JP2004146974A

JP2004146974A - Multicarrier signal generating apparatus

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Publication number: JP2004146974A
Application number: JP2002307881A
Authority: JP
Inventors: Masashi Naito; 内藤　昌志
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP3693331B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively suppress a peak value of an amplitude of a transmission signal for a multicarrier communication system or the like. <P>SOLUTION: A transmission data generating section 10 generates transmission data of a digital type adopting the OFDM system from transmission data. Composite FIR filters 260-1, 260-2 extract respectively different subcarriers from the transmission data (difference data). A switching section 208 selects either output of the composite FIR filters 260-1, 260-2 according to the control of a value discrimination section 210. The value discrimination section 210 controls the switching section 208 on the basis of the quality of peak suppression transmission data outputted from a subtractor section 206 to allow the switching section 208 to select either of the outputs from the composite FIR filters 260-1, 260-2, which provides transmission data with better quality. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号の振幅制限を行う振幅制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、特許文献１は、多くの搬送波を用いてデータの伝送を行うマルチキャリア通信方式として、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式を開示する。
また、特許文献２〜７は、マルチキャリア通信方式などの伝送信号が、電力増幅器の増幅特性の非直線部分で増幅されるために生じる非直線歪を軽減するために、伝送信号のピーク値を抑制する方法を開示する。
【０００３】
【特許文献１】日経エレクトロニクス（２００２年４月８日，ｐｐ．１０２〜１２７）
【特許文献２】特開２００１−３３９３６１号公報
【特許文献３】特開２００２−４４０５２号公報
【特許文献４】特開２００２−７７０７９号公報
【特許文献５】特開平１１−３１３９４２号公報
【特許文献６】特開２００２−４４０５４号公報
【特許文献７】特開２００１−２７４７６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、マルチキャリア通信方式などの伝送信号の振幅のピーク値を、効果的に抑制することができる振幅制限装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
［第１のマルチキャリア信号生成装置］
上記目的を達成するために、本発明にかかる第１のマルチキャリア信号生成装置は、複数のサブキャリア成分を含むデジタル形式のマルチキャリア信号を生成するマルチキャリア信号生成手段と、前記生成されたマルチキャリア信号の振幅を制限する振幅制限手段とを有するマルチキャリア信号生成装置であって、前記振幅制限手段は、前記生成されたマルチキャリア信号の内、前記マルチキャリア信号の振幅に対して定められた制限値を超えた部分と、前記制限値との差分を示す差分信号を生成する差分信号生成手段と、前記生成された差分信号をフィルタリングするフィルタリング手段であって、それぞれ前記マルチキャリア信号に含まれる複数の帯域の内の１つ以上の組み合わせの内、他のフィルタリング手段と異なるいずれかを取り出す１つ以上のフィルタリング手段と、前記生成されたマルチキャリア信号から、前記差分信号から取り出された複数の帯域の内の１つ以上の組み合わせを減じて、前記マルチキャリア信号の値を制限する制限手段とを有する。
【０００６】
好適には、複数のサブキャリア成分を含むデジタル形式のマルチキャリア信号を生成するマルチキャリア信号生成手段と、それぞれ前記生成されたマルチキャリア信号の振幅を制限する複数の振幅制限手段とを有するマルチキャリア信号生成装置であって、前記複数の振幅制限手段それぞれは、前記生成されたマルチキャリア信号の内、前記マルチキャリア信号の振幅に対して定められた制限値を超えた部分と、前記制限値との差分を示す差分信号を生成する差分信号生成手段と、前記生成された差分信号をフィルタリングするフィルタリング手段であって、前記マルチキャリア信号に含まれる複数の帯域の内の１つ以上の組み合わせの内、他の振幅制限手段のフィルタリング手段と異なるいずれかを取り出すフィルタリング手段と、前記生成されたマルチキャリア信号から、前記差分信号から取り出された複数の帯域の内の１つ以上の組み合わせのいずれかを減じて、前記マルチキャリア信号の値を制限する制限手段とを有し、それぞれ前記マルチキャリア信号生成手段または前段の前記振幅制限手段から入力される前記マルチキャリア信号の値を制限する。
【０００７】
好適には、前記フィルタリング手段は、前記マルチキャリア信号に含まれる複数の帯域の内の１つ以上の組み合わせの内、他の振幅制限手段のフィルタリング手段と異なるいずれかを、他の振幅制限手段のフィルタリング手段と同一または異なる出力ゲインで取り出す。
【０００８】
好適には、前記フィルタリング手段は、前記マルチキャリア信号に含まれる複数のサブキャリア成分の帯域の内の１つ以上の組み合わせのいずれかを取り出す。
【０００９】
好適には、前記値が制限されたマルチキャリア信号をアナログ形式の伝送信号に変換するディジタル／アナログ変換手段と、前記アナログ形式の伝送信号を電力増幅する電力増幅手段とをさらに有する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［本発明の背景］
本発明の理解を助けるために、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。
【００１１】
［第１のＯＦＤＭ送信機１］
図１は、本発明の背景の説明のために例示する第１のＯＦＤＭ送信機１の構成を示す図である。
図１に示すように、第１のＯＦＤＭ送信機１は、送信データ生成部１０および送信部１２から構成される。
送信データ生成部１０は、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１００、ｎ個（ｎは２以上の整数）のマッピング部１０２−１〜１０２−ｎ、ＩＦＦＴ部１０４および直交変調部１１０から構成される。
送信部１２は、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１２０、局部発信回路１２２、周波数変換回路１２４および電力増幅器（ＴＸ−ＡＭＰ）１２６から構成される。
【００１２】
ＯＦＤＭ送信機１は、これらの構成部分により、外部の機器（図示せず）からシリアルに入力されるデジタル形式の送信データから、ＯＦＤＭ方式の伝送信号を生成し、無線回線に対して送信する。
なお、以下、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単にマッピング部１０２などと略記することがある。
【００１３】
図２は、図１に示した伝送データ生成部１０のハードウェア構成を例示する図である。
例えば、伝送データ生成部１０の各構成要素は、カスタムＬＳＩなどによって、ハードウェア的に実現されうる。
【００１４】
あるいは、例えば、伝送データ生成部１０の各構成部分は、ソフトウェア的に実現されうる。
伝送データ生成部１０がソフトウェア的に実現される場合には、例えば、伝送データ生成部１０を実行するハードウェアとして、図２に例示するＤＳＰ回路１４が用いられる。
図２に示すように、ＤＳＰ回路１４は、外部機器から送信データを受け入れる入力インターフェース回路（入力ＩＦ）１４０、ＲＯＭ１４４にプログラムとして記憶された伝送データ生成部１０を、ＲＡＭ１４６などを用いて実行するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４２、および、伝送データ生成部１０による処理の結果として得られる伝送データを送信部１２に対して出力する出力ＩＦ１４８などから構成される。
【００１５】
伝送データ生成部１０（図１）において、Ｓ／Ｐ１００は、外部機器から入力される送信データをパラレル形式に変換し、ｎ個のシンボル＃１〜＃ｎとして、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれに対して出力する。
なお、例えば、伝送データ生成部１０が、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｉｐｈａｓｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）により変調を行う場合には、シンボル＃１〜＃ｎそれぞれは、１ビットのデータを含む。
また、例えば、伝送データ生成部１０が、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）により変調を行う場合には、シンボル＃１〜＃ｎそれぞれは、４ビットのデータを含む。
【００１６】
マッピング部１０２それぞれは、伝送データ生成部１０の変調方式に従って、Ｓ／Ｐ１００から入力されたシンボルを、信号点にマッピングする。
つまり、マッピング部１０２それぞれは、シンボルを、ある搬送波の位相と振幅とに対応づけることにより変調を行う。
【００１７】
ＩＦＦＴ部１０４は、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれから入力される信号点にマッピングされたｎ個のシンボル（ｎ個のマップドデータ）に対して逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）処理を行う。
つまり、ＩＦＦＴ部１０４は、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎにより生成された周波数領域のマップドデータを時間領域に一括変換し、Ｉ成分およびＱ成分の変調データとして、直交変調部１１０に対して出力する。
【００１８】
図３は、図１に示した直交変調部１１０の構成を示す図である。
図３に示すように、直交変調部１１０は、搬送波生成部１１２、ミキサ部１１４−１，１１４−２、移相部１１６および加算部１１８から構成される。
直交変調部１１０は、これらの構成部分、あるいは、これらの構成部分と同等の処理を行う構成部分によりディジタル演算を行い、ＩＦＦＴ部１０４から入力されるＩ成分およびＱ成分の変調データで、搬送波Ｌｏ１を直交変調し、伝送データを生成して送信部１２に対して出力する。
【００１９】
直交変調部１１０において、搬送波信号生成部１１２は、搬送波信号Ｌｏ１を示すデジタル形式の搬送波データを生成し、第１のミキサ部１１４−１および移相部１１６に対して出力する。
【００２０】
移相部１１６は、搬送波生成部１１２から入力される搬送波データを９０°移相し、第２のミキサ部１１４−２に対して出力する。
【００２１】
第１のミキサ部１１４−１は、ＩＦＦＴ部１０４（図１）から入力されるＩ成分の変調データと、搬送波生成部１１２から入力される搬送波データとを乗算することによりミックスし、この処理により得られたデータを加算部１１８に対して出力する。
第２のミキサ部１１４−２は、ＩＦＦＴ部１０４から入力される入力されるＱ成分の変調データと、移相部１１６から入力される９０°移相された搬送波データとを乗算することによりミックスし、この処理により得られたデータを加算部１１８に対して出力する。
【００２２】
加算部１１８は、ミキサ部１１４−１，１１４−２から入力されるデータを加算し、伝送データとして送信部１２（図１）に対して出力する。
