JP2006135417A

JP2006135417A - Ｏｆｄｍ信号伝送装置

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Publication number: JP2006135417A
Application number: JP2004319464A
Authority: JP
Inventors: Hitomaro Togo; 仁麿東郷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-05-25
Also published as: WO2006049136A1

Abstract

【課題】非常に高い特性の送信電力増幅器の線形性を必要とせず、かつ、送信電力増幅器の価格を低減すること。
【解決手段】電力比較部１１７は、ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する。マッピング制御部１１８は、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時にサブキャリアマッピング部１１１に今回のデジタルデータの前記サブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング部１１１に今回の前記デジタルデータの前記サブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体通信又は無線ＬＡＮなどの無線信号伝送システムに利用されるＯＦＤＭ信号伝送装置に関するものである。

無線信号伝送システムでは、マルチパス干渉などによる特性劣化が大きな問題となる。この課題を解決できる周波数利用効率が高い方法として、直交周波数分割多重｛ＯＦＤＭ（Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing）｝方式が知られている。ＯＦＤＭ方式は、ＯＦＤＭシンボル（シンボル長＝Ｔｓ）に、複数のデジタルデータを多重する方式であり、マルチパス干渉の劣化に強い方式として知られている。

ＯＦＤＭ方式は、送信するデジタルデータを、周波数間隔がｆ＝１／Ｔｓの複数のサブキャリアに割当てた後に、サブキャリア変調を行う。この方式は、無線ＬＡＮシステム又は地上波デジタル放送などに利用されている。

一方、従来の移動体通信においては、信号多重方法としてコード多重｛ＣＤＭ（Code Division Multiplexing）｝方式などが用いられている。次世代の高速大容量の移動体通信においては、マルチパス干渉の影響を抑制するとともに、限られた帯域を利用した効率的な高速データ伝送が求められる。

近年、次世代移動通信方式としてＯＦＤＭとＣＤＭを組み合わせたＯＦＣＤＭ方式が注目されている。このＯＦＣＤＭ方式は、送信するデジタルデータ信号を拡散符号によりコード多重したのち、ＯＦＤＭ変調するものである。

このＯＦＣＤＭ方式においては、コード多重により、１つのＯＦＤＭシンボルの中に複数のユーザデータを有するデジタルデータの多重が可能となる。このＯＦＣＤＭ方式においては、１つのデータシンボルを、複数のサブキャリア又は複数のＯＦＣＤＭシンボルに分散して割当てる（マッピングと呼ぶ）ことにより、フェージングに対して強い伝送が可能となる。

さらに、このＯＦＣＤＭ方式においては、無線伝播環境に応じて、周波数軸と時間軸拡散率を可変できるようにし、かつ、最適なサブキャリア変調方法（ＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭなど）を選択できる。また、このＯＦＣＤＭ方式においては、各ユーザデータごとに、最適な送信電力を選択し、サブキャリア変調のデータ振幅を決定する。

ＯＦＤＭシンボル信号は複数のサブキャリアで構成されているため、ＯＦＤＭシンボルの信号振幅の瞬間的ピーク値が大きくなり、変調後の送信電力増幅器などの非線形歪の影響を受けやすいことが知られている。そのため、バックオフ量を大きくする必要があり、増幅器の消費電力が大きく高価なものとなっていた。これを「ピーク強度の問題」と呼ぶことにする。

前記のピーク強度の問題を解決する方法として、増幅器の非線形性をＯＦＤＭ変調器でプリディストーションにより補償する方法（特許文献１参照）、又は、ＯＦＤＭ信号のピーク強度抑制方法が提案されている。

また、前記のピーク強度の問題を解決する方法として、各サブキャリア信号の信号空間配置に応じて位相を変えるというものがある（特許文献２参照）。

また、前記のピーク強度の問題を解決する方法として、ＯＦＤＭ変調後の信号のピーク振幅のクリッピングによる抑制と、信号全体の均等な信号強度抑制とを組合せることによって、ピーク強度の影響を抑制するものがある（特許文献３参照）。

