CN101827058B - 发射机、接收机、功率放大方法以及信号解调方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供减少对邻接频带的干扰的发射机和功率放大方法。本发明的发射机具有：非线性输入输出转换特性控制部，其根据频带的使用状况来决定信号转换用的非线性输入输出转换特性；振幅控制部，其根据所决定的非线性输入输出转换特性，转换信号的振幅；以及发送功率放大部，其对转换了振幅后的信号进行功率放大。并且，本发明的发射机具有：非线性输入输出转换特性控制部，其根据频带的使用状况来决定信号转换用的非线性输入输出转换特性；多个发送功率放大部，其具有相互不同的非线性输入输出转换特性；以及选择部，其根据所决定的非线性输入输出转换特性，选择所述多个发送功率放大部中的一方。

Description

发射机、接收机、功率放大方法以及信号解调方法

技术领域

本发明涉及发射机、接收机、功率放大方法以及信号解调方法。

背景技术

在OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，正交频分多址接入）方式中，多个用户共享系统频带。系统频带被分割成多个子载波，并被分配给多个用户。另外，系统频带内的用户数和1个用户使用的带宽随时间而变动，其结果，系统频带内的使用率也变动。

OFDMA方式中的各用户的发送信号即OFDM信号是各子载波的信号相加后的信号。因此，根据各子载波的信号相位，产生与平均功率相比较非常大的峰值功率。例如，在全部载波的信号以同相相加的情况下，产生平均功率的N_C倍（N_C是子载波数）的峰值功率。因此，所生成的OFDMA方式用发送信号（OFDM信号）具有与平均功率相比较非常大的峰值功率。提出了有效减少该峰值功率的技术（例如，参照专利文献1）。

【专利文献1】日本特开2008－060846号公报

在由OFDMA方式的发射机使用的发送功率放大器中，从提高功率效率的观点来看，期望的是在获得与放大后的功率的上限值即饱和功率接近的平均功率的区域内使用。然而，在如OFDMA方式用发送信号那样与平均功率相比峰值功率大的情况下，存在这样的可能性：当输入信号由发送功率放大器放大时，产生比发送功率放大器的饱和功率大的信号分量。其结果，超过规定的输入信号的振幅分量被截止（以下称为削波）。

当产生这样的削波时信号失真，失真功率（削波噪声）扩大到信号频带外。例如，在多个用户使用相同的系统频带、且其他用户使用邻接频带的情况下，扩大到信号频带外的失真功率对使用邻接频带的其他用户来说成为干扰。

发明内容

本发明的目的是提供减少对邻接频带的干扰的发射机和功率放大方法。

本发明的发射机的特征之一是，该发射机具有：

非线性输入输出转换特性控制部，在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，该非线性输入输出转换特性控制部决定邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性；

调制信号生成部，其基于根据所决定的非线性输入输出转换特性估计出的频带内的失真功率，决定调制方式和编码方式；

振幅控制部，其根据所决定的非线性输入输出转换特性，转换信号的振幅；以及

发送功率放大部，其对转换了振幅后的信号进行功率放大。

并且，本发明的接收机的特征之一是，该接收机具有：

非线性输入输出转换特性接收部，在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，该非线性输入输出转换特性接收部接收由发射机决定的邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性；

接收信号解调部，其对接收信号进行解调；

调制信号生成部，其使用由所述发射机基于频带内的失真功率决定的调制方式和编码方式，对解调后的信号进行调制，其中，所述频带内的失真功率是根据由所述发射机决定的非线性输入输出转换特性估计出的；

发送失真功率生成部，其根据接收到的非线性输入输出转换特性，转换调制后的信号的振幅，并生成失真功率；

减法部，其从接收信号中减去所生成的失真功率；以及

接收信号再解调部，其再次对减去了失真信号后的接收信号进行解调。

并且，本发明的发射机中的功率放大方法的特征之一是，所述功率放大方法具有：

在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，决定邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性的步骤；

基于根据所决定的非线性输入输出转换特性估计出的频带内的失真功率，决定调制方式和编码方式的步骤；

根据所决定的非线性输入输出转换特性，转换信号的振幅的步骤；以及

对转换了振幅后的信号进行功率放大的步骤。

并且，本发明的接收机中的信号解调方法的特征之一是，所述信号解调方法具有：

在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，接收由发射机决定的邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性的步骤；

对接收信号进行解调的步骤；

使用由所述发射机基于频带内的失真功率决定的调制方式和编码方式，对解调后的信号进行调制的步骤，其中，所述频带内的失真功率是根据由所述发射机决定的非线性输入输出转换特性估计出的；

