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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】P2022006396
(43)【公開日】2022-01-13
(54)【発明の名称】無線送信装置、及び無線送信方法
(51)【国際特許分類】
H04B 1/04 20060101AFI20220105BHJP
H03F 3/24 20060101ALI20220105BHJP
H03F 1/32 20060101ALI20220105BHJP
【ＦＩ】
H04B1/04 Z
H03F3/24
H03F1/32
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020108594
(22)【出願日】2020-06-24
(71)【出願人】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】501241645
【氏名又は名称】学校法人 工学院大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】糸川 喜代彦
(72)【発明者】
【氏名】山下 史洋
(72)【発明者】
【氏名】杉山 隆利
【テーマコード（参考）】
5J500
5K060
【Ｆターム（参考）】
5J500AA01
5J500AA41
5J500AC25
5J500AC33
5J500AC81
5J500AF10
5J500AK45
5J500AK53
5J500AK55
5J500AS14
5J500AT01
5J500AT02
5J500AT03
5J500AT07
5J500NG01
5K060CC04
5K060FF06
5K060HH01
5K060HH11
5K060HH14
5K060KK03
5K060KK04
(57)【要約】
【課題】スペクトラム信号を分割して周波数軸上で分散配置した上で無線信号を送信する無線送信装置において、分割数が変化したとしても、通信品質を劣化させずに無線信号の送信を行うこと。
【解決手段】所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであってバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタにより、スペクトラム信号をフィルタリングして複数のサブスペクトラム信号を生成し、生成したサブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないようにサブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置したサブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成する。所定の分割数ごとのスペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる送信アンプ部の有効動作点で送信アンプ部を動作させる。
【選択図】図１
【解決手段】所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであってバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタにより、スペクトラム信号をフィルタリングして複数のサブスペクトラム信号を生成し、生成したサブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないようにサブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置したサブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成する。所定の分割数ごとのスペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる送信アンプ部の有効動作点で送信アンプ部を動作させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
送信データが変調された変調信号を周波数領域に変換することで生成されるスペクトラム信号を、所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであってバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタによりフィルタリングして複数のサブスペクトラム信号を生成し、前記サブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないように各サブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置した各サブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成する送信フィルタバンク部と、
前記スペクトラム分割合成変調信号を増幅する送信アンプ部と、
前記送信アンプ部が増幅した前記スペクトラム分割合成変調信号を無線信号として送信するアンテナと、
前記所定の分割数ごとの前記スペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、前記送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる前記送信アンプ部の有効動作点で前記送信アンプ部を動作させる最適動作点検出部と、
を備える無線送信装置。
前記スペクトラム分割合成変調信号を増幅する送信アンプ部と、
前記送信アンプ部が増幅した前記スペクトラム分割合成変調信号を無線信号として送信するアンテナと、
前記所定の分割数ごとの前記スペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、前記送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる前記送信アンプ部の有効動作点で前記送信アンプ部を動作させる最適動作点検出部と、
を備える無線送信装置。
【請求項2】
前記送信アンプ部の有効動作点の位置は、前記送信アンプ部が線形領域で増幅を行う位置である、
請求項１に記載の無線送信装置。
請求項１に記載の無線送信装置。
【請求項3】
前記送信アンプ部の有効動作点の位置は、さらに前記送信アンプ部の入力電力値に対して最大の出力電力値が得られる位置である、
請求項２に記載の無線送信装置。
請求項２に記載の無線送信装置。
【請求項4】
前記所定の分割数は、時間とともに変化する、又は、任意のタイミングで変化する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の無線送信装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の無線送信装置。
【請求項5】
送信データが変調された変調信号を周波数領域に変換することで生成されるスペクトラム信号を、所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであってバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタによりフィルタリングして複数のサブスペクトラム信号を生成し、前記サブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないように各サブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置した各サブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成し、
所定の分割数ごとの前記スペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる前記送信アンプ部の有効動作点で前記送信アンプ部を動作させ、
前記スペクトラム分割合成変調信号を増幅し、
前記送信アンプ部が増幅した前記スペクトラム分割合成変調信号を無線信号として送信する、
無線送信方法。
所定の分割数ごとの前記スペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる前記送信アンプ部の有効動作点で前記送信アンプ部を動作させ、
前記スペクトラム分割合成変調信号を増幅し、
前記送信アンプ部が増幅した前記スペクトラム分割合成変調信号を無線信号として送信する、
無線送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線送信装置、及び無線送信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高速伝送への需要の増大に伴い、割り当てられた周波数帯域内に多数のスペクトラムを効率よく配置することで、周波数帯域を有効利用することが必要とされている。周波数帯域を有効利用することが必要とされているケースとして、例えば、衛星通信やセルラーシステムなどがある。
【0003】
例えば、図１４及び図１５は、衛星通信等の中継局１０１を介し、基地局１００，１００ａと、端末局１０２－１，１０２－２との間で無線通信を行う無線通信システムの概略を示す図である。なお、図１４及び図１５において、実線の矢印は、通信回線を示しており、破線の矢印は、制御回線を示している。
【0004】
図１４において、基地局１００に設置される回線制御装置１１０は、周波数軸上の周波数帯域の使用状況を把握しており、制御回線を通じて、端末局１０２－１，１０２－２の各々に対して、周波数帯域の割り当てや解放を行う。なお、回線制御装置１１０は、図１５に示すように、基地局１００ａとは別の独立した回線制御局１０３に設置されていてもよい。
【0005】
図１６は、携帯電話などのセルラーシステムにおける無線通信システム１２０の概略図と、無線通信システム１２０に存在する、ある１つのセル１２０－１の拡大図である。端末局１３２－１，１３２－２は、セル１２０－１内において基地局（ノード局ともいう）１３０に設置される回線制御装置１３１から周波数帯域の割り当てを受ける。なお、無線通信システム１２０が、マクロセルとマイクロセルなど、セルが重畳する無線通信システムである場合、重畳しているセルの各々に設置されている回線制御装置１３１が連携動作をする場合もある。
