JP2004236047A

JP2004236047A - マルチキャリア送信装置および送信方法

Info

Publication number: JP2004236047A
Application number: JP2003022955A
Authority: JP
Inventors: Shinsei Takeno; 信征竹野
Original assignee: NEC Saitama Ltd
Current assignee: NEC Saitama Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP3821784B2

Abstract

【課題】各キャリアで設定した送信信号レベルを得ることができるマルチキャリア送信装置および送信方法を提供する。
【解決手段】１つのＲＦ部９を用いて異なる周波数の複数キャリアを送信する送信装置において、周波数偏差メモリ部８にＲＦ部９の出力の周波数偏差データを予め格納しておく。複数のベースバンド信号の各々の振幅レベルは、周波数偏差データを用いて補正され、補正された複数のベースバンド信号から１つのマルチキャリアベースバンド信号を生成し、それをＤ／Ａ変換部６でアナログ信号に変換してＲＦ部９へ出力する。各ベースバンド信号が予め周波数偏差データを用いて補正されてＲＦ部９へ送出されるために、ＲＦ部９の出力は、周波数に依存せずに所定出力となる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それぞれ異なるキャリアのベースバンド信号をデジタル処理してマルチキャリア信号を生成し、それをアナログ信号に変換して送信するマルチキャリア方式の送信装置および送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動通信システムの基地局送信装置では、デジタル信号処理により複数キャリアのベースバンド信号からマルチキャリアデータを生成し、それを１つの送信機で送信するマルチキャリア方式が注目されている。たとえば、２つのキャリアにそれぞれ対応する２つのベースバンド信号Ｓ１およびＳ２を加算処理してマルチキャリアのベースバンド信号を生成する。このマルチキャリアベースバンド信号が１個のデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器によりアナログ信号に変換され、さらに１個の無線周波数（ＲＦ）送信部によって周波数変換および電力増幅されて無線送信される。この送信方式は、キャリアごとに送信機を備える必要がないため、基地局送信装置を小型化できるというメリットを有する。
【０００３】
ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）通信システムにおいて、異なる拡散符号で拡散された複数のベースバンド信号を多重してＤ／Ａ変換し、ＲＦ送信信号を生成する回路構成はいくつか提案されている。
【０００４】
たとえば、特開２０００−１８３８５１号公報（特許文献１）には、スペクトラム拡散通信方式の送信装置におけるベースバンド信号多重回路が開示されている。この回路では、異なった拡散符号で拡散された複数のベースバンド信号を加算して１つのベースバンド信号を生成し、それをＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換する。その際、このＤ／Ａ変換器のダイナミックレンジを有効使用するために、各ベースバンド信号の振幅制御を行うレベル調整回路を設けている。レベル調整回路は、Ｄ／Ａ変換器の入力信号電力が一定になるようにベースバンド信号の振幅レベルを送信コード数に応じて調整する（明細書段落番号００７１〜００７５、図５）。
【０００５】
また、特開２０００−１３２４７号公報（特許文献２）に開示されたＣＤＭＡ通信システムの送信装置では、Ｄ／Ａ変換器およびそれ以降のアナログ回路の非線形性や精度変動／劣化などによる影響を排除するためにフィードバック回路を設け、実際の送信電力が所望値になるように各チャネルの送信振幅データを補正している（明細書段落番号００２０〜００２４、図１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８３８５１号公報（明細書段落番号００７１〜００７５、図５）
