(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列の送信シンボルを複数のサブキャリアを用いて変調する変調手段と、
変調された所定数の前記サブキャリアを含むブロックに、変調された前記複数のサブキャリアを分割するブロック化手段と、
前記ブロックに含まれる前記所定数のサブキャリアを前記各ブロックごとに合成して時間軸の合成波形を生成する合成手段と、
該合成手段から出力される前記合成波形の位相を、前記ブロックの合成波形毎に制御する位相制御手段と、
該位相制御手段において位相制御された前記各ブロックの前記合成波形を加算することによりＯＦＤＭ（直交周波数多重）シンボルを生成する加算手段と、
該加算手段から出力された前記ＯＦＤＭシンボルのシンボル波形におけるピーク電力値が、予め定められた第２しきい値になるように、前記シンボル波形のゲインを前記各ＯＦＤＭシンボル毎に調整するリニアスケーリング手段とを備え、
前記位相制御手段においては、位相回転角の少なくとも２つの候補をそれぞれ前記各ブロックに与える組み合わせとされる複数の位相回転パターンの内から順次位相回転パターンを選択する選択手段と、該選択手段で選択された位相回転パターンに応じて前記各合成波形の位相を位相回転させる位相回転手段と、前記加算手段から出力される前記シンボル波形のピーク電力値を検出する検出手段とを有し、前記検出手段が前記シンボル波形のピーク電力値が予め設定された第１しきい値以下になったことを検出した際に、前記位相回転パターンの選択を終了させてその時に前記加算手段から出力されるＯＦＤＭシンボルを前記リニアスケーリング手段に送るようにしたことを特徴とする通信装置におけるピーク電力低減装置。
【請求項２】
送信シンボルを複数のサブキャリアを用いて変調する変調手段と、
変調された所定数の前記サブキャリアを含むブロックに、変調された前記複数のサブキャリアを分割するブロック化手段と、
前記ブロックに含まれる前記所定数のサブキャリアを前記各ブロックごとに合成して時間軸の合成波形を生成する合成手段と、
該合成手段から出力される前記合成波形の位相を、前記ブロックの合成波形毎に制御する位相制御手段と、
該位相制御手段において位相制御された前記各ブロックの前記合成波形を加算することによりＯＦＤＭ（直交周波数多重）シンボルを生成する加算手段と、
該加算手段から出力された前記ＯＦＤＭシンボルのシンボル波形におけるピーク電力値が、予め定められた第２しきい値になるように、前記シンボル波形のゲインを前記各ＯＦＤＭシンボル毎に調整するリニアスケーリング手段とを備え、
前記位相制御手段においては、位相回転角の少なくとも２つの候補をそれぞれ前記各ブロックに与える組み合わせとされる複数の位相回転パターンの内から順次位相回転パターンを選択する選択手段と、該選択手段で選択された位相回転パターンに応じて前記各合成波形の位相を位相回転させる位相回転手段と、前記加算手段から出力される前記シンボル波形のピーク電力値を検出する検出手段とを有し、前記選択手段が選択した前記位相回転パターンの選択数が予め定めた所定数に達した際に、前記検出手段において検出された前記シンボル波形のピーク電力値の内の最小のピーク電力値が得られる位相回転パターンに対応するＯＦＤＭシンボルを前記リニアスケーリング手段に送るようにしたことを特徴とする通信装置におけるピーク電力低減装置。
【請求項３】
送信シンボルを複数のサブキャリアを用いて変調する変調手段と、
変調された所定数の前記サブキャリアを含むブロックに、変調された前記複数のサブキャリアを分割するブロック化手段と、
前記ブロックに含まれる前記所定数のサブキャリアを前記各ブロックごとに合成して時間軸の合成波形を生成する合成手段と、
該合成手段から出力される前記合成波形の位相を、前記ブロックの合成波形毎に制御する位相制御手段と、
該位相制御手段において位相制御された前記各ブロックの前記合成波形を加算することによりＯＦＤＭ（直交周波数多重）シンボルを生成する加算手段と、
該加算手段から出力された前記ＯＦＤＭシンボルのシンボル波形におけるピーク電力値が、予め定められた第２しきい値になるように、前記シンボル波形のゲインを前記各ＯＦＤＭシンボル毎に調整するリニアスケーリング手段とを備え、
前記位相制御手段においては、位相回転角の少なくとも２つの候補をそれぞれ前記各ブロックに与える組み合わせとされる複数の位相回転パターンの内から順次位相回転パターンを選択する選択手段と、該選択手段で選択された位相回転パターンに応じて前記各合成波形の位相を位相回転させる位相回転手段と、前記加算手段から出力される前記シンボル波形のピーク電力値を検出する検出手段とを有し、前記検出手段が前記シンボル波形のピーク電力値が予め設定された第１しきい値以下になったことを検出した際に、前記位相回転パターンの選択を終了させてその時に前記加算手段から出力されるＯＦＤＭシンボルを前記リニアスケーリング手段に送るようにし、前記選択手段が選択した前記位相回転パターンの選択数が予め定めた所定数に達しても前記検出手段が前記シンボル波形のピーク電力値が前記第１しきい値以下になったことを検出しない場合は、前記検出手段において検出された前記シンボル波形のピーク電力値の内の最小のピーク電力値が得られる位相回転パターンに対応するＯＦＤＭシンボルを前記リニアスケーリング手段に送るようにしたことを特徴とする通信装置におけるピーク電力低減装置。
【請求項４】
前記複数の位相回転パターンのテーブルが用意されており、該テーブルにおいては前記各位相回転パターン毎にユニークなパターン番号が付与されて、前記位相回転パターンに付与されている前記パターン番号の情報を、前記テーブルと同じテーブルが用意されている受信側に送ることにより、位相制御されていた前記シンボル波形の位相を、受信側において元に戻せるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信装置におけるピーク電力低減装置。
【請求項５】
前記各位相回転パターン毎にユニークなパターン番号が付与されているテーブルと、前記パターン番号をランダムに選択する乱数が複数の行と列に配列されているランダムパターンテーブルとが用意されており、前記選択手段において位相回転パターンを選択する際に、前記ランダムパターンテーブルの所定の前記列の乱数に対応する位相回転パターンが列方向に順次選択されると共に、次のシンボル波形では次の列の乱数に対応する位相回転パターンが列方向に順次選択され、前記ランダムパターンテーブルにおける前記位相回転パターンの当該パターン番号が含まれている前記行を示すユニークなランダムパターン番号の情報を、前記テーブルおよび前記ランダムパターンテーブルと同じテーブルおよびランダムパターンテーブルが用意されていると共に同期がとられている受信側に送ることにより、前記位相回転パターンに応じて位相制御されていた前記シンボル波形の位相を、受信側において元に戻せるようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信装置におけるピーク電力低減装置。
【請求項６】
前記位相回転パターンでは少なくとも１つのブロックに位相回転が与えられないようにされており、当該ブロックに前記ＯＦＤＭシンボルに与えられている位相回転パターンの制御情報を配置すると共に、チャネル推定を行うためのパイロットシンボルを、所定期間毎に前記複数のサブキャリアにそれぞれ配置して伝送するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信装置におけるピーク電力低減装置。
【請求項７】
