JP4805272B2

JP4805272B2 - 送信装置

Info

Publication number: JP4805272B2
Application number: JP2007534223A
Authority: JP
Inventors: 昌義鈴木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: US20080152036A1; EP1924042A4; WO2007029328A1; US8135090B2; EP1924042A1; EP1924042B1; JPWO2007029328A1

Description

本発明は、直交変調方式により搬送波を変調する直交変調器が備えられた送信装置に関し、直交変調器の異常による他の無線通信回線への品質劣化を及ぼすことを防止する送信装置に関する。

近年、無線通信を利用した多種多様なサービスが提供され、更に新規サービスに向けた新たな周波数使用割当の要求が増えている。しかし、無線周波数は限られた共有資源であり、それを効率的に利用する為に、各使用周波数帯域の間隔が密接化してきている。

携帯電話などの無線通信においては、伝送信号に対する変調方法として、同相信号成分と直交信号成分からなる入力信号で搬送波を変調する直交変調方式が使用されることが多い。直交変調方式では、変調波中にキャリアリーク成分が生じるが、キャリアリーク成分が多いと、受信側における復調時に再生データにおける誤り率が劣化し、また、他の無線通信回線への品質劣化を及ぼす。そのため、キャリアリーク成分を抑制する必要がある。変調器出力におけるキャリアリークを抑制するためには、直交変調器における直流（ＤＣ）成分を零にすればよい。従来は、キャリアリークを調整するためには、同相信号成分と直交信号成分からなる入力信号を調整して、直交変調器のベースバンド入力における直流成分が零になるようにしていた。

図１に、従来の送信装置の概略構成例を示す図である。同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）からなる各入力信号は、それぞれの加算器１０、１１及びＤ／Ａ変換器１２、１３を通り直交変調器１４に入力される。直交変調器１４では、それらの信号により局部発振器１５からの搬送波を変調し送信変調信号を出力する。直交変調器１４から出力された送信変調信号は、増幅器１６で増幅され出力される。また、送信変調信号の一部は方向性結合器１７で取り出され、復調部１８で復調信号に変換される。ＤＣオフセット演算部１９では、復調信号からキャリアリーク成分を検出し、送信変調信号に含まれるキャリアリーク成分が最小となるＤＣオフセット値を加算器１０、１１に入力する。加算器１０、１１では、そのＤＣオフセット値を各入力信号に加算する。

ＤＣオフセット値によるキャリアリーク成分を補償する直交変調器の構成については、例えば、下記特許文献１及び２などに開示されている。
特開平５−２２３５６号公報特開２００１−３３９４５２号公報

このような送信装置において、直交変調器が故障すると、キャリアリーク成分に対するＤＣオフセット補償を行っても、送信変調信号に歪成分が生じ、隣接チャネルへの漏洩電力が増加する。隣接チャネルへの漏洩電力が増加することは、隣接する無線通信回線の品質を劣化させてしまうことになる。

特に、隣接する無線通信回線が他のサービス事業者が使用している周波数帯域の場合には、大きな社会問題に発展してしまう場合もある。従って、隣接する無線通信回線への品質劣化を及ぼすことの防止するためにも、直交変調器の異常、故障を事前に予測し、又は迅速に検知する必要がある。

そこで、本発明は、直交変調器の異常を検知する送信装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の送信装置の第一の構成は、同相信号成分と直交信号成分からなる入力信号により搬送波を直交変調し、送信される変調信号を出力する直交変調器と、前記変調信号に含まれるキャリアリーク成分を検出する検出手段と、前記キャリアリーク成分を補償するために前記入力信号に加えられるＤＣオフセット値を前記キャリアリーク成分に基づいて求めるＤＣオフセット値演算手段と、異なるサンプリングタイミングで得られる２つの前記キャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値を比較し、その増減の変化方向が、連続して所定回数同一方向である場合、前記直交変調器の異常と判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明の送信装置の第二の構成は、同相信号成分と直交信号成分からなる入力信号により搬送波を直交変調し、送信される変調信号を出力する直交変調器と、前記変調信号に含まれるキャリアリーク成分を検出する検出手段と、前記キャリアリーク成分を補償するために前記入力信号に加えられるＤＣオフセット値を前記キャリアリーク成分に基づいて求めるＤＣオフセット値演算手段と、異なるサンプリングタイミングで得られる２つの前記キャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値を比較し、その差分値が、所定値を超えている場合、前記直交変調器の異常と判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明の送信装置の第三の構成は、上記第一又は第二の構成において、前記異常判定手段が比較に用いるキャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値は、複数のサンプリングタイミングで得られる複数のキャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値の平均値であることを特徴とする。

