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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-183849(P2017-183849A)
(43)【公開日】2017年10月5日
(54)【発明の名称】信号生成装置、信号生成方法及び信号生成プログラム
(51)【国際特許分類】
H04J 11/00 20060101AFI20170908BHJP
H04B 1/04 20060101ALI20170908BHJP
H04L 27/36 20060101ALI20170908BHJP
【ＦＩ】
H04J11/00 Z
H04B1/04 J
H04L27/00 F
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2016-64717(P2016-64717)
(22)【出願日】2016年3月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000000572
【氏名又は名称】アンリツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】論手 素直
【テーマコード（参考）】
5K004
5K060
【Ｆターム（参考）】
5K004AA07
5K004FE10
5K004FE11
5K004JE03
5K004JE04
5K060CC04
5K060FF06
5K060FF10
5K060HH01
5K060HH31
5K060HH32
5K060KK02
5K060KK03
(57)【要約】
【課題】本発明は、多様なマルチキャリア信号を簡便な構成で生成可能にすることを目的とする。【解決手段】本発明に係る信号生成装置は、マルチキャリア信号の信号種別及びサブキャリア数を取得し、信号種別のマルチキャリア信号を生成するために必要な信号生成演算子及び演算の順序を設定するシナリオ構成部（１１）と、サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、順序に従って信号生成演算子の演算を行うことで、入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行部（１２）と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチキャリア信号の信号種別及びサブキャリア数を取得し、前記信号種別のマルチキャリア信号を生成するために必要な信号生成演算子及び演算の順序を設定するシナリオ構成部（１１）と、
前記サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、前記順序に従って前記信号生成演算子の演算を行うことで、前記入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行部（１２）と、
を備える信号生成装置。
前記サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、前記順序に従って前記信号生成演算子の演算を行うことで、前記入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行部（１２）と、
を備える信号生成装置。
【請求項2】
前記信号生成演算子は、次式で表される状態変数に用いられるオペレータＡｋ又はＢｋである、
請求項１に記載の信号生成装置。
（数Ｃ２）
Ｘｋ＝ＡｋＸｋ−１＋ＢｋＵ （Ｃ２）
ただし、Ｕはサブキャリアごとの入力信号をベクトルで表した入力ベクトル、Ｘｋはサブキャリアごとの状態変数ｘｋをベクトルで表した状態ベクトルである。
請求項１に記載の信号生成装置。
（数Ｃ２）
Ｘｋ＝ＡｋＸｋ−１＋ＢｋＵ （Ｃ２）
ただし、Ｕはサブキャリアごとの入力信号をベクトルで表した入力ベクトル、Ｘｋはサブキャリアごとの状態変数ｘｋをベクトルで表した状態ベクトルである。
【請求項3】
前記シナリオ構成部は、マルチキャリア信号に付加する特性を取得し、特性を付加するために必要な特性付加演算子及び演算の順序を設定し、
前記実行部は、前記順序に従って前記特性付加演算子の演算を行うことで、生成したマルチキャリア信号に特性を付加する、
請求項１又は２に記載の信号生成装置。
前記実行部は、前記順序に従って前記特性付加演算子の演算を行うことで、生成したマルチキャリア信号に特性を付加する、
請求項１又は２に記載の信号生成装置。
【請求項4】
前記特性付加演算子は、次式で表される状態変数に用いられるオペレータＣｋ又はＤｋである、
請求項１に記載の信号生成装置。
（数Ｃ４）
Ｙ＝ＣｋＸｋ＋ＤｋＶ （Ｃ４）
ただし、Ｖはサブキャリアごとの外乱をベクトルで表した外乱ベクトル、Ｘｋはサブキャリアごとの状態変数ｘｋをベクトルで表した状態ベクトルである。
請求項１に記載の信号生成装置。
（数Ｃ４）
Ｙ＝ＣｋＸｋ＋ＤｋＶ （Ｃ４）
ただし、Ｖはサブキャリアごとの外乱をベクトルで表した外乱ベクトル、Ｘｋはサブキャリアごとの状態変数ｘｋをベクトルで表した状態ベクトルである。
【請求項5】
前記シナリオ構成部は、受信したマルチキャリア信号を取得し、マルチキャリア信号を解析するために必要な信号解析演算子及び演算の順序を設定し、
前記順序に従って前記信号解析演算子の演算を行うことで、受信したマルチキャリア信号の解析を行う評価部をさらに備える、
