JP2012515456A - 選択的ピークパワーの低減 - Google Patents

Abstract

【解決手段】
本発明は、第１変調タイプの第１信号及び第２変調タイプの第２信号を有する合成信号のピークパワーを低減する技術を提供する。合成信号に基づいて、ピーク低減歪が決定される。ピーク低減歪は合成信号の全体に適用されると合成信号全体の過度のピークが低減されるように構成される。しかしながら、ピーク低減歪の全体を適用する代わりに、ピーク低減歪の選択された部分が合成信号の対応する部分に適用されて合成信号のピークパワーを低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明はピークパワー低減に関し、特に選択的ピークパワーの低減に関する。

ピーク対平均パワー比率（Ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：ＰＡＰＲ）は、所定の入力信号を増幅し増幅された出力信号を提供する時、パワー増幅器により供給される平均パワーに対する瞬間的ピークパワーの大きさを表す。ＰＡＰＲは増幅器の効率に影響を与え、バッテリパワーに依存する携帯コミュニケーションシステムの変わることのない重要な属性となっている。より効率的な増幅器は非効率的な増幅器に較べより少ないエネルギーで所定の信号を一定のレベルへ増幅することができる。一般的に、より低いＰＡＰＲは増幅器のより高い効率を可能にする一方、より高いＰＡＰＲは増幅器のより低い効率をもたらす。従って、設計者はより低いＰＡＰＲをもたらす効率の高いコミュニケーションシステムを組立てるように常日頃努力している。

コミュニケーションシステムのＰＡＰＲは一般的にはパワー増幅器により増幅される入力信号のファンクションである。入力信号のピーク及び平均の振幅は、入力信号増幅中にパワー増幅器により提供される瞬間的なピーク及び平均パワーに相関している。従って、全体の平均振幅に対して比較的に高い瞬間的ピークの振幅を有する入力信号は高ＰＡＰＲ信号と考えられ、一方全体の平均振幅に対して比較的に低い瞬間的ピークの振幅を有する入力信号は低ＰＡＰＲ信号と考えられる。入力信号のピーク及び平均振幅は通常入力信号がどのように変調されるかに関わっている。

モデムコミュニケーションシステムに使われる通常の変調方式は、直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ：ＯＦＤＭ）、符号分割多元接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＣＤＭＡ）及び時分割多重アクセス（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）方式を備えた周波数分割多重接続（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：ＦＤＭＡ）を備えている。第３世代パートナーシッププロジェクト（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ’ｓ：３ＧＰＰ’ｓ）ロングタームイボリューション（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ：ＬＴＥ）規格及びＷｏｒｌｄ Ｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＷｉＭＡＸ：ワイマックス）規格のようなＯＦＤＭシステムは、より高いＰＡＰＲをもたらすことができる多数の独立変調サブキャリアを採用する。ユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）のようなＣＤＭＡシステムもスペクトル拡散変調を採用し、ＯＦＤＭシステムと同様に高ＰＡＰＲを有すると考えられる。グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ）のようなＴＤＭＡシステムはコンスタントパワーエンベロープを採用し、従って非常に低いＰＡＰＲを有する。ＧＳＭについての高度なデータは、エボリューション（ＥＤＧＥ）は非連続エンベロープであり、一般的にＰＡＰＲに対しＧＳＭとＣＤＭＡ／ＯＦＤＭシステム間に存在する。比較的高いＰＡＰＲを有するシステムに対し、関連するＰＡＰＲを低減するために増幅の前に変調入力信号のピーク振幅を低減する技術が使われ、その結果、パワー増幅器の効率を増加させることができる。

代表的なＰＡＰＲ低減技術は所定の入力信号を歪ませることであり、単一変調方式に従ってのみ変調され、所定のしきい値を超えるピ−クを効果的に低減する。増幅の前に、所定のしきい値を超える入力信号のピークが取り除かれ、又はクリップされてクリップ信号を形成する。入力信号からクリップ信号が減じられて歪信号を形成し、歪信号はその後処理されて入力信号全体に適用されピーク低減をもたらす。減衰された歪信号を入力信号へ適用することにより所定のしきい値を超えたピークを効果的に望ましい分量だけ低減する。このようなＰＡＰＲ低減技術は、単一の変調方式のみに従って変調される信号に適用される時、比較的成功することが分かっている。

しかしながら、今日特定のコミュニケーションシステムは、同時に異なる変調方式を用いて信号処理することが必要とされる。ＣＤＭＡ及びＴＤＭＡ方式に依存する第２世代（２Ｇ／２．５Ｇ）及び第３世代（３Ｇ）ネットワークからＯＦＤＭ方式に依存する第４世代（４Ｇ）ネットワークへの進化に伴い、コミュニケーションシステムはＣＤＭＡ及びＯＦＤＭ方式の組合せ、ＴＤＭＡ及びＯＦＤＭ方式の組合せ、あるいはおそらくはＣＤＭＡ，ＴＤＭＡ，及びＯＦＤＭ方式の組合せを同時にサポートすることがしばしば必要となる。残念ながら、異なる変調方式から異なる信号が合成されると、合成入力信号に関連してＰＡＰＲが大幅に増加する。対応するＰＡＰＲ低減技術が、個々の信号の合成の前に異なる信号のそれぞれに適用されたとしても、合成入力信号はなお望ましくないＰＡＰＲを有する。このことは、ＯＦＤＭ信号がＴＤＭＡ又はＣＤＭＡ信号と合成される時に特に顕著である。さらに、そのような合成信号に既存のＰＡＰＲ技術を適用しても効果が無いことが分かった。何故ならば、合成信号の異なるタイプの信号は異なるＰＡＰＲ技術を必要としたり、あるタイプの信号は他のタイプの信号が必要とするＰＡＰＲ技術を許容しないからである。

