても伝送効率を劣化させることなく好適な通信を実現できる。また、産業機器における制御用途の通信は、リアルタイム性又は低遅延の性能が求められる場合が多く、当該具体例のような、通信フレーム３０の通信用途が制御用途である場合にシンボル時間を短くすることができるＯＦＤＭ通信方法は、こうした産業機器の要求に応える手法であると考えられる。
　ＯＦＤＭ変調装置１における、通信フレーム生成部１０（通信用途指定部１４、ヘッダ生成部１５及びペイロード生成部１６）、逆高速フーリエ変換部１１（セレクタ４０、データ入力部４３、バタフライ演算部４４及びデータ出力部４２）の各機能は、処理回路により実現される。すなわち、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１は、図６に示した各ステップの処理を実行するための処理回路を備える。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。
　ＯＦＤＭ復調装置２における、シンボル同期部２２（通信用途判定部２４）、高速フーリエ変換部２３（セレクタ５０、データ入力部５３、バタフライ演算部５４及びデータ出力部５２）の各機能は、処理回路により実現される。すなわち、ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３は、図７に示した各ステップの処理を実行するための処理回路を備える。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。
　図９Ａは、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各機能を実現するハードウェア構成、又はＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各機能を示すブロック図である。図９Ｂは、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成、又はＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。
　上記処理回路が図９Ａに示す専用のハードウェアの処理回路６０である場合、処理回路６０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）又はこれらを組み合わせたものが該当する。
　ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各機能を別々の処理回路で実現してもよいし、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各機能を別々の処理回路で実現してもよいし、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。
　上記処理回路が図９Ｂに示すプロセッサ６１である場合、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。
　なお、ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ６２に記憶される。
　プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各機能を実現する。すなわち、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１は、これらの各機能がプロセッサ６１によって実行されるときに、図６に示した各ステップの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ６２を備える。
　プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各機能を実現する。すなわち、ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３は、これらの各機能がプロセッサ６１によって実行されるときに、図７に示した各ステップの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ６２を備える。
　これらのプログラムは、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各手順又は方法をコンピュータに実行させる。メモリ６２は、コンピュータを、ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
　これらのプログラムは、ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各手順又は方法をコンピュータに実行させる。メモリ６２は、コンピュータを、ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。
　プロセッサ６１には、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが該当する。
　メモリ６２には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ－ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）などが該当する。
　ＯＦＤＭ変調装置１の通信フレーム生成部１０及び逆高速フーリエ変換部１１の各機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。ＯＦＤＭ復調装置２のシンボル同期部２２及び高速フーリエ変換部２３の各機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。
　例えば、通信フレーム生成部１０の機能は、専用のハードウェアとしての処理回路で機能を実現する。逆高速フーリエ変換部１１については、プロセッサ６１がメモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現してもよい。
　例えば、シンボル同期部２２の機能は、専用のハードウェアとしての処理回路で機能を実現する。高速フーリエ変換部２３については、プロセッサ６１がメモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現してもよい。
　このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせにより上記機能のそれぞれを実現することができる。
