(57)【要約】    【課題】        受信側通信装置の復調性能や伝送効率を低下させることなく、マルチキャリア信号の送信ピーク電力対平均電力比を低減させることのできるマルチキャリア信号送信装置及びその方法、並びにこのマルチキャリア信号送信装置を具備する消費電力の少ない無線通信装置を提供すること。    【解決手段】    信号置換部１１０は、サブキャリア指定部１０９から入力されてくるサブキャリア指定信号に基づいて、ＦＦＴ部１０８から入力されてくるマルチキャリア信号における一部のサブキャリア即ちサブキャリア指定部１０９によって指定されたサブキャリアを、バッファ部１０２に保持されているオーバーサンプリングされる前、かつ、電力レベルを抑圧される前の対応するサブキャリアと置換する。  【選択図】        図１
2005294996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア信号を保持するバッファと、
マルチキャリア信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリング手段と、
オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号における第１の閾値以上の電力レベルを検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されたときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の電力レベルを第２の閾値以下に抑圧する抑圧手段と、
前記抑圧手段によって電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号に含まれる帯域外成分を取り除く帯域制限手段と、
帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアを前記バッファに保持されたマルチキャリア信号のサブキャリアと置換した後に、前記一部のサブキャリアを置換されたマルチキャリア信号を前記オーバーサンプリング手段に提供する置換手段と、
前記検出手段によって前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されないときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号を送信する送信手段と、
を具備することを特徴とするマルチキャリア信号送信装置。
【請求項２】
前記マルチキャリア信号のチャネル構成に応じて、前記置換手段において置換される前記一部のサブキャリアを指定する指定手段を、
さらに具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア信号送信装置。
【請求項３】
マルチキャリア信号におけるパイロット又は制御情報を伝送するサブキャリアを、前記置換手段において置換される前記一部のサブキャリアとして指定する指定手段を、
さらに具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア信号送信装置。
【請求項４】
マルチキャリア信号が送信される伝送路の品質情報を取得し、取得された伝送路品質情報に基づいて伝送路品質が第３の閾値以上のサブキャリアを選定し、選定されたサブキャリアの中から前記置換手段において置換される前記一部のサブキャリアを指定する指定手段を、
さらに具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア信号送信装置。
【請求項５】
前記オーバーサンプリング手段は、マルチキャリア信号とオーバーサンプリング用追加信号とを共に逆高速フーリエ変換することによってマルチキャリア信号をオーバーサンプリングするものであり、
前記帯域制限手段は、前記抑圧手段によって電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号を高速フーリエ変換することにより、前記マルチキャリア信号から前記オーバーサンプリング用追加信号を取り除くものである、
ことを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア信号送信装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のマルチキャリア信号送信装置を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
マルチキャリア信号を保持する保持ステップと、
マルチキャリア信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングステップと、
オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号における第１の閾値以上の電力レベルを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されたときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の電力レベルを第２の閾値以下に抑圧する抑圧ステップと、
前記抑圧ステップにおいて電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号に含まれる帯域外成分を取り除く帯域制限ステップと、
帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアを前記保持ステップで保持されたマルチキャリア信号のサブキャリアと置換した後に、前記一部のサブキャリアを置換されたマルチキャリア信号を前記オーバーサンプリングステップに提供する置換ステップと、
前記検出ステップにおいて前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されないときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号を送信する送信ステップと、
