(57)【要約】【課題】複数種類の変調方式が選択的に使用される場合でも、非線形歪み補償回路において常に同一の条件で負帰還制御を行うことを可能にする。【解決手段】非線形歪み補償回路１０において、使用される変調方式、つまりＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの各々に対応付けて補正値α１、α２、α３を格納した補正テーブル２３を設け、帰還被変調波信号の信号レベル検出値を上記補正テーブル２３から読み出した補正値α１、α２、α３により加算器２２で補正したのちカーテシアン負帰還制御に使用するようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の変調方式を有し、これらの変調方式の中から選択された変調方式に従い、搬送波を送信ベースバンド信号により変調して被変調波信号を出力する変調回路と、
前記変調回路から出力された被変調波信号を予め設定された送信電力レベルに増幅して出力する電力増幅回路と、
前記電力増幅回路から出力された被変調波信号の一部を帰還被変調波信号として取り出し、この帰還被変調波信号を前記搬送波により復調器で復調してその復調信号を前記送信ベースバンド信号に負帰還することにより、前記電力増幅器の非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路と
を具備し、
前記非線形歪み補償回路は、
前記複数種類の変調方式の各々に応じて、前記帰還変調波信号の信号レベルを予め設定された帰還信号レベル範囲内に収めるべく補正する補正回路と、
前記補正回路により補正された帰還変調波信号の信号レベルを予め設定した基準値と比較し、その差に応じた制御信号を生成する制御信号生成回路と、
前記制御信号生成回路により生成された制御信号により前記帰還変調波信号の信号レベルを可変制御し、この信号レベルが可変制御された帰還変調波信号を前記復調器に入力する可変制御回路と
を備えることを特徴とする無線送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば移動通信分野に用いられ、負帰還法により電力増幅器の非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路を備えた無線送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信分野では、一般にＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）や多値ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）等の線形変調方式を使用するディジタル無線送信機が使用されている。この種の無線送信機は、周波数の有効利用の観点から隣接チャネルへの漏洩電力が厳しく規制されている。このため、電力増幅器の非線形歪みにより発生する隣接チャネルへの妨害を補償することが必要である。
【０００３】
そこで、従来よりカーテシアン型の負帰還回路を備えた無線送信機が提案されている。カーテシアン型負帰還回路を備えた無線送信機は、送信ベースバンド信号に対し同相成分と直交成分とに分けて負帰還制御を行うもので、例えば次のように構成される。
【０００４】
すなわち、ベースバンド回路から同相成分（Ｉ成分）と直交成分（Ｑ成分）とに分けて出力された送信ベースバンド信号は直交変調器に入力される。直交変調器では、周波数シンセサイザから発生された搬送波が上記送信ベースバンド信号により変調される。変調された搬送波（被変調波信号）は、バンドパスフィルタにより不要波成分が除去された後、可変減衰器により信号レベルが調整され、しかるのち電力増幅器に入力されて予め設定された送信電力レベルまで電力増幅される。この電力増幅器から出力された被変調波信号は、アイソレータを経た後ローパスフィルタにより高調波成分がカットされ、アンテナから送信される。
【０００５】
一方、上記電力増幅器から出力された被変調波信号は、その一部が方向性結合器により取り出されてカーテシアン型負帰還回路に入力される。カーテシアン型負帰還回路では、上記取り出された被変調波信号の信号レベルが検出され、この信号レベルの検出値が予め設定された基準値と比較されて、その差に相当する制御信号が生成される。そして、上記方向性結合器により取り出された被変調波信号の信号レベルが可変減衰器において上記制御信号により調整された後、直交復調器に入力される。直交復調器では、上記入力された被変調波信号が、上記周波数シンセサイザから発生された搬送波を移相器で逆位相に移相した搬送波により復調される。そして、この復調により得られた帰還信号が、同相成分及び直交成分ごとに上記送信ベースバンド信号に加算器で加算され、この加算後の送信ベースバンド信号が上記直交変調器に入力される。
