JP2008060846A

JP2008060846A - 信号伝送装置および信号伝送方法

Info

Publication number: JP2008060846A
Application number: JP2006234387A
Authority: JP
Inventors: Hirotada Fujii; 啓正藤井; Junichiro Hagiwara; 淳一郎萩原; Hitoshi Yoshino; 仁吉野; Shigeru Tomisato; 繁冨里; Masaharu Hata; 正治秦
Original assignee: NTT Docomo Inc; Okayama University NUC
Current assignee: NTT Docomo Inc; Okayama University NUC
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP4932389B2

Abstract

【課題】帯域内及び帯域外の歪み電力を低減することができる信号伝送装置および信号伝送方法を提供する。
【解決手段】信号伝送装置に、ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段と、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルで、ピーク電力低減処理を行った場合の歪電力を算出する歪電力算出手段と、算出された歪電力に応じて、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいてピーク電力低減処理を行うピーク電力低減手段とを備え、ピーク電力低減処理後のＯＦＤＭ信号を電力増幅して送信することにより達成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、特にＯＦＤＭ伝送技術が適用される無線通信システムにおける信号伝送装置および信号伝送方法に関する。

図１に、ＯＦＤＭ信号送信機の構成例を示す。

この種のＯＦＤＭ信号送信機では、入力信号は、直並列変換器（Ｓ／Ｐ）において、直並列変換処理によりマルチキャリア用のパラレル信号に変換される。次に、パラレル信号は、マッピング部（Ｍａｐｐｉｎｇ）において、変調方式により決まる信号点にマッピングされる。次に、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）において、マッピングされた信号に対して逆高速フーリエ変換が行われることによりＯＦＤＭ信号が生成される。

次に、ガードインターバル付加部（ＧＩ付加）において、逆高速フーリエ変換後のＯＦＤＭ信号に、伝搬路におけるマルチパスフェージングの対策として、ガードインターバル（ＧＩ）が付加される。各ＯＦＤＭ信号後方の一部の信号をコピーし、それをシンボルの先頭に挿入することにより、ガードインターバルに付加される信号が生成される。

次に、オーバーサンプリング手段において、ガードインターバルが付加された信号はオーバーサンプリングされる。次に、クリッピング手段において、予め設定されたクリッピングレベルにしたがって、このレベルを超える信号成分についてクリッピングレベルまで信号レベルを低減する処理が行われる。次に、フィルタリング手段において、帯域外の不要なスペクトルの拡がりが抑えられる。

ＯＦＤＭ信号は各キャリアの信号が加算された信号であるため、各キャリアの信号位相に応じて平均電力と比較して非常に大きなピーク電力が発生する。例えば、すべてのキャリアの信号が同相で加算された場合には、平均電力のＮ_Ｃ倍（Ｎ_Ｃはキャリア数）のピーク電力が発生する。このようなマルチキャリア信号のピーク電力を低減する技術としては、クリッピングを行うことがよく知られている。クリッピングとは、ある一定以上の振幅成分をカットする方法である。具体的には、予めクリッピングレベルを設定し、このレベルを超える信号成分についてクリッピングレベルまで信号レベルを低減する。例えば、図２に示すように、クリッピング前のＯＦＤＭ信号に対しクリッピングを行うことにより、クリッピングレベル以上の信号成分が低減され、クリッピング後のＯＦＤＭ信号が得られる。

