JP2014241510A

JP2014241510A - ピーク低減装置およびピーク低減方法

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Publication number: JP2014241510A
Application number: JP2013123167A
Authority: JP
Inventors: 暁江島; Akira Ejima; 仲田　樹広; Tatsuhiro Nakada; 樹広仲田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2014-12-25
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: JP6108543B2

Abstract

【課題】複数の送信系統の信号を合成するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ方式のマルチキャリア伝送システムにおいて、発生する瞬時ピークを低減する処理に際し、情報キャリアへの干渉と帯域外漏洩電力をそれぞれサブキャリア単位で高精度に制限することができ、ビット誤り率の増加とスペクトルマスクの逸脱を同時に避けることが可能なピーク低減装置を提供する。
【解決手段】ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｂ３３で規定されているＡＣキャリアのようなピーク低減用に割り当て可能な予備キャリアを送信全系統で同じ配置とし、それにより共通のピーク低減処理を実行可能とする。さらに、位相回転処理を施された各系統の信号の合成結果に対して、再度ピーク低減処理を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等のマルチキャリア伝送において、特に、複数の送信アンテナを備えたＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）またはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信装置におけるピーク電力対平均電力比を低減するための装置および方法に関する。

近年、地上デジタル放送や無線ＬＡＮなどの無線変調方式として、複数のキャリアの振幅、位相に情報を乗せて伝送を行う直交周波数分割多重方式（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、以下、ＯＦＤＭと略す）が広く用いられている。
ＯＦＤＭ方式では、複数のキャリアの位相が一致した場合、送信信号に大きな振幅のピーク（瞬時ピーク）が現れてしまうという特徴がある。一方、伝送系の送信側で送信電力の増幅に使用される電力増幅器では、出力電力が飽和電力に近づくと非線形歪みが生じる。入力信号の時間波形に大きな瞬時ピークが含まれていたとすると、電力増幅器の非線形歪みによりＥＶＭ（Error Vector Magnitude：変調精度）劣化が生じてビット誤り率を増加させてしまう。しかも、この場合、帯域外への電力漏洩が発生するという問題も併発してしまう。また、電力増幅器のバックオフを大きくすることにより非線形歪みによる上記問題を解決することはできるが、電力効率を低下させてしまうという問題がある。

そこで、この瞬時ピークを低減する手法として、閾値を超えるピークに対してフィルタ処理を行い、帯域外漏洩を制限しつつピーク低減を図るという手法が従来から提案されている(例えば、特許文献１など参照)。

しかしながら、上記従来技術では、ピーク低減用の信号を無線信号帯域内全体に挿入する必要があるので、ＥＶＭ劣化が避けられない。
このとき、ピーク電力対平均電力比(Peak to Average Power Ratio)を小さくしてピーク低減を図ることもできるが、しかし、この場合もＥＶＭの劣化は避けられない。
つまり、上記従来技術では、マルチキャリア伝送において、ピーク低減を図るとＥＶＭの低下が伴ってしまうという課題があった。
そこで、ＥＶＭの低下を伴うことなく、充分にピーク低減が図れるようにしたピーク低減装置に関する技術が、特願２０１２−０２１８６０号「ピーク低減装置」（株式会社日立国際電気、特許文献２）に記載されている。

図４は、特許文献２の図１を簡略化したものであり、従来のピーク低減装置の構成の一例を示すブロック図である。また、図５は、ピーク低減処理を説明するための信号波形図であり、（ａ）はピーク低減処理前の信号波形、（ｂ）はピーク低減信号波形、また、（ｃ）はピーク低減処理後の信号波形を示す。また、図４の従来のピーク低減装置は、例えば、ＯＦＤＭ方式の無線伝送システムの送信側にある送信電力増幅器の入力信号に現われる瞬時ピークを低減するため、当該電力増幅器の入力側に設けられるものである。なお、図４では、送信アンテナ１本、受信アンテナ１本を備えたＳＩＳＯ（Single Input Single Output）通信方式におけるピーク低減装置としている。当該ピーク低減装置では、ピークを検出し、ピーク低減信号を生成して元の信号と合成し、この処理を反復することで徐々にピークを低減させる。
図４に示すように、従来のピーク低減装置４は、選択部４０１と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部４０２と、メモリ４０３と、加算部４０４と、選択部４０５と、ピーク検出部４０６と、ピーク低減信号生成部４０７と、出力制御部４０８と、送信アンテナ４０９とを備えている。

図４に示すように、従来のピーク低減装置４では、周波数領域信号を選択部４０１の０入力接点端子に入力させ、選択部４０１はスイッチを０入力接点端子に接続することでその周波数領域信号を後段のＩＦＦＴ部４０２に出力する。ＩＦＦＴ部４０２は、選択部４０１から入力された周波数領域信号を時間領域信号に変換し、メモリ４０３、加算部４０４、および選択部４０５に出力する。メモリ４０３は、反復処理の１回目の時のみＩＦＦＴ部４０２から入力された時間領域信号を記憶する。また、反復処理の１回目では、選択部４０５はスイッチを０入力接点端子に接続し、ＩＦＦＴ部４０２から入力された時間領域信号をピーク検出部４０６および出力制御部４０８に出力する。出力制御部４０８は、選択部４０５から入力された信号を所定の回数反復処理が行われるまで後段に出力しないよう制御する。

