JP2017118483A - Communication device and transmission method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の信号が多重化された光信号を送信する通信装置および送信方法に係わる。 The present invention relates to a communication apparatus and a transmission method for transmitting an optical signal in which a plurality of signals are multiplexed.
無線通信システムを構築するためのコストを削減する技術の1つとして、分散アンテナシステム(DAS:Distributed Antenna System)が実用化されている。分散アンテナシステムにおいては、送信信号を処理する信号処理装置と無線信号を出力する無線装置とが分離されている。以下の記載においては、信号処理装置を「デジタル処理ユニット」と呼ぶことがある。また、無線装置を「遠隔無線ユニット(RRU:Remote Radio Unit)」または「遠隔無線ヘッド(RRH:Remote Radio Head)」と呼ぶことがある。 As one of the techniques for reducing the cost for constructing a wireless communication system, a distributed antenna system (DAS) has been put into practical use. In the distributed antenna system, a signal processing device that processes transmission signals and a wireless device that outputs radio signals are separated. In the following description, the signal processing apparatus may be referred to as a “digital processing unit”. In addition, the wireless device may be referred to as “remote radio unit (RRU)” or “remote radio head (RRH)”.
デジタル処理ユニットと遠隔無線ユニットとの間の伝送は、たとえば、光ファイバ無線(RoF:Radio over Fiber)により実現される。光ファイバ無線においては、光ファイバを介して無線周波数信号または中間周波数信号が伝送される。光ファイバを介して中間周波数信号が伝送される構成は、IFoF(Intermediate Frequency over Fiber)と呼ばれることがある。IFoFは、RoFの1つの形態である。なお、RoFまたはIFoFは、例えば、非特許文献1〜2に記載されている。
Transmission between the digital processing unit and the remote radio unit is realized by, for example, optical fiber radio (RoF). In optical fiber radio, a radio frequency signal or an intermediate frequency signal is transmitted through an optical fiber. A configuration in which an intermediate frequency signal is transmitted through an optical fiber is sometimes called IFoF (Intermediate Frequency over Fiber). IFoF is a form of RoF. Note that RoF or IFoF is described in
デジタル処理ユニットは、例えば、データ信号をアップコンバートして中間周波数信号(以下、IF信号)を生成する。この場合、デジタル処理ユニットは、このIF信号を光IF信号に変換し、光ファイバを介して遠隔無線ユニットへ送信する。遠隔無線ユニットは、受信した光IF信号を電気信号に変換して増幅する。そして、遠隔無線ユニットは、増幅した信号を、無線リンクを介して移動端末へ送信する。 For example, the digital processing unit up-converts the data signal to generate an intermediate frequency signal (hereinafter referred to as IF signal). In this case, the digital processing unit converts the IF signal into an optical IF signal and transmits the optical IF signal to the remote wireless unit via the optical fiber. The remote radio unit converts the received optical IF signal into an electrical signal and amplifies it. Then, the remote radio unit transmits the amplified signal to the mobile terminal via the radio link.
無線リンクの容量を大きくするために、複数のアンテナを使用して複数の無線信号を送信するマルチアンテナシステムが実用化されている。マルチアンテナシステムの一例として、例えば、MIMO(Multiple Input Multiple Output)システムにおいては、複数の送信アンテナから送信される複数の無線信号が複数の受信アンテナにより受信される。 In order to increase the capacity of a radio link, a multi-antenna system that transmits a plurality of radio signals using a plurality of antennas has been put into practical use. As an example of a multi-antenna system, for example, in a multiple input multiple output (MIMO) system, a plurality of radio signals transmitted from a plurality of transmitting antennas are received by a plurality of receiving antennas.
さらに、上述した遠隔無線ユニットに複数の送信アンテナを設ける構成が提案されている。この構成においては、複数の信号が多重化されてデジタル処理ユニットから遠隔無線ユニットへ光ファイバを介して伝送される。そして、遠隔無線ユニットは、各信号をそれぞれ増幅した後にアンテナを介して出力する。 Furthermore, a configuration in which a plurality of transmission antennas are provided in the above-described remote wireless unit has been proposed. In this configuration, a plurality of signals are multiplexed and transmitted from the digital processing unit to the remote radio unit via an optical fiber. Then, the remote radio unit amplifies each signal and then outputs it through the antenna.
しかしながら、複数の信号を多重化して送信する場合、多重化信号のピーク対平均電力比(PAPR)が高くなる。そして、ピーク対平均電力比が高いときは、送信装置内の回路素子の飽和に起因して信号の波形が歪むことがある。例えば、上述のRoFシステムまたはIFoFシステムのデジタル処理ユニットにおいて、多重化信号のピーク電力がレーザ素子の飽和領域に達すると、光信号の波形が歪んでしまう。この場合、通信品質が劣化するおそれがある。 However, when a plurality of signals are multiplexed and transmitted, the peak-to-average power ratio (PAPR) of the multiplexed signal becomes high. When the peak-to-average power ratio is high, the signal waveform may be distorted due to the saturation of the circuit elements in the transmitter. For example, in the digital processing unit of the above-described RoF system or IFoF system, when the peak power of the multiplexed signal reaches the saturation region of the laser element, the waveform of the optical signal is distorted. In this case, communication quality may be deteriorated.
このため、従来より、ピーク対平均電力比を低減するための技術が提案されている(例えば、非特許文献3〜6)。また、特許文献1〜7には関連技術が記載されている。
For this reason, conventionally, techniques for reducing the peak-to-average power ratio have been proposed (for example, Non-Patent
従来技術においては、たとえば、光信号を送信する通信装置内で電気信号のピーク電力を「クリップ」することによりピーク対平均電力比が低減される。この場合、クリップされた電気信号から光信号が生成されて宛先装置(例えば、遠隔無線ユニット)へ送信される。しかしながら、この方法では、宛先装置において再生される信号の波形が歪んでしまう。すなわち、レーザ素子の飽和に起因する波形歪みは解消され得るが、受信側で再生される信号の波形が歪むことがある。 In the prior art, the peak-to-average power ratio is reduced, for example, by “clipping” the peak power of the electrical signal within the communication device that transmits the optical signal. In this case, an optical signal is generated from the clipped electrical signal and transmitted to the destination device (eg, remote radio unit). However, with this method, the waveform of the signal reproduced in the destination device is distorted. That is, the waveform distortion due to the saturation of the laser element can be eliminated, but the waveform of the signal reproduced on the receiving side may be distorted.
本発明の1つの側面に係わる目的は、通信装置から遠隔装置へ複数の信号が多重化されて伝送される通信システムにおいて、各信号の品質の劣化を抑制することである。 An object according to one aspect of the present invention is to suppress deterioration in quality of each signal in a communication system in which a plurality of signals are multiplexed and transmitted from a communication device to a remote device.
本発明の1つの態様の通信装置は、複数の中間周波数信号を生成する信号生成回路と、前記複数の中間周波数信号を合成してマルチチャネル信号を生成する合成器と、前記マルチチャネル信号のピーク対平均電力比を低減させる低減部と、前記低減部によりピーク対平均電力比が低減されたマルチチャネル信号を光信号に変換する変換器と、を有する。前記低減部は、前記マルチチャネル信号の電力が所定の閾値レベルよりも高いときに、前記複数の中間周波数信号のいずれとも異なる周波数の補助信号を用いて前記マルチチャネル信号の電力を低減させる。 A communication apparatus according to one aspect of the present invention includes a signal generation circuit that generates a plurality of intermediate frequency signals, a combiner that combines the plurality of intermediate frequency signals to generate a multichannel signal, and a peak of the multichannel signal. A reduction unit that reduces an average power ratio; and a converter that converts a multi-channel signal whose peak-to-average power ratio is reduced by the reduction unit into an optical signal. The reduction unit reduces the power of the multichannel signal by using an auxiliary signal having a frequency different from any of the plurality of intermediate frequency signals when the power of the multichannel signal is higher than a predetermined threshold level.
上述の態様によれば、通信装置から遠隔装置へ複数の信号が多重化されて伝送される通信システムにおいて、各信号の品質の劣化が抑制される。 According to the above aspect, in the communication system in which a plurality of signals are multiplexed and transmitted from the communication device to the remote device, deterioration of the quality of each signal is suppressed.
