JP2002208979A - 制御方法及びそれを使った無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】送信部の経時変化、温度変化等による性能変化
に対して適時対応でき、カーテシアンループを安定に保
ち、かつ送受信切替のアンテナスイッチ動作によるキャ
リアオフ時漏洩電力の規定を満足させる無線機を提供す
る。 【解決手段】カーテシアンループによる電力増幅器歪み
補償方式を有するＴＤＭＡ方式のディジタル無線機にお
いて、送信部のトレーニング機能を受信時に実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＤＭＡ（Time D
ivision Multiple Access）方式のディジタル無線機に
おけるバースト送信制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無線機の送信機動作を、図２によ
って説明する。図２は従来のＴＤＭＡ方式の無線機の送
信部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号
発生器１から出力されるベースバンド信号の同相成分
（Ｉ）と直交成分（Ｑ）は、ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）２−１と２−２にそれぞれ与えられる。ＬＰＦ２−
１に与えられたベースバンド信号の同相成分（Ｉ）は、
高調波成分を除去されて、加算器２４−１と加算器２４
−３を通り、ループフィルタ３−３に与えられる。同様
に、ＬＰＦ２−２に与えられたベースバンド信号の直交
成分（Ｑ）は、高調波成分を除去されて、加算器２４−
２と加算器２４−４を通り、ループフィルタ３−３に与
えられる。ループフィルタ３−３と３−４では、同相成
分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）それぞれのベースバンド信号
について、所望のループ特性となるような帯域制限がか
けられ、直交変調器４に与えられる。

【０００３】直交変調器４は、ベースバンド信号の同相
成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）、及びＬＯ信号から、
所望の周波数帯に変調された被変調波信号を得て出力す
る。このＬＯ信号は、基準信号発生器１３が発生する信
号を基準信号として、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１２で
ＬＯ信号を発生させ、直交変調器４に与えられる。

【０００４】直交変調器４において所望の周波数に変換
され、直交変調された被変調波（変調信号）は、バンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）５に与えられる。ＢＰＦ５で
は、直交変調器４の出力の不要成分を取除き、可変アッ
テネ−タ（ＡＴＴ）６に与えられる。可変ＡＴＴ６を通
った変調信号は、次に、電力増幅器（ＰＡ）７に与えら
れ、ＰＡ７によって、規定された出力レベルまで増幅さ
れ、更にローパスフィルタ（ＬＰＦ）８に与えられて高
次成分を除去される。高次スプリアス成分が除去された
変調信号は、方向性結合器１０、アイソレータ２５とア
ンテナスイッチ２６とを通り、アンテナ９から出力され
る。

【０００５】この無線機は、カーテシアンループによる
負帰還リニアライザの構成となっている。即ち、方向性
結合器１０によって、ＬＰＦ８を介して与えられたＰＡ
７の出力の一部が帰還しアッテネータ（ＡＴＴ）１１に
与えられる。ＡＴＴ１１では、入力された帰還信号の電
力レベルを適正な値に調整してから、可変ＡＴＴ１４に
与えられる。可変ＡＴＴ１４を通った帰還信号は、次
に、直交復調器１５に入力され、直交復調器１５により
同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）のベースバンド信号が
取り出され、アンプ１６−１と１６−２にそれぞれ与え
られる。アンプ１６−１と１６−２とによって、同相成
分（ｉ）と直交成分（ｑ）のベースバンド信号は所望の
信号レベルに増幅される。

【０００６】増幅された帰還信号の同相成分（ｉ）は、
スイッチ３５−１を通って加算器２４−１に与えられ、
直交成分（ｑ）は、スイッチ３５−２を通って加算器２
４−２に与えられる。加算器２４−１では、ベースバン
ド信号発生器１から入力されたベースバンド信号の同相
成分（Ｉ）とこの帰還信号の同相成分（ｉ）とが加算
（減算）され負帰還がかけられる。同様に、加算器２４
−２では、ベースバンド信号発生器１から入力されたベ
ースバンド信号の直交成分（Ｑ）とこの帰還信号の直交
成分（ｑ）とが加算（減算）され負帰還がかけられる。

