(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。置換部１３はサブキャリア変調信号から複数の部分データを生成する。ＩＦＦＴ部１４は部分データの逆高速フーリエ変換を行って逆変換データを生成し、シフト部１５は定めた逆変換データを除く、逆変換データをシフトしてシフトデータを生成し、演算部１６は定めた逆変換データとシフトデータを加算して演算データを生成する。判定部１７がベースバンド信号のピーク対平均電力比が基準に合致する演算データを検出するまで、シフト部１５、演算部１６および判定部１７は処理を繰り返す。送信部１８は基準に合致する演算データを合成して生成したベースバンド信号から送信信号を生成し、送信する。【選択図】図１
2014183460.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、前記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、
前記サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は２以上である複数のデータに分け、前記データのそれぞれについて、前記サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えて、要素数が前記サブキャリア変調信号と同じである部分データを前記データと同数だけ生成する置換手段と、
複数の前記部分データの逆高速フーリエ変換を行って逆変換データをそれぞれ生成するＩＦＦＴ手段と、
定めた逆変換データを除く、前記逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、高速フーリエ変換サイズを４で除算した値未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成するシフト手段と、
前記定めた逆変換データおよび前記シフトデータを加算して演算データを生成する演算手段と、
前記演算データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定手段と、
基準に合致する前記演算データを検出するまで、少なくともいずれかの前記逆変換データをシフトする前記所定の回数を変えて、前記シフト手段、前記演算手段および前記判定手段の処理を繰り返し行う繰り返し手段と、
基準に合致する前記演算データに基づきベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項２】
前記シフト手段は、前記定めた逆変換データとして、前記サブキャリア変調信号の先頭の要素を含む前記部分データに対応する前記逆変換データを用いることを特徴とする請求項１に記載の通信機。
【請求項３】
直交周波数分割多重通信方式の無線通信により他の機器と通信を行う通信機であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する受信手段と、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフト手段と、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するＦＦＴ手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフト手段、前記ＦＦＴ手段、および前記受信側判定手段の処理を繰り返し行う受信側繰り返し手段と、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成手段と、
前記合成データを、所定の変調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする通信機。
【請求項４】
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、前記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、
前記サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は２以上である複数のデータに分け、前記データのそれぞれについて、前記サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えて、要素数が前記サブキャリア変調信号と同じである部分データを前記データと同数だけ生成する置換ステップと、
複数の前記部分データの逆高速フーリエ変換を行って逆変換データをそれぞれ生成するＩＦＦＴステップと、
定めた逆変換データを除く、前記逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、高速フーリエ変換サイズを４で除算した値未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成するシフトステップと、
前記定めた逆変換データおよび前記シフトデータを加算して演算データを生成する演算ステップと、
前記演算データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定ステップと、
基準に合致する前記演算データを検出するまで、少なくともいずれかの前記逆変換データをシフトする前記所定の回数を変えて、前記シフトステップ、前記演算ステップおよび前記判定ステップの処理を繰り返し行う繰り返しステップと、
基準に合致する前記演算データに基づきベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項５】
