JPWO2014111997A1 - ピーク抑圧装置及びピーク抑圧方法 - Google Patents

Abstract

閾値を超える入力信号が長時間連続しても、抑圧不足や過剰な抑圧を発生させることなく、最適なピーク抑圧を実現するピーク抑圧方法と回路を提供することを目的とする。本発明のピーク抑圧装置（１０）は、入力信号の振幅値から閾値を減算し第１のピーク信号を生成する減算部（１１）と、第１のピーク信号に重み係数を乗算し第２のピーク信号を生成する乗算部（１２）と、第２のピーク信号にフィルタを用いて帯域制限を行い第３のピーク信号を生成する帯域制限フィルタ（１３）と、入力信号から第３のピーク信号を減算する減算部（１４）と、第１のピーク信号の振幅値を、少なくとも帯域制限フィルタ（１３）のセンタータップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行った場合に生成される第４のピーク信号の振幅値を用いて除算した値に基づいて重み係数を生成する重み係数生成部（１５）とを備える。

Description

本発明はピーク抑圧装置及びピーク抑圧方法に関し、例えば帯域制限フィルタを用いたピーク抑圧装置及びピーク抑圧方法に関する。

近年、移動通信の分野では、伝送効率向上を目的としてＷ−ＣＤＭＡにおける高速ダウンリンクパケット伝送（ＨＳＤＰＡ：Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）、周波数利用効率向上の為のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）変調方式等が用いられている。ＨＳＤＰＡ及びＯＦＤＭ変調方式等は、多値ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式を用いている。そのため、信号品質（変調精度：ＥＶＭ 等）に対する要求が、従来のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式の場合よりも厳しい規格となっている。

一般的に、送信装置の小型、低消費電力化を図る目的から、電力増幅器の低バックオフ動作を実現させる必要がある。そのため、電力増幅器は、送信信号のピークファクタを低減するピーク抑圧回路を採用している。ピーク抑圧回路は、送信信号に対して若干の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。

以下に、特許文献１に開示されているピーク抑圧回路について説明を行う。ピーク抑圧回路は、ＩＱ信号を受け取る。ＩＱ信号は、同相成分及び直交位相成分を有する信号であって、送信システム毎の各キャリア信号要件を満足するようにスペクトルが帯域制限された信号である。ピーク抑圧回路は、受け取ったＩＱ信号の振幅値を検出し、抑圧すべきピーク位置を決定する。さらに、ピーク抑圧回路は、入力されたＩＱ信号からピークを抑圧するために生成した信号（以下、ピーク抑圧用信号）を減算する。ピーク抑圧用信号は、ＩＱ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信号とするためにＦＩＲフィルタを用いて帯域制限される。

ここで、帯域制限を行うＦＩＲフィルタに複数の連続したピークパルスが入力された場合に、その連続したピークパルス中の、ある点でのピークパルス入力に対する帯域制限フィルタの出力応答は、畳み込み影響（インパルス応答の重なり合い）により、元のピークパルスの振幅よりも大きくなる。

そのため、ピーク抑圧回路は、ピークパルスの検出位置に応じて、ピークパルスに固定値の重み係数を乗算し、ピークパルスの振幅を軽減している。これにより、帯域制限フィルタにおける畳み込み影響を軽減している。

国際公開第２０１０／０７４１８７号 特許第３９５４３４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたピーク抑圧回路では、以下の通り、過剰なピーク抑圧を防ぐことができない場合が存在する。

図７は帯域制限フィルタのタップ係数の一例を示す図で、図８は、帯域制限フィルタの、図７とは異なるタップ係数の例を示す図である。

例えば、図７に示した帯域制限フィルタのタップ係数は、比較的タップ数が少ない場合の例を示している。図７に示した帯域制限フィルタは、ピーク検出点とタイミングを一致させたセンタータップの係数を１．０とすると、その前後の隣接タップ（サンプル点）のタップ係数は約０．５である。且つ、それ以外のタップ係数は小さい為、帯域制限フィルタの出力値における畳み込み影響は、センタータップに対してその前後の隣接タップが支配的である。従って、特許文献１のピーク抑圧回路における、あるピーク点に対して、その前後隣接点でのピーク検出有無判定によって固定値の重み係数を選択する処理であっても、帯域制限フィルタの出力値における畳み込み影響による過剰なピーク抑圧を、ある程度は防ぐことが可能である。

