JPWO2016143309A1 - ピーク抑制回路、ピーク抑制方法および直交周波数分割多重方式変調器 - Google Patents

Abstract

トーンリザベーション処理において、リザーブド・トーンの周波数成分を規定値に抑えた上で、データ信号列のＰＡＰＲ抑制量を最大化するため、あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力して、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしにデータ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力するトーンリザベーション実行部と、ピーク抑制後のデータ信号列と、ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力して、周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力するリザーブド・トーン抑制部と、を備える。

Description

本発明は、ピーク抑制回路、ピーク抑制方法および直交周波数分割多重方式変調器に関する。

携帯電話や無線ＬＡＮ(Local Area Network)や地上デジタル放送など、近年の無線通信に用いられているデジタル変調方式は、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)や多値ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)などの変調フォーマットが採用されている。このような変調フォーマットでは、一般に、シンボル間の遷移時に信号の軌跡が振幅変調を伴い、マイクロ波帯のキャリア信号に重畳された高周波変調信号では、時間とともに信号の振幅（包絡線）が変化する。

高周波変調信号のピーク電力と平均電力の比であるＰＡＰＲ(Peak-to-Average Power Ratio)が大きい信号を増幅する場合は、高い線形性を確保するために、ピーク電力に対しても波形が歪まないように電源から十分に大きな電力を増幅器に供給する必要がある。言い換えると、増幅器を電源電圧で制限される飽和電力よりも十分低い電力領域で余裕（バックオフ）をもたせて動作させる必要がある。一般に、Ａ級やＢ級動作させた線形増幅器では、その飽和出力電力付近で電力効率が最大になるので、バックオフが大きい領域で動作させると平均的な効率は低くなる。

直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）の無線信号のＰＡＰＲを抑制する方法としては、ＣＦＲ(Crest Factor Reduction)が知られており、非特許文献１における記載など、様々なアルゴリズムが提案されている。ＣＦＲにはＳＬＭ(Selected Mapping)やＡＣＥ(Active Constellation Extension)やＴＲ(Tone Reservation)など様々な方式が存在している。海外の地上デジタル放送規格であるＤＶＢ-Ｔ２においては、ＴＲが標準化に組み込まれており、さらにＥＴＳＩ(European Telecommunication Standards Institute)のガイドラインにおいて、非特許文献２にアルゴリズムの実装方式が記されている。ＥＴＳＩに記載のアルゴリズムは、非特許文献３に記載のＧＢＡ(Gradian Based Algorithm)をベースとしている。

しかし、ＧＢＡの欠点としては、反復回数の増加に伴い、リザーブド・トーン(reserved tone：予約されたトーン）の値が増加することが挙げられる。ＴＲ後のリザーブド・トーンの値には上限がある。例えば、地上デジタル放送の変調規格ＤＶＢ−Ｔ２（Digital Video Broadcasting-Terrestrial 2）においては、非特許文献４に記載される通り、リザーブド・トーンのパワーがリザーブド・トーン以外のサブキャリアのパワーと比べて１０倍以内に抑えるように制限されている。よって、ＥＴＳＩに記載のアルゴリズムをそのまま適用した場合、規格を満たさなくなるケースがある。この問題に対して、ＥＴＳＩ記載のガイドラインでは、ＧＢＡを改良したアルゴリズムが提案されている。このアルゴリズムは、基本的にはＧＢＡをベースとしており、データ信号列の更新が行われている。ただし、振幅スケーリング値の決定方法が異なっており、データ信号列の値を更新する度に、対応するリザーブド・トーンの値を更新した上で、その値はカーネル信号列の振幅スケーリング値の決定に反映される。このアルゴリズムの手順によって反復演算を実行することにより、リザーブド・トーンの値を規定値以下に抑えたまま、ＰＡＰＲの抑制が実現される。

Ｆａ-Ｌｏｎｇ Ｌｕｏ, Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｒｏｎｔ-Ｅｎｄ ｉｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ, Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ, ２０１１. ＥＴＳＩ； "Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ （ＤＶＢ）； Ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｓｅｃｏｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ （ＤＶＢ-Ｔ２）," ＥＴＳＩ ＥＮ 302 755 ｖ1.2.0ｃ, ２０１２. Ｔｅｌｌａｄｏ-Ｍｏｕｒｅｌｏ, Ｊ.； "Ｐｅａｋ ｔｏ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ," ＰｈＤ ｔｈｅｓｉｓ, Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ, Ｓｅｐｔ. １９９９. ＥＴＳＩ； "Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ （ＤＶＢ）； Ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ ｓｅｃｏｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ （ＤＶＢ-Ｔ２）," ＥＴＳＩ ＴＳ １０２ ８３１ ｖ１.２．１, ２０１２.

しかしながら、上述のＥＴＳＩ提案の方式では、反復途中でリザーブド・トーンを保持するキャッシュ(Ｎ_TR個のデータ列)の値が１つでも規定値に達してしまった場合、それ以降の反復において、振幅スケーリング値がゼロ（“０”）となってしまう。これにより、以降の反復は実質的には行われなくなってしまい、十分な反復が実行できず、その結果、データ信号列の十分なＰＡＰＲ抑制量が得られないという欠点があった。

本発明は、上述の課題を解決する技術を提供することを主な目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の１態様に係るピーク抑制回路は、
あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力して、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力するトーンリザベーション実行手段と、
前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力して、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力するリザーブド・トーン抑制手段と、
を備える。

上記目的を達成するため、本発明の他の態様に係る直交周波数分割多重方式変調器は、上記ピーク抑制回路を備える。

上記目的を達成するため、本発明の更に他の態様に係るピーク抑制方法は、
あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力として、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力し、
前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力として、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力する。

本発明の上記態様によれば、トーンリザベーション処理において、リザーブド・トーンの周波数成分を規定値に抑えた上で、データ信号列のＰＡＰＲ抑制量を最大化することができる。そのため、本発明を無線送信機に適用することにより、電力効率が高い送信機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るピーク抑制回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るピーク抑制回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るシフト・スケーリング部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るトーン処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るピーク抑制回路を使用するＯＦＤＭ変調器の構成を示すブロック図である。 前提技術のＧＢＡ(Gradian Based Algorithm)の構成を示す図である。 前提技術のＴＲ(Tone Reservation)の構成を示す図である。 前提技術のシフト・スケーリング部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るピーク抑制回路の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るトーンリザベーション処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るリザーブド・トーン抑制処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るピーク抑制回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るピーク抑制回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係るピーク抑制回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係るスケーリング部の構成を示すブロック図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、明細書中の記号と数式中の記号との下付きや上付きに相違がある箇所は、基本的に数式中の記号に合わせるものとする。なお、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としてのピーク抑制回路１００について、図１を用いて説明する。ピーク抑制回路１００は、ＯＦＤＭにおいてピークを抑制する回路である。

図１に示すように、ピーク抑制回路１００は、トーンリザベーション実行部１０１と、リザーブド・トーン抑制部１０２と、を含む。トーンリザベーション実行部１０１は、あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列ｐnと、直交周波数分割多重方式のデータ信号列ｘnとを入力して、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしにデータ信号列ｘnに対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列ｘ'nを出力する。リザーブド・トーン抑制部１０２には、ピーク抑制後のデータ信号列ｘ'nと、ピーク抑制後のデータ信号列ｘ'nに対応するリザーブド・トーンの周波数成分ｒkとが入力される。リザーブド・トーン抑制部１０２は、周波数成分ｒkから生成した、規定値１０２ａを超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、ピーク抑制後のデータ信号列ｘ'nから減算する。このようにしてリザーブド・トーン抑制部１０２は、リザーブド・トーンが規定値１０２ａ以内に収まったデータ信号列ｙnを出力する。

