(57)【要約】【課題】システム毎及び／又はチャネル毎に要求されるＳＮＲを満足した上で、システム全体でＰＡＰＲを低減する。【解決手段】送信信号に含まれるピーク成分を低減するピークファクタ低減装置であって、前記送信信号に重畳される打ち消し信号を生成し、前記生成される打ち消し信号の大きさを、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて変化させることを特徴とするピークファクタ低減装置。【選択図】図３
2014175818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号に含まれるピーク成分を低減するピークファクタ低減装置であって、
前記送信信号に重畳される打ち消し信号を生成し、
前記生成される打ち消し信号の大きさを、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて変化させることを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記送信信号は、複数の無線システムの規格に準拠した信号が多重されており、
前記ピークファクタ低減装置は、前記無線システム毎に、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記生成される打ち消し信号の大きさを変化させることを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項３】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記送信信号は、複数のチャネルの信号が多重されており、
前記ピークファクタ低減装置は、前記チャネル毎に、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記生成される打ち消し信号の大きさを変化させることを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項４】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記送信信号は、複数の信号が周波数及び時間の少なくとも一つで多重されており、
前記ピークファクタ低減装置は、前記複数の信号の各々について、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記生成される打ち消し信号の大きさを変化させることを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載のピークファクタ低減装置であって、
前記打ち消し信号を生成する打ち消し信号生成部を備え、
前記打ち消し信号生成部は、
前記送信信号に含まれるピーク成分を検出するピーク検出部と、
前記信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記打ち消し信号の重み係数を計算する重み計算部と、
前記計算された重み係数に比例する大きさの打ち消し信号を合成する打ち消し信号合成部と、を有することを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項６】
請求項５に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記重み計算部は、
各無線システム又は各チャネルで要求される信号対雑音比の対数比を計算するＳＮＲ補正部と、
各無線システム又は各チャネルにおいて、フィルタ特性で補正された送信電力の比を計算するフィルタ応答特性補正部と、
前記ＳＮＲ補正部で計算された信号対雑音比の比と、前記フィルタ応答特性補正部で計算された送信電力の比とを正規化して各無線システム又は各チャネルの送信信号の重み係数を計算する正規化部と、を有することを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項７】
請求項４に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記打ち消し信号を生成する打ち消し信号生成部を備え、
前記打ち消し信号生成部は、
前記送信信号に含まれるピーク成分を検出するピーク検出部と、
前記信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記打ち消し信号の重み係数を計算する重み計算部と、
前記計算された重み係数に比例する大きさの打ち消し信号を合成する打ち消し信号合成部と、を有し、
前記重み計算部は、
各無線システム又は各チャネルで要求される信号対雑音比の対数比を計算するＳＮＲ補正部と、
各無線システム又は各チャネルのフィルタ特性の比を計算するフィルタ応答特性補正部と、
前記ＳＮＲ補正部で計算された信号対雑音比の対数比と、前記フィルタ応答特性補正部で計算されたフィルタ特性の比とを正規化して各無線システム又は各チャネルの送信信号の重み係数を計算する正規化部と、
前記送信信号に含まれるチャネルによって、前記計算された重み係数を選択する重み選択部と、を有することを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項８】
無線信号を送信する無線送信機であって、
ベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、
前記ベースバンド信号に含まれるピーク成分を低減するピークファクタ低減装置と、
