JP2014192648A - Peak reducing circuit and peak reducing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はピーク低減回路及びピーク低減方法に関し、特にOFDM(直交周波数分割多重)信号のピークを低減するピーク低減回路に関する。 The present invention relates to a peak reduction circuit and a peak reduction method, and more particularly to a peak reduction circuit that reduces the peak of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal.
テレビ放送等の無線方式に用いられるOFDM(直交周波数分割多重)信号は、平均出力レベルに対して最大振幅が大きくなるという特性がある。すなわち、ピーク電力対平均電力比(PAPR:Peak to Average Power Ratio)が大きくなる。平均出力レベルに対する最大振幅の大きい信号を扱う信号増幅器は、そのダイナミックレンジを広くとる必要があるため、増幅器の電力効率が悪くなる。 An OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal used for a radio system such as television broadcasting has a characteristic that the maximum amplitude is larger than the average output level. That is, the peak power to average power ratio (PAPR) increases. Since a signal amplifier that handles a signal having a large maximum amplitude with respect to the average output level needs to have a wide dynamic range, the power efficiency of the amplifier becomes poor.
そのため、電力効率を上げるためには送信信号に関して一定以上のピークをクリップする必要があるが、単純にクリップを行った場合、波形がひずんでしまうため、クリップ処理を行わなかった場合と比べ信号を劣化してしまう。そのため、受信の際に使用しないキャリアを用いてピークを低減させるTone Reservationという技術が発明された(非特許文献1参照)。 Therefore, in order to increase power efficiency, it is necessary to clip a certain peak or more with respect to the transmission signal. However, if clipping is simply performed, the waveform will be distorted. It will deteriorate. For this reason, a technique called Tone Reservation has been invented that reduces the peak using a carrier that is not used during reception (see Non-Patent Document 1).
図4は本発明に関連するTone Reservation手法を用いたピーク低減回路の構成を示す図である。また、図5は図4のOFDM変調信号1を示す図であり、図6は図4のキャンセルベース信号2を示す図である。ここで、入力されるOFDM変調信号1及びキャンセルベース信号2の生成に関する処理は本発明と直接関連するものではないため、その説明は省略する。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a peak reduction circuit using the Tone Reservation technique related to the present invention. 5 is a diagram showing the OFDM modulated
図4では、入力されたOFDM信号1を周波数変換部3aにてIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)処理した時間軸波形に対して、ピーク検出部5はピークを1点検出する。キャンセルレベル算出部6は、検出されたピークのレベルが閾値に対してどれだけ高いか(=キャンセルレベルの値)を算出する。波形シフト量算出部7は、検出されたピークの位置を基に、検出されたピークにキャンセル波形のピークを合わせるためのシフト量を算出する。
In FIG. 4, the peak detector 5 detects one peak with respect to the time-axis waveform obtained by performing IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) on the
信号シフト部8は、キャンセルベース信号2を周波数変換部3bでIFFT処理して作成された時間軸波形を入力とし、波形シフト量算出部7の算出結果を用いて周波数変換部3bの出力波形のピークの位置をOFDM変調信号1の時間波形のピークの位置へあわせる(図7参照)。この際、波形は巡回的にシフトされる。信号シフト部8の出力とキャンセルレベル算出部6の出力との複素乗算が乗算器9にて行われる。
The
加算器11において、乗算器9の出力を、元のOFDM変調信号1の時間波形をピーク検出部5から乗算器9までの処理分だけ遅延させるメモリ10の出力と加算することでピークを低減する。ピークを何点低減するかはTone Reservation回路4を何段用意するかで決まる。
In the
図4を用いて説明したTone Reservation手法では、一度のピーク低減処理で1つのピークを低減することしかできず、PAPRを低減させるには相当数の回数の反復処理が必要となる。 In the Tone Reservation method described with reference to FIG. 4, only one peak can be reduced by a single peak reduction process, and a considerable number of iterative processes are required to reduce PAPR.
