JP3843562B2

JP3843562B2 - Spread spectrum communication equipment

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Publication number: JP3843562B2
Application number: JP31922997A
Authority: JP
Inventors: 信緒藤原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH11154927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤り率特性を劣化させることなく、送信電力を効果的に制御できるスペクトル拡散通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来のスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示している。このような送信部は例えば移動体通信システムの基地局に用いられている。各チャネル１〜Ｎ上の信号は、フレーム組み立て回路１１０１で、各種の制御情報などを付随させた送信フレームフォーマットに組み込まれる。その後、送信フレームフォーマットは、拡散変調回路１１０２で、各チャネルに割り当てられた拡散符号により拡散される。チャネルごとの拡散変調回路１１０２からの拡散された出力は、多重回路１１０３で多重信号として１系統にまとめられ、非線形振幅制御回路１１０４に送られる。
【０００３】
この装置例においては、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying)方式等の直交変調方式が用いられているため、チャネルごとの拡散変調回路１１０２の出力及び多重回路１１０３の出力は、Ｉ成分とＱ成分の２系統から成る。非線形振幅制限回路１１０４では、現在多重化されているチャネル数に応じた振幅制限レベルへの振幅制限を行う。振幅制限された多重信号は、Ｄ／Ａ変換回路１１０６によりアナログ信号に変換され、ミキサ１１０７で搬送波発生回路１１０８からの搬送波信号と混合されて変調信号に変換され、送信電力増幅器１１０９で増幅され、送信アンテナ１１１０から送信される。
【０００４】
次に非線形振幅制限回路１１０４の説明を行う。拡散符号として＋１、−１で表される２値の符号を使用した場合、Ｎチャネルが多重化された多重信号は−ＮからＮまでの振幅値を有する。各チャネルの相互相関特性を維持するためには、受信部（図示せず）で逆拡散されるまで、この振幅値を損なうことなく保存する必要がある。しかしチャネル数Ｎが大きい場合には、振幅値の大きな多重信号が生じる確率が小さくなるので、必ずしも振幅値を厳密に保存する必要はない。
【０００５】
この性質を利用して発生頻度の少ない大振幅の部分を計算機シミュレーションから得られた最適な振幅制御レベルで切り捨てることにより、誤り率特性の劣化を抑えつつ電力増幅器１１０９の所要ダイナミックレンジを低く設定することが可能になり、消費電力とコストの低減を図ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の非線形振幅制限回路を用いたスペクトル拡散通信装置では、各チャネルの信号が全て等電力の場合しか考慮されておらず、チャネルの電力にばらつきがある場合の非線型振幅制限よる影響については考慮されていない。一方、スペクトル拡散通信装置においては遠近問題が存在するため、チャネル容量を一定に保つために基地局から離れた遠方の移動機用チャネルには大電力を配分し、基地局の近傍の移動機用チャネルには小電力を配分して送信するといった、チャネル毎の送信電力制御が必要不可欠な技術となっている。
【０００７】
このようなチャネル毎の送信電力制御下において、上記従来例に示すような各チャネルへの均一な振幅制限を行うと、各チャネルの拡散符号の相互相関特性の劣化による影響が、小電力を配分されたチャネルほど大きく、そのために小電力チャネルの誤り率が著しく劣化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、チャネル毎の送信電力制御下でも効果的な振幅制限を行うことができ、送信電力増幅器のダイナミックレンジを低く設定しても誤り率劣化を起こすことなく低消費電力化を図ることのできるスペクトル拡散通信装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るスペクトル拡散通信装置においては、チャネル毎に異なる拡散符号によりスペクトル拡散された複数のチャネルの送信信号から、所定の振幅制限設定値に振幅制限された多重信号を生成し、この多重信号を電力増幅した後送信するに際し、各チャネルの送信信号の振幅を制御する制御信号を生成する制御信号生成回路と、前記制御信号に基づき各チャネルの送信信号の振幅を可変制御する複数のボリューム回路と、前記可変制御された各チャネルの送信信号を多重化し、多重信号を生成する送信用多重回路とを備え、前記多重信号中の振幅制限設定値を超える部分の振幅を前記設定値以下に振幅制限し、前記制御信号生成回路は、前記各チャネルの送信信号の平均電力情報と振幅制限設定値とから、前記多重信号の振幅制限にともなう各チャネルの送信信号の電力変動量を補償する制御信号を生成し、前記ボリューム回路は、前記制御信号に基づき、各チャネルの送信信号の振幅を補償するように可変制御するようにしたものである。
また、前記多重信号中の振幅制限設定値を超える部分の振幅を前記設定値以下に振幅制限する非線形振幅制限回路を備えたものである。
【００１０】
また、前記制御信号生成回路は、前記各チャネルの送信信号の平均電力情報と振幅制限設定値とから、前記多重信号の振幅制限にともなう各チャネルの送信信号の電力変動量を補償するとともに、前記多重信号中の振幅制限設定値を超える部分の振幅を前記設定値以下に振幅制限できるよう各チャネルの送信信号の振幅を制限する制御信号を生成するようにしたものである。
【００１１】
また、各チャネルの送信信号の振幅の補償は、各チャネルの送信信号の平均電力に応じて重み付けされているようにしたものである。
【００１２】
また、各チャネルの送信信号の振幅の補償は、前記多重信号が振幅制限設定値を超える頻度に応じて時間的に制御されるようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１のスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示している。図１において、１０１は各チャネル１〜Ｎ毎の信号を、各種の制御情報などを付随させた送信フレームフォーマットに組み込むフレーム組み立て回路、１０２はフレームに組み立てられた送信信号に拡散変調を施す拡散変調回路、１０３は拡散変調された送信信号の送信電力制御を行うために各チャネル毎に重み付けを行う多値化回路である。
【００１４】
１０４は後述する制御信号生成回路１０８に基準となるタイミングを供給する基準制御タイミング回路、１０５は制御信号生成回路１０８に各チャネルの平均電力等の電力情報を与える各チャネル平均電力制御回路、１０６は多重化されるチャネル数及び各チャネルの平均電力から振幅制限設定値を計算し制御信号生成回路１０８に送出する振幅制限値設定回路である。
【００１５】
１０７は多値化された複数の送信信号を多重化し、制御用の多重信号として制御信号生成回路１０８に出力する制御用多重回路、１０８は制御用の多重信号、各チャネルの平均電力情報、振幅制限設定値をもとに制御信号を生成し、後述するボリューム回路１１０へ出力する制御信号生成回路、１０９は前記の制御信号生成のために生じた遅延時間だけ各チャネルの信号を遅らせ制御信号と送信信号の同期をとる遅延回路、１１０は制御信号により各チャネルの送信信号の振幅の増減を行うボリューム回路である。
【００１６】
１１１は多値化された複数チャネルの送信信号を符号分割多重化する送信用多重回路、１１２は送信電力増幅器１１６のダイナミックレンジ不足を補うよう振幅制限を行う非線型振幅制限回路、１１３はディジタル信号である多重信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路、１１５は前記アナログ信号と搬送波発生回路１１４からの搬送波信号とを混合し、変調信号を出力するミキサ、１１６はミキサ１１５により混合された送信信号を増幅する送信電力増幅器、１１７は送信アンテナである。
【００１７】
次にこの実施の形態１の動作について説明する。本実施の形態においては、ＱＰＳＫ方式等の直交変調方式を用いるため、チャネルごとの拡散変調回路１０２、多値化回路１０３、遅延回路１０９、ボリューム回路１１０、送信用多重回路１１１、制御用多重回路１０７及び制御信号生成回路１０８の出力は、Ｉ成分とＱ成分の２系統から成る。各々のチャネル１〜Ｎ上の信号は、フレーム組み立て回路１０１で、各種の制御情報などを付随させた送信フレームフォーマットに組み込まれる。その後、送信フレームフォーマットは、拡散変調回路１０２で、各々のチャネルに割り当てられた拡散符号により拡散される。
【００１８】
拡散された送信信号は、多値化回路１０３においてそのチャネルの所要電力となるよう、信号の増幅または減衰の重み付けの操作を施される。多値化回路を経て重み付けされた信号は、遅延回路１０９と制御用多重回路１０７に分岐される。制御用多重回路１０７に入力した信号は、Ｉ，Ｑそれぞれの系統にまとめられ制御用多重信号として制御信号生成回路１０８に送られる。