【0006】
割り当てられた周波数帯域内に多数のスペクトラム信号を効率よく配置する無線通信システムとして、図１７に示す無線送信装置１４０と、図１８に示す無線受信装置１６０とを備える無線通信システムが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【0007】
図１７に示す無線送信装置１４０において、４つの分割フィルタ部１５３－１～１５３－４は、図１９（ａ）の破線で示す同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆ４－１，ｆ４－２，ｆ４－３，ｆ４－４を有するバンドパスフィルタを備えている。分割フィルタ部１５３－１～１５３－４の各々は、図１９（ａ）の実線で示される周波数変換部１５２が生成するスペクトラム信号に対して各々のバンドパスフィルタを適用して、図１９（ｂ）に示す４つのサブスペクトラム信号を生成する。以下、サブスペクトラム信号への分割をスペクトラム分割ともいう。
【0008】
周波数シフト部１５４－１～１５４－４は、図１９（ｃ）に示すように４つのサブスペクトラム信号の各々の帯域が周波数軸上で重ならないようにサブスペクトラム信号をシフトして分散配置する。加算部１５５は、分散配置されたサブスペクトラム信号を加算、すなわち合成してスペクトラム分割合成信号を生成する。逆周波数変換部１５６は、スペクトラム分割合成信号を時間領域に変換してスペクトラム分割合成変調信号を生成する。スペクトラム分割合成変調信号は、送信アンプ部１４３によって増幅された後、アンテナ１４４によって無線信号として空中に放射される。
【0009】
図１８に示す無線受信装置１６０において、４つの抽出フィルタ部１７３－１～１７３－４は、図２０（ａ）の破線で示す同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆｓ４－１，ｆｓ４－２，ｆｓ４－３，ｆｓ４－４を有するバンドパスフィルタを備えている。ここで、中心周波数ｆｓ４－１，ｆｓ４－２，ｆｓ４－３，ｆｓ４－４は、無線送信装置１４０の周波数シフト部１５４－１～１５４－４によってシフトされた後のサブスペクトラム信号の各々の中心周波数である。抽出フィルタ部１７３－１～１７３－４のバンドパスフィルタの帯域幅は、図２０（ａ）の実線で示される周波数変換部１７２が生成するスペクトラム分割合成信号の４つの成分の各々を抽出できる広さの帯域幅であればよく、互いの帯域幅が重ならないように予め定められる。
【0010】
抽出フィルタ部１７３－１～１７３－４は、図２０（ａ）の実線で示されるスペクトラム分割合成信号に対して各々のバンドパスフィルタを適用して、４つのサブスペクトラム信号を抽出する。周波数シフト部１７４－１～１７４－４は、抽出されたサブスペクトラム信号の各々に対して、無線送信装置１４０の周波数シフト部１５４－１～１５４－４の各々が適用したシフト量を逆方向に適用する。これにより、サブスペクトラム信号の各々の中心周波数がｆ４－１，ｆ４－２，ｆ４－３，ｆ４－４となり、スペクトラム信号の帯域幅内に収まることになる。
【0011】
周波数シフト部１７４－１～１７４－４によってシフトされたサブスペクトラム信号が、加算部１７５によって合成されることで、図２０（ｃ）に示すスペクトラム信号が生成される。スペクトラム信号が逆周波数変換部１７６によって時間領域に変換され、更に、復調部１６４によって復調されることにより受信データが得られることになる。これにより、不連続な空き周波数帯域を有効利用してデータの送信を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0012】
【非特許文献1】阿部順一、中平勝也、杉山隆利、「帯域分散伝送におけるブラインド型位相補償方式の実験的検証」、信学技報、電子情報通信学会、2011年12月、vol. 111, no. 336, SAT2011-46, pp. 41-46
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
ところで、信号電力の指標値としてＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）という指標値が知られている。例えば、図２１は、送信アンプ部１４３の入力信号であるスペクトラム分割合成変調信号の電力の時間的変化を示したグラフであり、グラフの符号２００で示す位置の電力値がピーク電力値であり、符号２０１で示す位置の電力値が平均電力値である。
【0014】
図２２は、無線送信装置１４０の変調部１４１が行う変調方式としてＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）が適用され、時間窓処理部１５１が適用する時間窓関数のロールオフ率として「０．２」が適用された場合の分割数ごとのスペクトラム分割合成変調信号のＰＡＰＲの値を示したグラフである。分割数が「０」のスペクトラム分割合成変調信号とは、変調部１４１が出力する変調信号である。当該グラフに示されるように、分割数が「０」の場合のＰＡＰＲと比較すると、分割数を増やすごとに、ＰＡＰＲが増大していることが分かる。
【0015】
図２３及び図２４は、無線送信装置１４０が備える送信アンプ部１４３の入力電力値と、増幅後の出力電力値との関係である増幅特性を示したグラフである。一般的な送信アンプ部１４３では、分割がない状態で入力電力値がピークになった場合に線形領域で動作するように、例えば、図２３の符号３００で示す位置にピーク電力動作点が定められている。分割数が増えるとＰＡＰＲが増大するため符号４０１の矢印で示すように入力電力値が増加し、ピーク電力動作点が符号３０１で示す位置に移動してしまう。符号３０１で示す動作点では、線形領域で増幅を行うことができなくなり、送信アンプ部１４３が出力する信号に非線形歪みが生じ、通信品質が劣化する。そのため、より大型の増幅器を送信アンプ部１４３に適用しなければならないという問題がある。
【0016】
これに対して、分割数が多い状態で入力電力値がピークになった場合に線形領域で動作するように図２４の符号３０２で示す位置にピーク電力時の動作点を定めると、平均電力時の動作点は、符号３０４で示す位置となる。ここで、分割数が少ない状態で入力電力値がピークになった場合に線形領域で動作するように符号３０２で示す位置にピーク動作点を定めると、分割数が少ない方が、バックオフ値が小さくなるため、平均電力時の動作点は、符号３０３で示す位置となる。しかしながら、分割数が多い状態で入力電力値がピークになった場合に線形領域で動作するように符号３０２で示す位置にピーク電力時の動作点を定めていると、分割数が減少するとＰＡＰＲが減少するため、分割数が少ない場合であっても平均電力時の動作点は符号３０４で示す位置に移動してしまう。この場合、線形領域で増幅を行うことができるが、符号５００の矢印で示すようにスペクトラム分割合成変調信号を増幅して得られる送信無線信号の電力が低下してしまうという問題がある。
【0017】
分割数を固定にして運用する場合には、当該分割数における適切な動作点に固定しておけば、上記のような問題は生じない。しかしながら、運用場面によっては、任意のタイミングで分割数を変えたり、また、分割数を時間の経過とともに変動させたりして運用したい場合もある。このような場合、従来の無線通信装置は、分割数に応じて動作点が適切になるように追随させることができないという問題を有している。
【0018】
上記事情に鑑み、本発明は、スペクトラム信号を分割して周波数軸上で分散配置した上で無線信号を送信する無線送信装置において、分割数が変化したとしても、通信品質を劣化させずに無線信号の送信を行うことができる技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明の一態様は、送信データが変調された変調信号を周波数領域に変換することで生成されるスペクトラム信号を、所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであってバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタによりフィルタリングして複数のサブスペクトラム信号を生成し、前記サブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないように各サブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置した各サブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成する送信フィルタバンク部と、前記スペクトラム分割合成変調信号を増幅する送信アンプ部と、前記送信アンプ部が増幅した前記スペクトラム分割合成変調信号を無線信号として送信するアンテナと、前記所定の分割数ごとの前記スペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、前記送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる前記送信アンプ部の有効動作点で前記送信アンプ部を動作させる最適動作点検出部と、を備える無線送信装置である。
【0020】
本発明の一態様は、送信データが変調された変調信号を周波数領域に変換することで生成されるスペクトラム信号を、所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであってバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタによりフィルタリングして複数のサブスペクトラム信号を生成し、前記サブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないように各サブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置した各サブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成し、所定の分割数ごとの前記スペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、送信アンプ部の増幅特性とに基づいて得られる前記送信アンプ部の有効動作点で前記送信アンプ部を動作させ、前記スペクトラム分割合成変調信号を増幅し、前記送信アンプ部が増幅した前記スペクトラム分割合成変調信号を無線信号として送信する、無線送信方法である。
