JP2008103881A - ピークファクタ低減装置およびベースバンド信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力複素信号から振幅成分の極大値を検出して、ピークファクタ低減用の補正信号を生成する補正信号生成部に、帯域制限用のベースバンドフィルタとインターポレーションフィルタを通過した複素信号を供給し、インターポレーション済みの複素信号から生成した補正信号を使用して、入力複素信号のピークファクタを低減するピークファクタ低減装置。
【選択図】図1
Description
(1)ピーク振幅が、許容レンジとして予め設定された閾値以下に制限されること。
(2)ベースバンドのスペクトルが拡がらないこと。
(3)波形の品質劣化が小さいこと。
ここで、従来技術について、簡単に説明する。
図16は、特許文献1で提案されたピークファクタ低減装置を機能ブロックを用いて簡潔に表記した図である。入力端子i1からディジタル信号として供給されたI、Q成分を持つ複素入力信号は、第1、第2の経路に分岐される。
補正信号生成部100において、複素入力信号は、直交座標‐極座標(Complex to Polar Coordinates)変換部CP1によって、振幅成分と位相成分に分離され、振幅成分サンプル列と位相成分サンプル列として出力される。振幅成分サンプル列は、デッドゾーン回路DZ1に入力され、予め設定された許容レンジを超過した振幅値(サンプル値)が検出される。デッドゾーン回路DZ1で検出されたサンプル値には、ゲインブロックg0で所定のゲインが乗算される。このゲインは、ベースバンドフィルタHz0がもつ係数の最大値(通常は、タップ係数のセンター)の逆数に設定されており、これによって、ゲインブロックg0からは、正規化された超過振幅値を示すサンプル値が得られる。
図(A)は、図16の出力端子o1で観測されるピークファクタ低減のない信号波形を示し、図(B)は、出力端子o2で観測されるピークファクタ低減された信号波形を示している。破線は、デッドゾーン回路DZ1に設定される許容レンジの上限を示している。図(B)から、出力端子o2には、ピークファクタ低減によって振幅が設定値以下に制限された信号が得られることを確認できる。
ここでは、ベースバンドフィルタHz2から出力されるピークファクタ低減された信号をオーバーサンプラovs2によって4倍インターポレーションした後、インターポレーションフィルタGz2で波形を平滑化して、端子o2に出力する場合のシミュレーション結果について説明する。端子o2の出力信号と比較するために、ベースバンドフィルタHz1、Hz3にも、オーバーサンプラovs1、ovs3と、インターポレーションフィルタGz1、Gz3が接続されている。
本発明の第2の目的は、ピークファクタ低減処理に必要な信号処理の大部分を低速で実行でき、且つ、ピークファクタ低減効果が損なわれないピークファクタ低減装置およびベースバンド信号処理装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、インターポレーション機能内蔵型のD/A変換ICに接続可能なピークファクタ低減装置を提供することにある。
上記補正信号生成部に、帯域制限用のベースバンドフィルタとインターポレーションフィルタを通過した複素信号が供給され、上記補正信号生成部が、インターポレーション済みの複素信号からピークファクタ低減用の補正信号を生成し、上記減算器が、上記補正信号生成部から出力された補正信号に従って、上記複素入力信号のピークファクタを低減するようにしたことを特徴とする。
いま、図24(A)に示すように、オーバーサンプラovs5の後に、タップ係数がg0、g1、g2、…であるような伝達関数G(z)を持つFIR(有限インパルス応答:Finite Impulse Response)フィルタGz0が接続されている場合、G(z)のタップ係数をL個置きに集めて、次式に示す複数の伝達関数G1(zL)、G2(zL)、…、GN(zL)に分解する。
G2(zL)=g1 + gL+1 z−L + g2L+1 z−2L +…
G3(zL)=g2 + gL+2 z−L + g2L+2 z−2L +…
: :
: :
GL(zL)=gL−1 z−(L−1)
