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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】P2024145652
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】無線局および通信方法
(51)【国際特許分類】
H03M 13/25 20060101AFI20241004BHJP
H04L 27/26 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
H03M13/25
H04L27/26 200
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058098
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000100746
【氏名又は名称】アイコム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100131152
【弁理士】
【氏名又は名称】八島 耕司
(74)【代理人】
【識別番号】100174573
【弁理士】
【氏名又は名称】大坂 知美
(74)【代理人】
【識別番号】100173462
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 一浩
(72)【発明者】
【氏名】山口 耕一郎
【テーマコード（参考）】
5J065
【Ｆターム（参考）】
5J065AB01
5J065AC02
5J065AD10
5J065AE06
5J065AG05
(57)【要約】
【課題】演算負荷を低減しながらＰＡＰＲを低減することが可能な無線局および通信方法を提供する。
【解決手段】インパルス列生成部１３は、それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であるインパルス列を生成する。畳み込み部１４は、インパルス列に生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号を用いて畳み込み演算を行って符号データを生成する。判別部１７は、符号データと非対象データのマッピングから生成される複素信号に対してＩＦＦＴを行うことで生成される時間領域信号が判別基準を満たすか否か判別する。
【選択図】図１
【解決手段】インパルス列生成部１３は、それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であるインパルス列を生成する。畳み込み部１４は、インパルス列に生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号を用いて畳み込み演算を行って符号データを生成する。判別部１７は、符号データと非対象データのマッピングから生成される複素信号に対してＩＦＦＴを行うことで生成される時間領域信号が判別基準を満たすか否か判別する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直交周波数分割多重方式の無線通信により他の機器と通信する無線局であって、
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分ける分割部と、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成するインパルス列生成部と、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成する畳み込み部と、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成するマッピング部と、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成するＩＦＦＴ部と、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別する判別部と、
前記判別部で前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信部と、
を備える無線局。
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分ける分割部と、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成するインパルス列生成部と、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成する畳み込み部と、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成するマッピング部と、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成するＩＦＦＴ部と、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別する判別部と、
前記判別部で前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信部と、
を備える無線局。
【請求項2】
前記インパルス列生成部は、基準インパルス列、および、前記基準インパルス列において前記インパルス位置の少なくともいずれかの要素を反転させることで得られる反転インパルス列を含む前記複数のインパルス列を生成する、
請求項１に記載の無線局。
請求項１に記載の無線局。
【請求項3】
前記判別部は、前記畳み込み部が前記初期符号と前記反転インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク電力を、前記畳み込み部が前記初期符号と前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク電力、および、該反転インパルス列を生成する際に要素を反転させることで生じる前記時間領域信号の差分に基づく前記ピーク電力の差分から求める、
請求項２に記載の無線局。
請求項２に記載の無線局。
【請求項4】
前記判別部は、前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号に基づく前記符号データから得られる前記複素信号と、前記反転インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号に基づく前記符号データから得られる前記複素信号との信号差分、および、定められた時間領域の基底信号から、前記時間領域信号の前記差分を求める、
請求項３に記載の無線局。
請求項３に記載の無線局。
【請求項5】
前記インパルス列生成部は、いずれか１つの前記インパルス位置の要素の値だけが１であって他の要素の値が０であるインパルス基底、または、要素の値が１である前記インパルス位置が互いに異なる複数の前記インパルス基底の合算を前記基準インパルス列として用いる、
請求項２から４のいずれか１項に記載の無線局。
請求項２から４のいずれか１項に記載の無線局。
【請求項6】
前記判別部は、前記時間領域信号のピーク対平均電力比を求め、前記ピーク対平均電力比が前記判別基準を満たすか否かを判別する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の無線局。
請求項２から４のいずれか１項に記載の無線局。
【請求項7】
前記判別部は、前記インパルス列のそれぞれについて、前記時間領域信号の前記ピーク対平均電力比を求め、ピーク対平均電力比が最小となる前記時間領域信号が前記判別基準を満たすと判別する、
請求項６に記載の無線局。
請求項６に記載の無線局。
【請求項8】
前記インパルス列生成部は、前記畳み込み部が前記初期符号と前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク対平均電力比と比べて、小さいピーク対平均電力比を有する前記時間領域信号に対応する前記反転インパルス列において、少なくともいずれかの前記インパルス位置の要素を反転させることで、他の前記反転インパルス列を生成する、
請求項７に記載の無線局。
請求項７に記載の無線局。
【請求項9】
前記判別部は、前記インパルス列のそれぞれについて、前記時間領域信号の前記ピーク電力を求め、前記ピーク電力が最小となる前記時間領域信号が前記判別基準を満たすと判別する、
請求項２から４のいずれか１項に記載の無線局。
請求項２から４のいずれか１項に記載の無線局。
【請求項10】
前記インパルス列生成部は、前記畳み込み部が前記初期符号と前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク電力と比べて、小さいピーク電力を有する前記時間領域信号に対応する前記反転インパルス列において、少なくともいずれかの前記インパルス位置の要素を反転させることで、他の前記反転インパルス列を生成する、
請求項９に記載の無線局。
請求項９に記載の無線局。
【請求項11】
直交周波数分割多重方式の無線通信により他の機器と通信する無線局が行う通信方法であって、
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分け、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成し、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成し、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成し、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成し、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別し、
前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する、
通信方法。
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分け、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成し、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成し、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成し、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成し、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別し、
前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する、
通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無線局および通信方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の通信を行う無線局は、入力信号をサブキャリア変調し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）を行い、ベースバンド信号を生成する。そのため、サブキャリアの数が増えてＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）サイズが大きくなると、大きなピーク電力を持つベースバンド信号が生成されるため、ＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が高くなる確率が増加するという性質を持っている。ＰＡＰＲが高くなると、信号を歪みなく伝送するために、無線局が備える送信用パワーアンプは、広いダイナミックレンジにおいて線形性を有する必要がある。送信用パワーアンプが線形性を有するダイナミックレンジが広くなるにつれて、送信用パワーアンプの消費電力、サイズ、コスト等が増大する。
【0003】
無線局には、ＰＡＰＲを低減する機能を有するものがある。この種の無線局の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示される無線送信装置は、ＰＡＰＲを小さくするマッピングパターンを選択し、マッピングパターンを示す情報を含む送信フレームから送信信号を生成して、送信信号を送信する。
【0004】
特許文献１に開示される無線送信装置は、マッピングパターンを示す情報、換言すれば、ＰＡＰＲを低減するために送信側で行った処理を示す情報である副次情報を送信フレームに含め、送信フレームから生成した送信信号を受信側に送信する。このため、副次情報を含む送信フレームをサブキャリア変調して生成される送信信号が大きなピーク電力を持ってＰＡＰＲが高くなることがある。また、パイロット信号に副次情報を重畳する際には、パイロット信号による同期処理および等化処理等の性能の低下、ＢＥＲ（Bit Error Rate：符号誤り率）の悪化等が生じることがある。また、伝送中に副次情報に誤りが生じることによって、受信側で復元したデータに誤りが生じることを防ぐために、副次情報に伝送中に誤りが生じることを防ぐことができる程度に強力な誤り訂正符号を付すと、ビットレートが低下してしまう。
【0005】
非特許文献１に開示される通信機は、副次情報を用いることなく、ＰＡＰＲを低減させる。詳細には、該通信機は、分岐メトリックを用いるビタビアルゴリズムに基づいて、ＰＡＰＲを低減させるために最適なトレリスパス生成信号を決定し、トレリスパス生成信号に基づく畳み込み演算を行うトレリスシェーピングによって、ＰＡＰＲを低減させる。ビタビアルゴリズムは演算負荷が高いため、非特許文献２には、演算負荷が軽減されたsign bitシェーピングが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００８－１９９４０５号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】Werner Henkel and Bjorn Wagner, "Another Application for Trellis Shaping: PAR Reduction for DMT (OFDM)", IEEE Transactions on Communications, vol. 48, pp. 1471-1476, September 2022.
