JP2006157256A - Transmission circuit, wireless communication circuit, wireless base station apparatus, and wireless terminal - Google Patents
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Description
本発明は、無線信号を増幅して送信する送信回路等に関し、特に、直交周波数多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式の無線通信や放送等に用いられる送信装置において送信信号を増幅して出力する送信回路、及びこの送信回路を備える無線通信回路、無線基地局装置、無線端末装置に関する。 The present invention relates to a transmission circuit that amplifies and transmits a radio signal, and in particular, amplifies and outputs a transmission signal in a transmission device used for orthogonal frequency division (OFDM) wireless communication, broadcasting, or the like. The present invention relates to a transmission circuit that performs transmission, a wireless communication circuit including the transmission circuit, a wireless base station device, and a wireless terminal device.
近年、無線通信分野や放送分野で用いられる送信装置においては、多くの情報を送信するために周波数占有帯域の広い信号が用いられている。また、周波数の利用効率の向上化を図るためにOFDM変調信号を送信する場合が多くなっている。OFDM変調は、周波数軸において直交関係にある複数のサブキャリアで、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:四位相偏移変調)や、位相と振幅をそれぞれ4種類ずつ持つディジタル変調方式である16QAM(16 Quadrature Amplitude Modulation)などの所定の変調方式によってデータを変調し、これを逆フーリエ変換することによって周波数軸上のデータから時間軸上のデータに変換された送信信号を得るものである。 In recent years, in a transmission apparatus used in the wireless communication field and the broadcast field, a signal having a wide frequency occupation band is used to transmit a large amount of information. In addition, an OFDM modulated signal is often transmitted in order to improve frequency utilization efficiency. OFDM modulation is QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), or 16QAM (16 Quadrature), which is a digital modulation method having four types of phases and amplitudes, with a plurality of subcarriers orthogonal to each other on the frequency axis. A transmission signal converted from data on the frequency axis to data on the time axis is obtained by modulating data by a predetermined modulation method such as Amplitude Modulation and performing inverse Fourier transform on the data.
図9は、一般的なOFDM変調信号のスペクトラムの一例を示す図であり、横軸に周波数、縦軸に信号のレベルを示している。図9において、シンボルレートRs(s)で変調された複数のサブキャリアを周波数間隔Δfs(Hz)で周波数軸上に多重化する。このとき、fs=1/Rsとおけば、それぞれのサブキャリアは互いに直交関係にあることになるので、互いの干渉を避けて周波数を効率よく利用することができる。このため、多重化するサブキャリアの数を増やせば、一度に伝送できる情報量も増やすことができる。上記の様に周波数軸上に多重化したOFDM変調波は、逆フーリエ変換して時間軸上の信号に変換された後に搬送波で変調して送信される。つまり、図9に示すように、時間軸上(周波数軸上)での変調波の振幅(レベル)は大きく変動し、平均振幅に比して最大振幅が非常に大きな信号となる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a spectrum of a general OFDM modulation signal, where the horizontal axis indicates frequency and the vertical axis indicates signal level. In FIG. 9, a plurality of subcarriers modulated at the symbol rate Rs (s) are multiplexed on the frequency axis at a frequency interval Δfs (Hz). At this time, if fs = 1 / Rs, the subcarriers are orthogonal to each other, so that it is possible to efficiently use the frequency while avoiding mutual interference. For this reason, if the number of subcarriers to be multiplexed is increased, the amount of information that can be transmitted at a time can also be increased. The OFDM modulated wave multiplexed on the frequency axis as described above is subjected to inverse Fourier transform and converted to a signal on the time axis, and then modulated with a carrier wave and transmitted. That is, as shown in FIG. 9, the amplitude (level) of the modulated wave on the time axis (on the frequency axis) fluctuates greatly, resulting in a signal having a maximum amplitude compared to the average amplitude.
つまり、このような信号(図9に示すような信号)を増幅して送信する送信回路には高い線形性が求められている。一方で、送信装置の消費電力を削減するために、送信装置内の増幅回路には高い電力効率も要求されている。したがって、増幅回路の線形性及び電力効率の向上を両立させるために、歪み補償や効率改善のための様々な手法が提案されている。例えば、この種の従来の送信回路としては、OFDM信号を増幅する信号の歪みを補償するために、フィードバック制御によりOFDMのパイロットシンボルのインパルス応答を推定し、増幅前の信号を補正する手法が提案されている。この手法によれば、出力増幅部で線形領域のみならず非線形領域も使用して効率のよい増幅処理を行うことができる(例えば、特許文献1参照)。 That is, high linearity is required for a transmission circuit that amplifies and transmits such a signal (a signal as shown in FIG. 9). On the other hand, in order to reduce the power consumption of the transmission apparatus, high power efficiency is also required for the amplifier circuit in the transmission apparatus. Therefore, various methods for distortion compensation and efficiency improvement have been proposed in order to achieve both improvement of linearity and power efficiency of the amplifier circuit. For example, as a conventional transmission circuit of this type, in order to compensate for distortion of the signal that amplifies the OFDM signal, a method for estimating the impulse response of the OFDM pilot symbol by feedback control and correcting the signal before amplification is proposed. Has been. According to this method, it is possible to perform efficient amplification processing using not only the linear region but also the nonlinear region in the output amplification unit (see, for example, Patent Document 1).
また従来の送信回路の方式の1つにLINC(Linear Amplification with Nonlinear Components)方式と呼ばれるものがある。この方式では、送信信号を2つの定包絡線信号に分岐し、電力効率が高い非線形増幅器で増幅した後に合成することで、線形性及び電力効率の向上化の両立を図っている。 One of the conventional transmission circuit systems is called a LINC (Linear Amplification with Nonlinear Components) system. In this method, the transmission signal is branched into two constant envelope signals, and amplified after being amplified by a non-linear amplifier having high power efficiency, and then combined to improve linearity and power efficiency.
図10は、従来の送信回路の構成の一般例を示す図であり、この図を用いてLINC方式を適用した増幅回路の一般的な例について説明する。図10に示す送信回路310において、定包絡線信号生成部311では、入力信号S(t)から、2つの定包絡線信号Sa(t)及びSb(t)を生成する。例えば、入力信号S(t)が次の式(1)で表されたときに、各定包絡線信号Sa(t)、Sb(t)を次の式(2)及び式(3)で表わすとすれば、各定包絡線信号Sa(t)、Sb(t)は振幅方向が定数となる。
FIG. 10 is a diagram illustrating a general example of the configuration of a conventional transmission circuit. A general example of an amplifier circuit to which the LINC method is applied will be described with reference to FIG. In the
S(t)=V(t)×cos{ωct+φ(t)} (1)
Sa(t)=Vmax/2×cos{ωct+ψ(t)} (2)
Sb(t)=Vmax/2×cos{ωct+θ(t)} (3)
ただし、V(t)の最大値をVmax、入力信号の搬送波の角周波数をωc、ψ(t)=φ(t)+α(t)、θ(t)=φ(t)−α(t)とする。
S (t) = V (t) × cos {ωct + φ (t)} (1)
Sa (t) = Vmax / 2 × cos {ωct + ψ (t)} (2)
Sb (t) = Vmax / 2 × cos {ωct + θ (t)} (3)
However, the maximum value of V (t) is Vmax, the angular frequency of the carrier wave of the input signal is ωc, ψ (t) = φ (t) + α (t), θ (t) = φ (t) −α (t) And
図11は、図10の送信回路における演算動作を直交平面上で示したベクトル図である。つまり、図11は、定包絡線信号の生成動作を、直交平面座標上で信号ベクトルを用いて示したものである。この図に示す通り、入力信号S(t)は、振幅がVmax/2である2つの定包絡線信号Sa(t)、Sb(t)のベクトル和で表わされている。 FIG. 11 is a vector diagram showing the arithmetic operation in the transmission circuit of FIG. 10 on an orthogonal plane. That is, FIG. 11 shows the generation operation of the constant envelope signal using the signal vector on the orthogonal plane coordinates. As shown in this figure, the input signal S (t) is represented by a vector sum of two constant envelope signals Sa (t) and Sb (t) having an amplitude of Vmax / 2.
