(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御する。【解決手段】変調部１１は入力信号から変調信号を生成し、直並列変換部１２は直並列変換してサブキャリア変調信号を生成する。シフト部１４は合成部１３が生成した各列がサブキャリア変調信号である合成行列の各行をシフトし、ＩＦＦＴ部１５は逆高速フーリエ変換を行って逆変換行列を生成し、最大検出部１６はピーク対平均電力比が最も高い逆変換行列の列を検出することを繰り返す。最小検出部１７は上記逆変換行列の列の内、ピーク対平均電力比が最も低い列を含む逆変換行列を検出する。情報生成部１８はサブキャリア変調信号の個数およびシフト単位ごとのシフト回数を示す情報系列を生成する。送信部１９はＩＦＦＴ部１５での情報系列の演算結果、および逆変換行列の各列から生成したベースバンド信号に基づき送信信号を生成し、アンテナ１０を介して送信する。【選択図】図１
2014154968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、一次変調信号に基づく並列信号であるサブキャリア変調信号を生成する変調手段と、
複数の前記サブキャリア変調信号を順に並べて各列が前記サブキャリア変調信号である合成行列を生成する合成手段と、
前記合成行列における同数の行から成る複数のシフト単位について定めた、シフト単位ごとのシフト回数に基づき、前記合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトしてシフト行列を生成するシフト手段と、
前記シフト行列の逆高速フーリエ変換を行い逆変換行列を生成する第１のＩＦＦＴ手段と、
前記逆変換行列の列に基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比をそれぞれ算出し、前記ピーク対平均電力比が最も高い前記逆変換行列の列を検出する最大検出手段と、
少なくともいずれか１つの前記シフト単位の前記シフト回数を変えて前記シフト手段、前記第１のＩＦＦＴ手段および前記最大検出手段の処理を所定の回数繰り返す繰り返し手段と、
前記最大検出手段で検出された前記逆変換行列の列の内、前記ピーク対平均電力比が最も低い列を含む前記逆変換行列を検出する最小検出手段と、
前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数および前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数を示す情報系列を生成する情報生成手段と、
前記情報系列の逆高速フーリエ変換を行う第２のＩＦＦＴ手段と、
前記第２のＩＦＦＴ手段の演算結果および前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列の各列をそれぞれ合成してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号に基づく送信信号を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項２】
前記シフト手段は、定めた１つの前記シフト単位の前記シフト回数を所定の値に固定し、
前記合成手段は、前記シフト単位の行数以下の個数の前記サブキャリア変調信号に基づき前記合成行列を生成し、
前記情報生成手段は、前記シフト単位の行数と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いて、前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数、および前記シフト手段で前記シフト回数を前記所定の値に固定した前記シフト単位を除く、前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記データ系列を所定の方向にシフトしてシフトデータ系列をそれぞれ生成し、前記シフトデータ系列を合成して列ベクトルである前記情報系列を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信機。
【請求項３】
前記シフト手段は、定めた１つの前記シフト単位の前記シフト回数を所定の値に固定し、
前記合成手段は、前記シフト単位の行数以下の個数の前記サブキャリア変調信号に基づき前記合成行列を生成し、
前記情報生成手段は、前記シフト単位の行数と同じ個数の実数データの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意の第１のデータ系列、および高速フーリエ変換のサイズから前記第１のデータ系列の要素数を減算した値と同じ個数の実数データの集合であるデータ系列であって、前記第１のデータ系列と相関関係を有しない第２のデータ系列を用いて、前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数、および前記シフト手段で前記シフト回数を前記所定の値に固定した前記シフト単位を除く、前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記第１のデータ系列を所定の方向にシフトしてシフトデータ系列をそれぞれ生成し、前記シフトデータ系列を合成して列ベクトルである第１の情報系列を生成し、前記第１のデータ系列の直後に前記第２のデータ系列を付加して合成して列ベクトルである第２の情報系列を生成し、前記第１の情報系列および前記第２の情報系列のいずれか一方を実部とし、他方を虚部として各要素を合成して前記情報系列を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信機。
【請求項４】
前記シフト単位ごとの前記シフト回数は前記シフト単位の行数を４で除算した値より小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の通信機。
【請求項５】
前記情報生成手段は、前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数および前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数を表すデータを所定の変調方式で変調して前記情報系列を生成することを特徴とする請求項１に記載の通信機。
【請求項６】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信手段と、
前記ベースバンド信号を直並列変換し、高速フーリエ変換を行って受信側情報系列および並列信号を生成するＦＦＴ手段と、
前記受信側情報系列から列数、および所定の複数のシフト単位について、シフト単位ごとのシフト回数を検出する情報検出手段と、
前記情報検出手段で検出された前記列数と同じ個数の前記並列信号を順に並べて各列が前記並列信号である受信側合成行列を生成する受信側合成手段と、
前記情報検出手段で検出された前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記受信側合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトして受信側シフト行列を生成する受信側シフト手段と、
前記受信側シフト行列の列をそれぞれ所定の変調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項７】
