(57)【要約】  本発明は、ＰＡＰＲを減少させるための送受信器及び適応ＰＡＰＲ制御方法を提供する。送信器は、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束するマッピング関数を用いて、前記マルチキャリア変調された信号のピークを制限する。受信器は、ピーク制限された信号を受信し、マッピング関数のデマッピング関数を用いて、信号のピークを復元し、使用されるマルチキャリア変調方式によりピークが復元された信号からデータを復元する。本発明の適応ＰＡＰＲ制御によると、スケーリングファクターは、サブキャリア変調方式に対応して上記のマッピング関数とデマッピング関数に対する可変設定が可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比(ＰＡＰＲ)を減少させるための送信器であって、
送信するデータを前記マルチキャリア変調方式によって変調する変調部と、
入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束するマッピング関数を用いて、前記変調部からの前記マルチキャリア変調された信号のピークを制限するピーク制限部と、
前記ピーク制限された信号を送信する送信部と、
を含むことを特徴とする送信器。
【請求項２】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ｘ)であることを特徴とする請求項１記載の送信器。
【請求項３】
前記マルチキャリア変調方式が、直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)方式であることを特徴とする請求項１記載の送信器。
【請求項４】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比を減少させるための受信器であって、
前記マルチキャリア変調方式によって変調され、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束するマッピング関数を用いてピークが制限されて送信された信号を受信する受信部と、
前記マッピング関数に関するデマッピング関数を用いて、前記受信された信号の前記制限されたピークを復元するピーク復元部と、
前記ピーク復元された信号から前記マルチキャリア変調方式によってデータを復元する復調部と、
を含むことを特徴とする受信器。
【請求項５】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ｘ)であることを特徴とする請求項４記載の受信器。
【請求項６】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項４記載の受信器。
【請求項７】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比を減少させるための送信器であって、
送信するデータを前記マルチキャリア変調方式によって変調する変調部と、
入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束すると共に、スケーリングファクターが可変設定されるマッピング関数を用いて、前記マルチキャリア変調された信号のピークを制限するピーク制限部と、
前記マッピング関数の前記スケーリングファクターをサブキャリア変調方式により決定するための制御部と、
前記ピーク制限された信号を送信する送信部と
を含むことを特徴とする送信器。
【請求項８】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ａｘ)であり、ここで‘ａ’が前記スケーリングファクターであることを特徴とする請求項７記載の送信器。
【請求項９】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項７記載の送信器。
【請求項１０】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比(ＰＡＰＲ)を減少させるための受信器であって、
前記マルチキャリア変調方式によって変調され、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束すると共に、サブキャリア変調方式によりスケーリングファクターが可変設定されるマッピング関数を用いてピークが制限されて送信された信号を受信する受信部と、
前記マッピング関数に関するデマッピング関数を用いて、前記受信された信号の前記制限されたピークを復元するピーク復元部と、
前記ピーク復元された信号から前記マルチキャリア変調方式によってデータを復元する復調部と、
前記デマッピング関数の前記スケーリングファクターを前記サブキャリア変調方式により決定する制御部と、
を含むことを特徴とす受信器。
【請求項１１】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ａｘ)であり、ここで‘ａ’が前記スケーリングファクターであることを特徴とする請求項１０記載の受信器。
