JP5388682B2 - 送信機、受信機および通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、周波数ダイバーシチを適用したマルチキャリア通信を行う送信機、受信機および通信装置に関する。

近年、高速データ伝送に対する需要が益々増加する傾向にある。ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）は、データを複数のサブキャリア（周波数）に載せて送受信するマルチキャリア方式であり、遅延波（建物などに反射して遅れて受信される信号）があっても良好な通信品質が得られるという特長があるため、高速無線通信システムや、電力線通信等によく採用されている。

また、時間波形の振幅が大きくなってしまうというＯＦＤＭの欠点を改良した、シングルキャリアＯＦＤＭ（以下、ＳＣ−ＯＦＤＭと記載する）と呼ばれる方式も検討されている。ＳＣ−ＯＦＤＭも、ＯＦＤＭと同様に、データを複数の周波数で並列伝送していると見なせる、すなわち原理的にはマルチキャリア方式と見なせるので、ＯＦＤＭと同様に、遅延波があっても良好な通信品質が得られるという特長がある。

ここで、通信品質は、伝送路上のフェージング、干渉、雑音の影響を受けるが、これらの影響を低減する方法として、周波数ダイバーシチと呼ばれる方法がある。周波数ダイバーシチは、同一データを複数の周波数で送受信する。これにより、ある特定の周波数において、信号がフェージングにより減衰した場合や、大きな干渉や雑音が混入した場合であっても、他の周波数で同一データを伝送しているので、データ誤りが生じ難いという特長がある（たとえば、下記特許文献１参照）。ＯＦＤＭ、ＳＣ−ＯＦＤＭのいずれの方式でも、周波数ダイバーシチを適用することができる。

国際公開第０７／０３２４９１号

周波数ダイバーシチを実現するためには、異なる周波数で同一のデータを送信する必要があるため、周波数方向に同じ信号が並ぶようになる。すると、送信信号の振幅には大きなピークを生じるようになる。

ピーク振幅を持つような波形を送受信するためには、通信装置内のアナログ回路やディジタル回路のダイナミックレンジを大きくして、ピーク振幅がクリップされないようにする必要があるが、ダイナミックレンジを大きくすると、通信装置は複雑になり、装置規模が増大してしまうとともに、装置や通信システムの価格も上昇してしまう。また、ピーク振幅がクリップされないように、送信電力を小さくして送信すると、フェージング、干渉、雑音の影響を大きく受けて、良好な通信品質を維持できない。すなわち、ピーク振幅が生じると、通信装置が大きくなったり、フェージング、干渉、雑音の影響を受け易くなったりする、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数ダイバーシチを行う際のピーク振幅の発生を抑えてマルチキャリア信号を送受信する送信機、受信機および通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、マルチキャリア信号を送信する送信機であって、同一データを周波数領域でコピーする周波数コピー手段と、前記周波数コピー手段からの出力信号をランダム化する周波数スクランブル手段と、前記周波数スクランブル手段からの出力信号を時間領域の信号に変換する周波数時間変換手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、送信機は、送信信号を周波数領域でコピーし、さらに、ランダム化処理を実施した上で送信することとしたので、周波数ダイバーシチを適用したマルチキャリア通信においてピーク振幅が発生するのを抑えることができ、通信品質を向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかる通信装置が備えている送信機の実施の形態１の構成例を示す図である。 図２は、本発明にかかる通信装置が備えている受信機の実施の形態１の構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１の送信機の動作を説明するための図である。 図４は、ランダム化処理を実施する前の信号と実施した後の信号の関係を示した図である。 図５は、ＰＮ系列発生部の構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１の送信機の他の構成例を示す図である。 図７は、実施の形態１の送信機の有効性を説明するための図である。 図８は、実施の形態１の受信機の動作を説明するための図である。 図９は、実施の形態１の通信装置の効果を説明する図である。 図１０は、実施の形態２の通信装置が備えている送信機の構成例を示す図である。 図１１は、実施の形態２の通信装置が備えている受信機の構成例を示す図である。 図１２は、サブキャリア数が８の場合における周波数合成部の構成例を示す図である。 図１３は、ブランチ数情報＝４の場合における送信機の動作を説明するための図である。 図１４は、ブランチ数情報＝４の場合における受信機の動作を説明するための図である。 図１５は、実施の形態３の送信機が備えている周波数スクランブラの構成例を示す図である。 図１６は、実施の形態３の送信機が備えている周波数スクランブラの構成例を示す図である。 図１７は、実施の形態３の受信機が備えている周波数デスクランブラの構成例を示す図である。 図１８は、実施の形態４の送信機が備えている周波数スクランブラの構成例を示す図である。 図１９は、実施の形態４の送信機が備えている周波数スクランブラの構成例を示す図である。 図２０は、実施の形態４の受信機が備えている周波数デスクランブラの構成例を示す図である。 図２１は、実施の形態４の受信機が備えている周波数デスクランブラの構成例を示す図である。 図２２は、実施の形態５の送信機が備えている周波数スクランブラの構成例を示す図である。 図２３は、実施の形態５の受信機が備えている周波数デスクランブラの構成例を示す図である。 図２４は、位相回転量を４通りとした場合における、位相変換部の動作を説明するための図である。 図２５は、実施の形態６の受信機が備えている周波数合成部の構成例を示す図である。 図２６は、実施の形態７の受信機が備えている周波数合成部の構成例を示す図である。 図２７は、実施の形態８の送信機が備えている周波数スクランブラの構成例を示す図である。 図２８は、実施の形態８の通信装置の動作を説明するための図である。 図２９は、実施の形態９の送信機の構成例を示す図である。 図３０は、実施の形態９の受信機の構成例を示す図である。 図３１は、周波数コピー部の構成例を示す図である。 図３２は、本発明にかかる通信装置により構成された通信システムの一例を示す図である。 図３３は、実施の形態１１の通信システムの構成例を示す図である。 図３４は、実施の形態１２の通信システムの構成例を示す図である。 図３５は、ブランチ数情報を報知チャネルで送信するようにした通信システムのフレームフォーマットの一例を示す図である。 図３６は、ＰＮ系列をユーザ毎に変えるようにしたフレームフォーマットの一例を示す図である。 図３７は、ＰＮ系列を基地局毎に変えるようにしたフレームフォーマットの一例を示す図である。 図３８は、実施の形態１７の通信システムを説明するための図である。 図３９は、実施の形態１８の通信システムを説明するための図である。

以下に、本発明にかかる送信機、受信機および通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信装置が備えている送信機の実施の形態１の構成例を示す図である。また、図２は、本発明にかかる通信装置が備えている受信機の実施の形態１の構成例を示す図である。これらの図１および図２では、通信装置が送受信するマルチキャリア信号を直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号とした場合の構成例を示している。

図１に示した送信機１は、ディジタル信号である送信データを、アナログ信号である送信信号に変換する。そして、送信機１は、たとえば無線通信を行う通信装置を構成しているのであれば、送信信号をアンテナ（図示せず）に送出し、また電力線通信を行う通信装置を構成しているのであれば、送信信号を電力線（図示せず）に送出する。

一方、図２に示した受信機２は、上記の送信機１が送信する信号と同様のアナログ信号を受信すると、受信信号から、送信されたデータを抽出して、受信データとして出力する。受信機２は、たとえば無線通信を行う通信装置を構成しているのであれば、アンテナ（図示せず）から受信信号を取得し、また電力線通信を行う通信装置を構成しているのであれば、電力線（図示せず）から受信信号を取得する。

以下、本実施の形態の送信機１および受信機２の内部構成および詳細動作について説明する。

本実施の形態の送信機１（図１参照）は、マッピング部１０１、周波数コピー部１０２、シリアル／パラレル変換部（以降、Ｓ／Ｐ部と記す）１０５、周波数スクランブラ１０６、リセット信号発生部１０９、ＩＦＦＴ部１１０およびアナログＴＸ部１１１を備える。また、周波数コピー部１０２は、メモリ１０３およびセレクタ１０４を含み、周波数スクランブラ１０６は、複数の乗算器１０７、およびＰＮ系列発生部１０８を含んでいる。

マッピング部１０１は、入力された送信データを、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の変調方式に応じた複素信号に変換する。例えば、ＱＰＳＫであれば、送信データ２ビットを、１＋ｊ，−１＋ｊ，−１−ｊ，１−ｊの４つの信号点のいずれかに変換する。

周波数コピー部１０２は、マッピング部１０１の出力信号をコピーする機能を実現する。ここで、メモリ１０３は、メモリ入力信号を一定時間後に入力順に出力するＦＩＦＯ（First In First Out）型のメモリである。そして、マッピング部１０１の出力信号は、メモリ１０３およびセレクタ１０４の双方に入力され、セレクタ１０４は、まずマッピング部１０１から直接入力された信号を選択して後段のＳ／Ｐ部１０５へ出力した後、メモリ１０３から出力された信号を選択して後段のＳ／Ｐ部１０５へ出力する。すなわち、Ｓ／Ｐ部１０５には、同じ信号が２回続けて入力されることとなる。

Ｓ／Ｐ部１０５は、周波数コピー部１０２から入力される信号であるシリアル信号を、パラレル化して出力する。

周波数スクランブラ１０６は、Ｓ／Ｐ部１０５からの出力信号を受け取り、それをランダム化する。具体的には、ＰＮ系列発生部１０８が、ＰＮ（Pseudo Noise）系列すなわち“０”，“１”の擬似乱数系列を発生させ、乗算器１０７が、ＰＮ系列に基づいて、Ｓ／Ｐ部１０５から受け取った信号の符号を反転させる。例えば、Ｓ／Ｐ部１０５出力信号が、１６ＱＡＭであり、１＋３ｊで表される信号の場合、ＰＮ系列発生部１０８出力が“０”であれば、乗算器１０７は１＋３ｊをそのまま出力し、一方、ＰＮ系列発生部１０８出力が“１”であれば、乗算器１０７は１＋３ｊの符号を反転させて得られた−１−３ｊを出力する。

リセット信号発生部１０９は、ＰＮ系列発生部１０８をＯＦＤＭシンボル毎にリセットするための信号を発生する。すなわち、ＰＮ系列発生部１０８に対して、ＯＦＤＭシンボル毎にリセット信号を出力する（リセットするように指示を行う）。

ＩＦＦＴ部１１０は、周波数スクランブラ１０６から出力されたパラレル信号に対してＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）を実行し、周波数軸上の信号から時間軸上の信号に変換する。

アナログＴＸ部１１１は、ＩＦＦＴ部１１０から入力されたディジタル信号を所望のアナログ信号に変換して送信信号を生成する。アナログＴＸ部１１１は、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ変換器）、フィルタ、アンプ等のアナログデバイスにより構成される。

