WO2011104951A1 - ピーク電力抑制回路とこの回路を有する通信装置 - Google Patents

ピーク電力抑制回路とこの回路を有する通信装置 Download PDF

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WO2011104951A1
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pulse
power
peak
baseband signal
suppression circuit
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PCT/JP2010/070284
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前畠 貴
ミハイル イラリオノフ
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住友電気工業株式会社
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2614Peak power aspects
    • H04L27/2623Reduction thereof by clipping
    • H04L27/2624Reduction thereof by clipping by soft clipping
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04J11/00Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
    • H04J11/0023Interference mitigation or co-ordination
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2626Arrangements specific to the transmitter only
    • H04L27/26265Arrangements for sidelobes suppression specially adapted to multicarrier systems, e.g. spectral precoding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B2201/00Indexing scheme relating to details of transmission systems not covered by a single group of H04B3/00 - H04B13/00
    • H04B2201/69Orthogonal indexing scheme relating to spread spectrum techniques in general
    • H04B2201/707Orthogonal indexing scheme relating to spread spectrum techniques in general relating to direct sequence modulation
    • H04B2201/70706Orthogonal indexing scheme relating to spread spectrum techniques in general relating to direct sequence modulation with means for reducing the peak-to-average power ratio

Definitions

  • the present invention relates to a peak power suppression circuit for clipping an IQ baseband signal, and a communication apparatus having this circuit. More specifically, the present invention relates to an improvement of a clipping method for appropriately limiting the amplitude of an IQ baseband signal input to a power amplifier circuit in a wireless transmitter.
  • the phases of the carriers overlap. May have a large peak power.
  • the power amplifier power amplifier
  • the power amplifier is required to have excellent linearity.
  • the output is saturated and nonlinear distortion increases.
  • NS-CFR Noise Shaping-Crest Factor Reduction
  • PC-CFR Peak Cancellation-Crest Factor Reduction
  • the NS-CFR circuit limits the band by limiting the peak component (increment from the threshold) of the IQ baseband signal whose instantaneous power exceeds the threshold with a low-pass filter or FIR (Finite Impulse Response) filter.
  • FIR Finite Impulse Response
  • the PC-CFR circuit presets a canceling pulse (basic function waveform) for preventing out-of-band radiation even when clipping, and a peak component (threshold value) of an IQ baseband signal whose instantaneous power exceeds the threshold value.
  • the cancellation signal obtained by multiplying the cancellation pulse by the cancellation pulse is subtracted from the original IQ baseband signal (see Patent Documents 2 and 3).
  • the essence of the clipping process by the CFR circuit lies in that the peak is suppressed to about the threshold value by applying a canceling signal to the IQ baseband signal at the moment when the peak power exceeding the threshold value occurs. For this reason, in a PC-CFR circuit that cancels a peak with a canceling signal obtained by multiplying the canceling pulse by an increment, the narrower the pulse width of the canceling pulse, the more the target peak can be canceled. Ideal clipping processing that does not affect
  • the canceling pulse is generated using only the signal component in the frequency band used for transmission, the pulse width cannot be made too thin. Therefore, when the IQ baseband signal is canceled with the cancellation signal using the cancellation pulse, the cancellation signal interferes with the signal waveform after the peak time, and a new peak waveform is generated, and the peak power of the IQ baseband signal is generated. May not be able to be reliably suppressed.
  • the present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide a peak power suppression circuit and the like that can more reliably suppress the peak power of an IQ baseband signal.
  • the peak power suppression circuit of the present invention is a peak power suppression circuit that performs clipping processing on an IQ baseband signal, and includes a power calculation unit that calculates instantaneous power of the IQ baseband signal, and an IQ baseband signal A pulse holding unit for holding a canceling pulse having frequency components both inside and outside the frequency band; and for the IQ baseband signal in which the calculated instantaneous power is larger than a predetermined threshold, the signal of the signal And a clipping processing unit for subtracting a cancellation signal obtained by multiplying the increment from the threshold by the cancellation pulse.
  • the clipping processing unit adds not only the frequency component in the frequency band of the IQ baseband signal but also the frequency component outside the band to the increment from the threshold value of the IQ baseband signal.
  • the cancellation signal obtained by multiplying the cancellation pulse having the same is subtracted from the IQ baseband signal. For this reason, the cancellation signal having a frequency component outside the band becomes a sharp pulse-like signal that can be changed in a short time. By subtracting the signal, a new peak waveform can be prevented from being generated, and the IQ baseband signal can be prevented. The peak power can be suppressed more reliably.
  • the cancellation pulse specifically includes a basic pulse having a frequency component in a band and an energy localization rate of 85 to 99% in a main lobe section. Further, it can be composed of a synthesized pulse obtained by synthesizing an auxiliary pulse having an out-of-band component that rises steeply at the time when the peak of the basic pulse rises and is narrower than the basic pulse and has a low peak level.
  • the frequency component of the auxiliary pulse covers a wide band including the frequency band of the IQ baseband signal, subtracting the cancellation signal obtained using the synthesized pulse including the auxiliary pulse from the IQ baseband signal.
  • EMM Error Vector Magnitude
  • the peak levels of the basic pulse and the auxiliary pulse satisfy a desired EVM within the frequency band of the IQ baseband signal, and a desired adjacent channel leakage power ratio ( It is preferable to set so as to satisfy ACLR: Adjacent) Channel Leakage) Ratio).
  • ⁇ / ⁇ ⁇ 0.03 is set when the ratio ⁇ / ⁇ is less than 0.03, the level of the auxiliary pulse is too small, and a new peak waveform generated by subtraction of the cancellation signal is appropriately set. This is because there is a possibility that it cannot be canceled.
  • the peak power suppression circuit of the present invention includes a threshold update unit that updates the threshold used in the clipping processing unit for each control period in which the average power of the IQ baseband signal may fluctuate in time. Furthermore, it is preferable to provide. In this case, since the threshold update unit updates the threshold used in the clipping processing unit for each control period, for example, instantaneous power is reliably suppressed even in a time zone in which the average power of the IQ baseband signal is relatively small. be able to.
  • the peak power suppression circuit of the present invention further includes a pulse generation unit that generates the cancellation pulse so that the IQ baseband signal can be canceled corresponding to the average power for each frequency band. It is preferable to provide. In this case, by using the cancellation pulse generated by the pulse generation unit, the transmission power of the band with the smaller average power does not decrease more than necessary due to the subtraction of the cancellation signal, and the average power for each frequency band is reduced. Even in the case of IQ baseband signals having different values, clipping processing can be performed appropriately without reducing the SNR.
  • the communication device of the present invention includes a transmitter in which the peak power suppression circuit of the present invention and the power amplifier circuit arranged in the subsequent stage are mounted.
  • the peak power suppression circuit of the present invention The same effect is obtained.
  • the clipping process is performed using the canceling pulse having not only the frequency component in the frequency band of the IQ baseband signal but also the frequency component outside the band, so the IQ baseband signal The peak power can be suppressed more reliably.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a wireless communication system according to a first embodiment. It is a functional block diagram which shows the principal part of the OFDM transmitter of a base station apparatus. It is a functional block diagram of the peak power suppression circuit according to the first embodiment. It is a wave form diagram which shows the production
  • FIG. 2 is a frame configuration diagram of an LTE downlink frame. It is a functional block diagram of the peak power suppression circuit which concerns on 2nd Embodiment. It is a graph which shows the time change of the threshold value updated sequentially with the instantaneous electric power of IQ baseband signal.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a radio communication system according to the first embodiment to which the present invention can be preferably applied.
  • a wireless communication system according to the present embodiment includes a base station device (BS: Base Station) 1 and a plurality of mobile terminals (MSs) that perform wireless communication with the device 1 in the cell of the device 1.
  • MSs mobile terminals
  • the OFDM method is adopted as a modulation method between the base station apparatus 1 and the mobile terminal 2.
  • This method is a multicarrier digital modulation method in which transmission data is carried on a large number of carrier waves (subcarriers). Since the subcarriers are orthogonal to each other, the data can be arranged so densely as to overlap on the frequency axis. There are advantages.
  • the wireless communication system of the present embodiment is a mobile phone system to which the LTE (Long Term Evolution) system is applied, and communication based on the LTE system is performed between each base station apparatus 1 and the mobile terminal 2. Done.
  • the radio communication system to which the present invention is applicable is not limited to the LTE system, and may be a W-CDMA system.
  • the case where the present invention is applied to the LTE base station apparatus 1 will be described. We will proceed with the explanation.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of an LTE downlink frame.
  • the vertical axis represents frequency and the horizontal axis represents time.
  • a total of 10 subframes (subframe # 0 to # 9) constituting a downlink (DL) frame are each composed of two slots (slot # 0 and slot # 1).
  • One slot is composed of 7 OFDM symbols (in the case of Normal Cyclic Prefix).
  • a resource block which is a basic unit in data transmission is defined as 12 subcarriers in the frequency axis direction and 7 OFDM symbols (1 slot) in the time axis direction. Therefore, for example, when the frequency bandwidth of the DL frame is set to 5 MHz, since 300 subcarriers are arranged, 25 resource blocks are arranged in the frequency axis direction.
  • a control channel for transmitting information necessary for downlink communication from the base station apparatus 1 to the mobile terminal 2 is assigned to the head of each subframe.
  • DL control information resource allocation information of the subframe, reception success notification (ACK: Acknowledgement) by hybrid automatic retransmission request (HARQ: Hybrid Automatic Report Request), reception failure notification (NACK: Negative Acknowledgement) Etc. are stored.
  • ACK Acknowledgement
  • HARQ Hybrid Automatic Report Request
  • NACK Negative Acknowledgement
  • PBCH Physical Broadcast CHannel
  • P-SCH Primary Synchronization CHannel
  • S-SCH Secondary Synchronization CHannel
  • resource blocks in other areas to which the above channels are not assigned are used as DL shared communication channels (PDSCHs) for storing user data and the like. Used.
