专利名称：无线通信装置、无线通信方法及峰值抑制方法
技术领域：
本发明涉及一种通过重合多个信号并发送的无线通信方式——例如，
基于使多个子载波信号重合的离散傅立叶变换的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)方式、和使多个信号重合并从多 个天线发送信号的多入多出(Multiple-InputMultiple-Output: MIMO)方式
——进行无线通信的无线通信装置。
背景技术：
伴随近年来的通信需求的扩大，通信方式也在推进大容量化，正交频 分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)方式禾卩多入 多出(Multiple-InputMultiple-Output: MIMO)方式受到关注。
在OFDM中，通过对多个信号进行逆离散傅立叶变换(Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT),生成从天线输出的信号波形。该操作可以认为 是把在频率轴上排列的多个信号变换为时间轴上的多个信号的正交基底变 换(酉变换)。
在通过对频域的子载波0 N—1的复数信号串xj) x一 (N—l)实施 IDFT，生成时域的复数信号串t_0~t— (N-l)时，如果利用式1表示频域 信号向量X、利用式2表示时域信号向量T，则可以使用傅立叶变换矩阵F 并利用式3表述从T向X的变换。
式l
<formula>formula see original document page 5</formula>
式2<formula>formula see original document page 6</formula>式3<formula>formula see original document page 6</formula>其中，F是k行I列分量F_k、 I为exp ( —j27rkl/N) /sqrt (N)的NX N矩阵(式4)。其中，矩阵的行和列设为从0开始。即，F由0 N—1行、 0 N—l列构成。对于以后的向量也相同。
式4<formula>formula see original document page 6</formula>F是表示离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform: DFT)的矩阵。 F的右上角的H表示共轭转置，F的共轭转置等于F的逆矩阵。因此，F的 共轭转置是表示IDFT的矩阵，F是酉矩阵。
并且，在MIMO中把多个信号视为一个向量进行酉变换，并在多个发 送天线中映射信号，由此提高信号传输效率。从在MIMO中多路复用的复 数信号乂一0 乂_(]^1—1)向M个天线的输出信号s一0 s一(M—1)的变换， 利用下式5、 6和7表示。
式5<formula>formula see original document page 6</formula>式6<formula>formula see original document page 6</formula>式7
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，V表示MXM酉矩阵。
为了进行快速通信和稳定通信，有时采用适用了 OFDM和MIMO双方 的MIMO—OFDM方式。该情况时，在发送机中，首先进行MIMO天线映 射的酉变换，然后进行OFDM中的IDFT的酉变换。在此，把MIMO中的 多路复用度设为M，把OFDM的子载波数设为N。原来的复数信号向量Y 由利用式8、 9表示的M个OFDM频域信号X (0) X (M—l)构成， OFDM频域信号分别由N个信号构成。
式8
'冲)
式9
来自天线的输出信号向量S如利用式10、 11表示的那样，由M个OFDM 时域信号T (0) T (M—l)构成，OFDM时域信号分别由N个信号构成。式10
r(o)，
式ii
如果按照上面所述定义，则可以把从Y向S的变换表示为式12 14。式12
formula
式13
formula式14
formula
V (0) V (N—l)表示各个子载波中的MIMO天线映射的酉矩阵。R也 表示酉矩阵，所以在MIMO-OFDM方式中，信号通过酉变换生成来自天 线的输出信号。
以后，把酉变换前的各个要素称为通信模式。OFDM的子载波也相当 于通信模式。
在酉变换中，在向通信模式的信号乘以系数后进行加算，并生成输出 信号。通信模式的信号彼此是不相关的，所以通过加算变换后的信号根据 中心极限定理成为与高斯噪声相同的信号。因此，信号的振幅分布大大扩 散。艮P，峰均功率比(Peak—to—Average Power Ratio: PAPR)增大。
