JP2013058910A

JP2013058910A - 歪補償装置

Info

Publication number: JP2013058910A
Application number: JP2011196059A
Authority: JP
Inventors: Teppei Shoji; 哲平庄司
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-03-28

Abstract

【課題】ＦＤＤ方式及びＴＤＤ方式のいずれの通信方式にも適用することができ、有効データ区間を精度良く反映した遅延調整を実現する歪補償装置を提供する。
【解決手段】歪補償装置は、歪補償部１が送信信号に歪補償テーブルを用いて歪補償を行い、遅延調整部２が歪補償前の送信信号と歪補償後の送信信号の帰還信号との遅延を調整し、誤差演算部３が遅延調整された送信信号と帰還信号との遅延誤差が小さくなるように歪補償テーブルを更新する。そして、有効データ区間イネーブル生成部５が送信信号に含まれる制御信号を用いて送信信号中に送信データが存在する区間（有効データ区間）を示す信号を生成し、遅延調整部２が上記の遅延調整を有効データ区間で行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信信号中に送信データが存在する区間において、歪補償前の送信信号と歪補償後の送信信号の帰還信号との遅延を調整することにより、送信信号に歪補償を行う歪補償装置に関し、より詳しくは、歪補償における遅延調整の改良技術に関する。

ＦＤＤ方式やＴＤＤ方式などの通信方式で送信データを送信する装置では、例えば、送信データを載せた送信信号を増幅器で増幅する際に発生する歪を補償する処理が行なわれている。
例えば、有線又は無線の通信システムにおいて、送信機で、送信信号を増幅器により増幅する場合に、当該増幅器で発生する歪を歪補償装置により補償することが行われる。

このような歪補償装置の一例として、図６（ａ）にはＦＤＤ方式で用いる歪補償装置、同図（ｂ）にはＴＤＤ方式で用いる歪補償装置を示してある。
送信機における送信信号が歪補償部１及び遅延調整部２に入力される。
歪補償部１は、メモリに記憶された歪補償テーブルの内容に基づいて、入力された送信信号に対して歪補償処理（例えば、逆特性の歪を与える処理）を行い、当該歪補償処理後の送信信号を出力する。

ここに、歪補償テーブルには、例えば、信号のレベル（例えば、振幅或いは電力）と歪補償態様（例えば、歪補償のための係数など）との対応の内容が格納され、そして、歪補償テーブルの内容に基づいて、歪補償部１は、検出した送信信号のレベルに対応した歪補償態様で、当該送信信号に対して歪補償処理を行う。

歪補償部１から出力された歪補償処理後の送信信号は増幅器（図示省略）により増幅されて、その増幅信号が送信アンテナ側（図示省略）へ出力され、また、その増幅信号の一部が方向性結合器などにより分岐されて、帰還信号として遅延調整部２及び誤差演算部３に入力される。

遅延調整部２は、ＦＤＤ方式では歪補償前の送信信号と帰還信号を入力し、また、ＴＤＤ方式では歪補償前の送信信号と帰還信号とＤＬデータ区間イネーブル生成部４からの信号を入力し、これらの信号に基づいて、入力された送信信号の遅延時間を調整して、当該遅延調整後の送信信号を誤差演算部３へ出力する。
ここに、送信信号の遅延調整を行う手法としては、例えば、送信信号の波形と帰還信号の波形が（できるだけ或いは適度に）一致するように、これらの信号のタイミングを合わせる。

誤差演算部３は、遅延調整部２から入力された遅延調整後の送信信号と入力された帰還信号との誤差を演算し、得られる誤差が小さくなるように、メモリに記憶された歪補償テーブルの内容を更新する。
このように歪補償テーブルの内容を適応的に更新することにより、例えば、経年変化や温度変化に対して、良好な歪補償テーブルの内容を保持することができる。

