JP4287225B2 - 送信機 - Google Patents

Description

本発明は、送信対象となる信号を送信する送信機に関し、特に、送信対象となる信号のピークのレベルを抑圧することを効果的に行う送信機に関する。

例えば、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式を採用する無線通信システムの送信機では、送信対象となる信号のピークのレベルを低減することが行われている。
一例として、従来では、リミッタ回路付きキャリア合成送信回路において、全てのキャリアを多重化した信号の瞬時電力と平均電力との比率を瞬時ピークファクタとして、当該瞬時ピークファクタと基準値とを比較してクリッピングの必要程度に適合したリミット係数を求め、当該リミット係数を用いて電力増幅部による増幅の前における各キャリアが送信する瞬時電力のそれぞれに必要なクリッピングを与えることが検討されていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−４４０５４号公報

しかしながら、例えば無線通信などでは、通信に使用される周波数帯域が制限されるため、電力増幅器などの増幅器の非線型歪による周波数スペクトラムの拡大を低く押さえる必要がある。このような要求から、例えば符号多重信号などを電力増幅器などで増幅する場合には、増幅器の線形領域で動作させる必要がある。
また、従来の送信機では、例えば、帯域制限された中間周波数（ＩＦ：Intermediate Frequency）領域において、送信対象となる信号のレベルを制限する構成が検討されているが、従来の構成では、ピークの低減により、帯域外漏洩電力が増大するといった問題点があった。
なお、ピーク低減を施した後の出力において再度帯域制限を行うと、スペクトルが元に戻ってしまい、時間波形も元に戻ってしまう。このため、ピーク電力の制限効果も無くなってしまうといった問題点があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、送信対象となる信号を送信するに際して、送信対象となる信号のピークのレベルを抑圧することを効果的に行うことができる送信機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る送信機では、送信対象となる信号を送信するに際して、次のような処理を行う。
すなわち、ピーク低減信号生成手段が、所定のピーク低減信号を生成する。ここで、ピーク低減信号は、送信対象となる信号のピークを判定するための送信対象信号レベル閾値及び送信対象となる信号のピークのレベルに基づくレベルを有するとともに、送信対象となる信号の位相に基づく位相を有する。そして、送信対象信号レベル抑圧手段が、ピーク低減信号生成手段により生成されるピーク低減信号を送信対象となる信号から減算し、これにより、送信対象となる信号のレベルを抑圧する。
従って、上記のように、送信対象となる信号に基づく所定のレベル及び所定の位相を有するピーク低減信号を用いて、送信対象となる信号のレベルを抑圧することにより、送信対象となる信号のピークのレベルを抑圧することを効果的に行うことができる。

ここで、送信対象となる信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、通信（送信、或いは、受信）としては、例えば、無線による通信が用いられるが、有線による通信に適用することも可能である。
また、信号のレベルとしては、例えば、電力のレベルや、振幅のレベルなど、種々なものが用いられてもよい。
また、ピーク低減信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、送信対象信号レベル閾値としては、種々な値が用いられてもよい。
また、送信対象となる信号のピークの信号位置としては、例えば、送信対象となる信号のレベルが極大となる信号位置が用いられるが、実用上で有効であれば、当該極大となる信号位置の近傍などのように他の信号位置がピークの信号位置とみなされてもよい。
また、例えば、ピーク低減信号や送信対象となる信号がそれぞれＩ成分及びＱ成分から構成されるような場合には、ピーク低減信号を送信対象となる信号から減算する態様としては、ピーク低減信号のＩ成分を送信対象となる信号のＩ成分から減算し、ピーク低減信号のＱ成分を送信対象となる信号のＱ成分から減算するような態様が用いられる。
また、Ｉ成分とＱ成分は、例えば、一方が実数部分であり他方が虚数部分であるような表現により表すことが可能である。

本発明に係る送信機では、一構成例として、次のような処理を行う。
すなわち、ピーク低減信号処理手段が、ピーク低減信号生成手段により生成されるピーク低減信号に対して、帯域制限及び直交変調を施す。そして、送信対象信号レベル抑圧手段は、ピーク低減信号処理手段により帯域制限及び直交変調が施されたピーク低減信号を送信対象となる信号から減算し、これにより、送信対象となる信号のレベルを抑圧する。
従って、帯域制限されたピーク低減信号が用いられて送信対象となる信号のレベルが抑圧されることにより、送信対象となる信号のピーク及びその周辺のレベルが抑圧され、これにより、例えば、従来と比べて、ピークレベルの抑圧を効果的に行うことができ、具体的には、ピークレベルの抑圧と帯域外漏洩電力の低減との両方の効果を得ることができる。
ここで、帯域制限としては、種々なものが用いられてもよい。
また、直交変調としては、種々なものが用いられてもよい。

以下で、更に、本発明に係る構成例を示す。
本発明に係る送信機では、一構成例として、ピーク低減信号生成手段は、送信対象となる信号のレベルの最大値を保持し、また、送信対象となる信号のレベルに基づいて送信対象信号閾値を生成し、そして、当該保持した最大値と当該生成した送信対象信号閾値との差に相当するレベルを有するとともに送信対象となる信号の位相と同一の位相を有する信号をピーク低減信号として生成する。
ここで、送信対象となる信号のレベルの最大値としては、例えば、所定の期間内における最大値が用いられる。当該所定の期間としては、種々な期間が用いられてもよい。
また、送信対象信号閾値を生成するために参照される送信対象となる信号のレベルとしては、例えば、当該レベルの平均値が用いられてもよい。

本発明に係る送信機では、一構成例として、送信対象となる信号は、複数のキャリア信号を含む。一構成例として、ピーク低減信号処理手段は、複数のキャリア信号について各キャリア信号の搬送波信号を合成した結果と帯域制限を施すための所定の係数データとを乗算し、当該乗算結果とピーク低減信号とを複素乗算し、当該複素乗算結果を帯域制限及び直交変調が施されたピーク低減信号とする。
ここで、複数のキャリア信号の数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、所定の係数データとしては、種々なデータが用いられてもよい。
また、各キャリアの搬送波信号としては、種々な周波数の信号が用いられてもよい。

