JP2015080089A - 送信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラム（直流インバランスを補償するための強調された信号点配置操作） - Google Patents

Abstract

【課題】 受信装置との間に存在するカップリングに起因した不具合を低減することができる送信装置等を提供すること。【解決手段】 本送信装置は、送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部１４２と、信号レベルの偏りの総量に基づき、送信シンボル列の中から、信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部１３８と、対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部１３８と、信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、受信装置に対し送信する送信部１２８とを含む。【選択図】 図３

Description

本発明は、送信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムに関し、より詳細には、通信可能な受信装置との間にカップリングが存在する送信装置、該送信装置を含む通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムに関する。

近年、無線通信において、動画などのリッチコンテンツのリアルタイム送受信や、有線通信とのシームレスな接続を実現するために、高速化に対する要求が高まっている。このような高速大容量のデータ通信を実現するため、Ｇｂｐｓを超えるデータレートの高速無線通信が実現可能とされるミリ波無線通信技術に対し、期待が寄せられている。

無線通信装置は、典型的には、デジタル信号処理を専ら担当するデジタル処理部（ベースバンド）と、アナログ信号処理を専ら担当するアナログ処理部（ＲＦ：Radio Frequency）とを含む。これらの回路ブロック間は、入出力バイアス電圧の違いを吸収し、安定な動作を実現するため、典型的には、交流結合（容量性カップリング）で相互接続される。

交流結合では、直流バランスをとる必要があり、直流成分や低周波数成分が多く含まれていると、正確なデータ伝送が困難となる。伝送信号においてビットの偏りは、直流オフセット成分を発生させるため、典型的には、スクランブラやデータ符号化技術により、伝送ビットを充分に拡散させて偏りが生じないように前処理が施される。データ符号化としては、８ｂ１０ｂ符号化、ビット・スタッフィング（非特許文献１）、フィボナッチ符号化（非特許文献２）などを挙げることができる。

しかしながら、上述したデータ符号化技術では、追加ビットが挿入されるため、代償として符号化効率が低下してしまう。一方、上記スクランブラのみでは、一見ビットが均一に分散されるようになるが、スクランブルした結果として偏りが生じてしまう場合がある。すなわち、スクランブラは、短い期間を見れば、同一ビットが連続して発生させる可能性があり、確率的には、ビット偏りが存在する。その短い期間は直流インバランスが発生し、エラーレートを悪化させる要因となる。

２値のデジタル信号として扱われる場合は、直流オフセット成分があっても問題とならない場合もある。しかしながら、ミリ波通信などの高速通信技術では、さらなるデータレートの高速化のため、１６ＱＡＭなどの振幅を変調させる変調方式が採用されており、直流オフセット成分が振幅方向の多値判定に無視できない影響を及ぼす。さらに、６４ＱＡＭなどのように、信号判定境界がさらに細かくなると、ますます直流オフセット成分の影響が顕著となる。

したがって、依然として、データ符号化技術のような追加的なビット挿入を行うことなく、送信装置において、交流結合に起因して短期的な直流オフセットないし低周波数成分を発生させる信号レベルの偏りを好適に解消し、直流オフセットないし低周波数成分に起因した誤りの発生を好適に防止することができる、新規な技術の開発が望まれていた。

S. Aviran, et. al, "An Improvement to the Bit Stuffing Algorithm", IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. 51, pp2885-2891, 2004. A. S. Fraenkel, et. al, " Robust Universal Complete Codes for Transmission and Compression", Discrete Applied Mathematics, vol. 64, pp31-55, 1996.

本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、交流結合に起因して短期的な直流オフセットないし低周波数成分を発生させる信号レベルの偏りを好適に解消し、直流オフセットないし低周波数成分に起因した誤りの発生を好適に防止することができる送信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、下記特徴を有した送信装置を提供する。本送信装置は、送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部と、信号レベルの偏りの総量に基づき、上記送信シンボル列の中から、信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部と、信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、受信装置に対し送信する送信部とを含む。

さらに、本発明によれば、結合要素を介して後段へ出力する信号を生成する、下記特徴を有した回路装置を提供することができる。本回路装置は、送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部と、信号レベルの偏りの総量に基づき、送信シンボル列の中から、信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部と、信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、後段へ出力する出力部とを含む。

また、本発明によれば、さらに、受信装置と通信する送信装置が実行する通信方法を提供することができる。本通信方法は、送信装置が、送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を取得するステップと、信号レベルの偏りの総量に基づき、送信シンボル列の中から、信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するステップと、対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動するステップと、信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、受信装置に対し送信するステップとを含む。

本発明によれば、また、上記送信装置と、受信装置とを含む通信システムを提供することができる。またさらに、本発明によれば、上記送信装置を実現するためのプログラムを提供することができる。

上記構成によれば、交流結合に起因して短期的な直流オフセットないし低周波数成分を発生させる信号レベルの偏りを好適に解消し、直流オフセットないし低周波数成分に起因した誤りの発生を好適に防止することができる。

本発明の実施形態による無線通信システムを示す概略図。 本発明の実施形態による無線通信システムにおける無線通信装置の機能構成を示すブロック図。 本発明の実施形態における送信側ベースバンド部の送信回路の詳細なブロック図。 本発明の実施形態における受信側ベースバンド部の受信回路の詳細なブロック図。 本実施形態による、Ｉ軸およびＱ軸での信号レベルの偏り総量に応じて行われるシンボルの信号点の再配置操作を説明する図。 本実施形態によるデジタル補正処理部が実行する、シンボルの信号点再配置操作処理を示すフローチャート。 本実施形態において受信側の無線通信装置で観測されるフィルタ処理後の受信ベースバンド信号での信号点をＩ−Ｑ平面上にプロットした模式図。 他の実施形態によるデジタル補正処理部が実行する、シンボルの信号点再配置操作処理を示すフローチャート。 他の実施形態におけるＩ軸およびＱ軸での信号レベルの偏り総量に応じて行われるシンボルの信号点の再配置操作を説明する図。 さらに他の実施形態によるシンボルの信号点の再配置操作を説明する図。 本実施形態によるオフセット補償部の回路構成を示すブロック図。 送信側でのオフセット補償処理を、信号波形とともに説明する図。 所定のシンボル列を送信する際に観測される信号レベルの偏りの総量の時間変化を示す図。 ＡＷＧＮ環境チャネルを通過させた場合に求められるＩ−Ｑ平面でのＢＥＲを、ビットエネルギー対雑音電力密度比（Ｅｂ／Ｎ_０）を横軸にプロットしたグラフ。