しかしながら、信号処理の高速化や広帯域化に伴って、帯域制限フィルタのタップ数を多くする場合がある。例えば、図７に示す例の４倍のサンプリング周波数を想定すると、図８に示すようなタップ係数が考えられる。この場合、帯域制限フィルタの出力において、センタータップの前後に隣接タップ以外に非常に広範囲のタップからの畳み込み影響が生じる。そのため、特許文献１のピーク抑圧回路による処理では過剰なピーク抑圧を防ぐことができないという問題が発生する。この問題について、以下に詳細に説明する。

図９は、図７に示した帯域制限フィルタのタップ係数の場合の、帯域制限フィルタの出力値における畳み込み影響（インパルス応答の重なり合い）を説明する図であり、図１０は、図８に示した帯域制限フィルタのタップ係数の場合の、帯域制限フィルタの出力値における畳み込み影響（インパルス応答の重なり合い）を説明する図である。いずれも、閾値Ｔｈを越えるピーク振幅（図中の閾値超過ピーク振幅）が４サンプル連続した場合の例を示し、最も大きい３サンプル目の振幅を１．０として正規化して表現している。

図９、図１０ともに、帯域制限フィルタに入力されるピークパルスに、仮に重み係数を乗算せず、それぞれ図７、図８に示したタップ係数を有する帯域制限フィルタに入力した場合の、帯域制限された各ピークパルス信号（図中の帯域制限後の各ピークパルス）が重なり合った帯域制限フィルタの出力信号（図中の帯域制限ピークパルスの合成信号）を示している。

図７に示したタップ係数の例では、図９を見ると理解されるように、３サンプル目の振幅１．０のピーク振幅に対して、帯域制限フィルタの出力値は約１．５倍に留まっている。これに対して、図８に示したタップ係数の例では、図１０を見ると理解されるように、３サンプル目の振幅１．０のピーク振幅に対して、帯域制限フィルタの出力値は約２．８倍まで大きくなり、更に非常に広範囲のタップからの畳み込み影響が生じていることがわかる。従って、図８に示したタップ係数の例では、あるピーク点の、その前後隣接点でのピーク検出有無判定によって固定値の重み係数を選択するという処理だけでは、広範囲のタップからの畳み込み影響によって発生する過剰なピーク抑圧を防ぐことはできない。

次に、特許文献２を例に、別の技術について図面を参照しながら説明する。特許文献２に開示されている構成においては、事前に定義した期間の時間ウインドウにおいて振幅が閾値を超過するピークのうち、事前に定義した数やピーク信号間の位置（時間間隔）によって与えられた選択基準に合致したピーク信号のみを選択し、その情報に基づいてピーク抑圧用信号を生成する。選択されないピーク信号に対するパルス振幅は０（ゼロ）に設定される。すなわち、閾値を超えたピーク信号を全て抑圧するのではなく、例えば、事前に定義された期間の時間ウインドウ内の、上位のものから事前に定義した数や、事前に定義した時間間隔以上離れたピーク信号についてのみ、ピーク抑圧用信号を生成するのである。

本技術では、全てのピークに対して抑圧用パルス信号を生成する構成ではないので、少なくとも、１回の処理手順に関しては、帯域制限フィルタの出力値における畳み込み影響（インパルス応答の重なり合い）によって元の入力パルスの振幅よりも大幅に大きくなるという課題は軽減される。

しかしながら、この手法は、ピークとピークの発生する時間間隔が十分離れた条件でのみ成立し、閾値を越えるピークが短時間に複数発生したり、ピークが長時間連続する場合には、十分にピーク抑圧が行えず、閾値を越える信号が残る課題がある。この課題に対して、特許第３９５４３４１号公報の例では、ピーク抑圧回路を、複数段カスケードに接続し、同様の処理を複数回反復させることで回避しようとしている。従って、１回の処理手順においては、帯域制限フィルタの出力値における畳み込み影響が軽減されるものの、ピーク抑圧が不十分という課題を解決させる為に複数回反復処理を行うと、結局、帯域制限フィルタの出力における畳み込み影響が大きくなってしまう。そのため、特許文献２に開示されているピーク抑圧回路においても、特許文献１と同様に、広範囲のタップからの畳み込み影響によって発生する過剰なピーク抑圧を防ぐことができない。

本発明の目的は、閾値を超える入力信号が長時間連続しても、抑圧不足や過剰な抑圧を発生させることなく、最適なピーク抑圧を実現するピーク抑圧装置及びピーク抑圧方法を提供することにある。

