(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられない通信装置。
【請求項２】
前記生成手段は、
一次変調された前記データ信号を前記Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに割り当てるとともに、前記Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアに０を割り当てて並列データを生成する割当手段と、
前記並列データを周波数領域のデータから時間領域のデータへと変換して、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を出力する逆フーリエ変換手段と、
を有する請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
請求項１及び請求項２のいずれか一つに記載の通信装置が送信する通信信号を受信する通信装置であって、
前記通信信号を受信する受信手段と、
前記通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段と、
を備え、
前記復調手段は、
前記通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、
前記フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される通信装置。
【請求項４】
第１通信装置と、
前記第１通信装置と通信を行う第２通信装置と、
を備え、
前記第１通信装置は、
送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段と、
を有し、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられず、
前記第２通信装置は、
前記通信信号を受信する受信手段と、
前記通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段と、
を有し、
前記復調手段は、
前記通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、
前記フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される通信システム。
【請求項５】
前記生成手段は、
一次変調された前記データ信号を前記Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに割り当てるとともに、前記Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアに０を割り当てて並列データを生成する割当手段と、
前記並列データを周波数領域のデータから時間領域のデータへと変換して、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を出力する逆フーリエ変換手段と、
を含む請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段と、
を備え、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられない通信装置。
【請求項７】
第１通信装置と、
前記第１通信装置と通信を行う第２通信装置と、
を備え、
前記第１通信装置は、
送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段と、
を有し、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、
前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられず、
前記第２通信装置は、
前記通信信号を受信する受信手段と、
前記通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段と、
を有し、
前記復調手段は、
前記通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、
前記フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに直交する複数のサブキャリアから構成されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を用いて通信を行う技術が存在する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ＯＦＤＭ信号を送信する一般的な通信装置（送信装置）は、送信データを複素平面上にマッピングする一次変調を行って複素シンボルを得た後、当該複素シンボルに逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を施して、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する。そして、通信装置は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号に対して、直交変調、周波数変換等の所定の処理を施して、搬送帯域のＯＦＤＭ信号を生成し、搬送帯域のＯＦＤＭ信号を通信信号として伝送路に出力する。