請求項１から４のいずれかに記載の信号生成装置。
前記順序に従って前記信号解析演算子の演算を行うことで、受信したマルチキャリア信号の解析を行う評価部をさらに備える、
請求項１から４のいずれかに記載の信号生成装置。
【請求項6】
マルチキャリア信号の信号種別及びサブキャリア数を取得し、前記信号種別のマルチキャリア信号を生成するために必要な信号生成演算子及び演算の順序を設定する設計手順と、
前記サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、前記順序に従って前記信号生成演算子の演算を行うことで、前記入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行手順と、
を信号生成装置が実行する信号生成方法。
前記サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、前記順序に従って前記信号生成演算子の演算を行うことで、前記入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行手順と、
を信号生成装置が実行する信号生成方法。
【請求項7】
コンピュータに請求項６に記載の各手順を実行させるための信号生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マルチキャリア信号を生成するための装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
無線ＬＡＮ、移動通信システム方式ＬＴＥなど無線通信分野において、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式で生成されたマルチキャリア信号が使用されている。ＯＦＤＭ方式は、時間周波数の面から効率の良い変調方式であるが、無線端末の増加に伴い、周波数資源が枯渇される状況で、更なる周波数バンドの使用効率が望まれている。
【0003】
この点に関して、次世代移動通信システムの構築に向け、ＯＦＤＭ信号のようなマルチキャリア通信方式の帯域外特性の改善が望まれ、フィルタードマルチキャリア通信方式の研究開発が進められている（例えば、非特許文献１〜４参照。）。これらは、ＯＦＤＭ方式のサブキャリアが有する方式的な帯域外特性を改善することを目指しており、サブキャリアに対するフィルタ処理が付加されて、それによるＩＳＩ（ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）、ＩＣＩ（ｉｎｔｅｒｃａｒｒｉｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の特性を改善するのが目的である。
【0004】
マルチキャリア信号は、無線信号を伝送する媒体に応じて、各サブキャリアに乗せる変調信号、サブキャリア数の設定の必要がある。さらに、フィルタードマルチキャリア通信方式では、変調信号の変調方式やフィルタリング方式の組み合わせの異なるマルチキャリア信号が用いられる。そのため、マルチキャリア信号を評価する環境では、サブキャリア数、変調方式、フィルタリング方式などの異なる多様なマルチキャリア信号の信号源が求められる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】５ＧＮＯＷ： Ｎｏｎ−Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ，Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｆｏｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｍｏｂｉｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｆｅｂ． ２０１４
【非特許文献2】Ｍ．Ｂｅｌｌａｎｇｅｒ ｅｔ ａｌ．，“ＦＢＭＣ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ： ａ ｐｒｉｍｅｒ”， ２０１０
【非特許文献3】Ｆｒａｎｋ Ｓｃｈａｉｃｈ ｅｔ ａ．，“Ｗａｖｅｆｏｒｍ ｃｏｎｔｅｎｄｅｒｓ ｆｏｒ ５Ｇ − ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｓｈｏｒｔ ｐａｃｋｅｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｌａｔｅｎｃｙ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ”， Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ２０１４ ＩＥＥＥ ７９ｔｈ
【非特許文献4】Ｎｉｃｏｌａ Ｍｉｃｈａｉｌｏｗ ｅｔ ａｌ．“Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｆｏｒ ５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．９，２０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
