(57)【要約】【課題】パルス幅変調を利用して変調信号を生成して送信する送信装置の消費電力を削減する。【解決手段】送信装置は、送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する。送信装置は、指定されたキャリア周波数に基づいて振幅情報を補正する振幅補正部と、キャリア周波数に基づいて位相情報を補正する位相補正部と、振幅補正部により補正された振幅情報をアナログ信号に変換して振幅情報信号を生成するＤ／Ａ変換器と、位相補正部により補正された位相情報に対応する位相を有する発振信号を生成する発振信号生成回路と、振幅情報信号と発振信号との比較に基づいてパルス幅変調信号を生成するコンパレータと、パルス幅変調信号をフィルタリングして変調信号を出力する帯域通過フィルタを備える。【選択図】図５
2018046434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する送信装置であって、
指定されたキャリア周波数に基づいて前記振幅情報を補正する振幅補正部と、
前記キャリア周波数に基づいて前記位相情報を補正する位相補正部と、
前記振幅補正部により補正された振幅情報をアナログ信号に変換して振幅情報信号を生成するＤ／Ａ変換器と、
前記位相補正部により補正された位相情報に対応する位相を有する発振信号を生成する発振信号生成回路と、
前記振幅情報信号と前記発振信号との比較に基づいてパルス幅変調信号を生成するコンパレータと、
前記パルス幅変調信号をフィルタリングして変調信号を出力する帯域通過フィルタと、
を備える送信装置。
【請求項２】
前記コンパレータと前記帯域通過フィルタとの間に設けられ、前記パルス幅変調信号を増幅する増幅器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記帯域通過フィルタの通過帯の中心周波数は、前記キャリア周波数とほぼ一致するように制御される
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記発振信号の波形はサイン波であり、
前記振幅補正部に入力される振幅情報がＡinであり、
前記振幅補正部から出力される補正された振幅情報がＡmapであり、
前記キャリア周波数が前記発振信号の周波数のＮ倍であるときに、
前記振幅制御部は、Ａmap＝sin[π／２−arcsin{Ａin}／Ｎ]により前記振幅情報を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
前記位相補正部に入力される位相情報がφinであり、
前記位相補正部から出力される補正された位相情報がφmapであるときに、
前記位相制御部は、φmap＝φin／Ｎにより前記位相情報を補正する
ことを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいてパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調器であって、
指定されたキャリア周波数に基づいて前記振幅情報を補正する振幅補正部と、
前記キャリア周波数に基づいて前記位相情報を補正する位相補正部と、
前記振幅補正部により補正された振幅情報をアナログ信号に変換して振幅情報信号を生成するＤ／Ａ変換器と、
前記位相補正部により補正された位相情報に対応する位相を有する発振信号を生成する発振信号生成回路と、
前記振幅情報信号と前記発振信号との比較に基づいてパルス幅変調信号を生成するコンパレータと、
を備えることを特徴とするパルス幅変調器。
【請求項７】
送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する送信方法であって、
指定されたキャリア周波数に基づいて前記振幅情報を補正し、
前記キャリア周波数に基づいて前記位相情報を補正し、
補正された振幅情報をアナログ信号に変換して振幅情報信号を生成し、
補正された位相情報に対応する位相を有する発振信号を生成し、
コンパレータを用いて前記振幅情報信号と前記発振信号との比較に基づいてパルス幅変調信号を生成し、
帯域通過フィルタを用いて前記パルス幅変調信号をフィルタリングして変調信号を出力する、
ことを特徴とする送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス幅変調を利用して変調信号を生成して送信する送信装置に係わる。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムを構築するためのコストを削減する技術の１つとして、分散アンテナシステム（ＤＡＳ：Distributed Antenna System）が実用化されている。分散アンテナシステムにおいては、送信信号を処理する信号処理装置と無線信号を出力する無線装置とが分離されている。以下の記載においては、信号処理装置を「デジタル処理ユニット」と呼ぶことがある。また、無線装置を「遠隔無線ユニット（ＲＲＵ：Remote Radio Unit）」または「遠隔無線ヘッド（ＲＲＨ：Remote Radio Head）」と呼ぶことがある。