PAPR较大成为构成发送机时的问题。第一，为了对应较宽的振幅分布， 需要比特幅度较大的数字一模拟转换器(Digital to Analog Converter: DAC)， 这在价格和功耗方面成为问题。第二，在DAC之后将模拟信号放大功率时， 产生功率放大器的非线性失真的问题。下面，使用
该问题。
图2表示相对于朝向功率放大器的输入信号功率(横轴InputPower(输 入功率))的放大增益(实线，纵轴左侧的Gain(增益))、与功率附加效率
(虚线，纵轴右侧的Power Added E伍ciency)的一般曲线图。
功率附加效率随着输入信号功率增大而升高，所以期望尽量增大输入 信号功率。放大增益在某个特定的输入信号功率范围内是一定的，但在超
过该范围时，增益减小，并显示非线性特性。如果产生非线性效应，则将 导致信号波形失真，并导致在信号频带的外侧产生不必要的辐射，所以必 须避免非线性效应。因此，输入信号功率必须限定在增益为线性的区域中。 在放大PAPR较大的信号时，必须减小平均输入信号功率，以使峰值进入 线性增益区域中，但导致功率附加效率降低。
为了避免以上问题，正在研究降低PAPR的方式。例如，在非专利文 献l中提出Selected Mapping (SLM:选择性映射)方式，在非专利文献2 中提出Partial Transmit Sequence (PTS:部分传输序列)方式。无论哪种方 式，都通过对多个通信模式的信号赋予彼此不同的相位旋转，实现了峰值 功率值的降低。在这些方式中，为了在接收机内将通信模式的信号复原， 需要把在发送机内赋予的相位旋转量作为side information(边信息)传递给接 收机。并且，如果该side information的传递失败，将导致所有信号的复原 失败。
在非专利文献3中说明了 Clipping方式。在该方法中，在信号振幅超 过某个基准值时，把该信号的振幅限制为基准值。在这种状态下，由于在 信号频率的频带外侧产生不必要的辐射，所以使用滤波器去除信号频率的 频带之外的分量。虽然有时因滤波器也产生新的峰值，但在非专利文献3 中通过适用多次Clipping来抑制新峰值的产生。
在非专利文献4中提出了对应MIMO的PAPR抑制方法即Spatial Shifting(空间偏移)方式。在该方式中，为了切换分配信号的通信模式来降低 PAPR并优化执行，需要把表示切换了哪个通信模式的side information传递 给接收机。并且，如果该side information的传递失败，将导致所有信号的 复原失败。
非专利文献1: R. W. Baeuml、 R. F. Fischer和J. B. Huber， "Reducing the
Electron. Lett., vol.32, no.22, pp.2056-2057, October 1996.
非专利文献2: S. H. Mueller和J. B. Huber, "OFDM with Reduced
Peak-to-Average Power Ratio by Optimum Combination of Partial Transmit Sequences", Electron. Lett" vol.33， no.5， pp.368-369， February 1997.
非专禾(J文献3: J. Armstrong, "Peak-to-Average Power Reduction for OFDM by Repeated Clipping and Frequency Domain Filtering", Electron. Lett" vol.38， no.5, pp.246-247, February 2002.
非专利文献4: T. C. W. SchneK P. F. M. Smulders和E. R. Fledderus， "Peak-to-Average Power Reduction in Space Division Multiplexing Based OFDM Systems through Spatial Shifting", Electron. Lett" vol.41 ， no. 15， pp.860-861, July 2005.
发明内容
本发明涉及一种无线通信装置，在重合多个信号并发送的无线通信方 式——例如使多个子载波信号重合的OFDM方式以及使多个信号重合并从 多个天线发送信号的MIMO方式那样的无线通信方式中，抑制信号传递效 率的恶化，同时抑制PAPR。
在非专利文献1、 2、 4的方法中，需要传递与将要通信的信息无关的 side information,所以导致通信所需要的信息量增加。在非专利文献3的方 法中，不能抑制在各个通信模式中产生的信号失真量。
一般，在OFDM及MIMO中，通信质量因OFDM子载波、MIMO流 那样的每个通信模式而不同，在接收机中得到的信噪比(Signal-to-Noise Ratio: SNR)也不同。在SNR较大的通信模式中，由于只产生较小的噪声， 所以只要产生较小的失真就会产生较大的特性恶化。与此相对，在SNR较 小的通信模式中，由于产生较大的噪声，所以即使产生较大的失真，特性 恶化也比较小。因此，在非专利文献3的方法中，使SNR较大的通信模式 的信号产生较大的失真，使通信特性大幅恶化。
为了解决上述问题，本发明涉及的无线通信装置，在通过重合多个信 号并发送的无线通信方式一例如OFDM方式和MIMO方式那样的无线通 信方式进行无线通信的无线通信装置中，对各个通信模式赋予对应于通信 质量的信号失真，由此抑制信号的振幅值。
艮P,本发明涉及的无线通信装置，通过信道质量获取部获取信道质量,
并以此为基础通过加权计算部确定对各个通信模式的加权。并且，通过峰 值检测部从酉变换后的信号串中检测峰值，并抽出为了抑制峰值而应该附 加的失真分量。通过峰值抑制信号生成部，根据对各个通信模式的加权和 所抽出的失真分量，计算加算到各个通信模式上的峰值抑制信号，对各个 通信模式加算峰值抑制信号。 发明效果
根据本发明，不需传递side information,可以将通信特性的恶化抑制得 比较低，并抑制PAPR。
由此，可以采用比特幅度较小、低廉、功耗较小的ADC。并且，可以 提高功率放大器的功率附加效率，并抑制功耗。
图1是表示本发明的无线通信装置的结构的框图。 图2是针对朝向功率放大器的输入信号功率的放大增益与功率附加效 率的曲线图。
图3是表示把本发明适用于OFDM无线通信装置时的结构的框图。 图4是表示在OFDM中根据时域信号波形生成用于抑制峰值的失真分 量的方法的曲线图。
图5是表示把本发明适用于MIMO无线通信装置时的结构的框图。 图6是表示把本发明适用于MIMO-OFDM无线通信装置时的结构的框图。
图7是表示在本发明中把Modulation-Coding Set用作信道质量信息的 无线通信装置的结构的框图。
图8是本发明与以往方式的效果对比曲线图。 图9是表示无线通信装置的通信状态的图。 符号说明
101天线；102接收信号处理部；103数据复原部；104信道质量获取 部；105加权计算部；106峰值抑制信号生成部；107峰值检测部；108发 送信号处理部；109酉变换部；110信号加算部；111信号生成部；112逆 离散傅立叶变换部；113 MIMO天线映射部；114发送机；115接收机。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明适用了本发明的无线通信装置。 <实施例1>
图9中示出适用了本发明的无线通信系统的结构。发送接收机114向 发送接收机115发送数据。
图1表示作为本发明的无线通信装置的发送接收机114的结构。该无 线通信装置具有接收天线lOl — l、发送天线101—2、接收信号处理部102、 数据复原部103、信道质量获取部104、加权计算部105、峰值抑制信号生 成部106、峰值检测部107、发送信号处理部108、酉变换部109、信号加 算部110和信号生成部111。
接收天线101— l接收信号。接收天线101— l未必是一个，也可以是 多个。
接收信号处理部102把所接收的模拟信号转换为数字信号。接收信号 处理部102包括从模拟数据中去除信号频带之外的噪声和干扰波的滤波 器；把接收信号转换为基带信号的下变频器；放大接收信号的功率的低噪 声放大器；和模拟一数字转换器(Analog to Digital Converter: ADC)。
数据复原部103根据通过接收信号处理部102得到的数字信号，将由 发件人发送的数据复原。
信道质量获取部104获取信道的质量。例如，作为信道质量，获取以 下说明的信道状态信息(Channel State Information)。
加权计算部105按照通过信道质量获取部104获取的信道质量信息， 计算加算到各个通信模式上的峰值抑制信号的分配加权。关于具体的计算
方法将在后面叙述。
信号生成部111生成各个通信模式的信号。
酉变换部109通过酉变换，把经由信号加算部110输入的各个通信模 式的信号变换为天线输出信号。
峰值检测部107检测上述变换后的信号中振幅大于预定的阈值振幅值 的信号。用于使该信号振幅成为阈值振幅以下的失真分量，被传递给峰值 抑制信号生成部106。
峰值抑制信号生成部106根据通过加权计算部105计算的加权和通过 峰值检测部107计算的失真分量，生成峰值抑制信号。
信号加算部110把所生成的峰值抑制信号加算到来自信号生成部111 的信号上。
经过以上步骤，发送信号处理部108把峰值被抑制的数字信号转换为 模拟信号。发送信号处理部108包括DAC、功率放大器、把基带信号变换 为RF频率的上变频器、和去除信号频带之外的不必要辐射的滤波器。
发送天线101—2把通过发送信号处理部108变换后的模拟信号转换为 电磁波。发送天线未必是一个，也可以是多个。
另外，接收天线101 — 1和发送天线101—2也可以是使用开关及双工 机的共用结构。
另夕卜，在峰值检测部107中，在信号振幅大于阈值振幅(设为C)时， 计算用于使信号振幅成为阈值振幅以下的失真分量。例如，在输出信号向 量S利用N维列向量表示时，失真分量的N维列向量D可以利用式15计
式15
formula
如果向输出信号S加算失真分量D，则可以抑制峰值。在该方法中， 在失真分量D的计算中必须计算需要较大计算量的复数信号的振幅，但为 了简化该计算，也可以采用在复数信号的实部、虚部中分别根据超过阈值 振幅的信号计算失真分量D (式16)等其他方法。
式16
formula信道质量获取部104获取各个通信模式的质量。例如，为了在MIMO 方式中优化传输特性，有时会反馈信道状态信息(Channel State Information: CSI),所以可以使用该信息。
加权计算部105计算向各个通信模式分配失真分量时的加权。从CSI 可以得知各个通信模式的传输损耗，所以如果产生于各个通信模式的噪声 —定，贝何以把该比率认为是各个通信模式的SNR比。
SNR较小的模式原本就存在较大的噪声，所以相比失真分量，噪声对 性能(通信速度及稳定性)起支配性作用。因此，即使赋予失真分量，对 性能的影响也比较小。另外，SNR较大的模式仅仅赋予较小的失真分量， 相比噪声，就有可能使性能大大恶化。
基于以上理由，对SNR较大的模式设定较小的加权，使失真分量变小。 另一方面，对SNR较小的模式设定较大的加权，使失真分量变大。
例如，可以认为通信质量的恶化是根据SNR和失真分量之比确定的， 所以把各个通信模式的加权设为SNR的平方根的倒数。由此，增大针对SNR 较低的通信模式的加权。之所以设为平方根，是因为不是对应功率，而是 对应振幅。利用式17的向量W表示各个通信模式的加权。
式17
<formula>formula see original document page 14</formula>
峰值抑制信号生成部106按照通过加权计算部计算的加权W，对各个 通信模式分配通过峰值检测部107得到的失真分量D。在把分配并加算到 各个通信模式上的信号向量设为B时，B可以按照以下步骤求出。
在此，通信模式的N维信号向量Y如式18所示，通过酉变换R被变 换为输出信号向量S。
式18<formula>formula see original document page 14</formula>
关于D的分量为0的输出信号可以不考虑，所以从此处的计算中除外。 因此，根据失真分量D和酉变换R，确定去除了D的分量为O的行的D'、 R，。例如，如果D的非O分量有两个，则D，是二维向量，R，是2XN 矩阵。并且，与B的关系如式19所示。
式19
R'不是方矩阵，满足式19的B无限存在。因此，首先把式19变换为 式20。
式20
J ' -及'diag[『]"i diag『丑其中，diag[W]表示使对角要素具有W的各要素的对角矩阵。并且，如 式21所示求出diag[W]B。式21
diag[FS - (及'diag[『_， )* D'
其中，#表示伪逆矩阵或者被称为广义逆矩阵的矩阵 出diag[W]B是满足式20的矩阵中平方模最小的矩阵。即 的值最小。
式22
l(一附卜线
这是针对所有模式的、加算到各个通信模式上的失真信号的功率与 SNR之比的总和达到最小，表示是将传输特性恶化抑制得较低的良好方法。 B可以根据式23求出。
。根据式21的求 ，利用式22表示
式23
虽然可以按照上述步骤抑制峰值，但是根据情况有时在该步骤中产生 新的峰值。为了避免这一点，可以执行多次上述步骤来生成输出信号。
在OFDM中，在信号频带的外侧存在通信中不使用的子载波,在MIMO 中，也存在有意识地设定通信中不使用的通信模式等没有信号的通信模式。 该情况时，可以通过使失真集中于该模式来抑制传输特性恶化。为了实现 这一点，通过加权计算部105对没有信号的通信模式设定较大的值即可。