+ g2L−1 z−(2L−1)
+ g3L−1 z−(3L−1) + …
G(z)=G1(zL) + G2(zL)z−1
+ G3(zL)z−2 + … + GL (zL)z−(L−1)
図24(B)は、L=4のポリフェーズ構造のフィルタを示す。ポリフェーズ分解によって、遅延器z−1、z−2、…、z−(L−1)(図24ではD1〜D3)と1個の加算器ADを除き、伝達関数G1(z)、G2(z)、…、GL(z)の複数のフィルタ(図24ではGz01〜Gz04)を低いサンプルレートで実現できる。尚、ポリフェーズ分解によって構成されるポリフェーズフィルタついては、非特許文献2に記載されている。
本実施例の装置構造は、図1に示した第1実施例のピークファクタ低減装置をポリフェーズ構造に変形することによって得られる。信号の応答は、第1実施例と等価となる。
図5と図7は、図1から図4の構造を導く中間段階での装置構成を示している。
上述した図1から図5への変形は、等価変形であり、第2実施例のピークファクタ低減装置は、第1実施例と同一の信号応答を示すため、信号波形による動作の詳細説明は省略する。尚、図4におけるインターポレーションフィルタGz1〜Gz3についても、図24で説明したポリフェーズ分解を行うことが可能である。
T−1
Σcn exp(−j nθ)≒ exp(−j(k/4+D)θ)
n=0
ここで仮定した設計パラメータによれば、サンプリング周波数10MHzに対して、ベースバンドフィルタの遮断周波数は4MHzとなり、ナイキスト周波数で正規化したときの遮断周波数は、0.8となる。そこで、近似する周波数帯域を0〜0.8とし、0.8〜1はドントケア帯域とする。また、複素係数が現れないように、例えば、周波数帯域を−0.8π≦θ≦0.8πのように負周波数側にも拡張し、θを十分に細かく分割して近似ポイントを定めて、最小二乗近似を行う。
第3の実施例のピークファクタ低減装置は、図7に示した遅延器D61〜D63を分数遅延FIRフィルタFD1に置き換え、伝達関数H(z4)をもつベースバンドフィルタHz4〜Hz6を、伝達関数H(z)をもつベースバンドフィルタHz1〜Hz3に変更し、オーバーサンプラovs51〜ovs54をベースバンドフィルタの後に配置している。また、第2経路の遅延器D4の出力側に、分数遅延FIRフィルタFD1の無駄遅延(図10では「11」)に相当する遅延器D6を加えることによって、第1、第2経路の出力信号のタイミングを合わせている。
第4実施例のピークファクタ低減装置は、図11に示した第3実施例と比較すると、ベースバンドフィルタHz2(Hz1、Hz3)の位置が異なる。第4実施例のピークファクタ低減装置では、ベースバンドフィルタHz2(Hz1、Hz3)が減算器SU1の前に配置されているが、機能的には第3実施例と全く等価である。この構成は、端子i1からの入力信号を帯域制限するベースバンドフィルタHz0と、ピークファクタ低減用の注入信号を帯域制限するベースバンドフィルタHz1とが分離されているために、特にOFDM変調用の送信機に有効となる。
Hz0〜Hz4:ベースバンドフィルタH(z)、
Hz4、Hz5、Hz6:ベースバンドフィルタH(z4)、
Gz0〜Gz3:インターポレーションフィルタG(z)、
Gz01〜Gz04:ポリフェーズ分解フィルタ、
CP1〜CP14:直交座標‐極座標変換部、
PC1〜PC14…極座標‐直交座標変換部、
FD1:分数遅延フィルタ、DZ1〜DZ14:デッドゾーン回路、
g0〜g04:ゲインブロック、LT1〜LT14:大小比較器(Less Than)、
GT1〜GT14:大小比較器(Greater Than)、P1〜P4:乗算器、
D0〜D6、D50、d1〜d70、D61〜D73:遅延器、
g1〜g36:分数遅延FIRフィルタのタップ係数乗算、
a1〜a39:加算器、10:変調器、11:ピークファクタ低減装置、
12:インターポレーションD/A変換IC、13:アナログスムージングフィルタ、
14:RF送信機、15:電力増幅器、
100:補正信号生成部、200:極大値検出部。
Claims (12)
