WO2005091538A1

WO2005091538A1 - ピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法

Info

Publication number: WO2005091538A1
Application number: PCT/JP2005/004669
Authority: WO
Inventors: Shinji Ueda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2005-09-29
Also published as: BRPI0509087A; EP1717979A1; CN1934814A; JP2005269550A; US20070188218A1

Abstract

　装置規模の増大および記憶領域の利用効率の低下を伴うことなく所望のピークファクタの実現を容易にすることができるピーク電力抑圧装置。この装置において、クリッピング部（１０２）は、クリッピング係数（ａ）に基づいて、送信信号のピーク電力を抑圧する。フィルタ部（１０３）は、クリッピング部（１０２）によりピーク電力が抑圧された送信信号の帯域を制限する。係数修正信号生成部（１１１）は、クリッピング部（１０２）に入力された送信信号の瞬時入力電力（Ｐｉｎ）およびフィルタ部（１０３）から出力された瞬時出力電力（Ｐｏｕｔ）をそれぞれ検知する。また、係数修正信号生成部（１１１）は、瞬時入力電力（Ｐｉｎ）および瞬時出力電力（Ｐｏｕｔ）に基づいて、クリッピング係数（ａ）の係数変更量（Δａ）を算出する。係数設定部（１０８）は、算出された係数変更量（Δａ）に基づいて、クリッピング係数（ａ）を変更する。

Description

明細書

ピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法

技術分野

[0001] 本発明は、例えばマルチキャリア信号などのピーク電力を抑圧するピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、高速無線伝送を実現可能な通信方式として、マルチパスやフェージングに強いマルチキャリア方式が注目を集めている。一般に、マルチキャリア方式では、複数のキャリアに重畳された送信信号が時間軸上で加算されるため、高いピーク電力が生じ得る。このようなマルチキャリア信号の高いピーク電力を抑圧するために、電力の上限を制限するクリッピングと呼ばれる処理が行われることがある。

[0003] 図 1は、クリッピングによりピーク抑圧を行う一般的なピーク電力抑圧装置の構成の例を示すブロック図である。図 1のピーク電力抑圧装置では、変調部 11で生成した変調信号に対して、クリッピング部 12でクリッピングを行う。フィルタ部 13では、クリツピングが施された変調信号の帯域制限を行う。帯域制限された変調信号は、ディジタルアナログ変換部（DZA変換部） 14でディジタルアナログ変換され、周波数変換部 15 で高周波信号に変換され、送信増幅部 16で増幅され、アンテナ 17を介して無線送信される (例えば、非特許文献 1参照)。

[0004] 上述のようなピーク電力抑圧装置においては、変調信号に対してクリッピングを行うことによりピーク電力を制限し（図 2)、クリッピングによって発生する不要な帯域外成分をフィルタにより除去することで、周波数スペクトラムの劣化を抑えつつピーク電力を抑圧するが、制限された電力の上限値 (閾値)を超えるピーク電力が、帯域外成分除去の結果として再び発生し得る（図 3)。

[0005] 再生成されるピーク電力を低減させ所望のピーク電力対平均電力（ピークファクタ）を実現することを目的とした従来のピーク電力抑圧装置としては、例えば特許文献 1 に記載されたものがある。図 4は、このピーク電力抑制装置の構成の例を示すブロック図である。図 4のピーク電力抑圧装置では、包絡線検出部 21で、入力信号の包絡線を検出し、比較部 22で、閾値設定部 23に格納され予め設定されている複数の閾値と包絡線を比較し、乗算器 25で、係数設定部 24に格納され各閾値に対応した抑圧係数を入力信号に乗じる。このようにして、フィルタおよび増幅器の出力においてピークファクタを制御し且つ不要帯域外輻射を抑えることを可能にしている。

特許文献 1 :特開 2003-298549号公報 (第 8頁、第 8図）

非特干文献 1： Effects of clipping and filtering on the performance of OFDM , Li, Xiaodong, IEEE Communications Letters, Vol.2, No.5, pp.131— 133, May 1998 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、従来のピーク電力抑圧装置においては、次のような問題がある。すなわち、従来のピーク電力抑圧装置では、送信される信号に所望の電力特性を持たせるために、抑圧係数のリストをテーブルとして一元的に記憶しておく必要がある。このため、ピーク電力と閾値の電力との差が大きい信号に対して高精度に電力制限をカロえようとすると、テーブルのサイズが膨大になる。これに伴ってテーブルの記憶領域を大きくすると、装置規模が増大してしまう。ところが、瞬時電力としてピーク電力に近い電力が発生する確率が非常に低い（例えば 10万分の 1一 100万分の 1以下)ため、このようなテーブルを記憶してぉ、たとしてもその記憶領域の利用効率は低、。

[0007] さらに、従来のピーク電力抑圧装置では、ピーク抑圧処理段のみの入出力電力特性を考慮に入れたピークファクタの制御が行われている。換言すれば、その他の処理段での入出力電力特性を考慮に入れたピークファクタの制御が行われてヽな、。したがって、出力電力の最大値が閾値電力を超過する「抑圧不足状態」が発生したり、閾値電力を超過した入力電力に対応する出力電力が閾値電力よりも小さくなる「過剰抑圧状態」が発生したりするため、所望のピークファクタを実現することが容易でない。

[0008] 本発明の目的は、装置規模の増大および記憶領域の利用効率の低下を伴うことなく所望のピークファクタの実現を容易にすることができるピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法を提供することである。