前記位相回転パターンでは少なくとも１つのブロックに位相回転が与えられないようにされており、当該ブロックに前記ＯＦＤＭシンボルに与えられている位相回転パターンの制御情報を配置すると共に、チャネル推定を行うためのパイロットシンボルを、所定期間毎に前記複数のサブキャリア毎に順次時間をずらしてスキャッタード配置して伝送するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信装置におけるピーク電力低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャリアを利用する通信装置において送信ピーク電力を低減するようにしたピーク電力低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、マルチキャリアを用いる通信システムとしてＭＣ−ＣＤＭＡ（multi-carrier code division multiple access ）方式やＯＦＤＭ（Orthogoal Frequency Division Multiplex ）方式が知られている。ＭＣ−ＣＤＭＡ方式では時間領域で拡散しているため同一チャネル干渉が低減され、ＯＦＤＭシステムはディジタル放送や無線ＬＡＮシステムとして使用され、また次世代移動通信システムの候補として有力視されている。このＯＦＤＭシステムはマルチキャリア伝送のため、周波数利用効率が高く、周波数選択性フェージングに強い。また、ガードインターバル（ＧＩ：GuardInterval）を付与することでマルチパスの影響を軽減することができる。ところで、マルチキャリアを用いる通信システムにおいては、複数のサブキャリアの変調信号が合成されるため、シングルキャリアの変調信号に比べて送信ピーク電力が高い値となる。特に、互いに直交するサブキャリアが合成されるＯＦＤＭ信号のピーク電力は従来のシングルキャリア変調信号と比べて大きなピーク電力値を示すようになることから、送信信号のピーク電力対平均電力（ＰＡＰＲ）が大きくなり、伝送品質が劣化してしまう。さらに、ピーク電力が大きくなると電力増幅器に送信信号電力の平均値と電力増幅器の最大送信電力との差であるバックオフ（back-off ）を大きくすることが要求されることから、ＯＦＤＭ方式においては電力増幅器として最大送信電力の大きなものを使用する必要があり、電力効率が低下し、消費電力が増加するとともに、コストアップを招いてしまうようになる。
【０００３】
そこで、この問題を解決するために、従来様々なピーク電力低減法が検討されてきた。例えば、ピーク電力値が設定値となるようにあらかじめ信号を歪ませるクリッピング法、ピーク電力の高い符号語が検出されないように誤り訂正符号を用いた符号化方法、各サブキャリアの変調信号を位相回転させて複数の位相回転パターン候補から最適な位相回転をさせる選択マッピング法(Selected Mapping) 、選択マッピング法の計算処理数を軽減するためにサブキャリアをブロック毎に分割して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）後に位相回転させる部分系列伝送方法（ＰＴＳ：Partial Transmit Sequence）、送信信号の振幅を線形的に圧縮や増幅を行うリニアスケーリング法などがある。
部分系列伝送（ＰＴＳ）の処理内容を説明すると、ＰＴＳではまず一次変調した送信シンボルで変調したサブキャリアをＢ個のブロックに分割する。次に分割したサブキャリアをブロック毎にＩＦＦＴを行い各ブロックのサブキャリアを合成する。合成した時間軸波形に対してブロック毎に位相回転を行い、位相回転を行った時間軸波形を加算してＯＦＤＭシンボルを生成し、そのＯＦＤＭシンボル波形をメモリに保存する。
【０００４】
ここで位相回転の候補数をＬ個とすると、位相回転のパターン数としてＬB（＝Ｕ）個が得られる。そこで、ＩＦＦＴ後の時間軸波形に対してＵパターンの全てにおいて位相回転を行った後、各パターンにおける時間軸波形を加算したＯＦＤＭシンボル波形をメモリに保存していく。メモリに保存した各パターンのＯＦＤＭシンボル波形の中から、最も高いピーク電力値Ｐi,uMAX（ｉ：シンボル番号、ｕ：パターン番号（ｕ＝１，２…Ｕ））のサンプルを選択し、Ｕ個の各パターンにおけるＰi,uMAXを比較して、その内で最小のピーク電力値ＰiMAX（＝ＭＩＮ［Ｐi,uMAX］）を選択し、選択されたパターンのＯＦＤＭシンボルを送信する。このＯＦＤＭシンボルは受信機側で位相回転前の波形信号に戻すために、位相回転のパターンを受信機側に伝えるようにしている。受信機側では送信側から送られた位相回転パターンの制御情報を基に、送信側とは逆の位相回転を施すことにより元の位相の波形信号に戻している。
【０００５】
次に、リニアスケーリング方法の説明を行う。ＯＦＤＭ方式で線形圧縮のみを行うと、受信シンボルの受信電力がそのまま低下するため受信特性が劣化する。しかし、誤り訂正符号を構成するフレーム内で、ＯＦＤＭシンボルのピーク値が所望のしきい値に達するまで線形圧縮及び線形増幅を行い受信電力を向上させることで、伝送品質の改善を図ることができる。リニアスケーリングを行う場合、送信シンボルにＩＦＦＴを施し時間軸の送信波形を求める。次に、得られた送信波形から各シンボルのピーク電力ＰiMAX（ｉ：シンボル番号）と所定のしきい値Ｐｃを比較し、ピーク電力ＰiMAXがしきい値Ｐｃより大きい場合には、該当するシンボル毎に係数αi（＜１）を乗算し、送信電力を下げることによりピーク電力ＰiMAXがしきい値Ｐｃとなるように送信電力を各シンボル毎に線形的に圧縮する。また、ピーク電力ＰiMAXがしきい値Ｐｃより低い場合には、シンボル毎に係数αi（＞１）を乗算することで、各シンボルのピーク電力ＰiMAXがしきい値Ｐｃとなるように送信電力を各シンボル毎に線形的に増幅する。ここで、αi＝Ｐｃ／ＰiMAXである。このように、リニアスケーリングでは各送信シンボルのピーク電力ＰiMAXがしきい値Ｐｃと同じになるように各ＯＦＤＭシンボルを線形圧縮または線形増幅するため、帯域外輻射の影響を及ぼすことなくＰＡＰＲの低減を図ることができる。
【０００６】
従来のＰＴＳ法の場合には、位相の組み合わせを最適化するために、位相係数のステップサイズを小さく設定したり、ブロック数を多く設定することにより、ピーク電力の低減効果を改善することができるが、ステップサイズを小さく設定したり、ブロック数を多く設定すると、位相回転の候補数が増加して乗算回数が指数関数的に著しく増加するようになる。そのため、ＰＴＳ法を実際に適用しようとすると、位相回転の候補の乗算を行う演算回路として非常に大型のものが必要となり、特に装置の小型化や消費電力の低減が強く求められる移動局への適用が困難になる。
【０００７】
これを解決するために、位相回転の候補の乗算回数を低減することができ、演算回路の小型化や消費電力の低減が可能なピーク電力の低減方法が提案されている。このピーク電力の低減方法では、全サブキャリア変調信号を所定数ずつ逐次的に加算していくことにより合成する際に、所定数のサブキャリア変調信号に複数の候補の位相係数をそれぞれ乗算して被加算サブキャリア変調信号と加算するとともに、当該加算結果の中からピーク電力が最小となるサブキャリア変調信号の組み合わせを選択し、選択されたサブキャリア変調信号の組み合わせを次の被加算サブキャリア変調信号とする処理を、全サブキャリア変調信号について行うようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２２９７４６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、従来提案されているＰＴＳ法を用いるピーク電力の低減方法においては、最適なピーク電力を導出するために、サブキャリアを分割するためのブロック数を多くしたり、位相回転量の位相回転のパターン数を増やすと、全サブキャリア変調信号を所定数ずつ逐次的に加算していく加算器や加算結果の中からピーク電力が最小となるサブキャリア変調信号の組み合わせを選択する選択器の数が指数関数的に増加することになる。従って、演算処理量の増大に対応するために高速かつ高性能の処理装置が必要になるという問題点があった。また、リニアスケーリング方法は、ピーク電力値によって線形圧縮や線形増幅を行うため、ピーク電力値が高い送信シンボルにおいては所望のしきい値まで線形圧縮させると圧縮率が大きくなり過ぎることになる。そのため、その送信シンボルの送信電力の平均値が低下して伝送品質が劣化することから、ＢＥＲ（Bit Error Rate）特性が劣化してしまうという問題点があった。
【０００９】
そこで、本発明は高速かつ高性能の処理装置を必要としないと共に、伝送品質を劣化させることなくピーク電力を低減することのできる通信装置におけるピーク電力低減装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成することのできる本発明の通信装置におけるピーク電力低減装置は、各ブロックに対応する合成波形の位相を、合成波形におけるピーク値が低減されるように合成波形毎に制御する位相制御手段と、シンボル波形におけるピーク値が、予め定められた第２しきい値になるように、シンボル波形のゲインを前記各ＯＦＤＭシンボル毎に調整するリニアスケーリング手段とを備え、位相制御手段においては、位相回転の少なくとも２つの候補をそれぞれ各ブロックに与えた組み合わせとされる複数の位相回転パターンの内から順次位相回転パターンを選択する選択手段と、該選択手段で選択された位相回転パターンに応じて各合成波形の位相を位相回転させる位相回転手段と、加算手段から出力されるシンボル波形のピーク電力値を検出する検出手段とを有し、検出手段がシンボル波形のピーク電力値が予め設定した第１しきい値以下になったことを検出した際に、位相回転パターンの選択を終了させてその時に加算手段から出力されるシンボル波形をリニアスケーリング手段に送るようにしたことを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
