JP2005223622A - 送信信号の残留キャリア成分除去回路、除去方法及びディジタル無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来は、ベースバンド信号用の差動増幅器のＤＣオフセット量が残留キャリアの最低レベル点であることが分からず、また、ベースバンド出力のＤＣオフセット量が残留キャリアの最低レベル点であるか分からない。
【解決手段】 ディジタル無線機を無変調の送信状態にし、直交復調器６に入力されるＱＰＳＫ変調波信号を残留キャリア成分のみとし、直交復調器６から出力される復調ＩおよびＱ信号は直流電圧のみ出力する。ここで、直交復調器６から出力される直流電圧レベルは、基準電圧Ｖｒｅｆ＋残留キャリア量に応じた電圧である。この状態で、無線出力レベルを監視しながら、差動アンプ７の基準電圧調整用可変抵抗器１２及び差動アンプ８の基準電圧調整用可変抵抗器１３を調整して無線出力レベル、この状態ではすなわち残留キャリアレベルが最低となるようにする。調整後の基準電圧をオフセット信号として用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は送信信号の残留キャリア成分除去回路、除去方法及びディジタル無線機に係り、特に送信信号中に含まれる残留キャリア成分を低減するＴＤＭＡ（時分割多元接続）通信方式の送信信号の残留キャリア成分除去回路、除去方法及びディジタル無線機に関する。

ＴＤＭＡ通信方式のディジタル無線機で発生する送信信号の残留キャリア成分の発生原因としては、直交変調器へのベースバンド信号の入力に加えられるＤＣオフセット量のズレが大きい。直交変調器のＤＣオフセット量とベースバンド信号のＤＣオフセット量がずれていると、そのズレ分だけ残留キャリアとして直交変調器の出力に現れる。これを解決するために、残留キャリア成分が最低レベルとなるように、ベースバンド信号のＤＣオフセット量を手動で調整することが考えられる。

しかし、この手動調整では、温度変化や基準電圧の変化によって、ＤＣオフセット量を一定量に保つことができない。そこで、従来より上記の残留キャリア成分を自動的に低減する機能を備えたディジタル無線機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図３はこの従来のディジタル無線機の一例のブロック図を示す。同図に示すディジタル無線機は、受信、送信、アイドルの各スロットがそれぞれ６.６ｍｓｅｃで、受信、送信、アイドルの順で２０ｍｓｅｃ周期で繰り返すＴＤＭＡ通信方式のディジタル無線機で、ディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）１０１から並列に出力された２つのディジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器１０２、１０３に別々に供給されてそれぞれアナログ信号に変換された後、低域フィルタ（ＬＰＦ）１０４、１０５により帯域制限を受けてベースバンド信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）となる。

上記のベースバンド信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）は、送信スロットの直前の所定期間のみオンとなるスイッチ１０８を介して供給されるリファレンスＤＣ電圧Ｖｒｅｆに重畳されて差動増幅器１０６、１０７の同相入力端子に供給される。一方、差動増幅器１０６、１０７の逆相入力端子には送信スロットの直前から電圧保持器１０９、１１０を介してリファレンスＤＣ電圧Ｖｒｅｆが供給される。送信スロット期間では、スイッチ１０８はオフとされるが、電圧保持器１０９、１１０によりリファレンスＤＣ電圧Ｖｒｅｆが保持されて差動増幅器１０６、１０７の逆相入力端子に供給される。

これにより、上記のベースバンド信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）は、差動増幅器１０６、１０７において、リファレンスＤＣ電圧Ｖｒｅｆを基準として送信情報に従って変動するが、差動増幅器１０６、１０７の同相入力端子と逆相入力端子には同一のリファレンスＤＣ電圧Ｖｒｅｆが供給されるため、ＤＣオフセットを除去できる。

差動増幅器１０６、１０７から出力された上記のベースバンド信号Ｉ（ｔ）、Ｑ（ｔ）は、乗算器１１１、１１２において互いに位相が９０度異なる角周波数ωの搬送波ｃｏｓωｔ、−ｓｉｎωｔと乗算された後、加算器１１３で合成されて送信出力される。

