JP2018101856A - 通信装置および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数が異なる複数の信号を含む送信信号に付加される相互変調歪の成分を抑制する。
【解決手段】通信装置１０は、分波器２１０と、レプリカ生成部１４と、合成部２０６とを有する。レプリカ生成部１４は、送信信号に含まれる複数の信号の相互変調によって発生する相互変調歪の成分に対応するレプリカ信号を生成する。分波器２１０は、送信フィルタ２１１と、受信フィルタ２１３と、分波部２１２とを含む。分波部２１２は、ベースバンド送信部１２から出力され送信フィルタ２１１を通過した送信信号をアンテナ３０へ出力し、アンテナ３０を介して受信された受信信号を受信フィルタ２１３を介してベースバンド受信部１３へ出力する。合成部２０６は、送信フィルタ２１１を通過した送信信号、または、分波部２１２を通過した送信信号と、レプリカ信号とを合成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置および通信方法に関する。

従来、送信および受信においてアンテナを共用する無線通信装置には、デュプレクサが設けられることがある。すなわち、送信信号と受信信号の周波数が異なる場合には、アンテナにデュプレクサが接続されることにより、無線通信装置内の送信経路と受信経路とが電気的に分離される。これにより、送信信号による受信信号への干渉を抑制することができる。

ところで、デュプレクサには、フィルタと移相器とが含まれる。また、デュプレクサの小型化のために、移相器に代えてサーキュレータが用いられる場合もある。しかし、受動素子である移相器やサーキュレータでは、大きな電力の送信信号が入力された場合、送信信号が歪む場合がある。特に、送信信号に複数の異なる周波数の信号が含まれている場合、移相器やサーキュレータにおいて、相互変調歪が発生する場合がある。デュプレクサにより無線通信装置内の送信経路と受信経路とが電気的に分離されるものの、完全に分離することは難しい。そのため、デュプレクサ内で発生した相互変調歪の周波数成分が受信信号の周波数帯域に含まれる場合、受信経路に漏れた相互変調歪の成分により受信品質が低下する場合がある。そこで、送信信号に基づいて相互変調歪みを近似的に再生し、再生された再生信号によって、受信信号に含まれる相互変調歪みを相殺することなどが検討されている。

特表２０１５−５３０７８７号公報

松谷 圭、外４名、「高アイソレーションフロントエンドシステムを実現する４ポートサーキュレータ」、電子情報通信学会、信学技報１１６（５１）、Ｐ１１−１４、２０１６−０５−１９

ところで、受信信号の周波数帯域に発生した相互変調歪の成分を受信信号からキャンセルすることで、受信品質の低下を抑制することができるが、デュプレクサ内で発生した相互変調歪の成分は、送信信号に付加されてアンテナから放射される。そのため、相互変調歪の成分の電力が大きい場合には、送信信号の周波数スペクトラムにおいて、規定のスペクトラムマスクを満たすことが困難となる。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、周波数が異なる複数の信号を含む送信信号に付加される相互変調歪の成分を抑制することができる通信装置および通信方法を提供することを目的とする。

本願が開示する通信装置は、１つの態様において、送信部と、受信部と、分波器と、生成部と、合成部とを有する。送信部は、異なる周波数で無線送信される複数の信号を含む送信信号を出力する。受信部は、受信信号を受信する。分波器は、送信部および受信部と、アンテナとの間に設けられる。生成部は、送信信号に含まれる複数の信号に基づいて、当該複数の信号の相互変調によって発生する相互変調歪に対応するキャンセル信号を生成する。合成部は、送信信号とキャンセル信号とを合成する。分波器は、送信フィルタと、受信フィルタと、分波部とを含む。送信フィルタは、送信部から出力された送信信号の周波数帯域を送信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する、受信フィルタは、受信部によって受信される受信信号の周波数帯域を受信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する。分波部は、送信フィルタを通過した送信信号をアンテナへ出力し、アンテナを介して受信された受信信号を受信フィルタへ出力する。合成部は、送信フィルタを通過した送信信号、または、分波部を通過した送信信号と、キャンセル信号とを合成する。

本願が開示する通信装置および通信方法の１つの態様によれば、周波数が異なる複数の信号を含む送信信号に付加される相互変調歪の成分を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施例１における通信装置の一例を示すブロック図である。 図２は、ＰＡから出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図３は、送信フィルタから出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図４は、分波部から出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図５は、バンドパスフィルタを通過したレプリカ信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図６は、合成部から出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図７は、実施例１の通信装置の送信動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、実施例２における通信装置の一例を示すブロック図である。 図９は、合成部から出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図１０は、分波部から出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図１１は、実施例３における通信装置の一例を示すブロック図である。 図１２は、バンドパスフィルタから出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。 図１３は、実施例３の通信装置の送信動作の一例を示すフローチャートである。 図１４は、ＲＲＨのハードウェアの一例を示す図である。 図１５は、ＢＢＵのハードウェアの一例を示す図である。

以下、本願が開示する通信装置および通信方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示の技術が限定されるものではない。

［通信装置１０］
図１は、実施例１における通信装置１０の一例を示すブロック図である。通信装置１０は、例えば図１に示すように、ＢＢＵ（BaseBand Unit）１１、ＲＲＨ（Remote Radio Head）２０、およびアンテナ３０を有する。

ＢＢＵ１１は、ベースバンド送信部１２、ベースバンド受信部１３、およびレプリカ生成部１４を有する。ベースバンド送信部１２は、異なる周波数の複数の信号を含む送信信号について符号化等のベースバンド処理を実行し、処理後の送信信号をレプリカ生成部１４およびＲＲＨ２０へそれぞれ出力する。本実施例において、送信信号には、周波数ｆ₁の信号と、周波数ｆ₂の信号とが含まれる。ベースバンド送信部１２は、送信部の一例である。ベースバンド受信部１３は、ＲＲＨ２０から出力されたベースバンドの受信信号を受信し、当該受信信号に対して復号等のベースバンド処理を施す。ベースバンド受信部１３は、受信部の一例である。

レプリカ生成部１４は、ベースバンド送信部１２から出力された送信信号に含まれる異なる周波数の複数の信号に基づいて、当該複数の信号の相互変調によって発生する相互変調歪に対応するレプリカ信号を生成する。具体的には、レプリカ生成部１４は、例えば下記に示す式（１）に従って、レプリカ信号ｙを生成する。
ｙ＝Ａ・Ｔｘ₁・Ｔｘ₁・ｃｏｎｊ（Ｔｘ₂） ・・・（１）

上記した式（１）は、（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数を有する３次の相互変調歪の成分を表している。上記した式（１）において、Ａはレプリカ信号ｙの振幅および位相を示す係数であり、Ｔｘ₁は送信信号に含まれる周波数ｆ₁の信号であり、Ｔｘ₂は送信信号に含まれる周波数ｆ₂の信号である。また、上記した式（１）において、ｃｏｎｊ（ｘ）は、ｘの複素共役を示す。

本実施例では、（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数を有する３次の相互変調歪の成分のキャンセルについて説明する。なお、（２×ｆ₂−ｆ₁）の周波数を有する３次の相互変調歪の成分のキャンセルについても、上記した式（１）において、「Ｔｘ₁」および「Ｔｘ₂」を入れ替えることにより、同様に実現することができる。また、本実施例では、送信信号に含まれる異なる周波数の複数の信号によって発生する３次の相互変調歪のキャンセルについて説明するが、他の例として、５次以上の奇数次の相互変調歪のキャンセルについても実施例１に開示された技術を適用することができる。

レプリカ生成部１４は、上記した式（１）に基づいて生成したレプリカ信号をＲＲＨ２０へ出力する。レプリカ生成部１４は、生成部の一例である。レプリカ信号はキャンセル信号の一例である。

ＲＲＨ２０は、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）２００、変調部２０１、ＰＡ（Power Amplifier）２０２、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２０３、復調部２０４、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）２０５、および合成部２０６を有する。また、ＲＲＨ２０は、分波器２１０、ＤＡＣ２２０、変調部２２１、アンプ２２２、およびバンドパスフィルタ２２３を有する。

ＤＡＣ２００は、ＢＢＵ１１内のベースバンド送信部１２から出力された送信信号をディジタル信号からアナログ信号に変換して変調部２０１へ出力する。変調部２０１は、ＤＡＣ２００によってアナログ信号に変換された送信信号に対して、変調やアップコンバート等の処理を施す。ＰＡ２０２は、変調部２０１によって変調等の処理が施された送信信号を増幅して分波器２１０へ出力する。

ＬＮＡ２０５は、分波器２１０から出力された受信信号を増幅する。復調部２０４は、ＬＮＡ２０５によって増幅された受信信号に対して、復調およびダウンコンバート等の処理を施す。ＡＤＣ２０３は、復調部２０４によって復調等の処理が施された受信信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ＡＤＣ２０３によってディジタル信号に変換された受信信号は、ＢＢＵ１１内のベースバンド受信部１３によって復号される。

ＤＡＣ２２０は、ＢＢＵ１１内のレプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号をディジタル信号からアナログ信号に変換して変調部２２１へ出力する。変調部２２１は、ＤＡＣ２２０によってアナログ信号に変換されたレプリカ信号に対して、変調やアップコンバート等の処理を施す。アンプ２２２は、変調部２２１によって変調等の処理が施されたレプリカ信号を増幅する。アンプ２２２には、例えば、ＤＡＣ２２０から変調部２２１およびバンドパスフィルタ２２３を経由して合成部２０６に至る信号経路のロスを補償するゲインが設定される。バンドパスフィルタ２２３は、アンプ２２２によって増幅されたレプリカ信号の周波数帯域を、キャンセル対象となる相互変調歪の周波数に対応する周波数帯域に制限する。そして、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限されたレプリカ信号は、合成部２０６へ出力される。バンドパスフィルタ２２３は、第１のバンドパスフィルタの一例である。

分波器２１０は、送信フィルタ２１１、分波部２１２、および受信フィルタ２１３を有する。本実施例において、分波器２１０は、例えばデュプレクサである。送信フィルタ２１１は、ＰＡ２０２によって増幅された送信信号の周波数帯域を、当該送信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限して分波部２１２へ出力する。受信フィルタ２１３は、分波部２１２から出力された受信信号の周波数帯域を、受信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限してＬＮＡ２０５へ出力する。

分波部２１２は、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限された送信信号を合成部２０６を介してアンテナ３０へ出力する。また、分波部２１２は、アンテナ３０および合成部２０６を介して受信した受信信号を受信フィルタ２１３へ出力する。本実施例において、分波部２１２は、例えば移相器や方向性結合器等の受動部品である。方向性結合器としては、例えばサーキュレータやアイソレータ等を挙げることができる。

合成部２０６は、分波部２１２から出力された送信信号と、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限されたレプリカ信号とを合成する。具体的には、合成部２０６は、分波部２１２から出力された送信信号に、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限されたレプリカ信号の波形を反転させた信号を合成する。これにより、分波部２１２から出力された送信信号に付加されている歪成分がキャンセルされる。そして、合成部２０６は、レプリカ信号が合成された送信信号を、アンテナ３０を介して送信する。

ここで、送信信号の周波数成分について説明する。図２は、ＰＡ２０２から出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。電力効率を高めるために、ＰＡ２０２は、ＰＡ２０２の入出力特性における飽和領域付近で動作するように設定される。そのため、送信信号の電力が大きい場合、ＰＡ２０２によって増幅された送信信号には、歪成分が付加される。本実施例では、送信信号に周波数ｆ₁の信号と周波数ｆ₂の信号とが含まれるため、ＰＡ２０２によって増幅された送信信号には、例えば（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数および（２×ｆ₂−ｆ₁）の周波数の相互変調歪の成分が付加される。図２には、送信信号４１と、（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数ｆ_PIMの相互変調歪の成分４２の周波数スペクトラムが示されている。

ＰＡ２０２によって増幅され、相互変調歪の成分４２が付加された送信信号４１は、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限される。図３は、送信フィルタ２１１から出力される送信信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である。送信フィルタ２１１により、例えば図３に示すように、送信フィルタ２１１の通過帯域４３の外側の周波数の信号である相互変調歪の成分４２は減衰し、送信フィルタ２１１の通過帯域４３の内側の周波数の信号である送信信号４１は送信フィルタ２１１を通過する。これにより、送信フィルタ２１１からは、送信信号４１が出力される。

送信フィルタ２１１を通過した送信信号４１は、分波部２１２へ入力される。ここで、送信信号４１の電力が大きい場合、例えば図４に示すように、分波部２１２において歪成分が付加される。本実施例では、送信信号に周波数ｆ₁の信号と周波数ｆ₂の信号とが含まれるため、分波部２１２を通過した送信信号４１には、例えば（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数および（２×ｆ₂−ｆ₁）の周波数の相互変調歪の成分が付加される。図４には、送信信号４１と、（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数ｆ_PIMの相互変調歪の成分４４の周波数スペクトラムが示されている。分波部２１２において相互変調歪の成分４４が付加された送信信号４１は、合成部２０６に入力される。

図５は、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号４６の周波数スペクトラムの一例を示す図である。アンプ２２２によって増幅されたレプリカ信号４６は、例えば図５に示すように、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限される。バンドパスフィルタ２２３により、バンドパスフィルタ２２３の通過帯域４５の外側の周波数の信号は減衰し、バンドパスフィルタ２２３の通過帯域４５の内側の周波数ｆ_replicaの信号であるレプリカ信号４６はバンドパスフィルタ２２３を通過する。これにより、バンドパスフィルタ２２３からは、レプリカ信号４６が出力される。

合成部２０６は、分波部２１２によって相互変調歪の成分４４が付加された送信信号４１に、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号４６の波形を反転させた信号を合成する。合成部２０６によって合成されたレプリカ信号４６により、分波部２１２によって付加された相互変調歪の成分４４がキャンセルされる。これにより、合成部２０６からは、例えば図６に示すように、相互変調歪の成分４４が抑制された送信信号４１がアンテナ３０へ出力される。そして、合成部２０６から出力された送信信号４１はアンテナ３０を介して送信される。

［送信動作］
図７は、実施例１における通信装置１０の送信動作の一例を示すフローチャートである。通信装置１０は、例えば送信信号を送信する度に、本フローチャートに示す送信動作を実行する。

まず、ベースバンド送信部１２は、異なる周波数の複数の信号を含む送信信号について符号化等のベースバンド処理を実行し、処理後の送信信号をレプリカ生成部１４およびＲＲＨ２０へそれぞれ出力する（Ｓ１００）。ＲＲＨ２０へ出力された送信信号は、ＤＡＣ２００によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、変調部２０１によって変調され、ＰＡ２０２によって増幅される。ＰＡ２０２によって増幅された送信信号は、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限され、分波部２１２を介して合成部２０６へ出力される。

