(57)【要約】【課題】品質の良い信号を送受信する。【解決手段】入力データをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調する変調装置であって、複数のサブキャリアのそれぞれに対応し、入力データのデータ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を出力するＩＱ信号生成部と、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相回転部と、位相回転部により位相が回転された複数のＩＱ信号のそれぞれを対応するサブキャリア周波数に周波数シフトして合成した時間領域のＯＦＤＭ信号を出力するＯＦＤＭ変調部とを備える変調装置を提供する。【選択図】図１
2008048209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力データをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調する変調装置であって、
複数のサブキャリアのそれぞれに対応し、前記入力データのデータ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を出力するＩＱ信号生成部と、
前記複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相を回転させる位相回転部と、
前記位相回転部により位相が回転された前記複数のＩＱ信号のそれぞれを対応するサブキャリア周波数に周波数シフトして合成した時間領域のＯＦＤＭ信号を出力するＯＦＤＭ変調部と
を備える変調装置。
【請求項２】
前記位相回転部は、サブキャリアの電力に比例した時間ずつ低周波数のサブキャリアから順番に連続してサブキャリア周波数の正弦波信号を出力した場合において、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続するように算出した前記正弦波信号の位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相を回転させる請求項１に記載の変調装置。
【請求項３】
前記位相回転部は、下記式（１）に基づき定められた位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相を回転させる請求項２に記載の変調装置。
なお、式（１）において、ｋはサブキャリア番号を示し、φｋは、サブキャリア番号ｋに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相角を示し、Ｐｌは、サブキャリア番号ｌに対応するサブキャリアの電力を示し、Ｎは、最高周波数のサブキャリアのサブキャリア番号を示す。
【数１】
2008048209.tif 000023
【請求項４】
前記ＩＱ信号生成部は、前記入力データのデータ値を位相変調した複数のＩＱ信号を出力し、
前記位相回転部は、前記複数のＩＱ信号における隣接する信号点間の位相差よりも小さい位相角分、前記ＩＱ信号の位相を回転させる請求項１に記載の変調装置。
【請求項５】
時間領域のＯＦＭＤ信号をＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）復調する復調装置であって、
データ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を、前記時間領域のＯＦＤＭ信号における複数のサブキャリアのそれぞれから復調するＯＦＤＭ復調部と、
前記複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相を回転させる位相補正部と、
前記位相補正部により位相が回転された複数のＩＱ信号からデータ値を抽出して出力する出力データ抽出部と
を備える復調装置。
【請求項６】
前記位相補正部は、変調側において前記複数のＩＱ信号の位相が回転された位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相をマイナス方向に回転させる請求項５に記載の復調装置。
【請求項７】
入力データをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調する変調方法であって、
複数のサブキャリアのそれぞれに対応し、前記入力データのデータ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を出力するＩＱ信号生成段階と、