【０００６】
かくして、電力増幅器から出力された被変調波信号が電力増幅器の非線形歪みにより変化しても、カーテシアン型負帰還回路によりこの変化成分を打ち消すための帰還信号が生成されて送信ベースバンド信号に帰還され、これにより上記被変調波信号のレベルは一定に保持される。なお、以上述べたカーテシアン型負帰還回路を備えた無線送信機の構成は、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２９９９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、以上述べた従来のカーテシアン型負帰還回路を備えた無線送信機には、以下のような解決すべき課題があった。すなわち、ソフトウエア無線方式を採用した無線送信機では、複数種類の変調方式が選択的に使用される。例えば、無線環境が劣化した状態ではπ／４シフトＱＰＳＫ（π／４Shifted Quadrature Phase Shift Keying）が選択されて伝送効率より伝送品質を重視した無線データ伝送が行われ、一方無線環境が良好な状態では１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）や６４ＱＡＭ等の高能率変調方式が選択されて伝送効率を重視した無線データ伝送が行われる。
【０００８】
しかし、このように変調方式が変化すると、カーテシアン型負帰還回路では被変調波信号の検出電圧値が変化する。これは、変調信号の瞬時振幅変化の大きさ（ピークファクタ）が変調方式により変化するためである。検出電圧値が変化すると、カーテシアン型負帰還回路は当該検出電圧値を一定に保つように負帰還動作する。このため、場合によっては送信電力が規定の範囲から外れてしまい、その結果隣接チャネルに対し妨害を及ぼすおそれがあった。
【０００９】
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、複数種類の変調方式が選択的に使用される場合でも、非線形歪み補償回路において常に同一の条件で負帰還制御が行われるようにした無線送信機を提供することにある。
【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この発明の一観点は、複数種類の変調方式の中から選択された変調方式に従い、搬送波を送信ベースバンド信号により変調して被変調波信号を出力する変調回路と、この変調回路から出力された被変調波信号を予め設定された送信電力レベルに増幅して出力する電力増幅回路と、この電力増幅回路から出力された被変調波信号の一部を帰還被変調波信号として取り出し、この帰還被変調波信号を前記搬送波により復調器で復調してその復調信号を上記送信ベースバンド信号に負帰還することにより、上記電力増幅器の非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路とを具備する無線送信機にあって、上記非線形歪み補償回路に、上記複数種類の変調方式の各々に応じて上記帰還変調波信号の信号レベルを予め設定された帰還信号レベル範囲内に収めるべく補正する補正回路と、この補正回路により補正された帰還変調波信号の信号レベルを予め設定した基準値と比較してその差に応じた制御信号を生成する制御信号生成回路と、この制御信号生成回路により生成された制御信号により前記帰還変調波信号の信号レベルを可変制御して、この信号レベルが可変制御された帰還変調波信号を上記復調器に入力する可変制御回路とを備えるように構成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
したがってこの発明によれば、複数種類の変調方式のいずれが選択されても、非線形歪み補償回路では帰還変調波信号の信号レベルが予め設定された信号レベルの範囲内に収まるように補正され、この補正された帰還変調波信号の信号レベルと基準値との差に応じて送信ベースバンド信号の負帰還制御が行われる。すなわち、複数種類の変調方式のいずれが選択されても、非線形歪み補償回路では１種類の変調方式が出力される場合と同一の条件の下で負帰還制御が行われる。
【００１２】
すなわち、複数種類の変調方式が選択的に使用される場合でも、非線形歪み補償回路において常に同一の条件で負帰還制御を行うことを可能にした無線送信機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】
【００１３】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
図１は、この発明に係わる無線送信機の一実施形態を示す回路ブロック図である。  
