峰值功率抑制裝置和峰值功率抑制方法
2023-04-26 09:42:36 1
專利名稱：峰值功率抑制裝置和峰值功率抑制方法
技術領域：
本發明涉及峰值功率抑制裝置和峰值功率抑制方法，特別涉及在OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex正交頻分復用)方式的無線發送裝置中所使用的峰值功率抑制裝置和峰值功率抑制方法。
背景技術：
近年來，在移動通信中，對高速大容量通信的需求日益增高，因此，例如OFDM方式作為實現它的調製方式備受矚目。在OFDM方式中，使用在頻率軸上正交配置多個副載波的多載波信號。多載波信號是通過合成多個載波而獲得的，因此有時出現較高的峰值功率。作為表示峰值功率的大小的指標，例如使用PAPR(Peak to Average Power Ratio峰均功率比)值，在OFDM方式中，副載波數越多PAPR值也越大。
以往的抑制峰值功率的方式例如有專利文獻1所記載的所謂消波濾波(Clipping and Filtering)法。參照
消波濾波法的動作。圖1是表示以往的實現消波濾波法的峰值功率抑制裝置的結構的一個例子的方框圖。如圖2所示，在發送信號的振幅值為大於事先設定的閾值時，該振幅值因消波單元11的消波處理而被限制。從頻率軸上看該處理時，如圖3B所示，對具有圖3A所示的頻譜的發送信號進行消波處理時，在發送信號的頻帶內和頻帶外出現失真分量。由濾波單元12除去有可能對相鄰信道造成幹擾的頻帶外失真分量，而獲得具有如圖3C所示的頻譜的發送信號。
特開2002-185432號公報發明內容本發明需要解決的問題然而，在上述以往的峰值功率抑制裝置中，雖然能夠由濾波處理除去發送信號的頻帶外失真，但無法通過濾波處理除去發送信號的頻帶內失真，所以頻帶內失真依然殘留在發送信號中。因此有如下問題，即，向通信對方裝置發送在頻帶內殘留著失真分量的信號時，使通信對方裝置的接收差錯率特性惡化。
本發明的目的為提供一種峰值功率抑制裝置和峰值功率抑制方法，它能夠提高接收端裝置的接收差錯率特性。
解決問題的方案本發明的峰值功率抑制裝置所採用的結構包括抑制單元，抑制信號的峰值功率；提取單元，提取峰值功率被抑制的信號中的頻帶內失真分量；以及除去單元，從峰值功率被抑制的信號中，除去所提取出的頻帶內失真分量。
本發明的峰值功率抑制方法包括抑制步驟，抑制信號的峰值功率；提取步驟，提取峰值功率被抑制的信號中的頻帶內失真分量；以及除去步驟，從峰值功率被抑制的信號中，除去所提取出的頻帶內失真分量。
發明的效果根據本發明，能夠提高接收端裝置的接收差錯率特性。
圖1是表示以往的峰值功率抑制裝置的結構的一個例子的方框圖。
圖2是表示發送信號的振幅值的例子的圖。
圖3是表示以往的峰值功率抑制裝置的發送信號的頻譜的圖。
圖4是表示本發明實施方式1的無線發送裝置的結構的方框圖。
圖5是表示本發明實施方式1的發送信號的頻譜的圖。
圖6是表示本發明實施方式2的無線發送裝置的結構的方框圖。
圖7是表示本發明實施方式3的無線發送裝置的結構的方框圖。
圖8是表示本發明實施方式3的無線發送裝置的動作的流程圖。
具體實施例方式
下面，使用附圖詳細地說明本發明的實施方式。
(實施方式1)圖4是表示本發明實施方式1的適用峰值功率抑制裝置的無線發送裝置的結構的方框圖。
圖4的無線發送裝置100包括消波單元102、濾波單元103、減法電路104、D/A轉換器105、變頻單元106、功率放大器107、D/A轉換器108、變頻單元109、功率放大器110、減法電路111以及天線112。