ピーク検出部４０６は、図５（ａ）に示すように、選択部４０５から入力された時間領域信号に対してしきい値を設け、しきい値より大きな値を示す場合にはピーク「有」と判定し、そのピーク「有」の時間領域信号をピーク低減信号生成部４０７に出力する。ピーク低減信号生成部４０７は、図５（ｂ）に示すように、そのピークを低減する時間領域の信号（ピーク低減信号）を生成し、ピーク低減信号を周波数領域信号に変換して選択部４０１にフィードバックする。
なお、ピーク低減信号生成部４０７では、例えば、ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｂ３３で規定されているＡＣキャリアのように、通常時は使用されていない予備キャリアを利用してピーク低減信号を生成する。以上の処理により、1回目の反復処理が完了する。

反復処理の２回目では、選択部４０１および選択部４０５はスイッチを１入力接点端子に接続し、選択部４０１はピーク低減信号生成部４０７から入力されたピーク低減信号をＩＦＦＴ部４０２に出力し、ＩＦＦＴ部４０２は周波数領域のピーク低減信号を時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部４０２からの出力（図５（ｂ））は加算部４０４に入力され、加算部４０４のもう一方の入力には反復処理の１回目の信号が格納されたメモリ４０３からの出力信号（図５（ａ））が接続され、これらの信号を加算することにより、ピークを低減する（図５（ｃ））。

加算器４０４の出力信号は、選択部４０５およびピーク検出部４０６を介してピーク低減信号生成部４０７に入力される。ピーク低減信号生成部４０７は、反復処理の１回目で生成したピーク低減信号と反復処理の２回目で生成したピーク低減信号とを加算した結果を新たなピーク低減信号として出力する。このピーク低減信号が再度選択部４０１にフィードバックされ、上記処理を繰り返すことによりピークを徐々に低減する。所定の回数の反復処理が完了した時点で、ピーク低減処理後の信号が出力制御部４０８から後段に出力され、送信アンテナ４０９から送信される。

次に、図６および図７を用いてＭＩＭＯの場合について説明する。
図６および図７は、従来のピーク低減装置の他の構成を示すブロック図である。図６および図７の従来のピーク低減装置は、例えば、ＯＦＤＭ方式の無線伝送システムの送信側にある送信電力増幅器の入力信号に現われる瞬時ピークを低減するため、当該電力増幅器の入力側に設けられるものである。また、図６および図７の従来のピーク低減装置は、送信アンテナを２本備えた構成例を示している。なお、図６および図７中、図４と同一構成部分には同一番号を付している。

図６に示す従来のピーク低減装置は、図４に示したＳＩＳＯ方式におけるピーク低減装置と同じ構成を単純に２系統分備えた構成であり、各系統でＳＩＳＯと同様の処理を行うことでピーク低減した信号を送信する。また、ＭＩＳＯやＭＩＭＯの方式には、ＳＴＴＣ（Space Time Trellis Coding）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）など様々な方式があるが、ＳＴＴＣのように受信側で全系統の送信信号（図６の例では両系統の周波数領域信号）が受信されていることを前提とする方式がある。その場合、例えば、送信側の１ヶ所で電力増幅部が故障した場合や、伝搬路における遮蔽などで一部の系統の信号を受信できない場合などの現象が発生した場合、図６の構成では受信側での復調が不可能となり伝送破綻が生じてしまう。そこで、送信側で予め複数系統の信号を合成して、それを送信アンテナから出力することにより伝送破綻を回避することができる。

図７に示す従来のピーク低減装置は、送信側で予め全系統の信号を合成して送信するブロック図を示している。図７では、出力制御部４０８ａ，４０８ｂからピーク低減した信号を出力するまでは図４及び図６に示した構成と同様であるが、その出力信号を１系統目は位相回転部（１）６０１および位相回転部（２）６０２に、２系統目は位相回転部（３）６０３および位相回転部（４）６０４に入力し、各系統の相関係数が低くなるように位相回転処理を行う。そして、位相回転部（１）６０１と位相回転部（３）６０３の処理結果を加算部６０５ａに、位相回転部（２）６０２と位相回転部（４）６０４の処理結果を加算部６０５ｂに入力し、それぞれ合成する。合成した信号は送信アンテナ４０９ａ，４０９ｂからそれぞれ送信される。