次に、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置について、図面を参照して説明する。

図９は、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置の１例の構成を示すブロック図である。図１０は、図９に示す従来のＯＦＤＭ信号伝送装置における主要部の動作を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、従来のＯＦＤＭ信号送信装置１０は、サブキャリアマッピング部１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１３、送信電力増幅器１４及び送信アンテナ１５を具備している。

サブキャリアマッピング部１１は、送信する複数のユーザデータを有するデジタルデータＤ１１を受けて各サブキャリアに割当てて（マッピングして）サブキャリア変調を行ってサブキャリア変調信号を生成する。ＩＦＦＴ部１２は、サブキャリアマッピング部１１からのサブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する。

パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１３は、ＩＦＦＴ部１２からのパラレルの逆フーリエ変換信号をシリアルの逆フーリエ変換信号に変換する。送信電力増幅器１４は、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１３からの逆フーリエ変換信号を電力増幅して送信アンテナ１５を介して無線信号として送信する。

次に、従来のＯＦＤＭ変調装置１０の主要部の動作について、図９と共に図１０を参照して説明する。

図１０に示すように、ステップＳＴ２１において、サブキャリアマッピング部１１は、デジタルデータＤ１１の１つが入力されたかを判断する。ステップＳＴ２１においてデジタルデータＤ１１が入力された時に、サブキャリアマッピング部１１は、入力されたデジタルデータＤ１１をサブキャリアへ割当てる（ステップＳＴ２２）。

次に、サブキャリアマッピング部１１は、ＯＦＤＭシンボルにまだ割当てられていないサブキャリアが残っているかどうかを判断する（ステップＳＴ２３）。ステップＳＴ２３においてサブキャリアが残っている時には、サブキャリアマッピング部１１は、ステップＳＴ２１及びステップＳＴ２２を繰り返してＯＦＤＭシンボルのサブキャリアの全てにデジタルデータＤ１１を割当てる。

ステップＳＴ２３においてサブキャリアが残っていない時には、サブキャリアマッピング部１１は、サブキャリアマッピングを終了する（ステップＳＴ２４）。次に、ＩＦＦＴ部１２は、サブキャリアマッピング部１１からのサブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換して逆フーリエ変換信号を生成する（ステップＳＴ２５）。次に、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１３は、ＩＦＦＴ部１２からのパラレルの逆フーリエ変換信号をシリアルの逆フーリエ変換信号に変換する（ステップＳＴ２６）。

上記ステップＳＴ２１〜ＳＴ２６の手順を経て、１つのＯＦＤＭシンボルの変調信号が生成される。次のＯＦＤＭシンボルの変調信号を生成するために、上記ステップＳＴ２１〜ＳＴ２６が繰り返される。伝送信号であるＯＦＤＭシンボルは、後段の送信電力増幅器１４を通過する時に、送信電力増幅器の非線形歪の影響を受ける。
特許第３４５１９４７号公報特開２０００−２２６５６号公報特許第３４８３８３８号公報

しかしながら、前記従来の送信電力増幅器の非線形歪を補償する従来のＯＦＤＭ信号伝送装置においては、装置構成が複雑なものとなってしまうことに加えて、複数の増幅器又は光伝送装置を含むシステムにおいては、複数の歪の発生要因が存在するために完全な歪補償を行うことが困難となるという問題がある。

