JP2006229438A

JP2006229438A - 送信装置

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Publication number: JP2006229438A
Application number: JP2005039174A
Authority: JP
Inventors: Kiyun Shin; キユンシン; Hirotada Fujii; 啓正藤井; Takahiro Asai; 孝浩浅井; Hitoshi Yoshino; 仁吉野
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-02-16
Also published as: US7649950B2; EP1694021B1; CN1822583A; US20060193393A1; CN100505727C; DE602006000145D1; EP1694021A1; JP4567483B2; DE602006000145T2

Abstract

【課題】無線信号のピーク対平均電力比を抑制することが可能であるＯＦＤＭ方式を使用する送信装置を提供する。
【解決手段】送信装置に、送信する信号系列をＮ個（Ｎは、Ｎ≧２の整数）に分割し、分割された信号系列をそれぞれ逆フーリエ変換し、時間信号系列を生成する分割逆フーリエ変換手段と、所定の条件に基づいて、１以上Ｎ−１以下の閾値を決定する閾値決定手段と、対応する閾値に基づいて、複数の時間信号系列の電力の総和が所定の値となるように巡回シフト量を決定し、巡回シフトさせた時間信号系列と他の時間信号系列とを合成した合成信号を出力する少なくとも１つのピーク低減処理手段とを備えることにより達成される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、無線通信の技術分野に関し、特に直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式を採用する送信装置に関する。

移動通信において、マルチパス環境による符号間干渉の影響を軽減できるマルチキャリア通信方式の一つとしてＯＦＤＭ(Orthogonal frequency Division Multiplexing)伝送方式が注目されている。しかし、ＯＦＤＭのようにサブキャリア変調を用いた伝送方式では、マルチキャリア変調された信号、すなわちIFFTの出力信号に、平均振幅に比較して、非常に大きい振幅値を持った信号が現れる。

このため、ピーク対平均電力比(PAPR: Peak to Average Power Ratio)が大きくなり、非線形歪を生じるため、問題とされている。これは、マルチキャリア変調の特徴であり、個々に変調された多くのキャリアの信号成分が同位相で合成されると、図１に示されるように、ある時点の信号に対する加算出力が非常に大きくなり、平均出力に対して大きなピークを持つようになるために生じる。

一般的な、送信増幅器での入出力特性について説明する。図２に示されるように、増幅器での入出力が線形となる領域は限られており、線形領域を超えた信号は、クリップされ、歪んで出力される。このため、伝送品質の劣化や、帯域外への電力輻射を増大させるなどの問題が生じる。また、この線形領域を広げると、増幅効率が低くなることが知られており、送信信号の振幅（電力）分布としては、平均値に比較して、大きい振幅を持つ信号が存在しないほうが好ましい。

ＯＦＤＭの送受信機について、図３および図４を参照して説明する。

ＯＦＤＭの各送信機では、最初に、信号生成部で、入力された情報ビット系列に対して、誤り訂正符号化、インターリーブ、シンボルマッピングなどが行われ、送信シンボルが生成される。次に、送信シンボルは、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）で、図５に示されるように直並列変換(S/P: Serial to Parallel conversion)が行われ並列の複数の信号系列に変換される。次に、高速逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）でIFFT変換される。次に、並直列変換部（Ｐ／Ｓ）で、図５に示されるように並直列変換(P/S: Parallel to Serial conversion)が行われ単一の信号系列に変換される。次に、ガードインターバル付与部（ＧＩ）でＧＩ(Guard Interval)付加が行なわれる。次に、電力増幅部（Ａｍｐ）で増幅された後にＯＦＤＭ信号として無線送信される。

一方、ＯＦＤＭ受信機では、最初に、ガードインターバル除去部（ＧＩ除去）で受信信号からガードインターバルが除去される。次に、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）で直並列変換が行われ並列信号に変換される。次に、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）で、ＦＦＴ変換される。次に、並直列変換部（Ｐ／Ｓ）で、図５に示されるように直列信号に変換される。次に、信号検出部でＯＦＤＭの場合は受信信号の検出が行われ、送信情報が得られる。

上述したＯＦＤＭ伝送方式のＰＡＰＲ問題に対し、ピーク電力を低減する方法として、周波数領域インターリーブ法、クリッピング・フィルターリング方式（例えば、非特許文献１参照）、部分系列伝送方式(PTS: Partial Transmit Sequence)（例えば、非特許文献２参照）、サイクリックシフト方式(CSS: Cyclic Shift Sequence)（例えば、非特許文献３参照）などの改善法が提案されている。

また、ＯＦＤＭ伝送において非線形特性を有する送信増幅器を用いた場合の受信特性改善法として、送信増幅器によってクリップされる電力の大きさを最小にする、ＭＣＰＬＳ(Minimum Clipping Power Loss Scheme)を用いたＰＴＳ法（例えば、非特許文献４参照）が提案されている。また、ＭＣＰＬＳ法はＣＳＳ法にも適用可能である。