また、本実施の形態の受信機２（図２参照）は、アナログＲＸ部２０１、ＦＦＴ部２０２、同期検波部２０３、周波数デスクランブラ２０６、リセット信号発生部２０９、周波数合成部２１０、パラレル／シリアル変換部（以降、Ｐ／Ｓ部と記す）２１２およびデマッピング部２１３を備える。また、同期検波部２０３は、複数の乗算器２０４、および伝送路推定部２０５を含み、周波数デスクランブラ２０６は、複数の乗算器２０７、およびＰＮ系列発生部２０８を含み、周波数合成部２１０は、複数の加算器２１１を含んでいる。

アナログＲＸ部２０１は、入力される受信信号をディジタル信号に変換する。受信信号は、無線通信であれば、アンテナ（図示せず）から入力され、電力線通信であれば、電力線（図示せず）から入力される。

ＦＦＴ部２０２は、アナログＲＸ部２０１から出力された信号に対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を実行し、周波数軸上の信号に変換する。

同期検波部２０３は、ＦＦＴ部２０２から出力された信号を同期検波する。具体的には、乗算器２０４が、伝送路推定部２０５による伝送路推定結果をＦＦＴ部２０２の出力信号に対して乗算し、同期検波結果を得る。ここで、伝送路の推定は、たとえば、送信側にてプリアンブルのような既知信号を送信し、これを受信側にて受信することで行う。伝送路推定結果を受信信号（ＦＦＴ部２０２の出力信号）に乗算することにより、受信信号が伝送路にて受けた振幅，位相の変移が補正される。

周波数デスクランブラ２０６は、送信側の通信装置が送信信号を生成する際に実施したランダム化（上述した送信機１の周波数スクランブラ１０６が実施するランダム化に相当）を解除する。具体的には、ＰＮ系列発生部２０８が、ＰＮ系列を発生させ、乗算器２０７が、ＰＮ系列に基づいて、ＦＦＴ部２０２から受け取った信号の符号を反転させる。なお、ＰＮ系列発生部２０８は、送信機１を構成しているＰＮ系列発生部１０８と同じものである。すなわち、ここで実行する符号反転処理は、送信機１における符号反転処理と同様であり、その説明は省略する。これにより、送信機１で実施された符号反転（ランダム化）が解除され、符号反転前の信号が復元される。

リセット信号発生部２０９は、ＰＮ系列発生部２０８をＯＦＤＭシンボル毎にリセットするための信号を発生する。このリセット信号発生部２０９は、送信機１を構成しているリセット信号発生部１０９と同じものである。

周波数合成部２１０は、周波数デスクランブラ２０６から出力された複数の信号のうち、同一データが伝送された周波数軸上の信号同士を合成する。具体的には、同一データが伝送されてきた信号同士を加算器２１１で加算し、合成された信号を生成する。

パラレル／シリアル変換部（以降、Ｐ／Ｓ部と記す）２１２は、周波数合成部２１０から入力される信号であるパラレル信号を、シリアル化して出力する。

デマッピング部２１３は、送信機１を構成しているマッピング部１０１と逆の動作を行う。すなわち、適用されている変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭなど）に応じて入力信号をデマッピングすることにより送信されたデータを復元し、復元したデータを受信データとして出力する。

つづいて、送信機１の動作の詳細について、図面を参照しながら説明する。

図３は、送信機１の周波数コピー部１０２から周波数スクランブラ１０６までの動作を説明するための図である。図示したように、ここでは、マッピング部１０１から出力された信号（図示したマッピング後信号に相当）をs0〜s7の８シンボルとし、これを送信機１が１回の送信処理で取り扱う単位とした場合（s0〜s7に基づいて１ＯＦＤＭシンボルを生成する場合）の動作例について説明する。例えば、変調方式としてＢＰＳＫが適用されている場合、各シンボル（s0〜s7）は、＋１，−１の２通りの値をとり、また、ＱＰＳＫが適用されている場合には、＋１＋ｊ，−１＋ｊ，−１−ｊ，＋１−ｊの４通りの値をとる。

周波数コピー部１０２では、マッピング部１０１から出力された信号（マッピング後信号）を受け取ると、まず、セレクタ１０４が、受け取ったs0〜s7をそのまま出力するとともに、メモリ１０３は、これらのs0〜s7を保存する。その後、所定時間が経過すると、セレクタ１０４が、メモリ１０３からの出力を選択し、メモリ１０３で保持しておいたs0〜s7を出力する。この結果、周波数コピー部１０２の出力は“s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7”となり、このs0〜s7が２回繰り返された系列が周波数コピー後の信号としてＳ／Ｐ部１０５へ入力される。

Ｓ／Ｐ部１０５は、周波数コピー部１０２から入力された各シンボルを並列化して、周波数スクランブラ１０６へ入力させる。

周波数スクランブラ１０６では、Ｓ／Ｐ部１０５からの入力信号を、ＰＮ系に基づいてランダム化する。具体的には、Ｓ／Ｐ部１０５から受け取った各シンボルを、対応する乗算器１０７へそれぞれ入力させ、各乗算器１０７は、受け取ったシンボル（入力シンボル）に対し、ＰＮ系列発生部１０８から出力されたＰＮ系列のうちの特定のビット（自身と対応付けられたビット）の状態に応じた符号反転処理を実行し、得られた処理結果をランダム化実施結果として出力する。なお、既に説明したとおり、各乗算器１０７は、自身と対応付けられたビット（対応ビット）が“１”の場合、入力シンボルの符号を反転させたシンボルを出力し、また、対応ビットが“０”の場合には、入力シンボルと同じシンボルを出力する。図３に示した例では、ＰＮ系列が“0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0”であるため、ランダム化実施後の信号（周波数スクランブラ出力）は、図示したように、“s0,-s1,s2,-s3,-s4,s5,s6,-s7,s0,s1,s2,-s3,-s4,-s5,-s6,s7”となる。周波数スクランブラ１０６から出力された信号は、ＩＦＦＴ部１１０により時間軸上の信号に変換される。すなわち、ＩＦＦＴ部１１０までの信号は、周波数軸上の信号である。

なお、ＰＮ系列の対応するビットが“１”のシンボルを符号反転させる場合について説明したが、これとは逆に、対応するビットが“０”のシンボルを符号反転させ、対応するビットが“１”のシンボルについては符号反転させないように構成してもよい。説明内容からもわかるように、乗算器１０７は、Ｓ／Ｐ部１０５からの入力信号（シンボル）に対してＰＮ系列中の対応ビットを単に乗算するものではなく、対応ビットの状態に従い、入力信号をそのまま出力するか符号を反転させた上で出力するものである。

図４は、ランダム化処理を実施する前の信号と実施した後の信号の関係を示した図であり、上段は周波数スクランブラ１０６への入力信号（ランダム化実行前の信号）のスペクトル、下段は周波数スクランブラ１０６からの出力信号（ランダム化実行後の信号）のスペクトルを示している。図示したように、ランダム化実行前の状態では同一信号（シンボル列s0〜s7）が周波数軸上に繰返し並ぶのに対し、ランダム化実行後の状態では周波数軸上で同一信号が繰り返されない。よって、送信機１では、時間波形にピーク振幅を生じさせない（振幅のピークを低減できる）という効果が得られる。さらに、周波数スクランブラ１０６から出力されたランダム化実施後の信号では、同一データが周波数軸上で最大に離れた周波数で伝送されるようになる（同一データが載せられているシンボル同士の距離がすべて同じとなる）ので、周波数ダイバーシチの効果が最大化されるという効果が得られる。

ちなみに、周波数軸上に同一信号が並ばないようにする他の方法として、例えば、信号（シンボル）の符号反転を行うことなく、インタリーブにより各シンボルをバラバラの周波数に配置する構成も考えられるが、そのような構成（単にシンボルの配置のみを入れ替える構成）では、同一データが近い周波数に配置されるケースが生じるため、本発明のように、周波数ダイバーシチ効果を最大化することはできない。

リセット信号発生部１０９は、ＰＮ系列発生部１０８をＯＦＤＭシンボル毎にリセットする。図３の例では、１ＯＦＤＭシンボルが、s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7、の１６個の複素信号から成るので、リセット信号発生部１０９は、１６個の複素信号毎に、ＰＮ系列発生部１０８をリセットするための信号（リセット信号）を出力する。この結果、送信機１から送信される各ＯＦＤＭシンボルは、常に同じパターンのＰＮ系列を用いてランダム化された複素信号系列（周波数スクランブラ１０６出力）に基づいて生成されることとなる。

また、図５は、ＰＮ系列発生部１０８および２０８の構成例を示す図である。図示したように、ＰＮ系列発生部１０８および２０８は、複数（この例では７個）の遅延回路３０１およびセレクタ３０２のペアと、複数（この例では３個）の排他的論理和器３０３と、初期値メモリ３０４とを備えている。この例の場合、遅延回路３０１が７個あるので、１２７ビット（＝２⁷−１）長のＰＮ系列が生成される。このＰＮ系列発生部１０８および２０８において、遅延回路３０１は、１クロック前のビットを保存する。セレクタ３０２は、通常は遅延回路３０１出力を選択し、リセット信号が入力された場合には、初期値メモリ３０４を選択して後段の遅延回路３０１へ入力させ、遅延回路３０１が保持する値を初期化する。リセット信号が入力されない場合、ＰＮ系列発生部１０８は１２７ビットのＰＮ系列を繰り返し生成し続ける。リセット信号が入力されると、１２７ビットのＰＮ系列の途中で初期値がロードされて、初期化される。

上述したように、本実施の形態においては、リセット信号発生部１０９は、ＯＦＤＭシンボル毎にリセット信号を出力するので、図３に示した例では、ＰＮ系列発生部１０８の出力は、“0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0”をＯＦＤＭシンボル毎に繰り返す。これにより、送信機１が送信した信号を受信する受信機２では、ＰＮ系列発生部２０８の同期を取る必要がなくなり、受信機の回路が簡単化できるようになる（詳細については後述する）。

ＩＦＦＴ部１１０で時間軸上の信号に変換された信号は、アナログＴＸ部１１１で所望のアナログ信号に変換され、伝送路に送出される。アナログＴＸ部１１１は、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器、アンプ、フィルタ等を備え、入力信号に対して各種信号処理を実行する。そして、得られた信号を、無線伝送路経由で送信するのであれば、アンテナに供給すべきアナログ信号に変換して出力し、電力線などの有線伝送路経由で送信するのであれば、有線伝送路に供給すべきアナログ信号に変換して出力する。いずれも一般的なものであるため、詳細説明は省略する。

