JP3654526B2 - 振幅制限装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号の振幅制限を行う振幅制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、特許文献１は、多くの搬送波を用いてデータの伝送を行うマルチキャリア通信方式として、ＯＦＤＭ(Orthgonal Frequency Division Multiplex)方式を開示する。
また、特許文献２〜７は、マルチキャリア通信方式などの伝送信号が、電力増幅器の増幅特性の非直線部分で増幅されるために生じる非直線歪を軽減するために、伝送信号のピーク値を抑制する方法を開示する。
【０００３】
【特許文献１】
日経エレクトロニクス（２００２年４月８日， pp. １０２〜１２７）
【特許文献２】
特開２００１−３３９３６１号公報
【特許文献３】
特開２００２−４４０５２号公報
【特許文献４】
特開２００２−７７０７９号公報
【特許文献５】
特開平１１−３１３９４２号公報
【特許文献６】
特開２００２−４４０５４号公報
【特許文献７】
特開２００１−２７４７６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、マルチキャリア通信方式などの伝送信号の振幅のピーク値を、効果的に抑制することができる振幅制限装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる振幅制限装置は、振幅制限の対象となる対象信号の内、前記対象信号の振幅に対して定められた制限値を超えた部分と、前記制限値との差分を示す差分信号を生成する差分信号生成手段と、前記対象信号から、前記生成された差分信号を減じて、前記対象信号の振幅を制限する振幅制限手段とを有する。
【０００６】
好適には、前記生成された差分信号をフィルタリングして、前記差分信号の所定の帯域成分のみを通過させるフィルタリング手段をさらに有し、前記振幅制限手段は、前記対象信号から、前記フィルタリングされた差分信号を減じて、前記対象信号の振幅を制限する。
【０００７】
好適には、前記対象信号はデジタル形式であって、前記差分信号生成手段、前記振幅制限手段および前記フィルタリング手段それぞれは、デジタル処理により、前記差分信号の生成、前記対象信号の振幅の制限および前記差分信号のフィルタリングそれぞれを行う。
【０００８】
好適には、伝送の対象となるデジタル形式の伝送信号を、複数のシンボルにマッピングするマッピング手段と、前記マッピングにより得られた複数のシンボルに対してＩＦＦＴ処理を行い、複数のサブキャリア成分を含むデジタル形式のマルチキャリア合成信号を生成するＩＦＦＴ処理手段とをさらに有し、前記生成されたマルチキャリア合成信号を、前記対象信号として振幅制限を行う。
【０００９】
好適には、前記フィルタリング手段は、前記マルチキャリア合成信号に含まれるサブキャリア成分の内の１つ以上それぞれを、それぞれ所定の出力ゲインで通過させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［本発明の背景］
本発明の理解を助けるために、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。
【００１１】
［第１のＯＦＤＭ送信機１］
図１は、本発明の背景の説明のために例示する第１のＯＦＤＭ送信機１の構成を示す図である。
図１に示すように、第１のＯＦＤＭ送信機１は、伝送データ生成部１０および送信部１２から構成される。
伝送データ生成部１０は、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１００、ｎ個（ｎは２以上の整数）のマッピング部１０２−１〜１０２−ｎ、ＩＦＦＴ部１０４および直交変調部１１０から構成される。
送信部１２は、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１２０、局部発信回路１２２、周波数変換回路１２４および電力増幅器（ＴＸ−ＡＭＰ）１２６から構成される。
【００１２】
ＯＦＤＭ送信機１は、これらの構成部分により、外部の機器（図示せず）からシリアルに入力されるデジタル形式の送信データから、ＯＦＤＭ方式の伝送信号を生成し、無線回線に対して送信する。
なお、以下、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単にマッピング部１０２などと略記することがある。
【００１３】
図２は、図１に示した伝送データ生成部１０のハードウェア構成を例示する図である。
例えば、伝送データ生成部１０の各構成要素は、カスタムＬＳＩなどによって、ハードウェア的に実現されうる。
【００１４】
あるいは、例えば、伝送データ生成部１０の各構成部分は、ソフトウェア的に実現されうる。
伝送データ生成部１０がソフトウェア的に実現される場合には、例えば、伝送データ生成部１０を実行するハードウェアとして、図２に例示するＤＳＰ回路１４が用いられる。
図２に示すように、ＤＳＰ回路１４は、外部機器から送信データを受け入れる入力インターフェース回路（入力ＩＦ）１４０、ＲＯＭ１４４にプログラムとして記憶された伝送データ生成部１０を、ＲＡＭ１４６などを用いて実行するＤＳＰ(Digital Signal Processor)１４２、および、伝送データ生成部１０による処理の結果として得られる伝送データを送信部１２に対して出力する出力ＩＦ１４８などから構成される。
【００１５】
伝送データ生成部１０（図１）において、Ｓ／Ｐ１００は、外部機器から入力される送信データをパラレル形式に変換し、ｎ個のシンボル＃１〜＃ｎとして、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれに対して出力する。
なお、例えば、伝送データ生成部１０が、ＢＰＳＫ(Binariphase Phase Sift Keying)により変調を行う場合には、シンボル＃１〜＃ｎそれぞれは、１ビットのデータを含む。
また、例えば、伝送データ生成部１０が、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)により変調を行う場合には、シンボル＃１〜＃ｎそれぞれは、４ビットのデータを含む。
【００１６】
マッピング部１０２それぞれは、伝送データ生成部１０の変調方式に従って、Ｓ／Ｐ１００から入力されたシンボルを、信号点にマッピングする。
つまり、マッピング部１０２それぞれは、シンボルを、ある搬送波の位相と振幅とに対応づけることにより変調を行う。
【００１７】
ＩＦＦＴ部１０４は、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれから入力される信号点にマッピングされたｎ個のシンボル（ｎ個のマップドデータ）に対して逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）処理を行う。
つまり、ＩＦＦＴ部１０４は、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎにより生成された周波数領域のマップドデータを時間領域に一括変換し、Ｉ成分およびＱ成分の変調データとして、直交変調部１１０に対して出力する。
【００１８】
図３は、図１に示した直交変調部１１０の構成を示す図である。
図３に示すように、直交変調部１１０は、搬送波生成部１１２、ミキサ部１１４−１，１１４−２、移相部１１６および加算部１１８から構成される。
直交変調部１１０は、これらの構成部分、あるいは、これらの構成部分と同等の処理を行う構成部分によりディジタル演算を行い、ＩＦＦＴ部１０４から入力されるＩ成分およびＱ成分の変調データで、搬送波Ｌｏ１を直交変調し、伝送データを生成して送信部１２に対して出力する。
【００１９】
直交変調部１１０において、搬送波信号生成部１１２は、搬送波信号Ｌｏ１を示すデジタル形式の搬送波データを生成し、第１のミキサ部１１４−１および移相部１１６に対して出力する。
