JP4691693B2 - 送信機および送信機の歪補正に用いる遅延時間計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル無線通信に利用する。特に、基地局装置等の送信機における歪補正技術に関する。

近年、周波数利用効率の向上、あるいは、通信品質の向上等を図るために、従来のアナログ無線に代わり、デジタル無線が普及している。また、これに伴い、送信電力も高くなる傾向にあり、高い送信電力を得るための電力送信部では歪が生じるため、歪補正技術が必須である。

従来の送信機の構成を図３を参照して説明する。図３は従来の基地局装置の構成を概念的に示す図である。基地局装置は、図３に示すように、制御部１９、プリアンプ部２１、電力増幅部２２に分かれており、一般的に、別装置として構成され、基地局装置の設置現場の状況に応じて適宜配置される。

ＤＳＰ(Digital Signal Processor)１に入力された送信信号は、デジタル・アナログ変換器２→周波数変換器４→増幅器５→電力増幅器６→空中線２３を経て無線信号として送信される。

このとき無線信号の一部は、方向性結合器７により増幅器８に戻され、増幅器８→周波数変換器９→アナログ・デジタル変換器１１を経てＤＳＰ１にフィードバックされる。ＤＳＰ１では、フィードバックされた送信信号を解析することにより、歪を打ち消すための逆歪を生成する。

このように、従来、歪補正を行う場合には、送った波形と系を一巡して戻ってきた歪を含んだ波形とを比較することにより、ＡＭ−ＡＭ成分、ＡＭ−ＰＭ成分を計算し、基の信号との誤差を算出することで送信信号にこれらの歪が補正できるように逆歪をかける。

特開２０００−２７８１９０号公報 特開２００３−３３２８５３号公報 特開平８−２０４６０５号公報

基地局装置のような大型で、高送信電力の送信機では、図３に示したように、プリアンプ部２１と電力増幅部２２とは別々になる場合がある。すなわち、制御部１９およびプリアンプ部２１は、保守点検が行い易いように、地上高が低い位置に設けられることが望ましいのに対し、電力増幅部２２は、空中線２３との距離を短くするために地上高が高い位置に設置されることが多い。また、空中線２３から送信される高送信電力の影響が制御部１９およびプリアンプ部２１に及ばないようにするためにも電力増幅部２２と制御部１９およびプリアンプ部２１との距離はある程度離すことがよい。

この際、プリアンプ部２１と電力増幅部２２とを接続する同軸ケーブルの長さは、全ての基地局装置において一定ではなく、空中線２３の地上高が様々であるため、同軸ケーブルの長さも変わってしまう。このように、同軸ケーブルの長さが変わることによりフィードバックされる信号の遅延時間が変わる。

したがって、基地局装置などの送信機毎に同軸ケーブルの長さが様々であるため、その都度、最適な状態に計算量を合わせる操作が必要になる。また、送信機を構成するデバイスの遅延特性のバラツキによる遅延時間の補正も必要になる。

このためには、遅延時間を各々の機器の特性に合わせて調整する必要がある。この場合に、調整するための工数は莫大になり時間および費用の面において、非効率な作業である。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、上記課題を解決することができる送信機および送信機の歪補正に用いる遅延時間計測方法を提供することを目的とする。

本発明は、フィードバックされた送信信号の一部または全部に基づき送信信号に含まれる歪を解析し、この歪を除去するための補正信号を生成する歪除去手段を備えた送信機である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記歪除去手段は、自歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間を計測する第一の計測手段と、自歪除去手段から送出された送信信号が最終段の電力増幅器を経て自歪除去手段にフィードバックされるまでの遅延時間を計測する第二の計測手段と、前記第一および第二の計測手段により計測された二つの遅延時間に基づき前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間を決定する手段とを備えたところにある。

この際、遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段の内部に巡回させる方路と、遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段から最終段の電力増幅器を経て前記歪除去手段にフィードバックさせる経路に巡回させる方路とを切り替えるスイッチ手段を備えることができる。

このように、本発明では、スイッチ手段を設けることにより、自動的に遅延時間が計測できるため、今までに計測にかけていた手間を大幅に省くことができる。また、正確な遅延時間を計測でき、その値をそれぞれの装置毎に記憶することにより、精度の高い歪補正をかけることができる。特に、１台、１台を計測するような設備も必要がないため、時間および費用面でも最小限に抑えることができる。

例えば、前記決定する手段は、前記第二の計測手段により計測された遅延時間から前記第一の計測手段により計測された遅延時間を減算した時間を、前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間とする。

これによれば、送信機の系全体の遅延時間から歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間を除くことができる。

すなわち、歪補正の際のパラメータとして必要となる遅延時間は、最終段の電力増幅器の送信信号が歪除去手段にフィードバックされるまでの遅延時間およびを補正信号が歪除去手段を出てから最終段の電力増幅器に至るまでに要する遅延時間であり、歪除去手段自身の処理時間に依存する遅延時間を考慮する必要はない。

これに対し、単に、送信機の系を一巡する際の遅延時間を送信機の系内のいずれかの箇所で測定しただけでは、その遅延時間の中に、歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間までもが含まれてしまう。

このような余分な遅延時間を含んだままの遅延時間を、歪補正の際のパラメータとして用いると、例えば、電力増幅器が発生する歪を相殺するための逆歪を生成してこの逆歪を電力増幅器内に送り込もうとしたときに、生成した逆歪の波形と発生した歪の波形とが完全には逆位相とはならず、歪相殺効果が低減してしまう。

これに対し、本発明では、歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間を除去した遅延時間を歪補正の際のパラメータとして用いることができるので、電力増幅器が発生する歪とほぼ完全に逆位相となる逆歪を正確なタイミングで電力増幅器内に送り込むことができるようになり、歪相殺効果を最大限に発揮させることができる。

本発明を遅延時間計測方法としての観点から観ることもできる。すなわち、本発明は、フィードバックされた送信信号の一部または全部に基づき送信信号に含まれる歪を解析し、この歪を除去するための補正信号を生成する送信機が実行する遅延時間測定方法である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記送信機は、自送信機内の歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間を計測する第一の計測ステップと、前記歪除去手段から送出された送信信号が最終段の電力増幅器を経て前記歪除去手段にフィードバックされるまでの遅延時間を計測する第二の計測ステップと、前記第一および第二の計測ステップにより計測された二つの遅延時間に基づき前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間を決定するステップとを実行するところにある。

この際、遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段の内部に巡回させる方路と、遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段から最終段の電力増幅器を経て前記歪除去手段にフィードバックさせる経路に巡回させる方路とを切り替えるステップを実行することができる。

例えば、前記決定するステップは、前記第二の計測ステップにより計測された遅延時間から前記第一の計測ステップにより計測された遅延時間を減算した時間を、前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間とする。

また、本発明をプログラムとしての観点から観ることもできる。すなわち、本発明は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、本発明の送信機における前記歪除去手段に相応する機能を実現させるプログラムである。

本発明のプログラムは記録媒体に記録されることにより、前記汎用の情報処理装置は、この記録媒体を用いて本発明のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本発明のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記汎用の情報処理装置に本発明のプログラムをインストールすることもできる。

これにより、汎用の情報処理装置を用いて、本発明の送信機における前記歪除去手段を実現することができる。

なお、本発明のプログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。

本発明によれば、送信機毎に異なる系の遅延時間を送信機が自律的に計測することにより、計測に要する手間を大幅に省くことができると共に、精度の高い遅延時間に基づいた有効な歪補正を行うことができる。

本発明の実施例を図１および図２を参照して説明する。図１は本実施例の基地局装置の構成を概念的に示す図である。図２は本実施例の遅延時間計測部における補正用遅延時間決定手順を示すフローチャートである。

なお、本実施例では、移動無線通信システムにおける基地局装置を例に挙げて説明を行うが、同様な構成を有する送信機であれば、以下の説明を同様に適用することができる。よって、本発明の適用範囲を移動無線通信システムにおける基地局装置に限定するものではない。

図１において、符号１はＤＳＰ、符号２はデジタル・アナログ変換器、符号３はスイッチ、符号４は周波数変換器、符号５は増幅器、符号６は電力増幅器、符号７は方向性結合器、符号８は増幅器、符号９は周波数変換器、符号１０はスイッチ、符号１１はアナログ・デジタル変換器、符号１２は遅延時間計測部、符号１３は記憶部、符号２０は制御部、符号２１はプリアンプ部、符号２２は電力増幅部、符号２３は空中線を示す。

基地局装置における歪補正用遅延時間決定手順を図１および図２を参照して説明する。遅延時間計測部１２からスイッチ３および１０に切替信号を送出してスイッチ３および１０切替える（Ｓ１）。これにより、ＤＳＰ１から遅延測定用信号を送信すると、その遅延測定用信号は、ＤＳＰ１→デジタル・アナログ変換器２→スイッチ３→スイッチ１０→アナログ・デジタル変換器１１→ＤＳＰ１というルートでＤＳＰ１に戻ってくる。

次に、ＤＳＰ１から遅延測定用信号としてパルス信号を送出し、上記に示したルートでＤＳＰ１に戻る時間（これを制御部２０内の遅延時間ｔ０という）を計測する（Ｓ２）。計測した制御部２０内の遅延時間ｔ０は記憶部１３に記憶される（Ｓ３）。

次に、遅延時間計測部１２からスイッチ３および１０に切戻信号を送出し、スイッチ３および１０を切戻す（Ｓ４）。その後、ＤＳＰ１から遅延測定用信号としてパルス信号を送出する。このパルス信号はＤＳＰ１→デジタル・アナログ変換器２→スイッチ３→周波数変換器４→増幅器５→電力増幅器６を通った後、方向性結合器７により増幅器８に一部の信号が戻され、増幅器８→周波数変換器９→スイッチ１０→アナログ・デジタル変換器１１→ＤＳＰ１というルートでＤＳＰ１に戻る。

そしてこの遅延時間（これを系全体の遅延時間ｔ１という）を計測する。計測した系全体の遅延時間ｔ１は記憶部１３に記憶される（Ｓ６）。続いて、
ｔ１−ｔ０
を計算することにより（Ｓ７）、歪補正用遅延時間ｔが決定される（Ｓ８）。この歪補正用遅延時間ｔをパラメータとして、歪補正量を計算することで、計算誤差の少ない効率の良い歪補正がかけられる。その理由は既に述べたように、送信機の系全体の遅延時間からＤＳＰ１の処理時間に依存する遅延時間を除くことができるからである。

すなわち、歪補正の際のパラメータとして必要となる遅延時間は、電力増幅器６からＤＳＰ１にフィードバックされる送信信号の遅延時間および補正信号がＤＳＰ１を出てから電力増幅器６に至るまでに要する遅延時間であり、ＤＳＰ１自身の処理時間に依存する遅延時間を考慮する必要はない。

これに対し、単に、送信機の系を一巡する際の遅延時間を送信機の系内のいずれかの箇所で測定しただけでは、その遅延時間の中に、ＤＳＰ１の処理時間に依存する遅延時間までもが含まれてしまう。

このような余分な遅延時間を含んだままの遅延時間を、歪補正の際のパラメータとして用いると、例えば、電力増幅器６が発生する歪を相殺するための逆歪を生成してこの逆歪を電力増幅器内に送り込もうとしたときに、生成した逆歪の波形と発生した歪の波形とが完全には逆位相とはならず、歪相殺効果が低減してしまう。

これに対し、本実施例では、ＤＳＰ１の処理時間に依存する遅延時間を除去した遅延時間を歪補正の際のパラメータとして用いることができるので、電力増幅器６が発生する歪とほぼ完全に逆位相となる逆歪を正確なタイミングで電力増幅器６内に送り込むことができるようになり、歪相殺効果を最大限に発揮させることができる。

