JP2007295411A - Power clipping circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力クリッピング回路に関し、特に無線伝送システムにおける電力増幅器へ供給されるベースバンド信号の振幅制限を行うクリッピング回路に関する。 The present invention relates to a power clipping circuit, and more particularly to a clipping circuit that limits the amplitude of a baseband signal supplied to a power amplifier in a wireless transmission system.
ディジタル携帯電話のような無線通信システムにおいて、無線系ディジタル変調回路で用いる電力増幅器は、送信する信号の全ての振幅値に対して良好な線形性と高効率特性を有することが求められる。しかし、全ての振幅値に対して良好な線形成を有する電力増幅器を使用することは、価格、回路規模や消費電力の増加などにより実現が難しい。そこで、ある一定振幅までは線形性を有しているが、ある一定のレベル以上では非線形な特性を有する一般的な電力増幅器を使用することが多い。 In a wireless communication system such as a digital cellular phone, a power amplifier used in a wireless digital modulation circuit is required to have good linearity and high efficiency characteristics for all amplitude values of a signal to be transmitted. However, it is difficult to use a power amplifier having good line formation for all amplitude values due to an increase in price, circuit scale and power consumption. Therefore, a general power amplifier having linearity up to a certain amplitude but having a nonlinear characteristic above a certain level is often used.
CDMA(Code Division Multiple Access)方式などのマルチキャリア方式では、複数のキャリアに重畳された送信信号が時間軸上で加算されるため、多重後の信号のピーク電力が大きくなる。このようなピーク電力の大きな信号を、上述のような一般的な電力増幅器を用いて増幅した場合、非線形ひずみが生じ、誤り率特性の劣化や帯域外輻射を引き起こす。そのため、電力増幅器における非線形性出力信号の発生を回避するために様々な方式が提案されている。 In a multi-carrier scheme such as a CDMA (Code Division Multiple Access) scheme, since transmission signals superimposed on a plurality of carriers are added on the time axis, the peak power of the multiplexed signal increases. When such a signal having a large peak power is amplified using a general power amplifier as described above, non-linear distortion occurs, causing deterioration of error rate characteristics and out-of-band radiation. For this reason, various methods have been proposed in order to avoid the generation of nonlinear output signals in the power amplifier.
その中の一つに、送信データのベースバンド信号処理部での同相信号(I)と直交信号(Q)のクリッピング処理がある。クリッピング処理の代表的な例としては、方形クリッピングと円形クリッピングがある。方形クリッピング回路は、ベースバンド信号のI信号とQ信号それぞれに対して独立にクリッピング処理を行うため、比較的小さな回路規模で実現できるが、片方の信号のみがクリップレベルを超えている場合、片方の信号だけがクリッピング処理され、他方の信号はクリッピング処理されないことになり、処理後のデータに位相誤差が発生して変調波のEVM(Error Vector Magnitude)が劣化してしまうという欠点がある。 One of them is clipping processing of the in-phase signal (I) and the quadrature signal (Q) in the transmission data baseband signal processing unit. Typical examples of clipping processing include rectangular clipping and circular clipping. Since the rectangular clipping circuit performs the clipping process independently for each of the baseband signal I and Q signals, it can be realized with a relatively small circuit scale. However, if only one of the signals exceeds the clip level, Only the above signal is subjected to clipping processing, and the other signal is not subjected to clipping processing, so that there is a drawback that a phase error occurs in the processed data and the EVM (Error Vector Magnitude) of the modulated wave deteriorates.
一方、円形クリッピング処理は、I信号とQ信号の両方を位相に沿ってクリッピング処理するため、方形クリッピング処理において問題となる位相誤差は発生しないが、円形クリッピング処理は、そのための演算処理やデータの読み出しなどの処理が増えてしまうので、回路規模が大きくなり、消費電力も増大するという欠点がある。 On the other hand, in the circular clipping process, both the I signal and the Q signal are clipped along the phase, so that a phase error that causes a problem in the rectangular clipping process does not occur. Since processing such as reading increases, the circuit scale increases and power consumption increases.
このような問題を解消するために、特許文献1では、方形クリップ手段と位相回転手段との直列構成を複数段縦続接続した多角形クリッピング手段を採用することにより、演算処理やデータの読み出しなどの処理量を抑えて、円形クリッピング処理に近いクリッピング特性を得る技術が提案されており、特許文献2では、CORDIC(座標回転デジタルコンピュータ)計算技術を用いたクリッピング技術が提案されている。
In order to solve such a problem, Patent Document 1 adopts a polygon clipping unit in which a series configuration of a rectangular clip unit and a phase rotation unit is connected in a plurality of stages, thereby performing arithmetic processing, data reading, and the like. A technique for reducing the amount of processing and obtaining a clipping characteristic close to a circular clipping process has been proposed. In
また特許文献3では、多角形クリッピング手段を採用したクリップ回路において、電力制限をする必要のない信号に対してはクリップ回路を通さない信号をそのまま出力し、クリッピング処理が必要な信号に対してのみ選択的にクリッピング処理を施した信号を出力することにより、演算処理やデータの読み出しなどの処理量を抑えて、円形クリッピング処理に近いクリッピング特性を得るとともに、クリッピング処理に伴う変調誤差の発生を最小限に止める技術が提案されている。 In Patent Document 3, in a clipping circuit that employs polygon clipping means, a signal that does not pass through the clipping circuit is output as it is for a signal that does not require power limitation, and only for a signal that requires clipping processing. By selectively outputting a signal that has been subjected to clipping processing, the amount of processing such as computation processing and data reading is suppressed, and clipping characteristics close to circular clipping processing are obtained, and the occurrence of modulation errors associated with clipping processing is minimized. Technologies that limit it to the limit have been proposed.