特表２００９−５４３４３４号公報特願２０１２−０２１８６０号公報

しかし、ＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ構成でピーク低減処理を実施するにあたり、従来技術を単純に複数の送信系統に拡張することによってピーク発生は抑制できるものの、採用するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯの方式によっては伝送破綻を引き起こす可能性が高くなる。
また、それを回避するために、送信側で予め複数系統の信号を合成する場合、各系統でピーク低減処理を行いその信号を合成すると、合成結果に新たにピークが発生する可能性がある。その結果、送信電力増幅器の非線形歪みによりＥＶＭ劣化が発生しビット誤り率を増加させてしまうという問題がある。
また、帯域外への電力漏洩を発生させてしまうという問題もある。
また、電力増幅器のバックオフを大きくすることで非線形歪みによる上記問題を解決することはできるが、電力効率を低減させてしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の送信系統の信号を合成するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ方式のマルチキャリア伝送システムにおいて、発生する瞬時ピークを低減する処理に際し、情報キャリアへの干渉と帯域外漏洩電力をそれぞれサブキャリア単位で高精度に制限することができ、ビット誤り率の増加とスペクトルマスクの逸脱を同時に避けることが可能なピーク低減装置およびピーク低減方法を提供することを目的とする。

また、処理の高速化が可能な場合に、共通回路を省くことが可能なピーク低減装置およびピーク低減方法を提供することを目的とする。
また、合成後の信号に対してピーク低減処理結果を合成前にフィードバックすることで、回路規模を縮小することが可能なピーク低減装置およびピーク低減方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様のピーク低減装置は、Ｍ系統（Ｍは自然数）の送信アンテナを有するＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）またはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信システムで、送信側で予めＮ系統（Ｎは自然数で且つＮ≦Ｍ）の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減装置において、ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてＯＦＤＭ変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換する第１のＩＦＦＴ部と、前記第１のＩＦＦＴ部で変換された時間領域信号を記憶するメモリと、前記第１のＩＦＦＴ部で変換された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部でのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成部と、前記ピーク低減信号生成部で生成された周波数領域のピーク低減信号を時間領域に変換する第２のＩＦＦＴ部と、前記メモリに記憶した時間領域信号と前記第２のＩＦＦＴ部から入力された時間領域のピーク低減信号を加算してピークを低減する第１の加算部と、上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させる第１のピーク低減手段と、前記第１のピーク低減手段により得られた時間領域信号に対して位相回転する位相回転部と、前記位相回転部で位相回転されたＮ系統の信号を合成する第２の加算部と、前記第２の加算部で合成された合成信号について第１のピーク低減手段と同様のピーク低減を施す第２のピーク低減手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明の一態様のピーク低減装置は、上記したピーク低減装置において、前記第１のピーク低減手段により得られた時間領域信号をＮ系統で合成し、その合成信号を前記第１のピーク低減手段に再度フィードバックして、ピーク低減処理を共用化することにより回路規模を縮小したことを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明の一態様のピーク低減装置は、Ｍ系統（Ｍは自然数）の送信アンテナを有するＭＩＳＯまたはＭＩＭＯ通信システムで、送信側で予めＮ系統（Ｎは自然数で且つＮ≦Ｍ）の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減装置において、ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてＯＦＤＭ変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換するＩＦＦＴ部と、前記ＩＦＦＴ部で変換された時間領域信号に対して位相回転する位相回転部と、前記位相回転部で位相回転した時間領域信号を合成する第１の加算部と、前記第１の加算部で合成された時間領域信号を記憶するメモリと、前記第１の加算部で合成された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出部と、前記ピーク検出部でのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成部と、前記ピーク低減信号生成部で生成された周波数領域のピーク低減信号を前記位相回転部で施された位相回転の逆回転処理を行う位相逆回転処理部と、前記位相逆回転処理部から入力された周波数領域のピーク低減信号を前記ＩＦＦＴ部で時間領域のピーク低減信号に変換し、変換後の時間領域のピーク低減信号を前記位相回転部で位相回転し、位相回転した時間領域のピーク低減信号を前記第１の加算部で合成し、その合成した時間領域のピーク低減信号と前記メモリに記憶した時間領域信号を加算する第２の加算部と、を備え、上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明の一態様のピーク低減方法は、Ｍ系統（Ｍは自然数）の送信アンテナを有するＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）またはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信システムで、送信側で予めＮ系統（Ｎは自然数で且つＮ≦Ｍ）の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減方法において、ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてＯＦＤＭ変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換する第１のＩＦＦＴ処理ステップと、前記第１のＩＦＦＴ処理ステップで変換された時間領域信号を記憶するメモリ処理ステップと、前記第１のＩＦＦＴ処理ステップで変換された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出処理ステップと、前記ピーク検出処理ステップでのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成処理ステップと、前記ピーク低減信号生成処理ステップで生成された周波数領域のピーク低減信号を時間領域に変換する第２のＩＦＦＴ処理ステップと、前記メモリ処理ステップで記憶した時間領域信号と前記第２のＩＦＦＴ処理ステップにて入力された時間領域のピーク低減信号を加算してピークを低減する第１の加算処理ステップと、上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させる第１のピーク低減処理ステップと、前記第１のピーク低減処理ステップにより得られた時間領域信号に対して位相回転する位相回転処理ステップと、前記位相回転処理ステップで位相回転されたＮ系統の信号を合成する第２の加算処理ステップと、前記第２の加算処理ステップで合成された合成信号について第１のピーク低減処理ステップと同様のピーク低減を施す第２のピーク低減処理ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、複数の送信系統の信号を合成するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ方式のマルチキャリア伝送システムにおいて、発生する瞬時ピークを低減する処理に際し、情報キャリアへの干渉と帯域外漏洩電力をそれぞれサブキャリア単位で高精度に制限することができ、ビット誤り率の増加とスペクトルマスクの逸脱を同時に避けることができる。
また、処理の高速化が可能な場合に、共通回路を省くことができる。
また、合成後の信号に対してピーク低減処理結果を合成前にフィードバックすることで、回路規模を縮小することができる。

