專利名稱：無線通信裝置、無線通信方法及峰值抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過重合多個信號并發(fā)送的無線通信方式——例如，
基于使多個子載波信號重合的離散傅立葉變換的正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)方式、和使多個信號重合并從多 個天線發(fā)送信號的多入多出(Multiple-InputMultiple-Output: MIMO)方式
——進(jìn)行無線通信的無線通信裝置。
背景技術(shù)：
伴隨近年來的通信需求的擴大，通信方式也在推進(jìn)大容量化，正交頻 分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM)方式禾卩多入 多出(Multiple-InputMultiple-Output: MIMO)方式受到關(guān)注。
在OFDM中，通過對多個信號進(jìn)行逆離散傅立葉變換(Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT),生成從天線輸出的信號波形。該操作可以認(rèn)為 是把在頻率軸上排列的多個信號變換為時間軸上的多個信號的正交基底變 換(酉變換)。
在通過對頻域的子載波0 N—1的復(fù)數(shù)信號串xj) x一 (N—l)實施 IDFT，生成時域的復(fù)數(shù)信號串t_0~t— (N-l)時，如果利用式1表示頻域 信號向量X、利用式2表示時域信號向量T，則可以使用傅立葉變換矩陣F 并利用式3表述從T向X的變換。
式l
<formula>formula see original document page 5</formula>
式2<formula>formula see original document page 6</formula>式3<formula>formula see original document page 6</formula>其中，F(xiàn)是k行I列分量F_k、 I為exp ( —j27rkl/N) /sqrt (N)的NX N矩陣(式4)。其中，矩陣的行和列設(shè)為從0開始。即，F(xiàn)由0 N—1行、 0 N—l列構(gòu)成。對于以后的向量也相同。
式4<formula>formula see original document page 6</formula>F是表示離散傅立葉變換(Discrete Fourier Transform: DFT)的矩陣。 F的右上角的H表示共軛轉(zhuǎn)置，F(xiàn)的共軛轉(zhuǎn)置等于F的逆矩陣。因此，F(xiàn)的 共軛轉(zhuǎn)置是表示IDFT的矩陣，F(xiàn)是酉矩陣。
并且，在MIMO中把多個信號視為一個向量進(jìn)行酉變換，并在多個發(fā) 送天線中映射信號，由此提高信號傳輸效率。從在MIMO中多路復(fù)用的復(fù) 數(shù)信號乂一0 乂_(]^1—1)向M個天線的輸出信號s一0 s一(M—1)的變換， 利用下式5、 6和7表示。
式5<formula>formula see original document page 6</formula>式6<formula>formula see original document page 6</formula>式7
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，V表示MXM酉矩陣。
為了進(jìn)行快速通信和穩(wěn)定通信，有時采用適用了 OFDM和MIMO雙方 的MIMO—OFDM方式。該情況時，在發(fā)送機中，首先進(jìn)行MIMO天線映 射的酉變換，然后進(jìn)行OFDM中的IDFT的酉變換。在此，把MIMO中的 多路復(fù)用度設(shè)為M，把OFDM的子載波數(shù)設(shè)為N。原來的復(fù)數(shù)信號向量Y 由利用式8、 9表示的M個OFDM頻域信號X (0) X (M—l)構(gòu)成， OFDM頻域信號分別由N個信號構(gòu)成。
式8
'沖)
式9
來自天線的輸出信號向量S如利用式10、 11表示的那樣，由M個OFDM 時域信號T (0) T (M—l)構(gòu)成，OFDM時域信號分別由N個信號構(gòu)成。式10
r(o)，
式ii
如果按照上面所述定義，則可以把從Y向S的變換表示為式12 14。式12
formula
式13
formula式14
formula
V (0) V (N—l)表示各個子載波中的MIMO天線映射的酉矩陣。R也 表示酉矩陣，所以在MIMO-OFDM方式中，信號通過酉變換生成來自天 線的輸出信號。
以后，把酉變換前的各個要素稱為通信模式。OFDM的子載波也相當(dāng) 于通信模式。
在酉變換中，在向通信模式的信號乘以系數(shù)后進(jìn)行加算，并生成輸出 信號。通信模式的信號彼此是不相關(guān)的，所以通過加算變換后的信號根據(jù) 中心極限定理成為與高斯噪聲相同的信號。因此，信號的振幅分布大大擴 散。艮P，峰均功率比(Peak—to—Average Power Ratio: PAPR)增大。
PAPR較大成為構(gòu)成發(fā)送機時的問題。第一，為了對應(yīng)較寬的振幅分布， 需要比特幅度較大的數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter: DAC)， 這在價格和功耗方面成為問題。第二，在DAC之后將模擬信號放大功率時， 產(chǎn)生功率放大器的非線性失真的問題。下面，使用


該問題。
