CN1993913A - 峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法 - Google Patents

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Abstract

提供峰值功率抑制装置，它能够提高接收端装置的接收差错率特性。在该装置中，消波单元(102)通过对所输入的信号进行消波处理而抑制信号的峰值功率。减法电路(104)提取峰值功率被抑制的信号中的频带内失真分量。减法电路(111)通过从峰值功率被抑制的信号中减去所提取出的频带内失真分量，从而除去在峰值功率被抑制的信号的频带内残留的失真分量。

Description

峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法
技术领域
本发明涉及峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法，特别涉及在OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex：正交频分复用)方式的无线发送装置中所使用的峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法。
背景技术
近年来，在移动通信中，对高速大容量通信的需求日益增高，因此，例如OFDM方式作为实现它的调制方式备受瞩目。在OFDM方式中，使用在频率轴上正交配置多个副载波的多载波信号。多载波信号是通过合成多个载波而获得的，因此有时出现较高的峰值功率。作为表示峰值功率的大小的指标，例如使用PAPR(Peak to Average Power Ratio：峰均功率比)值，在OFDM方式中，副载波数越多PAPR值也越大。
以往的抑制峰值功率的方式例如有专利文献1所记载的所谓消波滤波(Clipping and Filtering)法。参照附图说明消波滤波法的动作。图1是表示以往的实现消波滤波法的峰值功率抑制装置的结构的一个例子的方框图。如图2所示，在发送信号的振幅值为大于事先设定的阈值时，该振幅值因消波单元11的消波处理而被限制。从频率轴上看该处理时，如图3B所示，对具有图3A所示的频谱的发送信号进行消波处理时，在发送信号的频带内和频带外出现失真分量。由滤波单元12除去有可能对相邻信道造成干扰的频带外失真分量，而获得具有如图3C所示的频谱的发送信号。
[专利文献1]特开2002-185432号公报
发明内容
本发明需要解决的问题
然而，在上述以往的峰值功率抑制装置中，虽然能够由滤波处理除去发送信号的频带外失真，但无法通过滤波处理除去发送信号的频带内失真，所以频带内失真依然残留在发送信号中。因此有如下问题，即，向通信对方装置发送在频带内残留着失真分量的信号时，使通信对方装置的接收差错率特性恶化。
本发明的目的为提供一种峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法，它能够提高接收端装置的接收差错率特性。
解决问题的方案
本发明的峰值功率抑制装置所采用的结构包括：抑制单元，抑制信号的峰值功率；提取单元，提取峰值功率被抑制的信号中的频带内失真分量；以及除去单元，从峰值功率被抑制的信号中，除去所提取出的频带内失真分量。
本发明的峰值功率抑制方法包括：抑制步骤，抑制信号的峰值功率；提取步骤，提取峰值功率被抑制的信号中的频带内失真分量；以及除去步骤，从峰值功率被抑制的信号中，除去所提取出的频带内失真分量。
发明的效果
根据本发明，能够提高接收端装置的接收差错率特性。
附图说明
图1是表示以往的峰值功率抑制装置的结构的一个例子的方框图。
图2是表示发送信号的振幅值的例子的图。
图3是表示以往的峰值功率抑制装置的发送信号的频谱的图。
图4是表示本发明实施方式1的无线发送装置的结构的方框图。
图5是表示本发明实施方式1的发送信号的频谱的图。
图6是表示本发明实施方式2的无线发送装置的结构的方框图。
图7是表示本发明实施方式3的无线发送装置的结构的方框图。
图8是表示本发明实施方式3的无线发送装置的动作的流程图。
具体实施方式
下面，使用附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图4是表示本发明实施方式1的适用峰值功率抑制装置的无线发送装置的结构的方框图。
图4的无线发送装置100包括：消波单元102、滤波单元103、减法电路104、D/A转换器105、变频单元106、功率放大器107、D/A转换器108、变频单元109、功率放大器110、减法电路111以及天线112。
在消波单元102，作为抑制手段，对发送信号中的阈值以上的振幅分量进行消波处理。由此抑制发送信号的峰值功率。在滤波单元103，对消波单元102的输出信号进行滤波处理，以除去发送信号中的频带外失真分量。在D/A转换器105将滤波单元103的输出信号从数字信号转换到模拟信号。在变频单元106对D/A转换器105的输出信号进行频率变换，从基带信号变换到RF(Radio Frequency)频带信号。在功率放大器107，作为属于主发送系统的第一放大单元，对变频单元106的输出信号进行放大处理。在减法电路104，作为提取单元，从滤波单元103的输出信号减去原本的发送信号，即进行消波处理之前的发送信号，以提取发送信号的频带内失真分量。在D/A转换器108，将减法电路104的输出信号即频带内失真分量，从数字信号转换到模拟信号。在变频单元109，对从D/A转换器108输出的信号进行频率变换，从基带信号变换到RF频带信号。在功率放大器110，作为属于副发送系统的第二放大单元，对变频单元109的输出信号进行放大处理。在减法电路111，作为除去单元，从功率放大器107的输出信号减去功率放大器110的输出信号，由此从发送信号除去频带内失真分量。将已除去频带内失真分量的发送信号从天线112无线发送出去。
接着，使用图5A～图5E说明包括上述结构的无线发送装置100的动作。
被输入到消波单元102的发送信号具有例如图5A所示的频谱。因而发送信号在消波单元102被施以消波处理。通过该处理，规定的阈值以上的振幅分量受到限制，从而抑制峰值功率。这里，基于设计上决定的PAPR值而决定上述阈值。例如，PAPR值为6dB时，将比平均信号功率高6dB的值设定为阈值。由此，如图5B所示，就被消波的发送信号而言，在频带内和频带外分别包含失真分量。
被消波的发送信号在滤波单元103受到滤波处理。如图5C所示，通过该处理只除去了频带外失真分量。在此时，发送信号中还残留着频带内失真分量。
对从滤波单元103输出的发送信号，在D/A转换器105和变频单元106分别进行D/A转换处理和频率变换处理，然后在功率放大器107进行放大。