【００２３】
送信部１２（図１）において、Ｄ／Ａ１２０は、伝送データ生成部１０の加算部１１８（図３）から入力されるディジタル形式の伝送データを、アナログ形式の伝送信号に変換する。
さらに、Ｄ／Ａ１２０は、生成した伝送信号をフィルタリングして不要周波数成分を除き、周波数変換回路１２４に対して出力する。
【００２４】
局部発信回路１２２は、Ｄ／Ａ１２０から入力された伝送信号を所望の周波数とするために用いられるアナログ形式の周波数変換用信号Ｌｏ２を生成し、周波数変換回路１２４に対して出力する。
【００２５】
周波数変換回路１２４は、Ｄ／Ａ１２０から入力される伝送信号と、局部発信回路１２２から入力される周波数変換用信号Ｌｏ２とを、アナログ処理によりミックスし、所望の周波数の伝送信号に変換する。
【００２６】
電力増幅器１２６は、周波数変換回路１２４から入力される伝送信号を電力増幅し、アンテナ１２８を介して無線回線に対して送信する。
【００２７】
［伝送信号に生じるピーク］
以上説明したように、ＯＦＤＭ送信機１は、伝送データを複数のサブキャリアに重畳して伝送するので、ＯＦＤＭ送信機１が生成する伝送信号には複数のサブキャリアが含まれるが、これらのサブキャリアの間には相関関係はない。
従って、複数のサブキャリアの位相が一致してしまうことがあり、このような位相の一致が生じると、複数のサブキャリアを合成して得られる伝送信号の振幅に、ピークが生じてしまう。
【００２８】
図４を参照して、伝送信号の振幅に生じるピークをさらに説明する。
図４は、図１などに示したＯＦＤＭ送信機１により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを、サブキャリアの数が８個の場合を具体例として示す図である。
図４に示すように８個のサブキャリアそれぞれは、変調に用いられたデータの値に応じた位相をとる正弦波として表すことができる。
これらのサブキャリアそれぞれの振幅が大きくない場合であっても、図４の中央に示すように、すべてのサブキャリアの位相が一致してしまうと、これらを足しあわせた伝送信号の振幅に、大きなピークが生じる。
【００２９】
このように、伝送信号の振幅に大きなピークが生じると、ピークの部分が、電力増幅器１２６（図１）の増幅特性の非直線部分にかかって電力増幅されるので、電力増幅器１２６が出力する伝送信号に歪みが生じ、スプリアス信号が発生するなどの不具合が起きる。
この不具合を解決するためには、電力増幅器１２６として、大出力の増幅器を用いる方法が考えられる。
しかしながら、この方法を採ると、電力増幅器１２６が大型化する上、電力消費量および発熱が多くなり、ＯＦＤＭ送信機１全体を大型かつ高価格にせざるを得ない。
【００３０】
あるいは、この不具合の解決のためには、伝送信号の振幅を、所定の閾値を超えないように単純に制限することにより抑制する方法が考えられる。
しかしながら、単純に伝送信号の振幅を制限するだけでは、振幅の抑制自体に起因して、伝送信号に多くの歪みが発生してしまう。
従って、単純な伝送信号の振幅の制限は、この不具合の解決方法として好適ではない。
以下に示す本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２および第３のＯＦＤＭ送信機３によれば、以上説明した第１のＯＦＤＭ送信機１に生じる不具合を、有効に解消することができる。
【００３１】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態を説明する。
図５は、本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２の構成を示す図である。
図５に示すように、第２のＯＦＤＭ送信機２は、伝送データ生成部１０、ピーク抑制部２０および送信部１２から構成される。
【００３２】
第２のＯＦＤＭ送信機２は、これらの構成部分により、図４を参照して説明したように、第１のＯＦＤＭ送信機１における伝送信号に発生する振幅のピークを効果的に抑制し、歪みの少ない伝送信号を送信する。
なお、第２のＯＦＤＭ送信機２の各構成部分の内、図１などに示した第１のＯＦＤＭ送信機１と実質的に同じものには同じ符号が付されている。
また、ピーク抑制部２０は、伝送データ生成部１０と同様に、ハードウェア的な手段によっても、ＤＳＰ回路１４（図２）などのソフトウェア的な手段によっても実現されうる。
【００３３】
第２のＯＦＤＭ送信機２においても、伝送データ生成部１０は、ＯＦＤＭ送信機１においてと同様に、外部機器（図示せず）から入力されるディジタル形式の送信データから、ディジタル形式の伝送データを生成する。
伝送データ生成部１０は、生成した伝送データを、ピーク抑制部２０に対して出力する。
【００３４】
図５に示したように、ピーク抑制部２０は、遅延部２００、リミッタ部２０２、減算部２０４，２０６およびＦＩＲフィルタ部２２から構成される。
ピーク抑制部２０は、これらの構成部分により、伝送データ生成部１０から入力される伝送データを処理し、送信部１２のＤ／Ａ１２０（図１）により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを抑制する。
【００３５】
以下、ピーク抑制部２０の各構成部分を説明する。
図６は、図５に示したピーク抑制部２０の動作を模式的に説明する図であって、（Ａ）は、伝送データ生成部１０（図１，図５）が生成する伝送データの値と閾値との関係を示し、（Ｂ）は、ピーク抑制部２０（図５）の減算部２０４が出力する差分データの値を示す。
図７は、図５に示したピーク抑制部２０のリミッタ部２０２が出力するデータの値を模式的に示す図である。
【００３６】
ピーク抑制部２０において、リミッタ部２０２は、伝送データの値を、所定の閾値を超えないように制限する。
つまり、リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示すように、伝送データ生成部１０から入力される伝送データの値が、正の領域の閾値＋より大きい場合に、伝送データの閾値＋より大きい部分の値を、閾値＋とする。
また、リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示すように、伝送データ生成部１０から入力される伝送データの値が、負の領域の閾値−より小さい場合に、伝送データの閾値−より小さい部分の値を、閾値−とする。
【００３７】
リミッタ部２０２は、以上の処理により、伝送データの値を、図７に示すように制限し、減算部２０４に対して出力する。
図６（Ａ）に示した閾値＋および閾値−は、実験、計算あるいはシュミレーションなどにより、伝送データが、送信部１２のＤ／Ａ１２０（図１）により伝送信号に変換され、電力増幅器１２６により増幅された場合に、伝送信号に歪みが生じないような値に設定される。
【００３８】
減算部２０４は、図６（Ａ）に示した伝送データから、図７に示したリミッタ部２０２の出力データを減算して、図６（Ｂ）に示す差分データを生成し、ＦＩＲフィルタ部２２に対して出力する。
【００３９】
図８は、図５に示したＦＩＲフィルタ部２２の構成を示す図である。
図８に示すように、ＦＩＲフィルタ部２２は、それぞれ入力される伝送データに対して遅延を与えるｍ個（ｍは正の整数）の遅延部２２０−１〜２２０−ｍ、それぞれ遅延部２２０−１〜２２０−ｍにより遅延が与えられた伝送データに対して、係数ａ０〜ａｍそれぞれを乗算するｍ＋１個の乗算部２２２−０〜２２２−ｍ、および、乗算部２２２−０〜２２２−ｍにより係数が乗算された伝送データを加算する加算部２２４から構成される。
【００４０】
図９は、図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部２２のインパルス応答を例示する図である。
図１０は、図４に例示した伝送データの値から、リミッタ部２０２（図５）および減算部２０４が生成した差分データを、ＦＩＲフィルタ部２２がフィルタリングして生成したフィルタ出力データを例示する図である。
ＦＩＲフィルタ部２２は、これらの構成部分により、減算部２０４から入力される差分データ（図６（Ｂ））をフィルタリングして、減算部２０６に対して出力する。
【００４１】
なお、ＦＩＲフィルタ部２２は、図９に例示するようなインパルス応答特性を示し、例えば、サブキャリアの１つ、例えば、図４に示した最高周波数のサブキャリアＮｏ８を通過帯域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）特性を示す。
図４に例示した伝送データから、リミッタ部２０２および減算部２０４が生成した差分データ（図５）の各サンプリング点の値が、ＦＩＲフィルタ部２２により畳み込まれ、図１０に示すようなフィルタ出力データが得られる。
つまり、図１０に示した例においては、リミッタ部２０２および減算部２０４が生成する差分データは、図４に例示したサブキャリアＮｏ８を通過帯域とするＢＰＦ特性を示すＦＩＲフィルタ部２２によりフィルタリングされて、サブキャリアＮｏ８の帯域以外の成分が除去される。
【００４２】
遅延部２００は、リミッタ部２０２、減算部２０４およびＦＩＲフィルタ部２２の処理時間だけ伝送データに遅延を与え、減算部２０６に対して出力する。
つまり、遅延部２００は、伝送データを遅延して、リミッタ部２０２、減算部２０４およびＦＩＲフィルタ部２２の処理遅延を補償し、伝送データと、フィルタ出力データ（図５，図８）とのタイミングを合わせる。
【００４３】
図１１は、図５に示した減算部２０６が、図４に例示した伝送データから差分データを減算することにより、ピークを抑制した伝送データ（ピーク抑制伝送データ）を例示する図である。
減算部２０６は、遅延部２００から入力される伝送データから、ＦＩＲフィルタ部２２から入力されるフィルタ出力データを減算し、伝送データに生じるピークを抑制する。
つまり、減算部２０６は、図１１に示すように、ピークが抑制されていない伝送データ（原波形；図４）から、ＦＩＲフィルタ部２２が生成したフィルタ出力データ（図１０）を減算することにより、ピーク抑制伝送データを生成し、送信部１２に対して出力する。
【００４４】
送信部１２（図５）は、ＯＦＤＭ送信機１（図１）においてと同様に、ピーク抑制部２０が生成したピーク抑制伝送データをアナログ形式に変換し、周波数を変換し、電力増幅して送信する。
【００４５】
［ＯＦＤＭ送信機２の特徴］
図１２は、図５に示したピーク抑制部２０により生成される伝送データの値を模式的に示す図である。
例えば、伝送データ生成部１０が生成した伝送データの値を、閾値＋および閾値−（図６（Ａ））を用いて単純に制限すると、このように制限された伝送データから生成される伝送信号は、図７を参照してわかるように、不連続的な波形になり、歪みを多く含んだものとなる。
【００４６】
これに対し、ピーク抑制部２０により、ＦＩＲフィルタ部２２でフィルタリングした差分データを、伝送データから減算することにより伝送データの値を抑制し、ピーク抑制伝送データ（図５）とすると、ピーク抑制伝送データから送信部１２が生成する伝送信号の波形は、図１２に例示するようになめらかで、歪みを多く含まない。
【００４７】
また、ＦＩＲフィルタ部２２（図５，図８）は、特定のサブキャリアの帯域成分のみを通過させるので、ピーク抑制部２０は、特定のサブキャリアの振幅のみを減少させ、その他のサブキャリアの振幅を減少させない。
従って、ピーク抑制部２０を用いると、処理前の伝送データに含まれるサブキャリアの成分を保ちつつ、有効にピークの抑制を行うことができる。
【００４８】
なお、ＦＩＲフィルタ部２２が特定のサブキャリアに与える減衰量は調整可能であり、この減衰量を調整することにより、ピーク抑制部２０が特定のサブキャリアに与える減衰量を、１シンボル長に含まれる総電力量に対して影響を与えない程度とすることができる。
このように、ピーク抑制部２０が特定のサブキャリアに与える減衰量を調節することにより、ＯＦＤＭ送信機２からの信号を受信し、復調する際の復調特性の劣化を最低限とすることができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機２によれば、比較的少ないハードウェア量あるいは演算量で、有効に伝送信号に発生する振幅のピークを抑制することができ、ピーク抑制に伴う伝送信号の歪みを軽減することができる。
また、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機２によれば、有効に伝送信号の歪みを低減することができ、また、帯域漏洩を防ぐことができるにもかかわらず、受信側の復調特性に与える悪影響を最低限とすることができる。
【００５０】
［変形例１］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第１の変形例を説明する。
図１３は、本発明にかかる第３のＯＦＤＭ送信機３の構成を示す図である。
図１３に示すように、第３のＯＦＤＭ送信機３は、第２のＯＦＤＭ送信機２（図５など）の第１のピーク抑制部２０を、第２のピーク抑制部２４で置換した構成を採る。
第２のピーク抑制部２４は、ＦＩＲフィルタ部２２を、複数のＦＩＲフィルタ部２２−１〜２２−ｋ（ｋは２以上の整数、図１３にはｋ＝２の場合を例示）で置換し、切り替え部２０８および値判定部２１０を追加した構成を採る。
