送信機、受信機、電力増幅方法及び信号復調方法
【課題】隣接帯域への干渉を低減する送信機及び電力増幅方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の送信機は、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換する振幅制御部；及び振幅が変換された信号を電力増幅する送信電力増幅部；を有する。また、本発明の送信機は、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部；及び決定された非線形入出力変換特性に基づいて、前記複数の送信電力増幅部のうち１つを選択する選択部；を有する。
【解決手段】本発明の送信機は、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換する振幅制御部；及び振幅が変換された信号を電力増幅する送信電力増幅部；を有する。また、本発明の送信機は、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部；及び決定された非線形入出力変換特性に基づいて、前記複数の送信電力増幅部のうち１つを選択する選択部；を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機、受信機、電力増幅方法及び信号復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式では、複数のユーザがシステム帯域を共用する。システム帯域は複数のサブキャリアに分割され、複数のユーザに割り当てられる。なお、システム帯域内のユーザ数や、１ユーザが使用する帯域幅は、時間と共に変動し、その結果、システム帯域内の使用率も変動する。
【０００３】
ＯＦＤＭＡ方式における各ユーザの送信信号であるＯＦＤＭ信号は、各サブキャリアの信号が加算された信号である。このため、各サブキャリアの信号位相に応じて、平均電力と比較して非常に大きなピーク電力が発生する。例えば、すべてのキャリアの信号が同相で加算された場合には、平均電力のＮＣ倍（ＮＣはサブキャリア数）のピーク電力が発生する。このため、生成されたＯＦＤＭＡ方式用送信信号（ＯＦＤＭ信号）は、平均電力と比較して非常に大きいピーク電力を有する。このピーク電力を効果的に低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０６０８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＦＤＭＡ方式の送信機で用いられる送信電力増幅器では、電力効率を高める観点から、増幅後の電力の上限値である飽和電力に近い平均電力が得られる領域で使用することが望ましい。しかし、ＯＦＤＭＡ方式用送信信号のように平均電力に対してピーク電力が大きい場合には、入力信号を送信電力増幅器で増幅したときに送信電力増幅器の飽和電力より大きい信号成分が生じる可能性がある。この結果、一定以上の入力信号の振幅成分がカットされる（以下、クリップと呼ぶ）。
【０００６】
このようなクリップが発生すると信号が歪み、歪電力（クリップ雑音）が信号帯域外に拡がる。例えば、同じシステム帯域を複数のユーザが使用しており、他ユーザが隣接帯域を使用する場合には、信号帯域外に拡がった歪電力が隣接帯域を使用する他ユーザにとって干渉となる。
【０００７】
本発明は、隣接帯域への干渉を低減する送信機及び電力増幅方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の送信機は、
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換する振幅制御部；及び
振幅が変換された信号を電力増幅する送信電力増幅部；
を有することを特徴の１つとする。
【０００９】
また、本発明の送信機は、
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、前記複数の送信電力増幅部のうち１つを選択する選択部；
を有することを特徴の１つとする。
【００１０】
また、本発明の受信機は、
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信する非線形入出力変換特性受信部；
受信信号を復調する受信信号復調部；
復調された信号を変調する変調信号生成部；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成する送信歪電力生成部；
生成された歪電力を受信信号から減算する減算部；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調する受信信号再復調部；
を有することを特徴の１つとする。
【００１１】
また、本発明の電力増幅方法は、
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換するステップ；及び
振幅が変換された信号を電力増幅するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【００１２】
また、本発明の電力増幅方法は、
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅部のうち１つを選択するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【００１３】
また、本発明の信号復調方法は、
受信機における信号復調方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信するステップ；
受信信号を復調するステップ；
復調された信号を変調するステップ；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成するステップ；
生成された歪電力を受信信号から減算するステップ；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によれば、隣接帯域への干渉が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＯＦＤＭ方式用送信信号におけるクリップの例
【図２】クリップによる歪電力の例
【図３】本発明の実施例に係る送信機
【図４】ＯＦＤＭＡ方式で用いられる変調信号生成部の例
【図５】非線形入出力変換特性の例
【図６】送信歪電力制御部において非線形入出力変換特性を用いて変換された出力信号のスペクトラムの概形
【図７Ａ】システム帯域の使用状況の例（その１）
【図７Ｂ】システム帯域の使用状況の例（その２）
【図７Ｃ】システム帯域の使用状況の例（その３）
【図７Ｄ】システム帯域の使用状況の例（その４）
【図７Ｅ】システム帯域の使用状況の例（その５）
【図８】送信機において変調方式及び符号化方式を制御する変形例
【図９】複数の送信電力増幅部を切り替える変形例
【図１０】プリディストーションを用いる変形例
【図１１】プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性の例
【図１２】フィルタリングを更に用いる変形例
【図１３】送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その１）
【図１４】送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その２）
【図１５】本発明の実施例に係る受信機
【図１６】受信機における変調信号生成部の例
【図１７】受信機における送信歪電力生成部の例
【図１８】送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の受信機の変形例
【図１９】送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の受信機における送信歪電力生成部の例
【図２０】送信歪電力除去を繰り返し適用する変形例
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例では、所定の周波数帯域が複数のユーザ又は複数のシステムにより共用される周波数共用システムが用いられる。例えば、周波数共用システムとして、ＯＦＤＭＡ方式が用いられてもよい。
【００１７】
図１に、ＯＦＤＭ方式用送信信号におけるクリップの例を示す。上記のように、ＯＦＤＭ方式用送信信号は、平均電力に対してピーク電力が大きい信号である。図１に示すように、送信機の送信電力増幅器では、入力信号を増幅したときに送信電力増幅器の飽和電力より大きい信号成分がカットされる（クリップされる）。このため、図１の斜線部における送信電力増幅器の出力は、送信電力増幅器の飽和電力に等しくなる。
【００１８】
図２に、クリップによる歪電力の例を示す。歪電力とは、クリップされた信号に対応する電力であり、図１の斜線部に対応する電力を言う。
【００１９】
図１に示すようにクリップが発生すると信号が歪み、図２に示すように歪電力（クリップ雑音）が信号帯域外に拡がる。なお、クリップが発生しない場合には、信号スペクトラムは所望の信号帯域内に収まる。
【００２０】
例えば、システム帯域内の周波数利用率が低く、各ユーザの帯域が十分確保できる場合には、ユーザ間でガードバンドを設けることにより、歪電力によるユーザ間干渉を低減できる。しかし、同じシステム帯域を複数のユーザが使用しており、他ユーザが隣接帯域を使用する場合には、信号帯域外に拡がった歪電力が他ユーザにとって干渉となる。例えば、図２のように、ユーザ２がユーザ１の隣接帯域を使用する場合には、ユーザ１の歪電力は、ユーザ２にとって干渉になる。
【００２１】
このような信号帯域外への歪電力の拡がりを抑えるためには、送信電力増幅器のバックオフ値を大きくする必要がある。しかし、バックオフ値を大きくした場合には、送信電力増幅器のコストが増大すると共に、電力効率が著しく低下する。移動通信端末のように電池で動作させている場合には、消費電力が増大する。
【００２２】
本発明の実施例では、隣接帯域への干渉を低減するため、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する。例えば、隣接帯域が使用されている場合には、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減するような非線形入出力変換特性を決定する。非線形入出力変換特性とは、入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される特性のことを言う。この非線形関数は、出力信号の振幅の上限値（飽和出力）を定める。飽和出力のときの出力信号が送信電力増幅器で増幅されたときに送信電力増幅器の飽和電力を超えないようにすることで、送信電力増幅器で発生する歪電力を低減できる。
【００２３】
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、入力信号の振幅が変換され、出力信号が送信電力増幅器で増幅される。或いは、決定された非線形入出力変換特性に基づいて、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅器のうち１つが選択されてもよい。
【００２４】
本発明の実施例について、図面を参照して更に詳細に説明する。
【００２５】
＜非線形入出力変換特性を用いた歪電力制御＞
図３に、本発明の実施例に係る送信機１０を示す。送信機１０は、変調信号を増幅して送信する装置であり、移動通信システムの基地局に備えられてもよく、移動局に備えられてもよい。送信機１０は、変調信号生成部１０１と、非線形入出力変換特性制御部１０３と、送信歪電力制御部１０５と、送信電力増幅部１０７とを有する。
【００２６】
図４に、ＯＦＤＭＡ方式で用いられる変調信号生成部１０１の例を示す。変調信号生成部１０１は、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１１１と、シンボルマッピング部１１２と、符号化部１１３と、サブキャリア割当部１１４と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）１１５と、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１１６と、ガードインターバル部（ＧＩ：Guard Interval）１１７とを有する。
【００２７】
入力信号（データ信号）は、シリアルパラレル変換部１１１において、使用サブキャリア数に応じてマルチキャリア用のパラレル信号に変換される。パラレル信号は、シンボルマッピング部１１２において、指定された変調方式により決まる信号点にマッピングされる。更に、符号化部１１３において、指定された符号化の種類及び符号化率を用いて符号化される。次に、シンボルマッピング及び符号化された信号は、サブキャリア割当部１１４において、サブキャリアが割り当てられる。次に、割り当てられたサブキャリアの位置に相当するＩＦＦＴ入力に、シンボルマッピング及び符号化された信号が入力される。これらの入力信号をＩＦＦＴ部１１５により逆高速フーリエ変換することにより、ＯＦＤＭＡ方式用変調信号が生成される。更に、ＯＦＤＭＡ方式用変調信号は、パラレルシリアル変換部１１６においてシリアル変換され、ガードインターバル部１１７において、伝搬路におけるマルチパスフェージングの対策としてガードインターバルが付加される。ガードインターバル部１１７では、各送信シンボル後方の一部の信号をコピーし、それらをシンボルの先頭に挿入することにより、ガードインターバルが付加される。
【００２８】
このようにして、システム帯域の一部を使用する変調信号が生成されてもよい。なお、ＯＦＤＭＡ方式では、ユーザからの要求に応じて周波数帯域を割り当てるため、システム帯域の使用状況により、各ユーザの使用周波数帯域と帯域幅とが変動する。ユーザ数が少ない場合には、システム帯域上に空きが生じることもある。
【００２９】
変調信号生成部１０１により生成された変調信号は、送信歪電力制御部１０５により送信電力増幅部１０７の入力前に信号変換される。送信歪電力制御部１０５は、非線形入出力変換特性制御部１０３で決定された非線形入出力変換特性を用いて変調信号の振幅を変換する。以下に詳細に説明するように、非線形入出力変換特性制御部１０３は、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する。非線形入出力変換特性とは、入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される特性のことを言う。この非線形関数は、出力信号の振幅の上限値（飽和出力）を定める。飽和出力のときの出力信号が送信電力増幅部１０７で増幅されたときに送信電力増幅部１０７の飽和電力を超えないようにすることで、送信電力増幅部１０７で発生する歪電力を低減できる。なお、線形入出力変換特性とは、入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が線形関数で表される場合に相当する。従って、線形入出力変換特性では、入力信号の振幅値の増加と共に出力信号の振幅値が線形的に増加し、出力信号の振幅の上限値が存在しない。
【００３０】
