(57)【要約】【課題】  多値伝送システムにおける伝送信号のピーク値を安価なＡ／Ｄ変換器により高速で精度良く検出することができるピーク検出装置を提供する。【解決手段】  Ａ／Ｄ変換器１１の出力データを、オーバーレンジ検出手段１２によりＡ／Ｄ変換器１１のレンジオーバを検出したタイミングで、Ａ／Ｄ変換器１１の出力から補間データ演算手段１３によって得られた補間データに差し替えることにより、Ａ／Ｄ変換器１１によるレンジオーバ時の変換特性の劣化を抑制する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の周波数の信号をキャリアとする振幅方向の多値を有するアナログ信号を伝送する多値伝送システムにおいて、その伝送信号のピークを検出するピーク検出装置であって、前記伝送信号を、所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力された前記デジタルデータの値が前記Ａ／Ｄ変換器のレンジを越えたことを検出する手段と、前記デジタルデータを基に、レンジオーバー時の前記伝送信号上のキャリア信号の振幅レベルが大きいことを利用して、前記レンジオーバーした時間の補間データを演算する手段と、前記レンジオーバーした時間、前記デジタルデータを前記補間データと差し替えるセレクタと、前記セレクタからの信号の振幅中心の通過タイミングを検出する手段と、検出した前記通過タイミングに基づいて、前記伝送信号のピーク値を演算して検出する手段とを備えたことを特徴とするピーク検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のピーク検出装置であって、Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータを記憶する手段を設け、ピーク値検出手段を、前記記憶したデジタルデータのうち中心通過タイミング前後のデータを基に、前記伝送信号のピーク値を演算するよう構成したことを特徴とするピーク検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のピーク検出装置であって、ピーク値検出手段によるピーク検出の前に、伝送信号の周波数成分のうちの低域側を通過させるローパスフィルタを設けたことを特徴とするピーク検出装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載のピーク検出装置であって、中心通過タイミング付近以外のＡ／Ｄ変換器の動作が不要な時間に、前記Ａ／Ｄ変換器の動作を停止する手段を設けたことを特徴とするピーク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を任意周波数のキャリアの振幅に変調した多値のアナログ信号を伝送する多値伝送システムにおいて、その伝送信号のピークを検出するピーク検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、情報を任意周波数のキャリアの振幅に変調した多値のアナログ信号を伝送信号として伝送する多値伝送システムにおいて、その伝送信号であるアナログ信号を所定周期のサンプリング信号でサンプリングして、伝送信号のピークを検出する従来のピーク検出方法について、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図６は従来のピーク検出装置の構成を示すブロック図である。図７は従来のピーク検出装置が適用される多値伝送システムにおける伝送信号の波形図である。図８は従来のピーク検出装置が適用される多値伝送システムにおける伝送信号のスペクトルを示す波形図である。図９は従来のピーク検出装置におけるＡ／Ｄ変換器の変換特性の説明図である。図１０は従来のピーク検出装置におけるＡ／Ｄ変換器の出力信号の波形図である。図１１は従来のピーク検出装置におけるＡ／Ｄ変換器の出力信号のレンジオーバ時の波形図である。
【０００４】
図７において、Ｓ（ｔ）は多値伝送システムにおけるアナログ形態の伝送信号、Ｖｓ（２）、Ｖｓ（１）、Ｖｓ（０）、Ｖｓ（−１）、Ｖｓ（−２）はそれぞれ閾値電圧であり、伝送信号Ｓ（ｔ）は、図７に示すように、各閾値電圧に対して、ピーク電圧Ｄ（ａ）、Ｄ（ａ＋１）、Ｄ（ａ＋２）、・・・を有し、これらピーク電圧と各閾値電圧との関係において情報をもつ。この波形は、図８のスペクトルで示され、キャリア信号８１に変調された情報を有する成分８２を含んでいる。
【０００５】
このようなアナログ信号を用いた多値伝送を行う装置では、図６に示すように、アナログ信号Ｓ（ｔ）に対して、Ａ／Ｄ変換器１によって、一定のサンプリング周期でサンプリングしたデジタルデータから、ゼロクロス検出手段２で検出したゼロクロスのタイミングを基に、ピーク値検出手段３によりピーク値Ｐを検出して出力している。
【０００６】