本実施形態によれば、更新されるリザーブド・トーンに対する抑制なしにトーンリザベーションを実行して、リザーブド・トーンの周波数成分を用いてリザーブド・トーンが規定値以内に収まるように処理する。したがって、トーンリザベーションにおいてリザーブド・トーンの周波数成分を規定値に抑えた上で、データ信号列のＰＡＰＲ抑制量を最大化することができる。そのため、本発明を無線送信機に適用することにより、電力効率が高い送信機を提供することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るピーク抑制回路について説明する。本実施形態に係るピーク抑制回路は、ＥＴＳＩ提案の方式であるＧＢＡを改良したアルゴリズムに修正を加え、トーンリザベーションにおけるリザーブド・トーンの周波数成分を用いて、リザーブド・トーンが規定値以内に収まるような処理を追加する。

《前提技術》
まず、本実施形態について説明する前に、その前提技術となるＧＢＡの動作、および、ＥＴＳＩ記載のＴＲアルゴリズムの概要を説明する。ＥＴＳＩ記載のアルゴリズムは、非特許文献３のＧＢＡをベースとしており、ＧＢＡの動作を説明する。

（ＧＢＡの概要）
図３は、前提技術のＧＢＡ３００の構成を示す図である。ＧＢＡは、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)／ＩＦＦＴ(Inverse FFT)１シンボルごとにピーク抑制が行われる。複素数の値を持つ１シンボル分のデータ信号列ｘn（０≦ｎ≦Ｎ_FFT−１、Ｎ_FFTは１シンボルのデータ数）は、デジタルのデータ列を変調フォーマットに沿って変換して得られたサブキャリアを、ＩＦＦＴにより時系列に変換して得られる。

一方、複素数の値を持つ１シンボル分のカーネル信号列ｐn（０≦ｎ≦Ｎ_FFT−１）の周波数成分は、規格によってあらかじめ定められたリザーブド・トーン（図中では、reserved tone）のアドレス全てに、１／Ｎ_TR（Ｎ_TRは、reserved toneの数）を代入して、それ以外の値をゼロ（“０”）と設定されている。複素数の値を持つ１シンボル分のカーネル信号列ｐn（０≦ｎ≦Ｎ_FFT−１）の周波数成分は、逆フーリエ変換によって、下記数式（１）の演算により時系列信号に変換される。

ただし、ｎは時間に対応したアドレス、Ｓ_lはリザーブド・トーン用に用意されたアドレスの集合、Ｎ_TRはリザーブド・トーンの数、Ｋ_cはサブキャリアの中央のアドレスである。この演算によって得られたカーネル信号列は、アドレス“０”において振幅の最大ピーク値“１”を取る。

ピーク検出部３０１は、Ｎ_FFT個の値を持つデータ信号列のうち、振幅値の最大を取るアドレスと、そのアドレスにおけるデータ値を検出して出力する。そのアドレスをｍ⁽¹⁾とした時、信号ｘm⁽¹⁾の振幅|ｘm⁽¹⁾|が閾値Ｖ_clipを超えていた場合、下記の数式（２）〜（４）の通り、シフト・スケーリング部３０２で、時間シフト｛(ｎ−ｍ⁽¹⁾) mod Ｎ_FFT｝と振幅スケーリングα⁽¹⁾と位相スケーリングｕ⁽¹⁾とを行ったカーネル信号列α⁽¹⁾ｕ⁽¹⁾ｐ(n-m⁽¹⁾) mod Ｎ_FFT)を出力する。減算部３０３において、データ信号列ｘnから減算することにより、アドレスｍ⁽¹⁾での振幅ピークを抑制したデータ信号列ｘn⁽¹⁾が得られる。

この演算によって得られたデータ信号列ｘn⁽¹⁾は、元のデータ信号列x_nからシフトとスケーリングされたカーネル信号列の減算によって得られるので、周波数成分はリザーブド・トーン以外変化しない特徴を持つ。

さらに、上記のピーク検出および抑制演算を、下記のとおり繰り返し行うことにより、i反復後にi個のピークが抑制されたデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾が得られて、ＰＡＰＲの大幅な抑制が実現される。

この反復演算は、反復回数ｉがあらかじめ定められた反復限界回数に達するまで実行されて、反復演算終了後に、ＰＡＰＲが抑制された１シンボル分のデータ信号列が出力される。

ただ、ＧＢＡの欠点としては、反復回数の増加に伴い、リザーブド・トーンの値が増加することが挙げられる。ＴＲ後のリザーブド・トーンの値には上限があり、例えば、地上デジタル放送の変調規格ＤＶＢ−Ｔ２においては、非特許文献４に記載される通り、リザーブド・トーンのパワーがリザーブド・トーン以外のサブキャリアのパワーと比べて１０倍以内に抑えるように制限されている。よって、上記アルゴリズムをそのまま適用した場合、規格を満たさなくなるケースがある。

（ＴＲアルゴリズムの概要）
この問題に対して、ＥＴＳＩ記載のガイドラインでは、ＧＢＡを改良したアルゴリズムが提案されている。このアルゴリズムは、基本的にはＧＢＡをベースとしており、数式（５）および数式（７）に基づいて、データ信号列の更新が行われている。ただし、振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾の決定方法が数式（６）と異なっており、データ信号列の値を更新する度に、対応するリザーブド・トーンの値を更新した上で、その値はカーネル信号列の振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾の決定に反映される。以下にその動作説明を行う。

図４Ａは、前提技術のＴＲ４００の構成を示す図である。

反復演算の初めに、１シンボル分のカーネル信号列はカーネルキャッシュ４０１に、１シンボル分のデータ信号列はシンボルキャッシュ４０２に蓄積される。リザーブド・トーン・キャッシュ(図中は、reserved toneキャッシュ)４０５には、データ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分が蓄積されており、初期状態は全て“０”と設定されている。

シンボルキャッシュ４０２は、ＧＢＡの反復が実行されるごとに、各々更新されたデータ信号列が上書きされる。それに対応して、リザーブド・トーン・キャッシュ４０５の値は、シフト・スケーリング部４０４で反復に使用されたシフト量とスケーリング量とを元に、リザーブド・トーン更新演算部(図中は、reserved tone更新演算部)４０６で算出されたリザーブド・トーン成分の更新値を減算した上で、上書きされる。

以下、ｉ反復目の演算の流れについて、詳細に説明する。

ピーク検出部４０３は、入力されたデータ信号列ｘn^(i-1)のピーク値を取るアドレスｍ⁽ⁱ⁾とそのアドレスにおけるデータ値ｘm(i)^(i-1)を算出して、シフト・スケーリング部４０４にその値を入力する。

シフト・スケーリング部４０４は、リザーブド・トーン・キャッシュ４０５の値ｒk^(i-1)と、ピークを取るデータ信号列のアドレスｍ⁽ⁱ⁾とそのアドレスにおけるデータ値ｘm(i)^(i-1)を元に、振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾と位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾とを算出して出力する。同時に、シフト・スケーリング部４０４は、スケーリング値および時間シフト値をカーネルキャッシュ４０１から出力されたカーネル信号列ｐnに作用させた信号列α⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐ（(n-m⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)を算出して、ピーク抑制信号列として出力する。