従って、異なる変調方式を使って生成された２以上の信号を備える合成信号に関するＰＡＰＲを低減するために、有効かつ効率の良い技術が求められている。

本発明は、第１変調タイプの第１信号及び第２変調タイプの第２信号を有する合成信号のピークパワーを低減する技術を提供する。合成信号に基づいて、ピーク低減歪が決定される。ピーク低減歪は、合成信号全体に適用された場合、合成信号全体を通して過度なピークが低減されるように構成される。しかしながら、ピーク低減歪の全体を適用する代わりに、ピーク低減歪の選択された部分を合成信号の対応する部分に適用して合成信号のピークパワーを低減する。

一の実施形態において、合成信号の第１の信号が第１の周波数帯域に存在し、第２の信号が第２の周波数帯域に存在する。第１の周波数帯域は、第２の周波数帯域から離れている。合成信号に対するピーク低減歪は、合成信号全体の所定のしきい値を超えるピークに基づいて生成される従って、ピーク低減歪は少なくとも第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域内のスペクトル成分を有している。第１の周波数帯域内のスペクトル成分は、ピーク低減歪から選択され、ピーク低減歪の選択された部分を表す。ピーク低減歪の選択された部分は、第１周波数帯域内の合成信号に適用され、所定のしきい値を超える合成信号のこれらのピークを効果的に低減する。ピーク低減歪の第２周波数帯域内のスペクトル成分が第２の周波数帯域の合成信号に適用されなければ、あるいはせいぜい最小限にしか適用されなければ、第２信号はせいぜい最小限にしか影響を受けない。

当業者であれば、添付の図面に関する以下の好ましい実施形態の詳細な記載を読むならば、本発明の範囲を理解し、その追加の特徴を理解するであろう。

本明細書に組み込まれてその一部を構成する添付の図面は、本発明のいくつかの特徴を説明し、その記載とともに本発明の原理を説明する。

本発明の一の実施形態に係る通信装置の送信経路を表すブロック図である。 本発明の一の実施形態に係る代表的なピークパワー低減ファンクションを表すブロック図である。 本発明の一の実施形態に係る合成入力信号のスペクトルである。 本発明の一の実施形態に係るピーク信号のスペクトルである。 本発明の一の実施形態に係る歪選択フィルタの伝達ファンクションである。 本発明の一の実施形態に係る選択的歪信号のスペクトルである。 本発明の一の実施形態に係る、ＬＴＥ信号及びＧＳＭ信号を備える合成入力信号に対する合成入力信号及び合成出力信号間の差及び合成入力信号のスペクトル密度を説明するグラフである。 本発明の一の実施形態に係る、ＣＤＭＡ信号及びＬＴＥ信号を備える合成入力信号に対し合成入力信号及び合成出力信号間の差及び合成入力信号のスペクトル密度を説明するグラフである。 本発明の一の実施形態に係る合成入力信号及び合成出力信号の両方のタイムドメインレスポンスである。 本発明の他の実施形態に係る通信装置に対する送信経路の一部のブロック図である。

以下に説明する実施形態は、当業者が本発明を実施するのに必要な情報を開示し、本発明を実施するためのベストモードを示すものである。添付の図面を参照し以下の説明を読むならば、当業者は本発明のコンセプトを理解し、ここに特別に述べられていないコンセプトの応用を認識するであろう。これらのコンセプト及び応用は開示の範囲及び添付の請求範囲に含まれることは理解されるべきである。

本発明は第１変調タイプの第１信号及び第２変調タイプの第２信号を有する合成信号のピークパワーを低減する技術を提供する。合成信号に基づいて、ピーク低減歪が決定される。ピーク低減歪は、合成信号の全体に適用されると、合成信号全体の過度のピークが低減するように構成されている。ピーク低減歪の全体を適用する代わりに、ピーク低減歪の選択された部分を合成信号の対応する部分に適用して合成信号のピークパワーを低減する。

一の実施形態において、第１の信号が第１の周波数帯域に存在し、第２の信号が合成信号の第２の周波数帯域に存在する。第１の周波数帯域は、第２の周波数帯域から離れている。合成信号に対するピーク低減歪は、合成信号全体の所定のしきい値を超えるピークに基づいて生成される。従って、ピーク低減歪は、少なくとも第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域内のスペクトル成分を有している。第１の周波数帯域内のスペクトル成分は、ピーク低減歪から選択され、ピーク低減歪の選択された部分を表す。ピーク低減歪の選択された部分は、第１周波数帯域内の合成信号に適用され、所定のしきい値を超える合成信号のこれらのピークを効果的に低減する。ピーク低減歪の第２周波数帯域内のスペクトル成分が第２の周波数帯域の合成信号に適用されなければ、あるいはせいぜい最小限にしか適用されなければ、第２信号はせいぜい最小限にしか影響を受けない。