しかし、Ａ／Ｄ変換器１によるアナログ信号Ｓ（ｔ）に対するＡ／Ｄ変換時のサンプリングは、アナログ信号Ｓ（ｔ）のレベル変化とは無関係で一定周期で行われるので、アナログ信号Ｓ（ｔ）のレベルがピークに達したタイミングに行われるとは限らない。
【０００７】
このため、アナログ信号Ｓ（ｔ）のレベルを正確に検出するために、アナログ信号Ｓ（ｔ）に対するＡ／Ｄ変換器１のサンプリング周波数を、アナログ信号Ｓ（ｔ）の周波数に対して十分に高くしてサンプリングデータ数を多くし、アナログ信号Ｓ（ｔ）のピーク点にできるだけ近いデータを見つけるようにしている。
【０００８】
一方、目標とする検出精度から、Ａ／Ｄ変換器１の変換精度が決定されるが、Ａ／Ｄ変換器１の変換精度は、図９に示すように、Ａ／Ｄ変換器１のダイナミックレンジに対する入力アナログ信号Ｓ（ｔ）の振幅の比率に依存する。入力アナログ信号Ｓ（ｔ）の振幅がＡ／Ｄ変換器１のダイナミックレンジを越えると、本来図１０の波形１０１、１０２のように変換されるべきデータが、図１１の波形１１１、１１２のように激しく歪んでしまう。
【０００９】
これに対し、Ａ／Ｄ変換器１において、そのデジタル出力を処理する方法（例えば、特許文献１を参照）によれば、Ａ／Ｄ変換器１のサンプリング周波数を十分に高くしなくても高い変換精度を得ることができる。
【特許文献１】特開平１０−１６０５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記のような従来のピーク検出方法では、Ａ／Ｄ変換器１のダイナミックレンジと入力信号の振幅比率による検出精度の劣化の問題は解決されていない。
これに対し、ダイナミックレンジに対するアナログ信号の信号振幅比率を一定に保つ手段として、Ａ／Ｄ変換器１の前段にオートマチックゲインコントロール回路（ＡＧＣ）を備える場合もあるが、回路が増大する他、ＡＧＣによる信号の劣化およびＡＧＣを制御するための手段が必要となる。
【００１１】
このような制御手段を設けることなく、ピーク検出装置として目標の性能を満足するには、Ａ／Ｄ変換器１に要求される性能として、高いサンプリング周波数の他に、入力されるアナログ信号の信号振幅が最大時でもＡ／Ｄ変換器１のダイナミックレンジを越えず、アナログ信号の信号振幅が最小時にも目標とする変換精度を十分に満足するような高い変換精度を有することである。
【００１２】
以上のように、多値伝送システムにおける伝送信号波形のピーク検出において、動作が高速でありかつ高い検出精度を得るためには、回路構成が非常に複雑化しかつ極めて高価なＡ／Ｄ変換器が必要となり、回路規模が大きくなるとともにコストも大幅に上昇するという問題点を有していた。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、多値伝送システムにおいて、Ａ／Ｄ変換器として複雑で高価な回路を必要とせず、小規模で安価な回路構成で、高速動作により高い周波数の伝送信号に対しても、その波形のピークを精度良く検出することができ、高精度なピーク検出機能を実現することができるピーク検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１記載のピーク検出装置は、任意の周波数の信号をキャリアとする振幅方向の多値を有するアナログ信号を伝送する多値伝送システムにおいて、その伝送信号のピークを検出するピーク検出装置であって、前記伝送信号を、所定周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力された前記デジタルデータの値が前記Ａ／Ｄ変換器のレンジを越えたことを検出する手段と、前記デジタルデータを基に、レンジオーバー時の前記伝送信号上のキャリア信号の振幅レベルが大きいことを利用して、前記レンジオーバーした時間の補間データを演算する手段と、前記レンジオーバーした時間、前記デジタルデータを前記補間データと差し替えるセレクタと、前記セレクタからの信号の振幅中心の通過タイミングを検出する手段と、検出した前記通過タイミングに基づいて、前記伝送信号のピーク値を演算して検出する手段とを備えた構成としたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２記載のピーク検出装置は、請求項１記載のピーク検出装置であって、Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータを記憶する手段を設け、ピーク値検出手段を、前記記憶したデジタルデータのうち中心通過タイミング前後のデータを基に、前記伝送信号のピーク値を演算するよう構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３記載のピーク検出装置は、請求項１または請求項２記載のピーク検出装置であって、ピーク値検出手段によるピーク検出の前に、伝送信号の周波数成分のうちの低域側を通過させるローパスフィルタを設けた構成としたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４記載のピーク検出装置は、請求項１または請求項２記載のピーク検出装置であって、中心通過タイミング付近以外のＡ／Ｄ変換器の動作が不要な時間に、前記Ａ／Ｄ変換器の動作を停止する手段を設けた構成としたことを特徴とする。
