JP2013048348A - Transmission device and transmission method of radio communication system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission device and a transmission method of a radio communication system which improve a communication performance by compensating an amplitude phase in advance when transmission is performed dividing spectra of a transmission signal.SOLUTION: A transmission device comprises: spectrum division means for dividing a transmission signal into a plurality of sub-spectra; amplitude and phase adjustment means for correcting and outputting the amplitude and phase of each sub-spectrum; and a plurality of transmitters for transmitting each sub-spectrum as a radio signal. The spectrum division means divides the spectra of the transmission signal such that normalized signal voltage at a division frequency will be 0.5 and the sum of signal voltage corresponding to a detuning frequency of two sub-spectra to be divided from the division frequency will be 1; and the amplitude and phase adjustment means employs the amplitude and phase by which the reception signal level at the divided frequency is minimum as a calibration value if the transmission device transmitted a signal about which a 180 degree phase rotation is given to any of even numbered sub-spectra or odd numbered sub-spectra on the frequency axis.

Description

本発明は、無線通信において、送信能力（ＥＩＲＰ：アンテナ利得と送信電力の積）の低い送信機を複数用いて連係動作させることにより、広帯域・大容量の伝送信号を送信する無線通信システムの送信装置および送信方法に関する。   The present invention provides a wireless communication system for transmitting a broadband / large-capacity transmission signal by using a plurality of transmitters having low transmission capabilities (EIRP: product of antenna gain and transmission power) in a wireless communication. The present invention relates to an apparatus and a transmission method.

無線通信においてリッチ・コンテンツ等を伝送する場合、従来のテキストベースの場合に比べて、広帯域・大容量の信号を伝送することが求められる。無線通信システムでは、このような大容量かつ広帯域の信号を伝送するためには、ＥＩＲＰの高い送信装置が必要となる。ここで、ＥＩＲＰとは、アンテナ利得と送信電力の積で表される。   When transmitting rich content or the like in wireless communication, it is required to transmit a broadband and large-capacity signal compared to a conventional text-based case. In a wireless communication system, a transmitter with a high EIRP is required to transmit such a large-capacity and wideband signal. Here, EIRP is represented by the product of antenna gain and transmission power.

従来の無線通信システムにおいて、所望のトラヒック量に相当する信号を伝送するためには、回線設計を行い、当該回線設計に応じたＥＩＲＰが必要である。必要とされるＥＩＲＰは、変調方式を固定した場合は、通信容量に比例して増大する。また、多値化を行うことで１Hz当たりの伝送ビット数を向上させて周波数を減らすことができるが、その反面、より大きいＥＩＲＰが必要となる。   In a conventional wireless communication system, in order to transmit a signal corresponding to a desired traffic volume, a line design is performed, and an EIRP corresponding to the line design is required. The required EIRP increases in proportion to the communication capacity when the modulation method is fixed. In addition, multi-value processing can improve the number of transmission bits per 1 Hz and reduce the frequency, but on the other hand, a larger EIRP is required.

須崎他、「複数アンテナを用いた船上地球局用追尾アンテナの検討」、2010年電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-3-19、p.290Susaki et al., "Study of tracking antenna for shipboard earth station using multiple antennas", 2010 IEICE Society Conference, B-3-19, p.290

ＥＩＲＰの向上には、アンテナ利得の向上または送信出力の増大のいずれか、もしくは、両者が必要である。アンテナ利得の向上には、アンテナの開口面積の増大が必要である。一方、送信出力の増大に関しては、年々、最大出力電力が向上しているものの物理的な限界がある。さらに、送信出力を増大する場合は、送信装置を構成するコンポーネントに、送信出力の増大に耐えうる強度が求められる。以上の理由により、いずれの手法を用いても、送信装置の大幅な改修が必要となる。   In order to improve the EIRP, it is necessary to improve the antenna gain, increase the transmission output, or both. In order to improve the antenna gain, it is necessary to increase the aperture area of the antenna. On the other hand, the increase in transmission output has physical limitations although the maximum output power is improved year by year. Furthermore, when increasing the transmission output, the component that constitutes the transmission apparatus is required to have strength that can withstand the increase in transmission output. For these reasons, the transmission apparatus needs to be greatly modified regardless of which method is used.

そこで、送信装置の大幅な改修を行わずに、送信装置の送信性能を向上する手法として、非特許文献１に記載されるように、複数の送信機を用いることにより送信性能を向上させるアプローチが報告されている。この場合、図８に示すように変調器８１から出力される送信信号を信号分配器８２、位相設定部８３を介して複数の送信機８４に入力し、受信側で同相となるように位相を調整して各送信機８４から同一の送信信号を送信することで、通信性能を向上させている。しかし、本手法はアレーアンテナとして動作するため、サイドローブやグレーティングローブ等の不要波が発生することが課題となる。   Therefore, as described in Non-Patent Document 1, there is an approach for improving transmission performance by using a plurality of transmitters, as described in Non-Patent Document 1, as a method for improving the transmission performance of the transmission device without significantly modifying the transmission device. It has been reported. In this case, as shown in FIG. 8, the transmission signal output from the modulator 81 is input to the plurality of transmitters 84 via the signal distributor 82 and the phase setting unit 83, and the phase is adjusted so as to be in phase on the receiving side. By adjusting and transmitting the same transmission signal from each transmitter 84, the communication performance is improved. However, since this method operates as an array antenna, the problem is that unnecessary waves such as side lobes and grating lobes are generated.