【００２０】
移相部１１６は、搬送波生成部１１２から入力される搬送波データを９０°移相し、第２のミキサ部１１４−２に対して出力する。
【００２１】
第１のミキサ部１１４−１は、ＩＦＦＴ部１０４（図１）から入力されるＩ成分の変調データと、搬送波生成部１１２から入力される搬送波データとを乗算することによりミックスし、この処理により得られたデータを加算部１１８に対して出力する。
第２のミキサ部１１４−２は、ＩＦＦＴ部１０４から入力される入力されるＱ成分の変調データと、移相部１１６から入力される９０°移相された搬送波データとを乗算することによりミックスし、この処理により得られたデータを加算部１１８に対して出力する。
【００２２】
加算部１１８は、ミキサ部１１４−１，１１４−２から入力されるデータを加算し、伝送データとして送信部１２（図１）に対して出力する。
【００２３】
送信部１２（図１）において、Ｄ／Ａ１２０は、伝送データ生成部１０の加算部１１８（図３）から入力されるディジタル形式の伝送データを、アナログ形式の伝送信号に変換する。
さらに、Ｄ／Ａ１２０は、生成した伝送信号をフィルタリングして不要周波数成分を除き、周波数変換回路１２４に対して出力する。
【００２４】
局部発信回路１２２は、Ｄ／Ａ１２０から入力された伝送信号を所望の周波数とするために用いられるアナログ形式の周波数変換用信号Ｌｏ２を生成し、周波数変換回路１２４に対して出力する。
【００２５】
周波数変換回路１２４は、Ｄ／Ａ１２０から入力される伝送信号と、局部発信回路１２２から入力される周波数変換用信号Ｌｏ２とを、アナログ処理によりミックスし、所望の周波数の伝送信号に変換する。
【００２６】
電力増幅器１２６は、周波数変換回路１２４から入力される伝送信号を電力増幅し、アンテナ１２８を介して無線回線に対して送信する。
【００２７】
［伝送信号に生じるピーク］
以上説明したように、ＯＦＤＭ送信機１は、伝送データを複数のサブキャリアに重畳して伝送するので、ＯＦＤＭ送信機１が生成する伝送信号には複数のサブキャリアが含まれるが、これらのサブキャリアの間には相関関係はない。
従って、複数のサブキャリアの位相が一致してしまうことがあり、このような位相の一致が生じると、複数のサブキャリアを合成して得られる伝送信号の振幅に、ピークが生じてしまう。
【００２８】
図４を参照して、伝送信号の振幅に生じるピークをさらに説明する。
図４は、図１などに示したＯＦＤＭ送信機１により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを、サブキャリアの数が８個の場合を具体例として示す図である。
図４に示すように８個のサブキャリアそれぞれは、変調に用いられたデータの値に応じた位相をとる正弦波として表すことができる。
これらのサブキャリアそれぞれの振幅が大きくない場合であっても、図４の中央に示すように、すべてのサブキャリアの位相が一致してしまうと、これらを足しあわせた伝送信号の振幅に、大きなピークが生じる。
【００２９】
このように、伝送信号の振幅に大きなピークが生じると、ピークの部分が、電力増幅器１２６（図１）の増幅特性の非直線部分にかかって電力増幅されるので、電力増幅器１２６が出力する伝送信号に歪みが生じ、スプリアス信号が発生するなどの不具合が起きる。
この不具合を解決するためには、電力増幅器１２６として、大出力の増幅器を用いる方法が考えられる。
しかしながら、この方法を採ると、電力増幅器１２６が大型化する上、電力消費量および発熱が多くなり、ＯＦＤＭ送信機１全体を大型かつ高価格にせざるを得ない。
【００３０】
あるいは、この不具合の解決のためには、伝送信号の振幅を、所定の閾値を超えないように単純に制限することにより抑制する方法が考えられる。
しかしながら、単純に伝送信号の振幅を制限するだけでは、振幅の抑制自体に起因して、伝送信号に多くの歪みが発生してしまう。
従って、単純な伝送信号の振幅の制限は、この不具合の解決方法として好適ではない。
以下に示す本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２および第３のＯＦＤＭ送信機３によれば、以上説明した第１のＯＦＤＭ送信機１に生じる不具合を、有効に解消することができる。
【００３１】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態を説明する。
図５は、本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２の構成を示す図である。
図５に示すように、第２のＯＦＤＭ送信機２は、伝送データ生成部１０、ピーク抑制部２０および送信部１２から構成される。
【００３２】
第２のＯＦＤＭ送信機２は、これらの構成部分により、図４を参照して説明したように、第１のＯＦＤＭ送信機１における伝送信号に発生する振幅のピークを効果的に抑制し、歪みの少ない伝送信号を送信する。
なお、第２のＯＦＤＭ送信機２の各構成部分の内、図１などに示した第１のＯＦＤＭ送信機１と実質的に同じものには同じ符号が付されている。
また、ピーク抑制部２０は、伝送データ生成部１０と同様に、ハードウェア的な手段によっても、ＤＳＰ回路１４（図２）などのソフトウェア的な手段によっても実現されうる。
【００３３】
第２のＯＦＤＭ送信機２においても、伝送データ生成部１０は、ＯＦＤＭ送信機１においてと同様に、外部機器（図示せず）から入力されるディジタル形式の送信データから、ディジタル形式の伝送データを生成する。
伝送データ生成部１０は、生成した伝送データを、ピーク抑制部２０に対して出力する。
【００３４】
図５に示したように、ピーク抑制部２０は、遅延部２００、リミッタ部２０２、減算部２０４，２０６およびＦＩＲフィルタ部２２から構成される。
ピーク抑制部２０は、これらの構成部分により、伝送データ生成部１０から入力される伝送データを処理し、送信部１２のＤ／Ａ１２０（図１）により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを抑制する。
【００３５】
以下、ピーク抑制部２０の各構成部分を説明する。
図６は、図５に示したピーク抑制部２０の動作を模式的に説明する図であって、（Ａ）は、伝送データ生成部１０（図１，図５）が生成する伝送データの値と閾値との関係を示し、（Ｂ）は、ピーク抑制部２０（図５）の減算部２０４が出力する差分データの値を示す。
図７は、図５に示したピーク抑制部２０のリミッタ部２０２が出力するデータの値を模式的に示す図である。
【００３６】
ピーク抑制部２０において、リミッタ部２０２は、伝送データの値を、所定の閾値を超えないように制限する。
つまり、リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示すように、伝送データ生成部１０から入力される伝送データの値が、正の領域の閾値＋より大きい場合に、伝送データの閾値＋より大きい部分の値を、閾値＋とする。
また、リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示すように、伝送データ生成部１０から入力される伝送データの値が、負の領域の閾値−より小さい場合に、伝送データの閾値−より小さい部分の値を、閾値−とする。
【００３７】
リミッタ部２０２は、以上の処理により、伝送データの値を、図７に示すように制限し、減算部２０４に対して出力する。
図６（Ａ）に示した閾値＋および閾値−は、実験、計算あるいはシュミレーションなどにより、伝送データが、送信部１２のＤ／Ａ１２０（図１）により伝送信号に変換され、電力増幅器１２６により増幅された場合に、伝送信号に歪みが生じないような値に設定される。
【００３８】
減算部２０４は、図６（Ａ）に示した伝送データから、図７に示したリミッタ部２０２の出力データを減算して、図６（Ｂ）に示す差分データを生成し、ＦＩＲフィルタ部２２に対して出力する。