図10は、特許文献3で提案されている多角形クリッピング手段を採用した電力クリッピング回路を示す機能ブロック図であり、ベースバンド信号処理を行った後の直交成分であるRI、RQは、タイミング調整器205と16角形クリッピング手段201へ入力され、ベースバンド信号の振幅値に応じていずれか一方の信号が選択されてI/Q信号として出力される。
FIG. 10 is a functional block diagram showing a power clipping circuit adopting the polygon clipping means proposed in Patent Document 3. RI and RQ, which are orthogonal components after performing baseband signal processing, are timing adjustments. The signal is input to the
ベースバンド信号処理を行った後の直交成分であるRI、RQは絶対値化回路202へも入力され、絶対値化回路202においてI成分およびQ成分はそれぞれ絶対値化処理され、加算器203へ入力されて加算処理される。そして、無線通信システムとしてあらかじめ定められているクリッピングを行う必要がある信号レベル(クリップレベル=RL)と、加算器203の出力である絶対値化したベースバンド信号の振幅値の加算値(|RI|+|RQ|)が、比較器204により比較される。
The quadrature components RI and RQ after the baseband signal processing are also input to the absolute
この比較の結果、加算値(|RI|+|RQ|)がクリップレベルRL以上の場合には、アンドゲート207を介してセレクタ206を制御し、16角形クリッピング手段201を経たクリップ処理後の信号が出力される。一方、加算値がクリップレベルRLより小の場合には、アンドゲート207を介してセレクタ206を制御し、タイミング調整器205を経たタイミング調整後の信号が出力される。
As a result of this comparison, when the added value (| RI | + | RQ |) is equal to or higher than the clip level RL, the
これは全ての信号に対して16角形クリッピング処理を行うと、電力制限する必要のない小レベルの信号に対してもクリッピング手段201を通すことになり、それに伴う変調誤差が発生するので、これを避けるためにクリッピング処理が必要な可能性のある信号に対してのみ選択的にクリッピング処理を施すためのものである。
This is because if the hexagonal clipping process is performed on all signals, the
なお、タイミング調整器205は、16角形クリップ手段201を経たクリッピング処理後の信号と、16角形クリップ手段201を経ない信号との出力タイミングを調整するものである。このタイミングの調整器205は、16角形クリップ手段201のクリッピング処理に必要な時間分に相当する段数のバッファにより構成されている。アンドゲート207はクリッピング処理のオンオフを、外部指令により制御するためのものである。
Note that the
図11は、図10に示すクリッピング回路のIQ座標上におけるクリッピングレベルRLとクリップ処理との関係を示しており、内側に描かれている正方形(121)は、座標中心から各頂点までの距離がクリップレベルRLに等しく、その一辺が、
|RI|+|RQ|=RL
で表される正方形である。この正方形121の各頂点が内接しているその外側の16角形122は、図10の16角形クリップ手段201のクリップレベルの境界を示している。
FIG. 11 shows the relationship between the clipping level RL on the IQ coordinate of the clipping circuit shown in FIG. 10 and the clipping process. The square (121) drawn inside has a distance from the coordinate center to each vertex. Is equal to the clip level RL,
| RI | + | RQ | = RL
It is a square represented by The hexagon 122 on the outside of each
従って図10に示すクリッピング回路においては、この正方形121の内側部分(123)の信号レベルでは、タイミング調整器205からの信号(16角形クリッピング手段201を通さない信号)が選択されて出力され、この正方形121の外側部分の信号レベルでは、16角形クリッピング手段201からの信号が選択されて出力される。
Therefore, in the clipping circuit shown in FIG. 10, at the signal level of the inner portion (123) of the
しかし、図10に示すクリッピング回路において実際に16角形クリッピング手段201で振幅制限を受ける信号レベルは、16角形122の外側となる125で示される領域の信号レベルの場合であり、信号レベルが正方形121と16角形122との間の領域(124)にある場合には、16角形クリッピング手段201を通る信号経路が選択されるが、16角形クリッピング手段201による振幅制限は受けない領域である。
However, in the clipping circuit shown in FIG. 10, the signal level that is actually subjected to the amplitude limitation by the
このように、図10に示すクリッピング回路では、クリッピングレベル以下の振幅であって本来はクリッピングされる必要がなく、クリッピングの影響を受けないはずの信号点の一部(領域124内の信号)がクリッピング処理回路を通ってしまい、振幅制限は受けないものの16角形クリッピング手段201での演算処理は受けるので、16角形クリッピング手段201に入力された信号と出力される信号の間に演算処理に伴うズレが生じ、結果として変調誤差を招くという問題がある。
As described above, in the clipping circuit shown in FIG. 10, a part of the signal point (signal in the region 124) that has an amplitude below the clipping level and does not need to be clipped originally and should not be affected by clipping. Since the signal passes through the clipping processing circuit and is not subjected to the amplitude limitation, the calculation processing by the
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、信号レベルに応じてクリッピング処理回路を通すかバイパスさせるかを選択する手段を有するクリッピング回路において、クリッピングする必要がないレベルの信号がクリッピング処理回路を介して出力される領域を可及的に減らすことにより、回路規模を抑えつつ変調誤差の発生を抑えることが可能な手段を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a clipping circuit having means for selecting whether to pass or bypass a clipping processing circuit according to the signal level. Therefore, it is possible to provide a means capable of suppressing the generation of a modulation error while suppressing the circuit scale by reducing the output region as much as possible.