　以上のように、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１は、通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定部１４と、通信用途指定部１４が指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成部１５と、通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成部１６と、ヘッダ生成部１５が生成したヘッダ、及びペイロード生成部１６が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、通信用途指定部１４が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換部１１と、を備えている。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途に応じて逆高速フーリエ変換のサイズを変更することにより、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を変更することができる。つまり、通信用途が変更した場合にサブキャリアの数を変更することができる。
　従来、一般的に、ＯＦＤＭの変復調方式を採用する通信は、無線通信のみならず、多点接続又は分岐等が存在する有線（メタル線通信）でも多用される。ＯＦＤＭ通信方式では、例えば、適応変調型の通信方式が採用されるため、多点接続に起因して反射が生じる環境下でも、その伝送路特性に応じた変復調条件を自立的に設定するため、良好な通信が可能である。
　また、ＯＦＤＭ通信方式は、メガバイト級の大容量なデータ伝送が求められるＩｏＴ（情報）用途の通信だけでなく、１０バイト前後の小容量且つリアルタイム性（低遅延）が求められる産業機器向けの制御用途の通信にも活用される可能性がある。すなわち、ＯＦＤＭ通信装置には、情報用途又は制御用途などの、異なるシステム要求にも対応できることが期待されている。
　従来、ＯＦＤＭ通信装置は、１シンボル（変復調処理の単位）に多数のサブキャリアを配置し、各サブキャリアに対してはＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ又はＱＡＭ変調などの多値化を施すことにより、大容量のデータを伝送することができる。例えば、ＯＦＤＭ通信装置は、１シンボルに１２８本のサブキャリアを配置し、各サブキャリアにＱＰＳＫ変調を施すと仮定すると、１シンボル当たり最大２５６ビットの情報を伝送することができる。また、１シンボルに要する時間（すなわち１シンボル長）は、サブキャリア周波数間隔の逆数に相当する。例えば、１０ＭＨｚの帯域に１２８本のサブキャリアを配置すると仮定した場合、１シンボル長は、１２．８μｓとなる。この１シンボル長で、２５６ビットを伝送できるので、この場合の最大物理速度は、２０Ｍｂｐｓと見積もることができる。
　上記のような従来のＯＦＤＭ通信装置を情報用途に用いる場合は、上記のごとく大容量のデータ通信が可能となる。一方で、例えば、産業機器の制御用途にも、このＯＦＤＭ通信装置を活用しようとすると、以下のような伝送効率の劣化の問題が発生する。すなわち、産業機器の制御用途では、１回の通信で、例えば１２バイト（９６ビット）などの小容量のデータ伝送を行う状況が多発する。この場合、１シンボルに２５６ビット（ＱＰＳＫ変調）の情報を伝送できる方式であると、残りの１６０ビットは、未使用のサブキャリアの状態で伝送することになり、無駄が生じる。
　しかし、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１の上述の構成によれば、通信フレームの通信用途に応じて逆高速フーリエ変換のサイズを適宜変更することにより、未使用のサブキャリアを削減することができる。これにより、例えば、１０バイト程度の小容量の制御用途の通信を行う場合でも、上述の理由により実質的な伝送速度を劣化させることなく、効率的な通信が可能となる。また、例えば、ＩｏＴ向けの情報用途の大容量通信、又は産業機器向けの制御用途の小容量通信等の異なるシステム要求を両立する通信を実現できる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１における通信用途指定部１４が指定する通信用途は、制御用途、又は情報用途であり、通信用途指定部１４が指定した通信用途が制御用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズは、通信用途指定部１４が指定した通信用途が情報用途である場合に逆高速フーリエ変換部１１が実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームの通信用途が情報用途である場合に実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さいサイズの逆高速フーリエ変換を実行する。これにより、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を減らすことができる。よって、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、未使用のサブキャリアを削減することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１における逆高速フーリエ変換部１１は、セレクタ４０と、バタフライ演算を階層毎に実行することにより逆高速フーリエ変換を実行する複数の階層であって、それぞれが、少なくとも１つ以上のデータ入力部４３、及びバタフライ演算を実行する少なくとも１つ以上のバタフライ演算部４４から構成された複数の階層４１と、を備え、セレクタ４０は、通信用途指定部１４が指定した通信用途に基づいて、複数の階層４１の各データ入力部４３のうちから、周波数領域のデータを出力する出力先のデータ入力部４３を選択し、複数の階層４１の各データ入力部４３は、セレクタ４０から周波数領域のデータを取得した場合、周波数領域のデータを、複数の階層４１のうちの同じ階層のバタフライ演算部４４に出力し、複数の階層４１のうちの前の階層のバタフライ演算部４４からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、複数の階層４１のうちの同じ階層のバタフライ演算部４４に出力し、複数の階層４１の各バタフライ演算部４４は、属する階層が後の階層であればあるほど実行するバタフライ演算のサイズが小さくなり、複数の階層４１のうちの同じ階層のデータ入力部４３から周波数領域のデータを取得した場合、周波数領域のデータに対してバタフライ演算を実行し、複数の階層４１のうちの同じ階層のデータ入力部４３からバタフライ演算後のデータを取得した場合、バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行する。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途に応じて、周波数領域のデータを出力する出力先の階層を選択する。つまり、結果として、通信フレームの通信用途に応じて逆高速フーリエ変換のサイズを変更することができる。