図５に、非線形入出力変換特性の例を示す。図５は、送信歪電力制御部１０５の入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との関係を示している。図５における出力振幅の1.0は、飽和出力を表しており、出力信号の振幅の上限値に相当する。また、入力振幅の1.0は、入力信号の振幅が線形入出力変換特性に従って変換される場合の飽和出力に対応する飽和入力を表している。
【００３１】
非線形入出力変換特性の一例として、一定以上の振幅成分をカットするクリッピング（ハードクリッピング）がある。図５に示すように、クリッピングでは、飽和入力までは線形入出力変換特性により入力信号の振幅が変換される。入力信号が飽和入力より大きくなると、出力信号の振幅値は飽和出力の振幅値に等しくなる。例えば、非線形入出力変換特性は、以下の式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
ただし、Ainは入力信号の振幅値であり、Aoutは出力信号の振幅値である。また、A0は飽和出力における振幅値であり、pは非線形性を決定するパラメータである。なお、p=∞のときがクリッピングに相当する。図５には、クリッピングの他に２つの非線形入出力変換特性が示されており、式（１）のpが小さいほど飽和出力付近の変換特性がなだらかになる。具体的には、pが小さいほど、飽和出力付近で所定の入力信号の振幅値に対する出力信号の振幅値が小さくなる。典型的には、入力信号の振幅値の増加と共に出力信号の振幅値が増加するが、pが小さいほど、飽和入力のときの出力信号の振幅値が小さくなり、出力信号がほぼ飽和出力とみなせるときの入力信号の振幅値が大きくなる。
【００３３】
図６に、送信歪電力制御部１０５において非線形入出力変換特性を用いて変換された出力信号のスペクトラムの概形を示す。図６に示すように、クリッピングでは信号帯域内の歪電力は比較的小さいが、信号帯域外に歪電力が拡がる。一方、飽和出力付近の変換特性をなだらかにした非線形入出力変換特性を用いた場合には、信号帯域内の歪電力は大きくなるが、信号帯域外に拡がる歪電力はクリッピングと比較して低減される。具体的には、式（１）においてpの値を小さくするほど、信号帯域内の歪電力は大きくなるが、信号帯域外に拡がる歪電力は小さくなる。このように、非線形入出力変換特性制御部１０３において入出力変換時の非線形性を制御することにより、信号帯域外に拡がる歪電力を制御できる。
【００３４】
例えば、当該ユーザの隣接帯域が使用されている場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるように、飽和出力付近の変換特性をなだらかにした非線形入出力変換特性を決定する。例えば、上記の式（１）においてpの値を小さくする。一方、当該ユーザの隣接帯域が使用されていない場合には、信号帯域内の歪電力を低減するため、クリッピング又はそれに近い非線形入出力変換特性を決定する。例えば、上記の式（１）において、pの値を大きくする。このように、非線形入出力変換特性制御部１０３は、周波数帯域の使用状況に応じて非線形入出力変換特性を決定する。
【００３５】
図７Ａに、システム帯域の使用状況の例（その１）を示す。例えば、ユーザ２のように、隣接する帯域が他のユーザ１及び３に使用されている場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるようにpの値を小さくする。例えば、ユーザ４のように、隣接する帯域が他のユーザに使用されていない場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域内の歪電力がより小さくなるようにpの値を大きくする。また、非線形入出力変換特性制御部１０３は、隣接する未使用の帯域の大きさが小さいほど、pの値を小さくして、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減してもよい。逆に、非線形入出力変換特性制御部１０３は、隣接する未使用の帯域の大きさが大きいほど、pの値を大きくして、信号帯域内の歪電力を低減してもよい。
【００３６】
図７Ｂに、システム帯域の使用状況の例（その２）を示す。例えば、互いに隣接する帯域をユーザ１及びユーザ２が使用している場合に、ユーザ２に隣接する帯域を新たにユーザ３に割り当てる必要が生じたことを想定する。このような場合、ユーザ２は既にユーザ１から歪電力による干渉を受けているため、ユーザ３から干渉を受けた場合、より大きな影響を受け、受信品質が劣化することになる。このため、非線形入出力変換特性制御部１０３は、ユーザに帯域を割り当てるときに、隣接する帯域の使用状況に加えて、隣接する帯域における干渉量を推定し、隣接する帯域の使用状況及び推定された干渉量に基づいて非線形入出力変換特性を制御してもよい。例えば、隣接する帯域が使用されており、この隣接帯域での干渉量が所定の閾値より大きいときに、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるようにpの値を小さくしてもよい。或いは、非線形入出力変換特性制御部１０３は、新たに帯域を割り当てたときに隣接帯域での干渉量が所定の閾値より小さくなるようにpの値を決定してもよい。このことにより、新たにユーザに帯域を割り当てるときに、既に帯域を割り当てられたユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００３７】
図７Ｃに、システム帯域の使用状況の例（その３）を示す。例えば、携帯電話システムに代表されるセルラーシステムは、複数の基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）とで構成され、同一の周波数帯域を複数の基地局で使用する。この場合、他の基地局で使用している帯域への歪電力の影響も考慮する必要がある。例えば、ユーザ１が使用する帯域とユーザ２が使用する帯域との間に他基地局で使われている帯域が存在する場合、ユーザ１及びユーザ２と通信する基地局から見たときにユーザ１とユーザ２との間にある帯域は未使用である。しかし、この基地局内での周波数帯域の使用状況に応じてpの値を大きくして、信号帯域外への歪電力の拡がりを大きくすると、他基地局へ大きな干渉を与える恐れがある。このため、非線形入出力変換特性制御部１０３は、隣接する帯域の周辺基地局における使用状況に基づいて非線形入出力変換特性を制御してもよい。このことにより、周辺基地局で隣接帯域を使用するユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００３８】
図７Ｄに、システム帯域の使用状況の例（その４）を示す。所定の周波数帯域が複数のシステムにより共用される周波数共用システムの例として、異なる優先度を有する複数のシステムが混在する環境が考えられる。例えば、所定の周波数帯域が優先システムと非優先システムとで共用されるシステムが考えられる。共用する周波数帯域内で優先システムが既に帯域を使用している場合、非優先システムは、共用する周波数帯域内で新たに帯域の使用を希望するときに、優先システムに与える影響を考慮する必要がある。例えば、優先システムのユーザ１及びユーザ２が一部のシステム帯域を使用している場合に、ユーザ２に隣接する帯域を新たに非優先システムのユーザに割り当てる必要が生じたことを想定する。このような場合、ユーザ２は既にユーザ１から歪電力による干渉を受けているため、非優先システムのユーザから干渉を受けた場合、より大きな影響を受け、受信品質が劣化することになる。このため、非優先システムの非線形入出力変換特性制御部１０３は、ユーザに帯域を割り当てるときに、隣接する帯域の使用状況に加えて、隣接する帯域で既にユーザが受けている干渉量を推定し、隣接する帯域の使用状況及び推定された干渉量に基づいて非線形入出力変換特性を制御してもよい。このことにより、新たにユーザに帯域を割り当てるときに、既に帯域を割り当てられたユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００３９】
図７Ｅに、システム帯域の使用状況の例（その５）を示す。複数のシステムが周波数帯域を利用している場合、典型的には、隣接する他のシステムへの干渉は厳しく規制される。例えば、システム帯域の端に位置する帯域１のように、隣接する帯域に他システムが存在する場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるようにpの値を小さくする。例えば、帯域２のように隣接する帯域に他システムが存在しない場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域内の歪電力がより小さくなるようにpの値を大きくする。また、非線形入出力変換特性制御部１０３は、変調信号の送信に使用される周波数帯域がシステム帯域の端に近いほど、pの値を小さくして、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減してもよい。逆に、非線形入出力変換特性制御部１０３は、変調信号の送信に使用される周波数帯域がシステム帯域の端から離れるほど、pの値を大きくして、信号帯域内の歪電力を低減してもよい。
【００４０】
非線形入出力変換特性制御部１０３は、基地局のスケジューラにより割り当てられた周波数帯域の情報を用いて周波数帯域の使用状況を把握してもよく、隣接する帯域の信号を検出して周波数帯域の使用状況を把握してもよい。
【００４１】
送信歪電力制御部１０５は、非線形入出力変換特性制御部１０３により決定された非線形入出力変換特性を用いて変調信号を変換する。送信歪電力制御部１０５により変換された変調信号は、送信電力増幅部１０７で増幅されて送信される。
【００４２】
典型的には、送信電力増幅部１０７は、出力信号の電力の上限値（飽和出力）を定める非線形入出力変換特性を有している。送信歪電力制御部１０５で用いられる非線形入出力変換特性の飽和出力を送信電力増幅部１０７の飽和出力以下にすることにより、送信電力増幅部１０７において発生する歪電力を低減できる。
【００４３】
＜送信機において変調方式及び符号化方式を制御する変形例＞
図８に、送信機４０において変調方式及び符号化方式を制御する変形例を示す。
【００４４】
図６を参照して説明したように、非線形入出力特性制御部１０３が周波数帯域の使用状況に応じて非線形入出力変換特性を制御すると、信号帯域外への歪電力の拡がり（帯域外輻射）だけでなく、信号帯域内の歪電力も変化する。このため、変調信号の変調精度が劣化し、受信機における受信品質が劣化する可能性がある。
【００４５】
典型的には、セルラーシステムでは、移動局（ＭＳ）の送信信号における変調方式と符号化方式は基地局側で決定される。なお、符号化方式は、符号化の種類及び符号化率を含む。しかし、上記のように、移動局の非線形入出力変換特性制御部１０３で非線形入出力変換特性を制御すると、基地局が認識している移動局の変調精度より、実際の移動局の送信信号の変調精度が劣化する可能性がある。
【００４６】
このため、非線形入出力変換特性制御部１０３は、決定した非線形入出力変換特性から帯域内の歪電力を推定し、推定結果を変調信号生成部１０１に入力する。変調信号生成部１０１は、この推定結果に基づいて変調方式又は符号化方式を決定する。このことにより、移動局の非線形入出力変換特性制御部１０３で非線形入出力変換特性を制御したことに伴う変調精度の劣化及び受信品質の劣化を軽減できる。
【００４７】
＜複数の送信電力増幅部を切り替える変形例＞
図９に、複数の送信電力増幅部を切り替える変形例を示す。図９の送信機２０は、変調信号生成部２０１と、非線形入出力変換特性制御部２０３と、選択部（ＳＷ）２０５と、送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎとを有する。変調信号生成部２０１は、図４を参照して説明したように変調信号を生成してもよい。
【００４８】
送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎは、送信電力増幅部の入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される非線形入出力変換特性をそれぞれ有している。送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎの非線形入出力変換特性は互いに異なり、例えば、送信電力増幅部２０７−１は、上記の式（１）におけるp=3の特性を有し、送信電力増幅部２０７−２は、p=6の特性を有し、送信電力増幅部２０７−Ｎは、p=∞の特性を有してもよい。
【００４９】
非線形入出力変換特性制御部２０３は、周波数帯域の使用状況に応じて送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎにおいて設定されている信号変換用の非線形入出力変換特性のうち１つを決定する。例えば、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接する帯域が使用されている場合には、p=3の特性を決定してもよく、隣接する帯域が使用されていない場合には、p=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接する未使用の帯域の大きさに基づいてpの値を決定してもよい。別の例として、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接帯域での干渉量を考慮してpの値を決定してもよく、隣接する帯域の周辺基地局における使用状況に基づいてpの値を決定してもよく、優先システムでの干渉量を考慮してpの値を決定してもよい。更に別の例として、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接する帯域に他システムが存在する場合に、p=3の特性を選択してもよく、隣接する帯域に他システムが存在しない場合には、p=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部２０３は、システム帯域の端からの間隔に基づいてpの値を決定してもよい。
【００５０】
選択部２０５は、決定された非線形入出力変換特性に基づいて、送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎのうち１つを選択し、変調信号生成部２０１により生成された変調信号を選択された送信電力増幅部に出力する。例えば、非線形入出力変換特性制御部２０３でp=3の特性が決定された場合、選択部２０５は、p=3の特性を有する送信電力増幅部２０７−１を選択してもよい。
【００５１】
送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎは、変調信号を増幅して送信する。
【００５２】
このように、互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部２０７のうち１つを選択することにより、図３の送信機１０と同様の効果が得られる。
【００５３】
＜プリディストーションを用いる変形例＞
図１０に、プリディストーションを用いる変形例を示す。プリディストーションとは、送信電力増幅器の非線形歪を補償する技術であり、送信電力増幅器の非線形歪と逆の特性で送信電力増幅器の入力信号を予め変換することにより、送信電力増幅器の非線形歪を補償する技術である。図１０の送信機３０は、変調信号生成部３０１と、非線形入出力変換特性制御部３０３と、プリディストーション部３０５と、送信電力増幅部３０７とを有する。変調信号生成部３０１は、図４を参照して説明したように変調信号を生成してもよい。
