JP2007096382A - Wireless communication system, and transmitter and receiver thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば、FWA(Fixed Wireless Access)システムに用いられる無線通信システムに係わり、特に、電力増幅器において発生する非線形歪を予め補償するプリディストーション機能を有する無線通信システムとその送信装置及び受信装置に関する。 The present invention relates to a radio communication system used in, for example, an FWA (Fixed Wireless Access) system, and in particular, a radio communication system having a predistortion function that compensates in advance for non-linear distortion generated in a power amplifier, and a transmitter and a receiver thereof. About.
無線通信システムの送信機に用いる電力増幅器では、高出力を得るために高い動作点で動作させると、電力増幅器の入出力特性の影響により、振幅や位相に非線形歪みが発生する。こうした歪み発生を回避するためには、様々な方式が提案されているが、例えば、予め電力増幅器による送信信号の歪みを測定し、測定した歪みに基づいて送信信号の変調を補正するプリディストーション方式が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。この方式によれば、電力増幅器の温度変化、経年変化等による歪特性の変化にも対応することができる。 When a power amplifier used in a transmitter of a wireless communication system is operated at a high operating point in order to obtain a high output, nonlinear distortion occurs in amplitude and phase due to the influence of input / output characteristics of the power amplifier. In order to avoid such distortion, various schemes have been proposed. For example, a predistortion scheme that measures distortion of a transmission signal by a power amplifier in advance and corrects modulation of the transmission signal based on the measured distortion. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this method, it is possible to cope with a change in distortion characteristics due to a temperature change, aging change, etc. of the power amplifier.
ところが、従来技術のように送信側で歪特性を補償する方式では、受信側では、過補償又は補償不足の状態となる場合がある。特に変調多値数の高いQAM(Quadrature Amplitude Modulation)系の変調方式においては、大幅な受信特性の劣化を招く場合がある。 However, in the method of compensating distortion characteristics on the transmission side as in the prior art, there are cases where the receiving side is overcompensated or insufficiently compensated. In particular, a QAM (Quadrature Amplitude Modulation) modulation scheme having a high modulation multi-level number may cause a significant deterioration in reception characteristics.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、受信側での受信特性を劣化させることなく、送信側の電力増幅器で生じる歪みを確実に補償することができる無線通信システムとその送信装置及び受信装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and the object of the present invention is to provide a wireless communication device that can reliably compensate for distortion occurring in the power amplifier on the transmission side without degrading the reception characteristics on the reception side. It is to provide a communication system and a transmission device and a reception device thereof.
上記目的を達成するためにこの発明の無線通信システムとその送信装置及び受信装置は、伝送ビット列を複素平面上にマッピングしてそのマッピング値を表す送信ベースバンド信号を出力するシンボルマッピング部と、このシンボルマッピング部から出力される送信ベースバンド信号により変調された無線信号を生成する無線信号生成部と、この無線信号生成部により生成された無線信号を電力増幅して出力する電力増幅器とを備える送信装置と、前記送信装置から到来する無線信号を受信し、この無線信号を復調して受信ベースバンド信号を生成する受信ベースバンド信号生成部と、この受信ベースバンド信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を表すビット列を出力するシンボル判定部と、前記受信ベースバンド信号と前記ビット列とから前記電力増幅器による歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記検出された歪み量を前記送信装置に通知する通知手段とを備える受信装置と
を具備する。そして、前記シンボルマッピング部は、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に応じて、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記送信ベースバンド信号として出力することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a radio communication system of the present invention, a transmission apparatus and a reception apparatus thereof include a symbol mapping unit that maps a transmission bit string on a complex plane and outputs a transmission baseband signal representing the mapping value, Transmission comprising: a radio signal generation unit that generates a radio signal modulated by a transmission baseband signal output from a symbol mapping unit; and a power amplifier that amplifies and outputs the radio signal generated by the radio signal generation unit Receiving a radio signal arriving from the apparatus, the transmitting apparatus, demodulating the radio signal to generate a received baseband signal, and performing symbol determination on the received baseband signal, A symbol determination unit that outputs a bit string representing a determination result; the received baseband signal; and the bit string Wherein comprising a distortion amount detecting means for detecting the amount of distortion by the power amplifier, and a receiving device and a notification means for notifying the detected distortion amount to the transmission device from. The symbol mapping unit outputs a mapping value reflecting a reverse characteristic of the distortion characteristic of the power amplifier as the transmission baseband signal according to the transmission bit string and the distortion amount notified from the reception apparatus. It is characterized by.
