JP2003507968A

JP2003507968A - デジタル放送システムのピーク対平均電力比を減少する方法及び装置

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Publication number: JP2003507968A
Application number: JP2001519004A
Authority: JP
Inventors: シャストリ，アンジャリ; クローガー，ブライアン，ウイリアム
Original assignee: USA Digital Radio Inc
Current assignee: USA Digital Radio Inc
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2003-02-25
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: AU6931000A; RU2234199C2; BR0013532B1; AU765568B2; AR027843A1; US6128350A; EP1206866B1; CN1205793C; ATE308187T1; EP1206866A1; BR0013532A; WO2001015402A1; KR20020036846A; KR100623830B1; MXPA02001364A; JP4574095B2; DE60023513D1; CA2385125C; DE60023513T2; CN1370365A

Abstract

(57)【要約】本発明は、無線周波数信号のピーク対平均電力比を減少する方法を提供する。この方法は、複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調して第１の変調信号を発生させ、第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調信号を発生させ、第１の制限された変調信号を復調してデータ記号ベクトルを復元し、データ記号ベクトルに同相及び直交成分の大きさが最小になるようにプレディストーションを施して、プレディストーションされたデータ記号ベクトルを発生させ、複数のキャリアをプレディストーションされたデータ記号ベクトルで変調して第２の変調信号を発生させ、第２の変調信号の大きさを制限して第２の制限された変調信号を発生させ、第２の制限された変調信号の相互変調積を減少させるステップより成る。この方法を実施する送信機も包含される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

本発明は、電子的信号処理に関し、さらに詳細には、無線周波数信号のピーク
対平均電力比を減少するための信号処理に関する。

【０００２】デジタル音声放送（ＤＡＢ）は、音声を既存のアナログ放送方式を超えるデジ
タル品質で提供するメディアである。ＦＭイン・バンド・オン・チャンネル（Ｉ
ＢＯＣ）ＤＡＢは、デジタル変調信号が現在放送されているアナログＦＭ信号と
共存するハイブリッド方式か、またはアナログＦＭ信号をなくした全デジタル方
式の何れかにより送信可能である。ＩＢＯＣは新しいスペクトルの割当てを必要
としないが、その理由は、各ＤＡＢ信号が、既存のＦＭチャンネルに割当てられ
ている同じスペクトルマスク内で同時に送信されるからである。ＩＢＯＣは、ス
ペクトルの経済的利用を促進しながら、放送者がそれらの現在の聴取者ベースに
デジタル品質の音声を提供するのを可能にする。

【０００３】音声をデジタル送信する利点として、既存のＦＭラジオチャンネルに比べると
雑音が少なく信号品質が良いこと、またダイナミックレンジが広いことがある。
初期の段階では、既存の受信機がアナログＦＭ信号を引き続き受信できるように
すると共に、新しいＩＢＯＣ受信機がデジタル信号を復号できるように、ハイブ
リッド方式が採用されるであろう。将来、ＩＢＯＣＤＡＢ受信機が普及した時
点で、放送者は全デジタル方式へ移行するよう選択すればよい。ＦＭハイブリッ
ドＩＢＯＣＤＡＢの目標は、事実上ＣＤ品質のステレオデジタル音声（及びデ
ータ）を提供すると同時に既存のＦＭ信号を送信することである。ＦＭ全デジタ
ルＩＢＯＣＤＡＢの目標は、特定の放送局の干渉環境に応じて、最大約２００
ｋｂｐｓの容量を有するデータチャンネルと共に事実上ＣＤ品質のステレオ音声
を提供することである。

【０００４】提案されているＦＭＩＢＯＣ放送方式の１つは、複数の直交周波数分割多重
化（ＯＦＤＭ）キャリアを用いて、デジタル信号を送信する。ＯＦＤＭ信号は、
互いに直交する、等間隔の種々の周波数で変調された幾つかのキャリアの総和よ
り成る。これにより、種々のサブキャリア間の干渉が確実に防止される。かかる
システムの送信信号の大きさには、時として非常に高いピークが存在する場合が
ある。従って、ＩＢＯＣＤＡＢ送信機に使用される線形電力増幅器は、帯域外
電力が所定の限界値以下になるように電力を大きくバックオフして動作させなけ
ればならない。その結果、増幅器は高価で、効率が非常に低いものとなる。従っ
て、ＯＦＤＭＤＡＢ信号のピーク対平均電力比（ＰＡＲ）を減少する必要が生
じる。

【０００５】本発明は、ＦＭＩＢＯＣＤＡＢシステムに使用されるような直交周波数分
割多重化方式を用いる電子信号のピーク対平均電力比を減少させる高効率の方法
を提供する。