【００１８】
以上により、多値伝送システムにおける伝送信号に対して、Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータがレンジオーバーした場合は、その期間のデジタルデータを、演算した補間データに差し替えることにより、伝送信号のピーク値を求めるため、伝送信号の振幅がＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを越えた場合でも急激に特性が劣化することなく、かつ伝送信号の振幅が必ずしもＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ以内である必要がなく、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを有効に使用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によれば、多値伝送システムにおける伝送信号に対して、Ａ／Ｄ変換器からのデジタルデータがレンジオーバーした場合は、その期間のデジタルデータを、演算した補間データに差し替えることにより、伝送信号のピーク値を求めるため、伝送信号の振幅がＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを越えた場合でも急激に特性が劣化することなく、かつ伝送信号の振幅が必ずしもＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジ以内である必要がなく、Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを有効に使用することができる。
【００２０】
そのため、多値伝送システムにおいて、Ａ／Ｄ変換器として複雑で高価な回路を必要とせず、小規模で安価な回路構成で、高速動作により高い周波数の伝送信号に対しても、その波形のピークを精度良く検出することができ、高精度なピーク検出機能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を示すピーク検出装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のピーク検出装置を説明する。
【００２２】
図１は本実施の形態１のピーク検出装置の構成例１を示すブロック図である。このピーク検出装置１０は、任意の周波数の信号をキャリアとする振幅方向の多値を伝送信号として伝送する多値伝送システムに設けられ、入力端子にこのシステムの伝送信号であるアナログ信号Ｓ（ｔ）が入力され、出力端子からアナログ信号Ｓ（ｔ）のピーク値Ｐに相当するデータが出力される。
【００２３】
このピーク検出装置１０において、Ａ／Ｄ変換器１１は、アナログ信号Ｓ（ｔ）を、所定周波数ｆｓのサンプリング信号による所定周期Ｔｓ毎のタイミングでサンプリングして、デジタルデータに変換する。オーバーレンジ検出手段１２は、Ａ／Ｄ変換器１１により変換されたデジタル信号が、Ａ／Ｄ変換器１１の出力範囲の最大値または最小値となったこと（つまりオーバーレンジ）を、検出可能な比較器（図示せず）で構成される。
【００２４】
補間データ演算手段１３は、オーバーレンジ検出手段１２によりオーバーレンジが検出された時間と、その検出直前で２サンプリング周期前のデータを用いて、オーバーレンジが検出された時間中の歪波形を補間するデータを算出する。この演算をＲＯＭテーブルで実現する場合のデータ例を図１２に示す。またこの場合の補間データの例を、図１１の点６１、６２、６３、６４に示す。
セレクタ１４は、Ａ／Ｄ変換器１１の出力データのうち、オーバーレンジ検出手段１２によって検出されたオーバーレンジの時間中に得られたデジタルデータを、補間データ演算手段１３で得られた補間データと入れ替える。ゼロクロス検出手段１５は、バンドパスフィルタ等により変換されたデジタルデータの信号振幅の中心通過タイミングを検出する。ピーク値検出手段１６は、ゼロクロス検出手段１５により検出された信号振幅の中心通過タイミングをもとに、伝送信号であるアナログ信号Ｓ（ｔ）のピーク値Ｐを検出し出力する。
【００２５】
次に、図２のピーク検出装置２０について説明する。
このピーク検出装置２０は、図２に示すように、上記のピーク検出装置１０にローパスフィルタ２７を追加したものである。
【００２６】
以上の構成により、補間データ演算手段２３の精度によっては、Ａ／Ｄ変換器２１からの出力データ列と補間データ演算手段２３からの補間データ列とが不連続になる場合があるが、その場合にも、ローパスフィルタ２７により不要な周波数成分を除去することにより、データ列の不連続状態が改善され、ピーク検出精度を向上することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２のピーク検出装置を説明する。