本発明は、直交信号をクリッピング処理して電力制限を行う電力クリッピング回路において、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値より大きいときに、クリッピング処理手段により処理された前記直交信号を選択して出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が、前記クリップレベルの2乗値以下のときには、前記クリッピング手段を通さない前記直交信号を選択して出力する出力信号選択手段を備えていることを特徴としている。 According to the present invention, in a power clipping circuit that performs clipping processing on an orthogonal signal and performs power limitation, the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is greater than a square value of a predetermined clip level. When the orthogonal signal processed by the clipping processing means is selected and output, and the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is less than or equal to the square value of the clip level, Output signal selection means for selecting and outputting the orthogonal signal that does not pass through the clipping means is provided.
前記クリッピング処理手段は、方形クリップ手段と位相回転手段との直列構成を複数段縦続接続した多角形クリッピング手段として構成することができる。 The clipping processing means can be configured as a polygon clipping means in which a series configuration of a rectangular clip means and a phase rotation means is connected in a plurality of stages.
また前記クリッピング手段を通さない信号経路には、前記直交信号を前記クリッピング手段の処理時間に相当する時間だけ調整して出力するタイミング調整手段を設けた構成とすることができる。 The signal path that does not pass through the clipping means may be provided with a timing adjustment means that adjusts and outputs the orthogonal signal for a time corresponding to the processing time of the clipping means.
より具体的には、本発明の電力クリッピング回路は、直交信号を入力してクリッピング処理した信号を出力するクリッピング処理手段と、前記直交信号を入力して前記クリッピング処理手段の処理時間に相当する時間だけ遅延した前記直交信号を出力するタイミング調整手段と、前記直交信号を入力して該直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗値を算出する2乗化手段と、2乗された前記直交信号のI成分およびQ成分を加算する加算手段と、該加算された前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和と、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値とを比較し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値よりも大きいときに第1の制御信号を出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値以下であるときに第2の制御信号を出力する比較手段と、該比較手段から前記第1の制御信号を受けたときに、前記クリッピング処理手段から出力された前記直交信号を選択して出力し、前記比較手段から前記第2の制御信号を受けたときに、前記タイミング調整手段から出力された前記直交信号を選択して出力する信号選択手段と、を備えていることを特徴とする。 More specifically, the power clipping circuit of the present invention includes a clipping processing means for inputting a quadrature signal and outputting a signal subjected to clipping processing, and a time corresponding to a processing time of the clipping processing means for inputting the orthogonal signal. Timing adjusting means for outputting the quadrature signal delayed by a square, squaring means for inputting the quadrature signal and calculating the square values of the I component and Q component of the quadrature signal, and the squared The adding means for adding the I component and Q component of the orthogonal signal, and the sum of the squares of the added I component and Q component of the orthogonal signal and the square value of the predetermined clip level are compared. When the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is greater than the square value of the clip level, the first control signal is output, A comparison means for outputting a second control signal when the sum of the squares of the component and the Q component is less than or equal to the square value of the clip level, and when the first control signal is received from the comparison means And selecting and outputting the quadrature signal output from the clipping processing means, and selecting the quadrature signal output from the timing adjustment means when receiving the second control signal from the comparison means. Output signal selection means.