課題を解決するための手段 [0009] 本発明のピーク電力抑圧装置は、所定の抑圧係数に基づいて、送信信号のピーク電力を抑圧する抑圧手段と、前記抑圧手段によりピーク電力が抑圧された送信信号の帯域を制限する制限手段と、前記抑圧手段に入力された送信信号の入力電力および前記制限手段から出力された送信信号の出力電力をそれぞれ検知する検知手段と、検知された入力電力および出力電力に基づいて、前記抑圧係数の変更量を算出する算出手段と、算出された変更量に基づいて、前記抑圧係数を変更する変更手段と、を有する構成を採る。

[0010] 本発明のピーク電力抑圧方法は、所定の抑圧係数に基づいて、送信信号のピーク電力を抑圧する抑圧ステップと、前記抑圧ステップでピーク電力が抑圧された送信信号の帯域を制限する制限ステップと、前記抑圧ステップでピーク電力が抑圧される前の送信信号の入力電力および前記制限ステップで帯域が制限された後の送信信号の出力電力をそれぞれ検知する検知ステップと、前記検知ステップで検知した入力電力および出力電力に基づいて、前記抑圧係数の変更量を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出した変更量に基づいて、前記抑圧係数を変更する変更ステツプと、を有する構成を採る。

発明の効果

[0011] 本発明によれば、装置規模の増大および記憶領域の利用効率の低下を伴うことなく所望のピークファクタを実現することができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]従来のピーク電力抑圧装置の構成の例を示すブロック図

[図 2]従来のピーク電力抑圧装置におけるクリッピング部の出力波形の例を示す図

[図 3]従来のピーク電力抑圧装置におけるフィルタ部の出力波形の例を示す図

[図 4]従来のピーク電力抑圧装置の構成の他の例を示すブロック図

[図 5]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置の構成を示すブロック図

[図 6]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置における変調部の構成を示すプロック図

[図 7]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置におけるクリッピング部の構成を示すブロック図圆 8]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置における係数修正信号生成部の構成を示すブロック図

圆 9]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置における係数修正制御部の構成を示すブロック図

圆 10]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置における係数設定部の構成を示すブロック図

[図 11A]初期状態のクリッピング係数を用いたときのクリッピング部に対応する入出力電力特性を表す図

[図 11B]初期状態のクリッピング係数を用いたときのクリッピング部およびフィルタ部の組合せに対応する入出力電力特性を表す図

[図 12A]最適なクリッピング係数を用いたときのクリッピング部に対応する入出力電力特性を表す図

[図 12B]最適なクリッピング係数を用いたときのクリッピング部およびフィルタ部の組合せに対応する入出力電力特性を表す図

[図 13]抑圧不足状態が発生したときのクリッピング部およびフィルタ部の組合せに対応する入出力電力特性を表す図

[図 14]過剰抑圧状態が発生したときのクリッピング部およびフィルタ部の糸且合せに対応する入出力電力特性を表す図

[図 15]本発明の実施の形態 1において、クリッピング部に入力される OFDM信号の入力波形を示す図

[図 16]本発明の実施の形態 1において、クリッピング部から出力される OFDM信号の出力波形を示す図

[図 17]本発明の実施の形態 1において、フィルタ部から出力される OFDM信号の出力波形を示す図

圆 18]本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置における係数修正信号生成部の構成を示すブロック図

圆 19]本発明の実施の形態 3に係る無線送信装置における変調部の構成を示すブロック図 [図 20]本発明の実施の形態 4に係る無線送信装置における変調部の構成を示すブロック図

[図 21]本発明の実施の形態 5に係る無線送信装置におけるクリッピング動作を説明するフロー図

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

[0014] (実施の形態 1)

図 5は、本発明の実施の形態 1に係るピーク電力抑圧装置を適用した無線送信装置の構成を示すブロック図である。

[0015] 図 5の無線送信装置 100は、送信データを変調する変調部 101と、クリッピング係数に基づ、て変調信号に対してクリッピングを行うクリッピング部 102と、切替可能な複数の入出力電力特性を有し、クリッピングされた変調信号の帯域を制限するフィルタ部 103と、帯域制限された変調信号をディジタルアナログ変換する DZA変換部 1 04と、ディジタルアナログ変換された変調信号を高周波信号に変換する周波数変換部 105と、周波数変換された変調信号を増幅する送信増幅部 106と、クリッピング部 102でのクリッピングに使用されるクリッピング係数の設定および変更を行う係数設定部 108と、システム (本実施の形態では、変調部 101およびフィルタ部 103の組合せ )の切り替えに基づく制御を行うシステム切替部 109と、クリッピング係数の修正の実行および休止を制御する係数修正制御部 110と、クリッピング部 102に入力される変調信号の入力電力およびフィルタ部 103から出力される変調信号の出力電力を検知してクリッピング係数の修正量を算出する係数修正信号生成部 111と、を有する。

[0016] また、図 6は、変調部 101の内部構成を示すブロック図である。変調部 101は、切替可能な複数の変調方式を有しすなわち切替可能な複数の入出力電力特性を有し送信データに対して一次変調を施す一次変調部 121と、一次変調により得られた変調信号をシリアルパラレル変換するシリアルパラレル変換部（SZP変換部） 122と、シリアルパラレル変換された変調信号に対して逆離散フーリエ変換を施す逆離散フ一リエ変換部 (IDFT部） 123と、逆離散フーリエ変換された変調信号をパラレルシリアル変換するパラレルシリアル変換部（PZS変換部） 124と、パラレルシリアル変換された変調信号にガードインターバルを付加するガードインターノレ付加部 125と、変調信号に付加されたガードインターバルに対して所定のランプガード処理を施すランプガード処理部 126と、を有する。すなわち、本実施の形態の変調部 101では OFD M (Orthogonal Frequency Division Multiplexリ号力 S生成される。