【００５４】
典型的には、送信電力増幅部３０７は、送信電力増幅部３０７の入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される非線形入出力変換特性を有している。通常のプリディストーションでは、この非線形入出力変換特性の逆特性を用いて、送信電力増幅部３０７の入力信号を変換する。
【００５５】
図１１に、プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性の例を示す。プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性は、上記の式（１）の逆特性でもよい。この逆特性は、以下の式（２）で表される。
【００５６】
【数２】
図１０に示す送信機３０では、送信機３０の全体の入出力変換特性が、非線形入出力変換特性制御部３０３で決定された非線形入出力変換特性になるように、プリディストーション部３０５で非線形歪を補償する。具体的には、プリディストーション部３０５における非線形入出力変換特性と送信電力増幅部３０７における非線形入出力変換特性とを乗算した特性が、非線形入出力変換特性制御部３０３で決定された非線形入出力変換特性に等しくなるようにする。
【００５７】
非線形入出力変換特性制御部３０３は、周波数帯域の使用状況に応じて送信機３０の全体の入出力変換特性を決定する。例えば、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接する帯域が使用されている場合には、送信機３０の全体としてp=3の特性を決定してもよく、隣接する帯域が使用されていない場合には、送信機３０の全体としてp=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接する未使用の帯域の大きさに基づいてpの値を決定してもよい。別の例として、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接帯域での干渉量を考慮してpの値を決定してもよく、隣接する帯域の周辺基地局における使用状況に基づいてpの値を決定してもよく、優先システムでの干渉量を考慮してpの値を決定してもよい。更に別の例として、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接する帯域に他システムが存在する場合に、送信機３０の全体としてp=3の特性を選択してもよく、隣接する帯域に他システムが存在しない場合には、送信機３０の全体としてp=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部３０３は、システム帯域の端からの間隔に基づいてpの値を決定してもよい。
【００５８】
プリディストーション部３０５は、決定された非線形入出力変換特性に対応した出力信号が送信電力増幅部３０７から得られるように、プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性を決定し、プリディストーションにより非線形歪を補償する。
【００５９】
送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎは、変調信号を増幅して送信する。
【００６０】
このように、プリディストーションを用いても、図３の送信機１０と同様の効果が得られる。
【００６１】
＜フィルタリングを用いる変形例＞
図１２に、フィルタリングを更に用いる変形例を示す。図１２の送信機４０は、変調信号生成部４０１と、非線形入出力変換特性制御部４０３と、送信歪電力制御部４０５と、フィルタリング部４０６と、送信電力増幅部４０７とを有する。変調信号生成部４０１は、図４を参照して説明したように変調信号を生成してもよい。
【００６２】
非線形入出力変換特性制御部４０３は、図３を参照して説明したように、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する。
【００６３】
送信歪電力制御部４０５は、図３を参照して説明したように、非線形入出力変換特性制御部４０３により決定された非線形入出力変換特性を用いて変調信号を変換する。このとき、図６を参照して説明したように、送信歪電力制御部４０５の出力のスペクトラムは信号帯域外に拡がる。
【００６４】
このため、フィルタリング部４０６は、信号帯域外に輻射される歪電力の全部又は一部を除去する。すなわち、信号の帯域を制限する。
【００６５】
送信電力増幅部４０７は、フィルタリングされた信号を増幅して送信する。フィルタリング部４０６での帯域制限により、送信電力増幅部４０７の出力信号の信号帯域外への輻射が低減できる。
【００６６】
図１３に、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その１）を示す。図１３の送信機４０は、複数の送信歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎと、複数のフィルタリング部４０６−１〜４０６−Ｎとを有する。送信歪電力制御部４０５−２〜４０５−Ｎとフィルタリング部４０６−２〜４０６−Ｎとをまとめて送信歪電力制御・フィルタリング部４０５−２・４０６−２〜４０５−Ｎ・４０６−Ｎとして図示する。
【００６７】
上記のようにフィルタリング部４０６で帯域が制限されると、送信電力増幅部４０７の入力での信号帯域外への輻射を低減できるが、信号帯域外への輻射成分を除去したことにより、ピーク電力が増大する可能性がある。ピーク電力が飽和電力より大きくなると、このピーク電力による信号帯域外への輻射が送信電力増幅部４０７の出力において発生する。このピーク電力の大きさによっては、フィルタリング部４０６による信号帯域外への輻射の低減効果が小さくなることがある。そこで、複数の送信歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎ及び複数のフィルタリング部４０６−１〜４０６−Ｎにおいて送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用することにより、信号帯域外成分の除去とピーク電力の低減を両立できる。その結果、送信電力増幅部４０７の出力における信号帯域外への輻射電力が低減できる。
【００６８】
図１４に、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その２）を示す。図１４の送信機４０は、繰り返し処理制御部４０９を更に有する。
【００６９】
繰り返し処理制御部４０９は、信号帯域外への輻射成分が所望の電力以下になるように、送信歪電力制御の繰り返し回数及びフィルタリングの繰り返し回数を制御する。送信歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎは、信号帯域外に輻射される歪電力を推定し、この推定結果を歪電力推定信号として繰り返し処理制御部４０９に入力する。例えば、信号歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎは、ベースバンドで送信歪電力制御を処理している場合、信号歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎの出力の周波数軸上の信号波形から、信号帯域外に輻射される歪電力を容易に推定できる。
【００７０】
繰り返し処理制御部４０９は、歪電力推定信号を受け取り、信号帯域外に輻射される歪電力が所望の電力以下であるか否かを判定する。例えば、送信歪電力制御部４０５−２において信号帯域外に輻射される歪電力が所望の電力以下である場合、繰り返し処理制御部４０９は、フィルタリングを適用しないように、フィルタリング部４０６−２に指示する。更に、以降の送信歪電力制御及びフィルタリングを適用しないように、送信歪電力制御部４０５−３〜４０５−Ｎ及びフィルタリング部４０６−３〜４０６−Ｎに指示する。このように、繰り返し回数を制御することにより、フィルタリングに伴うピーク電力の発生を抑制でき、送信電力増幅部４０７の出力における信号帯域外への輻射電力が低減できる。
【００７１】
＜受信機の構成＞
図１５に、本発明の実施例に係る受信機５０を示す。受信機５０は、送信機から送信された信号を受信して復調する装置であり、移動通信システムの基地局に備えられてもよく、移動局に備えられてもよい。上記のように、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を用いた場合に、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減できるが、信号帯域内の歪電力が増大する。この結果、受信機における受信品質が劣化する恐れがある。受信機５０は、送信機の非線形入出力変換特性制御部で決定された非線形入出力変換特性により発生する歪電力を除去する。ここでは、ＯＦＤＭＡ方式の場合に、周波数軸上で歪電力を除去する受信機５０について詳細に説明する。
【００７２】
受信機５０は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部５０１と、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）５０３と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）５０５と、サブキャリア選択部５０７と、チャネル推定部５０９と、受信信号復調部５１１と、変調信号生成部５１３と、送信歪電力生成部５１５と、等化部５１７と、受信信号再復調部５１９とを有する。
【００７３】
まず、受信信号は、受信機５０において復調される。例えば、ＯＦＤＭＡ方式の受信信号は、ガードインターバル除去部５０１において、ガードインターバルが除去され、シリアルパラレル変換部において、パラレル変換される。これらの信号は、ＦＦＴ部５０５において高速フーリエ変換され、サブキャリア選択部５０７において、受信機５０のユーザが使用しているサブキャリアの受信信号のみが選択される。選択された受信信号は、受信信号復調部５１１において、サブキャリア毎に復調される。このときに、チャネル推定部５０９で推定されたチャネル推定値が用いられる。復調された信号に誤りが無ければ、受信機５０は、歪電力を除去する必要はない。
【００７４】
復調された信号に誤りがある場合、復調された信号は変調信号生成部５１３により再び変調される。図１６に、変調信号生成部５１３の例を示す。変調信号生成部５１３は、シンボルマッピング部５２１と、符号化部５２３と、サブキャリア割当部５２５とを有する。復調された信号は、シンボルマッピング部５２１において、指定された変調方式により決まる信号点にマッピングされる。更に、符号化部５２３において、指定された符号化の種類及び符号化率を用いて符号化される。次に、シンボルマッピング及び符号化された信号は、サブキャリア割当部５２５において、受信機５０のユーザが使用するサブキャリアに入力され、サブキャリアが割り当てられる。
【００７５】
次に、送信歪電力生成部５１５は、送信機と同じ非線形入出力変換特性に基づいて、サブキャリアが割り当てられた信号の振幅を変換し、このときに発生する歪電力を算出する。図１７に、送信歪電力生成部５１５の例を示す。送信歪電力生成部５１５は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）５３１と、送信歪電力制御部５３３と、高速フーリエ変換部５３５と、サブキャリア選択部５３７とを有する。周波数軸上の信号は、逆高速フーリエ変換部５３１において、時間軸上の信号に変換され、送信歪電力制御部５３３において、送信機で用いられた非線形入出力変換特性と同じ非線形入出力変換特性を用いて、時間軸上の信号の振幅が変換される。送信歪電力制御部５３３において用いられる非線形入出力変換特性は、送信機で用いられる非線形入出力変換特性と同じものであり、送信機から送信される。受信機５０は、送信機で用いられる非線形入出力変換特性を送信側非線形入出力変換特性情報として受信してもよい。送信歪電力制御部５３３により変換された信号は、高速フーリエ変換部５３５により周波数軸上の信号に変換される。この高速フーリエ変換部５３５の出力と元の周波数軸上の信号とを比較することにより、歪電力が算出される。具体的には、高速フーリエ変換部５３５の出力から元の周波数軸上の信号を減算することにより歪電力が算出される。次に、サブキャリア選択部５３７により、受信機５０のユーザが使用しているサブキャリアの歪電力が選択される。
【００７６】
以上の処理により生成された歪電力は、等化部５１７により、伝送チャネルにおけるチャネル変動に応じて変換される。この等化処理には、チャネル推定部５０９により推定されたチャネル推定値が用いられる。
【００７７】
最後に、サブキャリア選択部５０７において選択されたサブキャリアの受信信号から、以上の処理により生成された歪電力が減算され、受信信号から歪電力が除去される。歪電力が除去された信号は、受信信号再復調部５１９において、サブキャリア毎に復調される。このように、受信機５０において、送信機で発生した歪電力が除去され、この結果、受信機５０における受信品質が改善できる。
【００７８】
上記のように、受信機で用いられる非線形入出力変換特性は、時間的に変動する送信電力増幅部１０７、２０７、３０７、４０７の変換特性ではなく、送信機の非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３、４０３で決定された非線形入出力変換特性である。例えば、送信機で式（１）の非線形入出力変換特性が用いられる場合、送信機がpの値を受信機に送信側非線形入出力変換特性情報として送信してもよい。受信機５０は、送信歪電力生成部５１５において式（１）を用いて歪電力を生成することにより、受信信号から歪電力を除去できる。
【００７９】
＜送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の変形例＞
図１８に、送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の受信機６０の変形例を示す。図１３を参照して説明したように、送信機では、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用することにより、信号帯域外成分の除去とピーク電力の低減を両立できる。受信機６０においても、送信機側の繰り返し処理により発生する歪電力を除去することで、受信品質が改善できる。
【００８０】
図１８の受信機６０は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部６０１と、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）６０３と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）６０５と、サブキャリア選択部６０７と、チャネル推定部６０９と、受信信号復調部６１１と、変調信号生成部６１３と、複数の送信歪電力生成部６１５−１〜６１５−Ｎと、加算部６１６と、等化部６１７と、受信信号再復調部６１９とを有する。
【００８１】
ガードインターバル除去部６０１から受信信号復調部６１１までの処理は、図１５の受信機と同じであるため、説明を省略する。
【００８２】