【０００３】
デジタル処理ユニットは、デジタルデータからアナログ変調信号を生成して遠隔無線ユニットへ送信する送信装置を備える。この場合、この送信装置は、例えば、無線周波数または中間周波数のアナログ変調信号を遠隔無線ユニットへ送信する。デジタル処理ユニットと遠隔無線ユニットとの間の伝送は、例えば、光ファイバ無線（ＲｏＦ：Radio over Fiber）により実現される。光ファイバ無線においては、光ファイバを介して無線周波数信号または中間周波数信号が伝送される。光ファイバを介して中間周波数信号が伝送される構成は、ＩＦｏＦ（Intermediate Frequency over Fiber）と呼ばれることがある。ＩＦｏＦは、ＲｏＦの１つの形態である。
【０００４】
また、遠隔無線ユニットは、デジタル処理ユニットから受信する変調信号を移動局へ送信する送信装置を備える。この場合、送信装置は、アンテナを利用してＲＦ変調信号を移動局へ送信する。
【０００５】
送信装置は、例えば、図１に示すように、矩形波変調器１、増幅器２、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）３を備える。矩形波変調器１は、入力変調信号の振幅および位相に対応するパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号を生成する。パルスの幅は、入力変調信号の振幅Ａinに対応する。パルスのタイミング（時間領域におけるパルスの位置）は、入力変調信号の位相φinに対応する。パルス列の繰返し周波数は、送信装置の出力信号のキャリア周波数に相当する。増幅器２は、ＰＷＭ信号を増幅する。ここで、ＰＷＭ信号は２値信号なので、増幅器２は、スイッチング動作によりＰＷＭ信号を増幅することできる。したがって、増幅器２は、例えば、効率のよいＤ級大電力増幅器により実現され得る。ＢＰＦ３は、キャリア周波数成分を抽出する。この構成により、送信装置は、入力変調信号を増幅して送信することができる。このとき、出力信号の位相φoutは、入力変調信号の位相φinと同じであることが好ましい。
【０００６】
このように、増幅器の入力側で入力データ信号をＰＷＭ信号に変換し、増幅器の出力側に帯域通過フィルタを設ける構成においては、増幅器の効率が改善する。なお、ＰＷＭを利用して信号を処理する技術は、例えば、特許文献１〜３および非特許文献１〜３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−０９２５２２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１０４８０３号公報
【特許文献３】特表２００５−５１９５１４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】F. H. Raab, Radio Frequency Pulse Width Modulation, IEEE Trans on Communications, vol.21, No.8, pp.958-966, August 1973
【非特許文献２】Michael Nielsen et al., An RF Pulse Width Modulator for Switch-Mode Power Amplification of Varying Envelope Signals, Topical Meeting on Silicon Monolithic Integrated Circuit in RF Systems, pp.277-280, 2007 IEEE
【非特許文献３】S. Rosnell et al., Bandpass Pulse-Width Modulation, Nokia, TP Wireless Platforms, FIN-24100 Salo, Finland, pp.731-734, 2005 IEEE
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
送信装置は、所望のキャリア周波数の送信信号を生成できることが好ましい。例えば、図２に示すキャリア周波数の異なる複数の周波数チャネルが多重化される通信システムにおいては、送信装置は、所望の周波数チャネルで信号を送信できることが好ましい。
【００１０】
ただし、送信装置が図１に示す構成で実現される場合、矩形波変調器１においてキャリア周波数と同じ発振周波数の発振器が使用される。そして、送信装置が周波数チャネルＣＨ１で信号を送信する場合は、発振器は周波数ｆ１の発振信号を生成し、送信装置が周波数チャネルＣＨ２で信号を送信する場合は、発振器は周波数ｆ２の発振信号を生成する。よって、送信装置がキャリア周波数の高い周波数チャネルで信号を送信するときには、矩形波変調器１の内部回路の動作周波数が高くなり、矩形波変調器１における消費電力が大きくなる。
【００１１】
本発明の１つの側面に係わる目的は、パルス幅変調を利用して変調信号を生成して送信する送信装置の消費電力を削減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様の送信装置は、送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報に基づいて変調信号を出力する。送信装置は、指定されたキャリア周波数に基づいて前記振幅情報を補正する振幅補正部と、前記キャリア周波数に基づいて前記位相情報を補正する位相補正部と、前記振幅補正部により補正された振幅情報をアナログ信号に変換して振幅情報信号を生成するＤ／Ａ変換器と、前記位相補正部により補正された位相情報に対応する位相を有する発振信号を生成する発振信号生成回路と、前記振幅情報信号と前記発振信号との比較に基づいてパルス幅変調信号を生成するコンパレータと、前記パルス幅変調信号をフィルタリングして変調信号を出力する帯域通過フィルタを備える。
【発明の効果】
【００１３】
上述の態様によれば、パルス幅変調を利用して変調信号を生成して送信する送信装置の消費電力が削減される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】パルス幅変調を利用して変調信号を生成して送信する送信装置の一例を示す図である。
【図２】複数の周波数チャネルが多重化される通信システムの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる送信装置の一例を示す図である。
【図４】パルス幅変調器の動作の概要を示す図である。
【図５】パルス幅変調器の一例を示す図である。
【図６】振幅情報とパルス幅の関係を示す図である。
【図７】振幅補正部によるマッピングの一例を示す図である。
【図８】パルス幅変調器の出力信号のスペクトラムの一例を示す図である。
【図９】周波数チャネルの選択の実施例を示す図である。
【図１０】基本周波数および高調波周波数に対するマッピングの実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図３は、本発明の実施形態に係わる送信装置の一例を示す。実施形態に係わる送信装置１０は、図３に示すように、変調情報生成部１１、パルス幅変調器１３、増幅器１４、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：band pass filter）１５を備える。
【００１６】
送信装置１０は、例えば、分散アンテナシステムのデジタル処理ユニットに設けられ、遠隔無線ユニットへ変調信号を送信するために使用され得る。この場合、送信装置１０には、デジタルデータ信号が入力される。このデジタルデータ信号は、特に限定されるものではないが、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号であってもよい。また、送信装置１０は、分散アンテナシステムの遠隔無線ユニットに設けられ、デジタル処理ユニットから受信する変調信号を移動局へ送信するために使用され得る。この場合、送信装置１０は、アンテナを利用してＲＦ変調信号を移動局へ送信する。ただし、以下では、送信装置１０がデジタル処理ユニットに実装される実施例について記載する。
【００１７】
変調情報生成部１１は、この実施例では、Ｉ／Ｑマッパ１２ａおよび振幅／位相計算機１２ｂを備える。Ｉ／Ｑマッパ１２ａは、指定された変調方式（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなど）に応じて、入力データ信号からシンボル列を生成する。各シンボルは、Ｉ成分およびＱ成分で表される。振幅／位相計算機１２ｂは、Ｉ／Ｑマッパ１２ａから出力されるＩ成分信号およびＱ成分信号に基づいて、各シンボルの振幅および位相を計算する。なお、変調情報生成部１１は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムで実現される。或いは、変調情報生成部１１は、デジタル信号処理器で実現してもよい。
【００１８】
変調情報生成部１１は、データ信号に基づいて変調情報を生成する。変調情報は、送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報を含む。なお、変調情報生成部１１は、Ｉ／Ｑマッパ１２ａを含まなくてもよい。すなわち、変調情報生成部１１は、Ｉ／Ｑマッパを用いることなく、入力データ信号に基づいて送信シンボルの振幅および位相を表す振幅情報および位相情報を生成してもよい。
【００１９】
パルス幅変調器１３は、変調情報生成部１１により生成される振幅情報および位相情報に基づいてパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号）を生成する。ＰＷＭ信号のパルス幅は、振幅情報に依存する。また、時間領域におけるＰＷＭ信号のパルスの位置（即ち、タイミング）は、位相情報に依存する。ここで、パルス幅変調器１３は、チャネル指示に応じてＰＷＭ信号を生成する。チャネル指示は、キャリア周波数の異なる複数の周波数チャネルが多重化される通信システムにおいて送信装置１０が使用する周波数チャネルを指示する。すなわち、チャネル指示は、送信装置１０により送信される変調信号のキャリア周波数を指定する。なお、チャネル指示は、例えば、ユーザまたはネットワーク管理システムにより生成される。そして、チャネル指示は、送信装置１０が備える不図示のコントローラからパルス幅変調器１３およびＢＰＦ１５に与えられる。
【００２０】
増幅器１４は、パルス幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号を増幅する。ここで、ＰＷＭ信号は２値信号なので、増幅器１４は、スイッチング動作によりＰＷＭ信号を増幅することができる。よって、増幅器２は、例えば、効率のよいＤ級大電力増幅器により実現され得る。ＢＰＦ１５は、チャネル指示に応じて、送信装置１０の出力信号（即ち、送信装置１０により送信されるアナログ変調信号）のキャリア周波数を通過させる。ＢＰＦ１５の通過帯の幅は、データ信号のビットレートおよび変調方式などに基づいて決められるようにしてもよい。また、ＢＰＦ１５は、例えば、周波数可変帯域通過フィルタにより実現される。なお、送信装置１０がＲｏＦまたはＩＦｏＦで光信号を受信装置へ送信するケースでは、ＢＰＦ１５の出力信号は、Ｅ／Ｏ素子１６により光信号に変換される。
【００２１】
送信装置１０が分散アンテナシステムの遠隔無線ユニットに実装される場合には、ＢＰＦ１５の出力信号は、アンテナを介して移動局へ送信される。このとき、ＢＰＦ１５の出力信号は、必要に応じて所望の周波数帯にアップコンバートされるようにしてもよい。
【００２２】
上記構成の送信装置１０において、パルス幅変調器１３の入力信号Ｓ(ｔ)は、（１）式で表される。
【００２３】
【数１】
2018046434.tif 000003
Ａinは、振幅情報を表す。φinは、位相情報を表す。
【００２４】
パルス幅変調器１３から出力されるＰＷＭ信号は、増幅器１４により利得Ｇで増幅される。そして、ＢＰＦ１５は、増幅されたＰＷＭ信号からチャネル指示により指定された周波数成分ｆcを抽出する。なお、ＢＰＦ１５は、上述したように、所定の帯域幅の通過帯を有する。また、以下の記載では、周波数ｆcは、パルス幅変調器１３において使用される発振信号の周波数（基本周波数）であるものとする。この場合、ＢＰＦ１５の出力信号Ｓout(t)は、（２）式で表される。
【００２５】
【数２】
2018046434.tif 000004
【００２６】
ＢＰＦ１５は、パルス幅変調器１３および増幅器１４において発生する高次周波数成分を除去する。ここで、説明を簡単にするために、増幅器１４の利得Ｇは「１」であるものとする。そうすると、以下の記載では、増幅器１４がないものとして送信器１０の動作を説明することができる。
【００２７】
図４は、パルス幅変調器１３の動作の概要を示す。パルス幅変調器１３は、図４（ａ）に示すコンパレータを備える。コンパレータの反転入力端子には閾値信号が与えられ、非反転入力端子にはキャリア信号が与えられる。キャリア信号は、下記のサイン波で表されるものとする。
キャリア信号：sin{ωct＋φin}
【００２８】
この場合、図４（ｂ）に示すように、閾値信号よりもキャリア信号の方が高いときに、パルスが生成される。なお、閾値信号が下式で表されるものとすると、パルスの幅は、図４（ｂ）に示すように、ｙを用いて表される。
閾値信号：sin{π/2−ｙ}
【００２９】
換言すれば、上述の閾値信号がコンパレータに与えられると、パスル幅がｙに依存するＰＷＭ信号が生成される。また、時間領域におけるパルスの位置は、位相情報φinに応じて制御される。
【００３０】
上述の閾値信号に含まれるｙは、後で説明するが、振幅情報Ａinに基づいて生成される。また、パルス幅変調器１３において周波数ｆc（ωc＝２πｆc）の発振信号が生成される場合、その発振信号の位相は、位相情報φinで制御される。したがって、振幅情報Ａinおよび位相情報φinが与えられると、パルス幅変調器１３は、図４（ｂ）に示すパルスを有するＰＷＭ信号を生成する。
【００３１】
上述の実施例では、ＰＷＭ信号のパルス幅は、サイン関数で表される閾値信号から算出される。そして、閾値信号は、振幅情報Ａinから生成される。したがって、ＰＷＭ信号のパルス幅は、振幅情報Ａinに対して非線形である。この場合、パルス幅変調器１３の出力信号は、入力信号（Ａin、φin）に対して歪むことになる。ただし、ＢＰＦ１５においてＰＷＭ信号から基本周波数成分（ｆc）を抽出することにより、ＢＰＦ１５の出力信号は、基本周波数において、入力信号に対して線形である。
【００３２】
理想的なパルス幅変調は、基本周波数において、振幅および位相の双方について非線形歪みを発生させない。即ち、（３）（４）式は、基本周波数においてパルス幅変調が線形である状態を表す。
【００３３】
【数３】
2018046434.tif 000005
【００３４】
【数４】
