JP4095462B2

JP4095462B2 - Radio apparatus and radio base station

Info

Publication number: JP4095462B2
Application number: JP2003032997A
Authority: JP
Inventors: 晃難波
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP2004247798A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線装置および無線基地局に関する。特に複数のアンテナから信号を送信する無線装置および無線基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信において、周波数資源の有効利用と通信品質の改善を図るべく、アダプティブアレイ技術が検討されている。アダプティブアレイは、アダプティブビームフォーミングおよびアダプティブヌルステアリングを含み、アダプティブビームフォーミングは、通信対象の無線装置に対して最大の送信電力で送信するための技術であり、アダプティブヌルステアリングは、通信対象でない無線装置に対して干渉を与えないための技術である。アダプティブアレイ技術を有する無線装置は、一般に複数のアンテナで信号を受信し、アダプティブビームフォーミングの実行のために、通信対象の無線装置に対して最大の送信電力になるように送信信号の振幅と位相を制御する。一方、アダプティブヌルステアリングの実行のために、通信対象でない無線装置からの干渉を受けないように信号の振幅と位相を制御する。また、通信を行うのに十分な通信品質が保持できる程度の電力を送出することにより、基地局装置の消費電力を抑え、且つ、他の通信回線への電波妨害を低減させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１９９４３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。基地局装置が複数の端末装置をひとつのキャリアを使用して、かつＴＤＭＡ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：ＴＤＭＡ）によって多重接続している場合、所定の時間あるいは期間において基地局装置と接続している端末装置数はひとつであるが、複数のキャリアを使用した場合、基地局装置は同時に複数の端末装置と接続できる。その結果、基地局装置がひとつの端末装置と通信している場合と、複数の端末装置と通信している場合で、当該基地局装置の送信電力が異なる。
【０００５】
後者を想定して送信回路、特に増幅器を設計すれば、複数の端末装置と通信している場合にエネルギー消費量が大きくなり、さらに高コスト化につながるため現実的でない。一方、後者で想定される最大送信電力より低い送信電力を想定して増幅器を設計すれば、送信電力が高くなった場合に、いずれかの増幅器が最大送信可能電力に達する可能性が大きい。この場合、基地局装置がアダプティブアレイ技術を備えていれば、それぞれのアンテナについて制御された信号の振幅を満たさなくなり、アダプティブアレイの特性が劣化する。
【０００６】
本発明者はこうした状況を認識して、本発明をなしたものであり、その目的は複数のアンテナから送信される信号の電力を制御する無線装置および無線基地局を提供することにある。また、増幅器の非線形領域を考慮した無線装置および無線基地局を提供することにある。また、アダプティブアレイを使用した無線装置および無線基地局を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のある態様は、無線装置である。この装置は、送信すべき信号にそれぞれ独立に設定可能な複数の重み係数をそれぞれ乗算して、複数の第１の中間信号を生成する信号処理部と、生成した複数の第１の中間信号の周波数を送信する際の無線周波数にそれぞれ変換し、当該複数の第１の中間信号の電力を予め設定した増幅率によってそれぞれ増幅して複数の第２の中間信号を生成する送信調整部と、生成した複数の第２の中間信号を無線周波数領域でそれぞれ増幅して、複数の最終信号を出力する増幅部と、出力した複数の最終信号をそれぞれ検波する検波部と、検波した複数の最終信号を予め設定したしきい値とそれぞれ比較し、比較の結果、出力した複数の最終信号の電力のうちのひとつが、予め設定したしきい値を超えた場合には、送信調整部において設定された増幅率をそれぞれ小さくするように制御する電力制御部とを含む。
【０００８】
「増幅率」は、出力する信号と入力した信号の電力の比率を意味するが、入力した信号と出力する信号は、所定のものでよいものとする。すなわち、増幅器を複数備える場合、それらを合成して増幅率を定義してもよく、またそれぞれに対応して増幅率を定義してもよい。
【０００９】
電力制御部は、増幅の比をそれぞれ保ったまま線形に小さくするように制御してもよい。また、電力制御部は、増幅率をそれぞれ小さくした後、増幅部から出力する複数の最終信号のそれぞれの電力がしきい値を超えていなければ、増幅率をより大きな値に戻すように制御してもよい。
【００１０】
「しきい値」は、処理中固定である必要はなく、必要に応じて変化してもよいものとする。
以上の装置により、複数の信号の電力のいずれかがしきい値より大きくなれば、すべての信号の増幅率を低下させるため、複数の信号間の電力の相対的関係を維持し、かつ増幅器によるひずみを低減できる。