このような本発明によれば、検出手段がシンボル波形のピーク電力値が第１しきい値以下になったことを検出した際に位相回転パターンの選択が終了することから、演算処理量を削減することができる。さらに、第１しきい値以下になった各シンボル波形のピーク電力値は、リニアスケーリング手段により調整されるが、リニアスケーリング手段に入力されるシンボル波形のピーク電力値は第１しきい値以下となるよう調整されていることから、ＰＡＰＲが低減されてバックオフを小さくすることができるため、伝送品質を劣化させることなくピーク電力を低減させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施例の通信装置におけるピーク電力低減装置を備えるＯＦＤＭ方式の送信機１の構成を示すブロック図を図１に示す。
図１に示す送信機１において、送信データ１０は符号器＆インタリーバ１１に供給されて、誤り訂正符号の符号化が行われると共に、符号化された送信データがインターリーブされる。インターリーブとは、符号を入れ替えることで、誤りが発生した時に誤った符号を分散させて誤り訂正を行いやすくする手法である。符号器＆インタリーバ１１から出力される符号化およびインタリーブされた送信データは、直列−並列変換器（Ｓ／Ｐ変換器）１２において、サブキャリア数にマッピングされる。
【００１３】
Ｓ／Ｐ変換器１２からの出力は変調器１４においてサブキャリア毎に変調される。変調器１４から並列に出力される変調されたサブキャリア毎のシンボルは、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５に供給されて、ＩＦＦＴ処理およびＰＴＳ（部分系列伝送：Partial Transmit Sequence）処理が実行されることによりＯＦＤＭシンボルが生成されると共に、ＯＦＤＭシンボルのピーク電力がＯＦＤＭシンボル毎に低減される。ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５では、サブキャリアを所定数ずつ含むブロックに分割され、各ブロックのサブキャリアが逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）されて各ブロック毎にサブキャリアを合成した時間軸の合成波形とされ、各ブロックの合成波形は、後述するが位相回転角の複数の候補をそれぞれ各ブロックに与える組み合わせとされる複数の位相回転パターンの内から選択された位相回転パターンに基づいて位相制御され、位相制御された各ブロックの合成波形が加算されてＯＦＤＭシンボルが生成される。
【００１４】
そして、位相回転パターンを順次替えながらその際に生成されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値を検出し、例えばピーク電力値が予め定められた第１しきい値以下となった際に当該ＯＦＤＭシンボルをＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５から出力する。ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５から出力されたピーク電力値が低減されたＯＦＤＭシンボルは、リニアスケーリング部１６に供給されてＯＦＤＭシンボルのピーク電力値が所望の第２しきい値に達するまで線形圧縮及び線形増幅が行われて出力される。リニアスケーリング部１６から出力されたＯＦＤＭシンボルは、ガードインターバル部１７に供給されて、例えば、後端の１／４が切り出されてガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）としてＯＦＤＭシンボルの先頭に付加されることにより、送信シンボルが生成される。このように、ガードインターバルを付与することでマルチパスを軽減することができる。
本発明にかかる通信装置におけるピーク電力低減装置は、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５およびリニアスケーリング部１６により構成される。
【００１５】
次に、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５の構成を示すブロック図を図２に示す。図２に示すＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５において、変調器１４から並列に出力される変調されたサブキャリア毎のシンボルは、ブロック化部２１においてサブキャリアを所定数ずつ含むブロックに分割される。この一例を図３に示すが、例えば、サブキャリア数が「４」のブロックＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂｋのｋ個のブロックに分割される。この場合、全サブキャリア数が「３２」とされている場合は８つのブロックに分割されることになる。ブロック化されたサブキャリアはＩＦＦＴ２２ａ、ＩＦＦＴ２２ｂ、・・・、ＩＦＦＴ２２ｋによりそれぞれ時間軸の合成波形に変換される。ｋ個のブロックの合成波形は位相回転部２３により位相制御部２６から与えられている位相回転パターンに基づいてそれぞれ位相回転される。ここで、位相回転パターンのパターン数は各ブロックの位相回転の候補数をＬ個とし、サブキャリアのブロック数をｋ個とすると、ブロックｋに対する候補Ｌの組み合わせとなり位相回転パターン数はＬk（＝Ｕ）個となる。位相回転パターンに基づいて位相回転されたｋ個のブロックの合成波形は、加算器（Σ）２４において加算されてＯＦＤＭシンボルが生成される。図示されていないが、このＯＦＤＭシンボルはテンポラリメモリに一時記憶されると共に、位相制御部２６に供給されてピーク電力値ＰiMAX（ｉ：シンボル番号）が検出される。
【００１６】
位相制御部２６において実行されるＰＴＳ処理はしきい値設定型処理あるいは探索回数設定型処理とされており、いずれの処理も送信シンボル毎に実行される。
まず、しきい値設定型処理について説明すると、位相制御部２６では、ピーク電力の上限とされる第１しきい値Ｐｐが予め設定されている。この第１しきい値Ｐｐは、検出されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値ＰiMAXと対比され、検出されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値ＰiMAXが第１しきい値Ｐｐを超えている場合は、位相制御部２６はピーク電力値ＰiMAXが大きすぎると判断し、次の位相回転パターンを位相パターンテーブル２５から読み出して位相回転部２３に供給する。ここで、図４にＯＦＤＭシンボルの時間軸波形の一例を示す。図４の横軸は時間、縦軸は送信電力とされ破線で示す時間軸波形Ｗ２のピーク値はＰ２とされ、ピーク電力値Ｐ２は第１しきい値Ｐｐを超えている。これにより、位相回転部２３において次に選択された位相回転パターンに基づいてｋ個のブロックの合成波形がそれぞれ位相回転され、位相回転されたｋ個のブロックの合成波形は、加算器（Σ）２４において加算されてＯＦＤＭシンボルが再度生成される。このＯＦＤＭシンボルはテンポラリメモリに一時記憶されると共に、位相制御部２６に供給されてピーク電力値ＰiMAXが検出され第１しきい値Ｐｐと対比される。このように、位相パターンテーブル２５から順次位相回転パターンを読み出し、読み出した位相回転パターンに基づいてｋ個のブロックの合成波形それぞれの位相回転を行い、位相回転されたｋ個のブロックの合成波形からＯＦＤＭシンボルを生成する処理は、生成されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値ＰiMAXが第１しきい値Ｐｐ以下となったことが検出されるまで繰り返し実行される。繰り返し実行される処理の最大繰り返し回数を設定することができ、ここでは最大繰り返し回数がＮ（＜Ｕ＝Ｌk）に設定されている。
【００１７】