【特許文献２】
特開２０００−１３２４７号公報（明細書段落番号００２０〜００２４、図１）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２のＣＤＭＡ送信装置では、Ｄ／Ａ変換器の非線形性やＲＦ回路の精度変動および精度劣化などの影響をフィードバック回路で改善する手段が採用されている。しかしながら、それは１つのキャリアに複数のチャネルを多重するシステムを前提とした送信装置であり、異なる周波数の複数キャリアからなるマルチキャリア方式を前提としたものではない。
【０００８】
異なる周波数の複数キャリアからなるアナログ信号をＲＦ送信部で周波数変換及び電力増幅する場合には、ＲＦ送信部の周波数偏差を無視することはできない。ＲＦ送信部の周波数偏差によって、ベースバンド信号で設定した振幅値はそのキャリア周波数に依存して変動し、当初の送信出力が得られないからである。
【０００９】
また、ＲＦ送信部ごとに周波数偏差にばらつきがあり、その調整に技術と時間を要するという問題もあった。更に、基地局送信装置が設置された場所でＲＦ部が故障した場合や定期補修のためにＲＦ部を交換した場合には、再度補正量を調整する必要があり、保守に多大なる時間がかかるという問題もあった。
【００１０】
本発明の第１の目的は、各キャリアで設定した送信信号レベルを得ることができるマルチキャリア送信装置および送信方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、個々のＲＦ部の周波数偏差のばらつきを容易に補正することができるマルチキャリア送信装置および送信方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第３の目的は、ＲＦ部を交換した場合でも再調整が不要なマルチキャリア送信装置および送信方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によるマルチキャリア送信装置は、それぞれ異なる周波数の複数キャリアを送信する１つの無線周波数送信部と、前記無線周波数送信部の出力の周波数偏差データを格納する周波数偏差格納手段と、前記複数キャリアの各々に対応する複数のベースバンド信号から１つのマルチキャリアベースバンド信号を生成する信号生成手段と、前記マルチキャリアベースバンド信号をアナログ信号に変換して前記無線周波数送信部へ出力するアナログ変換手段と、前記無線周波数送信部の出力が周波数に依存せずに所定出力となるように、前記複数のベースバンド信号の各々の振幅レベルを前記周波数偏差データを用いて制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
前記無線周波数送信部および前記周波数偏差格納手段をユニットに収容され、前記信号生成手段、前記アナログ変換手段および前記制御手段を含む装置に対して着脱可能に接続されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
１．第１実施形態
構成
図１は、本発明の第１実施形態によるマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では２キャリアの場合を示すが、本発明は３以上のキャリアの場合にも同様に適用可能である。図１において、ベースバンド信号処理部１は送信データＡを入力し、第１キャリア（キャリア１）のデジタル信号として帯域制限されたベースバンド信号Ｓ１を生成する。第１キャリアのベースバンド信号Ｓ１は、後述するように、振幅レベル調整部２によって振幅値が調整され、振幅調整されたベースバンド信号Ｓ２がマルチキャリア信号処理部５へ出力される。
【００１６】