另一方面，在减法电路104中，从滤波单元103的输出信号中减去原本的发送信号。其结果，如图5D所示，提取了发送信号中的频带内失真分量。将所提取出的频带内失真分量在功率放大器110放大。另外，副发送系统中的功率放大器110仅用于放大频带内失真分量，因此与主发送系统的功率放大器107相比，输出特性较小的放大器就可以。
然后，在减法电路111，从作为功率放大器107的输出信号的发送信号减去作为功率放大器110的输出信号的频带内失真分量。由此，从发送信号除去了频带内失真分量。其结果，所获得的发送信号具有例如图5E所示的频谱。
这样，根据本实施方式，由于从被抑制峰值功率的发送信号中除去频带内失真分量，因此能够提高接收端装置的接收差错率特性。
另外，根据本实施方式，因为从经放大的发送信号中除去频带内失真分量，所以有时因频带内失真分量的除去，在时间轴上重新出现峰值功率而使得PAPR值增大。但是，PAPR值在功率放大器107的输入级被抑制为设定值以下即可。因此，即使PAPR值在功率放大器107的后级增大，也能够防止对功率放大器107的补偿设定造成影响，该补偿设定是指为了保持功率放大器107的线性而设定表示最大振幅电平和饱和电平的差的补偿值。
(实施方式2)
图6是表示本发明实施方式2的适用峰值功率抑制装置的无线发送装置的结构的方框图。另外，图6的无线发送装置200与在实施方式1说明的无线发送装置100具有相同的基本结构，因此对相同的结构元素赋予相同的参照标号，并省略其详细说明。
无线发送装置200包括：D/A转换器201、变频单元202、减法电路203以及功率放大器204，以代替在实施方式1说明的减法电路104、D/A转换器108、变频单元109以及功率放大器110，还添加有衰减电路205。
在D/A转换器201，原本的发送信号被从数字信号转换到模拟信号。在变频单元202，将D/A转换器201的输出信号从基带信号变换到RF频带信号。
在衰减电路205，使功率放大器107的输出信号衰减。在作为提取单元的减法电路203，，从功率放大器107的输出信号减去变频单元202的输出信号，从而提取出发送信号中的频带内失真分量。这时，也提取出功率放大器107的非线性失真分量。在功率放大器204，作为属于副发送系统的第二放大单元，放大减法电路203的输出信号。
也就是说，在实施方式1在基带进行频带内失真分量的提取处理，相对于此，在本实施方式，在RF频带进行该处理。
接着，说明具有上述结构的无线发送装置200的动作。
在衰减电路205，使功率放大器107的输出信号衰减。从衰减的信号中，减去分别在D/A转换器201和变频单元202进行了D/A转换处理和频率变换处理的发送信号。其结果，提取出发送信号的频带内失真分量。并且，这时也提取出在主发送系统的功率放大器107所发生的非线性失真。
在功率放大器204中，将所提取的频带内失真分量和非线性失真分量放大。副发送系统中的功率放大器204仅用于放大对频带内失真分量和非线性失真分量，因此与主发送系统的功率放大器107相比，输出特性较小的放大器就可以。
然后在减法电路111，从作为功率放大器107的输出信号的发送信号，减去作为功率放大器204的输出信号的频带内失真分量和非线性失真分量。由此，从发送信号除了频带内失真分量之外还除去了非线性失真分量。
这样，根据本实施方式，由于提取放大的发送信号的频带内失真分量，因此不仅能够提取因峰值功率的抑制而发生的频带内失真分量，还能够提取因功率放大器107的放大而发生的非线性失真分量，并且能够除去提取出的两种失真分量，从而能够进一步提高接收端装置的接收差错率特性。
(实施方式3)
图7是表示本发明实施方式3的无线发送装置的结构的方框图。另外，图7的无线发送装置300与在实施方式1说明的无线发送装置100具有相同的基本结构，因此对相同的结构元素赋予相同的参照标号，并省略其详细说明。
无线发送装置300除了无线发送装置100的结构之外，还包括功率计算单元301、判定单元302以及电源控制单元303。
在作为测定单元的功率计算单元301，，测定频带内失真分量的功率。在判定单元302判定测定出的功率是否超过阈值。
在作为控制单元的电源控制单元303，，功率放大器110的电源基于判定单元302的判定结果而被控制。更具体地说，基于因消波而发生的频带内失真分量的功率量，进行或停止副发送系统的功率放大器110的动作。在频带内失真分量的功率量大于以满足规定的差错率的方式而设定的阈值时，使功率放大器110进行放大动作，小于阈值则使其停止放大动作。
接着，使用图8说明包括上述结构的无线发送装置300的动作。
首先，将原本的发送信号和滤波单元103的输出信号输入到减法电路104，并提取频带内失真分量(步骤S501)。然后，将从减法电路104输出的频带内失真分量输入到功率计算单元301。在功率计算单元301计算频带内失真分量的功率量(步骤S502)。功率量的计算方法例如有对1OFDM码元时间的失真分量信号进行积分的方法。
从功率计算单元301输出的功率量被输入到判定单元302。在判定单元302判定功率量是否大于阈值(步骤S503)。这里，例如基于事先由仿真测试获得的失真分量功率量对差错率特性而设定该阈值以使差错率为一定的水平以下。判定单元302的判定结果被输入到电源控制电源303。在功率量大于阈值时(S503：“是”)，电源控制单元303接通功率放大器110的电源，以使功率放大器110执行放大动作(步骤S504)。相反地，在功率量为阈值以下时(S503：“否”)，电源控制单元303关断功率放大器110的电源，以使功率放大器110停止放大动作(步骤S505)。通过该操作，在能够保持提高接收端装置的接收差错率特性的效果的同时，与常时动作功率放大器110的情况相比能够削减无线发送装置300的消耗功率。
另外，用于上述各实施方式的说明中的各功能块通常可实现为LSI，它是一种集成电路。这些块既可是每个块分别集成到一个芯片，或者可以是一部分或所有块集成到一个芯片。
虽然此处称为LSI，但根据集成程度，可以被称为IC、系统LSI、超级LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。
另外，实现集成电路化的方法不仅限于LSI，也可使用专用电路或通用处理器实现之。在LSI制造后可利用可编程的FPGA(Field Programmable GateArray)，或者可以使用可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。
再者，随着半导体的技术进步或随之派生的其它技术的出现，如果能够出现替代LSI集成电路化的新技术，当然可利用新技术进行功能块的集成化。存在着适用生物技术等的可能性。
本说明书是根据2004年8月30日申请的日本专利申请第2004-250523号。其内容全部包含于此。
工业实用性
本发明的峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法可适用于在便携电话和无线LAN等中所使用的OFDM方式的无线发送装置等。

