(57)【要約】本発明は、時間領域の広帯域無線信号を、信号の最大の大きさを定義する事前定義された閾値でクリッピングする方法に関し、クリッピングのための差信号は、使用される帯域外の１つまたは複数の未使用の副搬送波内でスペクトル干渉を集中させるように決定されかつ差し引かれる。本発明はさらに、時間領域の広帯域無線信号を、信号の最大の大きさを定義する事前定義された閾値でクリッピングするクリッピング・ユニットに関し、このクリッピング・ユニットは、前記請求項のいずれか１項に記載の方法を実行する信号処理手段を備える。また本発明は、クリッピング・ユニットを備える電力増幅器ユニットに関する。本発明はまた、クリッピング・ユニットを備えるノードＢのようなネットワーク要素に関する。
2010530678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間領域の広帯域無線信号を、前記信号の最大の大きさを定義する事前定義された閾値でクリッピングする方法であって、クリッピングのための差信号が、使用される帯域外の１つまたは複数の未使用の副搬送波内でスペクトル干渉を集中させるように決定されかつ差し引かれることを特徴とする、方法。
【請求項２】
誤差ベクトルの大きさが、前記差信号によって、最小化され、または事前定義された閾値未満に制限されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スペクトル干渉を、前記使用される帯域外の前記１つまたは複数の未使用の副搬送波内ではなく、ＰＡＰＲを最適化するために保存された副搬送波のサブセット内に集中させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法を複数の搬送波に適用することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記使用される帯域外の電力スペクトル密度が、スペクトル・マスク以下であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
時間領域の１つのシンボルから別のシンボルへのソフト切替えのためにランピング方法が使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記差信号を導出する前に、前記広帯域無線信号をアップサンプリングすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記クリッピングが反復して実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
時間領域の広帯域無線信号を、前記信号の最大の大きさを定義する事前定義された閾値でクリッピングするクリッピング・ユニットであって、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法を実行する信号処理手段を備えることを特徴とする、クリッピング・ユニット。
【請求項１０】
前記信号処理手段が、有限インパルス応答フィルタであることを特徴とする、請求項９に記載のクリッピング・ユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載のクリッピング・ユニットを備えることを特徴とする、電力増幅器ユニット。
【請求項１２】
請求項１１に記載のクリッピング・ユニットを備えることを特徴とする、ノードＢのようなネットワーク要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル多重搬送波信号を伝送する無線通信方式の分野に関する。詳細には、本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用する方式および方法のためのピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）の低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭのような伝送技法を使用する欠点は、伝送される信号のＰＡＰＲが大きいことである。というのは、大きなＰＡＰＲは送信器の電力増幅器の効率を低下させるからである。ＰＡＰＲを低減させるには、通常、フィルタリング手順と組み合わせて時間領域で信号をクリッピングし、それにより、クリッピングによって生じるスペクトル減衰を補償する。
【０００３】
スペクトル減衰は、ＯＦＤＭ信号にとって非常に困難な点であり、周波数領域のスペクトル線としてデータを符号化することに基づく。特に、１６または６４直交振幅変調（ＱＡＭ）のようなより高い変調は、スペクトル線の粗悪化の影響をとても受けやすい。
【０００４】
技術上の問題は、事前定義されたＰＡＰＲに対して、スペクトル線の誤差を最小にするクリッピング方法を見出すことである。
【０００５】
クリッピングは、たとえば広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）方式のように、時間領域でのデータ符号化を使用して送信器のデジタル伝送経路内のＰＡＰＲを低減させる周知の方法である。