同様に、ベースバンド信号処理部３は送信データＢを入力し、第２キャリア（キャリア２）のデジタル信号として帯域制限されたベースバンド信号Ｓ３を生成する。第２キャリアのベースバンド信号Ｓ３は、後述するように、振幅レベル調整部４によって振幅値が調整され，、振幅調整されたベースバンド信号Ｓ４がマルチキャリア信号処理部５へ出力される。ここで、送信データＡおよびＢは音声や画像などのデジタル化された信号である。
【００１７】
マルチキャリア信号処理部５はベースバンド信号Ｓ２およびＳ４を入力してマルチキャリアのベースバンド信号Ｓ５を生成し、Ｄ／Ａ変換器６へ出力する。同時に、マルチキャリア信号処理部５は、第１キャリアおよび第２キャリアの周波数設定情報Ｓ７を出力レベル制御部７へ出力する。
【００１８】
出力レベル制御部７は、周波数設定情報Ｓ７を用いて周波数偏差メモリ部８から第１キャリアおよび第２キャリアにそれぞれ対応する振幅レベル補正値ΔαおよびΔβを読み出す。周波数偏差メモリ部８には、ＲＦ部９の送信周波数帯域での送信出力周波数偏差を打ち消すための振幅レベル補正値が予め格納されている（詳しくは後述する）。出力レベル制御部７は、読み出した振幅レベル補正値ΔαおよびΔβを用いて、第１キャリア振幅レベル調整用の制御信号Ｓ１０１と第２キャリア振幅レベル調整用の制御信号Ｓ１０２とをそれぞれ生成し、振幅レベル調整部２および４へそれぞれ出力する（詳しくは後述する）。
【００１９】
Ｄ／Ａ変換器６は、マルチキャリア信号処理部５から入力したマルチキャリアのベースバンド信号Ｓ５をアナログ変換し、中間周波数（ＩＦ）のアナログ信号をＲＦ部９へ出力する。
【００２０】
ＲＦ部９はＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、それを所定の送信出力に電力増幅してアンテナ１０へ送出する。ＲＦ部９は、ローカル周波数信号生成部９１、ミキサ部９２および送信信号増幅部９３からなる。ミキサ部９２は、Ｄ／Ａ変換器６から入力したＩＦ信号とローカル周波数信号生成部９１から入力したローカル信号とを乗算することでＩＦ信号をＲＦ信号へアップコンバートする。ＲＦ信号は送信信号増幅部９３によって電力増幅され、アンテナ１０から電波として送信される。各キャリアのＲＦ信号は、対応する振幅レベル調整部２あるいは４によって振幅レベルが調整されているために、ＲＦ部９に周波数偏差が存在してもアンテナ１０から送信される送信信号出力は所定の値に保持される。
【００２１】
図２は、本実施形態で使用される振幅レベル調整部の一例を示すブロック図である。ここでは振幅レベル調整部２の場合が示されているが、振幅レベル調整部４の構成及び動作も同様である。
【００２２】
図２に示すように、振幅レベル調整部２は、ビットシフト部３０〜３７、ビットシフト部３０〜３７の各出力に接続されたスイッチ４０〜４７、および、スイッチ４０〜４７の出力を加算する加算部５０から構成される。ビットシフト部３０は入力したベースバンド信号Ｓ１をそのまま出力する。その他のビットシフト部３１〜３７は、入力したベースバンド信号Ｓ１のビットをそれぞれ所定数だけシフトさせ、出力の振幅値を減衰させたベースバンド信号をそれぞれ出力する。
【００２３】
スイッチ４０〜４７は出力レベル制御部７からの制御信号Ｓ１０１によって制御される。制御信号Ｓ１０１に従って、スイッチ４０〜４７は選択的に閉じられ、閉じられたスイッチに対応するビットシフト部３０〜３７の出力のみが加算部５０へ転送される。加算部５０は入力した信号を加算し振幅レベルが調整されたベースバンド信号Ｓ２を出力する。
【００２４】
図３は、ＲＦ部における送信信号出力の周波数偏差について説明するためのグラフである。図３において、横軸は周波数、縦軸は送信信号出力電圧である。また、アンテナ１０での規定送信信号出力をγ、ＲＦ部９の送信周波数帯域における第１キャリアの周波数をｆ１、第２キャリアの周波数をｆ２（＞ｆ１）とする。
【００２５】