圖2表示相對于朝向功率放大器的輸入信號功率(橫軸InputPower(輸 入功率))的放大增益(實線，縱軸左側(cè)的Gain(增益))、與功率附加效率
(虛線，縱軸右側(cè)的Power Added E伍ciency)的一般曲線圖。
功率附加效率隨著輸入信號功率增大而升高，所以期望盡量增大輸入 信號功率。放大增益在某個特定的輸入信號功率范圍內(nèi)是一定的，但在超
過該范圍時，增益減小，并顯示非線性特性。如果產(chǎn)生非線性效應(yīng)，則將 導(dǎo)致信號波形失真，并導(dǎo)致在信號頻帶的外側(cè)產(chǎn)生不必要的輻射，所以必 須避免非線性效應(yīng)。因此，輸入信號功率必須限定在增益為線性的區(qū)域中。 在放大PAPR較大的信號時，必須減小平均輸入信號功率，以使峰值進(jìn)入 線性增益區(qū)域中，但導(dǎo)致功率附加效率降低。
為了避免以上問題，正在研究降低PAPR的方式。例如，在非專利文 獻(xiàn)l中提出Selected Mapping (SLM:選擇性映射)方式，在非專利文獻(xiàn)2 中提出Partial Transmit Sequence (PTS:部分傳輸序列)方式。無論哪種方 式，都通過對多個通信模式的信號賦予彼此不同的相位旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了峰值 功率值的降低。在這些方式中，為了在接收機內(nèi)將通信模式的信號復(fù)原， 需要把在發(fā)送機內(nèi)賦予的相位旋轉(zhuǎn)量作為side information(邊信息)傳遞給接 收機。并且，如果該side information的傳遞失敗，將導(dǎo)致所有信號的復(fù)原 失敗。
在非專利文獻(xiàn)3中說明了 Clipping方式。在該方法中，在信號振幅超 過某個基準(zhǔn)值時，把該信號的振幅限制為基準(zhǔn)值。在這種狀態(tài)下，由于在 信號頻率的頻帶外側(cè)產(chǎn)生不必要的輻射，所以使用濾波器去除信號頻率的 頻帶之外的分量。雖然有時因濾波器也產(chǎn)生新的峰值，但在非專利文獻(xiàn)3 中通過適用多次Clipping來抑制新峰值的產(chǎn)生。
在非專利文獻(xiàn)4中提出了對應(yīng)MIMO的PAPR抑制方法即Spatial Shifting(空間偏移)方式。在該方式中，為了切換分配信號的通信模式來降低 PAPR并優(yōu)化執(zhí)行，需要把表示切換了哪個通信模式的side information傳遞 給接收機。并且，如果該side information的傳遞失敗，將導(dǎo)致所有信號的 復(fù)原失敗。
非專利文獻(xiàn)1: R. W. Baeuml、 R. F. Fischer和J. B. Huber， "Reducing the
Electron. Lett., vol.32, no.22, pp.2056-2057, October 1996.
非專利文獻(xiàn)2: S. H. Mueller和J. B. Huber, "OFDM with Reduced
Peak-to-Average Power Ratio by Optimum Combination of Partial Transmit Sequences", Electron. Lett" vol.33， no.5， pp.368-369， February 1997.
非專禾(J文獻(xiàn)3: J. Armstrong, "Peak-to-Average Power Reduction for OFDM by Repeated Clipping and Frequency Domain Filtering", Electron. Lett" vol.38， no.5, pp.246-247, February 2002.
非專利文獻(xiàn)4: T. C. W. SchneK P. F. M. Smulders和E. R. Fledderus， "Peak-to-Average Power Reduction in Space Division Multiplexing Based OFDM Systems through Spatial Shifting", Electron. Lett" vol.41 ， no. 15， pp.860-861, July 2005.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種無線通信裝置，在重合多個信號并發(fā)送的無線通信方 式——例如使多個子載波信號重合的OFDM方式以及使多個信號重合并從 多個天線發(fā)送信號的MIMO方式那樣的無線通信方式中，抑制信號傳遞效 率的惡化，同時抑制PAPR。
在非專利文獻(xiàn)1、 2、 4的方法中，需要傳遞與將要通信的信息無關(guān)的 side information,所以導(dǎo)致通信所需要的信息量增加。在非專利文獻(xiàn)3的方 法中，不能抑制在各個通信模式中產(chǎn)生的信號失真量。
一般，在OFDM及MIMO中，通信質(zhì)量因OFDM子載波、MIMO流 那樣的每個通信模式而不同，在接收機中得到的信噪比(Signal-to-Noise Ratio: SNR)也不同。在SNR較大的通信模式中，由于只產(chǎn)生較小的噪聲， 所以只要產(chǎn)生較小的失真就會產(chǎn)生較大的特性惡化。與此相對，在SNR較 小的通信模式中，由于產(chǎn)生較大的噪聲，所以即使產(chǎn)生較大的失真，特性 惡化也比較小。因此，在非專利文獻(xiàn)3的方法中，使SNR較大的通信模式 的信號產(chǎn)生較大的失真，使通信特性大幅惡化。