前記ベースバンド信号によって変調された送信信号を生成する周波数変換部と、
前記送信信号を所望の電力まで増幅する電力増幅器と、を備え、
前記ピークファクタ低減装置は、
前記送信信号に重畳される打ち消し信号を生成し、
前記生成される打ち消し信号の大きさを、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて変化させることを特徴とする無線送信機。
【請求項９】
請求項８に記載の無線送信機であって、
前記送信信号は、複数の無線システムの規格に準拠した信号が多重されており、
前記ピークファクタ低減装置は、前記無線システム毎に、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記生成される打ち消し信号の大きさを変化させることを特徴とする無線送信機。
【請求項１０】
請求項８に記載の無線送信機であって、
前記送信信号は、複数のチャネルの信号が多重されており、
前記ピークファクタ低減装置は、前記チャネル毎に、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記生成される打ち消し信号の大きさを変化させることを特徴とする無線送信機。
【請求項１１】
請求項８に記載の無線送信機であって、
前記送信信号は、複数の信号が周波数及び時間の少なくとも一つで多重されており、
前記ピークファクタ低減装置は、前記複数の信号の各々について、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記生成される打ち消し信号の大きさを変化させることを特徴とする無線送信機。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一つに記載の無線送信機であって、
前記ピークファクタ低減装置は、前記打ち消し信号を生成する打ち消し信号生成部を備え、
前記打ち消し信号生成部は、
前記送信信号に含まれるピーク成分を検出するピーク検出部と、
前記信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記打ち消し信号の重み係数を計算する重み計算部と、
前記計算された重み係数に比例する大きさの打ち消し信号を合成する打ち消し信号合成部と、を有することを特徴とする無線送信機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の無線送信機であって、
前記重み計算部は、
各無線システム又は各チャネルで要求される信号対雑音比の対数比を計算するＳＮＲ補正部と、
各無線システム又は各チャネルにおいて、フィルタ特性で補正された送信電力の比を計算するフィルタ応答特性補正部と、
前記ＳＮＲ補正部で計算された信号対雑音比の比と、前記フィルタ応答特性補正部で計算された送信電力の比とを正規化して各無線システム又は各チャネルの送信信号の重み係数を計算する正規化部と、を有することを特徴とする無線送信機。
【請求項１４】
請求項１１に記載の無線送信機であって、
前記ピークファクタ低減装置は、前記打ち消し信号を生成する打ち消し信号生成部を備え、
前記打ち消し信号生成部は、
前記送信信号に含まれるピーク成分を検出するピーク検出部と、
前記信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて、前記打ち消し信号の重み係数を計算する重み計算部と、
前記計算された重み係数に比例する大きさの打ち消し信号を合成する打ち消し信号合成部と、を有し、
前記重み計算部は、
各無線システム又は各チャネルで要求される信号対雑音比の対数比を計算するＳＮＲ補正部と、
各無線システム又は各チャネルのフィルタ特性の比を計算するフィルタ応答特性補正部と、
前記ＳＮＲ補正部で計算された信号対雑音比の対数比と、前記フィルタ応答特性補正部で計算されたフィルタ特性の比とを正規化して各無線システム又は各チャネルの送信信号の重み係数を計算する正規化部と、
前記送信信号に含まれるチャネルによって、前記計算された重み係数を選択する重み選択部と、を有することを特徴とする無線送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信信号のピークファクタ（瞬時最大電力と平均電力の比）を低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷｉＭＡＸ、３ＧＰＰＬＴＥなどで採用されている直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）では、大きな電力を持つピークが送信信号中に発生する。一方、無線送信機の電力増幅器は非線形性を有するので、ピークを含む送信信号が入力されると、出力信号に歪みが発生する。この歪みは、伝送特性を劣化させたり、不要輻射の原因となる。
【０００３】
このため、入出力の線形性に優れたデバイスを電力増幅器に用いることによって、大きなピークを含む送信信号でも歪みを小さくすることが行われている。また、送信信号に含まれるピークを低減することによって、電力増幅器を飽和させることなく、出力電力を上げることが行われている。
【０００４】
本技術分野の背景技術として、特開２０１２−１９４０１号公報（特許文献１）に記載されたピークファクタ低減装置がある。
【０００５】
