JP4941597B2 - ピーク抑圧方法、ピーク抑圧装置、無線送信装置 - Google Patents
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Description
一方、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式のようなマルチキャリア通信システムでは、送信信号の合成時にしばしば高いピーク電力を生じることが知られている。
本発明の第2の観点は、送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第1ステップと、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する第2ステップと、前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記第1ステップで検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行う第3ステップと、前記第2ステップで、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると決定した場合は前記第1及び第3ステップを繰り返し実行する第4ステップと、を含み、前記第3ステップは、前記第2ステップで前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行しないと決定した場合は、前記ピーク部の信号レベルの上限を規定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記第2ステップで前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると決定した場合は、前記クリッピング法と前記窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、ピーク抑圧方法を提供する。
本発明の第4の観点は、送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する決定手段と、前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記第1ステップで検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行うピーク抑圧手段と、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると前記決定手段が決定した場合は前記ピーク検出手段による前記特徴情報の検出、前記決定手段による決定及び前記ピーク抑圧手段による前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させるピーク抑圧制御手段と、を含み、前記ピーク抑圧手段は、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させない場合は、前記ピーク部の信号レベルの上限を規定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させる場合は、前記クリッピング法と前記窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、ピーク抑圧装置を提供する。
また、ピーク抑圧による受信特性および歪み特性の劣化のバランスを効果的に調整しつつ、送信信号のピーク電力対平均電力比を小さくすることが可能となる。
(実施の形態1)
まず、窓関数法とクリップ抑圧法を切替える場合について説明する。
図4は、本発明の一実施の形態であるピーク抑圧方法を実施するピーク抑圧装置の構成の作用の一例を示す線図である。
遅延バッファ110は、後述のようなピーク抑圧処理の判定時間分だけ、送信信号10を遅延させて乗算部160に入力する。
ピーク検出部130は、前段の振幅演算部120で得られた振幅値の分布から、送信信号10のピーク部10pの最大値(Vp)およびその時間軸方向のサンプリング位置、さらには以下のような特徴情報10aを検出する。
すなわち、一つ目は、ピーク部10pが、所定の抑圧閾値Vthを超過する部分の長さ(ピーク幅width)である。
三つ目は、ピーク部10pが抑圧閾値Vthを超過した領域の面積(振幅の積分値sekibun)である。
この窓関数としては、ハニング窓、ハミング窓、カイザー窓、ブラックマン窓、等の任意の窓関数を用いることができる。
クリップ係数計算部150が選択された場合には、乗算部160からクリップ抑圧信号11がピーク抑圧信号13として出力され、窓関数生成部140が選択された場合には、乗算部160から窓関数抑圧信号12がピーク抑圧信号13として出力される。
すなわち、ピーク幅widthがN(既定の定数)よりも小さい場合には(ステップ321)、ピーク抑圧方法としてクリップ抑圧法を選択し(ステップ322)、それ以外の場合には、ピーク抑圧方法として窓関数法を選択する(ステップ323)。
その後、時刻nにおける送信信号10の振幅env(n)が抑圧閾値Vthを超過するか判別しながら(ステップ415)、時刻nをインクリメントする(ステップ414)。
図6のステップ420における判定例を図9のフローチャートに示す。
このステップ520における決定方法の一例を、図10のフローチャートに示す。
次に、窓関数を用いるピーク抑圧方法において窓の幅を変更する場合について説明する。
この図11の構成では、窓関数生成部140を単独で用いるとともに、当該窓関数生成部140における窓の幅を制御する窓関数幅決定部180が設けられているところが、上述の図3の構成例と異なっている。
窓関数によるピーク抑圧法では、乗じる窓関数の幅Wが広ければ広いほど、スペクトラム特性は改善するが、それだけ送信信号10の多くの成分が削られることになるため、受信特性は劣化する。
このステップ330の場合、ピークの幅widthに比例する形で窓の幅Wを決めることで、余分な抑圧をしないようにしている。
すなわち、W=a/(up×(−down))+bとして、窓の幅Wを算出する。ただし、aは正の定数であり、bは定数である。
同様に、図7のフローチャートでは、窓関数幅決定部180は、上述のステップ520の代わりに、表2のステップ530(決定演算)を実行する。
このステップ530では、振幅の積分値(sekibun)が大きいほどピークの幅も大きい可能性が高いことを利用して、積分値(sekibun)に比例する形で窓の幅Wを決めている。
次に、複数の窓関数法を制御する場合について説明する。
図12は、本実施の形態3のピーク抑圧装置103の構成例を示すブロック図である。
図5,図6,図7の抑圧方法決定での2段目の窓関数を使用するかしないかの基準は、例えば表3のような基準が考えられる。これらの方式はそれぞれ単独で用いると共に、条件を組み合わせた形でも使用可能である。