なお、図１３に示すＯＦＤＭ送信機３の構成部分の内、図１，図５などに示したＯＦＤＭ送信機１，２の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００５１】
ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２は、図５および図８に示したＯＦＤＭ送信機２のＦＩＲフィルタ部２２と実質的に同じ構成を採り、それぞれ異なるサブキャリアを通過帯域とする。
ＦＩＲフィルタ２２−１，２２−２は、伝送データに含まれるサブキャリアの内、それぞれ異なる１つのサブキャリアの帯域を通過させ、フィルタ出力データとして、切り替え部２０８に対して出力する。
【００５２】
切り替え部２０８は、値判定部２１０の制御に従って、ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２が出力するフィルタ出力データのいずれかを選択し、減算部２０６に対して出力する。
【００５３】
値判定部２１０は、減算部２０６から出力されるピーク抑制伝送データの品質を判定し、この判定結果に基づいて切り替え部２０８を制御し、ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２のフィルタ出力データの内、よりよい品質のピーク抑制伝送データを与えるいずれかを選択させる。
値判定部２１０がピーク抑制伝送データの品質を判断する基準の例としては、例えば、ピーク抑制伝送データの値が閾値＋または閾値−を、一定のサンプル数、超えたか否かなどの基準を挙げることができる。
なお、切り替え部２０８の切り替えは、例えば、一定の時間間隔あるいはサンプリング間隔ごとといったように、値判定部２１０の制御によらずに行われてもよい。
【００５４】
［変形例２］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第２の変形例を説明する。
図１４は、本発明にかかる第４のＯＦＤＭ送信機４の構成を示す図である。
図１４に示すように、第４のＯＦＤＭ送信機４は、第２のＯＦＤＭ送信機２（図５など）を、複数の第１のピーク抑制部２０−１〜２０−ｋ（図１４にはｋ＝２の場合を例示）を備えるように変更した構成を採る。
なお、図１４に示すＯＦＤＭ送信機４の構成部分の内、図１，図５，図１３などに示したＯＦＤＭ送信機１〜３の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００５５】
但し、ＯＦＤＭ送信機４においては、ピーク抑制部２０−１，２０−２それぞれに含まれるＦＩＲフィルタ部２２（図１４において図示せず、図５，図８などを参照）は、それぞれ異なるサブキャリアの帯域を通過帯域とする。
さらに、ピーク抑制部２０−１，２０−２それぞれに含まれるＦＩＲフィルタ部２２は、ＯＦＤＭ送信機１，３のＦＩＲフィルタ部２２よりも、通過させるサブキャリアの帯域成分に対して大きな減衰量を与えるように、つまり、出力ゲインが小さくなるように調整されている。
【００５６】
ＯＦＤＭ送信機４において、伝送データ生成部１０は、ＯＦＤＭ送信機１，２，３（図１，図５，図１３）においてと同様に、送信データから伝送データを生成し、ピーク抑制部２０−１に対して出力する。
【００５７】
図１５は、ＯＦＤＭ送信機４のピーク抑制部２０−１，２０−２が、伝送データに対して行うピーク抑制を例示する図である。
図１５に示すように、ピーク抑制部２０−１は、ＯＦＤＭ送信機２におけるピーク抑制部２０と同様に、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれる特定のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、ピーク抑制部２０−２に対して出力する。
【００５８】
また、図１５に示すように、ピーク抑制部２０−２は、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれ、ピーク抑制部２０−１が減衰を与えるサブキャリアの帯域とは異なる他のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、送信部１２に対して出力する。
【００５９】
送信部１２は、ＯＦＤＭ送信機１，２，３（図１，図５，図１３）においてと同様に、ピーク抑制部２０−２から入力される伝送データを伝送信号に変換して、周波数を変換し、さらに電力増幅して、無線回線に対して送信する。
【００６０】
つまり、ＯＦＤＭ送信機４（図１４）において、ピーク抑制部２０−１，２０−２は、それぞれ異なるサブキャリアの帯域成分の値を少しずつ、段階的に減衰させることにより、制限の対象となるサブキャリアの帯域成分それぞれに対して与える悪影響を最小限としつつ、ＯＦＤＭ送信機２，３（図５，図１３）よりも高いピーク抑制効果を得ている。
【００６１】
なお、図１５に示すように、ＯＦＤＭ送信機４において、例えば、ピーク抑制部２０−１のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを高く設定し、ピーク抑制部２０−１のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを低く設定するといったように、ピーク抑制部２０−１，２０−２のピーク抑制量に差を設けると、良い伝送データのピーク抑制効果を得ることができる。
この場合には、伝送データ生成部１０に近い段のピーク抑制部２０のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを高く設定し、後の段のピーク抑制部２０のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを徐々に低く設定すると、より良い伝送データのピーク抑制効果を得ることができる。
【００６２】
なお、図１４に示したように、複数の第１のピーク抑制部２０（図５）を多段に接続する構成の他、第１のピーク抑制部２０の後段に第２のピーク抑制部２４（図１３）を接続する構成、第２のピーク抑制部２４の後段に第１のピーク抑制部２０を接続する構成、あるいは、第２のピーク抑制部２４を多段に接続する構成などによっても、ＯＦＤＭ送信機４と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。
第１の実施形態として示した第２，第３のＯＦＤＭ送信機２，３（図５，図１３）は、ある１つのサブキャリアに対してのみ減衰を与えることにより、伝送データに生じるピークを抑制する。
これに対して、第２の実施形態として第５のＯＦＤＭ送信機５（図２０などを参照して後述）は、複数のサブキャリアに対して減衰を与えることにより、伝送データに生じるピークを抑制する。
【００６４】
［ＯＦＤＭ送信機５の概要］
まず、ＯＦＤＭ送信機５におけるピーク抑制方法を説明する。
なお、以下の説明においては、伝送データに１６個のサブキャリアが含まれる場合を具体例として図示する。
【００６５】
図１６は、伝送データが１６個のサブキャリアを含む場合に生じうるピークを例示する図である。
図１６に示すように、伝送データが１６個のサブキャリアを含む場合でも、図４に示した伝送データが８個のサブキャリアを含む場合と同様に、多数のサブキャリアの位相が一致してしまうと、伝送データにピークが発生しうる。
【００６６】
図１７は、図１６に示した１６個のサブキャリアそれぞれの帯域を通過させるために、図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部２２が示すべきインパルス応答を例示する図である。
伝送データから得られた差分データ（図６（Ｂ））に含まれる１６個のサブキャリアのいずれかの帯域を通過させるためには、ＯＦＤＭ送信機２〜４（図５，図１３，図１４）のＦＩＲフィルタ部２２（図８）のタップ数を３１（ｍ＝３０）として、ＦＩＲフィルタ部２２が、図１７に示すいずれかのインパルス応答を示すように、乗算部２２２−０〜２２２−３０それぞれの係数（タップ係数）ａ０〜ａ３０を設定すればよい。
【００６７】
図１８は、図１７に示したインパルス応答を合成して得られる合成インパルス応答を例示する図である。
以下、図１６に示した伝送データを、振幅値４，−４で制限して差分データを生成する場合を具体例とする。
上述したように、伝送データのピークに含まれる複数のサブキャリアに対して減衰を与えたい場合、つまり、差分データ（図６（Ｂ））に含まれる所望の複数のサブキャリアの帯域を通過させたい場合には、図１７に示したインパルス応答の内、通過させたいサブキャリアの帯域に対応する複数を、センター位置を一致させ、通過させたサブキャリアの帯域に、適切な出力ゲインが与えられるように合成すればよい。
このように、図１７に示したインパルス応答を合成すると、例えば、図１８に示すようなインパルス応答が求められる。
このインパルス応答により、図１８中の楕円内に示すように、センター以外の振幅が抑制される。
【００６８】
［合成ＦＩＲフィルタ］
図１９は、図１８に例示したインパルス応答を示すＦＩＲフィルタ部２２（図８）が出力するフィルタ出力データの値を示す図である。
ＦＩＲフィルタ部２２のタップ係数を、図１８に例示したインパルス応答を示すように設定し、差分データ（図６（Ｂ））を、これに対して入力すると、図１９に示すように、通過させたいサブキャリアそれぞれに対するインパルス応答が合成され、これらの帯域を通過させ、適切な出力ゲインを与えたフィルタ出力データが得られる。
このように、複数のサブキャリアの帯域を、適切な出力ゲインで通過させるＦＩＲフィルタ部２２を、以下、合成ＦＩＲフィルタと記す。
【００６９】
［ＯＦＤＭ送信機５の構成］
図２０は、本発明にかかる第５のＯＦＤＭ送信機５の構成を示す図である。
図２０に示すように、第５のＯＦＤＭ送信機５は、第３のＯＦＤＭ送信機３（図１３）の第２のピーク抑制部２４を、第３のピーク抑制部２６で置換した構成を採る。
第３のピーク抑制部２６は、第２のピーク抑制部２４において、それぞれ特定の１つのサブキャリアの帯域だけを通過させるＦＩＲフィルタ２２−１，２２−２を、図１６〜図１９を参照して上述したように、それぞれ複数のサブキャリアの帯域を通過させる合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２２−２で置換した構成を採る。
なお、図２０に示すＯＦＤＭ送信機５の構成部分の内、図１，図５，図１３，図１４などに示したＯＦＤＭ送信機１〜４の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００７０】
合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２それぞれは、伝送データから複数のサブキャリアの帯域を通過させ、切替部２０８に対して出力する。
なお、例えば、図１６などに例示したように、伝送データ（差分データ）が１６つのサブキャリア（Ｎｏ１〜Ｎｏ１６）を含む場合には、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１は、第１〜第８のサブキャリアＮｏ１〜Ｎｏ８の帯域を通過させ、合成ＦＩＲフィルタ２６０−２は、第９〜第１６のサブキャリアＮｏ９〜Ｎｏ１６の帯域を通過させるといったように、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２は、それぞれ異なる組み合わせのサブキャリアの帯域を通過させる。
【００７１】
［ＯＦＤＭ送信機５の動作］
以下、ＯＦＤＭ送信機５の動作を説明する。
ＯＦＤＭ送信機５において、伝送データ生成部１０は、第１のＯＦＤＭ送信機１（図１）などにおいてと同様に、送信データから伝送データを生成し、ピーク抑制部２６に対して出力する。
【００７２】
ピーク抑制部２６（図２０）において、遅延部２００は、伝送データ生成部１０から入力される伝送データを遅延して、減算部２０６に対して出力する。
リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示したように伝送データの値を制限し、減算部２０４に対して出力する。
減算部２０４は、リミッタ部２０２から入力されるデータを、伝送データから減算し、図６（Ｂ）に示した差分データを生成する。
【００７３】
合成ＦＩＲフィルタ２６０−１は、伝送データ（差分データ）に含まれる第１〜第８のサブキャリアの帯域を通過させてフィルタ出力データとし、所定の出力ゲインで切り替え部２０８に対して出力する。
合成ＦＩＲフィルタ２６０−２は、伝送データ（差分データ）に含まれる第９〜第１６のサブキャリアの帯域を通過させてフィルタ出力データとし、所定の出力ゲインで切り替え部２０８に対して出力する。
【００７４】
値判定部２１０は、第３のＯＦＤＭ送信機３（図１３）においてと同様に、切り替え部２０８を制御し、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２のフィルタ出力データの内、よりよい品質のピーク抑制伝送データを与えるいずれかを選択させる。
切り替え部２０８は、値判定部２１０の制御に従って、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２が出力するフィルタ出力データのいずれかを選択し、減算部２０６に対して出力する。