前記情報検出手段は、前記シフト単位の行数と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する所定の第１の受信側データ系列の直後に、高速フーリエ変換のサイズから前記第１の受信側データ系列の要素数を減算した値と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、前記第１の受信側データ系列と相関関係を有しない第２の受信側データ系列を付加して合成した列ベクトルである受信側データ系列を用いて、前記受信側情報系列と所定の方向に所定の回数シフトした前記受信側データ系列との間の相関関係の有無を判定することを前記所定の回数を変えて繰り返し行い、前記受信側情報系列と前記受信側データ系列との間に相関関係がある場合の前記所定の回数に基づき、前記受信側情報系列から前記列数および前記シフト単位ごとの前記シフト回数を検出することを特徴とする請求項６に記載の通信機。
【請求項８】
前記情報検出手段は、前記受信側情報系列を実部である実部データと虚部である虚部データに分離し、定めた一方を所定の方向に所定の回数シフトさせた前記実部データと前記虚部データの間の相関関係の有無を判定することを前記所定の回数を変えて繰り返し行い、前記定めた一方をシフトさせた前記実部データと前記虚部データの間に相関関係がある場合の前記所定の回数に基づき、前記受信側情報系列から前記列数および前記シフト単位ごとの前記シフト回数を検出することを特徴とする請求項６に記載の通信機。
【請求項９】
前記情報検出手段は、前記受信側情報系列を所定の変調方式で復調することで、前記受信側情報系列から前記列数および前記シフト単位ごとの前記シフト回数を検出することを特徴とする請求項６に記載の通信機。
【請求項１０】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、一次変調信号に基づく並列信号であるサブキャリア変調信号を生成する変調ステップと、
複数の前記サブキャリア変調信号を順に並べて各列が前記サブキャリア変調信号である合成行列を生成する合成ステップと、
前記合成行列における同数の行から成る複数のシフト単位について定めた、シフト単位ごとのシフト回数に基づき、前記合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトしてシフト行列を生成するシフトステップと、
前記シフト行列の逆高速フーリエ変換を行い逆変換行列を生成する第１のＩＦＦＴステップと、
前記逆変換行列の列に基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比をそれぞれ算出し、前記ピーク対平均電力比が最も高い前記逆変換行列の列を検出する最大検出ステップと、
少なくともいずれか１つの前記シフト単位の前記シフト回数を変えて前記シフトステップ、前記第１のＩＦＦＴステップおよび前記最大検出ステップの処理を所定の回数繰り返す繰り返しステップと、
前記最大検出ステップで検出された前記逆変換行列の列の内、前記ピーク対平均電力比が最も低い列を含む前記逆変換行列を検出する最小検出ステップと、
前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数および前記最小検出ステップで検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数を示す情報系列を生成する情報生成ステップと、
前記情報系列の逆高速フーリエ変換を行う第２のＩＦＦＴステップと、
前記第２のＩＦＦＴステップの演算結果および前記最小検出ステップで検出された前記逆変換行列の各列をそれぞれ合成してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号に基づく送信信号を送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項１１】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信ステップと、
前記ベースバンド信号を直並列変換し、高速フーリエ変換を行って受信側情報系列および並列信号を生成するＦＦＴステップと、
前記受信側情報系列から列数、および所定の複数のシフト単位のそれぞれのシフト回数を検出する情報検出ステップと、
前記情報検出ステップで検出された前記列数と同じ個数の前記並列信号を順に並べて各列が前記並列信号である受信側合成行列を生成する受信側合成ステップと、
前記情報検出ステップで検出された前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記受信側合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトして受信側シフト行列を生成する受信側シフトステップと、
前記受信側シフト行列の列をそれぞれ所定の変調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の通信では、入力信号をサブキャリア変調し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）を行い、ベースバンド信号を生成する。そのため、サブキャリアの数が増え、ＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）サイズが大きくなると、大きなピークを持つベースバンド信号が生成され、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が高くなるという性質を持っている。ＰＡＰＲが高くなると、信号を歪みなく伝送するために広範囲において線形性を有する増幅器が必要となる。そこでＰＡＰＲを低減するための技術が開発されている。
【０００３】
特許文献１の直交周波数分割多重通信装置では、ＰＡＰＲを低減するため、ＩＦＦＴを行う前に逐次決定法により算出した最適位相に基づきサブキャリア変調信号の位相を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＦＤＭ方式の通信では、ＰＡＰＲを低減することが課題となっている。特許文献１の直交周波数分割多重通信装置では、ＰＡＰＲを低減する最適位相を算出するために繰り返し計算処理を行い、サブキャリアごとに位相を制御する必要がある。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、一次変調信号に基づく並列信号であるサブキャリア変調信号を生成する変調手段と、
複数の前記サブキャリア変調信号を順に並べて各列が前記サブキャリア変調信号である合成行列を生成する合成手段と、
前記合成行列における同数の行から成る複数のシフト単位について定めた、シフト単位ごとのシフト回数に基づき、前記合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトしてシフト行列を生成するシフト手段と、
前記シフト行列の逆高速フーリエ変換を行い逆変換行列を生成する第１のＩＦＦＴ手段と、
前記逆変換行列の列に基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比をそれぞれ算出し、前記ピーク対平均電力比が最も高い前記逆変換行列の列を検出する最大検出手段と、
少なくともいずれか１つの前記シフト単位の前記シフト回数を変えて前記シフト手段、前記第１のＩＦＦＴ手段および前記最大検出手段の処理を所定の回数繰り返す繰り返し手段と、
前記最大検出手段で検出された前記逆変換行列の列の内、前記ピーク対平均電力比が最も低い列を含む前記逆変換行列を検出する最小検出手段と、
前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数および前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数を示す情報系列を生成する情報生成手段と、
前記情報系列の逆高速フーリエ変換を行う第２のＩＦＦＴ手段と、
前記第２のＩＦＦＴ手段の演算結果および前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列の各列をそれぞれ合成してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号に基づく送信信号を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記シフト手段は、定めた１つの前記シフト単位の前記シフト回数を所定の値に固定し、
