(57)【要約】【課題】低レベルのアナログ信号に対するデジタル信号の干渉障害を防いだ無線中継装置、符号化処理回路およびその符号化処理方法を提供する。【解決手段】フレーム分離部１７の出力するデジタル信号に加算器Ｑにより低レベルのオフセットを加え、ＤＡＣｄへ入力されるゼロレベル近辺のアナログ信号に対応するデジタルデータの各ビットが、揃って「１」と「０」との間を変化しない符号化データとなってＤＡＣｄへ入力することによりアナログ信号に干渉するデジタルデータ変化の相加を防ぐ。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ信号とデジタル信号との間で符号化変換の処理を行う符号化処理回路において、
Ｄ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、
前記符号化手段の前段、又は、後段のデジタル回路との間に設けられ、前記前段のデジタル回路、又は前記符号化手段から入力されるデジタル信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して前記符号化手段、又は前記後段のデジタル回路へ出力する加算回路とを
具備することを特徴とする符号化処理回路。
【請求項２】
基地局と移動端末との間の無線通信信号をデジタル変換したデジタル信号を光ファイバで親局と子局との間で中継する無線中継装置において、
前記無線通信信号をＤ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、
前記符号化手段の前段、又は、後段のデジタル回路との間に設けられ、前記前段のデジタル回路、又は前記符号化手段から入力されるデジタル信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して前記符号化手段、又は前記後段のデジタル回路へ出力する加算回路とを
備える符号化処理回路を
具備することを特徴とする無線中継装置。
【請求項３】
基地局と移動端末との間の無線通信信号をデジタル変換したデジタル信号を光ファイバで親局と子局との間で中継する無線中継装置の符号化処理回路において、
前記無線通信信号をＤ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、
前記符号化手段の前段、又は、後段のデジタル回路との間に設けられ、前記前段のデジタル回路、又は前記符号化手段から入力されるデジタル信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して前記符号化手段、又は前記後段のデジタル回路へ出力する加算回路とを
具備することを特徴とする無線中継装置の符号化処理回路。
【請求項４】
アナログ信号とデジタル信号との間で符号化変換の処理を行う符号化処理回路において、
Ｄ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、
前記符号化変換手段が入力、又は出力する低レベルの信号本来のゼロレベル付近での信号に低レベルのオフセットを加算して前記符号化手段、又は後段のデジタル回路へ出力するオフセット手段とを
具備することを特徴とする符号化処理回路。
【請求項５】
基地局と移動端末との間の無線通信信号をデジタル変換したデジタル信号を光ファイバで親局と子局との間で中継する無線中継装置において、
前記無線通信信号をＤ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、
前記符号化手段が入力、又は出力する低レベルの信号本来のゼロレベル付近での信号に低レベルのオフセットを加算して前記符号化手段、又は後段のデジタル回路へ出力するオフセット手段とを
備える符号化処理回路を
具備することを特徴とする無線中継装置。
【請求項６】
基地局と移動端末との間の無線通信信号をデジタル変換したデジタル信号を光ファイバで親局と子局との間で中継する無線中継装置の符号化処理回路において、
前記無線通信信号をＡ／Ｄ変換、又はＤ／Ａ変換をする符号化変換手段と、
前記符号化手段が入力、又は出力する低レベルの信号本来のゼロレベル付近での信号に低レベルのオフセットを加算して後段へ出力するオフセット手段とを
具備することを特徴とする無線中継装置の符号化処理回路。
【請求項７】
アナログ信号とデジタル信号との間でデジタル符号化変換処理を行う符号化処理回路の符号化処理方法において、