【００３９】
図８は、図５に示したＦＩＲフィルタ部２２の構成を示す図である。
図８に示すように、ＦＩＲフィルタ部２２は、それぞれ入力される伝送データに対して遅延を与えるｍ個（ｍは正の整数）の遅延部２２０−１〜２２０−ｍ、それぞれ遅延部２２０−１〜２２０−ｍにより遅延が与えられた伝送データに対して、係数ａ０〜ａｍそれぞれを乗算するｍ＋１個の乗算部２２２−０〜２２２−ｍ、および、乗算部２２２−０〜２２２−ｍにより係数が乗算された伝送データを加算する加算部２２４から構成される。
【００４０】
図９は、図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部２２のインパルス応答を例示する図である。
図１０は、図４に例示した伝送データの値から、リミッタ部２０２（図５）および減算部２０４が生成した差分データを、ＦＩＲフィルタ部２２がフィルタリングして生成したフィルタ出力データを例示する図である。
ＦＩＲフィルタ部２２は、これらの構成部分により、減算部２０４から入力される差分データ（図６（Ｂ））をフィルタリングして、減算部２０６に対して出力する。
【００４１】
なお、ＦＩＲフィルタ部２２は、図９に例示するようなインパルス応答特性を示し、例えば、サブキャリアの１つ、例えば、図４に示した最高周波数のサブキャリアＮｏ８を通過帯域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）特性を示す。
図４に例示した伝送データから、リミッタ部２０２および減算部２０４が生成した差分データ（図５）の各サンプリング点の値が、ＦＩＲフィルタ部２２により畳み込まれ、図１０に示すようなフィルタ出力データが得られる。
つまり、図１０に示した例においては、リミッタ部２０２および減算部２０４が生成する差分データは、図４に例示したサブキャリアＮｏ８を通過帯域とするＢＰＦ特性を示すＦＩＲフィルタ部２２によりフィルタリングされて、サブキャリアＮｏ８の帯域以外の成分が除去される。
【００４２】
遅延部２００は、リミッタ部２０２、減算部２０４およびＦＩＲフィルタ部２２の処理時間だけ伝送データに遅延を与え、減算部２０６に対して出力する。
つまり、遅延部２００は、伝送データを遅延して、リミッタ部２０２、減算部２０４およびＦＩＲフィルタ部２２の処理遅延を補償し、伝送データと、フィルタ出力データ（図５，図８）とのタイミングを合わせる。
【００４３】
図１１は、図５に示した減算部２０６が、図４に例示した伝送データから差分データを減算することにより、ピークを抑制した伝送データ（ピーク抑制伝送データ）を例示する図である。
減算部２０６は、遅延部２００から入力される伝送データから、ＦＩＲフィルタ部２２から入力されるフィルタ出力データを減算し、伝送データに生じるピークを抑制する。
つまり、減算部２０６は、図１１に示すように、ピークが抑制されていない伝送データ（原波形；図４）から、ＦＩＲフィルタ部２２が生成したフィルタ出力データ（図１０）を減算することにより、ピーク抑制伝送データを生成し、送信部１２に対して出力する。
【００４４】
送信部１２（図５）は、ＯＦＤＭ送信機１（図１）においてと同様に、ピーク抑制部２０が生成したピーク抑制伝送データをアナログ形式に変換し、周波数を変換し、電力増幅して送信する。
【００４５】
［ＯＦＤＭ送信機２の特徴］
図１２は、図５に示したピーク抑制部２０により生成される伝送データの値を模式的に示す図である。
例えば、伝送データ生成部１０が生成した伝送データの値を、閾値＋および閾値−（図６（Ａ））を用いて単純に制限すると、このように制限された伝送データから生成される伝送信号は、図７を参照してわかるように、不連続的な波形になり、歪みを多く含んだものとなる。
【００４６】
これに対し、ピーク抑制部２０により、ＦＩＲフィルタ部２２でフィルタリングした差分データを、伝送データから減算することにより伝送データの値を抑制し、ピーク抑制伝送データ（図５）とすると、ピーク抑制伝送データから送信部１２が生成する伝送信号の波形は、図１２に例示するようになめらかで、歪みを多く含まない。
【００４７】
また、ＦＩＲフィルタ部２２（図５，図８）は、特定のサブキャリアの帯域成分のみを通過させるので、ピーク抑制部２０は、特定のサブキャリアの振幅のみを減少させ、その他のサブキャリアの振幅を減少させない。
従って、ピーク抑制部２０を用いると、処理前の伝送データに含まれるサブキャリアの成分を保ちつつ、有効にピークの抑制を行うことができる。
【００４８】
なお、ＦＩＲフィルタ部２２が特定のサブキャリアに与える減衰量は調整可能であり、この減衰量を調整することにより、ピーク抑制部２０が特定のサブキャリアに与える減衰量を、１シンボル長に含まれる総電力量に対して影響を与えない程度とすることができる。
このように、ピーク抑制部２０が特定のサブキャリアに与える減衰量を調節することにより、ＯＦＤＭ送信機２からの信号を受信し、復調する際の復調特性の劣化を最低限とすることができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機２によれば、比較的少ないハードウェア量あるいは演算量で、有効に伝送信号に発生する振幅のピークを抑制することができ、ピーク抑制に伴う伝送信号の歪みを軽減することができる。
また、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機２によれば、有効に伝送信号の歪みを低減することができ、また、帯域漏洩を防ぐことができるにもかかわらず、受信側の復調特性に与える悪影響を最低限とすることができる。
【００５０】
［変形例１］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第１の変形例を説明する。
図１３は、本発明にかかる第３のＯＦＤＭ送信機３の構成を示す図である。
図１３に示すように、第３のＯＦＤＭ送信機３は、第２のＯＦＤＭ送信機２（図５など）の第１のピーク抑制部２０を、第２のピーク抑制部２４で置換した構成を採る。
第２のピーク抑制部２４は、ＦＩＲフィルタ部２２を、複数のＦＩＲフィルタ部２２−１〜２２−ｋ（ｋは２以上の整数、図１３にはｋ＝２の場合を例示）で置換し、切り替え部２０８および値判定部２１０を追加した構成を採る。
なお、図１３に示すＯＦＤＭ送信機３の構成部分の内、図１，図５などに示したＯＦＤＭ送信機１，２の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００５１】
ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２は、図５および図８に示したＯＦＤＭ送信機２のＦＩＲフィルタ部２２と実質的に同じ構成を採り、それぞれ異なるサブキャリアを通過帯域とする。
ＦＩＲフィルタ２２−１，２２−２は、伝送データに含まれるサブキャリアの内、それぞれ異なる１つのサブキャリアの帯域を通過させ、フィルタ出力データとして、切り替え部２０８に対して出力する。
【００５２】
切り替え部２０８は、値判定部２１０の制御に従って、ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２が出力するフィルタ出力データのいずれかを選択し、減算部２０６に対して出力する。
【００５３】
値判定部２１０は、減算部２０６から出力されるピーク抑制伝送データの品質を判定し、この判定結果に基づいて切り替え部２０８を制御し、ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２のフィルタ出力データの内、よりよい品質のピーク抑制伝送データを与えるいずれかを選択させる。
値判定部２１０がピーク抑制伝送データの品質を判断する基準の例としては、例えば、ピーク抑制伝送データの値が閾値＋または閾値−を、一定のサンプル数、超えたか否かなどの基準を挙げることができる。
なお、切り替え部２０８の切り替えは、例えば、一定の時間間隔あるいはサンプリング間隔ごとといったように、値判定部２１０の制御によらずに行われてもよい。