なお、図１に示した構成に代えて、図６に示したような構成を採用することも可能である。図６は、本実施の形態の送信機の他の構成例を示す図であり、図示した送信機１ａは、上述した送信機１から周波数スクランブラ１０６を削除し、さらに周波数スクランブラ１０６ａを周波数コピー部１０２とＳ／Ｐ部１０５の間に追加した構成をとる。また、周波数スクランブラ１０６ａは、単一の乗算器１０７とＰＮ系列発生部１０８を備える。周波数スクランブラ１０６と同様に、周波数スクランブラ１０６ａでは、乗算器１０７が、ＰＮ系列発生部１０８の出力（ＰＮ系列）に基づき、入力信号（シンボル）のランダム化処理である符号反転処理を行う。図６の構成を採用した場合、周波数スクランブラを構成する乗算器１０７の数を図１の構成を採用した場合よりも少なくできる。

図７は、本実施の形態の送信機１および１ａの有効性を説明するための図であり、ＩＦＦＴ部１１０の出力信号（時間波形）の一例をシミュレーションにより取得したものである。図７において、(a)は、周波数コピー部１０２出力を直接ＩＦＦＴしたもの（周波数スクランブラ１０６または１０６ａでのランダム化処理（符号反転処理）を実行することなくＩＦＦＴしたもの）で従来の送信機の時間波形に相当する。これに対して、(b)は、周波数スクランブラ１０６または１０６ａ出力（ランダム化処理を実行して得られた信号）をＩＦＦＴしたもので本実施の形態の送信機で生成する時間波形である。図７より、本実施の形態の送信機は、時間波形にピーク振幅を生じない（振幅のピーク値を低く抑えられる）という効果を有することが示される。

つづいて、受信機２の動作の詳細について、図面を参照しながら説明する。

図８は、受信機２（図２参照）のＦＦＴ部２０２からから周波数合成部２１０までの動作を説明するための図である。ここでは、一例として、送信機１が上述した動作（図３に示した動作）を実行して送信した信号を受信する場合の動作、すなわち、通信相手である対向する通信装置が、上述した送信機１または１ａと同様の構成を備え、図３に示した動作を実行して送信した信号を受信する場合の動作について説明する。なお、説明を簡単化するため、受信機２の同期検波部２０３では、理想的に伝送路推定が行われて伝送路での振幅、位相の変移を完全に補正するものとし、また、雑音はない状況を想定して説明する。ただし、これらの条件は、説明を簡単化するだけであり、本発明の実施環境を制限するものではない。

図示したように、受信機２において、同期検波部２０３が受信信号に対する同期検波を行い、得られた信号（図示した同期検波後信号に相当）は、送信機１（対向する通信装置が備えている送信機に相当）の周波数スクランブラ１０６出力と同じ信号、すなわち“s0,-s1,s2,-s3,-s4,s5,s6,-s7,s0,s1,s2,-s3,-s4,-s5,-s6,s7”となる。ＰＮ系列発生部２０８は、送信機１のＰＮ系列発生部１０８と同じ系列を発生させ、その結果、周波数デスクランブラ２０６出力は、送信機１の周波数スクランブラ１０６入力と同じ信号、すなわち“s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7”となる。周波数合成部２１０では、加算器２１１が、同一データが伝送された周波数の信号同士を加算し、その結果、各加算器２１１からの出力信号は、s0+s0=2s0、s1+s1=2s1、…、s7+s7=2s7となる。このように、周波数合成部２１０で複数（この例では２つ）の信号を加算するので、仮に、伝送路にてフェージング、干渉、雑音の影響により一方の送信信号が劣化したとしても、もう一方の品質が良好であれば通信品質が極端に劣化してしまうのを防止できる。

図９は、伝送路にて一部の周波数帯（この例では高域部分）の送信信号が減衰してしまった場合を例として、本実施の形態の通信装置の効果を説明する図である。図９に示したように、本実施の形態の通信装置による通信では、送信側は送信データがマッピングされた信号（s0〜s7）を２回繰り返して周波数軸上にコピーして伝送し、受信側では周波数を合成しているので、仮に周波数帯の一部が減衰、劣化してしまっても、周波数合成後の信号が大きく減衰することはなく、良好な通信品質を維持できる。

ここで、受信機２では、ＰＮ系列発生部２０８から出力されるＰＮ系列がＯＦＤＭシンボル毎に初期化されるように（ＯＦＤＭシンボル毎に同じパターンのＰＮ系列が繰り返し出力されるように）、リセット信号発生部２０９がリセット信号を発生させる。この理由は、受信機２にＰＮ系列の同期回路を不要として、受信機２回路規模を小さくするためである。すなわち、受信機２のＰＮ系列発生部２０８は、対向する通信装置（送信機１）のＰＮ系列発生部１０８と同じタイミングでＰＮ系列を発生する必要があるが、送信機１と受信機２でＯＦＤＭシンボル毎にリセットを行えば、ＰＮ系列の発生タイミングが揃う。上述したように、送信機１では、ＯＦＤＭシンボル毎に初期化されるＰＮ系列を用いて周波数スクランブラ１０６が送信信号のランダム化を行っているので、受信機２においても、ＰＮ系列発生部２０８から出力されるＰＮ系列がＯＦＤＭシンボル毎に初期化されるように制御している。ここで、ＯＦＤＭシンボル周期は、受信機内にあるＯＦＤＭシンボルの同期回路（図示せず）から得ればよいため、受信機２にはＰＮ系列発生部２０８が送信機１のＰＮ系列発生部１０８と同期させてＰＮ系列を生成するための新たな同期回路は不要であり、受信機２の回路規模を小さくできる。

このように、本実施の形態の通信装置では、送信機が、適用している変調方式に応じて送信データを変換し、得られた複素信号を周波数領域でコピーし、さらに、各複素信号の符号をＰＮ系列に基づいたランダム化処理（符号反転処理）を実施した上で送信することとした。また、受信機は、まず送信側（送信機）で実施されたランダム化処理と逆の処理を実施してランダム化を解除し、さらに、複数存在する同一複素信号同士を合成し、得られた合成後の複素信号から伝送データを復元することとした。これにより、周波数ダイバーシチを適用した通信におけるピーク振幅の発生を抑えることができ、通信品質を向上させることができる。

実施の形態２．
図１０は、実施の形態２の通信装置が備えている送信機の構成例を示す図である。本実施の形態の送信機１ｂは、実施の形態１で説明した送信機１ａ（図６参照）の周波数コピー部１０２を周波数コピー部１０２ｂに置き換えたものである。本実施の形態では、実施の形態１で説明済みの送信機１ａと共通の構成要素（同じ符号が付された構成要素）については説明を省略する。

送信機１ａでは周波数コピー部１０２によるコピー回数を固定（１回）としていたのに対し、本実施の形態の送信機１ｂでは周波数コピー部１０２ｂによるコピー回数を可変としている。なお、本実施の形態では、装置構成がより小さい送信機１ａの周波数コピー部１０２を周波数コピー部１０２ｂに置き換えた場合の例について説明するが、送信機１（図１参照）の周波数コピー部１０２を周波数コピー部１０２ｂに置き換えることも可能であり、この場合にも同様の効果が得られる。

図１０に示したように、周波数コピー部１０２ｂは、実施の形態１で説明した周波数コピー部１０２（図１，図６参照）に対して選択制御部１１２を追加したものである。以降、同一データの多重数をブランチ数と記す。例えば「ブランチ数＝２」であれば、同一データを１回周波数コピーして、周波数軸上に同一データを２回並べる。

選択制御部１１２は、設定されたブランチ数情報にしたがって、メモリ１０３の読み出しアドレスとセレクタ１０４を制御する。これにより、周波数コピー部１０２ｂは、ブランチ数情報にしたがい、マッピング部１０１出力を複数回コピーする。すなわち、選択制御部１１２は、最初はセレクタ１０４がマッピング部１０１出力を選択するように制御し、次に、メモリ１０３を選択するように制御し、更に、ブランチ数情報より１少ない回数だけ、メモリ１０３を選択するように制御する。このとき、メモリ１０３の読出しアドレスを、ブランチ数情報より１少ない回数だけ繰り返し指定する。この結果、周波数コピー部１０２ｂから周波数スクランブラ１０６ａに対しては、まず、マッピング部１０１から出力された信号がそのまま出力され、その後、メモリ１０３から読み出した信号が「ブランチ数−１」回出力される。つまり、周波数コピー部１０２ｂは、周波数スクランブラ１０６ａに対して、同一信号をブランチ数と同じ回数だけ繰り返し出力する。

図１１は、実施の形態２の通信装置が備えている受信機の構成例を示す図である。本実施の形態の受信機２ｂは、実施の形態１で説明した受信機２（図２参照）の周波数合成部２１０を周波数合成部２１０ｂに置き換えたものである。本実施の形態では、実施の形態１で説明済みの受信機２と共通の構成要素（同じ符号が付された構成要素）については説明を省略する。

受信機２ｂにおいて、周波数合成部２１０ｂは、ブランチ数情報にしたがって、同一データが伝送された周波数軸上の信号を加算する。

図１２は、サブキャリア数（周波数の数）が８の場合における周波数合成部２１０ｂの構成例を示した図である。この場合、周波数合成部２１０ｂは、複数の加算器（図示した複数の加算器２１１−１，２１１−２，２１１−３に相当）と、選択部２１４とにより構成される。

図１２に示したように、たとえば周波数合成部２１０ｂへの入力をa0〜a7と表した場合、これら入力は２系統に分岐され、分岐されたうちの一方は、選択部２１４に入力され、もう一方は初段の加算器２１１−１に入力される。初段の加算器２１１−１では、a0+a4，a1+a5，a2+a6，a3+a7が計算される。これらの加算結果もまた２系統に分岐され、一方は、選択部２１４に入力され、もう一方は、２段目の加算器２１１−２に入力され、加算器２１１−２でさらに加算される。なお、加算器２１１−２での加算結果は、a0+a2+a4+a6，a1+a3+a5+a7となる。これらの加算結果も上記の加算結果と同様に２系統に分岐され、一方は、選択部２１４に、もう一方は、３段目の加算器２１１−３に入力される。加算器２１１−３は、加算処理を実行し、加算結果であるa0+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7を選択部２１４へ出力する。選択部２１４は、ブランチ数情報にしたがって、これらの加算結果のいずれか一つを選択して出力する。たとえば、ブランチ数情報＝１の場合（周波数コピーをしない場合）は、周波数合成部２１０ｂへの入力であるa0〜a7を選択して出力する（周波数デスクランブラ２０６から入力された信号をそのまま出力する）。また、ブランチ数情報＝２の場合は、a0+a4，a1+a5，a2+a6，a3+a7（初段の加算器２１１−１からの出力信号）を選択して出力し、ブランチ数情報＝４の場合は、a0+a2+a4+a6、a1+a3+a5+a7（２段目の加算器２１１−２からの出力信号）を選択して出力し、ブランチ数情報＝８の場合は、a0+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7（３段目の加算器２１１−３からの出力信号）を選択して出力する。