[0017] また、図 7は、クリッピング部 102の内部構成を示すブロック図である。クリッピング部 102は、変調部 101から入力された OFDM信号の入力電力を検知する電力検知部 131と、所定の閾値を記憶する閾値記憶部 132と、電力検知部 131により検知された入力電力の値から閾値記憶部 132に記憶された閾値を減算する第一の減算器 133 と、第一の減算器 133の減算結果と係数設定部 108から入力されるクリッピング係数との積を算出する第一の乗算器 134と、閾値記憶部 132に記憶された閾値力も第一の乗算器 134の乗算結果を減算する第二の減算器 135と、第一の減算器 133の減算結果の正負（本実施の形態では、ゼロ以上か否か）に応じて、電力検知部 131により検知された入力電力および第二の減算器 135の減算結果のいずれかを選択し出力するセレクタ 136と、電力検知部 131により検出された入力電力でセレクタ 136 の出力を除算する除算器 137と、除算器 137の除算結果を重みとして、当該重みを変調部 101から入力された OFDM信号に乗算する第二の乗算器 138と、を有する。

[0018] また、図 8は、係数修正信号生成部 111の内部構成を示すブロック図である。係数修正信号生成部 111は、変調部 101から入力された OFDM信号の入力電力を検知する第一の信号電力検知部 141と、当該 OFDM信号に対応し且つフィルタ部 103 力も出力された OFDM信号の出力電力を検知する第二の信号電力検知部 142と、所定の閾値を記憶する閾値記憶部 143と、第一の信号電力検知部 141により検知された入力電力から閾値記憶部 143に記憶された閾値を減算する第一の減算器 144 と、第二の信号電力検知部 142により検知された出力電力から閾値記憶部 143に記憶された閾値を減算する第二の減算器 145と、第一の減算器 144の減算結果の正負（本実施の形態では、ゼロよりも大力否か)を判定する正負判定部 146と、第一の減算器 144の減算結果が正であるときに第一の減算器 144の減算結果で第二の減算器 145の減算結果を除算する除算器 147と、除算器 147の除算結果を最大値記憶部 149に記憶された最大値と比較する大小比較部 148と、当該最大値を記憶する最大値記憶部 149と、除算器 147の除算結果が最大値記憶部 149に記憶された最大値よりも大きい場合に、当該除算結果で当該最大値を更新して設定する最大値設定部 150と、最大値記憶部 149に記憶された最大値を所定の時間間隔にて取得する最大値取得部 151と、所定のフィードバック係数を記憶するフィードバック係数記憶部 152と、最大値取得部 151により取得された最大値にフィードバック係数を乗算し、この乗算結果を示すクリッピング係数修正信号を係数修正制御部 110に出力する乗算器 153と、係数修正制御部 110から入力された休止信号を受信し、これを受信したときにクリッピング係数修正信号の生成動作を休止させる一方、これを受信しな、ときにクリッピング係数修正信号の生成動作を実行させる動作制御部 154と、を有する。

また、図 9は、係数修正制御部 110の内部構成を示すブロック図である。係数修正制御部 110は、所定の閾値を記憶する閾値記憶部 161と、係数修正信号生成部 11 1から入力されたクリッピング係数修正信号を閾値記憶部 161に記憶された閾値と比較する比較部 162と、入力されたクリッピング係数修正信号に示された値が当該閾値よりも小であるという比較結果が得られた回数を計数し合計値を出力するカウンタ 16 3と、カウンタ 163の出力が所定の閾値を超過した力否かを判定し、当該出力が閾値を超過しているときに 1を、そうでないときは 0をそれぞれ継続的に出力する判定部 1 64と、判定部 164の出力値が継続的に 1であるときにその時間長を測定し、測定された時間長が規定の長さになったときに 1を出力し、そうでないときは常に 0を出力するタイマー部 166と、外部力入力される休止指示信号（1または 0を示す)と判定部 16 4の出力との論理和を出力する OR回路 167と、タイマー部 166の出力が 1になったときにカウンタ 163および休止信号記憶部 169に保持された値をリセットして 0にするリセット部 165と、 OR回路 167の出力を記憶するとともに休止信号（1または 0を示す）として係数修正信号生成部 111に出力する休止信号記憶部 169と、ゼロ信号を生成し出力するゼロ信号生成部 168と、休止信号記憶部 169の出力が 1であるときにゼロ信号生成部 168の出力をクリッピング係数修正信号として選択する一方、休止信号記憶部 169の出力が 0であるときに係数修正信号生成部 111からのクリッピング係数修正信号を選択し、選択された信号を係数設定部 108に出力するセレクタ 170と、を有する。

[0020] また、図 10は、係数設定部 108の内部構成を示すブロック図である。係数設定部 1 08は、変調部 101の個々の変調方式およびフィルタ部 103の個々の入出力電力特性の組合せに対して予め計算されたクリッピング係数 (初期値)のリストをテーブルとして格納し、システム切替部 109から入力されたシステム切替信号に応じたクリツピング係数を当該テーブルの中力読み出して出力するクリッピング係数テーブル記憶部 181と、クリッピング係数記憶部 184に記憶された値および係数修正制御部 110から入力されたクリッピング係数修正信号に示された値の和を算出し出力する加算器 1 82と、システム切替部 109からシステム切替信号が入力されたときにはクリッピング係数テーブル記憶部 181の出力を選択する一方、そうでないときには加算器 182の出力を選択するセレクタ 183と、元の値をセレクタ 183の選択値に置き換え当該選択値を記憶することによりクリッピング係数を更新するとともに、当該選択値をクリッピング係数としてクリッピング部 102に出力するクリッピング係数記憶部 184と、を有する。

