JP2004336564A - マルチキャリア送信装置、基地局装置及び移動体通信端末装置 - Google Patents
マルチキャリア送信装置、基地局装置及び移動体通信端末装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ピーク抑圧信号挿入手法や送信信号系列選択手法やＰＴＳ手法とピーククリッピング手法とを組み合わせて用いても、複素ベースバンド信号の信号電力損失を確実に削減できるマルチキャリア送信装置を提供すること。
【解決手段】抑圧信号計算部１１０は、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによる信号電力損失を削減するためのピーク抑圧信号を算出し、このピーク抑圧信号を抑圧信号挿入部１０３に出力する。抑圧信号挿入部１０３は、変調部１０２から出力されてくる複素ベースバンド信号に、抑圧信号計算部１１０から出力されてくるピーク抑圧信号を付加する。
【選択図】 図１
【解決手段】抑圧信号計算部１１０は、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによる信号電力損失を削減するためのピーク抑圧信号を算出し、このピーク抑圧信号を抑圧信号挿入部１０３に出力する。抑圧信号挿入部１０３は、変調部１０２から出力されてくる複素ベースバンド信号に、抑圧信号計算部１１０から出力されてくるピーク抑圧信号を付加する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア伝送において送信信号の振幅制限処理を行う送信装置に関する。さらには、このマルチキャリア送信装置を具備する基地局装置及び移動体通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア伝送方式は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数の搬送波（サブキャリア）を用いてデータを伝送することにより、伝送効率を向上させ、結果的に高速伝送を可能とする技術である。特にＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式は、データが配置される複数のサブキャリアが相互に直交しているため、マルチキャリア通信方式の中で最も周波数利用効率が高い方式である。このため、ＯＦＤＭ方式やＯＦＤＭ方式にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式が、将来の高速伝送技術として検討されている。
【０００３】
上述したように、ＯＦＤＭ変調方式等のマルチキャリア変調方式においては、複数のサブキャリアを用いて並列伝送を行う。この際、各サブキャリアの位相が揃ってしまうと、平均送信電力と比較して著しく大きな送信ピーク電力が発生する。送信ピーク電力が大きい場合、信号増幅による非線型歪みを防ぐために、広いダイナミックレンジにわたって出力の直線性を維持できる送信パワーアンプを使用しなければならないが、一般にこのようなアンプは効率が低く、装置の消費電力が大きくなる。
【０００４】
そこで、送信ピーク電力対平均電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を低減するために様々な手法が考案されてきた。例えば、特定のサブキャリア特に直流成分にピーク抑圧信号を挿入することにより、送信ピーク電力を削減する方法が知られている。この方法では、最大振幅を生じている時間波形サンプル点と逆位相のピーク抑圧信号を生成し、このピーク抑圧信号を送信信号に付加することによって、送信信号の最大振幅を低減している（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
【０００５】
また、別の手法として、確率的にＰＡＰＲを低減する手法が知られている。例えば、同一の情報信号から複数の送信信号系列の候補を生成し、これらの候補の中から送信ピーク電力が最も低くなる送信信号系列を選択することによってＰＡＰＲを確率的に低減する手法である。
【０００６】
また、別の手法として、ＰＴＳ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）と呼ばれる部分系列伝送を用いた手法も知られている。ＰＴＳにおいては、複数のサブキャリアのグループが形成され、グループ毎に逆フーリエ変換処理が行われ、グループ毎に異なる位相係数が乗算される。そして、全グループの出力が加算されて得られた信号について、その送信ピーク電力が最も低くなる位相係数の系列が選択される。さらに、選択された位相係数の系列を受信側へ通知するためのサイド情報が送信され、受信側ではこのサイド情報に基づいて位相の逆回転が行われ、データが復調される（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００７】
ところで、前記ＰＡＰＲ低減手法では、入力情報信号パターンによっては送信ピーク電力を低減できない場合がある。そのため、前記時間波形の振幅を既定のしきい値以下に確実に低減させるには、ピーククリッピングと呼ばれる手法が用いられることがある（例えば、特許文献４参照）。ピーククリッピング手法では、複素ベースバンド信号の時間波形について既定のしきい値を超える部分を削除即ちクリッピングすることによって前記時間波形の振幅を制限する。なお、ピーククリッピングを行う場合、送信信号に非線型歪みが生じて、送信信号の特性が劣化する。また、この場合、帯域外不要輻射が発生するため、この帯域外不要輻射をフィルタで除去する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２０５２７６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７５０４４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７１２９２号公報
【特許文献４】
特開２００２−４４０５４号公報
【非特許文献１】
Ｍｕｌｌｅｒ， Ｓ．Ｈ． ； Ｈｕｂｅｒ， Ｊ．Ｂ．， ”ＯＦＤＭ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ ｂｙ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９９７， Ｖｏｌｕｍｅ：３３， Ｉｓｓｕｅ：５
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のピーク抑圧信号を挿入する手法や確率的にＰＡＰＲを低減する手法では、ピーククリッピングとの併用を考慮していない。このため、これらの手法とピーククリッピングを組み合わせただけでは、所望の効果が得られない場合がある。
【００１０】
図７に、複素ベースバンド信号の時間波形にピーク抑圧信号を挿入することにより、複素ベースバンド信号の電力損失が変化する様子を示す。
【００１１】
図７（ａ）に、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルを示す。その横軸は時間サンプルであり、その縦軸は時間サンプルに対する振幅である。図７（ａ）に示された時間波形サンプルの振幅は、４〜−１２の間で変化している。ここで、ピーククリッピングにより前記振幅を５以下に抑圧すると、１個の時間波形サンプルが抑圧され、この抑圧による信号電力損失は７×７＝４９となる。
【００１２】
図７（ａ）に記載の時間波形サンプルに対して従来の手法により直流ピーク抑圧信号を挿入する場合、このピーク抑圧信号は振幅＋４の直流成分となる。この振幅＋４の直流成分からなるピーク抑圧信号を図７（ａ）の時間波形サンプルに付加した時間波形サンプルを図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示された時間波形サンプルでは、振幅が８〜−８の間で変化しており、ピーク抑圧信号の付加により時間波形サンプルの最大振幅が抑圧されることが判る。ここで、ピーククリッピングにより前記振幅を５以下に抑圧すると、７個の時間波形サンプルが抑圧され、この抑圧による信号電力損失は３×３＋２×２＋３×３＋３×３＋１×１＋３×３＋３×３＝５０となる。このことから、従来の手法を単に組み合わせただけでは、ピーククリッピングにおける信号電力損失が却って大きくなり、非線型歪みに起因する複素ベースバンド信号の特性劣化が増大する場合もあることが判る。一方で、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）の時間波形サンプルにピーク抑圧信号として振幅＋１の直流成分を付加すると、前記ピーククリッピングによる信号電力損失を６×６＝３６に削減できる。
【００１３】
ピーククリッピングによる信号電力損失は、受信側において、損失分の電力に相当する雑音が送信信号に重畳された状態で観測される。従って、ピーククリッピングによる信号電力損失を削減することは、マルチキャリア伝送において極めて重要である。
【００１４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ピーク抑圧信号挿入手法や送信信号系列選択手法やＰＴＳ手法等とピーククリッピング手法とを組み合わせて用いても、複素ベースバンド信号の信号電力損失を確実に削減できるマルチキャリア送信装置、並びにこのマルチキャリア送信装置を具備する基地局装置及び移動体通信端末装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に抑圧するときに生じる信号電力損失を削減するための前処理を施す前処理手段と、前記前処理を施された前記複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を前記しきい値以下に抑圧するピーク抑圧手段と、前記ピーク抑圧手段から出力されてくる前記複素ベースバンド信号をマルチキャリア信号に変換して送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、ピーク抑圧手段におけるピーククリッピングよって生じる信号電力損失が最小となる処理条件を前処理手段において予め試算し、この試算結果に基づいて前処理手段が複素ベースバンド信号に前処理を施すため、複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施すことによって生じる信号電力損失を確実に削減することができる。
【００１７】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記前処理手段は、前記しきい値以下に抑圧するときに生じる前記信号電力損失を試算し、この試算に基づいて前記信号電力損失を削減するピーク抑圧信号を算出する抑圧信号計算手段と、前記ピーク抑圧信号を前記複素ベースバンド信号に付加する抑圧信号挿入手段と、を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、複素ベースバンド信号にピーク抑圧信号を付加するため、非線型歪みに起因する特性劣化を抑圧することができる。
【００１９】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記抑圧信号計算手段は、時刻ｔにおける前記複素ベースバンド信号の時間波形サンプルをＳ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）とし、時刻ｔにおけるピーク抑圧信号をＸ（ｔ）＝ＸＩ（ｔ）＋ｊＸＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）とし、前記しきい値をＫとする場合において、
【数３】
で定義される関数ｆ（ｔ）の加算値
【数４】
を最小にするピーク抑圧信号を算出する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、前処理手段においてしきい値Ｋと複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳ（ｔ）とに基づきピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が自動的に算出されるため、しきい値Ｋと複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳ（ｔ）とがランダムに変化する場合でも、ピーククリッピングによって生じる複素ベースバンド信号の信号電力損失を常に最小に維持することができる。