ここで、歪補償機能で使用する歪補償テーブルを作成する上で、歪補償前の送信信号と増幅器からの帰還信号の遅延を合わせることは必須であり、遅延調整の誤差が大きくなると歪補償性能を劣化させる要因となりうるので、遅延調整部２で歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を調整する。
図７には送信信号と帰還信号との遅延調整イメージを示しており、同図（ａ）が遅延調整前、同図（ｂ）が遅延調整後を示す。

ここに、歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を合わせる場合、送信信号に送信データが存しない区間で歪み調整を行なうと、精度良い遅延調整が行えず、ひいては、歪補償テーブルの適切な更新が行えないという不具合がある。
すなわち、送信信号に送信データが存する区間では、図７に示すように、信号の変動が大きいことから誤差の少ない遅延調整を行なうことができるが、他方、送信信号に送信データが存しない区間では、送信信号には制御信号が載せられて送信される程度であるので、信号の変動が小さくなって誤差の少ない遅延調整を行なうことができない。

このため、遅延調整部２による上記の遅延調整は、ＴＤＤ方式では図８（ａ）に示すように送信信号の区間（ＤＬ送信区間）を有効データ区間とし、この区間以外のＵＬ受信区間及びＤＬ送信区間からＵＬ受信区間へのガードインターバル区間を無効データ区間として、有効データ区間においてだけ歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を合わせる処理を行なっている。
本明細書において、ＤＬ(Down Link)は送信機が端末装置等へ送信する信号を示し、ＵＬ(Up Link)は送信機が端末装置等から受信する信号を示す。

なお、新たな携帯電話の通信規格であるＬＴＥ(Long Term Evolution: ロング・ターム・エボリューションにおけるＴＤＤ方式では、図５に示す３ＧＰＰ(Third Generation Partnership Project)仕様にしたがって送信と受信およびガードインターバルを構成している。

また、ＦＤＤ方式では、遅延調整部２による上記の遅延調整は、ＤＬデータ区間イネーブル生成部４からのイネーブル信号に基づいて、送信データが存する送信信号（ＤＬ信号）の区間を有効データ区間とし、この有効データ区間においてだけ歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を合わせる処理を行なっている。
ここに、制御信号はフレームやサブフレーム等といった所定の周期で送信信号に載せられて常に送信されるが、送信対象となる送信データは、その存否によって、送信信号の状態は、連続送信状態とバースト送信状態とになる。

ＦＤＤ方式においては、送信データが存する送信信号（ＤＬ信号）だけの連続送信状態では、図８（ｂ）に示すように、送信信号（ＤＬ信号）の区間を有効データ区間とし、この有効データ区間においてだけＤＬデータ区間イネーブル生成部４が信号をイネーブルとして出力し、これに応じて、遅延調整部２が歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を合わせる処理を行なっている。
他方、送信データが存する送信信号（ＤＬ信号）が送信データの有無に応じて間欠的となるバースト送信状態では、図８（ｃ）に示すように、送信信号（ＤＬ信号）の区間だけを有効データ区間とし、この有効データ区間においてだけＤＬデータ区間イネーブル生成部４が信号をイネーブルとして出力し、これに応じて、遅延調整部２が歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を合わせる処理を行なっている。

このように、従来のＴＤＤ方式における遅延調整は、上記３ＧＰＰ仕様にしたがったパターンを制御し、ＤＬ送信区間のみで遅延調整をおこなうことで実現してきた。
他方、ＦＤＤ方式における遅延調整は、遅延調整部の動作タイミングを送信信号と非同期で制御することで実現してきた。

国際公開第２００６／０８７８６４号パンフレット

通信規格（3GPP TS 36.211 V8.9.0(2009-12)）、インターネット（URL：http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/36211.htm）

従来では、上記のようにＴＤＤ方式とＦＤＤ方式とに応じた制御で遅延調整を実現していたが、いずれの通信方式でも対応可能な遅延調整の実現が要請されている。
本発明は、従来の要請に応じて、あらゆるバースト信号に対応でき、バースト送信状態を含むＦＤＤ方式及びＴＤＤ方式のいずれの通信方式でも対応可能な遅延調整を実現することができる、歪補償装置を提供することを目的とする。

