JP2005175754A - Radio transmitter - Google Patents

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Shuya Hosokawa
修也 細川
Yukimune Shirakata
亨宗 白方
Tomohiro Kimura
知弘 木村
Yasuo Harada
泰男 原田
Koichiro Tanaka
宏一郎 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radio transmitter for outputting a signal with a transmission power whose power amplifier efficiency is satisfactory without deteriorating an error rate of communication, so as to establish both of long-distance transmission and high speed transmission. <P>SOLUTION: This radio transmitter is provided with: an MAC part for transferring data with a high-order network layer; a digital modulating part including a transmission power control part for generating a multi-carrier base band modulation signal in response to a data transmission request from the MAC part, and for deciding a transmission power based on a sub-carrier modulation mode; a D/A converting part for converting the output of the digital modulating part into an analog signal; an orthogonal modulating part for executing orthogonal modulation; a variable gain amplifying part for changing the amplification gain of the analog transmission signal according to an analog output value from the transmission power control part; an RF part for up-converting the output signal of the variable gain amplifying part into a desired channel frequency; a power amplifier for amplifying the output of the RF part; and an antenna part for transmitting the output signal of the power amplifier into the air. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ＯＦＤＭ変調などの複数の変調されたサブキャリア（副搬送波）を多重化して伝送する無線送信装置と、その送信電力制御方法に関するものである。   The present invention relates to a radio transmission apparatus that multiplexes and transmits a plurality of modulated subcarriers (subcarriers) such as OFDM modulation, and a transmission power control method thereof.

ＯＦＤＭ変調などの複数の変調されたサブキャリアを多重化して伝送する手段は、周波数利用効率が高く、高速なデータ伝送が可能な変調方式として知られている。   Means for multiplexing and transmitting a plurality of modulated subcarriers such as OFDM modulation is known as a modulation scheme that has high frequency utilization efficiency and enables high-speed data transmission.

従来の無線送信装置としては図４に示すように、上位ネットワーク層とのデータの授受を行うＭＡＣ部４０１、前記ＭＡＣ部４０１からのデータ送信要求に対しマルチキャリアのベースバンド変調信号を形成するディジタル変調部４０２、前記ディジタル変調部４０２からの信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部４０３と４０４、Ｄ／Ａ変換部４０３、４０４からのアナログベースバンド信号を直交変調する直交変調部４０５、前記直交変調部４０５からの出力信号を固定のゲインで増幅する固定利得増幅部４０６、前記固定利得増幅部４０６の出力信号を所望のチャネル周波数にアップコンバートし出力するＲＦ部４０７と４０８、前記ＲＦ部４０７、４０８の出力信号を増幅するパワーアンプ４０９、前記パワーアンプ４０９の出力を空中に送信するためのアンテナ部４１０とから構成されていた（例えば、特許文献１参照）。   As shown in FIG. 4, a conventional wireless transmission apparatus includes a MAC unit 401 that exchanges data with an upper network layer, and a digital that forms a multicarrier baseband modulation signal in response to a data transmission request from the MAC unit 401. A modulation unit 402; D / A conversion units 403 and 404 for converting a signal from the digital modulation unit 402 into an analog signal; an orthogonal modulation unit 405 for performing orthogonal modulation on an analog baseband signal from the D / A conversion units 403 and 404; A fixed gain amplification unit 406 that amplifies the output signal from the quadrature modulation unit 405 with a fixed gain, RF units 407 and 408 that up-convert the output signal of the fixed gain amplification unit 406 to a desired channel frequency, and the RF Power amplifier 409 for amplifying the output signals of the units 407 and 408, and the output of the power amplifier 409 The was composed from the antenna 410. for transmitting in the air (e.g., see Patent Document 1).

