(57)【要約】【課題】直交周波数多重信号コンポーネントを備えた少なくとも２つの信号の組み合わせを表示し、組み合わされた波形の制御する方法である。【解決手段】少なくとも２つの信号を定義する情報を受信し、それぞれ異なる組み合わせを定義し、少なくとも２つの異なる方法で、少なくとも２つの互換表示を用いた変換される情報を組み合わせ、同一情報の少なくとも２つの互換表示を有する少なくとも１つの信号として、直交周波数多重信号コンポーネントを有する表示の信号を定義する情報を変換し、少なくとも１つの基準として異なる組み合わせのそれぞれを解析し、解析に基づいて選択された少なくとも２つの信号のそれぞれから変換される情報の選択される組み合わせを表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数多重信号コンポーネントを備える少なくとも２つの信号の組み合わせを表示する組み合わせ波形を制御する方法であって、
前記少なくとも２つの信号を定義する情報を受信し、
それぞれ異なる組み合わせを定義する少なくとも２つの異なる方法において、少なくとも１つの信号が同一情報の少なくとも２つの互換表示を備え、少なくとも２つの互換表示で使用する変換された信号を組み合わせ、直交周波数多重信号コンポーネントを備える表示にそれぞれの信号を定義する情報を変換し、
少なくとも１つの基準についてそれぞれ異なる組み合わせを解析し、
前記解析に基づいて選択された少なくとも２つの信号のそれぞれから変換された情報の選択された組み合わせを含むそれぞれの組み合わされた波形を表現する情報を出力する
ことを含む方法。
【請求項２】
変換された情報の第１組み合わせと第２組み合わせが、（ａ）第２信号について第１信号の周波数コンポーネントの変調の相対的タイミングおよび（ｂ）信号の周波数コンポーネントの相対的位相の少なくとも１つにについて異なる請求項１の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含む請求項１および２のいずれかの方法。
【請求項４】
前記信号が、直交周波数分割多重信号を含む請求項１から３のいずれかの方法。
【請求項５】
少なくとも１つの信号は、プロトコルの外で送信された追加の情報無しで少なくとも２つの異なる組み合わせを復調する少なくとも１つのプロトコルに準拠している受信機であるＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６プロトコル、３ＧＰＰ−ＬＴＥ
ｄｏｗｎｌｉｎｋプロトコル、ＤＡＢプロトコル、およびＤＶＢプロトコルのグループから選択される少なくとも１つのプロトコルに互換性のある直交周波数分割多重ストリームを含む請求項１から４のいずれかの方法。
【請求項６】
前記少なくとも２つの互換表示は、変調列のサイクリック・タイム・シフトでそれぞれ異なる請求項１から５のいずれかの方法。
【請求項７】
互換表示は、最低ピーク対平均電力比の結果が組み合わせるために選択され、前記少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含み、前記少なくとも２つの互換表示は、変調列のサイクリック・タイム・シフトでそれぞれ異なる請求項１から６のいずれかの方法。
【請求項８】
少なくとも前記解析が超電導ディジタル回路ロジックを用いて実行される請求項１から７のいずれかの方法。
【請求項９】
前記解析することが、それぞれの組み合わせのダイナミックレンジについて解析することを含む請求項１から８のいずれかの方法。
【請求項１０】
前記解析することが、信号の１つのために設計された参照受信機の予測されたエラー率について解析することを含む請求項１から９のいずれかの方法。
【請求項１１】
前記解析することが、組み合わされた波形のピーク対平均電力比と信号の１つのために受信機の予測されたエラー率について解析することを含む請求項１から１０のいずれかの方法。
【請求項１２】
前記解析することが、組み合わされた波形のクリッピング歪みについて解析することを含む請求項１から１１のいずれかの方法。
【請求項１３】
前記出力することが、周波数変換無しに送信に適した組み合わされた信号のディジタル表示から無線周波数アナログ信号に直接変換した選択された組み合わされた信号を出力することを含む請求項１から１２のいずれかの方法。
【請求項１４】
前記出力することが、組み合わされた信号の中間周波数表示を出力することを含む請求項１から１３のいずれかの方法。
【請求項１５】
前記出力することが、選択された組み合わされた信号の中にディジタル・ベースバンド信号を変換するためのパラメータのセットを出力することを含む請求項１から１４のいずれかの方法。
【請求項１６】
選択された組み合わされた信号の中間周波数および無線周波数表示の少なくとも１つをプレディストーションすることを含む請求項１から１５のいずれかの方法。
【請求項１７】
前記プレディストーションすることは、選択された組み合わされた信号を使用する通信のアナログ無線通信システムのアナログ非線形、通信チャネル障害、および受信機特性の１または複数の少なくとも一部を補償する請求項１６の方法。
【請求項１８】
前記プレディストーションすることは、選択された組み合わされた信号を増幅するパワーアンプの非線形歪みを補償する請求項１６の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの信号のそれぞれが、それぞれのサイクリック・タイム・シフトで異なる２つの互換表示する、サイクリック・プレフィックスを備える直交周波数領域多重信号を含む請求項１から１８のいずれかの方法。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの信号のそれぞれが、通信プロトコルに一致する直交周波数分割多重信号として受信され、前記信号の少なくとも１つが少なくとも２つの互換表示を生成するために修正され、前記少なくとも１つの基準が、選択された組み合わされた信号が最低ピーク対平均電力比で表示される組み合わされた信号である組み合わされた信号のピーク対平均電力比を含む請求項１から１９のいずれかの方法。
【請求項２１】
それぞれの信号が、チャネル内の変調された直交周波数コンポーネントの位相、振幅またはその両方のセットを含み、複数のチャネルのそれぞれにおいて複数の信号を組み合わせる方法であって、
複数の信号のそれぞれで異なる情報を受信し、
複数の直交周波数多重信号コンポーネントとして複数の信号を表現し、
同一情報を表示するそれぞれ変換された表示を、少なくとも２つの異なる方法で少なくとも１つの表示を変換し、
少なくとも２つの異なる変換に少なくとも１つの信号の互換表示を含む複数の表示のそれぞれで、複数の信号の複数の異なる組み合わせの少なくとも１つの適切な基準について解析し、
前記解析に基づいて組み合わせを選択し、
前記選択された組み合わせの少なくとも１つの識別、選択された組み合わせ、および選択された組み合わせを定義する情報を出力する
ことを含む方法。
【請求項２２】
前記信号が直交周波数分割多重信号を含み、
変換された情報の第１組み合わせと第２組み合わせが、（ａ）第２信号について第１信号の周波数コンポーネントの変調の相対的タイミングおよび（ｂ）信号の周波数コンポーネントの位相の少なくとも１つにについて異なり、
少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含み、
選択された組み合わせが最低ピーク対平均電力比の組み合わせを含む
請求項２１の方法。
【請求項２３】
それぞれの変換された表示が変調列でサイクリック・タイム・シフトの中でそれぞれ異なり、直交周波数分割多重信号がＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６プロトコル、３ＧＰＰ−ＬＴＥ  ｄｏｗｎｌｉｎｋプロトコル、ＤＡＢプロトコルおよびＤＶＢプロトコルのグループから選択された少なくとも１つのプロトコルと互換性があり、受信機が前記プロトコルの外で送信される追加の情報の要求無しに少なくとも２つのそれぞれ異なる組み合わせを復号できる少なくとも１つのプロトコルに準拠する請求項２２の方法。
【請求項２４】
それぞれの変換された表示が変調列でサイクリック・タイム・シフトの中でそれぞれ異なり、組み合わせのために選択された最低ピーク対平均電力比の結果の互換表示で、少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含む請求項２１から２３のいずれかの方法。
【請求項２５】
少なくとも前記解析が、超電導ディジタル回路ロジックを用いて実行される請求項２１から２４のいずれかの方法。
【請求項２６】
前記解析することが、増幅器のモデル内で組み合わされた波形のクリッピング歪みを解析することを含む請求項２１から２５のいずれかの方法。
【請求項２７】
前記出力が、周波数変更無しに送信に適した選択された組み合わせのディジタル表現から無線周波数アナログ信号に直接変換するための選択された組み合わされた信号を出力することを含む請求項２１から２６のいずれかの方法。
【請求項２８】
選択された結組み合わせの中間周波数および無線周波数表示の少なくとも１つをプレディストーションすることを含む請求項２１から２７のいずれかの方法。
【請求項２９】
前記プレディストーションすることは、選択された組み合わされた信号を使用する通信のアナログ無線通信システムのアナログ非線形、通信チャネル障害、および受信機特性の１または複数の少なくとも一部を補償する請求項２８の方法。
【請求項３０】
直交周波数多重信号コンポーネントを備えた少なくとも２つの信号の組み合わせを表示し、組み合わされた波形を制御するための装置であって、
前記少なくとも２つの信号を定義する情報を受信するための入力ポートと、
それぞれ異なる組み合わせを定義する少なくとも２つの異なる方法において、少なくとも２つの互換表示を用いた変換される情報の組み合わせ、および同一情報の少なくとも２つの互換表示を備えた少なくとも１つの信号である、直交周波数多重信号コンポーネントを有する表現にそれぞれの信号を定義する情報を変換し、少なくとも１つの基準についてそれぞれ異なる組み合わせを解析するプロセッサーと、
前記解析に基づいて選択された少なくとも２つの信号のそれぞれから変換された情報の選択された組み合わせを含むそれぞれの組み合わされた波形を表現する情報を出力する出力ポートと、
を含む装置。
【請求項３１】