また、前記従来のピーク抑圧方式の従来のＯＦＤＭ信号伝送装置においては、ＯＦＤＭ信号のピーク強度の検出回路などの複雑な制御回路が必要となるという問題がある。

また、従来のピーク強度の問題は、ＯＦＣＤＭ方式においてより深刻なものとなる。これは、同一ＯＦＣＤＭシンボル内に複数ユーザデータ及び多種類の振幅からなるデータがコード多重されるため、ＯＦＣＤＭシンボルの信号振幅のシンボル内のばらつきとともに、ピーク振幅のシンボル間のばらつきも大きくなるからである。したがって、ＯＦＣＤＭ方式においては、このばらつきを考慮する必要があり、送信電力増幅器の線形性は非常に高い特性が求められるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、非常に高い特性の送信電力増幅器の線形性を必要とせず、かつ、送信電力増幅器の価格を低減することができるＯＦＤＭ信号伝送装置を提供することを目的とする。

本発明の第１のものに係るＯＦＤＭ信号伝送装置は、デジタルデータをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにマッピングしてサブキャリア変調信号を生成するサブキャリアマッピング手段と、前記サブキャリアマッピング手段の前記ＯＦＤＭシンボルの電力を検出してＯＦＤＭシンボル電力検出値を生成するＯＦＤＭシンボル電力検出手段と、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する電力比較手段と、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させるマッピング制御手段と、を具備する構成を採る。

本発明の第２のものに係るＯＦＤＭ信号伝送装置は、デジタルデータをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにマッピングしてサブキャリア変調信号を生成するサブキャリアマッピング手段と、前記サブキャリアマッピング手段からの前記サブキャリア変調信号を処理して電圧調整サブキャリア変調信号を生成する電圧調整手段と、前記電圧調整手段からの前記電圧調整サブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する高速逆フーリエ変換手段と、前記サブキャリアマッピング手段の前記ＯＦＤＭシンボルの電力を検出してＯＦＤＭシンボル電力検出値を生成するＯＦＤＭシンボル電力検出手段と、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する電力比較手段と、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させるマッピング制御手段と、を具備し、前記電圧調整手段は、前記サブキャリアマッピング手段の前記サブキャリア変調信号の振幅に、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出手段からの前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値に対する基準値の比の平方根を乗算して前記電圧調整サブキャリア変調信号を生成する構成を採る。

本発明の第３のものに係るＯＦＤＭ信号伝送装置は、デジタルデータをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにマッピングしてサブキャリア変調信号を生成するサブキャリアマッピング手段と、前記サブキャリアマッピング手段からの前記サブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する高速逆フーリエ変換手段と、前記高速逆フーリエ変換手段からの前記パラレルの逆フーリエ変換信号を処理してパラレルの電圧調整逆フーリエ変換信号を生成する電圧調整手段と、前記サブキャリアマッピング手段の前記ＯＦＤＭシンボルの電力を検出してＯＦＤＭシンボル電力検出値を生成するＯＦＤＭシンボル電力検出手段と、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する電力比較手段と、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させるマッピング制御手段と、を具備し、前記電圧調整手段は、前記高速逆フーリエ変換手段からの前記パラレルの逆フーリエ変換信号の振幅に、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出手段からの前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値に対する基準値の比の平方根を乗算して前記パラレルの電圧調整逆フーリエ変換信号を生成する構成を採る。

本発明によれば、各データにおける送信電力増幅器の非線形歪による劣化が常にある値以下になるように制御するため、非常に高い特性の送信電力増幅器の線形性を必要とせず、かつ、送信電力増幅器の価格を低減することができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の主要部の動作を説明するためのフローチャートである。

図１に示すように、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００は、サブキャリアマッピング部１１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３、送信電力増幅器１１４、送信アンテナ１１５、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６、電力比較部１１７及びマッピング制御部１１８を具備している。

サブキャリアマッピング部１１１は、送信する複数のユーザデータを有するデジタルデータＤ１０１を受けて各サブキャリアに割当てて（マッピングして）サブキャリア変調を行ってサブキャリア変調信号を生成する。ＩＦＦＴ部１１２は、サブキャリアマッピング部１１１からのサブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する。

パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３は、ＩＦＦＴ部１１２からのパラレルの逆フーリエ変換信号をシリアルの逆フーリエ変換信号に変換する。送信電力増幅器１１４は、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３からの逆フーリエ変換信号を電力増幅して送信アンテナ１１５を介して無線信号として送信する。

ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６は、デジタルデータの各々のマッピングごとにＯＦＤＭシンボルの総電力を検出（計算）してＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐを求める。この場合に、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６は、割り当てられた各デジタルデータの振幅の総和をデジタル処理により計算することによりＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐを求める。

電力比較部１１７は、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６により検出したＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐが基準値Ｐｍより小さいか否かの比較を行って電力比較結果を生成する。

マッピング制御部１１８は、電力比較部１１７の電力比較結果がＰ＜Ｐｍでないことを示している場合には、サブキャリアマッピング部１１１に今回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへの割当てを中止させ、かつ、今回の割当分と当該割当分以降のデジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当てさせる。

また、マッピング制御部１１８は、電力比較部１１７の電力比較結果がＰ＜Ｐｍであることを示している場合には、サブキャリアマッピング部１１１に今回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを継続させる。そして、マッピング制御部１１８は、割り当てるサブキャリアがなくなった時に、サブキャリアマッピング部１１１にマッピングを終了させる。次に、マッピング制御部１１８は、サブキャリアマッピング部１１１にサブキャリア変調信号をＩＦＦＴ部１１２に与えさせる。

本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００のサブキャリアマッピング部１１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６、電力比較部１１７及びマッピング制御部１１８は、デジタル処理回路で構成することができ、データを高速に処理することができ、かつ、安価である。

次に、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１００の主要部の動作について、図１と共に図２を参照して説明する。

図２に示すように、ステップＳＴ２０１において、サブキャリアマッピング部１１１は、デジタルデータＤ１０１の１つが入力されたかを判断する。ステップＳＴ２０１においてデジタルデータＤ１０１が入力された時に、サブキャリアマッピング部１１１は、入力されたデジタルデータＤ１０１をＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当てる（ステップＳＴ２０２）。

次に、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６は、デジタルデータＤ１０１の各々のマッピングごとにＯＦＤＭシンボルの総電力を検出（計算）してＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐを求める（ステップＳＴ２０３）。

次に、電力比較部１１７は、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６により検出したＯＦＤＯＭシンボル電力検出値Ｐが基準値Ｐｍより小さい（Ｐ＜Ｐｍ）か否かの比較を行って電力比較結果を生成する（ステップＳＴ２０４）。

ステップＳＴ２０４において電力比較結果がＰ＜Ｐｍでないことを示している時には、ステップＳＴ２０５において、マッピング制御部１１８は、サブキャリアマッピング部１１１に今回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへの割当てを中止させ、かつ、今回の割当分と当該割当分以降のデジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当てさせる。すなわち、ステップＳＴ２０５において、マッピング制御部１１８は、今回割り当てたデジタルデータＤ１０１をデータ入力部に戻し、ステップＳＴ２０７へ行ってサブキャリアマッピング部１１１にサブキャリアマッピングを終了させる。

ステップＳＴ２０４において電力比較結果がＰ＜Ｐｍであることを示している時には、ステップＳＴ２０６において、マッピング制御部１１８は、ＯＦＤＭシンボルにまだ割当てられていないサブキャリアが残っているかどうかを判断する（ステップＳＴ２０６）。

ステップＳＴ２０６においてサブキャリアが残っている時には、マッピング制御部１１８は、ステップＳＴ２０１〜ステップＳＴ２０４を繰り返してサブキャリアマッピング部１１１にＯＦＤＭシンボルのサブキャリアの全てにデジタルデータＤ１０１を割当てさせる。すなわち、マッピング制御部１１８は、電力比較部１１７の電力比較結果がＰ＜Ｐｍであることを示している場合には、サブキャリアマッピング部１１１に今回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを継続させる。