根据接收到的非线性输入输出转换特性，转换调制后的信号的振幅，并生成失真功率的步骤；

从接收信号中减去所生成的失真功率的步骤；以及

再次对减去了失真信号后的接收信号进行解调的步骤。

根据本发明的实施例，能够减少对邻接频带的干扰。

附图说明

图1是OFDM方式用发送信号中的削波的例子。

图2是由削波引起的失真功率的例子。

图3是本发明的实施例涉及的发射机。

图4是在OFDMA方式中使用的调制信号生成部的例子。

图5是非线性输入输出转换特性的例子。

图6是在发送失真功率控制部中使用非线性输入输出转换特性而转换后的输出信号的频谱的概略形状。

图7A是系统频带的使用状况的例子（之1）。

图7B是系统频带的使用状况的例子（之2）。

图7C是系统频带的使用状况的例子（之3）。

图7D是系统频带的使用状况的例子（之4）。

图7E是系统频带的使用状况的例子（之5）。

图8是在发射机中控制调制方式和编码方式的变形例。

图9是切换多个发送功率放大部的变形例。

图10是使用预失真的变形例。

图11是在预失真中使用的非线性输入输出转换特性的例子。

图12是还使用滤波的变形例。

图13是重复应用发送失真功率控制和滤波的变形例（之1）。

图14是重复应用发送失真功率控制和滤波的变形例（之2）。

图15是本发明的实施例涉及的接收机。

图16是接收机中的调制信号生成部的例子。

图17是接收机中的发送失真功率生成部的例子。

图18是在重复应用发送失真功率控制和滤波时的接收机的变形例。

图19是在重复应用发送失真功率控制和滤波时的接收机中的发送失真功率生成部的例子。

图20是重复应用发送失真功率去除的变形例。

标号说明

10：发射机；101：调制信号生成部；103：非线性输入输出转换特性控制部；105：发送失真功率控制部；107：发送功率放大部；20：发射机；201：调制信号生成部；203：非线性输入输出转换特性控制部；205：选择部；207：发送功率放大部；30：发射机；301：调制信号生成部；303：非线性输入输出转换特性控制部；305：预失真部；307：发送功率放大部；40：发射机；401：调制信号生成部；403：非线性输入输出转换特性控制部；405：发送失真功率控制部；406：滤波部；407：发送功率放大部；409：重复处理控制部；50：接收机；501：保护间隔去除部；503：串行并行转换部；505：高速傅立叶变换部；507：子载波选择部；509：信道估计部；511：接收信号解调部；513：调制信号生成部；515：发送失真功率生成部；517：均衡部；519：接收信号再解调部；60：接收机；601：保护间隔去除部；603：串行并行转换部；605：高速傅立叶变换部；607：子载波选择部；609：信道估计部；611：接收信号解调部；613：调制信号生成部；615：发送失真功率生成部；616：加法部；617：均衡部；619：接收信号再解调部；70：接收机；701：保护间隔去除部；703：串行并行转换部；705：高速傅立叶变换部；707：子载波选择部；709：信道估计部；710：发送失真功率去除部；711：接收信号解调部；713：调制信号生成部；715：发送失真功率生成部；717：均衡部；719：接收信号再解调部。

具体实施方式

在本发明的实施例中，使用预定的频带由多个用户或多个系统共享的频率共享系统。例如，作为频率共享系统，可以使用OFDMA方式。

图1是OFDM方式用发送信号中的削波的例子。如上所述，OFDM方式用发送信号是峰值功率比平均功率大的信号。如图1所示，在发射机的发送功率放大器中，当放大了输入信号时，比发送功率放大器的饱和功率大的信号分量被截止（被削波）。因此，图1的斜线部中的发送功率放大器的输出等于发送功率放大器的饱和功率。

图2示出由削波引起的失真功率的例子。失真功率是指与削波后的信号对应的功率，即与图1的斜线部对应的功率。

如图1所示，当发生了削波时信号失真，如图2所示，失真功率（削波噪声）扩大到信号频带外。另外，在未发生削波的情况下，信号频谱收在期望的信号频带内。

例如，在系统频带内的频率利用率低、且可充分确保各用户的频带的情况下，通过在用户间设置保护频带，可减少由失真功率引起的用户间干扰。然而，在多个用户使用相同的系统频带、且其他用户使用邻接频带的情况下，扩大到信号频带外的失真功率对其他用户来说成为干扰。例如，如图2所示，在用户2使用用户1的邻接频带的情况下，用户1的失真功率对用户2来说成为干扰。

为了抑制这样的失真功率向信号频带外的扩大，有必要增大发送功率放大器的补偿值。然而，在增大了补偿值的情况下，发送功率放大器的成本增大，并且功率效率显著下降。在如移动通信终端那样利用电池进行动作的情况下，消耗功率增大。

在本发明的实施例中，为了减少对邻接频带的干扰，根据频带的使用状况决定信号转换用的非线性输入输出转换特性。例如，在使用邻接频带的情况下，决定减少失真功率向信号频带外的扩大这样的非线性输入输出转换特性。非线性输入输出转换特性是指输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系由非线性函数表示的特性。该非线性函数决定输出信号的振幅的上限值（饱和输出）。由于饱和输出时的输出信号由发送功率放大器放大时不超过发送功率放大器的饱和功率，因而可减少由发送功率放大器产生的失真功率。

根据所决定的非线性输入输出转换特性，转换输入信号的振幅，将输出信号在发送功率放大器放大。或者，可以根据所决定的非线性输入输出转换特性，选择非线性输入输出转换特性相互不同的多个发送功率放大器中的一方。

参照附图更详细地说明本发明的实施例。

＜使用非线性输入输出转换特性的失真功率控制＞

图3示出本发明的实施例涉及的发射机10。发射机10是将调制信号放大后发送的装置，可以配备在移动通信系统的基站内，也可以配备在移动站内。发射机10具有：调制信号生成部101、非线性输入输出转换特性控制部103、发送失真功率控制部105以及发送功率放大部107。

图4示出在OFDMA方式中使用的调制信号生成部101的例子。调制信号生成部101具有：串行并行转换部（S/P）111、码元映射部112、编码部113、子载波分配部114、逆高速傅立叶变换部（IFFT：Inverse FastFourier Transform）115、并行串行转换部（P/S）116以及保护间隔部（GI：Guard Interval）117。

输入信号（数据信号）在串行并行转换部111中，根据使用子载波数被转换成多载波用的并行信号。并行信号在码元映射部112中，被映射到由指定的调制方式决定的信号点。并且，在编码部113中，使用指定的编码种类和编码率来进行编码。然后，进行了码元映射和编码后的信号在子载波分配部114中被分配子载波。然后，进行了码元映射和编码后的信号被输入到与所分配的子载波的位置相当的IFFT输入。通过利用IFFT部115对这些输入信号进行逆高速傅立叶变换，生成OFDMA方式用调制信号。并且，OFDMA方式用调制信号在并行串行转换部116中进行串行转换，在保护间隔部117中附加保护间隔，作为传播路径中的多径衰减的对策。在保护间隔部117中，复制各发送码元后方的一部分信号，通过将它们插入到码元的开头来附加保护间隔。

