JP2009200906A - Ｏｆｄｍ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法及びそれを用いた無線送信機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な仕組みでキャリアリークを安定に抑制できるキャリアリーク抑制技術を提供する。
【解決手段】直交変調器１０へ入力するＩ成分とＱ成分をゼロに設定し、そのときの直交変調器１０の出力電力を電力検出器２０で検出し、検出した電力が最小になるように、ＤＡＣ３０，４０によりＩ成分とＱ成分のオフセット値を変更することにより、直交変調器１０の出力のキャリアリークを抑制する。ＤＡＣ３０，４０によりオフセット電圧を変更する場合、信号処理部３０から設定されるＩ成分とＱ成分のオフセット値を変更することにより行う。さらに、オフセット値を変更させる際の変更回数を所定の回数に制限することにより、迅速にオフセット値の補正を行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＦＤＭ方式の無線送信機におけるキャリアリークを抑制する技術に関する。

従来、移動体ディジタル音声放送や地上ディジタル無線通信においては、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexingの略））方式が用いられている。ＯＦＤＭ方式は、情報をいくつかの低レートなキャリア（搬送波）に分けて伝送するマルチキャリア変調方式のうち、各キャリアが互いに直交するようにしたものである。

ＯＦＤＭ方式では、直交送信により隣接するキャリアの間隔を密にすることができるので、周波数効率をよくすることができる。また、各キャリアで送る信号のビットレートを小さくでき、伝送時のノイズなどの影響が少なくなるなどの特徴を持っている。

しかし、ＯＦＤＭ方式では各サブキャリアの変調信号の位相が同相になるため大きなピーク電力を持つので、変調信号が非定振幅となる。変調信号が非定振幅になるにつれ、キャリア信号が出力側に漏れるキャリアリークと送信信号との電力比率（キャリアリーク比）を高くするということが必要になるので、キャリアリークを押さえることが課題となる。

このキャリアリークは、送信回路のオフセットに起因しており、このオフセットは、集積回路上のトランジスタ特性、抵抗値のばらつきに起因するものであり、本質的に存在するものである。特に、ＣＭＯＳ化の進展とともに同一チップ上のＦＥＴのばらつきが大きくなり、キャリアリークの抑制が課題となっている。

これに対し従来は、キャリアリークを発生させるトランジスタのばらつきに対してバイアス電圧を手動で調整することによって、キャリアリークを押さえていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２２３５３５号公報

ところが、上記のような手動によりバイアス電圧を調整する方式では、出荷後の装置の経時変化や装置周辺の温度変化に対応できないし、調整のための工数も大きなものとなる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、簡単な仕組みでキャリアリークを安定に抑制できるキャリアリーク抑制技術を提供することを目的とする。

かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機（１）のキャリアリーク抑制方法は、直交するＩ成分とＱ成分とを直交変調して出力する直交変調手段（１０：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）と、直交変調手段（１０）の出力電力を検出する電力検出手段（２０）とを有するＯＦＤＭ方式の無線送信機（１）において、Ｉ成分とＱ成分をゼロに設定し、そのときの直交変調手段（１０）の出力電力を電力検出手段（２０）で検出し、検出した電力が最小になるように、Ｉ成分とＱ成分の少なくとも一方のオフセット値を補正することにより、キャリアリークを抑制することを特徴とする。

このようにすると、ＯＦＤＭ方式の無線送信機（１）のキャリアリークを抑制することができる。以下説明する。
前述のように、ＯＦＤＭ方式では、送信回路のオフセットに起因して発生するキャリア信号が出力側に漏れるキャリアリークを押さえることが必要である。

そこで、請求項１に記載のように、Ｉ成分とＱ成分をゼロ、すなわち、本来オフセット電圧の誤差がなければ直交変調手段（１０）からの出力がゼロになるような値に設定し、そのときの直交変調手段（１０）の出力電力を電力検出手段（２０）で検出する。すると、出力側にリークするキャリア信号のみの電力を検出することができる。

したがって、検出した電力が最小になるように、Ｉ成分とＱ成分の少なくとも一方のオフセット値を変更することにより、直交変調手段（１０）の入力信号のオフセット電圧を補正すれば、リークするキャリア信号を最小化することができる。つまり、キャリアリークを抑制することができるのである。