本発明は、送信信号中に送信データが存する区間を有効データ区間として遅延調整することを要旨としている。
したがって、本発明は、通信方式にかかわらず有効データ区間を判定して遅延調整することができるため、ＦＤＤ方式及びＴＤＤ方式のいずれの通信方式にも適用することができる。

本発明に係る歪補償装置は、送信信号に歪補償テーブルを用いて歪補償を行う歪補償部と、歪補償前の送信信号と歪補償後の送信信号の帰還信号との遅延を調整する遅延調整部と、遅延調整された送信信号と前記帰還信号との遅延誤差が小さくなるように歪補償テーブルを更新する誤差演算部と、送信信号に含まれる制御信号を用いて送信信号中に送信データが存在する区間を示す信号を生成する有効データ区間イネーブル生成部と、を備えている。

そして、本発明に係る歪補償装置は、遅延調整部が、有効データ区間イネーブル生成部が生成した信号に基づいて、送信信号中に送信データが存在する区間において、歪補償前の送信信号と前記帰還信号との遅延を調整し、他方、送信信号中に送信データが存在しない区間において、歪補償前の送信信号と前記帰還信号との遅延を調整しない。
したがって、本発明に係る歪補償装置によると、通信方式にかかわらず、送信信号中に送信データが存する区間（有効データ区間）を精度良く反映して、この区間による遅延調整を実現することができる。

ここに、本発明では、有効データ区間イネーブル生成部は、通信方式に応じた種々な制御信号を用いて送信信号中に送信データが存在する区間を示す信号を生成することができる。例えば、有効データ区間イネーブル生成部は、ＢＦＮ信号やその他の制御信号を用いることができる。
ＢＦＮ信号は、１０ｍｓ周期の信号であり、データ先頭に位置する信号である。データ先頭には、制御信号（ＬＴＥでは、ＰＳＳ，ＳＳＳ，ＰＢＣＨが該当）が周期的に配置されており、バースト信号時でも制御信号に後続する区間が送信データが存在する区間となる。

本発明によると、有効データ区間イネーブル生成部が生成する信号に基づいて遅延調整部の動作タイミングを制御することで、ＴＤＤ方式やＦＤＤ方式の相違にかかわらず、送信信号に送信データが存在する区間で必ず遅延調整を動作させることができる。
そして、これにより、精度良い遅延調整が行えることから、歪補償テーブルの適切な更新が行なわれて、歪補償テーブルを用いた送信信号の歪補償が精度良く実現される。

本発明の一実施例に係る歪補償装置の要部の構成図である。本発明の一実施例に係る有効データ区間イネーブル生成部の構成図である。本発明の一実施例に係る有効データ区間イネーブル生成部の動作を説明するタイミングチャートである。本発明の一実施例に係るサブフレームの配置を説明する図である。本発明の一実施例に係る３ＧＰＰ仕様のフレーム構成を説明する図である。従来例に係る歪補償装置の要部の構成図である。遅延調整の概念を説明する図である。従来例に係る遅延調整を説明する図である。

本発明に係る歪補償装置を一実施例に基づいて具体的に説明する。
本発明は、従来のようにＤＬ信号の区間を単純に有効データ区間とするのとは異なり、送信信号中に送信データが存する区間を有効データ区間として遅延調整するものであり、以下に説明する実施例はＦＤＤ方式及びＴＤＤ方式のいずれの通信方式にも適用することができる。
なお、上記の従来例と同様な部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。

本実施例の歪補償装置は、図１に示すように、歪補償部１、遅延調整部２、誤差演算部３、有効データ区間イネーブル生成部５を備えており、遅延調整部２は、歪補償前の送信信号と帰還信号と有効データ区間イネーブル生成部５からの信号とが入力されて、これらの信号に基づいて、入力された送信信号の遅延時間を調整して、当該遅延調整後の送信信号を誤差演算部３へ出力する。