【０００６】
いくつかの方法が知られている。たとえば、ＡＷＡＴＥＲら、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  ｐｅａｋ  ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  ｒｅｄｕｃｅ  ｔｈｅ  ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ  ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ」、米国特許第６，１７５，５５１号、または欧州特許公開第１１９５８９２号にあるＤＡＲＴＯＩＳ，  Ｌ．、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｃｌｉｐｐｉｎｇ  ａ  ｗｉｄｅｂａｎｄ  ｒａｄｉｏ  ｓｉｇｎａｌ  ａｎｄ  ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ」は、所与の電力閾値を上回ったとき、事前定義されたクリッピング関数を差し引くことによって信号ピークをクリッピングすることを提案している。クリッピングがいかなる帯域外干渉ももたらさないことを確実にするため、伝送された信号とほぼ同じ帯域幅を有する関数が選択される。これは、ソフトクリッピングと呼ばれる。
【０００７】
これらの方法は、ＯＦＤＭ信号にとって最適ではなく、帯域外干渉を回避する際に、これらの方法ではスペクトル線を破損させる。
【０００８】
ＰＡＰＲを低減させるさらなる方法は、ＪＡＥＮＥＣＫＥ，  ＰＥＴＥＲ、ＳＴＲＡＵＳＳ，  ＪＥＮＳ、およびＤＡＲＴＯＩＳ，  ＬＵＣ、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  ｓｃａｌｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓ  ｉｎ  ａ  ｓｉｇｎａｌ  ａｎｄ  ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ／  Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｐｅａｋ  Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｒｅｄｕｃｅ  Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ」、欧州特許出願第０２３６０２５２．７号、またはＦＡＲＮＥＳＥ，  ＤＯＭＥＮＩＣＯ、「Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｐｅａｋ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ＯＦＤＭ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｍａｓｔｅｒ  Ｔｈｅｓｉｓ  Ｃｈａｌｍｅｒ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９７〜１９９８年度に記載されている。
【０００９】
符号化体系では、ＯＦＤＭ方式の知られたブロック符号を定モジュラス配置で使用する。ブロック符号は、いくつかの配置の組合せを取り除く。これらの組合せが偶然に、大きなピークを生成する場合、この符号化された方式では、符号化されていない方式より最大ピークが小さくなる。これらの方法では、信号品質を損なわないので、搬送波数の少ない方式にとって望ましい手法である。しかし、符号ブロックを記憶するのに必要なメモリおよび対応する符号語を見出すのに必要なＣＰＵ時間は、搬送波数とともに激増するため、搬送波数が増大するにつれて、符号化体系は扱いにくくなる。
【００１０】
通常、大きな時間信号につながる配置点は、相互に関連するビットパターン、たとえば１または０からなる長い列によって生成される。したがって、入力ビットストリームを選択的にスクランブルすることによって、これらのビットパターンによって大きなピークが生成される確率を低減させることができる。この方法は、先頭２ビットがそれぞれ００、０１、１０、および１１である４つの符号語を形成することである。これらのメッセージビットはまず、４つの固定された同等のｍ−シーケンスによって周期的にスクランブルされる。次いで、最も低いＰＡＰＲを有するものが選択され、事前に定義されたビット対のうちの１つが、選択されたシーケンスの始端に付加される。受信器では、これらの先頭２ビットを使用して、適切なデスクランブラを選択する。ＰＡＰＲは通常、実際の方式では無視できる冗長を受けながら、可能な最大値の２％まで低減される。しかし、スクランブル・シーケンスの選択を暗号化するビットの誤差により、復号誤差が長く伝播する可能性がある。
【００１１】