また、レプリカ生成部１４は、ベースバンド送信部１２から出力された送信信号に含まれる異なる周波数の複数の信号を用いて、前述の式（１）に基づいて、レプリカ信号ｙを生成する（Ｓ１０１）。レプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号ｙは、ＤＡＣ２２０によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、変調部２２１によって変調され、アンプ２２２によって増幅される。アンプ２２２によって増幅されたレプリカ信号ｙは、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限され、合成部２０６へ出力される。

次に、合成部２０６は、分波部２１２から出力された送信信号と、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号ｙとを合成する（Ｓ１０２）。具体的には、合成部２０６は、分波部２１２から出力された送信信号に、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号ｙの波形を反転させた信号を合成する。これにより、相互変調歪の成分がキャンセルされた送信信号がアンテナ３０から送信される。

［実施例１の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の通信装置１０は、ベースバンド送信部１２と、ベースバンド受信部１３と、分波器２１０と、レプリカ生成部１４と、通信装置１０６とを有する。ベースバンド送信部１２は、異なる周波数で無線送信される複数の信号を含む送信信号を出力する。ベースバンド受信部１３は、受信信号を受信する。分波器２１０は、ベースバンド送信部１２およびベースバンド受信部１３と、アンテナ３０との間に設けられる。レプリカ生成部１４は、送信信号に含まれる複数の信号に基づいて、当該複数の信号の相互変調によって発生する相互変調歪に対応するレプリカ信号を生成する。合成部２０６は、送信信号とレプリカ信号とを合成する。分波器２１０は、送信フィルタ２１１と、受信フィルタ２１３と、分波部２１２とを含む。送信フィルタ２１１は、ベースバンド送信部１２から出力された送信信号の周波数帯域を送信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する。受信フィルタ２１３は、ベースバンド受信部１３によって受信される受信信号の周波数帯域を受信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する。分波部２１２は、送信フィルタ２１１を通過した送信信号をアンテナ３０へ出力し、アンテナ３０を介して受信された受信信号を受信フィルタ２１３へ出力する。合成部２０６は、分波部２１２を通過した送信信号とレプリカ信号とを合成する。これにより、通信装置１０は、周波数が異なる複数の信号を含む送信信号に付加される相互変調歪の成分を抑制することができる。

また、本実施例の通信装置１０は、レプリカ信号の周波数帯域を、相互変調歪に対応する周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ２２３をさらに有する。合成部２０６は、分波部２１２を通過した送信信号と、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号とを合成する。これにより、合成部２０６は、送信信号に付加された相互変調歪の成分を精度よくキャンセルすることができる。

図８は、実施例２における通信装置１０の一例を示すブロック図である。本実施例における通信装置１０では、送信フィルタ２１１を通過した送信信号にレプリカ信号を合成し、レプリカ信号が合成された後の送信信号が分波部２１２に出力される点が、実施例１における通信装置１０とは異なる。以下では、実施例１の通信装置１０と異なる点を中心に説明する。そのため、以下に説明する点を除き、図８において、図１と同じ符号を付したブロックは、図１で説明したブロックと同一または同様の機能を有するため説明を省略する。

分波器２１０は、送信フィルタ２１１、分波部２１２、受信フィルタ２１３、および合成部２０６を有する。本実施例において、分波器２１０は、１つのデュプレクサとして構成されていてもよく、送信フィルタ２１１、分波部２１２、受信フィルタ２１３、および合成部２０６の個々の部品が組み合されて構成されてもよい。

ここで、送信信号の周波数成分について説明する。ＰＡ２０２によって増幅され、相互変調歪の成分が付加された送信信号４１は、例えば図３に示したように、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限され、合成部２０６へ出力される。また、アンプ２２２によって増幅されたレプリカ信号４６は、例えば図５に示したように、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限され、合成部２０６へ出力される。本実施例では、送信信号に周波数ｆ₁の信号と周波数ｆ₂の信号とが含まれるため、合成部２０６には、例えば（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数ｆ_replicaのレプリカ信号４６が出力される。

合成部２０６は、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限された送信信号４１と、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号４６とを合成する。具体的には、合成部２０６は、送信フィルタ２１１を通過した送信信号４１に、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号４６の波形を反転させた信号を合成する。これにより、例えば図９に示すように、送信信号４１に、周波数ｆ_replicaのレプリカ信号４６が付加された信号が生成される。そして、合成部２０６は、レプリカ信号４６が付加された送信信号４１を分波部２１２へ出力する。

分波部２１２には、合成部２０６によってレプリカ信号４６が付加された送信信号４１が入力される。分波部２１２では、送信信号４１の電力が大きい場合、送信信号４１に歪成分が付加される。本実施例では、送信信号に周波数ｆ₁の信号と周波数ｆ₂の信号とが含まれるため、分波部２１２を通過した送信信号４１には、例えば（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数の相互変調歪の成分が付加される。