特許文献１は、マルチキャリア信号Ｘのしきい値Ａ０超過分に等しいピーク打ち消し信号Ｙ＝Ｘ（｜Ｘ｜−Ａ０）／｜Ｘ｜を作る際に、まず、ｙ１Ｌｏ１＝Ｘ｜ｘ１｜（｜Ｘ｜−Ａ０）／｜Ｘ｜／（｜ｘ１｜＋｜ｘ２｜＋…）、ｙ２Ｌｏ２＝Ｘ｜ｘ２｜（｜Ｘ｜−Ａ０）／｜Ｘ｜／（｜ｘ１｜＋｜ｘ２｜＋…）、…という信号を作り、これらの和としてピーク打ち消し信号Ｙを作ると、Ｙ＝ｙ１Ｌｏ１＋ｙ２Ｌｏ２＋…＝Ｘ（｜Ｘ｜−Ａ０）／｜Ｘ｜となる。ピーク低減出力ＯＵＴは、ＯＵＴ＝Ｘ−Ｙ＝Ａ０Ｘ／｜Ｘ｜となって、振幅がＡ０に制限されるピークファクタ低減方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述した従来のピークファクタ低減方法では、複数システムが、一つの送信装置内で共存し、一つの電力増幅器を共用する場合、複数システムの信号を合成した一つの信号でピークファクタを等しく低減していた。
【０００８】
一般的に、要求される信号対雑音比はシステム毎に異なる。瞬時最大電力と平均電力との比であるＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）を低減するために送信信号のピークを抑圧すると、送信信号に歪みが発生し、ＳＮＲが劣化する。すなわち、ＳＮＲとＰＡＰＲはトレードオフの関係にあるといえる。
【０００９】
そのため、全システムのＳＮＲを満足するように、最も厳しいＳＮＲに従ってピークファクタを低減すると、ＰＡＰＲが十分に低減できないという課題がある。
【００１０】
さらに、送信する信号（例えば、チャネル毎に異なる送信信号）によって要求されるＳＮＲが異なるシステムがある。例えば、ＷｉＭＡＸシステムでは、プリアンブル送信時に要求されるＳＮＲとデータ送信時に要求されるＳＮＲとが異なる。
【００１１】
このため、システム毎及び／又はチャネル毎に要求されるＳＮＲに応じて、ピークファクタを適切に低減することが求められている。
【００１２】
しかし、前述した従来のピークファクタ低減方法では、システム毎によって要求される信号対雑音比ＳＮＲが異なる場合でも、同じ打消し信号を生成し、ピークファクタを低減するので、要求されるＳＮＲを満たすために目標ＰＡＰＲを満足できないことがあった。このため、高いリニアリティで低効率な電力増幅器を用いる必要があり、消費電力が増大することがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、送信信号に含まれるピーク成分を低減するピークファクタ低減装置であって、前記送信信号に重畳される打ち消し信号を生成し、前記生成される打ち消し信号の大きさを、前記送信信号に要求される信号対雑音比及び前記送信信号の電力に応じて変化させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の代表的な実施の形態によれば、システム毎及び／又はチャネル毎のＳＮＲの要求値を満足した上で、システム全体で最大限ＰＡＰＲを低減することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施例のピークファクタ低減装置を含む無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施例のピークファクタ低減装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施例のピーク打ち消し信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施例の重み計算部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施例の概要を説明する図である。
【図６】従来の送信信号をＩＱ平面に表したベクトル図である。
【図７】第１の実施例の送信信号をＩＱ平面に表したベクトル図である。
【図８】従来のピークファクタ低減の結果を説明する図である。
【図９】第１の実施例のピークファクタ低減の結果を説明する図である。
【図１０】第２の実施例のピークファクタ低減装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施例のピーク打ち消し信号生成部の構成を示すブロック図である。
【図１２】第２の実施例の重み選択器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施例１＞
まず、本発明の第１の実施例について説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施例の無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【００１８】
第１の実施例の無線送信装置は、ＷｉＭＡＸベースバンド信号生成部１、ＴＤ−ＬＴＥベースバンド信号生成部２、ピークファクタ低減装置（ＰＦＲ）３、デジタル・プレディストーション部（ＤＰＤ）４、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）５及び電力増幅器（ＰＡ）６を有する。
【００１９】
ピークファクタ低減装置３は、ベースバンド信号のピークファクタを低減する。ピークファクタ低減装置３は、ＷｉＭＡＸアップコンバータ７、ＴＤ−ＬＴＥアップコンバータ８、ミキサ９、遅延部１１、Ｃｐｕｌｓｅ生成部６０４Ａ及びピーク打消部１３を有する。
【００２０】
なお、本実施例のピークファクタ低減装置３は、コンバータ７、８及びミキサ９を含むが、遅延部１１、Ｃｐｕｌｓｅ生成部６０４Ａ及びピーク打消部１３のみをピークファクタ低減装置３としてもよい。
【００２１】