大抵の場合、合成信号は一方の信号が他方の信号に較べてピーク低減歪の印加をより良く許容する。従って、ピーク低減歪の印加をより良く許容できる信号を伴う周波数帯域にピーク低減歪を選択的に適用し、ピーク低減歪の印加を許容できないほどの信号を伴う周波数帯域にはピーク低減歪を適用しないことが望ましい。上記実施形態において、第１信号が第２信号よりもピーク低減歪の受取りをより良く許容する。従って、ピーク低減歪の対応する部分は、第１信号が存在する第１周波数帯域に選択的に適用され、対応するピーク低減歪は第２信号が存在する第２周波数帯域にはほとんどあるいは全く適用されない。

例えば、ＧＳＭに基づくＴＤＭＡ及びＬＴＥに基づくＯＦＤＭ通信規格の両方を採用するコミュニケーションシステムにおいて、ＧＳＭのＴＤＭＡ信号は、ＬＴＥのＯＦＤＭ信号に較べてピーク低減歪の許容度が低いと一般的に考えられている。従って、ピーク低減歪は選択的にＬＴＥ周波数帯域のＯＦＤＭ信号に適用され、ピーク低減歪はＧＳＭ周波数帯域のＴＤＭＡ信号にはほとんどあるいは全く適用されない。ＬＴＥ通信規格に基づくＣＤＭＡ及びＯＦＤＭの両方を採用するコミュニケーションシステムにおいて、ＬＴＥのＯＦＤＭ信号はＣＤＭＡ信号に較べてピーク低減歪の許容度は一般的に低いと考えられている。従って、ピーク低減歪は選択的にＣＤＭＡ周波数帯域のＣＤＭＡ信号に適用され、ピーク低減歪はＬＴＥ周波数帯域のＯＦＤＭ信号にはほとんどあるいは全く適用されない。あるいは、主として対応するピーク低減歪を所定の周波数帯域の所定の信号に適用する代わりに、対応するピーク低減歪の異なるレベルを各周波数帯域の異なる信号に適用してもよい。

図１を参照すると、本発明の一の実施形態に係る通信装置１０の送信経路が示されている。通信装置１０は異なる変調方式をサポートして異なる変調方式からの信号を結合して合成信号を形成でき、合成信号はピークパワーを低減するように処理され、適当なＲＦ周波数へアップコンバートされ、増幅され、所望の方法で送信される。適当なベースバンド回路により第１変調ファンクション１２及び第２変調ファンクション１４が設けられ、第１変調ファンクション１２は第１変調方式に従いデータ変調可能であり、第２変調ファンクション１４は第２変調方式に従いデータ変調が可能であると想定する。変調方式のどのような組み合わせを設けることも可能だが、説明のために、第１変調ファンクション１２はＧＳＭ信号Ｇに基づくＴＤＭＡを提供し、及び第２変調ファンクション１４はＯＦＤＭ基づくＬＴＥ信号Ｌを提供するとする。ＧＳＭ信号Ｇ及びＬＴＥ信号Ｌは周波数領域にグラフ状に表示される。ＧＳＭ信号Ｇ及びＬＴＥ信号Ｌは最初はデジタル信号であり、異なるサンプリングレートが提供されると想定する。好ましくは、ＧＳＭ信号Ｇ及びＬＴＥ信号Ｌはともに合成入力信号を表すのに十分な共通のサンプリングレートへそれぞれのアップサンプリングファンクション１６，１８によってアップサンプルされ、合成入力信号はＧＳＭ信号ＧとＬＴＥ信号Ｌとを合成することにより創出される。この例では、ＧＳＭ信号に基づくＴＤＭＡはピーク低減歪の許容度がＯＦＤＭに基づくＬＴＥ信号より低いと想定すると、一旦合成入力信号が生成されると、ピーク低減歪はＬＴＥ周波数帯域のＯＦＤＭ信号へ選択的に適用され、一方、ＧＳＭ周波数帯域のＴＤＭＡ信号へはピーク低減歪はほとんど適用されないか、全く適用されない。

ＧＳＭ信号Ｇ及びＬＴＥ信号Ｌを合成する前に、個々の信号は互いに望ましい位置に調整される。要求はされないが、ピーク低減歪を受取る信号は０Ｈｚ（もしくはベースバンド）の周りに対称となるように配置されるのが好ましい。歪を受取らない信号は０Ｈｚに対してあるいはピーク低減歪を受取る信号に対してどの位置に置かれても良い。そのような調整が必要な場合、ＧＳＭ信号Ｇは調整ファンクション２０により調整され、ＬＴＥ信号Ｌは調整ファンクション２２により調整される。