有効データ区間イネーブル生成部５は、送信信号に含まれる制御信号を用いて、送信信号中に送信データが存在する区間（有効データ区間）を示す信号（有効データ区間イネーブル）を生成して遅延調整部２へ出力する。
本実施例では、後述するように、制御信号として、ＢＦＮ信号、ＣＰ選択信号、ＳＰＬ選択信号、ユーザコンフィグ（ＤＬ有効区間）信号、サブフレーム配置選択信号、ユーザコンフィグ（サブフレーム配置）信号を用いる。

一般に、ＢＦＮ(node B specific Frame Number)信号は、１０ｍｓ周期の信号で、データ先頭に位置する信号である。
図４（ｄ）には本実施例で通信に用いる３ＧＰＰフレーム構成を示してあり、サブフレーム(subframe)は１ｍｓ周期で、サブフレームが個（＃０〜＃９）で１０ｍｓの１フレームとなる。３ＧＰＰにおいて、ＢＦＮ信号は、サブフレーム番号＃０の先頭タイミングを示し、１０ｍｓ周期の制御信号の一種である。

また、データ先頭には、その他の制御信号（ＬＴＥでは、ＰＳＳ、ＳＳＳ、ＰＢＣＨが該当）が周期的に配置されており、バースト信号時でも送信データが存在する区間となる。これら制御信号は、ＴＤＤ方式における３ＧＰＰ仕様に従ったパターンを制御する信号と、ユーザが独自にバースト波形を設定することができるユーザコンフィグ設定で構成されており、これらの制御信号を使用することで、有効データ区間イネーブル生成部５は、あらゆるバースト信号に対応した有効データ区間イネーブルを生成する。

有効データ区間イネーブル生成部５は、図２に示すように、サブフレームカウンタ１１、サンプリングカウンタ１２、ＤＬ有効区間（SPL）設定部１３、サブフレーム配置部１４、ＤＬ有効区間比較器１５、イネーブルセレクタ１６を備えており、送信信号（通信フレーム）に含まれる制御信号に基づいて有効データ区間イネーブルを出力する。

サブフレームカウンタ１１は、ＢＦＮ信号をトリガとし、サブフレーム番号（＃０〜＃９）及びサンプルカウンタクリア信号を生成して出力する。
サブフレーム番号はサブフレーム配置部１４に入力され、サブフレーム配置部１４がサブフレーム配置テーブル（図４（ａ））からサブフレーム配置を選択するために用いる番号である。
サンプルカウンタクリア信号はサンプリングカウンタ１２に入力され、サンプリングカウンタ１２がカウント値をクリアするために用いる。

図３（ａ）に示すように、サブフレーム番号及びサンプルカウンタクリア信号は１ｍｓ周期の信号であり、サンプルカウンタクリア信号は各サブフレームの先頭を示す信号である。

サンプリングカウンタ１２は、各サブフレームを３０７２０区間（０・Ｔｓ〜３０７１９・Ｔｓ）でカウントアップするカウンタ機能であり、ＢＦＮ信号及びサンプリングクリア信号でカウント値をクリアする。すなわち、図３（ａ）に示すように、１ｍｓ周期の各サブフレーム（＃０〜＃９）を０・Ｔｓ〜３０７１９・Ｔｓの区間でカウントアップし、ＢＦＮ信号及びサンプリングクリア信号により、各フレーム及び各サブフレームの終端でカウント値を０・Ｔｓにクリアする。
サンプルカウンタ１２から出力されるカウント値（サンプルカウンタ）は、ＤＬ有効区間比較器１５に入力され、ＤＬ有効区間比較器１５でＤＬ有効区間設定値との比較に用いられる。

