JP2001515690A - Ｒｆアンプの拡散スペクトルパイロットを抽出する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ＳＳパイロットが逆拡散されＲＦ搬送波が拡散される前にＲＦ搬送波をクリッピングするような拡散スペクトル（ＳＳ）パイロット抽出システムに関する。ＲＦ搬送波のクリッピングによって、スペクトルにおけるノイズレベルは上昇する。しかし、このクリッピングによるインバンドノイズレベルにおける小さな上昇は、クリッピングの後に搬送波を拡散することによるインバンドＲＦノイズの減少と比べると大したことはなくなる。結果として、クリッピングの後に搬送波の拡散によってインバンドノイズが減少したことにより、逆拡散されたパイロットの検出レンジが拡張する。これによって、制御回路はパイロットとＩＭＤ成分の更なる相殺をすることができる。従って、フィードフォワードＲＦアンプに対するＳＳパイロット抽出システムは、最終出力カプラーにおける拡散スペクトルパイロットの抽出および検出を改善し、パイロットおよびＩＭＤの相殺を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ＲＦアンプの拡散スペクトルパイロットを抽出する方法および装置発明の属する技術分野 本発明は、ＲＦアンプに関し、特に、フィードフォワードＲＦアンプのための 拡散スペクトルパイロット信号抽出方式に関する。従来の技術 多くの入力パターンを有するようなアンプの線形性を改善するために現代のア ンプではフィードフォワード訂正がよく用いられている。フィードフォワード訂 正は、アンプが発生した相互変調（ＩＭＤ:intermodulation）成分を操作し、最 終加算点において、訂正パスからのＩＭＤ成分がメインパス上のＲＦ（無線周波 数）信号のＩＭＤ成分を相殺（キャンセル）するようにされる。入力ＲＦ搬送パ ターンとともに得られるＩＭＤ成分の位置の予測不能性のため、公知の周波数成 分（即ち、パイロット）がメインループにおいて注入され、増幅プロセスが発生 するＩＭＤ成分を擬態するようにされる。 パイロットを検出し相殺するように制御回路を設計することによって、ＩＭＤ 成分もまた除去することができる。一般的なフィードフォワード訂正方式は、連 続波（ＣＷ）周波数パイロットをＲＦ信号へと注入することによってＩＭＤ成分 を除去するように試みる。しかし、ＣＷパイロットフィードフォワード訂正方式 は、パイロットを配置するためにスペクトルにおいて比較的静かな位置を常に探 すような比較的洗練されたアルゴリズムを必要としてしまう。 この方式はまた、出力カプラーにおいてパイロットのパワーを判断するため正 確な同期パワー検出器を必要とする。出力におけるパイロットの振幅は、いずれ のＩＭＤ成分よりも高くなければならない。そうでなければ、パイロットは残り のＩＭＤ成分のような望ましくない歪み成分となってしまう。結果的に、この方 式のダイナミックレンジは制限されてしまう。なぜなら、もしＣＷパイロットの レベルが高すぎれば、それが、搬送波と干渉してしまうからである。 拡散スペクトル（ＳＳ:spread spectrum）パイロットを発生するためにＣＷ周 波数を拡散することは、相殺制御回路を単純化し、パイロット相殺ダイナミック レンジを拡大させる。拡散スペクトルパイロットは、ＣＷパイロットよりも広い バンド幅にわたって拡散され、これにより、より広いバンド幅内のいずれの１つ の周波数におけるパイロットの平均振幅を減らすことになる。 ＳＳパイロットのパワーレベルを、出力パスから結合をはずされた後に検出す る必要がある場合、このＳＳパイロットを元のＣＷ周波数パイロットを抽出する ように逆拡散(despread)することができる。