JP3693331B2 - マルチキャリア信号生成装置 - Google Patents
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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、
【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、
Claims (5)
- 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し、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を取り出す１つ以上のフィルタリング手段であって、前記フィルタリング手段が複数あるときには、これらのフィルタリング手段それぞれは、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
を有するマルチキャリア信号生成装置。 - 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
マルチキャリア信号生成装置。 - 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
請求項２に記載のマルチキャリア信号生成装置。 - 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
請求項１〜３のいずれかに記載のマルチキャリア信号生成装置。 - 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
をさらに有する請求項１〜４のいずれかに記載のマルチキャリア信号生成装置。
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