[0021] 次いで、上記構成を有する無線送信装置 100における動作について説明する。まず、クリッピング係数の修正動作にっ、て説明する。

[0022] まず、変調部 101で OFDM信号が生成されクリッピング部 102に入力される。このとき、係数修正信号生成部 111の第一の信号電力検知部 141で、入力されたときの OFDM信号の電力（以下「瞬時入力電力 Pin」と言う）が検知される。

[0023] 一方、このときクリッピング部 102では、電力検知部 131で、入力されたときの OFD M信号の電力（以下「瞬時入力電力 P」と言う）が検知される。なお、瞬時入力電力 P と瞬時入力電力 Pinとは実質的に同値である。そして、第一の減算器 133では、検知された瞬時入力電力 Pと閾値記憶部 132に記憶されている閾値 Pthとの差分 P— Pth を算出する。そして、第一の乗算器 134で、係数設定部 108内のクリッピング係数記憶部 184から与えられたクリッピング係数 aと差分 P-Pthとの積 (以下「電力修正量 Δ PJと言う）を次の (式 1)により算出する。

A p = a X (P—Pth)…（式 1)

[0024] そして、第二の減算器 135にて、閾値 Pth力電力修正量 Δ ρを次の（式 2)を用いて差し引くことにより修正電力 Ρ 'を算出する。 P，=Pth— Δ ρ …（式 2)

[0025] そして、セレクタ 136にて、差分 Ρ— Pth≥0のときは Ρ，を、差分 P— Pthく 0のときには Pを、選択して出力する。そして、除算器 137で、セレクタ 136の出力を瞬時入力電力 Pで割ることにより重みを算出する。そして、第二の乗算器 138で、算出された重みを、変調部 101から入力された OFDM信号に乗じる。そして、第二の乗算器 138 での乗算結果物たる OFDM信号がフィルタ部 103に出力される。このようにして、 O FDM信号の電力をセレクタ 136の出力値でクリッピングしたことと同等の効果が得られる。

[0026] フィルタ部 103では、クリッピング部 102から入力された OFDM信号の帯域を制限することにより、クリッピング部 102でのクリッピングの際に生じた不要帯域外成分を除去する。そして、帯域制限された OFDM信号は DZA変換部 104に出力される。このとき、係数修正信号生成部 111の第二の信号電力検知部 142で、出力されたときの OFDM信号の電力（以下「瞬時出力電力 Pout」と言う）を検知する。

[0027] 係数修正信号生成部 111において、第一の信号電力検知部 141で検知された瞬時入力電力 Pinは、第一の減算器 144に入力されるとともに、第二の信号電力検知部 142で検知された瞬時出力電力 Poutは、第二の減算器 145に入力される。第一の減算器 144では、次の（式 3)を用いて、瞬時入力電力 Pinと閾値記憶部 143に記憶された閾値 Pthとの差分 Δ Pinを算出する。一方、第二の減算器 145では、次の（式 4)を用いて、瞬時出力電力 Poutと閾値 Pthとの差分 Δ Poutを算出する。

Δ Pin = Pin— Pth …（式 3)

Δ Pout = Pout— Pth …（式 4)

[0028] そして、正負判定部 146で、 Δ Pinが正の値であるか否かの判定が行われる。正であると判定された場合、正負判定部 146は除算器 147を動作させる。除算器 147は、次の（式 5)を用いて、第二の減算器 145の減算結果を第一の減算器 144の減算結果で除算する。これにより、クリッピング部 102での抑圧不足状態および過剰抑圧状態を検出する。すなわち、検出される抑圧不足状態や過剰抑圧状態は、クリッピング部 102およびフィルタ部 103の組合せに対応する入出力電力特性における傾き成分 (以下「傾き x」と言う）として表される。よって、傾き Xに対応する修正量を算出した場合に、これらの状態が解消されるようなクリッピング係数 aを算出することが可能となる χ= Δ Pout/ Δ Pin …（式 5)

[0029] そして、大小比較部 148で、最大値記憶部 149に記憶されて、る値と傾き xとを比較する。比較の結果、傾き Xの方が大きいとき、最大値設定部 150は、最大値記憶部 149に記憶されている値を傾き Xに更新する。このような処理を所定期間継続することにより当該所定期間内の傾き Xの最大値 yが求められる。最大値取得部 151は、所定の時間間隔にて最大値記憶部 149に記憶されて、る最大値 yを取り出す。取り出された最大値 yは、乗算器 153にて、次の（式 6)により、フィードバック係数記憶部 152 に記憶されて、る所定のフィードバック係数 mと乗算される。この乗算結果はクリッピング係数 aの修正量 (以下「係数修正量 Δ ajと言う）であり、係数修正量 Δ aを示すタリッビング係数修正信号が、係数修正制御部 110に出力される。

A a=m X y …（式 6)

[0030] 係数修正制御部 110にお、ては、係数修正信号生成部 111から入力されたクリツビング係数修正信号に対して、後述する係数修正制御が行われ、係数修正制御されたクリッピング係数修正信号が、係数設定部 108に出力される。