以下、本発明について特定の実施形態をもって説明するが、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に説明する実施形態では、送信装置、および送信装置を含む通信システムの一例として、それぞれ、無線通信装置１１０、および無線通信装置１１０を含む無線通信システム１００を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態による無線通信システム１００の概略図である。本実施形態による無線通信システム１００は、第１の無線通信装置１１０と、第２の無線通信装置１８０とを含み構成される。無線通信装置１１０および無線通信装置１８０は、例えば数十ＧＨｚ周波数帯の電磁波（ミリ波）による無線通信を確立し、数Ｇｂｐｓ以上のデータ通信速度を実現することができる。なお、上記無線通信装置１１０，１８０は、それぞれ、送信機および受信機の両方の立場で相手方とデータ通信することができる。しかしながら、説明の便宜上、以下の説明では、第１の無線通信装置１１０を送信側とし、第２の無線通信装置１８０を受信側として説明する。

無線通信装置１１０は、送信するデータをフレームに乗せて、通信相手方の無線通信装置１８０に対しデータ送信する。図１の例示では、無線通信装置１１０には、ノート型パーソナル・コンピュータ１０２が接続されており、無線通信装置１８０には、ディスプレイ装置１０４が接続されている。このような例示の実施形態では、無線通信装置１１０は、ノート型パーソナル・コンピュータ１０２から入力される動画などのコンテンツ・データをフレームに乗せて、無線通信装置１８０に送信することができる。ディスプレイ装置１０４は、無線通信装置１８０を介してコンテンツ・データを取得し、その画面上にコンテンツを表示させることができる。

図２は、本発明の実施形態による無線通信システム１００における無線通信装置１１０，１８０の機能構成を示すブロック図である。図２に示す無線通信装置１１０は、アンテナ１１２と、アナログ処理を担当するＲＦ（Radio Frequency）部１１４と、デジタル処理を担当するベースバンド部１１６と、後段のアプリケーション・エンジン１１８とを含み構成される。無線通信装置１８０も同様に、アンテナ１８２、ＲＦ部１８４、ベースバンド部１８６およびアプリケーション・エンジン１８８を含む。

アンテナ１１２，１８２は、受信時には、空間中を伝播してきた電磁波を受けて電気信号に変換し、ＲＦ部１１４，１８４に電気信号を入力する。送信時には、アンテナ１１２，１８２は、ＲＦ部１１４，１８４から入力される電気信号を電磁波に変換し、電磁波を空間中に放射する。ＲＦ部１１４，１８４は、搬送波である電磁波の無線周波数帯の信号を処理する回路ブロックである。ＲＦ部１１４，１８４は、送信回路１２８および受信回路１９８を含み構成され、送信時には、入力されるベースバンド信号をＲＦ周波数帯の信号に変調し、受信時には、入力されるＲＦ周波数帯の信号をベースバンド信号に復調する。

なお、図２においては、無線通信装置１１０側では、送信経路上のコンポーネントに符番が付されており、送信経路上に無いものには符番が付されず、点線で表されている点に留意されたい。無線通信装置１８０側も同様に、送信側とは反対に、受信経路上に無いものには符番が付されず、点線で表されている。

ベースバンド信号は、変調前または復調後の信号であり、２値信号の場合は、「０」および「１」を表現する信号レベルからなる矩形波に相当し、多値信号の場合、各値を表現する複数の信号レベル（例えば−３，−１，＋１，＋３の４値）を有する矩形形状の信号波に相当する。ＲＦ部１１４，１８４は、このベースバンド信号に対して搬送波を乗算し、２つの波を加算することによって送信信号を生成する。

ベースバンド部１１６，１８６は、変調前または復調後のベースバンド信号を処理する回路ブロックである。ベースバンド部１１６，１８６は、送信時には、後段のアプリケーション１１８，１８８から入力される送信データ（ビット列）に基づいて、送信ベースバンド信号を生成し、ＲＦ部１１４，１８４に出力する。ベースバンド部１１６，１８６は、受信時には、ＲＦ部１１４，１８４で復調された受信ベースバンド信号に基づいて、受信データ（ビット列）を復元し、後段のアプリケーション１１８，１８８に出力する。

ベースバンド部１１６，１８６は、より具体的には、プロトコル・スタック１２０，１９０と、送信回路１２２と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２４と、受信回路１９２と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１９４とを含み構成される。プロトコル・スタック１２０，１９０は、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層などの階層的な通信プロトコル群の処理を担当する。

送信回路１２２は、プロトコル・スタック１２０から入力される送信データを、採用する変調方式に応じて変調し、送信ベースバンド・データを生成し、ＤＡＣ１２４を介して送信ベースバンド信号としてＲＦ部１１４の送信回路１２８に出力する。受信回路１９２は、ＲＦ部１８４の受信回路１９８で復調された受信ベースバンド信号から、ＡＤＣ１９４を介して、受信ベースバンド・データとして取得し、変調方式に応じて受信データを復元し、プロトコル・スタック１９０に出力する。

説明する実施形態では、特に限定されるものではないが、直角位相振幅変調（ＱＡＭ：Quadrature Amplitude Modulation）方式が採用されており、２つの搬送波の振幅および位相を変調することによってデータが伝達される。これら２つの搬送波、つまり同相（Ｉ相）搬送波および直角位相（Ｑ相）搬送波は、互いに直角位相関係となっており、互いに独立している。

上記変調方式の採用に伴い、本実施形態においては、ベースバンド信号（ベースバンド・データである。）は、Ｉ相およびＱ相の成分を有し、Ｉ相およびＱ相の各経路上には、Ｉ相用のＤＡＣ１２４Ｉ、Ｑ相用のＤＡＣ１２４Ｑ、Ｉ相用のＡＤＣ１９４ＩおよびＱ相用のＡＤＣ１９４Ｑが設けられている。これらＩ相およびＱ相のベースバンド信号（ベースバンド・データ）は、送信データのシンボル列を構成しており、これらの各時点の信号レベルにより、信号空間ダイアグラム（Constellation Diagram）上で各シンボルを表す信号点を指定する。

なお、採用する変調方式やシンボルに対する符号の割り当て方などは、無線通信システム１００内で予め取り決められており、無線通信装置１１０，１８０では予め決められた手順通りの処理が行われることになる。また、説明する実施形態では、好適に適用できる変調方式として、ＭＱＡＭ（M-ary QAM）を一例として説明するが、変調方式は、特に限定されるものではない。

上記ＲＦ部１１４，１８４およびベースバンド部１１６，１８６間は、典型的には、交流結合１２６，１９６により相互接続される。上述したように、回路ブロック間を交流結合する場合は、信号の直流バランスをとる必要があるため、本実施形態では、スクランブラにより事前に送信データのビットをランダム化するなどの前処理が施され、ビットの偏りがなるべく生じないようにされている。

しかしながら、スクランブルした結果として、所定期間同一信号レベルが連続ないし頻発するような偏りが確率的に発生し、このような信号レベルの偏りは、直流バランスを崩し、直流オフセットを発生させ、エラーレートを悪化させる要因となる。特に、ＱＡＭといった振幅方向に情報を乗せる変調方式を採用する場合は、上記直流オフセット成分が振幅方向の判定境界での判定に無視できない影響を及ぼす。また、データレートが高速化されるにつれて、交流結合による直流オフセットの影響も顕著となる。

