(57)【要約】【課題】送信するデータの偏りによって生じる送信出力の偏りを是正し、常時平均電力を一定に保つ手段を提供することにある。【解決手段】変調ベースバンド部１０４は、現在のタイムスロットが送信側の制御用物理チャネルか否か判定する。送信側の制御用物理チャネルである場合には、変調ベースバンド部１０４は、利得調整器１０３にその旨を通知する。利得調整器１０３は制御用物理チャネル時には乗算係数を変化させることで、直交変調器９０６に入力される信号の振幅を一定のレベルに調整する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンボルの位相角及び振幅量に情報的意味を持つ変調方式及び取り扱うデータはデータスロット毎に前記シンボルの振幅量に偏りが存在するデータフォーマットに対応し、制御部、変調ベースバンド部及び直交変調器を含むデジタル無線機において、
ベースバンド送信出力信号のＩ成分、Ｑ成分が前記直交変調器に入力される電気的経路それぞれに乗算器を設け、
前記データスロットに応じて、前記制御部が前記各乗算器の乗算係数を変更することを特徴とするデジタル無線機。
【請求項２】
請求項１記載のデジタル無線機において、前記制御部が変更する前記乗算係数は前記シンボルの振幅量の偏りと平均的な振幅量との比によって決定されることを特徴とするデジタル無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線形デジタル変調方式を利用した電力増幅器、特にデータシンボルの偏りによって出力信号の振幅が大きく変動する通信プロトコルに対応した無線送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
市町村デジタル通信システムＡＲＩＢ  ＳＴＤ‐Ｔ８６（非特許文献１）は無線設備規則第５８条の２の１２に規定される６０ＭＨｚ帯の周波数の電波を使用する市町村デジタル防災無線通信を行う固定局の無線設備について規定したものである。
【０００３】
本仕様はＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用し、変調方式を１６ＱＡＭとして規定されている。また本仕様の１フレームは８０ｍｓであり、１０フレームで１スーパーフレームを構成する。また１スロットは上り３スロット（ＳＴ＃０、ＳＴ＃１、ＳＴ＃２）、下り３スロット（ＳＴ＃３、ＳＴ＃４、ＳＴ＃５）で構成されている。この内、ＳＴ＃０及びＳＴ＃３は制御用物理チャネルであり、ＳＴ＃１、ＳＴ＃２、ＳＴ＃４、ＳＴ＃５は通信用物理チャネルである。図１は、非特許文献１の１フレームの構成を表すフレーム構成図である。
【０００４】
１６ＱＡＭやπ／４シフトＱＰＳＫなどの線形デジタル変調方式を利用した電力増幅器においては電力増幅器の非線形歪み補償が不可欠である。非線形歪み補償実現のために、各種の非線形歪み補償方式（リニアライザ）が提案されている。その中でも、カーテシアンループ負帰還方式のリニアライザは古くから利用されている方式である。カーテシアンループ負帰還方式を備えた無線送信機とは、送信ベースバンド信号に対して同相信号と直交信号とに分けて、負帰還制御を行うものである。
【０００５】
非線形歪み補償の問題の解決手段としては、特開２００９‐１５９５２０号公報（特許文献１）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９‐１５９５２０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＡＲＩＢ  ＳＴＤ‐Ｔ８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、実際の運用では問題が生じる。
【０００９】
図２は制御用物理チャネルの信号フォーマットであり、図３は通信用物理チャネルの信号フォーマットである。各図の略称は以下に対応する。
【００１０】
制御用物理チャネルでは、前半はＡＧＣプリアンブル（ＡＰ）、後半は制御信号（ＣＡＣ）が大半を占める。一方、通信用物理チャネルでは前後半共にトラフィックチャネル（ＴＣＨ）が支配的となる。
【００１１】
ここで、問題となるのが、非特許文献１第４章で規定されたＡＰ＝１０Ａ８０００８０Ａ（１６進）に由来するデータの偏りである（非特許文献１図４．１．６．１−１）。図４は送信時の平均電力の偏りに付いて説明するためのＩＱ平面図である。
【００１２】
図からも明らかなように、ＡＰはＩＱ平面の最外周のシンボルである、０、２、８、Ａのみを用いる。したがって、ＡＰ出力時にはほぼ最大出力となる（図４破線）。一方ランダム信号であるＴＣＨは全シンボルの平均的な値を採る（図４実線）。これらにより、制御用物理チャネル出力時の振幅は通信用物理チャネル出力時の振幅の約１．３４倍（＝３／√５）となる。