[0031] 係数設定部 108においては、加算器 182で、係数修正制御部 110から入力されたクリッピング係数修正信号に示された係数修正量 Δ aが、次の（式 7)により、クリツピング係数記憶部 184に記憶されて、るクリッピング係数 aに加算され、新たなクリツピング係数 aとされる。システム切替部 109からシステム切替信号が入力されないとき、加算結果としてのクリッピング係数 aは、セレクタ 183によって選択され、クリッピング係数記憶部 184に出力される。クリッピング係数記憶部 184は、セレクタ 183からクリツピング係数 aが入力されたとき、そのときまで記憶されて！、たクリッピング係数 aを新たに入力されたクリッピング係数 aで更新し、入力されたクリッピング係数 aを記憶する。このとき、クリッピング係数記憶部 184に入力されたクリッピング係数 aは、係数修正動作により得られた適正な係数として、クリッピング部 102の第一の乗算器 134に出力される a+ A a = a …（式 7) [0032] このように、クリッピング係数 aの更新処理を行うことにより、繰り返し行われるクリッピング係数 aの修正処理を簡略ィ匕することができ、無線送信装置 100全体の負荷を軽減するとともに、クリッピング部 102およびフィルタ部 103の組合せに対応する入出力電力特性の経時変動に対して、追従性良くクリッピング係数 aの修正を行うことができる。

[0033] ところで、システム切替部 109からシステム切替信号が入力されたときは、当該システム切替信号に示された情報に応じたクリッピング係数 aが、クリッピング係数テープル記憶部 181からセレクタ 183に入力される。この場合、セレクタ 183は、クリッピング係数テーブル記憶部 181から入力されたクリッピング係数 aを選択し、クリッピング係数記憶部 184に出力する。

[0034] 例えば、変調部 101における変調方式が変更された場合、これに伴って入出力電力特性が切り替えられる。このとき、切替後の入出力電力特性に応じたクリッピング係数 aが選択される。よって、変調方式の変更による入出力電力特性の切替に対して、追従性良くクリッピング係数 aを修正することができる。また、例えば、フィルタ部 103 の入出力電力特性が切り替えられた場合も、切替後の入出力電力特性に応じたタリッビング係数 aが選択される。よって、フィルタ部 103の入出力電力特性の切替に対して、追従性良くクリッピング係数 aを修正することができる。

[0035] 上述の係数修正によりクリッピング係数が最適化され適切なクリッピングが行われることは、 OFDM信号の入出力電力特性図を用いて説明すると明確となる。以下、タリッビング係数を、初期値 (a = 0)力最適値に修正する場合について説明する。

[0036] クリッピング係数 aが初期状態すなわち 0のとき、クリッピング部 102では一定のクリツビングレベル（閾値 Pth)にて電力制限が施されるため、クリッピング部 102に対応する入出力電力特性において、瞬時入力電力 Pが閾値 Pthを超過するときにフィルタ部 103に出力される OFDM信号の修正電力 P'は Pthで一定となる（図 11A)。

[0037] このとき、クリッピング部 102およびフィルタ部 103の組合せに対応する入出力電力特性では、図 11Bに示すように、瞬時入力電力 Pが閾値 Pthを超過する領域において傾き成分 (ここでは「傾き k」と言う）が発生することとなる。この傾き kはフィルタ部 10 3により再生成された電力成分 (クリッピング部 102で抑圧された電力成分の一部または全部）を表している。

[0038] これに対処するために、係数修正信号生成部 111では、傾き kを検出することにより、これを解消するような係数修正量 Δ aが計算され、係数設定部 108では、次のクリツビング係数 a ( = 0+ A a)が計算される。このようにクリッピング係数 aの修正を繰り返すことにより、最適なクリッピング係数 aが求められる。

[0039] 最適なクリッピング係数 aが算出されたとき、クリッピング部 102の前後の入出力電力特性は、図 12Aに示すように、瞬時入力電力 Pが閾値 Pthを超過する領域において、傾き kと逆方向の傾きを持つ成分 (以下「傾き k'」と言う）を有することとなる。

[0040] この傾き k，に関して、好ましくは k， =-kである。この場合、フィルタ部 103でのフィルタ処理の結果として電力成分が再生成されても、 k+k' =0であるため、クリツピング部 102およびフィルタ部 103の組合せに対応する入出力電力特性は、瞬時入力電力 Pが閾値 Pthを超過する領域において、瞬時出力電力 Poutが閾値 Pthと等しいレベルとなる（図 12B)。

[0041] また、傾き kに関して、発生した傾き kが正の値を有する場合と負の値を有する場合と力 Sある。図 13に示すように、正の値を有する傾き kは、クリッピング係数 aの現在値が最適値よりも小であること、すなわち、抑圧量が不足した状態にあることを示している。さらに、傾き kの絶対値は、抑圧不足状態の程度を表し、現在値と最適値との乖離（係数の不足分）に比例する。一方、図 14に示すように、負の値を有する傾き kは、タリッビング係数 aの現在値が最適値よりも大であること、すなわち、抑圧量が過剰の状態にあることを示している。さらに、傾き kの絶対値は、抑圧過剰状態の程度を表し、現在値と最適値との乖離 (係数の過剰分）に比例する。

[0042] したがって、上述の係数修正を行うことにより、クリッピング係数 aは最適値に近づけられていくこととなる。本実施の形態では、係数修正量 Δ aは、検出された傾き kの最大値に所定のフィードバック係数 mを乗算することにより算出される。すなわち、フィードバック係数 mは、検出された傾き kからクリッピング係数 aを最適値に近づけるような値に設定されている。

