JP2018019246A - Peak suppression circuit and peak suppression method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送信信号のピークファクタを低減するピーク抑圧回路及びピーク抑圧方法に関する。 The present invention relates to a peak suppression circuit and a peak suppression method for reducing a peak factor of a transmission signal.
移動通信において、送信装置の小型化や低消費電力化を図ることを目的として、電力増幅器の低バックオフ動作を実現させるために、送信信号のピークファクタを低減するピーク抑圧回路が採用されている。ピーク抑圧回路は、送信信号に対して若干の信号品質劣化を許容して、ピーク成分を抑圧する信号処理を行う。
ピーク抑圧回路の一例として、特許文献1には、PC−CFR(Peak Cancellation−Crest Factor Reduction)と呼ばれる手法を適用した電力制限回路が記載されている。この電力制限回路では、予め設定された閾値以上のピーク値を相殺するためのピーク抑圧用パルス信号を生成する。そして、送信信号のスペクトル帯域(チャネル帯域)内に収まるようにピーク抑圧用パルス信号の周波数帯域を制限し、この帯域制限したピーク抑圧用パルス信号を入力信号から減算する。
In mobile communications, a peak suppression circuit that reduces the peak factor of a transmission signal is employed to achieve a low back-off operation of the power amplifier for the purpose of reducing the size of the transmitter and reducing power consumption. . The peak suppression circuit performs signal processing for suppressing a peak component while allowing a slight signal quality degradation to the transmission signal.
As an example of the peak suppression circuit, Patent Document 1 describes a power limiting circuit to which a technique called PC-CFR (Peak Cancellation-Crest Factor Reduction) is applied. In this power limiting circuit, a peak suppression pulse signal for canceling a peak value equal to or higher than a preset threshold value is generated. Then, the frequency band of the peak suppressing pulse signal is limited so that it falls within the spectrum band (channel band) of the transmission signal, and the peak suppressing pulse signal with the band limited is subtracted from the input signal.
上記電力制限回路によれば、帯域制限したピーク抑圧用パルス信号を使用することで、送信信号の帯域外へのスペクトルの拡がりを無くすことができる。さらに、他のピーク抑圧技術に比べて、ピーク抑圧処理を時間的に狭い範囲で実施できることから、信号品質の劣化を極力抑えることができる。
しかしながら、上記の電力制限回路を含め、既存のピーク抑圧回路はいずれも、入力信号からピーク成分を抑圧する処理を行うことに伴って、元の入力信号に対してピーク抑圧回路の出力信号が変化する。このため、ピーク抑圧回路の出力における、元の入力信号からのエラーベクトルの振幅RMS(Root Mean Square)値で決まる変調精度(EVM:Error Vector Magnitude)の劣化量と、ピーク抑圧量とのトレードオフが必要である。
According to the power limiting circuit, it is possible to eliminate the spread of the spectrum outside the band of the transmission signal by using the band-limited peak suppressing pulse signal. Furthermore, since peak suppression processing can be performed in a narrow range in time compared to other peak suppression techniques, signal quality degradation can be suppressed as much as possible.
However, all of the existing peak suppression circuits including the power limiting circuit described above change the output signal of the peak suppression circuit with respect to the original input signal as a result of suppressing the peak component from the input signal. To do. For this reason, in the output of the peak suppression circuit, the trade-off between the deterioration amount of the modulation accuracy (EVM: Error Vector Magnitude) determined by the RMS (Root Mean Square) value of the error vector from the original input signal and the peak suppression amount is necessary.
また、最近の移動通信の分野では、周波数利用効率を向上するために、LTE(Long Term Evolution)システムの下り回線において、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)変調方式が採用されている。
3GPP(3rd Generation Partnership Project)のRelease 8からRelease 11では、LTEの一次変調方式は64QAMまであったが、ダウンリンクのピークデータレート向上を図ることを目的に、Release 12で、新たに256QAMが導入された。それに伴って、3GPP TS 36.104 : Technical Specification Group Radio Access Network Evolved Universal Terrestrial Radio Access Base Station radio transmission and receptionの標準化仕様においても、シンボル当たりのビット数が多い256QAMに対する信号品質確保のため、256QAM時の変調精度(Error Vector Magnitude)の規格として、64QAM時の8%よりも厳しい3.5%が規定されている。
Also, in the recent field of mobile communication, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) modulation is adopted in the downlink of the LTE (Long Term Evolution) system in order to improve frequency utilization efficiency.
In
以下に、QPSK、16QAM、64QAM、256QAMそれぞれの変調精度(EVM)を記載する。
256QAM導入に伴う変調精度(EVM)規格の見直しに伴い、規格8%の場合には寄与が大きくなかった送信装置における局部発振器の位相雑音による劣化の影響が、新たな規格3.5%の場合は寄与が大きくなるために、当該位相雑音による数%の劣化配分まで考慮することが必要である。 When the modulation accuracy (EVM) standard accompanying the introduction of 256QAM has been reviewed, the influence of deterioration due to the phase noise of the local oscillator in the transmission apparatus, which did not greatly contribute in the case of standard 8%, is the case where the new standard is 3.5% Since the contribution becomes large, it is necessary to consider up to several percent deterioration distribution due to the phase noise.