【００２１】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記抑圧信号計算手段は、適応アルゴリズムによりピーク抑圧信号を算出する構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、ピーク抑圧信号が適応アルゴリズムにより算出されるため、ピーク抑圧信号の最適解を正確、かつ、迅速に算出することができる。
【００２３】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記ピーク抑圧手段は、前記複素ベースバンド信号の時間波形を前記しきい値以下に抑圧する前にサンプル化し、前記しきい値以下に抑圧される時間波形サンプルの位置情報又は振幅情報を含む冗長信号を生成して、前記しきい値以下に抑圧された前記複素ベースバンド信号と伴に前記冗長信号を出力する冗長信号生成手段を具備し、前記送信手段は、前記マルチキャリア送信信号と伴に前記冗長信号を送信する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、ピーククリッピングを施される前の複素ベースバンド信号の時間波形サンプルについての冗長信号が送信信号と伴に受信側装置に送信されるため、受信側装置におけるピーククリッピングを施される前の時間波形の復元が容易になる。
【００２５】
本発明に係る基地局装置は、前記発明に係るマルチキャリア送信装置を具備する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、前記発明による効果を奏する基地局装置が得られるため、高解像度で高品質の映像及び音声を受信側装置に送信することができる。
【００２７】
本発明に係る移動体通信端末装置は、前記発明に係るマルチキャリア送信装置を具備する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、前記発明による効果が奏されるため、消費電力量が少なく一度の充電で長時間使用できる移動体通信端末装置が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施す場合において、ピーククリッピングにより生じる信号電力損失を試算することによって信号電力損失を削減するための最適解を事前に算出し、この最適解に基づいて複素ベースバンド信号に前処理を施すことである。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、マルチキャリア変調方式としてＯＦＤＭ変調方式を使用する場合について説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１では、前処理手段において前記信号電力損失を削減するためにピーク抑圧信号を算出し、このピーク抑圧信号を複素ベースバンド信号に挿入する。
【００３２】
図１は、本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置１００の構成を示すブロック図である。
【００３３】
マルチキャリア送信装置１００は、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ：直／並列）変換部１０１、変調部１０２、前処理部１２０、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１０４、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ：並／直列）変換部１０５、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ガードインターバル）挿入部１０６、Ｄ／Ａ変換部１０７、無線送信部１０８、アンテナ素子１０９及びピーク抑圧部１１１を具備する。また、前処理部１２０は、抑圧信号挿入部１０３及び抑圧信号計算部１１０を具備する。
【００３４】
Ｓ／Ｐ変換部１０１は、入力データをＳ／Ｐ変換して、サブキャリアと同数の並列データを生成する。変調部１０２は、Ｓ／Ｐ変換部１０１から出力されてくる並列データ毎に変調処理を施し、複数の複素ベースバンド信号を生成する。
【００３５】
抑圧信号計算部１１０は、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによる信号電力損失を削減するためのピーク抑圧信号を算出し、このピーク抑圧信号を抑圧信号挿入部１０３に出力する。なお、抑圧信号計算部１１０の構成及びピーク抑圧信号の算出方法については後述する。
【００３６】
抑圧信号挿入部１０３は、変調部１０２から出力されてくる複素ベースバンド信号に、抑圧信号計算部１１０から出力されてくるピーク抑圧信号を付加する。
【００３７】
ＩＦＦＴ部１０４は、ピーク抑圧信号を付加された複数の複素ベースバンド信号にＩＦＦＴ処理を施し、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルを生成する。Ｐ／Ｓ変換部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から出力されてくる複素ベースバンド信号の時間波形サンプルにＰ／Ｓ変換処理を施すことにより、ＯＦＤＭシンボルを生成する。ＧＩ挿入部１０６は、ＯＦＤＭシンボルにガードインターバルを挿入する。Ｄ／Ａ変換部１０７は、ピーク抑圧部１１１においてピーク抑圧即ちピーククリッピングを施されたＯＦＤＭシンボルに対してＤ／Ａ変換処理を施す。無線送信部１０８は、Ｄ／Ａ変換されたＯＦＤＭシンボルに対してアップコンバート等の無線送信処理を施し、非線形増幅器により送信信号を電力増幅する。アンテナ素子１０９は、無線送信部１０８から出力されてくるＯＦＤＭシンボルを受信側装置に無線送信する。
【００３８】
ピーク抑圧部１１１は、ガードインターバルを挿入されたＯＦＤＭシンボルの時間波形の振幅について、既定のしきい値を超える部分を削除する即ちピーククリッピングを行う。
【００３９】
図２は、抑圧信号計算部１１０の構成を示すブロック図である。
【００４０】
抑圧信号計算部１１０は、ＩＦＦＴ部２０１、関数ｆ（ｔ）算出部２０２、バッファ部２０３、比較部２０４、適応アルゴリズム部２０５、ピーク抑圧信号生成部２０６及びＦＦＴ部２０７を具備する。
【００４１】
ＩＦＦＴ部２０１は、変調部１０２から並列して出力されてくる複数の複素ベースバンド信号にＩＦＦＴ処理を施し、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳ（ｔ）を生成する。
【００４２】
関数ｆ（ｔ）算出部２０２は、ＩＦＦＴ部２０１から出力されてくる前記時間波形サンプルＳ（ｔ）と、ピーク抑圧信号生成部２０６から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）と、ピーク抑圧部１１１において既定されるしきい値Ｋと、に基づいて、
【数５】
で定義される関数ｆ（ｔ）を算出する。また、関数ｆ（ｔ）算出部２０２は、時間サンプルｔ毎に設けられるため、一つの算出部は割り当てられた時間サンプルｔのみのｆ（ｔ）を算出する。また、個々の関数ｆ（ｔ）算出部２０２から出力されてくる関数ｆ（ｔ）は、全て加算されてバッファ部２０３及び比較部２０４に出力される。
【００４３】
バッファ部２０３は、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から出力されてくる関数ｆ（ｔ）の加算値を保持すると伴に、それまで保持していた前回の関数ｆ（ｔ）の加算値を比較部２０４に出力する。
【００４４】
比較部２０４は、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から関数ｆ（ｔ）の加算値を入力され、かつ、バッファ部２０３から前回の関数ｆ（ｔ）の加算値を入力される。そして、比較部２０４は、今回の前記加算値と前回の前記加算値との差（以下「Σｆ（ｔ）の差」という）を算出する。
【００４５】
適応アルゴリズム部２０５は、比較部２０４から今回の関数ｆ（ｔ）の加算値と伴に出力されてくるΣｆ（ｔ）の差を蓄積し、適応アルゴリズムを用いて関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値を小さくするピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を生成するための調整信号Ａ１を生成する。この適応アルゴリズムとしては、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム又はＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム等が例示される。そして、適応アルゴリズム部２０５は、この調整信号Ａ１をピーク抑圧信号生成部２０６に逐次出力する。また、適応アルゴリズム部２０５は、関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値が最小になったと判定したときには、そのときのピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）をＦＦＴ部２０７に出力するようにピーク抑圧信号生成部２０６に指示する。
【００４６】
ピーク抑圧信号生成部２０６は、適応アルゴリズム部２０５から出力されてくる調整信号Ａ１の内容に従ってピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を調整して、この調整されたピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を関数ｆ（ｔ）算出部２０２に出力する。また、ピーク抑圧信号生成部２０６は、適応アルゴリズム部２０５からの指示に従い、ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）をＦＦＴ部２０７に出力する。ここで、ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を、既定のサブキャリアのみから構成することができる。特に、ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を直流成分のみから構成することにより、ピーク抑圧信号の生成が容易になる。
【００４７】
ＦＦＴ部２０７は、ピーク抑圧信号生成部２０６から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施した後に、このＦＦＴ処理されたピーク抑圧信号を抑圧信号挿入部１０３に出力する。
【００４８】
次いで、マルチキャリア送信装置１００の機能及び動作について詳細に説明する。
【００４９】
Ｓ／Ｐ変換部１０１に入力されたデータは、Ｓ／Ｐ変換処理及び変調部１０２で所定の処理を施された後に複数の複素ベースバンド信号として前処理部１２０に入力される。これらの複素ベースバンド信号は、抑圧信号挿入部１０３において抑圧信号計算部１１０からピーク抑圧信号が出力されてくるまで一時保持される。
【００５０】
このピーク抑圧信号は、以下のようにして生成される。前記複素ベースバンド信号は、抑圧信号挿入部１０３への出力と平行して、抑圧信号計算部１１０にも出力される。抑圧信号計算部１１０に入力された複素ベースバンド信号は、ＩＦＦＴ部２０１においてＩＦＦＴ処理を施されて、その時間波形サンプルＳ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）が生成される。この時間波形サンプルＳ（ｔ）は、時間サンプルｔ毎に設けられた関数ｆ（ｔ）算出部２０２にそれぞれ出力される。時間サンプルｔ毎の関数ｆ（ｔ）算出部２０２においては、時間波形サンプルＳ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）と、ピーク抑圧信号生成部２０６から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）＝ＸＩ（ｔ）＋ｊＸＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）と、ピーク抑圧部１１１において既定されるしきい値Ｋと、に基づいて式（１）で定義される時間サンプルｔ毎の関数ｆ（ｔ）が算出される。そして、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から出力されてくる時間サンプル毎の関数ｆ（ｔ）が全て加算され、この関数ｆ（ｔ）の加算値がバッファ部２０３及び比較部２０４に出力される。バッファ部２０３には、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から前回出力されてきた関数ｆ（ｔ）の加算値が保持されており、今回の関数ｆ（ｔ）の加算値が入力されることにより、前回の関数ｆ（ｔ）の加算値が押し出されて比較部２０４に出力される。従って、比較部２０４には、今回の関数ｆ（ｔ）の加算値と前回の関数ｆ（ｔ）の加算値とが同時に入力されることになる。比較部２０４では、これら加算値が比較されてΣｆ（ｔ）の差が算出される。