以下、送信機１ｂおよび受信機２ｂの全体動作を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態１で説明した送信機１，１ａ、受信機２と共通の動作については説明を省略する。

図１３は、ブランチ数情報＝４の場合における送信機１ｂの動作を説明するための図であり、具体的には、周波数コピー部１０２ｂから周波数スクランブラ１０６ａまでの動作を説明するための図である。ブランチ数情報＝４の場合、図示したように、周波数コピー部１０２ｂは、マッピング後の信号s0〜s3を、３回繰り返しコピーし、同一信号を合計４回出力する（周波数コピー後信号）。周波数コピー部１０２ｂ出力は、周波数スクランブラ１０６ａにてランダム化されるので、実施の形態１の送信機１，１ａにおける信号送信時と同様に、周波数軸上に同一信号が並ぶことはない。

図１４は、ブランチ数情報＝４の場合における受信機２ｂの動作を説明するための図であり、具体的には、ＦＦＴ部２０２から周波数合成部２１０ｂまでの動作を説明するための図である。ブランチ数情報＝４の場合、周波数合成部２１０ｂは、入力信号の合成（加算）処理を２回繰り返して得られた加算結果（図１２に示した加算器２１１−２の出力に相当する信号）を出力する。すなわち、周波数合成後の信号は、s0+s0+s0+s0=4s0，…，s3+s3+s3+s3=4s3となる。

図１３，図１４では、ブランチ数情報＝４の場合の例について示しているが、実施の形態１にて説明した場合（ブランチ数＝２の場合に相当）と比較すると、伝送できるデータ量は半分になるものの、フェージング、干渉、雑音の影響をより受け難くなる。さらに、実施の形態１と同じく、本実施の形態でも、周波数軸上の信号はランダム化されるので、送信信号にピークを生じることがない。

このように、本実施の形態の通信装置では、送信機が、実施の形態１の送信機が有する機能に加えて、周波数領域で信号をコピーする際のコピー実行回数をブランチ数情報として指定する機能を有することとした。すなわち、コピー実行回数を可変とできる構成を採用した。これにより、送信信号にピークを生じることなく、フェージング、干渉、雑音の影響に応じたブランチ数を選択できる。この結果、フェージング、干渉、雑音の影響が小さい場合（伝送路状態が良好な場合）には、ブランチ数情報を小さくして、伝送するデータ量を増やし、一方、フェージング、干渉、雑音の影響が大きい場合（伝送路状態が良好ではない場合）には、ブランチ数を大きくして、良好な通信を維持するように制御することが可能となり、伝送路の状態に応じて通信装置を適応的に使うというケースにも対応できる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３について説明する。実施の形態１，２では、通信を行う双方の通信装置（送信機，受信機）がＰＮ系列を生成するための回路（ＰＮ系列発生部１０８，２０８、図５参照）を備え、この回路から出力されたＰＮ系列を利用して周波数スクランブル（ランダム化処理）および周波数デスクランブル（ランダム化解除処理）を行う場合について説明した。これに対して、本実施の形態では、各通信装置（送信機，受信機）がＰＮ系列をメモリ等で保持しておき、送受信処理を実行する際には保持しておいたＰＮ系列を利用する通信装置について説明する。

図１５および図１６は、実施の形態３の送信機が備えている周波数スクランブラ１０６ｃ，１０６ｄの構成例を示す図であり、ＰＮ系列を生成するために必要な構成要素であるアドレス制御部１１４も併せて記載している。なお、図１５に示した構成は、上述した送信機１（図１参照）を変形する場合に適用するものであり、図１６に示した構成は、上述した送信機１ａ（図６参照）を変形する場合に適用するものである。すなわち、送信機１を元に本実施の形態の送信装置を実現する場合、周波数スクランブラ１０６およびリセット信号発生部１０９を周波数スクランブラ１０６ｃおよびアドレス制御部１１４に置き換える。また、送信機１ａを元に本実施の形態の送信装置を実現する場合には、周波数スクランブラ１０６ａおよびリセット信号発生部１０９を周波数スクランブラ１０６ｄおよびアドレス制御部１１４に置き換える。また、これらは、実施の形態２の送信機（図１０など参照）に対しても適用可能である。

図１７は、実施の形態３の受信機が備えている周波数デスクランブラ２０６ｃの構成例を示す図であり、上述した受信機２を変形する場合に適用するものである。また、ＰＮ系列を生成するために必要な構成要素であるアドレス制御部２１６も併せて記載している。すなわち、周波数デスクランブラ２０６およびリセット信号発生部２０９を周波数デスクランブラ２０６ｃおよびアドレス制御部２１６に置き換えることにより本実施の形態の受信装置が実現される。なお、実施の形態２の受信機２ｂ（図１１参照）に対しても適用可能である。

本実施の形態の通信装置（送信機，受信機）では、周波数スクランブラ１０６ｃ，１０６ｄに含まれるＰＮ系列メモリ１１３、および周波数デスクランブラ２０６ｃに含まれるＰＮ系列メモリ２１５に、予め生成しておいたＰＮ系列を保存しておく。ＰＮ系列は、図５で示したようなＰＮ系列発生部を使って予め生成したものでも良いし、外部の計算機等を利用して予め計算・生成しておいたものでも良い。アドレス制御部１１４，２１６は、ＰＮ系列メモリ１１３，２１５の読出しアドレスを制御し、ＯＦＤＭシンボル毎に同じアドレスを繰り返すようにして、ＰＮ系列メモリ１１３，２１５からＯＦＤＭシンボル周期で同じＰＮ系列が繰り返し出力されるようにする。

本実施の形態の装置構成を採用した場合、図５に示したＰＮ系列発生部１０８，２０８が不要となるので、回路規模が小さくなって、通信装置の簡単化が実現できる。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４について説明する。実施の形態１〜３では、通信を行う双方の通信装置（送信機，受信機）が、常に同じＰＮ系列を使用する場合の例について説明したが、本実施の形態では、周波数スクランブラおよび周波数デスクランブラが、複数のＰＮ系列の中から指定されたものを使用して処理を実行する通信装置について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。

図１８，図１９は、実施の形態４の送信機が備えている周波数スクランブラ１０６ｅ，１０６ｆの構成例を示す図であり、ＰＮ系列を生成するために必要な構成要素であるリセット信号発生部１０９，アドレス制御部１１４も併せて記載している。図１８に示した周波数スクランブラ１０６ｅは実施の形態１で説明したＰＮ系列発生部１０８（図５参照）を利用した場合の構成例を示している。図１９は、実施の形態３で説明したＰＮ系列メモリ１１３（図１５，図１６参照）を利用した場合の構成例を示している。なお、周波数スクランブラ１０６ｅは、送信機１（図１参照）に適用可能な構成（すなわちＳ／Ｐ部１０５の後段に配置する場合の構成）となっており、複数の乗算器１０７を備えている。一方、周波数スクランブラ１０６ｆは、送信機１ａ（図６参照）に適用可能な構成（すなわちＳ／Ｐ部１０５の前段に配置する場合の構成）となっており、単一の乗算器１０７を備えている。

図１８に示した周波数スクランブラ１０６ｅは、ＰＮ系列を発生させるための構成として、複数のＰＮ系列発生部（ＰＮ系列発生部１０８−１〜１０８−Ｎ）、およびセレクタ１１５を備え、リセット信号発生部１０９からのリセット指示（リセット信号）に応じて初期化される。各ＰＮ系列発生部は、それぞれ異なるパターンのＰＮ系列を出力し、セレクタ１１５は、外部から入力されるＰＮ系列指定信号に従い、いずれか１つのＰＮ系列発生部から受け取ったＰＮ系列を乗算器１０７へ出力する。リセット信号発生部１０９から出力されるリセット信号は、分岐され、各ＰＮ系列発生部に入力される。

図１９に示した周波数スクランブラ１０６ｆは、ＰＮ系列を発生させるための構成として、複数のＰＮ系列メモリ（ＰＮ系列メモリ１１３−１〜１１３−Ｎ）、およびセレクタ１１５を備え、アドレス制御部１１４からの指示に従った動作を行う。各ＰＮ系列メモリでは、それぞれ異なるパターンのＰＮ系列を記憶しておき、アドレス制御部１１４から受け取った読み出しアドレスに対応するＰＮ系列をそれぞれ出力する。セレクタ１１５は、外部から入力されるＰＮ系列指定信号に従い、いずれか１つのＰＮ系列メモリから受け取ったＰＮ系列を乗算器１０７へ出力する。アドレス制御部１１４から出力されるＰＮ系列メモリの読み出しアドレスは、分岐され、各ＰＮ系列メモリに入力される。

なお、図１８および図１９に示したＰＮ系列を発生させるためのそれぞれの構成を入れ替えることも可能である。すなわち、送信機１に適用可能な構成をＰＮ系列メモリにて実現してもよいし、送信機１ａに適用可能な構成をＰＮ系列発生部にて実現してもよい。また、これらの周波数スクランブラ１０６ｅ，１０６ｆを実施の形態２または３で示した送信機に対して適用することも可能である。

図２０，図２１は、実施の形態４の受信機が備えている周波数デスクランブラ２０６ｅ，２０６ｆの構成例を示す図であり、ＰＮ系列を生成するために必要な構成要素であるリセット信号発生部２０９，アドレス制御部２１６も併せて記載している。図２０に示した周波数デスクランブラ２０６ｅは実施の形態１で説明したＰＮ系列発生部２０８（図５参照）を利用した場合の構成例を示している。図２１は、実施の形態３で説明したＰＮ系列メモリ２１５（図１７参照）を利用した場合の構成例を示している。

図２０に示した周波数デスクランブラ２０６ｅは、ＰＮ系列を発生させるための構成として、複数のＰＮ系列発生部（ＰＮ系列発生部２０８−１〜２０８−Ｎ）、およびセレクタ２１７を備え、リセット信号発生部２０９リセット指示（リセット信号）に応じて初期化される。各ＰＮ系列発生部は、それぞれ異なるパターンのＰＮ系列を出力し、セレクタ２１７は、外部から入力されるＰＮ系列指定信号に従い、いずれか１つのＰＮ系列発生部から受け取ったＰＮ系列を乗算器２０７へ出力する。リセット信号発生部２０９から出力されるリセット信号は、分岐され、各ＰＮ系列発生部に入力される。