[0043] 続いて、クリッピング係数 aが最適化され適切なクリッピングが行われるときの、 OFD M信号の波形の変化について説明する。変調部 101で生成された OFDM信号が、図 15に示すように、時間軸上で、閾値 Pthを超過する瞬時入力電力 P (ピーク電力）を部分的に持つと仮定する。このとき、クリッピング部 102では、時間軸上で閾値 Pth を超過していた部分に対して (換言すれば、瞬時入力電力 Pが閾値 Pthを超過する時刻にて)クリッピングが施される。このクリッピングの結果、この部分は、図 16に示すように、 Pth— Δ ρの電力（つまり閾値 Pthよりも小さい電力）を有することとなる。そして、クリッピング後の OFDM信号は帯域制限される。電力修正量 Δ ρは、フィルタ部 10 3で再生成される電力成分の大きさを考慮に入れている。したがって、フィルタ部 103 でのフィルタ処理の結果として電力成分が再生成されても、閾値 Pthを超過して、た部分の瞬時出力電力 Poutは最終的に閾値 Pthに略等しくなる（図 17)。

[0044] 次、で、係数修正制御部 110での係数修正制御につ、て説明する。

[0045] まず、係数修正信号生成部 111で生成されたクリッピング係数修正信号は比較部 1 62およびセレクタ 170に入力される。比較部 162では、クリッピング係数修正信号に示された係数修正量 Δ aを、閾値記憶部 161に記憶された閾値 athと比較する。比較の結果として、く athのときは 1が、 A a≥athのときは 0が、出力される。カウンタ 1 63は、比較部 162の出力値を計数し合計値を出力する。

[0046] そして、判定部 164は、カウンタ 163の出力が規定の閾値を超過した力否かを判定する。判定の結果、カウンタ 163の出力が規定の閾値を超過したとき、その持続時間がタイマー部 ₁₆₆で計測される。計測された持続時間が規定時間に到達した場合、その旨が OR回路 167を経由して休止信号記憶部 169に通知され、さらにセレクタ 1 70にも通知される。この場合、セレクタ 170は、入力されたクリッピング係数修正信号の代わりに、ゼロ信号生成部 168からのゼロ信号を選択し、これをクリッピング係数修正信号として係数設定部 108に出力する。つまり、係数修正量 Δ aが、規定時間にわたり安定的に低レベルの状態を維持した場合は、係数修正量 Δ aの値を 0とする。これによりクリッピング係数 aが修正されなくなる。したがって、精度の良い状態でクリツビング係数 aが安定して、るときには、クリッピング係数 aの修正処理を休止させることができ、無線送信装置 100全体の消費電力を抑えることができる。

[0047] また、外部から休止指示信号が入力された場合は、その旨が OR回路 167を経由して休止信号記憶部 169に通知され、さらにセレクタ 170にも通知される。これ以降の動作は上記と同様である。

[0048] また、上述のような OR回路 167から休止信号記憶部 169への通知が発生した場合、休止信号記憶部 169は、休止信号を係数修正信号生成部 111に出力する。休止信号は、係数修正信号生成部 111にクリッピング係数修正信号生成動作を休止させるための信号である。休止信号は、係数修正信号生成部 111の動作制御部 154によつて受信され、このとき、動作制御部 154は、上述のクリッピング係数修正信号生成動作を休止させる。このようにして、所望のタイミングで係数変更量 Δ aの算出を休止させ、ひいてはクリッピング係数 aの修正処理を休止させることができ、無線送信装置 100全体の消費電力を抑えることができる。

[0049] 一方、上述のような OR回路 167から休止信号記憶部 169への通知が発生しない場合、係数修正量 Δ aが低レベルの状態で安定していないと認識される。したがって、休止信号記憶部 169による休止信号の出力が行われないので、係数修正信号生成部 111でのクリッピング係数修正信号生成動作は実行される。また、係数修正制御部 110のセレクタ 170は、係数修正信号生成部 111から入力されたクリッピング係数修正信号をそのまま係数設定部 108に出力する。

[0050] このように、本実施の形態によれば、瞬時入力電力 P (Pin)および瞬時出力電力 P outに基づいて、クリッピング係数 aの係数修正量 Δ aを算出するため、抑圧係数用の膨大なテーブルが不要となり、クリッピング部 102およびフィルタ部 103の組合せに対応する入出力電力特性を考慮に入れたピークファクタの制御が可能となり、さらに、瞬時の実測値である瞬時入力電力 P (Pin)および瞬時出力電力 Poutに基づくクリツビング係数 aを使用することが可能となり、よって、装置規模の増大および記憶領域の利用効率の低下を伴うことなく所望のピークファクタの実現を容易にすることができる。

[0051] なお、電力差の算出に関して、単位として dBを用いても良いし、真値を用いた計算が行われても良い。

[0052] また、処理される送信データは、単純なシンボルの列であっても良!ヽし、符号分割多元接続 (CDMA)信号であっても良ヽ。

[0053] (実施の形態 2) 図 18は、本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置における係数修正信号生成部の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態で説明する無線送信装置は実施の形態 1で説明した図 5の無線送信装置と同一の基本的構成を有する。また、本実施の形態の係数修正信号生成部も、実施の形態 1で説明したものと同様の基本的構成を有する。よって、実施の形態 1で説明したものと同一のまたは対応する構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