階調保存方法では、ＰＡＰＲを最適化するために、副搬送波の小さなサブセットが保存される。この目的は、ＰＡＰＲを低減させるように元の時間領域信号ｘに加えるべき時間領域信号を見出すことである。ｘからのフーリエ変換をＸとし、ＰＡＰＲを低減させるために使用される時間領域信号をｃとし、またｃのフーリエ変換をＣとする。このとき、ｘ＋ｃは、「クリッピングされた」時間領域の信号であり、またＸ＋Ｃは、周波数領域のその相等物である。Ｃでは、ほんのわずかの要素（副搬送波）だけがゼロとは異なるものとする。これらの副搬送波は、クリッピング目的で保存され、すなわち信号Ｘではゼロでなければならない。
【００１２】
この利点は、この方法では、伝送すべきデータに対して歪みがないことである。しかし、この方法には、次の重大な欠点がある。
（ａ）時間領域において１点でまたはいくつかの点でクリッピングすることは、通常、周波数領域ではすべての副搬送波が変化することを意味する。その一部だけを保存すると、ＰＡＰＲの低減が準最適になる。
（ｂ）ＯＦＤＭシンボルで、保存された副搬送波が占有副搬送波に属する場合、データ・レータ（ｒａｔａ）の損失が生じるが、スペクトルはほとんど変化しないままである。しかし、保存された副搬送波が非占有副搬送波に属する場合、データ率は変化しないが、隣接チャネル電力比（ＡＣＰＲ）要件および／またはスペクトル・マスクに違反する可能性がある。ＡＣＰＲの定義は、たとえば、ｈｔｔｐ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ａｄｊａｃｅｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｏｗｅｒに見られる。
【００１３】
ＰＡＰＲの問題に取り組むための研究が行われており、クリッピング、ピーク・ウィンドウイング、符号化、パルス整形、階調保存、および階調注入などのいくつかの技法が提案されている。しかし、これらの方法の大部分では、複雑さを低くし、符号化オーバヘッドを低くし、性能劣化なしで、また送信器と受信器のシンボル・ハンドシェイクなしで、ＰＡＰＲの大幅な低減を同時に実現することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第６，１７５，５５１号
【特許文献２】欧州特許公開第１１９５８９２号
【特許文献３】欧州特許出願第０２３６０２５２．７号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】ＦＡＲＮＥＳＥ，  ＤＯＭＥＮＩＣＯ、「Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｐｅａｋ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ＯＦＤＭ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」、Ｍａｓｔｅｒ  Ｔｈｅｓｉｓ  Ｃｈａｌｍｅｒ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９７〜１９９８年度
【非特許文献２】ｈｔｔｐ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ａｄｊａｃｅｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｏｗｅｒ
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本特許出願は、未使用のまばらな副搬送波を使用してクリッピング干渉を補償するように、時間領域の信号を、信号の最大の大きさを定義する事前定義された閾値でクリッピングする方法によって、前述の問題を克服する方法を開示する。
【００１７】
それに対応して、この問題は、クリッピング・ユニットおよび対応する電力増幅器ユニットによって解決される。
【００１８】
本発明の基本的な概念は、未使用の副搬送波、ならびにサイクリック・プレフィックスおよびランピング領域が、望ましくないクリッピングの副作用が補償された最適のクリッピングされたＯＦＤＭ信号を見出すための自由度を与えることである。主張するＰＡＰＲ低減方法では、事前定義されたＰＡＰＲに対して、周波数領域で誤差ベクトルの大きさ（ＥＶＭ）を最小にする。
【００１９】
実際には、送信器内の信号処理は、９１ＭＨｚ以上のデータ率を必要とする。この方法は演算上複雑であるため、これらの高いデータ率で信号のクリッピングを実施することはできない。しかし、低いデータ率でのクリッピングをその後のアップサンプリングと組み合わせると、事前定義されたクリッピング閾値を超えた信号の大きさのオーバーシュートにつながり、すなわち、クリッピング結果を部分的に無効にする。
【００２０】
アップサンプリング後に信号の大きさの目立ったオーバーシュートをもたらすことなく、より低いデータ率でクリッピングを可能にするクリッピング方法を識別するための問題が、好ましい実施形態として開示される。
【００２１】
この基本的な概念は、アップサンプリングを、事前定義された低いデータ率、クリッピング、およびＥＶＭ最小化に組み合わせることである。周波数領域の平均ＥＶＭは、事前定義されたクリッピング閾値を選択することによって事前定義することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の主な利点は、ピーク対平均比が、全ダイナミックレンジの信号に対して約５．５〜６．５ｄｂになること、そして制約下で、ＥＶＭエクワイアメント（ｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ）およびスペクトル放出マスクが維持されることである。平均電力は、クリッピングによってほとんど変化しないままである。
