(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を低減するためのトーン予約（ＴＲ）方法であって、
データ信号とともに使用されるＴＲトーンの複数の可能な値を決定することと、
第１の探索半径を決定して、前記データ信号を中心とし前記第１の探索半径を有する探索球について、この探索球内の前記ＴＲトーンの前記可能な値が、前記ＴＲトーンの平均電力がデータ送信に使用されるトーンの平均電力を超えないという第１の制約を満たすようにすることと、
第２の探索半径を決定して、前記データ信号を中心とし前記第２の探索半径を有する探索球について、この探索球内の前記ＴＲトーンの前記可能な値が、選択可能な値がＰＡＰＲを低減するという第２の制約を満たすものとなるようにすることと、
停止基準が満たされるまで、前記第１の探索半径および前記第２の探索半径内の前記可能な値の一部または全部にわたって探索を行うこととを備える、トーン予約方法。
【請求項２】
前記第１および第２の探索半径のうちの小さい方を探索半径として選択し、前記選択された半径を前記データ信号のノルムだけ減少させることをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＴＲトーンの値が各探索ステップにおいて選択され、各探索ステップが、
前記第１および第２の制約の下で探索範囲を選択し、以前に選択されたＴＲトーン値を考慮することと、
前記探索範囲内の前記複数の可能な値の一部または全部にわたって探索を行うこととを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記探索半径を縮小して、任意の以前に選択された値と併用された場合に前記第１の制約を満たす前記可能な値のみが、前記縮小された半径を有する球に入るようにすることによって、前記探索範囲の終点を決定することをさらに備え、ここにおいて、前記縮小された探索半径が前記データ信号を中心とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
所定数の探索ステップが実行された場合、または前記探索に対して事前に割り振られた許容時間が経過した場合に、前記探索を終了することをさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
プロセッサによって実行するための命令を記憶する記憶媒体であって、前記命令が、前記プロセッサによって実行された場合に、前記プロセッサに請求項１から５のいずれかに記載の方法を実行させる、記憶媒体。
【請求項７】
ＯＦＤＭ送信機用のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）低減ユニットであって、
送信されるデータ信号を取得または受信するための入力と、
前記データ信号のＰＡＰＲ低減バージョンを送信するための出力と、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行するためのコードを記憶するメモリとを備え、
前記プロセッサが、前記コードを実行する場合に、
前記データ信号とともに使用されるトーン予約（ＴＲ）トーンの複数の可能な値を決定し、
第１の探索半径を決定して、前記データ信号を中心とし前記第１の探索半径を有する探索球について、この探索球内の前記ＴＲトーンの前記可能な値が、前記ＴＲトーンの平均電力がデータ送信に使用されるトーンの平均電力を超えないという第１の制約を満たすようにし、
第２の探索半径を決定して、前記データ信号を中心とし前記第２の探索半径を有する探索球について、この探索球内の前記ＴＲトーンの前記可能な値が、選択可能な値がＰＡＰＲを低減するという第２の制約を満たすものとなるようにし、
停止基準が満たされるまで、前記第１の探索半径および前記第２の探索半径内の前記可能な値の一部または全部にわたって探索を行うように構成される、ＰＡＰＲ低減ユニット。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記第１および第２の探索半径のうちの小さい方を探索半径として選択し、前記選択された半径を前記データ信号のノルムだけ減少させるようにさらに構成される、請求項７に記載のＰＡＰＲ低減ユニット。