本発明に係る送信機では、例えば、或る１つのピークに関する処理を行っているときに、他のピークが出現した場合に、次の（１）或いは（２）或いは（３）のような対応を行う。
（１）或る１つのピークに関する処理を行っているときに、他のピークが出現した場合には、当該他のピークについては、ピーク低減信号処理手段による処理を非実行とする（つまり、実行しない）。
（２）複数のピーク低減信号処理手段を備える。また、複数のピーク低減信号処理手段による処理結果を合成するピーク低減信号処理結果合成手段を備える。そして、或る１つのピークに関する処理を或る１つのピーク低減信号処理手段により行っているときに、他のピークが出現した場合には、当該他のピークに関する処理を他の1つのピーク低減信号処理手段により行い、また、更に他のピークが出現した場合には、当該更に他のピークに関する処理を更に他の1つのピーク低減信号処理手段により行う。また、送信対象信号レベル抑圧手段は、ピーク低減信号処理結果合成手段によるピーク低減信号の処理結果の合成結果を送信対象となる信号から減算して送信対象となる信号のレベルを抑圧する。
（３）複数のピークについての処理を行うことが可能なピーク低減信号処理手段を備える。また、ピーク低減信号処理手段による複数のピークについての処理結果を合成するピーク低減信号処理結果合成手段を備える。そして、送信対象信号レベル抑圧手段は、ピーク低減信号処理結果合成手段によるピーク低減信号の処理結果の合成結果を送信対象となる信号から減算して送信対象となる信号のレベルを抑圧する。

本発明に係る送信機では、例えば、ピーク低減信号生成手段は、種々なところに設けられてもよく、また、単数であってもよく、或いは、複数であってもよく、また、複数のキャリアについてまとめて設けられてもよく、或いは、各キャリア毎に設けられてもよい。
本発明に係る送信機では、例えば、ピーク低減信号処理手段は、種々なところに設けられてもよく、また、単数であってもよく、或いは、複数であってもよく、また、複数のキャリアについてまとめて設けられてもよく、或いは、各キャリア毎に設けられてもよい。
本発明は、種々なものに適用することが可能であり、例えば、携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Personal Handy phone System）などの移動体通信システムや、このような移動体通信システムなどの基地局装置や、大電力の増幅を行う基地局送信装置や、ＣＤＭＡ方式を採用した無線通信システム或いは無線通信装置や、送信対象となる信号を増幅する送信増幅器などの増幅器に適用することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る送信機によると、送信対象となる信号を送信するに際して、送信対象となる信号のピークを判定するための送信対象信号レベル閾値及び送信対象となる信号のピークのレベルに基づくレベルを有するとともに送信対象となる信号の位相に基づく位相を有するピーク低減信号を生成し、当該生成したピーク低減信号を送信対象となる信号から減算して送信対象となる信号のレベルを抑圧するようにしたため、送信対象となる信号のピークのレベルを抑圧することを効果的に行うことができる。
また、本発明に係る送信機によると、前記生成したピーク低減信号に対して帯域制限及び直交変調を施し、当該帯域制限及び当該直交変調が施されたピーク低減信号を送信対象となる信号から減算して送信対象となる信号のレベルを抑圧するようにしたため、例えば、ピークレベルの抑圧と帯域外漏洩電力の低減との両方の効果を得ることができ、ピークレベルの抑圧を効果的に行うことができる。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
本実施例では、好ましい適用例として、ＣＤＭＡ方式を採用した無線通信システムの基地局装置に設けられる送信装置に本発明を適用した場合を示す。
なお、例えば、信号ピークの低減量が制限される場合もあり得るが、本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）などの変調方式に対応することも可能である。
また、各実施例において、同様な構成部分については同一の符号を付して示し、また、同様な構成部分についての重複する説明は省略或いは簡略化する。

本発明に係る第１実施例を説明する。
図１（ａ）には、本例の送信機１の構成例を示してあり、また、複数であるＮ個のキャリア（キャリア１〜Ｎ）についての符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮを示してある。
本例の送信機１には、デジタル変調部１１と、ピークレベル低減部１２と、周波数変換部１３が備えられている。
デジタル変調部１１には、Ｎ個の波形整形フィルタＣ１〜ＣＮと、Ｎ個のデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮと、Ｉ成分の信号（Ｉ信号）に対応した加算器（合成器）２１と、Ｑ成分の信号（Ｑ信号）に対応した加算器（合成器）２２が備えられている。
ピークレベル低減部１２には、Ｉ信号に対応した遅延部２３及び減算器２５と、Ｑ信号に対応した遅延部２４及び減算器２６が備えられており、また、ピークレベル検出部１４と、ピーク低減信号生成部１５が備えられている。
ピークレベル検出部１４には、瞬時電圧演算部（実効電圧演算部）３１と、最大値保持部３２と、平均電圧演算部３３と、閾値生成部３４と、比較部３５が備えられている。

ピーク低減信号生成部１５には、位相演算部４１と、減算部４２と、乗算器４３が備えられている。
周波数変換部１３には、Ｉ信号に対応したＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器２７と、Ｑ信号に対応したＤ／Ａ変換器２８と、アナログ直交変調部２９が備えられている。
なお、図１（ｂ）には、本例の送信増幅器２の構成例を示してある。
本例の送信増幅器２は、上記図１（ａ）に示した送信機１の構成と同様な構成において、周波数変換部１３の後段に電圧増幅部１６を備えた構成を有している。電圧増幅部１６は、周波数変換部１３からの出力信号を増幅して出力する。
以下では、上記図１（ａ）に示した送信機１について説明するが、図１（ｂ）に示した送信増幅器２についても同様である。
まず、本例の送信機１の外部に設けられた各符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮは、例えば複数である（ｎ＋１）個の送信データＤｉ（０）〜Ｄｉ（ｎ）（ｉ＝１〜Ｎ）を入力して、各送信データに符号多重信号系列を乗算して拡散変調し、各キャリアに拡散変調信号を合成する。各符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮは、処理結果のＩ信号ＤｉＩ及びＱ信号ＤｉＱを送信機１に対して出力する。各符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮからの出力は、送信機１に備えられた対応する各波形整形フィルタＣ１〜ＣＮに入力される。