しかし、送信信号４１には、例えば（２×ｆ₁−ｆ₂）の周波数ｆ_replicaのレプリカ信号４６の波形を反転させた信号が付加されているため、分波部２１２によって発生した相互変調歪の成分が、レプリカ信号４６の波形を反転させた信号によってキャンセルされる。これにより、分波部２１２からは、例えば図１０に示すように、相互変調歪の成分が抑制された送信信号４１がアンテナ３０へ出力される。分波部２１２から出力された送信信号４１は、アンテナ３０を介して送信される。

［実施例２の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の通信装置１０は、レプリカ信号の周波数帯域を、相互変調歪に対応する周波数帯域に制限するバンドパスフィルタ２２３を有する。また、合成部２０６は、送信フィルタ２１１を通過した送信信号と、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号とを合成する。これにより、本実施例においても、通信装置１０は、周波数が異なる複数の信号を含む送信信号に付加される相互変調歪の成分を抑制することができる。

図１１は、実施例３における通信装置１０の一例を示すブロック図である。本実施例における通信装置１０では、分波部２１２を通過した送信信号に付加されている相互変調歪の成分に基づいて、レプリカ信号の振幅および位相が調整される点が、実施例１における通信装置１０とは異なる。以下では、実施例１の通信装置１０と異なる点を中心に説明する。そのため、以下に説明する点を除き、図１１において、図１と同じ符号を付したブロックは、図１で説明したブロックと同一または同様の機能を有するため説明を省略する。

本実施例におけるＢＢＵ１１は、ベースバンド送信部１２、ベースバンド受信部１３、レプリカ生成部１４、誤差算出部１５、および調整部１６を有する。誤差算出部１５は、ＲＲＨ２０から出力された相互変調歪の成分と、調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号との間の誤差を算出する。誤差算出部１５は、算出部の一例である。調整部１６は、誤差算出部１５によって算出された誤差に基づいて、当該誤差が小さくなるようにレプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号の振幅および位相を調整する。調整部１６による振幅および位相の調整には、例えば最小二乗法やＬＭＳ（Least Mean Square）法等のアルゴリズムを用いることができる。

本実施例におけるＲＲＨ２０は、ＤＡＣ２００、変調部２０１、ＰＡ２０２、ＡＤＣ２０３、復調部２０４、ＬＮＡ２０５、合成部２０６、分波器２１０、ＤＡＣ２２０、変調部２２１、アンプ２２２、およびバンドパスフィルタ２２３を有する。また、本実施例におけるＲＲＨ２０は、カプラ２３０、ＡＤＣ２３１、復調部２３２、アンプ２３３、およびバンドパスフィルタ２３４を有する。

カプラ２３０は、分波部２１２を通過した信号の一部を、バンドパスフィルタ２３４へ出力する。カプラ２３０から出力される信号には、送信信号の他に、分波部２１２において発生した相互変調歪の成分が含まれている。バンドパスフィルタ２３４は、カプラ２３０から出力された信号の周波数帯域を、キャンセル対象となる相互変調歪の周波数に対応する周波数帯域に制限する。これにより、バンドパスフィルタ２３４から出力される信号のうち、分波部２１２において発生した相互変調歪の成分がバンドパスフィルタ２３４を通過する。バンドパスフィルタ２３４は、第２のバンドパスフィルタの一例である。

アンプ２３３は、バンドパスフィルタ２３４を通過した相互変調歪の成分の信号を増幅する。アンプ２３３には、例えば、カプラ２３０のカップリングにおけるロス、および、カプラ２３０からバンドパスフィルタ２３４および復調部２３２を経由してＡＤＣ２３１に至る信号経路のロスを補償するゲインが設定される。復調部２３２は、アンプ２３３によって増幅された信号に対して、復調およびダウンコンバート等の処理を施す。ＡＤＣ２３１は、復調部２３２によって復調等の処理が施された信号を、アナログ信号からディジタル信号に変換する。ＡＤＣ２３１によってディジタル信号に変換された信号は、ＢＢＵ１１内の誤差算出部１５へ出力される。

ここで、送信信号の周波数成分について説明する。ＰＡ２０２によって増幅され、相互変調歪の成分が付加された送信信号４１は、例えば図３に示したように、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限され、分波部２１２へ出力される。そして、例えば図４に示したように、分波部２１２において、送信信号４１に相互変調歪の成分４４が付加される。

そして、送信信号４１および相互変調歪の成分４４を含む信号の一部が、カプラ２３０によってバンドパスフィルタ２３４へフィードバックされる。そして、カプラ２３０からフィードバックされた信号は、例えば図１２に示すように、バンドパスフィルタ２３４により周波数帯域が制限される。これにより、バンドパスフィルタ２３４の通過帯域４７の外側の周波数の信号は減衰し、バンドパスフィルタ２３４の通過帯域４７の内側の周波数ｆ_PIMの信号である相互変調歪の成分４８はバンドパスフィルタ２３４を通過する。バンドパスフィルタ２３４を通過した相互変調歪の成分４８は、アンプ２３３によって増幅され、復調部２３２によって復調等が行われ、ＡＤＣ２３１によってディジタル信号に変換される。