また、直交変調器から出力される送信信号を直交復調器に帰還して同相成分と直交成分の帰還復調信号を生成して直交変調器の入力側に出力させると共に、上記の直交復調器に移相器により位相制御された搬送波を供給し、上記の帰還復調信号の直交成分から変調信号を除去して直流成分を取り出し、その直流成分が最小となるように移相器を制御する構成の高周波電力増幅装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

更に、１フレームの所定シンボル数毎にＢＰＳＫバースト信号が挿入されたディジタル放送を受信するディジタル放送受信機のディジタルコスタスループ回路において、残留キャリア成分を含むＩ，Ｑ信号から残留キャリア成分を位相差として検出し、その位相差に応じた周波数相関データを生成し、更にその周波数相関データに応じて出力した乗算データと上記のＩ，Ｑ信号とを乗算することにより、上記の残留キャリア成分を除去する手段を備えたディジタルコスタスループ回路が従来より知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開平７−１６２４６６号公報 特開２０００−２７００３１号公報 特開２００１−１０３１１１号公報

しかるに、特許文献１記載の従来のディジタル無線機においては、次のような課題がある。第１の課題は、ベースバンド信号用の差動増幅器１０６、１０７のＤＣオフセット量を一定にするということに限定しているため、そのオフセット量が直交変調器のＤＣオフセット量の最適点、ひいては残留キャリアの最低レベル点であることが分からないということである。

第２の課題はオフセット量決定のための監視ポイントがベースバンド出力のＤＣオフセット量を監視しているため、やはりそのＤＣオフセット量が残留キャリアの最低レベル点であるか分からないことである。

また、特許文献２記載の発明は、直交変調波に対する帰還信号の位相ずれ補正のために移相器に与えられる位相シフト量が固定であるときの課題を解決するための技術であり、更に、特許文献３記載の発明は、残留キャリア成分を含むＩ，Ｑ信号から残留キャリア成分を位相差として検出し、その位相差を強制的に０にすることにより、ループ回路の位相ロックを速くするための技術であり、いずれも残留キャリア量からＤＣオフセット量を決定し、これを自動的に一定量に保つことは開示していない。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、実際の残留キャリア量からＤＣオフセット量を決定し、これを自動的に一定量に保つ送信信号の残留キャリア成分除去回路、除去方法及びディジタル無線機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、第１の発明の送信信号の残留キャリア成分除去回路は、ベースバンド信号をオフセット信号と第１の差動増幅手段により差動増幅して直交変調器に供給し、直交変調器により直交変調して得られた送信信号の残留キャリア成分を除去する残留キャリア成分除去回路であって、直交変調された送信信号を直交復調する直交復調手段と、直交復調手段により直交復調して得られた無変調時の復調ベースバンド信号と、基準電圧とを差動増幅する第２の差動増幅手段と、第２の差動増幅手段の出力レベルが最小となるように基準電圧のレベルを可変調整する可変調整手段と、可変調整手段による可変調整後の基準電圧をオフセット信号として出力することを特徴とする。

この発明では、オフセット信号とベースバンド信号との差動増幅出力信号が供給される直交変調器の無変調送信信号を直交復調手段により直交復調して得られた無変調時の復調ベースバンド信号が、送信信号に含まれる残留キャリア成分に対応した直流電圧であることに鑑み、この無変調時の復調ベースバンド信号と基準電圧とを差動増幅し、その差動増幅出力信号レベルが最小となるように基準電圧を調整し、その基準電圧をベースバンド信号と差動増幅するためのオフセット信号として出力する。

ここで、上記の可変調整手段は、直交復調手段の基準電圧と同一の基準電圧をレベル調整する可変抵抗器であることを特徴とする。これにより、アナログ回路で残留キャリア成分の補正ができる。

また、上記の目的を達成するため、第３の発明の残留キャリア成分除去方法は、ベースバンド信号と調整電圧との差動増幅信号を直交変調器により直交変調して得られた送信信号の残留キャリア成分を除去する残留キャリア成分除去方法であって、直交変調器を無変調状態で動作させる第１のステップと、直交変調器から出力される無変調時の送信信号を、直交復調手段により直交復調して無変調時の復調ベースバンド信号を得る第２のステップと、無変調時の復調ベースバンド信号と基準電圧との差動増幅信号を調整電圧として出力すると共に、その出力レベルが最小となるように基準電圧のレベルを可変調整する第３のステップとを含むことを特徴とする。

この発明では、第１の発明と同様に、オフセット信号とベースバンド信号との差動増幅出力信号が供給される直交変調器の無変調送信信号から第２のステップにより得られた無変調時の復調ベースバンド信号と基準電圧とを第３のステップで差動増幅すると共に、その差動増幅出力信号レベルが最小となるように基準電圧を調整し、その基準電圧をベースバンド信号と差動増幅するためのオフセット信号として出力する。

また、上記の目的を達成するため、第５の発明のディジタル無線機は、ベースバンド信号をオフセット信号と第１の差動増幅器により差動増幅して得られた信号を直交変調器により直交変調し、得られた直交変調波信号を送信出力するディジタル無線機であって、直交変調波信号を、直交変調器の搬送波と同一の無線周波数信号を復調用搬送波として用いて直交復調する直交復調器と、直交復調器の基準電圧を発生する基準電圧源と、直交変調器を無変調状態としたときの直交変調波信号を直交復調して得られた無変調時の復調ベースバンド信号と、基準電圧とを差動増幅する第２の差動増幅器と、第２の差動増幅器の出力レベルが最小となるように基準電圧のレベルを可変調整する可変調整手段とを有し、可変調整手段により可変調整された基準電圧をオフセット信号として出力することを特徴とする。

この発明では、第１の発明と同様に、オフセット電圧とベースバンド信号との差動増幅出力信号が供給される直交変調器の無変調送信信号から直交復調器により得られた無変調時の復調ベースバンド信号と直交復調器の基準電圧とを第２の差動増幅器で差動増幅すると共に、その差動増幅出力信号レベルが最小となるように基準電圧を可変調整手段で調整し、その基準電圧をベースバンド信号と差動増幅するためのオフセット信号として出力する。

本発明によれば、オフセット信号とベースバンド信号との差動増幅出力信号が供給される直交変調器の無変調送信信号から得られた無変調時の復調ベースバンド信号と基準電圧とを差動増幅すると共に、その差動増幅出力信号レベルが最小となるように基準電圧を調整し、その基準電圧をベースバンド信号と差動増幅するためのオフセット信号として出力するようにしたため、直交変調器から出力される送信信号中の残留キャリア成分のレベルに応じて、オフセット信号レベル（ＤＣオフセット量）を自動的に一定量に抑えることができる。

また、本発明によれば、自己の送信信号の中から残留キャリアレベル成分をアナログ回路のみで検出補正をかけることができるので、ＣＰＵなど制御回路を介在させる必要が無く、ソフトウェア開発や回路開発規模を小さくできる効果がある。

更に、本発明によれば、一度オフセット信号を調整した後は再調整せずに自動で一定量に保っているので、再調整の手間を省くことができ、また、基準電圧を直交復調手段、第２の差動増幅手段共に同一電源からとっているので電源電圧の揺れ等にも追従して、残留キャリアレベルを一定に保つことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる送信信号の残留キャリア成分除去回路の一実施の形態の回路系統図を示す。本実施の形態は、ＴＤＭＡ通信方式のディジタル無線機において、送信機の残留キャリア成分を低減する事を特徴としている。

図１において、ディジタル無線機に変調信号であるベースバンド信号が同相信号（Ｉ信号）および直交信号（Ｑ信号）として、それぞれベースバンドＩ信号発信源１と、ベースバンドＱ信号発信源２から出力される。これらのＩ信号及びＱ信号はそれぞれ差動アンプ３、４の各反転入力端子に別々に入力され、ここで後述するローパスフィルタ（ＬＰＦ）９、１０から非反転入力端子に供給される信号と差動増幅されることにより、ＤＣオフセット電圧を与えられた後、直交変調器５に入力される。

直交変調器５は、乗算器５１及び５２と、移相器５３と、加算器５４とからなり、高周波発振器１１から入力される無線周波数信号（ＲＦ信号）を搬送波として受け、移相器５３において、互いに-４５度、＋４５度移相して互いに９０度の位相差のある第１の搬送波と第２の搬送波を生成し、第１の搬送波を乗算器５１でＩ信号と乗算し、第２の搬送波を乗算器５２でＱ信号と乗算し、それら乗算器５１及び５２の各出力信号を加算器５４で加算することにより、Ｉ信号、Ｑ信号を変調信号とするＱＰＳＫ変調波信号を出力する。

このＱＰＳＫ変調波信号は、出力端子１４を介してアンテナなどから無線送信されるだけでなく、直交復調器６にも折り返して入力される。直交復調器６は乗算器６１及び６２と、移相器５３とからなり、直交変調器５と同一信号源である高周波発振器１１からのＲＦ信号を復調用搬送波として入力され、互いに-４５度、＋４５度移相して互いに９０度の位相差のある第１の復調用搬送波と第２の復調用搬送波を生成し、第１の復調用搬送波を乗算器６１でＱＰＳＫ変調波信号と乗算して復調Ｉ信号を生成すると共に、第２の復調用搬送波を乗算器６２でＱＰＳＫ変調波信号と乗算して復調Ｑ信号を生成する。

これらの復調Ｉ信号と復調Ｑ信号はそれぞれ差動アンプ７、８の各反転入力端子に別々に供給され、ここで可変抵抗器１２、１３を介して非反転入力端子に供給される同一の基準電圧Ｖｅｒｆと別々に差動増幅される。差動アンプ７、８から出力されたＩ信号、Ｑ信号は、それぞれローパスフィルタ（ＬＰＦ）９、１０を経由して、変調信号用のベースバンドＩ信号の差動アンプ３、ベースバンドＱ信号の差動アンプ４の各非反転入力端子に入力される。以上詳細に本実施の形態の構成を述べたが、図１の各部の基本機能は、当業者によってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。

次に図１の回路動作について、図２のフローチャートと共に更に詳細に説明する。図１において、直交変調器５へ入力されるベースバンド信号であるＩ信号とＱ信号は、前段の差動アンプ３、４のオフセット電圧によって直流分を含んでいる。このオフセット電圧は、ＱＰＳＫ変調波信号を直交復調器６で復調し、差動アンプ７、８で反転増幅させた後、次段のＬＰＦ９、１０で信号成分を取り除き、ＤＣ成分のみとした電圧にて決定される。

このＤＣ電圧は残留キャリアが直交復調後にＤＣ成分となることから、残留キャリアレベル量に応じたＤＣ電圧となる。また、この残留キャリアのレベルは、直交変調器５へのＩ信号及びＱ信号のＤＣオフセット量にて決定され、ＤＣオフセット量が最適レベルより大きくてもキャリアレベルは増大し、また最適レベルよりも小さくてもキャリアレベルは増大する。

そこで、残留キャリア成分除去のために、まず、ディジタル無線機を無変調の送信状態にする（図２のステップＳ１）。無変調とは直交変調器５に差動アンプ３、４から供給されるＩ信号、Ｑ信号が直流電圧であり、残留キャリアだけでの送信ということになるので、直交復調器６に入力されるＱＰＳＫ変調波信号は残留キャリア成分のみとなり、直交復調器６から出力される復調ＩおよびＱ信号は直流電圧のみ出力される。

ここで、直交復調器６から出力される直流電圧レベルは、基準電圧Ｖｒｅｆ＋残留キャリア量に応じた電圧である。そこで、次に、この状態で、無線出力レベルを監視しながら、復調Ｉ信号用差動アンプ７の基準電圧調整用可変抵抗器１２及び復調Ｑ信号用差動アンプ８の基準電圧調整用可変抵抗器１３を調整して無線出力レベル、この状態ではすなわち残留キャリアレベルが最低となるようにする（図２のステップＳ２）。この時点で、この回路の調整が完了する。

上記の回路調整完了後は、本実施の形態は、送信Ｉ信号及び送信Ｑ信号に応じて残留キャリアが増えると、ベースバンド信号のＤＣオフセット電圧が下がり、残留キャリアを下げるように動作する。また、ＤＣオフセット電圧を下げすぎて残留キャリアが増えると、ベースバンド信号のＤＣオフセット電圧を上げ、残留キャリアを下げるように動作する。