前記変換された情報の第１組み合わせおよび第２組み合わせが、（ａ）第２信号について第１信号の周波数コンポーネントの相対的変調のタイミング、および（ｂ）少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含み、信号の周波数コンポーネントの相対的位相について少なくもと１つが異なる請求項３０の装置。
【請求項３２】
少なくとも１つの信号が、ＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６プロトコル、３ＧＰＰ−ＬＴＥ  ｄｏｗｎｌｉｎｋプロトコル、ＤＡＢプロトコルおよびＤＶＢプロトコルのグループから選択される少なくとも１つのプロトコルに準拠される直交周波数分割多重ストリームであり、受信機が前記プロトコルの外で送信される追加の情報を要求せずに少なくとも２つのそれぞれ異なる組み合わせを復号できる少なくとも１つのプロトコルに準拠する請求項３０と３１のいずれかの装置。
【請求項３３】
前記少なくとも２つの互換表示が変調列でサイクリック・タイム・シフトの中でそれぞれ異なり、組み合わせのために選択された最低ピーク対平均電力比の結果である互換表示で、少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比を含む請求項３０から３２のいずれかの装置。
【請求項３４】
前記プロセッサーが、超電導ディジタル回路ロジックと復号プログラマブルロジックデバイスの少なくとも１つを含む請求項３０から３３のいずれかの装置。
【請求項３５】
前記出力ポートが、周波数変更無しで送信するのに適した組み合わされた信号のディジタル表示から無線周波数アナログ信号に直接変換して出力するように構成された請求項３０から３４のいずれかの装置。
【請求項３６】
前記プロセッサーが、選択された組み合わされた信号の中間周波数と無線周波数表示の少なくとも１つをプレディストーションするように構成された請求項３０から３５のいずれかの装置。
【請求項３７】
前記プレディストーションすることは、選択された組み合わされた信号を使用する通信のアナログ無線通信システムの受信機特性、送信チャネル障害、アナログ非線形の１または複数の少なくとも一部を補償する請求項３６の装置。
【請求項３８】
前記少なくとも２つの信号のそれぞれが通信プロトコルに適合する直交周波数分割多重信号として受信され、少なくとも１つの信号が通信プロトコルの外で追加の情報の受信要求無しでプロトコルに適合した受信機で復号できる、少なくとも２つの互換表示の生成を修正され、少なくとも１つの基準が最小ピーク対平均電力比を表示する組み合わされた信号である選択された組み合わされた信号のピーク対平均電力比を含む請求項３０から３７のいずれかの装置。
【請求項３９】
複数の信号のそれぞれがチャネル内で変調された直交周波数コンポーネントの位相、振幅、またはその両方のセットを含み、複数のチャネルのそれぞれで複数の信号を組み合わせるための装置であって、
同じ情報を表示するおのおのの変換された表示で、少なくとも２つの異なる方法で少なくとも１つの信号の表示を変換し、複数の直交周波数多重信号コンポーネントとして表示され、複数の信号のそれぞれを定義する情報を受信し、少なくとも２つの異なる変換で少なくとも１つの信号の互換表示を含む複数の表示のおのおので、複数の信号の複数の異なる組み合わせの少なくとも１つの適合する基準について解析し、解析に基づいて組み合わせを選択するプロセッサーと、
選択された組み合わせの識別、選択された組み合わせ、および選択された組み合わせを定義するための情報の少なくとも１つを表示するための出力ポートと、
を備えた装置。
【請求項４０】
前記信号が直交周波数分割多重信号を含み、変換された情報の第１組み合わせと第２組み合わせが、（ａ）第２信号に第１信号の周波数コンポーネントの変調の相対的タイミング、（ｂ）信号の周波数コンポーネントの相対的位相について、少なくとも１つが異なり、少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含み、選択された組み合わせが最低ピーク対平均電力比を含む請求項３９の装置。
【請求項４１】
変換された表示のそれぞれが変調列のサイクリック・タイム・シフトでそれぞれ異なり、直交周波数分割多重信号がＩＥＥＥ８０２．１１プロトコル、ＩＥＥＥ８０２．１６プロトコル、３ＧＰＰ−ＬＴＥ  ｄｏｗｎｌｉｎｋプロトコル、ＤＡＢプロトコルおよびＤＶＢプロトコルのグループから選択された少なくとも１つのプロトコルに準拠し、受信機は前記プロトコルの外で送信される追加の情報の要求無しで少なくとも２つのそれぞれ異なる組み合わせを復号することができ、それぞれの変換された表示は変調列のサイクリック・タイム・シフトでそれぞれ異なり、少なくとも１つの基準がピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を含み、組み合わせのために選択された最低ピーク対平均電力比の結果が互換表示である請求項３９から４０のいずれかの装置。
【請求項４２】
前記プロセッサーが超電導ディジタル回路ロジックおよび複合プログラマブルロジックデバイスの少なくとも１つを含む請求項３９から４１のいずれかの装置。
【請求項４３】
前記プロセッサーが増幅器のモデルで組み合わされた波形の非線形歪みを解析し、および選択された組み合わせの少なくとも１つのコンポーネントをプレディストーションする請求項３９から４２のいずれかの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号を用いた無線通信に関するものである。特に組み合わせ信号の制御、たとえばピーク対平均電力比または受信機でのエラー予想に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モバイル無線通信における共通の信号方式は、直交周波数領域多重（orthogonal frequency
domain multiplexing）またはＯＦＤＭ、および直交周波数領域多重アクセス（orthogonal
frequency domain multiplexing access : OFDMA）のような密接に関わる方式である。ＯＦＤＭチャネルで送信される信号のために、狭い隣接サブチャネルのバンドルによる周波数ドメイン、およびガード・インターバルΔＴ（図１参照）で分割され、それぞれ時間ＴであるＯＦＤＭシンボルの低速列に関するタイム・ドメインを特徴とする。それぞれのシンボルの前のガード・インターバルの中は、シンボル周期に同じ信号を含み、時間内に循環シフトするサイクリック・プレフィックス（cyclic prefix : ＣＰ）である。ＣＰは、高層ビルや丘などのような地形の大きな障害物で無線信号が反射されて生じるマルチパスの中で正確な時間同期で受信される信号の感度を下げるように設計されている。非常に短い時間の遅れ（ΔＴより短い）で信号が受信された場合、エラー無しで受信されることになる。ＯＦＤＭのペイロードに関するデータ・シンボルに加えて、設定タイミングと他の基準の一般的なプリアンブル信号である。プリアンブルは、ＣＰ自身である場合があり、図１では省略している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＯＦＤＭにおいて、サブキャリア周波数は、サブキャリアが互いに直交されるように選択され、除かれたサブチャネルと要求されないインターサブキャリアチャネルガードバンドとの間でクロストークを意味する。一般的なＦＤＭとは異なり、送信機と受信機は非常に単純設計であり、それぞれのサブチャネルのための分割フィルターは求められていない。直交性はサブキャリア空間がΔｆ＝ｋ／（ＴＵ）ヘルツであることを要求し、ここで、ＴＵ秒は、有効シンボル長（受信機のサイドウインドのサイズ）であり、ｋは正の整数であり、たとえば１である。したがって、Ｎ個のサブキャリアを含む合計のパスバンドのバンド幅は、Ｂ＝Ｎ・Δｆ（Ｈｚ）になる。直交性は高スペクトル効率になり、合計シンボル率はナイキスト速度に近くなる。得られる周波数幅の全体が利用されることができる。ＯＦＤＭは一般的に白色スペクトラムを有し、他の同一チャネルユーザについて電磁妨害の性質が起こる。
【０００４】
２つのＯＦＤＭ信号が組み合わされると、一般的に直交していない信号となる。１つのＯＦＤＭ信号のバンドに限定された受信機は、チャネル外の信号に影響されず、信号が共通の増幅器を通過するとき、アナログシステムコンポーネントで特有な非線形に起因することと相関している。
【０００５】
ＯＦＤＭは送信機と受信機の非常に正確な周波数で同期することを要求し、サブキャリア間のクロストークなどのインター・キャリア・インターフェース（ＩＣＩ）の場合に、サブキャリアの周波数偏差は直交性が無くなる。周波数オフセットは、送信機と受信機の発振器のミスマッチ、または移動受信に起因するドップラーシフトを原因とする。反射によって様々な周波数オフセットが現れるとき、ドップラーシフトが受信機で補償される一方、マルチパスを組み合わされたときに状況は悪化し、非常に修正するのが難しくなる。
【０００６】
直交性は受信機側で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを用い、送信機側で逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて効率的な変復調器の駆動を可能にする。ＦＦＴアルゴリズムが効果的であるが、限定要因となる小さな計算の複雑さを有する。
【０００７】
ＯＦＤＭの１つの基本原理は、低シンボルレートの変調方式（すなわち、ここではシンボルがチャネル時間特性に比較して長い）がマルチパス伝搬の場合に符号間干渉を抑制できることであり、１本の高レートストリームの代わりに並列になった多数の低レートストリームでの伝送に効果的である。それぞれのシンボル長は長く、ＯＦＤＭシンボルの間にガード・インターバルを挿入することが可能であり、符号間干渉を除去できる。ガード・インターバルはパルス形成フィルターを不必要にし、時間同期問題に対する感度を減らす。
【０００８】
ガード・インターバルの期間に送信されるサイクリック・プレフィックスは、ガード・インターバルの中にコピーされたＯＦＤＭシンボルの終端からなり、ガード・インターバルはＯＦＤＭシンボルに続いて伝送される。ガード・インターバルがＯＦＤＭシンボルの終端のコピーからなる理由は、ＦＦＴでＯＦＤＭ復調をおこなうときに、受信機が各マルチパスの整数のサインカーブ（正弦波）のサイクルを超えて統合する。
【０００９】