【請求項１２】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項１０記載の受信器。
【請求項１３】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を減少させるための送信器であって、
送信するデータを前記マルチキャリア変調方式によって変調する変調部と、
入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束すると共に、スケーリングファクターが可変設定されるマッピング関数を用いて、前記マルチキャリア変調された信号のピークを制限するピーク制限部と、
前記ピーク制限された信号を送信する送信部と、
受信されたマルチキャリア変調信号から復元されるデータに含まれる前記サブキャリア変調情報から、前記サブキャリア変調方式を決定し、前記サブキャリア変調方式に対応して前記スケーリングファクターを決定するための制御部と、
を含むことを特徴とする送信器。
【請求項１４】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ａｘ)であり、ここで‘ａ’が前記スケーリングファクターであることを特徴とする請求項１３記載の送信器。
【請求項１５】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項１３記載の送信器。
【請求項１６】
前記サブキャリア変調情報が、第１のダウンリンクフレームに含まれる‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’であることを特徴とする請求項１５記載の送信器。
【請求項１７】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を減少させるための受信器であって、
前記マルチキャリア変調方式によって変調され、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束すると共に、サブキャリア変調方式に対応してスケーリングファクターが可変設定されるマッピング関数を用いてピークが制限された信号を受信する受信部と、
前記マッピング関数に関するデマッピング関数を前記受信された信号に適用して、前記制限されたピークを復元するピーク復元部と、
前記ピーク復元された信号から前記マルチキャリア変調方式によってデータを復元する復調部と、
前記復元されたデータに含まれる前記サブキャリア変調情報から、前記サブキャリア変調方式を決定し、前記スケーリングファクターを、前記サブキャリア変調方式に対応して決定するための制御部と、
を含むことを特徴とする受信器。
【請求項１８】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ａｘ)であり、ここで‘ａ’が前記スケーリングファクターであることを特徴とする請求項１７記載の受信器。
【請求項１９】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項１７記載の受信器。
【請求項２０】
前記サブキャリア変調情報が、第１のダウンリンクフレームに含まれる‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’であることを特徴とする請求項１９記載の受信器。
【請求項２１】
マルチキャリア変調方式の通信システムにおけるピーク対平均電力比(ＰＡＰＲ)を適応的に減少させるための方法であって、
前記サブキャリア変調方式を決定する段階と、
入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束すると共に、可変設定されるマッピング関数のスケーリングファクターを、前記サブキャリア変調方式により決定する段階と、
前記スケーリングファクターが決定されたマッピング関数を用いて、送信するマルチキャリア変調された信号のピークを制限する段階と、
前記ピーク制限された信号を送信する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記ピーク制限された信号を受信する段階と、
前記マッピング関数に関するデマッピング関数を用いて、前記受信された信号の制限されたピークを復元する段階と、
前記ピーク復元された信号から前記マルチキャリア変調方式によってデータを復元する段階と
をさらに有することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記サブキャリア変調方式が、前記復元されたデータに含まれるサブキャリア変調情報から決定されることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ａｘ)であり、ここで‘ａ’は前記スケーリングファクターであることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記サブキャリア変調情報が、第１のダウンリンクフレームに含まれる‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’であることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記マッピング関数が、入力値ｘに関するｔａｎｈ(ａｘ)であり、ここで‘ａ’が前記スケーリングファクターであることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２８】