【００７５】
減算部２０６は、遅延部２００から入力される遅延された伝送データから、切り替え部２０８により選択されたフィルタ出力データを減算し、送信部１２に対して出力する。
送信部１２は、ピーク抑制部２６によりピークが抑制された伝送データを伝送信号に変換し、送信する。
【００７６】
［ＯＦＤＭ送信機５の特徴］
図２１は、図２０に示した第５のＯＦＤＭ送信機５によりピークが抑制された伝送データを例示する図である。
ＯＦＤＭ送信機５によると、図２１に示すように、伝送データ生成部１０（図２０など）が生成した伝送データ（原波形）の帯域を損なわずに、有効に伝送信号のピークを抑制することができる。
【００７７】
合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２（図２０）それぞれのタップ係数を、それぞれ、多くのサブキャリアの帯域を少しずつ通過させるように設定すると、ＯＦＤＭ送信機５が、伝送データに生じたピークに含まれる多数のサブキャリアに渡って少しずつ減衰を与えるようにすることができる。
ＯＦＤＭ送信機５が、伝送データに減衰を与える期間は、ピークの発生時だけであり、ピークの発生は、一般に、１つのシンボル長に対して短い。
このように、ＯＦＤＭ送信機５は、伝送データ中の多くのサブキャリアそれぞれに分散的に、ごく小さい減衰量を、ごく短時間だけ与えるにすぎない。
従って、ＯＦＤＭ送信機５によりピーク抑制がなされた伝送信号は、受信側で復調特性に、ほとんど影響を及ぼさない。
【００７８】
また、伝送データに含まれるサブキャリアのいずれかの帯域を通過させるＦＩＲフィルタ部２２（図８）のインパルス応答は、図１７に示したように、センター以外の位置にも不要なピークが生じる。
しかも、ＦＩＲフィルタ部２２のインパルス応答は左右対称なので、不要なピークはセンターの両側に発生し、さらに、センターの両側に発生する負のピークは、ＦＩＲフィルタ部２２を狭帯域にすると顕著となる。
【００７９】
このようなＦＩＲフィルタ部２２のインパルス応答中の不要なピークは、本来、ピーク抑制時の減衰の対象となるサブキャリア以外の帯域に与える影響、例えば、信号の跳ね返りにより別の点に新たに生じるピーク、あるいは、信号の過剰な減衰を生じさせることがある。
これに対し、ＯＦＤＭ送信機５（図２０）の合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２のインパルス応答は、図１８に例示した通りであり、明らかにセンター以外の不要なピークが押さえられている。
従って、ＯＦＤＭ送信機５においては、伝送データのピーク抑制の結果、新たなピークが別の位置に発生するなどの不具合は発生しない。
【００８０】
また、一般に、伝送データに含まれるサブキャリアの数が多くなれば多くなるほど、伝送データに生じるピークも鋭く、振幅が多くなる傾向がある。
これに対し、ＯＦＤＭ送信機５（図２０）は、サブキャリア数が増えれば増えるほど、サブキャリアそれぞれの帯域に与える減衰量を少なくすることができるので、サブキャリアを多く含む伝送データのピーク抑制に向いている。
以上説明したように、多くの多くの優れた特性を示すのにもかかわらず、図１３に示した第３のＯＦＤＭ送信機３と比べて、第５のＯＦＤＭ送信機５の構成部分は全く増加していない。
【００８１】
［変形例３］
なお、以上、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１が、伝送データ（差分データ）に含まれる第１〜第１６のサブキャリアの内、第１〜第８のサブキャリアの帯域を通過させ、合成ＦＩＲフィルタ２６０−２が、第９〜第１６の帯域を通過させる場合を示したが、例えば、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１が、第１〜第４のサブキャリアの帯域を通過させ、合成ＦＩＲフィルタ２６０−２が、第１３〜第１６のサブキャリアの帯域を通過させるといったように、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２のいずれもが通過させないサブキャリアの帯域があってもよい。
【００８２】
また、例えば、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１が、第１〜第１０のサブキャリアの帯域を通過させ、合成ＦＩＲフィルタ２６０−２が、第７〜第１６のサブキャリアの帯域を通過させるといったように、合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２のいずれもが通過させるサブキャリアの帯域があってもよい。
このように、合成ＦＩＲフィルタ２６０の数の他、合成ＦＩＲフィルタ２６０それぞれがいずれのサブキャリアの帯域を通過させるかは、任意に選択することが可能である。
また、複数の合成ＦＩＲフィルタ２６０それぞれが、特定の１つのサブキャリアの帯域だけを通過させる場合には、合成ＦＩＲフィルタ２６０は、ＦＩＲフィルタ２２と実質的に同じであり、このような合成ＦＩＲフィルタ２６０を含む第５のＯＦＤＭ送信機５（ピーク抑制部２６）は、第３のＯＦＤＭ送信機３（ピーク抑制部２４）と実質的に同じである。
【００８３】
［変形例４］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第４の変形例を説明する。
図２２は、本発明にかかる第６のＯＦＤＭ送信機６の構成を示す図である。
図２３は、図２２に示した第４のピーク抑制部２８の構成を示す図である。
図２２に示すように、第６のＯＦＤＭ送信機６は、第４のＯＦＤＭ送信機４（図１４）の第１のピーク抑制部２０−１〜２０−ｋを、第４のピーク抑制部２８−１〜２８−ｋ（図２２にはｋ＝２の場合を例示）で置換した構成を採る。
なお、図２２に示すＯＦＤＭ送信機６の構成部分の内、図１などに示した第１〜第５のＯＦＤＭ送信機１〜５の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００８４】
図２３に示すように、ＯＦＤＭ送信機６において、第４のピーク抑制部２８−１，２８−２は、第１のピーク抑制部２０−１，２０−２（図５）それぞれのＦＩＲフィルタ２２を、図２０に示した合成ＦＩＲフィルタ２６０−１，２６０−２（図２２において図示せず）それぞれで置換した構成を採る。
【００８５】
ＯＦＤＭ送信機６において、伝送データ生成部１０は、第１のＯＦＤＭ送信機１（図１）などにおいてと同様に、送信データから伝送データを生成し、ピーク抑制部２８−１に対して出力する。
ピーク抑制部２８−１は、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれる複数のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、ピーク抑制部２８−２に対して出力する。
【００８６】
ピーク抑制部２８−２は、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれ、ピーク抑制部２８−１が減衰を与える複数のサブキャリアとは異なる組み合わせの複数のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、送信部１２に対して出力する。
【００８７】
送信部１２は、第１のＯＦＤＭ送信機１（図１）などにおいてと同様に、ピーク抑制部２０−２から入力される伝送データを伝送信号に変換して、周波数を変換し、さらに電力増幅して、無線回線に対して送信する。
【００８８】
なお、第６のＯＦＤＭ送信機６において、例えば、ピーク抑制部２８−１の合成ＦＩＲフィルタ２６０−１（図２２に図示せず）の出力ゲインを高く設定し、合成ＦＩＲフィルタ２６０−２の出力ゲインを低く設定するといったように、第４のＯＦＤＭ送信機４においてと同様に、ピーク抑制部２８−１，２８−２のピーク抑制量に差を設けてもよい。
ＯＦＤＭ送信機６におけるように、段階的に伝送データのピーク抑制を行うことにより、伝送データに含まれるサブキャリアに与える減衰をさらに分散することができるので、より効果的に伝送信号のピークを抑制することができる。
なお、第６のＯＦＤＭ送信機６に対しても、図１４を参照して上述した本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第２の変形例に対してと同様な変形が可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる振幅制限装置によれば、マルチキャリア通信方式などの伝送信号の振幅のピーク値を、効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の背景の説明のために例示する第１のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図２】図１に示した伝送データ生成部のハードウェア構成を例示する図である。
【図３】図１に示した直交変調部の構成を示す図である。
【図４】図１などに示したＯＦＤＭ送信機により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを、サブキャリアの数が８個の場合を具体例として示す図である。
【図５】本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２の構成を示す図である。
【図６】図５に示したピーク抑制部の動作を模式的に説明する図であって、（Ａ）は、伝送データ生成部（図１，図５）が生成する伝送データの値と閾値との関係を示し、（Ｂ）は、ピーク抑制部（図５）の減算部が出力する差分データの値を示す。
【図７】図５に示したピーク抑制部のリミッタ部が出力するデータの値を模式的に示す図である。
【図８】図５に示したＦＩＲフィルタ部２２の構成を示す図である。
【図９】図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部のインパルス応答を例示する図である。
【図１０】図４に例示した伝送データの値から、リミッタ部（図５）および減算部が生成した差分データを、ＦＩＲフィルタ部がフィルタリングして生成したフィルタ出力データを例示する図である。
【図１１】図５に示した減算部が、図４に例示した伝送データから差分データを減算することにより、ピークを抑制した伝送データ（ピーク抑制伝送データ）を例示する図である。
【図１２】図５に示したピーク抑制部により生成される伝送データの値を模式的に示す図である。
【図１３】本発明にかかる第３のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図１４】本発明にかかる第４のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図１５】ＯＦＤＭ送信機のピーク抑制部が、伝送データに対して行うピーク抑制を例示する図である。
【図１６】伝送データが１６個のサブキャリアを含む場合に生じうるピークを例示する図である。
【図１７】図１６に示した１６個のサブキャリアそれぞれの帯域を通過させるために、図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部が示すべきインパルス応答を例示する図である。
【図１８】図１７に示したインパルス応答を合成して得られる合成インパルス応答を例示する図である。
【図１９】図１８に例示したインパルス応答を示すＦＩＲフィルタ部（図８）が出力するフィルタ出力データの値を示す図である。
【図２０】本発明にかかる第５のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図２１】図２０に示した第５のＯＦＤＭ送信機によりピークが抑制された伝送データを例示する図である。
【図２２】本発明にかかる第６のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図２３】図２２に示した第４のピーク抑制部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１〜６・・・ＯＦＤＭ送信機、
１０・・・伝送データ生成部、
１００・・・Ｓ／Ｐ、
１０２・・・マッピング部、
１０４・・・ＩＦＦＴ部、
１１０・・・直交変調部、
１１２・・・搬送波生成部、
１１４・・・ミキサ部、
１１６・・・移相部、
１１８・・・加算部、
１２・・・送信部、
１２０・・・Ｄ／Ａ、
１２２・・・局部発信回路、
１２４・・・周波数変換回路、
１２６・・・電力増幅器、
１２８・・・アンテナ、
２０，２４，２６，２８・・・ピーク抑制部、
２００・・・遅延部、
２０２・・・リミッタ部、
２０４，２０６・・・減算部、
２０８・・・切り替え部、
２１０・・・値判定部、
２２・・・ＦＩＲフィルタ部、
２６０・・・合成ＦＩＲフィルタ部、
２２０・・・遅延部、
２２２・・・乗算部、
２２４・・・加算部、[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an amplitude limiting device that limits the amplitude of a signal.