这样，可以生成使用系统频带的一部分的调制信号。另外，在OFDMA方式中，由于根据来自用户的请求来分配频带，因而各用户的使用频带和带宽根据系统频带的使用状况而变动。在用户数少的情况下，有时在系统频带上产生空闲。

由调制信号生成部101生成的调制信号在输入到发送功率放大部107之前由发送失真功率控制部105进行信号转换。发送失真功率控制部105使用由非线性输入输出转换特性控制部103决定的非线性输入输出转换特性来转换调制信号的振幅。如以下详细说明的那样，非线性输入输出转换特性控制部103根据频带的使用状况来决定信号转换用的非线性输入输出转换特性。非线性输入输出转换特性是指输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系由非线性函数表示的特性。该非线性函数决定输出信号的振幅的上限值（饱和输出）。由于饱和输出时的输出信号由发送功率放大部107放大时不超过发送功率放大部107的饱和功率，因而可减少由发送功率放大部107产生的失真功率。另外，线性输入输出转换特性相当于输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系由线性函数表示的情况。因此，在线性输入输出转换特性中，随着输入信号的振幅值的增加，输出信号的振幅值线性增加，不存在输出信号的振幅的上限值。

图5示出非线性输入输出转换特性的例子。图5示出发送失真功率控制部105的输入信号的振幅值与输出信号的振幅值的关系。图5中的输出振幅的1.0表示饱和输出，相当于输出信号的振幅的上限值。并且，输入振幅的1.0表示在输入信号的振幅根据线性输入输出转换特性进行转换时的与饱和输出对应的饱和输入。

作为非线性输入输出转换特性的一例，有截止超过规定的振幅分量的削波（硬削波）。如图5所示，在削波中，在饱和输入之前，根据线性输入输出转换特性来转换输入信号的振幅。当输入信号大于饱和输入时，输出信号的振幅值等于饱和输出的振幅值。例如，非线性输入输出转换特性由以下式（1）表示。

$A_{\mathrm{out}}=\frac{A_{\mathrm{in}}}{{[1+{\left(\frac{A_{\mathrm{in}}}{A_0}\right)}^{2p}]}^{\frac{1}{2p}}}---\left(1\right)$

其中，A_in是输入信号的振幅值，A_out是输出信号的振幅值。并且，A₀是饱和输出的振幅值，p是决定非线性的参数。另外，p=∞时相当于削波。图5除了削波外还示出2个非线性输入输出转换特性，式（1）的p越小，饱和输出附近的转换特性就越平缓。具体地说，p越小，在饱和输出附近相对于预定的输入信号的振幅值的、输出信号的振幅值就越小。典型的是，随着输入信号的振幅值的增加，输出信号的振幅值增加，而p越小，饱和输入时的输出信号的振幅值就越小，输出信号可视为大致饱和输出时的输入信号的振幅值就越大。

图6示出在发送失真功率控制部105中使用非线性输入输出转换特性转换后的输出信号的频谱的概略形状。如图6所示，在削波中，信号频带内的失真功率较小，而失真功率扩大到信号频带外。另一方面，在使用使饱和输出附近的转换特性平缓的非线性输入输出转换特性的情况下，信号频带内的失真功率增大，而扩大到信号频带外的失真功率与削波相比较减少。具体地说，在式（1）中越减小p值，信号频带内的失真功率就越大，而扩大到信号频带外的失真功率就越小。这样，通过在非线性输入输出转换特性控制部103中控制输入输出转换时的非线性，可控制扩大到信号频带外的失真功率。

例如，在使用该用户的邻接频带的情况下，非线性输入输出转换特性控制部103决定使饱和输出附近的转换特性平缓的非线性输入输出转换特性，以使失真功率向信号频带外的扩大更小。例如，在上述式（1）中减小p值。另一方面，在不使用该用户的邻接频带的情况下，为了减少信号频带内的失真功率，决定削波或者与其接近的非线性输入输出转换特性。例如，在上述式（1）中，增大p值。这样，非线性输入输出转换特性控制部103根据频带的使用状况来决定非线性输入输出转换特性。

图7A示出系统频带的使用状况的例子（之1）。例如，在如用户2那样，邻接频带由其他用户1和用户3使用的情况下，非线性输入输出转换特性控制部103减小p值，以使失真功率向信号频带外的扩大更小。例如，在如用户4那样，邻接频带未由其他用户使用的情况下，非线性输入输出转换特性控制部103增大p值，以使信号频带内的失真功率更小。并且，邻接的未使用频带的大小越小，非线性输入输出转换特性控制部103就越减小p值，可以减少失真功率向信号频带外的扩大。反之，邻接的未使用频带的大小越大，非线性输入输出转换特性控制部103就越增大p值，可以减少信号频带内的失真功率。

图7B示出系统频带的使用状况的例子（之2）。例如，假定在用户1和用户2使用相互邻接的频带的情况下，有必要将与用户2邻接的频带新分配给用户3。在这样的情况下，由于用户2已从用户1受到由失真功率引起的干扰，因而在从用户3受到了干扰的情况下，受到更大的影响，从而接收质量劣化。因此，非线性输入输出转换特性控制部103在将频带分配给用户时，可以估计邻接频带的使用状况以及邻接频带内的干扰量，根据邻接频带的使用状况和估计出的干扰量，控制非线性输入输出转换特性。例如，当使用邻接频带、且该邻接频带内的干扰量大于预定阈值时，非线性输入输出转换特性控制部103可以减小p值，以使失真功率向信号频带外的扩大更小。或者，非线性输入输出转换特性控制部103当新分配了频带时，可以决定p值，以使邻接频带内的干扰量小于预定阈值。这样，在将频带新分配给用户时，可减少失真功率对已分配了频带的用户的影响。