【請求項９】
前記プロセッサが、各探索ステップにおいて、ＴＲトーンの値を選択するようにさらに構成され、前記プロセッサが、各探索ステップにおいて、
前記第１および第２の制約の下で探索範囲を選択し、以前に選択されたＴＲトーン値を考慮し、
前記探索範囲内の前記複数の可能な値の一部または全部にわたって探索を行うようにさらに構成される、請求項８に記載のＰＡＰＲ低減ユニット。
【請求項１０】
前記プロセッサが、前記探索半径を縮小して、任意の以前に選択された値と併用された場合に前記第１の制約を満たす可能な値のみが、前記縮小された半径を有する球に入るようにすることによって、前記探索範囲の終点を決定するようにさらに構成され、ここにおいて、前記縮小された探索半径が前記データ信号を中心とする、請求項９に記載のＰＡＰＲ低減ユニット。
【請求項１１】
前記プロセッサが、所定数の探索ステップが実行された場合、または前記探索に対して事前に割り振られた許容時間が経過した場合に、前記探索を終了するようにさらに構成される、請求項７から１０のいずれかに記載のＰＡＰＲ低減ユニット。
【請求項１２】
変換用のデータを受信するための入力と、前記データからＯＦＤＭ信号を生成するように構成されるＯＦＤＭ変調器と、請求項７から１１のいずれかに記載のＰＡＰＲ低減ユニットとを備える、変換器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の変換器と、前記ＰＡＰＲ低減ユニットから出力信号を受信するために接続される電力増幅器と、前記電力増幅器から増幅信号を受信するために接続される送信アンテナとを備えるＯＦＤＭ送信機であって、アクセスポイント、基地局、ＴＶ放送局またはウェアラブルデバイスである、ＯＦＤＭ送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、一般に、ＯＦＤＭシステムにおけるピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ：ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ  ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ）の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭは、広帯域チャネルを並列の狭帯域チャネルのセットに変換することを可能にし、それによって等化、チャネル推定、リソース割り振りなどを大幅に簡素化するので、高データレートワイヤレス伝送において広く使用されている変調の一種である。移動度が低くパケットサイズが大きいワイヤレス伝送では、ＯＦＤＭシンボルサイズを拡大することによってスペクトル効率が向上され得る。ＤＶＢ−Ｔ２（デジタルビデオ放送−第２世代地上波）および超高精細ＴＶ（ＵＨＤＴＶまたはスーパーハイビジョン、ＳＨＶ）では、ＯＦＤＭシンボルサイズは２15個のサブキャリアと同じ大きさであり得る。ＯＦＤＭシンボルサイズが非常に大きいことの欠点の１つは、時間領域信号のピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）の増加である。ＰＡＰＲが大きいと、電力増幅器（ＰＡ：ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）における非線形性の問題および電力損失が発生し、その理由は、これをより低い効率で動作させるためである。
【０００３】
ＯＦＤＭシステムにおける電力増幅器（ＰＡ）の性能は、時間領域信号におけるピークと平均電力との比（ＰＡＰＲ）、および送信信号の確率分布によって大きく影響を受ける。これらのパラメータは、ＯＦＤＭシンボルサイズが最大３２Ｋのサブキャリアまで拡張できるＤＶＢ−Ｔ２およびスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）などの既存および将来のデジタルＴＶ放送システムのような多数のサブキャリアを有するＯＦＤＭシステムにおいていっそう重要である。
