JP4436545B2 - 増幅されるべき信号を含む通信システムにおいて使用するための方法および増幅されるべき信号を処理するための方法および増幅されるべき信号のピークを制限するためのシステム - Google Patents
増幅されるべき信号を含む通信システムにおいて使用するための方法および増幅されるべき信号を処理するための方法および増幅されるべき信号のピークを制限するためのシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4436545B2 JP4436545B2 JP2000224838A JP2000224838A JP4436545B2 JP 4436545 B2 JP4436545 B2 JP 4436545B2 JP 2000224838 A JP2000224838 A JP 2000224838A JP 2000224838 A JP2000224838 A JP 2000224838A JP 4436545 B2 JP4436545 B2 JP 4436545B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- sample
- peak
- threshold
- delay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G11/00—Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3241—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2201/00—Indexing scheme relating to details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements covered by H03F1/00
- H03F2201/32—Indexing scheme relating to modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F2201/3236—A generated signal, e.g. a pulse or an inverted synchronous signal, being added to avoid certain conditions, e.g. clipping
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/02—Transmitters
- H04B1/04—Circuits
- H04B1/0475—Circuits with means for limiting noise, interference or distortion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Transmitters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに係り、特に、増幅されるべき信号のピークを低減するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
理想電力増幅器は、波形の変化なしに所与の帯域幅の入力信号を増幅する。したがって、理想電力増幅器は、伝達関数の不連続性のない線形な伝達関数（入力信号対出力信号）を有するものとして特徴づけられる。実際には、しかしながら、電力増幅器は、非線形および「線形」領域の伝達関数を有する。電力増幅器が線形領域または非線形領域で動作するかどうかは、入力信号の振幅に依存する。電力増幅器が可能な限り線形動作に近い動作をするためには、電力増幅器は、可能性のある入力信号振幅の所定の範囲がその線形領域内で動作するように設計される。
【０００３】
入力信号が線形領域の外側で電力増幅器を動作させる振幅を有する場合、電力増幅器は、信号に対して非線形成分、即ち歪みをもたらす。入力信号ピーク振幅が増幅器を飽和させ（入力振幅の増大に伴う予測できない出力振幅の増大）、またはシャットオフ（入力振幅の減少に伴う予測できない出力振幅の減少）を起こさせる場合、増幅器はオーバドライブされ、出力信号はクリップされまたは歪みを受ける。一般に、増幅器は、クリッピングしきい値を有するものとして特徴づけられ、クリッピングしきい値を超える振幅を有する入力信号は、増幅器出力においてクリップされる。
【０００４】
信号を歪ませることに加えて、入力信号のクリッピングまたは非線形歪みは、隣接するチャネルまたは周波数において電力を生じさせ、隣接するチャネルまたは周波数中の信号と訛りまたは干渉し、これは、一般にスペクトル再成長（regrowth）または隣接チャネルパワー（ＡＣＰ）と呼ばれる。隣接チャネルパワーの生成は、信号が隣接するチャネルまたは周波数帯域において増幅されるワイヤレス通信システムにおいて特に問題である。
【０００５】
信号が大きな振幅範囲を有する通信システムにおいて、電力増幅器のような構成部品は、入力信号の非線形歪みおよびスペクトル隣接チャネルパワーを生じることを防止するために、大きなダイナミックレンジにおいて線形性を維持しなければならない。例えば、ＥＩＡ／ＴＩＡ／ＩＳ−９５（Electronic Industries Association/Telecommunications Industry Association/Interim Standard 95）、“Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, March 1993 ("IS-95") に記載された標準において送信される信号において、単一負荷の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）１．２５ＭＨｚキャリアに対するピーク対平均電力比（ＰＡＲ）は、１０-4ピーキング確率において約１１．３ｄＢと測定される。これは、平均パワーを例えば８．５ｄＢ超えるしきい値を超えるピーク１／１０，０００の確率を示す。
【０００６】
このように、高価、低効率の電力増幅器は、ピークの歪みおよびＡＣＰの生成を防止するために、その飽和点よりも遙かに低い平均電力レベルにおいて動作される。電力増幅器および他の構成部品のコストを低減しかつ効率を改善するために、信号からの電力が異なる周波数帯域において表れるときに生じるかなり大きなＡＣＰまたはスペクトル再成長を生じることなしに、信号のＰＡＲを低減するための方法が提案されてきた。
【０００７】
ＰＡＲ低減のための直接的な方法は、信号ピークを所定のハードリミットしきい値にハードリミットまたはハードクリップして、ＰＡＲを低下させることである。しかし、ハードクリップされた信号は、険しいエッヂを有し、短時間のクリップされたエッヂは、周波数ドメインにおいてかなり大きな隣接チャネル電力およびスペクトル再成長を生じる。ＡＣＰおよびスペクトル再成長を除去するために、フィルタが使用され得る。
【０００８】
無線送信機に対して、ベースバンドまたは中間周波数（ＩＦ）においてフィルタが構成でき、ここでは、シャープなフィルタがデジタルまたはアナログ形式のいずれにおいても容易に入手可能である。ベースバンドにおけるデジタル構成は、その柔軟性および低コストのために好ましい。しかし、クリップされた信号をフィルタした後、信号ピークが大きくなることが分かった。したがって、ピークは所望のしきい値を使用して検出され、そして、その検出しきい値を超えるピークが、検出しきい値よりも低い新しい制限値にハードリミットされる。
【０００９】
クリーンアップフィルタリングの後にピークが大きくなる場合、そのピークは、依然として目標値より低くなる。デジタルハードウェア構成に対して、この方法は、単純なハードリミッティングとして容易に構成できる。しかし、しきい値よりも僅かに大きいピークは、軽くクリップされる必要があり、クリンアップフィルタリングの後のその成長も小さい。これらのピークの全てを新しい制限値にクリップすることにより、しきい値よりも僅かに大きいピークは、オーバクリップされ得る。
【００１０】
米国特許第５，２８７，３８７号は、入力信号のピーク対平均電力比を低減するためのウィンドウクリッピング法を開示する。ウィンドウクリッピングプロセスにおいて、減衰ウィンドウが、しきい値を超える信号ピークの局所的最大値に中心を合わされ、減衰ウィンドウは、入力信号とかけ算されて、減衰された信号を生成する。減衰ウィンドウは、１より小さい複数のサンプル重み付けからなる。減衰ウィンドウの複数の重み付けは、入力信号の対応するピークサンプルとかけ算されて、入力信号のピークをしきい値よりも低く低減する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、時間ドメインにおける信号の乗算は、入力信号のスペクトルを周波数ドメインにおけるウィンドウスペクトルと畳み込むことに等価であり、したがってウィンドウクリップされた信号のスペクトルを変化させる。したがって、ウィンドウクリッピングプロセスは、ハードクリッピングプロセスの問題を適切に解決することができない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、しきい値を超える信号のピークをノッチすることによりノッチされた信号を生成して、信号ピークを低減する。ノッチされた信号は、フィルタされて、低減されたピーク振幅を有する結果としての信号を生成する。例えば、信号が信号サンプルにより表される構成において、ピークノッチングシステムは、まず、しきい値を超えるピークの正のピークサンプルを表すサンプルのようなしきい値を超えるピークサンプルを突き止める。
