(57)【要約】【課題】  高いＰＡＰＲ抑圧効果を維持しつつ、周波数および時間の利用効率の優れたＯＦＤＭ通信システムを実現する。【解決手段】  ＯＦＤＭ信号送信装置は、選択器（１０５）の出力に適用される位相回転系列生成部の番号ａを推定できる系列を出力するＵ個の位相回転系列生成部（１５０）を備え、選択器（１０５）はＵ個のＩＦＦＴ演算器（１０４）の出力のうちピーク電力が最小となる出力を選択する構成である。ＯＦＤＭ信号受信装置は、さらにＦＦＴ演算器（２０２）の出力から位相回転系列生成部の番号ａを推定する推定器（２５０）を備え、推定器の推定結果を参照して、ＦＦＴ演算器の出力に適用されている位相回転系列生成部の出力による位相回転を相殺する系列を出力する位相回転系列生成器（２８０）を備える。【選択図】        図１
2007295265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列の送信データを入力し、ＯＦＤＭ信号を構成する各サブキャリアの信号点を出力するシリアル−パラレル変換器と、
前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させるための互いに異なる複数の系列を生成するＵ個（Ｕは２以上の整数）の第１の位相回転系列生成器と、
前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器の出力をそれぞれ参照し、前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相をそれぞれ回転させるＵ個の第１の位相回転演算器と、
前記Ｕ個の位相回転演算器の出力に対してそれぞれ逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ演算）を行うＵ個のＩＦＦＴ演算器と、
前記Ｕ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうち１つ（対応する第１の位相回転系列生成器の番号をａとする）を選択して出力する第１の選択器と、
前記第１の選択器の出力を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力に接続された送信アンテナとを備えたＯＦＤＭ信号送信装置と、
前記送信アンテナから送信された信号を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナの受信信号をフーリエ変換（ＦＦＴ演算）して復調するＦＦＴ演算器と、
前記番号ａの第１の位相回転系列生成器が出力する系列により、前記第１の選択器の出力および前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている位相回転を相殺する系列を出力する第２の位相回転系列生成器と、
前記第２の位相回転系列生成器の出力を参照し、前記ＦＦＴ演算器の出力の位相を回転させる第２の位相回転演算器と、
前記第２の位相回転演算器の出力を時系列信号に変換し、前記送信データを復元するパラレル−シリアル変換器とを備えたＯＦＤＭ信号受信装置と
を有する構成であるＯＦＤＭ通信システムにおいて、
前記ＯＦＤＭ信号送信装置の前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器は、前記第１の選択器の出力および前記ＦＦＴ演算器の出力に適用される前記第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定できる系列を出力する構成であり、前記第１の選択器は前記Ｕ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうちピーク電力が最小となる出力を選択する構成であり、
前記ＯＦＤＭ信号受信装置は、さらに前記ＦＦＴ演算器の出力を分岐して入力し、前記第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定する推定器を備え、前記第２の位相回転系列生成器は、前記推定器の推定結果を参照して、前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている前記第１の位相回転系列生成器の出力による位相回転を相殺する系列を出力する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
番号ｕ（ｕは１〜Ｕの整数）の前記第１の位相回転系列生成器は、
前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させたときに、その出力が取り得るいずれかの位相に回転するランダムな値であり、長さがサブキャリア数と同数の系列を出力する第３の位相回転系列生成器と、
Ｕ以上の系列長をもち、前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器で共通の２値信号を出力する第１の系列発生器と、
前記第１の系列発生器の出力を（ｕ−１）回巡回させる第１の巡回シフト演算器と、
前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る隣接する位相差の１／２の位相回転に変換する変換器と、
前記変換器の出力を参照し、前記第３の位相回転系列生成器の出力の位相を回転させ、前記第１の位相回転系列生成器の出力とする第３の位相回転演算器と
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
前記推定器は、
前記ＦＦＴ演算器の出力について、前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相またはその中間の位相のどちらに近いかを判定して２値で出力する位相判定器と、
前記第１の系列発生器と同じ系列を出力する第２の系列発生器と、
１〜Ｕの番号を有し、前記第２の系列発生器の出力をそれぞれ０〜（Ｕ−１）回巡回させるＵ個の第２の巡回シフト演算器と、
１〜Ｕの番号を有し、前記位相判定器の出力と、前記Ｕ個の巡回シフト演算器の出力との相関をそれぞれ計算するＵ個の相関器と、
前記Ｕ個の相関器の出力のうち絶対値が最大となる出力を選択し、選択した相関器に対応する巡回シフト演算器の番号を、前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている前記第１の位相回転系列生成器の番号ａ' として推定し、前記推定器の出力とする第２の選択器と
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
前記第１の系列発生器および前記第２の系列発生器の出力系列がＭ系列（maximum length code)である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項５】
請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
サブキャリア変調方式がＱＰＳＫであり、
前記第３の位相回転系列生成器は、出力する位相を０，90°，180°，270°のいずれかとし、
前記変換器は、前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を45°の位相回転に変換する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項６】
