JP4750592B2 - ピーク抑圧方法、ピーク抑圧装置、無線送信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピーク抑圧技術に関し、たとえば、ディジタル無線通信等における送信アンプへの入力信号のピーク抑圧技術等に適用して有効な技術に関する。

現在行なわれている主なディジタル無線通信方式においては、送信アンプは線形増幅を求められる。
一方、例えば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式のようなマルチキャリア通信システムでは、送信信号の合成時にしばしば高いピーク電力を生じることが知られている。

一般にピーク電力対平均電力比（PAPR: Peak-to-Average Power Ratio）が大きくなると、送信アンプのバックオフ電力を大きくとりアンプを線形領域で動作させなければならないため、アンプの効率が劣化してしまう。

これを防ぐために、例えば、ディジタル信号発生部から無線送信部の前段のＤ／Ａ変換部に入力される送信信号について、ピーク成分を抑圧する様々なピーク抑圧技術が提案されている。

ピーク抑圧技術としては、従来、ピーク波形の最大値を抑圧閾値以下に制限するクリップ法、およびピーク波形の最大値が抑圧閾値以下に収まるように係数を乗じる窓関数法が知られている。

図１は、それぞれのピーク抑圧方法を送信信号に適用した場合における時間信号の抑圧の様子を示す線図であり、横軸が時間、縦軸が電圧を示している。また、図２は、元時間信号、クリップ法、窓関数法の各々の場合のスペクトラムの様子を示す線図であり、横軸が周波数、縦軸が電力である。

上述のクリップ法では、ピーク波形のうち、抑圧閾値を超過する部分が切り落とされるように必要最小限の送信信号だけが抑圧されるため、削られる信号が少なく受信特性の劣化が小さくなる。一方、抑圧の端が滑らかではないために高周波成分が発生し、図２に示すようにスペクトラム特性（歪み特性）が劣化する。これを防止するために、ＬＰＦ（Low Pass Filter）を併用する方法も一般的であるが、ＬＰＦの分だけ回路規模が増大すると共に、フィルタリングによって一度クリップされたピークが再現してしまうという技術的課題がある。

また、窓関数法の場合は、図１に示したような窓関数で分布が定義される係数を乗算することによってピークを抑圧する。この場合、抑圧領域の端を比較的滑らかにできるために、スペクトラム特性の劣化はクリップのみの場合に比べて小さいが、そのためには、ある程度時間幅が長い窓を元信号に乗じる必要があり、それだけ多くの元信号が削られ、受信特性の劣化は大きくなる。

これらの各方法を単独で使う限りは、受信特性とスペクトラムの劣化がトレードオフの関係になってしまうため、適用するシステムに合わせて、バランスをうまく調整する方法が求められている。

特許文献１には、送信対象となる信号のピークを判定するために送信対象信号レベル閾値と送信対象となる信号のピークのレベルとの比に応じたピークファクタを生成し、このピークファクタを所定の窓関数により重み付けした結果をピーク抑圧係数として送信対象となる信号レベルに乗じることでピークを抑圧する技術が開示されている。

この特許文献１の場合には、窓関数法のみで抑圧を行うため、上述の窓関数特有の技術的課題は解消されない。
特開２００５−２０５０５号公報

本発明の目的は、送信信号のピーク電力対平均電力比を小さくすることで、送信アンプの出力バックオフを低減し、アンプ効率を改善することが可能なピーク抑圧技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、ピーク抑圧による受信特性および歪み特性の劣化のバランスを効果的に調整しつつ、送信信号のピーク電力対平均電力比を小さくすることが可能なピーク抑圧技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、無線通信装置における様々な変調方法の送信信号の特性に対応して、当該送信信号のピーク抑圧信号における受信特性と歪み特性のバランスの最適化を実現することがピーク抑圧技術を提供することにある。

本発明の第１の観点は、送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第１ステップと、
前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧方法を、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替える第２のステップと、
を含むピーク抑圧方法を提供する。

本発明の第２の観点は、送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更するピーク抑圧制御手段と、含み、
前記ピーク抑圧制御手段は、前記特徴情報に応じて、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えて用いるピーク抑圧装置を提供する。

本発明の第３の観点は、送信信号を生成する送信信号発生部と、
前記送信信号のピーク部の抑圧を行うピーク抑圧部と、
前記ピーク部が抑圧された前記送信信号を増幅する増幅部と、
前記送信信号を無線周波数に変換する無線送信部と、
を含む無線送信装置であって、
前記ピーク抑圧部は、
送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧方法を、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えるピーク抑圧制御手段と、
を含む無線送信装置を提供する。

本発明では、送信信号のピーク部から得られる特徴情報を元に、窓関数法および／またはクリップ法に抑圧方法を適応的に変更することによって、受信特性およびスペクトラム特性の各々の観点から、より優れた抑圧特性を得る。

すなわち、本発明では、送信信号のピーク部の時間的な広がり等の特徴情報に注目することによって、ピーク部の抑圧方法を動的に切り替える。また、特徴情報に基づいて、複数の同一または異なる抑圧方法をピーク部に多段階に適用するか否かの判定、および多段に適用される抑圧方法の組み合わせを適応的に制御する。