[0002]
[Prior art]
For example, Patent Literature 1 discloses an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) system as a multicarrier communication system for transmitting data using many carriers.
Further, Patent Documents 2 to 7 disclose that a peak value of a transmission signal is reduced in order to reduce non-linear distortion caused by a transmission signal of a multicarrier communication system or the like being amplified by a non-linear portion of an amplification characteristic of a power amplifier. A method of suppressing is disclosed.
[0003]
[Patent Document 1] Nikkei Electronics (April 8, 2002, pp. 102-127)
[Patent Document 2] JP-A-2001-339361
[Patent Document 3] JP-A-2002-44052
[Patent Document 4] JP-A-2002-77079
[Patent Document 5] JP-A-11-313942
[Patent Document 6] JP-A-2002-44054
[Patent Document 7] JP-A-2001-274768
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to provide an amplitude limiting device capable of effectively suppressing the peak value of the amplitude of a transmission signal in a multicarrier communication system or the like.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
[First Multicarrier Signal Generation Device]
In order to achieve the above object, a first multi-carrier signal generation device according to the present invention comprises: a multi-carrier signal generation means for generating a digital multi-carrier signal including a plurality of subcarrier components; A multi-carrier signal generating apparatus having amplitude limiting means for limiting the amplitude of a carrier signal, wherein the amplitude limiting means is determined for the amplitude of the multi-carrier signal among the generated multi-carrier signals. A difference signal generating unit that generates a difference signal indicating a difference between the limit value and the limit value, and a filtering unit that filters the generated difference signal, each of which is included in the multicarrier signal. Take one of the combinations of one or more of the bands that is different from the other filtering means. At least one filtering means, and limiting the value of the multicarrier signal by subtracting one or more combinations of a plurality of bands extracted from the difference signal from the generated multicarrier signal. Means.
[0006]
Preferably, a multi-carrier signal generating means for generating a digital multi-carrier signal including a plurality of sub-carrier components, and a plurality of amplitude limiting means each for limiting the amplitude of the generated multi-carrier signal In the signal generation device, each of the plurality of amplitude limiting means, of the generated multi-carrier signal, a portion exceeding a limit value defined for the amplitude of the multi-carrier signal, and the limit value And a filtering means for filtering the generated difference signal, wherein at least one of a plurality of bands among a plurality of bands included in the multicarrier signal is included. Filtering means for extracting any one of the amplitude limiting means different from the filtering means; From the multicarrier signal obtained by reducing any one or more combinations of a plurality of bands extracted from the difference signal, limiting means for limiting the value of the multicarrier signal, The value of the multi-carrier signal input from the multi-carrier signal generating means or the preceding amplitude limiting means is limited.
[0007]
Preferably, the filtering unit is configured to determine, of one or more combinations of a plurality of bands included in the multicarrier signal, one of the combinations different from the filtering unit of the other amplitude limiting unit, Extract with the same or different output gain as the filtering means.
[0008]
Preferably, the filtering unit extracts one of one or more combinations of bands of a plurality of subcarrier components included in the multicarrier signal.
[0009]
Preferably, the apparatus further includes digital / analog conversion means for converting the multicarrier signal having the limited value into an analog transmission signal, and power amplification means for power amplifying the analog transmission signal.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Background of the present invention]
First, in order to facilitate understanding of the present invention, the background that led to the present invention will be described.
[0011]
[First OFDM transmitter 1]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first OFDM transmitter 1 exemplified for explaining the background of the present invention.
As shown in FIG. 1, the first OFDM transmitter 1 includes a transmission data generation unit 10 and a transmission unit 12.
The transmission data generation unit 10 includes a serial / parallel conversion unit (S / P) 100, n (n is an integer of 2 or more) mapping units 102-1 to 102-n, an IFFT unit 104, and a quadrature modulation unit 110. Is done.
The transmission unit 12 includes a digital / analog conversion circuit (D / A) 120, a local oscillation circuit 122, a frequency conversion circuit 124, and a power amplifier (TX-AMP) 126.
[0012]
With these components, the OFDM transmitter 1 generates an OFDM transmission signal from digital transmission data serially input from an external device (not shown), and transmits the transmission signal to a wireless line.
In the following, when any one of a plurality of components such as the mapping units 102-1 to 102-n is shown without being specified, it may be simply abbreviated as the mapping unit 102 or the like.
[0013]
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of the transmission data generation unit 10 illustrated in FIG.
For example, each component of the transmission data generation unit 10 can be realized in hardware by a custom LSI or the like.
[0014]
Alternatively, for example, each component of the transmission data generation unit 10 can be realized by software.
When the transmission data generation unit 10 is realized by software, for example, the DSP circuit 14 illustrated in FIG. 2 is used as hardware for executing the transmission data generation unit 10.
As shown in FIG. 2, the DSP circuit 14 executes an input interface circuit (input IF) 140 that receives transmission data from an external device, and the transmission data generation unit 10 stored as a program in the ROM 144 using the RAM 146 or the like. (Digital Signal Processor) 142, and an output IF 148 that outputs transmission data obtained as a result of processing by the transmission data generation unit 10 to the transmission unit 12.
[0015]
In the transmission data generation unit 10 (FIG. 1), the S / P 100 converts the transmission data input from the external device into a parallel format, and maps the data as n symbols # 1 to #n into mapping units 102-1 to 102-. n.
For example, when the transmission data generation unit 10 performs modulation by BPSK (Binariphase Phase Shift Keying), each of the symbols # 1 to #n includes one-bit data.
Further, for example, when the transmission data generation unit 10 performs modulation by 16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), each of the symbols # 1 to #n includes 4-bit data.
[0016]
Each of mapping sections 102 maps a symbol input from S / P 100 to a signal point according to the modulation scheme of transmission data generation section 10.
That is, each mapping section 102 performs modulation by associating a symbol with the phase and amplitude of a certain carrier.
[0017]
IFFT section 104 performs an inverse FFT (IFFT) process on n symbols (n mapped data) mapped to signal points input from mapping sections 102-1 to 102-n, respectively.
That is, IFFT section 104 collectively converts the frequency domain mapped data generated by mapping sections 102-1 to 102-n into the time domain, and outputs the data to quadrature modulation section 110 as I component and Q component modulation data. Output.
[0018]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the quadrature modulation unit 110 shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the quadrature modulator 110 includes a carrier generator 112, mixers 114-1 and 114-2, a phase shifter 116, and an adder 118.
The quadrature modulation section 110 performs digital operation by using these constituent parts or constituent parts that perform the same processing as these constituent parts, and modulates the carrier wave Lo1 with the I-component and Q-component modulated data input from the IFFT unit 104. Are orthogonally modulated to generate transmission data and output to the transmission unit 12.
[0019]
In the quadrature modulator 110, the carrier signal generator 112 generates digital carrier data representing the carrier signal Lo1, and outputs the digital carrier data to the first mixer 114-1 and the phase shifter 116.
[0020]
The phase shift unit 116 shifts the phase of the carrier data input from the carrier generation unit 112 by 90 °, and outputs the data to the second mixer 114-2.
[0021]
The first mixer section 114-1 mixes the I component modulation data input from the IFFT section 104 (FIG. 1) by multiplying the I component modulation data with the carrier data input from the carrier generation section 112, and performs this processing. The obtained data is output to addition section 118.
The second mixer 114-2 multiplies the input Q component modulation data input from the IFFT unit 104 by the 90 ° phase-shifted carrier data input from the phase shift unit 116 to mix. Then, the data obtained by this processing is output to addition section 118.
[0022]
Adder 118 adds the data input from mixers 114-1 and 114-2, and outputs the result to transmitter 12 (FIG. 1) as transmission data.
[0023]
In the transmission section 12 (FIG. 1), the D / A 120 converts digital transmission data input from the addition section 118 (FIG. 3) of the transmission data generation section 10 into an analog transmission signal.
Further, the D / A 120 filters the generated transmission signal to remove unnecessary frequency components and outputs it to the frequency conversion circuit 124.
[0024]
The local oscillation circuit 122 generates an analog frequency conversion signal Lo2 used for converting the transmission signal input from the D / A 120 into a desired frequency, and outputs the signal to the frequency conversion circuit 124.
[0025]
The frequency conversion circuit 124 mixes the transmission signal input from the D / A 120 and the frequency conversion signal Lo2 input from the local oscillation circuit 122 by analog processing and converts the signal into a transmission signal of a desired frequency.
[0026]
Power amplifier 126 power-amplifies a transmission signal input from frequency conversion circuit 124 and transmits the amplified signal to a wireless line via antenna 128.
[0027]
[Peak generated in transmission signal]
As described above, the OFDM transmitter 1 superimposes transmission data on a plurality of subcarriers and transmits the transmission data. Therefore, the transmission signal generated by the OFDM transmitter 1 includes a plurality of subcarriers. There is no correlation between carriers.
Therefore, the phases of a plurality of subcarriers may coincide with each other, and when such a phase coincides, a peak occurs in the amplitude of a transmission signal obtained by combining the plurality of subcarriers.
[0028]
With reference to FIG. 4, the peak occurring in the amplitude of the transmission signal will be further described.
FIG. 4 is a diagram illustrating a peak occurring in the amplitude of the transmission signal generated by the OFDM transmitter 1 illustrated in FIG. 1 and the like as a specific example in a case where the number of subcarriers is eight.
As shown in FIG. 4, each of the eight subcarriers can be represented as a sine wave having a phase corresponding to the value of data used for modulation.
Even if the amplitude of each of these subcarriers is not large, as shown in the center of FIG. 4, when the phases of all the subcarriers match, the amplitude of the transmission signal obtained by adding these subcarriers becomes large. A peak occurs.
[0029]
As described above, when a large peak occurs in the amplitude of the transmission signal, the peak portion is applied to the non-linear portion of the amplification characteristic of the power amplifier 126 (FIG. 1) and the power is amplified, so that the transmission output by the power amplifier 126 is output. Distortion occurs in the signal, causing a problem such as generation of a spurious signal.
In order to solve this problem, a method using a high-output amplifier as the power amplifier 126 can be considered.
However, if this method is adopted, the power amplifier 126 becomes large, the power consumption and the heat generation increase, and the entire OFDM transmitter 1 must be made large and expensive.
[0030]
Alternatively, in order to solve this problem, a method of suppressing the amplitude of the transmission signal by simply restricting the amplitude so as not to exceed a predetermined threshold is considered.
However, simply limiting the amplitude of the transmission signal causes a large amount of distortion in the transmission signal due to the suppression of the amplitude itself.
Therefore, simply limiting the amplitude of the transmission signal is not suitable as a solution to this problem.
According to the second OFDM transmitter 2 and the third OFDM transmitter 3 according to the present invention described below, it is possible to effectively solve the above-described problem occurring in the first OFDM transmitter 1.
[0031]
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the second OFDM transmitter 2 according to the present invention.
As shown in FIG. 5, the second OFDM transmitter 2 includes a transmission data generator 10, a peak suppressor 20, and a transmitter 12.
[0032]
As described with reference to FIG. 4, the second OFDM transmitter 2 effectively suppresses the peak of the amplitude generated in the transmission signal in the first OFDM transmitter 1, and Transmit a transmission signal with a small number of transmissions.
It should be noted that, among the components of the second OFDM transmitter 2, those substantially the same as those of the first OFDM transmitter 1 shown in FIG.
Further, similarly to the transmission data generation unit 10, the peak suppression unit 20 can be realized by hardware means or software means such as the DSP circuit 14 (FIG. 2).
[0033]
In the second OFDM transmitter 2 as well, the transmission data generation unit 10 converts digital transmission data from digital transmission data input from an external device (not shown), as in the OFDM transmitter 1. Generate.
The transmission data generation unit 10 outputs the generated transmission data to the peak suppression unit 20.
[0034]
As shown in FIG. 5, the peak suppression unit 20 includes a delay unit 200, a limiter unit 202, subtraction units 204 and 206, and an FIR filter unit 22.
The peak suppression unit 20 processes the transmission data input from the transmission data generation unit 10 by using these components, and generates a peak generated in the amplitude of the transmission signal generated by the D / A 120 (FIG. 1) of the transmission unit 12. Suppress.
[0035]
Hereinafter, each component of the peak suppression unit 20 will be described.
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the operation of the peak suppression unit 20 illustrated in FIG. 5, where (A) illustrates the value of the transmission data generated by the transmission data generation unit 10 (FIGS. 1 and 5). (B) shows the value of the difference data output by the subtraction unit 204 of the peak suppression unit 20 (FIG. 5).
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating data values output by the limiter unit 202 of the peak suppression unit 20 illustrated in FIG.
[0036]
In the peak suppression unit 20, the limiter unit 202 limits the value of the transmission data so as not to exceed a predetermined threshold.
That is, as shown in FIG. 6A, the limiter unit 202 determines that the value of the transmission data input from the transmission data generation unit 10 is larger than the threshold of the positive data + The value of the portion is defined as a threshold value +.
In addition, as shown in FIG. 6A, when the value of the transmission data input from the transmission data generation unit 10 is smaller than the threshold of the negative region, as shown in FIG. 6A, the limiter 202 is smaller than the threshold of the transmission data. The value of the portion is defined as a threshold value −.
[0037]
The limiter unit 202 limits the value of the transmission data as shown in FIG.
The threshold value + and the threshold value − shown in FIG. 6A are converted into transmission signals by the D / A 120 (FIG. 1) of the transmission unit 12 by experiments, calculations, simulations, or the like, and amplified by the power amplifier 126. Is set to a value that does not cause distortion in the transmission signal.
[0038]
The subtraction unit 204 subtracts the output data of the limiter unit 202 shown in FIG. 7 from the transmission data shown in FIG. 6A to generate difference data shown in FIG. Output to
[0039]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the FIR filter unit 22 shown in FIG.
As shown in FIG. 8, the FIR filter unit 22 includes m (m is a positive integer) delay units 220-1 to 220 -m that respectively provide delays to input transmission data, and each of the delay units 220- The transmission data delayed by 1 to 220-m is multiplied by coefficients a0 to am, respectively, and m + 1 multiplication units 222-0 to 222-m and multiplication units 222-0 to 222-m An adder 224 adds transmission data multiplied by coefficients.
[0040]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the impulse response of the FIR filter unit 22 shown in FIGS.
FIG. 10 illustrates filter output data generated by filtering the difference data generated by the limiter unit 202 (FIG. 5) and the subtraction unit 204 from the value of the transmission data illustrated in FIG. 4 by the FIR filter unit 22. It is.
The FIR filter unit 22 filters the difference data (FIG. 6B) input from the subtraction unit 204 using these components, and outputs the result to the subtraction unit 206.
[0041]
Note that the FIR filter unit 22 has an impulse response characteristic as illustrated in FIG. 9, and is, for example, a bandpass filter that uses one of the subcarriers, for example, the subcarrier No. 8 of the highest frequency illustrated in FIG. (BPF) characteristics.
The values at the respective sampling points of the difference data (FIG. 5) generated by the limiter unit 202 and the subtraction unit 204 are convolved by the FIR filter unit 22 from the transmission data illustrated in FIG. Data is obtained.
That is, in the example shown in FIG. 10, the difference data generated by the limiter unit 202 and the subtraction unit 204 are filtered by the FIR filter unit 22 showing the BPF characteristic using the subcarrier No. 8 illustrated in FIG. , Components other than the band of subcarrier No. 8 are removed.
[0042]
The delay unit 200 delays the transmission data by the processing time of the limiter unit 202, the subtraction unit 204, and the FIR filter unit 22, and outputs the transmission data to the subtraction unit 206.
That is, the delay unit 200 delays the transmission data, compensates for the processing delay of the limiter unit 202, the subtraction unit 204, and the FIR filter unit 22, and adjusts the timing between the transmission data and the filter output data (FIGS. 5 and 8). To match.
[0043]
FIG. 11 is a diagram exemplifying transmission data (peak suppressed transmission data) in which a peak is suppressed by the subtraction unit 206 illustrated in FIG. 5 subtracting difference data from the transmission data illustrated in FIG.
The subtraction unit 206 subtracts the filter output data input from the FIR filter unit 22 from the transmission data input from the delay unit 200, and suppresses a peak generated in the transmission data.
That is, as shown in FIG. 11, the subtraction unit 206 subtracts the filter output data (FIG. 10) generated by the FIR filter unit 22 from the transmission data in which the peak is not suppressed (original waveform; FIG. 4). , And generates peak suppressed transmission data, and outputs the generated data to the transmission unit 12.
[0044]
The transmission unit 12 (FIG. 5) converts the peak suppression transmission data generated by the peak suppression unit 20 into an analog format, converts the frequency, amplifies the power, and transmits the data, as in the OFDM transmitter 1 (FIG. 1). I do.
[0045]
[Features of OFDM transmitter 2]
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating values of transmission data generated by the peak suppressing unit 20 illustrated in FIG.
For example, if the value of the transmission data generated by the transmission data generation unit 10 is simply limited using the threshold + and the threshold − (FIG. 6A), the transmission signal generated from the transmission data thus limited Has a discontinuous waveform and contains a lot of distortion, as can be seen from FIG.
[0046]
On the other hand, if the value of the transmission data is suppressed by subtracting the difference data filtered by the FIR filter unit 22 from the transmission data by the peak suppression unit 20 to obtain the peak suppression transmission data (FIG. 5), the peak suppression transmission data The waveform of the transmission signal generated by the transmission unit 12 from the data is smooth and does not include much distortion as illustrated in FIG.
[0047]
Also, since the FIR filter unit 22 (FIGS. 5 and 8) passes only the band components of the specific subcarriers, the peak suppression unit 20 reduces only the amplitude of the specific subcarriers and reduces the amplitude of the other subcarriers. Do not reduce the amplitude.
Therefore, when the peak suppressor 20 is used, peak suppression can be effectively performed while maintaining the subcarrier components included in the transmission data before processing.
[0048]
The amount of attenuation that the FIR filter unit 22 gives to a specific subcarrier is adjustable. By adjusting this amount of attenuation, the amount of attenuation that the peak suppression unit 20 gives to a specific subcarrier is included in one symbol length. To the extent that it does not affect the total amount of power consumed.
As described above, by adjusting the amount of attenuation given to a specific subcarrier by the peak suppression unit 20, it is possible to minimize the deterioration of the demodulation characteristics when the signal from the OFDM transmitter 2 is received and demodulated. .
[0049]
As described above, according to the OFDM transmitter 2 according to the present invention, it is possible to effectively suppress the peak of the amplitude generated in the transmission signal with a relatively small amount of hardware or the amount of calculation, and to reduce the peak associated with the peak suppression. The distortion of the transmission signal can be reduced.
Further, according to the OFDM transmitter 2 according to the present invention, it is possible to effectively reduce the distortion of the transmission signal and, even though it is possible to prevent the band leakage, adverse effects on the demodulation characteristics on the receiving side are prevented. Can be minimal.
[0050]
[Modification 1]
Hereinafter, a first modification of the OFDM transmitter according to the present invention will be described.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of the third OFDM transmitter 3 according to the present invention.
As shown in FIG. 13, the third OFDM transmitter 3 has a configuration in which the first peak suppression unit 20 of the second OFDM transmitter 2 (FIG. 5 and the like) is replaced with a second peak suppression unit 24. take.
The second peak suppression unit 24 replaces the FIR filter unit 22 with a plurality of FIR filter units 22-1 to 22-k (k is an integer of 2 or more; FIG. 13 illustrates the case where k = 2). , A switching unit 208 and a value determining unit 210 are added.
It should be noted that, of the components of the OFDM transmitter 3 shown in FIG. 13, those substantially the same as those of the OFDM transmitters 1 and 2 shown in FIGS. .
[0051]
The FIR filter units 22-1 and 22-2 have substantially the same configuration as the FIR filter unit 22 of the OFDM transmitter 2 shown in FIGS. 5 and 8, and use different subcarriers as passbands.
The FIR filters 22-1 and 22-2 pass different subcarrier bands among the subcarriers included in the transmission data and output the same to the switching unit 208 as filter output data.
[0052]
The switching unit 208 selects one of the filter output data output from the FIR filter units 22-1 and 22-2 according to the control of the value determination unit 210 and outputs the selected data to the subtraction unit 206.
[0053]
The value determination unit 210 determines the quality of the peak suppression transmission data output from the subtraction unit 206, controls the switching unit 208 based on the determination result, and sets the filter output data of the FIR filter units 22-1 and 22-2. The user is allowed to select one that gives better quality peak suppressed transmission data.
As an example of a criterion for the value determination unit 210 to determine the quality of the peak suppression transmission data, for example, a criterion such as whether the value of the peak suppression transmission data exceeds a threshold + or a threshold value by a fixed number of samples or not. be able to.
Note that the switching of the switching unit 208 may be performed without controlling the value determination unit 210, for example, at fixed time intervals or at sampling intervals.
[0054]
[Modification 2]
Hereinafter, a second modified example of the OFDM transmitter according to the present invention will be described.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of the fourth OFDM transmitter 4 according to the present invention.
As shown in FIG. 14, the fourth OFDM transmitter 4 replaces the second OFDM transmitter 2 (such as FIG. 5) with a plurality of first peak suppression units 20-1 to 20-k (in FIG. 14, In this case, the configuration is changed so as to provide k = 2).
It should be noted that, of the components of the OFDM transmitter 4 shown in FIG. 14, those substantially the same as the components of the OFDM transmitters 1 to 3 shown in FIGS. Have been.