本発明の実施の形態１に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。従来のピーク低減装置の構成の一例を示すブロック図である。ピーク低減処理を説明するための信号波形図であり、（ａ）はピーク低減処理前の信号波形、（ｂ）はピーク低減信号波形、また、（ｃ）はピーク低減処理後の信号波形を示す。従来のピーク低減装置の他の構成を示すブロック図である。従来のピーク低減装置の他の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態２に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。また、図３は、本発明の実施の形態３に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。なお、図１〜図３中、図４、図６および図７と同一構成部分には同一番号を付している。
図１〜図３のピーク低減装置は、例えば、ＯＦＤＭ方式の無線伝送システムの送信側にある送信電力増幅器の入力信号に現われる瞬時ピークを低減するため、当該電力増幅器の入力側に設けられるものである。また、図１〜図３のピーク低減装置は、いずれも送信アンテナ２本を備えた構成例としている。また、図１および図２のピーク低減装置は、１系統目と２系統目でピーク低減処理を行った後にそれぞれを合成し、再度ピーク低減処理を行う構成である。また、図３のピーク低減装置は、最初に１系統目と２系統目の信号を合成し、その後ピーク低減処理を行う構成である。

＜実施の形態１＞
（ピーク低減装置１の構成）
以下、本発明の実施の形態１に係るピーク低減装置について、図１を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係るピーク低減装置１は、ＳＩＳＯピーク低減部１１と、位相回転部（１）６０１と、位相回転部（２）６０２と、加算部６０５ａと、選択部４０１ｃと、ＩＦＦＴ部４０２ｃと、選択部１０１ｃと、メモリ４０３ｃと、加算部４０４ｃと、選択部４０５ｃと、ピーク検出部４０６ｃと、ピーク低減信号生成部４０７ｃと、出力制御部４０８ｃと、送信アンテナ４０９ｃとから成る１系統目の処理部と、ＳＩＳＯピーク低減部１２と、位相回転部（３）６０３と、位相回転部（４）６０４と、加算部６０５ｂと、選択部４０１ｄと、ＩＦＦＴ部４０２ｄと、選択部１０１ｄと、メモリ４０３ｄと、加算部４０４ｄと、選択部４０５ｄと、ピーク検出部４０６ｄと、ピーク低減信号生成部４０７ｄと、出力制御部４０８ｄと、送信アンテナ４０９ｄとから成る２系統目の処理部とを備えている。
ピーク低減装置１では、各系統の信号を合成する前後それぞれで反復処理が行われ、合成前の処理を第一反復処理、合成後の処理を第二反復処理とする。

（ピーク低減装置１の動作・処理）
次に、本発明の実施の形態１に係るピーク低減装置の動作・処理について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、ピーク低減装置１では、１系統目の周波数領域信号と２系統目の周波数領域信号がそれぞれＳＩＳＯピーク低減部１１およびＳＩＳＯピーク低減部１２に入力される。ＳＩＳＯピーク低減部１１およびＳＩＳＯピーク低減部１２は、図４に示すＳＩＳＯピーク低減装置と同様の構成であり、その説明については割愛する。このＳＩＳＯピーク低減部１１，１２での処理により第一反復処理が完了する。

ピーク低減されたそれぞれの系統の信号に対して、１系統目の信号は位相回転部（１）６０１および位相回転部（２）６０２に入力され、２系統目の信号は位相回転部（３）６０３および位相回転部（４）６０４に入力される。位相回転部（１）６０１〜位相回転部（４）６０４では、それぞれの系統の相関係数が低くなるように位相回転処理される。位相回転部（１）６０１の出力と位相回転部（３）６０３の出力は加算部６０５ａで加算され、また、位相回転部（２）６０２の出力と位相回転部（４）６０４の出力は加算部６０５ｂで加算される。そして、加算部６０５ａ，６０５ｂで合成された各信号に対して第一反復処理と同様の処理を施すことで第二反復処理が為される。