【０００４】
一方、ＯＦＤＭ信号を受信する一般的な通信装置（受信装置）は、受信信号に対して周波数変換、直交検波等の所定の処理を施して、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する。そして、通信装置は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）、デマッピング処理等の復調処理を施して、データを復調する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３０７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような各通信装置では、情報を伝達する通信機能を損なうことなく、通信装置の小型化が実現されることが好ましい。
【０００７】
そこで、本発明は、通信装置の小型化を実現することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る通信装置の第１の態様は、送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段とを備え、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられない。
【０００９】
また、本発明に係る通信装置の第２の態様は、上記第１の態様であって、前記生成手段は、一次変調された前記データ信号を前記Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに割り当てるとともに、前記Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアに０を割り当てて並列データを生成する割当手段と、前記並列データを周波数領域のデータから時間領域のデータへと変換して、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を出力する逆フーリエ変換手段とを有する。
【００１０】
また、本発明に係る通信装置の第３の態様は、上記第１及び第２の態様のいずれか一つに係る通信装置が送信する通信信号を受信する通信装置であって、前記通信信号を受信する受信手段と、前記通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段とを備え、前記復調手段は、前記通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、前記フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される。
【００１１】
本発明に係る通信システムの第１の態様は、第１通信装置と、前記第１通信装置と通信を行う第２通信装置とを備え、前記第１通信装置は、送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段とを有し、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられず、前記第２通信装置は、前記通信信号を受信する受信手段と、前記通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段とを有し、前記復調手段は、前記通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、前記フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される。
【００１２】
また、本発明に係る通信システムの第２の態様は、上記第１の態様であって、前記生成手段は、一次変調された前記データ信号を前記Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに割り当てるとともに、前記Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアに０を割り当てて並列データを生成する割当手段と、前記並列データを周波数領域のデータから時間領域のデータへと変換して、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を出力する逆フーリエ変換手段とを含む。
【００１３】
また、本発明に係る通信装置の第４の態様は、送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段とを備え、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられない。
【００１４】
また、本発明に係る通信システムの第３の態様は、第１通信装置と、前記第１通信装置と通信を行う第２通信装置とを備え、前記第１通信装置は、送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段とを有し、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、前記ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに前記送信データを含むデータ信号が乗せられず、前記第２通信装置は、前記通信信号を受信する受信手段と、前記通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段とを有し、前記復調手段は、前記通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、前記フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、通信装置の小型化を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る通信システムの構成図である。