[0055]
However, in the OFDM transmitter 4, the FIR filter units 22 (not shown in FIG. 14, see FIGS. 5 and 8) included in each of the peak suppression units 20-1 and 20-2 have different subcarriers. Is a pass band.
Further, the FIR filter unit 22 included in each of the peak suppression units 20-1 and 20-2 has a larger attenuation for the band component of the subcarrier to be passed than the FIR filter unit 22 of the OFDM transmitters 1 and 3. Is adjusted so that the output gain is reduced.
[0056]
In the OFDM transmitter 4, the transmission data generator 10 generates transmission data from the transmission data in the same manner as in the OFDM transmitters 1, 2, and 3 (FIGS. 1, 5, and 13), and generates a peak suppression unit 20-. Output for 1
[0057]
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of peak suppression performed on transmission data by the peak suppression units 20-1 and 20-2 of the OFDM transmitter 4.
As shown in FIG. 15, similarly to the peak suppression unit 20 in the OFDM transmitter 2, the peak suppression unit 20-1 sets the band of the specific subcarrier included in the transmission data of the portion where the value exceeds the predetermined threshold. By giving attenuation to the peak, transmission data peak suppression is performed and output to the peak suppression unit 20-2.
[0058]
Further, as shown in FIG. 15, the peak suppression unit 20-2 is included in the transmission data of the portion where the value exceeds the predetermined threshold, and is different from the band of the subcarrier to which the peak suppression unit 20-1 attenuates. Peaks of transmission data are suppressed by giving attenuation to the bands of other subcarriers, and output to the transmission unit 12.
[0059]
The transmission unit 12 converts the transmission data input from the peak suppression unit 20-2 into a transmission signal, as in the OFDM transmitters 1, 2, and 3 (FIGS. 1, 5, and 13), and changes the frequency. The signal is converted, further amplified, and transmitted to a wireless line.
[0060]
That is, in the OFDM transmitter 4 (FIG. 14), the peak suppression units 20-1 and 20-2 are subject to the restriction by attenuating the values of the band components of the different subcarriers little by little. The peak suppression effect higher than that of the OFDM transmitters 2 and 3 (FIGS. 5 and 13) is obtained while minimizing the adverse effect on each band component of the subcarrier.
[0061]
As shown in FIG. 15, in the OFDM transmitter 4, for example, the output gain of the FIR filter unit 22 of the peak suppression unit 20-1 is set high, and the output gain of the FIR filter unit 22 of the peak suppression unit 20-1 is set. If a difference is provided between the peak suppression amounts of the peak suppression units 20-1 and 20-2, for example, by setting a lower value, a good transmission data peak suppression effect can be obtained.
In this case, the output gain of the FIR filter unit 22 of the peak suppression unit 20 of the stage close to the transmission data generation unit 10 is set high, and the output gain of the FIR filter unit 22 of the peak suppression unit 20 of the subsequent stage is gradually increased. When set to a low value, a better transmission data peak suppression effect can be obtained.
[0062]
As shown in FIG. 14, in addition to the configuration in which the plurality of first peak suppressing units 20 (FIG. 5) are connected in multiple stages, the second peak suppressing unit 24 ( 13), a configuration in which the first peak suppression unit 20 is connected downstream of the second peak suppression unit 24, or a configuration in which the second peak suppression unit 24 is connected in multiple stages. The same effect as that of the transmitter 4 can be obtained.
[0063]
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
The second and third OFDM transmitters 2 and 3 shown in the first embodiment (FIGS. 5 and 13) attenuate only one subcarrier to reduce a peak generated in transmission data. Suppress.
On the other hand, in the second embodiment, the fifth OFDM transmitter 5 (described later with reference to FIG. 20 and the like) suppresses peaks generated in transmission data by applying attenuation to a plurality of subcarriers. I do.
[0064]
[Overview of OFDM transmitter 5]
First, a peak suppression method in the OFDM transmitter 5 will be described.
In the following description, a case where transmission data includes 16 subcarriers is shown as a specific example.
[0065]
FIG. 16 is a diagram illustrating peaks that may occur when transmission data includes 16 subcarriers.
As shown in FIG. 16, even when the transmission data includes 16 subcarriers, the phases of a number of subcarriers are identical, as in the case where the transmission data illustrated in FIG. 4 includes 8 subcarriers. If so, a peak may occur in the transmission data.
[0066]
FIG. 17 is a diagram exemplifying an impulse response to be shown by the FIR filter unit 22 shown in FIGS. 5 and 8 in order to pass the band of each of the 16 subcarriers shown in FIG.
In order to pass any one of the 16 subcarriers included in the differential data (FIG. 6B) obtained from the transmission data, the OFDM transmitters 2 to 4 (FIGS. 5, 13 and 14) 17), the number of taps of the FIR filter unit 22 (FIG. 8) is set to 31 (m = 30), and the FIR filter unit 22 performs multiplication units 222-0 to 222- so that one of the impulse responses shown in FIG. 30 coefficients (tap coefficients) a0 to a30 may be set.
[0067]
FIG. 18 is a diagram illustrating a combined impulse response obtained by combining the impulse responses shown in FIG.
Hereinafter, a specific example will be described in which the transmission data shown in FIG. 16 is limited by the amplitude values 4 and -4 to generate difference data.
As described above, when it is desired to attenuate a plurality of subcarriers included in the peak of the transmission data, that is, by passing the band of the desired plurality of subcarriers included in the difference data (FIG. 6B). If desired, the center position of a plurality of impulse responses shown in FIG. 17 corresponding to the subcarrier band to be passed is matched, and an appropriate output gain is given to the passed subcarrier band. What is necessary is just to synthesize | combine as follows.
Thus, when the impulse responses shown in FIG. 17 are combined, for example, an impulse response as shown in FIG. 18 is obtained.
Due to this impulse response, amplitudes other than the center are suppressed as shown in the ellipse in FIG.
[0068]
[Synthetic FIR filter]
FIG. 19 is a diagram showing values of filter output data output by the FIR filter unit 22 (FIG. 8) showing the impulse response illustrated in FIG.
When the tap coefficient of the FIR filter unit 22 is set so as to show the impulse response illustrated in FIG. 18 and the difference data (FIG. 6B) is input thereto, the difference data is passed as shown in FIG. The impulse responses for the desired subcarriers are combined, pass through these bands, and filter output data with an appropriate output gain is obtained.
The FIR filter unit 22 that passes the bands of a plurality of subcarriers with an appropriate output gain in this manner is hereinafter referred to as a combined FIR filter.
[0069]
[Configuration of OFDM transmitter 5]
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of the fifth OFDM transmitter 5 according to the present invention.
As shown in FIG. 20, the fifth OFDM transmitter 5 employs a configuration in which the second peak suppression unit 24 of the third OFDM transmitter 3 (FIG. 13) is replaced with a third peak suppression unit 26. .
The third peak suppression unit 26 includes, in the second peak suppression unit 24, FIR filters 22-1 and 22-2 that pass only one specific subcarrier band with reference to FIGS. 16 to 19. As described above, a configuration is adopted in which the filters are replaced by the combined FIR filters 260-1 and 22-2 that pass the bands of a plurality of subcarriers.
20. Of the components of the OFDM transmitter 5 shown in FIG. 20, those substantially the same as the components of the OFDM transmitters 1 to 4 shown in FIGS. 1, 5, 13, and 14 are the same. Reference numerals are given.
[0070]
Each of the combined FIR filters 260-1 and 260-2 passes a band of a plurality of subcarriers from transmission data and outputs the band to the switching unit 208.
For example, as illustrated in FIG. 16 and the like, when the transmission data (difference data) includes 16 subcarriers (No1 to No16), the combined FIR filter 260-1 The synthetic FIR filters 260-1 and 260-2 pass the bands of the carriers No1 to No8, and the synthetic FIR filter 260-2 passes the bands of the ninth to sixteenth subcarriers No9 to No16. Pass bands of sub-carriers of different combinations.
[0071]
[Operation of OFDM transmitter 5]
Hereinafter, the operation of the OFDM transmitter 5 will be described.
In the OFDM transmitter 5, the transmission data generation unit 10 generates transmission data from transmission data and outputs the transmission data to the peak suppression unit 26, as in the first OFDM transmitter 1 (FIG. 1) and the like.
[0072]
In the peak suppression unit 26 (FIG. 20), the delay unit 200 delays the transmission data input from the transmission data generation unit 10 and outputs the transmission data to the subtraction unit 206.
The limiter unit 202 limits the value of the transmission data as shown in FIG.
The subtraction unit 204 subtracts the data input from the limiter unit 202 from the transmission data to generate difference data shown in FIG.
[0073]
Synthetic FIR filter 260-1 passes the first to eighth subcarrier bands included in the transmission data (difference data) to obtain filter output data, which is output to switching section 208 with a predetermined output gain.
The combining FIR filter 260-2 passes the ninth to sixteenth subcarrier bands included in the transmission data (difference data) to obtain filter output data, and outputs the filter output data to the switching unit 208 with a predetermined output gain.
[0074]
Value determination section 210 controls switching section 208 in the same manner as in third OFDM transmitter 3 (FIG. 13), and provides better quality among the filter output data of combined FIR filters 260-1 and 260-2. The user is allowed to select which one gives peak suppressed transmission data.
The switching unit 208 selects one of the filter output data output from the synthetic FIR filters 260-1 and 260-2 under the control of the value determination unit 210 and outputs the selected data to the subtraction unit 206.
[0075]
The subtraction unit 206 subtracts the filter output data selected by the switching unit 208 from the delayed transmission data input from the delay unit 200, and outputs the result to the transmission unit 12.
The transmission unit 12 converts the transmission data whose peak has been suppressed by the peak suppression unit 26 into a transmission signal, and transmits the transmission signal.
[0076]
[Features of OFDM transmitter 5]
FIG. 21 is a diagram exemplifying transmission data whose peak has been suppressed by the fifth OFDM transmitter 5 shown in FIG.
According to the OFDM transmitter 5, as shown in FIG. 21, the peak of the transmission signal is effectively suppressed without impairing the band of the transmission data (original waveform) generated by the transmission data generating unit 10 (FIG. 20, etc.). Can be.
[0077]
When the tap coefficients of the synthetic FIR filters 260-1 and 260-2 (FIG. 20) are set so as to pass through the bands of many subcarriers, the OFDM transmitter 5 generates a peak generated in the transmission data. Can be attenuated little by little over a number of subcarriers included in.
The period during which the OFDM transmitter 5 attenuates the transmission data is only when a peak occurs, and the occurrence of the peak is generally short for one symbol length.
As described above, the OFDM transmitter 5 only applies a very small amount of attenuation to each of the many subcarriers in the transmission data in a very short time.
Therefore, the transmission signal whose peak has been suppressed by the OFDM transmitter 5 hardly affects the demodulation characteristics on the receiving side.
[0078]
In addition, as shown in FIG. 17, unnecessary peaks occur at positions other than the center of the impulse response of the FIR filter unit 22 (FIG. 8) that passes any band of the subcarriers included in the transmission data.
In addition, since the impulse response of the FIR filter unit 22 is symmetrical, unnecessary peaks are generated on both sides of the center, and negative peaks generated on both sides of the center are remarkable when the FIR filter unit 22 has a narrow band. .