图7C示出系统频带的使用状况的例子（之3）。例如，以便携电话系统为代表的蜂窝式系统由多个基站（BS）和移动站（MS）构成，同一频带由多个基站使用。在该情况下，有必要考虑失真功率对由其他基站使用的频带的影响。例如，在用户1使用的频带与用户2使用的频带之间存在由其他基站使用的频带的情况下，从与用户1和用户2进行通信的基站来看，在用户1与用户2之间的频带是未使用。然而，当根据该基站内的频带的使用状况增大p值从而增大失真功率向信号频带外的扩大时，很有可能对其他基站产生大的干扰。因此，非线性输入输出转换特性控制部103可以根据邻接频带在周边基站中的使用状况来控制非线性输入输出转换特性。这样，可减少失真功率对在周边基站中使用邻接频带的用户的影响。

图7D示出系统频带的使用状况的例子（之4）。作为预定的频带由多个系统共享的频率共享系统的例子，考虑具有不同优先级的多个系统混合存在的环境。例如，考虑预定的频带由优先系统和非优先系统共享的系统。在共享的频带内优先系统已使用频带的情况下，当非优先系统希望在共享的频带内新使用频带时，有必要考虑对优先系统产生的影响。例如，假定在优先系统的用户1和用户2使用一部分系统频带的情况下，有必要将与用户2邻接的频带新分配给非优先系统的用户。在这样的情况下，由于用户2已从用户1受到由失真功率引起的干扰，因而在从非优先系统的用户受到了干扰的情况下，受到更大的影响，从而接收质量劣化。因此，非优先系统的非线性输入输出转换特性控制部103在将频带分配给用户时，可以估计邻接频带的使用状况以及在邻接频带内用户已受到的干扰量，根据邻接频带的使用状况和估计出的干扰量，控制非线性输入输出转换特性。这样，在将频带新分配给用户时，可减少失真功率对已分配了频带的用户的影响。

图7E示出系统频带的使用状况的例子（之5）。在多个系统利用频带的情况下，典型的是，对邻接的其他系统的干扰被严格限制。例如，在如位于系统频带的端部的频带1那样，邻接频带内存在其他系统的情况下，非线性输入输出转换特性控制部103减小p值，以使失真功率向信号频带外的扩大更小。例如，在如频带2那样邻接频带内不存在其他系统的情况下，非线性输入输出转换特性控制部103增大p值，以使信号频带内的失真功率更小。并且，用于发送调制信号的频带越接近系统频带的端部，非线性输入输出转换特性控制部103就越减小p值，可以减少失真功率向信号频带外的扩大。反之，用于发送调制信号的频带越远离系统频带的端部，非线性输入输出转换特性控制部103就越增大p值，可以减少信号频带内的失真功率。

非线性输入输出转换特性控制部103可以使用由基站的调度程序分配的频带的信息来把握频带的使用状况，可以检测邻接频带的信号来把握频带的使用状况。

发送失真功率控制部105使用由非线性输入输出转换特性控制部103决定的非线性输入输出转换特性来转换调制信号。由发送失真功率控制部105转换后的调制信号由发送功率放大部107放大后发送。

典型的是，发送功率放大部107具有决定输出信号的功率的上限值（饱和输出）的非线性输入输出转换特性。通过使由发送失真功率控制部105使用的非线性输入输出转换特性的饱和输出为发送功率放大部107的饱和输出以下，可减少在发送功率放大部107中产生的失真功率。

＜在发射机中控制调制方式和编码方式的变形例＞

图8示出在发射机40中控制调制方式和编码方式的变形例。

如参照图6说明的那样，当非线性输入输出转换特性控制部103根据频带的使用状况控制非线性输入输出转换特性时，不仅失真功率向信号频带外的扩大（频带外辐射）变化，而且信号频带内的失真功率也变化。因此，存在调制信号的调制精度劣化、且接收机中的接收质量劣化的可能性。

典型的是，在蜂窝式系统中，移动站（MS）的发送信号的调制方式和编码方式是在基站侧决定的。另外，编码方式包含编码种类和编码率。然而，如上所述，当在移动站的非线性输入输出转换特性控制部103中控制非线性输入输出转换特性时，存在与基站识别出的移动站的调制精度相比，实际的移动站的发送信号的调制精度劣化的可能性。

因此，非线性输入输出转换特性控制部103根据所决定的非线性输入输出转换特性来估计频带内的失真功率，并将估计结果输入到调制信号生成部101。调制信号生成部101根据该估计结果决定调制方式或编码方式。这样，可减轻在移动站的非线性输入输出转换特性控制部103中控制非线性输入输出转换特性的情况下伴随的调制精度的劣化和接收质量的劣化。

＜切换多个发送功率放大部的变形例＞

图9示出切换多个发送功率放大部的变形例。图9的发射机20具有调制信号生成部201、非线性输入输出转换特性控制部203、选择部（SW）205以及发送功率放大部207－1～207－N。调制信号生成部201可以如参照图4说明的那样生成调制信号。

发送功率放大部207－1～207－N分别具有发送功率放大部的输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系由非线性函数表示的非线性输入输出转换特性。发送功率放大部207－1～207－N的非线性输入输出转换特性相互不同，例如，发送功率放大部207－1可以具有上述式（1）中的p＝3的特性，发送功率放大部207－2可以具有p＝6的特性，发送功率放大部207－N可以具有p＝∞的特性。