次に、ステップＳＴ２０６においてサブキャリアが残っていない時には、マッピング制御部１１８は、サブキャリアマッピング部１１１にサブキャリアマッピングを終了させる（ステップＳＴ２０７）。

次に、ＩＦＦＴ部１１２は、サブキャリアマッピング部１１１からのサブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する（ステップＳＴ２０８）。次に、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３は、ＩＦＦＴ部１１２からのパラレルの逆フーリエ変換信号をシリアルの逆フーリエ変換信号に変換する（ステップＳＴ２０９）。

上記ステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０９の手順を経て、１つのＯＦＤＭシンボルの変調信号が生成される。次のＯＦＤＭシンボルの変調信号を生成するために、ステップＳＴ２０１〜ステップＳＴ２０９が繰り返される。

このような構成によって、各ＯＦＤＭシンボルの総電力は、常に基準値Ｐｍ以下となるように制御することができる。これにより、送信電力増幅器１１４の非線形歪がＯＦＤＭシンボル内に割当てた各デジタルデータに及ぼす影響をある値以下に抑制でき、かつ、各デジタルデータの非線形歪によるエラーベクトルのばらつきを抑制できる。

したがって、送信電力増幅器１１４の非線形歪のばらつきを考慮せずに決定できるため、従来のように送信電力増幅器の非線形歪を必要以上に厳しくする抑制する必要がない。

以上に述べたＯＦＤＭシンボルの電力制御は、特にＯＦＣＤＭ方式において有効である。これは、ＯＦＣＤＭ方式において、同一のＯＦＣＤＭシンボル内に複数のユーザデータ及び多種類の振幅からなるデータがコード多重され、ＯＦＣＤＭシンボルの信号振幅のシンボル内ばらつきとともに、ピーク振幅のシンボル間のばらつきも大きくなるからである。

次に、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ変調装置１００において、送信電力増幅器の非線形歪がＯＦＤＭシンボル内に割当てた各デシタルデータに及ぼす影響をある値以下に抑制でき、かつ、各デジタルデータの非線形歪によるエラーベクトルのばらつきを抑制できる理由について、より詳細に説明する。

図３は、ピーク対平均強度比ＰＡＰＲ（Peak-to-Average-Power-Ratio）のＯＦＤＭシンボルのサブキャリア数Ｎ（＝多重数）に対する依存性を示す図である。

この依存性を調べる時に、送信データとしてランダム信号が用いられた。ここで、多重する各ＯＦＤＭシンボルの振幅は一定と仮定しているので、サブキャリア数Ｎは、ＯＦＤＭシンボル電力に比例している。データシンボルの振幅は、簡単のため１とした。

図３から分かるように、ＰＡＰＲは、送信データ信号系列の違いによってばらつきはあるが、サブキャリア数が増えるに従ってＰＡＰＲが大きくなり、かつ、ＰＡＰＲの最大値はサブキャリア数Ｎからほぼ推定できる。例えば、Ｎ＝１２８のときは、ＰＡＰＲは約１２ｄＢである。ピーク強度が大きくなると、送信電力増幅器の非線形歪はエラーベクトルの劣化を引き起こす。

図４は、サブキャリア変調方式をＱＰＳＫ変調方式とし、ＯＦＤＭ方式を用いた場合の送信電力増幅器の３次非線形歪によるエラーベクトルの計算例を示す図である。この図４から分かるように、ＯＦＤＭピーク振幅が大きくなるにつれエラーベクトルが大きくなる。

このように、各デジタルデータの振幅が一定であるときは、サブキャリア数ＮからＯＦＤＭピーク振幅を推定し送信電力増幅器の非線形歪の影響の最悪値をおよそ見積ることができる。