【００１９】
一方、各チャネル平均電力制御回路１０５では、現在送信している各チャネルの平均電力の制御・監視という本来の制御に加え、制御信号生成回路１０８に各チャネルの平均電力情報を出力する。また、振幅制限値設定回路１０６では、総送信チャネル数と各チャネルの平均電力から最適な振幅制限値を計算し、制御信号生成回路１０８と非線型振幅制限回路１１２とに振幅制限設定値を出力する。
【００２０】
制御信号生成回路１０８では、基準制御タイミング回路１０４からの基準タイミング単位で、制御用多重信号、各チャネルの平均電力情報、振幅制限設定値等の情報から、非線型振幅制限を行うことによる各チャネルの電力変動量である電力損失量の計算を行う。そしてこの計算に基づき失われる電力の補償量を求め、制御信号としてボリューム回路１１０に出力する。
【００２１】
一方、多値化回路１０３から出力された送信信号は、遅延回路１０９にて制御信号生成回路１０８での制御信号生成に要する時間だけ遅延され出力される。ボリューム回路１１０では、遅延された送信信号に対し、基準タイミング時間にわたって前記制御信号生成回路１０８からの制御信号に基づいた振幅値の補償を行う。その後、振幅値の補償された送信信号は、送信用多重回路１１１でＩ，Ｑそれぞれの系統にまとめられる。
【００２２】
非線型振幅制限回路１１２では、振幅制限値設定回路１０６より指定される振幅制限値に従い符号分割多重された多重信号の振幅制限を行う。振幅制限された多重信号は、Ｄ／Ａ変換回路１１３によりアナログ信号に変換され、ミキサ１１５で搬送波発振回路１１４からの搬送波信号と混合されて変調信号に変換され、送信電力増幅器１１６で増幅され、送信アンテナ１１７より送信される。
【００２３】
次に、制御信号生成回路１０８について説明する。スペクトル拡散通信方式を用いた送信装置において送信電力制御を行う場合、各チャネルで電力のばらつきが生じるため送信用多重回路１１１では大電力信号チャネルと小電力信号チャネルが多重されることになる。このような多重信号を振幅制限するとき、全チャネルが等電力である場合と同様な振幅制限を行うと、小電力信号チャネルほど振幅制限による相互相関特性が損なわれる影響が大きく、そのチャネルの誤り率特性が著しく劣化することが計算機シミュレーションにより確認されている。
【００２４】
以下、非線型振幅制限による小電力信号チャネルの劣化とその補償方法を、Ｉ系のみに限定した簡単な例を用いて定性的に説明する。図２は従来の方式による振幅制限の説明図である。図２（ａ）は、ＣＨ０、ＣＨ１、ＣＨ２の３チャネルの１ビットデータをチップ長（拡散符号長）１６の異なる拡散符号１周期を用いて拡散し、拡散符号の“０”を“−１”、“１”を“１”と見なしてそれぞれに一定の振幅を重み付けした後、チャネルの多重化を行ったことを示している。
【００２５】
この信号がダイナミックレンジを損なわれることなく送信され、受信機においてそれぞれのチャネルで各チャネルの拡散符号を用いて復調されたとすると、相関値は各チャネルの重み付けした値に比例するため図２（ｂ）に示す値となる。図２（ｃ）は、この多重信号の１部分に対し、上位１ビットの削除（上位１ビットを削除すると、本来＋８レベルの信号は＋４と半分になる）により振幅制限した場合の多重信号の復調を行った例であり、小電力信号であるＣＨ１の相関値が他の２つのチャネルに対して、より劣化していることが分かる。
【００２６】
次に本発明の場合について説明する。図３は本実施の形態１の方式による振幅制限の説明図である。いま、図２（ｃ）に示すように多重信号の一部に対して拡散符号の単位で振幅制限を行う。この結果ＣＨ１の相関値は劣化する。しかし本実施の形態の場合は、各チャネルの信号の重み付けに際し、図３に示すように小電力信号であるＣＨ１に対しては本来の重み付け（＝１）に加え、補償量（＝５／４）を加味して振幅制限の補償制御を行った。その結果、図２の従来の場合に比べ、相関値の劣化量が改善されていることが分かる。また、ＣＨ１に対する振幅制限の補償制御によるＣＨ０、ＣＨ２の相関値への影響は、ＣＨ１の改善量と比較すると非常に小さな値となっていることが分かる。
【００２７】
このように小電力信号に対しては、重み付けに際し、振幅制限される信号区間（例えば拡散符号周期などの基準タイミングで設定された区間）内で前記重み付けに加えさらに振幅の補償を行うことにより、振幅制限による小電力信号の誤り率の劣化を改善することができる。
【００２８】
この例では振幅制限がＣＨ１に対して損失となる場合について説明した。しかし、これとは逆に振幅制限の効果が、復調後の相関値の過剰（電力変動量が＋）となって現れることがある。この場合、この過剰成分は他チャネルへの妨害要素となる。従ってこの場合はＣＨ１の相関値の過剰分を求め、過剰分をキャンセルするよう振幅を減衰制御すればよい。また基準タイミングで設定された区間内で振幅制限個所が複数個存在する場合には、振幅制限されたそれぞれの個所について、ＣＨ１の損失となるか過剰となるかを求め、それらを積分した結果が負であれば損失分を増幅、正であれば過剰分を減衰するようＣＨ１の振幅制御をボリューム１１０で行う。
【００２９】
以下、制御信号生成回路の細部の構成について説明する。図４は、この発明の実施の形態１における制御信号生成回路の１チャネル当たりの構成を示している。４０１は該当チャネルの信号に補償制御を行うか否かを決定するゲート回路、４０２はゲート回路４０１からの多重信号を逆拡散する逆拡散回路、４０３は逆拡散された多重信号の振幅制限値からの超過量を検出する振幅制限値超過量検出回路、４０４は前記超過量を基準タイミング内で積分し平均値を計算し、制御信号を生成する積分・平均値回路である。
【００３０】
次に制御信号生成回路の細部の動作を説明する。制御用多重回路１０７から出力される多重信号はゲート回路４０１に入力する。このゲート回路では各チャネル平均電力制御回路１０５からのイネーブル信号により多重信号を遮断または通過させ、自チャネルに補償制御を行うか否かを決定する。ゲート回路を通過した多重信号は逆拡散回路４０２において、拡散変調回路１０２で送信時に自チャネルのデータの拡散を行った拡散符号により、基準タイミング毎に逆拡散を施される。この操作により多重信号は、拡散符号が“０”のときは反転し、“１”のときは非反転した波形（逆拡散波形）に変換される。
【００３１】
振幅制限値超過量検出回路４０３では基準タイミング内で逆拡散波形と振幅制限値とを比較し、逆拡散波形が振幅制限値を超えていればその超過量を検出する。超過量は逆拡散回路４０２において逆拡散されているため正または負の値で得られ、また逆拡散された信号が振幅制限値を下回る場合は超過量無しであるため０の値が出力される。積分・平均回路４０４では得られた超過量を基準タイミング内で積分を行い、基準タイミングの時間で平均する。以上の操作により振幅制限による自チャネルの損失または過剰量の基準タイミング内での平均値が得られ、この値を制御信号として自チャネルのボリューム回路１１０に出力する。
【００３２】
ボリューム回路では基準タイミング単位で、制御信号が正の値であれば減衰制御を、負の値であれば増幅制御を制御信号の指定する値に応じて行う。以上の制御を全送信チャネルについて行うことにより、振幅制限の補償制御を実現することができる。
【００３３】
この実施の形態１の発明は、以上のように構成されており、各信号チャネルの電力に応じて各チャネル毎に「振幅制限の補償」を行うようにしたので、小電力信号チャネルの誤り率の劣化を防ぐことができるという効果がある。
【００３４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図について説明する。実施の形態１（図１）では、多重信号の振幅制限を非線形振幅制限回路１１２で行っていたが、この実施の形態２では、ボリューム回路にて振幅の補償とともに振幅制限も同時に行うようにした。図５はこの発明の実施の形態２のスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示している。図５において、５０１は各チャネル毎に設けられたフレーム組み立て回路、５０２はフレームに組み立てられた送信信号に拡散変調を施す拡散変調回路、５０３は送信電力制御を行うために各チャネル毎に重み付けを行う多値化回路である。
【００３５】
５０４は後述する制御信号生成回路５０８に各種タイミングを供給する基準制御タイミング回路、５０５は制御信号生成回路５０８に各チャネルの平均電力等の電力情報を与える各チャネル平均電力制御回路、５０６は多重化されるチャネル数及び各チャネルの平均電力から振幅制限設定値を計算し制御信号生成回路５０８に送出する振幅制限値設定回路である。
【００３６】
５０７は多値化された複数の送信信号を多重化し、制御信号生成回路５０８に出力する制御用多重回路、５０８は多重化された信号、各チャネルの平均電力情報、振幅制限設定値をもとに、振幅制限による補償を行うための制御信号を生成し、ボリューム回路５１０へ出力する制御信号生成回路、５０９は制御信号生成のために生じた遅延時間だけ各チャネルの信号を遅らせ制御信号と送信信号の同期をとる遅延回路、５１０は制御信号により各チャネルの振幅の増減を行うボリューム回路である。
【００３７】