- ディジタル信号として供給された複素入力信号が、ピークファクタ低減用の補正信号を生成する補正信号生成部を備えた第1経路と、タイミング調整用の遅延器を備えた第2経路とに分岐され、減算器によって、上記遅延器を通過した複素入力信号から上記補正信号を減算することによって、ピークファクタが許容レンジ内に低減された複素信号を出力するピークファクタ低減装置において、
上記補正信号生成部に、帯域制限用のベースバンドフィルタとインターポレーションフィルタを通過した複素信号が供給され、
上記補正信号生成部が、インターポレーション済みの複素信号からピークファクタ低減用の補正信号を生成し、
上記減算器が、上記補正信号生成部から出力された補正信号に従って、上記複素入力信号のピークファクタを低減することを特徴とするピークファクタ低減装置。 - ディジタル信号として供給された複素入力信号が、ピークファクタ低減用の補正信号を生成する補正信号生成部を備えた第1経路と、タイミング調整用の遅延器を備えた第2経路とに分岐され、減算器によって、上記遅延器を通過した複素入力信号から上記補正信号を減算することによって、ピークファクタが許容レンジ内に低減された複素信号を出力するピークファクタ低減装置において、
上記第1経路が、上記補正信号生成部に供給される複素入力信号の帯域を制限するための第1のベースバンドフィルタと、上記第1のベースバンドフィルタで帯域制限された複素入力信号のサンプル数をn倍(n>2)にする第1のオーバーサンプラと、上記第1のオーバーサンプラと対をなす第1のインターポレーションフィルタとを含み、
上記第2経路が、複素入力信号のサンプル数をn倍にする第2のオーバーサンプラを含み、
上記補正信号生成部が、インターポレーション済みの複素信号からピークファクタ低減用の補正信号を生成することによって、上記減算器から、ピークファクタ低減されたインターポレーション済みの複素信号が出力されるようにしたことを特徴とするピークファクタ低減装置。 - 前記補正信号生成部が、
複素入力信号を振幅成分と位相成分に分離し、振幅成分サンプル列および位相成分のサンプル列として出力する第1変換部と、
上記振幅成分サンプル列から許容レンジを越えたサンプル値を検出する第1検出部と、
上記第1検出部で検出されたサンプル値を前記第1ベースバンドフィルタの係数最大値で正規化する利得器と、
上記利得器から出力される時間的に連続するサンプル値の中から極大値となるサンプル値を検出する第2検出器と、
上記第1変換部から出力された位相成分サンプル列を上記第1、第2の検出部での信号遅延に合わせて遅延させる第1の遅延器と、
上記第2の検出部の出力信号と上記第1の遅延器の出力信号から、前記補正信号となる複素信号を生成する第2変換部とからなることを特徴とする請求項2に記載のピークファクタ低減装置。 - 前記第1のオーバーサンプラと前記第1のインターポレーションフィルタとが直列に接続され、
上記第1インターポレーションフィルタの出力信号が前記補正信号生成部に供給され、
前記減算器の出力信号が、第2のベースバンドフィルタを介して、前記第2のオーバーサンプラと対をなす第2インターポレーションフィルタに入力され、
前記第1のベースバンドフィルタの伝達関数をH(z)としたとき、上記第2のベースバンドフィルタの伝達関数がH(zn)となっていることを特徴とする請求項1または請求項3に記載のピークファクタ低減装置。 - 前記第1オーバーサンプラと前記第1インターポレーションフィルタが、各相でインターポレーションフィルタの後にオーバーサンプラが位置するn相のポリフェーズ構造に変換して、前記第1のベースバンドフィルタと前記減算器との間に配置されたことを特徴とする請求項2〜請求項4の何れかに記載のピークファクタ低減装置。
- 前記第1のオーバーサンプラと前記第1のインターポレーションフィルタが、各相でインターポレーションフィルタの後にオーバーサンプラが位置するn相のインターポレーションフィルタからなるポリフェーズ構造に変換して、前記第1のベースバンドフィルタと前記減算器との間に配置され、