本例の送信機１により行われる動作の一例を示す。
デジタル変調部１１は、送信対象となる信号に対して、波形整形やデジタル直交変調を施す機能を有している。
各波形整形フィルタＣ１〜ＣＮは、各符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮで拡散変調及び合成された各キャリア出力の占有帯域が予め設定された値に収まるように、スペクトル整形を行う。
各デジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮは、各波形整形フィルタＣ１〜ＣＮでスペクトル整形を施された出力をデジタル直交変調する。
各加算器２１、２２は、各デジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮで各キャリア毎にデジタル直交変調された出力を、Ｎ個のキャリアについて、Ｉ相或いはＱ相毎に加算する。
ピークレベル低減部１２は、加算器２１、２２からの出力信号（送信対象となる信号）の突出したピーク信号レベルとピーク周辺の信号レベルを低減する機能を有している。
ピークレベル検出部１４は、加算器２１、２２からの出力の実効電圧と閾値レベルとの比較を行い、ピークレベルを検出する機能を有している。
瞬時電圧演算部３１は、Ｉ信号に対応した加算器２１からの出力信号ＡＩ（ｔ）及びＱ信号に対応した加算器２２からの出力信号ＡＱ（ｔ）の実効電圧Ｖｉｎｔ（ｔ）を算出する。当該実効電圧Ｖｉｎｔ（ｔ）は、式１のように表される。なお、ｔは、時刻を表す。

最大値保持部３２は、実効電圧Ｖｉｎｔ（ｔ）の最大値Ｖｍａｘ（ｔ）を観測区間内で検出する。
平均電圧演算部３３は、瞬時電圧演算部３１で算出した実効電圧Ｖｉｎｔ（ｔ）から、加算器２１、２２からの出力信号の平均電圧Ａｖｇを演算する。当該平均電圧Ａｖｇは、例えば、式２のように表される。なお、Ｔは、平均化を行う期間の時間を表す。

閾値生成部３４は、平均電圧演算部３３からの出力である平均電圧から、ピーク低減を行うための閾値電圧（送信対象信号レベル閾値）Ｖｔｈを設定する。
一例として、（平均電圧＋６ｄＢ）を閾値電圧Ｖｔｈとすると、式３のように設定される。

比較部３５は、最大値保持部３２からの出力電圧Ｖｍａｘ（ｔ）と閾値生成部３４からの出力電圧Ｖｔｈとの大小を比較して、ピーク検出を行う。例えば、最大値保持部３２からの出力電圧Ｖｍａｘ（ｔ）が閾値生成部３４からの出力電圧Ｖｔｈ以上である場合又は当該出力電圧Ｖｔｈより大きい場合に、ピークが存在するとみなしてピークを検出する。
なお、ピーク検出した時刻をｔ＝ｓとする。
ピーク低減信号生成部１５は、加算器２１、２２からの出力と、ピークレベル検出部１４からの出力を用いて、ピーク低減信号を生成する機能を有している。
減算部４２は、比較部３５からの出力であるピーク検出情報に基づいて、最大値保持部３２からの出力電圧Ｖｍａｘ（ｔ）と閾値生成部３４からの出力電圧Ｖｔｈとの減算を行う。当該減算結果Ａｐは、例えば、式４のように表される。

位相演算部４１は、比較部３５からの出力であるピーク検出情報に基づいて、ピーク検出した時刻ｔ＝ｓにおけるピークレベル低減部１２への入力データの位相θ（余弦と正弦）を演算する。
一例として、当該演算結果は、式５のように表される。なお、、ｊは虚数部分を表す。

乗算器４３は、減算部４２からの出力信号Ａｐと位相演算部４１からの出力信号ｅ^ｊθとの乗算を行い、ピーク低減信号ｍｕｌ（ｔ）を演算する。当該ピーク低減信号ｍｕｌ（ｔ）は、式６のように表される。

各遅延部２３、２４は、ピーク低減信号生成部１５によりピーク低減信号が出力されるまで、各比較器２１、２２からの出力信号の遅延調整を、Ｉ相或いはＱ相毎に、行う。
各減算器２５、２６は、ピーク低減信号生成部１５から出力されるピーク低減信号ｍｕｌ（ｔ）と各遅延部２３、２４からの出力信号との減算を、Ｉ相或いはＱ相毎に、行い、これにより、ピークレベル信号の低減を行う。
ピークレベル低減部１２では、Ｉ信号に対応した減算器２５から式７に示されるようなＩ信号Ａ’Ｉ（ｔ）が出力され、Ｑ信号に対応した減算器２６から式７に示されるようなＱ信号Ａ’Ｑ（ｔ）が出力される。なお、Ｒｅは実数部分を表しており、Ｉｍは虚数部分を表している。

周波数変換部１３は、送信対象となる信号の周波数を変換して、アナログ直交変調を施す機能を有している。
各Ｄ／Ａ変換器２７、２８は、Ｉ相或いはＱ相毎に、各減算器２５、２６からの出力であるデジタル信号をアナログ信号へ変換する。
アナログ直交変調部２９は、Ｄ／Ａ変換器２７、２８からの出力を周波数変換して無線周波数へ変換して出力する。