これにより、受信特性と歪特性のバランスをより最適な点に近づけることができる。
また、ディジタル無線通信等における送信信号のピーク部に適用することで、送信アンプへの入力信号のピーク電力対平均電力比を小さくして、送信アンプの出力バックオフを低減し、アンプ効率を改善することができる。

さらに、無線通信装置における様々な変調方法の送信信号の特性に対応して、当該送信信号のピーク抑圧信号における受信特性と歪み特性のバランスの最適化を実現することが可能となる。

本発明によれば、送信信号のピーク電力対平均電力比を小さくすることで、送信アンプの出力バックオフを低減し、アンプ効率を改善することが可能となる。
また、ピーク抑圧による受信特性および歪み特性の劣化のバランスを効果的に調整しつつ、送信信号のピーク電力対平均電力比を小さくすることが可能となる。

また、無線通信装置における様々な変調方法の送信信号の特性に対応して、当該送信信号のピーク抑圧信号における受信特性と歪み特性のバランスの最適化を実現することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
まず、窓関数法とクリップ抑圧法を切替える場合について説明する。

図３は、本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の一例を示す概念図である。
図４は、本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の作用の一例を示す線図である。

本実施の形態のピーク抑圧装置１０１は、遅延バッファ１１０、振幅演算部１２０、ピーク検出部１３０、窓関数生成部１４０、クリップ係数計算部１５０、乗算部１６０、抑圧方法選択部１７０を含んでいる。

送信信号１０は、分岐して遅延バッファ１１０および振幅演算部１２０に入力される。
遅延バッファ１１０は、後述のようなピーク抑圧処理の判定時間分だけ、送信信号１０を遅延させて乗算部１６０に入力する。

振幅演算部１２０は、送信信号１０の波形を、たとえば所定のサンプリング間隔Δｔで、送信信号１０の振幅値を離散的に検出する。
ピーク検出部１３０は、前段の振幅演算部１２０で得られた振幅値の分布から、送信信号１０のピーク部１０ｐの最大値（Ｖｐ）およびその時間軸方向のサンプリング位置、さらには以下のような特徴情報１０ａを検出する。

本実施の形態の場合、この特徴情報１０ａとしては、図４に例示されるように、以下の情報を検出する。
すなわち、一つ目は、ピーク部１０ｐが、所定の抑圧閾値Ｖｔｈを超過する部分の長さ（ピーク幅ｗｉｄｔｈ）である。

二つ目は、ピーク部１０ｐが抑圧閾値Ｖｔｈを上昇方向に横切る時の傾き（立ち上がりの傾きｕｐ）、および下降方向に横切る時の傾き（立ち下がりの傾きｄｏｗｎ）である。
三つ目は、ピーク部１０ｐが抑圧閾値Ｖｔｈを超過した領域の面積（振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎ）である。

窓関数生成部１４０は、窓関数法を実現するための窓関数を生成する。すなわち、上述の特徴情報１０ａに基づいて、ピーク部１０ｐの最大値（Ｖｐ）の部分が抑圧閾値Ｖｔｈになるように、ピーク部１０ｐのレベルを全体的に押し下げる適当な分布を持つ係数ｋを与える窓関数ｗ（ｎ）を生成する。

最大ピークレベルＶｐの位置におけるｎに対応したｋ＝ｗ（ｎ）は、ｋ＝Ｖｔｈ／Ｖｐである。
この窓関数としては、ハニング窓、ハミング窓、カイザー窓、ブラックマン窓、等の任意の窓関数を用いることができる。

クリップ係数計算部１５０は、クリップ抑圧法を実現するための係数分布を計算する。すなわち、ピーク部１０ｐの抑圧閾値Ｖｔｈを超過する領域が当該抑圧閾値Ｖｔｈに等しくなり、それ以外の部分は元の信号レベルが維持されるように、適当な分布を持つ係数を生成する。

抑圧方法選択部１７０は、特徴情報１０ａに基づいて、窓関数生成部１４０またはクリップ係数計算部１５０の出力を動的に選択して乗算部１６０に入力する動作を行う。
クリップ係数計算部１５０が選択された場合には、乗算部１６０からクリップ抑圧信号１１がピーク抑圧信号１３として出力され、窓関数生成部１４０が選択された場合には、乗算部１６０から窓関数抑圧信号１２がピーク抑圧信号１３として出力される。

すなわち、図３に示すように、抑圧方法選択部１７０が、ピーク部１０ｐの特徴情報１０ａに基づいて窓関数方式とクリップ方式を動的に切替えることによって、スペクトラム特性（歪み特性）と受信特性のバランスを適正に制御する。

図３の抑圧方法選択部１７０において、ピーク検出部１３０からの特徴情報１０ａを元に選択を行う際に用いるアルゴリズムを、図５，図６，図７、および図８、図９、図１０にフローチャートの形で示す。

図５は、ピーク部の長さによってピーク部１０ｐの抑圧方法を切替えるピーク抑圧処理３００を示しており、振幅があらかじめ定めた閾値Ｖｔｈを越えた時間的な長さ（ピーク幅ｗｉｄｔｈ）を測り、それを元に抑圧方法を切替える。