【００５１】
続いて、このΣｆ（ｔ）の差と今回の関数ｆ（ｔ）の加算値とが適応アルゴリズム部２０５に入力され、ここでＬＭＳアルゴリズム等により関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値をより小さくするピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が算出される。そして、この算出されたピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を生成するように、適応アルゴリズム部２０５からピーク抑圧信号生成部２０６に調整信号Ａ１が出力される。
【００５２】
続いて、ピーク抑圧信号生成部２０６では、この調整信号Ａ１に従って適宜ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が生成される。続いて、調整信号Ａ１に従って生成されたピーク抑圧信号が、ピーク抑圧信号生成部２０６から時間サンプルｔ毎に設けられた関数ｆ（ｔ）算出部２０２にそれぞれ出力される。続いて、関数ｆ（ｔ）算出部２０２では、この調整信号Ａ１に従って生成されたピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を用いて、時間サンプルｔ毎の関数ｆ（ｔ）が再度計算される。
【００５３】
この関数ｆ（ｔ）算出部２０２、バッファ部２０３、比較部２０４、適応アルゴリズム部２０５及びピーク抑圧信号生成部２０６で形成されるルーチンによる信号処理は、関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値が最小となるまで繰り返し実行される。そして、最終的に適応アルゴリズム部２０５によって関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値が最小になったことが確認されたときに、適応アルゴリズム部２０５からピーク抑圧信号生成部２０６にそのときのピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）をＦＦＴ部２０７に出力するように指示が出力される。この指示が出力されたときに、ピーク抑圧信号生成部２０６からＦＦＴ部２０７にピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が出力される。続いて、このピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）は、ＦＦＴ部２０７においてＦＦＴ処理を施された後に抑圧信号挿入部１０３に出力される。
【００５４】
続いて、抑圧信号挿入部１０３では、保持されている複素ベースバンド信号に抑圧信号計算部１１０から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が付加（加算）される。このピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）は、上記の通り複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施すときに生じる信号電力損失を最小とするようにシミュレーションによって設計されたものである。そのため、このピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を複素ベースバンド信号に付加すれば、ピーククリッピングによって生じる信号電力損失を従来のピーク抑圧信号挿入手法とピーククリッピング手法とを単に組み合わせた場合に生じる信号電力損失よりも確実に小さくすることができる。
【００５５】
続いて、ピーク抑圧信号を付加された複素ベースバンド信号は、ＩＦＦＴ部１０４、Ｐ／Ｓ変換部１０５及びＧＩ挿入部１０６において所定の処理を施された後に、ピーク抑圧部１１１に出力される。続いて、ピーク抑圧部１１１においてガードインターバルを挿入されたＯＦＤＭシンボル（複素ベースバンド信号）は、既定のしきい値Ｋを超える部分についてピーククリッピングを施される。続いて、ピーククリッピングを施された複素ベースバンド信号は、Ｄ／Ａ変換部１０７、無線送信部１０８及びアンテナ素子１０９において所定の処理を施された後、受信側装置に無線送信される。
【００５６】
本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置１００によれば、複素バースバンド信号がピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施される前に、このピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最小とするように抑圧信号計算部１１０においてシミュレートされたピーク抑圧信号が抑圧信号挿入部１０３において複素ベースバンド信号に付加されるため、前記信号電力損失を確実に削減することができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置１００によれば、ピーク抑圧部１１１において複素ベースバンド信号にピーククリッピングが施されるため、非線型歪みに起因する特性劣化を抑圧することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る通信システムを以下のように変形したり、応用したりしてもよい。
【００５９】
本実施の形態においては、ピーク抑圧部１１１において複素ベースバンド信号の時間波形サンプルについて既定のしきい値Ｋを超える部分に限りピーククリッピングを施す場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば前記既定のしきい値Ｋを超える部分と時間サンプル軸上でしきい値Ｋに近接するサンプル点とに重み付け関数を重畳し、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルの最大振幅値を既定のしきい値以下に抑圧してもよい。このようにすれば、帯域制限後の送信信号におけるピーク電力値の再発生を効果的に防ぐことができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じた所望帯域外成分を除去することなく受信側装置に送信する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば前記所望帯域外成分をバンドパスフィルタで除去した後に送信するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、ピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施された複素ベースバンド信号のみが出力される場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えばピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施される前の複素ベースバンド信号について再度時間波形サンプルを生成し、この時間波形サンプルについての位置情報乃至振幅情報を含む冗長信号を別途生成して、この冗長信号を前記複素ベースバンド信号に添えて出力するようにしてもよい。このようにすれば、前記冗長信号が複素ベースバンド信号の時間波形サンプルの外部情報として受信側装置に送信されるため、ピーククリッピングを施された複素ベースバンド信号が送信されてくる場合でも、受信側装置においてピーククリッピングを施される前の複素ベースバンド信号の時間波形を容易に復元することができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＯＦＤＭ方式の送信装置について説明したが、通信装置に関する通常の知識を有する者であれば、本実施の形態の記載に基づいてＯＦＤＭ方式の基地局装置及び移動体通信端末装置を作製できることは明らかである。
【００６３】
（実施の形態２）
本発明に係る実施の形態２では、前処理手段において、インタリーブ等の信号系列を無作為に複数生成し、これらの信号系列を用いて入力信号を処理した後に、各信号系列で処理された入力信号（複素ベースバンド信号）を比較する。そして、本実施の形態では、前処理手段において、各信号系列で処理された複素ベースバンド信号の中から、ピーク抑圧手段における信号電力損失を最も小さくできる信号系列を選択する。
【００６４】
以下、本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００６５】
図３は、マルチキャリア送信装置３００の構成を示すブロック図である。
【００６６】
本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置３００は、前記実施の形態１におけるマルチキャリア送信装置において、前処理部１２０における抑圧信号挿入部１０３及び抑圧信号計算部１１０の代わりに、前処理部３２０に系列生成部３０１及び系列比較選択部３０４を具備する。また、マルチキャリア送信装置３００では、複数の信号系列を同時に複数生成するため、信号系列毎に系列生成部３０１、Ｓ／Ｐ変換部３０２及び変調部３０３が設けられる。
【００６７】
系列生成部３０１は、入力信号に対して誤り訂正符号化、スクランブル符号化又はインタリーブ等からなる信号系列による変換処理を施す。また、系列生成部３０１は複数設けられ、各系列生成部３０１＃ｋ間で信号系列が重ならないように調整される。
【００６８】
各系列生成部３０１＃ｋは、前記信号系列で処理された入力信号を、Ｓ／Ｐ変換部３０２＃ｋ及び変調部３０３＃ｋを介して系列比較選択部３０４に出力する。ここで、Ｓ／Ｐ変換部３０２＃ｋ及び変調部３０３＃ｋは、前記実施の形態１におけるＳ／Ｐ変換部１０１及び変調部１０２と同じ機能を発揮する。
【００６９】
系列比較選択部３０４は、各変調部３０３＃ｋから出力されてくる各信号系列で処理された複素ベースバンド信号の中からピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失が最も小さくなる信号系列を選択し、この選択された信号系列で処理された複素ベースバンド信号をＩＦＦＴ部１０４に出力する。
【００７０】
図４は、系列比較選択部３０４の構成を示すブロック図である。
【００７１】
系列比較選択部３０４は、複数のＩＦＦＴ部４０１＃ｋ、複数の関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋ、比較部４０３及び出力選択部４０４を具備する。
【００７２】
各ＩＦＦＴ部４０１＃ｋは、それぞれ割り当てられた信号系列で処理された複素ベースバンド信号にＩＦＦＴ処理を施す。なお、ＩＦＦＴ部４０１の機能は、前記実施の形態１におけるＩＦＦＴ部１０４と同じである。
【００７３】
各関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋは、各信号系列におけるＩＦＦＴ処理された複素ベースバンド信号について、以下の計算を行う。即ち、ＩＦＦＴ処理により生成された各複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳｋ（ｔ）＝ＳＩ，ｋ（ｔ）＋ｊＳＱ，ｋ（ｔ）（ｊは虚数単位、ｋは信号系列毎に付与された番号）と、ピーク抑圧部１１１における既定のしきい値Ｋと、に基づいて、
【数６】
で定義される関数ｇｋ（ｔ）が算出される。続いて、各関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋから出力されてくる関数ｇｋ（ｔ）は、信号系列毎に加算された後に比較部４０３に出力される。
【００７４】
比較部４０３では、各関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋから出力されてくる各信号系列の加算値が比較され、その加算値が最小である信号系列が選択される。そして、比較部４０３は、この選択された信号系列を出力選択部４０４に通知する。
【００７５】