以上のように、本例の送信機１では、複数若しくは単数のキャリア周波数を用いて送信を行う構成において、送信信号のデジタル変調を行うデジタル変調部１１と、デジタル変調部１１からの出力と閾値レベルとの比較を行ってピークレベルを検出するピークレベル検出部１４と、デジタル変調部１１からの出力とピークレベル検出部１２からの出力とを用いてピーク低減信号を生成する１つ若しくは複数のピーク低減信号生成部１５と、デジタル変調部１１からの出力信号を遅延させる遅延部２３、２４と、ピーク低減信号生成部１５からの出力を遅延部２３、２４からの出力より減算する減算部２５、２６と、減算部２５、２６からの出力を無線周波数帯へ周波数変換を行う周波数変換部１３を備えた。
このような構成により、本例の送信機１では、送信対象となる信号について、ピークレベルの抑圧を効果的に行うことができる。
ここで、本例では、デジタル変調部１１からの出力信号に対してピークレベル抑圧を行っているが、例えば、本例と同様なピークレベル抑圧機能を用いて、デジタル変調部１１の前段やデジタル変調部１１の内部において、ピークレベルの抑圧を行うようなことも可能である。
なお、本例の送信機１では、ピークレベル検出部１４やピーク低減信号生成部１５によりピーク低減信号を生成する機能によりピーク低減信号生成手段が構成されており、減算器２５、２６により送信対象となる信号からピーク低減信号を減算する機能により送信対象信号レベル抑圧手段が構成されている。

本発明に係る第２実施例を説明する。
図２（ａ）には、本例の送信機３の構成例を示してあり、また、複数であるＮ個のキャリア（キャリア１〜Ｎ）についての符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮを示してある。
本例の送信機３には、デジタル変調部１１と、複数であるｍ個のピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆｍと、周波数変換部１３が備えられている。各ピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆｍの構成や動作は、同様である。
ここで、本例の送信機３の構成は、概略的には、例えば、上記図１（ａ）に示した送信機１と比べて、複数のピークレベル低減部Ｆ１〜ＦＮが直列に並べられて備えられている点や、各ピークレベル低減部Ｆ１〜ＦＮにピーク低減信号変調部１７及びピーク低減信号合成部１８が備えられている点で、異なっている。
本例の送信機３では、各ピークレベル低減部Ｆ１〜ＦＮにおいて、ピーク低減信号生成部１５からの出力信号に対して帯域制限及びデジタル直交変調を行う。
なお、図３（ｂ）には、本例の送信増幅器４の構成例を示してある。
以下では、上記図３（ａ）に示した送信機３について説明するが、図３（ｂ）に示した送信増幅器４についても同様である。

本例の送信機３により行われる動作の一例を示す。
第１のピークレベル低減部Ｆ１は、比較器２１、２２からの出力信号の突出したピーク信号レベルとピーク周辺の信号レベルを低減する機能を有している。
図３には、本例の送信機３に関して、時間軸領域におけるピークレベル低減の原理の一例を示してある。
図３（ａ）中の横軸はサンプリング時間ｔを示しており、縦軸は実効電圧Ｖｉｎｔ（ｔ）を示しており、このグラフには時間軸に対して送信対象となる信号のレベルを示してある。
図３（ｂ）中の横軸はサンプリング時間ｔを示しており、縦軸はピーク低減関数実効値を示しており、このグラフには時間軸に対してピーク低減信号（ピーク低減関数）の実効値を示してある。
図３（ｃ）中の横軸は角周波数ωを示しており、縦軸はピーク低減関数実効値を示しており、このグラフには周波数軸に対してピーク低減信号の実効値を示してある。
本例では、閾値電圧Ｖｔｈを超えたピーク信号とその周辺の信号に関して、帯域制限されたピーク低減信号を減算する構成となっている。
ピーク低減信号変調部１７は、ピーク低減信号生成部１５により生成されるピーク低減信号について、帯域制限及びデジタル直交変調を行う機能を有している。
ＦＩＲ係数メモリ５１は、例えばｓ＝０について対称な所定の係数データｐ（ｔ）を記憶しており、比較部３５からの出力であるピーク検出情報に基づいて、記憶領域から係数データｐ（ｔ）を読み出す。

ここで、ＦＩＲ係数メモリ５１の内容としては、ピーク検出時刻ｔ＝ｓがアドレスの中心となり、その値がｐ（ｓ）＝１となるように、データが規格化されている。
なお、ＦＩＲ係数メモリ５１を使用する目的は、ピーク低減の実施の際に発生するスペクトルの拡大を防止するためであり、ピーク低減信号自体を帯域制限するためである。例えば、係数長（例えば、係数データを設ける時間幅）を長く取れば、その分、帯域制限が有利となる。
変調部５２は、デジタル変調部１１で使用されている各キャリアの搬送波信号を、ピーク検出時の時刻ｔ＝ｓを基準として合成し、ＦＩＲ係数メモリ５１からの出力データの変調を行う。
各キャリアの搬送波信号を合成すると、変調部５２からの出力信号Ｍｏｄ（ｔ）は式８のように表される。なお、各キャリアの搬送波信号の周波数をωｋ（ｋ＝１〜Ｎ）とする。

複素乗算部５３は、ピーク低減信号生成部１５の乗算器４３からの出力信号とピーク低減信号変調部１７の変調部５２からの出力信号との複素乗算を行う。つまり、乗算器４３からの出力であるピーク低減信号に対して、帯域制限を行う。複素乗算部５３からの出力信号Ｐｒ（ｔ）は式９のように表される。

ピーク低減信号合成部１８は、ピークを連続で検出した場合に対応するために設けられており、複素乗算部５３からの出力信号の遅延時間を考慮した態様で合成を行い、合成後のピーク低減信号（ピーク低減関数）ｃｏｅｆ（ｔ）を演算する。
図４（ａ）には、第１ピークレベル低減部Ｆ１の他の構成例を示してある。
図４（ａ）に示したピークレベル低減部Ｆ１では、複数であるｚ個のピーク低減信号変調部Ｇ１〜Ｇｚが備えられており、これらｚ個のピーク低減信号変調部Ｇ１〜Ｇｚからの出力信号がピーク低減信号合成部１８により合成される。
図４（ｂ）には、複数のピーク（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）を有する送信対象となる信号（ピークレベル低減部Ｆ１への入力信号）と、それぞれのピーク（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）についてのピーク低減信号変調部１７からの出力信号と、これら複数のピーク（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）についてのピーク低減信号変調結果が合成されたものｃｏｅｆ（ｔ）について、時間軸波形の一例を示してある。それぞれのグラフの横軸は時刻（時間）を示しており、縦軸は瞬時電圧を示している。