【００１１】
本発明の別の態様は、無線基地局である。この無線基地局は、送信すべき信号にそれぞれ独立に設定可能な複数の重み係数をそれぞれ乗算して、複数の第１の中間信号を生成する信号処理部と、生成した複数の第１の中間信号の周波数を送信する際の無線周波数にそれぞれ変換し、当該複数の第１の中間信号の電力を予め設定した増幅率によってそれぞれ増幅して複数の第２の中間信号を生成する送信調整部と、生成した複数の第２の中間信号を無線周波数領域でそれぞれ増幅して、複数の最終信号を出力する増幅部と、出力した複数の最終信号をそれぞれ検波する検波部と、検波した複数の最終信号を予め設定したしきい値とそれぞれ比較し、比較の結果、出力した複数の最終信号の電力のうちのひとつが、予め設定したしきい値を超えた場合には、送信調整部において設定された増幅率をそれぞれ小さくするように制御する電力制御部とを含む。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施の形態は、アダプティブアレイに関する信号処理を実行するベースバンド処理部、複数のアンテナに対応して設けられた増幅器、複数のアンテナを含んだ基地局装置に関する。当該基地局装置は、複数のキャリアを使用して同時に複数の端末装置を多重接続する。また、複数の増幅器の増幅率の線形領域は、入力される信号が有する可能性のある最高電力ではなく、当該最高電力よりも低い電力に設けられている。本実施の形態の基地局装置は、アダプティブアレイ処理による送信信号の振幅が制御された後に、複数の増幅器で増幅した無線周波数（ＲＦ）の送信信号に変換する。さらにＲＦの送信信号は、検波によってベースバンド信号にそれぞれ変換された後、予め定めたしきい値とそれぞれ比較される。
【００１５】
複数のベースバンド信号のうちのひとつの電力がしきい値より大きい場合、基地局装置は、最終的に複数のアンテナから出力される複数の送信信号間の電力の相対的関係が、アダプティブアレイ処理で得られた複数の送信信号間の電力の相対的関係を保持するように、すべての増幅器の増幅率を線形に低下させる。その結果、アダプティブアレイによる効果を維持しつつ、増幅器による送信信号のひずみを低減できる。その後、複数の増幅器に入力される新たなＲＦの送信信号は、低下した増幅率で増加される。以下、上記の処理が繰り返し実行されるが、複数の検波されたベースバンド信号のすべての電圧が、しきい値より小さい場合には、基地局装置によるカバーエリアの増加を目的として、すべての増幅器の増幅率を線形に増加させる。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係る基地局装置１００の構成を示す。基地局装置１００は、アンテナ１０と総称する第１アンテナ１０ａ、第２アンテナ１０ｂ、第Ｎアンテナ１０ｎ、ＲＦ部１２と総称する第１ＲＦ部１２ａ、第２ＲＦ部１２ｂ、第ＮＲＦ部１２ｎ、ベースバンド処理部１４、ネットワーク処理部１６、制御部３２を含み、第１ＲＦ部１２ａは、共用器２０、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｉｏｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）２２、ＰＡ（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）２４、受信用周波数変換部２６、送信ゲイン調整部２８、送信用周波数変換部６０、検波部３０を含む。また、信号として、ベースバンド受信信号２００と総称する第１ベースバンド受信信号２００ａ、第２ベースバンド受信信号２００ｂ、第Ｎベースバンド受信信号２００ｎ、ベースバンド送信信号２０２と総称する第１ベースバンド送信信号２０２ａ、第２ベースバンド送信信号２０２ｂ、第Ｎベースバンド送信信号２０２ｎ、ゲイン制御信号２０４と総称する第１ゲイン制御信号２０４ａ、第２ゲイン制御信号２０４ｂ、第Ｎゲイン制御信号２０４ｎ、検波信号２０６と総称する第１検波信号２０６ａ、第２検波信号２０６ｂ、第Ｎ検波信号２０６ｎ、最終出力信号２０８を含む。
【００１７】
アンテナ１０は、所定のＲＦによって、図示しない複数の端末装置を接続する。ここでは、アンテナ１０の本数をＮとし、無指向性アンテナや指向性アンテナのいずれかに限定しないものとする。
【００１８】
共用器２０は、アンテナ１０に入出力される信号を送信時と受信時で切り替える。すなわち、送信処理の場合は、後述するＰＡ２４から出力された最終出力信号２０８をアンテナ１０に出力し、受信処理の場合は、アンテナ１０からの受信したＲＦの信号を後述するＬＮＡ２２に出力する。
ＰＡ２４は、送信すべきＲＦの信号を増幅して、最終出力信号２０８を出力する。ＬＮＡ２２は、受信したＲＦの信号を増幅する。
【００１９】
受信用周波数変換部２６は、受信したＲＦの信号をベースバンドの信号に変換する。さらに、アナログ信号をデジタル信号に変換し、ベースバンド受信信号２００を出力する。
【００２０】
ベースバンド処理部１４は、変復調処理やアダプティブアレイ処理を実行する。なお、基地局装置１００が同時にＭ個の端末装置と接続する場合、上記の変復調処理やアダプティブアレイ処理はＭ個の端末装置に対応するものとする。
【００２１】
ネットワーク処理部１６は、ベースバンド処理部１４で復調した信号やベースバンド処理部１４で変調すべき信号と、ネットワーク１８とのインターフェースの役割を担う。