前記マルチキャリア変調方式が、ＯＦＤＭ方式であることを特徴とする請求項２１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチキャリア変調(Multi-Carrier Modulation：ＭＣＭ)通信システムに関するものであり、特にピーク対平均電力比(Peak-to-Average Power Ratio:以下、“ＰＡＰＲ”とする)を減少させる装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＣＭは、広い周波数帯域の単一キャリア(carrier)の代わりに直交サブキャリア(sub-carrier)を用いてデータを並列に送信する方式である。このようなＭＣＭ方式は、ＤＭＴ(Discrete Multi-Tone)、及びＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を含む。
【０００３】
ＭＣＭ通信システムはサブキャリアを用いてデータを伝送するため、マルチキャリア変調された信号の振幅は、サブキャリアの振幅の和である。したがって、マルチキャリア変調された信号は、振幅の変化幅が大きく、サブキャリアの個数に比例してＰＡＰＲが増加する。サブキャリアの位相が一致する場合に、ＰＡＰＲは、非常に高い。その結果、信号が送信器のＨＰＡ(High power amplifier）の線形動作範囲を超え、それによってＨＰＡを通過した信号に歪みが発生する。この信号の歪みを減少させるために、ＨＰＡの線形領域を広めて、すべての信号が線形的に動作するようにする方式や、非線形ＨＰＡの動作ポイントを下方調整してＨＰＡを線形領域で動作させるバックオフ(back-off)方式が使用可能である。しかしながら、これら方式は、コストが高くなり、電力効率が悪くなるという短所があった。
【０００４】
それにより、ＰＡＰＲを減少させるための多様な技術が提案されてきている。例えば、クリッピング(clipping）がＯＦＤＭ信号に対して最も簡単で広く実現されている。信号の振幅が所定レベルより大きい場合に、所定レベル以上を超えないようにその振幅をクリッピングする。また、サブキャリアが同一の位相を有することを最小化するために、特定コードを用いる符号化(coding)方式、シンボルスクランブリング(symbol scrambling）のような方式が提案されている。
【０００５】
クリッピング方式は、信号を歪ませる方式であるため、ＢＥＲ(Bit Error Rate)に非常に致命的な影響を及ぼすことによってＢＥＲ性能が低下する。また、クリッピング方式以外の他の方式は、大部分実際の実現が難しく、複雑な処理過程が要求されることによって、携帯端末に適用することが難しいという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、上記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明の目的は、ＢＥＲ性能の低下を減少させ、簡単に実現可能なＰＡＰＲを低下させる送信器及び受信器とその適応的ＰＡＰＲ制御方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、ＢＥＲ性能の低下を減少させ、携帯端末にも容易に適用可能なＰＡＰＲを減少させる送信器及び受信器とその適応的ＰＡＰＲ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、ＰＡＰＲを減少させるための送受信器及び適応ＰＡＰＲ制御方法を提供する。送信器は、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束(converging)するマッピング関数を用いて、前記マルチキャリア変調された信号のピークを制限する。
【０００９】
受信器は、ピーク制限された信号を受信し、マッピング関数のデマッピング関数を用いて信号のピークを復元し、使用されるマルチキャリア変調方式によりピークが復元された信号からデータを復元する。
【００１０】
本発明の適応ＰＡＰＲ制御によると、スケーリングファクターは、サブキャリア変調方式により、上記のマッピング関数とデマッピング関数に対する可変設定が可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による送信器及び受信器は、サブキャリア変調方式の使用により、ＢＥＲ性能が最適化されるように適応ＰＡＰＲを制御することによって、可変されるスケーリングファクターなしに単純にマッピング関数のみを使用する場合に比べて、ＰＡＰＲを一層減少させ、ＢＥＲ性能の低下を最小化することができるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