周波数選択チャネル状態の効果、たとえばマルチパス伝送の原因の減衰は、もしサブチャネルが十分に狭いバンド幅、すなわちサブチャネルの数が十分に大きければ、ＯＦＤＭサブチャネルを超えて一定（フラット）と考えられる。これは、一般的な１つのキャリア変調と比較してＯＦＤＭの受信機で非常に単純になる。イコライザーは、一定の複素数またはほとんど変化しない値でそれぞれ検知されるサブキャリア（それぞれのフーリエ係数）を単に増やす必要がある。したがって、受信機は、送信されたそのものの情報を求めることをせず、信号の修正を一般的に許容している。
【００１０】
ＯＦＤＭはチャネル・コーディング（順方向誤り訂正）と一緒に必ず使用され、周波数インターリーブ、タイム・インターリーブ、またはその両方をたいてい使用する。周波数（サブキャリア）インターリーブは減衰のような周波数選択性チャネルの状態で抵抗を増す。たとえば、チャネル帯域幅の一部が減衰されるとき、周波数インターリーブは、集中されずにビット・ストリームに拡散された帯域幅の減衰部分のサブキャリアの結果によるビットエラーを補償する。同様に、時間インターリーブは、時間をあけて送信されるビット・ストリームと一緒に閉じたビットを確保し、高速で送信されるときに生じる減衰を軽減する。イコライゼーションそれ自体同様に、受信機は、エラー率を増やさずに、このタイプの変更を同程度許容する。
【００１１】
ＯＦＤＭ信号は、計算が複雑な逆（高速）フーリエ変換（ＩＦＦＴ）のディジタル・データから生成され、後述するように、シンボルの全てのそろったセットを高ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）に関する信号の結果から生成する。高ＰＡＰＲは、パワーアンプ（ＰＡ）のために取得原価と操業コストを増加させ、低ＰＡＰＲの信号で設計されたシステムに比較して大きな非線形歪みを有する。この非線形性は、特に受信機のビットエラー率（ＢＥＲ）の増加と一致する帯域内干渉、帯域外干渉、および浪費電力の原因となるクリッピング歪みおよび相互変調（ＩＭ）歪みを導く。
【００１２】
周知のＯＦＤＭ送信機において、信号発生器が、送信シンボルを生成するための入力情報ビット列にシンボル・マッピング、インターリーブ、および誤り訂正エンコーディングをおこなう。送信シンボルは、シリアル・パラレル（Ｓ／Ｐ）変換器によって、複数のパラレル信号列に変換される。Ｓ／Ｐ変換された信号は、ＩＦＦＦユニットで逆高速フーリエ変換される。信号は、パラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換器でパラレル・シリアル変換され、１つの信号列に変換される。そして、ガード・インターバルが、ガード・インターバル（ＧＩ）追加ユニットで追加される。フォーマット済み信号は、無線周波数の高い周波数に変換され、パワーアンプで増幅され、無線アンテナからＯＦＤＭ信号として送信される。
【００１３】
一方、周知のＯＦＤＭ受信機は、無線周波数信号をベースバンドまたは中間周波数の低い周波数に変換し、ガード・インターバルはガード・インターバル除去ユニットで除去される。そして、受信した信号は、Ｓ／Ｐ変換器でシリアル・パラレル変換され、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニットで高速フーリエ変換され、Ｐ／Ｓ変換器でパラレル・シリアル変換される。そして、デコードされたビット列が出力される。
【００１４】
各ＯＦＤＭチャネルは、通常パワーアンプ（ＰＡ）およびアンテナ素子の中で終わる送信列を有している。しかし場合によっては、図２に示すように、同一のＰＡとアンテナを使用して２以上に分割されたＯＦＤＭチャネルを送信するかもしれない。これは、数の限られたベース・ステーション・タワーで追加の通信バンド幅を持つシステムを許可する場合がある。追加のユーザーと追加のデータ率のための駆動を得て、非常に好ましい。２つのチャネルは、図２に示すように、２段階のアップコンバージョンプロセスを用いて中間周波数に組み合わされる場合がある。しかし、図２に示される現実のベースバンド信号の増幅は、同位相および直角位相でアップコンバージョン（図示せず）の複雑な２つの信号を有する。図２は、ディジタル信号とアナログ信号の境界を示していない。ベースバンド信号は、通常ディジタルであり、一方、無線送信信号が通常アナログであり、ステージ間のどこかでディジタル・アナログ変換される。
【００１５】
平均電力Ｐ０と最大瞬時電力Ｐ１のそれぞれに、２つの類似チャネルを考える。これは、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ＝Ｐ１／Ｐ０に一致し、通常ＰＡＰＲ［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ０）として送信される。組み合わされた信号のために、平均電力は２Ｐ０（３ｄＢの増加）であるが、最大瞬時電力は４Ｐ１まで上がることができ、６ｄＢの増加になる。したがって、組み合わされた信号のＰＡＰＲは３ｄＢに増加することができる。２つのチャネルからの信号のピーク位相が一致する場合に、最大電力となる。これはごくまれな過渡現象であるが、全ての送信コンポーネントの線形ダイナミックレンジは、この可能性を考慮して設計されなければならない。非線形性は相互変調の信号を生成し、信号の劣化とスペクトルの好ましくない部分への発散を生じる。これはフィルタリングが要求され、システムの電力効率を低下させる。
【００１６】
たとえば、要求されたコンポーネントは、大きなダイナミックレンジで操作される多数の有効ビットを有すべきである、ディジタル・アナログ変換器を含む高ＰＡＰＲの操作で線形ダイナミックレンジを増加する。しかし、それ以上に重要なのはパワーアンプ（ＰＡ）であり、送信機の中で最も大きくなり、電力を消費する。さらに、わずかな時間だけ使用される余分なダイナミックレンジを持つコンポーネントを維持することは、時には可能であるが、これは無駄と非効率的であり、可能な限り避けるべきである。大きなダイナミックレンジの増幅は、小さなダイナミックレンジよりも高コストであり、静止ドレイン電流を高くし、入出力を比較するための効率を低くする。
【００１７】
ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）のこの問題は、ＯＦＤＭと関連する波形の一般的な問題としてよく知られており、並列の閉じた空間のサブチャネルを形成する。ＰＡＰＲを低減させるいくつかの方策があり、Proc. 2006 IEEE International
Symposium on Signal Processing and Information Technologyの821-827頁にHanna Boguckaによる技術解説記事として“Directions and Recent Advances in
PAPR Reduction Methods”があり、それを参照することにより援用する。ＰＡＰＲ抑圧法は、ＣＦ（clipping and filtering）法、符号化、ＴＲ（tone reservation）法、tone injection法、ＡＣＥ（active constellation extension,）法、部分系列伝送(partial transmit sequence (PTS))、選択マッピング（selective mapping (SLM)）およびインターリーブのような多重信号表示を含む。それらの技術はＰＡＰＲ抑制を顕著におこなうことができるが、送信信号電力が増加し、ビットエラー率（ＢＥＲ）の増加、データ率ロス、複雑な計算の増加がある。さらに、それらの技術は、受信された信号を正確にデコードする目的で、信号自身と一緒に追加のサイド情報（信号の変換について）の伝送を求める。そのようなサイド情報は技術の汎用性を低下させ、とりわけの技術は種々のベースステーションの送信機からの信号を受信する単純なモバイル受信機である。互換性の範囲として、Boguckaの開示された技術および当該分野で公知の技術を以下に説明する手法と組み合わせて使用できる。
【００１８】
周波数領域インターリーブ法を含むＯＦＤＭ送信列のＰＡＰＲ（ピーク対平均電力比）問題を解決する種々の成果として、clipping and filtering（CF）法（たとえば、X. Li and L. J. Cimini, "Effects of
Clipping and Filtering on the Performance of OFDM", IEEE Commun. Lett.,
Vol. 2, No. 5, pp. 131-133, May, 1998参照）、部分系列伝送（PTS）法（たとえばL. J Cimini and N. R. Sollenberger, "Peak-to-Average
Power Ratio Reduction of an OFDM Signal Using Partial Transmit
Sequences",IEEE Commun. Lett., Vol. 4, No. 3, pp. 86-88, March, 2000参照）、およびcyclic shift sequence（CSS）法（たとえばG. Hill and M. Faulkner, "Cyclic Shifting
and Time Inversion of Partial Transmit Sequences to Reduce the Peak-to-Average
Ratio in OFDM", PIMRC 2000, Vol.2, pp. 1256-1259, Sep. 2000参照）がある。さらに、非線形送信アンプが使用されたときに、OFDM送信の受信特徴を改善するために、電力損失最小クリップ方式（MCPLS）を使用したPTS法が送信アンプ（たとえば、Xia Lei, Youxi Tang, Shaoqian Li, "A
Minimum Clipping Power Loss Scheme for Mitigating the Clipping Noise in
OFDM", GLOBECOM 2003, IEEE, Vol. 1, pp. 6-9, Dec. 2003参照）でクリップされた省電力損失を提案している。MCPLSはcyclic shifting sequence（CSS）法に適用することもできる。
【００１９】
部分系列伝送（ＰＴＳ）スキームにおいて、事前にそれぞれのサブキャリアによって予め決定された位相回転値の適切なセットは複数のセットから選択され、位相回転の選択されたセットは、ピーク対平均電力比（たとえば、S. H. Muller and J. B. Huber,
"A Novel Peak Power Reduction Scheme for OFDM", Proc. of PIMRC '97,
pp.1090-1094, 1997およびG.