本発明の送信装置の第四の構成は、上記第一乃至第三の構成のいずれかにおいて、前記異常判定手段は、前記直交変調器の異常と判定した場合、前記変調信号の送信を停止させることを特徴とする。

本発明によれば、キャリアリーク成分又はそのＤＣオフセット値を監視することで、直交変調器の故障又はその兆候を検知し、歪み成分を含む異常な変調信号が送信されるのを防止することができる。すなわち、隣接チャネルへの漏洩電力が増加し、隣接する無線通信回線の品質を劣化させてしまうことを防止することができる。

従来の送信装置の概略構成例を示す図である。本発明の実施の形態における送信装置の構成例を示す図である。監視制御部２０の第一の処理例を示す図である。監視制御部２０の第二の処理例を示す図である。監視制御部２０の第三の処理例を示す図である。

符号の説明

１４：直交変調器、１５：局部発振器、１６：増幅器、１７：方向性結合器、１８：復調部、１９：ＤＣオフセット値演算部、２０：監視制御部、２１：電源制御部

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図２は、本発明の実施の形態における送信装置の構成例を示す図である。図２において、同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）からなる各入力信号は、それぞれの加算器１０、１１及びＤ／Ａ変換器１２、１３を通って直交変調器１４に入力される。直交変調器１４は、それらの信号により局部発振器１５からの搬送波を変調し、送信変調信号を出力する。直交変調器１４から出力された送信変調信号は、増幅器１６で増幅され、方向性結合器１７を経て、アンテナ（図示せず）から出力される。また、増幅器１６からの出力の一部は、方向性結合器１７で取り出され、復調部１８で復調信号に変換される。ＤＣオフセット演算部１９では、復調信号からキャリアリーク成分を検出し、送信変調信号に含まれるキャリアリーク成分が最適となるＤＣオフセット値を加算器１０、１１に入力すると共に、監視制御部２０にも入力する。加算器１０、１１では、ＤＣオフセット値を各入力信号に加算する。電源制御部２１は、監視制御部２０からの信号により増幅器１６の電源のＯＮ／ＯＦＦを制御し、増幅器１６の動作を停止する。

監視制御部２０は、ＤＣオフセット値とあらかじめ設定された上下限値を比較し、ＤＣオフセット値が上下限値から外れた場合には、電源制御部２１に電源ＯＦＦ信号を出力する。電源ＯＦＦ信号により、電源制御部２１は増幅器１６の電源をＯＦＦにして増幅器１６の動作を停止する。これにより、変調信号の送信が停止される。あらかじめ設定される上下限値は、直交変調器１４が正常動作をしている場合の所定値変動範囲を考慮した値を設定する。

直交変調器１４から漏洩するキャリアリーク成分が最適となるＤＣオフセット値は、温度などの環境条件により多少の変動は生じるが、直交変調器１４が正常な動作状態の場合には、所定範囲内に収まる。

しかし、直交変調器１４に故障などの異常が生じると、そのＤＣオフセット値は、所定範囲から外れる。本発明では、そのＤＣオフセット値から直交変調器１４の異常を予測、監視する監視制御部２０を設け、監視制御部２０が、直交変調器１４の異常と判定した場合は、送信変調信号の出力が停止されることを特徴とする。具体的には、監視制御部２０は、ＤＣオフセット値とあらかじめ設定された上下限値とを比較し、ＤＣオフセット値が上下限値から外れている場合、直交変調器１４の異常と判定する。なお、ＤＣオフセット値が上下限値から外れること自体、直交変調器１４の故障ではないが、近い将来故障になる可能性が高いと判断し、直交変調器１４の異常と判定する。

このように、ＤＣオフセット値を監視することで、直交変調器の故障又はその兆候を検知し、歪み成分を含む異常な変調信号が送信されるのを防止することができる。すなわち、隣接チャネルへの漏洩電力が増加し、隣接する無線通信回線の品質を劣化させてしまうことを防止することができる。