ＲＦ部９は図３に示すような周波数偏差を有するものとする。すなわち、第１キャリアの周波数ｆ１ではΔα（ｄＢ）だけ規定出力γより高く、第２キャリアの周波数ｆ２ではΔβ（ｄＢ）だけ規定出力γより低い。この場合、周波数偏差メモリ部８には、周波数ｆ１に対して補正値Δα、周波数ｆ２に対して補正値Δβがそれぞれ検索可能に格納されている。あるいは、図３に示すような直線あるいは曲線を周波数偏差関数として格納し、各周波数に対応する補正値を計算により求めても良い。いずれにしても、出力レベル制御部７は、マルチキャリア信号処理部５からのキャリア周波数情報を用いて、各周波数に対応する補正値を周波数偏差メモリ部８から得ることができる。
【００２６】
振幅レベル調整動作
図２に示すように、振幅レベル調整部２のビットシフト部３０は入力されたベースバンド信号Ｓ１をそのまま出力し、ビットシフト部３１〜３７では入力されたベースバンド信号Ｓ１を、それぞれ１、２、３、４、５、６、７ビットだけＬＳＢ側からシフトして出力する。
【００２７】
ここで、ベースバンド信号の振幅値は２進数で表現されている。２進数では、周知のように、桁が１つ下がる（ＬＳＢ側にシフトする）とその値は１／２倍、桁が１つ上がる（ＭＳＢ側にシフトする）とその値は２倍の大きさを示す。よって、２進数で表現された振幅値は、ｎビット下がると１／２^ｎ倍、ｎビット上がると２^ｎ倍の振幅値になる。例えば、ＲＦ信号出力電圧を２ｄＢ減衰させる（−２ｄＢ）場合、振幅比は０．７９４３２８２３４となる。１以下の数を２進数で表現した場合、少数点以下のそれぞれの桁は、図４（ａ）に示すような値となるから、”−２ｄＢ”を２進数で表現すると、図４（ｂ）に示すように”０．１１００１１０”となる。
【００２８】
従って、振幅レベル調整部２（あるいは４）では、ＲＦ部９の送信信号出力を補正するために、１ビットシフト部３１、２ビットシフト部３２、５ビットシフト部３５、６ビットシフト部３６のそれぞれの出力を加算部５０で加算すれば良い。ここで、加算部５０の出力ビット数は、入力するベースバンド信号の最大振幅値に対して１ビット以上大きいとする。
【００２９】
図５は、補正されるべき値と、振幅レベル調整部２で実際に設定される補正値と、その補正値に対応するスイッチ部４０〜４７の組み合わせと、を示すテーブルである。設定したい出力レベル補正値を「理想ｄＢ値」、その理想ｄＢ値を比で表した値を「真数」、この振幅レベル調整部２により実際に設定される補正値を「近似ｄＢ値」とする。例えば、補正値”−２ｄＢ”は、近似ｄＢ値として、”１．９７２ｄＢ”という値で実現される。ビットシフト部の数を増やせば増やすほど、理想ｄＢ値と近似ｄＢ値の間の誤差は小さくなるが、図２に示すように８個のビットシフト部を設けるだけで誤差は実用上問題ないほど小さくなる。スイッチ部４０〜４７は、補正されるべき値に応じた制御信号Ｓ１０１（Ｓ１０２）に従って選択的に閉じられる。これにより、閉じられたスイッチ部に対応するビットシフト部の出力が加算部５０によって加算され、振幅が補正されたベースバンド信号Ｓ２（Ｓ４）となる。出力レベル制御部７には、図５に示すような振幅レベル補正値に対するスイッチ４０〜４７のオン／オフの組み合わせが予め設定されている。
【００３０】
動作例
一例として、周波数偏差メモリ部８のキャリア１の出力レベル補正値（理想ｄＢ値）Δαが”−０．８ｄＢ”の場合の補正について説明する。出力レベル制御部７は、マルチキャリア信号処理部５からの周波数情報Ｓ７により、キャリア１の周波数がｆ１であることを知ると、周波数偏差メモリ部８から周波数ｆ１の出力レベル補正値Δα＝−０．８ｄＢを読み出す。出力レベル制御部７は、予め設定されている図５に示すようなテーブルを参照して、読み出された出力レベル補正値Δα＝−０．８ｄＢに対応するスイッチ４０〜４７のオン／オフの組み合わせを示す制御信号Ｓ１０１を振幅レベル調整部２へ出力する。
【００３１】
図５の理想ｄＢ値＝−０．８ｄＢの行に示されるように、制御信号Ｓ１０１により、振幅レベル調整部２のスイッチ４１、４２、４３、４５および４７のみがオンとなる。これによって、入力信号の振幅値を１／２、１／４、１／８、１／３２、１／６４倍したベースバンド信号がそれぞれ加算部５０に入力して加算され、振幅値が０．９１４０６２５倍されたベースバンド信号Ｓ２がマルチキャリア信号処理部５へ出力される。
【００３２】
このように振幅レベル調整部２から出力されるベースバンド信号Ｓ２は入力ベースバンド信号Ｓ１の振幅値に対して約０．８ｄＢ減衰されているので、ＲＦ部９の周波数偏差による送信信号の増加分がほぼ相殺され、ＲＦ信号出力電圧はアンテナ規定送信出力γになる。
【００３３】
キャリア２に関しても同様に動作する。たとえば、キャリア２（周波数ｆ２）の出力レベル補正値Δβが＋１．２ｄＢの場合には、出力レベル制御部７は、周波数偏差メモリ部８から周波数ｆ２の出力レベル補正値Δβ＝＋１．２ｄＢを読み出し、振幅レベル調整部４のスイッチ４０、４３、４６、４７のみオンさせる制御信号Ｓ１０２を出力する。従って、加算部５０から出力されるベースバンド信号Ｓ４の振幅値は、入力信号の振幅値を１、１／８、１／６４、１／１２８倍したベースバンド信号が加算部５０で加算され、振幅値が１．１４８４３７５倍されたベースバンド信号Ｓ４がマルチキャリア信号処理部５へ出力される。したがって、振幅レベル調整部４から出力されるベースバンド信号Ｓ４は入力ベースバンド信号Ｓ３の振幅値に対して約１．２ｄＢ増加しているので、ＲＦ部９の周波数偏差による送信信号の減衰分がほぼ相殺され、ＲＦ信号出力電圧はアンテナ規定送信出力γになる。
【００３４】
このようにＲＦ部の周波数偏差を予め記憶しておき、その周波数偏差を相殺するように、キャリア毎のベースバンド信号の振幅値をデジタル的に補正する。これにより、異なる周波数の複数キャリアでＲＦ部を共通使用する場合に、アンテナ端において各キャリアで目的の送信信号レベルを出力することができる。
【００３５】
また、ＲＦ部に周波数偏差のばらつきがあっても、ＲＦ部毎の周波数偏差を周波数偏差メモリ部に記憶させて出力補正ができるために、測定器等を用いた自動調整が可能となり調整時間を短縮することができる。
【００３６】
２．第２実施形態
図６は基地局送信装置の装置構成を模式的に表したブロック図であり、（ａ）は第１実施形態と同様にＲＦ部をベースバンド部と一体構成したブロック図であり、（ｂ）は本発明の第２実施形態によるマルチキャリア送信装置の概略的構成を示すブロック図である。図６（ｂ）に示すように、第２実施形態では、ＲＦ部７９がベースバンド部７１と分離してユニット化されており、ＲＦ部７９が交換可能となっている。以下、第２実施形態について詳細に説明する。
【００３７】
図７は、本発明の第２実施形態によるマルチキャリア送信装置の内部構成を示すブロック図である。第２実施形態は図１に示す第１実施形態と電気回路的には等価であり同様の効果を得ることができる。第１実施形態と異なるのは、周波数偏差メモリ部８がＲＦ部７９に実装されている点である。上述したように、ＲＦ部の周波数偏差データは周波数偏差メモリ部８に格納されているために、ＲＦ部７９を交換するだけで、その周波数偏差データも同時に交換されることにある。
【００３８】
図７に示すように、本実施形態では、周波数偏差メモリ部８がユニット化されたＲＦ部７９に実装されている。したがって、ＲＦ部７９に周波数偏差メモリ部８を実装することで、故障や保守のために別のＲＦ部７９に交換した場合でも、交換したＲＦ部の周波数偏差により送信出力の調整が行われる。言い換えれば、ＲＦ部を取り替えるごとに装置全体を動作させて送信出力の再調整を行う必要がない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるマルチキャリア送信装置は、ＲＦ部の周波数偏差を予め記憶しておき、その周波数偏差を相殺するように、キャリア毎のベースバンド信号の振幅値をデジタル的に補正する。これにより、異なる周波数の複数キャリアでＲＦ部を共通使用する場合に、アンテナ端において各キャリアで所定の送信信号レベルを得ることができる。
【００４０】
また、ＲＦ部に周波数偏差のばらつきがあっても、ＲＦ部毎の周波数偏差を周波数偏差メモリ部に記憶させて出力補正ができるために、測定器等を用いた自動調整が可能となり調整時間を短縮することができる。
【００４１】