ピークレベル検出部１４によりピークを検出すると、第１のピーク低減信号変調部Ｇ１にあるＦＩＲ係数メモリ５１が起動するが、上記図４（ａ）の例では、ＦＩＲ係数メモリ５１の起動中にピークを検出した場合に対応するために、ピーク低減信号変調部Ｇ１〜Ｇｚを複数個備えてある。
そして、複数のピーク低減信号変調部Ｇ１〜Ｇｚをピーク検出毎に順次起動して、これら複数のピーク低減信号変調部Ｇ１〜Ｇｚからの出力信号を、ピーク低減信号合成部１８において、合成する。この場合、時間軸上で処理を見ると、上記図４（ｂ）に示されるような合成が行われる。
なお、例えば、ＦＩＲ係数メモリ５１が起動中であるときにはピーク検出しないような場合には、ピーク低減信号合成部１８は備えられなくてもよい。
各遅延部２３、２４は、ピーク低減信号合成部１８によりピーク低減信号の合成結果ｃｏｅｆ（ｔ）が出力されるまで、各比較器２１、２２からの出力信号の遅延調整を行う。
各減算器２５、２６は、ピーク低減信号合成部１８から入力されるピーク低減信号の合成結果ｃｏｅｆ（ｔ）と各遅延部２３、２４からの出力との減算を行ってピークレベル信号の低減を行い、式１０のように表されるＩ信号Ａ’Ｉ（ｔ）及びＱ信号Ａ’Ｑ（ｔ）から成る処理結果を第１ピークレベル低減部Ｆ１から出力する。

第１のピークレベル低減部Ｆ１からの出力は、第２のピークレベル低減部Ｆ２に入力され、第ｍのピークレベル低減部Ｆｍからの出力まで、第１のピークレベル低減部Ｆ１と同様な操作が繰り返して実行される。
周波数変換部１３において、各Ｄ／Ａ変換器２７、２８は、第ｍのピークレベル低減部Ｆｍからの出力であるデジタル信号のＩ成分或いはＱ成分をアナログ信号へ変換する。アナログ直交変調部２９は、Ｄ／Ａ変換器２７、２８からの出力を周波数変換して無線周波数へ変換して出力する。

以上のように、本例の送信機３では、複数若しくは単数のキャリア周波数を用いて送信を行う構成において、送信信号のデジタル変調を行うデジタル変調部１１と、デジタル変調部１１からの出力信号と閾値レベルとの比較を行ってピークレベルを検出するピークレベル検出部１４と、デジタル変調部１１からの出力信号とピークレベル検出部１４からの出力信号とを用いてピーク低減信号を生成する１つ若しくは複数のピーク低減信号生成部１５と、ピーク低減信号に対して帯域制限及びデジタル直交変調を施す１つ若しくは複数のピーク低減信号変調部１７、Ｇ１〜Ｇzと、必要に応じて１つ若しくは複数のピーク低減信号変調部１７、Ｇ１〜Ｇzからの出力信号を合成するピーク低減信号合成部１８と、デジタル変調部１１からの出力信号を遅延させる遅延部２３、２４と、ピーク低減信号合成部１８からの出力を遅延部２３、２４からの出力より減算する減算部２５、２６を備えた。また、本例の送信機３では、複数のピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆmを備えてピークレベル低減の操作を複数回施行することとし、最終段のピークレベル低減部Ｆmの減算部２５、２６からの出力を無線周波数帯へ周波数変換を行う周波数変換部１３を備えた。
従って、本例の送信機３では、ピーク低減信号（ピーク低減係数）の帯域制限を行って、帯域制限されたピーク低減信号（ピーク低減関数）として算出し、デジタル変調部１１の後段において、送信対象となる信号のピーク及びピーク周辺の振幅を減算器２５、２６により低減することにより、ピーク電圧の低減と帯域外漏洩電力の制限との両立を実現することができる。なお、例えば、デジタル変調部１１の内部において、送信対象となる信号のピーク及びピーク周辺の振幅を減算器２５、２６により低減するような構成も可能である。

このように、本例の送信機３では、増幅器に対するピーク抑圧のためにピーク低減信号を生成してデジタル変調した信号からピーク低減信号を減算するに際して、ピーク低減信号に対して帯域制限及び直交変調を施すことにより、送信対象となる信号について、ピークレベルの抑圧を効果的に行うことができる。
なお、本例の送信機３では、ピーク低減信号変調部１７、Ｇ１〜Ｇzがピーク低減信号に対して帯域制限及び直交変調を施す機能によりピーク低減信号処理手段が構成されており、ピーク低減信号合成部１８が帯域制限及び直交変調が施された複数のピーク低減信号を合成する機能によりピーク低減信号処理結果合成手段が構成されている。

本発明に係る第３実施例を説明する。
図５には、本例の送信機５の構成例を示してあり、また、複数であるＮ個のキャリア（キャリア１〜Ｎ）についての符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮを示してある。なお、図示及び説明は省略するが、送信増幅器に適用することも可能である。
本例の送信機５は、概略的には、例えば、上記図１（ａ）に示した送信機１と同様な構成において、ピークレベル低減部１２を無くしてデジタル変調部１１ａと周波数変換部１３とを接続させ、デジタル変調部１１ａの内部における各波形整形フィルタＣ１〜ＣＮの前段にピークレベル低減部１２と同様な構成を有するピークレベル低減部Ｈ１〜ＨＮを備えたような構成を有している。
本例の送信機５では、デジタル変調部１１において、各キャリア個別に、波形整形フィルタＣ１〜ＣＮによる帯域制限前に、ピークレベルの低減処理を実行する。つまり、波形整形フィルタＣ１〜ＣＮによる帯域制限前であって変調前である入力信号に対してピークレベル低減信号を生成して減算するため、例えば、ピークレベル低減信号に対して帯域制限及び直交変調を施すような機能を不要とすることが可能である。