前記シフトステップにおいて、前記定めた逆変換データとして、前記サブキャリア変調信号の先頭の要素を含む前記部分データに対応する前記逆変換データを用いることを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【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が行う通信方法であって、
送信信号を受信してベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する受信ステップと、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフトステップと、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するＦＦＴステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定ステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフトステップ、前記ＦＦＴステップ、および前記受信側判定ステップの処理を繰り返し行う受信側繰り返しステップと、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成ステップと、
前記合成データを、所定の変調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【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。また特許文献１の直交周波数分割多重通信装置では、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することはできない。
【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、前記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、
前記サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は２以上である複数のデータに分け、前記データのそれぞれについて、前記サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えて、要素数が前記サブキャリア変調信号と同じである部分データを前記データと同数だけ生成する置換手段と、
前記複数の部分データの逆高速フーリエ変換を行って逆変換データをそれぞれ生成するＩＦＦＴ手段と、
定めた逆変換データを除く、前記逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、高速フーリエ変換サイズを４で除算した値未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成するシフト手段と、
前記定めた逆変換データおよび前記シフトデータを加算して演算データを生成する演算手段と、
前記演算データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定手段と、
基準に合致する前記演算データを検出するまで、少なくともいずれかの前記逆変換データをシフトする前記所定の回数を変えて、前記シフト手段、前記演算手段および前記判定手段の処理を繰り返し行う繰り返し手段と、
基準に合致する前記演算データに基づきベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記シフト手段は、前記定めた逆変換データとして、前記サブキャリア変調信号の先頭の要素を含む前記部分データに対応する前記逆変換データを用いる。
【０００９】
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し、前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する受信手段と、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフト手段と、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するＦＦＴ手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定手段と、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフト手段、前記ＦＦＴ手段、および前記受信側判定手段の処理を繰り返し行う受信側繰り返し手段と、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成手段と、
前記合成データを、所定の変調方式で復調する復調手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
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、前記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、
前記サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は２以上である複数のデータに分け、前記データのそれぞれについて、前記サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えて、要素数が前記サブキャリア変調信号と同じである部分データを前記データと同数だけ生成する置換ステップと、
前記複数の部分データの逆高速フーリエ変換を行って逆変換データをそれぞれ生成するＩＦＦＴステップと、
