WO2011136374A1 - 無線通信システムにおけるユーザ装置及び方法 - Google Patents

無線通信システムにおけるユーザ装置及び方法 Download PDF

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image
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leak
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鈴木 秀俊
大將 梅田
岡田 隆
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株式会社 エヌ・ティ・ティ・ドコモ
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    • H04B2001/0491Circuits with frequency synthesizers, frequency converters or modulators

Definitions

  • the disclosed invention relates to a user apparatus and method in a wireless communication system.
  • OFDM orthogonal frequency division multiplexing
  • SC single carrier frequency division multiple access
  • -FDMA orthogonal frequency division multiplexing
  • LTE long-term evolution
  • a frame to be transmitted (Frame) is converted to a frequency signal by performing Fast Fourier Transform (FFT) or Discrete Fourier Transform (DFT), and the frequency signal is mapped to a sub-carrier to be transmitted. (Mapping), and inverse-fast Fourier transform (IFFT) is performed on the mapped signal to re-transform it into the time domain to generate a transmission signal.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • DFT Discrete Fourier Transform
  • Mapping Mapping
  • IFFT inverse-fast Fourier transform
  • the number of necessary subcarriers varies depending on the amount of data to be transmitted. When the data amount is small, a small number of subcarriers are allocated, and when the data amount is large, a large number of subcarriers are allocated.
  • the subcarriers generated in this way are wirelessly transmitted through orthogonal modulation and power amplification processes.
  • the quadrature modulator may have some mismatch (IQ mismatch) with respect to the I component and the Q component.
  • IQ mismatch a case where the phase difference between the I signal and the Q signal is deviated from 90 degrees, a case where a difference occurs in the amplitude between the I signal and the Q signal, and the like can be considered.
  • the output signal of the quadrature modulator having such IQ mismatch includes not only a transmission target component that is a subcarrier necessary for transmission but also a leak image (Image Leakage) signal unnecessary for transmission.
  • the frequency of the leak image signal is a frequency symmetric to the transmission target signal with respect to the center of the transmission band.
  • the carrier signal leaked from the local signal oscillator of the quadrature modulator may be mixed into the output signal of the quadrature modulator.
  • a signal including not only the transmission target signal but also unnecessary signals such as a leak image signal and a carrier signal is input to the power amplifier (PA)
  • the output signal of the power amplifier is the transmission target signal
  • an inter-modulation (IM) component due to these signals is also included. This will give large interference to other systems.
  • An object of the disclosed invention is to make it difficult for intermodulation distortion to occur in a transmission signal after power amplification when an image signal resulting from orthogonal modulation processing of the transmission target signal is mixed in the transmission signal before power amplification. is there.
  • a user device is provided.
  • a converter that converts a signal to be transmitted in the frequency domain into a signal in the time domain;
  • An orthogonal modulation unit that orthogonally modulates the signal in the time domain;
  • a leak image is obtained by deriving an image signal having a frequency component symmetrical to the transmission target signal with respect to the center of the transmission band, converting the image signal into a time domain signal, and orthogonally transforming the time domain signal.
  • a cancellation signal generator for generating a cancellation signal
  • An adjustment unit that monitors the frequency component of the image signal in the output signal of the quadrature modulation unit and adjusts the amplitude and phase of the leak image cancellation signal so as to cancel the frequency component
  • a user apparatus in a wireless communication system comprising: a combining unit that combines an output signal of the quadrature modulation unit and the leak image cancellation signal and provides a combined signal to a power amplification unit.
  • FIG. 1 Schematic of a user device.
  • a user device according to an embodiment of the disclosed invention is provided.
  • An image signal having a frequency component (fi) symmetrical to the transmission target signal (fs) with respect to the center (fc) of the transmission band is derived, and the image signal is converted into a time domain signal.
  • a user apparatus in a wireless communication system comprising: a combining unit (20 (3)) that combines an output signal of the quadrature modulation unit and the leak image cancellation signal and supplies the combined signal to a power amplification unit.
  • the conversion unit A Fourier transform unit (11) for performing discrete Fourier transform or fast Fourier transform on a data frame representing a signal to be transmitted; A mapping unit (12) that generates a transmission target signal in the frequency domain by mapping the signal after the Fourier transform to the frequency resource notified from the radio base station; A fast inverse Fourier transform unit (13) that generates the time-domain signal by performing inverse fast Fourier transform on the mapped signal.
  • the adjustment unit is configured to output the image signal in the output signal of the synthesis unit (20 (3)).
  • the frequency component may also be monitored, and the amplitude and phase of the leak image cancellation signal may be adjusted so as to cancel both frequency components.
  • the adjustment unit also monitors a frequency component of a carrier signal leaked in the output signal of the quadrature modulation unit, and a leaked carrier cancellation signal having an amplitude and phase adjusted to cancel the leaked carrier signal (28, 29, 30)
  • the combining unit (20 (3)) may combine the output signal of the quadrature modulation unit, the leak image cancellation signal, and the leak carrier cancellation signal, and provide the combined signal to the power amplification unit.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a mobile communication terminal.
  • the disclosed invention is not limited to a mobile communication terminal, and may be used for any appropriate user device.
  • the user apparatus may be a mobile terminal or a fixed terminal.
  • the user device is a mobile phone, an information terminal, a personal digital assistant (PDA), a portable personal computer, or the like, but is not limited thereto.
  • PDA personal digital assistant
  • 1 is a baseband signal generator (BB)
  • 2 is a quadrature modulator
  • 3 is a radio (RF) circuit for processing radio signals
  • 4 is a transmission / reception antenna
  • 5 is orthogonal.
  • a demodulator is shown.
  • 11 indicates a DFT calculator
  • 12 indicates a subcarrier mapping unit that arranges subcarriers in the frequency domain
  • 13 indicates an IFFT that converts the mapped subcarriers into the time domain.
  • An arithmetic unit is shown.