そこで、本発明の実施形態による無線通信システム１００では、送信側において、信号空間ダイアグラム上で最外周に位置するシンボルの信号点をさらに外側に移動する操作を行っても、受信側での信号判定に与える影響が軽微である点に着目し、下記構成を採用する。すなわち、本無線通信システム１００では、送信側で、ベースバンド信号での信号レベルの偏りが生じた場合に、この偏りを軽減するようにシンボルの信号点の再配置操作を行う信号処理を実行する。さらに好ましい実施形態による無線通信システム１００では、受信側で観測される直流オフセットが補償されるように、送信側でベースバンド信号の出力波形を変形する信号処理を実行する。以下、図３〜図１３を参照しながら、送信側の無線通信装置１１０で実行される信号処理について、詳細を説明する。

図３は、本発明の実施形態における送信側ベースバンド部１１６の送信回路１２２の詳細なブロック図を示す。図４は、本発明の実施形態における受信側ベースバンド部１８６の受信回路１９２の詳細なブロック図を示す。なお、図３および図４は、本実施形態によるシンボルの信号点の再配置操作を行う信号処理に関連する中心的な構成を示すものであり、誤り訂正、フィルタ、同期検波、クロック再生などの周辺要素の図示が省略されている点に留意されたい。

図３に示す送信側ベースバンド部１１６の送信回路１２２は、分配部１３２と、Ｉ相およびＱ相の各ベースバンド・データ生成部１３４Ｉ，１３４Ｑと、各デジタル補正処理部１３６Ｉ，１３６Ｑとを含み構成される。

分配部１３２は、送信データ（ビット列）の入力を受けて、Ｉ相およびＱ相の各ビット・ストリームに分配する。各ベースバンド・データ生成部１３４は、分配部１３２から分配された各ビット・ストリームに基づき、所定の変調方式（ＱＡＭであれば振幅偏移変調方式）で変調し、各相のベースバンド・データを生成して、各デジタル補正処理部１３６に出力する。各デジタル補正処理部１３６は、各相のベースバンド・データに対して送信側での補正処理を施す。デジタル補正処理が施されたベースバンド・データは、それぞれ、ＤＡＣ１２４に入力され、ベースバンド信号として交流結合１２６を介して後段のＲＦ部１１４の送信回路１２８に出力され、搬送波に乗せて受信側の無線通信装置１８０に送信される。

一方、図４に示す受信側ベースバンド部１８６の受信回路１９２は、Ｉ相およびＱ相の各判定部２００Ｉ，２００Ｑと、信号合成部２０２とを含み構成される。送信側無線通信装置１１０からの信号が受信されると、前段のＲＦ部１８４の受信回路１９８から、交流結合１９６を介して、各相のＡＤＣ１９４へベースバンド信号が入力される。各相のベースバンド信号は、各ＡＤＣ１９４でベースバンド・データに変換され、各判定部２００Ｉ，２００Ｑに入力される。

各判定部２００は、ＡＤＣ１９４によりデジタル化されたベースバンド・データの入力を受けて復調し、各相のビット・ストリームを生成する。信号合成部２０２は、Ｉ相およびＱ相のビット・ストリームの入力を受けて、受信データ（ビット列）として再構成する。

再び図３を参照すると、図３には、さらに、デジタル補正処理部１３６の詳細な機能ブロックが示されている。デジタル補正処理部１３６は、より詳細には、シンボル操作処理部１３８と、偏り総量監視部１４２とを含み構成される。なお、図３上では、Ｑ相の経路上の詳細な構成の図示が省略されており、したがって、Ｑ相の経路側にもＩ相と同様な構成が備えられる点に留意されたい。

偏り総量監視部１４２は、基準時点からのベースバンド信号の信号レベルの偏りの総量を監視しており、その偏りの総量を評価する指標値を計算する。偏り総量の指標値は、特定相のベースバンド信号での各シンボルを指定する信号レベル（例えば４値であれば−３、−１、＋１、＋３）の累積値を所定基準時点から計算することにより求めることができる。基準時点は、送信フレームの開始点とすることができ、その場合は、偏りの総量の指標値がフレーム毎にリセットされる。

偏り総量監視部１４２が監視する偏り総量の指標値は、シンボル操作処理部１３８に出力される。なお、図３は、特定の好ましい実施形態を示しており、上記偏り総量監視部１４２は、ベースバンド信号の直流オフセット補償を実施するオフセット補償部１４０の構成要素として含まれている。オフセット補償部１４０による直流オフセット補償処理については、詳細を後述する。

偏り総量監視部１４２が監視している信号レベルの偏りは、信号の直流バランスを崩し、無線通信装置１１０，１８０間に存在するカップリングに起因して、受信側無線通信装置１８０での受信ベースバンド信号の基準レベルの変動（直流オフセット）を生じさせる。基準レベルの変動は、エラーを発生させ、実行伝送速度を悪化させる要因となる。

シンボル操作処理部１３８は、上記信号レベルの偏りの総量に基づき、信号レベルの偏りの解消を図るべく、図５に示すようにシンボルの信号点再配置操作を実行する。図５は、Ｉ軸およびＱ軸での信号レベルの偏りの総量とともに、監視する偏りの総量に基づいて行われるシンボルの信号点再配置操作を説明する図である。シンボル操作処理部１３８は、担当する特定軸において、上記偏りの総量が基準から外れた場合に、送信シンボル列の中から、信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置するシンボル、つまり偏りが生じている方向と反対の方向にあり、かつ、大きさが最大の信号レベルを有するシンボルを対象シンボルとして特定する。そして、シンボル操作処理部１３８は、担当する特定軸において、対象シンボルに対し、信号レベルの偏りがより解消するような信号点の位置、つまりより外側の位置へ移動させるように信号レベルを変更する。

例えば、Ｉ軸に関して図５を参照すると、Ｉ軸上の信号レベルの偏りが＋側に蓄積された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＞ｔｈ）は、シンボル列のうちの、Ｉ軸上で−側の最外の信号レベル（−３）を有するシンボルが対象シンボルとして特定される。そして、対象シンボルに対し、その信号点の位置がＩ軸上でさらに外側へ移動するように、信号レベルを変更する（−α）。同様に、Ｉ軸上の信号レベルの偏りが−側に蓄積された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＜−ｔｈ）には、Ｉ軸で＋側の最外の信号レベル（＋３）を有する対象シンボルの信号点の位置をさらに外側へ移動させる（＋α）。移動量αは、特に限定されるものではないが、例えば、ＩＱ平面におけるシンボル間距離の１％〜４０％の範囲の値を用いることができる。Ｑ軸についても同様である。