５１１は多値化された複数チャネルの送信信号を符号分割多重化する送信用多重回路、５１２はディジタルの多重信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路、５１３はミキサ、５１４は搬送波発生回路、５１５はミキサ５１３により混合された送信信号を増幅する送信電力増幅器、５１６は送信アンテナである。
【００３８】
次にこの実施の形態２の動作について説明する。本実施の形態においてはＱＰＳＫ方式等の直交変調方式を用いるため、チャネルごとの拡散変調回路５０２、多値化回路５０３、遅延回路５０９、ボリューム回路５１０、送信用多重回路５１１、制御用多重回路５０７、制御信号生成回路５０８の出力はＩ成分とＱ成分の２系統から成る。各々のチャネルはフレーム組み立て回路５０１により各種の制御情報を付随させた送信フレームフォーマットに組み込まれた後、拡散変調回路５０２でそのチャネルに割り当てられた拡散符号により拡散される。
【００３９】
拡散された送信信号は送信電力制御を行うために、多値化回路５０３においてそのチャネルの所要の電力となるよう信号の増幅または減衰制御を施される。多値化回路５０３を経て重み付けされた信号は遅延回路５０９と制御用多重回路５０７に分岐する。制御用多重回路５０７に入力した信号はＩ，Ｑそれぞれの系統にまとめられ制御信号生成回路５０８に送られる。
【００４０】
一方、各チャネル平均電力制御回路５０５では現在送信している各チャネルの平均電力の制御・監視を行うと同時に制御信号生成回路５０８に各チャネルの平均電力情報を出力する。また、振幅制限値設定回路５０６では総送信チャネル数と各チャネルの平均電力から最適な振幅制限値を計算し、制御信号生成回路５０８に振幅制限設定値を出力する。
【００４１】
制御信号生成回路５０８では多重信号、各チャネルの平均電力情報、振幅制限設定値等の情報から、非線型振幅制限を行うための各チャネルの拡散符号単位での所要減衰量と、基準タイミング単位での振幅制限による各チャネルの電力損失量の計算を行い、失われる電力の補償量を制御信号としてボリューム回路５１０に出力する。
【００４２】
一方、多値化回路５０３から出力され遅延回路５０９に入力した送信信号は制御信号生成に要する時間だけ遅延され、ボリューム回路５１０に出力される。ボリューム回路５１０では制御信号に従い、振幅制限の補償制御である基準タイミング単位での補償量に応じた振幅の増減と、振幅制限制御である拡散符号単位での振幅の増減を行う。振幅制限及び振幅制限の補償をされた信号は、送信用多重回路５１１でＩ，Ｑそれぞれの系統にまとめられる。
【００４３】
その後、多重信号はＤ／Ａ変換回路５１２によりアナログ信号に変換され、ミキサ５１３で搬送波発生回路５１４からの搬送波信号と混合されて変調信号に変換され、送信電力増幅器５１５で増幅され、送信アンテナ５１６より送信される。
【００４４】
次に、制御信号生成回路５０８の細部の構成について説明する。図６は、この発明の実施の形態２における制御信号生成回路の１チャネル当たりの構成を示している。６０１は該当チャネルの信号に補償制御を行うか否かを決定するゲート回路、６０２はゲート回路６０１からの多重信号を逆拡散する逆拡散回路、６０３は逆拡散された多重信号の振幅制限値からの超過量を検出する振幅制限値超過量検出回路、６０５は前記超過量を基準タイミング内で積分し平均値を計算する積分・平均回路、６０４は超過量を総チャネル数で除算する除算回路、６０７は積分を行っている基準時間だけ前記除算回路出力を遅延させる遅延回路、６０６は遅延回路出力と積分平均出力とを重ね合わせる重ね合わせ回路である。
【００４５】
次に制御信号生成回路の細部の動作を説明する。制御用多重回路５０７から出力される多重信号はゲート回路６０１に入力する。この回路では各チャネル平均電力制御回路５０５からのイネーブル信号により多重信号を遮断または通過させ、自チャネルに振幅制限および補償制御を行うか否かを決定する。ゲート回路を通過した多重信号は逆拡散回路６０２において、拡散変調回路５０２で送信時に自チャネルのデータの拡散を行った拡散符号により、基準タイミング毎に逆拡散を施される。この操作により多重信号は、拡散符号が“０”のときは反転し、“１”のときは非反転した波形に変換される。
【００４６】
振幅制限値超過量検出回路６０３では基準タイミング内で逆拡散波形と振幅制限値とを比較し、逆拡散波形が振幅制限値を超えていればその超過量を検出する。超過量は逆拡散回路６０２において逆拡散されているため正または負の値で得られ、また逆拡散された信号が振幅制限値を下回る場合は超過量無しであるため０の値が出力される。従って振幅制限値超過量検出回路の出力波形は拡散符号単位で振幅が“０”または振幅制限値超過分の振幅を持った波形となる。
【００４７】
振幅制限値超過量検出回路の出力波形は除算回路６０４と積分・平均回路６０５に分岐される。積分・平均回路６０５では、得られた超過量を基準タイミング内で積分を行い、基準タイミングの時間で平均する。この操作により振幅制限による自チャネルの損失または過剰量の基準タイミング内での平均値が得られる。
【００４８】
一方、除算回路６０４では超過量を総送信チャネル数で割ることにより、多重信号が振幅制限値を超えるタイミングにおいて振幅制限値を超えないための１チャネル当たりの所要振幅を算出し、遅延回路６０７において積分時間である基準タイミングの時間だけ遅延させる。積分・平均回路６０５と遅延回路６０７の出力は、基準タイミングに同期したタイミングで重ね合わせ回路６０６において波形の重ね合わせをされ、制御信号として各チャネルのボリューム回路５１０に出力される。
【００４９】
ボリューム回路では拡散符号単位で制御信号が正の値であれば減衰制御を、負の値であれば増幅制御を制御信号の指定する値だけ行う。以上の制御を全送信チャネルについて行うことにより、振幅制限及び振幅制限の補償制御を実現することができる。
【００５０】
この実施の形態２の発明は、以上のように構成されており、ボリューム回路にて、各信号チャネルの電力に応じて各チャネル毎の「振幅制限」および「振幅制限の補償」を行うようにしたので、小電力信号チャネルの誤り率の劣化を防ぐことができるという効果がある。また非線形振幅制限回路が不要となり構成が簡略化されるという効果がある。
【００５１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図について説明する。図７はこの発明の実施の形態３のスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示している。図７において、制御信号生成回路７０８以外の構成は前述した実施の形態１と同様の構成及び動作を行うため、以下制御信号生成回路７０８について説明を行う。
【００５２】
図８は、この発明の実施の形態３における制御信号生成回路７０８の１チャネル当たりの構成を示している。８０１は該当チャネルの信号に補償制御を行うか否かを決定するゲート回路、８０２は多重信号を逆拡散する逆拡散回路、８０３は多重信号の振幅制限値からの超過量を検出する振幅制限値超過量検出回路、８０４は超過量を基準タイミング内で積分し平均値をとる積分・平均回路、８０５はチャネル平均電力制御回路７０５から送られる各チャネル平均電力情報と総送信電力情報とから自チャネルの重み係数を計算する重み係数計算回路、８０７は積分・平均回路８０４の出力に重み係数を乗算する乗算回路である。
【００５３】
次に制御信号生成回路の細部の動作を説明する。制御用多重回路７０７から出力される多重信号はゲート回路８０１に入力する。この回路では各チャネル平均電力制御回路７０５からのイネーブル信号により多重信号を遮断または通過させ、自チャネルに補償制御を行うか否かを決定する。ゲート回路８０１を通過した多重信号は逆拡散回路８０２において、拡散変調回路７０２で送信時に自チャネルのデータの拡散を行った拡散符号により、基準タイミング毎に逆拡散を施される。この操作により多重信号は、拡散符号が“０”のときは反転し、“１”のときは非反転した波形に変換される。
【００５４】
振幅制限値超過量検出回路８０３では基準タイミング内で逆拡散波形と振幅制限値とを比較し、逆拡散波形が振幅制限値を超えていればその超過量を検出する。超過量は逆拡散回路８０２において逆拡散されているため正または負の値で得られ、また逆拡散された信号が振幅制限値を下回る場合は超過量無しであるため０の値が出力される。積分・平均回路８０４では得られた超過量を基準タイミング内で積分を行い、基準タイミングの時間で平均される。
【００５５】
送信するチャネル数が多い場合には、ゲート回路８０１により選択される補償制御を受ける小電力信号チャネルの中でも電力のばらつきが生じているため、チャネルの平均電力の相対的な大きさによって重み係数を変化させることにより、優れた補償制御を実現することができる。重み係数計算回路８０５では補償制御を受けるチャネルの中で、自チャネルの平均電力が相対的に大きければ小さな重み係数を、相対的に小さければ大きな重み係数を０から１の間の値で出力する。乗算回路８０６では重み係数と積分・平均回路出力を乗算し、この値を制御信号として自チャネルのボリューム回路７１０に出力する。
【００５６】
この実施の形態３の発明は、以上のように構成されており、各信号チャネルの電力に応じて各チャネル毎の「振幅制限の補償」を重み付けし、精度良く補償を行うようにしたので、より効率的に小電力信号チャネルの誤り率の劣化を防ぐことができるという効果がある。
