JPH07508151A - 送信システムおよび送信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多重搬送波カルテンアン・フィードバック本発明は、一般的には無線送Ｍ機に関 し、より詳細にはセルラ無線システムの基地局で使用される無線送信機に関する 。

セルラ無線システムにおいては、基地局からの送信には異なるチャネルからの信 号を含めることができるが、これらの異なるチャネル信号は、１つのアンテナあ るいは複数のアンテナにより送信される前に組み合わされる。これらの信号は、 厳密に相互変調されることなく受信された後に分離されるように、それぞれお互 いに明瞭に周波数間隔が置かれている必要がある。従来、このことは、一般にコ ンバイナーと呼ばれるコンバイナー／フィルタを使用することにより実現されて いたが、コンバイナーには多数の同調空洞デバイスが含まれており、これら多数 の同調空洞デバイスにより、非常に狭い周波数間隔をおいた異なる周波数の信号 を、単独のアンテナを介して複数の送信機から同時に送信することが可能になっ ている。

コンバイナーには各周波数に対して１つの同調空洞が含まれているのが普通であ る。各同調空洞は個別の送信機に結合されており、またアンテナにも結合されて いる。しかし、コンバイナーは、多数の外的影響により同調空洞の同調がずれて しまうため、いつも障害に悩まされていた。たとえば、通常の温度変化によって これらの同調空洞の重要な寸法が変わってしまう。空洞が同調から外れると、挿 入損失が大幅に増大するため、アンテナに達する送信機の電力量が減少する。

セルラ電気通信システムにおいては、これらの問題点による影響は特に大きい。

温度によって生じる同調外れを克服する１つの解決法は同調空洞をインパールで 製造することであるか、インパールは高価な金属であり、また、高周波伝送シス テムで使用される同調空洞に要求される高い表面導電率とするためには、インパ ールを銅でコーティングしなければならない。

しかし、この高価な解決法をもってしても、たとえば湿度や周囲圧力の変動など のその他の環境要因のために同調が外れることを防止することに役立たない。

また、これらの空洞の共振周波数に再同調することは、手動でもあるいは空洞の 同調素子のコンピュータ制御によっても行うことができるが、これらの解決法も 高価であるばかりでなく別の問題を発生させる。その上、コンバイナーは物理的 に大形で、他の目的にも使用できる基地局のスペースを９存してしまう。

要約 本発明の数々の利点と目的のうち、本発明は多重搬送波送信システムを提供して いるが、このシステムでは高価でかつ大形のコンバイナーか除かれている。さら に、本発明の代表的な実施例によれば、隣接チャネル間の分離特性を向上させる ことができ、出力電力の利得を得ることができる。

本発明の１つの実施例により、これらの利点と目的が実現されている。たとえば 、本発明では、各種のチャネル信号力珈算された後に増幅され、増幅された出力 信号の一部はカルテシアン・フィードバック・ループを介して■およびＱ基準入 カベ−スパントにフィードバックされる。このフィードバックは、チャネル分離 を維持しながら周波数相互変調を抑止する役目をしている。

別の代表的な実施例によれば、中間周波数帯は、チャネル周波数が加算された後 にアップコンバートされ、また、ループ信号は、基準ベースバンドにフィードバ ックされる前にダウンコンバートされる。

図面の簡単な説明 図面と共に以下に述へる詳細な説明が読まれると、他も含めた本発明のこれらの 特徴、目的および利点がより明らかになるであろう。これらの図面のうち、第１ 図は、従来の送信システムのブロック図を示す。

第２図は、第１１１で使用される変調器とカルテシアン・フィードバック・ルー プをより詳細に示す図である。

第３図は、本発明の代表的な実施例による送信システムのブロック図を示す。

第４図および第５図は、第３図の代表的な送信システムによって得られたチャネ ル分離を示す代表的な波形である。

第６図は、本発明の別の代表的な実施例による送信システムのブロック図を示す 。

第１図は、たとえば、セルラシステムの基地局に配置できる従来の無線送信シス テムを示している。第１図に示す各伝送分岐回路は、システムにおける通信に使 用されるチャネルに対応している。第１図で同じ番号が付けられた要素は同じ動 作をする。簡単にするため３つの分岐回路しか図示していないが、第１図に点線 で示されているように、普通のシステムでは多数の分岐回路を設置することがで きる。代表的な１つの分岐回路の動作は次の通りである。

情報を運ぶＩ（同相）およびＱ（直角位相）ベースバンド駆動信号は変調器１０ に加えられるが、変調器１０はこの信号をより高い伝送周波数にアップコンバー トしかつその信号成分を加算するのが普通である。次に、この合成信号が、アン テナ１６を介して送信される別の信号と組合わされた時に、はっきりと周波数か 分離されることを保証するため、この合成信号は無線周波電力増幅器１２によっ て増幅され、コンバイナー／フィルタ１４によってフィルタされる。カルテシア ン・フィードバック・ループ１８は電力増幅器１２から出力された電力をサンプ リングし、電力増幅器によって生じた非直線性を補償するために使用される。

カルテシアン・フィードバック・ループの動作については第２図を参照して以下 により詳細に考察する。

第２図は、第１図の従来システムの１つの分岐回路のより詳細なブロック図であ るが、カルテシアン・フィードバック・ループがどのように動作するかを示して いる。搬送波が１つの場合のカルテシアン・フィードバック・ループは、たとえ ば、マツプ　ヨハンソン（Ｍａｔｓ　Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ）が著した［カルテシ アンフィードバックを使用した無線周波電力増幅器の直線性化（Ｌｉｎｅａｒｉ ｚａｔｉｏｎｏｆ　ＲＦ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｃ ａｒｔｅｓｉａｎ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）　Ｊの中で開示されているが、ここでこ の論文に言及することにより本明細書に組み入れることとする。ここでも、同じ 番号を付けた要素は、第１図で説明した通りに機能する。

電力増幅器１２の出力信号の一部分は、位相訂正装置２０および周波数ダウンコ ンバータ２２によって、出力信号の成分に同時に復調される。次に、復調された フィードバック信号成分は比較器２４で１およびＱベースバンド信号から減算さ れる。次に、生じた直交成分信号は、ブロック２６でアップコンバートされた後 に、ブロック１２およびブロック１４でそれぞれ増幅およびフィルタされる前に 、ブロック２８で加算される。ついで、生じた信号は、第１図について考察した 通り、他のチャネルの信号と組合わされて、アンテナを介して送信される。

この従来システムに備えられたカルテシアン・フィードバック・ループは、電力 増幅器によって導入された非直線性のドリフト、たとえば温度変イし直流電力の 変動、負荷変動および構成部品の経時変化によって生じたドリフトを補償してい る。しかし、前に考察した問題弘は、従来型コンバイナーに付随しており、従来 の方法でカルテシアン・フィードバック手法を使用しても解決されない。

したがって、第３図に示す本発明の代表的実施例により送信システムが設計され るが、このシステムではコンバイナーが除かれている。このシステムの動作は以 下に述べるとおりである。

第１図の従来システムを示すために使用した方法と同じく、本発明の代表的実施 例の分かりやすいブロック図には３つの分岐回路だけが示されているが、システ ムで使用されるチャネル数に対応するために必要な数の分岐回路をかかるシステ ムが持つことができることは、当業者には容易に理解できることである。ここで も、他の分岐回路の動作も同じであるから、ただ１つの分岐回路の動作について 説明する。

ベースバンド直交成分■およびＱは変調器３０に入力され、対応するチャネルに 割当られた所定の無線周波送信周波数にアップコンバートされ、ついて加算され る。この信号は、ライン３２に出力され、ブロック３４の位相補償器に加えられ る。位相補償器３４で、各チャネル信号の位相が加算前に調整される。位相補償 器３４は、この代表的実施例の中では個別の要素として図示されているけれども 、位相補償器と変調器３０とを統合して形成してよい。生じた信号は、ブロック ３６で他のチャネルの同じ信号と加算される。ついで、この合成信号は、アンテ ナ４０を介して送信される前に無線周波電力増幅器３８によって増幅される。

カルテシアン・フィードバック・ループ４２は組合わされた多重搬送波信号をサ ンプリングするが、この多重搬送波信号はつぎに復調され、第２図について上述 した通り単一搬送波の出力信号が処理された方法と同様に、各変調器３０におい て基準ベースバンド成分と比較される。

したがって、本発明のこの代表的実施例によれば、前方の送信回路は高度に線形 である必要がない。その理由は、直線性はカルテシアン・フィードツク・ツク・ ループによって提供されているからであり、その直線性は、フィードツク・ツク ループ内では電力はほとんど増幅される必要がないために、容易に得られるから である。

このように、各種搬送周波数の間の相互変調は抑止される。たとえば、カルテシ アン・フィードバック・ループかなければ、加算され非直線性無線周波電力増幅 器に入力される２つの異なる搬送周波数ｆ、、ｆ、を待った信号は、大きく相互 変調された信号を出力するであろう。非直線性増幅器の出力は、たとえば、ｆｔ 、ｆ８．２ｆｔ　ｆｔ、２ｆｘ　Ｌ、３Ｌ−２ｆ＊、３ｆｔ　２Ｌ等の周波数を 含むことになるであろう。

しかし、可能性のある相互変調周波数ごとにフィードバックを行うカルテシアン ・フィードバック・ループを備えることにより、相互変調はカルテシアン・フィ ードバック・ループ中の利得により抑止されるのである。したがって、搬送周波 数が全送信帯域幅にわたってほぼ同じ間隔を持っていれば、コンノ（イナーを備 える必要はない。

第４図は、分離された搬送周波数の帯域幅をカルテシアン・フィートノくツク・ ループの帯域幅と比較して示すことにより、本発明の代表的実施例の特徴を示し ている。外側の点線５０は、基地局によって使用される周波数以外の周波数を除 去するバントパスフィルタを表している。各チャネル信号の周波数スペクトルは 、それぞれか対応する搬送周波数に関して中心にあることが示されている。たと えば周波数スペクトル５２は周波数ｆ−二対応している。各周波数スペクトルを 囲む点線５４はフィードバックループのループ利得を表している。カルテシアン ・フィードバック・ループの帯域幅５６は、どんな相互変調周波数（たとえば、 ｆｌと１２の間の周波数）もループ利得により抑止されるようなものになってい ることに注意されたい。

同じ特徴を識別するために、第４図で使用された同一参照番号が第５図で再び使 用されているか、第５図に示す別の実施例によれば、ループ帯域幅が端の所でオ ーバーラツプするように、フィードバックの帯域幅を変化させることができる。

たとえば、このことは、今までとおり相互変調を抑止しながら、より大きな自由 度を搬送周波数間の間隔の変更に与えることができる。

第６図に本発明の別の実施例が示されているが、同一要素を識別するために、同 じ参照番号が使用されている。この送信システムは、基準ベースバンド成分が変 調器３０で送信周波数にアップコンバートされておらず、また、フィードバック 信号が変調器３で送信周波数からダウンコンバートされていないこと以外は、第 ３図のシステムと同じである。そのかわりに、ダウンコンバータ４３が、出力信 号をサンプリングした後のフィードバックループの中に配置されており、かつア ップコンバータ４４が加算ブロック３６の後で電力増幅器３８の前に配置されて いる。したがって、変調器３０は、中間周波数にアップコンバートしかつ中間周 波数からダウンコンバートする。このことは、直角変調器における９０度位相偏 移ネットワークの実現をより容易に達成させ、また一般的には、混信を減少して いる。第４図および第５図の代表的な波形は、この代表的実施例を使用して得る ことができたのであり、上に述べた考察も同様にこの代表的な実施例に関連して いる。

上述の代表的実施例を使って本発明を説明してきたか、当業者ならば本発明の精 神あるいは本質的特性から逸脱することなしに、本発明を別の形式で実現できる ことを理解できるであろう。したがって、たとえば、ここで説明した代表的実施 例のカルテシアン・フィードバック・ループを他の形式の適応型フィードバック 手法で代替することができる。さらに、本発明による送信システムが使用可能な （たとえば、基地局などの）全体システムについては詳細に説明してこなかった が、本発明には、本発明が組入れられているものも包含されていると考えている 。したがって、本発明は、ＦＤＭＡシステム、多重搬送波ＴＤＭＡおよびＣＤＭ Ａシステムを含むあらゆる多重搬送波送信システムに対する本発明の組入れを容 易に支援することができる。１つの代表的システムが米国特許第５，１４０゜６ ２７号［セルラ無線システムにおけるＤＴＭＦ信号方式に対する障害を最小にす るハンドオフ手続き（Ｈａｎｄｏｆｆ　Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｔｈａｔ　Ｍｉｎ ｉｍｉｚｅｓ　Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｔ。