下記の説明及び添付図に見られる発明の要旨を不必要に不明瞭にする可能性がある公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態による送信器のブロック構成図である。送信器は、マルチキャリア変調方式で動作する。望ましくは、送信器はＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２.１６ｅに基づいたＯＦＤＭ送信器である。すなわち、本発明の実施形態により、ピーク制御部１０２は、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅによるＯＦＤＭ送信器のＯＦＤＭ変調部１００と送信部１０４との間に備えられる。
【００１５】
図１を参照すると、ＯＦＤＭ変調部１００において、エンコーダ１０６は送信するデータビットをＦＥＣ(Forward Error Correction)符号を用いて符号化し、インタリーバ(interleaver)１０８は符号シンボルをインタリービングする。マッパ(mapper)１１０は、インタリービングされたシンボルをＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)、６４ＱＡＭのうちの一つによってサブキャリア変調する。サブチャンネル(sub-channel)割り当て器１１２は、変調されたシンボルを予め定められたサブチャンネルに割り当て、パイロット(pilot)挿入器１１４はサブチャンネル割り当て器１１２の出力にパイロットを挿入する。ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transforme)器１１６は、パイロット挿入された信号をＩＦＦＴし、それによってＯＦＤＭ変調された信号が生成される。
【００１６】
従来のＯＦＤＭ送信器は、ＩＦＦＴ器１１６から出力されるＯＦＤＭ信号をそのまま送信部１０４に印加するが、本発明による送信器ではＯＦＤＭ信号がピーク制限部１０２を通じて送信部１０４に印加される。ピーク制限部１０２は、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束するマッピング関数を用いて、ＯＦＤＭ信号のピークを制限する。このようにピークが制限されたＯＦＤＭ信号は、送信部１０４を通じて送信される。
【００１７】
マッピング関数としては、入力値の増加により出力値が増加して予め定められたレベルに収束する指数関数又はログ関数が使用可能である。したがって、本発明の実施形態により、双曲線正接関数(hyperbolic tangent function)ｔａｎｈがマッピング関数として使用される。
【００１８】
図２は、本発明に適用されるマッピング関数の例を示すグラフである。ＩＦＦＴ器１１６からピーク制限部１０２に受信されるＯＦＤＭ信号の値は、‘ｘ’で示す。入力値ｘに対する出力値ｙは、ｔａｎｈ(ｘ)である。すなわち、グラフはｙ＝ｔａｎｈ(ｘ)に関するものである。
【００１９】
図２を参照すると、ｔａｎｈ(ｘ）の入力値ｘが増加しても出力値ｙは１又は−１に収束するため、ｘは一定のサイズを超えない。入力値ｘのレベルに基づき、出力値ｙは、線形領域２００又は非線形領域２０２又は２０４を有する。入力値ｘが線形領域２００の内で相対的に小さな値である場合に、入力値ｘの変化により出力値ｙが線形的に変化する。しかしながら、入力値ｘが非線形領域２０２又は２０４で相対的に大きい値である場合に、入力値ｘの変化により出力値ｙが非線形的に変化する。
【００２０】
したがって、ピーク制限部１０２で、ＩＦＦＴ器１１６から入力されるＯＦＤＭ信号に適用するマッピング関数として、上記のような特性を有するｔａｎｈ(ｘ)を利用すると、ＯＦＤＭ信号の振幅が大きくても、ピーク制限部１０２ではＯＦＭＤ信号が相対的に低いレベルで出力され、これは、所定の値以下のレベルである。このようにＯＦＤＭ信号のピークを制限することで、ＰＡＰＲが減少可能になる。
【００２１】
また、マッピング関数だけを使用することによって、ＯＦＤＭ信号のピークが制限されるため、ピークの制限が簡単に実現される。上述したクリッピング方式は、信号の振幅が予め定められたレベルより高い場合に、その振幅をクリッピングすることによって、信号の歪みが増加する。しかしながら、本発明によるピーク制限は、マッピング関数の非線形的な特性を利用するため、相対的に信号の歪みが減少し、それによってＢＥＲ性能の低下を抑制することができる。
【００２２】
図３は、本発明の実施形態による受信器のブロック構成図である。望ましくは、受信器はマルチキャリア変調方式で動作する。受信器は、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅに基づいたＯＦＤＭ受信器である。すなわち、本発明の実施形態により、ピーク復元部３０２は、ＩＥＥＥ８０２.１６ｅに基づいたＯＦＤＭ受信器の受信部３００とＯＦＤＭ復調部３０４との間に追加される。
【００２３】