なお、本明細書では、波形のピーク値と実効値の比をピークファクタ（Ｐｅａｋ  Ｆａｃｔｏｒ）と称するが、一般的にはクレストファクタ（ＣＦＲ：Ｃｒｅｓｔ  Ｆａｃｔｏｒ）と称する場合もあり、両者は同じ意味である。
【００２２】
ＷｉＭＡＸベースバンド信号生成部１は、ＷｉＭＡＸのベースバンド信号を生成する。ＷｉＭＡＸアップコンバータ７は、生成されたＷｉＭＡＸのベースバンド信号の周波数を送信周波数に変換する。
【００２３】
ＴＤ−ＬＴＥベースバンド信号生成部２は、ＴＤ−ＬＴＥのベースバンド信号を生成する。ＴＤ−ＬＴＥアップコンバータ８は、生成されたＴＤ−ＬＴＥのベースバンド信号の周波数を送信周波数に変換する。
【００２４】
ミキサ９は、周波数変換されたＷｉＭＡＸのベースバンド信号とＴＤ−ＬＴＥのベースバンド信号とを混合する。
【００２５】
遅延部１１は、Ｃｐｕｌｓｅ生成部６０４Ａの処理に必要な時間だけ信号の伝達を遅延する。
【００２６】
Ｃｐｕｌｓｅ生成部６０４Ａは、ピークファクタを低減するために使用される打ち消し信号を生成する。Ｃｐｕｌｓｅ生成部６０４Ａは、ピーク検出部１４、重み計算・配分部１５及びＣｐｕｌｓｅ合成部１６を有する。
【００２７】
ピーク検出部１４は、ミキサ９が混合したベースバンド信号のピークを検出する。重み計算・配分部１５は、ベースバンド信号毎に打ち消し信号に乗じる係数（重み）を計算する。Ｃｐｕｌｓｅ合成部１６は、重み計算・配分部１５が計算した係数を乗じ、ベースバンド信号毎の打ち消し信号を生成する。
【００２８】
ピーク打消部１３は、Ｃｐｕｌｓｅ生成部６０４Ａが生成した打ち消し信号を使用して、ピークファクタを低減する。
【００２９】
デジタル・プレディストーション部４は、送信機の歪み特性を改善するために、該歪み特性と逆の歪みを加える。ＤＡコンバータ５は、入力されたデジタル信号（ベースバンド信号）をアナログ信号に変換する。電力増幅器６は、入力された信号を、アンテナから送信される所望の電力に増幅する。
【００３０】
なお、図１に示す無線送信装置は、ＷｉＭＡＸシステムとＴＤ−ＬＴＥシステムとの両システムに対応し、ＷｉＭＡＸシステムの送信信号とＴＤ−ＬＴＥシステムの送信信号とを周波数多重している。しかし、本発明は、複数の他のシステムの信号を多重する無線送信装置にも適用できる。
【００３１】
図２は、第１の実施例のピークファクタ低減装置３の構成を示すブロック図である。
【００３２】
第１の実施例のピークファクタ低減装置３は、打ち消し信号生成部６０４Ａ、乗算器６０６Ａ、６０６Ｂ、１６０７Ａ〜１６０７Ｄ、１７０１Ａ、１７０１Ｂ、加算器１６０８Ａ、１６０８Ｂ、１７０２、減算器１０３、遅延器１０２Ａ、１０２Ｂ、１１１Ａ、１１２Ａ、１１２Ｂ、１６１１Ａ、１６１１Ｂ及びフィルタ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０５Ａ〜１０５Ｄを有する。
【００３３】
第１の実施例のピークファクタ低減装置３には、ＷｉＭＡＸベースバンド信号生成部１が生成したＷｉＭＡＸのベースバンド信号Ｓ１、及びＴＤ−ＬＴＥベースバンド信号生成部２が生成したＴＤ−ＬＴＥのベースバンド信号Ｓ２が入力される。また、ピークファクタ低減装置３には、ローカル発振器が発生する高周波信号（搬送波）Ｌｏ１、Ｌｏ２が入力される。ローカル発振器は、ＷｉＭＡＸシステムの高周波信号Ｌｏ１及びＴＤ−ＬＴＥシステムの高周波信号Ｌｏ２を発生する。図２に示すピークファクタ低減装置では、ＷｉＭＡＸシステムの高周波信号Ｌｏ１の周波数とＴＤ−ＬＴＥシステムの高周波信号Ｌｏ２とが異なり、これらの信号が乗算されて、周波数多重された信号が発生する。
【００３４】
フィルタ１０１Ａ、１０１Ｂは、それぞれ、入力されたベースバンド信号Ｓ１、Ｓ２の帯域を制限する。帯域が制限された信号ｘ１、ｘ２は、乗算器１７０１Ａ、１７０１Ｂに入力される。乗算器１７０１Ａ、１７０１Ｂは、それぞれ、フィルタ１０１Ａ、１０１Ｂの出力信号と所定の周波数の高周波信号Ｌｏ１、Ｌｏ２とを乗算することによって、高周波信号Ｌｏ１、Ｌｏ２を直交変調し、変調した信号を加算器１７０２に入力する。ベースバンド信号Ｓ１のラインには遅延器１１１Ａが挿入されており、フィルタ１０１Ａの遅延とフィルタ１０１Ｂの遅延との違いによる信号のタイミングを合わせる調整をする。
【００３５】
遅延器１１１の遅延時間Ｄ２は、フィルタ１０１Ｂの遅延時間Ｄ（Ｆ２）からフィルタ１０１Ａの遅延時間Ｄ（Ｆ１）を減じた時間に設定する（Ｄ２＝Ｄ（Ｆ２）−Ｄ（Ｆ１））。なお、前述は、Ｄ（Ｆ２）＞Ｄ（Ｆ１）の場合であって、Ｄ（Ｆ１）＞Ｄ（Ｆ２）の場合、フィルタ１０１Ｂの後にフィルタ１１１Ａを設けるとよい。
【００３６】
加算器１７０２は、変調された信号を加算することによって、マルチキャリア信号Ｘを合成し、合成したマルチキャリア信号Ｘを打ち消し信号生成部６０４Ａに入力する。
【００３７】
一方、高周波信号Ｌｏ１、Ｌｏ２は、打ち消し信号生成部６０４Ａにも入力される。また、高周波信号Ｌｏ１は、遅延器１６１１Ａを介して、出力段に設けられた乗算器１６０７Ａ、１６０７Ｃに入力され、高周波信号Ｌｏ２は、遅延器１６１１Ｂを介して、出力段に設けられた乗算器１６０７Ｂ、１６０７Ｄに入力される。
【００３８】
ピークファクタ低減装置３には、要求信号対雑音比ＳＮＲ１、ＳＮＲ２、フィルタ特性ＰＴａｐ１、ＰＴａｐ２、１／ｍａｘ（Ｆ１）、１／ｍａｘ（Ｆ２）及び閾値Ａ０が入力される。ＳＮＲ１はＷｉＭＡＸシステムにおいて要求される信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ
Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）であり、ＳＮＲ２はＴＤ−ＬＴＥシステムにおいて要求される信号対雑音比である。ＰＴａｐ１はＷｉＭＡＸの送信信号が、特性がＦ１のＰＦＲフィルタを通過した後の信号強度であり、ＰＴａｐ２はＴＤ−ＬＴＥの送信信号が、特性がＦ２のＰＦＲフィルタを通過した後の信号強度である。ｍａｘ（Ｆ１）は、フィルタ係数Ｆ１の最大値であり、ｍａｘ（Ｆ２）は、フィルタ係数Ｆ２の最大値である。閾値Ａ０は、打ち消し信号生成部６０４Ａへ入力された送信信号Ｘの振幅が大きいと判定するための閾値である。
【００３９】
ピーク打ち消し信号生成部６０４Ａは、送信信号のピークを打ち消すための信号を生成する。ピーク打ち消し信号生成部６０４Ａの構成の詳細は、図３を用いて後述する。
【００４０】
打ち消し信号生成部６０４Ａから出力された打ち消し信号は、乗算器６０６Ａ、６０６Ｂに入力される。乗算器６０６Ａ、６０６Ｂは、打ち消し信号生成部６０４Ａの出力信号を、それぞれ、ｍａｘ（Ｆ１）、ｍａｘ（Ｆ２）で除する。フィルタ係数の最大値を除することによって、フィルタ１０５Ａ、１０５Ｂを通過させてもピークに対応した波高値は不変となる。
【００４１】
乗算器６０６Ａ、６０６Ｂから出力された打ち消し信号は、それぞれ、フィルタ１０５Ａ、１０５Ｂを経由して、乗算器１６０７Ａ、１６０７Ｂに入力される。ＷｉＭＡＸシステムの打ち消し信号のラインには遅延器１１２Ａが挿入されており、フィルタ１０１Ａの遅延とフィルタ１０１Ｂの遅延との違いによる信号のタイミングを合わせる調整をする。
【００４２】
乗算器１６０７Ａ、１６０７Ｂには、それぞれ、搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２が入力される。なお、乗算器１６０７Ａ、１６０７Ｂに入力される搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２は、遅延器１６１１Ａ、１６１１ＢによってＤ０＋Ｄ１遅延させて、打ち消し信号生成部６０４Ａによる処理時間分遅延するタイミングを合わせる。なお、遅延量Ｄ０は、絶対値回路２０１、超過振幅正規化部１０及びピーク検出部２００による遅延時間に相当し、遅延量Ｄ１は、フィルタ（Ｆ１）１０１Ａ及びフィルタ（Ｆ２）１０１Ｂの遅延の最大値に相当する。
【００４３】
また、乗算器１６０７Ａ、１６０７Ｂは、それぞれ、打ち消し信号に搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２を乗じて、打ち消し信号で変調された高周波信号を生成する。乗算器１６０７Ａ、１６０７Ｂの出力は、加算器１６０８Ａに入力される。
【００４４】
加算器１６０８Ａは、乗算器１６０７Ａの出力信号及び乗算器１６０７Ｂの出力信号を加算し、二つのシステムの打ち消し信号が合成された打ち消し信号Ｙを生成する。生成された打ち消し信号Ｙは、減算器１０３に入力される。
【００４５】
また、ベースバンド信号Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ、遅延器１０２Ａ、１０２Ｂを経由して、遅延時間が調整され、さらに、フィルタ１０５Ｃ、１０５Ｄを経由して、乗算器１６０７Ｃ、１６０７Ｄに入力される。ＷｉＭＡＸシステムのベースバンド信号のラインには遅延器１１２Ｂが挿入されており、フィルタ１０１Ａの遅延とフィルタ１０１Ｂの遅延との違いによる信号の位相のズレを調整する。
【００４６】
また、乗算器１６０７Ｃ、１６０７Ｄには、それぞれ、搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２が入力される。なお、乗算器１６０７Ｃ、１６０７Ｄに入力される搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２は、遅延器１６１１、１６１１ＢによってＤ０＋Ｄ１遅延させて、打ち消し信号生成部６０４Ａによる処理時間分遅延するタイミングを合わせる。
【００４７】
乗算器１６０７Ｃ、１６０７Ｄは、それぞれ、ベースバンド信号に搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２を乗じることによって、ベースバンド信号で変調された送信信号を生成する。乗算器１６０７Ｃ、１６０７Ｄの出力は、加算器１６０８Ｂに入力される。
【００４８】
加算器１６０８Ｂは、乗算器１６０７Ｃの出力信号及び乗算器１６０７Ｄの出力信号を加算し、二つのシステムの送信信号が合成された送信信号Ｘ’を生成する。生成された送信信号Ｘ’は、減算器１０３に入力される。
【００４９】
減算器１０３は、送信信号Ｘ’から打ち消し信号Ｙを減じて、ピークファクタが低減された送信信号を生成する。
【００５０】
図３は、第１の実施例のピーク打ち消し信号生成部６０４Ａの構成を示すブロック図である。
【００５１】
第１の実施例のピーク打ち消し信号生成部６０４Ａは、絶対値回路２０１、超過振幅正規化部１０、ピーク検出部２００、重み計算部７５０、共役回路７４Ａ、７４Ｂ、乗算器６１、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ及び遅延器７０、７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂを有する。
【００５２】
絶対値回路２０１は、加算器１７０２が合成したマルチキャリア信号Ｘの振幅｜Ｘ｜を求める。振幅｜Ｘ｜は、超過振幅正規化部１０に入力される。