2018046434.tif 000006
【００３５】
図５は、パルス幅変調器１３の一例を示す。パルス幅変調器１３は、この実施例では、図５に示すように、振幅補正部２１、位相補正部２２、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）２３、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）２４、発振器２５、コンパレータ２６を備える。
【００３６】
振幅補正部２１は、チャネル指示に応じて、振幅情報Ａinを補正して振幅情報Ａmapを生成する。位相補正部２２は、チャネル指示に応じて、位相情報φinを補正して位相情報φmapを生成する。Ｄ／Ａ変換器２３は、振幅情報Ａmapをアナログ信号に変換する。以下では、このアナログ信号を振幅情報信号と呼ぶことがある。すなわち、Ｄ／Ａ変換器２３は、Ｄ／Ａ変換により、振幅情報Ａmapから振幅情報信号Ａmapを生成する。Ｄ／Ａ変換器２４は、位相情報φmapをアナログ信号に変換する。以下では、このアナログ信号を位相情報信号と呼ぶことがある。すなわち、Ｄ／Ａ変換器２４は、Ｄ／Ａ変換により、位相情報φmapから位相情報信号φmapを生成する。
【００３７】
発振器２５は、所定の周波数ｆcの発振信号を生成する。発振信号の波形は、例えば、サイン波である。発振信号の位相は、位相情報信号φmapにより制御される。発振信号の周波数ｆcは、位相情報信号φmapに依存することなく、一定である。なお、発振器２５は、例えば、電圧制御発振器（ＶＣＯ：voltage controlled oscillator）により実現される。コンパレータ２６は、振幅情報信号Ａmapと発振信号との比較に基づいてＰＷＭ信号を生成する。この例では、振幅情報信号Ａmapよりも発振信号の方が高いときにパルスが生成される。振幅情報信号Ａmapおよび発振信号は、図４に示す例では、それぞれ閾値信号sin{π/2−ｙ}およびキャリア信号sin{ωct＋φin}に相当する。
【００３８】
振幅補正部２１および位相補正部２２は、例えば、プロセッサエレメントおよびメモリを含むプロセッサシステムで実現される。或いは、振幅補正部２１および位相補正部２２は、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）で実現してもよい。なお、変調情報生成部１１、振幅補正部２１、位相補正部２２は、１つのプロセッサシステムで実現してもよいし、２以上のプロセッサシステムで実現してもよい。
【００３９】
ここで、振幅補正部２１および位相補正部２２が補正処理を行わないものとすると（すなわち、Ａin＝Ａamp、φin＝φamp）、パルス幅変調器１３から出力されるＰＷＭ信号のスペクトラムは、（５）式に示すフーリエ級数で表される。
【００４０】
【数５】
2018046434.tif 000007
ｙは、図４に示すパルス幅を表す。ωcは、発振器２５により生成される発振信号の角周波数を表す。なお、フーリエ級数の各項の係数は、位相φおよびパルス幅ｙに依存する。また、パルス幅ｙは、振幅Ａに依存する。よって、位相φおよび／または振幅Ａが時間に対して変化する関数であるときは、フーリエ級数の各項の係数も時間に対して変化する。なお、上述した非特許文献１（文献F. H. Raab）は、ＰＷＭ信号のスペクトラムを表すフーリエ級数について記載している。
【００４１】
ＰＷＭ信号の基本周波数成分は、（５）式にｍ＝１を与えることにより得られる。すなわち、基本周波数成分Ｓ(1)は、（６）式で表される。
【００４２】
【数６】
2018046434.tif 000008
【００４３】
（６）式は、基本周波数成分の振幅Ａoutが、非線形関数（サイン関数）によりパルス幅ｙに関連付けられていることを表している。ここで、パスル幅ｙは、図６（ａ）に示すように、振幅Ａinに対して線形であるものと仮定する。すなわち、パスル幅ｙおよび振幅Ａinが（７）式の関係を有するものとする。なお、Ａmaxは、振幅Ａinの最大値である。
【００４４】
【数７】
2018046434.tif 000009
【００４５】
この場合、入力信号の振幅ＡinがゼロからＡmaxの範囲内で変化するとき、パルス幅ｙは、図６（ａ）に示すように、ゼロからπ/2の範囲内で変化する。そうすると、振幅情報Ａに対するパルス幅変調器１３の伝達関数は、（８）式で表される。
【００４６】
【数８】
2018046434.tif 000010
【００４７】
このように、出力信号の振幅Ａoutは、入力信号の振幅Ａinからサイン関数を介して得られる。すなわち、振幅Ａoutは、振幅Ａinに対して非線形の関係を有する。この場合、送信装置１０の出力信号が歪むことになるので、通信の品質が劣化する。
【００４８】
この問題は、例えば、振幅Ａoutが振幅Ａinに対して線形となるように、振幅Ａinを補正することにより解決され得る。すなわち、振幅Ａoutが振幅Ａinに対して線形となるように、振幅Ａinに対して予歪処理を行う。具体的には、図６（ｂ）に示す逆サイン関数（即ち、arcsine）を使用して振幅Ａinを補正する。そうすると、（９）式の関係が得られる。