【０００４】
ＯＦＤＭシステムにおけるＰＡＰＲ低減のために、いくつかの異なる技法が開発されている。ＰＡＰＲ低減のための１つの戦略はトーン予約（ＴＲ：ｔｏｎｅ  ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ）であり、それによってサブキャリアのセットは、データには使用されず、データ信号に直交するＰＡＰＲ低減ダミー信号用に予約される。予約済みトーンを使用することにより、データ信号は影響を受けない。予約済みトーンの信号を計算するためにいくつかの技法が利用可能である。１つのアルゴリズムでは、予約されたサブキャリアによって利用可能にされたインパルス状のカーネルのセットを用いることによって、信号ピークが時間領域において反復的にキャンセルされる。他の技法、すなわち、アクティブセットを用いたＴＲ（ＴＲ−ＡＳ、Ｋｒｏｎｇｏｌｄ，Ｂ．、Ｊｏｎｅｓ，Ｄ．（２００４年２月）、Ａｎ  Ａｃｔｉｖｅ−Ｓｅｔ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭ  ＰＡＲ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｖｉａ  Ｔｏｎｅ  Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、５２（２）、４９５−５０９頁）は、各反復で同時に低減されるピークのセットに新たなピークを加えて、信号ピークを反復的にキャンセルすることによって動作する。
【０００５】
これらの技法の一部は優れた性能を実現するが、複雑性が増すほど見返りが小さくなる。したがって、ＰＡＰＲは、最初の数回の反復後にプラトーに達する傾向があり、さらなる複雑性を許容することから、有意なさらなる低減は得られない。さらに、このプラトーが最適からどれほど離れているか、すなわち所与の数の予約済みトーンと、ＴＲ信号のトーン当たりの平均電力への制限とによって達成され得る最小の可能なＰＡＰＲとは何であるかが明らかではない。
【０００６】
以下では、図面を参照して実施形態が説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】トーン予約（ＴＲ）の原理を示す図。
【図２】球探索ＴＲアルゴリズムのフローチャート。
【図３】Ｋ＝２の実数値信号の場合のＴＲ用の球探索空間の図示。
【図４】電力増幅器およびＯＦＤＭ送信機用のアンテナを含むＰＡＰＲ低減ユニットを示す図。
【図５】球探索ＴＲとアクティブセットＴＲとのＣＣＤＦ比較を示す図。
【図６】１０-4のＣＣＤＦにおける球探索ＴＲとアクティブセットＴＲとのＰＡＰＲ比較を示す図。
【図７】球探索ＴＲとアクティブセットＴＲとのＰＡ効率の比較を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
一実施形態によれば、ＯＦＤＭ信号のＰＡＰＲを低減するための、以下ＴＲと称されるトーン予約方法が提供される。この方法は、使用されるＴＲトーンの複数の可能な値を決定することと、ＴＲトーン当たりの平均電力が、データ送信に使用されるトーン当たりの平均電力を超えないという第１の制約と、ＴＲトーンの選択された値がＰＡＰＲを低減するという第２の制約との下で、可能な値の一部または全部にわたってツリー探索を行うこととを備える。
【０００９】
この方法は、第１の探索半径を決定して、データ信号を中心とし第１の探索半径を有する探索球について、球内のＴＲトーンの可能な値が、ＴＲトーンの平均電力がデータ送信に使用されるトーンの平均電力を超えないようなものとなるようにすること、および／または、第２の探索半径を決定して、データ信号を中心とし第２の探索半径を有する探索球について、球内のＴＲトーンの可能な値が、選択可能な値がＰＡＰＲを低減するようなものとなるようにすることをさらに備えることができる。
【００１０】