請求項３に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
サブキャリア変調方式がＱＰＳＫであり、
前記位相判定器は、前記ＦＦＴ演算器の出力の位相が０，90°，180°，270°、または45°，135°，225°，315°のいずれに近いかを判定して２値で出力する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項７】
請求項２に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
前記第３の位相回転系列生成器が出力する位相は、前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相に拘らず０，90°，180°，270°のいずれかであり、
前記変換器は、前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を45°の位相回転に変換する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項８】
請求項３に記載のＯＦＤＭ通信システムにおいて、
前記位相判定器に代えて、前記ＦＦＴ演算器の出力について前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る信号点またはそれを45°回転させた信号点のいずれに近いかを判定して２値で出力する構成である信号点判定器を用いた
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信システム。
【請求項９】
シリアル−パラレル変換器に時系列の送信データを入力し、ＯＦＤＭ信号を構成する各サブキャリアの信号点を出力し、
Ｕ個（Ｕは２以上の整数）の第１の位相回転系列生成器が、前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させるための互いに異なる複数の系列を生成し、
Ｕ個の第１の位相回転演算器が、前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器の出力をそれぞれ参照し、前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相をそれぞれ回転させ、
Ｕ個のＩＦＦＴ演算器が、前記Ｕ個の位相回転演算器の出力に対してそれぞれ逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ演算）を行い、
第１の選択器が前記Ｕ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうち１つ（対応する第１の位相回転系列生成器の番号をａとする）を選択して出力し、
増幅器が前記第１の選択器の出力を増幅し、増幅された信号を送信アンテナから送信するＯＦＤＭ信号送信方法と、
前記送信アンテナから送信された信号を受信アンテナで受信し、
ＦＦＴ演算器が前記受信アンテナの受信信号をフーリエ変換（ＦＦＴ演算）して復調し、
第２の位相回転系列生成器が、前記番号ａの第１の位相回転系列生成器が出力する系列により、前記第１の選択器の出力および前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている位相回転を相殺する系列を出力し、
第２の位相回転演算器が前記第２の位相回転系列生成器の出力を参照し、前記ＦＦＴ演算器の出力の位相を回転させ、
パラレル−シリアル変換器で前記第２の位相回転演算器の出力を時系列信号に変換し、前記送信データを復元するＯＦＤＭ信号受信方法からなるＯＦＤＭ通信方法において、
前記ＯＦＤＭ信号送信方法の前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器は、前記第１の選択器の出力および前記ＦＦＴ演算器の出力に適用される前記第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定できる系列を出力し、前記第１の選択器は前記Ｕ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうちピーク電力が最小となる出力を選択し、
前記ＯＦＤＭ信号受信方法は、さらに推定器に前記ＦＦＴ演算器の出力を分岐して入力し、前記第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定し、前記第２の位相回転系列生成器は、前記推定器の推定結果を参照して、前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている前記第１の位相回転系列生成器の出力による位相回転を相殺する系列を出力する
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
番号ｕ（ｕは１〜Ｕの整数）の前記第１の位相回転系列生成器は、
第３の位相回転系列生成器が、前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させたときに、その出力が取り得るいずれかの位相に回転するランダムな値であり、長さがサブキャリア数と同数の系列を出力し、
第１の系列発生器がＵ以上の系列長をもち、前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器で共通の２値信号を出力し、
第１の巡回シフト演算器が前記第１の系列発生器の出力を（ｕ−１）回巡回させ、
変換器が前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る隣接する位相差の１／２の位相回転に変換し、
第３の位相回転演算器が前記変換器の出力を参照し、前記第３の位相回転系列生成器の出力の位相を回転させ、前記第１の位相回転系列生成器の出力とする
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
前記推定器は、
位相判定器が前記ＦＦＴ演算器の出力について、前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相またはその中間の位相のどちらに近いかを判定して２値で出力し、
第２の系列発生器が前記第１の系列発生器と同じ系列を出力し、
Ｕ個の第２の巡回シフト演算器が１〜Ｕの番号を有し、前記第２の系列発生器の出力をそれぞれ０〜（Ｕ−１）回巡回させ、
Ｕ個の相関器が１〜Ｕの番号を有し、前記位相判定器の出力と、前記Ｕ個の巡回シフト演算器の出力との相関をそれぞれ計算し、
第２の選択器が前記Ｕ個の相関器の出力のうち絶対値が最大となる出力を選択し、選択した相関器に対応する巡回シフト演算器の番号を、前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている前記第１の位相回転系列生成器の番号ａ' として推定し、前記推定器の出力とする
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
前記第１の系列発生器および前記第２の系列発生器の出力系列がＭ系列（maximum length code)である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
サブキャリア変調方式がＱＰＳＫであり、
前記第３の位相回転系列生成器は、出力する位相を０，90°，180°，270°のいずれかとし、
前記変換器は、前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を45°の位相回転に変換する
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
サブキャリア変調方式がＱＰＳＫであり、
前記位相判定器は、前記ＦＦＴ演算器の出力の位相が０，90°，180°，270°、または45°，135°，225°，315°のいずれに近いかを判定して２値で出力する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
前記第３の位相回転系列生成器が出力する位相は、前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相に拘らず０，90°，180°，270°のいずれかであり、
前記変換器は、前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を45°の位相回転に変換する
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載のＯＦＤＭ通信方法において、
前記位相判定器に代わる信号点判定器が、前記ＦＦＴ演算器の出力について前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る信号点またはそれを45°回転させた信号点のいずれに近いかを判定して２値で出力する
ことを特徴とするＯＦＤＭ通信方法。
【請求項１７】
時系列の送信データを入力し、ＯＦＤＭ信号を構成する各サブキャリアの信号点を出力するシリアル−パラレル変換器と、
前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させるための互いに異なる複数の系列を生成するＵ個（Ｕは２以上の整数）の第１の位相回転系列生成器と、
前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器の出力をそれぞれ参照し、前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相をそれぞれ回転させるＵ個の第１の位相回転演算器と、
前記Ｕ個の位相回転演算器の出力に対してそれぞれ逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ演算）を行うＵ個のＩＦＦＴ演算器と、
前記Ｕ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうち１つ（対応する第１の位相回転系列生成器の番号をａとする）を選択して出力する第１の選択器と、
前記第１の選択器の出力を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力に接続された送信アンテナと
を備えたＯＦＤＭ信号送信装置において、
前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器は、前記第１の選択器の出力に適用される前記第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定できる系列を出力する構成であり、前記第１の選択器は前記Ｕ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうちピーク電力が最小となる出力を選択する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ信号送信装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＯＦＤＭ信号送信装置において、
番号ｕ（ｕは１〜Ｕの整数）の前記第１の位相回転系列生成器は、
前記シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させたときに、その出力が取り得るいずれかの位相に回転するランダムな値であり、長さがサブキャリア数と同数の系列を出力する第３の位相回転系列生成器と、
Ｕ以上の系列長をもち、前記Ｕ個の第１の位相回転系列生成器で共通の２値信号を出力する第１の系列発生器と、
前記第１の系列発生器の出力を（ｕ−１）回巡回させる第１の巡回シフト演算器と、
前記第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を前記シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る隣接する位相差の１／２の位相回転に変換する変換器と、
前記変換器の出力を参照し、前記第３の位相回転系列生成器の出力の位相を回転させ、前記第１の位相回転系列生成器の出力とする第３の位相回転演算器と
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ信号送信装置。
【請求項１９】
ＯＦＤＭ信号送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナの受信信号をフーリエ変換（ＦＦＴ演算）して復調するＦＦＴ演算器と、
前記番号ａの第１の位相回転系列生成器が出力する系列により、前記第１の選択器の出力および前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている位相回転を相殺する系列を出力する第２の位相回転系列生成器と、
前記第２の位相回転系列生成器の出力を参照し、前記ＦＦＴ演算器の出力の位相を回転させる第２の位相回転演算器と、
前記第２の位相回転演算器の出力を時系列信号に変換し、前記送信データを復元するパラレル−シリアル変換器と
を備えたＯＦＤＭ信号受信装置において、
前記ＦＦＴ演算器の出力を分岐して入力し、前記ＯＦＤＭ信号送信装置の第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定する推定器を備え、
前記第２の位相回転系列生成器は、前記推定器の推定結果を参照して、前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている前記第１の位相回転系列生成器の出力による位相回転を相殺する系列を出力する構成である
ことを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載のＯＦＤＭ信号送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信する請求項１９に記載のＯＦＤＭ信号受信装置において、
前記推定器は、
前記ＦＦＴ演算器の出力について、前記ＯＦＤＭ信号送信装置のシリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相またはその中間の位相のどちらに近いかを判定して２値で出力する位相判定器と、
前記第１の系列発生器と同じ系列を出力する第２の系列発生器と、
１〜Ｕの番号を有し、前記第２の系列発生器の出力をそれぞれ０〜（Ｕ−１）回巡回させるＵ個の第２の巡回シフト演算器と、
１〜Ｕの番号を有し、前記位相判定器の出力と、前記Ｕ個の巡回シフト演算器の出力との相関をそれぞれ計算するＵ個の相関器と、
前記Ｕ個の相関器の出力のうち絶対値が最大となる出力を選択し、選択した相関器に対応する巡回シフト演算器の番号を、前記ＦＦＴ演算器の出力に適用されている前記第１の位相回転系列生成器の番号ａ' として推定し、前記推定器の出力とする第２の選択器と
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信データをサブキャリア変調した後に逆フーリエ変換を行って送信し、受信側でこの信号を受信した後にフーリエ変換を行い、送信データを復元するＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信システム、ＯＦＤＭ通信方法およびＯＦＤＭ信号送信装置ならびにＯＦＤＭ信号受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
送受信アンテナが見通しでない場合の無線通信の伝搬環境では、送信アンテナから送信された信号は反射や回折を繰り返して複数の経路かつ異なる遅延時間をもって受信アンテナに到達する。これをマルチパス伝搬という。マルチパス伝搬の結果、受信信号は遅延時間の異なる信号が合成されて符号間干渉を生じ、良好な通信を行うことができない。そこで、この符号間干渉の発生を低減することが可能なＯＦＤＭ通信が無線ＬＡＮや地上ディジタル放送などで広く用いられている。ＯＦＤＭ通信は、信号を複数の狭帯域信号に分割し、遅延波対策のためのガードインターバルを付加した後に送信する方式である。
【０００３】
図１２は、ＯＦＤＭ通信システム（ＯＦＤＭ信号送信装置、ＯＦＤＭ信号受信装置）の基本構成を示す。図１３は、マルチパス環境における受信信号の例を示す。以下、図１２，１３を参照してＯＦＤＭ通信の原理について説明する。
【０００４】
図１２において、ＯＦＤＭ信号送信装置１００では、シリアル−パラレル変換器１０２で送信信号を各サブキャリアにマッピングする（サブキャリア変調）。サブキャリア変調には、２ビット／シンボルを伝送するＱＰＳＫ（Quadri-phase Shift Keying)、４ビット／シンボルを伝送する16ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation)、６ビット／シンボルを伝送する64ＱＡＭなどが用いられる。ＱＰＳＫのマッピング例を図２(a) に示す。次に、ＩＦＦＴ演算器１０４は、各サブキャリアにマッピングされた信号を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ演算）して時系列信号に変換する。ＧＩ付加器１０６は、ＩＦＦＴ演算後の信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加し、増幅器１０７はその信号を増幅して送信アンテナ１０８から送信する。なお、ＧＩとは、ＩＦＦＴ演算器出力信号の後尾の部分をＩＦＦＴ演算器出力信号の直前に付加したものである。送信アンテナ１０８から送信されたＯＦＤＭ信号は、マルチパス伝搬した後にＯＦＤＭ信号受信装置２００の受信アンテナ２０１に到達する。
【０００５】
ここで、受信アンテナ２０１に到来した信号は、図１３に示す遅延時間の異なる複数の信号の合成された信号である。図１３に示す例は、受信アンテナ２０１に到来する遅延時間の異なる４波を示し、Ａ，Ｂは連続するＩＦＦＴ演算器出力信号を表し、ＧＩ(A),ＧＩ(B) はＡ，Ｂのガードインターバルを表す。
【０００６】
ＯＦＤＭ信号受信装置２００のＦＦＴ演算器２０２は、受信信号から送信された各サブキャリアのマッピングを得るためのフーリエ変換（ＦＦＴ演算）を行う。図１３の４波が合成された受信信号のＦＦＴ演算は、信号Ａに対しては図中の矢印区間で行われる。ここで、到来波の遅延時間よりもＧＩの時間が長い場合には、このＦＦＴ演算区間に遅延時間が異なるもののＡまたはＧ(A) のみが含まれるため、隣接するＩＦＦＴ演算器出力からの干渉（符号間干渉）を受けない。最後にＦＦＴ演算器２０２の出力は、パラレル−シリアル変換器２０４に入力されて送信信号が復元される。
【０００７】
一方、ＯＦＤＭ信号の問題点としてピーク電力と平均電力の比ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio ）が大きいことが挙げられる。図１４は、サブキャリア数256 の場合のＩＦＦＴ演算器出力の例である。図１４に示す平均電力は０ｄＢｍであるが、それよりもはるかに大きなピークが観測されることがわかる。これに対して、ＯＦＤＭ信号を入力する増幅器では、入力電力が大きな領域で出力電力が飽和するため、ＰＡＰＲが大きい信号を歪みなしで送信するには平均出力電力を低く抑える必要がある。これについて理想的な増幅器の入出力特性を示す図１５を参照して説明する。なお、議論を簡単にするために増幅器の利得を０ｄＢ、入力電力０ｄＢｍまでは線型増幅、入力電力０ｄＢｍ以上は出力０ｄＢｍのリミッタ特性とする。
【０００８】
まず、ＰＡＰＲが15ｄＢの信号を仮定する。この信号を歪みなく送信するには、ピーク出力電力が０ｄＢｍ以下となるように平均出力電力を−15ｄＢｍ以下に設定する必要がある。すなわち、増幅器の飽和出力電力に対して、−15ｄＢ（約１／30）というわずかな平均電力を出力することになる。これは、増幅器の電力効率の低下やシステムの伝送距離の短縮につながるため好ましくない。しかし、同じＰＡＰＲが15ｄＢの信号の平均入力電力を−15ｄＢｍ以上にすると、増幅器の入出力特性から増幅器の出力ではピークを再現することができず、結果として受信機におけるビット誤り率の悪化や帯域外漏洩電力の増加につながる。
【０００９】
ここで、仮に増幅器へ入力する信号のピーク電力を抑制することができれば、上記の問題を発生せずに平均出力電力を増加させることができる。例えば、図１５の増幅器入出力特性の場合、ＰＡＰＲが15ｄＢの信号を何らかの操作でＰＡＰＲを10ｄＢに抑えることができれば、平均出力電力は−15ｄＢｍから−10ｄＢｍに増加させても歪みは発生しない。このようなピーク電力抑圧の方法は各種提案されているが、非特許文献１に主なものが網羅されている。この中の１つに選択マッピング法（ＳＬＭ：Selected Mapping) があり、詳細は非特許文献２に記載されている。
【００１０】
図１６は、従来のＳＬＭ法を用いたＯＦＤＭ通信システム（ＯＦＤＭ信号送信装置、ＯＦＤＭ信号受信装置）の構成例を示す。ここでは、サブキャリア変調にＱＰＳＫを用いるものとする。
【００１１】
図１６において、ＯＦＤＭ信号送信装置１００では、シリアル−パラレル変換器１０２で入力端子１０１から入力する送信信号を各サブキャリアに２ビットずつ配分し図２(a) のようにマッピングする。各サブキャリアの信号点は、ｅj45 、ｅj135、ｅj225、ｅj315のいずれかの複素数となり、シリアル−パラレル変換器１０２の出力をＸ(0) とする。なお、信号点を表す数値の単位は「°」であり以下同様である。位相回転系列生成器１１０−１〜１１０−Ｕは、要素数がサブキャリア数と同数、各要素は絶対値が１、角度が一様乱数の系列であり、各要素は複素数でｅjxで表される（ｘは乱数）。この系列は１〜Ｕ（Ｕは２以上の整数）があり、各系列の出力Ｂ(1) 〜Ｂ(U) はそれぞれ異なる系列である。次に、Ｕ個の位相回転演算器１０３−１〜１０３−Ｕは、位相回転系列生成器１１０−１〜１１０−Ｕの出力Ｂ(1) 〜Ｂ(U) の要素を参照し、シリアル−パラレル変換器１０２の出力Ｘ(0) の位相を回転させる。ここでは、位相回転の計算は、Ｘ(0) とＢ(1) 〜Ｂ(U) の要素の積である。この結果、位相回転演算器１０３−１〜１０３−Ｕの出力では、Ｘ(0) の位相が回転し、各系列をＸ(1) 〜Ｘ(U) とする。次に、ＩＦＦＴ演算器１０４−１〜１０４−Ｕは、Ｘ(1) 〜Ｘ(U) を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ演算）して時系列信号に変換する。その出力をｘ(1) 〜ｘ(U) とする。
【００１２】
選択器１０５は、ＩＦＦＴ演算器１０４−１〜１０４−Ｕの出力ｘ(1) 〜ｘ(U) を入力し、そのうちの電力の最大値が最も小さい系列とその番号を出力する。ここでは、振幅の最大値が最も小さい系列をｘ(a) 、対応する位相回転系列生成器１１０−１〜１１０−Ｕの番号をａとする。出力ｘ(a) およびａは、ＧＩ付加器１０６でガードインターバルが付加され、増幅器１０７で増幅されて送信アンテナ１０８から送信され、ＯＦＤＭ信号受信装置２００の受信アンテナ２０１に到達する。
【００１３】
ＯＦＤＭ信号受信装置２００では、受信アンテナ２０１の受信信号ｘ(a) ，ａがＦＦＴ演算器２０２に入力され、そのうちｘ(a) に対して各サブキャリアのマッピングを得るためのフーリエ変換（ＦＦＴ演算）を行い、受信信号Ｘ(a) が出力される。一方、受信アンテナ２０１の受信信号を分岐して入力する位相回転系列生成器２１０は、受信信号ｘ(a) とともに伝送された番号ａを抽出し、受信信号Ｘ(a) に適用されている送信側の位相回転系列生成器１１０−ａの出力であるＢ(a) を相殺する系列Ｂ'(a)を出力する。例えば、Ｂ(a) のある要素がｅjxであったとき、これに対応するＢ'(a)の要素はｅ-jx である。次に、位相回転演算器２０３は、Ｂ'(a)を参照して受信信号Ｘ(a) の位相を回転させ、送信された系列Ｘ(0) を復元した系列Ｘ'(0)が得られる。最後に位相回転演算器２０３の出力Ｘ'(0)は、パラレル−シリアル変換器２０４でマッピングから復元されたビット列に変換され、復元された送信信号が出力端子２０５から出力される。以上により、ＰＡＰＲの低い信号の伝送が実現できる。
【非特許文献１】Seung Hee Han, Jae Hong Lee,"An Overview of Peak-to-Average Power Ratio Reduction Techniques for Multicarrier Transmission",IEEE Wireless Communications, pp.56-65, Apr.2005
【非特許文献２】R.W.Bauml, R.F.H.Fischer, J.B.Huber,"Reducing the Peak-to-Average Power Ratio of Multicarrier Modulation by Selected Mapping", Electronics Letters, Vol.32, No.22, pp.2056-2057, Oct.1996
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１６のＳＬＭ法を用いたＯＦＤＭ通信システムは、高いＰＡＰＲ抑圧効果がある一方で、送信に用いた位相回転系列生成器１１０−ａの番号ａをＩＦＦＴ演算器１０４−ａの出力ｘ(a) とともに別途送信する必要がある。図１６に示す構成は、図１７(a) に示すように、選択器１０５で選択した出力ｘ(a) に対応する番号ａを時分割多重して伝送し、ＯＦＤＭ信号受信装置２００の位相回転系列生成器２１０が時分割分離して抽出する例を示す。なお、図１７(b) に示すように、ＯＦＤＭ信号送信装置１００のＩＦＦＴ演算器１０４の入力側で、番号ａをＸ(a) が使用しないサブキャリアに割り当てることによりｘ(a) に周波数多重して伝送することができるが、この場合にはＦＦＴ演算器２０２の出力を位相回転系列生成器２１０に入力し、番号ａを抽出する構成となる。
【００１５】
しかし、これらは本来送信すべき信号であるｘ(a) 以外の信号の伝送であるため、周波数または時間の利用効率が悪化する問題がある。さらに、仮に受信側の位相回転系列生成器２１０が参照する番号ａが誤りであった場合、位相回転系列生成器２１０は本来とは全く異なる系列を出力し、その結果得られる出力は誤りとなる。これを避けるため、番号ａの伝送には非常に高い信頼性が要求される。したがって、番号ａの伝送のために強力な誤り訂正符号を適用したり、多値数の小さい変調方式を用いたりする必要があり、周波数または時間の利用効率がさらに低下する。
【００１６】
本発明は、高いＰＡＰＲ抑圧効果を維持しつつ、周波数および時間の利用効率の優れたＯＦＤＭ通信システム、ＯＦＤＭ通信方法およびＯＦＤＭ信号送信装置ならびにＯＦＤＭ信号受信装置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】
【００１７】
本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号送信装置は、第１の選択器の出力に適用される第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定できる系列を出力するＵ個の第１の位相回転系列生成器を備え、第１の選択器はＵ個のＩＦＦＴ演算器の出力のうちピーク電力が最小となる出力を選択する構成である。
【００１８】
また、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号受信装置は、さらにＦＦＴ演算器の出力から第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定する推定器を備え、推定器の推定結果を参照して、ＦＦＴ演算器の出力に適用されている第１の位相回転系列生成器の出力による位相回転を相殺する系列を出力する第２の位相回転系列生成器を備える。
【００１９】
ここで、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号送信装置において、番号ｕ（ｕは１〜Ｕの整数）の第１の位相回転系列生成器は、シリアル−パラレル変換器の出力の位相を回転させたときに、その出力が取り得るいずれかの位相に回転するランダムな値であり、長さがサブキャリア数と同数の系列を出力する第３の位相回転系列生成器と、Ｕ以上の系列長をもち、Ｕ個の第１の位相回転系列生成器で共通の２値信号を出力する第１の系列発生器と、第１の系列発生器の出力を（ｕ−１）回巡回させる第１の巡回シフト演算器と、第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方をシリアル−パラレル変換器の出力が取り得る隣接する位相差の１／２の位相回転に変換する変換器と、変換器の出力を参照し、第３の位相回転系列生成器の出力の位相を回転させ、第１の位相回転系列生成器の出力とする第３の位相回転演算器とを備える。
【００２０】
すなわち、第３の位相回転系列生成器は、シリアル−パラレル変換器の出力Ｘ(0) をＸ(0) が取り得るいずれかの位相に回転させる系列を出力する。一方、第１の系列発生器の出力は、位相回転なしまたはＸ(0) が取り得る隣接する位相の１／２の位相回転に変換される。この２種類の位相回転を合わせたものが第１の位相回転系列生成器の出力系列となる。したがって、Ｘ(0) を位相回転させたＸ(1) 〜Ｘ(U) に適用されるＸ(0) が取り得る隣接する位相の１／２の位相回転の有無は、受信側のＦＦＴ演算器の出力においても維持され、これを参照することにより第１の位相回転系列生成器の番号を推定することができる。
【００２１】
また、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号受信装置において、推定器は、ＦＦＴ演算器の出力について、シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相またはその中間の位相のどちらに近いかを判定して２値で出力する位相判定器と、第１の系列発生器と同じ系列を出力する第２の系列発生器と、１〜Ｕの番号を有し、第２の系列発生器の出力をそれぞれ０〜（Ｕ−１）回巡回させるＵ個の第２の巡回シフト演算器と、１〜Ｕの番号を有し、位相判定器の出力と、Ｕ個の巡回シフト演算器の出力との相関をそれぞれ計算するＵ個の相関器と、Ｕ個の相関器の出力のうち絶対値が最大となる出力を選択し、選択した相関器に対応する巡回シフト演算器の番号を、ＦＦＴ演算器の出力に適用されている第１の位相回転系列生成器の番号ａ' として推定し、推定器の出力とする第２の選択器とを備える。
【００２２】
すなわち、推定器は、ＦＦＴ演算器の出力Ｘ(a) の位相が、シリアル−パラレル変換器の出力Ｘ(0) の取り得るいずれかの位相またはその中間の位相のどちらに近いを位相判定器で判定し、その値と第１の位相回転系列生成器の番号に対応する系列との相関値を算出し、その相関値からＸ(a) に適用されている第１の位相回転系列生成器の番号ａを推定する。
【００２３】
また、第１の系列発生器および第２の系列発生器の出力系列がＭ系列としてもよい。
【００２４】
また、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号送信装置において、サブキャリア変調方式がＱＰＳＫであり、第３の位相回転系列生成器は、出力する位相を０，90°，180°，270°のいずれかとし、変換器は、第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を45°の位相回転に変換する構成としてもよい。
【００２５】
また、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号受信装置において、サブキャリア変調方式がＱＰＳＫであり、位相判定器は、ＦＦＴ演算器の出力の位相が０，90°，180°，270°、または45°，135°，225°，315°のいずれに近いかを判定して２値で出力する構成としてもよい。
【００２６】
また、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号送信装置において、第３の位相回転系列生成器が出力する位相は、シリアル−パラレル変換器の出力が取り得る位相に拘らず０，90°，180°，270°のいずれかであり、変換器は、第１の巡回シフト演算器の出力の２値信号のうち一方を位相回転なし、他方を45°の位相回転に変換する構成としてもよい。
【００２７】
また、本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号受信装置において、位相判定器に代えて、ＦＦＴ演算器の出力についてシリアル−パラレル変換器の出力が取り得る信号点またはそれを45°回転させた信号点のいずれに近いかを判定して２値で出力する構成である信号点判定器を用いてもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のＯＦＤＭ通信システムおよびＯＦＤＭ通信方法におけるＯＦＤＭ信号送信装置では、第１の位相回転系列生成器の出力系列はシリアル−パラレル変換器の出力位相を回転させるだけでなく、受信側のＦＦＴ演算器の出力から第１の位相回転系列生成器の番号を推定できるように構成する。ＯＦＤＭ信号受信装置の推定器では、受信信号の位相を判定して取り得る各位相回転系列との相関をとることにより、その位相回転系列に対応する第１の位相回転系列生成器の番号を推定することができる。これにより、ＯＦＤＭ信号送信装置から位相回転系列の番号ａを送信する必要がなくなり、高いＰＡＰＲ抑圧効果を維持しつつ、周波数および時間の利用効率の優れたＯＦＤＭ信号の伝送が可能となる。
【００２９】
また、ＯＦＤＭ信号送信装置で第１の位相回転系列生成器を構成する系列発生器およびＯＦＤＭ信号受信装置で推定器を構成する系列発生器にＭ系列発生器を用いることにより、ＦＦＴ演算の出力に適用されている第１の位相回転系列生成器の番号に対応する相関値を相対的に大きくすることができる。このため、第１の位相回転系列生成器の番号の推定誤りを抑え、かつ高いＰＡＰＲ抑圧効果を維持しつつ、周波数および時間の利用効率の優れたＯＦＤＭ信号の伝送が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のＯＦＤＭ通信システム（ＯＦＤＭ信号送信装置、ＯＦＤＭ信号受信装置）の第１の実施形態を示す。
【００３１】
図１において、ＯＦＤＭ信号送信装置１００を構成する入力端子１０１、シリアル−パラレル変換器１０２、Ｕ個の位相回転演算器１０３−１〜１０３−Ｕ、ＩＦＦＴ演算器１０４−１〜１０４−Ｕ、選択器１０５、ＧＩ付加器１０６、増幅器１０７、送信アンテナ１０８と、ＯＦＤＭ信号受信装置２００を構成する受信アンテナ２０１、ＦＦＴ演算器２０２、位相回転演算器２０３、パラレル−シリアル変換器２０４、出力端子２０５は、図１６に示す従来構成と同様である。
【００３２】
本実施形態の特徴とするところは、ＯＦＤＭ信号送信装置１００の位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕと、ＯＦＤＭ信号受信装置２００の推定器２５０および位相回転系列生成器２８０にある。すなわち、送信側の位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕは、推定器２５０がＦＦＴ演算器２０２の出力Ｘ(a) から、この信号に適用されている位相回転系列生成部１５０−ａの番号ａを推定できる系列を出力し、受信側の位相回転系列生成器２８０は推定器２５０の推定結果ａ' を参照し、選択器１５０で選択された出力ｘ(a) に適用されている位相回転系列生成部１５０−ａの位相回転を相殺する系列Ａ'(a') を出力することを特徴とする。
【００３３】
以下の説明では、簡単のために、サブキャリア変調にはＱＰＳＫを用いるものとする。まず、入力端子１０１から入力する送信信号のビット列はシリアル−パラレル変換器１０２で各サブキャリアに２ビットずつ配分され、図２(a) のようにマッピングされる。各サブキャリアの信号点は、ｅj45 、ｅj135、ｅj225、ｅj315のいずれかの複素数となり、シリアル−パラレル変換器１０２の出力をＸ(0) とする。
【００３４】
ここで、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕの構成について図３を参照して説明する。なお、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕは、１〜Ｕ（Ｕは２以上の整数）の番号が振られているものとする。任意の位相回転系列生成部１５０−ｕ（ｕは１〜Ｕの整数）は、位相回転系列生成器１５１、系列発生器１５２、巡回シフト演算器１５３、変換器１５４および位相回転演算器１５５により構成される。
【００３５】
位相回転系列生成部１５０−ｕの位相回転系列生成器１５１は、Ｘ(0) をＸ(0) が取り得るいずれかの位相に回転させる系列Ｃ(u) を出力する。すなわち、サブキャリア変調がＱＰＳＫの場合には、系列Ｃ(u) の要素はｅj0、ｅj90 、ｅj180、ｅj270のいずれかである。なお、Ｃ(1) 〜Ｃ(U) は、それぞれ異なる系列である。
【００３６】
一方、系列発生器１５２は、Ｕ個の位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕに共通で、Ｕ以上の系列長をもつ２値信号を出力する。系列発生器１５２の例として、４段シフトレジスタ（ＳＲ）をもつＭ系列発生器を図４に示す。このＭ系列発生器の出力は、例えば「１０１１００１０００１１１１０」となる。次に、この巡回シフト演算器１５３で、系列発生器１５２の出力を位相回転系列生成部１５０−ｕの番号ｕに対して（ｕ−１）回の巡回シフトを行う。これにより、Ｕ個の位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕが出力する系列の番号を識別するための基礎となる固有情報が生成される。この結果の例を図５に示す。
【００３７】
次に、変換器１５４で巡回シフト演算器１５３の出力を０度とＸ(0) が取り得る隣接する位相の１／２の位相回転に変換する。ＱＰＳＫでは、隣接する位相は90度であるため、１／２の位相回転は45度である。したがって、０と１がｅj0、ｅj45 に変換され、この結果の例を図５に示す。最後に、位相回転演算器１５５は、変換器１５４の出力Ｄ(u) を参照して位相回転系列生成器１５１の出力Ｃ(u) の位相を回転させる。この系列をＡ(u) とする。なお、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕから出力されるＡ(1) 〜Ａ(U) はそれぞれ異なる系列である。
【００３８】
次に、ＯＦＤＭ信号送信装置１００の位相回転演算器１０３−１〜１０３−Ｕで、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕから出力されるＡ(1) 〜Ａ(U) を参照し、それぞれ入力するＸ(0) の位相を回転させる。本構成例では、位相回転の計算は、Ｘ(0) とＡ(1) 〜Ａ(U) の要素の積である。この結果、位相回転演算器１０３−１〜１０３−Ｕの各出力ではＸ(0) の位相が回転し、この系列をＸ(1) 〜Ｘ(U) とする。Ｘ(1) 〜Ｘ(U) が取り得る信号点は、図２(b) に示すように８ＰＳＫとなる。
【００３９】
ここで、当初図２(a) であった信号点は、系列発生器１５２の出力が０の場合は位相回転系列生成器１５１の出力Ｃ(u) のみによる回転を受けるため、図２(c) のいずれかに遷移する（または遷移しない）。一方、系列発生器１５２の出力が１の場合は位相回転系列生成器１５１の出力Ｃ(u) に加えて変換器１５４の出力Ｄ(u) による回転を受けるため、図２(d) のいずれかに遷移する。これにより、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕの各系列発生器１５２に共通の２値情報は、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕにそれぞれ対応する固有情報としてＸ(1) 〜Ｘ(U) に保存されることになる。このＸ(1) 〜Ｘ(U) は、ＩＦＦＴ演算器１０４−１〜１０４−Ｕでそれぞれ時系列信号に変換される。これらをｘ(1) 〜ｘ(U) とする。
【００４０】
選択器１０５は、ＩＦＦＴ演算器１０４−１〜１０４−Ｕの出力ｘ(1) 〜ｘ(U) を入力し、そのうちの電力（振幅）の最大値が最も小さい系列を出力する。この系列をｘ(a) とする。ここで、選択器１０５の出力ｘ(a) には、図１６の従来のＳＬＭ法を用いたＯＦＤＭ通信システムで必要であった系列の番号ａを含まないことが本実施形態の特徴である。次に、この出力ｘ(a) は、ＧＩ付加器１０６でガードインターバルが付加され、増幅器１０７で増幅されて送信アンテナ１０８から送信され、ＯＦＤＭ信号受信装置２００の受信アンテナ２０１に到達する。
【００４１】
ＯＦＤＭ信号受信装置２００では、受信アンテナ２０１の受信信号ｘ(a) がＦＦＴ演算器２０２に入力され、各サブキャリアのマッピングを得るためのフーリエ変換（ＦＦＴ演算）を行い、出力される受信信号Ｘ(a) が位相回転演算器２０３および推定器２５０に入力される。
【００４２】
次に、推定器２５０の構成について図６を参照して説明する。推定器２５０は、上記の系列Ｘ(a) に適用されている送信側の位相回転系列生成部１５０−ａの番号ａを推定するものであり、位相判定器２５１、系列発生器２５２、Ｕ個の巡回シフト演算器２５３−１〜２５３−Ｕ、Ｕ個の相関器２５４−１〜２５４−Ｕ、選択器２５５により構成される。
【００４３】
位相判定器２５１は、ＦＦＴ演算器２０２の出力Ｘ(a) を入力し、Ｘ(a) の各要素についてＸ(0) が取り得る位相またはその中間の位相のどちらに近いかを判定して２値で出力する。すなわち、Ｘ(a) の８ＰＳＫ信号について、Ｘ(0) が取り得る位相か、その中間の位相かを判定する。この動作例を図７に示す。一方、系列発生器２５２は、送信側の系列発生器１５２と同一の系列を出力し、この系列を巡回シフト演算器２５３−１〜２５３−Ｕに入力し、０〜Ｕ−１回シフトさせたＮ個の系列を得る。したがって、ここで得られる系列は、図５の巡回シフト演算器の各出力と同一である。次に、相関器２５４−１〜２５４−Ｕは、位相判定器２５１の出力と巡回シフト演算器２５３−１〜２５３−Ｕの出力との相関をそれぞれ算出する。各相関器の演算は、例えば次の式で表される。
【数１】
2007295265.tif 000003
【００４４】
なお、Ｒは相関値、 fk は相関器の一方から入力される要素、 gk は相関器の他方から入力される要素、Ｎはｆおよびｇの要素数である。ここで、位相判定器２５１の出力に誤りがない場合は、位相判定器２５１の出力は系列発生器２５２の出力を０〜Ｕ−１回シフトさせたいずれかと一致する。すなわち、相関器２５４−１〜２５４−Ｕは、一致した場合に大きい値を出力し、一致しない場合はそれよりも小さい値を出力する。図８は、送信側の系列発生器１５２および受信側の系列発生器２５２として、図４のＭ系列発生器を用いた場合の相関器２５４−１〜２５４−Ｕの各出力値を示す。ここでは、巡回シフト演算器２５３−３の出力（巡回シフト量：２）との相関値が最大になっている。選択器２５５は、相関器２５４−１〜２５４−Ｕの各出力値の中で最大となる出力を選択し、選択した相関器２４５−ａに対応する巡回シフト演算器２５３−３の番号３を推定結果ａ' として出力する。このようにして、ＯＦＤＭ信号送信装置から系列の番号ａを送信しなくても、ＯＦＤＭ信号受信装置は受信信号Ｘ(a) の位相を判定して各系列との相関をとることによりその番号ａを推定することができる。
【００４５】
次に、位相回転系列生成器２８０は、推定器２５０から出力される番号ａ' を参照し、受信信号Ｘ(a) に適用されている送信側の位相回転系列生成部１５０−ａの出力であるＡ(a) を相殺する系列Ａ'(a') を出力する。例えば、Ａ(a) のある要素がｅjxであったとき、これに対応するＡ'(a') の要素はｅ-jx である。次に、位相回転演算器２０３は、Ａ'(a') を参照して受信信号Ｘ(a) の位相を回転させ、送信された系列Ｘ(0) を復元した系列Ｘ'(0)が得られる。最後に位相回転演算器２０３の出力Ｘ'(0)は、パラレル−シリアル変換器２０４でマッピングから復元されたビット列に変換され、復元された送信信号が出力端子２０５から出力される。以上により、周波数および時間の利用効率が優れ、かつＰＡＰＲの低い信号の伝送が実現できる。