この無線送信装置では、パワーアンプ４０９の利得の線形性が保たれる範囲でできるだけ大きな電力が出力されるよう固定利得増幅部４０６のゲインを決定するため、出力される送信信号の電力は固定されている。
特開２００３−３０４２１４号公報 In this wireless transmission apparatus, the gain of the fixed gain amplification unit 406 is determined so that as much power as possible is output within a range in which the linearity of the gain of the power amplifier 409 is maintained. ing.
JP 2003-304214 A

しかしながら、ＯＦＤＭ変調などの複数の変調されたサブキャリア（副搬送波）を多重化して伝送するマルチキャリア信号は、平均電力に比較してきわめて大きい最大瞬時電力が発生する。したがって、前記従来の構成ではパワーアンプの最大電力に比較して、きわめて小さい平均電力しか得ることができず、伝送距離を稼ぐことが困難であるという課題を有していた。   However, a multicarrier signal that is transmitted by multiplexing a plurality of modulated subcarriers (subcarriers) such as OFDM modulation generates a maximum instantaneous power that is extremely large compared to the average power. Therefore, the conventional configuration has a problem that only a very small average power can be obtained as compared with the maximum power of the power amplifier, and it is difficult to increase the transmission distance.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、通信の誤り率を劣化させることなくパワーアンプ効率のよい送信電力で信号を出力することで、長距離伝送と高速伝送を両立できる無線送信装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and outputs a signal with a transmission power having a high power amplifier efficiency without degrading a communication error rate, thereby achieving both long-distance transmission and high-speed transmission. The purpose is to provide.

前記従来の課題を解決するために、本発明の無線送信装置はディジタル変調部に、ＭＡＣ部からのデータ送信要求に対するサブキャリア変調モードを読み取りそのサブキャリア変調モードで可能とする送信電力を決定する送信電力制御部と、前記送信電力制御部の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、前記Ｄ／Ａ変換後の制御信号に従ってゲインを変化させることのできる可変利得増幅部を有し、パワーアンプへの入力レベルを調整する。   In order to solve the above-described conventional problem, the wireless transmission device of the present invention reads a subcarrier modulation mode corresponding to a data transmission request from the MAC unit to the digital modulation unit and determines transmission power that can be used in the subcarrier modulation mode. A transmission power control unit, a D / A conversion unit that converts the output of the transmission power control unit into an analog signal, and a variable gain amplification unit that can change the gain according to the control signal after the D / A conversion Adjust the input level to the power amplifier.

本構成によって、サブキャリア変調モードにより無線送信装置からの送信電力の調整を行うことができる。   With this configuration, it is possible to adjust the transmission power from the wireless transmission device in the subcarrier modulation mode.

本発明の送信電力制御方法によれば、高レートの変調時はパワーアンプでの歪が発生しないよう送信電力を小さくし、低レートの変調時には許容される歪のレベルまで送信電力を大きくすることができ、パワーアンプを効率的に使用することができる。このことにより、低レート時の伝送距離を従来の２倍以上にすることができる。   According to the transmission power control method of the present invention, the transmission power is reduced so that distortion in the power amplifier does not occur during high-rate modulation, and the transmission power is increased to an allowable distortion level during low-rate modulation. Therefore, the power amplifier can be used efficiently. As a result, the transmission distance at the low rate can be doubled or more than the conventional one.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における送信電力制御装置の構成図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a transmission power control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図１において、１０１はＭＡＣ部、１０２はディジタル変調部、１０３はディジタル変調部に内蔵される送信電力制御部、１０４、１０５、１０６はディジタル変調部からの出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換部、１０７は直交変調部、１０８は電力制御信号に応じてゲインを変えて増幅する可変利得増幅部、１０９、１１０は１０８の出力信号をアップコンバートして出力するＲＦ部、１１１はパワーアンプ、１１２はアンテナである。信号送信時の各動作についてＯＦＤＭ変調を例にとって説明する。   In FIG. 1, 101 is a MAC unit, 102 is a digital modulation unit, 103 is a transmission power control unit built in the digital modulation unit, and 104, 105, and 106 are D / A conversions for analog conversion of an output signal from the digital modulation unit. , 107 is a quadrature modulation unit, 108 is a variable gain amplification unit that changes and amplifies the gain according to the power control signal, 109 and 110 are RF units that upconvert and output the output signal of 108, 111 is a power amplifier, Reference numeral 112 denotes an antenna. Each operation at the time of signal transmission will be described by taking OFDM modulation as an example.