次に、各デジタルデータの振幅が一定でないＯＦＣＤＭ方式の場合の送信電力増幅器の非線形歪の影響について述べる。

図５は、送信デジタルデータの系列のうち一つのデータ振幅のみを１倍から４倍まで変化させたときのエラーベクトルを計算したものである。この図５から分かるように、１つのデータの振幅（データ振幅比）を変えても、そのデータの復調後のエラーベクトルはあまり変化しない。ここでは、ＯＦＤＭシンボルの総電力はほとんど変わらない条件である。

このように、送信電力増幅器などの非線形歪の影響は、各データの振幅にはほとんど依存せず、かつ、ＯＦＤＭシンボルの総電力でほぼ決まることが分かった。すなわち、ＯＦＤＭシンボルの電力を制御することにより非線形歪の影響は制御される。

そこで、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００は、各ＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐが常にある基準値Ｐｍ以下となるように制御することにしている。これにより、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００は、送信電力増幅器１１４の非線形歪がＯＦＤＭシンボル内に割当てた各デジタルデータに及ぼす影響をある値以下に抑制でき、かつ、各デジタルデータの非線形歪によるエラーベクトルのばらつきを抑制できる。

なお、ＯＦＤＭシンボルの総電力を調整する方式として、例えば、パラレルシリアル変換後のＯＦＤＭシンボル生成後に、ＯＦＤＭシンボル電力を検出して、後段の送信電力増幅器を制御することによって、電力を一定にする方式がある。

しかし、この方式においては、ＯＦＤＭシンボルのアナログ信号をシンボル長Ｔｓという短い時間内で高速に電力検出する回路が必要である。また、この方式においては、可変増幅器もＯＦＤＭシンボル長Ｔｓごとに行うため、高速動作が必要になる。

一方、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００は、ＯＦＤＭシンボル電力の制御は、高速デジタル処理回路で容易に実現することができる。

以上のように、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００は、ＯＦＣＤＭシンボル電力をある値以下に制御することが容易であり、後段の送信電力増幅器１１４の非線形歪に起因する特性ばらつきを抑制できる。

したがって、本発明の実施の形態１においては、送信電力増幅器１１４の非線形歪の抑制を緩和することによって、非常に高い特性の送信電力増幅器の線形性を必要とせず、かつ、送信電力増幅器１１４の価格を低減することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照して詳細に説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示すブロック図である。図７は、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の主要部の動作を説明するためのフローチャートである。

図６に示すように、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置６００は、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００において電力調整部６０１を追加してなる。

すなわち、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置６００は、サブキャリアマッピング部１１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３、送信電力増幅器１１４、送信アンテナ１１５、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６、電力比較部１１７、マッピング制御部１１８及び電力調整部６０１を具備している。

電力調整部６０１は、サブキャリアマッピング部１１１とＩＦＦＴ部１１２との間に接続され、かつ、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６の出力端子に接続されている。電力調整部６０１は、サブキャリアマッピング部１１１のＯＦＤＭシンボルのサブキャリア変調信号の振幅に、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６からのＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐに対する基準値Ｐｍの比（Ｐｍ／Ｐ）の平方根√（Ｐｍ／Ｐ）を乗算して電圧調整サブキャリア変調信号を生成しＩＦＦＴ部１１２に与える。

すなわち、電力調整部６０１は、サブキャリアマッピング部１１１のＯＦＤＭシンボルのサブキャリア変調信号の振幅をＰｍ／Ｐの平方根（√（Ｐｍ／Ｐ））倍することにより、ＯＦＤＭシンボル総電力をＰｍ／Ｐ倍する。これにより、電力調整部６０１は、全てのＯＦＤＭシンボルの総電力を一定値（Ｐｍ）にすることが可能となる。

本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置６００のサブキャリアマッピング部１１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６、電力比較部１１７、マッピング制御部１１８及び電力調整部６０１は、デジタル処理回路で構成することができ、データを高速に処理することができ、かつ、安価である。

次に、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ変調装置４００の主要部の動作について、図６と共に図７を参照して説明する。

