专利名称：峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法
技术领域：
本发明涉及在使用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing；正交频分复用)调制方式等的多载波调制方式的通信中，抑制生成的多载波信号的峰值功率的峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法。
背景技术：
近年来，作为提高频率利用效率的调制方式，OFDM调制方式等多载波调制方式引人注目。在多载波调制方式中，OFDM调制方式是频率利用效率最高的调制方式。在这种OFDM调制方式中，使重叠信息信号的几百个载波(副载波)相互正交，所以可以提高频率利用效率。
在这样的OFDM调制方式中，将信息信号等重叠在多个载波上来生成OFDM信号(多载波信号)，对于该多载波信号实施规定的发送处理来生成发送信号，通过功率放大器放大该发送信号后进行发送。
因此，存在生成的多载波信号的峰值与平均功率比(峰值功率对平均功率)与载波数成正比增大的缺点。其结果，上述功率放大器中的非线性失真的影响变大，所以增加对频带外的频谱辐射。
在OFDM调制方式以外的多载波调制方式中，也使用多个载波，以便重叠信息信号。因此，在任何的多载波调制方式中，都同样发生上述问题。因此，以往为了抑制多载波信号中的峰值功率，使用将重叠信息信号的副载波中的规定数的副载波用作峰值抑制载波的峰值功率抑制装置。
下面，首先参照图1来说明现有的峰值功率抑制装置的第1例。图1是表示现有的峰值功率抑制装置的结构(第1例)的方框图。在图1中，表示副载波总数为6，峰值抑制载波数为2(这里，假设为第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波这两个)，作为调制方式使用BPSK调制方式的情况下的例子。
在图1中，1序列的发送数据(信息信号)通过串行/并行(以下称为‘S/P’)变换器11被变换成多序列(这里为6序列、即6取样)的发送数据后，被输出到IFFT(傅立叶逆变换)部13、存储部12-1、以及存储部12-2。
存储部12-1(存储部12-2)按照来自S/P变换器11的多序列的发送数据，读出要重叠在第1峰值抑制载波(第2峰值抑制载波)上的抑制信号(具有某个相位和某个振幅的信号)。在该存储部12-1(存储部12-2)中，存储与来自S/P变换器11的多序列的发送数据的图案对应的抑制信号。从存储部12-1和存储部12-2读出的抑制信号被输出到IFFT部13。
IFFT部13使用来自S/P变换器11的多序列的发送数据、来自存储部12-1的抑制信号、以及来自存储部12-2的抑制信号来进行IFFT处理(傅立叶逆变换)，从而生成8序列即8取样的OFDM信号(具体地说，例如对1.255+j3.445等这样的复数信号进行8取样)。即，生成将来自S/P变换器11的多序列(6序列、即6取样)的发送数据分别重叠在序列固有的副载波上、将来自存储部12-1的抑制信号重叠在第1峰值抑制载波上、将来自存储部12-2的抑制信号重叠在第2峰值抑制载波上的8序列即8取样的OFDM信号。由此获得通过IFFT部13抑制了峰值功率的OFDM信号。
由IFFT部13生成的多序列(8序列即8取样)的OFDM信号通过并行/串行(以下称为‘P/S’)变换器14被变换成1序列的发送信号。由此可获得抑制了峰值功率的发送信号。
下面，参照图2来说明现有的峰值功率抑制装置的第2例。图2是表示现有的峰值功率抑制装置的结构(第2例)的方框图。在图2中，表示副载波总数为6，峰值抑制载波数为2(这里，假设为第3峰值抑制载波和第4峰值抑制载波这两个)，作为调制方式使用BPSK调制方式的情况下的例子。
在图2中，1序列的发送数据(信息信号)通过S/P变换器21被变换成多序列(这里为6序列即6取样)的发送数据后，被输出到IFFT部22。IFFT部22使用来自S/P变换器21的多序列的发送数据进行IFFT处理，从而生成8序列即8取样的第1OFDM信号。即，生成将来自S/P变换器21的多序列(6序列、即6取样)的发送数据分别重叠在序列固有的副载波上、将振幅为0的信号重叠在第3峰值抑制载波和第4峰值抑制载波上的8序列即8取样的第1OFDM信号。生成的第1OFDM信号被存储在存储部23后，被输出到循环运算部24和加法部25。
循环运算部24通过使用规定的算法进行循环运算，来计算可抑制存储在存储部23中的第1OFDM信号的峰值功率的抑制信号。即，在第1OFDM信号的峰值功率变为规定值以下之前，进行依次改变并收敛抑制信号这样的循环运算。
该抑制信号是具有某一相位和某一振幅的正弦波。算出的抑制信号在加法部25中与存储在存储部23中的第1OFDM信号相加。由此生成抑制了峰值功率的8序列即8取样的第2OFDM信号。
该第2OFDM信号与将来自S/P变换器21的多序列(6序列即6取样)的发送数据分别重叠在序列固有的副载波上、将循环运算部24算出的抑制信号重叠在第3峰值抑制载波上、将振幅为0的信号重叠第4峰值抑制载波上的8序列即8取样的OFDM信号等价。在将生成的第2OFDM信号存储在存储部26中后，被输出到循环运算部27和加法部28。