【図２】本実施形態に係る送信装置の構成を示す図である。
【図３】本実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。
【図４】サブキャリア番号「０」番のサブキャリアから「Ｎ−１」番のサブキャリアによって構成されるＯＦＤＭ信号を示す図である。
【図５】ＩＦＦＴ部への入力信号が偶関数であることを示す概念図である。
【図６】ＩＦＦＴ部への入力信号が奇関数であることを示す概念図である。
【図７】計算機シミュレーションに用いられたデータを示す図である。
【図８】計算機シミュレーションに用いられたデータを示す図である。
【図９】計算機シミュレーションの結果を示す図である。
【図１０】計算機シミュレーションの結果を示す図である。
【図１１】計算機シミュレーションの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
＜実施形態＞
［１．通信システムの構成］
図１は、本実施形態に係る通信システム１の構成図である。
【００１９】
図１に示されるように、通信システム１は、第１通信装置１０と第２通信装置２０とを有している。通信システム１における第１通信装置１０および第２通信装置２０は互いに有線通信によって通信可能に構成されている。第１通信装置１０と第２通信装置２０とを電気的に接続する伝送路３０は、通常の通信線であってもよく、或いは、電力線であってもよい。電力線を伝送路とする場合、第１通信装置１０および第２通信装置２０は、電力線通信（ＰＬＣ：power line communication）によって通信を行うことになる。
【００２０】
また、通信装置１０，２０間の有線通信は、周波数軸上で互いに直交する複数のサブキャリアを合成して得られるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を用いて行われる。そして、当該ＯＦＤＭ信号は、一定の時間単位で区切ってパケット単位で伝送される。
【００２１】
また、本通信システム１では、ＯＦＤＭ信号を構成する全サブキャリアのうち、所定帯域に含まれるサブキャリアを利用してデータの伝送が行われる。データの伝送に利用するサブキャリアの詳細については、後述する。
【００２２】
なお、以下では、第１通信装置１０は送信装置として機能し、第２通信装置２０は受信装置として機能する場合を例示するが、これに限定されるものではない。すなわち、第１通信装置１０は、少なくとも送信機能を有しており、当該送信機能に加えて受信機能を有していてもよい。同様に、第２通信装置２０は、少なくとも受信機能を有しており、当該受信機能に加えて送信機能を有していてもよい。
【００２３】
［２．送信装置の構成］
次に、通信システム１を構成する送信装置１０の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る送信装置１０の構成を示す図である。
【００２４】
図２に示されるように、送信装置１０は、スクランブラ１１１、符号化部１１２、インターリーブ部（インターリーバ）１１３、一次変調部１１４、入力信号構成部１１５、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１１６、並列／直列変換部（並直列変換部）１１７、ＧＩ付加部１１８、プリアンブル生成部１１９、パケット構成部１２０、および送信部１２１を備えている。
【００２５】
具体的には、スクランブラ１１１は、入力される送信データに対して、攪拌して順序を並び替えるスクランブル処理を施す。スクランブラ１１１においてスクランブル処理が施された送信データは、符号化部１１２に入力される。
【００２６】
符号化部１１２は、スクランブル処理が施された送信データに対して、誤り訂正のための冗長符号化を行う。冗長符号化には、例えば、拘束長ｋ＝７、符号化率１／２を原符号とする畳み込み符号が用いられる。符号化部１１２から出力される送信データのビット列は、インターリーブ部１１３に入力される。
【００２７】
インターリーブ部１１３では、誤りが１つのシンボルに偏らないようにするため、送信データのビット列を並び替えるビット・インターリーブが行われる。インターリーブ部１１３から出力される送信データは、一次変調部１１４入力される。
【００２８】
一次変調部１１４では、所定の変調方式（例えば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ）に従って、送信データがシンボルごとにサブキャリアにマッピング（対応づけ）される。
【００２９】
なお、ここでのシンボル（Symbol）は、変調方式ごとに定まる、搬送波（サブキャリア）に乗せるひと区切りの送信データの構成単位を表し、後述のＯＦＤＭシンボルとの混同を避けるため、データシンボルまたは複素シンボルとも称される。例えば、ＱＰＳＫでは、１シンボル（１データシンボル）で送信できる送信データは２ビットである。