  • Reference numeral 14 denotes a CP adding unit for adding a cyclic prefix (CP) or a guard interval.
  • Reference numeral 15 denotes a D / A converter that converts a digital signal into an analog signal.
  • 16 indicates a low-pass filter (LPF) for removing harmonics
  • 17 indicates a local signal oscillator that generates a transmission frequency
  • 18 generates a phase difference of the IQ signal
  • 19 indicates a mixer that performs frequency conversion by synthesizing the BB signal and the signal of the local signal transmitter
  • 20 indicates a multiplexing circuit that combines the IQ signals to generate a transmission signal.
  • LPF low-pass filter
  • reference numeral 21 denotes a signal amplifier (PA) that amplifies the generated transmission signal to a desired transmission power
  • 22 denotes a duplexer or duplexer for commonly using the transmission / reception antenna for transmission and reception.
  • DUP indicates a low noise amplifier (LNA) 23 for amplifying the received signal.
  • Reference numeral 24 denotes an A / D converter that converts an analog signal into a digital signal.
  • an isolator, an antenna switch, or the like may be included in the configuration of the mobile communication terminal, but it is omitted for simplification of description.
  • Voice, data information, and the like desired to be transmitted by the mobile communication terminal are divided into data frames (Data Frame) in the baseband signal generator (BB) 1 and subjected to discrete Fourier transform by the DFT calculator 11.
  • a frequency spectrum is generated.
  • an SC-FDMA scheme using DFT computation is assumed, but this is not essential, and for example, an OFDM scheme using FFT computation may be used.
  • One of the frequency spectrums is used as a subcarrier, and the subcarrier mapping unit 12 arranges one of the frequency spectra at a usable frequency according to an instruction from the base station (eNB).
  • the usable frequency is specifically a frequency of a resource block (RB) notified from the base station.
  • This signal is converted into a time waveform by IFFT calculator 13 and a predetermined guard time is inserted by CP adding section 14 to generate a symbol to be transmitted.
  • a signal including this symbol is converted into an analog signal by the D / A converter 15.
  • the converted signal becomes an I signal and a Q signal in the quadrature modulator 2, and harmonics are removed by the LPF 16.
  • the I signal is synthesized by the signal of the local signal oscillator 17 (carrier frequency signal) and the mixer 19, and the Q signal is synthesized by the mixer 19 and a signal obtained by shifting the signal of the local signal oscillator 17 by 90 degrees by the phase converter 18,
  • the frequency is converted to the transmission frequency.
  • the I signal and the Q signal are combined by a multiplexing circuit 20, amplified to a desired power level by a power amplifier (PA) 21, and transmitted from the transmission / reception antenna 4 via a duplexer (DUP) 22.
  • PA power amplifier
  • DUP duplexer
  • FIG. 2A schematically shows an input signal of the power amplifier (PA) 21.
  • FIG. 2B schematically shows an output signal of the power amplifier (PA) 21.
  • a signal to be transmitted (transmission target signal) is arranged at a location in the transmission band as shown in FIG. 2A with a width corresponding to the amount of data.
  • the transmission target signal is arranged on the high frequency side of the transmission band, but this is not essential.
  • the leak image signal is generated when the phase of the phase converter 18 is shifted from 90 degrees or when there is a difference in amplitude between the I signal and the Q signal.
  • the leak image signal appears at a position (fi) where the transmission target signal is turned back at the carrier frequency (fc).
  • the output signal of the power amplifier (PA) 21 includes an intermodulation distortion component as shown in FIG. 2B.
  • the intermodulation distortion component due to the frequency fs of the transmission target signal and the frequency fi of the leak image signal, third-order intermodulation distortion (IM3) occurs at the frequency positions of 2fi-fs and 2fs-fi.
  • IM3 third-order intermodulation distortion
  • the fifth-order intermodulation distortion component is also generated at the frequency positions of 3fi-2fs and 3fs-2fi, and the seventh-order and other higher-order intermodulation distortion components are also generated (for the sake of simplification, the fifth-order or more The modulation distortion component is not shown).
  • the intermodulation distortion components IM3, IM5, IM7 ... occur outside the transmission band and in some cases may occur in the frequency band of the other system, causing serious interference to the other system. Is done.
  • the intermodulation distortion component occurs in the transmission band, in addition to the interference due to the leak image signal, the interference in the own system is increased, so there is a concern that the throughput in the own system may be deteriorated.
  • FIG. 3 shows a mobile communication terminal according to this embodiment that reduces the leak image signal.
  • the mobile communication terminal includes an IFFT calculator 13 (2), a CP adding unit 14 (2), a digital analog (D / A) converter 15 (2), a low-pass Filter (LPF) 16 (2), phase converter 18 (2), mixer 19 (2), multiplexing circuit 20 (2), image detection unit 25, image control unit 26, phase / amplitude control unit 27, and multiplexing A circuit 20 (3) is further included.
  • voice, data information, etc. that are desired to be transmitted are divided into data frames in the baseband signal generator (BB) 1, and the DFT calculator 11 Is subjected to discrete Fourier transform. As a result, a frequency spectrum is generated.
  • One of the frequency spectrums is used as a subcarrier, and the subcarrier mapping unit 12 arranges one of the frequency spectra at a usable frequency according to an instruction from the base station (eNB).
  • the usable frequency is specifically a frequency of a resource block (RB) notified from the base station.
  • This signal is converted into a time waveform by IFFT calculator 13 and a predetermined guard time is inserted by CP adding section 14 to generate a symbol to be transmitted.
  • a signal including this symbol is converted into an analog signal by the D / A converter 15.
  • the converted signal becomes an I signal and a Q signal in the quadrature modulator 2, and harmonics are removed by the LPF 16.
  • the I signal is synthesized by the signal of the local signal oscillator 17 (carrier frequency signal) and the mixer 19, and the Q signal is synthesized by the mixer 19 with a signal obtained by shifting the signal of the local signal oscillator 17 by 90 degrees by the phase converter 18, The frequency is converted to the transmission frequency.
  • the I signal and the Q signal are synthesized by the multiplexing circuit 20.
  • the combined signal is combined with a leak image deletion signal, which will be described later, by a multiplexing circuit 20 (3) and input to a power amplifier (PA) 21. Thereafter, the power is amplified to a power level by a power amplifier (PA) 21 and transmitted from a transmission / reception antenna via a duplexer (DUP).
  • PA power amplifier
  • the subcarrier mapping unit 12 generates a leak image deletion subcarrier.
  • the frequency of the subcarrier for leak image deletion is a symmetric frequency with respect to the center of the transmission band with respect to the frequency to which the subcarrier mapping unit 12 maps the transmission target signal.
  • the leak image subcarrier is converted into a time waveform by the IFFT calculator 13 (2) in the same manner as the transmission target signal, and a predetermined guard time is inserted by the CP adding unit 14 (2). This signal is converted into an analog signal by the D / A converter 15 (2), and the harmonics are removed by the low-pass filter 16 (2) as an I signal and a Q signal in quadrature modulation.
  • the I signal is combined with the signal of the local signal oscillator 17 by the mixer 19 (2), and the Q signal is a signal obtained by shifting the signal of the local signal oscillator 17 by 90 degrees by the phase converter 18 (2) and the mixer 19 (2). And is converted into a transmission frequency.
  • These I signal and Q signal are synthesized by the multiplexing circuit 20 (2), thereby generating a leak image deletion signal.
  • the transmission signal synthesized by the multiplexing circuit 20 is monitored by the image detection unit 25.
  • the image detection unit detects the power level of the leak image signal in the output signal of the multiplexing circuit.
  • Information about the leak image signal (frequency, etc.) is notified from the image control unit 26.
  • the image control unit 26 acquires information about the leak image signal from the subcarrier mapping unit 12.
  • Information on the power level detected by the image detection unit 25 is sent to the image control unit 26.
  • the image control unit 26 sends a control signal to the phase / amplitude control unit 27 based on the information of the leak image signal from the image detection unit 25. With this control signal, the amplitude and phase of the leak image deletion signal output from the multiplexing circuit 20 (2) are adjusted so as to cancel out the leak image signal.
  • the multiplexing circuit 20 (3) combines the signal including the transmission target signal and the leak image signal with the leak image deletion signal.
  • the leak image signal and the leak carrier deletion signal cancel each other. Therefore, the output signal from the multiplexing circuit 20 (3) is a signal in which the leak image signal is sufficiently suppressed.
  • PA power amplifier
  • the above-described principle of the invention may be applied to any transmission target signal, and may be applied only to a signal selected by some standard.
  • the principle of the present invention may be applied when the number of subcarriers mapped in the frequency domain is small, and the principle of the present invention may not be applied when the number of subcarriers is large. This is because the degree of generation of intermodulation distortion components varies depending on the number of subcarriers mapped in the frequency domain.
  • the subcarrier mapping unit 12 generates a leak image deletion subcarrier, but the output signal from the subcarrier mapping unit is branched and the frequency is inverted at the center of the transmission band to perform an IFFT computing unit. You may input into 13 (2).
  • the IFFT computing unit 13 the CP adding unit 14, the local signal oscillator 17, and the like are separately described, but these processing elements may be combined into one.
  • FIG. 4 shows an example method for reducing leak image signals.
  • the method is used in a mobile communication terminal (more generally a user equipment) as shown in FIG.
  • step S1 a transmission target signal to be transmitted is converted into a frequency domain signal by DFT or FFT.
  • step S2 the frequency domain transmission target signal is mapped to the frequency notified from the base station, and converted into a time domain signal by IFFT. Quadrature modulation is performed on the time domain signal.
  • a leak image deletion subcarrier is generated.
  • the leak image deletion subcarrier has a symmetric frequency component with respect to the transmission target signal and the band center.
  • the leak image subcarrier is converted into a time domain signal by IFFT. Quadrature modulation is performed on the signal in the time domain, thereby generating a leak image deletion signal.
  • step S3 is performed after step S2, but this is not essential, and all or part of the processes of steps S2 and S3 may be performed simultaneously.
  • step S4 the amplitude and phase of the leak image deletion signal are adjusted to a phase that is the same as the amplitude and phase that provides the same power as the leak image signal.
  • the amplitude and phase of the leak image signal are specified by monitoring the signal after quadrature modulation in step S2.
  • step S5 the signal (including the transmission target signal and the leak image signal) after the quadrature modulation in step S2 is combined with the leak image deletion signal.
  • the leak image signal and the leak image deletion signal cancel each other, and as a result, the transmission target signal remains.
  • This transmission target signal is amplified by a power amplifier (PA) 21. Since the input of the power amplifier (PA) 21 does not substantially include the leak image signal, the output of the power amplifier (PA) 21 does not substantially include the leak image signal and the intermodulation distortion component.
  • the input of the power amplifier (PA) 21 should be substantially free of leak image signals.
  • PA power amplifier
  • FIG. 5 shows that the image detection unit 25 monitors the output of the multiplexing circuit 20 (3) in order to confirm whether or not the leak image signal is actually deleted. That is, the image detection unit 25 monitors the leak image signal for both the input and output of the multiplexing circuit 20 (3).
  • the image control unit 26 and the phase / amplitude control unit 27 adjust the amplitude and phase of the leak image deletion signal so that the leak image signal is canceled out.
  • the multiplexing circuit 20 (3) it is not essential to monitor both the input and output of the multiplexing circuit 20 (3) simultaneously. For example, at the start of the operation of the mobile communication terminal, only the input of the multiplexing circuit 20 (3) is monitored, the amplitude and phase of the leak image deletion signal are adjusted, and then the multiplexing circuit 20 ( Only the output of 3) may be monitored to adjust the amplitude and phase of the leak image deletion signal. Performing such switching corresponds to performing coarse adjustment at the start of operation and performing fine adjustment after the operation is stabilized.
  • the unnecessary wave component mixed in the transmission signal includes not only the above-described leak image signal but also a carrier signal (a leak signal from the local signal oscillator 17). Is also included.
  • FIG. 6 shows a modification for suppressing not only the leak image signal but also the carrier signal.
  • an image DC detection unit 28 and an image DC control unit 29 are used instead of the image detection unit 25 and the image control unit 26 in FIGS. 3 and 5.
  • a DC phase / amplitude control unit 30 is added.
  • the image DC detection unit 28 also detects the power level of the leaked carrier signal (DC).
  • the image DC control unit 29 generates a control signal for adjusting the amplitude and phase of the leak image deletion signal and transmits the control signal to the phase / amplitude control unit 27.
  • the image DC control unit 29 generates a control signal for adjusting the amplitude / phase of the leak carrier deletion signal branched from the local signal oscillator 17 and transmits the control signal to the DC phase / amplitude control unit 30.
  • the leak carrier deletion signal has the same amplitude and phase as the leaked carrier signal.
  • the DC phase / amplitude control unit 30 adjusts the power level and phase of the leak carrier deletion signal according to the control signal.
  • the multiplexing circuit 20 (3) combines the output signal from the multiplexing circuit 20, the leak image deletion signal, and the leak carrier deletion signal.
  • the leak image signal and the leak image deletion signal cancel each other, and the leaked carrier signal and the leak carrier deletion signal also cancel each other. As a result, only the transmission target signal remains at the output of the multiplexing circuit 20 (3).
  • subcarriers are generated by DFT
  • subcarriers are arranged in the subcarrier mapping unit, and leak image deletion subcarriers having a symmetrical frequency from the arranged subcarriers and the band center And sub-carriers are converted by IFFT calculation, and D / A conversion and orthogonal modulation are performed to generate a leak image deletion signal.
  • the orthogonal modulation output signal is observed, the power of the leak image signal is detected, and the power of the leak image deletion signal is adjusted according to the detected power of the leak image signal.
  • the phase is adjusted so as to be in reverse phase at the output of the quadrature modulator.
  • the disclosed invention may be applied to any appropriate mobile communication system that dynamically allocates frequency resources to users.
  • the present invention may be applied to an LTE system, an LTE-Advanced system, an IMT-Advanced system, a WiMAX system, a Wi-Fi system, and the like.
  • specific numerical examples have been described in order to facilitate understanding of the invention, these numerical values are merely examples and any appropriate values may be used unless otherwise specified.
  • the classification of the examples or items is not essential to the disclosed invention, and the items described in two or more items may be used in combination as necessary.
  • the device according to the embodiment has been described using a functional block diagram, but such a device may be realized by hardware, software, or a combination thereof.
  • the disclosed invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, modifications, alternatives, substitutions, and the like are included in the present invention without departing from the spirit of the present invention.

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Abstract

 ユーザ装置は、周波数領域における送信対象信号を時間領域の信号に変換する変換部(13)と、時間領域の信号を直交変調する直交変調部(17~20)と、送信帯域の中心に対して送信対象信号と対称な周波数成分を有するイメージ信号を時間領域の信号に変換し、直交変換することで、リークイメージ相殺信号を生成する相殺信号生成部(13(2)~20(2))と、直交変調部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分を監視し、周波数成分を相殺するようにリークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整する調整部(25,26,27)と、直交変調部の出力信号と、リークイメージ相殺信号とを合成し、合成後の信号を電力増幅部に与える合成部(20(3))とを有する。

Description

無線通信システムにおけるユーザ装置及び方法
 開示される発明は、無線通信システムにおけるユーザ装置及び方法に関連する。
 携帯電話等の移動通信システムにおいて、広帯域化やマルチパス(Multi-path)環境への適応性を高くする等の観点から、直交周波数分割多重(OFDM)方式や、シングルキャリア周波数分割多重アクセス(SC-FDMA)方式が広く用いられつつある。例えば、ロングタームエボリューション(LTE)方式の移動通信システムでは、下りリンクにおいてOFDM方式が使用され、上りリンクにおいてSC-FDMA方式が使用されている(この点については、例えば非特許文献1参照。)。
3GPP TS36.211 V8.9.0(2009-12)、Section 5(上りリンク)、Section 6(下りリンク)
 しかし、これらの技術を用いるには、以下に示すような問題が懸念される。これらの方式は、送信するフレーム(Frame)を高速フーリエ変換(FFT)又は離散フーリエ変換(DFT)することで周波数信号に変換し、その周波数信号を、送信するサブキャリア(sub-carrier)にマッピング(Mapping)し、マッピング後の信号を逆高速フーリエ変換(IFFT)することで時間領域に再変換し、送信信号を生成する。必要なサブキャリアの数は、送信するデータ量に応じて異なり、データ量が少ない場合には少ない数のサブキャリアが割り当てられ、データ量が多い場合は多い数のサブキャリアが割り当てられる。このように生成されたサブキャリアは、直交変調及び電力増幅の処理を経て無線送信される。
 ところで、直交変調器は、I成分及びQ成分に関し、何らかの不整合性(IQ不整合)を有する場合がある。例えば、I信号及びQ信号間の位相差が90度からずれていた場合や、I信号及びQ信号間で振幅に差分が生じている場合等が考えられる。このようなIQ不整合を有する直交変調器の出力信号は、送信に必要なサブキャリアである送信対象成分だけでなく、送信には不要なリークイメージ(Image Leakage)信号も含む。リークイメージ信号の周波数は、送信帯域の中心に関して送信対象信号と対称な周波数である。また、直交変調器のローカル信号発振器からリークしたキャリア信号が、直交変調器の出力信号に混入してしまうこともある。送信対象信号だけでなく、リークイメージ信号やキャリア信号のような不要な信号をも含む信号が、電力増幅器(PA:Power Amplifier)に入力されると、電力増幅器の出力信号は、送信対象信号、リークイメージ信号及び/又はキャリア信号に加えて、これらの信号による相互変調歪(IM:Inter-Modulation)成分をも含むことになる。これは、他システムに大きな干渉を与えてしまうことになる。
 開示される発明の課題は、送信対象信号の直交変調処理に起因するイメージ信号が、電力増幅前の送信信号に混入した場合において、電力増幅後の送信信号における相互変調歪を生じにくくすることである。
 開示される発明の一形態によるユーザ装置は、
 周波数領域における送信対象信号を時間領域の信号に変換する変換部と、
 前記時間領域の信号を直交変調する直交変調部と、
 送信帯域の中心に対して前記送信対象信号と対称な周波数成分を有するイメージ信号を導出し、該イメージ信号を時間領域の信号に変換し、該時間領域の信号を直交変換することで、リークイメージ相殺信号を生成する相殺信号生成部と、
 前記直交変調部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分を監視し、該周波数成分を相殺するように前記リークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整する調整部と、
 前記直交変調部の出力信号と、前記リークイメージ相殺信号とを合成し、合成後の信号を電力増幅部に与える合成部と
 を有する、無線通信システムにおけるユーザ装置である。
 開示される発明によれば、送信対象信号の直交変調処理に起因するイメージ信号が、電力増幅前の送信信号に混入した場合において、電力増幅後の送信信号における相互変調歪を生じにくくすることができる。
ユーザ装置の概略図。 電力増幅器の入力信号を示す図。 電力増幅器の出力信号を示す図。 一実施例によるユーザ装置を示す図。 リークイメージ信号を削減するための方法例を示す。 合成後の出力もモニタする第1変形例を示す図。 リークキャリア信号も削減する第2変形例を示す図。
 (A)開示される発明の一形態によるユーザ装置は、
 周波数領域における送信対象信号を時間領域の信号に変換する変換部(13)と、
 前記時間領域の信号を直交変調する直交変調部(17、18、19、20)と、
 送信帯域の中心(fc)に対して前記送信対象信号(fs)と対称な周波数成分(fi)を有するイメージ信号を導出し、該イメージ信号を時間領域の信号に変換し、該時間領域の信号を直交変換することで、リークイメージ相殺信号を生成する相殺信号生成部(13(2)、18(2)、19(2)、20(2))と、
 前記直交変調部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分を監視し、該周波数成分を相殺するように前記リークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整する調整部(25、26、27)と、
 前記直交変調部の出力信号と、前記リークイメージ相殺信号とを合成し、合成後の信号を電力増幅部に与える合成部(20(3))と
 を有する、無線通信システムにおけるユーザ装置である。
 (B)前記変換部は、
 送信する信号を表すデータフレームを離散フーリエ変換又は高速フーリエ変換するフーリエ変換部(11)と、
 フーリエ変換後の信号を、無線基地局から通知された周波数リソースにマッピングすることで、前記周波数領域における送信対象信号を生成するマッピング部(12)と、
 マッピング後の信号を逆高速フーリエ変換することで、前記時間領域の信号を生成する高速逆フーリエ変換部(13)と
 を有していてもよい。
 (C)前記調整部は、前記直交変調部の出力信号(20)における前記イメージ信号の周波数成分を監視することに加えて、前記合成部(20(3))の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分も監視し、双方の周波数成分を相殺するように前記リークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整してもよい。
 (D)前記調整部は、前記直交変調部の出力信号中にリークしたキャリア信号の周波数成分も監視し、該リークしたキャリア信号を相殺するように調整された振幅及び位相を有するリークキャリア相殺信号を生成し(28、29、30)、
 前記合成部(20(3))は、前記直交変調部の出力信号と、前記リークイメージ相殺信号と、前記リークキャリア相殺信号を合成し、合成後の信号を電力増幅部に与えてもよい。
 以下の観点から実施例を説明する。
 1.リークイメージ信号
 2.リークイメージ信号の削減
 3.動作例
 4.第1変形例
 5.第2変形例
 6.要約
 <1.リークイメージ信号>
 以下、移動通信端末におけるリークイメージ信号の削減方法について図面を参照しながら説明する。なお、可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。まず、SC-FDMA方式における一般的な移動通信用端末において、リークイメージ(Image leakage)信号が生じてしまうことについて説明する。
 図1は移動通信用端末の概略図である。開示される発明は、移動通信端末に限らず、適切な如何なるユーザ装置に使用されてもよい。ユーザ装置は、移動端末でもよいし、固定端末でもよい。具体的には、ユーザ装置は、携帯電話、情報端末、パーソナルディジタルアシスタント(PDA)、携帯用パーソナルコンピュータ等であるが、これらに限定されない。
 図1において、1はベースバンド信号生成器(BB)を示し、2は直交変調器を示し、3は無線信号を処理する無線(RF)回路を示し、4は送受信アンテナを示し、5は直交復調器を示す。
 ベースバンド信号生成器(BB)1において、11はDFT演算器を示し、12はサブキャリアを周波数領域に配置するサブキャリアマッピング部を示し、13はマッピングされたサブキャリアを時間領域に変換するIFFT演算器を示し、14はサイクリックプレフィックス(CP:Cyclic Prefix)又はガードインターバルを付加するCP付加部を示す。15はディジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換器を示す。
 直交変調器2及び直交復調器5において、16は高調波を削除する低域通過フィルタ(LPF)を示し、17は送信周波数を生成するローカル信号発振器を示し、18はIQ信号の位相差を生成する位相変換器を示し、19はBB信号とローカル信号発信器の信号を合成して周波数変換を行うミキサを示し、20はIQ信号を合波して送信信号を生成する合波回路を示す。
 無線(RF)回路3において、21は生成された送信信号を所望の送信電力に増幅する信号増幅器(PA)を示し、22は送受信アンテナを送信・受信で共通に使うための送受共用機又はデュプレクサ(DUP)を示し、23は受信信号を増幅する低雑音増幅器(LNA)を示す。24はアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器を示す。
 なお、移動通信端末の構成上、アイソレータやアンテナスイッチ等が含まれる場合もあるが、説明の簡易化のために省略する。
 移動通信端末が送信することを希望する音声やデータ情報等は、ベースバンド信号生成器(BB)1において、データフレーム(Data Frame)に分割され、DFT演算器11により離散フーリエ変換される。これにより周波数スペクトラムが生成される。本説明ではDFT演算を用いるSC-FDMA方式を想定しているが、このことは必須ではなく、例えばFFT演算を用いるOFDM方式が使用されてもよい。この周波数スペクトラムの1つをサブキャリアとして、基地局(eNB)からの指示に従い、サブキャリアマッピング部12により、使用可能な周波数に配置される。使用可能な周波数は、具体的には基地局から通知されたリソースブロック(RB:Resource Block)の周波数である。この信号はIFFT演算器13において時間波形に変換され、CP付加部14により所定のガードタイムが挿入され、送信するシンボルが生成される。このシンボルを含む信号はD/A変換器15によりアナログ信号に変換される。変換後の信号は、直交変調器2において、I信号及びQ信号となり、LPF16により高調波が除去される。I信号は、ローカル信号発振器17の信号(キャリア周波数信号)とミキサ19により合成され、Q信号は、ローカル信号発振器17の信号を位相変換器18により90度ずらした信号とミキサ19により合成され、送信周波数に周波数変換される。I信号及びQ信号は合波回路20により合成され、電力増幅器(PA)21により所望の電力レベルに増幅され、デュプレクサ(DUP)22を介して送受信アンテナ4から送信される。
 図2Aは電力増幅器(PA)21の入力信号を模式的に示す。図2Bは電力増幅器(PA)21の出力信号を模式的に示す。送信対象の信号(送信対象信号)は、図2Aに示すような送信帯域内の何れかの場所に、データ量に応じた幅で配置される。図示の例では、送信帯域の高周波側に送信対象信号が配置されているが、このことは必須でない。リークイメージ(Image Leakage)信号は、位相変換器18の位相が90度からずれていた場合や、I信号とQ信号で振幅に差が生じていた等の場合に発生する。リークイメージ信号は、送信対象信号をキャリア周波数(fc)で折り返した位置(fi)に現れる。このような送信対象信号とリークイメージ信号とが電力増幅器(PA)21に入力されると、電力増幅器(PA)21の出力信号は、図2Bに示すような相互変調歪成分を含んでしまう。図示の例では、送信対象信号の周波数fs及びリークイメージ信号の周波数fiに起因して、3次の相互変調歪(IM3)が、2fi-fs及び2fs-fiの周波数位置に生じてしまう。同様に、5次の相互変調歪成分も3fi-2fs及び3fs-2fiの周波数位置に生じ、7次その他の高次の相互変調歪成分も生じる(図示の簡明化のため、5次以上の相互変調歪成分は図示されていない。)。多くの場合、相互変調歪成分IM3、IM5、IM7...は、送信帯域外に発生し、場合によっては他システムの周波数帯に発生し、深刻な干渉を他システムに与えてしまうことが懸念される。相互変調歪成分が送信帯域内で発生した場合は、リークイメージ信号による干渉に加えて、自システムにおける干渉を増やすことになるので、自システムにおけるスループットを劣化させてしまうことが懸念される。
 <2.リークイメージ信号の削減>
 図3は、リークイメージ信号を削減する本実施例による移動通信端末を示す。移動通信端末は、図1の説明で登場した要素に加えて、IFFT演算器13(2)、CP付加部14(2)、ディジタルアナログ(D/A)変換器15(2)、低域通過フィルタ(LPF)16(2)、位相変換器18(2)、ミキサ19(2)、合波回路20(2)、イメージ検出部25、イメージ制御部26、位相・振幅制御部27及び合波回路20(3)をさらに有する。
 図1の移動通信端末の場合と同様に、送信することを希望する音声やデータ情報等は、ベースバンド信号生成器(BB)1において、データフレーム(Data Frame)に分割され、DFT演算器11により離散フーリエ変換される。これにより周波数スペクトラムが生成される。この周波数スペクトラムの1つをサブキャリアとして、基地局(eNB)からの指示に従い、サブキャリアマッピング部12により、使用可能な周波数に配置される。使用可能な周波数は、具体的には基地局から通知されたリソースブロック(RB:Resource Block)の周波数である。この信号はIFFT演算器13において時間波形に変換され、CP付加部14により所定のガードタイムが挿入され、送信するシンボルが生成される。このシンボルを含む信号はD/A変換器15によりアナログ信号に変換される。変換後の信号は、直交変調器2において、I信号及びQ信号となり、LPF16により高調波が除去される。I信号は、ローカル信号発振器17の信号(キャリア周波数信号)とミキサ19により合成され、Q信号は、ローカル信号発振器17の信号を位相変換器18により90度ずらした信号とミキサ19により合成され、送信周波数に周波数変換される。I信号及びQ信号は合波回路20により合成される。合成された信号は、合波回路20(3)により、後述のリークイメージ削除用信号と合成され、電力増幅器(PA)21に入力される。その後、電力増幅器(PA)21により電力レベルに増幅され、デュプレクサ(DUP)を介して送受信アンテナから送信される。
 図3に示す例では、サブキャリアマッピング部12が、リークイメージ削除用サブキャリアを生成する。リークイメージ削除用サブキャリアの周波数は、サブキャリアマッピング部12が送信対象信号をマッピングした周波数に対して、送信帯域中心に関して対称な周波数である。リークイメージ削除用サブキャリアは、送信対象信号と同様にIFFT演算器13(2)において時間波形に変換され、CP付加部14(2)により所定のガードタイムが挿入される。この信号はD/A変換器15(2)においてアナログ信号に変換され、直交変調におけるI信号及びQ信号として、低域通過フィルタ16(2)により高調波が除去される。I信号は、ローカル信号発振器17の信号とミキサ19(2)により合成され、Q信号は、ローカル信号発振器17の信号を位相変換器18(2)により90度ずらした信号とミキサ19(2)により合成され、送信周波数に周波数変換される。これらのI信号及びQ信号は合波回路20(2)で合成され、これによりリークイメージ削除用信号が生成される。
 合波回路20で合成された送信信号は、イメージ検出部25において監視される。イメージ検出部は、合波回路の出力信号において、リークイメージ信号がどの程度の電力レベルであるかを検出する。リークイメージ信号についての情報(周波数等)は、イメージ制御部26から通知される。イメージ制御部26は、リークイメージ信号についての情報をサブキャリアマッピング部12から取得している。イメージ検出部25が検出した電力レベルの情報は、イメージ制御部26に送られる。イメージ制御部26は、イメージ検出部25からのリークイメージ信号の情報に基づいて、位相・振幅制御部27に制御信号を送る。この制御信号により、合波回路20(2)から出力されたリークイメージ削除用信号の振幅及び位相は、リークイメージ信号を相殺するように調整される。すなわち、リークイメージ信号の電力と同じ電力をもたらす振幅、及び逆相となる位相に調整される。合波回路20(3)は、送信対象信号及びリークイメージ信号を含む信号と、リークイメージ削除用信号とを合成する。リークイメージ信号及びリークキャリア削除用信号は互いに打ち消し合う。したがって、合波回路20(3)からの出力信号は、リークイメージ信号が十分に抑制された信号になる。その結果、電力増幅器(PA)21に入力される信号は、リークイメージ信号を含まない又はほとんど含まないので、増幅後の信号が、大きな相互変調歪成分を生じるおそれは実質的になくなる。
 上記の発明原理は、如何なる送信対象信号について適用されてもよいし、何らかの基準で選別された信号に限定して適用されてもよい。例えば、周波数領域にマッピングされたサブキャリア数が少ない場合に本発明原理を適用し、サブキャリア数が多い場合は本発明原理を適用しなくてもよい。周波数領域にマッピングされたサブキャリア数の多少に応じて、相互変調歪成分が発生する程度も異なるからである。
 図3の例では、サブキャリアマッピング部12が、リークイメージ削除用サブキャリアを生成しているが、サブキャリアマッピング部からの出力信号を分岐し、送信帯域中心で周波数を反転させてIFFT演算器13(2)に入力してもよい。
 図3では説明の便宜上、IFFT演算器13、CP付加部14、ローカル信号発振器17等を別々に分けて記載しているが、これらの処理要素は1つにまとめられてもよい。
 <3.動作例>
 図4は、リークイメージ信号を削減するための方法例を示す。本方法は図3に示されるような移動通信端末(より一般的には、ユーザ装置)において使用される。ステップS1において、送信する対象の送信対象信号がDFT又はFFTにより周波数領域の信号に変換される。
 ステップS2において、周波数領域の送信対象信号が、基地局から通知された周波数にマッピングされ、IFFTにより時間領域の信号に変換される。時間領域の信号に対して、直交変調が行われる。
 ステップS3において、リークイメージ削除用サブキャリアが生成される。リークイメージ削除用サブキャリアは、送信対象信号と帯域中心に関して対称な周波数成分を有する。リークイメージ削除用サブキャリアは、IFFTにより時間領域の信号に変換される。時間領域の信号に対して、直交変調が行われ、これによりリークイメージ削除用信号が生成される。
 説明の便宜上、ステップS2の後にステップS3が行われているが、このことは必須でなく、ステップS2及びS3の処理の全部又は一部が同時に行われてもよい。
 ステップS4では、リークイメージ削除用信号の振幅及び位相が、リークイメージ信号と同じ電力をもたらす振幅及び逆相となる位相に調整される。リークイメージ信号の振幅及び位相は、ステップS2の直交変調後の信号を監視することで特定される。
 ステップS5において、ステップS2の直交変調後の信号(送信対象信号及びリークイメージ信号を含む)と、リークイメージ削除用信号とが合成される。リークイメージ信号及びリークイメージ削除用信号は互いに打ち消し合い、その結果、送信対象信号が残る。この送信対象信号は電力増幅器(PA)21により増幅される。電力増幅器(PA)21の入力は、リークイメージ信号を実質的に含んでいないので、電力増幅器(PA)21の出力は、リークイメージ信号及び相互変調歪成分を実質的に含んでいない。
 <4.第1変形例>
 上述したように、電力増幅器(PA)21の入力は、リークイメージ信号を実質的に含んでいないはずである。しかしながら、リークイメージ信号の抑制をさらに確実にする観点からは、合波回路20(3)の出力を実際にモニタすることが考えられる。
 図5は、リークイメージ信号が実際に削除されているか否かを確認するため、イメージ検出部25が、合波回路20(3)の出力を監視している。すなわち、イメージ検出部25は、合波回路20(3)の入力及び出力の双方について、リークイメージ信号を監視している。イメージ制御部26及び位相・振幅制御部27は、このリークイメージ信号が相殺されるように、リークイメージ削除用信号の振幅及び位相を調整する。
 なお、合波回路20(3)の入力及び出力の双方を同時に監視することは、必須でない。例えば、移動通信端末の動作開始時には合波回路20(3)の入力のみを監視して、リークイメージ削除用信号の振幅及び位相を調整し、その後動作が安定した後は、合波回路20(3)の出力のみを監視して、リークイメージ削除用信号の振幅及び位相を調整してもよい。このような切替を行うことは、動作開始時に粗調整を行い、動作安定後に微調整を行うことに相当する。
 <5.第2変形例>
 直交変調器(17、18、19、20等)に起因して、送信信号に混入する不要波成分には、上記のリークイメージ信号だけでなく、キャリア信号(ローカル信号発振器17からのリーク信号)も含まれる。
 図6は、リークイメージ信号だけでなく、キャリア信号をも抑制するための変形例を示す。図3及び図5のイメージ検出部25及びイメージ制御部26の代わりに、イメージDC検出部28及びイメージDC制御部29が使用されている。さらに、図3及び図5を参照しながら説明した要素に加えて、DC用位相・振幅制御部30が追加されている。イメージDC検出部28は、リークイメージ信号の電力レベルを検出することに加えて、リークしたキャリア信号(DC)の電力レベルも検出する。イメージDC制御部29は、リークイメージ削除用信号の振幅及び位相を調整するための制御信号を生成し、位相・振幅制御部27に送信する。さらにイメージDC制御部29は、ローカル信号発振器17から分岐されたリークキャリア削除用信号の振幅・位相を調整するための制御信号を生成し、DC用位相・振幅制御部30に送信する。リークキャリア削除用信号の振幅及び位相は、リークしたキャリア信号と同一の振幅及び逆相の位相である。DC用位相・振幅制御部30は、制御信号に応じて、リークキャリア削除用信号の電力レベルおよび位相を調整する。そして、合波回路20(3)は、合波回路20から出力信号と、リークイメージ削除用信号と、リークキャリア削除用信号とを合成する。リークイメージ信号とリークイメージ削除用信号は互いに打ち消し合い、リークしたキャリア信号とリークキャリア削除用信号も互いに打ち消し合う。その結果、合波回路20(3)の出力には送信対象信号しか残らない。
 <6.要約>
 開示される発明によれば、DFTによりサブキャリアを生成した後、サブキャリアマッピング部においてサブキャリアの配置をすると共に、配置したそのサブキャリアと帯域中心から対称な周波数を有するリークイメージ削除用サブキャリアを生成し、それぞれのサブキャリアをIFFT演算により変換し、D/A変換及び直交変調を行うことで、リークイメージ削除用信号を生成する。さらに、直交変調出力信号を観測し、リークイメージ信号の電力を検出し、検出したリークイメージ信号の電力に合わせて、リークイメージ削除用信号の電力を調整する。位相は、直交変調器の出力で逆相となるように調整される。このようなリークイメージ削除用信号が、直交変調器の出力部で合成されることにより、リークイメージ信号を削減することが可能となる。その結果、本機能を実装しない場合に比べ、送信信号及びリークイメージ信号に起因するIM成分を効果的に低減させることが可能となり、他システムへの干渉を低減することが可能となる。また、他システムへの干渉量を規定値以下に抑制できるので、より高い送信電力で送信することが可能となり、サービス領域を拡大することも可能となる。
 以上特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。例えば、開示される発明は、周波数リソースをユーザに動的に割り当てる適切な如何なる移動通信システムに適用されてもよい。例えば本発明は、LTE方式のシステム、LTE-Advanced方式のシステム、IMT-Advanced方式のシステム、WiMAX、Wi-Fi方式のシステム等に適用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは開示される発明に本質的ではなく、2以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。開示される発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
 本国際出願は2010年4月30日に出願した日本国特許出願第2010-106000号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。

Claims (5)

  1.  周波数領域における送信対象信号を時間領域の信号に変換する変換部と、
     前記時間領域の信号を直交変調する直交変調部と、
     送信帯域の中心に対して前記送信対象信号と対称な周波数成分を有するイメージ信号を導出し、該イメージ信号を時間領域の信号に変換し、該時間領域の信号を直交変換することで、リークイメージ相殺信号を生成する相殺信号生成部と、
     前記直交変調部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分を監視し、該周波数成分を相殺するように前記リークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整する調整部と、
     前記直交変調部の出力信号と、前記リークイメージ相殺信号とを合成し、合成後の信号を電力増幅部に与える合成部と
     を有する、無線通信システムにおけるユーザ装置。
  2.  前記変換部は、
     送信する信号を表すデータフレームを離散フーリエ変換又は高速フーリエ変換するフーリエ変換部と、
     フーリエ変換後の信号を、無線基地局から通知された周波数リソースにマッピングすることで、前記周波数領域における送信対象信号を生成するマッピング部と、
     マッピング後の信号を逆高速フーリエ変換することで、前記時間領域の信号を生成する高速逆フーリエ変換部と
     を有する請求項1記載のユーザ装置。
  3.  前記調整部は、前記直交変調部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分を監視することに加えて、前記合成部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分も監視し、双方の周波数成分を相殺するように前記リークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整する、請求項1記載のユーザ装置。
  4.  前記調整部は、前記直交変調部の出力信号中にリークしたキャリア信号の周波数成分も監視し、該リークしたキャリア信号を相殺するように調整された振幅及び位相を有するリークキャリア相殺信号を生成し、
     前記合成部は、前記直交変調部の出力信号と、前記リークイメージ相殺信号と、前記リークキャリア相殺信号を合成し、合成後の信号を電力増幅部に与える、請求項1ないし3の何れか1項に記載のユーザ装置。
  5.  無線通信システムのユーザ装置における方法であって、
     周波数領域における送信対象信号を時間領域の信号に変換するステップと、
     前記時間領域の信号を直交変調部により直交変調するステップと、
     送信帯域の中心に対して前記送信対象信号と対称な周波数成分を有するイメージ信号を導出し、該イメージ信号を時間領域の信号に変換し、該時間領域の信号を直交変換することで、リークイメージ相殺信号を生成するステップと、
     前記直交変調部の出力信号における前記イメージ信号の周波数成分を監視し、該周波数成分を相殺するように前記リークイメージ相殺信号の振幅及び位相を調整する調整部と、
     前記直交変調部の出力信号と、前記リークイメージ相殺信号とを合成し、合成後の信号を電力増幅部に与えるステップと
     を有する方法。
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