合成入力信号は送信される前にラジオ周波数信号へアップコンバートされるため、合成入力信号内のＧＳＭ及びＬＴＥ信Ｇ，Ｌ間の周波数間隔は好ましくはラジオ周波数信号の第１信号及び第２信号間に必要とされる周波数間隔に相当する。従って、ＧＳＭ及びＬＴＥ信号Ｇ，Ｌは、ラジオ周波数信号において必要とされる周波数間隔で周波数が分離する位置に調整される。この例では、想定される望ましい周波数間隔はｆ_spである。ＧＳＭ信号Ｇが０Ｈｚの周りに位置すると，次いでＬＴＥ信号はｆ_spの周りに位置するように調整される。

一旦ＧＳＭ及びＬＴＥ信号Ｇ，Ｌが適当な位置に調整されると、個々の信号は適当な合成回路２４を通して合成され合成入力信号を提供する。特に、合成入力信号はＬＴＥ信号Ｌ及びＧＳＭ信号Ｇを備え、ＬＴＥ信号は０Ｈｚを中心位置とし、ＧＳＭ信号は周波数ｆ_spを中心位置とする。従って、合成入力信号は効果的なコンポジット信号であり、ＬＴＥ信号Ｌ及びＧＳＭ信号Ｇは望ましい周波数間隔（ｆ_sp）で分離される。合成入力信号は、以下に詳細に記載するように、ピークパワー低減ファンクション２６により処理され、合成出力信号を提供する。合成出力信号はＲＦアップコンバージョンファンクション２８により適当なラジオ周波数にアップコンバートされ、１以上のアンテナ３２を介して送信される前にパワー増幅器（ＰＡ）３０により増幅される。特に、第１変調ファンクション１２及び第２変調ファンクション１４，アップサンプリングファンクション１６，１８，調整ファンクション２０，２２，合成ファンクション２４及びピークパワー低減ファンクション２６は信号処理ファンクションと考えられ、図１に表わされる信号処理回路の中に設けられる。ＲＦアップコンバージョンファンクション２８は、処理回路にサポートされてもよいし、図１に示される分離されたアップコンバージョン回路に設けられてもよい。

一の実施形態において、ピークパワー低減ファンクション２６は、合成入力信号の選択された信号のみが歪を受取って合成入力信号に関連するピークパワーを低減するように構成されている。好ましくは、選択された１つの又は複数の信号に適用される歪は、合成入力信号全体に基づいて生成されたピーク低減歪から取り出される。従って、合成入力信号のピーク低減歪は、歪を受取る信号が存在する周波数帯域の内側、外側の両方のスペクトル成分を有する。上記の例を継続すると、図２に示されるように、ピーク低減歪はＧＳＭ信号Ｇ及びＬＴＥ信号Ｌを備える合成入力信号Ａから生成され、ＬＴＥ信号Ｌの周波数帯域に対応するピーク低減歪の選択された部分が合成入力信号のＬＴＥ信号Ｌの周波数帯域に適用される。

図示のように、合成入力信号Ａを表示する時間領域は、規定の閾値，Ｐ_thを超えるあるピークを備えている。クリップファンクション３４は、合成入力信号Ａを受取り、規定の閾値Ｐ_thを超えるいかなるピークもクリップ若しくは除去して、クリップ信号Ｂを提供するように構成されている。合成入力信号Ａは、クリップファンクション３４が合成入力信号Ａを処理してクリップ信号Ｂを提供する時間量に相当する遅延を提供する遅延ファンクション３６Ａ通過してもよい。遅延された合成入力信号Ａ及びクリップ信号Ｂは時間調整されて合成ファンクション３８に提供され、そこで合成入力信号Ａからクリップ信号Ｂが減算もしくは除去されてピーク信号Ｃを提供する。ピーク信号Ｃは、効果的に規定の閾値Ｐ_thを超える合成入力信号Ａのピークを備える信号となる。ピーク信号Ｃは、合成出力信号に適用されてＧＳＭ信号Ｇ及びＬＴＥ信号Ｌを備える合成入力信号全体の規定の閾値Ｐ_thを超えるピークを効果的に低減する、ピーク低減歪全体を表している。

しかしながら、上述のように、ＧＳＭ信号Ｇに基づくＴＤＭＡは、ＯＦＤＭベースのＬＴＥ信号Ｌよりもピーク低減歪の受取りの許容度が小さい。従って、歪選択フィルタ４０は、ＬＴＥ信号Ｌが合成入力信号内で存在する周波数帯域に相当するスペクトル成分にするパス帯域を提供する伝達ファンクションを有している。換言すると、歪選択フィルタ４０はＬＴＥ信号Ｌを含む周波数帯域に存在するピーク低減歪の部分を通過させ、歪選択フィルタ４０を通過するスペクトル成分はピーク低減歪の選択された部分を表している。ピーク低減歪の選択された部分は、選択的歪信号の中に設けられる。ピーク信号Ｃから選択された歪信号を生成する時に歪選択フィルタ４０によって加わる遅延に従って、合成入力信号Ａと選択的歪信号が合成ファンクション４４に到達する時に時間調整されるように合成入力信号Ａを更に遅延させるために別の遅延ファンクション４２が設けられてもよい。選択的歪信号は合成入力信号Ａから減算され、ピーク低減歪の選択された部分をＬＴＥ信号Ｌが存在する周波数帯域へ効果的に適用する。その結果もたらされる合成出力信号Ｄは合成入力信号のピークが低減されたバージョンを表し、ピーク低減歪が選択的にＬＴＥ信号Ｌに適用される一方、ピーク低減歪はＧＳＭ信号Ｇへはほとんど適用されないか全く適用されない。特に、歪選択フィルタ４０は、選択的歪信号が合成入力信号Ａに適用される時にもたらされるピーク低減の程度を望ましくコントロールするために、ピーク低減歪の選択された部分を効果的に減衰又は増大させることができる。好ましくは、ピーク低減処理は反復して実行される。