前記複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相を回転させる位相回転段階と、
前記位相回転段階により位相が回転された前記複数のＩＱ信号のそれぞれを対応するサブキャリア周波数に周波数シフトして合成した時間領域のＯＦＤＭ信号を出力するＯＦＤＭ変調段階と
を備える変調方法。
【請求項８】
時間領域のＯＦＭＤ信号をＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）復調する復調方法であって、
データ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を、前記時間領域のＯＦＤＭ信号における複数のサブキャリアのそれぞれから復調するＯＦＤＭ復調段階と、
前記複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応する前記ＩＱ信号の位相を回転させる位相補正段階と、
前記位相補正段階により位相が回転された複数のＩＱ信号からデータ値を抽出して出力する出力データ抽出段階と
を備える復調方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調装置、復調装置、変調方法および復調方法に関する。特に本発明は、入力データをＯＦＤＭ変調する変調装置および変調方法ならびに時間領域のＯＦＭＤ信号を復調する復調装置および復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式に対応したＯＦＤＭ変調装置およびＯＦＤＭ復調装置が知られている。ＯＦＤＭ変調装置は、入力データをＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）することにより、複数のサブキャリアに入力データが変調されたＯＦＤＭ信号を生成する。また、ＯＦＤＭ復調装置は、ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）することにより、ＯＦＤＭ信号から複数のサブキャリアに変調されたデータを復調する。
なお、現時点で先行技術文献の存在を認識していないので、先行技術文献に関する記載を省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＯＦＤＭ信号は、複数のサブキャリアに変調された信号が時間軸上で加算された信号であるので、例えば各サブキャリアに割り当てられる信号の位相が揃うと、信号波形に含まれるピークが大きくなる。ピークが大きい信号を送受信した場合、送信装置および受信装置は、例えばフロントエンド部分の増幅回路において応答が遅れたり、クリップされたりするので、送受信信号を歪ませてしまう。従って、送信装置および受信装置は、送受信する情報の品質を劣化させてしまう。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる変調装置、復調装置、変調方法および復調方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１形態においては、入力データをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調する変調装置であって、複数のサブキャリアのそれぞれに対応し、入力データのデータ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を出力するＩＱ信号生成部と、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相回転部と、位相回転部により位相が回転された複数のＩＱ信号のそれぞれを対応するサブキャリア周波数に周波数シフトして合成した時間領域のＯＦＤＭ信号を出力するＯＦＤＭ変調部とを備える変調装置を提供する。
【０００６】
位相回転部は、サブキャリアの電力に比例した時間ずつ低周波数のサブキャリアから順番に連続してサブキャリア周波数の正弦波信号を出力した場合において、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続するように算出した正弦波信号の位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させてよい。
【０００７】
位相回転部は、下記式（１）に基づき定められた位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させてよい。