を具備することを特徴とするマルチキャリア信号送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャリア信号の送信装置、この送信装置を具備する無線通信装置及びマルチキャリア信号の送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチキャリア伝送方式は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数の搬送波（サブキャリア）を用いてデータを伝送することにより、伝送効率を向上させ、結果的に高速伝送を可能とする技術である。特にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式は、データが配置される複数のサブキャリアが相互に直交しているため、マルチキャリア伝送方式の中で最も周波数利用効率が高い方式である。このため、ＯＦＤＭ変調方式やＯＦＤＭ変調方式にＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式が、将来の高速伝送技術として検討されている。
【０００３】
上述のように、ＯＦＤＭ変調方式等のマルチキャリア伝送方式においては、複数のサブキャリアを用いて並列伝送を行う。このような複数のサブキャリアで構成されるマルチキャリア信号を送信する際に、各サブキャリアの位相が揃ってしまうと、その平均送信電力と比較して送信ピーク電力が著しく大きくなる。そのため、各サブキャリアの位相が揃ったマルチキャリア信号を電力増幅すると、マルチキャリア信号に非線形歪みと帯域外不要輻射とが発生し易い。この非線形歪みと帯域外不要輻射との発生を防ぐためには、マルチキャリア信号の電力増幅において、広いダイナミックレンジに渡り出力の直線性を維持できる送信電力増幅器を使用すればよい。しかし、一般にこのような増幅器は著しく効率が低いため、このような低効率の増幅器を通信装置に使用すれば、その通信装置の消費電力が増大する。ちなみに、理論上の送信ピーク電力はサブキャリア数に比例して増大するが、実際には、最大電力を発生する送信データ系列が発生する確率は非常に低いため、送信電力増幅器の入力バックオフは１０ｄＢ程度に設定されることが多い。
【０００４】
ところで、送信信号の送信ピーク電力対平均電力比（ＰＡＰＲ：Peak-to-Average Power Ratio）を低減する手法が幾つか提案されている。例えば、「ピーククリッピング」と呼ばれる(「ピークリミット」や「ピークカット」とも呼ばれる)ＰＡＰＲ低減手法が挙げられる(例えば特許文献１参照)。このピーククリッピング手法では、電力増幅前の複素ベースバンド信号の時間波形について既定のしきい値を超える部分を削除、即ちクリッピングすることにより前記時間波形の振幅（電力）を制限する。ここで、ピーククリッピング前の信号振幅をｘ、ピーククリッピングしきい値をαとしたとき、ピーククリッピング後の信号振幅ｙは下記式（１）で与えられる。
【０００５】
【数１】
2005294996.tif 000003
【０００６】
しかし、ピーククリッピング手法では、送信信号に非線型歪みが生じ、送信信号の伝送特性が劣化してしまう。また、ピーククリッピング手法では、送信信号に帯域外不要輻射が発生してしまうため、発生した帯域外不要輻射を除去しなければならない。
【０００７】
このような帯域外不要輻射を除去する手法として、先ず帯域制限フィルタの使用が考えられる。しかし、帯域制限フィルタを使用すると、送信信号にピークが再発生することがある。
【０００８】
次いで、このような帯域外不要輻射を除去する手法として、オーバーサンプリングされた複素ベースバンド信号をピーククリッピングし、このピークリッピングされた部分の電力を帯域外成分として除去する手法が知られている。具体的には、この手法では、ピーククリッピングと帯域外成分の除去とを繰り返すことによって、帯域外不要輻射を除去しつつ、複素ベースバンド信号のピーク電力を削減する(例えば非特許文献１参照)。
【０００９】
なお、マルチキャリア伝送方式においては、同一のシンボル内に、データを伝送するサブキャリアと、制御情報やパイロットを伝送するサブキャリアと、を多重することが可能である。また、マルチキャリア伝送方式において、マルチパスにより周波数選択性フェージングが生じるときには、サブキャリア毎に伝送路状態が異なることが知られている。
【特許文献１】特開２００２−４４０５４号公報
【非特許文献１】アームストロング．J（Armstrong, J.）著，「繰り返されたクリッピングと周波数領域フィルタリングとによるＯＦＤＭのピーク対平均電力の低減（Peak-to-average power reduction for OFDM by repeated clipping and frequency domain filtering）」，エレクトロニクス・レター（Electronics Letters），２００２年２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の帯域外不要輻射を除去する手法を採用したマルチキャリア信号送信装置では、マルチキャリア信号の同一シンボル内の各サブキャリアで伝送される情報の種類若しくは重要性又はそのサブキャリア間の伝送路品質の差異を考慮することなくピーククリッピングが行なわれることから、伝送帯域内のマルチキャリア信号全体にピーククリッピングに起因する非線形歪みが生じることになる。そのため、従来のマルチキャリア信号送信装置では、このような非線形歪みにより、受信側通信装置において例えばトランスポートフォーマット選択情報等の重要な制御情報やパイロットが誤って復調される場合があった。そして、このような場合には、受信されたマルチキャリア信号全体の復調性能が低下するという問題がある。
【００１１】