【０００７】このような負帰還の構成においては、系を
安定させるために、ループフィルタ３−３と３−４の入
力端それぞれで、入力信号と帰還信号の位相差が１８０
度となる必要がある（加算の場合）。そこで、位相制御
器３３で移相器１８を制御して、入力信号と帰還信号の
位相差が１８０度となるように制御を行う。また、移動
体通信においては遠近問題の関係から、出力レベルを可
変（制御）することが要求される。そこで可変ＡＴＴ６
と１４とを同時に制御して、カーテシアンループのルー
プゲインを一定に保ち、ループの安定を図る。

【０００８】次にトレーニング動作（ＤＣトレーニング
及び位相トレーニング）を図２と図３によって説明す
る。図３は従来の無線機の送受信スロット動作及びトレ
ーニングタイミング動作を説明するための図である。横
軸は時間を表し、一番左側が無線機の電源をオン（Ｏ
Ｎ）した時間である。また、図３(a)は無線機の送受信
スロット（送受スロット）の状態を示し、ＴＸは送信ス
ロット、ＲＸは受信スロット、空白はこの無線機が使用
しないスロットである。図３(b)は、図３(a)の送受スロ
ットのどこでトレーニングを行なっているかを図解的に
示し、斜線部で示した時にトレーニングを行なっている
ことを示す。更に、図３(c)は、アンテナスイッチ切り
替えの動作を示す。

【０００９】図３のおいて、トレーニング動作では、送
信スロットにリニアライザプリアンブル信号を先頭部に
挿入し、送信スロット毎、または時々トレーニングを実
行する。 （１）ＤＣトレーニングは、送信ベースバンド信号の同
相成分と直交成分それぞれのＤＣオフセットを、それぞ
れのループ内のリファレンス電圧に合わせ、原点オフセ
ットが最適となる様に調整する。まず、可変ＡＴＴ６と
１４を、それぞれ最大減衰量となる様に設定し、スイッ
チ３５−１と３５−２を１側に設定する。次に、ベース
バンド信号発生器１から、リファレンス電圧に等しいＤ
Ｃ電圧を出力する。オフセット検出器２３では、直交変
調器４に入力される同相成分（Ｉ′）と直交成分
（Ｑ′）とをモニタし、それぞれの成分の電圧と、リフ
ァレンス電圧との差を検出し、検出した差の情報をオフ
セット制御器３０に与える。オフセット制御器３０で
は、オフセット検出器２３に入力される同相成分
（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）それぞれの値がリファレン
ス電圧と等しくなる様に、加算器２４−３と２４−４に
ＤＣ電圧を加算する。制御方法には２分法を用いて徐々
に電圧を収束させる手法、あるいは直接誤差電圧を補正
する方法がある。

【００１０】（２）位相トレーニングは、負帰還におけ
る帰還信号の位相を、同相成分と直交成分それぞれにつ
いて、入力信号の位相と１８０度ずらす必要がある（加
算器２４−１、２４−２が減算器とするならば位相差は
０度）。まず、スイッチ３５−１と３５−２を２側し、
ループフィルタ３−３と３−４のゲインを１（または出
力信号が飽和しない様に）に設定する。ベースバンド信
号発生器１からは、リニアライザプリアンブル信号、例
えば、信号のマッピングに相当するＩ＝１、Ｑ＝０の信
号を出力する。そして、位相検出器３４では、ループの
位相が合っていると、Ｉ＝−１、Ｑ＝０の信号が得られ
る。しかし位相ずれがある場合Ｉ、Ｑそれぞれに誤差電
圧を発生する。そこで位相制御器３３で移相器１８を制
御して位相検出器３４に入力される信号がＩ＝−１、Ｑ
＝０となる様制御する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記方法では、トレー
ニングを送信スロット時に行っている。このため、トレ
ーニング失敗時等では、送信特性の性能劣化、及びルー
プ不安定により発振状態となり不要スプリアス出力を行
うことがある。本発明はこれらの欠点を除去し送信特性
の劣化を防ぎ、安定した変調出力を得ることを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の欠点を解決するた
めに、本発明の無線機は、受信時に送信のためのトレー
ニング機能（ＤＣオフセット、位相調整、及びゲイン調
整）を実行し、ループ動作を安定に保ち性能の変動をな
くした。

【００１３】即ち、本発明の無線機の制御方法は、送信
するために行う、ＤＣオフセット調整、位相調整、ゲイ
ン調整の少なくともいずれかトレーニングを、受信時に
実行するものである。

【００１４】即ち、本発明の無線機は、ベースバンド信
号の同相成分Ｉと直交成分Ｑから、帰還ベースバンド信
号の同相成分ｉと直交成分ｑとをそれぞれ減算した信号
を帯域制限を行うことで得られた変調信号を、搬送波を
用いて直交変調波を得る直交変調器と、直交変調波を増
幅する増幅器と、増幅器からの信号の一部を帰還し直交
復調し、ベースバンド信号の同相成分ｉと直交成分ｑを
出力する直交復調器と、ＤＣオフセットの調整を行う加
算器と、加算器を制御するオフセット制御器と、搬送波
信号の位相の遅れ進みを調整する移相器と、移相器を制
御する位相制御器と、順方向部の信号の減衰量を可変す
る第１の可変アッテネ−タと、帰還部の信号の減衰量を
可変する第２の可変アッテネ−タとを有するＴＤＭＡ方
式のディジタル無線機において、ＴＤＭＡ動作の受信時
に合わせて、送信部のトレーニング機能を実行するもの
である。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１によって、本発明の送信機動
作の一実施例を説明する。図１は、本発明のＴＤＭＡ方
式の無線機の送信部の構成を示すブロック図である。ベ
ースバンド信号発生器１から出力されるベースバンド信
号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）は、ローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）２−１と２−２にそれぞれ与えられる。
ＬＰＦ２−１に与えられたベースバンド信号の同相成分
（Ｉ）は、高調波成分を除去されて、加算器２４−１と
加算器２４−３を通り、ループフィルタ３−３に与えら
れる。同様に、ＬＰＦ２−２に与えられたベースバンド
信号の直交成分（Ｑ）は、高調波成分を除去されて、加
算器２４−２と加算器２４−４を通り、ループフィルタ
３−３に与えられる。ループフィルタ３−３と３−４で
は、同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）それぞれのベース
バンド信号について、所望のループ特性となるような帯
域制限がかけられ、直交変調器４に与えられる。

【００１６】直交変調器４は、ベースバンド信号の同相
成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）、及びＬＯ信号から、
所望の周波数帯に変調された被変調波信号を得て出力す
る。このＬＯ信号は、基準信号発生器１３が発生する信
号を基準信号として、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１２で
ＬＯ信号を発生させ、直交変調器４に与えられる。

【００１７】直交変調器４において所望の周波数に変換
され、直交変調された被変調波（変調信号）は、バンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）５に与えられる。ＢＰＦ５で
は、直交変調器４の出力の不要成分を取除き、可変アッ
テネ−タ（ＡＴＴ）６に与えられる。可変ＡＴＴ６を通
った変調信号は、次に、電力増幅器（ＰＡ）７に与えら
れ、ＰＡ７によって、規定された出力レベルまで増幅さ
れ、更にローパスフィルタ（ＬＰＦ）８に与えられて高
次成分を除去される。高次スプリアス成分が除去された
変調信号は、方向性結合器１０、アイソレータ２５とア
ンテナスイッチ２６とを通り、アンテナ９から出力され
る。

