(57)【要約】【課題】マルチキャリア信号処理方法およびその装置を提供する。【解決手段】本発明に係る方法は、処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うステップＡと、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行った結果を用いて、前記処理対象の信号を更新し、更新された処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在する場合、前記ステップＡに戻るステップＢとを含む。本発明によれば、ＰＡＰＲ抑圧性能を効果的に向上させることができる。【選択図】図２
2010098734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア信号処理方法であって、
処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うステップＡと、
前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行った結果を用いて、前記処理対象の信号を更新し、更新された処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在する場合、前記ステップＡに戻るステップＢと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定の比較閾値から現時点の比較閾値を選択することをさらに含み、
ステップＡに記載の処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うことは、
前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記対象サンプリング点の振幅値が前記現時点の比較閾値より大きい場合、前記目標閾値および所定のキャンセル関数に基づいて前記対象サンプリング点に対するキャンセル信号を算出し、
前記対象サンプリング点に対するキャンセル信号を前記処理対象の信号に合成して、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行った結果を得ることを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とすることは、
前記処理対象の信号における各サンプリング点から、サンプリング点の並び順または前記並び順と逆の順序で、現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを選択して、対象サンプリング点とする、
ことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とすることは、
前記処理対象の信号における各サンプリング点から現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つをランダムに選択して、対象サンプリング点とする、
ことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記処理対象の信号における各サンプリング点から現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つをランダムに選択することは、
各サンプリング点の比較順序を表すポインタ位置照会表を予め設定し、前記処理対象の信号における各サンプリング点の番号を該ポインタ位置照会表の要素とし、各要素の並び順がランダムに設定され、前記ポインタ位置照会表を読み取り、該ポインタ位置照会表における要素の並び順によって、前記処理対象の信号における各サンプリング点から対応のサンプリング点を選択する、
ことを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記目標閾値および所定のキャンセル関数に基づいて前記対象サンプリング点に対するキャンセル信号を算出することは、
【数１】
2010098734.tif 000019
によって前記対象サンプリング点のクリッピング比を算出し、ここで、ｓ（ｍ）は対象サンプリング点の値であり、｜ｓ（ｍ）｜は対象サンプリング点の振幅値であり、αｍは対象サンプリング点のクリッピング比であり、Ｔｈは前記目標閾値であり、
前記キャンセル関数のピークが前記対象サンプリング点に位置するように前記キャンセル関数を循環シフトし、
前記対象サンプリング点のクリッピング比と循環シフトされたキャンセル関数とを乗算して、前記キャンセル信号を得る、
ことを含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ステップＢに記載の処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在することは、
前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点が存在する、
ことを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点が存在しない場合、すべての所定の比較閾値が用いられたかどうかを判断し、すべての所定の比較閾値が用いられたとき、本プロセスを終了し、用いられていない比較閾値が存在するとき、用いられていない比較閾値から１つの比較閾値を選択して現時点の比較閾値とし、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とする処理に戻ることをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定の比較閾値から現時点の比較閾値を選択することは、所定の比較閾値のうち、最大である比較閾値を選択して現時点の比較閾値とすることを含み、
前記用いられていない比較閾値から１つの比較閾値を選択して現時点の比較閾値とすることは、前記用いられていない比較閾値のうち、最大である比較閾値を選択して現時点の比較閾値とすることを含む、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ピークキャンセルの最大反復回数を予め設定することをさらに含み、
前記本プロセスを終了する前に、反復回数が前記ピークキャンセルの最大反復回数に達したかどうかを判断し、達した場合、本プロセスを終了し、達していない場合、反復回数に１を加え、このときの処理対象の信号の平均電力に基づいて前記比較閾値と目標閾値を更新し、更新された比較閾値から現時点の比較閾値を選択し、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とする処理に戻ることをさらに含む、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在しない場合、受信側へ伝送された前記処理対象の信号の時間領域信号に対してクリッピング雑音再生処理を行うことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記クリッピング雑音再生処理を行うことは、
前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理、復調、変調、および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を行って、時間領域の推定信号を得、
ステップＡに記載のシングルポイントピークキャンセル処理の際に用いられたパラメータによって、該推定信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、
前記推定信号および該推定信号のシングルポイントピークキャンセル処理結果に基づいて、ピークキャンセル雑音信号を再生し、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号から、再生されたピークキャンセル雑音信号を除去して、雑音除去結果を得る、
ことを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記雑音除去結果を得た後に、
クリッピング雑音再生処理の反復回数がクリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に達していない場合、前記雑音除去結果を前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号とし、クリッピング雑音再生処理の反復回数に１を加え、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対して高速フーリエ変換処理を行う処理に戻る、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
マルチキャリア信号処理装置であって、
記憶モジュールから処理対象の信号を読み取り、処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、シングルポイントピークキャンセル処理結果を用いて前記処理対象の信号を更新して、記憶モジュールに保存するピークキャンセルモジュールと、
