(57)【要約】【課題】受信側での受信特性を劣化させることなく、送信側の電力増幅器で生じる歪みを確実に補償する。【解決手段】受信側装置において、対向する送信側装置から到来する無線信号を受信し、受信した無線信号から歪み検出部１１５において送信側装置の電力増幅器１０７による歪み量を検出し、送信側装置に通知する。送信側装置のマッピングテーブル用メモリには、予め上記歪み量に対応するマッピングテーブルが格納されており、上記通知された歪み量に基づいて、最適なマッピングテーブルを選択して用いることにより電力増幅器１０７により発生する非線形歪みを補償する。【選択図】図１
2007096382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送ビット列を複素平面上にマッピングしてそのマッピング値を表す送信ベースバンド信号を出力するシンボルマッピング部と、このシンボルマッピング部から出力される送信ベースバンド信号により変調された無線信号を生成する無線信号生成部と、この無線信号生成部により生成された無線信号を電力増幅して出力する電力増幅器とを備える送信装置と、
前記送信装置から到来する無線信号を受信し、この無線信号を復調して受信ベースバンド信号を生成する受信ベースバンド信号生成部と、この受信ベースバンド信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を表すビット列を出力するシンボル判定部と、前記受信ベースバンド信号と前記ビット列とから前記電力増幅器による歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記検出された歪み量を前記送信装置に通知する通知手段とを備える受信装置と
を具備し、
前記シンボルマッピング部は、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に応じて、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記送信ベースバンド信号として出力することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記シンボルマッピング部は、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記歪み量に対応付けて複数セット格納し、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に対応するマッピング値を出力することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記歪み量検出手段は、前記シンボル判定部における複数のシンボル点のうち、予め設定されたシンボル点に基づいて前記歪み量を検出することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
伝送ビット列を複素平面上にマッピングしてそのマッピング値を表す送信ベースバンド信号を出力するシンボルマッピング部と、
前記シンボルマッピング部から出力される送信ベースバンド信号により変調された無線信号を生成する無線信号生成部と、
前記無線信号生成部により生成された無線信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、
対向する受信装置から通知される前記電力増幅器による歪み量を受信する手段と
を具備し、
前記シンボルマッピング部は、前記伝送ビット列及び前記歪み量に応じて、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記送信ベースバンド信号として出力することを特徴とする送信装置。
【請求項５】
対向する送信装置から出力される電力増幅器により電力増幅された無線信号を受信する手段と、
前記受信された無線信号を復調して受信ベースバンド信号を生成する受信ベースバンド信号生成部と、
前記受信ベースバンド信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を表すビット列を出力するシンボル判定部と、
前記受信ベースバンド信号と前記ビット列とから前記電力増幅器による歪み量を検出する歪み量検出手段と、
前記検出された歪み量を前記送信装置に通知する通知手段と