あるいは、直交信号を入力してクリッピング処理した信号を出力するクリッピング処理手段と、前記直交信号を入力して前記クリッピング処理手段の処理時間に相当する時間だけ遅延した前記直交信号を出力するタイミング調整手段と、前記直交信号を入力して該直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗値を算出する2乗化手段と、2乗された前記直交信号のI成分およびQ成分を加算する加算手段と、該加算された前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和と、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値とを比較し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値よりも大きいときに第1の制御信号を出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値以下であるときに第2の制御信号を出力する比較手段と、前記比較手段から前記第1の制御信号を受けたときに、前記直交信号を前記クリッピング処理手段へ入力し、前記比較手段から前記第2の制御信号を受けたときに、前記直交信号を前記タイミング調整手段へ入力する信号選択手段と、を備えていることを特徴とする。 Alternatively, a clipping processing unit that inputs an orthogonal signal and outputs a signal subjected to clipping processing, and a timing adjustment unit that inputs the orthogonal signal and outputs the orthogonal signal delayed by a time corresponding to a processing time of the clipping processing unit A squaring means for inputting the quadrature signal and calculating a square value of each of the I component and the Q component of the quadrature signal, and an addition for adding the squared I component and Q component of the quadrature signal Means for comparing the sum of the squares of the I component and the Q component of the added quadrature signal with a square value of a predetermined clip level, and comparing the I component and the Q component of the quadrature signal. When the sum of the squares is larger than the square value of the clip level, the first control signal is output, and the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal Comparing means for outputting a second control signal when the clip level is less than or equal to the square value of the clip level, and inputting the orthogonal signal to the clipping processing means when receiving the first control signal from the comparing means And a signal selecting means for inputting the orthogonal signal to the timing adjusting means when receiving the second control signal from the comparing means.
本発明では、ベースバンド信号を処理後の直交成分であるRI、RQを、クリッピング処理回路に通すかどうかの選択をRI、RQを2乗して加算したRI2+RQ2とクリッピングレベルRLの2乗RL2との比較により判断するので、本来電力制限される必要のない信号がクリッピング処理回路に入力される範囲を最小限に止め、電力制限される必要のある信号が効率的にクリッピング処理回路に入力されることになる。 In the present invention, RI 2 + RQ 2 obtained by squaring and adding RI and RQ, which are quadrature components after processing the baseband signal, are added to the clipping processing circuit. Since it is determined by comparison with the power RL 2 , the range in which a signal that does not necessarily need to be power limited is input to the clipping processing circuit is minimized, and the signal that needs to be power limited is efficiently clipped processing circuit Will be entered.
本発明によれば、クリッピング手段に入力される必要のない振幅レベルの信号を、可及的にクリッピング手段を通さずに出力することが可能となるので、クリッピング回路システムにおける変調誤差の発生を最小限に抑えることができる。 According to the present invention, since it is possible to output a signal having an amplitude level that does not need to be input to the clipping unit without passing through the clipping unit as much as possible, the occurrence of a modulation error in the clipping circuit system is minimized. To the limit.
図1は、本発明の実施形態を示すクリッピング回路の機能ブロック図であり、図2は、本実施形態のクリッピング回路のIQ座標上におけるクリッピングレベルRLとクリップ処理との関係を示す図である。 FIG. 1 is a functional block diagram of a clipping circuit showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a clipping level RL and clipping processing on the IQ coordinates of the clipping circuit of the present embodiment.
図1において、ベースバンド信号処理を行った後の直交成分であるRI、RQは、タイミング調整器105、16角形クリッピング手段101、および2乗回路102へそれぞれ入力される。2乗回路102において、I成分およびQ成分はそれぞれ2乗処理され、I/Q加算器103へ入力されて加算処理される。