図2は、送信装置における局部発振器の位相雑音による変調精度(EVM)影響を説明する概念図である。
位相変調波のキャリアに対する単側波帯電力比を位相雑音PN(f)[dBc]と置くと、位相エラーのRMS値Δθrmsの二乗(電力)は、次の(1)式となる。
When the single sideband power ratio of the phase-modulated wave to the carrier is set as phase noise PN (f) [dBc], the square (power) of the RMS value Δθrms of the phase error is expressed by the following equation (1).
したがって、位相雑音で生じるエラーベクトルによる変調精度のRMS値は、上記(1)式と上記(2)式とから、近似的に次の(3)式で表すことができる。
上記(3)式から、位相雑音PN(f)の積分値が仮に−35dBcである場合、位相雑音で生じるエラーベクトルの変調精度は2.5%となる。送信装置の変調精度は、大よそピーク抑圧回路と局部発振器の位相雑音によって決定されるため、256QAMにおける送信装置の変調精度規格3.5%を満足させるピーク抑圧回路への劣化配分は(
位相雑音PN(f)の積分値を−43dBcに改善させることを前提とした場合でも、位相雑音で生じるエラーベクトルの変調精度は1.0%となるので、256QAM時の変調精度規格3.5%を満足させるピーク抑圧回路への劣化配分は(
代表的なPC−CFR方式を用いたピーク抑圧回路は、7.2〜7.3dBのPAPR(Peak to Average Power Ratio)のピーク抑圧時に、変調精度(EVM)が4.5〜5.0%の特性を有している。以下に、このピーク抑圧回路における、変調精度が4.5%の場合の256QAM時の影響を説明する。
Even when it is assumed that the integral value of the phase noise PN (f) is improved to −43 dBc, the modulation accuracy of the error vector caused by the phase noise is 1.0%, so that the modulation accuracy standard 3.5 at 256QAM is 3.5. % Degradation distribution to the peak suppression circuit that satisfies (
A peak suppression circuit using a typical PC-CFR system has a modulation accuracy (EVM) of 4.5 to 5.0% during peak suppression of 7.2 to 7.3 dB PAPR (Peak to Average Power Ratio). It has the characteristics. In the following, the influence of 256QAM when the modulation accuracy is 4.5% in this peak suppression circuit will be described.
図3Aは、64QAM時に変調精度が4.5%及び3.5%となるエラーを加えた場合のコンスタレーション比較結果を示す。図3Bは、256QAM時に変調精度が4.5%、及び3.5%となるエラーを加えた場合のコンスタレーション比較結果を示す。
図3Aに示すように、64QAMの場合は、変調精度3.5%のエラー及び4.5%のエラーともに、コンスタレーションにおける隣接信号点間は十分に離れている。これに対して、256QAMの場合は、シンボル当たりのビット数が64QAMよりも多いため、図3Bに示すように、変調精度4.5%のエラーの場合のコンスタレーションにおける隣接信号点間が滲んでいる。このため、十分な隣接信号点間隔を確保するためには、エラーを変調精度3.5%まで低減しなければならない。
FIG. 3A shows a constellation comparison result in the case of adding an error in which the modulation accuracy becomes 4.5% and 3.5% at 64 QAM. FIG. 3B shows a constellation comparison result when an error that causes modulation accuracy to be 4.5% and 3.5% at 256QAM is added.
As shown in FIG. 3A, in the case of 64QAM, the adjacent signal points in the constellation are sufficiently separated from each other in both the modulation accuracy of 3.5% error and 4.5% error. On the other hand, in the case of 256QAM, since the number of bits per symbol is larger than that of 64QAM, as shown in FIG. 3B, the adjacent signal points in the constellation in the case of an error with a modulation accuracy of 4.5% are blurred. Yes. For this reason, in order to ensure a sufficient interval between adjacent signal points, the error must be reduced to a modulation accuracy of 3.5%.
図4は、ピーク抑圧回路で生じる変調精度(EVM)の劣化を説明する概念図である。縦軸はQ成分を示し、横軸はI成分を示す。
PC−CFR入力ベクトルの振幅Rに対して、ピーク振幅を制限する振幅閾値をThとすると、入力ベクトルから減算するピーク抑圧信号ベクトルの振幅は(R−Th)である。ここで、ピーク抑圧後の出力ベクトルを得るための当該ピーク抑圧減算信号ベクトルは、入力信号に対するエラーベクトルとなるので、変調精度の劣化を生じさせる。すなわち、ピーク抑圧回路で生じる変調精度を改善させると言うことは、エラーベクトルに相当する当該ピーク抑圧減算信号を小さくしてピーク抑圧量を緩和することに他ならない。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the modulation accuracy (EVM) degradation that occurs in the peak suppression circuit. The vertical axis represents the Q component, and the horizontal axis represents the I component.
If the amplitude threshold for limiting the peak amplitude with respect to the amplitude R of the PC-CFR input vector is Th, the amplitude of the peak suppression signal vector to be subtracted from the input vector is (R-Th). Here, since the peak suppression subtraction signal vector for obtaining the output vector after peak suppression is an error vector for the input signal, the modulation accuracy is deteriorated. That is, to improve the modulation accuracy generated in the peak suppression circuit is nothing but mitigating the peak suppression amount by reducing the peak suppression subtraction signal corresponding to the error vector.