[0054] 図 18の係数修正信号生成部 111は、実施の形態 1で説明した第一の信号電力検知部 141、第二の信号電力検知部 142、閾値記憶部 143、第一の減算器 144、第二の減算器 145、フィードバック係数記憶部 152、乗算器 153および動作制御部 15 4を有する。これら以外に、係数修正信号生成部 111は、予め設定された電力範囲を記憶する範囲設定部 203と、第一の減算器 144の減算結果を当該電力範囲と比較することにより当該減算結果が当該電力範囲内にあるか否かを判定する比較部 2 01と、最大値記憶部 204に記憶された値のうち第一の減算器 144の減算結果に対応するものと第二の減算器 145の減算結果との互いの大小を比較する大小比較部 2 02と、大小比較部 202による比較の結果として第二の減算器 145の減算結果の方が大きいときに、第一の減算器 144の減算結果に対応する最大値記憶部 204の値を更新する最大値設定部 206と、第二の減算器 145の減算結果の最大値を第一の減算器 144の減算結果に対応づけてテーブルとして記憶する最大値記憶部 204と、所定の時間間隔にて、最大値記憶部 204に記憶された値に対して線形近似を行う線形近似部 205と、を有する。

[0055] 次、で、上記構成を有する係数修正信号生成部 111におけるクリッピング係数修正信号生成動作につ!、て説明する。

[0056] 範囲設定部 203に記憶されている電力範囲は、例えば、瞬時入力電力 Pinが比較的出現頻度の高、値を有して、る力否かを判定できるような値に、予め設定されてヽる。この場合、瞬時入力電力 Pinが比較的出現頻度の高い値を有しているとき、第一の減算器 144の減算結果である差分 Δ Pinはその電力範囲に属することとなる。これにより、比較的出現頻度の高い電力範囲のみを係数変更量 Δ aの算出の対象とすることができ、算出処理を省力化することができる。 [0057] また、線形近似部 205では、最大値記憶部 204に記憶された値に対する線形近似が行われる。この線形近似により、抑圧不足状態および過剰抑圧状態が、一次関数の傾き成分 (つまり傾き y)として算出される。なお、線形近似の方法としては、例えば最小二乗法が挙げられる力これに限定されるものではない。

[0058] このように、本実施の形態によれば、抑圧不足状態および過剰抑圧状態を線形近似するため、線形近似の結果 (傾き y)力も適切なクリッピング係数 aを効率的に導出することができる。

[0059] なお、処理される送信データは、単純なシンボルの列であっても良!、し、符号分割多元接続 (CDMA)信号であっても良ヽ。

[0060] (実施の形態 3)

図 19は、本発明の実施の形態 3に係る無線送信装置における変調部の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態の無線送信装置は、実施の形態 1で説明した図 5の無線送信装置と同一の基本的構成を有する。よって、実施の形態 1で説明したものと同一のまたは対応する構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

[0061] 図 19の変調部 101は、シリアルデータである送信データを 1個以上 (本実施の形態では、 n個とする）のパラレルデータに変換する S/P変換部 301と、送信データにおける個々のパラレルデータをそれぞれ拡散処理する拡散部 302— 1、 302— 2、 302- 3、 · ··、 302— nと、各拡散部 302— 1一 302— nによる拡散処理結果に対してそれぞれ変調処理を行う変調器 303— 1、 303—2、 303—3、…ゝ 303— nと、各変調器 303— 1 一 303— nによる変調結果を合成する合成部 304と、を有する。

[0062] 上記構成を有する変調部 101にお、て、パラレルデータに変換された送信データが拡散部 302— 1一 302— nで拡散されることにより、各パラレルデータの信号帯域幅が広げられる。そして、各変調器 303— 1一 303— nにて、異なる周波数を有する信号を、各拡散部 302— 1一 302— nの出力で変調する。そして、合成部 304でその変調結果が合成され、直接拡散マルチキャリア信号としてクリッピング部 102に出力される

[0063] このように、本実施の形態によれば、ピークファクタの大き、直接拡散マルチキヤリァ信号を無線送信する場合にぉ、て、所望のピークファクタの実現を容易にすることができる。

[0064] なお、処理される送信データは、単純なシンボルの列であっても良!、し、符号分割多元接続 (CDMA)信号であっても良ヽ。

[0065] (実施の形態 4)

図 20は、本発明の実施の形態 4に係る無線送信装置における変調部の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態の無線送信装置は、実施の形態 1で説明した図 5に無線送信装置と同一の基本的構成を有する。よって、実施の形態 1で説明したものと同一のまたは対応する構成要素には、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

[0066] 図 20の変調部 101は、シリアルデータである送信データを 1個以上 (本実施の形態では、 n個とする）のパラレルデータに変換する SZP変換部 401と、送信データにおける個々のパラレルデータに対してそれぞれ変調処理を行う変調器 402— 1、 402-2 、 402-3,…ゝ 402— nと、各変調器 402— 1— 402— nによる変調結果を合成する合成部 403と、を有する。

[0067] 上記構成を有する変調部 101では、各変調器 402— 1一 402— nにて、異なる周波数を有する信号を、送信データの個々のパラレルデータで変調する。そして、合成部 403でその変調結果が合成され、マルチキャリア信号としてクリッピング部 102に出力される。

[0068] このように、本実施の形態によれば、ピークファクタの大き、マルチキャリア信号を無線送信する場合にぉヽて、所望のピークファクタの実現を容易にすることができる

[0069] なお、処理される送信データは、単純なシンボルの列であっても良!、し、符号分割多元接続 (CDMA)信号であっても良ヽ。

[0070] (実施の形態 5)

図 21は、本発明の実施の形態 5に係る無線送信装置におけるクリッピング処理動作を説明するためのフロー図である。なお、本実施の形態の無線送信装置は、実施の形態 1で説明した無線送信装置と同一の基本的構成を有する。よって、各構成要素の詳細な説明を省略する。