マルチキャリア信号を評価する環境では、多様なマルチキャリア信号を生成する信号源が必要になる。一方で、マルチキャリア信号を評価する環境に用いられる信号源は、簡便な構成であることが望ましい。
【0007】
そこで、本発明は、多様なマルチキャリア信号を簡便な構成で生成可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
マルチキャリア信号のバリエーションは、サブキャリア数、変調方式、フィルタリング方式などの組み合わせによって生じている。そこで、発明者は、マルチキャリア通信を生成する信号処理の構成として、より簡便な構成法を得るには、抽象的な入出力を基本にしたシステムのとらえ方が有効であることを発見した。
【0009】
本発明に係る信号生成装置は、マルチキャリア信号の信号種別及びサブキャリア数を取得し、前記信号種別のマルチキャリア信号を生成するために必要な信号生成演算子及び演算の順序を設定するシナリオ構成部（１１）と、前記サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、前記順序に従って前記信号生成演算子の演算を行うことで、前記入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行部（１２）と、を備える。
【0010】
本発明に係る信号生成方法は、マルチキャリア信号の信号種別及びサブキャリア数を取得し、前記信号種別のマルチキャリア信号を生成するために必要な信号生成演算子及び演算の順序を設定する設計手順と、前記サブキャリア数に応じた数の入力信号を取得し、前記順序に従って前記信号生成演算子の演算を行うことで、前記入力信号からマルチキャリア信号を生成する実行手順と、を信号生成装置が実行する。
【0011】
本発明に係る信号生成プログラムは、コンピュータを本発明に係る信号生成装置として機能させるためのプログラムであり、コンピュータに設計手順及び実行手順を実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、多様なマルチキャリア信号を簡便な構成で生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施形態に係る信号生成装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】マルチキャリア信号の一例を示す。
【図3】割り付け手順の一例を示す説明図である。
【図4】入力ベクトルの一例を示す。
【図5】状態変数とインパルス応答の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【0015】
図１に、実施形態に係る信号生成装置の一例を示す。信号生成装置９１は、実行部１２として機能するＣＰＵを備え、符号系列からなる入力信号ｕに対してマルチキャリアー信号からなる出力信号ｙを出力する。信号生成装置９１は、状態変数や演算行列を記憶するメモリ１３を備える。信号生成装置９１は、入出力部１６と、遠隔制御を行うための通信ＩＦ１７と、を備える。
【0016】
入出力部１６は、入力信号ｕを入力し、出力信号ｙを出力する。各構成は、データ接続バス及び制御バスで接続される。入出力部１６は、データの入出力の機能だけでなく、データ形式、コード、並びなどのＲＦ変調部固有のインタフェースに合わせる機能を有していてもよい。
【0017】
入出力部１６に、マルチキャリア信号の信号種別が入力される。信号種別は任意であり、例えば、ＵＦ−ＯＦＤＭ、ＣＰ−ＯＦＤＭ、ＦＢＭＣ、フィルタードＯＦＤＭ、ＧＦＤＭ、Ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ−ＯＦＤＭが例示できる。入出力部１６には、さらに、サブキャリア数、変調方式、フィルタリング方式及び同期信号の有無などの、マルチキャリア信号を生成するために必要な任意の情報が入力される。
【0018】
信号生成装置９１に備わるＣＰＵは、さらにシナリオ構成部１１として機能する。シナリオ構成部１１は、マルチキャリア信号を生成する際のシナリオを構成し、シナリオに従って実行部１２を制御する。実行部１２は、シナリオ構成部１１の設定したオペレータを用いて、演算処理を実行する。Ｍａｐｐａｅｒ入力変換部１４は、所望の符号系列からなる入力信号ｕの各要素を、所定の変調方式に対応した（Ｉ，Ｑ）信号対に変換する機能を有する。
【0019】
入力信号ｕは、正弦波の振幅位相情報に変換するための振幅位相情報を与える部分（以下、これを一次変調と称する。）を有する。一次変調は、デジタル信号１／０でもよいが、１／０情報のような角ばった帯域の広い信号でなくてもよい。入力信号ｕが角ばった帯域の広い信号でないことで、信号の有する占有帯域を減らすことができる。
【0020】
例えば、６ビットの入力信号ｕを用いる場合、初めの３ビットから生成される８とおりの数値をＩとして、次に到来する３ビットから生成される８とおりの数値をＱとして、２次元のマップ上に変換する。この場合、８＊８の６４通りのマッピング点ができる。これがマッパーの機能動作で、この（Ｉ，Ｑ）対をＩＦＦＴで変換すると、振幅位相情報を与えられた多数の正弦波：サブキャリアーが重ねられた時系列ができる。これがＯＦＤＭ信号である。
【0021】
マルチキャリア信号は周波数を次元とする行列で表現することができる。そこで、サブキャリアごとに入力信号ｕを割り当て、以下のように、入力信号ｕ及び出力信号ｙをベクトルで表した入力ベクトルＵ及び出力ベクトルＹで表す。【数101】