【０００６】

【発明の概要】

本発明は、無線周波数信号のピーク対平均電力比を減少させる方法を提供する
。この方法は、複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調して第１
の変調信号を発生させ、第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変
調信号を発生させ、第１の制限された変調信号を復調してデータ記号ベクトルを
復元し、データ記号ベクトルに同相及び直交成分の大きさが最小になるようにプ
レディストーションを施して、プレディストーションされたデータ記号ベクトル
を発生させ、複数のキャリアをプレディストーションされたデータ記号ベクトル
で変調して第２の変調信号を発生させ、第２の変調信号の大きさを制限して第２
の制限された変調信号を発生させ、第２の制限された変調信号の相互変調積を減
少させるステップより成る。

【０００７】本発明の全デジタルＩＢＯＣＤＡＢ方式に特に利用可能な別の実施例では、
中央のサブキャリアのデータ記号ベクトルがさらにプレディストーションされ、
それと同時に第２の制限された変調信号の相互変調積が減少される。本発明はまた、上記方法を実施する送信機も包含する。

【０００８】

【好ましい実施例の説明】

図面を参照して、図１は、本発明によるハイブリッドＦＭＩＢＯＣＤＡＢ
信号１０の周波数割当て（スペクトル配置）及び信号成分の相対的電力スペクト
ル密度を示す概略図である。ハイブリッド方式は、電力スペクトル密度がチャン
ネルの中心周波数帯域部分１６に位置する三角形１４により表される従来型ＦＭ
ステレオアナログ信号１２を含む。典型的なアナログＦＭ放送信号の電力スペク
トル密度（ＰＳＤ）はほぼ三角形であり、中心周波数からの勾配は約−０．３５
ｄＢ／ｋＨｚである。複数の等間隔デジタル変調サブキャリアは、アナログＦＭ
信号の両側の上側波帯１８と下側波帯２０とに位置し、それらはアナログＦＭ信
号と同時に送信される。全てのキャリアは、米国連邦通信委員会のチャンネルマ
スク２２内に収まる電力レベルで送信される。図１の垂直軸は、普通の平均電力
スペクトル密度でなくてピーク電力スペクトル密度である。

【０００９】提案されている変調フォーマットの１つは、複数の等間隔直交周波数分割多重
化（ＯＦＤＭ）サブキャリアが、ホストアナログＦＭ信号の両側に位置して、図
１の上側波帯１８及び下側波帯２０で示すようなホストＦＭ中心周波数から約１
２９ｋＨｚ乃至約１９９ｋＨｚ離れたスペクトル領域を占有するものである。こ
のハイブリッド方式では、各側波帯におけるＯＦＤＭ変調サブキャリアの全ＤＡ
Ｂ電力は、ホストアナログＦＭ電力に対して約−２５ｄＢに設定されている。Ｄ
ＡＢ信号は、アナログスペクトルの両側に位置するＯＦＤＭサブキャリア上で送
信される。ＤＡＢシステムは、ホストＦＭスペクトルの上方の１９１個のキャリ
アと、下方の１９１個のキャリアを含む。各ＤＡＢサブキャリアは、３４４．５
３１２５Ｈｚの記号レートでＱＰＳＫ変調される。同相及び直交成分パルスの形
状は、root raised cosine特性を得るためにエッジがテーパーしたもの（過剰時
間＝７／１２８）である。このパルス形状により、直交サブキャリア周波数成分
の間隔が３６３．３７２８Ｈｚとなる。

【００１０】ハイブリッド信号のデジタル変調部分は、全デジタルＩＢＯＣＤＡＢフォー
マットで送信される全デジタルＤＡＢ信号の副集合である。図２は、２４で示す
提案された全デジタルＦＭＤＡＢフォーマットのＯＦＤＭデジタルサブキャリ
アのスペクトル配置及び相対的信号電力密度レベルを示す。図１のアナログＦＭ
信号は、中心周波数帯２８にある、拡張全デジタル信号２８と呼ばれる、オプシ
ョンとしての別の群のＯＦＤＭサブキャリアが置き換わっている。再言するが、
等間隔のＯＦＤＭサブキャリアが、上側波帯３０と下側波帯３２とに位置する。
図２の全デジタルフォーマットの側波帯は、図１の側波帯よりも幅が広い。さら
に、全デジタルＩＢＯＣ信号の側波帯の電力スペクトル密度レベルは、ハイブリ
ッドＩＢＯＣ側波帯で許容されるよりも約１０ｄＢ高く設定されている。これは
、全デジタルＩＢＯＣ信号に有意な性能上の利点を提供する。さらに、拡張全デ
ジタル信号の電力スペクトル密度は、ハイブリッドＩＢＯＣの側波帯よりも約１
５ｄＢ低い。このため、隣接するハイブリッドまたは全デジタルＩＢＯＣ信号に
対する干渉の問題が最小限に抑制または解消されると共に他のデジタルサービス
を行うための新しい能力が得られる。

【００１１】全デジタルモードは、以前は中央の±１００ｋＨｚ領域を占有していたアナロ
グ信号が低レベルのデジタルサブキャリアに置き換えられるハイブリッドモード
の論理的帰結である。低レベルキャリアの両側には２つのデジタル側波帯が存在
するが、これらのデジタル側波帯は、帯域幅が約１００ｋＨｚに増加し、電力が
約１０ｄＢ増加しているためにハイブリッドモードとは異なるものである。提案
されている全デジタルＤＡＢシステムは、各側波帯に２６７個のキャリアと、中
央に５５９個のキャリアを含む。各ＤＡＢサブキャリアは、ＱＰＳＫ変調される
。同相及び直交成分パルスの形状は、root raised cosine特性を得るためにエッ
ジがテーパーしたもの（過剰時間＝７／１２８）である。このパルス形状により
、直交サブキャリアの周波数間隔が３６３．３７２８Ｈｚとなる。送信信号の電
力スペクトル密度の軌跡は、全デジタルＦＭＩＢＯＣのマスク内に十分に収ま
るようにする必要がある。

【００１２】図３は、ＩＢＯＣＤＡＢＦＭ送信機における本発明の実施態様を説明する
機能ブロック図である。記号発生器３４は、送信すべき情報を含んだ直交成分シ
フトキーイング（ＱＰＳＫ）データ記号を発生する。これらの記号は変調器３６
へ送られ、そこで複数のＯＦＤＭサブキャリアが変調されて、ＤＡＢ信号（規準
化済み）が得られる。この変調は、データ記号を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ
）に通すものであり、ＱＦＤＭ変調が行われる。root raised cosineウィンドウ
と共に巡回プレフィックスが変調信号に適用される（過剰時間＝７／１２８）。
ＩＦＦＴとウィンドウ適用動作の組み合わせたものを、以下において、ＤＡＢ変
調器と呼ぶ。

【００１３】ブロック３８は、ピーク対平均電力比の減少を実現する主要ブロックである。
ＤＡＢ変調器３６の変調出力は、このブロックの入力へ送られる。ブロック３８
の出力は、ＰＡＲが減少した送信信号である。このＰＡＲを減少するために、変
調信号はブロック４０に示すように振幅制限を受けた後、ブロック４２において
復調され、復調器から得られる記号ベクトルが、ブロック４４において、同相及
び直交成分が最小になるようにプレディストーションまたは制約を課せられる。
制約を課せられた記号はその後、ブロック４６において変調され、その結果得ら
れる第２の変調信号が、ブロック４８において、さらに振幅制限を受ける。この
振幅制限により、望ましくない相互変調積が生じる。制限された第２の変調信号
の相互変調積は、ブロック５０において、高電力増幅器５２へ送られてアンテナ
５４から放送される前に、減少または消滅する。

【００１４】図４は、ブロック４０の機能実現のために利用可能なリミターの動作を示す。
このリミターは、ある特定のしきい値、または制限値Ｋ１に設定されている。入
力信号の電力は、任意の瞬間でＫ１を超えると、Ｋ１にクリッピングされる。入
力信号は規準化されるため、リミターの出力の信号のＰＡＲは必ずＫ１となる。
従って、リミターの動作（実数ｘに対する）は、以下のように説明できる。入力
信号（Ｘ）の値が−Ｋ１より小さい場合、リミターの出力は−Ｋ１に等しく設定
され、入力（Ｘ）の値がＫ１より大きい場合、リミターの出力はＫ１に等しく設
定され、また入力信号が−Ｋ１とＫ１の間にある場合、出力信号はその入力信号
に等しい。Ｋ１が１．５８ということは、ピークと平均の比がこの動作で４ｄＢ
に設定されていることを意味する。

【００１５】制限された変調信号はその後、ＤＡＢ復調器４２へ送られる。このＤＡＢ復調
器では、変調サンプルに対して最初に、逆巡回プレフィックス・ウィンドウ適用
動作が行われる。その後、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が施されて、ＯＦＤＭ復
調が行われる。ウィンドウ適用動作とＦＦＴの組合わせを、以下において、ＤＡ
Ｂ復調器と呼ぶ。

