(57)【要約】【課題】マルチキャリア無線システムにおいて、キャリア本数に関係なく送信電力を一定に制御するマルチキャリア無線送信装置を提供する。【解決手段】送信するシンボル内のキャリアの本数を求める手段と、前記求められたキャリアデータに対して、直交周波数分割多重を行うデジタルベースバンド部と、前記デジタルベースバンド部の出力をＲＦ部で、所望の周波数に変換し、かつ増幅器で増幅して放射するマルチキャリア無線送信装置において、前記デジタルベースバンド部に、前記送信するシンボル内のキャリアの本数に対応する所望の電力に対してＩＦＦＴ演算によりオーバーフローする可能性がある場合の統計的に求めた正規化回数と、前記正規化回数によるＩＦＦＴ結果を一定値とするための乗数を記憶するメモリと、ＩＦＦＴ演算課程での実際の正規化回数と、前記メモリに記憶された統計的に求めた正規化回数との差に対応して、正規化回数の調整を行うシフト量調整回路と、前記シフト量調整回路の出力に前記乗数を掛け合わせる補正回路を有する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定小数点型のＩＦＦＴ演算回路であって、
所定値に対するＩＦＦＴ演算によりオーバーフローする可能性がある場合の統計的に求めた正規化回数と、前記正規化回数によるＩＦＦＴ結果を一定値とするための乗数を記憶するメモリと、
前記所定値に対するＩＦＦＴ演算課程での実際の正規化回数と、前記メモリに記憶された統計的に求めた正規化回数との差に対応して、正規化回数の調整を行う正規化回路と、
前記正規化回路の出力に前記乗数を掛け合わせる補正回路を、
有することを特徴とするＩＦＦＴ演算回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記正規化回路は、２ｎの割算回路(nは０以上)であって、前記乗数は、２ｎ未満の数値であることを特徴とするＩＦＦＴ演算回路。
【請求項３】
送信するシンボル内のキャリアの本数を求める手段と、前記求められたキャリアデータに対して、直交周波数分割多重を行うデジタルベースバンド部と、前記デジタルベースバンド部の出力をＲＦ部で、所望の周波数に変換し、かつ増幅器で増幅して放射するマルチキャリア無線送信装置において、
前記デジタルベースバンド部に、
前記送信するシンボル内のキャリアの本数に対応する所望の電力に対してＩＦＦＴ演算によりオーバーフローする可能性がある場合の統計的に求めた正規化回数と、前記正規化回数によるＩＦＦＴ結果を一定値とするための乗数を記憶するメモリと、
ＩＦＦＴ演算課程での実際の正規化回数と、前記メモリに記憶された統計的に求めた正規化回数との差に対応して、正規化回数の調整を行うシフト量調整回路と、
前記シフト量調整回路の出力に前記乗数を掛け合わせる補正回路を、
有することを特徴とするマルチキャリア無線送信装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記正規化回路は、２ｎの割算回路であって、前記乗数は、２ｎ未満の数値であることを特徴とするマルチキャリア無線送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャリア無線送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイルＷｉＭＡＸ（World Interoperability Microwave Access）などの、マルチキャリア無線システムでは、送信するデータ量に応じて送信するキャリア数のコントロールを行うことがある。その際、送信電力を一定に保つための仕組みが必要であり、一般的にはＲＦ部（アナログ回路）で行われる。図１は、マルチキャリア無線システムの無線送信装置の概略構成を示す図である。
【０００３】
送信データは、プロセッサ（１０１）で生成され、メモリ（１０２）に蓄積された後、誤り訂正部（１０３）において誤り訂正用符号化処理される。ＷｉＭＡＸではターボ符号（Convolutional Turbo Coding）や畳込み（Convolutional Coding）符号が用いられる。
【０００４】
誤り訂正処理を施されたデータは、マッピング部（１０４）において、要求される通信品質に対応する変調方式、例えば伝送容量は少ないが劣悪な環境でも受信可能なＰＳＫ（位相変異変調）や伝送容量は多いが、環境の良い場合に用いるＱＡＭ（直交振幅変調）に対応したキャリアマッピングを行う。
【０００５】
キャリアマッピングされたデータは、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）ブロック（１０５）でＩＦＦＴされ、Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘを付加（１０６）し、ＯＦＤＭＡデジタルベースバンド信号を生成する。
【０００６】
このデジタルベースバンド信号は、ＡＤＣ（１０７）を通しアナログベースバンド信号に変換され、ＲＦ部に入力される。ＶＧＡ（１０８）、フィルタ（１０９）を通りＱＭＯＤ（１１０）で所望の周波数帯域にアップコンバートされた後、ＶＧＡ（１１１）を通りＲＦ信号としてアンテナから出力される。
【０００７】
ここで、図１の無線送信装置構成において、送信電力のコントロールは、もっぱらＲＦ部のＶＧＡ（１０８，１１１）の電圧を制御して可変させることになる。ＯＦＤＭＡを用いた通信システムでは、情報量増減に応じて、使用するキャリアの本数を増減させる。情報量が少なくなった場合、それに伴いアナログベースバンド信号は小さくなる。このような状態で、平均送信電力を一定に保つために、ＲＦ部のＶＧＡゲインをコントロールすることになるが、アナログベースバンド信号が小さくなると、ＲＦブロックのＶＧＡをコントロールしても十分な品質でかつ十分な電力のＲＦ信号を得ることが出来なくなることがある。
【０００８】
図２は、図１のＩＦＦＴブロック（１０５）におけるデジタルベースバンド信号での送信電力制御を行う回路として想定される、固定小数点によるＩＦＦＴ処理動作を説明する図である。
【０００９】
ＩＦＦＴ処理では、まずマッピング部（１０４）からのデータをメモリ（２０１）に蓄積する。そのメモリからデータを読み出しバタフライ演算器（２０２）による演算を行い、結果をバタフライ演算用メモリ（２０４）に蓄積する。次に、バタフライ演算用メモリ（２０４）からデータを読み出し、バタフライ演算を行い、結果をバタフライ演算用メモリ（２０４）に蓄積する。この演算を必要な回数繰り返すが、バタフライ演算の過程で演算結果が大きくなり、有効ビット数を超えてしまうので、正規化（割り算）（２０３）を行い有効ビット数内に収めて、バタフライ演算用メモリ（２０４）に蓄積する必要がある。この正規化の回数と行うタイミングは、全てのキャリアが存在するときにＩＦＦＴ出力値が最適値となるよう設定する。正規化の回数が固定である場合、有効キャリア数が減少するとＩＦＦＴ出力値は小さくなる。このような状態でＲＦ部のＶＧＡコントロールによる送信電力コントロールを行っても、十分なＲＦ出力信号を得ることが出来なくなる。
【００１０】
そこで、ＩＦＦＴの出力乗算器（２０５）を置き、にプロセッサ（２０６）などで予め係数を求めた上で乗じて出力を大きくするとができるが、演算が固定小数点で行わている場合、丸め誤差も同時に大きくなる問題がある。
【００１１】
図３の（Ａ）は図１のＡＤＣ（１０７）の出力の周波数スペクトルである。ここでは信号成分が主でノイズ成分はほとんど無い。（Ｂ）はＲＦ部で増幅した結果の周波数スペクトルであり、信号成分も大きくなるが、同時にノイズも大きくなる。
【００１２】
かかる不都合を回避するために、図２に示すＩＦＦＴブロックを固定小数点ではなく、浮動小数点で処理をすることが想定される。
【００１３】
浮動小数点でＩＦＦＴを行った場合は、丸め誤差の影響が少ないので、ノイズ成分が大きくなることがない。固定小数点ではなく、浮動小数点とする場合は、回路が複雑になり、回路規模が２〜３倍の大きさとなり、装置の小型化に反するものとなる。
【００１４】
従来技術として、特許文献１には、マルチキャリアの検出数に応じて送信電力を制御し、キャリア１波当たりの送信出力を一定にする発明が記載されている。
【００１５】
特許文献２には、入力信号からマルチキャリアの数nを検出し、ｎに応じて送信電力を制御して所定レベルの出力信号を得る発明が記載されている。
【００１６】
特許文献２には、ＩＦＦＴ演算にブロック浮動少数点を用い、入力データの特性に依存してデータを同一スケールに調整する発明が記載されている。
【特許文献１】特開平02-143719号公報
【特許文献２】特開平02-013136号公報
【特許文献３】特開2001-313545号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本願発明の目的は、マルチキャリア無線システムにおいて、キャリア本数に関係なく送信電力を一定に制御するマルチキャリア無線送信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題に対応して、マルチキャリア無線送信装置は、デジタルベースバンド部に、前記送信するシンボル内のキャリアの本数に対応する所望の電力に対してＩＦＦＴ演算によりオーバーフローする可能性がある場合の統計的に求めた正規化回数と、前記正規化回数によるＩＦＦＴ結果を一定値とするための乗数を記憶するメモリと、ＩＦＦＴ演算課程での実際の正規化回数と、前記メモリに記憶された統計的に求めた正規化回数との差に対応して、正規化回数の補正を行うシフト量調整回路と、前記桁合わせ回路の出力に前記乗数を掛け合わせる補正回路を有する。
【００１９】
すなわち、キャリアの本数に対しＩＦＦＴに処理において適応的に正規化した回数、予め求めておいたキャリア数に対する適切な正規化回数と正規化に満たない端数となる係数のテーブルを用いる。
【発明の効果】
【００２０】
これにより、キャリアの本数が少なくなっても、送信信号のＳ／Ｎを劣化させることなくデジタルベースバンド部の出力レベルを一定に保つことができ、回路としてもわずかな増加で対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に図面に従い実施例を説明する。
【００２２】
図４は、デジタルベースバンド信号処理における送信電力制御機能を含んだ送信回路の実施例ブロック図である。
【００２３】
特徴として、ＩＦＦＴブロックにおける正規化の処理が適応的正規化部（４０８）における適応的正規化となっていること、ＩＦＦＴ演算結果のシフト量調整部（４１０）と乗算器（４１１）が新規に追加となる。
【００２４】
またプロセッサ（４０２）はシフト量調整部（４１０）と乗算器（４１１）に対して、送信データのキャリア数に応じて、適切な値を設定するためのテーブルと指示機能が追加になる。
【００２５】
送信データ用メモリ（４０３）、誤り訂正部（４０４）、マッピング部（４０５）、ＩＦＦＴブロックにおけるメモリ（４０６）、バタフライ演算器（４０７）、バタフライ演算用メモリ（４０９）、Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ付加部（４１２）、ＡＤＣ（４１３）は先に説明した図２のＩＦＦＴブロック（１０５）の機能と同様である。
【００２６】
図４において、プロセッサ（４０２）は、キャリア本数Ｉと、キャリア本数Ｉに対して統計的に求めたＩＦＦＴ実行中の正規化回数と、対応する乗数を記憶するテーブルをプログラムメモリ（４０１）に保持している。
【００２７】
図６は、保持されるテーブルの一例である。正規化回数はあるキャリア本数における、理想的に起きるであろう、正規化の回数であり、乗数は正規化しきれない２ｎ以下の値である。
【００２８】
適応的正規化部（４０８）は、バタフライ演算の結果の最大値を求め、次のバタフライ演算時にオーバーフローすると予想される場合に、バタフライ演算結果全ての値を１／２ｎする機能と、ＩＦＦＴの最中に何回の正規化が行われたかの回数を記憶しておき、その回数をシフト量調整部（４１０）に通知する機能を持つ。
【００２９】
ｎの値は、バタフライ演算の基数やＩＦＦＴのポイント数によって、予めシステムを構築する際に最適な値を選ぶ。シフト量調整部（４１０）では適応的正規化部（４０８）から渡された正規化した回数と、予めプロセッサ（４０２）から設定された本来あるべき正規化回数を比較する。
【００３０】
図５に動作を示す。適応的正規化部（４０８）からの正規化を行った回数値を（ａ）、プロセッサ（４０２）よりプログラムメモリ（４０１）に保存している、送信するキャリア数における正規化回数値を（ｂ）、バタフライ演算メモリ（４０９）からのＩＦＦＴ結果を入力ｉｄとし、（ａ），（ｂ）二つの値の差をｍ、その絶対値をｍＡＢＳとすると、正規化の回数が少ない場合は、バタフライ演算メモリ（４０９）から読みだしたＩＦＦＴ結果に対し、１／（２ｎ×ｍＡＢＳ）の乗算を行い、正規化回数が多い場合には、２ｎ×ｍＡＢＳの乗算を行う。ｍが０の場合は何もしない。乗算器（４１２）は、プロセッサから指示された係数の乗算を行う。
【００３１】
送信する場合、プロセッサ（４０２）は、送信データの作成を行い、作成した送信データをメモリ（４０３）に書き込む。
【００３２】
この時、プログラムメモリ（４０１）のテーブルを参照して、送信キャリア数に対する正規化数と乗数を求め、正規化数はシフト量調整（４１０）に、対応する乗数を乗算器（４１２）に設定する。例えば、送信キャリア本数７５０であるとき、プログラムメモリ（４０１）に保持されるテーブルから正規化は４回、乗数は１．０６６６７とする数値を設定する。
【００３３】
メモリ（４０３）に保持されている送信データは、誤り訂正、マッピングを施され、ＩＦＦＴブロックで必要な回数のバタフライ演算が行われる。繰り返し行われるバタフライ演算において、演算結果がオーバーフローしないように適応的正規化部（４０８）で適応的に正規化が行われる。
【００３４】
ＩＦＦＴの結果と共に適応的正規化された回数が、後段のシフト量調整（４１０）に送られる。ここでは、予めプロセッサ（４０２）から設定された、あるキャリア本数における正規化回数が設定されており、この値と比較の結果、二つの値の差の絶対値をｍＡＢＳとすると、正規化の回数が少ない場合は、バタフライ演算用メモリ（４０９）からの読みだしデータに対し、１／（２ｎ×ｍＡＢＳ）の乗算を行い、正規化回数が多い場合には、２ｎ×ｍＡＢＳの乗算を行う。
【００３５】
シフト量調整部（４１０）の出力に対し、乗算器（４１１）は、プロセッサ（４０２）から指示された係数の乗算を行う。以上のような処理を行うことで、送信のＳ／Ｎを劣化させずに、送信電力をコントロールすることができる。
【００３６】
図７は従来方法の正規化回数が固定であるＩＦＦＴ結果と実施例方法による場合を比較する図である。すなわち、シフト量調整部（４１０）の出力と乗算器（４１１）の出力を比べた一例である。キャリア数１５０本の場合、従来方法では７５０本相当の電力を得るためには、約５．３倍にする必要があるが、実施例方法では、約１．３倍の乗算で済むことになり、ノイズ成分が１／４程度に抑えられることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】マルチキャリア無線システムの無線送信装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のデジタルベースバンド部におけるＩＦＦＴブロックにおける送信電力制御を行う回路として想定される、固定小数点によるＩＦＦＴ処理動作を説明する図である。
【図３】固定小数点で行うＩＦＦＴ処理回路を用いた電力制御でノイズレベが大きくなることを説明する図である。
【図４】デジタルベースバンド部における、提案方法による送信電力制御回路の実施例ブロック図である。
【図５】シフト量調整の動作を説明する図である。
【図６】プログラムメモリ４０１に保持されるテーブルの一例を示す図である。
【図７】従来方法と実施例方法によるＩＦＦＴ結果の差を表した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０５  ＩＦＦＴブロック
２０１  メモリ
２０２  バタフライ演算器
２０３  正規化部
２０４  バタフライ演算用
２０５  乗算器
２０６  プロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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