ピークファクタ低減装置および基地局、無線システム
【課題】 バースト波形のような無信号区間を有する信号を伝送する場合でも、無信号区間から脱したときの信号劣化を抑える。
【解決手段】 ピークファクタ低減装置に、無信号区間があるかどうかを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報をベースバンド側から入力し、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整させないよう制御する機能を追加する。また、ピークファクタ低減装置１００Ｃでは、無信号区間検出回路１３１により、入力信号から無信号区間があるかどうかを検出し、その出力を積算器１１２に与えることで、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整させないよう制御する機能を追加する。
【解決手段】 ピークファクタ低減装置に、無信号区間があるかどうかを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報をベースバンド側から入力し、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整させないよう制御する機能を追加する。また、ピークファクタ低減装置１００Ｃでは、無信号区間検出回路１３１により、入力信号から無信号区間があるかどうかを検出し、その出力を積算器１１２に与えることで、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整させないよう制御する機能を追加する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピークファクタ低減装置および基地局、無線システムに係り、特にＲＦ信号送信機等に適用することができる、無信号伝送区間を考慮したピークファクタ低減装置および基地局、無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信分野において、周波数利用効率を向上させるため、ベースバンド信号を互いに直交する各サブキャリアで変調して送信するＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式が重要視されている。ＯＦＤＭ信号は、正規分布に近い性質を持つことから、平均電力に対する瞬時電力比であるピークファクタ（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）（またはクレストファクタともいう）が、ＣＤＭＡ等に比べて高くなる。このような信号を送信する場合、電力増幅器の入出力特性における線形性が十分に保たれていないと、送信周波数帯域外に非線形歪が発生する場合がある。この非線形歪は、他の無線システムに対する妨害波となる場合がある。
この妨害波の対策として、電力増幅器における動作点を下げて、飽和出力電力に対するバックオフを確保することで、送信周波数帯域外の非線形歪は改善される。しかし、ＯＦＤＭ方式のような、ピークファクタが大きい信号の場合、より大きなバックオフが必要となる。このため、ＲＦ信号送信機の送信電力効率が低下することになり、その結果、装置としての消費電力増大が懸念される場合がある。
このような課題を解決する方法として、例えば、次のような技術がある。
（１）電力増幅器の非線形歪を補償して、増幅器の動作範囲を拡大するプリディストーション、フィードフォワードといった歪補償技術、
（２）ベースバンド信号におけるピークファクタの発生を低減させる技術。
本発明は、特に、後者に関するものである。
後者を開示する文献として、特許文献１に記載されたピークファクタ低減装置が挙げられる。特許文献１のピークファクタ低減装置は、一様スペクトルを有する２種類の白色ベースバンド信号をそれぞれ実部、虚部とする複素入力信号を帯域制限する参照フィルターと、参照フィルターの伝播遅延に相当する時間だけ複素入力信号を遅延させる遅延器と、参照フィルター出力信号の振幅成分が設定値を超過した場合に超過分に比例する振幅を有する複素インパルス信号を出力する振幅制御部と、遅延器出力信号から振幅制御部出力信号を減算する減算器とから構成される。
また、特許文献２のピークファクタ低減装置は、一様スペクトルを有する少なくとも１キャリア以上の複素ベースバンド信号に対し、この複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換をし、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する生成部と、マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値を算出し、検出幅内において最大となるピーク振幅値を検出するピーク検出部と、ピーク検出回路により算出されたピーク振幅値とピークファクタ閾値とを比較し、このピークファクタ閾値からの超過レベルを計算し、この超過レベルについて前記ピーク振幅値で正規化した信号を出力する閾値比較部と、ピーク検出部と前記閾値比較部との処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複数の複素ベースバンド信号を遅延させる第１の遅延器と、閾値比較部の出力と前記第１の遅延器の出力を乗算する第１の乗算器と、この第１の乗算器の出力の帯域制限を行なうフィルター部と、ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ前記マルチキャリア合成信号を遅延させる第２の遅延器と、ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複素指数関数信号を遅延させる第３の遅延器と、フィルターの出力と前記第３の遅延器の出力とを乗じて周波数変換する第２の乗算器と、この第２の乗算器の出力を加算合成してピーク抑圧信号を生成する加算器と、第２の遅延器の出力から前記ピーク抑圧信号を減算する減算器と、第２の遅延器の出力とＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、前記ピーク抑圧信号との電力算出を行ない、差分を出力する電力算出部と、前記電力算出部の出力を積算処理する積算器と、積算器の出力に、ピークファクタ閾値の初期値を加算したピークファクタ閾値を算出する加算器と、前記ピークファクタ閾値と、前記減算器の出力を振幅比較し、検出幅を出力する振幅比較部から構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２４８２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたピークファクタ低減装置は、ピーク振幅をある閾値以下にする際の指標となるピークファクタ閾値Ｖｔが固定値であり、予めピークファクタ閾値Ｖｔを設定する必要がある。このとき、ピークファクタ閾値Ｖｔを低めに設定すると、ベクトル誤差の実効値（振幅誤差等）を示すＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が増加する。ＥＶＭの増加は、送信における信号品質の劣化を意味する。一方、ピークファクタ閾値Ｖｔの設定閾値を高めに設定すると、ＥＶＭは低いが、ピークファクタは大きくなり、電力増幅器への負担が大きくなる。つまり、ＥＶＭとピークファクタ閾値Ｖｔの設定は、トレードオフの関係にある。
多くの無線基地局において、ＥＶＭの許容値は標準規格により規定されているため、ＥＶＭ許容値を超過しない程度にピークファクタ閾値Ｖｔを低く設定することが好ましい。しかし、送信周波数帯域幅やマルチキャリア時の離調周波数など送波条件により、ピーク発生頻度が変わり、最適なピークファクタ閾値Ｖｔが変わる。またその値は、それら送波条件から一律には算出できない。
このような課題を解決するため、特許文献２に記載されたピークファクタ低減装置は、ピークファクタ低減装置に、ＥＶＭの目標値を設定することで、信号レベルに応じてピークファクタ閾値Ｖｔを自動調整する。これにより、送波条件が変化した場合であっても、ピークファクタ低減におけるＥＶＭを設定値通りにすることができた。
この特許文献２における更なる課題として、バースト波形のような無信号区間を有する信号を伝送する場合、電力増幅器への負荷の観点からピークファクタ閾値Ｖｔを低く設定する制御が必要となるが、必要以上にピークファクタ閾値Ｖｔを低下すると、無信号区間から脱したときの信号劣化が著しく大きくなる場合があるといった課題がある。とりわけ、現在、標準化団体である３ＧＰＰで議論協議中であるＡＢＳ（Ａｌｍｏｓｔ Ｂｌａｎｋ Ｓｕｂｆｒａｍｅ）を有する信号を伝送する場合、無信号区間が、例えばｍｓオーダで発生することから、前記課題が深刻となる。
本発明は、以上の点に鑑み、無信号区間を有する信号を伝送する場合においても、論理規模を増大せずに、ピーク相殺を完全又は十分にするピークファクタ低減装置および基地局、無線システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために為されたものである。ピークファクタ低減装置に、無信号区間を検出する回路を具備し、無信号区間におけるピークファクタ低減閾値Ｖｔを自動調整しないように制御する。これにより、無信号区間から脱したときの信号劣化を軽減することができる。
少なくとも１キャリア以上の複素ベースバンド信号に対し、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路によって発生した各ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数を乗じ、周波数変換を行った上、加算合成した信号Ｓｉｎをピーク検出回路へ入力する。ピーク検出回路では、連続するＮサンプル内での最大となる振幅値Ｖｐを検出する。閾値比較回路では、ピーク検出回路より出力された振幅値Ｖｐとピークファクタ閾値Ｖｔとを振幅比較し、ピークファクタ閾値Ｖｔからの超過レベルＶｐ−Ｖｔを計算し、ピーク検出回路出力値Ｖｐで正規化した信号を出力する。この閾値比較回路出力と上記処理に相当するＤ１サンプル数を遅延させた遅延器出力とを乗算し、ピーク成分を入力信号レベルに換算する。次に、この出力信号をＦＩＬ回路にて帯域制限を行ない、ＮＣＯ回路によって発生した出力信号を処理遅延に相当するＤ２サンプル分だけ遅延させた複素指数関数とを乗算し、加算合成を行うことでピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。そして、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理遅延に相当するＤ２サンプル分だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒと、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒとを減算する。この出力信号Ｓｏｕｔがピークファクタ低減後の複素信号である。
特許文献２（特に、図１３及びその説明箇所参照）では、上述で説明した処理に加え、ＥＶＭ目標値内で低減可能な最適となるピークファクタ閾値と、ピークの残留率を低減させるピーク検出幅の設定値を自動的に調整する機能をピークファクタ低減装置内に具備する。まず、電力算出器において、遅延器の出力信号ＰＦＲｔｈｒとＥＶＭ目標値とを乗算した、ＥＶＭ目標値内で低減可能な電力レベルと、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒである実際に低減する電力レベルとを減算し、差分を出力する。次に、積算器にて、差分値が”０”になるまで積算する。この差分が“０”となったとき、ピークファクタ低減における実際のＥＶＭが、目標値と等しくなったことを意味する。そして、積算器出力値に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。次に、振幅比較回路にて、ピークファクタ閾値Ｖｔとピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの瞬時振幅値を比較する。ピークファクタ閾値Ｖｔの方が高い場合、現状のピーク検出幅で十分にピークを検出できているため、ＥＶＭ緩和のために、ピーク検出幅を広くするようフィードバックさせる。その一方で、ピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの方が高い場合は、ピークの相殺が不十分である可能性があるため、ピークの検出幅を狭くするようにフィードバックさせる。この比較結果を基に、ピーク検出幅を調整し、出力結果をピーク検出幅Ｎとしてピーク検出回路へ供給する。
【０００６】
本発明は、上述で説明した処理・構成に加え、入力信号における無信号区間を検出し、無信号区間のピークファクタ閾値Ｖｔを自動調整しないよう制御することを可能にしたピークファクタ低減装置である。入力信号における無信号区間を検出することに関して、無信号区間があるかどうかを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報をベースバンド側から入力させる手法と、ピークファクタ装置内で検出する手法の２種がある。
前者は、例えば３ＧＰＰで規格化されているＡＢＳであれば、基地局はＡＢＳパターンに従いＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇを行うことから、そのＡＢＳパターンをそのままピークファクタ低減装置へ入力すればよい。これ以外のケースでは、Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に従い、ベースバンド回路内で、データのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を生成し、ピークファクタ低減装置へ入力する。このＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を積算器に供給し、積算器では“０”が入力されたとき、ピークファクタ閾値を変動させないようスイッチで制御する。そして、積算器出力に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。
次に、後者のピークファクタ装置内で入力信号における無信号区間を検出する手法について説明する。ピークファクタ装置内で入力信号における無信号区間を検出する手法として、マルチキャリア合成信号ＳｉｎをＤ２サンプル分だけ遅延された信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、入力信号における無信号区間を検出する。振幅判定回路において、遅延器の出力信号ＰＦＲｔｈｒにおける瞬時振幅値を算出する。この瞬時振幅値が、予め設定した無信号閾値以下かどうかを判定し、無信号閾値以下のときは、“０”を、それ以外の場合には“１”を出力する。この２値の情報がデータのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。このＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を積算器に供給し、積算器では“０”が入力されたとき、ピークファクタ閾値を変動させないようスイッチで制御する。そして、積算器出力に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。