【００５７】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図について説明する。図９はこの発明の実施の形態４のスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示している。図９において、制御信号生成回路９０８と基準制御タイミング回路９０４以外は前述した実施の形態１と同様の構成及び動作を行うため、以下制御信号生成回路９０８及び基準制御タイミング回路９０４について説明を行う。
【００５８】
図１０は、この発明の実施の形態４における制御信号生成回路９０８の１チャネル当たりの構成を示している。１００１は当該チャネルの信号に補償制御を行うか否かを決定するゲート回路、１００２は多重信号を逆拡散する逆拡散回路、１００３は多重信号の振幅制限値からの超過量を検出する振幅制限値超過量検出回路、１００４は超過量を基準タイミング内で積分し平均値をとる積分・平均回路、１００５は多重信号が振幅制限値を超える回数を基準タイミング内でカウントする検出回数カウンタである。
【００５９】
次に制御信号生成回路の細部の動作を説明する。制御用多重回路９０７から出力される多重信号はゲート回路１００１に入力する。この回路では各チャネル平均電力制御回路９０５からのイネーブル信号により多重信号を遮断または通過させ、自チャネルに補償制御を行うか否かを決定する。ゲート回路１００１を通過した多重信号は逆拡散回路１００２において、拡散変調回路９０２で送信時に自チャネルのデータの拡散を行った拡散符号により、基準タイミング毎に逆拡散を施される。この操作により多重信号は、拡散符号が“０”のときは反転し、“１”のときは非反転した波形に変換される。
【００６０】
振幅制限値超過量検出回路１００３では基準タイミング内で逆拡散波形と振幅制限値とを比較し、逆拡散波形が振幅制限値を超えていればその超過量を検出する。超過量は逆拡散回路１００２において逆拡散されているため正または負の値で得られ、また逆拡散された信号が振幅制限値を下回る場合は超過量無しであるため０の値が出力される。積分・平均回路１００４では得られた超過量を基準タイミング内で積分を行い、基準タイミングの時間で平均される。
【００６１】
検出回数カウンタ１００５では逆拡散信号が振幅制限値を超えた回数を基準タイミング内でカウントし、タイミング生成制御信号として基準制御タイミング回路９０４に出力する。
【００６２】
送信電力制御時に多重数が少なく、また総送信電力自体も低い場合、多重信号の持つダイナミックレンジは送信電力増幅器９１６の有するダイナミックレンジに対して相対的に低くなるため、逆拡散信号が振幅制限値設定回路９０６により設定された振幅制限値を超える回数は基準タイミング内において減少する。基準制御タイミング回路９０４ではタイミング生成制御信号の値により検出回数が少なければ基準タイミングを時間的に広げる、あるいは間欠的に補償制御を行うよう基準タイミングを生成する等の処理を行う。上記の制御を行うことにより、振幅制限の補償制御の精度を保ちつつ、回路の処理量を低減することができ消費電力を抑えることができる。
【００６３】
この実施の形態４の発明は、以上のように構成されており、各信号チャネルの電力に応じて各チャネル毎の「振幅制限の補償」行うようにしたので、小電力信号チャネルの誤り率の劣化を防ぐことができるという効果がある。また、「振幅制限の補償」を時間的に制御するようにしたので、回路の消費電力を低減することができるという効果がある。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ダイナミックレンジの低い送信電力増幅器を用い、多重信号の振幅制限を行った場合でも、各チャネルの電力に応じて各チャネルの「振幅制限の補償」を行うようにしたので、小電力チャネルの誤り率の劣化を防ぐことができるという効果がある。
【００６５】
また、多重信号の振幅制限を非線形振幅制限回路で行うのではなく、ボリューム回路にて、各チャネルの電力に応じて各チャネルの「振幅制限」および「振幅制限の補償」を行うようにしたので、小電力チャネルの誤り率の劣化を防止できるとともに、非線形振幅制限回路が不要となり構成が簡略化されるという効果がある。
【００６６】
また、多重信号の中に比較的多くの小電力信号チャネルが含まれている場合には、各チャネルの電力に応じて各チャネル毎に「振幅制限の補償」を重み付けすることにより精度良く補償を行うようにしたので、より効率的に小電力チャネルの誤り率の劣化を防ぐことができるという効果がある。
【００６７】
また、多重数が少なく振幅制限の実施される頻度が少ない場合には、「振幅制限の補償」を時間的に制御するようにしたので、回路の消費電力を低減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の装置による振幅制限による小電力チャネルへの影響を示した説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１による振幅制限による小電力チャネルへの影響を補償する過程を示した説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による制御信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態２による制御信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態３による制御信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による制御信号生成回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来のスペクトル拡散通信装置の送信部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１、５０１、７０１、９０１フレーム組み立て回路、
１０２、５０２、７０２、９０２拡散変調回路、
１０３、５０３、７０３、９０３多値化回路、
１０４、５０４、７０４、９０４基準制御タイミング回路、
１０５、５０５、７０５、９０５各チャネル平均電力制御回路、
１０６、５０６、７０６、９０６振幅制限値設定回路、
１０７、５０７、７０７、９０７制御用多重回路、
１０８、５０８、７０８、９０８制御信号生成回路、
１０９、５０９、７０９、９０９遅延回路、
１１０、５１０、７１０、９１０ボリューム回路、
１１１、５１１、７１１、９１１送信用多重回路、
１１２、７１２、９１２非線型振幅制限回路、
１１３、５１２、７１３、９１３Ｄ／Ａ変換回路、
１１４、５１４、７１４、９１４搬送波発生回路、
１１５、５１３、７１５、９１５ミキサ、
１１６、５１５、７１６、９１６送信電力増幅器、
１１７、５１６、７１７、９１７送信アンテナ、
４０１、６０１、８０１、１００１ゲート回路、
４０２、６０２、８０２、１００２逆拡散回路、
４０３、６０３、８０３、１００３振幅制限値超過量検出回路、
４０４、６０５、８０４、１００４積分・平均回路、
６０４除算回路、６０６重ね合わせ回路、６０７遅延回路、
８０５重み係数計算回路、８０６乗算回路、
１００５検出回数カウンタ。
整理番号 = 123456-JP-01 ( 18 / 1 )
￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spread spectrum communication apparatus capable of effectively controlling transmission power without deteriorating error rate characteristics.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows a configuration of a transmission unit of a conventional spread spectrum communication apparatus. Such a transmission unit is used, for example, in a base station of a mobile communication system. The signals on the channels 1 to N are incorporated into a transmission frame format accompanied by various control information by the frame assembly circuit 1101. Thereafter, the transmission frame format is spread by the spread modulation circuit 1102 using the spread code assigned to each channel. The spread output from the spread modulation circuit 1102 for each channel is combined into one system as a multiplexed signal by the multiplexing circuit 1103 and sent to the nonlinear amplitude control circuit 1104.