【００１３】
つまり制御チャネルのみを送信する場合（親局の待ち受け時、子局から親局へのアンサーバック時など）、送信出力がランダム信号に比べて増大する。これを受けて、増大した電力を検出し、ＡＰＣ制御（出力自動制御）により出力を抑える。
【００１４】
またＴＣＨを含む通信用物理チャネルの送信から、制御用物理チャネルに移行した場合、いきなり送信出力が増大し、場合によっては出力検出から補正収束するまでに法定の出力制限を逸脱する場合も考えられる。
【００１５】
すなわち、送信するデータの偏りによって生じる送信出力の偏りが電力制御に影響を及ぼすことが問題としてあった。
【００１６】
本発明の目的は、送信するデータの偏りによって生じる送信出力の偏りを是正し、常時平均電力を一定に保つ手段を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１９】
本発明の代表的な実施の形態に関わるデジタル無線機は、シンボルの位相角及び振幅量に情報的意味を持つ変調方式及び取り扱うデータはデータスロット毎に前記シンボルの振幅量に偏りが存在するデータフォーマットに対応し、制御部、変調ベースバンド部及び直交変調器を含み、ベースバンド送信出力信号のＩ成分、Ｑ成分が直交変調器に入力される電気的経路それぞれに乗算器を設け、データスロットに応じて、制御部が各乗算器の乗算係数を変更することを特徴とする。
【００２０】
このデジタル無線機において、制御部が変更する乗算係数はシンボルの振幅量の偏りと平均的な振幅量との比によって決定されることを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に関わるデジタル無線機を用いる事で送信チャネルに応じてＩＱ成分それぞれの変調波信号の振幅を調整することで平均出力電力を一定に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】非特許文献１の１フレームの構成を表すフレーム構成図である。
【図２】制御用物理チャネルの信号フォーマットである。
【図３】通信用物理チャネルの信号フォーマットである。
【図４】送信時の平均電力の偏りに付いて説明するためのＩＱ平面図である。
【図５】基礎となるカーテシアン方式の負帰還リニアライザ方式を使ったデジタル無線器の送信部の構成を表すブロック図である。
【図６】本発明に関わるカーテシアン方式の負帰還リニアライザ方式を使ったデジタル無線器の送信部の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものでなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合を除き、必ずしも必須のものでないことは言うまでもない。
【００２５】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
（基礎となる実施の形態）
図５は、基礎となるカーテシアン方式の負帰還リニアライザ方式を使ったデジタル無線器の送信部の構成を表すブロック図である。
【００２７】
この負帰還リニアライザ方式を使ったデジタル無線器は、変調ベースバンド部９０１、加算器９０４、９０５、直交変調器９０６、増幅器９０７、方向性結合器９０８、アンテナ９０９、周波数シンセサイザ９１０、位相シフト回路９１１、可変減衰器９１２、直交復調器９１３、レベル検出器９１４、位相ずれ進遅検出器９２１、回転方向検出器９２２、位相制御器９２３を含んで構成される。
【００２８】
変調ベースバンド部９０１は、デジタル信号からアナログ信号への変調を行うモジュールである。変調ベースバンド部９０１の段階でＩ成分、Ｑ成分に分離されることを本図では想定している。したがって、変調ベースバンド部９０１の出力はＩ成分出力及びＱ成分出力が存在する。
【００２９】
これらの変調ベースバンド部９０１の出力はＩ成分出力及びＱ成分出力は、加算器９０４、９０５及び回転方向検出器９２２に入力される。また、変調ベースバンド部９０１への入力信号としては、レベル検出器９１４の出力が上げられる。これを参照して可変減衰器９１２の制御用信号が決定される。
【００３０】
加算器９０４は、変調ベースバンド部９０１のI成分出力に対して直交復調器９１３の補正出力を加算するためのアナログ加算器である。また加算器９０５は、変調ベースバンド部９０１のＱ成分出力に対して直交復調器９１３の補正出力を加算するためのアナログ加算器である。
【００３１】
直交変調器９０６は、周波数シンセサイザ９１０の出力と加算器９０４、９０５の出力を内部のミキサでミキシングし、フィルタによって必要な信号成分を除去した後にＩＱ成分を合成して出力する直交変調器である。