送信歪電力生成部６１５−１〜６１５−Ｎのそれぞれは、送信機と同じ非線形入出力変換特性に基づいて、サブキャリアが割り当てられた信号の振幅を変換し、更に、フィルタリングを適用したときに発生する歪電力を算出する。図１９に、送信歪電力生成部６１５の例を示す。送信歪電力生成部６１５は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）６３１と、送信歪電力制御部６３３と、高速フーリエ変換部６３５と、フィルタリング部６３６と、サブキャリア選択部６３７とを有する。
【００８３】
図１７の送信歪電力生成部５１５と同様に、周波数軸上の信号は、逆高速フーリエ変換部６３１において、時間軸上の信号に変換され、送信歪電力制御部６３３において、送信機で用いられた非線形入出力変換特性と同じ非線形入出力変換特性を用いて、時間軸上の信号の振幅が変換される。送信歪電力制御部６３３により変換された信号は、高速フーリエ変換部６３５により周波数軸上の信号に変換される。更に、周波数軸上の信号は、フィルタリング部６３６によりフィルタリングされる。フィルタリング部６３６は、送信機で用いられたものと同じフィルタリングを適用する。このフィルタリング部６３６の出力と元の周波数軸上の信号とを比較することにより、歪電力が算出される。具体的には、フィルタリング部６３６の出力から元の周波数軸上の信号を減算することにより歪電力が算出される。次に、サブキャリア選択部６３７により、受信機６０のユーザが使用しているサブキャリアの歪電力が選択される。
【００８４】
それぞれの送信歪電力生成部６１５−１〜６１５−Ｎで生成された歪電力は、加算部６１６において加算され、等化部６１７により、伝送チャネルにおけるチャネル変動に応じて変換される。最後に、サブキャリア選択部６０７において選択されたサブキャリアの受信信号から、以上の処理により生成された歪電力が減算され、受信信号から歪電力が除去される。歪電力が除去された信号は、受信信号再復調部６１９において、サブキャリア毎に復調される。このように、受信機６０において、送信機側の繰り返し処理により発生する歪電力を除去できる。
【００８５】
なお、受信機６０での繰り返し回数は、送信機で発生する歪電力を精度良く再生成する観点から、送信機と同じ回数に設定することが望ましい。例えば、送信機でフィルタリングが１回適用される場合には、受信機６０での繰り返し回数は１回でもよい。図１４の送信機４０のように繰り返し回数が制御される場合、受信機６０は、送信機で用いられる非線形入出力変換特性と共に、繰り返し回数を送信機から受信してもよい。ただし、受信機６０の演算量を低減するため、送信機より少ない回数に設定されてもよい。
【００８６】
＜送信歪電力除去を繰り返し適用する変形例＞
図２０に、送信歪電力除去を繰り返し適用する変形例を示す。図２０の受信機７０は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部７０１と、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）７０３と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）７０５と、サブキャリア選択部７０７と、チャネル推定部７０９と、複数の受信信号復調部７１１−１〜７１１−Ｎと、複数の変調信号生成部７１３−１〜７１３−Ｎと、複数の送信歪電力生成部７１５−１〜７１５−Ｎと、複数の等化部７１７−１〜７１７−Ｎと、受信信号再復調部７１９とを有する。受信信号復調部７１１−１〜７１１−Ｎと、変調信号生成部７１３−１〜７１３−Ｎと、送信歪電力生成部７１５−１〜７１５−Ｎと、等化部７１７−１〜７１７−Ｎとをまとめて送信歪電力除去部７１０−１〜７１０−Ｎとして図示する。
【００８７】
ガードインターバル除去部７０１からサブキャリア選択部７０７までの処理は、図１５の受信機と同じであるため、説明を省略する。また、送信歪電力除去部７１０−１〜７１０−Ｎのそれぞれの処理も、図１５の受信信号復調部５１１から等化部５１７の処理と同じである。このように、受信機７０では、送信歪電力を除去した後に、再度復調して送信歪電力を生成することで、送信歪電力除去を繰り返し適用する。
【００８８】
歪電力が繰り返し除去された信号は、受信信号再復調部７１９において、サブキャリア毎に復調される。このように、送信歪電力を除去した後に再度復調することにより、復調後の受信品質が改善するため、更に、この復調後の信号を用いて送信歪電力を生成することにより、精度良く送信歪電力を再生成できる。
【００８９】
なお、送信機で送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用している場合には、送信歪電力除去部７１０−１〜７１０−Ｎにおいて、図１８に示すような送信電力生成部が繰り返されてもよい。
【００９０】
以上の説明では、特にＯＦＤＭＡ方式の送信機及び受信機に関する実施例について説明したが、本発明は、所定の周波数帯域が複数のユーザ又は複数のシステムにより共用される周波数共用システムに適用可能である。
【００９１】
上記のように、本発明の実施例によれば、所定の周波数帯域が複数のユーザ又は複数のシステムにより共用されるシステムにおいて、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域への干渉を低減できる。例えば、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域が使用されている場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で非線形入出力変換特性を制御して信号帯域外の輻射電力を減少させることにより、隣接帯域への干渉を低減できる。
【００９２】
更に、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３において、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域の干渉状況を更に考慮することにより、隣接帯域を使用するユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００９３】
また、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３において、自基地局だけでなく、周辺基地局における周波数帯域の使用状況を考慮することにより、周辺基地局で隣接帯域を使用するユーザへの歪電力を低減できる。
【００９４】
また、非線形入出力変換特性制御部１０３で決定した非線形入出力変換特性から帯域内の歪電力を推定し、変調信号生成部１０１において、推定結果に基づいて変調方式又は符号化方式を決定することにより、変調精度の劣化及び受信品質の劣化を軽減できる。
【００９５】
このとき、送信歪電力制御部１０５で用いられる非線形入出力変換特性の飽和出力を送信電力増幅部１０７の飽和出力以下にすることにより、送信電力増幅部１０７において発生する歪電力を低減できる。
【００９６】
一方、システム帯域内の周波数利用率が低く、各ユーザへの帯域が十分に確保できる場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で非線形入出力変換特性を制御して信号帯域内の歪電力を減少させることにより、受信機での受信品質を維持できる。
【００９７】
また、システム帯域の端に位置する周波数帯域において、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で非線形入出力変換特性を制御して信号帯域外の輻射電力を減少させることにより、他システムへの干渉を低減できる。
【００９８】
このような効果は、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅部２０７−１〜２０７を切り替えても実現でき、また、プリディストーション部３０５を用いる場合でも実現できる。
【００９９】
また、送信機４０にフィルタリング部４０６を備えることにより、送信電力増幅部４０７の出力信号の信号帯域外への輻射を低減できる。
【０１００】
更に、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用することにより、送信電力増幅部４０７の出力での信号帯域外への輻射を低減できると共に、ピーク電力を低減できる。送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する場合、繰り返し処理制御部４０９において、繰り返し回数を制御することにより、フィルタリングに伴うピーク電力の発生を抑制できる。
【０１０１】
受信機５０においては、送信機の非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で決定された非線形入出力変換特性を用いて送信側で発生した歪電力を除去することにより、受信品質を向上できる。また、送信機が式（１）の非線形入出力変換特性を用いる場合、受信機は、送信機からpの値を受信するだけで、歪電力を除去できる。
【０１０２】
更に、送信機で送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用された場合に、送信機の繰り返し処理により発生する歪電力を除去することで、受信品質を向上できる。
【０１０３】
また、受信機７０において、送信歪電力除去を繰り返し適用することで、受信品質を向上できる。
【０１０４】
なお、本発明は、上記の実施例及び変形例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々の変更及び応用が可能である。また、上記の実施例及び変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 送信機
１０１ 変調信号生成部
１０３ 非線形入出力変換特性制御部
１０５ 送信歪電力制御部
１０７ 送信電力増幅部
２０ 送信機
２０１ 変調信号生成部
２０３ 非線形入出力変換特性制御部
２０５ 選択部
２０７ 送信電力増幅部
３０ 送信機
３０１ 変調信号生成部
３０３ 非線形入出力変換特性制御部
３０５ プリディストーション部
３０７ 送信電力増幅部
４０ 送信機
４０１ 変調信号生成部
４０３ 非線形入出力変換特性制御部
４０５ 送信歪電力制御部
４０６ フィルタリング部
４０７ 送信電力増幅部
４０９ 繰り返し処理制御部
５０ 受信機
５０１ ガードインターバル除去部
５０３ シリアルパラレル変換部
５０５ 高速フーリエ変換部
５０７ サブキャリア選択部
５０９ チャネル推定部
５１１ 受信信号復調部
５１３ 変調信号生成部
５１５ 送信歪電力生成部
５１７ 等化部
５１９ 受信信号再復調部
６０ 受信機
６０１ ガードインターバル除去部
６０３ シリアルパラレル変換部
６０５ 高速フーリエ変換部
６０７ サブキャリア選択部
６０９ チャネル推定部
６１１ 受信信号復調部
６１３ 変調信号生成部
６１５ 送信歪電力生成部
６１６ 加算部
６１７ 等化部
６１９ 受信信号再復調部
７０ 受信機
７０１ ガードインターバル除去部
７０３ シリアルパラレル変換部
７０５ 高速フーリエ変換部
７０７ サブキャリア選択部
７０９ チャネル推定部
７１０ 送信歪電力除去部
７１１ 受信信号復調部
７１３ 変調信号生成部
７１５ 送信歪電力生成部
７１７ 等化部
７１９ 受信信号再復調部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機、受信機、電力増幅方法及び信号復調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式では、複数のユーザがシステム帯域を共用する。システム帯域は複数のサブキャリアに分割され、複数のユーザに割り当てられる。なお、システム帯域内のユーザ数や、１ユーザが使用する帯域幅は、時間と共に変動し、その結果、システム帯域内の使用率も変動する。
【０００３】
ＯＦＤＭＡ方式における各ユーザの送信信号であるＯＦＤＭ信号は、各サブキャリアの信号が加算された信号である。このため、各サブキャリアの信号位相に応じて、平均電力と比較して非常に大きなピーク電力が発生する。例えば、すべてのキャリアの信号が同相で加算された場合には、平均電力のＮＣ倍（ＮＣはサブキャリア数）のピーク電力が発生する。このため、生成されたＯＦＤＭＡ方式用送信信号（ＯＦＤＭ信号）は、平均電力と比較して非常に大きいピーク電力を有する。このピーク電力を効果的に低減する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０６０８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＯＦＤＭＡ方式の送信機で用いられる送信電力増幅器では、電力効率を高める観点から、増幅後の電力の上限値である飽和電力に近い平均電力が得られる領域で使用することが望ましい。しかし、ＯＦＤＭＡ方式用送信信号のように平均電力に対してピーク電力が大きい場合には、入力信号を送信電力増幅器で増幅したときに送信電力増幅器の飽和電力より大きい信号成分が生じる可能性がある。この結果、一定以上の入力信号の振幅成分がカットされる（以下、クリップと呼ぶ）。
【０００６】
このようなクリップが発生すると信号が歪み、歪電力（クリップ雑音）が信号帯域外に拡がる。例えば、同じシステム帯域を複数のユーザが使用しており、他ユーザが隣接帯域を使用する場合には、信号帯域外に拡がった歪電力が隣接帯域を使用する他ユーザにとって干渉となる。
【０００７】
本発明は、隣接帯域への干渉を低減する送信機及び電力増幅方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の送信機は、
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換する振幅制御部；及び
振幅が変換された信号を電力増幅する送信電力増幅部；
を有することを特徴の１つとする。
【０００９】
また、本発明の送信機は、
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、前記複数の送信電力増幅部のうち１つを選択する選択部；
を有することを特徴の１つとする。
【００１０】
また、本発明の受信機は、
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信する非線形入出力変換特性受信部；
受信信号を復調する受信信号復調部；
復調された信号を変調する変調信号生成部；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成する送信歪電力生成部；
生成された歪電力を受信信号から減算する減算部；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調する受信信号再復調部；
を有することを特徴の１つとする。
【００１１】
また、本発明の電力増幅方法は、
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換するステップ；及び
振幅が変換された信号を電力増幅するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【００１２】
また、本発明の電力増幅方法は、
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅部のうち１つを選択するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【００１３】
