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JP4566892B2 - Apparatus and method for calculating amplitude of complex signal - Google Patents
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Description

本発明は、デジタル信号処理に関し、特に実成分と虚成分が与えられた複素信号の振幅を計算する装置に関するものである。   The present invention relates to digital signal processing, and more particularly to an apparatus for calculating the amplitude of a complex signal given real and imaginary components.

デジタル信号処理における一般的な計算であるI+jQのような複素信号の大きさ(複素信号の振幅)である(I+Q1/2を計算するアルゴリズムもしくは回路実装法として、I+Qを代用する方法(方法1)、および、αMAX+βMIN法を用いる方法(方法2)が知られている。 As an algorithm or circuit mounting method for calculating (I 2 + Q 2 ) 1/2 which is the magnitude of the complex signal (amplitude of the complex signal) such as I + jQ, which is a general calculation in digital signal processing, I 2 + Q 2 A method of substituting (method 1) and a method using the αMAX + βMIN method (method 2) are known.

(方法1)方法1を用いた回路は、計算精度が高い反面、回路規模が大きいという問題がある。つまり、方法1を用いた回路では、例えば10bitの実成分(実数成分)I,虚成分(虚数成分)Qを入力した場合、I+Qを計算するために、合計21個の加算器が必要となる。また、I+Qのbit幅は最大で(入力された複素信号のbit幅)×2+1bit必要であり、回路規模が増大する。 (Method 1) The circuit using the method 1 has high calculation accuracy but has a problem that the circuit scale is large. That is, in the circuit using Method 1, for example, when a 10-bit real component (real component) I and imaginary component (imaginary component) Q are input, a total of 21 adders are used to calculate I 2 + Q 2. Necessary. In addition, the maximum bit width of I 2 + Q 2 is required (bit width of input complex signal) × 2 + 1 bits, and the circuit scale increases.

(方法2)方法2(αMAX+βMIN法)は、デジタル信号処理において広く使用されている方法であり、非特許文献1にはこのαMAX+βMIN法を用いる複素信号振幅近似計算回路が開示されている。   (Method 2) Method 2 (αMAX + βMIN method) is a method widely used in digital signal processing, and Non-Patent Document 1 discloses a complex signal amplitude approximation calculation circuit using this αMAX + βMIN method.

図7は、αMAX+βMIN法を用いる複素信号振幅近似計算回路において、定数(α=15/16,β=15/32とした場合の回路構成を示すブロック図である。なお、αMAX+βMIN法では、定数αおよびβの値は他の値に設定されることもある
この回路127に複素信号I+jQを入力すると、まず絶対値算出部(abs)128および129で実成分Iの絶対値AIおよび虚成分Qの絶対値AQが算出される。絶対値算出部128の出力AIはレジスター133、積算部(1ビットシフト手段)131、比較部130に入力される。積算部131は入力された実成分Iの絶対値AIを1/2倍してレジスター134に出力する。
FIG. 7 is a block diagram showing a circuit configuration in the case where constants (α = 15/16, β = 15/32) in a complex signal amplitude approximation calculation circuit using the αMAX + βMIN method. In the αMAX + βMIN method, the constant α And β may be set to other values. When a complex signal I + jQ is input to this circuit 127, absolute values AI and imaginary component Q of real component I are first calculated by absolute value calculation units (abs) 128 and 129. The absolute value AQ is calculated, and the output AI of the absolute value calculation unit 128 is input to the register 133, the integration unit (1-bit shift means) 131, and the comparison unit 130. The integration unit 131 calculates the absolute value of the input real component I. The value AI is multiplied by 1/2 and output to the register 134.

絶対値算出部129の出力AQはレジスター135、積算部(1ビットシフト手段)132、比較部130に入力される。積算部132は入力された虚成分Qの絶対値AQを1/2倍してレジスター136に出力する。   The output AQ of the absolute value calculation unit 129 is input to the register 135, the integration unit (1 bit shift means) 132, and the comparison unit 130. The accumulator 132 multiplies the absolute value AQ of the input imaginary component Q by 1/2 and outputs it to the register 136.

比較部130は、実成分Iの絶対値AIと虚成分Qの絶対値AQとの大小を比較し、AI>AQであるか否かを示す信号をレジスター133,134,135,136に出力する。レジスター133はAI>AQの場合にAIを加算器(加算手段)137に出力する。レジスター134はAI≦AQの場合にAI/2を加算器137に出力する。レジスター135はAI≦AQの場合にAQ/2を加算器137に出力する。レジスター136はAI>AQの場合にAQを加算器137に出力する。   The comparison unit 130 compares the absolute value AI of the real component I with the absolute value AQ of the imaginary component Q, and outputs a signal indicating whether AI> AQ to the registers 133, 134, 135, 136. . The register 133 outputs AI to the adder (adding means) 137 when AI> AQ. The register 134 outputs AI / 2 to the adder 137 when AI ≦ AQ. The register 135 outputs AQ / 2 to the adder 137 when AI ≦ AQ. The register 136 outputs AQ to the adder 137 when AI> AQ.

したがって、加算器137は、AI>AQの場合にはAIおよびAQ/2を入力されて、AI+AQ/2を出力する。また、加算器137は、AI≦AQの場合にはAI/2およびAQを入力されて、AI/2+AQを出力する。   Therefore, adder 137 receives AI and AQ / 2 when AI> AQ, and outputs AI + AQ / 2. Adder 137 receives AI / 2 and AQ when AI ≦ AQ, and outputs AI / 2 + AQ.

加算器137の出力は、2つに分岐され、一方は加算器139に入力され、他方は積算部(4ビットシフト手段)138を介して加算器139に入力される。積算部138は、加算器137から入力されたAI+AQ/2またはAI/2+AQを1/16倍するとともに符号を反転させて加算器139に出力する。これにより、加算器139において(I+Q1/2の近似値として15/16MAX+15/32MINが算出される。 The output of the adder 137 is branched into two, one being input to the adder 139 and the other being input to the adder 139 via the integrating unit (4-bit shift means) 138. The accumulating unit 138 multiplies AI + AQ / 2 or AI / 2 + AQ input from the adder 137 by 1/16, inverts the sign, and outputs the result to the adder 139. As a result, the adder 139 calculates 15 / 16MAX + 15 / 32MIN as an approximate value of (I 2 + Q 2 ) 1/2 .

図8は、図7に示した複素信号振幅近似計算回路127の計算精度を示すグラフである。この図に示すように、平均誤差は約3.1%であり、最大誤差は6.3%である。   FIG. 8 is a graph showing the calculation accuracy of the complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 shown in FIG. As shown in this figure, the average error is about 3.1% and the maximum error is 6.3%.