【0022】
入力ベクトルＵは、１／０で構成される任意の符号系列である。シナリオ構成部１１は、生成するマルチキャリア信号に応じた入力ベクトルＵを用いる。図２に、マルチキャリア信号の一例を示す。シナリオ構成部１１が入力ベクトルＵを選択することで、信号生成装置９１は、フィルタードマルチキャリア通信方式で用いられる任意のマルチキャリア信号をシンボル毎に生成することができる。生成するマルチキャリア信号は、プリアンブル信号Ｓｐａｂであってもよいし、制御信号であってもよい、ペイロード信号であってもよい。ペイロード信号は、パイロット信号Ｓｐｌｔを含んでいてもよい。生成するマルチキャリア信号に応じた入力ベクトルＵは、数値変換用のオペレータを用いて生成してもよい。
【0023】
マルチキャリア信号を生成する際に入力ベクトルＵに行う任意の演算処理をオペレータＡＲとすると、演算処理はＡＲＵと表すことができる。フィルタードマルチキャリア信号通信方式では、変調⇒周波数多重⇒フィルタリングの順に処理を行うため、出力信号ｙを生成するまでに演算処理を複数回行う必要がある。そこで、状態変数ｘを用いる。状態変数ｘをベクトル表示した状態ベクトルＸは、例えば、次式で表すことができる。（数１０２）
Ｘｋ＝ＡｋＸｋ−１＋ＢｋＵ （１０２）
Ａは、状態ベクトルＸに施すべき演算処理を表すオペレータである。オペレータＡ及びＢは、マルチキャリア信号を生成するために必要な信号生成演算子として機能する。
【0024】
式（１０２）はサフィックスｋで特定される各時点における状態空間表現式であり、ｋ＝０の状態ベクトルＸ０はすべて「０」の行列（以下、｛０｝と表記する。）である。生成する信号に応じてオペレータＡ及びＢを変化させることで、任意のマルチキャリア信号を生成することができる。オペレータＡ及びＢを用いて、状態ベクトルＸｋを順次導出し、適当なｋの時点で出力ベクトルＹを生成する。
【0025】
マルチキャリア通信方式の信号評価試験環境段階では、マルチキャリア信号に対して環境特性を付加して評価できることが好ましい。そこで、出力ベクトルＹを次のように表す。（数１０３）
Ｙ＝ＣｋＸｋ＋ＤｋＶ （１０３）
ここで、Ｃは状態ベクトルに施すべき演算処理を表すオペレータであり、Ｖは各サブキャリアの外乱ｖを示す外乱ベクトルであり、Ｄは外乱ベクトルに施すべき演算処理を表すオペレータである。オペレータＣ及びＤは、マルチキャリア信号に特性を付加するために必要な特性付加演算子として機能する。これにより、伝送路特性や外乱を付加したマルチキャリア信号を生成することができる。
【0026】
伝送路特性や外乱を考慮しない場合、オペレータＣは単位行列（以下、｛Ｅ｝又はＥと表記する。）となり、ＤＶは｛０｝となる。生成する信号に応じてオペレータＣ及びＤを変化させることで、評価を行いたい任意のマルチキャリア信号を生成することができる。
【0027】
各オペレータは、数学的に決められるのではなく、入出力の設計によって定められる。シナリオ構成部１１は、生成するマルチキャリア信号に応じて、実行部１２の用いるオペレータを変化させる。例えば、シナリオ構成部１は、マルチキャリア信号を生成するために、変調⇒周波数多重⇒フィルタリングの順でオペレータＡ及びＢを変化させる。
【0028】
信号生成演算子として機能するオペレータは、例えば、以下が例示できる。ＭＭ：変調方式に応じたシンボルポイントに入力信号ｕをマッピングするオペレータ。
ＭＴ：時間軸シンボル多重を行うオペレータ。
【0029】
変調方式は任意であり、例えば１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。１つのシンボルがＩ軸とＱ軸の直交座標上のシンボルポイントで表わされるような変調方式の場合、入力信号ｕの符号系列はｕ＝（ｕＩ（ｉ），ｕＱ（ｉ））（ｉ＝０，１，２，・・）の対で表現できる（ｉは、符号系列の番号である）。ここで、入力信号ｕを変換後の結果を想定して、Ｉ成分とＱ成分に分けて例示している、ここでは、それぞれに手続き型演算を行う。
【0030】
入力ベクトルＵは、例えば次式で表される。式（１０４）の右辺で当てられた場合は、式１０５で変換できる。【数104】
【数105】
【0031】
オペレータＭＭは、例えば次式で表される。【数106】
【0032】
数式（１０６）の手続き型演算とは、通常の行列の積演算に従って、ｂ０は、ｕＩ（０），ｕＱ（０）に作用する。この時、式（１０７）のように、（ｕＩ，ｕＱ）値を変調方式に従って（Ｉ、Ｑ）数値に割り付ける。割り付け方の手順を図３に示す。【数107】
【0033】
ＵＩ（ｉ）＋ｊＵＱ（ｉ）を導出することで、各サブキャリアｉごとに入力信号ｕ（ｉ）をシンボルポイントにマッピングすることができる。オペレータＭＭを構成するｂを変調方式ごとに定めることで、任意の変調方式に対応したＵ（ｉ）＝ＵＩ（ｉ）＋ｊＵＱ（ｉ）の値を導出することができる。このため、入力ベクトルＵに含まれる各入力信号ｕを任意の変調方式でマッピングすることができる。
【0034】
例えば、変調方式が１６ＱＡＭの場合、入力べクトルＵをｐｉｊで表すと、ｂｉｊは図４に示す表となる。図中における括弧は（Ｉ，Ｑ）成分を示す。対象の変調方式は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、Ｍａｒｙ−ＱＡＭ、Ｏｆｆｓｅｔ ＱＡＭである。