【００１３】
ピークサンプルが突き止められると、ピークノッチングシステムは、ピークサンプルがしきい値を超える量の関数である量だけピークサンプルを調節し、ピークにおいて１つのサンプルノッチを有するノッチされた信号を有効に作る。ピークノッチングシステムは、ノッチされた信号をフィルタし、ノッチに補充して、低減されたピークを有する信号を生成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１Ａは、しきい値４を超えるピーク３を有する１．２５ＭＨｚＣＤＭＡ搬送波のようなベースバンド同相(in-phase)波形２を、時間ドメインにおいて示す。図１Ｂは、信号２よりも４５ｄＢ低いＡＣＰ５を有する対応するスペクトル表現を示す。図１Ｃは、ハードリミッティグ手順がどのように信号２をクリップするかを示し、図１Ｄは、単一キャリアＩＳ−９５システムのための信号スペクトルにおける対応する結果または即ちＡＣＰ５の増大を示す。
【００１５】
しかし、クリップされた信号２が図１Ｆに示されているようにＡＣＰ５を低減するためにフィルタされた後、ピーク７は、図１Ｅに示されているように大きくなる。例えば、リミッティングしきい値が平均電力より８．５ｄＢ上に設定される場合、得られるＰＡＲは、フィルタリングの後９．５ｄＢである。８．５ｄＢのＰＡＲに到達するために、しきい値は目標値よりも約１．５ｄＢ低く設定されなければならず、目標の最大値より低い多数のピークをクリップさせることになる。
【００１６】
本発明の原理によるピークノッチングシステムの一実施形態が、以下に説明される。これは、低減されたＰＡＲを有する信号を生成し、信号から隣接チャネル電力およびスペクトル再成長を除去するために、単純かつ安価なシステムを使用する。図２Ａは、増幅されるべき信号１０を示し、信号１０は、しきい値１４を超える振幅（例えば電圧）を有するピーク１２と共に時間ドメインにおいて示されている。
【００１７】
図２Ｂは、隣接チャネルパワー１６より４５ｄＢ大きい１．２５ＭＨｚ搬送波のような信号１０を周波数ドメインにおいて示す。信号１０は、アナログ信号として示されているが、ピークノッチングシステムは、信号１０を表すために使用されている信号１０の崩落線内の複数の線として示されている信号サンプルを得るために、信号１０をサンプルすることができることが理解されなければならない。
【００１８】
この実施形態において、ピークノッチングシステムは、しきい値１４を超えるピーク１２の最大値を表すピークサンプル１８を突き止める。この実施形態におけるピークノッチングシステムは、ピークサンプルがしきい値を超える量の関数である量だけピークサンプル１８の振幅（例えば電圧）を調節し、図２Ｃに示されているようにピーク１２の最上部における１サンプルノッチ２２を有するノッチされた信号２０をタイム時間ドメインにおいて有効に作る。
【００１９】
図２Ｄに示された周波数ドメインにおいて、隣接チャネル電力１６は、ノッチされた信号２０を作るために、信号１０のノッチングにより増大する。信号１０のノッチングは、帯域内電力または信号のエネルギを減少させ、帯域外電力またはエネルギを増大させる。隣接チャネル電力を低減しかつ低減されたピークサンプル１８をしきい値１４にするために、ノッチされた信号２０は、ノッチ中に充填するためにフィルタされ、図２Ｅに示されているように低減されたＰＡＲを有し、かつ図２Ｆに示された低減された隣接チャネル電力を有するものとして示された信号２４を生成する。
【００２０】
フィルタは、帯域の外部において電力またはエネルギを低減し、帯域内電力またはエネルギを通過させるまたは保持する。このように、ノッチされた信号をフィルタすることにより、ノッチングにより生成された帯域外電力が除去され、結果として得られる信号は、元のピークサンプルがしきい値を超える量に依存する量だけ調節された振幅を有する。
【００２１】
上述したように、ピークサンプルが調節される量は、ピークサンプルがしきい値を超える量の関数である。実施形態に依存して、ピークサンプルが減少される量は、ピークサンプルがしきい値を超える量およびスケーリングファクタの関数として決定され得る。この実施形態において、スケーリングファクタは、オーバサンプリング比に依存する。サンプリングレートは、信号がサンプルされるレートである。
【００２２】
波形が、最高周波数制限波成分の２倍でサンプルされる場合、元の信号は、サンプル点から再構成され得る。このように、最小サンプリングレートは、信号の２倍の周波数となる。オーバサンプリング比は、サンプリングレート÷信号を再構成するために必要とされる最小サンプリングレート即ち２により決定することができる。
【００２３】
この実施形態において、４のオーバサンプリング比を提供する信号の８倍の周波数のサンプリングレートが実行される。オーバサンプリング比４に対して、スケーリングファクタは約４である。より大きいオーバサンプリング比が使用される場合、スケーリングファクタは増加し、オーバサンプリング比が減少する場合、スケーリングファクタが減少する。
【００２４】
この実施形態において、オーバサンプリング比４で、ピークサンプルがしきい値を超える量の約４倍に等しい調節値が、ピークサンプルから引き算されて、ノッチされた信号を生成する。ピークサンプルが負の極性である場合、調節値はピークサンプルに加算される。調節値を決定するために異なるスケーリングファクタを使用する、またはピークサンプルを異なる方法で低減するために異なるように決定された調節値を使用する他の実施形態が可能である。
【００２５】
図３は、信号パス３４上の信号の正のピークをノッチングするためのピークノッチングシステム３０の一実施形態を示す。この実施形態において、ピークノッチングシステム３０は、ピークサンプルロケーション回路３６を使用して、デジタルドメインにおけるピークサンプル（正または負のピークサンプル）を突き止める。この実施形態において、ピークサンプルロケーション回路３６は、信号パス３４上に第１の遅延３８および第２の遅延４０を含む。
【００２６】
ピークサンプルを突き止めるために、第１の遅延３８の出力におけるサンプルまたは可能性あるピークサンプルが、第２の遅延４０の出力における先行するサンプルおよび遅延３８の入力における次のサンプルと比較される。この実施形態において、加算器４２は、遅延３８の出力におけるサンプルから、遅延３８への入力における次のサンプルを引き算する。
【００２７】
結果が負である場合、次のサンプルは、遅延３８の出力におけるサンプルよりも大きい。結果が正である場合、次のサンプルは、遅延３８の出力におけるサンプルよりも小さい。加算器４４は、遅延４０の出力における先行するサンプルから遅延３８の出力におけるサンプルを引き算する。結果が負である場合、遅延３８の出力におけるサンプルは、遅延４０の出力におけるサンプルよりも大きい。結果が正である場合、遅延３８の出力におけるサンプルは、遅延４０の出力におけるサンプルよりも小さい。
【００２８】
ピークサンプルは、遅延３８の出力におけるサンプルを先行するサンプルおよび次のサンプルと比較することにより突き止められる。遅延３８への入力における次のサンプルが遅延３８の出力における可能性のあるピークサンプルよりも小さく、その可能性のあるピークサンプルが遅延４０の出力における先行するサンプルよりも大きい場合、可能性のあるピークサンプルは、正のピークサンプルである。
【００２９】
遅延３８への入力における次のサンプルが、可能性のあるピークサンプルよりも大きく、かつこの可能性のあるピークサンプルが、遅延４０の出力における先行するサンプルより小さい場合、その可能性のあるピークサンプルは負のピークサンプルである。加算器４２および４４の動作から生じた符号ビットがＸＯＲゲート４６に提供される。
【００３０】
可能性あるピークサンプルが正のピークサンプルまたは負のピークサンプル（局所的最大値または最小値）である場合、ＸＯＲゲートは、ピークサンプルが先行するサンプルおよび次のサンプルの両方よりも小さいかまたは先行するサンプルおよび次のサンプルの両方よりも大きいかのいずれかであることを符号ビットが示すことになるので、論理「１」を生成しなければならない。そうでない場合、サンプルが正のピークサンプルまたは負のピークサンプルでない場合、ＸＯＲゲート４６は論理「０」を生成しなければならない。ピークサンプルが突き止められたかどうかを示すＸＯＲゲートの出力が、ＡＮＤゲート４８に供給される。