出力選択部４０４は、比較部４０３からの前記通知に従って該当する信号系列の変調部３０３＃ｋから直接出力されてくる複素ベースバンド信号を選択し、この選択された複素ベースバンド信号をＩＦＦＴ部１０４に出力する。即ち、系列比較選択部３０４から出力されてくる複素ベースバンド信号は、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最も小さくでき、このことがシミュレーションによって確認されたものである。そのため、系列比較選択部３０４から出力されてくる複素ベースバンド信号にピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施しても、これによって生じる信号電力損失を従来の確率的にＰＡＰＲを低減する手法とピーククリッピングとを単に組み合わせた場合に生じる信号電力損失よりも確実に小さくすることができる。
【００７６】
本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置によれば、前記実施の形態１と同様に信号電力損失を小さくできる効果に加えて、前処理部３２０において複数の系列生成部３０１と系列比較選択部３０４とを設けたことにより、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによる信号電力損失を複数の信号系列を用いて同時並行で試算できるため、前処理部３２０における最適解を迅速に見出すことができる。
【００７７】
ちなみに、本実施の形態に係る発明を以下のように記載することもできる。
【００７８】
すなわち、本実施の形態に係る第１の態様のマルチキャリア送信装置は、同一の入力情報信号から複数の互いに異なる信号系列を生成する生成手段（系列生成部３０１）と、複数の互いに異なる信号系列から複数の複素ベースバンド信号を生成するマルチキャリア変調手段（Ｓ／Ｐ変換部３０２及び変調部３０３）と、前記マルチキャリア変調手段から出力された複数の複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に制限する制限手段（ピーク抑圧部１１１）と、時間波形振幅制限を受けた複数の複素ベースバンド信号から一つの複素ベースバンド信号を送信信号として選択する選択手段（系列比較選択部３０４）とを具備する構成を採る。
【００７９】
本実施の形態に係る第２の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記選択手段（系列比較選択部３０４）は、前記制限手段（ピーク抑圧部１１１）における時間波形振幅制限によって生じる信号電力の損失が最小となる複素ベースバンド信号を送信信号として選択する構成を採る。
【００８０】
本実施の形態に係る第３の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記選択手段（系列比較選択部３０４）は、時刻ｔにおける前記複素ベースバンド信号をＳｋ（ｔ）＝ＳＩ，ｋ（ｔ）＋ｊＳＱ，ｋ（ｔ）（ｊは虚数単位、ｋは信号系列毎に付与された番号）とし、前記既定のしきい値をＫとしたとき、
【数７】
で定義される関数ｇｋ（ｔ）の加算値
【数８】
を最小とする複素ベースバンド信号を送信信号として選択する構成を採る。
【００８１】
本実施の形態に係る第４の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数の誤り訂正符号化を施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８２】
本実施の形態に係る第５の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数のスクランブル符号を施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８３】
本実施の形態に係る第６の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数のインタリーブを施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８４】
本実施の形態に係る第７の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数のパンクチャパターンを施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８５】
（実施の形態３）
本発明に係る実施の形態３では、前処理手段において、分岐された複数の複素ベースバンド信号に任意、かつ、複数の位相回転処理を施した後に、これらの複素ベースバンド信号の中からピーク抑圧手段における信号電力損失を最も小さくする位相回転パターンを選択する。そして、本実施の形態では、ピーク抑圧手段において、ピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最も小さくできる位相回転パターンを複素ベースバンド信号に重畳する。
【００８６】
以下、本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００８７】
図５は、本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置５００の構成を示すブロック図である。
【００８８】
マルチキャリア送信装置５００は、前記実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置１００において、前処理部１２０における抑圧信号挿入部１０３及び抑圧信号計算部１１０の代わりに、前処理部５２０で位相回転乗算部５０３及び位相回転量計算部５１０を具備するものである。
【００８９】
位相回転量計算部５１０は、複素ベースバンド信号を位相回転させたときに、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失を試算してこれを最も小さくできる位相回転パターンを選択し、この位相回転パターンについての情報を位相回転乗算部５０３に出力する。
【００９０】
位相回転乗算部５０３は、位相回転量計算部５１０から出力されてくる位相回転パターンに対応する位相回転量を複素ベースバンド信号に重畳した後にＩＦＦＴ部１０４に出力する。
【００９１】
図６は、位相回転量計算部５１０の構成を示すブロック図である。
【００９２】
位相回転量計算部５１０は、グループ分割部６０１、複数のＩＦＦＴ部６０２、複製部６０３、複数の位相回転ユニット６１０及び比較部６０４を具備する。また、位相回転ユニット６１０は、後述する各位相回転パターンに対応し、複数の位相回転係数重畳部６１１、加算部６１２及び複数の関数ｇｋ（ｔ）算出部６１３を具備する。
【００９３】
位相回転量計算部５１０における位相回転量計算は、次のようにして行われる。入力信号（複素ベースバンド信号）のサンプル点は、グループ分割部６０１においていくつかのグループに分けられる。グループ毎にＩＦＦＴ部６０２においてＩＦＦＴ処理を施された複素ベースバンド信号は、複製部６０３において用意された位相回転パターンと同数複製される。ここで、位相回転パターンｋ番のｌ番目のグループには、位相回転量θｋ（ｌ）が重畳される。位相回転された複素ベースバンド信号を位相回転パターン毎（位相回転ユニット６１０毎）に全グループの情報を加算すると、時間波形サンプルＳｋ（ｔ）＝ＳＩ，ｋ（ｔ）＋ｊＳＱ，ｋ（ｔ）（ｊは虚数単位、ｋは位相回転パターン毎に付与された番号）が生成される。関数ｇｋ（ｔ）算出部６１３においては、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングにおけるしきい値をＫとするとき、
【数９】
で定義される関数ｇｋ（ｔ）が各位相回転ユニット６１０においてグループ毎に算出される。そして、位相回転ユニット６１０毎に関数ｇｋ（ｔ）が加算され、その加算値がそれぞれ比較部６０４に出力される。
【００９４】
比較部６０４は、各位相回転ユニット６１０から出力されてくる関数ｇｋ（ｔ）の加算値を比較して、その値が最小である位相回転パターンを選択する。続いて、比較部６０４は、選択された位相回転パターンについての情報を位相回転乗算部５０３に出力する。即ち、比較部６０４から出力されてくる位相回転パターンは、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最も小さくでき、このことがシミュレーションによって確認されたものである。そのため、位相回転量計算部５１０から出力される位相回転パターンを位相回転乗算部５０３で複素ベースバンド信号に重畳すれば、その後にピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングよって生じる複素ベースバンド信号の信号電力損失を従来のＰＴＳ手法とピーククリッピングとを単に組み合わせた場合に生じる信号電力損失よりも確実に小さくすることができる。
【００９５】
本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置によれば、複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施すことによって生じる信号電力損失を最小とする位相回転パターンを複素ベースバンド信号に重畳して送信するため、非線型歪みに起因する特性劣化を抑圧することができる。
【００９６】
ちなみに、本実施の形態に係る発明を以下のように記載することもできる。
【００９７】
本実施の形態に係る第１の態様のマルチキャリア送信装置は、入力情報信号から複素ベースバンド信号を生成するマルチキャリア変調手段（Ｓ／Ｐ変換部１０１及び変調部１０２）と、前記マルチキャリア変調手段から出力された複素ベースバンド信号について複数の成分毎にグループ分割する分割手段（グループ分割部６０１）と、複数の位相回転パターンの中から選択された位相回転量を、前記分割手段によって形成されたグループ毎に重畳し、位相回転量に関する情報を信号に付加する位相回転手段（前処理部５２０）と、位相回転された複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に制限する制限手段（ピーク抑圧部１１１）とを具備する構成を採る。
【００９８】
本実施の形態に係る第２の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記位相回転手段（前処理部５２０）は、前記制限手段（ピーク抑圧部１１１）における時間波形振幅制限によって生じる信号電力の損失が最小となる位相回転パターンを選択し、複素ベースバンド信号に重畳することを特徴とするマルチキャリア送信装置に関するものである。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複素ベースバンド信号のピーククリッピングによる信号電力損失について、事前のシミュレーションにより得られた信号電力損失が最も小さくなる最適条件で実際にピーククリッピングが施されるため、マルチキャリア送信装置において、ピーク抑圧信号挿入手法や送信信号系列選択手法やＰＴＳ手法等とピーククリッピング手法とを組み合わせて用いても、複素ベースバンド信号の信号電力損失を確実に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る抑圧信号計算部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態２に係る系列比較選択部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態３に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態３に係る位相回転量計算部の構成を示すブロック図
【図７】従来のピーク抑圧信号を付加する手法によりＯＦＤＭシンボルの時間波形サンプルの電力損失が変化する様子を示す図
【符号の説明】
１００ マルチキャリア送信装置
１０１、３０２ Ｓ／Ｐ変換部
１０２、３０３ 変調部
１０３ 抑圧信号挿入部
１０４、２０１、４０１、６０２ ＩＦＦＴ部
１０５ Ｐ／Ｓ変換部
１０６ ＧＩ挿入部
１０７ Ｄ／Ａ変換部
１０８ 無線送信部
１０９ アンテナ素子
１１０ 抑圧信号計算部
１１１ ピーク抑圧部
１２０、３２０、５２０ 前処理部
２０２ 関数ｆ（ｔ）算出部
２０３ バッファ部
２０４、４０３、６０４ 比較部
２０５ 適応アルゴリズム部
２０６ ピーク抑圧信号生成部
２０７ ＦＦＴ部
３０１ 系列生成部
３０４ 系列比較選択部
４０２、６１３ 関数ｇｋ（ｔ）算出部