すなわち、送信信号１０の振幅値ｅｎｖ（ｎ）のサンプリング位置（サンプリング間隔Δｔ）を示すポインタとしての時刻ｎを０に初期化し（ステップ３１１）、ピーク幅ｗｉｄｔｈも０に初期化する（ステップ３１２）。

そして、振幅値ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを超過したか判別し（ステップ３１３）、超過している場合には、ピーク幅ｗｉｄｔｈをインクリメントし（ステップ３１４）、時刻ｎをインクリメントして（ステップ３１５）、ステップ３１３に戻る。

ステップ３１３で振幅値ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを超過していないと判定された場合には、ピーク幅ｗｉｄｔｈが０以上か否かを判別し（ステップ３１６）、ｗｉｄｔｈが０以下の場合は、時刻ｎをインクリメントして（ステップ３１５）、ステップ３１３に戻る。

ステップ３１６で、ピーク幅ｗｉｄｔｈが０以上と判定された場合には、抑圧方法決定処理（ステップ３２０）を実行した後（ステップ３１６）、ｗｉｄｔｈを０に初期化し（ステップ３１７）、時刻ｎをインクリメントして（ステップ３１５）、次のピーク部１０ｐのピーク幅ｗｉｄｔｈの検出処理に移行する。

ステップ３２０における抑圧方法の選択処理の一例を図８のフローチャートに示す。
すなわち、ピーク幅ｗｉｄｔｈがＮ（既定の定数）よりも小さい場合には（ステップ３２１）、ピーク抑圧方法としてクリップ抑圧法を選択し（ステップ３２２）、それ以外の場合には、ピーク抑圧方法として窓関数法を選択する（ステップ３２３）。

この図８の場合、ピーク幅ｗｉｄｔｈが短いピーク部１０ｐに窓関数を使うと受信特性を悪くするので、Ｎ（既定の定数）よりも短いピーク部１０ｐはクリップ抑圧法で抑圧する。

図６は、送信信号振幅が閾値Ｖｔｈを横切る部分での傾きを元に切替えるピーク抑圧方法４００を示しており、立ち上がりの傾き（ｕｐ）および立ち下がりの傾き（ｄｏｗｎ）が大きいほど急峻なピークを表しており、ピーク幅に比べて、ピークの大きさが大きいであろうことを、抑圧方法の切り替え判定に利用する。

すなわち、時刻ｎを１に初期化し（ステップ４１１）、時刻ｎにおける送信信号１０の振幅ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを超過するか判別しながら（ステップ４１２）、時刻ｎをインクリメントする（ステップ４１６）。

ステップ４１２で振幅ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを超過した場合には、ピーク部１０ｐの立ち上がり部分で抑圧閾値Ｖｔｈを横切ったことを意味するので、立ち上がりの傾きｕｐ（＝ｅｎｖ（ｎ）−ｅｎｖ（ｎ−１））を算出する（ステップ４１３）。

なお、ステップ４１３におけるｅｎｖ（ｎ）−ｅｎｖ（ｎ−１）は、一定のサンプリング間隔Δｔの間における信号レベルの変化、すなわち傾きを示す値である。
その後、時刻ｎにおける送信信号１０の振幅ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを超過するか判別しながら（ステップ４１５）、時刻ｎをインクリメントする（ステップ４１４）。

振幅ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを下回った場合（ステップ４１５でＮｏの判定）には、ピーク部１０ｐが立ち下がり部分で抑圧閾値Ｖｔｈを横切ったことを意味するので、立ち下がりの傾きｄｏｗｎを算出する（ステップ４１７）。この、ｄｏｗｎも、ｕｐと同様に傾きを示すが、負の値である。

そして、ステップ４１３およびステップ４１７で得られたｕｐおよびｄｏｗｎの値に基づいて、抑圧方法の決定を行う（ステップ４２０）。
図６のステップ４２０における判定例を図９のフローチャートに示す。

すなわち、ｕｐ＞ａかつｄｏｗｎ＜ｂ（負数）が成立する場合に（ステップ４２１）、ピーク抑圧方法としてクリップ抑圧法を選択し（ステップ４２２）、そうでない場合は、ピーク抑圧方法として窓関数法を選択する（ステップ４２３）。

この図９の場合、時間幅に比べて振幅の大きいピークを窓関数で抑圧すると、ピーク以外の部分が大きく削られて受信特性を劣化させるので、そのようなピークはクリップで抑圧している。

図７のフローチャートは、ピーク部の信号振幅（電力でも可）の積分値によって切替えるピーク抑圧方法５００の一例を示している。ピーク部１０ｐの振幅があらかじめ定めた閾値Ｖｔｈを越えている間、振幅値を積分する。積分値ｓｅｋｉｂｕｎが大きいということは、それだけ抑圧によって削られる信号が大きくなることを意味するので、それを利用する。

すなわち、振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎを０に初期化した後（ステップ５１１）、時刻ｎにおける送信信号１０の振幅ｅｎｖ（ｎ）が抑圧閾値Ｖｔｈを超過するか判別しながら（ステップ５１２）、時刻ｎをインクリメントする（ステップ５１６）。