【００３０】
入力信号構成部１１５は、バッファ等で構成され、送信データを含むデータ信号をサブキャリアに分散して乗せるために、一次変調部１１４から入力されたデータシンボルを所定個の並列データに変換する機能を有している。
【００３１】
具体的には、上述のように、通信システム１では、ＯＦＤＭ信号を構成する全サブキャリアのうち、所定帯域に含まれるサブキャリアを利用してデータの伝送が行われる。このため、入力信号構成部１１５は、上記所定帯域に含まれるサブキャリアにデータ信号を割り当てるとともに、上記所定帯域以外の他のサブキャリアに０（ゼロ）を割り当てて並列データを生成し、当該並列データをＩＦＦＴ部１１６に出力する。
【００３２】
このように、入力信号構成部１１５は、各サブキャリアにデータ信号の割り当てを行う割当手段として機能する。なお、データの伝送に利用されるサブキャリアを含む上記所定帯域の詳細については後述する。
【００３３】
ＩＦＦＴ部１１６は、入力信号構成部１１５から入力される並列データに逆高速フーリエ変換を施して、周波数領域のデータを時間領域のデータに変換する。入力信号構成部１１５から入力される周波数領域のデータは、各サブキャリアに関する振幅および位相のデータであり、ＩＦＦＴ部１１６は、各サブキャリア分の振幅位相データから、１つのＯＦＤＭシンボル分の時間データを生成することになる。
【００３４】
ＩＦＦＴ部１１６で生成される時間データは、時間領域の複素データであり、ＩＦＦＴ部１１６からは、Ｉ軸成分（同相成分、実数成分）の時間データと、Ｑ軸成分（直交成分、虚数成分）の時間データとがそれぞれ生成される。
【００３５】
本実施形態では、ＩＦＦＴ部１１６で生成される時間領域の複素データのうち、Ｉ軸成分の時間データが並直列変換部１１７に入力され、Ｑ軸成分の時間データは破棄される。
【００３６】
並直列変換部１１７は、ＩＦＦＴ部１１６から入力される並列のデータを直列のデータに変換する機能を有している。並直列変換部１１７から出力される直列のデータは、ベースバンド（基底帯域）のＯＦＤＭ信号（ベースバンドＯＦＤＭ信号）としてＧＩ付加部１１８に入力される。
【００３７】
ＧＩ付加部１１８は、並直列変換部１１７から入力されるベースバンドＯＦＤＭ信号に対して、ガードインターバル（ＧＩ）の付加処理を施し、ＧＩ付加済みのベースバンドＯＦＤＭ信号をパケット構成部１２０に出力する。
【００３８】
プリアンブル生成部１１９は、受信側で行われるフレーム同期、周波数同期等の各種同期処理に用いるためのプリアンブル（Preamble）信号を生成して出力する機能を有している。
【００３９】
パケット構成部１２０は、ＧＩ付加部１１８から出力されるＯＦＤＭ信号にプリアンブル信号を付加して、パケット単位の信号（「パケット信号」とも称する）を生成する。
【００４０】
送信部１２１は、パケット構成部１２０で生成されたデジタル形式のパケット信号をアナログ形式のパケット信号に変換するＤＡ変換処理を行い、ＤＡ変換処理後のパケット信号を通信信号として出力する。送信部１２１から出力された通信信号は、伝送路３０を介して受信装置２０へと伝送される。
【００４１】
このように、送信装置１０は、ＩＦＦＴ部１１６において生成される時間領域の複素データのうち、虚数成分の時間データを破棄し、実数成分の時間データに基づいて生成されたＯＦＤＭ信号（「実部ＯＦＤＭ信号」とも称する）を通信信号として送信する。これによれば、送信装置１０は、直交変調を行うことなく、実数信号を伝送することが可能になるので、送信装置１０から直交変調を行うための構成を省くことができる。
【００４２】
すなわち、従来の送信装置は、ＩＦＦＴ処理後のベースバンドＯＦＤＭ信号に対して直交変調を施し、直交変調後の信号のうち、実数部分の信号を搬送帯域のＯＦＤＭ信号として伝送していた。しかし、本実施形態の送信装置１０は、ＩＦＦＴ処理後のベースバンドＯＦＤＭ信号に対して直交変調を施すことなく、ベースバンドＯＦＤＭ信号の実数部分の信号（実部信号）を取り出して、当該実数部分の信号を伝送する。
【００４３】
なお、上記構成を有する送信装置１０は、送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、生成されたベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する通信手段とで構成されているとも表現できる。すなわち、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段には、スクランブラ１１１、符号化部１１２、インターリーブ部１１３、一次変調部１１４、入力信号構成部１１５、ＩＦＦＴ部１１６、および並直列変換部１１７が含まれ、送信手段には、ＧＩ付加部１１８および送信部１２１が含まれる。
【００４４】
［３．受信装置の構成］
次に、通信システム１を構成する受信装置２０について説明する。図３は、本実施形態に係る受信装置２０の構成を示す図である。
【００４５】
図３に示されるように、受信装置２０は、受信部２０１と、プリアンブル検出部２０２と、ＡＧＣ（自動利得調整）部２０３と、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部２０４と、ＦＦＴ制御部２０５と、シンボル・タイミング検出部２０６と、伝送路推定部２０７と、等化器２０８と、復調部２０９と、デインターリーブ部２１０と、ビタビ復号化部２１１と、デスクランブラ２１２とを備えている。