【００５４】
［変形例２］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第２の変形例を説明する。
図１４は、本発明にかかる第４のＯＦＤＭ送信機４の構成を示す図である。
図１４に示すように、第４のＯＦＤＭ送信機４は、第２のＯＦＤＭ送信機２（図５など）を、複数の第１のピーク抑制部２０−１〜２０−ｋ（図１４にはｋ＝２の場合を例示）を備えるように変更した構成を採る。
なお、図１３に示すＯＦＤＭ送信機３の構成部分の内、図１，図５などに示したＯＦＤＭ送信機１，２の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００５５】
但し、ＯＦＤＭ送信機４においては、ピーク抑制部２０−１，２０−２それぞれに含まれるＦＩＲフィルタ部２２（図１４において図示せず、図５，図８などを参照）は、それぞれ異なるサブキャリアの帯域を通過帯域とする。
さらに、ピーク抑制部２０−１，２０−２それぞれに含まれるＦＩＲフィルタ部２２は、ＯＦＤＭ送信機１，３のＦＩＲフィルタ部２２よりも、通過させるサブキャリアの帯域成分に対して大きな減衰量を与えるように、つまり、出力ゲインが小さくなるように調整されている。
【００５６】
ＯＦＤＭ送信機４において、伝送データ生成部１０は、ＯＦＤＭ送信機１，２，３（図１，図５，図１３）においてと同様に、送信データから伝送データを生成し、ピーク抑制部２０−１に対して出力する。
【００５７】
ピーク抑制部２０−１は、ＯＦＤＭ送信機２におけるピーク抑制部２０と同様に、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれる特定のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、ピーク抑制部２０−２に対して出力する。
【００５８】
ピーク抑制部２０−２は、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれ、ピーク抑制部２０−１が減衰を与えるサブキャリアの帯域とは異なる他のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、送信部１２に対して出力する。
【００５９】
送信部１２は、ＯＦＤＭ送信機１，２，３（図１，図５，図１３）においてと同様に、ピーク抑制部２０−２から入力される伝送データを伝送信号に変換して、周波数を変換し、さらに電力増幅して、無線回線に対して送信する。
【００６０】
つまり、ＯＦＤＭ送信機４（図１４）において、ピーク抑制部２０−１，２０−２は、それぞれ異なるサブキャリアの帯域成分の値を少しずつ、段階的に減衰させることにより、制限の対象となるサブキャリアの帯域成分それぞれに対して与える悪影響を最小限としつつ、ＯＦＤＭ送信機２，３（図５，図１３）よりも高いピーク抑制効果を得ている。
【００６１】
なお、ＯＦＤＭ送信機４において、例えば、ピーク抑制部２０−１のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを高く設定し、ピーク抑制部２０−１のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを低く設定するといったように、ピーク抑制部２０−１，２０−２のピーク抑制量に差を設けると、良い伝送データのピーク抑制効果を得ることができる。
この場合には、伝送データ生成部１０に近い段のピーク抑制部２０のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを高く設定し、後の段のピーク抑制部２０のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを徐々に低く設定すると、より良い伝送データのピーク抑制効果を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる振幅制限装置によれば、マルチキャリア通信方式などの伝送信号の振幅のピーク値を、効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の背景の説明のために例示する第１のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図２】図１に示した送信データ生成部のハードウェア構成を例示する図である。
【図３】図１に示した直交変調部の構成を示す図である。
【図４】図１などに示したＯＦＤＭ送信機により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを、サブキャリアの数が８個の場合を具体例として示す図である。
【図５】本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２の構成を示す図である。
【図６】図５に示したピーク抑制部の動作を模式的に説明する図であって、（Ａ）は、送信データ生成部（図１，図５）が生成する伝送データの値と閾値との関係を示し、（Ｂ）は、ピーク抑制部（図５）の減算部が出力する差分データの値を示す。
【図７】図５に示したピーク抑制部のリミッタ部が出力するデータの値を模式的に示す図である。
【図８】図５に示したＦＩＲフィルタ部２２の構成を示す図である。
【図９】図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部のインパルス応答を例示する図である。
【図１０】図４に例示した伝送データの値から、リミッタ部（図５）および減算部が生成した差分データを、ＦＩＲフィルタ部がフィルタリングして生成したフィルタ出力データを例示する図である。
【図１１】図５に示した減算部が、図４に例示した伝送データから差分データを減算することにより、ピークを抑制した伝送データ（ピーク抑制伝送データ）を例示する図である。
【図１２】図５に示したピーク抑制部により生成される伝送データの値を模式的に示す図である。
【図１３】本発明にかかる第３のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図１４】本発明にかかる第４のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４・・・ＯＦＤＭ送信機、
１０・・・伝送データ生成部、
１００・・・Ｓ／Ｐ、
１０２・・・マッピング部、
１０４・・・ＩＦＦＴ部、
１１０・・・直交変調部、
１１２・・・搬送波生成部、
１１４・・・ミキサ部、
１１６・・・移相部、
１１８・・・加算部、
１２・・・送信部、
１２０・・・Ｄ／Ａ、
１２２・・・局部発信回路、
１２４・・・周波数変換回路、
１２６・・・電力増幅器、
１２８・・・アンテナ、
２０，２４・・・ピーク抑制部、
２００・・・遅延部、
２０２・・・リミッタ部、
２０４，２０６・・・減算部、
２０８・・・切り替え部、
２１０・・・値判定部、
２２・・・ＦＩＲフィルタ部、
２２０・・・遅延部、
２２２・・・乗算部、
２２４・・・加算部、
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号の振幅制限を行う振幅制限装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、特許文献１は、多くの搬送波を用いてデータの伝送を行うマルチキャリア通信方式として、ＯＦＤＭ(Orthgonal Frequency Division Multiplex)方式を開示する。
また、特許文献２〜７は、マルチキャリア通信方式などの伝送信号が、電力増幅器の増幅特性の非直線部分で増幅されるために生じる非直線歪を軽減するために、伝送信号のピーク値を抑制する方法を開示する。
【０００３】
【特許文献１】
日経エレクトロニクス（２００２年４月８日， pp. １０２〜１２７）
【特許文献２】