そして、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を補正する場合、請求項２に記載のように、無線送信機（１）は、設定値に基づいてＩ成分とＱ成分を出力する直交成分出力手段（３０，４０）を備え、直交成分出力手段（３０，４０）の設定値を変更することにより、Ｉ成分とＱ成分の少なくとも一方のオフセット値を補正するとよい。

このようにすると、ＯＦＤＭ方式におけるＩ成分とＱ成分という元来設定しなければならない信号の値を変更すればよいので、オフセット値を変更するための他の装置や回路を必要としない。したがって、簡易な構成でオフセット値を補正することができる。

さらに、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を補正する際、請求項３に記載のように、直交成分出力手段（３０，４０）の設定値の変更回数を所定の回数に制限するようにすると、迅速にキャリアリークを抑制することができる。このときの所定の回数としては、例えば、集積回路の特性に依存するオフセット電圧の最大誤差を、オフセット電圧の許容誤差で除した値を用いることができる。

また、直交成分出力手段（３０，４０）は、請求項４に記載のように、ディジタルアナログコンバータとすると、簡単な構成でＩ成分とＱ成分を出力することができる。
請求項５に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機（１）は、直交するＩ成分とＱ成分とを直交変調して出力する直交変調手段（１０）を有するＯＦＤＭ方式の無線送信機（１）であって、電力検出手段（２０）、直交成分出力手段（３０，４０）及び補正手段（５０）を備えたことを特徴とする。

電力検出手段（２０）は、直交変調手段（１０）の出力電力を検出し、直交成分出力手段（３０，４０）は、設定値に基づいてＩ成分とＱ成分を出力する。
補正手段（５０）は、Ｉ成分とＱ成分をゼロに設定し、そのときの直交変調手段（１０）の出力電力を電力検出手段（２０）で検出し、検出した電力が最小になるように、直交成分出力手段（３０，４０）を介して、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を補正する。

このような、ＯＦＤＭ方式の無線送信機（１）によれば、Ｉ成分とＱ成分をゼロ、すなわち、本来オフセット電圧の誤差がなければ直交変調手段（１０）からの出力がゼロになるような値に設定し、そのときの直交変調手段（１０）の出力電力を電力検出手段（２０）で検出する。すると、出力側にリークするキャリア信号のみの電力を検出することができる。

したがって、補正手段（５０）により、検出した電力が最小になるように、Ｉ成分とＱ成分の少なくとも一方のオフセット値を変更することにより、直交変調手段（１０）の入力のオフセット電圧を補正すれば、リークするキャリア信号を最小化することができる。つまり、キャリアリークを抑制することができる。

また、請求項６に記載のように、直交成分出力手段（３０，４０）を、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を独立に変更可能に構成し、補正手段（５０）は、直交成分出力手段（３０，４０）を介してＩ成分とＱ成分の少なくとも一方の設定値を変更することにより、オフセット値を補正するとよい。

このようにすると、ＯＦＤＭ方式におけるＩ成分とＱ成分という元来設定しなければならない信号の値を変更すればよいので、オフセット値を変更するための他の装置や回路を必要としない。したがって、簡易な構成でオフセット値を変更させることができる。

さらに、請求項７に記載のように、補正手段（５０）は、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を補正する際、直交成分出力手段（３０，４０）を介してＩ成分とＱ成分の設定値の変更回数を所定の回数に制限すると、迅速にキャリアリークを抑制することができる。

また、直交成分出力手段（３０，４０）は、請求項８に記載のように、ディジタルアナログコンバータとすると、簡単な構成でＩ成分とＱ成分を出力することができる。

以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

図１は、本発明が適用された無線送信機１の概略の構成を示すブロック図である。無線送信機１は、図１に示すように、直交変調器１０を有するＯＦＤＭ方式の無線送信機であって、電力検出器２０、ＤＡＣ３０，４０（以下、ＤＡＣ：Digital Analog Converterの略、とも呼ぶ）、信号処理部５０、アナログディジタル変換器６０（以下、ＡＤＣ：Analog Digital Converterの略、とも呼ぶ）、周波数変換器７０、アンテナ８０及び送受信スイッチ９０を備えている。