従って、パイロットを検出するのが 容易となる。なぜなら、ＳＳパイロットは逆拡散され、これによって周囲の搬送 波やＳＳパイロットの逆拡散時に拡散されたＩＭＤ成分よりもはるかに高い振幅 を有するからである。また、ＩＭＤ相殺が増強される。なぜなら、より広いダイ ナミックレンジにわたってパイロットレベルをより正確にモニタリングすること ができるからである。 ＳＳパイロットが広いバンドにわたって拡散されるので、スペクトルにおける 「静かな」位置へと正確な同調をする必要がなくなる。従来の拡散スペクトルパ イロット回復方式の１つの欠点として、パイロットが逆拡散される際に、ＲＦ搬 送波やＩＭＤ成分のような残りの周波数スペクトルが拡散されて、ノイズの底値 (noise floor)を上昇させてしまうことがある。拡散されるＲＦ搬送波（エネル ギーリッチ状態）およびＩＭＤ成分は、ノイズの底値を上昇させ、逆拡散パイロ ットの検出レンジを実際に減らしてしまう。 このように、現在の方式に伴う欠点を減らすようなパイロットの抽出方式の必 要性がある。課題を解決するための手段 本発明は、ＳＳパイロットが逆拡散されＲＦ搬送波が拡散される前にＲＦ搬送 波をクリッピングするような拡散スペクトル（ＳＳ）パイロット抽出システムに 関する。ＲＦ搬送波のクリッピングによって、スペクトルにおけるノイズレベル は上昇する。しかし、このクリッピングによるインバンドノイズレベルにおける 小さな上昇は、クリッピングの後に搬送波を拡散することによるインバンドＲＦ ノイズの減少と比べると大したことはなくなる。 結果として、クリッピングの後に搬送波の拡散によってインバンドノイズが減 少したことにより、逆拡散されたパイロットの検出レンジが拡張する。これによ って、制御回路はパイロットとＩＭＤ成分の更なる相殺をすることができる。従 って、フィードフォワードＲＦアンプに対するＳＳパイロット抽出システムは、 最終出力カプラーにおける拡散スペクトルパイロットの抽出および検出を改善し 、パイロットおよびＩＭＤの相殺を改善することができる。図面の簡単な説明 図１は、本発明の原理に従うフィードフォワードＳＳパイロット抽出方式を用 いたＲＦアンプのブロック図である。 図２は、図１のＲＦアンプ方式における様々な位置における搬送波、ＩＭＤお よびパイロット信号の例を示す図であり、本発明の原理に従う図１のＲＦアンプ 方式の動作を説明するためのものである。 図３は、本発明の原理に従うフィードフォワードパイロット抽出方式を用いる ＲＦアンプのブロック図である。 図４は、本発明の原理に従うフィードフォワードパイロット抽出方式を用いる ＲＦアンプのブロック図である。発明の実施の形態 本発明の原理に従うフィードフォワードＲＦアンプにおいて用いるＳＳパイロ ット抽出システムの実施例を下で説明するが、このシステムはＩＭＤ成分の増強 した相殺を行うことができる。ＳＳパイロット抽出システムはパイロット相殺を 増強することを試み、これによりＩＭＤ相殺を改善させる。パイロットの相殺を 改善するため、本発明のパイロット抽出システムはパイロット検出を改善する。 ＳＳパイロット抽出システムは、結合ＲＦ信号の少なくとも１つの搬送波をクリ ッピングし、そのクリッピングした搬送波を拡散しパイロットを逆拡散するＳＳ パイロット抽出回路を用いて、パイロットの正確な検出を可能にする。 搬送波を拡散することにより、特定の周波数帯（例えば、２０ＭＨｚ）にわた って搬送波のエネルギーの大部分を分配することとなる。ＲＦ搬送波のクリッピ ングがスペクトルにおいて広帯域（例えば、２０ＭＨｚよりもはるかに大きい） ＲＦノイズを生成するが、このクリッピングによってインバンドノイズレベルが 小さく増えることは、エネルギーリッチなクリッピングされてない搬送波を拡散 することによって発生するインバンドＲＦノイズよりもはるかに小さい。