非线性输入输出转换特性控制部203根据频带的使用状况来决定在发送功率放大部207－1～207－N中设定的信号转换用的非线性输入输出转换特性中的一方。例如，在使用邻接频带的情况下，非线性输入输出转换特性控制部203可以决定p＝3的特性，在不使用邻接频带的情况下，可以决定p＝∞的特性。并且，非线性输入输出转换特性控制部203可以根据邻接的未使用频带的大小来决定p值。作为别的例子，非线性输入输出转换特性控制部203可以考虑邻接频带内的干扰量来决定p值，可以根据邻接频带在周边基站中的使用状况来决定p值，可以考虑优先系统中的干扰量来决定p值。并且作为别的例子，在邻接频带内存在其他系统的情况下，非线性输入输出转换特性控制部203可以选择p＝3的特性，在邻接频带内不存在其他系统的情况下，可以决定p＝∞的特性。并且，非线性输入输出转换特性控制部203可以根据与系统频带的端部之间的间隔来决定p值。

选择部205根据所决定的非线性输入输出转换特性，选择发送功率放大部207－1～207－N中的一方，并将由调制信号生成部201生成的调制信号输出到选择出的发送功率放大部。例如，在非线性输入输出转换特性控制部203中决定了p＝3的特性的情况下，选择部205可以选择具有p＝3的特性的发送功率放大部207－1。

发送功率放大部207－1～207－N将调制信号放大后发送。

这样，通过选择具有相互不同的非线性输入输出转换特性的多个发送功率放大部207中的一方，可取得与图3的发射机10相同的效果。

＜使用预失真的变形例＞

图10示出使用预失真的变形例。预失真是补偿发送功率放大器的非线性失真的技术，是通过根据与发送功率放大器的非线性失真相反的特性预先转换发送功率放大器的输入信号来补偿发送功率放大器的非线性失真的技术。图10的发射机30具有调制信号生成部301、非线性输入输出转换特性控制部303、预失真部305以及发送功率放大部307。调制信号生成部301可以如参照图4说明的那样生成调制信号。

典型的是，发送功率放大部307具有发送功率放大部307的输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系由非线性函数表示的非线性输入输出转换特性。在通常的预失真中，使用该非线性输入输出转换特性的逆特性来转换发送功率放大部307的输入信号。

图11示出在预失真中使用的非线性输入输出转换特性的例子。在预失真中使用的非线性输入输出转换特性可以是上述式（1）的逆特性。该逆特性由以下式（2）表示。

$A_{\mathrm{out}}=\frac{A_{\mathrm{in}}}{{[1-{\left(\frac{A_{\mathrm{in}}}{A_0}\right)}^{2p}]}^{\frac{1}{2p}}}---\left(2\right)$

在图10所示的发射机30中，在预失真部305中补偿非线性失真，以使发射机30的整体的输入输出转换特性成为由非线性输入输出转换特性控制部303决定的非线性输入输出转换特性。具体地说，预失真部305中的非线性输入输出转换特性与发送功率放大部307中的非线性输入输出转换特性相乘后的特性，等于由非线性输入输出转换特性控制部303决定的非线性输入输出转换特性。

非线性输入输出转换特性控制部303根据频带的使用状况来决定发射机30的整体的输入输出转换特性。例如，在使用邻接频带的情况下，非线性输入输出转换特性控制部303可以针对发射机30的整体决定p＝3的特性，在不使用邻接频带的情况下，可以针对发射机30的整体决定p＝∞的特性。并且，非线性输入输出转换特性控制部303可以根据邻接的未使用频带的大小来决定p值。作为别的例子，非线性输入输出转换特性控制部303可以考虑邻接频带内的干扰量来决定p值，可以根据邻接频带在周边基站中的使用状况来决定p值，可以考虑优先系统中的干扰量来决定p值。并且作为别的例子，在邻接频带内存在其他系统的情况下，非线性输入输出转换特性控制部303可以针对发射机30的整体选择p＝3的特性，在邻接频带内不存在其他系统的情况下，可以针对发射机30的整体决定p＝∞的特性。并且，非线性输入输出转换特性控制部303可以根据与系统频带的端部之间的间隔来决定p值。

为了从发送功率放大部307获得与所决定的非线性输入输出转换特性对应的输出信号，预失真部305决定在预失真中使用的非线性输入输出转换特性，并通过预失真来补偿非线性失真。

发送功率放大部207－1～207－N将调制信号放大后发送。

这样，即使使用预失真，也能取得与图3的发射机10相同的效果。

＜使用滤波的变形例＞

图12示出还使用滤波的变形例。图12的发射机40具有调制信号生成部401、非线性输入输出转换特性控制部403、发送失真功率控制部405、滤波部406以及发送功率放大部407。调制信号生成部401可以如参照图4说明的那样生成调制信号。

非线性输入输出转换特性控制部403如参照图3说明的那样，根据频带的使用状况来决定信号转换用的非线性输入输出转换特性。

发送失真功率控制部405如参照图3说明的那样，使用由非线性输入输出转换特性控制部403决定的非线性输入输出转换特性来转换调制信号。此时，如参照图6说明的那样，发送失真功率控制部405的输出频谱扩大到信号频带外。

因此，滤波部406去除辐射到信号频带外的失真功率的全部或一部分。即，限制信号频带。

发送功率放大部407将滤波后的信号放大后发送。通过滤波部406中的频带限制，可减少发送功率放大部407的输出信号向信号频带外的辐射。

图13示出重复应用发送失真功率控制和滤波的变形例（之1）。图13的发射机40具有多个发送失真功率控制部405－1～405－N以及多个滤波部406－1～406－N。将发送失真功率控制部405－2～405－N以及滤波部406－2～406－N汇总来图示为发送失真功率控制和滤波部405－2·406－2～405－N·406－N。

如上所述当由滤波部406限制了频带时，可减少发送功率放大部407的输入向信号频带外的辐射，然而通过去除向信号频带外的辐射分量，存在峰值功率增大的可能性。当峰值功率大于饱和功率时，在发送功率放大部407的输出中发生由该峰值功率引起的向信号频带外的辐射。由滤波部406实现的减少向信号频带外的辐射的效果有时根据该峰值功率的大小而减小。因此，通过在多个发送失真功率控制部405－1～405－N以及多个滤波部406－1～406－N中重复应用发送失真功率控制和滤波，可同时实现信号频带外分量的去除和峰值功率的减少。其结果，可减少发送功率放大部407的输出中的向信号频带外的辐射功率。