【００３１】
この実施形態において、ピークノッチングシステム３０は、可能性のあるピークサンプルがしきい値を超え、正のピークを示すかどうかを検出するためのしきい値検出回路４９を含む。負のピークの制限において、サンプルが負のしきい値よりも低いかどうかを検出するための図示しない同様の回路が、当業者により理解されるように、負のしきい値よりも低い負のピークサンプルをしきい値よりも上になるように調節するための追加的な回路と共に使用されることになる。
【００３２】
この実施形態において、遅延３８の出力はしきい値５０と比較される。例えば、遅延３８の出力におけるサンプルは、加算器５２によりしきい値５０から引き算され得る。しきい値が遅延３８の出力におけるサンプル値よりも大きい場合、サンプル値は、しきい値の上では突き止められず、ＡＮＤゲート４８に提供される得られる符号ビットは論理「０」である。しきい値が遅延３８の出力におけるサンプルよりも小さい場合、可能性のあるピークサンプルはしきい値よりも上で突き止められ、加算器５２は負の値を生成する。論理「１」である負の符号ビットが、ＡＮＤゲート４８に提供される。
【００３３】
この実施形態において、加算器５２が「０」（しきい値よりも下にあるサンプルを示す）を生成するか、またはＸＯＲゲート４６が論理「０」（遅延３８の出力におけるサンプルがピークサンプルでない）を生成する場合、ＡＮＤゲート４８は、ゼロ（正のピークサンプルでないことを示す）を生成する。このように、スイッチングまたは調節回路５６は、遅延３８の出力におけるサンプルを、サンプルを変化させずまたは置き換えずに、出力として提供する。この実施形態において、ＡＮＤゲート４８からの出力は、マルチプレクサ５７を制御する。
【００３４】
ＡＮＤゲートが「０」を生成する場合、マルチプレクサ５７は、遅延３８の出力におけるサンプルを、マルチプレクサ５７への出力として、システム３０の図示された回路によりサンプルが変化させられ、または置き換えられずに提供される。遅延５８は、ＡＮＤゲート４８からの制御信号を遅延４０に対応する量だけ遅延させ、遅延３８の出力におけるサンプルが、ＡＮＤゲート４８からの信号がマルチプレクサ５７により受信されるときに、マルチプレクサ５７により受信されるようにする。このように、マルチプレクサ５７は、適切な時点において適切なサンプル値を生成する。
【００３５】
遅延３８の出力におけるサンプルが正のピークサンプルである場合、ピークノッチングシステム３０は、正のピークサンプルを調整値により調節することでピークをノッチする。この実施形態において、ＸＯＲゲート４６の出力が１（ピークサンプルを示す）であり、加算器５２の出力からの符号ビットが１（しきい値を超えるサンプルを示す）である場合、遅延３８の出力におけるサンプルは正のピークサンプルである。このように、スイッチングまたは調節回路５６は、正のピークサンプルの代わりに調節されたサンプルを提供する。
【００３６】
この実施形態において、ＡＮＤゲート４８が「１」を生成する場合、マルチプレクサ５７は、調節または調節されたサンプル回路６０からの調節されたまたは低減された正のピークサンプルに切り替わる。調節回路６０は、遅延３８の出力におけるサンプルを受信する。この実施形態において、加算器５２はサンプルを受信し、サンプル値と乗算器６２に対するしきい値との間の差を提供する。乗算器６２は、調節値、例えばサンプルとしきい値との間の差の４倍を計算する。サンプルは、加算器６４にも提供され、加算器６４は、調節値をサンプルから引き算して、低減されたサンプルを生じる。
【００３７】
サンプルが正のピークサンプルである場合、調節回路６０からの低減されたサンプルは、遅延６６を通った後、遅延３８の出力における正のピークサンプルを置き換えるように生成される。遅延６６は、遅延４０および遅延５８に対応する量だけ低減されたサンプルを遅延させる。低減されたサンプルは、ＡＮＤゲート４８からの対応する制御信号および遅延３８の出力からの対応する正のピークサンプルと同時に、マルチプレクサ５７により受信される。
【００３８】
信号パスへの低減されたサンプルに切り換えることにより、ノッチされた信号が生成される。信号のノッチングは、隣接チャネル電力を増大させるが、ダウンストリームフィルタ７０は、帯域内電力を通過させる一方で隣接チャネル電力を低減することができる。ノッチは、得られる信号のピークがピークサンプルが低減される量の関数である量だけ低減された振幅を有するので、低減された隣接チャネル電力および低減されたピーク対平均電力比を有する信号を生成するように満たされる。
【００３９】
フィルタは、信号がデジタルからアナログに変換された後、デジタルドメインまたはアナログドメインにおいてフィルタ動作される有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲ）であり得る。ピークノッチングシステム３０は、簡単でありかつ安価であり、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の上に非常に小さいスペースを必要とする。
【００４０】
図４は、パイロットが４０個の他のアクティブなウォルシュ(walsh)チャネルを有するものとして、ロードされた単一１．２５ＭＨｚＣＤＭＡ搬送波についてのピーク対平均電力比（ＰＡＲ）対ピーキング確率を比較する異なるピークリミティングシナリオのシミュレーション結果を示す。しきい値は、平均電力より８．５ｄＢ上に設定されており、ピーキング確率は、ピークがしきい値を超える確率である。例えば、１０-4ピークキング確率は、１０，０００個のピークのうちの平均的に１つがしきい値を超えることを意味する。
【００４１】
パイロット７２は、約１１．３ｄＢにおける信号のＰＡＲが１０-4のピーキング確率において測定されたことを示す。パイロット７４は、しきい値を超えるピークがしきい値にハードリミットされ、そしてフィルタされた結果の信号に対するＰＡＲを示す。１０-4のピーキング確率において、得られた信号は、フィルタリングの後に約１．２ｄＢのピーク再成長を受けた。この実施形態において、ハードリッミティングが、４Ｘのオーバサンプリングレートで行われ、クリンアップフィルタでフィルタされた。
【００４２】
パイロット７６は、１０-4のピーキング確率におけるクリンアップフィルタリングの後に、約０．３ｄＢのピーク再成長のみを示すピークノッチングシステムの結果を示す。サンプルレートが２Ｘに減少させられる場合、性能は低下する。この理由は、ピークがサンプル間において、増大されたタイムスパンで大きくなる可能性が高いためである。２Ｘのサンプリングレートにおいて、ピークノッチングアルゴリズムは、約０．９ｄＢのピーク再成長を有し、単純なハードリミッティングの場合に近づく。
【００４３】
上述した実施形態に加えて、上述のシステムの構成部品を省略しおよび／またはこれに構成部品を追加し、および／またはこれの変形または一部分を使用する本発明の原理によるピークノッチングシステムの代替的な構成が可能である。例えば、正および負のピークのノッチング信号に対して、一実施形態は、しきい値を超える正または負のピークを調節するために、当業者により理解されるように、２個のシステム３０または少なくとも２組の上述したシステム３０の変形または部分を使用することができる。
【００４４】
信号パス３４上の信号は、いわゆる同相（Ｉ）または直交（Ｑ）デジタル信号サンプルのストリームであり得る。Ｉ信号およびＱ信号の両方の正および負のピークを調節するために、一実施形態は、当業者により理解されるように、４個のシステム３０または少なくとも４組の上述したシステム３０の変形または部分を使用することができる。また、ピークサンプルを調節されたサンプルで置き換えるためにスイッチング回路５６を使用する代わりに、調節回路は、しきい値を超える信号パス上のピークサンプルをしきい値の範囲内に、即ちピークサンプルが低減される量の関数である所望の量だけ直接的に調整することができる。
【００４５】
また、ピークノッチングシステムの実施形態は、ＣＤＭＡ１．２５ＭＨｚ搬送波のＰＡＲを低減するために使用されるものとして説明されたが、ピークノッチングシステムは、他の信号のＰＡＲを改善するために使用することができる。ピークノッチングシステムは、信号中の１つのサンプル調整即ちノッチを生成するものとして説明された。調節されたまたはノッチされたサンプルが隣接するサンプルより下に調節される場合に生じる複数のサンプルのノッチが可能である。実施形態に依存して、ピークノッチングシステムは、異なる応答を有するフィルタと共に使用され得る。
【００４６】