結果と して、逆拡散されたパイロットの検出レンジは非常に拡大され、このことは、パ イロットおよびＩＭＤ成分の大きな相殺を達成することができることを意味する 。 従って、ＩＭＤ相殺が改善したので、出力における搬送波／ＩＭＤの比(carri er-to-IMD ratio)が改善する。例えば、もしパイロット検出レンジが１０〜１５ ｄＢ改善すると、搬送波／ＩＭＤの比を１０〜１５ｄＢ改善することができる。 なぜなら、本発明の原理によりＳＳパイロット抽出システムが更なる１０〜１５ ｄＢのＩＭＤ相殺を与えるからである。 図１は、本発明の原理に従うフィードフォワードパイロット抽出ループ１２を 有する無線周波数（ＲＦ）アンプ構成１０のブロック図であり、ＲＦ出力からＩ ＭＤ成分を除去する。特に図１と図２を参照すると、点ａにおけるＲＦ出力信号 は、搬送波１４，１６とともに拡散スペクトルパイロット１８（図２Ａ）および ＩＭＤ２０（図２Ａ）を含む。本発明の原理に従い、カプラー２２は、ＲＦ出力 信号をパイロット抽出パス２４上へと結合する。結合したＲＦ信号は、クリッピ ング回路２８に与えられる。 この特定の実施例において、クリッピング回路２８は、結合したＲＦ信号の搬 送波１４，１６をクリッピングする。このエネルギーリッチな搬送波をクリッピ ングすることにより、スペクトルにわたってノイズがばらまかれ、図２Ｂに示す ようにスペクトルにわたって１または２ｄＢのオーダーでノイズのレベルが上昇 しうる。搬送波がクリッピングされた信号は、スプレッダー／デスプレッダー（ 拡散／逆拡散器）３０へと与えられ、これは、パイロット１８を逆拡散しつつク リッピングされた搬送波１４，１６とともにＩＭＤ２０を拡散する。 パイロット１８を逆拡散しつつクリッピングされた搬送波１４，１６を拡散す ることにより、クリッピングされていない搬送波の拡散によって発生するノイズ レベルの上昇を減らすことができ、パイロット検出レンジを改善することができ る。例えば、搬送波の拡散の前に搬送波１４，１６のクリッピングがなければ、 逆拡散されたパイロットは通常１０ｄＢｍレベルのパワーレベルを有し、拡散さ れたクリッピングされていない搬送波はノイズレベルを約５ｄＢｍ上昇させる。 従って、拡散されたパイロットは、拡散された搬送波より約５ｄＢ上であり、制 御回路３２はパイロットを約５ｄＢのパイロットを検出することができる。 パイロット１８の逆拡散および搬送波１４，１６、ＩＭＤ２０の拡散の前に搬 送波１４，１６をクリッピングすることにより、制御回路３２は逆拡散パイロッ ト１８をより多く検出することができ、拡散されたパイロット１８の相殺が増強 する。例えば、搬送波１４，１６の拡散の前に搬送波１４，１６から約２０ｄＢ クリッピングすることにより、逆拡散されたパイロット１８（図２Ｃ）のパワー レベルは１０ｄＢｍにとどまり、クリッピングされた拡散された搬送波１４，１ ６（図２Ｃ）は約−５ｄＢｍのノイズレベルを発生する。このように、搬送波１ ４，１６をクリッピングすることにより、パイロット検出レンジを５ｄＢから１ ５ｄＢへと改善することができる。 制御回路３２は、点ｃにて逆拡散されたパイロット１８を検出し、制御信号を 位相および減衰調整器（Ｐ／Ａ）３８へと与え、点ｃにて逆拡散されたパイロッ ト１８を減少させる。点ｃにて逆拡散されたパイロット１８を減らすことは、点 ａにおける拡散されたパイロット１８の相殺が増えたことを示す。ＳＳパイロッ ト１８はＩＭＤ成分２０を擬態(mimic)するように設計されているので、ＳＳパ イロット１８の相殺が改善することは、点ａにおけるＩＭＤ２０の相殺の改善へ とつながる。 特定の実施例において、ＳＳパイロット１８のパワーレベルは、ＩＭＤ成分２ ０に追随するようにＲＦ出力信号のパワーレベルに従って調整される。あるＲＦ 出力信号のＩＭＤ成分２０のレベルは、特定のアンプ５４の特定の動作特性を知 ることにより予測することができる。従って、ＳＳパイロットはＩＭＤ成分をよ り正確に擬態することができる。代わりに、ＳＳパイロット１８のパワーレベル は、最悪の場合のＩＭＤ成分を擬態するように調整することができる。 このＳＳパイロット抽出システム１２の実施例は、図１に示すフィードフォワ ードＲＦアンプ構成１０とともに用いる。例えば、中心がそれぞれ１９５５ＭＨ ｚ，１９６５ＭＨｚである隣接ＲＦ搬送波１４，１６（図２Ｄ）を含むＲＦ入力 信号は、信号カプラー４０へと与えられる。この特定の実施例において、信号カ プラー４０は、１：２スプリッターである。このカプラー４０は、ＲＦ信号を２ つのパス４２、４４上へと分割する。パス４２上のＲＦ信号は、位相／減衰調整 器（Ｐ／Ａ）４６へと与えられ、これは、制御回路４８からの制御信号に従って ＲＦ信号の位相およびパワーレベルを変える。 代わりに、Ｐ／Ａ４６は、下側のパス４４上のＲＦ信号の位相およびパワーレ ベルを調整するように下側のパス４４上に位置していてもよい。Ｐ／Ａ４６を上 側のパス４４上に位置させることにより、Ｐ／Ａ４６は、上側のパス４４上のゲ インをアクティブに保持することができる。Ｐ／Ａを両方のパス４２と４４上に 配置するような実施例も可能である。 点ｅにおいて、カプラー５０はＲＦ信号にＳＳパイロット１８（図２Ｅ）を加 える。このＳＳパイロットは、ＣＷパイロット（例えば、１９６０ＭＨｚが中心 ）を擬似ランダムノイズ（ＰＮ）コード（２０ＭＨｚ周波数を有する）と混合す るようにミキサー５２を用いて生成される。 従って、この特定の実施例において、ＳＳパイロットは２０ＭＨｚバンド幅で １９６０ＭＨｚを中心とする。ＳＳパイロット抽出パス２４上のスプレッダー／ デスプレッダー３０は、ミキサー５２が受信するＰＮコードと合致するように遅 延されたＲＦ信号およびＰＮコードを受信するミキサーを備える。この遅延は大 まかに、ＲＦ信号が点ｅ〜ｆ〜ａ〜ｂと移動するのにかかる時間に対応する。搬 送波１４，１６およびＳＳパイロット３０を含んだミキサー５２からの得られる ＲＦ信号は、ＲＦアンプ５４へと与えられる。 ＲＦアンプ５４は搬送波１４，１６およびＳＳパイロット１８を増幅しつつ、 点ｆにてＩＭＤ成分２０（図２Ｆ）を発生する。カプラー５８は、結合したＲＦ 信号を可変減衰器６０へと与える。この可変減衰器６０は、結合信号の振幅を調 整し、下側のパス４４上のＲＦ信号の振幅と合致させる。 点ｇにおいて、結合信号の搬送波１４，１６（図２Ｇ）は、点ｈにおける搬送 波１４，１６（図２Ｈ）の振幅に合致し、且つ点ｈにおける搬送波１４，１６（ 図２Ｈ）と位相が１８０°ずれているように調整されている。従ってＲＦ信号が 点ｉにて同じ時間で１８０°位相が外れているように到着するようないずれの適 切な遅延６２の後、搬送波１４，１６は点ｉにて相殺され、図２１の波形を得る 。 カプラー６４は、図２１の波形を制御回路４８へと与える。制御回路４８はこ の波形をモニタリングし、点ｉにて搬送波１４，１６の相殺を改善しょうとする ためＰ／Ａ４６へ制御信号を与える。相殺された搬送波１４，１６（図２Ｉ）を 含むＲＦ信号がＰ／Ａ３８へ与えられる。 Ｐ／Ａ３８は制御回路３２からの制御信号に従って点ｉにおける搬送話なしＲ Ｆ信号の位相および減衰を調整し、パイロット相殺を改善する。調整されたＲＦ 信号は、それを増幅する最終訂正アンプ（ＦＣＡ：final correction amplifier ）６６へ与えられる。