Claims (6)

1.一种峰值功率抑制装置，包括：
抑制单元，抑制信号的峰值功率；
提取单元，提取峰值功率被抑制的信号的频带内失真分量；以及
除去单元，从峰值功率被抑制的信号中，除去所提取的频带内失真分量。
2.如权利要求1所述的峰值功率抑制装置，其中，
还包括：第一放大单元，放大峰值功率被抑制的信号；以及
第二放大单元，放大所提取出的频带内失真分量，
所述除去单元从由所述第一放大单元放大的信号中，除去由所述第二放大单元放大的频带内失真分量。
3.如权利要求2所述的峰值功率抑制装置，其中，
所述提取单元提取由所述第一放大单元放大的信号的频带内失真分量。
4.如权利要求2所述的峰值功率抑制装置，其中，
还包括：测定单元，测定所提取出的频带内失真分量的功率；以及
控制单元，在所测定出的功率为规定电平以上时，进行所述第二放大单元对所述频带内失真分量的放大处理，另一方面，在所测定出的功率为所述规定电平以下时，停止所述第二放大单元对所述频带内失真分量的放大处理。
5.一种无线发送装置，包括如权利要求1所述的峰值功率抑制装置。
6.一种峰值功率抑制方法，包括：
抑制步骤；抑制信号的峰值功率；
提取步骤；提取峰值功率被抑制的信号中的频带内失真分量；
除去步骤；从峰值功率被抑制的信号中，除去所提取的频带内失真分量。
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