JP6108543B2 - ピーク低減装置およびピーク低減方法 - Google Patents
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Description
OFDM方式では、複数のキャリアの位相が一致した場合、送信信号に大きな振幅のピーク(瞬時ピーク)が現れてしまうという特徴がある。一方、伝送系の送信側で送信電力の増幅に使用される電力増幅器では、出力電力が飽和電力に近づくと非線形歪みが生じる。入力信号の時間波形に大きな瞬時ピークが含まれていたとすると、電力増幅器の非線形歪みによりEVM(Error Vector Magnitude:変調精度)劣化が生じてビット誤り率を増加させてしまう。しかも、この場合、帯域外への電力漏洩が発生するという問題も併発してしまう。また、電力増幅器のバックオフを大きくすることにより非線形歪みによる上記問題を解決することはできるが、電力効率を低下させてしまうという問題がある。
このとき、ピーク電力対平均電力比(Peak to Average Power Ratio)を小さくしてピーク低減を図ることもできるが、しかし、この場合もEVMの劣化は避けられない。
つまり、上記従来技術では、マルチキャリア伝送において、ピーク低減を図るとEVMの低下が伴ってしまうという課題があった。
そこで、EVMの低下を伴うことなく、充分にピーク低減が図れるようにしたピーク低減装置に関する技術が、特願2012−021860号「ピーク低減装置」(株式会社日立国際電気、特許文献2)に記載されている。
図4に示すように、従来のピーク低減装置4は、選択部401と、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部402と、メモリ403と、加算部404と、選択部405と、ピーク検出部406と、ピーク低減信号生成部407と、出力制御部408と、送信アンテナ409とを備えている。
なお、ピーク低減信号生成部407では、例えば、ARIB STD−B33で規定されているACキャリアのように、通常時は使用されていない予備キャリアを利用してピーク低減信号を生成する。以上の処理により、1回目の反復処理が完了する。
図6および図7は、従来のピーク低減装置の他の構成を示すブロック図である。図6および図7の従来のピーク低減装置は、例えば、OFDM方式の無線伝送システムの送信側にある送信電力増幅器の入力信号に現われる瞬時ピークを低減するため、当該電力増幅器の入力側に設けられるものである。また、図6および図7の従来のピーク低減装置は、送信アンテナを2本備えた構成例を示している。なお、図6および図7中、図4と同一構成部分には同一番号を付している。
また、それを回避するために、送信側で予め複数系統の信号を合成する場合、各系統でピーク低減処理を行いその信号を合成すると、合成結果に新たにピークが発生する可能性がある。その結果、送信電力増幅器の非線形歪みによりEVM劣化が発生しビット誤り率を増加させてしまうという問題がある。
また、帯域外への電力漏洩を発生させてしまうという問題もある。
また、電力増幅器のバックオフを大きくすることで非線形歪みによる上記問題を解決することはできるが、電力効率を低減させてしまうという問題がある。
また、合成後の信号に対してピーク低減処理結果を合成前にフィードバックすることで、回路規模を縮小することが可能なピーク低減装置およびピーク低減方法を提供することを目的とする。
また、処理の高速化が可能な場合に、共通回路を省くことができる。
また、合成後の信号に対してピーク低減処理結果を合成前にフィードバックすることで、回路規模を縮小することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るピーク低減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2に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。また、図3は、本発明の実施の形態3に係るピーク低減装置の構成を示すブロック図である。なお、図1〜図3中、図4、図6および図7と同一構成部分には同一番号を付している。
図1〜図3のピーク低減装置は、例えば、OFDM方式の無線伝送システムの送信側にある送信電力増幅器の入力信号に現われる瞬時ピークを低減するため、当該電力増幅器の入力側に設けられるものである。また、図1〜図3のピーク低減装置は、いずれも送信アンテナ2本を備えた構成例としている。また、図1および図2のピーク低減装置は、1系統目と2系統目でピーク低減処理を行った後にそれぞれを合成し、再度ピーク低減処理を行う構成である。また、図3のピーク低減装置は、最初に1系統目と2系統目の信号を合成し、その後ピーク低減処理を行う構成である。
(ピーク低減装置1の構成)
以下、本発明の実施の形態1に係るピーク低減装置について、図1を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の実施の形態1に係るピーク低減装置1は、SISOピーク低減部11と、位相回転部(1)601と、位相回転部(2)602と、加算部605aと、選択部401cと、IFFT部402cと、選択部101cと、メモリ403cと、加算部404cと、選択部405cと、ピーク検出部406cと、ピーク低減信号生成部407cと、出力制御部408cと、送信アンテナ409cとから成る1系統目の処理部と、SISOピーク低減部12と、位相回転部(3)603と、位相回転部(4)604と、加算部605bと、選択部401dと、IFFT部402dと、選択部101dと、メモリ403dと、加算部404dと、選択部405dと、ピーク検出部406dと、ピーク低減信号生成部407dと、出力制御部408dと、送信アンテナ409dとから成る2系統目の処理部とを備えている。
ピーク低減装置1では、各系統の信号を合成する前後それぞれで反復処理が行われ、合成前の処理を第一反復処理、合成後の処理を第二反復処理とする。
次に、本発明の実施の形態1に係るピーク低減装置の動作・処理について、図1を参照して説明する。
図1に示すように、ピーク低減装置1では、1系統目の周波数領域信号と2系統目の周波数領域信号がそれぞれSISOピーク低減部11およびSISOピーク低減部12に入力される。SISOピーク低減部11およびSISOピーク低減部12は、図4に示すSISOピーク低減装置と同様の構成であり、その説明については割愛する。このSISOピーク低減部11,12での処理により第一反復処理が完了する。
ここで、ピーク低減信号は各系統の信号を合成した後の信号に対して適用するため、少なくともピーク低減用に割り当てた予備キャリアは送信全系統で同じ配置であることが望ましい。
(ピーク低減装置2の構成)
以下、本発明の実施の形態2に係るピーク低減装置について、図2を参照して詳細に説明する。
図2に示すように、本発明の実施の形態2に係るピーク低減装置2は、選択部401aと、IFFT部402aと、選択部201aと、メモリ403aと、加算部404aと、選択部405aと、ピーク検出部406aと、ピーク低減信号生成部407aと、出力制御部408aと、出力制御部202aと、位相回転部(1)601と、位相回転部(2)602と、加算器605aと、送信アンテナ409aとから成る1系統目の処理部と、選択部401bと、IFFT部402bと、選択部201bと、メモリ403bと、加算部404bと、選択部405bと、ピーク検出部406bと、ピーク低減信号生成部407bと、出力制御部408bと、出力制御部202bと、位相回転部(3)603と、位相回転部(4)604と、加算部605bと、送信アンテナ409bとから成る2系統目の処理部とを備えている。
ピーク低減装置2では、実施の形態1に対して、処理を高速化し、同一の処理については回路を共通化して使用することで回路規模の低減化を図っている。また、実施の形態1と同様、第一反復処理と第二反復処理によってピーク低減処理が行われる。
次に、本発明の実施の形態2に係るピーク低減装置の動作・処理について、図2を参照して説明する。
図2に示すように、ピーク低減装置2では、1系統目の周波数領域信号と2系統目の周波数領域信号をそれぞれ選択部401a,401bに入力し、第一反復処理の1回目では、選択部401a,401bはスイッチを0入力接点端子に接続することで周波数領域信号をIFFT部402a,402bに出力する。IFFT部402a,402bは、入力された周波数領域信号を時間領域信号に変換し、選択部201a,201bに出力する。選択部201a,201bは、スイッチを0入力接点端子に接続してIFFT部402a,402bからの入力信号をメモリ403a,403b、加算部404a,404b、および選択部405a,405bに出力する。メモリ403a,403bは、反復処理の1回目のみIFFT部402a,402bからの出力を記憶する。
第二反復処理の1回目では、選択部405a,405bはスイッチを0入力接点端子に接続し、合成信号をピーク検出部406a,406bおよび出力制御部408a,408bに出力する。出力制御部408a,408bは、第二反復処理が完了するまでは後段に出力しないように制御する。ピーク検出部406a,406bは合成信号に対してピーク検出を行い、ピーク低減信号生成部407a,407bはピーク低減信号を生成し、その結果を選択部401a,401bに出力する。選択部401a,401bは、第二反復処理を行う期間はスイッチを1入力接点端子に接続し、ピーク低減信号をIFFT部402a,402bを介して選択部201a,201bに出力する。選択部201a,201bは、第二反復処理の2回目以降スイッチを0入力接点端子に接続し、ピーク低減信号を後段に出力する。以上の処理を繰り返し、反復処理が完了した時点で、出力制御部408a,408bおよび出力制御部202a,202bを介して送信アンテナ409a,409bから送信される。
また、処理の高速化が可能な場合に、共通回路を省くことができる。
(ピーク低減装置3の構成)
以下、本発明の実施の形態3に係るピーク低減装置について、図3を参照して詳細に説明する。
図3に示すように、本発明の実施の形態3に係るピーク低減装置3は、選択部401aと、IFFT部402aと、位相回転部(1)601と、選択部401bと、IFFT部402bと、位相回転部(2)602と、加算器605aと、メモリ403aと、加算部404aと、選択部405aと、ピーク検出部406aと、ピーク低減信号生成部407aと、出力制御部408aと、位相逆回転部(1)301と、位相逆回転部(3)303と、送信アンテナ409aとから成る1系統目の処理部と、選択部401cと、IFFT部402cと、位相回転部(3)603と、選択部401dと、IFFT部402dと、位相回転部(4)604と、加算器605bと、メモリ403bと、加算部404bと、選択部405bと、ピーク検出部406bと、ピーク低減信号生成部407bと、出力制御部408bと、位相逆回転部(2)302と、位相逆回転部(4)304と、送信アンテナ409bとから成る2系統目の処理部とを備えている。
次に、本発明の実施の形態3に係るピーク低減装置の動作・処理について、図3を参照して説明する。
図3に示すように、ピーク低減装置3では、1系統目および2系統目それぞれの周波数領域信号を分配し、1系統目の周波数領域信号は選択部401a,401bに入力し、2系統目の周波数領域信号は選択部401c,401dに入力される。選択部401a〜401dは、1回目の反復処理ではスイッチを0入力接点端子に接続し、選択部401a〜401dの出力信号はIFFT部402a〜402dを介して位相回転部(1)601〜位相回転部(4)604に出力する。位相回転部(1)601〜位相回転部(4)604は、各系統の相関係数が低くなるようにそれぞれ位相回転処理を行い、加算部605a,605bはそれらの信号を合成する。
反復処理の2回目では、選択部405a,405bはスイッチを1入力接点端子に接続し、この加算結果が後段に出力される。以降の処理では、これまでと同様の処理を繰り返すことで徐々にピークが低減される。反復処理が完了すると出力制御部408a,408bからピーク低減された信号が出力され、送信アンテナ409a,409bから送信される。
また、合成後の信号に対してピーク低減処理結果を合成前にフィードバックすることで、回路規模を縮小することができる。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えば、プロセッサやメモリ等のハードウェア資源を備えたコンピュータが、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に永続的に格納されたプログラムを実行することにより、制御される構成が用いられてもよい。また、当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウェア回路として構成されてもよい。
Claims (4)
- M系統(Mは自然数)の送信アンテナを有するMISO(Multiple Input Single Output)またはMIMO(Multiple Input Multiple Output)通信システムで、送信側で予めN系統(Nは自然数で且つN≦M)の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減装置において、
ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてOFDM変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換する第1のIFFT部と、
前記第1のIFFT部で変換された時間領域信号を記憶するメモリと、
前記第1のIFFT部で変換された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部でのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成部と、
前記ピーク低減信号生成部で生成された周波数領域のピーク低減信号を時間領域に変換する第2のIFFT部と、
前記メモリに記憶した時間領域信号と前記第2のIFFT部から入力された時間領域のピーク低減信号を加算してピークを低減する第1の加算部と、
上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させる第1のピーク低減手段と、