再び図10に戻って、2つの増幅器312、313では2つの定包絡線信号Sa(t)、Sb(t)をそれぞれ増幅する。このとき、増幅器312、313の利得をGとすると、増幅器312、313の出力信号は、それぞれG×Sa(t)、G×Sb(t)となる。合成回路314でこれらの出力信号G×Sa(t)、G×Sb(t)を合成すると、出力信号G×S(t)が得られる。
Returning to FIG. 10 again, the two
図12は、従来の送信回路の構成の他の例を示す図であり、この図を用いて図10と同様の機能を有する送信回路310aについて説明する。定包絡線信号生成部311において、定包絡線信号IQ生成部315では、ベースバンド帯の入力信号Si、Sqから直交復調後に定包絡線信号Sa、Sbとなるベースバンド信号Sai、Saq、Sbi、Sbqをディジタル信号処理により生成し、各ベースバンド信号Sai、Saq、Sbi、Sbqを、それぞれ、D/A変換器316a、316b、316c、316dによってアナログ信号に変換した後、2つの直交変調器を有する直交変調部317で直交変調して2つの定包絡線信号Sa(t)、Sb(t)を得る。各信号を前段増幅器(ドライバアンプ)318a、318bで増幅した後、終段の増幅器312、313での最終増幅し、さらに合成回路314で合成を行うと出力信号G×S(t)が得られる。
FIG. 12 is a diagram showing another example of the configuration of a conventional transmission circuit, and a
上記のような送信回路310aでは、周波数が低いベースバンド信号を用いることでディジタル信号処理によって定包絡線信号の生成を実現することができる。しかし、2系統の増幅器の利得や位相に誤差が発生した場合は、増幅合成後の信号のベクトルが意図する出力信号のベクトルと異なってしまう。このとき、これらのベクトルの誤差は信号の歪み成分になる。また、送信回路310aにおいては、これらのベクトルの誤差の要因を予測することが困難であるだけでなく、温度等の環境によっても特性が変動する。
In the
そこで、従来の送信回路としては、これらの歪み成分や特性の変動を補償するために、例えば、定包絡線信号生成の際に入力信号と合成される補助波信号を入力信号から近似的に演算し、補助波信号を入力信号と合成することで2つの定包絡線信号を生成し、各定包絡線信号を2つの増幅器で増幅し、合成した後に出力信号または補助波成分を検出し、2系統の増幅器の利得や位相に関する特性の誤差を補正する手法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記従来の送信回路においては、信号を参照するために演算処理を行う必要があるが、その際に入力信号と同等の帯域成分の出力信号または補助波信号を解析する必要がある。特に、OFDM方式では信号の帯域が広いために必要な演算速度や演算処理量が大きくなり、結果的に、送信回路の消費電力や回路規模が増大してしまうという問題がある。 However, in the above-described conventional transmission circuit, it is necessary to perform arithmetic processing to refer to the signal. At that time, it is necessary to analyze an output signal or auxiliary wave signal having a band component equivalent to the input signal. In particular, the OFDM scheme has a problem in that since the signal band is wide, the necessary calculation speed and amount of calculation processing increase, resulting in an increase in power consumption and circuit scale of the transmission circuit.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、回路規模の増大を抑制しつつ、高い電力効率で歪みの少ない出力信号を得ることができる送信回路、及びこの送信回路を備える無線通信回路、無線基地局装置、無線端末装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and a transmission circuit capable of obtaining an output signal with high power efficiency and less distortion while suppressing an increase in circuit scale, and a radio communication circuit including the transmission circuit An object of the present invention is to provide a radio base station apparatus and a radio terminal apparatus.
本発明の送信回路は、入力信号である複数のサブキャリアでデータを変調した周波数軸上の信号を逆フーリエ変換して、時間軸上のベースバンド信号に変換する逆フーリエ変換手段と、時間軸上のベースバンド信号を搬送波で変調して送信信号を生成する変調手段と、送信信号を増幅する増幅手段と、増幅手段で増幅された送信信号の時間軸上のデータを周波数軸上のデータに変換するフーリエ変換手段と、入力信号の一つ以上のサブキャリアと、フーリエ変換手段が出力する一つ以上のサブキャリアとを比較して差分を演算する比較演算手段と、比較演算手段の演算結果に応じて、増幅手段の入力前の信号に対してその増幅手段の出力信号の歪みを補正するように演算して出力する補正手段とを備える構成を採る。 The transmission circuit of the present invention includes an inverse Fourier transform means for performing inverse Fourier transform on a signal on a frequency axis obtained by modulating data with a plurality of subcarriers as an input signal, and converting the signal to a baseband signal on a time axis, and a time axis Modulation means for modulating the upper baseband signal with a carrier wave to generate a transmission signal, amplification means for amplifying the transmission signal, and data on the time axis of the transmission signal amplified by the amplification means to data on the frequency axis Fourier transform means for transforming, one or more subcarriers of the input signal, one or more subcarriers output from the Fourier transform means, a comparison operation means for calculating a difference, and an operation result of the comparison operation means Accordingly, a configuration is provided that includes correction means for calculating and outputting the signal before the input of the amplification means so as to correct the distortion of the output signal of the amplification means.
また、本発明の送信回路は、入力信号である複数のサブキャリアでデータを変調した周波数軸上の信号を逆フーリエ変換して、時間軸上のベースバンド信号に変換する逆フーリエ変換手段と、時間軸上のベースバンド信号から複数の定包絡線信号を生成する定包絡線信号生成手段と、定包絡線信号生成手段が生成した複数の定包絡線信号を増幅する増幅手段と、増幅手段によって増幅された複数の定包絡線信号を合成する合成手段と、合成手段で合成された信号の時間軸上のデータを周波数軸上のデータに変換するフーリエ変換手段と、入力信号の一つ以上のサブキャリアと、フーリエ変換手段が出力する一つ以上のサブキャリアとを比較して差分を演算する比較演算手段と、比較演算手段の演算結果に応じて、複数の定包絡線信号のいずれかにおける利得及び位相の少なくとも一方を補正する補正手段とを備える構成を採る。 Further, the transmission circuit of the present invention includes an inverse Fourier transform unit that performs inverse Fourier transform on a signal on a frequency axis obtained by modulating data with a plurality of subcarriers that are input signals, and converts the signal to a baseband signal on a time axis. A constant envelope signal generating means for generating a plurality of constant envelope signals from a baseband signal on the time axis, an amplifying means for amplifying a plurality of constant envelope signals generated by the constant envelope signal generating means, and an amplifying means Combining means for combining a plurality of amplified constant envelope signals, Fourier transform means for converting data on the time axis of the signal combined by the combining means to data on the frequency axis, and one or more input signals Any of a plurality of constant envelope signals depending on the calculation result of the comparison calculation means, the comparison calculation means for calculating the difference by comparing the subcarrier and one or more subcarriers output from the Fourier transform means A configuration and a correcting means for correcting at least one of gain and phase in.
また、本発明の送信回路は、上記発明の構成に加えて、さらに、比較演算手段が複数のサブキャリアを比較演算した結果に応じて、定包絡線信号生成手段が生成した複数の定包絡線信号のいずれかにおける周波数特性の補正を行う周波数特性補正手段を備える構成を採る。 In addition to the configuration of the above invention, the transmission circuit of the present invention further includes a plurality of constant envelopes generated by the constant envelope signal generation unit according to a result of the comparison calculation unit comparing and calculating the plurality of subcarriers. A configuration including frequency characteristic correction means for correcting the frequency characteristic of any one of the signals is adopted.
また、本発明のTDD(Time Division Duplex)方式の無線通信回路は、上記発明の送信回路と、受信信号のフーリエ変換処理を行う受信信号フーリエ変換手段とを備え、送信回路が有するフーリエ変換手段を時間的に切り換えて受信信号フーリエ変換手段とするようにした構成を採る。 A TDD (Time Division Duplex) wireless communication circuit of the present invention includes the transmission circuit of the present invention and a received signal Fourier transform means for performing a Fourier transform process on the received signal. A configuration is adopted in which the received signal is Fourier-transformed by switching over time.
また、本発明の無線基地局装置は、上記発明の送信回路又は無線通信回路を備える構成を採る。さらに、本発明の無線端末装置は、上記発明の送信回路又は無線通信回路を備える構成を採る。 The radio base station apparatus of the present invention employs a configuration including the transmission circuit or the radio communication circuit of the above invention. Furthermore, the wireless terminal device of the present invention employs a configuration including the transmission circuit or wireless communication circuit of the above invention.
本発明の送信回路によれば、逆フーリエ変換される前のサブキャリア信号と、増幅後の信号をフーリエ変換手段によって変換した後のサブキャリア信号とを比較演算手段で比較するようにしたので、逆フーリエ変換後の周波数帯域の広い信号に対して、周波数帯域の狭い信号で比較演算を行うことが可能となる。そのため、高速で大規模な演算回路が不要となって送信回路の消費電力や回路規模を小さくすることができると共に、高い電力効率で歪みの少ない出力信号を得ることができる。 According to the transmission circuit of the present invention, the subcarrier signal before being subjected to inverse Fourier transform and the subcarrier signal after the amplified signal is transformed by the Fourier transform means are compared by the comparison operation means. A comparison operation can be performed on a signal having a wide frequency band after the inverse Fourier transform using a signal having a narrow frequency band. This eliminates the need for a high-speed and large-scale arithmetic circuit, thereby reducing the power consumption and circuit scale of the transmission circuit and obtaining an output signal with high power efficiency and low distortion.