[0071] ステップ ST1000では、変調信号の 1サンプル（処理サンプル）につ、て、瞬時入力電力 Pが検知される。なお、この変調信号は、時間離散的 (ディジタル)な変調信号である。

[0072] そして、ステップ ST1010では、閾値 Pthを用いて、検知された瞬時入力電力 Pと閾値 Pthとの差分 P— Pthを算出する。そして、ステップ ST1020では、差分 P— Pthの正負を判定する。差分 P— Pthが正でない場合、このサンプルに対する処理フローは終了する。一方、差分 P— Pthが正の場合、ステップ ST1030に進む。

[0073] ステップ ST1030では、算出されたクリッピング係数 aを用いて、差分 P— Pthとクリツビング係数 aとの積を算出する。これにより抑圧レベルである電力修正量 Δ ρが算出される。そして、ステップ ST1040では、閾値 Pthを用いて、閾値 Pthから電力修正量 Δ ρを差し引くことにより、クリッピング部 102からの出力電力である修正電力 P'を算出する。

[0074] そして、ステップ ST1050では、修正電力 P'と瞬時入力電力 Ρとの比を計算することによりクリッピング重みを取得する。続いて、ステップ ST1060では、取得されたタリッビング重みを、処理サンプルに掛け合わせることで、元の変調信号の瞬時電力を Ρ ，に変換する。

[0075] なお、クリッピング係数 aは、クリッピング部 102およびフィルタ部 103の組合せに対応する入出力電力特性が意図したピークファクタとなるように、例えば上記の実施の形態で説明した方法に従い、一次関数の形で適応的に求められたものである。

[0076] このように、本実施の形態によれば、一次関数の形で適応的に求められた最適なクリツビング係数 aに基づいてクリッピングを行うことにより、ピークファクタの大きい変調信号を無線送信する場合にぉ、て、所望のピークファクタの実現を容易にすることができる。

[0077] 本明細書は、 2004年 3月 22日出願の特願 2004— 082906に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0078] 本発明のピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法は、装置規模の増大および記憶領域の利用効率の低下を伴うことなく所望のピークファクタの実現を容易にする効果を有し、例えばマルチキャリア信号などのピーク電力の抑圧にぉ、て有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 所定の抑圧係数に基づいて、送信信号のピーク電力を抑圧する抑圧手段と、前記抑圧手段によりピーク電力が抑圧された送信信号の帯域を制限する制限手段と、

前記抑圧手段に入力された送信信号の入力電力および前記制限手段から出力された送信信号の出力電力をそれぞれ検知する検知手段と、

検知された入力電力および出力電力に基づいて、前記抑圧係数の変更量を算出する算出手段と、

算出された変更量に基づいて、前記抑圧係数を変更する変更手段と、を有するピーク電力抑圧装置。

[2] 前記算出手段は、

検知された入力電力および出力電力に基づいて、前記抑圧手段によるピーク電力抑圧の不足状態および過剰状態の少なくともいずれか一方を示す数値を算出する状態値算出手段を有し、

算出された数値に基づいて、前記抑圧係数の変更量の算出を行う、

請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置。

[3] 前記状態値算出手段は、

検知された入力電力および出力電力に対して所定の線形近似を行うことにより、前記数値の算出を行う、

請求の範囲 2記載のピーク電力抑圧装置。

[4] 前記算出手段は、

検知された入力電力が所定の範囲内である力否かを判定する判定手段を有し、前記状態値算出手段は、

検知された入力電力および出力電力のうち、前記範囲内の入力電力および当該入力電力に対応する出力電力に基づ!ヽて、前記数値の算出を行う、

請求の範囲 2記載のピーク電力抑圧装置。

[5] 前記変更手段は、

算出された変更量に基づいて、前記抑圧係数を更新する更新手段を有する、請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置。

[6] 可変の入出力電力特性を有する変調手段を有し、

前記変更手段は、

前記入出力電力特性に応じた抑圧係数を係数テーブルとして記憶する記憶手段を有し、

前記変調手段の入出力電力特性が切り替えられた場合に、前記記憶手段に記憶された係数テーブルに基づ、て、前記抑圧係数を変更する、

請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置。

[7] 前記制限手段は、可変の入出力電力特性を有し、

前記変更手段は、

前記制限手段の入出力電力特性が切り替えられた場合に、前記記憶手段に記憶された係数テーブルに基づ、て、前記抑圧係数を変更する、

請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置。

[8] 前記変更手段は、

変更量算出の休止を示す休止信号を受信する受信手段を有し、

前記休止信号が受信された場合、変更量の算出を休止する、

請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置。

[9] 算出された変更量が所定レベルよりも小さい状態で安定していることを検出する安定検出手段と、

算出された変更量の安定が検出された場合に、前記休止信号を前記受信手段に送信する送信手段と、

を有する請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置。

[10] 請求の範囲 1記載のピーク電力抑圧装置を有する無線送信装置。

[11] 所定の抑圧係数に基づいて、送信信号のピーク電力を抑圧する抑圧ステップと、前記抑圧ステップでピーク電力が抑圧された送信信号の帯域を制限する制限ステップと、前記抑圧ステップでピーク電力が抑圧される前の送信信号の入力電力および前記制限ステップで帯域が制限された後の送信信号の出力電力をそれぞれ検知する検知ステップと、

前記検知ステップで検知した入力電力および出力電力に基づ！ヽて、前記抑圧係数の変更量を算出する算出ステップと、

前記算出ステップで算出した変更量に基づいて、前記抑圧係数を変更する変更ステツプと、

を有するピーク電力抑圧方法。