この方法は、第１および第２の探索半径のうちの小さい方を探索半径として選択し、選択された半径をデータ信号のノルムだけ減少させることをさらに備えることができる。
【００１１】
この方法は、ツリー探索において、ＴＲトーンの値を各探索ステップにおいて選択することをさらに備えることができる。探索ステップは、第１および第２の制約の下で探索範囲を選択し、以前に選択されたＴＲトーン値を考慮することと、探索範囲内の複数の可能な値の一部または全部にわたって探索を行うこととを備える。
【００１２】
この方法は、探索半径を縮小して、任意の以前に選択された値と併用された場合に第１の制約を満たす可能な値のみが、縮小された半径を有する球に入るようにすることによって、探索範囲の終点を決定することをさらに備えることができ、ここにおいて、縮小された探索半径がデータ信号を中心とする。
【００１３】
この方法は、所定数の探索ステップが実行された場合、または探索に対して事前に割り振られた許容時間が経過した場合に、探索を終了することをさらに備えることができる。
【００１４】
他の実施形態によれば、プロセッサによって実行するための命令を記憶する非一時的データキャリアであって、命令が、プロセッサによって実行された場合に、プロセッサに上述の方法のいずれかを実行させる、非一時的データキャリアが提供される。
【００１５】
他の実施形態によれば、ＯＦＤＭ送信機用のＰＡＰＲ低減ユニットが提供される。ＰＡＰＲ低減ユニットは、送信される信号を取得または受信するための入力と、信号のＰＡＰＲ低減バージョンを送信するための出力と、プロセッサと、プロセッサによって実行するためのコードを記憶するメモリとを備える。プロセッサは、コードを実行する場合に、以下ＴＲと称されるトーン予約に基づくＰＡＰＲ低減に使用するためのＴＲトーンの複数の可能な値を決定し、ＴＲトーン当たりの平均電力が、データ送信に使用されるトーン当たりの平均電力を超えないという第１の制約と、ＴＲトーンの選択された値がＰＡＰＲを低減するという第２の制約との下で、可能な値の一部または全部にわたってツリー探索を行うように構成される。
【００１６】
プロセッサは、第１の探索半径を決定して、データ信号を中心とし第１の探索半径を有する探索球について、球内のＴＲトーンの可能な値が、ＴＲトーンの平均電力がデータ送信に使用されるトーンの平均電力を超えないようなものとなるようにし、および／または、第２の探索半径を決定して、データ信号を中心とし第２の探索半径を有する探索球について、球内のＴＲトーンの可能な値が、選択可能な値がＰＡＰＲを低減するようなものとなるようにするようにさらに構成され得る。
【００１７】
プロセッサは、第１および第２の探索半径のうちの小さい方を探索半径として選択し、選択された半径をデータ信号のノルムだけ減少させるようにさらに構成され得る。
【００１８】
プロセッサは、ツリー探索の各探索ステップにおいて、ＴＲトーンの値を選択するようにさらに構成され得る。各探索ステップにおいて、プロセッサは、第１および第２の制約の下で探索範囲を選択し、以前に選択されたＴＲトーン値を考慮し、探索範囲内の複数の可能な値の一部または全部にわたって探索を行うように構成される。
【００１９】
コントローラは、探索半径を縮小して、任意の以前に選択された値と併用された場合に第１の制約を満たす可能な値のみが、縮小された半径を有する球に入るようにすることによって、探索範囲の終点を決定するようにさらに構成され得る。ここにおいて、縮小された探索半径はデータ信号を中心とする。
【００２０】
コントローラは、所定数の探索ステップが実行された場合、または探索に対して事前に割り振られた許容時間が経過した場合に、探索を終了するようにさらに構成され得る。
【００２１】
他の実施形態によれば、変換用のデータを受信するための入力と、データからＯＦＤＭ信号を生成するように構成されるＯＦＤＭ変調器と、上述のＰＡＰＲ低減ユニットのいずれかとを備える、変換器が提供される。
【００２２】