また、本発明の信号復調方法は、
受信機における信号復調方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信するステップ；
受信信号を復調するステップ；
復調された信号を変調するステップ；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成するステップ；
生成された歪電力を受信信号から減算するステップ；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調するステップ；
を有することを特徴の１つとする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施例によれば、隣接帯域への干渉が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＯＦＤＭ方式用送信信号におけるクリップの例
【図２】クリップによる歪電力の例
【図３】本発明の実施例に係る送信機
【図４】ＯＦＤＭＡ方式で用いられる変調信号生成部の例
【図５】非線形入出力変換特性の例
【図６】送信歪電力制御部において非線形入出力変換特性を用いて変換された出力信号のスペクトラムの概形
【図７Ａ】システム帯域の使用状況の例（その１）
【図７Ｂ】システム帯域の使用状況の例（その２）
【図７Ｃ】システム帯域の使用状況の例（その３）
【図７Ｄ】システム帯域の使用状況の例（その４）
【図７Ｅ】システム帯域の使用状況の例（その５）
【図８】送信機において変調方式及び符号化方式を制御する変形例
【図９】複数の送信電力増幅部を切り替える変形例
【図１０】プリディストーションを用いる変形例
【図１１】プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性の例
【図１２】フィルタリングを更に用いる変形例
【図１３】送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その１）
【図１４】送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その２）
【図１５】本発明の実施例に係る受信機
【図１６】受信機における変調信号生成部の例
【図１７】受信機における送信歪電力生成部の例
【図１８】送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の受信機の変形例
【図１９】送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の受信機における送信歪電力生成部の例
【図２０】送信歪電力除去を繰り返し適用する変形例
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例では、所定の周波数帯域が複数のユーザ又は複数のシステムにより共用される周波数共用システムが用いられる。例えば、周波数共用システムとして、ＯＦＤＭＡ方式が用いられてもよい。
【００１７】
図１に、ＯＦＤＭ方式用送信信号におけるクリップの例を示す。上記のように、ＯＦＤＭ方式用送信信号は、平均電力に対してピーク電力が大きい信号である。図１に示すように、送信機の送信電力増幅器では、入力信号を増幅したときに送信電力増幅器の飽和電力より大きい信号成分がカットされる（クリップされる）。このため、図１の斜線部における送信電力増幅器の出力は、送信電力増幅器の飽和電力に等しくなる。
【００１８】
図２に、クリップによる歪電力の例を示す。歪電力とは、クリップされた信号に対応する電力であり、図１の斜線部に対応する電力を言う。
【００１９】
図１に示すようにクリップが発生すると信号が歪み、図２に示すように歪電力（クリップ雑音）が信号帯域外に拡がる。なお、クリップが発生しない場合には、信号スペクトラムは所望の信号帯域内に収まる。
【００２０】
例えば、システム帯域内の周波数利用率が低く、各ユーザの帯域が十分確保できる場合には、ユーザ間でガードバンドを設けることにより、歪電力によるユーザ間干渉を低減できる。しかし、同じシステム帯域を複数のユーザが使用しており、他ユーザが隣接帯域を使用する場合には、信号帯域外に拡がった歪電力が他ユーザにとって干渉となる。例えば、図２のように、ユーザ２がユーザ１の隣接帯域を使用する場合には、ユーザ１の歪電力は、ユーザ２にとって干渉になる。
【００２１】
このような信号帯域外への歪電力の拡がりを抑えるためには、送信電力増幅器のバックオフ値を大きくする必要がある。しかし、バックオフ値を大きくした場合には、送信電力増幅器のコストが増大すると共に、電力効率が著しく低下する。移動通信端末のように電池で動作させている場合には、消費電力が増大する。
【００２２】
本発明の実施例では、隣接帯域への干渉を低減するため、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する。例えば、隣接帯域が使用されている場合には、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減するような非線形入出力変換特性を決定する。非線形入出力変換特性とは、入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される特性のことを言う。この非線形関数は、出力信号の振幅の上限値（飽和出力）を定める。飽和出力のときの出力信号が送信電力増幅器で増幅されたときに送信電力増幅器の飽和電力を超えないようにすることで、送信電力増幅器で発生する歪電力を低減できる。
【００２３】
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、入力信号の振幅が変換され、出力信号が送信電力増幅器で増幅される。或いは、決定された非線形入出力変換特性に基づいて、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅器のうち１つが選択されてもよい。
【００２４】
本発明の実施例について、図面を参照して更に詳細に説明する。
【００２５】
＜非線形入出力変換特性を用いた歪電力制御＞
図３に、本発明の実施例に係る送信機１０を示す。送信機１０は、変調信号を増幅して送信する装置であり、移動通信システムの基地局に備えられてもよく、移動局に備えられてもよい。送信機１０は、変調信号生成部１０１と、非線形入出力変換特性制御部１０３と、送信歪電力制御部１０５と、送信電力増幅部１０７とを有する。
【００２６】
図４に、ＯＦＤＭＡ方式で用いられる変調信号生成部１０１の例を示す。変調信号生成部１０１は、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１１１と、シンボルマッピング部１１２と、符号化部１１３と、サブキャリア割当部１１４と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）１１５と、パラレルシリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１１６と、ガードインターバル部（ＧＩ：Guard Interval）１１７とを有する。
【００２７】
入力信号（データ信号）は、シリアルパラレル変換部１１１において、使用サブキャリア数に応じてマルチキャリア用のパラレル信号に変換される。パラレル信号は、シンボルマッピング部１１２において、指定された変調方式により決まる信号点にマッピングされる。更に、符号化部１１３において、指定された符号化の種類及び符号化率を用いて符号化される。次に、シンボルマッピング及び符号化された信号は、サブキャリア割当部１１４において、サブキャリアが割り当てられる。次に、割り当てられたサブキャリアの位置に相当するＩＦＦＴ入力に、シンボルマッピング及び符号化された信号が入力される。これらの入力信号をＩＦＦＴ部１１５により逆高速フーリエ変換することにより、ＯＦＤＭＡ方式用変調信号が生成される。更に、ＯＦＤＭＡ方式用変調信号は、パラレルシリアル変換部１１６においてシリアル変換され、ガードインターバル部１１７において、伝搬路におけるマルチパスフェージングの対策としてガードインターバルが付加される。ガードインターバル部１１７では、各送信シンボル後方の一部の信号をコピーし、それらをシンボルの先頭に挿入することにより、ガードインターバルが付加される。
【００２８】
このようにして、システム帯域の一部を使用する変調信号が生成されてもよい。なお、ＯＦＤＭＡ方式では、ユーザからの要求に応じて周波数帯域を割り当てるため、システム帯域の使用状況により、各ユーザの使用周波数帯域と帯域幅とが変動する。ユーザ数が少ない場合には、システム帯域上に空きが生じることもある。
【００２９】
変調信号生成部１０１により生成された変調信号は、送信歪電力制御部１０５により送信電力増幅部１０７の入力前に信号変換される。送信歪電力制御部１０５は、非線形入出力変換特性制御部１０３で決定された非線形入出力変換特性を用いて変調信号の振幅を変換する。以下に詳細に説明するように、非線形入出力変換特性制御部１０３は、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する。非線形入出力変換特性とは、入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される特性のことを言う。この非線形関数は、出力信号の振幅の上限値（飽和出力）を定める。飽和出力のときの出力信号が送信電力増幅部１０７で増幅されたときに送信電力増幅部１０７の飽和電力を超えないようにすることで、送信電力増幅部１０７で発生する歪電力を低減できる。なお、線形入出力変換特性とは、入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が線形関数で表される場合に相当する。従って、線形入出力変換特性では、入力信号の振幅値の増加と共に出力信号の振幅値が線形的に増加し、出力信号の振幅の上限値が存在しない。
【００３０】
図５に、非線形入出力変換特性の例を示す。図５は、送信歪電力制御部１０５の入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との関係を示している。図５における出力振幅の1.0は、飽和出力を表しており、出力信号の振幅の上限値に相当する。また、入力振幅の1.0は、入力信号の振幅が線形入出力変換特性に従って変換される場合の飽和出力に対応する飽和入力を表している。
【００３１】
非線形入出力変換特性の一例として、一定以上の振幅成分をカットするクリッピング（ハードクリッピング）がある。図５に示すように、クリッピングでは、飽和入力までは線形入出力変換特性により入力信号の振幅が変換される。入力信号が飽和入力より大きくなると、出力信号の振幅値は飽和出力の振幅値に等しくなる。例えば、非線形入出力変換特性は、以下の式（１）で表される。
【００３２】
【数１】
ただし、Ainは入力信号の振幅値であり、Aoutは出力信号の振幅値である。また、A0は飽和出力における振幅値であり、pは非線形性を決定するパラメータである。なお、p=∞のときがクリッピングに相当する。図５には、クリッピングの他に２つの非線形入出力変換特性が示されており、式（１）のpが小さいほど飽和出力付近の変換特性がなだらかになる。具体的には、pが小さいほど、飽和出力付近で所定の入力信号の振幅値に対する出力信号の振幅値が小さくなる。典型的には、入力信号の振幅値の増加と共に出力信号の振幅値が増加するが、pが小さいほど、飽和入力のときの出力信号の振幅値が小さくなり、出力信号がほぼ飽和出力とみなせるときの入力信号の振幅値が大きくなる。
【００３３】
図６に、送信歪電力制御部１０５において非線形入出力変換特性を用いて変換された出力信号のスペクトラムの概形を示す。図６に示すように、クリッピングでは信号帯域内の歪電力は比較的小さいが、信号帯域外に歪電力が拡がる。一方、飽和出力付近の変換特性をなだらかにした非線形入出力変換特性を用いた場合には、信号帯域内の歪電力は大きくなるが、信号帯域外に拡がる歪電力はクリッピングと比較して低減される。具体的には、式（１）においてpの値を小さくするほど、信号帯域内の歪電力は大きくなるが、信号帯域外に拡がる歪電力は小さくなる。このように、非線形入出力変換特性制御部１０３において入出力変換時の非線形性を制御することにより、信号帯域外に拡がる歪電力を制御できる。
【００３４】
例えば、当該ユーザの隣接帯域が使用されている場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるように、飽和出力付近の変換特性をなだらかにした非線形入出力変換特性を決定する。例えば、上記の式（１）においてpの値を小さくする。一方、当該ユーザの隣接帯域が使用されていない場合には、信号帯域内の歪電力を低減するため、クリッピング又はそれに近い非線形入出力変換特性を決定する。例えば、上記の式（１）において、pの値を大きくする。このように、非線形入出力変換特性制御部１０３は、周波数帯域の使用状況に応じて非線形入出力変換特性を決定する。
【００３５】
図７Ａに、システム帯域の使用状況の例（その１）を示す。例えば、ユーザ２のように、隣接する帯域が他のユーザ１及び３に使用されている場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるようにpの値を小さくする。例えば、ユーザ４のように、隣接する帯域が他のユーザに使用されていない場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域内の歪電力がより小さくなるようにpの値を大きくする。また、非線形入出力変換特性制御部１０３は、隣接する未使用の帯域の大きさが小さいほど、pの値を小さくして、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減してもよい。逆に、非線形入出力変換特性制御部１０３は、隣接する未使用の帯域の大きさが大きいほど、pの値を大きくして、信号帯域内の歪電力を低減してもよい。
【００３６】
図７Ｂに、システム帯域の使用状況の例（その２）を示す。例えば、互いに隣接する帯域をユーザ１及びユーザ２が使用している場合に、ユーザ２に隣接する帯域を新たにユーザ３に割り当てる必要が生じたことを想定する。このような場合、ユーザ２は既にユーザ１から歪電力による干渉を受けているため、ユーザ３から干渉を受けた場合、より大きな影響を受け、受信品質が劣化することになる。このため、非線形入出力変換特性制御部１０３は、ユーザに帯域を割り当てるときに、隣接する帯域の使用状況に加えて、隣接する帯域における干渉量を推定し、隣接する帯域の使用状況及び推定された干渉量に基づいて非線形入出力変換特性を制御してもよい。例えば、隣接する帯域が使用されており、この隣接帯域での干渉量が所定の閾値より大きいときに、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるようにpの値を小さくしてもよい。或いは、非線形入出力変換特性制御部１０３は、新たに帯域を割り当てたときに隣接帯域での干渉量が所定の閾値より小さくなるようにpの値を決定してもよい。このことにより、新たにユーザに帯域を割り当てるときに、既に帯域を割り当てられたユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００３７】