[0003]
In this apparatus example, an orthogonal modulation method such as a QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) method is used. Therefore, the output of the spread modulation circuit 1102 and the output of the multiplexing circuit 1103 for each channel are two I and Q components. It consists of a system. The nonlinear amplitude limiting circuit 1104 limits the amplitude to an amplitude limiting level according to the number of channels currently multiplexed. The multiplexed signal whose amplitude is limited is converted into an analog signal by the D / A conversion circuit 1106, mixed with the carrier signal from the carrier wave generation circuit 1108 by the mixer 1107, converted into a modulation signal, amplified by the transmission power amplifier 1109, It is transmitted from the transmission antenna 1110.
[0004]
Next, the nonlinear amplitude limiting circuit 1104 will be described. When binary codes represented by +1 and −1 are used as spreading codes, a multiplexed signal in which N channels are multiplexed has amplitude values from −N to N. In order to maintain the cross-correlation characteristics of each channel, it is necessary to store the amplitude value without deteriorating it until it is despread by a receiving unit (not shown). However, when the number N of channels is large, the probability that a multiplexed signal having a large amplitude value is generated is small, and therefore it is not always necessary to store the amplitude value strictly.
[0005]
By utilizing this property, the large amplitude portion that is less frequently generated is rounded down at the optimum amplitude control level obtained from the computer simulation, so that the required dynamic range of the power amplifier 1109 is set low while suppressing the deterioration of the error rate characteristic. Therefore, power consumption and cost can be reduced.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the spread spectrum communication apparatus using the conventional nonlinear amplitude limiting circuit as described above, only the case where the signals of each channel are of equal power is considered, and the nonlinear amplitude when the channel power varies The effects of restrictions are not considered. On the other hand, since there is a near / far problem in spread spectrum communication devices, a large amount of power is distributed to a mobile station channel far away from the base station in order to keep the channel capacity constant, and the mobile station near the base station Transmission power control for each channel, such as transmission by allocating a small amount of power to the channel, is an indispensable technique.
[0007]
Under the transmission power control for each channel, when uniform amplitude limitation is applied to each channel as shown in the above conventional example, the influence of the deterioration of the cross-correlation characteristics of the spreading code of each channel distributes small power. Therefore, there is a problem that the error rate of the low-power channel is remarkably deteriorated.
[0008]
The present invention solves such a conventional problem, and can effectively limit the amplitude even under transmission power control for each channel. Even if the dynamic range of the transmission power amplifier is set low, the error rate is reduced. An object of the present invention is to provide a spread spectrum communication apparatus capable of reducing power consumption without causing deterioration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In the spread spectrum communication apparatus according to the present invention, a multiplex signal whose amplitude is limited to a predetermined amplitude limit setting value is generated from a transmission signal of a plurality of channels subjected to spectrum spreading using a different spreading code for each channel, and the multiplex signal A control signal generating circuit that generates a control signal for controlling the amplitude of the transmission signal of each channel when transmitting after power amplification, and a plurality of volume circuits that variably control the amplitude of the transmission signal of each channel based on the control signal And a transmission multiplexing circuit that multiplexes the transmission signals of each of the variably controlled channels and generates a multiplexed signal;The amplitude of the portion exceeding the amplitude limit set value in the multiplexed signal is limited to the set value or less,The control signal generation circuit generates a control signal that compensates for the power fluctuation amount of the transmission signal of each channel due to the amplitude limitation of the multiplexed signal from the average power information of the transmission signal of each channel and the amplitude limit setting value. The volume circuit is variably controlled based on the control signal so as to compensate the amplitude of the transmission signal of each channel.
  In addition, a non-linear amplitude limiting circuit is provided that limits the amplitude of the portion of the multiplexed signal that exceeds the amplitude limit setting value to the setting value or less.
[0010]
  In addition,The control signal generation circuit compensates the power fluctuation amount of the transmission signal of each channel due to the amplitude limitation of the multiplexed signal from the average power information and the amplitude limit setting value of the transmission signal of each channel, and A control signal that limits the amplitude of the transmission signal of each channel so that the amplitude of the part exceeding the amplitude limit setting value of the channel can be limited to the amplitude below the setting value.GenerateIt is what I did.
[0011]
Further, the compensation of the amplitude of the transmission signal of each channel is weighted according to the average power of the transmission signal of each channel.
[0012]
Also, the amplitude compensation of the transmission signal of each channel is controlled in time according to the frequency at which the multiplexed signal exceeds the amplitude limit set value.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the transmission unit of the spread spectrum communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 101 is a frame assembly circuit for incorporating a signal for each channel 1 to N into a transmission frame format accompanied with various control information, and 102 is a spread modulation that performs spread modulation on the transmission signal assembled into a frame. A circuit 103 is a multilevel circuit that performs weighting for each channel in order to perform transmission power control of a spread modulated transmission signal.
[0014]
104 is a reference control timing circuit that supplies a reference timing to a control signal generation circuit 108, which will be described later, 105 is a channel average power control circuit that supplies power information such as average power of each channel to the control signal generation circuit 108, and 106 is This is an amplitude limit value setting circuit that calculates an amplitude limit set value from the number of channels to be multiplexed and the average power of each channel and sends the calculated value to the control signal generation circuit.
[0015]
107 is a control multiplexing circuit that multiplexes a plurality of multi-valued transmission signals and outputs them to the control signal generation circuit 108 as control multiplexed signals. 108 is a control multiplexed signal, average power information of each channel, amplitude A control signal generation circuit 109 that generates a control signal based on the limit setting value and outputs the control signal to the volume circuit 110 described later, 109 delays the signal of each channel by the delay time generated for the generation of the control signal, A delay circuit 110 that synchronizes the transmission signals, and a volume circuit 110 that increases / decreases the amplitude of the transmission signal of each channel by a control signal.
[0016]
111 is a transmission multiplexing circuit that code-division-multiplexes multilevel transmission signals of a plurality of channels, 112 is a non-linear amplitude limiting circuit that limits amplitude so as to compensate for the insufficient dynamic range of the transmission power amplifier 116, and 113 is a digital signal A D / A conversion circuit 115 that converts the multiplexed signal into an analog signal, 115 is a mixer that mixes the analog signal and the carrier wave signal from the carrier wave generation circuit 114 and outputs a modulation signal, and 116 is mixed by the mixer 115 A transmission power amplifier 117 that amplifies the transmission signal is a transmission antenna.
[0017]
Next, the operation of the first embodiment will be described. In this embodiment, since a quadrature modulation method such as the QPSK method is used, the spread modulation circuit 102, the multi-value circuit 103, the delay circuit 109, the volume circuit 110, the transmission multiplexing circuit 111, and the control multiplexing circuit for each channel. 107 and the output of the control signal generation circuit 108 are composed of two systems of an I component and a Q component. Signals on the respective channels 1 to N are incorporated into a transmission frame format accompanied by various control information by the frame assembly circuit 101. Thereafter, the transmission frame format is spread by the spread modulation circuit 102 using the spread code assigned to each channel.
[0018]
The spread transmission signal is subjected to a signal amplification / attenuation weighting operation in the multi-level circuit 103 so that the required power of the channel is obtained. The signal weighted through the multi-value circuit is branched to the delay circuit 109 and the control multiplexing circuit 107. The signals input to the control multiplex circuit 107 are collected into I and Q systems and sent to the control signal generation circuit 108 as control multiplex signals.
[0019]
On the other hand, each channel average power control circuit 105 outputs the average power information of each channel to the control signal generation circuit 108 in addition to the original control of controlling and monitoring the average power of each channel currently transmitted. The amplitude limit value setting circuit 106 calculates an optimum amplitude limit value from the total number of transmission channels and the average power of each channel, and outputs the amplitude limit set value to the control signal generation circuit 108 and the nonlinear amplitude limit circuit 112. To do.
[0020]
In the control signal generation circuit 108, each channel by performing nonlinear amplitude limitation from information such as a control multiplex signal, average power information of each channel, amplitude limit setting value, etc. in the reference timing unit from the reference control timing circuit 104 The amount of power loss that is the amount of power fluctuation is calculated. Based on this calculation, a compensation amount of the lost power is obtained and output to the volume circuit 110 as a control signal.
[0021]
On the other hand, the transmission signal output from the multi-value circuit 103 is delayed by the time required for the control signal generation in the control signal generation circuit 108 in the delay circuit 109 and output. The volume circuit 110 compensates the amplitude of the delayed transmission signal based on the control signal from the control signal generation circuit 108 over a reference timing time. After that, the transmission signals whose amplitude values have been compensated are collected by the transmission multiplexing circuit 111 into respective systems of I and Q.
[0022]
The non-linear amplitude limiting circuit 112 limits the amplitude of the multiplexed signal that has been code division multiplexed according to the amplitude limiting value specified by the amplitude limiting value setting circuit 106. The multiplexed signal whose amplitude is limited is converted into an analog signal by the D / A conversion circuit 113, mixed with the carrier signal from the carrier wave oscillation circuit 114 by the mixer 115, converted into a modulation signal, amplified by the transmission power amplifier 116, It is transmitted from the transmission antenna 117.
[0023]
Next, the control signal generation circuit 108 will be described. When transmission power control is performed in a transmission apparatus using a spread spectrum communication system, power variation occurs in each channel, so that the transmission power multiplexing circuit 111 multiplexes the high power signal channel and the low power signal channel. When limiting the amplitude of such a multiplexed signal, if the same amplitude limitation is applied as when all channels are of equal power, the influence of the cross-correlation characteristics due to the amplitude limitation on the smaller power signal channel is greater, and the error of that channel It has been confirmed by computer simulation that the rate characteristics are significantly degraded.
[0024]
Hereinafter, degradation of a low power signal channel due to nonlinear amplitude limitation and a compensation method thereof will be qualitatively described using a simple example limited to only the I system. FIG. 2 is an explanatory diagram of amplitude limitation by a conventional method. In FIG. 2A, 1-bit data of 3 channels of CH0, CH1, and CH2 is spread using one period of spreading codes having different chip lengths (spreading code lengths) 16, and “0” of the spreading code is changed to “−1”. "," Indicates that "1" is regarded as "1" and each channel is multiplexed after weighting a certain amplitude.
[0025]
If this signal is transmitted without impairing the dynamic range and demodulated using the spreading code of each channel in each channel at the receiver, the correlation value is proportional to the weighted value of each channel, so FIG. ). FIG. 2 (c) shows a portion of the multiplexed signal in which the amplitude is limited by deleting the upper 1 bit for one part of the multiplexed signal (when the upper 1 bit is deleted, the +8 level signal is essentially half as +4). This is an example of demodulation, and it can be seen that the correlation value of CH1, which is a low power signal, is more deteriorated than the other two channels.
[0026]
Next, the case of the present invention will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of amplitude limitation according to the system of the first embodiment. Now, as shown in FIG. 2 (c), amplitude restriction is performed on a part of the multiplexed signal in units of spreading codes. As a result, the correlation value of CH1 deteriorates. However, in the case of the present embodiment, when the signal of each channel is weighted, as shown in FIG. 3, in addition to the original weight (= 1) for CH1, which is a low power signal, the compensation amount (= 5/4) ) Was taken into account in order to compensate for the amplitude limitation. As a result, it can be seen that the deterioration amount of the correlation value is improved as compared with the conventional case of FIG. It can also be seen that the influence on the correlation value of CH0 and CH2 by the amplitude limit compensation control for CH1 is a very small value compared with the improvement amount of CH1.
[0027]
In this way, for the low power signal, in addition to the weighting in the signal section in which the amplitude is limited (for example, the section set at the reference timing such as the spread code period), the amplitude is further compensated. It is possible to improve the deterioration of the error rate of the low power signal due to the amplitude limitation.
[0028]
In this example, the case where the amplitude limitation is a loss with respect to CH1 has been described. However, on the contrary, the effect of amplitude limitation may appear as an excessive correlation value after demodulation (the power fluctuation amount is +). In this case, this excess component becomes a disturbing factor for other channels. Therefore, in this case, an excess amount of the correlation value of CH1 may be obtained, and the amplitude may be attenuation controlled so as to cancel the excess amount. In addition, when there are a plurality of amplitude-limited portions within the section set at the reference timing, it is determined whether each of the amplitude-limited portions is CH1 loss or excess, and the result of integrating them is obtained. The volume 110 controls the amplitude of CH1 so as to amplify the loss if it is negative and attenuate the excess if it is positive.
[0029]
Hereinafter, a detailed configuration of the control signal generation circuit will be described. FIG. 4 shows a configuration per channel of the control signal generation circuit according to the first embodiment of the present invention. 401 is a gate circuit that determines whether or not to perform compensation control on the signal of the corresponding channel, 402 is a despreading circuit that despreads the multiplexed signal from the gate circuit 401, and 403 is based on the amplitude limit value of the despread multiplexed signal. An amplitude limit value excess amount detection circuit 404 for detecting the excess amount of, and an integration / average value circuit 404 for integrating the excess amount within a reference timing to calculate an average value and generating a control signal.
[0030]
  Next, the detailed operation of the control signal generation circuit will be described. The multiplexed signal output from the control multiplexing circuit 107 is input to the gate circuit 401. In this gate circuit, the multiple signals are blocked or passed by the enable signal from each channel average power control circuit 105, and it is determined whether or not to perform compensation control for the own channel. The multiplexed signal that has passed through the gate circuit is despread in the despreading circuit 402 at each reference timing by a spreading code obtained by spreading the data of the own channel at the time of transmission by the spread modulation circuit 102. By this operation, the multiplexed signal is inverted when the spreading code is “0” and non-inverted when it is “1”.(Despread waveform)Is converted to
[0031]
The amplitude limit value excess amount detection circuit 403 compares the despread waveform and the amplitude limit value within the reference timing, and detects the excess amount if the despread waveform exceeds the amplitude limit value. Since the excess amount is despread in the despreading circuit 402, it is obtained as a positive or negative value. When the despread signal is less than the amplitude limit value, there is no excess amount and a value of 0 is output. . The integration / average circuit 404 integrates the obtained excess amount within the reference timing, and averages it over the time of the reference timing. By the above operation, the average value within the reference timing of the loss or excess amount of the own channel due to the amplitude limitation is obtained, and this value is output as a control signal to the volume circuit 110 of the own channel.
[0032]
In the volume circuit, in a reference timing unit, if the control signal is a positive value, attenuation control is performed according to the value specified by the control signal, and if the control signal is negative, amplification control is performed. By performing the above control for all transmission channels, it is possible to realize compensation control for amplitude limitation.
[0033]
The invention of the first embodiment is configured as described above, and performs “amplitude limit compensation” for each channel in accordance with the power of each signal channel. There is an effect that it is possible to prevent the deterioration of.
[0034]
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment (FIG. 1), the amplitude limitation of the multiplexed signal is performed by the nonlinear amplitude limiting circuit 112. However, in the second embodiment, the volume circuit is configured to simultaneously perform amplitude limitation as well as amplitude compensation. . FIG. 5 shows the configuration of the transmission unit of the spread spectrum communication apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, 501 is a frame assembly circuit provided for each channel, 502 is a spread modulation circuit that performs spread modulation on a transmission signal assembled in a frame, and 503 is a weight for each channel to perform transmission power control. This is a multi-value circuit to be performed.
[0035]
Reference numeral 504 denotes a reference control timing circuit that supplies various timings to a control signal generation circuit 508, which will be described later. Reference numeral 505 denotes each channel average power control circuit that supplies power information such as average power of each channel to the control signal generation circuit 508. Reference numeral 506 denotes multiplexing. This is an amplitude limit value setting circuit that calculates an amplitude limit set value from the number of channels to be processed and the average power of each channel and sends the calculated value to the control signal generation circuit 508.
[0036]
507 is a control multiplexing circuit that multiplexes a plurality of multi-valued transmission signals and outputs them to the control signal generation circuit 508, and 508 is based on the multiplexed signals, the average power information of each channel, and the amplitude limit setting value. In addition, a control signal generation circuit that generates a control signal for performing compensation by amplitude limitation and outputs the control signal to the volume circuit 510, 509 delays the signal of each channel by a delay time generated for the generation of the control signal and transmits the control signal and A delay circuit 510 for synchronizing signals is a volume circuit for increasing / decreasing the amplitude of each channel by a control signal.
[0037]
Reference numeral 511 denotes a transmission multiplexing circuit for code division multiplexing a multi-valued transmission signal of a plurality of channels, 512 denotes a D / A conversion circuit for converting a digital multiplexed signal into an analog signal, 513 denotes a mixer, and 514 denotes a carrier wave generation circuit. A transmission power amplifier 515 amplifies the transmission signal mixed by the mixer 513, and a transmission antenna 516.