図２１に示した周波数デスクランブラ２０６ｆは、ＰＮ系列を発生させるための構成として、複数のＰＮ系列メモリ（ＰＮ系列メモリ２１５−１〜２１５−Ｎ）、およびセレクタ２１７を備え、アドレス制御部２１６からの指示に従った動作を行う。各ＰＮ系列メモリでは、それぞれ異なるパターンのＰＮ系列を記憶しておき、記憶しているＰＮ系列をそれぞれ出力する。セレクタ２１７は、外部から入力されるＰＮ系列指定信号に従い、いずれか１つのＰＮ系列メモリから受け取ったＰＮ系列を乗算器２０７へ出力する。アドレス制御部２１６から出力されるＰＮ系列メモリの読出しアドレスは、分岐され、各ＰＮ系列メモリに入力される。

なお、周波数デスクランブラ２０６ｅおよび２０６ｆへ入力されるＰＮ系列指定信号は、送信側の通信装置（送信機）で使用されたＰＮ系列と同じＰＮ系列が乗算器２０７へ出力されるように制御される。また、これらの周波数デスクランブラ２０６ｅ，２０６ｆを実施の形態２または３で示した受信機に対して適用することも可能である。

このように、本実施の形態では、送信処理および受信処理におけるランダム化の設定／解除で使用するＰＮ系列を複数のＰＮ系列の中から選択できるようにした。これにより、ＰＮ系列の変更が、回路の変更やソフトウエアの変更なしに容易にできるようになる。

実施の形態５．
つづいて、実施の形態５について説明する。先の実施の形態では、周波数スクランブラおよび周波数デスクランブラで信号の符号反転処理を行うことによりランダム化の設定／解除を行う通信装置について説明したが、本実施の形態では、ＰＮ系列の複数ビットに基づいて位相がランダムに変換された信号を送受信する通信装置について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。

図２２は、実施の形態５の送信機が備えている周波数スクランブラ１０６ｇの構成例を示す図であり、図２３は、実施の形態５の受信機が備えている周波数デスクランブラ２０６ｇの構成例を示す図である。

図示したように、本実施の形態の送信機が備えている周波数スクランブラ１０６ｇは、実施の形態１で示した周波数スクランブラ１０６（図１参照）に対して位相変換部１１６を追加したものであり、Ｓ／Ｐ部１０５の後段に配置する場合の構成例である。この位相変換部１１６は、ＰＮ系列発生部１０８出力（ＰＮ系列）の複数ビットを位相回転量に変換して出力する（複数ビットの値に応じた位相回転量を出力する）。よって、乗算器１０７は、位相変換部１１６出力の位相回転量だけ、前段のＳ／Ｐ部１０５から入力された信号の位相を回転させる。ここでは、Ｓ／Ｐ部１０５から入力された信号の位相を回転させる場合の例について示したが、Ｓ／Ｐ部１０５へ入力させる信号の位相を回転させるようにすることもできる。すなわち、Ｓ／Ｐ部１０５の前段に配置することも可能である。その場合、周波数スクランブラが備える乗算器１０７は１つとなる。

また、本実施の形態の受信機が備えている周波数デスクランブラ２０６ｇは、実施の形態１で示した周波数デスクランブラ２０６（図２参照）に対して位相変換部２１８を追加したものである。この位相変換部２１８は、ＰＮ系列発生部２０８出力（ＰＮ系列）の複数ビットを位相回転量に変換する。よって、乗算器２０７は、位相変換部２１８出力の位相回転量だけ、前段の同期検波部２０３から入力された信号の位相を回転させる。ただし、位相変換部２１８では、送信側の通信装置（送信機１）の位相変換部１１６で与えられるものとは回転方向が逆となる位相回転量を出力する。

図２４は、位相回転量を４通りとした場合における、位相変換部１１６，２１８の動作を説明するための図であり、ＰＮ系列と、送信側および受信側の双方の位相変換部が出力する位相変換量との関係を表に示したものである。図２４に従った動作では、位相変換部１１６（送信機側）は、ＰＮ系列発生部１０８出力の２ビット毎に、図示した位相回転量を出力する。例えば、ＰＮ系列の２ビットが“0,0”であれば、位相回転量は０として、乗算器１０７入力信号は変化させない。ＰＮ系列の２ビットが“0,1”であれば、位相回転量をπ／２として、乗算器１０７で信号をπ／２だけ回転させる。同様に、位相変換部２１８（受信機側）は、ＰＮ系列発生部２０８出力の２ビット毎に、図示した位相回転量を出力する。例えば、ＰＮ系列の２ビットが、“0,0”であれば、位相回転量は０として、乗算器２０７入力信号は変化させない。ＰＮ系列の２ビットが“0,1”であれば、位相回転量を−π／２として、乗算器２０７で信号を−π／２だけ回転させる。

このように、送信機で与えた位相回転は、受信機で逆回転させるので、受信側では位相回転のない信号が復元される。上記は、４通りの位相回転を与える構成であるが、例えばＰＮ系列の３ビットを使って、８通りの位相回転としても良く、さらに多くのビット数を使って、位相回転量の種類をさらに増やしても良い。

なお、ここでは、位相変換部１１６を周波数スクランブラ１０６に追加して周波数スクランブラ１０６ｇを実現し、また、位相変換部２１８を周波数デスクランブラ２０６に追加して周波数デスクランブラ２０６ｇを実現する場合について示したが、これに限らない。すなわち、位相変換部１１６は、先の実施の形態で示したいずれの周波数スクランブラ（周波数スクランブラ１０６ａ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆ）にも適用可能である。同様に、位相変換部２１８は、既に説明したいずれの周波数デスクランブラ（周波数デスクランブラ２０６ｃ，２０６ｅ，２０６ｆ）にも適用可能である。これらのどの周波数スクランブラおよび周波数デスクランブラに適用する場合も、乗算器とＰＮ系列発生部（またはＰＮ系列メモリ，セレクタ）の間に、位相変換部を設ければよい。

このように、本実施の形態では、送信機は、ＰＮ系列に応じた回転量で送信信号の位相を回転させてランダム化を行い、受信機は、送信機によって与えられたものと同じ回転量で受信信号の位相を逆回転させてランダム化を解除することとした。これにより、送信信号のランダム性を増すことができるので、特に、サブキャリア数が少ない場合であっても、時間波形にピーク振幅を生じないようにできるという効果が得られる。

実施の形態６．
つづいて、実施の形態６について説明する。本実施の形態では、同一データが伝送された周波数軸上の信号を加算する際に、重み付けをしてから加算する通信装置（受信機）について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。

図２５は、実施の形態６の受信機が備えている周波数合成部２１０ｈの構成例を示す図である。周波数合成部２１０ｈは、実施の形態１で示した周波数合成部２１０（図２参照）に対して、係数生成部２１９および複数の乗算器２２０を追加したものである。係数生成部２１９は、重み付け係数を生成し、各乗算器２２０は、係数生成部２１９で生成された重み付け係数を周波数合成部２１０ｈへの入力信号に乗算する。

係数生成部２１９は、同一データが伝送された周波数軸上の各信号の品質を測定し、測定結果に応じた重み係数生成する。利用する品質としては、「信号対雑音電力比（SNR：Signal to Noise Power Ratio）」，「信号対干渉電力比（SIR：Signal to Interference Power Ratio）」，「信号対雑音＋干渉電力比（SINR：Signal to Interference+Noise Power Ratio）」，「信号電力」が考えられ、これらのうちのいずれを使用してもよい。

また、どの品質を使用するかは、性能、雑音量、干渉量、装置の回路規模などを考慮して決めればよい。性能面を重視する場合、ＳＮＲ，ＳＩＲ，ＳＩＮＲが有利である。しかしながら、回路規模が大きくなるため、回路規模を小さくする必要があれば、信号電力を採用すればよい。

このように、本実施の形態の受信機では、受信信号を合成する際、各受信信号の品質（周波数ごとの受信品質）に基づいた重み付けを行った上で合成することとした。具体的には、品質の良い周波数に対しては大きな重み係数を乗算し、品質の悪い周波数に対しては小さな重み係数を乗算した上で合成することとした。これにより、加算器２１１出力において、品質の良い周波数の信号を支配的に（品質の悪い周波数の信号を小さく）できるので、フェージング、干渉、雑音の影響を受け難くできるという効果が得られる。

なお、本実施の形態では、実施の形態１で示した受信機２の周波数合成部２１０を変形する場合について説明したが、実施の形態２で示した受信機２ｂの周波数合成部２１０ｂ（図１２参照）を変形することも可能である。この場合には、周波数合成部２１０ｂの初段の各加算器２１１−１に入力される信号から重み係数を生成して、この重み係数を乗算してから加算すればよい。

実施の形態７．
つづいて、実施の形態７について説明する。本実施の形態では、同一データが伝送された周波数軸上の複数の信号と、それらを合成して得られた信号の中から、もっとも品質の良い信号を選択して利用する通信装置（受信機）について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。

図２６は、実施の形態７の受信機が備えている周波数合成部２１０ｉの構成例を示す図である。周波数合成部２１０ｉは、実施の形態１で示した周波数合成部２１０（図２参照）に対して、選択信号生成部２２１と、複数の前段セレクタ２２２および後段セレクタ２２３とを追加したものである。選択信号生成部２２１は、前段セレクタ２２２および後段セレクタ２２３用の選択信号を出力する。前段セレクタ２２２および後段セレクタ２２３は、選択信号生成部２２１にて生成された選択信号に応じて、選択された（指定された）側の入力を出力する。

選択信号生成部２２１は、同一データが伝送された周波数軸上の各信号の品質を測定する。品質としては、実施の形態６の周波数合成部２１０ｈが備えていた係数生成部２１９が利用可能な品質のいずれでも良く、どの品質を採用するかは、実施の形態６の周波数合成部２１０ｈと同様に決めれば良い。選択信号生成部２２１は、まず、同一データが伝送された信号（周波数）のうち品質の良い方を選択するための選択信号を生成し、前段セレクタ２２２に出力する。さらに、同一データが伝送された信号の品質の差を計算して、この差がしきい値未満の場合には、加算器２１１出力を、しきい値以上の場合には、前段セレクタ２２２出力を選択するための選択信号を生成し、後段セレクタ２２３に出力する。これにより、前段セレクタ２２２からは品質の良い方の信号が出力され、後段セレクタ２２３からは、加算器２１１で加算された信号と前段セレクタ２２２で選択された品質の良い方の信号のうちのどちらかが出力される。