【００１６】次に、復調ステップにおいて復元されたデータ記号ベクトルの集合点が、その
同相及び直交成分が最小となるように制約を課されるため、リミターのクリッピ
ングにより導入されたひずみが減少する。この制約を課すために、各ＯＦＤＭ記
号ベクトルは、このステップにおいて、集合点の周りの、図５に示すようなある
特定の領域５４、５６、５８または６０内に存在するように強制される。図５に
おいて、集合点６２、６４、６６及び６８は、予想される同相及び直交成分の大
きさ「Ａ」を有する。「Ｆ」として示す、「Ａ」のある所定の部分は、データ記
号が制約を課される領域を画定する。従って、ＯＦＤＭ記号ベクトルの各要素に
制約を課す動作を、以下において説明する。

【００１７】記号ベクトル（ｘ）がＸ＝ａ＋ｂ*ｉ（「ａ」は同相成分、「ｂ」は直交成分
）である場合、出力（ｙ）はｙ＝ａ’＋ｂ’*ｉと定義され、ａ’とｂ’は以下
のように定義される。

【００１８】

【数１】

【００１９】このような制約により、記号の集合点の同相及び直交成分は、少なくとも、予
想させる同相及び直交成分の大きさのある所定の部分に等しい最小値を有するよ
うに強制される。

【００２０】次に、制約を課された記号ベクトルはＤＡＢ変調器４６による変調を受け、変
調出力がリミター４８へ送られる。リミター４８は図４のものと同じ制限機能を
利用するが、そのしきい値はＫ２である。このため、リミター４８の出力の信号
は、入力信号が規準化されているため、ＰＡＲがＫ２となる。

【００２１】送信信号は、ハイブリッドＦＭＩＢＯＣマスク内に十分収まるように、ブロ
ック５０においてその非データサブキャリアを０にすることによりクリーンナッ
プする。クリーンナップにより導入されるひずみは、僅かなものである。ＦＭ
ＩＢＯＣＤＡＢシステムの好ましい実施例では、実際のプロセスは、全ての非
作動チャンネル（２つのサイドローブの外側）の非データサブキャリアをクリッ
ピングして０にすることより成る。

【００２２】図６は、本発明のＰＡＲ減少方法を説明するフローチャートである。ブロック
７０は、サブキャリアデータのＤＡＢ入力ＯＦＤＭ記号ベクトルがＤＡＢ変調器
７２へ入力されることを示す。その結果ライン７４上に得られる第１の変調信号
は、ブロック７６において、第１のしきい値Ｋ１を用いて制限される。これによ
り、ライン７８上に制限された第１の変調信号が発生するが、この信号は、ブロ
ック８０において、復調されて、ライン８２上にデータ記号ベクトルの集合点が
復元される。復元された集合点は、ブロック８４において、上述したように同相
及び直交成分が所定の最小値を有する制約を課すプレディストーションを施され
る。ＤＡＢ変調器８６は、制約を課された記号ベクトルを変調して、ライン８８
上に第２の変調信号を発生させる。この第２の変調信号は、第２のしきい値Ｋ２
を有するリミター９０により制限される。

【００２３】制限動作により相互変調積が発生するため、これらの積を以下のステップで減
少させる。ライン９２上の第２の制限された変調信号は、ブロック９４において
復調器へ送られる。ライン９６上の復調出力は、ブロック９８においてクリーン
ナップステップへ送られ、そこで非データサブキャリアがクリッピングされて０
になる。その結果ライン１００上に得られる信号は、ブロック１０２において変
調され、ライン１０４上の第３の変調信号は、ブロック１０６において、別の限
界しきい値（Ｋ３）を用いて制限される。本発明の好ましい実施例では、ブロッ
ク９４、９８、１０２、１０６のステップが、最初の繰り返しで、リミター１０
６のしきい値Ｋ４を用いて２回繰り返される。第２の繰り返しでは、リミター１
０６は使用されないが、信号はライン１０８上を高電力増幅器へ送られ放送され
る。

【００２４】シミュレーションのため、２つのモデルをＨＰＡとして使用した。モデル１は
図４に示すような「Ｚ曲線」制限関数を用いる。リミターは、ある特定のしきい
値Ｋ５に設定されている。信号電力が、任意の瞬間でＫ５（規準化された入力信
号について）を超えると、Ｋ５にクリッピングされる。モデル２は、「Ｓ曲線」
制限関数を用いる。この場合、スケーリングされたエラー関数１１０により、Ｈ
ＰＡのモデリングを行う（図７に示すように）。動作点は、Ｋ５により設定され
る。Ｋ５が６ｄＢであるということは、信号のＲＭＳ値が１ｄＢの圧縮点より６
ｄＢ低いことを意味する。