【００４６】
送信装置１０から送信された通信信号は、伝送路３０を介して受信装置２０へと伝送される。受信装置２０は、通信信号を受信部２０１において受信する。
【００４７】
受信部２０１は、受信した通信信号（受信信号）に対してフィルタ処理、ＡＤ変換処理等を施す。そして受信部２０１は、デジタル形式の受信信号を、プリアンブル検出部２０２、ＡＧＣ（自動利得調整）部２０３、およびＦＦＴ部２０４に出力する。
【００４８】
なお、当該通信システム１において利用される通信信号は、送信側で直交変調されていない信号であるため、受信側では直交検波が不要となる。このため、本実施形態の受信装置２０は、直交検波を行うための構成、および直交検波によって生成される高周波成分の信号を除去するためのローパスフィルタを有していない。
【００４９】
プリアンブル検出部２０２は、受信信号に含まれるプリアンブル信号を検出するプリアンブル信号の検出処理を行う。プリアンブル信号の検出処理は、例えば、相関演算を利用して行うことができる。そして、プリアンブル検出部２０２は、プリアンブル信号を検出した場合、プリアンブル信号を検出したことを示す信号（検出信号）をＡＧＣ部２０３およびＦＦＴ制御部２０５に出力する。
【００５０】
ＡＧＣ部２０３は、プリアンブル検出部２０２からのプリアンブル検出信号の入力に応じて、異なる受信レベルの信号を適正なレベルの信号となるように、利得の調整を行う。
【００５１】
ＦＦＴ制御部２０５は、シンボル・タイミングに基づいて、ＦＦＴ部２０４に対して制御信号を出力し、ＦＦＴ部２０４で実行されるＦＦＴ処理の実行タイミングを制御する。
【００５２】
また、ＦＦＴ制御部２０５は、プリアンブル検出部２０２からプリアンブル検出信号が入力されたときは、プリアンブル信号の検出タイミングに基づいて、シンボル・タイミングを特定する。パケット信号の構成は既知であるため、ＦＦＴ制御部２０５は、プリアンブル信号の検出タイミングに基づいて、シンボル・タイミングを特定することができる。なお、ＦＦＴ制御部２０５において、プリアンブル信号の検出タイミングに基づいて特定されたシンボル・タイミングは、暫定的なシンボル・タイミングであり、シンボル・タイミングは、後に微調整される。
【００５３】
シンボル・タイミング検出部２０６は、パケットのプリアンブル５１に含まれるＬＴＦ５１Ｌを用いて正規のシンボル・タイミングを検出する。シンボル・タイミング検出部２０６で検出された正規のシンボル・タイミングは、ＦＦＴ制御部２０５に通知される。正規のシンボル・タイミングが通知されると、ＦＦＴ制御部２０５では、正規のシンボル・タイミングに基づいて、ＦＦＴ処理の実行タイミングが制御されることになる。
【００５４】
ＦＦＴ部２０４は、受信信号に高速フーリエ変換を施して、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する、いわゆるマルチキャリア復調処理を実行する。ＦＦＴ部２０４から出力されるマルチキャリア復調処理後の受信信号は、伝送路推定部２０７および等化器２０８に入力される。
【００５５】
なお、ＦＦＴ部２０４へは、実数信号と虚数信号とがそれぞれ入力されることになるが、本受信装置２０では、受信部２０１において一連の受信処理が施された受信信号に基づく信号が実数信号としてＦＦＴ部２０４へ入力され、虚数信号としては、例えば、ゼロが入力される。
【００５６】
伝送路推定部（伝送路推定手段）２０７は、受信信号に含まれるプリアンブル信号と、受信装置２０の記憶部に予め記憶されている既知のプリアンブル信号とを比較することによって、伝送路の特性を推定する。伝送路推定部２０７によって推定された伝送路特性（「推定伝送路特性」とも称する）は、等化器２０８に出力される。
【００５７】
等化器（等化処理手段）２０８は、受信信号を、当該受信信号に対応する推定伝送路特性で除算して伝送路の歪みを除去する等化処理を行う。等化器２０８から出力される等化処理後の受信信号は、復調部２０９に出力される。
【００５８】
復調部２０９は、等化処理後の受信信号にデマッピング処理等のサブキャリア復調処理を施し、復調された受信信号をデインターリーブ部２１０に出力する。
【００５９】
デインターリーブ部２１０では、送信側で並び替えられた受信信号を元に戻すデインターリーブが行われる。デインターリーブされた受信信号は、ビタビ復号化部２１１に出力される。ビタビ復号化部２１１では、受信信号に対して誤り訂正復号が行われる。
【００６０】
デスクランブラ２１２では、ビタビ復号化部２１１から出力された受信信号に対してデスクランブル処理が施される。これにより、送信データに対応した復号データが生成されることになる。
【００６１】
このように、受信装置２０では、直交検波を行うことなく、ＦＦＴ部２０４において受信信号にマルチキャリア復調処理が施される。
【００６２】
なお、本実施形態の受信装置２０において復号データ（受信データ）を取得する復調手段には、プリアンブル検出部２０２、ＦＦＴ部２０４、ＦＦＴ制御部２０５、シンボル・タイミング検出部２０６、伝送路推定部２０７、等化器２０８、復調部２０９、デインターリーブ部２１０、ビタビ復号化部２１１、およびデスクランブラ２１２が含まれる。
【００６３】
［４．ＯＦＤＭ信号を構成する各サブキャリアの利用態様］