【００５３】
超過振幅正規化部１０は、振幅｜Ｘ｜から閾値Ａ０を超過した分｜Ｘ｜−Ａ０を抽出し、超過分｜Ｘ｜−Ａ０をマルチキャリア信号Ｘの振幅｜Ｘ｜で正規化する。超過振幅正規化部１０から出力される（｜Ｘ｜−Ａ０）／｜Ｘ｜は、ピーク検出部２００に入力される。
【００５４】
ピーク検出部２００は、所定の範囲（例えば、前後ｎサンプル、すなわち、連続する２ｎ＋１サンプル）内の入力値の最大値を乗算器６１に出力する。
【００５５】
乗算器６１は、入力されるマルチキャリア信号Ｘとピーク検出部２００の出力信号を乗算し、マルチキャリア信号Ｘに比例した信号Ｘ（｜Ｘ｜−Ａ０）／｜Ｘ｜を出力する。なお、乗算器６１に入力されるマルチキャリア信号Ｘは、ピーク検出部２００の出力信号とタイミングが合うように、遅延器７０によって遅延される。
【００５６】
重み計算部７５０には、入力された信号対雑音比ＳＮＲ１、ＳＮＲ２及び入力されたフィルタ特性ＰＴａｐ１、ＰＴａｐ２に基づいて、検出された最大値に乗じる重み係数Ｗ１、Ｗ２を計算する。重み計算部７５０の構成の詳細は、図４を用いて後述する。
【００５７】
ピーク打ち消し信号生成部６０４Ａに入力された搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２は、それぞれ、遅延器７２Ａ、７２ＢによってＤ０サンプル時間だけ遅延させ、ピーク検出部２００の出力信号とタイミングを合わせる。その後、共役回路７４Ａ、７４Ｂによって、搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２の複素共役を求め、乗算器６６Ａ、６６Ｂに入力される。
【００５８】
乗算器６６Ａ、６６Ｂは、それぞれ、乗算器６５Ａ、６５Ｂの出力信号と、搬送波Ｌｏ１、Ｌｏ２の複素共役とを乗じる。
【００５９】
乗算器６６Ａ、６６Ｂの出力信号は、それぞれ、乗算器６０６Ａ、６０６Ｂに入力される。
【００６０】
図４は、第１の実施例の重み計算部７５０の構成を示すブロック図である。
【００６１】
第１の実施例の重み計算部７５０は、ＳＮＲ補正部７５１、ＰＦＲフィルタ応答補正部７５２及び重み正規化部７６０を有する。
【００６２】
ＳＮＲ補正部７５１は、ＴＤ−ＬＴＥシステムで要求される信号対雑音比ＳＮＲ２とＷｉＭＡＸシステムで要求される信号対雑音比ＳＮＲ１との対数比Ｒ０を計算する。Ｒ０は、後述する数式（１３）で表される。
【００６３】
ＰＦＲフィルタ応答補正部７５２は、フィルタ通過後のＷｉＭＡＸの送信信号の強度ＰＴａｐ１と、フィルタ通過後のＴＤ−ＬＴＥの送信信号の強度ＰＴａｐ２との比Ｒ１を計算する。Ｒ１は、後述する数式（１４）で表される。
【００６４】
重み正規化部７６０は、Ｒ０、Ｒ１を正規化して、ＷｉＭＡＸの送信信号の重み係数Ｗ１と、ＴＤ−ＬＴＥの送信信号の重み係数Ｗ２とを計算する。
【００６５】
このため、各システムの重み計数は、各システムで要求されるＳＮＲ及び各システムの出力電力に比例したものとなり、各システムの要求性能に合わせてピークファクタを低減することができる。
【００６６】
次に、第１の実施例のピークファクタ低減装置における重みＷ１、Ｗ２の計算について、数式を用いて説明する。
【００６７】
システム１（例えば、ＷｉＭＡＸシステム）、システム２（例えば、ＴＤ−ＬＴＥシステム）で要求される信号対雑音比ＳＮＲ１、ＳＮＲ２は、それぞれ、数式（１）（２）で表される。数式（１）（２）において、ＰＳ１、ＰＳ２は、各システムの信号強度であり、ＰＮ１、ＰＮ２は、各システムの雑音強度である。
【００６８】
【数１】
2014175818.tif 000003
【００６９】
【数２】
2014175818.tif 000004
【００７０】
各システムにおける信号強度ＰＳ１、ＰＳ２は、数式（１）（２）を変形して、数式（３）（４）で表される。
【００７１】
【数３】
2014175818.tif 000005
【００７２】
【数４】
2014175818.tif 000006
【００７３】
各システムの送信信号は同じアンテナで送信されるので、各システムの送信信号強度は等しくなる。よって、各システムの雑音強度ＰＮ１、ＰＮ２は、数式（５）に表す関係となる。さらに、数式（５）を変換すると、数式（６）が得られる。
【００７４】
【数５】
2014175818.tif 000007
【００７５】
【数６】
2014175818.tif 000008
【００７６】
ここで、各システムの雑音強度ＰＮ１、ＰＮ２は、計算される重みＷ１、Ｗ２を使って、数式（７）（８）で表される。数式（７）（８）において、ＰＴａｐ１、ＰＴａｐ２は、数式（９）（１０）で表されるように、各システムの送信信号Ｘ１、Ｘ２がＰＦＲフィルタを通過した後の信号強度であり、ＰＮは、打ち消し信号生成部６０４Ａが生成したオリジナルの打消し信号の強度である。
【００７７】
【数７】
2014175818.tif 000009
【００７８】
【数８】
2014175818.tif 000010
【００７９】
【数９】
2014175818.tif 000011
【００８０】
【数１０】
2014175818.tif 000012
【００８１】
そして、数式（６）（７）（８）から数式（１１）が導出される。
【００８２】
【数１１】
2014175818.tif 000013
【００８３】