【００４９】
【数９】
2018046434.tif 000011
さらに、（９）式を（８）式に与えれば、（１０）式が得られる。
【００５０】
【数１０】
2018046434.tif 000012
【００５１】
上述の補正は、図５に示すパルス幅変調器１３においては、振幅補正部２１により実行される。すなわち、振幅補正部２１は、（１１）式を用いて振幅情報Ａinを補正して振幅情報Ａmapを生成する。なお、以下の記載では、振幅補正部２１による補正を「マッピング」と呼ぶことがある。
【００５２】
【数１１】
2018046434.tif 000013
【００５３】
図７は、振幅補正部２１によるマッピングの一例を示す。図７においては、パルス幅変調器１３に入力される振幅情報Ａinおよびパルス幅変調器１３により補正された振幅情報Ａmapは、正規化されている。図７に示すマッピングにおいては、例えば、Ａin＝0.8に対してＡmap＝0.6が算出され、Ａin＝0.6に対してＡmap＝0.8が算出される。
【００５４】
このように、振幅補正部２１は、逆サイン関数を用いて振幅情報Ａinに対して予歪処理を行う。この結果、振幅情報Ａoutは、振幅情報Ａinに対して線形となる。すなわち、送信装置１０は、歪みのない信号を送信することができる。
【００５５】
図８は、パルス幅変調器１３の出力信号のスペクトラムの一例を示す。具体的には、図８は、図５に示すコンパレータ２６から出力されるＰＷＭ信号のスペクトラム（ＰＳＤ：power spectrum density）の一例を示す。なお、この実施例では、２０ＭＨｚのＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）信号を表す振幅情報Ａinおよび位相情報φinがパルス幅変調器１３に入力される。振幅補正部２１は、上述した（１１）式で振幅情報Ａinを補正して振幅情報Ａmapを生成する。位相補正部２２は、補正処理を行わない。すなわち、φin＝φmapである。発振器２５によって生成される発振信号の周波数ｆcは、２００ＭＨｚである。
【００５６】
この場合、基本周波数（すなわち、周波数ｆc）において、パルス幅変調器１３の出力信号(Ａmap、φmap）は、入力信号（Ａin、φin）に対して線形である。したがって、周波数ｆcにおいて歪のない変調信号が得られる。
【００５７】
ＢＰＦ１５の通過帯の中心周波数は、図８に示すように、周波数ｆcに設定される。そうすると、ＰＷＭ信号中の高調波成分がＢＰＦ１５により除去される。すなわち、２次、３次、．．．の高調波成分（400MHZ、600MHz、．．．）が除去される。よって、送信装置１０は、歪のない変調信号でデータを送信することができる。
【００５８】
＜チャネル選択＞
送信装置１０は、所望の周波数チャネルを使用してデータを送信することができる。すなわち、送信装置１０は、チャネル指示により指定されるキャリア周波数でデータを送信することができる。
【００５９】
送信装置１０は、基本周波数よりも高いキャリア周波数でデータを送信するときは、高調波を使用する。例えば、発振器２５の周波数ｆcが２００ＭＨｚであるものとする。この場合、４００ＭＨｚの周波数チャネルが指定されたときは、送信装置１０は、２次高調波を利用してデータを送信する。また、６００ＭＨｚの周波数チャネルが指定されたときは、送信装置１０は、３次高調波を利用してデータを送信する。
【００６０】
パルス幅変調器１３から出力されるＰＷＭ信号のスペクトラムは、上述した（５）式に示すフーリエ級数で表される。ここで、２次高調波の振幅成分Ａ２outは、（５）式にｍ＝１を与えることにより、（１２）式で表される。
【００６１】
【数１２】
2018046434.tif 000014
【００６２】
ここで、（９）（１０）式を考慮すれば、（１２）式に基づいて（１３）（１４）式が得られる。
【００６３】
【数１３】
2018046434.tif 000015
【００６４】
【数１４】
2018046434.tif 000016
【００６５】
このように、（１３）式に基づいて入力振幅Ａinからパルス幅ｙが算出されると、２次高調波の振幅成分Ａ２outは、（１４）式に示すように、入力振幅Ａinに対して線形である。したがって、送信装置１０が２次高調波を使用してデータを伝送するときは、振幅補正部２１は、（１５）式を用いて振幅情報Ａinを補正して振幅情報Ａmapを生成する。
【００６６】
【数１５】
2018046434.tif 000017
【００６７】
位相情報φは、上述したように、発振器２５により生成される発振信号の位相を制御する。また、パルス幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号のパルスの位置は、発振信号の位相に応じて決まる。よって、ＰＷＭ信号のパルスの位置は、位相情報φにより制御される。更に、このＰＷＭ信号をＢＰＦ１５でフィルタリングすることにより得られる出力信号の位相は、パルスの位置に依存する。したがって、ＢＰＦ１５の出力信号の位相は、位相情報φにより制御される。
【００６８】
ここで、入力位相がφinであるときに、パルス幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号のパルスの位置が基準点に対してΔｐだけシフトするものとする。そして、ＢＰＦ１５の出力信号において、各周波数成分（基本周波数および高調波周波数）の位相は、Δｐに応じてシフトする。よって、ＢＰＦ１５の出力信号において、基本周波数ｆcの位相がφinだけシフトするものとすると、２次高調波（２ｆc）の位相は２φinシフトし、３次高調波（３ｆc）の位相は３φinシフトすることになる。
【００６９】
ところが、入力データから生成される送信シンボルの位相がφinであるときには、送信装置１０は、いずれの周波数チャネルが指定されても、位相φinで信号を送信することが要求される。そこで、送信装置１０は、位相補正部２２を用いて、指定される周波数チャネルに応じて位相情報を補正する。例えば、基本周波数の２倍の周波数（すなわち、２次高調波）を使用してデータが送信されるときは、位相補正部２２は、位相情報を２分の１に補正する。すなわち、（１６）式で位相情報φinが補正される。
【００７０】
【数１６】
2018046434.tif 000018
【００７１】
図９は、周波数チャネルの選択の実施例を示す。この実施例では、図８に示す例と同様に、２０ＭＨｚのＯＦＤＭ信号を表す振幅情報Ａinおよび位相情報φinがパルス幅変調器１３に入力される。また、発振器２５により生成される発振信号の周波数（すなわち、基本周波数ｆc）は、２００ＭＨｚである。
【００７２】
送信装置１０が基本周波数を使用してデータ信号を送信するときには、振幅補正部２１は、（１１）式を使用して振幅情報Ａinから振幅情報Ａampを生成する。一方、位相補正部２２は、位相情報φinを補正しない。すなわち、φamp＝φinである。この場合、基本周波数ｆcにおいて、パルス幅変調器１３の出力信号は、その入力信号に対して線形である。発振器２５は、位相情報φampに対応する位相を有する発振信号を生成する。コンパレータ２６は、振幅信号情報Ａampと発信信号とを比較することにより、ＰＷＭ信号を生成する。ここで、送信装置１０は、図９（ａ）に示すように、ＢＰＦ１５の中心通過周波数をｆcに設定する。この結果、ＰＷＭ信号から基本周波数成分が抽出される。したがって、送信装置１０は、キャリア周波数がｆcである周波数チャネルを介して歪のない変調信号を送信することができる。
【００７３】
送信装置１０が２次高調波を使用してデータ信号を送信するときには、振幅補正部２１は、（１５）式を使用して振幅情報Ａinから振幅情報Ａampを生成する。位相補正部２２は、（１６）式を使用して位相情報φinから位相情報φampを生成する。この場合、２次高調波周波数（２ｆc）において、パルス幅変調器１３の出力信号は、その入力信号に対して線形である。発振器２５は、位相情報φampに対応する位相を有する発振信号を生成する。コンパレータ２６は、振幅信号情報Ａampと発信信号とを比較することにより、ＰＷＭ信号を生成する。ここで、送信装置１０は、図９（ｂ）に示すように、ＢＰＦ１５の中心通過周波数を２ｆcに設定する。この結果、ＰＷＭ信号から２次高調波周波数成分が抽出される。したがって、送信装置１０は、キャリア周波数が２ｆcである周波数チャネルを介して歪のない変調信号を送信することができる。
【００７４】
なお、基本周波数を使用するケースと比較すると、２次高調波を使用するケースでは、送信装置１０から送信される変調信号のキャリア周波数は２倍になる。ただし、位相補正部２２において、位相情報が２分の１に補正されている。したがって、基本周波数を使用してデータ信号が送信されるケースおよび２次高調波を使用してデータ信号が送信されるケースにおいて、変調信号の位相が互いに同じである。
【００７５】
上述の実施例では、キャリア周波数が基本周波数または２次高調波周波数であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、送信装置１０は、３次以上の高調波を使用してデータを送信することもできる。
【００７６】
送信装置１０が所望のキャリア周波数（基本周波数または高調波）でデータを送信する場合、振幅補正部２１は、（１７）式で振幅情報Ａを補正する。
【００７７】
【数１７】
2018046434.tif 000019
Ｎは、自然数であり、高調波の次元を表す。ただし、Ｎ＝１は、基本周波数を表す。振幅補正部２１により使用されるマッピング関数（Ｎ＝１、２、３）を図１０（ａ）に示す。
【００７８】
また、位相補正部２２は、（１８）式で位相情報φを補正する。
【００７９】
【数１８】
2018046434.tif 000020
Ｎは、自然数であり、高調波の次元を表す。ただし、Ｎ＝１は、基本周波数を表す。位相補正部２２により使用されるマッピング関数（Ｎ＝１、２、３）を図１０（ｂ）に示す。
【００８０】