[0079]
Such an unnecessary peak in the impulse response of the FIR filter unit 22 is newly generated at another point due to an influence on a band other than the subcarrier to be attenuated when the peak is suppressed, for example, a signal rebound. It may cause peaks or excessive signal attenuation.
On the other hand, the impulse responses of the combined FIR filters 260-1 and 260-2 of the OFDM transmitter 5 (FIG. 20) are as illustrated in FIG. 18, and unnecessary peaks other than the center are clearly suppressed. .
Therefore, in the OFDM transmitter 5, as a result of suppressing the peak of the transmission data, a problem such as a new peak occurring at another position does not occur.
[0080]
In general, as the number of subcarriers included in the transmission data increases, the peak generated in the transmission data tends to be sharper and the amplitude tends to increase.
On the other hand, the OFDM transmitter 5 (FIG. 20) can reduce the amount of attenuation applied to each subcarrier band as the number of subcarriers increases, so that peak suppression of transmission data containing many subcarriers can be achieved. Suitable for
As described above, despite having many many excellent characteristics, the components of the fifth OFDM transmitter 5 are completely increased as compared with the third OFDM transmitter 3 shown in FIG. I haven't.
[0081]
[Modification 3]
As described above, the combined FIR filter 260-1 passes the bands of the first to eighth subcarriers among the first to sixteenth subcarriers included in the transmission data (difference data), and -2 indicates the case where the ninth to sixteenth bands are passed. For example, the combined FIR filter 260-1 passes the first to fourth subcarrier bands and the combined FIR filter 260-2. However, there may be a subcarrier band that neither of the synthetic FIR filters 260-1 and 260-2 pass, such as passing the thirteenth to sixteenth subcarrier bands.
[0082]
Also, for example, the combined FIR filter 260-1 passes the band of the first to tenth subcarriers, and the combined FIR filter 260-2 passes the band of the seventh to sixteenth subcarriers. , There may be a band of a subcarrier that is passed by any of the synthetic FIR filters 260-1 and 260-2.
In this way, it is possible to arbitrarily select which subcarrier band each synthetic FIR filter 260 passes, in addition to the number of the synthetic FIR filters 260.
When each of the plurality of combined FIR filters 260 passes only a band of one specific subcarrier, the combined FIR filter 260 is substantially the same as the FIR filter 22. The fifth OFDM transmitter 5 including the 260 (the peak suppression unit 26) is substantially the same as the third OFDM transmitter 3 (the peak suppression unit 24).
[0083]
[Modification 4]
Hereinafter, a fourth modified example of the OFDM transmitter according to the present invention will be described.
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of the sixth OFDM transmitter 6 according to the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of the fourth peak suppressing unit 28 shown in FIG.
As shown in FIG. 22, the sixth OFDM transmitter 6 includes the first peak suppression units 20-1 to 20-k of the fourth OFDM transmitter 4 (FIG. 14) and the fourth peak suppression unit 28. -1 to 28-k (FIG. 22 illustrates the case where k = 2).
In addition, among the components of the OFDM transmitter 6 shown in FIG. 22, those substantially the same as the components of the first to fifth OFDM transmitters 1 to 5 shown in FIG. Have been.
[0084]
As shown in FIG. 23, in the OFDM transmitter 6, the fourth peak suppression units 28-1 and 28-2 are respectively provided with FIR filters 22 of the first peak suppression units 20-1 and 20-2 (FIG. 5). Are replaced with the combined FIR filters 260-1 and 260-2 (not shown in FIG. 22) shown in FIG.
[0085]
In the OFDM transmitter 6, the transmission data generation unit 10 generates transmission data from the transmission data and outputs it to the peak suppression unit 28-1, as in the first OFDM transmitter 1 (FIG. 1) and the like. .
The peak suppression unit 28-1 performs peak suppression of transmission data by giving attenuation to a plurality of subcarrier bands included in transmission data in a portion where the value exceeds a predetermined threshold. 2 is output.
[0086]
The peak suppression unit 28-2 includes a plurality of subcarriers in a different combination from the plurality of subcarriers that are included in the transmission data of which the value exceeds the predetermined threshold and that the peak suppression unit 28-1 provides attenuation. The transmission data is peak-suppressed by giving attenuation to the transmission data and output to the transmission unit 12.
[0087]
The transmission unit 12 converts the transmission data input from the peak suppression unit 20-2 into a transmission signal, converts the frequency, and further power amplifies, as in the first OFDM transmitter 1 (FIG. 1) and the like. And transmits it to the wireless line.
[0088]
In the sixth OFDM transmitter 6, for example, the output gain of the combined FIR filter 260-1 (not shown in FIG. 22) of the peak suppression unit 28-1 is set high, and the output of the combined FIR filter 260-2 is set. As in the case of the fourth OFDM transmitter 4, a difference may be provided between the peak suppression amounts of the peak suppression units 28-1 and 28-2, such as setting the gain low.
As in the OFDM transmitter 6, by performing the peak suppression of the transmission data stepwise, the attenuation given to the subcarriers included in the transmission data can be further dispersed, so that the peak of the transmission signal can be more effectively suppressed. can do.
The sixth OFDM transmitter 6 can be modified in the same manner as the second modification of the OFDM transmitter according to the present invention described above with reference to FIG.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the amplitude limiting device of the present invention, the peak value of the amplitude of a transmission signal in a multicarrier communication system or the like can be effectively suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first OFDM transmitter exemplified for explaining the background of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a hardware configuration of a transmission data generation unit illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a quadrature modulation unit illustrated in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating a peak occurring in the amplitude of a transmission signal generated by the OFDM transmitter illustrated in FIG. 1 and the like as a specific example in a case where the number of subcarriers is eight.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a second OFDM transmitter 2 according to the present invention.
6A and 6B are diagrams schematically illustrating the operation of the peak suppression unit shown in FIG. 5; FIG. 6A is a diagram illustrating transmission data values and threshold values generated by a transmission data generation unit (FIGS. 1 and 5); (B) shows the value of the difference data output by the subtraction unit of the peak suppression unit (FIG. 5).
FIG. 7 is a diagram schematically showing values of data output by a limiter unit of the peak suppression unit shown in FIG.
8 is a diagram showing a configuration of an FIR filter unit 22 shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an impulse response of the FIR filter unit illustrated in FIGS. 5 and 8;
10 is a diagram exemplifying filter output data generated by filtering the difference data generated by the limiter unit (FIG. 5) and the subtraction unit from the value of the transmission data illustrated in FIG. 4 by the FIR filter unit;
11 is a diagram illustrating transmission data (peak suppressed transmission data) in which a peak is suppressed by the subtraction unit illustrated in FIG. 5 by subtracting difference data from the transmission data illustrated in FIG. 4;
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating values of transmission data generated by a peak suppression unit illustrated in FIG. 5;
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a third OFDM transmitter according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a fourth OFDM transmitter according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of peak suppression performed on transmission data by a peak suppression unit of the OFDM transmitter.
FIG. 16 is a diagram illustrating peaks that may occur when transmission data includes 16 subcarriers.
FIG. 17 is a diagram exemplifying an impulse response to be shown by the FIR filter unit shown in FIGS. 5 and 8 in order to pass each band of the 16 subcarriers shown in FIG. 16;
FIG. 18 is a diagram illustrating a combined impulse response obtained by combining the impulse responses shown in FIG. 17;
19 is a diagram illustrating values of filter output data output by the FIR filter unit (FIG. 8) showing the impulse response illustrated in FIG.
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration of a fifth OFDM transmitter according to the present invention.
21 is a diagram illustrating transmission data whose peak has been suppressed by the fifth OFDM transmitter shown in FIG. 20;
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a sixth OFDM transmitter according to the present invention.
FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration of a fourth peak suppression unit illustrated in FIG. 22;
[Explanation of symbols]
1 to 6 OFDM transmitter,
10: transmission data generation unit
100 ... S / P,
102 ... mapping unit,
104: IFFT section,
110 ... quadrature modulator,
112 ... a carrier generation unit,
114 ・・・ mixer section,
116 ・・・ Phase shift section,
118 ... addition unit,
12 ... transmission unit,
120 ... D / A,
122 ... local oscillation circuit,
124 ... frequency conversion circuit,
126 ... power amplifier,
128 ... antenna,
20, 24, 26, 28 ... peak suppression unit,
200: delay unit,
202 ・・・ Limiter part,
204, 206 ... subtraction unit,
208 ... switching unit,
210 ... value determination unit,
22 ... FIR filter section
260 ... Synthetic FIR filter section
220 ... delay unit,
222 ... multiplication unit,
224 ... addition unit,

Claims

Multi-carrier signal generation means for generating a digital multi-carrier signal including a plurality of sub-carrier components,
A multi-carrier signal generation device having an amplitude limiting unit that limits the amplitude of the generated multi-carrier signal,
The amplitude limiting means,
Of the generated multi-carrier signal, a portion exceeding a limit value defined for the amplitude of the multi-carrier signal, and a difference signal generation unit that generates a difference signal indicating a difference between the limit value and
Filtering means for filtering the generated difference signal, wherein one or more of one or more combinations of a plurality of bands included in the multi-carrier signal, which are different from other filtering means, are extracted. Filtering means,
Limiting means for reducing, from the generated multicarrier signal, one or more combinations of a plurality of bands extracted from the differential signal to limit the value of the multicarrier signal. .

Multi-carrier signal generation means for generating a digital multi-carrier signal including a plurality of sub-carrier components,
A multi-carrier signal generating apparatus having a plurality of amplitude limiting means for limiting the amplitude of the generated multi-carrier signal,
Each of the plurality of amplitude limiting means,
Of the generated multi-carrier signal, a portion exceeding a limit value defined for the amplitude of the multi-carrier signal, and a difference signal generation unit that generates a difference signal indicating a difference between the limit value and
Filtering means for filtering the generated difference signal, wherein one or more combinations of a plurality of bands included in the multicarrier signal, which are different from the filtering means of another amplitude limiting means, are extracted. Filtering means;
From the generated multi-carrier signal, by reducing any one or more combinations of a plurality of bands extracted from the difference signal, having a limiting means to limit the value of the multi-carrier signal,
A multi-carrier signal generating apparatus for limiting the value of the multi-carrier signal input from the multi-carrier signal generating means or the preceding amplitude limiting means.

The filtering means is the same as the filtering means of the other amplitude limiting means, wherein one of the combinations of one or more of a plurality of bands included in the multicarrier signal is different from the filtering means of the other amplitude limiting means. 3. The multi-carrier signal generating apparatus according to claim 2, wherein the multi-carrier signal generating apparatus extracts the signal with a different output gain.

4. The multicarrier signal generation device according to claim 1, wherein the filtering unit extracts any one or more combinations of bands of a plurality of subcarrier components included in the multicarrier signal. 5.

Digital / analog converting means for converting the multicarrier signal having the limited value into a transmission signal in an analog format;
The multicarrier signal generation device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a power amplifying unit that power amplifies the analog transmission signal.