【発明の効果】
【0021】
この発明によれば、スペクトラム信号を分割して周波数軸上で分散配置した上で無線信号を送信する無線送信装置において、分割数が変化したとしても、通信品質を劣化させずに無線信号の送信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本実施形態による無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本実施形態による無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本実施形態における２分割の場合のスペクトラム分割合成信号の生成過程を示す図である。
【図4】本実施形態における４分割の場合のスペクトラム分割合成信号の生成過程を示す図である。
【図5】本実施形態における８分割の場合のスペクトラム分割合成信号の生成過程を示す図である。
【図6】本実施形態の無線送信装置の記憶部が記憶するテーブルの構成を示す図である。
【図7】本実施形態の無線送信装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【図8】本実施形態の無線受信装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【図9】本実施形態の効果を説明するためのグラフ（その１）である。
【図10】本実施形態の無線送信装置における動作点の調整の過程を示すグラフ（その１）である。
【図11】本実施形態の効果を説明するためのグラフ（その２）である。
【図12】本実施形態の無線送信装置における動作点の調整の過程を示すグラフ（その２）である。
【図13】本実施形態の無線送信装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図14】衛星通信等に適用される無線通信システムの構成を示すブロック図（その１）である。
【図15】衛星通信等に適用される無線通信システムの構成を示すブロック図（その２）である。
【図16】セルラーシステムに適用される無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図17】スペクトラム分割合成信号を利用して送信を行う無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図21】スペクトラム分割合成変調信号の電力の時間的変化を示すグラフである。
【図22】スペクトラム分割合成変調信号における分割数とＰＡＰＲとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
（無線送信装置の構成）
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態による無線送信装置１の構成を示すブロック図である。無線送信装置１は、変調部１１、送信フィルタバンク部１２、送信アンプ部１３、アンテナ１４、最適動作点検出部１５、及び記憶部１６を備える。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態による無線送信装置１の構成を示すブロック図である。無線送信装置１は、変調部１１、送信フィルタバンク部１２、送信アンプ部１３、アンテナ１４、最適動作点検出部１５、及び記憶部１６を備える。
【0024】
変調部１１は、送信データを取り込み、取り込んだ送信データを、予め定められる変調方式で変調して変調信号を生成する。予め定められる変調方式としては、例えば、ＱＰＳＫなどが適用される。
【0025】
送信フィルタバンク部１２は、時間窓処理部２０、周波数変換部２１、分岐処理部２２、計時部２３、２つで１組の分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２、４つで１組の分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４、８つで１組の分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８、２つで１組の周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２、４つで１組の周波数シフト部２５－４－１～２５－４－４、８つで１組の周波数シフト部２５－８－１～２５－８－８、加算部２６－２，２６－４，２６－８、逆周波数変換部２７を備える。
【0026】
なお、以下の説明において、分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２をまとめて示す場合、分割フィルタ部２４－２として示し、分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４をまとめて示す場合、分割フィルタ部２４－４として示し、分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８をまとめて示す場合、分割フィルタ部２４－８として示す。同様に、周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２をまとめて示す場合、周波数シフト部２５－２として示し、周波数シフト部２５－４－１～２５－４－４をまとめて示す場合、周波数シフト部２５－４として示し、周波数シフト部２５－８－１～２５－８－８をまとめて示す場合、周波数シフト部２５－８として示す。
【0027】
時間窓処理部２０は、変調部１１が出力する変調信号に対して、予め定められるロールオフ率の時間窓関数を適用して変調信号の一部を切り出す。時間窓処理部２０による変調信号の一部の切り出しは、位置をずらしながら繰り返し行われる。時間窓関数によって切り出される変調信号の長さは、周波数変換部２１が行うＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）のサイズに一致するように予め定められている。
【0028】
周波数変換部２１は、時間窓処理部２０が切り出した変調信号を周波数領域に変換してスペクトラム信号を生成する。周波数領域への変換に適用される演算は、例えば、ＦＦＴが適用されるが、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）が適用されてもよい。
【0029】
計時部２３は、例えば、時計であり、時刻を示す情報を継続して分岐処理部２２に出力する。
【0030】
分岐処理部２２は、内部の記憶領域に、時刻ごとに、スペクトラム信号を何個のサブスペクトラム信号に分割するかを示すスケジュール情報を予め記憶する。ここで、分割数は、２分割か、４分割か、８分割のいずれかであるものとし、スケジュール情報には、例えば、０：００～０：１０までは、２分割、０：１０～０：２０までは、４分割、０：２０～０：３０までは、８分割にするというような情報が定義される。なお、分割数を変化させる時間間隔は、上記のように周期的でなくてもよい。
【0031】
分岐処理部２２は、計時部２３が出力する時刻を示す情報と、スケジュール情報とに基づいて、計時部２３が出力する時刻における分割数を特定する。分岐処理部２２は、特定した分割数にしたがって、スペクトラム信号を分岐して出力する。また、分岐処理部２２は、特定した分割数を最適動作点検出部１５に出力する。
【0032】
図３～図５を参照しつつ、分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８の各々、及び周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８の各々の構成について説明する。なお、図３（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）の実線は、周波数変換部２１が生成するスペクトラム信号を示している。
【0033】
分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２の各々は、例えば、図３（ａ）の破線で示す同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆ２－１，ｆ２－２を有するバンドパスフィルタを備えている。分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２の各々が備える２つのバンドパスフィルタによりスペクトラム信号の帯域幅を適切にカバーする必要がある。そのため、２つのバンドパスフィルタの帯域の一部を重複させるように各々の中心周波数ｆ２－１，ｆ２－２と帯域幅が予め定められる。分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２の各々は、スペクトラム信号に各々のバンドパスフィルタを適用して図３（ｂ）に示す２つのサブスペクトラム信号を生成する。
【0034】
分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４の各々は、例えば、図４（ａ）の破線で示す同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆ４－１～ｆ４－４を有するバンドパスフィルタを備えている。分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４の各々が備える４つのバンドパスフィルタによりスペクトラム信号の帯域幅を適切にカバーする必要がある。そのため、４つのバンドパスフィルタの中の隣接するバンドパスフィルタの帯域の一部を重複させるように各々の中心周波数ｆ４－１～ｆ４－４と帯域幅が予め定められる。分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４の各々は、スペクトラム信号に各々のバンドパスフィルタを適用して図４（ｂ）に示す４つのサブスペクトラム信号を生成する。
【0035】