一例として、サブキャリアを２分割した場合のＭＣＰＬＳを用いたＣＳＳ法のＯＦＤＭ送信機の構成を図６に示し、８サブキャリアを２分割する分割逆フーリエ変換部の構成を図７に示す。

この例では、分割逆フーリエ変換部により、図７に示されるように、サブキャリア０から３までの信号成分を含む時間信号と、サブキャリア４から７までの信号成分を含む時間信号とが別々に生成される。通常のＯＦＤＭ信号の生成においては、これら２つの時間信号が加算された信号が送信信号とされる。しかし、ＣＳＳ法では、一部の時間信号に対して位相回転が与えられ、加算される。また、巡回シフト法では、一部の時間信号に対して、巡回シフト部で巡回シフトが行われ、加算される。このとき、巡回シフト量を複数用意することにより、同じ送信信号系列に対して送信信号系列候補が複数生成される。そして、ＭＣＰＬＳでは、ＭＣＰＬＳを用いたピーク低減制御部で、これらの時間信号に対して、基準電力値を超えた総電力の検出が行われ、基準電力値を超えた総電力が最も小さいものを実際に送信する信号系列とする。

また、部分系列伝送方式では、事前にサブキャリア毎に設定された位相回転量の複数の組の中から適宜１つの組を選択し、変調前の信号に対し、サブキャリア毎にその都度位相を回転させ、ピーク対平均電力比を抑制する（例えば、非特許文献５，６参照）。

図８は、ＰＴＳ方式を採用する送信機の一例を示し、図９はＰＴＳ方式を採用する受信機の一例を示す。図示の例では、信号生成部で生成された信号系列は、分割部で２分され、２分された信号系列の各々に対して直並列変換及び逆フーリエ変換が施される。

Ｎ個の入出力点を有する逆フーリエ変換部ＩＦＦＴ_１，２には、直並列変換部からのＮ／２個の信号と、Ｎ／２個のヌルシンボルとが入力される。位相回転量制御部は、逆フーリエ変換部の出力に基づいて、適切な位相回転量（重み又はウエイト）の組｛θ_１，θ_２，．．．｝を決定し、これらの内の１つが各乗算部に共通に与えられる。逆フーリエ変換部からの出力は、適切な重みと共に合成部にて合成される。

合成後の逆フーリエ変換後の信号群は、並直列変換部（Ｐ／Ｓ）で直列信号に変換され、ガードインターバル部（ＧＩ）にてガードインターバルがそれに付加され、アンテナからそれが送信される。受信側では、図９に示されるように、復調時に位相回転量が調整される。
X. Li and L.J. Cimini， "Effects of clipping and filtering on the performance of OFDM", IEEE Commum. Lett., vol. 2, no.5, pp.131-133, May. 1998. L.J and N.R. Sollenberger, "Peak-to-Average power ratio reduction of an OFDM signal using partial transmit sequences", IEEE commun. Lett., vol.4, no.3, pp.86-88, March, 2000. G. Hill and M. Faulkner, "Cyclic shifting and time inversion of partial transmit sequences to reduce the peak-to-average ratio in OFDM", PIMRC 2000, vol.2, pp.1256-1259, Sept. 2000． Xia Lei, Youxi Tang, Shaoqian Li, "A Minimum Clipping Power Loss Scheme for Mitigating the Clipping Noise in OFDM", GLOBECOM2003. IEEE, Vol.1, pp.6-9, Dec. 2003. S.H. Muller and J.B. Huber, "A Novel Peak Power Reduction Scheme for OFDM", Proc. of PIMRC ’97, pp. 1090-1094, 1997 G.R. Hill, Faulkner and J. Singh, "Deducing the peak-to-average power ratio in OFDM by cyclically shifting partial transmit sequences", Electronics Letters, vol. 36, No.6, 16th March 2000

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

巡回シフト量を決定する処理において、サブキャリアの分割数と巡回シフトのパターン数が増加すると、送信信号候補数が指数的に増加し、処理量が大幅に増加する問題がある。

段階的または順番に各ブロックにおける巡回シフト量、または位相回転量を決定する処理においては以下の問題がある。ＭＣＰＬＳのように、固定されたピーク低減処理用閾値を用いてクリップレベル超えた総電力を最小にするように制御を行う場合、最終段におけるピーク低減処理以外では、時間信号系列に含まれるサブキャリア数が全サブキャリア数より少なく、生じ得るピーク電力が低くなるため、最終段以外の低減処理におけるピーク低減効果が減少する。