また、本発明の送信回路によれば、逆フーリエ変換される前のサブキャリア信号と、複数の定包絡線信号に変換・増幅して合成した後の信号をフーリエ変換手段によって変換した後のサブキャリア信号とを比較演算手段で比較し、複数の定包絡線信号のいずれかにおける利得または位相を補正するようにした。これによって、逆フーリエ変換後の周波数帯域の広い信号に比べて、周波数帯域の狭い信号で増幅回路の複数系統の利得誤差又は位相誤差を算出して補正することができるため、高速で大規模な演算回路が不要となる。よって、送信回路の消費電力や回路規模を小さくすることができると共に、高い電力効率で歪みの少ない出力信号を得ることができる。 Further, according to the transmission circuit of the present invention, the subcarrier signal before being subjected to the inverse Fourier transform and the subcarrier signal after being converted by the Fourier transforming means after being converted to a plurality of constant envelope signals and synthesized. The carrier signal is compared with the comparison operation means, and the gain or phase in any of the plurality of constant envelope signals is corrected. As a result, it is possible to calculate and correct the gain error or phase error of a plurality of systems of the amplifier circuit with a signal having a narrow frequency band as compared with a signal having a wide frequency band after inverse Fourier transform. An arithmetic circuit becomes unnecessary. Therefore, the power consumption and circuit scale of the transmission circuit can be reduced, and an output signal with high power efficiency and less distortion can be obtained.
また、本発明の送信回路によれば、送信回路の複数系統の周波数特性差を、サブキャリア信号を比較することによって算出して補正するため、より高い電力効率で歪みの少ない出力信号を得ることができる。また、本発明の無線通信回路によれば、受信部に備えたフーリエ変換手段を用いて、フーリエ変換処理によって容易にサブキャリア信号を比較することができるので、簡単な回路構成で無線通信回路における送信回路の複数系統の位相や振幅誤差を補正することができる。さらに、本発明の無線基地局装置によれば、上記発明の送信回路又は無線通信回路を備える構成を採っているので、上記の送信回路又は無線通信回路と同様の作用効果を実現することができる。また、本発明の無線端末装置は、上記発明の送信回路又は無線通信回路を備える構成を採っているので、上記の送信回路又は無線通信回路と同様の作用効果を実現することができる。以上説明したように、本発明によれば、送信回路の消費電力や回路規模の増大を抑制しつつ、高い電力効率で歪みの少ない出力信号を得ることができる。 Further, according to the transmission circuit of the present invention, the frequency characteristic difference between a plurality of systems of the transmission circuit is calculated and corrected by comparing the subcarrier signals, so that an output signal with higher power efficiency and less distortion can be obtained. Can do. Also, according to the wireless communication circuit of the present invention, the subcarrier signals can be easily compared by Fourier transform processing using the Fourier transform means provided in the receiving unit, so that the wireless communication circuit can be configured with a simple circuit configuration. It is possible to correct the phase and amplitude error of a plurality of systems of the transmission circuit. Furthermore, according to the radio base station apparatus of the present invention, since the configuration including the transmission circuit or the radio communication circuit of the present invention is adopted, the same operational effects as those of the transmission circuit or the radio communication circuit can be realized. . Moreover, since the radio | wireless terminal apparatus of this invention has taken the structure provided with the transmission circuit or radio | wireless communication circuit of the said invention, it can implement | achieve the effect similar to said transmission circuit or radio | wireless communication circuit. As described above, according to the present invention, an output signal with high power efficiency and less distortion can be obtained while suppressing an increase in power consumption and circuit scale of the transmission circuit.
<発明の概要>
本発明は、OFDM信号を増幅して送信する送信回路において、変調処理を行う前のサブキャリア信号と、逆フーリエ変換して増幅した後の送信信号をフーリエ変換して得られたサブキャリア信号とを比較し、増幅器で増幅する過程において発生した歪みを検出してその歪み分を増幅前のサブキャリア信号で補正したことを特徴としている。これによって、送信回路の回路規模が増大することを抑制して、高い電力効率で歪みの少ない出力信号を得ることができる。
<Outline of the invention>
The present invention relates to a transmission circuit that amplifies and transmits an OFDM signal, a subcarrier signal before modulation processing, and a subcarrier signal obtained by Fourier transforming a transmission signal after inverse Fourier transform and amplification. And a distortion generated in the process of amplification by the amplifier is detected, and the distortion is corrected by the subcarrier signal before amplification. As a result, an increase in the circuit scale of the transmission circuit can be suppressed, and an output signal with high power efficiency and less distortion can be obtained.
以下、図面を用いて、本発明における送信回路の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。尚、各実施の形態に用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Hereinafter, some of the embodiments of the transmission circuit according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings used in the embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as much as possible.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る送信回路の構成を示すブロック図である。まず、図1に示す送信回路100aの構成について説明する。送信回路100aは、S/P変換部101、歪み補正演算部(補正手段)102、逆フーリエ変換部(逆フーリエ変換手段)103、2つのD/A変換器104a、104b、直交変調部(変調手段)105、増幅器(増幅手段)106、周波数変換部107、A/D変換器108、フーリエ変換部(フーリエ変換手段)109、及び比較演算部(比較演算手段)110を備えた構成となっている。
<Embodiment 1>
1 is a block diagram showing a configuration of a transmission circuit according to Embodiment 1 of the present invention. First, the configuration of the transmission circuit 100a shown in FIG. 1 will be described. The transmission circuit 100a includes an S /