前記符号化変換回路は、Ｄ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換の対象となるデジタル符号化信号に低レベルのアナログ信号本来のゼロレベル付近での信号に低レベルのオフセットを加えるオフセットデジタル符号化を行いて変換信号を出力する
ことを特徴とする符号化処理方法。
【請求項８】
アナログ信号とデジタル信号との間で所定の符号化変換を行う符号化手段を備える符号化処理回路の符号化処理方法において、
前記符号化処理回路は、前記符号化手段によりＤ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換を行い、
前記符号化手段と前記符号化手段の前段のデジタル回路、又は、後段に設けられるデジタル回路との間で入出力する符号デジタル符号化信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して後段へ出力することを
特徴とする符号化処理回路の符号化処理方法。
【請求項９】
前記符号化処理回路は、
基地局と移動端末との間の無線通信信号をデジタル変換したデジタル信号を光ファイバで親局と子局との間で中継する無線中継装置の符号化処理回路
で有ることを特徴とする請求項７、又は８記載の符号化処理回路の符号化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と移動端末との間を中継する無線中継装置、符号化処理回路およびその符号化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広帯域、超高周波の電気信号を光強度変調した光信号にして伝送する光中継伝送装置の携帯電話システムへの応用が進んでいる。多くの携帯電話の基地局は、カバーエリア半径１〜３Ｋｍにして設置される。携帯電話の普及に伴って携帯電話端末数が増えるに従い、カバーエリアが更に狭いマイクロセルと呼ばれる小さい小出力の小型基地局が導入されている。
【０００３】
この小型基地局は、交換機能や、トラフィック制御等を備えないもので、通常の携帯電話基地局（以下、単に基地局と称する。）または、センター装置等に付随して設置されるヘッドエンドの無線装置である。基地局と通信できないビル影、または、アクセスが頻繁に発生する繁華街の多くのスポットに設置されるか、もしくは、市街地から離れた農村集落等に携帯電話の基地局のカバーエリアをスポット的に延長する場合等に使用される。
【０００４】
そして、従来の基地局からは、本来アンテナから送信する電波に相当する周波数のキャリアの電波信号がＥ／Ｏ（電気−光）変換器によって光信号に変換され、小型基地局まで光ファイバによって伝送される。小型基地局では、受信した光信号がＯ／Ｅ（光−電気）変換器により再度電気信号に復調され、そのキャリア信号がアンテナから送信される。小型基地局からは、同様にアンテナが受信した電波がＥ／Ｏ変換器によって光信号に変換され、基地局に光ファイバケーブルを介して送信される。
【０００５】
携帯電話の基地局との間で光信号を変換された信号を送受信する小型基地局は、光信号を送受信される電波のキャリアで直接光強度変調したもののほか、例えば、より広帯域や、直線性が必要とされる第３世代の携帯電話システムを対象として、光ファイバケーブルでの伝送中の信号劣化を避けるには、直接光強度変調での補正にも限界が有るためキャリア信号をデジタル変換して中継伝送する無線中継装置が増えている。これらの無線中継装置で取り扱う信号は、映像信号の様な広帯域信号をダイナミックレンジを広く伝送することが要求され、特に低レベル信号の符号化対策が重要である。（例えば、特許文献１。）。
【０００６】
低レベルの信号の符号化に対しては、音声信号の量子化雑音対策がよく知られている。
【０００７】
しかし、狭い回路基板内で、接近してアナログ信号とデジタル信号が行き交う無線中継器では、ゼロ近辺の低レベル信号が送受信される場合に、デジタルとアナログとの変換回路に入出力されるデジタル信号が周波数変換回路や、ＬＮＡの様なアナログ回路に混入して干渉雑音となりダイナミックレンジ確保の障害になる問題が有った。
【特許文献１】特開２００５−１６７４３１号公報  （第１２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