このように、送信装置１０は、データを送信するための周波数チャネル（すなわち、キャリア周波数）に応じて、振幅補正部２１を用いて振幅情報を補正すると共に、位相補正部２２を用いて位相情報を補正する。加えて、送信装置１０は、データを送信するための周波数チャネルに応じて、ＢＰＦ１５の通過帯の中心周波数を制御する。これにより、送信装置１０は、所望の周波数チャネルを使用して歪のない変調信号を送信することができる。
【００８１】
ここで、パルス幅変調器１３において使用される発振器２５の周波数は一定である。すなわち、発振器２５の周波数を基本周波数とした場合、送信装置１０は、その高調波を使用することにより、所望のキャリア周波数でデータを送信することができる。よって、実施形態の構成によれば、パルス幅変調器１３の内部回路の動作周波数を高くしなくても、高いキャリア周波数でデータを送信できる。換言すれば、実施形態の構成によれば、パルス幅変調器１３の消費電力が削減される。特に、コンパレータの動作周波数を高くする必要がないので、消費電力の削減とともに、高価な部品（特に、高価な高速コンパレータ）を使用せずに送信装置を実現することができる。
【００８２】
振幅補正部２１は、上述のように、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを生成する。このとき、振幅補正部２１は、使用すべき周波数チャネルを識別する変数Ｎを（１７）式に与えることにより、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを計算してもよい。あるいは、振幅補正部２１は、図１０（ａ）に示すマッピングデータが格納されるルックアップテーブルを利用して、振幅情報Ａinから振幅情報Ａmapを取得してもよい。この場合、振幅補正部２１は、振幅情報Ａinおよび使用すべき周波数チャネルを識別する変数Ｎでルップアップテーブルにアクセスする。
【００８３】
位相補正部２２は、上述のように、位相情報φinから位相情報φmapを生成する。このとき、位相補正部２２は、使用すべき周波数チャネルを識別する変数Ｎを（１８）式に与えることにより、位相情報φinから位相情報φmapを計算してもよい。あるいは、位相補正部２２は、図１０（ｂ）に示すマッピングデータが格納されるルックアップテーブルを利用して、位相情報φinから位相情報φmapを取得してもよい。この場合、位相補正部２２は、位相情報φinおよび使用すべき周波数チャネルを識別する変数Ｎでルップアップテーブルにアクセスする。
【００８４】
図５に示す実施例では、位相補正部２２から出力される位相情報φmapは、Ｄ／Ａ変換器２４によりアナログ信号に変換された後、発振器２５に与えられる。そして、発振器２５は、位相情報φmapに対応する位相を有する発振信号を生成する。ただし、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、送信装置１０は、Ｄ／Ａ変換器２４および発振器２５に代わりに、Ｄ／Ａ変換器２４および発振器２５の組合せと同等の機能を有する高速Ｄ／Ａ変換器を備える構成であってもよい。この場合、高速Ｄ／Ａ変換器は、位相情報φmapに対応する位相を有する発振信号を生成する。また、この高速Ｄ／Ａ変換器は、例えば、ＲＦ−Ｄ／Ａ変換器により実現される。
【００８５】
また、上述の実施例では、送信装置１０は、分散アンテナシステムのデジタル処理ユニットまたは遠隔無線ユニットに実装されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、パスル幅変調器１３がデジタル処理ユニットに設けられ、増幅器１４およびＢＰＦ１５が遠隔無線ユニットに設けられるようにしてもよい。この場合、パスル幅変調器１３により生成されるＰＷＭ信号は、通信ケーブルを介して遠隔無線ユニットへ伝送されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０  送信装置
１１  変調情報生成部
１２ａ  Ｉ／Ｑマッパ
１２ｂ  振幅／位相計算機
１３  パルス幅変調器
１４  増幅器
１５  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
２１  振幅補正部
２２  位相補正部
２３、２４  Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）
２５  発振器
２６  コンパレータ
【図１】
2018046434.tif 000021
【図２】
2018046434.tif 000022
【図３】
2018046434.tif 000023
【図４】
2018046434.tif 000024
【図５】
2018046434.tif 000025
【図６】
2018046434.tif 000026
【図７】
2018046434.tif 000027
【図８】
2018046434.tif 000028
【図９】
2018046434.tif 000029
【図１０】
2018046434.tif 000030