  • the allocation of user data stored in the PDSCH is defined by the resource allocation information in the control channel allocated at the head of each subframe, and the mobile terminal 2 uses the resource allocation information to It can be determined whether data is stored in a subframe.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a main part of the OFDM transmitter 3 of the base station apparatus 1.
  • the transmitter 3 includes a transmission processor 4 and a power amplification circuit 5.
  • the transmission processor 4 is configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array) having one or a plurality of memories and a CPU. ing.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the FPGA can set (configure) the configuration information for various logic circuits in advance at the time of shipment of the processor, the manufacture of the base station apparatus 1, and the like.
  • Functional units 6 to 10 are configured. That is, the transmission processor 4 of this embodiment includes, in order from the left, an S / P conversion unit 6, a mapping unit 7, an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) unit 8, a signal processing unit 9, and an orthogonal modulation unit. 10 is included.
  • serial signal sequence input to the transmission processor 4 is converted into a plurality of signal sequences by the S / P (serial parallel) converter 6, and each parallel signal sequence converted is converted into a predetermined signal by the mapping unit 7. It is converted into a plurality of subcarrier signals f1, f2,... Fn composed of combinations of amplitude and phase. Each of the subcarrier signals f1, f2,... Fn is converted into an I signal and a Q signal as baseband signals orthogonal to each other on the time axis by the IFFT unit 8.
  • the IQ signal (Iin, Qin) is subjected to predetermined signal processing in a signal processing unit 9 (peak power suppression circuit of the present embodiment) in the subsequent stage.
  • the IQ signals (Iout, Qout) after the signal processing are quadrature modulated by the quadrature modulation unit 10 to become a modulated wave signal, and this modulated wave signal is input to the power amplifier circuit 5 in the subsequent stage.
  • the peak power suppression circuit 9 of this embodiment performs clipping processing on the IQ baseband signal so that the instantaneous power P of the IQ baseband signal does not become larger than the predetermined threshold Pth. Will be described later.
  • the power amplifier circuit 5 includes a D / A conversion circuit that converts the modulated wave signal input from the quadrature modulation unit 10 into an analog signal, a converter that up-converts the converted analog signal to an RF frequency, and power of the analog signal The amplified RF signal is transmitted to the outside from the antenna.
  • a fixed voltage method in which the drain voltage of the power amplifier is constant may be used, but an ET (Envelope Tracking) method is adopted from the viewpoint of improving the efficiency of the high frequency amplifier. It is preferable to do.
  • the ET power amplifier circuit 5 extracts amplitude information (envelope) from a modulated wave signal input to the power amplifier, and applies a drain voltage corresponding to the amplitude information to the power amplifier, thereby substantially saturating the power amplifier.
  • amplitude information envelope
  • the ET power amplifier circuit 5 extracts amplitude information (envelope) from a modulated wave signal input to the power amplifier, and applies a drain voltage corresponding to the amplitude information to the power amplifier, thereby substantially saturating the power amplifier.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the peak power suppression circuit 9 according to the first embodiment of the present invention.
  • the peak power suppression circuit 9 of this embodiment includes a power calculation unit 13, a clipping processing unit 17, and delay units 18 and 19.
  • the electric power calculation part 13 calculates the instantaneous electric power P which consists of the square sum of I component and Q component of IQ baseband signal.
  • the clipping processing unit 17 of the present embodiment is obtained by multiplying increments ⁇ I and ⁇ Q from the threshold Pth by a predetermined cancellation pulse S when the instantaneous power P of the IQ baseband signal exceeds the predetermined threshold Pth.
  • the canceling signals Ic and Qc are composed of a PC-CFR circuit that subtracts the original IQ baseband signal.
  • the clipping processing unit 17 includes an increment rate calculation unit 20, a comparison unit 21, a pulse holding unit 22, and adders / subtractors 23 and 24.
  • the increment rate calculation unit 20 uses the instantaneous power P calculated by the power calculation unit 13 and a predetermined threshold value Pth set in advance, and an increment rate ⁇ 1-SQRT (Pth / P) of the instantaneous power P with respect to the threshold value Pth.
  • an increment rate ⁇ 1-SQRT (Pth / P) of the instantaneous power P with respect to the threshold value Pth.
  • an increment rate ⁇ 1-SQRT (Pth / P) ⁇ is multiplied by each component (I, Q) of the IQ baseband signal via a multiplier. Therefore, increments ⁇ I and ⁇ Q that exceed the threshold value Pth of the IQ baseband signal are calculated based on the following equations.
  • SQRT (•) is a function that takes the square root of the variable in parentheses (hereinafter the same).
  • ⁇ I ⁇ 1 ⁇ SQRT (Pth / P) ⁇
  • I ⁇ Q ⁇ 1 ⁇ SQRT (
  • the comparison unit 21 compares the instantaneous power P calculated by the power calculation unit 13 with the threshold value Pth, and issues an output command of the canceling pulse S to the pulse holding unit 22 when the instantaneous power P is larger than the threshold value Pth.
  • the pulse holding unit 22 has a memory made up of a dual port RAM or the like that temporarily holds a canceling pulse S (see FIG. 4) composed of a composite pulse, which will be described later, and receives a command from the comparison unit 21 Calculates the cancellation signals Ic and Qc by multiplying the held cancellation pulses S by the increments ⁇ I and ⁇ Q.
  • the delay units 18 and 19 in the previous stage of the adders / subtracters 23 and 24 delay the IQ baseband signal by the calculation processing time in the power calculation unit 13 and the clipping processing unit 17.
  • the adders / subtracters 23 and 24 subtract the cancellation signals Ic and Qc from the components I and Q of the delayed IQ signal, respectively, and output Iout and Qout which are IQ signals after signal processing.
  • an IQ baseband signal in which the instantaneous power P exceeds the threshold Pth is corrected to an instantaneous power signal corresponding to the threshold Pth.
  • an IQ baseband signal whose instantaneous power P is equal to or less than the threshold value Pth is output as it is without being corrected.
  • FIG. 5 is a coordinate diagram on the IQ plane showing the relationship between the IQ baseband signal and the threshold value Pth when the clipping process is performed.
  • the signal processing by the peak power suppression circuit 9 of this embodiment is clipping processing for cutting the outer peripheral side of the instantaneous power P of the IQ baseband signal. For this reason, since the PAPR for the power amplifier of the power amplifier circuit 5 is lowered, the power efficiency of the power amplifier is improved.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing a generation method of the cancellation pulse S.
  • the cancellation pulse S is composed of a synthesized pulse obtained by synthesizing the basic pulse Sa and the auxiliary pulse Sb.
  • the time waveform and frequency spectrum of the basic pulse Sa are shown in the upper left frame
  • the time waveform and frequency spectrum of the auxiliary pulse Sb are shown in the lower left frame.
  • the time waveform and frequency spectrum of the canceling pulse S are shown in the right frame.
  • the basic pulse Sa is a plurality of bands included in a band (hereinafter also referred to as “used band”) B used for transmission of a downlink signal.
  • This is a sinc waveform obtained by inputting the number of carrier waves (for example, N) into the IFFT unit 8 with an amplitude of 1 / N and a phase of 0.
  • N the number of carrier waves
  • the basic pulse Sa is obtained by performing inverse Fourier transform on the plurality of subcarriers included in the frequency band B of the IQ baseband signal by the same IFFT unit 8 as that of the signal. I waveform (Sinc waveform). Therefore, the frequency band of the basic pulse Sa matches the use band B. Even if the IQ signal is clipped using the cancellation signal obtained by multiplying the increment of the IQ signal exceeding the threshold Pth by the basic pulse a, No unnecessary frequency components are generated outside
  • an auxiliary pulse Sb is defined in addition to the basic pulse Sa, and the auxiliary pulse Sb is used as the basic pulse.
  • a composition combined with Sa is used as the canceling pulse S.
  • the auxiliary pulse Sb rises sharply at the time when the peak of the basic pulse Sa rises, and has a pulse waveform close to a delta function that is narrower than the basic pulse Sa. It becomes more.
  • the frequency spectrum of the auxiliary pulse Sb is a very wide band including the use band B (hereinafter, also referred to as “broad band”) Bw.
  • the cancellation pulse S of the present embodiment is composed of a synthesized pulse obtained by synthesizing the auxiliary pulse Sb with the conventional basic pulse Sa. Therefore, as shown in the frequency spectrum in the right frame of FIG. It has not only the frequency band B of the signal but also a frequency component of a wide band Bw outside the band B.
  • the cancellation signals Ic and Qc obtained using the combined pulse including the auxiliary pulse Sb are used. Subtracting from the IQ baseband signal is equivalent to applying noise over a wide frequency band Bw. For this reason, if the levels of the basic pulse Sa and the auxiliary pulse Sb are not set appropriately, the communication quality (EVM) in the use band B may be deteriorated, or high-level noise may be generated outside the use band B. There is sex.
  • the EVM in the use band B is required to secure 40 dB, and the adjacent channel leakage power ratio is required to be secured 60 dB according to the Radio Law. Therefore, the power reduction allowed in the use band B by the synthesis of the auxiliary pulse Sb is 20 dB at the maximum, and becomes 0.1 when converted into a voltage. Therefore, the peak level (voltage) ratio ⁇ / ⁇ of the auxiliary pulse Sb is allowable up to 0.1.
  • the ratio ⁇ / ⁇ of the peak level (voltage) of the auxiliary pulse Sb may be lost.
  • the ratio of the levels ⁇ and ⁇ may be set so as to satisfy 0.03 ⁇ ⁇ / ⁇ ⁇ 0.1. Become.