を備えることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ＦＷＡ（Fixed Wireless Access）システムに用いられる無線通信システムに係わり、特に、電力増幅器において発生する非線形歪を予め補償するプリディストーション機能を有する無線通信システムとその送信装置及び受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの送信機に用いる電力増幅器では、高出力を得るために高い動作点で動作させると、電力増幅器の入出力特性の影響により、振幅や位相に非線形歪みが発生する。こうした歪み発生を回避するためには、様々な方式が提案されているが、例えば、予め電力増幅器による送信信号の歪みを測定し、測定した歪みに基づいて送信信号の変調を補正するプリディストーション方式が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。この方式によれば、電力増幅器の温度変化、経年変化等による歪特性の変化にも対応することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４２１３４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来技術のように送信側で歪特性を補償する方式では、受信側では、過補償又は補償不足の状態となる場合がある。特に変調多値数の高いＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）系の変調方式においては、大幅な受信特性の劣化を招く場合がある。
【０００５】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、受信側での受信特性を劣化させることなく、送信側の電力増幅器で生じる歪みを確実に補償することができる無線通信システムとその送信装置及び受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】
【０００６】
上記目的を達成するためにこの発明の無線通信システムとその送信装置及び受信装置は、伝送ビット列を複素平面上にマッピングしてそのマッピング値を表す送信ベースバンド信号を出力するシンボルマッピング部と、このシンボルマッピング部から出力される送信ベースバンド信号により変調された無線信号を生成する無線信号生成部と、この無線信号生成部により生成された無線信号を電力増幅して出力する電力増幅器とを備える送信装置と、前記送信装置から到来する無線信号を受信し、この無線信号を復調して受信ベースバンド信号を生成する受信ベースバンド信号生成部と、この受信ベースバンド信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を表すビット列を出力するシンボル判定部と、前記受信ベースバンド信号と前記ビット列とから前記電力増幅器による歪み量を検出する歪み量検出手段と、前記検出された歪み量を前記送信装置に通知する通知手段とを備える受信装置と
を具備する。そして、前記シンボルマッピング部は、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に応じて、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記送信ベースバンド信号として出力することを特徴とする。
【０００７】
上記構成では、受信装置において送信装置の電力増幅器による歪み量を検出し、送信装置は、受信装置から通知される電力増幅器による歪み量に基づいて歪み特性を補償するようにしている。このように構成することで、受信装置のシンボル判定において、受信特性を劣化させることなく、電力増幅器で生じる歪みを確実に補償することが可能となる。
【０００８】
また、この発明の無線通信システムは、前記シンボルマッピング部は、前記電力増幅器が有する歪み特性の逆特性を反映したマッピング値を前記歪み量に対応付けて複数セット格納し、前記伝送ビット列及び前記受信装置から通知される歪み量に対応するマッピング値を出力するものである。このようにすると、例えば、歪み特性の逆特性を反映した複数マッピングテーブルの中から最適なマッピングテーブルを選択して歪み補償を行うことが可能となる。
【０００９】
さらに、この発明の無線通信システムは、前記歪み量検出手段は、前記シンボル判定部における複数のシンボル点のうち、予め設定されたシンボル点に基づいて前記歪み量を検出するようにする。このようにすると、全てのシンボル点に基づいて歪み量を検出する場合と比べ、検出の処理量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
したがってこの発明によれば、受信側での受信特性を劣化させることなく、電力増幅器で生じる歪みを確実に補償することができる無線通信システムとその送信装置及び受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。  
図１は、この発明に係わる無線通信システムに用いられる送信装置と受信装置とを併せ持つ送受信装置の一実施形態を示すブロック構成図である。  