ＤＴＭＦ　Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ　ｉｎ　ａ　Ｃｅ１ｌｕｌａｒ　Ｒａｄｉｏ　 Ｓｙｓｔｅｍ　）　Ｊに開示されているが、ここでこの特許に言及することによ り本明細書に組み入れることとする。

したかって、現在開示している実施例はあらゆる点において実例として考慮され るへきであって、制約として考慮されるべきではない。本発明の範囲は、上述の 説明とは別に添付の請求の範囲により示されており、さらに請求の範囲の意味お よび範囲に入る変更は全て請求の範囲に含まれると考えるものとする。

フロントページの続き （７２）発明者　へッドペルグ、ボ スウェーデン国ニス　−１６４４１キスタ、カストラップガタン　１０

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．組合わされた多重搬送波信号を送信する送信システムであって、送信すべき 各チャネルの被変調信号を発生させるチャネル変調手段と、合成信号を発生させ るため前記被変調信号を加算する加算手段と、組合わされた多重搬送波信号を発 生させるため前記合成信号を増幅する電力増幅手段と、 前記組合わされた多重搬送波信号の一部分を前記チャネル変調手段にフィードバ ックするフィードバック手段であって、前記組合わされた多重搬送波信号の周波 数相互変調が抑止されるフィードバック手段と、前記組合わされた多重搬送波信 号を送信するアンテナ手段と、を含むことを特徴とする送信システム。
2. ２．請求項１記載の送信システムであって、前記フィードバック手段はカルテシ アン・フィードバック・ループを含むことを特徴とする送信システム。
3. ３．請求項１記載の送信システムであって、前記被変調信号は中間周波数信号で あることを特徴とする送信システム。
4. ４．請求項３記載の送信システムであって、前記電力増幅手段によって増幅され る前に前記合成信号を無線用波数にアップコンバートするアップコンバート手段 をさらに含むことを特徴とする送信システム。
5. ５．請求項４記載の送信システムであって、前記チャネル変調手段にフィードバ ックされる前に、前記組合わされた多重搬送波信号の一部分を前記無線周波数か ら前記中間周波数にダウンコンバートするダウンコンバート手段をさらに含むこ とを特徴とする送信システム。
6. ６．請求項１記載の送信システムであって、前記チャネル変調手段は、ループエ ラー信号を発生させるため、前記組合わされた多重搬送波信号の前記フィードバ ック部分の成分を、ＩおよびＱベースバンド基準成分と比較する手段をさらに含 むことを特徴とする送信システム。
7. ７．組合わされた多重搬送波信号を送信する送信方法であって、送信すべき各チ ャネルに対する基準ベースバンド信号を入力するステップと、前記基準ベースバ ンド信号に基づいて被変調信号を発生させるステップと、合成信号を発生させる ため、各被変調信号を加算するステップと、前記組合わされた多重搬送波信号を 発生させるため、前記合成信号を増幅するステップと、 前記組合わされた多重搬送波信号の一部分をフィードバックすることにより、前 記組合わされた多重搬送波信号における相互変調を抑止するステップと、前記組 合わされた多重搬送波信号を送信するステップと、を含むことを特徴とする送信 方法。
8. ８．請求項７記載の送信方法であって、前記抑止するステップは、前記組合わさ れた多重搬送波信号の一部分をフィードバックするためにカルテシアン・フィー ドバック・ループを使用することを特徴とする送信方法。
9. ９．請求項７記載の送信方法であって、前記発生させるステップは、中間周波数 被変調信号を発生させることを特徴とする送信方法。
10. １０．訴求項９記際の送信方法であって、前記信号を増幅する前に、前記合成信 号を帰線周波数にアップコンバートするステップをさらに含むことを特徴とする 送信方法。
11. １１．請求項１０記載の送信方法であって、前記発生させるステップの前に、前 記フィードバック部分の成分を前記基準ベースバンド信号と比較するステップを さらに含むことを特徴とする送信方法。
12. １２．請求項１１記載の送信方法であって、前記比較するステップの前に、前記 組合わされた多重搬送波信号の前記部分を前記無線周波数から前記中間周波数に ダウンコンバートするステップをさらに含むことを特酸とする送信方法。
13. １３．請求項７記載の送信方法であって、前記発生させるステップの前に、前記 フィードバック部分の成分を前記基準ベースバンド信号と比較するステップをさ らに含むことを特徴とする送信方法。