次に、上記通信システム１において用いられるＯＦＤＭ信号における、サブキャリアの利用態様について詳述する。図４は、サブキャリア番号「０」番のサブキャリアから「Ｎ−１」番のサブキャリアによって構成されるＯＦＤＭ信号ＬＳを示す図である。
【００６４】
上述のように、通信システム１では、ＯＦＤＭ信号を構成する全サブキャリアのうち、所定帯域に含まれるサブキャリアを利用してデータの伝送が行われる。
【００６５】
具体的には、ＯＦＤＭ信号を構成するＮ個のサブキャリアそれぞれを、各サブキャリアの周波数（中心周波数）の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けした場合、データの伝送に用いられるサブキャリアは、Ｎ／２−１以下の番号が付された各サブキャリアとなる。
【００６６】
各サブキャリアのうち、データの伝送に用いられるサブキャリアは、「使用サブキャリア」または「伝送用サブキャリア」とも称され、例えば、図４に示されるＯＦＤＭ信号ＬＳでは、区間ＬＫに含まれるサブキャリアが使用サブキャリアとなる。すなわち、通信システム１では、ＯＦＤＭ信号ＬＳを構成する複数のサブキャリアのうち、区間ＬＫの所定帯域に含まれるサブキャリアに、送信データを含むデータ信号を乗せてデータの伝送が行われる。なお、上記所定帯域は、データの伝送に用いられる伝送帯域であり、当該伝送帯域には、使用サブキャリアが含まれることになる。
【００６７】
一方、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付された各サブキャリアは、データの伝送に用いないサブキャリア（「不使用サブキャリア」または「非伝送用サブキャリア」とも称する）となる。なお、各不使用サブキャリアには、ゼロを乗せて通信が行われる。
【００６８】
このように、通信システム１では、ＯＦＤＭ信号を構成するＮ個のサブキャリアそれぞれを、各サブキャリアの周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けした場合、伝送帯域に含まれるＮ／２−１以下の番号が付された各サブキャリアを用いてデータの伝送が行われる。これによれば、ＩＦＦＴ処理後のベースバンドＯＦＤＭ信号の実数部分の信号を通信信号として用いた場合でも、受信側において送信データの復元が可能になる。なお、厳密には、Ｎは、２のべき乗であり、偶数である。
【００６９】
［５．送信データの復元原理］
次に、送信データの復元原理について説明する。図５は、ＩＦＦＴ部への入力信号が偶関数であることを示す概念図であり、図６は、ＩＦＦＴ部への入力信号が奇関数であることを示す概念図である。図７，８は、計算機シミュレーションに用いられたデータを示す図である。図９〜図１１は、計算機シミュレーションの結果を示す図である。
【００７０】
フーリエ変換理論では、「ＦＦＴ部への入力が実数の偶関数であれば、ＦＦＴ部からの出力は、実数の偶関数になり、入力が実数の奇関数であれば、ＦＦＴ部からの出力は、虚数の奇関数になる。」という定理が存在する。ＦＦＴ演算とＩＦＦＴ演算とは、対偶演算であるため、当該定理はＦＦＴ演算だけでなく、ＩＦＦＴ演算でも成立する。
【００７１】
ＩＦＦＴ演算に関する上記定理を数式に表すと、下記式（１）、式（２）のようになる。
【００７２】
【数１】
0005912025.tif 000002
【００７３】
【数２】
0005912025.tif 000003
【００７４】
なお、式（１）中のｈe（ｋ）は、ＩＦＦＴ処理前の実数の偶関数を表し、ｈo（ｋ）は、ＩＦＦＴ処理前の実数の奇関数を表している。また、式（１）は、Ｎ点のｈe（ｋ）信号からＮ点のＲe（ｎ）信号への変換を示し、式（２）は、Ｎ点のｈo（ｋ）信号からＮ点のＩe（ｎ）信号への変換を示している。
【００７５】
ここで、ＩＦＦＴ部へ複素信号ｘ（ｋ）が入力され、当該複素信号の実部が偶関数であり、当該複素信号の虚部が奇関数であれば、上記式（１）、（２）から下記の式（３）が成立する。
【００７６】
【数３】
0005912025.tif 000004
【００７７】
式（３）は、ＩＦＦＴ部へ入力される複素信号の実部が偶関数であり、かつ虚部が奇関数であれば、ＩＦＦＴ部の出力は、実数信号になることを示している。このように、ＩＦＦＴ部から出力される出力信号が実数信号であれば、ＩＦＦＴ部の出力信号に対して直交変調を施す必要がなく、ＩＦＦＴ部の出力信号を外部に送信する通信信号としてそのまま用いることが可能になる。
【００７８】
ＩＦＦＴ演算は、Ｎ点の信号に対する演算であるため、偶関数および奇関数の定義は、数学上の定義とは若干異なる。具体的には、ＩＦＦＴ演算において偶関数とは、図５に示されるように、Ｎ個のデータが中心点を通る線に関して対称（中心点を基準にして左右対称）であることを意味し、数式では、ｈ（ｎ）＝ｈ（Ｎ−ｎ）と表される。また、ＩＦＦＴ演算において奇関数とは、図６に示されるように、Ｎ個のデータが中心点に関して点対称であることを意味し、数式では、ｈ（ｎ）＝−ｈ（Ｎ−ｎ）と表される。
【００７９】
上述のように、ＩＦＦＴ部の出力が実数信号になるためには、ＩＦＦＴ部へ入力される複素信号の実部が偶関数であり、かつ虚部が奇関数であればよい。そして、ＩＦＦＴ部への入力信号において実部が偶関数および虚部が奇関数であるということは、入力信号の実部および虚部がそれぞれ対称性を有していることに相当する。
【００８０】
このように、理論上、対称性を有したデータ信号をＩＦＦＴ部に入力すれば、ＩＦＦＴ部からは実数信号を出力させることが可能になる。