なお、式（１）において、ｋはサブキャリア番号を示し、φｋは、サブキャリア番号ｋに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相角を示し、Ｐｌは、サブキャリア番号ｌに対応するサブキャリアの電力を示し、Ｎは、最高周波数のサブキャリアのサブキャリア番号を示す。
【０００８】
【数１】
2008048209.tif 000003
【０００９】
ＩＱ信号生成部は、入力データのデータ値を位相変調した複数のＩＱ信号を出力し、位相回転部は、複数のＩＱ信号における隣接する信号点間の位相差よりも小さい位相角分、ＩＱ信号の位相を回転させてよい。
【００１０】
本発明の第２形態においては、時間領域のＯＦＭＤ信号をＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）復調する復調装置であって、データ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を、時間領域のＯＦＤＭ信号における複数のサブキャリアのそれぞれから復調するＯＦＤＭ復調部と、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相補正部と、位相補正部により位相が回転された複数のＩＱ信号からデータ値を抽出して出力する出力データ抽出部とを備える復調装置を提供する。
【００１１】
位相補正部は、変調側において複数のＩＱ信号の位相が回転された位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相をマイナス方向に回転させてよい。
【００１２】
本発明の第３形態においては、入力データをＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調する変調方法であって、複数のサブキャリアのそれぞれに対応し、入力データのデータ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を出力するＩＱ信号生成段階と、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相回転段階と、位相回転段階により位相が回転された複数のＩＱ信号のそれぞれを対応するサブキャリア周波数に周波数シフトして合成した時間領域のＯＦＤＭ信号を出力するＯＦＤＭ変調段階とを備える変調方法を提供する。
【００１３】
本発明の第４形態においては、時間領域のＯＦＭＤ信号をＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）復調する復調方法であって、データ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を、時間領域のＯＦＤＭ信号における複数のサブキャリアのそれぞれから復調するＯＦＤＭ復調段階と、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相補正段階と、位相補正段階により位相が回転された複数のＩＱ信号からデータ値を抽出して出力する出力データ抽出段階とを備える復調方法を提供する。
【００１４】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る変調装置１０の構成を示す。なお、図１において、太い矢印で表された信号線は、ＩＱ信号（複素信号）を示す。変調装置１０は、入力データをＯＦＤＭ変調して時間領域のＯＦＤＭ信号を生成し、生成した時間領域のＯＦＤＭ信号を伝送路を介して送信する。
【００１７】
変調装置１０は、シリアルパラレル変換部１２と、ＩＱ信号生成部１４と、位相回転部１６と、ＯＦＤＭ変調部１８と、ガードインターバル付加部２０と、直交変調部２２と、送信部２４とを備える。
【００１８】
シリアルパラレル変換部１２は、１シンボル期間に伝送すべき入力データ系列を入力する。そして、シリアルパラレル変換部１２は、入力した入力データ系列を、それぞれが変調されるべきサブキャリアに割り当てられた複数個の入力データに分割する。
【００１９】
ＩＱ信号生成部１４は、シリアルパラレル変換部１２により分割された複数個の入力データのそれぞれを、予め定められた直交変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）に応じた複素平面上の信号点に割り当てる。そして、ＩＱ信号生成部１４は、複数のサブキャリアのそれぞれに対応し、入力データのデータ値を複素平面上の信号点により表した複数のＩＱ信号を出力する。
【００２０】
位相回転部１６は、ＩＱ信号生成部１４により出力された複数のＩＱ信号を入力する。そして、位相回転部１６は、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる。