送信変調信号の出力停止は、例えば、電源制御部２１が増幅部１６への電源供給を停止することにより実現される。また、変調信号の送信を停止するためには、増幅器１６の他に、直交変調器１４や局部発振器１５の電源をＯＦＦすることによっても可能である。

図３は、監視制御部２０の第一の処理例を示す図である。監視制御部２０は、それぞれ同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値をサンプリングタイミング毎に取得し（Ｓ１０）、それぞれ取得したＤＣオフセット値と所定の上下限値（しきい値）と比較し、異常判定を行う（Ｓ１１）。同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値のいずれか一方が、しきい値から外れている場合は、異常ありと判定され、電源制御部２１に対して、電源ＯＦＦ信号を出力し、変調信号の送信を停止させる（Ｓ１２）。同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値の両方ともしきい値内に収まっている場合は、異常なしと判定され、監視が続けられる。

上記第一の処理例において、好ましくは、監視制御部２０は、複数回、ＤＣオフセット値を取得し、その平均値を求め、その平均値と所定の上下限値（しきい値）とを比較し、異常判定するようにしてもよい。

図４は、監視制御部２０の第二の処理例を示す図である。監視制御部２０は、それぞれ同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値をサンプリングタイミング毎に取得し（Ｓ２０）、それぞれ取得したＤＣオフセット値と、前回取得したそれぞれのオフセット値とを比較し、その変化方向を判定する（Ｓ２１）。変化方向とは、ＤＣオフセット値の増減であって、今回タイミングで取得したＤＣオフセット値は前回タイミング取得したＤＣオフセット値より大きいか小さいかが判定される。

変化方向が判定されると、続いて、前回タイミングでの変化方向と今回タイミングでの変化方向が同一であるかどうかが判定される（Ｓ２２）。前回タイミングでの変化方向がＤＣオフセット値の増大（減少）方向であり、今回タイミングでの変化方向もＤＣオフセット値の増大（減少）方向である場合、変化方向は同一と判定される。前回タイミングでの変化方向がＤＣオフセット値の増大（減少）方向であり、今回タイミングでの変化方向もＤＣオフセット値の減少（増大）方向である場合、変化方向は逆と判定される。そして、変化方向が同一の場合は、同一の場合の回数をカウントし（Ｓ２３）、その回数が所定回数に達したかどうかが判定される（Ｓ２４）。カウント数が所定回数に達している場合は、異常有りと判定され、電源ＯＦＦ信号を出力し、変調信号の送信を停止させる（Ｓ２５）。カウント数が所定回数に達していない場合は、異常なしと判定され、監視が続けられる。また、ステップＳ２２において、変化方向が前回と異なる場合は、回数のカウントをリセットし（Ｓ２６）、さらに監視が続けられる。

カウントは、同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値それぞれについて行われ、いずれか一方で、カウント数が所定回数に達した場合は、異常有りと判定され、両方ともに、カウント数が所定回数に達しない場合は、異常なしと判定される。

ＤＣオフセット値は、正常動作中は、上下限値内のほぼ一定レベル付近で上下変動を繰り返す。従って、ＤＣオフセット値が、同一方向に連続して多数回変化することは、ＤＣオフセット値の異常な変化と捉えることができ、直交変調器１４の故障の兆候と判断できる。従って、第二の処理例では、ＤＣオフセット値が、上下限値を外れているかどうかにかかわらず、同一方向に連続して所定回数変化することで、直交変調器１４の異常と判定する。

第二の処理例において、好ましくは、複数回のＤＣオフセット値を取得し、その平均値を用いて、その変化方向の判定を行ってもよい。

図５は、監視制御部２０の第三の処理例を示す図である。監視制御部２０は、それぞれ同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値をサンプリングタイミング毎に取得し（Ｓ３０）、それぞれ取得したＤＣオフセット値と、前回タイミングで取得したそれぞれのオフセット値との差分を演算し（Ｓ３１）、その差分値があらかじめ設定された所定値より大きいかどうかを判定する（Ｓ３２）。差分値が所定値を超えている場合は、異常有りと判定され、電源ＯＦＦ信号を出力し、変調信号の送信を停止させる（Ｓ３３）。差分値が所定値以内である場合は、異常なしと判定され、監視が続けられる。差分値は、同相信号成分（Ｉ成分）と直交信号成分（Ｑ成分）のＤＣオフセット値それぞれについて求められ、いずれか一方の差分値が所定値を超えた場合は、異常有りと判定され、両方の差分値がともに所定値以内の場合は、異常なしと判定される。

上記第二の処理例の説明で述べたように、ＤＣオフセット値は、正常動作中は、上下限値内のほぼ一定レベル付近で上下変動を繰り返し、大きく変動しない。従って、ＤＣオフセット値が想定される値以上に大きく変化することは、ＤＣオフセット値の異常な変化と捉えることができ、直交変調器１４の故障の兆候と判断できる。従って、第三の処理例では、ＤＣオフセット値が、上下限値を外れているかどうかにかかわらず、所定値を超えて変化する場合は、直交変調器１４の異常と判定する。

第三の処理例においても、好ましくは、複数回のＤＣオフセット値を取得し、その平均値を用いて、その差分値による判定を行ってもよい。

監視制御部２０は、上記第一の処理乃至第三の処理のうちのいずれか一つの異常判定処理に限らず、少なくとも二つの処理を実行し、一つの処理において、異常あり判定した場合は、電源ＯＦＦ信号を出力するようにしてもよい。

また、監視制御部２０は、異常判定した場合、電源ＯＦＦ信号を出力する前に、アラーム出力してもよい。例えば、一回目の異常あり判定でアラーム出力し、２回目の異常有り判定で電源ＯＦＦ信号を出力するようにしてもよい。

または、第一の処理においては、しきい値を２段階設定し、１段目のしきい値を外れた場合、アラーム出力し、２段目のしきい値を外れた場合、電源ＯＦＦ信号を出力するようにしてもよい。第二の処理におけるカウント数、第三の処理における差分値の所定値も２段階設定することで、同様の処理が可能となる。

さらに、処理の種類によって、異常有り判定された場合のアラーム出力と電源ＯＦＦ信号出力を異ならせてもよい。例えば、監視制御部２０は、第一の処理で異常有りと判定した場合は、電源ＯＦＦ信号を出力し、第二の処理で異常有りと判定した場合は、アラーム出力するようにしてもよい。

上述の実施の形態例では、監視制御部２０は、ＤＣオフセット演算部１９から出力されるＤＣオフセット値を取得し、異常判定を行うが、復調部１８から出力される復調信号に含まれるキャリアリーク成分とそれを補償するためのＤＣオフセット値は密接に相関しているので、復調部１８から出力される復調信号に含まれるキャリアリーク成分を取得することによっても、上述同様の処理が可能である。

本発明は、無線通信分野において、直交変調方式により搬送波を変調して送信する送信装置に適用できる。

Claims

同相信号成分と直交信号成分からなる入力信号により搬送波を直交変調し、送信される変調信号を出力する直交変調器と、
前記変調信号に含まれるキャリアリーク成分を検出する検出手段と、
前記キャリアリーク成分を補償するために前記入力信号に加えられるＤＣオフセット値を前記キャリアリーク成分に基づいて求めるＤＣオフセット値演算手段と、
異なるサンプリングタイミングで得られる２つの前記キャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値を比較し、その増減の変化方向が、連続して所定回数同一方向である場合、前記直交変調器の異常と判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする送信装置。
同相信号成分と直交信号成分からなる入力信号により搬送波を直交変調し、送信される変調信号を出力する直交変調器と、
前記変調信号に含まれるキャリアリーク成分を検出する検出手段と、
前記キャリアリーク成分を補償するために前記入力信号に加えられるＤＣオフセット値を前記キャリアリーク成分に基づいて求めるＤＣオフセット値演算手段と、
異なるサンプリングタイミングで得られる２つの前記キャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値を比較し、その差分値が、所定値を超えている場合、前記直交変調器の異常と判定する異常判定手段とを備えることを特徴とする送信装置。
請求項１又は２において、
前記異常判定手段が比較に用いるキャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値は、複数のサンプリングタイミングで得られる複数のキャリアリーク成分又は前記ＤＣオフセット値の平均値であることを特徴とする送信装置。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記異常判定手段は、前記直交変調器の異常と判定した場合、前記変調信号の送信を停止させることを特徴とする送信装置。