前記第1のピーク低減手段により得られた時間領域信号に対して位相回転する位相回転部と、
前記位相回転部で位相回転されたN系統の信号を合成する第2の加算部と、
前記第2の加算部で合成された合成信号について第1のピーク低減手段と同様のピーク低減を施す第2のピーク低減手段と、
を備えることを特徴とするピーク低減装置。 - 請求項1記載のピーク低減装置において、前記第1のピーク低減手段は、対応する系統の前記周波数領域信号を入力され、前記前記周波数領域信号に基づいて前記第2の加算部が前記合成信号を出力し、前記合成信号を前記第1のピーク低減手段の前記メモリに記憶させるとともに、前記ピーク検出部に与えた後、前記ピーク検出部、前記ピーク低減信号生成部、前記第2のIFFT部及び第1の加算部を順次動作させることで、前記第2のピーク低減手段の構成を前記第1のピーク低減手段と共用化したことを特徴とするピーク低減装置。
- M系統(Mは自然数)の送信アンテナを有するMISOまたはMIMO通信システムで、送信側で予めN系統(Nは自然数で且つN≦M)の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減装置において、
ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてOFDM変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換するIFFT部と、
前記IFFT部で変換された時間領域信号に対して位相回転する位相回転部と、
前記位相回転部で位相回転した時間領域信号を合成する第1の加算部と、
前記第1の加算部で合成された時間領域信号を記憶するメモリと、
前記第1の加算部で合成された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部でのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成部と、
前記ピーク低減信号生成部で生成された周波数領域のピーク低減信号を前記位相回転部で施された位相回転の逆回転処理を行う位相逆回転処理部と、
前記位相逆回転処理部から入力された周波数領域のピーク低減信号を前記IFFT部で時間領域のピーク低減信号に変換し、変換後の時間領域のピーク低減信号を前記位相回転部で位相回転し、位相回転した時間領域のピーク低減信号を前記第1の加算部で合成し、その合成した時間領域のピーク低減信号と前記メモリに記憶した時間領域信号を加算する第2の加算部と、
を備え、
上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させることを特徴とするピーク低減装置。 - M系統(Mは自然数)の送信アンテナを有するMISO(Multiple Input Single Output)またはMIMO(Multiple Input Multiple Output)通信システムで、送信側で予めN系統(Nは自然数で且つN≦M)の信号を合成して送信するマルチキャリア伝送装置のピーク低減方法において、
ピーク低減信号を割り当てる予備キャリアを送信各系統で共通配置し、各系統においてOFDM変調部でマッピングされた周波数領域信号を時間領域信号に変換する第1のIFFT処理ステップと、
前記第1のIFFT処理ステップで変換された時間領域信号を記憶するメモリ処理ステップと、
前記第1のIFFT処理ステップで変換された時間領域信号に対して所定のしきい値以上のピーク値を検出するピーク検出処理ステップと、
前記ピーク検出処理ステップでのピーク検出結果を基にピーク値を低減する時間領域の信号を生成し、当該時間領域の信号に基づいて予備キャリアへの適用比重を高くした周波数領域のピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成処理ステップと、
前記ピーク低減信号生成処理ステップで生成された周波数領域のピーク低減信号を時間領域に変換する第2のIFFT処理ステップと、
前記メモリ処理ステップで記憶した時間領域信号と前記第2のIFFT処理ステップにて入力された時間領域のピーク低減信号を加算してピークを低減する第1の加算処理ステップと、
上記一連の処理を反復処理することで反復回数を増すごとにピークを徐々に低減させる第1のピーク低減処理ステップと、
前記第1のピーク低減処理ステップにより得られた時間領域信号に対して位相回転する位相回転処理ステップと、
前記位相回転処理ステップで位相回転されたN系統の信号を合成する第2の加算処理ステップと、
前記第2の加算処理ステップで合成された合成信号について第1のピーク低減処理ステップと同様のピーク低減を施す第2のピーク低減処理ステップと、
を有することを特徴とするピーク低減方法。
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