(57)【要約】マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止する。変調部１０１は、送信データを変調する。Ｓ／Ｐ変換部（１０２）は、変調シンボルをＳ／Ｐ変換し、全サブキャリア数分の変調シンボルを並列にＩＦＦＴ部（１０３）へ出力する。ＩＦＦＴ部（１０３）は、互いに周波数が直交するサブキャリアに変調シンボルを割り当てて逆高速フーリエ変換を行う。Ｐ／Ｓ変換部（１０４）は、時間領域の信号をＰ／Ｓ変換する。ピットクリップ部（１０５）は、ＯＦＤＭ信号の瞬時振幅レベルが所定の閾値未満の場合、この振幅レベルを所定の閾値に置き換える。換言すれば、ピットクリップ部（１０５）は、ＯＦＤＭ信号の瞬時電力が０に近い場合、電力値を実際よりも大きい値に変換する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成する生成手段と、
生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換する変換手段と、
振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信する送信手段と、
を有するマルチキャリア送信装置。
【請求項２】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに制限する振幅レベル制限部と、
振幅レベルの制限によって帯域外に漏れる信号成分を除去する帯域制限部と、
を有する請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項３】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換するのに加えて、前記マルチキャリア信号における所定の上限値以上の振幅レベルを前記上限値以下の振幅レベルに変換する
請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項４】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号の振幅ｘを次式により下限値Ａｍｉｎ以上の振幅レベルからなる振幅ｆ（ｘ）に変換する
請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【数３】
2007000923.tif 000004
【請求項５】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号の振幅ｘを次式により上限値Ａｍａｘ未満の振幅レベルからなる振幅ｆ（ｘ）に変換する
【数４】
2007000923.tif 000005
請求項４記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項６】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号をサンプルして瞬時電力を計測する瞬時電力計測手段と、
瞬時電力値と所定の閾値とを比較し、瞬時電力値が閾値以下の場合に、サンプルしたマルチキャリア信号と同位相でかつ前記閾値と等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する０クロス抑圧信号生成手段と、
前記マルチキャリア信号に前記０クロス抑圧信号を加算する加算手段と、
を有する請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項７】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号をサンプルして瞬時電力を計測する瞬時電力計測手段と、
瞬時電力値と所定の閾値とを比較し、瞬時電力値が閾値以下の場合に、サンプルしたマルチキャリア信号と同位相で、かつ前記閾値とサンプル値との差分に等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する０クロス抑圧信号生成手段と、
前記マルチキャリア信号に前記０クロス抑圧信号を加算する加算手段と、
を有する請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項８】
複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成するステップと、
生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換するステップと、
振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信するステップと、
を有するマルチキャリア送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法に関し、特に、送信信号の瞬時電力値が０となり得るマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般に、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：直交周波数分割多重）などのマルチキャリア通信方式においては、複数のサブキャリアに重畳された送信信号が時間軸上で加算されるため、高いピーク電力が生じる。具体的には、１つのサブキャリアの電力をＰとすると、Ｍ個のサブキャリアを含むマルチキャリア信号の平均電力はＭＰとなり、ピーク電力はＭ２Ｐとなる。さらに具体的に、図１に１つのサブキャリアの電力を１とした場合のマルチキャリア信号の時系列的な電力の変化を複素平面上に例示する。同図においては、原点（０，０）からの距離がマルチキャリア信号の電力を示しており、所々でピーク電力が生じていることが判る。【０００３】  このような高いピーク電力を有するマルチキャリア信号を線形増幅するためには、広い電力のレンジにおいて線形性を確保することができる増幅器が必要となるが、このような増幅器はコストの増大を招くとともに、電力効率の劣化が生じる。そこで、特にマルチキャリア通信方式においては、マルチキャリア信号のピーク電力をあらかじめ抑圧した上で増幅器に入力する必要がある。【０００４】  マルチキャリア信号のピーク電力抑圧方法としては、例えば特許文献１に開示されたものなどがある。【０００５】  特許文献１には、アークタンジェントを用いた関数によって、マルチキャリア信号の電力を変換した後に増幅することが記載されている。アークタンジェントは、入力値の絶対値が大きくなると、その写像が所定値に漸近する関数であるため、マルチキャリア信号の電力を入力値とすれば、その写像は常に所定値未満の値となる。そこで、特許文献１では、マルチキャリア信号の電力を所定値未満の値に変換して、ピーク電力が抑圧された後に、増幅器による電力の増幅が行われている。【０００６】  一方、マルチキャリア信号の瞬時電力は０に近くなることがある（以下、これを０クロスと呼ぶこともある）。瞬時電力が０に近くなるということは、増幅器が０に近い電力に対する線形性を保つ必要があるということになり、やはりコストの増大を招くこととなる。このため、ピーク電力の抑圧だけでなく０に近い瞬時電力の回避も重要である。特許文献１では、アークタンジェントを用いているため、ある程度小さな瞬時電力の場合には大きな値に変換されており、上記の問題を軽減することができる。【０００７】  さらに、変調信号のダイナミックレンジを小さくする方式として、π／４シフトＱＰＳＫ（π／４−ＱＰＳＫ）がよく知られている。π／４−ＱＰＳＫでは、連続するシンボルの搬送波位相を、送信情報で対応付けられた位相からπ／４だけ位相を進めることにより、位相遷移の過程で原点を通過すること（０クロス）がなくなる。０クロスを回避することにより、変調信号のダイナミックレンジを小さくすることができる。似た方式としてＯＱＰＳＫ（オフセットＱＰＳＫ）などがある。