そこで、本発明においては、上述した問題点のうち、少なくとも１つに対処するためになされたものであり、その目的は、無線信号のピーク対平均電力比を抑制することが可能であるＯＦＤＭ方式を使用する送信装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の送信装置は、送信信号に対しピーク低減処理を行うＯＦＤＭ方式を使用する送信装置において、送信する信号系列をＮ個（Ｎは、Ｎ≧２の整数）に分割し、分割された信号系列をそれぞれ逆フーリエ変換し、時間信号系列を生成する分割逆フーリエ変換手段と、所定の条件に基づいて、１以上Ｎ−１以下の閾値を決定する閾値決定手段と、対応する閾値に基づいて、複数の時間信号系列の電力の総和が所定の値となるように巡回シフト量を決定し、巡回シフトさせた時間信号系列と他の時間信号系列とを合成した合成信号を出力する少なくとも１つのピーク低減処理手段とを備える。

このようにすることにより、ピーク低減処理用の閾値を変更でき、段階的にピーク低減処理を行うことができる。

本発明の実施例によれば、無線信号のピーク対平均電力比を抑制することが可能であるＯＦＤＭ方式を使用する送信装置を実現できる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の第１の実施例にかかる送信装置について、図１０を参照して説明する。

本実施例においては一例として、分割逆フーリエ変換部により、サブキャリアブロックを４分割する場合における、逐次検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置について説明する。

送信装置１００は、情報ビットが入力される信号生成部１０２と、信号生成部１０２と接続された分割逆フーリエ変換部１０４と、分割逆フーリエ変換部１０４と接続された加算部１１２_１、巡回シフト部１１０_１、１１０_２および１１０_３と、閾値決定手段としての閾値制御部１０６_１、１０６_２および１０６_３と、閾値制御部１０６_１および巡回シフト部１１０_１と接続され、加算部１１２_１の出力信号が入力されるピーク低減制御部１０８_１と、加算部１１２_１および巡回シフト部１１０_２と接続された加算部１１２_２と、閾値制御部１０６_２および巡回シフト部１１０_２と接続され、加算部１１２_２の出力信号が入力されるピーク低減制御部１０８_２と、加算部１１２_２および巡回シフト部１１０_３と接続された加算部１１２_３と、閾値制御部１０６_３および巡回シフト部１１０_３と接続され、加算部１１２_３の出力信号が入力されるピーク低減制御部１０８_３とを備える。また、巡回シフト部１１０_１は、加算部１１２_１と接続される。また、ピーク低減制御部１０８、加算部１１２および巡回シフト部１１０はピーク低減処理部を構成する。ここで、ピーク低減制御部１０８_１、加算部１１２_１および巡回シフト部１１０_１はピーク低減処理手段、ピーク低減制御部１０８_２，３、加算部１１２_２，３および巡回シフト部１１０_２，３は別のピーク低減処理手段に相当する。

ＯＦＤＭのサブキャリア数をＮとし、送信増幅器にクリップされる電力値としてのアンプの飽和電力レベルをＰ_ｓとする。一般的に、アンプの入出力特性で線形部分の最大値は、アンプの飽和電力レベルより小さい値になるが、プレディストーションを併用すると、アンプの飽和電力レベルまでの入出力特性を線形にすることが可能である。本実施例では説明上の便宜のため、プレディストーションと併用した場合を仮定し、クリップレベル（送信増幅器にクリップされる電力値）＝アンプの飽和電力レベルとする場合について説明する。

信号生成部１０２は、入力された送信信号を表す情報ビットから各サブキャリアに対応する信号内容を形成し、一連の信号系列として分割逆フーリエ変換部１０４に入力する。

分割逆フーリエ変換部１０４は、１つの信号系列を受信し、信号系列を複数、例えば４に分割する。次に、分割逆フーリエ変換部１０４は、分割された信号系列をそれぞれ逆フーリエ変換し、４組の逆フーリエ変換された信号群を生成し、時間信号系列１、２、３および４（以下、信号系列１、２、３および４と呼ぶ）として、それぞれ加算部１１２_１、巡回シフト部１１０_１、１１０_２および１１０_３に入力する。本実施例では、分割逆フーリエ変換部１０４が４つの時間信号系列１、２、３および４を出力する場合について説明するが、２以上の時間信号系列（信号群）であればよい。

閾値制御部１０６_１は、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｋ（Ｋ＜Ｐ_ｓ，Ｋ：定数）に設定し、ピーク低減制御部１０８_１に入力する。

ピーク低減制御部１０８_１は、加算部１１２_１から出力される信号系列５の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小なるように、信号系列２に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_１に入力する。

巡回シフト部１１０_１は、信号系列２の信号の並ぶ順序が、入力された巡回シフト量の示す順序になるようにそれらを巡回的にシフトさせて加算部１１２_１に入力する。

加算部１１２_１は、巡回的にシフトされた信号系列２と、信号系列１とを加算（合成）し、信号系列５（合成信号）として加算部１１２_２に入力する。

閾値制御部１０６_２は、閾値制御部１０６_１と同様に、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｋ（Ｋ＜Ｐ_ｓ，Ｋ：定数）に決定し、ピーク低減制御部１０８_２に入力する。

ピーク低減制御部１０８_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小となるように、信号系列３に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_２に入力する。

巡回シフト部１１０_２は、信号系列３の信号の並ぶ順序が、入力された巡回シフト量の示す順序になるようにそれらを巡回的にシフトさせて加算部１１２_２に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列３と、加算部１１２_１から入力された巡回的にシフトされた信号系列２と信号系列１とを加算した信号系列５とを加算（合成）し、信号系列６（合成信号）として加算部１１２_３に入力する。

閾値制御部１０６_３では、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｐ_ｓに決定し、ピーク低減制御部１０８_３に入力する。

ピーク低減制御部１０８_３は、加算部１１２_３から出力される信号系列７の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小なるように、信号系列４に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_３に入力する。

巡回シフト部１１０_３は、信号系列４の信号の並ぶ順序が、入力された巡回シフト量の示す順序になるようにそれらを巡回的にシフトさせて加算部１１２_３に入力する。

加算部１１２_３は、巡回的にシフトされた信号系列４と、加算部１１２_２から入力された巡回的にシフトされた信号系列２および３と信号系列１とを加算した信号系列６とを加算することにより信号系列７を生成し、ＯＦＤＭ送信信号とする。

このように、閾値制御部１０６を備え、ピーク低減処理を行う各段階においてピーク低減用閾値を変えることにより、各段階におけるピーク低減効果を改善できる。このため、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本発明の第２の実施例にかかる送信機について説明する。

第１の実施例においては、巡回シフト量を検索する上で、逐次検索法を用いた場合の例について説明した。本実施例においては、分割逆フーリエ変換部により、サブキャリアを４分割する場合における、多段検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置について説明する。

送信装置１００は、情報ビットが入力される信号生成部１０２と、信号生成部１０２と接続された分割逆フーリエ変換部１０４と、分割逆フーリエ変換部１０４と接続された加算部１１２_１、巡回シフト部１１０_１、加算部１１２_２および巡回シフト部１１０_２と、閾値決定手段としての閾値制御部１０６_１、１０６_２および１０６_３と、閾値制御部１０６_１および巡回シフト部１１０_１と接続され、加算部１１２_１の出力信号が入力されるピーク低減制御部１０８_１と、加算部１１２_１と接続された加算部１１２_３と、閾値制御部１０６_２および巡回シフト部１１０_２と接続され、加算部１１２_２の出力信号が入力されるピーク低減制御部１０８_２と、加算部１１２_２と接続された巡回シフト部１１０_３と、閾値制御部１０６_３および巡回シフト部１１０_３と接続され、加算部１１２_３の出力信号が入力されるピーク低減制御部１０８_３とを備える。また、巡回シフト部１１０_１、１１０_２および１１０_３は、それぞれ加算部１１２_１、１１２_２および１１２_３と接続される。また、ピーク低減制御部１０８、加算部１１２および巡回シフト部１１０はピーク低減処理部を構成する。ここで、ピーク低減制御部１０８_１，２、加算部１１２_１，２および巡回シフト部１１０_１，２はピーク低減処理手段、ピーク低減制御部１０８_３、加算部１１２_３および巡回シフト部１１０_３は別のピーク低減処理手段に相当する。

分割逆フーリエ変換部１０４は、１つの信号系列を受信し、信号系列を複数、例えば４分割する。次に、分割逆フーリエ変換部１０４は、分割された信号系列をそれぞれ逆フーリエ変換し、４組の逆フーリエ変換された信号群を生成し、時間信号系列１、２、３および４（以下、信号系列１、２、３および４と呼ぶ）として、それぞれ加算部１１２_１、巡回シフト部１１０_１、加算部１１２_２および巡回シフト部１１０_２に入力する。本実施例では、分割逆フーリエ変換部が４つの時間信号系列１、２、３および４を出力する場合について説明するが、２以上の時間信号系列（信号群）であればよい。

閾値制御部１０６_１は、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｋ（Ｋ＜Ｐ_ｓ，Ｋ：定数）に決定し、ピーク低減制御部１０８_１に入力する。

ピーク低減制御部１０８_１は、加算部１１２_１から出力される信号系列５の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小となるように、信号系列２に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_１に入力する。

加算部１１２_１は、巡回的にシフトされた信号系列２と、信号系列１とを加算（合成）し、信号系列５（合成信号）として加算部１１２_３に入力する。

閾値制御部１０６_２は、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｋ（Ｋ＜Ｐ_ｓ，Ｋ：定数）に決定し、ピーク低減制御部１０８_２に入力する。

ピーク低減制御部１０８_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小となるように、信号系列４に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_２に入力する。

巡回シフト部１１０_２は、信号系列４の信号の並ぶ順序が、入力された巡回シフト量の示す順序になるようにそれらを巡回的にシフトさせて加算部１１２_２に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列４と、信号系列３とを加算（合成）し、巡回シフト部１１０_３に入力する。

閾値制御部１０６_３は、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｐ_ｓに決定し、ピーク低減制御部１０８_３に入力する。

ピーク低減制御部１０８_３は、加算部１１２_３から出力される信号系列７の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小となるように、巡回シフト部１１０_３に入力された巡回的にシフトされた信号系列４と信号系列３とが加算された信号系列６に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_３に入力する。

巡回シフト部１１０_３は、入力された信号系列６の信号の並ぶ順序が、入力された巡回シフト量の示す順序になるようにそれらを巡回的にシフトさせて加算部１１２_３に入力する。

加算部１１２_３は、巡回的にシフトされた信号系列６の信号群と、信号系列５の信号群とを加算することにより信号系列７を生成し、送信する。

このように多段検索法を用いた場合においても、ピーク低減処理を行う各段階においてピーク低減用閾値を変えることにより、各段階におけるピーク低減効果を改善できる。このため、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本発明の第３の実施例にかかる送信装置について説明する。

本実施例にかかる送信装置の構成は、図１０を参照して説明した送信装置と同様の構成であるためその説明を省略する。

本実施例にかかる送信装置１００においても、ＯＦＤＭのサブキャリア数をＮ、アンプの飽和電力レベルをＰ_Ｓ、分割逆フーリエ変換部によりサブキャリアを４分割する場合について説明する。

閾値制御部１０６_１は、ピーク低減処理用閾値Ｃ_ｔｈを、Ｃ_ｔｈ＝ｆ（ｘ）（ｆ（ｘ）：増加関数、ｘ：閾値制御部番号）として、ピーク低減制御部１０８_１に入力する。

加算部１１２_１は、巡回的にシフトされた信号系列２と、信号系列１とを加算（合成）し、信号系列５（合成信号）として、加算部１１２_２に入力する。

閾値制御部１０６_２は、閾値制御部１０６_１と同様に、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝ｆ（ｘ）（ｆ（ｘ）：増加関数、ｘ：閾値制御部番号）として、ピーク低減制御部１０８_２に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列３と、加算部１１２_１から入力された巡回的にシフトされた信号系列２と信号系列１とを加算した信号系列５とを加算(合成)し、信号系列６(合成信号)として、加算部１１２_３に入力する。

本実施例にかかる送信装置１００によれば、閾値制御部１０６の番号が１→２→３と増加するにしたがって、生成される時間信号系列に加算されるサブキャリア数が増加するため、より大きいピークを有する時間信号が生成される。このような特徴に基づいて、本実施例では、ピーク低減処理用閾値Ｃ_ｔｈをピーク低減処理用閾値の番号に関連する増加関数とする。すなわち、所定の別のピーク低減処理手段の出力信号が入力される別のピーク低減処理手段に対応する閾値を、前記所定の別のピーク低減処理手段に対応する閾値に対して所定の割合増加させた値に決定する。

このようにすることにより、各段階におけるピーク低減効果を改善でき、固定されたピーク低減処理用閾値Ｃ_ｔｈを用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本発明の第４の実施例にかかる送信装置について説明する。

本実施例にかかる送信装置の構成は、図１１を参照して説明した送信装置と同様の構成であるためその説明を省略する。

第３の実施例においては、巡回シフト量を検索する上で、逐次検索法を用いた場合の例について説明した。本実施例においては、分割逆フーリエ変換部によりサブキャリアを４分割する場合における、多段検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置について説明する。また、本実施例にかかる送信装置１００においても、ＯＦＤＭのサブキャリア数をＮ、アンプの飽和電力レベルをＰ_Ｓとする場合について説明する。

加算部１１２_１は、巡回的にシフトされた信号系列２と、信号系列１とを加算(合成)し、信号系列５（合成信号）として、加算部１１２_３に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列４と、信号系列３とを加算（合成）し、信号系列６（合成信号）として、巡回シフト部１１０_３に入力する。

ピーク低減制御部１０８_３は、加算部１１２_３から出力される信号系列７の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小なるように、巡回シフト部１１０_３に入力された巡回的にシフトされた信号系列４と信号系列３とが加算された信号系列６に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_３に入力する。

巡回シフト部１１０_３は、入力された巡回的にシフトされた信号系列４と信号系列３とが加算された信号系列６の信号の並ぶ順序が、入力された巡回シフト量の示す順序になるようにそれらを巡回的にシフトさせて加算部１１２_３に入力する。