図３Ａ〜３Ｄを参照すれば、合成入力信号Ａのスペクトルの周波数領域（図３Ａ）、ピーク信号Ｃのスペクトル（図３Ｂ）、歪選択フィルタ４０の伝達ファンクション（図３Ｃ）、及び選択的歪信号のスペクトル（図３Ｄ）がそれぞれ示されている。図３Ａにおいて、合成入力信号Ａのスペクトルは０Ｈｚの周りに位置するＬＴＥ帯域のＬＴＥ信号Ｌに対応するスペクトル成分を備え、周波数ｆ_spの周りに位置するＧＳＭ帯域のＧＳＭ信号Ｇのスペクトル成分を備えている。特に、ＬＴＥ及びＧＳＭ帯域はベースバンド又はその近傍の帯域を表し、信号Ｇ，Ｌのいずれ一方、又は合成出力信号Ｄが送信のためにアップコンバートされる最終のＲＦ周波数を表わさない。図示のように、規定の閾値Ｐ_th，を超える合成入力信号Ａのピークを表すピーク信号Ｃは、合成入力信号Ａ全体のピーク低減歪を表している。従って、ピーク信号Ｃのスペクトルは、図３Ｂに示されるように、ＬＴＥ及びＧＳＭの両方の帯域、並びにこれらの帯域の間や回りのスペクトル成分を備えている。スペクトル成分はその大部分がクリップ信号Ｂの生成に関連するノイズである。

図３Ｃには、歪選択フィルタ４０の代表的な伝達ファンクションが示されている。この例では，伝達ファンクションの通過帯域はＬＴＥ帯域に相当し、この帯域はＬＴＥ信号Ｌが存在する帯域であり、ピーク低減歪を合成入力信号Ａに適用されることができる帯域である。ピーク信号Ｃがピーク低減歪全体を備える時、それは図３Ｃの伝達ファンクションを使って歪選択フィルタ４０によりフィルタにかけられる。図３Ｄに示されるように、選択的歪信号はスペクトルで生成される。特に、選択的歪信号のスペクトルは歪選択フィルタ４０により許容されたピーク信号Ｃのスペクトル成分のみを備え、従って、ＬＴＥ帯域内に含まれる。ＬＴＥ帯域の外側の残りのスペクトル成分は、この例では、ブロックされるか、又は選択的歪信号が合成入力信号Ａに適用される時ＧＳＭ帯域内の残留するスペクトル成分がＧＳＭ信号Ｇに重大な影響を及ぼさない程度まで少なくとも実質的に減衰される。従って、ピーク低減歪は合成入力信号の望ましい周波数帯域内に選択的に適用される。

図４及び５は、合成入力信号と、合成入力信号とピーク低減した合成出力信号間の差のパワースペクトル密度を周波数に対してデシベル（ｄＢ）でプロットしたグラフを示す。図４において、合成出力信号はＬＴＥ信号Ｌ及びＧＳＭ信号Ｇを備え、ＬＴＥ信号Ｌの帯域は０Ｈｚを中心に位置し、ＧＳＭ信号Ｇの帯域は５ＭＨｚを中心に位置している。ＧＳＭ信号Ｇの帯域に示された８つのキャリア位置は２つのＧＳＭキャリアの時間平均を示し、そのそれぞれが、４つの異なる周波数の上にホップする周波数である。特に、合成される入力信号と出力信号間の差は合成入力信号に適用される選択的歪信号に相当する。明確に図示されるように、ＬＴＥ帯域内に存在するピーク低減歪のスペクトル成分のみ合成入力信号に適用される。ＬＴＥ帯域以外のスペクトル成分のほとんどまたは全てが合成入力信号に適用されず、従って、合成出力信号のＧＳＭ帯域内のＧＳＭ信号Ｇは、選択的にＬＴＥ帯域に適用されるピーク低減歪によって影響を受けることなく信号全体のピークが低減される。

図５において、合成出力信号はＣＤＭＡ信号及びＬＴＥ信号Ｌを備え、ＣＤＭＡ信号の帯域は、０Ｈｚを中心に位置し、ＬＴＥ信号Ｌの帯域は５ＭＨｚを中心に位置している。特に、合成される入力信号と出力信号間の差は合成入力信号に適用される選択的歪信号に相当する。明確に図示されるように、ＣＤＭＡ帯域内に存在するピーク低減歪のスペクトル成分のみが合成入力信号に適用される。ＣＤＭＡ帯域以外のスペクトル成分のほとんどまたは全てが合成入力信号に適用されず、従って、合成出力信号のＬＴＥ帯域内のＬＴＥ信号Ｌは、選択的にＣＤＭＡ帯域に適用されるピーク低減歪によって影響を受けることなく信号全体のピークが低減される。

