JP2001517401A - 複合搬送波信号のピーク対平均電力比を低減するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ピーク低減波形が推定され、複合信号と加算されて、複合信号のピーク対平均電力比が低減される。ピーク低減波形の推定値は被割当ウォルシュ・コードに直交するウォルシュ・コード成分を有するように修正される。次のピーク低減波形を推定する反復プロセスが実行され、複合信号と加算されるとピーク低減波形が生成され、この波形は、所望のレベルのピーク対平均比を有することで、被割当ウォルシュ・コードの再変調効果を持たない複合信号となる。未割当ウォルシュ・コード成分の強度を制限することで、未割当ウォルシュ・コードのもとで電力レベルを制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 複合搬送波信号のピーク対平均電力比を低減するための 方法および装置 発明の分野 本発明は通信装置に関し、詳しくは電気通信装置内に実現される送信機に関す る。 発明の背景 直接シーケンス符号分割多重接続（DS-CDMA：Direct Sequence Code Division Multiple Access）セルラ電気通信システムにおいては、セルラ基地局が、移動 ユニットとの専用通信リンクを維持しながら、複数の移動ユニットと通信を行う 。各専用リンクには、他のすべてのコードと直交するコードが割り当てられる。 最もよく用いられるコードの種類は、ウォルシュ・コード（Walsh code）である 。ウォルシュ・コードは、そのメンバー・コードが互いに直交するという特性を もつ。ウォルシュ・コードのこの特性により、DS-CDMAシステム内の基地局は、 各搬送波信号が割り当てられたウォルシュ・コードで符号化される搬送波信号の 複合体を送信することができる。各受信ユニットは、 割り当てられたウォルシュ・コードに基づき所望の情報を引き出し、他の直交す るウォルシュ・コードは無視する。 複合搬送波信号は、有限のピーク電力容量を有する線形電力増幅器によって増 幅されるが、複合搬送波信号の有限ピーク電力はかなり大きい。このようなシス テムにおいては、線形電力増幅器は、困難な線形動作領域を有することになり、 そのために設計および線形動作要件内での線形電力増幅器の維持が極端に困難に なる。その結果、DS-CDMAシステムにおける線形電力増幅器の価格が実質的に増 大する。 線形電力増幅器の動作要件を緩和するためによく用いられる方法はクリッピン グ（clipping）法である。この方法では、複合搬送波信号のピーク振幅が一定の レベルより高いと、送信機の線形電力増幅器に入力される前に、信号振幅が制限 される。 たとえば、第１図を参照して、クリッパ１０３を備える複合搬送波信号を送信 するDS-CDMA送信機システムが図示される。複数のチャネル１０１−１〜１０１ −Ｌが加算器１０５内で合計されて、複合信号１０２ｘ（ｎ）となるが、このと き複数のチャネル１０１−１〜１０１−Ｌはそれぞれ、割り当てられた複数のウ ォルシュ・コード１〜Ｌで符号化される。特定のウォルシュ・コード空間におい ては、通常は、利用可能なウォルシュ・コードの総数は、１回に実際に割り当て られるよりも多い。 複合信号１０２ｘ（ｎ）がクリッパ１０３に入力される。クリッパ１０３は、 複合信号１０２ｘ（ｎ）のピークをクリップして（切り取って）、クリップ済み の複合信号１０４ｙ（ｎ）を生成する。しかし、クリッピング法は、割り当てら れたウォルシュ・コードにおいて一般に再変調効果と呼ばれる大きな信号低下歪 みを複合信号１０４ｙ（ｎ）に加える。 従って、クリッピング法の有害な効果を持たずに複合搬送波信号のピーク対平 均電力比を低減することのできる解決策が必要である。 