ピークファクタ装置内で入力信号における無信号区間を検出する２つ目の手法として、前記同様、マルチキャリア合成信号ＳｉｎをＤ２サンプル分だけ遅延された信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、入力信号における無信号区間を検出する。無信号区間検出回路において、遅延器の出力信号ＰＦＲｔｈｒにおける瞬時振幅値を算出する。次に瞬時振幅値を遅延器に入力し、Ｍサンプル遅延させ、比較判定回路に供給する。比較判定回路では、入力されたＭサンプル全て又は予め定められた数の瞬時振幅値が “０”以外かどうかを判定する。判定結果に基づき、Ｍサンプル全て又は予め定められた数の瞬時振幅値が“０”を検出した場合、“０”を検出した瞬間から所定時間、例えば、１ｍｓ間を無信号区間と判断し、１ｍｓ間“０”を出力する。それ以外の場合は“１”を出力する。この２値の情報がデータのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。このＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を積算器に供給し、積算器では“０”が入力されたとき、ピークファクタ閾値を変動させないようスイッチで制御する。そして、積算器出力に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。
【０００７】
上述した課題は、複数の複素ベースバンド信号に対し、この複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換をし、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する生成部と、マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値を算出し、検出幅内において最大となるピーク振幅値を検出するピーク検出部と、ピーク検出回路により算出されたピーク振幅値とピークファクタ閾値とを比較し、このピークファクタ閾値からの超過レベルを計算し、この超過レベルについてピーク振幅値で正規化した信号を出力する閾値比較部と、ピーク検出部と閾値比較部との処理遅延に相当するサンプル数だけ複数の複素ベースバンド信号を遅延させる第１の遅延器と、閾値比較部の出力と、第１の遅延器の出力を乗算する第１の乗算器と、この第１の乗算器の出力の帯域制限を行なうフィルターと、ピーク検出部と閾値比較部とフィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけマルチキャリア合成信号を遅延させる第２の遅延器と、ピーク検出部と閾値比較部とフィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ複素指数関数信号を遅延させる第３の遅延器と、フィルターの出力と第３の遅延器の出力とを乗じて周波数変換する第２の乗算器と、この第２の乗算器の出力を加算合成してピーク抑圧信号を生成する加算器と、第２の遅延器の出力から、ピーク抑圧信号を減算する減算器と、第２の遅延器の出力とＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、ピーク抑圧信号における瞬時電力をそれぞれ算出し、ＬＰＦでそれぞれ帯域制限を行った後に減算し、２つの信号における電力差分を算出する電力算出回路と、電力算出回路の出力を積算する積算器と、積算器出力とＰＦＲ（Ｐｅａｋ Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）初期値とを加算する加算器と、加算器出力と減算器出力におけるピークファクタ低減後の複素信号における瞬時振幅値をそれぞれ計算し、それらの振幅比較を行い、比較結果にピーク検出幅初期値を加算し、出力する振幅比較回路から構成されるピークファクタ低減装置により、達成できる。
また、無線信号処理を行うリモートラジオヘッド部と、ベースバンド信号処理部とから構成される基地局において、リモートラジオヘッド部は、ベースバンド信号処理部から出力されたベースバンド信号を帯域制限する第２のフィルターと、この第２のフィルターの出力から平均電力に対する瞬時電力を抑圧する前記に記したようなピークファクタ低減装置と、このピークファクタ低減装置の出力信号に、後段の電力増幅器における非線形成分を補償するデジタルプリディストーション回路と、このデジタルプリディストーション回路の出力を電力増幅する電力増幅器とから構成される基地局により、達成できる。
【０００８】
本発明の解決手段によると、
複数の複素ベースバンド信号に対し、前記複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する第１の生成部と、
前記マルチキャリア合成信号に対し、設定された検出幅におけるピーク振幅値と、設定されたピークファクタ閾値とを比較した結果を、前記複数の複素ベースバンド信号に乗算し、前記複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してピーク抑圧信号を生成する第２の生成部と、
前記第２の生成部の処理遅延に相当するサンプル数だけ前記マルチキャリア合成信号を遅延させる第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力から、前記第２の生成部が出力したピーク抑圧信号を減算して、出力信号を出力する減算器と、
前記第１の遅延器の出力と予め定められた振幅誤差目標値又はＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、前記ピーク抑圧信号との電力差分を出力する電力算出部と、
前記電力算出部の出力を積算処理し、前記複数の複素ベースバンド信号の無信号区間を表す無信号情報信号が入力され、該無信号情報信号が無信号区間を表す第１の値であるときに、現在のピークファクタ閾値を保持するために、出力を保持する積算器と、
前記積算器の出力に、予め定められたピークファクタ閾値の初期値を加算した値を、前記第２の生成部のピークファクタ閾値として設定する加算器と、
前記加算器からのピークフアクタ閾値と、前記減算器からの出力信号とを振幅比較した出力を、前記第２の生成部の前記検出幅として設定する振幅比較部と
を備えたピークファクタ低減装置が提供される。
【０００９】
また、本発明のひとつの態様によると、
上述のようなピークファクタ低減装置であって、
前記無信号情報信号は、基地局、基地局制御局、その他のベースバンド装置から、前記積算器に入力されること特徴とするピークファクタ低減装置を提供することができる。
また、本発明の他の態様によると、
上述のようなピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号に従い無信号区間を検出して無信号情報信号を作成し、前記積算器に前記無信号情報信号を出力する無信号検出部をさらに備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、無信号区間を有する入力信号においても、ＥＶＭ目標値内でピークファクタ低減処理することを可能とし、ピークファクタ要因の残留率低減を可能とするピークファクタ低減装置および基地局を提供することができる。本発明を適用することで、無信号区間を有する信号において、無信号区間から脱した後のＥＶＭ劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ピークファクタ低減装置の第１の実施の形態の回路ブロック図である。
【図２】ピークファクタ低減装置の第２の実施の形態の回路ブロック図である。
【図３】ピークファクタ低減装置の第３の実施の形態の回路ブロック図である。
【図４】積算器の回路ブロック図である。
【図５】無信号区間を示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報例である。
【図６】振幅判定回路の回路ブロック図である。
【図７】無信号区間検出回路の回路ブロック図である。
【図８】ピーク検出回路の回路ブロック図である。
【図９】閾値比較回路の回路ブロック図である。
【図１０】電力算出回路の回路ブロック図である。
【図１１】振幅比較回路の回路ブロック図である。
【図１２】ピークファクタ低減回路における入出力波形である。
【図１３】積算器内のスイッチによるピークファクタ閾値制御を示す図である。
【図１４】本実施の形態におけるシミュレーション波形である。
【図１５】ピークファクタ低減回路における振幅波形である。
【図１６】リモートラジオヘッド部の回路ブロック図である。
【図１７】無線システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、実施の形態を用い図面を参照しながら詳細に説明する。
１．実施の形態１
実施の形態１について、図１を参照して説明する。
図１は、ピークファクタ低減装置の回路ブロック図である。図１において、ピークファクタ低減装置１００Ａは、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）１０３、遅延器１０４、３台の遅延器１０５、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、電力算出回路１１１、積算器１１２、振幅比較回路１１４、複数の加算合成回路１１５−１、１１５−２、複数の乗算器１１６−１〜１１６−４、減算器１１７、加算器１１８を備える。なお、第１の生成部１５１は、例えば、乗算器１１６−１、加算合成回路１１５−１を含むことができ、入力信号からマルチキャリア合成信号Ｓｉｎを生成する。第２の生成部１５２は、例えば、遅延器１０４、乗算器１１６−２、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、遅延器１０５−１、乗算器１１６−３、加算合成回路１１５−２、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２を含むことができ、入力信号からピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。ピークファクタ低減装置１００Ａの入力は、入力信号、ＥＶＭ目標値、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）、ＰＦＲ（Ｐｅａｋ Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）初期閾値である。入力信号は、Ｉ、Ｑ成分を持つ複素信号である。ピークファクタ低減装置１００Ａの出力は、ピークファクタを低減された出力信号Ｓｏｕｔである。なお、以下の図面でブロック間の一点鎖線は、複数信号であることを意味する。
ピークファクタ低減装置１００Ａは、まず一様スペクトルを有する少なくとも１キャリア以上の複素ベースバンド信号に対し、乗算器１１６−１が、ＮＣＯ回路１０３によって発生した各ベースバンド信号に対応した周波数を有する複素指数関数を乗じ、周波数変換を行なった上で、加算合成回路１１５−１により、加算合成する。ピークファクタ低減装置１００Ａは、加算合成したマルチキャリア合成信号Ｓｉｎをピーク検出回路１０１へ入力する。ピーク検出回路１０１は、検出幅Ｎサンプル内での最大となる振幅値Ｖｐを検出する。閾値比較回路１０２は、予め設定された閾値レベルＶｔを超過したサンプルを検出し、ピーク振幅値Ｖｐにて正規化を行った後に出力する。乗算器１１６−２は、この閾値比較回路１０２出力と、処理に相当するＤ１サンプル数を遅延器１０４により遅延させた入力信号とを乗算し、ピーク成分を入力信号レベルに換算する。その後、ＦＩＬ回路１０７にて帯域制限を行なう。
乗算器１１６−３は、ＦＩＬ回路１０７の出力と、これら処理に相当するＤ２サンプル数を遅延器１０５−１により遅延させたＮＣＯ１０３出力である複素指数関数とを乗算し、加算合成回路１１５−２により加算合成を行うことでピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。そして、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延器１０５−２により遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒから、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを減算器１１７により減算する。以上の処理で、ピークファクタ低減装置１００Ａは、周波数帯域外スペクトラムを劣化させることなく、ピークファクタ低減したベースバンド信号Ｓｏｕｔを出力する。
図８は、ピーク検出回路の回路ブロック図である。
図８において、ピーク検出回路１０１は、瞬時電力計算回路３０１、遅延器３０２、最大値検出回路３０３、検出幅生成回路３０４、振幅変換回路３０５を備える。瞬時電力計算回路３０１は、実部と虚部の自乗和を取ることで、瞬時的な電力成分を生成する。遅延器３０２は、（Ｎ−１）段の遅延素子ｄｌｙで構成され、Ｎ本の信号として出力する。検出幅生成回路３０４は、入力された検出幅Ｎに基づいて、最大値を検出する検出幅を生成する。検出幅のタップ長は予め定められ、例えば、（Ｎ−３）／２とし、有効タップを“０”、無効タップを“１”で示す。配列の並びとしては、例えば、無効タップ数＋有効タップ数の順序で構成される。全タップ有効の場合、ＡＬＬ０、全タップ無効の場合、ＡＬＬ１となる。最大値検出回路３０３は、遅延器３０２の出力における連続したＮサンプルにおいて、検出幅生成回路３０４で生成した有効タップの示す検出幅内から最大値を検出する。そして、振幅変換回路３０５は、電力値に対し、平方根を取ることで、振幅値に変換し、振幅値Ｖｐとして出力する。
図１において、ピーク検出回路１０１より出力された振幅値Ｖｐは、閾値比較回路１０２にて、ピークファクタ閾値Ｖｔと閾値比較を行なう。
図９は、閾値比較回路の回路ブロック図である。
図９を参照して、閾値比較回路１０２を説明する。図９において、閾値比較回路１０２は、閾値比較回路３１１と、正規化回路３１２とを備える。閾値比較回路３１１は、ピーク検出回路１０１の出力値Ｖｐからピークファクタ閾値Ｖｔを減算し、負の出力を強制的に０へと変換する。正規化回路３１２は、閾値比較回路３１１の出力値をピーク振幅値Ｖｐにて正規化した値を出力する。
【００１３】