【００３２】
増幅器９０７は、直交変調器９０６の出力信号の振幅を増幅する増幅器である。
【００３３】
方向性結合器（カプラ）９０８は、単一のアンテナ９０９を送受信に用いるための分配器である。方向性結合器９０８の出力の１は可変減衰器９１２及びレベル検出器９１４に入力される。
【００３４】
なお、本発明は出力信号のフィードバック制御に着目したものであるため、本明細書では変調波信号に対する方向性結合器（カプラ）９０８の分配（取り出し）にのみ着目する。実際の送受信機の構成に際しては、送受信の分配も必要かもしれないが、本明細書では特に述べない。
【００３５】
アンテナ９０９は、電波を空間に放射、あるいは空間の電波を高周波エネルギーに変換するアンテナ素子である。
【００３６】
周波数シンセサイザ９１０は、任意の周波数を合成して局部発振周波数として直交変調器などに出力するためのＰＬＬ（フェイズロックループ）回路である。
【００３７】
位相シフト回路９１１は、周波数シンセサイザ９１０から出力された局部発振周波数を９０度位相シフトして直交復調器９１３に入力するための位相シフト回路である。なお、位相シフト回路９１１は、後述する位相制御器９２３の出力を受けて、シフト量を微調整できる構成にする。
【００３８】
また、本発明は出力信号をフィードバックすることを想定しているため、直交復調器９１３には、直交変調器９０６に入力される信号と逆位相の信号が入力される。したがって、これらの同周波数かつ逆位相の信号も位相シフト回路９１１が生成する。
【００３９】
可変減衰器９１２は、変調ベースバンド部９０１からの制御信号に従い、方向性結合器９０８の出力を直交復調器９１３に入力する前に適切な振幅量に信号を減衰するためのアッテネータである。
【００４０】
直交復調器９１３は、入力された信号からＩ成分、Ｑ成分を分離抽出し、直交性の確認を行うための復調器である。直交復調器９１３が減衰器９１２によって減衰された方向性結合器９０８の出力をベースバンドに戻す。
【００４１】
直交復調器９１３でベースバンドに戻された信号（Ｉ成分帰還信号、Ｑ成分帰還信号）は、加算器９０４、９０５に出力される。これらのＩ成分帰還信号、Ｑ成分帰還信号は各加算器で加算され、この加算後の送信ベースバンド信号が直交変調器９０６に入力される。
【００４２】
レベル検出器９１４は、方向性結合器９０８で取り出した変調波信号のレベルを検出するためのレベル検出器である。
【００４３】
レベル検出器９１４の検出結果は変調ベースバンド部９０１に入力される。変調ベースバンド部９０１のＣＰＵはこれらを参考にして、可変減衰器９１３の減衰率を微調整するため、制御信号を出力する。
【００４４】
また、レベル検出器９１４の検出結果である出力レベルを見ることで、変調ベースバンド部９０１は出力電力異常の検出も行う。
【００４５】
位相ずれ進遅検出器９２１は、変調ベースバンド部９０１から出力されるＱ成分出力、及び加算器９０５による加算後のＱ成分出力の位相をそれぞれ検知し、それらの位相から位相のずれ及びその進遅を検出する。
【００４６】
回転方向検出器９２２は、変調ベースバンド部９０１から出力されるＩ成分出力及びＱ成分出力が直交性を保っているかを確認する。
【００４７】
位相制御器９２３は、位相ずれ進遅検出器９２１及び回転方向検出器９２２の出力を参照して、位相シフト回路９１１の位相シフト量を調整する回路である。位相制御器９２３の出力として、位相シフト回路９１１の制御用信号も出力する。この制御信号の制御用にＣＰＵなどの制御部も位相制御器９２３に含まれる。
【００４８】
このような負帰還においては、系を安定させるために加算器９０４と加算器９０５の入力信号のＩ成分出力、Ｑ成分出力、帰還信号についてのＩ成分帰還信号、Ｑ成分帰還信号の位相が同相である必要がある。この位相の微調整を位相シフト回路９１１は位相制御器９２３の制御信号に基づき行う。
【００４９】
（本発明の実施の形態）
図６は、本発明に関わるカーテシアン方式の負帰還リニアライザ方式を使ったデジタル無線器の送信部の構成を表すブロック図である。
【００５０】
本実施の形態では、図５の構成に加え、乗算器１０１、１０２及び利得調整器１０３を含む点に特徴がある。また、変調ベースバンド部９０１は変調ベースバンド部１０４に置き換えられる。
【００５１】
なお、図５に記載している位相ずれ進遅検出器９２１、回転方向検出器９２２、位相制御器９２３は変調ベースバンド部９０１内に備えて制御線を変調ベースバンド部９０１内に備えて制御線を変調ベースバンド部９０１から出して制御することも可能である。図６では、それらを考慮し、本発明の特徴部分を明確化するために、位相ずれ進遅検出器９２１、回転方向検出器９２２、位相制御器９２３を変調ベースバンド部内に備えられたものとしてこれらに関わる記載を簡略化した。