分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８の各々は、例えば、図５（ａ）の破線で示す同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆ８－１～ｆ８－８を有するバンドパスフィルタを備えている。分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－４の各々が備える８つのバンドパスフィルタによりスペクトラム信号の帯域幅を適切にカバーする必要がある。そのため、８つのバンドパスフィルタの中の隣接するバンドパスフィルタの帯域の一部を重複させるように各々の中心周波数ｆ８－１～ｆ８－８と帯域幅が予め定められる。分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８の各々は、スペクトラム信号に各々のバンドパスフィルタを適用して図５（ｂ）に示す８つのサブスペクトラム信号を生成する。
【0036】
なお、バンドパスフィルタの帯域の一部を重複させる際のバンドパスフィルタの各々が交差する位置は、例えば、３ｄＢ減衰点である。
【0037】
周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２の各々は、各々が接続する分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２が出力するサブスペクトラム信号を取り込み、図３（ｃ）に示すようにサブスペクトラム信号の各々の帯域が周波数軸上で重ならないようにサブスペクトラム信号をシフトして分散配置する。図３（ｃ）では、シフト後のサブスペクトラム信号の中心周波数をｆｓ２－１，ｆｓ２－２として示している。
【0038】
周波数シフト部２５－４－１～２５－４－４の各々は、各々が接続する分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４が出力するサブスペクトラム信号を取り込み、図４（ｃ）に示すようにサブスペクトラム信号の各々の帯域が周波数軸上で重ならないようにサブスペクトラム信号をシフトして分散配置する。図４（ｃ）では、シフト後のサブスペクトラム信号の中心周波数をｆｓ４－１～ｆｓ４－４として示している。
【0039】
周波数シフト部２５－８－１～２５－８－８の各々は、各々が接続する分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８が出力するサブスペクトラム信号を取り込み、図５（ｃ）に示すようにサブスペクトラム信号の各々の帯域が周波数軸上で重ならないようにサブスペクトラム信号をシフトして分散配置する。図５（ｃ）では、シフト後のサブスペクトラム信号の中心周波数をｆｓ８－１～ｆｓ８－８として示している。
【0040】
周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２，２５－４－１～２５－４－４，２５－８－１～２５－８－８の各々のシフト量は、シフト後のサブスペクトラム信号の各々の帯域が周波数軸上で重ならないよう、かつ無線通信に割り当てられた周波数帯域内に収まるように予め定められる。
【0041】
加算部２６－２は、周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２によってシフトされた２つのサブスペクトラム信号を加算、すなわち合成してスペクトラム分割合成信号を生成する。加算部２６－４は、周波数シフト部２５－４－１～２５－４－４によってシフトされた４つのサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム分割合成信号を生成する。加算部２６－８は、周波数シフト部２５－８－１～２５－８－８によってシフトされた８つのサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム分割合成信号を生成する。
【0042】
逆周波数変換部２７は、加算部２６－２，２６－４，２６－８が出力するスペクトラム分割合成信号を時間領域に変換してスペクトラム分割合成変調信号を生成する。時間領域への変換に適用される演算は、例えば、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）が適用されるが、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform：逆離散フーリエ変換）が適用されてもよい。
【0043】
記憶部１６は、例えば、図６に示すテーブルを記憶する。図６に示すテーブルは、「分割数」、「ＰＡＰＲ」の項目を有している。「分割数」には、分岐処理部２２において特定する分割数に対応する「２」，「４」，「８」の数値が書き込まれる。「ＰＡＰＲ」の項目には、例えば、図２２に示した事前に測定した分割数ごとのスペクトラム分割合成変調信号のＰＡＰＲの値が「ｄＢ（デシベル）」の単位で書き込まれる。なお、ＰＡＰＲの値は、電力ディメンジョンである。
【0044】
最適動作点検出部１５は、分岐処理部２２が特定した分割数に対応する最適な送信アンプ部１３の動作点（有効動作点）を検出し、検出した動作点で送信アンプ部１３を動作させる。具体的には、最適動作点検出部１５は、記憶部１６が記憶するテーブルから分岐処理部２２が特定した分割数に対応するＰＡＰＲの値を読み出す。最適動作点検出部１５は、読み出したＰＡＰＲの値を送信アンプ部１３に出力する。
【0045】
送信アンプ部１３は、最適動作点検出部１５が出力するＰＡＰＲの値に基づいて動作点を最適な位置にした上で、逆周波数変換部２７が出力するスペクトラム分割合成変調信号を増幅する。アンテナ１４は、増幅されたスペクトラム分割合成変調信号を無線信号として空中に放射して送信する。
【0046】
（無線受信装置の構成）
図２は、本発明の実施形態による無線受信装置２の構成を示すブロック図である。無線受信装置２は、アンテナ３１、受信アンプ部３２、受信フィルタバンク部３３、及び復調部３４を備える。アンテナ３１は、無線送信装置１が送信する無線信号を受信することにより得られる受信信号を出力する。受信アンプ部３２は、受信信号を増幅する。
図２は、本発明の実施形態による無線受信装置２の構成を示すブロック図である。無線受信装置２は、アンテナ３１、受信アンプ部３２、受信フィルタバンク部３３、及び復調部３４を備える。アンテナ３１は、無線送信装置１が送信する無線信号を受信することにより得られる受信信号を出力する。受信アンプ部３２は、受信信号を増幅する。
【0047】
受信フィルタバンク部３３は、時間窓処理部４０、周波数変換部４１、分岐処理部４２、計時部４３、２つで１組の抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２、４つで１組の抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４、８つで１組の抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－８、２つで１組の周波数シフト部４５－２－１，４５－２－２、４つで１組の周波数シフト部４５－４－１～４５－４－４、８つで１組の周波数シフト部４５－８－１～４５－８－８、加算部４６－２，４６－４，４６－８、逆周波数変換部４７を備える。
【0048】
なお、以下の説明において、抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２をまとめて示す場合、抽出フィルタ部４４－２として示し、抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４をまとめて示す場合、抽出フィルタ部４４－４として示し、抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－８をまとめて示す場合、抽出フィルタ部４４－８として示す。同様に、周波数シフト部４５－２－１，４５－２－２をまとめて示す場合、周波数シフト部４５－２として示し、周波数シフト部４５－４－１～４５－４－４をまとめて示す場合、周波数シフト部４５－４として示し、周波数シフト部４５－８－１～４５－８－８をまとめて示す場合、周波数シフト部４５－８として示す。
【0049】
時間窓処理部４０は、受信アンプ部３２によって増幅された受信信号に対して、予め定められるロールオフ率の時間窓関数を適用して受信信号の一部を切り出す。時間窓処理部４０による受信信号の一部の切り出しは、位置をずらしながら繰り返し行われる。時間窓関数によって切り出される受信信号の長さは、周波数変換部４１が行うＦＦＴのサイズに一致するように予め定められている。
【0050】
周波数変換部４１は、時間窓処理部４０が切り出した受信信号を周波数領域に変換する。周波数領域に変換されることにより、無線送信装置１の逆周波数変換部２７によって時間領域に変換される前のスペクトラム分割合成信号が得られることになる。なお、周波数領域への変換に適用される演算は、例えば、ＦＦＴが適用されるが、ＤＦＴが適用されてもよい。
【0051】
計時部４３は、例えば、時計であり、無線送信装置１の計時部２３の時刻に同期しており、時刻を示す情報を継続して分岐処理部４２に出力する。
【0052】
分岐処理部４２は、内部の記憶領域に、無線送信装置１の分岐処理部２２が内部の記憶領域に記憶させているスケジュール情報と同一のスケジュール情報を予め記憶する。
【0053】
分岐処理部４２は、計時部４３が出力する時刻を示す情報と、スケジュール情報に基づいて、計時部４３が出力する時刻における分割数を特定する。分岐処理部４２は、特定した分割数にしたがって、スペクトラム分割合成信号を分岐して、２分割の場合は抽出フィルタ部４４－２に、４分割の場合は抽出フィルタ部４４－４に、８分割の場合は抽出フィルタ部４４－８に出力する。
【0054】
抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２の各々は、同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆｓ２－１，ｆｓ２－２を有するバンドパスフィルタを備えており、スペクトラム分割合成信号にバンドパスフィルタを適用して２つのサブスペクトラム信号を抽出する。抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２の各々が備えるバンドパスフィルタの形状と帯域幅は、図３（ｃ）に示されるシフト後の２つのサブスペクトラム信号の各々を抽出できる形状及び帯域幅であればよく、互いの帯域幅が重ならないように形状及び帯域幅が予め定められる。
【0055】
抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４の各々は、同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆｓ４－１～ｆｓ４－４を有するバンドパスフィルタを備えており、スペクトラム分割合成信号にバンドパスフィルタを適用して４つのサブスペクトラム信号を抽出する。抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４の各々が備えるバンドパスフィルタの形状と帯域幅は、図４（ｃ）に示されるシフト後の４つのサブスペクトラム信号の各々を抽出できる形状及び帯域幅であればよく、互いの帯域幅が重ならないように形状及び帯域幅が予め定められる。
【0056】
抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－８の各々は、同一の帯域幅の形状であってそれぞれが異なる中心周波数ｆｓ８－１～ｆｓ８－８を有するバンドパスフィルタを備えており、スペクトラム分割合成信号にバンドパスフィルタを適用して８つのサブスペクトラム信号を抽出する。抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－８の各々が備えるバンドパスフィルタの形状と帯域幅は、図５（ｃ）に示されるシフト後の８つのサブスペクトラム信号の各々を抽出できる形状及び帯域幅であればよく、互いの帯域幅が重ならないように形状及び帯域幅が予め定められる。
【0057】
周波数シフト部４５－２－１，４５－２－２の各々は、各々が接続する抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２が抽出したサブスペクトラム信号に対して、無線送信装置１の周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２の各々が適用したシフト量を逆方向に適用して周波数軸上でシフトする。これにより、抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２の各々が抽出したサブスペクトラム信号の中心周波数の位置がそれぞれｆ２－１，ｆ２－２となり、図３（ｂ）に示す２つのサブスペクトラム信号が得られることになる。
【0058】
周波数シフト部４５－４－１～４５－４－４の各々は、各々が接続する抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４が抽出したサブスペクトラム信号に対して、無線送信装置１の周波数シフト部２５－４－１～２５－４－４の各々が適用したシフト量を逆方向に適用して周波数軸上でシフトする。これにより、抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４の各々が抽出したサブスペクトラム信号の中心周波数の位置がそれぞれｆ４－１～ｆ４－４となり、図４（ｂ）に示す４つのサブスペクトラム信号が得られることになる。
【0059】
周波数シフト部４５－８－１～４５－８－８の各々は、各々が接続する抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－８が抽出したサブスペクトラム信号に対して、無線送信装置１の周波数シフト部２５－８－１～２５－８－８の各々が適用したシフト量を逆方向に適用して周波数軸上でシフトする。これにより、抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－４の各々が抽出したサブスペクトラム信号の中心周波数の位置がそれぞれｆ８－１～ｆ８－８となり、図５（ｂ）に示す８つのサブスペクトラム信号が得られることになる。
【0060】
なお、周波数シフト部４５－２，４５－４，４５－８の各々のシフト量は、無線送信装置１の周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８の各々のシフト量が予め定められる際に、周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８の各々のシフト量とは逆方向のシフト量になるように予め定められる。
【0061】
加算部４６－２は、周波数シフト部４５－２－１，４５－２－２によってシフトされたサブスペクトラム信号を加算、すなわち合成してスペクトラム信号を生成する。加算部４６－４は、周波数シフト部４５－４－１～４５－４－４によってシフトされたサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム信号を生成する。加算部４６－８は、周波数シフト部４５－８－１～４５－８－８によってシフトされたサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム信号を生成する。
【0062】
逆周波数変換部４７は、加算部４６－２，４６－４，４６－８が出力するスペクトラム信号を時間領域に変換して変調信号を生成する。時間領域への変換に適用される演算は、例えば、ＩＦＦＴが適用されるが、ＩＤＦＴが適用されてもよい。
【0063】
復調部３４は、無線送信装置１の変調部１１が適用した変調方式に対応する復調方式を、逆周波数変換部４７が生成した変調信号に対して適用して受信データを復調する。
【0064】
（無線送信装置の処理）
図７は、無線送信装置１による処理の流れを示すフローチャートである。変調部１１は、送信データを取り込み、取り込んだ送信データを、予め定められる変調方式で変調して変調信号を生成して出力する（ステップＳｔ１）。時間窓処理部２０は、変調部１１が出力する変調信号を取り込み、取り込んだ変調信号に対して、予め定められるロールオフ率の時間窓関数を適用して変調信号の一部を切り出して出力する（ステップＳｔ２）。
図７は、無線送信装置１による処理の流れを示すフローチャートである。変調部１１は、送信データを取り込み、取り込んだ送信データを、予め定められる変調方式で変調して変調信号を生成して出力する（ステップＳｔ１）。時間窓処理部２０は、変調部１１が出力する変調信号を取り込み、取り込んだ変調信号に対して、予め定められるロールオフ率の時間窓関数を適用して変調信号の一部を切り出して出力する（ステップＳｔ２）。
【0065】
周波数変換部２１は、時間窓処理部２０が切り出した変調信号を取り込み、取り込んだ変調信号を周波数領域に変換してスペクトラム信号を生成し、生成したスペクトラム信号を出力する（ステップＳｔ３）。分岐処理部２２は、計時部２３が出力する時刻を示す情報と、内部の記憶領域に記憶させているスケジュール情報とに基づいて、計時部２３が出力する時刻における分割数を特定する。分岐処理部２２は、特定した分割数を最適動作点検出部１５に出力する（ステップＳｔ４）。
【0066】
最適動作点検出部１５は、分岐処理部２２が出力する分割数を取り込むと、取り込んだ分割数に対応する記憶部１６のテーブルの「ＰＡＰＲ」の項目に書き込まれているＰＡＰＲの値を読み出す。最適動作点検出部１５は、読み出したＰＡＰＲの値を送信アンプ部１３に出力する（ステップＳｔ２０）。
【0067】
分岐処理部２２は、周波数変換部２１が出力するスペクトラム信号を取り込み、取り込んだスペクトラム信号を特定した分割数にしたがって分岐する。分岐処理部２２は、特定した分割数が「２」の場合、スペクトラム信号を２つに分岐し、分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２の各々に出力する。分岐処理部２２は、特定した分割数が「４」の場合、スペクトラム信号を４つに分岐し、分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４の各々に出力する。分岐処理部２２は、特定した分割数が「８」の場合、スペクトラム信号を８つに分岐し、分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８の各々に出力する（ステップＳｔ５）。
【0068】
分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８の各々は、分岐処理部２２が出力するスペクトラム信号に対して、各々が備えるバンドパスフィルタによりフィルタリングを行い、フィルタリングによって得られたサブスペクトラム信号を出力する（ステップＳｔ６）。なお、分岐処理部２２からスペクトラム信号が与えられない分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８については、フィルタリング対象のスペクトラム信号が存在しないため、出力する信号は存在しないことになる。
【0069】
周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８の各々は、各々が接続する分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８が出力するサブスペクトラム信号を取り込み、取り込んだサブスペクトラム信号に対して、予め定められるシフト量に基づいて周波数軸上でシフトを行う（ステップＳｔ７）。なお、分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８からサブスペクトラム信号が与えられない周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８については、シフト対象のサブスペクトラム信号が存在しないため、出力する信号は存在しないことになる。
【0070】
加算部２６－２，２６－４，２６－８の各々は、各々が接続する周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８が出力するシフト後のサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム分割合成信号を生成し、生成したスペクトラム分割合成信号を逆周波数変換部２７に出力する（ステップＳｔ８）。なお、周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８のいずれか１つがシフト後のサブスペクトラム信号を出力するため、加算部２６－２，２６－４，２６－８のいずれか１つがスペクトラム分割合成信号を生成して逆周波数変換部２７に出力することになる。
【0071】
逆周波数変換部２７は、加算部２６－２，２６－４，２６－８のいずれか１つが出力するスペクトラム分割合成信号を時間領域に変換してスペクトラム分割合成変調信号を生成する（ステップＳｔ９）。
【0072】
送信アンプ部１３は、最適動作点検出部１５が出力するＰＡＰＲの値を取り込み、取り込んだＰＡＰＲの値に基づいて動作点の位置を調整した上で、逆周波数変換部２７が出力するスペクトラム分割合成変調信号を増幅する（ステップＳｔ１０）。アンテナ１４は、増幅されたスペクトラム分割合成変調信号を無線信号として空中に放射して送信する（ステップＳｔ１１）。送信アンプ部１３は、最適動作点検出部１５が出力するＰＡＰＲの値に基づいて動作点の位置を調整しているため、入力電力値がピークになった場合においても線形領域において増幅を行い、更に、全ての入力電力値に対して最大の出力電力値となるようにスペクトラム分割合成変調信号を増幅することになる。
【0073】
なお、最適動作点検出部１５によるステップＳｔ２０の処理は、ステップＳｔ５～Ｓｔ９の処理と並列に実行され、ステップＳｔ１０の処理を行う前に送信アンプ部１３は、最適動作点検出部１５から受けたＰＡＰＲの値に基づいて動作点の位置を調整する処理を完了する。
【0074】
（無線受信装置の処理）
図８は、無線受信装置２による処理の流れを示すフローチャートである。アンテナ３１は、無線送信装置１が送信する無線信号を受信して受信信号を受信アンプ部３２に出力する。受信アンプ部３２は、受信信号を増幅して出力する（ステップＳｒ１）。
図８は、無線受信装置２による処理の流れを示すフローチャートである。アンテナ３１は、無線送信装置１が送信する無線信号を受信して受信信号を受信アンプ部３２に出力する。受信アンプ部３２は、受信信号を増幅して出力する（ステップＳｒ１）。
【0075】
時間窓処理部４０は、受信アンプ部３２が出力する増幅後の受信信号を取り込み、取り込んだ増幅後の受信信号に対して、予め定められるロールオフ率の時間窓関数を適用して増幅後の受信信号の一部を切り出して出力する（ステップＳｒ２）。
【0076】
周波数変換部４１は、時間窓処理部４０が切り出した増幅後の受信信号を取り込み、取り込んだ増幅後の受信信号を周波数領域に変換してスペクトラム分割合成信号を生成し、生成したスペクトラム分割合成信号を出力する（ステップＳｒ３）。分岐処理部４２は、計時部４３が出力する時刻を示す情報と、内部の記憶領域に記憶させているスケジュール情報とに基づいて、計時部４３が出力する時刻における分割数を特定する（ステップＳｒ４）。
【0077】
分岐処理部４２は、周波数変換部４１が出力するスペクトラム分割合成信号を取り込み、取り込んだスペクトラム分割合成信号を特定した分割数にしたがって分岐する。分岐処理部４２は、特定した分割数が「２」の場合、スペクトラム分割合成信号を２つに分岐し、抽出フィルタ部４４－２－１，４４－２－２の各々に出力する。分岐処理部４２は、特定した分割数が「４」の場合、スペクトラム分割合成信号を４つに分岐し、抽出フィルタ部４４－４－１～４４－４－４の各々に出力する。分岐処理部４２は、特定した分割数が「８」の場合、スペクトラム信号を８つに分岐し、抽出フィルタ部４４－８－１～４４－８－８の各々に出力する（ステップＳｒ５）。
【0078】
抽出フィルタ部４４－２，４４－４，４４－８の各々は、分岐処理部４２が出力するスペクトラム分割合成信号に対して、各々が備えるバンドパスフィルタによりフィルタリングを行い、フィルタリングによって得られたサブスペクトラム信号を出力する（ステップＳｒ６）。なお、分岐処理部４２からスペクトラム信号が与えられない抽出フィルタ部４４－２，４４－４，４４－８については、フィルタリング対象のスペクトラム分割合成信号が存在しないため、出力する信号は存在しないことになる。
【0079】
周波数シフト部４５－２，４５－４，４５－８の各々は、各々が接続する抽出フィルタ部４４－２，４４－４，４４－８が出力するサブスペクトラム信号を取り込み、取り込んだサブスペクトラム信号に対して、予め定められるシフト量に基づいて周波数軸上でシフトを行う（ステップＳｒ７）。なお、抽出フィルタ部４４－２，４４－４，４４－８からサブスペクトラム信号が与えられない周波数シフト部４５－２，４５－４，４５－８については、シフト対象のサブスペクトラム信号が存在しないため、出力する信号は存在しないことになる。
【0080】
加算部４６－２，４６－４，４６－８の各々は、各々が接続する周波数シフト部４５－２，４５－４，４５－８が出力するシフト後のサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム信号を生成し、生成したスペクトラム信号を逆周波数変換部４７に出力する（ステップＳｒ８）。なお、周波数シフト部４５－２，４５－４，４５－８のいずれか１つがシフト後のサブスペクトラム信号を出力するため、加算部４６－２，４６－４，４６－８のいずれか１つがスペクトラム信号を逆周波数変換部４７に出力することになる。
【0081】
逆周波数変換部４７は、加算部４６－２，４６－４，４６－８のいずれか１つが出力するスペクトラム信号を時間領域に変換して変調信号を生成し、生成した変調信号を出力する（ステップＳｒ９）。復調部３４は、逆周波数変換部４７が出力する変調信号を取り込み、取り込んだ変調信号を復調する。復調部３４は、復調により得られる受信データを出力する（ステップＳｒ１０）。
【0082】
（本実施形態の構成による効果）
次に、図９から図１２を参照しつつ、本実施形態による効果について説明する。
図９のグラフの横軸は、時刻であり、縦軸は、送信アンプ部１３の入力電力値である。なお、縦軸には、送信アンプ部１３の増幅特性にしたがって、線形に増幅ができる線形領域と、増幅が非線形になる非線形領域とを示している。図９のグラフは、分岐処理部２２が内部の記憶領域に記憶させているスケジュール情報において、時刻ｔ０～ｔ１が２分割、時刻ｔ１～ｔ２が４分割、時刻ｔ２～ｔ３が８分割、時刻ｔ３～ｔ４が２分割、時刻ｔ４～ｔ５が８分割という情報が定義されている場合の結果を示したグラフである。
次に、図９から図１２を参照しつつ、本実施形態による効果について説明する。
図９のグラフの横軸は、時刻であり、縦軸は、送信アンプ部１３の入力電力値である。なお、縦軸には、送信アンプ部１３の増幅特性にしたがって、線形に増幅ができる線形領域と、増幅が非線形になる非線形領域とを示している。図９のグラフは、分岐処理部２２が内部の記憶領域に記憶させているスケジュール情報において、時刻ｔ０～ｔ１が２分割、時刻ｔ１～ｔ２が４分割、時刻ｔ２～ｔ３が８分割、時刻ｔ３～ｔ４が２分割、時刻ｔ４～ｔ５が８分割という情報が定義されている場合の結果を示したグラフである。
【0083】
図９において、破線のグラフは、無線送信装置１において最適動作点検出部１５を利用せずに、分割数２の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定した場合のピークの入力電力値を示している。図９では、分割数２の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定しているため、２分割の場合に入力電力値がピークになったときに動作点が線形領域と非線形領域の境界に位置することになる。分割数が増加するとＰＡＰＲが増加するため、４分割及び８分割の場合において、入力電力値がピークになった場合、動作点が非線形領域に存在してしまうことになる。なお、図９において、実線のグラフは、入力電力値の平均電力値を示すグラフである。入力電力値の平均電力値は、分割数２の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定しているため、分割数４、及び分割数８の場合においても入力電力値の平均電力値は、分割数２の場合と同一値になる。
【0084】
図１０は、送信アンプ部１３の入力電力値と、増幅後の出力電力値との関係を示す増幅特性を示したグラフである。分割数２の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定している場合、図１０のグラフにおいて２分割の場合の動作点が、符号６０で示される線形領域と非線形領域の境界の位置に存在することになる。符号６１で示す位置は、４分割の場合の動作点の位置を示しており、符号６２で示す位置は、８分割の場合の動作点の位置を示している。符号６１及び符号６２で示す位置は、いずれも非線形領域に位置している。
【0085】
本実施形態の無線送信装置１では、最適動作点検出部１５が、記憶部１６のテーブルから各々の分割数の対応するＰＡＰＲの値を読み出して送信アンプ部１３に適用する。ＰＡＰＲの値が適用されると送信アンプ部１３は、自動的にＰＡＰＲの値に応じた最適な動作点を定めるので、分割数４の場合には符号７１で示されるようにＰＡＰＲの値に基づいて入力電力値が減少し、分割数８の場合には符号７２で示されるようにＰＡＰＲの値に基づいて入力電力値が減少することになる。したがって、分割数４、及び分割数８の場合において、動作点を図１０に示す符号６０で示される位置に変えることが可能になる。これを、図９において示すと、ピークになったときの入力電力値を点線で示すグラフの位置に変えることになり、線形領域での増幅が可能になる。
【0086】
図１１のグラフの横軸は、時刻であり、縦軸は、送信アンプ部１３の出力電力値である。なお、縦軸には、図９と同様に、送信アンプ部１３の増幅特性にしたがって、線形に増幅ができる線形領域と、増幅が非線形になる非線形領域とを示している。図１１のグラフは、図９のグラフと同様に、分岐処理部２２が内部の記憶領域に記憶させているスケジュール情報において、時刻ｔ０～ｔ１が２分割、時刻ｔ１～ｔ２が４分割、時刻ｔ２～ｔ３が８分割、時刻ｔ３～ｔ４が２分割、時刻ｔ４～ｔ５が８分割という情報が定義されている場合の結果を示したグラフである。
【0087】
図１１において、破線のグラフは、無線送信装置１において最適動作点検出部１５を利用せずに、分割数８の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定した場合のピークの出力電力値を示している。分割数８の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定しているため、分割数２、分割数４、及び分割数８の全ての場合において、出力電力値がピークになったときに動作点が線形領域と非線形領域の境界に位置する。また、図１１において、実線のグラフは、出力電力値の平均電力値を示すグラフである。分割数８の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定しているため、分割数２、及び分割数４の場合、分割数の減少によるＰＡＰＲの減少のため出力電力値の平均電力値は、分割数８の場合と同一値になる。図１１において、一点鎖線のグラフは、分割数２、及び分割数４の各々の場合において最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定した場合の出力電力値の平均電力値を示している。すなわち、分割数８の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定すると、分割数２、及び分割数４の場合、破線の矢印で示すように出力電力値の平均電力値が減少することになる。
