JP3898370B2 - 送信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信すべき信号を変調して送信する送信装置に関し、特に、変調に伴い搬送波の電力が漏れる送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、携帯電話システム等の移動体通信システムが広く普及しつつある。移動体通信システムは、主に、複数の移動局と、これらの移動局を制御・監視する基地局とを備える。基地局は、割り当てられたエリア内にいる移動局が、そのエリア内にいる他の移動局や他の基地局のエリア内にいる移動局と通信ができるようにするべく、エリア内の移動局との間で、音声信号、データ信号、制御信号を送受信する。
【０００３】
図１は、従来の基地局の送信装置の構成を示す。図示されるように、基地局は、エリア内にいる各移動局へ音声信号や制御信号を送出するべく、複数の信号処理部１００−１〜１００−ｍ（但し、ｍは２以上の正の整数）、第１の加算部２０１、第２の加算部２０２、変調部３００、局部発振部４００を備える。各信号処理部１００は、音声信号や制御信号を位相変調することにより、同相成分（ｉ相）及び直交成分（ｑ相）を生成したり、拡散符号を用いてそれらの信号成分を拡散したり、拡散された信号成分の電力を、移動局がいる位置に応じて制御したりする。
【０００４】
第１の加算部２０１は、複数の信号処理部１００−１〜１００−ｍから出力される複数の同相成分を互いに加算することにより、加算同相成分を生成する。同様にして、第２の加算部２０２は、複数の信号処理部１００−１〜１００−ｍから出力される複数の直交成分を互いに加算することにより、加算直交成分を生成する。変調部３００は、加算同相成分、加算直交成分、所定の搬送波とにより、変調波を生成する。変調部３００は、こうして生成された変調信号を、後段の濾波部や増幅部（図示せず）へ出力する。濾波回路が、不要な高次成分を除去し、増幅部が、変調信号を増幅した後に、アンテナ（図示せず）が、変調信号をエリア内に渡って放射する。このようにして、音声信号や制御信号は、基地局から移動局へ送信される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の送信装置では、変調部３００は、局部発振部４００から供給される搬送波の電力の一部を、加算信号の大きさに拘わらず、常に漏洩する。この搬送波の漏れ電力が受信装置へ与える影響は、加算信号の電力によって定まる。具体的には、移動局へ送信すべき送信信号の数ｋが大きいときには、図２（Ａ）に示されるように、加算同相成分の波形は、大きな振幅を有する。従って、図２（Ｂ）に示されるように、加算同相成分の電力は大きい。同様に、加算直交成分もまた、大きな振幅を有することから、加算直交成分の電力は大きい。この結果、図２（Ｃ）に示されるように、変調信号の電力もまた大きくなるため、搬送波の漏れ電力は相対的に小さい。すなわち、搬送波の漏れ電力による影響は小さい。よって、移動局内の受信装置は、受信した信号を忠実に再生することができる。
【０００６】
しかし、反対に、移動局へ送信すべき送信信号の数ｋが小さいときには、加算同相信号の波形は、図３（Ａ）に示されるように、小さな振幅を有する。従って、図３（Ｂ）に示されるように、加算同相成分の電力は小さい。同様にして、加算直交成分の電力も小さい。この結果、図３（Ｃ）に示されるように、変調信号の電力は小さくなるために、搬送波の漏れ電力の影響は大きい。すなわち、受信装置では、搬送波の漏れ電力により大きな直流電流が流れるために、受信装置による信号の再生が悪化するという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態における送信装置は、複数の送信対象の一つへそれぞれが送信される複数の送信信号のうち、一つの送信信号の電力をそれぞれが算出する複数の個別電力算出回路と、前記個別電力算出回路によって算出された前記複数の送信信号の電力を加算することにより合計電力を算出する演算回路と、前記複数の信号の一つを伸長することにより一個別伸長信号をそれぞれが生成する複数の個別伸長回路と、前記複数の個別伸長信号を加算することにより一の加算信号を生成する加算回路と、前記加算信号と所定の搬送波とを用いて変調信号を生成する変調回路と、前記合計電力と、前記変調回路によって変調された後の電力が前記搬送波の漏れ電力より大きくなるような伸長信号の電力とに基づき、前記複数の個別伸長回路による前記複数の信号の伸長を制御する制御回路と、前記複数の個別伸長回路による前記複数の送信信号の伸長の大きさに応じて、前記変調信号を圧縮する圧縮回路とを備えることを特徴とする。