図７に示すフローは、図２に示すフローにおいて、ステップＳＴ７０１を追加してなる。ステップＳＴ７０１は、ステップＳＴ２０７とステップＳＴ２０８との間に挿入されている。

次に、図２のフローと異なる図７のフローのステップについて説明する。

ステップＳＴ２０７において、マッピング制御部１１８は、サブキャリアマッピング部１１１にサブキャリアマッピングを終了させた後に、ステップＳＴ７０１において、電力調整部６０１は、サブキャリアマッピング部１１１からの各サブキャリア変調信号の振幅を（√（Ｐｍ／Ｐ））倍し電圧調整サブキャリア変調信号を生成して、ステップＳＴ２０８へ行く。ステップＳＴ２０８において、ＩＦＦＴ部１１２は、電力調整部６０１からの電圧調整サブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する。

このように本発明の実施の形態２においては、送信電力増幅器１１４の非線形歪による劣化がほぼ一定になるように制御されるため、非線形歪のばらつきを本発明の実施の形態１よりさらに抑制することができるから、送信電力増幅器の非線形歪の抑制を緩和することによって、非常に高い特性の送信電力増幅器の線形性を必要とせず、かつ、送信電力増幅器の価格を低減することができる。

また、本発明の実施の形態２においては、電圧調整サブキャリア変調信号の電力をほぼ一定にできるため、後段回路で送信電力の制御を各電圧調整サブキャリア変調信号ごとに高速に行う必要がないから、送信電力の制御が簡単になる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図面を参照して詳細に説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示すブロック図である。

図８に示すように、本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭ信号伝送装置８００は、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置１００において電力調整部８０１を追加してなる。

すなわち、本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭ信号伝送装置８００は、サブキャリアマッピング部１１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３、送信電力増幅器１１４、送信アンテナ１１５、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６、電力比較部１１７、マッピング制御部１１８及び電力調整部８０１を具備している。

電力調整部８０１は、ＩＦＦＴ部１１２とパラレルシリアル変換部１１３との間に接続され、かつ、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６の出力端子に接続されている。

電力調整部８０１は、ＩＦＦＴ部１１２からの逆フーリエ変換信号の振幅に、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６からのＯＦＤＭシンボル電力検出値Ｐに対する基準値Ｐｍの比（Ｐｍ／Ｐ）の平方根√（Ｐｍ／Ｐ）を乗算してパラレルの電圧調整逆フーリエ変換信号を生成しパラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３に与える。

すなわち、電力調整部８０１は、ＩＦＦＴ部１１２からの逆フーリエ変換信号の振幅をＰｍ／Ｐの平方根（√（Ｐｍ／Ｐ））倍することにより、逆フーリエ変換信号の総電力をＰｍ／Ｐ倍する。これにより、電力調整部８０１は、全ての逆フーリエ変換信号の総電力を一定値（Ｐｍ）にすることが可能となる。

本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭ信号伝送装置８００のサブキャリアマッピング部１１１、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１２、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１１３、ＯＦＤＭシンボル電力検出部１１６、電力比較部１１７、マッピング制御部１１８及び電力調整部８０１は、デジタル処理回路で構成することができ、データを高速に処理することができ、かつ、安価である。

本発明の実施の形態３は、本発明の実施の形態２と同じ効果を有している。

なお、本発明は、ＯＦＤＭシンボルを光伝送するシステムなどにも有効である。これは、光伝送用レーザの歪特性が大きいため、ピーク強度の影響を受けやすいからである。

また、本発明は、従来技術で述べた様々なピーク抑制方式と組合せることも可能である。

本発明は、非常に高い特性の送信電力増幅器の線形性を必要とせず、かつ、送信電力増幅器の価格を低減することができる効果を有し、ＯＦＤＭ信号伝送装置に有用である。

本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の主要部の動作を説明するためのフローチャートＯＦＤＭ方式のピーク対平均強度比（ＰＡＰＲ）のサブキャリア数依存性を説明するための図ＯＦＤＭ方式のＯＦＤＭピーク振幅に対するエラーベクトルを説明するための図ＯＦＤＭ方式のエラーベクトルのデータ振幅依存性を説明するための図本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の主要部の動作を説明するためのフローチャート本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示すブロック図従来のＯＦＤＭ信号伝送装置の１例の構成を示すブロック図図９の従来のＯＦＤＭ信号伝送装置の主要部の動作を説明するためのフローチャート