所定の比較閾値および目標閾値並びに処理対象の信号を保存する記憶モジュールと、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記ピークキャンセルモジュールは、
前記記憶モジュールに保存されている所定の比較閾値および目標閾値を読み取り、用いられていない比較閾値が存在する場合、現時点の比較閾値を選択し、目標閾値と選択された現時点の比較閾値とを計算サブモジュールに送信し、計算サブモジュールにシングルポイントピークキャンセル処理を起動するよう通知し、計算サブモジュールからの更新された処理対象の信号を受信する制御サブモジュールと、
制御サブモジュールの通知で、目標閾値に基づいて、処理対象の信号において振幅値が現時点の比較閾値より高いサンプリング点ごとに、シングルポイントピークキャンセル処理を行い、且つシングルポイントピークキャンセル処理結果を用いて処理対象の信号を更新し、すべてのサンプリング点の処理を完成した後、更新された処理対象の信号を制御サブモジュールに送信する計算サブモジュールと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記記憶モジュールはさらにピークキャンセルの所定の最大反復回数を保存し、
前記制御サブモジュールは、さらに、前記記憶モジュールからピークキャンセルの最大反復回数を読み取り、反復回数が該ピークキャンセルの最大反復回数に達していない場合、反復回数に１を加え、前記計算サブモジュールからの更新された処理対象の信号の平均電力を用いて前記所定の比較閾値および目標閾値を更新し、更新結果を次回の反復の比較閾値および目標閾値として記憶モジュールに送信し、前記記憶モジュールに保存されている比較閾値および目標閾値を読み取る操作から引き続き実行する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
受信側へ伝送された前記処理対象の信号の時間領域信号に対してクリッピング雑音再生処理を行うクリッピング雑音再生処理モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記クリッピング雑音再生処理モジュールは、
受信された前記処理対象の信号の時間領域信号に対して高速フーリエ変換処理、復調、変調、および逆高速フーリエ変換処理を行って、時間領域の推定信号を得る信号準備サブモジュールと、
発信側において前記処理対象の信号のピークキャンセル処理の際に用いられたパラメータによって、該推定信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うピークキャンセルサブモジュールと、
前記推定信号および該推定信号のシングルポイントピークキャンセル処理結果に基づいて、ピークキャンセル雑音信号を再生し、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号から、再生されたピークキャンセル雑音信号を除去して、雑音除去結果を得る雑音除去サブモジュールと、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記雑音除去サブモジュールは、さらに、クリッピング雑音再生処理の反復回数がクリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に達していない場合、クリッピング雑音再生処理の反復回数に１を加え、雑音除去結果を前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号として信号準備サブモジュールに送信し、前記信号準備サブモジュールに、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対して高速フーリエ変換処理を行う処理に戻るよう通知することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムにおける非線形のピーク抑圧技術に関し、特にピークキャンセルのためのＯＦＤＭマルチキャリア信号処理方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭシステムにおいて、通常、周波数領域内で所定のチャネルを若干の独立したサブチャネルに分割し、各サブチャネルごとに１つのサブキャリアを用いて変調を行い、且つ、各サブキャリアを並列に伝送する。これら一連のサブチャネル信号が時間領域で足し合わされ、マルチキャリア信号を形成する。このように、ある時刻に比較的大きなピークパルスが現れることになり、ピーク電力対平均電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ‐ｔｏ‐ａｖｅｒａｇｅ‐ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ）、即ち、信号の最大ピーク電力と平均電力との比が比較的大きくなることが容易になる。しかし、従来の電力増幅器では比較的広い周波数範囲の信号に対して線形的増幅を行うことができないため、比較的高いＰＡＰＲを有する信号が電力増幅器を通過する場合、大きなスペクトラムの拡散および帯域内の歪みを生じて、サブチャネル間の相互干渉を引き起こし、これによりＯＦＤＭシステムの性能に影響を及ぼす。
【０００３】
ＰＡＰＲを低減するために、通常、アンテナを介して送信処理を実行する前に、非線形のピーク抑圧技術を用いて、処理対象のマルチキャリア信号に対して反復クリッピングフィルタリング処理またはピークキャンセル処理を行う。ここで、反復クリッピングフィルタリング処理のポイントは、閾値を予め設定し、反復の方式で時間領域のＯＦＤＭ信号において振幅値が該閾値より高い信号点を直接に除去し、除去前の該信号点の位相を保持するが、振幅値が該閾値以下である信号点を直接に出力する、ということである。しかし、反復クリッピングフィルタリング処理は、ある程度の信号歪み、帯域外輻射および隣接チャネル干渉を引き起こす。そして、反復回数の増加に従って、反復クリッピングフィルタリング処理の複雑度が急速に高くなるため、スペクトル性能の向上および複雑度の低減の観点から、ピークキャンセル処理がよりよい選択となる。
【０００４】
図１は従来のピークキャンセル処理方法のフローチャートを示す。図１を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【０００５】
ステップ１０１で、処理対象の信号である時間領域のＯＦＤＭ信号における各サンプリング点のクリッピング比を算出して、クリッピング系列を生成する。
【０００６】
本ステップでは、時間領域のＯＦＤＭ信号がＳ＝［ｓ（０），ｓ（１），…，ｓ（ｎ），…，ｓ（ＪＮ−１）］であるとする。ここで、Ｊはオーバーサンプリング倍数であり、Ｎはサブキャリア数であり、ｎは閉区間［０，ＪＮ−１］内の整数である。サンプリング点ｓ（ｎ）に対応するクリッピング比は、下記の通りである。
【０００７】
【数１】
2010098734.tif 000003
【０００８】
ここで、Ａｎはサンプリング点ｓ（ｎ）のクリッピング比であり、｜ｓ（ｎ）｜はｓ（ｎ）の振幅値であり、Ｔｈは所定の目標閾値である。
【０００９】
その後、すべてのサンプリング点のクリッピング比でクリッピング系列Ａ＝［Ａ０，Ａ１，…，Ａｎ，…，ＡＪＮ−１］Ｔを構成する。
【００１０】
ステップ１０２で、クリッピング系列および所定のキャンセル関数を用いて、キャンセル信号を生成する。
【００１１】
ここで、キャンセル関数ｇ（ｎ）は周波数領域で有限の帯域幅を有し、そして、下記の数式２によってキャンセル信号ｋ（ｎ）を得る。
【００１２】
【数２】
2010098734.tif 000004
【００１３】
ステップ１０３で、時間領域のＯＦＤＭ信号をキャンセル信号に合成して、ピークキャンセルを完成する。
【００１４】
ピークキャンセルして得られた時間領域信号は
【数３】
2010098734.tif 000005
である。
【００１５】
ここまで、ピークキャンセルプロセスを終了する。
【００１６】
仮に、目標閾値Ｔｈは１デシベル（ｄＢ）であり、その対応の振幅値は１０Ｔｈ／２０＝１．１２であり、用いられたキャンセル関数は、長さが３である矩形窓で切り出されたｓｉｎｃ関数であり、その関数の時間領域の表現式はｇ（ｎ）＝｛１，０．６４，０，０，０，０，０．６４｝であり、オーバーサンプリング因子Ｊは２であることを仮定する。
【００１７】
時間領域のＯＦＤＭ信号がｓ＝［−１．３０，−１．３４，−１．１７，−０．５２，−０．５３，０．４１，−１．４５，０．５５］である場合、平均電力は１になり、ピーク電力は２．１０２５になり、
【数４】
2010098734.tif 000006
になる。
【００１８】
上記のピークキャンセル処理方法によれば、まず、数式
【数５】
2010098734.tif 000007
によって信号ｓにおける各サンプリング点に対応するクリッピング比を算出して、クリッピング系列Ａ＝［０．１８，０．２２，０．０５，０，０，０，０．３３，０］を得る。そして、このクリッピング系列と上記のキャンセル関数ｇ（ｎ）との循環畳み込みを行って、キャンセル信号