本発明の目的は、上述した課題を解決し、ピーク低減処理の反復処理回数を低減することができるピーク低減回路及びピーク低減方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a peak reduction circuit and a peak reduction method capable of solving the above-described problems and reducing the number of iterations of the peak reduction process.
本発明によるピーク低減回路は、OFDM(直交周波数分割多重)信号から所定の閾値を超えるピークを検出するピーク検出手段と、前記ピーク検出手段により検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークの情報を基にキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、前記ピークそれぞれについて生成された前記キャンセル信号の総和をとり出力する第1の加算手段と、前記第1の加算手段の出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する第2の加算手段とを含むことを特徴とする。 The peak reduction circuit according to the present invention is based on peak detection means for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, and information on the peak for each of the peaks detected by the peak detection means. Cancel signal generating means for generating a cancel signal, first addition means for outputting the sum of the cancellation signals generated for each of the peaks, and adding the output of the first addition means to the OFDM signal. And second adding means for reducing the peak of the OFDM signal.
本発明による別のピーク低減回路は、OFDM(直交周波数分割多重)信号から所定の閾値を超えるピークを検出するピーク検出手段と、前記ピークに対応するキャンセル信号データを格納する記憶手段と、前記ピーク検出手段により検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークに対応する前記キャンセル信号データを前記記憶手段から読出して総和をとるキャンセル信号生成手段と、前記キャンセル信号生成手段の出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する加算手段とを含むことを特徴とする。 Another peak reduction circuit according to the present invention includes peak detection means for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) signal, storage means for storing cancellation signal data corresponding to the peak, and the peak. For each peak detected by the detection means, the cancel signal data corresponding to the peak is read from the storage means and summed, and the output of the cancel signal generation means is added to the OFDM signal. And adding means for reducing the peak of the OFDM signal.
本発明によるピーク低減方法は、OFDM(直交周波数分割多重)信号から所定の閾値を超えるピークを検出するピーク検出ステップと、前記ピーク検出ステップにより検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークの情報を基にキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成ステップと、前記ピークそれぞれについて生成された前記キャンセル信号の総和をとり出力する第1の加算ステップと、前記第1の加算ステップの出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する第2の加算ステップとを含むことを特徴とする。 The peak reduction method according to the present invention is based on a peak detection step for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, and information on the peak for each of the peaks detected by the peak detection step. A cancel signal generating step for generating a cancel signal, a first adding step for outputting the sum of the cancel signals generated for each of the peaks, and an output of the first adding step are added to the OFDM signal. And a second adding step for reducing the peak of the OFDM signal.
本発明による別のピーク低減方法は、OFDM(直交周波数分割多重)信号から所定の閾値を超えるピークを検出するピーク検出ステップと、前記ピークに対応するキャンセル信号データを格納する記憶手段から、前記ピーク検出ステップにより検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークに対応する前記キャンセル信号データを読出して総和をとるキャンセル信号生成ステップと、前記キャンセル信号生成ステップの出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する加算ステップとを含むことを特徴とする。 Another peak reduction method according to the present invention includes a peak detection step for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, and a storage means for storing cancellation signal data corresponding to the peak. For each of the peaks detected in the detection step, a cancel signal generation step for reading out the sum of the cancel signal data corresponding to the peak and summing them, and adding the output of the cancel signal generation step to the OFDM signal to add the OFDM signal And a summing step for reducing the peak of.