以上のように、本例の送信機５では、複数若しくは単数のキャリア周波数を用いて送信を行う構成において、送信信号のデジタル変調を行うデジタル変調部１１ａでは、各キャリア毎にデジタル変調部１１ａへの入力信号と閾値レベルとの比較を行ってピークレベルを検出するピークレベル検出部１４と、各キャリア毎にデジタル変調部１１ａへの入力信号とピークレベル検出部１４からの出力を用いてピーク低減信号を生成する１つ若しくは複数のピーク低減信号生成部１５と、各キャリア毎に入力信号を遅延させる遅延部２３、２４と、各キャリア毎にピーク低減信号生成部１５からの出力を遅延部２３、２４からの出力より減算する減算部２５、２６を備え、また、減算部２５、２６からの出力後に、各キャリア毎に帯域制限を行って複数キャリアの合成を行うデジタル変調機能（波形整形フィルタＣ１〜ＣＮ、デジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮ、加算器２１、２２）を備えた。

本発明に係る第４実施例を説明する。
図６には、本例の送信機６の構成例を示してあり、また、複数であるＮ個のキャリア（キャリア１〜Ｎ）についての符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮを示してある。なお、図示及び説明は省略するが、送信増幅器に適用することも可能である。
本例の送信機６は、概略的には、例えば、上記図２（ａ）に示した送信機３と同様な構成において、複数のピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆｍを無くしてデジタル変調部１１ｂと周波数変換部１３とを接続させ、デジタル変調部１１ｂの内部における波形整形フィルタＣ１〜ＣＮとデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮとの間に複数のピークレベル低減部（群）Ｊ１〜Ｊｍを直列に備えたような構成を有している。
また、各ピークレベル低減部（群）Ｊ１〜Ｊｍの内部には、各キャリア毎にピークレベル低減部Ｋ１〜ＫＮが備えられている。各キャリア毎のピークレベル低減部Ｋ１〜ＫＮは、例えば、ピーク低減信号変調部１７ａに変調部５２が備えられない点を除いては、上記図２（ａ）に示した送信機３の各ピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆｍと同様な構成を有している。本例のピーク低減信号変調部１７ａでは、ＦＩＲ係数メモリ５１から出力される係数データが、複素乗算部５３に入力されて、ピーク低減信号生成部１５からの出力と複素乗算される。

本例の送信機６では、各キャリア個別に、例えばピークレベルの低減処理を複数回実行して、ピーク電圧を低減することにより、各キャリアレベルに応じたピーク電圧の低減を可能とすることができる。なお、本例の送信機６では、例えば、変調部５２の機能を不要とすることが可能である。
以上のように、本例の送信機６では、複数若しくは単数のキャリア周波数を用いて送信を行う構成において、送信信号のデジタル変調を行うデジタル変調部１１ｂでは、各キャリアの入力信号の帯域制限を実施する波形整形フィルタＣ１〜ＣＮと、各キャリア毎に波形整形フィルタＣ１〜ＣＮからの出力信号と閾値レベルとの比較を行ってピークレベルを検出するピークレベル検出部１４と、各キャリア毎に波形整形フィルタＣ１〜ＣＮからの出力信号とピークレベル検出部１４からの出力を用いてピーク低減信号を生成する１つ若しくは複数のピーク低減信号生成部１５と、各キャリア毎にピーク低減信号に対して帯域制限及びデジタル直交変調を施す１つ若しくは複数のピーク低減信号変調部１７ａと、各キャリア毎に必要に応じて１つ若しくは複数のピーク低減信号変調部１７ａからの出力信号を合成するピーク低減信号合成部１８と、各キャリア毎に波形整形フィルタＣ１〜ＣＮからの出力信号を遅延させる遅延部２３、２４と、各キャリア毎にピーク低減信号合成部１８からの出力を遅延部２３、２４からの出力より減算する減算部２５、２６を備え、また、ピークレベル低減部（群）Ｊ１〜Ｊｍによる操作を複数回施行後に、デジタル直交変調を行って複数キャリアの合成を行うデジタル変調機能（デジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮ、加算器２１、２２）を備えた。

本発明に係る第５実施例を説明する。
図７には、本例の送信機７の構成例を示してあり、また、複数であるＮ個のキャリア（キャリア１〜Ｎ）についての符号多重信号生成部Ｂ１〜ＢＮを示してある。なお、図示及び説明は省略するが、送信増幅器に適用することも可能である。
本例の送信機７は、概略的には、例えば、上記図２（ａ）に示した送信機３と同様な構成において、複数のピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆｍを無くしてデジタル変調部１１ｃと周波数変換部１３とを接続させ、デジタル変調部１１ｃの内部におけるデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮと加算器２１、２２との間に複数のピークレベル低減部（群）Ｌ１〜Ｌｍを直列に備えたような構成を有している。

また、各ピークレベル低減部（群）Ｌ１〜Ｌｍの内部には、各キャリア毎にピークレベル低減部Ｍ１〜ＭＮが備えられている。各キャリア毎のピークレベル低減部Ｍ１〜ＭＮは、例えば、上記図２（ａ）に示した送信機３の各ピークレベル低減部Ｆ１〜Ｆｍと同様な構成を有している。
本例の送信機７では、デジタル変調部１１ｃにおいて、デジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮからの出力に対して、ピークレベルの低減処理を複数回実行して、ピーク電圧を低減する。これにより、各キャリアレベルに応じたピーク電圧の低減及びデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮによる影響の考慮が可能となる。
以上のように、本例の送信機７では、複数若しくは単数のキャリア周波数を用いて送信を行う構成において、送信信号のデジタル変調を行うデジタル変調部１１ｃでは、各キャリアの入力信号の帯域制限を実施する波形整形フィルタＣ１〜ＣＮと、波形整形フィルタＣ１〜ＣＮからの出力信号に対してデジタル直交変調を行うデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮと、各キャリア毎にデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮからの出力信号と閾値レベルとの比較を行ってピークレベルを検出するピークレベル検出部１４と、各キャリア毎にデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮからの出力信号とピークレベル検出部１４からの出力を用いてピーク低減信号を生成する１つ若しくは複数のピーク低減信号生成部１５と、各キャリア毎にピーク低減信号に対して帯域制限及びデジタル直交変調を施す１つ若しくは複数のピーク低減信号変調部１７、Ｇ１〜Ｇｚと、各キャリア毎に必要に応じて１つ若しくは複数のピーク低減信号変調部１７、Ｇ１〜Ｇｚからの出力信号を合成するピーク低減信号合成部１８と、各キャリア毎にデジタル直交変調部Ｅ１〜ＥＮからの出力信号を遅延させる遅延部２３、２４と、各キャリア毎にピーク低減信号合成部１８からの出力を遅延部２３、２４からの出力より減算する減算部２５、２６を備え、また、ピークレベル低減部（群）Ｌ１〜Ｌｍによる操作を複数回施行後に、複数のキャリア信号を合成する加算器２１、２２を備えた。

本発明に係る第６実施例を説明する。
本例では、以上に示したような本実施例に係る送信機の構成を有する送信増幅器を実現する。
本例の送信増幅器では、送信機から出力される無線周波数信号を増幅出力する送信電力増幅部を備えている。
一例として、複数の通信チャネルの送信を行う送信電力増幅器において、以上に示したような本実施例に係る送信機の構成と、送信電力を増幅する増幅器を備えたような構成を実現することができる。

本発明に係る第７実施例を説明する。
本例では、以上に示したような本実施例に係る送信機の構成を有する基地局装置を実現する。
例えば、移動体通信方式では、送信増幅器を線形領域で使用する必要があり、ピーク電力の低減と帯域外漏洩電力の制限との両立が重要となる。この場合、ピーク電力の低減と帯域外漏洩電力の制限との両立が可能な本実施例に係る送信機の構成を有する送信増幅器を具備した基地局装置を実施する。
一例として、複数の通信チャネルの送受信を行う移動体通信システムの基地局装置において、以上に示したような本実施例に係る送信機と、増幅器を備えたような構成を実現することができる。

次に、以上に示したような本実施例に係る送信機について、効果の具体例を示す。
ここでは、Ｗ（Wide band）−ＣＤＭＡ方式により無線通信を行う例えば上記図２に示した送信機３について、効果の具体例を示す。
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、送信対象となる信号について、ピーク低減前とピーク低減後における時間軸波形の一例を示してある。
図８（ａ）では、横軸は時間（サンプル）を示しており、縦軸はＩ相の電圧を示している。
図８（ｂ）では、横軸は時間（サンプル）を示しており、縦軸はＱ相の電圧を示している。
図８（ｃ）では、横軸は時間（サンプル）を示しており、縦軸は実効電圧を示している。
上記図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されるように、ピーク周辺信号の電圧が低減されていることが確認できる。
図８（ｄ）には、ピークレベル低減信号（ピークレベル低減関数）の周波数特性の一例を示してある。図示されるように、ピークレベル低減信号が帯域制限されていることが確認できる。

図９（ａ）、（ｂ）には、３２コード多重時信号、２キャリア、２５６０サンプル分のデータ送信時における送信機出力の相補累積分布関数（ＣＣＤＦ）の一例を示してある。キャリア周波数としては、１５．３６ＭＨｚ、３０．７２ＭＨｚを設定している。
図９（ａ）にはピークレベル低減処理を１回（１段）実行した送信機についてのグラフを示してあり、図９（ｂ）にはピークレベル低減処理を２回（２段）実行した送信機についてのグラフを示してある。
上記図９（ａ）に示されるように、本実施例に係る本提案の方式により、ピークレベルの低減が実現されたことが確認できる。更に、上記図９（ｂ）に示されるように、ピークレベル低減処理を複数回行うことにより、ピークレベルの低減結果がより設定した閾値に近づくことが確認できる。
以上のように、上記図２に示したような送信機では、例えば、従来の構成を有する送信機と比べて、ピーク電力の低減と帯域外漏洩電力の制限との両立を可能とすることができる。
図１０には、入力キャリア信号や、ピークレベルの低減や、ダイナミックレンジの最適化に関して、時間軸波形の一例を示してある。それぞれのグラフの横軸は時間（時刻）を示しており、縦軸は瞬時電圧を示している。
同図に示されるように、ピークレベルの低減により、デジタル変調部のビット（ｂｉｔ）レンジや、Ｄ／Ａ変換器の入力ビット（ｂｉｔ）レンジを有効利用することが可能となり、ＣＮ（搬送波／ノイズの比）の向上が図られる。

図１１には、ダイナミックレンジを有効利用した場合における、送信機からの出力レベルに関する周波数特性の一例を、送信機のＤ／Ａ変換器の入力ビット（ｂｉｔ）毎に、示してある。同図のグラフでは、横軸は規格化周波数を示しており、縦軸は送信レベル［ｄＢ］を示している。
同図に示されるように、Ｃ／Ｎ（搬送波／ノイズの比）を向上させた送信機を実現することができる。
更に、ピークレベルの低減により電力増幅器の動作点を上げることが可能となり、電力増幅器の電力効率を向上させることが可能となる。電力効率の向上（低消費電力化）は、インフラコストの低下につながる。
このように、上記図２に示したような送信機では、例えば閾値を超えたピーク信号に対して単純な乗算によるレベル制御をするような構成ではなく、ピーク信号とその周辺信号を変調されたピーク低減信号（ピーク低減関数）により低減するような処理を繰り返して行う構成により、ピークレベルの低減と帯域外漏洩電力の制限との両立を実現することができる。
なお、本実施例に示したようなピークレベルの低減処理は、非線形処理であるため、線形変調方式を用いたシステムに影響を与え得る。このため、ピークレベルを低減させて増幅器の電力効率を上昇させることと、通信品質の劣化とは、トレードオフの関係にある。このことから、本実施例ではピークレベルの低減に関して具体的な数値を挙げていないが、具体的な数値については、本装置を採用するシステムオペレータなどにより種々な適当な値が決定されればよい。

