(57)【要約】【課題】経年変化や温度変化によってゲインが変化しても安定した歪み補償を行うことができるようにした無線機を提供する。【解決手段】送信ＲＦ部２における送信信号の送信周波数ｆ１とその周辺の周波数ｆ２，ｆ３で検出した測定電力値と、予め設定した閾値を比較し、その比較結果に応じてアッテネータ２９，３０の減衰量を調整し、この調整後に検出した測定電力値と前記閾値とを比較し、その比較結果に応じて帯域通過フィルタ１２のフィルタ定数を調整するようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ベースバンド部からべースバンド信号を送信ＲＦ部に与え、前記送信ＲＦ部では、ベースバンド信号を減算器に入力し、減算器で減算した後に、アッテネータおよび帯域通過フィルタに入力する他に、位相制御部に入力し、この位相制御部で前記減算器の入力側および出力側の信号を比較して移相量を制御するようにした無線機において、前記送信ＲＦ部における送信信号の送信周波数とその周辺の周波数で検出した電力値と、予め設定した閾値を比較し、その比較結果に応じて前記アッテネータの減衰量を調整し、この調整後に検出した電力値と前記閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記帯域通過フィルタのフィルタ定数を調整することを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器に負帰還をかけて歪み補償を行う無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、公共業務用デジタル無線における変調方式などでは、周波数利用効率の良いπ／４シフトＱＰＳＫ変調方式が採用されている。この方式では、電力増幅器の入力信号レベルにより振幅と位相が変化し、歪みを生じる。この歪みによって送信スペクトラムが広がり、隣接チャネルへの悪影響や近傍のスプリアス成分等に影響を与えてしまうため、ここで使用される電力増幅器には厳しい歪み仕様が要求されている。そこで、従来からリニアライザと呼ばれる各種の非線形歪補償方式が用いられている。その代表的なものとして、電力増幅器に負帰還をかけることによって、ループ利得で歪みを改善するカーテシアンループ歪み補償制御方法がある（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８６２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、図４を用いて無線機におけるカーテシアンループの歪み補償制御方法の一般的な動作原理について説明する。  同図において、入力端子３６からの入力信号をＸ（ｔ）、出力端子４１からの出力信号をＹ（ｔ）、順方向増幅器３８のゲインをＡ、帰還側減衰器４０のゲイン（帰還量）をβとし、また順方向増幅器３８の歪み成分をＺ（ｔ）とする。このとき加算器３７の出力は（Ｘ（ｔ）−Ｙ（ｔ）×β）であり、この出力が順方向増幅器３８によってＡ倍され、歪み成分Ｚ（ｔ）を加算して出力端子４１から出力信号Ｙ（ｔ）として出力される。これを式にすると数１となり、この数１を整理し、条件Ａ・β＞＞１とすると、数２となる。
【０００５】
（数１）
Ｙ（ｔ）＝（Ｘ（ｔ）−Ｙ（ｔ）×β）・Ａ＋Ｚ（ｔ）
（数２）
Ｙ（ｔ）＝（１／β）・Ｘ（ｔ）＋（１／Ａ・β）・Ｚ（ｔ）
【０００６】
つまり、出力信号Ｙ（ｔ）のレベルは帰還側減衰器４０のゲインβのみに依存し、順方向増幅器３８の歪み成分Ｚ（ｔ）はループゲイン（Ａ×β）だけ改善される。このことにより、経年変化や温度変化によって順方向増幅器３８のゲインＡや帰還量βが変動したとすると、そのまま出力信号Ｙ（ｔ）の変動につながる。帰還量βに関しては、検波回路によって常時モニターしているが、順方向増幅器３８のゲインＡに関しては、初期設定のみであった。従って、順方向増幅器３８のゲインＡが変動した場合、歪みの改善量も変動し、隣接チャネルヘの悪影響や近傍のスプリアス成分等の劣化があったとしても制御不能であるため、歪みの改善量に直結するループゲイン（Ａ×β）の制御が必要となる。
【０００７】
本発明の目的は、経年変化や温度変化によってループゲインが変化しても安定した歪み補償を行うことができるようにした無線機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を解決させるために、送信ベースバンド部からべースバンド信号を送信ＲＦ部に与え、前記送信ＲＦ部では、ベースバンド信号を減算器に入力し、減算器で減算した後に、アッテネータおよび帯域通過フィルタに入力する他に、位相制御部に入力し、この位相制御部で前記減算器の入力側および出力側の信号を比較して移相量を制御するようにした無線機において、前記送信ＲＦ部における送信信号の送信周波数とその周辺の周波数で検出した電力値と、予め設定した閾値を比較し、その比較結果に応じて前記アッテネータの減衰量を調整し、この調整後に検出した電力値と前記閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記帯域通過フィルタのフィルタ定数を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の無線機によれば、温度変動や経時変化等でカーテシアンループ内のループゲインが変動した場合においても、アッテネータの減衰量や、帯域通過フィルタのフィルタ定数を調節することができるので、安定したループ特性が実現可能となり、隣接チャネルへの悪影響や近傍のスプリアス成分等の劣化をより低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態によるカーテシアンループの歪み補償制御方法を採用した無線機のブロック構成図である。
【図２】図１に示した無線機における帯域通過フィルタの回路図である。
【図３】一般的なデジタル無線通信に用いるフレーム構成を示すブロック図である。
【図４】カーテシアンループ歪み補償制御方法の動作原理を説明するブロック構成図である。
【図５】図１に示した無線機におけるモニター部を示すブロック構成図である。
【図６】図１に示した無線機における送信波形を示すレベル特性曲線図である。
【図７】図５に示したモニター部による制御処理動作を示すフローチャートである。
【図８】図５に示したモニター部を機能別に示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるカーテシアンループの歪み補償制御方法を採用した無線機のブロック構成図である。
この無線機は、例えば、基地局と複数の端末装置とで構成した無線通信システムで使用されるもので、点線で囲んだ送信べースバンド部１と、実線で囲んだ送信ＲＦ部２とを有しており、送信ＲＦ部２には、点線で囲んだ非線形歪み補償を行う帰還回路部３を有している。最初に送信ベースバンド部１からべースバンド信号の成分信号Ｉ，Ｑを与え、同相成分信号Ｉを減算器１１に入力し、また直交成分信号Ｑを位相制御部２４と減算器１１に入力し、また減算器１１で減算された後に、アッテネータ２９，３０および帯域通過フィルタ１２に入力される他に、位相制御部２４に入力し、位相制御部２４では減算器１１の前後の信号を比較して移相量を制御するとき、減算器１１入力側の信号タイミングを基準にして減算器１１出力側の信号タイミングが遅れていれば、移相器２１に移相量を減少し、一方で、進んでいれば移相量を増加させるように制御し、べースバンド信号と帰還信号の位相差が０°になるようにしている。
【００１２】
また電力増幅器（ＰＡ）１７の送信側には、送信ＲＦ部２の送信信号を電圧に変換して取り込んだ電圧値に基づいてアッテネータ２９，３０の減衰量および帯域通過フィルタ１２のフィルタ定数を制御するモニター部２６を設けている。
【００１３】
次に、略述した無線機の送信動作について説明する。
送信信号は、無線チャネル制御部４からべースバンド信号の同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑを送信ベースバンド部１へ入力し、マッピング部５、ルートロールオフフィルタ部６、窓関数処理部７を介してＤ／Ａ変換器９においてアナログ信号に変換される。この変換された送信信号は、送信ＲＦ部２において、帯域通過フィルタ１０，１２を経て直交変調部１３に与えられる。ここで帯域通過フィルタ１２は、図２に示したようにループフィルタ３１とラグリードフィルタ３２とから成り、ループフィルタ３１は抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、コンデンサＣ１と、増幅器３３とから構成され、ラグリードフィルタ３２は抵抗器Ｒ４，Ｒ５と、可変抵抗Ｒ６と、コンデンサＣ２とから構成されている。
【００１４】
また発振器２５は搬送波信号を生成し、これを移相器２１と直交復調器２２とに入力している。移相器２１は、入力された搬送波信号の位相を予め格納した位相参照テーブルに基づいて一定量だけシフトし、これを上述した直交変調器１３に入力している。この直交変調器１３は、移相器２１から入力された搬送波信号と、送信べースバンド部１から入力された成分信号Ｉ，Ｑとを直交変調し、その変調した信号を帯域通過フィルタ１４に送っている。これを受けた帯域通過フィルタ１４は、入力された変調信号から帯域外スプリアス成分を除去し、ミキサ１５に与えている。ミキサ１５では、発振器２０からの搬送波信号と帯域通過フィルタ１４から入力された信号をミキシングして周波数変換を行い、その信号を帯域通過フィルタ１６に送り、この帯域通過フィルタ１６では、帯域外スプリアス成分を除去し、その出力信号を電力増幅器１７に入力している。
【００１５】
電力増幅器１７では、帯域通過フィルタ１６から入力された信号を増幅して、カプラ１８に入力している。カプラ１８は、アンテナ１９を介して出力信号を送信すると共に、一部を検波回路２７により高周波電力に応じた電圧に変換し、その電圧をもとに可変減衰器２３を制御している。可変減衰器２３では、入力された信号の電力レベルを適正な値に調整し、ミキサ２８に与えている。このミキサ２８では、発振器２０から入力された搬送波信号とミキシングして周波数変換し、直交復調器２２に与えている。
【００１６】
直交復調器２２では、ミキシングした入力信号を発振器２０から入力された搬送波信号で直交復調し、同相成分信号ｉと直交成分信号ｑとを生成して減算器１１に与えている。減算器１１では、送信べースバンド部１からのべースバンド信号の成分信号Ｉ，Ｑから帰還信号の成分信号ｉ，ｑを減じて直交変調部１３に与えることにより、負帰還がかけられている。直交変調部１３に与えた信号の一部を検波回路２７により高周波電力に応じた電圧に変換し、無線チャネル制御部４へ格納している。
【００１７】
上述した無線機では、フィードバックループの安定性が非常に重要であり、発振の防止のために、位相制御部２４により移相器２１を制御し、送信ベースバンド部１からのべースバンド信号と帰還信号の位相差が０°になるように位相を制御している。尚、位相制御部２４による通常動作時における位相調整のタイミングとして、図３に示す送信信号フォーマットに、情報シンボル（ＤＡＴＡ）３４の他にリニアライザ用プリアンブル（ＬＰ）３５を付加したフレーム構成を用いて位相調整を行っている。通常動作時において、フレーム毎に位相差を調整しているので、安定した制御が可能となっている。
【００１８】
このようなカーテシアンループの歪み補償制御方法の無線機においては、図４で説明したように、経年変化や温度変化があってもカーテシアンループ内のループゲインを制御して安定した歪み補償を行う必要があり、その制御を行うために、電力増幅器１７の送信側には、送信ＲＦ部２の送信信号を電圧に変換した後、取り込んだ電圧値に基づいてアッテネータ２９，３０の減衰量および帯域通過フィルタ１２のフィルタ定数を制御するモニター部２６を設けている。この波形モニター部２６は、例えば、図５に示すように、アナログ・デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称す）４２と、ＣＰＵ４３と、信号の帯域内から近傍領域までの各周波数とこれに対応する電圧閾値からなる設定波形レベルデータを格納したＲＯＭ４４と、デジタル・アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と称す）４５により構成している。
【００１９】
モニター部２６へ入力された信号は、高速処理可能なＡ／Ｄコンバータ４５でデジタル信号に変換され、ＣＰＵ４３によってＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理される。ＣＰＵ４３は、ＲＯＭ４４に予め記憶された設定波形レベルデータに近づけるように、図１に示したＤ／Ａ変換器９から出力される信号のレベルを調整する。この調整は、図６に示した送信波形のレベル特性曲線４６における送信周波数ｆ１と、その周辺の周波数、例えば、送信周波数ｆ１に隣接するチャネルの帯域の真ん中の隣接チャネル周波数ｆ２や、送信周波数から６２．５ｋＨｚ離れた近傍領域周波数ｆ３で実施する。上述したＲＯＭ４４に予め記憶された初期設定波形レベルデータは、これらの各周波数ｆ１〜ｆ３に対応する電力値であるメモリ閾値を保持している。
【００２０】
図８は、上述したＣＰＵ４３およびＲＯＭ４４を機能別に示すブロック構成図である。
送信周波数ｆ１と、その周辺の周波数ｆ２，ｆ３を決定する周波数設定部４７と、この周波数設定部４７で設定した各周波数に対応して送信ＲＦ部２の送信信号の各電力値を測定する電力測定部４８と、送信信号の帯域内から近傍領域までの周波数と電力閾値とを関連づけて設定波形レベルデータとして格納した閾値記憶部４９と、各周波数ｆ１〜ｆ３に対応する電力閾値を設定波形レベルデータから抽出して電力測定部４８で測定した測定電力値と比較する比較部５０と、この比較部５０での比較結果に基づいてアッテネータ２９，３０の減衰量を調整する減衰量調整部５１と、比較部５０での比較結果に基づいて帯域通過フィルタ部１２のフィルタ定数を調整するフィルタ定数調整部５２と、図７で説明するフローチャートのように各部を制御する制御部４６とを有している。
【００２１】
図７は、上述した波形モニター部２６での処理動作を示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１では周波数設定部４７により送信周波数ｆ１を決定し、電力測定部４８で送信周波数ｆ１での電力値測定を行う。続くステップＳ２では、そのときの電力測定部４８での測定電力値と、予め閾値記憶部４９内の設定波形レベルデータから周波数ｆ１に対応するメモリ電力閾値を取り出し、比較部５０により両者を比較する。この比較の結果、メモリ電力閾値の方が小さい場合、比較部５０は経年変化や温度変化による劣化がないと判定し、ステップＳ３で周波数設定部４７は他の周波数ｆ２に変更し、電力測定部４８で送信周波数ｆ２での電力値測定を行う。その後、ステップＳ２で、そのときの測定電力値と予め閾値記憶部４９内の設定波形レベルデータから取り出した周波数ｆ２に対応するメモリ電力閾値とを比較する。周波数ｆ３においても同様に処理しながら、常時監視を継続する。
【００２２】
一方、ステップＳ２で比較部５０が周波数ｆ１における測定電力値とメモリ電力閾値とを比較しメモリ電力閾値の方が大きいと判定した場合は、ステップＳ４に示すように、減衰調整部５１から信号を与えて図１に示したアッテネータ２９，３０の減衰量を小さくする方向へ調整する。
【００２３】
この調整後、ステップＳ５で電力測定部４８は、同じ周波数ｆ１での電力値測定を再度行い、比較部５０でそのときの測定電力値とメモリ電力閾値を再度比較する。
【００２４】
ステップＳ５での比較の結果、まだメモリ電力閾値が大きい場合、今度は、ステップＳ６でフィルタ定数調整部５２に信号を与えてカーテシアンループのゲインおよび位相の特性を決定する帯域通過フィルタ１２の調整を行う。この調整は、例えば、図６に示した可変抵抗器Ｒ６の抵抗値を漸進的に変化させて行う。この調整後、ステップＳ７で電力測定部４８によりそのときの周波数ｆ１の測定電力値を測定し、比較部５０によりこの測定電力値とメモリ電力閾値との比較を再度実施する。このフィルタ定数調整部５２での調整処理は、比較部５０がその周波数ｆ１の測定電力値がメモリ電力閾値より小さくなったと判定するまで順次に繰り返す。比較部５０によりステップＳ７で、その周波数ｆ１の測定電力値がメモリ電力閾値より小さくなると、周波数設定部４７はステップＳ３で次の周波数ｆ２に変更して常時監視が継続される。
【００２５】
上述した無線機では、送信ＲＦ部２における送信信号の送信周波数ｆ１とその周辺の周波数ｆ２，ｆ３で検出した測定電力値と、予め設定した閾値を比較し、その比較結果に応じてアッテネータ２９，３０の減衰量を調整し、この調整後に検出した測定電力値と前記閾値とを比較し、その比較結果に応じて帯域通過フィルタ１２のフィルタ定数を調整するようにしている。具体的には、電力増幅器１７の出力側にモニター部２６を設け、このモニター部２６でＦＦＴ処理を行うため、例えば、送信周波数ｆ１を基準にして、その周辺の他の周波数ｆ２，ｆ３での電力値を測定し監視することが可能となる。また、上述した測定電力値と閾値とを比較してアッテネータ２９，３０の減衰量、また帯域通過フィルタ１２のフィルタ定数を調整するようにしたため、経年変化や温度変化があってもカーテシアンループ内のループゲインを効果的に制御することができ、安定した送信性能を確保することができるようになる。
【００２６】
このカーテシアンループの歪み補償制御方法を採用する無線機としては、送信ベースバンド部１からべースバンド信号を送信ＲＦ部２に与え、送信ＲＦ部２では、ベースバンド信号を減算器１１に入力し、減算器１１で減算した後に、アッテネータ２９，３０および帯域通過フィルタ１２に入力する他に、位相制御部２４に入力し、この位相制御部２４で減算器１１の入力側および出力側の信号を比較して移相量を制御するようにしたカーテシアンループの歪み補償制御型無線機において、送信周波数ｆ１と、その周辺の周波数ｆ２，ｆ３を決定する周波数設定部４７と、この周波数設定部４７で設定した各周波数に対応して送信ＲＦ部２の送信信号の各電力値を測定する電力測定部４８と、送信信号の帯域内から近傍領域までの周波数とメモリ電力閾値とを関連づけて設定波形レベルデータとして格納した閾値記憶部４９と、各周波数ｆ１〜ｆ３に対応する電力閾値を設定波形レベルデータから抽出して電力測定部４８で測定した測定電力値と比較する比較部５０と、この比較部５０での比較結果に基づいてアッテネータ２９，３０の減衰量を調整する減衰量調整部５１と、比較部５０での比較結果に基づいて帯域通過フィルタ部１２のフィルタ定数を調整するフィルタ定数調整部５２と、これらの各部を制御する制御部４６とを有して構成することにより、経年変化や温度変化があってもカーテシアンループ内のループゲインを効果的に制御することができ、安定した送信性能を確保することができる無線機を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明による無線機は、図１に示したカーテシアンループの歪み補償制御方法に限らず他の構成の無線機にも適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    送信べースバンド部
２    送信ＲＦ部
３    帰還回路部
４    無線チャネル制御部
５    マッピング部
６    ロールオフフィルタ部
７    窓処理部
８    加算器
９    Ｄ／Ａ変換器
１０    低域通過フィルタ
１１    減算器
１２    帯域通過フィルタ
１３    直交変調部
１４    帯域通過フィルタ
１５    ミキサ部
１６    帯域通過フィルタ
１７    電力増幅器
１８    カプラ
１９    アンテナ
２０    発振器
２１    移相器
２２    直交復調部
２３    可変減衰器
２４    位相制御部
２５    発振器
２６    モニター部
２７    検波回路
２８    ミキサ部
２９，３０    アッテネータ
３１    ループフィルタ
３２    ラグリードフィルタ
３３    増幅器
３４    リニアライザ用プリアンブル
３５    情報シンボル
３６    入力端子
３７    減算器
３８    順方向増幅器
３９    順方向部歪み成分
４０    減算器
４１    出力端子
４２    Ａ／Ｄ変換器
４３    ＣＰＵ
４４    ＲＯＭ
４５    Ｄ／Ａ変換器
４６    レベル特性曲線
Ｃ１，Ｃ２    コンデンサ
ｆ１    送信周波数
ｆ２    隣接チャネル周波数
ｆ３    近傍領域周波数
Ｒ１〜Ｒ６    抵抗器
Ｒ６    可変抵抗器、
【図１】
2011055439.tif 000003
【図２】
2011055439.tif 000004
【図３】
2011055439.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011055439.tif 000007
【図６】
2011055439.tif 000008
【図７】
2011055439.tif 000009
【図８】
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