これにより、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を変更することができる。つまり、通信用途が変更した場合にサブキャリアの数を変更することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１における通信用途指定部１４が指定する通信用途は、制御用途、又は情報用途であり、通信用途指定部１４が指定する通信用途が制御用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層は、通信用途指定部１４が指定する通信用途が情報用途である場合にセレクタ４０が選択するデータ入力部４３が属する階層よりも後の階層である。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームの通信用途が情報用途である場合に選択する階層よりも後の階層を選択する。つまり、結果として、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームの通信用途が情報用途である場合に実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さいサイズの逆高速フーリエ変換を実行することができる。これにより、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を減らすことができる。よって、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、未使用のサブキャリアを削減することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２は、時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する通信用途判定部２４と、時間領域の通信フレームに対して、通信用途判定部２４が判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する高速フーリエ変換部２３と、を備えている。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途に応じて高速フーリエ変換のサイズを変更することにより、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を変更することができる。つまり、通信用途が変更した場合にサブキャリアの数を変更することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２における通信用途判定部２４は、通信フレームの通信用途が制御用途であると判定するか、又は通信フレームの通信用途が情報用途であると判定し、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合に高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズは、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合に高速フーリエ変換部２３が実行する高速フーリエ変換のサイズよりも小さい。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームの通信用途が情報用途である場合に実行する高速フーリエ変換のサイズよりも小さいサイズの高速フーリエ変換を実行する。これにより、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を減らすことができる。よって、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、未使用のサブキャリアを削減することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２における高速フーリエ変換部２３は、セレクタ５０と、バタフライ演算を階層毎に実行することにより高速フーリエ変換を実行する複数の階層であって、それぞれが、少なくとも１つ以上のデータ入力部５３、及びバタフライ演算を実行する少なくとも１つ以上のバタフライ演算部５４から構成された複数の階層と、を備え、セレクタ５０は、通信用途判定部２４が判定した通信用途に基づいて、複数の階層５１の各データ入力部５３のうちから、時間領域の通信フレームを出力する出力先のデータ入力部５３を選択し、複数の階層５１の各データ入力部５３は、セレクタ５０から時間領域の通信フレームを取得した場合、時間領域の通信フレームを、複数の階層のうちの同じ階層のバタフライ演算部５４に出力し、複数の階層５１のうちの前の階層のバタフライ演算部５４からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、複数の階層５１のうちの同じ階層のバタフライ演算部５４に出力し、複数の階層５１の各バタフライ演算部５４は、属する階層が後の階層であればあるほど実行するバタフライ演算のサイズが小さくなり、複数の階層５１のうちの同じ階層のデータ入力部５３から時間領域の通信フレームを取得した場合、時間領域の通信フレームに対してバタフライ演算を実行し、複数の階層５１のうちの同じ階層のデータ入力部５３からバタフライ演算後のデータを取得した場合、バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行する。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途に応じて、時間領域の通信フレームを出力する出力先の階層を選択する。つまり、結果として、通信フレームの通信用途に応じて高速フーリエ変換のサイズを変更することができる。これにより、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を変更することができる。つまり、通信用途が変更した場合にサブキャリアの数を変更することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２における通信用途判定部２４は、通信フレームの通信用途が制御用途であると判定するか、又は通信フレームの通信用途が情報用途であると判定し、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層は、通信用途判定部２４が通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合にセレクタ５０が選択するデータ入力部５３が属する階層よりも後の階層である。