同様に、図6のフローチャートでは、ステップ420の代わりに、ステップ440を実行する。
このステップ540では、図15に例示されるように、振幅の積分値sekibunが定数aよりも小さい場合には(ステップ541)、ピーク抑圧ステージS2の窓関数生成部142を使用し(ステップ542)、それ以外の場合には、窓関数生成部142は使用しない(ステップ543)。
(実施の形態4)
次に、実施の形態4として、クリップ抑圧法のクリップ係数計算部150と窓関数法の窓関数生成部140を直列に配置して制御する場合について説明する。
このピーク抑圧装置104では、上述の図12に例示したピーク抑圧装置103におけるピーク抑圧ステージS1の窓関数生成部141の代わりにクリップ係数計算部150を配置し、ピーク抑圧ステージS2の窓関数生成部142の代わりに窓関数生成部140を配置した構成となっている。
ピーク抑圧段数を2段にするか1段だけで行うかの選択は、上述の図5,図6,図7のフローチャートに示したアルゴリズム(ステップ350、ステップ450、ステップ550)で行う。
また、図6のステップ450では、図18のフローチャートに例示されるように、立ち上がりの傾きupが定数aよりも大きく、かつ立ち下がりの傾きdownが定数b(負数)よりも小さい場合には(ステップ451)、ピーク抑圧ステージS2の窓関数生成部142を使用せず(ステップ452)、それ以外の場合には、窓関数生成部142を使用する(ステップ453)。
また、図7のステップ550では、図19のフローチャートに例示されるように、振幅の積分値sekibunが定数aよりも小さい場合には(ステップ551)、2段目の窓関数生成部140を使用せず(ステップ552)、それ以外の場合には、2段目の窓関数生成部140を使用する(ステップ553)。
以上説明したように、本実施の形態1〜4のピーク抑圧装置101〜104によれば、以下のような効果を奏する。
上述の各実施の形態に例示したピーク抑圧装置101〜104を、無線通信装置200に適用する場合について説明する。
本実施の形態の無線通信装置200は、ディジタル信号発生部210、ピーク抑圧部220、D/A変換部230、高周波発信部240、高周波変換部250、送信アンプ260、送信アンテナ270を含んでいる。
高周波発信部240は、無線送信周波数の高周波信号15を発生する。
高周波変換部250は、高周波発信部240で発生された高周波信号15を、上述のアナログ信号14に重畳して高周波無線信号16を生成する。
送信アンテナ270は、高周波無線信号16を空中に放射する。
本実施の形態5の場合、ピーク抑圧部220として、上述のピーク抑圧装置101〜ピーク抑圧装置104のいずれかを採用することにより、送信信号10の特徴情報10aに基づいて窓関数生成部140および/またはクリップ係数計算部150による適応的なピーク抑圧を行って、受信特性と歪み特性のバランスが最適化されたピーク抑圧信号13として出力する。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第1ステップと、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更する第2ステップと、
を含むことを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記2)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第2ステップでは、前記特徴情報に応じて、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えて用いることを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記3)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第2ステップでは、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いるとともに、前記特徴情報に応じて前記窓関数の幅を変化させることを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記4)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第1および第2ステップを、前記送信信号に対して多段階に実行するとともに、前記第2ステップでは、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記5)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第1および第2ステップを、前記送信信号に対して多段階に実行するとともに、
最初の段階における前記第2ステップでは、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を用い、
次の段階における前記第2ステップでは、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記6)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第1ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の連続する長さを検出することを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記7)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第1ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きを検出することを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記8)
付記1記載のピーク抑圧方法において、
前記第1ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の積分値を検出することを特徴とするピーク抑圧方法。
(付記9)
送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更するピーク抑圧制御手段と、
を含むことを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記10)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク抑圧制御手段は、前記特徴情報に応じて、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法と、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を切り替えて用いることを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記11)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク抑圧制御手段は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いるとともに、前記特徴情報に応じて前記窓関数の幅を変化させることを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記12)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段およびピーク抑圧制御手段は、前記送信信号の伝送経路に対して多段階に配置され、前記ピーク抑圧制御手段は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記13)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段およびピーク抑圧制御手段は、前記送信信号の伝送経路に対して多段階に配置され、
最初の段階における前記ピーク抑圧制御手段は、前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法を用い、
次の段階における前記ピーク抑圧制御手段は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を用いることを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記14)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段は、前記特徴情報として、前記ピーク部の連続する長さを検出することを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記15)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段は、前記特徴情報として、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きを検出することを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記16)
付記9記載のピーク抑圧装置において、
前記ピーク検出手段は、前記特徴情報として、前記ピーク部の積分値を検出することを特徴とするピーク抑圧装置。
(付記17)
送信信号を生成する送信信号発生部と、
前記送信信号のピーク部の抑圧を行うピーク抑圧部と、
前記ピーク部が抑圧された前記送信信号を増幅する増幅部と、
前記送信信号を無線周波数に変換する無線送信部と、
を含む無線送信装置であって、
前記ピーク抑圧部は、
送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
前記特徴情報に基づいて前記ピーク部の抑圧方法を変更するピーク抑圧制御手段と、
を含むことを特徴とする無線送信装置。
(付記18)
付記17記載の無線送信装置において、
前記抑圧方法は、窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法、および前記ピーク部の信号レベルの上限を既定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法の少なくとも一方を含むことを特徴とする無線送信装置。
(付記19)
付記17記載の無線送信装置において、
前記ピーク抑圧部において、前記ピーク検出手段および前記ピーク抑圧制御手段が、前記送信信号の伝送経路上に多段に配置されていることを特徴とする無線送信装置。
(付記20)
付記17記載の無線送信装置において、
前記特徴情報は、前記ピーク部の連続する長さ、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾き、前記ピーク部の積分値、の少なくとも一つを含むことを特徴とする無線送信装置。
10a 特徴情報
10p ピーク部
11 クリップ抑圧信号
12 窓関数抑圧信号
13 ピーク抑圧信号
14 アナログ信号
15 高周波信号
16 高周波無線信号
101 ピーク抑圧装置
102 ピーク抑圧装置
103 ピーク抑圧装置
104 ピーク抑圧装置
110 遅延バッファ
111 遅延バッファ
112 遅延バッファ
120 振幅演算部
121 振幅演算部
122 振幅演算部
130 ピーク検出部
131 ピーク検出部
132 ピーク検出部
140 窓関数生成部
141 窓関数生成部
142 窓関数生成部
150 クリップ係数計算部
160 乗算部
161 乗算部
162 乗算部
170 抑圧方法選択部
180 窓関数幅決定部
190 抑圧方法決定部
200 無線通信装置
210 ディジタル信号発生部
220 ピーク抑圧部
230 D/A変換部
240 高周波発信部
250 高周波変換部
260 送信アンプ
270 送信アンテナ
S1 ピーク抑圧ステージ
S2 ピーク抑圧ステージ
Vp 最大ピークレベル
Vth 抑圧閾値
up 立ち上がりの傾き
down 立ち下がりの傾き
sekibun 振幅の積分値
width ピーク幅
Claims (8)
- 送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第1ステップと、
窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する第2ステップと、
前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記第1ステップで検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行う第3ステップと、
前記第2ステップで、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると決定した場合は前記第1及び第3ステップを繰り返し実行する第4ステップと、を含み、
前記第3ステップは、前記第2ステップで前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行しないと決定した場合は、第1の幅の窓関数を用いる窓関数法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記第2ステップで前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると決定した場合は、前記第1の幅の窓関数を用いる窓関数法と前記第1の幅よりも小さな第2の幅の窓関数を用いる窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、
ことを特徴とするピーク抑圧方法。 - 送信信号のピーク部の特徴情報を検出する第1ステップと、
窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する第2ステップと、
前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記第1ステップで検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行う第3ステップと、
前記第2ステップで、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると決定した場合は前記第1及び第3ステップを繰り返し実行する第4ステップと、を含み、
前記第3ステップは、前記第2ステップで前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行しないと決定した場合は、前記ピーク部の信号レベルの上限を規定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記第2ステップで前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると決定した場合は、前記クリッピング法と前記窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、
ことを特徴とするピーク抑圧方法。 - 請求項1、または2記載のピーク抑圧方法において、
前記第1ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の連続する長さを検出することを特徴とするピーク抑圧方法。 - 請求項1、または2記載のピーク抑圧方法において、
前記第1ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きを検出することを特徴とするピーク抑圧方法。 - 請求項1、または2記載のピーク抑圧方法において、
前記第1ステップでは、前記特徴情報として、前記ピーク部の積分値を検出することを特徴とするピーク抑圧方法。 - 送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する決定手段と、
前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記ピーク検出手段が検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行うピーク抑圧手段と、
前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると前記決定手段が決定した場合は前記ピーク検出手段による前記特徴情報の検出、前記決定手段による決定及び前記ピーク抑圧手段による前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させるピーク抑圧制御手段と、を含み、
前記ピーク抑圧手段は、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させない場合は、第1の幅の窓関数を用いる窓関数法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させる場合は、前記第1の幅の窓関数を用いる窓関数法と前記第1の幅よりも小さな第2の幅の窓関数を用いる窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、
ことを特徴とするピーク抑圧装置。 - 送信信号を生成する送信信号発生部と、
前記送信信号のピーク部の抑圧を行うピーク抑圧部と、
前記ピーク部が抑圧された前記送信信号を増幅する増幅部と、
前記送信信号を無線周波数に変換する無線送信部と、
を含む無線送信装置であって、
前記ピーク抑圧部は、
送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する決定手段と、
前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記ピーク検出手段が検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行うピーク抑圧手段と、
前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると前記決定手段が決定した場合は前記ピーク検出手段による前記特徴情報の検出、前記決定手段による決定及び前記ピーク抑圧手段による前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させるピーク抑圧制御手段と、を含み、
前記ピーク抑圧手段は、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させない場合は、第1の幅の窓関数を用いる窓関数法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させる場合は、前記第1の幅の窓関数を用いる窓関数法と前記第1の幅よりも小さな第2の幅の窓関数を用いる窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、
ことを特徴とする無線送信装置。 - 送信信号のピーク部の特徴情報を検出するピーク検出手段と、
窓関数を用いて前記ピーク部の抑圧を行う窓関数法を、前記ピーク部を抑圧するための複数の抑圧方法に含み、前記特徴情報に基づいて、前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行するか否かを決定する決定手段と、
前記複数の抑圧方法の一つ、及び前記ピーク検出手段が検出した前記特徴情報を用いて、前記ピーク部の抑圧を行うピーク抑圧手段と、
前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行すると前記決定手段が決定した場合は前記ピーク検出手段による前記特徴情報の検出、前記決定手段による決定及び前記ピーク抑圧手段による前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させるピーク抑圧制御手段と、を含み、
前記ピーク抑圧手段は、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させない場合は、前記ピーク部の信号レベルの上限を規定値に制限することで前記ピーク部の抑圧を行うクリッピング法により前記ピーク部の抑圧を実行し、前記ピーク抑圧制御手段が前記ピーク部の抑圧を繰り返し実行させる場合は、前記クリッピング法と前記窓関数法とにより前記ピーク部の抑圧を実行する、
ことを特徴とするピーク抑圧装置。
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