  • the clipping processing unit 17 adds not only the frequency components in the frequency band B of the IQ baseband signal to the increments ⁇ I and ⁇ Q from the threshold value Pth of the IQ baseband signal,
  • the cancellation signals Ic and Qc obtained by multiplying the cancellation pulse S (see FIG. 4) having frequency components outside the band are subtracted from the IQ baseband signal. For this reason, it is possible to prevent a new peak waveform from being generated by subtraction of the canceling signals Ic and Qc that affect frequency components outside the band, and it is possible to more reliably suppress the peak power of the IQ baseband signal.
  • FIG. 7 is a functional block diagram of the peak power suppression circuit according to the second embodiment.
  • the peak power suppression circuit 9 (FIG. 7) of the present embodiment is different from the peak power suppression circuit 9 (FIG. 3) of the first embodiment in that an average calculation unit 33 and a threshold update unit are further provided. 34 is provided.
  • an average calculation unit 33 and a threshold update unit are further provided. 34 is provided.
  • the average calculation unit 33 acquires the symbol period of the OFDM symbol, which is the minimum time unit with which transmission power can fluctuate greatly, as a control period for calculating the average power Pave of the IQ baseband signal. That is, the average calculation unit 33 acquires the instantaneous power P of the IQ baseband signal from the power calculation unit 13, and averages the instantaneous power P within the symbol period to thereby obtain an IQ baseband for each symbol period. The average power Pave of the signal is calculated and output to the threshold update unit 34.
  • the threshold update unit 34 employs a value obtained by multiplying the average power Pave for each symbol period acquired from the average calculation unit 33 by a predetermined magnification as the threshold Pth in the symbol period. For example, when the ratio of the peak power Ppeak and the average power Pave of the IQ baseband signal is reduced to 6 dB, the predetermined magnification is doubled.
  • the threshold update unit 34 calculates the threshold Pth for each symbol period as described above, dynamically updates the threshold Pth, and outputs the updated threshold Pth to the increment rate calculation unit 20 and the comparison unit 21. .
  • the comparison part 21 determines the magnitude of the instantaneous electric power P which the electric power calculation part 18 calculated using the threshold value Pth acquired from the threshold value update part 34, and when the instantaneous electric power P exceeds the updated threshold value Pth, An output command for the canceling pulse S is issued to the pulse holding unit 22.
  • FIG. 8 is a graph showing temporal changes in the instantaneous power P of the IQ baseband signal and the threshold value Pth that is sequentially updated.
  • the threshold value Pth used for clipping processing in the peak power suppression circuit 9 is sequentially calculated based on the average power Pave calculated every symbol period (1/14 ms), and the symbol period Updated every time.
  • the OFDM symbol period which is the minimum time unit in which the transmission power can be varied, is adopted as the control period for updating the threshold value Pth.
  • the resource block (see FIG. 6) is the minimum unit for user allocation, so 7 OFDM symbols (1 slot), which is the transmission period of this resource block, is You may decide to employ
  • FIG. 9 is an overall configuration diagram of a radio communication system according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a functional block diagram showing a main part of the OFDM transmitter 3 of the base station apparatus 1 in that case.
  • a radio communication system based on the LTE scheme is employed.
  • the frequency band of the downlink frame can be set in units of 5 MHz, and when transmitting a downlink signal to each mobile terminal 2 in the cell, the transmission power is changed for each frequency band. It is possible.
  • the base station apparatus 1 of the present embodiment exemplifies a case where a downlink frame is transmitted in two types of frequency bands B1 and B2, and the transmission power of the first band B1 having a smaller frequency is set to be large, and the frequency The transmission power in the second band B2 having a larger value is set smaller. For this reason, as shown by a broken line in FIG. 9, the communication area A1 in which the downlink signal of the first band B1 with high transmission power reaches is farther than the communication area A2 in which the downlink signal of the second band B2 with low transmission power reaches. And it has become widespread.
  • the mobile terminal 2 can communicate in both the first and second bands B1 and B2, so that the mobile terminal 2 can reliably communicate even when the call volume is large. It will be.
  • the base station apparatus 1 since it is assumed that the base station apparatus 1 transmits a downlink signal in two types of frequency bands B1 and B2, the subcarriers are included in the first band B1 as shown in FIG. 1 signal I 1, Q 1 and second signal I 2, Q 2 including subcarriers included in second band B 2 are output from IFFT section 8.
  • the first signals I1 and Q1 and the second signals I2 and Q2 are input to a subsequent signal processing unit (peak power suppression circuit of the present embodiment) 9, and predetermined signal processing is performed in the processing unit 9.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of the peak power suppression circuit according to the third embodiment.
  • the peak power suppression circuit 9 (FIG. 11) of the present embodiment is different from the peak power suppression circuit 9 (FIG. 3) of the first embodiment in that the power calculation units 14 and 15 and the pulse The generator 16 is provided.
  • configurations and functions common to the first embodiment will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will be omitted. Differences from the first embodiment will be mainly described.
  • the combined signal of the first signal I1, Q1 and the second signal I2, Q2 is simply referred to as “IQ baseband signal” or “IQ signal”.
  • the instantaneous power of the first signals I1 and Q1 is P1
  • the instantaneous power of the second signals I2 and Q2 is P2
  • the power calculation unit 14 includes instantaneous power of the first signals I1 and Q1 that are the sum of squares of the I component (I1) and the Q component (Q1) of the first signals I1 and Q1.
  • FIG. 12 is a functional block diagram of the pulse generator 16.
  • the pulse generator 16 multiplies the composite pulses S1 and S2 obtained in advance for each of the first and second bands B1 and B2 by the relative ratios C1 and C2 of the average power for each of the bands B1 and B2, respectively.
  • the cancellation pulse S is generated, and it has a ratio calculation unit 26, a waveform storage unit 27, and a multiplication / addition unit 28.
  • storage part 27 consists of memory
  • the synthesized pulses S1 and S2 are obtained by synthesizing the basic pulse Sa and the auxiliary pulse Sb (FIG. 4) as in the case of the first embodiment.
  • the synthesized pulse S1 for the first band B1 is a real part obtained by performing inverse Fourier transform on the plurality of subcarriers included in the first band B1 by the same IFFT unit 8 as in the case of the transmission signal.
  • the auxiliary pulse Sb is combined with the basic pulse Sa having the I waveform.
  • the synthesized pulse S2 for the second band B2 is a real part obtained by performing inverse Fourier transform on the plurality of subcarriers included in the second band B2 by the same IFFT unit 8 as in the case of the transmission signal.
  • the auxiliary pulse Sb is combined with the basic pulse Sa having the I waveform.
  • the instantaneous power P1 of the first signals I1 and Q1 calculated by the power calculator 14 and the second signals I2 and Q2 instantaneous power P2 calculated by the power calculator 15 are input to the ratio calculator 26, respectively.
  • the ratio calculator 26 uses these instantaneous powers P1 and P2 to calculate the relative ratios C1 and C2 of the average power for each of the frequency bands B1 and B2 based on the following equation.
  • C1 ⁇ P1 / ( ⁇ P1 + ⁇ P2)
  • C2 ⁇ P2 / ( ⁇ P1 + ⁇ P2)
  • the relative ratios C1 and C2 of the average power for each of the frequency bands B1 and B2 are the square roots ⁇ P1 and ⁇ P2 of the instantaneous powers P1 and P2 for each of the frequency bands B1 and B2, and a predetermined sampling period.
  • the accumulated values ⁇ P1, ⁇ P2 are divided by the sum of the accumulated values of each frequency band B1, B2 ( ⁇ P1 + ⁇ P2).
  • the ratio calculation unit 26 acquires, as a control period, the symbol period of the OFDM symbol, which is the minimum time unit in which the transmission power can fluctuate greatly, and executes the calculation of the relative ratios C1 and C2 within this symbol period. It has become. In this way, since the relative ratios C1 and C2 can be calculated in a stable state where the average power of the IQ baseband signal does not change much, there is an effect that accurate relative ratios C1 and C2 can be obtained.
  • the resource block (see FIG. 6) is the minimum unit for user allocation, so when calculating the relative ratios C1 and C2 of 7 OFDM symbols (1 slot) which is the transmission cycle of this resource block. You may decide to employ
  • the multiplying / adding unit 28 includes two multipliers 29 and 30 and one adder 31. Of these, the multiplier 29 multiplies the relative ratio C1 corresponding to the first band B1 by the combined pulse S1 for the band B1, and the multiplier 30 multiplies the relative ratio C2 corresponding to the second band B2 to the band B2 Multiply by the composite pulse C2.
  • the multiplication / addition unit 28 of the present embodiment compares the relative ratios C1 and C2 calculated by the ratio calculation unit 26 with a predetermined threshold value to determine the variation, and the relative ratios C1 and C2 exceed the threshold value. Only when it fluctuates, multiplication and summation using the relative ratios C1 and C2 after the fluctuation are executed, and the cancellation pulse S generated as a result is output to the pulse holding unit 22. Therefore, unless the relative ratios C1 and C2 change to some extent, the multiplier / adder 28 does not perform multiplication and summation, and the pulse holding unit 22 maintains the previous canceling pulse S. Therefore, the calculation load of the circuit can be reduced as compared with the case where the cancellation pulse S is generated every time.
  • the cancellation pulse S corresponds to the second band B2 obtained by multiplying the relative ratio C1 of the average power of the first signals I1 and Q1 corresponding to the first band B1 by the combined pulse S1 for the band B1. This is the sum of the relative ratio C2 of the average power of the second signals I2 and Q2 multiplied by the composite pulse S2 for the band B2. For this reason, even if the cancellation signals Ic and Qc obtained by multiplying the cancellation pulse S by the increments ⁇ I and ⁇ Q are subtracted from the original IQ baseband signal, the average power for each of the first and second bands B1 and B2 is supported. Thus, the amplitude of the IQ baseband signal is canceled.
  • the peak power suppression circuit 9 of the present embodiment even when there is a difference in the average power in the first and second bands B1 and B2, the transmission power in the band B2 with the smaller average power is the cancellation signal Ic. , Qc does not decrease more than necessary, and even in the case of an IQ baseband signal having different average power for each of the frequency bands B1 and B2, the clipping process can be appropriately performed without deteriorating the SNR.