狭い回路基板内で、接近してアナログ信号とデジタル信号が行き交う無線中継器では、ゼロ近辺の低レベル信号が送受信される場合に、デジタルとアナログとの変換に係わる符号化処理回路に入出力されるデジタル信号が周波数変換回路や、ＬＮＡの様なアナログ回路に混入して干渉雑音となりダイナミックレンジ確保の障害になる問題が有った。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、低レベルのアナログ信号に対するデジタル信号の干渉障害を防いだ無線中継装置、その符号化処理回路、およびその符号化処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の符号化処理回路は、アナログ信号とデジタル信号との間で符号化変換の処理を行う符号化処理回路において、Ｄ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、前記符号化手段の前段、又は、後段のデジタル回路との間に設けられ、前記前段のデジタル回路、又は前記符号化手段から入力されるデジタル信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して前記符号化手段、又は前記後段のデジタル回路へ出力する加算回路とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の符号化処理方法は、アナログ信号とデジタル信号との間で所定の符号化変換を行う符号化手段を備える符号化処理回路の符号化処理方法において、前記符号化処理回路は、前記符号化手段によりＤ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換を行い、前記符号化手段と前記符号化手段の前段のデジタル回路、又は、後段に設けられるデジタル回路との間で入出力する符号デジタル符号化信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して後段へ出力することを特徴とする。
【００１２】
更にまた、本発明の無線中継装置は、基地局と移動端末との間の無線通信信号をデジタル変換したデジタル信号を光ファイバで親局と子局との間で中継する無線中継装置において、前記無線通信信号をＤ／Ａ変換、又はＡ／Ｄ変換をする符号化変換手段と、前記符号化手段の前段、又は、後段のデジタル回路との間に設けられ、前記前段のデジタル回路、又は前記符号化手段から入力されるデジタル信号にゼロレベル付近での低レベルのデジタルオフセットを加算して前記符号化手段、又は前記後段のデジタル回路へ出力する加算回路とを備える符号化処理回路を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低レベルのアナログ信号に対するデジタル信号の干渉障害を防いだ無線中継装置、符号化処理回路、およびその符号化処理方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係わる無線中継装置の機能ブロック図である。  
図１において、無線中継装置は、ここでは、携帯電話の基地局に接続される親局１と移動端末と無線通信を行う子局２と、親局１と子局２との間を接続する光ファイバケーブル３とを備える。
【００１６】
親局１は、下り信号を処理する系統として基地局からの信号の周波数変換をする周波数変換器（以下、ｆ−ｃｏｎｖと記す。）１２、その出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部１３、Ａ／Ｄ変換部１３から出力されるデジタル信号をフレーム化等の信号処理をするフレーム生成部１４、その処理された信号を光信号に変換してカプラ１Ｃを介して光りファイバケーブル３および子局２へ向けて出力するＥ／Ｏ１１を備える。
【００１７】
また、上り信号を処理する系統としてカプラ１Ｃを介して子局２からの光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ１０、その電気信号のフレーム分離など信号処理を行うフレーム分離部１７、フレーム分離部から出力されたデジタルの信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部１６、およびそのアナログ信号を基地局との間で入出力する信号の周波数に変換するｆ−ｃｏｎｖ１５を備えている。そして親局１には、これらの両系統のＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換、またフレーム処理の為のクロックや、ｆ−ｃｏｎｖ１２、１５への局部発振信号を出力するタイミング調整部１８が備えられている。
【００１８】