点ｊ（図２Ｊ）におけるＲＦ信号は、カプラー６８により 上側のパス４２上へとつながれ、ＳＳパイロット１８およびＩＭＤの２０を相殺 し、点ａにおけるＲＦ出力（図２Ａ）を発生する。 クリッピング回路６０の特定の実施例において、クリッピング回路６０は、い かなる出力のパワーレベルの搬送波パワーの同じパーセンテージをクリッピング する。例えば、クリッピング回路６０は搬送波パワーレベルから一定の２０ｄＢ をクリッピングすることができる。図３は、図１のフィードフォワードＲＦアン プ構成で示したクリッピング回路６０の特定の実施例を示す。この実施例におい て、クリッピング回路６０は、自動ゲイン制御回路の形態であり、これは、クリ ッピング回路６０の前で出力パワーレベルに関わらず比較的一定に搬送波パワー レベルを保持する。 ＲＦ検出器回路７０は、クリッピング回路７２へと入るＲＦエネルギーレベル を検出する。エラーアンプ７４は検出器回路７０からの出力を定基準電圧Ｖ_ref と比較する。エラーアンプ７４の出力は、基準電圧Ｖ_refと一致するＲＦ検出器 回路７０の出力にて定検出電圧を保持するように電圧制御減衰器（ＶＣＡ）７６ を継続的に調整し、これにより、クリッピング回路６０へと一定のパワーが入る ことを確実にする。 このように、いずれの出力パワーレベルにてクリッピング回路７２に入る搬送 波支配的(carrier-dominant)スペクトル信号は同じ搬送波パワーレベルを有する 。搬送波パワーレベルを保持することにより、特定のダイオード導電電圧を有す る１つのダイオードをクリッピング回路７２として用いることが可能になる。ク リッピング回路７２，あるいは全体のクリッピング回路６０に対して他の構成も 可能である。 上のアプローチは結合信号のパワーレベルを調整して、比較的一定のパーセン テージのクリッピングを与えるようにパワーレベルを保持しているが、変化する パワーレベルに従ってクリッピングをする別のアプローチがある。例えば、図４ は、本発明の原理に従うＳＳパイロット抽出システム１２（図１）のクリッピン グ回路６０の別の実施例を示す。ＲＦ検出器回路８０は、カプラー８２を用いて パイロット抽出パス５８から結合した信号のパワーを検出する。 ＤＣ電圧はＮステージコンパレーター回路８４へと供給され、これは、ＲＦ検 出器回路８０からの電圧に従って１つの出力８６ａ〜ｎを接地へと短絡する。こ の接地に短絡される出力８６ａ〜ｎは対応するダイオード８８ａ〜ｎが導電を始 めさせ、これにより、結合信号のパワーレベルに従って、信号のエネルギーリッ チな搬送波をパイロット抽出パス５８上にクリッピングする。 この特定の実施例において、クリッピング回路６０は複数のダイオード８８ａ 〜ｎを用いている。各ダイオード８８ａ〜ｎは、パイロット抽出パス５８上の搬 送波支配的信号に対する特定のパワーレンジの下でクリッピングするように意図 されている。各ダイオード８８ａ〜ｎは、異なる出力パワーレンジを取り扱うた め異なるダイオード導電電圧を有し、これにより、全てのパワーレベルにて比較 的一定のパーセンテージのクリッピングをすることができる。 上で説明した実施例の他に、構成要素を追加あるいは省いたり、説明したＳＳ パイロットシステムの一部を変形したりするような本発明の原理に従う別の構成 のＳＳパイロット抽出システムも可能である。例えば、クリッピング回路６０は 離散的構成要素の異なる構成要素を用いるように示したが、ＳＳパイロット抽出 システムおよびその一部は、当業者により理解されるように、ＡＳＩＣ、ソフト ウェアドリブンプロセッシング回路、ファームウェア、別の離散的構成要素の構 成にて実装することができることに留意されたい。また、クリッピング回路はク リッピングのパーセンテージを変えることができるように設計することができる 。 