在消波單元102，作為抑制手段，對發送信號中的閾值以上的振幅分量進行消波處理。由此抑制發送信號的峰值功率。在濾波單元103，對消波單元102的輸出信號進行濾波處理，以除去發送信號中的頻帶外失真分量。在D/A轉換器105將濾波單元103的輸出信號從數位訊號轉換到模擬信號。在變頻單元106對D/A轉換器105的輸出信號進行頻率變換，從基帶信號變換到RF(Radio Frequency)頻帶信號。在功率放大器107，作為屬於主發送系統的第一放大單元，對變頻單元106的輸出信號進行放大處理。在減法電路104，作為提取單元，從濾波單元103的輸出信號減去原本的發送信號，即進行消波處理之前的發送信號，以提取發送信號的頻帶內失真分量。在D/A轉換器108，將減法電路104的輸出信號即頻帶內失真分量，從數位訊號轉換到模擬信號。在變頻單元109，對從D/A轉換器108輸出的信號進行頻率變換，從基帶信號變換到RF頻帶信號。在功率放大器110，作為屬於副發送系統的第二放大單元，對變頻單元109的輸出信號進行放大處理。在減法電路111，作為除去單元，從功率放大器107的輸出信號減去功率放大器110的輸出信號，由此從發送信號除去頻帶內失真分量。將已除去頻帶內失真分量的發送信號從天線112無線發送出去。
接著，使用圖5A～圖5E說明包括上述結構的無線發送裝置100的動作。
被輸入到消波單元102的發送信號具有例如圖5A所示的頻譜。因而發送信號在消波單元102被施以消波處理。通過該處理，規定的閾值以上的振幅分量受到限制，從而抑制峰值功率。這裡，基於設計上決定的PAPR值而決定上述閾值。例如，PAPR值為6dB時，將比平均信號功率高6dB的值設定為閾值。由此，如圖5B所示，就被消波的發送信號而言，在頻帶內和頻帶外分別包含失真分量。
被消波的發送信號在濾波單元103受到濾波處理。如圖5C所示，通過該處理只除去了頻帶外失真分量。在此時，發送信號中還殘留著頻帶內失真分量。
對從濾波單元103輸出的發送信號，在D/A轉換器105和變頻單元106分別進行D/A轉換處理和頻率變換處理，然後在功率放大器107進行放大。
另一方面，在減法電路104中，從濾波單元103的輸出信號中減去原本的發送信號。其結果，如圖5D所示，提取了發送信號中的頻帶內失真分量。將所提取出的頻帶內失真分量在功率放大器110放大。另外，副發送系統中的功率放大器110僅用於放大頻帶內失真分量，因此與主發送系統的功率放大器107相比，輸出特性較小的放大器就可以。
然後，在減法電路111，從作為功率放大器107的輸出信號的發送信號減去作為功率放大器110的輸出信號的頻帶內失真分量。由此，從發送信號除去了頻帶內失真分量。其結果，所獲得的發送信號具有例如圖5E所示的頻譜。
這樣，根據本實施方式，由於從被抑制峰值功率的發送信號中除去頻帶內失真分量，因此能夠提高接收端裝置的接收差錯率特性。
另外，根據本實施方式，因為從經放大的發送信號中除去頻帶內失真分量，所以有時因頻帶內失真分量的除去，在時間軸上重新出現峰值功率而使得PAPR值增大。但是，PAPR值在功率放大器107的輸入級被抑制為設定值以下即可。因此，即使PAPR值在功率放大器107的後級增大，也能夠防止對功率放大器107的補償設定造成影響，該補償設定是指為了保持功率放大器107的線性而設定表示最大振幅電平和飽和電平的差的補償值。
(實施方式2)圖6是表示本發明實施方式2的適用峰值功率抑制裝置的無線發送裝置的結構的方框圖。另外，圖6的無線發送裝置200與在實施方式1說明的無線發送裝置100具有相同的基本結構，因此對相同的結構元素賦予相同的參照標號，並省略其詳細說明。