そして、ステップ５１２でｅｎｖ（ｎ）＞Ｖｔｈが成立した場合、ピーク部１０ｐが抑圧閾値Ｖｔｈを超過する領域に入ったと見なせるので、ｓｅｋｉｂｕｎにｅｎｖ（ｎ）を加算し（ステップ５１３）、時刻ｎをインクリメントする処理（ステップ５１４）を、ｅｎｖ（ｎ）≦Ｖｔｈとなるまで反復する（ステップ５１５）。

こうして得られた振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎに基づいて、ピーク抑圧方法を決定する（ステップ５２０）。
このステップ５２０における決定方法の一例を、図１０のフローチャートに示す。

すなわち、ｓｅｋｉｂｕｎが所定の定数ａより小さい場合には、クリップ抑圧方法を選択し（ステップ５２２）、そうでない場合には、窓関数抑圧方法を選択する（ステップ５２３）。

この図１０の判定の場合、振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎが大きいことは、クリップを用いるとスペクトラム特性の劣化が大きいことを意味するので、その場合には窓関数を用いている。

図３に例示した本実施の形態１のピーク抑圧装置１０１における図５，図６，図７の各々のアルゴリズムにおけるステップ３２０、ステップ４２０、ステップ５２０におけるピーク抑圧方法の選択における判定基準を、表１にまとめて示す。

なお、図５，図６，図７の各々のアルゴリズムは、上述のように、それぞれ単独で用いることも可能であるが、これらの条件を組み合わせた形で、抑圧方法選択部１７０におけるピーク抑圧の選択に使用することも可能である。

@0025
（実施の形態２）
次に、窓関数を用いるピーク抑圧方法において窓の幅を変更する場合について説明する。

図１１は、本実施の形態２におけるピーク抑圧装置１０２の構成の一例を示すブロック図である。
この図１１の構成では、窓関数生成部１４０を単独で用いるとともに、当該窓関数生成部１４０における窓の幅を制御する窓関数幅決定部１８０が設けられているところが、上述の図３の構成例と異なっている。

窓関数幅決定部１８０は、ピーク検出部１３０で検出された特徴情報１０ａに基づいて、窓関数生成部１４０における窓関数の幅Ｗ（図４参照）を可変に制御する。
窓関数によるピーク抑圧法では、乗じる窓関数の幅Ｗが広ければ広いほど、スペクトラム特性は改善するが、それだけ送信信号１０の多くの成分が削られることになるため、受信特性は劣化する。

したがって、図１１の構成例に示すように、乗算部１６０において送信信号１０に乗じる窓関数の幅Ｗを、窓関数幅決定部１８０が特徴情報１０ａに応じて適応的に変更することによって、ピーク抑圧信号１３のスペクトラム特性と受信特性のバランスを適正にすることができる。

すなわち、窓関数の窓の幅Ｗは、図１１に例示された窓関数幅決定部１８０において、前段のピーク検出部１３０から得られる送信信号１０の特徴情報１０ａに基づいて決定される。

窓の幅Ｗの決定のアルゴリズムでは、上述の実施の形態１の場合と同様に、図５，図６，図７の各々の処理で得られるピーク幅ｗｉｄｔｈ、立ち上がりの傾きｕｐおよび立ち下がりの傾きｄｏｗｎ、振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎを用いることができる。

すなわち、図５，図６，図７の抑圧方法決定での幅の変更の基準は、例えば表２にまとめて例示した複数の方法が考えられる。これらの窓の幅Ｗの決定方法は、それぞれ単独で用いると共に、条件を組み合わせた形で、窓関数幅決定部１８０にて使用することも可能である。

@0026
すなわち、図５のフローチャートの場合には、窓関数幅決定部１８０は、上述のステップ３２０の代わりに、表２のステップ３３０（決定演算）を実行することで、窓の幅Ｗを決定し、窓関数生成部１４０に出力する。

すなわち、Ｗ＝ｗｉｄｔｈ×ａ＋ｂとして、窓の幅Ｗを算出する。ただし、ａは正の定数であり、ｂは定数である。
このステップ３３０の場合、ピークの幅ｗｉｄｔｈに比例する形で窓の幅Ｗを決めることで、余分な抑圧をしないようにしている。

同様に、図６のフローチャートでは、窓関数幅決定部１８０は、上述のステップ４２０の代わりに、表２のステップ４３０（決定演算）を実行する。
すなわち、Ｗ＝ａ／（ｕｐ×（−ｄｏｗｎ））＋ｂとして、窓の幅Ｗを算出する。ただし、ａは正の定数であり、ｂは定数である。

このステップ４３０の場合、するどい立上りのピークほどピークの幅が狭いことを利用して、幅Ｗの狭い窓関数を用いることで余分な抑圧をしないようにしている。
同様に、図７のフローチャートでは、窓関数幅決定部１８０は、上述のステップ５２０の代わりに、表２のステップ５３０（決定演算）を実行する。