そして、誤差算出部１５は、ＡＤＣ２３１によってディジタル信号に変換された相互変調歪の成分４８と、調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号との誤差を算出する。そして、調整部１６は、誤差算出部１５によって算出された誤差に基づいて、当該誤差が小さくなるように、レプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号の振幅および位相を調整する。調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号は、ＤＡＣ２２０によってアナログ信号に変換され、変調部２２１によって変調等が行われ、アンプ２２２によって増幅される。

そして、アンプ２２２によって増幅されたレプリカ信号４６は、例えば図５に示したように、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限される。そして、合成部２０６は、分波部２１２およびカプラ２３０を通過した送信信号４１に、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号４６の波形を反転させた信号を合成する。これにより、例えば図６に示したように、相互変調歪の成分が抑制された送信信号４１がアンテナ３０へ出力される。そして、合成部２０６から出力された送信信号４１はアンテナ３０を介して送信される。

本実施例では、調整部１６が、カプラ２３０によってフィードバックされた相互変調歪の成分とレプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号との誤差が小さくなるように、レプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号の振幅および位相を調整する。このように、実際に分波部２１２を通過した送信信号に付加されている相互変調信号の成分に基づいて、送信信号に合成されるレプリカ信号の振幅および位相を調整する。これにより、本実施例の通信装置１０は、分波部２１２で発生した相互変調歪の成分を精度よくキャンセルすることができる。

［送信動作］
図１３は、実施例３における通信装置１０の送信動作の一例を示すフローチャートである。通信装置１０は、例えば送信信号を送信する度に、本フローチャートに示す送信動作を実行する。

まず、ベースバンド送信部１２は、異なる周波数の複数の信号を含む送信信号について符号化等のベースバンド処理を実行し、処理後の送信信号をレプリカ生成部１４およびＲＲＨ２０へそれぞれ出力する（Ｓ２００）。ＲＲＨ２０へ出力された送信信号は、ＤＡＣ２００によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、変調部２０１によって変調され、ＰＡ２０２によって増幅される。ＰＡ２０２によって増幅された送信信号は、送信フィルタ２１１によって周波数帯域が制限され、分波部２１２を介してカプラ２３０を介して合成部２０６へ出力される。

カプラ２３０は、分波部２１２を通過した信号の一部をバンドパスフィルタ２３４へ出力し、バンドパスフィルタ２３４は、カプラ２３０から出力された信号の周波数帯域を、キャンセル対象となる相互変調歪の周波数に対応する周波数帯域に制限する。そして、バンドパスフィルタ２３４を通過した相互変調歪の成分の信号は、アンプ２３３によって増幅され、復調部２３２によって復調等が行われ、ＡＤＣ２３１によってディジタル信号に変換される。

また、レプリカ生成部１４は、ベースバンド送信部１２から出力された送信信号に含まれる異なる周波数の複数の信号を用いて、前述の式（１）に基づいて、レプリカ信号ｙを生成する（Ｓ２０１）。そして、誤差算出部１５は、ＡＤＣ２３１によってディジタル信号に変換された相互変調歪の成分の信号と、調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号ｙとの間の誤差を算出する（Ｓ２０２）。

そして、調整部１６は、誤差算出部１５によって算出された誤差に基づいて、当該誤差が小さくなるように、レプリカ生成部１４によって生成されたレプリカ信号ｙの振幅および位相を調整する（Ｓ２０３）。調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号ｙは、ＤＡＣ２２０によってディジタル信号からアナログ信号に変換され、変調部２２１によって変調され、アンプ２２２によって増幅される。アンプ２２２によって増幅されたレプリカ信号は、バンドパスフィルタ２２３によって周波数帯域が制限され、合成部２０６へ出力される。

次に、合成部２０６は、分波部２１２から出力された送信信号と、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号ｙとを合成する（Ｓ２０４）。具体的には、合成部２０６は、分波部２１２から出力された送信信号に、バンドパスフィルタ２２３を通過したレプリカ信号ｙの波形を反転させた信号を合成する。これにより、相互変調歪の成分がキャンセルされた送信信号がアンテナ３０から送信される。

［実施例３の効果］
上記説明から明らかなように、本実施例の通信装置１０は、バンドパスフィルタ２３４と、誤差算出部１５と、調整部１６とを有する。バンドパスフィルタ２３４は、分波部２１２から出力された送信信号の周波数帯域を、相互変調歪に対応する周波数帯域に制限する。誤差算出部１５は、バンドパスフィルタ２３４を通過した信号と、調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号との誤差を算出する。調整部１６は、誤差算出部１５によって算出された誤差が小さくなるようにキャンセル信号の振幅および位相を調整する。合成部２０６は、調整部１６によって調整されたレプリカ信号を、分波部２１２を通過した送信信号に合成する。これにより、本実施例においても、通信装置１０は、周波数が異なる複数の信号を含む送信信号に付加される相互変調歪の成分を抑制することができる。

