WO2006025213A1 - ピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法 - Google Patents

Abstract

　受信側装置の受信誤り率特性を向上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、入力された信号に対してクリッピングを行うことによって、信号のピーク電力を抑圧する。減算回路（１０４）は、ピーク電力を抑圧された信号の帯域内歪み成分を抽出する。減算回路（１１１）は、抽出された帯域内歪み成分を、ピーク電力を抑圧された信号から減算することによって、ピーク電力を抑圧された信号の帯域内に残留していた歪み成分を除去する。

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、ピーク電力抑圧装置およびピーク電力抑圧方法に関し、特に、 OFDM

(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重）方式の無線送信 装置にて用いられ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、移動体通信においては高速大容量通信への需要が高まってきており、これ を実現するための変調方式として例えば OFDM方式が注目されている。 OFDM方 式では、複数のサブキャリアが周波数軸上に直交配置されたマルチキャリア信号が 使用される。マルチキャリア信号は、複数キャリアの合成によって得られるため、高い ピーク電力を生じることがある。ピーク電力の大きさを示す指標としては例えば PAPR (Peak to Average Power Ratio :ピーク電力対平均電力比）値が用いられるが、 OFD M方式ではサブキャリア数が多くなるほどこの PAPR値も大きくなる。

[0003] 従来、ピーク電力を抑圧する方式には、例えば特許文献 1に記載されたクリッピング アンドフィルタリング法と呼ばれるものがある。図面を参照しながらクリッピングアンドフ ィルタリング法の動作を説明する。図 1はクリッピングアンドフィルタリング法を実現す る従来のピーク電力抑圧装置の構成の一例を示すブロック図である。送信信号の振 幅値が、図 2に示すように、予め設定された閾値よりも大きくなつたとき、その振幅値 はクリッピング部 11のクリッピングによって制限される。この処理を周波数軸で見ると、 図 3Aに示すスペクトルを有する送信信号に対してクリッピングを行うことによる歪み成 分が、図 3Bに示すように、送信信号の帯域内および帯域外に現れる。隣接チャネル への干渉となり得る帯域外歪み成分は、フィルタリング部 12によって除去され、図 3C に示すようなスペクトルを有する送信信号が得られる。

特許文献 1 :特開 2002— 185432号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0004] し力しながら、上記従来のピーク電力抑圧装置においては、送信信号の帯域外歪 みはフィルタリングによって除去することができても、送信信号の帯域内歪みはフィル タリングによって除去することができず、帯域内歪みがそのまま送信信号に残留して しまう。よって、歪み成分が帯域内に残留した信号が通信相手装置に送信された場 合、通信相手装置の受信誤り率特性が劣化してしまうという問題があった。

[0005] 本発明の目的は、受信側装置の受信誤り率特性を向上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

[0006] 本発明のピーク電力抑圧装置は、信号のピーク電力を抑圧する抑圧手段と、ピー ク電力を抑圧された信号の帯域内歪み成分を抽出する抽出手段と、抽出された帯域 内歪み成分を、ピーク電力を抑圧された信号から除去する除去手段と、を有する構 成を採る。

[0007] 本発明のピーク電力抑圧方法は、信号のピーク電力を抑圧する抑圧ステップと、ピ ーク電力を抑圧された信号の帯域内歪み成分を抽出する抽出ステップと、抽出され た帯域内歪み成分を、ピーク電力を抑圧された信号から除去する除去ステップと、を 有するようにした。

発明の効果

[0008] 本発明によれば、受信側装置の受信誤り率特性を向上することができる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]従来のピーク電力抑圧装置の構成の一例を示すブロック図

[図 2]送信信号の振幅値の例を示す図

[図 3]従来のピーク電力抑圧装置に係る送信信号のスぺ外ルを示す図

[図 4]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 5]本発明の実施の形態 1に係る送信信号のスペクトルを示す図

[図 6]本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置の構成を示すブロック図

[図 7]本発明の実施の形態 3に係る無線送信装置の構成を示すブロック図

[図 8]本発明の実施の形態 3に係る無線送信装置における動作を示すフロー図 発明を実施するための最良の形態

[0010] 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。

[0011] (実施の形態 1)