【数６】
2010098734.tif 000008
を得る。その後、得られたキャンセル信号を信号ｓに合成して、ピークキャンセルされた時間領域信号
【数７】
2010098734.tif 000009
を得る。この時のＰＡＰＲ値は２．３９ｄＢになり、元の信号ｓのＰＡＰＲ値の３．２３ｄＢに比べて低減される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記のピークキャンセル処理方法では、各サンプリング点のいずれに対しても、対応のクリッピング比を算出して、算出されたクリッピング比およびキャンセル関数に基づいてキャンセル信号が決定される。しかし、キャンセル関数ｇ（ｎ）は、時間領域のマルチポイント信号を表すものであるため、サンプリング点に対応するピークを目標閾値までキャンセルするだけでなく、該サンプリング点周辺のほかのサンプリング点の振幅値にも影響を与え、即ち、マルチポイント時間領域干渉を引き起こす。該干渉を干渉されたサンプリング点の信号に合成した後、振幅値が増大する可能性があるため、振幅値の高い点が新たに現れ、即ち、ピーク再成長（ｐｅａｋ  ｒｅｇｒｏｗｔｈ）が現れることにつながる。例えば、上記の時間領域のＯＦＤＭ信号ｓにおける最後のサンプリング点ｓ（７）＝０．５５であるが、該サンプリング点に対しピークキャンセルを行って、
【数８】
2010098734.tif 000010
を得、その振幅値はピークキャンセル処理のせいで増大してしまう。
【００２０】
また、目標閾値が小さいほど、ピークキャンセルプロセスで生じたマルチポイント干渉は多くなり、ピーク再成長の確率は高くなる。この時、再成長のピークが該サンプリング点の元の振幅値より高いことが可能になるため、ピークキャンセル処理はＰＡＰＲの低減を本当に実現しておらず、ＰＡＰＲ抑圧性能の劣化につながる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明はＰＡＰＲ抑圧性能を向上できるマルチキャリア信号処理方法を提供している。
【００２２】
本発明に係るマルチキャリア信号処理方法は、処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うステップＡと、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行った結果を用いて、前記処理対象の信号を更新し、更新された処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在する場合、前記ステップＡに戻るステップＢと、を含む。
【００２３】
好ましくは、該方法は、前記所定の比較閾値から現時点の比較閾値を選択することをさらに含み、ステップＡに記載の処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うことは、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記対象サンプリング点の振幅値が前記現時点の比較閾値より大きい場合、前記目標閾値および所定のキャンセル関数に基づいて前記対象サンプリング点に対するキャンセル信号を算出し、前記対象サンプリング点に対するキャンセル信号を前記処理対象の信号に合成して、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行った結果を得ることを含む。
【００２４】
ここで、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とすることは、前記処理対象の信号における各サンプリング点から、サンプリング点の並び順または前記並び順と逆の順序で、現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを選択して、対象サンプリング点とする、ことを含む。
【００２５】
ここで、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とすることは、前記処理対象の信号における各サンプリング点から現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つをランダムに選択して、対象サンプリング点とする、ことを含む。
【００２６】
ここで、前記処理対象の信号における各サンプリング点から現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つをランダムに選択することは、各サンプリング点の比較順序を表すポインタ位置照会表を予め設定し、前記処理対象の信号における各サンプリング点の番号を該ポインタ位置照会表の要素とし、各要素の並び順がランダムに設定され、前記ポインタ位置照会表を読み取り、該ポインタ位置照会表における要素の並び順によって、前記処理対象の信号における各サンプリング点から対応のサンプリング点を選択する、ことを含む。
【００２７】
ここで、前記目標閾値および所定のキャンセル関数に基づいて前記対象サンプリング点に対するキャンセル信号を算出することは、
【数９】
2010098734.tif 000011
によって前記対象サンプリング点のクリッピング比を算出し、ここで、ｓ（ｍ）は対象サンプリング点の値であり、｜ｓ（ｍ）｜は対象サンプリング点の振幅値であり、αｍは対象サンプリング点のクリッピング比であり、Ｔｈは前記目標閾値であり、前記キャンセル関数のピークが前記対象サンプリング点に位置するように前記キャンセル関数を循環シフトし、前記対象サンプリング点のクリッピング比と循環シフトされたキャンセル関数とを乗算して、前記キャンセル信号を得る、ことを含む。
【００２８】
ここで、ステップＢに記載の処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在することは、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点が存在する、ことを含む。
【００２９】
好ましくは、該方法は、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点が存在しない場合、すべての所定の比較閾値が用いられたかどうかを判断し、すべての所定の比較閾値が用いられたとき、本プロセスを終了し、用いられていない比較閾値が存在するとき、用いられていない比較閾値から１つの比較閾値を選択して現時点の比較閾値とし、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とする処理に戻ることをさらに含む。
【００３０】
ここで、前記所定の比較閾値から現時点の比較閾値を選択することは、所定の比較閾値のうち、最大である比較閾値を選択して現時点の比較閾値とすることを含み、前記用いられていない比較閾値から１つの比較閾値を選択して現時点の比較閾値とすることは、前記用いられていない比較閾値のうち、最大である比較閾値を選択して現時点の比較閾値とすることを含む。
【００３１】
好ましくは、該方法は、ピークキャンセルの最大反復回数を予め設定することをさらに含み、前記本プロセスを終了する前に、反復回数が前記ピークキャンセルの最大反復回数に達したかどうかを判断し、達した場合、本プロセスを終了し、達していない場合、反復回数に１を加え、このときの処理対象の信号の平均電力に基づいて前記比較閾値と目標閾値を更新し、更新された比較閾値から現時点の比較閾値を選択し、前記処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とする処理に戻ることをさらに含む。
【００３２】
好ましくは、該方法は、前記処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在しない場合、受信側へ伝送された前記処理対象の信号の時間領域信号に対してクリッピング雑音再生処理を行うことをさらに含む。
【００３３】
ここで、前記クリッピング雑音再生処理を行うことは、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理、復調、変調、および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を行って、時間領域の推定信号を得、ステップＡに記載のシングルポイントピークキャンセル処理の際に用いられたパラメータによって、該推定信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、前記推定信号および該推定信号のシングルポイントピークキャンセル処理結果に基づいて、ピークキャンセル雑音信号を再生し、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号から、再生されたピークキャンセル雑音信号を除去して、雑音除去結果を得る、ことを含む。
【００３４】