【特許文献１】特開２００５−５１４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、電力値の絶対値がほぼ０の場合は、変換後の電力値の絶対値もほぼ０のままであり、増幅器への負担の軽減は十分ではない。【０００９】  また、特許文献１の技術はアークタンジェントを使用しているため、マルチキャリア信号の電力のダイナミックレンジにおける最大値は引き下げられるが、最小値は依然として０である。【００１０】  さらに、π／４−ＱＰＳＫやオフセットＱＰＳＫを用いた方式は、確かにシングルキャリア伝送においては変調信号のダイナミックレンジを狭めることができるが、マルチキャリア伝送においては各サブキャリアの位相が独立であるため０クロス抑圧効果は得られない。【００１１】  このようなことから、従来のマルチキャリア送信装置においては、シングルキャリア変調信号に比してマルチキャリア変調信号のダイナミックレンジが広いため、これに応じた広い線形領域を有する増幅器が必要となり、その結果、コストの増大および電力効率の劣化が生じる問題があった。【００１２】  本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができるマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法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送信装置は、複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成する生成手段と、生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換する変換手段と、振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信する送信手段と、を有する構成を採る。【００１４】  本発明に係るマルチキャリア送信方法は、複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成するステップと、生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換するステップと、振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信するステップと、を有するようにした。【００１５】  これらによれば、マルチキャリア信号の所定の下限値未満の振幅レベルを下限値以上に変換するため、小さな瞬時電力を抑圧することができ、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】  本発明によれば、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】マルチキャリア信号におけるピーク電力の例を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係るピットクリップ部の内部構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係るクリッピングＯＦＤＭ信号の電力の変化を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係るクリッピングＯＦＤＭ信号の電力の変化を示す図
【図７】実施の形態３に係るピットクリップ部の内部構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３のピットクリップ部による処理前後のＯＦＤＭ信号の時間波形（電力）を示し、図８Ａは処理前の時間波形を示す図、図８Ｂは処理後の時間波形を示す図
【図９】実施の形態４のピットクリップ部による処理前後のＯＦＤＭ信号の時間波形（電力）を示し、図９Ａは処理前の時間波形を示す図、図９Ｂは処理後の時間波形を示す図
【図１０】ピットクリップ部の他の構成例を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  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。なお、以下の説明においては、ＯＦＤＭ信号をマルチキャリア信号の例として説明する。【００１９】  （実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示すマルチキャリア送信装置は、変調部１０１、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ）変換部１０２、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１０３、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ）変換部１０４、ピットクリップ部１０５、直交変調部１０６、および増幅部１０７を有している。【００２０】  変調部１０１は、送信データを変調し、得られた変調シンボルをＳ／Ｐ変換部１０２へ出力する。【００２１】  Ｓ／Ｐ変換部１０２は、変調シンボルをＳ／Ｐ変換し、全サブキャリア数Ｍ（Ｍは２以上の整数）分の変調シンボルを並列にＩＦＦＴ部１０３へ出力する。【００２２】  ＩＦＦＴ部１０３は、互いに周波数が直交するＭ個のサブキャリアに変調シンボルを割り当てて逆高速フーリエ変換を行い、得られた時間領域の信号をＰ／Ｓ変換部１０４へ出力する。【００２３】  Ｐ／Ｓ変換部１０４は、時間領域の信号をＰ／Ｓ変換し、得られたＯＦＤＭ信号をピットクリップ部１０５へ出力する。【００２４】  ピットクリップ部１０５は、ＯＦＤＭ信号の瞬時振幅レベルが所定の閾値未満の場合、この振幅レベルを所定の閾値に置き換える。換言すれば、ピットクリップ部１０５は、ＯＦＤＭ信号の瞬時電力が０に近い場合、電力値を実際よりも大きい値に変換する。以下、このような０に近い瞬時電力のクリッピングをピットクリップという。【００２５】  ピットクリップ部１０５は、図３に示すように、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎおよび帯域制限部１０５２−１〜１０５２−Ｎを備えており、振幅レベル制限と帯域制限をＮ回繰り返すことで、所望のダイナミックレンジと帯域外漏洩特性を同時に満足する信号に近づけることができる。【００２６】  振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、次式（１）のように瞬時振幅レベルを制限して変換する。この変換式は一例であり、設定した下限値を下回る瞬時電力をこの下限値以上に変換できればどのような変換式を用いても良い。
【数１】
2007000923.tif 000002
【００２７】  上式（１）において、ｘは瞬時信号、｜ｘ｜は瞬時信号ｘの振幅レベル（すなわち電力の平行根）、Ａｍｉｎは所定の閾値を表している。振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、上式（１）からｆ（ｘ）を算出し、Ａｍｉｎ未満の電力はすべてＡｍｉｎに変換し、Ａｍｉｎ以上の電力は変換しない。ただし、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、振幅ｘが０である場合は、時間的に前後に求められたｆ（ｘ）の平均値（ｙ）を利用する。これらの演算は、非常に容易に行うことができ、処理遅延や回路規模の増大が生じることは無い。【００２８】  帯域制限部１０５２−１〜１０５２−Ｎは、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎから出力される信号を帯域制限し、振幅レベルの制限により帯域外に漏れる信号成分を除去する。本実施の形態においては、帯域制限によって再びＡｍｉｎ未満の瞬時信号が生じる可能性があるため、振幅レベル制限と帯域制限とをＮ回繰り返す。繰り返しを適度な回数（Ｎ回）行うことにより、帯域外漏洩を抑えつつ下限がＡｍｉｎに近いクリッピングＯＦＤＭ信号を得ることができる。【００２９】  ピットクリップ部１０５は、上記のような振幅制限および帯域制限を反復して実施し、ピットクリップが施されたクリッピングＯＦＤＭ信号を直交変調部１０６へ出力する。【００３０】  直交変調部１０６は、クリッピングＯＦＤＭ信号を直交変調して送信信号を生成し、増幅部１０７へ出力する。【００３１】  増幅部１０７は、送信信号を増幅した後、アンテナを介して送信する。【００３２】  次いで、上記のように構成されたマルチキャリア送信装置の送信動作について説明する。【００３３】  送信データは、変調部１０１によって変調され、Ｓ／Ｐ変換部１０２によってＳ／Ｐ変換され、サブキャリア数に対応するＭ個の変調シンボルが並列にＩＦＦＴ部１０３へ出力される。そして、ＩＦＦＴ部１０３によって各変調シンボルがサブキャリアに割り当てられて逆高速フーリエ変換されることにより、時間領域の信号へ変換され、Ｐ／Ｓ変換部１０４によってＰ／Ｓ変換され、Ｍ個のサブキャリアを含むＯＦＤＭ信号が生成される。【００３４】  生成されたＯＦＤＭ信号は、ピットクリップ部１０５内の振幅レベル制限部１０５１−１へ入力され、上式（１）による変換が行われる。すなわち、入力されたＯＦＤＭ信号のサンプルの瞬時振幅レベルがＡｍｉｎ未満であれば、その振幅レベルをＡｍｉｎに変換し、振幅レベルがＡｍｉｎ以上であれば、その振幅レベルのままで帯域制限部１０５２−１へ出力する。【００３５】  このような振幅レベルの制限は、非線形な処理であるため、信号成分が帯域外に漏れることがある。そこで、帯域制限部１０５２−１によって、帯域外に漏れ出た信号成分が除去された上で、ＯＦＤＭ信号は、振幅レベル制限部１０５１−２へ出力される。ところが、帯域制限によって再度Ａｍｉｎを下回る瞬時振幅が生じることがある。【００３６】  そこで、振幅レベル制限部１０５１−２によって、再度上式（１）による変換が行われる。すなわち、１回目と同様の振幅レベルの制限が行われ、帯域制限部１０５２−２によって、帯域外に漏れ出た信号成分が除去される。【００３７】  このように、振幅��ベルの制限および帯域制限がＮ回反復されることにより、ＯＦＤＭ信号の０に近い電力値が引き上げられたクリッピングＯＦＤＭ信号が得られる。この結果、１つのサブキャリアの電力を１とした場合のクリッピングＯＦＤＭ信号の時系列的な電力の変化は、例えば図４に示すようになる。【００３８】  図４は、クリッピングＯＦＤＭ信号の振幅を複素平面上に示したものであり、原点（０，０）からの距離が各時点でのクリッピングＯＦＤＭ信号の電力を示している。同図から明らかなように、本実施の形態によれば、クリッピングＯＦＤＭ信号の電力が原点（０，０）付近となることがなく、ダイナミックレンジにおける最小値が引き上げられている。結果として、クリッピングＯＦＤＭ信号は、ダイナミックレンジを狭めることが可能となる。【００３９】  このようにピットクリップの結果得られたクリッピングＯＦＤＭ信号は、直交変調部１０６によって直交変調され、増幅部１０７によって増幅された上でアンテナを介して送信される。【００４０】  以上のように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近い場合は、その電力を引き上げるため、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近くなることが無く、ＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭めることができる。【００４１】  また、ピットクリップの後、フィルタリングによる帯域制限を行うため、非線形処理であるピットクリップによって帯域外に漏れ出る信号成分を確実に除去することができる。【００４２】  （実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、ピットクリップのみではなく、ピーク電力も同時に抑圧する点である。【００４３】  図５は、本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図５に示すマルチキャリア送信装置は、図２のピットクリップ部１０５に代えてピット・ピーククリップ部２０１を有する構成を採る。【００４４】  ピット・ピーククリップ部２０１は、ＯＦＤＭ信号の振幅レベルが所定の第１の閾値未満の場合、この振幅レベルを所定の第１の閾値に置き換えるとともに、ＯＦＤＭ信号の振幅レベルが所定の第２の閾値を超えている場合、この振幅レベルを所定の第２の閾値に置き換える。換言すれば、ピット・ピーククリップ部２０１は、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近い場合は、電力値を実際よりも大きい値に変換する一方、ＯＦＤＭ信号の電力が突出して大きい場合は、電力値を実際よりも小さい値に変換する。すなわち、ピット・ピーククリップ部２０１は、ピットクリップと同時にピーク電力のクリッピングを行う。【００４５】  ピット・ピーククリップ部２０１は、ピットクリップ部１０５と同様の内部構成（図３）を有するが、以下の点においてのみ、ピットクリップ部１０５と異なる。すなわち、本実施の形態における振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、それぞれ次式（２）のように制限して変換する。この変換式は一例であり、設定した下限値を下回る瞬時電力をこの下限値以上に、かつ設定した上限値を上回る瞬時電力をこの上限値以下に変換できれば、どのような変換式を用いても良い。
【数２】
2007000923.tif 000003
【００４６】  上式（２）において、ｘは振幅、｜ｘ｜は振幅レベル（すなわち電力）、Ａｍｉｎは第１の閾値、Ａｍａｘは第２の閾値を表しており、Ａｍｉｎ＜Ａｍａｘの関係がある。振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、上式（２）からｆ（ｘ）を算出し、Ａｍｉｎ未満の電力はすべてＡｍｉｎに変換し、Ａｍｉｎ以上Ａｍａｘ未満の電力は変換せず、Ａｍａｘ以上の電力はすべてＡｍａｘに変換する。ただし、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、振幅ｘが０である場合は、時間的に前後に求められたｆ（ｘ）の平均値（ｙ）を利用する。【００４７】  本実施の形態においては、実施の形態１と同様にＯＦＤＭ信号の０に近い電力のクリッピング（ピットクリップ）が行われると同時に、ＯＦＤＭ信号の突出したピーク電力のクリッピング（ピーククリップ）が行われる。すなわち、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎによって、振幅レベルの下限Ａｍｉｎ未満の振幅レベルはすべてＡｍｉｎに置き換えられ、振幅レベルの上限Ａｍａｘ以上の振幅レベルはすべてＡｍａｘに置き換えられる。そして、このようなピットクリップおよびピーククリップは、非線形な処理であるため、帯域制限部１０５２−１〜１０５２−Ｎによって、帯域外に漏れ出た信号成分が除去される。この結果、１つのサブキャリアの電力を１とした場合のクリッピングＯＦＤＭ信号の時系列的な電力の変化は、例えば図６のようになる。【００４８】  図６は、図４と同様にクリッピングＯＦＤＭ信号の振幅を複素平面上に示したものであり、原点（０，０）からの距離が各時点でのクリッピングＯＦＤＭ信号の電力を示している。同図から明らかなように、本実施の形態によれば、クリッピングＯＦＤＭ信号の電力が原点（０，０）付近となることがないとともに、原点（０，０）から一定の範囲内に収まり、ダイナミックレンジが狭められている。【００４９】  以上のように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近い場合は、その電力を引き上げ、ＯＦＤＭ信号の電力が突出している場合は、その電力を引き下げるため、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近くなったり突出したりすることが無く、確実にＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭めることができる。【００５０】  なお、上記実施の形態１、２においては、信号の位相を保つために振幅で正規化を行っているが、例えば遺伝的アルゴリズム（Ｇｅｎｅｒｉｃ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：ＧＡ）などによって振幅のみならず位相も変化させながら最適な値に収束させるようにしても良い。【００５１】  （実施の形態３）
本実施の形態では、ピットクリップ部の構成として、実施の形態１で説明したピットクリップ部１０５（図３）とは異なる構成を提示する。【００５２】  図７に、本実施の形態のピットクリップ部の構成を示す。図７のピットクリップ部３０１は、図２のマルチキャリア送信装置におけるピットクリップ部１０５に換えて用いられる。【００５３】  ピットクリップ部３０１は、Ｐ／Ｓ変換部１０４（図２）から出力されたＯＦＤＭ信号を、瞬時電力計測部３０２、０クロス抑圧信号生成部３０３および遅延部３０４に入力する。瞬時電力計測部３０２は、入力されたＯＦＤＭ信号の瞬時電力を計測し、計測値を０クロス抑圧信号生成部３０３へ出力する。【００５４】  ０クロス抑圧信号生成部３０３は、瞬時電力と予め設定した閾値とを比較し、サンプル値が閾値よりも大きい場合は、０クロス抑圧信号として、０を帯域制限部３０５に出力する。これに対して、０クロス抑圧信号生成部３０３は、サンプル値が閾値以下の場合は、０クロス抑圧信号として、元のサンプル値と同位相で、かつ閾値と等しい振幅値を帯域制限部３０５に出力する。【００５５】  帯域制限部３０５は、入力された０クロス抑圧信号を帯域制限し、加算器３０６に出力する。加算器３０６は、遅延部３０４によって０クロス抑圧信号と同期するだけ遅延されたＯＦＤＭ信号に、０クロス抑圧信号を多重することで、クリッピングＯＦＤＭ信号を得る。【００５６】  図８に、ピットクリップ部３０１による処理前後の時間波形を示す。図８Ａはピットクリップ前のＯＦＤＭ信号の時間波形を示し、図８Ｂはピットクリップ部３０１によるピットクリップ後のＯＦＤＭ信号（すなわちクリッピングＯＦＤＭ信号）の時間波形を示す。【００５７】  図８からも明らかなように、図８Ａに示すピットクリップ前の信号ではダイナミックレンジが０からピークレベルの範囲なのに対して、図８Ｂに示すピットクリップ後の信号ではダイナミックレンジが最大でも閾値からピークレベルの範囲に狭められている。【００５８】  以上のように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号をサンプルして瞬時電力を計測する瞬時電力計測部３０２と、瞬時電力値と所定の閾値とを比較し、瞬時電力値が閾値以下の場合に、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相でかつ前記閾値と等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する０クロス抑圧信号生成部３０３と、ＯＦＤＭ信号に前記０クロス抑圧信号を加算する加算器３０６と、を設けるようにしたので、ＯＦＤＭ信号全体の電力が０に近くなることが無く、ＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭めることができる。【００５９】  なお、帯域制限部３０５での帯域制限は、任意の帯域幅で行うことが可能である。また、予め帯域制限を行った信号を０クロス信号抑圧信号生成部３０３でメモリに保持しておくようにすれば、帯域制限部３０５を省略することができる。すなわち、帯域制限部３０５での逐次計算を省くことが可能となる。その場合は、０クロス抑圧信号生成部３０３は、メモリに保持した波形の位相を元のサンプル値に合わせて、加算器３０６に出力するようにすればよい。【００６０】  （実施の形態４）
本実施の形態のマルチキャリア送信装置が実施の形態３のマルチキャリア送信装置と異なるのは、図７のピットクリップ部３０１における０クロス抑圧信号生成部３０３によって生成する０クロス抑圧信号である。その他の構成については、図７に示した実施の形態３の構成と同様なので、説明を省略する。【００６１】  実施の形態３では、０クロス抑圧信号生成部３０３によって、ＯＦＤＭ信号からサンプルした瞬時電力が閾値以下の場合に、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相でかつ閾値と等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成するようにした。【００６２】  これに対して、本実施の形態では、０クロス抑圧信号生成部３０３によって、ＯＦＤＭ信号からサンプルした瞬時電力が閾値以下の場合に、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相でかつ閾値とサンプル値との差分に等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する。【００６３】  図９に、本実施の形態の０クロス抑圧信号を用いた場合における、ピットクリップ部３０１による処理前後の時間波形を示す。図９Ａはピットクリップ前のＯＦＤＭ信号の時間波形を示し、図９Ｂはピットクリップ部３０１によるピットクリップ後のＯＦＤＭ信号（すなわちクリッピングＯＦＤＭ信号）の時間波形を示す。【００６４】  図９からも明らかなように、図９Ａに示すピットクリップ前の信号ではダイナミックレンジが０からピークレベルの範囲なのに対して、図９Ｂに示すピットクリップ後の信号ではダイナミックレンジが閾値からピークレベルの範囲に狭められている。【００６５】  本実施の形態によれば、実施の形態３と比較して、元のＯＦＤＭ信号に余分な信号を加算することを極力抑えて、最低電力値を閾値と等しくすることができるので、信号の歪みを小さくすることができる。すなわち、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近くなることを抑制してＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭める処理を、信号歪みの発生を極力抑えた状態で行うことができるようになる。【００６６】  なお、実施の形態３及び実施の形態４においては、０クロス抑圧信号の位相を、元のサンプル値と同じになるような処理を行うが、サンプル点が完全に振幅が０の点の場合は、直前または直後のサンプル値の位相に合わせるようにすればよい。または、前後のサンプル値の平均の位相に合わせるようにしてもよい。【００６７】  さらには、実施の形態３及び実施の形態４の一つの特徴は、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相の０クロス抑圧信号を生成する点であるが、０クロス抑圧信号の位相は、元のサンプル点の前後のサンプル点の位相に基づいて決定してもよい。つまり、同位相とは、元のサンプル点の１点の位相に対して同位相であるという意味に限らず、例えば元のサンプル点の前後のサンプル点の位相の平均値から求めたものも含むものとする。【００６８】  なお、実施の形態３及び実施の形態４で述べたピットクリップ部の処理を繰り返し行うようにすれば、０クロス回避効果を一段と向上させることができる。【００６９】  また、入力ＯＦＤＭ信号をオーバサンプリングすれば、０クロス回避効果を一段と向上させることができる。【００７０】  さらに、実施の形態３及び実施の形態４においては、マルチキャリア信号の下限電力を制限する方法について述べたが、実施���形態３及び実施の形態４の方法は、マルチキャリア信号の上限電力を制限する方法として良く知られているピークキャンセル信号多重方式と組み合わせて実施することもできる。【００７１】  その場合の構成例を、図１０に示す。図７との対応部分に同一符号を付して示す図１０において、ピットクリップ部４０１は、ピーク抑圧信号生成部４０２及び加算器４０３を有する。ピーク抑圧信号生成部４０２は、瞬時電力が所定の閾値よりも大きくなった場合に、サンプル点の位相とは逆位相のピーク抑圧信号を生成する。なお、当然、ピーク抑圧信号生成部４０２で用いる閾値は、０クロス抑圧信号生成部３０３で用いる閾値よりも大きな値である。【００７２】  本明細書は、２００５年６月２７日出願の特願２００５−１８６４２５に基づく。その内容は全てここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【００７３】  本発明のマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法は、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができ、例えば送信信号の瞬時電力値が０となり得るマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法として有用である。
【図１】
2007000923.tif 000006
【図２】
2007000923.tif 000007
【図３】
2007000923.tif 000008
【図４】
2007000923.tif 000009
【図５】
2007000923.tif 000010
【図６】
2007000923.tif 000011
【図７】
2007000923.tif 000012
【図８】
2007000923.tif 000013
【図９】
2007000923.tif 000014
【図１０】
2007000923.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月4日(2007.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成する生成手段と、
生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換する変換手段と、
振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信する送信手段と、
を有するマルチキャリア送信装置。
【請求項２】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに制限する振幅レベル制限部と、
振幅レベルの制限によって帯域外に漏れる信号成分を除去する帯域制限部と、
を有する請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項３】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換するのに加えて、前記マルチキャリア信号における所定の上限値以上の振幅レベルを前記上限値以下の振幅レベルに変換する
請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項４】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号の振幅ｘを次式により下限値Ａmin以上の振幅レベルからなる振幅ｆ(x)に変換する
請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【数３】
2007000923.tif 000016
【請求項５】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号の振幅ｘを次式により上限値Ａmax未満の振幅レベルからなる振幅ｆ(x)に変換する
【数４】
2007000923.tif 000017
請求項４記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項６】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号をサンプルして瞬時電力を計測する瞬時電力計測手段と、
瞬時電力値と所定の閾値とを比較し、瞬時電力値が閾値以下の場合に、サンプルしたマルチキャリア信号と同位相でかつ前記閾値と等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する０クロス抑圧信号生成手段と、
前記マルチキャリア信号に前記０クロス抑圧信号を加算する加算手段と、
を有する請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項７】
前記変換手段は、
前記マルチキャリア信号をサンプルして瞬時電力を計測する瞬時電力計測手段と、
瞬時電力値と所定の閾値とを比較し、瞬時電力値が閾値以下の場合に、サンプルしたマルチキャリア信号と同位相で、かつ前記閾値とサンプル値との差分に等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する０クロス抑圧信号生成手段と、
前記マルチキャリア信号に前記０クロス抑圧信号を加算する加算手段と、
を有する請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項８】
複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成するステップと、
生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換するステップと、
振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信するステップと、
を有するマルチキャリア送信方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法に関し、特に、送信信号の瞬時電力値が０となり得るマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重）などのマルチキャリア通信方式においては、複数のサブキャリアに重畳された送信信号が時間軸上で加算されるため、高いピーク電力が生じる。具体的には、１つのサブキャリアの電力をＰとすると、Ｍ個のサブキャリアを含むマルチキャリア信号の平均電力はＭＰとなり、ピーク電力はＭ2Ｐとなる。さらに具体的に、図１に１つのサブキャリアの電力を１とした場合のマルチキャリア信号の時系列的な電力の変化を複素平面上に例示する。同図においては、原点（０，０）からの距離がマルチキャリア信号の電力を示しており、所々でピーク電力が生じていることが判る。
【０００３】
このような高いピーク電力を有するマルチキャリア信号を線形増幅するためには、広い電力のレンジにおいて線形性を確保することができる増幅器が必要となるが、このような増幅器はコストの増大を招くとともに、電力効率の劣化が生じる。そこで、特にマルチキャリア通信方式においては、マルチキャリア信号のピーク電力をあらかじめ抑圧した上で増幅器に入力する必要がある。
【０００４】
マルチキャリア信号のピーク電力抑圧方法としては、例えば特許文献１に開示されたものなどがある。
【０００５】
特許文献１には、アークタンジェントを用いた関数によって、マルチキャリア信号の電力を変換した後に増幅することが記載されている。アークタンジェントは、入力値の絶対値が大きくなると、その写像が所定値に漸近する関数であるため、マルチキャリア信号の電力を入力値とすれば、その写像は常に所定値未満の値となる。そこで、特許文献１では、マルチキャリア信号の電力を所定値未満の値に変換して、ピーク電力が抑圧された後に、増幅器による電力の増幅が行われている。
【０００６】
一方、マルチキャリア信号の瞬時電力は０に近くなることがある（以下、これを０クロスと呼ぶこともある）。瞬時電力が０に近くなるということは、増幅器が０に近い電力に対する線形性を保つ必要があるということになり、やはりコストの増大を招くこととなる。このため、ピーク電力の抑圧だけでなく０に近い瞬時電力の回避も重要である。特許文献１では、アークタンジェントを用いているため、ある程度小さな瞬時電力の場合には大きな値に変換されており、上記の問題を軽減することができる。
【０００７】
さらに、変調信号のダイナミックレンジを小さくする方式として、π／４シフトＱＰＳＫ（π／４−ＱＰＳＫ）がよく知られている。π／４−ＱＰＳＫでは、連続するシンボルの搬送波位相を、送信情報で対応付けられた位相からπ／４だけ位相を進めることにより、位相遷移の過程で原点を通過すること(０クロス)がなくなる。０クロスを回避することにより、変調信号のダイナミックレンジを小さくすることができる。似た方式としてＯＱＰＳＫ（オフセットＱＰＳＫ）などがある。