図７Ｃに、システム帯域の使用状況の例（その３）を示す。例えば、携帯電話システムに代表されるセルラーシステムは、複数の基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）とで構成され、同一の周波数帯域を複数の基地局で使用する。この場合、他の基地局で使用している帯域への歪電力の影響も考慮する必要がある。例えば、ユーザ１が使用する帯域とユーザ２が使用する帯域との間に他基地局で使われている帯域が存在する場合、ユーザ１及びユーザ２と通信する基地局から見たときにユーザ１とユーザ２との間にある帯域は未使用である。しかし、この基地局内での周波数帯域の使用状況に応じてpの値を大きくして、信号帯域外への歪電力の拡がりを大きくすると、他基地局へ大きな干渉を与える恐れがある。このため、非線形入出力変換特性制御部１０３は、隣接する帯域の周辺基地局における使用状況に基づいて非線形入出力変換特性を制御してもよい。このことにより、周辺基地局で隣接帯域を使用するユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００３８】
図７Ｄに、システム帯域の使用状況の例（その４）を示す。所定の周波数帯域が複数のシステムにより共用される周波数共用システムの例として、異なる優先度を有する複数のシステムが混在する環境が考えられる。例えば、所定の周波数帯域が優先システムと非優先システムとで共用されるシステムが考えられる。共用する周波数帯域内で優先システムが既に帯域を使用している場合、非優先システムは、共用する周波数帯域内で新たに帯域の使用を希望するときに、優先システムに与える影響を考慮する必要がある。例えば、優先システムのユーザ１及びユーザ２が一部のシステム帯域を使用している場合に、ユーザ２に隣接する帯域を新たに非優先システムのユーザに割り当てる必要が生じたことを想定する。このような場合、ユーザ２は既にユーザ１から歪電力による干渉を受けているため、非優先システムのユーザから干渉を受けた場合、より大きな影響を受け、受信品質が劣化することになる。このため、非優先システムの非線形入出力変換特性制御部１０３は、ユーザに帯域を割り当てるときに、隣接する帯域の使用状況に加えて、隣接する帯域で既にユーザが受けている干渉量を推定し、隣接する帯域の使用状況及び推定された干渉量に基づいて非線形入出力変換特性を制御してもよい。このことにより、新たにユーザに帯域を割り当てるときに、既に帯域を割り当てられたユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００３９】
図７Ｅに、システム帯域の使用状況の例（その５）を示す。複数のシステムが周波数帯域を利用している場合、典型的には、隣接する他のシステムへの干渉は厳しく規制される。例えば、システム帯域の端に位置する帯域１のように、隣接する帯域に他システムが存在する場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域外への歪電力の拡がりがより小さくなるようにpの値を小さくする。例えば、帯域２のように隣接する帯域に他システムが存在しない場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３は、信号帯域内の歪電力がより小さくなるようにpの値を大きくする。また、非線形入出力変換特性制御部１０３は、変調信号の送信に使用される周波数帯域がシステム帯域の端に近いほど、pの値を小さくして、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減してもよい。逆に、非線形入出力変換特性制御部１０３は、変調信号の送信に使用される周波数帯域がシステム帯域の端から離れるほど、pの値を大きくして、信号帯域内の歪電力を低減してもよい。
【００４０】
非線形入出力変換特性制御部１０３は、基地局のスケジューラにより割り当てられた周波数帯域の情報を用いて周波数帯域の使用状況を把握してもよく、隣接する帯域の信号を検出して周波数帯域の使用状況を把握してもよい。
【００４１】
送信歪電力制御部１０５は、非線形入出力変換特性制御部１０３により決定された非線形入出力変換特性を用いて変調信号を変換する。送信歪電力制御部１０５により変換された変調信号は、送信電力増幅部１０７で増幅されて送信される。
【００４２】
典型的には、送信電力増幅部１０７は、出力信号の電力の上限値（飽和出力）を定める非線形入出力変換特性を有している。送信歪電力制御部１０５で用いられる非線形入出力変換特性の飽和出力を送信電力増幅部１０７の飽和出力以下にすることにより、送信電力増幅部１０７において発生する歪電力を低減できる。
【００４３】
＜送信機において変調方式及び符号化方式を制御する変形例＞
図８に、送信機４０において変調方式及び符号化方式を制御する変形例を示す。
【００４４】
図６を参照して説明したように、非線形入出力特性制御部１０３が周波数帯域の使用状況に応じて非線形入出力変換特性を制御すると、信号帯域外への歪電力の拡がり（帯域外輻射）だけでなく、信号帯域内の歪電力も変化する。このため、変調信号の変調精度が劣化し、受信機における受信品質が劣化する可能性がある。
【００４５】
典型的には、セルラーシステムでは、移動局（ＭＳ）の送信信号における変調方式と符号化方式は基地局側で決定される。なお、符号化方式は、符号化の種類及び符号化率を含む。しかし、上記のように、移動局の非線形入出力変換特性制御部１０３で非線形入出力変換特性を制御すると、基地局が認識している移動局の変調精度より、実際の移動局の送信信号の変調精度が劣化する可能性がある。
【００４６】
このため、非線形入出力変換特性制御部１０３は、決定した非線形入出力変換特性から帯域内の歪電力を推定し、推定結果を変調信号生成部１０１に入力する。変調信号生成部１０１は、この推定結果に基づいて変調方式又は符号化方式を決定する。このことにより、移動局の非線形入出力変換特性制御部１０３で非線形入出力変換特性を制御したことに伴う変調精度の劣化及び受信品質の劣化を軽減できる。
【００４７】
＜複数の送信電力増幅部を切り替える変形例＞
図９に、複数の送信電力増幅部を切り替える変形例を示す。図９の送信機２０は、変調信号生成部２０１と、非線形入出力変換特性制御部２０３と、選択部（ＳＷ）２０５と、送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎとを有する。変調信号生成部２０１は、図４を参照して説明したように変調信号を生成してもよい。
【００４８】
送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎは、送信電力増幅部の入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される非線形入出力変換特性をそれぞれ有している。送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎの非線形入出力変換特性は互いに異なり、例えば、送信電力増幅部２０７−１は、上記の式（１）におけるp=3の特性を有し、送信電力増幅部２０７−２は、p=6の特性を有し、送信電力増幅部２０７−Ｎは、p=∞の特性を有してもよい。
【００４９】
非線形入出力変換特性制御部２０３は、周波数帯域の使用状況に応じて送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎにおいて設定されている信号変換用の非線形入出力変換特性のうち１つを決定する。例えば、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接する帯域が使用されている場合には、p=3の特性を決定してもよく、隣接する帯域が使用されていない場合には、p=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接する未使用の帯域の大きさに基づいてpの値を決定してもよい。別の例として、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接帯域での干渉量を考慮してpの値を決定してもよく、隣接する帯域の周辺基地局における使用状況に基づいてpの値を決定してもよく、優先システムでの干渉量を考慮してpの値を決定してもよい。更に別の例として、非線形入出力変換特性制御部２０３は、隣接する帯域に他システムが存在する場合に、p=3の特性を選択してもよく、隣接する帯域に他システムが存在しない場合には、p=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部２０３は、システム帯域の端からの間隔に基づいてpの値を決定してもよい。
【００５０】
選択部２０５は、決定された非線形入出力変換特性に基づいて、送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎのうち１つを選択し、変調信号生成部２０１により生成された変調信号を選択された送信電力増幅部に出力する。例えば、非線形入出力変換特性制御部２０３でp=3の特性が決定された場合、選択部２０５は、p=3の特性を有する送信電力増幅部２０７−１を選択してもよい。
【００５１】
送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎは、変調信号を増幅して送信する。
【００５２】
このように、互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部２０７のうち１つを選択することにより、図３の送信機１０と同様の効果が得られる。
【００５３】
＜プリディストーションを用いる変形例＞
図１０に、プリディストーションを用いる変形例を示す。プリディストーションとは、送信電力増幅器の非線形歪を補償する技術であり、送信電力増幅器の非線形歪と逆の特性で送信電力増幅器の入力信号を予め変換することにより、送信電力増幅器の非線形歪を補償する技術である。図１０の送信機３０は、変調信号生成部３０１と、非線形入出力変換特性制御部３０３と、プリディストーション部３０５と、送信電力増幅部３０７とを有する。変調信号生成部３０１は、図４を参照して説明したように変調信号を生成してもよい。
【００５４】
典型的には、送信電力増幅部３０７は、送信電力増幅部３０７の入力信号の振幅値と出力信号の振幅値との間の関係が非線形関数で表される非線形入出力変換特性を有している。通常のプリディストーションでは、この非線形入出力変換特性の逆特性を用いて、送信電力増幅部３０７の入力信号を変換する。
【００５５】
図１１に、プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性の例を示す。プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性は、上記の式（１）の逆特性でもよい。この逆特性は、以下の式（２）で表される。
【００５６】
【数２】
図１０に示す送信機３０では、送信機３０の全体の入出力変換特性が、非線形入出力変換特性制御部３０３で決定された非線形入出力変換特性になるように、プリディストーション部３０５で非線形歪を補償する。具体的には、プリディストーション部３０５における非線形入出力変換特性と送信電力増幅部３０７における非線形入出力変換特性とを乗算した特性が、非線形入出力変換特性制御部３０３で決定された非線形入出力変換特性に等しくなるようにする。
【００５７】
非線形入出力変換特性制御部３０３は、周波数帯域の使用状況に応じて送信機３０の全体の入出力変換特性を決定する。例えば、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接する帯域が使用されている場合には、送信機３０の全体としてp=3の特性を決定してもよく、隣接する帯域が使用されていない場合には、送信機３０の全体としてp=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接する未使用の帯域の大きさに基づいてpの値を決定してもよい。別の例として、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接帯域での干渉量を考慮してpの値を決定してもよく、隣接する帯域の周辺基地局における使用状況に基づいてpの値を決定してもよく、優先システムでの干渉量を考慮してpの値を決定してもよい。更に別の例として、非線形入出力変換特性制御部３０３は、隣接する帯域に他システムが存在する場合に、送信機３０の全体としてp=3の特性を選択してもよく、隣接する帯域に他システムが存在しない場合には、送信機３０の全体としてp=∞の特性を決定してもよい。また、非線形入出力変換特性制御部３０３は、システム帯域の端からの間隔に基づいてpの値を決定してもよい。
【００５８】
プリディストーション部３０５は、決定された非線形入出力変換特性に対応した出力信号が送信電力増幅部３０７から得られるように、プリディストーションで用いられる非線形入出力変換特性を決定し、プリディストーションにより非線形歪を補償する。
【００５９】
送信電力増幅部２０７−１〜２０７−Ｎは、変調信号を増幅して送信する。
【００６０】
このように、プリディストーションを用いても、図３の送信機１０と同様の効果が得られる。
【００６１】
＜フィルタリングを用いる変形例＞
図１２に、フィルタリングを更に用いる変形例を示す。図１２の送信機４０は、変調信号生成部４０１と、非線形入出力変換特性制御部４０３と、送信歪電力制御部４０５と、フィルタリング部４０６と、送信電力増幅部４０７とを有する。変調信号生成部４０１は、図４を参照して説明したように変調信号を生成してもよい。
【００６２】
非線形入出力変換特性制御部４０３は、図３を参照して説明したように、周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する。
【００６３】
送信歪電力制御部４０５は、図３を参照して説明したように、非線形入出力変換特性制御部４０３により決定された非線形入出力変換特性を用いて変調信号を変換する。このとき、図６を参照して説明したように、送信歪電力制御部４０５の出力のスペクトラムは信号帯域外に拡がる。
【００６４】
このため、フィルタリング部４０６は、信号帯域外に輻射される歪電力の全部又は一部を除去する。すなわち、信号の帯域を制限する。
【００６５】
送信電力増幅部４０７は、フィルタリングされた信号を増幅して送信する。フィルタリング部４０６での帯域制限により、送信電力増幅部４０７の出力信号の信号帯域外への輻射が低減できる。
【００６６】
図１３に、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その１）を示す。図１３の送信機４０は、複数の送信歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎと、複数のフィルタリング部４０６−１〜４０６−Ｎとを有する。送信歪電力制御部４０５−２〜４０５−Ｎとフィルタリング部４０６−２〜４０６−Ｎとをまとめて送信歪電力制御・フィルタリング部４０５−２・４０６−２〜４０５−Ｎ・４０６−Ｎとして図示する。
【００６７】