そして、位相制御部２６において生成されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値ＰiMAXが第１しきい値Ｐｐ以下となったことが検出されると、位相制御部２６はピーク電力を低減することのできる位相回転パターンが選択されたと判断して、順次位相回転パターンを読み出していく処理を終了させ、生成されたＯＦＤＭシンボルがテンポラリメモリから読み出されてリニアスケーリング部１６に送られる。ここで、図４を参照すると実線で示す時間軸波形Ｗ１のピーク電力値はＰ１とされ、ピーク電力値Ｐ１は第１しきい値Ｐｐ以下に低減されている。また、Ｐａｖは波形Ｗ１の平均電力値である。但し、最大繰り返し回数はＮ回と設定されているため、Ｎ回処理を行っても第１しきい値Ｐｐより小さなピーク電力値ＰiMAXが検出されない場合は、処理したＮ回の中で最小のピーク電力値ＰiMAXのＯＦＤＭシンボルをテンポラリメモリから読み出してリニアスケーリング部１６に送る。このように、位相制御部２６において生成されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値ＰiMAXが第１しきい値Ｐｐ以下となったことが検出された際には、繰り返し行われる上記した処理は終了することから、ＰＴＳ処理における演算量を削減することができるようになる。なお、最大繰り返し回数Ｎに達するまで繰り返し処理を行っても第１しきい値Ｐｐより小さなピーク電力値ＰiMAXが検出されない場合もあることから、演算量は少なくともＮ／Ｕにまで削減することができる。
【００１８】
次に、位相制御部２６において実行されるＰＴＳ処理のうちの探索回数設定型処理を説明する。探索回数設定型処理では、位相制御部２６において行うピーク電力値の最小値を探索する処理における探索回数の上限値Ｍを設定している。そして、探索回数が上限値Ｍに達した際にそれまでに生成されたＭ個のＯＦＤＭシンボルのピーク電力値が最小のＯＦＤＭシンボルを検出して、リニアスケーリング部１６に送るようにしている。
探索回数設定型処理において、位相制御部２６は全位相回転パターンの中からランダムに定数個の位相回転パターンを選択して位相パターンテーブル２５から順次読み出して処理を行う。定数個の位相回転パターンの数は探索回数の上限値Ｍと同数となり、位相回転パターン数（探索回数）がＭ（＜Ｕ＝Ｌk）に設定される。そして、位相パターンテーブル２５からランダムな順序で読み出された位相回転パターンに基づいてｋ個のブロックの合成波形が位相回転部２３によりそれぞれ位相回転される。位相制御されたｋ個のブロックの合成波形は、加算器（Σ）２４において加算されてＯＦＤＭシンボルが生成される。このＯＦＤＭシンボルはテンポラリメモリに一時記憶されると共に、位相制御部２６に供給されてピーク電力値Ｐi,uMAX（ｉ：シンボル番号、ｕ：パターン番号（ｕ＝１，２…Ｍ））が検出される。このような処理がＭ回繰り返し実行された時点において、それまでに得られたＭ個のＯＦＤＭシンボルのうちの最小のピーク電力値Ｐi,uMAXを有するＯＦＤＭシンボルを位相制御部２６が検出し、そのＯＦＤＭシンボルをテンポラリメモリから読み出してリニアスケーリング部１６に送るようにする。この探索回数設定型処理においては、演算量をＭ／Ｕ に減らすことができる。
【００１９】
次に、リニアスケーリング部１６においてＯＦＤＭシンボルのピーク値が所望の第２しきい値に達するまで線形圧縮あるいは線形増幅が行われる態様を図５および図６を参照して説明する。
図５にはリニアスケーリング部１６に入力される１フレーム分のＯＦＤＭシンボルの時間軸波形が示されており、図５の横軸は時間、縦軸は送信電力とされている。図示する例では、１フレームは４つのＯＦＤＭシンボルからなっており、１番目のＯＦＤＭシンボルのピーク値はＰ１ａとされ予め定められた第２しきい値Ｐｃを下回っており、２番目のＯＦＤＭシンボルのピーク値はＰ２ａとされ第２しきい値Ｐｃを上回っている。また、３番目のＯＦＤＭシンボルのピーク値はＰ３ａとされ第２しきい値Ｐｃを下回っており、４番目のＯＦＤＭシンボルのピーク値はＰ４ａとされ第２しきい値Ｐｃを上回っている。１フレームの平均電力値はＰａｖ１とされ、ＯＦＤＭシンボルの周期はＴｓとされている。
【００２０】
図６にはリニアスケーリング部１６において線形圧縮あるいは線形増幅が行われて出力される１フレーム分のＯＦＤＭシンボルの時間軸波形が示されており、図６の横軸は時間、縦軸は送信電力とされている。図５に示す１フレーム分のＯＦＤＭシンボルにリニアスケーリング処理が施されると、ピーク値が第２しきい値Ｐｃを下回っていた１番目のＯＦＤＭシンボルは、そのピーク値Ｐ１ｂが第２しきい値Ｐｃになるよう増幅され、ピーク値が第２しきい値Ｐｃを上回っていた２番目のＯＦＤＭシンボルは、そのピーク値Ｐ２ｂが第２しきい値Ｐｃになるよう圧縮される。また、ピーク値が第２しきい値Ｐｃを下回っていた３番目のＯＦＤＭシンボルは、そのピーク値Ｐ３ｂが第２しきい値Ｐｃになるよう増幅され、ピーク値が第２しきい値Ｐｃを上回っていた４番目のＯＦＤＭシンボルは、そのピーク値Ｐ４ｂが第２しきい値Ｐｃになるよう圧縮される。これにより、１フレームの平均電力値を変化させなければ、伝送品質は変化することなくＰＡＰＲを小さくすることができる。
なお、リニアスケーリング部１６に入力されるＯＦＤＭシンボルのピーク電力Ｐ１ａ〜Ｐ４ａは、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５により第１しきい値Ｐｐ以下となるようにＰＴＳ処理されていることから、電力増幅器において送信信号電力の平均値と電力増幅器の最大送信電力との差であるバックオフ（back-off ）を小さくすることができ、電力効率を向上することができると共に、消費電力を低減させてコストを低減することができるようになる。これにより、本発明にかかるピーク電力低減装置を組み込んだＯＦＤＭ方式の送信機を、小型化や消費電力の低減が強く求められる移動局へ適用することが可能となる。また、第２しきい値Ｐｃより上回っているピーク電力が発生した場合は、リニアスケーリング部１６によって補償することができ、帯域外輻射の影響を小さくすることができる。
【００２１】
次に、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５において変調器１４にしきい値設定型のアルゴリズムが組み込まれて、１シンボル単位の送信シンボルが入力される毎に起動されるしきい値設定型処理のフローチャートを図７に示す。
変調器１４から１シンボル単位の送信シンボルが入力されて、しきい値設定型処理がスタートされると、送信シンボルで変調されたサブキャリアがステップＳ１０にて複数のブロックに分割され、分割された各ブロックのサブキャリアがＩＦＦＴされて時間軸の合成波形とされる。次いで、ステップＳ１１にて初期設定が行われ、繰り返し回数の上限値をＮ（＜Ｕ）に、送信電力の第１しきい値をＰｐに設定すると共に、繰り返し回数ｊを「１」に設定する。そして、ステップＳ１２にて位相パターンテーブル２５から最初の位相回転パターンｕ（１，２，・・・Ｎ）を選択し、ステップＳ１３にて選択した位相回転パターンに基づいてブロック毎にＩＦＦＴした合成波形の位相を合成波形毎に回転する。そして、位相が回転されたＩＦＦＴされた全合成波形についてステップＳ１４にて加算を行うことにより、ＯＦＤＭシンボルを生成して記憶する。次いで、生成されたＯＦＤＭシンボルのピーク電力値Ｐi,uMAXをステップＳ１５にて検出し、検出されたピーク電力値Ｐi,uMAXが第１しきい値Ｐｐ以下となっているか否かがステップＳ１６にて判断される。ここで、検出されたピーク電力値Ｐi,uMAXが第１しきい値Ｐｐを超えていると判断された場合は、ステップＳ１７に進み最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]とピーク電力値Ｐi,uMAXとが対比されて小さい値が最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]とされる。ここで、最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]は今までに検出されたピーク電力値のうちの最小のピーク電力値であるが、この場合は繰り返し回数ｊが「１」にセットされていたことからステップＳ１５で検出されたピーク電力値Ｐi,uMAXが最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]とされる。次いで、ステップＳ１８にて繰り返し回数ｊがＮに達したか否かが判断される。
【００２２】