本発明によれば、ピーク低減処理の反復処理回数を低減することができるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of iterations of the peak reduction process.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態によるピーク低減回路の構成を示す図であり、図4と同等部分は同一符号にて示している。図1では、OFDM変調信号1及びキャンセルベース信号2を周波数変換部3a及び3bにてそれぞれ時間軸波形に変換する点に関しては図4と同様である。切替回路12及び16は、図4においてTone Reservation回路4を繰り返し配置しているが、これを簡便的に表すために切替回路12及び16により繰り返し入力する形で表したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a peak reduction circuit according to the first embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. 1 is the same as FIG. 4 in that the
ピーク検出部13は、入力されたOFDM変調信号1の時間軸波形において、所定の閾値を超えるピークを検出し、そのレベルと位置を保存する。ピーク検出部13は、1シンボル分の信号波形についてピーク検出処理を行う毎に、当該1シンボル分の信号波形から検出されたピークそれぞれについてそのレベルと位置を出力する。なお、所定の閾値を超えるピークの数が所定数nより大である場合、それらの中でレベルが大きいもの所定数n分のみをピークとして扱う。これにより、ハードウェアまたはソフトウェア制約上の処理回数にてピークを低減し切れなかった場合の影響を少なくすることができる。
The
メモリ14は、キャンセルベース信号2の時間軸波形を保存し、キャンセル波形生成部15に対して、ピーク検出部13の出力に合わせ保存した信号をシフトして受け渡す。キャンセル波形生成部15は、ピーク検出部13及びメモリ14からの信号を用いて、複数のピークをキャンセルするためのキャンセル信号を生成する。加算器11において、キャンセル波形生成部15の出力を、元のOFDM変調信号1の時間波形をピーク検出部13からキャンセル波形生成部15までの処理分だけ遅延させるメモリ10の出力と加算することでピークを低減する。
The
図2は図1のキャンセル波形生成部15の構成を示す図であり、図4と同等部分は同一符号にて示している。図2において、キャンセル波形生成部15は、上述した所定数nと同数の1パルスキャンセル波形生成部19a〜19nを含む。ピーク検出部13の信号検出結果17、すなわちピーク検出部13で検出された複数のピークの情報(レベルと位置)は1パルスキャンセル波形生成部19a〜19nにそれぞれ入力され、また、メモリ14からのキャンセルベース信号の時間軸波形18が1パルスキャンセル波形生成部19a〜19nに入力される。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the cancel
1パルスキャンセル波形生成部19aは、キャンセルレベル算出部6と、波形シフト量算出部7と、信号シフト部8と、乗算器9とを含む。1パルスキャンセル波形生成部19b〜19n各々も1パルスキャンセル波形生成部19aと同一の構成を有する。1パルスキャンセル波形生成部19a〜19n各々は、入力されたピークの情報を基に、図4に示したキャンセルレベル算出部6、波形シフト量算出部7、信号シフト部8及び乗算器9と同じ処理動作を行ってキャンセル波形を生成する。
The one-pulse cancellation waveform generation unit 19 a includes a cancellation level calculation unit 6, a waveform shift
1パルスキャンセル波形生成部19a〜19nにより、ピーク検出部13で検出された複数のピークそれぞれに対してのキャンセル波形が生成され、加算器20は、これらキャンセル波形の総和をとり加算器11に出力する。
A cancel waveform for each of a plurality of peaks detected by the
以上説明したように、本発明の第1の実施の形態では、1度のピーク低減処理で複数のピークを検出、低減させるようにしているので、図4に示した手法に比べ、同じピーク低減の性能とするまでの反復処理回数を減らすことが可能となる。 As described above, in the first embodiment of the present invention, since a plurality of peaks are detected and reduced by one peak reduction process, the same peak reduction as compared with the method shown in FIG. It is possible to reduce the number of iterations until the performance is achieved.