この送受信装置は、送信側ブロックとして、チャネルエンコード部１００と、アドレスエンコード部１０１と、マッピングテーブル用メモリ１０２と、送信フィルタ部１０３、直交変調部１０４と、ＤＡ変換部１０５、送信ＲＦ（Radio Frequency)部１０６と、電力増幅器１０７とを備える。また、受信側ブロックとして、受信ＲＦ部１１０と、ＡＤ変換部１１１と、直交復調部１１２と、受信フィルタ部１１３と、等化器１１８と、シンボル判定部１１４、歪み量検出部１１５、チャネルデコード部１１６、平均化処理部１１７とを備える。さらに、送受信において共に用いられる共用器１０８、アンテナ１０９を備える。
【００１２】
はじめに、送信側ブロックの基本動作について述べる。図２は、送信側ブロックから出力される無線フレーム及び制御情報の構成の一例を示す図である。なお、この実施形態では、変調方式が１６ＱＡＭ（16-positions Quadrature Amplitude Modulation）で、電力増幅器１０７において発生する非線形歪が位相による歪である場合を例にとって説明する。図３は、１６ＱＡＭのコンスタレーションの一例であり、図中括弧内に各シンボル点に対応するビット系列を示す。
【００１３】
送信側のブロックでは、まず、チャネルエンコード部１００によって、図２に示すような構造のフレームを生成し、シンボル単位のデータとして、アドレスエンコード部１０１に出力する。なお、フレームは、等化用のトレーニングパターンＴＲＮ、無線装置制御用のデータＲＣＢ、本来の伝送データＤＡＴＡ、フレーム境界のガード区間ＧＵＡＲＤにより構成される。
【００１４】
マッピング処理は、基本的には、アドレスエンコード部１０１に入力されるシンボルに応じて、マッピングテーブル用メモリ１０２から、同相成分、直交成分を参照する処理になっている。この際、マッピングテーブル用メモリ１０２の格納データは、電力増幅器１０７で生じる非線形歪みを予め測定し、その逆特性を付加した値としてある。本実施例においては、一例として、図４のような、４通りの歪み補償パターンを予め用意し、後述する対向受信機で検出した歪み量に応じて、参照先を切り換えている。なお、歪み補償パターンの総数については、任意に設定可能である。このとき、必要なメモリ容量と歪みへの追従精度とがトレードオフの関係になる。
【００１５】
マッピング終了後、マッピングテーブル用メモリ１０２から出力されるマッピング値を送信フィルタ１０３により波形整形／サンプリングレート変換し、直交変調部１０４でディジタル直交変調した後、ＤＡ変換部１０５を経てＩＦ帯の信号として出力する。その後、送信ＲＦ部１０６においてＲＦ帯に周波数変換し、電力増幅器１０７で、電力増幅する。このとき、非線形歪みが生ずるが、ベースバンド処理において予め付加した逆特性歪みにより、ほとんどの歪みが相殺される。さらにその後、共用器１０８を経て、アンテナ１０９により無線回線へ送信される。
【００１６】
次に、受信側ブロックの基本動作について述べる。なお、受信側の処理、特に、シンボル判定のためには、判定タイミングや、受信信号のレベル、位相等が調整済みであることが必要となる。しかし、これらの処理に関しては、本発明の本質ではないため、図１中の記載および説明は省略する。
【００１７】
アンテナ１０９により受信された無線信号は、共用器１０８を経て、受信ＲＦ部１１０においてＩＦ帯に周波数変換される。このＩＦ帯信号をＡＤ変換部１１１により、ディジタル信号に変換する。さらに、このディジタル信号を直交復調部１１２において直交復調し、受信フィルタ１１３により、波形整形と帯域外成分の除去を行いベースバンド信号を出力する。受信フィルタ１１３から出力されたベースバンド信号は、等化器１１８において線形等化されたのち、シンボル判定部１１４に入力される。
【００１８】
シンボル判定部１１４において判定された結果は、シンボル単位のビット系列として、チャネルデコード部１１６に出力され、制御用のブロック（図２におけるＲＣＢに相当）、データ用のブロック（図２におけるＤＡＴＡに相当）毎にデコード処理を行い、結果を所定の出力先に出力する。この出力の中に、対向無線機により検出された歪み量がある。この歪み量は、アドレスエンコード部１０１に出力され、アドレスエンコード部１０１では、この歪み量に基づいてマッピングテーブルが選択され、選択されたマッピングテーブルを参照するアドレス値が生成される。
【００１９】
次に、本発明の特徴の１つである、受信側ブロックにおける電力増幅器１０７による過補償／補償不足を検出する仕組みについて述べる。この処理は、歪み量を検出する歪み検出部１１５と、所定期間に検出された複数の歪み量を平均化する平均化処理部１１７とにより行う。歪み検出部１１５では、等化器１１８からの非線形歪みを含んだ出力と、シンボル判定部１１４の判定結果から求めた歪みのないシンボル点の座標値とを比較する。例えば、図５に示すように、シンボル判定部１１４からの出力は、○の点で表され、等化器１１８からの出力は×の点となり、両者の座標比較となる。図５により分かるように、等化器１１８からの出力は、電力増幅器１０７の過補償／補償不足による歪み以外にノイズを含んでいる。平均化処理部１１７は、このノイズ成分を除去するためのものである。