【００２７】
図３は本実施の形態２のピーク検出装置の構成例１を示すブロック図である。このピーク検出装置３０は、任意の周波数の信号をキャリアとする振幅方向の多値を伝送信号として伝送する多値伝送システムに設けられ、入力端子にこのシステムの伝送信号であるアナログ信号Ｓ（ｔ）が入力され、出力端子からアナログ信号Ｓ（ｔ）のピーク値Ｐに相当するデータが出力される。
【００２８】
このピーク検出装置３０において、Ａ／Ｄ変換器３１は、アナログ信号Ｓ（ｔ）を、所定周波数ｆｓのサンプリング信号による所定周期Ｔｓ毎のタイミングでサンプリングして、デジタルデータに変換する。ゼロクロス検出手段３２は、バンドパスフィルタ等により変換されたデジタルデータの信号振幅の中心通過タイミングを検出する。
【００２９】
ピーク値検出手段３３は、ゼロクロス検出手段３２により検出された信号振幅の中心通過タイミングと、Ａ／Ｄ変換器出力記憶手段３４に保持された通過タイミング前後のデジタルデータとに基づいて、伝送信号であるアナログ信号Ｓ（ｔ）のピーク値Ｐを演算し出力する。この場合、例えば、「ゼロクロスの値とゼロクロス次の値の差ｄＹ」と、「ゼロクロスの値と次のピーク値の差ｐＹ」は、キャリア周波数の周期を１６サンプリングするとすれば、おおよそ（式１）のような関係があり、その関係式から求めることができる。
ｐＹ＝ｄＹ＊ｓｉｎ（２π＊４／１６）／ｓｉｎ（２π＊１／１６）
＝ｄＹ＊２．６１
・・・（式１）
また、このピーク値検出手段３３は、レンジオーバー時間中での補間データの演算と同様に、図１２のＲＯＭテーブルでも実現できる。この場合、上記の（式１）のｐＹとｄＹの関係をあらかじめ計算しておき、それらｐＹとｄＹをＲＯＭ上のアドレスと格納データとして対応させＲＯＭテーブルを作成し、このＲＯＭテーブルを参照することにより、アナログ信号Ｓ（ｔ）のピーク値Ｐを出力することができる。
【００３０】
図４に示すピーク検出装置４０は、図３のピーク検出装置３０にローパスフィルタ４５を追加したものである。
以上のように、ローパスフィルタ４４の追加により、外乱ノイズ等によるアナログ入力信号Ｓ（ｔ）の劣化や、Ａ／Ｄ変換器４１の変換誤差による不要な周波数成分を除去し、ピーク検出精度を向上する。
【００３１】
図５に示すピーク検出装置５０は、図３のピーク検出装置３０のゼロクロス検出手段５２からの出力信号として、Ａ／Ｄ変換器制御信号５５を追加したものである。
ピーク値演算にゼロクロス付近のデータのみを使用するので、ゼロクロス付近以外のデータは不要となるが、この不要な期間に、図５のゼロクロス検出手段５２からのＡ／Ｄ変換器制御信号５５により、Ａ／Ｄ変換器５１の変換動作を停止することにより、装置全体の消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１のピーク検出装置の構成例１を示すブロック図
【図２】同実施の形態１のピーク検出装置の構成例２を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態２のピーク検出装置の構成例１を示すブロック図
【図４】同実施の形態２のピーク検出装置の構成例２を示すブロック図
【図５】同実施の形態２のピーク検出装置の構成例３を示すブロック図
【図６】従来のピーク検出装置の構成を示すブロック図
【図７】同従来例のピーク検出装置が適用される多値伝送システムにおける伝送信号の波形図
【図８】同従来例のピーク検出装置が適用される多値伝送システムにおける伝送信号のスペクトルを示す波形図
【図９】同従来例のピーク検出装置におけるＡ／Ｄ変換器の変換特性の説明図
【図１０】同従来例のピーク検出装置におけるＡ／Ｄ変換器の出力信号の波形図
【図１１】同従来例のピーク検出装置におけるＡ／Ｄ変換器の出力信号のレンジオーバ時の波形図
【図１２】本発明の実施の形態１のピーク検出装置における補間データ演算手段の一例の説明図
【符号の説明】
【００３３】
１０、２０、３０、４０、５０    ピーク検出装置
１、１１、２１、３１、４１、５１    Ａ／Ｄ変換器
１２、２２    オーバーレンジ検出手段
１３、２３    補間データ演算手段
１４、２４    セレクタ
２、１５、２５、３２、４２、５２    ゼロクロス検出手段
３、１６、２６、３３、４３、５３    ピーク値検出手段
２７、４５    ローパスフィルタ
３４、４４、５４    Ａ／Ｄ変換器出力記憶手段
５５    Ａ／Ｄ変換器制御信号
８１    キャリア信号
８２    情報成分信号
１０１、１０２    正常波形
１１１、１１２    歪み波形
６１、６２、６３、６４    補間データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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