特開２００１−３３９３６１号公報
【特許文献３】
特開２００２−４４０５２号公報
【特許文献４】
特開２００２−７７０７９号公報
【特許文献５】
特開平１１−３１３９４２号公報
【特許文献６】
特開２００２−４４０５４号公報
【特許文献７】
特開２００１−２７４７６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、マルチキャリア通信方式などの伝送信号の振幅のピーク値を、効果的に抑制することができる振幅制限装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかる振幅制限装置は、振幅制限の対象となる対象信号の内、前記対象信号の振幅に対して定められた制限値を超えた部分と、前記制限値との差分を示す差分信号を生成する差分信号生成手段と、前記対象信号から、前記生成された差分信号を減じて、前記対象信号の振幅を制限する振幅制限手段とを有する。
【０００６】
好適には、前記生成された差分信号をフィルタリングして、前記差分信号の所定の帯域成分のみを通過させるフィルタリング手段をさらに有し、前記振幅制限手段は、前記対象信号から、前記フィルタリングされた差分信号を減じて、前記対象信号の振幅を制限する。
【０００７】
好適には、前記対象信号はデジタル形式であって、前記差分信号生成手段、前記振幅制限手段および前記フィルタリング手段それぞれは、デジタル処理により、前記差分信号の生成、前記対象信号の振幅の制限および前記差分信号のフィルタリングそれぞれを行う。
【０００８】
好適には、伝送の対象となるデジタル形式の伝送信号を、複数のシンボルにマッピングするマッピング手段と、前記マッピングにより得られた複数のシンボルに対してＩＦＦＴ処理を行い、複数のサブキャリア成分を含むデジタル形式のマルチキャリア合成信号を生成するＩＦＦＴ処理手段とをさらに有し、前記生成されたマルチキャリア合成信号を、前記対象信号として振幅制限を行う。
【０００９】
好適には、前記フィルタリング手段は、前記マルチキャリア合成信号に含まれるサブキャリア成分の内の１つ以上それぞれを、それぞれ所定の出力ゲインで通過させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［本発明の背景］
本発明の理解を助けるために、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。
【００１１】
［第１のＯＦＤＭ送信機１］
図１は、本発明の背景の説明のために例示する第１のＯＦＤＭ送信機１の構成を示す図である。
図１に示すように、第１のＯＦＤＭ送信機１は、伝送データ生成部１０および送信部１２から構成される。
伝送データ生成部１０は、シリアル／パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１００、ｎ個（ｎは２以上の整数）のマッピング部１０２−１〜１０２−ｎ、ＩＦＦＴ部１０４および直交変調部１１０から構成される。
送信部１２は、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１２０、局部発信回路１２２、周波数変換回路１２４および電力増幅器（ＴＸ−ＡＭＰ）１２６から構成される。
【００１２】
ＯＦＤＭ送信機１は、これらの構成部分により、外部の機器（図示せず）からシリアルに入力されるデジタル形式の送信データから、ＯＦＤＭ方式の伝送信号を生成し、無線回線に対して送信する。
なお、以下、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単にマッピング部１０２などと略記することがある。
【００１３】
図２は、図１に示した伝送データ生成部１０のハードウェア構成を例示する図である。
例えば、伝送データ生成部１０の各構成要素は、カスタムＬＳＩなどによって、ハードウェア的に実現されうる。
【００１４】
あるいは、例えば、伝送データ生成部１０の各構成部分は、ソフトウェア的に実現されうる。
伝送データ生成部１０がソフトウェア的に実現される場合には、例えば、伝送データ生成部１０を実行するハードウェアとして、図２に例示するＤＳＰ回路１４が用いられる。
図２に示すように、ＤＳＰ回路１４は、外部機器から送信データを受け入れる入力インターフェース回路（入力ＩＦ）１４０、ＲＯＭ１４４にプログラムとして記憶された伝送データ生成部１０を、ＲＡＭ１４６などを用いて実行するＤＳＰ(Digital Signal Processor)１４２、および、伝送データ生成部１０による処理の結果として得られる伝送データを送信部１２に対して出力する出力ＩＦ１４８などから構成される。
【００１５】
伝送データ生成部１０（図１）において、Ｓ／Ｐ１００は、外部機器から入力される送信データをパラレル形式に変換し、ｎ個のシンボル＃１〜＃ｎとして、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれに対して出力する。
なお、例えば、伝送データ生成部１０が、ＢＰＳＫ(Binariphase Phase Sift Keying)により変調を行う場合には、シンボル＃１〜＃ｎそれぞれは、１ビットのデータを含む。
また、例えば、伝送データ生成部１０が、１６ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)により変調を行う場合には、シンボル＃１〜＃ｎそれぞれは、４ビットのデータを含む。
【００１６】
マッピング部１０２それぞれは、伝送データ生成部１０の変調方式に従って、Ｓ／Ｐ１００から入力されたシンボルを、信号点にマッピングする。
つまり、マッピング部１０２それぞれは、シンボルを、ある搬送波の位相と振幅とに対応づけることにより変調を行う。
【００１７】
ＩＦＦＴ部１０４は、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎそれぞれから入力される信号点にマッピングされたｎ個のシンボル（ｎ個のマップドデータ）に対して逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）処理を行う。
つまり、ＩＦＦＴ部１０４は、マッピング部１０２−１〜１０２−ｎにより生成された周波数領域のマップドデータを時間領域に一括変換し、Ｉ成分およびＱ成分の変調データとして、直交変調部１１０に対して出力する。
【００１８】
図３は、図１に示した直交変調部１１０の構成を示す図である。
図３に示すように、直交変調部１１０は、搬送波生成部１１２、ミキサ部１１４−１，１１４−２、移相部１１６および加算部１１８から構成される。
直交変調部１１０は、これらの構成部分、あるいは、これらの構成部分と同等の処理を行う構成部分によりディジタル演算を行い、ＩＦＦＴ部１０４から入力されるＩ成分およびＱ成分の変調データで、搬送波Ｌｏ１を直交変調し、伝送データを生成して送信部１２に対して出力する。
【００１９】
直交変調部１１０において、搬送波信号生成部１１２は、搬送波信号Ｌｏ１を示すデジタル形式の搬送波データを生成し、第１のミキサ部１１４−１および移相部１１６に対して出力する。
【００２０】
移相部１１６は、搬送波生成部１１２から入力される搬送波データを９０°移相し、第２のミキサ部１１４−２に対して出力する。
【００２１】
第１のミキサ部１１４−１は、ＩＦＦＴ部１０４（図１）から入力されるＩ成分の変調データと、搬送波生成部１１２から入力される搬送波データとを乗算することによりミックスし、この処理により得られたデータを加算部１１８に対して出力する。
第２のミキサ部１１４−２は、ＩＦＦＴ部１０４から入力される入力されるＱ成分の変調データと、移相部１１６から入力される９０°移相された搬送波データとを乗算することによりミックスし、この処理により得られたデータを加算部１１８に対して出力する。
【００２２】
加算部１１８は、ミキサ部１１４−１，１１４−２から入力されるデータを加算し、伝送データとして送信部１２（図１）に対して出力する。