本発明は、不要波を発生することなく複数の送信機を用いて送信性能を向上させることができる無線通信システムの送信装置および送信方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a transmission apparatus and a transmission method of a wireless communication system capable of improving transmission performance using a plurality of transmitters without generating unnecessary waves.

第１の発明は、送信信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割するスペクトラム分割手段と、各サブスペクトラムのそれぞれの振幅および位相を校正して出力する振幅・位相調整手段と、振幅・位相調整手段が出力した各サブスペクトラムを無線信号として送信する複数の送信機とを備えた無線通信システムの送信装置において、スペクトラム分割手段は、送信信号のスペクトラムを分割する周波数である分割周波数における規格化信号電圧が 0.5となり、かつ分割する２つのサブスペクトラムの分割周波数からの離調周波数に応じた信号電圧の和が１になるようにスペクトラムを分割し、振幅・位相調整手段は、周波数軸上で偶数番目または奇数番目のいずれかのサブスペクトラムに 180度の位相回転を与えた信号を送信した場合に、分割周波数における受信信号レベルが最小となる振幅および位相を校正値とする。   A first invention includes a spectrum dividing unit that divides a spectrum of a transmission signal into a plurality of sub-spectrums, an amplitude / phase adjusting unit that calibrates and outputs the amplitude and phase of each sub-spectrum, and an amplitude / phase adjusting unit In the transmission device of the wireless communication system including a plurality of transmitters that transmit each sub-spectrum output as a wireless signal, the spectrum dividing means is a normalized signal voltage at a division frequency that is a frequency for dividing the spectrum of the transmission signal. The spectrum is divided so that the sum of the signal voltage corresponding to the detuning frequency from the divided frequency of the two sub-spectrums to be divided becomes 1, and the amplitude / phase adjusting means is an even number on the frequency axis. Or when a signal with 180 degree phase rotation is transmitted to any odd sub-spectrum , The amplitude and phase received signal level in the divided frequency is minimum calibration value.

第１の発明の無線通信システムの送信装置において、スペクトラム分割手段と振幅・位相調整手段の順番を入れ替え、振幅・位相調整手段は送信信号を複数に分割してそれぞれの振幅および位相を校正して出力し、スペクトラム分割手段はそれぞれ振幅および位相が校正された送信信号を複数のサブスペクトラムに分割する。   In the transmitting apparatus of the wireless communication system of the first invention, the order of the spectrum dividing means and the amplitude / phase adjusting means is changed, and the amplitude / phase adjusting means divides the transmission signal into a plurality of parts and calibrates the respective amplitudes and phases. The spectrum dividing means divides the transmission signal whose amplitude and phase are calibrated into a plurality of sub-spectrums.

第１の発明の無線通信システムの送信装置において、スペクトラム分割手段は振幅・位相調整手段の機能を含み、複数のサブスペクトラムに分割する際に、それぞれの振幅および位相を校正したサブスペクトラムを出力する。   In the transmission apparatus of the wireless communication system according to the first aspect of the invention, the spectrum dividing means includes the function of amplitude / phase adjusting means, and when dividing into a plurality of sub-spectrums, outputs the sub-spectrum calibrated for each amplitude and phase. .

第２の発明は、送信信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割するスペクトラム分割するスペクトラム分割ステップと、各サブスペクトラムのそれぞれの振幅および位相を校正して出力する振幅・位相調整ステップと、振幅・位相ステップにより振幅および位相が校正された各サブスペクトラムを複数の送信機に入力し、無線信号として送信するステップとを有する無線通信システムの送信方法において、スペクトラム分割ステップは、送信信号のスペクトラムを分割する周波数である分割周波数における規格化信号電圧が 0.5となり、かつ分割する２つのサブスペクトラムの分割周波数からの離調周波数に応じた信号電圧の和が１になるようにスペクトラムを分割し、振幅・位相調整ステップは、周波数軸上で偶数番目または奇数番目のいずれかのサブスペクトラムに 180度の位相回転を与えた信号を送信した場合に、分割周波数における受信信号レベルが最小となる振幅および位相を校正値とする。   A second invention includes a spectrum dividing step for dividing a spectrum of a transmission signal into a plurality of sub-spectrums, an amplitude / phase adjusting step for calibrating and outputting the amplitude and phase of each sub-spectrum, In a transmission method of a wireless communication system, the sub-spectrum whose amplitude and phase are calibrated by the phase step is input to a plurality of transmitters and transmitted as a radio signal, and the spectrum division step divides the spectrum of the transmission signal The spectrum is divided so that the sum of the signal voltage corresponding to the detuning frequency from the divided frequency of the two sub-spectrums to be divided becomes 1, and the amplitude / Phase adjustment step is even or odd on the frequency axis The amplitude and phase at which the received signal level at the divided frequency is minimized when a signal with 180 degree phase rotation is transmitted to any of the second sub-spectrums is used as the calibration value.

第２の発明の無線通信システムの送信方法において、スペクトラム分割ステップと振幅・位相調整ステップの順番を入れ替え、振幅・位相調整ステップは送信信号を複数に分割してそれぞれの振幅および位相を校正して出力し、スペクトラム分割ステップはそれぞれ振幅および位相が校正された送信信号を複数のサブスペクトラムに分割する。   In the transmission method of the wireless communication system of the second invention, the order of the spectrum division step and the amplitude / phase adjustment step is switched, and the amplitude / phase adjustment step divides the transmission signal into a plurality of parts and calibrates each amplitude and phase. The spectrum dividing step divides the transmission signal whose amplitude and phase are calibrated into a plurality of sub-spectrums.