次に、送信回路100aにおける各構成要素の動作について説明する。S/P変換部101は、入力信号の一定時間単位のデータをシリアル−パラレル変換して歪み補正演算部102へ出力する。歪み補正演算部102は、比較演算部110の比較演算結果に応じてS/P変換部101が出力する信号の振幅や位相に演算処理を施して出力する。逆フーリエ変換部103は、歪み補正演算部102が出力した信号を直交する周波数(OFDMサブキャリア)上にデータを割り当てて逆フーリエ変換し、直交変調すると送信のOFDM信号となるベースバンド信号Si、Sqを出力する。
Next, the operation of each component in the transmission circuit 100a will be described. The S /
2つのD/A変換部104a、104bは逆フーリエ変換部103が出力するSi信号、Sq信号をそれぞれディジタル信号からアナログ信号に変換する。直交変調部105は、D/A変換部104a、104bでアナログ信号に変換されて出力されたベースバンド信号Si、Sqを搬送波に直交変調して出力する。増幅器106は、直交変調部105から出力された信号を増幅して送信回路100aが出力する送信のOFDM信号として出力する。
The two D /
周波数変換部107は、増幅器106から得られたOFDM信号の一部を低周波数帯に周波数変換してA/D変換器108に出力する。A/D変換器108は、周波数変換部107が出力するOFDM信号をアナログ信号からディジタル信号に変換してフーリエ変換部109へ出力する。フーリエ変換部109は、A/D変換器108が出力するアナログ−ディジタル変換されたOFDM信号をフーリエ変換して、OFDMサブキャリア毎の信号に分離し、サブキャリア信号の少なくとも1つを比較演算部110へ出力する。比較演算部110は、フーリエ変換部109が出力するサブキャリア信号と同じサブキャリア番号のS/P変換部101が出力するサブキャリア信号とを比較し、その比較演算結果を歪み補正演算部102へ出力する。
The
ここで、S/P変換部101、歪み補正演算部102、逆フーリエ変換部103、フーリエ変換部109及び比較演算部110は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)、CPU(Central Processing Unit)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等で構成されるディジタル信号処理回路であり、それぞれの動作はディジタル信号の演算によって処理される。また、直交変調部105は、例えば、ベースバンド信号Si、Sqを搬送波信号で直交変調して出力する直交変調回路であり、搬送波を出力する局部発振手段や搬送波の位相回路やミキサ回路などから容易に構成することができる。
Here, the S /
次に、図1のように構成された送信回路100aの全体的な動作の流れについて説明する。まず、S/P変換部101で入力信号の1OFDMシンボルTsの一定時間単位のデータをシリアル−パラレル変換して歪み補正演算部102へ出力する。すると、歪み補正演算部102は、比較演算部110の比較演算結果に応じて、S/P変換部101の出力する信号の振幅や位相に演算処理を施して逆フーリエ変換部103へ出力する。逆フーリエ変換部103は、歪み補正演算部102が出力した信号を周波数間隔がΔfs(=1/Ts)の直交する周波数(OFDMサブキャリア)上にデータを割り当てて逆フーリエ変換して、直交変調するとOFDM信号となるベースバンド信号Si、Sqを出力する。つまり、S/P変換部101でシリアル−パラレル変換された信号は、それぞれがOFDM信号の1サブキャリア当たりのデータとなる。
Next, the overall operation flow of the transmission circuit 100a configured as shown in FIG. 1 will be described. First, the S /
次に、D/A変換器104aが、逆フーリエ変換部103の一方の出力信号Iをアナログ信号に変換し、D/A変換器104bが、逆フーリエ変換部103のもう一方の出力信号Qをアナログ信号に変換する。そして、直交変調部105が、アナログ変換されたI、Qの信号を送信の搬送波周波数で直交変調して送信のOFDM信号成分を増幅器106へ出力する。すると、増幅器106は、送信回路100aが出力する所定の信号レベルまで、直交変調部105からの出力信号を増幅して出力する。このとき、増幅器106の飽和レベルに対して十分に余裕のあるレベルで出力すれば、送信信号は小さな歪みで増幅することが可能であるが、増幅器106の動作効率が劣化する。逆に、飽和レベルに近い値のレベルで出力すれば増幅器106の効率は良くなるが、増幅器106の送信信号には歪みが発生する。
Next, the D /
そして、周波数変換部107では、出力信号の一部をAD変換器108でアナログ−ディジタル変換可能な低周波数帯に変換する。さらに、AD変換器108とフーリエ変換部109は、一般的なOFDM信号の復号処理を行う動作を行う。すなわち、AD変換器108ではOFDM信号のアナログ信号をTs/N(一般にはNは2のべき乗数)のサンプリング間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換し、フーリエ変換部109ではAD変換器108の出力するディジタル信号をフーリエ変換することによりΔfs間隔のデータを得ることができる。
The
さらに、比較演算部110は、S/P変換部101が出力するサブキャリア信号と、フーリエ変換部109が出力するサブキャリア信号とを遅延時間分も含めて比較し、差分がなくなるように歪み補正演算部102に演算処理の要求信号を出力する。
Further, the
歪み補正演算部102は、比較演算部110の要求信号に応じて、S/P変換部101が出力する信号の補正演算を行う。このときの演算の適応方法としては、全サブキャリアに対して一律の係数で行うことや、比較演算部110において複数のサブキャリアを比較した結果から歪み補正演算部102では各サブキャリアに対して異なる係数によって補正演算を行うなどの方法がある。
The distortion
このとき、例えば、OFDM変調信号のサブキャリア間隔Δfs=10kHzで、サブキャリア数が1024(2の10乗)であった場合は、OFDM変調の送信信号の帯域幅は10MHz以上の広帯域となるが、サブキャリア信号は10kHzの帯域であるため、比較演算部110では、送信信号の帯域幅に比べて十分低い周波数で、増幅器106で発生した歪み成分を補正するための比較演算処理を行うことが可能となる。
At this time, for example, when the subcarrier interval Δfs of the OFDM modulation signal is 10 kHz and the number of subcarriers is 1024 (2 to the 10th power), the bandwidth of the transmission signal of the OFDM modulation becomes a wide band of 10 MHz or more. Since the subcarrier signal is in the 10 kHz band, the
このように、本発明による実施の形態1によれば、OFDM信号を増幅して送信する送信回路100aの歪みを、増幅前のOFDM信号のサブキャリアと増幅後のOFDM信号のサブキャリアとを比較演算部110で比較することにより、歪み成分を補正するように歪み補正演算部102で補正演算を行うようにしたので、高速動作の比較演算回路が不要となる。よって、送信回路100aの消費電力を低減させることができると共に回路規模を小さくすることができる。さらに、歪みの少ないOFDM信号を出力することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the distortion of the transmission circuit 100a that amplifies and transmits the OFDM signal is compared between the subcarrier of the OFDM signal before amplification and the subcarrier of the OFDM signal after amplification. Since the correction calculation is performed by the distortion
なお、上記の説明では、歪み補正演算部102は、S/P変換部101の出力を補正する構成として説明したが、例えば、逆フーリエ変換部103の出力を補正する構成とするなど、増幅器106の前段の信号であれば同様の効果が期待できる。また、上記の説明では、増幅器106の歪み成分を補正するように説明したが、例えば、直交変調部105などの他の回路構成要素で発生する歪み成分についても補正されることは云うまでもない。さらに、比較演算部110においてメモリなどの記憶手段を配置し、歪み量と適応させる補正量をあらかじめ記憶しておけば、さらに演算処理量を少なくすることができ、電力効率を一層向上させることができる。
In the above description, the distortion
<実施の形態2>
図2は、本発明の実施の形態2に係る送信回路の構成を示すブロック図である。まず、図2に示す送信回路100bの構成について説明する。送信回路100bは、S/P変換部101、逆フーリエ変換部(逆フーリエ変換手段)103、定包絡線信号生成部(定包絡線信号生成手段)111、ベクトル調整部112、2つのD/A変換器104a、104b、2つのローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)115a、115b、2つのミキサ116a、116b、局部発振器117、2つのバンドパスフィルタ(BPF:Band Pass Filter)118a、118b、第1増幅器(増幅手段)119、第2増幅器(増幅手段)120、合成器(合成手段)121、周波数変換部107、A/D変換器108、フーリエ変換部(フーリエ変換手段)109、及び比較演算部(比較演算手段)110を備えた構成となっている。また、ベクトル調整部(補正手段)112は、振幅調整部113及び位相調整部114を備えている。
<
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a transmission circuit according to
次に、送信回路100bにおける各構成要素の動作について説明する。S/P変換部101は、入力信号の一定時間単位のデータをシリアル−パラレル変換して逆フーリエ変換部103へ出力する。逆フーリエ変換部103はS/P変換部101が出力した信号を直交する周波数(OFDMサブキャリア)上にデータを割り当てて逆フーリエ変換して、直交変調するとOFDM信号となるベースバンド信号Si、Sqを出力する。
Next, the operation of each component in the transmission circuit 100b will be described. The S /
定包絡線信号生成部111は、ベースバンド信号Si、Sqを用いて、ベクトル合成したときに入力信号Si、Sqを周波数ωaの搬送波周波数で直交変調した信号と等価になる2つの定包絡線信号、すなわち、第1定包絡線信号Sωa1及び第2定包絡線信号Sωa2を生成し、それぞれD/A変換器104aとベクトル調整部112へ出力する。ベクトル調整部112は、例えば演算回路であり、定包絡線信号生成部111の第2定包絡線信号Sωa2の利得及び位相を後述する比較演算部110の制御に基づいて変化させ、D/A変換器104bへ出力する。