クリッピングでは、ピーク成分を除去することによりピーク電力は低減できるが、クリッピングを行ったことにより歪電力が信号帯域内及び帯域外に発生する。このような問題を解決するため、通常はクリッピング後に帯域制限フィルタリングを行うことにより、帯域外への輻射を抑えることができる。しかし、帯域外の歪電力を除去したことにより、再度クリッピングレベルを超えるピーク成分が発生する。このようなピーク電力低減能力の低下を補償するため、クリッピングとフィルタリングとを繰り返し行う方法もある（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、上記のように生成された信号、すなわちフィルタリング手段において帯域外の不要なスペクトルの拡がりが抑圧された信号は、大電力増幅回路（ＨＰＡ：Ｈｉｇｈｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に入力されるが、このとき、ＨＰＡの非線形領域で入力された信号は、帯域外への輻射の原因となる。さらに、ＨＰＡで生じる帯域外輻射については、フィルタにより抑圧することができない。
Ｊ．Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ，"Ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅｐｏｗｅｒｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆｏｒＯＦＤＭｂｙｒｅｐｅａｔｅｄｃｌｉｐｐｉｎｇａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，" Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３８，ｎｏ．５，ｐｐ．２４６−２４７，Ｆｅｂ．２００２．

しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。

上述したようなＯＦＤＭ信号送信機では、ＯＦＤＭ信号のシンボルごとのピーク電力の分布の違いや、ＯＦＤＭ信号を送信するために電力増幅するときに用いる電力増幅器の非線形歪特性は考慮されず、全てのＯＦＤＭシンボルに対して一定のクリッピングレベルが設定される。このため、上述したようなＯＦＤＭ信号送信機では、帯域内及び帯域外の歪電力が必要以上に発生する問題がある。

そこで本発明は、上記問題のうち少なくとも１つを解決するためになされたものであり、その目的は、帯域内及び帯域外の歪電力を低減することができる信号伝送装置および信号伝送方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の信号伝送装置は、
ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段；
前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルで、ピーク電力低減処理を行った場合の歪電力を算出する歪電力算出手段；
算出された歪電力に応じて、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいてピーク電力低減処理を行うピーク電力低減手段；
を備え、
ピーク電力低減処理後のＯＦＤＭ信号を電力増幅して送信することを特徴の１つとする。

このように構成することにより、ＯＦＤＭ信号のシンボルごとにピーク電力低減時に発生する歪電力を事前に算出し、算出した歪電力の結果に応じて適切なピーク電力低減を行うことができる。

本発明の信号伝送方法は、
ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成ステップ；
前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルで、ピーク電力低減処理を行った場合の歪電力を算出する歪電力算出ステップ；
算出された歪電力に応じて、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいてピーク電力低減処理を行うピーク電力低減ステップ；
ピーク電力低減処理後のＯＦＤＭ信号を電力増幅して送信する信号伝送ステップ；
を有することを特徴の１つとする。

このようにすることにより、ＯＦＤＭ信号のシンボルごとにピーク電力低減時に発生する歪電力を事前に算出し、算出した歪電力の結果に応じて適切なピーク電力低減を行うことができる。

本発明の実施例によれば、帯域内及び帯域外の歪み電力を低減することができる信号伝送装置および信号伝送方法を実現できる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

本発明の実施例にかかる信号伝送装置について、図３を参照して説明する。

本実施例にかかる信号伝送装置１００は、直並列変換部（Ｓ／Ｐ）１０２と、マッピング部（Ｍａｐｐｉｎｇ）１０４_１〜１０４_ｎ（ｎは、ｎ＞０の整数）と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１０６と、ガードインターバル付加部（ＧＩ付加）１０８と、オーバーサンプリング部１１０と、歪電力算出部１１２と、ピーク電力低減手段としての適応ピーク電力低減部１１４と、電力増幅器（ＰＡ：ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１６とを備える。直並列変換部１０２と、マッピング部１０４_１〜１０４_ｎと、逆高速フーリエ変換部１０６は、ＯＦＤＭ信号生成手段を構成する。また、直並列変換部１０２と、マッピング部１０４_１〜１０４_ｎと、逆高速フーリエ変換部１０６に、ガードインターバル付加部１０８と、オーバーサンプリング部１１０とを加えて、ＯＦＤＭ信号生成手段を構成するようにしてもよい。