【非特許文献2】H. Ochiai, "A new trellis shaping design for OFDM" in Proceedings of The Fifth International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC'02), pp. 1019-1023, Honolulu, HI, USA, October 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述のように、非特許文献１に開示されるビタビアルゴリズムは、演算負荷が高いという課題がある。演算負荷を低減するために、非特許文献２に開示されるシェーピングのように、ビタビアルゴリズムで用いられる分岐メトリックを簡易化すると、ＰＡＰＲを十分に低減できないことがある。
【0009】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、演算負荷を低減しながらＰＡＰＲを低減することが可能な無線局および通信方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る無線局は、直交周波数分割多重方式の無線通信により他の機器と通信する無線局であって、
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分ける分割部と、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成するインパルス列生成部と、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成する畳み込み部と、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成するマッピング部と、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成するＩＦＦＴ部と、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別する判別部と、
前記判別部で前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信部と、
を備える。
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分ける分割部と、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成するインパルス列生成部と、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成する畳み込み部と、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成するマッピング部と、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成するＩＦＦＴ部と、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別する判別部と、
前記判別部で前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する送信部と、
を備える。
【0011】
好ましくは、前記インパルス列生成部は、基準インパルス列、および、前記基準インパルス列において前記インパルス位置の少なくともいずれかの要素を反転させることで得られる反転インパルス列を含む前記複数のインパルス列を生成する。
【0012】
好ましくは、前記判別部は、前記畳み込み部が前記初期符号と前記反転インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク電力を、前記畳み込み部が前記初期符号と前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク電力、および、該反転インパルス列を生成する際に要素を反転させることで生じる前記時間領域信号の差分に基づく前記ピーク電力の差分から求める。
【0013】
好ましくは、前記判別部は、前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号に基づく前記符号データから得られる前記複素信号と、前記反転インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号に基づく前記符号データから得られる前記複素信号との信号差分、および、定められた時間領域の基底信号から、前記時間領域信号の前記差分を求める。
【0014】
好ましくは、前記インパルス列生成部は、いずれか１つの前記インパルス位置の要素の値だけが１であって他の要素の値が０であるインパルス基底、または、要素の値が１である前記インパルス位置が互いに異なる複数の前記インパルス基底の合算を前記基準インパルス列として用いる。
【0015】
好ましくは、前記判別部は、前記時間領域信号のピーク対平均電力比を求め、前記ピーク対平均電力比が前記判別基準を満たすか否かを判別する。
【0016】
好ましくは、前記判別部は、前記インパルス列のそれぞれについて、前記時間領域信号の前記ピーク対平均電力比を求め、ピーク対平均電力比が最小となる前記時間領域信号が前記判別基準を満たすと判別する。
【0017】
好ましくは、前記インパルス列生成部は、前記畳み込み部が前記初期符号と前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク対平均電力比と比べて、小さいピーク対平均電力比を有する前記時間領域信号に対応する前記反転インパルス列において、少なくともいずれかの前記インパルス位置の要素を反転させることで、他の前記反転インパルス列を生成する。
【0018】
好ましくは、前記判別部は、前記インパルス列のそれぞれについて、前記時間領域信号の前記ピーク電力を求め、前記ピーク電力が最小となる前記時間領域信号が前記判別基準を満たすと判別する。
【0019】
好ましくは、前記インパルス列生成部は、前記畳み込み部が前記初期符号と前記基準インパルス列に応じた前記トレリスシェーピング符号とを合算して前記符号データを生成した場合の前記時間領域信号のピーク電力と比べて、小さいピーク電力を有する前記時間領域信号に対応する前記反転インパルス列において、少なくともいずれかの前記インパルス位置の要素を反転させることで、他の前記反転インパルス列を生成する。
【0020】
本発明の第２の観点に係る通信方法は、直交周波数分割多重方式の無線通信により他の機器と通信する無線局が行う通信方法であって、
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分け、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成し、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成し、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成し、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成し、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別し、
前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する。
入力データを、畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分け、
それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０であって互いに異なる複数のインパルス列を生成し、
前記畳み込み符号の前記生成行列に応じた転置検査行列の逆行列の生成行列を前記対象データに畳み込み演算した結果である初期符号を用いて、前記初期符号と前記インパルス列に前記畳み込み符号の前記生成行列を畳み込み演算することで得られるトレリスシェーピング符号とを合算して符号データを生成し、
前記非対象データおよび前記符号データを複素平面にマッピングすることで複素信号を生成し、
前記複素信号を逆フーリエ変換することで時間領域信号を生成し、
前記時間領域信号のピーク電力を求め、前記ピーク電力に基づいて前記時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別し、