The constant envelope
より具体的には、ベクトル調整部112において、振幅調整部113は、比較演算部110の演算結果に基づいて、定包絡線信号生成部111が出力する第2定包絡線信号Sωa2の利得(振幅方向)の調整を行い、位相調整部114は、比較演算部110の演算結果に基づいて、定包絡線信号生成部111が出力する第2定包絡線信号Sωa2の位相(位相方向)の調整を行う。
More specifically, in the
ここで、S/P変換部101、逆フーリエ変換部103、定包絡線信号生成部111、ベクトル調整部112、フーリエ変換部109及び比較演算部110は、例えば、DSP、CPU、又はASIC等で構成されるディジタル信号処理回路であり、それぞれの回路で行われる動作はディジタル信号の演算により処理される。
Here, the S /
D/A変換器104aは、定包絡線信号生成部111からの出力信号である第1定包絡線信号Sωa1をディジタル−アナログ変換する。また、D/A変換器104bは、ベクトル調整部112からの出力信号である第2定包絡線信号Sωa2をディジタル−アナログ変換する。
The D /
LPF115a、115bは、それぞれ、D/A変換器104a、104bからの各出力信号よりサンプリング周波数及び折り返し雑音成分を除去し、除去後の第1定包絡線信号Sωa1及び第2定包絡線信号Sωa2をそれぞれミキサ116a、116bに出力する。ミキサ116a、116bは、例えば、周波数をアップコンバートするミキサ回路であり、LPF115a、115bからの各出力信号を局部発振器117からの局部発振信号と混合し、混合後の第1定包絡線信号Sωc1及び第2定包絡線信号Sωc2をそれぞれ所定の出力信号用周波数に周波数変換(アップコンバート)する。
LPF115a, 115b, respectively, D / A
局部発振器117は、例えば、位相負帰還制御系(PLL:Phase Locked Loop)で制御される電圧制御発振器(VCO:Voltage Controlled Oscillator)を用いた周波数シンセサイザ等の発振回路であり、局部発振信号をミキサ116a、116bへ出力する。BPF118a、118bは、希望周波数帯の信号を通過させ不要周波数成分を抑圧するフィルタであり、ミキサ116a、116bでアップコンバートされた第1定包絡線信号Sωa1及び第2定包絡線信号Sωa2にそれぞれ含まれる不要周波数成分、すなわち、ミキサ116a、116bで発生するイメージ成分や局部発振信号の漏洩成分を抑圧し、抑圧後の第1定包絡線信号Sωc1及び第2定包絡線信号Sωc2をそれぞれ第1増幅器119及び第2増幅器120へ出力する。
The
第1増幅器119は、BPF118aからの出力信号を増幅して合成器121へ出力する。第2増幅器120は、BPF118bからの出力信号を増幅して合成器121に出力する。合成器121は、例えば、分布定数回路を用いた4端子方向性結合器やウィルキンソン型合成器、あるいはシレックス型合成器等で実現可能な合成手段であり、第1増幅器119及び第2増幅器120で増幅された信号を合成して送信回路100bの出力信号を得る。
The
周波数変換部107は、合成器121から得られたOFDM信号を低周波数帯に周波数変換してA/D変換器108へ出力する。A/D変換器108は、周波数変換部107が出力するOFDM信号をアナログ信号からディジタル信号に変換してフーリエ変換部109へ出力する。フーリエ変換部109は、A/D変換器108が出力するディジタル変換されたOFDM信号をフーリエ変換して、OFDMサブキャリア毎の信号に分離し、サブキャリア信号の少なくとも1つを比較演算部110へ出力する。比較演算部110は、例えばCPU、DSP、あるいはASIC等の演算回路やメモリ等で構成され、フーリエ変換部109が出力するサブキャリア信号と、同じサブキャリア番号であるS/P変換部101が出力するサブキャリア信号とを比較し、その比較演算結果に応じて、ベクトル調整部112での利得及び位相の調整を制御する。
The
より具体的には、ベクトル調整部112での振幅方向及び位相方向の調整量をそれぞれγ、βとすると、比較演算部110は、振幅方向の調整量γを、フーリエ変換部109が出力するサブキャリア信号と同じサブキャリア番号のS/P変換部101が出力するサブキャリア信号のうちの各振幅成分が互いに等しくなるような値に設定する。さらに、比較演算部110は、位相方向の調整量βを、フーリエ変換部109が出力するサブキャリア信号と同じサブキャリア番号のS/P変換部101が出力するサブキャリア信号のうちの各位相成分が互いに等しくなるような値に設定する。
More specifically, assuming that the adjustment amounts in the amplitude direction and the phase direction in the
次に、図2のように構成された送信回路100bの全体的な動作の流れについて説明する。まず、S/P変換部101が、入力信号における1OFDMシンボルTsの一定時間単位のデータをシリアル−パラレル変換して逆フーリエ変換部103へ出力する。逆フーリエ変換部103は、S/P変換部101が出力した信号を周波数間隔がΔfs(=1/Ts)の直交する周波数(OFDMサブキャリア)上にデータを割り当てて逆フーリエ変換して、直交変調するとOFDM信号S(t)となるベースバンド信号Si(t)、Sq(t)を出力する。ここで、OFDM信号S(t)、ベースバンド信号Si(t)、ベースバンド信号Sq(t)の関係は次の式(4)で表わすことができる。
Next, the overall operation flow of the transmission circuit 100b configured as shown in FIG. 2 will be described. First, the S /
定包絡線信号生成部111が、ベースバンド帯の入力信号Si(t)、Sq(t)から、第1定包絡線信号Sωa1(t)、第2定包絡線信号Sωa2(t)を生成する。そして、入力信号Si(t)、Sq(t)を角周波数ωaの搬送波周波数で直交変調した信号Sωa(t)が次の式(5)で表わされるとき、第1定包絡線信号Sωa1(t)及び第2定包絡線信号Sωa2(t)が式(6)及び式(7)で表わされるものとすれば、第1定包絡線信号Sωa1(t)及び第2定包絡線信号Sωa2(t)は振幅方向が定数の定包絡線信号となる。
Sωa(t)=V(t)×cos{ωat+φ(t)} (5)
Sωa1(t)=Vmax/2×cos{ωat+ψ(t)} (6)
Sωa2(t)=Vmax/2×cos{ωat+θ(t)} (7)
但し、V(t)の最大値をVmaxとし、
ψ(t)=φ(t)+α(t)、θ(t)=φ(t)−α(t)とする。
The constant envelope
Sωa (t) = V (t) × cos {ωat + φ (t)} (5)
Sωa 1 (t) = Vmax / 2 × cos {ωat + ψ (t)} (6)
Sωa 2 (t) = Vmax / 2 × cos {ωat + θ (t)} (7)
However, the maximum value of V (t) is Vmax,
Let ψ (t) = φ (t) + α (t), θ (t) = φ (t) −α (t).
そして、ベクトル調整部112が、定包絡線信号生成部111の出力信号Sωa2(t)を、比較演算部110の制御に基づいて、例えば、振幅方向に振幅をγ倍、位相方向に移相量をβだけ、それぞれ調整する。これによって、ベクトル調整部112の出力信号Soutv(t)は、次の式(8)で表わすことができる。
Soutv(t)=γ×[Vmax/2×cos{ωat+θ(t)+β} (8)
Then, the
Soutv (t) = γ × [Vmax / 2 × cos {ωat + θ (t) + β} (8)
そして、D/A変換器104aが、定包絡線信号生成部111の出力信号Sωa1(t)をアナログ信号に変換し、D/A変換器104bが、ベクトル調整部112の出力信号Soutv(t)をアナログ信号に変換する。
The D /
さらに、LPF115a、115bが、ディジタルアナログ変換後の信号において、D/A変換器104a、104bから出力され得る折り返し雑音成分をそれぞれ抑圧する。そして、ミキサ116a、116bが、雑音成分抑圧後の信号の搬送波周波数を、それぞれ、Sωc1、Sωc2にそれぞれ周波数変換する。さらに、BPF118a、118bが、周波数変換後の信号において、ミキサ116a、116bから発生し得るイメージ成分や局部発振信号の漏洩成分等の不要なスプリアス成分を抑圧する。
Further, the
そして、第1増幅器119が、BPF118aからの出力信号を増幅し、第2増幅器120が、BPF118bからの出力信号を増幅する。さらに、合成器121が、第1増幅器119及び第2増幅器120からの出力信号を合成する。このようにして、送信回路100bの出力信号を得る。
The
ここで、D/A変換器104aから第1増幅器119までの利得及び移相量をそれぞれGa、Haとし、D/A変換器104bから第2増幅器120までの利得及び移相量をそれぞれGb、Hbとすると、第1増幅器119からの出力信号Souta1及び第2増幅器120からの出力信号Souta2は、それぞれ式(9)及び式(10)で表される。
Souta1=Ga×[Vmax/2×cos{ωct+ψ(t)+Ha} (9)
Souta2=Gb×γ×[Vmax/2×cos{ωct+θ(t)+β+Hb}
(10)
Here, the gain and phase shift amount from the D /
Souta 1 = Ga × [Vmax / 2 × cos {ωct + ψ (t) + Ha} (9)
Souta 2 = Gb × γ × [Vmax / 2 × cos {ωct + θ (t) + β + Hb}
(10)
したがって、合成器121の出力信号S’(t)は、上記の式(9)及び式(10)で表わされる2つの信号を同相加算した信号であり、次の式(11)で表すことができる。
S’(t)=Ga×[Vmax/2×cos{ωct+ψ(t)+Ha}+Gb×γ×[Vmax/2×cos{ωct+θ(t)+β+Hb} (11)
Therefore, the output signal S ′ (t) of the
S ′ (t) = Ga × [Vmax / 2 × cos {ωct + ψ (t) + Ha} + Gb × γ × [Vmax / 2 × cos {ωct + θ (t) + β + Hb} (11)
このとき、Ga=Gb×γ、かつHa=Hb+βであれば、式(11)の右辺第1項及び第2項は、合成すると式(1)となる定包絡線信号を表わす式(2)及び式(3)と相似であり、上記の式(11)は次の式(12)に変換することができる。
S’(t)=Ga×V(t)×cos{ωct+φ(t)+Ha} (12)
At this time, if Ga = Gb × γ and Ha = Hb + β, the first term and the second term on the right side of the equation (11) are expressed by the equation (2) representing the constant envelope signal that becomes the equation (1) when combined. And the above equation (11) can be converted into the following equation (12).
S ′ (t) = Ga × V (t) × cos {ωct + φ (t) + Ha} (12)
上記の式(12)の右辺第1項は、入力信号を角周波数ωcの搬送波で直交変調し、利得Ga倍、Ha移相した信号、すなわち利得Gaで増幅した希望波信号成分となる。上記の利得及び移相量が信号帯域内で一様に変化した場合は、上記の式(4)の右辺のサブキャリア毎の信号も一様に変化する。例えば、m番目のサブキャリアの信号成分Smout(t)は次の式(13)で表わすことができる。
Smout(t)=Ga×[Am×cos{(ωc+2πfm)t+Ha}+jBm×sin{(ωc+2πfm)t+Ha}] (13)
The first term on the right side of the above equation (12) is a desired wave signal component obtained by orthogonally modulating an input signal with a carrier wave having an angular frequency ωc and gain-Ga multiplied by Ha phase, that is, amplified by gain Ga. When the gain and the amount of phase shift change uniformly within the signal band, the signal for each subcarrier on the right side of the equation (4) also changes uniformly. For example, the signal component Smout (t) of the mth subcarrier can be expressed by the following equation (13).
Smout (t) = Ga × [Am × cos {(ωc + 2πfm) t + Ha} + jBm × sin {(ωc + 2πfm) t + Ha}] (13)
すなわち、上記の式(13)の右辺の項は、式(4)で示した右辺の項のm番目のサブキャリア信号成分を利得Ga倍、Ha移相し、ωcで変調したものとなる。 That is, the term on the right side of the above equation (13) is obtained by shifting the m-th subcarrier signal component of the term on the right side shown in equation (4) by Ga gain and Ha phase and modulating with ωc.
ここで、Ga=Gb×γ、かつHa=Hb+βが成立しない場合は、利得及び位相に誤差成分が発生する。上記の式(12)を誤差成分Gx、Hxを含めて表わすと、次の式(14)のようになる。
S’(t)=Gx×Ga×V(t)×cos{ωct+φ(t)+Ha+Hx}
(14)
Here, when Ga = Gb × γ and Ha = Hb + β are not established, an error component is generated in the gain and phase. When the above equation (12) is expressed including the error components Gx and Hx, the following equation (14) is obtained.
S ′ (t) = Gx × Ga × V (t) × cos {ωct + φ (t) + Ha + Hx}
(14)
この誤差成分が信号帯域内で一様に発生した場合は、m番目のサブキャリアの信号成分Smout(t)は次の式(15)で表わすことができる。
Smout(t)=Gx×Ga×[Am×cos{(ωc+2πfm)t+Ha+Hx}+jBm×sin{(ωc+2πfm)t+Ha+Hx}] (15)
When this error component is uniformly generated in the signal band, the signal component Smout (t) of the mth subcarrier can be expressed by the following equation (15).
Smout (t) = Gx × Ga × [Am × cos {(ωc + 2πfm) t + Ha + Hx} + jBm × sin {(ωc + 2πfm) t + Ha + Hx}] (15)
つまり、比較演算部110において、式(4)で表した増幅前のm番目のサブキャリア信号成分と、増幅後のm番目サブキャリアの信号成分を比較することにより、所望の利得と移相量Ga、Haとの誤差成分Gx、Hxを求めることができる。このとき、比較演算部110の入力信号は、出力の信号から分配や周波数変換部107による利得及び位相の変動があるが、あらかじめこの差分を測定しておけば、容易にキャンセルすることができる。
That is, the
すなわち、本発明の実施の形態2では、送信回路100bの出力信号の一部を取り出して比較演算部110へ入力し、式(15)の右辺に示される利得と位相の誤差成分Gx及びHxを検出し、Ga=Gb×γ、かつHa=Hb+βとなるようにベクトル調整部112の制御を行うようにしている。
That is, in the second embodiment of the present invention, a part of the output signal of the transmission circuit 100b is extracted and input to the
そして、周波数変換部107が、出力信号をAD変換器108でAD変換可能な低周波数帯に変換する。さらに、AD変換器108とフーリエ変換部109が一般的なOFDM信号の復号処理を行う動作を行う。すなわち、AD変換器108がOFDM信号のアナログ信号をTs/N(一般にはNは2のべき乗数)のサンプリング間隔でサンプリングしてディジタル信号に変換し、フーリエ変換部109がAD変換器108の出力するディジタル信号をフーリエ変換することにより、Δfs間隔のデータを得ることができる。
Then, the
フーリエ変換部109は得られたデータのいずれかのサブキャリアのデータを比較演算部110に出力する。すると、比較演算部110は、S/P変換部101が出力するサブキャリア信号と、フーリエ変換部109が出力するサブキャリア信号とを遅延時間分も含めて比較することによって、誤差成分Gx、Hxの値を知ることができる。
The
そして、誤差成分Gx、Hxが小さくなるように、すなわち、理想的にはGx=1、Hx=0となるように、ベクトル調整部112による利得γ及び移相量βの調整を制御する。つまり、この動作によって上記の式(12)で表した信号を増幅回路100bの出力信号として得ることができる。
Then, the adjustment of the gain γ and the phase shift amount β by the
このとき、例えば、OFDM変調信号の帯域幅が数MHz以上の広帯域の場合であっても、サブキャリア信号成分はTs=1/Δfsでサンプリングされた信号であるため、比較演算部110では、信号の帯域幅に比べて十分低い周波数で振幅成分及び位相成分を調整するための演算処理を行うことが可能となる。
At this time, for example, even if the bandwidth of the OFDM modulation signal is a wide band of several MHz or more, the subcarrier signal component is a signal sampled at Ts = 1 / Δfs, so the
このように、本発明の実施の形態2によれば、OFDM信号を増幅するLINC方式の送信回路100bにおける2系統の利得誤差及び位相誤差を、増幅前のOFDM信号のサブキャリアと増幅後のOFDM信号のサブキャリアとを比較演算部110で比較することによって算出し、算出された利得誤差及び位相誤差に基づいて振幅成分及び位相成分の調整(補正)をベクトル調整部112で行うため、大規模な補正用演算回路が不要となって送信回路100bの回路規模を小さくすることができる。この結果、高い電力効率で歪みが少ない出力OFDM信号を得ることができる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the gain error and the phase error of the two systems in the LINC transmission circuit 100b that amplifies the OFDM signal are divided into the subcarrier of the OFDM signal before amplification and the OFDM after amplification. Since the sub-carrier of the signal is calculated by the
なお、上記の説明では、合成器121は理想的な同相合成手段と仮定しているが、本実施の形態によれば、合成器121での合成時に利得差や位相差があった場合においても、その差分を補正することができる。また、上記の説明では、ベクトル調整部112にて利得及び位相を補正するようにしているが、アナログ回路を用いた可変利得増幅器や可変移相器等を用いても上記と同様の作用効果を得ることができる。例えば、可変利得手段として、第1増幅器119及び第2増幅器120のバイアスを制御する構成を採れば、さらに電力効率を向上させることができる。
In the above description, the
また、上記の説明では、位相調整部114を可変移相手段として用いているが、位相誤差の原因が主に遅延量の差異によるものである場合は、可変遅延手段を用いても上記と同様の作用効果を得ることができる。さらに、上記の説明では、同相合成の合成器121を用いているが、その位相特性を限定するものではない。例えば、上記の合成器121の代わりに、位相を90度シフトして合成する方向性結合器を用いた場合であっても、その位相シフト量を考慮して定包絡線信号を生成すれば、上記と同様の作用効果を得ることができる。
In the above description, the
<実施の形態3>
図3は、本発明の実施の形態3に係る送信回路の構成を示すブロック図である。図3に示す実施の形態3の送信回路100cは、図2に示す実施の形態2の送信回路100bに対して周波数特性補正部(周波数特性補正手段)122を付加した構成となっている。周波数特性補正部122は、例えば演算回路であり、定包絡線信号生成部111の出力信号の利得及び位相の周波数特性を、比較演算部110の制御に基づいて変化させてベクトル調整部112に出力する。この周波数特性補正部122は、例えばDSP、CPUまたはASIC等で構成されるディジタル信号処理回路であり、周波数特性の補正はディジタル信号の演算により処理される。また、周波数特性補正部122は、例えば、ディジタル信号処理によるディジタルフィルタの係数を変更することによって、利得及び位相の周波数特性を変化させる。
<Embodiment 3>
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a transmission circuit according to Embodiment 3 of the present invention. The transmission circuit 100c of the third embodiment shown in FIG. 3 has a configuration in which a frequency characteristic correction unit (frequency characteristic correction means) 122 is added to the transmission circuit 100b of the second embodiment shown in FIG. The frequency