本実施例にかかる信号伝送装置１００では、歪電力算出部１１２において、ピーク電力低減時に発生する歪電力がＯＦＤＭシンボルごとに計算される。本実施例において歪電力とは、ＯＦＤＭ信号の振幅分布において、クリッピングレベル以上のピークに対応する電力をいう。クリッピングレベルとは、ピーク電力低減処理における信号レベルの低減値を示す電力レベルである。すなわち、ピーク電力低減処理では、クリッピングレベルを超える信号成分についてクリッピングレベルまで信号レベルを低減する処理が行われる。

また、適応ピーク電力低減部１１４において、歪電力算出部１１２においてＯＦＤＭシンボルごとに計算された歪電力に応じてＯＦＤＭシンボルごとに適応的にピーク電力低減が行われる。

入力信号は、直並列変換部１０２において、直並列変換が行われマルチキャリア用のパラレル信号に変換され、マッピング部１０４_１〜１０４_ｎに入力される。すなわち、直列データ列が並列データ列に変換され出力される。

マッピング部１０４_１〜１０４_ｎでは、マルチキャリア用のパラレル信号が変調方式により決まる信号点にマッピングされ、逆フーリエ変換部１０６に入力される。例えば、並列データ列は、ＰＳＫ（ＰｈａｓｅＳｈｉｆｔＫｅｙｉｎｇ）またはＱＡＭ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などの予め決定された変調方式により変調され、複数の変調シンボル列として出力される。

逆高速フーリエ変換部１０６では、マッピングされた信号から逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）によりＯＦＤＭ信号が生成され、ガードインターバル付加部１０８に入力される。すなわち、複数の変調シンボル列は、各々逆高速フーリエ変換され、並列ＯＦＤＭ信号列として出力され、並列ＯＦＤＭ信号列は、並直列変換され、直列ＯＦＤＭ信号列として出力される。

ガードインターバル付加部１０８では、ＯＦＤＭ信号に、伝搬路におけるマルチパスフェージングの対策としてガードインターバル（ＧＩ）が付加され、オーバーサンプリング部１１０に入力される。具体的には、各ＯＦＤＭ信号後方の一部の信号がコピーされ、それをシンボルの先頭に挿入することにより、ガードインターバルに付加される信号が生成される。

オーバーサンプリング部１１０では、ガードインターバルが付加された信号に対して、オーバーサンプリングが行われ、オーバーサンプリングが行われたＯＦＤＭ信号は、歪電力算出部１１２および適応ピーク電力低減部１１４に入力される。上述したガードインターバルの付加及びオーバーサンプリングについては、従来のＯＦＤＭ送信機と同様である。

適応ピーク電力低減部１１４では、ピーク電力の低減が行われるが、このピーク電力低減処理が行われる場合に発生する歪電力は歪電力算出部１１２において算出される。適応ピーク電力低減部１１４では、最終的に帯域外で輻射される帯域外輻射電力がある所定の許容値を満たし、かつこの算出される歪電力ができるだけ小さくなるようにピーク電力低減処理が行われる。

具体的に説明する。図４には、適応ピーク電力低減部１１４の構成の一例が示される。

適応ピーク電力低減部１１４は、クリッピングレベル設定部１１４１と、クリッピング部１１４２と、帯域制限部（フィルタリング部）１１４３とから構成される。本実施例においては、一例としてピーク電力を低減する手段としてクリッピングを用いる場合について説明するが、クリッピング以外の方法も適用できる。

クリッピングにより発生する歪電力について、図５Ａから図５Ｃを参照して説明する。図５Ａから図５Ｃにおいて、縦軸は電力である。

上述したように、歪電力（クリッピング歪電力）は、ＯＦＤＭ信号の振幅分布において、クリッピングレベル以上のピークに対応する電力である。

これらの図から分かるように、歪電力は、ＯＦＤＭ信号の振幅分布とクリッピングレベルによって変動する。このため、効果的にピーク電力を低減し、かつ受信品質維持のために歪電力の発生量を一定量以下に抑えるために、本実施例においては、ＯＦＤＭ信号のシンボルごとに歪電力（クリッピング歪電力）を算出し、この算出値に応じてクリッピングレベルを適切に設定する。すなわち、時間領域のデータにおいて、有効シンボル期間毎にクリッピングレベルを設定する。この場合、ガードインターバルを含む有効シンボル期間毎にクリッピングレベルを設定するようにしてもよいし、ガードインターバルを除いた有効シンボル期間毎にクリッピングレベルを設定するようにしてもよい。