加算部１１２_３は、巡回的にシフトされた信号系列６と、信号系列５とを加算することにより信号系列７を生成し、ＯＦＤＭ送信信号として送信する。

本実施例によれば、多段検索法を用いる場合についても同様にピーク低減処理の段階に進むにつれて、ピーク低減処理用閾値Ｃ_ｔｈが増加するようにする。すなわち、所定の別のピーク低減処理手段の出力信号が入力される別のピーク低減処理手段に対応する閾値を、前記所定の別のピーク低減処理手段に対応する閾値に対して所定の割合増加させた値に決定する。

このようにすることにより、各段階におけるピーク低減効果を改善できるため、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本発明の第５の実施例にかかる送信装置について説明する。

本実施例においても、分割逆フーリエ変換部により、サブキャリアを４分割する場合における、逐次検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置について説明する。また、本実施例においても、サブキャリア数をＮとして、アンプの飽和電力レベルをＰ_Ｓとする。

本実施例にかかる送信装置１００は、閾値制御部１０６_{１、２、３}において、閾値を、（クリップされる電力値）×（処理対象になる信号系列に含まれるサブキャリア数）／（全サブキャリア数）にしたがって決定する。

具体的に説明する。閾値制御部１０６_１は、信号系列５に含まれるサブキャリア数はＮ／２であるので、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ×（Ｎ／２）／Ｎ＝Ｃ_ｔｈ／２として、ピーク低減制御部１０８_１に入力する。

ピーク低減制御部１０８_１は、加算部１１２_１から出力される信号系列５の信号電力においてＣ_ｔｈ／２を超える総電力が最小なるように、信号系列２に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_１に入力する。

閾値制御部１０６_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６に含まれるサブキャリア数が３Ｎ／４であるので、Ｃ_ｔｈ×（３Ｎ／４）／Ｎ＝Ｃ_ｔｈ×（３／４）をピーク低減制御部１０８_２に出力する。

ピーク低減制御部１０８_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６の信号電力において（３／４）Ｃ_ｔｈを超える総電力が最小となるように、信号系列３に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_２に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列３と、巡回的にシフトされた信号系列２と信号系列１とを加算した信号系列５とを加算(合成)し、信号系列６（合成信号）として、加算部１１２_３に入力する。

閾値制御部１０６_３は、ピーク低減処理用閾値Ｃ_ｔｈ＝Ｐ_Ｓに決定し、ピーク低減制御部１０８_３に入力する。

ピーク低減制御部１０８_３は、加算部１１２_３から出力される信号系列７の信号電力においてＣ_ｔｈを超える総電力が最小なるように、巡回シフト部１１０_３に入力される信号系列４に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_３に入力する。

加算部１１２_３は、巡回的にシフトされた信号系列４と、巡回的にシフトされた信号系列２および３と信号系列１とを加算した信号系列６とを加算することにより信号系列７を生成し、ＯＦＤＭ送信信号として送信する。

このようにして、ピーク低減を行う段階が進むにつれ、ピーク低減処理用閾値を大きくすることにより、各段階におけるピーク低減効果を改善でき、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本発明の第６の実施例にかかる送信装置について説明する。

第５の実施例においては、巡回シフト量を検索する上で、逐次検索法を用いた場合の例について説明した。本実施例においては、分割逆フーリエ変換部により、サブキャリアを４分割する場合における、多段検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置について説明する。また、本実施例にかかる送信装置１００においても、ＯＦＤＭのサブキャリア数をＮ、アンプの飽和電力レベルをＰ_Ｓとする場合について説明する。

具体的に説明する。閾値制御部１０６_１は、入力信号（信号系列５）に含まれるサブキャリア数はＮ／２であるので、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ×（Ｎ／２）／Ｎ＝Ｃ_ｔｈ／２として、ピーク低減制御部１０８_１に入力する。

ピーク低減制御部１０８_１は、加算部１１２_１から出力される信号系列５の信号電力においてＣ_ｔｈ／２を超える総電力が最小となるように、信号系列２に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_１に入力する。

加算部１１２_１は、巡回的にシフトされた信号系列２と、信号系列１とを加算（合成）し、信号系列５（合成信号）として、加算部１１２_３に入力する。

閾値制御部１０６_２は、閾値制御部１０６_１と同様に、入力信号（信号系列６）に含まれるサブキャリア数はＮ／２であるので、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ×（Ｎ／２）／Ｎ＝Ｃ_ｔｈ／２として、ピーク低減制御部１０８_２に入力する。

ピーク低減制御部１０８_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６の信号電力においてＣ_ｔｈ／２を超える総電力が最小となるように、信号系列４に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_２に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列４と、信号系列３の信号群とを加算（合成）し、信号系列６（合成信号）として、巡回シフト部１１０_３に入力する。

閾値制御部１０６_３は、信号系列７に含まれるサブキャリア数はＮであるので、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ＝Ｐ_Ｓに決定し、ピーク低減制御部１０８_３に入力する。