好ましくは、前記雑音除去結果を得た後に、クリッピング雑音再生処理の反復回数がクリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に達していない場合、前記雑音除去結果を前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号とし、クリッピング雑音再生処理の反復回数に１を加え、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対して高速フーリエ変換処理を行う処理に戻る、ことをさらに含む。
【００３５】
また、本発明はＰＡＰＲ抑圧性能を向上できるマルチキャリア信号処理装置を提供している。
【００３６】
本発明に係るマルチキャリア信号処理装置は、記憶モジュールから処理対象の信号を読み取り、処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、シングルポイントピークキャンセル処理結果を用いて前記処理対象の信号を更新して、記憶モジュールに保存するピークキャンセルモジュールと、所定の比較閾値および目標閾値並びに処理対象の信号を保存する記憶モジュールと、を含む。
【００３７】
好ましくは、前記ピークキャンセルモジュールは、前記記憶モジュールに保存されている所定の比較閾値および目標閾値を読み取り、用いられていない比較閾値が存在する場合、現時点の比較閾値を選択し、目標閾値と選択された現時点の比較閾値とを計算サブモジュールに送信し、計算サブモジュールにシングルポイントピークキャンセル処理を起動するよう通知し、計算サブモジュールからの更新された処理対象の信号を受信する制御サブモジュールと、制御サブモジュールの通知で、目標閾値に基づいて、処理対象の信号において振幅値が現時点の比較閾値より高いサンプリング点ごとに、シングルポイントピークキャンセル処理を行い、且つシングルポイントピークキャンセル処理結果を用いて処理対象の信号を更新し、すべてのサンプリング点の処理を完成した後、更新された処理対象の信号を制御サブモジュールに送信する計算サブモジュールと、を含む。
【００３８】
好ましくは、前記記憶モジュールはさらにピークキャンセルの所定の最大反復回数を保存し、前記制御サブモジュールは、さらに、前記記憶モジュールからピークキャンセルの最大反復回数を読み取り、反復回数が該ピークキャンセルの最大反復回数に達していない場合、反復回数に１を加え、前記計算サブモジュールからの更新された処理対象の信号の平均電力を用いて前記所定の比較閾値および目標閾値を更新し、更新結果を次回の反復の比較閾値および目標閾値として記憶モジュールに送信し、前記記憶モジュールに保存されている比較閾値および目標閾値を読み取る操作から引き続き実行する。
【００３９】
好ましくは、該装置は、受信側へ伝送された前記処理対象の信号の時間領域信号に対してクリッピング雑音再生処理を行うクリッピング雑音再生処理モジュールをさらに含む。
【００４０】
好ましくは、前記クリッピング雑音再生処理モジュールは、受信された前記処理対象の信号の時間領域信号に対して高速フーリエ変換処理、復調、変調、および逆高速フーリエ変換処理を行って、時間領域の推定信号を得る信号準備サブモジュールと、発信側において前記処理対象の信号のピークキャンセル処理の際に用いられたパラメータによって、該推定信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うピークキャンセルサブモジュールと、前記推定信号および該推定信号のシングルポイントピークキャンセル処理結果に基づいて、ピークキャンセル雑音信号を再生し、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号から、再生されたピークキャンセル雑音信号を除去して、雑音除去結果を得る雑音除去サブモジュールと、を含む。
【００４１】
好ましくは、前記雑音除去サブモジュールは、さらに、クリッピング雑音再生処理の反復回数がクリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に達していない場合、クリッピング雑音再生処理の反復回数に１を加え、雑音除去結果を前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号として信号準備サブモジュールに送信し、前記信号準備サブモジュールに、前記受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対して高速フーリエ変換処理を行う処理に戻るよう通知する。
【発明の効果】
【００４２】
上記の解決手段からわかるように、本発明は、比較閾値より高いサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、即ち、毎回１つのみの点のピークをキャンセルして、ピークキャンセル処理結果を用いて処理対象の信号を更新してから、更新された処理対象の信号におけるサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。このように、既に処理されたサンプリング点のピークキャンセル処理がすべての処理対象の信号に与える干渉をより正確に反映することができ、まだ処理されていないサンプリング点に対応するピークキャンセル程度を適時に調整することができる。これにより、ピーク再成長の出現を効果的に防止し、ＰＡＰＲ抑圧性能を向上させることができる。
【００４３】
また、ここで、対象サンプリング点に対してピークキャンセル処理を行う必要があるかどうかを決定するための比較閾値と、決定されたサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うための目標閾値とが予め設定される。比較閾値が目標閾値以上である場合、より多くの干渉を引き起こすサンプリング点に対する優先処理を実現することができ、後続プロセスでピークキャンセル処理が処理対象の信号に与える干渉を低減することができるため、ピークキャンセル処理の有効性を保障し、ＰＡＰＲ抑圧性能をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来のピークキャンセル処理方法のフローチャートである。
【図２】本発明に係るマルチキャリア信号処理方法の例示的なフローチャートである。
【図３】本発明に係るマルチキャリア信号処理装置の例示的な構成図である。
【図４】本発明の実施例１におけるマルチキャリア信号処理方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１におけるマルチキャリア信号処理装置の構成図である。
【図６】本発明の実施例２におけるＣＮＲ処理方法のフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２のマルチキャリア処理装置におけるＣＮＲ処理モジュールの構成を示す図である。
【図８】従来のピークキャンセルと実施例１とのＰＡＰＲ比較のシミュレーション図である。
【図９】従来の反復クリッピング方法と実施例１とのＰＡＰＲ比較のシミュレーション図である。
【図１０】本発明の実施例１と実施例２とのＢＥＲ性能比較のシミュレーション図である。
【図１１】本発明の実施例１におけるピークキャンセル方法を応用する場合の、異なる比較閾値数でのＰＡＰＲ性能比較のシミュレーション図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の目的、解決手段をさらに明確にするために、以下、図面を参照して実施例を挙げながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００４６】
本発明では、マルチキャリア信号処理プロセスにおいて、１つの目標閾値と少なくとも１つの比較閾値とを予め設定し、各比較閾値を用いて処理対象のマルチキャリア信号におけるサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセルを行う。
【００４７】
図２は本発明に係るマルチキャリア信号処理方法の例示的なフローチャートである。図２を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００４８】
ステップ２０１で、処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、該対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。
【００４９】
ステップ２０２で、前記対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行った結果を用いて、前記処理対象の信号を更新し、更新された処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在する場合、前記ステップ２０１に戻る。
【００５０】
図３は本発明に係るマルチキャリア信号処理装置の例示的な構成図であり、図３を参照すると、該装置はピークキャンセルモジュールと、記憶モジュールとを含む。
【００５１】
