JP2005175754A - 無線送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】上位ネットワーク層とのデータの授受を行うＭＡＣ部と、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生成し、サブキャリア変調モードに基づき送信電力を決定する送信電力制御部を含むディジタル変調部と、前記ディジタル変調部の出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部と、直交変調を行う直交変調部と、前記アナログ送信信号を前記送信電力制御部からのアナログ出力値に応じて増幅利得を変え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アンテナ部とを含む無線送信装置。
【選択図】図１

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。

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。

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）。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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）。

（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。

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。

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）。

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。

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 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 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 従来の無線送信装置の構成図

符号の説明

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

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

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