【００５２】
乗算器１０１、１０２は、電気的には変調ベースバンド部１０４（入力側）と加算器９０４、９０５（出力側）との間に配置されるアナログ乗算回路である。また乗算器１０１、１０２の別の入力端として、利得調整器１０３にそれぞれ接続される。
【００５３】
利得調整器１０３は、変調ベースバンド部１０４から制御信号を入力し、乗算器１０１、１０２に対して所定の電圧を出力する。この利得調整器１０３から乗算器１０１、１０２に掛けられる電圧が乗算係数となる。
【００５４】
本発明における変調ベースバンド部１０４は、フレーム内の現在のスロットが送信時の制御用物理チャンネル（具体的には図１の＃３）か否かを判定する機能を持つ。この際の手段としては、上位の通信層を制御するモジュールからの入力によってその認識を行っても良い。また、入出力スロット及び時間の管理によって、変調ベースバンド部１０４が自発的にスロットの判定を行っても良い。
【００５５】
この際、変調ベースバンド部１０４から利得調整器１０３に入力されるスロット制御信号は現在制御用物理チャネルの送信中か否かを表すスロット情報である。これに応じて送信出力を変更する。変更の具体的な方法は以下の通りである。
【００５６】
既に述べたとおり、制御用物理チャネル送信時には、ＡＧＣプリアンブル（ＡＰ）の固定値により、通信用物理チャネルに比べてアンテナ９０９から出力される平均電力は増大する。
【００５７】
これを回避するために、変調ベースバンド部１０４からのスロット情報（＝スロット制御信号）が制御用物理チャネルの送信中を表すときには、利得調整器１０３は、出力信号の振幅を通信用物理チャネルの際の振幅より約０．７５倍（＝√５／３）に減少させる。これを実行すべく、利得調整器１０３は乗算器１０１、１０２に出力する電圧を約０．７５倍に減少させることでこれを実現することができる。
【００５８】
これらの措置を採ることで、アンテナ９０９からの出力電力を一定に保つことが可能となる。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【００６０】
例えば、上記では制御用物理チャネル送信時にはアンテナ９０９の出力の振幅が大きくなる旨説明した。これに対し、特定のチャネル送信時でアンテナ９０９の出力の振幅が小さくなるような場合でも本発明の適用は可能である。この場合、該特定のチャネル送信時には利得調整器１０３の出力電圧を大きくすることとなる。このような場合も本発明の射程に含まれる。
【００６１】
また、上記では移動局での適用を考慮したため図１のスロット＃３を検索していた。しかし、本発明を基地局側に適用しても良く、この場合、図１のスロット＃０を検索する必要がある。
【００６２】
また上記では、説明の関係上利得調整器１０３を設け、それが乗算器１０１、１０２の入力電圧を決定する構成を採っている。しかし、変調ベースバンド部１０４中に利得調整器１０３を含ませること、変調ベースバンド部１０４中に乗算器１０１、１０２を内包させることも本発明の射程に含まれることは言うまでもない。
【００６３】
さらに、上記説明では、負帰還リニアライザ方式を使ったデジタル無線器の送信部の改善として説明した。しかし、負帰還による補正を行わずとも、データスロット毎に増幅時の係数を変更するようなものも本発明の射程に含まれる。
【００６４】
さらには、変調ベースバンド部１０４に含まれる制御用ＣＰＵを独立したモジュール「制御部」として回路構成を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記では、ＡＲＩＢ  ＳＴＤ‐Ｔ８６に特化した形で発明の説明を行った。しかしこれに限らず、送信データのデータシンボルが偏ることで電力が大きく（若しくは小さく）なるような通信方式に用いるものであれば適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１、１０２…乗算器、１０３…利得調整器、
１０４、９０１…変調ベースバンド部、９０４、９０５…加算器、９０６…直交変調器、
９０７…増幅器、９０８…方向性結合器、９０９…アンテナ、
９１０…周波数シンセサイザ、９１１…位相シフト回路、９１２…可変減衰器、
９１３…直交復調器、９１４…レベル検出器。
【図１】
2012227811.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012227811.tif 000007
【図６】
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