定めた逆変換データを除く、前記逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、高速フーリエ変換サイズを４で除算した値未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成するシフトステップと、
前記定めた逆変換データおよび前記シフトデータを加算して演算データを生成する演算ステップと、
前記演算データに基づくベースバンド信号のピーク対平均電力比を算出し、前記ピーク対平均電力比が基準に合致するか否かを判定する判定ステップと、
基準に合致する前記演算データを検出するまで、少なくともいずれかの前記逆変換データをシフトする前記所定の回数を変えて、前記シフトステップ、前記演算ステップおよび前記判定ステップの処理を繰り返し行う繰り返しステップと、
基準に合致する前記演算データに基づきベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号から送信信号を生成して送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記シフトステップにおいて、前記定めた逆変換データとして、前記サブキャリア変調信号の先頭の要素を含む前記部分データに対応する前記逆変換データを用いる。
【００１２】
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し、前記ベースバンド信号を直並列変換して並列信号を生成する受信ステップと、
前記並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する受信側シフトステップと、
前記並列信号および前記受信側シフトデータの高速フーリエ変換を行い変換データを生成するＦＦＴステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する受信側判定ステップと、
それぞれの前記変換データにおいて、前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、前記受信側シフトデータのそれぞれを生成する際の前記所定の回数を変えて前記受信側シフトステップ、前記ＦＦＴステップ、および前記受信側判定ステップの処理を繰り返し行う受信側繰り返しステップと、
前記所定の要素の内、値が前記所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する前記変換データから前記所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する合成ステップと、
前記合成データを、所定の変調方式で復調する復調ステップと、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
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】
【００１４】
【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制御の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態における変換データの信号点配置図の例を示す図である。
【図５】実施の形態における変換データの信号点配置図の例を示す図である。
【図６】実施の形態に係る判定部が行う受信側での判定処理の例を示す図である。
【図７】実施の形態に係る判定部が行う受信側での判定処理の例を示す図である。
【図８】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９】実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＣＣＤＦ特性を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る通信機におけるＢＥＲ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る通信機の構成例を示すブロック図である。通信機１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信により他の機器と通信を行う。通信機１は、アンテナ１０、変調部１１、直並列変換部１２、置換部１３、ＩＦＦＴ部１４、シフト部１５、演算部１６、判定部１７、送信部１８およびコントローラ２０を備える。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２は、実施の形態に係る通信機の異なる構成例を示すブロック図である。上述の通信機１に受信機能をもたせるため、図２に示す通信機１はさらに復調部３１、並直列変換部３２、合成部３３、判定部３４、ＦＦＴ部３５、シフト部３６、受信部３７、および送受信切替部３８を備える。送信機能および受信機能を備える図２に示す通信機１を用いて、通信機１が行う通信方法について以下に説明する。
【００２０】
変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調し、一次変調信号を生成し、直並列変換部１２に送る。所定の変調方式は、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying：四位相偏移変調）である。直並列変換部１２は、一次変調信号を直並列変換し、並列信号であるサブキャリア変調信号を生成し、サブキャリア変調信号を置換部１３に送る。
【００２１】
置換部１３は、サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は２以上である複数のデータに分け、データのそれぞれについて、サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えて、要素数がサブキャリア変調信号と同じである部分データを上記データと同数だけ生成し、ＩＦＦＴ部１４に送る。ＦＦＴサイズをＮとすると、サブキャリア変調信号は下記（１）式で表される。添え字のＴは、行列を転置表示していることを表す。これは以下の説明においても同様である。例えば、サブキャリア変調信号をｄ０〜ｄＮ／２−１のデータとｄＮ／２〜ｄＮ−１のデータとに分け、ｄ０〜ｄＮ／２−１のデータ以外の要素を０に置き換えて生成した部分データｇ０は、下記（２）式で表される。またサブキャリア変調信号のｄＮ／２〜ｄＮ−１のデータ以外の要素を０に置き換えて生成した部分データｇ１は、下記（３）式で表される。
【００２２】
【数１】
2014183460.tif 000003
【００２３】
【数２】
2014183460.tif 000004
【００２４】
【数３】
2014183460.tif 000005
【００２５】
ＩＦＦＴ部１４は、複数の部分データのＩＦＦＴを行って、逆変換データをそれぞれ生成し、シフト部１５に送る。上記（２）式で表される部分データｇ０に対応する逆変換データｈ０および上記（３）式で表される部分データｇ１に対応する逆変換データｈ１は、下記（４）式で表される。
【００２６】
【数４】
2014183460.tif 000006
【００２７】
シフト部１５は、定めた逆変換データを除く、逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、Ｎ／４未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成し、定めた逆変換データおよびシフトデータを演算部１６に送る。なおデータのシフトを行わない、定めた逆変換データの数は１つに限られず、任意である。またデータのシフトを行わない逆変換データに対応する部分データに含まれるサブキャリア変調信号ｄの要素についての情報が送信側と受信側で共有されていれば、データのシフトを行わない逆変換データは任意に定めることができる。所定の方向とは、任意に定めた方向であり、上方向であっても下方向であっても構わない。シフト回数をＮ／４以上の値とすると、受信側で正しく復元できないため、シフト回数はＮ／４未満の値とする。
【００２８】
ここで一例として、定めた逆変換データを、サブキャリア変調信号ｄの先頭の要素を含む部分データｇ０に対応する逆変換データｈ０とする。すなわち、シフト部１５は、上記（４）式で表される逆変換データを受け取った場合には、逆変換データｈ１を所定の方向に、所定の回数シフトしてシフトデータを生成する。逆変換データｈ１から生成したシフトデータをＣ１・ｈ１で表す。Ｃ１は、巡回行列である。本実施の形態で用いる巡回行列において、各行ベクトルの１つの要素の値は１であり、該要素以外の要素の値は０であって、各行ベクトルは、直前の行ベクトルの要素を所定の方向に１つずらした行ベクトルである。所定の方向は、左方向または右方向のいずれかである。
【００２９】
演算部１６は受け取った逆変換データおよびシフトデータを加算し、演算データを生成し、判定部１７に送る。上述の例の場合、演算データｋは、下記（５）式で表される。
【００３０】
【数５】
2014183460.tif 000007
【００３１】
判定部１７は、演算データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）を算出し、ＰＡＰＲが基準に合致するか否かを判定する。ＰＡＰＲが基準に合致しないと判定した場合には、その旨をシフト部１５に通知する。シフト部１５は、少なくともいずれかの逆変換データをシフトする回数を変えて、新たなシフトデータをそれぞれ生成する。演算部１６、および判定部１７は、新たなシフトデータに基づいて上述の処理を行う。コントローラ２０は、基準に合致する演算データを検出するまで、シフト部１５、演算部１６、および判定部１７に、上述の処理を繰り返し行わせる繰り返し手段としての動作を行う。
【００３２】
判定部１７は、基準に合致する演算データを検出した場合には、送信部１８に演算データを送る。判定部１７は、所定の回数、上述の処理を繰り返し、最も上記ＰＡＰＲが低い演算データを検出するように、または上記ＰＡＰＲが閾値以下である演算データを検出するように構成することができる。
【００３３】
送信部１８は、演算データを合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号から送信信号を生成して、送受信切替部３８およびアンテナ１０を介して、他の機器に送信信号を送信する。
【００３４】
上述の例では部分データの個数は２つであったが、部分データの個数が３以上である場合について説明する。部分データの個数をＰとする。Ｐは、１＜Ｐ＜Ｎの範囲の自然数であればよく、部分データの内、値が０でない要素の数は互いに異なる値でもよい。置換部１３は、サブキャリア変調信号をＮ／Ｐ個ずつの複数のデータに分け、データのそれぞれについて、サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えてＰ個の部分データを生成する場合を例にして説明する。各部分データは、下記（６）式で表される。
【００３５】
【数６】
2014183460.tif 000008
【００３６】
また各部分データｇｉに対応する逆変換データｈｉは、下記（７）式で表される。
【００３７】
【数７】
2014183460.tif 000009
【００３８】
シフト部１５は、例えば、サブキャリア変調信号ｄの先頭の要素を含む部分データｇ０に対応する逆変換データｈ０を除く、逆変換データｈｉについてシフトを行う。逆変換データｈｉをシフトして生成したシフトデータをＣｉ・ｈｉで表す。なおＰ≧３の場合においても、シフト回数はＮ／４未満の値とする。演算部１６は、逆変換データｈ０および各シフトデータＣｉ・ｈｉを加算し、演算データを生成する。演算データｋは、下記（８）式で表される。なおＣ０は単位行列とする。後続の処理は、Ｐ＝２の場合と同様である。Ｐ≧３の場合でも、Ｐ＝２の場合と同様に演算データを生成することができる。