為了解決上述問題，本發(fā)明涉及的無線通信裝置，在通過重合多個信 號并發(fā)送的無線通信方式一例如OFDM方式和MIMO方式那樣的無線通 信方式進(jìn)行無線通信的無線通信裝置中，對各個通信模式賦予對應(yīng)于通信 質(zhì)量的信號失真，由此抑制信號的振幅值。
艮P,本發(fā)明涉及的無線通信裝置，通過信道質(zhì)量獲取部獲取信道質(zhì)量,
并以此為基礎(chǔ)通過加權(quán)計算部確定對各個通信模式的加權(quán)。并且，通過峰 值檢測部從酉變換后的信號串中檢測峰值，并抽出為了抑制峰值而應(yīng)該附 加的失真分量。通過峰值抑制信號生成部，根據(jù)對各個通信模式的加權(quán)和 所抽出的失真分量，計算加算到各個通信模式上的峰值抑制信號，對各個 通信模式加算峰值抑制信號。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，不需傳遞side information,可以將通信特性的惡化抑制得 比較低，并抑制PAPR。
由此，可以采用比特幅度較小、低廉、功耗較小的ADC。并且，可以 提高功率放大器的功率附加效率，并抑制功耗。

圖1是表示本發(fā)明的無線通信裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖2是針對朝向功率放大器的輸入信號功率的放大增益與功率附加效 率的曲線圖。
圖3是表示把本發(fā)明適用于OFDM無線通信裝置時的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖4是表示在OFDM中根據(jù)時域信號波形生成用于抑制峰值的失真分 量的方法的曲線圖。
圖5是表示把本發(fā)明適用于MIMO無線通信裝置時的結(jié)構(gòu)的框圖。 圖6是表示把本發(fā)明適用于MIMO-OFDM無線通信裝置時的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖7是表示在本發(fā)明中把Modulation-Coding Set用作信道質(zhì)量信息的 無線通信裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖8是本發(fā)明與以往方式的效果對比曲線圖。 圖9是表示無線通信裝置的通信狀態(tài)的圖。 符號說明
101天線；102接收信號處理部；103數(shù)據(jù)復(fù)原部；104信道質(zhì)量獲取 部；105加權(quán)計算部；106峰值抑制信號生成部；107峰值檢測部；108發(fā) 送信號處理部；109酉變換部；110信號加算部；111信號生成部；112逆 離散傅立葉變換部；113 MIMO天線映射部；114發(fā)送機；115接收機。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明適用了本發(fā)明的無線通信裝置。 <實施例1>
圖9中示出適用了本發(fā)明的無線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。發(fā)送接收機114向 發(fā)送接收機115發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖1表示作為本發(fā)明的無線通信裝置的發(fā)送接收機114的結(jié)構(gòu)。該無 線通信裝置具有接收天線lOl — l、發(fā)送天線101—2、接收信號處理部102、 數(shù)據(jù)復(fù)原部103、信道質(zhì)量獲取部104、加權(quán)計算部105、峰值抑制信號生 成部106、峰值檢測部107、發(fā)送信號處理部108、酉變換部109、信號加 算部110和信號生成部111。
接收天線101— l接收信號。接收天線101— l未必是一個，也可以是 多個。
接收信號處理部102把所接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。接收信號 處理部102包括從模擬數(shù)據(jù)中去除信號頻帶之外的噪聲和干擾波的濾波 器；把接收信號轉(zhuǎn)換為基帶信號的下變頻器；放大接收信號的功率的低噪 聲放大器；和模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter: ADC)。
數(shù)據(jù)復(fù)原部103根據(jù)通過接收信號處理部102得到的數(shù)字信號，將由 發(fā)件人發(fā)送的數(shù)據(jù)復(fù)原。
信道質(zhì)量獲取部104獲取信道的質(zhì)量。例如，作為信道質(zhì)量，獲取以 下說明的信道狀態(tài)信息(Channel State Information)。
加權(quán)計算部105按照通過信道質(zhì)量獲取部104獲取的信道質(zhì)量信息， 計算加算到各個通信模式上的峰值抑制信號的分配加權(quán)。關(guān)于具體的計算
方法將在后面敘述。
信號生成部111生成各個通信模式的信號。
酉變換部109通過酉變換，把經(jīng)由信號加算部110輸入的各個通信模 式的信號變換為天線輸出信號。
峰值檢測部107檢測上述變換后的信號中振幅大于預(yù)定的閾值振幅值 的信號。用于使該信號振幅成為閾值振幅以下的失真分量，被傳遞給峰值 抑制信號生成部106。
峰值抑制信號生成部106根據(jù)通過加權(quán)計算部105計算的加權(quán)和通過 峰值檢測部107計算的失真分量，生成峰值抑制信號。
信號加算部110把所生成的峰值抑制信號加算到來自信號生成部111 的信號上。