さらに、シンボル減算部４０７は、数式（５）に従って、シンボルキャッシュ４０２から読み出されたデータ信号列から、シフト・スケーリング部４０４より出力された信号列α⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐ（(n-m⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)を減算して更新後のデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾を算出して出力する。

なお、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾に関しては数式（７）と同じ演算により算出される。
振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾は数式（６）とは異なり、反復後にリザーブド・トーンの値が規定値を超えないような値を算出する工夫を行う。具体的には以下の数式（８）〜（１０）で算出されるスケーリング値α⁽ⁱ⁾を用いる。

これらの演算により、データ信号列がｘn^(i-1)からｘn⁽ⁱ⁾に更新されて、シンボルキャッシュ４０２に上書きされると同時に、ピーク検出部４０３の次の入力としてデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾が入力される。

リザーブド・トーン更新演算部４０６では、シフト・スケーリング部４０４の演算過程で振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾と位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾とピークアドレスｍ⁽ⁱ⁾とが得られる。これらを元に、リザーブド・トーンの更新値α⁽ⁱ⁾ｖk⁽ⁱ⁾（ｖk⁽ⁱ⁾は、数式（８）の演算で算出される値である。リザーブド・トーン更新演算部４０６は、数式（８）の演算時に値を記憶しておき、再利用することも可能）を算出する。

リザーブド・トーン減算部４０８は、リザーブド・トーン・キャッシュ４０５の値から、リザーブド・トーン更新演算部４０６で得られた値を、数式（１１）の通り減算することにより、リザーブド・トーン・キャッシュ４０５の値をｒk^(i-1)からｒk⁽ⁱ⁾に更新する。

このような手順によって反復演算を実行することにより、リザーブド・トーンの値を規定値以下に抑えたまま、ＰＡＰＲの抑制が実現される。

（シフト・スケーリング部）
図４Ｂは、前提技術のシフト・スケーリング部４０４の構成を示すブロック図である。

シフト・スケーリング部４０４は、シンボル減算部４０７への規定値以内のピーク抑制のための減算値を生成する演算部４４１と、演算部４４１およびリザーブド・トーン更新演算部４０６が使用するスケーリング値を算出する演算部４４２と、を有する。

演算部４４１は、ピーク検出部４０３からのアドレス（ｍ⁽ⁱ⁾）に基づくシフト値｛(ｎ−ｍ⁽¹⁾) mod Ｎ_FFT｝と、カーネルキャッシュ４０１からのカーネル信号列（ｐn）と、演算部４４２からのスケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）とから、規定値以内のピーク抑制のための減算値（数式（５）参照）をピーク抑制信号列として算出する。そして、演算部４４１は、シンボル減算部４０７に減算値を出力する。

演算部４４２は、データ信号列ｘnの振幅を判定する閾値Ｖ_clipの記憶部４４２ａを有する。演算部４４２は、リザーブド・トーン・キャッシュ４０５からのリザーブド・トーンの周波数成分（ｒk^(i-1)）やピーク検出部４０３からのアドレス（ｍ⁽ⁱ⁾）に基づき、数式（７）〜（１０）に従って、スケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）を算出する。そして、演算部４４２は、演算部４４１およびリザーブド・トーン更新演算部４０６にスケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）を出力する。

ところで、上述のＥＴＳＩ提案のＴＲ４００の方式では、反復途中でリザーブド・トーンを保持するキャッシュ(Ｎ_TR個のデータ列)の値が１つでも規定値に達してしまった場合、それ以降の反復において、振幅スケーリング値が“０”となってしまう。これにより、以降の反復は実質的には行われなくなってしまい、十分な反復が実行できず、その結果、データ信号列の十分なＰＡＰＲ抑制量が得られない。

本実施形態は、かかる課題を解決して、トーンリザベーションにおいてリザーブド・トーンの周波数成分を規定値に抑えた上で、データ信号列のＰＡＰＲ抑制量を最大化する、以下のようなピーク抑制回路およびピーク抑制回路を使用するＯＦＤＭ変調器を提案する。

《本実施形態のピーク抑制回路の構成》
図２Ａは、本実施形態に係るピーク抑制回路２００の構成を示すブロック図である。

本実施形態のピーク抑制回路２００は、トーンリザベーション実行部(図中は、Tone Reservation実行部)２０１とリザーブド・トーン抑制部(図中は、reserved Tone抑制部)２０２とを備える。

（トーンリザベーション実行部）
トーンリザベーション実行部２０１は、時系列のデータ信号列（ｘn）とリザーブド・トーンの周波数成分に値を持つ時系列のカーネル信号列（ｐn）とを入力として、トーンリザベーションを実行することにより、ピーク抑制後のデータ信号列（ｘ'n）を出力する。この時、トーンリザベーション実行部２０１に入力されるカーネル信号列およびデータ信号列は、それぞれ前段のＯＦＤＭ変調において逆フーリエ変換して得られた信号を直接用いるのではなく、それらを補間した信号を入力としてもよい。これは、本実施形態には限定されず、以降の実施形態においても、同様に適用される。

トーンリザベーション実行部２０１は、カーネルキャッシュ２１１と、シンボルキャッシュ２１２と、ピーク検出部２１３と、シフト・スケーリング部２１４と、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５と、リザーブド・トーン更新演算部２１６と、シンボル減算部２１７と、リザーブド・トーン減算部２１８と、を備える。

反復演算の開始時点で、カーネル信号列の値はカーネルキャッシュ２１１に蓄積され、データ信号列の値はシンボルキャッシュ２１２に蓄積される。また、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５には、データ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分が蓄積されており、初期状態は全て“０”と設定されている。

以下，ｉ反復目の動作について説明する。なお，記号の定義等に関しては、背景技術に記された定義を踏襲する。

ピーク検出部２１３は、入力されたデータ信号列ｘn^(i-1)のピーク値を取るアドレスｍ⁽ⁱ⁾と、そのアドレスにおけるデータ値ｘm(i)^(i-1)を算出して、シフト・スケーリング部２１４に出力する。

（シフト・スケーリング部）
シフト・スケーリング部２１４は、データ信号列のアドレスｍ⁽ⁱ⁾と、そのアドレスにおけるデータ値ｘm(i)^(i-1)と、振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾と、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾とを算出して出力する。同時に、シフト・スケーリング部２１４は、カーネルキャッシュ２１１から読み出されたカーネル信号列ｐnに、時間シフト値とスケーリング値とを作用させた信号列α⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐ（(n-m⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)をピーク抑制信号列として出力する。なお、振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾に関しては数式（６）と、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾に関しては数式（７）と同じ演算により算出される。

すなわち、トーンリザベーション実行部２０１のシフト・スケーリング部２１４は、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５に記憶されたリザーブド・トーンの値による抑制を受けない。したがって、反復途中でリザーブド・トーンを保持するキャッシュ(Ｎ_TR個のデータ列)の値が規定値に達したとしても、それ以降の反復は継続され、その結果、データ信号列の十分なＰＡＰＲ抑制量が得られる。