図7に示したように、複素信号振幅近似計算回路127は、ビットシフト6個(絶対値算出部128,129、比較部130、積算部131,132,138),加算器2個(加算器137,139)で構成される。したがって、複素信号振幅近似計算回路127の回路規模は、I+Qを代用する方法(方法1)に比べおよそ1/10であり、bit幅は入力された複素信号のbit幅のままでよい。
Richard G. Lyons,”Understanding Digital Signal Processing (2nd Edition) “, Prentice Hall, 2004, pp.479 §13.2 HIGH-SPEED VECTOR APPROXIMATION
As shown in FIG. 7, the complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 includes six bit shifts (absolute value calculation units 128 and 129, a comparison unit 130, integration units 131, 132, and 138), and two adders (adders). 137, 139). Therefore, the circuit scale of the complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 is approximately 1/10 compared with the method (method 1) substituting I 2 + Q 2 , and the bit width may be the bit width of the input complex signal. .
Richard G. Lyons, “Understanding Digital Signal Processing (2nd Edition)”, Prentice Hall, 2004, pp.479 §13.2 HIGH-SPEED VECTOR APPROXIMATION

しかしながら、上記方法1を用いると計算精度は高いものの回路規模が大きくなり、上記方法2を用いると回路規模は小さいものの計算精度が低下するという問題がある。   However, when the method 1 is used, the calculation scale is high, but the circuit scale is large, and when the method 2 is used, the calculation precision is lowered although the circuit scale is small.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、方法1を用いた複素信号の振幅計算装置よりも回路規模が小さく、かつ、方法2を用いた複素信号の振幅計算装置よりも計算精度の高い複素信号の振幅計算装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make the circuit scale smaller than that of the complex signal amplitude calculation apparatus using the method 1 and to detect the complex signal using the method 2. An object of the present invention is to provide a complex signal amplitude calculation device with higher calculation accuracy than the amplitude calculation device.

本発明の複素信号の振幅計算装置は、上記の課題を解決するために、複素信号Cinの振幅の近似値を計算する複素信号の振幅計算装置であって、入力された複素信号Cinを、互いに異なる回転量で位相回転させたM個(Mは2以上の自然数)の複素信号C乃至CM−1を出力する位相演算手段と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて、実成分および虚成分の絶対値の大小を比較し、大きい方の成分(MAX)に定数αを乗じたものと、小さい方の成分(MIN)に定数βを乗じたものとを加算した振幅近似値(α×MAX+β×MIN)を算出する演算処理手段と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値の平均値を算出する平均値計算手段とを備えていることを特徴としている。なお、上記互いに異なる回転量で位相回転させたM個の複素信号の中には、回転量0°で位相回転させた複素信号、すなわち位相回転を行わない複素信号が含まれていてもよい。 Amplitude calculation apparatus of the complex signal of the present invention, in order to solve the above problems, an amplitude calculation apparatus of the complex signal for calculating the amplitude approximation of the complex signal C in, a complex signal C in input a phase calculating means (the M to 2 or greater natural number) M pieces obtained by the phase rotation outputs a complex signal C 0 to C M-1 at different rotation amounts from each other, the complex signal C 0 to C M-1, respectively , The absolute values of the real and imaginary components were compared, and the larger component (MAX) multiplied by a constant α and the smaller component (MIN) multiplied by a constant β were added. Arithmetic processing means for calculating an approximate amplitude value (α × MAX + β × MIN), and average value calculating means for calculating an average value of the approximate amplitude values calculated for each of the complex signals C 0 to C M−1. It is characterized by having. Note that the M complex signals whose phases are rotated by different rotation amounts may include complex signals whose phases are rotated by 0 °, that is, complex signals that are not subjected to phase rotation.

また、本発明の複素信号の振幅計算方法は、上記の課題を解決するために、複素信号Cinの振幅の近似値を計算する複素信号の振幅計算方法であって、入力された複素信号Cinを、互いに異なる回転量で位相回転させたM個(Mは2以上の自然数)の複素信号C乃至CM−1を出力する位相演算工程と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて、実成分および虚成分の絶対値の大小を比較し、大きい方の成分に定数αを乗じたものと、小さい方の成分に定数βを乗じたものとを加算した振幅近似値を算出する演算処理工程と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値の平均値を算出する平均値計算工程と、を含むことを特徴としている。 The complex signal amplitude calculation method of the present invention is a complex signal amplitude calculation method for calculating an approximate value of the amplitude of the complex signal C in in order to solve the above-described problem. a phase calculation step of outputting M (M is a natural number of 2 or more) complex signals C 0 to C M−1 in which in is phase-rotated by different rotation amounts; and the complex signals C 0 to C M−1. For each of the above, compare the magnitudes of the absolute values of the real and imaginary components, and approximate the amplitude by adding the larger component multiplied by the constant α and the smaller component multiplied by the constant β. An arithmetic processing step for calculating, and an average value calculating step for calculating an average value of the approximate amplitude values calculated for each of the complex signals C 0 to C M−1 .

従来のように、位相回転を行わずに入力された複素信号Cinの振幅近似値をα×MAX+β×MIN法で算出する構成では、Cin=Iin+jQin=cosθ+jsinθとしたときに、0°,45°,90°付近において理想値よりも小さい値となり、逆に、22.5°,67.5°付近において理想値よりも大きい値とっていた。 In the conventional configuration in which the approximate amplitude value of the complex signal C in inputted without phase rotation is calculated by the α × MAX + β × MIN method, when C in = I in + jQ in = cos θ + j sin θ, 0 The values were smaller than the ideal values in the vicinity of °, 45 °, and 90 °, and conversely, the values were larger than the ideal values in the vicinity of 22.5 ° and 67.5 °.

これに対して、上記の振幅計算装置および振幅計算方法によれば、入力された複素信号Cinを互いに異なる回転量で位相回転させたM個の複素信号の振幅近似値をそれぞれ算出し、それらを平均化する。これにより、理想値よりも小さい値と理想値よりも大きい値とが互いに打ち消し合うようにできるので、計算精度を向上させるとともに、複素信号の振幅近似値の揺らぎを抑制できる。また、従来の構成に加えて、位相演算手段および平均値計算手段を設けるだけでよいので、回路規模が大幅に増大することもない。 On the other hand, according to the amplitude calculation apparatus and the amplitude calculation method described above, amplitude approximation values of M complex signals obtained by rotating the phase of the input complex signal C in by different rotation amounts are calculated. Is averaged. As a result, a value smaller than the ideal value and a value larger than the ideal value can cancel each other, so that the calculation accuracy can be improved and the fluctuation of the approximate amplitude value of the complex signal can be suppressed. In addition to the conventional configuration, only the phase calculation means and the average value calculation means need be provided, so that the circuit scale does not increase significantly.

例えば、上記位相演算手段は、入力された複素信号Cinを、kを0からM−1までの各整数としたときにθ=kπ/(2M)で表される回転量θ乃至θM−1だけ位相回転させたM個の複素信号C乃至CM−1を出力する構成としてもよい。 For example, the phase calculating means is configured such that the rotation amount θ 0 to θ represented by θ k = kπ / (2M) when k is an integer from 0 to M−1 for the input complex signal C in. M-1 only M complex signal C 0 through may output a C M-1 obtained by phase rotation.

上記の構成によれば、上記M個の複素信号の振幅近似値における、理想値よりも小さい値と理想値よりも大きい値とを、より好適に打ち消し合わせることができる。したがって、計算精度をより向上させることができ、かつ、複素信号の振幅近似値の揺らぎをより好適に抑制できる。   According to said structure, the value smaller than an ideal value and the value larger than an ideal value in the amplitude approximate value of said M complex signal can be negated more suitably. Therefore, the calculation accuracy can be further improved, and fluctuation of the amplitude approximate value of the complex signal can be more suitably suppressed.

また、上記位相演算手段は、M個の位相回転手段を備え、各位相回転手段によって、入力された複素信号Cinをそれぞれ異なる回転量だけ位相回転させることで、上記M個の複素信号C乃至CM−1を算出する構成であってもよい。 Further, the phase calculation means includes M phase rotation means, and the M complex signals C 0 are rotated by phase rotation of the input complex signal C in by different rotation amounts by the phase rotation means. Thru | or the structure which calculates CM-1 may be sufficient.

