(57)【要約】【課題】  無線データ通信装置及び無線データ通信方法において、簡単な装置構成であると共に帯域外雑音及び遅延を低減させること。【解決手段】  無線により送信信号を直交周波数分割多重方式でデータ伝送する無線データ送信装置であって、送信信号の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段５と、逆位相信号の振幅制御を行う振幅制御手段６と、振幅制御された逆位相信号を通信帯域より狭い帯域に制限する帯域制限手段７と、送信信号と帯域制限された逆位相信号とを合成する信号合成手段９と、を備え、振幅制御手段６が、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って逆位相信号の振幅を対数制御する。【選択図】      図１
2007074298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線により送信信号を直交周波数分割多重方式でデータ伝送する無線データ送信装置であって、
前記送信信号の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段と、
前記逆位相信号の振幅制御を行う振幅制御手段と、
前記振幅制御された逆位相信号を通信帯域より狭い帯域に制限する帯域制限手段と、
前記送信信号と前記帯域制限された逆位相信号とを合成する信号合成手段と、を備え、
前記振幅制御手段が、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って前記逆位相信号の振幅を対数制御することを特徴とする無線データ送信装置。
【請求項２】
無線により送信信号を直交周波数分割多重方式でデータ伝送する無線データ送信方法であって、
前記送信信号の逆位相信号を生成するステップと、
前記逆位相信号の振幅制御を行うステップと、
前記振幅制御された逆位相信号を通信帯域より狭い帯域に制限するステップと、
前記送信信号と前記帯域制限された逆位相信号とを合成するステップと、を備え、
前記振幅制御を行うステップが、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って前記逆位相信号の振幅を対数制御することを特徴とする無線データ送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速データ伝送をマルチキャリア方式により無線で行う無線データ通信装置及び無線データ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線により高速データ伝送を行う場合、マルチキャリア方式が用いられるが、マルチキャリア方式として代表的な方式にＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重方式)がある。このＯＦＤＭは、地上波デジタル放送や無線ＬＡＮ等に使用されている方式であり、ひとつの通信路をフーリエ変換によって分割された複数のサブキャリア（搬送波）で構成するものである。
【０００３】
このＯＦＤＭは、サブキャリア数が増えるにしたがって、平均送信電力と最大送信電力との差（ピーク電力対平均電力比(PAPR: Peak to Average Power Ratio)、以下、ピーク電力対平均電力比又はＰＡＰＲとも称す）が大きくなる。最大送信電力が大きくなると、増幅器の非線形特性により歪み（高周波雑音）を生じてしまう。この歪みにより、通信帯域外の干渉電力が増大するという問題が生じる。
【０００４】
このため、平均送信電力と最大送信電力との差を小さくする手法として、帯域外の周波数解析を行い、歪みを補償する方法が提案されている。また、従来、例えば特許文献１には、入力信号に基づいてピーク電力対平均電力比を所定値以下にする圧縮制御された逆位相信号と線形信号伝達経路を得た入力信号とを電力合成器により電力合成する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２５１２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の手法では、装置の回路構成（すなわち、処理プロセス）等が複雑になると共にフィルタ等を用いることにより、処理プロセスが大きく遅延が生じるという不都合があった。また、元の送信信号を処理すると非線形になりＲＦ帯の歪みが生じるが、ＲＦ帯の歪み処理は、低周波に変換する等の処理が必要であり、高コストであると共に装置形状が大きくなってしまう。また、特許文献１に記載の技術では、圧縮制御された逆位相信号を合成するが、逆位相信号の帯域外雑音については考慮されていない。また、定包絡線となるように制御するが、マルチキャリア方式でこの処理を行うと帯域外雑音が大きくなる不都合がある。さらに、帯域外雑音を抑えるために、フィルタや信号処理がさらに必要となり、やはり遅延が生じてしまう不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、簡単な装置構成であると共に帯域外雑音及び遅延を低減させることができる無線データ通信装置及び無線データ通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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の無線データ通信装置は、無線により送信信号を直交周波数分割多重方式でデータ伝送する無線データ送信装置であって、前記送信信号の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段と、前記逆位相信号の振幅制御を行う振幅制御手段と、前記振幅制御された逆位相信号を通信帯域より狭い帯域に制限する帯域制限手段と、前記送信信号と前記帯域制限された逆位相信号とを合成する信号合成手段と、を備え、前記振幅制御手段が、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って前記逆位相信号の振幅を対数制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の無線データ通信方法は、無線により送信信号を直交周波数分割多重方式でデータ伝送する無線データ送信方法であって、前記送信信号の逆位相信号を生成するステップと、前記逆位相信号の振幅制御を行うステップと、前記振幅制御された逆位相信号を通信帯域より狭い帯域に制限するステップと、前記送信信号と前記帯域制限された逆位相信号とを合成するステップと、を備え、前記振幅制御を行うステップが、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って前記逆位相信号の振幅を対数制御することを特徴とする。
【００１０】
これらの無線データ通信装置及び無線データ通信方法では、元の送信信号を直接処理するのではなく、振幅制御された逆位相信号を帯域制限して得た歪みが小さい信号を元の送信信号に合成するので、回路構成等の装置構成が簡単になり、従来技術に対して変調前のベースバンドでの処理が可能になると共に、非線形制御による帯域外雑音が低減する。また、フィルタによる遅延を小さくすることができる。さらに、逆位相信号の振幅制御を対数制御としているので、通信品質が大きく劣化することがない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る無線データ通信装置及び無線データ通信方法によれば、対数制御により振幅制御された逆位相信号を帯域制限して元の送信信号に合成するので、装置構成が簡単になると共に、非線形制御による帯域外雑音が低減する。また、フィルタによる遅延を小さくすることができると共に、通信品質が大きく劣化することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る無線データ通信装置及び無線データ通信方法の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。
【００１３】
本実施形態の無線データ通信装置は、無線により送信信号を直交周波数分割多重方式でデータ伝送する無線データ送信装置であって、以下の各処理回路で構成されている。すなわち、この無線データ通信装置は、図１に示すように、送信信号をＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調又は直交位相変調)変調でデジタル変換するＱＰＳＫ変調部１と、変調された送信信号をシリアルデータからパラレルデータに変換してサブキャリアに配置するサブキャリアマッピング部２と、これらサブキャリアを逆高速フーリエ変換するＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)部３と、さらに送信信号のデータを時間的に一部重複させて送るガードインターバルを付加するＧＩ(Guard Interval)Insertion部４と、を備えている。
【００１４】
また、無線データ通信装置は、ガードインターバルを付加された送信信号の逆位相信号を生成する逆位相信号生成手段５と、逆位相信号の振幅制御を行う振幅制御手段６と、振幅制御された逆位相信号を通信帯域より狭い帯域に制限する帯域制限手段７と、ガードインターバルを付加された送信信号について逆位相信号生成手段５、振幅制御手段６及び帯域制限手段７による処理時間と同じ遅延処理を行う遅延処理部８と、を備えている。
【００１５】
さらに、無線データ通信装置は、遅延処理部８で処理された送信信号と帯域制限手段７で処理された逆位相信号とを合成する信号合成手段９と、合成された送信信号をデジタル／アナログ変換するＤ／Ａ変換部１０と、デジタル／アナログ変換された送信信号を高周波数変換するＲＦ部１１と、高周波数変換された送信信号を送信する送信アンテナ１２と、を備えている。
【００１６】
また、上記振幅制御手段６は、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って逆位相信号の振幅を対数制御する。
すなわち、この無線データ通信装置で処理された送信信号ＳＴ（ｔ）は、式（１）のように表現される。
【００１７】
【数１】
2007074298.tif 000003
【００１８】
また、式（１）の利得Ａ（ｔ）は、例えば式（２）によって得られる。この式からわかるように、送信電力が所定の閾値を超えた大きさに従って逆位相信号の振幅が対数制御される。
なお、この処理では、入力信号に対して、一定で飽和させるようなシャープな非線形処理を行わないことが重要である。
【００１９】
【数２】
2007074298.tif 000004
【００２０】
次に、本実施形態の無線データ通信装置に基づいたシミュレーション結果について、図２から図６を参照して説明する。なお、本実施形態による送信信号の処理方式を本方式と称する。
【００２１】
上記各式で表現される処理による本方式の送信信号と元の送信信号とのピークとアベレージとの比（ＰＡＰＲ）について累積分布を、図２に示す。なお、比較のため、元の送信信号の場合と振幅の大きな部分を切り取るいわゆるクリッピング方式の場合とを、併せて図２に示す。この図からわかるように、本方式を用いたＰＡＰＲのＯＦＤＭ信号は、元の送信信号の場合に比べて４−５ｄＢも減少している。これにより、隣接する他の送信信号との干渉を抑制することができる。また、本方式のＰＡＰＲ分布は、クリッピング方式よりも広いことがわかる。
【００２２】
他方、本方式と従来の方式との帯域外雑音を表したグラフを、図３に示す。この図からわかるように、本方式のＰＳＤ(Power Spectral Density)性能は、クリッピング方式よりも良好な特性を示している。すなわち、本方式では、帯域制限による切り取りによって、クリッピングにより生じるひずみが減少するので、帯域外雑音を減少させることができる。
【００２３】
なお、本方式において振幅制御係数を変えた場合の入力振幅と利得（係数）との関係を、図４に示す。また、本方式の各処理ブロックの信号（元の送信信号、振幅制御及び帯域制限を行った逆位相信号、これら信号の合成信号）のスペクトラムを、図５に示す。さらに、本方式の各ブロックでの振幅を、図６に示す。
【００２４】
このように本実施形態では、元の送信信号を直接処理するのではなく、振幅制御手段６で振幅制御された逆位相信号を帯域制限手段７で帯域制限して得た歪みが小さい信号を元の送信信号に合成するので、回路構成等の装置構成が簡単になり、従来技術に対してベースバンドでの処理が可能になると共に、非線形制御による帯域外雑音が低減する。また、フィルタによる遅延を小さくすることができる。さらに、逆位相信号の振幅制御を対数制御としているので、通信品質が大きく劣化することがない。
【００２５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る一実施形態の無線データ通信装置及び無線データ通信方法において、無線データ通信装置を示すブロック構成図である。
【図２】本実施形態の方式、クリッピング方式（従来方式）及び元の送信信号において、ＰＡＰＲについて累積分布を表したグラフである。
【図３】本実施形態の方式及びクリッピング方式（従来方式）において、帯域外雑音を表したグラフである。
【図４】本実施形態の方式において、振幅制御係数に応じた入力振幅と利得（係数）との関係を表したグラフである。
【図５】本実施形態の方式において、各処理ブロックの信号（元の送信信号、振幅制御及び帯域制限を行った逆位相信号、これら信号の合成信号）のスペクトラムを表したグラフである。
【図６】本実施形態の方式において、各ブロック（元の送信信号、振幅制御及び帯域制限を行った逆位相信号、これら信号の合成信号）での振幅を表したグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
５…逆位相信号生成手段、６…振幅制御手段、７…帯域制限手段、８…遅延処理部、９…信号合成手段
【図１】
2007074298.tif 000005
【図２】
2007074298.tif 000006
【図３】
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【図４】
2007074298.tif 000008
【図５】
2007074298.tif 000009
【図６】
2007074298.tif 000010