子局２は、同様に下り信号を処理する系統としてカプラ２Ｃを介して親局１からの光信号を電気信号に変換するＯ／Ｅ２０、その電気信号のフレーム生成など信号処理を行うフレーム生成部２９、フレーム生成部２９から出力されたデジタルの信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２３、およびそのアナログ信号を移動端末へ送信する無線電波の周波数に変換するｆ−ｃｏｎｖ２４、その信号を増幅してアンテナＡから移動端末へ向けて電波を送信するＰＡ（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）２５を備えている。
【００１９】
また、上り信号を処理する系統として移動端末からの無線電波を受信、増幅するＬＮＡ２６、その増幅された信号の周波数変換をするｆ−ｃｏｎｖ２７、その出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部２８、Ａ／Ｄ変換部２８から出力されるデジタル信号をフレーム化等の信号処理をするフレーム分離部２２、その処理された信号を光信号に変換してカプラ２Ｃを介して光りファイバケーブル３および親局１へ向けて出力するＥ／Ｏ２１を備える。
【００２０】
そして子局２には、これらの両系統のＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換、またフレーム処理の為のクロックや、ｆ−ｃｏｎｖ２４、２６への局部発振信号を出力するタイミング調整部２８が備えられている。このタイミング調整部２８は、親局１から送信された光信号のクロック成分を再生出力した信号からクロック等を再生するものであっても良い。
【００２１】
さて、図１には、Ｄ／Ａ変換部１６とフレーム分離部１７との間にポイントＡ１、Ｄ／Ａ変換部２３とフレーム分離部２２との間にポイントＡ２が示されている。
【００２２】
ポイントＡ１、Ａ２は、アナログ回路に対して干渉を与える信号が発生する箇所に該当する。例えば、子局のＡ２で発生する雑音がＬＮＡ２６の入出力や、又は、ｆ−ｃｏｎｖ２４の入出力に混入、干渉する。
【００２３】
図２は、大振幅の信号における信号レベルとデジタル符号化の関係を示す図である。  
図２において、信号入力に対して、例えば、４ビット表示で、０入力が「００００」正方向では、最大値が、「０１００」、負方向の最大値が「１１００」である。そしてサンプリングタイミング毎にこの符号化値は変化する。
【００２４】
図３は、大振幅の信号における４ビット表示の各ビットの出力タイミング関係を示す図である。  
図３から、デジタルデータの各ビットはランダムに変化し、４つのマーク・スペースの関係、言い換えれば、同じタイミングでは「１」と「０」がランダムな値で加算されることが読みとれる。この状態では、図２に示すように、各ビットのデジタルデータ波形は異なっているため、各ビットからアナログ信号への干渉量の総和は小さい値となる。
【００２５】
図４は、ゼロ近辺の信号レベルと符号化の関係を示す図である。  
図４において、信号入力に対して、例えば、４ビット表示で、０入力が「００００」正方向では、最大値が、「０００１」、負方向の最大値が「１１１１」である。
【００２６】
図５は、ゼロ近辺の信号における４ビット表示の各ビットの出力と信号関係を示す図である。  
図５に示す様に、図２、図３の大振幅時に比べ、アナログ信号レベルが低くなると、デジタルデータの各ビットとアナログ信号の出力は図４に示すように、上位側の複数のビットは信号の符号（“＋”あるいは“−”）と共に変化する様な関係になる。
【００２７】
この状態では、多くのビットのデジタルデータ波形は同一の波形、言い換えるとデジタルデータの各ビットは同様（周期性）に「１」と「０」の間を変化し、同じタイミングで「１」の部分は「１」に、「０」の部分は「０」に同じ値の部分が加算されることになる。即ち、各ビットからの干渉が同一の方向で相加されることになり、アナログ信号への干渉量が増大する。
【００２８】
さらに、この状態はアナログ信号レベル自体が低いため、アナログ信号への干渉量が無視できなくなり、波形に歪みが発生する。また、デジタルデータ波形とアナログ信号波形の位相関係が逆相であった場合には、アナログ出力の信号成分を打ち消す方向に作用し、振幅の低下が発生し、アンテナ端から基地局までの利得が低下する事になる。
【００２９】
本発明の実施例では、この様な周期性な雑音発生を防ぐため、以下に述べる手段を用いている。
【００３０】
図６は、Ｄ／Ａ変換部の内部構成を説明する機能ブロック図である。  