位相回転後の複素信号は、回転量をθとすると、   The complex signal after phase rotation has a rotation amount of θ,

Figure 0004566892
Figure 0004566892

を計算することで求められる。また、これらの乗算はビットシフト加算で実現することができる。したがって、各位相回転手段は小さい回路規模で実現できる。つまり、上記の構成によれば、回路規模を大幅に増大させることなく、計算精度を向上させるとともに、複素信号の振幅近似値の揺らぎを抑制できる。 Is obtained by calculating. These multiplications can be realized by bit shift addition. Therefore, each phase rotation means can be realized with a small circuit scale. That is, according to the above configuration, the calculation accuracy can be improved and the fluctuation of the approximate amplitude value of the complex signal can be suppressed without significantly increasing the circuit scale.

また、上記位相演算手段は、位相回転の回転量を変化させることのできる位相回転手段からなり、入力された複素信号Cinを位相回転させるときの回転量を順次変化させることで、上記M個の複素信号C乃至CM−1を順次算出して出力する構成としてもよい。 In addition, the phase calculation means includes phase rotation means capable of changing the rotation amount of the phase rotation, and sequentially changes the rotation amount when the input complex signal C in is rotated in phase. The complex signals C 0 to C M−1 may be sequentially calculated and output.

上記の構成によれば、回転量を可変できる位相回転手段を備えることで、計算精度を低下させることなく、各回転量ごとに位相回転手段を設ける場合よりも位相回転手段の数を少なくでき、回路規模を小さくできる。   According to the above configuration, by providing the phase rotation means capable of varying the rotation amount, the number of phase rotation means can be reduced as compared with the case where the phase rotation means is provided for each rotation amount without reducing the calculation accuracy. The circuit scale can be reduced.

また、上記の構成において、上記位相回転手段と同数の上記演算処理手段と、上記演算処理手段が上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値を記憶する記憶手段とを備え、上記演算手段は、上記位相回転手段から順次入力される複素信号C乃至CM−1について、それぞれの上記振幅近似値を順次算出して上記記憶手段に順次記憶させる構成としてもよい。 In the above configuration, the same number of arithmetic processing means as the number of phase rotation means, and storage means for storing the approximate amplitude values calculated by the arithmetic processing means for each of the complex signals C 0 to C M−1. The calculation means may be configured to sequentially calculate the amplitude approximation values of the complex signals C 0 to C M−1 sequentially input from the phase rotation means and sequentially store them in the storage means. .

上記の構成によれば、演算処理手段を位相回転手段と同数備えるだけでよいので、計算精度を低下させることなく、振幅計算装置の回路規模をより小さくできる。   According to the above configuration, it is only necessary to provide the same number of arithmetic processing means as the number of phase rotation means, so that the circuit scale of the amplitude calculation apparatus can be further reduced without reducing the calculation accuracy.

また、上記平均値計算手段の算出した平均値に定数γを乗じる強度変換手段を備え、上記平均値に定数γを乗じた値を入力された複素信号Cinの振幅として算出する構成としてもよい。 Further, there may be provided an intensity conversion means for multiplying the average value calculated by the average value calculation means by a constant γ, and a value obtained by multiplying the average value by the constant γ is calculated as the amplitude of the input complex signal C in. .

上記の構成によれば、強度変換手段によって上記平均値に定数γを乗じることにより、複素信号の振幅の算出結果を理想値に近づけることができる。したがって、複素信号の振幅の計算精度をさらに向上させることができる。ここで、上記の定数γの値は特に限定されるものではなく、例えば誤差を最小にできるように適宜設定すればよい。   According to said structure, the calculation result of the amplitude of a complex signal can be brought close to an ideal value by multiplying the average value by the constant γ by the intensity conversion means. Therefore, the calculation accuracy of the amplitude of the complex signal can be further improved. Here, the value of the constant γ is not particularly limited, and may be set as appropriate so as to minimize the error, for example.

また、上記定数αの値が15/16であり、上記定数βの値が15/32であってもよい。定数α,βをこのように設定することにより、複素信号の振幅を精度よく計算できる。   Further, the value of the constant α may be 15/16, and the value of the constant β may be 15/32. By setting the constants α and β in this way, the amplitude of the complex signal can be calculated with high accuracy.

また、上記定数αおよびβが、α=2×βの関係であってもよい。定数αおよび定数βをα=2βの関係を満たすように設定することにより、演算処理手段において定数α,βが共に任意である場合よりも回路規模を小さくすることが可能である。   Further, the constants α and β may have a relationship of α = 2 × β. By setting the constant α and the constant β so as to satisfy the relationship of α = 2β, the circuit scale can be made smaller than that in the case where the constants α and β are both arbitrary in the arithmetic processing means.

この場合、例えば、上記定数αの値が1であってもよい。定数α=1である場合、定数βの値は1/2になる。1/2の乗算は1ビットシフトで実現できるので、回路規模をより小さくすることができる。   In this case, for example, the value of the constant α may be 1. When the constant α = 1, the value of the constant β is ½. Since 1/2 multiplication can be realized by 1-bit shift, the circuit scale can be further reduced.

あるいは、上記定数αの値が2であってもよい。この場合にも、2の乗算は1ビットシフトで実現できるので、回路規模を小さくすることができる。   Alternatively, the value of the constant α may be 2. Also in this case, the multiplication of 2 can be realized by 1-bit shift, so that the circuit scale can be reduced.

また、上記Mの値が3であってもよい。上記の構成によれば、振幅近似値の揺らぎをM=2の場合の1/4倍以下に小さくできる。また、平均値の算出に用いる振幅近似値を3つ算出するだけでよいので、位相演算手段における計算は容易であり、回路規模の増大を最小限に抑えることができる。   The value of M may be 3. According to said structure, the fluctuation | variation of an amplitude approximate value can be made into 1/4 times or less of the case where M = 2. Further, since only three amplitude approximate values used for calculating the average value need be calculated, the calculation in the phase calculating means is easy, and the increase in circuit scale can be minimized.

以上のように、本発明の振幅計算装置は、入力された複素信号Cinを、互いに異なる回転量で位相回転させたM個(Mは2以上の自然数)の複素信号C乃至CM−1を出力する位相演算手段と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて、実成分および虚成分の絶対値の大小を比較し、大きい方の成分に定数αを乗じたものと、小さい方の成分に定数βを乗じたものとを加算した振幅近似値を算出する演算処理手段と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値の平均値を算出する平均値計算手段とを備えている。 As described above, the amplitude calculation apparatus according to the present invention has M (M is a natural number of 2 or more) complex signals C 0 to C M− obtained by rotating the phase of the input complex signal C in by different rotation amounts. For each of the phase calculation means for outputting 1 and the complex signals C 0 to C M−1 , the absolute values of the real and imaginary components are compared, and the larger component is multiplied by a constant α, An arithmetic processing unit that calculates an approximate amplitude value obtained by adding a smaller component multiplied by a constant β, and an average value of the approximate amplitude values calculated for each of the complex signals C 0 to C M−1. Average value calculating means.

また、本発明の複素信号の振幅計算方法は、入力された複素信号Cinを、互いに異なる回転量で位相回転させたM個(Mは2以上の自然数)の複素信号C乃至CM−1を出力する位相演算工程と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて、実成分および虚成分の絶対値の大小を比較し、大きい方の成分に定数αを乗じたものと、小さい方の成分に定数βを乗じたものとを加算した振幅近似値を算出する演算処理工程と、上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値の平均値を算出する平均値計算工程と、を含む。 In the complex signal amplitude calculation method of the present invention, M (M is a natural number of 2 or more) complex signals C 0 to C M− obtained by rotating the phase of the input complex signal C in by different rotation amounts. For each of the phase calculation step of outputting 1 and the complex signals C 0 to C M−1 , the absolute values of the real component and the imaginary component are compared, and the larger component is multiplied by a constant α, An arithmetic processing step of calculating an approximate amplitude value obtained by adding a smaller component multiplied by a constant β, and calculating an average value of the approximate amplitude values calculated for each of the complex signals C 0 to C M−1. And an average value calculating step.