【００２３】
以下の図は、本発明の好ましい実現形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】処理ユニットおよび主要なデータの流れに関する概略図である。
【図２】ピーク対平均電力低減処理のために入力信号を作成する処理ユニットを示す図である。
【図３】処理ユニット・アップサンプリング、ＥＶＭ最適化、およびクリッピングに関する概略図である。
【図４】アップサンプリングおよび第１のクリッピング・ユニットに関する概略図である。
【図５】ＥＶＭ最適化およびクリッピング・ユニットに関する概略図である。  効率を増大させると、比較的高い必要な演算上の電力をもたらす。以下の図は、これらの影響を示す。
【図６】クリッピングされたまたクリッピングされていない時間領域のＷＩＭＡＸ  ＯＦＤＭシンボルを示す図である。
【図７】クリッピングされたまたクリッピングされていない周波数領域のＷＩＭＡＸ  ＯＦＤＭ信号を示す図である。
【図８】ＥＶＭ最適化前の時間領域のＷＩＭＡＸ  ＯＦＤＭ信号［式（１５）］の減衰を示す図である。
【図９】図８に示す信号と同じ信号の、ＥＶＭ最適化後のものを示す図である。
【図１０】ＥＶＭ最適化前の周波数領域の図８からのＷＩＭＡＸ  ＯＦＤＭの減衰を示す図である。
【図１１】図１０に示す信号と同じ信号の、ＥＶＭ最適化後のものを示す図である。
【図１２】ピーク対平均電力低減（ＰＡＰＲ）に対するＥＶＭおよび隣接チャネル漏れ電力量（ＡＣＬＲ）をグラフ化してＥＶＭ最小化の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
例示の目的で、ＯＦＤＭ信号をクリッピングするものとする。たくさんの異なるＯＦＤＭ形式が存在する。ここに提示する解決策は、信号帯域幅５ＭＨｚおよび６４ＱＡＭ変調のＷＩＭＡＸ  ＯＦＤＭ信号を用いて例示される。この解決策は、この種の任意の他のＯＦＤＭ標準に簡単明瞭に適用することができる。
【００２６】
伝送帯域幅が５ＭＨｚである場合のＷＩＭＡＸ  ＯＦＤＭシンボルは、５１２の副搬送波からなり、そのうち４２１の副搬送波（＃４７〜＃４６７）だけが占有されている。副搬送波のデータは、図７に示すように、周波数領域のスペクトル線として符号化される。逆フーリエ変換後、サイクリック・プレフィックスが時間領域の信号に加えられる（図６）。スペクトル品質を改善するために、サイクリック・プレフィックス内で、線形または非線形のランピングを行うことができる。
【００２７】
使用される信号の説明
図７に示す周波数領域のｎ番目のシンボルを、
【数１】
2010530678.tif 000003
とし、またその逆フーリエ変換を、
【数２】
2010530678.tif 000004
とする。ｌＦＦＴは、フーリエ変換の長さである（伝送帯域幅５ＭＨｚのＯＦＤＭシンボルの場合、ｌＦＦＴ＝５１２）。第２の式（２）からのシンボルｓｎは、サイクリック・プレフィックスをもたない時間領域のＯＦＤＭシンボルを表す。サイクリック・プレフィックスは、
【数３】
2010530678.tif 000005
に従ってシンボルｓｎに加えられる。上式で、ｌｐｆ（ｎ）は、シンボルｎのサイクリック・プレフィックスの長さである。さらに、伝送されたクリッピングされていない信号
【数４】
2010530678.tif 000006
は、事前定義されたランピング区間内で線形にまたは非線形にランピングすることができる。クリッピングされていないシンボルは（ランピングされているかどうかにかかわらず）、
【数５】
2010530678.tif 000007
によって表される。この信号は、クリッピングしなければならない。
【００２８】
クリッピングの結果、信号
【数６】
2010530678.tif 000008
が得られる。受信器内のデータ回復は、以下のステップを含む。クリッピングされた信号
【数７】
2010530678.tif 000009
では、プレフィックスを省略しなければならない。これにより、ＯＦＤＭシンボル
【数８】
2010530678.tif 000010
が与えられる。このＯＦＤＭシンボルは、第２の式（２）からのシンボルｓｎがクリッピングされたものである。そのフーリエ変換
【数９】
2010530678.tif 000011
により、クリッピングされた周波数領域のＯＦＤＭシンボルがもたらされる。
【００２９】
この方法は、（ｉ）アップサンプリングおよび第１のクリッピング・ステップ、ならびに（ｉｉ）ＥＶＭ最小化および第２のクリッピング・ステップという２つのパートにさらに分割されることが好ましい。
【００３０】
パート１：アップサンプリングおよび第１のクリッピング