従来方式では、クリッピング後にフィルタリングが行われることにより、ピーク信号が再生されることも考慮し、図５Ｂに示すように、ＨＰＡの飽和電力よりもある程度マージンを取りクリッピングレベルが設定される。すなわち、ＨＰＡ飽和レベルより高い電力レベルにクリッピングレベルが設定される。

一方で、本実施例では、図５Ｃに示すように、最終的な帯域外輻射量の規定値を満たす範囲でクリッピングレベルが設定される。例えば、ＨＰＡの飽和レベルを超える信号が少ない場合は、ＨＰＡの飽和レベルよりも低い電力レベルにクリッピングレベルが設定される場合も生じえる。

歪電力算出部１１２では、各クリッピングレベルにおけるピーク電力低減量と歪電力発生量とを求め、クリッピングレベル算出部１１４１に入力する。例えば、予め複数のクリッピングレベルが設定され、これらのクリッピングレベルに対して、歪電力発生量が求められる。

クリッピングレベル設定部１１４１では、各クリッピングレベルにおけるピーク電力低減量と歪電力発生量から最適なクリッピングレベルを決定し、決定したクリッピングレベルをクリッピング部１１４２に入力する。具体的には、複数のレベルのクリッピングを適用した場合に検出された歪電力に基づいて、最終的な帯域外輻射量を満たす最高のレベルを適用する。すなわち、予め設定された複数のクリッピングレベルを適用した場合に算出される歪電力発生量と、帯域外輻射量の所定の許容値とを比較し、帯域外輻射量の所定の許容値以下となる歪電力発生量に対応するクリッピングレベルのうち、最小の電力レベルとなるクリッピングレベルを適用する。

また、あるいは、ある一定のクリッピングレベルで算出された歪電力発生量から、適切なクリッピングレベルを求めるようにしてもよい。これらの方法においては、歪電力発生量と、クリッピングレベルや帯域外輻射量の関係は事前に設定されている必要がある。すなわち、ある一定のクリッピングレベルで算出された歪電力発生量に基づいて、予め設定された歪電力発生量とクリッピングレベルとの関係、歪電力発生量と帯域外輻射量との関係から適切なクリッピングレベルを求めるようにしてもよい。このようにすることにより、歪電力算出部１１２における演算処理量を低減できる。

クリッピング部１１４２は、ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいて、入力されたクリッピングレベルでクリッピングすることによりピーク電力低減を行い、フィルタリング部１１４３に入力する。フィルタリング部１１４３は、ピーク電力低減処理により発生する歪電力の帯域外への拡がりを抑えるためフィルタリングが行われる。

以上のように、本実施例によれば、クリッピングレベルを歪電力に応じて、可能な限り緩和する、すなわち歪電力発生量が帯域外輻射量以下となる範囲で、クリッピングレベルを下げることで、受信特性に与える影響を低減し、通信品質の向上が期待できる。

次に、本発明の第２の実施例にかかる信号伝送装置について、図６を参照して説明する。

本実施例にかかる信号伝送装置１００では、歪電力の算出に電力増幅器１１６の入出力特性を考慮している点が、上述した実施例と異なる。すなわち、電力増幅機（ＰＡ）１１６の出力信号、すなわち電力増幅器１１６の入出力特性が歪電力算出部１１２に入力される。適応ピーク電力低減部１１４の構成は、図４を参照して説明した構成と同様である。

歪電力算出時には、電力増幅器１１６に非線形歪がある場合、この非線形歪により発生する歪電力も考慮する必要がある。そこで、歪電力算出部１１２は、電力増幅器１１６の入出力特性から電力増幅器１１６の非線形歪による歪電力を計算する。送信電力増幅器１１６の入出力特性の一例を図７に示す。