【００２３】
送信部１２（図１）において、Ｄ／Ａ１２０は、伝送データ生成部１０の加算部１１８（図３）から入力されるディジタル形式の伝送データを、アナログ形式の伝送信号に変換する。
さらに、Ｄ／Ａ１２０は、生成した伝送信号をフィルタリングして不要周波数成分を除き、周波数変換回路１２４に対して出力する。
【００２４】
局部発信回路１２２は、Ｄ／Ａ１２０から入力された伝送信号を所望の周波数とするために用いられるアナログ形式の周波数変換用信号Ｌｏ２を生成し、周波数変換回路１２４に対して出力する。
【００２５】
周波数変換回路１２４は、Ｄ／Ａ１２０から入力される伝送信号と、局部発信回路１２２から入力される周波数変換用信号Ｌｏ２とを、アナログ処理によりミックスし、所望の周波数の伝送信号に変換する。
【００２６】
電力増幅器１２６は、周波数変換回路１２４から入力される伝送信号を電力増幅し、アンテナ１２８を介して無線回線に対して送信する。
【００２７】
［伝送信号に生じるピーク］
以上説明したように、ＯＦＤＭ送信機１は、伝送データを複数のサブキャリアに重畳して伝送するので、ＯＦＤＭ送信機１が生成する伝送信号には複数のサブキャリアが含まれるが、これらのサブキャリアの間には相関関係はない。
従って、複数のサブキャリアの位相が一致してしまうことがあり、このような位相の一致が生じると、複数のサブキャリアを合成して得られる伝送信号の振幅に、ピークが生じてしまう。
【００２８】
図４を参照して、伝送信号の振幅に生じるピークをさらに説明する。
図４は、図１などに示したＯＦＤＭ送信機１により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを、サブキャリアの数が８個の場合を具体例として示す図である。
図４に示すように８個のサブキャリアそれぞれは、変調に用いられたデータの値に応じた位相をとる正弦波として表すことができる。
これらのサブキャリアそれぞれの振幅が大きくない場合であっても、図４の中央に示すように、すべてのサブキャリアの位相が一致してしまうと、これらを足しあわせた伝送信号の振幅に、大きなピークが生じる。
【００２９】
このように、伝送信号の振幅に大きなピークが生じると、ピークの部分が、電力増幅器１２６（図１）の増幅特性の非直線部分にかかって電力増幅されるので、電力増幅器１２６が出力する伝送信号に歪みが生じ、スプリアス信号が発生するなどの不具合が起きる。
この不具合を解決するためには、電力増幅器１２６として、大出力の増幅器を用いる方法が考えられる。
しかしながら、この方法を採ると、電力増幅器１２６が大型化する上、電力消費量および発熱が多くなり、ＯＦＤＭ送信機１全体を大型かつ高価格にせざるを得ない。
【００３０】
あるいは、この不具合の解決のためには、伝送信号の振幅を、所定の閾値を超えないように単純に制限することにより抑制する方法が考えられる。
しかしながら、単純に伝送信号の振幅を制限するだけでは、振幅の抑制自体に起因して、伝送信号に多くの歪みが発生してしまう。
従って、単純な伝送信号の振幅の制限は、この不具合の解決方法として好適ではない。
以下に示す本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２および第３のＯＦＤＭ送信機３によれば、以上説明した第１のＯＦＤＭ送信機１に生じる不具合を、有効に解消することができる。
【００３１】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態を説明する。
図５は、本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２の構成を示す図である。
図５に示すように、第２のＯＦＤＭ送信機２は、伝送データ生成部１０、ピーク抑制部２０および送信部１２から構成される。
【００３２】
第２のＯＦＤＭ送信機２は、これらの構成部分により、図４を参照して説明したように、第１のＯＦＤＭ送信機１における伝送信号に発生する振幅のピークを効果的に抑制し、歪みの少ない伝送信号を送信する。
なお、第２のＯＦＤＭ送信機２の各構成部分の内、図１などに示した第１のＯＦＤＭ送信機１と実質的に同じものには同じ符号が付されている。
また、ピーク抑制部２０は、伝送データ生成部１０と同様に、ハードウェア的な手段によっても、ＤＳＰ回路１４（図２）などのソフトウェア的な手段によっても実現されうる。
【００３３】
第２のＯＦＤＭ送信機２においても、伝送データ生成部１０は、ＯＦＤＭ送信機１においてと同様に、外部機器（図示せず）から入力されるディジタル形式の送信データから、ディジタル形式の伝送データを生成する。
伝送データ生成部１０は、生成した伝送データを、ピーク抑制部２０に対して出力する。
【００３４】
図５に示したように、ピーク抑制部２０は、遅延部２００、リミッタ部２０２、減算部２０４，２０６およびＦＩＲフィルタ部２２から構成される。
ピーク抑制部２０は、これらの構成部分により、伝送データ生成部１０から入力される伝送データを処理し、送信部１２のＤ／Ａ１２０（図１）により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを抑制する。
【００３５】
以下、ピーク抑制部２０の各構成部分を説明する。
図６は、図５に示したピーク抑制部２０の動作を模式的に説明する図であって、（Ａ）は、伝送データ生成部１０（図１，図５）が生成する伝送データの値と閾値との関係を示し、（Ｂ）は、ピーク抑制部２０（図５）の減算部２０４が出力する差分データの値を示す。
図７は、図５に示したピーク抑制部２０のリミッタ部２０２が出力するデータの値を模式的に示す図である。
【００３６】
ピーク抑制部２０において、リミッタ部２０２は、伝送データの値を、所定の閾値を超えないように制限する。
つまり、リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示すように、伝送データ生成部１０から入力される伝送データの値が、正の領域の閾値＋より大きい場合に、伝送データの閾値＋より大きい部分の値を、閾値＋とする。
また、リミッタ部２０２は、図６（Ａ）に示すように、伝送データ生成部１０から入力される伝送データの値が、負の領域の閾値−より小さい場合に、伝送データの閾値−より小さい部分の値を、閾値−とする。
【００３７】
リミッタ部２０２は、以上の処理により、伝送データの値を、図７に示すように制限し、減算部２０４に対して出力する。
図６（Ａ）に示した閾値＋および閾値−は、実験、計算あるいはシュミレーションなどにより、伝送データが、送信部１２のＤ／Ａ１２０（図１）により伝送信号に変換され、電力増幅器１２６により増幅された場合に、伝送信号に歪みが生じないような値に設定される。
【００３８】
減算部２０４は、図６（Ａ）に示した伝送データから、図７に示したリミッタ部２０２の出力データを減算して、図６（Ｂ）に示す差分データを生成し、ＦＩＲフィルタ部２２に対して出力する。
【００３９】
図８は、図５に示したＦＩＲフィルタ部２２の構成を示す図である。
図８に示すように、ＦＩＲフィルタ部２２は、それぞれ入力される伝送データに対して遅延を与えるｍ個（ｍは正の整数）の遅延部２２０−１〜２２０−ｍ、それぞれ遅延部２２０−１〜２２０−ｍにより遅延が与えられた伝送データに対して、係数ａ０〜ａｍそれぞれを乗算するｍ＋１個の乗算部２２２−０〜２２２−ｍ、および、乗算部２２２−０〜２２２−ｍにより係数が乗算された伝送データを加算する加算部２２４から構成される。
【００４０】
図９は、図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部２２のインパルス応答を例示する図である。
図１０は、図４に例示した伝送データの値から、リミッタ部２０２（図５）および減算部２０４が生成した差分データを、ＦＩＲフィルタ部２２がフィルタリングして生成したフィルタ出力データを例示する図である。