なお、ステップＳ６における遅延時間ｔ１の記憶部１３への記憶は省略し、直ちにステップＳ７を実行してｔを求めてもよい。また、電力増幅器６からＤＳＰ１にフィードバックされる送信信号の遅延時間および補正信号がＤＳＰ１を出てから電力増幅器６に至るまでに要する遅延時間をパラメータとして用いて歪補正を行う技術については既知の技術であり、当業者間において周知であるものとして詳細な説明は省略する。

また、本実施例は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、本実施例の制御部２０に相応する機能を実現させるプログラムとして実施することもできる。

本実施例のプログラムは記録媒体に記録されることにより、前記汎用の情報処理装置は、この記録媒体を用いて本実施例のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本実施例のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記汎用の情報処理装置に本実施例のプログラムをインストールすることもできる。

これにより、汎用の情報処理装置を用いて、本実施例の制御部２０を実現することができる。

なお、本実施例のプログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。

本発明によれば、送信機毎に異なる系の遅延時間を送信機が自律的に計測することにより、測定に要する手間を大幅に省くことができると共に、精度の高い遅延時間に基づいた有効な歪補正を行うことができるので、高送信電力でありながら歪の少ない基地局装置などの送信機を短期間かつ安価に設置することに寄与することができる。

本実施例の基地局装置の構成を概念的に示す図。 本実施例の遅延時間計測部における補正用遅延時間決定手順を示すフローチャート。 従来の基地局装置の構成を概念的に示す図。

符号の説明

１ ＤＳＰ
２ デジタル・アナログ変換器
３、１０ スイッチ
４、９ 周波数変換器
５、８ 増幅器
６ 電力増幅器
７ 方向性結合器
１１ アナログ・デジタル変換器
１２ 遅延時間計測部
１３ 記憶部
１９、２０ 制御部
２１ プリアンプ部
２２ 電力増幅部
２３ 空中線

Claims (7)

1. フィードバックされた送信信号の一部または全部に基づき送信信号に含まれる歪を解析し、この歪を除去するための補正信号を生成する歪除去手段を備えた送信機において、
   前記歪除去手段は、
   自歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間を計測する第一の計測手段と、
   自歪除去手段から送出された送信信号が最終段の電力増幅器を経て自歪除去手段にフィードバックされるまでの遅延時間を計測する第二の計測手段と、
   前記第一および第二の計測手段により計測された二つの遅延時間に基づき前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間を決定する手段と
   を備えたことを特徴とする送信機。
2. 遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段の内部に巡回させる方路と、遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段から最終段の電力増幅器を経て前記歪除去手段にフィードバックさせる経路に巡回させる方路とを切り替えるスイッチ手段を備えた請求項１記載の送信機。
3. 前記決定する手段は、前記第二の計測手段により計測された遅延時間から前記第一の計測手段により計測された遅延時間を減算した時間を、前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間とする請求項１記載の送信機。
4. フィードバックされた送信信号の一部または全部に基づき送信信号に含まれる歪を解析し、この歪を除去するための補正信号を生成する送信機が実行する遅延時間計測方法において、
   前記送信機は、
   自送信機内の歪除去手段の処理時間に依存する遅延時間を計測する第一の計測ステップと、
   前記歪除去手段から送出された送信信号が最終段の電力増幅器を経て前記歪除去手段にフィードバックされるまでの遅延時間を計測する第二の計測ステップと、
   前記第一および第二の計測ステップにより計測された二つの遅延時間に基づき前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間を決定するステップと
   を実行することを特徴とする遅延時間計測方法。
5. 遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段の内部に巡回させる方路と、遅延時間を計測するための信号を前記歪除去手段から最終段の電力増幅器を経て前記歪除去手段にフィードバックさせる経路に巡回させる方路とを切り替えるステップを実行する請求項４記載の遅延時間計測方法。
6. 前記決定するステップは、前記第二の計測ステップにより計測された遅延時間から前記第一の計測ステップにより計測された遅延時間を減算した時間を、前記補正信号を生成する際のパラメータとして用いる遅延時間とする請求項４記載の遅延時間計測方法。
7. 汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、請求項１ないし３のいずれかに記載の送信機における前記歪除去手段に相応する機能を実現させるプログラム。

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