４０４ 出力選択部
５０３ 位相回転乗算部
５１０ 位相回転量計算部
６０１ グループ分割部
６０３ 複製部
６１０ 位相回転ユニット
６１１ 位相回転係数重畳部
６１２ 加算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア伝送において送信信号の振幅制限処理を行う送信装置に関する。さらには、このマルチキャリア送信装置を具備する基地局装置及び移動体通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア伝送方式は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数の搬送波（サブキャリア）を用いてデータを伝送することにより、伝送効率を向上させ、結果的に高速伝送を可能とする技術である。特にＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式は、データが配置される複数のサブキャリアが相互に直交しているため、マルチキャリア通信方式の中で最も周波数利用効率が高い方式である。このため、ＯＦＤＭ方式やＯＦＤＭ方式にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式を組み合わせたＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ方式が、将来の高速伝送技術として検討されている。
【０００３】
上述したように、ＯＦＤＭ変調方式等のマルチキャリア変調方式においては、複数のサブキャリアを用いて並列伝送を行う。この際、各サブキャリアの位相が揃ってしまうと、平均送信電力と比較して著しく大きな送信ピーク電力が発生する。送信ピーク電力が大きい場合、信号増幅による非線型歪みを防ぐために、広いダイナミックレンジにわたって出力の直線性を維持できる送信パワーアンプを使用しなければならないが、一般にこのようなアンプは効率が低く、装置の消費電力が大きくなる。
【０００４】
そこで、送信ピーク電力対平均電力比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）を低減するために様々な手法が考案されてきた。例えば、特定のサブキャリア特に直流成分にピーク抑圧信号を挿入することにより、送信ピーク電力を削減する方法が知られている。この方法では、最大振幅を生じている時間波形サンプル点と逆位相のピーク抑圧信号を生成し、このピーク抑圧信号を送信信号に付加することによって、送信信号の最大振幅を低減している（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
【０００５】
また、別の手法として、確率的にＰＡＰＲを低減する手法が知られている。例えば、同一の情報信号から複数の送信信号系列の候補を生成し、これらの候補の中から送信ピーク電力が最も低くなる送信信号系列を選択することによってＰＡＰＲを確率的に低減する手法である。
【０００６】
また、別の手法として、ＰＴＳ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ）と呼ばれる部分系列伝送を用いた手法も知られている。ＰＴＳにおいては、複数のサブキャリアのグループが形成され、グループ毎に逆フーリエ変換処理が行われ、グループ毎に異なる位相係数が乗算される。そして、全グループの出力が加算されて得られた信号について、その送信ピーク電力が最も低くなる位相係数の系列が選択される。さらに、選択された位相係数の系列を受信側へ通知するためのサイド情報が送信され、受信側ではこのサイド情報に基づいて位相の逆回転が行われ、データが復調される（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００７】
ところで、前記ＰＡＰＲ低減手法では、入力情報信号パターンによっては送信ピーク電力を低減できない場合がある。そのため、前記時間波形の振幅を既定のしきい値以下に確実に低減させるには、ピーククリッピングと呼ばれる手法が用いられることがある（例えば、特許文献４参照）。ピーククリッピング手法では、複素ベースバンド信号の時間波形について既定のしきい値を超える部分を削除即ちクリッピングすることによって前記時間波形の振幅を制限する。なお、ピーククリッピングを行う場合、送信信号に非線型歪みが生じて、送信信号の特性が劣化する。また、この場合、帯域外不要輻射が発生するため、この帯域外不要輻射をフィルタで除去する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２０５２７６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２７５０４４号公報
【特許文献３】
特開２００２−２７１２９２号公報
【特許文献４】
特開２００２−４４０５４号公報
【非特許文献１】
Ｍｕｌｌｅｒ， Ｓ．Ｈ． ； Ｈｕｂｅｒ， Ｊ．Ｂ．， ”ＯＦＤＭ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ ｂｙ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉａｌ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９９７， Ｖｏｌｕｍｅ：３３， Ｉｓｓｕｅ：５
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のピーク抑圧信号を挿入する手法や確率的にＰＡＰＲを低減する手法では、ピーククリッピングとの併用を考慮していない。このため、これらの手法とピーククリッピングを組み合わせただけでは、所望の効果が得られない場合がある。
【００１０】
図７に、複素ベースバンド信号の時間波形にピーク抑圧信号を挿入することにより、複素ベースバンド信号の電力損失が変化する様子を示す。
【００１１】
図７（ａ）に、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルを示す。その横軸は時間サンプルであり、その縦軸は時間サンプルに対する振幅である。図７（ａ）に示された時間波形サンプルの振幅は、４〜−１２の間で変化している。ここで、ピーククリッピングにより前記振幅を５以下に抑圧すると、１個の時間波形サンプルが抑圧され、この抑圧による信号電力損失は７×７＝４９となる。
【００１２】
図７（ａ）に記載の時間波形サンプルに対して従来の手法により直流ピーク抑圧信号を挿入する場合、このピーク抑圧信号は振幅＋４の直流成分となる。この振幅＋４の直流成分からなるピーク抑圧信号を図７（ａ）の時間波形サンプルに付加した時間波形サンプルを図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示された時間波形サンプルでは、振幅が８〜−８の間で変化しており、ピーク抑圧信号の付加により時間波形サンプルの最大振幅が抑圧されることが判る。ここで、ピーククリッピングにより前記振幅を５以下に抑圧すると、７個の時間波形サンプルが抑圧され、この抑圧による信号電力損失は３×３＋２×２＋３×３＋３×３＋１×１＋３×３＋３×３＝５０となる。このことから、従来の手法を単に組み合わせただけでは、ピーククリッピングにおける信号電力損失が却って大きくなり、非線型歪みに起因する複素ベースバンド信号の特性劣化が増大する場合もあることが判る。一方で、図７（ｃ）に示すように、図７（ａ）の時間波形サンプルにピーク抑圧信号として振幅＋１の直流成分を付加すると、前記ピーククリッピングによる信号電力損失を６×６＝３６に削減できる。
【００１３】
ピーククリッピングによる信号電力損失は、受信側において、損失分の電力に相当する雑音が送信信号に重畳された状態で観測される。従って、ピーククリッピングによる信号電力損失を削減することは、マルチキャリア伝送において極めて重要である。
【００１４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ピーク抑圧信号挿入手法や送信信号系列選択手法やＰＴＳ手法等とピーククリッピング手法とを組み合わせて用いても、複素ベースバンド信号の信号電力損失を確実に削減できるマルチキャリア送信装置、並びにこのマルチキャリア送信装置を具備する基地局装置及び移動体通信端末装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に抑圧するときに生じる信号電力損失を削減するための前処理を施す前処理手段と、前記前処理を施された前記複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を前記しきい値以下に抑圧するピーク抑圧手段と、前記ピーク抑圧手段から出力されてくる前記複素ベースバンド信号をマルチキャリア信号に変換して送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、ピーク抑圧手段におけるピーククリッピングよって生じる信号電力損失が最小となる処理条件を前処理手段において予め試算し、この試算結果に基づいて前処理手段が複素ベースバンド信号に前処理を施すため、複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施すことによって生じる信号電力損失を確実に削減することができる。
【００１７】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記前処理手段は、前記しきい値以下に抑圧するときに生じる前記信号電力損失を試算し、この試算に基づいて前記信号電力損失を削減するピーク抑圧信号を算出する抑圧信号計算手段と、前記ピーク抑圧信号を前記複素ベースバンド信号に付加する抑圧信号挿入手段と、を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、複素ベースバンド信号にピーク抑圧信号を付加するため、非線型歪みに起因する特性劣化を抑圧することができる。
【００１９】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記抑圧信号計算手段は、時刻ｔにおける前記複素ベースバンド信号の時間波形サンプルをＳ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）とし、時刻ｔにおけるピーク抑圧信号をＸ（ｔ）＝ＸＩ（ｔ）＋ｊＸＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）とし、前記しきい値をＫとする場合において、
【数３】
【数４】
【００２０】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、前処理手段においてしきい値Ｋと複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳ（ｔ）とに基づきピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が自動的に算出されるため、しきい値Ｋと複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳ（ｔ）とがランダムに変化する場合でも、ピーククリッピングによって生じる複素ベースバンド信号の信号電力損失を常に最小に維持することができる。
【００２１】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記抑圧信号計算手段は、適応アルゴリズムによりピーク抑圧信号を算出する構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、ピーク抑圧信号が適応アルゴリズムにより算出されるため、ピーク抑圧信号の最適解を正確、かつ、迅速に算出することができる。
【００２３】
本発明に係るマルチキャリア送信装置は、前記発明において、前記ピーク抑圧手段は、前記複素ベースバンド信号の時間波形を前記しきい値以下に抑圧する前にサンプル化し、前記しきい値以下に抑圧される時間波形サンプルの位置情報又は振幅情報を含む冗長信号を生成して、前記しきい値以下に抑圧された前記複素ベースバンド信号と伴に前記冗長信号を出力する冗長信号生成手段を具備し、前記送信手段は、前記マルチキャリア送信信号と伴に前記冗長信号を送信する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、前記発明による効果に加えて、ピーククリッピングを施される前の複素ベースバンド信号の時間波形サンプルについての冗長信号が送信信号と伴に受信側装置に送信されるため、受信側装置におけるピーククリッピングを施される前の時間波形の復元が容易になる。