[0038]
Next, the operation of the second embodiment will be described. In this embodiment, since an orthogonal modulation method such as a QPSK method is used, a spread modulation circuit 502, a multi-value circuit 503, a delay circuit 509, a volume circuit 510, a transmission multiplexing circuit 511, and a control multiplexing circuit 507 for each channel. The output of the control signal generation circuit 508 is composed of two systems of I component and Q component. Each channel is incorporated into a transmission frame format accompanied by various control information by the frame assembling circuit 501 and then spread by the spread modulation circuit 502 using the spreading code assigned to the channel.
[0039]
In order to perform transmission power control, the spread transmission signal is subjected to signal amplification or attenuation control in the multilevel circuit 503 so as to have the required power of the channel. The signal weighted through the multi-value circuit 503 branches to a delay circuit 509 and a control multiplexing circuit 507. The signals input to the control multiplex circuit 507 are collected into I and Q systems and sent to the control signal generation circuit 508.
[0040]
On the other hand, each channel average power control circuit 505 controls and monitors the average power of each channel currently transmitted, and simultaneously outputs the average power information of each channel to the control signal generation circuit 508. The amplitude limit value setting circuit 506 calculates an optimum amplitude limit value from the total number of transmission channels and the average power of each channel, and outputs the amplitude limit set value to the control signal generation circuit 508.
[0041]
In the control signal generation circuit 508, from the information such as the multiplexed signal, the average power information of each channel, the amplitude limit setting value, etc., the required attenuation amount of each channel for performing nonlinear amplitude limitation and the reference timing unit. The amount of power loss of each channel due to the amplitude limitation is calculated, and the compensation amount of lost power is output to the volume circuit 510 as a control signal.
[0042]
On the other hand, the transmission signal output from the multilevel circuit 503 and input to the delay circuit 509 is delayed by the time required for generating the control signal and output to the volume circuit 510. In accordance with the control signal, the volume circuit 510 increases / decreases the amplitude according to the compensation amount in the reference timing unit, which is the compensation control of the amplitude limitation, and increases / decreases the amplitude in the spreading code unit, which is the amplitude limitation control. The signals subjected to the amplitude limitation and the amplitude limitation compensation are collected into I and Q systems by the transmission multiplexing circuit 511.
[0043]
Thereafter, the multiplexed signal is converted into an analog signal by the D / A conversion circuit 512, mixed with the carrier signal from the carrier wave generation circuit 514 by the mixer 513, converted into a modulated signal, amplified by the transmission power amplifier 515, and transmitted by the transmission antenna 516. Will be sent.
[0044]
Next, a detailed configuration of the control signal generation circuit 508 will be described. FIG. 6 shows the configuration per channel of the control signal generation circuit according to the second embodiment of the present invention. 601 is a gate circuit that determines whether or not to perform compensation control on the signal of the corresponding channel, 602 is a despreading circuit that despreads the multiplexed signal from the gate circuit 601, and 603 is an amplitude limit value of the despread multiplexed signal. An amplitude limit value excess amount detection circuit for detecting an excess amount of, an integration / average circuit for integrating the excess amount within a reference timing and calculating an average value, 604 for a division circuit for dividing the excess amount by the total number of channels, Reference numeral 607 denotes a delay circuit that delays the output of the divider circuit by a reference time during integration, and reference numeral 606 denotes a superposition circuit that superimposes the delay circuit output and the integrated average output.
[0045]
Next, the detailed operation of the control signal generation circuit will be described. The multiplexed signal output from the control multiplexing circuit 507 is input to the gate circuit 601. In this circuit, the multiplexed signal is blocked or passed by an enable signal from each channel average power control circuit 505, and it is determined whether or not amplitude limiting and compensation control is performed for the own channel. The multiplexed signal that has passed through the gate circuit is despread in the despreading circuit 602 at each reference timing by a spreading code obtained by spreading the data of the own channel at the time of transmission by the spreading modulation circuit 502. By this operation, the multiplexed signal is inverted when the spreading code is “0” and converted into a non-inverted waveform when the spreading code is “1”.
[0046]
The amplitude limit value excess amount detection circuit 603 compares the despread waveform with the amplitude limit value within the reference timing, and detects the excess amount if the despread waveform exceeds the amplitude limit value. Since the excess amount is despread in the despreading circuit 602, it is obtained as a positive or negative value. When the despread signal is less than the amplitude limit value, there is no excess amount and a value of 0 is output. . Therefore, the output waveform of the amplitude limit value excess amount detection circuit is a waveform having an amplitude of “0” or an amplitude exceeding the amplitude limit value in units of spreading codes.
[0047]
The output waveform of the amplitude limit value excess amount detection circuit is branched into a division circuit 604 and an integration / average circuit 605. The integration / average circuit 605 integrates the obtained excess amount within the reference timing, and averages it at the time of the reference timing. By this operation, the average value within the reference timing of the loss or excessive amount of the own channel due to the amplitude limitation is obtained.
[0048]
On the other hand, the division circuit 604 calculates the required amplitude per channel so that the multiplexed signal does not exceed the amplitude limit value at the timing when the multiplexed signal exceeds the amplitude limit value by dividing the excess amount by the total number of transmission channels, and the delay circuit 607 Delay by the time of the reference timing, which is the integration time. The outputs of the integration / average circuit 605 and the delay circuit 607 are superposed on the waveforms in the superposition circuit 606 at a timing synchronized with the reference timing, and output as a control signal to the volume circuit 510 of each channel.
[0049]
The volume circuit performs attenuation control if the control signal is a positive value in units of spreading code, and performs amplification control only for the value specified by the control signal if the control signal is negative. By performing the above control for all transmission channels, it is possible to realize amplitude limitation and compensation control for amplitude limitation.
[0050]
The invention of the second embodiment is configured as described above, and the volume circuit performs “amplitude limit” and “amplitude limit compensation” for each channel in accordance with the power of each signal channel. Therefore, there is an effect that deterioration of the error rate of the low power signal channel can be prevented. Further, there is an effect that the configuration is simplified because the nonlinear amplitude limiting circuit is not required.
[0051]
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows the configuration of the transmission unit of the spread spectrum communication apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, the configuration other than the control signal generation circuit 708 performs the same configuration and operation as in Embodiment 1 described above, and therefore the control signal generation circuit 708 will be described below.
[0052]
FIG. 8 shows a configuration per channel of the control signal generation circuit 708 according to the third embodiment of the present invention. 801 is a gate circuit that determines whether or not compensation control is performed on the signal of the corresponding channel, 802 is a despreading circuit that despreads the multiplexed signal, and 803 is an amplitude limit value that detects an excess amount from the amplitude limit value of the multiplexed signal. An excess amount detection circuit, 804 is an integration / average circuit that integrates the excess amount within the reference timing and obtains an average value, and 805 is the own channel from each channel average power information and total transmission power information sent from the channel average power control circuit 705 807 is a multiplication circuit that multiplies the output of the integration / average circuit 804 by the weighting coefficient.
[0053]
Next, the detailed operation of the control signal generation circuit will be described. The multiplexed signal output from the control multiplexing circuit 707 is input to the gate circuit 801. In this circuit, multiple signals are blocked or passed by an enable signal from each channel average power control circuit 705, and it is determined whether or not to perform compensation control for the own channel. The multiplexed signal that has passed through the gate circuit 801 is subjected to despreading at each reference timing in the despreading circuit 802 by a spread code obtained by spreading the data of the own channel at the time of transmission by the spread modulation circuit 702. By this operation, the multiplexed signal is inverted when the spreading code is “0”, and is converted into a non-inverted waveform when it is “1”.
[0054]
The amplitude limit value excess amount detection circuit 803 compares the despread waveform with the amplitude limit value within the reference timing, and detects the excess amount if the despread waveform exceeds the amplitude limit value. Since the excess amount is despread in the despreading circuit 802, it is obtained as a positive or negative value. When the despread signal falls below the amplitude limit value, there is no excess amount and a value of 0 is output. . The integration / average circuit 804 integrates the obtained excess amount within the reference timing, and averages it at the time of the reference timing.
[0055]
When the number of channels to be transmitted is large, power variation occurs among the low power signal channels subjected to compensation control selected by the gate circuit 801. Therefore, the weighting factor is set according to the relative magnitude of the average power of the channels. By changing it, excellent compensation control can be realized. The weight coefficient calculation circuit 805 outputs a small weight coefficient as a value between 0 and 1 if the average power of the own channel is relatively large among the channels subjected to compensation control, and a large weight coefficient if the average power is relatively small. . The multiplication circuit 806 multiplies the weighting coefficient by the integration / average circuit output and outputs this value to the volume circuit 710 of the own channel as a control signal.