さらに、数式（１１）を変形すると、数式（１２）が得られる。数式（１２）において、Ｒ０を数式（１３）に示すように定義し、Ｒ１を数式（１４）に示すように定義する。すなわち、Ｒ０は、システム２で要求される信号対雑音比ＳＮＲ２とシステム１で要求される信号対雑音比ＳＮＲ１との対数比であり、Ｒ１は、フィルタ通過後のシステム１の送信信号の強度と、フィルタ通過後のシステム２の送信信号の強度との比である。
【００８４】
【数１２】
2014175818.tif 000014
【００８５】
【数１３】
2014175818.tif 000015
【００８６】
【数１４】
2014175818.tif 000016
【００８７】
このようにして、数式（１２）に示すように、各システムの重みＷ１、Ｗ２の比が定まる。さらに、各システムの重みＷ１、Ｗ２を正規化すると、それぞれ、数式（１５）（１６）で表すことができる。
【００８８】
【数１５】
2014175818.tif 000017
【００８９】
【数１６】
2014175818.tif 000018
【００９０】
図５は、本発明の実施例の概要を説明する図である。
【００９１】
図５（Ａ）に示すように、各システムの送信電力が等しい場合、要求されるＳＮＲが高いシステムへの打ち消し信号の配分が大きくなる。また、図５（Ｂ）に示すように、各システムで要求されるＳＮＲが等しい場合、送信電力が高いシステムへの打ち消し信号の配分が大きくなる。
【００９２】
本実施例では、図５（Ｃ）に示すように、要求されるＳＮＲが高いシステムへの打ち消し信号の配分が大きくなるように、また、送信電力が高いシステムへの打ち消し信号の配分が大きくなるように、各システムの打ち消し信号の大きさを定める。すなわち、打ち消し信号の配分は、要求ＳＮＲと送信電力との両方の比率によって計算される。
【００９３】
図６及び図７は、送信信号をＩＱ平面に表したベクトル図である。
【００９４】
図６に示すように、従来のピークファクタ低減では、ＷｉＭＡＸシステムの送信信号ｘ１Ｌｏ１とＴＤ−ＬＴＥシステムの送信信号ｘ２Ｌｏ２とを合成した送信信号Ｘから、打ち消し信号Ｙを減じて、送信信号を生成する。この場合、ＷｉＭＡＸシステムの打ち消し信号送信信号ｙ１Ｌｏ１の大きさとＴＤ−ＬＴＥシステムの打ち消し信号ｙ２Ｌｏ２の大きさとは同じである。
【００９５】
一方、図７に示すように、第１の実施例のピークファクタ低減では、両システムで要求されるＳＮＲ及び送信電力に従って、ＷｉＭＡＸシステムの打ち消し信号送信信号ｙ１Ｌｏ１の大きさとＴＤ−ＬＴＥシステムの打ち消し信号ｙ２Ｌｏ２の大きさとが異なる。
【００９６】
図８及び図９は、ピークファクタ低減の結果を説明する図であり、相補累積分布関数（ＣＣＤＦ）と信号強度との関係を示す。
【００９７】
図８（Ａ）に示すように、ＷｉＭＡＸシステムの送信信号の信号強度とＴＤ−ＬＴＥシステムの送信信号の信号強度とは、同様のカーブとなる。そして、図８（Ｂ）に示すように、従来のピークファクタ低減では、ＷｉＭＡＸシステムのエラー率とＴＤ−ＬＴＥシステムのエラー率とは同程度となる。
【００９８】
一方、第１の実施例のピークファクタ低減装置では、図９（Ａ）に示すように、ＷｉＭＡＸシステムの送信信号の信号強度とＴＤ−ＬＴＥシステムの送信信号の信号強度とは、ＷｉＭＡＸシステムのピークファクタ低減の方が強い。そして、図９（Ｂ）に示すように、第１の実施例のピークファクタ低減では、ＷｉＭＡＸシステムのエラー率がＴＤ−ＬＴＥシステムのエラー率より低くなる。
【００９９】
以上に説明したように、第１の実施例では、各システムで要求されるＳＮＲに応じてピークファクタを低減することができる。そして、送信信号のピークファクタを低減することによって、電力増幅器を飽和させることなく、出力電力を上げることができ、電力増幅器の効率を向上することができる。
【０１００】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【０１０１】
無線システムによっては、信号の種類によって要求ＳＮＲが異なる場合がある。例えば、ＷｉＭＡＸシステムのシンボルには、プリアンブル及びデータの二つが、異なるチャネル（異なるタイミング）で送信され、両者で要求されるＳＮＲが異なる。
【０１０２】
このため、第２の実施例では、第１の実施例と異なり、同じ無線システムにおいても信号によって異なる要求ＳＮＲに応じて、ピークファクタ低減量を変えるピークファクタ低減装置３について説明する。第２の実施例では、第１の実施例と同じ構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。なお、第２の実施例では、プリアンブルとデータの二つの信号が時間多重されるが、複数の信号が周波数多重される場合は、第１の実施例と同じ構成となる。
【０１０３】
図１０は、第２の実施例のピークファクタ低減装置３の構成を示すブロック図である。
【０１０４】
第２の実施例のピークファクタ低減装置３は、打ち消し信号生成部６０４Ａ、乗算器６０６Ａ、６０６Ｂ、１６０７Ａ〜１６０７Ｄ、１７０１Ａ、１７０１Ｂ、加算器１６０８Ａ、１６０８Ｂ、１７０２、減算器１０３、遅延器１０２Ａ、１０２Ｂ、１１１Ａ、１１２Ａ、１１２Ｂ、１６１１Ａ、１６１１Ｂ及びフィルタ１０１Ａ、１０１Ｂ、１０５Ａ〜１０５Ｄを有する。
【０１０５】
第２の実施例のピークファクタ低減装置３には、ベースバンド信号Ｓ１、Ｓ２、高周波信号Ｌｏ１、Ｌｏ２、要求される信号対雑音比ＳＮＲ１ａ、ＳＮＲ１ｂ、ＳＮＲ２、フィルタ特性ＰＴａｐ１、ＰＴａｐ２、１／ｍａｘ（Ｆ１）、１／ｍａｘ（Ｆ２）、閾値Ａ０及び信号タイプｘ１が入力される。
【０１０６】