アップサンプリング制約：帯域幅を拡張するために（たとえば、クリッピング後に信号を事前に歪ませるのに必要）、データ率を増大させなければならない。これは通常、１つまたは複数のフィルタリング・ステップで信号を補間することによって行われる。しかし、各フィルタリングは、信号の生成におけるクリッピングの成果を阻止し、これらの信号は、クリッピング閾値をオーバーシュートする。このパートの目的は、補間によって生じるオーバーシュートを低減させるために、アップサンプリングと第１のクリッピング・ステップをマージすることである。
【００３１】
第１のパートについて説明するために、基本的なサンプリング周波数ｒ０のサブフレーム内のｎ番目の時間領域シンボルを、
【数１０】
2010530678.tif 000012
とする。たとえば、信号伝送帯域幅が５ＭＨｚである場合、ｒ０＝５．６０または７．６８ＭＨｚである。
【数１１】
2010530678.tif 000013
は、その長さであり、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）の長さｌＦＦＴとプレフィックスの長さとからなる。係数ｕ＞１でのアップサンプリングは通常、（ｉ）初期化
【数１２】
2010530678.tif 000014
および、（ｉｉ）適切な補間フィルタｆｕによる信号
【数１３】
2010530678.tif 000015
の畳込みというステップで行われる。上式で、畳み込まれた信号は、
【数１４】
2010530678.tif 000016
によって与えられ、また上式で、Ｎｆｕは、補間フィルタの（奇数の）長さであることが好ましい。Ｎｆｕｈ＝ｆｌｏｏｒ（０．５＊Ｎｆｕ）は、「２分の１」の長さである。
【数１５】
2010530678.tif 000017
の場合、クリッピングされていないアップサンプリングされた信号
【数１６】
2010530678.tif 000018
が得られる。
【数１７】
2010530678.tif 000019
であるものとする。上式で、Ｔｃｌｉｐは、前述の事前定義されたクリッピング閾値である。次いで、
【数１８】
2010530678.tif 000020
を、特定のδｓによって低減させなければならない。すなわち、
【数１９】
2010530678.tif 000021
であり、これにより、
【数２０】
2010530678.tif 000022
になる。上式で、
【数２１】
2010530678.tif 000023
は、クリッピング条件
【数２２】
2010530678.tif 000024
によって与えられる。フィルタの中心は、ｊｃｅｎｔｅｒ＝Ｎｆｕｈ＋１にあり、畳込み（８）では、この中心は、サンプル
【数２３】
2010530678.tif 000025
に属する。ｎｆの信号
【数２４】
2010530678.tif 000026
で、サンプル
【数２５】
2010530678.tif 000027
をサンプル
【数２６】
2010530678.tif 000028
に置換した場合、式（８）のため、
【数２７】
2010530678.tif 000029
が得られる。したがって、アップサンプリングされた補間レベルのクリッピングは、式（１１）によるフィルタリングされていないゼロ詰めしたレベルのクリッピングを意味する。
【数２８】
2010530678.tif 000030
および式（１０）のため、δσは、
【数２９】
2010530678.tif 000031
によって与えられる。式（１１）に定義する通分は、ハード・クリッピングとして、またはソフト・クリッピングとして行うことができる。ハード・クリッピングの場合、ｎｆのサンプルだけが変更され、ソフト・クリッピングの場合、事前定義されたクリッピング関数ｆｃに従って、ｎｆのサンプルおよびその前後のサンプルが変更される。
【００３２】
本発明の一態様は、アップサンプリングされた補間レベルでクリッピング手順の必要が生じた場合、補間後にｎｆでクリッピング条件が満たされるように、フィルタリングされていないゼロ詰めしたレベルでクリッピングを実行できることである。これは、たとえば、式（１１）を使用することによって実現される。
【００３３】
この表現を簡略化するために、ｆｃ（Ｎｆｃｈ＋１）＝１であるものとし、またクリッピング関数ｆｃと補間フィルタｆｕは同じ長さであるものとする。すなわち、
【数３０】
2010530678.tif 000032
である。式（８）から、
【数３１】
2010530678.tif 000033
が得られ、
【数３２】
2010530678.tif 000034
になる。それに続いて、
【数３３】
2010530678.tif 000035
になる。上式で、
【数３４】
2010530678.tif 000036
である。クリッピング条件（１０）を式（１３）と等しくすると、
【数３５】
2010530678.tif 000037
または
【数３６】
2010530678.tif 000038
が得られる。サンプルｎｆは、補間フィルタリング前にクリッピングされており、すなわち、式（１１）に従って補正されている。通常、これらのすでに補間された
【数３７】
2010530678.tif 000039
のすべてのソフト・クリッピングされた部分には、リフィルタリングが必要とされる。リフィルタリングを回避するには、補間されたサンプルに対して、ｎｆが
【数３８】
2010530678.tif 000040
を保持するように、δσが決定される。他のすでに補間されたサンプルすべてに対しては、補正を演算するだけでよい。これらのサンプルは、クリッピング・フィルタ範囲ｎｆ−Ｎｆｈ，．．．，ｎｆ＋０内にあり、すなわち、ｋ＝０，．．．，＋Ｎｆｈの場合、
【数３９】
2010530678.tif 000041
である。
【００３４】
すでに補間されたサンプルをソフト・クリッピングすることが好ましい。すでに補間されたサンプルの場合、信号
【数４０】
2010530678.tif 000042
のソフト・クリッピングは偽りであり、すなわち本当にクリッピングされるわけではなく、信号
【数４１】
2010530678.tif 000043
がクリッピングされた場合の補間された信号に対する推測がシミュレートされる。式（８）を使用する際、ｋ＝１の場合、以下が得られる。
【数４２】
2010530678.tif 000044
【００３５】
サンプル
【数４３】
2010530678.tif 000045
は、ｎｆ−Ｎｆｈから始まるクリッピング範囲外であり、すなわち、
【数４４】
2010530678.tif 000046
である。したがって、
【数４５】
2010530678.tif 000047
または、
【数４６】
2010530678.tif 000048
である。一般的な解は、
【数４７】
2010530678.tif 000049
または
【数４８】
2010530678.tif 000050
である。上式で、
【数４９】
2010530678.tif 000051
である。クリッピング範囲内であるが補間されていないすべてのサンプルは、畳込み
【数５０】
2010530678.tif 000052
によって、通常通りクリッピングすることができる。パート１の出力に対する一例は、図６および図７に与えられる。
【００３６】
パート２  ＥＶＭ最適化および第２のクリッピング
最適のクリッピングの識別は、制約下で最小の問題として扱われる。
【００３７】
−最小条件
最小条件では、占有副搬送波が可能な限り妨害されない一方、非占有副搬送波がいかなる制限の根拠にもならないことが必要である。好ましい最小条件は、フーリエ変換の特性から生じる（シンボル番号を示すインデックスｎは、以下の説明では省略する）。
【００３８】
信号ｓ（１），．．．，ｓ（ｌｆｆｔ）からのフーリエ変換Ｓ（１），．．．，Ｓ（ｌｆｆｔ）は、
ｆ＊ｓ＝Ｓ
に従って、フーリエ行列ｆを用いて計算することができる。上式で、「＊」は行列乗算を表す。
【数５１】
2010530678.tif 000053
とする。上式で、
【数５２】
2010530678.tif 000054
は、任意のＯＦＤＭシンボルに対するアップサンプリングおよび第１のクリッピング・ユニットからの出力のｊ番目のサンプルであり、また上式で、ｓ（ｊ）は、副搬送波に関する逆フーリエ変換のｊ番目のサンプルであり、すなわち、γ１，．．．，γｌｆｆｔは、時間領域の誤差ベクトル（図８、図９）である。そのフーリエ変換（図１０、図１１）により、ＥＶＭの原因となる周波数領域の誤差ベクトルをもたらす。ＥＶＭを最適化する際には、このベクトルの寄与を最小限にしなければならない。関数
【数５３】
2010530678.tif 000055
は、クリッピングおよびフィルタリングによって生成された誤差を最小限にする好ましい処置として使用される。λ１は、第１の占有副搬送波の番号であり、またλ２は、最後の副搬送波の番号である。
【数５４】
2010530678.tif 000056
から、
【数５５】
2010530678.tif 000057
が生じる。それぞれ、
【数５６】
2010530678.tif 000058
である。上式で、
【数５７】
2010530678.tif 000059
であり、また
【数５８】
2010530678.tif 000060
である。これは、
【数５９】
2010530678.tif 000061
および
【数６０】
2010530678.tif 000062
を保持する。上式で、
【数６１】
2010530678.tif 000063
であり、したがって行列ｔではなく、ベクトルｖ１を使用することができる。好ましい実装形態では、ベクトルｖ１は、演算上の複雑さを低減させるために、すなわち必要な演算上の成果を制限するためにさらに短縮される。
【００３９】
任意選択の延長
（ｉ）任意選択で、γｋの展開を使用することができる。これは、反復して式（１６）を適用する際に計算される。一例として、展開の第２のステップは、次のように計算される。第１のステップの結果
【数６２】
2010530678.tif 000064
が与えられる。第２のステップが、式（１６）によって、
【数６３】
2010530678.tif 000065
として定義される。この式に挿入すると、第１のステップの結果
【数６４】
2010530678.tif 000066
は直ちに、
【数６５】
2010530678.tif 000067
などを与える。
【００４０】
（ｉｉ）階調保存手法（ＷＩＭＡＸ）の模倣。式（１６）では、合計
【数６６】
2010530678.tif 000068
を、
【数６７】
2010530678.tif 000069
に置き換えることができる。上式で、Λは、占有副搬送波に対するインデックス集合である。すなわち、要求に応じて、この合計ではすべての副搬送波を省略することができ、これらの副搬送波は、（ＷＩＭＡＸ標準に従って）階調保存のために保存される。
【００４１】
（ｉｉｉ）別法として、各シンボルに対して、
【数６８】
2010530678.tif 000070
となるように、制約条件を導入することができる。上式で、ＴＥＶＭｆは、事前定義された閾値であり、サンプルｋのＥＶＭを限界ＴＥＶＭｆ％に制限する。
【００４２】
制約
クリッピング閾値、スペクトル・マスク要件、および継続条件に関する３つのタイプの制約が存在する。
【００４３】
クリッピング制約：平均電力は、事前定義された値に正規化されるものとする。クリッピング制約では、
【数６９】
2010530678.tif 000071
を保持しなければならない。上式で、Ｌ（ｎ）は、フレーム内のｎ番目のＯＦＤＭシンボルの長さであり、またＴｃｌｉｐは、事前定義されたクリッピング閾値である。次いで、Ｔｃｌｉｐ、Ｔｃｌｉｐ２はそれぞれ、クリッピングされた信号の最大大きさ、最大電力を定義する。
【００４４】
スペクトル放出マスク制約：スペクトル放出マスク制約は、
【数７０】
2010530678.tif 000072
として定義される。上式で、Ｍ（１），．．．，Ｍ（ＬＭ）は、事前定義されたスペクトル放出マスクであり、また
【数７１】
2010530678.tif 000073
は、電力スペクトル密度である。マスクの長さＬＭは、信号帯域幅外の周波数範囲を指す。
【００４５】
継続制約：継続制約は、クリッピングされた時間領域のシンボルの継続を指す。スペクトル放出マスク条件が適用されるシンボルの数は制限されており、１つのシンボルだけに優先的に適用されるので、互いに連結する２つのシンボルにおいて、ソフト切替えを確実にしなければならない。
【００４６】
パート２は、反復の手順（反復）として実現することができ、ＥＶＭ最適化およびスペクトル放出マスク制御は周波数領域で行われ、一方クリッピングは時間領域で行われるので、反復では通常、フーリエ変換とその逆の間で一進一退の変化が必要とされる。
【００４７】
第２のパートの好ましい実施形態では、最小式（１６）が使用され、最小式（１６）では、γが直ちに時間領域の補正を与えるので、領域間の変化を回避することができる。最小式（１６）は、そのフィルタ係数（１７）によって定義されるＦＩＲ（有限インパルス応答）フィルタＶとして実現することができる。すなわち、
【数７２】
2010530678.tif 000074
である。上式で、記号「○」は、ＦＩＲフィルタリングを表す。しかし、ＥＶＭ最適化は、スペクトル放出マスクに違反することがある。さらに、γによって信号を補正する際に、クリッピング制約に違反することもある。この影響は、信号ｈｃを計算することによって補正することができる。信号ｈｃは、
【数７３】
2010530678.tif 000075
に従って、ハード・クリッピングを行う。したがって、γおよびｈｃという、スペクトルを減衰させる２つの信号が存在する。したがって、スペクトル品質を確実にするために、両信号の合計にパルス整形フィルタが適用される。スペクトル放出マスク制約を満たすために、フィルタＰによるパルス整形が実行される。このときγの変化は、
【数７４】
2010530678.tif 000076
によって与えられる。上式で、Ｐ○ｈｃは、ソフト・クリッピング手順に対応する。ＰフィルタとＶフィルタの統合のように、いくつかの実装依存の簡略化が存在する。継続制約には、単一のＯＦＤＭシンボルの境界を超えて、パルス整形フィルタリングによって自動的に達する。
【００４８】
ここからは、以下の反復の手法の好ましい実施形態に対する原理が続く。
【００４９】
１．古いガンマを計算する。
【数７５】
2010530678.tif 000077
上式で、
【数７６】
2010530678.tif 000078
は、任意のＯＦＤＭシンボルに対するアップサンプリングおよび第１のクリッピング・ユニットからの出力であり、また上式で、ｓは、副搬送波に関する逆フーリエ変換である。
【００５０】
２．以下に従って、古いガンマから新しいガンマを計算する。
【数７７】
2010530678.tif 000079
【００５１】
３．ハード・クリッピング補正信号ｈｃを、
【数７８】
2010530678.tif 000080
になるように計算する。
【００５２】
４．古いγを、
【数７９】
2010530678.tif 000081
に従って補正しなければならない量を計算する。
【００５３】
５．新しい「古い」γを、
【数８０】
2010530678.tif 000082
に従って計算する。
【００５４】
６．何らかの停止基準が満たされるまで、たとえば固定点に達するまで、または定義された数の反復が実行されるまで、ステップ２を繰り返す。
【００５５】
この反復に対する一例を、図８〜図１１に与える。図８および図９は、反復の始端および終端での時間領域のガンマを示し、図１０および図１１は、γのフーリエ変換、すなわちＥＶＭ最小化前後の周波数領域の減衰を示す。
【００５６】
可能な延長
（ｉ）前述のように、スペクトル放出マスク制約は、パルス整形フィルタリングによって確実になる。すべての伝送帯域幅に対するパルス整形フィルタは、さらなる補間フィルタとともに、最適化手順を用いて、（ａ）事前定義されたスペクトル放出マスクがちょうど満たされるように、そして（ｂ）完全なクリッピング方式が考えられる最善のＥＶＭを与えるように、すなわち、これらのフィルタを使用する方式を用いてフィルタ係数が最適化されるように、別々に計算される。
【００５７】
（ｉｉ）前述の反復の手法はまた、多重搬送波の場合にも適用することができる。基本的な概念は、（ａ）搬送波ごとに反復経路を通過できるように、対応する多重搬送波の場合に必要とされるγおよびフィルタの周波数偏移を実行すること、ならびに（ｂ）フィルタリング後に、これらの成分を加えることである。さらに、特殊なハード・クリッピング・モジュールでは、各搬送波に対するｈｃ信号を計算することができる。
【００５８】
図１は、前述の方法のピーク対平均電力低減の概略を示す。周波数領域の副搬送波として表すＯＦＤＭシンボル１０が、逆フーリエ変換およびプレフィックシング・ユニット１００へ送られ、ユニット１００は、プレフィックシングされまた必要に応じてランピングされた時間領域のＯＦＤＭシンボル１２を生成する。
【００５９】
この信号１２は、アップサンプリングおよびクリッピング・ステップとＥＶＭ最適化およびクリッピング・ステップとからなるピーク対平均電力低減ユニット２００へ送られる。ユニット２００の出力は、さらなるアップサンプリングと、その後に続くプリディストーションに対する準備ができたＯＦＤＭ信号１５である。
【００６０】
図２は、信号作成を示す。周波数領域の副搬送波として表すＯＦＤＭシンボル１０が、逆フーリエ変換ユニット１１０へ送られ、ユニット１１０は、時間領域のＯＦＤＭシンボル１１を生成する。プレフィックシングおよびランピング・ユニット１２０では、時間領域のＯＦＤＭシンボル１１は、プレフィックシングされ、また必要に応じてランピングされて、プレフィックシングされ、ランピングされ、またクリッピングされていない時間領域のＯＦＤＭシンボル１２を与える。
【００６１】
図３は、ピーク対平均電力低減ブロックを示す。プレフィックシングされまたクリッピングされていないＯＦＤＭシンボル１２が、アップサンプリングおよびクリッピング・サブユニット２１０へ送られ、サブユニット２１０は、サンプル率を増大させて、第１ステップでクリッピングされた時間領域のＯＦＤＭシンボル１３を与える。この信号１３は、ＥＶＭ最適化およびクリッピング・サブユニット２２０へ送られ、サブユニット２２０は、さらなるアップサンプリングと、その後に続くプリディストーションに対する準備ができた、プレフィックシングされ、クリッピングされ、またＥＶＭ最適化されたＯＦＤＭシンボル１５を与える。
【００６２】
図４は、アップサンプリングおよび第１のクリッピング手順を示す。プレフィックシングされまたクリッピングされていないＯＦＤＭシンボル１２が、アップサンプリングおよびクリッピング・サブユニット２１０へ送られ、サブユニット２１０は、サンプル率を増大させて、第１ステップでクリッピングされた時間領域のＯＦＤＭシンボル１３を与える。この信号１３は、ＥＶＭ最適化およびクリッピング・サブユニット２２０へ送られ、サブユニット２２０は、さらなるアップサンプリングと、その後に続くプリディストーションのために読み取った、プレフィックシングされ、クリッピングされ、またＥＶＭ最適化されたＯＦＤＭシンボルを与える。
【００６３】
図５は、ＥＶＭ最適化およびクリッピング手順を示す。プレフィックシングされまたクリッピングされていないＯＦＤＭシンボル１２が、アップサンプリングおよびクリッピング・サブユニット２１０へ送られ、サブユニット２１０は、サンプル率を増大させて、第１ステップでクリッピングされた時間領域のＯＦＤＭシンボル１３を与える。この信号１３は、ＥＶＭ最適化およびクリッピング・サブユニット２２０へ送られ、サブユニット２２０は、さらなるアップサンプリングと、その後に続くプリディストーションのために読み取った、プレフィックシングされ、クリッピングされ、またＥＶＭ最適化されたＯＦＤＭシンボルを与える。
【図１】
2010530678.tif 000083
【図２】
2010530678.tif 000084
【図３】
2010530678.tif 000085
【図４】
2010530678.tif 000086
【図５】
2010530678.tif 000087
【図６】
2010530678.tif 000088
【図７】
2010530678.tif 000089
【図８】
2010530678.tif 000090
【図９】
2010530678.tif 000091
【図１０】
2010530678.tif 000092
【図１１】
2010530678.tif 000093
【図１２】
2010530678.tif 000094
【国際調査報告】
2010530678.tif 000095
2010530678.tif 000096
2010530678.tif 000097