他の実施形態によれば、上述の変換器と、ＰＡＰＲ低減ユニットから出力信号を受信するために接続される電力増幅器と、電力増幅器から増幅信号を受信するために接続される送信アンテナとを備えるＯＦＤＭ送信機が提供される。ＯＦＤＭ送信機は、アクセスポイント、基地局、ＴＶ放送局またはウェアラブルデバイスであり得る。
【００２３】
ＰＡＰＲ低減のためのトーン予約技法の原理が図１に示されている。ＯＦＤＭシンボル内のいくつかのサブキャリアは、ＰＡＰＲ低減信号用に予約される。データは予約済みトーンでは送信されず、ＴＲ信号はデータサブキャリアに現れないので、データおよびＴＲ信号は周波数が直交する。時間領域信号は、単に２つの信号の重ね合わせによって与えられる。復号器は、データ誤り率性能に影響を与えることなく、単にＴＲ値を破棄することができる。しかしながら、予約済みトーンの電力は制約される必要があり、そうでなければ、送信電力の大部分が、実際のデータ信号を犠牲にして、ＴＲ信号に使用され得る。ＴＲ電力の制約は、１）予約済みトーンの最大振幅に対するもの、または、２）ＯＦＤＭシンボル当たりの平均予約済みトーン電力に対するもののいずれかであり得る。
【００２４】
ＤＶＢ−Ｔ２アルゴリズムとアクティブセットＴＲアルゴリズムの両方の背後にあるアイデアは、予約されたサブキャリアによって利用可能にされたインパルス状のカーネルのセットを用いて、時間領域の信号ピークを反復的にキャンセルすることである。基準時間領域カーネルは、ＴＲ位置において１の要素を有し他の場所で０の要素を有する信号の逆フーリエ変換に対応する。基準カーネルは、そのピークが、キャンセルされ位相および振幅が調整されるデータ信号ピークに対応するように、時間シフトされる。ＴＲ−ＡＳはピークのセットを同時に低減するという利点を提供し、各反復時に新たなピークがそのセットに追加される。この方法は、予約済みトーンの電力に制約がない場合に、有限数のステップで最適解に収束することが示されている。しかしながら、ＴＲ信号電力に制限が課せられた場合は、最適解への収束はもはや保証されない。この制限は、データ信号を犠牲にしてＴＲ信号にあまりに多くの電力を割り振ることを避けるために、実際には必要である。
【００２５】
ピークキャンセルの代わりに、実施形態の方法の背後にある原理は、予約済みトーンの可能な値の複素空間にわたるツリー状の探索である。探索空間は、予約済みトーンに割り当てられ得る複素値の全ての組み合わせで構成される。これはサイズが大きすぎるので、この空間の網羅的な探索は実現不可能であろう。結果的に、一実施形態は、これを制限する２つの戦略を適用する。
【００２６】
１）探索空間は格子（ｌａｔｔｉｃｅ）、すなわちガウス整数グリッドのデカルト積によって量子化される。パラメータτは格子点間の間隔を制御し、τ→０で整数グリッドが複素数体全体に収束する。
【００２７】
２）探索空間のサイズを縮小するために、時間領域信号の最大ノルムとＴＲ信号の電力とに対する制約が用いられる。
【００２８】
球内の格子の候補点がテストされるときに、格子点によって表される値が使用された場合に生成されるはずのＰＡＰＲが決定される。一実施形態では、実行時間を制限するために停止規則が使用される。実行／探索時間は、具体的には、伝送チェーンに遅延を生じさせないように、ＰＡＰＲ低減ユニットが次の信号のＴＲトーンの計算に利用可能になるのに間に合うようにＰＡＰＲ低減信号が生成されることを保証する時間期間に制限され得る。これは、ツリー探索を含むＰＡＰＲ低減方法が、１ｍｓ未満で完了しなければならないことを意味し得る。停止基準が満たされるか、または全ての候補点が訪問されると、最小ＰＡＰＲを提供する格子点が出力される。
【００２９】
Ｎ個のサブキャリアとオーバーサンプリング係数Ｌとを有するＯＦＤＭシステムが以下で検討される。ＮＬ×１のゼロパディングされた周波数領域データ信号をｕで表し、サイズＮＬのＩＤＦＴ行列をＦ-1で表し、ｉ1、．．．、ｉKをＫ個のＴＲトーンの周波数位置とする。ＴＲ位置のｕの成分はゼロであることに留意されたい。ｒを周波数領域のＴＲ信号とし、ｊ≠ｉ1、．．．、ｉKについてｒj＝０である。オーバーサンプリングされた時間領域信号はｘ＝Ｆ-1（ｕ＋ｒ）によって与えられ、ＰＡＰＲは、
【００３０】