上記構成では、受信装置において送信装置の電力増幅器による歪み量を検出し、送信装置は、受信装置から通知される電力増幅器による歪み量に基づいて歪み特性を補償するようにしている。このように構成することで、受信装置のシンボル判定において、受信特性を劣化させることなく、電力増幅器で生じる歪みを確実に補償することが可能となる。 In the above-described configuration, the amount of distortion by the power amplifier of the transmission device is detected in the reception device, and the transmission device compensates for distortion characteristics based on the amount of distortion by the power amplifier notified from the reception device. With this configuration, it is possible to reliably compensate for distortion generated in the power amplifier without degrading reception characteristics in symbol determination of the receiving apparatus.
また、この発明の無線通信システムは、前記シンボルマッピング部は、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記歪み量に対応付けて複数セット格納し、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に対応するマッピング値を出力するものである。このようにすると、例えば、歪み特性の逆特性を反映した複数マッピングテーブルの中から最適なマッピングテーブルを選択して歪み補償を行うことが可能となる。 In the radio communication system of the present invention, the symbol mapping unit stores a plurality of sets of mapping values reflecting the inverse characteristics of distortion characteristics of the power amplifier in association with the distortion amounts, and the transmission bit string and the reception A mapping value corresponding to the distortion amount notified from the apparatus is output. In this way, for example, it is possible to perform distortion compensation by selecting an optimum mapping table from a plurality of mapping tables reflecting the inverse characteristic of the distortion characteristic.
さらに、この発明の無線通信システムは、前記歪み量検出手段は、前記シンボル判定部における複数のシンボル点のうち、予め設定されたシンボル点に基づいて前記歪み量を検出するようにする。このようにすると、全てのシンボル点に基づいて歪み量を検出する場合と比べ、検出の処理量を低減することができる。 Further, in the wireless communication system of the present invention, the distortion amount detection means detects the distortion amount based on a preset symbol point among a plurality of symbol points in the symbol determination unit. In this way, the amount of detection processing can be reduced compared to the case where the amount of distortion is detected based on all the symbol points.
したがってこの発明によれば、受信側での受信特性を劣化させることなく、電力増幅器で生じる歪みを確実に補償することができる無線通信システムとその送信装置及び受信装置を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a radio communication system capable of reliably compensating for distortion generated in the power amplifier without degrading the reception characteristic on the receiving side, and its transmitting apparatus and receiving apparatus.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明に係わる無線通信システムに用いられる送信装置と受信装置とを併せ持つ送受信装置の一実施形態を示すブロック構成図である。
この送受信装置は、送信側ブロックとして、チャネルエンコード部100と、アドレスエンコード部101と、マッピングテーブル用メモリ102と、送信フィルタ部103、直交変調部104と、DA変換部105、送信RF(Radio Frequency)部106と、電力増幅器107とを備える。また、受信側ブロックとして、受信RF部110と、AD変換部111と、直交復調部112と、受信フィルタ部113と、等化器118と、シンボル判定部114、歪み量検出部115、チャネルデコード部116、平均化処理部117とを備える。さらに、送受信において共に用いられる共用器108、アンテナ109を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an embodiment of a transmission / reception apparatus having both a transmission apparatus and a reception apparatus used in a wireless communication system according to the present invention.