【特許文献１】特開２００５−５１４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、電力値の絶対値がほぼ０の場合は、変換後の電力値の絶対値もほぼ０のままであり、増幅器への負担の軽減は十分ではない。
【０００９】
また、特許文献１の技術はアークタンジェントを使用しているため、マルチキャリア信号の電力のダイナミックレンジにおける最大値は引き下げられるが、最小値は依然として０である。
【００１０】
さらに、π／４−ＱＰＳＫやオフセットＱＰＳＫを用いた方式は、確かにシングルキャリア伝送においては変調信号のダイナミックレンジを狭めることができるが、マルチキャリア伝送においては各サブキャリアの位相が独立であるため０クロス抑圧効果は得られない。
【００１１】
このようなことから、従来のマルチキャリア送信装置においては、シングルキャリア変調信号に比してマルチキャリア変調信号のダイナミックレンジが広いため、これに応じた広い線形領域を有する増幅器が必要となり、その結果、コストの増大および電力効率の劣化が生じる問題があった。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができるマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法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送信装置は、複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成する生成手段と、生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換する変換手段と、振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信する送信手段と、を有する構成を採る。
【００１４】
本発明に係るマルチキャリア送信方法は、複数のサブキャリアからなるマルチキャリア信号を生成するステップと、生成されたマルチキャリア信号における所定の下限値未満の振幅レベルを前記下限値以上の振幅レベルに変換するステップと、振幅レベル変換後のマルチキャリア信号を送信するステップと、を有するようにした。
【００１５】
これらによれば、マルチキャリア信号の所定の下限値未満の振幅レベルを下限値以上に変換するため、小さな瞬時電力を抑圧することができ、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。なお、以下の説明においては、ＯＦＤＭ信号をマルチキャリア信号の例として説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示すマルチキャリア送信装置は、変調部１０１、Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel）変換部１０２、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１０３、Ｐ／Ｓ（Parallel/Serial）変換部１０４、ピットクリップ部１０５、直交変調部１０６、および増幅部１０７を有している。
【００１９】
変調部１０１は、送信データを変調し、得られた変調シンボルをＳ／Ｐ変換部１０２へ出力する。
【００２０】
Ｓ／Ｐ変換部１０２は、変調シンボルをＳ／Ｐ変換し、全サブキャリア数Ｍ（Ｍは２以上の整数）分の変調シンボルを並列にＩＦＦＴ部１０３へ出力する。
【００２１】
ＩＦＦＴ部１０３は、互いに周波数が直交するＭ個のサブキャリアに変調シンボルを割り当てて逆高速フーリエ変換を行い、得られた時間領域の信号をＰ／Ｓ変換部１０４へ出力する。
【００２２】
Ｐ／Ｓ変換部１０４は、時間領域の信号をＰ／Ｓ変換し、得られたＯＦＤＭ信号をピットクリップ部１０５へ出力する。
【００２３】
ピットクリップ部１０５は、ＯＦＤＭ信号の瞬時振幅レベルが所定の閾値未満の場合、この振幅レベルを所定の閾値に置き換える。換言すれば、ピットクリップ部１０５は、ＯＦＤＭ信号の瞬時電力が０に近い場合、電力値を実際よりも大きい値に変換する。以下、このような０に近い瞬時電力のクリッピングをピットクリップという。
【００２４】
ピットクリップ部１０５は、図３に示すように、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎおよび帯域制限部１０５２−１〜１０５２−Ｎを備えており、振幅レベル制限と帯域制限をＮ回繰り返すことで、所望のダイナミックレンジと帯域外漏洩特性を同時に満足する信号に近づけることができる。
【００２５】
振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、次式（１）のように瞬時振幅レベルを制限して変換する。この変換式は一例であり、設定した下限値を下回る瞬時電力をこの下限値以上に変換できればどのような変換式を用いても良い。
【数１】
2007000923.tif 000018
【００２６】
上式（１）において、ｘは瞬時信号、|ｘ|は瞬時信号ｘの振幅レベル（すなわち電力の平行根）、Ａminは所定の閾値を表している。振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、上式（１）からｆ(x)を算出し、Ａmin未満の電力はすべてＡminに変換し、Ａmin以上の電力は変換しない。ただし、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、振幅ｘが０である場合は、時間的に前後に求められたｆ(x)の平均値（y）を利用する。これらの演算は、非常に容易に行うことができ、処理遅延や回路規模の増大が生じることは無い。
【００２７】
帯域制限部１０５２−１〜１０５２−Ｎは、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎから出力される信号を帯域制限し、振幅レベルの制限により帯域外に漏れる信号成分を除去する。本実施の形態においては、帯域制限によって再びＡmin未満の瞬時信号が生じる可能性があるため、振幅レベル制限と帯域制限とをＮ回繰り返す。繰り返しを適度な回数（Ｎ回）行うことにより、帯域外漏洩を抑えつつ下限がＡminに近いクリッピングＯＦＤＭ信号を得ることができる。
【００２８】
ピットクリップ部１０５は、上記のような振幅制限および帯域制限を反復して実施し、ピットクリップが施されたクリッピングＯＦＤＭ信号を直交変調部１０６へ出力する。
【００２９】
直交変調部１０６は、クリッピングＯＦＤＭ信号を直交変調して送信信号を生成し、増幅部１０７へ出力する。
【００３０】
増幅部１０７は、送信信号を増幅した後、アンテナを介して送信する。
【００３１】
次いで、上記のように構成されたマルチキャリア送信装置の送信動作について説明する。
【００３２】
送信データは、変調部１０１によって変調され、Ｓ／Ｐ変換部１０２によってＳ／Ｐ変換され、サブキャリア数に対応するＭ個の変調シンボルが並列にＩＦＦＴ部１０３へ出力される。そして、ＩＦＦＴ部１０３によって各変調シンボルがサブキャリアに割り当てられて逆高速フーリエ変換されることにより、時間領域の信号へ変換され、Ｐ／Ｓ変換部１０４によってＰ／Ｓ変換され、Ｍ個のサブキャリアを含むＯＦＤＭ信号が生成される。
【００３３】
生成されたＯＦＤＭ信号は、ピットクリップ部１０５内の振幅レベル制限部１０５１−１へ入力され、上式（１）による変換が行われる。すなわち、入力されたＯＦＤＭ信号のサンプルの瞬時振幅レベルがＡmin未満であれば、その振幅レベルをＡminに変換し、振幅レベルがＡmin以上であれば、その振幅レベルのままで帯域制限部１０５２−１へ出力する。
【００３４】
このような振幅レベルの制限は、非線形な処理であるため、信号成分が帯域外に漏れることがある。そこで、帯域制限部１０５２−１によって、帯域外に漏れ出た信号成分が除去された上で、ＯＦＤＭ信号は、振幅レベル制限部１０５１−２へ出力される。ところが
、帯域制限によって再度Ａminを下回る瞬時振幅が生じることがある。
【００３５】
そこで、振幅レベル制限部１０５１−２によって、再度上式（１）による変換が行われる。すなわち、１回目と同様の振幅レベルの制限が行われ、帯域制限部１０５２−２によって、帯域外に漏れ出た信号成分が除去される。
【００３６】
このように、振幅レベルの制限および帯域制限がＮ回反復されることにより、ＯＦＤＭ信号の０に近い電力値が引き上げられたクリッピングＯＦＤＭ信号が得られる。この結果、１つのサブキャリアの電力を１とした場合のクリッピングＯＦＤＭ信号の時系列的な電力の変化は、例えば図４に示すようになる。
【００３７】
図４は、クリッピングＯＦＤＭ信号の振幅を複素平面上に示したものであり、原点（０，０）からの距離が各時点でのクリッピングＯＦＤＭ信号の電力を示している。同図から明らかなように、本実施の形態によれば、クリッピングＯＦＤＭ信号の電力が原点（０，０）付近となることがなく、ダイナミックレンジにおける最小値が引き上げられている。結果として、クリッピングＯＦＤＭ信号は、ダイナミックレンジを狭めることが可能となる。
【００３８】
このようにピットクリップの結果得られたクリッピングＯＦＤＭ信号は、直交変調部１０６によって直交変調され、増幅部１０７によって増幅された上でアンテナを介して送信される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近い場合は、その電力を引き上げるため、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近くなることが無く、ＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭めることができる。
【００４０】
また、ピットクリップの後、フィルタリングによる帯域制限を行うため、非線形処理であるピットクリップによって帯域外に漏れ出る信号成分を確実に除去することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、ピットクリップのみではなく、ピーク電力も同時に抑圧する点である。
【００４２】
図５は、本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図５に示すマルチキャリア送信装置は、図２のピットクリップ部１０５に代えてピット・ピーククリップ部２０１を有する構成を採る。
【００４３】
ピット・ピーククリップ部２０１は、ＯＦＤＭ信号の振幅レベルが所定の第１の閾値未満の場合、この振幅レベルを所定の第１の閾値に置き換えるとともに、ＯＦＤＭ信号の振幅レベルが所定の第２の閾値を超えている場合、この振幅レベルを所定の第２の閾値に置き換える。換言すれば、ピット・ピーククリップ部２０１は、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近い場合は、電力値を実際よりも大きい値に変換する一方、ＯＦＤＭ信号の電力が突出して大きい場合は、電力値を実際よりも小さい値に変換する。すなわち、ピット・ピーククリップ部２０１は、ピットクリップと同時にピーク電力のクリッピングを行う。
【００４４】
ピット・ピーククリップ部２０１は、ピットクリップ部１０５と同様の内部構成（図３）を有するが、以下の点においてのみ、ピットクリップ部１０５と異なる。すなわち、本実施の形態における振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、それぞれ次式（２）のように制限して変換する。この変換式は一例であり、設定した下限値を下回る瞬時電
力をこの下限値以上に、かつ設定した上限値を上回る瞬時電力をこの上限値以下に変換できれば、どのような変換式を用いても良い。
【数２】
2007000923.tif 000019
【００４５】
上式（２）において、ｘは振幅、|ｘ|は振幅レベル（すなわち電力）、Ａminは第１の閾値、Ａmaxは第２の閾値を表しており、Ａmin＜Ａmaxの関係がある。振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、上式（２）からｆ(x)を算出し、Ａmin未満の電力はすべてＡminに変換し、Ａmin以上Ａmax未満の電力は変換せず、Ａmax以上の電力はすべてＡmaxに変換する。ただし、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎは、振幅ｘが０である場合は、時間的に前後に求められたｆ(x)の平均値（y）を利用する。
【００４６】
本実施の形態においては、実施の形態１と同様にＯＦＤＭ信号の０に近い電力のクリッピング（ピットクリップ）が行われると同時に、ＯＦＤＭ信号の突出したピーク電力のクリッピング（ピーククリップ）が行われる。すなわち、振幅レベル制限部１０５１−１〜１０５１−Ｎによって、振幅レベルの下限Ａmin未満の振幅レベルはすべてＡminに置き換えられ、振幅レベルの上限Ａmax以上の振幅レベルはすべてＡmaxに置き換えられる。そして、このようなピットクリップおよびピーククリップは、非線形な処理であるため、帯域制限部１０５２−１〜１０５２−Ｎによって、帯域外に漏れ出た信号成分が除去される。この結果、１つのサブキャリアの電力を１とした場合のクリッピングＯＦＤＭ信号の時系列的な電力の変化は、例えば図６のようになる。
【００４７】
図６は、図４と同様にクリッピングＯＦＤＭ信号の振幅を複素平面上に示したものであり、原点（０，０）からの距離が各時点でのクリッピングＯＦＤＭ信号の電力を示している。同図から明らかなように、本実施の形態によれば、クリッピングＯＦＤＭ信号の電力が原点（０，０）付近となることがないとともに、原点（０，０）から一定の範囲内に収まり、ダイナミックレンジが狭められている。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近い場合は、その電力を引き上げ、ＯＦＤＭ信号の電力が突出している場合は、その電力を引き下げるため、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近くなったり突出したりすることが無く、確実にＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭めることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態１、２においては、信号の位相を保つために振幅で正規化を行っているが、例えば遺伝的アルゴリズム（Generic Algorithm：ＧＡ）などによって振幅のみならず位相も変化させながら最適な値に収束させるようにしても良い。
【００５０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ピットクリップ部の構成として、実施の形態１で説明したピットクリップ部１０５（図３）とは異なる構成を提示する。
【００５１】
図７に、本実施の形態のピットクリップ部の構成を示す。図７のピットクリップ部３０
１は、図２のマルチキャリア送信装置におけるピットクリップ部１０５に換えて用いられる。
【００５２】
ピットクリップ部３０１は、Ｐ／Ｓ変換部１０４（図２）から出力されたＯＦＤＭ信号を、瞬時電力計測部３０２、０クロス抑圧信号生成部３０３および遅延部３０４に入力する。瞬時電力計測部３０２は、入力されたＯＦＤＭ信号の瞬時電力を計測し、計測値を０クロス抑圧信号生成部３０３へ出力する。
【００５３】
０クロス抑圧信号生成部３０３は、瞬時電力と予め設定した閾値とを比較し、サンプル値が閾値よりも大きい場合は、０クロス抑圧信号として、０を帯域制限部３０５に出力する。これに対して、０クロス抑圧信号生成部３０３は、サンプル値が閾値以下の場合は、０クロス抑圧信号として、元のサンプル値と同位相で、かつ閾値と等しい振幅値を帯域制限部３０５に出力する。
【００５４】
帯域制限部３０５は、入力された０クロス抑圧信号を帯域制限し、加算器３０６に出力する。加算器３０６は、遅延部３０４によって０クロス抑圧信号と同期するだけ遅延されたＯＦＤＭ信号に、０クロス抑圧信号を多重することで、クリッピングＯＦＤＭ信号を得る。
【００５５】
図８に、ピットクリップ部３０１による処理前後の時間波形を示す。図８Ａはピットクリップ前のＯＦＤＭ信号の時間波形を示し、図８Ｂはピットクリップ部３０１によるピットクリップ後のＯＦＤＭ信号（すなわちクリッピングＯＦＤＭ信号）の時間波形を示す。