【００１８】この無線機は、カーテシアンループによる
負帰還リニアライザの構成となっている。即ち、方向性
結合器１０によって、ＬＰＦ８を介して与えられたＰＡ
７の出力の一部が帰還しアッテネータ（ＡＴＴ）１１に
与えられる。ＡＴＴ１１では、入力された帰還信号の電
力レベルを適正な値に調整してから、可変ＡＴＴ１４に
与えられる。可変ＡＴＴ１４を通った帰還信号は、次
に、直交復調器１５に入力され、直交復調器１５により
同相成分（ｉ）と直交成分（ｑ）のベースバンド信号が
取り出され、アンプ１６−１と１６−２にそれぞれ与え
られる。アンプ１６−１と１６−２とによって、同相成
分（ｉ）と直交成分（ｑ）のベースバンド信号は所望の
信号レベルに増幅される。

【００１９】増幅された帰還信号の同相成分（ｉ）は、
加算器２４−１に与えられ、直交成分（ｑ）は、加算器
２４−２に与えられる。加算器２４−１では、ベースバ
ンド信号発生器１から入力されたベースバンド信号の同
相成分（Ｉ）とこの帰還信号の同相成分（ｉ）とが加算
（減算）され負帰還がかけられる。同様に、加算器２４
−２では、ベースバンド信号発生器１から入力されたベ
ースバンド信号の直交成分（Ｑ）とこの帰還信号の直交
成分（ｑ）とが加算（減算）され負帰還がかけられる。

【００２０】このような負帰還の構成においては、系を
安定させるために、ループフィルタ３−３と３−４の入
力端それぞれで、入力信号と帰還信号の位相差が１８０
度となる必要がある（加算の場合）。そこで、位相制御
器３３で移相器１８を制御して、入力信号と帰還信号の
位相差が１８０度となるように制御を行う。また、移動
体通信においては遠近問題の関係から、出力レベルを可
変（制御）することが要求される。そこで、検波回路２
７は、方向性結合器１０の信号レベルをモニタして、制
御部２２に信号レベル値を与え、制御部２２は制御信号
をＡＴＴ制御器２０に与え、ＡＴＴ制御器２０によって
可変ＡＴＴ６と１４とを同時に制御して、カーテシアン
ループのループゲインを一定に保ち、ループの安定を図
る。

【００２１】次にトレーニング動作（ＤＣトレーニン
グ、位相トレーニング）について、図１と図４を用いて
説明する。図４は、本発明の無線機の送受信スロット動
作及びトレーニングタイミング動作の一実施例を説明す
るための図である。横軸は時間を表し、一番左側が無線
機の電源をオン（ＯＮ）した時間である。また、図４
(a)は無線機の送受信スロット（送受スロット）の状態
を示し、ＴＸは送信スロット、ＲＸは受信スロット、Ｉ
dはこの無線機がアイドル状態のときのスロットであ
る。図４(b)は、図４(a)の送受スロットのどこでトレー
ニングを行なっているかを図解的に示す。更に、図４
(c)は、アンテナスイッチ切り替えの動作を示す。即
ち、図４(c)において、“送信側”とは、アイソレータ
２５からの信号がアンテナ９を通って送信されるような
アンテナスイッチの切り替え状態を示し、“受信側”と
は、アンテナ９が受信した信号が、受信部側に与えられ
るようなアンテナスイッチの切り替え状態を示す。これ
によって、トレーニング状態では、送信部側からの信号
が、アンテナ９から出力されない。