In FIG. 1, RI and RQ, which are orthogonal components after baseband signal processing, are input to the
そして、無線通信システムとしてあらかじめ定められているクリッピングを行う必要がある信号レベル(クリップレベル=RL)の2乗(RL2)と、I/Q加算器103の出力であるベースバンド信号のI成分およびQ成分の2乗値を加算した値(RI2+RQ2)が、比較器104により比較される。
Then, a square (RL 2 ) of a signal level (clip level = RL) that needs to be determined in advance as a radio communication system, and an I component of a baseband signal that is an output of the I /
この比較の結果、加算値(RI2+RQ2)がクリップレベルRLの2乗値(RL2)より大きい場合には、アンドゲート107を介してセレクタ106を制御し、16角形クリッピング手段101を経たクリップ処理後の信号が出力される。一方、加算値(RI2+RQ2)がクリップレベルRLの2乗値(RL2)以下の場合には、アンドゲート107を介してセレクタ106を制御し、タイミング調整器105を経たタイミング調整後の信号が出力される。
As a result of this comparison, when the added value (RI 2 + RQ 2 ) is larger than the square value (RL 2 ) of the clip level RL, the
タイミング調整器105は、16角形クリップ手段101を経たクリッピング処理後の信号と、16角形クリップ手段101を経ない信号との出力タイミングを調整するものである。このタイミングの調整器105は、16角形クリップ手段101のクリッピング処理に必要な時間分に相当する段数のバッファにより構成されている。アンドゲート107はクリッピング処理のオンオフを、外部指令により制御するためのものである。
The
図3は、本実施形態における16角形クリップ手段101の例を示す機能ブロック図であり、入力段から順に、方形クリップ回路301、+π/4位相回転部302、方形クリップ回路303、−π/8位相回転部304、方形クリップ回路305、−π/4位相回転部306、方形クリップ回路307、+π/8位相回転部308、振幅調整部(振幅スケーリング部)309からなっている。この、16角形クリップ手段101は、図10に示す従来例の16角形クリップ手段201と同様の構成である。
FIG. 3 is a functional block diagram showing an example of the hexagonal clip means 101 in the present embodiment. In order from the input stage, a
方形クリップ回路301,303,305,307は全て同一回路構成であり、周知の構成(例えば、特許文献1参照)が用いられ、クリップレベルを入力することにより、入力信号I,Q成分(Ich,Qchとして示す)を、互いに独立して、すなわち、I信号はI軸方向に、Q信号はQ軸方向に個別にクリップする機能を有している。位相回転部302は入力信号の位相を+π/4回転させ、位相回転部304は入力信号の位相を−π/8回転させ、位相回転部306は入力信号の位相を−π/4だけ回転させ、位相回転部308は入力信号の位相を+π/8だけ回転させるものである。また、振幅調整部(振幅スケーリング部)309は、方形クリップや位相回転によって実際の値より小さくなってしまった信号の振幅値を、元の入力信号の振幅値(レベル)に戻すため(補償調整するため)のものである。
The
図4〜図7は、16角形クリップ手段101の各位相回転部302,304,306,308の具体例であり、図8は、16角形クリップ手段101の振幅調整部(振幅スケーリング部)309の具体例である。また図9は、各位相回転部における位相回転に伴い信号レベルが変化する様子を示す図である。なおこれらの構成も、図10に示す従来例の16角形クリップ手段201と同様の構成で実現できる。
4 to 7 are specific examples of the
本実施形態のクリッピング回路は、図10に示す従来のクリッピング回路における絶対値化回路202に替わり、I、Qの信号をそれぞれ2乗する2乗回路を設け、さらに比較器への入力をクリップレベルの2乗にしたことを特徴とし、直交ベースバンド信号をクリッピング処理回路に通すかどうかの選択をRI、RQを2乗して加算した値(RI2+RQ2)とクリッピングレベルRLの2乗値(RL2)との比較により判断するようにしている。これにより本来電力制限される必要のない信号がクリッピング処理回路を通して出力される信号領域を可及的に減らすことが可能となる。
The clipping circuit of the present embodiment is provided with a squaring circuit that squares the I and Q signals in place of the absolute
次に、本実施形態の動作について、図1〜図9を参照して詳細に説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS.
ベースバンド信号の直交成分であるI信号及びQ信号が、図示せぬベースバンド信号処理部より、本クリッピング回路部へ入力されると、I,Q信号は16角形クリップ手段101へ供給されて16角形クリッピング処理され、セレクタ106へ出力される。また、I,Q信号はタイミング調整器105へも入力され、16角形クリッピング処理に必要な時間に相当するタイミング調整が行われてセレクタ106へ出力される。
When an I signal and a Q signal, which are orthogonal components of the baseband signal, are input from the baseband signal processing unit (not shown) to the clipping circuit unit, the I and Q signals are supplied to the 16-side clipping means 101 and 16 The rectangular clipping process is performed and output to the
上記のI,Q信号は2乗回路102へも入力されて2乗される。2乗されたI,Q信号RI2,RQ2は、I/Q加算器103へ入力されてRI2+RQ2となり、この加算出力は比較器104へ入力される。比較器104では、I/Q加算器103から入力された信号のレベルとクリップレベルの2乗値RL2とが比較され、その大小が判定されてセレクタ106の選択用信号に用いられる。セレクタ106では、入力信号の2乗振幅の和(RI2+RQ2)がクリップレベルの2乗値(RL2)よりも大なる場合には、16角形クリップ手段101を経た信号を出力し、逆に2乗値(RL2)以下の場合には、タイミング調整器105を経た信号を出力する。
The above I and Q signals are also input to the squaring
このセレクタ106による選択は、全ての信号に対して16角形クリッピング処理を行うと、電力制限する必要のない信号に対してもクリッピング処理による変調誤差が発生するので、これを避けるために、クリッピング処理が必要な信号に対してのみ選択的にクリッピング処理を施すためのものである。なお、アンドゲート107により、クリッピング処理のマスク制御を外部指令により簡単に行うことができるようになっている。
In this selection by the
16角形クリップ手段101へ入力されたI,Q信号は、先ず方形クリップ回路301において方形クリップが行われる。このときクリップレベルRL0は、
RL0=RL
であり、外部設定される。方形クリップ回路301にて方形クリップされた信号は、位相回転部302で+π/4だけ位相回転される。