第二反復処理の１回目では、選択部４０１ｃ，４０１ｄおよび選択部１０１ｃ，１０１ｄはスイッチを０入力接点端子に接続し、加算部６０５ａ，６０５ｂからの入力を後段へ出力する。メモリ４０３ｃ，４０３ｄは、第二反復処理の１回目のみ選択部１０１ｃ，１０１ｄの出力を記憶する。また、第二反復処理の１回目では、選択部４０５ｃ，４０５ｄはスイッチを０入力接点端子に接続し、選択部１０１ｃ，１０１ｄの出力をピーク検出部４０６ｃ，４０６ｄを介してピーク低減信号生成部４０７ｃ，４０７ｄに入力する。そして、ピーク低減信号生成部４０７ｃ，４０７ｄは合成後のピーク低減信号を生成し、選択部４０１ｃ，４０１ｄへフィードバックする。

第二反復処理の２回目では、選択部４０１ｃ，４０１ｄおよび選択部１０１ｃ，１０１ｄはスイッチを１入力接点端子に接続し、加算部４０４ｃ，４０４ｄでＩＦＦＴ部４０２ｃ，４０２ｄからの入力（時間領域信号に変換されたピーク低減信号）と第二反復処理の１回目の信号が記憶されたメモリ４０３ｃ，４０３ｄからの入力を加算処理する。そして、加算部４０４ｃ，４０４ｄからの出力を選択部４０５ｃ，４０５ｄおよびピーク検出部４０６ｃ，４０６ｄを介してピーク低減信号生成部４０７ｃ，４０７ｄに入力する。

ピーク低減信号生成部４０７ｃ，４０７ｄは、第二反復処理の１回目で生成したピーク低減信号と第二反復処理の２回目で生成したピーク低減信号とを加算した結果を新たなピーク低減信号として選択部４０１ｃ，４０１ｄにフィードバックする。上記した一連の処理を反復処理し第二反復処理が完了すると、出力制御部４０８ｃ，４０８ｄから後段に出力され、ピーク低減された各信号が送信アンテナ４０９ｃ，４０９ｄから送信される。
ここで、ピーク低減信号は各系統の信号を合成した後の信号に対して適用するため、少なくともピーク低減用に割り当てた予備キャリアは送信全系統で同じ配置であることが望ましい。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、複数の送信系統の信号を合成するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ方式のマルチキャリア伝送システムにおいて、発生する瞬時ピークを低減する処理に際し、情報キャリアへの干渉と帯域外漏洩電力をそれぞれサブキャリア単位で高精度に制限することができ、ビット誤り率の増加とスペクトルマスクの逸脱を同時に避けることができる。

＜実施の形態２＞
（ピーク低減装置２の構成）
以下、本発明の実施の形態２に係るピーク低減装置について、図２を参照して詳細に説明する。
図２に示すように、本発明の実施の形態２に係るピーク低減装置２は、選択部４０１ａと、ＩＦＦＴ部４０２ａと、選択部２０１ａと、メモリ４０３ａと、加算部４０４ａと、選択部４０５ａと、ピーク検出部４０６ａと、ピーク低減信号生成部４０７ａと、出力制御部４０８ａと、出力制御部２０２ａと、位相回転部（１）６０１と、位相回転部（２）６０２と、加算器６０５ａと、送信アンテナ４０９ａとから成る１系統目の処理部と、選択部４０１ｂと、ＩＦＦＴ部４０２ｂと、選択部２０１ｂと、メモリ４０３ｂと、加算部４０４ｂと、選択部４０５ｂと、ピーク検出部４０６ｂと、ピーク低減信号生成部４０７ｂと、出力制御部４０８ｂと、出力制御部２０２ｂと、位相回転部（３）６０３と、位相回転部（４）６０４と、加算部６０５ｂと、送信アンテナ４０９ｂとから成る２系統目の処理部とを備えている。
ピーク低減装置２では、実施の形態１に対して、処理を高速化し、同一の処理については回路を共通化して使用することで回路規模の低減化を図っている。また、実施の形態１と同様、第一反復処理と第二反復処理によってピーク低減処理が行われる。

（ピーク低減装置２の動作・処理）
次に、本発明の実施の形態２に係るピーク低減装置の動作・処理について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、ピーク低減装置２では、１系統目の周波数領域信号と２系統目の周波数領域信号をそれぞれ選択部４０１ａ，４０１ｂに入力し、第一反復処理の１回目では、選択部４０１ａ，４０１ｂはスイッチを０入力接点端子に接続することで周波数領域信号をＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂに出力する。ＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂは、入力された周波数領域信号を時間領域信号に変換し、選択部２０１ａ，２０１ｂに出力する。選択部２０１ａ，２０１ｂは、スイッチを０入力接点端子に接続してＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂからの入力信号をメモリ４０３ａ，４０３ｂ、加算部４０４ａ，４０４ｂ、および選択部４０５ａ，４０５ｂに出力する。メモリ４０３ａ，４０３ｂは、反復処理の１回目のみＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂからの出力を記憶する。