送信用周波数変換部６０は、ベースバンド送信信号２０２をデジタル−アナログ変換した後に、送信すべきＲＦの信号に周波数変換する。なお、中間周波数に変換し、後述する送信ゲイン調整部２８における電力制御後に、送信すべきＲＦの信号への周波数変換を行ってもよい。
【００２２】
送信ゲイン調整部２８は、ゲイン制御信号２０４をもとに、送信すべきＲＦの信号の電力を制御し、ＰＡ２４に入力する。
検波部３０は、最終出力信号２０８を入力し、検波して検波信号２０６を出力する。
制御部３２は、基地局装置１００における各部のタイミングを制御する。
【００２３】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００２４】
図２は、通信フレームの構成を示す。ここで基地局装置１００は、Ｍ×Ｌの端末装置と多重接続しているものとし、周波数軸についてはＭ個のキャリアを使用してＦＤＭＡ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｓｅｓｓ）を行い、さらに時間軸についてはひとつのキャリアをＬ個のスロットに分割してＴＤＭＡを行う。さらに、ここでは端末装置から基地局装置１００への上り回線と、基地局装置１００から端末装置への下り回線をＴＤＤ（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＤｕｐｌｅｘ）によって、多重化しているため、図２では下り回線のみを記載している。
【００２５】
図３は、ベースバンド処理部１４の構成を示す。ベースバンド処理部１４は、変復調部４０と総称する第１変復調部４０ａ、第２変復調部４０ｂ、第Ｍ変復調部４０ｍ、電力制御部４２を含み、変復調部４０は、受信側乗算部５０と総称する第１受信側乗算部５０ａ、第２受信側乗算部５０ｂ、第Ｎ受信側乗算部５０ｎ、合成部５２、ウエイト計算部５４、信号処理部５６、送信側乗算部５８と総称する第１送信側乗算部５８ａ、第２送信側乗算部５８ｂ、第Ｎ送信側乗算部５８ｎを含み、電力制御部４２は、電力比較部４４、電力設定部４６を含む。
【００２６】
ウエイト計算部５４は、ベースバンド受信信号２００から、ベースバンド受信信号２００をそれぞれ重み付けするための係数を計算する。また、計算された重み付けの係数は、そのままあるいは所定の変換を施した後に、ベースバンド送信信号２０２を重み付けする係数として使用される。係数の計算には、ＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳアルゴリズムなどの適応アルゴリズムや、到来方向推定などが用いられ、そのために、図示しない他の信号が入力されてもよい。
【００２７】
受信側乗算部５０は、ウエイト計算部５４で計算した重み付け係数とベースバンド受信信号２００をそれぞれ乗算する。乗算結果は、合成部５２で合成される。
信号処理部５６は、合成部５２で合成された信号を復調処理し、さらに送信すべき信号を変調処理する。
【００２８】
送信側乗算部５８は、ウエイト計算部５４で計算した重み付け係数と信号処理部５６で変調された送信すべき信号をそれぞれ乗算して、ベースバンド送信信号２０２を出力する。
電力比較部４４は、検波信号２０６を入力し、その電力を予め定めてある所定のしきい値とそれぞれ比較し、その結果を出力する。
【００２９】
電力設定部４６は、電力比較部４４の比較結果によって、検波信号２０６の電力のうちのひとつがしきい値より大きい場合に、送信ゲイン調整部２８から出力する送信すべきＲＦの信号の電力を小さくして、ＰＡ２４の実質的な増幅率を小さくする。一方、検波信号２０６の電力のすべてがしきい値より小さい場合に、送信ゲイン調整部２８から出力する送信すべきＲＦの信号の電力を大きくして、ＰＡ２４の実質的な増幅率を大きくする。ここで実質的な増幅率とは、ＰＡ２４から出力された最終出力信号２０８の電力と、送信ゲイン調整部２８に入力された信号の電力の比率を指す。また、増幅率を変化させるためにゲイン制御信号２０４を出力するが、ここではゲイン制御信号２０４の値は同一であるとする。
【００３０】
図４は、送信電力制御処理のフローチャートを示す。送信ゲイン調整部２８は、ＰＡ２４の実質的な増幅率をＡにするように信号の増幅率を設定する（Ｓ１０）。ベースバンド送信信号２０２が存在しなければ（Ｓ１２のＮ）、処理を終了するが、存在する場合（Ｓ１２のＹ）、電力比較部４４は、検波部３０からの最終出力信号２０８を検波した信号の電力をそれぞれしきい値Ｂと比較する（Ｓ１４）。検波信号２０６の電力のうちひとつがしきい値Ｂより大きい場合（Ｓ１６のＹ）、送信用周波数変換部６０はＰＡ２４の実質的な増幅率がｘ下がるように信号の増幅率を低下させる（Ｓ１８）。一方、検波信号２０６の電力のすべてがしきい値Ｂより小さい場合（Ｓ１６のＮ）、かつ現在のＰＡ２４の実質的な増幅率がＡより小さい場合（Ｓ２０のＹ）、送信用周波数変換部６０はＰＡ２４の実質的な増幅率がｙ上がるように信号の増幅率を増加させる（Ｓ２２）。なお、現在のＰＡ２４の実質的な増幅率がＡより小さくない場合（Ｓ２０のＮ）、設定を変化させない。
【００３１】
図５は、ＰＡ２４の実質的な増幅率の変動を示す。Ｐ１では、増幅率Ａに設定されている。Ｐ２では、検波信号２０６のいずれかの電力がしきい値Ｂより大きくなったため、増幅率はｘ低下している。Ｐ３でも、検波信号２０６のいずれかの電力がしきい値Ｂより大きくなったため、増幅率はさらにｘ低下している。Ｐ４では、検波信号２０６のすべての電力がしきい値Ｂより小さくなったため、増幅率はｙ増加している。Ｐ５とＰ６でも、検波信号２０６のすべての電力がしきい値Ｂより小さくなったため、増幅率は連続的にｙ増加している。Ｐ７では、検波信号２０６のすべての電力がしきい値Ｂより小さくなったため、増幅率は当初のＡに復帰している。