前記判別基準を満たすと判別された前記時間領域信号から送信信号を生成し、前記送信信号を送信する。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る無線局は、畳み込み符号に応じた転置検査行列とインパルス列に基づく畳み込み演算を行って、ピーク電力に基づいて判別基準を満たすと判別された時間領域信号から送信信号を生成する。インパルス列は、畳み込み符号の生成行列のサイズ以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であるデータ列であり、判別基準を満たす時間領域信号を得るために必要となるインパルス列の生成には、ビタビアルゴリズムは不要である。これにより、演算負荷を低減しながらＰＡＰＲを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の実施の形態に係る無線局の送信側の構成を示すブロック図
【図2】実施の形態に係る無線局が行うシェーピング処理の動作の一例を示すフローチャート
【図3】実施の形態に係る無線局の受信側の構成を示すブロック図
【図4】実施の形態に係る無線局によるＰＡＰＲ低減の一例を示す図
【図5】実施の形態に係る無線局によるＰＡＰＲ低減の他の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施の形態に係る無線局および通信方法について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【0024】
図１に示す無線局１は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信により他の機器と通信する無線局である。他の機器は、他の無線局、中継装置等を含むものとする。無線局１は、Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel：直列／並列）変換部１１と、分割部１２と、インパルス列生成部１３と、畳み込み部１４と、マッピング部１５と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１６と、判別部１７と、送信部１８と、を備える。無線局１は、図示しないアンテナから他の機器に信号を送信する。
【0025】
上述の各部を制御するため、無線局１はコントローラ５０を備える。コントローラ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）５１と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）５２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５３と、ＲＯＭ（Read-Only Memory）５４と、を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ５０から無線局１の各部への信号線が省略されている。コントローラ５０は無線局１の各部にＩ／Ｏ５２を介して接続され、各部の処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５４に記憶されている制御プログラムを実行して、無線局１の制御を行う。またＩ／Ｏ５２を介して入力されるコマンド、データ等は、処理され、ＲＡＭ５３に一時的に記憶される。ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５３に記憶されたコマンド、データ等を必要に応じて読み出し、無線局１の制御を行う。
【0026】
上記構成を有する無線局１は、入力データの一部に畳み込み演算を施した結果を複素信号に変換し、ＩＦＦＴ変換を行って、時間領域信号を生成する。無線局１は、ピーク電力に基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判別し、判別基準を満たす時間領域信号から送信信号を生成し、送信信号を他の無線局に送信する。無線局１は、図２に示すトレリスシェーピングを行うことで時間領域信号のＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）を低減する。これにより、ＰＡＰＲが低減された時間領域信号から送信信号が生成される。この結果、無線局１が備える送信パワーアンプとして、線形性を有するダイナミックレンジが狭いアンプを用いることが可能となる。
【0027】
無線局１は、１つのＯＦＤＭシンボルに相当するデータを取得するたびに図２に示すトレリスシェーピングを行う。Ｓ／Ｐ変換部１１は、１つのＯＦＤＭシンボルに相当する入力データを取得し、取得した入力データをシリアルデータからパラレルデータに変換する。分割部１２は、Ｓ／Ｐ変換部１１でパラレルデータに変換された入力データを、畳み込み部１４での畳み込み演算の対象である対象データと、畳み込み演算の対象でない非対象データとに分ける（ステップＳ１１）。入力データは、図示しない入力装置から入力される送信用データ、例えば、音声データに対して、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換を含む信号処理を行うことで生成されたデジタルデータである。
【0028】
分割部１２は、対象データを畳み込み部１４に出力し、非対象データをマッピング部１５に出力する。例えば、サブキャリアの数がＮであって、マッピング部１５で１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation：直交振幅変調）に基づくマッピングが行われるとき、分割部１２は、３Ｎビットの入力データｄを、２Ｎビットの非対象データｘとＮビットの対象データｉとに分ける。入力データｄは、下記（１）式で表される。
【0029】
【数1】
【0030】
インパルス列生成部１３は、畳み込み部１４での畳み込み演算に用いられるトレリスシェーピング符号を生成するための互いに異なる複数のインパルス列、具体的には、基準インパルス列および反転インパルス列を生成する。詳細には、インパルス列生成部１３は、それぞれの値が０または１であって、サブキャリアと同数の要素で構成され、畳み込み符号の生成行列Ｇのサイズ以上、具体的には、生成行列Ｇの列数以上の周期で定められるインパルス位置の少なくともいずれかの要素の値が１であって他の要素の値が０である基準インパルス列ｖ０を生成し、畳み込み部１４に出力する（ステップＳ１２）。
【0031】
基準インパルス列ｖ０は、Ｎ個の要素で構成される。畳み込み符号の生成行列Ｇの行数および列数をそれぞれｎｇ，ｍｇとすると、ｍｖ≧ｍｇを満たす自然数ｍｖおよび下記（２）式で表される変数ｊを用いて、インパルス位置はｊｍｖで表される。下記（２）式において、変数ｊは、０以上、かつ、Ｎをｍｖで除算したときの商から１を減算した値以下の整数である。詳細には、基準インパルス列ｖ０において、ｊｍｖ番の要素がインパルス位置の要素である。互いに隣接するインパルス位置の差はｍｖである。実施の形態では、行数ｎｇ＝２であって、列数ｍｇ＝３である生成行列Ｇとｍｖ＝３としたインパルス位置が用いられる。
【0032】
【数2】
【0033】
実施の形態では、インパルス列生成部１３は、下記（３）式に示すように、いずれか１つのインパルス位置の要素の値だけが１であって他の要素の値が０であるインパルス基底ｖ（ｊ）（ｋ）または、要素の値が１であるインパルス位置が互いに異なる複数の該インパルス基底ｖ（ｊ）（ｋ）の合算を基準インパルス列ｖ０として用いる。換言すれば、基準インパルス列ｖ０は、下記（３）式に示すように、任意の個数のインパルス基底ｖ（ｊ）（ｋ）を組み合わせることで求められる。下記（３）式において、変数ｊは、０以上、かつ、Ｎをｍｖで除算したときの商から１を減算した値以下の整数の内、１つまたは複数の値を取り得る。
【0034】
【数3】
【0035】
ｊ番のインパルス位置の要素の値が１であるインパルス基底ｖ（ｊ）は、クロネッカーのデルタδｋ，ｊｍｖを用いて、下記（４）式で表される。クロネッカーのデルタδｋ，ｊｍｖは、ｋ＝ｊｍｖが成り立つ要素、すなわち、番号がｊｍｖの要素が１であり、他の要素が０であることを意味する。下記（４）式において、変数ｋは、０以上、かつ、Ｎ－１以下の整数であり、変数ｊは、上記（２）式で表される。
【0036】
【数4】
【0037】
畳み込み部１４は、下記（５）式に示すように、インパルス列生成部１３から取得した基準インパルス列ｖ０に生成行列Ｇを畳み込み演算することで、トレリスシェーピング符号ｙ０を求める（ステップＳ１３）。下記（５）式において、記号＊は、畳み込み演算を示す。生成行列Ｇは、符号化率が１／２である畳み込み符号器に相当するため、トレリスシェーピング符号ｙ０は、２Ｎ個の要素で構成されるデータである。
【0038】
【数5】
【0039】