本発明の第１の態様にかかるピーク抑圧装置は、入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算し第１のピーク信号を生成する第１の減算部と、前記第１のピーク信号に重み係数を乗算し第２のピーク信号を生成する乗算部と、前記第２のピーク信号に複数のタップ係数を有するフィルタを用いて帯域制限を行い第３のピーク信号を生成する帯域制限フィルタと、前記入力信号から前記第３のピーク信号を減算する第２の減算部と、前記第１のピーク信号の振幅値を、少なくとも前記帯域制限フィルタのセンタータップにおいて用いられるタップ係数及び前記センタータップの前後のタップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行った場合に生成される第４のピーク信号の振幅値を用いて除算した値に基づいて前記重み係数を生成する重み係数生成部とを備えるものである。

本発明の第２の態様にかかるピーク抑圧方法は、入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算し第１のピーク信号を生成し、前記第１のピーク信号の振幅値を、少なくとも帯域制限フィルタのセンタータップにおいて用いられるタップ係数及び前記センタータップの前後のタップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行った場合に生成されるタップ係数乗算後ピーク信号の振幅値を用いて除算した値に基づいて前記重み係数を生成し、前記第１のピーク信号に重み係数を乗算し第２のピーク信号を生成し、前記第２のピーク信号に複数のタップ係数を有する前記帯域制限フィルタを用いて帯域制限を行い第３のピーク信号を生成し、前記入力信号から前記第３のピーク信号を減算するものである。

本発明により、閾値を超える入力信号が長時間連続しても、抑圧不足や過剰な抑圧を発生させることなく、最適なピーク抑圧を実現するピーク抑圧方法と回路を提供することができる。

実施の形態１にかかるピーク抑圧装置の構成図である。 実施の形態１にかかるピーク抑圧装置の構成図である。 実施の形態１にかかる重み係数生成部の構成図である。 実施の形態１にかかる出力振幅の関係を示す図である。 実施の形態１にかかる出力振幅の関係を示す図である。 実施の形態２にかかる重み係数生成部の構成図である。 帯域制限フィルタのタップ係数を示す図である。 帯域制限フィルタのタップ係数を示す図である。 図７のタップ係数を用いた場合の帯域制限フィルタの出力振幅を示す図である。 図８のタップ係数を用いた場合の帯域制限フィルタの出力振幅を示す図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。はじめに図１を用いて本発明の実施の形態１にかかるピーク抑圧装置１０の構成例について説明する。ピーク抑圧装置１０は、減算部１１、乗算部１２、帯域制限フィルタ１３、減算部１４及び重み係数生成部１５を有している。

減算部１１は、他の回路もしくは他の装置等から送信された入力信号を受信する。さらに、減算部１１は、入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算し、減算後の信号を乗算部１２へ出力する。予め定められた閾値を減算した後の信号は、予め定められた閾値を超える振幅を示すことから、例えばピーク信号と称してもよい。もしくは、ピーク信号は、後段の回路もしくは機能ブロックにおいて入力信号のピーク値を抑圧するために用いられる信号であるため、ピーク抑圧用パルス信号と称されてもよい。

乗算部１２は、減算部１１から出力されたピーク信号に重み係数を乗算し、重み係数を乗算したピーク信号を帯域制限フィルタ１３へ出力する。乗算部１２から出力されるピーク信号は、減算部１１から出力されるピーク信号に重み係数が乗算されることにより、振幅値が小さくなる。

帯域制限フィルタ１３は、乗算部１２から出力されたピーク信号に帯域制限を行い、帯域制限を行ったピーク信号を減算部１４へ出力する。帯域制限フィルタ１３は、複数のタップ係数を有するフィルタを用いて帯域制限を行う。タップ係数は、例えば外部装置等から出力されるキャリア信号の情報に基づいて定められてもよい。

減算部１４は、ピーク抑圧装置１０が受信した入力信号から、帯域制限フィルタ１３から出力されたピーク信号を減算する。これにより、ピーク抑圧装置１０は、入力信号のピーク位置における振幅を抑圧し、振幅が抑圧された入力信号を外部装置等へ出力する。

ここで、乗算部１２において用いる重み係数を生成する重み係数生成部１５について説明を行う。重み係数生成部１５は、減算部１１から出力されたピーク信号を、少なくとも帯域制限フィルタ１３のセンタータップにおいて用いられるタップ係数及びセンタータップ前後のタップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行う。重み係数生成部１５は、帯域制限フィルタ１３と同一のタップ数及びタップ係数を用いてピーク信号の畳み込み演算を行ってもよい。

さらに、重み係数生成部１５は、減算部１１から出力されたピーク信号の振幅値を、畳み込み演算後の値を用いて除算した値を重み係数として乗算部１２へ出力する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかるピーク抑圧装置は、重み係数生成部１５において生成された重み係数を乗算したピーク信号を帯域制限フィルタ１３へ出力する。重み係数生成部１５は、少なくとも帯域制限フィルタ１３のセンタータップにおいて用いられるタップ係数及びセンタータップの前後のタップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行うことにより、帯域制限フィルタ１３から出力されるピーク信号におけるパルスの重なりによる畳み込み影響を予め算出することができる。そのため、帯域制限フィルタ１３は、帯域制限フィルタ１３における畳み込み影響が予め考慮された重み係数が乗算されたピーク信号について帯域制限のためのフィルタ処理を行う。これにより、減算部１４は、帯域制限フィルタ１３における畳み込み影響が軽減されたピーク信号を入力信号から減算することができる。

続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかるピーク抑圧装置１０の詳細な構成例について説明する。ピーク抑圧装置１０は、乗算部１２、帯域制限フィルタ１３、減算部１４、重み係数生成部１５、振幅演算部２１、閾値減算部２２、パルス生成部２３、遅延調整部２４、タップ係数演算部２５、遅延調整部２６及び遅延調整部２７を有している。図２のピーク抑圧装置１０において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明する。また、振幅演算部２１及び閾値減算部２２は、図１の減算部１１に相当する。

ピーク抑圧装置１０は、入力信号として入力ＩＱ信号を受信する。入力ＩＱ信号は、送信システム毎の各キャリア信号要件を満足するようにスペクトルが帯域制限された信号である。入力ＩＱ信号は、同相成分及び直交位相成分を有する。

振幅演算部２１は、入力ＩＱ信号の振幅値Ｒを算出する。閾値減算部２２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を算出する。閾値減算部２２は、減算結果としてＲ−Ｔｈをパルス生成部２３及び遅延調整部２４へ出力する。閾値減算部２２は、Ｒ−Ｔｈ＜０となる信号点については、振幅値を０レベルとする処理を行い、減算結果を出力する。

パルス生成部２３は、ピーク抑圧用パルス信号を生成する。パルス生成部２３は、閾値減算部２２から、Ｒ−Ｔｈの演算結果を受け取る。さらに、パルス生成部２３は、遅延調整部２６によって所定の遅延が与えられた入力ＩＱ信号を受け取る。所定の遅延は、例えば、振幅演算部２１からパルス生成部２３に至るまでの入力ＩＱ信号の処理時間である。

パルス生成部２３は、遅延調整部２６から出力される入力ＩＱ信号の位相情報ｅｘｐ（ｊθ）と、閾値減算部２２から出力されるＲ−Ｔｈを乗算し、（Ｒ−Ｔｈ）ｅｘｐ（ｊθ）となるピーク抑圧用パルス信号を生成する。ここで、ｅｘｐ（ｊθ）＝ｃｏｓθ＋ｊｓｉｎθ（ｊは虚数を表す添え字）である。このようにして、パルス生成部２３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まで制限する為のピーク抑圧用パルス信号となるベクトル（パルス）を算出する。

重み係数生成部１５は、遅延調整部２４によって所定の遅延が与えられた演算結果Ｒ−Ｔｈを受け取る。所定の遅延は、例えばパルス生成部２３から乗算部１２に至るまでのピーク抑圧用パルス信号を生成するための処理時間である。重み係数生成部１５は、後段の帯域制限フィルタ１３のタップ係数によって生じる帯域制限フィルタ１３の出力信号におけるパルスの重なりを予め算出し、その結果によって帯域制限前のピーク抑圧用パルス信号振幅を適応的に調整するための重み係数を生成する。また、重み係数生成部１５は、演算結果Ｒ−Ｔｈに基づいて重み係数を生成し、生成した重み係数を乗算部１２へ出力する。重み係数生成部１５における動作の詳細については後述する。

乗算部１２は、パルス生成部２３から出力されたピーク抑圧用パルス信号に重み係数生成部１５から出力された重み係数を乗算する。このようにして乗算部１２は、重み係数を用いて振幅調整されたピーク抑圧用パルス信号を生成し、生成したピーク抑圧用パルス信号を帯域制限フィルタ１３へ出力する。

帯域制限フィルタ１３は、入力ＩＱ信号（送信キャリア信号）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を持つフィルタ特性を有する。例えば、帯域制限フィルタ１３は、ＦＩＲフィルタを用いて構成されるフィルタ回路である。また、帯域制限フィルタ１３は、外部から設定されるキャリア信号の情報を用いてタップ係数を算出するタップ係数演算部２５において決定されたタップ係数を用いる。帯域制限フィルタ１３は、帯域制限後のピーク抑圧用パルス信号を減算部１４へ出力する。

遅延調整部２７は、帯域制限フィルタ１３のセンタータップのタイミングが、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ように遅延調整を行う。

減算部１４は、遅延調整部２７において遅延調整された入力ＩＱ信号から、帯域制限フィルタ１３から出力されるピーク抑圧用パルス信号を減算してピーク値を閾値Ｔｈまで抑圧する。

続いて、図３を用いて本発明の実施の形態１にかかる重み係数生成部１５の構成例について説明する。重み係数生成部１５は、センタータップをｍタップ目とし、タップ数が２ｍ−１のＦＩＲフィルタである。タップ数が２ｍ−１とは、例えばタップ係数としてＣ_１〜Ｃ_２ｍ−１を有することである。センタータップにおけるタップ係数は、Ｃ_ｍである。重み係数生成部１５は、１サンプル遅延部３１＿１〜３１＿２ｍ−２、タップ係数乗算部３２＿１〜３２＿２ｍ−１、加算部３３及び除算部３４を有している。

１サンプル遅延部３１＿１は、遅延調整部２４を介して、閾値減算部２２において算出されたＲ−Ｔｈを受け取る。さらに、１サンプル遅延部３１＿１は、予め定められた期間Ｒ−Ｔｈの値を保持し、１サンプル遅延部３１＿２へ出力する。つまり、１サンプル遅延部３１＿１〜３１＿２ｍ−２は、重み係数生成部１５に連続的に入力されたＲ−Ｔｈの値をシフト処理して次段の１サンプル遅延部へ出力する。１サンプル遅延部３１＿１〜３１＿２ｍ−２は、シフト処理部と称されてもよい。

また、閾値減算部２２においては、Ｒ−Ｔｈ＜０の信号点については、０レベルとする処理を行い出力する。そのため、重み係数生成部１５は、Ｒ−Ｔｈ≧０となる演算結果Ｒ−Ｔｈを遅延調整部２４から受け取る。つまり、閾値減算部２２は、あるサンプリング点において閾値Ｔｈを超える振幅Ｒが存在しない場合、０を出力する。

タップ係数乗算部３２＿１は、遅延調整部２４を介して閾値減算部２２から算出されたＲ−Ｔｈにタップ係数Ｃ_１を乗算し、Ｃ_１（Ｒ−Ｔｈ）を加算部３３へ出力する。同様に、ｋ（ｋ＝１〜２ｍ−１）タップ目における１サンプル遅延部の出力をＲｋ−Ｔｈとすると、タップ係数乗算部３２＿ｋは、Ｃ_ｋ（Ｒｋ−Ｔｈ）を加算部３３へ出力する。また、ｍタップ目のセンタータップにおいては、タップ係数乗算部３２＿ｍは、１サンプル遅延部３１＿ｍ−１の出力値Ｒｍ−Ｔｈにタップ係数Ｃ_ｍを乗算し、Ｃ_ｍ（Ｒｍ−Ｔｈ）を加算部３３及び除算部３４へ出力する。

加算部３３は、タップ係数乗算部３２＿１〜３２＿２ｍ−１から出力される値を加算し、加算した値（以下、出力値Ｂとする）を除算部３４へ出力する。

除算部３４は、ｍタップ目のセンタータップの出力値Ｃ_ｍ（Ｒｍ−Ｔｈ）（以下、出力値Ａとする）を、加算部３３の出力値Ｂを用いて除算する。除算部３４は、式１の除算結果を重み係数として乗算部１２へ出力する。

ここで、重み係数生成部１５は、帯域制限フィルタ１３の出力値における畳み込み影響（パルスの重なり）を予め算出して重み係数を決定するために設けられる。そのため、重み係数生成部１５における２ｍ−１なるタップ数は、帯域制限フィルタ１３と同じタップ数か、もしくは回路規模削減の為、帯域制限フィルタ１３におけるタップのうち、重なり影響が支配的となるセンタータップ前後の数タップ分を選択したタップ構成でもよい。また、タップ係数Ｃ_１、Ｃ_２、・・・、Ｃ_ｍ−１、Ｃ_ｍ、Ｃ_ｍ＋１、・・・、Ｃ_２ｍ−１も、帯域制限フィルタ１３のタップ係数と同一か、もしくは近似的な値としてもよい。