図３を参照すると、受信部３００は、図１に示すように、送信器からピーク制限部１０２によって制限されたピークを有する信号を受信する。ピーク復元部３０２は、マッピング関数ｔａｎｈ(ｘ)に対するデマッピング関数ｔａｎｈ-１(ｘ)を用いて、 受信部３００から受信されるＯＦＤＭ信号の制限されたピークを復元する。
【００２４】
ＯＦＤＭ復調部３０４において、ＦＦＴ(Fast Fourier Transformer)器３０６は、ピーク復元部３０２から受信されたＯＦＤＭ信号をＦＦＴして、イコライザ(equalizer)３０８に印加する。イコライザ３０８は、このＦＦＴ信号に対してチャンネル歪みを補償し、この補償された信号はデマッパ(demapper)３１０で復調される。その後、デインタリーバ３１２は、この復調された信号をデインタリービングし、この信号はデコーダ３１４で復号化される。それによって、元のデータビットが復元される。
【００２５】
上記のように、図１に示す送信器は、マッピング関数を用いてＯＦＤＭ信号のピークを制限することによって、ＰＡＰＲを減少させる。図３に示す受信器は、このように制限されたＯＦＤＭ信号のピークを、デマッピング関数を用いて復元した後に、ＯＦＤＭ復調を遂行することによって、前述したクリッピング方式に比べて、ＢＥＲ性能の低下を減少させることができる。このピークの制限と復元は、ＯＦＤＭ信号に対して、送信器ではマッピング関数だけを、受信器ではデマッピング関数だけを、それぞれ適用することで簡単に実現される。したがって、このピークの制限と復元は、携帯端末に対しても容易に適用可能である。
【００２６】
一方、本発明の発明者は、実験を通じて、上述したピーク制限部１０２で、入力値ｘに関するマッピング関数ｔａｎｈ(ｘ）のマッピング領域を変換すると、ＢＥＲ性能が変化することを確認した。特に、ＢＥＲ性能の低下を最小化するために、サブキャリア変調方式、すなわち上述した図１のＯＦＤＭ送信器で使用されるＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのうちの一つに対応して、マッピング関数ｔａｎｈ(ｘ）のマッピング領域を適切に調整することが望ましい。このようにマッピング関数ｔａｎｈ(ｘ）のマッピング領域を調整するためには、スケーリングファクターが必要である。このスケーリングファクター値を‘ａ’と定義すれば、マッピング関数の出力値ｙはｔａｎｈ(ａｘ)である。
【００２７】
このようにスケーリングファクターａによってマッピング領域が変化する例を図４に示す。図４を参照すると、ａ１，ａ２，ａ３は、スケーリングファクターａの調整によるマッピング領域を示す。スケーリングファクターａ＝１００である場合に、マッピング領域はａ１であり、スケーリングファクターａ＝１５０である場合に、マッピング領域はａ２であり、スケーリングファクターａ＝２００である場合に、マッピング領域はａ３である。
【００２８】
上記のように、マッピング関数ｔａｎｈ(ａｘ）のスケーリングファクターａをサブキャリア変調方式、すなわちＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの各々に対して変更しながら、ＢＥＲ性能に対するシミュレーション(simulation）を実施した。その結果、スケーリングファクターを、ＱＰＳＫに対しては２００、１６ＱＡＭに対しては１５０、６４ＱＡＭに対しては１００に設定する場合に、ＢＥＲ性能は最良になる。
【００２９】
図５及び図６は、上記のＢＥＲ性能に対するシミュレーションの結果を例として示す。図５はサブキャリア変調方式が１６ＱＡＭである場合のＢＥＲ性能を、図６はサブキャリア変調方式が６４ＱＡＭである場合のＢＥＲ性能を、それぞれ示す。図５及び図６において、スケーリングファクターを１００，１５０，２００に変更したときのＣ/Ｎ(Carrier to Noise ratio）とＢＥＲとの関係を、各々‘１６ＱＡＭ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ’、‘６４ＱＡＭ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ’と比較して示す。ここで、‘１６ＱＡＭ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ’、‘６４ＱＡＭ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ’は、マッピング関数を適用しない場合である。
【００３０】
図５を参照すると、１６ＱＡＭのサブキャリア変調方式では、スケーリングファクターが１５０であるときに、ＢＥＲ性能が、スケーリングファクター１００又は２００である場合より‘１６ＱＡＭ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ’に一番近い。
【００３１】
したがって、スケーリングファクターが１５０であるときに最良のＢＥＲ性能を提供する。図６を参照すると、６４ＱＡＭのサブキャリア変調方式では、スケーリングファクターが１００である場合に、ＢＥＲ性能がスケーリングファクター１５０又は２００である場合より‘６４ＱＡＭ  Ｏｒｉｇｉｎａｌ’に最も近い。したがって、スケーリングファクターが１００であるときに、最良のＢＥＲ性能を提供する。