基準インパルス列ｖ０は、上記（３）式に示すように、任意の個数のインパルス基底ｖ（ｊ）（ｋ）を組み合わせることで求められるため、トレリスシェーピング符号ｙ０は、下記（６）式で表されるように、インパルス基底ｖ（ｊ）（ｋ）のそれぞれに対応するシェーピング部分符号ｙ（ｊ）（ｋ）を合算することで得られる。下記（６）式において、変数ｊは、０以上、かつ、Ｎをｍｖで除算したときの商から１を減算した値以下の整数の内、１つまたは複数の値を取り得る。クロネッカーのデルタδｋ，ｊｍｖと生成行列Ｇとの畳み込みは０または生成行列Ｇとなるため、シェーピング部分符号ｙ（ｊ）（ｋ）は、下記（７）式および（８）式で表される。変数ｋが、ｊｍｖ以上、かつ、（ｊ＋１）ｍｖ－１以下の整数であるとき、シェーピング部分符号ｙ（ｊ）（ｋ）は、下記（７）式に示すように、生成行列Ｇで表される。変数ｋが、ｊｍｖ未満の整数、または、（ｊ＋１）ｍｖ－１より大きい整数であるとき、下記（８）式に示すように、シェーピング部分符号ｙ（ｊ）（ｋ）の値は０である。
【0040】
【数6】
【0041】
【数7】
【0042】
【数8】
【0043】
畳み込み部１４は、下記（９）式に示すように、分割部１２から取得した対象データｉに畳み込み符号の生成行列Ｇに応じた転置検査行列ＨＴの逆行列（ＨＴ）－１を乗算することで初期符号ｚｉを求める（ステップＳ１４）。検査行列Ｈは、生成行列Ｇに応じたパリティチェック行列である。逆行列（ＨＴ）－１は、Ｎ×２Ｎサイズの行列である。下記（９）式における逆行列（ＨＴ）－１の乗算は、逆行列（ＨＴ）－１の生成行列を対象データｉに畳み込み演算することで実現される。逆行列（ＨＴ）－１の生成行列は、行数および列数がともに２の行列である。逆行列（ＨＴ）－１の行列演算に代えて、逆行列（ＨＴ）－１の生成行列の畳み込み演算を用いることができる。
【0044】
【数9】
【0045】
畳み込み部１４は、下記（１０）式に示すように、初期符号ｚｉとトレリスシェーピング符号ｙ０とを合算することで、符号データｚ０を求める（ステップＳ１４）。
【0046】
【数10】
【0047】
マッピング部１５は、非対象データｘおよび符号データｚ０を複素平面にマッピングすることで複素信号を生成する（ステップＳ１５）。詳細には、マッピング部１５は、１６ＱＡＭに基づくマッピングにより、非対象データｘを虚数部にマッピングすることで、虚数部ａＩＭを得る。マッピング部１５は、虚数部ａＩＭをＩＦＦＴ部１６に出力する。マッピング部１５は、１６ＱＡＭに基づくマッピングにより、符号データｚ０を実数部にマッピングすることで、実数部ａ０
ＲＥを得る。マッピング部１５は、実数部ａ０
ＲＥをＩＦＦＴ部１６に出力する。複素信号である周波数領域のＯＦＤＭシンボルａ０は、下記（１１）式で表される。
【0048】
【数11】
【0049】
ＩＦＦＴ部１６は、マッピング部１５から取得した実数部ａ０
ＲＥおよび虚数部ａＩＭの逆フーリエ変換、具体的にはＩＦＦＴを行う（ステップＳ１６）。サブキャリアの数がＮであるときの、各サブキャリアに対応するＯＦＤＭシンボル基底Ｏ（ｊ）は、下記（１２）式で表される。Ｏ（ｊ）（ｎ）は、Ｏ（ｊ）のｎ番目のサンプルを示す。δｎ，ｊは、クロネッカーのデルタであって、ｎ＝ｊのときに１であり、ｎ＝ｊでないときに０である。下記（１２）式において、変数ｊ，ｎはそれぞれ、０以上、かつＮ－１以下の整数である。
【0050】
【数12】
【0051】
分解能を高めるために、実施の形態では、ＩＦＦＴ部１６は、ゼロパディングＩＦＦＴを行う。例えば、ＩＦＦＴ部１６は、上記（１２）式で表されるＯＦＤＭシンボル基底Ｏ（ｊ）に対してゼロパディングを行ってサンプル数を４Ｎまで拡張した拡張ＯＦＤＭシンボル基底Ｏ（ｊ）
（４Ｎ）を用いる。ＩＦＦＴ部１６は、下記（１３）式に示すように、拡張ＯＦＤＭシンボル基底Ｏ（ｊ）
（４Ｎ）に対してＩＦＦＴを行って、時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）を求める。下記（１３）式において、変数ｋは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。
【0052】
【数13】
【0053】
Ｏ（ｊ）
（４Ｎ）（ｎ）は、１つの要素だけ値が１であって、他の要素の値が０であるため、上記（１３）式の演算は正弦波テーブルを参照することで実現可能である。演算を高速化するために、時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）は、テーブルとして記憶されていることが好ましい。
【0054】
上記（１３）式で示される時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）は、対称性を持つ信号であるため、変数ｋが０以上、かつ、２Ｎ－１以下の範囲のみが計算されればよい。換言すれば、時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）に関して、下記（１４）式が成り立つ。さらに、変数ｊが偶数であるときは、下記（１５）式が成り立ち、変数ｊが奇数であるときは、下記（１６）式が成り立つ。したがって、時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）は、変数ｋが０以上、かつ、２Ｎ－１以下の範囲について、テーブルとして記憶されていればよい。下記（１４）式において、上付き添え字の記号＊は、複素共役を意味する。
【0055】
【数14】
【0056】
【数15】
【0057】
【数16】
【0058】
ＩＦＦＴ部１６は、下記（１７）式に示すように、マッピング部１５から取得した虚数部ａＩＭに対してＩＦＦＴを行うことで、非対象データｘに基づく虚数部ａＩＭに対応する時間領域のＯＦＤＭシンボル成分ｓｘを求める。下記（１７）式において、変数ｎは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｋ）の対称性から、下記（１７）式については、変数ｎが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0059】
【数17】
【0060】
ＩＦＦＴ部１６は、下記（１８）式に示すように、マッピング部１５から取得した実数部ａ０
ＲＥに対してＩＦＦＴを行うことで、対象データｉに基づく実数部ａ０
ＲＥに対応する時間領域のＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥを求める。下記（１８）式において、変数ｎは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｋ）の対称性から、下記（１８）式については、変数ｎが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0061】
【数18】
【0062】
ＩＦＦＴ部１６は、上述のように算出したＯＦＤＭシンボル成分ｓｘ，ｓ０
ＲＥを判別部１７および送信部１８に送る。
【0063】
判別部１７は、時間領域信号のピーク電力を求め、ピーク電力に基づいて時間領域信号が定められた判別基準を満たすか否かを判別する。実施の形態では、判別部１７は、インパルス列のそれぞれについて、時間領域信号のＰＡＰＲを求め、ＰＡＰＲが判別基準を満たすか否かを判別する。判別基準は、例えば、判別対象となるデータの中で、ＰＡＰＲが最小となることである。換言すれば、判別部１７は、ＰＡＰＲが最小となる時間領域信号が判別基準を満たすと判別する。
【0064】
判別部１７は、ＯＦＤＭシンボルのパワーを求める（ステップＳ１７）。詳細には、判別部１７は、下記（１９）式に示すように、ＯＦＤＭシンボル成分ｓｘのサンプル点ごとのパワーｐｘを求める。下記（１９）式において、変数ｋは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。
【0065】
【数19】
【0066】
時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｋ）の対称性から、ＯＦＤＭシンボル成分ｓｘのサンプル点ごとのパワーｐｘに関して、下記（２０）式が成り立つ。したがって、上記（１９）式については、変数ｋが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0067】
【数20】
【0068】
判別部１７は、下記（２１）式に示すように、ＯＦＤＭシンボル成分ｓｘと時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）との相関パワーｐｘｙ
（ｊ）を求める。下記（２１）式において、変数ｊは、０以上、かつ、Ｎ－１以下の整数であり、変数ｋは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。下記（２１）式において、上付き添え字の記号＊は、複素共役を意味する。
【0069】
【数21】
【0070】