【数１】
0006559789.tif 000002
【００３１】
と定義される。
【００３２】
平均送信電力が固定されているので、ＰＡＰＲを最小化する問題は、式（１）の分子を最小化するｒのＫ個の非ゼロ複素値を選択する問題となる。
【００３３】
ガウス整数グリッドのＮＬ時間（ＮＬ−ｔｉｍｅ）のデカルト積の要素を
【００３４】
【数２】
0006559789.tif 000003
【００３５】
で表し、ｒ＝−τλとし、ここでτは非負のスケーリング係数であり、これを膨張係数と呼ぶ。最小ＰＡＰＲのためのＴＲ信号を発見する問題は、以下のように定式化され得、
【００３６】
【数３】
0006559789.tif 000004
【００３７】
平均ＴＲ電力が平均データ電力を超えないという制約条件を受け、すなわち、
【００３８】
【数４】
0006559789.tif 000005
【００３９】
である。
【００４０】
式（３）の左辺は全てのＴＲトーンの電力を計算し、右辺はデータ信号の電力を計算する。両辺の比較を可能にするために、右側は、アクティブトーンの数で除算することによって正規化され、ＴＲトーンの数Ｋが乗算される。ＴＲ位置の外側では、平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）の成分τλはゼロである。したがって、式（２）の探索は、ＮＬ−Ｋの座標がゼロに設定されるので、Ｋ次元の格子
【００４１】
【数５】
0006559789.tif 000006
【００４２】
に制限される。
【００４３】
図２は、球探索ＴＲ方法のフローチャートである。時間領域データ信号はＦ-1ｕによって与えられる。まず、２つの制約を適用することによって、初期探索半径が計算される。第１の制約は式（３）の平均ＴＲ電力制約であり、これは、
【００４４】
【数６】
0006559789.tif 000007
【００４５】
と書かれ得る。
【００４６】
第２の制約は、格子平行移動がＰＡＰＲを低下させなければならないという暗黙的な条件、すなわち、
【００４７】
【数７】
0006559789.tif 000008
【００４８】
から生じる。
【００４９】
探索空間をツリー状に探査するために、探索空間内の格子点が列挙される。この目的のために、式（５）の制約は、２ノルム制約に変換される。これは、Ｆ-1のようなユニタリ行列が、最大ノルムまたは∞ノルムを含む、ｐ＞２のｐノルムに関して等長（ｉｓｏｍｅｔｒｉｅｓ）ではないためである。式（５）によって定義されるハイパースクエアを含む最小の多次元球が、
【００５０】
【数８】
0006559789.tif 000009
【００５１】
となるような半径Ｒ0を有することが示され得る。
【００５２】
Ｋが格子の非ゼロ座標の数であることに留意されたい。ＴＲトーンに費やされる電力の合計を最小化することが望ましい。低電力のＴＲトーンがより高い電力のＴＲトーンよりも早く探索されるようにするために、初期探索球はＦ-1ｕを中心とする。この探索球の半径は、ｍｉｎ｛Ｒ0，Ｒ1｝によって与えられる。探索空間内の格子は、膨張されフーリエ変換された整数グリッド
【００５３】
【数９】
0006559789.tif 000010
【００５４】
によって与えられ、ここでΛはＴＲ位置とＮＬ−Ｋ個のゼロ座標とに対応するＫ個のガウス整数グリッドのデカルト積を表す。
【００５５】
【数１０】
0006559789.tif 000011
【００５６】
の点とＬの点との間に１対１のマッピングがあるので、実際の探索は整数格子において実施される。
【００５７】
図３は、Ｋ＝２、Ｎ＞Ｋの実数値信号の場合の球探索の概念を示す。内側の塗りつぶした円は式（４）の電力制約を表し、実線の四角形は式（５）の最大ノルム制約に対応する。外側の破線の円は、式（６）によって与えられる修正された最大ノルム制約を示し、網掛け領域で示された２つの円の共通部分が初期探索球である。×印は、式（７）によって定義される格子Ｌの点を示す。図３に示された四角形の境界線は、ＰＡＰＲが変化しない点を含む。この理由で、この実施形態では、原点、すなわちゼロ座標点が、四角形の境界上に配置されている。