まずＭＡＣ部１０１からディジタル変調部１０２に対して送信するデータとともにサブキャリア変調モードなどの制御信号を出力する。ディジタル変調部１０２は、ＭＡＣ部１０１から入力したデータをＭＡＣ部１０１から入力されるサブキャリア変調モードに従ってＯＦＤＭ変調処理を行いＩ、Ｑベースバンド信号を出力する。このときディジタル変調部１０２に内蔵される電力制御部１０３は、ＭＡＣ部１０１からのサブキャリア変調モード情報を読み取り、電力制御値を決定する。   First, a control signal such as a subcarrier modulation mode is output together with data transmitted from the MAC unit 101 to the digital modulation unit 102. The digital modulation unit 102 performs OFDM modulation processing on the data input from the MAC unit 101 according to the subcarrier modulation mode input from the MAC unit 101, and outputs an I and Q baseband signal. At this time, the power control unit 103 built in the digital modulation unit 102 reads the subcarrier modulation mode information from the MAC unit 101 and determines the power control value.

ディジタル変調部１０２から出力されたＩ、Ｑベースバンド信号は、それぞれＤ／Ａ変換部１０４と１０５によりアナログ信号に変換され出力される。また、ディジタル変調部１０２に内蔵される送信電力制御部１０３からの出力信号もＤ／Ａ変換部１０６によってアナログ信号に変換され出力される。Ｄ／Ａ変換部１０４、１０５からの出力信号は直交変調部１０７に入力され、直交変調され出力される。   The I and Q baseband signals output from the digital modulation unit 102 are converted into analog signals by the D / A conversion units 104 and 105 and output. An output signal from the transmission power control unit 103 built in the digital modulation unit 102 is also converted into an analog signal by the D / A conversion unit 106 and output. Output signals from the D / A conversion units 104 and 105 are input to the quadrature modulation unit 107, and are quadrature modulated and output.

直交変調部１０７からの出力信号と、Ｄ／Ａ変換部１０６からの出力信号は、可変利得増幅部１０８に入力される。可変利得増幅部１０８では、Ｄ／Ａ変換部１０６からの入力信号に応じて利得を制御し、直交変調部１０７からの出力信号を増幅して出力する。   The output signal from the quadrature modulation unit 107 and the output signal from the D / A conversion unit 106 are input to the variable gain amplification unit 108. The variable gain amplifier 108 controls the gain according to the input signal from the D / A converter 106 and amplifies and outputs the output signal from the quadrature modulator 107.

ＲＦ部１０９、１１０では、可変利得増幅部１０８からの入力信号に対して所望のチャネル周波数にアップコンバートし、パワーアンプ１１１に出力する。パワーアンプ１１１は、ＲＦ部１１０からの入力信号を増幅して出力する。アンテナ部１１２はパワーアンプ１１０からの出力信号を空中に出力する。   RF sections 109 and 110 up-convert the input signal from variable gain amplifying section 108 to a desired channel frequency and output it to power amplifier 111. The power amplifier 111 amplifies and outputs an input signal from the RF unit 110. The antenna unit 112 outputs an output signal from the power amplifier 110 in the air.

このときＯＦＤＭ変調の場合それぞれのサブキャリアは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭに変調されるのが通常であり、この多値化の度合いによりＯＦＤＭのサブキャリア変調モードが決まっている。またこのとき受信側での復調処理に必要なＣ／ＮはＯＦＤＭのサブキャリア変調モードにより異なり、サブキャリア変調モードが高いほど大きなＣ／Ｎが必要となるが、サブキャリア変調モードの低いＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなどでサブキャリア変調されたＯＦＤＭ信号では１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭでサブキャリア変調されたＯＦＤＭ信号に比べてＣ／Ｎを必要としない。   At this time, in the case of OFDM modulation, each subcarrier is normally modulated to BPSK, QPSK, 16QAM, and 64QAM, and the subcarrier modulation mode of OFDM is determined depending on the degree of multi-leveling. At this time, the C / N necessary for the demodulation process on the receiving side differs depending on the OFDM subcarrier modulation mode, and the higher the subcarrier modulation mode, the larger the C / N is required. An OFDM signal that is subcarrier modulated by QPSK or the like does not require C / N compared to an OFDM signal that is subcarrier modulated by 16QAM or 64QAM.

したがって、低レートのＯＦＤＭ変調の場合はパワーアンプ１１１での歪を許容することができ、線形領域のみを使用して増幅しようとした場合に比べて大きな出力レベルを得ることが可能となる。   Therefore, in the case of low-rate OFDM modulation, distortion in the power amplifier 111 can be allowed, and a larger output level can be obtained compared with the case where amplification is attempted using only the linear region.

送信電力制御部１０３は、それぞれのサブキャリア変調モードで可能なパワーアンプ１１１での歪の許容値をあらかじめ設定されており、そのときどきのサブキャリア変調モードで可能な出力レベルが得られるように可変利得増幅部１０８を制御することで、通信の誤り率を劣化させることなく効率のよい送信電力で信号を出力することが可能になる。   The transmission power control unit 103 is set in advance with an allowable distortion value in the power amplifier 111 that is possible in each subcarrier modulation mode, and is variable so that an output level that is possible in the subcarrier modulation mode is obtained at that time. By controlling the gain amplifying unit 108, it is possible to output a signal with efficient transmission power without degrading the communication error rate.

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における送信電力制御装置の構成図である。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of a transmission power control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

図２において、図１と同じ構成要素については説明を省略する。   2, description of the same components as those in FIG. 1 is omitted.

変調方式や無線送信装置の回路構成の違いなどから、図１での直交変調部１０７を必要としない場合の送信電力制御装置の構成を図２に示す。図２において、ディジタル変調部２０２から出力された変調信号は、Ｄ／Ａ変換部２０４に入力される。Ｄ／Ａ変換部２０４からの出力信号は、直接可変利得増幅部２０６に入力され、Ｄ／Ａ変換部２０５からの制御信号によって増幅され、ＲＦ部２０７に出力される（省略 以下、実施の形態１の記載方法と同様とする）。   FIG. 2 shows the configuration of the transmission power control apparatus when the orthogonal modulation unit 107 in FIG. In FIG. 2, the modulation signal output from the digital modulation unit 202 is input to the D / A conversion unit 204. The output signal from the D / A conversion unit 204 is directly input to the variable gain amplification unit 206, amplified by the control signal from the D / A conversion unit 205, and output to the RF unit 207 (omitted in the following embodiments). 1).

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における送信電力制御装置の構成図である。 (Embodiment 3)
FIG. 3 is a configuration diagram of a transmission power control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

図３において、図１と同じ構成要素については説明を省略する。   In FIG. 3, the description of the same components as those in FIG. 1 is omitted.

無線送信装置の回路構成の違いなどから、図１での直交変調部１０７での直交変調処理とＲＦ部１０９、１１０でのアップコンバート処理を同時に行う場合の送信電力制御装置の構成を図３に示す。図３において、ディジタル変調部２０２から出力されたＩ、Ｑベースバンド信号は、それぞれＤ／Ａ変換部３０４と３０５に出力される。Ｄ／Ａ変換部３０４、３０５からの出力信号はそれぞれの可変利得増幅部３０７、３０８に入力される。それぞれの可変利得増幅部３０７、３０８は、Ｄ／Ａ変換部３０６の制御信号によって同じ利得で増幅され、ＲＦ直接変換部３０９に入力される（省略 以下、実施の形態１の記載方法と同様とする）。   FIG. 3 shows a configuration of the transmission power control apparatus in the case where the orthogonal modulation processing in the orthogonal modulation unit 107 and the up-conversion processing in the RF units 109 and 110 in FIG. Show. In FIG. 3, the I and Q baseband signals output from the digital modulation unit 202 are output to D / A conversion units 304 and 305, respectively. Output signals from the D / A converters 304 and 305 are input to the variable gain amplifiers 307 and 308, respectively. Each of the variable gain amplifying units 307 and 308 is amplified with the same gain by the control signal of the D / A conversion unit 306 and is input to the RF direct conversion unit 309 (omitted below, the same as the method described in the first embodiment. To do).

本発明にかかる送信電力制御装置は、そのパワーアンプを効率的に使用することができ、低レート時の伝送可能距離が従来の２倍以上にすることができるため、可変レートのマルチキャリア無線通信装置等に用いるものとして有用である。   The transmission power control apparatus according to the present invention can use the power amplifier efficiently, and the transmission distance at a low rate can be more than twice that of the conventional one. It is useful as a device used in devices.

本発明の実施の形態１における送信電力制御装置の構成図Configuration diagram of transmission power control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態２における送信電力制御装置の構成図Configuration diagram of transmission power control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態３における送信電力制御装置の構成図Configuration diagram of transmission power control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention 従来の無線送信装置の構成図Configuration diagram of conventional wireless transmitter

符号の説明Explanation of symbols

１０１ ＭＡＣ部
１０２ ディジタル変調部
１０３ 送信電力制御部
１０４ Ｄ／Ａ変換部
１０５ Ｄ／Ａ変換部
１０６ Ｄ／Ａ変換部
１０７ 直交変調部
１０８ 可変利得増幅部
１０９ ＲＦ部（ミキサー）
１１０ ＲＦ部（ローカル発振器）
１１１ パワーアンプ
１１２ アンテナ部
３０９ ＲＦ直接変換部
４０６ 固定利得増幅部 101 MAC unit 102 Digital modulation unit 103 Transmission power control unit 104 D / A conversion unit 105 D / A conversion unit 106 D / A conversion unit 107 Orthogonal modulation unit 108 Variable gain amplification unit 109 RF unit (mixer)
110 RF unit (local oscillator)
111 Power amplifier 112 Antenna unit 309 RF direct conversion unit 406 Fixed gain amplification unit

Claims (4)

ＯＦＤＭ変調などの複数の変調されたサブキャリア（副搬送波）を多重化して伝送する無線送信装置において、
上位ネットワーク層とのデータの授受を行うＭＡＣ部と、
前記ＭＡＣ部からのデータ送信要求に対しマルチキャリアのベースバンド変調信号を形成するディジタル変調部と
前記ディジタル変調部でのサブキャリア変調モードによってパワーアンプで発生する歪を許容した送信電力を決定し電力制御信号を出力する送信電力制御部と、
前記ディジタル変調部からの信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
前記Ｄ／Ａ変換部からのアナログベースバンド信号を直交変調する直交変調部と、
前記直交変調部からの出力信号に送信電力制御出力に応じて利得を変え増幅する可変利得増幅部と、
前記可変利得増幅部の出力信号を所望のチャネル周波数にアップコンバートし出力するＲＦ部と、
前記ＲＦ部の出力を増幅するパワーアンプと、
前記パワーアンプの出力信号を空中に送信するためのアンテナ部とから構成される無線送信装置。 In a wireless transmission device that multiplexes and transmits a plurality of modulated subcarriers (subcarriers) such as OFDM modulation,
A MAC unit for exchanging data with an upper network layer;
A digital modulation unit that forms a multi-carrier baseband modulation signal in response to a data transmission request from the MAC unit, and a transmission power that allows distortion generated in a power amplifier according to a subcarrier modulation mode in the digital modulation unit. A transmission power control unit for outputting a control signal;
A D / A converter for converting a signal from the digital modulator to an analog signal;
An orthogonal modulation unit that orthogonally modulates the analog baseband signal from the D / A conversion unit;
A variable gain amplifying unit for amplifying the output signal from the quadrature modulation unit by changing the gain according to the transmission power control output;
An RF unit that up-converts and outputs the output signal of the variable gain amplification unit to a desired channel frequency;
A power amplifier for amplifying the output of the RF unit;
A wireless transmission device including an antenna unit for transmitting the output signal of the power amplifier in the air. 前記直交変調を行う直交変調部をディジタル変調部に内蔵する、もしくは直交変調を必要としない、
請求項１に記載の無線送信装置。 The quadrature modulation unit that performs the quadrature modulation is built in the digital modulation unit, or does not require quadrature modulation.
The wireless transmission device according to claim 1. 前記直交変調を行う直交変調部と、アップコンバートを行うＲＦ部をダイレクトコンバージョンにより形成した、
請求項１に記載の無線送信装置。 The quadrature modulation unit that performs the quadrature modulation and the RF unit that performs up-conversion are formed by direct conversion.
The wireless transmission device according to claim 1. 前記送信電力制御部は、前記ディジタル変調部のサブキャリア変調モードに従って、前記可変利得増幅部でゲイン制御し、通信誤り率を劣化させることなく効率のよい送信電力で信号を出力することを特徴とする、
請求項１記載の無線送信装置。 The transmission power control unit performs gain control by the variable gain amplification unit according to a subcarrier modulation mode of the digital modulation unit, and outputs a signal with efficient transmission power without deteriorating a communication error rate. To
The wireless transmission device according to claim 1.
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