【００２０】
なお、歪みの検出／平均化処理は、必ずしもすべてのシンボル点に対して行わなくてもよい。例えば、図６に示すように、信号空間上の最も外側の４点にのみ着目して行うことも可能である。この場合の平均化処理は、第１象限のシンボル点に関してはそのままで、第２〜第４象限の領域をそれぞれ第１象限に回転移動したのち、この４点を用いて平均化を行う。このようにして平均化された歪み量は、チャネルエンコード部１００に出力され、フレーム中の所定位置（図２における「検出歪み量」の位置）に挿入され、対向無線機に伝達される。
【００２１】
以上、各部の動作概略について述べたが、検出した歪み量の伝達方法について、図７を参照して説明する。図７は、無線機７１と無線機７２との間で通信を行っている様子を表している。なお、無線機７１及び無線機７２の構成は、共に図１に示した送受信装置と同一構成とする。
【００２２】
先ず、ステップ１において、無線機７１から無線信号が送信され、無線機７２は、受信された無線信号から送信波の歪み量を検出する。次に、ステップ２において、無線機７２は、上記検出した歪み量を無線機７１に向け送信する。歪み量情報は、前記図２に示したように、送信フレームの制御ブロックＲＣＢに付加されている。ステップ３では、無線機７１は、無線機７２から到来した送信フレームを受信し、受信したフレーム中の制御ブロックＲＣＢをデコードし、歪み量を抽出する。そして、ステップ４において、無線機７１は、受信フレームから抽出した歪み量に基づき、マッピングテーブル用メモリ１０２において使用するマッピングテーブルを切り換える。
【００２３】
以上述べたように、この上記実施形態では、受信側ブロックで送信側ブロックの電力増幅器１０７による歪み量を検出し、検出された歪み量を送信側ブロックにフィードバックすることにより、送信側ブロックに歪み補償用のフィードバック系を設けることなく、簡易に適応的な歪み補償を行えるようになる。これにより、温度変化や経年変化等、電力増幅器の特性変化に柔軟に対処することが可能になる。
【００２４】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、電力増幅器１０７により発生する位相歪を例に説明を行ったが、振幅歪が生じる場合や振幅歪及び位相歪の両方が生じる場合も、同様にそれぞれに対応する歪補償特性を反映したマッピングテーブルを設けることで歪補償を行うことが可能である。
【００２５】
また、上記実施形態では、送信側ブロックと受信側ブロックとを併せ持つ送受信装置として説明したが、送信側ブロックを有する送信装置と、受信側ブロックを有する受信装置として別々の装置として構成することももちろん可能である。その他にも、送信側ブロック、受信側ブロックの構成や動作の手順とその内容についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００２６】
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明に係わる送受信装置の一実施形態を示すブロック構成図。
【図２】無線フレーム及び制御情報の構成の一例を示す図。
【図３】１６ＱＡＭのコンスタレーションの一例を示す図。
【図４】図１に示すマッピングテーブル用メモリに格納されるプリディストーション用マッピングテーブルの構成例を示す図。
【図５】受信信号の１６ＱＡＭのコンスタレーションを示す図。
【図６】外側の４点の歪みに着目した場合のコンスタレーションを示す図。
【図７】受信信号から検出した歪み量を対向する無線機に送信する手順を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１００…チャネルエンコード部、１０１…アドレスエンコード部、１０２…マッピングテーブル用メモリ、１０３…送信フィルタ部、１０４…直交変調部、１０５…ＤＡ変換部、１０６…送信ＲＦ部、１０７…電力増幅器、１０８…共用器、１０９…アンテナ、１１０…受信ＲＦ部、１１１…ＡＤ変換部、１１２…直交復調部、１１３…受信フィルタ部、１１４…シンボル判定部、１１５…歪み検出部、１１６…チャネルデコード部、１１７…平均化処理部、１１８…等化器。
【図１】
2007096382.tif 000003
【図２】
2007096382.tif 000004
【図３】
2007096382.tif 000005
【図４】
2007096382.tif 000006
【図５】
2007096382.tif 000007
【図６】
2007096382.tif 000008
【図７】
2007096382.tif 000009