なお、図３に示す実施形態では、シンボル操作処理部１３８および偏り総量監視部１４２は、特定相（Ｉ相またはＱ相）のベースバンド・データを担当しており、必ずしもＩ相およびＱ相の両方で指定されるシンボルを意識していない。つまり、本実施形態では、Ｉ相およびＱ相のベースバンド信号について、独立に、対象シンボルが特定され、対象シンボルの信号レベルが変更されている。偏り総量監視部１４２は、本実施形態における監視部を構成し、シンボル操作処理部１３８は、本実施形態におけるシンボル特定部および信号点移動部を構成する。

以下、図６を参照して、本実施形態によるデジタル補正処理部１３６が実行するシンボルの信号点再配置操作処理についてより詳細に説明する。図６に示す処理は、無線通信装置１８０への送信処理が開始されたことに応答して、ステップＳ１００から開始される。以下の説明では、Ｉ相について代表して説明するが、図６においてかっこ書きで示すように、Ｑ相についても同様の処理が行われる点に留意されたい。

ステップＳ１０１では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、送信シンボルのＩ軸上での信号レベルを示すデータ値（以下、信号レベルを示すデータ値をシンボル値と参照する。）Ｓ_Ｉの入力を受ける。ステップＳ１０２では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、入力された送信シンボルが、送信フレームの先頭に該当するか否かを判定する。ステップＳ１０２で、先頭に該当すると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０３へ処理が分岐される。ステップＳ１０３では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、偏り総量監視部１４２Ｉの信号レベルの偏り総量をリセット（Ｓｕｍ_Ｉ＝０）し、ステップＳ１０４へ処理を進める。一方、ステップＳ１０３で、先頭に該当しないと判定された場合（ＮＯ）は、直接ステップＳ１０４へ処理が進められる。ステップＳ１０４では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、入力された送信シンボル値Ｓ_Ｉを出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉとしてセットする（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ）。

ステップＳ１０５では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、信号レベルの偏りの総量と閾値とを比較して、比較結果に応じて処理を分岐させる。ステップＳ１０５で、信号レベルの偏りの総量が、＋側に所定閾値より大きく蓄積されていると判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＞ｔｈ？ＹＥＳ）は、ステップＳ１０６へ処理が分岐される。なお、ここでの閾値ｔｈは、許容する＋側の偏りの総量を規定するものである。特に限定されるものではないが、偏りが生じた場合に直ちに対象シンボルの判定を行うように、閾値ｔｈを０に設定してもよい。あるいは、頻繁なシンボルの信号点の再配置が行われないように、所定の値（ｔｈ＞０）を設定してもよい。ステップＳ１０５で、信号レベルの偏りの総量が、＋側に閾値より大きく蓄積されていないと判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＞ｔｈ？ＮＯ）は、ステップＳ１０８へ処理が進められる。

ステップＳ１０６では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、さらに、出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_ＩがＩ軸で−側の最外の値であるか否かを判定する。ステップＳ１０６で、−側の最外ではないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ１０８へ処理を分岐させ、シンボルの信号点再配置操作を見送る。これに対して、ステップＳ１０６で、−側の最外の値であると判定された場合（ＹＥＳ）は、当該送信シンボルが対象シンボルとして特定され、ステップＳ１０７へ処理が分岐される。

ステップＳ１０７では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、−側の最外の値である送信シンボル値Ｓ_Ｉを、所定量αさらに−側に移動した値を出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ−α）し、ステップＳ１０８へ処理を進める。

ステップＳ１０８では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、信号レベルの偏りの総量が、−側に閾値より大きく蓄積されているか否かを判定する。ステップＳ１０８で、偏りの総量が−側に閾値より大きく蓄積されていると判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＜−ｔｈ？ＹＥＳ）は、ステップＳ１０９へ処理が分岐される。ステップＳ１０９では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_ＩがＩ軸で＋側の最外の値であるか否かを判定する。ステップＳ１０９で、Ｉ軸で＋側の最外の値であると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１１０へ処理を分岐させる。ステップＳ１１０では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、＋側の最外の値である送信シンボル値Ｓ_Ｉを、所定量αさらに＋側に移動した値を出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ＋α）し、ステップＳ１１１へ処理を進める。

これに対して、ステップＳ１０９で、＋側の最外ではないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ１１１へ処理を分岐させ、シンボルの信号点再配置操作を見送る。また、ステップＳ１０８で、信号レベルの偏りの総量が、−側に閾値より大きく蓄積されてはいないと判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＜−ｔｈ？ＮＯ）も、ステップＳ１１１へ処理を進める。

ステップＳ１１１では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、最終的に得られた出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉを用いてベースバンド・データを後段に出力する。ステップＳ１１２では、デジタル補正処理部１３６Ｉは、偏り総量監視部１４２Ｉで偏りの総量を更新（Ｓｕｍ_Ｉ＝Ｓｕｍ_Ｉ＋Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ）し、ステップＳ１０１へ処理をループさせて、次のシンボルに対する処理へ進める。

上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１１２に示す処理を、送信するシンボル列の各シンボルに対して行うことによって、信号レベルの偏りが発生した場合に、最外のシンボルを選んで信号点の再配置操作を行うことが可能となる。そして、信号点の再配置操作により、その時点での偏りの反対側の最外に位置する信号点が強調され、信号レベルの偏りが解消される。

図７は、受信側の無線通信装置１８０で観測されるフィルタ処理後の受信ベースバンド信号の信号点をＩ−Ｑ平面にプロットした模式図を示す。図７には、隣接するシンボル間の判定境界が図示されている。図７に示すように、送信シンボルは、受信側では、経路上のノイズによって一定の分布をもってＩ−Ｑ平面上で観測される。ノイズは、典型的にはホワイトノイズであり、あるシンボルの信号点は、平均値の付近に集積するような分布を与える。

一方、説明する実施形態では、最外周のシンボルについては、そのうちのいくつかが送信側で信号点の再配置操作により外側に移動されている。このため、判定境界により画定される最外周の判定区画に属する信号点の分布は、内側の判定区画に属する信号点の分布に比較して、外側に偏った分布を与える。本実施形態では、Ｉ相およびＱ相のベースバンド信号について独立に処理が行われるので、Ｉ相またはＱ相で外側に偏った分布が観測される。また、最外周のうちの四隅の信号点については、Ｉ相およびＱ相で独立して信号点の移動が行われた結果として、Ｉ相およびＱ相の両相で信号レベルが移動されたものが観測される。

送信側での信号点の再配置操作による信号点の移動は、それ以上隣接するシンボルが存在しない方向に行われるので、受信側での判定境界に対し悪影響を及ぼさない。判定境界が、内側のシンボルとの間にだけ設けられるからである。このように、信号点の再配置操作を行う対象となる対象シンボルを、最外周の信号点に限定することにより、受信側での復調の際の誤判定の発生を引き起こすことなく、直流インバランスを好適に解消することができる。

なお、上述までの実施形態では、Ｉ相およびＱ相のベースバンド信号について独立に処理が行われるものとして説明した。以下、図８および図９を参照して、さらにＩ相およびＱ相の組み合わせで行う他の実施形態について説明する。