第一反復処理の１回目では、選択部４０５ａ，４０５ｂはスイッチを０入力接点端子に接続することでＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂからの入力信号をピーク検出部４０６ａ，４０６ｂおよび出力制御部４０８ａ，４０８ｂに出力する。出力制御部４０８ａ，４０８ｂは、必要な回数だけ反復処理を行うまで後段に出力しないように制御する。ピーク検出部４０６ａ，４０６ｂは、選択部４０５ａ，４０５ｂから入力される時間領域信号に対してしきい値を設け、しきい値より大きな値を示すピークを検出し、ピーク低減信号生成部４０７ａ，４０７ｂは、そのピーク信号を低減する時間領域の信号を生成し、さらに、その信号を周波数領域信号に変換して選択部４０１ａ，４０１ｂにフィードバックする。

第一反復処理の２回目以降では、選択部４０１ａ，４０１ｂはスイッチを１入力接点端子に接続し、選択部４０１ａ，４０１ｂはピーク低減信号生成部４０７ａ，４０７ｂで生成されたピーク低減信号をＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂを介して選択部２０１ａ，２０１ｂに出力する。第一反復処理が行われる期間では、選択部２０１ａ，２０１ｂはスイッチを０入力接点端子に接続し、ＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂからの入力をメモリ４０３ａ，４０３ｂ、加算部４０４ａ，４０４ｂ、および選択部４０５ａ，４０５ｂへ出力する。加算部４０４ａ，４０４ｂは、第一反復処理の１回目の信号が格納されたメモリ４０３ａ，４０３ｂからの入力とピーク低減信号（ＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂ出力）を加算処理し、その結果を選択部４０５ａ，４０５ｂに出力する。

第一反復処理の２回目以降では、選択部４０５ａ，４０５ｂはスイッチを１入力接点端子に接続し、加算部４０４ａ，４０４ｂからの入力をピーク検出部４０６ａ，４０６ｂに出力する。この処理を繰り返し、反復処理が完了した時点で、出力制御部４０８ａ，４０８ｂから後段に出力され、１系統目は位相回転部（１）６０１および位相回転部（２）６０２に、２系統目は位相回転部（３）６０３および位相回転部（４）６０４に入力される。位相回転部（１）６０１〜位相回転部（４）６０４では、各系統の相関係数が低くなるように位相回転処理され、位相回転部（１）６０１と位相回転部（３）６０３からの出力は加算部６０５ａに、位相回転部（２）６０２と位相回転部（４）６０４からの出力は加算部６０５ｂに入力される。加算部６０５ａ，６０５ｂは、位相回転処理を施された信号を合成し、その結果を選択部２０１ａ，２０１ｂに出力する。

第二反復処理の１回目では、選択部２０１ａ，２０１ｂはスイッチを１入力接点端子に接続し、合成信号をメモリ４０３ａ，４０３ｂ、加算部４０４ａ，４０４ｂ、および選択部４０５ａ，４０５ｂに出力する。メモリ４０３ａ，４０３ｂは、反復処理の１回目の時のみ加算部６０５ａ，６０５ｂからの入力を記憶する。
第二反復処理の１回目では、選択部４０５ａ，４０５ｂはスイッチを０入力接点端子に接続し、合成信号をピーク検出部４０６ａ，４０６ｂおよび出力制御部４０８ａ，４０８ｂに出力する。出力制御部４０８ａ，４０８ｂは、第二反復処理が完了するまでは後段に出力しないように制御する。ピーク検出部４０６ａ，４０６ｂは合成信号に対してピーク検出を行い、ピーク低減信号生成部４０７ａ，４０７ｂはピーク低減信号を生成し、その結果を選択部４０１ａ，４０１ｂに出力する。選択部４０１ａ，４０１ｂは、第二反復処理を行う期間はスイッチを１入力接点端子に接続し、ピーク低減信号をＩＦＦＴ部４０２ａ，４０２ｂを介して選択部２０１ａ，２０１ｂに出力する。選択部２０１ａ，２０１ｂは、第二反復処理の２回目以降スイッチを０入力接点端子に接続し、ピーク低減信号を後段に出力する。以上の処理を繰り返し、反復処理が完了した時点で、出力制御部４０８ａ，４０８ｂおよび出力制御部２０２ａ，２０２ｂを介して送信アンテナ４０９ａ，４０９ｂから送信される。

以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、複数の送信系統の信号を合成するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ方式のマルチキャリア伝送システムにおいて、発生する瞬時ピークを低減する処理に際し、情報キャリアへの干渉と帯域外漏洩電力をそれぞれサブキャリア単位で高精度に制限することができ、ビット誤り率の増加とスペクトルマスクの逸脱を同時に避けることができる。
また、処理の高速化が可能な場合に、共通回路を省くことができる。