ここで、ピークキャンセルモジュールは、記憶モジュールから処理対象の信号を読み取り、処理対象の信号において振幅値が所定の比較閾値より高く、且つまだピークキャンセルされていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とし、前記比較閾値以下である所定の目標閾値に基づいて、該対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、シングルポイントピークキャンセル処理結果を用いて前記処理対象の信号を更新して、記憶モジュールに保存する。記憶モジュールは、所定の比較閾値および目標閾値並びに処理対象の信号を保存する。
【００５２】
上記のマルチキャリア信号処理の解決手段において、比較閾値より高いサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、即ち、毎回１つのみの点のピークをキャンセルして、ピークキャンセル処理結果を用いて処理対象の信号を更新してから、更新された処理対象の信号におけるサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。このように、既に処理されたサンプリング点のピークキャンセル処理がすべての処理対象の信号に与える干渉をより正確に反映することができ、まだ処理されていないサンプリング点に対応するピークキャンセル程度を適時に調整することができる。これにより、ピーク再成長の出現を効果的に防止し、ＰＡＰＲ抑圧性能を向上させることができる。
【００５３】
また、ここで、対象サンプリング点に対してピークキャンセル処理を行う必要があるかどうかを決定するための比較閾値と、決定されたサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行うための目標閾値とが予め設定される。比較閾値が目標閾値以上である場合、より多くの干渉を引き起こすサンプリング点に対する優先処理を実現することができ、後続プロセスでピークキャンセル処理が処理対象の信号に与える干渉を低減することができるため、ピークキャンセル処理の有効性を保障し、ＰＡＰＲ抑圧性能をさらに向上させることができる。
【００５４】
以下、本発明に係るマルチキャリア信号処理の解決手段を詳しく説明する。
【００５５】
（実施例１）
図４は本発明の実施例１におけるマルチキャリア信号処理方法のフローチャートを示す。本実施例では、目標閾値はＴｈであり、Ｋ個の比較閾値｛Ｔｈ_ｃｏｍｐ０，Ｔｈ_ｃｏｍｐ１，…，Ｔｈ_ｃｏｍｐｋ，…，Ｔｈ_ｃｏｍｐＫ−１｝が予め設定され、処理対象の信号は時間領域のＯＦＤＭマルチキャリア信号ｓ＝［ｓ（０），ｓ（１），…，ｓ（ｎ）…，ｓ（ＪＮ−１）］であるとする。ここで、Ｊはオーバーサンプリング倍数であり、Ｎはサブキャリア数である。図４を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００５６】
ステップ４０１で、Ｋ個の比較閾値から現時点の比較閾値を選択する。本ステップでは、現時点の比較閾値を選択する際、降順で選択し、即ち、まず比較的大きい比較閾値を選択してから、比較的小さい比較閾値を選択するようにしてよい。もちろん、ほかの慣用の順序で選択するようにしてもよい。
【００５７】
ステップ４０２で、処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とする。本ステップでは、対象サンプリング点の選択にはいろいろな方法がある。例えば、サンプリング点の並び順または該並び順と逆の順序で、処理対象の信号からサンプリング点を選択するようにしてもよい。または、処理対象の信号の各サンプリング点からサンプリング点をランダムに選択するようにしてもよい。ランダム方式の一例として、各サンプリング点の比較順序を表すポインタ位置照会表ＩＮＤＥＸを予め設定し、前記処理対象の信号における各サンプリング点の番号を該ポインタ位置照会表の要素とし、各要素の並び順がランダムに設定され、例えば、ＩＮＤＥＸ＝｛２，６，３，０，４，１，７，５｝である場合、該照会表によって、処理対象の信号における各サンプリング点の処理順序は［ｓ（２），ｓ（６），ｓ（３），ｓ（０），ｓ（４），ｓ（１），ｓ（７），ｓ（５）］になる。
【００５８】
ステップ４０３で、対象サンプリング点の振幅値が現時点の比較閾値より大きいかどうかを判断し、対象サンプリング点の振幅値が現時点の比較閾値より大きい場合、ステップ４０４に進み、対象サンプリング点の振幅値が現時点の比較閾値より大きくない場合、ステップ４０７に進む。
【００５９】
対象サンプリング点の振幅値が現時点の比較閾値以下である場合、現在、対象サンプリング点の振幅値が許容範囲内にあることを表すため、シングルポイントピークキャンセルを行う必要がない。
【００６０】
ステップ４０４で、目標閾値に基づいて、対象サンプリング点のクリッピング比を生成する。
ここで、下記の数式３によって対象サンプリング点のクリッピング比を算出する。
【００６１】
【数１０】
2010098734.tif 000012
【００６２】
ここで、ｓ（ｍ）は対象サンプリング点の値であり、｜ｓ（ｍ）｜は対象サンプリング点の振幅値であり、αｍは対象サンプリング点のクリッピング比であり、Ｔｈは目標閾値である。
【００６３】
ステップ４０５で、クリッピング比および所定のキャンセル関数に基づいて、対象サンプリング点に対するキャンセル信号を算出する。
【００６４】
本実施例では、周波数領域で有限の帯域幅を有し、且つ時間領域で有限長系列であるキャンセル関数ｇ（ｎ）が予め設定され、例えば、時間領域で切り出された理想ローパス信号である。言い換えれば、帯域制限信号ｈ（ｎ）と時間領域の窓関数系列ＷＮｓ（ｎ）とを乗算することで、キャンセル関数ｇ（ｎ）を得ることができる。該キャンセル関数はｇ（ｎ）＝ｈ（ｎ）ＷＮｓ（ｎ）と表すことができる。ここで、（Ｎｓ＋１）は切り出し窓の長さである。本実施例における帯域制限信号ｈ（ｎ）は、時間領域でｓｉｎｃ関数である理想ローパス信号、または時間領域で余弦関数のフーリエ変換結果である余弦信号などであってよい。これら関数の周波数領域の帯域幅が処理対象のＯＦＤＭ信号の帯域幅と異なるようにしてもよい。なお、時間領域の窓関数系列ＷＮｓ（ｎ）は、矩形窓、ハニング（Ｈａｎｎｉｎｇ）窓、ハミング（Ｈａｍｍｉｎｇ）窓、ブラックマン（ｂｌａｃｋｍａｎ）窓、カイザー（Ｋａｉｓｅｒ）窓などであってよい。
【００６５】
本ステップでは、対象サンプリング点に対するキャンセル信号を算出する際、キャンセル関数ｇ（ｎ）のピークが対象サンプリング点に位置するように、該キャンセル関数を循環シフトし、即ち、円周に沿ってｍ回シフトして、ｇ（ｎ−ｍ）を得る。ここで、ｍは処理対象の信号における対象サンプリング点の位置から１を引いたものであり、例えば、対象サンプリング点が処理対象の信号における４番目のサンプリング点である場合、ｍは３になる。その後、対象サンプリング点のクリッピング比と循環シフトされたキャンセル関数とを乗算して、キャンセル信号αｍｇ（ｎ−ｍ）を得る。
【００６６】
ステップ４０６で、対象サンプリング点に対するキャンセル信号を用いて、処理対象の信号を更新する。本ステップでは、ステップ４０５で得られたキャンセル信号を直接に対象サンプリングが選出された処理対象の信号、即ち、ステップ４０２の処理対象の信号に合成して、対象サンプリング点のシングルポイントピークキャンセル処理結果とする。具体的に、この時の処理対象の信号はｃ（ｍ）＋αｍｇ（ｎ−ｍ）になる。
【００６７】
上記のステップ４０４〜４０６が、本実施例では目標閾値およびキャンセル関数に基づいてキャンセル信号を算出することにより、シングルポイントピークキャンセルを実現するプロセスである。
【００６８】
ステップ４０７で、更新された処理対象の信号において現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点が存在するかどうかを判断し、存在する場合、ステップ４０２に戻り、存在しない場合、ステップ４０８に進む。
【００６９】
対象サンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う場合、対象サンプリング点周辺のほかのサンプリング点の振幅値にも影響を与えることを考慮したため、本ステップは更新された処理対象の信号に対するものである。また、ここでのサンプリング点が、処理対象の信号における位置によって区別されるため、ある位置のサンプリング点は、振幅値が変化しても、２つのサンプリング点ではなく、１つだけのサンプリング点と見なされるべきである。例えば、あるサンプリング点について、ステップ４０２〜４０６でシングルポイントピークキャンセル処理を行って、その振幅値が変化したが、シングルポイントピークキャンセル処理前に該サンプリング点が既に現時点の比較閾値と比較されたため、該サンプリング点は、既に比較されたサンプリング点と見なされるべきである。
【００７０】
ステップ４０８〜４０９で、すべての比較閾値が用いられたかどうかを判断し、すべての比較閾値が用いられた場合、本プロセスを終了し、用いられていない比較閾値が存在する場合、用いられていない比較閾値から１つの比較閾値を選択して現時点の比較閾値とし、ステップ４０２に戻る。
【００７１】
２つの比較閾値を例として、１つの比較閾値に基づいてすべてのサンプリング点に対して比較処理を実行した後、再びステップ４０２から、もう１つの比較閾値に基づいてすべてのサンプリング点に対して改めて比較を行って、シングルポイントピークキャンセルを行う必要がある。説明すべきものとして、この時、ステップ４０２の処理対象の信号も、前回のシングルポイントピークキャンセル処理において更新された処理対象の信号である。
【００７２】
ここまで、本実施例におけるマルチキャリア信号処理プロセスを終了する。
【００７３】
上記の説明からわかるように、本実施例では、振幅値が比較閾値より高いサンプリング点に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行い、毎回のシングルポイントピークキャンセル処理後にも処理対象の信号を更新することにより、ピークキャンセルによる対象サンプリング点およびほかのサンプリング点の振幅値への影響を適時且つ全面的に反映し、後続のサンプリング点に対して処理を行うとき、サンプリング点の振幅値が正確に反映されていないことによるピーク再成長を大幅に防止し、ＰＡＰＲ抑圧性能を効果的に向上させることができる。
【００７４】
また、本実施例では、次の処理対象のサンプリング点の選択が、更新された処理対象の信号に基づくため、あるサンプリング点の振幅値が、もともと現時点の比較閾値より高いが、ほかのサンプリング点に対するシングルポイントピークキャンセル処理後に現時点の比較閾値以下に低減する場合、該サンプリング点に対してピークキャンセルを単独に行う必要がない。このように、マルチキャリア信号処理プロセスの複雑度を効果的に低減することができる。
【００７５】
なお、本実施例では複数の比較閾値が予め設定される。具体的な実行中で、各比較閾値のそれぞれに基づいて、処理対象の信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。降順に従って比較閾値を選択すると（もちろん、厳格に降順に従う必要はない）、このとき、振幅値の比較的大きいサンプリング点が先にキャンセルされる。サンプリング点の振幅値が大きいほど、そのピークキャンセル処理による隣接サンプリング点への影響も大きくなるため、このようなサンプリング点に対する処理が早いほど、ほかのサンプリング点への影響の低減がなるべく早くなることができ、このように、後続のプロセス中でシングルポイントピークキャンセル処理を必要とするサンプリング点が少なくなる。従って、マルチキャリア信号処理プロセスの複雑度をさらに低減することができる。
【００７６】
上記は１回のみ反復する場合であり、本実施例では、複数回反復を用いてＰＡＰＲ抑圧性能をさらに向上させるようにしてもよい。この時、ステップ４０１の前に、反復回数を０に初期化する処理を追加する。ステップ４０２は、処理対象の信号において今回の反復でまだ比較されていないサンプリング点の１つを対象サンプリング点とする、ことになる。ステップ４０７は、更新された処理対象の信号において今回の反復で現時点の比較閾値とまだ比較されていないサンプリング点が存在するかどうかを判断し、存在する場合、ステップ４０２に戻り、存在しない場合、ステップ４０８に進む、ことになる。ステップ４０８およびステップ４０９は、すべての比較閾値が既に今回の反復で用いられたかどうかを判断し、すべての比較閾値が既に今回の反復で用いられた場合、ステップ４１０に進み、今回の反復で用いられていない比較閾値が存在する場合、今回の反復で用いられていない比較閾値から１つを選択して現時点の比較閾値とし、ステップ４０２に戻る、ことになる。ステップ４１０およびステップ４１１は新規追加のステップである。具体的に、ステップ４１０で、反復回数がピークキャンセルの所定の最大反復回数に達したかどうかを判断し、達した場合、本プロセスを終了し、達していない場合、ステップ４１１に進む。ステップ４１１で、反復回数に１を加え、次回の反復のために、更新された処理対象の信号の平均電力に基づいて比較閾値および目標閾値を更新し、その後、更新された比較閾値から現時点の比較閾値を選択し、ステップ４０２に戻る。本実施例における目標閾値および比較閾値はいずれも所定のＰＡＰＲ閾値および処理対象の信号の平均電力に基づいて設定されたものであり、１回の反復が終わった後、振幅値の比較的大きいサンプリング点がキャンセルされたため、処理対象の信号の平均電力は低減するに違いない。そのため、ＰＡＰＲ閾値が変化しない場合、次回の反復の目標閾値および比較閾値は、今回の反復後の処理対象の信号の平均電力に基づいて更新することができる。具体的に処理する際、次回の反復の目標閾値は、今回の反復の目標閾値と更新された処理対象の信号の平均電力とを乗算したものであり、次回の反復の比較閾値は、今回の反復の比較閾値と更新された処理対象の信号の平均電力とを乗算したものである。
【００７７】
このような複数回反復の場合、毎回の反復においても、前回の反復で更新された処理対象の信号を処理対象の信号として、各比較閾値ごとに処理対象の信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。このように、処理対象の信号において比較閾値を超えるサンプリング点の振幅値をさらに低減することができ、前回の反復を基にＰＡＰＲ抑圧性能をさらに向上させることができる。また、本実施例では、毎回の反復後にも、最新の処理対象の信号の平均電力を用いて目標閾値および比較閾値を更新して、実際の信号変化に基づいてこの２つの閾値を調整する目的を達する。このように、後続の処理中でこの２つの閾値の数値を実際の要求にさらに接近させることで、ＰＡＰＲ抑圧性能を向上させる。一方、複数回反復の場合、前の反復では、比較閾値を超えるサンプリング点の大部に対して振幅値を許容範囲内に低減することができるため、確率の観点から、後の反復で処理すべきサンプリング点はますます少なくなる。従って、反復回数の増加が複雑度の明らかな上昇につながることはない。また、１回反復または複数回反復にかかわらず、最初に処理対象の信号である時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する際に逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を１回行う以外に、シングルポイントピークキャンセルを行う際に余計な高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理またはＩＦＦＴ処理を行う必要がない。そのため、同じＰＡＰＲ抑圧性能を得る場合、本実施例のマルチキャリア信号処理の解決手段は、従来の反復クリッピングフィルタリング方式に比べてより低い複雑度を有する。
【００７８】
時間領域のＯＦＤＭ信号ｓ＝［ｓ（０），ｓ（１），ｓ（２），ｓ（３），ｓ（４），ｓ（５），ｓ（６），ｓ（７）］＝［−１．３０，−１．３４，−１．１７，−０．５２，−０．５３，−０．４１，−１．４５，−０．５５］を例として、反復回数は２であり、目標閾値は１ｄＢであり、対応の振幅値が１．１２であり、比較閾値は｛２．５ｄＢ，１ｄＢ｝であり、対応の振幅値が｛１．３３，１．１２｝であり、降順で比較閾値を処理する場合、毎回の反復においても第１比較閾値１．３３を先に処理してから、第２比較閾値１．１２を処理し、キャンセル関数は、長さが３である矩形窓で切り出されたｓｉｎｃ関数であり、その関数の時間領域の表現式がｇ（ｎ）＝｛１，０．６４，０，０，０，０，０，０．６４｝であり、オーバーサンプリング因子Ｊは２であり、ポインタ位置照会表を用いて対象サンプリング点をランダムに選択することを実現する方式で、該ポインタ位置照会表はＩＮＤＥＸ＝｛３，１，７，５，０，６，２，４｝である、と仮定する。
【００７９】
本実施例の方法によれば、１回目の反復処理は以下のものを含む。
【００８０】
１）  まず、現時点の比較閾値を第１比較閾値１．３３と決定する。
【００８１】
２）  ポインタ位置照会表を読み取って、対象サンプリング点として、処理対象の信号における番号が３であるサンプリング点ｓ（３）＝−０．５２を得る。｜ｓ（３）｜＝０．５２＜１．３３であるため、該サンプリング点を処理せずに、次のサンプリング点に移行する。
【００８２】
３）  ポインタ位置照会表を読み取って、｜ｓ（１）｜＝１．３４＞１．３３の対象サンプリング点を得る。すると、ステップ４０４の数式３によって該サンプリング点のクリッピング比
【数１１】
2010098734.tif 000013
を得、循環シフトされたキャンセル関数はｇ（ｎ−１）＝［０．６４，１，０．６４，０，０，０，０，０］になり、キャンセル信号はα１ｇ（ｎ−１）＝［０．１４０８，０．２２，０．１４０８，０，０，０，０，０］になる。元の処理対象の信号に該キャンセル信号を合成して、更新された処理対象の信号ｓ＝［−１．１５９２，−１．１２，−１．０２９２，−０．５２，−０．５３，０．４１，−１．４５，０．５５］を得る。ここからわかるように、１つのサンプリング点のシングルポイントピークキャンセル処理を経た後、対象サンプリング点以外に、例えば、番号０のサンプリング点および番号２のサンプリング点のようなほかのサンプリング点にも振幅値が低減する場合がある。このように、後続の処理でこれらサンプリング点のピークキャンセル結果がより望ましくなるため、ＰＡＰＲを効果的に低減することができる。
【００８３】
４）  ｓ（７）、ｓ（５）、ｓ（０）、ｓ（６）、ｓ（２）、ｓ（４）の順にそれぞれ第１比較閾値１．３３と比較し、比較閾値より高い点に対してシングルポイントピークキャンセルを行って処理対象の信号を更新すると、最終的に得られた処理対象の信号はｓ＝［−１．１５９２，−１．１２，−１．０２９２，−０．５２，−０．５３，０．６２１２，−１．１２，０．７６１２］になる。ここまで、第１比較閾値の処理を完成する。
【００８４】
５）  第２比較閾値に対して上記の処理プロセスを繰り返して、得られた処理対象の信号はｓ＝［−１．１２，−１．０９４９，−１．０２９２，−０．５２，−０．５３，０．６２１２，−１．１２，０．７８６３］になり、その平均電力がＥ｛｜ｓ（ｎ）｜２｝＝０．７９になる。
【００８５】
６）  この時の処理対象の信号の平均電力に基づいて、目標閾値を１．１２×０．７９＝１．００に更新し、第１比較閾値を１．３３×０．７９＝１．１８に更新し、第２比較閾値を１．１２×０．７９＝１．００に更新する。その後、２回目の反復において、現時点の比較閾値が第１比較閾値である場合、振幅値が第１比較閾値より高いサンプリング点が存在しないため、いずれのサンプリング点に対してもシングルポイントピークキャンセルを行わない。現時点の比較閾値が第２比較閾値である場合、やはり上記のｓ（３）、ｓ（１）、ｓ（７）、ｓ（５）、ｓ（０）、ｓ（６）、ｓ（２）、ｓ（４）の順に各サンプリング点を対象サンプリング点とし、最終的な処理対象の信号［−１，−０．９６２１，−０．９６８５，−０．５２，−０．５３，０．６９８０，−１，０．９０１０］を得る。この時、処理対象の信号のピーク電力は１であり、平均電力は０．７１４２であり、ＰＡＰＲは１．４６ｄＢである。ここからわかるように、１回目の反復の開始前の処理対象の信号のＰＡＰＲ３．２３ｄＢに比べて、この時のＰＡＰＲが大幅に低減されている。
【００８６】
図５は本実施例におけるマルチキャリア信号処理装置の構成図を示す。図５を参照すると、該装置は、ピークキャンセルモジュールと、記憶モジュールとを含む。ここで、ピークキャンセルモジュールは、制御サブモジュールと、計算サブモジュールとを含む。
【００８７】
具体的に、本実施例の制御サブモジュールは、記憶モジュールに保存されている所定の比較閾値および目標閾値を読み取り、用いられていない比較閾値が存在する場合、現時点の比較閾値を選択し、目標閾値と選択された現時点の比較閾値とを計算サブモジュールに送信し、計算サブモジュールにシングルポイントピークキャンセル処理を起動するよう通知し、計算サブモジュールからの更新された処理対象の信号を受信する。計算サブモジュールは、図４のステップ４０２〜ステップ４０７に従って処理し、即ち、制御サブモジュールの通知で、目標閾値に基づいて、処理対象の信号において振幅値が現時点の比較閾値より高いサンプリング点ごとに、シングルポイントピークキャンセル処理を行い、且つシングルポイントピークキャンセル処理結果を用いて処理対象の信号を更新し、すべてのサンプリング点の処理を完成した後、更新された処理対象の信号を制御サブモジュールに送信する。
【００８８】
さらに、複数回反復の方式を用いる場合、記憶モジュールはさらにピークキャンセルの所定の最大反復回数を保存する。相応に、制御サブモジュールは、さらに、記憶モジュールからピークキャンセルの最大反復回数を読み取り、反復回数が該ピークキャンセルの最大反復回数に達していない場合、反復回数に１を加え、計算サブモジュールからの更新された処理対象の信号の平均電力を用いて所定の比較閾値および目標閾値を更新し、更新結果を次回の反復の比較閾値および目標閾値として記憶モジュールに送信し、前記記憶モジュールに保存されている比較閾値および目標閾値を読み取る操作から引き続き実行する。
【００８９】
以上のマルチキャリア信号処理装置の各部分はいずれも処理対象の信号の発信側内に位置するようにしてもよい。
【００９０】
（実施例２）
上記実施例１のマルチキャリア信号処理プロセスは、主に信号の発信側で実行される。このプロセスでは、ＰＡＰＲ低減の目的から、あるサンプリング点に対して少なくとも１回のシングルポイントピークキャンセル処理を行ったため、これらサンプリング点の振幅値の変化により、処理対象の信号にＰＡＰＲ抑圧雑音を生じる。このため、受信側の受信信号のビット誤り率（ＢＥＲ）に悪影響を与える可能性がある。ＰＡＰＲ抑圧雑音による影響を低減することで、受信側のＢＥＲを低減するために、本実施例では、実施例１に加えて、受信側でのクリッピング雑音再生（ＣＮＲ：Ｃｌｉｐｐｉｎｇ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）処理をさらに追加する。具体的に、処理対象の信号においてまだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在しない場合、受信側へ伝送された前記処理対象の信号の時間領域信号に対してクリッピング雑音再生処理を行う。ここで、まだピークキャンセルされていないサンプリング点が存在しないとは、処理対象の信号におけるすべてのサンプリング点がいずれも前記実施例１のプロセスを経たことである。例えば、各比較閾値ごとに、すべてのサンプリング点に対する処理を完成したこと、または、複数回反復の場合、処理対象の信号におけるすべてのサンプリング点がいずれもすべての反復の処理を完成したことである。説明すべきものとして、本発明では、サンプリング点の振幅値が実施例１の処理により低減された場合、該サンプリング点自身について、シングルポイントピークキャンセルが実行されたと認められるが、サンプリング点が各回の反復においても比較閾値と比較された場合、該サンプリング点がピークキャンセルプロセスを経たと認められる。
【００９１】
図６は本実施例におけるＣＮＲ処理方法のフローチャートを示す。図６を参照すると、該方法は下記のステップを含む。
【００９２】
ステップ６０１で、受信側は、発信側からの処理対象の信号の時間領域信号を受信した後、受信された時間領域信号に対してＦＦＴ処理を行い、復調、変調マッピングしてから、ＩＦＦＴ処理を行って、時間領域の推定信号を得る。
【００９３】
発信側から送信された信号は時間領域信号であるが、受信側は通常、周波数領域信号を対象として復調、変調マッピングを行う。そのため、本ステップでは、まず、受信された時間領域信号をＦＦＴ処理して、周波数領域信号に変換する。一方、受信側のＣＮＲ処理は時間領域信号を対象とする必要があるため、復調、変調マッピングした後に、ＩＦＦＴ処理を行って、時間領域信号を得、発信側から送信された信号に対する推定信号とする。
【００９４】
ステップ６０２で、発信側のピークキャンセル処理の際に用いられたパラメータによって、推定信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。
【００９５】
キャンセル雑音がシングルポイントピークキャンセル処理前の信号およびシングルポイントピークキャンセル処理後の信号に基づいて得られたものであるため、本ステップでは、推定信号に対して処理を行う必要があり、そのうちの振幅値の比較的大きいサンプリング点に対してキャンセルを行って、キャンセル処理後の推定シングルポイントピークキャンセル結果を得る。
【００９６】
具体的に、本ステップでは、受信側は推定信号に対して発信側と全く同じ処理を実行し、且つ用いられた目標閾値、比較閾値、反復回数、対象サンプリング点の選択方式などのパラメータも発信側と同じである。例えば、発信側は、前記ステップ４０１〜４０９の１回反復の方式で、処理対象の信号に対してシングルポイントピークキャンセルを行う場合、ここで、受信側は、全く同じである目標閾値および比較閾値で、該推定信号に対して１回反復のシングルポイントピークキャンセルを実行する。または、発信側は複数回反復の方式を用いる場合、受信側も推定信号に対して複数回反復のシングルポイントピークキャンセルを行う。
【００９７】
ステップ６０３で、推定信号および該推定信号のシングルポイントピークキャンセル処理結果に基づいて、ピークキャンセル雑音信号を再生する。本ステップでは、シングルポイントピークキャンセルの初期目標閾値に基づいて、減衰因子を予め決定することで、発信側のピークキャンセル処理による処理対象の信号への影響の統計特性を反映する。その後、シングルポイントピークキャンセル処理結果から、減衰因子と推定信号との積を引いて、ピークキャンセル雑音信号を得る。減衰因子はβであり、推定信号は
【数１２】
2010098734.tif 000014
であり、シングルポイントピークキャンセル処理結果は
【数１３】
2010098734.tif 000015
であり、ピークキャンセル雑音信号は
【数１４】
2010098734.tif 000016
であるとすると、
【数１５】
2010098734.tif 000017
になる。
【００９８】
ステップ６０４で、受信側で受信された時間領域信号から、再生されたピークキャンセル雑音信号を除去して、雑音除去結果を得る。
【００９９】
ステップ６０１において受信側で受信された時間領域信号がＲであるとすると、雑音除去結果