同図において、ベースバンド回路（Ｂ．Ｂ）１により変調方式に応じたマッピング処理がなされた送信ベースバンド信号の同相成分（Ｉ成分）及び直交成分（Ｑ成分）は、直交変調器（ＭＯＤ）２に入力される。直交変調器２では、周波数シンセサイザ（ＳＹＮ）３から発生された搬送波が上記送信ベースバンド信号により直交変調される。変調された搬送波（被変調波信号）は、バンドパスフィルタ４により不要波成分が除去され、さらに可変減衰器（ＡＴＴ）５により信号レベルが調整された後、電力増幅器６に入力されて電力増幅される。この電力増幅器６から出力された被変調波信号は、アイソレータ７を経たのちローパスフィルタ８により高調波成分が除去され、アンテナ９から送信される。
【００１４】
一方、非線形歪み補償回路１０はカーテシアン型負帰還回路からなり、以下のように構成される。すなわち、上記電力増幅器６から出力された被変調波信号は、その一部が方向性結合器１１により取り出され、帰還被変調波信号として可変減衰器（ＡＴＴ）１２に入力される。また、上記方向性結合器１１により取り出された帰還被変調波信号はレベル検出器（ＤＥＴ）１６に入力され、ここで帰還被変調波信号の信号レベルが検出される。この帰還被変調波信号の信号レベル検出値は、微調整回路１７により検出値の個体差が吸収されたのち、制御回路（ＣＯＮＴ）２０に入力される。
【００１５】
制御回路２０は、上記帰還被変調波信号の信号レベル検出値を変調方式に拘わらず一定値となるように補正したのち、この補正後の信号レベル検出値と予め設定した基準値との差を表す制御信号を生成して、この制御信号により上記可変減衰器１２の利得を制御する。なお、この制御回路２０の構成は、後に詳しく説明する。
【００１６】
可変減衰器１２は、上記入力された帰還被変調波信号の信号レベルを上記制御信号により指定された利得に従い調整し、この調整後の帰還被変調波信号を直交復調器（ＤＥＭＯＤ）１３に入力する。直交復調器１３は、上記調整後の帰還被変調波信号を復調用の搬送波により復調し、同相成分及び直交成分からなる帰還信号を出力する。この帰還信号の同相成分及び直交成分はそれぞれ、加算器１５Ｉ，１５Ｑにおいて送信ベースバンド信号の同相成分及び直交成分から減算され、この減算後の送信ベースバンド信号が次の送信処理タイミングにおいて上記直交変調器２に入力される。かくして、電力増幅器６の非線形歪みを補償するための負帰還ループが形成される。
【００１７】
なお、上記負帰還ループを安定化させるためには、送信ベースバンド信号の同相成分及び直交成分に対し帰還信号の同相成分及び直交成分を逆位相とする必要がある。そのために、上記周波数シンセサイザ３から発生された搬送波は移相器１４により逆位相となるように移相され、この移送後の搬送波が上記復調用の搬送波として用いられる。
【００１８】
ところで、上記制御回路２０は次のように構成される。図２はその構成を示す回路ブロック図である。すなわち、微調整回路１７から出力された帰還被変調波信号の信号レベル検出値は、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２１によりディジタル値に変換されたのち加算器２２に入力される。またこの加算器２２には、補正テーブル２３から読み出された補正値も入力される。
【００１９】
補正テーブル２３には、例えば図３に示すように、当該無線送信機で使用される複数種類の変調方式、例えばＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭに対応付けて、補正値α１、α２、α３が予め格納されている。この補正値α１、α２、α３は、変調方式ごとの帰還被変調波信号の信号レベル検出値の平均値を求め、さらにこれらの平均値の差分を零にする値を算出することにより設定される。補正テーブル２３は、ベースバンド回路１から与えられる変調方式の設定信号に応じて、上記補正値α１、α２、α３の中から変調方式に対応する補正値を選択的に読み出す。
【００２０】
加算器２２は、上記ディジタル化された帰還被変調波信号の信号レベル検出値に、上記補正テーブル２３から読み出された補正値α１、α２又はα３を加算することにより、上記ディジタル化された帰還被変調波信号の信号レベル検出値が変調方式に拘わらず一定となるように補正する。
【００２１】
比較器２４は、上記加算器２２から出力された補正後の信号レベル検出値を、基準値記憶部２５から読み出された基準値と比較する。そして、その大小関係を表す比較信号を加減算器２６に与える。加減算器２６は、前回のタイミングで加減算器２６から出力された制御信号に対し、ステップ値発生器２７から読み出された一定のステップ値を、上記比較信号に応じて加減算する。
【００２２】
上記加減算器２６から出力された加減算処理後の制御信号は、加算器２８において初期値記憶部２９から読み出された初期値が加算されたのち、ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）３０によりアナログ信号に変換され、上記可変減衰器１２に対し利得制御電圧として与えられる。