［ハードウェア］
上記した各実施例におけるＲＲＨ２０は、例えば図１４に示すハードウェアにより実現される。図１４は、ＲＲＨ２０のハードウェアの一例を示す図である。ＲＲＨ２０は、例えば図１４に示すように、インターフェイス回路２１、メモリ２２、プロセッサ２３、無線回路２４、およびアンテナ３０を有する。

インターフェイス回路２１は、例えばＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）等の通信規格に従って、ＢＢＵ１１との間で信号の送信および受信を行う。無線回路２４は、ＤＡＣ２００、変調部２０１、ＰＡ２０２、ＡＤＣ２０３、復調部２０４、ＬＮＡ２０５、合成部２０６、分波器２１０、ＤＡＣ２２０、変調部２２１、アンプ２２２、およびバンドパスフィルタ２２３を有する。また、無線回路２４は、カプラ２３０、ＡＤＣ２３１、復調部２３２、アンプ２３３、およびバンドパスフィルタ２３４を有する。メモリ２２には、ＲＲＨ２０の機能を実現するためのプログラムやデータ等が格納されている。プロセッサ２３は、メモリ２２から読み出したプログラムを実行し、インターフェイス回路２１および無線回路２４等と協働することにより、ＲＲＨ２０の各機能を実現する。

また、上記した各実施例におけるＢＢＵ１１は、例えば図１５に示すハードウェアにより実現される。図１５は、ＢＢＵ１１のハードウェアの一例を示す図である。ＢＢＵ１１は、例えば図１５に示すように、メモリ１００、プロセッサ１０１、およびインターフェイス回路１０２を有する。

インターフェイス回路１０２は、例えばＣＰＲＩ等の通信規格に従って、ＲＲＨ２０との間で信号の送信および受信を行う。メモリ１００には、ＢＢＵ１１の機能を実現するためのプログラムやデータ等が格納されている。プロセッサ１０１は、メモリ１００から読み出したプログラムを実行し、インターフェイス回路１０２等と協働することにより、ＢＢＵ１１の各機能を実現する。ＢＢＵ１１の各機能とは、例えば、ベースバンド送信部１２、ベースバンド受信部１３、レプリカ生成部１４、誤差算出部１５、および調整部１６等の機能である。

［その他］
なお、開示の技術は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施例３では、受信系の回路とは別に、分波部２１２を通った送信信号に付加されている相互変調歪の成分をフィードバックしたが、開示の技術はこれに限られない。分波部２１２によって発生した送信信号の相互変調歪の成分は、一部が受信フィルタ２１３へ漏洩する場合がある。そのため、例えば、受信系の経路に含まれるＡＤＣ２０３から出力された信号から、例えばバンドパスフィルタ等を用いて相互変調歪の成分が抽出されてもよい。そして、誤差算出部１５は、抽出された相互変調歪の成分と、調整部１６によって振幅および位相が調整されたレプリカ信号との誤差を算出するようにしてもよい。これにより、カプラ２３０、ＡＤＣ２３１、復調部２３２、アンプ２３３、およびバンドパスフィルタ２３４が不要となるため、回路規模を削減することができる。

また、上記した各実施例において、レプリカ生成部１４は、ベースバンド送信部１２から出力される送信信号の大きさに応じた大きさのレプリカ信号を生成する。しかし、送信信号の電力が小さい場合には、分波器２１０内の分波部２１２において発生する相互変調歪の成分も小さい。相互変調歪の成分が十分に小さい場合には、送信信号に相互変調歪の成分が付加されていたとしても、送信信号に規定されたスペクトラムマスクを満たすことが可能となる。そのため、レプリカ生成部１４は、送信信号の電力が、スペクトラムマスクを満たすことが可能な程度の電力の相互変調歪の成分を発生させる電力以下である場合、レプリカ信号の生成を停止してもよい。この場合、ＲＲＨ２０内のＤＡＣ２２０、変調部２２１、アンプ２２２、バンドパスフィルタ２２３、および合成部２０６の動作を停止させてもよい。上記した実施例３では、さらに、誤差算出部１５、調整部１６、カプラ２３０、ＡＤＣ２３１、復調部２３２、アンプ２３３、およびバンドパスフィルタ２３４の動作をさらに停止させてもよい。これにより、通信装置１０の消費電力を削減することができる。

また、実施例３において、ＡＤＣ２３１から出力された相互変調歪の成分の電力に基づいて、レプリカ生成部１４がレプリカ信号を生成するか否かを決定してもよい。レプリカ生成部１４がレプリカ信号を生成しないと決定した場合、誤差算出部１５、調整部１６、ＤＡＣ２２０、変調部２２１、アンプ２２２、バンドパスフィルタ２２３、および合成部２０６の動作が停止する。ただし、レプリカ生成部１４、カプラ２３０、ＡＤＣ２３１、復調部２３２、アンプ２３３、およびバンドパスフィルタ２３４は、動作を継続する。そして、レプリカ生成部１４がレプリカ信号を生成すると決定した場合、誤差算出部１５、調整部１６、ＤＡＣ２２０、変調部２２１、アンプ２２２、バンドパスフィルタ２２３、および合成部２０６は動作を再開する。

