JP2001044859A

JP2001044859A - 送信機

Info

Publication number: JP2001044859A
Application number: JP11214010A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 裕之山本; Yukinari Fujiwara; 行成藤原
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Hitachi Denshi KK
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】共通変調による多重無線通信方式において、負
帰還方式による電力増幅器歪み補償を行う送信機では、
キャリア周波数と同じ帯域に有るチャネルの信号の出力
が小さいかまたはゼロの場合には、キャリアリークが発
生した。【解決手段】負帰還ループをIF周波数で行い逆変換をか
けることによって電力増幅器の非線形歪み補償を行い、
共通変調の各チャネルごとに局部発振信号発生器を備え
ることによってキャリアリークの発生を抑え、隣接チャ
ネル漏洩電力特性とスプリアス特性の性能を安定に保つ
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多重無線通信方式
に関り、特に多重無線伝送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数の無線周波数（チャネル）
を同時に送信する多重無線伝送装置において、電力増幅
器の効率や、アンテナ等の設備の共通化を考え、１つの
送信機で複数の無線チャネルを送信することがある。ま
た更に、線形ディジタル変調方式を利用した無線システ
ムにおいては、電力増幅器の非線形歪みを補償すること
が必須技術となっており各種の非線形歪補償回路（リニ
アライザ）が用いられている。その中でも負帰還方式の
リニアライザは古くから知られ、広く使用されている。

【０００３】電力増幅器の非線形歪みを補償し、かつ、
複数の無線チャネルを送信する送信機についての従来技
術を、図２を用いて説明する。図２は、リニアライザを
使った３つの無線チャネルを有する線形ディジタル変調
方式の送信機の構成例を示すブロック図である。1はチ
ャネル1（1CH）のベースバンド信号発生器、2はチャネ
ル2（2CH）のベースバンド信号発生器、3はチャネル3
（3CH）のベースバンド信号発生器、4は基準信号発生
器、5と6はPLL周波数シンセサイザ、7-i，7-q，8-i，8-
qは加算器、9-iと9-qはループフィルタ、10は直交変調
器、11と13はバンドパスフィルタ（BPF）、12-fと12-b
はミキサ、14は電力増幅器（PA）、15はアンテナ、16は
方向性結合器、17は直交復調器、34はアッテネータ（AT
T）である。図２における、周波数多重の方式は、例え
ば図３に示すように、チャネル間隔Δf（6.25KHz）で３
つのチャネル（1CH，2CH，3CH）を出力するシステムと
する。即ち、中心キャリア周波数f₀の2CHと、中心キャ
リア周波数f₀-△fのCH1と、中心キャリア周波数f₀+△f
の3CHの３つのチャネルの搬送（キャリア）周波数帯を
持つ方式である。図３は、上記３つのチャネルの搬送周
波数帯についての共通変調した場合のスペクトラムのイ
メージ図である。図２において、ベースバンド信号発生
器1は中心周波数f₀から-6.25KHz離れた1CHの同相成分
（I成分：I1）と直交成分（Q成分：Q1）の信号を生成
し、ベースバンド信号発生器2は中心周波数f₀の2CHの
（I成分：I2）と直交成分（Q成分：Q2）の信号を生成
し、ベースバンド信号発生器3は中心周波数f₀から+6.25
KHz離れた3CHの同相成分（I成分：I3）と直交成分（Q成
分：Q3）の信号を生成する。これら３つのベースバンド
信号発生器1〜3の出力信号の、I成分（I1，I2，I3）は
加算器7-iにそれぞれ入力し、Q成分（Q1，Q2，Q3）は加
算器7-qにそれぞれ入力する。加算器7-iでは３つのチャ
ネルのI成分を加算し、加算した信号を、加算器8-iを介
してループフィルタ9-iに入力し、加算器7-qでは３つの
チャネルのQ成分を加算し、加算した信号を、加算器8-q
を介してループフィルタ9-qに入力する。ループフィル
タ9-iでは帯域制限を行い同相成分Iを出力し、直交変調
器10に送る。ループフィルタ9-qでもまたループフィル
タ9-iと同様に、閉ループでの帯域制限を行い直交成分Q
を出力し、直交変調器10に送る。