　上記の構成によれば、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に選択する階層よりも後の階層を選択する。つまり、結果として、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームの通信用途が情報用途である場合に実行する高速フーリエ変換のサイズよりも小さいサイズの高速フーリエ変換を実行することができる。これにより、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、通信フレームのシンボル毎のサブキャリア数を減らすことができる。よって、通信フレームの通信用途が制御用途である場合に、未使用のサブキャリアを削減することができる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００は、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１、及び実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２を備えている。
　上記の構成によれば、実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１及び実施の形態１に係るＯＦＤＭ復調装置２が奏する上述の各効果をＯＦＤＭ通信システム１００において実現できる。
　実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信方法は、ＯＦＤＭ変調方法及びＯＦＤＭ復調方法を含むＯＦＤＭ通信方法であって、ＯＦＤＭ変調方法は、通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定ステップと、通信用途指定ステップで指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成ステップと、通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成ステップと、ヘッダ生成ステップで生成したヘッダ、及びペイロード生成ステップで生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、通信用途指定ステップで指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換ステップと、を含み、ＯＦＤＭ復調方法は、時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する通信用途判定ステップと、時間領域の通信フレームに対して、通信用途判定ステップで判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する高速フーリエ変換ステップと、を含む。
　上記の構成によれば、実施の形態１に係るＯＦＤＭ通信システム１００が奏する上述の効果と同様の効果を奏することができる。
　なお、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　本開示に係るＯＦＤＭ変調装置は、通信用途が変更した場合にサブキャリアの数を変更することができるため、ＯＦＤＭ通信を用いた技術に利用可能である。
　１　ＯＦＤＭ変調装置、２　ＯＦＤＭ復調装置、３　ケーブル、１０　通信フレーム生成部、１１　逆高速フーリエ変換部、１２　ＤＡ変換器、１３　増幅素子、１４　通信用途指定部、１５　ヘッダ生成部、１６　ペイロード生成部、２０　増幅素子、２１　ＡＤ変換器、２２　シンボル同期部、２３　高速フーリエ変換部、２４　通信用途判定部、３０　通信フレーム、３１　ヘッダシンボル、３２　ペイロードシンボル、４０　セレクタ、４１　階層、４２　データ出力部、４３　データ入力部、４４　バタフライ演算部、５０　セレクタ、５１　階層、５２　データ出力部、５３　データ入力部、５４　バタフライ演算部、６０　処理回路、６１　プロセッサ、６２　メモリ、１００　ＯＦＤＭ通信システム。

Claims (10)

  1. 　通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定部と、
    　前記通信用途指定部が指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、前記通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成部と、
    　前記通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成部と、
    　前記ヘッダ生成部が生成したヘッダ、及び前記ペイロード生成部が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、前記通信用途指定部が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換部と、を備えていることを特徴とする、ＯＦＤＭ変調装置。
  2. 　前記通信用途指定部が指定する通信用途は、制御用途、又は情報用途であり、
    　前記通信用途指定部が指定した通信用途が制御用途である場合に前記逆高速フーリエ変換部が実行する逆高速フーリエ変換のサイズは、前記通信用途指定部が指定した通信用途が情報用途である場合に前記逆高速フーリエ変換部が実行する逆高速フーリエ変換のサイズよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のＯＦＤＭ変調装置。
  3. 　前記逆高速フーリエ変換部は、
    　　セレクタと、
    　　バタフライ演算を階層毎に実行することにより逆高速フーリエ変換を実行する複数の階層であって、それぞれが、少なくとも１つ以上のデータ入力部、及びバタフライ演算を実行する少なくとも１つ以上のバタフライ演算部から構成された複数の階層と、を備え、
    　前記セレクタは、前記通信用途指定部が指定した通信用途に基づいて、前記複数の階層の各データ入力部のうちから、前記周波数領域のデータを出力する出力先のデータ入力部を選択し、
    　前記複数の階層の各データ入力部は、
    　　前記セレクタから前記周波数領域のデータを取得した場合、前記周波数領域のデータを、前記複数の階層のうちの同じ階層のバタフライ演算部に出力し、
    　　前記複数の階層のうちの前の階層のバタフライ演算部からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、前記複数の階層のうちの同じ階層のバタフライ演算部に出力し、
    　前記複数の階層の各バタフライ演算部は、
    　　属する階層が後の階層であればあるほど実行するバタフライ演算のサイズが小さくなり、
    　　前記複数の階層のうちの同じ階層のデータ入力部から前記周波数領域のデータを取得した場合、前記周波数領域のデータに対してバタフライ演算を実行し、