図８は、他の実施形態によるシンボルの信号点再配置操作処理を示すフローチャートである。図８に示す処理は、送信処理が開始されたことに応答して、ステップＳ２００から開始される。以下の説明では、Ｉ相およびＱ相の処理が統合された単一のデジタル補正処理部１３６が行うものとして説明する。

ステップＳ２０１では、デジタル補正処理部１３６は、送信シンボルのＩ軸およびＱ軸上での信号レベルを示すシンボル値Ｓ_Ｉ，Ｓ_Ｑの入力を受ける。ステップＳ２０２では、デジタル補正処理部１３６は、入力された送信シンボルが、送信フレームの先頭に該当するか否かを判定する。ステップＳ２０２で、先頭に該当すると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０３で、デジタル補正処理部１３６は、Ｉ相およびＱ相の偏り総量をリセット（Ｓｕｍ_Ｉ＝０；Ｓｕｍ_Ｑ＝０）する。一方、ステップＳ２０３で、先頭に該当しないと判定された場合（ＮＯ）は、ステップＳ２０４へ直接分岐される。

ステップＳ２０４では、デジタル補正処理部１３６は、入力された送信シンボル値を出力予定シンボル値にセットする（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ；Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑ＝Ｓ_Ｑ）。ステップＳ２０５、ステップＳ２０８、ステップＳ２１１およびステップＳ２１４では、図９（Ａ）に示すように、Ｉ相およびＱ相の偏りの総量と閾値との比較結果に応じて処理が分岐される。

ステップＳ２０５で、Ｉ相およびＱ相の両方で偏りが＋側に閾値より大きく蓄積されていると判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＞ｔｈ ＡＮＤ Ｓｕｍ_Ｑ＞ｔｈ？ＹＥＳ）は、ステップＳ２０６へ処理が分岐される。ステップＳ２０６では、デジタル補正処理部１３６は、さらに、Ｉ相およびＱ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ，Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑが共に−側の最外の値であるか否かを判定する。ステップＳ２０６で、Ｉ相およびＱ相ともに−側の最外の値であると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２０７へ処理が分岐される。ステップＳ２０７では、デジタル補正処理部１３６は、送信シンボル値Ｓ_Ｉ，Ｓ_Ｑを、それぞれ、所定量αさらに−側に移動した値を出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ−α；Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑ＝Ｓ_Ｑ−α）する。

ステップＳ２０８で、Ｉ相の偏りが＋側に閾値より大きく蓄積され、かつ、Ｑ相の偏りが−側に閾値より大きく蓄積されていると判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＞ｔｈ ＡＮＤ Ｓｕｍ_Ｑ＜−ｔｈ？ＹＥＳ）であって、ステップＳ２０９で、Ｉ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉが−側、Ｑ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑが＋側の最外の値であると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２１０へ処理が分岐される。ステップＳ２１０では、デジタル補正処理部１３６は、送信シンボル値Ｓ_Ｉを所定量αさらに−側に移動した値をＩ相の出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ−α）し、送信シンボル値Ｓ_Ｑを所定量αさらに＋側に移動した値をＱ相の出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑ＝Ｓ_Ｉ＋α）する。

ステップＳ２１１で、Ｉ相の偏りが−側に閾値より大きく蓄積され、かつ、Ｑ相の偏りが＋側に閾値より大きく蓄積されていると判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＜−ｔｈ ＡＮＤ Ｓｕｍ_Ｑ＞ｔｈ？ＹＥＳ）であって、ステップＳ２１２で、Ｉ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉが＋側、Ｑ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑが−側の最外の値であると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２１３へ処理が分岐される。ステップＳ２１３では、デジタル補正処理部１３６は、送信シンボル値Ｓ_Ｉを所定量αさらに＋側に移動した値をＩ相の出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ＋α）し、送信シンボル値Ｓ_Ｑを所定量αさらに−側に移動した値をＱ相の出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑ＝Ｓ_Ｉ−α）する。

ステップＳ２１４で、Ｉ相およびＱ相の両方で偏りが−側に閾値より大きく蓄積されていると判定された場合（Ｓｕｍ_Ｉ＜−ｔｈ ＡＮＤ Ｓｕｍ_Ｑ＜−ｔｈ？ＹＥＳ）であって、ステップＳ２１５で、Ｉ相およびＱ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ，Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑが共に＋側の最外の値であると判定された場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ２１６へ処理が分岐される。ステップＳ２１６では、デジタル補正処理部１３６は、Ｉ相およびＱ相の送信シンボル値Ｓ_Ｉ，Ｓ_Ｑを、それぞれ、所定量αさらに＋側に移動した値を出力予定シンボル値に設定（Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ＝Ｓ_Ｉ＋α；Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑ＝Ｓ_Ｑ＋α）する。

ステップＳ２１７では、デジタル補正処理部１３６は、最終的なＩ相およびＱ相の出力予定シンボル値Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ，Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑを後段に出力する。ステップＳ２１８では、デジタル補正処理部１３６は、Ｉ相およびＱ相の偏りの総量を累積し（Ｓｕｍ_Ｉ＝Ｓｕｍ_Ｉ＋Ｓ＿ｏｕｔ_Ｉ；Ｓｕｍ_Ｑ＝Ｓｕｍ_Ｑ＋Ｓ＿ｏｕｔ_Ｑ）、ステップＳ２０１へ処理をループさせて、次のシンボルへ処理を進める。

図９（Ｂ）は、他の実施形態において、受信側の無線通信装置１８０で観測されるフィルタ処理後の受信ベースバンド信号の信号点をＩ−Ｑ平面にプロットした模式図を示す。他の実施形態では、Ｉ相およびＱ相の組み合わせで処理が行われるので、最外周の信号点のうちの四隅のみが、Ｉ相およびＱ相で信号レベルが外側に偏らされた分布が観測される。

このとき、信号点は、Ｉ−Ｑ平面上で略同一の位相を維持するように移動される。このため、周波数オフセットや位相ノイズ等によって受信側で観測されるコンステレーションの回転補償やＩＳＩ（Inter Symbol Interference）除去などの種々のフィルタ処理の際に、信号点配置の角度成分を保持し、位相雑音に対する悪影響を及ぼすことが望まれない場合に好適である。

なお、上述までの実施形態では、１６ＱＡＭを例に説明したが、無線通信装置１１０、１８０が採用する変調方式は、これに限定されるものではない。本実施形態によるシンボルの信号点の再配置操作は、図１０に示すように、６４ＱＡＭといったより多値の変調方式に適用してもよい。

以下、図３、図１１および図１２を参照しながら、好適な実施形態におけるオフセット補償部１４０が実行する、直流オフセット補償処理については説明する。図３に示すオフセット補償部１４０は、シンボル操作処理部１３８の後段で、受信側で観測される基準レベルの変動が相殺されるようにベースバンド信号の出力波形を変形する補正処理を実行する。