【0088】
図１２は、図１０と同様に、送信アンプ部１３の入力電力値と、増幅後の出力電力値との関係を示す増幅特性を示したグラフである。分割数８の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定している場合、図１２のグラフにおいて分割数８の場合のピーク電力時の場合の動作点が、符号６０で示される線形領域と非線形領域の境界の位置に存在することになる。この場合の分割数８における平均電力時の場合の動作点は、符号６５で示す位置となる。符号６３で示す位置は、分割数２の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定している場合の平均電力時の動作点の位置を示しており、符号６４で示す位置は、分割数４の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定している場合の平均電力時の動作点の位置を示している。分割数８の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定した場合、図１１を参照して説明したように、分割数２、及び分割数４の場合にも出力電力値の平均電力値が符号６５で示す位置となるため、本来得られる出力電力値よりも減少してしまうことになる。
【0089】
本実施形態の無線送信装置１では、最適動作点検出部１５が、記憶部１６のテーブルから各々の分割数の対応するＰＡＰＲの値を読み出して送信アンプ部１３に適用する。ＰＡＰＲの値が適用されると送信アンプ部１３は、自動的にＰＡＰＲの値に応じた最適な動作点を定めるため、分割数４の場合には符号７３で示されるようにＰＡＰＲの値に基づいて入力電力値が増加し、分割数８の場合には符号７４で示されるようにＰＡＰＲの値に基づいて入力電力値が増加することになる。したがって、分割数４、及び分割数８の場合において、平均電力時の動作点を符号６３で示される位置に変えることが可能になる。これにより、分割数４、及び分割数８の場合の出力電力値をそれぞれ符号８３と符号８４で示される量だけ増加させることができる。これを、図１１において示すと、分割数２、分割数４、及び分割数８の全ての場合において、点線で示される分割数２の場合に最適な動作点となるように送信アンプ部１３の動作点を固定している場合の出力電力値の平均電力値にすることができ、それに伴い無線信号の電力を増加させることが可能になる。
【0090】
（本実施形態の他の構成例）
図１３は、本実施形態の他の構成例による無線送信装置１ａの構成を示すブロック図である。図１３の無線送信装置１ａにおいて、図１の無線送信装置１と同一の構成については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
図１３は、本実施形態の他の構成例による無線送信装置１ａの構成を示すブロック図である。図１３の無線送信装置１ａにおいて、図１の無線送信装置１と同一の構成については、同一の符号を付し、以下、異なる構成について説明する。
【0091】
無線送信装置１ａは、変調部１１、送信フィルタバンク部１２ａ、送信アンプ部１３、アンテナ１４、最適動作点検出部１５、及び記憶部１６を備える。
【0092】
図１に示した無線送信装置１の送信フィルタバンク部１２では、２分割用の分割フィルタ部２４－２と周波数シフト部２５－２、４分割用の分割フィルタ部２４－４と周波数シフト部２５－４、及び８分割用の分割フィルタ部２４－８と周波数シフト部２５－８を備えていた。これに対して、図１３に示す無線送信装置１ａでは、分割数の上限を８個として、柔軟に分割数を変えることができる構成を備えている。
【0093】
図１３において、送信フィルタバンク部１２ａは、時間窓処理部２０、周波数変換部２１、分岐処理部２２ａ、計時部２３、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８、加算部２６、及び逆周波数変換部２７を備える。
【0094】
分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々は、バンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を任意に変化させることが可能になっている。分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々は、分岐処理部２２ａから指定される中心周波数と帯域幅と形状を有するバンドパスフィルタを形成し、形成したバンドパスフィルタを、分岐処理部２２ａが出力するスペクトラム信号に適用してサブスペクトラム信号を生成する。
【0095】
周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８の各々は、周波数軸上で信号をシフトする際のシフト量を変化させることが可能になっている。周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８の各々は、分岐処理部２２ａから指定されるシフト量にしたがって、各々に接続する分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８が出力するサブスペクトラム信号を周波数軸上でシフトする。
【0096】
加算部２６は、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８が出力するシフト後のサブスペクトラム信号を加算、すなわち合成してスペクトラム分割合成信号を生成し、生成したスペクトラム分割合成信号を逆周波数変換部２７に出力する。
【0097】
分岐処理部２２ａは、分岐処理部２２と同様に、内部の記憶領域に、時刻ごとに、スペクトラム信号を何個のサブスペクトラム信号に分割するかを示すスケジュール情報を予め記憶する。
【0098】
分岐処理部２２ａは、計時部２３が出力する時刻を示す情報と、スケジュール情報とに基づいて、計時部２３が出力する時刻における分割数を特定する。分岐処理部２２ａは、特定した分割数を最適動作点検出部１５に出力する。
【0099】
また、分岐処理部２２ａは、内部の記憶領域に、分割数ごとに、使用する分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８と、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８との組み合わせを特定する情報と、使用する分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々に適用するバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報と、使用する周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８の各々に適用するシフト量とを予め記憶させている。
【0100】
分岐処理部２２ａは、破線の接続線で示す制御用の回線を介して、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々と、周波数シフト部２５ａ―１～２５ａ－８の各々とに接続している。分岐処理部２２ａは、分割数を特定すると、特定した分割数に対応するバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を、使用する分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々に出力する。また、分岐処理部２２ａは、特定した分割数に対応するシフト量を使用する周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８の各々に出力する。
【0101】
例えば、分割数が「２」の場合、分岐処理部２２ａは、内部の記憶領域に以下のような情報を記憶させることになる。使用する組み合わせとして、分割フィルタ部２４ａ－１，２４ａ－２と、周波数シフト部２５ａ－１，２５ａ－２を記憶させておき、分割フィルタ部２４ａ－１，２４ａ－２の各々に適用するバンドパスフィルタに関する情報としては、無線送信装置１の分割フィルタ部２４－２－１，２４－２－２の各々のバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を記憶させる。また、周波数シフト部２５ａ－１，２５ａ－２の各々に適用するシフト量としては、無線送信装置１の周波数シフト部２５－２－１，２５－２－２の各々のシフト量を記憶させる。
【0102】
分割数が「４」の場合、分岐処理部２２ａは、内部の記憶領域に以下のような情報を記憶させることになる。使用する組み合わせとして、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－４と、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－４を記憶させておき、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－４の各々に適用するバンドパスフィルタに関する情報としては、無線送信装置１の分割フィルタ部２４－４－１～２４－４－４の各々のバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を記憶させる。また、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－４の各々に適用するシフト量としては、無線送信装置１の周波数シフト部２５－４－１～２５－４－４の各々のシフト量を記憶させる。
【0103】