【００３２】
図５及び図６に示すシミュレーションは、実際の通信環境に近い結果を得るために、ＡＷＧＮ(Additive White Gaussian Noise)チャンネルを設定した場合である。理想的に、ＡＷＧＮチャンネルがないと、ＢＥＲ損失はない。また、マッピング関数としてｔａｎｈでなく、他の形態を用いる場合に、最良のＢＥＲ性能を示すスケーリングファクターａも変更される。
【００３３】
図７は、本発明の実施形態による基地局(ＢＳ)の送受信器のブロック構成図である。ＩＥＥＥ８０２.１６ｅによる通信システムの送受信器に、本発明によるサブキャリア変調方式に基づいてスケーリング関数を可変設定することによって、適応ＰＡＰＲを制御することを適用する例を示す。図７では、ＯＦＤＭ方式を採用した通信システムの基地局の送受信器において、本発明の説明に必要なブロック構成だけを概略的に示す。この送受信器は、ＯＦＤＭ変調部４００と送信部４０４との間にピーク制限部４０２を含み、受信部４０８とＯＦＤＭ復調部４１２との間にピーク復元部４１０を含む。ＯＦＤＭ変調部４００及びＯＦＤＭ復調部４１２は、図１のＯＦＤＭ変調部１００及び図３のＯＦＤＭ復調部３０４とそれぞれ同一の構成を有する。
【００３４】
図７を参照すると、ピーク制限部４０２は、上記の図１のピーク制限部１０２とは異なり、制御部４０６の制御によって、サブキャリア変調方式に対応するようにスケーリングファクターが可変設定されるマッピング関数を用いて、ＯＦＤＭ変調部４００から受信されたＯＦＤＭ信号のピークを制限する。ピーク復元部４１０は、図３に示したピーク復元部３０２とは異なり、制御部４０６の制御によって、サブキャリア変調方式に対応するようにスケーリングファクターが可変設定されるデマッピング関数を用いて、受信部４０８から受信されたＯＦＤＭ信号のピークを復元する。サブキャリア変調方式は、上記のようにＩＥＥＥ８０２．１６による３つのサブキャリア変調方式、すなわちＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのうちの一つを意味する。
【００３５】
図８は、本発明の実施形態による制御部４０６の適応ＰＡＰＲ制御動作の手順を示すフローチャートである。図８を参照すると、制御部４０６は、ステップＳ５００で、現在のサブキャリア変調方式、すなわちＯＦＤＭ変調部４００でサブキャリア変調に現在使用されるサブキャリア変調方式として、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのうちいずれか一つを決定する。制御部４０６は、ステップＳ５０２で、このように決定されたサブキャリア変調方式に対応するスケーリングファクターを決定する。例えば、制御部４０６は、サブキャリア変調方式がＱＰＳＫである場合には２００のスケーリングファクターを、１６ＱＡＭである場合には１５０のスケーリングファクターを、６４ＱＡＭである場合には１００のスケーリングファクターを、それぞれ選択する。
【００３６】
その後、ステップＳ５０４で、制御部４０６は、マッピング関数及びデマッピング関数のスケーリングファクターとして、それぞれピーク制限部４０２及びピーク復元部４１０に対して、決定されたスケーリングファクターを設定する。制御部４０６は、ステップＳ５０６で、下記の図９に示すような送受信器を備える携帯端末とＯＦＤＭ信号の送受信を遂行する。したがって、送信されるＯＦＤＭ信号のピークは、サブキャリア変調方式により制限され、受信されるＯＦＤＭ信号のピークはサブキャリア変調方式により復元される。
【００３７】
図９は、図７に示す基地局の送受信器と通信する本発明の実施形態による携帯端末の送受信器を示すブロック構成図である。ＩＥＥＥ８０２.１６ｅによる通信システムの携帯端末の送受信器に、本発明によるサブキャリア変調方式に基づいてスケーリング関数を可変設定することによって、適応ＰＡＰＲを制御することを適用する例を示す。上述したように、図９は、ＯＦＤＭ方式を採用した通信システムの携帯端末の送受信器において、本発明の説明に必要なブロック構成だけを概略的に示す。この送受信器は、受信部６００とＯＦＤＭ復調部６０４との間にピーク復元部６０２を追加して含み、ＯＦＤＭ変調部６０８と送信部６１２との間にピーク制限部６１０を追加して含む。ＯＦＤＭ変調部６０８とＯＦＤＭ復調部６０４は、図１に示したＯＦＤＭ変調部１００と図３に示したＯＦＤＭ復調部３０４と、各々同一の構成を有する。
【００３８】
図９を参照すると、ピーク制限部６１０は、図１に示したピーク制限部１０２とは異なり、制御部６０６の制御によって、サブキャリア変調方式に対応するようにスケーリングファクターが可変設定されるマッピング関数を用いて、ＯＦＤＭ変調部６０８から受信されるＯＦＤＭ信号のピークを制限する。ピーク復元部６０２は、図３に示したピーク復元部３０２とは異なり、制御部６０６の制御によって、サブキャリア変調方式に対応するようにスケーリングファクターが可変設定されるデマッピング関数を用いて、受信部６００から受信されるＯＦＤＭ信号のピークを復元する。
【００３９】