【００２５】図８は、サンプルとしてのデジタル音声放送信号におけるＯＦＤＭサブキャリ
アの電力スペクトル密度を、Ｋ１＝３；Ｋ２、Ｋ３及びＫ４＝４；Ｆ＝７／８の
制限値を用い、図４のリミターを使用し、種々の最終的なクリッピング基準を用
いてシミュレーションした結果を示すグラフである。ライン１１２で示す信号は
、５．５＋０．８５ｄＢでのクリッピングを表わす。ライン１１４は５．０＋０
．８５ｄＢのクリッピングを示し、ライン１１６は４．５＋０．８６ｄＢでのク
リッピング、ライン１１８は４．０＋０．８８ｄＢでのクリッピングの結果を示
す。図９は、これらのシナリオでのビットエラーレートを、対応する結果のプラ
イム記号を用いて示すものである。ライン１１９は、クリッピングされない結果
を表わす。

【００２６】図１０は、サンプルとしてのデジタル音声放送信号におけるＯＦＤＭサブキャ
リアの電力スペクトル密度を、Ｋ１＝３；Ｋ２、Ｋ３及びＫ４＝４；Ｆ＝７／８
の制限値を用い、ＰＡＲ減少方法における図４のリミターと、送信機の出力の高
電力増幅器のための図７のリミターとを用いてシミュレーションした結果を示す
グラフである。クリッピングされない信号を、ライン１２０で示す。ライン１２
２は、５．１７＋１．０９ｓｉｇ_rms＝−８でのクリッピングを示す。図１１は
、これらのシナリオでの対応ビットエラーレートを、対応する結果のプライム符
号を用いて示すものである。

【００２７】図１２は、全デジタル信号に対する本発明のＰＡＲ減少方法を説明するフロー
チャートである。ブロック１２４は、サブキャリアのＤＡＢ入力ＯＦＤＭ記号ベ
クトルがＤＡＢ変調器１２６へ入力されることを示す。その結果、ライン１２８
上に得られる第１の変調信号は、ブロック１３０において、第１のしきい値Ｋ１
を用いて制限され、これにより、ライン１３２上に制限された第１の変調信号が
発生する。この変調信号は、ブロック１３４において復調され、ライン１３６上
にデータ記号ベクトルの集合点が復元される。復元された集合点は、ブロック１
３８において、上述したように同相成分及び直交成分が所定の最小値を有する制
約を課すプレディストーションを施される。加えて、望ましくない非データサブ
キャリアは、このステップにおいて、０にクリッピングされる。ＤＡＢ変調器１
４０は、制約を課せられた記号ベクトルを変調し、ライン１４２上に第２の変調
信号を発生させる。この第２の変調信号は、第２のしきい値Ｋ２を有するリミタ
ー１４４において制限される。

【００２８】制限動作により相互変調積が発生するため、これらの積は、以下のステップに
おいて減少される。ライン１４６上の第２の制限された変調信号は、ブロック１
４８において、復調器へ送られる。ライン１５０上の復調出力は、ブロック１５
２へ送られ、そこで中央キャリアからのデータ記号がプレディストーションを施
されて、非データサブキャリアが０にクリッピングされる。その結果ライン１５
４上に得られる信号は、ブロック１５６において変調され、ライン１５８上の第
３の変調信号は、ブロック１６０において、別の制限しきい値（Ｋ３）により制
限される。本発明の好ましい実施例において、ブロック１４８、１５２、１５６
、１６０のステップは、第１の繰り返しでは、リミター１６０のしきい値Ｋ４を
用いて２回繰り返される。第２の繰り返しでは、リミター１６０は使用されない
が、信号は、ライン１６２上を高電力増幅器へ送られ放送される。

【００２９】図１３は、サンプルとしてのデジタル音声放送信号におけるＯＦＤＭサブキャ
リアの電力スペクトル密度を、Ｋ１＝３；Ｋ２、Ｋ３及びＫ４＝４；Ｆ＝７／８
の制限値を用い、図４のリミターを使用し、種々の最終的なクリッピング基準を
用いてシミュレーションした結果を示すグラフである。クリッピングされない信
号をライン１６４で示す。ライン１６６は、４．５＋０．７８ｄＢでのクリッピ
ング、ライン１６８は５．０＋０．７７ｄＢでのクリッピング、ライン１７０は
５．５＋０．７７ｄＢでのクリッピングの結果を示す。図１４は、これらのシナ
リオでの対応ビットエラーレートを、対応する結果のプライム記号を用いて示す
ものである。