図1は、光ファイバ無線(RoF:Radio over Fiber)を使用する通信システムの一例を示す。図1に示す通信システムは、デジタル処理ユニット100、遠隔無線ユニット200、およびデジタル処理ユニット100と遠隔無線ユニット200とを接続する光ファイバケーブル300を備える。
FIG. 1 shows an example of a communication system using optical fiber radio (RoF). The communication system shown in FIG. 1 includes a
デジタル処理ユニット100は、複数の変調器1−1〜1−n、複数の発振器2−1〜2−n、コンバイナ3、E/O変換回路4を備える。変調器1−1〜1−nには、それぞれベースバンド領域のデータ信号CH1〜CHnが与えられる。データ信号CH1〜CHnは、例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)で生成される。OFDMは、互いに直交する多数のサブキャリアを利用してデータを伝送する。なお、図1では、データ信号CH1〜CHnは、それぞれI成分およびQ成分で表されている。また、変調器1−1〜1−nには、それぞれ対応する発振器2−1〜2−nにより生成される発振信号IF1〜IFnが与えられる。発振信号IF1〜IFnの周波数は、互いに異なっている。また、発振信号IF1〜IFnは、この実施例では、中間周波数帯に配置されている。
The
変調器1−1〜1−nは、それぞれデータ信号CH1〜CHnで発振信号IF1〜IFnを変調することによってIF信号CH1〜CHnを生成する。なお、IF信号CH1〜CHnは、それぞれデータ信号CH1〜CHnを伝送する変調信号である。コンバイナ3は、IF信号CH1〜CHnを足し合わせる。そして、E/O変換回路4は、コンバイナ3の出力信号を光信号に変換する。E/O変換回路4は、例えば、レーザ素子を含んで構成される。E/O変換回路4から出力される光信号は、光ファイバケーブル300を介して遠隔無線ユニット200へ伝送される。すなわち、データ信号CH1〜CHnは、IFoF(Intermediate Frequency over Fiber)により遠隔無線ユニット200へ伝送される。ここで、データ信号CH1〜CHnを伝送するキャリア(発振信号IF1〜IFn)の周波数は互いに異なっている。したがって、データ信号CH1〜CHnは、周波数分割多重で遠隔無線ユニット200へ伝送される。すなわち、複数のIF信号が多重化されたマルチチャネル信号がデジタル処理ユニット100から遠隔無線ユニット200へ伝送される。
Modulators 1-1 to 1-n generate IF signals CH1 to CHn by modulating oscillation signals IF1 to IFn with data signals CH1 to CHn, respectively. Note that IF signals CH1 to CHn are modulation signals that transmit data signals CH1 to CHn, respectively. The
遠隔無線ユニット200は、O/E変換回路11、複数の復調器12−1〜12−n、複数の発振器13−1〜13−n、複数のミキサ14−1〜14−n、複数の増幅器15−1〜15−n、複数のアンテナ16−1〜16−nを備える。そして、遠隔無線ユニット200は、デジタル処理ユニット100から出力される光信号を、光ファイバケーブル300を介して受信する。
The
O/E変換回路11は、受信した光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、IF信号CH1〜CHnを含んでいる。なお、O/E変換回路11は、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。復調器12−1〜12−nは、それぞれ、発振器13−1〜13−nにより生成される発振信号IF1〜IFnを利用して、O/E変換回路11の出力信号に含まれているIF信号CH1〜CHnを復調する。なお、デジタル処理ユニット100の発振器2−1〜2−nにより生成される発振信号IF1〜IFnの周波数と、遠隔無線ユニット200の発振器13−1〜13−nにより生成される発振信号IF1〜IFnの周波数とは、それぞれ実質的に同じである。よって、復調器12−1〜12−nによりベースバンド領域のデータ信号CH1〜CHnが再生される。
The O /
ミキサ14−1〜14−nは、それぞれ再生されたデータ信号CH1〜CHnを無線周波数の発振信号LOを用いてアップコンバートしてRF信号CH1〜CHnを生成する。なお、復調器12−1〜12−nとミキサ14−1〜14−nとの間にそれぞれ変調器を設けてもよい。この場合、ミキサ14−1〜14−nは、それぞれ発振信号LOを用いて対応する変調信号をアップコンバートしてRF信号CH1〜CHnを生成する。増幅器15−1〜15−nは、それぞれRF信号CH1〜CHnを増幅する。増幅器15−1〜15−nは、この実施例では、大電力増幅器(HPA:High Power Amplifier)である。アンテナ16−1〜16−nは、それぞれ増幅器15−1〜15−nにより増幅されたRF信号CH1〜CHnを出力する。 The mixers 14-1 to 14-n upconvert the regenerated data signals CH1 to CHn using the radio frequency oscillation signal LO to generate RF signals CH1 to CHn, respectively. A modulator may be provided between each of the demodulators 12-1 to 12-n and the mixers 14-1 to 14-n. In this case, the mixers 14-1 to 14-n upconvert the corresponding modulation signals using the oscillation signals LO, respectively, to generate RF signals CH1 to CHn. The amplifiers 15-1 to 15-n amplify the RF signals CH1 to CHn, respectively. The amplifiers 15-1 to 15-n are high power amplifiers (HPAs) in this embodiment. The antennas 16-1 to 16-n output RF signals CH1 to CHn amplified by the amplifiers 15-1 to 15-n, respectively.
本発明の実施形態に係わる通信システムは、たとえば、MIMOシステムに適用され得る。なお、デジタル処理ユニット100は、複数の信号(例えば、中間周波数信号)が多重化されたマルチチャネル信号を送信する通信装置の一例である。また、遠隔無線ユニット200は、デジタル処理ユニット100から送信されるマルチチャネル信号を受信する遠隔装置の一例である。
The communication system according to the embodiment of the present invention can be applied to, for example, a MIMO system. The
このように、デジタル処理ユニットは、マルチチャネル信号を光信号に変換して遠隔無線ユニットへ送信する。ここで、マルチチャネル信号は、図1に示すように、複数のIF信号を合成することにより生成される。このため、各IF信号のピーク対平均電力比が低減されたとしても、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比が再成長することがある。そして、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比が大きいときは、E/O変換回路の飽和に起因して光信号の波形が劣化することがある。図1に示す例では、E/O変換回路4が飽和することがある。また、E/O変換回路の飽和を回避するためにE/O変換回路への入力信号の振幅を単に小さくすると、光信号の信号対雑音比が劣化する。したがって、デジタル処理ユニットは、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比を低減するためのPAPR低減回路を備える。
Thus, the digital processing unit converts the multi-channel signal into an optical signal and transmits it to the remote radio unit. Here, the multi-channel signal is generated by combining a plurality of IF signals as shown in FIG. For this reason, even if the peak-to-average power ratio of each IF signal is reduced, the peak-to-average power ratio of the multichannel signal may regrow. When the peak-to-average power ratio of the multichannel signal is large, the waveform of the optical signal may deteriorate due to saturation of the E / O conversion circuit. In the example shown in FIG. 1, the E /
図2は、本発明の実施形態に係わるデジタル処理ユニットの一例を示す。実施形態に係わるデジタル処理ユニット500は、図2に示すように、複数の変調器1−1〜1−n、複数の発振器2−1〜2−n、コンバイナ3、E/O変換回路4、PAPR低減回路20を備える。なお、図2に示すデジタル処理ユニット500は、図1に示す通信システムにおいては、デジタル処理ユニット100の代わりに使用され得る。すなわち、デジタル処理ユニット500は、光ファイバケーブル300を介して遠隔無線ユニット200へ光信号を送信することができる。
FIG. 2 shows an example of a digital processing unit according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 2, the
変調器1−1〜1−n、発振器2−1〜2−n、コンバイナ3は、図1および図2において実質的に同じである。すなわち、変調器1−1〜1−nおよび発振器2−1〜2−nは、IF信号CH1〜CHnを生成する。なお、IF信号CH1〜CHnのキャリア周波数は、互いに異なっている。また、コンバイナ3は、IF信号CH1〜CHnを足し合わせてマルチチャネル信号を生成する。
The modulators 1-1 to 1-n, the oscillators 2-1 to 2-n, and the
PAPR低減回路20は、スイッチ21、引き算器22、クリッピング回路23、引き算器24、トーン信号生成器25、乗算器26、27、遅延回路28、出力回路29、コントローラ30を備える。そして、PAPR低減回路20は、必要に応じて、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比を低減させる。一例としては、PAPR低減回路20は、コンバイナ3により生成されるマルチチャネル信号の電力が所定の閾値レベルよりも高いときに、そのマルチチャネル信号に多重化されている複数のIF信号CH1〜CHnのいずれとも異なる周波数の補助信号(この実施例では、トーン信号)を用いてマルチチャネル信号の電力を低減させる。
The
PAPR低減回路20は、例えば、周波数領域で信号処理を実行する。この場合、デジタル処理ユニット500は、コンバイナ3とPAPR低減回路20との間に、時間領域マルチチャネル信号を周波数領域マルチチャネル信号に変換するためのフーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)回路を備えていてもよい。なお、コンバイナ3がアナログマルチチャネル信号を出力するときは、デジタル処理ユニット500は、コンバイナ3とフーリエ変換回路との間にさらにA/D(Analog-to-Digital)コンバータを備えていてもよい。また、デジタル処理ユニット500は、PAPR低減回路20とE/O変換回路4との間に、周波数領域マルチチャネル信号を時間領域マルチチャネル信号に変換するための逆フーリエ変換(IFFT:Inverse FFT)回路およびD/A(Digital-to-Analog)コンバータを備えていてもよい。
The
コンバイナ3から出力されるマルチチャネル信号は、PAPR低減回路20のスイッチ21に導かれる。コンバイナ3から出力されるマルチチャネル信号には、図3(a)に示すように、IF信号CH1〜CHnが多重化されている。IF信号CH1〜CHnは、いずれも中間周波数領域に配置されている。また、IF信号CH1〜CHnは、特に限定されるものではないが、例えば、60MHz間隔で配置される。
The multichannel signal output from the
マルチチャネル信号は、キャリア周波数の異なる複数のIF信号CH1〜CHnを多重化することにより生成される。このため、マルチチャネル信号の電力は、図4に示すように、時間に対して変動する。そして、PAPR低減回路20は、コンバイナ3から出力されるマルチチャネル信号を所定の時間間隔でサンプリングして処理する。図4に示す例では、PAPR低減回路20は、S1、S2、S3...においてサンプリングされるマルチチャネル信号を処理する。
The multi-channel signal is generated by multiplexing a plurality of IF signals CH1 to CHn having different carrier frequencies. For this reason, the power of the multi-channel signal varies with time as shown in FIG. The
PAPR低減回路20は、サンプリング期間毎に、マルチチャネル信号の電力と所定の閾値レベルとを比較する。そして、マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも大きいときは、PAPR低減回路20は、マルチチャネル信号の電力を低減させる。なお、閾値レベルは、例えば、E/O変換回路4の特性に基づいて決定される。一例としては、E/O変換回路4において入力電気信号の振幅に対して出力光信号のパワーが飽和しないように、閾値レベルが決定される。
The
また、PAPR低減回路20は、各サンプリングに対して、マルチチャネル信号のピーク電力を低減するための繰返し処理を実行する。繰返し処理の実行回数は、予め指定されるものとする。この繰返し処理により、マルチチャネル信号のピーク電力は、段階的に閾値レベルに近づくことになる。
The
スイッチ21は、コントローラ30から与えられる指示に従って、入力マルチチャネル信号または遅延回路28の出力信号を選択する。具体的には、スイッチ21は、各サンプリングに対する繰返し処理の初期状態において、入力マルチチャネル信号を選択する。その後、繰返し処理が実行される期間においては、スイッチ21は、遅延回路28の出力信号を選択する。スイッチ21の出力信号は、引き算器22に導かれる。引き算器22は、スイッチ21の出力信号から乗算器27の出力信号を引算する。なお、引き算器22による演算結果は、後述する繰返し処理における次の演算で使用される。よって、以下の記載では、引き算器22から出力されるマルチチャネル信号(すなわち、PAPR低減回路20において処理されている途中のマルチチャネル信号)を「マルチチャネル信号X」と呼ぶことがある。なお、マルチチャネル信号Xは、図3(a)に示すIF信号CH1〜CHnを含む。また、マルチチャネル信号Xは、後述するトーン信号の含むことがある。
The
クリッピング回路23は、入力信号の電力と所定の閾値レベルとを比較する。クリッピング回路23には、引き算器22により生成されるマルチチャネル信号Xが入力される。閾値レベルは、上述したように、E/O変換回路4の特性に基づいて決定される。なお、この閾値レベルは「クリッピングレベル」と呼ばれることもある。入力信号の電力が閾値レベルよりも高いときは、クリッピング回路23は、入力信号の電力と閾値レベルとの間の差分に相当する信号成分を入力信号から除去する。そして、引き算器24は、マルチチャネル信号Xからクリッピング回路23の出力信号を引算する。
The clipping
図5は、クリッピング回路23および引き算器24の動作の一例を示す。マルチチャネル信号Xの電力が閾値レベルよりも低いときには、クリッピング回路23は、そのマルチチャネル信号Xを変化させない。この場合、引き算器24の出力信号は「ゼロ」である。これに対して、マルチチャネル信号Xの電力が閾値レベルよりも高いときは、クリッピング回路23は、マルチチャネル信号Xの電力と閾値レベルとの間の差分に相当する信号成分をマルチチャネル信号Xから除去する。そして、引き算器24は、マルチチャネル信号Xとクリッピング回路23の出力信号との差分を計算する。したがって、引き算器24の出力信号は、図5に示すように、クリッピング回路23により除去された信号成分を表す。以下の記載では、引き算器24の出力信号を「クリッピング雑音信号cn」と呼ぶことがある。なお、クリッピング雑音信号cnの強度は、広い周波数領域に渡ってほぼ一定である。
FIG. 5 shows an example of the operation of the
トーン信号生成器25は、予め指定された周波数のトーン信号を生成する。この実施例では、トーン信号生成器25は、複数のトーン信号を生成する。この場合、複数のトーン信号の周波数は互いに異なる。また、トーン信号の周波数は、図3(b)に示すように、マルチチャネル信号に含まれる複数のIF信号CH1〜CHnのキャリア周波数のいずれとも異なる。また、各IF信号CH1〜CHnがOFDMで生成される場合、トーン信号は、各IF信号CH1〜CHnのサブキャリアとは無関係に生成される。
The
例えば、トーン信号は、周波数チャネル間に配置される。図3(b)に示す例では、IF信号CH1とIF信号CH2との間に3個のトーン信号が配置され、IF信号CH2とIF信号CH3との間に3個のトーン信号が配置されている。さらに、トーン信号は、マルチチャネル信号の周波数帯の外側に配置されるようにしてもよい。図3(b)に示す例では、IF信号CH1よりも低周波数側にトーン信号が配置され、IF信号CHnよりも高周波数側にトーン信号が配置されている。なお、トーン信号は、各IF信号のスペクトルに重複しないように配置される。IF信号のスペクトルの形状および幅は、ビットレートおよび変調方式などに依存する。 For example, tone signals are placed between frequency channels. In the example shown in FIG. 3B, three tone signals are arranged between IF signal CH1 and IF signal CH2, and three tone signals are arranged between IF signal CH2 and IF signal CH3. Yes. Further, the tone signal may be arranged outside the frequency band of the multichannel signal. In the example shown in FIG. 3B, the tone signal is arranged on the lower frequency side than the IF signal CH1, and the tone signal is arranged on the higher frequency side than the IF signal CHn. The tone signal is arranged so as not to overlap with the spectrum of each IF signal. The shape and width of the spectrum of the IF signal depends on the bit rate, the modulation scheme, and the like.
この実施例では、トーン信号生成器25により生成される複数のトーン信号の振幅は、互いに同じである。ただし、トーン信号生成器25により生成される複数のトーン信号の振幅は、互いに同じでなくてもよい。なお、トーン信号は、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比を低減するために使用される補助信号の一例である。
In this embodiment, the amplitudes of the plurality of tone signals generated by the
乗算器26は、引き算器24の出力信号にトーン信号を乗算する。すなわち、乗算器26は、クリッピング雑音信号cnにトーン信号を乗算する。したがって、乗算器26は、クリッピング雑音信号cnに対して、トーン信号による周波数マスキングを提供する。すなわち、乗算器26は、トーン信号が配置されている周波数においてクリッピング雑音信号cnを出力し、他の周波数において「ゼロ」を出力する。換言すれば、乗算器26から出力される信号Cは、トーン信号の周波数成分のみを含む。なお、マルチチャネル信号Xの電力が閾値レベルよりも低いときは、クリッピング雑音信号cnは「ゼロ」であり、乗算器26から出力される信号Cも「ゼロ」である。
The
乗算器27は、乗算器26から出力される信号Cにパラメータμを乗算する。パラメータμは、ゼロよりも大きく1よりも小さい実数である。すなわち、乗算器27は、信号Cの振幅を小さくする。そして、引き算器22は、上述したように、スイッチ21の出力信号から乗算器27の出力信号を引算してマルチチャネル信号Xを生成する。
The
引き算器22により生成されるマルチチャネル信号Xは、クリッピング回路23、遅延回路28、出力回路29に導かれる。クリッピング回路23は、上述したように、マルチチャネル信号Xをクリップする。遅延回路28は、マルチチャネル信号Xを遅延させる。具体的には、遅延回路28は、マルチチャネル信号Xを一時的に格納する。そして、遅延回路28に格納されたマルチチャネル信号Xは、繰返し処理における次の演算のために読み出されてスイッチ21に導かれる。すなわち、繰返し処理における前回の演算で得られたマルチチャネル信号Xが、スイッチ21を介して引き算器22に導かれる。出力回路29は、繰返し処理における最新のマルチチャネル信号Xを格納する。そして、繰返し処理の終了を表す出力指示をコントローラ30から受信すると、出力回路29は、最新のマルチチャネル信号Xを読み出して出力する。
The multi-channel signal X generated by the
次に、PAPR低減回路20の動作を説明する。以下では、コンバイナ3から図4に示すマルチチャネル信号が出力されるものとする。マルチチャネル信号には、図3(a)に示すように、IF信号CH1〜CHnが多重化されている。そして、PAPR低減回路20は、所定の周期でマルチチャネル信号をサンプリングして処理する。
Next, the operation of the
PAPR低減回路20は、サンプリングしたマルチチャネル信号に対してピーク対平均電力比を低減するための繰返し処理を実行する。以下の記載では、繰返し処理における演算の実行回数を「i」で表す。たとえば、i回目の演算における引き算器22の演算結果は、Xiで表される。
The
サンプリング周期S1においてサンプリングされたマルチチャネル信号は、スイッチ21に導かれる。スイッチ21は、繰返し処理の初期状態においては、コンバイナ3の出力信号(すなわち、入力マルチチャネル信号)を選択する。なお、PAPR低減回路20に入力されるマルチチャネル信号を「元マルチチャネル信号」と呼ぶことがある。そして、引き算器22は、この入力マルチチャネル信号から乗算器27の出力信号を引算することにより、マルチチャネル信号X0を生成する。ここで、この実施例では、繰返し処理の初期状態において信号Cは「ゼロ」である。よって、クリッピング回路23には、マルチチャネル信号X0として、元マルチチャネル信号(すなわち、PAPR低減回路20に入力されるマルチチャネル信号)が入力される。このとき、このマルチチャネル信号X0は、遅延回路28に格納される。
The multi-channel signal sampled in the sampling period S1 is guided to the
クリッピング回路23は、入力信号の電力と閾値レベルとを比較する。ここで、サンプリング周期S1においてサンプリングされたマルチチャネル信号の電力は、閾値レベルよりも低い。この場合、引き算器24から出力されるクリッピング雑音信号cn0はゼロであり、乗算器26、27により生成される信号μC0もゼロである。
The clipping
続いて、サンプリング周期S1に対する繰返し処理が実行される。繰返し処理が実行されるときは、スイッチ21は、遅延回路28に格納されている信号を選択する。ここで、遅延回路28には、マルチチャネル信号X0が格納されている。したがって、スイッチ21は、遅延回路28に格納されているマルチチャネル信号X0を選択して引き算器22に導く。そうすると、引き算器22は、遅延回路28の出力信号から乗算器27の出力信号を引算する。すなわち、引き算器22は、マルチチャネル信号X0から信号μC0を引算する。この結果、新たなマルチチャネル信号X1が生成される。
Subsequently, an iterative process for the sampling period S1 is executed. When the iterative process is executed, the
このように、PAPR低減回路20は、繰返し処理において、Xi=Xi-1−μCi-1を実行する。ただし、サンプリング周期S1においてサンプリングされたマルチチャネル信号の電力は、閾値レベルよりも低い。この場合、クリッピング雑音信号cnは常にゼロであり、信号μCも常にゼロである。したがって、サンプリング周期S1に対する繰返し処理においては、引き算器22から出力されるマルチチャネル信号Xiは、図3(a)に示すマルチチャネル信号のままである。
In this way, the
繰返し処理の実行回数がNに達すると、コントローラ30は繰返し処理の終了を表す出力指示を出力回路29に与える。Nは、予め指定されているものとする。Nは、例えば、10〜20程度である。そして、出力回路29は、出力指示を受け取ると、最新のマルチチャネル信号X(この例では、マルチチャネル信号XN)を読み出して出力する。すなわち、サンプリング周期S1においては、PAPR低減回路20は、入力マルチチャネル信号を変化させない。このように、入力マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも低いときは、マルチチャネル信号にトーン信号が付加されない。
When the number of executions of the iterative process reaches N, the
サンプリング周期S1が終了すると、サンプリング周期S2においてサンプリングされたマルチチャネル信号がスイッチ21に導かれる。この実施例では、図4に示すように、サンプリング周期S2においてサンプリングされるマルチチャネル信号の電力も閾値レベルよりも低い。よって、PAPR低減回路20は、マルチチャネル信号にトーン信号を付加することなく、そのマルチチャネル信号をE/O変換回路4に導く。
When the sampling period S1 ends, the multichannel signal sampled in the sampling period S2 is guided to the
サンプリング周期S3においてサンプリングされるマルチチャネル信号の電力は、図4に示すように、閾値レベルよりも高い。この場合、PAPR低減回路20により上述の繰返し処理が実行されると、マルチチャネル信号の電力が削減される。このとき、以下の処理によりマルチチャネル信号にトーン信号が付加されることがある。
The power of the multichannel signal sampled in the sampling period S3 is higher than the threshold level as shown in FIG. In this case, when the above-described repetitive processing is executed by the
サンプリング周期S3においてサンプリングされたマルチチャネル信号は、スイッチ21に導かれる。スイッチ21は、繰返し処理の初期状態においては、コンバイナ3の出力信号(すなわち、入力マルチチャネル信号)を選択する。そして、引き算器22は、このマルチチャネル信号から乗算器27の出力信号を引算することにより、マルチチャネル信号X0を生成する。よって、クリッピング回路23には、マルチチャネル信号X0として、元マルチチャネル信号が入力される。また、このマルチチャネル信号X0は、遅延回路28に格納される。
The multi-channel signal sampled in the sampling period S3 is guided to the
クリッピング回路23は、入力信号の電力と閾値レベルとを比較する。ここで、サンプリング周期S3においてサンプリングされたマルチチャネル信号の電力は、閾値レベルよりも高い。この場合、クリッピング回路23および引き算器24によりマルチチャネル信号の電力と閾値レベルとの差分に対応するクリッピング雑音信号cn0が生成され、乗算器26、27により信号μC0が生成される。信号μC0は、トーン信号の周波数成分のみを含む。また、信号μC0の振幅は、クリッピング雑音信号cn0の強度に依存する。したがって、信号μC0は、実質的には、クリッピング雑音信号cn0の強度に依存する振幅を有するトーン信号を表す。そして、この信号μC0は、引き算器22に与えられる。
The clipping
続いて、サンプリング周期S3に対する繰返し処理が実行される。すなわち、PAPR低減回路20は、繰返し処理「Xi=Xi-1−μCi-1」を実行する。例えば、繰返し処理の1回目の演算においては、マルチチャネル信号X0から信号μC0を引算することにより、新たなマルチチャネル信号X1が生成される。ここで、信号μC0は、クリッピング雑音信号cn0の強度に依存する振幅を有するトーン信号を表す。よって、引き算器22においてマルチチャネル信号X0からマルチチャネル信号X1が生成されるときに、マルチチャネル信号にトーン信号の周波数成分が付加されることがある。この結果、IF信号CH1〜CHnおよびトーン信号を含むマルチチャネル信号X1が生成される。このマルチチャネル信号X1は、クリッピング回路23に導かれると共に、遅延回路28に格納される。なお、引き算器22においてマルチチャネル信号Xから信号μCを引算するときに、各IF信号CH1〜CHnのサイドローブの一部が除去されると考えられる。
Subsequently, an iterative process for the sampling period S3 is executed. That is, the
繰返し処理の2回目の演算では、マルチチャネル信号X1から信号μC1を引算することにより新たなマルチチャネル信号X2が生成される。ここで、信号μC1は、クリッピング雑音信号cn1の強度に依存する振幅を有するトーン信号を表す。よって、マルチチャネル信号X1からマルチチャネル信号X2が生成されるときも、マルチチャネル信号X1にトーン信号の周波数成分が付加されることがある。 In the second calculation of the iterative process, a new multi-channel signal X 2 is generated by subtracting the signal μC 1 from the multi-channel signal X 1 . Here, the signal μC 1 represents a tone signal having an amplitude depending on the intensity of the clipping noise signal cn 1 . Therefore, even when the multi-channel signal X 2 is generated from the multi-channel signal X 1, there is the frequency component of the tone signal to the multi-channel signal X 1 is added.
ただし、マルチチャネル信号X1は、マルチチャネル信号X0から信号μC0を引算することで得られている。よって、マルチチャネル信号X1の電力は、マルチチャネル信号X0の電力よりも小さい。すなわち、マルチチャネル信号X1の電力と閾値レベルとの差分は、マルチチャネル信号X0の電力と閾値レベルとの差分よりも小さい。このため、クリッピング雑音信号cn1の強度は、クリッピング雑音信号cn0の強度よりも小さい。したがって、信号μC1のトーン信号の振幅は、信号μC0のトーン信号の振幅よりも小さい。 However, the multi-channel signal X 1 is obtained by subtracting the signal μC 0 from the multi-channel signal X 0 . Therefore, the power of the multichannel signal X 1 is smaller than the power of the multichannel signal X 0 . That is, the difference between the power of the multichannel signal X 1 and the threshold level is smaller than the difference between the power of the multichannel signal X 0 and the threshold level. Therefore, the strength of the clipping noise signal cn 1 is smaller than the intensity of the clipping noise signal cn 0. Therefore, the amplitude of the tone signal of the signal μC 1 is smaller than the amplitude of the tone signal of the signal μC 0 .
以降、PAPR低減回路20は、i=Nまで繰返し処理「Xi=Xi-1−μCi-1」を実行する。そして、この繰返し処理において、マルチチャネル信号Xに対してトーン信号が付加されてゆく。また、この繰返し処理において、マルチチャネル信号Xの電力が段階的に閾値レベルに近づいてゆく。なお、マルチチャネル信号Xの電力が段階的に閾値レベルに近づいてゆく速度は、パラメータμにより指定される。
Thereafter, the
繰返し処理においてN回の演算が終了すると、PAPR低減回路20は、最新のマルチチャネル信号X(マルチチャネル信号XN)を出力する。すなわち、PAPR低減回路20は、図3(b)に示すマルチチャネル信号を出力する。この場合、マルチチャネル信号に付加されるトーン信号の振幅は、PAPR低減回路20への入力マルチチャネル信号の電力と閾値レベルとの差分に依存する。
When N operations are completed in the repetitive processing, the
このように、PAPR低減回路20は、マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも高いときに、トーン信号を利用してマルチチャネル信号のピーク電力を低減させる。このとき、マルチチャネル信号にトーン信号の周波数成分が付加されることがある。ここで、トーン信号は、マルチチャネル信号に多重化されているIF信号CH1〜CHnとは重複しない周波数に配置されている。したがって、IF信号CH1〜CHnがトーン信号から影響を受けることはなく、トーン信号によってIF信号CH1〜CHnの品質が劣化することはない。
Thus, the
なお、PAPR低減回路20は、例えば、プロセッサおよびメモリを含むデジタル信号処理器で実現される。この場合、PAPR低減回路20は、与えられたプログラムを実行することにより、上述した機能を提供する。ただし、PAPR低減回路20の機能の一部は、ハードウェア回路で実現してもよい。
The
図6は、PAPR低減回路20の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、コンバイナ3から出力されるマルチチャネル信号をサンプリングする毎に実行される。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing of the
S1において、コントローラ30は、繰返し回数を表す変数iをゼロに初期化する。S2において、コントローラ30は、コンバイナ3により生成されるマルチチャネル信号を選択するようにスイッチ21を制御する。これにより、コンバイナ3により生成されるマルチチャネル信号がスイッチ21により選択されて引き算器22に導かれる。なお、繰返し処理の初期状態においては、クリッピング雑音信号cn、信号C、信号μCはゼロである。
In S1, the
S3において、引き算器22は、マルチチャネル信号Xiを計算する。マルチチャネル信号Xiは、下式で計算される。
Xi=Xi-1−μCi-1
入力マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも高いときは、この演算において、マルチチャネル信号にトーン信号が付加されると共に、マルチチャネル信号のピーク電力が低減される。
In S3, the
X i = X i-1 -μC i-1
When the power of the input multichannel signal is higher than the threshold level, a tone signal is added to the multichannel signal and the peak power of the multichannel signal is reduced in this calculation.
S4において、コントローラ30は、変数iがNに達したか判定する。Nは、予め指定される整数である。S5において、クリッピング回路23および引き算器24は、マルチチャネル信号Xiの電力と所定の閾値レベルとを比較することで、クリッピング雑音信号cniを生成する。なお、入力マルチチャネル信号(すなわち、i=0におけるマルチチャネル信号Xi)の電力が閾値レベルよりも低いときは、クリッピング雑音信号cniはゼロである。
In S4, the
S6において、乗算器26は、クリッピング雑音信号cniにトーン信号を乗算することにより信号Ciを生成する。信号Ciは、トーン信号の周波数成分のみを含む。S7において、乗算器27は、信号Ciにパラメータμを乗算することにより、信号μCiを生成する。S8において、コントローラ30は、変数iをインクリメントする。この後、PAPR低減回路20の処理は、S3に戻る。
In S6, the
PAPR低減回路20は、変数iがNに達するまで、S3〜S8の処理を繰返し実行する。そして、変数iがNに達すると、出力回路29は、コントローラ30から与えられる出力指示に従って、最新のマルチチャネル信号Xを出力する。
The
このように、入力マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも高いときには、S3〜S8の処理がN回実行されるときに、マルチチャネル信号にトーン信号が付加されると共に、マルチチャネル信号のピーク電力が段階的に低減される。一方、入力マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも低いときは、クリッピング雑音信号cnがゼロなので、PAPR低減回路20の出力信号は、PAPR低減回路20の入力信号と同じである。
As described above, when the power of the input multi-channel signal is higher than the threshold level, the tone signal is added to the multi-channel signal and the peak power of the multi-channel signal when the processes of S3 to S8 are executed N times. Is gradually reduced. On the other hand, when the power of the input multi-channel signal is lower than the threshold level, since the clipping noise signal cn is zero, the output signal of the
図7は、PAPR低減回路20の信号処理を模式的に示す。この例では、マルチチャネル信号は、IF信号CH1、CH2を含む。また、マルチチャネル信号の電力は、クリッピング回路23に設定されている閾値レベルよりも高いものとする。なお、以下では、説明を簡単にするために、パラメータμは「1」である。
FIG. 7 schematically shows signal processing of the
この場合、PAPR低減回路20は、1回目の繰返し処理において、入力マルチチャネル信号の電力と閾値レベルとの差分を表すクリッピング雑音信号cn0を生成する。また、乗算器26により信号C0が生成される。信号C0は、トーン信号の周波数成分のみを有する。ここで、トーン信号は、IF信号CH1、CH2とは異なる周波数に配置されている。ただし、トーン信号は、IF信号CH1、CH2のサイドローブと重複することは許容される。また、信号C0の振幅は、クリッピング雑音信号cn0の強度に比例する。そして、引き算器22において、入力マルチチャネル信号(即ち、マルチチャネル信号X0)から信号C0を引き算することにより、マルチチャネル信号X1が生成される。
In this case, the
入力マルチチャネル信号と比較すると、マルチチャネル信号X1のサイドローブの強度は低減している。よって、入力マルチチャネル信号の電力よりもマルチチャネル信号X1の電力の方が低くなっている。 Compared with the input multi-channel signal, the side lobe intensity of the multi-channel signal X 1 is reduced. Thus, towards the multi-channel signal X 1 power it is lower than the power of the input multi-channel signal.
2回目の繰返し処理においては、マルチチャネル信号X1の電力と閾値レベルとの差分を表すクリッピング雑音信号cn1が生成され、乗算器26により信号C1が生成される。信号C0と同様に、信号C1もトーン信号の周波数成分のみを有する。ただし、入力マルチチャネル信号の電力よりもマルチチャネル信号X1の電力の方が低いので、クリッピング雑音信号cn1の強度はクリッピング雑音信号cn0よりも低い。このため、信号C0と比較すると、信号C1の振幅は小さい。そして、引き算器22において、マルチチャネル信号X1から信号C1を引き算することにより、マルチチャネル信号X2が生成される。マルチチャネル信号X1と比較すると、マルチチャネル信号X2のサイドローブの強度はさらに低減している。
In the second iterative process, a clipping noise signal cn 1 representing the difference between the power of the multichannel signal X 1 and the threshold level is generated, and the signal C 1 is generated by the
この後、上述の処理が、所定回数、繰返し実行される。この繰返し処理により、IF信号CH1、CH2のサイドローブは段階的に削減されてゆき、マルチチャネル信号の電力が段階的に低減してゆく。すなわち、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比が低減される。このとき、トーン信号は、IF信号CH1、CH2とは異なる周波数に配置されているので、トーン信号がIF信号CH1、CH2の品質を劣化させることはない。 Thereafter, the above-described processing is repeatedly executed a predetermined number of times. By this iterative process, the side lobes of the IF signals CH1 and CH2 are gradually reduced, and the power of the multichannel signal is gradually reduced. That is, the peak-to-average power ratio of the multichannel signal is reduced. At this time, since the tone signal is arranged at a frequency different from that of the IF signals CH1 and CH2, the tone signal does not deteriorate the quality of the IF signals CH1 and CH2.
図8は、デジタル処理ユニットから送信される光信号を受信する遠隔無線ユニットの一例を示す。この実施例では、遠隔無線ユニット200は、図2に示すデジタル処理ユニット500から送信される光信号を、光ファイバケーブル300を介して受信する。
FIG. 8 shows an example of a remote radio unit that receives an optical signal transmitted from a digital processing unit. In this embodiment, the
遠隔無線ユニット200は、図8に示すように、O/E変換回路41、発振器42−1〜42−n、復調器43−1〜43−n、低域通過フィルタ(LPF)44−1〜44−n、発振器45、変調器46−1〜46−n、増幅器47−1〜47−n、アンテナ48−1〜48−nを備える。図8に示すO/E変換回路41、発振器42−1〜42−n、復調器43−1〜43−n、変調器46−1〜46−n、増幅器47−1〜47−n、アンテナ48−1〜48−nは、それぞれ図1に示すO/E変換回路11、発振器13−1〜13−n、復調器12−1〜12−n、ミキサ14−1〜14−n、増幅器15−1〜15−n、アンテナ16−1〜16−nに対応する。なお、遠隔無線ユニット200は、図8に示していない他の回路要素を備えていてもよい。
As shown in FIG. 8, the
O/E変換回路41は、デジタル処理ユニット500から光ファイバケーブル300を介して受信する光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、図3に示すマルチチャネル信号を表す。すなわち、この電気信号は、IF信号CH1〜CHnを含む。また、デジタル処理ユニット500においてマルチチャネル信号に図3(b)に示すトーン信号が付加されたときは、O/E変換回路41の出力信号は、IF信号CH1〜CHnに加えてトーン信号を含む。なお、O/E変換回路41は、例えば、フォトダイオードを含んで構成される。
The O / E conversion circuit 41 converts an optical signal received from the
発振器42−1〜42−nは、それぞれ発振信号IF1〜IFnを生成する。発信器42−1〜41−nにより生成される発振信号IF1〜IFnの周波数は、それぞれデジタル処理ユニット500の発振器2−1〜2−nにより生成される発振信号と実質的に同じである。すなわち、発信器42−1〜42−nにより生成される発振信号IF1〜IFnの周波数は、それぞれIF信号CH1〜CHnのキャリア周波数と同じである。
The oscillators 42-1 to 42-n generate oscillation signals IF1 to IFn, respectively. The frequencies of the oscillation signals IF1 to IFn generated by the transmitters 42-1 to 41-n are substantially the same as the oscillation signals generated by the oscillators 2-1 to 2-n of the
復調器43−1〜43−nは、それぞれ発信器42−1〜42−nにより生成される発振信号IF1〜IFnを利用してIF信号CH1〜CHnを復調する。復調器43−1〜43−nの構成は、実質的に同じである。この例では、各復調器43−1〜43−nは、位相回路43p、ミキサ43i、43qを備える。
Demodulators 43-1 to 43-n demodulate IF signals CH1 to CHn using oscillation signals IF1 to IFn generated by transmitters 42-1 to 42-n, respectively. The configurations of the demodulators 43-1 to 43-n are substantially the same. In this example, each demodulator 43-1 to 43-n includes a
例えば、復調器43−1においては、位相回路43pは、発振器42−1により生成される発振信号IF1から互いに位相が90度異なる1組の発振信号を生成する。ミキサ43iは、O/E変換回路41の出力信号に一方の発振信号を掛け合わせることにより、I成分信号を生成する。ミキサ43qは、O/E変換回路41の出力信号に他方の発振信号を掛け合わせることにより、Q成分信号を生成する。ここで、発振器42−1により生成される発振信号IF1の周波数は、マルチチャネル信号に多重化されているIF信号CH1のキャリア周波数と同じである。したがって、復調器43−1の出力信号においては、図9(a)に示すように、データ信号CH1がベースバンドに配置される。
For example, in the demodulator 43-1, the
復調器43−1〜43−nの動作は、実質的に同じである。よって、復調器43−1〜43−nの出力信号においては、それぞれ、対応するデータ信号がベースバンドに配置される。例えば、復調器43−nの出力信号においては、図9(b)に示すように、データ信号CHnがベースバンドに配置される。 The operations of the demodulators 43-1 to 43-n are substantially the same. Therefore, in the output signals of the demodulators 43-1 to 43-n, the corresponding data signals are arranged in the baseband, respectively. For example, in the output signal of the demodulator 43-n, as shown in FIG. 9B, the data signal CHn is arranged in the baseband.
低域通過フィルタ44−1〜44−nは、それぞれ復調器43−1〜43−nの出力信号から高周波成分を除去する。各低域通過フィルタ44−1〜44−nのカットオフ周波数は、隣接チャネルおよびトーン信号を除去するように設計されている。したがって、例えば、低域通過フィルタ44−1は、図9(a)に示すように、復調器43−1の出力信号からデータ信号CH2〜CHnおよびトーン信号を除去し、データ信号CH1を通過させる。また、低域通過フィルタ44−nは、図9(b)に示すように、復調器43−nの出力信号からデータ信号CH1〜CHn−1およびトーン信号を除去し、データ信号CHnを通過させる。 The low-pass filters 44-1 to 44-n remove high frequency components from the output signals of the demodulators 43-1 to 43-n, respectively. The cut-off frequency of each low-pass filter 44-1 to 44-n is designed to remove adjacent channels and tone signals. Therefore, for example, as shown in FIG. 9A, the low-pass filter 44-1 removes the data signals CH2 to CHn and the tone signal from the output signal of the demodulator 43-1 and passes the data signal CH1. . Further, as shown in FIG. 9B, the low-pass filter 44-n removes the data signals CH1 to CHn-1 and the tone signal from the output signal of the demodulator 43-n and passes the data signal CHn. .
発振器45は、所定の無線周波数の発振信号RFを生成する。発振器45により生成される発振信号RFは、変調器46−1〜46−nに与えられる。
The
変調器46−1〜46−nは、それぞれ復調器43−1〜43−nおよび低域通過フィルタ44−1〜44−nにより再生されるデータ信号CH1〜CHnで発振信号RFを変調することにより再変調RF信号CH1〜CHnを生成する。この実施例では、各変調器46−1〜46−nは、位相回路46p、ミキサ46i、46q、コンバイナ46cを備える。この場合、位相回路46pは、発振器45により生成される発振信号RFから互いに位相が90度異なる1組の発振信号を生成する。ミキサ46iは、対応するデータ信号のI成分に一方の発振信号を掛け合わせることにより、再変調RF信号のI成分を生成する。また、ミキサ46qは、対応するデータ信号のQ成分に他方の発振信号を掛け合わせることにより、再変調RF信号のQ成分を生成する。そして、コンバイナ46cは、生成されたI成分およびQ成分を足し合わせて再変調RF信号を生成する。
The modulators 46-1 to 46-n modulate the oscillation signal RF with the data signals CH1 to CHn reproduced by the demodulators 43-1 to 43-n and the low-pass filters 44-1 to 44-n, respectively. To generate remodulated RF signals CH1 to CHn. In this embodiment, each of the modulators 46-1 to 46-n includes a
増幅器47−1〜47−nは、それぞれ再変調RF信号CH1〜CHnを増幅する。この実施例では、増幅器47−1〜47−nは、それぞれ大電力増幅器である。増幅器47−1〜47−nにより増幅された再変調RF信号CH1〜CHnは、それぞれアンテナ48−1〜48−nに導かれる。よって、再変調RF信号CH1〜CHnは、それぞれアンテナ48−1〜48−nを介して出力される。 The amplifiers 47-1 to 47-n amplify the remodulated RF signals CH1 to CHn, respectively. In this embodiment, each of the amplifiers 47-1 to 47-n is a high power amplifier. Remodulated RF signals CH1 to CHn amplified by the amplifiers 47-1 to 47-n are guided to antennas 48-1 to 48-n, respectively. Therefore, the remodulated RF signals CH1 to CHn are output via the antennas 48-1 to 48-n, respectively.
上述の遠隔無線ユニット200において、復調器43−1〜43−nは、受信信号をダウンコンバートし、低域通過フィルタ44−1〜44−nは、それぞれ目的チャネルのデータ信号を通過させる。ここで、トーン信号は、IF信号CH1〜CHnとは異なる周波数に配置されている。よって、低域通過フィルタ44−1〜44−nは、マルチチャネル信号に付加されているトーン信号を容易に除去することができる。すなわち、遠隔無線ユニット200は、各チャネルのデータ信号の波形を劣化させることなくトーン信号を除去できる。この後、復調されたデータ信号が無線周波数帯にアップコンバートされて出力される。したがって、アンテナを介して出力される再変調RF信号CH1〜CHnは、トーン信号を含んでいない。
In the
図10は、デジタル処理ユニットにおいて生成されるマルチチャネル信号のスペクトルの例を示す。この実施例では、マルチチャネル信号には、IF信号CH1、CH2が多重化されている。また、IF信号CH1、CH2の周波数間隔は60MHzである。なお、横軸はオフセット周波数を表し、縦軸は信号の強度を表す。 FIG. 10 shows an example of the spectrum of a multi-channel signal generated in the digital processing unit. In this embodiment, IF signals CH1 and CH2 are multiplexed on the multichannel signal. The frequency interval between the IF signals CH1 and CH2 is 60 MHz. The horizontal axis represents the offset frequency, and the vertical axis represents the signal strength.
入力マルチチャネル信号は、上述したように、PAPR低減回路20に導かれる。そして、入力マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも高いときは、図2または図6に示す繰返し処理により、そのマルチチャネル信号にトーン信号が付加されることがある。図10に示す例は、繰返し処理が12回実行された後に得られるマルチチャネル信号のスペクトルを表している。
The input multichannel signal is guided to the
図11は、ピーク対平均電力比の抑制についてのシミュレーション結果を示す。グラフの横軸は、ピーク対平均電力比(PAPR)を表す。縦軸は、相補累積分布関数(CCDF:Complementary Cumulative Distribution Function)を表す。 FIG. 11 shows simulation results for suppression of peak-to-average power ratio. The horizontal axis of the graph represents the peak-to-average power ratio (PAPR). The vertical axis represents a complementary cumulative distribution function (CCDF).
特性Aは、1つのIF信号についてのPAPRを表す。特性B〜Dは、2つのIF信号が多重化されたマルチチャネル信号のPAPRを表す。ただし、特性Bは、各IF信号がクリッピングされていないときのPAPRを表している。特性Cは、各IF信号が所定の電力レベルでクリッピングされたときのPAPRを表している。特性Dは、各IF信号が所定の電力レベルでクリッピングされた後に、PAPR低減回路20によりマルチチャネル信号に対して繰返し処理が実行されたときのPAPRを表している。繰返し処理は、12回実行されている。このシミュレーションでは、特性Cと特性Dとを比較すると、PAPR低減回路20により、例えばCCDF=10-6において、PAPRが約0.5dB改善されている。
Characteristic A represents the PAPR for one IF signal. Characteristics BD represent PAPR of a multi-channel signal in which two IF signals are multiplexed. However, characteristic B represents PAPR when each IF signal is not clipped. A characteristic C represents PAPR when each IF signal is clipped at a predetermined power level. Characteristic D represents the PAPR when each IF signal is clipped at a predetermined power level and then the
このように、本発明の実施形態の構成によれば、マルチチャネル信号のピーク対平均電力比が低減する。これに加えて、マルチチャネル信号の電力を削減するために使用されるトーン信号は、マルチチャネル信号に多重化されている各IF信号とは異なる周波数に配置されている。このため、トーン信号が各IF信号に影響を及ぼすことはなく、且つ、受信器において容易にトーン信号を除去される。したがって、トーン信号によって各IF信号の特性が劣化することはない。たとえば、マルチチャネル信号にトーン信号が付加されても、各IF信号のエラーベクトル振幅(EVM:Error Vector Magnitude)および隣接チャネル漏洩電力比(ACLR:Adjacent Channel Leakage Ratio)が大きくなることはない。 Thus, according to the configuration of the embodiment of the present invention, the peak-to-average power ratio of the multichannel signal is reduced. In addition to this, the tone signal used to reduce the power of the multi-channel signal is arranged at a different frequency from each IF signal multiplexed in the multi-channel signal. For this reason, the tone signal does not affect each IF signal, and the tone signal is easily removed at the receiver. Therefore, the characteristic of each IF signal is not deteriorated by the tone signal. For example, even if a tone signal is added to a multi-channel signal, the error vector amplitude (EVM) and adjacent channel leakage ratio (ACLR) of each IF signal do not increase.
図12は、トーン信号の振幅の時間変化の一例を示す。この例では、5つのトーン信号が使用されている。トーン信号の振幅は、上述したように、入力マルチチャネル信号の電力と閾値レベルとの差分に応じて繰返し処理により調整される。例えば、入力マルチチャネル信号の電力が閾値レベルよりも高く、且つ、入力マルチチャネル信号の電力と閾値レベルとの差分が大きいときは、トーン信号の振幅が大きい。 FIG. 12 shows an example of the change over time of the amplitude of the tone signal. In this example, five tone signals are used. As described above, the amplitude of the tone signal is adjusted by iterative processing according to the difference between the power of the input multichannel signal and the threshold level. For example, when the power of the input multichannel signal is higher than the threshold level and the difference between the power of the input multichannel signal and the threshold level is large, the amplitude of the tone signal is large.
<IF信号およびトーン信号の配置>
上述のように、複数のデータ信号が多重化されたマルチチャネル信号を伝送する通信システムにおいて、トーン信号を使用することにより、各データ信号の品質を劣化させることなく、ピーク対平均電力を抑制することができる。以下では、ピーク対平均電力を適切に抑制するためのトーン信号の配置について記載する。また、各データ信号の周波数配置によっては、トーン信号を使用してピーク対平均電力を適切に抑制できないことがある。よって、データ信号の配置についても検討する。
<Layout of IF signal and tone signal>
As described above, in a communication system that transmits a multi-channel signal in which a plurality of data signals are multiplexed, the use of tone signals suppresses peak-to-average power without degrading the quality of each data signal. be able to. Hereinafter, arrangement of tone signals for appropriately suppressing peak-to-average power will be described. Further, depending on the frequency arrangement of each data signal, the peak-to-average power may not be appropriately suppressed using the tone signal. Therefore, the arrangement of data signals is also examined.
図13は、マルチチャネル信号の相互位相変調歪みについて説明する図である。この例では、図13(a)に示すIF信号CH1、CH2を含むマルチチャネル信号が伝送されるものとする。なお、IF信号CH1、CH2のキャリア周波数は、それぞれf1、f2である。 FIG. 13 is a diagram for explaining cross-phase modulation distortion of a multichannel signal. In this example, it is assumed that a multi-channel signal including IF signals CH1 and CH2 shown in FIG. The carrier frequencies of IF signals CH1 and CH2 are f 1 and f 2 , respectively.
IF信号CH1、CH2が図2に示すデジタル処理ユニット500から遠隔無線ユニットへ伝送されるものとする。この場合、IF信号CH1、CH2は、コンバイナ3により合成され、E/O変換回路4により光信号に変換される。
It is assumed that IF signals CH1 and CH2 are transmitted from the
E/O変換回路4の入力信号(合成されたIF信号CH1、CH2)の電力が所定の閾値よりも小さいときは、図13(b)に示すように、出力信号の電力は、入力信号の電力に比例する。この場合、相互変調歪み(IMD:Inter Modulation Distortion)は、発生しないか、十分に小さい。
When the power of the input signal (the combined IF signals CH1 and CH2) of the E /
ところが、入力信号の電力が大きいときは、相互変調歪み成分が発生し得る。即ち、入力信号の電圧が非線形領域まで大きくなると、図13(a)に示すように、相互変調歪み成分が発生する。以下の記載では、n次の相互変調歪みを「IMDn」と表記する。例えば、IMD3は、3次の相互変調歪みを表す。 However, when the power of the input signal is large, an intermodulation distortion component can be generated. That is, when the voltage of the input signal increases to the non-linear region, an intermodulation distortion component is generated as shown in FIG. In the following description, the n-th order intermodulation distortion is expressed as “IMDn”. For example, IMD3 represents third-order intermodulation distortion.
IF信号CH1、CH2のキャリア周波数がそれぞれf1、f2であるときは、IMD3の周波数は、|2f1−f2|および|2f2−f1|である。ここで、受信局(例えば、遠隔無線ユニット)において信号を受信するときには、IMD3が抑制または除去されていることが好ましい。そこで、デジタル処理ユニット500は、図2に示すPAPR低減回路20を用いて、IMD3が抑制されるように入力信号を処理する。ここで、PAPR低減回路20は、入力信号からトーン信号の周波数成分を引き算する。したがって、IMD3と同じ周波数にトーン信号を配置すれば、PAPR低減回路20において、IMD3が抑制される。すなわち、PAPR低減回路20において周波数|2f1−f2|のトーン信号および周波数|2f2−f1|のトーン信号を用いて入力信号を処理すれば、IMD3が抑制されたマルチチャネル信号が生成される。
When the carrier frequencies of the IF signals CH1 and CH2 are f 1 and f 2 , respectively, the frequencies of the
なお、入力信号の電力が大きいときは、2次の歪み成分も発生し得る。2次の歪み成分は、図13(a)に示すように、周波数|f1−f2|、2f1、f1+f2、2f2において発生する。ただし、2次の歪み成分の周波数は、一般に、主信号(ここでは、IF信号CH1、CH2)のキャリア周波数から大きく離れている。すなわち、2次の歪み成分は、受信器において、バンドパスフィルタを用いて容易に除去することができる。したがって、デジタル処理ユニット500は、2次の歪み成分を抑制するためのトーン信号を生成する必要はない。
Note that when the power of the input signal is large, second-order distortion components can also be generated. As shown in FIG. 13A, the second-order distortion component occurs at frequencies | f 1 −f 2 |, 2f 1 , f 1 + f 2 , and 2f 2 . However, the frequency of the second-order distortion component is generally far away from the carrier frequency of the main signal (here, IF signals CH1 and CH2). That is, the second-order distortion component can be easily removed using a bandpass filter in the receiver. Therefore, the
また、入力信号の電力が大きいときは、4次以上の歪み成分も発生し得る。ここで、IMD3と比較すると、4次以上の歪み成分は小さい。したがって、デジタル処理ユニット500は、4次以上の歪み成分を抑制するためのトーン信号を生成してくてもよい。ただし、デジタル処理ユニット500は、必要に応じて、4次以上の歪み成分を抑制するためのトーン信号を生成してもよい。
Further, when the power of the input signal is large, distortion components of the fourth order or higher can be generated. Here, when compared with IMD3, the fourth-order or higher-order distortion component is small. Accordingly, the
ところが、マルチチャネル信号内に多重化されるIF信号の配置によっては、IMD3と同じ周波数にトーン信号を配置できないことがある。たとえば、図14(a)に示す主信号F1、F2、F3を含むマルチチャネル信号が伝送されるものとする。ここで、説明を簡単にするために、主信号F2の周波数は主信号F1の周波数の2倍であり、主信号F3の周波数は主信号F1の周波数の3倍であるものとする。すなわち、2F1=F2および3F1=F3である。この場合、6個のIMD3成分(IMD3_A〜IMD3_F)が発生する。各IMD3成分の周波数は、以下の通りである。
IMD3_A:2F1−F3
IMD3_B:2F1−F2
IMD3_C:2F2−F3
IMD3_D:2F2−F1
IMD3_E:2F3−F2
IMD3_F:2F3−F1
However, depending on the arrangement of IF signals multiplexed in a multi-channel signal, a tone signal may not be arranged at the same frequency as IMD3. For example, it is assumed that a multi-channel signal including main signals F1, F2, and F3 shown in FIG. Here, to simplify the description, it is assumed that the frequency of the main signal F2 is twice the frequency of the main signal F1, and the frequency of the main signal F3 is three times the frequency of the main signal F1. That is, 2F1 = F2 and 3F1 = F3. In this case, six IMD3 components (IMD3_A to IMD3_F) are generated. The frequency of each IMD3 component is as follows.
IMD3_A: 2F1-F3
IMD3_B: 2F1-F2
IMD3_C: 2F2-F3
IMD3_D: 2F2-F1
IMD3_E: 2F3-F2
IMD3_F: 2F3-F1
これらのIMD3成分を抑制するためには、PAPR低減回路20において各IMD3成分に対してそれぞれトーン信号を配置すればよい。しかし、IMD3_Cの周波数は、主信号F1の周波数と同じであり、IMD3_Dの周波数は、主信号F3の周波数と同じである。このため、IMD3_Cを抑制するためのトーン信号を生成すると、IMD3_Cだけでなく、主信号F1も抑制されてしまう。同様に、IMD3_Dを抑制するためのトーン信号を生成すると、IMD3_Dだけでなく、主信号F3も抑制されてしまう。
In order to suppress these IMD3 components, the
そこで、デジタル処理ユニット500は、図15に示すように、発振器2−1〜2−nの発振周波数を制御する機能、およびトーン信号の周波数を制御する機能を備える。これらの機能は、コントローラ30により実現される。また、発振器2−1〜2−nの発振周波数およびトーン信号の周波数は、例えば、データ通信が開始される前に決定される。
Therefore, the
図16は、IF信号およびトーン信号の配置を決定する処理の一例を示すフローチャートである。この例では、N個のIF信号を含むマルチチャネル信号が伝送される。Nは、3以上の整数である。また、図16に示すフローチャートの処理は、デジタル処理ユニット500内で実行されてもよいし、デジタル処理ユニット500に接続されるコンピュータにより実行されるようにしてもよい。以下の記載では、図16に示すフローチャートの処理は、コントローラ30により実行されるものとする。
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of processing for determining the arrangement of IF signals and tone signals. In this example, a multi-channel signal including N IF signals is transmitted. N is an integer of 3 or more. 16 may be executed in the
S11において、コントローラ30は、データ伝送のために使用するN個のIFキャリアの各周波数F(k)を決定する。N個のIFキャリアは、たとえば、一定の周波数間隔で配置される。この後、コントローラ30は、変数k(k=1〜N)、n(n=1〜N)、m(m=1〜N)のすべての組合せに対してS12〜S16の処理を実行する。
In S11, the
S12において、コントローラ30は、IMD3(n,m)の周波数とIFキャリア周波数F(k)とを比較する。IMD3(n,m)の周波数は、下式で表される。ただし、nおよびmは、互いに異なっているものとする。
IMD3(n,m)=2F(n)−F(m)
In S12, the
IMD3 (n, m) = 2F (n) -F (m)
IMD3(n,m)の周波数とIFキャリア周波数F(k)とが異なっていれば、コントローラ30は、S13において、変数k、n、mについてのすべての組合せに対してS12〜S16の処理が終了しているか判定する。S12〜S16の処理が終了していない組合せが残っていれば、コントローラ30は、S14において、次の組合せを選択する。この後、コントローラ30の処理はS12に戻る。
If the frequency of the IMD3 (n, m) and the IF carrier frequency F (k) are different, the
IMD3(n,m)の周波数とIFキャリア周波数F(k)とが一致するときは、コントローラ30は、S15において、IFキャリア周波数F(k)をΔFだけシフトさせる。ΔFは、IF信号が配置される周波数間隔と比較して十分に小さいことが好ましい。また、受信器が備えるフィルタ(図8では、LPF44−1〜44−n)で周波数F(k)を通過させるときに、周波数F(k)+ΔFが十分に除去されるようにΔFが決定されることが好ましい。S16において、コントローラ30は、次の組合せを選択する。この後、コントローラ30の処理はS12に戻る。
When the frequency of IMD3 (n, m) matches the IF carrier frequency F (k), the
すべての組合せに対してS12〜S16の処理が終了した後、コントローラ30は、S17において、トーン信号の配置を決定する。具体的には、各IMD3の周波数に一致するようにトーン信号が配置される。
After the processing of S12 to S16 is completed for all combinations, the
図14に示す実施例を参照しながら図16に示すフローチャートの処理を説明する。この実施例では、S11において、以下のようにIFキャリア周波数F(1)〜F(3)が設定されるものとする。
F(1)=60MHz
F(2)=120MHz
F(3)=180MHz
The processing of the flowchart shown in FIG. 16 will be described with reference to the embodiment shown in FIG. In this embodiment, it is assumed that IF carrier frequencies F (1) to F (3) are set in S11 as follows.
F (1) = 60MHz
F (2) = 120MHz
F (3) = 180MHz
k=3、n=3、m=1が選択されるときには、S12において以下の計算が実行される。
F(k=3)=180MHz
IMD3(3,1)=360MHz−60MHz=300MHz
すなわち、IFキャリア周波数F(3)は、IMD3(3,1)の周波数とは一致しない。この場合、コントローラ30は、IFキャリア周波数F(3)を変更しない。
When k = 3, n = 3, and m = 1 are selected, the following calculation is executed in S12.
F (k = 3) = 180MHz
IMD3 (3,1) = 360MHz-60MHz = 300MHz
That is, the IF carrier frequency F (3) does not match the frequency of IMD3 (3,1). In this case, the
k=3、n=3、m=2が選択されるときには、S12において以下の計算が実行される。
F(k=3)=180MHz
IMD3(3,2)=360MHz−120MHz=240MHz
すなわち、IFキャリア周波数F(3)は、IMD3(3,2)の周波数とは一致しない。この場合、コントローラ30は、IFキャリア周波数F(3)を変更しない。
When k = 3, n = 3, and m = 2 are selected, the following calculation is executed in S12.
F (k = 3) = 180MHz
IMD3 (3,2) = 360MHz-120MHz = 240MHz
That is, the IF carrier frequency F (3) does not match the frequency of IMD3 (3,2). In this case, the
k=3、n=2、m=1が選択されるときには、S12において以下の計算が実行される。
F(k=3)=180MHz
IMD3(2,1)=240MHz−60MHz=180MHz
すなわち、IFキャリア周波数F(3)は、IMD3(2,1)の周波数と一致する。この場合、コントローラ30は、IFキャリア周波数F(3)をΔFだけシフトさせる。この実施例では、ΔFは30MHzである。そうすると、IFキャリア周波数F(1)〜F(3)は、以下のように再配置される。
F(1)=60MHz
F(2)=120MHz
F(3)=210M
When k = 3, n = 2, and m = 1 are selected, the following calculation is executed in S12.
F (k = 3) = 180MHz
IMD3 (2,1) = 240MHz-60MHz = 180MHz
That is, the IF carrier frequency F (3) matches the frequency of IMD3 (2,1). In this case, the
F (1) = 60MHz
F (2) = 120MHz
F (3) = 210M
IFキャリアF1〜F3が再配置されると、図14(b)に示すように、各IFキャリアの周波数は、いずれのIMD3成分とも一致しない。よって、コントローラ30の処理はS17へ進む。S17では、各IMD3成分に対して、それぞれトーン信号が割り当てられる。
When IF carriers F1 to F3 are rearranged, as shown in FIG. 14B, the frequency of each IF carrier does not match any of the IMD3 components. Therefore, the process of the
この後、コントローラ30は、発振器2−1〜2−nに対して周波数指示を与える。この周波数指示は、発振器2−1〜2−nの発振周波数を制御する。上述の例では、発振器2−1〜2−nの中の3個の発振器の周波数がそれぞれ60MHz、120MHz、210MHzに制御される。
Thereafter, the
また、コントローラ30は、トーン信号生成器25に対して配置情報を与える。この配置情報は、トーン信号の配置を表す。上述の例では、図14(b)に示すIMD3_A〜IMD3_Fに対応する6個のトーン信号を表す配置情報がトーン信号生成器25に与えられる。
Further, the
PAPR低減回路20は、上述の設定に従って入力信号を処理する。具体的には、入力信号の電力がクリッピング回路23の閾値レベルよりも大きいときに、入力信号からトーン信号成分が引き算される。この結果、入力信号のピーク対平均電力比を低減する処理の中で、各IMD3成分が抑制される。
The
図17〜図18は、IF信号およびトーン信号を配置する他の方法の一例を示す。この例では、2つのIF信号Ch1、Ch2を含むマルチチャネル信号が伝送される。IF信号Ch1、Ch2のキャリア周波数の差は、図17(a)に示すように、Fs/2である。周波数Fsは、デジタル処理ユニット500のサンプリング周波数を表す。なお、破線の矢印は、トーン信号を表す。
17 to 18 show an example of another method for arranging IF signals and tone signals. In this example, a multi-channel signal including two IF signals Ch1 and Ch2 is transmitted. The difference between the carrier frequencies of the IF signals Ch1 and Ch2 is Fs / 2 as shown in FIG. The frequency Fs represents the sampling frequency of the
マルチチャネル信号の入力電力が閾値レベルよりも大きいときには、上述したように、IMD3が生成される。ここで、IMD3成分は、図17(b)に示すように、IF信号Ch1、Ch2と重複するものとする。この場合、PAPR低減回路20は、トーン信号を使用してIMD3成分を抑制することはできない。そこで、PAPR低減回路20は、トーン信号を使用してIMD3成分を抑制できるように、IF信号Ch1、Ch2のキャリア周波数をシフトさせる。
When the input power of the multi-channel signal is larger than the threshold level, IMD3 is generated as described above. Here, it is assumed that the IMD3 component overlaps with the IF signals Ch1 and Ch2, as shown in FIG. In this case, the
なお、サンプリング周波数Fsは、30.72MHzである。すなわち、IF信号Ch1、Ch2のキャリア周波数の差分は、61.44MHzである。また、トーン信号は、IF信号Ch1、Ch2のほぼ中間に配置されている。 The sampling frequency Fs is 30.72 MHz. That is, the difference between the carrier frequencies of the IF signals Ch1 and Ch2 is 61.44 MHz. Further, the tone signal is arranged approximately in the middle of the IF signals Ch1 and Ch2.
図18(a)〜図18(c)に示すように、IF信号Ch1、Ch2間の周波数間隔を広くすると、IMD3成分の周波数は、IF信号Ch1、Ch2の中間周波数に近づく。すなわち、IF信号Ch1、Ch2間の周波数間隔を広くすると、IMD3成分の周波数は、トーン信号の周波数に近づく。ここで、IMD3成分の周波数がトーン信号の周波数と一致すると、PAPR低減回路20によりIMD3成分が抑制される。そこで、PAPR低減回路20は、IMD3成分の周波数がトーン信号の周波数とほぼ一致するように、各IF信号Ch1、Ch2のキャリア周波数を決定する。この例では、図18(c)に示すように、IF信号Ch1のキャリア周波数を約19MHzだけ低くなるようにシフトさせ、IF信号Ch2のキャリア周波数を約19MHzだけ高くなるようにシフトさせている。
As shown in FIGS. 18A to 18C, when the frequency interval between the IF signals Ch1 and Ch2 is widened, the frequency of the IMD3 component approaches the intermediate frequency of the IF signals Ch1 and Ch2. That is, when the frequency interval between the IF signals Ch1 and Ch2 is widened, the frequency of the IMD3 component approaches the frequency of the tone signal. Here, when the frequency of the IMD3 component matches the frequency of the tone signal, the
図19は、IF信号の配置に対するPAPRを計算したシミュレーション結果の一例を示す。このシミュレーションでは、図17〜図18に示すように、IF信号Ch1、Ch2のほぼ中間周波数に複数のトーン信号が配置されている。図19に示すグラフの横軸は、IF信号Ch1、Ch2間の周波数間隔を表す。縦軸は、ピーク対平均電力比(PAPR)を表す。特性X、Y、Zは、それぞれ、CCDF=10-4、CCDF=10-6、CCDF=10-7に対して得られるピーク対平均電力比を表す。CCDFは、相補累積分布関数を表す。 FIG. 19 shows an example of a simulation result obtained by calculating the PAPR for the IF signal arrangement. In this simulation, as shown in FIGS. 17 to 18, a plurality of tone signals are arranged at substantially the intermediate frequency of the IF signals Ch1 and Ch2. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 19 represents the frequency interval between IF signals Ch1 and Ch2. The vertical axis represents the peak-to-average power ratio (PAPR). Characteristics X, Y and Z represent the peak-to-average power ratio obtained for CCDF = 10 −4 , CCDF = 10 −6 and CCDF = 10 −7 , respectively. CCDF represents a complementary cumulative distribution function.
