JP4475821B2

JP4475821B2 - Ｃｄｍａシステムにおける信号クリッピングのための方法及び装置

Info

Publication number: JP4475821B2
Application number: JP2000596685A
Authority: JP
Inventors: ピータールンド，; ゲランスコーグ，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2020-01-25
Also published as: AR022696A1; CA2361036A1; KR20010105335A; SE9900297L; CN1183705C; DE60038437T2; JP2002536872A; ATE390770T1; SE9900297D0; EP1147633B1; EP1147633A1; CN1339204A; TW463480B; SE513863C2; US6765899B1; AU2704600A; WO2000045538A1; DE60038437D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア（multi-carrier）のＣＤＭＡ（Code Division Multiplex Access）システムにおける冗長性（redundancy）を得るための方法及び装置に関する。また特に、本発明は、かかるシステムにおけるピーク信号と平均信号との比である、いわゆる波高率（Crest factor）を低減することができる、方法及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
無線伝送システムでは、十分な高出力電力を得るために基地局において電力増幅器（power amplifiers）が使用される。従来からの無線基地局において使用されている電力増幅器は、高周波領域かつ高い直線性（high frequency range and high linearity）というような要求を満たしている。しかしながら従来の電力増幅器は、効率（efficiency）が乏しいもの（poor）となっている。
【０００３】
さらに、出力増幅器の効率は、ピーク信号と平均信号との比が低い場合に増大する徴候が見られる。ピーク信号と平均信号との比（the ratio between the peak signal and the average signal）とは、一般に波高率と呼ばれているものである。このため、要求される水準に性能（performance）を維持しつつ、可能な限り波高率を低く保つのが有効とされている。
【０００４】
ＣＤＭＡ（Code Division Multiplex Access）システムでは、時間と周波数の双方においてオーバーラップする（overlap（重複している））いくつかの拡散チャネル（spreading channels）が互いに重畳されて加算され（added on top of each other）、それによってＣＤＭＡキャリアを形成する。そして、そのＣＤＭＡキャリアは、エア・インタフェース（air interface）を通じて移動電話機や他の端末機へ送信される。
【０００５】
ＣＤＭＡシステムには、一般にマルチ・キャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ(Multi Carrier Power Amplifier)）と呼ばれている単一の電力増幅器によっていくつかのＣＤＭＡキャリアを増幅するものもある。さらに、ＣＤＭＡシステムの拡散符号（spreading codes）は、ほぼランダムな形態（random like manner）で作用し、そしてこれによりＣＤＭＡキャリアのピーク信号は高くなる。ピーク信号は、同じ方向を指す全てのサブ信号ベクトル（sub-signal vectors）によって形成される信号であり、したがって、サブ信号の数を乗じた各サブ信号のピーク信号（the peak signal of each sub-signal multiplied by the number of sub-signals）に等しい。いくつかのキャリアを同じ電力増幅器（ＭＣＰＡ）で増幅するときには、ピーク対平均の信号比（the peak-to-average signal ratio）がより一層高くなる。これは、同時に波高率もより高くするため、望ましくない。
【０００６】
この問題を解消するためには、チャネル整形フィルタ（channel shaping filter）より前段で信号をクリッピングすること（clipping）により、それぞれのキャリアの大きさ（amplitude（振幅））を制限することとしてもよい。そのクリッピングの手順は、アナログ領域で実行してもよく、あるいは、デジタル領域で実行してもよい。チャネル整形フィルタよりも前段でクリッピングを実行することにより、スペクトルの広がりは生じないことになる。このスペクトルの広がりは、そのようにしない場合には隣接するチャネルにおける信号と干渉することになるものである。
【０００７】
ＣＤＭＡシステムのピーク信号を制限する別の方法としては、それぞれのＣＤＭＡキャリアに対応するベースバンド信号ベクトル（base-band signal vectors）の和をクリッピングすることが挙げられる。そのクリッピングをした直後に、それぞれの異なるキャリアを分離し、チャネル整形フィルタでフィルタリングし、変調し、そして、マルチ・キャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ）により増幅する。
【０００８】
さらに、欧州特許出願No. EP 0 849 905では、スペクトラム拡散のベース・バンド信号（spread spectrum base band signals）を加え合わせて（summed（加算合計して））送信するＣＤＭＡマルチ・コード送信機（CDMA multi code transmitter）が開示されている。ベースバンド信号を加え合わせる前に、それぞれの異なるベースバンド信号の送信タイミングが互いのベースバンド信号に対してシフトしているように信号を遅延させることにより、電力消費を低減している。
【０００９】
しかしながら、上述した手法は、いずれもクリッピング手順において冗長性を与えることが可能なものにはなっていない。また、上述したところによる手法は、ベース・バンドでクリッピングを実行するので最適な性能（optimal performance）を提供するものではなく、かつ、それぞれの異なるＣＤＭＡキャリアが同じ電力増幅器で増幅されることになっている場合にそれらの異なるＣＤＭＡキャリアのそれぞれの異なる位相を考慮することができるものにはなっていない。
【００１０】
【発明の要旨】
本発明の目的は、ＣＤＭＡシステムの信頼性（reliability）を向上させ、かつ、同時にそのシステムの波高率を低減することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的は、それぞれのＣＤＭＡキャリアについてのクリッピングをＣＤＭＡ送信機における個別の回路ボード（separate circuit boards）上で実行し、かつ、そのクリッパ回路（clipping circuit）が同じ増幅器により増幅される全てのキャリアに関する情報を利用できる（has access to information（同情報を取得するないし同情報にアクセスできる））ものとなっている、方法及び装置によって達成される。
【００１２】
これにより、それぞれのキャリアは、同じ増幅器へ供給される他の全てのキャリアとは独立して個別的にクリッピングされるが、それらの他のキャリアについての認識（knowledge）を有しつつクリッピングされるので、クリッパ回路及び／又はクリッピング評価ロジック（clipping evaluation logic）を備えた回路ボードの誤動作（malfunction）は、その特定のキャリアに影響を与えるだけとなり、他のキャリアについては引き続き（それまで通りに）正しく送信（伝送）をすることができる。
【００１３】
さらに、クリッピングは、それぞれのキャリアについて、個別的に実行され、かつ、同じ電力増幅器により増幅されることになっている他のキャリアに関する情報を考慮しつつ実行される。したがって、このクリッピングの手順では、クリッピング率（clipping factor（クリッピングの係数））を決定（判断）するときに、位相情報（phase information）を考慮することができる。これにより、共通のマルチ・キャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ）を介して送信（伝送）される合成ＣＤＭＡ信号（composite CDMA signal）に対して最適な波高率を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しつつ、限定的でない例（non-limiting examples）によって本発明をより詳細に説明する。
【００１５】
図１においては、一つのＣＤＭＡキャリアをクリッピングするために構成された（arranged（予め配置構成された））回路ボードを例示した概略図を示してある。このように、総数Ｎ個のＣＤＭＡキャリア１０１は、一般にマルチ・キャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ）と呼ばれている共通の増幅器によって増幅されることになっており、回路ボード１０３へと接続されている（connected（その配線が接続されている））。ここで、Ｎは正の整数であり、Ｎ≧１である。
【００１６】
この装置によりクリッピングされるキャリアは、ここではキャリア１と示してあるキャリアであり、遅延ブロック（delay block）１０５へと接続され、かつ、評価ロジック・ブロック（evaluation logic block）１０７へも接続されている。遅延ブロック１０５はクリッピング・ブロック（clipping block）１０９に接続されており、このクリッピング・ブロック１０９は、評価ロジック・ブロック１０７により供給される制御信号に応じてキャリア１をクリッピングするように構成されている。
【００１７】
また、他のキャリア、すなわち、キャリア２〜キャリアＮも評価ロジック・ブロック１０７へと接続されている。したがって、同じＭＣＰＡにより増幅される全てのキャリアが評価ロジック・ブロック１０７へと接続されており、これにより、評価ロジック・ブロック１０７は、同じＭＣＰＡにより増幅される全てのキャリアを取得できる（全てのキャリアにアクセスできる）ものとなっている。この評価ロジック・ブロックは、合成ベースバンド信号（composite base-band signal（合成したベースバンド信号））の大きさを計算して推定すると共に、クリッピング・ブロック１０９に対してクリッピング情報（clipping information）を送る。そのクリッピング情報は、例えば、キャリア１に対して乗算すべき［０〜１］の範囲の係数（a factor in the range [0 - 1]）を指示する制御信号とすることができる。
【００１８】
クリッピング情報は、評価ロジック・ブロック１０７における処理時間のために遅延し得るものである。クリッピングされるキャリアは、このクリッピング情報と位相整合するように遅延ブロック１０５において遅延される。
【００１９】
クリッピング・ブロック１０９は、変調ブロック（modulation block）１１１に接続されており、クリッピングされたキャリア１は、この変調ブロック１１１で変調される。変調ブロック１１１の出力端子は加算合計回路（summation circuit）１１３と接続されており、この加算合計回路１１３が後続のＭＣＰＡ（図示略）に接続されている。
【００２０】
図２においては、図１を参照して説明した実施形態に基づく原理（principle）を採用した一例を示してある。このように、２つのキャリアのキャリア１及びキャリア２は、送信システムの同じセクタ（sector）において送信され、かつ、同じ電力増幅器により増幅されるものとなっている。これら２つのキャリアは、それぞれ異なる回路ボード２０５、２０７上に設けられた（located（設置ないし配置された）２つのそれぞれ異なる評価ブロック２０１、２０３へと接続されている。
【００２１】
また、キャリア１は、回路ボード２０５上に設けられた遅延ブロック２０９へも接続され、キャリア２は、回路ボード２０７上に設けられた遅延ブロック２１１へも接続されている。遅延ブロック２０９、２１１は、それぞれ、クリッパ回路２１３、２１５に接続されている。クリッパ回路２１３、２１５は、それぞれ、評価ブロック２０１、２０３とも接続され、それから（接続された評価ブロックから）情報を受けるようになっている。このため、２つの評価ブロック２０１及び２０３は、両者共、同じ増幅器により増幅される全てのキャリアを利用できる（全てのキャリアにアクセスできる）、すなわち、同じ増幅器により増幅されるキャリア１及びキャリア２を取得できるものとなっている。その情報に基づき、これらの評価ブロックがそれぞれ適切な係数（率）を計算し、それらの係数がそれぞれクリッパ回路２１３、２１５へ伝達される。
【００２２】
それぞれの回路ボード上で全てのキャリアが共に評価されるので、送信システムにおいて冗長性が得られる。このように、各ボード上では全てのキャリアについて評価が実行されるが、同じ回路ボード上ではそれらのキャリアのうちのいくつかだけがクリッピングされる。ここで説明した例では各回路ボード上で一つのキャリアをクリッピングすることにしたが、２つ又はそれ以上のキャリアをクリッピングするのが有利であると判明した場合には、勿論、２つ又はそれ以上のキャリアをクリッピングすることもできる。これにより、ある一つの回路ボードが誤動作をするようなことがあったとしても、その特定の回路ボード上でクリッピング及び処理がなされる（一つないし複数の）ＣＤＭＡキャリアだけが影響を受けるに過ぎないということになる。このことは、システムの耐性（robustness）が向上するので、言うまでもなく有利な効果（advantageous）である。
【００２３】
また、それぞれの異なる回路ボード上でそれぞれのキャリアについて個別的にクリッピングが実行されるが、クリッピングの評価（clipping evaluation）は合成ＣＤＭＡ信号について実行されるので、マルチ・キャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ）を介して送信される合成ＣＤＭＡ信号に対しては、最適な波高率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一つのＣＤＭＡキャリアをクリッピングするために構成された回路ボードを例示した概略図である。
【図２】各電力増幅器についての２つのＣＤＭＡキャリアを含むＣＤＭＡシステムにおけるクリッピングを例示した概略図である。