図面の簡単な説明 第１図は、複合搬送波信号を送信するDS-CDMΛ送信機システムを示す。 第２図は、本発明による装置のブロック図を一般的に示す。 好適な実施例の詳細説明 本発明において、ピーク低減波形は反復プロセスを通じて得られる。ピーク低 減波形の推定値が、割り当てられたウォルシュ・コードに直交するウォルシュ・ コード成分を持つように修正される。次の推定値を最適化するプロセス が所望の回数だけ繰り返され、複合信号と加算されるとそれに由来する複合信号 が所望のレベルにおいてピーク対平均比を有し、被割当ウォルシュ・コードを再 変調する効果を持たないピーク低減波形を生成する。本発明をさらに拡大して、 未割当ウォルシュ・コード成分の強度に関する制約を与え、未割当のウォルシュ ・コードのもとで電力レベルを制御することもできる。 本発明においては、ピーク低減波形は未割当ウォルシュ・コードのもとで電力 を有するように制限され、複合信号と加算されると、それに由来する複合信号は 所望のピーク対平均電力比を有し、未割当ウォルシュ・コードのもとでの電力量 が所望のレベルより低くなるように最適化される。 本発明により実行される反復プロセスは、ピーク低減波形の第１推定値を生成 することにより開始される。ピーク低減波形の第１推定値は、まず複合信号１０ ２ｘ（ｎ）を所望のレベルまでクリップして、クリップされた部分を抽出し、抽 出された信号を反転して、ピーク低減波形の第１推定値を生成する。ピーク低減 波形の第１推定値を複合信号１０２ｘ（ｎ）と加算して、低減されたピーク対平 均電力比を有する複合信号が生成できると理想的てきである。しかし、ピーク低 減波形の第１推定値が複合信号内の被割当ウォルシュ・コードに直交するウォル シュ・コード成分を有する確率は非常に低い。 本発明において、ピーク低減波形の第１推定値が被割当ウォルシュ・コードに 直交するウォルシュ・コードを有するように修正される。ウォルシュ・アダマー ル変換（WHT：Walsh Hadamard Transform）演算により、ピーク低減波形の第１ 推定値はウォルシュ・コードの成分に分解される。被割当ウォルシュ・コードに 対応する成分が次に強制的にゼロになり、WHT演算の逆数によって、ウォルシュ ・コード成分の修正済みの集合から第１被再構築ピーク低減波形を再構築する。 これが、被割当ウォルシュ・コードに直交するウォルシュ・コード成分を有する 第１被再構築ピーク低減波形である。 第１被再構築ピーク低減波形は複合信号と加算されても被割当ウォルシュ・コ ードを再変調しないが、そのピーク低減性は理想的な値より低い。 第１被再構築ピーク低減波形をさらに最適化するために、ピーク低減波形の第 ２推定値が生成されて、より効果的なピーク低減性と被割当ウォルシュ・コード に直交するウォルシュ・コード成分とを有する。第１被再構築ピーク低減波形が 複合信号１０２ｘ（ｎ）と加算され、ピーク対平均比が低減された第１複合信号 を生成する。これに由来する信号が所望のレベルにクリップされ、クリップされ た部分が抽出および反転されて、ピーク低減波形の第２推定値を生成する。 ピーク低減波形の第２推定値は、WHTを通じて、ウォル シュ・コード成分に分解される。次に、被割当ウォルシュ・コードに対応するウ ォルシュ・コード成分が強制的にゼロになる。次に、WHTの逆数により、最後に 修正されたウォルシュ・コード成分から第２ピーク低減波形が再構築される。第 ２被再構築ピーク低減波形は、第１被再構築ピーク低減波形がさらに最適化され たものである。 第２被再構築ピーク低減波形は、複合信号と加算されても被割当ウォルシュ・ コードを再変調せず、第１被再構築ピーク低減波形よりも効果的なピーク低減性 を有する。最適化のプロセスは所望の回数だけ繰り返され、複合信号と加算され るとそれに由来する複合信号が所望のレベルのピーク対平均比を有し、被割当ウ ォルシュ・コードを再変調する効果を持たないピーク低減波形を生成する。 WHT演算は効率的な実行を行うよう修正される。このような効率的実行の１つ は、WHT演算全体を行う代わりに部分的なWHT演算を実行することである。WHT演 算は、コードの空間内の可能なすべてのコードに関して実行され、どのコードが 複合信号内で割り当てられているか、またピーク低減波形の推定値に被割当コー ドが含まれるか否かを検証する。従って、どのコードが割り当てられており、ピ ーク低減波形の推定値に被割当コードが含まれるか否かに関して教示する任意の 効率的方法はWHT演算の代替となる。 部分WHT演算は、未割当コードが部分WHT演算に先立ち既知である場合に、ピー ク低減波形の未割当コード内のエ ネルギ含有量を調べるために実行される。WHT演算は、この場合、未割当コード の対応成分を決定する際に未割当コードに関して制限されるという意味で部分的 となる。 ピーク低減波形の推定値における被割当コードの成分がゼロに設定される修正 段階において、本発明では代替法として被割当コード成分をゼロ以外の値に設定 するか、あるいは別の代替の方法では、複数の被割当コード成分をゼロに、残り の部分をゼロ以外の値に設定する。再変調の効果は、ピーク低減波形における被 割当コードのゼロ以外のコード成分値を有することによるが、システムはある程 度の再変調効果を許容する。 上記の最適化プロセスは未割当ウォルシュ・コード成分の強度を制限しないが 、本発明をさらに拡大して未割当ウォルシュ・コード成分の強度に制限を加えて 、未割当ウォルシュ・コードのもとで電力レベルを制御するようにすることもで きる。上記の最適化プロセスは、被割当ウォルシュ・コード成分が強制的にゼロ になる段階でさらに修正されて、未割当ウォルシュ・コード成分の強度が制限付 きの強度に制約される段階を含むようにする。これにより、未割当ウォルシュ・ コードのもとでの電力量がそれに応じて制限される。 第２図は、本発明による装置のブロック図を示す。第２図に示される本発明は 、第１図のクリッパ１０３の代用となる。第１図に示される送信機のすべての他 の構成部品に 関して、これが信号１０２ｘ（ｎ）を受信し、信号１０４ｙ（ｎ）を生成する。 本発明は、ピーク低減波形２０２ｚ（ｎ）を生成する装置である。信号２０２ｚ （ｎ）が加算器２０１で複合信号１０２ｘ（ｎ）と加算されると、それに由来す る信号１０４ｙ（ｎ）は所望のピーク対平均電力比を有し、被割当ウォルシュ・ コードの再変調効果は信号１０４ｙ（ｎ）においては低減または排除されている 。さらに未割当ウォルシュ・コードのもとでの電力レベルが所望のレベルに制限 される。 入力信号１０２ｘ（ｎ）が次式で記述されることは当業者には明白であろう： ただし，ｘ（ｎ）は１からＬまでの、割り当てられた全ウォルシュ・コード関数 Wiの総計であり、各々には各ウォルシュ・コード関数Wiに割り当てられる電力レ ベルを表す力率（power factor）αが乗算される。信号１０４ｙ（ｎ）は、信号 １０４ｙ（ｎ）が所望のピーク対平均電力比を有するまで信号２０２ｚ（ｎ）を 最適化する反復法により生成され、次式で記述される： 等式（２）の右側の第１項は信号１０２ｘ（ｎ）であり、第２項は信号２０２ ｚ（ｎ）の貢献項（contribution）であることは当業者には理解頂けよう。合計 で「Ｎ」個の利用可能なウォルシュ・コードがある。信号１０２ｘ（ｎ）の被割 当ウォルシュ・コードすなわちｉ＝１〜Ｌはいかなる追加項によっても変形して おらず、信号２０２ｚ（ｎ）の貢献項はすべて未割当ウォルシュ・コードＬ＋１ 〜Ｎであることに注目されたい。未割当ウォルシュ・コードの関数Wiの各々は力 率γを有する。 