＜実施の形態３＞
（ピーク低減装置３の構成）
以下、本発明の実施の形態３に係るピーク低減装置について、図３を参照して詳細に説明する。
図３に示すように、本発明の実施の形態３に係るピーク低減装置３は、選択部４０１ａと、ＩＦＦＴ部４０２ａと、位相回転部（１）６０１と、選択部４０１ｂと、ＩＦＦＴ部４０２ｂと、位相回転部（２）６０２と、加算器６０５ａと、メモリ４０３ａと、加算部４０４ａと、選択部４０５ａと、ピーク検出部４０６ａと、ピーク低減信号生成部４０７ａと、出力制御部４０８ａと、位相逆回転部（１）３０１と、位相逆回転部（３）３０３と、送信アンテナ４０９ａとから成る１系統目の処理部と、選択部４０１ｃと、ＩＦＦＴ部４０２ｃと、位相回転部（３）６０３と、選択部４０１ｄと、ＩＦＦＴ部４０２ｄと、位相回転部（４）６０４と、加算器６０５ｂと、メモリ４０３ｂと、加算部４０４ｂと、選択部４０５ｂと、ピーク検出部４０６ｂと、ピーク低減信号生成部４０７ｂと、出力制御部４０８ｂと、位相逆回転部（２）３０２と、位相逆回転部（４）３０４と、送信アンテナ４０９ｂとから成る２系統目の処理部とを備えている。

（ピーク低減装置３の動作・処理）
次に、本発明の実施の形態３に係るピーク低減装置の動作・処理について、図３を参照して説明する。
図３に示すように、ピーク低減装置３では、１系統目および２系統目それぞれの周波数領域信号を分配し、１系統目の周波数領域信号は選択部４０１ａ，４０１ｂに入力し、２系統目の周波数領域信号は選択部４０１ｃ，４０１ｄに入力される。選択部４０１ａ〜４０１ｄは、１回目の反復処理ではスイッチを０入力接点端子に接続し、選択部４０１ａ〜４０１ｄの出力信号はＩＦＦＴ部４０２ａ〜４０２ｄを介して位相回転部（１）６０１〜位相回転部（４）６０４に出力する。位相回転部（１）６０１〜位相回転部（４）６０４は、各系統の相関係数が低くなるようにそれぞれ位相回転処理を行い、加算部６０５ａ，６０５ｂはそれらの信号を合成する。

加算部６０５ａ，６０５ｂで合成した信号は、メモリ４０３ａ，４０３ｂ、加算部４０４ａ，４０４ｂおよび選択部４０５ａ，４０５ｂに入力される。メモリ４０３ａ，４０３ｂは、反復処理の１回目の時のみ加算部６０５ａ，６０５ｂの出力を記憶する。選択部４０５ａ，４０５ｂの切り替え動作やピーク検出部４０６ａ，４０６ｂおよびピーク低減信号生成部４０７ａ，４０７ｂの処理については上記で説明した処理と同様であるため説明は割愛する。ピーク低減信号生成部４０７ａ，４０７ｂで生成されたピーク低減信号は、位相逆回転部（１）３０１〜位相逆回転部（４）３０４に入力され、位相回転部（１）６０１〜位相回転部（４）６０４の逆位相回転となるように回転処理が行われ、その結果は選択部４０１ａ〜４０１ｄにフィードバックされる。

選択部４０１ａ〜４０１ｄでは、反復処理の２回目以降スイッチが１入力接点端子に接続され、ＩＦＦＴ処理や位相回転処理が施されて加算部６０５ａ，６０５ｂで合成される。合成された信号は加算部４０４ａ，４０４ｂに入力され、メモリ４０３ａ，４０３ｂから出力される反復処理の１回目の信号との加算処理が行われる。
反復処理の２回目では、選択部４０５ａ，４０５ｂはスイッチを１入力接点端子に接続し、この加算結果が後段に出力される。以降の処理では、これまでと同様の処理を繰り返すことで徐々にピークが低減される。反復処理が完了すると出力制御部４０８ａ，４０８ｂからピーク低減された信号が出力され、送信アンテナ４０９ａ，４０９ｂから送信される。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、複数の送信系統の信号を合成するＭＩＳＯおよびＭＩＭＯ方式のマルチキャリア伝送システムにおいて、発生する瞬時ピークを低減する処理に際し、情報キャリアへの干渉と帯域外漏洩電力をそれぞれサブキャリア単位で高精度に制限することができ、ビット誤り率の増加とスペクトルマスクの逸脱を同時に避けることができる。
また、合成後の信号に対してピーク低減処理結果を合成前にフィードバックすることで、回路規模を縮小することができる。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも上記に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えば、プロセッサやメモリ等のハードウェア資源を備えたコンピュータが、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に永続的に格納されたプログラムを実行することにより、制御される構成が用いられてもよい。また、当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。