The I and Q signals input to the hexagonal clipping means 101 are first subjected to rectangular clipping in the
RL0 = RL
And set externally. The signal clipped by the
この位相回転部302は図4に示す如く、加算器401,402及び符号反転器403よりなる周知の構成であり、I信号とQ信号とが加算器402で加算されてQ信号となり、I信号とQ信号の符号反転信号とが加算器401で加算されてI信号となる。なお、この+π/4位相回転により、信号振幅は√2倍に変化する。
As shown in FIG. 4, the
位相反転部302の出力は方形クリップ回路303へ入力されるが、このときのクリップレベルRL1は、
RL1=RL0×√2=RL√2
であり、外部設定される。これは、位相回転部302で信号位相を+π/4回転させているために、振幅が√2倍に変化したために、クリップレベルもそれだけ大とする必要があるからである。なお、図9(1)は、π/4位相回転した場合に、√2だけレベル変化する様子を示しており、三平方の定理により求めることができる。
The output of the
RL1 = RL0 × √2 = RL√2
And set externally. This is because the signal phase is rotated by + π / 4 by the
次に、位相回転部304により信号位相が−π/8回転される。この位相回転部304は、図5に示す如く、加算器501,502、乗算器503,504、符号反転器505よりなる周知の構成である。I信号と係数(nビット)とが乗算器503で乗算され、その乗算出力の下位nビットが切捨てられて符号反転器505で符号反転され、加算器502にてQ信号と加算され、Q信号となる。また、Q信号と係数とが乗算器504で乗算され、その乗算出力の下位nビットが切捨てられて、加算器501でI信号と加算され、I信号となる。この−π/8位相回転により、信号振幅は√{2×(2−√2)}倍に変化する。
Next, the signal phase is rotated by −π / 8 by the
この位相回転部304の出力は方形クリップ回路305へ入力されるが、このときのクリップレベルRL2は、位相回転部304の上記振幅変化を考慮して、
RL2=RL1×√{2×(2−√2)}
=RL0×√2×√{2×(2−√2)}
=RL×2×√(2−√2)
となり、外部設定される。なお、図9(2)は、π/8位相回転した場合に、√2×√(2−√2)、すなわち√{2×(2−√2)}だけレベル変化する様子を示している。
The output of the
RL2 = RL1 × √ {2 × (2−√2)}
= RL0 × √2 × √ {2 × (2-√2)}
= RL × 2 × √ (2-√2)
And is set externally. FIG. 9 (2) shows a state in which the level changes by √2 × √ (2-√2), that is, √ {2 × (2-√2)}, when the phase is rotated by π / 8. .
次に、位相回転部306により信号位相が−π/4回転される。この位相回転部306は、図6に示す如く、加算器601,602及び符号反転器603からなる周知の構成である。I信号とQ信号とは加算器601で加算されてI信号となり、I信号の符号反転信号とQ信号が加算器602で加算されてQ信号となる。この−π/4位相回転により、信号振幅は√2倍に変化することは、先の位相回転部302と同様である。
Next, the signal phase is rotated by −π / 4 by the
この位相回転部306の出力は方形クリップ回路307へ入力されるが、このときのクリップレベルRL3は、位相回転部306の振幅変化を考慮して、
RL3=RL2×√2
=RL×2√2×√(2−√2)
となり、外部設定される。この方形クリップ回路307の出力は位相回転部308へ入力されて+π/8だけ位相回転される。この位相回転部308は、図7に示す如く、加算器701,702、乗算器703,704、符号反転器705によりなる周知の構成である。
The output of the
RL3 = RL2 × √2
= RL × 2√2 × √ (2-√2)
And is set externally. The output of the
I信号は乗算器703により係数(nビット)を乗算され、その乗算出力の下位nビットが切捨てられて、加算器702でQ信号と加算されQ信号となる。また、Q信号は乗算器704により係数と乗算されその乗算出力の下位nビットが切捨てられて符号反転器705で符号反転され、加算器701にてI信号と加算されI信号となる。
The I signal is multiplied by a coefficient (n bits) by a
この+π/8位相回転により振幅は、√{2×(2−√2)}倍に変化する。なお、この図7及び先の図5における係数nの値を制御することにより、位相回転量の制御が可能であるが、本例では、±π/8であるので、それに対応する固定の係数値が入力される。 By this + π / 8 phase rotation, the amplitude changes by {square root} {2 × (2−√2)} times. It should be noted that the phase rotation amount can be controlled by controlling the value of the coefficient n in FIG. 7 and the previous FIG. 5, but in this example, since it is ± π / 8, a fixed relationship corresponding thereto is obtained. A numerical value is entered.
最後に、振幅調整部309において、方形クリッピングや位相回転により、実際の振幅値より大となった振幅値が元の入力信号レベルに戻される。図8はこの振幅調整部309の構成例であり、乗算器801,802よりなっている。I信号は係数(nビット)と乗算器801で乗算されI信号となり、Q信号は係数(nビット)と乗算器802で乗算されQ信号となる。このときの振幅調整は、(2+√2)/8倍となる。以上が本実施形態における16角形クリッピング処理である。
Finally, the
一方、前述のように、I,Q信号は2乗回路102へ入力されて2乗され、2乗されたRI2,RQ2はI/Q加算器103へ入力されてRI2+RQ2となり、この加算出力と、クリップレベルの2乗値RL2とを比較器104で比較し、RI2+RQ2がクリップレベルの2乗値RL2よりも大なる場合には、16角形クリップ手段101を経た信号を選択して出力し、逆にクリップレベルの2乗値RL2以下の場合には、タイミング調整器105を経た信号を選択して出力するので、I/Q座標上における本クリッピング回路のクリップレベルRLとクリップ処理との関係は図2に示すような関係となる。
On the other hand, as described above, the I and Q signals are input to the squaring
図2において、16角形クリップ手段101のクリップレベルの境界を示す正16角形112に内接する円111は、半径がクリップレベルRLに等しい、
RI2+RQ2=RL2
で表される円である。従って、この円111の領域内の信号レベルの場合には、16角形クリッピング手段101を通らない信号、すなわち図1におけるタイミング調整器105を経た信号がセレクタ106で選択されて出力される。
In FIG. 2, a circle 111 inscribed in the regular hexagon 112 indicating the clip level boundary of the hexagonal clip means 101 has a radius equal to the clip level RL.
RI 2 + RQ 2 = RL 2
It is a circle represented by Therefore, in the case of the signal level in the region of the circle 111, a signal that does not pass through the hexagonal clipping means 101, that is, a signal that has passed through the
そしてこの円111に外接する16角形112は、図1の16角形クリップ手段101のクリップレベルの境界を示しているから、16角形112の外側の領域(115)に位置するレベルの信号の場合、16角形クリップ手段101による振幅制限を受けるが、円111と16角形112との間の領域(114)に位置するレベルの信号の場合は、16角形クリップ手段101は通るが振幅制限されない信号となる。 The hexagon 112 circumscribing the circle 111 indicates the clip level boundary of the hexagonal clip means 101 of FIG. 1, so in the case of a signal at a level located in the area (115) outside the hexagon 112, In the case of a signal that is subjected to amplitude limitation by the hexagonal clipping means 101 but is at a level located in the region (114) between the circle 111 and the hexagonal shape 112, the signal passes through the hexagonal clipping means 101 but is not limited in amplitude. .
この図2に示す本実施形態のクリッピング回路におけるクリップレベルRLとクリップ処理との関係を、図11に示す従来のクリッピング回路におけるクリップレベルRLとクリップ処理との関係、すなわち、
|RI|+|RQ|=RL
を基準にクリップ処理手段からの出力を用いるか否かを決める場合と比較すれば明らかなように、本実施形態においては、振幅処理される必要がないのにクリップ処理手段を通る領域(114)は、従来のクリッピング回路における振幅処理される必要がないのにクリップ処理手段を通る領域(図11の124)と比べて格段に小さくなっている。
The relationship between the clip level RL and the clip processing in the clipping circuit of this embodiment shown in FIG. 2 is the same as the relationship between the clip level RL and the clip processing in the conventional clipping circuit shown in FIG.
| RI | + | RQ | = RL
As is clear from the case of determining whether to use the output from the clip processing means based on the above, in this embodiment, the region (114) that passes through the clip processing means even though it does not need to be subjected to amplitude processing. Is much smaller than the area (124 in FIG. 11) that passes through the clip processing means although it is not necessary to perform amplitude processing in the conventional clipping circuit.
従って、本実施形態によれば、16角形クリッピング手段により、演算処理やデータの読み出しなどの処理量を抑えて円形クリッピング処理に近いクリッピング特性を得ることができるとともに、クリッピング処理を行う必要のない信号レベルの殆どを、クリッピング処理手段を通さないで出力することができるので、回路規模を抑え、かつ変調誤差の発生を最小限に抑えることができるクリッピング回路を構成することが可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, the hexagonal clipping means can obtain a clipping characteristic close to that of the circular clipping process while suppressing the amount of processing such as arithmetic processing and data reading, and also does not require the clipping process. Since most of the levels can be output without passing through the clipping processing means, it is possible to configure a clipping circuit that can suppress the circuit scale and minimize the occurrence of modulation errors.
なお、上記実施形態のクリッピング回路では、クリッピング処理手段として16角形クリッピング手段を採用しているが、図3の方形クリップ回路の段数及び位相回転部の段数を増減させて、最終段の振幅調整部(振幅スケーリング部)の調整値をそれに応じて変更することにより、16角形以外の多角形クリッピング手段を用いたクリッピング回路を実現することができる。 In the clipping circuit of the above embodiment, the hexagonal clipping means is adopted as the clipping processing means. However, the number of stages of the rectangular clip circuit and the number of stages of the phase rotation unit in FIG. By changing the adjustment value of the (amplitude scaling unit) accordingly, a clipping circuit using polygon clipping means other than a hexagon can be realized.
また、図1に示す実施例においては、セレクタ106を回路の出力側に設けて、比較器104の出力に応じて、タイミング調整器105の出力か16角形クリップ手段101の出力かを選択しているが、セレクタ106を入力段に設け、ベースバンド信号処理を行った後の直交信号を、比較器104の出力に応じて、タイミング調整器105へ入力するか16角形クリッピング手段101へ入力するかを選択する構成としても良い。そのような構成とすれば、タイミング調整器105と16角形クリッピング手段101には、処理しなくてもよい信号は入力されないので、無駄な処理を省くことができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
101 16角形クリップ手段
102 2乗回路
103 I/Q加算器
104 比較器
105 タイミング調整期
106 セレクタ
107 アンドゲート
101 hexagonal clip means 102 square circuit 103 I /
Claims (10)
前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値より大きいときに、クリッピング処理手段により処理された前記直交信号を選択して出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が、前記クリップレベルの2乗値以下のときには、前記クリッピング手段を通さない前記直交信号を選択して出力する出力信号選択手段を備えていることを特徴とする電力クリッピング回路。 In a power clipping circuit that outputs a power-limited orthogonal signal by clipping the orthogonal signal,
When the sum of the squares of the I component and the Q component of the orthogonal signal is larger than a predetermined square value of the clip level, the orthogonal signal processed by the clipping processing means is selected and output, Output signal selection means for selecting and outputting the orthogonal signal that does not pass through the clipping means when the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is equal to or less than the square value of the clip level. A power clipping circuit characterized by comprising:
前記直交信号を入力して前記クリッピング処理手段の処理時間に相当する時間だけ遅延した前記直交信号を出力するタイミング調整手段と、
前記直交信号を入力して該直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗値を算出する2乗化手段と、
前記2乗化手段で2乗された前記直交信号のI成分およびQ成分を加算する加算手段と、
前記加算手段で加算された前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和と、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値とを比較し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値よりも大きいときに第1の制御信号を出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値以下であるときに第2の制御信号を出力する比較手段と、
前記比較手段から前記第1の制御信号を受けたときに、前記クリッピング処理手段から出力された前記直交信号を選択して出力し、前記比較手段から前記第2の制御信号を受けたときに、前記タイミング調整手段から出力された前記直交信号を選択して出力する信号選択手段と、
を備えていることを特徴とする電力クリッピング回路。 Clipping processing means for inputting an orthogonal signal and outputting a signal subjected to clipping processing;
Timing adjusting means for inputting the orthogonal signal and outputting the orthogonal signal delayed by a time corresponding to the processing time of the clipping processing means;
Squaring means for inputting the orthogonal signal and calculating square values of the I component and the Q component of the orthogonal signal;
Adding means for adding the I and Q components of the orthogonal signal squared by the squaring means;
The sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal added by the adding means is compared with the square value of a predetermined clip level, and the I component and Q component of the orthogonal signal are compared. When the sum of the squares of each is larger than the square value of the clip level, the first control signal is output, and the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is 2 of the clip level. Comparing means for outputting a second control signal when the value is less than or equal to a multiplier value;
When the first control signal is received from the comparison means, the orthogonal signal output from the clipping processing means is selected and output, and when the second control signal is received from the comparison means, Signal selection means for selecting and outputting the orthogonal signal output from the timing adjustment means;
A power clipping circuit comprising:
前記直交信号を入力して前記クリッピング処理手段の処理時間に相当する時間だけ遅延した前記直交信号を出力するタイミング調整手段と、
前記直交信号を入力して該直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗値を算出する2乗化手段と、
前記2乗化手段で2乗された前記直交信号のI成分およびQ成分を加算する加算手段と、
前記加算手段で加算された前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和と、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値とを比較し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値よりも大きいときに第1の制御信号を出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が前記クリップレベルの2乗値以下であるときに第2の制御信号を出力する比較手段と、
前記比較手段から前記第1の制御信号を受けたときに、前記直交信号を前記クリッピング処理手段へ入力し、前記比較手段から前記第2の制御信号を受けたときに、前記直交信号を前記タイミング調整手段へ入力する信号選択手段と、
を備えていることを特徴とする電力クリッピング回路。 Clipping processing means for inputting an orthogonal signal and outputting a signal subjected to clipping processing;
Timing adjusting means for inputting the orthogonal signal and outputting the orthogonal signal delayed by a time corresponding to the processing time of the clipping processing means;
Squaring means for inputting the orthogonal signal and calculating square values of the I component and the Q component of the orthogonal signal;
Adding means for adding the I and Q components of the orthogonal signal squared by the squaring means;
The sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal added by the adding means is compared with the square value of a predetermined clip level, and the I component and Q component of the orthogonal signal are compared. When the sum of the squares of each is larger than the square value of the clip level, the first control signal is output, and the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is 2 of the clip level. Comparing means for outputting a second control signal when the value is less than or equal to a multiplier value;
When the first control signal is received from the comparison means, the orthogonal signal is input to the clipping processing means, and when the second control signal is received from the comparison means, the orthogonal signal is input to the timing. Signal selection means for input to the adjustment means;
A power clipping circuit comprising:
前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が、あらかじめ定められたクリップレベルの2乗値より大きいときに、前記クリッピング処理経路を通した前記直交信号を選択して出力し、前記直交信号のI成分およびQ成分のそれぞれの2乗の和が、前記クリップレベルの2乗値以下のときには、前記クリッピング処理経路を通さない前記直交信号を選択して出力することを特徴とする電力クリッピング方法。 In a power clipping method for clipping a quadrature signal to output a power limited quadrature signal,
When the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is greater than a square value of a predetermined clip level, the orthogonal signal that has passed through the clipping processing path is selected and output, When the sum of the squares of the I component and Q component of the orthogonal signal is equal to or less than the square value of the clip level, the orthogonal signal that does not pass through the clipping processing path is selected and output. Power clipping method.
10. The power clipping method according to claim 8, wherein when the clip level is equal to or less than a square value of the clip level, the orthogonal signal that has been delay-adjusted by a time corresponding to the time of the clipping process is output.
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