R. Hill, Faulkner, and J. Singh, "Deducing the Peak-to-Average Power -Ratio
in OFDM by Cyclically Shifting Partial Transmit Sequences", Electronics
Letters, Vol. 36,No. 6, 16th March, 2000参照）の抑制目的で、信号変調前のそれぞれのサブキャリアの位相回転に使用される。
【００２０】
必要なことは、一体化されたＯＦＤＭ信号のＰＡＰＲを抑制するために、実際の方法と装置であり、ある意味でそれは受信信号を低下させず、またはサイド情報の送信を要求する。
【００２１】
ピーク電力比に関する以下の特許が参照されて、援用される。米国特許番号第7,535,950号、第7,499,496号、第7,496,028号、第7,467,338号、第7,463,698号、第7,443,904号、第7,376,202号、第7,376,074号、第7,349,817号、第7,345,990号、第7,342,978号、第7,340,006号、第7,321,629号、第7,315,580号、第7,292,639号、第7,002,904号、第6,925,128号、第7,535,950号、第7,499,496号、第7,496,028号、第7,467,338号、第7,443,904号、第7,376,074号、第7,349,817号、第7,345,990号、第7,342,978号、第7,340,006号、第7,339,884号、第7,321,629号、第7,315,580号、第7,301,891号、第7,292,639号、第7,002,904号、第6,925,128号、第5,302,914号、第20100142475号、第20100124294号、第20100002800号、第20090303868号、第20090238064号、第20090147870号、第20090135949号、第20090110034号、第20090110033号、第20090097579号、第20090086848号、第20090080500号、第20090074093号、第20090067318号、第20090060073号、第20090060070号、第20090052577号、第20090052561号、第20090046702号、第20090034407号、第20090016464号、第20090011722号、第20090003308号、第20080310383号、第20080298490号、第20080285673号、第20080285432号、第20080267312号、第20080232235号、第20080112496号、第20080049602号、第20080008084号、第20070291860号、第20070223365号、第20070217329号、第20070189334号、第20070140367号、第20070121483号、第20070098094号、第20070092017号、第20070089015号、第20070076588号、第20070019537号、第20060268672号、第20060247898号、第20060245346号、第20060215732号、第20060126748号、第20060120269号、第20060120268号、第20060115010号、第20060098747号、第20060078066号、第20050270968号、第20050265468号、第20050238110号、第20050100108号、第20050089116号および第20050089109号。
【００２２】
さらに下記の文献も参照されて、援用される。
Vijayarangan, et al., "An overview of techniques
for reducing peak to average power ratio and its selection criteria for
orthogonal frequency division multiplexing radio systems", Journal of
Theoretical and Applied Information Technology, vol 5, no. 5 (Feb. 2009).
Hussain, et al., "Tone reservation's complexity
reduction using fast calculation of maximal IDFT element", IEEE, IWCMC 08, Greece
(2008)
Zhao, et al., "A study on the PAPR reduction by
hybrid algorithm based on the PTS and GS technique", The Journal of the
Korean Institute of Communication Sciences, Vol. 31, No. 2A, p. 187, Feb. 2006.
Marsalek, "On the reduced complexity interleaving
method for OFDM PAPR reduction", Radioengineering, vol. 1, no 3, September
2006
Wu, et al., "8B/10B Codec for efficient PAPR
reduction in OFDM communication systems", IEEE Int'l Conf on Wireless
Communications, Networking and Mobile Computing (WCNMC), June 13-16, 2005,
Maui, HI, USA.
Hussein, et al., "Performance enhancement of STBC
OFDM-CDMA system using channel coding techniques over multipath fading
channel", Journal of Theoretical and Applied Information Technology, Vol.
5, No. 5, pp. 591-601, June, 2009.
Muller, et al., "OFDM with reduced
peak-to-average power ratio by multiple signal representation", Annals of
Telecommunications, vol. 52, no 1-2, pp. 58-67, February 1997
Mobasher, et al., "Integer-based constellation
shaping method for PAPR reduction in OFDM systems", IEEE Transactions on
Communications, vol. 54, pp. 119-126, Jan. 2006.
Deumal, et al., "Peak reduction of multi-carrier
systems by controlled spectral outgrowth", Proc. IEEE Intl. Conf. on
Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), 2006.
Wen, et al., "The PAPR reduction in OFDM system
with the help of signal mapping scheme", International Journal of Applied
Science and Engineering 2007, 5, 1: 75-80
Sohn, "RBF neural network based SLM
peak-to-average power ratio reduction in OFDM systems, ETRI Journal, Volume 29,
Number 3, June 2007
Sathananthan, et al., "Reducing intercarrier
interference in OFDM systems by partial transmit sequence and selected
mapping", Proc. Int'l. Symp. on DSP for Comm. Systems, 2002.
Tseng, et al., "A reduced-complexity PTS scheme
for peak-to-average power ratio reduction in OFDM systems", Proc. European
Society for Signal Processing (EURASIP) 2008.
Behravan, et al., "Iterative estimation and
cancellation of nonlinear distortion in OFDM systems",
www.mantracom.com/downloads June 19, 2008
Vijayarangan, et al., "Reducing peak to average
power ratio in orthogonal frequency division multiplexing using modified peak
factor mapping", IE(I) Journal-ET (Feb, 2008)
Pradabpet, et al., "A new PAPR reduction in OFDM
systems using PTS combined with APPR for TWTA nonlinear HPA",
Songklanakarin J. Sci. Technol. 30 (3), 355-360, May-Jun 2008
Matejka, "DRM PAPR distribution and its relation
to classical AM power amplifier", www.urel.feec.vutbr.cz/ra2008/archive/ra2003/papers/169.pdf,
Radioelektronika 2003
De figueiredo, "Adaptive pre-distorters for
linearization of high power amplifiers in OFDM wireless communications",
IEEE North Jersey Section CASS/EDS Chapter, Distinguished lecture
Taha, "Performance analysis of ICC technique for
OFDM PAPR reduction and its application over BTC, Master's degree project,
Stockholm, Sweden 2006
Jayalath, et al., "On the PAR reduction of OFDM
signals using multiple signal representation", IEEE Communications
Letters, vol. 8, no. 7, July 2004
Andgart, et al., "Designing Tone Reservation PAR
reduction", EURASIP Journal on applied Signal Processing, vol 2006,
article ID 38237, pages 1-14
Siegl, et al., "Partial transmit sequences for
Peak-to-average power ratio reduction in multiantenna OFDM", EURASIP
Journal on Wireless Communications and Networking, vol. 2008, article ID
325829, 11 pages
Wen, et al., "A sub-optimal PTS algorithm based
on particle swarm optimization technique for PAPR reduction in OFDM
systems", EURASIP J. Wireless Commun. And Networking (Jan. 2008).
Deng, et al., "OFDM PAPR reduction using clipping
with distortion control", Proc. 2005 IEEE Conf. on Communications.
Lin, et al., "Selective-mapping type peak power
reduction techniques for turbo coded OFDM", 2005 International Conference
on Wireless Networks, Communications and Mobile Computing
Al-Kebsi, et al., "Throughput enhancement and
performance improvement of the OFDM based WLAN system", IJCSNS
International Journal of Computer Science and Network Security,vol. 9, no. 4,
April 2009
Giannopoulos, et al., "Novel efficient weighting
factors for PTS-based PAPR reduction in low-power OFDM transmitters",www.eurasip.org/proceedings/Eusipco/Eusipco2006/papers/1568982220
2006
Wulich, et al., "Is PAPR reduction always
justified for OFDM?", Proc. European Wireless Conference, 2007.