【００３２】
以上の構成による基地局装置１００の動作は、以下の通りである。アンテナ１０によって受信された信号は、受信用周波数変換部２６によってベースバンド受信信号２００に変換される。ウエイト計算部５４はベースバンド受信信号２００をもとに重み付けの係数を計算し、受信側乗算部５０が重み付けの係数とベースバンド受信信号２００を乗算した後、合成部５２が合成する。信号処理部５６は合成した信号を復調処理する。一方、信号処理部５６は送信すべき信号を変調処理した後、送信側乗算部５８で重み付けの係数と乗算し、ベースバンド送信信号２０２として出力する。送信用周波数変換部６０は、ベースバンド送信信号２０２をＲＦ周波数に変換した後、送信ゲイン調整部２８が増幅する。さらに、ＰＡ２４によって最終的に増幅された最終出力信号２０８がアンテナ１０から出力される。
【００３３】
検波部３０は、最終出力信号２０８を検波して検波信号２０６を生成し、電力比較部４４は、検波信号２０６のそれぞれの電力をしきい値と比較する。その結果、検波信号２０６のいずれかの電力がしきい値より大きい場合、電力設定部４６は、増幅率を低下させる旨をゲイン制御信号２０４によって送信ゲイン調整部２８に指示する。送信ゲイン調整部２８は、ゲイン制御信号２０４をもとに増幅率を低下させる。
【００３４】
本実施の形態によれば、複数のアンテナから出力される信号の電力のいずれかが、予め定めたしきい値より大きい場合に、すべてのアンテナに対応した信号の増幅率を下げるため、増幅器の送信電力のひずみを小さくできる。また、アンテナ間の信号の電力の相対的関係を維持するため、アダプティブアレイの特性を得られる。また、送信電力の測定を最終的に出力される信号に対して実行するため、処理精度が高くなる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３６】
本実施の形態において、送信ゲイン調整部２８はＲＦの信号に対して増幅率を制御しているが、これに限られず、所定の中間周波数の信号に対して増幅率を制御し、その後ＲＦに周波数変換してもよい。本変形例によれば、より低い周波数の信号について電力制御が可能になる。つまり、最終的な送信信号の電力が制御されればよい。
【００３７】
本実施の形態において、電力設定部４６は、ゲイン制御信号２０４によって送信ゲイン調整部２８の増幅率を制御したが、これに限らず、ＰＡ２４の増幅率を直接制御してもよい。本変形例によれば、送信ゲイン調整部２８を不要にできる。つまり、最終的な送信信号の電力が制御されればよい。
【００３８】
本実施の形態において、電力設定部４６は、ゲイン制御信号２０４を同一の値としているが、これに限らず、ゲイン制御信号２０４を異なる値としてもよい。例えば、電力設定部４６は予め定めた値をそれぞれ加減して、ゲイン制御信号２０４を決定する。本変形例によれば、ＰＡ２４の増幅率の誤差を考慮して、ＰＡ２４の増幅率を設定でき、最終的にＰＡ２４から出力される信号間の電力の相対的関係をアダプティブアレイ処理によって決定された関係とほぼ同一にできる
【００３９】
本実施の形態において、電力設定部４６は、検波信号２０６の値に応じて、ゲイン制御信号２０４の値を次々に更新しているが、これに限らず、所定の期間検波信号２０６を平均した値をもとに検波信号２０６を制御してもよい。本変形例によれば、検波信号２０６の雑音の影響等を考慮でき、ゲイン制御信号２０４の安定した制御が可能となる。また、ゲイン制御信号２０４の値の増減に所定のヒステリシスを設定してもよい。
【００４０】
本実施の形態において、基地局装置１００を想定したが、これに限られず、例えば無線端末装置でもよい。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のアンテナから送信される信号の電力を制御する送信方法ならびにそれを利用した無線装置および無線基地局を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る基地局装置の構成を示す図である。
【図２】図１の通信フレームの構成を示す図である。
【図３】図１のベースバンド処理部の構成を示す図である。
【図４】図１の送信電力制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の増幅率の変動を示す図である。
【符号の説明】
１０アンテナ、１２ＲＦ部、１４ベースバンド処理部、１６ネットワーク処理部、１８ネットワーク、２０共用器、２２ＬＮＡ、２４ＰＡ、２６受信用周波数変換部、２８送信ゲイン調整部、３０検波部、３２制御部、４０変復調部、４２電力制御部、４４電力比較部、４６電力設定部、５０受信側乗算部、５２合成部、５４ウエイト計算部、５６信号処理部、５８送信側乗算部、６０送信用周波数変換部、１００基地局装置、２００ベースバンド受信信号、２０２ベースバンド送信信号、２０４ゲイン制御信号、２０６検波信号、２０８最終出力信号。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio apparatus and a radio base station. In particular, the present invention relates to a radio apparatus and a radio base station that transmit signals from a plurality of antennas.