ＳＳパイロット抽出システムの実施例を特定のフィードフォワードＲＦアンプ 構成に基づいて説明したが、他のフィードフォワードＲＦアンプ構成にて用いる ことができる。また、ＳＳパイロット相殺システムは、ＳＳパイロットを２つの 搬送波を有するＲＦ信号から相殺するように説明したが、ＳＳパイロット抽出シ ステムは少なくとも１の搬送波あるいは２以上の搬送波を含むＲＦ信号上で動作 することができる。また図２Ａ〜Ｇにおいて、拡散信号を垂直線で、逆拡散信号 を矩形で示したが、拡散信号と逆拡散信号の両方はよりガウス的形態であっても よい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも１の搬送波信号を含むＲＦ信号を送信する方法であって、 （Ａ）ＲＦ信号に拡散スペクトルパイロットを加えるステップと、 （Ｂ）ＲＦ信号の少なくとも一部を受信するステップと、 （Ｃ）前記ＲＦ信号の少なくとも一部から搬送波信号をクリッピングするステ ップと、 （Ｄ）前記ＲＦ信号の少なくとも一部からクリッピングされた前記搬送波信号 を拡散するステップと、 （Ｅ）前記ＲＦ信号の少なくとも一部から拡散スペクトルパイロット信号を逆 拡散するステップと、 （Ｆ）前記ＲＦ信号の前記拡散スペクトルパイロット信号を減らすための制御 信号を生成するため、逆拡散された前記パイロット信号を検出するステップとを 有することを特徴とする方法。 ２． 前記クリッピングするステップ（Ｃ）は、前記搬送波信号から比較的一定 のパーセンテージのパワーをクリッピングするステップ を有することを特徴とする請求項１記載の方法。 ３． 前記クリッピングするステップ（Ｃ）は、基準信号および検出信号から得 られる比較信号に従って前記搬送波信号を調整するステップと、調整した搬送波 信号をクリッピングするステップと、検出器信号を生成するように調整した搬送 波信号を検出するステップと を有することを特徴とする請求項１記載の方法。 ４． 前記クリッピングするステップ（Ｃ）は、 検出信号を生成するように前記搬送波信号を検出するステップと、前記検出信 号に従って前記搬送波信号をクリッピングするステップと を有することを特徴とする請求項１記載の方法。 ５． ＲＦ信号を発生するＲＦアンプシステムであって、 （Ａ）ＲＦ信号に拡散スペクトルパイロットを加えるように構成する拡散回路 と、 （Ｂ）ＲＦ出力信号の少なくとも一部を受信し、ＲＦ信号の前記少なくとも一 部の少なくとも１の搬送波をクリッピングするように構成するクリッピング回路 と、 （Ｃ）前記クリッピング回路につながり、ＲＦ出力信号の前記少なくとも一部 を受信するように構成する拡散／逆拡散回路と、ここで、 この拡散／逆拡散回路は、クリッピングされる前記少なくとも１の搬送波を拡 散し、ＲＦ信号の前記少なくとも一部の拡散スペクトルパイロットを逆拡散する ように構成し、 （Ｄ）逆拡散されるパイロットを検出し、ＲＦ信号の拡散スペクトルパイロッ トを減らすための制御信号を供給するように構成する制御回路と を有することを特徴とするＲＦアンプシステム。 ６． 前記クリッピング回路は、前記少なくとも１の搬送波信号から比較的一定 なパーセンテージのパワーをクリッピングするように構成する ことを特徴とする請求項５記載のシステム。 ７． 前記クリッピング回路は、前記少なくとも１の搬送波信号を特定のレベル に調整し、調整した前記少なくとも１の搬送波信号を比較的一定なパーセンテー ジの分クリッピングするように構成する ことを特徴とする請求項５記載のシステム。 ８． 前記クリッピング回路は、前記少なくとも１の搬送波信号のレベルを検出 し、そのレベルに従って前記少なくとも１の搬送波信号を減衰しクリッピングす るように構成する ことを特徴とする請求項５記載のシステム。