ただし、キャンセル信号を足し合わせることによる別のピークの発生が起き、足し合わせる前のピーク値より高いピークが発生する可能性があるため、ピーク低減処理を1回とは出来ず、数回処理を実施する必要がある。この場合、加算器11から出力されるOFDM信号に対して、切替回路16及び12を介してピーク低減処理が反復して行われる。
However, another peak occurs due to the addition of the cancel signal, and there is a possibility that a peak higher than the peak value before the addition may occur. Therefore, the peak reduction process cannot be performed once, and the process is performed several times. Need to be implemented. In this case, peak reduction processing is repeatedly performed on the OFDM signal output from the
なお、本発明の第1の実施の形態では、キャンセルベース信号に対して周波数変換を行い、時間軸波形とした後にキャンセル波形を生成したが、最初に周波数変換を行わず、検出された複数ピーク信号から算出されるシフト量を位相に変換し、それぞれ入力されたキャンセルベース信号自体に複素乗算した後、総和を取り最後に周波数変換を行うことでも同様の結果を得ることが可能である。 In the first embodiment of the present invention, the cancel base signal is frequency-converted to generate a cancel waveform after making a time axis waveform. However, the frequency conversion is not performed first, and a plurality of detected peaks are detected. It is also possible to obtain the same result by converting the shift amount calculated from the signal into a phase, performing complex multiplication on the input cancellation base signal itself, then calculating the sum, and finally performing frequency conversion.
図3は本発明の第2の実施の形態によるピーク低減回路の構成を示す図であり、図1と同等部分は同一符号にて示している。図6に示すキャンセルベース信号に関して、キャンセルに使用できるキャリアが固定である場合(周波数軸において入力信号にかかわらず、常に同じ周波数キャリアを使用する場合)、キャンセルすべきピークの位置がOFDM変調信号の時間軸波形の1シンボルデータの何サンプル目にあるか(=シフト量)と、当該ピークのレベルが閾値に対してどれだけ高いか(=キャンセルレベルの値)によって、当該ピークに対するキャンセルベース信号が一意的に決定する。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the peak reduction circuit according to the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Regarding the cancellation base signal shown in FIG. 6, when the carrier that can be used for cancellation is fixed (when the same frequency carrier is always used regardless of the input signal on the frequency axis), the peak position to be canceled is the position of the OFDM modulated signal. Depending on the sample number of one symbol data of the time axis waveform (= shift amount) and how much the peak level is higher than the threshold (= cancellation level value), the cancel base signal for the peak is determined. Determine uniquely.
そこで、本発明の第2の実施の形態では、ピークそれぞれのシフト量とキャンセルレベルに対応するキャンセル信号データのデータベースを用意することで、閾値を超える時系列が多い信号の場合でも、それぞれのピークに対応するキャンセル信号データを読み出して、足し合わせることで、一度で大量のキャンセル波形の生成を可能とする。 Therefore, in the second embodiment of the present invention, by preparing a database of cancel signal data corresponding to the shift amount and cancel level of each peak, even in the case of a signal having many time series exceeding the threshold, each peak It is possible to generate a large number of cancel waveforms at once by reading out and adding the cancel signal data corresponding to.
図3において、キャンセル信号生成部22は、ピークキャンセルデータ格納メモリ21を含む。このメモリ21は、各ピークに対応するキャンセル信号データを、当該ピークに対応するシフト量及びキャンセルレベルと対応付けて記憶する。キャンセル信号生成部22は、ピーク検出部13で検出された複数のピークの情報(レベルと位置)を基にピークそれぞれについてシフト量及びキャンセルレベルを算出し、対応するキャンセル信号データをメモリ21から読み出して、それらの総和をとった後に周波数変換部3bに出力する。
In FIG. 3, the cancel signal generation unit 22 includes a peak cancel
周波数変換部3bは、キャンセル信号生成部22からのキャンセル信号に対して周波数変換を行い時間軸波形として、加算器11に出力する。
The
本発明の第2の実施の形態では、1度のピーク低減処理で複数のピークを検出、低減させるようにしているので、図4に示した手法に比べ、同じピーク低減の性能とするまでの反復処理回数を減らすことが可能となる。また、本発明の第2の実施の形態では、ピークキャンセルデータ格納メモリ21から複数のピークに対応するキャンセル信号データを読み出すようにしているので、閾値を超える時系列が多い信号の場合でも、一度で大量のキャンセル波形の生成が可能である。
In the second embodiment of the present invention, since a plurality of peaks are detected and reduced by a single peak reduction process, the same peak reduction performance can be obtained as compared with the method shown in FIG. It is possible to reduce the number of iterations. In the second embodiment of the present invention, since cancel signal data corresponding to a plurality of peaks is read from the peak cancel