重み係数生成部１５の構成により、センタータップにタイミングが合うように調整された、あるピーク点における演算結果Ｒ−Ｔｈに対して、加算部３３の出力値Ｂは、後段の帯域制限フィルタ１３において畳み込み演算の影響（パルスの重なり）を受けている出力値に相当する。除算部３４は、センタータップの出力値Ａを加算部の出力値Ｂを用いて除算した結果を重み係数として出力する。乗算部１２は、パルス生成部２３から出力されたピーク抑圧用パルス信号に重み係数を乗算することによって、後段の帯域制限フィルタ１３において発生する畳み込み影響（パルスの重なり）を抑圧することができる。

図４は、図８に示したタップ係数による帯域制限フィルタ部１３の出力における畳み込み影響に対して、特許文献１に開示されている、あるピーク点に対して、その前後隣接点でのピーク検出有無判定によって固定値の重み係数を選択する処理を行った場合のピーク抑圧回路の入力振幅と、帯域制限フィルタ後のピークパルスと、ピーク抑圧回路の出力振幅の関係を示す図である。閾値を超えるピークが長時間、且つ連続的に発生した場合、目標とするピーク抑圧閾値に対して、抑圧不足や過剰な抑圧が生じており、最適なピーク抑圧が行われていないことがわかる。

図５は、図８に示したタップ係数による帯域制限フィルタ部１３の出力における畳み込み影響に対して、本発明の重み係数生成部１５による、重み係数を適応的に調整する処理を行った場合のピーク抑圧回路の入力振幅と、帯域制限フィルタ後のピークパルスと、ピーク抑圧回路の出力振幅の関係を示す図である。閾値を超えるピークが長時間、且つ連続的に発生した場合でも、目標とするピーク抑圧閾値に対して、抑圧不足や過剰な抑圧が生じることなくピーク抑圧が実現できており、タップ係数による帯域制限フィルタ部の出力における畳み込み影響が、図４と比較して、本発明に係る方法と回路によって改善されることがわかる。

以上、本発明によるピーク抑圧方法と回路とによれば、閾値を超える入力信号が長時間連続しても、抑圧不足や過剰な抑圧が発生することなく、最適なピーク抑圧を実現することが可能となる。これは、連続して発生するそれぞれのピークに対して、帯域制限フィルタ１３における畳み込み演算の出力値に対するピークの振幅の割合を算出し、この算出結果に基づいて重み係数を生成していることから実現することができる。

（実施の形態２）
続いて、図６を用いて本発明の実施の形態２にかかる重み係数生成部４０の構成例について説明する。本図の重み係数生成部４０について、図３の重み係数生成部１５と同様の要素については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。重み係数生成部４０は、図１及び２において、重み係数生成部１５の代わりに用いられる。

重み係数生成部４０は、１サンプル遅延部３１＿１〜３１＿２ｍ−２、カウンタ４１、加算部４２、除算部４３、係数演算部４４及び乗算部４５を有している。重み係数生成部４０は、重み係数生成部１５と比較して、回路規模低減のため、タップ係数用の乗算器を設けるかわりにカウンタ４１を設けている。重み係数生成部４０は、センタータップをｍタップ目とし、タップ数が２ｍ−１のＦＩＲフィルタである。ここで、重み係数生成部４０は、タップ係数用の乗算器を有していない。そのため、タップ係数がすべて１倍となるＦＩＲフィルタとして動作する。

カウンタ４１は、閾値減算部２２から出力されたＲ−Ｔｈ及び１サンプル遅延部３１＿１〜３１＿２ｍ−２のそれぞれから出力されたＲｋ−Ｔｈ（ｋ＝１〜２ｍ−１）が、０でない数をカウントする。カウンタ４１においてカウントされたＲｋ−Ｔｈが０でない数を計数Ｎ（Ｎは、０以上の整数）とする。閾値減算部２２は、Ｒ−Ｔｈ＜０の信号点については、０レベルとして処理する。そのため、閾値減算部２２は、あるサンプリング点において閾値Ｔｈを超える振幅Ｒが存在しない場合、０を出力する。つまり、カウンタ４１は、閾値Ｔｈを超える振幅Ｒｋの数をカウントする。Ｒｋ―Ｔｈは、ｋタップ目における１サンプル遅延部の出力値である。

加算部４２は、閾値減算部２２から出力されたＲ−Ｔｈ及び１サンプル遅延部３１＿１〜３１＿２ｍ−２のそれぞれから出力されたＲｋ−Ｔｈを加算し、加算した値（以下、出力値Ｄとする）を除算部４３へ出力する。

１サンプル遅延部３１＿ｍ−１は、ｍタップ目のセンタータップの出力値Ｒｍ−Ｔｈ（以下、出力値Ｃとする）を、除算部４３へ出力する。除算部４３は、ｍタップ目のセンタータップの出力値Ｒｍ−Ｔｈ（出力値Ｃ）を、加算部４２の出力値Ｄを用いて除算する。

係数演算部４４は、カウンタ４１から出力された計数Ｎと、事前に設定された任意の設定値Ｄとを用いて補正係数を算出する。例えば、補正係数は、計数Ｎの関数としてｆ（Ｎ）として示される。係数演算部４４は、計数Ｎを変数とする関数ｇ（Ｎ）とすると、事前に設定された任意の設定値Ｄとを用いて、ｆ（Ｎ）＝ｇ（Ｎ）×Ｄとして、補正係数を算出する。関数ｇ（Ｎ）は、タップ数もしくは帯域制限フィルタ１３において用いられるタップ係数等に応じて定められる。

乗算部４５は、除算部４３から出力された除算結果Ｃ／Ｄに、係数演算部４４から出力された補正係数ｆ（Ｎ）を乗算する。乗算部４５は、乗算結果を重み係数として出力する。

図６に示す重み係数生成部４０の構成は、例えば、図８に示したタップ係数のように、帯域制限フィルタ１３のタップ係数において、センタータップ前後の数タップが、ほぼ１倍に近い値の場合に有効である。２ｍ−１なるタップ数は、回路規模削減の為、帯域制限フィルタ１３におけるタップのうち、重なり影響が支配的となるセンタータップ前後の数タップ分を選択したタップ構成とすればよい。

ここで、図６に示す重み係数生成部４０の構成例では、簡略化の目的から、タップ係数用乗算器を削除し、タップ係数が全て１倍となるＦＩＲフィルタを使用している。従って、帯域制限フィルタ１３におけるタップ影響を近似し、図３に示した重み係数生成部１５の構成例と同等の特性を得る必要がある。以下に、重み係数生成部４０における重み係数の算出方法について説明する。

重み係数を算出する際に、ｋ（＝１〜２ｍ−１）タップ目における閾値減算部２２の出力を（Ｒｋ−Ｔｈ）とすると、除算部４３における除算結果Ｃ／Ｄは以下の式２となる。

重み係数生成部４０は、式２と、図３に示した重み係数生成部１５における除算結果Ａ／Ｂである式１との差分を補正する必要がある。ここで、式１は、全タップ係数をＣｍで正規化した以下に示す式３と等しい。

式３の分母における、２ｍ−１タップのＦＩＲフィルタ出力（総和）に対するセンタータップのタップ係数Ｃ_ｍの影響は、パルスの数に依存する。つまり、Ｒｋ−Ｔｈ≧０となるパルスの数が多ければ、ＦＩＲフィルタ出力の総和は大きくなり、Ｒｋ−Ｔｈ≧０となるパルスの数が少なければ、ＦＩＲフィルタ出力の総和は小さくなる。その為、式２と式３との差分を補正係数を用いて近似的に補正するには、パルスの数に応じた補正係数を用いる方法が考えられる。このような補正処理を実現する為、重み係数生成部４０は、入力されるＲｋ−Ｔｈが０（ゼロ）でない数、すなわちパルスの数を計数カウントするカウンタ４１と、カウンタ４１による計数Ｎと事前に設定された任意の設定値Ｄと計数Ｎによって定まる関数ｇ（Ｎ）とを用いて補正係数を算出する係数演算部４４とを有している。

以上説明したように、重み係数生成部４０を用いることにより、図６に示す重み係数生成部４０の実施例でも、後段の帯域制限フィルタ１３のタップ影響を近似することができる。重み係数生成部４０は、図３の重み係数生成部１５と同様に、前述までの処理で算出した重み係数をパルス生成部２３からのピーク抑圧用パルス信号に乗算することで、帯域制限フィルタ１３の出力で発生する畳み込み影響（パルスの重なり）を抑圧することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１３年１月２１日に出願された日本出願特願２０１３−００８５９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０ ピーク抑圧装置
１１ 減算部
１２ 乗算部
１３ 帯域制限フィルタ
１４ 減算部
１５ 重み係数生成部
２１ 振幅演算部
２２ 閾値減算部
２３ パルス生成部
２４ 遅延調整部
２５ タップ係数演算部
２６ 遅延調整部
２７ 遅延調整部
３１＿１〜３１＿２ｍ−２ １サンプル遅延部
３２＿１〜３２＿２ｍ−１ タップ係数乗算部
３３ 加算部
３４ 除算部
４０ 重み係数生成部
４１ カウンタ
４２ 加算部
４３ 除算部
４４ 係数演算部
４５ 乗算部

Claims (8)

1. 入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算し第１のピーク信号を生成する第１の減算手段と、
   前記第１のピーク信号に重み係数を乗算し第２のピーク信号を生成する乗算手段と、
   前記第２のピーク信号に複数のタップ係数を有するフィルタを用いて帯域制限を行い第３のピーク信号を生成する帯域制限フィルタと、
   前記入力信号から前記第３のピーク信号を減算する第２の減算手段と、
   前記第１のピーク信号の振幅値を、少なくとも前記帯域制限フィルタのセンタータップにおいて用いられるタップ係数及び前記センタータップの前後のタップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行った場合に生成される第４のピーク信号の振幅値を用いて除算した値に基づいて前記重み係数を生成する重み係数生成手段とを備える、ピーク抑圧装置。
2. 前記重み係数生成手段は、
   入力された前記第１のピーク信号をシフト処理し、前記シフト処理された第１のピーク信号に前記タップ係数を乗算する複数のタップを有するシフト処理手段と、
   前記シフト処理手段においてタップ係数を乗算された複数の前記第１のピーク信号を加算する加算手段と、
   前記複数のタップのうちセンタータップから出力された第１のピーク信号の振幅値を前記加算手段から出力された信号の振幅値を用いて除算した値を前記重み係数として前記乗算手段へ出力する除算手段とを有する、請求項１に記載のピーク抑圧装置。
3. 入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算し第１のピーク信号を生成する第１の減算手段と、
   前記第１のピーク信号に重み係数を乗算し第２のピーク信号を生成する乗算手段と、
   前記第２のピーク信号に複数のタップ係数を有するフィルタを用いて帯域制限を行い第３のピーク信号を生成する帯域制限フィルタと、
   前記入力信号から前記第３のピーク信号を減算する第２の減算手段と、
   前記第１のピーク信号をシフト処理し、前記シフト処理された第１のピーク信号を出力する複数のタップを有するシフト処理手段と、
   前記シフト処理手段から出力された複数の前記第１のピーク信号を加算する加算手段と、
   前記複数のタップのうちセンタータップから出力された第１のピーク信号の振幅値を前記加算手段から出力された信号の振幅値を用いて除算する除算手段と、
   前記シフト処理手段の複数のタップから出力される前記第１のピーク信号のうち、予め定められた閾値を超える振幅値を有する前記第１のピーク信号の数を算出するカウンタと、
   前記カウンタにおいて算出された前記第１のピーク信号の数に基づいて生成される係数と、前記除算手段において算出された値とに応じて前記重み係数を決定する重み係数決定手段と、を備えるピーク抑圧装置。
4. 前記シフト処理手段は、
   前記帯域制限フィルタが有するタップ数と同様のタップ数を有する、請求項２又は３に記載のピーク抑圧装置。
5. 前記入力信号の位相情報と、前記第１の減算手段から出力された前記第１のピーク信号とを乗算してピーク抑圧用パルス信号を生成するパルス生成手段をさらに備え、
   前記乗算手段は、
   前記ピーク抑圧用パルス信号に前記重み係数を乗算する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のピーク抑圧装置。
6. 前記入力信号が前記パルス生成手段へ出力されるまでの処理時間を遅延時間として、前記入力信号に前記遅延時間を付与する第１の遅延調整手段をさらに備え、
   前記パルス生成手段は、
   前記遅延時間が付与された前記入力信号の位相情報と、前記第１の減算手段から出力された前記第１のピーク信号とを乗算して前記ピーク抑圧用パルス信号を生成する、請求項５に記載のピーク抑圧装置。
7. 前記帯域制限フィルタのセンタータップのタイミングが、前記入力信号におい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ように前記入力信号に遅延時間を付与する第２の遅延調整手段をさらに備え、
   前記第２の減算手段は、
   前記第２の遅延調整手段から出力された入力信号から前記第３のピーク信号を減算する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のピーク抑圧装置。
8. 入力信号の振幅値から予め定められた閾値を減算し第１のピーク信号を生成し、
   前記第１のピーク信号の振幅値を、少なくとも帯域制限フィルタのセンタータップにおいて用いられるタップ係数及び前記センタータップの前後のタップにおいて用いられるタップ係数を用いて畳み込み演算を行った場合に生成されるタップ係数乗算後ピーク信号の振幅値を用いて除算した値に基づいて重み係数を生成し、
   前記第１のピーク信号に前記重み係数を乗算し第２のピーク信号を生成し、
   前記第２のピーク信号に複数のタップ係数を有する前記帯域制限フィルタを用いて帯域制限を行い第３のピーク信号を生成し、
   前記入力信号から前記第３のピーク信号を減算するピーク抑圧方法。

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