分割数が「８」の場合、分岐処理部２２ａは、内部の記憶領域に以下のような情報を記憶させることになる。使用する組み合わせとして、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８と、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８を記憶させておき、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々に適用するバンドパスフィルタに関する情報としては、無線送信装置１の分割フィルタ部２４－８－１～２４－８－８の各々のバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を記憶させる。また、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８の各々に適用するシフト量としては、無線送信装置１の周波数シフト部２５－８－１～２５－８－８の各々のシフト量を記憶させる。
【0104】
なお、無線送信装置１ａによる処理は、図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳｔ４の分割数を特定する処理を分岐処理部２２ａが行い、ステップＳｔ５，Ｓｔ６，Ｓｔ７の処理において、以下に示す処理が行われることになる。
【0105】
分岐処理部２２ａは、特定した分割数が「２」の場合、内部の記憶領域から分割数「２」に関連付けられている分割フィルタ部２４ａ－１，２４ａ－２の各々に対応するバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報と、周波数フィルタ部２５ａ－１，２５ａ－２に対応するシフト量とを読み出す。分岐処理部２２ａは、読み出したバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を分割フィルタ部２４ａ－１，２４ａ－２の各々に出力し、読み出したシフト量を周波数フィルタ部２５ａ－１，２５ａ－２の各々に出力する。
【0106】
分岐処理部２２ａは、スペクトラム信号を２分岐して、分割フィルタ部２４ａ－１，２４ａ－２の各々に出力する。分割フィルタ部２４ａ－１，２４ａ－２及び周波数シフト部２５ａ－１，２５ａ－２は、図３に示した処理過程を経て２つのサブスペクトラム信号を生成する。
【0107】
分岐処理部２２ａは、特定した分割数が「４」の場合、内部の記憶領域から分割数「４」に関連付けられている分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－４の各々に対応するバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報と、周波数フィルタ部２５ａ－１～２５ａ－４に対応するシフト量とを読み出す。分岐処理部２２ａは、読み出したバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－４の各々に出力し、読み出したシフト量を周波数フィルタ部２５ａ－１～２５ａ－４の各々に出力する。
【0108】
分岐処理部２２ａは、スペクトラム信号を４分岐して、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－４の各々に出力する。分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－４及び周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－４は、図４に示した処理過程を経て４つのサブスペクトラム信号を生成する。
【0109】
分岐処理部２２ａは、特定した分割数が「８」の場合、内部の記憶領域から分割数「８」に関連付けられている分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々に対応するバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報と、周波数フィルタ部２５ａ－１～２５ａ－８に対応するシフト量とを読み出す。分岐処理部２２ａは、読み出したバンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅と形状を示す情報を分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々に出力し、読み出したシフト量を周波数フィルタ部２５ａ－１～２５ａ－８の各々に出力する。
【0110】
分岐処理部２２ａは、スペクトラム信号を８分岐して、分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８の各々に出力する。分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８及び周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８は、図５に示した処理過程を経て８つのサブスペクトラム信号を生成する。
【0111】
ステップＳｔ８において、加算部２６は、周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８が出力するシフト後のサブスペクトラム信号を合成してスペクトラム分割合成信号を生成し、生成したスペクトラム分割合成信号を逆周波数変換部２７に出力する。それ以外のステップＳｔ１～Ｓｔ３、Ｓｔ９～Ｓｔ１１，Ｓｔ２０については、無線送信装置１の場合と同一の処理が行われる。
【0112】
例えば、分割数を「２」、「４」、「８」とする場合、図１に示す無線送信装置１では、１４個の分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８と、１４個の周波数シフト部２５－２，２５－４，２５－８が必要になる。これに対して、図１３に示す無線送信装置１ａでは、８個の分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８と、８個の周波数シフト部２５ａ－１～２５ａ－８とを備えていればよいことになる。
【0113】
上記のように、無線送信装置１ａでは、より柔軟に分割数を変えることができ、無線送信装置１に比べて、部品の数を抑えることが可能になる。ただし、分割数の選択肢を増やす場合、それに伴って、記憶部１６のテーブルに記憶させておく分割数ごとのレコードの数を増やす必要があり、無線受信装置２の構成も、無線送信装置１ａのようにバンドパスフィルタを変えることができる抽出フィルタ部や、シフト量を変えることができる周波数シフト部を備えるような構成にする必要がある。
【0114】
また、上記の無線送信装置１の分割フィルタ部２４－２，２４－４，２４－８、及び無線送信装置１ａの分割フィルタ部２４ａ－１～２４ａ－８が備えるバンドパスフィルタの形状を図３～図５に示すように曲線の形状として示しているが、中心周波数と帯域幅とで特定される矩形形状であってもよい。この場合、無線送信装置１ａの分岐処理部２２ａは、バンドパスフィルタの中心周波数と帯域幅を示す情報を内部の記憶領域に記憶させておけばよいことになる。
【0115】
上記の実施形態、及び他の構成例の無線送信装置１，１ａにおいて、送信フィルタバンク部１２，１２ａは、送信データが変調された変調信号を周波数領域に変換してスペクトラム信号を生成し、所定の分割数に一致する数の複数のバンドパスフィルタであって周波数軸上で隣接するバンドパスフィルタの帯域の一部が重複するバンドパスフィルタにより、生成したスペクトラム信号をフィルタリングして所定の分割数のサブスペクトラム信号を生成し、生成したサブスペクトラム信号の各々の帯域が重複しないようにサブスペクトラム信号を周波数軸上で分散配置し、分散配置したサブスペクトラム信号を合成して時間領域に変換することによりスペクトラム分割合成変調信号を生成する。送信アンプ部１３は、スペクトラム分割合成変調信号を増幅する。最適動作点検出部１５は、所定の分割数ごとのスペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比と、送信アンプ部１３の増幅特性とに基づいて得られる送信アンプ部１３の有効動作点の位置で送信アンプ部１３を動作させる。これにより、分割数に対応するスペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比を予め測定する等して定めておくことで、所定の分割数を、任意のタイミングで変化させたとしても、分割数とスペクトラム分割合成変調信号のピーク対平均電力比との関係性から、その時点での分割数における最適な入力バックオフで送信アンプ部１３の動作点を適切な位置に調整することができる。そのため、スペクトラム信号を分割して周波数軸上で分散配置した上で無線信号を送信する無線送信装置１，１ａにおいて、分割数が変化したとしても、通信品質を劣化させずに無線信号の送信を行うことができる。
【0116】
なお、上述した実施形態、及び他の構成例における送信フィルタバンク部１２，１２ａ及び受信フィルタバンク部３３は、ＩＣ(Integrated Circuit)等の電子回路によって実現されていてもよい。
【0117】
また、上述した実施形態、及び他の構成例では、分岐処理部２２，２２ａが、スケジュール情報にしたがって、分割数を時間変動させていたが、無線送信装置１，１ａの利用者が、任意のタイミングで分割数を変えるようにしてもよい。
【0118】
また、上述した実施形態における無線送信装置１，１ａ、無線受信装置２をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【0119】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0120】
１…無線送信装置、１１…変調部、１２…送信フィルタバンク送信部、１３…送信アンプ部、１４…アンテナ、１５…最適動作点検出部、１６…記憶部、２０…時間窓処理部、２１…周波数変換部、２２…分岐処理部、２３…計時部、２４－２－１，２４－２－２，２４－４－１～２４－４－４，２４－８－１～２４－８－８…分割フィルタ部、２５－２－１，２５－２－２，２５－４－１～２５－４－４，２５－８－１～２５－８－８…周波数シフト部、２６－２，２６－４，２６－８…加算部、２７…逆周波数変換部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】