加算部１１２_３は、巡回的にシフトされた信号系列６の信号群と、信号系列５とを加算することにより信号系列７を生成し、ＯＦＤＭ送信信号として送信する。

本実施例によれば、多段検索法を用いる場合についても同様にピーク低減処理の段階が進むにつれて、ピーク低減処理用閾値Ｃ_ｔｈが増加するようにすることにより、各段階におけるピーク低減効果を改善でき、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本発明の第７の実施例にかかる送信装置について説明する。

本実施例においても、分割逆フーリエ変換部によりサブキャリアを４分割する場合における、多段検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置について説明する。また、本実施例においても、サブキャリア数をＮとして、アンプの飽和電力レベルをＰ_Ｓとする。

本実施例にかかる送信装置１００は、閾値制御部１０６_{１、２、３}において、閾値を、（クリップされる電力値）×（処理対象になる信号系列に含まれるサブキャリア数）／（全サブキャリア数）−α（αは、定数）にしたがって決定する。

具体的に説明する。閾値制御部１０６_１は、信号系列５に含まれるサブキャリア数はＮ／２であるので、ピーク低減処理用閾値をＣ_ｔｈ×（Ｎ／２）／Ｎ−α（α：定数）として、ピーク低減制御部１０８_１に入力する。

ピーク低減制御部１０８_１は、加算部１１２_１から出力される信号系列５の信号電力においてＣ_ｔｈ／２−α（α：定数）を超える総電力が最小なるように、信号系列２に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_１に入力する。

閾値制御部１０６_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６に含まれるサブキャリア数が３Ｎ／４であるので、Ｃ_ｔｈ×（３Ｎ／４）／Ｎ−α（α：定数）をピーク低減制御部１０８_２に出力する。

ピーク低減制御部１０８_２は、加算部１１２_２から出力される信号系列６の信号電力においてＣ_ｔｈ×（３Ｎ／４）／Ｎ−αを超える総電力が最小となるように、信号系列３に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_２に入力する。

加算部１１２_２は、巡回的にシフトされた信号系列３の信号群と、巡回的にシフトされた信号系列２と信号系列１とが加算された信号系列５とを加算（合成）し、信号系列６（合成信号）として、巡回シフト部１１０_３に入力する。

ピーク低減制御部１０８_３は、加算部１１２_３から出力される信号系列７の信号電力においてＣ_ｔｈを超えた総電力が最小なるように、巡回シフト部１１０_３に入力される信号系列４に対する巡回シフト量を決定し、巡回シフト部１１０_３に入力する。

加算部１１２_３は、巡回的にシフトされた信号系列４と、巡回的にシフトされた信号系列２および３と信号系列１とを加算した信号系列６とを加算（合成）することにより信号系列７（合成信号）を生成し、ＯＦＤＭ送信信号として送信する。

本実施例においては、αが定数の場合について説明したが、α＝ｆ（ｘ）（ｆ（ｘ）：減少関数，ｘ＝現在段数）とした場合も、固定値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

また、本実施例においては、逐次検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置において、ピーク低減用閾値を、ピーク低減制御部１０８_１はＣ_ｔｈ／２−α（α：定数）に決定し、閾値制御部１０６_２はＣ_ｔｈ×（３Ｎ／４）／Ｎ−α（α：定数）に決定し、閾値制御部１０６_３はＣ_ｔｈ＝Ｐ_Ｓに決定する場合について説明したが、多段検索法を用いたＯＦＤＭを使用する送信装置にも適用できる。

この場合、第６の実施例において説明した送信装置において、ピーク低減用閾値を、ピーク低減制御部１０８_１はＣ_ｔｈ／２−α（α：定数）に決定し、閾値制御部１０６_２はＣ_ｔｈ／２−α（α：定数）に決定し、閾値制御部１０６_３はＣ_ｔｈ＝Ｐ_Ｓに決定する。この場合においても、α＝ｆ（ｘ）（ｆ（ｘ）：減少減少関数，ｘ＝現在段数）とすることにより、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

次に、本実施例の効果について説明する。

図１２に、サブキャリア数２５６、ブロック数８、パターン数１６の場合において、非線形特性を有する送信増幅器を用いた場合の、本発明の第３の実施例および逐次検索法用いた場合においてピーク低減用閾値を一定にした場合の受信ＦＥＲ(Frame Error Rate)特性を示す。フレーム長は１０シンボル、伝搬路は６パス準静的レイリーフェージング、誤り訂正符号は符号化率０．５、拘束長５の畳み込み符号である。図１２によれば、ＦＥＲ＝１０^−３において、ＳＮＲを１ｄＢ以上改善することができる。

つまり、本実施例によれば、閾値制御部を備え、初期のピーク電力低減処理を行う場合にはピーク低減用閾値の値を低い値とし、後段のピーク電力低減処理となるにしたがってピーク低減用閾値の値を増幅器の飽和電力値、例えば、線形領域とみなすことが可能である最大送信電力量に漸近させる。このようにすることにより、本実施例にかかる送信装置は、固定されたピーク低減用閾値を用いる場合と比較して、非線形性を有する送信増幅器を用いた場合に生じる受信特性劣化を低減することができる。