前記合成手段は、前記シフト単位の行数以下の個数の前記サブキャリア変調信号に基づき前記合成行列を生成し、
前記情報生成手段は、前記シフト単位の行数と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いて、前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数、および前記シフト手段で前記シフト回数を前記所定の値に固定した前記シフト単位を除く、前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記データ系列を所定の方向にシフトしてシフトデータ系列をそれぞれ生成し、前記シフトデータ系列を合成して列ベクトルである前記情報系列を生成する。
【０００９】
または、前記シフト手段は、定めた１つの前記シフト単位の前記シフト回数を所定の値に固定し、
前記合成手段は、前記シフト単位の行数以下の個数の前記サブキャリア変調信号に基づき前記合成行列を生成し、
前記情報生成手段は、前記シフト単位の行数と同じ個数の実数データの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意の第１のデータ系列、および高速フーリエ変換のサイズから前記第１のデータ系列の要素数を減算した値と同じ個数の実数データの集合であるデータ系列であって、前記第１のデータ系列と相関関係を有しない第２のデータ系列を用いて、前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数、および前記シフト手段で前記シフト回数を前記所定の値に固定した前記シフト単位を除く、前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記第１のデータ系列を所定の方向にシフトしてシフトデータ系列をそれぞれ生成し、前記シフトデータ系列を合成して列ベクトルである第１の情報系列を生成し、前記第１のデータ系列の直後に前記第２のデータ系列を付加して合成して列ベクトルである第２の情報系列を生成し、前記第１の情報系列および前記第２の情報系列のいずれか一方を実部とし、他方を虚部として各要素を合成して前記情報系列を生成してもよい。
【００１０】
好ましくは、前記シフト単位ごとの前記シフト回数は前記シフト単位の行数を４で除算した値より小さい。
【００１１】
または、前記情報生成手段は、前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数および前記最小検出手段で検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数を表すデータを所定の変調方式で変調して前記情報系列を生成してもよい。
【００１２】
本発明の第２の観点に係る通信機は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信手段と、
前記ベースバンド信号を直並列変換し、高速フーリエ変換を行って受信側情報系列および並列信号を生成するＦＦＴ手段と、
前記受信側情報系列から列数、および所定の複数のシフト単位について、シフト単位ごとのシフト回数を検出する情報検出手段と、
前記情報検出手段で検出された前記列数と同じ個数の前記並列信号を順に並べて各列が前記並列信号である受信側合成行列を生成する受信側合成手段と、
前記情報検出手段で検出された前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記受信側合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトして受信側シフト行列を生成する受信側シフト手段と、
前記受信側シフト行列の列をそれぞれ所定の変調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、前記情報検出手段は、前記シフト単位の行数と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する所定の第１の受信側データ系列の直後に、高速フーリエ変換のサイズから前記第１の受信側データ系列の要素数を減算した値と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、前記第１の受信側データ系列と相関関係を有しない第２の受信側データ系列を付加して合成した列ベクトルである受信側データ系列を用いて、前記受信側情報系列と所定の方向に所定の回数シフトした前記受信側データ系列との間の相関関係の有無を判定することを前記所定の回数を変えて繰り返し行い、前記受信側情報系列と前記受信側データ系列との間に相関関係がある場合の前記所定の回数に基づき、前記受信側情報系列から前記列数および前記シフト単位ごとの前記シフト回数を検出する。
【００１４】
または、前記情報検出手段は、前記受信側情報系列を実部である実部データと虚部である虚部データに分離し、定めた一方を所定の方向に所定の回数シフトさせた前記実部データと前記虚部データの間の相関関係の有無を判定することを前記所定の回数を変えて繰り返し行い、前記定めた一方をシフトさせた前記実部データと前記虚部データの間に相関関係がある場合の前記所定の回数に基づき、前記受信側情報系列から前記列数および前記シフト単位ごとの前記シフト回数を検出してもよい。
【００１５】
または、前記情報検出手段は、前記受信側情報系列を所定の変調方式で復調することで、前記受信側情報系列から前記列数および前記シフト単位ごとの前記シフト回数を検出してもよい。
【００１６】
本発明の第３の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、一次変調信号に基づく並列信号であるサブキャリア変調信号を生成する変調ステップと、
複数の前記サブキャリア変調信号を順に並べて各列が前記サブキャリア変調信号である合成行列を生成する合成ステップと、
前記合成行列における同数の行から成る複数のシフト単位について定めた、シフト単位ごとのシフト回数に基づき、前記合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトしてシフト行列を生成するシフトステップと、
前記シフト行列の逆高速フーリエ変換を行い逆変換行列を生成する第１のＩＦＦＴステップと、
前記逆変換行列の列に基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比をそれぞれ算出し、前記ピーク対平均電力比が最も高い前記逆変換行列の列を検出する最大検出ステップと、
少なくともいずれか１つの前記シフト単位の前記シフト回数を変えて前記シフトステップ、前記第１のＩＦＦＴステップおよび前記最大検出ステップの処理を所定の回数繰り返す繰り返しステップと、
前記最大検出ステップで検出された前記逆変換行列の列の内、前記ピーク対平均電力比が最も低い列を含む前記逆変換行列を検出する最小検出ステップと、
前記合成行列に含まれる前記サブキャリア変調信号の個数および前記最小検出ステップで検出された前記逆変換行列に対応する前記シフト行列の前記シフト単位ごとの前記シフト回数を示す情報系列を生成する情報生成ステップと、
前記情報系列の逆高速フーリエ変換を行う第２のＩＦＦＴステップと、
前記第２のＩＦＦＴステップの演算結果および前記最小検出ステップで検出された前記逆変換行列の各列をそれぞれ合成してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号に基づく送信信号を送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第４の観点に係る通信方法は、