時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）の対称性から、相関パワーｐｘｙに関して、下記（２２）式および（２３）式が成り立つ。したがって、上記（２１）式については、変数ｋが１以上、かつ、２Ｎ－１以下の範囲のみが計算されればよい。
【0071】
【数22】
【0072】
【数23】
【0073】
判別部１７は、下記（２４）式に示すように、ＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥのサンプル点ごとのパワーｐ０
ＲＥを求める。下記（２４）式において、変数ｋは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。
【0074】
【数24】
【0075】
時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｊ）の対称性から、パワーｐ０
ＲＥに関して、下記（２５）式が成り立つ。したがって、上記（２４）式については、変数ｋが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0076】
【数25】
【0077】
判別部１７は、下記（２６）式に示すように、実数部ａ０
ＲＥと虚数部ａＩＭとの相関で生じる時間領域の相関パワーｐ０
ＩＮＴを求める。下記（２６）式において、変数ｊは、０以上、かつ、Ｎ－１以下の整数であり、変数ｋは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。
【0078】
【数26】
【0079】
上記（２２）式に示すように、相関パワーｐｘｙの対称性から、下記（２７）式および（２８）式が成り立つ。したがって、上記（２６）式については、変数ｋが１以上、かつ、２Ｎ－１以下の範囲のみが計算されればよい。
【0080】
【数27】
【0081】
【数28】
【0082】
判別部１７は、下記（２９）式に示すように、周波数領域のＯＦＤＭシンボルａ０に対応する時間領域のＯＦＤＭシンボルのパワーｐ０を求める。下記（２９）式において、ｋは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。
【0083】
【数29】
【0084】
判別部１７は、下記（３０）式に示すように、パワーｐ０の最大値であるピーク値ｐ０
ｍａｘとパワーｐ０の平均値ｐ０
ａｖｇから、時間領域のＯＦＤＭシンボルのＰＡＰＲ値Ａ０を求める（ステップＳ１８）。平均値ｐ０
ａｖｇは、下記（３１）式で表される。
【0085】
【数30】
【0086】
【数31】
【0087】
上記（２０）式および（２５）式に示すように、パワーｐｘおよびパワーｐ０
ＲＥは、対称性を有する。上記（２７）式に示すように、パワーｐ０
ＩＮＴは、反対称性を有する。したがって、上記（３１）式は、下記（３２）式で置き換えられる。下記（３２）式において、変数ｋは、０以上、かつ、２Ｎ以下の整数である。上記（３１）式を下記（３２）式に置き換えることで、演算量を低減することができる。
【0088】
【数32】
【0089】
パワーｐｘおよびパワーｐ０
ＲＥの対称性ならびにパワーｐ０
ＩＮＴの反対称性によって、ピーク値ｐ０
ｍａｘを求める演算量を低減することができる。具体的には、ピーク値ｐ０
ｍａｘは、下記（３３）式で表される。下記（３３）式において、変数ｋは、０以上、かつ、２Ｎ以下の整数である。換言すれば、下記（３３）式を用いることで、ピーク値を探索する範囲を２Ｎ＋１個にまで低減することができる。
【0090】
【数33】
【0091】
判別部１７は、上述のように、１つのＯＦＤＭシンボルに対して最初にＰＡＰＲ値Ａ０を算出すると、その旨をインパルス列生成部１３に通知する。通知を受けたインパルス列生成部１３は、基準インパルス列ｖ０においてインパルス位置の少なくともいずれかの要素を反転させることで反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を生成し、畳み込み部１４に出力する（ステップＳ１９）。
【0092】
例えば、インパルス列生成部１３は、基準インパルス列ｖ０においてｊ番のインパルス位置の要素の値を反転させて反転インパルス列を生成する。具体的には、インパルス列生成部１３は、基準インパルス列ｖ０において、ｊ番のインパルス位置の要素の値が０であれば１に変更し、または、ｊ番のインパルス位置の要素の値が１であれば０に変更することで、反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を生成する。このとき、反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）は、下記（３４）式および（３５）式で示される。下記（３４）式および（３５）式において、上付き添え字の（ｊ）は、ｊ番のインパルス位置の要素を反転したことを示す。生成行列Ｇの列数以上の周期でインパルス位置が定められているため、反転インパルス列を生成する際に行われる要素の反転の影響を受ける部分は下記（３５）式に示すように、限定的である。実施の形態では、ｊの初期値は０に設定されており、インパルス列生成部１３は、基準インパルス列ｖ０の０番のインパルス位置、すなわち基準インパルス列ｖ０の０番の要素の値を反転させることで反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を生成する。
【0093】
【数34】
【0094】
【数35】
【0095】
畳み込み部１４は、インパルス列生成部１３から反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を取得すると、基準インパルス列ｖ０と同様に、反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）に生成行列Ｇを畳み込み演算することで、トレリスシェーピング符号ｙ’０を求める（ステップＳ２０）。トレリスシェーピング符号ｙ’０は、上記（６）式、（７）式、（８）式、（３４）式、および（３５）式を見比べると、トレリスシェーピング符号ｙ０に対して、シェーピング部分符号ｙ（ｊ）（ｋ）、すなわち生成行列Ｇを加算または減算することで得られる。畳み込み部１４は、下記（３６）式に示すように、初期符号ｚｉに対して反転したインパルス位置でＧを加算または減算することで、符号データｚ’０を求める（ステップＳ２１）。
【0096】
【数36】
【0097】
マッピング部１５は、１６ＱＡＭに基づくマッピングにより、符号データｚ’０を実数部にマッピングすることで、実数部ａ’０
ＲＥ（ｊ）を求め、実数部ａ’０
ＲＥ（ｊ）を判別部１７に出力する（ステップＳ２２）。
【0098】
判別部１７は、マッピング部１５から取得した実数部ａ’０
ＲＥに基づいて、反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を生成する際にｊ番の要素を反転したことによって生じる複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）を求める（ステップＳ２３）。複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）は、下記（３７）式および（３８）式で表される。変数ｋが、ｊｍｖ以上、かつ、（ｊ＋１）ｍｖ－１以下の整数であるとき、複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）は、下記（３７）式で表される。複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）は、基準インパルス列ｖ０に応じたトレリスシェーピング符号ｙ０に基づく符号データｚ０から得られる複素信号ａ０
ＲＥと、反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）に応じたトレリスシェーピング符号ｙ’０に基づく符号データｚ’０から得られる複素信号ａ’０
ＲＥ（ｊ）との信号差分である。変数ｋが、ｊｍｖ未満の整数、または、（ｊ＋１）ｍｖ－１より大きい整数であるとき、下記（３８）式に示すように、複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）の値は０である。上述のように、反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を生成する際にｊ番の要素を反転させることで影響を受ける周波数領域信号の実数部の成分は、ｍｖ個である。換言すれば、複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）は、変数ｋに関して、ｍｖ個の要素のみについて演算することで、求められる。