在TDD方式中，在共用发送接收天线的情况下，空间的传递特性在发 送接收中是相同的，所以在信道质量获取部中可以把接收信号的接收功率 用作质量信息。
在通信模式的数目N较大时，式23的计算需要较大的计算量。式23 可以在D，只具有1分量时简单计算。因此，在D'具有多个分量时，也 可以通过对D'的各个分量适用只具有1分量时的计算并最后加算，通过 较少的计算量求出近似解。
另外，在图9中接收数据侧的发送接收机115可以与上述无线通信装 置的结构相同，也可以不同。
并且，作为信道质量信息，使用从图9中的发送接收机115接收的无 线信号的各个通信模式的信号强度，也可以把该信号强度用作SNR的替代 品。这是因为无线通信在从发送接收机U4向115传递时的信号强度的衰 减量，与从发送接收机115向114传递时的信号强度的衰减量相等。
并且，在信道质量获取部104中，信道质量信息的获取也可以通过来 自数据接收终端的反馈来实现。例如，作为信道质量信息的获取，也可以 检测从数据接收终端发送的MIMO或OFDM的信道推测用学习信号的接收 功率。
<实施例2〉
在该实施例中，通过实施例1的加权计算部105，把通信质量良好的通 信模式的加权设为O,把通信质量不好的通信模式的加权设为l。例如，按
照通信质量由好到差(SNR由高到低)的顺序排列通信模式，如果把通信 质量良好的一半部分的加权设为O，把不好的一半部分的加权设为l，则不 必对质量良好的一半部分的模式分配失真信号，而在质量不好的一半部分 的模式中分配相同的失真信号。根据该方法，可以获得能够简便完成计算 的效果。
另外，作为说明示例，把通信模式划分为质量良好的模式和不好的模 式各一半，但关于划分比率的参数，可以由通信系统设计者适当设定。并 且，把通信质量不好的模式的加权全部设为l,并且分配相同的失真信号， 但是也可以对质量不好的模式设定实施例1中示出的加权分配。
<实施例3>
图2表示把本发明适用于OFDM无线通信装置时的结构。该无线通信 装置具有接收天线lOl — l、发送天线101—2、接收信号处理部102、数据 复原部103、信道质量获取部104、加权计算部105、峰值抑制信号生成部 106、峰值检测部107、发送信号处理部108、逆离散傅立叶变换部112、信 号加算部110和信号生成部111。
接收天线lOl — l接收信号。接收天线lOl — l未必是一个，也可以是 多个。
接收信号处理部102把所接收的模拟信号转换为数字信号。接收信号 处理部102包括从模拟数据中去除信号频带之外的噪声和干扰波的滤波 器；把接收信号转换为基带信号的下变频器；放大接收信号的功率的低噪 声放大器；和模拟一数字转换器(Analog to Digital Converter: ADC)。
数据复原部103从通过接收信号处理部102得到的数字信号中，将由 发件人发送的数据复原。
信道质量获取部104获取信道的质量。
加权计算部105按照通过信道质量获取部104获取的信道质量信息， 计算加算到各个通信模式上的峰值抑制信号的分配加权。 信号生成部111生成各个通信模式的信号。
离散傅立叶变换部112通过离散傅立叶变换，把经由信号加算部110 输入的各个通信模式的信号变换为天线输出信号。
峰值检测部107检测上述变换后的信号中振幅大于预定的阈值振幅值
的信号。用于使该信号振幅成为阈值振幅以下的失真分量被传递给峰值抑
制信号生成部106。
峰值抑制信号生成部106根据通过加权计算部105计算的加权和通过 峰值检测部107计算的失真分量，生成峰值抑制信号。
信号加算部110把所生成的峰值抑制信号加算到来自信号生成部111 的信号上。
经过以上步骤，发送信号处理部108把峰值被抑制了的数字信号转换 为模拟信号。发送信号处理部108包括DAC、功率放大器、把基带信号变 换为RF频率的上变频器、和去除信号频带之外的不必要辐射的滤波器。
发送天线101—2把通过发送信号处理部108变换后的模拟信号转换为 电磁波。发送天线未必是一个，也可以是多个。
另外，接收天线lOl — l和发送天线101—2也可以是使用开关和双工 机的共用结构。
在该实施例中表示把本发明适用于OFDM无线通信装置时的形式。在 OFDM中，实施例1中的酉变换成为IDFT，变换后的信号成为时域信号波 形。
在峰值检测部107中，生成用于把时域信号波形的峰值抑制为预定的 阈值数值的失真分量。图4是表示失真分量的生成方法的曲线图。横轴表 示时间，纵轴表示振幅。
本来信号是复数信号，但此处作为实数处理。上部曲线图表示IDFT后 的信号(Before Clipping)、和超过预定的阈值数值的信号的振幅被抑制后 的信号(AfterClipping)。从抑制后的信号中减去抑制前的信号后的信号是 失真分量，并表示在下部曲线图中。该失真信号被从峰值检测部107转发 给峰值抑制信号生成部106。