【0035】
オペレータＭＴは、例えば次式で表される。【数108】
【0036】
信号生成演算子として機能するオペレータは、例えば、以下が例示できる。ＴｉＦＦＴ：高速フーリエ逆変換を行うオペレータ。
ＴｉＤＦＴ：離散時間フーリエ逆変換を行うオペレータ。
ＴＦＦＴ：高速フーリエ変換を行うオペレータ。
ＴＤＦＴ：離散時間フーリエ変換を行うオペレータ。
【0037】
離散時間フーリエ逆変換及びフーリエ変換は、それぞれ、次式で表される。【数109】
【数110】
【0038】
オペレータＴＦＦＴは、例えば次式で表される。Ｎ＝４の場合を示す。Wは回転因子である。【数111】
【0039】
離散時間フーリエ逆変換を行うオペレータＴｉＤＦＴは、次式のようになる。Ｎ＝４の場合を示す。【数112】
【0040】
オペレータＴＦＦＴはＴｉＦＦＴの逆行列ＴｉＦＦＴ−１、離散時間フーリエ逆変換を行うオペレータＴｉＤＦＴはＴＤＦＴの逆行列ＴＤＦＴ−１の関係があり、用いることができる。
【0041】
信号生成演算子として機能するオペレータは、例えば、以下が例示できる。これらのフィルタを用いることで、ＯＯＢ（Ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ）の低減やフィルタード方式への対応が可能になる。ＦＵ：サブキャリア毎に周波数領域でフィルタリング処理を行うオペレータ。
ＦＰ：複数のサブキャリアの時系列形式信号にフィルタリング処理を行うオペレータ。
ＦＰＲ：巡回畳み込みフィルタリング処理を行うオペレータ。
ＦＰＰＮ：複数のサブキャリアーにポリフェーズ形式のフィルタ処理を行うオペレータ。
ＦＤＥＴ：各フィルタリングデータ毎に出力タイミングを変えて、時間転送方向に並べる処理を行うオペレータ。
ＦＣ：フィルタリングの周波数特性補正を行うオペレータ。
Ｆβ：は、前処理で必要とされる係数オペレータで、ｉＦＦＴの前段部に到来する係数複素乗算である。上記のＦｃと等価な構成となる。
【0042】
オペレータＦＵは、周波数領域でのフィルタリングオペレータで、例えば次式で表される。【数113】
【0043】
一方、時間領域でのフィルタのインパルス応答をｇ（ｉ）とすると、離散時間でＭタップ個のフィルタが備わる場合、フィルタリング後の出力は離散領域で、次式の畳み込み和で表される。【数114】
【0044】
例えば、Ｍ＝３であり、ｉ＝０，１，２のときの出力ｘｋ（ｉ）は以下のようになる。（数１１５）
ｘｋ（０）＝ｘｋ−１（０）ｇ（０）
ｘｋ（１）＝ｘｋ−１（１）ｇ（１）＋ｘｋ−１（１）ｇ（０）
ｘｋ（２）＝ｘｋ−１（２）ｇ（２）＋ｘｋ−１（２）ｇ（１）＋ｘｋ−１（２）ｇ（０）
このときの状態変数ｘ２（ｉ）とインパルス応答ｇ（ｉ）の一例を図５に示す。
【0045】
オペレータＦＰは、例えば、ｇ（ｉ）フィルタのタップ長が３である場合を例にとると、次式で表される。【数116】
【0046】
時間領域のフィルタリングを巡回畳み込みで行うオペレータであるＦＰＲは、たとえば、次のようになる。ｇ（ｉ）はフィルタのインパルス応答である。【数117】
【0047】
オペレータＦＰＰＮは、時系列データに対するポリフェーズフィルタの役割を有する。【数118】
【数119】
【0048】
Ｋ＝４におけるＫは次の関係を有する。【数120】
【0049】
オペレータＦＤＥＴは、例えば次式で表される。【数121】
【0050】
オペレータＦｃは、フィルタ処理による周波数振幅位相補正用のオペレータであり、例えば、次式で表される。ｆｃはサブキャリアー毎のフィルタの逆特性を示す複素数である。【数122】
【0051】
オペレータＦβは、例えば次式で表される。プリプロセシングとしてサブキャリアー毎に調整用係数を乗算する場合に使用する。βは複素数である。【数123】
【0052】
信号生成演算子として機能するオペレータは、例えば、以下が例示できる。ＳＣＰ：同期用のＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）の付加を行うオペレータ。フィルタリングの後に行う。
Ｓｗｉｎ：データに対してＷｉｎｄｏｗｉｎｇ処理を施すオペレータである。
【0053】
オペレータＳＣＰは、ＣＰ数を２とすると、例えば次式で表される。【数124】
【数125】
【0054】
特性付加演算子として機能するオペレータは、例えば、以下が例示できる。ＳＴ：伝送路の歪みを付加するオペレータ。
ＳＣＦＯ：ＣＦＯ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｏｆｆｓｅｔ）の付加を行うオペレータ。
ＳＮ：雑音の付加を行うオペレータ。
【0055】
オペレータＳＴは、例えば次式で表される。ｓｔは伝送路歪を表す複素数である。なおＳＴは時系列でも周波数系列でも適用可能である。【数126】
【0056】
オペレータＳＣＦＯは、例えば次式で表される。ｃｆｏは周波数シフトを表す複素数である。なおＳＣＦＯは時系列でも周波数系列でも適用可能である。【数127】
【0057】
オペレータＳＮは、例えば次式で表される。これは、独立雑音系列ｖがサブキャリアー毎にｓｎで振幅位相特性を与えて重畳するモデルを想定している。なおＳＮは時系列でも周波数系列でも適用可能である。【数128】
【0058】