  • FIG. 13 is an overall configuration diagram of a radio communication system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • an RRH (Remote Radio Head) 36 is connected to the base station apparatus 1 via a CPRI (Common Public Radio Interface).
  • a peak power suppression circuit 9 and the power amplifier circuit 5 according to the fourth embodiment shown in FIG. 14 are provided.
  • the base station apparatus 1 transmits a synchronization signal 38 for establishing synchronization with the RRH 36 to the RRH 36 through the fiber, and the synchronization signal 38 is synchronized with the OFDM symbol period. It consists of a 1 ms period clock signal. As shown in FIG. 14, in the peak power suppression circuit 9 of the present embodiment, a period generator 37 to which the synchronization signal 38 is input is provided.
  • the period generator 37 generates a symbol period from the synchronization signal 38 acquired from the base station apparatus 1 that is an external apparatus, and outputs the generated symbol period to the pulse generator 16 and the average calculator 33. Since the other configuration is the same as that of the peak power suppression circuit 9 of the second embodiment (FIG. 7), the same reference numerals as those in FIG. As described above, in the present embodiment, the synchronization signal 38 synchronized with the symbol period is acquired from the base station apparatus 1 and the symbol period is generated based on the synchronization signal 38. Therefore, the peak power suppression circuit of the present invention is also applied to the RRH 36. 9 can be mounted.
  • FIG. 15 is a time domain graph showing variations of the basic pulse Sa.
  • (a) is a Sinc waveform
  • (b) is a Chebyshev waveform
  • (c) is a Taylor waveform.
  • the side lobe amplitude is compared in the case of the Sinc waveform. Therefore, the energy localization rate in the main lobe section cannot be improved much.
  • the tailor waveform uses Chebyshev waveform values for the first few points (for example, a1 and a2) of the sequence an, and Sinc waveform values for the subsequent points. Both sidelobe amplitude suppression and attenuation characteristics are achieved. Therefore, when the energy localization rate in the main lobe section is compared with the total energy (the square of the amplitude) in the predetermined time section T defining the basic pulse Sa, it is 91% in the case of the Sinc waveform, and the Chebyshev waveform 93% in the case, and about 95% in the case of the tailor waveform, and the tailor waveform is the most advantageous.
  • the predetermined time interval T is a sample time of the waveform recorded in the memory, and corresponds to the upper limit number of sample points.
  • the number of samples included in one symbol period (1/14 ms) is 2048. Therefore, assuming that oversampling is performed four times in the time domain, the waveform of the basic pulse Sa is defined.
  • the energy localization rate is preferably 85% to 99%. The reason is that when the energy localization rate becomes 100%, the basic pulse Sa becomes an impulse (delta function) and cannot be applied to the present invention with band limitation. When the localization rate is less than 85%, the pulse This is because the shape is too slow to be used.
  • the basic pulse Sa can be configured by a waveform in which the energy localization rate in the main lobe section with respect to the total energy (the square of the amplitude) in a predetermined time section T (for example, one symbol period) is 85% to 99%. .
  • Characteristic 2 When the basic pulse Sa is mathematically described, it consists of a waveform represented by the formula (1) having symmetry in the time domain.
  • Feature 3 More specifically, the basic pulse Sa is composed of a Sinc waveform, a Chebyshev waveform, or a Taylor waveform.
  • the Sinc waveform is a waveform of a real part (I signal) obtained by inverse Fourier transform of a plurality of carriers in the band with the same amplitude and zero phase.
  • the peak power suppression circuit 9 of the present invention can be employed not only in the LTE system but also in a communication device compliant with the W-CDMA system.
  • the peak power suppression circuit 9 of the present invention when used in a W-CDMA transmitter, closed loop transmission power control is performed as a control cycle when calculating the relative ratios C1 and C2 and updating the threshold value Pth.
  • a control cycle may be employed.
  • the peak power suppression circuit 9 that performs clipping processing based on the PC-CFR is illustrated, but the present invention can also be applied to the peak power suppression circuit 9 that performs clipping processing based on the NS-CFR. it can.

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Abstract

 本発明の課題は、IQベースバンド信号のピーク電力をより確実に抑制することができるピーク電力抑制回路9を提供することである。 本発明は、IQベースバンド信号をクリッピング処理するピーク電力抑制回路9に関する。この抑制回路9は、IQベースバンド信号の瞬時電力Pを算出する電力算出部13と、IQベースバンド信号の周波数帯域B内とその帯域外の双方の周波数成分を有する相殺用パルスSを保持するパルス保持部22と、算出された瞬時電力Pが所定の閾値Pthよりも大きいIQベースバンド信号に対し、当該信号の閾値Pthからの増分ΔI,ΔQに相殺用パルスSを乗算して得られる相殺信号Ic,Qcを減算するクリッピング処理部17と、を備える。