【００２１】
位相回転部１６は、一例として、第１位相角記憶部３２と、複数の第１乗算器３４とを有してよい。第１位相角記憶部３２は、複数のサブキャリアに対応して予め定められた複数の位相角を記憶する。例えば、サブキャリア番号１〜Ｎ（Ｎは、２以上の整数。）の複数のサブキャリアのそれぞれに入力データを変調する場合であれば、第１位相角記憶部３２は、サブキャリア番号１〜Ｎに対応した互いに異なる位相角φ１，φ２，…，φｋ，…，φＮを記憶してよい。また、第１位相角記憶部３２は、それぞれの位相角をＩＱ信号（複素信号）の形式で記憶してよい。
【００２２】
複数の第１乗算器３４のそれぞれは、複数のサブキャリアのそれぞれに対応して設けられている。複数の第１乗算器３４のそれぞれは、ＩＱ信号生成部１４により出力された複数のＩＱ信号のうちの対応するサブキャリアのＩＱ信号と、第１位相角記憶部３２により記憶された複数の位相角のうちの対応するサブキャリアの位相角とを複素乗算する。これにより複数の第１乗算器３４のそれぞれは、対応するサブキャリアに変調されるべきＩＱ信号の位相を、当該サブキャリアに対応して予め定められた位相角分、回転させることができる。
【００２３】
ＯＦＤＭ変調部１８は、位相回転部１６により位相が回転された複数のＩＱ信号のそれぞれを対応するサブキャリア周波数に周波数シフトして合成した時間領域のＯＦＤＭ信号を出力する。本実施形態において、ＯＦＤＭ変調部１８は、複数のサブキャリアのそれぞれに対応した複数のＩＱ信号を、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）することにより、１シンボル期間分の時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する。
【００２４】
ガードインターバル付加部２０は、ＯＦＤＭ変調部１８により生成された１シンボル分の時間領域のＯＦＤＭ信号のうちのシンボル先頭の一部分をコピーし、ガードインターバルとして当該ＯＦＤＭ信号の末尾に付加する。これにより、ガードインターバル付加部２０は、例えばマルチパス等によるシンボル間干渉を許容した送信信号を生成することができる。
【００２５】
直交変調部２２は、ガードインターバル付加部２０によりガードインターバルが付加された時間領域のＯＦＤＭ信号を所定の周波数の搬送波に直交変調することにより、ＲＦ信号を生成する。送信部２４は、直交変調部２２により生成されたＲＦ信号を増幅等して例えばアンテナから伝送路に送信する。
【００２６】
以上の構成の変調装置１０は、シンボル単位でシリアルパラレル変換部１２からガードインターバル付加部２０までの処理を繰り返す。そして、変調装置１０は、複数のシンボルが連続した時間領域のＯＦＤＭ信号を伝送路に送信する。
【００２７】
このような構成の変調装置１０は、各サブキャリアに変調されるべきＩＱ信号の位相を、位相回転部１６によって互いに異なる位相角分回転する。これにより、変調装置１０は、ＩＱ信号が変調された後のサブキャリア毎の位相が互いにずれるので、複数のサブキャリアを時間軸上で加算した時間領域のＯＦＤＭ信号にピークが生じにくくなる。従って、変調装置１０によれば、ピークの小さいＯＦＤＭ信号を送信することができ、この結果、増幅回路等により信号を歪ませることなく、品質の良い信号を伝送路に送信することができる。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る復調装置４０の構成を示す。なお、図２において、太い矢印で表された信号線は、ＩＱ信号を示す。復調装置４０は、伝送路から受信したＲＦ信号を復調して時間領域のＯＦＤＭ信号を生成し、生成した時間領域のＯＦＭＤ信号をＯＦＤＭ復調して各サブキャリアに変調されていたデータを出力する。
【００２９】
復調装置４０は、受信部４２と、直交復調部４４と、ＯＦＤＭ復調部４６と、位相補正部４８と、出力データ抽出部５０と、パラレルシリアル変換部５２とを備える。
【００３０】
受信部４２は、例えばアンテナを介して伝送路からＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号を増幅等して出力する。直交復調部４４は、受信部４２により受信されたＲＦ信号を直交復調して時間領域のＯＦＤＭ信号を出力する。
【００３１】
ＯＦＤＭ復調部４６は、直交復調部４４により直交復調された時間領域のＯＦＤＭ信号における複数のサブキャリアのそれぞれから、複数のＩＱ信号を復調する。本実施形態において、ＯＦＤＭ復調部４６は、直交復調部４４により復調された時間領域のＯＦＤＭ信号をシンボル毎にＦＦＴ変換（高速フーリエ変換）することにより、複数のサブキャリアのそれぞれに変調されていた複数のＩＱ信号を復調する。