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成する受信ステップと、
前記ベースバンド信号を直並列変換し、高速フーリエ変換を行って受信側情報系列および並列信号を生成するＦＦＴステップと、
前記受信側情報系列から列数、および所定の複数のシフト単位のそれぞれのシフト回数を検出する情報検出ステップと、
前記情報検出ステップで検出された前記列数と同じ個数の前記並列信号を順に並べて各列が前記並列信号である受信側合成行列を生成する受信側合成ステップと、
前記情報検出ステップで検出された前記シフト単位ごとの前記シフト回数に基づき、前記受信側合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属する前記シフト単位の前記シフト回数だけシフトして受信側シフト行列を生成する受信側シフトステップと、
前記受信側シフト行列の列をそれぞれ所定の変調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の通信において、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る通信機が行う送信側での演算処理の例を示す図である。
【図４】実施の形態に係る通信機が送る送信フレームの例を示す図である。
【図５】実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の例を示す図である。
【図７】実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。
【図８】実施の形態に係る通信機が行う受信側での演算処理の例を示す図である。
【図９】実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。
【図１１】実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。
【図１２】実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。
【図１３】実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。
【図１４】実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。
【図１５】実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。以下の説明において、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation：逆高速フーリエ変換）は、ＩＦＦＴとＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transformation：逆離散フーリエ変換）を含む概念とする。したがって本発明の実施の形態においては、ＩＦＦＴの代わりに、ＩＤＦＴを行うよう構成してもよい。同様にＦＦＴ（Fast Fourier Transformation：高速フーリエ変換）は、ＦＦＴとＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation：離散フーリエ変換）を含む概念とする。またＩＤＦＴおよびＤＦＴを行う場合は、以下の説明におけるＦＦＴサイズとは、ＤＦＴサイズを意味する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。通信機１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信により他の機器と通信を行う。通信機１は、アンテナ１０、変調部１１、直並列変換部１２、合成部１３、シフト部１４、ＩＦＦＴ部１５、最大検出部１６、最小検出部１７、情報生成部１８、送信部１９およびコントローラ２０を備える。
【００２２】
コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、およびＲＯＭ（Read-Only Memory）２４を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ２０から各部への信号線が省略されているが、コントローラ２０は通信機１の各部にＩ／Ｏ（Input／Output）２２を介して接続しており、それらの処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。
【００２３】
ＲＡＭ２３には、例えば送信フレームを生成するためのデータが記憶されている。ＲＯＭ２４は、コントローラ２０が通信機１の動作を制御するための制御プログラムを格納する。コントローラ２０は、制御プログラムに基づいて、通信機１を制御する。
【００２４】
図２は、実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。上述の通信機１に受信機能をもたせるため、図２に示す通信機１はさらに復調部３１、並直列変換部３２、シフト部３３、合成部３４、情報検出部３５、ＦＦＴ部３６、受信部３７、および送受信切替部３８を備える。送信機能および受信機能を備える図２に示す通信機１を用いて、通信機１が行う通信方法について以下に説明する。
【００２５】
変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調し、一次変調信号を生成し、直並列変換部１２に送る。所定の変調方式は、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）である。直並列変換部１２は、一次変調信号を直並列変換し、並列信号であるサブキャリア変調信号を生成し、サブキャリア変調信号を合成部１３に送る。合成部１３は、複数のサブキャリア変調信号を順に並べて各列がサブキャリア変調信号である合成行列を生成し、シフト部１４に送る。ＦＦＴサイズをＮとすると、ｍ番目のサブキャリア変調信号ｄ［ｍ］は、下記（１）式で表される。式中の添え字のＴは、行列を転置表示していることを表す。これは以下の説明においても同様である。
【００２６】
【数１】
2014154968.tif 000003
【００２７】
シフト部１４は、合成行列において、同数の行から成る複数のシフト単位について定めた、シフト単位ごとのシフト回数に基づき、合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属するシフト単位のシフト回数だけシフトしてシフト行列を生成し、ＩＦＦＴ部１５に送る。シフト単位の数をｉとすると、ｍ番目のサブキャリア変調信号ｄ［ｍ］は、下記（２）式で表される。シフト単位ごとの列ベクトルｄ（１）［ｍ］、ｄ（２）［ｍ］、およびｄ（ｉ）［ｍ］はそれぞれ下記（３）式で表される。ｎ１＝Ｎ／ｉ、ｎ２＝２Ｎ／ｉ、ｎｉ＝Ｎである。後続のＩＦＦＴ部１５でＩＦＦＴを行う場合は、ｉは２のべき乗である。ＩＤＦＴを行う場合は、ｉはＩＤＦＴサイズの約数であればよい。
【００２８】
【数２】
2014154968.tif 000004
【００２９】
【数３】
2014154968.tif 000005
【００３０】
合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の数をＭとすると、合成行列は下記（４）式で表される。合成行列の各行の要素を例えば左に該行が属するシフト単位のシフト回数だけシフトして生成したシフト行列Ｄ（ｈ）は、下記（５）式で表される。下記（５）式において、１番目のシフト単位のシフト回数をｋ１とし、２番目のシフト単位のシフト回数をｋ２とし、ｉ番目のシフト回数をｋｉとした。角括弧内の数字は、シフト回数にサブキャリア変調信号を示す番号を加算した値をサブキャリア変調信号の個数Ｍで除算した余りとした。このように表現することでシフト回数を０または任意の自然数とすることができる。シフト行列Ｄ（ｈ）の添え字の括弧内のｈは、シフト単位のシフト回数の組み合わせを示す。