Description

ピーク電力抑制回路とこの回路を有する通信装置
 本発明は、IQベースバンド信号をクリッピング処理するピーク電力抑制回路と、この回路を有する通信装置に関する。より具体的には、無線送信機における電力増幅回路に入力するIQベースバンド信号の振幅制限をより適切に行うための、クリッピング方法の改良に関する。
 例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex :直交周波数分割多重)方式やW-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)方式のような、複数の搬送波を用いて送信信号を変調する方式では、搬送波の位相が重なり合って大きなピーク電力を持つ信号になることがある。
 その一方で、電力増幅器(パワーアンプ)には優れた線形性が要求されるが、最大出力を超えるレベルの信号が入力されると、出力が飽和して非線形歪みが増大する。
 このため、大きなピーク電力の信号を非線形増幅器に入力すると出力信号に非線形歪みが生じ、受信側における受信特性の劣化や帯域外輻射の原因となる。
 ピーク電力に対して非線形歪みを増大させないためには、ダイナミックレンジの広い電力増幅器が必要となるが、頻繁には出現しないピーク電力のために増幅器のダイナミックレンジを広げると、時間軸上の波形の平均電力と短時間のピーク電力との比(PAPR:Peak to Average Power Ratio)が大きくなり、電力効率が悪くなる。
 従って、出現頻度が低い大きなピーク電力の信号については、そのまま増幅器に入力するよりも入力前に抑制する方が合理的である。そこで、電力増幅前のIQベースバンド信号のピーク電力を抑制するため、所定の閾値を超えるピーク電力のIQベースバンド信号に対して瞬間的に逆向きの振幅を与えるクリッピング処理を行うものがある。
 かかるクリッピング処理は、時間軸上でインパルス状の信号を逆向きに印加する処理であるから、周波数軸上では、広い周波数帯域のノイズが印加されるのと同じこととなる。そのため、クリッピング処理のみを単純に行った場合には、帯域外にノイズを生じさせるという問題がある。
 そこで、かかる帯域外輻射の問題に対処するため、NS-CFR(Noise Shaping-Crest Factor Reduction)及びPC-CFR(Peak Cancellation - Crest Factor Reduction)と呼ばれるピーク電力抑制回路が知られている。
 このうち、NS-CFR回路は、瞬時電力が閾値を超えるIQベースバンド信号のピーク成分(閾値からの増分)に対して、ローパスフィルタやFIR(Finite Impulse Response )フィルタ等でフィルタリングを行って帯域制限し、この帯域制限後のピーク成分を元のIQベースバンド信号から減算するものである(特許文献1参照)。
 また、PC-CFR回路は、クリッピングしても帯域外輻射を生じさせないための相殺用パルス(基本関数波形)を予め設定しておき、瞬時電力が閾値を超えるIQベースバンド信号のピーク成分(閾値からの増分)にその相殺用パルスを乗算して求めた相殺信号を、元のIQベースバンド信号から減算するものである(特許文献2及び3参照)。
特許第3954341号公報 特許第3853509号公報 特開2004-135087号公報(図1~図6)
 上記CFR回路によるクリッピング処理の本質は、要するに、閾値を超えるピーク電力が発生する瞬間に、IQベースバンド信号に相殺信号を印加することでピークをその閾値程度に抑圧する点にある。
 このため、相殺用パルスを増分に乗算した相殺信号でピークを相殺するPC-CFR回路では、相殺用パルスのパルス幅が狭ければ狭いほど狙った瞬間のピークのみを相殺でき、その後の信号波形に影響を与えない理想的なクリッピング処理が行える。
 ところが、従来のPC-CFR回路では、送信に使用する周波数帯域内の信号成分のみを用いて相殺用パルスを生成していたので、そのパルス幅を余り細くすることができなかった。
 従って、上記相殺用パルスを用いた相殺信号でIQベースバンド信号を相殺すると、相殺信号がピーク時以降の信号波形と干渉して新たなピーク波形が生成されてしまい、IQベースバンド信号のピーク電力を確実に抑制できない場合があった。
 本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、IQベースバンド信号のピーク電力をより確実に抑制することができるピーク電力抑制回路等を提供することを目的とする。
 (1) 本発明のピーク電力抑制回路は、IQベースバンド信号をクリッピング処理するピーク電力抑制回路であって、前記IQベースバンド信号の瞬時電力を算出する電力算出部と、前記IQベースバンド信号の周波数帯域内とその帯域外の双方の周波数成分を有する相殺用パルスを保持するパルス保持部と、算出された前記瞬時電力が所定の閾値よりも大きい前記IQベースバンド信号に対し、当該信号の前記閾値からの増分に前記相殺用パルスを乗算して得られる相殺信号を減算するクリッピング処理部と、を備えていることを特徴とする。
 本発明のピーク電力抑制回路によれば、上記クリッピング処理部が、IQベースバンド信号の閾値からの増分に、IQベースバンド信号の周波数帯域内の周波数成分だけでなく、その帯域外の周波数成分をも有する相殺用パルスを乗算して得られた相殺信号を、当該IQベースバンド信号に減算する。
 このため、帯域外の周波数成分を有した上記相殺信号は、短時間に変化できる鋭いパルス状の信号となり、これを減算することにより、新たなピーク波形が生じるのを防止でき、IQベースバンド信号のピーク電力をより確実に抑制することができる。
 (2) 本発明のピーク電力抑制回路において、前記相殺用パルスは、具体的には、帯域内の周波数成分を有しかつメインローブ区間のエネルギー局在率が85~99%である基本パルスと、この基本パルスのピークが立つ時間において急峻に立ち上がる帯域外成分を有しかつ前記基本パルスよりも細幅でピークレベルの低い補助パルスとを合成した合成パルスより構成することができる。
 (3) もっとも、上記補助パルスの周波数成分はIQベースバンド信号の周波数帯域を含む広範囲の帯域に渡るので、かかる補助パルスを含む合成パルスを用いて求めた相殺信号をIQベースバンド信号から減算すると、広範な周波数帯域に渡ってノイズが印加されるのと同じになるので、基本パルスと補助パルスのレベルを適切に設定しないと、周波数帯域内での通信品質(EVM:Error Vector Magnitude)が低下したり、帯域外に対する漏洩電力によって不要なノイズが発生したりする可能性がある。
 そこで、本発明のピーク電力抑制回路において、前記基本パルスと前記補助パルスのピークレベルは、前記IQベースバンド信号の周波数帯域内で所望のEVMを満足し、かつ、所望の隣接チャネル漏洩電力比(ACLR:Adjacent Channel Leakage Ratio)を満足するように設定することが好ましい。
 (4) より具体的には、前記基本パルスのピークレベルをαとし、前記補助パルスのピークレベルをβとしたとき、0.03≦β/α≦0.1を満足するように、それらのレベルα,βの比率を設定することが好ましい。
 その理由は、後の実施形態でも詳述するが、β/α=0.1は通常要求されるEVMとACLRを同時に満足する最大の比率であるから、かかる比率β/αの補助パルスを基本パルスに合成すれば最大のピーク抑制効果が得られるからである。
 また、β/α≧0.03としたのは、その比率β/αが0.03未満の場合には、補助パルスのレベルが小さ過ぎて、相殺信号の減算によって生じる新たなピーク波形を適切にキャンセルできない恐れがあるからである。
 (5) 本発明のピーク電力抑制回路は、前記クリッピング処理部で用いる前記閾値を前記IQベースバンド信号の平均電力が時間的に変動する可能性のある制御周期ごとに更新する閾値更新部を、更に備えていることが好ましい。
 この場合、上記閾値更新部が、クリッピング処理部で用いる閾値を上記制御周期ごとに更新するので、例えば、IQベースバンド信号の平均電力が比較的小さい時間帯でも、瞬時電力の抑制を確実に行うことができる。
 (6) また、本発明のピーク電力抑制回路は、前記IQベースバンド信号をその周波数帯域ごとの平均電力に対応して相殺可能となるように前記相殺用パルスを生成するパルス生成部を、更に備えていることが好ましい。
 この場合、上記パルス生成部で生成された相殺用パルスを用いることにより、平均電力が小さい方の帯域の送信電力が相殺信号の減算によって必要以上に低下することがなく、周波数帯域ごとに平均電力が異なるIQベースバンド信号の場合でも、SNRを低下させずに適切にクリッピング処理することができる。
 (7) 本発明の通信装置は、本発明のピーク電力抑制回路と、その後段に配置された前記電力増幅回路とが搭載された送信機を有するものであり、本発明のピーク電力抑制回路と同様の作用効果を奏する。
 以上の通り、本発明によれば、IQベースバンド信号の周波数帯域内の周波数成分だけでなく、その帯域外の周波数成分をも有する相殺用パルスを用いてクリッピング処理を行うので、IQベースバンド信号のピーク電力をより確実に抑制することができる。
第1実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。 基地局装置のOFDM送信機の要部を示す機能ブロック図である。 第1実施形態に係るピーク電力抑制回路の機能ブロック図である。 相殺用パルスの生成方法を示す波形図である。 IQベースバンド信号と閾値との関係を示すIQ平面の座標図である。 LTEのダウンリンクフレームのフレーム構成図である。 第2実施形態に係るピーク電力抑制回路の機能ブロック図である。 IQベースバンド信号の瞬時電力と逐次更新される閾値の時間的変化を示すグラフである。 第3実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。 基地局装置のOFDM送信機の要部を示す機能ブロック図である。 第3実施形態に係るピーク電力抑制回路の機能ブロック図である。 パルス生成部の機能ブロック図である。 第4実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。 第4実施形態に係るピーク電力抑制回路の機能ブロック図である。 基本バルスのバリエーションを示す時間領域のグラフである。
 以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
 〔第1実施形態〕
 〔無線通信システム〕
 図1は、本発明を好適に適用可能な、第1実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。
 図1に示すように、本実施形態の無線通信システムは、基地局装置(BS:Base Station)1と、この装置1のセル内で当該装置1と無線通信を行う複数の移動端末(MS:Mobile Station)2とから構成されている。
 この無線通信システムでは、基地局装置1と移動端末2との間の変調方式として、OFDM方式が採用されている。この方式は、送信データを多数の搬送波(サブキャリア)に乗せるマルチキャリアのデジタル変調方式であり、各サブキャリアは互いに直交しているため、周波数軸で重なりが生じる程に密にデータを並べられる利点がある。
 また、本実施形態の無線通信システムは、LTE(Long Term Evolution )方式が適用される携帯電話用のシステムよりなり、各基地局装置1と移動端末2との間においてLTE方式に準拠した通信が行われる。
 なお、本発明を適用可能な無線通信システムはLTE方式に限られるものではなく、W-CDMA方式であってもよいが、以下では、本発明をLTE方式の基地局装置1に適用した場合を想定して説明を進める。
 〔LTEのダウンリンクフレーム〕
 図6は、LTEのダウンリンクフレームの構造を示す図である。図中、縦軸方向は周波数を示しており、横軸方向は時間を示している。
 図6に示すように、ダウンリンク(DL)フレームを構成する合計10個のサブフレーム(subframe♯0~♯9)は、それぞれ2つのスロット(slot♯0とslot♯1)により構成されており、1つのスロットは7個のOFDMシンボルにより構成されている(Normal Cyclic Prefixの場合)。
 また、図中、データ伝送の上での基本単位であるリソースブロック(RB:Resource Block)は、周波数軸方向に12サブキャリア、時間軸方向に7OFDMシンボル(1スロット)として定められている。
 従って、例えば、DLフレームの周波数帯域幅が5MHzに設定されている場合には、300個のサブキャリアが配列されるので、リソースブロックは、周波数軸方向に25個配置される。
 なお、1つのサブフレームの送信時間は1msであり、本実施形態では、1つのサブフレームを構成する2つのスロットがそれぞれ7個のOFDMシンボルを含むので、1つのOFDMシンボルの送信周期(シンボル周期)は、1/14ms(=約0.071ms)となっている。
 図6に示すように、各サブフレームの先頭には、基地局装置1が移動端末2に対し、下り通信に必要な情報を送信するための制御チャネルが割り当てられている。
 この制御チャネルには、DL制御情報や、当該サブフレームのリソース割当情報、ハイブリッド自動再送要求(HARQ:Hybrid Automatic Report Request)による受信成功通知(ACK:Acknowledgement)、受信失敗通知(NACK:Negative Acknowledgement)等が格納される。
 図6に示すDLフレームにおいて、PBCH(Physical Broadcast CHannel)は、ブロードキャスト送信によってシステムの帯域幅等を端末装置に通知するための同報チャネルであり、0番目(♯0)及び6番目(♯5)のサブフレームには、基地局装置1やセルを識別するための信号である、第1同期信号(P-SCH:Primary Synchronization CHannel)及び第2同期信号(S-SCH:Secondary Synchronization CHannel)が割り当てられている。
 また、上記の各チャネルが割り当てられていない他の領域(図6中でハッチングのない領域)のリソースブロックは、ユーザデータ等を格納するためのDL共有通信チャネル(PDSCH:Physical Downlink Shared CHannel)として用いられる。
 上記PDSCHに格納されるユーザデータの割り当てについては、各サブフレームの先頭に割り当てられている上記制御チャネル内のリソース割当情報で規定されており、移動端末2は、このリソース割当情報により、自己に対するデータがサブフレーム内に格納されているか否かを判断できる。
 〔送信機の構成〕
 図2は、基地局装置1のOFDM送信機3の要部を示す機能ブロック図である。
 この送信機3は、送信用プロセッサ4と電力増幅回路5とを備えており、送信用プロセッサ4は、例えば、1又は複数のメモリやCPUを内部に有するFPGA(Field Programmable Gate Array )により構成されている。
 上記FPGAは、プロセッサの出荷時や基地局装置1の製造時等において、各種の論理回路に対する構成情報を予め設定(コンフィギュレーション)可能であり、かかる設定作業を経ることにより、図2に示す各機能部6~10が構成されている。
 すなわち、本実施形態の送信用プロセッサ4は、左から順に、S/P変換部6、マッピング部7、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)部8、信号処理部9及び直交変調部10を含んでいる。
 送信用プロセッサ4に入力されたシリアルの信号列は、S/P(シリアルパラレル)変換部6において複数の信号列に変換され、変換された各パラレルの信号列は、マッピング部7において、所定の振幅と位相の組み合わせからなる複数のサブキャリア信号f1,f2,……fnに変換される。
 この各サブキャリア信号f1,f2,……fnは、IFFT部8によって時間軸上で互いに直交するベースバンド信号としてのI信号及びQ信号に変換される。
 このIQ信号(Iin,Qin)は、後段の信号処理部(本実施形態のピーク電力抑制回路)9において所定の信号処理が施される。この信号処理後のIQ信号(Iout,Qout)は、直交変調部10において直交変調されて変調波信号となり、この変調波信号は、後段の電力増幅回路5に入力される。
 なお、本実施形態のピーク電力抑制回路9は、IQベースバンド信号の瞬時電力Pが所定の閾値Pthよりも大きくならないように、当該IQベースバンド信号をクリッピング処理するものであるが、その詳細については後述する。
 電力増幅回路5は、直交変調部10から入力された変調波信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路と、変換後のアナログ信号をRF周波数にアップコンバートするコンバータと、そのアナログ信号の電力を増幅するパワーアンプとを含み、増幅後のRF信号はアンテナから外部に送出される。
 本実施形態の電力増幅回路5としては、パワーアンプのドレイン電圧が一定である固定電圧方式であってもよいが、高周波増幅器の高効率化を図る観点からは、ET(Envelope Tracking)方式を採用することが好ましい。
 このET方式の電力増幅回路5は、パワーアンプに入力する変調波信号から振幅情報(エンベロープ)を抽出し、その振幅情報に対応するドレイン電圧をパワーアンプに印加することにより、パワーアンプをほぼ飽和に近い状態で動作させるものであり、これにより、固定電圧の場合の動作時に生じる電力ロスが低減され、パワーアンプの高効率化を実現することができる。
 〔ピーク電力抑制回路の構成〕
 図3は、本発明の第1実施形態に係るピーク電力抑制回路9の機能ブロック図である。
 図3に示すように、本実施形態のピーク電力抑制回路9は、電力算出部13、クリッピング処理部17及び遅延部18,19を含んでいる。
 このうち、電力算出部13は、IQベースバンド信号のI成分とQ成分の2乗和よりなる瞬時電力Pを算出する。
 本実施形態のクリッピング処理部17は、IQベースバンド信号の瞬時電力Pが所定の閾値Pthを超える場合に、その閾値Pthからの増分ΔI,ΔQに所定の相殺用パルスSを乗算して得られる相殺信号Ic,Qcを、元のIQベースバンド信号から減算するPC-CFR回路より構成されている。
 このクリッピング処理部17は、増分率算出部20、比較部21、パルス保持部22及び加減算器23,24を含む。
 増分率算出部20は、電力算出部13が算出した瞬時電力Pと、予め設定された所定の閾値Pthとを用いて、瞬時電力Pの閾値Pthに対する増分率{1-SQRT(Pth/P)}を算出し、この増分率{1-SQRT(Pth/P)}を、乗算器を介してIQベースバンド信号の各成分(I,Q)に乗算する。
 従って、IQベースバンド信号の閾値Pthを超えた分の増分ΔI,ΔQが、次式に基づいて算出される。なお、この場合、SQRT(・)は、括弧内の変数の平方根を取る関数である(以下、同様)。
 ΔI={1-SQRT(Pth/P)}×I
 ΔQ={1-SQRT(Pth/P)}×Q
 比較部21は、電力算出部13で算出された瞬時電力Pと閾値Pthとを比較し、瞬時電力Pが閾値Pthよりも大きい場合に、相殺用パルスSの出力指令をパルス保持部22に発する。
 パルス保持部22は、後述の合成パルスよりなる相殺用パルスS(図4参照)を一時的に保持する、デュアルポートRAM等よりなるメモリを有しており、比較部21から指令を受けた場合は、保持している相殺用パルスSを上記増分ΔI,ΔQに乗算して相殺信号Ic,Qcを算出する。
 また、パルス保持部22は、比較部21から指令を受けてない場合は、上記増分ΔI,ΔQにゼロを乗算する。
 従って、瞬時電力Pが閾値Pthを超えているIQベースバンド信号については、次の式に基づいて算出された相殺信号Ic,Qcが加減算器23,24に入力される。
 Ic=ΔI×S={1-SQRT(Pth/P)}×I×S
 Qc=ΔQ×S={1-SQRT(Pth/P)}×Q×S
 加減算器23,24の前段にある遅延部18,19は、電力算出部13や、クリッピング処理部17における演算処理の時間だけIQベースバンド信号を遅延させる。また、加減算器23,24は、遅延されたIQ信号の各成分I,Qから相殺信号Ic,Qcをそれぞれ減算し、信号処理後のIQ信号であるIout,Qoutを出力する。
 この減算により、瞬時電力Pが閾値Pthを超えるIQベースバンド信号については、閾値Pth相当の瞬時電力の信号に補正される。また、瞬時電力Pが閾値Pth以下のIQベースバンド信号については、補正されずにそのまま出力される。
 図5は、上記クリッピング処理を行った場合のIQベースバンド信号と閾値Pthとの関係を示すIQ平面の座標図である。
 この図5に示すように、本実施形態のピーク電力抑制回路9による信号処理は、IQベースバンド信号の瞬時電力Pの外周側をカットするクリッピング処理である。このため、電力増幅回路5のパワーアンプに対するPAPRが低下するので、パワーアンプの電力効率が向上する。
 〔相殺用パルスについて〕
 図4は、相殺用パルスSの生成方法を示す波形図である。
 図4に示すように、相殺用パルスSは、基本パルスSaと補助パルスSbとを合成した合成パルスよりなる。
 なお、図4においては、基本パルスSaの時間波形と周波数スペクトルが左上枠内に示され、補助パルスSbの時間波形と周波数スペクトルが左下枠内に示されている。また、相殺用パルスSの時間波形と周波数スペクトルが右枠内に示されている。
 上記基本パルスSaは、特許文献3(特開2004-135078号公報)の場合と同様に、下り信号の送信に使用する帯域(以下、「使用帯域」ということがある。)Bに含まれる複数本(例えば、N本とする。)の搬送波を、振幅を1/Nにしかつ位相を0にして、前記IFFT部8に入力して得られたSinc波形よりなるものである。この場合、IFFT部8の出力には実部Iだけが出現し、虚部Qはゼロになる。
 このように、基本パルスSaは、IQベースバンド信号の周波数帯域Bに含まれる複数本のサブキャリアに対して、その信号の場合と同じIFFT部8で逆フーリエ変換を行って得られた実部Iの波形(Sinc波形)である。
 従って、基本パルスSaの周波数帯域は使用帯域Bと一致しており、閾値Pthを超えるIQ信号の増分に基本パルスaを乗算した相殺信号を用いてIQ信号をクリッピングしても、使用帯域Bの外部に不要な周波数成分は発生しない
 しかし、上記基本パルスSaでは、送信に使用する周波数帯域B内の信号成分のみを用いているので、図4の左上枠内の時間波形に示すように、その時間軸上のパルス幅を余り細くすることができない。
 このため、上記基本パルスSaのみを相殺用パルスSとして採用し、それを増分ΔI,ΔQに乗算して求めた相殺信号Ic,QcでIQベースバンド信号を相殺すると、相殺信号Ic,Qcがピーク時以降の信号波形と干渉して新たなピーク波形が生成され、IQベースバンド信号のピーク電力を確実に抑制できない場合がある。