すなわち、Ｗ＝ｓｅｋｉｂｕｎ×ａ＋ｂとして、窓の幅Ｗを算出する。ただし、ａは正の定数であり、ｂは定数である。
このステップ５３０では、振幅の積分値（ｓｅｋｉｂｕｎ）が大きいほどピークの幅も大きい可能性が高いことを利用して、積分値（ｓｅｋｉｂｕｎ）に比例する形で窓の幅Ｗを決めている。

（実施の形態３）
次に、複数の窓関数法を制御する場合について説明する。
図１２は、本実施の形態３のピーク抑圧装置１０３の構成例を示すブロック図である。

このピーク抑圧装置１０３の場合には、遅延バッファ１１１、乗算部１６１、振幅演算部１２１、ピーク検出部１３１、抑圧方法決定部１９０、窓関数生成部１４１を含むピーク抑圧ステージＳ１と、遅延バッファ１１２、乗算部１６２、振幅演算部１２２、ピーク検出部１３２、窓関数生成部１４２を含むピーク抑圧ステージＳ２を備えている。

遅延バッファ１１１および遅延バッファ１１２、乗算部１６１および乗算部１６２、振幅演算部１２１および振幅演算部１２２、ピーク検出部１３１およびピーク検出部１３２は、窓関数生成部１４１および窓関数生成部１４２は、それぞれ、上述の遅延バッファ１１０、乗算部１６０、振幅演算部１２０、ピーク検出部１３０、窓関数生成部１４０と同様の機能を有する。

ただし、窓関数生成部１４１と、窓関数生成部１４２は、窓関数の幅Ｗが異なり、窓関数生成部１４１の幅Ｗ１と、窓関数生成部１４２の幅Ｗ２は、図４に例示されるように、Ｗ１＞Ｗ２の関係となっている。

一般に大きくて細いピークを窓関数を用いて抑圧すると、ピーク付近は適正に抑圧できるものの、窓関数の周辺部に行くほど無駄な抑圧をすることになり、受信特性の劣化を招く。また、周辺部での劣化を恐れて窓の幅を狭くすると、スペクトラム特性が劣化する。

そこで、本実施の形態２３の場合には、図１２のように、窓関数乗算を複数回（図１２の例では、ピーク抑圧ステージＳ１およびピーク抑圧ステージＳ２の２回）に分けて行い、後のピーク抑圧ステージＳ２の抑圧では窓関数の幅Ｗ２を、ピーク抑圧ステージＳ１の窓関数の幅Ｗ１よりも小さくしておけば、全体として抑圧による劣化を抑えることができる。

図１２に例示された抑圧方法決定部１９０において、ピーク抑圧ステージＳ１およびピーク抑圧ステージＳ２の２段階に分けてピーク部１０ｐを抑圧する場合、窓関数生成部１４１では、通常の抑圧窓よりも、最大ピーク部（抑圧係数）をｋ１倍（ｋ１＞１）した窓関数をかけ、残りのピークは窓関数生成部１４２を使って抑圧する。

すなわち、ピーク抑圧ステージＳ１の窓関数生成部１４１では、ピーク部１０ｐの最大ピークレベルＶｐを、目標の抑圧閾値Ｖｔｈまで完全に抑圧せず、当該Ｖｐが抑圧閾値Ｖｔｈよりもわずかに大きくなるように抑圧し、後段の窓関数生成部１４２において、抑圧閾値Ｖｔｈまで抑圧する。

一方、ピーク抑圧ステージＳ１の１段階だけで抑圧する場合には、抑圧方法決定部１９０は、窓関数生成部１４１で、通常の抑圧を行い、窓関数生成部１４２からは、抑圧係数として１を乗算部１６２に出力する。

このように、抑圧方法決定部１９０が、２段階に分けてピーク抑圧を行う場合、および１段階のみでピーク抑圧を行う場合の各々に応じて、窓関数生成部１４１および窓関数生成部１４２の動作を制御すれば、受信特性の改善が可能である。

ピーク抑圧の段数を２段階にするか１段階だけで行うかの選択は、上述の実施の形態１の場合と同様に、図５，図６，図７のフローチャートに示したアルゴリズムで行う。
図５，図６，図７の抑圧方法決定での２段目の窓関数を使用するかしないかの基準は、例えば表３のような基準が考えられる。これらの方式はそれぞれ単独で用いると共に、条件を組み合わせた形でも使用可能である。

@0027
すなわち、この実施の形態３の場合には、上述の図５のフローチャートにおいて、ステップ３２０の代わりに、ステップ３４０の判定処理を実行する。

このステップ３４０では、図１３に例示されるように、ピーク幅ｗｉｄｔｈが定数Ｎよりも小さい場合には（ステップ３４１）、ピーク抑圧ステージＳ２の窓関数生成部１４２を使用し（ステップ３４２）、そうでない場合には、窓関数生成部１４２を使用しない（ステップ３４３）、という制御を行う。

その理由は、短いピークを一度に抑圧すると窓関数周辺部での受信特性を劣化させるので、短いピークは後段の狭い窓関数で抑圧する。
同様に、図６のフローチャートでは、ステップ４２０の代わりに、ステップ４４０を実行する。