ここでは、繰り返し回数ｊが「１」にセットされていたことからＮＯと判断されてステップＳ１９に分岐する。ステップＳ１９では繰り返し回数ｊが１だけインクリメントされ「２」とされてステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２ないしステップＳ１８の処理が繰り返し実行されるようになる。そして、次の位相回転パターンにより位相回転された合成波形を加算したＯＦＤＭシンボルのピーク電力値Ｐi,uMAXが第１しきい値Ｐｐ以下になったことがステップＳ１６において検出されると、ステップＳ２０に分岐して生成したＯＦＤＭシンボルがリニアスケーリング部１６に出力されてしきい値設定型処理は終了する。このように、ステップＳ１２ないしステップＳ１９の処理は、ＯＦＤＭシンボルのピーク電力値Ｐi,uMAXが第１しきい値Ｐｐ以下になったことが検出されるまで繰り返し実行される。また、位相回転パターンを順次選択していきステップＳ１２ないしステップＳ１６の処理がN回繰り返し実行されてもステップＳ１６において検出されたピーク電力値Ｐi,uMAXが第１しきい値Ｐｐ以下となったことが検出されない場合は、ステップＳ１８において繰り返し回数ｊがＮに達したと判断されてステップＳ２１に進み、ステップＳ１７において検出されている最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]のＯＦＤＭシンボルがリニアスケーリング部１６に出力されて、しきい値設定型処理は終了する。この場合、ステップＳ１７では繰り返し行われた処理で得られたＯＦＤＭシンボルの内の最小のピーク電力値である最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]が検出されている。これにより、テンポラリメモリに記憶するＯＦＤＭシンボルとしては、ステップＳ１７において検出されている最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]のＯＦＤＭシンボルと現在の処理で得られたＯＦＤＭシンボルの２シンボルだけを記憶しておけばよいことになる。なお、ステップＳ１７の処理を行うことに替えて、ステップＳ２１において記憶されているＮ個のＯＦＤＭシンボルの内の最小のピーク電力値Ｐi,uMAXを有するＯＦＤＭシンボルを検出してリニアスケーリング部１６に出力するようにしてもよい。
【００２３】
次に、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５に変調器１４に探索回数設定型のアルゴリズムが組み込まれて、１シンボル単位の送信シンボルが入力される毎に起動される探索回数設定型処理のフローチャートを図８に示す。
変調器１４から１シンボル単位の送信シンボルが入力されて、探索回数設定型処理がスタートされると、ステップＳ３０にて送信シンボルで変調されたサブキャリアが複数のブロックに分割され、分割された各ブロックのサブキャリアがＩＦＦＴされて時間軸の合成波形とされる。次いで、ステップＳ３１にて初期設定が行われ、探索回数の上限値をＭ（＜Ｕ）に、探索回数ｈを「１」に設定する。次いで、ステップＳ３２にて位相パターンテーブル２５から位相回転パターンｕ（１，２，・・・Ｍ）をランダムに選択し、ステップＳ３３にて選択した位相回転パターンに基づいてブロック毎にＩＦＦＴした合成波形の位相を合成波形毎に回転する。そして、位相が回転されたＩＦＦＴされた全合成波形についてステップＳ３４にて加算を行うことにより、ＯＦＤＭシンボルを生成して記憶する。次いで、生成したＯＦＤＭシンボルのピーク電力値Ｐi,uMAXをステップＳ３５にて検出し、ステップＳ３６にて最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]とピーク電力値Ｐi,uMAXとが対比されて小さい値が最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]とされる。ここで、最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]は今までに検出されたピーク電力値のうちの最小のピーク電力値であるが、この場合は繰り返し回数ｈが「１」にセットされていたことからステップＳ３５で検出されたピーク電力値Ｐi,uMAXが最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]とされて記憶される。さらに、ステップＳ３７にて探索回数ｈがＭに達したか否かが判断される。
【００２４】
ここでは、探索回数ｈが「１」にセットされていたことからＮＯと判断されてステップＳ３８に分岐する。ステップＳ３８では探索回数ｈが１だけインクリメントされて「２」とされてステップＳ３２に戻り、ステップＳ３２ないしステップＳ３７の処理が繰り返し実行されるようになる。そして、次にランダムに選択された位相回転パターンにより位相回転された合成波形を加算したＯＦＤＭシンボルとそのピーク電力値Ｐi,uMAXが検出されると共に、最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]が検出されて記憶される処理がＭ回繰り返し実行されると、ステップＳ３７において探索回数ｈがＭに達したと判断されてステップＳ３９に進み、ステップＳ３６にて記憶された最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]のＯＦＤＭシンボルがリニアスケーリング部１６に出力されて、探索回数設定型処理は終了する。
この場合、ステップＳ３６では繰り返し行われた処理で得られたＯＦＤＭシンボルの内の最小のピーク電力値である最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]が検出されて記憶されている。これにより、テンポラリメモリに記憶するＯＦＤＭシンボルとしては、ステップＳ３６において検出されている最小ＭＩＮ[Ｐi,u-1MAX]のＯＦＤＭシンボルと現在の処理で得られたＯＦＤＭシンボルの２シンボルだけを記憶しておけばよいことになる。なお、ステップＳ３６の処理を行うことに替えて、ステップＳ３９において記憶されたＭ個のＯＦＤＭシンボルの内の最小のピーク電力値Ｐi,uMAXを有するＯＦＤＭシンボルを検出してリニアスケーリング部１６に出力するようにしてもよい。
【００２５】
次に、位相パターンテーブル２５に記憶される位相回転パターンの一例であるテーブルＡの構成を図９に示す。
図９に示すテーブルＡは、サブキャリア数が３２、ブロック数が８、位相回転パターン数が１２８とされ、１ブロックから８ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角の候補数が「０」と「π」の２位相とされたテーブルとされている。この位相回転パターンのテーブルＡは、送信側と受信側とに共通して用意されており、１２８通りの位相回転パターンにはそれぞれ「０」ないし「１２７」の７ビットで表されるユニークなパターン番号が順番に付与されている。パターン番号「０」の位相回転パターンでは、１ブロックから８ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされいずれのブロックの位相も回転されない。また、パターン番号「１」の位相回転パターンでは、１ブロックから７ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、８ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。さらに、パターン番号「２」の位相回転パターンでは、１ブロック〜６ブロックおよび８ブロックの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、７ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。さらにまた、パターン番号「３」の位相回転パターンでは、１ブロックから６ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、７ブロックおよび８ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。
【００２６】
さらにまた、パターン番号「１２６」の位相回転パターンでは、１ブロックおよび８ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、２ブロック〜７ブロックの各ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。さらにまた、パターン番号「１２７」の位相回転パターンでは、１ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、２ブロック〜８ブロックの各ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５からリニアスケーリング部１６に出力されるＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられている位相回転パターンはＯＦＤＭシンボル毎に選択され、選択された位相回転パターンのユニークなパターン番号を表す７ビットの制御情報は、送信側から受信側へ送信される。受信側では、この７ビットの制御情報から送信側と共通に備えられているテーブルＡを参照して、受信したＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられている位相回転を１ＯＦＤＭシンボル毎に元に戻すようにしている。