[0056]
The invention of the third embodiment is configured as described above, and weights the “amplitude limit compensation” for each channel according to the power of each signal channel, so that the compensation is performed with high accuracy. There is an effect that the deterioration of the error rate of the low power signal channel can be prevented more efficiently.
[0057]
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 shows the configuration of the transmission unit of the spread spectrum communication apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 9, except for the control signal generation circuit 908 and the reference control timing circuit 904, the control signal generation circuit 908 and the reference control timing circuit 904 will be described below in order to perform the same configuration and operation as in the first embodiment.
[0058]
FIG. 10 shows a configuration per channel of the control signal generation circuit 908 according to the fourth embodiment of the present invention. 1001 is a gate circuit that determines whether or not compensation control is performed on the signal of the channel, 1002 is a despreading circuit that despreads the multiplexed signal, and 1003 is an amplitude limit value that detects an excess amount from the amplitude limit value of the multiplexed signal. An excess amount detection circuit, 1004 is an integration / average circuit that integrates the excess amount within the reference timing and takes an average value, and 1005 is a detection number counter that counts the number of times that the multiplexed signal exceeds the amplitude limit value within the reference timing.
[0059]
Next, the detailed operation of the control signal generation circuit will be described. The multiplexed signal output from the control multiplexing circuit 907 is input to the gate circuit 1001. In this circuit, the multiplex signal is blocked or passed by the enable signal from each channel average power control circuit 905, and it is determined whether or not to perform compensation control for the own channel. The multiplexed signal that has passed through the gate circuit 1001 is subjected to despreading at each reference timing in the despreading circuit 1002 by a spreading code obtained by spreading the data of the own channel at the time of transmission by the spread modulation circuit 902. By this operation, the multiplexed signal is inverted when the spreading code is “0”, and is converted into a non-inverted waveform when it is “1”.
[0060]
The amplitude limit value excess amount detection circuit 1003 compares the despread waveform with the amplitude limit value within the reference timing, and detects the excess amount if the despread waveform exceeds the amplitude limit value. Since the excess amount is despread in the despreading circuit 1002, it is obtained as a positive or negative value. When the despread signal is less than the amplitude limit value, there is no excess amount and a value of 0 is output. . The integration / average circuit 1004 integrates the obtained excess amount within the reference timing and averages it over the time of the reference timing.
[0061]
The detection number counter 1005 counts the number of times the despread signal exceeds the amplitude limit value within the reference timing, and outputs it to the reference control timing circuit 904 as a timing generation control signal.
[0062]
When the number of multiplexing is small at the time of transmission power control and the total transmission power itself is low, the dynamic range of the multiplexed signal becomes relatively lower than the dynamic range of the transmission power amplifier 916, so that the despread signal is the amplitude limit value. The number of times exceeding the amplitude limit value set by the setting circuit 906 decreases within the reference timing. In the reference control timing circuit 904, if the number of times of detection is small depending on the value of the timing generation control signal, the reference timing is expanded in terms of time, or the reference timing is generated so that compensation control is intermittently performed. By performing the above control, the processing amount of the circuit can be reduced and the power consumption can be suppressed while maintaining the accuracy of the amplitude limit compensation control.
[0063]
The invention of the fourth embodiment is configured as described above, and performs “amplitude limit compensation” for each channel according to the power of each signal channel. Therefore, the error rate of the low power signal channel is reduced. There is an effect that deterioration can be prevented. In addition, since “amplitude limit compensation” is controlled temporally, there is an effect that the power consumption of the circuit can be reduced.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a transmission power amplifier with a low dynamic range is used and the amplitude of a multiplexed signal is limited, “amplitude limitation compensation” is performed for each channel according to the power of each channel. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the error rate of the low power channel.
[0065]
Also, instead of limiting the amplitude of multiple signals with a nonlinear amplitude limiting circuit, the volume circuit performs “amplitude limiting” and “amplitude limiting compensation” for each channel according to the power of each channel. In addition, it is possible to prevent the error rate of the low power channel from deteriorating, and to eliminate the need for a non-linear amplitude limiting circuit, thereby simplifying the configuration.
[0066]
In addition, when a relatively large number of low power signal channels are included in the multiplexed signal, the “amplitude limit compensation” is weighted for each channel according to the power of each channel, so that the compensation can be performed with high accuracy. Since this is performed, there is an effect that it is possible to prevent the deterioration of the error rate of the low power channel more efficiently.
[0067]
Further, when the number of multiplexing is small and the frequency of the amplitude limitation is small, the “amplitude limitation compensation” is controlled in terms of time, so that the power consumption of the circuit can be reduced. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a transmission unit of a spread spectrum communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an influence on a small power channel due to amplitude limitation by a conventional apparatus;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of compensating for an influence on a small power channel due to amplitude limitation according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a control signal generation circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a transmission unit of a spread spectrum communication apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a control signal generation circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a transmission unit of a spread spectrum communication apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a control signal generation circuit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a transmission unit of a spread spectrum communication apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a control signal generation circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a transmission unit of a conventional spread spectrum communication apparatus.
[Explanation of symbols]
101, 501, 701, 901 Frame assembly circuit,
102, 502, 702, 902 spread modulation circuit,
103, 503, 703, 903 multi-valued circuit,
104, 504, 704, 904 reference control timing circuit,
105, 505, 705, 905 Each channel average power control circuit,
106, 506, 706, 906 Amplitude limit value setting circuit,
107, 507, 707, 907 Multiplex circuit for control,
108, 508, 708, 908 control signal generation circuit,
109, 509, 709, 909 delay circuit,
110, 510, 710, 910 Volume circuit,
111, 511, 711, 911 transmission multiplexing circuit,
112, 712, 912 nonlinear amplitude limiting circuit,
113, 512, 713, 913 D / A conversion circuit,
114, 514, 714, 914 carrier wave generation circuit,
115, 513, 715, 915 mixer,
116, 515, 716, 916 transmit power amplifier,
117, 516, 717, 917 transmitting antenna,
401, 601, 801, 1001 gate circuit,
402, 602, 802, 1002 despreading circuit,
403, 603, 803, 1003 Amplitude limit value excess amount detection circuit,
404, 605, 804, 1004 integration / average circuit,
604 division circuit, 606 superposition circuit, 607 delay circuit,
805 weight coefficient calculation circuit, 806 multiplication circuit,
1005 Detection counter.
Reference number = 123456-JP-01 (18/1)
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Claims

A spread spectrum communication apparatus that generates a multiplexed signal whose amplitude is limited to a predetermined amplitude limit setting value from transmission signals of a plurality of channels that are spread spectrum with different spreading codes for each channel, and amplifies the power of the multiplexed signal before transmission In
A control signal generation circuit for generating a control signal for controlling the amplitude of the transmission signal of each channel;
A plurality of volume circuits that variably control the amplitude of the transmission signal of each channel based on the control signal;
A transmission multiplexing circuit that multiplexes the transmission signals of the variably controlled channels and generates a multiplexed signal;
The amplitude of the portion exceeding the amplitude limit set value in the multiplexed signal is limited to the set value or less,
The control signal generation circuit generates a control signal that compensates for the power fluctuation amount of the transmission signal of each channel due to the amplitude limitation of the multiplexed signal from the average power information of the transmission signal of each channel and the amplitude limit setting value. The volume circuit variably controls so as to compensate the amplitude of the transmission signal of each channel based on the control signal.

2. The spread spectrum communication apparatus according to claim 1, further comprising a non-linear amplitude limiting circuit that limits the amplitude of a portion of the multiplexed signal that exceeds an amplitude limit set value to be equal to or less than the set value.

The control signal generation circuit compensates the power fluctuation amount of the transmission signal of each channel due to the amplitude limitation of the multiplexed signal from the average power information and the amplitude limit setting value of the transmission signal of each channel, and the multiplexed signal A spread spectrum communication apparatus, comprising: generating a control signal for limiting an amplitude of a transmission signal of each channel so that an amplitude of a portion exceeding an amplitude limit set value in the channel can be limited to an amplitude below the set value.

The spread spectrum communication apparatus according to claim 1, wherein the amplitude compensation of the transmission signal of each channel is weighted according to the average power of the transmission signal of each channel.

The spread spectrum communication apparatus according to claim 1, wherein the amplitude compensation of the transmission signal of each channel is temporally controlled in accordance with the frequency at which the multiplexed signal exceeds the amplitude limit setting value.