符号の説明

１００、６００、８００ＯＦＤＭ信号伝送装置
１１１サブキャリアマッピング部
１１２高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部
１１３パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
１１４送信電力増幅器
１１５送信アンテナ
１１６ＯＦＤＭシンボル電力検出部
１１７電力比較部
１１８マッピング制御部
６０１、８０１電力調整部

Claims

デジタルデータをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにマッピングしてサブキャリア変調信号を生成するサブキャリアマッピング手段と、
前記サブキャリアマッピング手段の前記ＯＦＤＭシンボルの電力を検出してＯＦＤＭシンボル電力検出値を生成するＯＦＤＭシンボル電力検出手段と、
前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する電力比較手段と、
前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させるマッピング制御手段と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ信号伝送装置。
デジタルデータをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにマッピングしてサブキャリア変調信号を生成するサブキャリアマッピング手段と、
前記サブキャリアマッピング手段からの前記サブキャリア変調信号を処理して電圧調整サブキャリア変調信号を生成する電圧調整手段と、
前記電圧調整手段からの前記電圧調整サブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する高速逆フーリエ変換手段と、
前記サブキャリアマッピング手段の前記ＯＦＤＭシンボルの電力を検出してＯＦＤＭシンボル電力検出値を生成するＯＦＤＭシンボル電力検出手段と、
前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する電力比較手段と、
前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させるマッピング制御手段と、を具備し、
前記電圧調整手段は、前記サブキャリアマッピング手段の前記サブキャリア変調信号の振幅に、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出手段からの前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値に対する基準値の比の平方根を乗算して前記電圧調整サブキャリア変調信号を生成することを特徴とするＯＦＤＭ信号伝送装置。
デジタルデータをＯＦＤＭシンボルのサブキャリアにマッピングしてサブキャリア変調信号を生成するサブキャリアマッピング手段と、
前記サブキャリアマッピング手段からの前記サブキャリア変調信号を高速逆フーリエ変換してパラレルの逆フーリエ変換信号を生成する高速逆フーリエ変換手段と、
前記高速逆フーリエ変換手段からの前記パラレルの逆フーリエ変換信号を処理してパラレルの電圧調整逆フーリエ変換信号を生成する電圧調整手段と、
前記サブキャリアマッピング手段の前記ＯＦＤＭシンボルの電力を検出してＯＦＤＭシンボル電力検出値を生成するＯＦＤＭシンボル電力検出手段と、
前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が基準値より小さいか否かを比較して電力比較結果を生成する電力比較手段と、
前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さいことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを継続させ、かつ、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値が前記基準値より小さくないことを前記電力比較結果が示している時に前記サブキャリアマッピング手段に今回の前記デジタルデータの前記ＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへのマッピングを中止させて今回の前記デジタルデータの割当分と当該割当分以降の前記デジタルデータを次回のＯＦＤＭシンボルのサブキャリアへ割当させるマッピング制御手段と、を具備し、
前記電圧調整手段は、前記高速逆フーリエ変換手段からの前記パラレルの逆フーリエ変換信号の振幅に、前記ＯＦＤＭシンボル電力検出手段からの前記ＯＦＤＭシンボル電力検出値に対する基準値の比の平方根を乗算して前記パラレルの電圧調整逆フーリエ変換信号を生成することを特徴とするＯＦＤＭ信号伝送装置。