ＳＮＲ１ａはＷｉＭＡＸシステムのプリアンブルにおいて要求される信号対雑音比であり、ＳＮＲ１ｂはＷｉＭＡＸシステムのデータにおいて要求される信号対雑音比である。信号タイプｘ１は、ＷｉＭＡＸシステムにおいて、プリアンブルが送信されているか、データが送信されているかを示す。例えば、信号タイプｘ１は、ＷｉＭＡＸシステムにおいてプリアンブルが送信されている場合は１であり、データが送信されている場合は０でよい。
【０１０７】
第２の実施例の打ち消し信号生成部６０４Ｂは、ＷｉＭＡＸシステムがプリアンブルを送信しているタイミングと、データを送信しているタイミングとで、異なる打ち消し信号を生成する。
【０１０８】
図１１は、第２の実施例のピーク打ち消し信号生成部６０４Ｂの構成を示すブロック図である。
【０１０９】
第２の実施例のピーク打ち消し信号生成部６０４Ｂは、絶対値回路２０１、超過振幅正規化部１０、ピーク検出部２００、重み計算部７５１Ａ、７５１Ｂ、重み選択部７００、共役回路７４Ａ、７４Ｂ、乗算器６１、６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ及び遅延器７０、７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７６Ａ〜７６Ｄを有する。
【０１１０】
重み計算部７５１Ａは、入力された信号対雑音比ＳＮＲ１ａ、ＳＮＲ２及び入力された送信信号の強度ＰＴａｐ１、ＰＴａｐ２に基づいて、検出された最大値に乗じる重み係数Ｗａ１、Ｗａ２を計算する。重み計算部７５１Ｂは、入力された信号対雑音比ＳＮＲ１ｂ、ＳＮＲ２及び入力された送信信号の強度ＰＴａｐ１、ＰＴａｐ２に基づいて、検出された最大値に乗じる重み係数Ｗｂ１、Ｗｂ２を計算する。重み計算部７５１Ａ、７５１Ｂの構成は、前述した第１の実施例の重み計算部７５０の構成（図４）と同じである。
【０１１１】
重み選択器７００は、信号ｘ１のタイプに従って、重み計算部７５１Ａで計算された重み計数か、重み計算部７５１Ｂで計算された重み計数のいずれかを選択する。重み選択部７００の構成の詳細は、図１２を用いて後述する。
【０１１２】
図１２は、第２の実施例の重み選択器７００の構成を示すブロック図である。
【０１１３】
第２の実施例の重み選択器７００は、信号タイプ検出部７０２及び選択器７０３Ａ、７０３Ｂを有する。
【０１１４】
信号タイプ検出部７０２は、入力された信号ｘ１のタイプによって、重み選択信号（Ｗｅｉｇｈｔ  Ｓｅｌ）を生成する。選択器７０３Ａ、７０３Ｂは、信号タイプ検出部７０２から出力された重み選択信号に従って、重み計算部７５１Ａ、７５１Ｂが生成した重み係数を選択する。
【０１１５】
例えば、信号ｘ１のタイプが０である場合はデータが送信されているので、信号タイプ検出部７０２は、プリアンブル送信時の重み係数Ｗａ１、Ｗａ２が選択されるように、選択器７０３Ａ、７０３Ｂに重み選択信号を出力する。一方、信号ｘ１のタイプが１である場合はプリアンブルが送信されているので、信号タイプ検出部７０２は、プリアンブル送信時の重み係数Ｗｂ１、Ｗｂ２が選択されるように、選択器７０３Ａ、７０３Ｂに重み選択信号を出力する。
【０１１６】
以上に説明したように、第２の実施例では、無線システム内で信号の種類によって要求ＳＮＲが異なる場合でも、要求されるＳＮＲに応じてピークファクタを低減することができる。
【０１１７】
また、重み選択器７００を設けることによって、時間多重された信号の送信タイミングに応じてピークファクタを低減することができる。
【０１１８】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【０１１９】
また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。
【０１２０】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
【０１２１】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【０１２２】
３  ピークファクタ低減装置
６０４Ａ、６０４Ｂ  打ち消し信号生成部
７００  重み選択器
７０２  信号タイプ検出部
７０３Ａ、７０３Ｂ  選択器
７５０  重み計算部
７５１  ＳＮＲ補正部
７５２  ＰＦＲフィルタ応答補正部
７６０  重み正規化部
【図１】
2014175818.tif 000019
【図２】
2014175818.tif 000020
【図３】
2014175818.tif 000021
【図４】
2014175818.tif 000022
【図５】
2014175818.tif 000023
【図６】
2014175818.tif 000024
【図７】
2014175818.tif 000025
【図８】
2014175818.tif 000026
【図９】
2014175818.tif 000027
【図１０】
2014175818.tif 000028
【図１１】
2014175818.tif 000029
【図１２】
2014175818.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月26日(2013.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
【数９】
2014175818.tif 000031
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
【数１０】
2014175818.tif 000032