(57)【要約】【課題】ＥＶＭの劣化を生じさせること無く、ピーク電力を低減させる。【解決手段】キャリア変調部１１は、入力された送信データをキャリア信号に変換する。逆フーリエ変換部１２は、変換されたキャリア信号に対しオーバーサンプリングして逆フーリエ変換を行う。振幅抑圧部１３は、逆フーリエ変換結果に対し、信号を振幅方向に抑圧する。フーリエ変換部１４は、振幅抑圧部１３の出力信号を周波数に変換する。マスクテーブル１６は、帯域外信号を構成する各周波数信号についてそれぞれの閾値を定める。信号抑圧部１５は、フーリエ変換部１４から出力される信号の帯域外信号について、マスクテーブル１６を参照して各周波数信号について閾値を超える信号を抑圧する。逆フーリエ変換部１７は、帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、帯域外信号に関し信号抑圧部１５の出力信号を入力して逆フーリエ変換する。【選択図】図１
2009100190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の振幅を抑圧する第１の振幅抑圧部と、
前記第１の振幅抑圧部の出力信号を周波数に変換する第１のフーリエ変換部と、
前記第１のフーリエ変換部から出力される信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧する第１の信号抑圧部と、
帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、帯域外信号に関し前記第１の信号抑圧部の出力信号を入力して逆フーリエ変換する第１の逆フーリエ変換部と、
を備えることを特徴とするマルチキャリア送信装置。
【請求項２】
前記帯域外信号を構成するそれぞれの周波数信号についてそれぞれの閾値を定めるマスクテーブルを備え、
前記第１の信号抑圧部は、前記マスクテーブルを参照してそれぞれの周波数信号について閾値を超える信号を抑圧するように構成されることを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項３】
前記第１の逆フーリエ変換部の出力信号の振幅を抑圧する第２の振幅抑圧部と、
前記第２の振幅抑圧部の出力信号を周波数に変換する第２のフーリエ変換部と、
前記第２のフーリエ変換部から出力される信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧する第２の信号抑圧部と、
帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、帯域外信号に関し前記第２の信号抑圧部の出力信号を入力して逆フーリエ変換する第２の逆フーリエ変換部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項４】
前記帯域外信号を構成するそれぞれの周波数信号についてそれぞれの閾値を定めるマスクテーブルを備え、
前記第１および第２の信号抑圧部は、前記マスクテーブルを参照してそれぞれの周波数信号について閾値を超える信号を抑圧するように構成されることを特徴とする請求項３記載のマルチキャリア送信装置。
【請求項５】
マルチキャリア送信装置が送信信号のピークを抑圧する方法であって、
オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の振幅を抑圧するステップと、
前記振幅が抑圧された信号をフーリエ変換するステップと、
前記フーリエ変換された信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧するステップと、
帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、前記帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧した信号を入力して逆フーリエ変換するステップと、
を含むことを特徴とするマルチキャリア送信装置のピーク抑圧方法。
【請求項６】
前記帯域外信号を抑圧するステップにおいて、前記帯域外信号を構成するそれぞれの周波数信号についてそれぞれの閾値を定めるマスク情報を参照してそれぞれの周波数信号について閾値を超える信号を抑圧することを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア送信装置のピーク抑圧方法。
【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そのピーク抑圧方法に関し、特にマルチキャリア信号におけるピーク電力を抑圧するピーク電力抑圧技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速無線伝送を実現する通信方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などのマルチキャリア方式が注目されている。この方式は、マルチパスやフェージングに強いなどの利点がある。しかしながら、多数の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、送信アンプの電力利用効率にとっては不利となる。このため、ピーク電力を抑圧するクリッピング処理が行われることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、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低減させる技術が開示されている。特許文献１に記載の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、検出手段によって第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、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、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オーバーサンプリング手段に提供する置換手段と、検出手段によって第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、を備える。
【０００４】
このような構成のマルチキャリア信号送信装置によれば、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。したがって、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。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９４９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以下の分析は本発明において与えられる。
【０００７】
特許文献１に記載の技術によれば、ピークを低減する際に、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が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され、帯域外成分を取り除かれている。しかし、帯域外成分を取り除かれることで、元来送信したかったマルチキャリア信号とは、周波数特性が若干異なってしまい、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）の劣化が生じる虞がある。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、よりＥＶＭの劣化が少ないマルチキャリア送信装置およびそのピーク抑圧方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つのアスペクト（側面）に係るマルチキャリア送信装置は、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の振幅を抑圧する第１の振幅抑圧部と、第１の振幅抑圧部の出力信号を周波数に変換する第１のフーリエ変換部と、第１のフーリエ変換部から出力される信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧する第１の信号抑圧部と、帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、帯域外信号に関し第１の信号抑圧部の出力信号を入力して逆フーリエ変換する第１の逆フーリエ変換部と、を備える。
【００１０】
本発明のマルチキャリア送信装置において、帯域外信号を構成するそれぞれの周波数信号についてそれぞれの閾値を定めるマスクテーブルを備え、第１の信号抑圧部は、マスクテーブルを参照してそれぞれの周波数信号について閾値を超える信号を抑圧するように構成してもよい。
【００１１】
本発明のマルチキャリア送信装置において、第１の逆フーリエ変換部の出力信号の振幅を抑圧する第２の振幅抑圧部と、第２の振幅抑圧部の出力信号を周波数に変換する第２のフーリエ変換部と、第２のフーリエ変換部から出力される信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧する第２の信号抑圧部と、帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、帯域外信号に関し第２の信号抑圧部の出力信号を入力して逆フーリエ変換する第２の逆フーリエ変換部と、をさらに備えるようにしてもよい。
【００１２】
本発明のマルチキャリア送信装置において、帯域外信号を構成するそれぞれの周波数信号についてそれぞれの閾値を定めるマスクテーブルを備え、第１および第２の信号抑圧部は、マスクテーブルを参照してそれぞれの周波数信号について閾値を超える信号を抑圧するように構成してもよい。
【００１３】
本発明の他のアスペクト（側面）に係るマルチキャリア送信装置のピーク抑圧方法は、マルチキャリア送信装置が送信信号のピークを抑圧する方法であって、オーバーサンプリングされたマルチキャリア信号の振幅を抑圧するステップと、振幅が抑圧された信号をフーリエ変換するステップと、フーリエ変換された信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧するステップと、帯域内信号に関しマルチキャリア信号を入力し、帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧した信号を入力して逆フーリエ変換するステップと、を含む。
【００１４】