図１０は、本発明の実施形態による制御部６０６の適応ＰＡＰＲ制御処理動作の手順を示すフローチャートである。図１０を参照すると、制御部６０６は、ステップＳ７００〜Ｓ７０６で、現在受信されるＯＦＤＭ信号のサブキャリア変調に適用されたサブキャリア変調方式が、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのうちいずれか一つであるかを決定する。このとき、サブキャリア変調方式は、上記のＩＥＥＥ８０２.１６ｅによる基地局から受信する第１のダウンリンクフレームに含まれたデータから確認可能である。第１のダウンリンクフレームにおいて、ＤＬ(DownLink)フレームプレフィックス(‘DL Frame Prefix’)は、‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’、‘Ｎｏ_ＯＦＤＭ_ｓｙｍｂｏｌｓ’、‘Ｎｏ_ｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ’、及び‘Ｐｒｅｆｉｘ_ＣＳ’を含む。‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’は、下記の＜表１＞に示すように、ＤＬ_ＭＡＰで使用するサブキャリア変調方式及び符号化率(Modulation/coding）を示す。望ましくは、携帯端末は下記の＜表１＞に示す情報を含む。ここで、符号化率は、図１に示したような送信器のエンコーダ１０６で使用する符号化率を意味する。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
携帯端末が図７に示す基地局の送受信器と通信を始めるときに、制御部６０６は、ステップＳ７００で、第１のダウンリンクフレームのＡＰ(Access  Point)プリアンブル(preamble）を受信し、ステップＳ７０２で、ＤＬフレームプレフィックスを受信する。制御部６０６は、ステップＳ７０４で、ＤＬフレームプレフィックスで‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’を確認し、ステップＳ７０６で、この確認された‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’に対応するサブキャリア変調方式を＜表１＞に基づいて決定する。
【００４２】
‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’は、ＯＦＤＭ信号から、ピーク復元部６０２を経てＯＦＤＭ復調部６０４によって復元されて、制御部６０６に提供される。携帯端末が、‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’に対応するサブキャリア変調方式を決定するまでは、基地局から受信されたＯＦＤＭ信号のサブキャリア変調方式がわからないため、デマッピング関数のスケーリングファクターは設定されない。したがって、‘Ｒａｔｅ_ＩＤ’に対応するサブキャリア変調方式を決定する前に、制御部６０６が、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのうちの予め定められたサブキャリア変調方式に対応する値に、或いはデフォルト(default)モードにおける他の予め定められた値に、スケーリングファクターを設定する。
【００４３】
ステップＳ７０８で、制御部６０６は、上記のように決定されたサブキャリア変調方式に対応するスケーリングファクターを決定する。例えば、制御部６０６は、サブキャリア変調方式が、ＱＰＳＫである場合には２００のスケーリングファクターを、１６ＱＡＭである場合には１５０のスケーリングファクターを、６４ＱＡＭである場合には１００のスケーリングファクターを選択する。ステップＳ７１０で、制御部６０６は、ピーク制限部６１０で適用されるマッピング関数のスケーリングファクターと、ピーク復元部６０２で適用されるデマッピング関数のスケーリングファクターを、上記のように決定された値に設定する。すると、制御部６０６は、ステップＳ７１２で、図７に示すように、送受信器を備える基地局とＯＦＤＭ信号を送受信する。したがって、送信されるＯＦＤＭ信号のピークは、サブキャリア変調方式により制限され、受信されるＯＦＤＭ信号のピークはサブキャリア変調方式により復元される。
【００４４】
参考として、本発明による適応ＰＡＰＲ制御が適用される送受信器のＰＡＰＲの変化は、図１１に示すように、ＰＡＰＲ測定器によって測定される。図１１を参照すると、上記のようなマッピング関数を有する物理階層シミュレータ８００は、ＯＦＤＭビットストリームを生成する。Ａｇｉｌｅｎｔ社のＣＡＤ(Computer Aided Design)ツール(tool)であるＡＤＳ(Advanced Design System)８０２は、このＯＦＤＭビットストリームを入力するためのＩ，Ｑビットを生成する。Ａｇｉｌｅｎｔ社のＲＦ(Radio Frequency)信号発生器であるＥＳＧ(Electronic Signal Generator)８０４は、生成されたＩ，ＱビットをＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)周波数帯域である１.９５ＧＨｚのＲＦ周波数にアップコンバートする。Ａｇｉｌｅｎｔ社のＲＦ送信器８０６は、ＣＣＤＦ(Complementary Cumulative Distribution Function)が０.１％である場合におけるＲＦ信号のＰＡＰＲを測定する。このような構成におけるＰＡＰＲの測定は、ＥＳＧ８０４でＲＦ周波数とＲＦパワーを得る事が可能で、それによって実際の送信器の送信部で使用される電力増幅器を使用したことと同じ効果がある。したがって、上記のような環境におけるＰＡＰＲ測定は、最も現実的な測定方案となる。
【００４５】
ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの各々に対して、１００，１５０，２００のスケーリングファクターでＰＡＰＲ測定した結果は、下記の＜表２＞に示すようである。＜表２＞で、‘ａ’はスケーリングファクターを、‘Ｏｒｉｇｉｎａｌ’はマッピング関数を適用しない変調を、それぞれ意味する。
【００４６】
【表２】
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【００４７】
＜表２＞からわかるように、ＱＰＳＫに対して、ａ＝２００である場合にＰＡＰＲ＝６.７３である。したがって、‘Ｏｒｉｇｉｎａｌ’と比較すると、１.５７ｄＢの利得が獲得される。１６ＱＡＭに対して、ａ＝１５０である場合にＰＡＰＲ＝７.１７ｄＢであるため、‘Ｏｒｉｇｉｎａｌ’と比較すると、１.１５ｄＢの利得が得られる。６４ＱＡＭに対しては、ａ＝１００である場合にＰＡＰＲ＝７.６７ｄＢであるため、‘Ｏｒｉｇｉｎａｌ’と比較すると、０.６７ｄＢの利得が獲得される。
【００４８】
上述した本発明の説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲内で多様な変形が可能である。特に、本発明の実施形態ではマルチキャリア変調方式としてＯＦＤＭの例を説明したが、ＤＭＴのように他の形態のＭＣＭ通信システムにも同様に適用される。
【００４９】
なお、本発明は、マッピング関数ｔａｎｈを使用する例を挙げたが、入力値の増加により出力値が増加して予め定められた値に収束するような他の形態のマッピング関数も適用可能である。もちろん、マッピング関数が変わったり、本発明が適用される通信システムやサブキャリア変調方式が変更されると、スケーリングファクターもそれに合うように定められるべきである。
【００５０】
また、図７及び図９の実施形態では、送信するＯＦＤＭ信号はマッピング関数を適用してピークを制限し、受信されるＯＦＤＭ信号はデマッピング関数を適用してピークを復元する送受信器を説明したが、送信器や受信器が分離されて使用される場合にも、本発明は同様に適用される。そして、ＢＥＲ性能が大きく問題にならない場合に、受信器はピーク復元部がなくても動作可能である。
【００５１】
以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を外れない限り、形式や細部についての様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態による送信器のブロック構成図である。
【図２】本発明に適用されるマッピング関数の例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態による受信器のブロック構成図である。
【図４】スケーリングファクターの変化によるマッピング関数のマッピング領域を例示するグラフである。
【図５】サブキャリア変調方式が１６ＱＡＭである場合のＢＥＲ性能を示すグラフである。
【図６】サブキャリア変調方式が６４ＱＡＭである場合のＢＥＲ性能を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態による基地局の送受信器のブロック構成図である。
【図８】図７に示される制御部の適応的ＰＡＰＲ制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による携帯端末の送受信器のブロック構成図である。
【図１０】図９に示される制御部の適応的ＰＡＰＲ制御動作の手順を示すフローチャートである。
【図１１】ＰＡＰＲ測定器を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
３００    受信部
３０２    ピーク復元部
３０６    ＦＦＴ器
３０８    イコライザ
３１０    デマッパ
３１２    デインタリーバ
３１４    デコーダ
４００    ＯＦＤＭ変調部
４０２    ピーク制限部
４０４    送信部
４０６    制御部
４０８    受信部
４１０    ピーク復元部
４１２    ＯＦＤＭ復調部
【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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【国際調査報告】
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