[0002]
[Prior art]
In wireless communication, adaptive array technology has been studied in order to effectively use frequency resources and improve communication quality. The adaptive array includes adaptive beamforming and adaptive null steering, and adaptive beamforming is a technique for transmitting to a wireless device to be communicated with the maximum transmission power, and adaptive null steering is a wireless device that is not a communication target. This is a technique for preventing interference with the above. A radio apparatus having adaptive array technology generally receives signals with a plurality of antennas, and in order to perform adaptive beamforming, the amplitude and phase of a transmission signal so as to obtain the maximum transmission power for the radio apparatus to be communicated with. To control. On the other hand, in order to perform adaptive null steering, the amplitude and phase of a signal are controlled so as not to receive interference from a wireless device that is not a communication target. In addition, there is one that suppresses the power consumption of the base station apparatus and reduces the radio wave interference to other communication lines by transmitting power that can maintain sufficient communication quality for communication (for example, , See Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-199437
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present inventor has come to recognize the following problems. When a base station apparatus uses a single carrier to multiplexly connect a plurality of terminal apparatuses and uses TDMA (Time Division Multiple Access: TDMA), a terminal that is connected to the base station apparatus for a predetermined time or period Although the number of devices is one, when a plurality of carriers are used, the base station device can be simultaneously connected to a plurality of terminal devices. As a result, the transmission power of the base station apparatus differs between when the base station apparatus is communicating with one terminal apparatus and when communicating with a plurality of terminal apparatuses.
[0005]
If the transmission circuit, especially the amplifier, is designed assuming the latter, the energy consumption increases when communicating with a plurality of terminal devices, which leads to higher costs, which is not practical. On the other hand, if the amplifier is designed assuming transmission power lower than the maximum transmission power assumed in the latter, when the transmission power becomes high, there is a high possibility that any amplifier will reach the maximum transmittable power. In this case, if the base station apparatus has an adaptive array technology, the amplitude of the signal controlled for each antenna is not satisfied, and the characteristics of the adaptive array deteriorate.
[0006]
The present inventor has recognized this situation and made the present invention, and an object of the present invention is to provide a radio apparatus and a radio base station that control the power of signals transmitted from a plurality of antennas. Another object of the present invention is to provide a radio apparatus and a radio base station in consideration of the nonlinear region of the amplifier. Another object of the present invention is to provide a radio apparatus and a radio base station using an adaptive array .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of the present invention is a wireless device. The apparatus multiplies a signal to be transmitted by a plurality of independently settable weighting factors to generate a plurality of first intermediate signals, and a plurality of generated first intermediate signals. A transmission adjusting unit that converts each frequency to a radio frequency when transmitting and amplifies the power of the plurality of first intermediate signals by a preset amplification factor to generate a plurality of second intermediate signals; Amplifying the plurality of second intermediate signals in the radio frequency domain and outputting a plurality of final signals; a detector for detecting the plurality of output final signals; and a plurality of detected final signals. Each of the values is compared with a preset threshold value, and if one of the output final signal powers exceeds the preset threshold value as a result of the comparison, the amplification set in the transmission adjustment unit rate Controlled so that each smaller and a power control unit.
[0008]
“Amplification factor” means the ratio of the power of the output signal and the input signal, but the input signal and the output signal may be predetermined. That is, when a plurality of amplifiers are provided, the amplification factors may be defined by combining them, and the amplification factors may be defined corresponding to each.
[0009]
The power control unit may perform control so as to decrease linearly while maintaining the amplification ratio. In addition, the power control unit controls the amplification factor to return to a larger value if the power of each of the plurality of final signals output from the amplification unit does not exceed the threshold value after the amplification factor is reduced. May be .
[0010]
The “threshold value” does not need to be fixed during processing, and may change as necessary.
With the above device, if any of the powers of the plurality of signals becomes larger than the threshold value, the amplification factor of all the signals is decreased. Strain can be reduced.
[0011]
Another aspect of the present invention is a radio base station. The radio base station includes a signal processing unit that generates a plurality of first intermediate signals by multiplying a signal to be transmitted by a plurality of independently settable weighting factors, and a plurality of generated first intermediate signals A transmission adjusting unit that converts the frequency of the signal to a radio frequency at the time of transmission, and amplifies the power of the plurality of first intermediate signals by a preset amplification factor to generate a plurality of second intermediate signals; Amplifying a plurality of generated second intermediate signals in the radio frequency domain and outputting a plurality of final signals; a detector for detecting each of the output plurality of final signals; and a plurality of final detected signals Each signal is compared with a preset threshold value, and if one of the output powers of the final signals exceeds the preset threshold value as a result of the comparison, it is set in the transmission adjustment unit. The And a power control unit for controlling so as to reduce the width ratio, respectively.
[0013]
It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present embodiment relates to a baseband processing unit that performs signal processing related to an adaptive array, an amplifier provided corresponding to a plurality of antennas, and a base station apparatus including a plurality of antennas. The base station apparatus multiplex-connects a plurality of terminal apparatuses simultaneously using a plurality of carriers. Further, the linear region of the amplification factor of the plurality of amplifiers is provided not at the maximum power that the input signal may have but at a power lower than the maximum power. The base station apparatus according to the present embodiment converts the amplitude of the transmission signal by adaptive array processing, and then converts it to a radio frequency (RF) transmission signal amplified by a plurality of amplifiers. Further, the RF transmission signal is converted into a baseband signal by detection, and then compared with a predetermined threshold value.
[0015]
When the power of one of the plurality of baseband signals is larger than the threshold, the base station apparatus determines that the relative relationship of the power between the plurality of transmission signals finally output from the plurality of antennas is adaptive array processing. The amplification factors of all the amplifiers are linearly lowered so as to maintain the relative relationship of power among the plurality of transmission signals obtained in step (1). As a result, the distortion of the transmission signal by the amplifier can be reduced while maintaining the effect of the adaptive array. Thereafter, a new RF transmission signal input to the plurality of amplifiers is increased at a reduced amplification factor. Hereinafter, the above processing is repeatedly performed. However, when all the voltages of the detected baseband signals are smaller than the threshold value, all amplifiers are used for the purpose of increasing the coverage area by the base station apparatus. Linearly increases the amplification factor.
[0016]
FIG. 1 shows the configuration of base station apparatus 100 according to the present embodiment. The base station apparatus 100 includes a first antenna 10a, a second antenna 10b, an Nth antenna 10n, collectively referred to as an antenna 10, a first RF unit 12a, a second RF unit 12b, an NRF unit 12n, and a baseband process. Unit 14, network processing unit 16, and control unit 32. The first RF unit 12 a includes a duplexer 20, an LNA (Low Noise Amplifier) 22, a PA (Power Amplifier) 24, a reception frequency conversion unit 26, and a transmission gain adjustment unit. 28, a transmission frequency converter 60 and a detector 30 are included. Further, the first baseband transmission signal 200a, the second baseband reception signal 200b, the Nth baseband reception signal 200n, and the baseband transmission signal 202, which are collectively referred to as the baseband reception signal 200, are used as signals. Signal 202a, second baseband transmission signal 202b, Nth baseband transmission signal 202n, first gain control signal 204a, second gain control signal 204b, Nth gain control signal 204n, and detection signal 206, collectively referred to as gain control signal 204. Includes a first detection signal 206a, a second detection signal 206b, an Nth detection signal 206n, and a final output signal 208.
[0017]
The antenna 10 connects a plurality of terminal devices not shown by a predetermined RF. Here, the number of antennas 10 is N, and is not limited to either an omnidirectional antenna or a directional antenna.
[0018]
The duplexer 20 switches the signal input / output to / from the antenna 10 between transmission and reception. That is, in the case of transmission processing, a final output signal 208 output from the PA 24 described later is output to the antenna 10, and in the case of reception processing, the RF signal received from the antenna 10 is output to the LNA 22 described later.
The PA 24 amplifies the RF signal to be transmitted and outputs a final output signal 208. The LNA 22 amplifies the received RF signal.
[0019]
The reception frequency converter 26 converts the received RF signal into a baseband signal. Further, the analog signal is converted into a digital signal, and a baseband reception signal 200 is output.
[0020]
The baseband processing unit 14 performs modulation / demodulation processing and adaptive array processing. When base station apparatus 100 is connected to M terminal apparatuses at the same time, the above modulation / demodulation processing and adaptive array processing correspond to M terminal apparatuses.
[0021]
The network processing unit 16 serves as an interface between the signal demodulated by the baseband processing unit 14 and the signal to be modulated by the baseband processing unit 14 and the network 18.
The transmission frequency converter 60 performs digital-analog conversion on the baseband transmission signal 202 and then frequency-converts the signal to an RF signal to be transmitted. Note that the frequency may be converted into an RF signal to be transmitted after conversion to an intermediate frequency and power control in a transmission gain adjustment unit 28 described later.
[0022]
The transmission gain adjustment unit 28 controls the power of the RF signal to be transmitted based on the gain control signal 204 and inputs it to the PA 24.
The detector 30 receives the final output signal 208, detects it, and outputs a detection signal 206.
The control unit 32 controls the timing of each unit in the base station device 100.
[0023]
This configuration can be realized in terms of hardware by a CPU, memory, or other LSI of an arbitrary computer, and in terms of software, it is realized by a program having a reservation management function loaded in memory. The functional block realized by those cooperation is drawn. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.
[0024]
FIG. 2 shows the structure of a communication frame. Here, the base station apparatus 100 is assumed to be multiple-connected to the M × L terminal apparatus, and performs frequency division multiple access (FDMA) using M carriers on the frequency axis, and further on the time axis. One carrier is divided into L slots and TDMA is performed. Furthermore, since the uplink from the terminal device to the base station device 100 and the downlink from the base station device 100 to the terminal device are multiplexed by TDD (Time Division Duplex) here, only the downlink is shown in FIG. It is described.
[0025]
FIG. 3 shows the configuration of the baseband processing unit 14. The baseband processing unit 14 includes a first modulation / demodulation unit 40a, a second modulation / demodulation unit 40b, an M-th modulation / demodulation unit 40m, and a power control unit 42. The modulation / demodulation unit 40 is collectively referred to as a reception-side multiplication unit 50. First transmission unit 50a, second reception unit multiplication unit 50b, Nth reception unit multiplication unit 50n, synthesis unit 52, weight calculation unit 54, signal processing unit 56, and transmission side multiplication unit 58. The power control unit 42 includes a power comparison unit 44 and a power setting unit 46, including a side multiplication unit 58 a, a second transmission side multiplication unit 58 b, and an Nth transmission side multiplication unit 58 n.
[0026]
The weight calculation unit 54 calculates coefficients for weighting the baseband received signal 200 from the baseband received signal 200, respectively. Further, the calculated weighting coefficient is used as a weighting coefficient for the baseband transmission signal 202 as it is or after a predetermined conversion. For the calculation of the coefficient, an adaptive algorithm such as an LMS algorithm or RLS algorithm, direction of arrival estimation, or the like is used. For this purpose, another signal (not shown) may be input.
[0027]
The reception side multiplication unit 50 multiplies the weighting coefficient calculated by the weight calculation unit 54 and the baseband reception signal 200, respectively. The multiplication results are synthesized by the synthesis unit 52.
The signal processing unit 56 demodulates the signal synthesized by the synthesis unit 52 and further modulates the signal to be transmitted.
[0028]
The transmission side multiplication unit 58 multiplies the weighting coefficient calculated by the weight calculation unit 54 and the signal to be transmitted modulated by the signal processing unit 56, and outputs a baseband transmission signal 202.
The power comparison unit 44 receives the detection signal 206, compares the power with a predetermined threshold value, and outputs the result.
[0029]
The power setting unit 46 sets the power of the RF signal to be transmitted that is output from the transmission gain adjustment unit 28 when one of the powers of the detection signal 206 is larger than the threshold value based on the comparison result of the power comparison unit 44. By reducing the size, the substantial amplification factor of the PA 24 is reduced. On the other hand, when all of the power of the detection signal 206 is smaller than the threshold value, the power of the RF signal to be transmitted output from the transmission gain adjustment unit 28 is increased to increase the substantial amplification factor of the PA 24. Here, the substantial amplification factor refers to the ratio of the power of the final output signal 208 output from the PA 24 and the power of the signal input to the transmission gain adjustment unit 28. In addition, the gain control signal 204 is output to change the amplification factor, but it is assumed here that the value of the gain control signal 204 is the same.
[0030]
FIG. 4 shows a flowchart of the transmission power control process. The transmission gain adjustment unit 28 sets the signal amplification factor so that the substantial amplification factor of the PA 24 is A (S10). If the baseband transmission signal 202 does not exist (N in S12), the process is terminated, but if it exists (Y in S12), the power comparison unit 44 detects the final output signal 208 from the detection unit 30. Are compared with the threshold value B (S14). When one of the powers of the detection signal 206 is larger than the threshold value B (Y in S16), the transmission frequency converter 60 reduces the signal amplification factor so that the substantial amplification factor of the PA 24 is reduced by x (S18). ). On the other hand, when all of the power of the detection signal 206 is smaller than the threshold value B (N in S16) and the substantial amplification factor of the current PA 24 is smaller than A (Y in S20), the transmission frequency converter 60 Increases the amplification factor of the signal so that the substantial amplification factor of PA24 increases by y (S22). If the actual amplification factor of the current PA 24 is not smaller than A (N in S20), the setting is not changed.
[0031]
FIG. 5 shows the substantial gain variation of PA24. In P1, the amplification factor A is set. In P2, since any power of the detection signal 206 becomes larger than the threshold value B, the amplification factor is reduced by x. Even at P3, since any power of the detection signal 206 is larger than the threshold value B, the amplification factor is further lowered by x. In P4, since all the electric power of the detection signal 206 becomes smaller than the threshold value B, the amplification factor increases by y. Also in P5 and P6, since all the electric power of the detection signal 206 becomes smaller than the threshold value B, the amplification factor continuously increases by y. At P7, since all the power of the detection signal 206 has become smaller than the threshold value B, the amplification factor has returned to the original A.
[0032]
The operation of base station apparatus 100 configured as described above is as follows. A signal received by the antenna 10 is converted into a baseband received signal 200 by the reception frequency converter 26. The weight calculation unit 54 calculates a weighting coefficient based on the baseband reception signal 200, and the reception side multiplication unit 50 multiplies the weighting coefficient and the baseband reception signal 200, and then the combination unit 52 combines them. The signal processing unit 56 demodulates the synthesized signal. On the other hand, the signal processing unit 56 modulates the signal to be transmitted, then multiplies the weighting coefficient by the transmission side multiplication unit 58 and outputs the result as the baseband transmission signal 202. The transmission frequency conversion unit 60 converts the baseband transmission signal 202 into an RF frequency, and then the transmission gain adjustment unit 28 amplifies. Further, the final output signal 208 finally amplified by the PA 24 is output from the antenna 10.
[0033]
The detection unit 30 detects the final output signal 208 to generate a detection signal 206, and the power comparison unit 44 compares each power of the detection signal 206 with a threshold value. As a result, when any power of the detection signal 206 is larger than the threshold value, the power setting unit 46 instructs the transmission gain adjustment unit 28 by the gain control signal 204 to reduce the amplification factor. The transmission gain adjustment unit 28 reduces the amplification factor based on the gain control signal 204.