このステップ４４０は、図１４に例示されるように、立ち上がりの傾きｕｐが定数ａよりも大きく、かつ立ち下がりの傾きｄｏｗｎが定数ｂ（負数）よりも小さい場合には（ステップ４４１）、ピーク抑圧ステージＳ２の窓関数生成部１４２を使用し（ステップ４４２）、それ以外の場合には、窓関数生成部１４２を使用しない（ステップ４４３）。

その理由は、時間幅に比べて振幅の大きいピークを一度の窓関数で抑圧すると、ピーク以外の部分が大きく削られて受信特性を劣化させるので、そのようなピークは後段の狭い窓関数で抑圧する。

同様に、図７のフローチャートでは、ステップ５２０の代わりにステップ５４０を実行する。
このステップ５４０では、図１５に例示されるように、振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎが定数ａよりも小さい場合には（ステップ５４１）、ピーク抑圧ステージＳ２の窓関数生成部１４２を使用し（ステップ５４２）、それ以外の場合には、窓関数生成部１４２は使用しない（ステップ５４３）。

すなわち、積分値が小さくピーク幅が小さい可能性が高いときには、後段の窓関数生成部１４２の狭い窓関数も利用する。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４として、クリップ抑圧法のクリップ係数計算部１５０と窓関数法の窓関数生成部１４０を直列に配置して制御する場合について説明する。

図１６は、本実施の形態４におけるピーク抑圧装置１０４の構成の一例を示すブロック図である。
このピーク抑圧装置１０４では、上述の図１２に例示したピーク抑圧装置１０３におけるピーク抑圧ステージＳ１の窓関数生成部１４１の代わりにクリップ係数計算部１５０を配置し、ピーク抑圧ステージＳ２の窓関数生成部１４２の代わりに窓関数生成部１４０を配置した構成となっている。

上述の実施の形態１のピーク抑圧装置１０１では、クリップ係数計算部１５０によるクリップ抑圧法のみで大きくピークを抑圧すると、スペクトラム特性が劣化するため、窓関数生成部１４０の窓関数法と切り替えて用いる例を示した。

これに対して本実施の形態４のピーク抑圧装置１０４では、上述の図１６のように、ピーク抑圧ステージＳ１にクリップ抑圧法を用いるクリップ係数計算部１５０を配置し、ピーク抑圧ステージＳ２に窓関数法を用いる窓関数生成部１４０を配置して直列にピーク抑圧を行うようにしている。

そして、抑圧方法決定部１９０は、以下のようにして、クリップ係数計算部１５０および窓関数生成部１４０の両方を用いた２段階のピーク抑圧を行うか、クリップ係数計算部１５０のみを用いた１段階のピーク抑圧を行うか、を制御する。

図１６に例示した抑圧方法決定部１９０において、ピーク抑圧ステージＳ１およびピーク抑圧ステージＳ２の２段に分けてピーク抑圧を行う場合には、クリップ係数計算部１５０では、クリップ閾値を目標の抑圧閾値Ｖｔｈよりも大きく設定して抑圧幅Ｗ３を抑制し、残りのピークは後段の窓関数生成部１４０において抑圧する。

一方、１段階だけで抑圧する場合、初段のピーク抑圧ステージＳ１のクリップ係数計算部１５０で、通常の抑圧（クリップ閾値を目標の抑圧閾値Ｖｔｈに設定）を行い、窓関数生成部１４０からは、ｎに関係なく一定のｋ＝１を乗算部１６２に出力する。

ピーク抑圧装置１０４において、このように制御すれば、受信特性とスペクトラム特性の適切な調整が可能である。
ピーク抑圧段数を２段にするか１段だけで行うかの選択は、上述の図５，図６，図７のフローチャートに示したアルゴリズム（ステップ３５０、ステップ４５０、ステップ５５０）で行う。

図５，図６，図７の各々のステップ３５０、ステップ４５０、ステップ５５０における抑圧方法決定において、２段目の窓関数生成部１４０を使用するかしないかの基準は、例えば表４にまとめて例示したような基準が考えられる。これらのステップ３５０、ステップ４５０、ステップ５５０の決定方法はそれぞれ単独で用いることもできるし、各条件を組み合わせた形でも使用可能である。

@0028
すなわち、図１７のフローチャートに例示されるように、図５のステップ３５０では、ピーク幅ｗｉｄｔｈが定数Ｎよりも小さい場合には（ステップ３５１）、２段目の窓関数生成部１４０は使用せず（ステップ３５２）、それ遺戒の場合には、２段目の窓関数生成部１４０を使用する（ステップ３５３）。

その理由は、長いピークをクリップ係数計算部１５０のクリップ抑圧法のみで抑圧するとスペクトラム特性を劣化させるので、窓関数生成部１４０の窓関数法を併用する。
また、図６のステップ４５０では、図１８のフローチャートに例示されるように、立ち上がりの傾きｕｐが定数ａよりも大きく、かつ立ち下がりの傾きｄｏｗｎが定数ｂ（負数）よりも小さい場合には（ステップ４５１）、ピーク抑圧ステージＳ２の窓関数生成部１４２を使用せず（ステップ４５２）、それ以外の場合には、窓関数生成部１４２を使用する（ステップ４５３）。