【００３０】図１５は、サンプルとしてのデジタル音声放送信号におけるＯＦＤＭサブキャ
リアの電力スペクトル密度を、Ｋ１＝３；Ｋ２、Ｋ３及びＫ４＝４；Ｆ＝７／８
の制限値を用い、ＰＡＲ減少方法における図４のリミターと、送信機の出力の高
電力増幅器のための図７のリミターとを用いてシミュレーションした結果を示す
グラフである。クリッピングされない信号を、ライン１７２で示す。ライン１７
４は、ｓｉｇ_rms＝６、ＰＡＲ＝６．１５＋０．９５でのクリッピング、ライン
１７６は、ｓｉｇ_rms＝８、ＰＡＲ＝６．３８＋０．８８でのクリッピングを示
す。図１６は、これらのシナリオでの対応ビットエラーレートを、対応する結果
のプライム符号を用いて示すものである。

【００３１】全てのシミュレーションを、５１２個のＯＦＤＭ記号を用いて行った。選択し
た最適パラメータは、Ｋ１＝３ｄＢ、Ｋ２＝４ｄＢ、Ｋ３＝４ｄＢ、Ｋ４＝４ｄ
Ｂ、Ｆ＝７／８であった。考慮した性能の物差しは、電力スペクトル密度（ＰＳ
Ｄ）と、ビットエラーレート（ＢＥＲ）であった。導入されるひずみを表わすた
めに、復調信号点もプロットした。

【００３２】最後の段階で、サンプリング周波数を、周波数領域において信号を０に加減す
ることにより２倍にすることが可能である。ＰＡＲ減少方式の複雑さを軽減する
ために、最後のステップを３回でなくて２回行うことができる。性能が低下する
が、ＰＳＤは依然としてハイブリッドＦＭＩＢＯＣマスク内にある。

【００３３】本発明は、ＦＭＩＢＯＣＤＡＢシステムのＯＦＤＭのピーク対平均電力比
（ＰＡＲ）を減少させる新規なアプローチである。このアプローチを電力増幅器
にＺ及びＳ曲線を用いてシミュレーションした結果、本発明により、ＰＡＲが４
−７ｄＢ減少し、依然としてＦＭマスクの内部に収まることがわかった。プレデ
ィストーションにより導入されるひずみは、わずかなものである。特に、パラメ
ータ：Ｋ１＝３ｄＢ、Ｋ２＝４ｄＢ、Ｋ３＝４ｄＢ、Ｋ４＝４ｄＢ、Ｆ＝７／８
を用いることにより、ＤＡＢ信号について、ＦＭマスクの十分内側の非常に良好
なスペクトル占有曲線が得られる。また、この特定セットの値により導入される
ひずみはわずかである。

【００３４】本発明は、送信信号のプレディストーションとクリッピングとを組合わせて、
送信信号のＰＡＲを最小限に抑えるものである。最適化された送信信号でのＰＡ
Ｒの減少は、シミュレーションの結果により証明されている。本発明を好ましい
実施例について説明したが、均等物を含む頭書の特許請求の範囲により定義され
た本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例及び設計変更が可能である
ことを理解されたい。例えば、本発明は、デジタル音声放送への利用に関連して
説明したが、マルチキャリア変調によりデジタル情報を送信する他のシステムへ
も一般的に利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ハイブリッドＦＭＩＢＯＣＤＡＢ信号の信号成分の相対的電力ス
ペクトル密度及び周波数割当てを表わす概略図である。

【図２】図２は、全デジタルＦＭＩＢＯＣＤＡＢ信号に対する周波数割当て及び信
号成分の相対的電力スペクトル密度を表わす概略図である。

【図３】図３は、本発明のピーク対平均電力比の減少方法を利用できる無線送信機の単
純化されたブロック図である。

【図４】図４は、本発明の方法に使用可能な１つの制限動作を説明するグラフである。

【図５】図５は、本発明に適用されるデータ記号のプレディストーションを表わす概略
図である。

【図６】図６は、ハイブリッドデジタル音声放送方式に適用される本発明の方法を示す
フローチャートである。

【図７】図７は、本発明の発明に使用可能な別のタイプの制限動作を示すグラフである
。

【図８】図８は、図４の制限関数を用いる本発明により処理された変調波形の電力スペ
クトル密度をシミュレーションした結果を示すグラフである。

【図９】図９は、図８に示す種々のシナリオに対するビットエラーレートを示す。

【図１０】図１０は、図７の制限関数を高電力増幅器が用いると仮定した場合の本発明に
より処理された変調波形の電力スペクトル密度のシミュレーション結果を示すグ
ラフである。

【図１１】図１１は、図１０に示す種々のシナリオに対するビットエラーレートを示す。

【図１２】図１２は、全デジタル音声放送送信機に適用される本発明の方法を示すフロー
チャートである。

【図１３】図１３は、図４の制限関数を用いる、本発明により処理される変調波形の電力
スペクトル密度をシミュレーションした結果を示すグラフである。

【図１４】図１４は、図１３に示す種々のシナリオに対するビットエラーレートを示す。

【図１５】図１５は、高電力増幅器が図７の制限関数を使用すると仮定した場合の本発明
により処理される変調波形の電力スペクトル密度のシミュレーション結果を示す
グラフである。