【００８１】
しかし、通常、送信装置では、通信に利用する帯域の広がりを制限するために、ＩＦＦＴ処理後の信号に対して帯域制限フィルタが掛けられる。対称性を有したデータ信号をＩＦＦＴ部に入力し、ＩＦＦＴ処理後の信号に帯域制限フィルタを掛けると、帯域制限フィルタの非理想特性の影響により、通信信号に歪みが生じ、データ信号の対称性が損なわれる可能性がある。データ信号の対称性が損なわれた場合、受信装置２０は、対称性のないデータ信号を受信することになり、送信データを復元できないことになる。
【００８２】
そこで、本実施形態の送信装置１０は、ＯＦＤＭ信号を構成するＮ個のサブキャリアそれぞれを、各サブキャリアの周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けした場合、「Ｎ／２−１」以下の番号が付されたサブキャリアにデータ信号を乗せる。そして、送信装置１０は、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにはデータ信号を乗せることなく通信を行う。
【００８３】
このように、全サブキャリアのうち、伝送帯域以外のサブキャリアにデータ信号を乗せないことによれば、送信装置１０から出力される通信信号の帯域を制限することが可能になり、帯域制限フィルタが不要になる。
【００８４】
帯域制限フィルタが不要になると、通信信号に歪みを生じさせることなくデータを伝送することが可能になる。
【００８５】
一方、全サブキャリアのうち、伝送帯域以外のサブキャリアを不使用サブキャリアとした場合、対称性を有するデータ信号をＩＦＦＴ部１１６に入力することができなくなるため、ＩＦＦＴ部１１６の出力は、実部と虚部とを有した複素信号となる。
【００８６】
ここで、全サブキャリアのうち、伝送帯域以外のサブキャリアを不使用サブキャリアとするデータ信号をＩＦＦＴ部１１６に入力させたときに、ＩＦＦＴ部１１６から出力される複素信号の実部が、対称性を有したデータ信号をＩＦＦＴ部に入力したときに、ＩＦＦＴ部から出力される実数信号と同じ形であれば、ＩＦＦＴ部１１６から出力される複素信号の実部を送信すれば、受信側では、送信データを復元できることになる。
【００８７】
以下では、全サブキャリアのうち、伝送帯域以外のサブキャリアを不使用サブキャリアとして送信データの伝送を行った場合に、受信側で、送信データを復元可能か否かを検証する。
【００８８】
まず、ＩＦＦＴ部１１６への入力信号ｘ（ｋ）を下記式（４）のように定義する。
【００８９】
【数４】
0005912025.tif 000005
【００９０】
なお、式（４）中のＮは、ＯＦＤＭ信号を構成するサブキャリアの個数を表している。
【００９１】
式（４）で示される信号ｘ（ｋ）にＩＦＦＴ処理を施すと、ＩＦＦＴ処理後の信号Ｘ（ｎ）は式（５）のように表される。
【００９２】
【数５】
0005912025.tif 000006
【００９３】
式（５）を展開して実部と虚部とで表される形に整理すると、式（６）のようになる。ここで、式（４）より、Ｎ／２≦ｋ≦Ｎ−１では、ｘ（ｋ）＝０であるため、式（６）は、式（７）のように表されることになる。
【００９４】
【数６】
0005912025.tif 000007
【００９５】
【数７】
0005912025.tif 000008
【００９６】
式（７）より、ＩＦＦＴ処理後の信号Ｘ（ｎ）の実部ＸR（ｎ）は、式（８）となる。
【００９７】
【数８】
0005912025.tif 000009
【００９８】
式（８）は、振幅が半分であること以外は、式（３）と同じ形となっている。式（４）で示される信号ｘ（ｋ）は、対称性を有した信号ではないが、Ｎ／２≦ｋ≦Ｎ−１ではｘ（ｋ）＝０であるため、実質的に対称性を有した信号と見ることができる。
【００９９】
したがって、ＩＦＦＴ処理後の信号Ｘ（ｎ）のうち、式（８）で示される実部信号ＸR（ｎ）を通信信号として伝送した場合、受信装置２０は、当該通信信号ＸR（ｎ）にＦＦＴ処理を施せば、式（３）の関係から、信号ｘ（ｋ）を生成することができ、送信データを復元することができる。
【０１００】
下記の図７〜図１１は、計算機シミュレーションの結果を示し、図７は、ＩＦＦＴ部１１６への入力信号ｘ（ｋ）の実部ｘr（ｋ）、図８は、ＩＦＦＴ部１１６への入力信号ｘ（ｋ）の虚部ｘi（ｋ）を示している。図９は、ＩＦＦＴ処理後の実部信号ＸR（ｎ）を示している。また、図１０は、ＩＦＦＴ処理後の実部信号ＸR（ｎ）にＦＦＴ処理を施して復元された信号ｘ（ｋ）の実部ｘ’r（ｋ）を示し、図１１は、ＩＦＦＴ処理後の実部信号ＸR（ｎ）にＦＦＴ処理を施して復元された信号ｘ（ｋ）の虚部ｘ’i（ｋ）を示している。
【０１０１】
図７と図１０、および図８と図１１を比較すると、計算機シミュレーションの結果からも、ＩＦＦＴ処理後の実部信号ＸR（ｎ）にＦＦＴ処理を施せば、ＩＦＦＴ処理前の入力信号ｘ（ｋ）を復元できることが分かる。
【０１０２】
このように、本実施形態の通信システム１によれば、ＯＦＤＭ信号を構成するＮ個のサブキャリアそれぞれを、各サブキャリアの周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき場合、Ｎ／２−１以下の番号が付された各サブキャリアを用いてデータの伝送を行っても、受信装置２０において送信データを復元することができる。
【０１０３】