【数１６】
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になる。
【０１００】
上記の説明からわかるように、本実施例では、シングルポイントピークキャンセル処理前後の推定信号の変化に基づいて、ピークキャンセル処理による雑音を決定してから、受信された時間領域信号から該雑音を除去することにより、受信側で受信された信号内の雑音の占める比率が低減され、受信側はＣＮＲされた信号に対して分析を行う際、正確な結果を得られる確率が大幅に向上するため、受信側の受信信号のＢＥＲを効果的に改善することができる。
【０１０１】
もちろん、クリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に基づいて、上記のステップ６０１〜６０４を繰り返して実行するようにしてもよい。２回目の反復後から、雑音除去結果をステップ６０１の時間領域信号とすることで、ピークキャンセル雑音信号をより効果的に除去し、受信側の受信信号のＢＥＲをさらに向上させる。具体的に、実行中では、クリッピング雑音再生処理の反復回数がクリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に達していない場合、雑音除去結果を受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号とし、クリッピング雑音再生処理の反復回数に１を加え、受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対してＦＦＴ処理を行う処理に戻る。
【０１０２】
上記のＣＮＲ処理方式を用いる場合、本実施例に係るマルチキャリア信号処理装置は、実施例１の図５に加えて、受信側に位置する、受信された信号に対してＣＮＲ処理を行うＣＮＲ処理モジュールを追加するだけでよい。図７は本実施例に係るマルチキャリア処理装置におけるＣＮＲ処理モジュールの構成を示す図である。図７を参照すると、該ＣＮＲ処理モジュールは、信号準備サブモジュールと、ピークキャンセルサブモジュールと、雑音除去サブモジュールとを含む。ここで、信号準備サブモジュールは、受信された時間領域信号に対して、ＦＦＴ、復調、変調、およびＩＦＦＴ処理を行って、時間領域の推定信号を得る。ピークキャンセルサブモジュールは、発信側において処理対象の信号のピークキャンセル処理の際に用いられたパラメータによって、該推定信号に対してシングルポイントピークキャンセル処理を行う。雑音除去サブモジュールは、推定信号および該推定信号のシングルポイントピークキャンセル処理結果に基づいて、ピークキャンセル雑音信号を再生し、受信側で受信された時間領域信号から、再生されたピークキャンセル雑音信号を除去して、雑音除去結果を得る。
【０１０３】
複数回反復のＣＮＲ方式を用いると、雑音除去サブモジュールは、さらに、クリッピング雑音再生処理の反復回数がクリッピング雑音再生処理の所定の最大反復回数に達していない場合、クリッピング雑音再生処理の反復回数に１を加え、雑音除去結果を受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号として信号準備サブモジュールに送信し、該信号準備サブモジュールに、受信側へ伝送された処理対象の信号の時間領域信号に対してＦＦＴ処理を行う処理に戻るよう通知する。
【０１０４】
図８は従来のピークキャンセルと実施例１とのＰＡＰＲ比較のシミュレーション図である。ここでのシミュレーションパラメータとして、サブキャリア数は１０２４であり、変調方式は１６直交振幅変調（ＱＡＭ）であり、オーバーサンプリング倍数はＪ＝４であり、且つ１回のみの反復を実行する。図８を参照すると、横軸はｄＢを単位とするＰＡＰＲ参照値ＰＡＰＲ０であり、縦軸は実際ＰＡＰＡがＰＡＰＲ０より大きい確率Ｐｒである。そして、四角印の線は、目標閾値が５ｄＢである場合、従来のピークキャンセル処理を用いて得られたＰＡＰＲを表す。丸印の線は、目標閾値が５ｄＢである場合、実施例１によって得られたＰＡＰＲを表す。三角印の線は、目標閾値が３ｄＢである場合、従来のピークキャンセル処理を用いて得られたＰＡＰＲを表す。菱形印の線は、目標閾値が３ｄＢである場合、実施例１によって得られたＰＡＰＲを表す。図８からわかるように、従来のピークキャンセル方法では、目標閾値の低減に従って、ＰＡＰＲ抑圧性能は劣化し、目標閾値が３ｄＢである場合、ＰＡＰＲを効果的に抑圧することができず、即ち、従来のピークキャンセル方法が失効してしまう。しかし、本発明の実施例１によれば、目標閾値が３ｄＢである場合でも、そのＰＡＰＲ抑圧性能は依然として比較的望ましい。
【０１０５】
図９は従来の反復クリッピング方法と実施例１とのＰＡＰＲ比較のシミュレーション図である。ここで、時間領域の切り出し窓の長さは５１であり、目標閾値は５ｄＢであることを仮定する。図９において、横軸はｄＢを単位とするＰＡＰＲ参照値ＰＡＰＲ０であり、縦軸は実際ＰＡＰＡがＰＡＰＲ０より大きい確率Ｐｒである。そして、菱形印の線は、反復回数が１である場合、従来の反復クリッピングフィルタリングに対応するＰＡＰＲを表す。四角印の線は、反復回数が５である場合、従来の反復クリッピングフィルタリングに対応するＰＡＰＲを表す。三角印の線は、反復回数が９である場合、従来の反復クリッピングフィルタリングに対応するＰＡＰＲを表す。丸印の線は、反復回数が１である場合、実施例１に対応するＰＡＰＲを表す。星印の線は、反復回数が３である場合、実施例１に対応するＰＡＰＲを表す。図９からわかるように、ＰＡＰＲ確率が１０−３であるところに、実施例１によって得られたＰＡＰＲ抑圧性能は、従来の反復クリッピングフィルタリングより明らかに優れている。そして、実施例１により１回反復で得られたＰＡＰＲ抑圧性能は、従来の反復クリッピングフィルタリングにより５回反復で得られたＰＡＰＲ抑圧性能に相当する。実施例１により３回反復で得られたＰＡＰＲ抑圧性能は、従来の反復クリッピングフィルタリングにより９回反復で得られたＰＡＰＲ抑圧性能に相当する。なお、計算からわかるように、実施例１の３回反復の場合に対応する計算複雑度は、従来の９回の反復クリッピングフィルタリングの１０％程度にすぎない。ここからわかるように、反復回数が同じである場合、本発明の実施例１によって得られたＰＡＰＲ抑圧性能は、従来の反復クリッピングフィルタリングよりはるかに優れ、ＰＡＰＲ抑圧性能が近い場合、本発明の実施例１に対応する複雑度は、従来の反復クリッピングフィルタリングよりはるかに低い。
【０１０６】
図１０は本発明の実施例１と実施例２とのＢＥＲ性能の比較シミュレーション図である。ここで、時間領域の切り出し窓の長さは５１であり、目標閾値は３ｄＢであり、反復回数は１である。図１０を参照すると、横軸はｄＢを単位とする信号対雑音比（Ｅｂ／Ｎ０）であり、縦軸はＢＥＲである。そして、丸印の線は、実施例１に対応するＢＥＲを表す。菱形印の線は、実施例２に対応するＢＥＲを表す。図１０からわかるように、実施例２は、受信側でＣＮＲ処理を行った後、対応のＢＥＲがさらに低くなる。
【０１０７】
図１１は、実施例１におけるピークキャンセル方法を応用する場合の、異なる比較閾値数でのＰＡＰＲ性能比較のシミュレーション図である。横軸はｄＢを単位とするＰＡＰＲ参照値ＰＡＰＲ０であり、縦軸は実際ＰＡＰＡがＰＡＰＲ０より大きい確率Ｐｒである。そして、菱形印の線は、反復回数が１であり、１つの比較閾値の場合、実施例１に対応するＰＡＰＲを表す。丸印の線は、反復回数が１であり、２つの比較閾値の場合、実施例１に対応するＰＡＰＲを表す。四角印の線は、反復回数が１であり、３つの比較閾値の場合、実施例１に対応するＰＡＰＲを表す。星印の線は、反復回数が１であり、４つの比較閾値の場合、実施例１に対応するＰＡＰＲを表す。ここで、比較閾値が１つだけ存在する場合、該比較閾値は７ｄＢである。比較閾値が２つ存在する場合、その値は［７ｄＢ，３ｄＢ］である。比較閾値が３つ存在する場合、その値は［７ｄＢ，５ｄＢ，３ｄＢ］である。比較閾値が４つ存在する場合、その値は［７ｄＢ，５ｄＢ，４ｄＢ，３ｄＢ］である。図１１のシミュレーション図からわかるように、比較閾値の数が多いほど、ＰＡＰＲ抑圧性能はよくなる。しかし、比較閾値の数がある値（例えば、３）に達すると、その後のＰＡＰＲ抑圧性能の向上は緩やかになる。計算からわかるように、上記の４つの場合の複雑度はそれぞれ３２０００、３６０４４、４０１４０、４４２３６回の乗加算演算である。このように、実際の応用では、ＰＡＰＲ抑圧性能と複雑度に対する実際の要求のトレードオフを考慮して、比較閾値の数を選択することができる。例えば、比較閾値が３つ存在する場合、２つの比較閾値の場合に比べて、ＰＡＰＲ抑圧性能が明らかに向上するが、複雑度が明らかに増加するわけではないため、３つの比較閾値を好ましいものとしてよい。
【０１０８】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等置換え、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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