本発明の第１の形態の送信装置によれば、複数の個別伸長回路が、制御部による制御の下で、複数の送信信号を個別に伸長する。従って、たとえ、個々の送信信号の電力が小さくても、あるいは、送信信号の数が少なくても、変調部に入力される送信信号の全体としての電力を大きくすることができることから、変調部によって生成される変調信号の電力を搬送波の漏れ電力より大きくすることができる。なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
第１の実施形態の送信装置について説明する。
図４は、第１の実施形態の送信装置の構成を示す。この送信装置は、１つの基地局と複数の移動局とを備える移動体通信システムにおいて、基地局に設けられている。複数の移動局との間で通信を行うべく、図示されるように、送信装置は、複数のベースバンド処理部１−１〜１−ｎ（ただし、ｎは２以上の任意の整数）、加算部２、伸長部３、変調部４、搬送波生成部５、圧縮部６、制御部７、記憶部８を備える。さらに、加算部２は、加算回路２Ａ、２Ｂを備え、伸長部３は、伸長回路３Ａ、３Ｂを備える。
【００１１】
各ベースバンド処理部１は、前段の装置または回路から入力される、複数のベースバンドの送信信号のうちの一つの送信信号に、変調、拡散、個別送信電力制御等を行う。このような処理を行うべく、ベースバンド処理部１は、変調回路１０、拡散回路２０、電力制御回路３０を備える。変調回路１０は、例えば、８ＰＳＫや１６ＰＳＫ等の多値位相変調を行うことにより、送信信号から同相成分（ｉ相）及び直交成分（ｑ相）を生成する。拡散回路２０は、符号生成回路（図示せず）が生成する拡散符号、例えば、ＰＮ符号を用いて、同相成分及び直交成分をそれぞれ拡散する。電力制御回路３０は、拡散された同相成分及び直交成分の電力を制御する。より具体的には、基地局と各移動局との間の距離に応じて、それら成分の電力を制御する。これにより、アンテナから放射された送信信号同士の間で干渉が発生することを回避あるいは低減する。電力を調整した後、電力制御回路３０は、同相成分を加算回路２Ａへ出力し、また、直交成分を加算回路２Ｂへ出力する。電力制御回路３０は、また、電力を制御した後の同相成分及び直交成分の電力に関する情報を制御部７へ通知する。制御部７は、各ベースバンド処理部１から受け取る、同相成分及び直交成分の電力に関する情報を元に、複数の同相成分の電力の合計、及び、複数の直交成分の電力の合計を算出する。
【００１２】
各ベースバンド処理部１から同相成分を受け取ると、加算回路２Ａは、それらの同相成分を互いに加算、すなわち、多重する。これにより、１つの加算同相成分を生成する。加算回路２Ａは、この加算同相成分を伸長回路３Ａへ出力する。同様にして、加算回路２Ｂは、各ベースバンド処理部１から直交成分を受け取ると、それらの直交成分を多重化することにより、１つの加算直交成分を生成する。生成した後、加算回路２Ｂは、その加算直交成分を伸長回路３Ｂへ出力する。
【００１３】
伸長回路３Ａは、加算回路２Ａが出力する加算同相成分を伸長する。より具体的には、制御部７による制御の下に、加算同相成分を伸長することにより、伸長同相成分を生成する。制御部７は、後述するように、記憶部８に予め記憶されている所定の値、即ち、搬送波生成部５の変調に関する値に基づいて、伸長部３Ａによる加算同相成分の伸長を制御する。同様にして、制御部７は、伸長回路３Ｂによる加算直交成分の伸長を制御する。伸長回路３Ａ、３Ｂは、こうして生成された伸長同相成分、伸長直交成分を変調部４へ出力する。
【００１４】
変調部４では、搬送波生成部５によって生成される搬送波、伸長同相成分、及び、伸長直交成分を用いて、変調信号を生成する。
【００１５】
変調部４から変調信号を与えられると、圧縮部６は、その変調信号を圧縮する。より具体的には、制御部７の制御の下、制御部７が伸長部３に指示した伸長の度合いに対応して、変調信号を圧縮する。
【００１６】
搬送波生成部５は、上述したように、搬送波を生成する。より具体的には、単一の正弦波を生成する。搬送波生成部５は、このようにして生成した正弦波を変調部４へ供給する。
【００１７】