【０００４】また基準信号発生器４は基準周波数信号を
生成して、PLL周波数シンセサイザ5とPLL周波数シンセ
サイザ6に生成した基準周波数信号を出力する。PLL周波
数シンセサイザ5は、入力した基準周波数信号をもと
に、第１のLO（Local Osillation：局部発振）信号を発
生させ直交変調器10と直交復調器17に送る。PLL周波数
シンセサイザ6は、入力した基準周波数信号をもとに、
第２のLO（Local Osillation：局部発振）信号を発生さ
せミキサ12-fとミキサ12-bに送る。

【０００５】直交変調器10は入力したI成分とQ成分の信
号を、第１のLO信号の周波数で直交変調して、この直交
変調したIF周波数（中間周波数）帯の被変調波をBPF11
に送る。BPF11では、入力した被変調波から不要成分を
除去し、ミキサ12-fに送る。ミキサ12-fは、BPF11から
入力した被変調波を、PLL周波数シンセサイザ6から出力
される第２のLO信号で周波数変換してBPF13に送る。こ
の第２のLO信号で周波数変換された信号は、BPF13にお
いて、更に、不要なスプリアス成分を除去されて電力増
幅器（PA）14に送られる。PA14は、入力した信号を、規
定された出力レベル増幅してアンテナ15を介して送信す
る。

【０００６】PA14の出力信号の一部は、方向性結合器16
によって帰還され、アッテネータ（ATT）34に送られ
る。ATT34は送られてきた信号を必要な信号レベルに減
衰し、ミキサ12-bに送る。ミキサ12-bは入力した信号
を、PLL周波数シンセサイザ6の信号周波数によって、IF
周波数に周波数変換して直交復調器17に送る。直交復調
器17は、入力したIF周波数に周波数変換された信号を、
PLL周波数シンセサイザ5の信号周波数によって直交復調
し、同相成分信号I′と直交成分信号Q′とを出力する。
直交復調器17から出力された同相成分信号I′は加算器8
-iの減算入力側に入力し、直交成分信号Q′は、加算器8
-qの減算入力側に入力し、それぞれ、負帰還が行われ
る。このように、上記図２の送信機は、３つの無線チャ
ネルを同時に送信し、かつ、カーテシアンループによる
負帰還リニアライザの構成のよって非線形歪みを補償す
る。

【０００７】図２で説明したような３つの無線チャネル
の送信機の出力時の特性は、ループフィルタ9-iと9-qの
周波数帯域の取り方により、図３に示すように、1CH〜3
CHの信号それぞれについて、隣接チャネル漏洩電力やス
プリアス等を満足することができる。しかし、例えば1C
Hだけ、あるいは1CHと3CHの出力だけというように、キ
ャリア周波数と同じ帯域にあるチャネル（ここでは2CH
が相当する）の信号を出力しない（または出力レベルが
小さい）場合、または一時的に無音となった場合等に
は、図４に示すようなキャリアリークが発生する。図４
は、共通変調でキャリアリークが発生した時のスペクト
ラムのイメージ図である。図４は1CHと3CHだけが出力さ
れ、2CHが出力されない場合に、2CHの出力されるべき周
波数帯域にキャリアリークが発生したことを表す図であ
る。1CHまたは3CH側から見ると、2CHのキャリアリーク
はスプリアスに相当するもので、電波法では25W以上の
多重通信路の無線設備でのスプリアスは、出力レベルか
ら-60 dB以下に抑制する必要があることになっている。
しかし、実際にはキャリアリークの抑制は-30〜-40 dB
程度が限界であり、-60 dB以下にすることは非常に困難
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
キャリア周波数と同じ帯域にあるチャネルの信号を出力
しない場合または出力が小さい場合には、キャリアリー
クが発生し、このキャリアリークが、他のチャネルから
みると、スプリアスに相当するため、電波法を守ること
が非常に困難となる欠点があった。

【０００９】本発明の目的は、上記のような欠点を除去
し、多重チャネルを有し非線形補償回路を備えた送信機
において、キャリアリークを低減し、かつ隣接チャネル
漏洩電力を低減することで送信特性の劣化のない送信機
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに、本発明の送信機は、各チャネル毎にそれぞれ個別
にLO信号（LO1，LO2，LO3）を有し、各チャネル毎にIF
周波数帯に変調を行うことによって、キャリアリークの
発生を抑えた送信機を実現したものである。

【００１１】また、本発明の送信機は、各チャネル毎の
変調後に、各チャネル毎の被変調波を同相成分と直交成
分同士加算する。次に、加算した同相成分と直交成分信
号をそれぞれについて、再度LO信号（LO1，LO2，LO3）
の１つを用いて変調する。そして、変調した信号と、送
信機出力の帰還信号を復調した信号との誤差信号を、同
相成分信号と直交成分信号についてそれぞれ求め、求め
た誤差信号によって、IF周波数帯において加算した同相
成分と直交成分信号を逆変調することによって、電力増
幅器の非線形歪みの逆特性で直交変調を行う。このよう
に、あらかじめ歪ませた信号を電力増幅器に入力するこ
とによって電力増幅器の非線形性を補償し、隣接チャネ
ル漏洩電力を低減した複数チャネルの送信機を実現した
ものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１を用いて本発明の一実施例を
説明する。図１は、多重無線伝送装置において、リニア
ライザを使った３つの無線チャネルを有する送信機の構
成例を示すブロック図である。図２と同一の機能の構成
要素には図２と同一の番号を付してある。その他、27，
28，29，60はLO信号発生器、30-1i，30-1q，30-2i，30-
2q，30-3i，30-3qはミキサ、41-1i，41-2i，41-3i，41-
1q，41-2q，41-3qはスイッチ、31-iと31-qは加算器、32
-iと32-qはミキサ、33はデバイダ、35，35-f，35-b，3
9，40は90度移相器、36は位相調整器、37-iと37-qはミ
キサ、38-iと38-qはコンパレータ（COM）、42-iと42-q
はミキサである。

【００１３】ベースバンド信号発生器2は、中心周波数f
₀の周波数帯域を持つ、2CHのベースバンド信号の、I成
分信号を生成しミキサ30-2iに送り、またQ成分信号を生
成しミキサ30-2qに送る。ベースバンド信号発生器1は、
中心周波数f₀から-6.25KHz離れた周波数帯域を持つ1CH
のベースバンド信号の、I成分信号を生成しミキサ30-1i
に送り、またQ成分信号を生成しミキサ30-1qに送る。ベ
ースバンド信号発生器3は、中心周波数f₀から+6.25KHz
離れた周波数帯域を持つ3CHのベースバンド信号の、I成
分信号を生成しミキサ30-3iに送り、またQ成分信号を生
成しミキサ30-3qに送る。LO信号発生器28は中間周波数
（ｆ_IF）の信号を発振し、ミキサ30-2iと90度移相器3
5、及び、ミキサ37-iと90度移相器35-f及び位相調整器3
6に送る。LO信号発生器27はｆ_IF-△ｆの信号を発振し、
ミキサ30-1iと90度移相器39送る。LO信号発生器29はｆ
_IF+△ｆの信号を発振し、ミキサ30-3iと90度移相器40に
送る。90度移相器35は入力した信号について、位相を90
度移相してミキサ30-2qに送る。90度移相器39は入力し
た信号について、位相を90度移相してミキサ30-1qに送
る。90度移相器40は入力した信号について、位相を90度
移相してミキサ30-3qに送る。ベースバンド信号発生器1
からの出力ベースバンド信号である1CHのI成分信号は、
ミキサ30-1iによってLO信号発生器27から入力するｆ_IF
−Δｆの中間周波数に変調され、スイッチ41-1iを介し
て加算器31-1iに送られる。同様にベースバンド信号発
生器1からの出力信号である1CHのQ成分信号は、ミキサ3
0-1qによって90度位相器39から入力する90度移相された
ｆ_IF−Δｆの中間周波数に変調され、スイッチ41-1qを
介して加算器31-1qに送られる。また、ベースバンド信
号発生器2からの出力ベースバンド信号である2CHのI成
分信号は、ミキサ30-2iによってLO信号発生器28から入
力するｆ_IFの中間周波数に変調されスイッチ41-2iを介
して加算器31-1iに送られる。同様にベースバンド信号
発生器2からの出力信号である2CHのQ成分信号は、ミキ
サ30-2qによって90度位相器35から入力する90度移相さ
れたｆ_IFの中間周波数に変調され、スイッチ41-2qを介
して加算器31-1qに送られる。同様に、ベースバンド信
号発生器3からの出力ベースバンド信号である3CHのI成
分信号は、ミキサ30-3iによってLO信号発生器29から入
力するｆ_IF＋Δｆの中間周波数に変調されスイッチ41-3
iを介して加算器31-1iに送られる。同様にベースバンド
信号発生器3からの出力信号である3CHのQ成分信号は、
ミキサ30-3qによって90度位相器40から入力する90度移
相されたｆ_IF＋Δｆの中間周波数に変調され、スイッチ
41-3qを介して加算器31-1qに送られる。加算器31-1iで
は、入力した全てのチャネル（1CH，2CH，3CH）のI成分
信号を加算して出力し、ミキサ32-iとミキサ37-iとに送
る。また、加算器31-1qでは、入力した全てのチャネル
（1CH，2CH，3CH）のQ成分信号を加算して出力し、ミキ
サ32-iqとミキサ37-qとに送る。

【００１４】ミキサ37-iは、加算器31-iから入力した信
号を、LO信号発生器28の中間周波数ｆ_IFに周波数変換
し、COM38-iを介してミキサ32-iに送る。また、ミキサ3
7-qは、加算器31-qから入力した信号を、LO信号発生器2
8の中間周波数信号を90度移相器35-fによって90度移相
した信号周波数ｆ_IFに周波数変換し、COM38-qを介して
ミキサ32-iに送る。更に、ミキサ32-iとミキサ32-qとの
信号は、加算器33に送られ加算され、直交変調波となっ
てBPF11に入力する。次にBPF11では、入力した直交変調
波から不要成分を除去し、ミキサ12-fに送る。LO信号発
生器60は、第２のLO信号（RF周波数信号）を発振し、ミ
キサ12-fとミキサ12-bとに送る。ミキサ12-fは、入力し
た変調波信号を所望のRF信号周波数に周波数変換し、BP
F13に送る。更にBPF13で、信号は不要なスプリアス成分
を除去され、PA14に送られる。PA14において、規定され
た出力レベルまで信号を増幅し、アンテナ15を介して出
力（送信）される。

【００１５】PA14の出力の一部は、方向性結合器16で分
波し、帰還信号としてATT34に入力する。ATT34に入力し
た信号は、ATT34において電力レベルを適正な値に調整
され、ミキサ12-bに送られる。ミキサ12-bにおいて、入
力した信号は、LO信号発生器60から送られる第２のLO信
号をもとに、IF周波数に周波数変換され、デバイダ33に
入力される。デバイダ33により、入力信号は２分配さ
れ、ミキサ42-iと42qにそれぞれ入力される。ミキサ42-
iには、LO信号発生器28（2CH用のLO信号）からの中間周
波数ｆ_IFが位相調整器36で負帰還の位相を調整した後入
力されている。ミキサ42-iは、この信号周波数をもと
に、デバイダ33から送られた信号を復調し、コンパレー
タ38-iに送る。また、ミキサ42-qには、LO信号発生器28
（2CH用のLO信号）からの中間周波数ｆ_I _Fが位相調整器3
6で負帰還の位相を調整した後、更に90度移相器35-bに
よって90度移相された信号が入力されている。ミキサ42
-qは、この信号周波数をもとに、デバイダ33から送られ
た信号を復調し、コンパレータ38-qに送る。