このように、入力された複素信号Cinを互いに異なる回転量で位相回転させたM個の複素信号の振幅近似値をそれぞれ算出し、それらを平均化することで、理想値よりも小さい値と理想値よりも大きい値とが互いに打ち消し合うようにできる。それゆえ、計算精度を向上させるとともに、複素信号の振幅近似値の揺らぎを抑制できる。また、従来の構成に加えて、位相演算手段および平均値計算手段を設けるだけでよいので、回路規模が大幅に増大することもない。 In this way, by calculating the amplitude approximate values of the M complex signals obtained by rotating the phase of the input complex signal C in by different rotation amounts, and averaging them, a value smaller than the ideal value is obtained. Values greater than the ideal value can cancel each other. Therefore, it is possible to improve the calculation accuracy and suppress fluctuations in the approximate amplitude value of the complex signal. In addition to the conventional configuration, only the phase calculation means and the average value calculation means need be provided, so that the circuit scale does not increase significantly.

〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる複素信号の振幅計算装置(複素信号振幅近似計算装置)100の構成を示すブロック図である。
Embodiment 1
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a complex signal amplitude calculation apparatus (complex signal amplitude approximation calculation apparatus) 100 according to the present embodiment.

この図に示すように、振幅計算装置100は、位相演算部104,線形演算部108,平均化部109を備えている。   As shown in this figure, the amplitude calculation apparatus 100 includes a phase calculation unit 104, a linear calculation unit 108, and an averaging unit 109.

位相演算部104は、位相回転部(位相回転手段)101,102,103を備えている。また、線形演算部108は、演算処理部(線形和演算処理手段)105,106,107を備えている。   The phase calculation unit 104 includes phase rotation units (phase rotation means) 101, 102, and 103. The linear operation unit 108 includes operation processing units (linear sum operation processing means) 105, 106, and 107.

振幅計算装置100に複素信号Cin=Iin+jQinを入力すると、この複素信号Cin=Iin+jQinは、位相回転部101,102,103にそれぞれ入力される。 When the amplitude calculation apparatus 100 inputs the complex signal C in = I in + jQ in, the complex signal C in = I in + jQ in are inputted to the phase rotation section 101, 102 and 103.

位相回転部(e)101は、入力されたCin=Iin+jQinをθ=0°位相回転させた複素信号C=Cin=I+jQを計算し、このCを演算処理部105に出力する。 The phase rotation unit (e 0 ) 101 calculates a complex signal C 0 = C in e 0 = I 0 + jQ 0 obtained by rotating the input C in = I in + jQ in by θ = 0 °, and this C 0 Is output to the arithmetic processing unit 105.

位相回転部(ejπ/6)102は、入力されたCin=Iin+jQinをθ=π/6=30°位相回転させた複素信号C=Cinjπ/6=I+jQを計算し、このCを演算処理部106に出力する。 The phase rotation unit (e jπ / 6 ) 102 has a complex signal C 1 = C in e jπ / 6 = I 1 + jQ obtained by rotating the input C in = I in + jQ in by θ = π / 6 = 30 °. 1 is calculated, and this C 1 is output to the arithmetic processing unit 106.

位相回転部(ejπ/3)103は、入力されたCin=Iin+jQinをθ=π/3=60°位相回転させた複素信号C=Cinjπ/3=I+jQを計算し、このCを演算処理部107に出力する。 The phase rotation unit (e jπ / 3 ) 103 is a complex signal C 2 = C in e jπ / 3 = I 2 + jQ obtained by rotating the input C in = I in + jQ in by θ = π / 3 = 60 °. 2 is calculated, and this C 2 is output to the arithmetic processing unit 107.

演算処理部105,106,107の構成は、上述した複素信号振幅近似計算回路127の構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。演算処理部105,106,107は、位相回転部101,102,103から入力された複素信号の振幅の近似値(振幅近似値)として「15/16MAX+15/32MIN」を計算する。つまり、演算処理部105は入力された複素信号Cの振幅の近似値aを計算して平均化部109に出力し、演算処理部106は入力された複素信号Cの振幅の近似値aを計算し、演算処理部107は入力された複素信号Cの振幅の近似値aを計算する。 The configuration of the arithmetic processing units 105, 106, and 107 is the same as the configuration of the complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 described above, and thus description thereof is omitted here. The arithmetic processing units 105, 106, and 107 calculate “15 / 16MAX + 15 / 32MIN” as an approximate value (amplitude approximate value) of the amplitude of the complex signal input from the phase rotation units 101, 102, and 103. That is, the arithmetic processing unit 105 calculates an approximate value a 0 of the amplitude of the complex signal C 0 which is input and outputs to the averaging unit 109, the arithmetic processing unit 106 input complex signal C 1 of the amplitude approximation of calculate the a 1, the arithmetic processing unit 107 calculates an approximate value a 2 of the complex signal C 2 which is the input amplitude.

平均化部109は、演算処理部105,106,107から入力された3個の近似値の平均値A=(a+a+a)/3を算出し、振幅計算装置100に入力された複素信号Cinの振幅計算結果として出力する。 The averaging unit 109 calculates the average value A = (a 0 + a 1 + a 2 ) / 3 of the three approximate values input from the arithmetic processing units 105, 106, and 107 and inputs the average value A to the amplitude calculation apparatus 100. The result is output as the amplitude calculation result of the complex signal C in .

図2は、振幅計算装置100にIin=cosθ,Qin=sinθを入力したとき(Cin=Iin+jQin=cosθ+jsinθを入力したとき)の計算精度(演算精度)を示すグラフである。理想値との相対誤差errは、理想値をA(θ)=(Iin +Qin 1/2、複素振幅の近似値(平均値)をA(θ)とすると、err=abs(A(θ)−A(θ))である。ここで、abs(x)はxの絶対値である。A(θ)=1であるから理想値との相対誤差errは規格化されたものと考えることができる。 FIG. 2 is a graph showing calculation accuracy (calculation accuracy) when I in = cos θ and Q in = sin θ are input to the amplitude calculation apparatus 100 (when C in = I in + jQ in = cos θ + jsin θ is input). The relative error err with respect to the ideal value is represented by err = A 0 (θ) = (I in 2 + Q in 2 ) 1/2 , and the approximate value (average value) of the complex amplitude is A a (θ). abs (A a (θ) −A 0 (θ)). Here, abs (x) is the absolute value of x. Since A 0 (θ) = 1, it can be considered that the relative error err with respect to the ideal value is normalized.

この図に示すように、振幅計算装置100によれば、図8に示した従来の複素信号振幅近似計算回路127の測定精度よりも、複素信号振幅の近似値の計算精度を向上できる。具体的には、従来の複素信号振幅近似計算回路127の算出した近似値の平均誤差は約3.1%であり、最大誤差は6.3%であったのに対して、振幅計算装置100によれば、理想値との相対誤差errの平均を1.9%,最大値を2.2%にできる。   As shown in this figure, according to the amplitude calculation apparatus 100, the calculation accuracy of the approximate value of the complex signal amplitude can be improved as compared with the measurement accuracy of the conventional complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 shown in FIG. Specifically, the average error of the approximate value calculated by the conventional complex signal amplitude approximate calculation circuit 127 is about 3.1% and the maximum error is 6.3%, whereas the amplitude calculation apparatus 100 Accordingly, the average of the relative error err with respect to the ideal value can be 1.9%, and the maximum value can be 2.2%.