Wesolowski, "On the PAPR minimization using
selected mapping algorithm in pilot-assisted OFDM systems", Proc. European
Wireless Conference, 2007.
Alharbi, et al., "A combined SLM and closed-loop
QO-STBC for PAPR mitigation in MIMO-OFDM transmission". www.eurasip.org/proceedings/Eusipco/Eusipco2008/papers/1569102063
2008
Yang, et al., "Selective vector perturbation
precoding and peak to average power ratio reduction of OFDM systems",
Proc. IEEE Global Telecommunications Conf., 2008.
Tsai, et al., "A tail-biting turbo coded OFDM
system for PAPR and BER reduction", 2007 IEEE Vehicular Technology
Conference.
Baxley, "Analyzing selected mapping for
peak-to-average power reduction in OFDM", Thesis, School of Electrical and
Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, May 2005
Wang, "Peak to average power ratio reduction for
OFDM", Research & Standards LGE Mobile Research, USA, August 27, 2007,
3GPP2, TSG-C NTAH
PARK, ET AL., "Tone reservation method for PAPR
reduction scheme", IEEE 802.16e-03/60
Breiling, et al., "SLM peak-power reduction
without explicit side information", IEEE Communications Letters, vol. 5,
no. 6, June 2001
Guel, et al., "Approximation of the average power
variation for geometric adding signal approach of PAPR reduction in context of
OFDM signals", Union Radio Scientifique Internationale-URSI, August 7-16,
2008, Chicago, IL
Hussain, et al., "Peak to average power ratio
reduction for multi-band OFDM system using tone reservation",
www.ursi-test.intec.ugent.be/files/URSIGA08/papers/CPS2p5 2008
Valbonesi, et al., "Low-complexity method for
PAPR reduction in OFDM based on frame expansion parameter selection", 13th
European Signal Processing Conference, September 4-8, 2005, Antalya, Turkey
Breiling, et al., "Distortionless reduction of
peak power without explicit side information", 2000 IEEE Global
Telecommunications Conference.
Jayalath, et al., "Use of data permutation to
reduce the peak-to-average power ratio of an OFDM signal", Wireless
Communications and Mobile Computing, 2002, 2:187-203
Jayalath, et al., "On the PAR reduction of OFDM
signals using multiple signal representation", IEEE communications
Letters, vol. 8, no. 7, July 2004
Jayalath, et al., "SLM and PTS peak-power
reduction of OFDM signals without side information", IEEE Trans. on
Wireless Communications, vol. 4, no. 5, September 2005
Veeragandham, "Orthogonal frequency division
multiplexing" EECS 865:Wireless Communications
Fischer, et al., "Directed selected mapping for
peak-to-average power ratio reduction in MIMO OFDM", Proc. International
OFDM Workshop, 2007.
Fischer, "Widely-linear selected mapping for
peak-to-average power ratio reduction in OFDM", Electronics Letters, vol.
43, 2007.
Wang, "Reduction of the PAPR in OFDM signals by
applying PTS mechanism", Master Thesis, Institute of Communication
Engineering, Tatung University, January 2004
Lin, "Performance analysis in the PAPR of OFDM
system via SLM scheme", Master Thesis, Institute of Communication
Engineering, Tatung University, January 2004
Rajbanshi, et al., "Peak-to-average power ratio
analysis for NC- OFDM transmissions", Proc. 2007 IEEE Vehicular Technology
Conference.
Saito, et al., "PAPR reduction of MC-CDMA signals
by selected mapping with interleavers", Multi-Carrier Spread-Spectrum,
Springer Netherlands, pp. 453-460
Habendorf, et al., "Nonlinear predistortion with
reduced peak-to-average power ratio", Proc. International Symposium on
Wireless Communications.
Hosseini, et al., "PAPR reduction in OFDM systems
using polynomial-based compressing and iterative expanding", 2006 IEEE
ICASSP.
Fischer, et al., "Peak-to-average power ratio
reduction in MIMO OFDM", Proc. 2007 Int. Conf on Communications, pp.
762-767.
Ragusa, et al., "Invertible clipping for increasing the
power efficiency of OFDM amplification", Proc. 2007 IEEE Int. Symposium on
Personal Indoor and Mobile Radio Communications.
Sezginer, et al., "Metric-based symbol
predistortion techniques for peak power reduction in OFDM systems", IEEE
Trans. on Wireless Communications, vol. 6, no. 7, July 2007
Siegl, et al., "Peak-to-average power ratio
reduction in multi-user OFDM", Proc. 2007 IEEE Int. Symp. on Information
Theory.
Henkel, et al., "Partial transmit sequences and
trellis shaping", Proc. 5th Int. ITC Conf. on Source and Channel Coding,
2004.
Lee, et al., "Unitary peak power reduction for
short packet communications in multiple transmit antennas", IEEE Trans.
Commun., vol. 56, Feb. 2008, pp. 234-244.
Loyka, et al., "On the peak factor of sampled and
continuous signals", Proc. 2006 IEEE Vehicular Technology Conf.
Lin, et al., "Selective-mapping type peak power
reduction techniques for turbo coded OFDM", 2005 IEEE Conf. on Wireless
Networks, Communications and Mobile Computing.
Bonaccorso, et al., "Reducing the peak to average
power ratio in OFDM systems", DixseptiemecolloqueGRETSI, Vannes, 13-17
septembre 1999
Baxley, et al., "Assessing peak-to-average power
ratios for communications applications", Proc. IEEE Military
Communications Conf (MILCOM 2004).
Chen, et al., "A modified selective mapping with
PAPR reduction and error correction in OFDM systems", 2007 IEEE Wireless
Com. and Networking Conf., pp. 1329-1333.
Fischer, "Peak-to-average power ratio (PAR)
reduction in OFDM based on lattice decoding", Proc. Int. OFDM Workshop.
Siegl, et al., "Directed selected mapping for
peak-to-average power ratio reduction in single-antenna OFDM", Proc. Int.
OFDM Workshop.
Ciochina, et al., "An analysis of OFDM peak power
reduction techniques for WiMAX systems', Proc. 2006 Int. Conf on
Communications, pp. 4676-4681.
Malkin, et al., "Dynamic allocation of reserved
tones for PAR reduction", OFDM Workshop, August 2008, Hamburg Germany
Pradabpet, et al., "A new PTS method using GA for
PAPR reduction in OFDM-WLAN 802.11a systems",
www.jcsse.org/slide/comp_int/P0014.pdf
Wu, et al., "Peak-to-average power ratio
reduction in OFDM based on transformation of partial transmit sequences",
Electronics Letters, January 19, 2006, vol. 42, no. 2
Haider, "Peak to average ratio reduction in
wireless OFDM communication systems", Thesis, Blekinge Institute of
Technology, January 2006
Henkel, et al., "Another application for trellis
shaping: PAR reduction for DMT (OFDM), IEEE Transactions on Communications,
vol. 48, no. 9, September 2000
Fischer, et al., "Peak-to-average power ratio
reduction in single- and multi-antenna OFDM via directed selected
mapping", July 19, 2007
Herraiz, "Multicarrier communication systems with
low sensitivity to nonlinear amplification", Thesis, Eng. i Arquitectura
La Salle, Univers. Ramon Llull, Barcelona 2008
Kasiri, et al., "A preprocessing method for PAPR
reduction in OFDM systems by modifying FFT and IFFT matrices", The 18th
Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio
Communications (PIMRC'07)
Malkin, et al., "Optimal constellation distortion
for PAR reduction in OFDM systems", Proc. 2008 PIMRC.
Wei, et al., "A modern extreme value theory
approach to calculating the distribution of the peak-to-average power ratio in
OFDM systems", 2002 IEEE Int. Conf. on Communications, vol. 3, pp.
1686-1690.
Rajbanshi, et al., "Adaptive-mode peak-to-average
power ratio reduction algorithm for OFDM-based cognitive radio", 2006 IEEE
Vehicular Technology Conf.
Ren, "An improved selected mapping scheme for
PAPR reduction in OFDM systems", Thesis, University of Cincinnati
Sohn, "RBF neural network based SLM
peak-to-average power ratio reduction in OFDM systems, ETRI Journal, vol. 29,
no. 3, June 2007
Boonsrimuang, et al., "Mitigation of non-linear distortion
using PTS and IDAR method for multi-level QAM-OFDM system", ECTI
Transactions on Computer and Information Technology, vol. 1, no. 2, November
2005
Schenk, et al., "The application of spatial
shifting for peak-to-average power ratio reduction in MIMO OFDM systems",
Proc. 2006 IEEE Vehicular Technol. Conf.
Schenk, et al., "Peak-to-average power reduction
in space division multiplexing based OFDM systems through spatial
shifting", Electronics Letters, July 21, 2005, vol. 41, no. 15
Nawaz, et al., "PAPR reduction technique for OFDM
systems with rotated MPSK constellations and coordinate interleaving",
Proc. 2008 IEEE Symp on Comm. & Veh. Technol.