信号生成装置９１は、オペレータＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを組み合わせることで、信号種別、サブキャリア数、変調方式、フィルタリング方式及び同期信号の有無などを柔軟に変更することができる。このため、信号生成装置９１は、多様なマルチキャリア信号を簡便な構成で生成することができる。
【0059】
（実施形態１）本実施形態では、信号生成装置９１がマルチキャリア信号を生成する例について説明する。シナリオ構成部１１は、オペレータＡ及びＢと演算の順序を設定する。マルチキャリア信号としてＵＦ−ＯＦＤＭ信号を生成する場合、シナリオ構成部１１は、オペレータＡ及びＢとして、Ａ１＝｛０｝、Ｂ１＝ＭＭ、Ａ２＝ＴｉＦＦＴ、Ｂ２＝｛０｝、Ａ３＝ＦＰ、Ｂ３＝｛０｝を設定する。本実施形態では、オペレータＭＭの変調方式が１６ＱＡＭ変調方式である場合について説明する。
【0060】
・ｋ＝０シナリオ構成部１１が入力ベクトルＵを実行部１２に入力する。本実施形態の変調方式は１６ＱＡＭ変調方式であるため、シナリオ構成部１１は、式（１０４）に示す入力ベクトルＵを実行部１２に入力する。
【0061】
・ｋ＝１シナリオ構成部１１がＡ１＝｛０｝、Ｂ１＝ＭＭを指定する。本実施形態の変調方式は１６ＱＡＭ変調方式であるため、シナリオ構成部１１は、シンボルポイントが１６か所になるようなオペレータＭＭを実行部１２に入力する。実行部１２は、実行部として機能し、このオペレータを用いて式（１０２）を算出することで、状態ベクトルＸ１を導出する。
（数２０１）
Ｘ１＝ＭＭＵ （２０１）
【0062】
・ｋ＝２シナリオ構成部１１がＡ２＝ＴｉＦＦＴ、Ｂ２＝｛０｝を指定する。実行部１２は、実行部として機能し、このオペレータを用いて式（２０２）を算出することで、状態ベクトルＸ２を導出する。
（数２０２）
Ｘ２＝ＴｉＦＦＴ＊Ｘ１＝ＴｉＦＦＴ＊（ＭＭＵ） （２０２）
【0063】
オペレータＴｉＦＦＴを適用したため、状態ベクトルＸ２は、マルチキャリアとなったベクトル信号系列となる。ここで、フーリエ逆変換の演算において定係数が乗算されてもよい。
【0064】
・ｋ＝３シナリオ構成部１１がＡ３＝ＦＰ、Ｂ３＝｛０｝を指定する。実行部１２は、実行部として機能し、このオペレータを用いて式（１０２）を算出することで、状態ベクトルＸ３を導出する。
（数２０３）
Ｘ３＝ＦＰ＊Ｘ２＝ＦＰ＊ＴｉＦＦＴ＊（ＭＭＵ） （２０３）
【0065】
オペレータＦＰを適用したため、状態ベクトルＸ３は、フィルタードマルチキャリアとなったベクトル信号系列となる。この時点で、ＵＦ−ＯＦＤＭ信号の１シンボルが完成する。
【0066】
・ｋ＝４シナリオ構成部１１がＣ＝｛Ｅ｝、Ｄ＝｛０｝を指定する。実行部１２は、実行部として機能し、このオペレータを用いて式（１０３）を算出することで、出力ベクトルＹを導出する。
（数２０４）
Ｙ＝ＥＸ３ （２０４）
【0067】
オペレータＦＰによるフィルタの振幅位相歪を補正する場合がある。この場合、ｋ＝２の前に、オペレータＡとしてオペレータＦＣを施す。この場合、状態ベクトルＸ２〜Ｘ４は次のようになる。（数２０５）
Ｘ２＝ＦＣ＊Ｘ１＝ＴｉＦＦＴ＊（ＭＭＵ）
Ｘ３＝ＴｉＦＦＴ＊Ｘ２＝ＴｉＦＦＴ＊ＦＣ＊（ＭＭＵ）
Ｘ４＝ＦＰ＊Ｘ３＝ＦＰ＊ＴｉＦＦＴ＊ＦＣ＊（ＭＭＵ）
Ｙ＝ＥＸ４
【0068】
ここで、周波数特性の補正であるが、一度、ＦＰ＊ＴｉＤＦＴ＊Ｅ（Ｅは単位行列）を作成しＴＦＦＴ（ＦＰ＊ＴｉＤＦＴ＊Ｅ）により、各サブキャリアの周波数歪値を計算できる。この値の逆数、補正値を用いて式（１１３）に示すＦＵの要素に入力すれば、補正処理がこのシステム内で閉じて計算できる。送信シナリオ中に以下の実施態様３に述べる観測方程式を利用して演算させた数値から求めた補正値を、ＦＵのパラメータにフィードバックしてもよい。
【0069】
例えば、Ｙ＝Ｅ*ＦＰ*Ｅで出力を求めて、ＴＦＦＴ（Ｙ）で求めたサブキャリアー毎に求められた複素数を基に、補正値を求めて、ＦＵのサブキャリアー毎の要素に代入してＦＵを構成できる。
【0070】
このように、シナリオ構成部１１の設定した順序に従ったオペレータの組み合わせで、ＵＦ−ＯＦＤＭ信号やＣＰ−ＯＦＤＭ信号を生成することができる。たとえば、ＣＰ−ＯＦＤＭ、ＧＦＤＭ（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、ＦＢＭＣ（Ｆｉｌｔｅｒ Ｂａｎｋ ＭｕｌｔｉＣａｒｒｉｅｒ）などの非特許文献で公開された方式の信号生成は、以下のオペレータを用いて生成することができる。ＣＰ−ＯＦＤＭの場合、Ｂ１＝ＭＭ、Ａ２＝ＴｉＦＦＴ、Ａ３＝ＳｃＰ、Ａ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝｛０｝を用いる。
Ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ−ＯＦＤＭの場合、Ｂ１＝ＭＭ、Ａ２＝ＴｉＦＦＴ、Ａ３＝ＳＣＰ、Ａ４＝ＳＷＩＮ、Ａ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝｛０｝を用いる。
ＧＦＤＭの場合、Ｂ１＝ＭＭ、Ａ２＝ＭＴ、Ａ３＝ＦＰＲ、Ａ４＝ＴｉＤＦＴ、Ａ５＝ＳＣＰ、Ａ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝｛０｝を用いる。
周波数領域のフィルタリングを行うＦＢＭＣの場合、Ｂ１＝ＭＭ、Ａ２＝ＦＵ、Ａ３＝ＴｉＦＦＴ、Ａ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝｛０｝を用いる。