This transmission / reception apparatus includes a
はじめに、送信側ブロックの基本動作について述べる。図2は、送信側ブロックから出力される無線フレーム及び制御情報の構成の一例を示す図である。なお、この実施形態では、変調方式が16QAM(16-positions Quadrature Amplitude Modulation)で、電力増幅器107において発生する非線形歪が位相による歪である場合を例にとって説明する。図3は、16QAMのコンスタレーションの一例であり、図中括弧内に各シンボル点に対応するビット系列を示す。
First, the basic operation of the transmission side block will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a radio frame and control information output from the transmission side block. In this embodiment, a case where the modulation scheme is 16QAM (16-positions Quadrature Amplitude Modulation) and the nonlinear distortion generated in the
送信側のブロックでは、まず、チャネルエンコード部100によって、図2に示すような構造のフレームを生成し、シンボル単位のデータとして、アドレスエンコード部101に出力する。なお、フレームは、等化用のトレーニングパターンTRN、無線装置制御用のデータRCB、本来の伝送データDATA、フレーム境界のガード区間GUARDにより構成される。
In the block on the transmission side, first, a frame having a structure as shown in FIG. 2 is generated by the channel encoding
マッピング処理は、基本的には、アドレスエンコード部101に入力されるシンボルに応じて、マッピングテーブル用メモリ102から、同相成分、直交成分を参照する処理になっている。この際、マッピングテーブル用メモリ102の格納データは、電力増幅器107で生じる非線形歪みを予め測定し、その逆特性を付加した値としてある。本実施例においては、一例として、図4のような、4通りの歪み補償パターンを予め用意し、後述する対向受信機で検出した歪み量に応じて、参照先を切り換えている。なお、歪み補償パターンの総数については、任意に設定可能である。このとき、必要なメモリ容量と歪みへの追従精度とがトレードオフの関係になる。
The mapping process is basically a process of referring to the in-phase component and the quadrature component from the
マッピング終了後、マッピングテーブル用メモリ102から出力されるマッピング値を送信フィルタ103により波形整形/サンプリングレート変換し、直交変調部104でディジタル直交変調した後、DA変換部105を経てIF帯の信号として出力する。その後、送信RF部106においてRF帯に周波数変換し、電力増幅器107で、電力増幅する。このとき、非線形歪みが生ずるが、ベースバンド処理において予め付加した逆特性歪みにより、ほとんどの歪みが相殺される。さらにその後、共用器108を経て、アンテナ109により無線回線へ送信される。
After the mapping is completed, the mapping value output from the
次に、受信側ブロックの基本動作について述べる。なお、受信側の処理、特に、シンボル判定のためには、判定タイミングや、受信信号のレベル、位相等が調整済みであることが必要となる。しかし、これらの処理に関しては、本発明の本質ではないため、図1中の記載および説明は省略する。 Next, the basic operation of the receiving block will be described. It should be noted that the determination timing, the level of the received signal, the phase, and the like need to be adjusted for processing on the reception side, particularly for symbol determination. However, since these processes are not the essence of the present invention, description and explanation in FIG. 1 are omitted.
アンテナ109により受信された無線信号は、共用器108を経て、受信RF部110においてIF帯に周波数変換される。このIF帯信号をAD変換部111により、ディジタル信号に変換する。さらに、このディジタル信号を直交復調部112において直交復調し、受信フィルタ113により、波形整形と帯域外成分の除去を行いベースバンド信号を出力する。受信フィルタ113から出力されたベースバンド信号は、等化器118において線形等化されたのち、シンボル判定部114に入力される。
The radio signal received by the
シンボル判定部114において判定された結果は、シンボル単位のビット系列として、チャネルデコード部116に出力され、制御用のブロック(図2におけるRCBに相当)、データ用のブロック(図2におけるDATAに相当)毎にデコード処理を行い、結果を所定の出力先に出力する。この出力の中に、対向無線機により検出された歪み量がある。この歪み量は、アドレスエンコード部101に出力され、アドレスエンコード部101では、この歪み量に基づいてマッピングテーブルが選択され、選択されたマッピングテーブルを参照するアドレス値が生成される。
The result determined by the
次に、本発明の特徴の1つである、受信側ブロックにおける電力増幅器107による過補償/補償不足を検出する仕組みについて述べる。この処理は、歪み量を検出する歪み検出部115と、所定期間に検出された複数の歪み量を平均化する平均化処理部117とにより行う。歪み検出部115では、等化器118からの非線形歪みを含んだ出力と、シンボル判定部114の判定結果から求めた歪みのないシンボル点の座標値とを比較する。例えば、図5に示すように、シンボル判定部114からの出力は、○の点で表され、等化器118からの出力は×の点となり、両者の座標比較となる。図5により分かるように、等化器118からの出力は、電力増幅器107の過補償/補償不足による歪み以外にノイズを含んでいる。平均化処理部117は、このノイズ成分を除去するためのものである。