图14示出重复应用发送失真功率控制和滤波的变形例（之2）。图14的发射机40还具有重复处理控制部409。

重复处理控制部409控制发送失真功率控制的重复次数和滤波的重复次数，以使向信号频带外的辐射分量为期望的功率以下。发送失真功率控制部405－1～405－N估计辐射到信号频带外的失真功率，并将其估计结果作为失真功率估计信号输入到重复处理控制部409。例如，发送失真功率控制部405－1～405－N在使用基带对发送失真功率控制进行处理的情况下，可根据发送失真功率控制部405－1～405－N的输出的频率轴上的信号波形，容易地估计辐射到信号频带外的失真功率。

重复处理控制部409接收失真功率估计信号，并判定辐射到信号频带外的失真功率是否是期望的功率以下。例如，在发送失真功率控制部405－2中辐射到信号频带外的失真功率是期望的功率以下的情况下，重复处理控制部409指示滤波部406－2不应用滤波。并且，指示发送失真功率控制部405－3～405－N以及滤波部406－3～406－N不应用以后的发送失真功率控制和滤波。这样，通过控制重复次数，可抑制伴随滤波的峰值功率的产生，可减少发送功率放大部407的输出中的向信号频带外的辐射功率。

＜接收机的结构＞

图15示出本发明的实施例涉及的接收机50。接收机50是接收从发射机发送的信号并将其解调的装置，可以配备在移动通信系统的基站内，也可以配备在移动站内。如上所述，在使用饱和输出附近的转换特性平缓的非线性输入输出转换特性的情况下，可减少失真功率向信号频带外的扩大，然而信号频带内的失真功率增大。其结果，接收机中的接收质量很有可能劣化。接收机50去除由于由发射机的非线性输入输出转换特性控制部决定的非线性输入输出转换特性而产生的失真功率。这里，对在OFDMA方式的情况下，在频率轴上去除失真功率的接收机50进行详细说明。

接收机50具有保护间隔（GI）去除部501、串行并行转换部（S/P）503、高速傅立叶变换部（FFT：Fast Fourier Transform）505、子载波选择部507、信道估计部509、接收信号解调部511、调制信号生成部513、发送失真功率生成部515、均衡部517以及接收信号再解调部519。

首先，接收信号在接收机50中被解调。例如，OFDMA方式的接收信号在保护间隔去除部501中被去除保护间隔，在串行并行转换部中进行并行转换。这些信号在FFT部505中进行高速傅立叶变换，在子载波选择部507中仅选择由接收机50的用户使用的子载波的接收信号。选择出的接收信号在接收信号解调部511中按各子载波进行解调。此时，使用由信道估计部509估计出的信道估计值。在解调后的信号没有差错的情况下，接收机50无需去除失真功率。

在解调后的信号有差错的情况下，解调后的信号由调制信号生成部513再次进行调制。图16示出调制信号生成部513的例子。调制信号生成部513具有码元映射部521、编码部523以及子载波分配部525。解调后的信号在码元映射部521中被映射到由指定的调制方式决定的信号点。并且，在编码部523中，使用指定的编码种类和编码率来进行编码。然后，进行了码元映射和编码后的信号在子载波分配部525中被输入到由接收机50的用户使用的子载波，被分配子载波。

然后，发送失真功率生成部515根据与发射机相同的非线性输入输出转换特性，转换分配了子载波的信号的振幅，并计算此时产生的失真功率。图17示出发送失真功率生成部515的例子。发送失真功率生成部515具有逆高速傅立叶变换部（IFFT）531、发送失真功率控制部533、高速傅立叶变换部535以及子载波选择部537。频率轴上的信号在逆高速傅立叶变换部531中被转换成时间轴上的信号，在发送失真功率控制部533中，使用与在发射机中使用的非线性输入输出转换特性相同的非线性输入输出转换特性来转换时间轴上的信号的振幅。在发送失真功率控制部533中使用的非线性输入输出转换特性与在发射机中使用的非线性输入输出转换特性相同，并从发射机发送。接收机50可以将在发射机中的使用的非线性输入输出转换特性作为发送侧非线性输入输出转换特性信息来接收。由发送失真功率控制部533转换后的信号由高速傅立叶变换部535转换成频率轴上的信号。通过将该高速傅立叶变换部535的输出与原始的频率轴上的信号进行比较，计算出失真功率。具体地说，通过从高速傅立叶变换部535的输出中减去原始的频率轴上的信号来计算出失真功率。然后，利用子载波选择部537选择由接收机50的用户使用的子载波的失真功率。

通过以上处理而生成的失真功率由均衡部517根据传送信道中的信道变动来转换。在该均衡处理中，使用由信道估计部509估计出的信道估计值。

最后，从在子载波选择部507中选择出的子载波的接收信号中减去通过以上处理而生成的失真功率，从接收信号中去除失真功率。去除了失真功率后的信号在接收信号再解调部519中按各子载波来解调。这样，在接收机50中去除在发射机中产生的失真功率，其结果，可改善接收机50中的接收质量。

如上所述，在接收机中使用的非线性输入输出转换特性不是随时间变动的发送功率放大部107、207、307、407的转换特性，而是由发射机的非线性输入输出转换特性控制部103、203、303、403决定的非线性输入输出转换特性。例如，在发射机中使用式（1）的非线性输入输出转换特性的情况下，发射机可以将p值作为发送侧非线性输入输出转换特性信息发送到接收机。接收机50通过在发送失真功率生成部515中使用式（1）来生成失真功率，可从接收信号中去除失真功率。