【００３２】
位相補正部４８は、ＯＦＤＭ復調部４６により復調された複数のＩＱ信号を入力する。そして、位相補正部４８は、複数のサブキャリアに対応して予め定められた互いに異なる位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させる。本実施形態においては、位相補正部４８は、変調側において複数のＩＱ信号の位相が回転された位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相をマイナス方向に回転させる。すなわち、変調装置１０から送信された信号を受信した場合であれば、位相補正部４８は、位相回転部１６において位相が回転された位相角分、対応するサブキャリアのＩＱ信号の位相をマイナス方向に回転させる。これにより、位相補正部４８によれば、変調側において回転させられた位相角を元に戻して、変調側において入力データをＩＱ信号に変換した時における本来の位相のＩＱ信号を出力することができる。
【００３３】
位相補正部４８は、一例として、第２位相角記憶部６２と、複数の第２乗算器６４とを有してよい。第２位相角記憶部６２は、複数のサブキャリアに対応して予め定められた、変調側における第１位相角記憶部３２に記憶された位相角とは極性が異なる複数の位相角を記憶する。例えば、サブキャリア番号１〜Ｎ（Ｎは、２以上の整数。）のサブキャリアにデータが変調されている場合であれば、第２位相角記憶部６２は、サブキャリア番号１〜Ｎに対応した互いに異なる位相角−φ１，−φ２，…，−φｋ，…，−φＮを記憶してよい。また、第２位相角記憶部６２は、それぞれの位相角を、ＩＱ信号（複素信号）の形式で記憶してよい。
【００３４】
複数の第２乗算器６４は、それぞれが複数のサブキャリアに対応して設けられている。複数の第２乗算器６４のそれぞれは、ＯＦＤＭ復調部４６により復調された複数のＩＱ信号のうちの対応するサブキャリアのＩＱ信号と、第２位相角記憶部６２により記憶された複数の位相角のうちの対応するサブキャリアの位相角とを複素乗算する。これにより複数の第２乗算器６４のそれぞれは、対応するサブキャリアに変調されるべきＩＱ信号の位相を、当該サブキャリアに対応して予め定められた位相角分、回転させることができる。
【００３５】
出力データ抽出部５０は、位相補正部４８により位相が回転された複数のＩＱ信号における複素平面上の信号点から、予め定められた直交変調方式（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等）に応じた本来の信号点を検出する。そして、出力データ抽出部５０は、検出した本来の信号点に割り当てられているデータ値を抽出して出力する。
【００３６】
パラレルシリアル変換部５２は、出力データ抽出部５０により抽出された複数のサブキャリアのそれぞれに変調されていた複数のデータ値を例えば１本のデータ系列に並べ替える。そして、パラレルシリアル変換部５２は、並べ替えられたデータ系列を出力データとして外部に出力する。
【００３７】
以上の構成の復調装置４０は、シンボルが連続する時間領域のＯＦＤＭ信号を伝送路から受信して、ＯＦＤＭ復調部４６からパラレルシリアル変換部５２までの処理をシンボル単位で繰り返す。そして、復調装置４０は、複数のシンボルから復調した出力データを順次に出力する。
【００３８】
このような構成の復調装置４０は、各サブキャリアに変調されていたＩＱ信号を、位相補正部４８によって互いに異なる位相角分回転する。これにより、復調装置４０は、変調側において予め位相がずらされていたサブキャリアから復調したＩＱ信号を、位相がずらされる前の元の位相に戻すことができる。従って、復調装置４０によれば、変調側において予め位相がずらされることによってピークの小さいＯＦＤＭ信号を受信することができ、この結果、増幅回路等により信号を歪ませることなく、品質の良い信号を伝送路から受信することができる。
【００３９】
なお、復調装置４０は、位相補正部４８を備えずに、出力データ抽出部５０による信号点の検出時において位相補正部４８の位相回転に対応する補正を行ってもよい。すなわち、出力データ抽出部５０は、一例として、ＱＰＳＫ等の本来の複数の基準信号点と受信したＩＱ信号との距離を比較して、受信したＩＱ信号と最も近い信号点を検出することによりデータ値を抽出する場合であれば、本来の基準信号点を変調側において回転された位相角分回転した信号点と、受信したＩＱ信号との距離を比較してもよい。
【００４０】