【００３９】
【数８】
2014183460.tif 000010
【００４０】
図３は、実施の形態に係る通信機が行う送信制御の動作の一例を示すフローチャートである。変調部１１は、入力信号を所定の変調方式で変調して一次変調信号を生成し、直並列変換部１２は、一次変調信号を直並列変換し、並列信号であるサブキャリア変調信号を生成する（ステップＳ１１０）。置換部１３は、サブキャリア変調信号を少なくともいずれかの要素数は２以上である複数のデータに分け、データのそれぞれについて、サブキャリア変調信号における該データ以外の要素を０に置き換えて、要素数がサブキャリア変調信号と同じである部分データを上記データと同数だけ生成する（ステップＳ１２０）。
【００４１】
ＩＦＦＴ部１４は、複数の部分データのＩＦＦＴを行って逆変換データをそれぞれ生成する（ステップＳ１３０）。シフト部１５は、定めた逆変換データを除く、逆変換データのそれぞれについて、所定の方向に、Ｎ／４未満の値である所定の回数シフトしてシフトデータを生成する（ステップＳ１４０）。演算部１６は定めた逆変換データおよびシフトデータを加算し、演算データを生成する（ステップＳ１５０）。
【００４２】
判定部１７は、演算データに基づくベースバンド信号のＰＡＰＲを算出する（ステップＳ１６０）。ＰＡＰＲが基準に合致しない場合には（ステップＳ１７０；Ｎ）、ステップＳ１４０に戻り、シフト部１５は、少なくともいずれかの逆変換データをシフトする回数を変えて、新たなシフトデータをそれぞれ生成し、上述の処理を繰り返し行う。ＰＡＰＲが基準に合致する場合には（ステップＳ１７０；Ｙ）、送信部１８は、演算データを合成してベースバンド信号を生成し、ベースバンド信号から送信信号を生成して、送受信切替部３８およびアンテナ１０を介して、他の機器に送信信号を送信する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１８０の送信処理が完了すると、通信機１は処理を終了する。
【００４３】
受信側での処理を以下に説明する。受信部３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、直並列変換して並列信号を生成し、シフト部３６に送る。シフト部３６は、並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成し、並列信号および受信側シフトデータをＦＦＴ部３５に送る。所定の個数とは、送信側で生成した部分データの個数より１つ少ない数である。所定の個数についての情報は、予め受信側で保持している。また所定の方向は、予め任意に定めた方向であり、例えば送信側のシフト部１５で逆変換データをシフトした方向と逆の方向である。
【００４４】
ＦＦＴ部３５は、並列信号および受信側シフトデータのＦＦＴを行い変換データを生成し、判定部３４に送る。上記（８）式で表される演算データｋに基づく送信信号が送られた場合に、並列信号のＦＦＴを行って生成した変換データｕ０は、下記（９）式で表される。下記（９）式を、上記（４）式および上記（５）式に基づき変形すると、下記（１０）式が得られる。上記（２）式および上記（３）式より、下記（１０）式で表される変換データｕ０の内、１番目からＮ／２番目の要素を抽出することで、ｇ０に含まれるサブキャリア変調信号ｄの要素を復元することができる。
【００４５】
【数９】
2014183460.tif 000011
【００４６】
【数１０】
2014183460.tif 000012
【００４７】
送信側で生成した部分データの数が２つである場合には、シフト部３６は並列信号をシフトして受信側シフトデータを１つ生成する。Ｃ１−１・ｋが受信側シフトデータを表す。変換データｕ１は、下記（１１）式で表される。Ｃ１−１が送信側で用いた巡回行列Ｃ１の逆行列であれば、すなわちシフト部３６で行ったシフト回数が適切であれば、下記（１１）式で表される変換データｕ１の内、Ｎ／２＋１番目からＮ番目の要素を抽出することで、ｇ１に含まれるサブキャリア変調信号ｄの要素を復元することができる。
【００４８】
【数１１】
2014183460.tif 000013
【００４９】
ここでＣ１−１が送信側で用いた巡回行列Ｃ１の逆行列であるか否かを判定する方法について説明する。シフト部３６で生成された受信側シフトデータをＣｙ・ｋとすると、変換データｕ１は、下記（１２）式で表される。
【００５０】
【数１２】
2014183460.tif 000014
【００５１】
判定部３４は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。所定の要素とは、送信側の置換部１３でサブキャリア変調信号を分けて生成した複数のデータに基づく。受信側では所定の要素についての情報を予め保持している。上述の例では、例えば変換データｕ０においては、１番目からＮ／２番目の要素が所定の要素であり、変換データｕ１においては、Ｎ／２＋１番目からＮ番目の要素が所定の要素である。
【００５２】
図４および図５は、実施の形態における変換データの信号点配置図の例を示す図である。変調部１１で用いた変調方式がＱＰＳＫであって、ＣｙがＣ１の逆行列である場合には、変換データｕ１の内、所定の要素の信号点配置図は図４の様に、一次変調信号と同様の位置に収束する。一方、ＣｙがＣ１の逆行列でない場合には、変換データｕ１の内、所定の要素の信号点配置図は例えば図５の様に分散してしまう。
【００５３】