ＦＩＲフィルタ部２２は、これらの構成部分により、減算部２０４から入力される差分データ（図６（Ｂ））をフィルタリングして、減算部２０６に対して出力する。
【００４１】
なお、ＦＩＲフィルタ部２２は、図９に例示するようなインパルス応答特性を示し、例えば、サブキャリアの１つ、例えば、図４に示した最高周波数のサブキャリアＮｏ８を通過帯域とするバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）特性を示す。
図４に例示した伝送データから、リミッタ部２０２および減算部２０４が生成した差分データ（図５）の各サンプリング点の値が、ＦＩＲフィルタ部２２により畳み込まれ、図１０に示すようなフィルタ出力データが得られる。
つまり、図１０に示した例においては、リミッタ部２０２および減算部２０４が生成する差分データは、図４に例示したサブキャリアＮｏ８を通過帯域とするＢＰＦ特性を示すＦＩＲフィルタ部２２によりフィルタリングされて、サブキャリアＮｏ８の帯域以外の成分が除去される。
【００４２】
遅延部２００は、リミッタ部２０２、減算部２０４およびＦＩＲフィルタ部２２の処理時間だけ伝送データに遅延を与え、減算部２０６に対して出力する。
つまり、遅延部２００は、伝送データを遅延して、リミッタ部２０２、減算部２０４およびＦＩＲフィルタ部２２の処理遅延を補償し、伝送データと、フィルタ出力データ（図５，図８）とのタイミングを合わせる。
【００４３】
図１１は、図５に示した減算部２０６が、図４に例示した伝送データから差分データを減算することにより、ピークを抑制した伝送データ（ピーク抑制伝送データ）を例示する図である。
減算部２０６は、遅延部２００から入力される伝送データから、ＦＩＲフィルタ部２２から入力されるフィルタ出力データを減算し、伝送データに生じるピークを抑制する。
つまり、減算部２０６は、図１１に示すように、ピークが抑制されていない伝送データ（原波形；図４）から、ＦＩＲフィルタ部２２が生成したフィルタ出力データ（図１０）を減算することにより、ピーク抑制伝送データを生成し、送信部１２に対して出力する。
【００４４】
送信部１２（図５）は、ＯＦＤＭ送信機１（図１）においてと同様に、ピーク抑制部２０が生成したピーク抑制伝送データをアナログ形式に変換し、周波数を変換し、電力増幅して送信する。
【００４５】
［ＯＦＤＭ送信機２の特徴］
図１２は、図５に示したピーク抑制部２０により生成される伝送データの値を模式的に示す図である。
例えば、伝送データ生成部１０が生成した伝送データの値を、閾値＋および閾値−（図６（Ａ））を用いて単純に制限すると、このように制限された伝送データから生成される伝送信号は、図７を参照してわかるように、不連続的な波形になり、歪みを多く含んだものとなる。
【００４６】
これに対し、ピーク抑制部２０により、ＦＩＲフィルタ部２２でフィルタリングした差分データを、伝送データから減算することにより伝送データの値を抑制し、ピーク抑制伝送データ（図５）とすると、ピーク抑制伝送データから送信部１２が生成する伝送信号の波形は、図１２に例示するようになめらかで、歪みを多く含まない。
【００４７】
また、ＦＩＲフィルタ部２２（図５，図８）は、特定のサブキャリアの帯域成分のみを通過させるので、ピーク抑制部２０は、特定のサブキャリアの振幅のみを減少させ、その他のサブキャリアの振幅を減少させない。
従って、ピーク抑制部２０を用いると、処理前の伝送データに含まれるサブキャリアの成分を保ちつつ、有効にピークの抑制を行うことができる。
【００４８】
なお、ＦＩＲフィルタ部２２が特定のサブキャリアに与える減衰量は調整可能であり、この減衰量を調整することにより、ピーク抑制部２０が特定のサブキャリアに与える減衰量を、１シンボル長に含まれる総電力量に対して影響を与えない程度とすることができる。
このように、ピーク抑制部２０が特定のサブキャリアに与える減衰量を調節することにより、ＯＦＤＭ送信機２からの信号を受信し、復調する際の復調特性の劣化を最低限とすることができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機２によれば、比較的少ないハードウェア量あるいは演算量で、有効に伝送信号に発生する振幅のピークを抑制することができ、ピーク抑制に伴う伝送信号の歪みを軽減することができる。
また、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機２によれば、有効に伝送信号の歪みを低減することができ、また、帯域漏洩を防ぐことができるにもかかわらず、受信側の復調特性に与える悪影響を最低限とすることができる。
【００５０】
［変形例１］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第１の変形例を説明する。
図１３は、本発明にかかる第３のＯＦＤＭ送信機３の構成を示す図である。
図１３に示すように、第３のＯＦＤＭ送信機３は、第２のＯＦＤＭ送信機２（図５など）の第１のピーク抑制部２０を、第２のピーク抑制部２４で置換した構成を採る。
第２のピーク抑制部２４は、ＦＩＲフィルタ部２２を、複数のＦＩＲフィルタ部２２−１〜２２−ｋ（ｋは２以上の整数、図１３にはｋ＝２の場合を例示）で置換し、切り替え部２０８および値判定部２１０を追加した構成を採る。
なお、図１３に示すＯＦＤＭ送信機３の構成部分の内、図１，図５などに示したＯＦＤＭ送信機１，２の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００５１】
ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２は、図５および図８に示したＯＦＤＭ送信機２のＦＩＲフィルタ部２２と実質的に同じ構成を採り、それぞれ異なるサブキャリアを通過帯域とする。
ＦＩＲフィルタ２２−１，２２−２は、伝送データに含まれるサブキャリアの内、それぞれ異なる１つのサブキャリアの帯域を通過させ、フィルタ出力データとして、切り替え部２０８に対して出力する。
【００５２】
切り替え部２０８は、値判定部２１０の制御に従って、ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２が出力するフィルタ出力データのいずれかを選択し、減算部２０６に対して出力する。
【００５３】
値判定部２１０は、減算部２０６から出力されるピーク抑制伝送データの品質を判定し、この判定結果に基づいて切り替え部２０８を制御し、ＦＩＲフィルタ部２２−１，２２−２のフィルタ出力データの内、よりよい品質のピーク抑制伝送データを与えるいずれかを選択させる。
値判定部２１０がピーク抑制伝送データの品質を判断する基準の例としては、例えば、ピーク抑制伝送データの値が閾値＋または閾値−を、一定のサンプル数、超えたか否かなどの基準を挙げることができる。
なお、切り替え部２０８の切り替えは、例えば、一定の時間間隔あるいはサンプリング間隔ごとといったように、値判定部２１０の制御によらずに行われてもよい。
【００５４】
［変形例２］
以下、本発明にかかるＯＦＤＭ送信機の第２の変形例を説明する。
図１４は、本発明にかかる第４のＯＦＤＭ送信機４の構成を示す図である。
図１４に示すように、第４のＯＦＤＭ送信機４は、第２のＯＦＤＭ送信機２（図５など）を、複数の第１のピーク抑制部２０−１〜２０−ｋ（図１４にはｋ＝２の場合を例示）を備えるように変更した構成を採る。
なお、図１３に示すＯＦＤＭ送信機３の構成部分の内、図１，図５などに示したＯＦＤＭ送信機１，２の構成部分と実質的に同じものには、同じ符号が付されている。
【００５５】
但し、ＯＦＤＭ送信機４においては、ピーク抑制部２０−１，２０−２それぞれに含まれるＦＩＲフィルタ部２２（図１４において図示せず、図５，図８などを参照）は、それぞれ異なるサブキャリアの帯域を通過帯域とする。
さらに、ピーク抑制部２０−１，２０−２それぞれに含まれるＦＩＲフィルタ部２２は、ＯＦＤＭ送信機１，３のＦＩＲフィルタ部２２よりも、通過させるサブキャリアの帯域成分に対して大きな減衰量を与えるように、つまり、出力ゲインが小さくなるように調整されている。
【００５６】
ＯＦＤＭ送信機４において、伝送データ生成部１０は、ＯＦＤＭ送信機１，２，３（図１，図５，図１３）においてと同様に、送信データから伝送データを生成し、ピーク抑制部２０−１に対して出力する。
【００５７】
ピーク抑制部２０−１は、ＯＦＤＭ送信機２におけるピーク抑制部２０と同様に、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれる特定のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、ピーク抑制部２０−２に対して出力する。
【００５８】
ピーク抑制部２０−２は、値が所定の閾値を超えた部分の伝送データに含まれ、ピーク抑制部２０−１が減衰を与えるサブキャリアの帯域とは異なる他のサブキャリアの帯域に対して減衰を与えることにより伝送データのピーク抑制を行い、送信部１２に対して出力する。
【００５９】
送信部１２は、ＯＦＤＭ送信機１，２，３（図１，図５，図１３）においてと同様に、ピーク抑制部２０−２から入力される伝送データを伝送信号に変換して、周波数を変換し、さらに電力増幅して、無線回線に対して送信する。
【００６０】
つまり、ＯＦＤＭ送信機４（図１４）において、ピーク抑制部２０−１，２０−２は、それぞれ異なるサブキャリアの帯域成分の値を少しずつ、段階的に減衰させることにより、制限の対象となるサブキャリアの帯域成分それぞれに対して与える悪影響を最小限としつつ、ＯＦＤＭ送信機２，３（図５，図１３）よりも高いピーク抑制効果を得ている。
【００６１】
なお、ＯＦＤＭ送信機４において、例えば、ピーク抑制部２０−１のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを高く設定し、ピーク抑制部２０−１のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを低く設定するといったように、ピーク抑制部２０−１，２０−２のピーク抑制量に差を設けると、良い伝送データのピーク抑制効果を得ることができる。
この場合には、伝送データ生成部１０に近い段のピーク抑制部２０のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを高く設定し、後の段のピーク抑制部２０のＦＩＲフィルタ部２２の出力ゲインを徐々に低く設定すると、より良い伝送データのピーク抑制効果を得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる振幅制限装置によれば、マルチキャリア通信方式などの伝送信号の振幅のピーク値を、効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の背景の説明のために例示する第１のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図２】図１に示した送信データ生成部のハードウェア構成を例示する図である。
【図３】図１に示した直交変調部の構成を示す図である。
【図４】図１などに示したＯＦＤＭ送信機により生成される伝送信号の振幅に生じるピークを、サブキャリアの数が８個の場合を具体例として示す図である。
【図５】本発明にかかる第２のＯＦＤＭ送信機２の構成を示す図である。
【図６】図５に示したピーク抑制部の動作を模式的に説明する図であって、（Ａ）は、送信データ生成部（図１，図５）が生成する伝送データの値と閾値との関係を示し、（Ｂ）は、ピーク抑制部（図５）の減算部が出力する差分データの値を示す。
【図７】図５に示したピーク抑制部のリミッタ部が出力するデータの値を模式的に示す図である。
【図８】図５に示したＦＩＲフィルタ部２２の構成を示す図である。
【図９】図５，図８に示したＦＩＲフィルタ部のインパルス応答を例示する図である。
【図１０】図４に例示した伝送データの値から、リミッタ部（図５）および減算部が生成した差分データを、ＦＩＲフィルタ部がフィルタリングして生成したフィルタ出力データを例示する図である。
【図１１】図５に示した減算部が、図４に例示した伝送データから差分データを減算することにより、ピークを抑制した伝送データ（ピーク抑制伝送データ）を例示する図である。
【図１２】図５に示したピーク抑制部により生成される伝送データの値を模式的に示す図である。
【図１３】本発明にかかる第３のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【図１４】本発明にかかる第４のＯＦＤＭ送信機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４・・・ＯＦＤＭ送信機、
１０・・・伝送データ生成部、
１００・・・Ｓ／Ｐ、
１０２・・・マッピング部、
１０４・・・ＩＦＦＴ部、
１１０・・・直交変調部、
１１２・・・搬送波生成部、
１１４・・・ミキサ部、
１１６・・・移相部、
１１８・・・加算部、
１２・・・送信部、
１２０・・・Ｄ／Ａ、
１２２・・・局部発信回路、
１２４・・・周波数変換回路、
１２６・・・電力増幅器、
１２８・・・アンテナ、
２０，２４・・・ピーク抑制部、
２００・・・遅延部、
２０２・・・リミッタ部、
２０４，２０６・・・減算部、
２０８・・・切り替え部、
２１０・・・値判定部、
２２・・・ＦＩＲフィルタ部、
２２０・・・遅延部、
２２２・・・乗算部、
２２４・・・加算部、
Claims (5)
- 振幅制限の対象となるディジタル形式の対象信号の内、前記対象信号の振幅に対して定められた制限値を超えた部分と、前記制限値との差分を示すディジタル形式の差分信号を、ディジタル処理により生成する差分信号生成手段と、
前記生成された差分信号を、ディジタル処理によりフィルタリングして、前記差分信号の所定の帯域成分のみを、第１のフィルタリング信号として通過させる第１のフィルタリング手段と、
前記対象信号から、ディジタル処理により、前記通過させられた第１のフィルタリング信号を減じて、前記対象信号の振幅を制限する振幅制限手段と
を有する振幅制限装置。 - 直列に接続され、
前記差分信号生成手段と、
前記第１のフィルタリング手段と、
前記振幅制限手段と
をそれぞれ有する複数の振幅制限部
を有し、
前記振幅制限部それぞれは、外部から入力される前記対象信号、または、前段として接続された前記振幅制限部により振幅が制限された前記対象信号の振幅を制限する
請求項１に記載の振幅制限装置。 - 伝送の対象となるデジタル形式の伝送信号を、複数のシンボルにマッピングするマッピング手段と、
前記マッピングにより得られた複数のシンボルに対してＩＦＦＴ処理を行い、複数のサブキャリア成分を含むデジタル形式のマルチキャリア合成信号を生成するＩＦＦＴ処理手段と
をさらに有し、
前記生成されたマルチキャリア合成信号を、前記対象信号として振幅制限を行う
請求項１または２に記載の振幅制限装置。 - 前記第１のフィルタリング手段は、前記マルチキャリア合成信号に含まれるサブキャリア成分の内の１つ以上それぞれを、それぞれ所定の出力ゲインで通過させ、前記第１のフィルタリング信号とする
請求項３に記載の振幅制限装置。 - 前記差分信号を、ディジタル処理によりフィルタリングし、前記差分信号に含まれる複数のサブキャリアのうちの１つのみを、第２のフィルタリング信号として通過させる第２のフィルタリング手段と、
前記通過させられた第１のフィルタリング信号および第２のフィルタリング信号の内、前記対象信号の振幅の制限に用いられたときに、より高い品質の前記対象信号を与えるいずれかを選択する選択手段と
をさらに有し、
前記振幅制限手段は、前記対象信号から、前記選択された第１のフィルタリング信号または第２のフィルタリング信号を減じて、前記対象信号の振幅を制限する
請求項３に記載の振幅制限装置。
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