システムは、特定の構成部品の構成を使用するものとして説明されたが、他の同じ機能を果たす他のデバイスまたは構成が同様に使用可能である。例えば、ピークノッチングシステムは、デジタルおよび／またはアナログ構成部品を使用して、デジタルまたはアナログ信号において使用可能である。ピークノッチングシステムは、異なる特定の構成部品の構成を使用してさらに説明されたが、ピークノッチングシステムおよびその部分は、当業者に理解されるように、特定用途向け集積回路、ソフトウェアドリブン処理回路、ファームウェアまたは個別部品の他の構成において構成可能である。
【００４７】
ここに説明されたものは本発明の原理の適用の単なる例示である。当業者は、ここに説明された例示的な適用例に厳格に従うことなしに、本発明の精神および範囲から離れることなしに、本発明に対して様々な他の修正、構成および方法が成されることを容易に認識するであろう。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信システムにおいて増幅されるべき信号のピークを有効に低減するためのシステムおよび方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示的な波形のＰＡＲを低減するためのハードリミッティングプロセスの動作を示す図。
【図２】例示的な波形のピークを低減するための本発明の原理によるピークノッチングシステムの動作を示す図。
【図３】本発明の原理によるピークノッチングシステムのブロック図。
【図４】信号のＰＡＲを低減するための異なる技法の比較をグラフで示した図。
【符号の説明】
３０ ピークノッチングシステム
３４ 信号パス
３６ ピークサンプルロケーション回路
３８ 第１の遅延要素
４０ 第２の遅延要素
４２，４４，５２ 加算器
４９ しきい値検出回路
５０ しきい値
５７ マルチプレクサ
５８，６６ 遅延要素
６０ 調節サンプル回路
６２ 乗算器
７０ フィルタ 増幅器へ
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに係り、特に、増幅されるべき信号のピークを低減するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
理想電力増幅器は、波形の変化なしに所与の帯域幅の入力信号を増幅する。したがって、理想電力増幅器は、伝達関数の不連続性のない線形な伝達関数（入力信号対出力信号）を有するものとして特徴づけられる。実際には、しかしながら、電力増幅器は、非線形および「線形」領域の伝達関数を有する。電力増幅器が線形領域または非線形領域で動作するかどうかは、入力信号の振幅に依存する。電力増幅器が可能な限り線形動作に近い動作をするためには、電力増幅器は、可能性のある入力信号振幅の所定の範囲がその線形領域内で動作するように設計される。
【０００３】
入力信号が線形領域の外側で電力増幅器を動作させる振幅を有する場合、電力増幅器は、信号に対して非線形成分、即ち歪みをもたらす。入力信号ピーク振幅が増幅器を飽和させ（入力振幅の増大に伴う予測できない出力振幅の増大）、またはシャットオフ（入力振幅の減少に伴う予測できない出力振幅の減少）を起こさせる場合、増幅器はオーバドライブされ、出力信号はクリップされまたは歪みを受ける。一般に、増幅器は、クリッピングしきい値を有するものとして特徴づけられ、クリッピングしきい値を超える振幅を有する入力信号は、増幅器出力においてクリップされる。
【０００４】
信号を歪ませることに加えて、入力信号のクリッピングまたは非線形歪みは、隣接するチャネルまたは周波数において電力を生じさせ、隣接するチャネルまたは周波数中の信号と訛りまたは干渉し、これは、一般にスペクトル再成長（regrowth）または隣接チャネルパワー（ＡＣＰ）と呼ばれる。隣接チャネルパワーの生成は、信号が隣接するチャネルまたは周波数帯域において増幅されるワイヤレス通信システムにおいて特に問題である。
【０００５】
信号が大きな振幅範囲を有する通信システムにおいて、電力増幅器のような構成部品は、入力信号の非線形歪みおよびスペクトル隣接チャネルパワーを生じることを防止するために、大きなダイナミックレンジにおいて線形性を維持しなければならない。例えば、ＥＩＡ／ＴＩＡ／ＩＳ−９５（Electronic Industries Association/Telecommunications Industry Association/Interim Standard 95）、“Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System, March 1993 ("IS-95") に記載された標準において送信される信号において、単一負荷の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）１．２５ＭＨｚキャリアに対するピーク対平均電力比（ＰＡＲ）は、１０-4ピーキング確率において約１１．３ｄＢと測定される。これは、平均パワーを例えば８．５ｄＢ超えるしきい値を超えるピーク１／１０，０００の確率を示す。
【０００６】
このように、高価、低効率の電力増幅器は、ピークの歪みおよびＡＣＰの生成を防止するために、その飽和点よりも遙かに低い平均電力レベルにおいて動作される。電力増幅器および他の構成部品のコストを低減しかつ効率を改善するために、信号からの電力が異なる周波数帯域において表れるときに生じるかなり大きなＡＣＰまたはスペクトル再成長を生じることなしに、信号のＰＡＲを低減するための方法が提案されてきた。
【０００７】
ＰＡＲ低減のための直接的な方法は、信号ピークを所定のハードリミットしきい値にハードリミットまたはハードクリップして、ＰＡＲを低下させることである。しかし、ハードクリップされた信号は、険しいエッヂを有し、短時間のクリップされたエッヂは、周波数ドメインにおいてかなり大きな隣接チャネル電力およびスペクトル再成長を生じる。ＡＣＰおよびスペクトル再成長を除去するために、フィルタが使用され得る。
【０００８】
無線送信機に対して、ベースバンドまたは中間周波数（ＩＦ）においてフィルタが構成でき、ここでは、シャープなフィルタがデジタルまたはアナログ形式のいずれにおいても容易に入手可能である。ベースバンドにおけるデジタル構成は、その柔軟性および低コストのために好ましい。しかし、クリップされた信号をフィルタした後、信号ピークが大きくなることが分かった。したがって、ピークは所望のしきい値を使用して検出され、そして、その検出しきい値を超えるピークが、検出しきい値よりも低い新しい制限値にハードリミットされる。
【０００９】
クリーンアップフィルタリングの後にピークが大きくなる場合、そのピークは、依然として目標値より低くなる。デジタルハードウェア構成に対して、この方法は、単純なハードリミッティングとして容易に構成できる。しかし、しきい値よりも僅かに大きいピークは、軽くクリップされる必要があり、クリンアップフィルタリングの後のその成長も小さい。これらのピークの全てを新しい制限値にクリップすることにより、しきい値よりも僅かに大きいピークは、オーバクリップされ得る。
【００１０】
米国特許第５，２８７，３８７号は、入力信号のピーク対平均電力比を低減するためのウィンドウクリッピング法を開示する。ウィンドウクリッピングプロセスにおいて、減衰ウィンドウが、しきい値を超える信号ピークの局所的最大値に中心を合わされ、減衰ウィンドウは、入力信号とかけ算されて、減衰された信号を生成する。減衰ウィンドウは、１より小さい複数のサンプル重み付けからなる。減衰ウィンドウの複数の重み付けは、入力信号の対応するピークサンプルとかけ算されて、入力信号のピークをしきい値よりも低く低減する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、時間ドメインにおける信号の乗算は、入力信号のスペクトルを周波数ドメインにおけるウィンドウスペクトルと畳み込むことに等価であり、したがってウィンドウクリップされた信号のスペクトルを変化させる。したがって、ウィンドウクリッピングプロセスは、ハードクリッピングプロセスの問題を適切に解決することができない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、しきい値を超える信号のピークをノッチすることによりノッチされた信号を生成して、信号ピークを低減する。ノッチされた信号は、フィルタされて、低減されたピーク振幅を有する結果としての信号を生成する。例えば、信号が信号サンプルにより表される構成において、ピークノッチングシステムは、まず、しきい値を超えるピークの正のピークサンプルを表すサンプルのようなしきい値を超えるピークサンプルを突き止める。
【００１３】
ピークサンプルが突き止められると、ピークノッチングシステムは、ピークサンプルがしきい値を超える量の関数である量だけピークサンプルを調節し、ピークにおいて１つのサンプルノッチを有するノッチされた信号を有効に作る。ピークノッチングシステムは、ノッチされた信号をフィルタし、ノッチに補充して、低減されたピークを有する信号を生成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１Ａは、しきい値４を超えるピーク３を有する１．２５ＭＨｚＣＤＭＡ搬送波のようなベースバンド同相(in-phase)波形２を、時間ドメインにおいて示す。図１Ｂは、信号２よりも４５ｄＢ低いＡＣＰ５を有する対応するスペクトル表現を示す。図１Ｃは、ハードリミッティグ手順がどのように信号２をクリップするかを示し、図１Ｄは、単一キャリアＩＳ−９５システムのための信号スペクトルにおける対応する結果または即ちＡＣＰ５の増大を示す。