オフセット補償部１４０は、上記補正処理を施すためのパラメータを保持しており、より具体的には、受信側でのベースバンド信号の基準レベルの変動モデルを保持する。この変動モデルは、送信側としての当該無線通信装置１１０と、通信相手側としての無線通信装置１８０との間の通信経路全体を通して存在する容量性カップリングに起因して、受信側で観測されるベースバンド信号における基準レベルの変動をモデル化したものである。このような容量性カップリングに起因した変動は、時定数で特徴付けることができ、説明する実施形態では、容量性カップリングの時定数を変動モデルとして求める。

なお、上記変動モデルは、通信前のキャリブレーション処理において、無線通信装置１１０，１８０間でテストデータに基づく信号の送受信を実際に行って、その結果に基づき形成することができる。オフセット補償部１４０は、この変動モデルに基づき、直流オフセットの変動を相殺するために必要な補償値を演算する。そして、演算された直流オフセットの補償値に応じて、ベースバンド信号の出力波形に変形が施される。

図１１は、本実施形態によるオフセット補償部１４０の回路構成を示すブロック図である。オフセット補償部１４０は、差分演算部１４４と、差分累計演算部１５２と、補償値演算部１５６と、加算器１６８とを含む。差分演算部１４４は、入力されるベースバンド・データの各サンプル点に対し、対応するデータ値（説明する実施形態では、上記信号レベル（−３、−１、１、３）に対応付けられたＤＡＣの分解能に応じた整数値となる。）と、基準レベルに対応するデータ値（中央値）との差分を演算する。

差分累計演算部１５２は、所定基準時点から各サンプル点までの差分の累計値を演算する。補償値演算部１５６は、乗算器１６２により、ベースバンド・データの各サンプル点までの差分累計値と、上記変動モデルに応じたバイアス値（変動モデルの時定数に応じた補正パラメータ）１６０とを乗算し、各サンプル点に対応する時点の直流オフセットの変動を補償するための補償値を演算する。

加算器１６８は、ベースバンド・データの各サンプル点に対応するデータ値に対し、上記演算された補償値を加算する。説明する実施形態では、元のベースバンド・データの各サンプル点に対応するデータ値に補償値が加算された値がＤＡＣ１２４に入力され、電圧信号に変換されることによって、ベースバンド信号の出力波形が変形される。これにより、受信側での直流オフセットの変動が相殺され、受信側において理想的な信号波形が得られるように、元のベースバンド信号の各時点での出力電圧が上下に変化される。

なお、図１１に示す実施形態では、ベースバンド・データが、所定サンプル数（図１１の例示では３２シンボル）毎に並列化されて入力され、所定サンプル数単位（図１１の例示では４シンボル。以下、この単位を「演算単位」と参照する。）で、上述した差分、差分の累計値および補償値を並列演算している。

図１１に示すブロックのうち、差分演算部１４４および差分累計部１５２を用いて、偏り総量監視部１４２を構成することができる。差分演算部１４４は、より具体的には、入力されるベースバンド・データの各ＤＡＣ値（データ値）を保持する所定サンプル数分のラッチレジスタ１４６−１〜１４６−３２と、差分計算器１４８−１〜１４８−３２と、差分合計計算器１５０−０〜１５０−７とを含む。

差分計算器１４８は、それぞれ、ラッチレジスタ１４６が保持するＤＡＣ値と、信号の基準値ｍｉｄ（例えばＤＡＣ値が８ビットであれば中央値１２８、１０ビットであれば中央値５１２を用いることができる。）との差分を計算する。差分合計計算器１５０は、それぞれ、自身が担当している演算単位に属する各差分計算器から差分値の入力を受けて、演算単位毎の差分合計を計算する。図１１の例示では、差分合計計算器１５０は、８つ（＝３２サンプル／４サンプル）の差分合計計算器１５０−０〜１５０−７が設けられている。

差分合計計算器１５０は、それぞれ、差分合計値（ｓｓ０〜ｓｓ７）を差分累計演算部１５２に出力する。差分累計演算部１５２は、演算単位毎の差分合計値（ｓｓ０〜ｓｓ７）の各部分和を計算し、所定基準時点から各演算単位までの差分累計値を演算し、ラッチレジスタ１５８に保持させる。差分累計値は、所定基準時点から蓄積された信号レベルの偏りを指標する値であり、図１１の例示の場合、下記式を用いて計算することができる。下記式中、ｓｓ＊は、第＊（図１１の例示では、＊は０〜７である。）番目の演算単位の差分合計値を示し、ｓｏ＊は、第＊番目の演算単位の差分累計値を示す。

（数１）
ｓｏ０＝ＬｅａｋＳｕｍ＋ｓｓ０
ｓｏ１＝ＬｅａｋＳｕｍ＋ｓｓ０＋ｓｓ１
ｓｏ２＝ＬｅａｋＳｕｍ＋ｓｓ０＋ｓｓ１＋ｓｓ２
・
・
・
ｓｏ７＝ＬｅａｋＳｕｍ＋ｓｓ０＋・・・＋ｓｓ７

最後の演算単位の差分累計値ｓｏ７は、ラッチレジスタ１７０に入力され、次クロックサイクルでの演算のためのＬｅａｋＳｕｍとしてとして渡される。また、各演算単位の差分累計値ｓｏ０〜ｓｏ７は、ラッチレジスタ１５８−０〜１５８−７に入力される。

図６に示す処理フローにおいて、クロックサイクル毎に３２シンボル単位で処理を行う場合は、上記ＬｅａｋＳｕｍを、次回のクロックサイクルにおける偏りの総量の指標値として用いることができる。シンボル単位で処理を行う場合は、所定基準時点から各シンボルまでの差分累計値（ＬｅａｋＳｕｍおよび差分計算器１４８−１〜１４８−３２の出力の各部分和）を計算し、これらを各シンボル毎の偏りの総量の指標値として用いることができる。

上述した回路によりオフセット補償処理が施されたベースバンド・データは、ＤＡＣ１２４に入力され、ベースバンド信号として後段のＲＦ部１１４の送信回路１２８に出力され、受信側の無線通信装置１８０に送信される。

図１２は、送信側でのオフセット補償処理を、信号波形とともに説明する図である。図１２（Ａ）は、補正前のベースバンド信号の波形を一例として示す。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に例示するベースバンド信号に対して計算される補償値の時系列を一例として示す。図１２（Ｃ）は、補償値の時系列に基づき波形変形が施された補正後のベースバンド信号の波形を一例として示す。図１２（Ｄ）は、補正後のベースバンド信号を受信した受信側無線通信装置１８０で観察される受信ベースバンド信号波形を模式的に示す図である。