また、上記した各実施例において、通信装置１０は、別々の装置として構成されたＢＢＵ１１およびＲＲＨ２０を有するが、他の例として、ＢＢＵ１１およびＲＲＨ２０は１つの装置として構成されてもよい。

１０ 通信装置
１１ ＢＢＵ
１２ ベースバンド送信部
１３ ベースバンド受信部
１４ レプリカ生成部
１５ 誤差算出部
１６ 調整部
２０ ＲＲＨ
２００ ＤＡＣ
２０１ 変調部
２０２ ＰＡ
２０３ ＡＤＣ
２０４ 復調部
２０５ ＬＮＡ
２０６ 合成部
２１０ 分波器
２１１ 送信フィルタ
２１２ 分波部
２１３ 受信フィルタ
２２０ ＤＡＣ
２２１ 変調部
２２２ アンプ
２２３ バンドパスフィルタ
２３０ カプラ
２３１ ＡＤＣ
２３２ 復調部
２３３ アンプ
２３４ バンドパスフィルタ
３０ アンテナ
４１ 送信信号
４２ 相互変調歪の成分
４３ 通過帯域
４４ 相互変調歪の成分
４５ 通過帯域
４６ レプリカ信号
４７ 通過帯域
４８ 相互変調歪の成分
２１ インターフェイス回路
２２ メモリ
２３ プロセッサ
２４ 無線回路
１００ メモリ
１０１ プロセッサ
１０２ インターフェイス回路

Claims (5)

1. 異なる周波数で無線送信される複数の信号を含む送信信号を出力する送信部と、
   受信信号を受信する受信部と、
   前記送信部および前記受信部と、アンテナとの間に設けられた分波器と、
   前記送信信号に含まれる複数の信号に基づいて、当該複数の信号の相互変調によって発生する相互変調歪に対応するキャンセル信号を生成する生成部と、
   前記送信信号と前記キャンセル信号とを合成する合成部と
   を有し、
   前記分波器は、
   前記送信部から出力された前記送信信号の周波数帯域を前記送信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する送信フィルタと、
   前記受信部によって受信される前記受信信号の周波数帯域を前記受信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する受信フィルタと、
   前記送信フィルタを通過した前記送信信号を前記アンテナへ出力し、前記アンテナを介して受信された前記受信信号を前記受信フィルタへ出力する分波部と
   を含み、
   前記合成部は、
   前記送信フィルタを通過した前記送信信号、または、前記分波部を通過した前記送信信号と、前記キャンセル信号とを合成することを特徴とする通信装置。
2. 前記キャンセル信号の周波数帯域を、前記相互変調歪に対応する周波数帯域に制限する第１のバンドパスフィルタをさらに有し、
   前記合成部は、
   前記分波部を通過した前記送信信号と、前記第１のバンドパスフィルタを通過した前記キャンセル信号とを合成することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
3. 前記分波部から出力された前記送信信号の周波数帯域を、前記相互変調歪に対応する周波数帯域に制限する第２のバンドパスフィルタと、
   前記第２のバンドパスフィルタを通過した信号と、前記キャンセル信号との誤差を算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記誤差が小さくなるように前記キャンセル信号の振幅および位相を調整する調整部と
   をさらに有し、
   前記合成部は、
   前記調整部によって調整された前記キャンセル信号を、前記分波部を通過した前記送信信号に合成することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記キャンセル信号の周波数帯域を、前記相互変調歪に対応する周波数帯域に制限するバンドパスフィルタをさらに有し、
   前記合成部は、
   前記送信フィルタを通過した前記送信信号と、前記バンドパスフィルタを通過した前記キャンセル信号とを合成することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
5. 通信装置が、
   異なる周波数で無線送信される複数の信号を含む送信信号を送信部により、前記送信部および受信部とアンテナとの間に設けられ、前記送信信号の周波数帯域を前記送信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する送信フィルタと、前記受信部によって受信される受信信号の周波数帯域を前記受信信号に予め割り当てられた周波数帯域に制限する受信フィルタと、前記送信フィルタを通過した前記送信信号を前記アンテナへ出力し、前記アンテナを介して受信された前記受信信号を前記受信フィルタへ出力する分波部とを含む分波器へ出力し、
   前記送信信号に含まれる複数の信号に基づいて、当該複数の信号の相互変調によって発生する相互変調歪に対応するキャンセル信号を生成し、
   前記送信フィルタを通過した前記送信信号、または、前記分波部を通過した前記送信信号と、前記キャンセル信号とを合成する
   処理を実行することを特徴とする通信方法。
   

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