Van welden, et al., "Clipping versus symbol
switching for PAPR reduction in coded OFDM", 15th Annual Symposium of the
IEEE/CVT Benelux Chapter, November 13, 2008
Sharif, et al., "On the peak-to-average power of
OFDM signals based on oversampling", IEEE Transactions on Communications,
vol. 51, no. 1, January 2003
Baxley, et al., "Ordered phase sequence testing
in SLM for improved blind detection", Proc. 2005 IEEE Conf on Signal
Processing Advances in Wireless Communication.
Schurgers, et al., "A systematic approach to
peak-to-average power ratio in OFDM", Proc. SPIE vol 4474, p. 454 (2001).
Fischer, et al., "Signal shaping for peak-power
and dynamics reduction in transmission schemes employing precoding", IEEE
Trans. on Comm., v50, pp.735-741, 5/2002.
Jiang, et al., "Two novel nonlinear companding
schemes with iterative receiver to reduce PAPR in multi-carrier modulation
systems", IEEE Transaction on Broadcasting, vol. 52, pp. 268-273, June
2006.
Jafari, " Adaptive lattice reduction in MIMO
systems", Thesis, University of Waterloo, Canada, 2008
Pise, et al., "Packet forwarding with
multiprotocol label switching" World Academy of Science, Engineering and
Technology 12 2005
Boccardi, et al., "The p-sphere encoder: vector
precoding with low peak-power for the MIMO Gaussian Broadcast Channel",
IEEE Trans. Comm., vol. 54, p. 1703, Sept. 2006.
Devlin, et al., "Gaussian pulse based tone
reservation for reducing PAPR of OFDM signals", 2007 IEEE Vehicular
Technol. Conf.
Rajbanshi, et al., "OFDM symbol design for
peak-to-average power ratio reduction employing non-data bearing
subcarriers", Proc. 2008 IEEE Wireless Communications and Networking
Conference, pp. 554-558.
Zhao, "Distortion-based crest factor reduction
algorithms in multi-carrier transmission systems", A Dissertation,Georgia
Institute of Technology, December 2007
Rajbanshi, "OFDM-based cognitive radio for DSA
networks", Technical Report, The University of Kansas (2007)
Sari, "OFDM peak power reduction techniques
performance analysis for WiMAX Systems" Sequans Communications, 4th Annual
Wireless Broadband Forum (2005).
Lee et al., "Novel low-complexity SLM schemes for
PAPR reduction in OFDM systems", Proc. 2008 IEEE Global Telecommunications
Conf GLOBECOM 2008.
Jimenez et al., "Study and Implementation of
complementary Golay sequences for PAR reduction in OFDM signals", Proc.
11th Med. Electrotech. Conf. MELECON 2002, pp. 198-203.
Choi, et al., "Peak power reduction scheme based
on subcarrier scrambling for MCCDMA systems", IEE Proceedings on
Communications, vol. 151, pp. 39-43, Feb. 2004.
"Peak-to-average power ratio (PAPR)",
Wireless Inf. Trans. System Lab., March 2, 2006
Wang, "PAPR reduction for OFDM", circa 2007
Giannopoulos, et al., "Relationship among BER,
power consumption and PAPR", 2008
IEEE Int. Symp on Wireless Pervasive Computing, pp. 633-637.
【課題を解決するための手段】
【００２３】
異なるキャリア周波数の多重無線信号が送信のために組み合わされたとき、この組み合わされた信号は、ピークの組み合わせで同相になる可能性によって、低い平均効率の操作で大きな無線周波数の電力増幅（ＰＡ）を求め、増加したピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を有する。直交周波数領域多重（ＯＦＤＭ）チャネルのディジタル組み合わせによるＰＡＰＲは、組み合わされた多重チャネル信号の低減されたＰＡＰＲに一致するタイム・シフトを選択する目的で、バッファ・メモリの中で得られるシンボル周期のためにタイム・ドメインＯＦＤＭ信号を記憶することによって低減させ、少なくとも１つのＯＦＤＭ信号のサイクリック・タイム・シフトを実行する。これは、ベースバンドにもアップコンバージョンされた信号にも適用される。シミュレーションは、ＰＡＰＲの数デシベルの低減が、分解系パフォーマンス無しで得られることを示す。サイド情報が受信機に送信される必要がない。
【００２４】
本システムおよび方法の好ましい実施形態は、組み合わされた多重チャネル信号の求められるＰＡＰＲに一致するタイム・シフトを選択する目的で、少なくとも１つのＯＦＤＭ信号のサイクリック・タイム・シフトを実行し、バッファ・メモリの中で得られるシンボル周期のためにタイム・ドメインＯＦＤＭ信号を記憶するＰＡＰＲのコントロールを求める。ほとんどの場合、最小にＰＡＰＲを低減させることを望むが、その技術に限定されず、選択されたタイム・シフトが他の基準の基礎となる。
【００２５】
ＯＦＤＭ信号ごとに周知のスキームにしたがって前処理され、それぞれが固有のＰＡＰＲを低減する処理をされ、いくつかの信号の前処理が最適コストおよび利益を導く組み合わされた信号の処理に調和することを特徴とする。たとえば、２つの分割された信号が組み合わされ、高ＰＡＰＲが得られ、低減したＰＡＰＲの信号がもし位相の外でピークが追加された場合に到達し、キャンセルされる。入力ＯＦＤＭ信号を修正する最初のぎこちない成果は、限られている。
【００２６】
本システムは独立してフォーマットされたＯＦＤＭの組み合わせを探し、異なった受信機または受信機のセットをターゲットにし、それらのセットが互いに統一されていないことを特徴とする。たとえば、セルラー通信システムにおいて、基地局は１００または１０００の携帯電話を受信し、それぞれの携帯電話は１つのＯＦＤＭ広帯域チャネルにモニタリングされ、基地局は並列のＯＦＤＭチャネルを受信する。ＯＦＤＭサブキャリアの互いのセットは直交しているが、分離されたＯＦＤＭ信号およびそのサブキャリアは、互いに直交していないことを特徴とする。ＯＦＤＭ信号は隣り合ったまたはずれたチャネルの中であり、ＯＦＤＭ信号間の相対的位相変化が１つのシンボル周期の間に起きる。ＰＡＰＲは全てのシンボル周期にわたって考慮される。
【００２７】
実際に、その方法の他の実施形態によれば、最適化のために解析された信号のＰＡＰＲではなく、受信機でエラーと推測される。これは、コンポジット信号のＰＡＰＲがシンボル周期の小さな部分のために高く、そのときのＰＡ歪みまたはクリップの信号であるが、他の時に組み合わされた信号が仕様の範囲内であり、その結果は低エラー率の送信を受け入れられる。実際には、エラー率は低い絶対値のピークの信号よりも低くなる場合がある。したがって、特定の受信機に対する通信チャネル損失のためのマージンを含む受信機のモデル、および送信機の信号処理経路としてのドプラーシフト（たとえばリターンパスの特徴を解析することにより定義される）の使用によって、または可能な変化の範囲にわたって、良いパフォーマンスが単純な最低ＰＡＰＲよりも可能になる。