【００２５】
本発明に係る基地局装置は、前記発明に係るマルチキャリア送信装置を具備する構成を採る。
【００２６】
この構成によれば、前記発明による効果を奏する基地局装置が得られるため、高解像度で高品質の映像及び音声を受信側装置に送信することができる。
【００２７】
本発明に係る移動体通信端末装置は、前記発明に係るマルチキャリア送信装置を具備する構成を採る。
【００２８】
この構成によれば、前記発明による効果が奏されるため、消費電力量が少なく一度の充電で長時間使用できる移動体通信端末装置が得られる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施す場合において、ピーククリッピングにより生じる信号電力損失を試算することによって信号電力損失を削減するための最適解を事前に算出し、この最適解に基づいて複素ベースバンド信号に前処理を施すことである。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、マルチキャリア変調方式としてＯＦＤＭ変調方式を使用する場合について説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１では、前処理手段において前記信号電力損失を削減するためにピーク抑圧信号を算出し、このピーク抑圧信号を複素ベースバンド信号に挿入する。
【００３２】
図１は、本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置１００の構成を示すブロック図である。
【００３３】
マルチキャリア送信装置１００は、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ：直／並列）変換部１０１、変調部１０２、前処理部１２０、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆高速フーリエ変換）部１０４、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ：並／直列）変換部１０５、ＧＩ（Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ガードインターバル）挿入部１０６、Ｄ／Ａ変換部１０７、無線送信部１０８、アンテナ素子１０９及びピーク抑圧部１１１を具備する。また、前処理部１２０は、抑圧信号挿入部１０３及び抑圧信号計算部１１０を具備する。
【００３４】
Ｓ／Ｐ変換部１０１は、入力データをＳ／Ｐ変換して、サブキャリアと同数の並列データを生成する。変調部１０２は、Ｓ／Ｐ変換部１０１から出力されてくる並列データ毎に変調処理を施し、複数の複素ベースバンド信号を生成する。
【００３５】
抑圧信号計算部１１０は、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによる信号電力損失を削減するためのピーク抑圧信号を算出し、このピーク抑圧信号を抑圧信号挿入部１０３に出力する。なお、抑圧信号計算部１１０の構成及びピーク抑圧信号の算出方法については後述する。
【００３６】
抑圧信号挿入部１０３は、変調部１０２から出力されてくる複素ベースバンド信号に、抑圧信号計算部１１０から出力されてくるピーク抑圧信号を付加する。
【００３７】
ＩＦＦＴ部１０４は、ピーク抑圧信号を付加された複数の複素ベースバンド信号にＩＦＦＴ処理を施し、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルを生成する。Ｐ／Ｓ変換部１０５は、ＩＦＦＴ部１０４から出力されてくる複素ベースバンド信号の時間波形サンプルにＰ／Ｓ変換処理を施すことにより、ＯＦＤＭシンボルを生成する。ＧＩ挿入部１０６は、ＯＦＤＭシンボルにガードインターバルを挿入する。Ｄ／Ａ変換部１０７は、ピーク抑圧部１１１においてピーク抑圧即ちピーククリッピングを施されたＯＦＤＭシンボルに対してＤ／Ａ変換処理を施す。無線送信部１０８は、Ｄ／Ａ変換されたＯＦＤＭシンボルに対してアップコンバート等の無線送信処理を施し、非線形増幅器により送信信号を電力増幅する。アンテナ素子１０９は、無線送信部１０８から出力されてくるＯＦＤＭシンボルを受信側装置に無線送信する。
【００３８】
ピーク抑圧部１１１は、ガードインターバルを挿入されたＯＦＤＭシンボルの時間波形の振幅について、既定のしきい値を超える部分を削除する即ちピーククリッピングを行う。
【００３９】
図２は、抑圧信号計算部１１０の構成を示すブロック図である。
【００４０】
抑圧信号計算部１１０は、ＩＦＦＴ部２０１、関数ｆ（ｔ）算出部２０２、バッファ部２０３、比較部２０４、適応アルゴリズム部２０５、ピーク抑圧信号生成部２０６及びＦＦＴ部２０７を具備する。
【００４１】
ＩＦＦＴ部２０１は、変調部１０２から並列して出力されてくる複数の複素ベースバンド信号にＩＦＦＴ処理を施し、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳ（ｔ）を生成する。
【００４２】
関数ｆ（ｔ）算出部２０２は、ＩＦＦＴ部２０１から出力されてくる前記時間波形サンプルＳ（ｔ）と、ピーク抑圧信号生成部２０６から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）と、ピーク抑圧部１１１において既定されるしきい値Ｋと、に基づいて、
【数５】
【００４３】
バッファ部２０３は、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から出力されてくる関数ｆ（ｔ）の加算値を保持すると伴に、それまで保持していた前回の関数ｆ（ｔ）の加算値を比較部２０４に出力する。
【００４４】
比較部２０４は、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から関数ｆ（ｔ）の加算値を入力され、かつ、バッファ部２０３から前回の関数ｆ（ｔ）の加算値を入力される。そして、比較部２０４は、今回の前記加算値と前回の前記加算値との差（以下「Σｆ（ｔ）の差」という）を算出する。
【００４５】
適応アルゴリズム部２０５は、比較部２０４から今回の関数ｆ（ｔ）の加算値と伴に出力されてくるΣｆ（ｔ）の差を蓄積し、適応アルゴリズムを用いて関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値を小さくするピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を生成するための調整信号Ａ１を生成する。この適応アルゴリズムとしては、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム又はＲＬＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）アルゴリズム等が例示される。そして、適応アルゴリズム部２０５は、この調整信号Ａ１をピーク抑圧信号生成部２０６に逐次出力する。また、適応アルゴリズム部２０５は、関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値が最小になったと判定したときには、そのときのピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）をＦＦＴ部２０７に出力するようにピーク抑圧信号生成部２０６に指示する。
【００４６】
ピーク抑圧信号生成部２０６は、適応アルゴリズム部２０５から出力されてくる調整信号Ａ１の内容に従ってピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を調整して、この調整されたピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を関数ｆ（ｔ）算出部２０２に出力する。また、ピーク抑圧信号生成部２０６は、適応アルゴリズム部２０５からの指示に従い、ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）をＦＦＴ部２０７に出力する。ここで、ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を、既定のサブキャリアのみから構成することができる。特に、ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を直流成分のみから構成することにより、ピーク抑圧信号の生成が容易になる。
【００４７】
ＦＦＴ部２０７は、ピーク抑圧信号生成部２０６から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）にＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施した後に、このＦＦＴ処理されたピーク抑圧信号を抑圧信号挿入部１０３に出力する。
【００４８】
次いで、マルチキャリア送信装置１００の機能及び動作について詳細に説明する。
【００４９】
Ｓ／Ｐ変換部１０１に入力されたデータは、Ｓ／Ｐ変換処理及び変調部１０２で所定の処理を施された後に複数の複素ベースバンド信号として前処理部１２０に入力される。これらの複素ベースバンド信号は、抑圧信号挿入部１０３において抑圧信号計算部１１０からピーク抑圧信号が出力されてくるまで一時保持される。
【００５０】
このピーク抑圧信号は、以下のようにして生成される。前記複素ベースバンド信号は、抑圧信号挿入部１０３への出力と平行して、抑圧信号計算部１１０にも出力される。抑圧信号計算部１１０に入力された複素ベースバンド信号は、ＩＦＦＴ部２０１においてＩＦＦＴ処理を施されて、その時間波形サンプルＳ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）が生成される。この時間波形サンプルＳ（ｔ）は、時間サンプルｔ毎に設けられた関数ｆ（ｔ）算出部２０２にそれぞれ出力される。時間サンプルｔ毎の関数ｆ（ｔ）算出部２０２においては、時間波形サンプルＳ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）と、ピーク抑圧信号生成部２０６から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）＝ＸＩ（ｔ）＋ｊＸＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）と、ピーク抑圧部１１１において既定されるしきい値Ｋと、に基づいて式（１）で定義される時間サンプルｔ毎の関数ｆ（ｔ）が算出される。そして、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から出力されてくる時間サンプル毎の関数ｆ（ｔ）が全て加算され、この関数ｆ（ｔ）の加算値がバッファ部２０３及び比較部２０４に出力される。バッファ部２０３には、関数ｆ（ｔ）算出部２０２から前回出力されてきた関数ｆ（ｔ）の加算値が保持されており、今回の関数ｆ（ｔ）の加算値が入力されることにより、前回の関数ｆ（ｔ）の加算値が押し出されて比較部２０４に出力される。従って、比較部２０４には、今回の関数ｆ（ｔ）の加算値と前回の関数ｆ（ｔ）の加算値とが同時に入力されることになる。比較部２０４では、これら加算値が比較されてΣｆ（ｔ）の差が算出される。
【００５１】
続いて、このΣｆ（ｔ）の差と今回の関数ｆ（ｔ）の加算値とが適応アルゴリズム部２０５に入力され、ここでＬＭＳアルゴリズム等により関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値をより小さくするピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が算出される。そして、この算出されたピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を生成するように、適応アルゴリズム部２０５からピーク抑圧信号生成部２０６に調整信号Ａ１が出力される。
【００５２】
続いて、ピーク抑圧信号生成部２０６では、この調整信号Ａ１に従って適宜ピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が生成される。続いて、調整信号Ａ１に従って生成されたピーク抑圧信号が、ピーク抑圧信号生成部２０６から時間サンプルｔ毎に設けられた関数ｆ（ｔ）算出部２０２にそれぞれ出力される。続いて、関数ｆ（ｔ）算出部２０２では、この調整信号Ａ１に従って生成されたピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を用いて、時間サンプルｔ毎の関数ｆ（ｔ）が再度計算される。