【００２２】図４において、無線機の送信部は、電源が
オン（ＯＮ）されることにより、マイコン等制御部のイ
ニシャライズが行なわれる。 （１）ＤＣトレーニングは、まず、アンテナスイッチ２
６を受信部側に設定し、可変ＡＴＴ６と１４とを最大減
衰量となる様に設定する。次に、ベースバンド信号発生
器１からリファレンス電圧に等しいＤＣ電圧を出力す
る。オフセット・位相検出器２９では、直交変調器４に
入力されるベースバンド信号の同相成分（Ｉ′）と直交
成分（Ｑ′）とをモニタし、同相成分（Ｉ′）と直交成
分（Ｑ′）それぞれの電圧とリファレンス電圧との差を
検出し、検出した差の情報を制御器２２に与える。制御
器２２では、オフセット制御器１９に制御信号を与え、
オフセット・位相検出器２９に入力される同相成分
（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）の値がリファレンス電圧と
等しくなる様に、オフセット制御器１９から加算器２４
−３と２４−４とにそれぞれＤＣ電圧を加算する。

【００２３】（２）位相トレーニングは、ＤＣトレーニ
ングと同様に、アンテナスイッチ２６を受信部側に設定
する。次に、ベースバンド信号発生器１からは、例えば
信号のマッピングに相当する同相成分Ｉ＝１と直交成分
Ｑ＝０の信号を出力する。オフセット・位相検出器２９
では、ループの位相があっていると、同相成分Ｉ′＝−
１と直交成分Ｑ′＝０の信号が得られる。しかし位相ず
れがある場合同相成分（Ｉ′）と直交成分（Ｑ′）それ
ぞれに誤差電圧を発生するか、または、送信部の出力が
発振してしまう。そこで制御部２２は、位相制御器１７
に制御信号を与え、位相制御器１７から移相器１８を制
御させ、オフセット・位相検出器２９に入力される信号
がＩ＝−１、Ｑ＝０となるように制御する。なお、オフ
セット・位相検出器２９は、リファレンス電圧との比較
により構成するためコンパレータで実現できる。

【００２４】トレーニング終了後、送信開始前にアンテ
ナスイッチ２６が送信側に切り替えられ次に送信波形が
出力される。ＴＤＭＡでは、図４(a)のように、送信ス
ロットと受信スロットが時分割で交互に切り替えられ
る。そこで、受信時に前記と同様のＤＣトレーニング及
び位相トレーニング動作を実行する。更に、アイドル時
間でトレーニングを行わないことで、アイドル中の電源
を極力オフ（ＯＦＦ）にすることができ、携帯機等の電
池容量の効率が向上する。

【００２５】本発明では、ＴＤＭＡの受信時間を用いて
トレーニングを行うことで送信機の経年変化、温度変化
による特性変動に対し適時対応できる。また、受信時に
トレーニングすることで、アンテナスイッチが受信部側
に接続されているため、帰還ループの発振によりスプリ
アスが発生してもアンテナ出力からスプリアスが放射さ
れることは無い。送信スロットの一部を使ってトレーニ
ングをする場合と比較すると、受信スロット全てを使用
できるので、トレーニング失敗時も再トレーニングの時
間の余裕は十分ある。またＤＣ、位相トレーニングに限
らず送信部の調整を行うことができ送信機性能の安定が
図ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ＴＤＭＡのバースト送
信において、送信機性能の変動に対して適時対応がで
き、受信時にトレーニングを行うため、ループが発振し
てもアンテナから出力が放射されることは無い。そのた
め安定した送信出力が得られる。またアイドル時間でト
レーニングを行わないことで、アイドル中の電源を極力
ＯＦＦにすることができ、携帯機等の電池容量の効率が
向上することにもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の無線機の送信部に一実施例の構成を
示すブロック図。