【００２７】
次に、位相パターンテーブル２５に記憶される位相回転パターンの他の例であるテーブルＢの構成を図１０に示す。
図１０に示すテーブルＢは、サブキャリア数が３２、ブロック数が８、位相回転パターン数が４とされ、１ブロックから８ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角の候補数が「０」と「π」の２位相とされたテーブルとされている。この位相回転パターンのテーブルＢは、送信側と受信側とに共通して用意されており、４通りの位相回転パターンにはそれぞれ「０」ないし「３」の２ビットで表されるユニークなパターン番号が順番に付与されている。パターン番号「０」の位相回転パターンでは、１ブロックから８ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされいずれのブロックの位相も回転されない。また、パターン番号「１」の位相回転パターンでは、１ブロックから７ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、８ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。
【００２８】
さらに、パターン番号「２」の位相回転パターンでは、１ブロック〜６ブロックおよび８ブロックの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、７ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。さらにまた、パターン番号「３」の位相回転パターンでは、１ブロックから６ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角が「０」とされ、７ブロックおよび８ブロックに与えられる位相回転角が「π」とされている。ただし、図１０に示すテーブルＢは一例であり、テーブルＡにおける１２８パターンの内から無作為に選択した位相回転パターンでテーブルＢを構成することができる。ここで、ＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５からリニアスケーリング部１６に出力されるＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられている位相回転パターンはＯＦＤＭシンボル毎に選択され、選択された位相回転パターンのユニークなパターン番号を表す２ビットの制御情報は、送信側から受信側へ１ＯＦＤＭシンボル毎に送信される。受信側では、この２ビットの制御情報から送信側と共通に備えられているテーブルＢを参照して、受信したＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられている位相回転を１ＯＦＤＭシンボル毎に元に戻すようにしている。テーブルＢの制御情報は２ビットすることができるため、テーブルＡの制御情報より５ビット削減することができる。
【００２９】
次に、位相パターンテーブル２５に記憶される位相回転パターンのさらに他の例であるランダムパターンテーブルの構成を図１１に示す。
図１１に示すランダムパターンテーブルは、サブキャリア数が３２、ブロック数が８、位相回転パターン数が１２８とされ、１ブロックから８ブロックまでの各ブロックに与えられる位相回転角の候補数が「０」と「π」の２位相とされた図９に示すテーブルＡから位相回転パターンをランダムに選択するテーブルとされている。このランダムパターンテーブルは、位相回転パターンをランダムに選択する乱数パターンからなる行が４行用意されており、各行の列数は同数とされている。各行にはそれぞれ「０」ないし「３」の２ビットで表されるユニークなランダムパターン番号が順番に付与されている。
【００３０】
ランダムパターン番号「０」の乱数パターンでは、位相回転パターンが「４」「１０３」「２４」「５６」「３２」とされている。位相回転パターンを示す数字は、テーブルＡにおけるパターン番号である。また、乱数パターンの各列は時系列に並べられているシンボル１、シンボル２、シンボル３、シンボル４、シンボル５・・・にそれぞれ対応している。また、ランダムパターン番号「１」の乱数パターンでは、位相回転パターンが「５５」「１２７」「３４」「９９」「２０」とされている。さらに、ランダムパターン番号「２」の乱数パターンでは、位相回転パターンが「１０７」「９」「７０」「３６」「１」とされている。さらにまた、ランダムパターン番号「３」の乱数パターンでは、位相回転パターンが「６７」「９１」「４３」「１１」「２９」とされている。このテーブルＡにおけるパターン番号の並びからランダムに選択された位相回転パターンからなるランダムパターンテーブルとされていることがわかる。
【００３１】
図１１に示すランダムパターンテーブルが位相パターンテーブル２５とされている場合においてＩＦＦＴ＆ＰＴＳ１５においてＰＴＳ処理が行われる際には、まずシンボル１についてのＰＴＳ処理が行われる。この場合、ランダムパターン番号「０」の第１列の「４」が選択され、テーブルＡのパターン番号「４」の位相回転パターンがシンボル１の各ブロックに与えられて位相回転される。そして、位相回転された各ブロックからなるＯＦＤＭシンボルのピーク電力値Ｐi,uMAXが検出される。次いで、ランダムパターン番号「１」の第１列の「５５」が選択され、テーブルＡのユニークな番号「５５」の位相回転パターンがシンボル１の各ブロックに与えられて同様の処理が行われ、さらに、ランダムパターン番号「２」の第１列の「１０７」が選択され、テーブルＡのユニークな番号「１０７」の位相回転パターンがシンボル１の各ブロックに与えられて同様の処理が行われ、さらにまた、ランダムパターン番号「３」の第１列の「６７」が選択され、テーブルＡのユニークな番号「６７」の位相回転パターンがシンボル１の各ブロックに与えられて同様の処理が行われる。
【００３２】
次いで、４種類のランダムな位相回転パターンによる位相回転が、それぞれシンボル１の各ブロックに与えられた４つのＯＦＤＭシンボルの内の最小のピーク電力値Ｐi,uMAXのＯＦＤＭシンボルが検出され、検出された最小のピーク電力値Ｐi,uMAXのＯＦＤＭシンボルがシンボル１のピーク電力値が低減されたＯＦＤＭシンボルとしてリニアスケーリング部１６に出力される。そして、出力されたＯＦＤＭシンボルに与えられていた位相回転パターンの制御情報として、ランダムパターンテーブルにおける２ビットのユニークなランダムパターン番号が送信側から受信側に送られる。受信側では、この２ビットの制御情報から送信側と共通に備えられているランダムパターンテーブルからテーブルＡを参照して、受信したシンボル１のＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられている位相回転を元に戻すようにしている。
【００３３】
また、シンボル２においても同様のＰＴＳ処理が行われ、ランダムパターンテーブルからランダムパターン番号「０」の第２列の「１０３」、ランダムパターン番号「１」の第２列の「１２７」、ランダムパターン番号「２」の第２列の「９」、ランダムパターン番号「３」の第２列の「９１」が順次選択され、テーブルＡのパターン番号「１０３」「１２７」「９」「９１」の位相回転パターンが順次シンボル２の各ブロックに与えられる。次いで、得られた４つのＯＦＤＭシンボルの内の最小のピーク電力値Ｐi,uMAXのＯＦＤＭシンボルが検出され、検出された最小のピーク電力値Ｐi,uMAXのＯＦＤＭシンボルがシンボル２のピーク電力値を低減したＯＦＤＭシンボルとしてリニアスケーリング部１６に出力される。そして、出力されたシンボル２のＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられていた位相回転パターンの制御情報として、ランダムパターンテーブルにおける２ビットのランダムパターン番号が送信側から受信側に送られる。受信側では、この２ビットの制御情報から送信側と共通に備えられているランダムパターンテーブルからテーブルＡを参照して、受信したシンボル２のＯＦＤＭシンボルの各ブロックに与えられている位相回転を元に戻している。シンボル３以降のシンボルにおいてもランダムパターン番号「０」ないし「３」の各シンボルに対応する第３列以降のパターン番号が順次選択されて同様のＰＴＳ処理が行われる。
【００３４】
なお、ランダムパターンテーブルを用いてＰＴＳ処理を行う場合は、送信側と受信側においてＯＦＤＭシンボルの同期がとられていることから、シンボル１，シンボル２，・・・の各シンボルにおいて誤ることなくＰＴＳ処理された位相回転を元に戻すことができる。また、図１１に示すように乱数パターンの各列は各シンボルに対応していることから、乱数パターンの列数はシンボル数と同数必要となり現実的ではない。そこで、位相回転パターンがランダムとされることを条件に有限の列数としてもよい。例えば、乱数パターンの列数を数フレームないし数十フレームのシンボル数に相当する列数として、繰り返し乱数パターンの各列を各シンボルに割り当てるようにすることができる。
【００３５】
次に、位相回転パターンの制御情報とパイロットシンボルとを伝送する手段について説明する。位相回転パターンの制御情報は、上述したＰＴＳ処理を行った際に各ＯＦＤＭシンボル毎に採用された位相回転パターンを示すパターン番号である。また、パイロットシンボルはチャネル推定を行うための既知のコードとされており、受信側において既知のコードからなるパイロットシンボルを再生することによって、伝搬路の振幅や位相のフェージング変化を受けたチャネル伝達関数を送信シンボル毎に求めることが可能となる。
位相回転パターンの制御情報とパイロットシンボルとを伝送する手段の一例を図１２に示す。図１２に示す伝送手段においては、例えば、サブキャリア数が３２とされ、ブロック数が８とされた例が示されている。チャネル推定を行うためのパイロットシンボルは４シンボル（１フレーム）毎に全てのサブキャリアに配置されて伝送され、位相回転パターンの制御情報はパイロットシンボルが配置されていないシンボルにおける１番目のブロックにそれぞれ配置されて伝送される。パイロットシンボルにおける既知のコードは、シンボルのピーク電力を低くすることができるコードとされてパイロットシンボルに関してはＰＴＳ処理が行われず、そのブロックは位相回転されることなく伝送される。このため、全サブキャリアに周期的に配置された既知のコードのパイロットシンボルを受信側において受信することにより、フェージングやマルチパス環境の伝搬路のチャネル伝達関数をサブキャリア毎に求めることができる。また、位相回転の制御情報で変調される１番目のサブキャリアが含まれる１ブロックは、図９および図１０に示す位相回転パターンのようにいずれの位相回転パターンが採用されても位相回転は与えられない。このことから、ＰＴＳ処理されたシンボル毎に伝送される位相回転パターンの制御情報を、受信側において受信することにより、ＰＴＳ処理により各ブロックに与えられた位相回転をシンボル毎に元に戻すことができる。
なお、位相回転パターンの制御情報の配置は位相回転されない１番目のブロックに限られるものではなく、位相回転されることのないブロックであれば位相回転パターンの制御情報を配置することができる。
【００３６】
位相回転パターンの制御情報とパイロットシンボルとを伝送する手段の他の例を図１３に示す。図１３に示す伝送手段においては、例えば、サブキャリア数が３２とされ、ブロック数が８とされた例が示されている。チャネル推定を行うためのパイロットシンボルは高速フェージングに対応できるよう全サブキャリア（周波数）及び全シンボル（時間）の２次元において離散的にスキャッタード配置されて伝送される。また、位相回転パターンの制御情報はパイロットシンボルが配置されていないシンボルにおける１番目のサブキャリアに配置されるが、１番目のサブキャリアにパイロットシンボルが配置されているシンボルにおいては２番目のサブキャリアに配置されて伝送される。パイロットシンボルおよび位相回転パターンの制御情報が配置される１ブロックは位相回転することなく伝送される。このため、スキャッタード配置された既知のコードのパイロットシンボルを受信側において受信することにより、高速フェージング環境の伝搬路のチャネル伝達関数を送信シンボル毎に求めることができる。また、ＰＴＳ処理されたシンボル毎に伝送される位相回転パターンの制御情報を、受信側において受信することにより、ＰＴＳ処理により各ブロックに与えられた位相回転をシンボル毎に元に戻すことができる。
【００３７】
次に、本発明にかかる通信装置におけるピーク電力低減装置をシミュレーションした特性のグラフを図１４ないし図１９に示す。この場合のシミュレーション条件は、サブキャリア間隔が４０ｋＨｚとされ、変調器１４における変調方式はＱＰＳＫとされ、ＯＦＤＭシンボルのサブキャリア数は３２とされる。また、フレーム長を１６ＯＦＤＭシンボルとし、符号器＆インタリーバ１１における誤り訂正符号として畳み込み符号を、受信側における復号には軟判定ビタビ復号を使用するものとする。また、ガードインターバル長を６．２５μｓとし、パスモデルは３パスのレイリーフェージングとし、パスの傾きは３ｄＢ、遅延スプレッドは１．３μＳとし、ドップラー周波数は４０Ｈｚとしている。なお、位相回転のパターンは１シンボルの３２サブキャリアを８ブロックに分割（ｋ＝８）し、位相回転角は２位相（Ｌ＝２（０、π））としている。また、リニアスケーリング部１６に予め定められる第２しきい値Ｐｃは、リニアスケーリング前の平均送信電力Ｐａｖ１を基準として５ｄＢに設定する。
【００３８】
まず、探索回数設定型処理において、探索回数Ｍを１２８，３２，１６，８，４，１と変化させた際のＰＴＳ処理後の各シンボルのピーク電力値ＰiMAXの検出を行うことにより得た、ピーク電力値ＰiMAXに対するＣＣＤＦ（相補累積分布関数）特性を図１４に示す。図１４において、横軸は送信信号のピーク電力対平均電力であるＰＡＰＲ0であり、縦軸はＰＡＰＲ0を超えるＰＡＰＲとなる確率Ｐｒ（ＰＡＰＲ＞ＰＡＰＲ0）である。図１４を参照すると、探索回数Ｍを１２８回とすると約５ｄＢを超えるＰＡＰＲが生じる確率Ｐｒは約０．１％（０．００１）以下となり、Ｍ＝１２８の場合は約５ｄＢを超えるＰＡＰＲがほとんど生じないことが分かる。また、探索回数Ｍを４回とした場合は、約７．５ｄＢを超えるＰＡＰＲが生じる確率Ｐｒが約０．１％（０．００１）以下となり、約６．８ｄＢを超えるＰＡＰＲが生じる確率Ｐｒが約１％（０．０１）以下となることがわかる。なお、探索回数Ｍ＝１はＰＴＳ処理を行わない場合であり、これを理論値（Theory）として対比して示している。
【００３９】
図１４を参照すると、探索回数Ｍを１２８回とした場合のＰＡＰＲと理論値を比較すると、探索回数Ｍを１２８回とするとＰＡＰＲを約４．６ｄＢも低減させることができる。また、探索回数Ｍを３２回とした場合のＰＡＰＲを理論値と比較すると、ＰＡＰＲを約４ｄＢも低減させることができる。したがって、演算量を１／４に低減してもＰＡＰＲはわずか約０．６ｄＢしか高くならず、ほとんどＰＡＰＲを劣化させることなく演算量を削減できることがわかる。
また、図１５に探索回数Ｍに対する確率Ｐｒが１％（０．０１）となるＰＡＰＲ0特性を示す。図１５を参照すると、探索回数Ｍを増やすにつれＰＡＰＲが小さくなるが、探索回数Ｍを約１６回以下としていくにつれてＰＡＰＲが急激に増加していくことがわかる。このことから、探索回数Ｍは４回以上とするのが好適とされる。なお、探索回数Ｍと位相回転パターン数Ｕとは等しい数とされている。
【００４０】
図１６に探索回数設定型のＰＴＳ処理とリニアスケーリング処理とを組み合わせ、探索回数Ｍを変化させた場合のＢＥＲ（Bit Error Rate）特性を示す。図１６の横軸はリニアスケーリング部１６に入力される信号に基づく受信Ｅｂ／Ｎ0であり、縦軸はＢＥＲとされている。
図１６を参照すると、探索回数Ｍを増やしていくにつれてＢＥＲ特性が改善されていくことがわかる。これは、図１４および図１５に示すように、ＰＴＳ処理を行った際に探索回数Ｍを増やしていくと各シンボルのピーク電力値ＰiMAXが小さくなるため、その状態でリニアスケーリング部１６においてリニアスケーリング処理を行うと線形圧縮より線形増幅を行うシンボルの割合が多くなるため、送信電力が向上しＢＥＲ特性が改善されたものと考えられる。
このように、ＰＴＳ処理とリニアスケーリング処理とを組み合わせることにより、リニアスケーリング部１６における第２しきい値Ｐｃ＝５ｄＢとし、探索回数Ｍを４回とした場合では、探索回数Ｍを１２８回とした場合と比較して演算量を１／３２まで削減することができるにもかかわらず、理論値とほぼ同等のＢＥＲ特性が得られるようになる。
【００４１】
次に、しきい値設定型処理において、第１しきい値Ｐｐより小さいピーク電力値ＰiMAXとなる位相回転パターンの繰り返し回数ｕにおけるＣＣＤＦ特性を図１７に示す。図１７に示すＣＣＤＦ特性は第１しきい値をＰｐ＝５ｄＢとし、繰り返し回数の上限値Ｎを４、８、１６、３２と変化させた場合にピーク電力値ＰiMAXが第１しきい値Ｐｐ以下となる確率Ｐｒを示す特性である。