ここで、本発明に係る送信機や送信増幅器などの構成としては、必ずしも以上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、種々な装置やシステム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、本発明に係る送信機や送信増幅器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を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御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く、また、例えば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エア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

本発明の第１実施例に係る送信機及び送信増幅器の構成例を示す図である。 本発明の第２実施例に係る送信機及び送信増幅器の構成例を示す図である。 時間軸領域におけるピークレベル低減の原理を説明するための図である。 ピーク低減信号合成部の構成例及び時間軸波形の一例を示す図である。 本発明の第３実施例に係る送信機の構成例を示す図である。 本発明の第４実施例に係る送信機の構成例を示す図である。 本発明の第５実施例に係る送信機の構成例を示す図である。 ピークレベルの低減前と低減後における時間軸波形の一例及びピーク低減信号（ピーク低減関数）の周波数特性の一例を示す図である。 送信機出力の相補累積分布関数の一例を示す図である。 ピークレベル低減部により実現されるダイナミックレンジに関する時間軸波形の一例を示す図である。 送信機におけるＤ／Ａ変換器の入力ビットと出力レベルに関する周波数特性の一例を示す図である。

符号の説明

１、３、５〜７・・送信機、 ２、４・・送信増幅器、
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ・・デジタル変調部、
１２、Ｆ１〜Ｆｍ、Ｈ１〜ＨＮ、Ｋ１〜ＫＮ、Ｍ１〜ＭＮ・・ピークレベル低減部、
Ｊ１〜Ｊｍ、Ｌ１〜Ｌｍ・・ピークレベル低減部（群）、
１３・・周波数変換部、 １４・・ピークレベル検出部、
１５・・ピーク低減信号生成部、 １６・・電圧増幅部、
１７、１７ａ、Ｇ１〜Ｇｚ・・ピーク低減信号変調部、
１８・・ピーク低減信号合成部、
Ｂ１〜ＢＮ・・符号多重信号生成部、
Ｃ１〜ＣＮ・・波形整形フィルタ、
Ｅ１〜ＥＮ・・デジタル直交変調部、
２１、２２・・加算器、 ２３、２４・・遅延部、
２５、２６・・減算器、 ２７、２８・・Ｄ／Ａ変換器、
２９・・アナログ直交変調部、 ３１・・瞬時電圧演算部、
３２・・最大値保持部、 ３３・・平均電圧演算部、
３４・・閾値生成部、 ３５・・比較部、 ４１・・位相演算部、
４２・・減算部、 ４３・・乗算器、 ５１・・ＦＩＲ係数メモリ、
５２・・変調部、 ５３・・複素乗算部、

Claims (4)

1. 送信対象となる信号を送信する送信機において、
   送信対象となる信号のピークを判定するための送信対象信号レベル閾値及び送信対象となる信号のピークのレベルに基づくレベルを有するとともに送信対象となる信号の位相に基づく位相を有するピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成手段と、
   ピーク低減信号生成手段により生成されるピーク低減信号に対して帯域制限及び直交変調を施す複数のピーク低減信号処理手段と、
   複数のピーク低減信号処理手段による処理結果を合成するピーク低減信号処理結果合成手段と、
   ピーク低減信号処理結果合成手段によるピーク低減信号の処理結果の合成結果を送信対象となる信号から減算して送信対象となる信号のレベルを抑圧する送信対象信号レベル抑圧手段とを備え、
   或る１つのピークに関する処理を或る１つのピーク低減信号処理手段により行っているときに、他のピークが出現した場合には、当該他のピークに関する処理を他の１つのピーク低減信号処理手段により行い、また、更に他のピークが出現した場合には、当該更に他のピークに関する処理を更に他の１つのピーク低減信号処理手段により行う、
   ことを特徴とする送信機。
2. 請求項１に記載の送信機において、
   送信対象となる信号に対して波形整形及びデジタル直交変調を施すデジタル変調部と、
   ピーク低減信号生成手段とピーク低減信号処理手段とピーク低減信号処理結果合成手段と送信対象信号レベル抑圧手段を有し、デジタル変調部からの出力信号のピーク信号レベルとピーク周辺の信号レベルを低減するピークレベル低減部と、
   ピークレベル低減部からの出力信号の周波数を変換してアナログ直交変調を施す周波数変換部と、
   を設けたことを特徴とする送信機。
3. 請求項１に記載の送信機において、
   送信対象となる信号に対して波形整形及びデジタル直交変調を施すデジタル変調部と、
   ピーク低減信号生成手段とピーク低減信号処理手段とピーク低減信号処理結果合成手段と送信対象信号レベル抑圧手段を有し、デジタル変調部からの出力信号のピーク信号レベルとピーク周辺の信号レベルを低減する複数段のピークレベル低減部と、
   最終段のピークレベル低減部からの出力信号の周波数を変換してアナログ直交変調を施す周波数変換部と、
   を設けたことを特徴とする送信機。
4. 請求項１に記載の送信機において、
   送信対象となる信号に対して波形整形を施す波形整形フィルタと、波形整形フィルタからの出力信号に対してデジタル直交変調を施すデジタル直交変調部と、ピーク低減信号生成手段とピーク低減信号処理手段とピーク低減信号処理結果合成手段と送信対象信号レベル抑圧手段を有してデジタル直交変調部からの出力信号のピーク信号レベルとピーク周辺の信号レベルを低減する複数段のピークレベル低減部と、を備えたデジタル変調部と、
   デジタル変調部からの出力信号の周波数を変換してアナログ直交変調を施す周波数変換部と、
   を設けたことを特徴とする送信機。

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