【００１５】
しかし、クリップされた信号２が図１Ｆに示されているようにＡＣＰ５を低減するためにフィルタされた後、ピーク７は、図１Ｅに示されているように大きくなる。例えば、リミッティングしきい値が平均電力より８．５ｄＢ上に設定される場合、得られるＰＡＲは、フィルタリングの後９．５ｄＢである。８．５ｄＢのＰＡＲに到達するために、しきい値は目標値よりも約１．５ｄＢ低く設定されなければならず、目標の最大値より低い多数のピークをクリップさせることになる。
【００１６】
本発明の原理によるピークノッチングシステムの一実施形態が、以下に説明される。これは、低減されたＰＡＲを有する信号を生成し、信号から隣接チャネル電力およびスペクトル再成長を除去するために、単純かつ安価なシステムを使用する。図２Ａは、増幅されるべき信号１０を示し、信号１０は、しきい値１４を超える振幅（例えば電圧）を有するピーク１２と共に時間ドメインにおいて示されている。
【００１７】
図２Ｂは、隣接チャネルパワー１６より４５ｄＢ大きい１．２５ＭＨｚ搬送波のような信号１０を周波数ドメインにおいて示す。信号１０は、アナログ信号として示されているが、ピークノッチングシステムは、信号１０を表すために使用されている信号１０の崩落線内の複数の線として示されている信号サンプルを得るために、信号１０をサンプルすることができることが理解されなければならない。
【００１８】
この実施形態において、ピークノッチングシステムは、しきい値１４を超えるピーク１２の最大値を表すピークサンプル１８を突き止める。この実施形態におけるピークノッチングシステムは、ピークサンプルがしきい値を超える量の関数である量だけピークサンプル１８の振幅（例えば電圧）を調節し、図２Ｃに示されているようにピーク１２の最上部における１サンプルノッチ２２を有するノッチされた信号２０をタイム時間ドメインにおいて有効に作る。
【００１９】
図２Ｄに示された周波数ドメインにおいて、隣接チャネル電力１６は、ノッチされた信号２０を作るために、信号１０のノッチングにより増大する。信号１０のノッチングは、帯域内電力または信号のエネルギを減少させ、帯域外電力またはエネルギを増大させる。隣接チャネル電力を低減しかつ低減されたピークサンプル１８をしきい値１４にするために、ノッチされた信号２０は、ノッチ中に充填するためにフィルタされ、図２Ｅに示されているように低減されたＰＡＲを有し、かつ図２Ｆに示された低減された隣接チャネル電力を有するものとして示された信号２４を生成する。
【００２０】
フィルタは、帯域の外部において電力またはエネルギを低減し、帯域内電力またはエネルギを通過させるまたは保持する。このように、ノッチされた信号をフィルタすることにより、ノッチングにより生成された帯域外電力が除去され、結果として得られる信号は、元のピークサンプルがしきい値を超える量に依存する量だけ調節された振幅を有する。
【００２１】
上述したように、ピークサンプルが調節される量は、ピークサンプルがしきい値を超える量の関数である。実施形態に依存して、ピークサンプルが減少される量は、ピークサンプルがしきい値を超える量およびスケーリングファクタの関数として決定され得る。この実施形態において、スケーリングファクタは、オーバサンプリング比に依存する。サンプリングレートは、信号がサンプルされるレートである。
【００２２】
波形が、最高周波数制限波成分の２倍でサンプルされる場合、元の信号は、サンプル点から再構成され得る。このように、最小サンプリングレートは、信号の２倍の周波数となる。オーバサンプリング比は、サンプリングレート÷信号を再構成するために必要とされる最小サンプリングレート即ち２により決定することができる。
【００２３】
この実施形態において、４のオーバサンプリング比を提供する信号の８倍の周波数のサンプリングレートが実行される。オーバサンプリング比４に対して、スケーリングファクタは約４である。より大きいオーバサンプリング比が使用される場合、スケーリングファクタは増加し、オーバサンプリング比が減少する場合、スケーリングファクタが減少する。
【００２４】
この実施形態において、オーバサンプリング比４で、ピークサンプルがしきい値を超える量の約４倍に等しい調節値が、ピークサンプルから引き算されて、ノッチされた信号を生成する。ピークサンプルが負の極性である場合、調節値はピークサンプルに加算される。調節値を決定するために異なるスケーリングファクタを使用する、またはピークサンプルを異なる方法で低減するために異なるように決定された調節値を使用する他の実施形態が可能である。
【００２５】
図３は、信号パス３４上の信号の正のピークをノッチングするためのピークノッチングシステム３０の一実施形態を示す。この実施形態において、ピークノッチングシステム３０は、ピークサンプルロケーション回路３６を使用して、デジタルドメインにおけるピークサンプル（正または負のピークサンプル）を突き止める。この実施形態において、ピークサンプルロケーション回路３６は、信号パス３４上に第１の遅延３８および第２の遅延４０を含む。
【００２６】
ピークサンプルを突き止めるために、第１の遅延３８の出力におけるサンプルまたは可能性あるピークサンプルが、第２の遅延４０の出力における先行するサンプルおよび遅延３８の入力における次のサンプルと比較される。この実施形態において、加算器４２は、遅延３８の出力におけるサンプルから、遅延３８への入力における次のサンプルを引き算する。
【００２７】
結果が負である場合、次のサンプルは、遅延３８の出力におけるサンプルよりも大きい。結果が正である場合、次のサンプルは、遅延３８の出力におけるサンプルよりも小さい。加算器４４は、遅延４０の出力における先行するサンプルから遅延３８の出力におけるサンプルを引き算する。結果が負である場合、遅延３８の出力におけるサンプルは、遅延４０の出力におけるサンプルよりも大きい。結果が正である場合、遅延３８の出力におけるサンプルは、遅延４０の出力におけるサンプルよりも小さい。
【００２８】
ピークサンプルは、遅延３８の出力におけるサンプルを先行するサンプルおよび次のサンプルと比較することにより突き止められる。遅延３８への入力における次のサンプルが遅延３８の出力における可能性のあるピークサンプルよりも小さく、その可能性のあるピークサンプルが遅延４０の出力における先行するサンプルよりも大きい場合、可能性のあるピークサンプルは、正のピークサンプルである。
【００２９】
遅延３８への入力における次のサンプルが、可能性のあるピークサンプルよりも大きく、かつこの可能性のあるピークサンプルが、遅延４０の出力における先行するサンプルより小さい場合、その可能性のあるピークサンプルは負のピークサンプルである。加算器４２および４４の動作から生じた符号ビットがＸＯＲゲート４６に提供される。
【００３０】
可能性あるピークサンプルが正のピークサンプルまたは負のピークサンプル（局所的最大値または最小値）である場合、ＸＯＲゲートは、ピークサンプルが先行するサンプルおよび次のサンプルの両方よりも小さいかまたは先行するサンプルおよび次のサンプルの両方よりも大きいかのいずれかであることを符号ビットが示すことになるので、論理「１」を生成しなければならない。そうでない場合、サンプルが正のピークサンプルまたは負のピークサンプルでない場合、ＸＯＲゲート４６は論理「０」を生成しなければならない。ピークサンプルが突き止められたかどうかを示すＸＯＲゲートの出力が、ＡＮＤゲート４８に供給される。
【００３１】
この実施形態において、ピークノッチングシステム３０は、可能性のあるピークサンプルがしきい値を超え、正のピークを示すかどうかを検出するためのしきい値検出回路４９を含む。負のピークの制限において、サンプルが負のしきい値よりも低いかどうかを検出するための図示しない同様の回路が、当業者により理解されるように、負のしきい値よりも低い負のピークサンプルをしきい値よりも上になるように調節するための追加的な回路と共に使用されることになる。
【００３２】
この実施形態において、遅延３８の出力はしきい値５０と比較される。例えば、遅延３８の出力におけるサンプルは、加算器５２によりしきい値５０から引き算され得る。しきい値が遅延３８の出力におけるサンプル値よりも大きい場合、サンプル値は、しきい値の上では突き止められず、ＡＮＤゲート４８に提供される得られる符号ビットは論理「０」である。しきい値が遅延３８の出力におけるサンプルよりも小さい場合、可能性のあるピークサンプルはしきい値よりも上で突き止められ、加算器５２は負の値を生成する。論理「１」である負の符号ビットが、ＡＮＤゲート４８に提供される。
【００３３】
この実施形態において、加算器５２が「０」（しきい値よりも下にあるサンプルを示す）を生成するか、またはＸＯＲゲート４６が論理「０」（遅延３８の出力におけるサンプルがピークサンプルでない）を生成する場合、ＡＮＤゲート４８は、ゼロ（正のピークサンプルでないことを示す）を生成する。このように、スイッチングまたは調節回路５６は、遅延３８の出力におけるサンプルを、サンプルを変化させずまたは置き換えずに、出力として提供する。この実施形態において、ＡＮＤゲート４８からの出力は、マルチプレクサ５７を制御する。
【００３４】
ＡＮＤゲートが「０」を生成する場合、マルチプレクサ５７は、遅延３８の出力におけるサンプルを、マルチプレクサ５７への出力として、システム３０の図示された回路によりサンプルが変化させられ、または置き換えられずに提供される。遅延５８は、ＡＮＤゲート４８からの制御信号を遅延４０に対応する量だけ遅延させ、遅延３８の出力におけるサンプルが、ＡＮＤゲート４８からの信号がマルチプレクサ５７により受信されるときに、マルチプレクサ５７により受信されるようにする。このように、マルチプレクサ５７は、適切な時点において適切なサンプル値を生成する。
【００３５】
遅延３８の出力におけるサンプルが正のピークサンプルである場合、ピークノッチングシステム３０は、正のピークサンプルを調整値により調節することでピークをノッチする。この実施形態において、ＸＯＲゲート４６の出力が１（ピークサンプルを示す）であり、加算器５２の出力からの符号ビットが１（しきい値を超えるサンプルを示す）である場合、遅延３８の出力におけるサンプルは正のピークサンプルである。このように、スイッチングまたは調節回路５６は、正のピークサンプルの代わりに調節されたサンプルを提供する。
【００３６】
この実施形態において、ＡＮＤゲート４８が「１」を生成する場合、マルチプレクサ５７は、調節または調節されたサンプル回路６０からの調節されたまたは低減された正のピークサンプルに切り替わる。調節回路６０は、遅延３８の出力におけるサンプルを受信する。この実施形態において、加算器５２はサンプルを受信し、サンプル値と乗算器６２に対するしきい値との間の差を提供する。乗算器６２は、調節値、例えばサンプルとしきい値との間の差の４倍を計算する。サンプルは、加算器６４にも提供され、加算器６４は、調節値をサンプルから引き算して、低減されたサンプルを生じる。
【００３７】
サンプルが正のピークサンプルである場合、調節回路６０からの低減されたサンプルは、遅延６６を通った後、遅延３８の出力における正のピークサンプルを置き換えるように生成される。遅延６６は、遅延４０および遅延５８に対応する量だけ低減されたサンプルを遅延させる。低減されたサンプルは、ＡＮＤゲート４８からの対応する制御信号および遅延３８の出力からの対応する正のピークサンプルと同時に、マルチプレクサ５７により受信される。
【００３８】
信号パスへの低減されたサンプルに切り換えることにより、ノッチされた信号が生成される。信号のノッチングは、隣接チャネル電力を増大させるが、ダウンストリームフィルタ７０は、帯域内電力を通過させる一方で隣接チャネル電力を低減することができる。ノッチは、得られる信号のピークがピークサンプルが低減される量の関数である量だけ低減された振幅を有するので、低減された隣接チャネル電力および低減されたピーク対平均電力比を有する信号を生成するように満たされる。
【００３９】
フィルタは、信号がデジタルからアナログに変換された後、デジタルドメインまたはアナログドメインにおいてフィルタ動作される有限インパルス応答フィルタ（ＦＩＲ）であり得る。ピークノッチングシステム３０は、簡単でありかつ安価であり、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の上に非常に小さいスペースを必要とする。
【００４０】
図４は、パイロットが４０個の他のアクティブなウォルシュ(walsh)チャネルを有するものとして、ロードされた単一１．２５ＭＨｚＣＤＭＡ搬送波についてのピーク対平均電力比（ＰＡＲ）対ピーキング確率を比較する異なるピークリミティングシナリオのシミュレーション結果を示す。しきい値は、平均電力より８．５ｄＢ上に設定されており、ピーキング確率は、ピークがしきい値を超える確率である。例えば、１０-4ピークキング確率は、１０，０００個のピークのうちの平均的に１つがしきい値を超えることを意味する。
【００４１】
パイロット７２は、約１１．３ｄＢにおける信号のＰＡＲが１０-4のピーキング確率において測定されたことを示す。パイロット７４は、しきい値を超えるピークがしきい値にハードリミットされ、そしてフィルタされた結果の信号に対するＰＡＲを示す。１０-4のピーキング確率において、得られた信号は、フィルタリングの後に約１．２ｄＢのピーク再成長を受けた。この実施形態において、ハードリッミティングが、４Ｘのオーバサンプリングレートで行われ、クリンアップフィルタでフィルタされた。
【００４２】
パイロット７６は、１０-4のピーキング確率におけるクリンアップフィルタリングの後に、約０．３ｄＢのピーク再成長のみを示すピークノッチングシステムの結果を示す。サンプルレートが２Ｘに減少させられる場合、性能は低下する。この理由は、ピークがサンプル間において、増大されたタイムスパンで大きくなる可能性が高いためである。２Ｘのサンプリングレートにおいて、ピークノッチングアルゴリズムは、約０．９ｄＢのピーク再成長を有し、単純なハードリミッティングの場合に近づく。
【００４３】
上述した実施形態に加えて、上述のシステムの構成部品を省略しおよび／またはこれに構成部品を追加し、および／またはこれの変形または一部分を使用する本発明の原理によるピークノッチングシステムの代替的な構成が可能である。例えば、正および負のピークのノッチング信号に対して、一実施形態は、しきい値を超える正または負のピークを調節するために、当業者により理解されるように、２個のシステム３０または少なくとも２組の上述したシステム３０の変形または部分を使用することができる。
【００４４】
信号パス３４上の信号は、いわゆる同相（Ｉ）または直交（Ｑ）デジタル信号サンプルのストリームであり得る。Ｉ信号およびＱ信号の両方の正および負のピークを調節するために、一実施形態は、当業者により理解されるように、４個のシステム３０または少なくとも４組の上述したシステム３０の変形または部分を使用することができる。また、ピークサンプルを調節されたサンプルで置き換えるためにスイッチング回路５６を使用する代わりに、調節回路は、しきい値を超える信号パス上のピークサンプルをしきい値の範囲内に、即ちピークサンプルが低減される量の関数である所望の量だけ直接的に調整することができる。
【００４５】
また、ピークノッチングシステムの実施形態は、ＣＤＭＡ１．２５ＭＨｚ搬送波のＰＡＲを低減するために使用されるものとして説明されたが、ピークノッチングシステムは、他の信号のＰＡＲを改善するために使用することができる。ピークノッチングシステムは、信号中の１つのサンプル調整即ちノッチを生成するものとして説明された。調節されたまたはノッチされたサンプルが隣接するサンプルより下に調節される場合に生じる複数のサンプルのノッチが可能である。実施形態に依存して、ピークノッチングシステムは、異なる応答を有するフィルタと共に使用され得る。
【００４６】
システムは、特定の構成部品の構成を使用するものとして説明されたが、他の同じ機能を果たす他のデバイスまたは構成が同様に使用可能である。例えば、ピークノッチングシステムは、デジタルおよび／またはアナログ構成部品を使用して、デジタルまたはアナログ信号において使用可能である。ピークノッチングシステムは、異なる特定の構成部品の構成を使用してさらに説明されたが、ピークノッチングシステムおよびその部分は、当業者に理解されるように、特定用途向け集積回路、ソフトウェアドリブン処理回路、ファームウェアまたは個別部品の他の構成において構成可能である。
【００４７】
ここに説明されたものは本発明の原理の適用の単なる例示である。当業者は、ここに説明された例示的な適用例に厳格に従うことなしに、本発明の精神および範囲から離れることなしに、本発明に対して様々な他の修正、構成および方法が成されることを容易に認識するであろう。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信システムにおいて増幅されるべき信号のピークを有効に低減するためのシステムおよび方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示的な波形のＰＡＲを低減するためのハードリミッティングプロセスの動作を示す図。
【図２】例示的な波形のピークを低減するための本発明の原理によるピークノッチングシステムの動作を示す図。
【図３】本発明の原理によるピークノッチングシステムのブロック図。
【図４】信号のＰＡＲを低減するための異なる技法の比較をグラフで示した図。
【符号の説明】
３０ ピークノッチングシステム
３４ 信号パス
３６ ピークサンプルロケーション回路
３８ 第１の遅延要素
４０ 第２の遅延要素
４２，４４，５２ 加算器
４９ しきい値検出回路
５０ しきい値
５７ マルチプレクサ
５８，６６ 遅延要素
６０ 調節サンプル回路
６２ 乗算器
７０ フィルタ 増幅器へ
Claims (2)
- 増幅されるべき信号を含む通信システムにおいて使用するための方法であって、
信号サンプルを該信号サンプルの先行サンプル及び後続サンプルと比較することによって前記信号のピークサンプルを突き止めるステップ、
しきい値と信号サンプルとの差及びオーバーサンプリングファクタに関連した量に基づいて調節量を演算し、該調節量を前記信号サンプルに適用して前記しきい値以内となる調節されたサンプルを生成するステップ、
前記信号サンプルがピークサンプルである場合でかつ前記信号サンプルが前記しきい値を超える場合に、前記信号サンプルを前記調節されたサンプルに置き換えてノッチ部分を有するノッチされた信号を生成する、置き換えステップ、及び
前記ノッチされた信号をフィルタリングして、前記ノッチ部分を除去し、前記信号に比べて低減されたピーク振幅を有するような信号を生成する、フィルタリングステップ
からなる方法。 - 増幅されるべき信号のピークを制限するためのシステムであって、該システムが、
ノッチング回路であって、
（Ａ）信号のピークサンプルを突き止めるように構成されたピークサンプルロケーティング回路であって、第２の遅延に結合された第１の遅延を有し、該第１の遅延は後のサンプルを受信しつつ信号サンプルを出力するように構成され、該第２の遅延は該信号サンプルを受信しつつ前のサンプルを出力するように構成され、前記ピークサンプルロケーティング回路が、前記信号サンプルを前記前のサンプル及び前記後のサンプルと比較することによって前記信号サンプルがピークサンプルか否かを判定するように構成されたピークサンプルロケーティング回路；
（Ｂ）前記信号サンプルがしきい値を超えるかどうかを判定し、前記信号サンプルとしきい値との差を決定るように構成されたしきい値検出回路；
（Ｃ）前記差及びオーバーサンプリングファクタに基づいて調節値を決定し、前記調整値を前記信号サンプルに適用して、前記しきい値以内となる調節されたサンプルを生成するように構成された調節回路；及び
（Ｄ）前記信号サンプルが前記しきい値を超えかつ前記ピークサンプルである場合、前記信号サンプルを前記調節されたサンプルに置き換えて、ノッチ部分を有するノッチされた信号を生成するように構成されたマルチプレクサ；を含むノッチング回路、並びに
前記ノッチされた信号をフィルタリングして前記ノッチ部分を除去し、前記増幅されるべき信号に比べて低減されたピーク振幅を有する信号を生成するように構成されたフィルタ
からなるシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/363,329 US6654427B1 (en) | 1999-07-28 | 1999-07-28 | Signal notching system for limiting signal peaks |
| US09/363329 | 1999-07-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094371A JP2001094371A (ja) | 2001-04-06 |
| JP4436545B2 true JP4436545B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=23429777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000224838A Expired - Fee Related JP4436545B2 (ja) | 1999-07-28 | 2000-07-26 | 増幅されるべき信号を含む通信システムにおいて使用するための方法および増幅されるべき信号を処理するための方法および増幅されるべき信号のピークを制限するためのシステム |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6654427B1 (ja) |
| EP (1) | EP1073196B1 (ja) |
| JP (1) | JP4436545B2 (ja) |
| KR (1) | KR100685567B1 (ja) |
| AU (1) | AU4878700A (ja) |
| CA (1) | CA2314555C (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6931053B2 (en) * | 1998-11-27 | 2005-08-16 | Nortel Networks Limited | Peak power and envelope magnitude regulators and CDMA transmitters featuring such regulators |
| EP1360760B1 (en) * | 2000-08-01 | 2005-01-12 | Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) | Amplitude limitation |
| GB0110106D0 (en) * | 2001-04-25 | 2001-06-20 | Filtronic Plc | Electrical signal preconditioning |
| JP3796204B2 (ja) * | 2002-07-31 | 2006-07-12 | 松下電器産業株式会社 | マルチキャリア送信信号のピーク抑圧方法およびピーク抑圧機能をもつマルチキャリア送信信号生成回路 |
| US7356186B2 (en) * | 2002-08-23 | 2008-04-08 | Kulas Charles J | Digital representation of audio waveforms using peak shifting to provide increased dynamic range |
| EP1396970B1 (en) * | 2002-08-30 | 2004-04-14 | Alcatel | Method for scaling signal peaks and corresponding transmitter |
| US7362819B2 (en) * | 2004-06-16 | 2008-04-22 | Lucent Technologies Inc. | Device and method for reducing peaks of a composite signal |
| FI20055012A0 (fi) * | 2005-01-07 | 2005-01-07 | Nokia Corp | Lähetyssignaalin leikkaaminen |
| EP2043316A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-01 | Lucent Technologies Inc. | A method for peak limiting of transmit power for radio transmission, a transmitter, a base station, a mobile station and a communication network therefor |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5287387A (en) | 1992-03-06 | 1994-02-15 | Motorola, Inc. | Low splatter peak-to-average signal reduction |
| CA2125468C (en) * | 1993-06-28 | 1998-04-21 | Danny Thomas Pinckley | Method of selectively reducing spectral components in a wideband radio frequency signal |
| JP2718398B2 (ja) * | 1995-06-30 | 1998-02-25 | 日本電気株式会社 | Ｃｄｍａ基地局送信装置 |
| US5727026A (en) * | 1995-11-15 | 1998-03-10 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for peak suppression using complex scaling values |
| US6166598A (en) * | 1999-07-22 | 2000-12-26 | Motorola, Inc. | Power amplifying circuit with supply adjust to control adjacent and alternate channel power |
-
1999
- 1999-07-28 US US09/363,329 patent/US6654427B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-07-17 EP EP00306070.4A patent/EP1073196B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-07-20 CA CA002314555A patent/CA2314555C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-07-24 AU AU48787/00A patent/AU4878700A/en not_active Abandoned
- 2000-07-26 JP JP2000224838A patent/JP4436545B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-07-27 KR KR1020000043392A patent/KR100685567B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1073196B1 (en) | 2013-05-22 |
| AU4878700A (en) | 2001-02-01 |
| EP1073196A3 (en) | 2006-07-19 |
| CA2314555A1 (en) | 2001-01-28 |
| US6654427B1 (en) | 2003-11-25 |
| EP1073196A2 (en) | 2001-01-31 |
| JP2001094371A (ja) | 2001-04-06 |
| KR100685567B1 (ko) | 2007-02-22 |
| CA2314555C (en) | 2003-12-02 |
| KR20010021140A (ko) | 2001-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7839951B2 (en) | Dynamic crest factor reduction system | |
| JP3990974B2 (ja) | ピークファクタ低減装置 | |
| JP4653724B2 (ja) | 信号の帯域外電力を抑圧する送信機 | |
| US7817746B2 (en) | Peak factor reduction unit and baseband signal processing device | |
| US20040076247A1 (en) | Peak-to-average power ratio modifier | |
| US20090285194A1 (en) | Efficient Peak Cancellation Method for Reducing the Peak-To-Average Power Ratio in Wideband Communication Systems | |
| US20050163248A1 (en) | Signal peak reduction circuit for non-constant envelope modulation signals | |
| US20040234006A1 (en) | Reducing peak-to-average signal power ratio | |
| EP1396970B1 (en) | Method for scaling signal peaks and corresponding transmitter | |
| EP1360760B1 (en) | Amplitude limitation | |
| CN1716933B (zh) | 一种实现cdma信号削波的方法 | |
| JP4436545B2 (ja) | 増幅されるべき信号を含む通信システムにおいて使用するための方法および増幅されるべき信号を処理するための方法および増幅されるべき信号のピークを制限するためのシステム | |
| US20200177138A1 (en) | Crest factor reduction in power amplifier circuits | |
| Väänänen et al. | Simple algorithm for peak windowing and its application in GSM, EDGE and WCDMA systems | |
| JP2003289256A (ja) | 隣接チャネル・パワーを小さくするためのトランスミッタ及びその方法 | |
| JP3702829B2 (ja) | ピークファクタ低減装置 | |
| KR20020009571A (ko) | Ｃｄｍａ 신호의 피크값을 디크레스팅하는 방법 및 장치 | |
| JP4288458B2 (ja) | 振幅制限回路及びｃｄｍａ通信装置 | |
| Vaananen et al. | Reducing the peak to average ratio of multicarrier GSM and EDGE signals | |
| EP1787387B1 (en) | A method and apparatus for pre-conditioning an electrical signal | |
| WO2001099279A1 (en) | Signal peak reduction circuit for non-constant envelope modulation signals | |
| Vankka | 18. Reducing Peak to Average Ratio of Multicarrier GSM and EDGE Signals | |
| Vankka | 17. Effect of Clipping in Wideband CDMA System and Simple Algorithm for Peak Windowing | |
| KR20040057133A (ko) | 이동 통신 시스템의 주파수 상향기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060227 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060324 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061220 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20070320 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20070326 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070529 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080326 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080626 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080701 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080926 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090218 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090618 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090708 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091104 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091109 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091202 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091228 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |