JPH09205464A - ディジタル無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基地局を介して移動局間の通信を行なうシス
テムあるいは複信あるいは単信通信を行うシステムに用
いるディジタル線形変調の無線機において、共用器を１
ケとし、かつ送信部の非線形歪み補償を回路規模を増大
させることなく実現し、移動局間直接通信を可能とす
る。 【解決手段】 本発明では、同軸リレー等の切り替え器
を設けて、送受信周波数反転時に電力増幅器の出力段の
回路を切り替え、送受信周波数帯に対応する２組の共用
器及び帰還回路及び補償回路を設けることなく、１ケの
共用器及び１組の帰還回路及び補償回路で非線形補償の
ための帰還／制御ループを構成し、電力増幅部と当該切
り替え器で発生する非線形歪みの補償を行なった電波を
送出し、送受信２つの周波数帯の電波を受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基地局を介して移動
局間の通信（通常）を行なうディジタル線形変調の無線
機において、送受信周波数を反転することにより基地局
を介さずに移動局間通信を可能とするディジタル線形変
調の無線機の送信部非線形歪み補償方式及び受信方式の
構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般業務等に用いられる無線通信システ
ムとして、基地局を介して移動局間の単信および複信通
信を行なう通信システムが広く知られている。これを図
４及び図５に示す。両図において、１は基地局、２ａ，
２ｂ，２ｃ及び３ａ，３ｂは移動局を示す。

【０００３】図４は単信通信の例で、各移動局２ａ，２
ｂ，２ｃは搬送周波数ｆ１で送信し、搬送周波数ｆ２で
受信する。また、図５は複信通信の例で、移動局３ａと
移動局３ｂで通信を行う場合、移動局３ａは搬送周波数
ｆ１で送信し、基地局１は搬送周波数をｆ３に変換して
移動局３ｂに送出する。移動局３ｂはこのｆ３を受信
し、搬送周波数ｆ２で送信する。同様に、移動局３ａは
ｆ４で移動局３ｂの送信内容を受信することにより複信
通信を行う方式である。説明を簡単にするため、これら
の周波数は各通信方式により、各移動局で異なる場合等
ありえるが、個別移動局において、送信用搬送周波数を
受信周波数に用いることはできないし、受信用搬送周波
数を送信周波数に用いることはできない。

【０００４】一方、最近ではディジタル線形変調を採用
したシステムが存在する。このようなシステムに用いる
移動局無線機の基本構成の一例を図３に示す。以下、こ
の無線機の基本動作について簡単に説明する。始めに送
信系の動作を述べる。マイク６０１から入力された音声
信号は低周波部６０２で増幅され、音声符号化部６０３
でディジタル信号に変換される。符号化された音声信号
はディジタル変調部６０４でシステム固有の方式により
ディジタル変調され、Ｉ相（同相）及びＱ相（直交位
相）の信号に変換される。ついで後述する補償回路３１
０を通過後、直交変調部６０５で直交変調され電力増幅
部３０９で所定の電力レベルまで増幅される。一般にデ
ィジタル線形変調では、電力増幅部の振幅及び位相歪み
に起因する非線形歪みが発生し、電力増幅部の出力スペ
クトラムが規定帯域外に広がり近接するチャネルへの漏
洩電力が増加し妨害を与える。補償回路３１０はこのス
ペクトラムの広がりを抑え漏洩電力比を改善する回路で
あり、詳細は後述する。増幅された高周波信号は、方向
性結合器３０５、アイソレータ３０６、共用器３０１の
送信側バンドパスフィルタ３０４を通過後、アンテナ１
０１から送出され、基地局で受信される。

【０００５】次に受信系の動作について説明する。基地
局からの送信波は、アンテナ１０１で受信され、受信フ
ィルタ３０３通過後、受信高周波部６０８で増幅され、
さらにミキサ６０９で受信中間周波数に変換された後、
復調部６１１で復調され受信データとして再生される。
この受信データは音声復調部で復号され、さらに音声信
号に変換された後、低周波部６１３で増幅されスピーカ
６１９から受信音声信号として出力される。ここで、直
交変調及び受信部ミキサ用のローカル信号はシンセサイ
ザ部６０６から供給される。なお、６１５は無線機の制
御を行う制御部、６１６は操作及び表示部である。ま
た、周知のとおり直交変調部６０５へ入力するローカル
信号は、位相が互いにπ／２ラジアン（９０°）ずれた
信号を入力する必要があり、これには９０°移相器６０
７を設けて実現する。最近では９０°移相器を内蔵した
ＩＣも市販されており容易に実現できる。

【０００６】次に前述の補償回路について説明する。一
般に線形変調された変調波は電力増幅部３０９等の送信
路で発生する非線形歪みによりスペクトラムが広がり、
近接する（例えば６．２５ｋＨｚ、１２．５ｋＨｚ、あ
るいは２５ｋＨｚ離調などの）通信チャネルの帯域に妨
害を与える。その対策として送信出力の一部を方向性結
合器３０５等の結合回路を用いて取り出し、帰還回路３
０８を経由して、補償回路３１０に帰還し、ディジタル
変調部６０４の変調波信号と比較し送信信号と帰還信号
との差すなわち振幅及び移相差を補正することで近接す
る帯域への漏洩電力を低減するカーテシアン制御負帰還
型の補償方式が知られている。すなわち、この方式では
帰還回路３０８において帰還された無線周波数を直交復
調し、Ｉ相及びＱ相の信号として補償回路３１０で処理
するカーテシアン制御を用いている。このような補償方
式については、線形変調としてπ／４シフトＱＰＳＫを
用いた場合の例として、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｎ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｒｅａｓ ｉｎ ｃｏｍｍｕ
ｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．ＳＡＧ−５，Ｎｏ．５
Ｊｕｎｅ，１９８７ ｐ．ｐ．８９０−８９５に記載例
があり、同文献のＦｉｇ．７ ｐ．８９２にカーテシア
ン制御負帰還型の原理ブロック図が示されている。この
原理ブロック図には含まれていないが、一例として隣接
するチャネルへの漏洩電力比が−５０ｄＢｃ以下である
ような厳しい規定が要求される業務用のディジタル無線
機では、送信出力段の負荷変動に対して安定に非線形歪
みを補償するためにアイソレータ３０６を電力増幅部の
出力段と共用器の間に設ける回路構成が必要とされる。
以上、ディジタル線形変調方式の無線機の一般的な基本
動作の例について説明した。このようにディジタル線形
変調を用いた無線機では、電力増幅部の非線形歪みを補
償するための帰還回路、補償回路が必要になる。なお、
共用器３０１は複信通信を行う場合に必要となるが、単
信通信のみのシステムでは送信と受信が交互に行われる
ためバンドパスフィルタ３０４及び３０３に相当する送
信及び受信フィルタを設けることでも良い。

【０００７】前述のとおり基地局を介して移動局間の通
信を行なう無線機では、構成上、直接に移動局間の通信
を行なう手段を有しておらず、基地局の統制範囲外ある
いは基地局の障害発生時には、通信が行なえない欠点が
ある。このため、移動局間直接通信を行なう手段とし
て、一方の無線機の送信周波数と受信周波数を反転し、
送受信部の信号路を切り替え送信フィルタを介して受信
波を入力し、また、受信フィルタを介して送信波を出力
することで、直接に移動局間通信を行う方式が考えられ
る。一方、従来のＦＭ変調などの定振幅変調を用いる無
線機では、電力増幅部の非線形歪みに起因する近接する
チャネルへの妨害は影響が生じないことから、電力増幅
部にＣ級増幅器を採用し、前述のような補償回路が不要
である。これに対して、線形変調を用いるディジタル無
線機では、送信周波数と受信周波数を反転するためには
前述のように電力増幅部の非線形歪み補償回路を設ける
必要がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようにディジタル
変調を用いた無線機で、送受信周波数を反転する場合に
は、いずれの周波数帯においても電力増幅部の非線形歪
み補償用の帰還ループの後段で信号路の切替を行うこと
が必須となる。すなわち、例えば、送受信間隔が数ＭＨ
ｚ以上離れている場合、電力増幅器、直交変調器、帰還
回路に用いる直交復調器など補償用制御ループを構成す
る各回路の振幅、及び位相特性に差異が生じるため、非
線形歪みを効果的に補償するためには、補償用ループの
後段に出力回路を選択的に切り替える同軸リレーなどの
切替え器を設けて、振幅及び位相差の変化に対応した補
償動作を行う必要がある。本発明は共用器を有するディ
ジタル線形変調の無線機において、電力増幅部の非線形
歪み補償制御ループを確保しながら、共用器の送信及び
受信端子を選択的に切り替えることで移動局間直接通信
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は送信および受信
周波数を反転することにより移動局間直接通信を行なう
無線機において、送信信号をＩ成分、Ｑ成分のディジタ
ル信号に変調するディジタル変調部と、電力増幅部の非
線形歪みを補償する補償回路と、前記Ｉ、Ｑディジタル
信号を直交変調する直交変調部と、次段の電力増幅部
と、該電力増幅部の出力をアンテナに供給する１つの共
用器内の少なくとも２つの周波数帯域の異なるバンドパ
スフィルタと、該バンドパスフィルタに選択的に前記電
力増幅器の出力を供給する切替回路と、該電力増幅器の
出力側に接続された電力抽出手段と、該電力抽出手段を
介して前記補償回路に供給するループを構成する帰還回
路と、前記バンドパスフィルタの一方に接続する別の切
替回路を介して選択的に受信増幅部に入力する信号路と
を有するディジタル線形変調方式の無線機である。

【００１０】つまり、本発明は上記の目的を達成するた
めに、まず第１の手段として電力増幅器の出力段と共用
器との間に同軸リレーなどの切り替え器を設けて伝送路
を分岐し、周波数を送受信反転した場合、いずれの周波
数帯においても、共用器が１つでありながら、該共用器
を通して送信波を出力できるようにしたものである。さ
らに電力増幅部の出力側に、方向性結合器等の電力抽出
手段を設け、該方向性結合器の出力を帰還回路を介し補
償回路へ入力する制御ループを構成したものである。こ
れにより帰還回路及び補償回路は１系統でありながら、
送信及び受信２つの周波数帯においても補償用制御ルー
プを動作させることが可能となる。なお、一般に、一例
として４００ＭＨｚ帯の電力増幅器では送受信間隔が２
０ＭＨｚ程度離れていてもこの間の周波数帯域で動作可
能である。ここで、負荷変動に対して補償動作の安定化
を図るために、一般に共用器と電力増幅器の出力段にア
イソレータを設けるが、原理的には無くても良い。な
お、アイソレータが送受信間隔の帯域をカバーする広帯
域な特性を有する場合は、第１の手段に示す分岐をアイ
ソレータの出力段で切り替えることでアイソレータを１
個とすることができる。

【００１１】さらに、第２の手段として送受信周波数を
反転するため受信部においても同軸リレーなどの切り替
え回路を設け、送信波が直接自分の受信部に入力されな
いように切り替え回路を構成したものである。

【００１２】その結果、周波数の反転を行なった場合に
おいても、上記の切り替え回路を設けることで１つの共
用器及び帰還回路、補償回路で、２つの周波数帯に応答
する非線形歪み補償用の帰還ループを構成することがで
きる。一方、受信回路の切り替えは送信波が直接入力さ
れないように動作するので、自己の送信波に妨害、干渉
されることなく到来波を受信できるため、移動局間の直
接通信が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図１及
び図２により説明する。図１は送受信間隔をカバーする
広帯域のアイソレータを用いた場合の実施例である。こ
こで、実施例においては、本発明の要点である高周波部
の構成例について示す。すなわち、図３に示すディジタ
ル無線機の従来例における送信部、マイク６０１の以降
ディジタル変調部６０４迄の基本動作は、本実施例とも
に同一である。また、受信部においてはミキサ６０９以
降、受信中間周波部からスピーカ６１９の出力まで実施
例と同じ基本動作である。さらに、ソンセサイザ部６０
６、制御部６１５、操作表示部６１６の動作、構成につ
いても、図３の従来例と同じであるため、図１、図２で
は記載を省略する。

【００１４】以下に動作を説明する。送信入力端１２６
は図３の従来例に示す音声符号化部６０３の出力に相当
する。この送信信号はディジタル変調部６０４でディジ
タル線形変調されＩ相、Ｑ相の出力として補償回路１１
９に入力される。直交変調部１２８で直交変調され、さ
らに電力増幅部１１８で増幅された後、方向性結合器１
０５を介してアイソレータ１１６に入力される。送信波
は前述のとおり、電力増幅部１１８の非線形歪みにより
スペクトラムが広がり近接するチャネル帯域、例えば
６．２５ｋＨｚ、１２．５ｋＨｚ、２５ｋＨｚ等の帯域
への漏洩電力を増大させる。アイソレータ１１６の出力
を分岐し、切り替え器１０７及び１０８に接続する。切
り替え器は例えば同軸リレーで構成することができるが
図１において、これらの切り替え器は端子１１２及び１
１４がオン、端子１１３及び１１５がオフである。アイ
ソレータ１１６の出力は前記切り替え器１０７で選択的
に切り替えられたのち、共用器１０２のバンドパスフィ
ルタ１０４を通してアンテナ１０１から送出される。方
向性結合器１０５の出力は帰還回路１１７を介して補償
回路１１９へ帰還される。補償回路１１９は、前述のと
おり送信入力信号と比較し、振幅及び位相歪みに起因す
る非線形歪みを低減するように動作する。

【００１５】一方、到来した受信波はアンテナ１０１か
ら入力され、共用器１０２のバンドパスフィルタ１０３
を通して、切り替え器１０８に入力される。切り替え器
１０８の端子は１１４に接続されているため、受信波は
受信部増幅器１２０で増幅される。切り替え器１２１の
端子１２２を通してバンドパスフィルタ１２４を通過
後、ミキサ６０９で中間周波数に変換され、さらに受信
中間周波部で増幅され、その後復調される。ミキサ以降
の動作は従来例、図３の動作と同じである。

【００１６】この際、送信波は切り替え器１０８の端子
１１５はオフであるため受信増幅器１２０に入力される
ことはなく、受信回路に直接妨害を与えることはない。

【００１７】なお、バンドパスフィルタ１２４及び１２
５は機器の所要減衰特性により必ずしも必要なく、これ
に伴って切り替え器１２１も不要とすることができる。

【００１８】移動局間の直接通信を行なう場合、相手側
の移動局では送受信の周波数を反転して送信及び受信を
行なう必要がある。

【００１９】以下このときの移動局の動作を説明する。
この移動局では、切り替え器１０７及び１０８、ならび
に１０９をそれぞれ端子１１３，１１５側に切り替え
る。受信波は共用器１０２のバンドパスフィルタ１０４
を通過後、切り替え器１０７の端子１１３を介して受信
増幅器１２０に入力される。切り替え器１２１を端子１
２３側に切り替え、受信波と同じ通過域をもつバンドパ
スフィルタ１２５に入力し、所要の帯域制限を行なった
のち、前述と同様に後段回路に入力し、検波復調する。
この移動局が送信する場合、送信波は方向性結合器１０
６を介してアイソレータ１１６が送信及び受信帯域を通
過域とするためアイソレータ１１６を通過、ついで切り
替え器１０７の端子１１２がオフ、１０８の端子１１５
側がオンされるため共用器１０２のバンドパスフィルタ
１０３に入力されアンテナ１０１から出力される。この
際、方向性結合器１０５で検出された送信出力の一部を
帰還回路１１７に帰還し、補償回路１１９で非線形歪み
補償を行う。なお、このような制御は図示しない制御部
の制御により行われ、各切替器１１２，１１４，１２１
は連動する。

【００２０】このような送受信周波数が反転した場合に
も１つの共用器及び帰還回路ならびに補償回路が１系統
でありながら、歪み補償のための制御ループよりも後段
で信号路の切り替え動作を行うことで、送受信２つの周
波数帯においても、補償された送信出力を出力すること
ができる。

【００２１】以上により基地局を介して通信を行なうデ
ィジタル線形変調の無線機あるいは複信通信の無線機に
おいて１つの共用器を介して、送受信２つの周波数帯に
おいて非線形歪み補償された送信信号を送信できまた到
来受信波を受信することが可能となり、移動局間の直接
通信に有効となる。

【００２２】次に実施例２について、図２を用いて説明
する。実施例２では、アイソレータの通過域が数ＭＨ
ｚ、すなわち送受信間隔よりも狭い場合の実施例であ
る。電力増幅部１１８の出力を切り替え器２０４を設け
て２分岐し、一方の出力には送信周波数ｆｔ、例えば中
心周波数３６０ＭＨｚを通過域とするアイソレータを、
もう一方の信号路には受信周波数ｆｒ、例えば中心周波
数３７８ＭＨｚを通過域とするアイソレータを設ける。
ここでは一例として送受信周波数の間隔が１８ＭＨｚ離
れた例とした。同様に共用器１０２のバンドパスフィル
タ１０４は送信周波数ｆｔを通過させる帯域を、また、
バンドパスフィルタ１０３は受信周波数ｆｒを通過させ
る帯域をもつように配置する。なお、送受信周波数を反
転した移動局ではｆｔが受信波、ｆｆが送信波となる。

【００２３】実施例１と同じく、方向性結合器１０５を
介して送信波の一部を取り出し、帰還回路１１７に帰還
する。さらに補償回路１１９で非線形歪み補償を行う。
このように、帰還ループとは独立に信号路を切り替える
ことで、送受２つの周波数帯において電力増幅部の非線
形歪みを補償することが可能となり、近接チャネルへの
漏洩電力比を劣化させることができる。

【００２４】さらに切り替え器２０３が端子２０４に切
り替わっている場合、切り替え器２０６の端子２０８は
オフであるため送信波が自らの受信増幅器１２０に漏れ
込むことを防止することができる。送信波がバンドパス
フィルタ１０４を通過するように切り替えられている場
合、相手の移動局から送信された電波は到来受信波とし
て共用器１０２のバンドパスフィルタ１０３を通過後、
切り替え器２０６の端子２０７に入力され、その後受信
増幅器１２０で増幅される。これ以降の動作は実施例１
と同様である。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、基地局を介して移動局
間の通信を行なうシステムあるいは複信あるいは単信通
信を行うシステムに用いるディジタル線形変調の無線機
において、共用器は１ケでありながら、また送信部の非
線形歪み補償のための帰還回路あるいは補償回路を独立
に２系統設けることなく、切り替えを行うことで１系統
で歪み補償のための帰還／制御ループを構成することが
可能となる。移動局間で周波数を反転して直接通信をす
る場合、切り替えを行なわない場合、少なくとも共用器
あるいは送信部の帰還回路及び補償回路を２系統設けて
回路形式が想定されたが、これにより回路規模の低減が
可能となり、機器の小形化、低価格化に有効となる。ま
た、送受信の周波数等が例えば１０数ＭＨｚから数１０
ＭＨｚ離れているような場合にも、切り替え器とは独立
に周波数帯に対応した非線形歪み補償を行うことができ
るため、漏洩電力比の性能劣化を招くことがない。

【００２６】アイソレータについては、実施例により異
なるが送受信帯域をカバーする広帯域のものを採用する
ことにより１ケとすることができる。さらに受信部に対
しては、送信波が自らの受信回路に入力されることのな
いよう信号路を切り替える構成であることから、送信波
による干渉妨害が発生せずに到来波を受信できる。

【００２７】このように本発明によれば切り替え器等の
少ない回路追加により、送受信周波数を反転した場合に
も電力増幅部の非線形歪み補償機能を有効に動作させる
ことができるうえ、共用器は従来のまま１ケでよくディ
ジタル線形変調方式の無線機の移動局間直接通信機能を
小形、低価格で実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】本発明のその他の実施例を示すブロック図。

【図３】従来のディジタル無線機のブロック図。

【図４】基地局を介する移動局間複信通信の例を示す構
成図。

【図５】基地局を介する移動局間単信通信の例を示す構
成図。

【符号の説明】

１０１ アンテナ、１０２ 共用器、１０５ 方向性結
合器、１０６，１０７，１０８ 同軸リレー、１１６
アイソレータ、１１７ 帰還回路、１１８ 電力増幅
部、１１９ 補償回路、１２０ 受信増幅器、１２１
ダイオード切り替え器、１２６ 送信データ入力端、１
２７ 受信中間周波出力端、２０１，２０２ アイソレ
ータ、３０１ 共用器、３０５ 方向性結合器、３０６
アイソレータ、３０７ 受信増幅部、３０８ 帰還回
路、３０９ 電力増幅器、３１０補償回路、３１１ 受
信用バンドパスフィルタ、６０４ ディジタル変調部、
１２８ 直交変調部、６１０ 受信中間周波部、６０９
ミキサ部、６１１ 復調部、６０７ ９０°移相器、
６０６ シンセサイザ部、１ 基地局、２ａ，２ｂ，２
ｃ，３ａ，３ｂ 移動局

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信および受信周波数を反転することに
   より移動局間直接通信を行なう無線機において、 送信信号をＩ成分、Ｑ成分のディジタル信号に変調する
   ディジタル変調部と、電力増幅部の非線形歪みを補償す
   る補償回路と、前記Ｉ、Ｑディジタル信号を直交変調す
   る直交変調部と、次段の電力増幅部と、該電力増幅部の
   出力をアンテナに供給する１つの共用器内の少なくとも
   ２つの周波数帯域の異なるバンドパスフィルタと、該バ
   ンドパスフィルタに選択的に前記電力増幅器の出力を供
   給する切替回路と、該電力増幅器の出力側に接続された
   電力抽出手段と、該電力抽出手段を介して前記補償回路
   に供給するループを構成する帰還回路と、前記バンドパ
   スフィルタの一方に接続する別の切替回路を介して選択
   的に受信増幅部に入力する信号路とを有することを特徴
   とするディジタル線形変調方式のディジタル無線機。