無線發送裝置200包括D/A轉換器201、變頻單元202、減法電路203以及功率放大器204，以代替在實施方式1說明的減法電路104、D/A轉換器108、變頻單元109以及功率放大器110，還添加有衰減電路205。
在D/A轉換器201，原本的發送信號被從數位訊號轉換到模擬信號。在變頻單元202，將D/A轉換器201的輸出信號從基帶信號變換到RF頻帶信號。
在衰減電路205，使功率放大器107的輸出信號衰減。在作為提取單元的減法電路203，，從功率放大器107的輸出信號減去變頻單元202的輸出信號，從而提取出發送信號中的頻帶內失真分量。這時，也提取出功率放大器107的非線性失真分量。在功率放大器204，作為屬於副發送系統的第二放大單元，放大減法電路203的輸出信號。
也就是說，在實施方式1在基帶進行頻帶內失真分量的提取處理，相對於此，在本實施方式，在RF頻帶進行該處理。
接著，說明具有上述結構的無線發送裝置200的動作。
在衰減電路205，使功率放大器107的輸出信號衰減。從衰減的信號中，減去分別在D/A轉換器201和變頻單元202進行了D/A轉換處理和頻率變換處理的發送信號。其結果，提取出發送信號的頻帶內失真分量。並且，這時也提取出在主發送系統的功率放大器107所發生的非線性失真。
在功率放大器204中，將所提取的頻帶內失真分量和非線性失真分量放大。副發送系統中的功率放大器204僅用於放大對頻帶內失真分量和非線性失真分量，因此與主發送系統的功率放大器107相比，輸出特性較小的放大器就可以。
然後在減法電路111，從作為功率放大器107的輸出信號的發送信號，減去作為功率放大器204的輸出信號的頻帶內失真分量和非線性失真分量。由此，從發送信號除了頻帶內失真分量之外還除去了非線性失真分量。
這樣，根據本實施方式，由於提取放大的發送信號的頻帶內失真分量，因此不僅能夠提取因峰值功率的抑制而發生的頻帶內失真分量，還能夠提取因功率放大器107的放大而發生的非線性失真分量，並且能夠除去提取出的兩種失真分量，從而能夠進一步提高接收端裝置的接收差錯率特性。
(實施方式3)圖7是表示本發明實施方式3的無線發送裝置的結構的方框圖。另外，圖7的無線發送裝置300與在實施方式1說明的無線發送裝置100具有相同的基本結構，因此對相同的結構元素賦予相同的參照標號，並省略其詳細說明。
無線發送裝置300除了無線發送裝置100的結構之外，還包括功率計算單元301、判定單元302以及電源控制單元303。
在作為測定單元的功率計算單元301，，測定頻帶內失真分量的功率。在判定單元302判定測定出的功率是否超過閾值。
在作為控制單元的電源控制單元303，，功率放大器110的電源基於判定單元302的判定結果而被控制。更具體地說，基於因消波而發生的頻帶內失真分量的功率量，進行或停止副發送系統的功率放大器110的動作。在頻帶內失真分量的功率量大於以滿足規定的差錯率的方式而設定的閾值時，使功率放大器110進行放大動作，小於閾值則使其停止放大動作。
接著，使用圖8說明包括上述結構的無線發送裝置300的動作。
首先，將原本的發送信號和濾波單元103的輸出信號輸入到減法電路104，並提取頻帶內失真分量(步驟S501)。然後，將從減法電路104輸出的頻帶內失真分量輸入到功率計算單元301。在功率計算單元301計算頻帶內失真分量的功率量(步驟S502)。功率量的計算方法例如有對1OFDM碼元時間的失真分量信號進行積分的方法。