図 4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。

[0012] 図 4の無線送信装置 100は、クリッピング部 102、フィルタリング部 103、減算回路 1 04、 DZA変換器 105、周波数変換部 106、電力増幅器 107、 DZA変換器 108、 周波数変換部 109、電力増幅器 110、減算回路 111およびアンテナ 112を有する。

[0013] 抑圧手段としてのクリッピング部 102では、送信信号の閾値以上の振幅成分に対し てクリッピングが行われる。これにより、送信信号のピーク電力が抑圧される。フィルタ リング部 103では、クリッピング部 102の出力信号に対してフィルタリングが行われ、 送信信号の帯域外の歪み成分が除去される。 DZA変換器 105では、フィルタリング 部 103の出力信号が、ディジタル信号力 アナログ信号に変換される。周波数変換 部 106では、 DZA変翻 105の出力信号力 ベースバンド帯の信号力も RF (Radio Frequency)帯の信号に周波数変換される。メイン送信系統に属する第 1増幅手段と しての電力増幅器 107では、周波数変換部 106の出力信号に対して増幅が行われ る。抽出手段としての減算回路 104では、元の送信信号すなわちクリッピングを施さ れる直前の送信信号が、フィルタリング部 103の出力信号力も減算されて、送信信号 の帯域内歪み成分が抽出される。 DZA変換器 108では、減算回路 104の出力信号 すなわち帯域内歪み成分がディジタル信号力 アナログ信号に変換される。周波数 変換部 109では、 DZA変換器 108の出力信号がベースバンド帯の信号カゝら RF帯 の信号に周波数変換される。サブ送信系統に属する第 2増幅手段としての電力増幅 器 110では、周波数変換部 109の出力信号が増幅される。除去手段としての減算回 路 111では、電力増幅器 110の出力信号が電力増幅器 107の出力信号力も減算さ れることにより、送信信号力 帯域内歪み成分が除去される。帯域内歪み成分が除 去された送信信号はアンテナ 112から無線送信される。

[0014] 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図 5A〜図 5E を用いて説明する。 [0015] クリッピング部 102に入力される送信信号は、例えば図 5Aに示すようなスペクトルを 有する。そして送信信号は、クリッピング部 102においてクリッピングを受ける。この処 理によって、所定の閾値以上の振幅成分が制限され、ピーク電力が抑圧される。ここ で、上記閾値は設計上決められた PAPR値に基づき決定される。例えば、 PAPR値 が 6dBであれば、平均信号電力から 6dB高いところに閾値を設定する。クリッピングさ れた送信信号には、図 5Bに示すように、送信信号の帯域内および帯域外にそれぞ れ歪み成分が含まれることとなる。

[0016] クリッピングされた送信信号は、フィルタリング部 103においてフィルタリングを受け る。この処理によって、図 5Cに示すように、帯域外歪み成分のみが除去される。この 時点では、送信信号には帯域内歪み成分が残留している。

[0017] フィルタリング部 103から出力された送信信号は、 DZA変翻 105および周波数 変換部 106においてそれぞれ DZA変換処理および周波数変換処理を受け、その 後、電力増幅器 107において増幅される。

[0018] 一方、減算回路 104においては、フィルタリング部 103の出力信号力も元の送信信 号が減算される。この結果、図 5Dに示すように、送信信号の帯域内歪み成分が取り 出される。取り出された帯域内歪み成分は、電力増幅器 110において増幅される。な お、サブ送信系統の電力増幅器 110は帯域内歪み成分のみを増幅するためのもの であるため、メイン送信系統の電力増幅器 107に比較して小さな出力特性を有する 増幅器でも良い。

[0019] そして、電力増幅器 107の出力信号としての送信信号から、電力増幅器 110の出 力信号としての帯域内歪み成分を、減算回路 111において減算する。これにより、帯 域内歪み成分が送信信号から取り除かれる。この結果として得られた送信信号は例 えば図 5Eに示すようなスペクトルを有する。

[0020] このように、本実施の形態によれば、ピーク電力を抑圧された送信信号からその帯 域内歪み成分を除去するため、受信側装置の受信誤り率特性を向上することができ る。