１：ピーク低減装置、２：ピーク低減装置、３：ピーク低減装置、４：ピーク低減装置、１１：ＳＩＳＯピーク低減部、１２：ＳＩＳＯピーク低減部、１０１ｃ，１０１ｄ：選択部、２０１ａ，２０１ｂ：選択部、２０２ａ，２０２ｂ：出力制御部、３０１：位相逆回転部（１）、３０２：位相逆回転部（２）、３０３：位相逆回転部（３）、３０４：位相逆回転部（４）、４０１，４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ：選択部、４０２，４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ：ＩＦＦＴ部、４０３，４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ，４０３ｄ：メモリ、４０４，４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄ：加算部、４０５，４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄ：選択部、４０６，４０６ａ，４０６ｂ，４０６ｃ，４０６ｄ：ピーク検出部、４０７，４０７ａ，４０７ｂ，４０７ｃ，４０７ｄ：ピーク低減信号生成部、４０８，４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ，４０８ｄ：出力制御部、４０９，４０９ａ，４０９ｂ，４０９ｃ，４０９ｄ：送信アンテナ、６０１：位相回転部（１）、６０２：位相回転部（２）、６０３：位相回転部（３）、６０４：位相回転部（４）、６０５ａ，６０５ｂ：加算部。

Claims

Ｍ系統（Ｍは自然数）の送信アンテナを有するＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）またはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信システムで、送信側で予めＮ系統（Ｎは自然数で且つＮ≦Ｍ）の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減装置において、
ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてＯＦＤＭ変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換する第１のＩＦＦＴ部と、
前記第１のＩＦＦＴ部で変換された時間領域信号を記憶するメモリと、
前記第１のＩＦＦＴ部で変換された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部でのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成部と、
前記ピーク低減信号生成部で生成された周波数領域のピーク低減信号を時間領域に変換する第２のＩＦＦＴ部と、
前記メモリに記憶した時間領域信号と前記第２のＩＦＦＴ部から入力された時間領域のピーク低減信号を加算してピークを低減する第１の加算部と、
上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させる第１のピーク低減手段と、
前記第１のピーク低減手段により得られた時間領域信号に対して位相回転する位相回転部と、
前記位相回転部で位相回転されたＮ系統の信号を合成する第２の加算部と、
前記第２の加算部で合成された合成信号について第１のピーク低減手段と同様のピーク低減を施す第２のピーク低減手段と、
を備えることを特徴とするピーク低減装置。
請求項１記載のピーク低減装置において、前記第１のピーク低減手段により得られた時間領域信号をＮ系統で合成し、その合成信号を前記第１のピーク低減手段に再度フィードバックして、ピーク低減処理を共用化することにより回路規模を縮小したことを特徴とするピーク低減装置。
Ｍ系統（Ｍは自然数）の送信アンテナを有するＭＩＳＯまたはＭＩＭＯ通信システムで、送信側で予めＮ系統（Ｎは自然数で且つＮ≦Ｍ）の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減装置において、
ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてＯＦＤＭ変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換するＩＦＦＴ部と、
前記ＩＦＦＴ部で変換された時間領域信号に対して位相回転する位相回転部と、
前記位相回転部で位相回転した時間領域信号を合成する第１の加算部と、
前記第１の加算部で合成された時間領域信号を記憶するメモリと、
前記第１の加算部で合成された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部でのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成部と、
前記ピーク低減信号生成部で生成された周波数領域のピーク低減信号を前記位相回転部で施された位相回転の逆回転処理を行う位相逆回転処理部と、
前記位相逆回転処理部から入力された周波数領域のピーク低減信号を前記ＩＦＦＴ部で時間領域のピーク低減信号に変換し、変換後の時間領域のピーク低減信号を前記位相回転部で位相回転し、位相回転した時間領域のピーク低減信号を前記第１の加算部で合成し、その合成した時間領域のピーク低減信号と前記メモリに記憶した時間領域信号を加算する第２の加算部と、
を備え、
上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させることを特徴とするピーク低減装置。
Ｍ系統（Ｍは自然数）の送信アンテナを有するＭＩＳＯ（Multiple Input Single Output）またはＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）通信システムで、送信側で予めＮ系統（Ｎは自然数で且つＮ≦Ｍ）の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減方法において、
ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてＯＦＤＭ変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換する第１のＩＦＦＴ処理ステップと、
前記第１のＩＦＦＴ処理ステップで変換された時間領域信号を記憶するメモリ処理ステップと、
前記第１のＩＦＦＴ処理ステップで変換された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出処理ステップと、
前記ピーク検出処理ステップでのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成処理ステップと、
前記ピーク低減信号生成処理ステップで生成された周波数領域のピーク低減信号を時間領域に変換する第２のＩＦＦＴ処理ステップと、
前記メモリ処理ステップで記憶した時間領域信号と前記第２のＩＦＦＴ処理ステップにて入力された時間領域のピーク低減信号を加算してピークを低減する第１の加算処理ステップと、
上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させる第１のピーク低減処理ステップと、
前記第１のピーク低減処理ステップにより得られた時間領域信号に対して位相回転する位相回転処理ステップと、
前記位相回転処理ステップで位相回転されたＮ系統の信号を合成する第２の加算処理ステップと、
前記第２の加算処理ステップで合成された合成信号について第１のピーク低減処理ステップと同様のピーク低減を施す第２のピーク低減処理ステップと、
を有することを特徴とするピーク低減方法。