【００３１】
【数４】
2014154968.tif 000006
【００３２】
【数５】
2014154968.tif 000007
【００３３】
ＩＦＦＴ部１５は、下記（６）式で表されるようにシフト行列Ｄ（ｈ）のＩＦＦＴを行って逆変換行列を生成し、第１のＩＦＦＴ手段として動作する。ＩＦＦＴ部１５は、逆変換行列を最大検出部１６に送る。
【００３４】
【数６】
2014154968.tif 000008
【００３５】
最大検出部１６は、逆変換行列の列に基づくベースバンド信号のＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）をそれぞれ算出し、ＰＡＰＲが最も高い逆変換行列の列を検出する。逆変換行列の各列をＧｍ（ｈ）（１≦ｍ≦Ｍ）で表すと、逆変換行列は下記（７）式で表され、ＰＡＰＲが最も高い逆変換行列の列のＰＡＰＲは、下記（８）式で表される。ＰＡＰＲ（Ｇｍ（ｈ））は、逆変換行列の列であるＧｍ（ｈ）のＰＡＰＲを表す。すなわち、最大検出部１６は、ＰＡＰＲがＰｈである逆変換行列の列を検出する。
【００３６】
【数７】
2014154968.tif 000009
【００３７】
【数８】
2014154968.tif 000010
【００３８】
少なくともいずれか１つのシフト単位のシフト回数を変えて、シフト部１４、ＩＦＦＴ部１５および最大検出部１６は上述の処理を所定の回数繰り返す。各シフト単位のシフト回数を１〜Ｍとした場合、それぞれ、ＰＡＰＲが最も高い逆変換行列の列のＰＡＰＲは同じである。そのためシフト部１４は、定めた１つのシフト単位のシフト回数を所定の値に固定してもよい。
【００３９】
シフト部１４が例えば１番目のシフト単位のシフト回数を０に固定した場合、シフト行列Ｄ（ｈ）のパターン数は下記（９）式で表されるようにＭｉ−１である。下記（９）式中の右辺の値は、ｋ１、ｋ２、・・・、ｋｉのそれぞれの値をＭで除算した余りであり、ｑ１、ｑｉは０より大きく、Ｍ−１より小さい任意の自然数である。シフト部１４、ＩＦＦＴ部１５および最大検出部１６が上述の処理を繰り返す所定の回数はＭｉ−１以下の任意の値である。上述の処理を繰り返す所定の回数を増やすことで、よりＰＡＰＲを低減することが可能になる。コントローラ２０は、シフト部１４、ＩＦＦＴ部１５および最大検出部１６が上述の処理を繰り返すよう制御し、繰り返し手段としての動作を行う。
【００４０】
【数９】
2014154968.tif 000011
【００４１】
図３は、実施の形態に係る通信機が行う送信側での演算処理の例を示す図である。合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の数を４、シフト単位の数を４とし、１番目のシフト単位のシフト回数を０に固定するものとする。シフト部１４は、図３（ａ）に示す合成行列において、２番目のシフト単位に含まれる各行を左に２回シフトし、３番目のシフト単位に含まれる各行を左に１回シフトし、４番目のシフト単位に含まれる各行を左に３回シフトして、図３（ｂ）に示すシフト行列を生成する。そしてＩＦＦＴ部１５および最大検出部１６は、図３（ｂ）に示すシフト行列に基づき上述の処理を行う。
【００４２】
また図３（ａ）に示す合成行列において、２番目のシフト単位に含まれる各行を左に３回シフトし、３番目のシフト単位に含まれる各行を左に１回シフトし、４番目のシフト単位に含まれる各行を０回シフトして、図３（ｃ）に示すシフト行列を生成する。そしてＩＦＦＴ部１５および最大検出部１６は、図３（ｃ）に示すシフト行列に基づき上述の処理を行う。このように少なくともいずれか１つのシフト単位のシフト回数を変えて、シフト部１４、ＩＦＦＴ部１５および最大検出部１６は上述の処理を所定の回数繰り返す。
【００４３】
最小検出部１７は、最大検出部１６で検出された逆変換行列の列の内、ＰＡＰＲが最も低い列を含む逆変換行列を検出し、ＰＡＰＲが最も低い列を含む逆変換行列を送信部１９および情報生成部１８に送る。最大検出部１６で検出された逆変換行列のＰＡＰＲであるＰｈの内、最も低い値Ｑは、下記（１０）式で表される。すなわち、最小検出部１７はＰＡＰＲがＱである列を含む逆変換行列を検出する。
【００４４】
【数１０】
2014154968.tif 000012
【００４５】
情報生成部１８は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数および最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列のシフト単位ごとのシフト回数を示す情報系列を生成し、ＩＦＦＴ部１５に送る。該逆変換行列の列数は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数に一致する。シフト行列、シフト行列のシフト単位ごとのシフト回数、およびシフト行列に対応する逆変換行列は、対応付けられ、例えばＲＡＭ２３に記憶される。情報生成部１８は、ＲＡＭ２３に記憶された情報に基づき、最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列のシフト単位ごとのシフト回数を検出する。なお、情報生成部１８が最小検出部１７で検出された逆変換行列のＦＦＴを行った結果および合成行列に基づきシフト単位ごとのシフト回数を検出するように構成してもよい。
【００４６】
情報生成部１８は、シフト単位の行数と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値がデータの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意のデータ系列を用いる。自己相関特性を有するデータ系列として、例えばＰＮ系列（Pseudorandom  Noise：擬似ランダム雑音）やＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlatrion）系列を用いることができる。自己相関特性を有するデータ系列はＰＡＰＲが比較的低く、またフェージングの影響を受けにくい。
【００４７】
情報生成部１８の動作の一例を示す。合成部１３は、シフト単位の行数以下の個数のサブキャリア変調信号に基づき合成行列を生成し、シフト部１４は１番目のシフト回数を０に固定する。情報生成部１８は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数、およびシフト部１４でシフト回数を０に固定した１番目のシフト単位を除く、最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列のシフト単位ごとのシフト回数に基づき、データ系列を所定の方向にシフトしてシフトデータ系列をそれぞれ生成し、シフトデータ系列を合成して列ベクトルである情報系列を生成する。
【００４８】
情報生成部１８はＰＮ系列ｓを用いる場合を例にして説明する。ＰＮ系列ｓの要素数は、シフト単位の行数Ｎ／ｉに一致する。情報生成部１８は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数がＭであるため、例えばＰＮ系列ｓを下方向にシフトしたｓ（Ｍ）を生成する。添え字の括弧内のＭはシフト回数を表す。また情報生成部１８は、シフト部１４でシフト回数を０に固定した１番目のシフト単位を除く、上記（５）式で表されるシフト単位ごとのシフト回数に基づき、ＰＮ系列ｓをそれぞれ下方向にシフトして、ｓ（ｋ２（ｍｏｄＭ））、ｓ（ｋ３（ｍｏｄＭ））、・・・、ｓ（ｋｉ（ｍｏｄＭ））を生成する。そして、情報生成部１８は、下記（１１）式で表されるようにシフトデータ系列を合成して列ベクトルである情報系列を生成する。
【００４９】