1 OFDM変調信号
2 キャンセルベース信号
3a,3b 周波数変換部
4a,4b Tone Reservation回路
5,13 ピーク検出部
6 キャンセルレベル算出部
7 波形シフト量算出部
8 信号シフト部
9 乗算器
10,14 メモリ
11,20 加算器
12,16 切替回路
15 キャンセル波形生成部
17 信号検出結果
18 キャンセルベース信号(時間軸波形)
19a〜19n 1パルスキャンセル波形生成部
21 ピークキャンセルデータ格納メモリ
22 キャンセル信号生成部
1 OFDM modulation signal
2 Cancel
6 Cancellation level calculator
7 Waveform shift amount calculation part
8 Signal shift part
9
15 Cancel waveform generator
17 Signal detection results
18 Cancel base signal (time axis waveform)
19a to
21 Peak cancellation data storage memory
22 Cancel signal generator
Claims (10)
前記ピーク検出手段により検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークの情報を基にキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
前記ピークそれぞれについて生成された前記キャンセル信号の総和をとり出力する第1の加算手段と、
前記第1の加算手段の出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する第2の加算手段とを含むことを特徴とするピーク低減回路。 Peak detection means for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) signal;
For each of the peaks detected by the peak detection means, a cancellation signal generation means for generating a cancellation signal based on the information on the peak,
First addition means for taking the sum of the cancellation signals generated for each of the peaks and outputting;
And a second addition means for reducing the peak of the OFDM signal by adding the output of the first addition means to the OFDM signal.
前記ピークに対応するキャンセル信号データを格納する記憶手段と、
前記ピーク検出手段により検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークに対応する前記キャンセル信号データを前記記憶手段から読出して総和をとるキャンセル信号生成手段と、
前記キャンセル信号生成手段の出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する加算手段とを含むことを特徴とするピーク低減回路。 Peak detection means for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) signal;
Storage means for storing cancel signal data corresponding to the peak;
For each of the peaks detected by the peak detection means, a cancel signal generation means for reading the cancellation signal data corresponding to the peak from the storage means and taking the sum,
A peak reduction circuit comprising: addition means for reducing the peak of the OFDM signal by adding the output of the cancellation signal generation means to the OFDM signal.
前記ピーク検出ステップにより検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークの情報を基にキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成ステップと、
前記ピークそれぞれについて生成された前記キャンセル信号の総和をとり出力する第1の加算ステップと、
前記第1の加算ステップの出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する第2の加算ステップとを含むことを特徴とするピーク低減方法。 A peak detection step for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) signal;
For each of the peaks detected by the peak detection step, a cancellation signal generation step for generating a cancellation signal based on information on the peak,
A first addition step of taking and outputting the sum of the cancellation signals generated for each of the peaks;
And a second addition step of reducing the peak of the OFDM signal by adding the output of the first addition step to the OFDM signal.
前記ピークに対応するキャンセル信号データを格納する記憶手段から、前記ピーク検出ステップにより検出された前記ピークそれぞれについて、当該ピークに対応する前記キャンセル信号データを読出して総和をとるキャンセル信号生成ステップと、
前記キャンセル信号生成ステップの出力を前記OFDM信号に加算して前記OFDM信号のピークを低減する加算ステップとを含むことを特徴とするピーク低減方法。 A peak detection step for detecting a peak exceeding a predetermined threshold from an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) signal;
For each of the peaks detected by the peak detection step from a storage means for storing the cancellation signal data corresponding to the peak, a cancellation signal generation step of reading the cancellation signal data corresponding to the peak and taking the sum,
A peak reduction method comprising: adding an output of the cancellation signal generation step to the OFDM signal to reduce a peak of the OFDM signal.
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