無線通信装置１１０から図１２（Ａ）に示すような信号波形でそのまま送信されると、経路上の容量性カップリングに起因して、受信側では時定数に応じて歪んだ状態の信号波形が観測され得る。これに対し、本実施形態による無線通信装置１１０では、上記オフセット補償処理により、元の補正前ベースバンド信号に対し図１２（Ｂ）で示す補償値が加算されることにより、図１２（Ｃ）に示すような外形上歪んだ波形が出力されることになる。しかしながら、ベースバンド信号が受信側に伝達された場合には、伝送経路上のカップリングに起因して、受信側では、図１２（Ｄ）に示すような補正前の理想に近似する波形が観測されることになる。

図１３は、所定のシンボル列を送信する際に観測される信号レベルの偏りの総量の時間変化を示す図である。図１３（Ａ）は、上述したシンボルの信号点再配置操作が適用されない場合の偏りの総量の時間変化を表し、図１３（Ｂ）は、上述したシンボルの信号点再配置操作が適用される場合の偏り総量の時間変化を表す。なお、図１３（Ａ）および（Ｂ）には、波線により、上述したＤＡＣ１２４のダイナミックレンジに応じたオフセット補償可能な上限が示されている。

シンボルの信号点再配置操作が適用されない場合は、図１３（Ａ）に示すように、偏りの総量が補償可能な上限を超えた段階（グレイの領域）で、オフセット補償できなくなり、エラーを発生させる。オフセット補償可能な範囲が送信フレームの長さに応じて充分に広ければ、充分に補償することができるが、オフセット補償可能な範囲は有限である。特に、高速ＤＡＣでは、ダイナミックレンジの大きいものは手に入り難く、あるいは非常に高コストとなる。

また、ミリ波無線通信技術は、ハイビジョン映像データの送受信のような、大容量のストリーミング伝送に対する高いニーズがある。フレーム長が小さくなると、ペイロードに対し、ペイロード以外のヘッダや誤り訂正符号部分のフレーム長に対するオーバーヘッドの比率が大きくなり実行速度が低下するため、フレーム長を大きくすることが求められる。しかしながら、フレーム長が大きくなると、オフセット補償範囲内で補償しきれなくなる蓋然性が高まり、エラーが発生しやすくなる。また、誤り訂正しきれないエラーが頻発すると、フレームの再送の頻度が高くなり、低遅延が求められるストリーミング伝送では問題となる。

これに対して、シンボルの信号点再配置操作が適用される場合は、信号レベルの偏りが基準を超えた段階で、都度、偏りとは反対の最外のシンボルの信号点を外側へ移動させる再配置操作により、信号レベルの偏りが解消される。ひいては、図１３（Ｂ）に示すように、信号レベルの偏りの蓄積が抑制され、オフセット補償で必要となる補償値の増大を抑制することが可能となる。ひいては、フレームが比較的長くなっても、カップリングに起因したエラーの発生が起こりにくくなる。また、再配置操作が最外のシンボルに限定されているので、受信側での復調の際の誤判定を引き起こさない。

（実験例）
以下、通信システムをシミュレートする数値解析モデルを構築し、種々のノイズ環境を想定してシミュレーションを行った。シミュレーションは、数値解析ソフトウェアＭＡＴＬＡＢ（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社）のCommunications System Toolbox（登録商標）を用いた。シミュレーションでは、所定の時定数の変動モデルおよび加法性ホワイトガウスノイズ（ＡＷＧＮ：Additive White Gaussian Noise)を加えたチャネルで変調器（送信側）と復調器（受信側）とを接続した通信システムの構成を用いた。上記直流オフセット補償およびシンボルの信号点再配置操作のいずれも行わない場合、上記直流オフセット補償のみを行う場合、並びに直流オフセット補償に加えてシンボルの信号点再配置操作の両方を行う場合について、所定長のビット列を、種々の強度のＡＷＧＮチャネルを介して伝送した場合のビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）を求めた。なお、変調方式は、１６ＱＡＭを採用し、ビット列の長さは１Ｍビットでデータは擬似乱数を用いて生成したランダムなビット列とした。また、シンボルの信号点再配置操作は、図５および図６に示した処理とし、偏り総量に対する閾値ｔｈを０とした。

図１４は、種々の条件のＡＷＧＮ環境チャネルを通過させた場合に求められるＩ−Ｑ平面でのＢＥＲを、ビットエネルギー対雑音電力密度比（Ｅｂ／Ｎ_０）を横軸にプロットしたグラフである。図１４に示すグラフ中、（Ａ）は、基準レベルの変動がない場合のＢＥＲの理論値を示し、（Ｂ）は、上記オフセット補償およびシンボルの信号配置操作処理のいずれも行わない実験例１を、（Ｃ）は、上記オフセット補償のみを行う実験例２を示す。（Ｄ）〜（Ｈ）は、オフセット補償およびシンボルの信号点再配置操作の両方を行う実験例３〜７を示し、それぞれ、再配置の移動量αを３３％、１２．５％、６．３％、４．２％および２．１％とした。なお、上記移動量は、１６ＱＡＭにおけるシンボル間距離で規格化した値である。実験例１および実験例２は、比較例を構成し、実験例３〜実験例７は、実施例を構成する。

図１４を参照すると、上記オフセット補償およびシンボルの信号点再配置操作の両方を適用すると、上記オフセット補償も行われない場合（実験例１）や上記オフセット補償のみが行われる場合（実験例２）と比較して、ＢＥＲが改善することが理解される。再配置の移動量が２．１％程度でも有意な効果が認められ、特に１０％以上（１２．５％，３３％）の移動量を設定した場合に改善が大きかった。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、交流結合に起因して短期的な直流オフセットないし低周波数成分を発生させる信号レベルの偏りを好適に解消し、直流オフセットないし低周波数成分に起因した誤りの発生を好適に防止することができる送信装置、通信システム、回路装置、通信方法およびプログラムを提供することができる。

上述したシンボルの信号点配置操作処理によれば、符号化のような追加的なビット挿入を行うことなく、受信装置側で観測され得るカップリングによる基準レベルの変動の発生を好適に抑制することができる。ひいては、再送制御の頻度や、システム全体の誤り率を改善することができる。上記シンボルの信号点再配置操作は、特に上述したようなオフセット補償処理と組み合わせることにより、比較的長いフレーム長でも、補償可能な範囲内でエラーの発生を好適に予防することが可能となり、高速大容量のストリーミング伝送に有利といえる。また、送信側に負荷がオフロードされており、高速なデータレートの通信において有利となる。また、送信側は、自身がどのようなデータを送信しているかを把握しているので、受信装置側で補正を施す構成に比べて効率的であるといえる。

なお、上記機能部の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・デバイス（ＰＤ）上に実装することができ、あるいはＡＳＩＣ（特定用途向集積）として実装することができ、上記機能部をＰＤ上に実現するためにＰＤにダウンロードする回路構成データ（ビットストリームデータ）、回路構成データを生成するためのＨＤＬ（Hardware Description Language）、ＶＨＤＬ（Very high speed integrated circuit Hardware Description Language）、Ｖｅｒｉｌｏｇ−ＨＤＬなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。