【図２】 従来の無線機の送信部の構成を示すブロック
図。

【図３】 従来の無線機の送受信スロット動作及びトレ
ーニングタイミング動作を説明するための図。

【図４】 本発明の無線機の送受信スロット動作及びト
レーニングタイミング動作を説明するための図。

【符号の説明】

１：ベースバンド信号発生器、 ２−１，２−２，８：
ローパスフィルタ、３−１，３−２，３−３，３−４：
ループフィルタ、 ４：直交変調器、 ５：バンドパス
フィルタ、 ６，１４：可変アッテネ−タ、 ７：電力
増幅器、 ９：アンテナ、 １０：方向性結合器、 １
１：アッテネ−タ、 １２：ＰＬＬ周波数シンセサイ
ザ、 １３：基準信号発生器、 １５：直交復調器、
１６−１，１６−２：アンプ、 １７，３３：位相制御
器、 １８：移相器、 １９，３０：オフセット制御
器、 ２０，３１：アッテネ−タ制御器、 ２１：スイ
ッチ制御器、 ２２：制御器、 ２５：アイソレータ、
２６：アンテナスイッチ、２７：検波回路、 ２４−
１，２４−２，２４−３，２４−４：加算器、 ２９：
オフセット・位相検出器、 ３５−１，３５−２：スイ
ッチ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信するための負帰還回路を備えたＴＤ
   ＭＡ方式の無線機において、 送信するためのトレーニングを、受信時に実行すること
   を特徴とする制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の制御方法において、前記
   トレーニングは、ＤＣオフセット調整、位相調整、ゲイ
   ン調整の少なくともいずれかであることを特徴とする制
   御方法。
3. 【請求項３】 同相成分と直交成分のベースバンド信号
   を発生するベースバンド信号発生器と、 該ベースバンド信号を第１の加算器を介して入力し、所
   定の帯域制限を行なうループフィルタと、 該帯域制限された信号を直交変調する直交変調器と、 該直交変調された信号を増幅する増幅器と、 該増幅された信号を減衰する第１の可変アッテネータ
   と、 該減衰された信号の一部を分波する方向性結合器と、 該分波された信号を減衰する第２の可変アッテネータ
   と、 該減衰された信号を直交復調する直交復調器とを備え、 該直交復調された信号を前記第１の加算器に与え、前記
   ベースバンド信号を加算または減算することによって、
   前記増幅器の非線形歪みを補償するＴＤＭＡ方式の無線
   機の受信時において、 ベースバンド信号発生器から、基準電圧を発生し、 前記ループフィルタの出力からＤＣ電圧を検出する検出
   器と、 検出した該ＤＣ電圧に基いて制御電圧を発生する電圧制
   御器と、 前記第１の加算器と前記ループフィルタとの間に第２の
   加算器を有し、前記第１の加算器の出力信号に前記制御
   電圧を加算することによって、ＤＣオフセット電圧を調
   整することを特徴とする無線機。
4. 【請求項４】 請求項３記載の無線機において、 前記直交復調器に入力する基準周波数信号の位相を移相
   する位相器を備え、 前記検出器が検出したＤＣ電圧に基づいて、受信時に、
   前記位相器の移相量を決定することを特徴とする無線
   機。
5. 【請求項５】 ベースバンド信号の同相成分Ｉと直交成
   分Ｑから、帰還ベースバンド信号の同相成分ｉと直交成
   分ｑとをそれぞれ減算した信号を帯域制限を行うことで
   得られた変調信号を、搬送波を用いて直交変調波を得る
   直交変調器と、 該直交変調波を増幅する増幅器と、 該増幅器からの信号の一部を帰還し直交復調し、ベース
   バンド信号の同相成分ｉと直交成分ｑを出力する直交復
   調器と、 ＤＣオフセットの調整を行う加算器と、 該加算器を制御するオフセット制御器と、 搬送波信号の位相の遅れ進みを調整する移相器と、 該移相器を制御する位相制御器と、 順方向部の信号の減衰量を可変する第１の可変アッテネ
   −タと、 帰還部の信号の減衰量を可変する第２の可変アッテネ−
   タとを有するＴＤＭＡ方式のディジタル無線機におい
   て、 ＴＤＭＡ動作の受信時に合わせて、送信部のトレーニン
   グ機能を実行することを特徴とする無線機。