時間領域のフィルタリングを行うＦＢＭＣの場合、Ｂ１＝ＭＭ、Ａ２＝Ｆβ、Ａ３＝ＴｉＦＦＴ、Ａ４＝ＦＰＰＭ、Ａ５＝ＦＤＥＴ、Ａ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝｛０｝を用いる。
以上のように、実施形態に係る信号生成装置９１は、オペレータの組み合わせを用いることで、各方式のマルチキャリア信号を構築することができる。
【0071】
（実施形態２）本実施形態では、信号生成装置９１が特性を変化させたマルチキャリア信号を生成する例について説明する。特性を変化させたマルチキャリア信号を生成する場合、シナリオ構成部１１は、オペレータＡ及びＢに加え、さらにオペレータＣ及びＤと演算の順序を設定する。シナリオ構成部１１は、例えば、Ｃ＝ＳＴ、Ｄ＝ＳＮを設定する。
【0072】
シナリオ構成部１１がＣ＝ＳＴ、Ｄ＝ＳＮを設定した場合、実施形態１で説明したｋ＝４において、シナリオ構成部１１が、オペレータＣ＝ＳＴ、Ｄ＝ＳＮ及び外乱ベクトルＶを実行部１２に入力する。これらのオペレータを用いて式（１０３）を算出することで、出力ベクトルＹを導出する。（数３０１）
Ｙ＝ＳＴＸ３＋ＳＮＶ （３０１）
【0073】
伝送路の歪みに加えてさらにＣＦＯの付加を行う場合、実施形態１で説明したｋ＝４において、シナリオ構成部１１が、オペレータＣ１＝ＳＣＦＯ、Ｃ２＝ＳＴ、Ｄ＝ＡＮ及び外乱ベクトルＶを実行部１２に入力する。この場合、式（３０１）は以下のようになる。（数３０２）
Ｙ＝ＳＴＳＣＦＯＸ３＋ＡＮＶ （３０２）
【0074】
このように、オペレータＣ及びＤ、外乱ベクトルＶを設定することで、伝送路特性や外乱を付加したマルチキャリア信号を生成することができる。
【0075】
（実施形態３）本実施形態では、信号生成装置９１に備わるＣＰＵは、さらに評価部１５として機能する。評価部１５は、マルチキャリア信号の評価を行う。マルチキャリア信号の評価を行う場合、シナリオ構成部１１は、マルチキャリア信号の評価に用いる信号解析演算子であるオペレータＧと演算の順序を設定する。
【0076】
・ｋ＝０シナリオ構成部１１がマルチキャリア信号を受信ベクトルＲとして評価部１５に入力する。このとき、シナリオ構成部１１は、マルチキャリア信号を周波数領域の系列信号に変換するため、オペレータＴＦＦＴを設定する。評価部１５は、ＴＦＦＴ＊Ｒを算出する。
【0077】
・ｋ＝１シナリオ構成部１１がオペレータＧを評価部１５に指定する。評価部１５は、Ｇ＊（ＴＦＦＴ＊Ｒ）を算出する。
【0078】
オペレータＧとしては、例えば、以下が例示できる。ＧＣＣＤＦ：ＣＣＤＦ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）処理を行うオペレータ。これにより、受信信号の振幅確率分布を形成することができる。ＣＣＤＦはＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）評価と等価である。
ＧＣＳ：コンスタレーション処理を行うオペレータ。コンスタレーション処理は、サブキャリアーごとの平均、分散、ＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）を含む。星座ごとにも適用できる。
【0079】
振幅確率分布（ＣＤＦ：Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をｆＣＤＦとすると、ＣＣＤＦはｆＣＣＤＦ＝１−ｆＣＤＦで求められる。各キャリアのｆＣＣＤＦをベクトル表示したものをＦＣＤＦとすると、オペレータＧＣＣＤＦは、例えば次式で表される。ｆｃｃｄｆオペレータのｊはレベルがｊまでの振幅確率分布を示す。受信レベルが予め決められたレベル刻みのどこにあるかを検知し、検知したレベルの予め決められたＣＯＵＮＴを＋１増加することで、頻度を求めて、レベルの高い方から累積して振幅分布を求める。【数401】
【0080】
ｆＣＣＤＦは以下に従う。ｚは時間進みオペレータ、ｋはデータの個数、ｊは振幅レベルのインデックス、Ｌｊは振幅レベルである。【数402】
【0081】
オペレータＧＣＳは、例えば次式で表される。添え字ｋは受信ベクトルが時系列に到来することを想定している。【数403】
【0082】
コンスタレーション処理において、サブサキャリアーごとの平均を求める場合、例えば、以下の演算を行う。【数404】
【0083】
コンスタレーション処理において、サブキャリアーごとのＥＶＭを求める場合、例えば、以下の演算を行う。【数405】
【0084】
この評価値をもとに、状態ベクトルＸのオペレータの内部パラメータを変更することで、所望のパラメータを取得することができる。また、評価による結果からフィードバックを行い、そのフィードバック値と、予め対応するオペレータの内部パラメータ含めて、システムのオペレータ機能が更新できることになる。これにより、実システムに適用した内容の更新ができる。
【0085】
また、Ｙ＝Ｌ（ＭＭＵ）と見るとＬが求められる。例えば、ＦＰＰ＊ＴｉＤＦＴ＊ＦＵなどは、このＬが正則の性質を持つ場合は、逆行列が計算できて、ＭＭＵ＝Ｌ−１Ｙとして、ＭＭＵを求めることができる。正則でない場合は、疑似逆行列を計算して求めることもできる。
【0086】
以上は、１シンボル毎の演算であるが、複数シンボルにも適用可能である。この場合は状態変数行列を列方向に増大させることで実現できる。
【0087】
（実施形態４）本実施形態では、シナリオ構成部の動作について説明する。シナリオは、信号生成装置９１の実行可能な任意のタスクを含む。タスクは、例えば、信号生成、信号解析、フィードバック、通信ＩＦである。タスクにおいて処理する信号種別は、例えば、ＯＦＤＭ、ＣＰ−ＯＦＤＭ、ＵＦ−ＯＦＤＭ、ＦＢＭＣ、ＧＦＤＭ、ＦｉｌｔｅｒｅｄＯＦＤＭ、Ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ−ＯＦＤＭである。
【0088】
シナリオ構成部１１は、シナリオに必要な情報が格納されたデータベースを参照し、これらの情報をシーケンサによって紐つける。シナリオ構成部１１は、紐付けした情報を実行部１２で実行可能な形式に変換する。これによりでき上がった命令をシーケンサが実行する。
【0089】
シナリオ構成部１１の参照するデータベースは、マルチキャリア信号の信号種別、入力信号の符号系列、同期符号（パイロットパターン、プリアンブル）、サブキャリア数、シンボル数、変調方式、ＴＴＩ（Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）などを格納する。データベースは、手順、マルチキャリア信号の信号種別、マルチキャリア信号の属性、符号系列などの順で階層構成になっていてもよい。
【0090】
シナリオ構成部１１は、通信ＩＦ１７からの命令に従って、実行部１２を制御してもよい。例えば、シナリオ構成部１１は、データベースに格納されている情報を、通信ＩＦ１７から入力された命令に従って追加更新を行う。このように、本実施形態は、規定の命令言語で、外部からの遠隔操作ができる構成となっていることが好ましい。外部からの遠隔操作は、例えば、シナリオ起動、シナリオ更新、パラメータ更新（符号系列）である。
【0091】
シナリオ構成部１１は、信号生成タスクを実行するために、設定手順、設計手順及び実行手順を行う。信号生成タスクの設定手順では、信号生成装置９１が、マルチキャリア信号を生成するために必要な情報を取得する。マルチキャリア信号を生成するために必要な情報は、例えば、信号種別、符号系列、同期符号、サブキャリア数、シンボル数、変調を行う変調方式、ＴＴＩ（Ｔｉｍｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）、適用フィルタタイプ、フィルタ補正の有り無し、ＣＰの有り無し、ＣＰの個数である。情報の取得方法は任意であり、信号生成装置９１の入力部から取得してもよいし、通信ＩＦ１７から取得してもよいし、データベースから読み出してもよい。
【0092】
信号生成タスクの設計手順では、シナリオ構成部１１が、設定手順における入力に応じて、状態ベクトルＸの演算に用いるオペレータ及びその順序を設定する。このとき、シナリオ構成部１１は、オペレータの演算に用いるパラメータも設定する。
【0093】
信号生成タスクの実行手順では、実行許可フラグを用いて、時変システムで動作させる。これにより、所望の信号種別、所望の符号系列、所望の同期符号、所望のサブキャリア数、所望のシンボル数、所望の変調方式、所望のＴＴＩのマルチキャリア信号を生成することができる。
【0094】
シナリオ構成部１１は、信号解析タスクを実行するために、設定手順、設計手順及び実行手順を行う。
【0095】
信号解析タスクの設定手順では、解析内容を設定する。解析内容は、例えば、ＣＣＤＦ処理又はコンスタレーション処理である。このとき、シナリオ構成部１１は、マルチキャリア信号を受信するためのオペレータ及びパラメータとして、出力ベクトルＹを導出するまでに用いたオペレータ及びパラメータをメモリ１３から読み出す。
【0096】
信号解析タスクの設計手順では、設定手順における入力に応じて、オペレータ及びそのパラメータを評価部１５に設定する。例えば、設定手順でコンスタレーション処理が設定された場合、シナリオ構成部１１は、オペレータＧＣＳを設定する。
【0097】
受信信号が信号生成装置９１によって生成されたマルチキャリア信号である場合、信号生成装置９１は、当該マルチキャリア信号を生成する際に用いたオペレータ及びパラメータをメモリ１３から読み出してもよい。例えば、出力ベクトルＹを導出するまでにオペレータＴｉＦＦＴを用いた場合、シナリオ構成部１１は、オペレータＴＦＦＴを設定する。
【0098】
信号解析タスクの実行手順では、評価部１５が、実行許可フラグを用いて、時変システムで動作させる。フィードバックを行う場合、信号生成タスクを再度実行する。このとき、シナリオ構成部１１は、シナリオのパラメータを更新する。
【0099】
以上説明したように、信号生成装置９１は、簡単な行列構造の繰り返しで所望の信号を構成することができる。さらに、信号生成装置９１は、信号の評価が可能であり、評価結果のフィードバックを行うことによって各種パラメータの評価を１つの装置で行うことが可能となる。さらに、信号生成装置９１は、遠隔地からの指令により柔軟に対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【0100】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【0101】
１１：シナリオ構成部１２：実行部
１３：メモリ
１４：Ｍａｐｐａｅｒ入力変換部
１５：評価部
１６：入出力部
１７：通信ＩＦ
１８：表示部
９１：信号生成装置