複合信号１０２ｘ（ｎ）は、WHTブロック２１０でそのウォルシュ・コード成 分に分解され、全部の被割当ウォルシュ・コード成分を識別する。ブロック２１ ０は、α項である被割当ウォルシュ・コード力率を識別する。 複合信号１０２ｘ（ｎ）は、ピーク低減波形発生器２０３にも入力される。ブロ ック２０３は、複合信号１０２ｘ（ｎ）に基づくピーク低減波形２０４の第１推 定値を生成する。信号２０４はWHTブロック２０５において、そのウォルシュ・ コード成分に分解される。 ブロック２０７は、ブロック２０５および２１０のWHT演算の結果を受け取る 。ブロック２０７はウォルシュ・コード力率成分を強制的にゼロにするが、この 成分はブロッ ク２１０で識別された被割当コードであるα項に対応する、ブロック２０５で識 別されたものである。その結果、残りのウォルシュ・コード力率成分はγ力率に なる。 ブロック２０７の結果がブロック２０９に送られ、逆WHT演算が行われて、γ 力率乗数のみをもち、α力率乗数は持たない信号２０２ｚ（ｎ）が生成される。 信号２０２ｚ（ｎ）は信号１０２ｘ（ｎ）と加算器２０１において加算され、等 式（２）に示されるように第１信号１０４ｙ（ｎ）を生成する。 第１獲得信号１０４ｙ（ｎ）がブロック２０３に帰還される。次にブロック２ ０３は第１信号１０４ｙ（ｎ）に基づくピーク低減波形２０４の第２推定値を生 成する。ピーク低減波形２０４の第２推定値は、ブロックWHT２０５でそのウォ ルシュ・コード成分に分解される。その結果がブロック２０７に送られ、そこで 識別されるα項に対応するウォルシュ・コード成分が強制的にゼロになる。次に ブロック２０７からの結果がブロック２０９に送られ、逆WHTが実行される。ブ ロック２０９の演算結果は更新されたγ力率のみを有する新規に獲得された信号 ２０２ｚ（ｎ）である。新規に獲得された信号２０２ｚ（ｎ）は第１の被獲得信 号２０２ｚ（ｎ）よりも効果的なピーク低減性を有する。信号１０２ｘ（ｎ）と 新規に獲得されたピーク低減信号２０２ｚ（ｎ）が加算器２０１で加算され、新 信号１０４ｙ（ｎ）を生成する。新信号１０４ｙ（ｎ）は第１反復 よりも所望のレベルに近いピーク対平均電力比を有し、等式（２）に示されるよ うに記述される。 次の反復に関して、新規に獲得された信号１０４ｙ（ｎ）が再びブロック２０ ３に戻され、別のピーク低減波形を生成する。ブロック２０５のWHTプロ七ス， ブロック２０７のα項のゼロへの割当，ブロック２０９の逆WHTおよびブロック ２０１の加算が繰り返されて、所望のレベルにはるかに近いピーク対平均電力比 を有し、等式（２）で図示されるように被割当ウォルシュ・コードのもとで変形 項をもたない最新の信号１０４ｙ（ｎ）が生成される。この反復プロセスは、所 望の信号１０４ｙ（ｎ）が得られるまで繰り返される。 反復プロセスは、信号１０４ｙ（ｎ）においてさらなる最適化が行われなくな ると終了する。ブロック２０３は、所望の信号１０４ｙ（ｎ）が得られたか否か の最終判断を行う。 さらに、本発明により、ブロック２０７は、α項に対応するウォルシュ・コー ド成分を強制的にゼロにすることに加えて、γ力率である残りのウォルシュ・コ ード成分の強度を制限する。未割当コードのもとでの電力レベルは、γ力率の強 度を制限することにより制御される。それに由来する信号２０２ｚ（ｎ）が複合 信号１０２ｘ（ｎ）に加算され、それに由来する信号１０４ｙ（ｎ）は未割当ウ ォルシュ・コードのもとで電力レベルを制限される。 本発明は、特定の実施例に関して図示および説明されたが、本発明の精神およ び範囲から逸脱せずに、形式および詳細に種々の変更が可能であることは当業者 には理解頂けよう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の被割当コードにより符号化される複数の信号から形成される複合信 号のピーク対平均電力比を低減する方法であって： 前記複数の被割当コードに直交する１つ以上のコードで符号化されるピーク低 減波形を生成する段階；および 前記ピーク低減波形を前記複合信号に加算して、低減されたピーク対平均電力 比を有する複合信号を生成する段階； によって構成されることを特徴とする方法。 ２．前記生成段階が： 前記ピーク低減波形の推定値を生成する段階；および 前記ピーク低減波形の前記推定値を修正して前記複数の被割当コードに直交す る１つ以上のコードで符号化されるようにして、前記ピーク低減波形を生成する 段階； によって構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．低減されたピーク対平均電力比を有する前記複合信号が、前記ピーク低減 波形の反復生成および反復生成されるピーク低減波形を前記複合信号と加算する プロセスを通じて生成されることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．第１の反復生成されるピーク低減波形が前記複合信号に基づき、後続の反 復生成されるピーク低減波形が低減 されたピーク対平均電力比を有する前記複合信号に基づくことを特徴とする請求 項３記載の方法。 ５．前記ピーク低減波形の推定値が： 基本の複合信号を所望レベルにクリッピングする段階； 前記クリップ済み部分を抽出する段階；および 前記被抽出部分を逆転して前記ピーク低減波形の前記推定値を生成する段階； の実行を通じて生成されることを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．前記修正段階が： 前記ピーク低減波形の前記推定値をコードの成分の集合に分解する段階； 前記複数の被割当コードの成分に対応するコードの成分の前記集合の成分の値 をゼロに置き換える段階；および コードの成分の前記被修正集合を前記ピーク低減波形に合成する段階； によって構成されることを特徴とする請求項２記載の方法。 ７．複数の被割当コードにより符号化される複数の信号から形成される複合信 号のピーク対平均電力比を低減する装置であって： 前記複数の被割当コードに直交する１つ以上のコードで符号化されるピーク低 減波形を生成する手段；および 前記ピーク低減波形を前記複合信号に加算して、低減さ れたピーク対平均電力比を有する複合信号を生成する加算器； によって構成されることを特徴とする装置。 ８．前記ピーク低減波形を生成する前記手段が： 前記複合信号を分解して、前記複合信号に割り当てられるコードの成分の集合 を識別する手段； 前記複合信号またはピーク対平均電力比の低減された前記複合信号のいずれか 一方に基づいて前記ピーク低減波形の推定値を生成する手段； 前記ピーク低減波形の前記推定値を分解して前記ピーク低減波形の前記推定値 に含まれるコードの成分の集合を識別する手段； 前記ピーク低減波形の前記推定値のコードの前記集合成分を修正して、それに 由来するコードの集合成分が前記複合信号に割り当てられるコードの前記集合成 分に直交するようにする手段；および コードの成分の前記被修正集合を合成して前記ピーク低減波形を生成する手段 ； によってさらに構成されることを特徴とする請求項７記載の装置。 ９．前記修正手段が、前記複合信号に割り当てられるコードの前記集合成分に 対応する前記ピーク低減波形の前記推定値のコードの前記集合成分の成分をゼロ に置き換える手段によってさらに構成されることを特徴とする請求項８ 記載の装置。 １０．前記修正手段が、前記複合信号に割り当てられるコードの前記集合成分 に対応する前記ピーク低減波形の前記推定値のコードの前記集合成分の成分をゼ ロ以外の値に置き換える手段によってさらに構成されることを特徴とする請求項 ９記載の装置。