Next, a mechanism for detecting overcompensation / undercompensation by the
なお、歪みの検出/平均化処理は、必ずしもすべてのシンボル点に対して行わなくてもよい。例えば、図6に示すように、信号空間上の最も外側の4点にのみ着目して行うことも可能である。この場合の平均化処理は、第1象限のシンボル点に関してはそのままで、第2〜第4象限の領域をそれぞれ第1象限に回転移動したのち、この4点を用いて平均化を行う。このようにして平均化された歪み量は、チャネルエンコード部100に出力され、フレーム中の所定位置(図2における「検出歪み量」の位置)に挿入され、対向無線機に伝達される。
Note that the distortion detection / averaging process does not necessarily have to be performed for all symbol points. For example, as shown in FIG. 6, it is possible to pay attention only to the outermost four points on the signal space. In the averaging process in this case, the symbol points in the first quadrant are kept as they are, and the regions in the second to fourth quadrants are rotated and moved to the first quadrant, and then averaging is performed using these four points. The distortion amount averaged in this way is output to the
以上、各部の動作概略について述べたが、検出した歪み量の伝達方法について、図7を参照して説明する。図7は、無線機71と無線機72との間で通信を行っている様子を表している。なお、無線機71及び無線機72の構成は、共に図1に示した送受信装置と同一構成とする。
The outline of the operation of each unit has been described above. A method of transmitting the detected distortion amount will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a state in which communication is performed between the wireless device 71 and the
先ず、ステップ1において、無線機71から無線信号が送信され、無線機72は、受信された無線信号から送信波の歪み量を検出する。次に、ステップ2において、無線機72は、上記検出した歪み量を無線機71に向け送信する。歪み量情報は、前記図2に示したように、送信フレームの制御ブロックRCBに付加されている。ステップ3では、無線機71は、無線機72から到来した送信フレームを受信し、受信したフレーム中の制御ブロックRCBをデコードし、歪み量を抽出する。そして、ステップ4において、無線機71は、受信フレームから抽出した歪み量に基づき、マッピングテーブル用メモリ102において使用するマッピングテーブルを切り換える。
First, in
以上述べたように、この上記実施形態では、受信側ブロックで送信側ブロックの電力増幅器107による歪み量を検出し、検出された歪み量を送信側ブロックにフィードバックすることにより、送信側ブロックに歪み補償用のフィードバック系を設けることなく、簡易に適応的な歪み補償を行えるようになる。これにより、温度変化や経年変化等、電力増幅器の特性変化に柔軟に対処することが可能になる。
As described above, in this embodiment, the receiving side block detects the distortion amount by the
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、電力増幅器107により発生する位相歪を例に説明を行ったが、振幅歪が生じる場合や振幅歪及び位相歪の両方が生じる場合も、同様にそれぞれに対応する歪補償特性を反映したマッピングテーブルを設けることで歪補償を行うことが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the phase distortion generated by the
また、上記実施形態では、送信側ブロックと受信側ブロックとを併せ持つ送受信装置として説明したが、送信側ブロックを有する送信装置と、受信側ブロックを有する受信装置として別々の装置として構成することももちろん可能である。その他にも、送信側ブロック、受信側ブロックの構成や動作の手順とその内容についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。 In the above-described embodiment, the transmission / reception apparatus having both the transmission-side block and the reception-side block has been described. However, the transmission apparatus having the transmission-side block and the reception apparatus having the reception-side block may be configured as separate apparatuses. Is possible. In addition, the configuration and operation procedure and contents of the transmission side block and the reception side block can be variously modified without departing from the scope of the present invention.