＜重复应用发送失真功率控制和滤波时的变形例＞

图18示出重复应用发送失真功率控制和滤波时的接收机60的变形例。如参照图13说明的那样，在发射机中，通过重复应用发送失真功率控制和滤波，可同时实现信号频带外分量的去除和峰值功率的减少。在接收机60中，通过去除由发射机侧的重复处理产生的失真功率，可改善接收质量。

图18的接收机60具有保护间隔（GI）去除部601、串行并行转换部（S/P）603、高速傅立叶变换部（FFT：Fast Fourier Transform）605、子载波选择部607、信道估计部609、接收信号解调部611、调制信号生成部613、多个发送失真功率生成部615－1～615－N、加法部616、均衡部617以及接收信号再解调部619。

从保护间隔去除部601到接收信号解调部611的处理与图15的接收机相同，因而省略说明。

发送失真功率生成部615－1～615－N的各方根据与发射机相同的非线性输入输出转换特性，转换分配了子载波的信号的振幅，然后，计算应用了滤波时产生的失真功率。图19示出发送失真功率生成部615的例子。发送失真功率生成部615具有逆高速傅立叶变换部（IFFT）631、发送失真功率控制部633、高速傅立叶变换部635、滤波部636以及子载波选择部637。

与图17的发送失真功率生成部515一样，频率轴上的信号在逆高速傅立叶变换部631中被转换成时间轴上的信号，在发送失真功率控制部633中，使用与在发射机中使用的非线性输入输出转换特性相同的非线性输入输出转换特性来转换时间轴上的信号的振幅。由发送失真功率控制部633转换后的信号由高速傅立叶变换部635转换成频率轴上的信号。并且，频率轴上的信号由滤波部636滤波。滤波部636应用与在发射机中使用的滤波相同的滤波。通过将该滤波部636的输出与原始的频率轴上的信号进行比较，计算出失真功率。具体地说，通过从滤波部636的输出中减去原始的频率轴上的信号来计算出失真功率。然后，利用子载波选择部637选择由接收机60的用户使用的子载波的失真功率。

由发送失真功率生成部615－1～615－N的各方生成的失真功率在加法部616中相加，由均衡部617根据传送信道中的信道变动来转换。最后，从在子载波选择部607中选择出的子载波的接收信号中减去通过以上处理而生成的失真功率，从接收信号中去除失真功率。去除了失真功率后的信号在接收信号再解调部619中按各子载波来解调。这样，可在接收机60中去除通过发射机侧的重复处理而产生的失真功率。

另外，接收机60中的重复次数，从精度良好地再生成在发射机中产生的失真功率的观点来看，期望的是设定成与发射机相同的次数。例如，在发射机中应用1次滤波的情况下，接收机60中的重复次数可以是1次。在如图14的发射机40那样控制了重复次数的情况下，接收机60可以从发射机接收在发射机中使用的非线性输入输出转换特性以及重复次数。不过，为了减少接收机60的运算量，也可以设定成比发射机少的次数。

＜重复应用发送失真功率去除的变形例＞

图20示出重复应用发送失真功率去除的变形例。图20的接收机70具有保护间隔（GI）去除部701、串行并行转换部（S/P）703、高速傅立叶变换部（FFT：Fast Fourier Transform）705、子载波选择部707、信道估计部709、多个接收信号解调部711－1～711－N、多个调制信号生成部713－1～713－N、多个发送失真功率生成部715－1～715－N、多个均衡部717－1～717－N以及接收信号再解调部719。将接收信号解调部711－1～711－N、调制信号生成部713－1～713－N、发送失真功率生成部715－1～715－N以及均衡部717－1～717－N汇总来图示为发送失真功率去除部710－1～710－N。

从保护间隔去除部701到子载波选择部707的处理与图15的接收机相同，因而省略说明。并且，发送失真功率去除部710－1～710－N的各方的处理也与图15的从接收信号解调部511到均衡部517的处理相同。这样，在接收机70中，在去除了发送失真功率之后，再次解调并生成发送失真功率，从而重复应用发送失真功率去除。

重复去除了失真功率后的信号在接收信号再解调部719中按各子载波来解调。这样，通过在去除了发送失真功率之后再次解调，改善了解调后的接收质量，因而通过进一步使用该解调后的信号生成发送失真功率，可精度良好地再生成发送失真功率。

另外，在发射机中重复应用发送失真功率控制和滤波的情况下，可以在发送失真功率去除部710－1～710－N中重复使用图18所示的发送失真功率生成部。

在以上说明中，特别地说明了与OFDMA方式的发射机和接收机相关的实施例，然而本发明能应用于预定的频带由多个用户或多个系统共享的频率共享系统。

如上所述，根据本发明的实施例，在预定的频带由多个用户或多个系统共享的系统中，可减少对用于信号发送的频带的邻接频带的干扰。例如，在用于信号发送的频带的邻接频带被使用的情况下，通过在非线性输入输出转换特性控制部103、203、303和403中控制非线性输入输出转换特性来减少信号频带外的辐射功率，可减少对邻接频带的干扰。

并且，通过在非线性输入输出转换特性控制部103、203、303和403中进一步考虑用于信号发送的频带的邻接频带的干扰状况，可减少失真功率对使用邻接频带的用户的影响。

并且，通过在非线性输入输出转换特性控制部103、203、303和403中考虑本基站中以及周边基站中的频带的使用状况，可减少失真功率对在周边基站中使用邻接频带的用户的影响。

并且，根据由非线性输入输出转换特性控制部103决定的非线性输入输出转换特性估计频带内的失真功率，并在调制信号生成部101中根据估计结果决定调制方式或编码方式，可减轻调制精度的劣化和接收质量的劣化。

此时，通过使由发送失真功率控制部105使用的非线性输入输出转换特性的饱和输出为发送功率放大部107的饱和输出以下，可减少在发送功率放大部107中产生的失真功率。

另一方面，在系统频带内的频率利用率低、且可充分确保各用户的频带的情况下，通过在非线性输入输出转换特性控制部103、203、303和403中控制非线性输入输出转换特性来减少信号频带内的失真功率，可维持接收机中的接收质量。