制御部７は、各ベースバンド処理部１から、電力を調整された各同相成分の電力に関する情報を受け取り、それらの情報を元に、送信信号の電力の合計を算出する。さらに、その合計を、記憶部８に記憶されている所定の値で除算することにより、伸長回路３Ａが加算同相成分を伸長すべき度合い（以下、「伸長度」という。）を算出する。同様にして、制御部７は、伸長回路３Ｂが伸長する加算直交成分についての伸長度を算出する。
【００１８】
記憶部８は、加算同相成分について、搬送波生成部５により生成された正弦波の漏れ電力によって定まる所定の値（以下、「同相入力最小値」という。）、及び、加算直交成分について、余弦波の漏れ電力によって定まる所定の値（以下、「直交入力最小値」）を記憶する。例えば、同相入力最小値は、この値より小さい同相成分が変調部４に入力されると、変調信号の電力が、搬送波の漏れ電力に比して小さくなり、あるいは、極めて小さくなり、その結果として、受信装置による復号の性能が低下することを意味する。直交入力最小値もまた、同様な意味を有する。上述したように、これらの所定の値は、制御部７による伸長回路３Ａ、３Ｂの伸長度の算出に用いられる。また、記憶部８は、変調部４の入出力特性における、歪みを発生させる入力信号の最小値（以下、「同相入力最大値」）を記憶する。この同相入力最大値は、この値より大きな同相成分が変調部４に入力されると、変調部４が生成する変調信号に歪みが生じることを意味する。記憶部８は、同様にして、変調部４の入出力特性における、歪みを発生させる入力信号の最小値（以下、「同相入力最大値」）を記憶する。
【００１９】
図５は、第１の実施形態の送信装置の動作を示す図である。以下、この図を参照しつつ、その動作を説明する。但し、実際に送信されるべき送信信号の数ｋが、ｎに比べて極めて小さいことを想定する。
ステップＳ１０： 送信信号を入力されると、各ベースバンド処理部１では、変調回路１０は、送信信号に多値変調を施す。これにより、同相成分と直交成分を生成する。
ステップＳ１１： 拡散回路２０は、同相成分用の拡散符号を用いて、同相成分を拡散する。同様に、直交成分用の拡散符号を用いて、直交成分を拡散する。複数の同相成分用の複数の拡散符号は、送信信号の秘匿性を確保するべく、互いに直交している。すなわち、相関性が極めて低い。同様に、複数の直交成分用の複数の拡散信号もまた、互いに直交している。
【００２０】
ステップＳ１２： 電力制御回路３０は、拡散された同相成分を、移動局との距離に応じて増幅した後、増幅後の同相成分の電力を制御部７に通知する。電力制御回路３０は、同様にして、直交成分を増幅した後、増幅後の直交成分の電力を制御部７に通知する。一方で、電力制御回路３０は、増幅した同相成分を加算回路２Ａへ出力し、増幅した直交成分を加算回路２Ｂへ出力する。
【００２１】
ステップＳ１３： 制御部７は、各ベースバンド処理部１から、同相成分の電力の大きさ、及び、直交成分の電力の大きさを収集すると、同相成分の電力の合計、及び、直交成分の電力の合計を算出する。
ステップＳ１４： 制御部７は、同相成分の電力の合計を算出すると、その合計の値と、同相成分最小値とを用いて、加算回路２Ａが生成する加算同相成分を伸長回路３Ａによってどれだけ伸長すべきか、すなわち、加算同相成分の伸長度を算出する。より具体的には、制御部７は、同相入力最小値を合計値で除算し、その商を伸長度として伸長回路３Ａに与える。ここで、得られた商をそのまま伸長度として与えずに、所定の係数を用いて除算した後に伸長度として与えてもよい。これにより、変調部４に入力される同相成分がより大きくなる。但し、制御部７は、変調部４が歪を発生することを回避するべく、伸長度に基づいて伸長された後の同相成分の電力が同相入力最大値を超えないように、伸長度を設定する必要がある。直交成分についても同様にして、直交成分の電力の合計の値と、予め記憶されている直交成分最小値とを用いて、加算直交成分の伸長度を算出し、その伸長度を伸長回路３Ｂに与える。
【００２２】
ステップＳ１５： ステップＳ１２で各ベースバンド処理部１から同相成分を入力されると、加算回路２Ａは、それらの同相成分を多重化する。これにより、一の加算同相成分を生成する。同様にして、各ベースバンド処理部１から受け取る直交成分同士を加算することにより、一の加算直交成分を生成する。
ステップＳ１６： 加算回路２Ａから加算同相成分を入力されると、伸長回路３Ａは、その加算同相成分を、制御部７によって与えられる加算同相成分の伸長度に従って伸長することにより、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示されるように、伸長同相成分を生成する。同様にして、加算直交成分を、加算直交成分の伸長度に従って伸長することにより、伸長直交成分を生成する。
【００２３】
ステップＳ１７： 変調部４は、伸長回路３Ａによって生成された伸長同相成分、伸長回路３Ｂによって生成された伸長直交成分、及び、搬送波生成部５によって生成された搬送波を用いて、変調信号を生成する。変調部４は、生成された変調信号を圧縮部６へ出力する。
ステップＳ１８： 圧縮部６は、変調部４から入力される変調信号を、制御部７によって指示される伸長度に応じて圧縮する。圧縮した後の変調信号を後段の濾波回路や増幅回路へ出力する。
【００２４】
上述したように、第１の形態の送信装置によれば、制御部が、送信信号の電力の合計値と、変調部による変調に伴う搬送波の漏れ電力によって定まる、変調部への入力信号の最小値とに基づき、伸長度を算出し、伸長部は、その伸長度に従って、加算部によって多重化された同相成分、直交成分を伸長する。これにより、図６（Ｃ）に示されるように、変調信号の電力を、搬送波の漏れ電力より大きくすることができる。従って、たとえ、基地局との間で通信を行っている移動局の数が少なくても、各移動局内の受信装置は、受信した信号の再生の精度を維持することができる。
【００２５】
また、伸長部は、変調部の変調特性において、過大な入力信号によって出力信号が歪を発生するようなレベルより小さいレベルに送信信号を伸長することから、変調信号が歪を伴うことを回避することができる。
また、圧縮部は、制御部による制御の下で、伸長部による送信信号の伸長度に応じて変調信号を圧縮することから、必要以上に大きい電力の送信信号を移動局へ送信することを回避することができる。
【００２６】
また、記憶部は、変調回路毎に異なる搬送波の漏れ電力に関する値や変調特性に関する値、即ち、同相入力最小値および直交入力最小値、並びに、同相入力最大値及び直交入力最大値を記憶することから、制御部は、伸長度を正確に算出することができる。
【００２７】
また、制御部は、各ベースバンド処理部から送信信号の電力の値を受け取り、これらの電力の値を元に、合計の値を算出することから、伸長度を正確に得ることができる。
【００２８】
上述した第１の実施形態の送信装置とは異なり、単一の送信信号について、その電力に応じて伸長度を算出し、その伸長度に従って送信信号を伸長することにより、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
また、上述した個別に送信信号の電力を算出する方法とは異なり、例えば、加算回路２Ａが、複数の同相成分が多重化された後の加算同相成分の電力を算出し、この値を同相成分の電力の合計値として用いても、第１の実施形態の効果と同様な効果を得ることができる。
【００２９】
図７は、第２の実施形態の送信装置の構成を示す。以下、この図を参照しつつ、その構成を説明する。図示されるように、第２の実施形態の送信装置の構成は、第１の実施形態の送信装置の構成と概ね同一である。両形態の相違点は、第２の実施形態の送信装置が伸長部３を有しないことである。第２の実施形態の送信装置内の各部の動作及び各回路の動作は、第１の実施形態の送信装置の対応する部の動作及び対応する回路の動作と同じである。
【００３０】
図８は、第２の実施形態の送信装置の動作を示す図である。以下、この図を参照しつつ、全体的な動作のみを、第１の実施形態の送信装置と異なる点を中心に説明する。
ステップＳ２０： 上述したステップＳ１２、１３と同様に、各ベースバンド処理部１内の電力制御回路３０は、電力を制御した後の送信信号の電力を制御部７に通知する。制御部７は、各電力制御回路３０から送信信号の電力の値を受け取ると、それらの電力の合計の値を算出する。
ステップＳ２１： 制御部７は、算出された電力の合計の値、並びに、記憶部８に記憶されている同相入力最小値、同相入力最大値、直交入力最小値、及び、直交入力最大値に基づき、各電力制御回路３０が同相成分及び直交成分を伸長すべき度合い（以下、「個別伸長度」という。）を算出する。より具体的には、例えば、同相成分については、同相入力最小値を同相成分の電力の合計値で除算した後に、その商を個別伸長度として、ベースバンド処理部１へ通知する。但し、制御部７は、同相成分及び直交成分の電力を制御部７へ通知したベースバンド処理部１へのみ通知する。同時に、制御部７は、個別伸長度を圧縮部６に通知する。
【００３１】
ステップＳ２２： 個別伸長度を受け取ったベースバンド処理部１では、電力制御回路３０は、個別伸長度に従って、同相成分及び直交成分をさらに伸長する。伸長した後、電力制御回路３０は、それらの成分を加算部２へ出力する。
ステップＳ２３： 複数の同相成分、複数の直交成分は、それぞれ、加算部２で加算され、変調部４で変調される。このようにして得られた変調信号は、圧縮部６へ出力される。
ステップＳ２４： 変調信号を入力されると、圧縮部６は、制御部７によって指示された個別伸長度に基づいて、それらの信号を圧縮する。
【００３２】
上述したように、第２の実施形態の送信装置によれば、第１の実施形態の送信装置と異なり、ベースバンド処理部１内の電力制御回路３０が、複数の同相成分、複数の直交成分の電力の合計に基づき制御部７が算出する個別伸長度に基づき、それぞれの同相成分、直交成分を伸長する。これにより、変調部４によって変調された後の送信信号の電力を、第１の実施形態の送信装置と同様に、搬送波の漏れ電力より大きくすることができる。
【００３３】
また、第２の実施形態の送信装置での電力制御回路３０による送信信号の伸長と、第１の実施形態の送信装置での伸長部３による送信信号の伸長とを組み合わせることにより、第１、第２の実施形態の送信装置の効果と同一な効果を得ることができる。より具体的には、例えば、制御部７によって算出された伸長度の半分の大きさに基づいて、電力制御回路３０が送信信号を伸長する一方で、残りの半分に基づいて伸長部３が送信信号を伸長することにより、変調部４へ入力される送信信号の電力を最終的に所望の大きさにまで伸長することができる。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３５】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明の送信装置によれば、変調後の送信信号の電力が変調部での搬送波の漏れ電力より大きくなるように、伸長部による送信信号の伸長を制御することから、受信装置による再生が劣化することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の送信装置の構成を示す。
【図２】送信信号の数が多いときの従来の送信装置の信号波形を示す。
【図３】送信信号の数が少ないときの従来の送信装置の信号波形を示す。
【図４】第１の実施形態の送信装置の構成を示す。
【図５】第１の実施形態の送信装置の動作を示す。
【図６】第１の実施形態の送信装置の信号波形を示す。
【図７】第２の実施形態の送信装置の構成を示す。
【図８】第２の実施形態の送信装置の動作を示す。
【符号の説明】
１ ベースバンド処理部
２ 加算部
３ 伸長部
４ 変調部
５ 搬送波生成部
６ 圧縮部
７ 制御部
８ 記憶部

Claims (2)

1. 複数の送信対象の一つへそれぞれが送信される複数の送信信号のうち、一つの送信信号の電力をそれぞれが算出する複数の個別電力算出回路と、
   前記個別電力算出回路によって算出された前記複数の送信信号の電力を加算することにより合計電力を算出する演算回路と、
   前記複数の信号の一つを伸長することにより一個別伸長信号をそれぞれが生成する複数の個別伸長回路と、
   前記複数の個別伸長信号を加算することにより一の加算信号を生成する加算回路と、
   前記加算信号と所定の搬送波とを用いて変調信号を生成する変調回路と、
   前記合計電力と、前記変調回路によって変調された後の電力が前記変調回路での前記搬送波の漏れ電力より大きくなる加算信号の電力とに基づき、前記複数の個別伸長回路による前記複数の信号の伸長を制御する制御回路と、
   前記複数の個別伸長回路による前記複数の送信信号の伸長の大きさに応じて、前記変調信号を圧縮する圧縮回路とを備えることを特徴とする送信装置。
2. 請求項１記載の送信装置であって、
   前記加算回路によって生成された前記加算信号を伸長することにより、全体伸長信号を生成する全体伸長回路を更に備え、
   前記変調回路は、前記全体伸長信号と前記搬送波とを用いて前記変調信号を生成し、
   前記制御回路は、前記変調回路によって変調された後の全体伸長信号の電力が前記搬送波の漏れ電力より大きくなるように、前記複数の個別伸長回路による前記複数の送信信号の伸長、及び、前記全体伸長回路による前記加算信号の伸長を制御し、
   前記圧縮回路は、前記個別伸長回路による伸長の大きさ、及び、前記全体伸長回路による伸長の大きさに応じて、前記変調信号を圧縮することを特徴とする送信装置。

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