256QAMにおける変調精度規格3.5%を決定するまでの、3GPP RAN WG4における寄書R4−131472、及びR4−134065でも、256QAM時には、現状の64QAM時の変調精度規格8%の場合よりもピーク抑圧を緩和して、電力増幅器のバックオフ量を1dB〜数dB増加させなければならない影響があることが議論されていた。
以上説明した条件から、既存技術のままでは、ピーク抑圧回路におけるピーク抑圧量を緩和せざるを得ず、その結果、電力増幅器の動作バックオフ量を従来よりも大きく確保することが必要となり、送信装置の消費電力が増加してしまうという課題があった。
Even in the RGP-131472 and R4-134065 contributions in 3GPP RAN WG4 until the modulation accuracy standard of 3.5% in 256QAM is determined, peak suppression is lower in 256QAM than in the current modulation accuracy standard of 8% in 64QAM. It has been argued that there is an effect that must be relaxed and the back-off amount of the power amplifier must be increased by 1 dB to several dB.
From the conditions described above, if the existing technology is used as it is, the peak suppression amount in the peak suppression circuit has to be relaxed, and as a result, it is necessary to secure an operation back-off amount of the power amplifier that is larger than the conventional one. There was a problem that the power consumption of the apparatus would increase.
本発明の目的は、変調精度特性を改善し、256QAM導入に伴う厳しい変調精度規格を満足し、かつ、既存技術と同等のピークファクタ低減を実現することができる、ピーク抑圧回路及びピーク抑圧方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a peak suppression circuit and a peak suppression method capable of improving modulation accuracy characteristics, satisfying strict modulation accuracy standards accompanying the introduction of 256QAM, and realizing a peak factor reduction equivalent to that of the existing technology. It is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
スペクトルが帯域制限された入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算した値に前記入力信号の位相情報を乗算して第1のパルス信号を生成するパルス生成部と、
複数のタップ係数を有し、外部からのキャリア情報に基づいて設定された該タップ係数で決まるフィルタ特性に従って前記第1のパルス信号の周波数帯域を制限し、該帯域制限されたパルス信号である第2のパルス信号を出力する帯域制限フィルタ部と、
前記入力信号から前記第2のパルス信号を減算する減算部と、
前記帯域制限フィルタ部の通過帯域が前記入力信号のスペクトル帯域幅よりも所定の範囲内で広くなるように前記複数のタップ係数を決定するタップ係数演算部と、を有する、ピーク抑圧回路が提供される。
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention,
A pulse generator for generating a first pulse signal by multiplying a value obtained by subtracting a predetermined threshold value from an amplitude value of an input signal whose spectrum is band-limited, and phase information of the input signal;
The first pulse signal is a band-limited pulse signal having a plurality of tap coefficients, limiting the frequency band of the first pulse signal according to a filter characteristic determined by the tap coefficient set based on carrier information from the outside, A band limiting filter unit that outputs a pulse signal of 2;
A subtractor for subtracting the second pulse signal from the input signal;
There is provided a peak suppression circuit comprising: a tap coefficient calculation unit that determines the plurality of tap coefficients so that a pass band of the band limiting filter unit is wider than a spectrum bandwidth of the input signal within a predetermined range. The
本発明の別の態様によれば、
スペクトルが帯域制限された入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算した値に前記入力信号の位相情報を乗算して第1のパルス信号を生成し、
複数のタップ係数を有し、外部からのキャリア情報に基づいて設定された該タップ係数でフィルタ特性が決まる帯域制限フィルタを用いて、前記第1のパルス信号の周波数帯域を制限し、
前記入力信号から前記帯域制限フィルタで帯域制限したパルス信号である第2のパルス信号を減算する、ピーク抑圧方法であって、
前記帯域制限フィルタ部の通過帯域が前記入力信号のスペクトル帯域幅よりも所定の範囲内で広くなるように前記複数のタップ係数を設定する、ピーク抑圧方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A value obtained by subtracting a predetermined threshold from the amplitude value of the input signal whose spectrum is band-limited is multiplied by the phase information of the input signal to generate a first pulse signal,
Using a band limiting filter that has a plurality of tap coefficients and whose filter characteristics are determined by the tap coefficients set based on carrier information from the outside, limits the frequency band of the first pulse signal,
A peak suppression method that subtracts a second pulse signal that is a pulse signal band-limited by the band-limiting filter from the input signal,
A peak suppression method is provided in which the plurality of tap coefficients are set such that a pass band of the band limiting filter unit is wider than a spectrum bandwidth of the input signal within a predetermined range.
本発明によれば、変調精度特性を改善し、かつ、既存技術と同等のピークファクタ低減を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the modulation accuracy characteristics and realize the peak factor reduction equivalent to the existing technology.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態であるピーク抑圧回路の構成を示すブロック図である。
図1を参照すると、ピーク抑圧回路であるPC−CFR回路3は、振幅演算部4、閾値演算部5、遅延調整部6、10、パルス生成部7、タップ係数演算部8、帯域制限フィルタ部9及び減算部11を有する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a peak suppression circuit according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, a PC-
送信装置は、LTEチャネルフィルタ部1、ディジタルアップコンバータ部2、PC−CFR回路3、歪補償回路12などを含む。LTEチャネルフィルタ部1は、OFDM信号のサイドローブを送信システムの各キャリア信号要件を満足するようにスペクトルを帯域制限する。送信装置に入力されたベースバンドIQ信号は、LTEチャネルフィルタ部1によって、スペクトルが帯域制限された信号に変換され、その後、ディジタルアップコンバータ部2によって、所要の周波数に変換され、レート変換が行われる。ディジタルアップコンバータ部2の出力であるCFR入力IQ信号が、PC−CFR回路3に入力される。
The transmission apparatus includes an LTE channel filter unit 1, a digital up-
PC−CFR回路3では、CFR入力IQ信号は、振幅演算部4及び遅延部調整部6に供給される。振幅演算部4は、入力IQ信号の振幅値Rを算出する。閾値減算部5は、振幅値Rから任意に設定可能な閾値Thを減算して(R−Th)を得る。閾値減算部5は、この減算結果のうち(R−Th)<0の信号点については0(ゼロ)レベルとする処理を行う。閾値減算部5は、減算結果(R−Th)をパルス生成部7に供給する。
遅延調整部6は、入力IQ信号に対して、所定の遅延を与える。ここで、所定の遅延は、振幅演算部4からパルス生成部7までの処理に要する時間に相当する。遅延調整部6の出力であるIQ信号は、パルス生成部7及び遅延調整部10に供給される。
In the PC-
The delay adjusting unit 6 gives a predetermined delay to the input IQ signal. Here, the predetermined delay corresponds to the time required for processing from the amplitude calculation unit 4 to the pulse generation unit 7. The IQ signal that is the output of the delay adjustment unit 6 is supplied to the pulse generation unit 7 and the
パルス生成部7は、閾値減算部5からの(R−Th)を遅延調整部6からの入力IQ信号の位相情報exp(jθ)と乗算して、(R−Th)・exp(jθ)のパルスを生成する。ここで、exp(jθ)=cosθ+jsinθ(jは虚数を表す添え字)である。このパルス生成処理は、複素平面上において、閾値Th以上の振幅を持つ信号点の位相を変えずに、振幅のみを閾値Thまで制限するためのピーク抑圧用信号となるベクトル(パルス)を算出する処理である。
パルス生成部7の出力であるピーク抑圧用パルス信号は、帯域制限フィルタ部9に入力される。帯域制限フィルタ部9は、複数のタップ係数を有するフィルタ回路、例えばFIRフィルタで構成されるフィルタ回路である。帯域制限フィルタ部9は、複数のタップ係数で決まるフィルタ特性に従ってパルス生成部7からのピーク抑圧用パルス信号の周波数帯域を制限する。帯域制限フィルタ部9より出力された、帯域制限されたピーク抑圧用パルス信号が減算部11に供給される。
The pulse generation unit 7 multiplies (R−Th) from the
The peak suppression pulse signal that is the output of the pulse generator 7 is input to the band limiting
遅延調整部10は、遅延調整部6からの入力IQ信号に対して、所定の遅延を与える。ここで、所定の遅延は、パルス生成部7から帯域制限フィルタ部9までの処理に要する時間に相当する。遅延調整部10の出力であるIQ信号は、減算部11に供給される。遅延調整部6と遅延調整部10の遅延調整により、帯域制限フィルタ部9のセンタータップのタイミングが、CFR入力IQ信号において検出されて抑圧対象となったピーク検出点のタイミングと一致する。
減算部11は、遅延調整部10の出力信号である、遅延調整後のCFR入力IQ信号から、帯域制限フィルタ部9の出力信号を減算する。これにより、CFR入力IQ信号のピークを閾値Thまで抑圧する。これを実現するためには、帯域制限フィルタ部9のタップ係数のゲインは、入出力が同じレベルとなるように算出するのではなく、抑圧すべきピークに対応するタイミングにおける帯域制限フィルタ部9の出力パルス振幅が、ピーク振幅と閾値の差(R−Th)に等しくなるよう、タップ係数のセンタータップを(1.0+j0.0)倍として設計する必要がある。
The
The subtracting
タップ係数演算部8は、帯域制限フィルタ部9の通過帯域が入力IQ信号のチャネル帯域幅(LTEチャネルフィルタ部1で制限されたチャネル帯域幅)よりも所定の範囲内で広くなるように帯域制限フィルタ部9のタップ係数を演算する。このタップ係数演算処理を実現するために、歪補償回路12が用いられる。
歪補償回路12は、送信装置の出力におけるスペクトルを観測するFFT(高速フーリエ変換)演算部13を備える。FFT演算部13は、不図示の電力増幅器からの帰還IQ信号をFFT演算し、周波数軸上で観測した帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧用パルス信号の成分による帯域外電力を算出する。FFT演算部13は、帯域外電力の算出結果を含む帯域外電力情報とキャリア情報とをタップ係数演算部8に供給する。キャリア情報は、チャネル帯域幅(LTEチャネル帯域幅)を示す情報を含み、外部より設定可能である。タップ係数演算部8は、キャリア情報と帯域外電力情報に基づいて、帯域制限フィルタ部9の通過帯域を、送信装置の出力スペクトルを規定するオペレーティングバンド不要発射規格を満足できる限度まで拡げるように、帯域制限フィルタ部9のタップ係数を決定する。
The tap
The
なお、FFT演算部13は、新たに追加する必要はなく、既存の送信装置における歪補償回路12で使用している歪検出回路をFFT演算部13として流用することができる。これにより、回路規模の増加やコスト増大を抑制することができる。
電力増幅器の出力が帰還IQ信号として供給される歪補償回路12は、例えば、国際公開第2010/073483号(以下、参考文献と称す。)に記載されている。以下に、その参考文献に記載された回路の主要な構成を簡単に説明する。