【図１６】図１６は、図１５に示す種々のシナリオに対するビットエラーレートを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者クローガー，ブライアン，ウイリアムアメリカ合衆国メリーランド州 21784 サイクスビルアンバーウッズ・ウェイ 12813 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD13 DD23 5K046 AA05 BB03 DD15 DD18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無線周波数信号のピーク対平均電力比を減少させる方法であ
って、複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調して第１の変調信号を
発生させ、第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調信号を発生させ、第１の制限された変調信号を復調してデータ記号ベクトルを復元し、データ記号ベクトルに同相及び直交成分の大きさが最小になるようにプレディ
ストーションを施して、プレディストーションされたデータ記号ベクトルを発生
させ、複数のキャリアをプレディストーションされたデータ記号ベクトルで変調して
第２の変調信号を発生させ、第２の変調信号の大きさを制限して第２の制限された変調信号を発生させ、第２の制限された変調信号の相互変調積を減少させるステップより成る無線周
波数信号のピーク対平均電力比の減少方法。
【請求項２】第２の制限された変調信号の相互変調積を減少させるステッ
プは、第２の変調信号を復調して第２の復調信号を発生させ、第２の復調信号中の非データサブキャリアを０にクリッピングし、第２の復調信号を変調して第３の変調信号を発生させるステップより成る請求
項１の方法。
【請求項３】第３の変調信号を制限するステップをさらに含む請求項２の
方法。
【請求項４】第３の変調信号を復調して第３の復調信号を発生させ、第３の復調信号中の非データサブキャリアを０にクリッピングし、第３の復調信号を変調して第４の変調信号を発生させるステップをさらに含む
請求項３の方法。
【請求項５】第４の変調信号を制限するステップをさらに含む請求項４の
方法。
【請求項６】第４の変調信号を復調して第４の復調信号を発生させ、第４の復調信号中の非データサブキャリアを０にクリッピングをし、第４の復調信号を変調して第５の変調信号を発生させるステップをさらに含む
請求項５の方法。
【請求項７】データ記号ベクトルはデータ記号を表わす複数の集合点を含
み、集合点は同相成分と直交成分とを有し、プレディストーションを行うステッ
プは、各集合点の同相成分を第１の所定の大きさより大きいかそれに等しい大きさを
持つようにスケーリングし、各集合点の直交成分を第２の所定の大きさより大きいかそれに等しい大きさを
持つようにスケーリングするステップより成る請求項１の方法。
【請求項８】複数のサブキャリアを複数のデータ記号で変調して変調信号
を発生させるステップは、直交位相シフトキーイング変調より成る請求項１の方法。
【請求項９】複数のキャリアは、直交周波数分割多重化キャリアである請
求項８の方法。
【請求項１０】第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調
信号を発生させるステップは、第１の変調信号の最大の大きさを所定の一定値に設定するステップより成る請
求項１の方法。
【請求項１１】第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調
信号を発生させるステップは、第１の変調信号の最大の大きさをスケーリングされたＺ曲線により決定される
所定の大きさに設定する請求項１の方法。
【請求項１２】変調されたキャリアは規準化されている請求項１の方法。
【請求項１３】複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調し
て第１の変調信号を発生するステップは、データ記号ベクトルに逆高速フーリエ変換を適用し、データ記号ベクトルに巡回プレフィックスを適用し、データ記号ベクトルにroot raised cosineウィンドウを適用するステップより
成る請求項１の方法。
【請求項１４】無線周波数信号のピーク対平均電力比を減少させる方法で
あって、複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調して第１の変調信号を
発生させ、第１群のサブキャリアはラジオチャンネルの上及び下側波帯にあり、
第２群のキャリアはラジオチャンネルの中央帯にあり、第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調信号を発生させ、第１の制限された変調信号の相互変調積を除去し、第１の制限された変調信号を復調して集合点を復元し、第１及び第２の群のサブキャリアのデータ記号ベクトルにデータ記号ベクトル
をその同相及び直交成分の大きさが最小になるようにプレディストーションを施
してプレディストーションされたデータ記号を発生させ、複数のキャリアをプレディストーションされたデータ記号ベクトルで復調して