以上のように、送信装置１０と受信装置２０とを含む通信システム１において、送信装置１０は、送信データに基づいて、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する生成手段と、ベースバンドのＯＦＤＭ信号のうち、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号を送信する送信手段とを有している。そして、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を構成するＮ（Ｎは整数）個のサブキャリアを、各サブキャリアの中心周波数の昇順で、０からＮ−１までの整数を用いて番号付けしたとき、ベースバンドのＯＦＤＭ信号では、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアに送信データを含むデータ信号が乗せられ、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにデータ信号が乗せられない。
【０１０４】
また、通信システム１における受信装置２０は、通信信号を受信する受信手段と、当該通信信号を復調することによって、受信データを取得する復調手段とを有している。そして、当該復調手段は、通信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号へと変換するフーリエ変換手段を含み、フーリエ変換手段には、実数信号として前記通信信号に基づく信号が入力され、虚数信号として０が入力される。
【０１０５】
以上のような通信システム１の送信装置１０では、虚部の信号を除いた実部の信号に基づく通信信号が直交変調されることなく送信されるので、送信装置１０から直交変調を行うための構成を省くことができ、ひいては、送信装置１０の小型化、低コスト化および省電力化を実現することが可能になる。
【０１０６】
また、受信装置２０は、送信装置１０において、直交変調されていない実数信号を受信するので、受信装置２０では、直交検波を行うための構成、および直交検波によって生成される高周波成分の信号を除去するためのローパスフィルタが不要となる。これによれば、受信装置２０の小型化、低コスト化および省電力化を実現することが可能になる。
【０１０７】
また、送信装置１０は、全サブキャリアのうち、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付された非伝送帯域のサブキャリアにデータ信号を乗せないで通信を行うので、送信装置１０から通信信号の帯域を制限するための帯域制限フィルタを省くことが可能になり、送信装置１０の小型化、および低コスト化を実現することが可能になる。
【０１０８】
なお、上記では、ＩＦＦＴ部１１６への入力信号を実質的に左右対称な信号とするために、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアにはデータ信号を割り当て、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにはデータ信号を割り当てないようにしていたが、サブキャリアへのデータ信号の割り当て態様を反対にしてもよい。すなわち、Ｎ／２−１よりも大きい番号が付されたサブキャリアにはデータ信号を割り当て、Ｎ／２−１以下の番号が付されたサブキャリアにはデータ信号を割り当てないようにして、ＩＦＦＴ部１１６への入力信号を実質的に左右対称な信号としてもよい。
【０１０９】
＜変形例＞
以上、実施形態について説明したが、この発明は、上記に説明した内容に限定されるものではない。
【０１１０】
例えば、上記実施形態では、通信システム１における送信装置１０および受信装置２０が、有線通信によって通信可能に構成される態様を例示したがこれに限定されない。具体的には、送信装置１０と受信装置２０とは、無線通信によって通信可能に構成される態様であってもよい。無線通信によって通信可能に構成される場合、送信装置１０は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を搬送帯域のＯＦＤＭ信号にする周波数変換部を有する構成となるが、直交変調部は不要である。一方、受信装置２０は、搬送帯域のＯＦＤＭ信号をベースバンドのＯＦＤＭ信号にする周波数変換部を有する構成となるが、直交検波部は不要である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  通信システム
１０  通信装置（送信装置）
２０  通信装置（受信装置）
３０  伝送路
１１４  一次変調部
１１５  入力信号構成部
１１６  ＩＦＦＴ部
１２１  送信部
２０１  受信部
２０４  ＦＦＴ部
ＬＫ  区間
ＬＳ  ＯＦＤＭ信号
【図１】
0005912025.tif 000010
【図２】
0005912025.tif 000011
【図３】
0005912025.tif 000012
【図４】
0005912025.tif 000013
【図５】
0005912025.tif 000014
【図６】
0005912025.tif 000015
【図７】
0005912025.tif 000016
【図８】
0005912025.tif 000017
【図９】
0005912025.tif 000018
【図１０】
0005912025.tif 000019
【図１１】
0005912025.tif 000020