図７によれば、非線形歪による歪電力は、線形増幅を行った場合の出力電力と実際の出力電力との差として計算することが可能である。歪電力算出部１１２は、各クリッピングレベルによりクリッピングを行った後のＯＦＤＭ信号の各シンボルで、この非線形歪による歪電力を算出する。

クリッピングレベル設定部１１４１では、クリッピングによる歪電力発生量、すなわち、予め設定された複数のクリッピングレベルを適用した場合に算出される歪電力発生量に非線形歪による歪電力を加算し、この和に基づいて、最適なクリッピングレベルを求める。例えば、クリッピングによる歪電力発生量と非線形歪による歪電力との和が、許容されるある所定の帯域外輻射量以下となるクリッピングレベルのうち、最小の電力レベルとなるクリッピングレベルを適用する。このクリッピングレベルは、クリッピング部１１４２に入力される。クリッピング部１１４２は、入力されたクリッピングレベルによりＯＦＤＭ信号をクリッピングする。クリッピングが行われた信号は、フィルタリング部１１４３に入力される。フィルタリング部１１４３では、ピーク電力低減処理により発生する歪電力の帯域外への拡がりを抑えるためフィルタリングが行われる。

次に、本発明の第３の実施例にかかる信号伝送装置について説明する。

本実施例にかかる信号伝送装置１００は、上述した実施例と適応ピーク電力低減部１１４の構成が異なる。

上述した実施例においてフィルタリングが行われた場合、帯域外の歪電力を除去したことにより、再度クリッピングレベルを超えるピーク成分が発生するため、ピーク電力低減効果が低下する。この様なピーク電力低減効果の低下を補償するために、クリッピングとフィルタリングを繰り返し行う。

本実施例にかかる信号伝送装置１００における適応ピーク電力低減部１１４の構成例について、図８を参照して説明する。図８には、クリッピングおよびフィルタリングが２回行われる場合について示されるが、２回以上行うようにしてもよい。

適応ピーク電力低減部１１４は、クリッピングレベル設定部１１４１と、クリッピング部１１４２と、フィルタリング部１１４３と、クリッピング部１１４４と、フィルタリング部１１４５とから構成される。

クリッピングレベル設定部１１４１は、各クリッピング部１１４２および１１４４にクリッピングレベルを設定する。クリッピングレベルの設定方法については、上述した実施例と同様である。

各クリッピング部１１４２および１１４４は、クリッピングレベル設定部１１４１により設定されたクリッピングレベルによるクリッピングを行い、クリッピング後の信号をフィルタリング１１４３および１１４５に入力する。

フィルタリング１１４３および１１４５は、入力信号のフィルタリングを行う。

このようにクリッピングとフィルタリングとを繰り返し行うことにより、ピーク電力低減効果を維持したまま帯域外へのスペクトルの拡がりを軽減できる。

クリッピングとフィルタリングとを繰り返し行う場合、繰り返し処理により帯域外の歪電力成分が帯域内に取り込まれる。この結果、帯域外の歪電力成分が低減する。このような場合、繰り返し処理により送信機（信号伝送装置）における信号処理量が増えるため、繰り返し回数は信号処理量の点からは少ない方が望ましい。

一方、繰り返し回数を多くした方が、クリッピングレベルをより高く設定できるため、歪電力の発生を抑えることができる。このため、繰り返し処理回数は歪電力発生量に応じて決定すればよく、歪電力発生量から推定される受信品質や帯域外輻射量がある所定の許容レベル満たすように制御すればよい。

通常、無線通信システムが用いる無線周波数については、システムごとや周波数帯ごとに帯域外輻射量が規定されている。本実施例では、最終的な帯域外輻射量は、フィルタリング後に残留する帯域外成分と、電力増幅器１１６の非線形歪により発生する歪電力の帯域外成分との和になる。

電力増幅器１１６による帯域外輻射量は電力増幅器１１６の非線形性により決まり、また、フィルタリング後に残留する帯域外成分はクリッピングによる歪電力量から推定することが可能である。したがって、クリッピングにより発生する歪電力量発生量が分かれば、最終的な帯域外輻射量の推定が可能となる。このため、歪電力発生量に応じてクリッピングレベルを設定することにより、各シンボルのピーク量に応じたピーク電力低減ができるので、必要以上にクリッピングレベルを下げる必要がなく、受信特性への影響が少なくなる。

さらに、歪電力発生量が一定値、すなわちある所定値以下となった場合に繰り返しを停止する。このようにすることにより、最終的な帯域外輻射量を確実に規定値以下にすることが可能となる。このため、従来のように、ある一定の繰り返し処理回数を行えば帯域外輻射量の最悪値がこの程度になるというような統計的な制御ではないので、必要以上にクリッピングレベルを下げる必要がなく、受信特性への影響が少なくなる。

また、電力増幅器１１６の非線形歪を補償する技術としてプリディストーションが知られており、本実施例においてもこの技術を適用することが可能である。この場合、電力増幅器１１６による帯域外輻射量が大幅に低減できるため、フィルタリング後に残留する帯域外成分のみから最終的な帯域外輻射量を算出することも可能となる。

プリディストーションにより非線形歪の補償を行うためには正確な入出力特性が必要となる。一方、本実施例では、歪電力を見積もることが目的であるため、入出力特性に高い精度は必要としない。このため、プリディストーションを行うことにより簡易に実施できる。

また、プリディストーションと本実施例を組み合わせて使用することも可能である。この場合、プリディストーションも含めた電力増幅器１１６の入出力特性を用いて歪電力を算出する。ここで、プリディストーションが完全であれば入出力特性は、飽和レベルまで完全に線形となるが、通常は誤差が生じる。このため、歪電力算出部１１２は、この誤差または誤差の推定値を用いて歪電力を見積もる。

次に、本発明の第４の実施例にかかる信号伝送装置について説明する。

クリッピング処理とフィルタリング処理とが繰り返し行われる場合のクリッピングレベル設定方法としては、最初のクリッピング時に設定したクリッピングレベルを全てのクリッピング部に適用するということが考えられる。この場合、歪電力の算出が１回で済むため信号処理量が少なく実用的である。

適応ピーク電力低減部１１４では、図９に示すように、クリッピングレベル設定部１１４１において設定されたクリッピングレベルが、全てのクリッピング部、すなわちクリッピング部１１４２および１１４４に入力される。

ただし、この手法では、クリッピング後にフィルタリングを行うためＯＦＤＭ信号の振幅分布が変動し、その結果、２回目以降のクリッピングレベルが最適でない場合がある。

そこで、図１０に示すように適応ピーク電力低減部１１４を構成するようにしてもよい。

適応ピーク電力低減部１１４は、クリッピングレベル設定部１１４１および１１４６と、クリッピング部１１４２および１１４４と、フィルタリング部１１４３および１１４５とを備える。歪電力算出部１１２は、歪電力算出部１１２１および１１２２を備える。

歪電力算出部１１２は、クリッピング処理ごとに歪電力を算出し、適応ピーク電力低減部１１４は、算出された歪電力からクリッピングレベルを決定する。

すなわち、オーバーサンプリング部１１０から出力されたＯＦＤＭ信号が歪電力算出部１１２１に入力され、フィルタリング部１１４３の出力信号が歪電力算出部１１２２に入力される。

これにより、フィルタリングによるＯＦＤＭ信号の振幅分布の変動の影響を軽減できる。

次に、本発明の第５の実施例にかかる信号伝送装置について、図１１を参照して説明する。

本実施例にかかる信号伝送装置１００は、上述した実施例にかかる信号伝送装置と、送信電力制御部１１８を備える点が異なる。

本実施例にかかる信号伝送装置１００では、送信電力制御部１１８において、ピーク電力低減処理により発生する歪電力発生量に応じて送信電力が制御される。このようにすることにより、帯域外輻射量を低減することができる。

上述したように、帯域外輻射量はピーク電力低減処理による歪電力量により見積もることが可能である。本実施例では、ピーク電力低減処理により発生する歪電力発生量から帯域外輻射量を推定し、帯域外輻射量がある所定の規格値を超える場合は送信電力を低減する。

本実施例にかかる信号伝送装置における送信電力制御について、図１２を参照して説明する。図１２において、縦軸は電力である。

クリッピングレベル（シレッショルド）をある値に決めたとき、ＯＦＤＭシンボル１は、ＯＦＤＭシンボル２と比較して、そのクリッピングレベルを超える割合が多くなる。この結果、同じクリッピングレベルでクリッピングを行った場合に発生する歪電力発生量はシンボル２と比較して、シンボル１の方が大きくなり、帯域外輻射量も大きくなる。そこで、シンボル１の送信電力を下げることにより帯域外輻射量がある所定の規格値を超えることを防ぐ。

このような送信電力制御を行う場合、帯域外輻射量が大きいシンボルの送信電力を下げただけでは平均送信電力が減少し、この結果、受信品質の劣化を招くこととなる。そこで、ＯＦＤＭシンボル２のように帯域外輻射量がある所定の規格値より小さくなるようなシンボルについては送信電力を上げることによりこの問題を解決する。これにより、送信電力制御を行った場合でも平均送信電力が同じになるため、誤り訂正符号化等の品質改善技術を用いることにより、同等の受信品質を達成することが可能となる。また、本方式を用いる際には、時間方向に符号化ビットをインターリーブしておくことが望ましい。

このようにシンボルごとに送信電力制御を行う場合、たとえばＱＡＭのように振幅が変動する変調方式を用いた場合には基準となる振幅値が変動するため、受信側で精度良く復調することが困難となり受信品質が劣化する。この劣化を防ぐためには、たとえば、送信ＯＦＤＭシンボル内に基準振幅を示すパイロット信号を多重化すればよい。多重化方法としては、一部のサブキャリアをパイロット信号用とすることが考えられ、そのサブキャリアの受信信号の復調結果に基づいて他のサブキャリアの信号を復調すればよい。これによりシンボルごとに基準振幅を受信側で得ることができるので、振幅が変動するような変調方式を用いる場合に良好な受信品質を得ることができる。

上記の制御は、ＯＦＤＭシンボルごとに行えばよいが、ある一定のＯＦＤＭシンボル数ごと、またはフレームごとに行ってもよい。このようにすることにより、挿入するパイロット信号間隔を低減させることができる。また、送信電力制御の頻度を減らすことができる。

本発明の実施例によれば、ピーク電力低減時に発生する歪電力発生量に基づいて、適応的にピーク電力低減処理が行われる。すなわち、ＯＦＤＭ信号のシンボルごとにピーク電力低減時により発生する歪電力発生量を事前に算出し、算出した歪電力発生量の結果に応じて適切なピーク電力低減を行う。具体的には、クリッピングによる受信品質の劣化を低減するため、歪電力発生量に基づいて、ＯＦＤＭシンボル毎に、クリッピングレベルを求め、送信振幅の制御を行う。

このようにすることにより、ピーク電力低減処理による帯域内及び帯域外に発生する歪電力を低減することが可能となる。帯域内の歪電力を低減できるため、ピーク電力低減処理による通信品質の低下を緩和でき、また、帯域外への輻射量の変動量を低減できることにより、他システムへ与える干渉量を低減することが可能となる。