[0021] また、本実施の形態によれば、増幅された送信信号から帯域内歪み成分を除去す るため、帯域内歪み成分の除去によって時間軸上でピーク電力が再生成されて PA PR値が増加することがある。し力し、 PAPR値は、電力増幅器 107の入力段におい て設定値以下に抑えられていれば良い。したがって、電力増幅器 107の後段で PAP R値が増加したとしても、電力増幅器 107のバックオフ設定、つまり、電力増幅器 107 の線形性を保っために最大振幅レベルと飽和電力レベルとの差を示すバックオフ値 の設定に影響が与えられることを防止することができる。

[0022] (実施の形態 2)

図 6は、本発明の実施の形態 2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。なお、図 6の無線送信装置 200は、実施の形態 1 で説明した無線送信装置 100と同様の基本的構成を有するため、同一の構成要素 には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

[0023] 無線送信装置 200には、実施の形態 1で説明した減算回路 104、 DZA変翻10 8、周波数変換部 109および電力増幅器 110の代わりに、 DZA変換器 201、周波 数変換部 202、減算回路 203および電力増幅器 204が設けられ、さらに、減衰回路 205カ 口えられている。

[0024] DZA変換器 201では、元の送信信号が、ディジタル信号カゝらアナログ信号に変換 される。周波数変換部 202では、 DZA変換器 201の出力信号がベースバンド帯の 信号から RF帯の信号に変換される。

[0025] 減衰回路 205では、電力増幅器 107の出力信号が減衰される。抽出手段としての 減算回路 203では、周波数変換部 202の出力信号が、電力増幅器 107の出力信号 力 減算されて、送信信号の帯域内歪み成分が抽出される。このとき、電力増幅器 1 07の非線形歪み成分も抽出される。サブ送信系統に属する第 2増幅手段としての電 力増幅器 204では、減算回路 203の出力信号が増幅される。

[0026] すなわち、実施の形態 1では帯域内歪み成分抽出処理をベースバンド帯で行って V、たのに対し、本実施の形態ではこの処理を RF帯で行う。

[0027] 次いで、上記構成を有する無線送信装置 200における動作について説明する。

[0028] 電力増幅器 107の出力信号は減衰回路 205において減衰される。減衰された信号 力もは、 DZA変 201および周波数変換部 202においてそれぞれ DZA変換処 理および周波数変換処理を受けた送信信号が減算される。この結果、送信信号の帯 域内歪み成分が取り出される。また、このとき、メイン送信系統の電力増幅器 107で 発生する非線形歪みも取り出される。

[0029] 取り出された帯域内歪み成分および非線形歪み成分は、電力増幅器 204におい て増幅される。サブ送信系統の電力増幅器 204は帯域内歪み成分および非線形歪 み成分のみを増幅するためのものであるため、メイン送信系統の電力増幅器 107に 比較して小さな出力特性を有する増幅器でも良い。

[0030] そして、電力増幅器 107の出力信号としての送信信号から、電力増幅器 204の出 力信号としての帯域内歪み成分および非線形歪み成分を、減算回路 111にお！/、て 減算する。これにより、帯域内歪み成分だけでなく非線形歪み成分が送信信号から 取り除かれる。

[0031] このように、本実施の形態によれば、増幅された送信信号の帯域内歪み成分を抽 出するため、ピーク電力の抑圧によって生じた帯域内歪み成分だけでなく電力増幅 器 107の増幅によって生じた非線形歪み成分も抽出することができ、抽出された両 方の歪み成分を除去することができ、受信側装置の受信誤り率特性を一層向上する ことができる。

[0032] (実施の形態 3)

図 7は、本発明の実施の形態 3に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である 。なお、図 7の無線送信装置 300は、実施の形態 1で説明した無線送信装置 100と 同様の基本的構成を有するため、同一の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。

[0033] 無線送信装置 300は、無線送信装置 100の構成に加えて、電力計算部 301、判定 部 302および電源制御部 303を有する。

[0034] 測定手段としての電力計算部 301では、帯域内歪み成分の電力が測定される。判 定部 302では、測定された電力が閾値を超えているかどうかが判定される。

[0035] 制御手段としての電源制御部 303では、判定部 302の判定結果に基づいて電力 増幅器 110の電源が制御される。より具体的には、クリッピングによって生じる帯域内 歪み成分の電力量に応じて、サブ送信系統の電力増幅器 110の動作を実行または 停止させる。所定の誤り率を満たすように設定された閾値よりも帯域内歪み成分の電 力量が大きければ電力増幅器 110の増幅動作を実行させ、小さければ増幅動作を 停止させる。