上記のようにフィルタリング部４０６で帯域が制限されると、送信電力増幅部４０７の入力での信号帯域外への輻射を低減できるが、信号帯域外への輻射成分を除去したことにより、ピーク電力が増大する可能性がある。ピーク電力が飽和電力より大きくなると、このピーク電力による信号帯域外への輻射が送信電力増幅部４０７の出力において発生する。このピーク電力の大きさによっては、フィルタリング部４０６による信号帯域外への輻射の低減効果が小さくなることがある。そこで、複数の送信歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎ及び複数のフィルタリング部４０６−１〜４０６−Ｎにおいて送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用することにより、信号帯域外成分の除去とピーク電力の低減を両立できる。その結果、送信電力増幅部４０７の出力における信号帯域外への輻射電力が低減できる。
【００６８】
図１４に、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する変形例（その２）を示す。図１４の送信機４０は、繰り返し処理制御部４０９を更に有する。
【００６９】
繰り返し処理制御部４０９は、信号帯域外への輻射成分が所望の電力以下になるように、送信歪電力制御の繰り返し回数及びフィルタリングの繰り返し回数を制御する。送信歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎは、信号帯域外に輻射される歪電力を推定し、この推定結果を歪電力推定信号として繰り返し処理制御部４０９に入力する。例えば、信号歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎは、ベースバンドで送信歪電力制御を処理している場合、信号歪電力制御部４０５−１〜４０５−Ｎの出力の周波数軸上の信号波形から、信号帯域外に輻射される歪電力を容易に推定できる。
【００７０】
繰り返し処理制御部４０９は、歪電力推定信号を受け取り、信号帯域外に輻射される歪電力が所望の電力以下であるか否かを判定する。例えば、送信歪電力制御部４０５−２において信号帯域外に輻射される歪電力が所望の電力以下である場合、繰り返し処理制御部４０９は、フィルタリングを適用しないように、フィルタリング部４０６−２に指示する。更に、以降の送信歪電力制御及びフィルタリングを適用しないように、送信歪電力制御部４０５−３〜４０５−Ｎ及びフィルタリング部４０６−３〜４０６−Ｎに指示する。このように、繰り返し回数を制御することにより、フィルタリングに伴うピーク電力の発生を抑制でき、送信電力増幅部４０７の出力における信号帯域外への輻射電力が低減できる。
【００７１】
＜受信機の構成＞
図１５に、本発明の実施例に係る受信機５０を示す。受信機５０は、送信機から送信された信号を受信して復調する装置であり、移動通信システムの基地局に備えられてもよく、移動局に備えられてもよい。上記のように、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を用いた場合に、信号帯域外への歪電力の拡がりを低減できるが、信号帯域内の歪電力が増大する。この結果、受信機における受信品質が劣化する恐れがある。受信機５０は、送信機の非線形入出力変換特性制御部で決定された非線形入出力変換特性により発生する歪電力を除去する。ここでは、ＯＦＤＭＡ方式の場合に、周波数軸上で歪電力を除去する受信機５０について詳細に説明する。
【００７２】
受信機５０は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部５０１と、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）５０３と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）５０５と、サブキャリア選択部５０７と、チャネル推定部５０９と、受信信号復調部５１１と、変調信号生成部５１３と、送信歪電力生成部５１５と、等化部５１７と、受信信号再復調部５１９とを有する。
【００７３】
まず、受信信号は、受信機５０において復調される。例えば、ＯＦＤＭＡ方式の受信信号は、ガードインターバル除去部５０１において、ガードインターバルが除去され、シリアルパラレル変換部において、パラレル変換される。これらの信号は、ＦＦＴ部５０５において高速フーリエ変換され、サブキャリア選択部５０７において、受信機５０のユーザが使用しているサブキャリアの受信信号のみが選択される。選択された受信信号は、受信信号復調部５１１において、サブキャリア毎に復調される。このときに、チャネル推定部５０９で推定されたチャネル推定値が用いられる。復調された信号に誤りが無ければ、受信機５０は、歪電力を除去する必要はない。
【００７４】
復調された信号に誤りがある場合、復調された信号は変調信号生成部５１３により再び変調される。図１６に、変調信号生成部５１３の例を示す。変調信号生成部５１３は、シンボルマッピング部５２１と、符号化部５２３と、サブキャリア割当部５２５とを有する。復調された信号は、シンボルマッピング部５２１において、指定された変調方式により決まる信号点にマッピングされる。更に、符号化部５２３において、指定された符号化の種類及び符号化率を用いて符号化される。次に、シンボルマッピング及び符号化された信号は、サブキャリア割当部５２５において、受信機５０のユーザが使用するサブキャリアに入力され、サブキャリアが割り当てられる。
【００７５】
次に、送信歪電力生成部５１５は、送信機と同じ非線形入出力変換特性に基づいて、サブキャリアが割り当てられた信号の振幅を変換し、このときに発生する歪電力を算出する。図１７に、送信歪電力生成部５１５の例を示す。送信歪電力生成部５１５は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）５３１と、送信歪電力制御部５３３と、高速フーリエ変換部５３５と、サブキャリア選択部５３７とを有する。周波数軸上の信号は、逆高速フーリエ変換部５３１において、時間軸上の信号に変換され、送信歪電力制御部５３３において、送信機で用いられた非線形入出力変換特性と同じ非線形入出力変換特性を用いて、時間軸上の信号の振幅が変換される。送信歪電力制御部５３３において用いられる非線形入出力変換特性は、送信機で用いられる非線形入出力変換特性と同じものであり、送信機から送信される。受信機５０は、送信機で用いられる非線形入出力変換特性を送信側非線形入出力変換特性情報として受信してもよい。送信歪電力制御部５３３により変換された信号は、高速フーリエ変換部５３５により周波数軸上の信号に変換される。この高速フーリエ変換部５３５の出力と元の周波数軸上の信号とを比較することにより、歪電力が算出される。具体的には、高速フーリエ変換部５３５の出力から元の周波数軸上の信号を減算することにより歪電力が算出される。次に、サブキャリア選択部５３７により、受信機５０のユーザが使用しているサブキャリアの歪電力が選択される。
【００７６】
以上の処理により生成された歪電力は、等化部５１７により、伝送チャネルにおけるチャネル変動に応じて変換される。この等化処理には、チャネル推定部５０９により推定されたチャネル推定値が用いられる。
【００７７】
最後に、サブキャリア選択部５０７において選択されたサブキャリアの受信信号から、以上の処理により生成された歪電力が減算され、受信信号から歪電力が除去される。歪電力が除去された信号は、受信信号再復調部５１９において、サブキャリア毎に復調される。このように、受信機５０において、送信機で発生した歪電力が除去され、この結果、受信機５０における受信品質が改善できる。
【００７８】
上記のように、受信機で用いられる非線形入出力変換特性は、時間的に変動する送信電力増幅部１０７、２０７、３０７、４０７の変換特性ではなく、送信機の非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３、４０３で決定された非線形入出力変換特性である。例えば、送信機で式（１）の非線形入出力変換特性が用いられる場合、送信機がpの値を受信機に送信側非線形入出力変換特性情報として送信してもよい。受信機５０は、送信歪電力生成部５１５において式（１）を用いて歪電力を生成することにより、受信信号から歪電力を除去できる。
【００７９】
＜送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の変形例＞
図１８に、送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用される場合の受信機６０の変形例を示す。図１３を参照して説明したように、送信機では、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用することにより、信号帯域外成分の除去とピーク電力の低減を両立できる。受信機６０においても、送信機側の繰り返し処理により発生する歪電力を除去することで、受信品質が改善できる。
【００８０】
図１８の受信機６０は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部６０１と、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）６０３と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）６０５と、サブキャリア選択部６０７と、チャネル推定部６０９と、受信信号復調部６１１と、変調信号生成部６１３と、複数の送信歪電力生成部６１５−１〜６１５−Ｎと、加算部６１６と、等化部６１７と、受信信号再復調部６１９とを有する。
【００８１】
ガードインターバル除去部６０１から受信信号復調部６１１までの処理は、図１５の受信機と同じであるため、説明を省略する。
【００８２】
送信歪電力生成部６１５−１〜６１５−Ｎのそれぞれは、送信機と同じ非線形入出力変換特性に基づいて、サブキャリアが割り当てられた信号の振幅を変換し、更に、フィルタリングを適用したときに発生する歪電力を算出する。図１９に、送信歪電力生成部６１５の例を示す。送信歪電力生成部６１５は、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）６３１と、送信歪電力制御部６３３と、高速フーリエ変換部６３５と、フィルタリング部６３６と、サブキャリア選択部６３７とを有する。
【００８３】
図１７の送信歪電力生成部５１５と同様に、周波数軸上の信号は、逆高速フーリエ変換部６３１において、時間軸上の信号に変換され、送信歪電力制御部６３３において、送信機で用いられた非線形入出力変換特性と同じ非線形入出力変換特性を用いて、時間軸上の信号の振幅が変換される。送信歪電力制御部６３３により変換された信号は、高速フーリエ変換部６３５により周波数軸上の信号に変換される。更に、周波数軸上の信号は、フィルタリング部６３６によりフィルタリングされる。フィルタリング部６３６は、送信機で用いられたものと同じフィルタリングを適用する。このフィルタリング部６３６の出力と元の周波数軸上の信号とを比較することにより、歪電力が算出される。具体的には、フィルタリング部６３６の出力から元の周波数軸上の信号を減算することにより歪電力が算出される。次に、サブキャリア選択部６３７により、受信機６０のユーザが使用しているサブキャリアの歪電力が選択される。
【００８４】
それぞれの送信歪電力生成部６１５−１〜６１５−Ｎで生成された歪電力は、加算部６１６において加算され、等化部６１７により、伝送チャネルにおけるチャネル変動に応じて変換される。最後に、サブキャリア選択部６０７において選択されたサブキャリアの受信信号から、以上の処理により生成された歪電力が減算され、受信信号から歪電力が除去される。歪電力が除去された信号は、受信信号再復調部６１９において、サブキャリア毎に復調される。このように、受信機６０において、送信機側の繰り返し処理により発生する歪電力を除去できる。
【００８５】
なお、受信機６０での繰り返し回数は、送信機で発生する歪電力を精度良く再生成する観点から、送信機と同じ回数に設定することが望ましい。例えば、送信機でフィルタリングが１回適用される場合には、受信機６０での繰り返し回数は１回でもよい。図１４の送信機４０のように繰り返し回数が制御される場合、受信機６０は、送信機で用いられる非線形入出力変換特性と共に、繰り返し回数を送信機から受信してもよい。ただし、受信機６０の演算量を低減するため、送信機より少ない回数に設定されてもよい。
【００８６】
＜送信歪電力除去を繰り返し適用する変形例＞
図２０に、送信歪電力除去を繰り返し適用する変形例を示す。図２０の受信機７０は、ガードインターバル（ＧＩ）除去部７０１と、シリアルパラレル変換部（Ｓ／Ｐ）７０３と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）７０５と、サブキャリア選択部７０７と、チャネル推定部７０９と、複数の受信信号復調部７１１−１〜７１１−Ｎと、複数の変調信号生成部７１３−１〜７１３−Ｎと、複数の送信歪電力生成部７１５−１〜７１５−Ｎと、複数の等化部７１７−１〜７１７−Ｎと、受信信号再復調部７１９とを有する。受信信号復調部７１１−１〜７１１−Ｎと、変調信号生成部７１３−１〜７１３−Ｎと、送信歪電力生成部７１５−１〜７１５−Ｎと、等化部７１７−１〜７１７−Ｎとをまとめて送信歪電力除去部７１０−１〜７１０−Ｎとして図示する。
【００８７】
ガードインターバル除去部７０１からサブキャリア選択部７０７までの処理は、図１５の受信機と同じであるため、説明を省略する。また、送信歪電力除去部７１０−１〜７１０−Ｎのそれぞれの処理も、図１５の受信信号復調部５１１から等化部５１７の処理と同じである。このように、受信機７０では、送信歪電力を除去した後に、再度復調して送信歪電力を生成することで、送信歪電力除去を繰り返し適用する。
【００８８】
歪電力が繰り返し除去された信号は、受信信号再復調部７１９において、サブキャリア毎に復調される。このように、送信歪電力を除去した後に再度復調することにより、復調後の受信品質が改善するため、更に、この復調後の信号を用いて送信歪電力を生成することにより、精度良く送信歪電力を再生成できる。
【００８９】
なお、送信機で送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用している場合には、送信歪電力除去部７１０−１〜７１０−Ｎにおいて、図１８に示すような送信電力生成部が繰り返されてもよい。
【００９０】
以上の説明では、特にＯＦＤＭＡ方式の送信機及び受信機に関する実施例について説明したが、本発明は、所定の周波数帯域が複数のユーザ又は複数のシステムにより共用される周波数共用システムに適用可能である。
【００９１】
上記のように、本発明の実施例によれば、所定の周波数帯域が複数のユーザ又は複数のシステムにより共用されるシステムにおいて、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域への干渉を低減できる。例えば、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域が使用されている場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で非線形入出力変換特性を制御して信号帯域外の輻射電力を減少させることにより、隣接帯域への干渉を低減できる。
【００９２】
更に、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３において、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域の干渉状況を更に考慮することにより、隣接帯域を使用するユーザへの歪電力の影響を低減できる。
【００９３】
また、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３において、自基地局だけでなく、周辺基地局における周波数帯域の使用状況を考慮することにより、周辺基地局で隣接帯域を使用するユーザへの歪電力を低減できる。
【００９４】
また、非線形入出力変換特性制御部１０３で決定した非線形入出力変換特性から帯域内の歪電力を推定し、変調信号生成部１０１において、推定結果に基づいて変調方式又は符号化方式を決定することにより、変調精度の劣化及び受信品質の劣化を軽減できる。
【００９５】
このとき、送信歪電力制御部１０５で用いられる非線形入出力変換特性の飽和出力を送信電力増幅部１０７の飽和出力以下にすることにより、送信電力増幅部１０７において発生する歪電力を低減できる。
【００９６】
一方、システム帯域内の周波数利用率が低く、各ユーザへの帯域が十分に確保できる場合には、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で非線形入出力変換特性を制御して信号帯域内の歪電力を減少させることにより、受信機での受信品質を維持できる。
【００９７】
また、システム帯域の端に位置する周波数帯域において、非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で非線形入出力変換特性を制御して信号帯域外の輻射電力を減少させることにより、他システムへの干渉を低減できる。
【００９８】
このような効果は、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅部２０７−１〜２０７を切り替えても実現でき、また、プリディストーション部３０５を用いる場合でも実現できる。
【００９９】
また、送信機４０にフィルタリング部４０６を備えることにより、送信電力増幅部４０７の出力信号の信号帯域外への輻射を低減できる。
【０１００】
更に、送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用することにより、送信電力増幅部４０７の出力での信号帯域外への輻射を低減できると共に、ピーク電力を低減できる。送信歪電力制御とフィルタリングとを繰り返し適用する場合、繰り返し処理制御部４０９において、繰り返し回数を制御することにより、フィルタリングに伴うピーク電力の発生を抑制できる。
【０１０１】
受信機５０においては、送信機の非線形入出力変換特性制御部１０３、２０３、３０３及び４０３で決定された非線形入出力変換特性を用いて送信側で発生した歪電力を除去することにより、受信品質を向上できる。また、送信機が式（１）の非線形入出力変換特性を用いる場合、受信機は、送信機からpの値を受信するだけで、歪電力を除去できる。
【０１０２】
更に、送信機で送信歪電力制御とフィルタリングとが繰り返し適用された場合に、送信機の繰り返し処理により発生する歪電力を除去することで、受信品質を向上できる。
【０１０３】
また、受信機７０において、送信歪電力除去を繰り返し適用することで、受信品質を向上できる。
【０１０４】
なお、本発明は、上記の実施例及び変形例に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々の変更及び応用が可能である。また、上記の実施例及び変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 送信機
１０１ 変調信号生成部
１０３ 非線形入出力変換特性制御部
１０５ 送信歪電力制御部
１０７ 送信電力増幅部
２０ 送信機
２０１ 変調信号生成部
２０３ 非線形入出力変換特性制御部
２０５ 選択部
２０７ 送信電力増幅部
３０ 送信機
３０１ 変調信号生成部
３０３ 非線形入出力変換特性制御部
３０５ プリディストーション部
３０７ 送信電力増幅部
４０ 送信機
４０１ 変調信号生成部
４０３ 非線形入出力変換特性制御部
４０５ 送信歪電力制御部
４０６ フィルタリング部
４０７ 送信電力増幅部
４０９ 繰り返し処理制御部
５０ 受信機
５０１ ガードインターバル除去部
５０３ シリアルパラレル変換部
５０５ 高速フーリエ変換部
５０７ サブキャリア選択部
５０９ チャネル推定部
５１１ 受信信号復調部
５１３ 変調信号生成部
５１５ 送信歪電力生成部
５１７ 等化部
５１９ 受信信号再復調部
６０ 受信機
６０１ ガードインターバル除去部
６０３ シリアルパラレル変換部
６０５ 高速フーリエ変換部
６０７ サブキャリア選択部
６０９ チャネル推定部
６１１ 受信信号復調部
６１３ 変調信号生成部
６１５ 送信歪電力生成部
６１６ 加算部
６１７ 等化部
６１９ 受信信号再復調部
７０ 受信機
７０１ ガードインターバル除去部
７０３ シリアルパラレル変換部
７０５ 高速フーリエ変換部
７０７ サブキャリア選択部
７０９ チャネル推定部
７１０ 送信歪電力除去部
７１１ 受信信号復調部
７１３ 変調信号生成部
７１５ 送信歪電力生成部
７１７ 等化部
７１９ 受信信号再復調部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換する振幅制御部；及び
振幅が変換された信号を電力増幅する送信電力増幅部；
を有する送信機。
【請求項２】
前記非線形入出力変換特性制御部は、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域が使用されている場合に、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を決定する、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記非線形入出力変換特性制御部は、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域における干渉量が所定の閾値より大きい場合に、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を決定する、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記非線形入出力変換特性制御部は、信号の送信に使用される周波数帯域がシステム帯域の端に位置する場合に、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を決定する、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の送信機。
【請求項５】
前記非線形入出力変換特性制御部は、
【数３】
で表される非線形入出力変換特性を決定する、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の送信機。
【請求項６】
前記振幅制御部は、決定された非線形入出力変換特性に対応した信号出力が前記送信電力増幅部から得られるように、プリディストーションにより非線形歪を補償する、請求項１に記載の送信機。
【請求項７】
振幅が変換された信号の帯域を制限するフィルタリング部；
を更に有する、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の送信機。
【請求項８】
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、前記複数の送信電力増幅部のうち１つを選択する選択部；
を有する送信機。
【請求項９】
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信する非線形入出力変換特性受信部；
受信信号を復調する受信信号復調部；
復調された信号を変調する変調信号生成部；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成する送信歪電力生成部；
生成された歪電力を受信信号から減算する減算部；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調する受信信号再復調部；
を有する受信機。
【請求項１０】
前記送信歪電力生成部は、振幅が変換された信号の帯域を制限し、歪電力を生成する、請求項９に記載の受信機。
【請求項１１】
前記送信歪電力生成部は、歪電力の生成を繰り返し、
前記減算部は、繰り返し生成された歪電力を受信信号から減算する、請求項１０に記載の受信機。
【請求項１２】
前記送信歪電力生成部及び前記減算部は、歪電力の生成及び生成された歪電力の受信信号からの減算を繰り返す、請求項９に記載の受信機。
【請求項１３】
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換するステップ；及び
振幅が変換された信号を電力増幅するステップ；
を有する電力増幅方法。
【請求項１４】
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅部のうち１つを選択するステップ；
を有する電力増幅方法。
【請求項１５】
受信機における信号復調方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信するステップ；
受信信号を復調するステップ；
復調された信号を変調するステップ；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成するステップ；
生成された歪電力を受信信号から減算するステップ；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調するステップ；
を有する信号復調方法。
【請求項１】
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換する振幅制御部；及び
振幅が変換された信号を電力増幅する送信電力増幅部；
を有する送信機。
【請求項２】
前記非線形入出力変換特性制御部は、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域が使用されている場合に、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を決定する、請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記非線形入出力変換特性制御部は、信号の送信に使用される周波数帯域の隣接帯域における干渉量が所定の閾値より大きい場合に、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を決定する、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記非線形入出力変換特性制御部は、信号の送信に使用される周波数帯域がシステム帯域の端に位置する場合に、飽和出力付近の変換特性がなだらかな非線形入出力変換特性を決定する、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の送信機。
【請求項５】
前記非線形入出力変換特性制御部は、
【数３】
で表される非線形入出力変換特性を決定する、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の送信機。
【請求項６】
前記振幅制御部は、決定された非線形入出力変換特性に対応した信号出力が前記送信電力増幅部から得られるように、プリディストーションにより非線形歪を補償する、請求項１に記載の送信機。
【請求項７】
振幅が変換された信号の帯域を制限するフィルタリング部；
を更に有する、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の送信機。
【請求項８】
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定する非線形入出力変換特性制御部；
互いに異なる非線形入出力変換特性を有する複数の送信電力増幅部；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、前記複数の送信電力増幅部のうち１つを選択する選択部；
を有する送信機。
【請求項９】
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信する非線形入出力変換特性受信部；
受信信号を復調する受信信号復調部；
復調された信号を変調する変調信号生成部；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成する送信歪電力生成部；
生成された歪電力を受信信号から減算する減算部；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調する受信信号再復調部；
を有する受信機。
【請求項１０】
前記送信歪電力生成部は、振幅が変換された信号の帯域を制限し、歪電力を生成する、請求項９に記載の受信機。
【請求項１１】
前記送信歪電力生成部は、歪電力の生成を繰り返し、
前記減算部は、繰り返し生成された歪電力を受信信号から減算する、請求項１０に記載の受信機。
【請求項１２】
前記送信歪電力生成部及び前記減算部は、歪電力の生成及び生成された歪電力の受信信号からの減算を繰り返す、請求項９に記載の受信機。
【請求項１３】
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、信号の振幅を変換するステップ；及び
振幅が変換された信号を電力増幅するステップ；
を有する電力増幅方法。
【請求項１４】
送信機における電力増幅方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて信号変換用の非線形入出力変換特性を決定するステップ；及び
決定された非線形入出力変換特性に基づいて、非線形入出力変換特性が互いに異なる複数の送信電力増幅部のうち１つを選択するステップ；
を有する電力増幅方法。
【請求項１５】
受信機における信号復調方法であって：
周波数帯域の使用状況に応じて送信機で決定された信号変換用の非線形入出力変換特性を受信するステップ；
受信信号を復調するステップ；
復調された信号を変調するステップ；
受信した非線形入出力変換特性に基づいて、変調された信号の振幅を変換し、歪電力を生成するステップ；
生成された歪電力を受信信号から減算するステップ；及び
歪信号が減算された受信信号を再び復調するステップ；
を有する信号復調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−２０６３８５（Ｐ２０１０−２０６３８５Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４８０９３（Ｐ２００９−４８０９３）
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２日（２００９．３．２）
【出願人】（３９２０２６６９３）株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ (5,876)
【出願人】（５０４１４７２４３）国立大学法人 岡山大学 (444)
【Ｆターム（参考）】
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