図１７を参照すると、繰り返し回数ｕが４回目、つまり位相回転パターンを４回繰り返した場合は全シンボルの約５０％において第１しきい値Ｐｐ以下のピーク電力値ＰiMAXが得られる確率Ｐｒとなること、および、繰り返し回数ｕが１６回目になると全シンボルの約９０％において第１しきい値Ｐｐ以下のピーク電力値ＰiMAXが得られる確率Ｐｒとなることがわかる。
【００４２】
さらに、繰り返し回数の上限値Ｎに対する平均繰り返し回数の表を図１８に示す。ここでは、第１しきい値をＰｐ＝５ｄＢ、Ｐｐ＝６ｄＢとした例を上げている。図１８を参照すると、繰り返し回数の上限値Ｎを３２回とすると平均約７回で第１しきい値Ｐｐ以下のピーク電力値ＰiMAXが得られ、上限値Ｎを４回とした場合においても平均約３回で第１しきい値Ｐｐ以下のピーク電力値ＰiMAXが得られる。さらに、第１しきい値Ｐｐを６ｄＢとした場合においては上限値Ｎが４、８、１６、３２のいずれとされても平均約２回で第１しきい値Ｐｐ以下のピーク電力値ＰiMAXが得られることがわかる。
上記したように、探索回数設定型処理では、どのシンボルにおいても定数個の位相回転パターンを演算するようにしたが、しきい値設定型処理では定数個以下の演算で所定の第１しきい値Ｐｐを下回るＰＡＰＲ値を発生させるシンボルの割合が高くなるため、探索回数設定型処理よりも演算量の削減が可能となる。
【００４３】
次に、図１９にしきい値設定型のＰＴＳ処理とリニアスケーリング処理とを組み合わせ、ＰＴＳの第１しきい値Ｐｐを変化させた場合のＢＥＲ特性を示す。図１９ではリニアスケーリング処理のみを用いた場合を理論値（Theory）として対比して示している。図１９の横軸はリニアスケーリング部１６に入力される信号に基づく受信Ｅｂ／Ｎ0であり、縦軸はＢＥＲとされている。
図１９を参照して、第１しきい値Ｐｐを約６ｄＢとしたＢＥＲ特性を理論値と対比すると、０．５ｄＢ程度の劣化が見られるが第１しきい値Ｐｐを約５ｄＢとした場合は理論値とほぼ同等のＢＥＲ特性が得られている。このように、ＰＴＳ処理とリニアスケーリング処理とを組み合わせた構成とすることで、繰り返し回数と上限値Ｎ＝４とし、第１しきい値をＰｐ＝５ｄＢとした場合、ＢＥＲ特性を劣化させることなく探索回数設定型処理よりも約２５％の演算量を削減することができる。
ＰＴＳ処理における第１しきい値とリニアスケーリング処理における第２しきい値の設定は演算量削減効果とＢＥＲ特性とのトレードオフの関係があることから、繰り返し回数の上限値Ｎと第１しきい値Ｐｐとをチューニングすることにより、さらにＰＡＰＲ低減および演算量の削減が見込まれる。なお、ＰＴＳ処理における第１しきい値Ｐｐとリニアスケーリング処理における第２しきい値Ｐｃとを同じ値としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明にかかるピーク電力低減装置は、ＯＦＤＭ方式に適用することができるだけでなくＭＣ−ＣＤＭＡ（multi-carrier code division multiple access ）やＭＣ−ＣＤＭ等のマルチキャリアを用いる通信方式に適用することができる。
本発明にかかる以上の説明では、位相回転角の候補として「０」と「π」の２位相としたが、本発明はこれに限るものではなく、位相回転角の候補を４位相として０、π／２、π、３π／２としたり、位相回転角の候補を６位相として、０、π／６、π／３、π／２、４π／６、５π／６としてもよい。さらに、位相回転角の候補数を８位相や１２位相等に増やすようにしてもよい。また、サブキャリア数も３２本に限らず送信データの帯域に応じて５１２本や１０２４本等に増やすことができる。さらに、サブキャリアを分割するブロック数も８ブロックに限らず、１６ブロックや３２ブロック等とすることができる。このように、位相回転角の候補数、サブキャリア数、ブロック数を増やすことにより、位相回転パターン数は指数関数的に増大する。しかしながら、本発明においては、上述したように全ての位相回転パターンのうちから設定された数の位相回転パターンを選択してＰＴＳ処理を行うようにしていることから、位相回転角の候補数、サブキャリア数、ブロック数を増やしても、演算量の増加量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例の通信装置におけるピーク電力低減装置を備えるＯＦＤＭ方式の送信機の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおいてサブキャリアを所定数ずつ含むブロックに分割する例を示す図である。
【図４】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおけるＯＦＤＭシンボルの時間軸波形の一例を示す図である。
【図５】本発明の送信機にかかるリニアスケーリング部に入力される１フレーム分のＯＦＤＭシンボルの時間軸波形を示す図である。
【図６】本発明の送信機にかかるリニアスケーリング部において線形圧縮あるいは線形増幅が行われて出力される１フレーム分のＯＦＤＭシンボルの時間軸波形を示す図である。
【図７】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおいて変調器から１シンボル単位の入力がされる毎に行われるしきい値設定型処理のフローチャートである。
【図８】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおいて変調器から１シンボル単位の入力がされる毎に行われる探索回数設定型処理のフローチャートである。
【図９】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳの位相パターンテーブルに記憶される位相回転パターンの一例であるテーブルＡの構成を示す図である。
【図１０】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳの位相パターンテーブルに記憶される位相回転パターンの他の例であるテーブルＢの構成を示す図である。
【図１１】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳの位相パターンテーブルに記憶される位相回転パターンのさらに他の例であるランダムパターンテーブルの構成を示す図である。
【図１２】本発明の送信機における位相回転の制御情報とパイロットシンボルとの伝送方法の一例を示す図である。
【図１３】本発明の送信機における位相回転の制御情報とパイロットシンボルとの伝送方法の他の例を示す図である。
【図１４】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおける探索回数設定型処理において、探索回数Ｍを変化させた際のピーク電力値ＰiMAXに対するＣＣＤＦ特性を示す図である。
【図１５】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおける探索回数設定型処理において、探索回数Ｍに対する確率Ｐｒが１％となるＰＡＰＲ0特性を示す図である。
【図１６】本発明の送信機において探索回数設定型のＰＴＳ処理とリニアスケーリング処理とを組み合わせ、探索回数Ｍを変化させた場合のＢＥＲ特性を示す図である。
【図１７】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおけるしきい値設定型処理において、第１しきい値Ｐｐより小さいピーク電力値ＰiMAXとなる位相回転パターンの繰り返し回数ｕにおけるＣＣＤＦ特性を示す図である。
【図１８】本発明の送信機にかかるＩＦＦＴ＆ＰＴＳにおけるしきい値設定型処理において、繰り返し回数の上限値Ｎに対する平均繰り返し回数を示す表である。
【図１９】本発明の送信機においてしきい値設定型のＰＴＳ処理とリニアスケーリング処理とを組み合わせ、ＰＴＳの第１しきい値Ｐｐを変化させた場合のＢＥＲ特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  送信機、１０  送信データ、１１  符号記＆インタリーバ、１２  Ｓ／Ｐ変換器、１４  変調器、１６  リニアスケーリング部、１７  ガードインターバル部、２１  ブロック化部、２２ａ〜２２ｋ  ＩＦＦＴ、２３  位相回転部、２４  加算器、２５  位相パターンテーブル、２６  位相制御部
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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