并且，在位于系统频带的端部的频带中，通过在非线性输入输出转换特性控制部103、203、303和403中控制非线性输入输出转换特性来减少信号频带外的辐射功率，可减少对其他系统的干扰。

这样的效果即使切换非线性输入输出转换特性相互不同的多个发送功率放大部207－1～207也能实现，并且，即使在使用预失真部305的情况下也能实现。

并且，通过在发射机40内配备滤波部406，可减少发送功率放大部407的输出信号向信号频带外的辐射。

并且，通过重复应用发送失真功率控制和滤波，可减少发送功率放大部407的输出中的向信号频带外的辐射功率，并可减少峰值功率。在重复应用发送失真功率控制和滤波的情况下，通过在重复处理控制部409中控制重复次数，可抑制伴随滤波的峰值功率的产生。

在接收机50中，通过使用由发射机的非线性输入输出转换特性控制部103、203、303和403决定的非线性输入输出转换特性来去除在发送侧产生的失真功率，可提高接收质量。并且，在发射机使用式（1）的非线性输入输出转换特性的情况下，接收机只需从发射机接收p值，就能去除失真功率。

并且，在发射机中重复应用发送失真功率控制和滤波的情况下，通过去除由发射机的重复处理而产生的失真功率，可提高接收质量。

并且，在接收机70中，通过重复应用发送失真功率去除，可提高接收质量。

另外，本发明不限于上述的实施例和变形例，能在权利要求书中进行各种变更和应用。并且，还能将上述实施例和变形例适当组合起来。

Claims (12)

1.一种发射机，其中，该发射机具有：

非线性输入输出转换特性控制部，在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，该非线性输入输出转换特性控制部决定邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性；

调制信号生成部，其基于根据所决定的非线性输入输出转换特性估计出的频带内的失真功率，决定调制方式和编码方式；

振幅控制部，其根据所决定的非线性输入输出转换特性，转换信号的振幅；以及

发送功率放大部，其对转换了振幅后的信号进行功率放大。

2.根据权利要求1所述的发射机，其中，在用于信号发送的频带的邻接频带中的干扰量大于预定阈值的情况下，所述非线性输入输出转换特性控制部决定饱和输出附近的转换特性平缓的非线性输入输出转换特性。

3.根据权利要求1或2所述的发射机，其中，在用于信号发送的频带位于系统频带的端部的情况下，所述非线性输入输出转换特性控制部决定饱和输出附近的转换特性平缓的非线性输入输出转换特性。

4.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述非线性输入输出转换特性控制部决定由

$A_{\mathrm{out}}=\frac{A_{\mathrm{in}}}{{[1+{\left(\frac{A_{\mathrm{in}}}{A_0}\right)}^{2p}]}^{\frac{1}{\text{2p}}}}$

表示的非线性输入输出转换特性，

其中，A_in是输入信号的振幅值，A_out是输出信号的振幅值，A₀是饱和输出的振幅值，p是决定非线性的参数。

5.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述振幅控制部通过预失真来补偿非线性失真，以便从所述发送功率放大部获得与所决定的非线性输入输出转换特性对应的信号输出。

6.根据权利要求1所述的发射机，其中，所述发射机还具有滤波部，该滤波部限制转换了振幅后的信号的频带。

7.一种接收机，其中，该接收机具有：

非线性输入输出转换特性接收部，在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，该非线性输入输出转换特性接收部接收由发射机决定的邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性；

接收信号解调部，其对接收信号进行解调；

调制信号生成部，其使用由所述发射机基于频带内的失真功率决定的调制方式和编码方式，对解调后的信号进行调制，其中，所述频带内的失真功率是根据由所述发射机决定的非线性输入输出转换特性估计出的；

发送失真功率生成部，其根据接收到的非线性输入输出转换特性，转换调制后的信号的振幅，并生成失真功率；

减法部，其从接收信号中减去所生成的失真功率；以及

接收信号再解调部，其再次对减去了失真功率后的接收信号进行解调。

8.根据权利要求7所述的接收机，其中，所述发送失真功率生成部限制转换了振幅后的信号的频带，并生成失真功率。

9.根据权利要求8所述的接收机，其中，

所述发送失真功率生成部反复生成失真功率，

所述减法部从接收信号中减去反复生成的失真功率。

10.根据权利要求7所述的接收机，其中，所述发送失真功率生成部和所述减法部反复生成失真功率并从接收信号中减去所生成的失真功率。

11.一种发射机中的功率放大方法，其中，所述功率放大方法具有：

在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，决定邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性的步骤；

基于根据所决定的非线性输入输出转换特性估计出的频带内的失真功率，决定调制方式和编码方式的步骤；

根据所决定的非线性输入输出转换特性，转换信号的振幅的步骤；以及

对转换了振幅后的信号进行功率放大的步骤。

12.一种接收机中的信号解调方法，其中，所述信号解调方法具有：

在信号转换用的非线性输入输出转换特性是指用非线性函数表示输入信号的振幅值与输出信号的振幅值之间的关系的情况下，接收由发射机决定的邻接的未使用的频带的间隔越小，饱和输出附近的转换特性越平缓的信号转换用的非线性输入输出转换特性的步骤；

对接收信号进行解调的步骤；

使用由所述发射机基于频带内的失真功率决定的调制方式和编码方式，对解调后的信号进行调制的步骤，其中，所述频带内的失真功率是根据由所述发射机决定的非线性输入输出转换特性估计出的；

根据接收到的非线性输入输出转换特性，转换调制后的信号的振幅，并生成失真功率的步骤；

从接收信号中减去所生成的失真功率的步骤；以及

再次对减去了失真功率后的接收信号进行解调的步骤。

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