図２Ｂは、本実施形態に係るシフト・スケーリング部２１４の構成を示すブロック図である。

シフト・スケーリング部２１４は、シンボル減算部２１７へのリザーブド・トーンに応じた抑制なしにピーク抑制のための減算値を生成する演算部２４１と、演算部２４１およびリザーブド・トーン更新演算部２１６が使用するスケーリング値を算出する演算部２４２と、を有する。

演算部２４１には、ピーク検出部２１３からアドレス（ｍ⁽ⁱ⁾）に基づくシフト値｛(ｎ−ｍ⁽¹⁾) mod Ｎ_FFT｝が入力され、カーネルキャッシュ２１１からカーネル信号列（ｐn）が入力され、演算部２４２からスケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）が入力される。演算部２４１はこれらから、リザーブド・トーンに応じた抑制なしにピーク抑制のための減算値（数式（５）参照）をピーク抑制信号列として算出する。そして、演算部２４１は、シンボル減算部２１７に減算値を出力する。

演算部２４２は、データ信号列ｘnの振幅を判定する閾値Ｖ_clipの記憶部２４２ａを有する。なお、閾値Ｖ_clipは外部から入力されてもよい。演算部２４２は、ピーク検出部２１３からのアドレス（ｍ⁽ⁱ⁾）に基づき、数式（６）および（７）に従って、スケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）を算出する。そして、演算部２４２は、演算部２４１およびリザーブド・トーン更新演算部２１６にスケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）を出力する。

なお、シフト・スケーリング部２１４のうち、時間シフトに関しては、カーネルキャッシュ２１１からデータの読み出しを開始するアドレスを調整することによって実現できる。この場合、ピーク検出部２１３から出力されるピークアドレスｍ⁽ⁱ⁾がカーネルキャッシュ２１１に入力されて、それに基づいて読み出し開始位置を調整する。具体的には、通常読み出し開始位置をアドレス“０”とするところを、｛Ｎ_FFT−ｍ⁽ⁱ⁾｝からスタートして逐次読み出しを行い、読み出しアドレスが｛Ｎ_FFT−１｝に到達したら“０”に戻ってまた逐次読み出しを続ければ、時間シフトｐ((n-m⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)が実現される。こういった構成も本実施形態に含まれる。

シンボル減算部２１７は、シンボルキャッシュ２１２から読み出されたデータ信号列ｘn^(i-1)から、シフト・スケーリング部２１４で時間シフトとスケーリングとを行ったカーネル信号列α⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐ（(n-m⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)を減算（数式（５）参照）することにより、データ信号列の更新(ｘn^(i-1)⇒ｘn⁽ⁱ⁾)を行う。

リザーブド・トーン更新演算部２１６は、シフト・スケーリング部２１４から出力される振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾と、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾と、ピークアドレスｍ⁽ⁱ⁾とを入力として、数式（８）の演算を行うことで、リザーブド・トーンの更新値列α⁽ⁱ⁾ｖk⁽ⁱ⁾を出力する。

リザーブド・トーン減算部２１８は、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５から読み出されるリザーブド・トーンの値列ｒk^(i-1)から、リザーブド・トーン更新演算部２１６から出力されるリザーブド・トーンの更新値列α⁽ⁱ⁾ｖk⁽ⁱ⁾を減算（数式（８）参照）することにより、リザーブド・トーンの値列をｒk^(i-1)からｒk⁽ⁱ⁾に更新する。

更新されたデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾は、反復回数ｉが限界反復回数の場合、トーンリザベーション実行部２０１の出力信号として出力され、そうでない場合は、シンボルキャッシュ２１２に上書きされると同時に、ピーク検出部２１３に入力されて、次の反復演算が開始される。

（リザーブド・トーン抑制部）
リザーブド・トーン抑制部２０２は、トーン処理部(図中は、tone処理部)２２１と、ＩＤＦＴ部（逆フーリエ変換部）２２２と、減算部２２３と、を有する。

トーン処理部２２１は、ピーク抑制後のデータ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分を入力として、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列を作成する。ＩＤＦＴ部２２２は、トーン処理部の出力である周波数データ列を逆フーリエ変換することにより、時系列データに変換する。減算部２２３は、ピーク抑制後のデータ信号列からＩＤＦＴ部２２２の出力信号を減算して出力する。

（トーン処理部）
図２Ｃは、本実施形態に係るトーン処理部２２１の構成を示すブロック図である。

トーン処理部２２１の具体的な処理方法の例としては、ある規定値Ａmaxを超えた分だけクリップして抽出する方法がある。トーン処理部２２１は、ピーク抑制後のデータ信号列をｘnのリザーブド・トーンの周波数成分をｒk(ｋは、リザーブド・トーン周波数に対応したアドレス)を取得し、リザーブド・トーン周波数の値ｗkを以下の数式（１２）により算出する。

この値ｗkを、ＩＤＦＴ部２２２で、数式（１３）により時系列データｃnに変換した上で、減算部２２３で、数式（１４）のように、ピーク抑制後のデータ信号列ｘnから減算することにより、リザーブド・トーンの値が規定値以内に収まった、ピーク抑制後のデータ信号列ｙnが得られる。

なお、トーン処理部２２１の処理方法に関しては、数式（１２）に限定されず、以下の数式（１５）および（１６）のように、スケーリング値を適正に選ぶことで、リザーブド・トーン抑制を行う方法も考えられる。

なお、ここで提案したトーン処理部の処理方法に関しては、本実施形態には限定されず、以降の実施形態においても、同様に適用される。また、ＩＤＦＴ部２２２においては、逆フーリエ高速変換(ＩＦＦＴ)など、演算を高速化する演算が用いられてもよい。

《ＯＦＤＭ変調器》
図２Ｄは、本実施形態に係るピーク抑制回路２００を使用するＯＦＤＭ変調器２５０の構成を示すブロック図である。なお、図２ＤはＯＦＤＭ変調器２５０の一例であってこの構成に限定されない。また、本実施形態に係るピーク抑制回路２００はＯＦＤＭ復調器に適用されることも可能である。

ＯＦＤＭ変調器２５０は、データ信号列マッピング部２５１と、直並変換部２５２と、サブキャリアマッピング部２５３と、ＩＦＦＴ部２５４と、本実施形態のピーク抑制回路２００と、ガードインターバル挿入部２５６と、並直変換部２５７と、を備える。

データ信号列マッピング部２５１は、変調方式に従って、入力ビット列をベクトルで表わされるシンボルにマッピングする。直並変換部２５２は、直列のシンボルを並列に変換し、サブキャリアマッピング部２５３は、並列のシンボルの種類に応じて位相や振幅が設定された複数のサブキャリアによりシンボルを並列に伝送する。そして、ＩＦＦＴ部２５４により並列のシンボルが合成されてＯＦＤＭ信号が生成される。しかしながら、ＩＦＦＴ部２５４におけるシンボルの組み合わせによっては非常に大きなピークが発生する。

本実施形態のピーク抑制回路２００は、トーンリザベーションによりかかるピークを確実に抑制すると共に、リザーブド・トーンの規定値以下への抑制を実現する。ガードインターバル挿入部２５６は、複数の多重伝送データが前後の時間のデータとお互いに干渉しないように、ガードインターバル用符号を挿入する。並直変換部２５７は、並列の多重伝送データを直列に変換して出力ビット列を生成する。

《ピーク抑制処理の手順》
本実施形態のピーク抑制回路は、以下の手順に従ったプロセッサによるピーク抑制処理によっても実現が可能である。

図５Ａは、本実施形態に係るピーク抑制回路２００の処理手順を示すフローチャートである。

ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５０１において、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしのトーンリザベーション処理を実行する。そして、ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５０３において、トーンリザベーション結果に対応するリザーブド・トーンの周波数成分を用いてリザーブド・トーン抑制処理を実行する。

（トーンリザベーション処理）
図５Ｂは、本実施形態に係るトーンリザベーション処理（Ｓ５０１）の手順を示すフローチャートである。

ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５１１において、データ信号列ｘnとカーネル信号列ｐnとを取得して保持する。ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５１３において、データ信号列のピークを検出する。なお、ピークを検出する対象は、１反復目はステップＳ５１１において取得したデータ信号列であり、ステップＳ５２３からの反復中は更新したデータ信号列である。

ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５１５において、ピーク検出結果（アドレス，そのアドレスにおけるデータ値）と、振幅値の閾値Ｖ_clipとに基づいて、時間シフト値、振幅スケーリング値および位相スケーリング値を算出する。ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５１７において、カーネル信号列ｐnに対して、時間シフト、振幅スケーリングおよび位相スケーリングを行ない、ピーク抑制信号列を生成する。ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５１９において、データ信号列ｘn^(i-1)から、シフトおよびスケーリングしたカーネル信号列を減算して、振幅ピークを抑制したデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾に更新する。ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５２１において、アドレス、振幅スケーリング値および位相スケーリング値に基づいてリザーブド・トーン値を更新してキャッシュに記憶する。

ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５２３において、反復回数が限界回数に到達したか否かを判定する。反復回数が限界回数に到達してなければ、ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５１３に戻って、振幅ピークを抑制したデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾の更新を反復する。反復回数が限界回数に到達すれば、ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５２５において、ピークを抑制したデータ信号列ｘ'nを出力してリターンする。

（リザーブド・トーン抑制処理）
図５Ｃは、本実施形態に係るリザーブド・トーン抑制処理（Ｓ５０３）の手順を示すフローチャートである。

ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５３１において、ピークを抑制したデータ信号列ｘ'nと、データ信号列ｘ'nに対応するリザーブド・トーンの周波数成分ｒkとを取得する。ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５３３において、規定値Ａ_maxを超えた成分を抑制する周波数データ列ｗkを生成する。ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５３５において、周波数データ列ｗkを逆フーリエ変換して、時系列データｃnを生成する。そして、ピーク抑制回路２００は、ステップＳ５３７において、ピークを抑制したデータ信号列ｘ'nから時系列データｃnを減算して、リザーブド・トーンの値が規定値Ａ_max以内に収まった、ピーク抑圧後のデータ信号列ｙnを出力する。

以上のように、本実施形態によれば、リザーブド・トーンの値が規定値以内に収まり、かつ、ピークが抑制されたＯＦＤＭのデータ信号列が得られる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るピーク抑制回路について説明する。本実施形態に係るピーク抑制回路は、上記第２実施形態と比べると、トーンリザベーション部が複数ピーク検出部と複数のシフト・スケーリング部とを有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《本実施形態のピーク抑制回路の構成》
図６は、本実施形態に係るピーク抑制回路６００の構成を示すブロック図である。なお、図６において、図２Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明は省略する。

本実施形態のピーク抑制回路６００は、トーンリザベーション実行部６０１とリザーブド・トーン抑制部２０２とを備える。トーンリザベーション実行部６０１は、カーネルキャッシュ２１１と、シンボルキャッシュ２１２と、複数ピーク検出部６１３と、第１から第ｑのシフト・スケーリング部６１４１〜６１４ｑと、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５を備える。またトーンリザベーション実行部６０１は、リザーブド・トーン更新演算部６１６と、シンボル減算部６１７と、リザーブド・トーン減算部６１８と、を有する。リザーブド・トーン抑制部２０２は、トーン処理部２２１と、ＩＤＦＴ部２２２と、減算部２２３と、を有する。

以下、トーンリザベーション実行部６０１のｉ反復目の動作について説明する。なお、以下に記される記号の定義等に関しては、背景技術に記された定義を踏襲する。

複数ピーク検出部６１３は、入力されたデータ信号列ｘn^(i-1)の中からｑ個の振幅ピーク値を取るアドレスｍs⁽ⁱ⁾（１≦ｓ≦ｑ)と、そのアドレスにおけるデータ値ｘms(i)^(i-1)を算出して、第ｓのシフト・スケーリング部６１４ｓ（１≦ｓ≦ｑ)に、アドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを対として出力する。ここで、ｑはあらかじめ指定された数である。

第ｓのシフト・スケーリング部６１４ｓ（１≦ｓ≦ｑ)は、データ信号列のアドレスｍs⁽ⁱ⁾とそのアドレスにおけるデータ値ｘms(i)^(i-1)とを入力として、振幅スケーリング値αs⁽ⁱ⁾と位相スケーリング値ｕs⁽ⁱ⁾を算出して出力する。同時に、第ｓのシフト・スケーリング部６１４ｓ（１≦ｓ≦ｑ)は、カーネルキャッシュ２１１から読み出されたカーネル信号列ｐnに時間シフト値とスケーリング値とを作用させた信号列αs⁽ⁱ⁾ｕs⁽ⁱ⁾ｐ（(ｎ−ｍs⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)をピーク抑制信号列として出力する。なお、振幅スケーリング値αs⁽ⁱ⁾は下記数式（１７）の演算で、位相スケーリング値ｕs⁽ⁱ⁾に関しては数式（１８）の演算によって得られる。

複数ピーク検出部６１３における具体的なピーク検出方法としては、例えば、Ｎ_FFT個のデータ信号列ｘn^(i-1)をｑ分割して、それぞれの領域において、最大ピーク値となるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを検出する方法がある。また、振幅の極大値(|ｘ_(j-1) ^(i-1)|＜|ｘ_j ^(i-1)|、かつ、|ｘ_j ^(i-1)|＞|ｘ_(j+1) ^(i-1)|)を取るアドレスを列挙した上で、その中で振幅値が大きいものから順にｑ個選び、それらのアドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを出力とする方法などがある。なお、複数ピーク検出方法は、これら２種類に限定されない。

シンボル減算部６１７は、シンボルキャッシュ２１２から読み出されたデータ信号列ｘn^(i-1)から、第ｓのシフト・スケーリング部６１４ｓの出力である、時間シフトとスケーリングとを行ったカーネル信号列αs⁽ⁱ⁾ｕs⁽ⁱ⁾ｐ（(ｎ−ｍs⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)のｑ個分を下記数式（１９）の通り減算して、データ信号列の更新（ｘn^(i-1)⇒ｘn⁽ⁱ⁾）を行う。

リザーブド・トーン更新演算部６１６は、シフト・スケーリング部６１４ｓから出力される振幅スケーリング値αs⁽ⁱ⁾と、位相スケーリング値ｕs⁽ⁱ⁾と、ピークアドレスｍs⁽ⁱ⁾を入力として、下記数式（２０）の演算を行うことでリザーブド・トーンの更新値列αs⁽ⁱ⁾ｖ(k,s)⁽ⁱ⁾を出力する。

さらに、リザーブド・トーン減算部６１８は、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５から出力されるリザーブド・トーンの値列ｒk^(i-1)から、リザーブド・トーン更新演算部６１６の出力であるαs⁽ⁱ⁾ｖ(k,s)⁽ⁱ⁾のｑ個分を減算することにより、下記数式（２１）の通りリザーブド・トーンの値列をｒk^(i-1)からｒk⁽ⁱ⁾に更新する。

更新されたデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾は、反復回数ｉが限界反復回数の場合、トーンリザベーション実行部６０１の出力信号として出力され、そうでない場合は、シンボルキャッシュ２１２に上書きされると同時に、複数ピーク検出部６１３に入力されて、次の反復演算が開始される。

なお、第ｓのシフト・スケーリング部６１４ｓのうち、時間シフトに関してはカーネルキャッシュ２１１からデータの読み出しを開始するアドレスを調整することによって実現できる。この場合、複数ピーク検出部６１３から第ｓのシフト・スケーリング部６１４ｓに出力されるピークアドレスｍs⁽ⁱ⁾がカーネルキャッシュ２１１に入力されて、それに基づいて読み出し開始位置を調整する。具体的には、通常読み出し開始位置をアドレス“０”とするところを、｛Ｎ_FFT−ｍs⁽ⁱ⁾｝からスタートして逐次読み出しを行い、アドレスが｛Ｎ_FFT−１｝に到達したら“０”に戻ってそこからまた逐次読み出しつづければ、時間シフトｐ((ｎ−ｍs⁽ⁱ⁾) mod Ｎ_FFT)が実現される。こういった構成も本実施形態に含まれる。

本実施形態によれば、複数ピークを検出して複数のシフト・スケーリング部によりピーク抑制を行なうので、より少ない反復回数により確実なピーク抑制ができる。したがって、ＯＦＤＭ変調が高速にできる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るピーク抑制回路について説明する。本実施形態に係るピーク抑制回路は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、リザーブド・トーン抑制部が使用するリザーブド・トーンの周波数成分を、ピーク抑制後のデータ信号列をフーリエ変換することにより生成する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態や第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《本実施形態のピーク抑制回路の構成》
図７は、本実施形態に係るピーク抑制回路７００の構成を示すブロック図である。図７において、図２Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。

図７において、リザーブド・トーン抑制部２０２のトーン処理部２２１に入力される、リザーブド・トーンの周波数成分は、ピーク抑制後のデータ信号列ｘ'nをＤＦＴ部７０３でフーリエ変換することにより生成される。この構成は、ピーク抑制後のデータ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分がトーンリザベーション実行部２０１において算出されない場合の構成である。

なお、ＤＦＴ部７０３においては高速フーリエ変換（ＦＦＴ）など、演算を高速化する演算が用いられてもよい。また、トーンリザベーション実行部２０１はトーンリザベーション実行部６０１に置き換えられてもよい。また、トーンリザベーション実行部で生成されたリザーブド・トーンの周波数成分と、ピーク抑制されたデータ信号列に対してＤＦＴ部７０３においてフーリエ変換した結果とを、切り替えて使用する構成も、本実施形態に含まれる。

本実施形態によれば、トーンリザベーション実行部がリザーブド・トーンの周波数成分を算出しない場合においても、リザーブド・トーンの周波数成分を規定値に抑えた上で、データ信号列のＰＡＰＲ抑制量を最大化することができる。そのため、本発明を無線送信機に適用することにより、電力効率が高い送信機を提供することができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るピーク抑制回路について説明する。本実施形態に係るピーク抑制回路は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、トーンリザベーション実行部の構成が異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《本実施形態のピーク抑制回路の構成》
図８Ａは、本実施形態に係るピーク抑制回路８００の構成を示すブロック図である。なお、図８Ａにおいて、図２Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。

本実施形態のピーク抑制回路８００は、トーンリザベーション実行部(図中は、Tone Reservation実行部)８０１とリザーブド・トーン抑制部(図中は、reserved Tone抑制部)２０２とを備える。

（トーンリザベーション実行部）
本実施形態のトーンリザベーション実行部８０１は、複数カーネルキャッシュ８１１と、シンボルキャッシュ２１２と、ピーク検出部２１３と、スケーリング部８１４と、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５と、リザーブド・トーン更新演算部２１６と、シンボル減算部２１７と、リザーブド・トーン減算部２１８と、を備える。

反復演算の開始時点で、複数のカーネル信号列の値は、複数カーネルキャッシュ８１１に蓄積され、データ信号列の値はシンボルキャッシュ２１２に蓄積される。この複数のカーネル信号列は、例えば、リザーブド・トーンの値があるアドレスにおいて“１”の値を持ち、それ以外では“０”の値を持つ周波数成分を逆フーリエ変換して得られる信号列によって構成されており、式で表すと数式（２２）の通りになる。

なお、これ以外にも、カーネル信号列の組を生成する方法は存在しており、カーネル信号列の組を生成する方法は上記に限定しない。また、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５には、データ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分が蓄積されており、初期状態は全て“０”と設定されている。

以下，ｉ反復目の動作について説明する。なお，記号の定義等に関しては、背景技術に記された定義を踏襲する。

ピーク検出部２１３は、入力されたデータ信号列ｘn^(i-1)のピーク値を取るアドレスｍ⁽ⁱ⁾と、そのアドレスにおける値ｘm(i)^(i-1)を算出して、スケーリング部８１４に出力する。

スケーリング部８１４は、データ信号列のアドレスｍ⁽ⁱ⁾と、そのアドレスにおける値ｘm(i)^(i-1)から、振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾と、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾とを算出して出力する。同時に、スケーリング部８１４は、複数カーネルキャッシュ８１１から読み出されたカーネル信号列ｐn^k(i)に、スケーリング値を作用させた信号列α⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐn^k(i)をピーク抑制信号列として出力する。なお、振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾に関しては数式（６）と、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾に関しては数式（７）と同じ演算により算出される。

なお、複数カーネルキャッシュ８１１から読み出されるカーネル信号列ｐn^k(i)の列番k⁽ⁱ⁾は、データ信号列のアドレスｍ⁽ⁱ⁾と、そのアドレスにおける値ｘm(i)^(i-1)を用いて決定される。例えば、各カーネル信号列のアドレスｍ⁽ⁱ⁾における振幅値を比べて、最大値を取る列番が選択される。それ以外にも、後述のスケーリング部８１４において位相スケーリングの演算を省くために、アドレスｍ⁽ⁱ⁾における位相値がｘm(i)^(i-1)の位相値に一番近い列番を選択する方法などもある。また、上記２種類の決定方法を組み合わせた方法や、ｍ⁽ⁱ⁾とｘm(i)^(i-1)を用いずに、反復ごとに順番に列番を選択する方法なども含まれる。

すなわち、トーンリザベーション実行部８０１のスケーリング部８１４は、リザーブド・トーン・キャッシュ２１５に記憶されたリザーブド・トーンの値による抑制を受けない。したがって、反復途中でリザーブド・トーンを保持するキャッシュ(Ｎ_TR個のデータ列)の値が規定値に達したとしても、それ以降の反復は継続され、その結果、データ信号列の十分なＰＡＰＲ抑制量が得られる。

（スケーリング部）
図８Ｂは、本実施形態に係るスケーリング部８１４の構成を示すブロック図である。なお、図８Ｂにおいて、図２Ｂと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。

スケーリング部８１４は、シンボル減算部２１７へのリザーブド・トーンに応じた抑制なしにピーク抑制のための減算値を生成する演算部８４１と、演算部８４１およびリザーブド・トーン更新演算部２１６が使用するスケーリング値を算出する演算部２４２と、を有する。

演算部８４１は、複数カーネルキャッシュ８１１からのカーネル信号列（ｐn^k(i)）と、演算部２４２からのスケーリング値（α⁽ⁱ⁾、ｕ⁽ⁱ⁾）とから、リザーブド・トーンに応じた抑制なしにピーク抑制のための減算値であるα⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐn^k(i)（なお、このケースではｍ⁽ⁱ⁾＝０）をピーク抑制信号列として算出する。そして、演算部８４１は、シンボル減算部２１７に減算値を出力する。

シンボル減算部２１７は、シンボルキャッシュ２１２から読み出されたデータ信号列ｘn^(i-1)から、スケーリング部８１４でスケーリングを行ったカーネル信号列α⁽ⁱ⁾ｕ⁽ⁱ⁾ｐn^k(i)を減算（数式（５）参照）することにより、データ信号列の更新(ｘn^(i-1)⇒ｘn⁽ⁱ⁾)を行う。

リザーブド・トーン更新演算部２１６は、スケーリング部８１４から出力される振幅スケーリング値α⁽ⁱ⁾と、位相スケーリング値ｕ⁽ⁱ⁾と、ピークアドレスｍ⁽ⁱ⁾とを入力として、数式（８）（このケースではｍ(i)＝０）の演算を行うことで、リザーブド・トーンの更新値列α⁽ⁱ⁾ｖk⁽ⁱ⁾を出力する

更新されたデータ信号列ｘn⁽ⁱ⁾は、反復回数ｉが限界反復回数の場合、トーンリザベーション実行部８０１の出力信号として出力され、そうでない場合は、シンボルキャッシュ２１２に上書きされると同時に、ピーク検出部２１３に入力されて、次の反復演算が開始される。

（リザーブド・トーン抑制部）
リザーブド・トーン抑制部２０２は、図２Ａと同様に、トーン処理部(図中は、tone処理部)２２１と、ＩＤＦＴ部（逆フーリエ変換部）２２２と、減算部２２３と、を有し、ピーク抑制後のデータ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分を入力として、ピーク抑制後のデータ信号列における規定値を超えた成分を抑制する。

なお、図８Ａにおいては、図２Ａのように、リザーブド・トーン抑制部２０２に対してピーク抑制後のデータ信号列のリザーブド・トーンの周波数成分を入力したが、図７のように、リザーブド・トーンの周波数成分を、ピーク抑制後のデータ信号列をフーリエ変換することにより生成してもよい。

本実施形態によれば、異なるトーンリザベーション実行部を用いても、リザーブド・トーンの周波数成分を規定値に抑えた上で、データ信号列のＰＡＰＲ抑制量を最大化することができる。そのため、本発明を無線送信機に適用することにより、電力効率が高い送信機を提供することができる。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力して、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力するトーンリザベーション実行手段と、
前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力して、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力するリザーブド・トーン抑制手段と、
を備えるピーク抑制回路。
（付記２）
前記リザーブド・トーン抑制手段は、
前記周波数成分を入力して、前記周波数データ列を出力するトーン処理部と、
前記周波数データ列を逆フーリエ変換して出力する逆フーリエ変換部と、
前記ピーク抑制後のデータ信号列から前記逆フーリエ変換部の出力を減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力する減算部と、
を有する付記１に記載のピーク抑制回路。
（付記３）
前記トーン処理部は、前記周波数成分が前記規定値を超えた場合に、前記周波数成分の値と前記規定値との差を振幅値として、位相を前記周波数成分と同じ値とし、前記周波数成分が前記規定値を超えない場合は、前記周波数成分の値をゼロとする、前記周波数データ列を出力する、付記２に記載のピーク抑制回路。
（付記４）
前記トーン処理部は、前記周波数成分に対してスケーリングを行った前記周波数データ列を出力する、付記２に記載のピーク抑制回路。
（付記５）
前記周波数成分は、前記トーンリザベーション実行手段において前記ピーク抑制後のデータ信号列と並列して算出される、または、前記トーンリザベーション実行手段から出力された前記ピーク抑制後のデータ信号列をフーリエ変換することによって算出される、付記１乃至４のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
（付記６）
前記トーンリザベーション実行手段は、
前記カーネル信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うカーネルキャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うシンボルキャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列に対応したリザーブド・トーンの値列を蓄積し、その値列の読み出しを行うトーン・キャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを出力するピーク検出部と、
前記ピーク検出部の出力を元に、時間シフト値とスケーリング値とを算出して出力すると共に、前記カーネルキャッシュから読み出された前記カーネル信号列に前記時間シフト値と前記スケーリング値とを作用させたピーク抑制信号列を出力するシフト・スケーリング部と、
前記シフト・スケーリング部から出力された前記時間シフト値と前記スケーリング値とを基に、前記リザーブド・トーンの値の更新値を演算して出力するトーン更新演算部と、
前記シンボルキャッシュから読み出された前記データ信号列から、前記ピーク抑制信号列を減算して、前記データ信号列の更新を行うシンボル減算部と、
前記トーン・キャッシュから読み出されたリザーブド・トーンの値から、前記トーン更新演算部の出力を減算することにより、前記リザーブド・トーンの値の更新を行うトーン減算部と、
を有する、付記１乃至５記載のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
（付記７）
前記トーンリザベーション実行手段は、
前記カーネル信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うカーネルキャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うシンボルキャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列に対応したリザーブド・トーンの値を蓄積し、その値の読み出しを行うトーン・キャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを複数組出力する複数ピーク検出部と、
前記複数ピーク検出部の出力を元に、時間シフト値とスケーリング値とを算出して出力すると共に、前記カーネルキャッシュから読み出されたカーネル信号列に前記時間シフト値と前記スケーリング値とを作用させたピーク抑制信号列を出力する複数のシフト・スケーリング部と、
前記複数のシフト・スケーリング部から出力された前記時間シフト値と前記スケーリング値とに基づいて、前記リザーブド・トーンの値列の更新値列を演算して出力するトーン更新演算部と、
前記シンボルキャッシュから読み出されたデータ信号列から、前記ピーク抑制信号列を減算して、前記データ信号列の更新を行うシンボル減算部と、
前記トーン・キャッシュから読み出されたリザーブド・トーンの値から、前記トーン更新演算部の出力を減算することにより、前記リザーブド・トーンの値の更新を行うトーン減算部と、
を有する、付記１乃至４のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
（付記８）
前記複数ピーク検出部は、前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値との組を、その振幅値が大きい方から順に指定された数だけ出力する、または、前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列をあらかじめ指定された領域に分割した上で、領域ごとに振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値との組を出力する、付記７に記載のピーク抑制回路。
（付記９）
前記トーンリザベーション実行手段は、
前記カーネル信号列の複数の値を蓄積し、その値の読み出しを行う複数カーネルキャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うシンボルキャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列に対応したリザーブド・トーンの値を蓄積し、その値の読み出しを行うトーン・キャッシュと、
前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値との組を出力するピーク検出部と、
前記ピーク検出部の出力を元に、スケーリング値を算出して出力すると共に、前記複数カーネルキャッシュから読み出されたカーネル信号列に前記スケーリング値を作用させたピーク抑制信号列を出力するスケーリング部と、
前記スケーリング部から出力されたスケーリング値を基に、前記リザーブド・トーンの値の更新値を演算して出力するトーン更新演算部と、
前記シンボルキャッシュから読み出された前記データ信号列から、前記スケーリング部から出力されるスケーリングを行った前記ピーク抑制信号列を減算して、前記データ信号列の更新を行うシンボル減算部と、
前記トーン・キャッシュから読み出されたリザーブド・トーンの値から、前記トーン更新演算部の出力を減算することにより、前記リザーブド・トーンの値の更新を行うトーン減算部と、
を有する、付記１乃至４のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
（付記１０）
前記複数カーネルキャッシュは、リザーブド・トーンの値があるアドレスにおいて１の値を持ち、それ以外では０の値を持つ周波数成分を逆フーリエ変換して得られる複数のカーネル信号列の値を蓄積する、付記９に記載のピーク抑制回路。
（付記１１）
付記１乃至１０のいずれか１項に記載のピーク抑制回路を備える直交周波数分割多重方式変調器。
（付記１２）
あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力として、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力するトーンリザベーション実行ステップと、
前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力として、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力するリザーブド・トーン抑制ステップと、
を含むピーク抑制方法。
（付記１３）
あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力として、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力するトーンリザベーション実行ステップと、
前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力として、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力するリザーブド・トーン抑制ステップと、
をコンピュータに実行させるピーク抑制プログラム。