前記補正信号生成部が、上記ポリフェーズ構造の各相のインターポレーションフィルタとオーバーサンプラとの間に配置されるn相の補正信号生成部に分割され、n相の各補正信号生成部が、上記n相のインターポレーションフィルタから並列的に出力される時間軸上で連続したサンプルを選択的に利用して、それぞれの補正信号を生成することを特徴とする請求項2または請求項4に記載のピークファクタ低減装置。 - ディジタル信号として供給された複素入力信号が、第1ベースバンドフィルタで帯域制限された後、ピークファクタ低減用の補正信号を生成する補正信号生成部を備えた第1経路と、タイミング調整用の遅延器を備えた第2経路に分岐され、減算器によって、上記遅延器を通過した複素入力信号から上記補正信号を減算することによって、ピークファクタが許容レンジ内に低減された複素信号を出力するピークファクタ低減装置において、
上記第1経路に、複素入力信号のサンプル数をn倍(n>2)にする第1オーバーサンプラと、上記第1のオーバーサンプラと対をなす第1インターポレーションフィルタとが、各相でインターポレーションフィルタの後にオーバーサンプラが位置するn相のインターポレーションフィルタからなるポリフェーズ構造に変換して配置され、
上記補正信号生成部が、上記ポリフェーズ構造の各相のインターポレーションフィルタとオーバーサンプラとの間に、n相の補正信号生成部に分割して配置され、n相の各補正信号生成部が、上記n相のインターポレーションフィルタから並列的に出力される時間軸上で連続したサンプルを選択的に利用して、それぞれの補正信号を生成し、
上記ポリフェーズ構造の各相で生成された補正信号が、第2ベースバンドフィルタで帯域制限した後、各相のオーバーサンプラに供給され、各オーバーサンプラの出力が、相毎に異なった時間遅延でポリフェーズ構造の最終段となる加算器に入力され、
上記第2経路が、複素入力信号のサンプル数をn倍にする第2のオーバーサンプラを含み、
上記減算器に、上記第2経路の出力信号と、上記ポリフェーズ構造の最終段から出力されたインターポレーション済みの補正信号とが供給されることを特徴とするピークファクタ低減装置。 - 前記減算器からの出力信号が、前記第2のオーバーサンプラと対をなす第2のインターポレーションフィルタに入力されることを特徴とする請求項7に記載のピークファクタ低減装置。
- ディジタル信号として供給された複素入力信号が、ピークファクタ低減用の補正信号を生成する補正信号生成部を備えた第1経路と、タイミング調整用の遅延器を備えた第2経路とに分岐され、減算器によって、上記遅延器を通過した複素入力信号から上記補正信号を減算することによって、ピークファクタが許容レンジ内に低減された複素信号を出力するピークファクタ低減装置において、
上記第1経路が、上記補正信号生成部に供給される複素入力信号の帯域を制限するための第1のベースバンドフィルタと、各相でインターポレーションフィルタの後にオーバーサンプラが位置するポリフェーズ構造化されたn相のインターポレーションフィルタとを含み、
上記補正信号生成部が、それぞれ上記ポリフェーズ構造の各相のインターポレーションフィルタに接続されるn相の補正信号生成部に分割され、n相の各補正信号生成部が、上記n相のインターポレーションフィルタから並列的に出力される時間軸上で連続したサンプルを選択的に利用して、それぞれの補正信号を生成し、
上記複数の補正信号生成部で生成されたn相の補正信号が、相毎に異なった近似的な分数遅延時間を与えてn相の補正信号を1つの補正信号に合成するディジタルフィルタに入力され、
上記減算器に、上記第2経路の出力信号と、上記ディジタルフィルタから出力された補正信号とが供給されることを特徴とするピークファクタ低減装置。 - 前記減算器からの出力信号が、該出力信号の帯域を制限するための第2のベースバンドフィルタを介して、第2のオーバーサンプラと、該第2のオーバーサンプラと対をなす第2のインターポレーションフィルタに供給されることを特徴とする請求項9に記載のピークファクタ低減装置。
- 前記ディジタルフィルタと前記減算器との間に、該ディジタルフィルタから出力された補正信号の帯域を制限するための第2のベースバンドフィルタを備えたことを特徴とする請求項9に記載のピークファクタ低減装置。
- 請求項9または請求項11に記載されたピークファクタ低減装置と、該ピークファクタ低減装置の出力信号を入力信号とするインターポレーション機能内蔵型のD/A変換ICとを備えたベースバンド信号処理装置。
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