在OFDM中，由于在信号频带的外侧存在通信中不使用的子载波，所 以可以通过加权计算部105设定较大的加权，以使失真集中于该子载波。
<实施例4>
图3表示把本发明适用于MMO无线通信装置时的结构。该无线通信 装置具有接收天线101— l、发送天线101—2、接收信号处理部102、数据 复原部103、信道质量获取部104、加权计算部105、峰值抑制信号生成部
106、峰值检测部107、发送信号处理部108、 MIMO天线映射部113、信号 加算部110和信号生成部111。 接收天线101 — 1接收信号。
接收信号处理部102把所接收的模拟信号转换为数字信号。接收信号 处理部102包括从模拟数据中去除信号频带之外的噪声和干扰波的滤波 器；把接收信号转换为基带信号的下变频器；放大接收信号的功率的低噪 声放大器；和模拟一数字转换器(Analog to Digital Converter: ADC)。
另外，由于在MMO中使用多个天线，所以在图3中明确示出多个接 收天线lOl — l和接收信号处理部102。
数据复原部103从通过接收信号处理部102得到的数字信号中，将由 发件人发送的数据复原。
信道质量获取部104获取信道的质量。
加权计算部105按照所获取的信道质量信息，计算加算到各个通信模 式上的峰值抑制信号的分配加权。
信号生成部111生成各个通信模式的信号。
MIMO天线映射部113通过酉变换，把经由信号加算部110输入的所 生成的各个通信模式的信号转换为天线输出信号。
峰值检测部107检测上述变换后的信号中振幅大于预定的阈值振幅值 的信号。用于使该信号振幅成为阈值振幅以下的失真分量被传递给峰值抑 制信号生成部106。
峰值抑制信号生成部106根据通过加权计算部105计算的加权和通过 峰值检测部107计算的失真分量，生成峰值抑制信号。
信号加算部110把所生成的峰值抑制信号加算到来自信号生成部111 的信号上。
经过以上步骤，发送信号处理部108把峰值被抑制后的数字信号转换 为模拟信号。发送信号处理部108包括DAC、功率放大器、把基带信号转 换为RF频率的上变频器、和去除信号频带之外的不必要辐射的滤波器。
发送天线101—2把通过发送信号处理部108转换的模拟信号转换为电 磁波。发送天线未必是一个，也可以是多个。
另外，与接收天线101 — 1和接收信号处理部102相同，也明确示出多
个发送天线101—2和发送信号处理部108。并且，接收天线lOl — l和发送 天线101—2也可以是使用开关和双工机的共用结构。
在MIMO中，为了实现稳定传输特性，有时不对通信模式的几个模式 赋予信号。在这种情况下，可以通过加权计算部105对没有信号的通信模 式设定较大的加权，使失真集中于没有信号的通信模式。
在MMO中，有时对每个通信模式的发送信号功率赋予差异。该情况 时，该发送功率的差异将影响到通信模式的SNR，所以通过加权计算部将 通信功率模式的发送功率比反映到SNR的计算中即可。
图8是表示不考虑信道质量来抑制峰值的以往方式、与适用了该实施 例的方式的对比曲线图。该曲线图表示通过在单载波、4X4MIMO的固有 模式传输的模拟得到的传输容量。横轴表示SNR，纵轴表示传输容量。
峰值抑制的阈值数值设为比平均功率高7dB的功率，把产生于各个模 式的失真换算为噪声，把Shannon的容量曲线图化。在该条件下，SNR-35 40dB，与以往方式相比，根据曲线图可知本发明改善了4dB。
<实施例5>
图6表示把本发明适用于MIMO—OFDM无线通信装置时的结构。该 无线通信装置具有接收天线101 — 1、发送天线101—2、接收信号处理部102、 数据复原部103、信道质量获取部104、加权计算部105、峰值抑制信号生 成部106、峰值检测部107、发送信号处理部108、逆离散傅立叶变换部112、 MIMO天线映射部113、信号加算部110和信号生成部111。
接收天线101 — 1接收信号。
接收信号处理部102把所接收的模拟信号转换为数字信号。接收信号 处理部102包括从模拟数据中去除信号频带之外的噪声和干扰波的滤波 器；把接收信号转换为基带信号的下变频器；放大接收信号的功率的低噪 声放大器；和模拟一数字转换器(Analog to Digital Converter: ADC)。
另外，由于在MIMO中使用多个天线，所以在图3中明确示出多个接 收天线lOl — l和接收信号处理部102。
数据复原部103从通过接收信号处理部102得到的数字信号中，将由 发件人发送的数据复原。
信道质量获取部104获取信道的质量。
加权计算部105按照所获取的信道质量信息，计算加算到各个通信模 式上的峰值抑制信号的分配加权。
信号生成部111生成各个通信模式的信号。
所生成的各个通信模式的信号经由信号加算部110,并通过MIMO天 线映射部113的酉变换和逆离散傅立叶变换部112的离散傅立叶变换，被 转换为模拟输出信号。
峰值检测部107检测上述变换后的信号中振幅大于预定的阈值振幅值 的信号。用于使该信号振幅成为阈值振幅以下的失真分量被传递给峰值抑 制信号生成部106。
峰值抑制信号生成部106根据通过加权计算部105计算的加权和通过 峰值检测部107计算的失真分量，生成峰值抑制信号。
信号加算部110把所生成的峰值抑制信号加算到来自信号生成部111 的信号上。
经过以上步骤，发送信号处理部108把峰值被抑制后的数字信号转换 为模拟信号。发送信号处理部108包括DAC、功率放大器、把基带信号变 换为RF频率的上变频器、和去除信号频带之外的不必要辐射的滤波器。
发送天线101—2把通过发送信号处理部108转换后的模拟信号转换为 电磁波。发送天线未必是一个，也可以是多个。
另外，与接收天线101 — 1和接收信号处理部102相同，也明确示出多 个发送天线101—2和发送信号处理部108。并且，接收天线lOl — l和发送 天线101—2也可以是使用开关和双工机的共用结构。
在MIMO—OFDM无线通信中，酉变换成为MIMO天线映射与逆离散 傅立叶变换的组合，所以像该实施例这样，具有MIMO天线映射部113和 逆离散傅立叶变换部112双方。
<实施例6>
该实施例中，作为实施例1中的各个通信模式的质量，把Modulation —Coding Set用作信道质量信息，按照图7所示构成无线通信装置。该无线 通信装置具有加权计算部105、峰值抑制信号生成部106、峰值检测部107、 发送信号处理部108、酉变换部109、信号加算部110和信号生成部111。 另外，在该实施例中无助于本发明的接收处理侧的单元在图7中未示出。
加权计算部105按照Modulation—Coding Set,计算加算到各个通信模 式上的峰值抑制信号的分配加权。
信号生成部111生成各个通信模式的信号。
酉变换部109把经由信号加算部110输入的所生成的各个通信模式的 信号转换为天线输出信号。
峰值检测部107检测上述变换后的信号中振幅大于预定的阈值振幅值 的信号。用于使该信号振幅成为阈值振幅以下的失真分量被传递给峰值抑 制信号生成部106。
峰值抑制信号生成部106根据通过加权计算部105计算的加权和通过 峰值检测部107计算的失真分量，生成峰值抑制信号。
信号加算部110把所生成的峰值抑制信号加算到来自信号生成部111 的信号上。
经过以上步骤，发送信号处理部108把峰值被抑制后的数字信号转换 为模拟信号。发送信号处理部108包括DAC、功率放大器、把基带信号转 换为RF频率的上变频器、和去除信号频带之外的不必要辐射的滤波器。
发送天线101—2把通过发送信号处理部108转换后的模拟信号转换为 电磁波。发送天线未必是一个，也可以是多个。
Modulation—Coding Set (MCS)用于表示各个通信模式的调制方式和 纠错编码。在实施自适应调制的通信方式或通信装置中，进行控制以成为 可以准确无误地通信的MCS中通信速度最快的调制方式。由于通信速度较 快的调制方式需要较高的SNR，所以可以把MCS用作信道质量(SNR的 指标)。如果调制方式和纠错编码确定，则接收时所要求的SNR也确定， 所以能够根据该SNR的比计算加权。
在该实施例的方式中能够计算通信所允许的SNR，所以在高于选择通 信模式的实际SNR的调制方式和纠错编码的允许值时(即噪声较小时)， 通过对该通信模式分配接近允许值的失真，可以减轻分配给其他通信模式 的失真分量。这样，只对该通信模式分配所允许的失真分量，所以对该模 式的影响较小。
权利要求
1. 一种无线通信装置，其特征在于，具有信号生成部，生成发送信号；变换部，变换所述发送信号的；峰值检测部，检测所述变换后的发送信号中信号振幅大于预定值的发送信号，并生成使检测到的发送信号的信号振幅成为预定值以下的失真分量；接收信号处理部，对从天线接收的接收信号进行数模转换；信道质量获取部，从由所述接收信号处理部输出的信号，获取信道质量信息；加权计算部，根据所述信道质量信息，计算加算到所述发送信号中的峰值抑制信号的加权；峰值抑制信号生成部，根据从所述加权计算部输出的加权和从所述峰值检测部输出的失真分量，生成峰值抑制信号；信号加算部，向从所述信号生成部输出的发送信号，加算从所述峰值抑制信号生成部输出的峰值抑制信号；和发送信号处理部，通过所述变换部对被加算了所述峰值抑制信号的发送信号进行变换，对变换后的被加算了峰值抑制信号的发送信号进行模数转换，并输出给天线。
2. 根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于， 所述变换部进行酉变换。
3. 根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于， 所述信号生成部生成在频率轴上排列的多个发送信号， 所述变换部将所述在频率轴上排列的多个发送信号变换为时间轴上的多个发送信号。
4. 根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于， 所述酉变换部通过OFDM方式进行信号的重合。
5. 根据权利要求2所述的无线通信装置，其特征在于， 所述天线具有多个发送天线， 所述酉变换部通过MIMO方式进行信号的重合。
6. 根据权利要求5所述的无线通信装置，其特征在于， 所述酉变换部通过OFDM方式进行信号的重合。
7. 根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于， 所述峰值抑制信号生成部根据所述加权将所述失真信号变换为峰值抑制信号。
8. 根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于， 所述信道质量信息是CSI或MCS。
9. 根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于， 所述加权计算部针对信道质量不好的发送信号计算较大的加权。
10. 根据权利要求9所述的无线通信装置，其特征在于， 所述加权计算部针对信道质量良好的发送信号计算较小的加权。
11. 根据权利要求9所述的无线通信装置，其特征在于， 所述加权计算部针对信道质量良好的发送信号不计算加权。
12. 根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于， 所述加权计算部计算使失真分量小于各个发送信号中的噪声分量的加权。
13. —种无线通信方法，其特征在于，包括 变换发送信号；检测所述变换后的发送信号中信号振幅大于预定值的发送信号；生成使检测到的发送信号的信号振幅成为预定值以下的失真分量；从接收信号获取信道质量信息；根据所述信道质量信息，计算加算到发送信号中的峰值抑制信号的加权；根据戶斥述加权和失真分量，生成峰值抑制信号； 向所述发送信号加算所述峰值抑制信号；和向天线输出将被加算了所述峰值抑制信号的发送信号进行变换后的信号。
14. 根据权利要求13所述的无线通信方法，其特征在于， 所述变换部进行酉变换。
15. 根据权利要求14所述的无线通信方法，其特征在于， 所述发送信号是在频率轴上排列的多个发送信号， 所述变换后的发送信号是时间轴上的多个发送信号。
16. 根据权利要求13所述的无线通信方法，其特征在于， 所述信道质量信息是CSI或MCS。
17. 根据权利要求13所述的无线通信方法，其特征在于， 针对信道质量不好的发送信号计算较大的加权。
18. 根据权利要求13所述的无线通信方法，其特征在于， 计算使失真分量小于各个发送信号中的噪声分量的加权。
19. 一种峰值抑制方法，其特征在于，包括对在频率轴上排列的多个信号进行酉变换，使之成为时间轴上的多个 信号；检测所述时间轴上的多个信号中信号振幅大于预定值的信号； 生成使检测到的信号的信号振幅成为预定值以下的失真分量； 根据预先获取的信道质量信息，生成加算到所述多个信号中的峰值抑 制信号的加权；根据所述加权变换失真分量并生成峰值抑制信号；和 将所述峰值抑制信号加算到所述在频率轴上排列的多个信号。
全文摘要
本发明的无线通信装置、无线通信方法及峰值抑制方法，在采用重合多个信号并发送的无线通信方式(OFDM方式、MIMO方式)的无线通信装置中，抑制信号特性的恶化，同时抑制PAPR。根据所获取的信道质量，在加权计算部中确定相对各个基底分量的加权，使得对于信道质量不好的发送信号成为大的加权。在峰值检测部，从酉变换后的信号串中检测峰值，抽出为了抑制峰值而应该附加的失真分量。在峰值抑制信号生成部，根据相对各个基底分量的加权和所抽出的失真分量，计算加算到各个基底分量上的峰值抑制信号，向酉变换之前的各个基底分量加算峰值抑制信号。
文档编号H04L27/26GK101378376SQ20081013774
公开日2009年3月4日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年8月28日
发明者山本敬亮, 志田雅昭, 早濑茂规, 矢野隆, 贾云健 申请人:株式会社日立制作所