    　　前記複数の階層のうちの同じ階層のデータ入力部から前記バタフライ演算後のデータを取得した場合、前記バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行することを特徴とする、請求項１に記載のＯＦＤＭ変調装置。
  4. 　前記通信用途指定部が指定する通信用途は、制御用途、又は情報用途であり、
    　前記通信用途指定部が指定する通信用途が制御用途である場合に前記セレクタが選択するデータ入力部が属する階層は、前記通信用途指定部が指定する通信用途が情報用途である場合に前記セレクタが選択するデータ入力部が属する階層よりも後の階層であることを特徴とする、請求項３に記載のＯＦＤＭ変調装置。
  5. 　時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する通信用途判定部と、
    　前記時間領域の通信フレームに対して、前記通信用途判定部が判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する高速フーリエ変換部と、を備えていることを特徴とする、ＯＦＤＭ復調装置。
  6. 　前記通信用途判定部は、前記通信フレームの通信用途が制御用途であると判定するか、又は前記通信フレームの通信用途が情報用途であると判定し、
    　前記通信用途判定部が前記通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合に前記高速フーリエ変換部が実行する高速フーリエ変換のサイズは、前記通信用途判定部が前記通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合に前記高速フーリエ変換部が実行する高速フーリエ変換のサイズよりも小さいことを特徴とする、請求項５に記載のＯＦＤＭ復調装置。
  7. 　前記高速フーリエ変換部は、
    　　セレクタと、
    　　バタフライ演算を階層毎に実行することにより高速フーリエ変換を実行する複数の階層であって、それぞれが、少なくとも１つ以上のデータ入力部、及びバタフライ演算を実行する少なくとも１つ以上のバタフライ演算部から構成された複数の階層と、を備え、
    　前記セレクタは、前記通信用途判定部が判定した通信用途に基づいて、前記複数の階層の各データ入力部のうちから、前記時間領域の通信フレームを出力する出力先のデータ入力部を選択し、
    　前記複数の階層の各データ入力部は、
    　　前記セレクタから前記時間領域の通信フレームを取得した場合、前記時間領域の通信フレームを、前記複数の階層のうちの同じ階層のバタフライ演算部に出力し、
    　　前記複数の階層のうちの前の階層のバタフライ演算部からバタフライ演算後のデータを取得した場合、当該バタフライ演算後のデータを、前記複数の階層のうちの同じ階層のバタフライ演算部に出力し、
    　前記複数の階層の各バタフライ演算部は、
    　　属する階層が後の階層であればあるほど実行するバタフライ演算のサイズが小さくなり、
    　　前記複数の階層のうちの同じ階層のデータ入力部から前記時間領域の通信フレームを取得した場合、前記時間領域の通信フレームに対してバタフライ演算を実行し、
    　　前記複数の階層のうちの同じ階層のデータ入力部から前記バタフライ演算後のデータを取得した場合、前記バタフライ演算後のデータに対してバタフライ演算を実行することを特徴とする、請求項５に記載のＯＦＤＭ復調装置。
  8. 　前記通信用途判定部は、前記通信フレームの通信用途が制御用途であると判定するか、又は前記通信フレームの通信用途が情報用途であると判定し、
    　前記通信用途判定部が前記通信フレームの通信用途が制御用途であると判定した場合に前記セレクタが選択するデータ入力部が属する階層は、前記通信用途判定部が前記通信フレームの通信用途が情報用途であると判定した場合に前記セレクタが選択するデータ入力部が属する階層よりも後の階層であることを特徴とする、請求項７に記載のＯＦＤＭ復調装置。
  9. 　ＯＦＤＭ変調装置及びＯＦＤＭ復調装置を含むＯＦＤＭ通信システムであって、
    　前記ＯＦＤＭ変調装置は、
    　　通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定部と、
    　　前記通信用途指定部が指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、前記通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成部と、
    　　前記通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成部と、
    　　前記ヘッダ生成部が生成したヘッダ、及び前記ペイロード生成部が生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、前記通信用途指定部が指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換部と、を備え、
    　前記ＯＦＤＭ復調装置は、
    　　前記時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する通信用途判定部と、
    　　前記時間領域の通信フレームに対して、前記通信用途判定部が判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する高速フーリエ変換部と、を備えていることを特徴とする、ＯＦＤＭ通信システム。
  10. 　ＯＦＤＭ変調方法及びＯＦＤＭ復調方法を含むＯＦＤＭ通信方法であって、
    　前記ＯＦＤＭ変調方法は、
    　　通信フレームの通信用途を指定する通信用途指定ステップと、
    　　前記通信用途指定ステップで指定した通信用途を示す通信用途指定情報が格納された、前記通信フレームのヘッダを生成するヘッダ生成ステップと、
    　　前記通信フレームのペイロードを生成するペイロード生成ステップと、
    　　前記ヘッダ生成ステップで生成したヘッダ、及び前記ペイロード生成ステップで生成したペイロードを含む周波数領域のデータに対して、前記通信用途指定ステップで指定した通信用途に応じたサイズの逆高速フーリエ変換を実行することにより、時間領域の通信フレームを生成する逆高速フーリエ変換ステップと、を含み、
    　前記ＯＦＤＭ復調方法は、
    　　前記時間領域の通信フレームのヘッダに格納された通信用途指定情報に基づいて、当該通信フレームの通信用途を判定する通信用途判定ステップと、
    　　前記時間領域の通信フレームに対して、前記通信用途判定ステップで判定した通信用途に応じたサイズの高速フーリエ変換を実行することにより、周波数領域のデータを生成する高速フーリエ変換ステップと、を含むことを特徴とする、ＯＦＤＭ通信方法。
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