これまで本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００…無線通信システム、１０２…ノート型パーソナル・コンピュータ、１０４…ディスプレイ装置、１１０，１８０…無線通信装置、１１２，１８２…アンテナ、１１４，１８４…ＲＦ部、１１６，１８６…ベースバンド部、１１８，１８８…アプリケーション・エンジン、１２０，１９０…プロトコル・スタック、１２２…送信回路、１２４…ＤＡＣ、１２６，１９６…交流結合、１２８…送信回路、１３２…分配部、１３４…ベースバンド・データ生成部、１３６…デジタル補正処理部、１３８…シンボル操作処理部、１４０…オフセット補償部、１４２…偏り総量監視部、１４４…差分演算部、１４６，１５４，１６４，１６６，１７０…ラッチレジスタ、１４８…差分計算器、１５０…差分合計計算器、１５２…差分累計演算部、１５６…補償値演算部、１６０…バイアス値、１６２…乗算器、１６８…加算器、１９２…受信回路、１９４…ＡＤＣ、１９８…受信回路、２００…判定部、２０２…信号合成部

Claims (17)

1. 受信装置と通信する送信装置であって、
   送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部と、
   前記信号レベルの偏りの総量に基づき、前記送信シンボル列の中から、前記信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、
   前記対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部と、
   前記信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、前記受信装置に対し送信する送信部と
   を含む、送信装置。
2. 前記送信シンボル列を構成するＩ相の信号およびＱ相の信号について、独立に、前記信号レベルの偏りの総量に基づいて前記対象シンボルが特定され、前記対象シンボルの信号点を指定する信号レベルが変更される、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記送信シンボル列を構成するＩ相の信号およびＱ相の信号での前記信号レベルの偏りの総量の組み合わせに基づいて前記対象シンボルが特定され、前記対象シンボルの信号点を指定する信号レベルが、該信号点がＩ−Ｑ平面上で略同一の位相を維持して移動するように、変更される、請求項１に記載の送信装置。
4. 前記対象シンボルの信号点の移動が、該移動により受信側のＩ−Ｑ平面上で前記対象シンボルの信号点が隣接シンボルとの境界に接近しないように行われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の送信装置。
5. 変調方式は、いずれかの相で信号レベルが最外に位置する最外周の信号点と、該最外周の信号点の内側に位置する内部の信号点とを与え、前記最外周の信号点のシンボルのみが前記対象シンボルとして特定される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の送信装置。
6. 当該送信装置および前記受信装置間のカップリングに起因する前記受信装置側での基準レベルの変動モデルに基づいて、前記送信シンボル列を構成する信号の出力波形を変形する変動補償部をさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の送信装置。
7. 前記監視部は、送信シンボル列を構成する信号での先頭シンボルからの信号レベルの累積値を計算する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の送信装置。
8. 前記送信シンボルを構成するＩ相およびＱ相の信号に基づき無線周波数帯の信号を出力する無線周波数帯信号処理部を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の送信装置。
9. 受信装置と、前記受信装置と通信する送信装置とを含む通信システムであって、前記送信装置は、
   送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部と、
   前記信号レベルの偏りの総量に基づき、前記送信シンボル列の中から、前記信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、
   前記対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部と、
   前記信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、前記受信装置に対し送信する送信部と
   を含み、前記受信装置は、
   前記送信装置から、前記送信シンボル列を構成する信号を受信する受信部と、
   所定の判定境界に基づいて、前記信号からシンボルを判定する判定部と
   を含む、通信システム。
10. 結合要素を介して後段へ出力する信号を生成する回路を含む回路装置であって、該回路は、
    送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部と、
    前記信号レベルの偏りの総量に基づき、前記送信シンボル列の中から、前記信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部と、
    前記対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部と、
    前記信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、後段へ出力する出力部と
    を含む、回路装置。
11. 前記回路の後段には、前記送信シンボルを構成するＩ相およびＱ相の信号の入力を受けて、無線周波数帯の信号を出力する無線周波数帯信号処理回路がある、請求項１０に記載の回路装置。
12. 受信装置と通信する送信装置が実行する通信方法であって、
    送信装置が、送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を取得するステップと、
    送信装置が、前記信号レベルの偏りの総量に基づき、前記送信シンボル列の中から、前記信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するステップと、
    送信装置が、前記対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動するステップと、
    送信装置が、前記信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を、前記受信装置に対し送信するステップと
    を含む、通信方法。
13. 送信装置が、送信シンボル列のうちの先頭シンボルに応答して、信号レベルの偏りの総量を示す累積値をリセットするステップと、
    送信装置が、前記送信シンボル列のうちの出力予定のシンボルの信号レベルを取得するステップと、
    送信装置が、前記出力予定のシンボルの信号レベルに基づいて、前記累積値を更新するステップと
    をさらに含み、前記対象シンボルを特定するステップは、
    送信装置が、前記信号レベルの偏りの総量を示す累積値を判定するステップと、
    送信装置が、前記累積値が所定条件を満たし、かつ、前記出力予定のシンボルが前記偏りの符号とは反対の最外に信号レベルが位置する場合に、前記対象シンボルであると判定するステップと
    を含む、請求項１２に記載の通信方法。
14. 前記対象シンボルを特定するステップおよび前記移動するステップは、送信シンボル列を構成するＩ相の信号およびＱ相の信号について、独立に行われる、請求項１２または１３に記載の通信方法。
15. 前記対象シンボルを特定するステップでは、前記送信シンボル列を構成するＩ相の信号およびＱ相の信号での前記信号レベルの偏りの総量の組み合わせに基づいて前記対象シンボルが特定され、前記移動するステップでは、前記対象シンボルの信号点を指定する信号レベルが、該信号点がＩ−Ｑ平面上で略同一の位相を維持して移動するように、変更される、請求項１２または１３に記載の通信方法。
16. 前記受信装置に対し送信するステップの前に、前記送信装置が、前記受信装置との間のカップリングに起因する前記受信装置側での基準レベルの変動モデルに基づいて、前記受信装置側での基準レベルの変動が相殺されるように前記送信シンボル列を構成する信号の出力波形を変形するステップをさらに含む、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の通信方法。
17. 受信装置と通信する送信装置を実現するためのプログラムであって、プログラマブル・デバイスを、
    送信シンボル列を構成する信号での信号レベルの偏りの総量を監視する監視部、
    前記信号レベルの偏りの総量に基づき、前記送信シンボル列の中から、前記信号レベルの偏りに対し反対側の最外に信号レベルが位置する対象シンボルを特定するシンボル特定部、
    前記対象シンボルの信号点の位置を外側へ移動する信号点移動部、および
    前記信号点の位置が移動されたシンボルが含まれる送信シンボル列を構成する信号を出力する出力部
    として機能させるためのプログラム。