図６および図７は、実施の形態に係る判定部が行う受信側での判定処理の例を示す図である。図６および図７は、信号点配置図の第一象限を表した図である。判定部３４は、例えば実部の絶対値が０．５以上、０．８以下であって、虚部の絶対値が０．５以上、０．８以下である範囲を、所定の範囲とする。ＣｙがＣ１の逆行列である場合には、変換データｕ１の内、所定の要素は、図６において実線で囲まれた所定の範囲内に収束する。一方、ＣｙがＣ１の逆行列でない場合には、変換データｕ１の内、所定の要素は、図７に示すように所定の範囲内に収束しない。
【００５４】
判定部３４は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。要素の数が基準に合致しない変換データについては、シフト部３６でシフトする回数を変えて新たに受信側シフトデータを生成し、新たな受信側シフトデータに基づいて、ＦＦＴ部３５および判定部３４は上述の処理を行う。コントローラ２０は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するまで、シフト部３６、ＦＦＴ部３５、および判定部３４に、上述の処理を繰り返し行わせる受信側繰り返し手段としての動作を行う。例えばそれぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が最大となる変換データを検出するまで上述の処理を繰り返すようにしてもよい。
【００５５】
判定部３４は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致すると判定した場合には、変換データを合成部３３に送る。合成部３３は、送られた変換データから所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成し、並直列変換部３２に送る。
【００５６】
上記（１０）式で表される変換データｕ０の内、１番目からＮ／２番目の要素をｖ０とし、上記（１１）式で表される変換データｕ１の内、Ｎ／２＋１番目からＮ番目の要素をｖ１とすると、合成データｒは、下記（１３）式で表される。
【００５７】
【数１３】
2014183460.tif 000015
【００５８】
並直列変換部３２は、合成部３３から受け取った合成データを並直列変換し、復調部３１に送る。復調部３１は、並直列変換部３２で並直列変換された合成データを所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する。
【００５９】
受信側では、送信側で生成した部分データの数、および判定部３４で対象とする所定の要素についての情報を保持していれば、入力信号を復元できるため、送信側では、任意のシフトを行うことができる。
【００６０】
送信側で生成した部分データの数が３以上である場合について説明する。各変換データを、下記（１４）式で表す。上記（８）式に基づき、下記（１４）式を変形すると、下記（１５）式が得られる。
【００６１】
【数１４】
2014183460.tif 000016
【００６２】
【数１５】
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【００６３】
上述の例と同様に、判定部３４は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。上記（１５）式の例においては、Ｆ・Ｃｌ−１・Ｃｌ・Ｆ−１・ｇｌに該当する要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。判定部３４が、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致すると判定した場合の、各変換データの所定の要素をｖ０、ｖ１、・・・、ｖｌ、・・・、ｖＰ−１とすると、合成データｒは、下記（１６）式で表される。送信側で生成した部分データの数が３以上である場合についても、入力信号を復元することができる。
【００６４】
【数１６】
2014183460.tif 000018
【００６５】
図８は、実施の形態に係る通信機が行う受信制御の動作の一例を示すフローチャートである。受信部３７は、アンテナ１０および送受信切替部３８を介して送信信号を受信し、ベースバンド信号を生成し、直並列変換して並列信号を生成する（ステップＳ２１０）。シフト部３６は、並列信号を所定の方向に所定の回数シフトして所定の個数の受信側シフトデータを生成する（ステップＳ２２０）。ＦＦＴ部３５は、並列信号および受信側シフトデータのＦＦＴを行い変換データを生成する（ステップＳ２３０）。
【００６６】
判定部３４は、それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致するか否かを判定する。それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致しない場合には（ステップＳ２４０；Ｎ）、要素の数が基準に合致しない変換データについては、ステップＳ２２０に戻り、シフト部３６でシフトする回数を変えて新たに受信側シフトデータを生成し、新たな受信側シフトデータに基づいて、上述の処理を繰り返す。
【００６７】
それぞれの変換データにおいて、所定の要素の内、値が所定の範囲内にある要素の数が基準に合致する場合には（ステップＳ２４０；Ｙ）、合成部３３は、変換データから所定の要素をそれぞれ抽出して合成し、列ベクトルである合成データを生成する（ステップＳ２５０）。並直列変換部３２は、合成データを並直列変換し、復調部３１は、並直列変換部３２で並直列変換された合成データを所定の変調方式で復調し、入力信号を復元する（ステップＳ２６０）。ステップＳ２６０の復元処理が完了したら、通信機１は処理を終了する。
【００６８】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態に係る通信機１によれば、ＯＦＤＭ通信方式において、所定の演算を施すことで、ＰＡＰＲを低減することが可能となる。また後述するとおり、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能となる。