【００２３】
次に、以上のように構成された非線形歪み補償回路１０の動作を説明する。  
この非線形歪み補償回路１０はカーテシアン型負帰還回路により構成されている。カーテシアン型負帰還回路では、図４に示すように順方向利得Ａと帰還方向利得βとの積（開ループ利得Ａβ）が順方向で発生した歪みＤの補償量となる。また閉ループにおいては、帰還方向利得の逆数（１／β）となる。すなわち、非線形歪み補償回路１０を備えた無線送信機の出力Ｙは、入力をＸとすると、以下のように表される。  
Ｙ＝｛１／（１＋Ａβ）｝・Ｘ＋｛１／（１＋Ａβ）｝・Ｄ  
≒（１／β）・Ｘ＋（１／Ａβ）・Ｄ  
ただし、Ａβ≫１。
【００２４】
さて、このような非線形歪み補償回路１０を備えた無線送信機において、通信開始時又は通信中に変調方式が変化した場合、それぞれの変調方式に応じて非線形歪み補償回路１０は次のように動作する。
【００２５】
（１）変調方式としてＱＰＳＫが選択されている場合  
送信が開始されると、電力増幅器６から出力された被変調波信号の一部が方向性結合器１１により取り出されて、その信号レベルがレベル検出器１６により検出される。そして、この信号レベル検出値は、微調整回路１７で検波レベルの個体差を吸収するための微調整がなされたのち、制御回路２０に入力される。
【００２６】
制御回路２０では、上記信号レベル検出値がＡ／Ｄ２１でディジタル値に変換されたのち、加算器２２に入力される。このとき、補正テーブル２３からは変調方式としてＱＰＳＫ方式が選択されているときの補正値α１が読み出され、加算器２２において上記被変調波信号の信号レベル検出値に加算される。このため、加算器２２からは補正された信号レベル検出値が出力される。
【００２７】
比較器２４では、上記加算器２２から出力された補正後の被変調波信号の信号レベル検出値が、基準値記憶部２５から読み出された基準値と比較され、その大小関係を表す比較信号が加減算器２６に与えられる。加減算器２６では、前回のタイミングで加減算器２６から出力された制御信号に対し、ステップ値発生器２７から読み出された一定のステップ値が、上記比較信号に応じて加減算される。
【００２８】
例えば、いま補正後の被変調波信号の信号レベル検出値が非線形歪みの影響により１．１Ｖとなっていて基準値（１Ｖ）より大きかったとする。この場合、比較器２４からは比較信号“Ｈ”が出力され、これに応じて加減算器２６では前回のタイミングで加減算器２６から出力された制御信号に一定のステップ値が加算される。反対に、補正後の信号レベル検出値が例えば０．９Ｖとなっていて基準値（１Ｖ）より小さかったとする。この場合、比較器２４からは比較信号“Ｌ”が出力され、これに応じて加減算器２６では前回のタイミングで加減算器２６から出力された制御信号から一定のステップ値が減算される。
【００２９】
上記加減算器２６から出力された加減算処理後の制御信号は、加算器２８において初期値記憶部２９から読み出された初期値が加算されたのち、Ｄ／Ａ３０によりアナログ信号に変換され、上記可変減衰器１２に対し利得制御電圧として与えられる。したがって、可変減衰器１２の利得は制御され、この結果上記方向性結合器１１により取り出された帰還被変調波信号の信号レベルが調整されて、この調整後の帰還被変調波信号が直交復調器１３に入力される。
【００３０】
直交復調器１３では、上記調整後の帰還被変調波信号が復調用の搬送波により復調される。そして、この復調により得られた帰還信号の同相成分及び直交成分はそれぞれ、加算器１５Ｉ，１５Ｑにおいて送信ベースバンド信号の同相成分及び直交成分から減算され、この減算後の送信ベースバンド信号が次の送信処理タイミングにおいて上記直交変調器２に入力される。かくして、電力増幅器６の非線形歪みは補償される。
【００３１】
（２）変調方式として１６ＱＡＭ又は６４ＱＡＭが選択されている場合  
このとき補正テーブル２３からは、上記選択されている変調方式に対応する補正値が読み出される。例えば、いま変調方式として１６ＱＡＭが選択されている場合には補正値α２が、また変調方式として６４ＱＡＭが選択されている場合には補正値α３がそれぞれ読み出される。加算器２２では、被変調波信号の信号レベル検出値に上記読み出された補正値α２又はα３が加算される。このため、加算器２２からは補正された被変調波信号の信号レベル検出値が出力される。このとき、上記補正テーブル２３に記憶された補正値α１、α２、α３は、先に述べたように変調方式としてＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭが選択されている場合の被変調波信号の信号レベル検出値の平均値間の差分を零にする値に設定されている。このため、加算器２２から出力される補正後の信号レベル検出値は、変調方式の違いによる誤差成分が補正されて常に一定の値となる。