ここで、振幅計算装置100によって計算精度を向上できる理由について説明する。図8に示すように、従来の複素信号振幅近似計算回路127の算出した近似値は0°,45°,90°付近において理想値よりも小さい値となり、逆に、22.5°,67.5°付近において理想値よりも大きい値となる。   Here, the reason why the calculation accuracy can be improved by the amplitude calculation apparatus 100 will be described. As shown in FIG. 8, the approximate value calculated by the conventional complex signal amplitude approximate calculation circuit 127 is smaller than the ideal value in the vicinity of 0 °, 45 °, and 90 °, and conversely, 22.5 °, 67. The value is larger than the ideal value in the vicinity of 5 °.

これに対して、振幅計算装置100では、複素信号Cin=Iin+jQinを30°および60°位相回転させたときの複素信号振幅の近似値を算出し、0°,30°,60°位相回転されたときの各近似値の平均値を算出する。これにより、理想値よりも小さい値と理想値よりも大きい値とが互いに打ち消し合うようにできる。したがって、計算精度を向上させるとともに、複素信号振幅の近似値の揺らぎを抑制できる。 On the other hand, the amplitude calculation apparatus 100 calculates an approximate value of the complex signal amplitude when the complex signal C in = I in + jQ in is rotated by 30 ° and 60 ° in phase, and 0 °, 30 °, 60 °. The average value of the approximate values when the phase is rotated is calculated. As a result, a value smaller than the ideal value and a value larger than the ideal value can cancel each other. Therefore, calculation accuracy can be improved and fluctuations in the approximate value of the complex signal amplitude can be suppressed.

なお、位相回転部102,103において必要な計算は、   In addition, the calculation required in the phase rotation units 102 and 103 is

Figure 0004566892
Figure 0004566892

Figure 0004566892
Figure 0004566892

である。
ここで、
cos(30°)=sin(60°)=√3/2=0.86602・・・
であり、
cos(60°)=sin(30°)=1/2
である。
√3/2および1/2を例えば符号付12bitの2進数で表現すると
√3/2=0.11011101101
1/2=0.10000000000
となり、これらの乗算はビットシフト加算で実現することができる。したがって、位相回転部102,103は小さい回路規模で実現できる。
It is.
here,
cos (30 °) = sin (60 °) = √3 / 2 = 0.660602...
And
cos (60 °) = sin (30 °) = 1/2
It is.
For example, √3 / 2 = 0.11011101101 when √3 / 2 and ½ are expressed by a signed 12-bit binary number, for example.
1/2 = 0.100000000
These multiplications can be realized by bit shift addition. Therefore, the phase rotation units 102 and 103 can be realized with a small circuit scale.

本実施形態では、3つの近似値(a,a,a)を算出してそれらを平均する構成、すなわち平均値の算出に用いる近似値の数(本実施形態では位相回転部および演算処理部(演算処理回路)のそれぞれの数)Mが3である場合について説明したが、これに限るものではなく、Mは2以上の自然数であればよい。 In this embodiment, three approximate values (a 0 , a 1 , a 2 ) are calculated and averaged, that is, the number of approximate values used for calculating the average value (in this embodiment, the phase rotation unit and the calculation) Although the case where the number of each processing unit (arithmetic processing circuit) M is 3 has been described, the present invention is not limited to this, and M may be a natural number of 2 or more.

図3は、近似値の誤差とMとの関係を示すグラフであり、横軸は平均値の算出に用いる近似値の数(複素信号振幅近似計算回路127の組み合わせ数)M、縦軸は複素信号振幅近似値の揺らぎをσ=max(A(θ)−A(θ))−min(A(θ)−A(θ))である。ここで、max(x)はxの最大値であり、min(x)はxの最小値である。A(θ)=1であるからσは規格化されたものと考えることができる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the error of the approximate value and M. The horizontal axis is the number of approximate values used for calculating the average value (the number of combinations of the complex signal amplitude approximate calculation circuit 127) M, and the vertical axis is the complex. The fluctuation of the approximate signal amplitude is σ = max (A a (θ) −A 0 (θ)) − min (A a (θ) −A 0 (θ)). Here, max (x) is the maximum value of x, and min (x) is the minimum value of x. Since A 0 (θ) = 1, it can be considered that σ is normalized.

この図に示すように、Mを大きくすれば複素信号振幅近似値の揺らぎσが抑制され、複素信号振幅近似計算の精度が向上することがわかる。なお、各位相回転角度は、例えばθ=kπ/(2M)とすればよい(kは0からM−1までの各整数)。ただし、回転角度はこれに限るものではなく、上記M個の近似値を平均することで、各近似値の理想値よりも小さい部分と理想値よりも大きい部分とが互いに打ち消しあい、θ=0の近似値のみを用いる場合よりも計算精度が向上するように適宜設定すればよい。 As shown in this figure, it can be seen that if M is increased, the fluctuation σ of the complex signal amplitude approximate value is suppressed, and the accuracy of the complex signal amplitude approximate calculation is improved. Each phase rotation angle may be, for example, θ k = kπ / (2M) (k is an integer from 0 to M−1). However, the rotation angle is not limited to this, and by averaging the M approximate values, a portion smaller than the ideal value and a portion larger than the ideal value of each approximate value cancel each other, and θ = 0 What is necessary is just to set suitably so that calculation accuracy may improve rather than the case where only the approximate value of is used.

また、本実施形態では、各演算処理部は、α×MAX+βMIN法を用いて複素信号の振幅の近似値を算出するものであって、α=15/16,β=15/32としているが、αおよびβの値はこれに限るものではなく、適宜変更してもよい。   In this embodiment, each arithmetic processing unit calculates an approximate value of the amplitude of the complex signal using the α × MAX + βMIN method, and α = 15/16 and β = 15/32. The values of α and β are not limited to this, and may be changed as appropriate.

例えば、α=1,β=1/2としてもよい。この場合、演算処理部105,106,107を、図4に示す演算処理部127bに置き換えればよい。つまり、上記した従来の複素信号振幅近似計算回路127において、積算部138および加算器139を省略し、加算器137の出力を近似値の算出結果として用いればよい。   For example, α = 1 and β = 1/2 may be set. In this case, the arithmetic processing units 105, 106, and 107 may be replaced with the arithmetic processing unit 127b shown in FIG. That is, in the conventional complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 described above, the accumulating unit 138 and the adder 139 may be omitted, and the output of the adder 137 may be used as the approximate value calculation result.

この場合、1/2の乗算を計算するにはビットシフトを1個用意するだけでよいので、回路規模を小さくできる。なお、α=1,β=1/2とする場合、α=15/16,β=15/32とする場合よりも理想値との相対誤差errは劣るが、複素信号振幅近似値の揺らぎσは同じである。例えば、複素ベースバンドZ=I+jQの時間変化を調べ、ピーク位置を検出する場合のように、信号形状を精度よく検出できさえすればよい場合には、複素信号振幅近似値の揺らぎσが小さければよく、理想値との相対誤差errは問題とならない。したがって、このような場合には、複素信号振幅近似値の揺らぎσを同じにでき、回路規模を小さくできるので、α=1,β=1/2とすることが好ましい。あるいは、α=2,β=1としても略同様の効果が得られる。   In this case, the circuit scale can be reduced because only one bit shift is required to calculate the multiplication of 1/2. When α = 1, β = 1/2, the relative error err from the ideal value is inferior to that when α = 15/16 and β = 15/32, but the fluctuation σ of the complex signal amplitude approximate value σ Are the same. For example, if it is only necessary to accurately detect the signal shape as in the case where the time variation of the complex baseband Z = I + jQ is detected and the peak position is detected, if the fluctuation σ of the complex signal amplitude approximation value is small, Well, the relative error err from the ideal value does not matter. Therefore, in such a case, the fluctuation σ of the complex signal amplitude approximate value can be made the same and the circuit scale can be reduced. Therefore, it is preferable to set α = 1 and β = 1/2. Alternatively, substantially the same effect can be obtained even when α = 2 and β = 1.