比較演算部110は、フーリエ変換部109が出力したサブキャリア信号成分とS/P変換部101が出力したサブキャリア信号成分の複数の比較結果に基づいて、ベクトル調整部112での利得及び位相の調整ならびに周波数特性補正部122での周波数特性の補正を制御する。
Based on a plurality of comparison results of the subcarrier signal component output from the
より具体的には、ベクトル調整部112での振幅方向及び位相方向の調整量をそれぞれγ、βとすると、比較演算部110は、振幅方向の調整量γを、あるサブキャリア信号成分の利得の誤差成分Gxが小さくなるような値に設定し、位相方向の調整量βを、そのサブキャリアの位相の誤差成分Hxが小さくなるような値に設定する。
More specifically, when the adjustment amounts in the amplitude direction and the phase direction in the
また、比較演算部110は、定包絡線信号生成部111から合成器121までの2つの信号経路の周波数特性に差異がある場合に、比較するフーリエ変換部109とS/P変換部101が出力するサブキャリア信号成分の内、周波数の異なる複数のサブキャリア信号成分の各々の誤差成分が最小となるように、例えば周波数特性補正部122におけるディジタルフィルタの係数を決定し、周波数特性補正部122に通知する。
Further, when there is a difference in the frequency characteristics of the two signal paths from the constant envelope
以下、実施の形態3における利得及び位相の周波数特性の補正について、図4から図7を用いて説明する。図4は、増幅器やミキサ等の一般的な高周波回路の利得周波数特性の例を示す図であり、横軸に周波数、縦軸に利得を表わしている。図4に示すように、高周波回路は周波数によって利得が異なる場合があり、その周波数特性にもバラツキがある。このため、例えば送信信号の帯域内の低い周波数にある任意のサブキャリア信号成分だけを用いて利得及び位相を補正しても、送信信号の高い周波数にあるサブキャリア信号ではそれらの誤差が大きくなり出力信号に歪みが発生し得ることが考えられる。 Hereinafter, correction of the frequency characteristics of the gain and phase in the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of gain frequency characteristics of a general high-frequency circuit such as an amplifier or a mixer, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. As shown in FIG. 4, the high frequency circuit may have different gains depending on the frequency, and the frequency characteristics also vary. For this reason, for example, even if the gain and phase are corrected using only an arbitrary subcarrier signal component at a low frequency within the band of the transmission signal, those errors increase in the subcarrier signal at a high frequency of the transmission signal. It is conceivable that distortion may occur in the output signal.
図5は、遅延量が異なる2つの経路の位相周波数特性(実線と破線で表わす)の例を示す図であり、横軸に周波数、縦軸に位相を表わしている。例えば、電気回路をプリント基板上で実現する場合に、伝送線路の長さの誤差によって複数の経路間で遅延量に差異が生じることがある。この場合、図5で示すように、周波数によって位相の差が異なることがある。このため、例えば送信信号の帯域内の低い周波数にある任意のサブキャリア信号成分だけを用いて位相を補正しても、送信信号の高い周波数にあるサブキャリア信号ではその誤差が大きくなり出力信号に歪みが発生し得ることが考えられる。そこで、本発明の実施の形態3の送信回路100cでは、複数のサブキャリア信号成分を用いて周波数特性を補正する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of phase frequency characteristics (represented by a solid line and a broken line) of two paths having different delay amounts, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents phase. For example, when an electric circuit is realized on a printed circuit board, a delay amount may be different between a plurality of paths due to an error in the length of the transmission line. In this case, as shown in FIG. 5, the phase difference may differ depending on the frequency. For this reason, for example, even if the phase is corrected by using only an arbitrary subcarrier signal component at a low frequency within the band of the transmission signal, the error is increased in the subcarrier signal at a high frequency of the transmission signal, and the output signal is increased. It is conceivable that distortion may occur. Therefore, in transmission circuit 100c according to Embodiment 3 of the present invention, frequency characteristics are corrected using a plurality of subcarrier signal components.
図6は、本発明の実施の形態3に係る増幅回路の出力信号であるOFDM信号のスペクトラムを示す図であり、横軸に周波数、縦軸に振幅を表わしている。例えば、図3のフーリエ変換部109は、図6に示すように、低い周波数にあるサブキャリア信号成分である−m番目のサブキャリア信号成分と、高い周波数にあるサブキャリア信号成分である+m番目のサブキャリア信号成分とを比較演算部110へ出力する。
FIG. 6 is a diagram showing a spectrum of an OFDM signal that is an output signal of the amplifier circuit according to Embodiment 3 of the present invention, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents amplitude. For example, as shown in FIG. 6, the
比較演算部110は、フーリエ変換部109が出力する−m番目、+m番目のサブキャリア信号成分と、S/P変換部101が出力する増幅前の信号とを比較して、各々の利得及び位相の誤差成分を演算する。そして、−m番目のサブキャリア信号成分の利得と位相の誤差成分が小さくなるように、ベクトル調整部112で利得及び位相を調整する。この動作は実施の形態2で説明した動作と同様であるので、その説明は省略する。
The
このとき、例えば、利得に周波数特性があった場合、+m番目のサブキャリア信号成分の利得の誤差成分は、−m番目のサブキャリア信号成分の利得の誤差成分に比べて大きくなる。そこで、+m番目のサブキャリア信号成分の利得の誤差成分が小さくなるように、比較演算部110は周波数特性補正部122を制御する。
At this time, for example, when the gain has frequency characteristics, the gain error component of the + m-th subcarrier signal component is larger than the gain error component of the -m-th subcarrier signal component. Therefore, the
図7は、本発明の実施の形態3における周波数特性補正部122の利得特性の例を示す図であり、横軸に周波数、縦軸に利得を表わしている。図7に示すように、周波数特性補正部122は、例えば、ディジタル信号処理によるディジタルフィルタの係数を変更する等によって、利得の周波数特性を利得周波数特性No.1から利得周波数特性No.2まで変化させることが可能である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of gain characteristics of the frequency
つまり、増幅前後の低い周波数にあるサブキャリア信号成分を比較することによって2つの増幅系統の利得及び位相の差異を求め、ベクトル調整部112での利得及び位相の調整量(補正量)を制御する。さらに、高い周波数にあるサブキャリア信号成分を比較することによって利得の周波数特性の差異を求め、周波数特性補正部122での周波数特性の補正量を制御する。
In other words, the gain and phase differences between the two amplification systems are obtained by comparing subcarrier signal components at low frequencies before and after amplification, and the gain and phase adjustment amounts (correction amounts) in the
なお、図7では、利得の周波数特性の補正について説明したが、同様の動作で位相の周波数特性の補正を行うことができる。また、位相の周波数特性を補正する手段として可変遅延回路を用いてもよい。 In FIG. 7, the correction of the frequency characteristic of the gain has been described. However, the correction of the frequency characteristic of the phase can be performed by the same operation. A variable delay circuit may be used as means for correcting the frequency characteristics of the phase.