図３は、一例としてＱＰＳＫにより位相変調したＩＱ信号における隣接する信号点間の位相差の一例を示す。ＩＱ信号生成部１４が入力データのデータ値を位相変調した複数のＩＱ信号を出力する場合、位相回転部１６は、複数のＩＱ信号における隣接する信号点間（すなわち、直近の信号点間）の位相差よりも小さい位相角分、ＩＱ信号の位相を回転させてよい。例えばＱＰＳＫにより位相変調したＩＱ信号を出力する場合、位相回転部１６は、図３に示すように、ＱＰＳＫにおける隣接する信号点間の位相差（９０°）より小さい位相角分、ＩＱ信号の位相を回転させてよい。これにより、変調装置１０によれば、複数のサブキャリアのそれぞれのＩＱ信号がいずれの信号点に割り当てられても、互いに異なる位相にずらすことができる。
【００４１】
位相回転部１６は、一例として、下記式（１）に基づき定められた位相角φｋ分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させてよい。
【００４２】
【数２】
2008048209.tif 000004
【００４３】
なお、式（１）において、ｋはサブキャリア番号を示す。ｋは、一例として、１以上の整数である。φｋは、サブキャリア番号ｋに対応するＩＱ信号の位相を回転させる位相角を示し、Ｐｌは、サブキャリア番号ｌに対応するサブキャリアの電力を示し、Ｎは、最高周波数のサブキャリアのサブキャリア番号を示す。
【００４４】
上記式（１）により示された位相角φｋは、以下に説明するような算出方法により算出される。なお、以下に説明する位相角φｋの算出方法は、下記文献１に記載された内容を参考にして求められた。
【００４５】
文献１：Ｍ．Ｒ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，Ｂｅｌｌ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｌａｂｓ．，Ｉｎｃ．  ，"Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｌｏｗ−Ｐｅａｋ−Ｆａｃｔｏｒ  Ｓｉｇｎａｌｓ  ａｎｄ  Ｂｉｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ａｕｔｏｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ"，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｈｅｏｒｙ，  Ｊａｎｕａｒｙ  １９７０，ｐ８５−８９
【００４６】
まず、時間ｔの関数で表される信号ｒ（ｔ）を、下記式（１１）に示すように、定義する。ｒ（ｔ）は、周波数がフーリエ系列とされた複数の正弦波信号（ｃｏｓ（２πｋｔ／Ｔ）＋φｋ）を加算した信号である。
【００４７】
【数３】
2008048209.tif 000005
【００４８】
式（１１）により表された信号ｒ（ｔ）を、時間領域のＯＦＤＭ信号に対応させると、ｋはサブキャリア番号を示し、Ｎはサブキャリアの数（最高周波数のサブキャリア番号）を示し、ＴはＦＦＴ演算の周期を示し、Ｐｋは、サブキャリア番号ｋの信号の電力を示す。そして、φｋは、サブキャリア番号ｋの正弦波信号の初期位相を示す。
【００４９】
また、各サブキャリアの電力Ｐｋを下記式（１２）のように定義する。下記式（１２）は、サブキャリアの電力Ｐｋを全て加算する１となるように正規化する式である。
【００５０】
【数４】
2008048209.tif 000006
【００５１】
ＯＦＤＭ信号に含まれるピークを小さくするためには、式（１１）における信号ｒ（ｔ）の最大値ｒＭＡＸと最小値ｒＭＩＮとの差（ｒＭＡＸ−ｒＭＩＮ：ピークファクタ）を最小とするような、φｋのセットを算出すればよい。ここでは、直接、式（１１）における信号ｒ（ｔ）のピークファクタを最小とするφｋのセットを算出するのではなく、ピークファクタが最小となるような位相φｋのセットが信号ｒ（ｔ）と一致すると推定される下記式（１３）に示す位相変調信号ｓ（ｔ）を定義し、当該位相変調信号ｓ（ｔ）から位相φｋのセットを算出する。
【００５２】
【数５】
2008048209.tif 000007
【００５３】
式（１３）に示す位相変調信号ｓ（ｔ）は、式（１１）における低周波数のサブキャリア周波数から高周波数のサブキャリア周波数までサブキャリア周波数毎に段階的に周波数が切り替わっていく正弦波信号である。すなわち、位相変調信号ｓ（ｔ）は、ＯＦＤＭ信号におけるサブキャリア信号が順番に連続して出力された信号である。
【００５４】