經(jīng)過以上步驟，發(fā)送信號處理部108把峰值被抑制的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為 模擬信號。發(fā)送信號處理部108包括DAC、功率放大器、把基帶信號變換 為RF頻率的上變頻器、和去除信號頻帶之外的不必要輻射的濾波器。
發(fā)送天線101—2把通過發(fā)送信號處理部108變換后的模擬信號轉(zhuǎn)換為 電磁波。發(fā)送天線未必是一個，也可以是多個。
另外，接收天線101 — 1和發(fā)送天線101—2也可以是使用開關(guān)及雙工 機的共用結(jié)構(gòu)。
另夕卜，在峰值檢測部107中，在信號振幅大于閾值振幅(設(shè)為C)時， 計算用于使信號振幅成為閾值振幅以下的失真分量。例如，在輸出信號向 量S利用N維列向量表示時，失真分量的N維列向量D可以利用式15計
式15
formula
如果向輸出信號S加算失真分量D，則可以抑制峰值。在該方法中， 在失真分量D的計算中必須計算需要較大計算量的復(fù)數(shù)信號的振幅，但為 了簡化該計算，也可以采用在復(fù)數(shù)信號的實部、虛部中分別根據(jù)超過閾值 振幅的信號計算失真分量D (式16)等其他方法。
式16
formula信道質(zhì)量獲取部104獲取各個通信模式的質(zhì)量。例如，為了在MIMO 方式中優(yōu)化傳輸特性，有時會反饋信道狀態(tài)信息(Channel State Information: CSI),所以可以使用該信息。
加權(quán)計算部105計算向各個通信模式分配失真分量時的加權(quán)。從CSI 可以得知各個通信模式的傳輸損耗，所以如果產(chǎn)生于各個通信模式的噪聲 —定，貝何以把該比率認(rèn)為是各個通信模式的SNR比。
SNR較小的模式原本就存在較大的噪聲，所以相比失真分量，噪聲對 性能(通信速度及穩(wěn)定性)起支配性作用。因此，即使賦予失真分量，對 性能的影響也比較小。另外，SNR較大的模式僅僅賦予較小的失真分量， 相比噪聲，就有可能使性能大大惡化。
基于以上理由，對SNR較大的模式設(shè)定較小的加權(quán)，使失真分量變小。 另一方面，對SNR較小的模式設(shè)定較大的加權(quán)，使失真分量變大。
例如，可以認(rèn)為通信質(zhì)量的惡化是根據(jù)SNR和失真分量之比確定的， 所以把各個通信模式的加權(quán)設(shè)為SNR的平方根的倒數(shù)。由此，增大針對SNR 較低的通信模式的加權(quán)。之所以設(shè)為平方根，是因為不是對應(yīng)功率，而是 對應(yīng)振幅。利用式17的向量W表示各個通信模式的加權(quán)。
式17
<formula>formula see original document page 14</formula>
峰值抑制信號生成部106按照通過加權(quán)計算部計算的加權(quán)W，對各個 通信模式分配通過峰值檢測部107得到的失真分量D。在把分配并加算到 各個通信模式上的信號向量設(shè)為B時，B可以按照以下步驟求出。
在此，通信模式的N維信號向量Y如式18所示，通過酉變換R被變 換為輸出信號向量S。
式18<formula>formula see original document page 14</formula>
關(guān)于D的分量為0的輸出信號可以不考慮，所以從此處的計算中除外。 因此，根據(jù)失真分量D和酉變換R，確定去除了D的分量為O的行的D'、 R，。例如，如果D的非O分量有兩個，則D，是二維向量，R，是2XN 矩陣。并且，與B的關(guān)系如式19所示。
式19
R'不是方矩陣，滿足式19的B無限存在。因此，首先把式19變換為 式20。
式20
J ' -及'diag[『]"i diag『丑其中，diag[W]表示使對角要素具有W的各要素的對角矩陣。并且，如 式21所示求出diag[W]B。式21
diag[FS - (及'diag[『_， )* D'
其中，#表示偽逆矩陣或者被稱為廣義逆矩陣的矩陣 出diag[W]B是滿足式20的矩陣中平方模最小的矩陣。即 的值最小。
式22
l(一附卜線
這是針對所有模式的、加算到各個通信模式上的失真信號的功率與 SNR之比的總和達(dá)到最小，表示是將傳輸特性惡化抑制得較低的良好方法。 B可以根據(jù)式23求出。
。根據(jù)式21的求 ，利用式22表示
式23
雖然可以按照上述步驟抑制峰值，但是根據(jù)情況有時在該步驟中產(chǎn)生 新的峰值。為了避免這一點，可以執(zhí)行多次上述步驟來生成輸出信號。
在OFDM中，在信號頻帶的外側(cè)存在通信中不使用的子載波,在MIMO 中，也存在有意識地設(shè)定通信中不使用的通信模式等沒有信號的通信模式。 該情況時，可以通過使失真集中于該模式來抑制傳輸特性惡化。為了實現(xiàn) 這一點，通過加權(quán)計算部105對沒有信號的通信模式設(shè)定較大的值即可。
在TDD方式中，在共用發(fā)送接收天線的情況下，空間的傳遞特性在發(fā) 送接收中是相同的，所以在信道質(zhì)量獲取部中可以把接收信號的接收功率 用作質(zhì)量信息。
在通信模式的數(shù)目N較大時，式23的計算需要較大的計算量。式23 可以在D，只具有1分量時簡單計算。因此，在D'具有多個分量時，也 可以通過對D'的各個分量適用只具有1分量時的計算并最后加算，通過 較少的計算量求出近似解。
另外，在圖9中接收數(shù)據(jù)側(cè)的發(fā)送接收機115可以與上述無線通信裝 置的結(jié)構(gòu)相同，也可以不同。
并且，作為信道質(zhì)量信息，使用從圖9中的發(fā)送接收機115接收的無 線信號的各個通信模式的信號強度，也可以把該信號強度用作SNR的替代 品。這是因為無線通信在從發(fā)送接收機U4向115傳遞時的信號強度的衰 減量，與從發(fā)送接收機115向114傳遞時的信號強度的衰減量相等。