なお、α,βの値は上記した各数値に限るものではなく、任意に設定すればよい。例えば、積算部138の構成(ビットシフト量等)を変更したり、加算器137と加算器139との間、あるいは積算部138と加算器139との間に新たな積算部(ビットシフト等)を設けたりするなどして、α,βの値を適宜変更してもよい。   Note that the values of α and β are not limited to the above numerical values, and may be set arbitrarily. For example, the configuration (bit shift amount or the like) of the integration unit 138 is changed, or a new integration unit (bit shift or the like) is added between the adder 137 and the adder 139 or between the integration unit 138 and the adder 139. For example, the values of α and β may be changed as appropriate.

また、本実施形態では、各演算処理部105,106,107が用いるα,βの値は互いに等しいものとしているが、これに限るものではない。例えば、ある演算処理部ではα=15/16,β=15/32を用い、他の演算処理部ではα=1,β=1/2を用いるといったように、演算処理部毎にα,βの値が異なっていてもよい。このように、演算処理部毎にα,βを個別に設定することにより、特定の角度における計算精度を向上させることができる。換言すれば、特定の角度における計算精度を向上させたい場合には、該角度において各演算処理部の演算結果の平均値が理想値により近くなるように、各演算処理部におけるα,βの値を設定すればよい。   In the present embodiment, the values of α and β used by the arithmetic processing units 105, 106, and 107 are equal to each other, but the present invention is not limited to this. For example, α = 15/16 and β = 15/32 are used in a certain arithmetic processing unit, and α = 1 and β = 1/2 are used in other arithmetic processing units. The values of may be different. Thus, by setting α and β individually for each arithmetic processing unit, it is possible to improve the calculation accuracy at a specific angle. In other words, when it is desired to improve the calculation accuracy at a specific angle, the values of α and β in each calculation processing unit are set so that the average value of the calculation result of each calculation processing unit is closer to the ideal value at the angle. Should be set.

また、図5に示すように、平均化部109の後段に、平均化部109の出力Aを定数倍(γ倍)する強度変換部115を設けてもよい。例えば、振幅計算装置100においてM=3としたときの平均化部109の出力Aに定数γ=59/64を乗じて強度変換を行った結果、強度変換後の近似値γAは、理想値との相対誤差errの平均を0.3%,最大値を0.7%に低減できた。なお、定数γの値は59/64に限るものではなく、理想値との相対誤差errを小さくできるように適宜変更してもよい。   Further, as shown in FIG. 5, an intensity conversion unit 115 that multiplies the output A of the averaging unit 109 by a constant (γ times) may be provided after the averaging unit 109. For example, as a result of performing the intensity conversion by multiplying the output A of the averaging unit 109 when M = 3 in the amplitude calculation apparatus 100 by a constant γ = 59/64, the approximate value γA after the intensity conversion is an ideal value. The average relative error err was reduced to 0.3% and the maximum value to 0.7%. Note that the value of the constant γ is not limited to 59/64, and may be changed as appropriate so that the relative error err with respect to the ideal value can be reduced.

〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1に示した部材と同様の機能を奏する部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

実施形態1では、3つの近似値を算出するために、位相回転部および演算処理部をそれぞれ3個ずつ備えていた。これに対して、本実施形態では位相回転量(位相回転角)を可変できる位相回転部を1つだけ備えることで、回路規模をさらに縮小した構成について説明する。   In the first embodiment, three phase rotation units and three arithmetic processing units are provided in order to calculate three approximate values. In contrast, in the present embodiment, a configuration in which the circuit scale is further reduced by providing only one phase rotation unit that can vary the amount of phase rotation (phase rotation angle) will be described.

図6は、本実施形態にかかる振幅計算装置(複素信号振幅近似計算装置)110の構成を示すブロック図である。この図に示すように、振幅計算装置110は、位相回転部111,演算処理部(線形和演算処理部)112,記憶部113,平均化部114を備えている。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an amplitude calculation apparatus (complex signal amplitude approximate calculation apparatus) 110 according to the present embodiment. As shown in this figure, the amplitude calculation device 110 includes a phase rotation unit 111, a calculation processing unit (linear sum calculation processing unit) 112, a storage unit 113, and an averaging unit 114.

位相回転部111は、入力された複素信号Cin=Iin+jQinを位相回転させて演算処理部112に出力するものである。なお、位相回転部111は、位相回転量を変更できるようになっている。 The phase rotation unit 111 rotates the phase of the input complex signal C in = I in + jQ in and outputs it to the arithmetic processing unit 112. The phase rotation unit 111 can change the amount of phase rotation.

演算処理部112の構成は、上述した複素信号振幅近似計算回路127の構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。演算処理部112は、入力された複素信号の振幅の近似値として「15/16MAX+15/32MIN」を計算し、記憶部113に出力する。   Since the configuration of the arithmetic processing unit 112 is the same as the configuration of the complex signal amplitude approximation calculation circuit 127 described above, description thereof is omitted here. The arithmetic processing unit 112 calculates “15 / 16MAX + 15 / 32MIN” as an approximate value of the amplitude of the input complex signal and outputs it to the storage unit 113.

記憶部113は、演算処理部112から順次入力されてくる近似値を記憶するものであり、例えばRAMやフリップフロップなどで構成される。   The storage unit 113 stores approximate values that are sequentially input from the arithmetic processing unit 112, and includes, for example, a RAM or a flip-flop.

平均化部114は、記憶部113から入力される各近似値の平均値を算出して出力するものである。   The averaging unit 114 calculates and outputs the average value of each approximate value input from the storage unit 113.

振幅計算装置110に複素信号Cin=Iin+jQinを入力すると、この複素信号Cin=Iin+jQinは、位相回転部111に入力される。 When the amplitude calculation unit 110 inputs the complex signal C in = I in + jQ in, the complex signal C in = I in + jQ in is input to the phase rotation section 111.

位相回転部(ejθ)111は、まず、入力されたCin=Iin+jQinをθ=0°位相回転させた複素信号C=Cin=I+jQを計算し、このCを演算処理部112に出力する。演算処理部112は、入力された複素信号の振幅の近似値として「15/16MAX+15/32MIN」を計算する。つまり、演算処理部112は位相回転部111から入力された複素信号Cの振幅の近似値aを計算して記憶部113に出力する。記憶部113は演算処理部112から入力された近似値aを記憶する。 The phase rotation unit (e ) 111 first calculates a complex signal C 0 = C in e 0 = I 0 + jQ 0 obtained by rotating the input C in = I in + jQ in by θ = 0 °. C 0 is output to the arithmetic processing unit 112. The arithmetic processing unit 112 calculates “15 / 16MAX + 15 / 32MIN” as an approximate value of the amplitude of the input complex signal. That is, the arithmetic processing unit 112 calculates the approximate value a 0 of the amplitude of the complex signal C 0 input from the phase rotation unit 111 and outputs it to the storage unit 113. The storage unit 113 stores the approximate value a 0 input from the arithmetic processing unit 112.

次に、位相回転部(ejθ)111は、Cin=Iin+jQinをθ=π/6=30°位相回転させた複素信号C=Cinjπ/6=I+jQを計算し、このCを演算処理部112に出力する。演算処理部112は位相回転部111から入力された複素信号Cの振幅の近似値aを計算して記憶部113に出力する。記憶部113は演算処理部112から入力された近似値aを記憶する。 Next, the phase rotation unit (e ) 111 sets C in = I in + jQ in a complex signal C 1 = C in e jπ / 6 = I 1 + jQ 1 obtained by rotating the phase by θ = π / 6 = 30 °. It computes, and outputs the C 1 to the processing unit 112. The arithmetic processing unit 112 calculates an approximate value a 1 of the amplitude of the complex signal C 1 input from the phase rotation unit 111 and outputs it to the storage unit 113. The storage unit 113 stores the approximate value a 1 input from the arithmetic processing unit 112.

さらに、位相回転部(ejθ)111は、Cin=Iin+jQinをθ=π/3=60°位相回転させた複素信号C=Cinjπ/3=I+jQを計算し、このCを演算処理部112に出力する。演算処理部112は位相回転部111から入力された複素信号Cの振幅の近似値aを計算して記憶部113に出力する。記憶部113は演算処理部112から入力された近似値aを記憶する。 Furthermore, the phase rotation unit (e ) 111 calculates a complex signal C 2 = C in e jπ / 3 = I 2 + jQ 2 obtained by rotating C in = I in + jQ in by θ = π / 3 = 60 °. Then, this C 2 is output to the arithmetic processing unit 112. The arithmetic processing unit 112 calculates an approximate value a 2 of the amplitude of the complex signal C 2 input from the phase rotation unit 111 and outputs it to the storage unit 113. The storage unit 113 stores the approximate value a 2 input from the arithmetic processing unit 112.

その後、記憶部113は、上記のように記憶した近似値a,a,aを平均値算出部114に出力する。平均値算出部114は、近似値a,a,aを入力されると、それらの平均値A=(a+a+a)/3を算出し、振幅計算装置100に入力された複素信号Cinの振幅計算結果として出力する。 Thereafter, the storage unit 113 outputs the approximate values a 0 , a 1 , and a 2 stored as described above to the average value calculation unit 114. When the approximate values a 0 , a 1 , and a 2 are input, the average value calculation unit 114 calculates the average value A = (a 0 + a 1 + a 2 ) / 3 and is input to the amplitude calculation apparatus 100. And output as an amplitude calculation result of the complex signal C in .

これにより、本実施形態にかかる振幅計算装置110は、実施形態1にかかる振幅計算装置100と略同様の効果を奏する。しかも、位相回転部,演算処理部の数を振幅計算装置100よりも削減し、回路規模を振幅計算装置100よりも小さくできる。   Thereby, the amplitude calculation apparatus 110 according to the present embodiment has substantially the same effect as the amplitude calculation apparatus 100 according to the first embodiment. In addition, the number of phase rotation units and arithmetic processing units can be reduced as compared with the amplitude calculation device 100, and the circuit scale can be made smaller than that of the amplitude calculation device 100.

なお、本実施形態にかかる振幅計算装置110は、演算処理部を1つのみ(演算処理部112)備えているが、これに限るものではない。例えば、演算処理部112に代えて実施形態1に示した演算処理部105〜107を備え、位相回転部111の出力Cを演算処理部105に入力し、Cを演算処理部106に入力し、Cを演算処理部107に入力するようにしてもよい。また、この場合、記憶部113に代えて、演算処理部105〜107と平均化部114との間にバッファ手段を備え、演算処理部105〜107の出力する近似値a,a,aが平均化部114に入力さえるタイミングを調整するようにしてもよい。 In addition, although the amplitude calculation apparatus 110 concerning this embodiment is provided with only one arithmetic processing part (arithmetic processing part 112), it is not restricted to this. For example, instead of the arithmetic processing unit 112, the arithmetic processing units 105 to 107 shown in the first embodiment are provided, the output C 0 of the phase rotation unit 111 is input to the arithmetic processing unit 105, and C 1 is input to the arithmetic processing unit 106. Then, C 2 may be input to the arithmetic processing unit 107. In this case, instead of the storage unit 113, a buffer unit is provided between the arithmetic processing units 105 to 107 and the averaging unit 114, and approximate values a 0 , a 1 , a output from the arithmetic processing units 105 to 107 are provided. The timing at which 2 is input to the averaging unit 114 may be adjusted.

また、本実施形態では、回転量を可変できる位相回転部111を1つのみ備えているが、これに限らず、回転量可変の位相回転部をさらに備えてもよい。あるいは、回転量一定の位相回転部と回転量可変の位相回転部とを組み合わせて用いてもよい。   Further, in the present embodiment, only one phase rotation unit 111 that can change the rotation amount is provided, but the present invention is not limited to this, and a phase rotation unit that can change the rotation amount may be further provided. Alternatively, a phase rotation unit having a constant rotation amount and a phase rotation unit having a variable rotation amount may be used in combination.

また、本実施形態にかかる振幅計算装置110は、実施形態1と同様、平均値の算出に用いる近似値の数Mは3に限るものではなく、2以上の自然数であればよい。また、演算処理部112において用いるα×MAX+βMIN法の定数α,βは、α=15/16,β=15/32に限るものではなく、適宜変更してもよい。また、平均化部109の後段に強度変換部115を設けてもよい。   In the amplitude calculation apparatus 110 according to the present embodiment, the number M of approximate values used for calculating the average value is not limited to 3 as in the first embodiment, and may be a natural number of 2 or more. The constants α and β of the α × MAX + βMIN method used in the arithmetic processing unit 112 are not limited to α = 15/16 and β = 15/32, and may be changed as appropriate. Further, an intensity conversion unit 115 may be provided after the averaging unit 109.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、複素信号の振幅の近似値を計算する振幅計算装置に適用できる。   The present invention can be applied to an amplitude calculation apparatus that calculates an approximate value of the amplitude of a complex signal.

本発明の一実施形態にかかる振幅計算装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplitude calculation apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図1の振幅計算装置にI=cosθ,Q=sinθを入力したときの計算精度を示すグラフである。It is a graph showing a calculation accuracy when you enter I 0 = cosθ, Q 0 = sinθ to the amplitude computing apparatus of FIG. 図1の振幅計算装置によって算出した近似値の誤差と、平均値の算出に用いる近似値の数Mとの関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between an error of an approximate value calculated by the amplitude calculation device of FIG. 1 and the number M of approximate values used for calculating an average value. 図1の振幅計算装置に備えられる演算処理部の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the arithmetic processing part with which the amplitude calculation apparatus of FIG. 1 is equipped. 図1の振幅計算装置に付加される強度変換部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the intensity | strength conversion part added to the amplitude calculation apparatus of FIG. 本発明の他の実施形態にかかる振幅計算装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplitude calculation apparatus concerning other embodiment of this invention. αMAX+βMIN法を用いる従来の複素信号振幅近似計算回路において、定数α=15/16,β=15/32とした場合の回路構成を示すブロック図である。In the conventional complex signal amplitude approximation calculation circuit using the αMAX + βMIN method, it is a block diagram showing a circuit configuration when constant α = 15/16 and β = 15/32. 図7に示した従来の複素信号振幅近似計算回路の計算精度を示すグラフである。It is a graph which shows the calculation accuracy of the conventional complex signal amplitude approximation calculation circuit shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