図６に於いて、Ｄ／Ａ変換部１６、２３は、デジタルアナログ変換を行うＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）ｄと、ＤＡＣに入力されるデジタルデータにオフセットを加える加算器Ｑ、および加算器Ｑへ、例えば、ＬＳＢもしくは、それに準ずる所要のビット単位で低レベルの加算データを入力するオフセット入力部ｑｃとを備えている。
【００３１】
従来のデジタル−アナログ変換回路は、この加算器Ｑを備えていない。そして、例えば、フレーム分離部とＤ／Ａ変換部との配線上でゼロレベル近辺の信号では干渉が発生していたが、本発明の実施例では、本来のゼロレベルに対して、低信号レベルのオフセットを加えることにより、各デジタルデータが揃って「１」「０」間を変化しないランダムな符号組み合わせにすることにより配線上で雑音成分となるデジタルビット出力の相加を防いでいる。
【００３２】
図７は、Ｄ／Ａ変換部におけるデジタル符号化の関係を示す図、図８はＤ／Ａ変換部におけるアナログ信号と各デジタルデータの対応を示す図である。  
図７と、図４とを比較すると、図４では、信号のゼロレベルの符号化データ「００００」を中心に、「１」と「０」とが例えば、「１１１１」と「０００１」のように揃って変化している。
【００３３】
一方、図７では、アナログ信号でＬＳＢレベルの量子化に近い低レベルのオフセットを加えることにより、図８に示される様に上位ビットのデータは「０」に固定されてＤ／Ａ変換部のデジタルデータからアナログ信号への干渉を防いでいる。
【００３４】
また、上記の低レベル付近でのデジタル信号の振る舞い（ここでは、図１においてポイントＢ１、Ｂ２）は、アナログ−デジタル変換においても同様である。アナログ−デジタル変換処理に係わる構成や動作は、上述の説明から容易に類推出来るので詳細説明を省略するが、図１のＡ／Ｄ変換部１３、２８においても図７、８に準じた関係でオフセットが設定されれば、動作効果も同様である。
【００３５】
なお、直流信号の様なドリフトを含むアナログ信号で有れば、温度変動等により直流レベルがシフトすることにより、ゼロレベル近辺での干渉が発生するが、無線中継装置等では、ゼロレベル近辺の信号は、高周波で変動する信号であるのでドリフトは考慮しなくて済む。
【００３６】
以上説明した如く、本発明の実施例では、符号化処理において、低レベル信号に微少量のオフセットを加えることにより、ゼロ近辺（低レベル）におけるデジタル信号からアナログ信号への干渉を防いでいる。
【００３７】
特に、最近の携帯電話システムの如くギガヘルツオーダの高い周波数のデジタル信号になるほど、クロック周波数やその高調波が、アナログ信号の高周波回路の寸法や形状から干渉を起こしやすい周波数になる。従って、本実施例の様に、符号化処理回路が入出力するデジタル信号の出力に低レベルのオフセットを与えることは干渉対策として大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に係わる無線中継装置の機能ブロック図。
【図２】大振幅の信号レベルとデジタル符号化の関係を示す図。
【図３】大振幅の信号における各ビットの出力タイミング関係を示す図。
【図４】ゼロ近辺の信号レベルとデジタル符号化の関係を示す図。
【図５】ゼロ近辺の信号における各ビットの出力タイミング関係を示す図。
【図６】Ｄ／Ａ変換部の内部構成を説明する機能ブロック図。
【図７】Ｄ／Ａ変換部におけるデジタル符号化の関係を示す図。
【図８】Ｄ／Ａ変換部におけるアナログ信号と各デジタルデータの対応を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１  親局
１Ｃ  カプラ
１０  Ｏ／Ｅ
１１  Ｅ／Ｏ
１２、１５  ｆ−ｃｏｎｖ
１３  Ａ／Ｄ変換部
１４  フレーム生成部
１６  Ｄ／Ａ変換部
１７  フレーム分離部
１８  タイミング調整部
２  子局
２Ｃ  カプラ
２０  Ｏ／Ｅ
２１  Ｅ／Ｏ
２２  フレーム生成部
２３  Ｄ／Ａ変換部
２４、２７  ｆ−ｃｏｎｖ
２５  ＰＡ
２６  ＬＮＡ
２８  Ａ／Ｄ変換部
２９  フレーム分離部
３  光ファイバケーブル
ｄ  ＤＡＣ
Ｑ  加算器
ｑｃ  オフセット入力部
【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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【図８】
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