図１に戻って、ピークファクタ低減装置１００Ａは、閾値比較回路１０２の出力結果と、処理遅延に相当するＤ１サンプル数を遅延器１０４により遅延させた入力信号とを、乗算器１１６−２が乗算する。この結果、ピークファクタ低減装置１００Ａは、複素のピークパルス成分を出力する。その後、ＦＩＬ回路１０７は、帯域制限を行なう。ピークファクタ低減装置１００Ａは、ＦＩＬ回路１０７の出力と、上述した処理に相当するサンプル数を遅延器１０５−１により遅延させたＮＣＯ回路１０３出力とを、乗算器１１６−３により乗じ、加算器１１５−２により加算合成し、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。そして、ピークファクタ低減装置１００Ａは、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延器１０５−２により遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒから、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを減算器１１７により減算し、ピークファクタ低減後の出力信号Ｓｏｕｔを出力する。
図１２に、ピークファクタ低減装置１００Ａにおける入出力波形を示す。鎖線（ＰＦＲ前）がマルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒを示し、実線（ＰＦＲ後）がピークファクタ低減後の出力信号Ｓｏｕｔを示し、破線（ＰＦＲ閾値）がピークファクタ閾値Ｖｔを示す。
ここから、ピークファクタ低減装置１００Ａは、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒと、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを用いて、最適となるピークファクタ閾値Ｖｔを算出する。
図１０は、電力算出回路の回路ブロック図である。
図１０を参照して、電力算出回路１１１を説明する。図１０において、電力算出回路１１１は、２台の電力計算回路３２１−１、３２１−２と、電力計算回路３２２の出力に接続された２台のＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３２２−１、３２２−２と、加算器３２３とを備える。電力算出回路１１１は、乗算器１１６‐４による、マルチキャリア信号ＰＦＲｔｈｒとＥＶＭ目標値との乗算結果をＩｎ１の入力とする。ＥＶＭ目標値は、例えば、仕様で規定されたＥＶＭ規定のうち、ピークファクタ低減回路での劣化許容値を参照し設定することができる。電力算出回路１１１は、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒをＩｎ２の入力とする。電力算出回路１１１は、Ｉｎ１のＥＶＭ目標値内で低減可能な電力レベルと、Ｉｎ２の実際に低減するピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒの電力レベルを、それぞれ電力計算部３２１−１と３２１−２で算出する。電力算出回路１１１は、急峻なＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３２２−１、３２２−２をかけて電力レベルの帯域制限を行なう。ここで、複素信号を電力換算にする目的は、ＥＶＭの比較を行なうためである。
【００１４】
【数１】
【数２】
【数３】
【００１５】
まずＥＶＭ目標値ＥＶＭｔｇｔを乗算した、目標値内で低減可能な電力レベルのＥＶＭは、式（１）により算出する。式（１）において、Ｓはマルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒを示す。また、一般的なＥＶＭは式（２）により算出される。Ｓは式（１）同様、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒを示し、Ｅはピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを示す。式（２）をエラー成分Ｅについて解くことで、式（３）が算出される。これら式（１）および式（３）について、電力算出回路１１１は、加算器３２３で減算処理を行なう。
図４は、積算器の回路ブロック図である。
図４を参照して、積算器１１２を説明する。図４において、積算器１１２は、スイッチ（ＳＷ：Ｓｗｉｔｃｈ）２０１と、遅延器２０２とを備える。積算器１１２における入力情報は、電力算出回路１１１の出力信号をＩｎ、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延器１０５−３により遅延させたスケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）をＰｉｎとする。
図５に、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）を示す。スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）は、例えば、ベースバンド側より供給される信号であり、“０”及び“１”の２値から構成され、“０”が無信号区間に相当する。
再度図４に戻り、積算器１１２は、Ｓｗｉｔｃｈ２０１において、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）が“１”のとき、電力算出回路１１１の出力信号Ｉｎを出力する。このとき、電力算出回路１１１の後段の積算器１１２では、式（１）と式（３）の差分が“０”になるまで積算する。そのため、ピークファクタ低減装置１００Ａの動作直後は、正または負の傾きを持つが、次第に傾斜が緩やかになり、最終的には均衡を保つ。このとき、実際のＥＶＭが目標値と等しくなったことを示す。その一方で、積算器１１２は、Ｓｗｉｔｃｈ２０１において、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）が“０”のとき、そのまま“０”を出力する。このとき、電力算出回路１１１の後段の積算器１１２では、“０”が積算される。
図１３は、積算器内のスイッチによるピークファクタ閾値制御を示す図である。図１３に示すように、無信号区間の間は、前回までに積算されていた値がそのまま出力されるため、結果的にピークファクタ閾値をホールドする。
【００１６】
図１に戻って、加算器１１８は、積算器１１２の出力に、ピークファクタ閾値Ｖｔの初期値（ＰＦＲ初期閾値）を加算し、ピークファク閾値Ｖｔとして閾値比較回路１０２へフィードバックさせる。ＰＦＲ初期閾値は、例えば、電力増幅器におけるバックオフレベルを参照し、設定することができる。
図１１は、振幅比較回路の回路ブロック図である。
図１１を参照して、振幅比較回路１１４を説明する。図１１（Ａ）において、振幅比較回路１１４は、２台の瞬時振幅計算回路３３１−１、３３１−２と、振幅比較部３３２と、遅延器３３３と、セレクタ３３４と、加算器を備える。図１１（Ｂ）に示すように、振幅比較部３３２は、比較部３３５、否定３３６、利得３３７、加算器とを備える。２台の瞬時振幅計算回路３３１−１、３３１−２は、それぞれ、ピークファクタ閾値Ｖｔと、ピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの瞬時振幅値を算出する。その出力信号に対し、振幅比較部３３２は、２者の振幅比較を行なう。比較部３３５において、Ｉｎ１（Ｖｔ）とＩｎ２（Ｓｏｕｔ）の振幅値を比較し、ピークファクタ閾値Ｖｔのほうが低い場合には、“１”を出力し、そうでない場合は、“０”を出力する。否定３３６は、０と１とを入れ替える。利得３３７の値は、１より十分に小さい値とする。振幅比較部３３２の目的としては、ピークファクタ閾値Ｖｔの振幅値のほうが高い場合、現状のピーク検出幅の状態でも、ピークファクタ要因であるエラー成分を十分に検出しているため、ピークファクタの検出幅を広くすることで、ＥＶＭを緩和させる。その一方で、ピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの振幅値のほうが高い場合、振幅比較部３３２は、エラー成分の検出が不十分であるため、ピークファクタの検出幅を狭くする。セレクタ３３４は、初期処理では、初期値のピーク検出幅と振幅比較部３３２の出力とを加算する。以降は、検出幅のタップ数を遅延器３３３で遅延させて、フィードバックさせ、加算処理を行なう。そして、振幅比較回路１１４の出力に相当するピーク検出幅のタップ数を、ピーク検出回路１０１へ供給する。
以上のように、実施の形態１によれば、無信号区間のピークファクタ閾値を自動調整しないよう制御し、ＥＶＭ目標値内でピークファクタ低減を行うピークファクタ低減装置を実現することができる。
【００１７】
２．実施の形態２
図２は、ピークファクタ低減装置の第２の実施の形態の回路ブロック図である。
実施の形態２について、図２を参照して説明する。実施の形態２のピークファクタ低減手法は、実施の形態１と同等である。図２において、ピークファクタ低減装置１００Ｂは、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）１０３、遅延器１０４、２台の遅延器１０５−１、１０５−２、ＦＩＬ回路１０７、電力算出回路１１１、積算器１１２、振幅比較回路１１４、閾値判定回路１２１、複数の加算合成回路１１５−１、１１５−２、複数の乗算器１１６−１〜１１６‐４、減算器１１７、加算器１１８を備える。なお、第１の生成部１５１は、例えば、乗算器１１６−１、加算合成回路１１５−１を含むことができ、入力信号からマルチキャリア合成信号Ｓｉｎを生成する。第２の生成部１５２は、例えば、遅延器１０４、乗算器１１６−２、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、遅延器１０５−１、乗算器１１６−３、加算合成回路１１５−２、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２を含むことができ、入力信号からピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。ピークファクタ低減装置１００Ｂの入力は、入力信号、ＥＶＭ目標値、無信号閾値、ＰＦＲ閾値である。入力信号は、Ｉ、Ｑ成分を持つ複素信号である。ピークファクタ低減装置１００Ｂの出力は、ピークファクタを低減された出力信号である。
ピークファクタ低減装置１００Ｂは、振幅判定回路１２１により、無信号閾値と、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、閾値判定を行うことで無信号区間を検出し、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整しないよう制御を行なう。これを、図６を参照して、説明する。
図６は、振幅判定回路の回路ブロック図である。図６において、振幅判定回路１２１は、瞬時振幅計算器２１１と、比較部２１２とを備える。
図６において、瞬時振幅計算器２１１は、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒの瞬時振幅値を算出する。比較部２１２は、瞬時振幅計算器２１１の出力信号と入力情報である無信号閾値を用いて、閾値判定を行い、瞬時振幅計算器２１１の出力信号が無信号閾値以下のときは“０”を、それ以外の場合には“１”を出力する。この２値の情報が、図５に示すような、データのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。そして、この比較部２１２の出力情報をＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報として、積算器１１２に供給する。
【００１８】
３．実施の形態３
図３は、ピークファクタ低減装置の第３の実施の形態の回路ブロック図である。
実施の形態３について、図３を参照して説明する。ピークファクタ低減手法は、実施の形態１と同等である。図３において、ピークファクタ低減装置１００Ｃは、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）１０３、遅延器１０４、２台の遅延器１０５−１、１０５−２、ＦＩＬ回路１０７、電力算出回路１１１、積算器１１２、振幅比較回路１１４、無信号区間検出回路１３１、複数の加算合成回路１１５−１、１１５−２、複数の乗算器１１６−１〜１１６‐４、減算器１１７、加算器１１８を備える。なお、第１の生成部１５１は、例えば、乗算器１１６−１、加算合成回路１１５−１を含むことができ、入力信号からマルチキャリア合成信号Ｓｉｎを生成する。第２の生成部１５２は、例えば、遅延器１０４、乗算器１１６−２、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、遅延器１０５−１、乗算器１１６−３、加算合成回路１１５−２、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２を含むことができ、入力信号からピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。
ピークファクタ低減装置１００Ｃの入力は、入力信号、ＥＶＭ目標値、ＰＦＲ閾値である。入力信号は、Ｉ、Ｑ成分を持つ複素信号である。ピークファクタ低減装置１００Ｃの出力は、ピークファクタを低減された出力信号である。
ピークファクタ低減装置１００Ｃは、無信号区間検出回路１３１により、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、無信号区間を検出し、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整しないよう制御を行なう。これを、図７を参照して、説明する。
図７は、無信号区間検出回路の回路ブロック図である。図７において、無信号区間検出回路１３１は、瞬時振幅計算器２２１と、遅延器２２２、比較判定回路２２３とを備える。
図７において、瞬時振幅計算器２２１は、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒの瞬時振幅値を算出する。遅延器２２２は、（Ｍ−１）段の遅延素子ｄｌｙを備え、Ｍ本の信号として出力する。比較判定回路２２３は、連続したＭサンプル全ての瞬時振幅値が “０”以外かどうかを判定する。この判定結果に基づき、連続したＭサンプル全ての瞬時振幅値が“０”を検出した場合、“０”を検出した瞬間から所定期間、例えば、１ｍｓ間を無信号区間と判断し、１ｍｓ間“０”を出力する。それ以外の場合は“１”を出力する。この２値の情報が、図５に示すような、データのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。そして、この比較部２１２の出力情報をＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報として、積算器１１２に供給する。