第２の発明の無線通信システムの送信方法において、スペクトラム分割ステップは振幅・位相調整ステップの機能を含み、複数のサブスペクトラムに分割する際に、それぞれの振幅および位相を校正したサブスペクトラムを出力する。   In the transmission method of the wireless communication system according to the second aspect of the invention, the spectrum dividing step includes a function of an amplitude / phase adjusting step, and when dividing into a plurality of sub-spectrums, outputs the sub-spectrums calibrated with respective amplitudes and phases. .

本発明は、個々のＥＩＲＰにおける送信能力から回線設計上伝送することできない大容量のシングルキャリアの送信信号に対して、送信機の送信性能に応じた帯域のサブスペクトラムに分割して送信し、空間にて合成することにより送信すべき信号を形成する。このときに重要となる各送信機間の通過特性（利得および位相）の校正を、隣り合うサブスペクトラムの位相を反転させることで、等振幅逆相合成による零点を形成し、容易に校正係数を探索することができる。これにより、送信機を改修することなく、送信機を追加することで容易に広帯域の信号を伝送し得る送信装置を提供することができる。   According to the present invention, a large-capacity single carrier transmission signal that cannot be transmitted in circuit design due to transmission capability in each EIRP is transmitted by being divided into sub-spectrums of bands according to the transmission performance of the transmitter. Are combined to form a signal to be transmitted. The calibration of the pass characteristics (gain and phase) between transmitters, which is important at this time, forms the zero point by equal phase reverse phase synthesis by inverting the phase of the adjacent sub-spectrum, and easily sets the calibration coefficient. Can be explored. Accordingly, it is possible to provide a transmission device that can easily transmit a broadband signal by adding a transmitter without modifying the transmitter.

本発明の無線通信システムの送信装置の基本構成例を示す図である。It is a figure which shows the basic structural example of the transmitter of the radio | wireless communications system of this invention. 本発明の無線通信システムの送信装置の実施例構成を示す図である。It is a figure which shows the Example structure of the transmitter of the radio | wireless communications system of this invention. サブスペクトラムの分割例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a division | segmentation of a sub spectrum. 本発明による振幅・位相校正処理の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the amplitude / phase calibration process by this invention. 送信信号および２つのサブスペクトラム例を示す図である。It is a figure which shows a transmission signal and two sub-spectrum examples. 校正前後の合成スペクトラムを示す図である。It is a figure which shows the synthetic | combination spectrum before and behind calibration. 本発明における誤り訂正特性を示す図である。It is a figure which shows the error correction characteristic in this invention. 従来の無線通信システムの送信装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmitter of the conventional radio | wireless communications system.

まず、本発明において複数の送信機を用いることにより、所望のＥＩＲＰを満たして送信するための原理について説明する。   First, the principle for satisfying a desired EIRP and transmitting by using a plurality of transmitters in the present invention will be described.

図１は、本発明の無線通信システムの送信装置の基本構成例を示す。
図１において、変調器１１から出力される送信信号をスペクトラム分割部１２に入力し、送信信号のスペクトラムを周波数軸上で複数のサブスペクトラムに分割して振幅・位相調整部１３に入力する。振幅・位相調整部１３は、各サブスペクトラムの振幅と位相を設定してそれぞれ送信機１４に入力する。各送信機１４は電力増幅器を含み、互いに異なるサブスペクトラムの信号をそれぞれ電力増幅してアンテナから送信する。このように複数の送信機１４を用いて送信能力を向上させ、かつ、従来の課題である不要波による信号品質の劣化の課題を解決する。 FIG. 1 shows an example of the basic configuration of a transmission apparatus of a wireless communication system according to the present invention.
In FIG. 1, the transmission signal output from the modulator 11 is input to the spectrum division unit 12, and the spectrum of the transmission signal is divided into a plurality of sub-spectrums on the frequency axis and input to the amplitude / phase adjustment unit 13. The amplitude / phase adjustment unit 13 sets the amplitude and phase of each sub-spectrum and inputs them to the transmitter 14 respectively. Each transmitter 14 includes a power amplifier, and amplifies the signals of sub-spectrums different from each other and transmits them from the antenna. Thus, the transmission capability is improved by using the plurality of transmitters 14 and the problem of signal quality degradation due to unnecessary waves, which is a conventional problem, is solved.

なお、各送信機間では周波数同期がなされている。すなわち、ローカル発振器でのオフセットが生じない、または補正されている。このとき、各送信機１４から送信されたサブスペクトラムが空間合成された結果、元のスペクトラムが形成されるように、振幅・位相調整部１３において各サブスペクトラムの振幅および位相が調整される。本発明は、この振幅・位相調整部１３における各サブスペクトラムの振幅および位相の調整（補償）方法にあるが、詳しくは後述する。   Note that frequency synchronization is performed between the transmitters. That is, the offset in the local oscillator does not occur or is corrected. At this time, the amplitude / phase adjustment unit 13 adjusts the amplitude and phase of each sub-spectrum so that the original spectrum is formed as a result of spatial synthesis of the sub-spectrum transmitted from each transmitter 14. The present invention lies in the method of adjusting (compensating) the amplitude and phase of each sub-spectrum in the amplitude / phase adjusting unit 13, which will be described in detail later.

送信信号のスペクトラムの分割によるサブスペクトラムの生成にあたり、各送信機１４の送信性能（ＥＩＲＰ）に応じた各サブスペクトラムの帯域幅を決定して分割する。例えば、ある送信信号を伝送するために必要なＥＩＲＰ（要求ＥＩＲＰ）が 100Ｗ、送信機数ｎが３、各送信機の最大ＥＩＲＰがそれぞれ、送信機１が50Ｗ、送信機２が40Ｗ、送信機３が30Ｗの場合には、送信信号のスペクトラムを送信機１：送信機２：送信機３＝５：４：３の帯域比で分割してサブスペクトラムを生成して送信する。この場合、各送信機への要求ＥＩＲＰはそれぞれ41.7Ｗ、33.3Ｗ、25Ｗとなり、各送信機毎の送信能力を下回るため、信号を伝送することができる。   In generating the sub-spectrum by dividing the spectrum of the transmission signal, the bandwidth of each sub-spectrum corresponding to the transmission performance (EIRP) of each transmitter 14 is determined and divided. For example, the EIRP (request EIRP) required to transmit a certain transmission signal is 100 W, the number of transmitters n is 3, the maximum EIRP of each transmitter is 50 W, the transmitter 2 is 40 W, and the transmitter is 40 W. When 3 is 30 W, the spectrum of the transmission signal is divided by a bandwidth ratio of transmitter 1: transmitter 2: transmitter 3 = 5: 4: 3 to generate a sub-spectrum and transmit it. In this case, the request EIRP to each transmitter is 41.7 W, 33.3 W, and 25 W, respectively, which is lower than the transmission capability of each transmitter, so that a signal can be transmitted.

ここで、 100Ｗの要求ＥＩＲＰに対して、各送信機の最大ＥＩＲＰの和は 120Ｗであるため、20Ｗの余剰が存在する。このように余剰があるときは、上記のような最大ＥＩＲＰの比で各送信機にサブスペクトラムを割り当てる手法に限らず、各送信機の最大ＥＩＲＰの範囲内で任意の割り当てができる。たとえば、各サブスペクトラムを送信機１：送信機２：送信機３＝２：２：１＝40Ｗ：40Ｗ：20Ｗのように、送信機の何れの上限も超えないよう配分することもできる。   Here, since the sum of the maximum EIRP of each transmitter is 120 W with respect to the request EIRP of 100 W, there is a surplus of 20 W. When there is a surplus in this way, the assignment is not limited to the method of assigning the sub-spectrum to each transmitter at the maximum EIRP ratio as described above, and any assignment can be made within the range of the maximum EIRP of each transmitter. For example, each sub-spectrum can be allocated such that transmitter 1: transmitter 2: transmitter 3 = 2: 2: 1 = 40W: 40W: 20W so as not to exceed any upper limit of the transmitter.

図２は、本発明の無線通信システムの送信装置の実施例構成を示す。
図２において、フーリエ変換回路（ＤＦＴ）２１は、変調器１１から入力する送信信号を周波数軸上の信号に変換し、複数の送信機１４と同数の複数のスペクトラム分割回路２２−１〜２２−ｎに分配する。各スペクトラム分割回路は、送信信号と帯域分割重み係数とを乗算する乗算器を備え、送信信号をそれぞれの帯域分割重み係数に応じた帯域のサブスペクトラムの信号に分割する。すなわち、スペクトラム分割回路２２−１〜２２−ｎは、各サブスペクトラムの帯域を通過させる特性を有するフィルタの機能と同等である。各スペクトラム分割回路２２−１〜２２−ｎの出力は、振幅・位相調整回路２３−１〜２３−ｎを介してフーリエ逆変換回路（ＩＤＦＴ）２４−１〜２４−ｎで時間軸上の送信信号に変換して各送信機１４−１〜１４−ｎに送出される。 FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the transmission apparatus of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 2, a Fourier transform circuit (DFT) 21 converts a transmission signal input from the modulator 11 into a signal on the frequency axis, and a plurality of spectrum division circuits 22-1 to 22- as many as the plurality of transmitters 14. distribute to n. Each spectrum division circuit includes a multiplier that multiplies the transmission signal and the band division weighting factor, and divides the transmission signal into sub-spectrum signals in bands corresponding to the respective band division weighting factors. That is, the spectrum dividing circuits 22-1 to 22-n are equivalent to the function of a filter having a characteristic of passing each sub-spectrum band. Outputs of the spectrum dividing circuits 22-1 to 22-n are transmitted on the time axis by Fourier inverse transform circuits (IDFT) 24-1 to 24-n through amplitude / phase adjusting circuits 23-1 to 23-n. It converts into a signal and is sent to each transmitter 14-1 to 14-n.

複数のサブスペクトラムに分割された送信信号が空間合成により正確に復元されるための具体的なフィルタ特性（スペクトラム分割回路における帯域分割重み係数）について、分割数を２として図３を参照して説明する。   A specific filter characteristic (band division weight coefficient in a spectrum division circuit) for accurately restoring a transmission signal divided into a plurality of sub-spectrums by spatial synthesis will be described with reference to FIG. To do.

図３(a) は、元の送信信号スペクトラムを示す。ここでｆd は２分割する周波数である。理想的には、図３(b) のようにｆd において信号を２分割できればよいが、このような急峻なフィルタ特性の実現は現実的でない。そこで実現可能な分割例として、図３(c) に示すように、本来の送信信号の周波数ｆd における信号電圧を１としたときに、ｆd における信号電圧（規格化信号電圧）が 0.5となるようにし、かつ、ｆd からの離調周波数δf に依らず、２つのサブスペクトラムの周波数毎の信号電圧Ｖ1(δf)、Ｖ2(δf)が以下の関係となるようにフィルタリングすると、空間合成後に送信信号のスペクトラムが正確に復元される。
Ｖ1(δf)＋Ｖ2(δf)＝１
この関係となる具体的な例として、コサイン・ロールオフフィルタの適用が挙げられる。 FIG. 3 (a) shows the original transmission signal spectrum. Here, fd is a frequency to be divided into two. Ideally, it suffices if the signal can be divided into two at fd as shown in FIG. 3B, but such a steep filter characteristic is not practical. Therefore, as an example of a possible division, as shown in FIG. 3C, when the signal voltage at the frequency fd of the original transmission signal is set to 1, the signal voltage at fd (normalized signal voltage) is 0.5. And filtering so that the signal voltages V1 (δf) and V2 (δf) for each frequency of the two sub-spectrums have the following relationship, regardless of the detuning frequency δf from fd, The spectrum is restored correctly.
V1 (δf) + V2 (δf) = 1
A specific example of this relationship is application of a cosine / roll-off filter.

図４は、本発明による振幅・位相校正処理の構成例を示す。
図４において、変調器１１、フーリエ変換回路（ＤＦＴ）２１、スペクトラム分割回路２２−１〜２２−ｎ、振幅・位相調整回路２３−１〜２３−ｎ、フーリエ逆変換回路（ＩＤＦＴ）２４−１〜２４−ｎ、送信機１４−１〜１４−ｎは、図３の実施例構成に対応する。 FIG. 4 shows a configuration example of the amplitude / phase calibration processing according to the present invention.
In FIG. 4, a modulator 11, a Fourier transform circuit (DFT) 21, spectrum division circuits 22-1 to 22-n, amplitude / phase adjustment circuits 23-1 to 23-n, and an inverse Fourier transform circuit (IDFT) 24-1. ˜24-n and transmitters 14-1 to 14-n correspond to the configuration of the embodiment of FIG.

振幅・位相調整回路２３は、送信するサブスペクトラムの振幅と位相を校正値によって補正する。校正値は、当該振幅・位相調整回路２３が設定する振幅と位相を変更しながら、受信側における評価値（後述）の最適値を求めることによって決定される。複数の送信機１４を連携して送信する場合、個々の送信機１４に対応するスペクトラム分割回路２２の通過特性（位相および利得）に差が生じると、空間合成したスペクトラムと元の送信信号のスペクトラムとに差が生じ、復調時の特性（例えば所要Ｃ／Ｎ）に劣化が生じる。そのため各送信機１４に対応する振幅・位相調整回路２３で校正を行い、通過特性を揃えることが重要となる。図４の例では、スペクトラム分割回路２２の後段に振幅・位相調整回路２３を配置しているが、前段に配置してもよく、さらに、スペクトラム分割回路２２の特性を決定する重み係数を調整することで、スペクトラム分割回路２２と振幅・位相調整回路２３をまとめる構成としてもよい。   The amplitude / phase adjustment circuit 23 corrects the amplitude and phase of the sub-spectrum to be transmitted with the calibration value. The calibration value is determined by obtaining an optimum value of an evaluation value (described later) on the receiving side while changing the amplitude and phase set by the amplitude / phase adjustment circuit 23. When transmitting a plurality of transmitters 14 in cooperation, if there is a difference in the pass characteristics (phase and gain) of the spectrum dividing circuit 22 corresponding to each transmitter 14, the spatially synthesized spectrum and the spectrum of the original transmission signal As a result, a characteristic (for example, required C / N) at the time of demodulation is deteriorated. For this reason, it is important that calibration is performed by the amplitude / phase adjustment circuit 23 corresponding to each transmitter 14 so that the pass characteristics are uniform. In the example of FIG. 4, the amplitude / phase adjusting circuit 23 is arranged at the subsequent stage of the spectrum dividing circuit 22, but it may be arranged at the preceding stage, and further, the weighting coefficient that determines the characteristics of the spectrum dividing circuit 22 is adjusted. Thus, the spectrum dividing circuit 22 and the amplitude / phase adjusting circuit 23 may be integrated.

送信機１４−１〜１４−ｎから送信された送信信号を受信機３１により受信し、さらにスペクトラム分析器３２で受信信号の周波数特性を分析して、校正係数を決定する。なお、衛星通信の場合は、自局の送信信号の衛星折り返し信号を、自身の無線装置の１つで受信する構成としてもよい。   The transmission signals transmitted from the transmitters 14-1 to 14-n are received by the receiver 31, and the spectrum analyzer 32 analyzes the frequency characteristics of the received signals to determine the calibration coefficient. In the case of satellite communication, a configuration may be adopted in which one of its own wireless devices receives a satellite return signal of its own transmission signal.

具体的な校正手順の一例について説明する。
前提としては、各サブスペクトラムは周波数の低い順に各送信機１４−１〜１４−ｎに入力・送信されるものとし、振幅係数が１の場合、各送信機が最大のＥＩＲＰを出力するものとする。また、当該校正手順は、実際のデータを送信する前の初期設定時に、たとえばトレーニング信号等を用いて行われる。当該手順により定められた校正値を用いて、実際のデータ送信を行う。 An example of a specific calibration procedure will be described.
It is assumed that each sub-spectrum is input / transmitted to each transmitter 14-1 to 14-n in order from the lowest frequency. When the amplitude coefficient is 1, each transmitter outputs the maximum EIRP. To do. Further, the calibration procedure is performed, for example, using a training signal at the time of initial setting before transmitting actual data. The actual data transmission is performed using the calibration value determined by the procedure.

本校正手順の特徴は、隣り合うサブスペクトラムの位相を反転させて送信することにより、分割周波数ｆd における信号レベルが、理想的には等振幅逆相合成となり、信号レベルが零になることを利用する。すなわち、分割周波数ｆd の受信信号レベルをモニタして、合成振幅が最小とすることで校正が可能となる。以下に、具体的な手順を説明する。   The feature of this calibration procedure is that the signal level at the divided frequency fd is ideally equal amplitude reverse phase synthesis and the signal level becomes zero by inverting the phase of the adjacent sub-spectrum and transmitting. To do. That is, calibration is possible by monitoring the received signal level of the division frequency fd and minimizing the combined amplitude. A specific procedure will be described below.

(1) 送信装置の振幅・位相調整回路２３−１〜２３−ｎは、隣り合うサブスペクトラムの位相差が 180度となるように、奇数番目または偶数番目のサブスペクトラムの通過位相を 180度進める、または遅らせて送信する。
(2) 受信装置では、サブスペクトラム１とサブスペクトラム２の分割周波数（規格化信号電圧が互いに 0.5の周波数）の受信信号レベルを、スペクトラム分析器３２を用いてモニタする。受信信号レベルは、送信装置の振幅・位相調整回路２３−１〜２３−ｎへフィードバックする。 (1) The amplitude / phase adjustment circuits 23-1 to 23-n of the transmission device advance the passing phase of the odd-numbered or even-numbered subspectrum by 180 degrees so that the phase difference between adjacent subspectrums becomes 180 degrees. Or send later.
(2) The receiving apparatus monitors the received signal level of the sub-spectrum 1 and the sub-spectrum 2 divided frequencies (the frequencies at which the normalized signal voltages are 0.5 each other) using the spectrum analyzer 32. The received signal level is fed back to the amplitude / phase adjusting circuits 23-1 to 23-n of the transmitting apparatus.

(3) 送信装置の振幅・位相調整回路２３−２は、サブスペクトラム２の位相係数２を０〜２πの範囲で制御し、モニタ周波数における受信信号レベルが最小になる値を探索し、その値を設定するとともに振幅・位相調整回路２３−２の位相係数２として記憶する。
(4) (3) における状態で、振幅・位相調整回路２３−２の振幅係数を０〜１と制御して、モニタ周波数における受信レベルが最小になる値を探索し、その値を設定するとともに振幅・位相調整回路２３−２の振幅係数２として記憶する。
(5) ｎ＝２の場合、手順(10)へ進む。 (3) The amplitude / phase adjustment circuit 23-2 of the transmitter controls the phase coefficient 2 of the sub-spectrum 2 in the range of 0 to 2π, searches for a value that minimizes the received signal level at the monitor frequency, and finds the value. Is stored as the phase coefficient 2 of the amplitude / phase adjustment circuit 23-2.
(4) In the state of (3), the amplitude coefficient of the amplitude / phase adjustment circuit 23-2 is controlled to 0 to 1 to search for a value that minimizes the reception level at the monitor frequency, and set the value. Stored as the amplitude coefficient 2 of the amplitude / phase adjustment circuit 23-2.
(5) If n = 2, go to step (10).

(6) 受信装置は、サブスペクトラム２とサブスペクトラム３の分割周波数の受信信号レベルをスペクトラム分析器３２を用いてモニタする。
(7) 送信装置の振幅・位相調整回路２３−３は、サブスペクトラム３の位相係数３を０〜２πの範囲で制御し、モニタ周波数における受信信号レベルが最小になる値を探索し、その値を設定するとともに振幅・位相調整回路２３−３の位相係数３として記憶する。
(8) (7) における状態で、振幅・位相調整回路２３−３の振幅係数を０〜１と制御して、モニタ周波数における受信レベルが最小になる値を探索し、その値を設定するとともに振幅・位相調整回路２３−３の振幅係数３として記憶する。
(9) 以下、振幅・位相調整回路２３−ｎの係数が決定するまで、手順 (6)〜(8) を繰り返す。 (6) The receiving apparatus monitors the received signal level of the divided frequencies of the sub-spectrum 2 and the sub-spectrum 3 using the spectrum analyzer 32.
(7) The amplitude / phase adjustment circuit 23-3 of the transmitter controls the phase coefficient 3 of the sub-spectrum 3 in the range of 0 to 2π, searches for a value that minimizes the received signal level at the monitor frequency, and Is stored as the phase coefficient 3 of the amplitude / phase adjustment circuit 23-3.
(8) In the state of (7), the amplitude coefficient of the amplitude / phase adjustment circuit 23-3 is controlled to 0 to 1 to search for a value that minimizes the reception level at the monitor frequency, and set the value. Stored as the amplitude coefficient 3 of the amplitude / phase adjustment circuit 23-3.
(9) Thereafter, steps (6) to (8) are repeated until the coefficient of the amplitude / phase adjustment circuit 23-n is determined.

(10)隣り合うサブスペクトラムの位相差が０度となるように、奇数または偶数番目のサブスペクトラムの通過位相を 180度進める、または遅らせることにより、各送信装置の校正が完了する。   (10) The calibration of each transmitting apparatus is completed by advancing or delaying the passing phase of the odd-numbered or even-numbered subspectrum by 180 degrees so that the phase difference between adjacent subspectrums becomes 0 degrees.

本発明の有効性を実験的に検証した例を示す。
図５および図６は、送信信号を生成後、２つのサブスペクトラムに分割、各振幅・位相調整回路２３−１〜２３−ｎの校正、サブスペクトラム合成した結果を示す。観測したサブスペクトラムは、分割周波数を０とした相対周波数に対するものとする。 An example in which the effectiveness of the present invention is experimentally verified will be shown.
FIG. 5 and FIG. 6 show the result of generating a transmission signal, dividing it into two sub-spectrums, calibrating each amplitude / phase adjusting circuit 23-1 to 23-n, and sub-spectrum synthesis. It is assumed that the observed sub-spectrum is relative to the relative frequency where the division frequency is zero.

図５(a) は、生成した送信信号であり、ＱＰＳＫ変調、変調速度 3.2Ｍbaud、ロールオフ率0.2 の帯域制限フィルタを用いている。図５(b),(c) は、分割したサブスペクトラムであり、スペクトラム分割回路２２のフィルタ特性として、ロールオフ率0.2 のコサイン・ロールオフフィルタを実現している。   FIG. 5 (a) shows a generated transmission signal, which uses a band limiting filter having QPSK modulation, a modulation rate of 3.2 Mbaud, and a roll-off rate of 0.2. 5B and 5C show divided sub-spectrums, and a cosine / roll-off filter having a roll-off rate of 0.2 is realized as a filter characteristic of the spectrum dividing circuit 22.

図６(a) は、校正前の合成スペクトラムを示す。図６(b) は、逆相等振幅による校正時の合成スペクトラムを示す。これより、校正後に分割周波数において零点が形成されていることが確認できる。図６(c) は、校正後にサブスペクトラムの位相を元に戻して得られる合成スペクトラムを示す。   FIG. 6 (a) shows the combined spectrum before calibration. FIG. 6 (b) shows a combined spectrum at the time of calibration with reversed phase equal amplitude. From this, it can be confirmed that zeros are formed at the division frequency after calibration. FIG. 6C shows a composite spectrum obtained by restoring the phase of the subspectrum after calibration.

図７は、本発明における誤り訂正特性を示す。なお、本測定では誤り訂正符号として、符号化率0.66のターボプロダクト符号を使用した。この結果、顕著な特性の劣化なく、信号伝送が行えていることが確認できる。なお、校正係数の解析結果より、校正前の送信装置間には１dBの利得差、15度の位相差が生じていたことが推測される。これらの誤差により、校正前の復調特性が劣化していることが確認できている。   FIG. 7 shows error correction characteristics in the present invention. In this measurement, a turbo product code with a coding rate of 0.66 was used as an error correction code. As a result, it can be confirmed that signal transmission can be performed without significant deterioration of characteristics. From the analysis result of the calibration coefficient, it is estimated that a gain difference of 1 dB and a phase difference of 15 degrees were generated between the transmitters before calibration. It has been confirmed that the demodulation characteristics before calibration are deteriorated due to these errors.

１１ 変調器
１２ スペクトラム分割部
１３ 振幅・位相調整部
１４ 送信機
２１ フーリエ変換回路（ＤＦＴ）
２２ スペクトラム分割回路
２３ 振幅・位相調整回路
２４ フーリエ逆変換回路（ＩＤＦＴ） 11 Modulator 12 Spectrum Divider 13 Amplitude / Phase Adjuster 14 Transmitter 21 Fourier Transform Circuit (DFT)
22 Spectrum Division Circuit 23 Amplitude / Phase Adjustment Circuit 24 Inverse Fourier Transform Circuit (IDFT)

Claims (6)

送信信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割するスペクトラム分割手段と、
前記各サブスペクトラムのそれぞれの振幅および位相を校正して出力する振幅・位相調整手段と、
前記振幅・位相調整手段が出力した各サブスペクトラムを無線信号として送信する複数の送信機と
を備えた無線通信システムの送信装置において、
前記スペクトラム分割手段は、前記送信信号のスペクトラムを分割する周波数である分割周波数における規格化信号電圧が 0.5となり、かつ分割する２つのサブスペクトラムの分割周波数からの離調周波数に応じた信号電圧の和が１になるようにスペクトラムを分割し、
前記振幅・位相調整手段は、周波数軸上で偶数番目または奇数番目のいずれかのサブスペクトラムに 180度の位相回転を与えた信号を送信した場合に、前記分割周波数における受信信号レベルが最小となる振幅および位相を校正値とする
ことを特徴とする無線通信システムの送信装置。 Spectrum dividing means for dividing the spectrum of the transmission signal into a plurality of sub-spectrums;
Amplitude / phase adjustment means for calibrating and outputting the amplitude and phase of each of the sub-spectrums;
In a transmission device of a wireless communication system comprising: a plurality of transmitters that transmit each sub-spectrum output by the amplitude / phase adjusting means as a wireless signal;
The spectrum dividing means has a normalized signal voltage at a division frequency, which is a frequency for dividing the spectrum of the transmission signal, of 0.5, and a sum of signal voltages according to a detuning frequency from the division frequency of the two sub-spectrums to be divided. Divide the spectrum so that
The amplitude / phase adjustment means minimizes the received signal level at the divided frequency when transmitting a signal obtained by applying 180 degree phase rotation to either the even-numbered or odd-numbered sub-spectrum on the frequency axis. A transmitter of a radio communication system, characterized in that amplitude and phase are used as calibration values. 請求項１に記載の無線通信システムの送信装置において、
前記スペクトラム分割手段と前記振幅・位相調整手段の順番を入れ替え、前記振幅・位相調整手段は前記送信信号を複数に分割してそれぞれの振幅および位相を校正して出力し、前記スペクトラム分割手段はそれぞれ振幅および位相が校正された送信信号を複数のサブスペクトラムに分割する
ことを特徴とする無線通信システムの送信装置。 In the transmission apparatus of the radio | wireless communications system of Claim 1,
The order of the spectrum dividing means and the amplitude / phase adjusting means is changed, the amplitude / phase adjusting means divides the transmission signal into a plurality of signals and calibrates and outputs the respective amplitudes and phases, and the spectrum dividing means respectively A transmission apparatus for a wireless communication system, characterized in that a transmission signal whose amplitude and phase are calibrated is divided into a plurality of sub-spectrums. 請求項１に記載の無線通信システムの送信装置において、
前記スペクトラム分割手段は前記振幅・位相調整手段の機能を含み、複数のサブスペクトラムに分割する際に、それぞれの振幅および位相を校正したサブスペクトラムを出力する
ことを特徴とする無線通信システムの送信装置。 In the transmission apparatus of the radio | wireless communications system of Claim 1,
The spectrum dividing unit includes the function of the amplitude / phase adjusting unit, and outputs a sub-spectrum calibrated for each amplitude and phase when dividing into a plurality of sub-spectrums. . 送信信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割するスペクトラム分割するスペクトラム分割ステップと、
前記各サブスペクトラムのそれぞれの振幅および位相を校正して出力する振幅・位相調整ステップと、
前記振幅・位相ステップにより振幅および位相が校正された各サブスペクトラムを複数の送信機に入力し、無線信号として送信するステップと
を有する無線通信システムの送信方法において、
前記スペクトラム分割ステップは、前記送信信号のスペクトラムを分割する周波数である分割周波数における規格化信号電圧が 0.5となり、かつ分割する２つのサブスペクトラムの分割周波数からの離調周波数に応じた信号電圧の和が１になるようにスペクトラムを分割し、
前記振幅・位相調整ステップは、周波数軸上で偶数番目または奇数番目のいずれかのサブスペクトラムに 180度の位相回転を与えた信号を送信した場合に、前記分割周波数における受信信号レベルが最小となる振幅および位相を校正値とする
ことを特徴とする無線通信システムの送信方法。 A spectrum dividing step for dividing the spectrum of the transmission signal into a plurality of sub-spectrums;
Amplitude / phase adjustment step of calibrating and outputting each amplitude and phase of each subspectrum,
In a transmission method of a wireless communication system, comprising: inputting each sub-spectrum whose amplitude and phase are calibrated by the amplitude / phase step to a plurality of transmitters and transmitting the sub-spectrum as a radio signal;
In the spectrum dividing step, the normalized signal voltage at the dividing frequency that is a frequency for dividing the spectrum of the transmission signal is 0.5, and the sum of the signal voltages corresponding to the detuning frequency from the dividing frequency of the two sub-spectrums to be divided is used. Divide the spectrum so that
In the amplitude / phase adjustment step, the received signal level at the divided frequency is minimized when a signal obtained by applying a phase rotation of 180 degrees to either the even-numbered or odd-numbered sub-spectrum on the frequency axis is transmitted. A transmission method for a wireless communication system, characterized in that amplitude and phase are used as calibration values. 請求項４に記載の無線通信システムの送信方法において、
前記スペクトラム分割ステップと前記振幅・位相調整ステップの順番を入れ替え、前記振幅・位相調整ステップは前記送信信号を複数に分割してそれぞれの振幅および位相を校正して出力し、前記スペクトラム分割ステップはそれぞれ振幅および位相が校正された送信信号を複数のサブスペクトラムに分割する
ことを特徴とする無線通信システムの送信方法。 In the transmission method of the radio | wireless communications system of Claim 4,
The order of the spectrum dividing step and the amplitude / phase adjusting step is changed, the amplitude / phase adjusting step divides the transmission signal into a plurality of signals and calibrates and outputs the respective amplitudes and phases. A transmission method for a radio communication system, characterized in that a transmission signal whose amplitude and phase are calibrated is divided into a plurality of sub-spectrums. 請求項４に記載の無線通信システムの送信方法において、
前記スペクトラム分割ステップは前記振幅・位相調整ステップの機能を含み、複数のサブスペクトラムに分割する際に、それぞれの振幅および位相を校正したサブスペクトラムを出力する
ことを特徴とする無線通信システムの送信方法。 In the transmission method of the radio | wireless communications system of Claim 4,
The spectrum dividing step includes the function of the amplitude / phase adjusting step, and outputs a sub-spectrum calibrated for each amplitude and phase when dividing into a plurality of sub-spectrums. .
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