[0034]
According to the present embodiment, when any of the powers of signals output from a plurality of antennas is larger than a predetermined threshold value, the amplification factor of the amplifier is decreased in order to reduce the amplification factor of signals corresponding to all antennas. Transmission power distortion can be reduced. In addition, the characteristics of the adaptive array can be obtained in order to maintain the relative relationship of the signal power between the antennas. In addition, since the transmission power is measured for a signal that is finally output, the processing accuracy is increased.
[0035]
The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
[0036]
In the present embodiment, the transmission gain adjustment unit 28 controls the amplification factor for the RF signal, but is not limited to this, and controls the amplification factor for a signal of a predetermined intermediate frequency, and then converts it to RF. Frequency conversion may be performed. According to this modification, power control can be performed for a signal having a lower frequency. That is, the power of the final transmission signal may be controlled.
[0037]
In the present embodiment, the power setting unit 46 controls the amplification factor of the transmission gain adjustment unit 28 using the gain control signal 204. However, the present invention is not limited to this, and the amplification factor of the PA 24 may be directly controlled. According to this modification, the transmission gain adjustment unit 28 can be omitted. That is, the power of the final transmission signal may be controlled.
[0038]
In the present embodiment, the power setting unit 46 sets the gain control signal 204 to the same value. However, the present invention is not limited to this, and the gain control signal 204 may be set to a different value. For example, the power setting unit 46 determines the gain control signal 204 by adding or subtracting predetermined values. According to this modification, it is possible to set the amplification factor of the PA 24 in consideration of the error of the amplification factor of the PA 24, and finally the relative relationship of the power between the signals output from the PA 24 is determined by the adaptive array processing. Can be almost the same as the relationship. [0039]
In the present embodiment, the power setting unit 46 updates the value of the gain control signal 204 one after another in accordance with the value of the detection signal 206, but this is not limiting, and the detection signal 206 is averaged for a predetermined period. The detection signal 206 may be controlled based on the value. According to this modification, it is possible to consider the influence of noise of the detection signal 206 and the like, and it is possible to stably control the gain control signal 204. Further, a predetermined hysteresis may be set to increase / decrease the value of the gain control signal 204.
[0040]
In the present embodiment, base station apparatus 100 is assumed. However, the present invention is not limited to this. For example, a radio terminal apparatus may be used.
[0041]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the transmission method which controls the electric power of the signal transmitted from a some antenna, the radio | wireless apparatus and radio base station using it can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a base station apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a communication frame in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a baseband processing unit in FIG. 1;
4 is a flowchart showing a transmission power control process of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing fluctuations in the amplification factor in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
10 antenna, 12 RF unit, 14 baseband processing unit, 16 network processing unit, 18 network, 20 duplexer, 22 LNA, 24 PA, 26 reception frequency conversion unit, 28 transmission gain adjustment unit, 30 detection unit, 32 control Unit, 40 modulation / demodulation unit, 42 power control unit, 44 power comparison unit, 46 power setting unit, 50 reception side multiplication unit, 52 synthesis unit, 54 weight calculation unit, 56 signal processing unit, 58 transmission side multiplication unit, 60 transmission Frequency conversion unit, 100 base station device, 200 baseband reception signal, 202 baseband transmission signal, 204 gain control signal, 206 detection signal, 208 final output signal.

Claims

A signal processing unit that generates a plurality of first intermediate signals by multiplying a signal to be transmitted by a plurality of weight coefficients that can be independently set;
The frequency of the generated plurality of first intermediate signals is converted into a radio frequency for transmission, respectively, and the power of the plurality of first intermediate signals is respectively amplified by a preset amplification factor, and a plurality of second intermediate signals are amplified. A transmission adjustment unit for generating an intermediate signal;
An amplifying unit that amplifies each of the plurality of generated second intermediate signals in a radio frequency domain and outputs a plurality of final signals;
A detection unit for detecting each of the output plurality of final signals;
When the detected plurality of final signals are respectively compared with a preset threshold value, and as a result of comparison, one of the output powers of the plurality of final signals exceeds a preset threshold value Is a power control unit that controls the gain set in the transmission adjustment unit to be small, and
A wireless device comprising:

The radio apparatus according to claim 1, wherein the power control unit performs control so as to linearly reduce the amplification ratio.

The power control unit reduces the amplification factor and then returns the amplification factor to a larger value if the power of each of the plurality of final signals output from the amplification unit does not exceed the threshold value. The wireless device according to claim 1, wherein the wireless device is controlled as follows.

A signal processing unit that generates a plurality of first intermediate signals by multiplying a signal to be transmitted by a plurality of weight coefficients that can be independently set;
The frequency of the generated plurality of first intermediate signals is converted into a radio frequency for transmission, respectively, and the power of the plurality of first intermediate signals is respectively amplified by a preset amplification factor, and a plurality of second intermediate signals are amplified. A transmission adjustment unit for generating an intermediate signal;
An amplifying unit that amplifies each of the plurality of generated second intermediate signals in a radio frequency domain and outputs a plurality of final signals;
A detection unit for detecting each of the output plurality of final signals;
When the detected plurality of final signals are respectively compared with a preset threshold value, and as a result of comparison, one of the output powers of the plurality of final signals exceeds a preset threshold value Is a power control unit that controls the gain set in the transmission adjustment unit to be small, and
A radio base station comprising: