WO2011145346A1

WO2011145346A1 - 送信装置

Info

Publication number: WO2011145346A1
Application number: PCT/JP2011/002778
Authority: WO
Inventors: 裕二井口
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2011-11-24
Also published as: JP2011244341A

Abstract

　入力信号を増幅部(117,118)により増幅して信号出力部121から送信する送信装置100において、信号出力部121に接続される外部接続機器123からアンテナ122に出力する出力信号に基づく外部フィードバック信号を入力するための信号入力部151と、信号入力部151に入力される外部フィードバック信号に基づいて、外部接続機器123の出力信号の特性を補償するように入力信号を補正する補正部(111,158)と、を備える。

Description

送信装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１０年５月２０日に出願された日本国特許出願２０１０－１１６５５１号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

　本発明は、送信装置に関するものである。

　例えば、無線通信システムの基地局に用いられる送信装置は、その出力端子から所定の特性の送信信号を出力するように構成されている。そのような送信装置の一例として、例えば、特許文献１に開示の送信装置が知られている。この特許文献１に開示の送信装置では、入力信号を参照信号とし、その参照信号と電力増幅器を含むアナログ回路部から出力端子に供給される送信信号から取り出したフィードバック信号との誤差に基づいて歪補正係数を算出する。そして、算出された歪補正係数を入力信号に乗じてアナログ回路部に入力させることにより、出力端子から歪補償された送信信号を出力するようにしている。

特開２００３－１８８７４７号公報

　ところで、無線通信システムの基地局は、その設置時や設置後に、他の無線通信システムが使用する隣接する周波数帯の電波との干渉を防止するために、あるいは、隣接する周波数帯を使用する他の基地局とアンテナを共用するために、送信装置の出力端子にフィルタや分波器等の外部受動機器が接続される場合がある。また、外部能動機器の接続による電力損失や、給電線による電力損失を補うために、増幅器等の外部能動機器が接続される場合もある。

　しかしながら、基地局の送信装置は、上述したように、その出力端子から所定の特性の送信信号を出力するように構成されている。そのため、上記のように送信装置の出力端子に外部能動機器や外部受動機器等の外部接続機器が接続されると、その外部接続機器の特性によって当該外部接続機器から出力される送信信号が劣化して、通信品質の低下を招くことが懸念される。このような送信装置における課題は、基地局の送信装置に限らず、所定の特性の送信信号を出力する送信装置において、外部接続機器の接続が想定される場合に、同様に生じるものである。

　したがって、本発明の目的は、かかる課題を解決し、外部接続機器による送信信号の劣化を低減できる送信装置を提供することにある。

　上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、入力信号を増幅部により増幅して信号出力部から送信する送信装置において、
　前記信号出力部に接続される外部接続機器からアンテナに出力する出力信号に基づく外部フィードバック信号を入力するための信号入力部と、
　該信号入力部に入力される前記外部フィードバック信号に基づいて、前記外部接続機器の出力信号の特性を補償するように前記入力信号を補正する補正部と、
　を備えることを特徴とするものである。

　第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る送信装置において、
　前記増幅部から前記信号出力部に供給される送信信号に基づく内部フィードバック信号を入力して、当該送信信号の特性を補償するように前記入力信号を補正する補償部を、さらに備えることを特徴とするものである。

　第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る送信装置において、
　前記入力信号を変調して前記増幅部に供給する変調部と、
　前記外部フィードバック信号または前記内部フィードバック信号を復調する復調部と、
　該復調部に対して、前記外部フィードバック信号または前記内部フィードバック信号を選択的に入力させて、復調信号を対応する前記補正部または前記補償部に供給する選択部と、
　をさらに備えることを特徴とするものである。

　第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る送信装置において、
　前記復調部に選択的に入力される前記外部フィードバック信号または前記内部フィードバック信号の少なくとも一方のレベルを調整するレベル調整部をさらに備える、ことを特徴とするものである。

　本発明に係る送信装置によれば、外部接続機器の出力信号に基づく外部フィードバック信号により入力信号が補正されるので、外部接続機器による送信信号の劣化を低減することが可能となる。

本発明の第１実施の形態に係る送信装置の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第２実施の形態に係る送信装置の構成を示す機能ブロック図である。本発明の第３実施の形態に係る送信装置の構成を示す機能ブロック図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を採用するWiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）やLTE（Long Term Evolution）に代表される無線通信システムの基地局に組み込まれる送信装置を例にとって説明する。

（第１実施の形態）
　図１は、本発明の第１実施の形態に係る送信装置の構成を示す機能ブロック図である。この送信装置１００は、送信系１１０、内部フィードバック系１３０、および、外部フィードバック系１５０を備える。送信系１１０は、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１、デジタル歪補償回路(ＤＰＤ)１１２、デジタル－アナログ変換回路(ＤＡＣ)１１３Ｉおよび１１３Ｑ、ローパスフィルタ(ＬＰＦ)１１４Ｉおよび１１４Ｑ、ＩＱ変調回路（ＩＱ－ＭＯＤ）１１５、局部発振器（ＬＯ）１１６、増幅器（ＡＭＰ）１１７、電力増幅器（ＰＡ）１１８、アイソレータ（ＩＳＯ）１１９、デュープレクサ（ＤＵＰ）１２０、アンテナ接続端子１２１を備える。アンテナ接続端子１２１は、ＰＡ１１８により出力された信号を出力する信号出力部を構成する。

　内部フィードバック系１３０は、方向性結合器１３１、混合器（ＭＩＸ）１３２、ＬＯ１３３、増幅器（ＡＭＰ）１３４、ＩＱ復調回路（ＩＱ－ＤＥＭ）１３５、ＬＰＦ１３６Ｉおよび１３６Ｑ、アナログ－デジタル変換回路（ＡＤＣ）１３７Ｉおよび１３７Ｑを備える。また、外部フィードバック系１５０は、外部入力端子１５１、ＭＩＸ１５２、ＬＯ１５３、ＡＭＰ１５４、ＩＱ－ＤＥＭ１５５、ＬＰＦ１５６Ｉおよび１５６Ｑ、ＡＤＣ１５７Ｉおよび１５７Ｑ、等化器１５８を備える。外部入力端子１５１は、外部フィードバック信号を入力するための信号入力部を構成する。

　送信系１１０において、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１は、図示しない上位の制御局等からの入力データ信号を受けて、ＯＦＤＭベースバンド信号の同相成分（Ｉ信号）および直交成分（Ｑ信号）を生成する。これらＩ信号およびＱ信号は、ＤＰＤ１１２を経て、ＤＡＣ１１３Ｉおよび１１３Ｑによりそれぞれアナログ信号に変換された後、ＬＰＦ１１４Ｉおよび１１４Ｑを経てＩＱ－ＭＯＤ１１５に供給されて、ＬＯ１１６からの無線周波数の信号により変調される。ＩＱ－ＭＯＤ１１５で変調された変調信号は、ＡＭＰ１１７で増幅され、さらに、ＰＡ１１８で所定の電力に増幅されて、送信信号として出力される。この送信信号は、ＩＳＯ１１９を経てＤＵＰ１２０によりフィルタリングされてアンテナ接続端子１２１に供給される。したがって、ＡＭＰ１１７およびＰＡ１１８は、増幅部を構成する。なお、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１で生成されたＩ信号およびＱ信号は、外部フィードバック系１５０の等化器１５８にも供給される。

　内部フィードバック系１３０において、方向性結合器１３１は、送信系１１０のＩＳＯ１１９とＤＵＰ１２０との間の伝送路に設けられて、ＰＡ１１８から出力される送信信号（送信電力）の一部を内部フィードバック信号として分配する。この方向性結合器１３１により分配される内部フィードバック信号は、ＭＩＸ１３２に供給されて、ＬＯ１３３からの信号と混合されて中間周波数帯に変換される。この周波数変換された内部フィードバック信号は、ＡＭＰ１３４で増幅された後、ＩＱ－ＤＥＭ１１５により復調されてアナログのＩ信号およびＱ信号が生成される。そして、これらアナログのＩ信号およびＱ信号は、それぞれＬＰＦ１３６Ｉおよび１３６Ｑを経てＡＤＣ１３７Ｉおよび１３７Ｑでデジタル信号に変換されてＤＰＤ１１２にフィードバックされる。これにより、ＤＰＤ１１２において、ＰＡ１１８の非線形性によって生じる送信信号の特性（歪）を補償するように、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１からのＩ信号およびＱ信号が補正される。したがって、ＤＰＤ１１２は、アンテナ接続端子１２１から出力される送信信号の特性を補償する補償部を構成している。

　また、外部フィードバック系１５０において、外部入力端子１５１には、アンテナ接続端子１２１に接続される外部接続機器の出力信号に基づく外部フィードバック信号が入力される。この外部フィードバック信号は、内部フィードバック系１３０と同様に、ＭＩＸ１５２においてＬＯ１５３からの信号と混合されて周波数変換された後、ＡＭＰ１５４で増幅されて、ＩＱ－ＤＥＭ１５５によりアナログのＩ信号およびＱ信号に復調される。そして、復調されたアナログのＩ信号およびＱ信号は、それぞれＬＰＦ１５６Ｉおよび１５６Ｑを経てＡＤＣ１５７Ｉおよび１５７Ｑでデジタル信号に変換される。

　ＡＤＣ１５７Ｉおよび１５７Ｑによりそれぞれデジタル信号に変換されたＩ信号およびＱ信号は、等化器１５８にフィードバックされる。等化器１５８は、フィードバックされたＩ信号およびＱ信号と、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１からのＯＦＤＭベースバンド信号のＩ信号およびＱ信号とを比較し、その比較結果に基づいて、フィードバックされたＩ信号およびＱ信号の周波数および位相の劣化を検出し、その劣化を補正するための補正情報を生成してＯＦＤＭ信号生成回路１１１に供給する。

　これにより、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１は、アンテナ接続端子１２１に接続される外部接続機器の出力信号の特性を補償するように、サブキャリア毎に補正を加えてＯＦＤＭベースバンド信号のＩ信号およびＱ信号を生成する。したがって、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１および等化器１５８は、外部接続機器からの出力信号の特性を補償するように入力信号を補正する補正部を構成している。なお、アンテナ接続端子１２１に入力する受信信号は、ＤＵＰ１２０を経て図示しない受信系に入力される。

　本実施の形態に係る送信装置１００は、基本的には、アンテナ接続端子１２１にアンテナ１２２が接続されて運用される。しかし、例えば、他の無線通信システムが使用する隣接する周波数帯の電波との干渉を防止するために、図１に示すように、アンテナ接続端子１２１とアンテナ１２２との間に、外部接続機器であるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２３が接続されて運用される場合がある。この場合、アンテナ接続端子１２１から出力される送信信号は、ＢＰＦ１２３の特性により劣化して、アンテナ１２２から所望の特性の電波が放射されない場合がある。

　このような場合は、ＢＰＦ１２３とアンテナ１２２との伝送路に方向性結合器１２４を設け、これによりＢＰＦ１２３の出力信号の一部を外部フィードバック信号として分配して、その分配された外部フィードバック信号を送信装置１００の外部入力端子１５１に供給する。

　このようにすれば、ＢＰＦ１２３の出力信号は、その外部フィードバック信号に基づいて、上述したように、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１により補償されるので、アンテナ１２２から所望の特性の電波を放射することが可能となる。しかも、この場合、送信装置１００の運用中におけるＢＰＦ１２３の出力信号を、リアルタイムでモニタして補償できるので、環境変化や経年変化等による劣化状態の変動にも対応することができる。これにより、アンテナ１２２から常に所望の特性の電波を放射することが可能となる。

　なお、送信装置１００によっては、基地局の設置環境から、当該送信装置１００のアンテナ接続端子１２１に接続される外部接続機器が既知の場合もある。このような場合は、送信装置１００の実際の運用に先立って、送信装置１００のアンテナ接続端子１２１に当該既知の外部接続機器を接続して、送信装置１００から任意の入力信号を増幅したＯＦＤＭの送信信号を出力させる。そして、その際の外部接続機器の出力信号を、適宜減衰等の処理をして外部入力端子１５１にフィードバックし、これにより外部フィードバック系１５０の等化器１５８から得られる補正情報を、例えば、当該等化器１５８に記憶させる。

　その後、送信装置１００の実際の運用においては、外部入力端子１５１へのフィードバックを停止して、等化器１５８に記憶されている補正情報を用いて、ＯＦＤＭ信号生成回路１１１により、上述したように入力信号に対してサブキャリア毎に補正を加えてＯＦＤＭベースバンド信号を生成させる。これにより、アンテナ接続端子１２１に接続されている既知の外部接続機器の出力信号の特性を補償することができる。この場合、実際の運用態様において、外部接続機器の出力信号の一部を外部フィードバック信号として分配して、送信装置１００の外部入力端子１５１にフィードバックする必要がない。したがって、そのフィードバック分の送信電力の損失がなくなり、送信電力の有効利用が図れる。また、外部フィードバック信号を得るための方向性結合器や分配された外部フィードバック信号を外部入力端子１５１に供給するための給電線等も不要となるので、その分のコストダウンが図れる。

（第２実施の形態）
　図２は、本発明の第２実施の形態に係る送信装置の構成を示す機能ブロック図である。この送信装置２００は、図１に示した構成において、内部フィードバック系１３０と外部フィードバック系１５０とを共用化した共通フィードバック系１７０を備える。共通フィードバック系１７０は、方向性結合器１７１、外部入力端子１７２、入力選択部１７３、ＭＩＸ１７４、ＬＯ１７５、ＡＭＰ１７６、ＩＱ－ＤＥＭ１７７、ＬＰＦ１７８Ｉおよび１７８Ｑ、ＡＤＣ１７９Ｉおよび１７９Ｑ、出力選択部１８０、等化器１８１を備える。なお、送信系１１０やその他の外部接続機器等の構成は、図１と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

　共通フィードバック系１７０において、方向性結合器１７１は、図１と同様に、送信系１１０のＩＳＯ１１９とＤＵＰ１２０との間の伝送路に設けられて、ＰＡ１１８から出力される送信信号（送信電力）の一部を内部フィードバック信号として分配する。この内部フィードバック信号は、入力選択部１７３に供給される。また、外部入力端子１７２には、図１と同様に、アンテナ接続端子１２１に接続される外部接続機器の出力信号に基づく外部フィードバック信号が入力される。この外部フィードバック信号は、入力選択部１７３に供給される。

　入力選択部１７３は、入力する内部フィードバック信号と外部フィードバック信号とを所定のタイミングで切り替え選択して、ＭＩＸ１７４に供給する。ＭＩＸ１７４に供給されたフィードバック信号は、ＬＯ１７５からの信号と混合されて中間周波数帯に変換された後、ＡＭＰ１７６で増幅されてＩＱ－ＤＥＭ１７７により復調される。これにより、アナログのＩ信号およびＱ信号が生成される。そして、これらアナログのＩ信号およびＱ信号は、それぞれＬＰＦ１７８Ｉおよび１７８Ｑを経てＡＤＣ１７９Ｉおよび１７９Ｑでデジタル信号に変換されて出力選択部１８０に入力される。

　出力選択部１８０は、入力選択部１７３による入力信号の選択動作と同期して、ＡＤＣ１７９Ｉおよび１７９ＱからのＩ信号およびＱ信号をＤＰＤ１１２または等化器１８１にフィードバックする。すなわち、入力選択部１７３により内部フィードバック信号が選択された場合は、その内部フィードバック信号に対応するＡＤＣ１７９Ｉおよび１７９ＱからのＩ信号およびＱ信号をＤＰＤ１１２にフィードバックする。また、入力選択部１７３により外部フィードバック信号が選択された場合は、その外部フィードバック信号に対応するＡＤＣ１７９Ｉおよび１７９ＱからのＩ信号およびＱ信号を等化器１８１にフィードバックする。したがって、入力選択部１７３および出力選択部１８０は、外部フィードバック信号または内部フィードバック信号を選択的に入力させて、その復調信号を対応する補正部または補償部に供給する選択部を構成する。

　なお、入力選択部１７３および出力選択部１８０による外部フィードバック信号または内部フィードバック信号の選択タイミングは、適宜設定することが可能である。例えば、通常は、内部フィードバック信号を選択して、ＤＰＤ１１２による補償モードとし、適宜の周期で外部フィードバック信号を所定時間選択して、等化器１８１およびＯＦＤＭ信号生成回路１１１による補償モードとする。ここで、適宜の周期は、例えば、１日に１回～数回、年に数回等としたり、その周期を外部フィードバック信号に基づいて算出される信号劣化量に応じて、劣化量が多い場合は短くしたり、基地局のメンテナンス毎としたり、適宜設定することが可能である。

　このように、内部フィードバック信号および外部フィードバック信号に基づいて、ＰＡ１１８による送信信号の歪の補償と、外部接続機器であるＢＰＦ１２３による出力信号（送信信号）の劣化補正とを選択的に行うことにより、アンテナ１２２から所望の特性の電波を放射することが可能となる。しかも、内部フィードバック信号および外部フィードバック信号を、共通フィードバック系１７０により選択的に処理するので、送信装置２００の構成を簡単にでき、コストダウンを図ることが可能となる。

（第３実施の形態）
　図３は、本発明の第３実施の形態に係る送信装置の構成を示す機能ブロック図である。この送信装置３００は、図２に示した構成において、共通フィードバック系１７０のＩＱ－ＤＥＭ１７７に入力される外部フィードバック信号のレベル調整部１９０を備えるものである。その他の構成は、図２と同様であるので、同一構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

　図３に示すレベル調整部１９０は、外部フィードバック信号のレベルを低下させるもので、レベル検出回路（ＤＥＴ）１９１と可変アッテネータ（ＶＡＴＴ）１９２とを備える。外部入力端子１７２に入力される外部フィードバック信号は、ＤＥＴ１９１およびＶＡＴＴ１９２に供給される。ＤＥＴ１９１は、入力する外部フィードバック信号のレベルを検出し、その検出結果に基づいてＶＡＴＴ１９２による外部フィードバック信号の減衰量を制御する。これにより、ＶＡＴＴ１９２において、外部フィードバック信号のレベルを、方向性結合器１７１からの内部フィードバック信号のレベルと同程度となるように減衰させて入力選択部１７３を経て選択的にＩＱ－ＤＥＭ１７７に供給する。

　なお、外部入力端子１７２に入力される外部フィードバック信号のレベルが低いと想定される場合は、ＶＡＴＴ１９２に代えて可変利得増幅回路を設け、その利得をＤＥＴ１９１による外部フィードバック信号の検出レベルに基づいて制御する。これにより、ＩＱ－ＤＥＭ１７７に選択的に入力される外部フィードバック信号のレベルを、内部フィードバック信号のレベルと同程度に調整する。

　このように、本実施の形態に係る送信装置３００は、レベル調整部１９０により、ＩＱ－ＤＥＭ１７７に入力される外部フィードバック信号のレベルを、内部フィードバック信号のレベルと同程度となるように調整する。これにより、共通フィードバック系１７０の回路定数を通常処理する内部フィードバック信号のレベルに適応するように適切に設定して、外部フィードバック信号を処理することが可能となる。したがって、内部フィードバック信号および外部フィードバック信号に基づくそれぞれのフィードバック制御を、より精度よく実行することが可能となる。

　なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、図３において、レベル調整部１９０は、外部フィードバック信号のレベル調整に代えて内部フィードバック信号のレベルを調整するように設けてもよい。また、レベル調整部１９０は、内部フィードバック信号および外部フィードバック信号のそれぞれのレベルを調整するように設けてもよい。また、本発明は、OFDM方式を採用する無線通信システムの基地局に組み込まれる送信装置に限らず、アナログあるいはデジタルの入力信号を増幅してアナログの出力信号として送信する送信装置や、変調あるいは無変調の所定のビーコンを送信する送信装置、内部フィードバック系を有しない送信装置等に広く適用可能である。

　１００，２００，３００　送信装置
　１１０　送信系
　１１１　ＯＦＤＭ信号生成回路
　１１２　デジタル歪補償回路(ＤＰＤ)
　１１５　ＩＱ変調回路（ＩＱ－ＭＯＤ）
　１１８　電力増幅器（ＰＡ）
　１２１　アンテナ接続端子
　１２２　アンテナ
　１２３　バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
　１３０　内部フィードバック系
　１３１　方向性結合器
　１３５　ＩＱ復調回路（ＩＱ－ＤＥＭ）
　１５０　外部フィードバック系
　１５１　外部入力端子
　１５５　ＩＱ－ＤＥＭ
　１５８　等化器
　１７０　共通フィードバック系
　１７１　方向性結合器
　１７２　外部入力端子
　１７３　入力選択部
　１７７　ＩＱ－ＤＥＭ
　１８０　出力選択部
　１８１　等化器
　１９０　レベル調整部
　１９１　レベル検出回路（ＤＥＴ）
　１９２　可変アッテネータ（ＶＡＴＴ）

　　　　　　　　　　　　

Claims

　入力信号を増幅部により増幅して信号出力部から送信する送信装置において、
　前記信号出力部に接続される外部接続機器からアンテナに出力する出力信号に基づく外部フィードバック信号を入力するための信号入力部と、
　該信号入力部に入力される前記外部フィードバック信号に基づいて、前記外部接続機器の出力信号の特性を補償するように前記入力信号を補正する補正部と、
　を備えることを特徴とする送信装置。
　前記増幅部から前記信号出力部に供給される送信信号に基づく内部フィードバック信号を入力して、当該送信信号の特性を補償するように前記入力信号を補正する補償部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
　前記入力信号を変調して前記増幅部に供給する変調部と、
　前記外部フィードバック信号または前記内部フィードバック信号を復調する復調部と、
　該復調部に対して、前記外部フィードバック信号または前記内部フィードバック信号を選択的に入力させて、復調信号を対応する前記補正部または前記補償部に供給する選択部と、
　をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
　前記復調部に選択的に入力される前記外部フィードバック信号または前記内部フィードバック信号の少なくとも一方のレベルを調整するレベル調整部をさらに備える、ことを特徴とする請求項３に記載の送信装置。