【0099】
【数37】
【0100】
【数38】
【0101】
判別部１７は、下記（３９）式に示すように、複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）に対応する時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ）を求める（ステップＳ２４）。時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ）は、上記（３７）式に示す複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）、および、時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｋ）から求められる。下記（３９）式において、変数ｎは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数であり、変数ｋは、ｊｍｖ以上、かつ、（ｊ＋１）ｍｖ－１以下の整数である。換言すれば、時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ）は、変数ｋに関して、ｍｖ個の要素のみについて演算することで、求められる。時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｋ）の対称性から、下記（３９）式については、変数ｎについては、変数ｎが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0102】
【数39】
【0103】
このとき、実数部ａ’０
ＲＥに対応する時間領域のＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥ（ｊ）は、下記（４０）式で表される。時間領域基底信号ｓｂａｓ
（ｋ）の対称性から、下記（４０）式については、変数ｎが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0104】
【数40】
【0105】
判別部１７は、下記（４１）式に示すように、複素信号差分Δａ０
ＲＥ（ｊ）に対応するパワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）を求める（ステップＳ２５）。下記（４１）式において、変数ｋは、ｊｍｖ以上、かつ、（ｊ＋１）ｍｖ－１以下の整数である。換言すれば、パワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）は、変数ｋに関して、ｍｖ個の要素のみについて演算することで、求められる。上記（２２）式に示すように、相関パワーｐｘｙ
（ｊ）は、反対称性を有する。このため、下記（４１）式については、変数ｎが１以上、かつ、２Ｎ－１以下の範囲のみが計算されればよい。
【0106】
【数41】
【0107】
判別部１７は、下記（４２）式に示すように、実数部ａ’０
ＲＥと虚数部ａＩＭとの相関で生じる時間領域の相関パワーｐ０
ＩＮＴ（ｊ）を求める。下記（４２）式において、変数ｊは、０以上、かつ、Ｎ－１以下の整数であり、変数ｎは、０以上、かつ、４Ｎ－１以下の整数である。
【0108】
【数42】
【0109】
判別部１７は、下記（４３）式に示すように、時間領域のＯＦＤＭシンボルのパワーｐ０
（ｊ）を求める（ステップＳ２６）。下記（４３）式において、ＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥ（ｊ）のサンプル点ごとのパワーｐ０
ＲＥ（ｊ）は、上記（２４）式と同様に求められる。パワーｐ０
ＲＥ（ｊ）も上記（２５）式に示す対称性を有するため、下記（４３）式については、変数ｋが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。
【0110】
【数43】
【0111】
上記（４３）式で表されるパワーｐ０
（ｊ）は、上記（１９）式で表されるパワーｐｘ、上記（４０）式で表されるＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥ（ｊ）の絶対値を上記（２４）式に示すように二乗することで得られるパワーｐ０
ＲＥ（ｊ）、ならびに、相関パワーｐ０
ＩＮＴおよび反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を生成する際に要素を反転させることで生じる時間領域信号の差分に基づくピーク電力の差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）に基づいて上記（４２）式で求められる相関パワーｐ０
ＩＮＴ（ｊ）から求められる。
【0112】
判別部１７は、時間領域のＯＦＤＭシンボルのパワーｐ０
（ｊ）に基づいて、上記（３０）式および（３１）式を用いて、ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）を求める（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において、上記（３２）式および（３３）式を用いることで演算量を低減することができる。
【0113】
判別部１７は、ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）がＰＡＰＲ値Ａ０未満であるか否かを判別する。ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）がＰＡＰＲ値Ａ０未満であれば（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、判別部１７は、基準インパルス列ｖ０および演算結果を更新する（ステップＳ２９）。詳細には、判別部１７は、ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）がＰＡＰＲ値Ａ０未満となるときの反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）を基準インパルス列ｖ０とする。判別部１７は、ＰＡＰＲ値Ａ０をＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）で更新する。判別部１７は、ＯＦＤＭシンボルの実数部ｓ０
ＲＥおよび相関パワーｐ０
ＩＮＴをそれぞれ、ＯＦＤＭシンボルの実数部ｓ０
ＲＥ（ｊ）および相関パワーｐ０
ＩＮＴ（ｊ）で更新する。判別部１７は、時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ）およびパワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）をそれぞれ、時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ）の正負を反転した－Δｓ０
ＲＥ（ｊ）およびパワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）の正負を反転した－Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）で更新する。つまり次回以降の計算で再びｊ番目のインパルス位置の要素の反転が必要になったときは、時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ）およびパワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ）の再計算を行う必要はない。
【0114】
その後、ステップＳ２９で更新された基準インパルス列ｖ０を基準として、ステップＳ１９からの処理が行われる。具体的には、基準インパルス列ｖ０が更新された後、ｊの値はリセットされ、ステップＳ１９において、判別部１７は、更新された基準インパルス列ｖ０における０番のインパルス位置の要素を反転させることで、反転インパルス列ｖ’０を生成する。繰り返し処理において、対応する時間領域のＯＦＤＭシンボルのＰＡＰＲがすでに求められている反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）については、再度演算を行う必要はない。同じ反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）についてステップＳ２０以降の処理が繰り返されるときは、ステップＳ２０からステップＳ２５までの処理はすでに行われているため、実行されない。
【0115】
ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）がＰＡＰＲ値Ａ０以上であって（ステップＳ２８；Ｎｏ）、対象データ、具体的には、対象となるインパルス列について上述のＰＡＰＲを判定する処理が完了していなければ（ステップＳ３０；Ｎｏ）、ステップＳ１９からの処理が繰り返される。例えば、基準インパルス列ｖ０のいずれか１つの要素の値を反転させて反転インパルス列ｖ’０を生成する１パルス探索においては、ｊをｊ＋１に更新し、ｊ＝Ｎ－１になるまで、上述の処理が繰り返される。同じ反転インパルス列ｖ’０
（ｊ）についてステップＳ２０以降の処理が繰り返されるときは、ステップＳ２０からステップＳ２５までの処理はすでに行われているため、実行されない。
【0116】
１パルス探索が終わった後に、基準インパルス列ｖ０における複数のインパルス位置の要素の値を反転させて反転インパルス列ｖ’０を生成する複数パルス探索が行われるときは、反転の対象となるインパルス位置の組合せのそれぞれについて上述の処理が行われる。反転の対象となるインパルス位置の個数は、任意に定められる。
【0117】
例えば、複数パルス探索の一例である２パルス探索において、インパルス列生成部１３は、基準インパルス列ｖ０のｊ番とｌ番のインパルス位置の要素の値を反転させることで反転インパルス列ｖ’０
（ｊ，ｌ）を生成する（ステップＳ１９）。なおｊ＜ｌ≦Ｎ－１が成り立つものとする。例えば、ｊの初期値は０であり、ｌの初期値は１である。このとき、２パルス探索が開始されると、インパルス列生成部１３は、基準インパルス列ｖ０の０番と１番のインパルス位置、すなわち基準インパルス列ｖ０の０番およびｍｖ番の要素の値を反転させることで反転インパルス列ｖ’０
（ｊ，ｌ）を生成する。
【0118】
反転インパルス列ｖ’０
（ｊ，ｌ）に対応する時間領域のＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥ（ｊ，ｌ）は、下記（４４）式で表される。ＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥの対称性から、下記（４４）式については、変数ｎが０以上、かつ、２Ｎ以下の範囲のみが計算されればよい。反転インパルス列ｖ’０
（ｊ，ｌ）に対応する時間領域の相関パワーｐ０
ＩＮＴ（ｊ，ｌ）は、下記（４５）式で表される。パワーｐ０
ＩＮＴの反対称性から、下記（４５）式については、変数ｎが１以上、かつ、２Ｎ－１以下の範囲のみが計算されればよい。下記（４４）式および（４５）式の演算に必要な値は、１パルス探索においてすでに求められているため、２パルス探索時には、ステップＳ２０からステップＳ２５までの処理は行われない。
【0119】
【数44】
【0120】
【数45】
【0121】
判別部１７は、下記（４６）式に示すように、ＯＦＤＭシンボルのパワーｐ０
（ｊ，ｌ）を求める（ステップＳ２６）。下記（４６）式において、ＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥ（ｊ，ｌ）のサンプル点ごとのパワーｐ０
ＲＥ（ｊ，ｌ）は、上記（２４）式と同様に求められる。
【0122】
【数46】
【0123】
判別部１７は、時間領域のＯＦＤＭシンボルのパワーｐ０
（ｊ，ｌ）に基づいて、上記（３０）式および（３１）式を用いて、ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ，ｌ）を求める（ステップＳ２７）。ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ，ｌ）の演算において、上記（３２）式および（３３）式を用いることで演算量を低減することができる。ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ，ｌ）がＰＡＰＲ値Ａ０未満であれば、判別部１７は、基準インパルス列ｖ０および演算結果を更新する。詳細には、判別部１７は、ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ，ｌ）がＰＡＰＲ値Ａ０未満となるときの反転インパルス列ｖ’０
（ｊ，ｌ）を基準インパルス列ｖ０とする。判別部１７は、ＰＡＰＲ値Ａ０をＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ，ｌ）で更新する。判別部１７は、ＯＦＤＭシンボルの実数部ｓ０
ＲＥおよび相関パワーｐ０
ＩＮＴをそれぞれ、ＯＦＤＭシンボルの実数部ｓ０
ＲＥ（ｊ，ｌ）および相関パワーｐ０
ＩＮＴ（ｊ，ｌ）で更新する。判別部１７は、時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ），Δｓ０
ＲＥ（ｌ）およびパワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ），Δｐ０
ＩＮＴ（ｌ）をそれぞれ、時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥ（ｊ），Δｓ０
ＲＥ（ｌ）の正負を反転した－Δｓ０
ＲＥ（ｊ），－Δｓ０
ＲＥ（ｌ）およびパワー差分Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ），Δｐ０
ＩＮＴ（ｌ）の正負を反転した－Δｐ０
ＩＮＴ（ｊ），－Δｐ０
ＩＮＴ（ｌ）で更新する。
【0124】
上述の処理を繰り返した結果、ＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ，ｌ）がＰＡＰＲ値Ａ０以上であって（ステップＳ２８；Ｎｏ）、対象データについて上述のＰＡＰＲを判定する処理が完了すれば（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、無線局１はトレリスシェーピングの処理を終了する。
【0125】
上述のように処理を行うことで、ＰＡＰＲ値が最小となるときの反転インパルス列ｖ’０、およびＰＡＰＲ値が最小となる時間領域のＯＦＤＭシンボルの実数部ｓ０
ＲＥが求められる。実数部ｓ０
ＲＥは、送信部１８に送られる。
【0126】
送信部１８は、ＰＡＰＲが最小となるときの時間領域のＯＦＤＭシンボルの実数部ｓ０
ＲＥと非対象データｘに基づく虚数部ａＩＭに対応するＯＦＤＭシンボル成分ｓｘから送信信号を生成し、送信信号を送信する。
【0127】
無線局１で生成され、無線局１から送信される送信信号は、図３に示す無線局２で受信される。無線局２は、受信部２１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部２２と、デマッピング部２３と、復号部２４と、を備える。
【0128】
上述の各部を制御するため、無線局２はコントローラ６０を備える。コントローラ６０は、ＣＰＵ６１と、Ｉ／Ｏ６２と、ＲＡＭ６３と、ＲＯＭ６４と、を備える。複雑化を避け、理解を容易にするために、コントローラ６０から無線局２の各部への信号線が省略されている。コントローラ６０は無線局２の各部にＩ／Ｏ６２を介して接続され、各部の処理の開始、終了、処理内容の制御を行う。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６４に記憶されている制御プログラムを実行して、無線局２の制御を行う。またＩ／Ｏ６２を介して入力されるコマンド、データ等は、処理され、ＲＡＭ６３に一時的に記憶される。ＣＰＵ６１は、ＲＡＭ６３に記憶されたコマンド、データ等を必要に応じて読み出し、無線局２の制御を行う。
【0129】
受信部２１は、図示しないアンテナで受信した電波に対して信号処理を行って受信信号を生成し、ＦＦＴ部２２に出力する。
【0130】
ＦＦＴ部２２は、受信信号に対してＦＦＴを行うことで、受信側の複素信号を生成し、複素信号をデマッピング部２３に出力する。受信側では送信時のＰＡＰＲ発生確率が既知であるため、複素信号のＰＡＰＲを計算し、そのＰＡＰＲ発生確率が予め定められた閾値より低いときには、該当するＯＦＤＭ信号が誤っていると判別することも可能である。
【0131】
デマッピング部２３は、ＦＦＴ部２２で生成された複素信号に対して、ＱＡＭデマッピングを行う。詳細には、デマッピング部２３は、ＦＦＴ部２２で生成された複素信号の実数部に対してＱＡＭデマッピングを行うことで、符号化済みデータを生成する。デマッピング部２３は、ＦＦＴ部２２で生成された複素信号の虚数部に対してＱＡＭデマッピングを行うことで、非対象データを生成する。デマッピング部２３は、符号化済みデータおよび非対象データを復号部２４に出力する。
【0132】
復号部２４は、符号化済みデータに無線局１で用いられた転置検査行列を乗算することで、復号データを生成する。トレリスシェーピング符号ｙ０は、下記（４７）式を満たすので、転置検査行列ＨＴを乗算することで、下記（４８）式に示すように、対象データｉを復元することが可能となる。下記（４８）式における転置検査行列ＨＴの乗算は、転置検査行列ＨＴの生成行列を符号化済みデータに畳み込み演算することで実現される。転置検査行列ＨＴの生成行列は、行数が２であって、列数が３である行列である。
【0133】
【数47】
【0134】
【数48】
【0135】
復号部２４は、非対象データおよび復号データから出力信号を生成し、例えば、データ処理部に出力信号を送る。無線局２は、無線局１で用いられる転置検査行列についての情報を予め保持している。
【0136】
無線局１から無線局２に、ＰＡＰＲを低減するために送信側で行った処理を示す情報である副次情報を送る必要はなく、無線局２は、転置検査行列を用いることで無線局１への入力データを復元することができる。
【0137】
図４に無線局１によるＰＡＰＲ低減の一例を示す。詳細には、図４は、サブキャリア数を６４、生成行列Ｇの行数および列数をそれぞれ２，３とし、ＱＡＭマッピングを１６ＱＡＭ信号へのマッピングとして、無線局１によるトレリスシェーピングを行うシミュレーションを１０５回行った結果である。図４の横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）を示し、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦ（Complementary Cumulative Distribution Function：相補累積分布補関数）を示す。なお縦軸は、対数軸である。
【0138】
図４において、細い実線は、トレリスシェーピングを行わなかったときのＰＡＰＲを示し、太い実線は、複数パルス探索を３パルス探索まで行ったときのＰＡＰＲを示し、破線は、複数パルス探索を２パルス探索まで行ったときのＰＡＰＲを示す。
【0139】
図４の例では、３パルス探索まで行うトレリスシェーピングによって、出現確率１０－３の点において、トレリスシェーピングを行わなかったときと比べて、ＰＡＰＲが４．５ｄＢ以上低減されている。上述のように、無線局１のトレリスシェーピングでは、ビタビアルゴリズムは不要であるため、演算負荷が低減されている。
【0140】
３パルス探索よりも演算負荷が低い２パルス探索まで行うトレリスシェーピングでは、出現確率１０－３の点において、３パルス探索まで行うトレリスシェーピングに比べて、０．５ｄＢ程度ＰＡＰＲが悪化する。しかしながら、２パルス探索まで行うトレリスシェーピングを行ったときのＰＡＰＲは、出現確率１０－３の点において、トレリスシェーピングを行わなかったときと比べて、４ｄＢ以上低減されている。
【0141】
以上説明した通り、実施の形態に係る無線局１によれば、ＰＡＰＲが最小となるときのインパルス列である最適インパルス列に畳み込み演算を施すことで生成されるトレリスシェーピング符号を用いてトレリスシェーピングを行ってＰＡＰＲを低減するため、ビタビアルゴリズムは不要であり、演算負荷が低減される。
【0142】
ＰＡＰＲが低減されることで、パワーアンプの線形性が求められるダイナミックレンジが狭くなり、パワーアンプの消費電力、サイズ、コスト等が低減される。消費電力が低減されると、無線局１のバッテリー駆動時間の長時間化が可能となる。
【0143】
本発明は、上述の実施の形態の例に限られない。マッピング部１５は、１６ＱＡＭに基づくマッピングに限られず、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ等に基づくマッピングを行ってもよい。マッピング部１５は、ＱＡＭに限られず、変調入力と変調出力とが線形写像関係にあって、変調出力シンボルが二次元直交基底で表されるものであれば、任意の変調方式に基づいて、マッピングを行うことができる。一例として、マッピングはＭ－ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏位変調）に基づいて行われてもよい。
【0144】
判別部１７は、ＰＡＰＲの代わりに、ピーク電力に基づいて、時間領域信号が基準を満たすか否かを判別してもよい。詳細には、判別部１７は、図２のステップＳ２７の処理を行う際に、ｐ０
ａｖｇ＝１とすればよい。これにより、上記（３１）式の演算が省略され、上記（３０）式の演算の内、ｐ０
ａｖｇでの除算が省略される。この結果、ＰＡＰＲ値Ａ０を求めるためには、上記（３３）式で表されるピーク値ｐ０
ｍａｘの探索のみ行えばよく、演算量が低減される。
【0145】
図５にピーク電力に基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判別するときの無線局１によるＰＡＰＲ低減の一例を示す。詳細には、図５は、サブキャリア数を６４、生成行列Ｇの行数および列数をそれぞれ２，３とし、ＱＡＭマッピングを１６ＱＡＭ信号へのマッピングとして、無線局１によるトレリスシェーピングを行うシミュレーションを１０５回行った結果である。図５の横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）を示し、縦軸はＰＡＰＲのＣＣＤＦを示す。なお縦軸は、対数軸である。
【0146】
図５において、細い実線は、トレリスシェーピングを行わなかったときのＰＡＰＲを示し、太い実線は、図４に示す太い実線と同様に、最小のＰＡＰＲを３パルス探索により求めたときのＰＡＰＲを示し、一点鎖線は、ピーク電力に基づく複数パルス探索を３パルス探索まで行ったときのＰＡＰＲを示す。
【0147】
ＰＡＰＲを求めずにピーク電力に基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判定する場合は、図４に示す３パルス探索まで行うトレリスシェーピングに比べて０．３ｄＢ程度ＰＡＰＲが悪化する。しかしながら、トレリスシェーピングを行ってピーク電力に基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判定したときのＰＡＰＲは、出現確率１０－３の点において、トレリスシェーピングを行わなかったときと比べて、４ｄＢ以上低減されている。したがって、ピーク電力に基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判定するときでも、ＰＡＰＲを十分に低減することができる。ピーク電力に基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判定することで、ＰＡＰＲに基づいて時間領域信号が判別基準を満たすか否かを判定するときよりも演算負荷を低減することができる。
【0148】
無線局１が行うトレリスシェーピングの処理は、図２の例に限られない。一例として、インパルス列生成部１３は、ステップＳ１２において基準インパルス列を生成した直後に、ステップＳ１９の反転インパルス列の生成を予め行ってもよい。この場合、判別部１７は、ステップＳ２０以降の処理を繰り返す際に、予め生成された反転インパルス列のいずれかを選択して、選択した反転インパルス列についてステップＳ２０以降の処理を行えばよい。
【0149】
判別部１７による判定方法は、上述の例に限られない。一例として、判別部１７は、１パルス探索のみを行って、複数パルス探索を行わなくてもよい。パルス探索は、予めテーブルとして用意されたインパルス位置の組合せについて行われてもよい。これにより、演算負荷をさらに低減することが可能となる。
【0150】
他の一例として、判別部１７は、ＰＡＰＲ値Ａ０またはＰＡＰＲ値Ａ０
（ｊ）が予め定められたＰＡＰＲ基準値を下回れば、ＰＡＰＲ基準値を下回るときのＯＦＤＭシンボル成分ｓ０
ＲＥまたは時間領域信号差分Δｓ０
ＲＥを送信部１８に送る。これにより、演算負荷をさらに低減することが可能となる。
【0151】
ＩＦＦＴ部１６は、ゼロパディングＩＦＦＴに限られず、３次スプライン補間、ラグランジュ補間等の任意の補間方法による補間をＩＦＦＴ結果に施してもよい。
【0152】
その他、上述のハードウェア構成および回路構成は一例であり、任意に変更および修正が可能である。
【符号の説明】
【0153】
１，２ 無線局
１１ Ｓ／Ｐ変換部
１２ 分割部
１３ インパルス列生成部
１４ 畳み込み部
１５ マッピング部
１６ ＩＦＦＴ部
１７ 判別部
１８ 送信部
２１ 受信部
２２ ＦＦＴ部
２３ デマッピング部
２４ 復号部
５０，６０ コントローラ
５１，６１ ＣＰＵ
５２，６２ Ｉ／Ｏ
５３，６３ ＲＡＭ
５４，６４ ＲＯＭ
１１ Ｓ／Ｐ変換部
１２ 分割部
１３ インパルス列生成部
１４ 畳み込み部
１５ マッピング部
１６ ＩＦＦＴ部
１７ 判別部
１８ 送信部
２１ 受信部
２２ ＦＦＴ部
２３ デマッピング部
２４ 復号部
５０，６０ コントローラ
５１，６１ ＣＰＵ
５２，６２ Ｉ／Ｏ
５３，６３ ＲＡＭ
５４，６４ ＲＯＭ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】