このように、本発明の実施の形態3によれば、OFDM信号を増幅するLINC方式の送信回路100cにおける2系統の周波数特性差を、増幅前のOFDM信号における複数のサブキャリアと、増幅後のOFDM信号における複数のサブキャリアとを比較演算部110で比較することによって算出し、算出された周波数特性の差に基づいて周波数特性の補正を周波数特性補正部122で行うため、より高い電力効率で歪みが少ない出力信号を得ることができる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, the difference in frequency characteristics between the two systems in the LINC transmission circuit 100c that amplifies the OFDM signal is compared with a plurality of subcarriers in the OFDM signal before amplification, and after amplification. Since the
<実施の形態4>
図8は、本発明の実施の形態4に係る無線送受信装置の構成を示すブロック図である。つまり、この図は、TDD方式のOFDM信号を送受信する無線送受信装置の構成を示している。図8に示す無線送受信装置200は、送信回路100d、アンテナ共用スイッチ202、アンテナ201、及び無線受信部203を備えた構成となっている。
<Embodiment 4>
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a wireless transmission / reception apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. That is, this figure shows a configuration of a wireless transmission / reception apparatus that transmits / receives a TDD OFDM signal. The radio transmission / reception apparatus 200 illustrated in FIG. 8 includes a transmission circuit 100d, an antenna sharing switch 202, an
送信回路100dは、S/P変換部101、逆フーリエ変換部103、定包絡線信号生成部111、ベクトル調整部112、2つのD/A変換器104a、104b、2つのローパスフィルタ(LPF)115a、115b、2つのミキサ116a、116b、局部発振器117、2つのバンドパスフィルタ(BPF)118a、118b、第1増幅器119、第2増幅器120、合成器121、及び比較演算部110を備えた構成となっている。また、無線受信部203は、低雑音増幅器204、受信ミキサ205、A/D変換器206、フーリエ変換部(受信信号フーリエ変換手段)207、及びP/S変換部208を備えた構成となっている。
The transmission circuit 100d includes an S /
送信回路100dは、前述の実施の形態2で説明した動作と同様の動作を行い、合成器121はパイロット信号が含まれたOFDM信号を出力する。アンテナ201は無線信号を送信及び受信するアンテナであり、アンテナ201を送信と受信とで共用する。なお、アンテナ共用スイッチ202は、アンテナ201を送信と受信で時間に応じて切り換えて使用するためのスイッチである。
The transmission circuit 100d performs the same operation as that described in the second embodiment, and the
無線受信部203は、受信した無線信号を低雑音増幅器204で増幅して受信ミキサ205で周波数変換を行った後、A/D変換器206でアナログ信号をディジタル信号に変換してフーリエ変換部207でフーリエ変換を行い、P/S変換部208でパラレル−シリアル変換を行って受信信号を得る。
The radio reception unit 203 amplifies the received radio signal with the
この無線送受信装置200は、TDD方式の無線送受信装置であり、送信時にはアンテナ共用スイッチ202を送信側に選択して受信信号を受信しない。しかし、アンテナ共用スイッチ202は一般に半導体を用いて構成されているために信号の漏洩がある。すなわち、送信するパイロット信号が含まれたOFDM信号が無線受信部203に漏洩して入力される。 The wireless transmission / reception device 200 is a TDD wireless transmission / reception device, and does not receive a reception signal by selecting the antenna sharing switch 202 as a transmission side during transmission. However, since the antenna sharing switch 202 is generally configured using a semiconductor, there is signal leakage. That is, an OFDM signal including a pilot signal to be transmitted is leaked and input to the wireless reception unit 203.
無線受信部203はOFDM信号を受信する受信回路であり、フーリエ変換部207は図2の実施の形態2で説明した送信回路100bが有するフーリエ変換部109と同様に漏洩した送信のOFDM信号をフーリエ変換し、サブキャリア信号成分を比較演算部110に出力することができる。
The radio reception unit 203 is a reception circuit that receives an OFDM signal, and the
このように、本発明の実施の形態4によれば、TDD方式でOFDM信号を送受信する無線送受信装置200は、送信のOFDM信号を増幅するLINC方式の増幅器が2系統の利得誤差及び位相誤差を算出するためのサブキャリア信号成分を、無線受信部203が備えたフーリエ変換部207を用いてフーリエ変換処理により分離できるので、装置規模を小さくすることができると共に、低い製造コストで送信信号に含まれる歪み成分を小さくすることができる。なお、実施の形態4で説明した無線送受信装置200は、無線通信用及び放送用のネットワークにて使用される無線基地局装置や通信端末装置に適用することが可能である。
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the radio transmission / reception apparatus 200 that transmits / receives an OFDM signal using the TDD scheme includes two gain errors and phase errors caused by the LINC amplifier that amplifies the transmission OFDM signal. Since the subcarrier signal component for calculation can be separated by Fourier transform processing using the
本発明の送信回路は、送信回路の回路規模の増大を抑制しつつ高い電力効率で歪みの少ない出力信号が得られるので、無線通信分野や放送分野で用いられる送信装置において送信信号を出力する送信回路として有効に利用することができる。 Since the transmission circuit of the present invention can obtain an output signal with high power efficiency and low distortion while suppressing an increase in circuit scale of the transmission circuit, the transmission circuit outputs a transmission signal in a transmission device used in the wireless communication field and the broadcast field. It can be effectively used as a circuit.
100a、100b、100c、100d 送信回路
101 S/P変換部
102 歪み補正演算部
103 逆フーリエ変換部
104a、104b D/A変換器
105 直交変調部
106 増幅器
107 周波数変換部
108、206 A/D変換器
109 フーリエ変換部
110 比較演算部
111 定包絡線信号生成部
112 ベクトル調整部
113 振幅調整部
114 位相調整部
115a、115b LPF
116a、116b ミキサ
117 局部発振器
118a、118b BPF
119 第1増幅器
120 第2増幅器
121 合成器
122 周波数特性補正部
200 無線送受信装置
201 アンテナ
202 アンテナ共用スイッチ
203 無線受信部
204 低雑音増幅器
205 受信ミキサ
207 フーリエ変換部
208 P/S変換部
100a, 100b, 100c, 100d Transmission circuit 101 S /
116a,
119
Claims (6)
前記時間軸上のベースバンド信号を搬送波で変調して送信信号を生成する変調手段と、
前記送信信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された送信信号の時間軸上のデータを周波数軸上のデータに変換するフーリエ変換手段と、
前記入力信号の一つ以上のサブキャリアと、前記フーリエ変換手段が出力する一つ以上のサブキャリアとを比較して差分を演算する比較演算手段と、
前記比較演算手段の演算結果に応じて、前記増幅手段の入力前の信号に対してその増幅手段の出力信号の歪みを補正するように演算して出力する補正手段と、
を備えることを特徴とする送信回路。 Inverse Fourier transform means for performing inverse Fourier transform on a signal on the frequency axis obtained by modulating data with a plurality of subcarriers that are input signals, and converting it to a baseband signal on the time axis;
Modulation means for modulating a baseband signal on the time axis with a carrier wave to generate a transmission signal;
Amplifying means for amplifying the transmission signal;
Fourier transform means for converting data on the time axis of the transmission signal amplified by the amplification means into data on the frequency axis;
Comparison operation means for comparing one or more subcarriers of the input signal and one or more subcarriers output by the Fourier transform means to calculate a difference;
According to the calculation result of the comparison calculation means, a correction means for calculating and outputting the signal before the input of the amplification means so as to correct the distortion of the output signal of the amplification means,
A transmission circuit comprising:
前記時間軸上のベースバンド信号から複数の定包絡線信号を生成する定包絡線信号生成手段と、
前記定包絡線信号生成手段が生成した複数の定包絡線信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅された前記複数の定包絡線信号を合成する合成手段と、
前記合成手段で合成された信号の時間軸上のデータを周波数軸上のデータに変換するフーリエ変換手段と、
前記入力信号の一つ以上のサブキャリアと、前記フーリエ変換手段が出力する一つ以上のサブキャリアとを比較して差分を演算する比較演算手段と、
前記比較演算手段の演算結果に応じて、前記複数の定包絡線信号のいずれかにおける、利得及び位相の少なくとも一方を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする送信回路。 Inverse Fourier transform means for performing inverse Fourier transform on a signal on the frequency axis obtained by modulating data with a plurality of subcarriers that are input signals, and converting it to a baseband signal on the time axis;
A constant envelope signal generating means for generating a plurality of constant envelope signals from the baseband signal on the time axis;
Amplifying means for amplifying a plurality of constant envelope signals generated by the constant envelope signal generating means;
Combining means for combining the plurality of constant envelope signals amplified by the amplifying means;
Fourier transform means for converting data on the time axis of the signal synthesized by the synthesis means into data on the frequency axis;
Comparison operation means for comparing one or more subcarriers of the input signal and one or more subcarriers output by the Fourier transform means to calculate a difference;
Correction means for correcting at least one of gain and phase in any of the plurality of constant envelope signals according to the calculation result of the comparison calculation means,
A transmission circuit comprising:
ことを特徴とする請求項2に記載の送信回路。 Frequency characteristic correcting means for correcting frequency characteristics of any of the plurality of constant envelope signals generated by the constant envelope signal generating means according to a result of the comparison calculating means comparing and calculating a plurality of subcarriers. The transmission circuit according to claim 2.
受信信号のフーリエ変換処理を行う受信信号フーリエ変換手段とを備え、
前記送信回路が有するフーリエ変換手段を時間的に切り換えて前記受信信号フーリエ変換手段とすることを特徴とするTDD方式の無線通信回路。 A transmission circuit according to any one of claims 1 to 3,
Receiving signal Fourier transform means for performing Fourier transform processing of the received signal,
A TDD wireless communication circuit characterized in that the received signal Fourier transform means is switched by temporally switching the Fourier transform means of the transmission circuit.
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