100,110 振幅計算装置(複素信号の振幅計算装置)
101,102,103 位相回転部(位相回転手段)
104 位相演算部(位相演算手段)
111 位相回転部(位相回転手段、位相演算手段)
105,106,107,112 演算処理部(演算処理手段)
108 線形演算部
109,114 平均化部(平均化手段)
113,133,134,135,136 記憶部(記憶手段)
115 強度変換部(強度変換手段)
128,129 絶対値算出部(絶対値算出手段)
130 比較部(比較手段、ビットシフト手段)
131,132 積算部(積算手段、1ビットシフト手段)
137,139 加算器(加算手段)
138 積算部(積算手段、4ビットシフト手段)
100, 110 Amplitude calculation device (complex signal amplitude calculation device)
101, 102, 103 Phase rotation unit (phase rotation means)
104 Phase calculation unit (phase calculation means)
111 Phase rotation unit (phase rotation means, phase calculation means)
105, 106, 107, 112 Arithmetic processing unit (arithmetic processing means)
108 Linear operation unit 109, 114 Averaging unit (averaging means)
113, 133, 134, 135, 136 Storage unit (storage means)
115 Strength conversion unit (strength conversion means)
128,129 Absolute value calculation unit (absolute value calculation means)
130 Comparison unit (comparison means, bit shift means)
131, 132 Integration unit (integration means, 1-bit shift means)
137, 139 Adder (addition means)
138 Integration unit (integration means, 4-bit shift means)

Claims (12)

複素信号Cinの振幅の近似値を計算する複素信号の振幅計算装置であって、
入力された複素信号Cinを、互いに異なる回転量で位相回転させたM個(Mは2以上の自然数)の複素信号C乃至CM−1を出力する位相演算手段と、
上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて、実成分および虚成分の絶対値の大小を比較し、大きい方の成分に定数αを乗じたものと、小さい方の成分に定数βを乗じたものとを加算した振幅近似値を算出する演算処理手段と、
上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値の平均値を算出する平均値計算手段とを備えていることを特徴とする振幅計算装置。
A complex signal amplitude calculation device for calculating an approximate value of an amplitude of a complex signal C in , comprising:
Phase calculation means for outputting M (M is a natural number of 2 or more) complex signals C 0 to C M−1 obtained by rotating the phase of the input complex signal C in by different rotation amounts;
For each of the complex signals C 0 to C M−1 , the absolute values of the real and imaginary components are compared, and the larger component is multiplied by a constant α and the smaller component is multiplied by a constant β. An arithmetic processing means for calculating an approximate amplitude value obtained by adding together
An amplitude calculating apparatus comprising: an average value calculating means for calculating an average value of the amplitude approximate values calculated for each of the complex signals C 0 to C M−1 .
上記位相演算手段は、
入力された複素信号Cinを、kを0からM−1までの各整数としたときにθ=kπ/(2M)で表される回転量θ乃至θM−1だけ位相回転させたM個の複素信号C乃至CM−1を出力することを特徴とする請求項1に記載の振幅計算装置。
The phase calculation means is
The input complex signal C in is rotated in phase by a rotation amount θ 0 to θ M−1 represented by θ k = kπ / (2M) where k is an integer from 0 to M−1. The amplitude calculation apparatus according to claim 1, wherein M amplitude signals C 0 to C M−1 are output.
上記位相演算手段は、
M個の位相回転手段を備え、各位相回転手段によって、入力された複素信号Cinをそれぞれ異なる回転量だけ位相回転させることで、上記M個の複素信号C乃至CM−1を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の振幅計算装置。
The phase calculation means is
M phase rotation means are provided, and the M complex signals C 0 to C M-1 are calculated by rotating the phase of the input complex signal C in by a different rotation amount by each phase rotation means. The amplitude calculation apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
上記位相演算手段は、
位相回転の回転量を変化させることのできる位相回転手段からなり、入力された複素信号Cinを位相回転させるときの回転量を順次変化させることで、上記M個の複素信号C乃至CM−1を順次算出して出力することを特徴とする請求項1または2に記載の振幅計算装置。
The phase calculation means is
Consists phase rotation means capable of changing the amount of rotation of the phase rotation, by sequentially changing the amount of rotation when rotating the phase of the input complex signal C in, the M complex signal C 0 to C M The amplitude calculation apparatus according to claim 1 , wherein −1 is sequentially calculated and output.
上記位相回転手段と同数の上記演算処理手段と、上記演算処理手段が上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値を記憶する記憶手段とを備え、
上記演算手段は、上記位相回転手段から順次入力される複素信号C乃至CM−1について、それぞれの上記振幅近似値を順次算出して上記記憶手段に順次記憶させることを特徴とする請求項4に記載の振幅計算装置。
The same number of arithmetic processing means as the number of phase rotation means, and storage means for storing the approximate amplitude values calculated by the arithmetic processing means for each of the complex signals C 0 to C M−1 .
The arithmetic means sequentially calculates the amplitude approximation values of the complex signals C 0 to C M−1 sequentially input from the phase rotation means and sequentially stores them in the storage means. 4. The amplitude calculation device according to 4.
上記平均値計算手段の算出した平均値に定数γを乗じる強度変換手段を備え、上記平均値に定数γを乗じた値を入力された複素信号Cinの振幅として算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の振幅計算装置。 Intensity conversion means for multiplying the average value calculated by the average value calculation means by a constant γ, and a value obtained by multiplying the average value by a constant γ is calculated as the amplitude of the input complex signal C in. Item 6. The amplitude calculation apparatus according to any one of Items 1 to 5. 上記定数αの値が15/16であり、上記定数βの値が15/32であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の振幅計算装置。   The amplitude calculation apparatus according to claim 1, wherein the value of the constant α is 15/16, and the value of the constant β is 15/32. 上記定数αおよびβが、α=2×βの関係であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の振幅計算装置。   The amplitude calculation apparatus according to claim 1, wherein the constants α and β have a relationship of α = 2 × β. 上記定数αの値が1であることを特徴とする請求項8に記載の振幅計算装置。   9. The amplitude calculation apparatus according to claim 8, wherein the value of the constant [alpha] is 1. 上記定数αの値が2であることを特徴とする請求項8に記載の振幅計算装置。   9. The amplitude calculation apparatus according to claim 8, wherein the value of the constant [alpha] is 2. 上記Mの値が3であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の振幅計算装置。   The amplitude calculation apparatus according to claim 1, wherein the value of M is three. 複素信号Cinの振幅の近似値を計算する複素信号の振幅計算方法であって、
入力された複素信号Cinを、互いに異なる回転量で位相回転させたM個(Mは2以上の自然数)の複素信号C乃至CM−1を出力する位相演算工程と、
上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて、実成分および虚成分の絶対値の大小を比較し、大きい方の成分に定数αを乗じたものと、小さい方の成分に定数βを乗じたものとを加算した振幅近似値を算出する演算処理工程と、
上記複素信号C乃至CM−1のそれぞれについて算出した上記振幅近似値の平均値を算出する平均値計算工程と、を含むことを特徴とする振幅計算方法。
A method for calculating an amplitude of a complex signal for calculating an approximate value of the amplitude of the complex signal C in , comprising:
A phase calculation step of outputting M (M is a natural number of 2 or more) complex signals C 0 to C M−1 obtained by rotating the phase of the input complex signal C in by different rotation amounts;
For each of the complex signals C 0 to C M−1 , the absolute values of the real and imaginary components are compared, and the larger component is multiplied by a constant α and the smaller component is multiplied by a constant β. An arithmetic processing step for calculating an approximate amplitude value obtained by adding the sum,
And an average value calculating step of calculating an average value of the approximate amplitude values calculated for each of the complex signals C 0 to C M−1 .
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