JP2005252509A

JP2005252509A - マルチキャリア伝送用非線形歪補償回路

Info

Publication number: JP2005252509A
Application number: JP2004058322A
Authority: JP
Inventors: Shusuke Maruyama; 秀典丸山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-15
Also published as: US20050197066A1

Abstract

【課題】簡易な方法にて非線形歪の低減及び消費電力の削減を図ることが可能なマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路を提供する。
【解決手段】フレームフォーマット制御部１１は各チャネルの振幅情報と送信電力情報とを送信アンプ制御部１９へ通知し、送信アンプ制御部１９は通知されたタイミング、レベルに合わせ、可変送信アンプ部２０の減衰器と、ローパワーアンプと、ハイパワーアンプと、切替器とをそれぞれ制御し、常に送信レベルが飽和しないように制御する。可変送信アンプ部２０においては、パワーが必要ではないチャネルの送信時に、切替器が効率の良いローパワーアンプ側を選択し、送信レベルが減衰器で微調整されて送出され、ハイパワーが必要なチャネルの送信時に、切替器が効率を犠牲にしてもリニアリティを優先してハイパワーアンプ側を選択し、送信レベルが減衰器で微調整されて送出される。
【選択図】図１

Description

本発明はマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路に関し、特にマルチキャリア伝送用信号の高出力増幅に伴って発生する非線形歪を有効に補償するためのマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路に関する。

マルチキャリア伝送の一例としては、ＯＦＤＭ（ＯｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘ）がある。これは直交周波数分離多重と呼ばれる方式であり、ディジタル放送や無線アクセス等に利用されている。この方式の特徴としては、直交周波数を利用したマルチキャリア伝送方式であるため、周波数の利用効率が高く、変調方式自体がマルチパス歪に強いことがあげられる。

しかしながら、ＯＦＤＭ変調波は高いピークファクタを持つため、送信アンプのバックオフが十分でないと、アンプの非線形歪によって伝送品質に劣化を生じる。また、周波数スペクトラムのサイドローブレベルが高まり、隣接チャネル干渉量を増加させてしまうという問題がある。

一方、省電力化の観点からは、送信アンプのバックオフがあまり大きく取れない。バックオフと非線形歪とは相反する関係にあり、非線形歪とのトレードオフでバックオフを設定する必要がある。

従来、この送信アンプの非線形歪を低減する技術としては、プリディストーションがある。これは送信アンプの非直線性とは逆の特性を送信アンプの入力信号に与え、送信アンプの出力において非線形歪を可能な限り取り除こうという技術である（例えば、特許文献１，２参照）。

従来の非線形歪補償回路の構成例を図５に示す。図５において、非線形歪を可能な限り取り除くための装置は、ＯＦＤＭ変調器３と、プリディストーション回路４と、周波数変換部５と、送信アンプ６とから構成されている。

ＯＦＤＭ変調器３は送信データをＳ／Ｐ（シリアル／パラレル：直並列）変換するＳ／Ｐ変換部３１と、サブキャリア変調回路部３２と、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部３３と、Ｇ／Ｉ（Ｇｕａｒｄ／Ｉｎｔｅｒｖａｌ）付加部３４と、波形整形部３５とから構成されている。

また、プリディストーション回路４はＯＦＤＭ変調波の送信電力もしくは振幅を検出するレベル検出器４１と、電力または振幅情報を量子化するＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換部４２と、これをアドレスとしてプリディストーションのための複素補償係数を引用するルックアップテーブル（ＬＵＴ：ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ）４３と、引用された情報でＯＦＤＭ送信信号と複素乗算を行う複素乗算器４４とから構成されている。

周波数変換部５は複素乗算器４４で複素乗算された信号を所要の周波数に変換する。送信アンプ部６は周波数変換部５で周波数変換された信号を所要のパワーに変換する。

上記の技術は、直交信号Ｉ，Ｑからベースバンド信号の電力を計算し、送信電力に応じた複素補償係数をテーブルから引用し、これを送信の直交信号Ｉ，Ｑに対して複素乗算を行うプリディストーション方式である。また、このプリディストーション方式を応用した技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、従来の伝送方法の一例であるＷＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）伝送では、図４に示すように、制御チャネルやデータチャネルを時間多重して各種情報を伝送する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、従来の伝送方法としては、アンプのバイアス値を可変させることで、変調方式の変更や入力するキャリア数に応じてアンプのバイアス値を可変させて伝送品質の劣化を防ぐ方法がある（例えば、特許文献４参照）。