從功率計算單元301輸出的功率量被輸入到判定單元302。在判定單元302判定功率量是否大於閾值(步驟S503)。這裡，例如基於事先由仿真測試獲得的失真分量功率量對差錯率特性而設定該閾值以使差錯率為一定的水平以下。判定單元302的判定結果被輸入到電源控制電源303。在功率量大於閾值時(S503「是」)，電源控制單元303接通功率放大器110的電源，以使功率放大器110執行放大動作(步驟S504)。相反地，在功率量為閾值以下時(S503「否」)，電源控制單元303關斷功率放大器110的電源，以使功率放大器110停止放大動作(步驟S505)。通過該操作，在能夠保持提高接收端裝置的接收差錯率特性的效果的同時，與常時動作功率放大器110的情況相比能夠削減無線發送裝置300的消耗功率。
另外，用於上述各實施方式的說明中的各功能塊通常可實現為LSI，它是一種集成電路。這些塊既可是每個塊分別集成到一個晶片，或者可以是一部分或所有塊集成到一個晶片。
雖然此處稱為LSI，但根據集成程度，可以被稱為IC、系統LSI、超級LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。
另外，實現集成電路化的方法不僅限於LSI，也可使用專用電路或通用處理器實現之。在LSI製造後可利用可編程的FPGA(Field Programmable GateArray)，或者可以使用可重構LSI內部的電路單元的連接和設定的可重構處理器。
再者，隨著半導體的技術進步或隨之派生的其它技術的出現，如果能夠出現替代LSI集成電路化的新技術，當然可利用新技術進行功能塊的集成化。存在著適用生物技術等的可能性。
本說明書是根據2004年8月30日申請的日本專利申請第2004-250523號。其內容全部包含於此。
工業實用性本發明的峰值功率抑制裝置和峰值功率抑制方法可適用於在便攜電話和無線LAN等中所使用的OFDM方式的無線發送裝置等。
權利要求
1.一種峰值功率抑制裝置，包括抑制單元，抑制信號的峰值功率；提取單元，提取峰值功率被抑制的信號的頻帶內失真分量；以及除去單元，從峰值功率被抑制的信號中，除去所提取的頻帶內失真分量。
2.如權利要求1所述的峰值功率抑制裝置，其中，還包括第一放大單元，放大峰值功率被抑制的信號；以及第二放大單元，放大所提取出的頻帶內失真分量，所述除去單元從由所述第一放大單元放大的信號中，除去由所述第二放大單元放大的頻帶內失真分量。
3.如權利要求2所述的峰值功率抑制裝置，其中，所述提取單元提取由所述第一放大單元放大的信號的頻帶內失真分量。
4.如權利要求2所述的峰值功率抑制裝置，其中，還包括測定單元，測定所提取出的頻帶內失真分量的功率；以及控制單元，在所測定出的功率為規定電平以上時，進行所述第二放大單元對所述頻帶內失真分量的放大處理，另一方面，在所測定出的功率為所述規定電平以下時，停止所述第二放大單元對所述頻帶內失真分量的放大處理。
5.一種無線發送裝置，包括如權利要求1所述的峰值功率抑制裝置。
6.一種峰值功率抑制方法，包括抑制步驟；抑制信號的峰值功率；提取步驟；提取峰值功率被抑制的信號中的頻帶內失真分量；除去步驟；從峰值功率被抑制的信號中，除去所提取的頻帶內失真分量。
全文摘要
提供峰值功率抑制裝置，它能夠提高接收端裝置的接收差錯率特性。在該裝置中，消波單元(102)通過對所輸入的信號進行消波處理而抑制信號的峰值功率。減法電路(104)提取峰值功率被抑制的信號中的頻帶內失真分量。減法電路(111)通過從峰值功率被抑制的信號中減去所提取出的頻帶內失真分量，從而除去在峰值功率被抑制的信號的頻帶內殘留的失真分量。
文檔編號H04B1/707GK1993913SQ20058002664
公開日2007年7月4日 申請日期2005年8月16日 優先權日2004年8月30日
發明者高林真一郎 申請人:松下電器產業株式會社