直交変調器１０は、直交するＩ成分とＱ成分とを直交変調して出力するものであり、ＤＡＣ３０から出力されるＩ成分（ＴＸ−Ｉとも呼ぶ）及びＤＡＣ４０から出力されるＱ成分（ＴＸ−Ｑとも呼ぶ）を直交変調して出力する公知の変調器である。

電力検出器２０は、直交変調器１０の出力電力を検出するための電力計である。この電力検出器２０は送信電力制御に用いる電力検出器と共用してもよい。
ＤＡＣ３０は、信号処理部５０からディジタル信号として出力されるＩ成分をアナログ信号に変換するとともに、そのオフセット値を変更することによって、直交変調器１０の入力信号のオフセット電圧を変更する。

また、ＤＡＣ４０は、信号処理部５０からディジタル信号として出力されるＱ成分をアナログ信号に変換するとともに、そのオフセット値を変更することによって、直交変調器１０の入力信号のオフセット電圧を変更する。このように、ＤＡＣ３０、ＤＡＣ４０は、直交するＩ成分とＱ成分のオフセット値を独立に変更可能に構成されている。

また、信号処理部５０からＤＡＣ３０への出力されるディジタル信号は、２線式の相補信号（ポジ側とネガ側）として出力されているため、オフセット値の変更は、ポジ側とネガ側とで独立に行うことができるようになっている。ＤＡＣ４０についても同様である。

信号処理部５０は、Ｉ成分とＱ成分をゼロに設定し、そのときの直交変調器１０の出力電力を電力検出器２０で検出し、検出した電力が最小になるように、ＤＡＣ３０、ＤＡＣ４０によりＩ成分とＱ成分の少なくとも一方のオフセット値を変更させることにより、直交変調器１０の入力のオフセット電圧を補正する。

信号処理部５０は、ＤＡＣ３０、ＤＡＣ４０により直交変調器１０の入力のオフセット電圧を変更させる際、ＤＡＣ３０，４０に設定するＩ成分とＱ成分のオフセット値を変更することにより、直交変調器１０の入力のオフセット電圧を変更させる。

また、信号処理部５０は、直交変調器１０の入力のオフセット電圧を補正する際、ＤＡＣ３０、ＤＡＣ４０によるオフセット値の変更回数を所定の回数に制限している。この制限された変更回数としては、オフセット電圧の最大誤差を、オフセット電圧の許容誤差で除した値を用いている。

ＡＤＣ６０は、電力検出器２０で検出した電力の値をディジタル信号に変換し、信号処理部５０に対して出力するものであり、公知のディジタルアナログ変換器である。
周波数変換器７０は、基準信号を発生する図示しない発振器を有し、入力された信号を発振器が発信する高周波信号に基づいて、所定の周波数の電波信号に変換するものであり、スーパーへテロダイン方式などが用いられる。本実施形態では、直交変調器１０の出力を所定の周波数の電波信号に変換する。

アンテナ８０は、周波数変換器７０からの電波を外部へ送信するためのものであり、無線送信機１で使用する電波の周波数、電波の偏波、送受信出力あるいは設置する場所や設置方法などの使用条件や設置条件によって種々のアンテナを用いることができる。

例えば、ダイポールアンテナ、ループアンテナあるいは組合せアンテナなどの、いわゆる基本アンテナと称されるものや、ホーンアンテナやパラボラアンテナなどの開口アンテナ、複数の放射素子を配列したアレイアンテナなどを用いることができる。

送受信スイッチ９０は、無線送信機１及び無線受信機５の図示しない高周波伝送路とアンテナ８０とを切り替えるためのものであり、高周波伝送路を切り替え、無線送信機１から出力される電波をアンテナ８０へ出力したり、アンテナ８０で受信した電波を無線受信機５へ入力したりする。送受信スイッチ９０としては、ＰＩＮダイオードなどの高周波スイッチが用いられる。

（信号処理部５０における補正処理の内容）
次に、信号処理部５０において実行される補正処理の内容について図２に基づき説明する。図２は、補正処理の流れを示すフローチャートである。この補正処理のフローチャートは、説明を簡単にするため、直交するＩ成分とＱ成分のうちＱ成分について説明するが、本補正処理が終了した場合、同じ補正処理がＩ成分についても行われる。