特開平１１−２１５１９７号公報特開２０００−２２６５９号公報特開２００１−２５１２７４号公報特開２００１−２４４８２８号公報 "Ｆｉｇｕｒｅ１０：Ｄｏｗｎｌｉｎｋｓｌｏｔｆｏｒｍａｔｉｎｃａｓｅｏｆｍｕｌｔｉ−ｃｏｄｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ"［３ＧＰＰ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐＰｒｏｊｅｃｔ）ＴＳ２５．２１１Ｖ６．０．０（２００３−１２）］

上述した従来のマルチキャリア伝送では、上述した変調方式、信号フレームフォーマットを組み合わせて伝送した場合、上記のプリディストーションを適用すると、送信信号の振幅もしくは電力を検出する手段としてのダイオード検出器に大きなダイナミックレンジを必要とし、アナログ回路による特性のバラツキが問題となる。

また、従来のプリディストーション方式では、送信信号の振幅または電力を特定するための演算回路が必要であり、ディジタル処理を用いたとしても回路規模、消費電力が大きくなる。

さらに、従来の信号フレームフォーマットでの伝送では、パイロットチャネル、ユーザデータチャネル等、それぞれ独立に送信電力を制御する場合、送信アンプに対してさらにダイナミックレンジの拡大が要求され、バックオフ対策や消費電力に対して問題がある。

さらにまた、上記の特許文献４に開示された技術では、バイアス値を可変するだけなので、ＯＦＤＭ等のマルチキャリア伝送において可変できるダイナミックレンジ等に限度がある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、簡易な方法にて非線形歪の低減及び消費電力の削減を図ることができるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路を提供することにある。

本発明によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路は、マルチキャリア変調を行う前の送信データ系列に対応した送信フレームフォーマットから各チャネルの振幅情報と送信電力情報とを通知する手段と、この通知される情報から送信アンプの出力レベルとタイミングとを判断する手段と、その判断結果に基づく制御情報を前記送信アンプに通知して制御する手段と、この通知された制御情報を基に選択された送信電力値で変調波を送出する手段とを備えている。

すなわち、本発明のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路は、マルチキャリア変調を行う前の送信データ系列に対応した送信フレームフォーマットから各チャネルの振幅情報と送信電力情報とを通知する手段と、この通知される情報から送信アンプ部の出力レベルとタイミングとを判断する手段と、その判断結果に基づく制御情報を送信アンプ部に通知する手段と、通知された制御情報を基に選択された送信電力値で変調波を送出する手段とを有している。

本発明のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路は、ベースバンド帯域の送信データフォーマットに対応して周波数変換された信号を最適な減衰器及び送信アンプの選択によって非線形歪を軽減することで、従来のような送信信号レベルの検出等の手段を用いる必要がなく、簡易に非線形歪の低減と、ダイナミックレンジの拡大と、消費電力の削減とが可能になる。

これによって、本発明のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路では、マルチキャリア伝送をする場合、予め決められているベースバンド帯域の送信フレームフォーマットに連動して決定される振幅情報と送信電力情報とを送信アンプ制御部に通知し、最適な送信アンプを選択して送信を実施することで、簡易に非線形歪の低減と、消費電力の削減とを図ることが可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、簡易な方法にて非線形歪の低減及び消費電力の削減を図ることができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路はフレームフォーマット制御部１１と、送信データ生成部１２と、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１３と、サブキャリア変調部１４と、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部１５と、Ｇ／Ｉ（Ｇｕａｒｄ／Ｉｎｔｅｒｖａｌ）付加部１６と、波形整形部１７と、周波数変換部１８と、送信アンプ制御部１９と、可変送信アンプ部２０とから構成されている。

フレームフォーマット制御部１１は送信するフレームフォーマットの生成、制御を行う。送信データ生成部１２は指定されたフレームフォーマットにしたがって送信データを送出する。Ｓ／Ｐ変換部１３は送信データをＳ／Ｐ変換する。

図２は図１の可変送信アンプ部２０の構成を示すブロック図である。図２０において、可変送信アンプ部２０は減衰器２０１，２０２と、ローパワーアンプ２０３と、ハイパワーアンプ２０４と、切替器２０５とから構成されている。

これら図１及び図２を参照して本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路の動作について説明する。送信データは、従来例と同様に、Ｓ／Ｐ変換、サブキャリア変調、ＩＦＦＴ、Ｇ／Ｉ付加、波形整形後、周波数変換されて送信アンプに入力される。

この時、フレームフォーマット制御部１１から各チャネルの振幅情報と送信電力情報とが送信アンプ制御部１９へ通知され、送信アンプ制御部１９は通知されたタイミング、レベルに合わせ、可変送信アンプ部２０の減衰器２０１，２０２と、ローパワーアンプ２０３と、ハイパワーアンプ２０４と、切替器２０５とを制御し、常に送信レベルが飽和しないように制御する。

可変送信アンプ部２０においては、パワーが必要ではないチャネルの送信時に、切替器２０５が効率の良いローパワーアンプ２０３側を選択し、送信レベルが減衰器２０１で微調整されて送出される。

可変送信アンプ部２０においては、ハイパワーが必要なチャネルの送信時に、切替器２０５が効率を犠牲にしてもリニアリティを優先してハイパワーアンプ２０４側を選択し、送信レベルが減衰器２０２で微調整されて送出される。

本実施例では、可変送信アンプ部２０が上記のような構成、つまり減衰器２０１，２０２と、ローパワーアンプ２０３と、ハイパワーアンプ２０４と、切替器２０５とから構成しているが、この構成である必要はなく、さらに細かく制御する場合には各構成を多段または直列に組み合わせる構成も可能である。

図３は本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路の制御例を示す図である。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路の制御例について説明する。

図３においては、制御チャネル部が高出力、データチャネル部が低出力、制御チャネル、データチャネルとも低出力の場合を示している。送信フレームフォーマットにしたがって、信号がない時にはパワーオフ（図３のＣ参照）、パイロットチャネルにおいて高出力が必要な時にはハイパワーアンプ（図３のＡ参照）をそれぞれ選択し、ユーザデータチャネルにおいて低出力でいい時にはローパワーアンプ（図３のＢ参照）を選択する。

また、本実施例では、パケット伝送等において送信しない状態の場合に、すべてＯＦＦとする。さらに、本実施例では、送信データが各経路を伝達して可変送信アンプ部２０に到達する遅延時間に対応して動作する。

このように、本実施例では、送信信号のフレームフォーマットに対応して最適な送信アンプを制御することによって、非線形歪を軽減することができるため、従来のプリディストーション方式における送信信号の振幅情報を得る手段としてのレベル検波器、振幅演算回路等に比べて簡易な回路としているので、小型化及び少電力化、コスト削減が可能となる。また、本実施例では、ダイナミックレンジを拡大することができるという効果を奏する。

本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路の構成を示すブロック図である。図１の可変送信アンプ部の構成を示すブロック図である。本発明の一実施例によるマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路の制御例を示す図である。従来の伝送方法の一例を示す図である。従来の非線形歪補償回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１フレームフォーマット制御部
１２送信データ生成部
１３Ｓ／Ｐ変換部
１４サブキャリア変調部
１５ＩＦＦＴ部
１６Ｇ／Ｉ付加部
１７波形整形部
１８周波数変換部
１９送信アンプ制御部
２０可変送信アンプ部
２０１，２０２減衰器
２０３ローパワーアンプ
２０４ハイパワーアンプ
２０５切替器

Claims

マルチキャリア変調を行う前の送信データ系列に対応した送信フレームフォーマットから各チャネルの振幅情報と送信電力情報とを通知する手段と、この通知される情報から送信アンプの出力レベルとタイミングとを判断する手段と、その判断結果に基づく制御情報を前記送信アンプに通知して制御する手段と、この通知された制御情報を基に選択された送信電力値で変調波を送出する手段とを有することを特徴とするマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路。
前記振幅情報と送信電力情報とを通知する手段は、前記送信フレームフォーマットと前記振幅情報と前記送信電力情報とを決定する部分から設定される値に基づいて動作することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路。
前記送信アンプを制御する手段は、送信データが各経路を伝達して前記送信アンプまで到達する遅延時間に対応して動作することを特徴とする請求項１または請求項２記載のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路。
前記送信アンプは、減衰器と、複数のパワーアンプと、切替器とから構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路。
前記複数のバワーアンプは、低出力のローパワーアンプと、高出力のハイパワーアンプとを含むことを特徴とする請求項４記載のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路。
前記切替器は、信号がない時にパワーオフとし、高出力が必要な時にハイパワーアンプを選択し、低出力の時にローパワーアンプを選択することを特徴とする請求項５記載のマルチキャリア伝送用非線形歪補償回路。