【数１１】
2014154968.tif 000013
【００５０】
ＩＦＦＴ部１５は、情報系列のＩＦＦＴを行って、第２のＩＦＦＴ手段としての動作を行う。ＩＦＦＴ部１５はＩＦＦＴ後の情報系列を送信部１９に送る。
【００５１】
送信部１９は、ＩＦＦＴ後の情報系列および最小検出部１７で検出された逆変換行列の各列をそれぞれ合成してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号に基づく送信信号を送受信切替部３８を介して他の機器に送信する。
【００５２】
図４は、実施の形態に係る通信機が送る送信フレームの例を示す図である。図３（ｃ）に示すシフト行列のＩＦＦＴを行って生成された逆変換行列を、最小検出部１７が検出した場合を例にして説明する。合成行列におけるサブキャリア変調信号の個数は４であり、２番目のシフト単位のシフト回数が３であり、３番目のシフト単位のシフト回数が１であり、４番目のシフト単位のシフト回数が０であるため、情報生成部１８は、ｓ（４）、ｓ（３）、ｓ（１）、ｓ（０）を合成した列ベクトルである情報系列を生成する。送信部１９は、時間領域のプリアンブル、ＩＦＦＴ後の情報系列、逆変換行列の各列を合成したベースバンド信号であるデータ部を含む送信フレームを生成する。なお送信フレームに含まれるデータ部の長さ、すなわち合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数は送信フレームごとに異なっていてもよい。
【００５３】
なお周波数領域のプリアンブル、情報系列および最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列を合成したデータについてＩＦＦＴ部１５でＩＦＦＴを行い、送信部１９に送るように構成してもよい。
【００５４】
図５は、実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調し、直並列変換部１２は、一次変調信号を直並列変換し、サブキャリア変調信号を生成する（ステップＳ１１０）。合成部１３は、複数のサブキャリア変調信号を順に並べて各列がサブキャリア変調信号である合成行列Ｄを生成する（ステップＳ１２０）。シフト部１４は、合成行列において、同数の行から成る複数のシフト単位について定めた、シフト単位ごとのシフト回数に基づき、合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属するシフト単位のシフト回数だけシフトしてシフト行列Ｄ（ｈ）を生成する（ステップＳ１３０）。
【００５５】
ＩＦＦＴ部１５は、シフト行列Ｄ（ｈ）のＩＦＦＴを行って逆変換行列を生成する（ステップＳ１４０）。最大検出部１６は、逆変換行列の列に基づくベースバンド信号のＰＡＰＲをそれぞれ算出し、ＰＡＰＲが最も高い逆変換行列の列を検出する（ステップＳ１５０）。所定の回数繰り返していない場合には繰り返しが完了していないとみなし（ステップＳ１６０：Ｎ）、少なくともいずれか１つのシフト単位のシフト回数を変えて（ステップＳ１７０）、ステップＳ１３０に戻り、上述の処理を繰り返す。所定の回数繰り返した場合には繰り返しが完了したとみなし（ステップＳ１６０：Ｙ）、最小検出部１７は、最大検出部１６で検出された逆変換行列の列の内、ＰＡＰＲが最も低い列を含む逆変換行列を検出する（ステップＳ１８０）。
【００５６】
情報生成部１８は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数および最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列のシフト単位ごとのシフト回数を示す情報系列を生成する（ステップＳ１９０）。ＩＦＦＴ部１５は、情報系列のＩＦＦＴを行う（ステップＳ２００）。送信部１９は、ＩＦＦＴ後の情報系列および最小検出部１７で検出された逆変換行列の各列をそれぞれ合成してベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号に基づく送信信号を送受信切替部３８を介して他の機器に送信する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０の送信処理が完了すると、処理を終了する。
【００５７】
受信側での処理を以下に説明する。受信部３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、直並列変換して、ＦＦＴ部３６に送る。ＦＦＴ部３６は、直並列変換されたベースバンド信号のＦＦＴを行う。プリアンブルの直後に位置するデータを受信側情報系列とし、受信側情報系列に続くデータを並列信号として生成し、情報検出部３５に送る。情報検出部３５は、受信側情報系列から列数、および所定の複数のシフト単位について、シフト単位ごとのシフト回数を検出し、合成部３４に送る。
【００５８】
情報検出部３５の動作の一例を説明する。情報検出部３５は、シフト単位の行数と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する所定の第１の受信側データ系列を用意する。第１の受信側データ系列は、送信側の情報生成部１８で用いたデータ系列と同じである。
【００５９】
情報検出部３５は、高速フーリエ変換のサイズから第１の受信側データ系列の要素数を減算した値と同じ個数のデータの集合であるデータ系列であって、第１の受信側データ系列と相関関係を有しない第２の受信側データ系列を第１の受信側データ系列の直後に付加して合成した列ベクトルである受信側データ系列を用意する。第１の受信側データ系列を送信側で用いたＰＮ系列ｓとし、第２の受信側データ系列をＡとすると、受信側データ系列Ｕは下記（１２）式で表される。
【００６０】
【数１２】
2014154968.tif 000014
【００６１】
情報検出部３５は、受信側情報系列と所定の方向に所定の回数シフトした受信側データ系列との間の相関関係の有無を判定することを所定の回数を変えて繰り返し行う。そして、受信側情報系列と受信側データ系列Ｕとの間に相関関係がある場合の所定の回数に基づき、受信側情報系列から列数およびシフト単位ごとのシフト回数を検出する。また受信側情報系列と受信側データ系列Ｕとの間の相関値のピークの個数からシフト単位の数を検出することもできる。
【００６２】
合成部３４は、情報検出部３５で検出された列数と同じ個数の並列信号を順に並べて各列が並列信号である受信側合成行列を生成し、シフト部３３に送る。シフト部３３は、受信側合成行列において、情報検出部３５で検出されたシフト単位ごとのシフト回数に基づき、受信側合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属するシフト単位のシフト回数だけシフトして受信側シフト行列を生成し、並直列変換部３２に送る。受信側では、送信側のシフト部１４でシフトした方向についての情報を予め保持している。また送信側のシフト部１４でシフト回数を固定したシフト単位の位置および固定したシフト回数についての情報も予め保持している。
【００６３】
図６は、実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の例を示す図である。図３（ｃ）に示すシフト行列に対応する逆変換行列に基づく送信信号が生成された場合を例に説明する。受信側情報系列は図６（ａ）で表される。情報検出部３５は、図６（ｂ）に示す受信側データ行列Ｕを用い、受信側データ系列Ｕを例えば下方向に所定の回数シフトして受信側情報系列と相関分析を行うことを繰り返す。図７は、実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。横軸が受信側データ系列をシフトした回数であり、縦軸が相関値である。
【００６４】
シフトした回数が４、５１５、１０２５および１５３６のところにそれぞれ相関値のピークが存在する。相関値のピークが４つあり、１つ目の相関値のピークが列数を表し、残り３つの相関値のピークがシフト単位ごとのシフト回数を表す。受信側情報系列を構成するデータ系列のそれぞれの開始位置は、０番目、５１２番目、１０２４番目、１５３６番目の要素である。相関値がピークとなる場合のシフトした回数と受信側情報系列を構成するデータ系列の開始位置との差に基づき、列数が４、２番目のシフト単位のシフト回数が３、３番目のシフト単位のシフト回数が１、４番目のシフト単位のシフト回数が０であることがわかる。なお１番目のシフト単位のシフト回数を０で固定していることについての情報は、予め受信側で保持している。
【００６５】
送信側で情報系列を生成する際にデータ系列をそれぞれシフトする方向は下方向に限られず、上方向にシフトを行ってもよい。その場合受信側では、相関値のピーク位置と、受信側情報系列を構成するデータ系列の最後尾の要素に基づき列数およびシフト単位ごとのシフト回数を検出する。
【００６６】
図８は、実施の形態に係る通信機が行う受信側での演算処理の例を示す図である。図８（ａ）は受信側合成行列であり、図３（ｃ）に示すシフト行列に一致する。シフト部３３は、情報検出部３５で検出したシフト単位ごとのシフト回数に基づき、２番目のシフト単位を右に３回シフトし、３番目のシフト単位を右に１回シフトし、４番目のシフト単位を０回シフトして、図８（ｂ）に示す受信側シフト行列を生成する。受信側シフト行列は、図３（ａ）に示す合成行列に一致する。受信側ではシフト方向についての情報を予め保持している。上述の例のように、送信側のシフト方向と逆方向に送信側のシフト回数と同じだけシフトを行ってもよいし、送信側のシフト方向と同じ方向に、情報検出部３５で検出した列数からシフト単位ごとのシフト回数を減算した値だけシフトを行ってもよい。
【００６７】
後述するように、送信側で行ったシフト単位ごとのシフト回数によっては、所望の位置以外にも相関値のピークが生じてしまうことがある。そのため、シフト回数はシフト単位の行数を４で除算した値より小さいことが、好ましい。
【００６８】
並直列変換部３２は、受信側シフト行列の各列を並直列変換し、復調部３１に送る。復調部３１は、並直列変換された受信側シフト行列の各列を所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する。
【００６９】
図９は、実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。受信部３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、直並列変換を行う（ステップＳ３１０）。ＦＦＴ部３６は、直並列変換されたベースバンド信号のＦＦＴを行って受信側情報系列および並列信号を生成する（ステップＳ３２０）。情報検出部３５は、受信側情報系列から列数、および所定の複数のシフト単位について、シフト単位ごとのシフト回数を検出する（ステップＳ３３０）。
【００７０】
合成部３４は、情報検出部３５で検出された列数と同じ個数の並列信号を順に並べて各列が並列信号である受信側合成行列を生成する（ステップＳ３４０）。シフト部３３は、受信側合成行列において、情報検出部３５で検出されたシフト単位ごとのシフト回数に基づき、受信側合成行列の各行の要素を所定の方向に該行が属するシフト単位のシフト回数だけシフトして受信側シフト行列を生成する（ステップＳ３５０）。並直列変換部３２は、受信側シフト行列の各列を並直列変換し、復調部３１は、並直列変換された受信側シフト行列の各列を所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する（ステップＳ３６０）。ステップＳ３６０の復元処理が完了したら、処理を終了する。
【００７１】
情報系列の生成の仕方は上述の例に限られない。情報生成部１８の異なる動作の例について説明する。上述の例と同様に、合成部１３は、シフト単位の行数以下の個数のサブキャリア変調信号に基づき合成行列を生成し、シフト部１４は１番目のシフト単位のシフト回数を０に固定する。情報生成部１８は、シフト単位の行数と同じ個数の実数データの集合であるデータ系列であって、データのシフトを行っていない同じデータ系列との間の自己相関値が、データの任意のシフトを行ったデータ系列との間の自己相関値に比べて高い、自己相関特性を有する任意の第１のデータ系列を用意する。また高速フーリエ変換のサイズから第１のデータ系列の要素数を減算した値と同じ個数の実数データの集合であるデータ系列であって、第１のデータ系列と相関関係を有しない第２のデータ系列を用意する。
【００７２】
情報生成部１８はＰＮ系列ｓを用いる場合を例にして説明する。情報生成部１８は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数、およびシフト部１４でシフト回数を０に固定した１番目のシフト単位を除く、最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列のシフト単位ごとのシフト回数に基づき、第１のデータ系列を所定の方向にシフトしてシフトデータ系列をそれぞれ生成し、上記（１１）式で表されるようにシフトデータ系列を合成して列ベクトルである第１の情報系列を生成する。そして、第１のデータ系列の直後に第２のデータ系列を付加して合成して列ベクトルである第２の情報系列を生成する。情報生成部１８は、第１の情報系列および第２の情報系列のいずれか一方を実部とし、他方を虚部として各要素を合成して情報系列を生成する。情報生成部１８は、例えば上記（１１）式で表されるデータを実部とし、上記（１２）式データで表されるデータを虚部として各要素を合成して情報系列を生成する。なお上述の例と同様に、シフト単位ごとのシフト回数はシフト単位の行数を４で除算した値より小さいことが、好ましい。
【００７３】
受信側での情報検出の処理について説明する。情報検出部３５は、受信側情報系列を実部である実部データと虚部である虚部データに分離し、いずれか定めた一方を所定の方向に所定の回数シフトさせた実部データと虚部データの間の相関関係の有無を判定することを所定の回数を変えて繰り返し行う。上述の例では、受信側情報系列の実部データが図６（ａ）に該当し、虚部データが図６（ｂ）に該当するため、情報検出部３５は実部データと所定の方向に所定の回数シフトさせた虚部データの間の相関関係の有無を判定する。相関分析の結果、図７のように相関値のピークが得られるので、列数およびシフト単位ごとのシフト回数を検出することが可能になる。送信側と受信側で情報系列の生成に用いるデータ系列についての情報を共有する必要はなく、受信側では実部データおよび虚部データのどちらをシフトするかについての情報を保持していればよい。送信側は実数データの集合であるデータ系列を任意に決めることができる。
【００７４】
また情報生成部１８は、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数および最小検出部１７で検出された逆変換行列に対応するシフト行列のシフト単位ごとのシフト回数を表すデータを所定の変調方式で変調して情報系列を生成してもよい。その場合には、受信側では受信側情報系列を所定の変調方式で復調して列数およびシフト単位ごとのシフト回数を検出する。送信側と受信側で変調方式についての情報が共有されていれば、変調方式は任意である。
【００７５】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態に係る通信機１によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、複数のサブキャリア変調信号から成る合成行列の行をシフトする演算を施し、ＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するとおり、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。
【００７６】
（具体例）
次に、シミュレーションにより実施の形態に係る発明の効果を説明する。入力信号にランダム信号を用いて、従来技術と実施の形態に係る発明について、ベースバンド信号を生成し、ＰＡＰＲの算出を繰り返すシミュレーションを行った。変調方式をＱＰＳＫとし、ＦＦＴサイズを２０４８として、従来技術と実施の形態に係る発明のＰＡＰＲのＣＣＤＦ（Complementary Cumulative Distribution Function：相補累積分布関数）、すなわちＰＡＰＲの発生確率の特性を比較した。従来技術とは、上述のような演算処理を行わずに、入力信号を所定の変調方式で変調した信号からサブキャリア変調信号を生成し、ＩＦＦＴを行ってベースバンド信号を生成する方法である。
【００７７】
図１０は、実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦである。実施の形態に係る発明においては、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の数を４とした。従来技術のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が細い実線のグラフであり、実施の形態に係る発明において、シフト単位の数を２とした場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性が太い実線のグラフであり、シフト単位の数を４とした場合が点線のグラフである。シフト単位の数を増やすにつれて、ＰＡＰＲがより低減されることがわかる。
【００７８】
図１１は、実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。シフト単位の数を２とし、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数を１００とし、２番目のシフト単位のシフト回数を５０としてシミュレーションを行った。横軸が周波数（単位：サブキャリア間隔ｆ０）であり、縦軸が相関の有無を示す電力である。周波数が１００および１０７４であるときに、相関値のピークが生じていることがわかる。
【００７９】
図１２は、実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。図の見方は図１１と同様である。シフト単位の数を４とし、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数を４とし、２番目のシフト単位のシフト回数を３とし、３番目のシフト単位のシフト回数を１とし、４番目のシフト単位のシフト回数を０としてシミュレーションを行った。周波数が４、５１５、１０２５、１５３６であるときに、相関値のピークが生じていることがわかる。
【００８０】
図１３は、実施の形態に係る通信機が行う受信側での相関分析の結果の例を示す図である。図の見方は図１１と同様である。シフト単位の数を２とし、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数を７６８とし、２番目のシフト単位のシフト回数を５１２としてシミュレーションを行った。周波数が５１２、７６８、１５３６、１７９２であるときに、相関値のピークが生じていることがわかる。シフト単位の数は２個であるから、所望の相関値のピークの個数は２つであり、周波数が５１２と１７９２の位置に不要なピーク値が生じていることがわかる。シミュレーションの結果、このような不要なピーク値の発生を防ぐために、シフト単位ごとのシフト回数は、シフト単位の行数を４で除算した値より小さいことが好ましいことがわかった。
【００８１】
図１４は、実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。図の見方は図１０と同様である。サブキャリア変調信号の各要素の位相が一致する、例えば全て０である同一信号を入力信号として用いた後に、ランダム信号を入力信号として用いてシミュレーションを行った。シフト単位の数を２とし、合成行列に含まれるサブキャリア変調信号の個数を４とし、合成行列に含まれる１番目のサブキャリア変調信号を同一信号に基づき生成し、２〜４番目のサブキャリア変調信号をランダム信号に基づき生成した。従来技術の最大ＰＡＰＲが３３．１ｄＢであるのに対し、実施の形態に係る発明における最大ＰＡＰＲは約２８ｄＢであり、ＰＡＰＲの最大値が低減されていることがわかる。
【００８２】
図１５は、実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。シフト単位の数を４とし、図１４と同様のシミュレーションを行った。従来技術の最大ＰＡＰＲが３３．１ｄＢであるのに対し、実施の形態に係る発明における最大ＰＡＰＲは約２３ｄＢであり、ＰＡＰＲの最大値が低減されていることがわかる。
【００８３】
なお実施の形態における、合成行列の各行の要素をシフトすることは、ＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）に影響を与えない。
【００８４】
上述のシミュレーションにより、実施の形態に係る発明においては、複数のサブキャリア変調信号から成る合成行列の行をシフトする演算を施すことで、ＰＡＰＲを低減でき、またシフト単位の数を変更することで、ＰＡＰＲの低減の程度を制御できることがわかった。
【００８５】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。変調部１１の変調方式は、ＱＰＳＫに限られず、ＱＰＳＫ以外のＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）などを用いることができる。変調部１１と直並列変換部１２の順序を変えて、入力信号を直並列変換してサブキャリア信号に割り当て、並列信号の各データを所定の変調方式で変調するよう構成してもよい。その場合、受信側では復調部３１と並直列変換部３２の順序を変えて、復調処理を行う。ＩＦＦＴ部１５は、ＩＦＦＴの代わりにＩＤＦＴを行うよう構成してもよいし、ＦＦＴ部３６は、ＦＦＴの代わりにＤＦＴを行うよう構成してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１    通信機
１０    アンテナ
１１    変調部
１２    直並列変換部
１３    合成部
１４    シフト部
１５    ＩＦＦＴ部
１６    最大検出部
１７    最小検出部
１８    情報生成部
１９    送信部
２０    コントローラ
２１    ＣＰＵ
２２    Ｉ／Ｏ
２３    ＲＡＭ
２４    ＲＯＭ
３１    復調部
３２    並直列変換部
３３    シフト部
３４    合成部
３５    情報検出部
３６    ＦＦＴ部
３７    受信部
３８    送受信切替部
【図１】
2014154968.tif 000015
【図２】
2014154968.tif 000016
【図３】
2014154968.tif 000017
【図４】
2014154968.tif 000018
【図５】
2014154968.tif 000019
【図６】
2014154968.tif 000020
【図７】
2014154968.tif 000021
【図８】
2014154968.tif 000022
【図９】
2014154968.tif 000023
【図１０】
2014154968.tif 000024
【図１１】
2014154968.tif 000025
【図１２】
2014154968.tif 000026
【図１３】
2014154968.tif 000027
【図１４】
2014154968.tif 000028
【図１５】
2014154968.tif 000029