本発明のマルチキャリア送信装置のピーク抑圧方法において、帯域外信号を抑圧するステップにおいて、帯域外信号を構成するそれぞれの周波数信号についてそれぞれの閾値を定めるマスク情報を参照してそれぞれの周波数信号について閾値を超える信号を抑圧するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、帯域内信号に関しマルチキャリア信号を用い、帯域外信号に関し信号抑圧部の出力信号を用いるので、ＥＶＭの劣化を生じさせること無く、ピーク電力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係るマルチキャリア送信装置は、入力された送信データをキャリア信号に変換するキャリア変調部（図１の１１）と、変換されたキャリア信号に対しオーバーサンプリングして逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部（図１の１２）と、逆フーリエ変換結果の出力信号に対し、信号を振幅方向に抑圧する振幅抑圧部（図１の１３）と、振幅抑圧部の出力信号を周波数に変換するフーリエ変換部（図１の１４）と、フーリエ変換部から出力される信号の帯域外信号を所定の条件に基づき抑圧する信号抑圧部（図１の１５）と、帯域内信号に関しキャリア信号を入力し、帯域外信号に関し第１の信号抑圧部の出力信号を入力して逆フーリエ変換する逆フーリエ変換部（図１の１７）と、を備える。以下、実施例に即し、図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係るマルチキャリア送信装置の構成を示す図である。図１において、マルチキャリア送信装置は、キャリア変調部１１、逆フーリエ変換部１２、振幅抑圧部１３、フーリエ変換部１４、信号抑圧部１５、マスクテーブル１６、逆フーリエ変換部１７を備える。
【００１８】
ＯＦＤＭの１シンボルは、多数の直交キャリア信号をフーリエ変換基底として用いて、逆フーリエ変換したものが一般的に用いられる。元のキャリア信号がＮ個あるものとして、それぞれをｘｎ（ｎ＝１、２、３、・・・Ｎ）とする。
【００１９】
キャリア変調部１１は、入力された送信データをＮ個のキャリア信号ｘｎ（ｎ＝１、２、３、・・・Ｎ）に変換する。
【００２０】
逆フーリエ変換部１２は、キャリア変調部１１で変換されたキャリア信号ｘｎに対し逆フーリエ変換を行って、ＯＦＤＭの１シンボルとなる信号Ｘ（ｔ）を出力する。逆フーリエ変換部１２は、逆フーリエ変換を行う際に、２倍にオーバーサンプリングし、サイドローブを抑圧する。すなわち、２倍のオーバーサンプリングを行って逆フーリエ変換するにあたり、データ列の中央にＮ個の０を置き、ｘｋ＝［ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘＮ／２、０、０、０、・・・（Ｎ個）・０、ｘＮ／２＋１、ｘＮ／２＋２、ｘＮ／２＋３、・・・ｘＮ］のようなｘｋに対して逆フーリエ変換を行う。なお、逆フーリエ変換は、一般に高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）とされる。
【００２１】
振幅抑圧部１３は、クリッピング処理により、逆フーリエ変換部１２の出力信号Ｘ（ｔ）に対し、信号を振幅方向に抑圧して信号Ｘ’（ｔ）を出力する。例えば、時間ｔ１において、Ｘ（ｔ１）の振幅ｍａｇ（Ｘ（ｔ１））が決められたピーク値Ｐを越えた場合（ｍａｇ（Ｘ（ｔ１））＞Ｐ）、
Ｘ’（ｔ１）＝Ｘ（ｔ１）＊Ｐ／ｍａｇ（Ｘ（ｔ１））
のように置き換えを行う。なお、ピーク値を越えない場合（ｍａｇ（Ｘ（ｔ１））≦Ｐ）は、
Ｘ’（ｔ１）＝Ｘ（ｔ１）
のままである。
【００２２】
フーリエ変換部１４は、振幅抑圧部１３の振幅抑圧の結果、生成された信号Ｘ’（ｔ）に対してフーリエ変換を行う。なお、フーリエ変換は、一般に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）とされる。
【００２３】
信号抑圧部１５は、フーリエ変換部１４のフーリエ変換結果における帯域外の信号ｘ’ｋ（ｋ＝ｍ、ｍ＋１、・・・ｍ＋Ｎ−１）に対し、マスクの情報が書き込まれたマスクテーブル１６を参照して、マスク制限を割らないように、振幅制限を行う。すなわち、フーリエ変換結果の中央のＮ個のデータ（帯域外データ）については、マスクテーブル１６を参照し、必要に応じて振幅制限を行う。例えば、マスクテーブル１６に保持されるｋ番目のデータに対する値をＭｋとしたときに、ｍａｇ（ｘ’ｋ）＞Ｍｋならば、
ｘ’’ｋ＝ｘ’ｋ＊Ｍｋ／ｍａｇ（ｘ’ｋ）
とする。なお、ｍａｇ（ｘ’ｋ）＜Ｍｋならば、もとのままとする。
ｘ’’ｋ＝ｘ’ｋ
【００２４】
逆フーリエ変換部１７は、帯域内に関して元のＮ個のキャリア信号、すなわちキャリア変調部１１の帯域内の出力信号（ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘＮ／２、ｘＮ／２＋１、ｘＮ／２＋２、ｘＮ／２＋３、・・・ｘＮ）を入力し、帯域外に関して信号抑圧部１５の出力信号ｘ’’ｋ（ｋ＝ｍ、ｍ＋１、・・・ｍ＋Ｎ−１）を入力し、逆フーリエ変換を行ってＯＦＤＭの１シンボルを出力する。すなわち、周波数上の外側Ｎ個のデータは、もとのままとし、周波数上の中央のＮ個のデータは、クリッピングの結果得られた波形を振幅制限した信号ｘ’’ｋ＝［ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘＮ／２、ｘ’’ｍ、ｘ’’ｍ＋１、ｘ’’ｍ＋２、・・・ｘ’’ｍ＋Ｎ−２、ｘ’’ｍ＋Ｎ−１、ｘＮ／２＋１、ｘＮ／２＋２、ｘＮ／２＋３、・・・ｘＮ］に対し、再度逆フーリエ変換を行い、時間軸方向の信号Ｘ’’（ｔ）であるＯＦＤＭの１シンボルに対応する信号を得る。
【００２５】
次に、以上のような構成のマルチキャリア送信装置の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施例に係るマルチキャリア送信装置の動作を示すフローチャートである。
【００２６】