【００１９】
４．シミュレーション
図１４は、本実施の形態におけるシミュレーション波形である。また、図１５は、ピークファクタ低減回路における振幅波形である。
図１４を参照して、本実施の形態（例、実施の形態３）と従来のピークファクタ低減装置におけるシミュレーション結果を説明する。図１４において、入力信号は、サンプリング周波数７．６８ＭＨｚの複素正規分布信号を４倍オーバーサンプルした、ＡＢＳを有する２キャリアのＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）信号である。図１４は、ベースバンドフィルタとして、ＬＴＥベースバンドフィルタ用に設計されたフィルターを用い、図１４（Ａ）に、ＥＶＭ目標値を５．０％としたときの、Ｇａｕｓｓ分布、ピークファクタ低減前、ピークファクタ低減後の従来技術を示し、図１４（Ｂ）に、ＥＶＭ目標値を５．０％としたときの、Ｇａｕｓｓ分布、ピークファクタ低減前、実施の形態３を適用したピークファクタ低減後におけるＣＣＤＦ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をプロットした。ＣＣＤＦ（相補累積分布関数）は、振幅レベルの発生確率を示し、縦軸がＣＣＤＦ、横軸が振幅である。図１４で、破線はＧａｕｓｓ分布、一点鎖線はピークファクタ低減前、実線は従来技術又は実施の形態３を適用したピークファクタ低減後のＣＣＤＦである。
図１４より、従来のピークファクタ低減装置は、ピークファクタ低減前後におけるＥＶＭが５．０４％であるのに対し、本実施の形態のピークファクタ低減装置におけるピークファクタ低減前後のＥＶＭは４．７０％であることが確認できる。これは、従来技術におけるピークファクタ低減装置は、図１５に示すように、ＡＢＳ区間にピークファクタ閾値の自動調整を行ったため、必要以上にピークファクタ閾値が低くなり、劣化が大きくなったためである。また、必要以上にピークファクタ閾値が低くなったために、ＡＢＳ検出区間から脱したときのＥＶＭ劣化が大きくなったためである。その結果として、ＥＶＭ目標値内でのピークファクタ低減を遂行できない又は、低減が十分でない。しかしながら、本実施の形態におけるピークファクタ低減装置は、ＡＢＳ区間におけるピークファクタ閾値調整を制御したため、従来技術よりもＥＶＭ劣化を軽減させることが出来た。従って、本発明におけるピークファクタ低減装置を適用することで、ピークファクタ低減前後のＥＶＭを改善することを実現できた。
以上、説明したように、上述した実施の形態１〜３では、無信号区間におけるピークファクタ閾値の自動調整機能を制御することで、所望のＥＶＭ値の範囲内でピークファクタ低減を可能とするピークファクタ低減装置を実現できた。
【００２０】
５．基地局、無線システム
図１６は、リモートラジオヘッド部の回路ブロック図である。
次に、図１６を参照して、ピークファクタ低減装置を用いた基地局を説明する。
図１６において、ＲＲＨ４０１は、ＢＢＦＩＬ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｆｉｌｔｅｒ）回路４１３、ピークファクタ低減装置（ＰＦＲ：Ｐｅａｋ Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）１００、ＤＰＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）回路４１２、送信アンプ（ＰＡＵ：Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｕｎｉｔ）４１１、低雑音アンプ（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４１５、ＢＢＦＩＬ回路４１６を備える。ＰＦＲ１００には、上述の各実施の形態のピークファクタ低減装置１００Ａ、１００Ｂ又は１００Ｃが用いられる。
送信系から説明する。ベースバンド信号処理部（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）より出力されたベースバンド信号について、ＢＢＦＩＬ回路４１４は、帯域制限を行なう。帯域制限された信号について、ＰＦＲ装置１００は、帯域外に歪み成分を発生させることなく、平均電力に対する瞬時電力を抑圧する。ＰＦＲ回路１００より出力された信号について、ＤＰＤ回路４１２は、後段の電力増幅器における非線形成分を補償する。電力増幅器の入出力特性は非線形であるため、ＤＰＤ回路４１２は、この逆特性を付加することで、電力増幅器における入出力特性をリニアにする。そのため、ＤＰＤ回路４１２は、電力増幅器の入出力特性と把握している必要があるため、ＰＡＵ４１１の出力をフィードバックさせ、電力増幅器の入出力特性を補正する。そして、ＰＡＵ４１１は、電力増幅を行ない、アンテナ端より伝送を行う。
受信系について、ＬＮＡ部４１５は、アンテナ端より受信した信号の電力増幅を行なう。その後、電力増幅された受信信号はＡＤ変換され、ＢＢＦＩＬ回路４１６は、帯域制限を行なう。帯域制限された受信信号について、ＲＲＨ４０１は、ベースバンド信号処理部へ供給する。
【００２１】
図１７は、無線システムのブロック図である。
次に、無線システムを説明する。図１７において、無線システムは、基地局４０４と端末４０３とを備える。また、複数の基地局が基地局制御装置により制御される。基地局４０４は、ＢＢＵ４０２と、ＲＲＨ４０１と、アンテナ４０５、４０６を備える。ＢＢＵ４０２は、ベースバンド信号処理を行なう。ＲＲＨ４０１は、ＲＦ信号処理を行なう。基地局４０４は、端末４０３と無線通信を行う。アンテナ４０５は、送信用アンテナである。アンテナ４０６は受信用アンテナである。
基地局４０４は、上述したピークファクタ低減装置をＲＲＨ４０１に備えている。基地局４０４は、その結果、無信号区間を有する入力信号においても、ＥＶＭ目標値内でピークファクタ低減処理を行なう。
【符号の説明】
【００２２】
１００…ピークファクタ低減装置、１０１…ピーク検出回路、１０２…閾値比較回路、１０３…ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）回路、１０４…遅延器Ｄ１、１０５…遅延器Ｄ２、１０７…ＦＩＬ回路、１１１…電力算出回路、１１２…積算器、１１４…振幅比較回路、１２１…振幅判定回路、１３１…無信号区間検出回路、２０１…Ｓｗｉｔｃｈ、２０２…遅延器、２１１…瞬時振幅計算器、２１２…比較部、２２１…瞬時振幅計算器、２２２…遅延器、２２３…比較判定回路、３０１…瞬時電力計算回路、３０２…遅延器、３０３…最大値検出回路、３０４…検出幅生成回路、３０５…振幅変換回路、３１１…閾値比較回路、３１２…正規化回路、３２１…瞬時電力計算器、３２２…ＬＰＦ回路、３３１…瞬時振幅計算回路、３３２…振幅比較部、３３３…遅延器、３３４…セレクタ、３３５…比較部、３３６…否定、３３７…利得、４０１…ＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）、４０２…ＢＢＵ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）、４０３…端末、４０４…基地局、４０５…送信専用アンテナ、４０６…受信専用アンテナ、４１１…ＰＡＵ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｕｎｉｔ）、４１２…ＤＰＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）、４１３…ＢＢＦＩＬ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｆｉｌｔｅｒ）回路、４１５…ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、４１６…ＢＢＦＩＬ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピークファクタ低減装置および基地局、無線システムに係り、特にＲＦ信号送信機等に適用することができる、無信号伝送区間を考慮したピークファクタ低減装置および基地局、無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の無線通信分野において、周波数利用効率を向上させるため、ベースバンド信号を互いに直交する各サブキャリアで変調して送信するＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式が重要視されている。ＯＦＤＭ信号は、正規分布に近い性質を持つことから、平均電力に対する瞬時電力比であるピークファクタ（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ）（またはクレストファクタともいう）が、ＣＤＭＡ等に比べて高くなる。このような信号を送信する場合、電力増幅器の入出力特性における線形性が十分に保たれていないと、送信周波数帯域外に非線形歪が発生する場合がある。この非線形歪は、他の無線システムに対する妨害波となる場合がある。
この妨害波の対策として、電力増幅器における動作点を下げて、飽和出力電力に対するバックオフを確保することで、送信周波数帯域外の非線形歪は改善される。しかし、ＯＦＤＭ方式のような、ピークファクタが大きい信号の場合、より大きなバックオフが必要となる。このため、ＲＦ信号送信機の送信電力効率が低下することになり、その結果、装置としての消費電力増大が懸念される場合がある。
このような課題を解決する方法として、例えば、次のような技術がある。
（１）電力増幅器の非線形歪を補償して、増幅器の動作範囲を拡大するプリディストーション、フィードフォワードといった歪補償技術、
（２）ベースバンド信号におけるピークファクタの発生を低減させる技術。
本発明は、特に、後者に関するものである。
後者を開示する文献として、特許文献１に記載されたピークファクタ低減装置が挙げられる。特許文献１のピークファクタ低減装置は、一様スペクトルを有する２種類の白色ベースバンド信号をそれぞれ実部、虚部とする複素入力信号を帯域制限する参照フィルターと、参照フィルターの伝播遅延に相当する時間だけ複素入力信号を遅延させる遅延器と、参照フィルター出力信号の振幅成分が設定値を超過した場合に超過分に比例する振幅を有する複素インパルス信号を出力する振幅制御部と、遅延器出力信号から振幅制御部出力信号を減算する減算器とから構成される。
また、特許文献２のピークファクタ低減装置は、一様スペクトルを有する少なくとも１キャリア以上の複素ベースバンド信号に対し、この複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換をし、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する生成部と、マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値を算出し、検出幅内において最大となるピーク振幅値を検出するピーク検出部と、ピーク検出回路により算出されたピーク振幅値とピークファクタ閾値とを比較し、このピークファクタ閾値からの超過レベルを計算し、この超過レベルについて前記ピーク振幅値で正規化した信号を出力する閾値比較部と、ピーク検出部と前記閾値比較部との処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複数の複素ベースバンド信号を遅延させる第１の遅延器と、閾値比較部の出力と前記第１の遅延器の出力を乗算する第１の乗算器と、この第１の乗算器の出力の帯域制限を行なうフィルター部と、ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ前記マルチキャリア合成信号を遅延させる第２の遅延器と、ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複素指数関数信号を遅延させる第３の遅延器と、フィルターの出力と前記第３の遅延器の出力とを乗じて周波数変換する第２の乗算器と、この第２の乗算器の出力を加算合成してピーク抑圧信号を生成する加算器と、第２の遅延器の出力から前記ピーク抑圧信号を減算する減算器と、第２の遅延器の出力とＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、前記ピーク抑圧信号との電力算出を行ない、差分を出力する電力算出部と、前記電力算出部の出力を積算処理する積算器と、積算器の出力に、ピークファクタ閾値の初期値を加算したピークファクタ閾値を算出する加算器と、前記ピークファクタ閾値と、前記減算器の出力を振幅比較し、検出幅を出力する振幅比較部から構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２４８２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１９１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたピークファクタ低減装置は、ピーク振幅をある閾値以下にする際の指標となるピークファクタ閾値Ｖｔが固定値であり、予めピークファクタ閾値Ｖｔを設定する必要がある。このとき、ピークファクタ閾値Ｖｔを低めに設定すると、ベクトル誤差の実効値（振幅誤差等）を示すＥＶＭ（Ｅｒｒｏｒ Ｖｅｃｔｏｒ Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が増加する。ＥＶＭの増加は、送信における信号品質の劣化を意味する。一方、ピークファクタ閾値Ｖｔの設定閾値を高めに設定すると、ＥＶＭは低いが、ピークファクタは大きくなり、電力増幅器への負担が大きくなる。つまり、ＥＶＭとピークファクタ閾値Ｖｔの設定は、トレードオフの関係にある。
多くの無線基地局において、ＥＶＭの許容値は標準規格により規定されているため、ＥＶＭ許容値を超過しない程度にピークファクタ閾値Ｖｔを低く設定することが好ましい。しかし、送信周波数帯域幅やマルチキャリア時の離調周波数など送波条件により、ピーク発生頻度が変わり、最適なピークファクタ閾値Ｖｔが変わる。またその値は、それら送波条件から一律には算出できない。
このような課題を解決するため、特許文献２に記載されたピークファクタ低減装置は、ピークファクタ低減装置に、ＥＶＭの目標値を設定することで、信号レベルに応じてピークファクタ閾値Ｖｔを自動調整する。これにより、送波条件が変化した場合であっても、ピークファクタ低減におけるＥＶＭを設定値通りにすることができた。
この特許文献２における更なる課題として、バースト波形のような無信号区間を有する信号を伝送する場合、電力増幅器への負荷の観点からピークファクタ閾値Ｖｔを低く設定する制御が必要となるが、必要以上にピークファクタ閾値Ｖｔを低下すると、無信号区間から脱したときの信号劣化が著しく大きくなる場合があるといった課題がある。とりわけ、現在、標準化団体である３ＧＰＰで議論協議中であるＡＢＳ（Ａｌｍｏｓｔ Ｂｌａｎｋ Ｓｕｂｆｒａｍｅ）を有する信号を伝送する場合、無信号区間が、例えばｍｓオーダで発生することから、前記課題が深刻となる。
本発明は、以上の点に鑑み、無信号区間を有する信号を伝送する場合においても、論理規模を増大せずに、ピーク相殺を完全又は十分にするピークファクタ低減装置および基地局、無線システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために為されたものである。ピークファクタ低減装置に、無信号区間を検出する回路を具備し、無信号区間におけるピークファクタ低減閾値Ｖｔを自動調整しないように制御する。これにより、無信号区間から脱したときの信号劣化を軽減することができる。
少なくとも１キャリア以上の複素ベースバンド信号に対し、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路によって発生した各ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数を乗じ、周波数変換を行った上、加算合成した信号Ｓｉｎをピーク検出回路へ入力する。ピーク検出回路では、連続するＮサンプル内での最大となる振幅値Ｖｐを検出する。閾値比較回路では、ピーク検出回路より出力された振幅値Ｖｐとピークファクタ閾値Ｖｔとを振幅比較し、ピークファクタ閾値Ｖｔからの超過レベルＶｐ−Ｖｔを計算し、ピーク検出回路出力値Ｖｐで正規化した信号を出力する。この閾値比較回路出力と上記処理に相当するＤ１サンプル数を遅延させた遅延器出力とを乗算し、ピーク成分を入力信号レベルに換算する。次に、この出力信号をＦＩＬ回路にて帯域制限を行ない、ＮＣＯ回路によって発生した出力信号を処理遅延に相当するＤ２サンプル分だけ遅延させた複素指数関数とを乗算し、加算合成を行うことでピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。そして、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理遅延に相当するＤ２サンプル分だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒと、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒとを減算する。この出力信号Ｓｏｕｔがピークファクタ低減後の複素信号である。
特許文献２（特に、図１３及びその説明箇所参照）では、上述で説明した処理に加え、ＥＶＭ目標値内で低減可能な最適となるピークファクタ閾値と、ピークの残留率を低減させるピーク検出幅の設定値を自動的に調整する機能をピークファクタ低減装置内に具備する。まず、電力算出器において、遅延器の出力信号ＰＦＲｔｈｒとＥＶＭ目標値とを乗算した、ＥＶＭ目標値内で低減可能な電力レベルと、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒである実際に低減する電力レベルとを減算し、差分を出力する。次に、積算器にて、差分値が”０”になるまで積算する。この差分が“０”となったとき、ピークファクタ低減における実際のＥＶＭが、目標値と等しくなったことを意味する。そして、積算器出力値に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。次に、振幅比較回路にて、ピークファクタ閾値Ｖｔとピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの瞬時振幅値を比較する。ピークファクタ閾値Ｖｔの方が高い場合、現状のピーク検出幅で十分にピークを検出できているため、ＥＶＭ緩和のために、ピーク検出幅を広くするようフィードバックさせる。その一方で、ピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの方が高い場合は、ピークの相殺が不十分である可能性があるため、ピークの検出幅を狭くするようにフィードバックさせる。この比較結果を基に、ピーク検出幅を調整し、出力結果をピーク検出幅Ｎとしてピーク検出回路へ供給する。
【０００６】
本発明は、上述で説明した処理・構成に加え、入力信号における無信号区間を検出し、無信号区間のピークファクタ閾値Ｖｔを自動調整しないよう制御することを可能にしたピークファクタ低減装置である。入力信号における無信号区間を検出することに関して、無信号区間があるかどうかを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報をベースバンド側から入力させる手法と、ピークファクタ装置内で検出する手法の２種がある。
前者は、例えば３ＧＰＰで規格化されているＡＢＳであれば、基地局はＡＢＳパターンに従いＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇを行うことから、そのＡＢＳパターンをそのままピークファクタ低減装置へ入力すればよい。これ以外のケースでは、Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に従い、ベースバンド回路内で、データのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を生成し、ピークファクタ低減装置へ入力する。このＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を積算器に供給し、積算器では“０”が入力されたとき、ピークファクタ閾値を変動させないようスイッチで制御する。そして、積算器出力に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。
次に、後者のピークファクタ装置内で入力信号における無信号区間を検出する手法について説明する。ピークファクタ装置内で入力信号における無信号区間を検出する手法として、マルチキャリア合成信号ＳｉｎをＤ２サンプル分だけ遅延された信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、入力信号における無信号区間を検出する。振幅判定回路において、遅延器の出力信号ＰＦＲｔｈｒにおける瞬時振幅値を算出する。この瞬時振幅値が、予め設定した無信号閾値以下かどうかを判定し、無信号閾値以下のときは、“０”を、それ以外の場合には“１”を出力する。この２値の情報がデータのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。このＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を積算器に供給し、積算器では“０”が入力されたとき、ピークファクタ閾値を変動させないようスイッチで制御する。そして、積算器出力に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。
ピークファクタ装置内で入力信号における無信号区間を検出する２つ目の手法として、前記同様、マルチキャリア合成信号ＳｉｎをＤ２サンプル分だけ遅延された信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、入力信号における無信号区間を検出する。無信号区間検出回路において、遅延器の出力信号ＰＦＲｔｈｒにおける瞬時振幅値を算出する。次に瞬時振幅値を遅延器に入力し、Ｍサンプル遅延させ、比較判定回路に供給する。比較判定回路では、入力されたＭサンプル全て又は予め定められた数の瞬時振幅値が “０”以外かどうかを判定する。判定結果に基づき、Ｍサンプル全て又は予め定められた数の瞬時振幅値が“０”を検出した場合、“０”を検出した瞬間から所定時間、例えば、１ｍｓ間を無信号区間と判断し、１ｍｓ間“０”を出力する。それ以外の場合は“１”を出力する。この２値の情報がデータのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。このＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報を積算器に供給し、積算器では“０”が入力されたとき、ピークファクタ閾値を変動させないようスイッチで制御する。そして、積算器出力に、ピークファクタの初期値を加算したピークファクタ閾値Ｖｔを閾値比較回路へフィードバックさせる。
【０００７】
上述した課題は、複数の複素ベースバンド信号に対し、この複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換をし、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する生成部と、マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値を算出し、検出幅内において最大となるピーク振幅値を検出するピーク検出部と、ピーク検出回路により算出されたピーク振幅値とピークファクタ閾値とを比較し、このピークファクタ閾値からの超過レベルを計算し、この超過レベルについてピーク振幅値で正規化した信号を出力する閾値比較部と、ピーク検出部と閾値比較部との処理遅延に相当するサンプル数だけ複数の複素ベースバンド信号を遅延させる第１の遅延器と、閾値比較部の出力と、第１の遅延器の出力を乗算する第１の乗算器と、この第１の乗算器の出力の帯域制限を行なうフィルターと、ピーク検出部と閾値比較部とフィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけマルチキャリア合成信号を遅延させる第２の遅延器と、ピーク検出部と閾値比較部とフィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ複素指数関数信号を遅延させる第３の遅延器と、フィルターの出力と第３の遅延器の出力とを乗じて周波数変換する第２の乗算器と、この第２の乗算器の出力を加算合成してピーク抑圧信号を生成する加算器と、第２の遅延器の出力から、ピーク抑圧信号を減算する減算器と、第２の遅延器の出力とＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、ピーク抑圧信号における瞬時電力をそれぞれ算出し、ＬＰＦでそれぞれ帯域制限を行った後に減算し、２つの信号における電力差分を算出する電力算出回路と、電力算出回路の出力を積算する積算器と、積算器出力とＰＦＲ（Ｐｅａｋ Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）初期値とを加算する加算器と、加算器出力と減算器出力におけるピークファクタ低減後の複素信号における瞬時振幅値をそれぞれ計算し、それらの振幅比較を行い、比較結果にピーク検出幅初期値を加算し、出力する振幅比較回路から構成されるピークファクタ低減装置により、達成できる。
また、無線信号処理を行うリモートラジオヘッド部と、ベースバンド信号処理部とから構成される基地局において、リモートラジオヘッド部は、ベースバンド信号処理部から出力されたベースバンド信号を帯域制限する第２のフィルターと、この第２のフィルターの出力から平均電力に対する瞬時電力を抑圧する前記に記したようなピークファクタ低減装置と、このピークファクタ低減装置の出力信号に、後段の電力増幅器における非線形成分を補償するデジタルプリディストーション回路と、このデジタルプリディストーション回路の出力を電力増幅する電力増幅器とから構成される基地局により、達成できる。
【０００８】
本発明の解決手段によると、
複数の複素ベースバンド信号に対し、前記複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する第１の生成部と、
前記マルチキャリア合成信号に対し、設定された検出幅におけるピーク振幅値と、設定されたピークファクタ閾値とを比較した結果を、前記複数の複素ベースバンド信号に乗算し、前記複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してピーク抑圧信号を生成する第２の生成部と、
前記第２の生成部の処理遅延に相当するサンプル数だけ前記マルチキャリア合成信号を遅延させる第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力から、前記第２の生成部が出力したピーク抑圧信号を減算して、出力信号を出力する減算器と、
前記第１の遅延器の出力と予め定められた振幅誤差目標値又はＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、前記ピーク抑圧信号との電力差分を出力する電力算出部と、
前記電力算出部の出力を積算処理し、前記複数の複素ベースバンド信号の無信号区間を表す無信号情報信号が入力され、該無信号情報信号が無信号区間を表す第１の値であるときに、現在のピークファクタ閾値を保持するために、出力を保持する積算器と、
前記積算器の出力に、予め定められたピークファクタ閾値の初期値を加算した値を、前記第２の生成部のピークファクタ閾値として設定する加算器と、
前記加算器からのピークフアクタ閾値と、前記減算器からの出力信号とを振幅比較した出力を、前記第２の生成部の前記検出幅として設定する振幅比較部と
を備えたピークファクタ低減装置が提供される。
【０００９】
また、本発明のひとつの態様によると、
上述のようなピークファクタ低減装置であって、
前記無信号情報信号は、基地局、基地局制御局、その他のベースバンド装置から、前記積算器に入力されること特徴とするピークファクタ低減装置を提供することができる。
また、本発明の他の態様によると、
上述のようなピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号に従い無信号区間を検出して無信号情報信号を作成し、前記積算器に前記無信号情報信号を出力する無信号検出部をさらに備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、無信号区間を有する入力信号においても、ＥＶＭ目標値内でピークファクタ低減処理することを可能とし、ピークファクタ要因の残留率低減を可能とするピークファクタ低減装置および基地局を提供することができる。本発明を適用することで、無信号区間を有する信号において、無信号区間から脱した後のＥＶＭ劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ピークファクタ低減装置の第１の実施の形態の回路ブロック図である。
【図２】ピークファクタ低減装置の第２の実施の形態の回路ブロック図である。
【図３】ピークファクタ低減装置の第３の実施の形態の回路ブロック図である。
【図４】積算器の回路ブロック図である。
【図５】無信号区間を示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報例である。
【図６】振幅判定回路の回路ブロック図である。
【図７】無信号区間検出回路の回路ブロック図である。
【図８】ピーク検出回路の回路ブロック図である。
【図９】閾値比較回路の回路ブロック図である。
【図１０】電力算出回路の回路ブロック図である。
【図１１】振幅比較回路の回路ブロック図である。
【図１２】ピークファクタ低減回路における入出力波形である。
【図１３】積算器内のスイッチによるピークファクタ閾値制御を示す図である。
【図１４】本実施の形態におけるシミュレーション波形である。
【図１５】ピークファクタ低減回路における振幅波形である。
【図１６】リモートラジオヘッド部の回路ブロック図である。
【図１７】無線システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、実施の形態を用い図面を参照しながら詳細に説明する。
１．実施の形態１
実施の形態１について、図１を参照して説明する。
図１は、ピークファクタ低減装置の回路ブロック図である。図１において、ピークファクタ低減装置１００Ａは、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）１０３、遅延器１０４、３台の遅延器１０５、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、電力算出回路１１１、積算器１１２、振幅比較回路１１４、複数の加算合成回路１１５−１、１１５−２、複数の乗算器１１６−１〜１１６−４、減算器１１７、加算器１１８を備える。なお、第１の生成部１５１は、例えば、乗算器１１６−１、加算合成回路１１５−１を含むことができ、入力信号からマルチキャリア合成信号Ｓｉｎを生成する。第２の生成部１５２は、例えば、遅延器１０４、乗算器１１６−２、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、遅延器１０５−１、乗算器１１６−３、加算合成回路１１５−２、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２を含むことができ、入力信号からピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。ピークファクタ低減装置１００Ａの入力は、入力信号、ＥＶＭ目標値、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）、ＰＦＲ（Ｐｅａｋ Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）初期閾値である。入力信号は、Ｉ、Ｑ成分を持つ複素信号である。ピークファクタ低減装置１００Ａの出力は、ピークファクタを低減された出力信号Ｓｏｕｔである。なお、以下の図面でブロック間の一点鎖線は、複数信号であることを意味する。
ピークファクタ低減装置１００Ａは、まず一様スペクトルを有する少なくとも１キャリア以上の複素ベースバンド信号に対し、乗算器１１６−１が、ＮＣＯ回路１０３によって発生した各ベースバンド信号に対応した周波数を有する複素指数関数を乗じ、周波数変換を行なった上で、加算合成回路１１５−１により、加算合成する。ピークファクタ低減装置１００Ａは、加算合成したマルチキャリア合成信号Ｓｉｎをピーク検出回路１０１へ入力する。ピーク検出回路１０１は、検出幅Ｎサンプル内での最大となる振幅値Ｖｐを検出する。閾値比較回路１０２は、予め設定された閾値レベルＶｔを超過したサンプルを検出し、ピーク振幅値Ｖｐにて正規化を行った後に出力する。乗算器１１６−２は、この閾値比較回路１０２出力と、処理に相当するＤ１サンプル数を遅延器１０４により遅延させた入力信号とを乗算し、ピーク成分を入力信号レベルに換算する。その後、ＦＩＬ回路１０７にて帯域制限を行なう。
乗算器１１６−３は、ＦＩＬ回路１０７の出力と、これら処理に相当するＤ２サンプル数を遅延器１０５−１により遅延させたＮＣＯ１０３出力である複素指数関数とを乗算し、加算合成回路１１５−２により加算合成を行うことでピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。そして、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延器１０５−２により遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒから、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを減算器１１７により減算する。以上の処理で、ピークファクタ低減装置１００Ａは、周波数帯域外スペクトラムを劣化させることなく、ピークファクタ低減したベースバンド信号Ｓｏｕｔを出力する。
図８は、ピーク検出回路の回路ブロック図である。
図８において、ピーク検出回路１０１は、瞬時電力計算回路３０１、遅延器３０２、最大値検出回路３０３、検出幅生成回路３０４、振幅変換回路３０５を備える。瞬時電力計算回路３０１は、実部と虚部の自乗和を取ることで、瞬時的な電力成分を生成する。遅延器３０２は、（Ｎ−１）段の遅延素子ｄｌｙで構成され、Ｎ本の信号として出力する。検出幅生成回路３０４は、入力された検出幅Ｎに基づいて、最大値を検出する検出幅を生成する。検出幅のタップ長は予め定められ、例えば、（Ｎ−３）／２とし、有効タップを“０”、無効タップを“１”で示す。配列の並びとしては、例えば、無効タップ数＋有効タップ数の順序で構成される。全タップ有効の場合、ＡＬＬ０、全タップ無効の場合、ＡＬＬ１となる。最大値検出回路３０３は、遅延器３０２の出力における連続したＮサンプルにおいて、検出幅生成回路３０４で生成した有効タップの示す検出幅内から最大値を検出する。そして、振幅変換回路３０５は、電力値に対し、平方根を取ることで、振幅値に変換し、振幅値Ｖｐとして出力する。
図１において、ピーク検出回路１０１より出力された振幅値Ｖｐは、閾値比較回路１０２にて、ピークファクタ閾値Ｖｔと閾値比較を行なう。
図９は、閾値比較回路の回路ブロック図である。
図９を参照して、閾値比較回路１０２を説明する。図９において、閾値比較回路１０２は、閾値比較回路３１１と、正規化回路３１２とを備える。閾値比較回路３１１は、ピーク検出回路１０１の出力値Ｖｐからピークファクタ閾値Ｖｔを減算し、負の出力を強制的に０へと変換する。正規化回路３１２は、閾値比較回路３１１の出力値をピーク振幅値Ｖｐにて正規化した値を出力する。
【００１３】
図１に戻って、ピークファクタ低減装置１００Ａは、閾値比較回路１０２の出力結果と、処理遅延に相当するＤ１サンプル数を遅延器１０４により遅延させた入力信号とを、乗算器１１６−２が乗算する。この結果、ピークファクタ低減装置１００Ａは、複素のピークパルス成分を出力する。その後、ＦＩＬ回路１０７は、帯域制限を行なう。ピークファクタ低減装置１００Ａは、ＦＩＬ回路１０７の出力と、上述した処理に相当するサンプル数を遅延器１０５−１により遅延させたＮＣＯ回路１０３出力とを、乗算器１１６−３により乗じ、加算器１１５−２により加算合成し、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。そして、ピークファクタ低減装置１００Ａは、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延器１０５−２により遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒから、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを減算器１１７により減算し、ピークファクタ低減後の出力信号Ｓｏｕｔを出力する。
図１２に、ピークファクタ低減装置１００Ａにおける入出力波形を示す。鎖線（ＰＦＲ前）がマルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒを示し、実線（ＰＦＲ後）がピークファクタ低減後の出力信号Ｓｏｕｔを示し、破線（ＰＦＲ閾値）がピークファクタ閾値Ｖｔを示す。
ここから、ピークファクタ低減装置１００Ａは、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒと、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを用いて、最適となるピークファクタ閾値Ｖｔを算出する。
図１０は、電力算出回路の回路ブロック図である。
図１０を参照して、電力算出回路１１１を説明する。図１０において、電力算出回路１１１は、２台の電力計算回路３２１−１、３２１−２と、電力計算回路３２２の出力に接続された２台のＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３２２−１、３２２−２と、加算器３２３とを備える。電力算出回路１１１は、乗算器１１６‐４による、マルチキャリア信号ＰＦＲｔｈｒとＥＶＭ目標値との乗算結果をＩｎ１の入力とする。ＥＶＭ目標値は、例えば、仕様で規定されたＥＶＭ規定のうち、ピークファクタ低減回路での劣化許容値を参照し設定することができる。電力算出回路１１１は、ピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒをＩｎ２の入力とする。電力算出回路１１１は、Ｉｎ１のＥＶＭ目標値内で低減可能な電力レベルと、Ｉｎ２の実際に低減するピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒの電力レベルを、それぞれ電力計算部３２１−１と３２１−２で算出する。電力算出回路１１１は、急峻なＬＰＦ（Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３２２−１、３２２−２をかけて電力レベルの帯域制限を行なう。ここで、複素信号を電力換算にする目的は、ＥＶＭの比較を行なうためである。
【００１４】
【数１】
【数２】
【数３】
【００１５】
まずＥＶＭ目標値ＥＶＭｔｇｔを乗算した、目標値内で低減可能な電力レベルのＥＶＭは、式（１）により算出する。式（１）において、Ｓはマルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒを示す。また、一般的なＥＶＭは式（２）により算出される。Ｓは式（１）同様、マルチキャリア合成信号Ｓｉｎに対し、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延させた信号ＰＦＲｔｈｒを示し、Ｅはピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを示す。式（２）をエラー成分Ｅについて解くことで、式（３）が算出される。これら式（１）および式（３）について、電力算出回路１１１は、加算器３２３で減算処理を行なう。
図４は、積算器の回路ブロック図である。
図４を参照して、積算器１１２を説明する。図４において、積算器１１２は、スイッチ（ＳＷ：Ｓｗｉｔｃｈ）２０１と、遅延器２０２とを備える。積算器１１２における入力情報は、電力算出回路１１１の出力信号をＩｎ、処理に相当するＤ２サンプル数だけ遅延器１０５−３により遅延させたスケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）をＰｉｎとする。
図５に、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）を示す。スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）は、例えば、ベースバンド側より供給される信号であり、“０”及び“１”の２値から構成され、“０”が無信号区間に相当する。
再度図４に戻り、積算器１１２は、Ｓｗｉｔｃｈ２０１において、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）が“１”のとき、電力算出回路１１１の出力信号Ｉｎを出力する。このとき、電力算出回路１１１の後段の積算器１１２では、式（１）と式（３）の差分が“０”になるまで積算する。そのため、ピークファクタ低減装置１００Ａの動作直後は、正または負の傾きを持つが、次第に傾斜が緩やかになり、最終的には均衡を保つ。このとき、実際のＥＶＭが目標値と等しくなったことを示す。その一方で、積算器１１２は、Ｓｗｉｔｃｈ２０１において、スケジューリングパターン（Ｐ＿Ｓ）が“０”のとき、そのまま“０”を出力する。このとき、電力算出回路１１１の後段の積算器１１２では、“０”が積算される。
図１３は、積算器内のスイッチによるピークファクタ閾値制御を示す図である。図１３に示すように、無信号区間の間は、前回までに積算されていた値がそのまま出力されるため、結果的にピークファクタ閾値をホールドする。
【００１６】
図１に戻って、加算器１１８は、積算器１１２の出力に、ピークファクタ閾値Ｖｔの初期値（ＰＦＲ初期閾値）を加算し、ピークファク閾値Ｖｔとして閾値比較回路１０２へフィードバックさせる。ＰＦＲ初期閾値は、例えば、電力増幅器におけるバックオフレベルを参照し、設定することができる。
図１１は、振幅比較回路の回路ブロック図である。
図１１を参照して、振幅比較回路１１４を説明する。図１１（Ａ）において、振幅比較回路１１４は、２台の瞬時振幅計算回路３３１−１、３３１−２と、振幅比較部３３２と、遅延器３３３と、セレクタ３３４と、加算器を備える。図１１（Ｂ）に示すように、振幅比較部３３２は、比較部３３５、否定３３６、利得３３７、加算器とを備える。２台の瞬時振幅計算回路３３１−１、３３１−２は、それぞれ、ピークファクタ閾値Ｖｔと、ピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの瞬時振幅値を算出する。その出力信号に対し、振幅比較部３３２は、２者の振幅比較を行なう。比較部３３５において、Ｉｎ１（Ｖｔ）とＩｎ２（Ｓｏｕｔ）の振幅値を比較し、ピークファクタ閾値Ｖｔのほうが低い場合には、“１”を出力し、そうでない場合は、“０”を出力する。否定３３６は、０と１とを入れ替える。利得３３７の値は、１より十分に小さい値とする。振幅比較部３３２の目的としては、ピークファクタ閾値Ｖｔの振幅値のほうが高い場合、現状のピーク検出幅の状態でも、ピークファクタ要因であるエラー成分を十分に検出しているため、ピークファクタの検出幅を広くすることで、ＥＶＭを緩和させる。その一方で、ピークファクタ低減後の信号Ｓｏｕｔの振幅値のほうが高い場合、振幅比較部３３２は、エラー成分の検出が不十分であるため、ピークファクタの検出幅を狭くする。セレクタ３３４は、初期処理では、初期値のピーク検出幅と振幅比較部３３２の出力とを加算する。以降は、検出幅のタップ数を遅延器３３３で遅延させて、フィードバックさせ、加算処理を行なう。そして、振幅比較回路１１４の出力に相当するピーク検出幅のタップ数を、ピーク検出回路１０１へ供給する。
以上のように、実施の形態１によれば、無信号区間のピークファクタ閾値を自動調整しないよう制御し、ＥＶＭ目標値内でピークファクタ低減を行うピークファクタ低減装置を実現することができる。
【００１７】
２．実施の形態２
図２は、ピークファクタ低減装置の第２の実施の形態の回路ブロック図である。
実施の形態２について、図２を参照して説明する。実施の形態２のピークファクタ低減手法は、実施の形態１と同等である。図２において、ピークファクタ低減装置１００Ｂは、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）１０３、遅延器１０４、２台の遅延器１０５−１、１０５−２、ＦＩＬ回路１０７、電力算出回路１１１、積算器１１２、振幅比較回路１１４、閾値判定回路１２１、複数の加算合成回路１１５−１、１１５−２、複数の乗算器１１６−１〜１１６‐４、減算器１１７、加算器１１８を備える。なお、第１の生成部１５１は、例えば、乗算器１１６−１、加算合成回路１１５−１を含むことができ、入力信号からマルチキャリア合成信号Ｓｉｎを生成する。第２の生成部１５２は、例えば、遅延器１０４、乗算器１１６−２、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、遅延器１０５−１、乗算器１１６−３、加算合成回路１１５−２、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２を含むことができ、入力信号からピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。ピークファクタ低減装置１００Ｂの入力は、入力信号、ＥＶＭ目標値、無信号閾値、ＰＦＲ閾値である。入力信号は、Ｉ、Ｑ成分を持つ複素信号である。ピークファクタ低減装置１００Ｂの出力は、ピークファクタを低減された出力信号である。
ピークファクタ低減装置１００Ｂは、振幅判定回路１２１により、無信号閾値と、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、閾値判定を行うことで無信号区間を検出し、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整しないよう制御を行なう。これを、図６を参照して、説明する。
図６は、振幅判定回路の回路ブロック図である。図６において、振幅判定回路１２１は、瞬時振幅計算器２１１と、比較部２１２とを備える。
図６において、瞬時振幅計算器２１１は、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒの瞬時振幅値を算出する。比較部２１２は、瞬時振幅計算器２１１の出力信号と入力情報である無信号閾値を用いて、閾値判定を行い、瞬時振幅計算器２１１の出力信号が無信号閾値以下のときは“０”を、それ以外の場合には“１”を出力する。この２値の情報が、図５に示すような、データのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。そして、この比較部２１２の出力情報をＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報として、積算器１１２に供給する。
【００１８】
３．実施の形態３
図３は、ピークファクタ低減装置の第３の実施の形態の回路ブロック図である。
実施の形態３について、図３を参照して説明する。ピークファクタ低減手法は、実施の形態１と同等である。図３において、ピークファクタ低減装置１００Ｃは、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２、ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）１０３、遅延器１０４、２台の遅延器１０５−１、１０５−２、ＦＩＬ回路１０７、電力算出回路１１１、積算器１１２、振幅比較回路１１４、無信号区間検出回路１３１、複数の加算合成回路１１５−１、１１５−２、複数の乗算器１１６−１〜１１６‐４、減算器１１７、加算器１１８を備える。なお、第１の生成部１５１は、例えば、乗算器１１６−１、加算合成回路１１５−１を含むことができ、入力信号からマルチキャリア合成信号Ｓｉｎを生成する。第２の生成部１５２は、例えば、遅延器１０４、乗算器１１６−２、ＦＩＬ（Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０７、遅延器１０５−１、乗算器１１６−３、加算合成回路１１５−２、ピーク検出回路１０１、閾値比較回路１０２を含むことができ、入力信号からピーク抑圧信号ＰＦＲｅｒｒを生成する。
ピークファクタ低減装置１００Ｃの入力は、入力信号、ＥＶＭ目標値、ＰＦＲ閾値である。入力信号は、Ｉ、Ｑ成分を持つ複素信号である。ピークファクタ低減装置１００Ｃの出力は、ピークファクタを低減された出力信号である。
ピークファクタ低減装置１００Ｃは、無信号区間検出回路１３１により、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒを用いて、無信号区間を検出し、無信号区間におけるピークファクタ閾値を自動調整しないよう制御を行なう。これを、図７を参照して、説明する。
図７は、無信号区間検出回路の回路ブロック図である。図７において、無信号区間検出回路１３１は、瞬時振幅計算器２２１と、遅延器２２２、比較判定回路２２３とを備える。
図７において、瞬時振幅計算器２２１は、マルチキャリア合成信号ＰＦＲｔｈｒの瞬時振幅値を算出する。遅延器２２２は、（Ｍ−１）段の遅延素子ｄｌｙを備え、Ｍ本の信号として出力する。比較判定回路２２３は、連続したＭサンプル全ての瞬時振幅値が “０”以外かどうかを判定する。この判定結果に基づき、連続したＭサンプル全ての瞬時振幅値が“０”を検出した場合、“０”を検出した瞬間から所定期間、例えば、１ｍｓ間を無信号区間と判断し、１ｍｓ間“０”を出力する。それ以外の場合は“１”を出力する。この２値の情報が、図５に示すような、データのＯＮ／ＯＦＦを示すＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報に相当する。そして、この比較部２１２の出力情報をＳｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報として、積算器１１２に供給する。
【００１９】
４．シミュレーション
図１４は、本実施の形態におけるシミュレーション波形である。また、図１５は、ピークファクタ低減回路における振幅波形である。
図１４を参照して、本実施の形態（例、実施の形態３）と従来のピークファクタ低減装置におけるシミュレーション結果を説明する。図１４において、入力信号は、サンプリング周波数７．６８ＭＨｚの複素正規分布信号を４倍オーバーサンプルした、ＡＢＳを有する２キャリアのＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）信号である。図１４は、ベースバンドフィルタとして、ＬＴＥベースバンドフィルタ用に設計されたフィルターを用い、図１４（Ａ）に、ＥＶＭ目標値を５．０％としたときの、Ｇａｕｓｓ分布、ピークファクタ低減前、ピークファクタ低減後の従来技術を示し、図１４（Ｂ）に、ＥＶＭ目標値を５．０％としたときの、Ｇａｕｓｓ分布、ピークファクタ低減前、実施の形態３を適用したピークファクタ低減後におけるＣＣＤＦ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をプロットした。ＣＣＤＦ（相補累積分布関数）は、振幅レベルの発生確率を示し、縦軸がＣＣＤＦ、横軸が振幅である。図１４で、破線はＧａｕｓｓ分布、一点鎖線はピークファクタ低減前、実線は従来技術又は実施の形態３を適用したピークファクタ低減後のＣＣＤＦである。
図１４より、従来のピークファクタ低減装置は、ピークファクタ低減前後におけるＥＶＭが５．０４％であるのに対し、本実施の形態のピークファクタ低減装置におけるピークファクタ低減前後のＥＶＭは４．７０％であることが確認できる。これは、従来技術におけるピークファクタ低減装置は、図１５に示すように、ＡＢＳ区間にピークファクタ閾値の自動調整を行ったため、必要以上にピークファクタ閾値が低くなり、劣化が大きくなったためである。また、必要以上にピークファクタ閾値が低くなったために、ＡＢＳ検出区間から脱したときのＥＶＭ劣化が大きくなったためである。その結果として、ＥＶＭ目標値内でのピークファクタ低減を遂行できない又は、低減が十分でない。しかしながら、本実施の形態におけるピークファクタ低減装置は、ＡＢＳ区間におけるピークファクタ閾値調整を制御したため、従来技術よりもＥＶＭ劣化を軽減させることが出来た。従って、本発明におけるピークファクタ低減装置を適用することで、ピークファクタ低減前後のＥＶＭを改善することを実現できた。
以上、説明したように、上述した実施の形態１〜３では、無信号区間におけるピークファクタ閾値の自動調整機能を制御することで、所望のＥＶＭ値の範囲内でピークファクタ低減を可能とするピークファクタ低減装置を実現できた。
【００２０】
５．基地局、無線システム
図１６は、リモートラジオヘッド部の回路ブロック図である。
次に、図１６を参照して、ピークファクタ低減装置を用いた基地局を説明する。
図１６において、ＲＲＨ４０１は、ＢＢＦＩＬ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｆｉｌｔｅｒ）回路４１３、ピークファクタ低減装置（ＰＦＲ：Ｐｅａｋ Ｆａｃｔｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）１００、ＤＰＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）回路４１２、送信アンプ（ＰＡＵ：Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｕｎｉｔ）４１１、低雑音アンプ（ＬＮＡ：Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４１５、ＢＢＦＩＬ回路４１６を備える。ＰＦＲ１００には、上述の各実施の形態のピークファクタ低減装置１００Ａ、１００Ｂ又は１００Ｃが用いられる。
送信系から説明する。ベースバンド信号処理部（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）より出力されたベースバンド信号について、ＢＢＦＩＬ回路４１４は、帯域制限を行なう。帯域制限された信号について、ＰＦＲ装置１００は、帯域外に歪み成分を発生させることなく、平均電力に対する瞬時電力を抑圧する。ＰＦＲ回路１００より出力された信号について、ＤＰＤ回路４１２は、後段の電力増幅器における非線形成分を補償する。電力増幅器の入出力特性は非線形であるため、ＤＰＤ回路４１２は、この逆特性を付加することで、電力増幅器における入出力特性をリニアにする。そのため、ＤＰＤ回路４１２は、電力増幅器の入出力特性と把握している必要があるため、ＰＡＵ４１１の出力をフィードバックさせ、電力増幅器の入出力特性を補正する。そして、ＰＡＵ４１１は、電力増幅を行ない、アンテナ端より伝送を行う。
受信系について、ＬＮＡ部４１５は、アンテナ端より受信した信号の電力増幅を行なう。その後、電力増幅された受信信号はＡＤ変換され、ＢＢＦＩＬ回路４１６は、帯域制限を行なう。帯域制限された受信信号について、ＲＲＨ４０１は、ベースバンド信号処理部へ供給する。
【００２１】
図１７は、無線システムのブロック図である。
次に、無線システムを説明する。図１７において、無線システムは、基地局４０４と端末４０３とを備える。また、複数の基地局が基地局制御装置により制御される。基地局４０４は、ＢＢＵ４０２と、ＲＲＨ４０１と、アンテナ４０５、４０６を備える。ＢＢＵ４０２は、ベースバンド信号処理を行なう。ＲＲＨ４０１は、ＲＦ信号処理を行なう。基地局４０４は、端末４０３と無線通信を行う。アンテナ４０５は、送信用アンテナである。アンテナ４０６は受信用アンテナである。
基地局４０４は、上述したピークファクタ低減装置をＲＲＨ４０１に備えている。基地局４０４は、その結果、無信号区間を有する入力信号においても、ＥＶＭ目標値内でピークファクタ低減処理を行なう。
【符号の説明】
【００２２】
１００…ピークファクタ低減装置、１０１…ピーク検出回路、１０２…閾値比較回路、１０３…ＮＣＯ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ）回路、１０４…遅延器Ｄ１、１０５…遅延器Ｄ２、１０７…ＦＩＬ回路、１１１…電力算出回路、１１２…積算器、１１４…振幅比較回路、１２１…振幅判定回路、１３１…無信号区間検出回路、２０１…Ｓｗｉｔｃｈ、２０２…遅延器、２１１…瞬時振幅計算器、２１２…比較部、２２１…瞬時振幅計算器、２２２…遅延器、２２３…比較判定回路、３０１…瞬時電力計算回路、３０２…遅延器、３０３…最大値検出回路、３０４…検出幅生成回路、３０５…振幅変換回路、３１１…閾値比較回路、３１２…正規化回路、３２１…瞬時電力計算器、３２２…ＬＰＦ回路、３３１…瞬時振幅計算回路、３３２…振幅比較部、３３３…遅延器、３３４…セレクタ、３３５…比較部、３３６…否定、３３７…利得、４０１…ＲＲＨ（Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）、４０２…ＢＢＵ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）、４０３…端末、４０４…基地局、４０５…送信専用アンテナ、４０６…受信専用アンテナ、４１１…ＰＡＵ（Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｕｎｉｔ）、４１２…ＤＰＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）、４１３…ＢＢＦＩＬ（Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｆｉｌｔｅｒ）回路、４１５…ＬＮＡ（Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、４１６…ＢＢＦＩＬ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の複素ベースバンド信号に対し、前記複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する第１の生成部と、
前記マルチキャリア合成信号に対し、設定された検出幅におけるピーク振幅値と、設定されたピークファクタ閾値とを比較した結果を、前記複数の複素ベースバンド信号に乗算し、前記複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してピーク抑圧信号を生成する第２の生成部と、
前記第２の生成部の処理遅延に相当するサンプル数だけ前記マルチキャリア合成信号を遅延させる第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力から、前記第２の生成部が出力したピーク抑圧信号を減算して、出力信号を出力する減算器と、