図６は時間領域内のいくつかのサンプルについて合成入力信号と合成出力信号との差を表すグラフであり、合成入力信号は図５に示すようにＣＤＭＡ信号とＬＴＥ信号Ｌを備える。特に、グラフはそれぞれの合成入力信号、出力信号のサンプルの振幅を示す。サンプルはその二乗平均平方根（ＲＭＳ）値に正規化される。選択されたクリップ閾値Ｐ_th，及び合成入力信号の平均パワーレベルも示されている。平均パワーレベルは合成入力信号のＲＭＳ値である。明確に示すように、本発明により提供される選択的ピークパワー低減はピークパワーレベルを顕著に低減する。

上記の実施形態では合成信号に２つの異なる変調信号を設け、選択的にピークパワー低減を２つの信号内の１つに適用することに焦点を当てたが、本発明のコンセプトを他の実施形態へ拡張することができる。例えば、合成信号は３つ以上の異なる信号を備えてもよく、選択されたピーク低減歪は、各信号の１つ以上のいずれかに選択的に適用されてもよい。さらに、本発明のピークパワー低減技術は、合成入力信号を形成するために合成される前に個々の信号に適用される他の従来のピークパワー低減技術と組み合わせることしてもよい。

図７に示すように、合成信号は２つの異なるＧＳＭ信号Ｇ及び，ＬＴＥ信号Ｌを備えてもよい。ＧＳＭ信号Ｇは異なる周波数帯域に設けられてもよく、ＬＴＥ信号Ｌは、ＧＳＭ信号Ｇに割り当てられた周波数帯域からは分離するさらに別の周波数帯域に設けられてもよい。ＧＳＭ信号Ｇと合成される前に、ＬＴＥ信号ＬはＬＴＥ信号Ｌに特有のピークパワー低減技術を適用することとしてもよい。さらに、ＬＴＥ及びＧＳＭ信号Ｌ，Ｇが図示されているが、これらの様々の信号は、異なる変調方式を採用するいかなるタイプの信号を表わしても良く、所定の変調方式内の異なる信号を表わしても良い。

この例では、第１変調ファンクション１２が第１のＧＳＭ信号Ｇを提供し、ＧＳＭ信号はアップサンプリングファンクション１６によって共通のサンプリングレートへアップサンプルされる。アップサンプリング後、第１ＧＳＭ信号は調整ファンクション２０によって第１周波数帯域に調整される。同様に、第３変調ファンクション４６は第２ＧＳＭ信号を提供し、必要な場合第２ＧＳＭ信号はアップサンプリングファンクション４８によって共通のサンプリングレートへアップサンプルされる。第２ＧＳＭ信号は、その後調整ファンクション５０によって第２周波数帯域に調整される。第１及び第２ＧＳＭ信号Ｇがそれぞれ第１及び第２周波数帯域に調整されると、第１及び第２周波数帯域、第１及び第２ＧＳＭ信号Ｇは合成回路５２で合成され、合成回路２４へ送られる。

一方、第２変調ファンクション１４はＬＴＥ信号Ｌを提供し、ＬＴＥ信号は変調特有ピークパワー低減ファンクション５４によって特定のピーク低減技術が適用される。変調に特有のピークパワー低減技術は、所定のしきい値Ｐ_thを超えるピーク及びその周辺で処理される信号を非線形に歪ませることによりピークの振幅を低減する信号歪技術を備える。別の方法として、当業者に知られているコーディング又はスクランブリング技術が、信号又は信号によって提供される情報を、処理される信号がより低いピーク対平均パワー比率に関連するように処理するために用いられてもよい。代表的なピークパワー低減技術は、振幅フィルタリングとクリッピング、コーディング、部分送信シーケンス、選択マッピング、インターリ−ビング、トーンリザベーション、アクティブコンスティレーションイクステンション、又はトーンインジェクションを備えてもよい。事例は、ＩＥＥＥ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ａｐｒｉｌ ２００５， Ｖｏｌｕｍｅ １２， Ｉｓｓｕｅ ２の、Ｓｅｕｎｇ Ｈｅｅ Ｈａｎ等による“Ａｎ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ， Ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，”に開示されており，その全体は参照することにより本出願に組み込まれる。他の代表的なピークパワー低減技術は、２００８年１０月３日に出願された米国特許出願番号１２／２４５，０４７、２００８年１０月３日に出願された国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＡ２００８／００１７５７、２００７年６月２１日に公開された米国公開特許番号２００７／０１４０１０１、２００６年３月１４日に発行された米国特許７，０１３，１６１、２００４年２月３日に発行された米国特許６，６８７，５１１、及び２００１年５月２２日に発行された米国特許６，２３６，８６４が参照され、その開示の全体は参照されることにより本出願に組み込まれる。