并且，在信道質(zhì)量獲取部104中，信道質(zhì)量信息的獲取也可以通過來 自數(shù)據(jù)接收終端的反饋來實現(xiàn)。例如，作為信道質(zhì)量信息的獲取，也可以 檢測從數(shù)據(jù)接收終端發(fā)送的MIMO或OFDM的信道推測用學(xué)習(xí)信號的接收 功率。
<實施例2〉
在該實施例中，通過實施例1的加權(quán)計算部105，把通信質(zhì)量良好的通 信模式的加權(quán)設(shè)為O,把通信質(zhì)量不好的通信模式的加權(quán)設(shè)為l。例如，按
照通信質(zhì)量由好到差(SNR由高到低)的順序排列通信模式，如果把通信 質(zhì)量良好的一半部分的加權(quán)設(shè)為O，把不好的一半部分的加權(quán)設(shè)為l，則不 必對質(zhì)量良好的一半部分的模式分配失真信號，而在質(zhì)量不好的一半部分 的模式中分配相同的失真信號。根據(jù)該方法，可以獲得能夠簡便完成計算 的效果。
另外，作為說明示例，把通信模式劃分為質(zhì)量良好的模式和不好的模 式各一半，但關(guān)于劃分比率的參數(shù)，可以由通信系統(tǒng)設(shè)計者適當(dāng)設(shè)定。并 且，把通信質(zhì)量不好的模式的加權(quán)全部設(shè)為l,并且分配相同的失真信號， 但是也可以對質(zhì)量不好的模式設(shè)定實施例1中示出的加權(quán)分配。
<實施例3>
圖2表示把本發(fā)明適用于OFDM無線通信裝置時的結(jié)構(gòu)。該無線通信 裝置具有接收天線lOl — l、發(fā)送天線101—2、接收信號處理部102、數(shù)據(jù) 復(fù)原部103、信道質(zhì)量獲取部104、加權(quán)計算部105、峰值抑制信號生成部 106、峰值檢測部107、發(fā)送信號處理部108、逆離散傅立葉變換部112、信 號加算部110和信號生成部111。
接收天線lOl — l接收信號。接收天線lOl — l未必是一個，也可以是 多個。
接收信號處理部102把所接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。接收信號 處理部102包括從模擬數(shù)據(jù)中去除信號頻帶之外的噪聲和干擾波的濾波 器；把接收信號轉(zhuǎn)換為基帶信號的下變頻器；放大接收信號的功率的低噪 聲放大器；和模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter: ADC)。
數(shù)據(jù)復(fù)原部103從通過接收信號處理部102得到的數(shù)字信號中，將由 發(fā)件人發(fā)送的數(shù)據(jù)復(fù)原。
信道質(zhì)量獲取部104獲取信道的質(zhì)量。
加權(quán)計算部105按照通過信道質(zhì)量獲取部104獲取的信道質(zhì)量信息， 計算加算到各個通信模式上的峰值抑制信號的分配加權(quán)。 信號生成部111生成各個通信模式的信號。
離散傅立葉變換部112通過離散傅立葉變換，把經(jīng)由信號加算部110 輸入的各個通信模式的信號變換為天線輸出信號。
峰值檢測部107檢測上述變換后的信號中振幅大于預(yù)定的閾值振幅值
的信號。用于使該信號振幅成為閾值振幅以下的失真分量被傳遞給峰值抑
制信號生成部106。
峰值抑制信號生成部106根據(jù)通過加權(quán)計算部105計算的加權(quán)和通過 峰值檢測部107計算的失真分量，生成峰值抑制信號。
信號加算部110把所生成的峰值抑制信號加算到來自信號生成部111 的信號上。
經(jīng)過以上步驟，發(fā)送信號處理部108把峰值被抑制了的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 為模擬信號。發(fā)送信號處理部108包括DAC、功率放大器、把基帶信號變 換為RF頻率的上變頻器、和去除信號頻帶之外的不必要輻射的濾波器。
發(fā)送天線101—2把通過發(fā)送信號處理部108變換后的模擬信號轉(zhuǎn)換為 電磁波。發(fā)送天線未必是一個，也可以是多個。
另外，接收天線lOl — l和發(fā)送天線101—2也可以是使用開關(guān)和雙工 機的共用結(jié)構(gòu)。
在該實施例中表示把本發(fā)明適用于OFDM無線通信裝置時的形式。在 OFDM中，實施例1中的酉變換成為IDFT，變換后的信號成為時域信號波 形。
在峰值檢測部107中，生成用于把時域信號波形的峰值抑制為預(yù)定的 閾值數(shù)值的失真分量。圖4是表示失真分量的生成方法的曲線圖。橫軸表 示時間，縱軸表示振幅。
本來信號是復(fù)數(shù)信號，但此處作為實數(shù)處理。上部曲線圖表示IDFT后 的信號(Before Clipping)、和超過預(yù)定的閾值數(shù)值的信號的振幅被抑制后 的信號(AfterClipping)。從抑制后的信號中減去抑制前的信號后的信號是 失真分量，并表示在下部曲線圖中。該失真信號被從峰值檢測部107轉(zhuǎn)發(fā) 給峰值抑制信號生成部106。
在OFDM中，由于在信號頻帶的外側(cè)存在通信中不使用的子載波，所 以可以通過加權(quán)計算部105設(shè)定較大的加權(quán)，以使失真集中于該子載波。
<實施例4>
圖3表示把本發(fā)明適用于MMO無線通信裝置時的結(jié)構(gòu)。該無線通信 裝置具有接收天線101— l、發(fā)送天線101—2、接收信號處理部102、數(shù)據(jù) 復(fù)原部103、信道質(zhì)量獲取部104、加權(quán)計算部105、峰值抑制信號生成部