Note that the
The
PC−CFR回路3の出力であるCFR出力IQ信号は、プリディストータ部、D/Aコンバータ及び周波数変換部を介して上記の電力増幅器に供給される。プリディストータ部は、歪補償値であるI、Qの補償信号と入力IQ信号(PC−CFR回路3の出力)との複素乗算を行い、予め歪が与えられた信号をD/Aコンバータに供給する。D/Aコンバータは、プリディストータ部からの信号をディジタル信号からアナログ信号に変換する。周波数変換部は、D/Aコンバータからのアナログ信号を無線周波数(RF)信号に変換する。電力増幅器は、周波数変換部からの無線周波数(RF)信号を増幅してアンテナに供給する。
電力増幅器の出力段には、方向性結合器が設けられており、この方向性結合器により、電力増幅器の出力がフィードバック信号(帰還IQ信号)として取り出される。方向性結合器からのフィードバック信号が、歪補償回路12に供給される。
The CFR output IQ signal that is the output of the PC-
A directional coupler is provided at the output stage of the power amplifier, and the output of the power amplifier is taken out as a feedback signal (feedback IQ signal) by this directional coupler. A feedback signal from the directional coupler is supplied to the
歪補償回路12は、周波数変換部、A/Dコンバータ、FFT部及び歪帯域電力算出部を含む。フィードバック信号は、周波数変換部及びA/Dコンバータを介してFFT部に供給される。周波数変換部は、方向性結合器からのフィードバック信号を中間周波数(IF)帯の信号に周波数変換する。A/Dコンバータは、周波数変換部からの信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。FFT部は、A/Dコンバータからの信号に対してFFT処理を行う。このFFT処理により、A/Dコンバータからの信号が時間軸データから周波数軸データに変換される。歪帯域電力算出部は、FFT部からの周波数軸データに基づいてフィードバック信号に含まれる歪成分の電力(歪電力)の値を算出する。
FFT演算部13は、上記のFFT部及び歪帯域電力算出部からなる部分を、帰還IQ信号をFFT演算し、周波数軸上で観測した帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧用パルス信号の成分による帯域外電力を算出するように構成したものである。
The
The
次に、本実施形態のPC−CFR回路3の動作について説明する。以下では、特徴的な動作を重点的に説明し、既存のPC−CFR回路(比較例)と同じ動作については、説明を省略する。
以下の説明において、比較例のPC−CFR回路は、振幅演算部4a、閾値演算部5a、遅延調整部6a、10a、パルス生成部7a、帯域制限フィルタ部9a及び減算部11aを有する。これら振幅演算部4a、閾値演算部5a、遅延調整部6a、10a、パルス生成部7a、帯域制限フィルタ部9a及び減算部11aはそれぞれ、上述した振幅演算部4、閾値演算部5、遅延調整部6、10、パルス生成部7、帯域制限フィルタ部9及び減算部11に対応する。
Next, the operation of the PC-
In the following description, the PC-CFR circuit of the comparative example includes an amplitude calculation unit 4a, a threshold calculation unit 5a, delay adjustment units 6a and 10a, a pulse generation unit 7a, a band limiting filter unit 9a, and a subtraction unit 11a. The amplitude calculation unit 4a, threshold calculation unit 5a, delay adjustment units 6a and 10a, pulse generation unit 7a, band limiting filter unit 9a and subtraction unit 11a are respectively the amplitude calculation unit 4,
3GPPにおける規定では、例えば無線キャリア信号帯域として確保されるチャネル帯域幅(Channel Bandwidth)が20MHzの場合、リソースブロック(Resource Block)が存在する有効信号帯域の伝送帯域幅(Transmission Bandwidth)は18MHzであるが、キャリア信号要件のスペクトル規定としての、オペレーティングバンド不要発射(Operating band unwanted emissions)規格の適用は、チャネル帯域幅20MHzの帯域外が対象である。 According to the 3GPP regulations, for example, when the channel bandwidth reserved as a radio carrier signal band is 20 MHz, the transmission bandwidth (Transmission Bandwidth) of the effective signal band in which the resource block (Resource Block) exists is 18 MHz. However, the application of the operating band unnecessary emissions standard as the spectrum definition of the carrier signal requirement is for the outside of the band having a channel bandwidth of 20 MHz.
図5に、LTEの20MHz時の比較例における、ピーク抑圧用パルス信号と、帯域制限フィルタの特性と、帯域制限フィルタ後のピーク抑圧信号との各スペクトルを示す。
上記スペクトル要件に対し、比較例においては、パルス生成部7aからのピーク抑圧用パルス信号を帯域制限する帯域制限フィルタ部9aは、LTEチャネルフィルタ部1によるLTEキャリア信号のスペクトル帯域とほぼ同じか、又はその範囲内に収まる周波数帯域のフィルタ特性を有するタップ係数が設定されている。これは、ピーク抑圧用パルス信号がインパルスであり、その周波数特性は、図5に示すピーク抑圧用パルス信号のように、全帯域に渡ってフラットな特性を示す。このため、帯域制限フィルタ部9aのフィルタ特性によって、LTEチャネルフィルタ部1によるLTEキャリア信号のスペクトル帯域内に収まるよう帯域制限されたピーク抑圧信号を得る。
FIG. 5 shows each spectrum of the peak suppression pulse signal, the characteristics of the band limiting filter, and the peak suppression signal after the band limiting filter in the comparative example at 20 MHz of LTE.
For the above spectrum requirement, in the comparative example, the band limiting filter unit 9a for band limiting the pulse signal for peak suppression from the pulse generating unit 7a is substantially the same as the spectrum band of the LTE carrier signal by the LTE channel filter unit 1, Alternatively, tap coefficients having filter characteristics in a frequency band that falls within the range are set. This is because the peak suppression pulse signal is an impulse, and the frequency characteristic thereof is flat across the entire band as in the peak suppression pulse signal shown in FIG. For this reason, a peak suppression signal that is band-limited so as to be within the spectrum band of the LTE carrier signal by the LTE channel filter unit 1 is obtained by the filter characteristics of the band-limiting filter unit 9a.
図6に、LTEの20MHz時の比較例における、LTEチャネルフィルタ部1後のLTEキャリア信号と、帯域制限フィルタ部9a後のピーク抑圧信号との各スペクトルの一例、及びオペレーティングバンド不要発射規格の例を示す。なお、オペレーティングバンド不要発射規格は絶対電力規定であるため、ここでは、一例として、送信装置の出力が+37dBmの場合の条件で、電力規定をキャリア電力との比に換算している。
図6に示すように、キャリア信号に対するスペクトル規定のオペレーティングバンド不要発射規格の適用は、チャネル帯域幅20MHzの帯域外が対象である。一方、変調精度(EVM)は、リソースブロックが存在する有効信号帯域の伝送帯域幅18MHz内の特性で決定される。従って、チャネル帯域幅の帯域外に適用されるオペレーティングバンド不要発射規格を満足できる範囲でピーク抑圧信号の帯域を拡張することによって、伝送帯域幅内のピーク抑圧信号を低減できれば、前述した課題を解決できる。
FIG. 6 shows an example of each spectrum of the LTE carrier signal after the LTE channel filter unit 1 and the peak suppression signal after the band limiting filter unit 9a in the comparative example at 20 MHz of LTE, and an example of an operating band unnecessary emission standard. Indicates. Since the operating band unnecessary emission standard is the absolute power regulation, here, as an example, the power regulation is converted into the ratio with the carrier power under the condition that the output of the transmission apparatus is +37 dBm.
As shown in FIG. 6, the application of the spectrum-defined operating band unnecessary emission standard to the carrier signal is intended to be performed outside the band having a channel bandwidth of 20 MHz. On the other hand, the modulation accuracy (EVM) is determined by the characteristics within the transmission bandwidth 18 MHz of the effective signal band in which the resource block exists. Therefore, if the peak suppression signal within the transmission bandwidth can be reduced by expanding the band of the peak suppression signal within a range that can satisfy the operating band unnecessary emission standard applied outside the channel bandwidth, the above-described problems can be solved. it can.
本実施形態のPC−CFR回路3では、送信装置出力におけるスペクトルを観測するFFT演算部13を用いる。FFT演算部13は、電力増幅器出力の帰還IQ信号をFFT演算し、周波数軸上で観測した帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧信号成分による帯域外電力を算出する。FFT演算部13からの帯域外電力情報と、外部から設定されたキャリア情報(LTEチャネル帯域)とに基づいて、タップ係数演算部8において、オペレーティングバンド不要発射規格を満足できる範囲で帯域制限フィルタ部9の通過帯域を拡げるようにタップ係数を演算する。演算したタップ係数が帯域制限フィルタ部9に設定される。
In the PC-
図7に、本実施形態のPC−CFR回路3における帯域制限フィルタ部9の通過帯域決定方法を説明するための概念図を示す。図8に、比較例のPC−CFR回路における帯域制限フィルタ部9aのフィルタ特性と、本実施形態のPC−CFR回路3の帯域制限フィルタ部9のフィルタ特性と、それら帯域制限フィルタの通過帯域差に伴うフィルタゲインの差を説明するための図を示す。図9Aに、比較例のPC−CFR回路の帯域制限フィルタのタップ係数を示し、図9Bに、本実施形態のPC−CFR回路3の帯域制限フィルタ部9のタップ係数を示す。
図7、図8、図9A及び図9Bを用いて、本実施形態のPC−CFR回路3の帯域制限フィルタ部9の通過帯域決定方法を説明する。
In FIG. 7, the conceptual diagram for demonstrating the pass-band determination method of the band-limiting
A pass band determination method of the band limiting
比較例のPC−CFR回路における帯域制限フィルタ部9aの通過帯域をBW1、本実施形態のPC−CFR回路3の帯域制限フィルタ部9の通過帯域をBW2とする。本実施形態のPC−CFR回路3では、BW2/BW1の比だけ帯域制限フィルタ部9の通過帯域を拡張する。この場合、抑圧すべきピークに対応するタイミングにおける帯域制限フィルタ部9の出力パルス振幅が、ピーク振幅と閾値の差(R−Th)に等しくなるよう、タップ係数のセンタータップを1.0+j0.0として設計すると、センタータップ振幅によるピーク抑圧量を維持したまま、図7及び図8に示す通り、タップ係数の総和で決定される、帯域制限フィルタ部9の入力振幅に対するフィルタゲインを
ピーク抑圧量は、ピーク振幅と閾値の差とセンタータップ振幅による(R−Th)×(1.0+j0.0)で定まる特性である。一方、PC−CFR回路3における変調精度の劣化量は、PC−CFR回路3で生じるエラーベクトル振幅のRMS値、すなわちピーク抑圧信号振幅のRMS値に起因する特性である。
図9Aに示しBW1の通過帯域を有する帯域制限フィルタのタップ係数(タップ数:2m−1、センタータップ:C1m=1.0)の総和を
The sum of the tap coefficients (number of taps: 2m−1, center tap: C 1 m = 1.0) of the band limiting filter having the passband of BW1 shown in FIG.
したがって、センタータップにおける係数はC1m=C2m=1.0の同一条件のままであるので、センタータップ振幅によるピーク抑圧量を維持しつつ、通過帯域拡張に伴ってピーク抑圧信号振幅総和を
例えば、位相雑音で生じるエラーベクトルの変調精度を1.0%と仮定すると、送信装置の変調精度を4.5%から3.5%に改善させる場合、ピーク抑圧回路による変調精度を、約4.3%
以上説明した通り、FFT演算部13からのキャリア情報と帯域外電力情報に基づいて、タップ係数演算部8がオペレーティングバンド不要発射規格を満足できる範囲で帯域制限フィルタ部9の通過帯域を決定すると共に、その拡張した通過帯域に応じたタップ係数を演算し、帯域制限フィルタ部9に設定することで、センタータップ振幅によるピーク抑圧量を維持したまま、変調精度に影響する伝送帯域幅内のピーク抑圧信号振幅のRMS値を低減することが可能となる。
なお、タップ係数演算部8における帯域制限フィルタ部9の通過帯域の調整方法については、予め不揮発性メモリに保存したタップ係数に書き替えるか、もしくは基本となるフィルタ特性に対して、その通過帯域を調整する特性を畳み込み演算で求める等、適応処理の要否によって実現手段を決定すれば良い。
As described above, based on the carrier information and the out-of-band power information from the
As for the adjustment method of the pass band of the band limiting
本実施形態のPC−CFR回路3によれば、以下のような効果を奏する。
256QAM導入に伴う変調精度の改善には、既存技術のままでは、ピーク抑圧回路で生じるエラーベクトル、すなわちピーク抑圧信号の振幅RMS値を低減し、ピーク抑圧を緩和させることが必要となる。
The PC-
In order to improve the modulation accuracy due to the introduction of 256QAM, with the existing technology, it is necessary to reduce the error vector generated in the peak suppression circuit, that is, the amplitude RMS value of the peak suppression signal, to alleviate the peak suppression.
図10に、LTEの20MHz時のピーク抑圧用パルス信号と、パルス信号用帯域制限フィルタ部9の特性と、帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧信号との各スペクトルを示す。図11に、LTEの20MHz時のLTEチャネルフィルタ部1後のLTEキャリア信号と、帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧信号との各スペクトル、及びオペレーティングバンド不要発射規格を示す。オペレーティングバンド不要発射規格は図6に示した条件と同じである。図10及び図11に示す例は、帯域制限フィルタ部9の通過帯域BW2について、帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧信号成分による帯域外電力がオペレーティングバンド不要発射規格を満足できる範囲で実際に算出した、図8及び図9に示した条件に基づく結果である。
FIG. 10 shows each spectrum of the peak suppression pulse signal at 20 MHz of LTE, the characteristics of the pulse signal band limiting
図5及び図6に示した比較例に対して、図10及び図11に示した例によれば、帯域拡張に伴うフィルタゲイン低減によって、変調精度に影響する伝送帯域幅18MHz帯域内の帯域制限フィルタ部9後のピーク抑圧信号スペクトルのレベルを低減することができる。
以上説明したように、本実施形態のピーク抑圧回路によれば、センタータップ振幅によるピーク抑圧量を維持したまま、変調精度に影響する伝送帯域幅内のピーク抑圧信号振幅のRMS値を低減できるので、変調精度特性を改善し、且つ、既存のものと同等のピークファクタ低減を実現することができる。
Compared to the comparative example shown in FIGS. 5 and 6, according to the example shown in FIGS. 10 and 11, the bandwidth limitation within the 18 MHz transmission bandwidth that affects the modulation accuracy due to the filter gain reduction accompanying the bandwidth extension. The level of the peak suppression signal spectrum after the
As described above, according to the peak suppression circuit of this embodiment, the RMS value of the peak suppression signal amplitude within the transmission bandwidth that affects the modulation accuracy can be reduced while maintaining the peak suppression amount due to the center tap amplitude. Thus, it is possible to improve the modulation accuracy characteristic and to realize a peak factor reduction equivalent to that of the existing one.
上述した実施形態は本発明の一例であり、本発明はその構成に限定されるものではなく、例えば、異なる構成による等価回路や近似的な手法を用いた改良が適用されてもよい。
また、図1に示した構成において、タップ係数演算部8とFFT演算部13の部分は、ソフトウェアにより構成されても、ハードウェアにより構成されてもよい。同様に、これらタップ係数演算部8及びFFT演算部13を除く部分も、ソフトウェアにより構成されても、ハードウェアにより構成されてもよい。
The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the configuration. For example, an improvement using an equivalent circuit or an approximate method with a different configuration may be applied.
In the configuration shown in FIG. 1, the tap
(他の実施形態)
図12は、本発明の他の実施形態であるピーク抑圧回路の構成を示すブロック図である。
図12を参照すると、ピーク抑圧回路は、パルス生成部100、帯域制限フィルタ部101、タップ係数演算部102及び減算部103を有する。
(Other embodiments)
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a peak suppression circuit according to another embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 12, the peak suppression circuit includes a
パルス生成部100は、スペクトルが帯域制限された入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算した値に上記入力信号の位相情報を乗算して第1のパルス信号を生成する。帯域制限フィルタ部101は、複数のタップ係数を有し、外部からのキャリア情報に基づいて設定された該タップ係数で決まるフィルタ特性に従って第1のパルス信号の周波数帯域を制限し、該帯域制限されたパルス信号である第2のパルス信号を出力する。減算部103は、上記入力信号から上記第2のパルス信号を減算する。
タップ係数演算部102は、帯域制限フィルタ部101の通過帯域が上記入力信号のスペクトル帯域幅よりも所定の範囲内で広くなるように上記複数のタップ係数を決定する。
The
The tap
本他の実施形態において、ピーク抑圧回路は、上記送信信号が帰還信号として入力され、該帰還信号をFFT(高速フーリエ変換)処理して周波数軸上で観測した上記第2のパルス信号の成分による帯域外電力を算出するFFT演算部を、さらに有していてもよい。この場合、タップ係数演算部102は、FFT演算部が算出した帯域外電力の値と、キャリア情報とに基づいて、帯域制限フィルタ部101のタップ係数を決定する。
所定の範囲は、上記送信信号に対するスペクトル規定のオペレーティングバンド不要発射規格を満たす範囲である。
In another embodiment, the peak suppression circuit uses the second pulse signal component observed on the frequency axis after the transmission signal is input as a feedback signal and the feedback signal is subjected to FFT (Fast Fourier Transform) processing. You may have further the FFT calculating part which calculates out-of-band electric power. In this case, the tap
The predetermined range is a range that satisfies a spectrum-defined operating band unnecessary emission standard for the transmission signal.
パルス生成部100は、例えば、図1に示した振幅演算部4、閾値演算部5、遅延調整部6、10及びパルス生成部7からなる構成に相当するものであってもよい。帯域制限フィルタ部101、タップ係数演算部102及び減算部103はそれぞれ、図1に示した帯域制限フィルタ部9、タップ係数演算部8及び減算部11に相当するものであってもよい。FFT演算部は、図1に示したFFT演算部13であってもよい。
The
1 LTEチャネルフィルタ部
2 ディジタルアップコンバータ部
3 PC−CFR回路
4 振幅演算部
5 閾値減算部
6、10 遅延調整部
7、100 パルス生成部
8、102 タップ係数演算部
9、101 帯域制限フィルタ部
11、103 ・・・ 減算部
12 歪補償回路
13 FFT演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 LTE
Claims (4)
複数のタップ係数を有し、外部からのキャリア情報に基づいて設定された該タップ係数で決まるフィルタ特性に従って前記第1のパルス信号の周波数帯域を制限し、該帯域制限されたパルス信号である第2のパルス信号を出力する帯域制限フィルタ部と、
前記入力信号から前記第2のパルス信号を減算する減算部と、
前記帯域制限フィルタ部の通過帯域が前記入力信号のスペクトル帯域幅よりも所定の範囲内で広くなるように前記複数のタップ係数を決定するタップ係数演算部と、を有する、ピーク抑圧回路。 A pulse generator for generating a first pulse signal by multiplying a value obtained by subtracting a predetermined threshold value from an amplitude value of an input signal whose spectrum is band-limited, and phase information of the input signal;
The first pulse signal is a band-limited pulse signal having a plurality of tap coefficients, limiting the frequency band of the first pulse signal according to a filter characteristic determined by the tap coefficient set based on carrier information from the outside, A band limiting filter unit that outputs a pulse signal of 2;
A subtractor for subtracting the second pulse signal from the input signal;
A peak suppression circuit, comprising: a tap coefficient calculation unit that determines the plurality of tap coefficients so that a pass band of the band limiting filter unit is wider than a spectrum bandwidth of the input signal within a predetermined range.
前記タップ係数演算部は、前記FFT演算部が算出した前記帯域外電力の値と、前記キャリア情報とに基づいて、前記複数のタップ係数を決定する、請求項1に記載のピーク抑圧回路。 An FFT operation unit that receives the transmission signal as a feedback signal, performs FFT (Fast Fourier Transform) on the feedback signal, and calculates out-of-band power based on the component of the second pulse signal observed on the frequency axis; Have
The peak suppression circuit according to claim 1, wherein the tap coefficient calculation unit determines the plurality of tap coefficients based on the out-of-band power value calculated by the FFT calculation unit and the carrier information.
複数のタップ係数を有し、外部からのキャリア情報に基づいて設定された該タップ係数でフィルタ特性が決まる帯域制限フィルタを用いて、前記第1のパルス信号の周波数帯域を制限し、
前記入力信号から前記帯域制限フィルタで帯域制限したパルス信号である第2のパルス信号を減算する、ピーク抑圧方法であって、
前記帯域制限フィルタ部の通過帯域が前記入力信号のスペクトル帯域幅よりも所定の範囲内で広くなるように前記複数のタップ係数を設定する、ピーク抑圧方法。 A value obtained by subtracting a predetermined threshold from the amplitude value of the input signal whose spectrum is band-limited is multiplied by the phase information of the input signal to generate a first pulse signal,
Using a band limiting filter that has a plurality of tap coefficients and whose filter characteristics are determined by the tap coefficients set based on carrier information from the outside, limits the frequency band of the first pulse signal,
A peak suppression method that subtracts a second pulse signal that is a pulse signal band-limited by the band-limiting filter from the input signal,
The peak suppression method, wherein the plurality of tap coefficients are set such that a pass band of the band limiting filter unit is wider than a spectrum bandwidth of the input signal within a predetermined range.
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