【００５３】
この関数ｆ（ｔ）算出部２０２、バッファ部２０３、比較部２０４、適応アルゴリズム部２０５及びピーク抑圧信号生成部２０６で形成されるルーチンによる信号処理は、関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値が最小となるまで繰り返し実行される。そして、最終的に適応アルゴリズム部２０５によって関数ｆ（ｔ）の加算値の絶対値が最小になったことが確認されたときに、適応アルゴリズム部２０５からピーク抑圧信号生成部２０６にそのときのピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）をＦＦＴ部２０７に出力するように指示が出力される。この指示が出力されたときに、ピーク抑圧信号生成部２０６からＦＦＴ部２０７にピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が出力される。続いて、このピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）は、ＦＦＴ部２０７においてＦＦＴ処理を施された後に抑圧信号挿入部１０３に出力される。
【００５４】
続いて、抑圧信号挿入部１０３では、保持されている複素ベースバンド信号に抑圧信号計算部１１０から出力されてくるピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）が付加（加算）される。このピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）は、上記の通り複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施すときに生じる信号電力損失を最小とするようにシミュレーションによって設計されたものである。そのため、このピーク抑圧信号Ｘ（ｔ）を複素ベースバンド信号に付加すれば、ピーククリッピングによって生じる信号電力損失を従来のピーク抑圧信号挿入手法とピーククリッピング手法とを単に組み合わせた場合に生じる信号電力損失よりも確実に小さくすることができる。
【００５５】
続いて、ピーク抑圧信号を付加された複素ベースバンド信号は、ＩＦＦＴ部１０４、Ｐ／Ｓ変換部１０５及びＧＩ挿入部１０６において所定の処理を施された後に、ピーク抑圧部１１１に出力される。続いて、ピーク抑圧部１１１においてガードインターバルを挿入されたＯＦＤＭシンボル（複素ベースバンド信号）は、既定のしきい値Ｋを超える部分についてピーククリッピングを施される。続いて、ピーククリッピングを施された複素ベースバンド信号は、Ｄ／Ａ変換部１０７、無線送信部１０８及びアンテナ素子１０９において所定の処理を施された後、受信側装置に無線送信される。
【００５６】
本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置１００によれば、複素バースバンド信号がピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施される前に、このピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最小とするように抑圧信号計算部１１０においてシミュレートされたピーク抑圧信号が抑圧信号挿入部１０３において複素ベースバンド信号に付加されるため、前記信号電力損失を確実に削減することができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置１００によれば、ピーク抑圧部１１１において複素ベースバンド信号にピーククリッピングが施されるため、非線型歪みに起因する特性劣化を抑圧することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る通信システムを以下のように変形したり、応用したりしてもよい。
【００５９】
本実施の形態においては、ピーク抑圧部１１１において複素ベースバンド信号の時間波形サンプルについて既定のしきい値Ｋを超える部分に限りピーククリッピングを施す場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば前記既定のしきい値Ｋを超える部分と時間サンプル軸上でしきい値Ｋに近接するサンプル点とに重み付け関数を重畳し、複素ベースバンド信号の時間波形サンプルの最大振幅値を既定のしきい値以下に抑圧してもよい。このようにすれば、帯域制限後の送信信号におけるピーク電力値の再発生を効果的に防ぐことができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じた所望帯域外成分を除去することなく受信側装置に送信する場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えば前記所望帯域外成分をバンドパスフィルタで除去した後に送信するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態では、ピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施された複素ベースバンド信号のみが出力される場合について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、例えばピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施される前の複素ベースバンド信号について再度時間波形サンプルを生成し、この時間波形サンプルについての位置情報乃至振幅情報を含む冗長信号を別途生成して、この冗長信号を前記複素ベースバンド信号に添えて出力するようにしてもよい。このようにすれば、前記冗長信号が複素ベースバンド信号の時間波形サンプルの外部情報として受信側装置に送信されるため、ピーククリッピングを施された複素ベースバンド信号が送信されてくる場合でも、受信側装置においてピーククリッピングを施される前の複素ベースバンド信号の時間波形を容易に復元することができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、ＯＦＤＭ方式の送信装置について説明したが、通信装置に関する通常の知識を有する者であれば、本実施の形態の記載に基づいてＯＦＤＭ方式の基地局装置及び移動体通信端末装置を作製できることは明らかである。
【００６３】
（実施の形態２）
本発明に係る実施の形態２では、前処理手段において、インタリーブ等の信号系列を無作為に複数生成し、これらの信号系列を用いて入力信号を処理した後に、各信号系列で処理された入力信号（複素ベースバンド信号）を比較する。そして、本実施の形態では、前処理手段において、各信号系列で処理された複素ベースバンド信号の中から、ピーク抑圧手段における信号電力損失を最も小さくできる信号系列を選択する。
【００６４】
以下、本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００６５】
図３は、マルチキャリア送信装置３００の構成を示すブロック図である。
【００６６】
本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置３００は、前記実施の形態１におけるマルチキャリア送信装置において、前処理部１２０における抑圧信号挿入部１０３及び抑圧信号計算部１１０の代わりに、前処理部３２０に系列生成部３０１及び系列比較選択部３０４を具備する。また、マルチキャリア送信装置３００では、複数の信号系列を同時に複数生成するため、信号系列毎に系列生成部３０１、Ｓ／Ｐ変換部３０２及び変調部３０３が設けられる。
【００６７】
系列生成部３０１は、入力信号に対して誤り訂正符号化、スクランブル符号化又はインタリーブ等からなる信号系列による変換処理を施す。また、系列生成部３０１は複数設けられ、各系列生成部３０１＃ｋ間で信号系列が重ならないように調整される。
【００６８】
各系列生成部３０１＃ｋは、前記信号系列で処理された入力信号を、Ｓ／Ｐ変換部３０２＃ｋ及び変調部３０３＃ｋを介して系列比較選択部３０４に出力する。ここで、Ｓ／Ｐ変換部３０２＃ｋ及び変調部３０３＃ｋは、前記実施の形態１におけるＳ／Ｐ変換部１０１及び変調部１０２と同じ機能を発揮する。
【００６９】
系列比較選択部３０４は、各変調部３０３＃ｋから出力されてくる各信号系列で処理された複素ベースバンド信号の中からピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失が最も小さくなる信号系列を選択し、この選択された信号系列で処理された複素ベースバンド信号をＩＦＦＴ部１０４に出力する。
【００７０】
図４は、系列比較選択部３０４の構成を示すブロック図である。
【００７１】
系列比較選択部３０４は、複数のＩＦＦＴ部４０１＃ｋ、複数の関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋ、比較部４０３及び出力選択部４０４を具備する。
【００７２】
各ＩＦＦＴ部４０１＃ｋは、それぞれ割り当てられた信号系列で処理された複素ベースバンド信号にＩＦＦＴ処理を施す。なお、ＩＦＦＴ部４０１の機能は、前記実施の形態１におけるＩＦＦＴ部１０４と同じである。
【００７３】
各関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋは、各信号系列におけるＩＦＦＴ処理された複素ベースバンド信号について、以下の計算を行う。即ち、ＩＦＦＴ処理により生成された各複素ベースバンド信号の時間波形サンプルＳｋ（ｔ）＝ＳＩ，ｋ（ｔ）＋ｊＳＱ，ｋ（ｔ）（ｊは虚数単位、ｋは信号系列毎に付与された番号）と、ピーク抑圧部１１１における既定のしきい値Ｋと、に基づいて、
【数６】
【００７４】
比較部４０３では、各関数ｇｋ（ｔ）算出部４０２＃ｋから出力されてくる各信号系列の加算値が比較され、その加算値が最小である信号系列が選択される。そして、比較部４０３は、この選択された信号系列を出力選択部４０４に通知する。
【００７５】
出力選択部４０４は、比較部４０３からの前記通知に従って該当する信号系列の変調部３０３＃ｋから直接出力されてくる複素ベースバンド信号を選択し、この選択された複素ベースバンド信号をＩＦＦＴ部１０４に出力する。即ち、系列比較選択部３０４から出力されてくる複素ベースバンド信号は、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最も小さくでき、このことがシミュレーションによって確認されたものである。そのため、系列比較選択部３０４から出力されてくる複素ベースバンド信号にピーク抑圧部１１１においてピーククリッピングを施しても、これによって生じる信号電力損失を従来の確率的にＰＡＰＲを低減する手法とピーククリッピングとを単に組み合わせた場合に生じる信号電力損失よりも確実に小さくすることができる。
【００７６】
本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置によれば、前記実施の形態１と同様に信号電力損失を小さくできる効果に加えて、前処理部３２０において複数の系列生成部３０１と系列比較選択部３０４とを設けたことにより、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによる信号電力損失を複数の信号系列を用いて同時並行で試算できるため、前処理部３２０における最適解を迅速に見出すことができる。
【００７７】
ちなみに、本実施の形態に係る発明を以下のように記載することもできる。
【００７８】
すなわち、本実施の形態に係る第１の態様のマルチキャリア送信装置は、同一の入力情報信号から複数の互いに異なる信号系列を生成する生成手段（系列生成部３０１）と、複数の互いに異なる信号系列から複数の複素ベースバンド信号を生成するマルチキャリア変調手段（Ｓ／Ｐ変換部３０２及び変調部３０３）と、前記マルチキャリア変調手段から出力された複数の複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に制限する制限手段（ピーク抑圧部１１１）と、時間波形振幅制限を受けた複数の複素ベースバンド信号から一つの複素ベースバンド信号を送信信号として選択する選択手段（系列比較選択部３０４）とを具備する構成を採る。
【００７９】