Claims

同じ電力増幅器により増幅される少なくとも２つの符号分割多元接続（ＣＤＭＡ(code division multiple access)）キャリアを含むＣＤＭＡ信号の大きさを制限する装置であって、
個別の回路ボード上に設けられ、それぞれのＣＤＭＡキャリアを個別的にクリッピングするクリッピング手段と、
入力端子に同じ電力増幅器により増幅される少なくとも２つのＣＤＭＡキャリアが入力され、出力端子がクリッピング手段のそれぞれに接続された、クリッピング評価のための評価手段とを有し、
該評価手段がそれぞれのＣＤＭＡキャリアに対応するベースバンド信号を多重化して得られる合成ベースバンド信号の振幅に基づいて決定されるクリッピング率を示す情報を少なくとも出力し、
前記クリッピング手段が、クリッピング率を示す情報を利用してそれぞれのＣＤＭＡキャリアをクリッピングすることを特徴とする装置。
評価手段がクリッピング手段のうちの一つと同じ回路ボードに設けられていることを特徴とする、請求項１記載の装置。
それぞれのクリッピング手段について個別の評価手段を備えることを特徴とする、請求項１記載の装置。
評価手段が、対応するクリッピング手段と同じ回路ボードに設けられていることを特徴とする、請求項３記載の装置。
少なくとも２つのＣＤＭＡキャリアを同じ回路ボード上でクリッピングすることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
同じ電力増幅器により増幅される少なくとも２つの符号分割多元接続（ＣＤＭＡ(code division multiple access)）キャリアを含むＣＤＭＡ信号の大きさを制限する方法であって、
それぞれのＣＤＭＡキャリアを個別の回路ボード上で個別的にクリッピングすると共に、
同じ電力増幅器により増幅されるそれぞれのＣＤＭＡキャリアに対応するベースバンド信号を多重化して得られる合成ベースバンド信号の振幅に基づいて決定されるクリッピング率を示す情報を利用してそれぞれのＣＤＭＡキャリアをクリッピングする、ことを特徴とする方法。
クリッピング手段のうちの一つと同じ回路ボード上で評価を実行することを特徴とする、請求項６記載の方法。
それぞれのキャリアのクリッピングのための評価を個別のユニットにおいて実行することを特徴とする、請求項６記載の方法。
評価を、対応するクリッピングと同じ回路ボード上で実行することを特徴とする、請求項８記載の方法。
少なくとも２つのＣＤＭＡキャリアを同じ回路ボード上でクリッピングすることを特徴とする、請求項６ないし９のいずれかに記載の方法。
請求項１ないし５のいずれかに記載の装置を有するＣＤＭＡ送信機。