また、従来のマルチキャリア信号送信装置では、伝送路品質が良好なサブキャリアにこのような非線形歪みが生じてしまうと、高い伝送効率が得られないという問題もある。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、受信側通信装置の復調性能や伝送効率を低下させることなく、マルチキャリア信号の送信ピーク電力対平均電力比を低減させることのできるマルチキャリア信号送信装置及びその方法、並びにこのマルチキャリア信号送信装置を具備する消費電力の少ない無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るマルチキャリア信号送信装置は、マルチキャリア信号を保持するバッファと、マルチキャリア信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリング手段と、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号における第１の閾値以上の電力レベルを検出する検出手段と、前記検出手段によって前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されたときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の電力レベルを第２の閾値以下に抑圧する抑圧手段と、前記抑圧手段によって電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号に含まれる帯域外成分を取り除く帯域制限手段と、帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアを前記バッファに保持されたマルチキャリア信号のサブキャリアと置換した後に、前記一部のサブキャリアを置換されたマルチキャリア信号を前記オーバーサンプリング手段に提供する置換手段と、前記検出手段によって前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されないときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、置換手段において、帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアがバッファに保持されているマルチキャリア信号の対応するサブキャリアと置換されるため、簡便な手段によってマルチキャリア信号の一部のサブキャリアをピーククリッピング即ちその電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護することができる。
【００１５】
本発明に係るマルチキャリア信号送信装置は、前記発明において、前記マルチキャリア信号のチャネル構成に応じて、前記置換手段において置換される前記一部のサブキャリアを指定する指定手段を、さらに具備する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、指定手段が、マルチキャリア信号のチャネル構成に応じて、置換手段の置換する一部のサブキャリアを指定するため、マルチキャリア信号のサブキャリアが複数のチャネルに割り振られる場合でも、重要な情報を伝送するチャネルについて、受信側通信装置の復調性能や伝送効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００１７】
本発明に係るマルチキャリア信号送信装置は、前記発明において、マルチキャリア信号におけるパイロット又は制御情報を伝送するサブキャリアを、前記置換手段において置換される前記一部のサブキャリアとして指定する指定手段を、さらに具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、指定手段が、マルチキャリア信号におけるパイロット又は制御情報を伝送するサブキャリアを置換手段の置換する一部のサブキャリアとして指定するため、これらの重要な情報を伝送するサブキャリアを、電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護して、受信側通信装置の復調性能や伝送効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００１９】
本発明に係るマルチキャリア信号送信装置は、前記発明において、マルチキャリア信号が送信される伝送路の品質情報を取得し、取得された伝送路品質情報に基づいて伝送路品質が第３の閾値以上のサブキャリアを選定し、選定されたサブキャリアの中から前記置換手段において置換される前記一部のサブキャリアを指定する指定手段を、さらに具備する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、指定手段が、伝送路品質が良好なサブキャリアの中から置換手段の置換する一部のサブキャリアを指定するため、送信されるマルチキャリア信号による伝送効率を効果的に改善することができる。
【００２１】
本発明に係るマルチキャリア信号送信装置は、前記発明において、前記オーバーサンプリング手段は、マルチキャリア信号とオーバーサンプリング用追加信号とを共に逆高速フーリエ変換することによってマルチキャリア信号をオーバーサンプリングするものであり、前記帯域制限手段は、前記抑圧手段によって電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号を高速フーリエ変換することにより、前記マルチキャリア信号から前記オーバーサンプリング用追加信号を取り除くものである、構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、ＯＦＤＭ変調方式を利用するため、伝送効率を効果的に高めることができる。
【００２３】
本発明に係る無線通信装置は、前記発明に係るマルチキャリア信号送信装置を具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、無線通信装置は、前記発明に係るマルチキャリア信号送信装置を具備するため、重要な情報を伝送するサブキャリアに非線形歪みが生じることを防止できることから、その消費電力を抑制し、かつ、伝送効率を効果的に高めることができる。
【００２５】
本発明に係るマルチキャリア信号送信方法は、マルチキャリア信号を保持する保持ステップと、マルチキャリア信号をオーバーサンプリングするオーバーサンプリングステップと、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号における第１の閾値以上の電力レベルを検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されたときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の電力レベルを第２の閾値以下に抑圧する抑圧ステップと、前記抑圧ステップにおいて電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号に含まれる帯域外成分を取り除く帯域制限ステップと、帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアを前記保持ステップで保持されたマルチキャリア信号のサブキャリアと置換した後に、前記一部のサブキャリアを置換されたマルチキャリア信号を前記オーバーサンプリングステップに提供する置換ステップと、前記検出ステップにおいて前記第１の閾値以上の電力レベルが検出されないときには、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号を送信する送信ステップと、を具備するようにした。
【００２６】
この方法によれば、置換ステップにおいて、帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアがオーバーサンプリングされる前の対応するサブキャリアと置換されるため、簡便な手法によってマルチキャリア信号の一部のサブキャリアをピーククリッピング即ちその電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、オーバーサンプリング後に電力レベルが抑圧され、かつ、帯域外成分が取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアが、そのオーバーサンプリング前のマルチキャリア信号における対応するサブキャリアと置換されるため、簡便な手段によってマルチキャリア信号の一部のサブキャリアを電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護することができる。その結果、本発明によれば、通信システムにおける受信側通信装置の復調性能や伝送効率を低下させることなく、マルチキャリア信号の送信ピーク電力対平均電力比を抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の骨子は、オーバーサンプリング後に電力レベルを抑圧され、かつ、帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアを、そのオーバーサンプリング前のマルチキャリア信号における対応するサブキャリアと置換することである。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア信号送信装置１００の構成を示すブロック図である。マルチキャリア信号送信装置１００は、無線通信システムにおける無線通信装置即ち基地局装置や通信端末装置等、或いは放送送信機等に搭載されて使用される。
【００３１】
マルチキャリア信号送信装置１００は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１０１、バッファ部１０２、切り替え部１０３、１０６、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１０４、ピーク検出部１０５、ピーク抑圧部１０７、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部１０８、サブキャリア指定部１０９、信号置換部１１０、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１１、無線送信処理部１１２及びアンテナ素子１１３を具備する。
【００３２】
Ｓ／Ｐ変換部１０１は、図示しないベースバンド部等から入力されてくる送信データをＳ／Ｐ変換し、変換後の並列データ系列即ちマルチキャリア信号をバッファ部１０２に入力する。
【００３３】
バッファ部１０２は、Ｓ／Ｐ変換部１０１から入力されてくるマルチキャリア信号を切り替え部１０３へ出力すると伴に、そのマルチキャリア信号を一時的に保持して所定のタイミングで信号置換部１１０に入力する。また、バッファ部１０２は、後述するピーク検出部１０５からの通知に基づいて、保持しているマルチキャリア信号をクリアする。
【００３４】
切り替え部１０３は、ピーク検出部１０５からの通知に基づいて、ＩＦＦＴ部１０４への接続をバッファ部１０２又は後述する信号置換部１１０のいずれか一方に切り替える。従って、切り替え部１０３は、バッファ部１０２から入力されてくるマルチキャリア信号又は信号置換部１１０から入力されてくるマルチキャリア信号のいずれか一方をＩＦＦＴ部１０４に入力する。
【００３５】
ＩＦＦＴ部１０４は、切り替え部１０３から入力されてくるマルチキャリア信号とオーバーサンプリング用追加信号即ち帯域外成分となる「０信号」とに対してＩＦＦＴ変換処理を施して、マルチキャリア信号を周波数領域信号から時間領域信号へと変換させつつオーバーサンプリングする。従って、本実施の形態では、ＩＦＦＴ部１０４がオーバーサンプリング手段として機能することになる。なお、Ｎ個のデータ系列に対してＩ倍オーバーサンプリングを行う場合には、Ｎ×(Ｉ−１)個の０信号がＩＦＦＴ部１０４に入力される必要がある。例えば、並列データ系列が [Ａ1, Ａ2, Ａ3, Ａ4] であり、２倍オーバサンプリングを行うとき、ＩＦＦＴ部への入力は [Ａ1, Ａ2, 0, 0, 0, 0, Ａ3, Ａ4]となる。そして、ＩＦＦＴ部１０４は、このＩＦＦＴ変換処理後のマルチキャリア信号をピーク検出部１０５に入力する。
【００３６】
ピーク検出部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から入力されてくるマルチキャリア信号の電力レベルを測定して、第１の閾値以上の電力レベルの検出を試みる。ピーク検出部１０５は、第１の閾値以上の電力レベルを検出したときには、後述する切り替え部１０６に対して、そのマルチキャリア信号を入力すると伴に、そのマルチキャリア信号をピーク抑圧部１０７に入力するように通知する。またこのとき、ピーク検出部１０５は、切り替え部１０３に対して、信号置換部１１０から入力されてくるマルチキャリア信号をＩＦＦＴ部１０４に入力するように通知する。つまり、ピーク検出部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から入力されてくるマルチキャリア信号について、第１の閾値以上の電力レベルを検出したときには、そのマルチキャリア信号が後述するピーク抑圧部１０７、ＦＦＴ部１０８及び信号置換部１１０を経て再びＩＦＦＴ部１０４に入力されるように、切り替え部１０３、１０６にそれぞれ通知する。一方で、ピーク検出部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から入力されてくるマルチキャリア信号について、第１の閾値以上の電力レベルを検出できなかったときには、切り替え部１０６に対して、そのマルチキャリア信号を入力すると伴に、そのマルチキャリア信号をＰ／Ｓ変換部１１１に入力するように通知する。またこのとき、ピーク検出部１０５は、切り替え部１０３に対してバッファ部１０２から入力されてくるマルチキャリア信号をＩＦＦＴ部１０４に入力するように通知する。またこのとき、ピーク検出部１０５は、バッファ部１０２に対して、保持しているマルチキャリア信号をクリアするように通知する。つまり、ピーク検出部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から入力されてくるマルチキャリア信号について、第１の閾値以上の電力レベルを検出できなかったときには、ＩＦＦＴ変換処理されたマルチキャリア信号が受信側通信装置に無線送信され、かつ、次のマルチキャリア信号がＩＦＦＴ部１０４に入力されるように切り替え部１０３、１０６にそれぞれ通知する。
【００３７】
切り替え部１０６は、ピーク検出部１０５からの通知に基づいて、ピーク検出部１０５との接続を、ピーク抑圧部１０７又はＰ／Ｓ変換部１１１のいずれか一方に切り替える。従って、切り替え部１０６は、ピーク検出部１０５から入力されてくるマルチキャリア信号を、ピーク抑圧部１０７又はＰ／Ｓ変換部１１１のいずれか一方に入力する。
【００３８】
ピーク抑圧部１０７は、切り替え部１０６から入力されてくるマルチキャリア信号の電力レベルを測定して、電力レベルが第２の閾値を超える部分を抑圧する。即ち、ピーク抑圧部１０７は、マルチキャリア信号の電力レベルが第２の閾値以下となるようにピーククリッピングする。そして、ピーク抑圧部１０７は、電力レベルを抑圧した後のマルチキャリア信号をＦＦＴ部１０８に入力する。
【００３９】
ＦＦＴ部１０８は、ピーク抑圧部１０７から入力されてくるマルチキャリア信号に対してＦＦＴ変換処理を施すことにより、そのマルチキャリア信号を時間領域信号から周波数領域信号へと変換すると伴に、そのマルチキャリア信号に含まれる帯域外成分(「０信号」に対応するサブキャリア)を分離して取り除く。そして、ＦＦＴ部１０８は、ＦＦＴ変換処理後の帯域外成分を取り除いたマルチキャリア信号即ち伝送帯域内成分のみからなるマルチキャリア信号を信号置換部１１０に入力する。
【００４０】
サブキャリア指定部１０９は、図示しないチャネル構成判定部等から入力されてくる外部情報に基づいて、重要な情報を伝送するチャネルに割り当てられたサブキャリアや要求伝送効率の比較的高いサブキャリア等を選定し、選定されたサブキャリアの中から少なくとも１つのサブキャリアを指定して、その指定したサブキャリアを通知するサブキャリア指定信号を信号置換部１１０に入力する。
【００４１】
信号置換部１１０は、サブキャリア指定部１０９から入力されてくるサブキャリア指定信号に基づいて、ＦＦＴ部１０８から入力されてくるマルチキャリア信号における一部のサブキャリア即ちサブキャリア指定部１０９によって指定されたサブキャリアを、バッファ部１０２に保持されているオーバーサンプリングされる前の対応するサブキャリアと置換する。そして、信号置換部１１０は、このサブキャリアを置換した後のマルチキャリア信号を切り替え部１０３に入力する。なお、信号置換部１１０の構成及び動作については後に詳述する。
【００４２】
Ｐ／Ｓ変換部１１１は、切り替え部１０６から入力されてくるマルチキャリア信号をＰ／Ｓ変換して無線送信処理部１１２に入力する。
【００４３】
無線送信処理部１１２は、Ｐ／Ｓ変換部１１１から入力されてくるマルチキャリア信号に対して、ガードインターバル挿入、ディジタル／アナログ変換、直交変調及び電力増幅等の無線送信処理を施した後に、その処理後のマルチキャリア信号をアンテナ素子１１３を介して受信側通信装置に向けて無線送信する。
【００４４】
次に、信号置換部１１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、信号置換部１１０の構成を示すブロック図である。信号置換部１１０は、複数のスイッチ部２０１−１〜２０１−Ｎ及び出力バッファ部２０２を具備する。
【００４５】
スイッチ部２０１−１〜２０１−Ｎは、ＦＦＴ部１０８から入力されてくるマルチキャリア信号のサブキャリアと同数設けられており、サブキャリア指定部１０９から入力されてくるサブキャリア指定信号に従って、バッファ部１０２から入力されてくる電力レベルを抑圧される前のマルチキャリア信号のサブキャリアと、ＦＦＴ部１０８から入力されてくる電力レベルを抑圧された後のマルチキャリア信号のサブキャリアと、のいずれか一方を選択して、選択された方のサブキャリアを出力バッファ部２０２にそれぞれ入力する。
【００４６】
出力バッファ部２０２は、スイッチ部２０１−１〜２０１−Ｎから入力されてくるサブキャリアを蓄積し、全てのサブキャリアに関して入力が完了した段階で、蓄積された全てのサブキャリアを切り替え部１０３に入力する。なお、出力バッファ部２０２は、蓄積された全サブキャリアを切り替え部１０３に入力した後にクリアされる。
【００４７】
次に、マルチキャリア信号送信装置１００の動作について図３を用いて説明する。図３は、マルチキャリア信号送信装置１００の動作を示すフロー図である。
【００４８】
最初に、ステップＳＴ３０１では、サブキャリア指定部１０９がチャネル構成情報等を含む外部情報に基づいて、マルチキャリア信号の各シンボルにおいて非線形歪みから保護するサブキャリアを指定し、その指定されたサブキャリアを信号置換部１１０に通知する。
【００４９】
続いて、ステップＳＴ３０２では、Ｓ／Ｐ変換部１０１が、送信データにＳ／Ｐ変換処理を施してマルチキャリア信号を生成し、生成されたマルチキャリア信号をバッファ部１０２に入力する。
【００５０】
続いて、ステップＳＴ３０３では、バッファ部１０２が、Ｓ／Ｐ変換部１０１から入力されてくるマルチキャリア信号を保持する。
【００５１】
続いて、ステップＳＴ３０４では、ＩＦＦＴ部１０４が、切り替え部１０３からのマルチキャリア信号とオーバーサンプリング用追加信号としての０信号とを共にＩＦＦＴ変換処理することにより、マルチキャリア信号をオーバーサンプリングする。
【００５２】
続いて、ステップＳＴ３０６では、ピーク検出部１０５が、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の電力レベルを測定し、第１の閾値以上の電力レベルが検出されたか判定する。ステップＳＴ３０６において第１の閾値以上の電力レベルが検出されたときには、ステップＳＴ３０６に続いてステップＳＴ３０７が実行される。一方で、ステップＳＴ３０６において第１の閾値以上の電力レベルが検出されなかったときには、ステップＳＴ３０６に続いてステップＳＴ３１０が実行される。従って、ステップＳＴ３０６においてピーク検出部１０５により第１の閾値以上の電力レベルが検出されなくなるまで、ステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンが繰り返し実行されることになる。
【００５３】
続いて、ステップＳＴ３０７では、ピーク抑圧部１０７がマルチキャリア信号の電力レベルを測定し、その電力レベルが第２の閾値以下となるように、第２の閾値を超える部分を抑圧する。
【００５４】
続いて、ステップＳＴ３０８では、ＦＦＴ部１０８が、電力レベルを抑圧されたマルチキャリア信号にＦＦＴ変換処理を施し、そのマルチキャリア信号に含まれる帯域外成分を分離して取り除く。
【００５５】
続いて、ステップＳＴ３０９では、信号置換部１１０が、サブキャリア指定部１０９からのサブキャリア指定信号に従って、電力レベルを抑圧された後に帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアをオーバーサンプリングされる前のマルチキャリア信号の対応するサブキャリアと置換する。そして、ステップＳＴ３０９に続いてステップＳＴ３０４が再度実行される。
【００５６】
続いて、ステップＳＴ３１０では、切り替え部１０６がマルチキャリア信号をＰ／Ｓ変換部１１１に入力し、Ｐ／Ｓ変換部１１１が入力されてくるマルチキャリア信号をＰ／Ｓ変換する。
【００５７】
続いて、ステップＳＴ３１１では、無線送信処理部１１２が、Ｐ／Ｓ変換部１１１から入力されてくるマルチキャリア信号に所定の無線送信処理を施し、その処理後のマルチキャリア信号をアンテナ素子１１３を介して受信側通信装置に向けて無線送信する。
【００５８】
続いて、ステップＳＴ３１２では、バッファ部１０２がピーク検出部１０５からの通知に基づいて、保持しているマルチキャリア信号をクリアする。
【００５９】
図４に、マルチキャリア信号送信装置１００において、ピーク検出部１０５が、マルチキャリア信号について第１の閾値「α」以上の電力レベルを検出した場合に、ピーク抑圧部１０７や信号置換部１１０における信号処理によってその信号ベクトルが変化する様子をＩ−Ｑ平面上の複素信号ベクトルとして示す。図４において、ピーク抑圧部１０７によって電力レベルを抑圧される前の複素信号ベクトルを「Ｘ０」とすると、その電力レベルを第２の閾値「β」以下に抑圧された後の複素信号ベクトルは「Ｘ１」で表現される。また、ＦＦＴ部１０８によってＸ１に含まれる帯域外成分が取り除かれると、「Ｘ２」となり、さらに信号置換部１１０によってＸ２がオーバーサンプリングされる前のサブキャリアに置換されると、「Ｘ３」となる。
【００６０】
図５と図６とに、信号置換部１１０において、マルチキャリア信号におけるサブキャリアの一部を置換する様子を示す。図５には、ピーク抑圧部１０７からＦＦＴ部１０８に入力される段階のマルチキャリア信号を示す。なお、図５では、帯域外成分を取り除いた状態即ち伝送帯域内のサブキャリアのみを明記し、そのサブキャリアにそれぞれＳ１〜Ｓ８の参照符号を付している。また、図５では、帯域外成分も含めて、ピーク抑圧部１０７における電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みのレベルを網掛領域で示している。一方で、図６には、図５に示すマルチキャリア信号がＦＦＴ部１０８において帯域外成分を取り除かれ、さらに信号置換部１１０においてサブキャリアＳ２、Ｓ７をオーバーサンプリングされる前のものに置換された後の非線形歪みのレベルを網掛領域で示している。
【００６１】
図６から明らかなように、本実施の形態に係るマルチキャリア信号送信装置１００では、信号置換部１１０から切り替え部１０３を介してＩＦＦＴ部１０４に入力されるマルチキャリア信号について、帯域外成分が全て取り除かれ、またサブキャリア指定部１０９によって指定されたサブキャリアにおける非線形歪みが完全に除去される。
【００６２】
なお、上述の通り、本実施の形態に係るマルチキャリア信号送信方法では、ステップＳＴ３０６において第１の閾値以上の電力レベルが検出されなくなるまで、ステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンが繰り返し実行されることになる。ステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンの実行回数が増加するに従って、図６におけるサブキャリアＳ１、Ｓ３〜Ｓ６、Ｓ８即ちサブキャリア指定部１０９によって指定されなかったサブキャリアにおける電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みのレベルが上昇する。一方で、サブキャリアＳ２、Ｓ７における電力レベルの抑制に起因して発生する非線形歪みのレベルは、ステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンの実行回数とは全く無関係である。
【００６３】
このように、本実施の形態１に係るマルチキャリア信号送信装置１００によれば、信号置換部１１０において、帯域外成分を取り除かれたマルチキャリア信号における一部のサブキャリアがオーバーサンプリングされる前のマルチキャリア信号における対応するサブキャリアと置換されるため、簡便な手段によってマルチキャリア信号の重要な一部のサブキャリアをピーククリッピング即ち電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護することができる。
【００６４】
また、本実施の形態に係るマルチキャリア信号送信装置１００によれば、サブキャリア指定部１０９が、マルチキャリア信号のチャネル構成に応じて、信号置換部１１０に置換させる一部のサブキャリアを指定するため、マルチキャリア信号のサブキャリアが複数のチャネルに割り振られる場合でも、重要な情報を伝送するチャネルについて、受信側通信装置の復調性能や伝送効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００６５】
また、本実施の形態に係る無線通信装置によれば、ＯＦＤＭ信号により無線通信が行われるため、伝送効率を効果的に高めることができる。
【００６６】
また、本実施の形態に係るマルチキャリア信号送信方法によれば、ステップＳＴ３０６において第１の閾値以上の電力レベルが検出されなくなるまで、ステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンが繰り返し実行されるため、マルチキャリア信号の送信ピーク電力対平均電力比を確実に抑圧することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態１では、ピーク抑圧部１０７において、第２の閾値βを超える部分に限り電力レベルを抑圧する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば第２の閾値βを超える部分と時間軸上で近接するサンプル点とに重み付け関数を重畳して合成し、その合成によって生成された信号サンプルの最大レベルを第２の閾値β以下となるように抑圧してもよい。このようにすれば、帯域制限処理後のマルチキャリア信号におけるピーク電力の再発生を効果的に防ぐことができる。
【００６８】
また、本実施の形態１では、ピーク検出部１０５で使用される第１の閾値αよりもピーク抑圧部１０７で使用される第２の閾値βの方を小さく設定する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば第１の閾値αと第２の閾値βとを同じ値に設定してもよい。このようにすれば、ピーク検出部１０５において、第１の閾値α以上の電力レベルが検出されたときに、その電力レベルを第１の閾値以下に抑圧すればよくなるため、マルチキャリア信号送信装置１００からピーク抑圧部１０７を省略することができる。
【００６９】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るマルチキャリア信号送信装置７００の構成を示すブロック図である。
【００７０】
マルチキャリア信号送信装置７００は、実施の形態１に係るマルチキャリア信号送信装置１００において、制御情報・パイロット挿入部７０１をさらに具備するものである。従って、マルチキャリア信号送信装置７００は、マルチキャリア信号送信装置１００の構成部と同一の機能を発揮する構成部を多く具備するため、このような同一の機能を発揮する構成部については、マルチキャリア信号送信装置１００の構成部と同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００７１】
制御情報・パイロット挿入部７０１は、Ｓ／Ｐ変換部１０１から入力されてくるマルチキャリア信号に制御情報及びパイロットを埋め込んだ後、そのマルチキャリア信号をバッファ部１０２に入力する。また同時に、制御情報・パイロット挿入部７０１は、そのマルチキャリア信号におけるシンボル毎のフォーマット情報をサブキャリア指定部１０９に通知する。
【００７２】
サブキャリア指定部１０９は、制御情報・パイロット挿入部７０１から通知されたフォーマット情報に基づいて、マルチキャリア信号におけるシンボル毎に制御情報及びパイロットを伝送するサブキャリアを特定し、その特定されたサブキャリアを置換するように指示するサブキャリア指定信号を生成して信号置換部１１０に入力する。
【００７３】
図８は、本実施の形態において使用されるマルチキャリア信号のフレームフォーマットの一例を示す図である。図８において、横軸は時間軸、縦軸は周波数軸であり、また最小の四角形で囲まれた領域は、１シンボル中の１サブキャリアを表現している。また、図８において、黒塗りの四角形はパイロットを伝送するサブキャリアを、網掛けの四角形は制御情報を伝送するサブキャリアを示している。図８に示すように、パイロットを伝送するサブキャリアを分散して配置する方法(Scattered Pilot)では、１シンボル中にデータを伝送するサブキャリアとパイロットを伝送するサブキャリアとが混在している。
【００７４】
このように、本実施の形態に係るマルチキャリア信号送信装置７００によれば、制御情報・パイロット挿入部７０１が制御情報又はパイロットを埋め込んだマルチキャリア信号について、そのシンボル毎のフォーマット情報をサブキャリア指定部１０９に通知し、サブキャリア指定部１０９が通知されたフォーマット情報に基づいて、信号置換部１１０に置換させるサブキャリアを指定するため、受信側通信装置の復調性能等に多大な影響を与える制御情報又はパイロットを電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから確実に保護することができる。従って、本実施の形態に係るマルチキャリア信号送信装置７００によれば、制御情報又はパイロットを電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護するため、受信側通信装置の復調性能や伝送効率が低下することを抑制することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態においても、上記実施の形態１と同様にステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンの実行回数が増加するに従って、サブキャリア指定部１０９によって指定されなかったサブキャリア例えば図８に示す制御情報及びパイロット以外のデータを伝送するサブキャリアにおける電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みのレベルは上昇する。しかし、本実施の形態によれば、図８に示すマルチキャリア信号の１シンボル中のデータを伝送するサブキャリアの数が制御情報及びパイロットを伝送するサブキャリアの数よりも十分多ければ、受信側通信装置の復調性能等が低下することを効果的に抑制できる。
【００７６】
（実施の形態３）
本発明に係る実施の形態３では、実施の形態１に係るマルチキャリア信号送信装置１００を使用し、そのサブキャリア指定部１０９に外部情報として伝送路品質情報を入力する。従って、本実施の形態では、実施の形態１と共通する点が多いため、以下において実施の形態１と相違する点についてのみ説明する。
【００７７】
図９に、図６におけるサブキャリアＳ１〜Ｓ８に対応する伝送帯域について、マルチパスによって周波数選択性フェージングが生じている場合の伝送路特性の一例を示す。図９の例では、サブキャリアＳ１、Ｓ２、Ｓ７の伝送路品質が第３の閾値以上となっていて良好であり、一方サブキャリアＳ４の伝送路品質が特に劣悪である。
【００７８】
ここで、サブキャリアＳ４における電力レベルの抑圧に起因して発生した非線形歪みのレベルは低いものの、その伝送路品質が劣悪であるため、サブキャリアＳ４は、受信側通信装置に誤って受信される確率が他のサブキャリアと比べて高い。つまり、サブキャリアＳ４における非線形歪みのレベルがどんなに低くなっても、伝送効率が改善される可能性は低い。そこで、本実施の形態では、サブキャリア指定部１０９が伝送路品質情報を取得して、その情報に基づいて、伝送効率を改善しうる基準として設定された第３の閾値以上のサブキャリアを選定し、選定されたサブキャリアの中からオーバーサンプリングされる前のものと置換させるサブキャリアを指定する。
【００７９】
図１０に、伝送路特性が図９に示す状態であり、かつ、マルチキャリア信号における非線形歪みのレベルが図５に示す状態であるときに、伝送路品質が第３の閾値以上であるサブキャリアＳ１、Ｓ２、Ｓ７をオーバーサンプリングされる前のものと置換した結果を示す。図１０から明らかなように、本実施の形態によれば、伝送路品質の良好なサブキャリアＳ１、Ｓ２、Ｓ７について、電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから確実に保護することができる。
【００８０】
従って、本実施の形態３によれば、伝送路品質が良好なサブキャリアを電力レベルの抑圧に起因して発生する非線形歪みから保護するので、伝送効率の低下を抑制しながら送信ピーク電力対平均電力比を低減させることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態３では、実施の形態１で説明したステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０９のルーチンの実行回数が増加するに従って、第３の閾値を徐々に大きくするようにしてもよい。このようにすれば、伝送路品質に応じて、マルチキャリア信号における各サブキャリアに対して非線形歪みのレベルを段階的に配分することができる。
【００８２】
また、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３では、ＯＦＤＭ変調方式による無線通信の場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、任意のマルチキャリア伝送方式に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係るマルチキャリア信号送信装置、その方法及び無線通信装置は、受信側通信装置の復調性能や伝送効率を低下させることなく、マルチキャリア信号の送信ピーク電力対平均電力比を抑圧できるという効果を有し、無線通信システムにおける無線通信装置即ち基地局装置や通信端末装置等、或いは放送送信機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア信号送信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る信号置換部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア信号送信装置の動作を示すフロー図
【図４】本発明の実施の形態１におけるＯＦＤＭ信号ベクトルが抑圧、帯域制限及び置換によってＩ−Ｑ平面上で変化する様子を示す図
【図５】本発明の実施の形態１におけるマルチキャリア信号に生じた非線形歪みを示す図
【図６】本発明の実施の形態１におけるマルチキャリア信号の一部のサブキャリアを置換した後の状態を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係るマルチキャリア信号送信装置の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態２におけるマルチキャリア信号のフレームフォーマットの一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態３における周波数選択性フェージングによる伝送路品質の状態の一例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３におけるマルチキャリア信号の一部のサブキャリアの非線形歪みが除去される様子を示す図
【符号の説明】
【００８５】
１００  マルチキャリア信号送信装置
１０１  Ｓ／Ｐ変換部
１０２  バッファ部
１０３、１０６  切り替え部
１０４  ＩＦＦＴ部
１０５  ピーク検出部
１０７  ピーク抑圧部
１０８  ＦＦＴ部
１０９  サブキャリア指定部
１１０  信号置換部
１１１  Ｐ／Ｓ変換部
１１２  無線送信処理部
１１３  アンテナ素子
２０１  スイッチ部
２０２  出力バッファ部
７０１  制御情報・パイロット挿入部
【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】
2005294996.tif 000009
【図７】
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【図８】
2005294996.tif 000011
【図９】
2005294996.tif 000012
【図１０】
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