また、式（１３）において、Ψ（ｔ）は、正弦波信号（本例においてコサイン波）の位相である。なお、正弦波信号の周波数は、正弦波信号の位相Ψ（ｔ）の微分によって表される。すなわち、正弦波信号の位相Ψ（ｔ）は、下記式（１４）により表される。Ψ（τ）の上にドットが付された記号は、Ψ（τ）の微分を表す。
【００５５】
【数６】
2008048209.tif 000008
【００５６】
また、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数は、式（１５）のように表される。
【００５７】
【数７】
2008048209.tif 000009
【００５８】
すなわち、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数は、時刻ｔｋ−１以上時刻ｔｋ未満の範囲で、定数（２πｋ／Ｔ）となる。さらに、ｋが１、２、…、Ｎの値をとるので、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数は、順番にＦＦＴ変換の周波数（２πｋ／Ｔ）となるように階段状に増加していく。
【００５９】
また、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数が一定となっている期間は、式（１６）のように表される。なお、式（１７）は、式（１６）のように定義した場合における、周波数が一定とされた任意の期間（時刻ｔｋ−１から次の時刻ｔｋまでの期間）を示す。
【００６０】
【数８】
2008048209.tif 000010
【００６１】
すなわち、位相変調信号ｓ（ｔ）は、周波数が一定とされている期間の長さが、当該位相変調信号ｓ（ｔ）の電力Ｐｋに比例する。
【００６２】
図４は、位相変調信号ｓ（ｔ）の位相Ψ（ｔ）の一例を示す。以上のように、位相変調信号ｓ（ｔ）は、サブキャリアの電力に比例した時間ずつ低周波数のサブキャリアから順番に連続してサブキャリア周波数の正弦波信号を出力した信号である。このような位相変調信号ｓ（ｔ）の位相Ψ（ｔ）における時刻ｔと周波数ｆの関係を示すと、図４に示すようになる。
【００６３】
ここで、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続した場合、位相変調信号ｓ（ｔ）は、滑らかに周波数が切り替わるので、ピークファクタが低くなると推定される。そこで、以下、位相変調信号ｓ（ｔ）において、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続するような位相φｋを算出する。
【００６４】
まず、位相変調信号ｓ（ｔ）におけるｔｋ−１＜ｔ＜ｔｋの範囲の位相Ψ（ｔ）を算出する。ある時刻ｔの位相Ψ（ｔ）は、式（１５）により示された周波数を積分すればよいので、ｔｋ−１＜ｔ＜ｔｋの範囲の位相Ψ（ｔ）は、下記式（１８）により表される。なお、φｋは、時刻ｔｋ−１の時点の位相、つまり、ｔｋ−１＜ｔ＜ｔｋの範囲における初期位相である。
【００６５】
【数９】
2008048209.tif 000011
【００６６】
次に、位相変調信号ｓ（ｔ）におけるｔｋ−２＜ｔ＜ｔｋ−１の範囲の位相Ψ（ｔ）を算出する。ｔｋ−２＜ｔ＜ｔｋ−１の範囲の位相Ψ（ｔ）は、下記式（１９）により表される。なお、φｋ−１は、時刻ｔｋ−２の時点の位相である。
【００６７】
【数１０】
2008048209.tif 000012
【００６８】
次に、周波数の切り替わる境界において位相が連続するので、下記式（２０）が成り立つ。すなわち、式（２０）は、式（１８）における時刻ｔｋ−１時の位相と、式（１９）における時刻ｔｋ−１時の位相が同一であることを示す。
【００６９】
【数１１】
2008048209.tif 000013
【００７０】
式（２０）を変形すると式（２１）となる。さらに、式（２１）を整理すると、式（２２）となる。
【００７１】
【数１２】
2008048209.tif 000014
【００７２】
式（２２）に示すように、ｔｋ−１＜ｔ＜ｔｋの範囲における初期位相φｋは、ｔｋ−２＜ｔ＜ｔｋ−１の範囲における初期位相φｋ−１から算出できることが分かる。
次に、最も低いサブキャリア周波数における初期位相（すなわち、時刻０の時の位相変調信号ｓ（ｔ）の位相）をφ１とした場合、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数が２番目のサブキャリア周波数に切り替わった時の初期位相φ２は、式（２３）に示すようになる。
【００７３】
【数１３】
2008048209.tif 000015
【００７４】