また、ＲＦ部に周波数偏差データを格納した周波数偏差メモリを収容してユニット化しベースバンド部に対して交換可能に接続することで、ＲＦ部を交換した場合でも、アンテナ端において各キャリアで目的の送信信号レベルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態で使用される振幅レベル調整部の一例を示すブロック図である。
【図３】ＲＦ部における送信信号出力の周波数偏差について説明するためのグラフである。
【図４】本発明における出力レベル制御信号の生成方法を説明する図である。
【図５】補正されるべき値と、振幅レベル調整部２で実際に設定される補正値と、その補正値に対応するスイッチ部４０〜４７の組み合わせと、を示すテーブルである。
【図６】基地局送信装置の装置構成を模式的に表したブロック図であり、（ａ）は第１実施形態と同様にＲＦ部をベースバンド部と一体構成したブロック図、（ｂ）は本発明の第２実施形態によるマルチキャリア送信装置の概略的構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるマルチキャリア送信装置の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，３…ベースバンド信号処理部
２，４…振幅レベル調整部
５…マルチキャリア信号処理部
６…Ｄ／Ａ変換部
７…出力レベル制御部
８…周波数偏差メモリ部
９，７９…無線周波数信号送出部（ＲＦ部）
１０…アンテナ
３０〜３７…ビットシフト部
４０〜４７…スイッチ
５０…加算部
７１…ベースバンド部（ＢＢ部）
９１…ローカル周波数信号生成部
９２…ミキサ部
９３…送信信号増幅部

Claims

それぞれ異なる周波数の複数キャリアを１つの無線周波数送信部で送信するマルチキャリア送信装置において、
前記無線周波数送信部の出力の周波数偏差データを格納する周波数偏差格納手段と、
前記複数キャリアの各々に対応する複数のベースバンド信号から１つのマルチキャリアベースバンド信号を生成する信号生成手段と、
前記マルチキャリアベースバンド信号をアナログ信号に変換して前記無線周波数送信部へ出力するアナログ変換手段と、
前記無線周波数送信部の出力が周波数に依存せずに所定出力となるように、前記複数のベースバンド信号の各々の振幅レベルを前記周波数偏差データを用いて制御する制御手段と、
を有することを特徴とするマルチキャリア送信装置。
前記制御手段は、
前記複数のベースバンド信号の各々の振幅レベルを各制御信号に従って変化させる複数の振幅レベル調整手段と、
前記複数のベースバンド信号の各々のキャリア周波数に対する周波数偏差量から前記各制御信号を生成して前記複数の振幅レベル調整手段へそれぞれ出力する出力レベル制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
前記複数の振幅レベル調整手段の各々は、入力ベースバンド信号の振幅値をデジタル的に調整することを特徴とする請求項２記載のマルチキャリア送信装置。
前記無線周波数送信部および前記周波数偏差格納手段をユニットに収容され、前記信号生成手段、前記アナログ変換手段および前記制御手段を含む装置に対して着脱可能に接続されていることを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア送信装置。
それぞれ異なる周波数の複数キャリアを１つの無線周波数送信部で送信するマルチキャリア送信方法において、
前記無線周波数送信部の出力の周波数偏差データを予め格納し、
前記無線周波数送信部の出力が周波数に依存せずに所定出力となるように、前記複数キャリアの各々に対応する複数のベースバンド信号の各々の振幅レベルを前記周波数偏差データを用いて補正し、
振幅レベルが補正された複数のベースバンド信号から１つのマルチキャリアベースバンド信号を生成し、
前記マルチキャリアベースバンド信号をアナログ信号に変換し、
前記アナログ信号から無線周波数の送信信号を生成して送信する、
ことを特徴とするマルチキャリア送信方法。