 そこで、本実施形態では、使用帯域B外の帯域でも、ある程度のピーク電力の抑制を適切に行えるようにするため、基本パルスSaの他に補助パルスSbを定義し、この補助パルスSbを基本パルスSaに合成したものを相殺用パルスSとして採用している。
 この補助パルスSbは、図4の左下枠内の時間波形に示すように、基本パルスSaのピークが立つ時間において急峻に立ち上がり、基本パルスSaよりも細幅の非常に細いデルタ関数に近いパルス波形よりなる。
 従って、補助パルスSbの周波数スペクトルは、使用帯域Bを含む非常に広い帯域(以下、「広範帯域」ということがある。)Bwになっている。
 このように、本実施形態の相殺用パルスSは、従来の基本パルスSaに上記補助パルスSbを合成した合成パルスよりなるので、図4の右枠内の周波数スペクトルに示すように、IQベースバンド信号の周波数帯域Bだけでなく、その帯域Bから外れた広範帯域Bwの周波数成分を有している。
 〔各パルスのピークレベル〕
 また、本実施形態では、基本パルスSaのピークレベルをαとし、補助パルスSbのピークレベルをβとすると、0.03≦β/α≦0.1を満足するように、それらのレベルα,βの比率を設定している。以下、その理由について説明する。
 上記の通り、補助パルスSbの周波数成分は、IQベースバンド信号の使用帯域Bから外れた広範帯域Bwに渡っているので、補助パルスSbを含む合成パルスを用いて求めた相殺信号Ic,QcをIQベースバンド信号から減算すると、広い周波数帯域Bwに渡ってノイズが印加されるのと同じになる。
 このため、基本パルスSaと補助パルスSbのレベルを適切に設定しないと、使用帯域Bにおける通信品質(EVM)が悪化したり、使用帯域Bの帯域外に高レベルのノイズが発生したりする可能性がある。
 ここで、例えばLTEにおいて、使用帯域BにおけるEVMが40dBを確保することが要請され、また、近隣チャネル漏洩電力比については、電波法上で60dBを確保することが要請されているとする。
 従って、補助パルスSbの合成によって使用帯域Bに許容される電力低下は、最大で20dBであり、これを電圧に換算すると0.1となる。よって、補助パルスSbのピークレベル(電圧)の比率β/αは、最大で0.1まで許容可能である。
 一方、補助パルスSbのピークレベルが小さ過ぎると、相殺信号Ic,Qcの減算によって生じる新たなピーク波形を適切にキャンセルできない恐れがあるが、補助パルスSbのピークレベル(電圧)の比率β/αは、最小で0.03程度あれば、新たなピーク波形をキャンセルできることが判明している。
 以上から、各パルスS1,S2のピークレベルα,βについては、0.03≦β/α≦0.1を満足するように、それらのレベルα,βの比率を設定すればよいということになる。
 〔第1実施形態の効果〕
 本実施形態のピーク電力抑制回路9によれば、クリッピング処理部17が、IQベースバンド信号の閾値Pthからの増分ΔI,ΔQに、IQベースバンド信号の周波数帯域B内の周波数成分だけでなく、その帯域外の周波数成分をも有する相殺用パルスS(図4参照)を乗算して得られた相殺信号Ic,Qcを、当該IQベースバンド信号に減算する。
 このため、帯域外の周波数成分に影響する相殺信号Ic,Qcの減算により、新たなピーク波形が生じるのを防止でき、IQベースバンド信号のピーク電力をより確実に抑制することができる。
 〔第2実施形態〕
 図7は、第2実施形態に係るピーク電力抑制回路の機能ブロック図である。
 図7に示すように、本実施形態のピーク電力抑制回路9(図7)が第1実施形態のピーク電力抑制回路9(図3)と異なる点は、更に、平均算出部33と閾値更新部34を備えている点にある。
 以下、第1実施形態と共通する構成及び機能は図面に同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態との相違点について重点的に説明する。
 平均算出部33は、送信電力が大きく変動し得る最小の時間単位であるOFDMシンボルのシンボル周期を、IQベースバンド信号の平均電力Pave を算出する制御周期として取得している。
 すなわち、平均算出部33は、電力算出部13からIQベースバンド信号の瞬時電力Pを取得しており、その瞬時電力Pを上記シンボル周期内で平均化することにより、シンボル周期ごとのIQベースバンド信号の平均電力Pave を算出し、これを閾値更新部34に出力する。
 閾値更新部34は、平均算出部33から取得したシンボル周期ごとの平均電力Pave に所定の倍率を乗算した値を、そのシンボル周期における閾値Pthとして採用する。例えば、IQベースバンド信号のピーク電力Ppeakと平均電力Pave との比率を6dBに絞る場合には、上記所定の倍率は2倍となる。
 閾値更新部34は、上記のようにしてシンボル周期ごとに閾値Pthを算出して当該閾値Pthを動的に更新し、その更新した閾値Pthを、増分率算出部20と比較部21に出力する。
 そして、比較部21は、閾値更新部34から取得した閾値Pthを用いて、電力算出部18が算出した瞬時電力Pの大小を判定し、瞬時電力Pが更新後の閾値Pthを超えた場合に相殺用パルスSの出力指令をパルス保持部22に発する。
 図8は、IQベースバンド信号の瞬時電力Pと逐次更新される閾値Pthの時間的変化を示すグラフである。
 図8に示すように、本実施形態では、ピーク電力抑制回路9におけるクリッピング処理に用いる閾値Pthが、シンボル周期(1/14ms)ごとに算出した平均電力Pave に基づいて逐次算出され、そのシンボル周期ごとに更新される。
 このため、例えば、移動端末2による通話量の変動に対応して、IQベースバンド信号の平均電力Pave が変動しても、ピーク電力抑制回路9によるクリッピング処理が常に行われることになるので、PAPRの低減よるパワーアンプの電力効率の向上を、有効に確保することができる。
 また、本実施形態のピーク電力抑制回路9によれば、閾値Pthを更新する制御周期として、送信電力が変動し得る最小の時間単位であるOFDMのシンボル周期を採用しているので、閾値Pthを正確かつ迅速に更新できるという利点もある。
 もっとも、第1実施形態の場合と同様に、LTEでは、リソースブロック(図6参照)がユーザ割当の最小単位になっているので、このリソースブロックの送信周期である7OFDMシンボル(1スロット)を、閾値Pthを更新する制御周期として採用することにしてもよい。
 〔第3実施形態〕
 図9は、第3実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。また、図10は、その場合の基地局装置1のOFDM送信機3の要部を示す機能ブロック図である。
 本実施形態においても、LTE方式に基づく無線通信システムが採用されている。この方式の基地局装置1では、例えば5MHz単位でダウンリンクフレームの周波数帯域を設定可能であり、セル内の各移動端末2に下り信号を送信する場合において、その周波数帯域ごとに送信電力を変更可能になっている。
 本実施形態の基地局装置1では、2種類の周波数帯域B1,B2でダウンリンクフレームを送信する場合を例示しており、周波数が小さい方の第1帯域B1の送信電力が大きく設定され、周波数が大きい方の第2帯域B2での送信電力が小さく設定されている。
 このため、図9に破線で示すように、送信電力が大きい第1帯域B1の下り信号が届く通信エリアA1は、送信電力が小さい第2帯域B2の下り信号が届く通信エリアA2よりも遠方でかつ広範囲になっている。
 上記通信エリアA1,A2が重複するエリア内では、移動端末2が第1及び第2帯域B1,B2が双方で通信可能となるので、通話量が多い場合でも移動端末2の通信が確実に行われることになる。
 本実施形態では、基地局装置1が2種類の周波数帯域B1,B2で下り信号を送信する場合を想定しているので、図10に示すように、サブキャリアが第1帯域B1に含まれる第1信号I1,Q1と、サブキャリアが第2帯域B2に含まれる第2信号I2,Q2とがIFFT部8から出力される。
 この第1信号I1,Q1と第2信号I2,Q2は、後段の信号処理部(本実施形態のピーク電力抑制回路)9に入力され、この処理部9において所定の信号処理が施される。
 〔ピーク電力抑制回路の構成〕
 図11は、第3実施形態に係るピーク電力抑制回路の機能ブロック図である。
 図11に示すように、本実施形態のピーク電力抑制回路9(図11)が第1実施形態のピーク電力抑制回路9(図3)と異なる点は、更に、電力算出部14,15とパルス生成部16を備えている点にある。
 以下、第1実施形態と共通する構成及び機能は図面に同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態との相違点について重点的に説明する。
 なお、以下において、第1信号I1,Q1と第2信号I2,Q2の合成信号を単に「IQベースバンド信号」或いは「IQ信号」というものとする。
 また、第1信号I1,Q1の瞬時電力をP1とし、第2信号I2,Q2の瞬時電力をP2とし、IQベースバンド信号の瞬時電力をP(=P1+P2)とする。
 本実施形態のピーク電力抑制回路9において、電力算出部14は、第1信号I1,Q1のI成分(I1)とQ成分(Q1)の2乗和よりなる第1信号I1,Q1の瞬時電力P1(=I12+Q12)を算出し、電力算出部15は、第2信号I2,Q2のI成分(I2)とQ成分(Q2)の2乗和よりなる第2信号I2,Q2の瞬時電力P2(=I22+Q22)を算出する。
 〔パルス生成部の構成〕
 図12は、パルス生成部16の機能ブロック図である。
 このパルス生成部16は、第1及び第2帯域B1,B2ごとに予め求められた合成パルスS1,S2に、その帯域B1,B2ごとの平均電力の相対比率C1,C2をそれぞれ乗算して総和をとることにより、前記相殺用パルスSを生成するものであり、比率算出部26、波形記憶部27及び乗加算部28を有している。
 このうち、波形記憶部27は、周波数帯域B1,B2ごとの合成パルスS1,S2を記憶するメモリ等の記憶装置よりなる。この合成パルスS1,S2は、第1実施形態の場合と同様に、前記基本パルスSaと補助パルスSb(図4)とを合成したものである。
 もっとも、第1帯域B1用の合成パルスS1は、第1帯域B1に含まれる複数本のサブキャリアに対して、送信信号の場合と同じIFFT部8で逆フーリエ変換を行って得られた実部Iの波形よりなる基本パルスSaに、補助パルスSbを合成したものである。
 また、第2帯域B2用の合成パルスS2は、第2帯域B2に含まれる複数本のサブキャリアに対して、送信信号の場合と同じIFFT部8で逆フーリエ変換を行って得られた実部Iの波形よりなる基本パルスSaに、補助パルスSbを合成したものである。
 一方、比率算出部26には、電力算出部14が算出する第1信号I1,Q1の瞬時電力P1と、電力算出部15が算出する第2信号I2,Q2瞬時電力P2がそれぞれ入力される。比率算出部26は、これらの瞬時電力P1,P2を用いて、周波数帯域B1,B2ごとの平均電力の相対比率C1,C2を、次式に基づいて算出する。
 C1=Σ√P1/(Σ√P1+Σ√P2)
 C2=Σ√P2/(Σ√P1+Σ√P2)
 上記算出式に示すように、周波数帯域B1,B2ごとの平均電力の相対比率C1,C2は、その周波数帯域B1,B2ごとの瞬時電力P1,P2の平方根√P1,√P2を所定のサンプリング周期で累積し、その累積値Σ√P1,Σ√P2を、各周波数帯域B1,B2の累積値の総和(Σ√P1+Σ√P2)で除算することによって求められる。
 比率算出部26は、送信電力が大きく変動し得る最小の時間単位であるOFDMシンボルのシンボル周期を制御周期として取得しており、このシンボル周期内において上記相対比率C1,C2の算出を実行するようになっている。
 このようにすれば、IQベースバンド信号の平均電力が余り変動しない安定状態で相対比率C1,C2を算出できるので、正確な相対比率C1,C2が得られるという効果がある。
 もっとも、 LTEでは、リソースブロック(図6参照)がユーザ割当の最小単位になっているので、このリソースブロックの送信周期である7OFDMシンボル(1スロット)を、相対比率C1,C2を算出する際の制御周期として採用することにしてもよい。
 乗加算部28は、2つの乗算器29,30と1つの加算器31とを含む。このうち、乗算器29は、第1帯域B1に対応する相対比率C1にその帯域B1用の合成パルスS1を乗算し、乗算器30は、第2帯域B2に対応する相対比率C2にその帯域B2用の合成パルスC2を乗算する。
 また、加算器31は、各乗算器29,30の乗算結果を加算して相殺用パルスSを生成し、このパルスSをクリッピング処理部17のパルス保持部22に出力する。すなわち、乗加算器16は、次の式に基づいて相殺用パルスSを生成する。
 S=C1×S1+C2×S2
 本実施形態の乗加算部28は、比率算出部26で算出された相対比率C1,C2を所定の閾値と比較してその変動を判定しており、相対比率C1,C2が閾値を超える程度に変動した場合にのみ、その変動後の相対比率C1,C2を用いた乗算及び総和を実行し、その結果生成された相殺用パルスSをパルス保持部22に出力する。
 このため、相対比率C1,C2がある程度変動しない限り、乗加算器28が乗算及び総和を実行せず、パルス保持部22が従前の相殺用パルスSを維持する。従って、相殺用パルスSを愚直に毎回生成する場合に比べて、回路の演算負荷を低減することができる。
 〔第3実施形態の効果〕
 上記相殺用パルスSは、第1帯域B1に対応する第1信号I1,Q1の平均電力の相対比率C1に、その帯域B1用の合成パルスS1を乗算したものと、第2帯域B2に対応する第2信号I2,Q2の平均電力の相対比率C2に、その帯域B2用の合成パルスS2を乗算したものとを、加算したものになっている。
 このため、上記相殺用パルスSを増分ΔI,ΔQに乗算した相殺信号Ic,Qcを元のIQベースバンド信号から減算しても、第1及び第2帯域B1,B2ごとの平均電力に対応してIQベースバンド信号の振幅が相殺されることになる。
 従って、本実施形態のピーク電力抑制回路9によれば、第1及び第2帯域B1,B2における平均電力に差がある場合でも、平均電力が小さい方の帯域B2の送信電力が、相殺信号Ic,Qcの減算によって必要以上に低下することがなく、周波数帯域B1,B2ごとに平均電力が異なるIQベースバンド信号の場合でも、SNRを悪化させずに適切にクリッピング処理することができる。
 〔第4実施形態〕
 図13は、本発明の第4実施形態に係る無線通信システムの全体構成図である。
 図13に示すように、本実施形態の無線通信システムでは、基地局装置1に、CPRI(Common Public Radio Interface)を介してRRH(Remote Radio Head)36が接続されており、このRRH36には、図14に示す第4実施形態に係るピーク電力抑制回路9と前記電力増幅回路5とが設けられている。
 また、本実施形態では、基地局装置1は、RRH36との間で同期を確立するための同期信号38を、ファイバを通じてRRH36に送出しており、この同期信号38は、OFDMのシンボル周期と同期する1ms周期のクロック信号よりなる。
 図14に示すように、本実施形態のピーク電力抑制回路9では、上記同期信号38が入力される周期生成部37が設けられている。
 この周期生成部37は、外部装置である基地局装置1から取得した同期信号38からシンボル周期を生成し、生成したシンボル周期をパルス生成部16と平均算出部33に出力する。なお、その他の構成は、第2実施形態(図7)のピーク電力抑制回路9と同様であるから、図7の場合と同じ符号を図11に付して詳細な説明を省略する。
 上記の通り、本実施形態では、シンボル周期と同期する同期信号38を基地局装置1から取得し、その同期信号38に基づいてシンボル周期を生成するので、RRH36にも本発明のピーク電力抑制回路9を搭載することができる。
 〔基本パルスのバリエーション〕
 図15は、基本バルスSaのバリエーションを示す時間領域のグラフであり、図15において、(a)はSinc波形、(b)はチェビシェフ波形、(c)はテーラー波形である。
 これらの波形は、数学的には、すべて次の式(1)で表すことができ、Sinc波形の場合にはan=nπとなっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、絶対値の最大値を含み振幅値がゼロになるまでの区間(図15のハッチングで示す区間)をメインローブ区間ということにすると、Sinc波形の場合には、サイドローブの振幅が比較的大きくなるため、メインローブ区間のエネルギー局在率を余り向上させることができない。
 これに対して、チェビシェフ波形では、振幅値=0となるxの解を構成する数列anの値を調整することで、サイドローブの振幅を小さくできるが、この場合には振幅が減衰しなくなる。
 そこで、テーラー波形では、数列anの始めの数点(例えばa1とa2)の値をチェビシェフ波形のものを使用し、それ以降の点の値をSinc波形のものを使用しており、これにより、サイドローブの振幅抑制と減衰特性の双方を達成している。
 従って、基本パルスSaを定義する所定の時間区間Tにおける全エネルギー(振幅の2乗)に対する、メインローブ区間のエネルギー局在率を比較すると、Sinc波形の場合には91%であり、チェビシェフ波形の場合には93%であり、テーラー波形の場合には約95%になり、テーラー波形が最も有利となる。
 なお、上記所定の時間区間Tは、メモリ上に記録されている波形のサンプル時間であって、上限数のサンプル点に対応する時間である。例えば、LTEの場合には、1シンボル周期(1/14ms)に含まれるサンプル数は2048であるから、仮に時間領域で4倍のオーバーサンプリングを行うと仮定すると、基本パルスSaの波形を定義するのに必要なサンプル点の上限数は、2048×4=8192個になる。
 本発明に使用可能な基本パルスSaを、メインローブ区間の所定の時間区間Tに対するエネルギー局在率の数値範囲で特定すると、当該エネルギー局在率は85%~99%であることが好ましい。
 その理由は、エネルギー局在率が100%になると、基本パルスSaがインパルス(デルタ関数)となって、帯域制限がある本発明に適用できなくなり、局在率が85%未満の場合は、パルス形状が鈍化し過ぎて使用できなくなるからである。
 以上から、本発明に使用する基本パルスSaの技術的特徴を列挙すると、次のようになる。
 特徴1:基本パルスSaは、所定の時間区間T(例えば、1シンボル周期)における全エネルギー(振幅の2乗)に対するメインローブ区間のエネルギー局在率が、85%~99%の波形により構成できる。
 特徴2:基本パルスSaを数学的に記述すると、時間領域において対称性を持つ前記式(1)で表される波形よりなる。
 特徴3:より具体的には、基本パルスSaは、Sinc波形、チェビシェフ波形又はテーラー波形よりなる。このうち、Sinc波形は、帯域内の複数本の搬送波を、振幅が同一でかつ位相をゼロにして逆フーリエ変換して得られる実部(I信号)の波形よりなる。
 〔その他の変形例〕
 今回開示した実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。
 例えば、上記第2実施形態では、基地局装置1が2つの周波数帯域B1,B2を使用する場合を例示したが、2つ以上の周波数帯域を使用する場合でも本発明のピーク電力抑制回路9を構成することができる。
 また、本発明のピーク電力抑制回路9は、LTE方式だけでなく、W-CDMA方式に準拠した通信装置にも採用することができる。
 このW-CDMA方式では、クローズドループ送信電力制御によって基地局装置1の送信電力を制御するようになっており、この制御周期が送信制御の最小時間単位となっている。具体的には、この制御周期は、1無線フレーム周期10msの15分の1(=約0.667ms)である。
 そこで、本発明のピーク電力抑制回路9をW-CDMA方式の送信機に使用する場合には、相対比率C1,C2の算出や閾値Pthを更新する場合の制御周期として、クローズドループ送信電力制御の制御周期を採用すればよい。
 また、上記実施形態では、PC-CFRに基づくクリッピング処理を行うピーク電力抑制回路9を例示したが、NS-CFRに基づくクリッピング処理を行うピーク電力抑制回路9にも、本発明を適用することができる。
 1  基地局装置
 2  移動端末
 3  送信機
 4  送信用プロセッサ
 5  電力増幅回路
 9  信号処理部(ピーク電力抑制回路)
13  電力算出部
14  電力算出部
15  電力算出部
16  パルス生成部
17  クリッピング処理部
20  比較部
21  増分率算出部
22  パルス保持部
23,24  加減算器
ΔI  増分
ΔQ  増分
Ic  相殺信号
Qc  相殺信号
S   相殺用パルス
Sa  基本パルス
Sb  補助パルス

Claims (7)

  1.  IQベースバンド信号をクリッピング処理するピーク電力抑制回路であって、
     前記IQベースバンド信号の瞬時電力を算出する電力算出部と、
     前記IQベースバンド信号の周波数帯域内とその帯域外の双方の周波数成分を有する相殺用パルスを保持するパルス保持部と、
     算出された前記瞬時電力が所定の閾値よりも大きい前記IQベースバンド信号に対し、当該信号の前記閾値からの増分に前記相殺用パルスを乗算して得られる相殺信号を減算するクリッピング処理部と、
     を備えていることを特徴とするピーク電力抑制回路。
  2.  前記相殺用パルスは、帯域内の周波数成分を有しかつメインローブ区間のエネルギー局在率が85~99%である基本パルスと、この基本パルスのピークが立つ時間において急峻に立ち上がる帯域外成分を有しかつ前記基本パルスよりも細幅でピークレベルの低い補助パルスとを合成した合成パルスよりなる請求項1に記載のピーク電力抑制回路。
  3.  前記基本パルスと前記補助パルスのピークレベルが、前記IQベースバンド信号の周波数帯域内で所望のEVM(Error Vector Magnitude)を満足し、かつ、所望の隣接チャネル漏洩電力比(ACLR:Adjacent Channel Leakage Ratio)を満足するように設定されている請求項2に記載のピーク電力抑制回路。
  4.  前記基本パルスのピークレベルをαとし、前記補助パルスのピークレベルをβとしたとき、0.03≦β/α≦0.1を満足するように、それらのレベルα,βの比率が設定されている請求項2又は3に記載のピーク電力抑制回路。
  5.  前記クリッピング処理部で用いる前記閾値を前記IQベースバンド信号の平均電力が時間的に変動する可能性のある制御周期ごとに更新する閾値更新部を、更に備えている請求項1~4のいずれか1項に記載のピーク電力抑制回路。
  6.  前記IQベースバンド信号をその周波数帯域ごとの平均電力に対応して相殺可能となるように前記相殺用パルスを生成するパルス生成部を、更に備えている請求項1~5のいずれか1項に記載のピーク電力抑制回路。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の前記ピーク電力制御回路と、その後段に配置された電力増幅回路とが搭載された送信機を有することを特徴とする通信装置。
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