その理由は、時間幅の広いピークをクリップのみで抑圧するとスペクトラム特性を劣化させるので、窓関数方式を併用する。
また、図７のステップ５５０では、図１９のフローチャートに例示されるように、振幅の積分値ｓｅｋｉｂｕｎが定数ａよりも小さい場合には（ステップ５５１）、２段目の窓関数生成部１４０を使用せず（ステップ５５２）、それ以外の場合には、２段目の窓関数生成部１４０を使用する（ステップ５５３）。

その理由は、積分値が大きい場合、クリップのみでの抑圧ではスペクトラム特性の劣化が激しくなるので、窓関数を併用する。
以上説明したように、本実施の形態１〜４のピーク抑圧装置１０１〜１０４によれば、以下のような効果を奏する。

通常の送信信号１０の振幅の値だけではなく、当該送信信号１０から得られるピーク部１０ｐの様々な特徴情報１０ａを用いることで、ピーク抑圧方法をダイナミックに制御することができ、受信特性とスペクトラム特性（歪み特性）のバランスを考えた適切なピーク抑圧が可能である。

また、窓関数法とクリップ抑圧法の双方を適用することによって、窓関数法の歪特性がよいという長所と、クリップ抑圧法の受信特性が良いという長所をうまくバランスさせることができる。

簡単なシミュレーションによって単独の窓関数法と比較して、３〜４ｄＢの隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＬＲ:Adjacent Channel Leak Ratio）の劣化を許容すれば、(理想)波形と計測波形の違いの測度であるＥＶＭ（Error Vector Magnitude）を４．５％から４．０％に改善できることを確認している。

（実施の形態５）
上述の各実施の形態に例示したピーク抑圧装置１０１〜１０４を、無線通信装置２００に適用する場合について説明する。

図２０は、本発明の一実施の形態である無線通信装置２００の構成の一例を示すブロック図である。
本実施の形態の無線通信装置２００は、ディジタル信号発生部２１０、ピーク抑圧部２２０、Ｄ／Ａ変換部２３０、高周波発信部２４０、高周波変換部２５０、送信アンプ２６０、送信アンテナ２７０を含んでいる。

ディジタル信号発生部２１０は、たとえば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）のようなマルチキャリア通信におけるディジタル変調部であり、送信データにディジタル変調を加えて送信信号１０として出力する。

ピーク抑圧部２２０は、送信信号１０に対してピーク抑圧を行い、ピーク抑圧信号１３として出力する。本実施の形態５では、上述の実施の形態１〜４に例示した、ピーク抑圧装置１０１〜ピーク抑圧装置１０４のいずれか一つを用いる。

Ｄ／Ａ変換部２３０は、ピーク抑圧信号１３をアナログ信号１４に変換する。
高周波発信部２４０は、無線送信周波数の高周波信号１５を発生する。
高周波変換部２５０は、高周波発信部２４０で発生された高周波信号１５を、上述のアナログ信号１４に重畳して高周波無線信号１６を生成する。

送信アンプ２６０は、高周波無線信号１６を増幅する。
送信アンテナ２７０は、高周波無線信号１６を空中に放射する。
本実施の形態５の場合、ピーク抑圧部２２０として、上述のピーク抑圧装置１０１〜ピーク抑圧装置１０４のいずれかを採用することにより、送信信号１０の特徴情報１０ａに基づいて窓関数生成部１４０および／またはクリップ係数計算部１５０による適応的なピーク抑圧を行って、受信特性と歪み特性のバランスが最適化されたピーク抑圧信号１３として出力する。

この結果、ピーク抑圧信号１３におけるピーク電力対平均電力比（PAPR）の低減によって、送信アンプ２６０のバックオフ電力を必要以上に大きくとることなく、線形領域で動作させることができ、送信アンプ２６０の動作効率を向上させることができる。換言すれば、無線通信装置２００における低コスト化、消費電力の低減が可能になる。

さらに、送信信号１０に対して適応的なピーク抑圧を行って、受信特性と歪み特性のバランスが最適化されたピーク抑圧信号１３として出力するので、無線通信装置２００のディジタル信号発生部２１０における様々な変調方法の送信信号１０の特性に対応して、ピーク抑圧信号１３における受信特性と歪み特性のバランスの最適化を実現することができる。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

（付記１）
送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第１ステップと、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更する第２ステップと、
を含むことを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記２）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第２ステップでは、前記特徴情報に応じて、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えて用いることを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記３）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第２ステップでは、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いるとともに、前記特徴情報に応じて前記窓関数の幅を変化させることを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記４）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第１および第２ステップを、前記送信信号に対して多段階に実行するとともに、前記第２ステップでは、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記５）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第１および第２ステップを、前記送信信号に対して多段階に実行するとともに、
最初の段階における前記第２ステップでは、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を用い、
次の段階における前記第２ステップでは、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記６）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第１ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の連続する長さを検出することを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記７）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第１ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きを検出することを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記８）
付記１記載のピーク抑圧方法において、
前記第１ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の積分値を検出することを特徴とするピーク抑圧方法。
（付記９）
送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更するピーク抑圧制御手段と、
を含むことを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１０）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク抑圧制御手段は、前記特徴情報に応じて、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えて用いることを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１１）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク抑圧制御手段は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いるとともに、前記特徴情報に応じて前記窓関数の幅を変化させることを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１２）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段およびピーク抑圧制御手段は、前記送信信号の伝送経路に対して多段階に配置され、前記ピーク抑圧制御手段は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１３）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段およびピーク抑圧制御手段は、前記送信信号の伝送経路に対して多段階に配置され、
最初の段階における前記ピーク抑圧制御手段は、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を用い、
次の段階における前記ピーク抑圧制御手段は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１４）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段は、前記特徴情報として、前記ピーク部の連続する長さを検出することを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１５）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段は、前記特徴情報として、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きを検出することを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１６）
付記９記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段は、前記特徴情報として、前記ピーク部の積分値を検出することを特徴とするピーク抑圧装置。
（付記１７）
送信信号を生成する送信信号発生部と、
前記送信信号のピーク部の抑圧を行うピーク抑圧部と、
前記ピーク部が抑圧された前記送信信号を増幅する増幅部と、
前記送信信号を無線周波数に変換する無線送信部と、
を含む無線送信装置であって、
前記ピーク抑圧部は、
送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更するピーク抑圧制御手段と、
を含むことを特徴とする無線送信装置。
（付記１８）
付記１７記載の無線送信装置において、
前記抑圧方法は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法、および前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法の少なくとも一方を含むことを特徴とする無線送信装置。
（付記１９）
付記１７記載の無線送信装置において、
前記ピーク抑圧部において、前記ピーク検出手段および前記ピーク抑圧制御手段が、前記送信信号の伝送経路上に多段に配置されていることを特徴とする無線送信装置。
（付記２０）
付記１７記載の無線送信装置において、
前記特徴情報は、前記ピーク部の連続する長さ、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾き、前記ピーク部の積分値、の少なくとも一つを含むことを特徴とする無線送信装置。

クリップ抑圧法および窓関数法の各々を送信信号に適用した場合における時間信号の抑圧の様子を示す線図である。 元時間信号、クリップ方法、窓関数法の各々の場合のスペクトラムの様子を示す線図である。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の一例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の作用の一例を示す線図である。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法およびピーク抑圧装置の作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法およびピーク抑圧装置の作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法およびピーク抑圧装置の作用の一例を示すフローチャートである。 図３に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 図３に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 図３に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の変形例を示す概念図である。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の他の変形例を示す概念図である。 図１２に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 図１２に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 図１２に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成のさらに他の変形例を示す概念図である。 図１６に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 図１６に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 図１６に例示したピーク抑圧装置における抑圧方法選択部の作用の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態である無線通信装置の構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 送信信号
１０ａ 特徴情報
１０ｐ ピーク部
１１ クリップ抑圧信号
１２ 窓関数抑圧信号
１３ ピーク抑圧信号
１４ アナログ信号
１５ 高周波信号
１６ 高周波無線信号
１０１ ピーク抑圧装置
１０２ ピーク抑圧装置
１０３ ピーク抑圧装置
１０４ ピーク抑圧装置
１１０ 遅延バッファ
１１１ 遅延バッファ
１１２ 遅延バッファ
１２０ 振幅演算部
１２１ 振幅演算部
１２２ 振幅演算部
１３０ ピーク検出部
１３１ ピーク検出部
１３２ ピーク検出部
１４０ 窓関数生成部
１４１ 窓関数生成部
１４２ 窓関数生成部
１５０ クリップ係数計算部
１６０ 乗算部
１６１ 乗算部
１６２ 乗算部
１７０ 抑圧方法選択部
１８０ 窓関数幅決定部
１９０ 抑圧方法決定部
２００ 無線通信装置
２１０ ディジタル信号発生部
２２０ ピーク抑圧部
２３０ Ｄ／Ａ変換部
２４０ 高周波発信部
２５０ 高周波変換部
２６０ 送信アンプ
２７０ 送信アンテナ
Ｓ１ ピーク抑圧ステージ
Ｓ２ ピーク抑圧ステージ
Ｖｐ 最大ピークレベル
Ｖｔｈ 抑圧閾値
ｕｐ 立ち上がりの傾き
ｄｏｗｎ 立ち下がりの傾き
ｓｅｋｉｂｕｎ 振幅の積分値
ｗｉｄｔｈ ピーク幅

Claims (3)

1. 送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第１ステップと、
   前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧方法を、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替える第２のステップと、
   を含むことを特徴とするピーク抑圧方法。
2. 送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
   前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧方法を、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えるピーク抑圧制御手段と、
   を含むことを特徴とするピーク抑圧装置。
3. 送信信号を生成する送信信号発生部と、
   前記送信信号のピーク部の抑圧を行うピーク抑圧部と、
   前記ピーク部が抑圧された前記送信信号を増幅する増幅部と、
   前記送信信号を無線周波数に変換する無線送信部と、
   を含む無線送信装置であって、
   前記ピーク抑圧部は、
   送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
   前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧方法を、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えるピーク抑圧制御手段と、
   を含むことを特徴とする無線送信装置。