【００６９】
（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。
【００７０】
図９は、実施の形態に係る通信機におけるベースバンド信号のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を示す図である。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦである。実施の形態に係る通信機１においては、部分データの数を２つとして上述の演算を行った。
【００７１】
従来技術のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を細い実線のグラフで示す。実施の形態に係る通信機１において、シフト部１５で５１１回シフトした場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を太い実線のグラフで示し、１５回シフトした場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を一点鎖線のグラフで示し、３回シフトした場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦ特性を二点鎖線のグラフで示す。いずれの場合も、実施の形態に係る発明のＰＡＰＲは従来技術と比較して低減されていることがわかる。シフト回数によってＰＡＰＲが変化するため、送信側の判定部１７での基準や、送信側での繰り返し回数を変化させることで、ＰＡＰＲの低減の程度を制御することが可能である。また部分データの個数を増やすと演算データのパターン数が多くなるため、部分データの個数を増やすことで、ＰＡＰＲをより低減することができると推定される。
【００７２】
また入力信号にサブキャリア変調信号の各要素の位相が一致するような、例えば値が全て０である同一信号を用いてシミュレーションを行った。入力信号に同一信号を用いた場合の従来技術のＰＡＰＲは３３．１ｄＢである。一方、実施の形態に係る通信機１のＰＡＰＲは２７．１ｄＢである。同一信号の場合においても、実施の形態に係る通信機１のＰＡＰＲは従来技術と比べて低減されている。
【００７３】
ＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）について同様にシミュレーションを行った。図１０は、実施の形態に係る通信機におけるＢＥＲ特性を示す図である。横軸はＥｂ／Ｎｏ（Energy per Bit to NOise power spectral density ratio：ビットエネルギー対雑音電力密度比）、縦軸はＢＥＲである。Ｅｂ／Ｎｏの単位はｄＢである。従来技術のＢＥＲをプロット点を四角で表したグラフで示す。実施の形態に係る通信機１において、シフト部１５で５１１回シフトした場合のＢＥＲをプロット点を三角で表したグラフで示し、１５回シフトした場合のＢＥＲをプロット点を丸で表したグラフで示し、３回シフトした場合のＢＥＲをプロット点を菱形で表したグラフで示す。
【００７４】
Ｅｂ／Ｎｏが低い場合において、実施の形態に係る通信機１のＢＥＲは従来技術より劣化している。これはＥｂ／Ｎｏが低い場合には、上記（１２）式中のＣｙがＣ１の逆行列である場合であっても、図７に示すように、変換データの内、所定の要素が所定の範囲内に収束しないためである。一方、Ｅｂ／Ｎｏが高い場合には、ＢＥＲは従来技術と同様のレベルにある。
【００７５】
上述のシミュレーションにより、実施の形態に係る発明においては、所定の演算を施すことで、ＰＡＰＲを低減し、ＰＡＰＲの低減の程度を制御できることがわかった。
【００７６】
本発明の実施の形態は上述の実施の形態に限られない。変調部１１の変調方式は、ＱＰＳＫに限られず、ＱＰＳＫ以外のＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直角位相振幅変調）などを用いることができる。変調部１１と直並列変換部１２の順序を変えて、入力信号を直並列変換してサブキャリア信号に割り当て、並列信号の各データを所定の変調方式で変調するよう構成してもよい。その場合、受信側では復調部３１と並直列変換部３２の順序を変えて、復調処理を行う。ＩＦＦＴ部１４は、ＩＦＦＴの代わりにＩＤＦＴを行うよう構成してもよいし、ＦＦＴ部３５は、ＦＦＴの代わりにＤＦＴを行うよう構成してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１    通信機
１０    アンテナ
１１    変調部
１２    直並列変換部
１３    置換部
１４    ＩＦＦＴ部
１５    シフト部
１６    演算部
１７    判定部
１８    送信部
２０    コントローラ
２１    ＣＰＵ
２２    Ｉ／Ｏ
２３    ＲＡＭ
２４    ＲＯＭ
３１    復調部
３２    並直列変換部
３３    合成部
３４    判定部
３５    ＦＦＴ部
３６    シフト部
３７    受信部
３８    送受信切替部
【図１】
2014183460.tif 000019
【図２】
2014183460.tif 000020
【図３】
2014183460.tif 000021
【図４】
2014183460.tif 000022
【図５】
2014183460.tif 000023
【図６】
2014183460.tif 000024
【図７】
2014183460.tif 000025
【図８】
2014183460.tif 000026
【図９】
2014183460.tif 000027
【図１０】
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