本発明にかかる信号伝送装置および信号伝送方法は、移動通信システムに適用できる。

ＯＦＤＭ信号送信機の一例を示す部分ブロック図である。クリッピング処理を示す説明図である。本発明の一実施例にかかる信号伝送装置を示す部分ブロック図である。適応ピーク電力低減部を示す部分ブロック図である。クリッピングレベルの設定例を示す説明図である。ピークの再生例を示す説明図である。クリッピングレベルの設定例を示す説明図である。本発明の一実施例にかかる信号伝送装置を示す部分ブロック図である。非線形歪電力を示す説明図である。適応ピーク電力低減部を示す部分ブロック図である。適応ピーク電力低減部を示す部分ブロック図である。適応ピーク電力低減部を示す部分ブロック図である。本発明の一実施例にかかる信号伝送装置を示す部分ブロック図である。送信電力制御の一例を示す説明図である。

符号の説明

１００信号伝送装置
１０２直並列変換部
１０４、１０４_１、１０４_２，１０４_ｎマッピング部
１０６逆高速フーリエ変換部
１０８ガードインターバル付加部
１１０オーバーサンプリング部
１１２歪電力算出部
１１４適応ピーク電力低減部
１１６電力増幅器
１１８送信電力制御部
１１４１、１１４６クリッピングレベル設定部
１１４２、１１４４クリッピング部
１１４３、１１４５フィルタリング部（帯域制限部）
１１２１、１１２２歪電力算出部

Claims

ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成手段；
前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルで、ピーク電力低減処理を行った場合の歪電力を算出する歪電力算出手段；
算出された歪電力に応じて、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいてピーク電力低減処理を行うピーク電力低減手段；
を備え、
ピーク電力低減処理後のＯＦＤＭ信号を電力増幅して送信することを特徴とする信号伝送装置。
請求項１に記載の信号伝送装置において：
前記ピーク電力低減手段は、前記歪電力が許容された帯域外輻射電力以下となる範囲でピーク電力低減量を決定し、該ピーク電力低減量に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいてピーク電力低減処理を行うことを特徴とする信号伝送装置。
請求項１または２に記載の信号伝送装置において：
前記ピーク電力低減手段は、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいて、所定の電力レベルでクリッピングすることによりピーク電力低減処理を行うことを特徴とする信号伝送装置。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の信号伝送装置において：
前記歪電力算出手段は、前記ピーク電力低減処理後のＯＦＤＭ信号が電力増幅される場合に発生する非線形歪により発生する歪電力に基づいて、歪電力を算出することを特徴とする信号伝送装置。
請求項３ないし４のいずれか１項に記載の信号伝送装置において：
前記歪電力算出手段は、予め決められたクリッピングレベルでクリッピングを行った場合の歪電力を算出し、
前記ピーク電力低減手段は、前記歪電力が、許容される帯域外輻射電力以下となるクリッピングレベルを決定することを特徴とする信号伝送装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の信号伝送装置において：
前記ピーク電力低減手段は、ピーク電力低減処理を繰り返し行うことを特徴とする信号伝送装置。
請求項６に記載の信号伝送装置において：
前記ピーク電力低減手段は、前記歪電力に応じて繰り返し回数を決定することを特徴とする信号伝送装置。
請求項６または７に記載の信号伝送装置において：
前記ピーク電力低減手段は、初回のクリッピング時に算出した歪電力に応じてクリッピングレベルを設定することを特徴とする信号伝送装置。
請求項６または７に記載の信号伝送装置において：
前記ピーク電力低減手段は、各回のクリッピング時に算出した歪電力に応じて各回のクリッピング時のクリッピングレベルを設定することを特徴とする信号伝送装置。
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の信号伝送装置において：
前記歪電力に応じて送信電力を制御する送信電力制御手段；
を備えることを特徴とする信号伝送装置。
ＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成ステップ；
前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルで、ピーク電力低減処理を行った場合の歪電力を算出する歪電力算出ステップ；
算出された歪電力に応じて、前記ＯＦＤＭ信号の各シンボルにおいてピーク電力低減処理を行うピーク電力低減ステップ；
ピーク電力低減処理後のＯＦＤＭ信号を電力増幅して送信する信号伝送ステップ；
を有することを特徴とする信号伝送方法。