【００１６】コンパレータ38-iと38-qにそれぞれ入力す
る２つの信号のうち、ミキサ37-iと37-qからそれぞれ入
力する信号は、加算器31-iと31-qの出力信号（1CH，2C
H，3CHの３波合成）のI成分信号，Q成分信号であり、後
段部のPA14で発生する歪みを含んでいない。また、他方
のミキサ42-i，42-qからそれぞれ入力する信号は、帰還
した復調波であり、PA14で発生する歪み成分を含んでい
る。コンパレータ38-i，38-qでは、上記の歪みのないIF
の変調波と帰還されたIFの復調波とを比較して誤差成分
信号を出力し、ミキサ32-i，32-qにそれぞれ送る。この
誤差成分でミキサ32-i，32-qにより、加算器31-i，31-q
よりそれぞれ入力する信号に逆変調をかけ出力する。即
ち、PA14で発生する歪みを、逆変調をすることによって
あらかじめ歪ませた信号を作り、PA14での歪み成分をキ
ャンセルする。

【００１７】なお、出力するチャネルの制御はスイッチ
41-1i，41-2i，41-3i，41-1q，41-2q，41-3qをON/OFFす
ることで制御できる。即ち、必要なチャネルのスイッチ
をONとすることでそのチャネルの出力が得られる。ま
た、このスイッチは各入力信号毎に別々の構成としてあ
るが、例えば、スイッチ41-1iがONならば41-1qもONであ
り、スイッチ41-1iがOFFならば41-1qもOFFであるよう
に、各チャネル（I成分とQ成分）毎にON/OFFが連動して
いる。更に、スイッチ41-1i，41-2i，41-3i，41-1q，41
-2q，41-3qは別々の構成である必要はなく、また、入力
する無線チャネル毎の変調信号のいずれか少なくとも１
つを選択して出力する切換える機能を有する切換え手段
であればよい。

【００１８】更に、図１の実施例では、ミキサ37-i，37
-qに入力する基準信号は、2CHのLO信号発生器からの信
号であったが、他のチャネルのLO信号発生器からの信号
によってもよい。

【００１９】以上のように、本発明では、複数の無線チ
ャネルの各チャネル毎に、キャリア信号を備え、各チャ
ネル毎に変調を行い、変調後の各チャネルの同相成分と
直交成分とをそれぞれ加算することでキャリアリークの
発生を押さえることができた。しかし、単純にキャリア
を増やすだけでは共通変調でカーテシアンの負帰還ルー
プをかけることができず、複数の無線チャネルを同時に
送信するリニアライザを実現できないため、本発明の送
信機は更に、加算した同相成分と直交成分信号をそれぞ
れについて、再度LO信号（LO1，LO2，LO3）の１つを用
いて変調する。そして、変調した信号と、送信機出力の
帰還信号を復調した信号との誤差信号を、同相成分信号
と直交成分信号についてそれぞれ求め、求めた誤差信号
によって、IF周波数帯において加算した同相成分と直交
成分信号を逆変調することによって、電力増幅器の非線
形歪みの逆特性で直交変調を行う。このように、あらか
じめ歪ませた信号を電力増幅器に入力することによって
電力増幅器の非線形性を補償し、隣接チャネル漏洩電力
を低減した複数チャネルの送信機を実現することができ
た。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数のチ
ャネルの信号を共通変調する送信機において、各チャネ
ルについて個別にLO信号発生器を備えることによって、
キャリアリークの発生を押さえることができ、これによ
って送信特性のスプリアス特性の劣化を防ぐことが可能
となる。

【００２１】また本発明によれば、複数チャネルのベー
スバンド信号を、各チャネル毎に個別に中間周波数に変
換したそれぞれのI成分信号とQ成分信号について、各チ
ャネルのI成分信号を加算したI成分信号と各チャネルの
Q成分信号を加算したQ成分信号とについて、それぞれIF
周波数で帰還をかけることによって、複数チャネルを同
時に送信し、かつ隣接チャネル漏洩電力を低減できるリ
ニアライザをそなえた送信機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の送信機の構成例を示すブロック図。

【図２】従来技術の送信機の構成例を示すブロック
図。

【図３】共通変調のスペクトラムのイメージ図。

【図４】共通変調でキャリアリークが発生した時のス
ペクトラムのイメージ図。

【符号の説明】

1，2，3：ベースバンド信号発生器、 4：基準信号発生
器、 5，6：PLL周波数シンセサイザ、 7-i，7-q，8-
i，8-q：加算器、 9-i，9-q：ループフィルタ、 10：
直交変調器、 11，13：BPF、 12-f，12-b：ミキサ、
14：PA、 15：アンテナ、 16：方向性結合器、 1
7：直交復調器、 27，28，29，60：LO信号発生器、 3
0-1i，30-1q，30-2i，30-2q，30-3i，30-3q：ミキサ、
31-i，31-q：加算器、 32-i，32-q：ミキサ、 33：
デバイダ、 34：ATT、 35，35-f，35-b，39，40：90
度移相器、 36：位相調整器、 37-i，37-q：ミキサ、
38-i，38-q：コンパレータ、 39，40：90度移相器、
41-1i，41-2i，41-3i，41-1q，41-2q，41-3q：スイッ
チ、 42-i，42-q：ミキサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K004 AA05 AA08 FA09 FE11 FF01 JA05 JE04 5K022 AA12 5K060 BB05 CC04 CC12 FF06 HH02 HH11 HH25 HH28 JJ16 JJ21 KK04 LL24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の無線チャネルを加算し、同時に送
信する送信機において、複数の無線チャネル毎に局部発信信号発生器を有し、該局部発信信号発生器が発生する局部発信信号によっ
て、前記複数の無線チャンネル毎に変調する第１の変調
部と、該第１の変調部が変調した前記複数の無線チャネル毎の
変調信号を、同相成分信号と直交成分信号毎に加算する
加算器とを備え、前記複数の無線チャネルの信号を各々の搬送波周波数で
変調した後加算して送信することを特徴とする送信機。
【請求項２】請求項１記載の送信機において、前記加算器によって加算された前記同相成分信号と前記
直交成分信号とを前記局部信号発生器の１つによって変
調し、同相成分信号と直交成分信号とを出力する第２の
変調器と、前記送信機の出力信号の一部を帰還して中間周波数帯の
同相成分信号と直交成分信号とに周波数変換する周波数
変換器と、該帰還した中間周波数帯の同相成分信号と直交成分信号
と、前記第２の変調器が変調した同相成分信号と直交成
分信号を、同相成分毎及び直交成分毎に比較し、同相成
分の誤差信号と直交成分の誤差信号とを出力するコンパ
レータとを備え、前記加算器によって加算された前記同相成分信号と前記
直交成分信号とを、前記同相成分の誤差信号と前記直交
成分の誤差信号とによって変調することによって、非線
形補償したことを特徴とする送信機。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の送信機に
おいて、前記第１の変調部が変調した前記複数の無線チャネル毎
の変調信号のいずれか少なくとも１つを、選択して加算
するための切換え手段を備えたことを特徴とする送信
機。