仮に、同一データが伝送された各周波数の品質が同程度であったならば、これらを加算すると通信性能は向上する。しかし、片方の品質が極端に悪い場合には、それを加算してしまうと逆に通信性能が劣化してしまう。よって、本実施の形態の受信機が備えている周波数合成部２１０ｉでは、同一データが伝送された周波数の品質の差をしきい値と比較して、加算した信号か、品質の良い方の信号か、のどちらかを後段セレクタ２２３で選択するようにしている。ここで、しきい値は、どの程度の差まで加算するかを決めるパラメータであり、予めシミュレーション等で設計時に決めても良く、装置設置時などに調整して決めても良い。

ここで、実施の形態６で示した周波数合成部２１０ｈ（図２５参照）における係数生成部２１９の動作を変更することによっても本実施の形態の周波数合成部２１０ｉと同様の動作が実現可能である。すなわち、この場合には、係数生成部２１９は、同一データが伝送された周波数の品質の差を測定して、乗算器２２０に係数０もしくは１を出力する。加算器２１１に入力される信号のどちらも係数を１とすれば加算した信号が出力され、品質の悪い方の信号の係数を０とすれば、品質の良い方の信号が出力されるので、本実施の形態の周波数合成部２１０ｉと同じ出力が得られる。なお、本実施の形態の構成（図２６参照）は、乗算器２２０が不要でありセレクタだけで構成できるので、より小さな回路規模で実現できる。

このように、本実施の形態の受信機では、合成する前の各信号と、合成後の信号の中から、最も品質が良好な信号を選択するようにしたので、同一データが伝送された周波数の品質の差が大きい場合であっても、良好な通信特性が得られるという効果が得られる。

実施の形態８．
つづいて、実施の形態８について説明する。本実施の形態では、周波数スクランブラにおける周波数スクランブル（ランダム化処理）を実行するかどうかを設定（選択）可能とした通信装置（送信機）について説明する。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。

図２７は、実施の形態８の送信機が備えている周波数スクランブラ１０６ｊの構成例を示す図である。周波数スクランブラ１０６ｊは、実施の形態１で示した周波数スクランブラ１０６（図１参照）に対してセレクタ１１７を追加したものである。セレクタ１１７には、Ａ，Ｂ２系統の信号、すなわち、ＰＮ系列（Ａ系統）および固定値の０（Ｂ系統）が入力され、外部から入力された制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ信号）に従い、Ａ系統，Ｂ系統のいずれか一方を選択・出力する。制御信号がＯＮを示す場合、セレクタ１１７はＰＮ系列を選択する。また制御信号がＯＦＦを示す場合、セレクタ１１７は固定値０を選択する。なお、ＡのＰＮ系列が選択された場合の動作は、実施の形態１で示したとおりである。一方、Ｂが選択された場合、乗算器１０７には０が入力されるので、実施の形態１にて説明したとおり、乗算器１０７入力信号はそのまま乗算器１０７出力信号となる。すなわち、ＯＮ／ＯＦＦ信号は、周波数スクランブルを行わない場合にＢを選択するように指示する信号である。

図２８は、実施の形態８の通信装置の動作を説明するための図であり、送受信する信号の構成例を示している。図示したように、本実施の形態の通信装置（送信機，受信機）は、たとえば、プリアンブル（Pre）と、ペイロード（Payload(1)，Payload(2)）から成るフォーマットの信号を送受信する。Preには通常、既知のランダムパターンが設定される。Payload(1)，Payload(2)にはユーザの情報データが設定される。また図２８は、Payload(1)のみに周波数ダイバーシチが適用された例である。この場合、ＯＮ／ＯＦＦ信号は、Payload(2)のタイミングでＡ、それ以外では、Ｂとなるように入力され、Payload(1)のみがランダム化される。

なお、図２７では、実施の形態１で示した周波数スクランブラ１０６に対してＯＮ／ＯＦＦセレクタ（セレクタ１１７）を追加した構成例について示したが、上述した他の周波数スクランブラ（周波数スクランブラ１０６ａ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆ，１０６ｇ）に対して追加することも可能である。これらの場合も同様に、セレクタ１１７を、ＰＮ系列発生部１０８やＰＮ系列メモリ１１３と、乗算器１０７との間に設ければ良い。

このように、本実施の形態の通信装置では、周波数ダイバーシチを適用するかどうかを選択するためのセレクタを備える構成を採用することとした。これにより、周波数ダイバーシチが適用された信号と、適用されない信号が混在する場合に対しても、周波数ダイバーシチが適用された信号の時間波形でピーク振幅を生じないようにすることができる。すなわち、たとえば図２８に示したPayload(1)がユーザ＃１の信号、Payload(2)がユーザ＃２の信号であり、またユーザ＃２は周波数ダイバーシチを行わないユーザである場合に、全ての信号をランダム化してしまうと、ユーザ＃２ではランダム化を解除できずにデータを復元できなくなる。しかし、本実施の形態の構成を採用すれば、このような周波数ダイバーシチの適用が混在している場合であっても、ユーザ＃２の信号はランダム化されないようにできるので、ユーザ＃２でもデータを受信できるようになる。すなわち、本実施の形態の構成は、複数の通信装置との間で同時通信を行う基地局などに有用である。

実施の形態９．
つづいて、実施の形態９について説明する。これまでの本実施の形態では、マルチキャリア信号がＯＦＤＭ信号の場合の例について示したが、本発明はシングルキャリアＯＦＤＭ信号（ＳＣ−ＯＦＤＭ信号）での通信にも適用可能である。なお、説明で使用する各図面において、先の実施の形態で説明済みのものと同じ構成要素には同一の符号を付与する。またその説明は省略する。

図２９は、実施の形態９の送信機の構成例を示す図であり、この送信機１ｋは、ＳＣ−ＯＦＤＭ信号を対向する通信装置（受信機）へ送信する。図示したように、送信機１ｋは、実施の形態１で示した送信機１（図１参照）の周波数コピー部１０２およびＳ／Ｐ部１０５をＦＦＴ部１１８および周波数コピー部１０２ｋに置き換えたものである。

また、図３０は、実施の形態９の受信機の構成例を示す図であり、この受信機２ｋは、対向する通信装置（送信機）から送信されたＳＣ−ＯＦＤＭ信号を受信する。図示したように、受信機２ｋは、実施の形態１で示した受信機２（図２参照）にＩＦＦＴ部２２４を追加したものである。

なお、本実施の形態では、実施の形態１で示した送信機１，受信機２を変形して送信機１ｋ，受信機２ｋを実現する場合について説明するが、先の実施の形態で示した他の送信機，受信機のいずれも、同様の手法で変形が可能である。

送信機１ｋにおいて、ＦＦＴ部１１８は、マッピング部１０１出力信号に対してＦＦＴを実行し、周波数軸上の信号に変換する。なお、図示を省略しているが、マッピング部１０１ではフィルタリング処理も行われる。周波数コピー部１０２ｋは、先の実施の形態で示した各周波数コピー部とは異なり、入出力が並列信号となる（図３１参照）。

図３１は、周波数コピー部１０２ｋの構成例を示す図であり、周波数コピー部１０２ｋは、パラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ部）１１９、周波数コピー実行部１２０およびシリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ部）１２１を備える。Ｐ／Ｓ部１１９は、ＦＦＴ部１１８から受け取ったパラレル信号をシリアル信号に変換する。周波数コピー実行部１２０は、Ｐ／Ｓ部１１９出力信号に対して上述した周波数コピー部１０２または１０２ｂと同様の処理を実行して入力信号をコピーする。周波数コピー実行部１２０の内部構成は、周波数コピー部１０２または１０２ｂと同一である（図１，図１０参照）。Ｓ／Ｐ部１２１は、周波数コピー実行部１２０から出力されたシリアル信号をパラレル信号に変換する。

受信機２ｋにおいて、ＩＦＦＴ部２２４は、周波数合成部２１０出力信号をＩＦＦＴして時間波形に戻す。なお、図示を省略しているが、デマッピング器２１３では、復調のための周波数同期、タイミング同期、搬送波再生などの処理も行われる。

このように、先の実施の形態で示した各手法は、マルチキャリア信号がＳＣ−ＯＦＤＭ信号の場合にも適用することができ、ＳＣ−ＯＦＤＭ信号による通信で周波数ダイバーシチを行う際に、ピーク振幅を生じないようにすることができる。

実施の形態１０．
つづいて、実施の形態１０について説明する。本実施の形態および以降の実施の形態においては、先の各実施の形態で示した通信装置（送信機，受信機）を利用した通信システムについて説明する。

図３２は、本発明にかかる通信装置により構成された通信システムの一例を示す図である。図３２に示した通信システムは、複数の通信装置（ここでは３つの通信装置３）により構成される。各通信装置３は同じ構成となっており、それぞれ送信機１および受信機２からなる。送信機１，受信機２は、実施の形態１で説明した送信機１，受信機２である。なお、図３２では、一例として、実施の形態１で説明した送信機１および受信機２が通信装置３を構成する場合について示したが、通信装置３を構成する送信機，受信機は、先の実施の形態１〜９で説明したいずれの送信機，受信機であってもよい。また、図３２では通信媒体として無線を用いる場合の例を示しており、各通信装置３はアンテナを介して接続されている。ただし、本発明は通信媒体を無線に限定するものでなない。例えば、電力線通信であれば、各通信装置３は電力線を介して接続される。

このように、本実施の形態の通信システムでは、各通信装置３が、先の実施の形態で説明した送信機１および受信機２を使うので、同一データが異なる周波数で送信されるようにコピーされ、この出力はランダム化されて時間波形にはピークが生じることはない。よって、各通信装置３の出力電力を大きくでき、通信装置間の距離が遠い場合であっても、良好な通信品質を維持できる。

また、通信システムとしては、通信装置を密に配置する必要が生じる可能性がある。例えば、電柱などに通信装置を配置する場合には、その配置位置に制約が生じる。このようなシステムでは通信装置間の干渉が問題となるが、本実施の形態の通信システムを構成する通信装置３による通信では他の通信の影響（干渉）を受け難いので、このようなケースであっても良好な通信を維持できる。

さらに、移動体通信のように、伝送路のフェージングが激しいケースであっても、通信装置３による通信はフェージングの影響を受け難いので、このようなケースであっても良好な通信を維持できる。

さらに、電力線通信のように、伝送路上の一部の周波数に大きな雑音があるケースであっても、通信装置３による通信は雑音の影響を受け難いので、このようなケースであっても良好な通信を維持できる。

実施の形態１１．
つづいて、実施の形態１１について説明する。図３３は、実施の形態１１の通信システムの構成例を示す図であり、この通信システムを構成する各通信装置３ｂは、実施の形態２で説明した送信機１ｂおよび受信機２ｂを備え、また、ブランチ数情報を生成して、送信機１ｂおよび受信機２ｂに出力する品質制御部３１を備える。なお、図３３では、一例として送信機１ｂ，受信機２ｂを備えた通信装置３ｂについて示しているが、実施の形態３〜９で示した他の送信機，受信機のうち、ブランチ数情報に応じた処理を実行するもの（すなわち、周波数コピー部１０２ｂを備えた送信機，周波数合成部２１０ｂを備えた受信機）に置き換えることも可能である。

図３３に示した通信装置３ｂにおいて、送信機１ｂおよび受信機２ｂは、品質制御部３１からのブランチ数情報にしたがって、周波数コピー数を変更する。周波数コピー数の変更方法は、前述のとおりである。

通信システムでは、ユーザデータ、制御データ、報知データ等、さまざまな種類のデータが伝送される。ここで、各データの種別によっては、非常に精度の高い通信品質が要求される場合もあり、逆に、高い通信品質よりも、伝送できるデータ量が多いことが重要な場合もある。

そのため、品質制御部３１は、これら各データの要求品質に応じて、ブランチ数情報を生成する。すなわち、高品質な通信が要求される場合にはブランチ数を大きくし、高品質な通信が不要な場合にはブランチ数を小さくするように制御する。

このように、本実施の形態によれば、データの所要品質に応じたブランチ数が使用されるので、品質が良く、かつ、伝送できるデータ量が多い、通信システムを実現できる。

実施の形態１２．
つづいて、実施の形態１２について説明する。図３４は、実施の形態１２の通信システムの構成例を示す図であり、この通信システムを構成する各通信装置３ｂ’は、実施の形態１１で説明した通信装置３ｂを変形したものである。すなわち、本実施の形態の通信装置３ｂ’は、上述した通信装置３ｂの品質制御部３１を品質制御部３１ｂに置き換えたものであり、この品質制御部３１ｂには受信信号が入力されるように構成されている。これにより、本実施の形態の通信システムにおいて、各通信装置３ｂ’は、伝送路の状態に応じたブランチ数情報を生成して通信を行う。

伝送路の状態は、フェージングの大きさ、雑音量、干渉量などにより決まり、一定ではない。品質制御部３１ｂは、受信信号からこれらの状態を観測して、伝送路の状態を判断する。そして、品質制御部３１ｂは、伝送路の状態が悪い場合にブランチ数情報を大きくし、伝送路の状態が良い場合には小さくする。ブランチ数が多いほど、フェージング、干渉、雑音に強くなるので、伝送路の状態が悪くなった場合でも、良好な通信が維持できる。逆に、ブランチ数が少ないほど、伝送できるデータ量が増加するので、伝送路の状態が良くなった場合には、多くのデータを伝送できるようになる。

なお、品質制御部３１ｂが伝送路の状態を観測する別の方法としては、受信機２ｂにて生成される受信データの誤り率や、ＳＮＲ、ＳＩＲ、ＳＩＮＲ、信号電力などを利用して品質を観測してもよい。この場合には、受信機２ｂから、伝送路状態を観測するために必要な信号（上記受信データ誤り率、ＳＮＲなど）を品質制御部３１ｂに渡すようにすればよい。

実施の形態１３．
つづいて、実施の形態１３について説明する。図３５は、ブランチ数情報を報知チャネル（ＢＣＨ：Broad-casting Channel）で送信するようにした通信システムのフレームフォーマットの一例を示す図である。ＢＣＨは、基地局もしくはＭａｓｔｅｒと呼ばれる制御局（以降、基地局と記す）が送信している報知用の通信チャネルであり、基地局の固有番号や、フレーム番号などの情報を、各通信装置に報知するための通信チャネルである。このチャネルに、ブランチ数情報を入れて報知することにより、新たに通信を開始しようとする通信装置は、ＢＣＨを受信することで、その通信システムで使用されているブランチ数を知ることができる。よって、ブランチ数情報のための別の通信チャネルを新たに設ける必要がなく、周波数の利用効率が向上し、また、各通信装置は、新たな通信チャネルを別途受信する必要がなくなるため、装置規模が増加するのを抑えられる。

実施の形態１４．
つづいて、実施の形態１４について説明する。図３６は、ＰＮ系列をユーザ毎に変えるようにしたフレームフォーマットの一例を示す図である。図示した“Payload(1)”は通信装置＃１（ユーザ＃１）のデータ、“Payload(2)”は通信装置＃２（ユーザ＃２）のデータであり、各通信装置は、Payloadにおいてそれぞれ異なるＰＮ系列（ＰＮ（１），ＰＮ（２））を使用することを表している。１つのＰＮ系列が使用されている通信システムよりも、多数のＰＮ系列が使用されている通信システムの方が、秘匿性が高く、盗聴や、情報漏洩が起き難い。すなわち、本実施の形態によれば、ピーク振幅を生じない通信システムであって、かつ、信頼性の高い通信システムを実現できる。

実施の形態１５．
つづいて、実施の形態１５について説明する。図３７は、ＰＮ系列を基地局毎に変えるようにしたフレームフォーマットの一例を示す図である。図示した“Pre(1)”、“Pre(2)”はそれぞれ通信装置＃１、＃２のプリアンブル、“CCH(1)”、“CCH(2)”はそれぞれ通信装置＃１、＃２の制御チャネル、“Payload(1)”、“Payload(2)”はそれぞれ通信装置＃１、＃２のPayloadである。通信装置＃１、＃２は基地局であり、ＣＣＨ（Control Channel）は制御用のデータを伝送するチャネルである。

通信システム内の基地局以外の通信装置は、通信開始時にまず接続先の基地局を探索する。この際、通信装置は、ＣＣＨ内のデータを見て希望する基地局か否かを判断する。本実施の形態の通信システムでは、ＰＮ系列を基地局毎に変えるようにしているので、希望する基地局が使用しているＰＮ系列を予め設定しておけば、希望しない基地局のＣＣＨは使用されているＰＮ系列が異なるので、これを誤って受信することがなくなる。

すなわち、本実施の形態によれば、ピーク振幅を生じない通信システムであって、かつ、通信開始時の誤接続を回避できる通信システムを実現できる。

なお、図３７では、通信装置＃１および＃２がＣＣＨの伝送時にのみ周波数スクランブルを実行する場合の例について示しているが、もちろん、ＣＣＨ以外の伝送に対して周波数スクランブルを適用することも可能である。

実施の形態１６．
また、本発明にかかる通信装置を利用した通信システムの一つとして、周波数ダイバーシチを、制御用チャネルのような耐雑音性能が要求される通信チャネルや、ＢＰＳＫのような雑音に強い変調方式にのみ行うようにする構成も考えられる。

周波数ダイバーシチは、フェージング、干渉、雑音には強いが、伝送可能なデータ量が減少する。そこで、周波数ダイバーシチの適用を制御用チャネルのみに限定することで、伝送可能なデータ量を減少させることなく、安定性の高い通信システムを実現することが可能となる。さらに、ＢＰＳＫのような雑音に強い変調方式にのみ行うことでも、伝送可能なデータ量を大きく減少させることなく、安定性の高い通信システムを実現することが可能となる。

実施の形態１７．
つづいて、実施の形態１７について説明する。図３８は、実施の形態１７の通信システムを説明するための図である。本実施の形態の通信システムでは、送信側の通信装置は、余った周波数の送信電力を０として送信する。図３８は、本実施の形態の通信システムにおける、周波数スクランブル処理前のスペクトルの一例を示している。例えば、周波数の数が１５で、ブランチ数情報＝３の場合、s0、s1、s2、s3の組が３つ伝送できて、３つの周波数が余る（１５−４×３＝３）。この場合、本実施の形態では、これら余りの周波数の送信電力を０とする。

通信システムでは、周波数の有効利用のために、同一周波数を距離の離れた場所で繰り返し再利用することが行われる（周波数再利用）。しかし、周波数再利用では、距離が遠い場所で行われている他の通信に想定外の大きな干渉を与えてしまう場合もある。本実施の形態によれば、余りの周波数の送信電力を０とするので、周波数再利用において、他の通信への干渉を小さくできるという効果が得られる。

実施の形態１８．
つづいて、実施の形態１８について説明する。図３９は、実施の形態１８の通信システムを説明するための図である。本実施の形態の通信システムでは、送信側の通信装置は、システムに割り当てられているすべての周波数を使用して通信を行う。たとえば、実施の形態１７の場合と同じ条件下（周波数の数が１５、ブランチ数情報＝３）では、３つの周波数が余る。この場合、本実施の形態では、これら余りの周波数に、s0、s1、s2、s3の中から３つを選択して割り当てて伝送する。３つを選択する方法としては、s0、s1、s2のように、順番に選択しても良いし、s0、s1、s2、s3の中で重要な情報を含むものがあれば、それらを優先的に選択しても良い。

本実施の形態によれば、余った周波数も出来る限り使うようにしたため、フェージング、干渉、雑音により影響され難く、良好な通信を維持できるという効果が得られる。

なお、実施の形態１０〜１８で示した通信システムは、マルチキャリア信号に制限はなく、ＯＦＤＭ信号、ＳＣ−ＯＦＤＭ信号のいずれも適用可能である。

以上のように、本発明にかかる送信機、受信機および通信装置は、マルチキャリア通信に有用であり、特に、周波数ダイバーシチを適用したマルチキャリア通信をピーク振幅の発生を抑えつつ行う通信装置に適している。

１、１ａ、１ｂ 送信機
２、２ｂ 受信機
３、３ｂ、３ｂ’ 通信装置
３１、３１ｂ 品質制御部
１０１ マッピング部
１０２、１０２ｂ、１０２ｋ 周波数コピー部
１０３ メモリ
１０４、１１５、１１７、２１７、２２２、２２３、３０２ セレクタ
１０５、１２１ シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ部）
１０６、１０６ａ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｇ、１０６ｊ 周波数スクランブラ
１０７、２０４、２０７、２２０ 乗算器
１０８、１０８−１、１０８−Ｎ、２０８、２０８−１、２０８−Ｎ ＰＮ系列発生部
１０９ リセット信号発生部
１１０、２２４ ＩＦＦＴ部
１１１ アナログＴＸ部
１１２ 選択制御部
１１３、１１３−１、１１３−Ｎ、２１５、２１５−１、２１５−Ｎ ＰＮ系列メモリ
１１４、２１６ アドレス制御部
１１６、２１８ 位相変換部
１１８、２０２ ＦＦＴ部
１１９、２１２ パラレル／シリアル変換部（Ｐ／Ｓ部）
１２０ 周波数コピー実行部
２０１ アナログＲＸ部
２０３ 同期検波部
２０５ 伝送路推定部
２０６、２０６ｃ、２０６ｅ、２０６ｆ、２０６ｇ 周波数デスクランブラ
２０９ リセット信号発生部
２１０、２１０ｂ、２１０ｈ、２１０ｉ 周波数合成部
２１１、２１１−１、２１１−２、２１１−３ 加算器
２１３ デマッピング部
２１９ 係数生成部
２２１ 選択信号生成部
３０１ 遅延回路
３０３ 排他的論理和器
３０４ 初期値メモリ

Claims (32)

1. マルチキャリア信号を送信する送信機であって、
   同一データを周波数領域でコピーする周波数コピー手段と、
   前記周波数コピー手段からの出力信号をランダム化する周波数スクランブル手段と、
   前記周波数スクランブル手段からの出力信号を時間領域の信号に変換する周波数時間変換手段と、
   を備え、
   前記周波数スクランブル手段は、
   ＰＮ系列の初期値を記憶した初期値メモリ、前記ＰＮ系列の初期値に基づいてＰＮ系列を生成する論理回路、および当該論理回路を初期化するためのリセット信号を生成するリセット信号発生部、からなり、送信シンボル単位でＰＮ系列の初期化を行い、同一パターンのＰＮ系列を繰り返し生成するＰＮ系列生成手段、
   を備え、
   前記ＰＮ系列生成手段で生成したＰＮ系列に基づくランダム化処理を実行することを特徴とする送信機。
2. 前記周波数コピー手段は、同一データを送信する各周波数同士の間隔が最大となるように、コピーを行うことを特徴とする請求項１に記載の送信機。
3. 前記周波数スクランブル手段は、
   前記ＰＮ系列生成手段を複数備え、また当該ＰＮ系列生成手段のそれぞれは、互いに異なるＰＮ系列を生成し、
   ランダム化処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のＰＮ系列生成手段の中のいずれか一つで生成されたＰＮ系列を使用することを特徴とする請求項１または２に記載の送信機。
4. マルチキャリア信号を送信する送信機であって、
   同一データを周波数領域でコピーする周波数コピー手段と、
   前記周波数コピー手段からの出力信号をランダム化する周波数スクランブル手段と、
   前記周波数スクランブル手段からの出力信号を時間領域の信号に変換する周波数時間変換手段と、
   を備え、
   前記周波数スクランブル手段は、
   予め生成しておいたＰＮ系列を記憶したＰＮ系列メモリ、および前記ＰＮ系列メモリに対してアドレス指定を行い、当該アドレスが示す領域に格納された情報を外部へ出力させるアドレス制御部、からなり、送信シンボル単位で同一パターンのＰＮ系列を繰り返し出力するＰＮ系列出力手段、
   を備え、
   前記ＰＮ系列出力手段から出力されたＰＮ系列に基づくランダム化処理を実行することを特徴とする送信機。
5. 前記周波数スクランブル手段は、
   前記ＰＮ系列出力手段を複数備え、また当該ＰＮ系列出力手段のそれぞれは、互いに異なるＰＮ系列を出力し、
   ランダム化処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のＰＮ系列出力手段の中のいずれか一つから出力されたＰＮ系列を使用することを特徴とする請求項４に記載の送信機。
6. 複数のユーザ局と通信可能な基地局として動作する通信装置を構成している場合、
   通信相手のユーザ局ごとに異なるＰＮ系列を使用してランダム化処理を実行することを特徴とする請求項３または５に記載の送信機。
7. 複数の基地局と通信可能なユーザ局として動作する通信装置を構成している場合、
   通信相手の基地局ごとに異なるＰＮ系列を使用してランダム化処理を実行することを特徴とする請求項３または５に記載の送信機。
8. 前記周波数スクランブル手段は、前記ＰＮ系列に基づいて、前記周波数コピー手段から出力された信号のうち、一部の信号の符号を反転させてランダム化することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の送信機。
9. 前記周波数スクランブル手段は、前記ＰＮ系列に基づいた回転量に従い、前記周波数コピー手段から出力された信号のうち、一部の信号の位相を回転させてランダム化することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の送信機。
10. 前記周波数スクランブル手段は、特定チャネルの送信または特定の変調方式を適用した送信を対象として、前記ランダム化処理を実行することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の送信機。
11. 前記周波数コピー手段は、同一データのコピー実行回数を変更可能な構成を採用したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の送信機。
12. 前記周波数コピー手段は、高品質な通信が要求される場合には前記コピー実行回数を大きくし、高品質な通信が要求されていない場合には前記コピー実行回数を小さくすることを特徴とする請求項１１に記載の送信機。
13. 前記周波数コピー手段は、伝送路状態が悪い場合には前記コピー実行回数を大きくし、伝送路状態が良い場合には前記コピー実行回数を小さくすることを特徴とする請求項１１に記載の送信機。
14. 複数のユーザ局と通信可能な基地局として動作する通信装置を構成している場合、
    制御情報を伝送するための制御チャネルを利用して、前記コピー実行回数を通信相手先の各ユーザ局へ通知することを特徴とする請求項１１、１２または１３に記載の送信機。
15. 前記周波数コピー手段は、入力信号のうち、一部の信号についてのみコピーする機能を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の送信機。
16. 前記周波数コピー手段からの出力のうち、データがマッピングされていない空き周波数については、信号電力を０に設定して送信することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の送信機。
17. 前記周波数コピー手段は、同一データのコピーを規定回数実行後、その時点でデータがマッピングされていない空き周波数が存在する場合には、空き周波数がなくなるまで、データのコピー処理を継続することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の送信機。
18. ＯＦＤＭ信号を送信することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の送信機。
19. シングルキャリアＯＦＤＭ信号を送信することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の送信機。
20. 対向する通信装置が周波数領域でデータのコピーおよびランダム化を実行して送信したマルチキャリア信号を受信する受信機であって、
    時間領域の受信信号を周波数領域の受信信号に変換する時間周波数変換手段と、
    前記時間周波数変換手段からの出力信号に対して、対向する通信装置が信号を送信する際に実行するランダム化処理と逆の処理（ランダム化解除処理）を実行する周波数デスクランブル手段と、
    前記周波数デスクランブル手段からの出力信号のうち、同一データを含んだ信号同士を合成する信号合成手段と、
    を備え、
    前記周波数デスクランブル手段は、
    ＰＮ系列の初期値を記憶した初期値メモリ、前記ＰＮ系列の初期値に基づいてＰＮ系列を生成する論理回路、および当該論理回路を初期化するためのリセット信号を生成するリセット信号発生部、からなり、送信シンボル単位でＰＮ系列の初期化を行い、同一パターンのＰＮ系列を繰り返し生成するＰＮ系列生成手段、
    を備え、
    前記ＰＮ系列生成手段で生成したＰＮ系列に基づくランダム化解除処理を実行することを特徴とする受信機。
21. 前記周波数デスクランブル手段は、
    前記ＰＮ系列生成手段を複数備え、また当該ＰＮ系列生成手段のそれぞれは、互いに異なるＰＮ系列を生成し、
    ランダム化解除処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のＰＮ系列生成手段の中のいずれか一つで生成されたＰＮ系列を使用することを特徴とする請求項２０に記載の受信機。
22. 対向する通信装置が周波数領域でデータのコピーおよびランダム化を実行して送信したマルチキャリア信号を受信する受信機であって、
    時間領域の受信信号を周波数領域の受信信号に変換する時間周波数変換手段と、
    前記時間周波数変換手段からの出力信号に対して、対向する通信装置が信号を送信する際に実行するランダム化処理と逆の処理（ランダム化解除処理）を実行する周波数デスクランブル手段と、
    前記周波数デスクランブル手段からの出力信号のうち、同一データを含んだ信号同士を合成する信号合成手段と、
    を備え、
    前記周波数デスクランブル手段は、
    予め生成しておいたＰＮ系列を記憶したＰＮ系列メモリ、および前記ＰＮ系列メモリに対してアドレス指定を行い、当該アドレスが示す領域に格納された情報を外部へ出力させるアドレス制御部、からなり、送信シンボル単位で同一パターンのＰＮ系列を繰り返し出力するＰＮ系列出力手段、
    を備え、
    前記ＰＮ系列出力手段から出力されたＰＮ系列に基づくランダム化解除処理を実行することを特徴とする受信機。
23. 前記周波数デスクランブル手段は、
    前記ＰＮ系列出力手段を複数備え、また当該ＰＮ系列出力手段のそれぞれは、互いに異なるＰＮ系列を出力し、
    ランダム化解除処理においては、外部からの指示に従い、前記複数のＰＮ系列出力手段の中のいずれか一つから出力されたＰＮ系列を使用することを特徴とする請求項２２に記載の受信機。
24. 前記周波数デスクランブル手段は、前記ＰＮ系列に基づいて、前記時間周波数変換手段から出力された信号のうち、一部の信号の符号を反転させてランダム化を解除することを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか一つに記載の受信機。
25. 前記周波数デスクランブル手段は、前記ＰＮ系列に基づいた回転量に従い、前記時間周波数変換手段から出力された信号のうち、一部の信号の位相を逆回転させてランダム化を解除することを特徴とする請求項２０〜２３のいずれか一つに記載の受信機。
26. 前記信号合成手段は、同一データを含んだ各受信信号、および当該各受信信号を合成して得られる合成信号の中から、当該各受信信号の品質に基づいていずれか一つを選択し、出力することを特徴とする請求項２０〜２５のいずれか一つに記載の受信機。
27. 前記信号合成手段は、同一データを含んだ信号同士を加算することにより合成することを特徴とする請求項２０〜２６のいずれか一つに記載の受信機。
28. 前記信号合成手段は、同一データを含んだ信号同士を、受信品質に基づく重み付け加算により合成することを特徴とする請求項２０〜２６のいずれか一つに記載の受信機。
29. 前記信号合成手段は、合成する信号の数がそれぞれ異なる複数種類の合成処理を実行し、得られた各合成信号、および自身へ入力された合成前の信号の中のいずれか一つを、外部からの指示に従い出力することを特徴とする請求項２０〜２８のいずれか一つに記載の受信機。
30. ＯＦＤＭ信号を受信することを特徴とする請求項２０〜２９のいずれか一つに記載の受信機。
31. シングルキャリアＯＦＤＭ信号を受信することを特徴とする請求項２０〜２９のいずれか一つに記載の受信機。
32. 請求項１〜１９のいずれか一つに記載の送信機と、
    請求項２０〜３１のいずれか一つに記載の受信機のうち、前記送信機を構成している周波数コピー手段および周波数スクランブル手段が実行する処理と逆の処理を実行する受信機と、
    を備えることを特徴とする通信装置。

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