ピークパワーが低減されたＬＴＥ信号は、その後アップサンプリングファンクション１８によって共通サンプリングレートへアップサンプルされ、調整ファンクション２２によって第３周波数帯域へ調整される。調整されピークパワーが低減されたＬＴＥ信号Ｌは、合成入力信号を提供するために、その後第１及び第２ＧＳＭ信号を備える信号と合成ファンクション２４で合成されてもよい。合成入力信号はピークパワー低減ファンクション２６へ供給され、それは上述したようにピークパワー歪を選択的に合成入力信号の第３周波数帯域へ適用する。従って、合成入力信号全体に基づいて生成されたピークパワー歪は、選択的に第３周波数帯域のＬＴＥ信号Ｌに適用され、その一方で、ピークパワー歪は第１及び第２周波数帯域の第１及び第２ＧＳＭ信号Ｇへはほとんど又は全く適用されない。この時、ＬＴＥ信号Ｌは異なる位置でピークパワー低減処理をされている。好ましくは、ＬＴＥ信号Ｌに適用されるピークパワー低減の程度は、変調特有ピークパワー低減ファンクション５４とピークパワー低減ファンクション２６とにより分担される。ＬＴＥ信号Ｌに利用される歪の全体量を想定すれば、歪量は変調特有ピークパワー低減ファンクション５４とピークパワー低減ファンクション２６間で区分され、並はずれたピークパワー低減パフォーマンスを達成する。ＬＴＥ信号を処理する代表的な実施形態では、変調特有ピークパワー低減ファンクション５４は、“垂直周波数分割多元通信ネットワークの適応ピーク対平均パワー比率の方法とシステム”のようなシンボルベースのアルゴリズムを使う。これは、２００７年６月２１日に公開された米国公開特許番号２００７／０１４０１０１に開示され、その全体は参照することにより本願に組み込まれる。

又、ＧＳＭ及びＬＴＥ信号Ｇ，Ｌは具体的に図示されているが、異なる変調ファンクション１２，４６，１４は異なる変調方式を使用してもよく、所定の変調方式内で異なる信号を設けてもよい。例えば、第１変調ファンクション１２及び第３変調ファンクション４６はＬＴＥ信号Ｌを提供してもよく、一方第３変調ファンクション２４はＣＤＭＡ信号を提供してもよい。その中で、変調特有ピークパワー低減ファンクション５４はピークパワー低減技術を個々のＣＤＭＡ信号に適用し、ピークパワー低減ファンクション２６はＣＤＭＡ信号の周波数帯域内の選択的ピークパワー低減技術を合成入力信号へ提供する。

当業者は本発明の好ましい実施形態に対する改良や、変更を理解するであろう。全てのそのような改良や変更は、本願に開示されたコンセプト及び以下に記載する特許請求範囲に含まれると考えられる。

Claims (28)