【００５６】
図８からも明らかなように、図８Ａに示すピットクリップ前の信号ではダイナミックレンジが０からピークレベルの範囲なのに対して、図８Ｂに示すピットクリップ後の信号ではダイナミックレンジが最大でも閾値からピークレベルの範囲に狭められている。
【００５７】
以上のように、本実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号をサンプルして瞬時電力を計測する瞬時電力計測部３０２と、瞬時電力値と所定の閾値とを比較し、瞬時電力値が閾値以下の場合に、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相でかつ前記閾値と等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する０クロス抑圧信号生成部３０３と、ＯＦＤＭ信号に前記０クロス抑圧信号を加算する加算器３０６と、を設けるようにしたので、ＯＦＤＭ信号全体の電力が０に近くなることが無く、ＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭めることができる。
【００５８】
なお、帯域制限部３０５での帯域制限は、任意の帯域幅で行うことが可能である。また、予め帯域制限を行った信号を０クロス信号抑圧信号生成部３０３でメモリに保持しておくようにすれば、帯域制限部３０５を省略することができる。すなわち、帯域制限部３０５での逐次計算を省くことが可能となる。その場合は、０クロス抑圧信号生成部３０３は、メモリに保持した波形の位相を元のサンプル値に合わせて、加算器３０６に出力するようにすればよい。
【００５９】
（実施の形態４）
本実施の形態のマルチキャリア送信装置が実施の形態３のマルチキャリア送信装置と異なるのは、図７のピットクリップ部３０１における０クロス抑圧信号生成部３０３によって生成する０クロス抑圧信号である。その他の構成については、図７に示した実施の形態３の構成と同様なので、説明を省略する。
【００６０】
実施の形態３では、０クロス抑圧信号生成部３０３によって、ＯＦＤＭ信号からサンプルした瞬時電力が閾値以下の場合に、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相でかつ閾値と等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成するようにした。
【００６１】
これに対して、本実施の形態では、０クロス抑圧信号生成部３０３によって、ＯＦＤＭ信号からサンプルした瞬時電力が閾値以下の場合に、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相でかつ閾値とサンプル値との差分に等しい振幅値の０クロス抑圧信号を生成する。
【００６２】
図９に、本実施の形態の０クロス抑圧信号を用いた場合における、ピットクリップ部３０１による処理前後の時間波形を示す。図９Ａはピットクリップ前のＯＦＤＭ信号の時間波形を示し、図９Ｂはピットクリップ部３０１によるピットクリップ後のＯＦＤＭ信号（すなわちクリッピングＯＦＤＭ信号）の時間波形を示す。
【００６３】
図９からも明らかなように、図９Ａに示すピットクリップ前の信号ではダイナミックレンジが０からピークレベルの範囲なのに対して、図９Ｂに示すピットクリップ後の信号ではダイナミックレンジが閾値からピークレベルの範囲に狭められている。
【００６４】
本実施の形態によれば、実施の形態３と比較して、元のＯＦＤＭ信号に余分な信号を加算することを極力抑えて、最低電力値を閾値と等しくすることができるので、信号の歪みを小さくすることができる。すなわち、ＯＦＤＭ信号の電力が０に近くなることを抑制してＯＦＤＭ信号のダイナミックレンジを狭める処理を、信号歪みの発生を極力抑えた状態で行うことができるようになる。
【００６５】
なお、実施の形態３及び実施の形態４においては、０クロス抑圧信号の位相を、元のサンプル値と同じになるような処理を行うが、サンプル点が完全に振幅が０の点の場合は、直前または直後のサンプル値の位相に合わせるようにすればよい。または、前後のサンプル値の平均の位相に合わせるようにしてもよい。
【００６６】
さらには、実施の形態３及び実施の形態４の一つの特徴は、サンプルしたＯＦＤＭ信号と同位相の０クロス抑圧信号を生成する点であるが、０クロス抑圧信号の位相は、元のサンプル点の前後のサンプル点の位相に基づいて決定してもよい。つまり、同位相とは、元のサンプル点の１点の位相に対して同位相であるという意味に限らず、例えば元のサンプル点の前後のサンプル点の位相の平均値から求めたものも含むものとする。
【００６７】
なお、実施の形態３及び実施の形態４で述べたピットクリップ部の処理を繰り返し行うようにすれば、０クロス回避効果を一段と向上させることができる。
【００６８】
また、入力ＯＦＤＭ信号をオーバサンプリングすれば、０クロス回避効果を一段と向上させることができる。
【００６９】
さらに、実施の形態３及び実施の形態４においては、マルチキャリア信号の下限電力を制限する方法について述べたが、実施の形態３及び実施の形態４の方法は、マルチキャリア信号の上限電力を制限する方法として良く知られているピークキャンセル信号多重方式と組み合わせて実施することもできる。
【００７０】
その場合の構成例を、図１０に示す。図７との対応部分に同一符号を付して示す図１０において、ピットクリップ部４０１は、ピーク抑圧信号生成部４０２及び加算器４０３を有する。ピーク抑圧信号生成部４０２は、瞬時電力が所定の閾値よりも大きくなった場合に、サンプル点の位相とは逆位相のピーク抑圧信号を生成する。なお、当然、ピーク抑圧信号生成部４０２で用いる閾値は、０クロス抑圧信号生成部３０３で用いる閾値よりも大きな値である。
【００７１】
本明細書は、２００５年６月２７日出願の特願２００５−１８６４２５に基づく。その
内容は全てここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法は、マルチキャリア信号のダイナミックレンジを狭め、コストの増大および電力効率の劣化を防止することができ、例えば送信信号の瞬時電力値が０となり得るマルチキャリア送信装置およびマルチキャリア送信方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】マルチキャリア信号におけるピーク電力の例を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係るピットクリップ部の内部構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係るクリッピングＯＦＤＭ信号の電力の変化を示す図
【図５】本発明の実施の形態２に係るマルチキャリア送信装置の要部構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係るクリッピングＯＦＤＭ信号の電力の変化を示す図
【図７】実施の形態３に係るピットクリップ部の内部構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３のピットクリップ部による処理前後のＯＦＤＭ信号の時間波形（電力）を示し、図８Ａは処理前の時間波形を示す図、図８Ｂは処理後の時間波形を示す図
【図９】実施の形態４のピットクリップ部による処理前後のＯＦＤＭ信号の時間波形（電力）を示し、図９Ａは処理前の時間波形を示す図、図９Ｂは処理後の時間波形を示す図
【図１０】ピットクリップ部の他の構成例を示すブロック図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2007000923.tif 000027
【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2007000923.tif 000031
2007000923.tif 000032
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