補正処理では、まずＳ１００において、調整対象が信号のポジ側に設定される。つまり、出力する相補信号のうち正論理側の信号を調整するように設定される。
続くＳ１０５において、送受信スイッチ９０が受信側にされ、アンテナ８０で受信した信号が電力検出器２０で検出されず、かつ、キャリアリークがアンテナ８０から放射されないようにする。

続くＳ１１０において、電力検出器２０から送信電力値が取得され、続くＳ１１５において、信号処理部５０の図示しないカウンタがリセット（カウント値が０に）される。
続くＳ１２０において、ＤＡＣ４０のオフセット値、つまり、Ｑ成分のオフセット値が所定の値増やされ、続くＳ１２５において、カウンタが１カウントアップされる。続くＳ１３０において、所定時間（電力検出器の応答時間、例えば１６μ秒）待機される。

続くＳ１３５において、電力検出器２０から送信電力値が取得され、続くＳ１４０では、Ｓ１１０において取得された送信電力値に対し、Ｓ１３５において取得された送信電力値が減少したか否かが判定される。

そして、送信電力が減少したと判定された場合（Ｓ１４０：Ｙｅｓ）、処理がＳ１４５へ移行され、送信電力が減少していないと判定された場合（Ｓ１４０：Ｎｏ）、処理がＳ１５０へ移行される。

Ｓ１４５では、カウンタのカウント値が所定の値であるか否かが判定される。そして、カウント値が所定の値でないと判定された場合（Ｓ１４５：Ｎｏ）処理がＳ１１５へ移行され、カウント値が所定の値であると判定された場合（Ｓ１４５：Ｙｅｓ）、本補正処理が終了される。

Ｓ１５０では、ＤＡＣ４０のオフセット電圧が所定の値減らされ、続くＳ１５５において、所定時間（電圧検出器の応答時間、例えば１６μ秒）待機される。
続くＳ１６０において、電力検出器２０から送信電力値が取得され、続くＳ１６５において、カウンタのカウント値が１であるか否かが判定される。そして、カウント値が１であると判定された場合（Ｓ１６５：Ｙｅｓ）、処理がＳ１７０へ移行され、カウント値が１でないと判定された場合（Ｓ１６５：Ｎｏ）、本補正処理が終了される。

Ｓ１７０では、調整対象がポジ側か否かが判定される。そして、調整対象がポジ側であると判定された場合（Ｓ１７０：Ｙｅｓ）、処理がＳ１７５へ移行され、ポジ側でないと判定された場合（Ｓ１７５：Ｎｏ）、本補正処理が終了される。

Ｓ１７５では、調査対象がネガ側に設定される。つまり、カウント値が１かつ調査対象がポジ側であれば、ポジ側のオフセット値を増やして（相補信号のオフセット値を増やして）もキャリアリークを低減できなかったこととなり、出力する相補信号のうち負論理側の信号を調整するように設定された後、処理がＳ１１５へ移行され、ネガ側についてポジ側の説明で示したのと同じように補正処理が行われる。すなわち、ネガ側のオフセット値を増やして（相補信号のオフセット値を減らして）キャリアリークを低減する補正処理が行われる。

（無線送信機１の特徴）
以上のような、ＯＦＤＭ方式の無線送信機１によれば、Ｉ成分とＱ成分をゼロに設定し、そのときの直交変調器１０の出力電力を、周波数変換器を介して電力検出器２０で検出する。すると、出力側にリークするキャリア信号のみの電力を検出することができる。

したがって、信号処理部５０により、検出した電力が最小になるように、Ｉ成分とＱ成分の設定値を変更することにより、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を補正しているので、リークするキャリア信号を最小化することができる。つまり、キャリアリークを抑制することができる。

このようにしてキャリアリークを抑制したときの一例を図３に示す。図３に示すように、先ずＱ成分のオフセット値を１６μ秒毎に変更することにより直交変調器１０の出力が減少し、減少している間は、さらに処理が続けられて電力検出電圧、すなわち、電力検出器２０の出力電圧が減少する。

そして、電力検出電圧が増加した場合には、Ｑ成分のオフセット値を元の値に戻し、Ｑ成分の変更によるＱ成分のオフセット値の補正が終了し、Ｉ成分の変更によるＩ成分のオフセット値の補正が、Ｑ成分によるオフセット値の補正と同様にして行われる。

このようにして、ＯＦＤＭ方式におけるＩ成分とＱ成分という元来設定しなければならない信号の値を変更すればよいので、オフセット値を変更するための他の装置や回路を必要としない。したがって、簡易な構成でオフセット値を変更させることができる。

さらに、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値を変更する際、変更回数を所定の回数に制限するようにしているので、迅速にキャリアリークを抑制することができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。

例えば、上記実施形態では、直交変調器１０の入力のオフセット電圧を補正する際、Ｉ成分とＱ成分のオフセット値の変更回数として、オフセット電圧の最大誤差を、オフセット電圧の許容誤差で除した値を用いていたが、他の値、例えば、実験的又は経験的に求めた値であってもよい。

無線送信機１の概略の構成を示すブロック図である。 補正処理の流れを示すフローチャートである。 直交変調器１０のキャリアリークを抑制したときの一例を図３に示す。

符号の説明

１…無線送信機、５…無線受信機、１０…直交変調器、２０…電力検出器、３０，４０…ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）、５０…信号処理部、６０…アナログディジタル変換器（ＡＤＣ）、７０…周波数変換器、８０…アンテナ、９０…送受信スイッチ。

Claims (8)

1. 直交するＩ成分とＱ成分とを直交変調して出力する直交変調手段と、前記直交変調手段の出力電力を検出する電力検出手段とを有するＯＦＤＭ方式の無線送信機において、
   前記Ｉ成分と前記Ｑ成分をゼロに設定し、
   そのときの直交変調手段の出力電力を前記電力検出手段で検出し、
   該検出した電力が最小になるように、前記Ｉ成分と前記Ｑ成分の少なくとも一方のオフセット値を補正することにより、キャリアリークを抑制することを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法。
2. 請求項１に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法において、
   前記無線送信機は、設定値に基づいて前記Ｉ成分と前記Ｑ成分を出力する直交成分出力手段を備え、
   前記直交成分出力手段の設定値を変更することにより、前記Ｉ成分と前記Ｑ成分の少なくとも一方のオフセット値を補正することを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法。
3. 請求項２に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法において、
   前記Ｉ成分と前記Ｑ成分のオフセット値を補正する際の直交成分出力手段の設定値の変更回数を所定の回数に制限することを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法。
4. 請求項２又は請求項３に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法において、
   前記直交成分出力手段は、ディジタルアナログコンバータであることを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機のキャリアリーク抑制方法。
5. 直交するＩ成分とＱ成分とを直交変調して出力する直交変調手段を有するＯＦＤＭ方式の無線送信機であって、
   前記直交変調手段の出力電力を検出するための電力検出手段と、
   設定値に基づいて前記Ｉ成分と前記Ｑ成分を出力する直交成分出力手段と、
   前記Ｉ成分と前記Ｑ成分をゼロに設定し、そのときの直交変調手段の出力電力を前記電力検出手段で検出し、該検出した電力が最小になるように、前記直交成分出力手段を介して、前記Ｉ成分と前記Ｑ成分のオフセット値を補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機。
6. 請求項５に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機において、
   前記直交成分出力手段は、
   前記Ｉ成分と前記Ｑ成分のオフセット値を独立に変更可能に構成され、
   前記補正手段は、
   前記直交成分出力手段を介して、前記Ｉ成分と前記Ｑ成分の少なくとも一方の設定値を変更することにより、前記オフセット値を補正させることを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機。
7. 請求項５又は請求項６に記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機において、
   前記補正手段は、
   前記Ｉ成分と前記Ｑ成分のオフセット値を補正する際、前記直交成分出力手段を介しての前記Ｉ成分と前記Ｑ成分の設定値の変更回数を所定の回数に制限することを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機。
8. 請求項５〜請求項７の何れかに記載のＯＦＤＭ方式の無線送信機において、
   前記直交成分出力手段は、ディジタルアナログコンバータであることを特徴とするＯＦＤＭ方式の無線送信機。

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