このように、本実施の形態によれば、自己の送信ベースバンド信号の中から残留キャリアレベルを、直交復調器６及び差動増幅器７、８というアナログ回路のみで検出して補正することができるので、中央処理装置（ＣＰＵ）などの制御回路を介在させる必要がなく、よって、ソフトウェア開発や回路開発規模を小さくできる。また、本実施の形態では、直交復調器６と差動アンプ７及び８への各基準電圧Ｖｒｅｆを、共に同一電源からとっているので、電源電圧の揺れ等にも追従して、残留キャリアレベルを一定に保つことができる。

本発明の一実施の形態の回路系統図である。 図１の残留キャリアレベル成分除去方法説明用フローチャートである。 従来の一例の回路系統図である。

符号の説明

１ Ｉ信号発信源
２ Ｑ信号発信源
３、４、７、８ 差動アンプ
５ 直交変調器
６ 直交復調器
１１ 無線周波数（ＲＦ）信号発振器
１２、１３ 基準電圧調整用可変抵抗器
５１、５２、６１、６２ 乗算器
５３、６３ 移相器
５４ 加算器
Ｖｒｅｆ 基準電圧

Claims (6)

1. ベースバンド信号をオフセット信号と第１の差動増幅手段により差動増幅して直交変調器に供給し、該直交変調器により直交変調して得られた送信信号の残留キャリア成分を除去する残留キャリア成分除去回路であって、
   前記直交変調された送信信号を直交復調する直交復調手段と、
   前記直交復調手段により直交復調して得られた無変調時の復調ベースバンド信号と、基準電圧とを差動増幅する第２の差動増幅手段と、
   前記第２の差動増幅手段の出力レベルが最小となるように前記基準電圧のレベルを可変調整する可変調整手段と、
   前記可変調整手段による可変調整後の前記基準電圧を前記オフセット信号として出力することを特徴とする送信信号の残留キャリア成分除去回路。
2. 前記可変調整手段は、前記直交復調手段の基準電圧と同一の基準電圧をレベル調整する可変抵抗器であることを特徴とする請求項１記載の送信信号の残留キャリア成分除去回路。
3. ベースバンド信号と調整電圧との差動増幅信号を直交変調器により直交変調して得られた送信信号の残留キャリア成分を除去する残留キャリア成分除去方法であって、
   前記直交変調器を無変調状態で動作させる第１のステップと、
   前記直交変調器から出力される無変調時の送信信号を、直交復調手段により直交復調して無変調時の復調ベースバンド信号を得る第２のステップと、
   前記無変調時の復調ベースバンド信号と基準電圧との差動増幅信号を前記調整電圧として出力すると共に、その出力レベルが最小となるように前記基準電圧のレベルを可変調整する第３のステップと
   を含むことを特徴とする送信信号の残留キャリア成分除去方法。
4. 前記第３のステップは、前記基準電圧を可変抵抗器により可変調整して、前記無変調時の復調ベースバンド信号と基準電圧との差動増幅信号出力レベルを最小とすることを特徴とする請求項３記載の送信信号の残留キャリア成分除去方法。
5. ベースバンド信号をオフセット信号と第１の差動増幅器により差動増幅して得られた信号を直交変調器により直交変調し、得られた直交変調波信号を送信出力するディジタル無線機であって、
   前記直交変調波信号を、前記直交変調器の搬送波と同一の無線周波数信号を復調用搬送波として用いて直交復調する直交復調器と、
   前記直交復調器の基準電圧を発生する基準電圧源と、
   前記直交変調器を無変調状態としたときの前記直交変調波信号を直交復調して得られた無変調時の復調ベースバンド信号と、前記基準電圧とを差動増幅する第２の差動増幅器と、
   前記第２の差動増幅器の出力レベルが最小となるように前記基準電圧のレベルを可変調整する可変調整手段と
   を有し、前記可変調整手段により可変調整された前記基準電圧を前記オフセット信号として出力することを特徴とするディジタル無線機。
6. 前記可変調整手段は、前記基準電圧のレベルを可変調整する可変抵抗器であることを特徴とする請求項５記載のディジタル無線機。
   
   
   

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