106、峰值檢測部107、發(fā)送信號處理部108、 MIMO天線映射部113、信號 加算部110和信號生成部111。 接收天線101 — 1接收信號。
接收信號處理部102把所接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。接收信號 處理部102包括從模擬數(shù)據(jù)中去除信號頻帶之外的噪聲和干擾波的濾波 器；把接收信號轉(zhuǎn)換為基帶信號的下變頻器；放大接收信號的功率的低噪 聲放大器；和模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter: ADC)。
另外，由于在MMO中使用多個天線，所以在圖3中明確示出多個接 收天線lOl — l和接收信號處理部102。
數(shù)據(jù)復(fù)原部103從通過接收信號處理部102得到的數(shù)字信號中，將由 發(fā)件人發(fā)送的數(shù)據(jù)復(fù)原。
信道質(zhì)量獲取部104獲取信道的質(zhì)量。
加權(quán)計算部105按照所獲取的信道質(zhì)量信息，計算加算到各個通信模 式上的峰值抑制信號的分配加權(quán)。
信號生成部111生成各個通信模式的信號。
MIMO天線映射部113通過酉變換，把經(jīng)由信號加算部110輸入的所 生成的各個通信模式的信號轉(zhuǎn)換為天線輸出信號。
峰值檢測部107檢測上述變換后的信號中振幅大于預(yù)定的閾值振幅值 的信號。用于使該信號振幅成為閾值振幅以下的失真分量被傳遞給峰值抑 制信號生成部106。
峰值抑制信號生成部106根據(jù)通過加權(quán)計算部105計算的加權(quán)和通過 峰值檢測部107計算的失真分量，生成峰值抑制信號。
信號加算部110把所生成的峰值抑制信號加算到來自信號生成部111 的信號上。
經(jīng)過以上步驟，發(fā)送信號處理部108把峰值被抑制后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 為模擬信號。發(fā)送信號處理部108包括DAC、功率放大器、把基帶信號轉(zhuǎn) 換為RF頻率的上變頻器、和去除信號頻帶之外的不必要輻射的濾波器。
發(fā)送天線101—2把通過發(fā)送信號處理部108轉(zhuǎn)換的模擬信號轉(zhuǎn)換為電 磁波。發(fā)送天線未必是一個，也可以是多個。
另外，與接收天線101 — 1和接收信號處理部102相同，也明確示出多
個發(fā)送天線101—2和發(fā)送信號處理部108。并且，接收天線lOl — l和發(fā)送 天線101—2也可以是使用開關(guān)和雙工機的共用結(jié)構(gòu)。
在MIMO中，為了實現(xiàn)穩(wěn)定傳輸特性，有時不對通信模式的幾個模式 賦予信號。在這種情況下，可以通過加權(quán)計算部105對沒有信號的通信模 式設(shè)定較大的加權(quán)，使失真集中于沒有信號的通信模式。
在MMO中，有時對每個通信模式的發(fā)送信號功率賦予差異。該情況 時，該發(fā)送功率的差異將影響到通信模式的SNR，所以通過加權(quán)計算部將 通信功率模式的發(fā)送功率比反映到SNR的計算中即可。
圖8是表示不考慮信道質(zhì)量來抑制峰值的以往方式、與適用了該實施 例的方式的對比曲線圖。該曲線圖表示通過在單載波、4X4MIMO的固有 模式傳輸?shù)哪M得到的傳輸容量。橫軸表示SNR，縱軸表示傳輸容量。
峰值抑制的閾值數(shù)值設(shè)為比平均功率高7dB的功率，把產(chǎn)生于各個模 式的失真換算為噪聲，把Shannon的容量曲線圖化。在該條件下，SNR-35 40dB，與以往方式相比，根據(jù)曲線圖可知本發(fā)明改善了4dB。
<實施例5>
圖6表示把本發(fā)明適用于MIMO—OFDM無線通信裝置時的結(jié)構(gòu)。該 無線通信裝置具有接收天線101 — 1、發(fā)送天線101—2、接收信號處理部102、 數(shù)據(jù)復(fù)原部103、信道質(zhì)量獲取部104、加權(quán)計算部105、峰值抑制信號生 成部106、峰值檢測部107、發(fā)送信號處理部108、逆離散傅立葉變換部112、 MIMO天線映射部113、信號加算部110和信號生成部111。
接收天線101 — 1接收信號。
接收信號處理部102把所接收的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。接收信號 處理部102包括從模擬數(shù)據(jù)中去除信號頻帶之外的噪聲和干擾波的濾波 器；把接收信號轉(zhuǎn)換為基帶信號的下變頻器；放大接收信號的功率的低噪 聲放大器；和模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter: ADC)。
另外，由于在MIMO中使用多個天線，所以在圖3中明確示出多個接 收天線lOl — l和接收信號處理部102。
數(shù)據(jù)復(fù)原部103從通過接收信號處理部102得到的數(shù)字信號中，將由 發(fā)件人發(fā)送的數(shù)據(jù)復(fù)原。
信道質(zhì)量獲取部104獲取信道的質(zhì)量。
加權(quán)計算部105按照所獲取的信道質(zhì)量信息，計算加算到各個通信模 式上的峰值抑制信號的分配加權(quán)。
信號生成部111生成各個通信模式的信號。
所生成的各個通信模式的信號經(jīng)由信號加算部110,并通過MIMO天 線映射部113的酉變換和逆離散傅立葉變換部112的離散傅立葉變換，被 轉(zhuǎn)換為模擬輸出信號。
峰值檢測部107檢測上述變換后的信號中振幅大于預(yù)定的閾值振幅值 的信號。用于使該信號振幅成為閾值振幅以下的失真分量被傳遞給峰值抑 制信號生成部106。
峰值抑制信號生成部106根據(jù)通過加權(quán)計算部105計算的加權(quán)和通過 峰值檢測部107計算的失真分量，生成峰值抑制信號。
信號加算部110把所生成的峰值抑制信號加算到來自信號生成部111 的信號上。
經(jīng)過以上步驟，發(fā)送信號處理部108把峰值被抑制后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 為模擬信號。發(fā)送信號處理部108包括DAC、功率放大器、把基帶信號變 換為RF頻率的上變頻器、和去除信號頻帶之外的不必要輻射的濾波器。
發(fā)送天線101—2把通過發(fā)送信號處理部108轉(zhuǎn)換后的模擬信號轉(zhuǎn)換為 電磁波。發(fā)送天線未必是一個，也可以是多個。
另外，與接收天線101 — 1和接收信號處理部102相同，也明確示出多 個發(fā)送天線101—2和發(fā)送信號處理部108。并且，接收天線lOl — l和發(fā)送 天線101—2也可以是使用開關(guān)和雙工機的共用結(jié)構(gòu)。
在MIMO—OFDM無線通信中，酉變換成為MIMO天線映射與逆離散 傅立葉變換的組合，所以像該實施例這樣，具有MIMO天線映射部113和 逆離散傅立葉變換部112雙方。
<實施例6>
該實施例中，作為實施例1中的各個通信模式的質(zhì)量，把Modulation —Coding Set用作信道質(zhì)量信息，按照圖7所示構(gòu)成無線通信裝置。該無線 通信裝置具有加權(quán)計算部105、峰值抑制信號生成部106、峰值檢測部107、 發(fā)送信號處理部108、酉變換部109、信號加算部110和信號生成部111。 另外，在該實施例中無助于本發(fā)明的接收處理側(cè)的單元在圖7中未示出。
加權(quán)計算部105按照Modulation—Coding Set,計算加算到各個通信模 式上的峰值抑制信號的分配加權(quán)。
信號生成部111生成各個通信模式的信號。
酉變換部109把經(jīng)由信號加算部110輸入的所生成的各個通信模式的 信號轉(zhuǎn)換為天線輸出信號。
峰值檢測部107檢測上述變換后的信號中振幅大于預(yù)定的閾值振幅值 的信號。用于使該信號振幅成為閾值振幅以下的失真分量被傳遞給峰值抑 制信號生成部106。
峰值抑制信號生成部106根據(jù)通過加權(quán)計算部105計算的加權(quán)和通過 峰值檢測部107計算的失真分量，生成峰值抑制信號。
信號加算部110把所生成的峰值抑制信號加算到來自信號生成部111 的信號上。
經(jīng)過以上步驟，發(fā)送信號處理部108把峰值被抑制后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換 為模擬信號。發(fā)送信號處理部108包括DAC、功率放大器、把基帶信號轉(zhuǎn) 換為RF頻率的上變頻器、和去除信號頻帶之外的不必要輻射的濾波器。
發(fā)送天線101—2把通過發(fā)送信號處理部108轉(zhuǎn)換后的模擬信號轉(zhuǎn)換為 電磁波。發(fā)送天線未必是一個，也可以是多個。
Modulation—Coding Set (MCS)用于表示各個通信模式的調(diào)制方式和 糾錯編碼。在實施自適應(yīng)調(diào)制的通信方式或通信裝置中，進(jìn)行控制以成為 可以準(zhǔn)確無誤地通信的MCS中通信速度最快的調(diào)制方式。由于通信速度較 快的調(diào)制方式需要較高的SNR，所以可以把MCS用作信道質(zhì)量(SNR的 指標(biāo))。如果調(diào)制方式和糾錯編碼確定，則接收時所要求的SNR也確定， 所以能夠根據(jù)該SNR的比計算加權(quán)。
在該實施例的方式中能夠計算通信所允許的SNR，所以在高于選擇通 信模式的實際SNR的調(diào)制方式和糾錯編碼的允許值時(即噪聲較小時)， 通過對該通信模式分配接近允許值的失真，可以減輕分配給其他通信模式 的失真分量。這樣，只對該通信模式分配所允許的失真分量，所以對該模 式的影響較小。
權(quán)利要求
1. 一種無線通信裝置，其特征在于，具有信號生成部，生成發(fā)送信號；變換部，變換所述發(fā)送信號的；峰值檢測部，檢測所述變換后的發(fā)送信號中信號振幅大于預(yù)定值的發(fā)送信號，并生成使檢測到的發(fā)送信號的信號振幅成為預(yù)定值以下的失真分量；接收信號處理部，對從天線接收的接收信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；信道質(zhì)量獲取部，從由所述接收信號處理部輸出的信號，獲取信道質(zhì)量信息；加權(quán)計算部，根據(jù)所述信道質(zhì)量信息，計算加算到所述發(fā)送信號中的峰值抑制信號的加權(quán)；峰值抑制信號生成部，根據(jù)從所述加權(quán)計算部輸出的加權(quán)和從所述峰值檢測部輸出的失真分量，生成峰值抑制信號；信號加算部，向從所述信號生成部輸出的發(fā)送信號，加算從所述峰值抑制信號生成部輸出的峰值抑制信號；和發(fā)送信號處理部，通過所述變換部對被加算了所述峰值抑制信號的發(fā)送信號進(jìn)行變換，對變換后的被加算了峰值抑制信號的發(fā)送信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并輸出給天線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述變換部進(jìn)行酉變換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述信號生成部生成在頻率軸上排列的多個發(fā)送信號， 所述變換部將所述在頻率軸上排列的多個發(fā)送信號變換為時間軸上的多個發(fā)送信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述酉變換部通過OFDM方式進(jìn)行信號的重合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述天線具有多個發(fā)送天線， 所述酉變換部通過MIMO方式進(jìn)行信號的重合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述酉變換部通過OFDM方式進(jìn)行信號的重合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述峰值抑制信號生成部根據(jù)所述加權(quán)將所述失真信號變換為峰值抑制信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述信道質(zhì)量信息是CSI或MCS。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述加權(quán)計算部針對信道質(zhì)量不好的發(fā)送信號計算較大的加權(quán)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述加權(quán)計算部針對信道質(zhì)量良好的發(fā)送信號計算較小的加權(quán)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述加權(quán)計算部針對信道質(zhì)量良好的發(fā)送信號不計算加權(quán)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線通信裝置，其特征在于， 所述加權(quán)計算部計算使失真分量小于各個發(fā)送信號中的噪聲分量的加權(quán)。
13. —種無線通信方法，其特征在于，包括 變換發(fā)送信號；檢測所述變換后的發(fā)送信號中信號振幅大于預(yù)定值的發(fā)送信號；生成使檢測到的發(fā)送信號的信號振幅成為預(yù)定值以下的失真分量；從接收信號獲取信道質(zhì)量信息；根據(jù)所述信道質(zhì)量信息，計算加算到發(fā)送信號中的峰值抑制信號的加權(quán)；根據(jù)戶斥述加權(quán)和失真分量，生成峰值抑制信號； 向所述發(fā)送信號加算所述峰值抑制信號；和向天線輸出將被加算了所述峰值抑制信號的發(fā)送信號進(jìn)行變換后的信號。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線通信方法，其特征在于， 所述變換部進(jìn)行酉變換。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的無線通信方法，其特征在于， 所述發(fā)送信號是在頻率軸上排列的多個發(fā)送信號， 所述變換后的發(fā)送信號是時間軸上的多個發(fā)送信號。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線通信方法，其特征在于， 所述信道質(zhì)量信息是CSI或MCS。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線通信方法，其特征在于， 針對信道質(zhì)量不好的發(fā)送信號計算較大的加權(quán)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線通信方法，其特征在于， 計算使失真分量小于各個發(fā)送信號中的噪聲分量的加權(quán)。
19. 一種峰值抑制方法，其特征在于，包括對在頻率軸上排列的多個信號進(jìn)行酉變換，使之成為時間軸上的多個 信號；檢測所述時間軸上的多個信號中信號振幅大于預(yù)定值的信號； 生成使檢測到的信號的信號振幅成為預(yù)定值以下的失真分量； 根據(jù)預(yù)先獲取的信道質(zhì)量信息，生成加算到所述多個信號中的峰值抑 制信號的加權(quán)；根據(jù)所述加權(quán)變換失真分量并生成峰值抑制信號；和 將所述峰值抑制信號加算到所述在頻率軸上排列的多個信號。
全文摘要
本發(fā)明的無線通信裝置、無線通信方法及峰值抑制方法，在采用重合多個信號并發(fā)送的無線通信方式(OFDM方式、MIMO方式)的無線通信裝置中，抑制信號特性的惡化，同時抑制PAPR。根據(jù)所獲取的信道質(zhì)量，在加權(quán)計算部中確定相對各個基底分量的加權(quán)，使得對于信道質(zhì)量不好的發(fā)送信號成為大的加權(quán)。在峰值檢測部，從酉變換后的信號串中檢測峰值，抽出為了抑制峰值而應(yīng)該附加的失真分量。在峰值抑制信號生成部，根據(jù)相對各個基底分量的加權(quán)和所抽出的失真分量，計算加算到各個基底分量上的峰值抑制信號，向酉變換之前的各個基底分量加算峰值抑制信號。
文檔編號H04L27/26GK101378376SQ20081013774
公開日2009年3月4日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者山本敬亮, 志田雅昭, 早瀨茂規(guī), 矢野隆, 賈云健 申請人:株式會社日立制作所