上述した本実施例においては、複数の閾値制御部を備える場合について説明したが、１つの閾値制御部を備えるようにし、各ピーク低減処理部に対応するピーク低減用閾値を決定するようにしてもよい。この場合、閾値制御部逆フーリエ変換部からＮ個の信号系列が出力される場合、閾値制御部は１以上Ｎ−１以下のピーク低減用閾値を決定する。

本発明にかかる送信装置は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）方式を採用する無線通信送信システムに適用できる。

ＯＦＤＭ信号を示す説明図である。電力増幅器の入出力特性を示す説明図である。ＯＦＤＭ方式を使用する送信機の概略ブロック図である。ＯＦＤＭ方式を使用する受信機の概略ブロック図である。直並列変換器および並直列変換器を示す説明図である。ＣＳＳ法とＭＣＰＬＳを用いたＯＦＤＭ方式を使用する送信機の部分ブロック図である。分割逆フーリエ変換部の詳細ブロック図である。ＰＴＳ法を用いたＯＦＤＭ方式を使用する送信機の部分ブロック図である。ＰＴＳ法を用いたＯＦＤＭ方式を使用する受信機の部分ブロック図である。本発明の一実施例にかかる送信装置を示す部分ブロック図である。本発明の一実施例にかかる送信装置を示す部分ブロック図である。本発明の一実施例にかかる送信装置の受信特性を示す説明図である。

符号の説明

１００送信装置

Claims

送信信号に対しピーク低減処理を行うＯＦＤＭ方式を使用する送信装置において：
送信する信号系列をＮ個（Ｎは、Ｎ≧２の整数）に分割し、分割された信号系列をそれぞれ逆フーリエ変換し、時間信号系列を生成する分割逆フーリエ変換手段；
所定の条件に基づいて、１以上Ｎ−１以下の閾値を決定する閾値決定手段；
対応する閾値に基づいて、複数の時間信号系列の電力の総和が所定の値となるように巡回シフト量を決定し、巡回シフトさせた時間信号系列と他の時間信号系列とを合成した合成信号を出力する少なくとも１つのピーク低減処理手段；
を備えることを特徴とする送信装置。
請求項１に記載の送信装置において：
対応する閾値に基づいて、合成信号と１以上の時間信号系列との電力の総和が所定の値となるように巡回シフト量を決定し、巡回シフトさせた時間信号系列と前記合成信号とを合成した合成信号を出力する少なくとも１つの別のピーク低減処理手段；
を備えることを特徴とする送信装置。
請求項１に記載の送信装置において：
対応する閾値に基づいて、複数の合成信号の電力の総和が所定の値となるように巡回シフト量を決定し、巡回シフトさせた合成信号と他の合成信号とを合成した合成信号を出力する少なくとも１つの別のピーク低減処理手段；
を備えることを特徴とする送信装置。
請求項２または３に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、ピーク低減処理手段および別のピーク低減処理手段のうち、その出力信号が別のピーク低減処理手段に入力されないピーク低減処理手段および別のピーク低減手段に対する閾値として、送信増幅器にクリップされる電力値を決定し、ピーク低減処理手段および別のピーク低減処理手段のうち、その出力信号が別のピーク低減処理手段に入力されるピーク低減処理手段および別のピーク低減手段に対する閾値として前記クリップされる電力値未満の値を決定することを特徴とする送信装置。
請求項４に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、前記クリップされる電力値未満の値として所定の一定値を決定することを特徴とする送信装置。
請求項４に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、所定の別のピーク低減処理手段の出力信号が入力される別のピーク低減処理手段に対応する閾値を、前記所定の別のピーク低減処理手段に対応する閾値に対して所定の割合増加させた値に決定することを特徴とする送信装置。
請求項４に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、前記クリップされる電力値未満の値として、（クリップされる電力値）×（処理対象になる信号系列に含まれるサブキャリア数）／（全サブキャリア数）に決定することを特徴とする送信装置。
請求項４に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、前記クリップされる電力値未満の値として、（クリップされる電力値）×（処理対象になる信号系列に含まれるサブキャリア数）／（全サブキャリア数）−α（αは、定数）に決定することを特徴とする送信装置。
請求項８に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、前記αを予め決められた一定値とすることを特徴とする送信装置。
請求項８に記載の送信装置において：
前記閾値決定手段は、所定の別のピーク低減処理手段の出力信号が入力される別のピーク低減処理手段に対応する閾値におけるαを、前記所定の別のピーク低減処理手段に対応する閾値に対して所定の割合減少させた値に決定することを特徴とすることを特徴とする送信装置。