【００４６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、サブキャリア変調にＱＰＳＫを用いた例に基づいて説明したが、第２の実施形態ではサブキャリア変調に16ＱＡＭを用いる場合について説明する。なお、本実施形態のＯＦＤＭ通信システム（ＯＦＤＭ信号送信装置、ＯＦＤＭ信号受信装置）は、図１に示す第１の実施形態の構成におけるＯＦＤＭ信号送信装置の位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−ＵおよびＯＦＤＭ信号受信装置の推定器２５０の動作が異なり、その他の動作は同じである。
【００４７】
図１において、入力端子１０１から入力する送信信号のビット列はシリアル−パラレル変換器１０２で各サブキャリアに４ビットずつ配分され、図９(a) のようにマッピングされ、シリアル−パラレル変換器１０２の出力をＸ(0) とする。
【００４８】
ここで、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕの構成は、図３に示す第１の実施形態のものと同じであり、位相回転系列生成部１５０−ｕは、位相回転系列生成器１５１、系列発生器１５２、巡回シフト演算器１５３、変換器１５４および位相回転演算器１５５により構成される。
【００４９】
位相回転系列生成器１５１は、第１の実施形態ではＸ(0) をＸ(0) が取り得るいずれかの位相に回転させる系列Ｃ(u) を出力するが、本実施形態の16ＱＡＭではＱＰＳＫと同様に０，90°，180°，270°のいずれかの回転量をランダムに出力する。すなわち、位相回転系列生成器１５１の要素はｅj0、ｅj90 、ｅj180、ｅj270のいずれかである。
【００５０】
また、変換器１５４は、第１の実施形態では巡回シフト演算器１５３の出力を０度とＸ(0) が取り得る隣接する位相の１／２の位相回転（ＱＰＳＫでは隣接する位相は90度であるため45度）に変換し、０と１がｅj0、ｅj45 に変換されることを示したが、本実施形態の16ＱＡＭでもＱＰＳＫと同様に、巡回シフト演算器１５３の出力を０°と45°の位相回転に変換する。
【００５１】
したがって、ＯＦＤＭ信号送信装置１００の位相回転演算器１０３−１〜１０３−Ｕで、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕから出力されるＡ(1) 〜Ａ(U) を参照し、それぞれ入力するＸ(0) の位相を回転させ、その結果としてＸ(1) 〜Ｘ(U) が取り得る信号点は、図９(b) に示すようになる。
【００５２】
ここで、当初図９(a) であった信号点は、系列発生器１５２の出力が０の場合は位相回転系列生成器１５１の出力Ｃ(u) のみによる回転を受けるため、図９(c) のいずれかに遷移する（または遷移しない）。一方、系列発生器１５２の出力が１の場合は位相回転系列生成器１５１の出力Ｃ(u) に加えて変換器１５４の出力Ｄ(u) による回転を受けるため、図９(d) のいずれかに遷移する。これにより、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕの各系列発生器１５２の２値情報は、位相回転系列生成部１５０−１〜１５０−Ｕにそれぞれ対応する固有情報としてＸ(1) 〜Ｘ(U) に保存される。このＸ(1) 〜Ｘ(U) は、ＩＦＦＴ演算器１０４−１〜１０４−Ｕでそれぞれ時系列信号に変換される。これらをｘ(1) 〜ｘ(U) とする。以下の送信処理は、第１の実施形態と同様である。
【００５３】
ＯＦＤＭ信号受信装置２００では、受信アンテナ２０１の受信信号ｘ(a) がＦＦＴ演算器２０２に入力され、各サブキャリアのマッピングを得るためのフーリエ変換（ＦＦＴ演算）を行い、出力される受信信号Ｘ(a) が位相回転演算器２０３および推定器２５０に入力される。
【００５４】
次に、推定器２５０の構成について説明するが、図６に示すＱＰＳＫに対応する位相判定器２５１に代えて、図１０に示すように16ＱＡＭに対応する信号点判定器２５６が用いられる。推定器２５０のその他の構成は図６に示すものと同様である。
【００５５】
信号点判定器２５６は、ＦＦＴ演算器２０２の出力Ｘ(a) を入力し、Ｘ(a) の各要素についてＸ(0) が取り得る信号点またはＸ(0) が取り得る信号点を45°回転させた信号点のどちらに近いかを判定して２値で出力する。この動作例を図１１に示す。信号点判定器２５６は、系列発生器２５２の出力が０の場合、すなわち図１１の○印の場合は０を出力し、系列発生器２５２の出力が１の場合、すなわち図１１の×印の場合は１を出力する。図１１では、○印と×印が接近している部分があり、この場合は雑音等で判定を誤りおそれが高まる。しかし、相関器２５４−１〜２５４−Ｕの出力が最大となる位置が変化しない限り、推定結果には影響を与えない。以下の相関処理を含む推定器の動作およびその後の受信処理は、第１の実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のＯＦＤＭ通信システムの第１の実施形態を示す図。
【図２】第１の実施形態における各部の信号点の例（ＱＰＳＫ）を示す図。
【図３】第１の実施形態における位相回転系列生成部１５０の構成例を示す図。
【図４】系列発生器１５２として用いるＭ系列発生器の例を示す図。
【図５】巡回シフト演算器１５３の出力および変換器１５４の出力の例を示す図。
【図６】第１の実施形態における推定器２５０の構成例を示す図。
【図７】第１の実施形態における位相判定器２５１の動作例を説明する図。
【図８】相関器２５４の出力例を示す図。
【図９】第２の実施形態における各部の信号点の例（16ＱＡＭ）を示す図。
【図１０】第２の実施形態における推定器２５０の構成例を示す図。
【図１１】第２の実施形態における信号点判定器２５６の動作例を説明する図。
【図１２】ＯＦＤＭ通信システムの基本構成を示す図。
【図１３】マルチパス環境における受信信号の例を示す図。
【図１４】ＩＦＦＴ出力の例（平均０ｄＢｍ）を示す図。
【図１５】増幅器１０７の入出力特性の例を示す図。
【図１６】従来のＳＬＭ法を用いたＯＦＤＭ通信システムの構成例を示す図。
【図１７】従来のＳＬＭ法を用いたＯＦＤＭ通信システムにおける番号ａの伝送方法の例を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１００  ＯＦＤＭ信号送信装置
１０１  入力端子
１０２  シリアル−パラレル変換器
１０３  位相回転演算器
１０４  ＩＦＦＴ演算器
１０５  選択器
１０６  ＧＩ付加器
１０７  増幅器
１０８  送信アンテナ
１１０，１５１  位相回転系列生成器
１５０  位相回転系列生成部
１５２  系列発生器
１５３  巡回シフト演算器
１５４  変換器
１５５  位相回転演算器
２００  ＯＦＤＭ信号受信装置
２０１  受信アンテナ
２０２  ＦＦＴ演算器
２０３  位相回転演算器
２０４  シリアル−パラレル変換器
２０５  出力端子
２１０，２８０  位相回転系列生成器
２５０  推定器
２５１  位相判定器
２５２  系列発生器
２５３  巡回シフト演算器
２５４  相関器
２５５  選択器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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