このシミュレーションでは、IF信号Ch1、Ch2間の周波数間隔が約100MHzに設定されるときに、ピーク対平均電力比が最小化される。このとき、図18(c)に示すように、IMD3成分の周波数がトーン信号の周波数とほぼ一致している。すなわち、トーン信号によりIMD3成分が抑制されることにより、ピーク対平均電力比が低減していると考えられる。 In this simulation, the peak-to-average power ratio is minimized when the frequency interval between the IF signals Ch1 and Ch2 is set to about 100 MHz. At this time, as shown in FIG. 18C, the frequency of the IMD3 component substantially matches the frequency of the tone signal. That is, it is considered that the peak-to-average power ratio is reduced by suppressing the IMD3 component by the tone signal.
なお、上述の実施例では、IMD3成分が抑制されるが、PAPR低減回路20は、4次以上の相互変調歪み成分を抑制してもよい。例えば、マルチチャネル信号に含まれるN個のIF信号のキャリア周波数がf1〜fNであるものとする。この場合、以下の周波数において相互変調歪み成分が発生し得る。
|K×fn−L×fm|
K=2,4,6,...
L=1,3,5,...
n=1〜N
m=1〜N
なお、K=2およびL=1が与えられたときは、IMD3成分の周波数が得られる。
In the above-described embodiment, the IMD3 component is suppressed, but the
| K × fn−L × fm |
K = 2, 4, 6,. . .
L = 1, 3, 5,. . .
n = 1 to N
m = 1 to N
When K = 2 and L = 1 are given, the frequency of the IMD3 component is obtained.
PAPR低減回路20は、相互変調歪み成分が発生する周波数にそれぞれトーン信号を配置する。これにより、各相互変調歪み成分が抑制され、ピーク対平均電力比も抑制される。このとき、PAPR低減回路20は、IF信号のキャリア周波数にはトーン信号を配置しない。したがって、IF信号のキャリア周波数と相互変調歪み成分が発生する周波数とが一致するときは、IF信号のキャリア周波数がシフトされる。また、トーン信号の周波数が予め固定的に決められているときは、PAPR低減回路20は、各IF信号のキャリア周波数が相互変調歪み成分が発生する周波数と一致せず、且つ、各IF信号のキャリア周波数がトーン信号の周波数と一致しないように、各IF信号のキャリア周波数を調整してもよい。さらに、PAPR低減回路20は、相互変調歪み成分が発生する周波数のみにトーン信号を配置してもよい。
The
1−1〜1−n 変調器
2−1〜2−n 発振器
3 コンバイナ
4 E/O変換回路
20 PAPR低減回路
21 スイッチ
22 引き算器
23 クリッピング回路
24 引き算器
25 トーン信号生成器
26、27 乗算器
30 コントローラ
44−1〜44−n 低域通過フィルタ(LPF)
200 遠隔無線ユニット
500 デジタル処理ユニット
1-1 to 1-n Modulator 2-1 to 2-
200
Claims (11)
前記複数の中間周波数信号を合成してマルチチャネル信号を生成する合成器と、
前記マルチチャネル信号のピーク対平均電力比を低減させる低減部と、
前記低減部によりピーク対平均電力比が低減されたマルチチャネル信号を光信号に変換する変換器と、を有し、
前記低減部は、前記マルチチャネル信号の電力が所定の閾値レベルよりも高いときに、前記複数の中間周波数信号のいずれとも異なる周波数の補助信号を用いて前記マルチチャネル信号の電力を低減させる
ことを特徴とする通信装置。 A signal generation circuit for generating a plurality of intermediate frequency signals;
A combiner that combines the plurality of intermediate frequency signals to generate a multi-channel signal;
A reduction unit for reducing a peak-to-average power ratio of the multi-channel signal;
A converter that converts a multi-channel signal having a peak-to-average power ratio reduced by the reduction unit into an optical signal, and
The reduction unit reduces the power of the multichannel signal using an auxiliary signal having a frequency different from any of the plurality of intermediate frequency signals when the power of the multichannel signal is higher than a predetermined threshold level. A communication device.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 The reduction unit reduces the power of the multichannel signal by subtracting the auxiliary signal from the multichannel signal in the frequency domain when the power of the multichannel signal is higher than the threshold level. The communication device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 When the power of the multi-channel signal is higher than the threshold level, the reduction unit repeatedly performs a process of reducing the power of the multi-channel signal using the auxiliary signal, thereby reducing the power of the multi-channel signal. The communication device according to claim 1, wherein the communication device gradually approaches the threshold level.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 The communication device according to claim 1, wherein the reduction unit controls the amplitude of the auxiliary signal based on a difference between the power of the multi-channel signal and the threshold level.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 When the multi-channel signal includes a first intermediate frequency signal of a first carrier frequency and a second intermediate frequency signal of a second carrier frequency, the auxiliary signal includes the first carrier frequency and the second carrier frequency. The communication apparatus according to claim 1, wherein the communication apparatus is disposed between the carrier frequency and the carrier frequency.
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 When the multi-channel signal includes a first intermediate frequency signal of a first carrier frequency and a second intermediate frequency signal of a second carrier frequency higher than the first carrier frequency, the auxiliary signal is Arranged in a low frequency side frequency band of one carrier frequency, a frequency band between the first carrier wave number signal and the second carrier frequency signal, and a high frequency side frequency band of the second carrier frequency The communication device according to claim 1, wherein:
前記補助信号を生成する補助信号生成器と、
入力信号の電力と前記閾値レベルとの差分を計算する差分計算部と、
前記補助信号に前記差分を乗算する乗算回路と、
前記マルチチャネル信号から前記乗算回路の出力信号を差し引くことにより得られる新たなマルチチャネル信号を前記差分計算部に与える引き算器と、を含み、
前記差分計算部、前記乗算回路、前記引き算器は、前記マルチチャネル信号の電力が前記閾値レベルよりも高いときに、所定回数、前記マルチチャネル信号から前記乗算回路の出力信号を差し引く処理を繰り返し実行することにより、前記マルチチャネル信号の電力を低減させる
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 The reduction unit is
An auxiliary signal generator for generating the auxiliary signal;
A difference calculation unit for calculating a difference between the power of the input signal and the threshold level;
A multiplier for multiplying the auxiliary signal by the difference;
A subtractor for giving a new multi-channel signal obtained by subtracting the output signal of the multiplication circuit from the multi-channel signal to the difference calculation unit,
The difference calculation unit, the multiplier circuit, and the subtractor repeatedly execute a process of subtracting the output signal of the multiplier circuit from the multichannel signal a predetermined number of times when the power of the multichannel signal is higher than the threshold level. The communication apparatus according to claim 1, wherein power of the multi-channel signal is reduced.
前記低減部は、前記補助信号を前記相互変調歪み成分の周波数に配置する
ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。 The signal generation circuit adjusts the carrier frequency of each intermediate frequency signal so that the frequency of the intermodulation distortion component of the plurality of intermediate frequency signals does not match the carrier frequency of each intermediate frequency signal,
The communication device according to claim 1, wherein the reduction unit arranges the auxiliary signal at a frequency of the intermodulation distortion component.
ことを特徴とする請求項8に記載の通信装置。 The communication device according to claim 8, wherein the reduction unit arranges the auxiliary signal so as not to match any carrier frequency of the plurality of intermediate frequency signals.
前記通信装置は、
複数のベースバンド信号から複数の中間周波数信号を生成する信号生成回路と、
前記複数の中間周波数信号を合成してマルチチャネル信号を生成する合成器と、
前記マルチチャネル信号のピーク対平均電力比を低減させる低減部と、
前記低減部によりピーク対平均電力比が低減されたマルチチャネル信号を光信号に変換するE/O変換器と、を有し、
前記低減部は、前記マルチチャネル信号の電力が所定の閾値レベルよりも高いときに、前記複数の中間周波数信号のいずれとも異なる周波数の補助信号を用いて前記マルチチャネル信号の電力を低減させ、
前記遠隔装置は、
前記光信号を電気信号に変換するO/E変換器と、
前記電気信号から前記複数のベースバンド信号を再生する復調回路と、
前記復調回路により再生された複数のベースバンド信号から前記補助信号の周波数成分をそれぞれ除去する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタから出力される複数のベースバンド信号をアップコンバートして複数の無線周波数信号を生成するアップコンバート回路と、を有する
ことを特徴とする通信システム。 A communication system including a communication device and a remote device for receiving an optical signal generated by the communication device,
The communication device
A signal generation circuit for generating a plurality of intermediate frequency signals from a plurality of baseband signals;
A combiner that combines the plurality of intermediate frequency signals to generate a multi-channel signal;
A reduction unit for reducing a peak-to-average power ratio of the multi-channel signal;
An E / O converter that converts a multi-channel signal having a peak-to-average power ratio reduced by the reduction unit into an optical signal;
The reduction unit reduces the power of the multichannel signal by using an auxiliary signal having a frequency different from any of the plurality of intermediate frequency signals when the power of the multichannel signal is higher than a predetermined threshold level.
The remote device is:
An O / E converter that converts the optical signal into an electrical signal;
A demodulation circuit for reproducing the plurality of baseband signals from the electrical signal;
A plurality of filters that respectively remove frequency components of the auxiliary signal from a plurality of baseband signals reproduced by the demodulation circuit;
An up-conversion circuit that up-converts a plurality of baseband signals output from the plurality of filters to generate a plurality of radio frequency signals.
前記複数の中間周波数信号を合成してマルチチャネル信号を生成し、
前記マルチチャネル信号の電力が所定の閾値レベルよりも高いときに、前記複数の中間周波数信号のいずれとも異なる周波数の補助信号を用いて前記マルチチャネル信号の電力を低減させ、
電力が低減されたマルチチャネル信号を光信号に変換し、
前記光信号を遠隔装置へ送信する
ことを特徴とする送信方法。 Generate multiple intermediate frequency signals,
Combining the plurality of intermediate frequency signals to generate a multi-channel signal;
When the power of the multi-channel signal is higher than a predetermined threshold level, the power of the multi-channel signal is reduced using an auxiliary signal having a frequency different from any of the plurality of intermediate frequency signals,
Convert multi-channel signals with reduced power into optical signals,
Transmitting the optical signal to a remote device.
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