【００２８】
他のオプションは、スタンダード・プロトコルから外れた方式の周期の全てまたは一部の間に修正されたＯＦＤＭ信号であり、たとえばIEEE-802 OFDMスタンダード、WiFi、WiMax、DAB、DVB、cellular communication、LTE信号などであるが、受信機の基準または特別の予測されたＢＥＲを実質的に増加させない。たとえば、もしＰＡＰＲがシンボル周期の間のようなシンボル周期の短い部分のために高くなると、１または複数のサブキャリアが除外または修正され、ＰＡＰＲが受け入れられ、受信機の信号がＢＥＲの中で顕著な増加無しに基準の受信機を使用して復号された十分な情報を得て、送信機は復調のために必要なサイド情報の識別変更を送信する必要無しに修正を実行する。たとえば、周波数シフトと同様のドプラーシフトの範囲内で操作する受信機の許容範囲内での信号の周波数シフト（少し直交性の基準に違反）への偏差が他の可能な偏差である。
【００２９】
図２のように組み合わされる２つの信号を考慮する。簡単にするために、基準信号を信号１（Ｓ１）とし、変調信号を信号２（Ｓ２）とする。それぞれのＯＦＤＭシンボル周期の間、それぞれの信号のためのベースバンド・ディジタルデータ・ビットがメモリに記憶される。プリアンブルが取り除かれるが、Cyclic Prefix CPは残る。本発明の１実施形態を図３に示しており、基準信号のビットは、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）シフトレジスター（ＳＲ）に記憶されている。変調信号Ｓ２に一致するビットは巡回シフトレジスター（ＣＳＲ）に記憶され、含まれるデータがプログラム制御によって巡回される。ディジタル・データ率を超えて増加されたサンプル周波数にディジタル・フォーマットを保持する間、両信号のデータは、最初に中間周波数（ＩＦ）に周波数が高められ、組み合わされる（追加される）。組み合わされたＩＦ信号は、ピーク電力レベルが他の実施形態で受け入れられるか、または他の基準が満たすかを決定するＰＡＰＲテストを受ける。たとえば、これは９ｄＢのＰＡＰＲに一致する。もしテストにパスすると、パワーアンプで増幅され、送信されるために、組み合わされたＯＦＤＭシンボルのデータ・ビットがリード・アウトされ、全てのＯＦＤＭフレームで再構築および完全な無線周波数に周波数が高められる。他の実施形態によると、組み合わされたデータの組み合わされたＯＦＤＭ表示自身が周波数を高めるためのソースである。
【００３０】
さらに一般的に、求められる基準になるためのパラメトリック変換（タイム・シフトに関する）が定義されると、最終信号が基準信号または変換された形式の信号のディジタル・データ・ビットになり、得るパラメータまたは結果表示によって明確に示され、後者の場合、システムは、受け入れられるデータまたは最適なデータを求め、冗長または失敗データを直列に変換し、それらが見つけられると、再び直列や変換を繰り返す必要のない可能性がある。同様に、オリジナルのディジタル・データに戻し、決められた直列変換を繰り返すオプションは、レジスター内で形成される少し異なった表示を許容し、たとえば、組み合わせのテストでアナログ・コンポーネント・パフォーマンス問題の考慮するため、簡易化または歪みが補償される。
【００３１】
さらに一般的に、そのテクニックは、組み合わされるそれぞれの信号が増加、アルゴリズム的、ランダム的に変化しうる１または複数の許容パラメータの範囲を提供し、あるいは１または複数の基準に一致するためのテスト、解析、またはその両方の可能な組み合わせの少なくとも一部となり、したがって、使用可能なパラメータの大規模セットから選択されたパラメータを使用するＯＦＤＭ信号の組み合わせをもたらす。このパラメトリック・バリエーションおよびテストは、超電導ロジックの様な高速ディジタル回路または必要に応じて並列の低速ロジックで実行され、他のテクニックが適切であるおよび／または必要であるとして使用され、オプティカル・コンピュータ、プログラマブル・ロジック・アレイ、超並列コンピュータ（たとえばnVidia Tesla（登録商標） GPU、ATI Radeon R66、R700のようなグラフィック・プロセッサー）などに限定されない。たとえば、超電導ディジタル回路の利用は、多くの独立した受信機が送信機最適化の部分としてモデルされた特別な高速プロセッサーを大いに使用する多くの複雑な演算に有利である。
【００３２】
好ましい実施形態は、パラメトリック領域を超えたテストのいくつかの状態であり、もしテストがパスされなければ、制御信号がＣＳＲなどのレジスターに戻され、変調信号Ｓ２のデータ・ビットがローテーションする。シフトデータは、再テストされたＰＡＰＲ、および前にＳ１から初期格納されたデータに組み合わされる。これは、ＰＡＰＲテストがパスするまで繰り返される。類似する一連のステップを図４に示し、端末におけるプリアンブルの除去および再付着を明確に示す。いくつかの場合、テストはパラレルで表現され、反復テストは求められない。これは、非常に複雑ではあるが、低速テストロジックの仕様を許可する。同様に、おのおののタイム・シフトに関して、第２パラメータを考慮される。
【００３３】
たとえば、最適組み合わせのための第２考察は、バンド内（フィルターされていない）の相互変調歪みである。電力、予測ＢＥＲ、またはその両方として表されたおのおのの基本のパラメトリック変化で、たとえば、予測されたバンド内の相互変調歪みが演算される。たとえば、許容ＰＡＰＲ領域内で、この考察は、閾値を加えまたは単純な線形組み合わせ「コスト関数」を最適化するＰＡＰＲと１つにまとまる。
【発明の効果】
【００３４】
全ての反復を含むシフト加算アルゴリズム（ＳＡＡ）を遅延させる間、全ての決定アルゴリズムのための時間が拡張シンボル時間Ｔ＋ΔＴに拡張されない。図３と４にシリアル決定プロセスを示す。上述したように、いくつかの場合では異なるシフトを備えた多重ＣＳＲｓおよび多重並列ＰＡＰＲテストを使用し、即座にプロセスを完了させる目的で、並列で処理を実行する。これは図５に示しており、図５にパラレル・メモリ（ＲＡＭｓで示す）で示し、適切なタイム・シフトになり、最小ＰＡＰＲがＲＦサブシステムへの送信を選択される。回路スピードと複雑性のトレードオフは、望ましい形態に決定される。
【００３５】
いくつかのシチュエーションにおいて、最適な信号組み合わせのためのサーチは巨大な計算リソースを必要とする。実際、経験則は許容できる結果を得る間にサーチを限定利用できる。ＰＡＰＲの最適化の場合、一般的なゴールは限界のためにテストすることであり、シンボルの「最悪」の組み合わせが限定され可能性は低い可動かを調べることである。もし未加工ディジタル・データが利用可能であれば、ルックアップ・テーブルが悪い組み合わせのためのテストに使用され、予め決められた変調のためにアドレスされる。しかし、複雑なシンボルの多経路の組み合わせのために、ルックアップ・テーブルが実行不可能である。一方、個々のＯＦＤＭ波形がピークのためにサーチされ、たとえば６ｄＢよりも上であり、解析された信号の位置が他のＯＦＤＭ信号のピークに時間的整列され、もしピークが時間的に同期しなければ、容認されないピークが最終の組み合わせ信号をもたらさないと推定される。この方法は統計的に受け入れられる推定を作り、ピークに関するＯＦＤＭ波形の位置はＯＦＤＭ信号の組み合わせの大きなピークに寄与する。この方法はシーケンシャル・パラメトリック・バリエーションの連続テストを避け、バイナリーの閾値状態の重ね合わせの最悪の場合を避ける。
【００３６】
修正された信号のために巡回シフトされたシンボルデータがシフトされていないシンボルとして表されることに注意すべきである。さらに、ＯＦＤＭ信号の標準的特性のために、シフトされたシンボルセットは送信され、特別のサイド情報無しに受信され、信号の劣化もない。低減されたＰＡＰＲを含む組み合わされたＯＦＤＭチャネルは、オリジナルのシフトしていないバージョンとして同じパフォーマンスを示す。それらを確認するシミュレーションの詳細のセットは、発明の詳細な説明で述べる。
【００３７】
図面は２つのＯＦＤＭチャネルの組み合わせのために減らされたＰＡＰＲを示し、この方法は２チャネルに限定されない。３以上のＰＡＰＲテストの次のチャネルは巡回時間シフトの類似の方法に最適化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１ＡおよびＢは周波数および時間領域の直交周波数領域多重チャネルの作用を示す図である。
【図２】ダブル・アップコンバージョン（doubleupconversion）法を使用した送信機における２つのＯＦＤＭチャネルのコンビネーションを示す図である。
【図３】２つのＯＦＤＭチャネルが組み合わされる方法を示す簡単なブロック図であり、１つのＯＦＤＭチャネルのデータ・ビットはピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を減らす目的で循環シフトされる。
【図４】ＰＡＰＲを低減する目的で１つのチャネルでデータの循環シフトをおこなう２つのＯＦＤＭチャネルの構成を示す図である。
【図５】最小のＰＡＰＲに一致するセクションのＯＦＤＭチャネルからデータの多重シフトされたレプリカのメモリを示すブロック図である。
【図６】送信機にシフトおよび追加アルゴリズムを組み込んでシミュレーションされた通信システムのブロック図である。
【図７】図６に示すシミュレーションのために送信機に含まれるパワーアンプの送信機能を示す図である。
【図８】シフトおよび加算アルゴリズムの有無による、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の関数として、ＯＦＤＭ信号の４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）を使用したシミュレーションのビットエラー率（ＢＥＲ）を示す図である。