次に、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数が３番目のサブキャリア周波数に切り替わった時の初期位相φ３は、式（２４）および式（２５）に示すようになる。
【００７５】
【数１４】
2008048209.tif 000016
【００７６】
そして、位相変調信号ｓ（ｔ）の周波数がｋ番目（ｋは、１以上Ｎ以下の整数。）のサブキャリア周波数に切り替わったときの初期位相φｋは、式（２６）に示すようになる。
【００７７】
【数１５】
2008048209.tif 000017
【００７８】
式（２６）中のｔｍは、式（１６）から、下記式（２７）に示すようになる。当該式（２７）を式（２６）に代入すると、式（２８）となる。
【００７９】
【数１６】
2008048209.tif 000018
【００８０】
式（２８）の右式の第二項の２π以外の部分を展開すると、下記式（２９）に示すようになる。
【００８１】
【数１７】
2008048209.tif 000019
【００８２】
ここで、下記式（３０）を展開すると、式（２９）と一致する。
【００８３】
【数１８】
2008048209.tif 000020
【００８４】
従って、式（３０）の左式を、式（２８）に代入すると、以下の式（１）が算出できる。
【００８５】
【数１９】
2008048209.tif 000021
【００８６】
このように算出された式（１）は、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続する位相変調信号ｓ（ｔ）における、各サブキャリア周波数における初期位相φｋを示す。すなわち、式（１）は、サブキャリアの電力Ｐｌに比例した時間ずつ、低周波数のサブキャリアから順番に連続してサブキャリア周波数の正弦波信号を出力した場合において、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続するように算出した正弦波信号の位相角φｋを表す。
【００８７】
このような各サブキャリア周波数における初期位相φｋが、式（１）に示された値に設定されることにより、位相変調信号ｓ（ｔ）は、ピークファクタが低くなる。位相変調信号ｓ（ｔ）のピークファクタが低くなれば、各サブキャリアの周波数の初期位相が同様に設定されたＯＦＤＭ信号のピークファクタも低くなると推定される。
【００８８】
従って、位相回転部１６は、式（１）に基づき定められた位相角φｋ分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させてよい。すなわち、位相回転部１６は、サブキャリアの電力に比例した時間ずつ低周波数のサブキャリアから順番に連続してサブキャリア周波数の正弦波信号を出力した場合において、サブキャリア周波数が切り替わる境界で位相が連続するように算出した正弦波信号の位相角分、それぞれのサブキャリアに対応するＩＱ信号の位相を回転させてよい。これにより、変調装置１０によれば、ピークの小さい時間領域のＯＦＭＤ信号を生成することができる。
【００８９】
なお、複数のＩＱ信号における隣接する信号点間の位相差よりも小さい位相角分、ＩＱ信号の位相を回転させる場合であれば、位相回転部１６は、式（１）に基づき定められた位相角φｋに代えて、下記式（３１）に基づき定められた位相角φｋ分、ＩＱ信号の位相を回転させてよい。なお、Ｘは、位相変調方式の信号点の数以下の値であり、一例として、ＢＰＳＫであれば２、ＱＰＳＫであれば４、８ＰＳＫであれば８であってよい。
【００９０】
【数２０】
2008048209.tif 000022
【００９１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態に係る変調装置１０の構成を示す。
【図２】本発明の実施形態に係る復調装置４０の構成を示す。
【図３】位相変調したＩＱ信号における隣接する信号点間の位相差の一例を示す。
【図４】位相変調信号ｓ（ｔ）の位相Ψ（ｔ）の一例を示す。
【符号の説明】
【００９３】
１０  変調装置
１２  シリアルパラレル変換部
１４  ＩＱ信号生成部
１６  位相回転部
１８  ＯＦＤＭ変調部
２０  ガードインターバル付加部
２２  直交変調部
２４  送信部
３２  第１位相角記憶部
３４  第１乗算器
４０  復調装置
４２  受信部
４４  直交復調部
４６  ＯＦＤＭ復調部
４８  位相補正部
５０  出力データ抽出部
５２  パラレルシリアル変換部
６２  第２位相角記憶部
６４  第２乗算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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