循环运算部27使用规定的算法进行循环运算，从而计算可抑制存储在存储部26中的第2OFDM信号的峰值的抑制信号。即，在第2OFDM信号的峰值功率变为规定值以下之前，进行依次改变并收敛抑制信号这样的循环运算。
该抑制信号是如上所述的具有某一相位和某一振幅的正弦波。算出的抑制信号在加法部28中与存储在存储部26中的新的OFDM信号相加。由此生成抑制了峰值功率的8序列即8取样的第3OFDM信号。
该第3OFDM信号与将来自S/P变换器21的多序列(6序列即6取样)的发送数据分别重叠在序列固有的副载波上、将循环运算部24算出的抑制信号重叠在第3峰值抑制载波上、将循环运算部27算出的抑制信号重叠第4峰值抑制载波上的8序列即8取样的OFDM信号等价。
生成的多序列(8序列即8取样)的第3OFDM信号通过P/S变换器29变换为1序列的发送信号。由此可获得抑制了峰值功率的发送信号。
但是，在上述现有的峰值功率抑制装置中，存在以下问题。第1，在上述现有的第1例的峰值功率抑制装置中，如果副载波总数增加，则输入到存储部12-1和存储部12-2的发送数据的图案的数量庞大。由此，存储部12-1和存储部12-2要存储的数据的容量庞大。具体地说，各存储部12-1、12-2要存储的数据的容量相对于副载波总数呈指数函数地增加。此外，各存储部12-1、12-2要存储的数据的容量也与峰值抑制载波的数成正比增加。此外，在从所有副载波中不固定地设定峰值抑制载波的情况下，各存储部12-1、12-2要存储的数据的数量进一步增加。
第2，在上述现有第2例的峰值功率抑制装置中，使用循环运算来计算抑制OFDM信号的峰值功率的抑制信号，所以需要庞大的运算量。此外，随着峰值抑制载波的数量增加，要计算的抑制信号的数量增加，所以需要更大的运算量。
如上所述，在上述现有的峰值功率抑制装置中，为了抑制OFDM信号的峰值功率，存在需要庞大的存储容量或庞大的运算量的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法，可以抑制存储容量和运算量，并且可以抑制OFDM信号的峰值功率。
根据本发明的一方案，峰值功率抑制装置包括生成部件，生成在全载波内特定的载波上重叠了振幅为0的信号的多载波信号；第1频移部件，对于生成的多载波信号进行频移，使得所述特定的载波的频率为0；加法部件，将用于抑制生成的多载波信号的峰值功率的直流信号与频移后的多载波信号相加；以及第2频移部件，对于相加所得的多载波信号进行频移，使得所述特定的载波的频率返回到原来的频率。
图1是表示现有的峰值功率抑制装置的结构(第1例)的方框图；图2是表示现有的峰值功率抑制装置的结构(第2例)的方框图；图3是表示本发明实施例1的峰值功率抑制装置的结构方框图；图4A是表示由本发明实施例1的峰值功率抑制装置生成的第1OFDM信号中的副载波状况的模式图；图4B是表示由本发明实施例1的峰值功率抑制装置频移后的第1OFDM信号中的副载波状况的模式图；图4C是表示由本发明实施例1的峰值功率抑制装置频移后的第2OFDM信号中的副载波状况的模式图；图5是表示本发明实施例2的峰值功率抑制装置的结构方框图；图6是表示本发明实施例2的峰值功率抑制装置中的副载波的配置状况的模式图；图7是表示本发明实施例3的峰值功率抑制装置的结构方框图；图8A是表示本发明实施例1的峰值功率抑制装置中的一例副载波的配置的模式图；
图8B是表示本发明实施例3的峰值功率抑制装置中的副载波的配置的第1例的模式图；图8C是表示本发明实施例3的峰值功率抑制装置中的副载波的配置的第2例的模式图；图9A是表示本发明实施例4的峰值功率抑制装置中的OFDM信号的实部的波形状况的模式图；图9B是表示本发明实施例4的峰值功率抑制装置中的准最佳峰值抑制信号相加后的OFDM信号的实部的波形状况的模式图；以及图10是表示本发明实施例4的峰值功率抑制装置中的直流设定部的结构方框图。
具体实施例方式
本发明人着眼于在OFDM信号中的频率为0的副载波上可以重叠直流信号的事实，首先对于生成的OFDM信号实施频移来使得该OFDM信号中的规定副载波的频率为0，在将直流信号与实施了频移的OFDM信号相加后，对于相加了直流信号的OFDM信号，通过实施频移来使得将该OFDM信号中的上述规定副载波的频率返回到原来频率，发现可以生成在上述规定的副载波上重叠了抑制峰值功率的信号的OFDM信号，从而完成了本发明。
本发明的核心在于，对于在所有副载波内规定的副载波上重叠振幅为0的信号而生成的OFDM信号，实施频移来使得该OFDM信号中的上述规定副载波的频率为0，将用于抑制该OFDM信号的峰值功率的直流信号与频移后的OFDM信号相加。
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
(实施例1)图3是表示本发明实施例1的峰值功率抑制装置的结构方框图。再有，在本实施例中，作为一例，说明副载波总数为6，峰值抑制载波的数为2(第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波这两个)的情况。以下，使频率的单位都为[Hz]来说明。
在图3中，S/P变换器101将1序列的发送数据(信息信号)变换成多序列(这里为6序列即6取样)的发送数据。IFFT部102使用来自S/P变换器101的多序列的发送数据、以及振幅为0的信号，通过进行IFFT处理，生成第1OFDM信号。频移部103对IFFT部102生成的第1OFDM信号实施频移(变频)。存储部104存储由频移部103实施了频移的第1OFDM信号，并输出到直流设定部105和加法部106。
直流设定部105将抑制存储在存储部104中的第1OFDM信号的峰值功率的直流信号(这里为第1抑制信号)输出到加法部106。加法部106将存储在存储部104中的第1OFDM信号和来自直流设定部105的第1抑制信号相加，来生成新的OFDM信号(这里为第2OFDM信号)。
频移部107对加法部106生成的第2OFDM信号实施频移(变频)。存储部108存储由频移部107实施了频移的第2OFDM信号，并输出到直流设定部109和加法部110。
直流设定部109将抑制存储在存储部108中的第2OFDM信号的峰值功率的直流信号(这里为第2抑制信号)输出到加法部110。加法部110将存储在存储部108中的第2OFDM信号和来自直流设定部109的第2抑制信号相加，来生成新的OFDM信号(这里为第3OFDM信号)。
频移部111对于加法部110生成的第3OFDM信号实施频移。P/S变换器112将实施了频移的第3OFDM信号变换成1序列的发送信号。
下面，参照图3和图4来说明具有上述结构的峰值功率抑制装置的工作情况。图4是表示本发明实施例1的峰值功率抑制装置中的频移部103、107、111进行的频移状况的模式图。
在1序列的发送数据(信息信号)通过S/P变换器101变换成6序列(第1序列至第6序列)即6取样的发送数据后，被输出到IFFT部102。IFFT部102使用来自S/P变换器101的6序列即6取样的发送数据进行IFFT处理，从而生成8序列即8取样的第1OFDM信号。即，生成将来自S/P变换器101的6序列的发送数据分别重叠在序列固有的副载波上、将振幅为0的信号重叠在第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波上的8序列即8取样的第1OFDM信号。
具体地说，参照图4A，生成将从第1序列至第6序列的发送数据分别重叠在从副载波(数据载波)202至副载波(数据载波)207上、将振幅为0的信号重叠在第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波上的8序列的第1OFDM信号。将第1峰值抑制载波208配置在频率轴上的频率fA上，将第2峰值抑制载波201配置在频率轴上的频率fB上。即，第1峰值抑制载波208的频率是fA，第2峰值抑制载波的频率是fB。
IFFT部102生成的第1OFDM信号由频移部103实施频移。具体地说，参照图4A，对于第1OFDM信号实施频移，以便第1峰值抑制载波208的频率变为0。如图4A所示，第1OFDM信号中的第1峰值抑制载波208的频率为fA，所以将第1OFDM信号实施-fA的频移。
这里，频移相当于将作为频移对象的信号(这里是第1OFDM信号)的各频谱在频率轴上进行平行移动。具体地说，如果使作为频移对象的信号频移Y[Hz]，则该信号中的X[Hz]的分量变为X+Y[Hz]。X适合于该信号中的所有信号频带。例如，如果对于某一信号实施100[Hz]的频移，则该信号中的10[Hz]的分量移动至110[Hz]，该信号中的-10[Hz]的分量移动至90[Hz]。
通过这样的频移，如图4B所示，第1峰值抑制载波208的频率变为0，第2峰值抑制载波201的频率变为fB-fA。在将实施了频移的第1OFDM信号存储在存储部104中后，输出到直流设定部105和加法部106。
直流设定部105使用存储在存储部104中的第1OFDM信号来计算用于抑制该第1OFDM信号的峰值功率的直流信号即第1抑制信号。具体地说，该第1抑制信号通过与第1OFDM信号相加，成为使该第1OFDM信号的实部和虚部的平方和最小的信号。例如，该第1抑制信号可通过以下所示的两个方法来计算。
首先说明第1方法。这里，设第1OFDM信号的1码元的取样数为N，N点的取样为a0、a1、…、aN-1。设求出的第1抑制信号(DC值)为b。a和b都为复数。
要求出的第1抑制信号是使MAX(|a0-b|2、|a1-b|2、…、|aN-1-b|2)最小的b。
如果b的实部为bR，b的虚部为bI，则|a0-b|2、|a1-b|2、…、|aN-1-b|2分别在bR和bI两个轴上作为平面来表示(成为三维曲线)。描述N个面中的最大的面是MAX(|a0-b|2、|a1-b|2、…、|aN-1-b|2)。因此，如果发现该面的最低点，则可以求出最合适的b。具体地说，如果将bR和bI设为参数，则可以求出最合适的第1抑制信号b。但是，进入MAX这样的非线性运算，所以不能解析地求出最合适的第1抑制信号b。
下面，说明第2方法。在使用上述第1方法的情况下，根据参数(bR和bI)的确定方法，第1抑制信号的精度和第1抑制信号的运算量为折衷关系。因此，期望更简单地求出第1抑制信号。
这里，首先将所有的取样点矢量显示在复数平面上。接着，求包含所有这些点的最小的圆(这里，简称为‘最小圆’)。该最小的圆的中心和上述复数平面的中心之差(矢量)是b。
在所有的矢量(具体地说，连接所有的取样点和原点的线)中，如果寻找相互距离最大的两个矢量的组(这里为A和B)，则显然不存在以连接A和B的线中的中点为中心，并且比在圆周上包含A和B的圆(这里简称为‘基准圆’)更小的最小圆。如果在该基准圆内包含所有的取样点，则该基准圆的中心和上述复数平面的中心之差(矢量)成为最合适的b。
在该第2方法中，在所有的基准圆内，不限于必须包含所有的取样点，但不能求解比该基准圆小的圆的中心和上述复数平面的中心之差。由此，可以使上述第1方法中说明的bR和bI的探索范围变窄。然后，通过使用上述的第1方法，可以求出最合适的第1抑制信号。以上，说明了第1抑制信号的计算方法。
直流设定部105算出的第1抑制信号在加法部106中与来自存储部104的第1OFDM信号相加。由此，生成抑制了峰值功率的第2OFDM信号。即，将对应于第1抑制信号的直流分量与来自存储部104的第1OFDM信号相加。
加法部106生成的第2OFDM信号通过频移部107实施频移。具体地说，对第2OFDM信号实施频移，使得第2峰值抑制载波201的频率变为0。如图4B所示，第2OFDM信号中的第2峰值抑制载波201的频率为fB-fA，所以将第2OFDM信号实施fA-fB的频移。通过该频移，如图4C所示，第2峰值抑制载波201的频率变为0，第1峰值抑制载波208的频率变为fA+fB。实施了频移的第2OFDM信号在存储于存储部108中后，被输出到直流设定部109和加法部110。
直流设定部109使用存储在存储部108中的第2OFDM信号，来计算用于抑制该第2OFDM信号的峰值功率的直流信号即第2抑制信号。具体地说，该第2抑制信号通过与第2OFDM信号相加，成为使该第2OFDM信号的实部和虚部的平方和最小的信号。该第2抑制信号的计算使用与上述直流设定部105使用的方法相同的方法来进行。
直流设定部109算出的第2抑制信号在加法部110中与来自存储部108的第2OFDM信号相加。由此，生成抑制了峰值功率的第3OFDM信号。即，将与第2抑制信号对应的直流分量与来自存储部108的第2OFDM信号相加。
加法部110生成的第3OFDM信号由频移部111实施频移。具体地说，对第3OFDM信号实施频移，使得第1峰值抑制载波208的频率变为fA，第2峰值抑制载波201的频率变为fB。如图4C所示，第1峰值抑制载波208的频率为fA+fB，第2峰值抑制载波201的频率为0，所以将第3OFDM信号实施-fB的频移。通过该频移，如图4A所示，第1峰值抑制载波208的频率变为fA，即变为与频移前的第1OFDM信号中的第1峰值抑制载波208相同的频率，第2峰值抑制载波201的频率变为fB，即变为与频移前的第1OFDM信号中的第2峰值抑制载波201相同的频率。
这里，考察由频移部111实施了频移后的第3OFDM信号。对于存储在存储部104中的第1OFDM信号，由加法部106相加后所得的第1抑制信号通过进行将第2OFDM信号频移fA-fB，将第3OFDM信号频移-fB的频移处理，变为实质上与重叠在实施了频移的第3OFDM信号中的第1峰值抑制载波208上的信号相同的信号。同样，对于存储在存储部108中的第2OFDM信号，由加法部110相加后所得的第2抑制信号通过进行将第3OFDM信号频移-fB的频移处理，变为实质上与重叠在实施了频移的第3OFDM信号中的第2峰值抑制载波201上的信号相同的信号。
在以往方式中，重叠在实施了该频移的第3OFDM信号中的第1峰值抑制载波208和第2峰值抑制载波201上的信号通过需要上述庞大的运算量的循环运算来计算。但是，在本实施例中，通过对于OFDM信号实施频移来使得峰值抑制载波的频率变为0，作为抑制实施了该频移的OFDM信号的峰值功率的抑制信号，仅计算直流信号就可以。然后，在将算出的直流信号与实施了上述频移的OFDM信号相加后，对于相加了上述直流信号的OFDM信号实施频移，以便将上述峰值抑制载波的频率返回到原来频率。其结果，不进行需要庞大的运算量的循环处理，而计算要重叠在上述峰值抑制载波上的信号，可以生成可靠地抑制了峰值功率的OFDM信号。
再次参照图3，将频移部111实施了频移的第3OFDM信号通过P/S变换器112从8序列的信号变换成1序列的信号。由此，生成抑制了峰值功率的发送信号。
再有，在本实施例中，作为第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波，举例说明了分别使用副载波208和副载波201的情况，但作为第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波，可以在所有副载波内使用任意的副载波。这种情况下，首先在第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波上重叠振幅为0的信号，在除了第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波的副载波上重叠信息信号，生成OFDM信号。接着，在对于生成的OFDM信号实施频移而使得第1峰值抑制载波(第2峰值抑制载波)的频率变为0后，将峰值抑制信号(直流信号)与频移后的OFDM信号相加。然后，对于相加了峰值抑制信号的OFDM信号，通过实施频移来使得第1峰值抑制载波(第2峰值抑制载波)的频率返回到原来频率，可以生成抑制了峰值功率的新的OFDM信号。
此外，在本实施例中，作为峰值抑制载波，举例说明了使用第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波这两个副载波的情况，但在峰值抑制载波的数量上没有限定。在这种情况下，对于各峰值抑制载波进行相对于OFDM信号的频移和峰值抑制信号(直流信号)的相加就可以。
如以上，在本实施例中，首先生成在峰值抑制载波以外的副载波上重叠了信息信号的OFDM信号，对于生成的OFDM信号实施频移来使得峰值抑制载波的频率为0。接着，对于实施了频移的OFDM信号，相加作为直流信号的峰值抑制信号。然后，对于相加了峰值抑制信号的OFDM信号，通过实施频移来使得峰值抑制载波的频率返回到原来频率，可以生成抑制了峰值功率的OFDM信号。
于是，根据本实施例，对于实施了使峰值抑制载波的频率为0的频移的OFDM信号，在相加了直流信号的峰值抑制信号后，对于相加了峰值抑制信号的OFDM信号，实施使峰值抑制载波的频率返回到原来频率的频移，生成抑制了峰值功率的OFDM信号。其结果，相加后的直流信号在生成的OFDM信号中具有与峰值抑制载波大致相同的频率，并且被变换为具有规定振幅的交流信号(正弦波)。
在以往方式中，作为峰值抑制信号，计算交流信号(正弦波)，所以需要庞大的存储容量或庞大的运算量，而在本实施例中，通过对生成的OFDM信号实施频移，计算作为峰值抑制信号的直流信号，所以不需要庞大的存储容量或庞大的运算量。此外，在本实施例中，在从所有副载波中不固定地设定峰值抑制载波的情况下，即，在从所有副载波中选择合适峰值抑制载波的情况下，几乎不使运算量增加。如以上那样，根据本实施例，可以抑制存储容量和运算量，并且抑制OFDM信号的峰值功率。
(实施例2)在本实施例中，参照图5来说明在实施例1中削减运算量的情况。图5是表示本发明实施例2的峰值功率抑制装置的结构方框图。再有，对于图5中的与实施例1(图3)相同的结构，附以与图3结构相同的标号，并省略详细的说明。在本实施例中，也与实施例1同样，说明副载波总数为6，峰值抑制载波的数为2(第1峰值抑制载波208和第2峰值抑制载波201这两个，参照图4A)的情况。
如图5所示，本实施例的峰值功率抑制装置具有以下结构在实施例1的峰值功率抑制装置中，附加排列替换部301，除去频移部103，使用IFFT部302代替IFFT部102。
排列替换部301在将来自S/P变换器101的第1序列至第6序列的发送数据和振幅为0的信号排列替换后，输出到IFFT部302。下面参照图6来说明排列替换部301进行的排列替换的细节。图6是表示本发明实施例2的峰值功率抑制装置中的副载波配置状况的模式图。
首先，参照图4A，与实施例1同样，第1峰值抑制载波208的频率为fA，第2峰值抑制载波201的频率为fB。
在本实施例中，在生成OFDM信号时，将实施例1中重叠在第1峰值抑制载波208上的振幅为0的信号重叠在取代第1峰值抑制载波208的频率为0的副载波上。具体地说，参照图4A和图6，IFFT部302将实施例1中重叠在第1峰值抑制载波208上的振幅为0的信号重叠在频率为0的副载波408上，将实施例1中重叠在从副载波202至副载波207上的第1序列至第6序列的发送数据分别重叠在从副载波402至副载波407上，将实施例1中重叠在第2峰值抑制载波201上的振幅为0的信号重叠在副载波401上。
于是，排列替换部301在将振幅为0的信号和第1序列至第6序列的发送数据进行排列替换后，输出到IFFT部302，以便IFFT部302可以生成OFDM信号。再有，假设在未设置该排列替换部301的情况下，IFFT302与实施例1(参照图4A)同样，将振幅为0的信号重叠在副载波208和副载波201上，将从第1序列至第6序列的发送数据分别重叠在副载波202至副载波207上，从而生成OFDM信号。
这里，如果比较图6和图4B，则图4B中的副载波208(副载波201)的频率与图6中的副载波408(副载波401)的频率相同，图4B中的副载波202至副载波207的频率分别与图6中的副载波402至副载波407的频率相同。此外，重叠在图4B中的副载波202至副载波207上的信息信号分别与重叠在图6中的副载波402至副载波407上的信息信号相同，重叠在图4B中的副载波208(副载波201)上的信号与重叠在图6中的副载波408(副载波401)上的信号相同。因此，IFFT部302生成的OFDM信号与由实施例1的频移部103实施了频移的第1OFDM信号等价。
其结果，在本实施例中，不进行实施例1中进行的频移，在IFFT部302中就可以获得通过实施例1中的频移部103进行频移的第1OFDM信号。即，在本实施例中，与实施例1相比，可削减一次频移，并且可获得频移后的第1OFDM信号。
这样，在将IFFT部302生成的OFDM信号存储在存储部104中后，进行与实施例1说明的情况的同样的处理。
如上所述，在本实施例中，首先将重叠在峰值抑制载波上的振幅为0的信号重叠在取代该峰值抑制载波的频率为0的副载波上，生成OFDM信号。接着，在对生成的OFDM信号进行直流信号相加后，对于相加了直流信号的OFDM信号，实施频移，以便重叠了振幅为0的信号的副载波的频率变为峰值抑制载波的频率。由此，可以不用频移就生成进行实施例1中说明的IFFT处理和频移所得的OFDM信号。因此，根据本实施例，与实施例1相比，可以进一步抑制运算量。
(实施例3)在本实施例中，参照图8来说明在实施例1中根据线路质量即接收端装置中的接收质量，从所有副载波中选择峰值抑制载波的情况。图8A是表示本发明实施例1的峰值功率抑制装置中的一例副载波的配置的模式图。图8B是表示本发明实施例3的峰值功率抑制装置中的副载波的配置的第1例的模式图。图8C是表示本发明实施例3的峰值功率抑制装置中的副载波的配置的第2例的模式图。
在上述实施例1中，如图8A所示，与接收峰值功率抑制装置生成的发送信号的接收端装置中的接收质量无关，使用所有副载波中的某一个载波(这里是副载波601和副载波608)作为用于重叠峰值抑制信号的峰值抑制载波，使用所有副载波中峰值抑制载波以外的副载波(这里是副载波602至副载波607)作为用于重叠发送数据的数据载波。
这里，在接收实施例1的峰值功率抑制装置生成的发送信号的接收端装置中，实际上重叠在副载波上的信号的质量(以下简称为‘副载波的质量’)在每个副载波上有所不同。具体地说，例如，如图8B所示，在接收端装置中，有副载波601至副载波603和副载波606至副载波608的质量良好，而副载波604和副载波605的质量差的情况。此外，如图8C所示，在接收端装置中，有副载波601、副载波603至副载波605、副载波607和副载波608的质量良好，而副载波602和副载波606的质量差的情况。
在这样的情况下，如果与图8A同样，将副载波601和副载波608用作峰值抑制载波，则发送数据(信息信号)的传输效率下降。具体地说，在图8B的情况(图8C的情况)下，在接收端装置中，重叠在副载波601和副载波608上的峰值抑制信号的接收质量良好，而重叠在副载波604和副载波605(副载波602和副载波606)上的发送数据的接收质量劣化。这里，峰值抑制信号是用于抑制OFDM信号的峰值功率的信号，是在接收端装置中的不解调的无效信号。因此，尽管无效的信号的接收质量良好，但有效信号(发送数据)的质量劣化，所以发送数据的传输效率下降。
因此，为了防止这样的发送数据的传输效率下降，在本实施例中，将接收端装置中的质量差的副载波用作峰值抑制载波，将接收端装置中的质量良好的副载波用作数据载波。即，在本实施例中，按照线路质量，从所有副载波中选择峰值抑制载波。由此，可抑制OFDM信号的峰值功率，并且可以提高有效信号的接收端装置中的质量。
下面，参照图7来说明本实施例的峰值功率抑制装置的具体结构。图7是表示本发明实施例3的峰值功率抑制装置的结构方框图。再有，对于图7中的与实施例1(图3)相同的结构，附以与图3中的结构相同的标号，并省略详细的说明。
本实施例的峰值功率抑制装置具有以下结构在实施例1的峰值功率抑制装置中，附加FFT部501、质量提取部502、分配部503、以及加法部506，取代频移部103、频移部107、以及频移部111，分别设置频移部505、频移部507、以及频移部504。
首先，与本实施例的峰值功率抑制装置进行通信的接收端装置接收本实施例的峰值功率抑制装置生成的发送信号，对于接收到的信号进行FFT(傅立叶变换)处理，提取重叠在各副载波上的信号。接着，该接收端装置使用提取出的信号，检测各副载波的质量。然后，该接收端装置使用检测的结果来生成表示各副载波的质量的质量信息，将该质量信息重叠在规定副载波上并发送到本实施例的峰值功率抑制装置。以下，说明接收端装置通过OFDM方式的通信将质量信息发送到本实施例的峰值功率抑制装置的情况，但即使接收端装置通过OFDM方式以外的通信(例如，TDMA方式或CDMA方式等的通信)将质量信息发送到本实施例的峰值功率抑制装置，也可获得同样的效果。
FFT部501通过对于表示接收端装置发送的副载波的质量的接收信号进行FFT(傅立叶变换)处理，提取重叠在各副载波上的信号。由此，提取重叠在上述规定副载波上的质量信息。将提取出的质量信息输出到质量提取部502。
质量提取部502使用质量信息，从所有副载波中识别质量不好的副载波(在本实施例中为两个副载波)，将这些副载波分别设定为第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波。然后，质量提取部502将设定的第1峰值抑制载波的频率(fA)输出到分配部503、频移部505、以及加法部506，将第2峰值抑制载波的频率(fB)输出到分配部503、加法部506、频移部504。
分配部503使用来自质量提取部502的第1峰值抑制载波和第2峰值抑制载波的频率，在对振幅为0的信号和第1序列至第6序列的发送数据进行排列替换后，输出到IFFT部102。具体地说，通过分配部503、IFFT部102，将振幅为0的信号和第1序列至第6序列的发送数据排列替换，使得在频率为fA的副载波(即第1峰值抑制载波)和频率为fB的副载波(即第2峰值抑制载波)上重叠振幅为0的信号后，输出到IFFT部102。
频移部505除了以下方面以外，具有与实施例1的频移部103相同的结构。即，频移部505对于第1 OFDM信号实施来自质量提取部502的第1峰值抑制载波的频率(fA)的频移。
加法部506从来自质量提取部502的第1峰值抑制载波的频率(fA)中减去第2峰值抑制载波的频率(fB)，将减法运算结果(fA-fB)输出到频移部507。
频移部507除了以下方面以外，具有与实施例1的频移部107相同的结构。即，频移部507对于第2OFDM信号实施来自加法部506的频率(fA-fB)的频移。
频移部504除了以下方面以外，具有与实施例1的频移部111相同的结构。即，频移部504对于第3OFDM信号实施来自质量提取部502的第2峰值抑制载波的频率(fB)的频移。
以上，说明了接收端装置将表示各副载波的质量的质量信息发送到本实施例的峰值功率抑制装置，该峰值功率抑制装置使用该质量信息来选择峰值抑制载波的情况，但即使接收端装置使用各副载波的质量来选择峰值抑制载波，将选择结果发送到本实施例的峰值功率抑制装置，该峰值功率抑制装置根据接收端装置的选择结果来选择峰值抑制载波，也可获得同样的效果。
如上所述，在本实施例中，按照线路质量、即各副载波的质量，从所有副载波中选择峰值抑制载波，所以可以提高发送数据的传输效率。
(实施例4)在本实施例中，说明以下情况在实施例1至实施例3中，更容易地计算用于抑制OFDM信号的峰值功率的峰值抑制信号。
在实施例1至实施例3中，作为用于抑制OFDM信号的峰值功率的峰值抑制信号，使用使该OFDM信号的实部和虚部的平方和最小的值(即最佳的峰值抑制信号)。由此，可靠地抑制该OFDM信号的峰值功率。但是，为了削减必要的运算量，最好更容易地计算峰值抑制信号。
因此，在本实施例中，作为峰值抑制信号，使用使OFDM信号的实部和虚部的各自峰值减小的值(即准最佳峰值抑制信号)。在这种情况下，在与OFDM信号相加时，将使该OFDM信号的实部和虚部的各自中的最大值和最小值的绝对值相等的值用作准最佳峰值抑制信号就可以。
下面参照图9说明准最佳峰值抑制信号的具体计算方法。图9A是表示本发明实施例4的峰值功率抑制装置中的OFDM信号的实部的波形状况的模式图。图9B是表示本发明实施例4的峰值功率抑制装置中的相加准最佳峰值抑制信号后的OFDM信号的实部的波形状况的模式图。
这里，举例说明存储在存储部104(参照图3)中的第1OFDM信号的实部具有图9A所示波形的情况。如图9A所示，第1OFDM信号的实部的各取样点的振幅为1、-2、4、2、-1、2、0、-2。该第1OFDM信号的实部中的峰值为4。
首先，检测最大值和包含了符号的最小值。这里，最大值为4，最小值为-2。接着，(-1/2)与最大值和最小值之和相乘所得的值成为峰值抑制信号的实部。这里，峰值抑制信号的实部为(4-2)×(-1/2)＝-1。
通过将这样的算出的峰值抑制信号的实部与图9A所示的第1OFDM信号的实部相加，可获得图9B所示的第2OFDM信号的实部。如图9B所示，第2OFDM信号的实部中的峰值从4被抑制到3。以上，对于峰值抑制信号的具体计算方法，仅着眼于实部进行了说明，但对于虚部而言，可与实部同样地计算。
下面，参照图10来说明用于计算以上准最佳峰值抑制信号的直流设定部的结构。图10是表示本发明实施例4的峰值功率抑制装置中的直流设定部的结构方框图。再有，上述实施例中的直流设定部105和直流设定部109(参照图3)可通过图10所示的结构来实现。这里，作为一例，着眼于直流设定部105，但以下的说明同样适用于直流设定部109。
在图10中，将存储在存储部104(参照图3)中的第1OFDM信号的实部(虚部)输出到最大值检测部801和最小值检测部802(最大值检测部805和最小值检测部806)。
最大值检测部801(最小值检测部802)检测第1OFDM信号的实部中的最大值(最小值)并输出到加法部803。加法部803将第1OFDM信号的实部中的最大值和最小值相加，将加法运算结果输出到乘法部804。乘法部804对于加法部803中的加法运算结果乘以(-1/2)，将乘法运算结果设定为峰值抑制信号的实部。该峰值抑制信号(直流信号)的实部通过直流设定部105(参照图3)与第1OFDM信号的实部相加。
最大值检测部805(最小值检测部806)检测第1OFDM信号的虚部中的最大值(最小值)并输出到加法部807。加法部807将第1OFDM信号的虚部中的最大值和最小值相加，将加法运算结果输出到乘法部808。乘法部808对于加法部807中的加法运算结果乘以(-1/2)，将乘法运算结果设定为峰值抑制信号的虚部。该峰值抑制信号(直流信号)的虚部通过直流设定部105(参照图3)与第1OFDM信号的虚部相加。
如上所述，在本实施例中，作为被相加在OFDM信号上的峰值抑制信号，对于各个实部和虚部分别计算并使用使该OFDM信号的最大值和最小值的绝对值相等的值。由此，与实施例1至实施例3相比，可以更容易地计算峰值抑制信号。通过对OFDM信号实施频移来使得峰值抑制载波的频率为0，就可实现这样的峰值抑制信号的计算。即，作为峰值抑制信号，可以使用直流信号，所以可以容易地计算准最佳峰值抑制信号。相反，作为峰值抑制信号，在使用直流信号以外的信号的情况下，难以容易地计算准最佳峰值抑制信号。
在实施例1至实施例4中，根据可以最有效并且最简单地抑制多载波信号的峰值功率这样的观点，作为一例多载波调制方式的通信，说明了使用OFDM方式的通信的情况。本发明也可以适用于OFDM方式以外的多载波调制方式的通信。
例如，在使用多个频带(载波)的W-CDMA方式的通信中也可以采用本发明。在W-CDMA方式的通信中，通常将信息信号扩频到多个频带中的某一个中。在该W-CDMA方式的通信中采用本发明的情况下，将多个频带(载波)的某一个用作峰值抑制载波，将剩余的频带(载波)用作数据载波就可以。通过将峰值抑制信号重叠在峰值抑制载波上，将发送数据重叠在数据载波上，将重叠在各载波上的信号相加，可以生成抑制了峰值功率的多载波信号。
上述实施例1至实施例4的峰值功率抑制装置可装载在数字移动通信系统中的通信终端装置和基站装置上。装载了上述峰值功率抑制装置的通信终端装置和基站装置可以抑制存储容量和运算量，并且可以抑制多载波信号的峰值功率。
如以上说明，根据本发明，可以提供峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法，对于在所有副载波内规定的副载波上重叠振幅为0的信号而生成的OFDM信号，实施使得该OFDM信号中的上述规定副载波的频率为0的频移，将用于抑制该OFDM信号的峰值功率的直流信号与频移后的OFDM信号相加，所以可以抑制存储容量和运算量，并且可以抑制OFDM信号的峰值功率。
本说明书基于2001年1月18日申请的(日本)特愿2001-010835。其内容全部包含于此。
产业上的可利用性本发明可以应用于在使用OFDM调制方式等多载波调制方式的通信中抑制生成的多载波信号的峰值功率的峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法。
权利要求
1.一种峰值功率抑制装置，包括生成部件，生成在全载波内特定的载波上重叠了振幅为0的信号的多载波信号；第1频移部件，对于生成的多载波信号进行频移，使得所述特定的载波的频率为0；加法部件，将用于抑制生成的多载波信号的峰值功率的直流信号与频移后的多载波信号相加；以及第2频移部件，对于相加所得的多载波信号进行频移，使得所述特定的载波的频率返回到原来的频率。
2.如权利要求1所述的峰值功率抑制装置，其中，还包括接收载波的传输质量信息的接收部件，所述生成部件生成在根据所述传输质量信息选择出的载波上重叠了振幅为0的信号的多载波信号。
3.如权利要求1所述的峰值功率抑制装置，其中，所述加法部件包括计算部件，该部件计算用于使生成的多载波信号的实部和虚部的平方和最小的直流信号，将算出的直流信号与频移后的多载波信号相加。
4.如权利要求1所述的峰值功率抑制装置，其中，所述加法部件包括计算部件，该部件计算使生成的多载波信号的实部中的最大值和最小值的绝对值相等的第1直流信号，和使生成的多载波信号的虚部中的最大值和最小值的绝对值相等的第2直流信号，将算出的第1直流信号和第2直流信号分别与频移后的多载波信号的实部和虚部相加。
5.一种通信终端装置，包括权利要求1所述的峰值功率抑制装置。
6.一种基站装置，包括权利要求1所述的峰值功率抑制装置。
7.一种峰值功率抑制方法，包括生成在全载波内特定的载波上重叠了振幅为0的信号的多载波信号的步骤；对于生成的多载波信号进行频移，使得所述特定的载波的频率为0的频移步骤；将用于抑制生成的多载波信号的峰值功率的直流信号与频移后的多载波信号相加的步骤；以及对于相加所得的多载波信号进行频移，使得所述特定的载波的频率返回到原来的频率的频移步骤。
全文摘要
一种峰值功率抑制装置和峰值功率抑制方法，可以抑制存储容量和运算量，并且抑制OFDM信号的峰值功率。频移部(103)对于IFFT部(102)生成的OFDM信号实施频移，使得该OFDM信号中的峰值抑制载波的频率为0。直流设定部(105)计算抑制实施了频移的OFDM信号的峰值功率的直流信号。加法部(106)将来自直流设定部(105)的直流信号与实施了频移的OFDM信号相加。频移部(111)对于相加了直流信号的OFDM信号实施频移，使得该OFDM信号中的峰值抑制载波的频率返回到原来的频率。
文档编号H04J11/00GK1455996SQ02800075
公开日2003年11月12日 申请日期2002年1月17日 优先权日2001年1月18日
发明者上杉充 申请人:松下电器产业株式会社