この出願は、２０１５年３月６日に出願された日本出願特願２０１５−０４５２８７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

1. あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力して、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力するトーンリザベーション実行手段と、
   前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力して、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力するリザーブド・トーン抑制手段と、
   を備えるピーク抑制回路。
2. 前記リザーブド・トーン抑制手段は、
   前記周波数成分を入力して、前記周波数データ列を出力するトーン処理手段と、
   前記周波数データ列を逆フーリエ変換して出力する逆フーリエ変換手段と、
   前記ピーク抑制後のデータ信号列から前記逆フーリエ変換部の出力を減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力する減算手段と、
   を有する請求項１に記載のピーク抑制回路。
3. 前記トーン処理手段は、前記周波数成分が前記規定値を超えた場合に、前記周波数成分の値と前記規定値との差を振幅値として、位相を前記周波数成分と同じ値とし、前記周波数成分が前記規定値を超えない場合は、前記周波数成分の値をゼロとする、前記周波数データ列を出力する、請求項２に記載のピーク抑制回路。
4. 前記トーン処理手段は、前記周波数成分に対してスケーリングを行った前記周波数データ列を出力する、請求項２に記載のピーク抑制回路。
5. 前記周波数成分は、前記トーンリザベーション実行手段において前記ピーク抑制後のデータ信号列と並列して算出される、または、前記トーンリザベーション実行手段から出力された前記ピーク抑制後のデータ信号列をフーリエ変換することによって算出される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
6. 前記トーンリザベーション実行手段は、
   前記カーネル信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うカーネルキャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うシンボルキャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列に対応したリザーブド・トーンの値列を蓄積し、その値列の読み出しを行うトーン・キャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを出力するピーク検出手段と、
   前記ピーク検出手段の出力を元に、時間シフト値とスケーリング値とを算出して出力すると共に、前記カーネルキャッシュから読み出された前記カーネル信号列に前記時間シフト値と前記スケーリング値とを作用させたピーク抑制信号列を出力するシフト・スケーリング手段と、
   前記シフト・スケーリング手段から出力された前記時間シフト値と前記スケーリング値とを基に、前記リザーブド・トーンの値の更新値を演算して出力するトーン更新演算手段と、
   前記シンボルキャッシュから読み出された前記データ信号列から、前記ピーク抑制信号列を減算して、前記データ信号列の更新を行うシンボル減算手段と、
   前記トーン・キャッシュから読み出されたリザーブド・トーンの値から、前記トーン更新演算手段の出力を減算することにより、前記リザーブド・トーンの値の更新を行うトーン減算手段と、
   を有する、請求項１乃至５記載のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
7. 前記トーンリザベーション実行手段は、
   前記カーネル信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うカーネルキャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うシンボルキャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列に対応したリザーブド・トーンの値を蓄積し、その値の読み出しを行うトーン・キャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値とを複数組出力する複数ピーク検出手段と、
   前記複数ピーク検出手段の出力を元に、時間シフト値とスケーリング値とを算出して出力すると共に、前記カーネルキャッシュから読み出されたカーネル信号列に前記時間シフト値と前記スケーリング値とを作用させたピーク抑制信号列を出力する複数のシフト・スケーリング手段と、
   前記複数のシフト・スケーリング手段から出力された前記時間シフト値と前記スケーリング値とに基づいて、前記リザーブド・トーンの値列の更新値列を演算して出力するトーン更新演算手段と、
   前記シンボルキャッシュから読み出されたデータ信号列から、前記ピーク抑制信号列を減算して、前記データ信号列の更新を行うシンボル減算手段と、
   前記トーン・キャッシュから読み出されたリザーブド・トーンの値から、前記トーン更新演算手段の出力を減算することにより、前記リザーブド・トーンの値の更新を行うトーン減算手段と、
   を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
8. 前記トーンリザベーション実行手段は、
   前記カーネル信号列の複数の値を蓄積し、その値の読み出しを行う複数カーネルキャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の値を蓄積し、その値の読み出しを行うシンボルキャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列に対応したリザーブド・トーンの値を蓄積し、その値の読み出しを行うトーン・キャッシュと、
   前記直交周波数分割多重方式のデータ信号列の振幅値がピークとなるアドレスとそのアドレスにおけるデータ値との組を出力するピーク検出手段と、
   前記ピーク検出手段の出力を元に、スケーリング値を算出して出力すると共に、前記複数カーネルキャッシュから読み出されたカーネル信号列に前記スケーリング値を作用させたピーク抑制信号列を出力するスケーリング手段と、
   前記スケーリング手段から出力されたスケーリング値を基に、前記リザーブド・トーンの値の更新値を演算して出力するトーン更新演算手段と、
   前記シンボルキャッシュから読み出されたデータ信号列から、前記スケーリング手段から出力されるスケーリングを行った前記ピーク抑制信号列を減算して、前記データ信号列の更新を行うシンボル減算手段と、
   前記トーン・キャッシュから読み出された前記リザーブド・トーンの値から、前記トーン更新演算手段の出力を減算することにより、前記リザーブド・トーンの値の更新を行うトーン減算手段と、
   を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のピーク抑制回路。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のピーク抑制回路を備える直交周波数分割多重方式変調器。
10. あらかじめ用意されたリザーブド・トーンを用いて生成されたカーネル信号列と、直交周波数分割多重方式のデータ信号列とを入力として、更新されるリザーブド・トーンに応じた抑制なしに前記データ信号列に対してトーンリザベーションを実行して、ピーク抑制後のデータ信号列を出力し、
    前記ピーク抑制後のデータ信号列と、前記ピーク抑制後のデータ信号列に対応する前記リザーブド・トーンの周波数成分とを入力として、前記周波数成分から生成した、規定値を超えた成分を抑制する周波数データ列に対し逆フーリエ変換を施した値を、前記ピーク抑制後のデータ信号列から減算して、前記リザーブド・トーンが前記規定値以内に収まったデータ信号列を出力する、
    ピーク抑制方法。

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