前記第１の遅延器の出力と予め定められた振幅誤差目標値又はＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、前記ピーク抑圧信号との電力差分を出力する電力算出部と、
前記電力算出部の出力を積算処理し、前記複数の複素ベースバンド信号の無信号区間を表す無信号情報信号が入力され、該無信号情報信号が無信号区間を表す第１の値であるときに、現在のピークファクタ閾値を保持するために、出力を保持する積算器と、
前記積算器の出力に、予め定められたピークファクタ閾値の初期値を加算した値を、前記第２の生成部のピークファクタ閾値として設定する加算器と、
前記加算器からのピークフアクタ閾値と、前記減算器からの出力信号とを振幅比較した出力を、前記第２の生成部の前記検出幅として設定する振幅比較部と
を備えたピークファクタ低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記第２の生成部は、
前記マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値を算出し、検出幅内において最大となるピーク振幅値を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部により算出されたピーク振幅値とピークファクタ閾値とを比較し、前記ピークファクタ閾値からの超過レベルを計算し、前記超過レベルについて前記ピーク振幅値で正規化した信号を出力する閾値比較部と、
前記ピーク検出部と前記閾値比較部との処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複数の複素ベースバンド信号を遅延させる第２の遅延器と、
前記閾値比較部の出力と、前記第２の遅延器の出力を乗算する第１の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力の帯域制限を行なうフィルターと、
前記ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複素指数関数信号を遅延させる第３の遅延器と、
前記フィルターの出力と前記第３の遅延器の出力とを乗じて周波数変換する第２の乗算器と、
前記第２の乗算器の出力を加算合成してピーク抑圧信号を生成する加算合成部と
を備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項３】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記複数の複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を発生する
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ（ＮＣＯ）をさらに備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項４】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記無信号情報信号は、基地局、基地局制御局、その他のベースバンド装置から、前記積算器に入力されること特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項５】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記無信号情報信号は、Ａｌｍｏｓｔ Ｂｌａｎｋ Ｓｕｂｆｒａｍｅ（ＡＢＳ）パターンであること特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項６】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ、無信号区間のスケジューリング情報を示す信号を遅延させることにより、前記無信号情報信号を出力する第４の遅延器をさらに備え、
前記第４の遅延器の出力を前記積算器に入力し、前記積算器は、前記無信号情報信号が前記第１の値を示すときに、現在のピークファクタ閾値を保持するよう制御することを特徴とするピークファクク低減装置。
【請求項７】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号に従い無信号区間を検出して無信号情報信号を作成し、前記積算器に前記無信号情報信号を出力する無信号検出部をさらに備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項８】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値と、前記無信号区間を検出するために予め設定する無信号閾値とを振幅比較して、第２の遅延器出力の瞬時振幅値が無信号閾値より小さいとき前記第１の値を出力する振幅判定回路をさらに備え、
前記振幅判定回路の出力を前記積算器に入力し、前記積算器は、前記振幅判定回路の出力が前記第１の値を示すときに、現在のピークファクタ閾値を保持するよう制御することを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項９】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号の瞬時振幅が、予め定められたサンプル数の期間、無信号区間を示す値であることを検出した場合、予め設定された所定期間、前記第１の値を出力する無信号区間検出回路をさらに備え、
前記無信号区間検出回路の出力を前記積算器に入力し、前記積算器は、前記無信号区間検出回路の出力が前記第１の値を示すときに、現在のピークファクタ閾値を保持するよう制御することを特徴とするピークファクク低減装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のピークファクタ低減装置を備えた基地局。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載のピークファクタ低減装置を備えた基地局であって、
前記基地局は、無線信号処理を行うリモートラジオヘッド部と、ベースバンド信号処理部とを備え、
前記リモートラジオヘッド部は、
前記ベースバンド信号処理部から出力されたベースバンド信号を帯域制限するベースバンドフィルターと、
前記ベースバンドフィルターの出力から平均電力に対する瞬時電力を抑圧する前記ピークファクタ低減装置と、
前記ピークファクタ低減装置の出力信号に、後段の電力増幅器における非線形成分を補償するデジタルプリディストーション回路と、
前記デジタルプリディストーション回路の出力を電力増幅する電力増幅器と
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載のピークファクタ低減装置を備えた、複数の基地局と、
前記複数の基地局を制御するための基地局制御装置と
を備えた無線システム。
【請求項１】
複数の複素ベースバンド信号に対し、前記複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してマルチキャリア合成信号を生成する第１の生成部と、
前記マルチキャリア合成信号に対し、設定された検出幅におけるピーク振幅値と、設定されたピークファクタ閾値とを比較した結果を、前記複数の複素ベースバンド信号に乗算し、前記複素指数関数信号を乗じて周波数変換し、加算合成してピーク抑圧信号を生成する第２の生成部と、
前記第２の生成部の処理遅延に相当するサンプル数だけ前記マルチキャリア合成信号を遅延させる第１の遅延器と、
前記第１の遅延器の出力から、前記第２の生成部が出力したピーク抑圧信号を減算して、出力信号を出力する減算器と、
前記第１の遅延器の出力と予め定められた振幅誤差目標値又はＥＶＭ目標値とを乗算した信号と、前記ピーク抑圧信号との電力差分を出力する電力算出部と、
前記電力算出部の出力を積算処理し、前記複数の複素ベースバンド信号の無信号区間を表す無信号情報信号が入力され、該無信号情報信号が無信号区間を表す第１の値であるときに、現在のピークファクタ閾値を保持するために、出力を保持する積算器と、
前記積算器の出力に、予め定められたピークファクタ閾値の初期値を加算した値を、前記第２の生成部のピークファクタ閾値として設定する加算器と、
前記加算器からのピークフアクタ閾値と、前記減算器からの出力信号とを振幅比較した出力を、前記第２の生成部の前記検出幅として設定する振幅比較部と
を備えたピークファクタ低減装置。
【請求項２】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記第２の生成部は、
前記マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値を算出し、検出幅内において最大となるピーク振幅値を検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部により算出されたピーク振幅値とピークファクタ閾値とを比較し、前記ピークファクタ閾値からの超過レベルを計算し、前記超過レベルについて前記ピーク振幅値で正規化した信号を出力する閾値比較部と、
前記ピーク検出部と前記閾値比較部との処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複数の複素ベースバンド信号を遅延させる第２の遅延器と、
前記閾値比較部の出力と、前記第２の遅延器の出力を乗算する第１の乗算器と、
前記第１の乗算器の出力の帯域制限を行なうフィルターと、
前記ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ前記複素指数関数信号を遅延させる第３の遅延器と、
前記フィルターの出力と前記第３の遅延器の出力とを乗じて周波数変換する第２の乗算器と、
前記第２の乗算器の出力を加算合成してピーク抑圧信号を生成する加算合成部と
を備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項３】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記複数の複素ベースバンド信号に対応した周波数の複素指数関数信号を発生する
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ（ＮＣＯ）をさらに備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項４】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記無信号情報信号は、基地局、基地局制御局、その他のベースバンド装置から、前記積算器に入力されること特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項５】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記無信号情報信号は、Ａｌｍｏｓｔ Ｂｌａｎｋ Ｓｕｂｆｒａｍｅ（ＡＢＳ）パターンであること特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項６】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記ピーク検出部と前記閾値比較部と前記フィルターとの処理遅延に相当するサンプル数だけ、無信号区間のスケジューリング情報を示す信号を遅延させることにより、前記無信号情報信号を出力する第４の遅延器をさらに備え、
前記第４の遅延器の出力を前記積算器に入力し、前記積算器は、前記無信号情報信号が前記第１の値を示すときに、現在のピークファクタ閾値を保持するよう制御することを特徴とするピークファクク低減装置。
【請求項７】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号に従い無信号区間を検出して無信号情報信号を作成し、前記積算器に前記無信号情報信号を出力する無信号検出部をさらに備えたこと特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項８】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号の瞬時振幅値と、前記無信号区間を検出するために予め設定する無信号閾値とを振幅比較して、第２の遅延器出力の瞬時振幅値が無信号閾値より小さいとき前記第１の値を出力する振幅判定回路をさらに備え、
前記振幅判定回路の出力を前記積算器に入力し、前記積算器は、前記振幅判定回路の出力が前記第１の値を示すときに、現在のピークファクタ閾値を保持するよう制御することを特徴とするピークファクタ低減装置。
【請求項９】
請求項１に記載のピークファクタ低減装置であって、
前記マルチキャリア合成信号の瞬時振幅が、予め定められたサンプル数の期間、無信号区間を示す値であることを検出した場合、予め設定された所定期間、前記第１の値を出力する無信号区間検出回路をさらに備え、
前記無信号区間検出回路の出力を前記積算器に入力し、前記積算器は、前記無信号区間検出回路の出力が前記第１の値を示すときに、現在のピークファクタ閾値を保持するよう制御することを特徴とするピークファクク低減装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のピークファクタ低減装置を備えた基地局。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載のピークファクタ低減装置を備えた基地局であって、
前記基地局は、無線信号処理を行うリモートラジオヘッド部と、ベースバンド信号処理部とを備え、
前記リモートラジオヘッド部は、
前記ベースバンド信号処理部から出力されたベースバンド信号を帯域制限するベースバンドフィルターと、
前記ベースバンドフィルターの出力から平均電力に対する瞬時電力を抑圧する前記ピークファクタ低減装置と、
前記ピークファクタ低減装置の出力信号に、後段の電力増幅器における非線形成分を補償するデジタルプリディストーション回路と、
前記デジタルプリディストーション回路の出力を電力増幅する電力増幅器と
を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載のピークファクタ低減装置を備えた、複数の基地局と、
前記複数の基地局を制御するための基地局制御装置と
を備えた無線システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−６２７３２（Ｐ２０１３−６２７３２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００７７０（Ｐ２０１１−２００７７０）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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