[0036] 次いで、上記構成を有する無線送信装置 300における動作について、図 8を用い て説明する。

[0037] まず、元の送信信号およびフィルタリング部 103の出力信号が減算回路 104に入 力され、帯域内歪み成分が抽出される (ステップ S501)。そして、減算回路 104から 出力された帯域内歪み成分は、電力計算部 301に入力される。電力計算部 301で は、帯域内歪み成分の電力量が計算される (ステップ S502)。電力量の計算方法と しては、例えば、 lOFDMシンボル時間の歪み成分信号を積分する方法がある。

[0038] 電力計算部 301から出力された電力量は、判定部 302に入力される。判定部 302 では、電力量が閾値より大きいか否かが判定される（ステップ S503)。ここで、閾値は 、例えば、あら力じめシミュレーションにより求められた歪み成分電力量対誤り率特性 に基づいて誤り率が一定のレベル以下になるように、設定される。判定部 302の判定 結果は、電源制御部 303に入力される。電力量が閾値より大きい場合には（S503 : YES)、電力増幅器 110の増幅動作を実行させるベぐ電源制御部 303は、電力増 幅器 110の電源をオンにする (ステップ S504)。逆に、電力量が閾値以下の場合に は（S503 : NO)、電力増幅器 110の増幅動作を停止させるベぐ電源制御部 303は 、電力増幅器 110の電源をオフにする (ステップ S505)。この操作により、受信側装 置の受信誤り率特性を向上する効果を保ちつつ、電力増幅器 110を常時動作させる 場合に比較して、無線送信装置 300の消費電力を削減することができる。

[0039] なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路 である LSIとして実現される。これらは個別に 1チップ化されても良いし、一部又は全 てを含むように 1チップィ匕されても良い。

[0040] ここでは、 LSIとした力 集積度の違いにより、 IC、システム LSI、スーパー LSI、ゥ ノレ卜ラ LSIと呼称されることちある。

[0041] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路又は汎用プロセッサ で実現しても良い。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field Program mable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィ ギュラブノレ ·プロセッサーを利用しても良 、。

[0042] さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により LSIに置き換わる集積回 路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積ィ匕を行って も良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

[0043] 本明細書は、 2004年 8月 30日出願の特願 2004— 250523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

[0044] 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、携帯電話や無線 LA Nなどで使用される OFDM方式の無線送信装置などに適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 信号のピーク電力を抑圧する抑圧手段と、

ピーク電力を抑圧された信号の帯域内歪み成分を抽出する抽出手段と、 抽出された帯域内歪み成分を、ピーク電力を抑圧された信号力 除去する除去手 段と、

を有するピーク電力抑圧装置。

[2] ピーク電力を抑圧された信号を増幅する第 1増幅手段と、

抽出された帯域内歪み成分を増幅する第 2増幅手段と、をさらに有し、 前記除去手段は、

前記第 1増幅手段によって増幅された信号から、前記第 2増幅手段によって増幅さ れた帯域内歪み成分を除去する、

請求項 1記載のピーク電力抑圧装置。

[3] 前記抽出手段は、

前記第 1増幅手段によって増幅された信号の帯域内歪み成分を抽出する、 請求項 2記載のピーク電力抑圧装置。

[4] 抽出された帯域内歪み成分の電力を測定する測定手段と、

測定された電力が所定レベル以上の場合、前記第 2増幅手段による前記帯域内歪 み成分の増幅を行う一方、測定された電力が前記所定レベル以下の場合は、前記 第 2増幅手段による前記帯域内歪み成分の増幅を停止する制御手段と、

をさらに有する請求項 2記載のピーク電力抑圧装置。

[5] 請求項 1記載のピーク電力抑圧装置を有する無線送信装置。

[6] 信号のピーク電力を抑圧する抑圧ステップと、

ピーク電力を抑圧された信号の帯域内歪み成分を抽出する抽出ステップと、 抽出された帯域内歪み成分を、ピーク電力を抑圧された信号力 除去する除去ス テツプと、

を有するピーク電力抑圧方法。