第２の変調信号を発生させ、第２の変調信号の大きさを制限して第２の制限された変調信号を発生させ、第２の制限された変調信号の相互変調積を除去し、第２群のサブキャリアのデータ記号ベクトルに同相及び直交成分の大きさが最
小になるようにプレディストーションを施して別のプレディストーションされた
データ記号ベクトルを発生させるステップより成る方法。
【請求項１５】第２の制限された変調信号の相互変調積を除去するステッ
プは、第２の変調信号を復調して第２の復調信号を発生させ、第２の復調信号の非データサブキャリアを０にクリッピングし、第２の復調信号を変調して第３の変調信号を変調させるステップより成る請求
項１４の方法。
【請求項１６】第３の変調信号を制限するステップをさらに含む請求項１
５の方法。
【請求項１７】第３の変調信号を復調して第３の復調信号を発生させ、第３の復調信号の非データサブキャリアを０にクリッピングし、第３の復調信号を変調して第４の変調信号を発生させるステップをさらに含む
請求項１６の方法。
【請求項１８】第４の変調信号を制限するステップをさらに含む請求項１
７の方法。
【請求項１９】第４の変調信号を復調して第４の復調信号を発生させ、第４の復調信号の非データサブキャリアを０にクリッピングし、第４の複合信号を変調して第５の変調信号を発生するステップをさらに含む請
求項１８の方法。
【請求項２０】データ記号ベクトルはデータ記号を表わす複数の集合点を
含み、集合点は同相成分と直交成分とを有し、プレディストーションを行うステ
ップは、各集合点の同相成分を第１の所定の大きさより大きいかそれに等しい大きさを
持つようにスケーリングし、各集合点の直交成分を第２の所定の大きさより大きいかそれに等しい大きさを
持つようにスケーリングするステップより成る請求項１４の方法。
【請求項２１】複数のサブキャリアを複数のデータ記号で変調して変調信
号を発生させるステップは、直交位相シフトキーイング変調より成る請求項１４の方法。
【請求項２２】複数のキャリアは、直交周波数分割多重化キャリアである
請求項２１の方法。
【請求項２３】第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調
信号を発生させるステップは、第１の変調信号の最大の大きさを所定の一定値に設定するステップより成る請
求項１４の方法。
【請求項２４】第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調
信号を発生させるステップは、第１の変調信号の最大の大きさをスケーリングされたＺ曲線により決定される
所定の大きさに設定する請求項１４の方法。
【請求項２５】変調されたキャリアは規準化されている請求項１４の方法
。
【請求項２６】複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調し
て第１の変調信号を発生するステップは、データ記号ベクトルに逆高速フーリエ変換を適用し、データ記号ベクトルに巡回プレフィックスを適用し、データ記号ベクトルにroot raised cosineウィンドウを適用するステップより
成る請求項１４の方法。
【請求項２７】ピーク対平均電力比が減少した無線周波数信号を与える無
線周波数送信機であって、複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調して第１の変調信号を
発生させる手段と、第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調信号を発生させる手
段と、第１の制限された変調信号を復調してデータ記号ベクトルを復元する手段と、データ記号ベクトルに同相及び直交成分の大きさが最小になるようにプレディ
ストーションを施して、プレディストーションされたデータ記号ベクトルを発生
させる手段と、複数のキャリアをプレディストーションされたデータ記号ベクトルで変調して
第２の変調信号を発生させる手段と、第２の変調信号の大きさを制限して第２の制限された変調信号を発生させる手
段と、第２の制限された変調信号の相互変調積を減少させる手段とより成る無線周波
数送信機。
【請求項２８】ピーク対平均電力比が減少した無線周波数信号を与える無
線周波数送信機であって、複数のサブキャリアを複数のデータ記号ベクトルで変調して第１の変調信号を
発生させる手段と、第１群のサブキャリアはラジオチャンネルの上及び下側波帯にあり、第２群のキ
ャリアはラジオチャンネルの中央帯にあり、第１の変調信号の大きさを制限して第１の制限された変調信号を発生させる手
段と、第１の制限された変調信号の相互変調積を除去する手段と、第１の制限された変調信号を復調して集合点を復元する手段と、第１及び第２の群のサブキャリアのデータ記号ベクトルにデータ記号ベクトル
をその同相及び直交成分の大きさが最小になるようにプレディストーションを施
してプレディストーションされたデータ記号を発生させる手段と、複数のキャリアをプレディストーションされたデータ記号ベクトルで復調して
第２の変調信号を発生させる手段と、第２の変調信号の大きさを制限して第２の制限された変調信号を発生させる手
段と、第２の制限された変調信号の相互変調積を除去する手段と、第２群のサブキャリアのデータ記号ベクトルに同相及び直交成分の大きさが最
小になるようにプレディストーションを施して別のプレディストーションされた
データ記号ベクトルを発生させる手段とより成る無線周波数送信機。