【００３２】
以後、先に（１）で述べた変調方式がＱＰＳＫの場合と同様に、比較器２４において上記加算器２２から出力された補正後の信号レベル検出値が基準値（１Ｖ）と比較され、その大小関係を表す比較信号に応じて加減算器２６により制御信号に対し一定のステップ値の加減算処理が行われる。そして、この加減算器２６から出力された加減算処理後の制御信号は加算器２８により初期値に加算されたのち、Ｄ／Ａ３０によりアナログ信号に変換されて上記可変減衰器１２に利得制御電圧として与えられる。この結果、可変減衰器１２において帰還被変調波信号の信号レベルは調整され、この調整後の帰還被変調波信号は直交復調器１３において復調用の搬送波により復調されたのち、加算器１５Ｉ，１５Ｑに負帰還される。  
かくして、変調方式として１６ＱＡＭ及び６４ＱＡＭが選択された場合にも、上記ＱＰＳＫが選択された場合と同一の条件でカーテシアン負帰還ループが動作し、電力増幅器６の非線形歪みは補償される。
【００３３】
以上述べたようにこの実施形態では、非線形歪み補償回路１０において、使用される変調方式、つまりＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの各々に対応付けて補正値α１、α２、α３を格納した補正テーブル２３を設け、帰還被変調波信号の信号レベル検出値を上記補正テーブル２３から読み出した補正値α１、α２、α３により加算器２２で補正したのちカーテシアン負帰還制御に使用するようにしている。
【００３４】
したがって、変調方式としてＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭのいずれの方式が選択されても、非線形歪み補償回路１０では同一の条件でカーテシアン負帰還制御が行われることになり、これにより非線形歪補償回路１０の回路構成を変調方式ごとに変更することなく簡単かつ安価な回路構成により、複数種類の変調方式に対応したカーテシアン負帰還制御型の無線送信機を実現できる。
【００３５】
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。例えば、前記実施形態では補正テーブル２３を設け、選択された変調方式に対応する補正値α１、α２、α３を読み出して帰還被変調波信号の信号レベル検出値を補正するようにした。しかし、これに限らず、選択された変調方式に対応する複数の基準値を基準値記憶部２５に記憶しておく。そして、選択された変調方式に対応する基準値を基準値記憶部２５から読み出し、比較器２４で帰還被変調波信号の信号レベル検出値と比較するようにしてもよい。
【００３６】
その他、無線送信機の用途、変調方式の種類、非線形歪み補償回路の回路構成等についても、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。  
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】
【００３７】
【図１】この発明に係わるカーテシアン負帰還制御型の無線送信機の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した無線送信機の要部である制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した制御回路に設けられる補正テーブルの構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示した無線送信機の等価回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ベースバンド回路（Ｂ．Ｂ）、２…直交変調回路（ＭＯＤ）、３…周波数シンセサイザ、４…バンドパスフィルタ、５…可変減衰器、６…電力増幅器、７…アイソレータ、８…ローパスフィルタ、９…アンテナ、１０…非線形歪み補償回路、１１…方向性結合器、１２…可変減衰器、１３…直交復調器（ＤＥＭＯＤ）、１４…移相器、１５Ｉ，１５Ｑ…加算器、１６…レベル検出器（ＤＥＴ）、１７…微調整回路、２０…制御回路（ＣＯＮＴ）、２１…アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、２２…加算器、２３…補正テーブル、２４…比較器、２５…基準値記憶部、２６…加減算器、２７…ステップ値発生器、２８…加算器、２９…初期値記憶部、３０…ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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