【００５８】
図２の第２の機能ブロックでは、各非ゼロ座標ｉ1、．．．、ｉKについて半径Ｒ０およびＲ１内にある値の範囲を計算することによって、探索球内の格子の点が列挙される。（ＴＲトーン）座標ｉkについて訪問される格子点の範囲が、以前に決定された（ＴＲトーン）座標ｉk+1、．．．、ｉKによって得られる値の関数であることが示され得る。
【００５９】
座標が訪問される順序は、単純な並べ替えを適用することによって変更され得る。値の範囲が、
【００６０】
【数１１】
0006559789.tif 000012
【００６１】
【数１２】
0006559789.tif 000013
【００６２】
【数１３】
0006559789.tif 000014
【００６３】
ここで、
【００６４】
【数１４】
0006559789.tif 000015
【００６５】
によって与えられることが示され得る。
【００６６】
各間隔が探査される順序は、たとえば、元のＰｏｓｈｔ列挙に対応する自然な順序、すなわち、
【００６７】
【数１５】
0006559789.tif 000016
【００６８】
またはＳｃｈｎｏｒｒ−Ｅｕｃｈｎｅｒ順序、すなわちジグザグ状の０、＋１、−１、＋２、−２、．．．であり得る。
【００６９】
探索格子の許容点が訪問された場合、ＰＡＰＲまたは結合されたデータ＋ＴＲ信号がテストされ、新たなＰＡＰＲが以前に最小ＰＡＰＲを生成した格子点のＰＡＰＲよりも低い場合、新たな格子点が最良の候補となる。この場合、Ｃ0の値が更新され、式（９）の探索間隔の上限が再計算され、これにより探索領域のサイズをさらに縮小することができる。これは、
【００７０】
【数１６】
0006559789.tif 000017
【００７１】
と表され得る。
【００７２】
この演算は、格子点Ｆ-1λのフーリエ変換の計算を必要とする。λは整数の疎ベクトルであるので、計算が大幅に簡単化され得る。さらに、各座標について探査すべき整数値の範囲が小さいので、整数ＩＦＦＴの実装はルックアップテーブルを用いて行われ得る。探索のツリー性のため、λベクトルのほとんどの値は多くのノードで同じであり、したがって、ＩＦＦＴ計算は、以前に計算された変換を用いてさらに簡単化され得る。
【００７３】
ＴＲトーンが決定されると、既に決定されたＴＲトーンによって達成されるＰＡＰＲの低減を考慮してＲ0とＲ1の両方を再計算することによって、Ｒminが再計算され得る。このようにして、後続の探索のための探索半径がさらに縮小され得、それによって探索の急速な収束を支援する。一実施形態では、各決定されたＴＲトーンの後にＲminが再計算されるが、有利である一方で、このようにＲminを更新することは必須ではない。
【００７４】
このアルゴリズムは、停止規則が満たされた場合に、たとえば、計算時間の制限、または最大数の点が訪問された、および／または探索空間の探査が終了した場合に、停止する。この手順の出力は、パラメータτでスケーリングされた、最大のＰＡＰＲ低減をもたらす、探索で発見された格子点によって与えられる。膨張係数τは、探索空間が複素数値をより近く近似するように十分に小さく選択され得る。しかしながら、シミュレーションは、１未満のτを選択することによって、見返りが小さくなることを示している。さらに、小さいτでは、リーフノードの数が大幅に増加し、制限された実行時間では、より少ない座標しか探査され得ない。したがって、実用的な実装では、τ＝１の値は、性能と複雑性との間の良好な妥協であることが見出されている。したがって、一実施形態では、τ＝１が用いられる。
【００７５】
図４は、ＰＡＰＲ低減ユニット１１０と、電力増幅器１２０と、送信アンテナ１３０とを備えるＯＦＤＭ送信機１００を示す。ＰＡＰＲ低減ユニット１１０は、内向きの矢印によって示されるように、信号入力１４０においてＯＦＤＭ信号を受信し、信号のＰＡＰＲ低減バージョンを信号出力１５０から電力増幅器１２０に送信する。電力増幅器１２０は、送信アンテナ１３０による送信のために、ＰＡＰＲ低減信号を増幅する。ＰＡＰＲ低減信号を電力増幅器１２０に供給することによって、元のＯＦＤＭ信号が送信に使用された場合よりも効率的に電力増幅器１２０を動作させることが可能になる。
【００７６】
ＰＡＰＲ低減ユニット１１０は、プロセッサ１６０と不揮発性メモリ１７０とをさらに備える。メモリ１７０は、プロセッサ１６０によって実行される命令を記憶する。プロセッサ１６０は、実行のためにメモリ１７０からそれ自体の作業メモリに命令をロードするように構成される。命令は、プロセッサ１６０によって実行された場合に、図２および図３ならびに式（１）から式（１２）を参照して上記で説明された方法が実施されるようなものである。
【００７７】
実施形態の球探索ＴＲ方法は、予約済みトーンを使用するＰＡＰＲ低減のための最良の既存のアルゴリズムを凌ぐことが、数値シミュレーションによって示された。アルゴリズムはまた、パラメータτの十分に小さい値によって最適解に収束することも示されている。
【００７８】
球探索手法を評価するために、図２のアルゴリズムは、アクティブセット（ＡＳ）トーン予約戦略と比較された。両方の解決策において、平均データＴＲ電力は、一般性を失うことなく、ＯＦＤＭシンボルごとに１に制限される。ＴＲ電力に制限がない場合、ＴＲ−ＡＳ戦略は最適ＴＲ解に収束することが証明されているが、これは平均ＴＲ電力を制限する場合にはもはや当てはまらない。他方、球の探索戦略は、小さいτの制限で、すなわち、探索空間の格子による量子化が消滅する場合に最適解を与える。しかしながら、τの値を低減させる際の見返りが小さくなるので、τ＝１で得られる結果は許容可能に最適に近い。
【００７９】
アルゴリズムは、サイズＮ＝６４であって、Ｎact＝４５個のアクティブサブキャリアとＫ＝８個の予約済みトーンとを有するＯＦＤＭシステムについてテストされた。オーバーサンプリング比はＬ＝８である。図５は、ツリー／球探索ＴＲおよびＴＲ−ＡＳ戦略の相補ＣＤＦを比較し、図６は、異なる複雑性に対する１０-4のＣＣＤＦでの２つの方式のＰＡＰＲ値を示す。大きい複雑性の制限内での２つの方式間のＰＡＲＰの約１ｄＢの差が図５から観察され得る。
【００８０】
上述の整数ＩＦＦＴ計算などのいくつかの最適化戦略を実装することによって、性能がさらに改善され得ることを考慮すれば、球探索アルゴリズムの複雑性を分析することは容易ではない。これを考慮して、図６および図７では、２つの曲線が異なるｘ軸に対してプロットされている。具体的には、ＴＲ−ＡＳ方式では、反復の回数が考慮され、一方、球探索では、アルゴリズムによって訪問されたリーフノードの数がカウントされる。図６から分かるように、所与のレベルのＰＡＰＲ低減を達成する複雑性は、実施形態のツリー探索／球符号化器において、既知のＴＲ−ＡＳアルゴリズムと比較した場合にかなり低減される。
【００８１】
図７は、異なるレベルの複雑性において２つの方式によって達成される電力増幅器効率を比較している。前の結果と同様に、同じ２重のｘ軸プロットが使用されている。クラスＢ  ＰＡとＤｏｈｅｒｔｙ  ＰＡの両方で、最高のＰＡ効率が球探索アルゴリズムによって約１００万の訪問リーフノードで達成される。実施形態のツリー／球探索方法は、事前設定された制限内の最適解に収束し、既存のＴＲアルゴリズム、すなわちＴＲ−ＡＳのベストを凌ぐことが示されている。
【００８２】
特定の実施形態が説明されたが、これらの実施形態は単なる例として提示されており、本発明の範囲を限定するものではない。実際には、本明細書に記載の新規のデバイスおよび方法は、種々の他の形態で具現化され得、さらに、本発明の精神から逸脱することなく、本明細書に記載されたデバイス、方法および製品の形態の様々な省略、置換および変更がなされ得る。添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物は、本発明の範囲および精神に含まれるそのような形態または修正を包含するものとする。
【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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