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
100…チャネルエンコード部、101…アドレスエンコード部、102…マッピングテーブル用メモリ、103…送信フィルタ部、104…直交変調部、105…DA変換部、106…送信RF部、107…電力増幅器、108…共用器、109…アンテナ、110…受信RF部、111…AD変換部、112…直交復調部、113…受信フィルタ部、114…シンボル判定部、115…歪み検出部、116…チャネルデコード部、117…平均化処理部、118…等化器。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記送信装置から到来する無線信号を受信し、この無線信号を復調して受信ベースバンド信号を生成する受信ベースバンド信号生成部と、この受信ベースバンド信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を表すビット列を出力するシンボル判定部と、前記受信ベースバンド信号と前記ビット列とから前記電力増幅器による歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記検出された歪み量を前記送信装置に通知する通知手段とを備える受信装置と
を具備し、
前記シンボルマッピング部は、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に応じて、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記送信ベースバンド信号として出力することを特徴とする無線通信システム。 A symbol mapping unit that maps a transmission bit string on a complex plane and outputs a transmission baseband signal representing the mapping value, and a radio signal that generates a radio signal modulated by the transmission baseband signal output from the symbol mapping unit A transmission device comprising: a generation unit; and a power amplifier that amplifies and outputs a radio signal generated by the radio signal generation unit;
A reception baseband signal generation unit that receives a radio signal arriving from the transmission device, demodulates the radio signal to generate a reception baseband signal, performs symbol determination on the reception baseband signal, and determines a determination result. A symbol determination unit that outputs a representative bit string, a distortion amount detection unit that detects a distortion amount by the power amplifier from the received baseband signal and the bit string, and a notification unit that notifies the transmission apparatus of the detected distortion amount A receiving device comprising:
The symbol mapping unit outputs, as the transmission baseband signal, a mapping value reflecting a reverse characteristic of the distortion characteristic of the power amplifier according to the transmission bit string and the distortion amount notified from the reception apparatus. A wireless communication system.
前記シンボルマッピング部から出力される送信ベースバンド信号により変調された無線信号を生成する無線信号生成部と、
前記無線信号生成部により生成された無線信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、
対向する受信装置から通知される前記電力増幅器による歪み量を受信する手段と
を具備し、
前記シンボルマッピング部は、前記伝送ビット列及び前記歪み量に応じて、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記送信ベースバンド信号として出力することを特徴とする送信装置。 A symbol mapping unit for mapping a transmission bit string on a complex plane and outputting a transmission baseband signal representing the mapping value;
A radio signal generation unit that generates a radio signal modulated by a transmission baseband signal output from the symbol mapping unit;
A power amplifier that amplifies and outputs the radio signal generated by the radio signal generation unit;
Means for receiving the amount of distortion by the power amplifier notified from the opposite receiving device,
The symbol mapping unit outputs a mapping value reflecting a reverse characteristic of a distortion characteristic of the power amplifier as the transmission baseband signal according to the transmission bit string and the distortion amount.
前記受信された無線信号を復調して受信ベースバンド信号を生成する受信ベースバンド信号生成部と、
前記受信ベースバンド信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を表すビット列を出力するシンボル判定部と、
前記受信ベースバンド信号と前記ビット列とから前記電力増幅器による歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記検出された歪み量を前記送信装置に通知する通知手段と
を備えることを特徴とする受信装置。 Means for receiving a radio signal amplified by a power amplifier output from an opposing transmitter;
A reception baseband signal generation unit that generates a reception baseband signal by demodulating the received radio signal;
A symbol determination unit that performs symbol determination on the received baseband signal and outputs a bit string representing a determination result;
A distortion amount detecting means for detecting a distortion amount by the power amplifier from the received baseband signal and the bit string;
A receiving device comprising: notification means for notifying the transmitting device of the detected distortion amount.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010130071A (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Fujitsu Ltd | Nonlinear distortion compensation apparatus and nonlinear distortion compensation method |
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