1. 第１変調タイプの第１信号及び第２変調タイプの第２信号を生成し、
   合成入力信号を形成するために、前記合成入力信号の第１周波数帯域に存在する第１信号と、前記第１周波数帯域とは異なる前記合成入力信号の第２周波数帯域に存在する第２信号とを合成し、
   前記合成入力信号に基づいてピーク低減歪を生成し、
   前記第１周波数帯域に対応する前記ピーク低減歪の部分を前記ピーク低減歪の選択された部分として選択し、
   低減されたピーク対平均比率を備える合成出力信号を提供するために、前記ピーク低減歪の前記選択された部分を前記合成入力信号の前記第１周波数帯域に適用する、
   信号に関連したピークパワーを低減する方法。
2. 前記ピーク低減歪の前記選択された部分が前記合成入力信号に適用される時、ピーク低減歪の少なくとも他の部分は前記合成入力信号に適用されない請求項１に記載の方法。
3. 前記ピーク低減歪は少なくとも前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域内にスペクトル成分を有する請求項１に記載の方法。
4. 前記ピーク低減歪の生成は規定の閾値を超える前記合成入力信号内のピークを表すピーク信号の生成を含み、前記ピーク低減歪の部分の選択は前記ピーク信号をフィルタリングして前記ピーク低減歪の前記選択された部分を取得することを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記ピーク信号の生成は、
   クリップ信号を提供するために前記規定の閾値を超える前記合成入力信号内のピークを前記合成入力信号から除去し、
   前記ピーク信号を提供するために前記合成入力信号から前記クリップ信号を減算する、
   ことを含む請求項４に記載の方法。
6. 前記第２周波数帯域に対応する前記ピーク低減歪の部分は前記合成信号の前記第２周波数帯域には効果的に適用されない請求項１に記載の方法。
7. 前記ピーク低減歪の前記選択された部分のみが前記合成入力信号に効果的に適用され、前記第１周波数帯域の外側の領域に相当するピーク低減歪の他の部分が前記合成入力信号に適用されない請求項１に記載の方法。
8. 前記第１変調タイプは、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ），直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ），コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）及び時分割多重（ＴＤＭＡ）のうちの１つであり、前記第２変調タイプは、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ），直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ），コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）及び時分割多重（ＴＤＭＡ）のうちの他の１つである請求項１に記載の方法。
9. 前記第１変調タイプはＯＦＤＭであり、前記第２変調タイプはＴＤＭＡである請求項８に記載の方法。
10. 前記第１変調タイプはＣＤＭＡであり、前記第２変調タイプはＯＦＤＭである請求項８に記載の方法。
11. 前記第１信号は合成入力信号のゼロ（０）ヘルツの周りに位置する請求項１に記載の方法。
12. 前記合成出力信号をラジオ周波数信号へアップコンバートし、送信のためにラジオ周波数信号を増幅することをさらに含む請求項１に記載の方法。
13. 前記第１信号が前記第２信号と合成されて前記合成入力信号を形成する前にピークパワー低減処理を前記第１信号へ適用することをさらに含む請求項１に記載の方法。
14. 前記第１信号が前記第２信号に合成されて前記合成入力信号を形成する前に前記第１信号と前記第２信号を共通サンプリング周波数へアップサンプリングする請求項１に記載の方法。
15. 送信のために合成出力信号をラジオ周波数信号へアップコンバートするように構成されたアップコンバージョン回路と、
    前記アップコンバージョン回路に関連した信号処理回路を備え、
    前記信号処理回路は、
    第１変調タイプの第１信号及び第２変調タイプの第２信号を生成し、
    合成入力信号を形成するために、前記合成入力信号の第１周波数帯域に存在する第１信号と、前記第１周波数帯域とは異なる前記合成入力信号の第２周波数帯域に存在する第２信号とを合成し、
    前記合成入力信号に基づいてピーク低減歪を生成し、
    前記第１周波数帯域に対応する前記ピーク低減歪の部分を前記ピーク低減歪の選択された部分として選択し、
    低減されたピーク対平均パワー比率を備える合成出力信号を提供するために、前記ピーク低減歪の前記選択された部分を前記合成入力信号の前記第１周波数帯域に適用する、
    ように構成されたコミュニケーションシステム。
16. 前記ピーク低減歪の前記選択された部分が前記合成入力信号に適用される時、ピーク低減歪の少なくとも他の部分は前記合成入力信号に適用されない請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
17. 前記ピーク低減歪は少なくとも前記第１周波数帯域及び前記第２周波数帯域内にスペクトル成分を有する請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
18. 前記ピーク低減歪を生成するために、前記信号処理回路は更に規定の閾値を超える前記合成入力信号内のピークを表すピーク信号の生成するように構成され、
    前記ピーク低減歪の部分を選択するために、前記信号処理回路は更にフィルタリングして前記ピーク低減歪の前記選択された部分を取得するように構成されている、
    請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
19. 前記ピーク信号を生成するために、更に前記信号処理回路は、
    クリップ信号を提供するために前記規定の閾値を超える前記合成入力信号内のピークを前記合成入力信号から除去し、
    前記ピーク信号を提供するために前記合成入力信号から前記クリップ信号を減算する、
    ように構成されている請求項１８記載のコミュニケーションシステム。
20. 前記第２周波数帯域に対応するピーク低減歪の部分は前記合成信号の前記第２周波数帯域には効果的に適用されない請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
21. 前記ピーク低減歪の前記選択された部分のみが前記合成入力信号に効果的に適用され、前記第１周波数帯域の外側の領域に相当するピーク低減歪の他の部分が前記合成入力信号に適用されない請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
22. 前記第１変調タイプは、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ），直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ），コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）及び時分割多重（ＴＤＭＡ）のうちの１つであり、前記第２変調タイプは、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ），直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭ），コード分割多重接続（ＣＤＭＡ）及び時分割多重（ＴＤＭＡ）のうちの他の１つである請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
23. 前記第１変調タイプはＯＦＤＭであり、前記第２変調タイプはＴＤＭＡである請求項２２記載のコミュニケーションシステム。
24. 前記第１変調タイプはＣＤＭＡであり、前記第２変調タイプはＯＦＤＭである請求項２２記載のコミュニケーションシステム。
25. 前記第１信号は、前記合成入力信号のゼロ（０）ヘルツの周りに位置する請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
26. 前記信号処理回路は更に、前記第１信号が前記第２信号と合成されて前記合成入力信号を形成する前にピークパワー低減処理を第１信号へ適用することをさらに含むように構成されている請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
27. 前記信号処理回路は更に、第１信号が第２信号に合成されて前記合成入力信号を形成する前に前記第１信号と前記第２信号を共通サンプリング周波数へアップサンプリングするように構成されている請求項１５記載のコミュニケーションシステム。
28. 第１変調タイプの第１信号及び第２変調タイプの第２信号を生成し、
    合成入力信号を形成するために、前記合成入力信号の第１周波数帯域に存在する前記第１信号と、前記第１周波数帯域とは異なる合成入力信号の第２周波数帯域に存在する前記第２信号とを合成し、
    前記合成入力信号に基づいてピーク低減歪を生成し、
    前記第１周波数帯域に対応するピーク低減歪の第１部分及び前記第２周波数帯域に対応するピーク低減歪の第２部分を選択し、
    合成出力信号を提供するために前記ピーク低減歪の第１部分を前記合成入力信号の前記第１周波数帯域内に適用し、前記ピーク低減歪の第２部分を前記合成入力信号の前記第２周波数帯域内に適用する、
    ことを含む信号に関連したピークパワーを低減する方法。

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