【図９】シフトおよび加算アルゴリズムの有無による、ＳＮＲの関数として１６−ＱＡＭ（16-quadrature-amplitude modulated）信号を使用したＢＥＲの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
ＯＦＤＭチャネルは多数のサブチャネルを含み、それぞれが狭帯域信号である（図１Ａおよび１Ｂ）。ＯＦＤＭチャネル自身は、時間的に変化するエンベロープを備え、一般的に９−１０ｄＢの基本的なＰＡＰＲを示す。しかし、もし２つに分かれた類似のＯＦＤＭチャネルが組み合わされると、信号は３ｄＢゲインし、１２−１３ｄＢのＰＡＰＲを示す。これは許容されない大きさであり、平均値の２倍の組み合わされた信号を送信するために４倍の容量のパワーアンプが求められる。
【００４０】
好ましい実施形態は、１２−１３ｄＢから９−１０ｄＢに２つのＯＦＤＭチャネルの組み合わされた信号を低減させるためのＰＡＰＲ低減方法を提供する。ＰＡＰＲにおける３ｄＢの低減は、信号を劣化させず、および受信機がＯＦＤＭシンボルを回復させる必要のあるいくつかの特別なサイド情報を送信する必要なく達成される。さらに、アルゴリズムはすべてのハードウェアに実装されてシンプルであり、十分に早い。
【００４１】
ＰＡＰＲの低減の一般的な方法は、過度のＰＡＰＲ無しにサブチャネルの組み合わせおよび１つのＯＦＤＭチャネルの生成に重点を置く。本発明の技術は、部分系列伝送（ＰＴＳ）と選択マッピング（ＳＬＭ）の組み合わせということを示すことができる。
【００４２】
一般的なＰＴＳにおいて、Ｎシンボルの入力データ・ブロックはバラバラのサブブロックに分割される。それぞれのサブブロックのサブキャリアは、サブブロックのために位相因子を重み付けされる。位相因子は組み合わせ信号のＰＡＰＲが最小になるように選択される。
【００４３】
ＳＬＭ技術において、送信機は、オリジナルのデータ・ブロックとして同じ情報を全て表現し、十分に異なる候補データ・ブロックのセットを生成し、送信のために最も有益なもの（信号劣化のない最低ＰＡＰＲ）を選択する。
【００４４】
本発明のハイブリッド・アプローチは、合計キャリア変調信号のためにＰＴＳとＳＬＭの要素を組み合わせる。オーバーサンプリングされたＯＦＤＭ波形の種々のサイクリック・タイム・シフト（cyclic time-shifts）が検索され、選択された最低ＰＡＰＲのタイム・シフトが検索される。ＰＴＳの類似した方式において、１つのＯＦＤＭ信号は参照信号として使用され、他のキャリア変調信号がタイム・シフトの生成に使用される。検索ウィンドーはサイクリック・プレフィックス長およびオーバーサンプリング率を決定する。
【００４５】
シフトの可能な組み合わせの位相空間が非常に増加する一方、全ての組み合わせを検索する必要がない。一般的に、ＰＡＰＲの非常に高い値はまれにしか発生せず、高ＰＡＰＲ状態で始まる大部分のタイム・シフトは、ＰＡＰＲを低減する傾向にある。多重チャネルのシフトは直列または並列、または同じ２つの組み合わせで実行される。許容される範囲のＰＡＰＲのすべての組み合わせは、許容されるＰＡＰＲを見つけるための探索スペースは可能な状態の２％未満であり、たとえば、許容されないＰＡＰＲ状態は時間の１％起きる。一方、他の許容可能な基準が採用された場合、大きな探索スペースが必要または使用される。たとえば、高ＰＡＰＲ信号などを送信するコスト、電力コストまたは干渉コストが高くなれば、形式的な最適化は適切になる。発明的に最適な状態に適用できないと仮定すれば、パラメータ空間の全ての検索は最小コストに適当である。
【００４６】
これは、分割された送信チェーンを備え、相互の共振を備えない従来の試みとは異なり、異なるＯＦＤＭチャネルが互いに独立している。さらに、従来の試みはベースバンド信号上で直接おこなわれる。一方、２以上のＯＦＤＭチャネルを組み合わせた組み合わされた信号において、本方法は、アップコンバートでＰＡＰＲを評価し、それぞれのチャネルのシンボル周期は同期される。これは受信機で問題にならず、それぞれのチャネルが独立的に受信し、達成される。
【００４７】
ＰＡＰＲへのいくつかの従来のアプローチはクリッピングをベースとしているが、必ず歪みを発生し、帯域外を生成する。他のアプローチは歪みを避けるが、特別な変換が受信端末で復号されるべきである。サイド情報を送信する必要があり、標準ＯＦＤＭ通信プロトコルから外れる。本発明の望ましいアプローチも、欠点はない。
【００４８】
セルラー通信で使用されるＯＦＤＭチャネルは、バンド幅を１０または２０ＭＨｚに広げられる。しかし、それらのチャネルは２．５−２．７ＧＨｚのような広い周波数帯に位置する。それぞれが１０ＭＨｚ幅で、１００ＭＨｚ以上に分離された２以上のＯＦＤＭチャネルの組み合わせであっても良い。１０ＭＨｚのディジタル・ベースバンド信号は２０ＭＳ／ｓよりも低いレートでサンプリングされるが、１００ＭＨｚをカバーする組み合わされたディジタル信号は、少なくとも２００ＭＳ／ｓのレートでサンプリングされる。
【００４９】
好適な実施形態において、信号の組み合わせ（図３のアップコンバージョンを含む）は、高いサンプリングレートで、ディジタル領域で実行される。ＰＡＰＲ閾値テストとＣＳＲ制御も、高レートで実行される。このレートは複数の反復が１シンボル時間内（数マイクロ秒）で実行できるのに十分な早さである。
【００５０】
システム・パフォーマンスの低下無しに、巡回タイム・シフトが組み合わされたＯＦＤＭチャネルのためにＰＡＰＲの低減を許可する予測を確かめる目的で、ＯＦＤＭ送信および受信状態のフル・モンテカルロ・シミュレーション（full Monte-Carlo simulation）が実行された。このシミュレーションのブロックダイアグラムが、ＰＡＰＲの低減のためのＳＡＡアルゴリズムの影響を受ける「SAA Evaluation Test Bench」を示し、周波数Ｆ１とＦ２の組み合わされたＯＦＤＭ信号の送信を示す図６にまとめられている。受信端末において、これはダウンコンバートされ、Ｆ２の信号が標準ＯＦＤＭ受信機でリカバーされる。途中で、適切な加法性ホワイトガウスノイズ（Additive White Gaussian Noise：ＡＷＧＮ）がチャネルに加えられる。シミュレーションは概線形パワーアンプ（ＰＡ）のために現実的送信機能も含み、線形性近傍飽和（図７に示す）からの偏差を示す。ゲイン要因はシミュレーションで重要にならず、含まれていない。
【００５１】
ＰＡＰＲビットエラー率（ＢＥＲ）シミュレーションのパラメータは以下のものを含む。それぞれのパケットは、いくつかのＯＦＤＭシンボル周期にわたって変調され、使用された変調方式に依存する８００バイトの情報を含む。ＱＰＳＫ（quadrature phase-shift keying）と１６−ＱＡＭ（16-quadrature amplitude modulation）の両方が分析される。それぞれのＳＮＲポイントは２５０パケットエラーが発生するまで実行される。サイクリック・プレフィックス（cyclic prefix）がシンボルタイムの全体の１／８にセットされる。周波数Ｆ１とＦ２のキャリアは、スペクトラムがオーバーラップしないように、十分にスペースが取られる。オーバーサンプリング・レートは８のファクターである。大変シャープなロールオフ、サンプリング周波数ＦＳ＝１６０ＭＨｚ、およびカットオフ周波数ＦＣ＝２４ＭＨｚのレイズド・コサイン・フィルタ（raised cosine filter）が使用された。組み合わされたＯＦＤＭチャネルのために約９ｄＢのＰＡＰＲ閾値が使用された。
【００５２】
ＱＰＳＫ変調のためのＳＮ比（ＳＮＲ）（たとえば様々なＡＷＧＮ電力）の関数として、図８はＳＡＡアルゴリズムのアプリケーションの有無によるＢＥＲパフォーマンスを示す。図９は１６−ＱＡＭに対応する解析を示す。両方の場合、ゼロ点遷移カーブからＢＥＲにほんの少し劣化する。
【００５３】
ＢＥＲプロットから推定される定量的な解析において、ＳＡＡを使用したネットパフォーマンスの改善は、ＱＰＳＫが２．３５ｄＢであり、１６−ＱＡＭが２．９ｄＢである。たとえば、ＳＡＡ無しであれば、ＢＥＲは８．５ｄＢの入力バックオフ（ＰＡのために）で０．０３のエラーフロアを示すのに対し、ＢＥＲは６．５ｄＢのＳＡＡを備えた同じエラーフロアを示し、パフォーマンス向上は８．５−６．５＝２ｄＢになる。
【００５４】
これらのシミュレーションは、ＳＡＡアルゴリズムが約３ｄＢの組み合わされたＯＦＤＭチャネルのＰＡＰＲの低減を可能にするだけでなく、この低減が送信信号の変化の特別なサイド情報を送信する必要なく、信号の劣化無しに達成されることが確認された。
【００５５】
本技術の好ましい実施形態の１つは、シフトレジスター・メモリのためのブロックを備えた高速フィールドプログラマブルゲートアレー（field-programmable gate array：ＦＰＧＡ）、ディジタル・アップコンバージョン、閾値テストの使用を含む。または、単一磁束量子（rapid-single-flux-quantum：ＲＳＦＱ）超電導回路のような超高速ディジタル技術が利用される。組み合わされるＯＦＤＭチャネルの増加は、アルゴリズムのスピードの高速化または並列処理の部分的な実行が必要である。
【００５６】
この方法は、コグニティブ無線のラインに沿って再構築可能なシステムに適用することができ、そこで送信されるチャネルは、利用者要求や利用可能なバンド幅に依存してダイナミックに配属される。送信されたチャネルの数と周波数の割り当ての両方は、ソフトウェア・コントロールのもと、変化する。全てのチャネルは同一の一般的なシンボル・プロトコルおよびタイミングをフォローし、効果的な送信のために許容されるＰＡＰＲの保持にシフトおよび追加アルゴリズムの類似セットを適用する。
【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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【国際調査報告】
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