ステップＳ１において、入力された送信データをＮ個のキャリア信号ｘｎ（ｎ＝１、２、３、・・・Ｎ）に変換する。
【００２７】
ステップＳ２において、変換されたキャリア信号に対しオーバーサンプリングして逆フーリエ変換を行って、振幅制限されないＯＦＤＭの１シンボルに相当する信号Ｘ（ｔ）を出力する。
【００２８】
ステップＳ３において、クリッピング処理により、逆フーリエ変換結果の出力信号Ｘ（ｔ）に対し、信号を振幅方向に抑圧する。
【００２９】
ステップＳ４において、振幅抑圧の結果、生成された信号Ｘ’（ｔ）に対してフーリエ変換を行う。
【００３０】
ステップＳ５において、フーリエ変換結果における帯域外の信号ｘ’ｋ（ｋ＝ｍ、ｍ＋１、・・・ｍ＋Ｎ−１）に対し、マスクの情報を参照して、マスク制限を割らないように、振幅制限を行って信号ｘ’’ｋ（ｋ＝ｍ、ｍ＋１、・・・ｍ＋Ｎ−１）を得る。
【００３１】
ステップＳ６において、帯域内に関して元のＮ個のキャリア信号、すなわち帯域内の出力信号（ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・ｘＮ／２、ｘＮ／２＋１、ｘＮ／２＋２、ｘＮ／２＋３、・・・ｘＮ）を入力し、帯域外に関してステップＳ５で振幅制限された信号ｘ’’ｋ（ｋ＝ｍ、ｍ＋１、・・・ｍ＋Ｎ−１）を入力して逆フーリエ変換し、振幅制限されたＯＦＤＭの１シンボルを出力する。
【００３２】
以上のようにして得られたＯＦＤＭの１シンボルに対応する信号Ｘ’’（ｔ）と、元の信号Ｘ（ｔ）とを周波数特性で比較してみると、帯域内の周波数特性に関し、変化していない。一方、帯域外については、元の信号ではサイドローブの不要波が全くなかったのに対して、クリッピング処理による不要波が発生している。ただし、発生した不要波によってマスク制限を割ることがない。信号のピークファクタという観点で見ると、最初にクリッピング処理されたレベルまでは達していないものの、元の信号よりは抑圧されている。結果として、帯域内のキャリア信号のそれぞれについては変化がないため、ＥＶＭ（Error Vector Magnitude）の劣化は無いにもかかわらず、マスク制限以下のレベルとなる帯域外の不要波によって、ピーク電力の低減が実現される。
【実施例２】
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施例に係るマルチキャリア送信装置の構成を示す図である。図３において、図１と同一の符号は同一物を示す。図３のマルチキャリア送信装置は、図１のマルチキャリア送信装置に対し、振幅抑圧部１３ａ、フーリエ変換部１４ａ、信号抑圧部１５ａ、逆フーリエ変換部１７ａをさらに備える。
【００３４】
振幅抑圧部１３ａは、振幅抑圧部１３と同じ機能を有し、逆フーリエ変換部１７の出力信号Ｙ（ｔ）に対し、クリッピング処理によって信号を振幅方向に抑圧する。
【００３５】
フーリエ変換部１４ａは、フーリエ変換部１４と同じ機能を有し、振幅抑圧部１３ａの振幅抑圧の結果、生成された信号Ｙ’（ｔ）に対してフーリエ変換を行う。
【００３６】
信号抑圧部１５ａは、信号抑圧部１５と同じ機能を有し、フーリエ変換部１４ａのフーリエ変換結果における帯域外の信号ｙ’ｍ、ｙ’ｍ＋１、・・ｙ’ｍ＋Ｎ−１に対し、マスクの情報が書き込まれたマスクテーブル１６を参照して、マスク制限を割らないように、振幅制限を行う。
【００３７】
逆フーリエ変換部１７ａは、逆フーリエ変換部１７と同じ機能を有し、帯域内に関して元のＮ個のキャリア信号、すなわちキャリア変調部１１の帯域内の出力信号ｘ１、ｘ２、・・ｘＮ／２、ｘＮ／２＋１、ｘＮ／２＋２、・・ｘＮを入力し、帯域外に関して信号抑圧部１５ａの出力信号ｙ’’ｍ、ｙ’’ｍ＋１、・・ｙ’’ｍ＋Ｎ−１を入力して逆フーリエ変換し、振幅制限されたＯＦＤＭの１シンボルを出力する。
【００３８】
このような構成のマルチキャリア送信装置によれば、クリッピング処理、フーリエ変換、逆フーリエ変換の処理を、２段階に亘って繰り返し行っている。このような構成を採ることで、ピークの低減効果を第１の実施例の場合よりも大きくすることができる。
【００３９】
なお、以上のような構成において、クリッピング処理、フーリエ変換、逆フーリエ変換の処理を増やし、３段階以上行ってもよい。また、振幅抑圧部１３、フーリエ変換部１４、信号抑圧部１５、逆フーリエ変換部１７における各処理を高速で行うことができれば、振幅抑圧部１３の前に信号切替部を設けて、信号切替部の切替によって、振幅抑圧部１３、フーリエ変換部１４、信号抑圧部１５、逆フーリエ変換部１７に処理を順次繰り返し行わせるように構成することもできる。
【００４０】
なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例に係るマルチキャリア送信装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係るマルチキャリア送信装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例に係るマルチキャリア送信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  キャリア変調部
１２、１７、１７ａ  逆フーリエ変換部
１３、１３ａ  振幅抑圧部
１４、１４ａ  フーリエ変換部
１５、１５ａ  信号抑圧部
１６  マスクテーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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