本実施の形態に係る第２の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記選択手段（系列比較選択部３０４）は、前記制限手段（ピーク抑圧部１１１）における時間波形振幅制限によって生じる信号電力の損失が最小となる複素ベースバンド信号を送信信号として選択する構成を採る。
【００８０】
本実施の形態に係る第３の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記選択手段（系列比較選択部３０４）は、時刻ｔにおける前記複素ベースバンド信号をＳｋ（ｔ）＝ＳＩ，ｋ（ｔ）＋ｊＳＱ，ｋ（ｔ）（ｊは虚数単位、ｋは信号系列毎に付与された番号）とし、前記既定のしきい値をＫとしたとき、
【数７】
【数８】
【００８１】
本実施の形態に係る第４の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数の誤り訂正符号化を施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８２】
本実施の形態に係る第５の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数のスクランブル符号を施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８３】
本実施の形態に係る第６の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数のインタリーブを施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８４】
本実施の形態に係る第７の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記生成手段（系列生成部３０１）は、同一の入力情報信号に対して互いに異なる複数のパンクチャパターンを施すことにより複数の互いに異なる信号系列を生成する構成を採る。
【００８５】
（実施の形態３）
本発明に係る実施の形態３では、前処理手段において、分岐された複数の複素ベースバンド信号に任意、かつ、複数の位相回転処理を施した後に、これらの複素ベースバンド信号の中からピーク抑圧手段における信号電力損失を最も小さくする位相回転パターンを選択する。そして、本実施の形態では、ピーク抑圧手段において、ピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最も小さくできる位相回転パターンを複素ベースバンド信号に重畳する。
【００８６】
以下、本実施の形態に係るＯＦＤＭ方式のマルチキャリア送信装置について、適宜図を参照しつつ説明するが、実施の形態１において示した構成要素と同様の機能を発揮する構成要素については、同一の参照符号を附してその説明を省略する。
【００８７】
図５は、本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置５００の構成を示すブロック図である。
【００８８】
マルチキャリア送信装置５００は、前記実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置１００において、前処理部１２０における抑圧信号挿入部１０３及び抑圧信号計算部１１０の代わりに、前処理部５２０で位相回転乗算部５０３及び位相回転量計算部５１０を具備するものである。
【００８９】
位相回転量計算部５１０は、複素ベースバンド信号を位相回転させたときに、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失を試算してこれを最も小さくできる位相回転パターンを選択し、この位相回転パターンについての情報を位相回転乗算部５０３に出力する。
【００９０】
位相回転乗算部５０３は、位相回転量計算部５１０から出力されてくる位相回転パターンに対応する位相回転量を複素ベースバンド信号に重畳した後にＩＦＦＴ部１０４に出力する。
【００９１】
図６は、位相回転量計算部５１０の構成を示すブロック図である。
【００９２】
位相回転量計算部５１０は、グループ分割部６０１、複数のＩＦＦＴ部６０２、複製部６０３、複数の位相回転ユニット６１０及び比較部６０４を具備する。また、位相回転ユニット６１０は、後述する各位相回転パターンに対応し、複数の位相回転係数重畳部６１１、加算部６１２及び複数の関数ｇｋ（ｔ）算出部６１３を具備する。
【００９３】
位相回転量計算部５１０における位相回転量計算は、次のようにして行われる。入力信号（複素ベースバンド信号）のサンプル点は、グループ分割部６０１においていくつかのグループに分けられる。グループ毎にＩＦＦＴ部６０２においてＩＦＦＴ処理を施された複素ベースバンド信号は、複製部６０３において用意された位相回転パターンと同数複製される。ここで、位相回転パターンｋ番のｌ番目のグループには、位相回転量θｋ（ｌ）が重畳される。位相回転された複素ベースバンド信号を位相回転パターン毎（位相回転ユニット６１０毎）に全グループの情報を加算すると、時間波形サンプルＳｋ（ｔ）＝ＳＩ，ｋ（ｔ）＋ｊＳＱ，ｋ（ｔ）（ｊは虚数単位、ｋは位相回転パターン毎に付与された番号）が生成される。関数ｇｋ（ｔ）算出部６１３においては、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングにおけるしきい値をＫとするとき、
【数９】
【００９４】
比較部６０４は、各位相回転ユニット６１０から出力されてくる関数ｇｋ（ｔ）の加算値を比較して、その値が最小である位相回転パターンを選択する。続いて、比較部６０４は、選択された位相回転パターンについての情報を位相回転乗算部５０３に出力する。即ち、比較部６０４から出力されてくる位相回転パターンは、ピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングによって生じる信号電力損失を最も小さくでき、このことがシミュレーションによって確認されたものである。そのため、位相回転量計算部５１０から出力される位相回転パターンを位相回転乗算部５０３で複素ベースバンド信号に重畳すれば、その後にピーク抑圧部１１１におけるピーククリッピングよって生じる複素ベースバンド信号の信号電力損失を従来のＰＴＳ手法とピーククリッピングとを単に組み合わせた場合に生じる信号電力損失よりも確実に小さくすることができる。
【００９５】
本実施の形態に係るマルチキャリア送信装置によれば、複素ベースバンド信号にピーククリッピングを施すことによって生じる信号電力損失を最小とする位相回転パターンを複素ベースバンド信号に重畳して送信するため、非線型歪みに起因する特性劣化を抑圧することができる。
【００９６】
ちなみに、本実施の形態に係る発明を以下のように記載することもできる。
【００９７】
本実施の形態に係る第１の態様のマルチキャリア送信装置は、入力情報信号から複素ベースバンド信号を生成するマルチキャリア変調手段（Ｓ／Ｐ変換部１０１及び変調部１０２）と、前記マルチキャリア変調手段から出力された複素ベースバンド信号について複数の成分毎にグループ分割する分割手段（グループ分割部６０１）と、複数の位相回転パターンの中から選択された位相回転量を、前記分割手段によって形成されたグループ毎に重畳し、位相回転量に関する情報を信号に付加する位相回転手段（前処理部５２０）と、位相回転された複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に制限する制限手段（ピーク抑圧部１１１）とを具備する構成を採る。
【００９８】
本実施の形態に係る第２の態様のマルチキャリア送信装置は、前記態様において、前記位相回転手段（前処理部５２０）は、前記制限手段（ピーク抑圧部１１１）における時間波形振幅制限によって生じる信号電力の損失が最小となる位相回転パターンを選択し、複素ベースバンド信号に重畳することを特徴とするマルチキャリア送信装置に関するものである。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複素ベースバンド信号のピーククリッピングによる信号電力損失について、事前のシミュレーションにより得られた信号電力損失が最も小さくなる最適条件で実際にピーククリッピングが施されるため、マルチキャリア送信装置において、ピーク抑圧信号挿入手法や送信信号系列選択手法やＰＴＳ手法等とピーククリッピング手法とを組み合わせて用いても、複素ベースバンド信号の信号電力損失を確実に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る抑圧信号計算部の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
【図４】実施の形態２に係る系列比較選択部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態３に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
【図６】実施の形態３に係る位相回転量計算部の構成を示すブロック図
【図７】従来のピーク抑圧信号を付加する手法によりＯＦＤＭシンボルの時間波形サンプルの電力損失が変化する様子を示す図
【符号の説明】
１００ マルチキャリア送信装置
１０１、３０２ Ｓ／Ｐ変換部
１０２、３０３ 変調部
１０３ 抑圧信号挿入部
１０４、２０１、４０１、６０２ ＩＦＦＴ部
１０５ Ｐ／Ｓ変換部
１０６ ＧＩ挿入部
１０７ Ｄ／Ａ変換部
１０８ 無線送信部
１０９ アンテナ素子
１１０ 抑圧信号計算部
１１１ ピーク抑圧部
１２０、３２０、５２０ 前処理部
２０２ 関数ｆ（ｔ）算出部
２０３ バッファ部
２０４、４０３、６０４ 比較部
２０５ 適応アルゴリズム部
２０６ ピーク抑圧信号生成部
２０７ ＦＦＴ部
３０１ 系列生成部
３０４ 系列比較選択部
４０２、６１３ 関数ｇｋ（ｔ）算出部
４０４ 出力選択部
５０３ 位相回転乗算部
５１０ 位相回転量計算部
６０１ グループ分割部
６０３ 複製部
６１０ 位相回転ユニット
６１１ 位相回転係数重畳部
６１２ 加算部
Claims (7)
- 複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を既定のしきい値以下に抑圧するときに生じる信号電力損失を削減するための前処理を施す前処理手段と、
前記前処理を施された前記複素ベースバンド信号の時間波形における振幅を前記しきい値以下に抑圧するピーク抑圧手段と、
前記ピーク抑圧手段から出力されてくる前記複素ベースバンド信号をマルチキャリア信号に変換して送信する送信手段と、を具備することを特徴とするマルチキャリア送信装置。 - 前記前処理手段は、前記しきい値以下に抑圧するときに生じる前記信号電力損失を試算し、この試算に基づいて前記信号電力損失を削減するピーク抑圧信号を算出する抑圧信号計算手段と、前記ピーク抑圧信号を前記複素ベースバンド信号に付加する抑圧信号挿入手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
- 前記抑圧信号計算手段は、
時刻ｔにおける前記複素ベースバンド信号の時間波形サンプルを
Ｓ（ｔ）＝ＳＩ（ｔ）＋ｊＳＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）とし、
時刻ｔにおけるピーク抑圧信号を
Ｘ（ｔ）＝ＸＩ（ｔ）＋ｊＸＱ（ｔ）（ｊは虚数単位）とし、
前記しきい値をＫとする場合において、
- 前記抑圧信号計算手段は、適応アルゴリズムによりピーク抑圧信号を算出することを特徴とする請求項２又は請求項３記載のマルチキャリア送信装置。
- 前記ピーク抑圧手段は、前記複素ベースバンド信号の時間波形を前記しきい値以下に抑圧する前にサンプル化し、前記しきい値以下に抑圧される時間波形サンプルの位置情報又は振幅情報を含む冗長信号を生成して、前記しきい値以下に抑圧された前記複素ベースバンド信号と伴に前記冗長信号を出力する冗長信号生成手段を具備し、
前記送信手段は、前記マルチキャリア送信信号と伴に前記冗長信号を送信することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置。 - 請求項１から請求項５のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置を具備することを特徴とする基地局装置。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載のマルチキャリア送信装置を具備することを特徴とする移動体通信端末装置。
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