ＤＬ有効区間（SPL）設定部１３は、制御信号（ＣＰ選択信号、ＳＰＬ選択信号、ユーザコンフィグ信号（ＤＬ有効区間））を用いて、図５（ｂ）に示す３ＧＰＰ仕様のＤｗＰＴＳ(Downlink Pilot Time Slot：下りパイロットタイムスロットを設定する。
ＣＰ選択信号は、図５（ｂ）に示す３ＧＰＰ仕様における”Normal cyclic prefix in downlink”と”Extended cyclic prefix in downlink”を選択する信号である。
ＳＰＬ選択信号は、図５（ｂ）に示す３ＧＰＰ仕様における”Special subframe configuration”を選択する信号である。

ユーザコンフィグ（ＤＬ有効区間）は、図５（ｂ）に示す３ＧＰＰ仕様以外の設定値を設定するための制御信号である。なお、ユーザコンフィグ（ＤＬ有効区間）により、ユーザ独自のＤＬ有効区間を設定することができる。
ＤＬ有効区間（SPL）設定部１３には、図４（ｃ）に示すテーブルがあり、上記制御信号によりテーブルからＤＬ有効区間値を選択する。

サブフレーム配置部１４は、サブフレーム番号、制御信号（サブフレーム配置選択信号、ユーザコンフィグ（サブフレーム配置））を用いて、図５（ｃ）に示す３ＧＰＰ仕様の”D”/”U”/”S”を選択する機能である。
サブフレーム配置選択信号は、図５（ｃ）に示す３ＧＰＰ仕様における”Uplink-downlink configuration”を選択する信号である。
ユーザコンフィグ（サブフレーム配置）は、図５（ｃ）に示す３ＧＰＰ仕様以外の設定値を設定するための制御信号である。ユーザコンフィグ（サブフレーム配置）により、ユーザ独自のサブフレーム配置を設定することができる。

サブフレーム配置部１４は、図４（ａ）に示すサブフレーム配置テーブルを有しており、図３（ｂ）に示すように、上記制御信号及びサブフレームカウンタ１１からのサブフレーム番号により、当該テーブルからサブフレーム配置を選択して、当該サブフレーム配置の信号をイネーブルセレクタ１６へ出力する。なお、サブフレーム配置テーブルの設定値は図４（ｂ）に示すとおりである。

サブフレーム配置の信号（“0”,“1”,“2”）は、２ビット信号で、ビット＃１はＳＰＬフレーム選択を示し、ビット＃０はＤＬ有効区間を示す。
ビット＃１のＳＰＬフレーム選択は、選択したサブフレームが、Special subframeかそれ以外かを示す信号であり、ビット＃０のＤＬ有効区間は、選択したサブフレームが、Downlinkかそれ以外かを示す信号である。

ＳＰＬフレーム選択は、イネーブルセレクタ１６で、サブフレームは一部１４からのＤＬ有効区間イネーブル（ＤＬ）とＤＬ有効期間比較器１５からのＤＬ有効区間イネーブル（ＳＰＬ）のセレクト信号として用いる。
すなわち、サブフレーム配置の信号によって、送信データが載せられるサブフレームＤＬと、先頭部分に送信データが存するサブフレームＳＰＬが示される。

ＤＬ有効区間比較器１５は、サンプリングカウンタ１２からのサンプルカウンタと、ＤＬ有効区間設定部１３からのＤＬ有効区間設定値を用いて、ＤＬ有効区間イネーブル（SPL）信号を生成する。
ＤＬ有効区間比較器１５は、図３（ｃ）に示すように、サンプルカウンタがＤＬ有効区間設定値（図示の例では、６５９２・Ｔｓ）未満の場合、ＤＬ有効区間イネーブル（SPL）をイネーブルとし、それ以外なら、ＤＬ有効区間イネーブル（SPL）をディセーブルとする。
このＤＬ有効区間イネーブル（SPL）は、イネーブルセレクタ１６に入力される。

イネーブルセレクタ１６は、図３（ｄ）に示すように、サブフレーム配置部１４からのＳＰＬフレーム選択信号を用いて、ＤＬ有効区間イネーブル（DL）とＤＬ有効区間イネーブル（SPL）とを切り換えて、有効データ区間イネーブルとして遅延調整部２へ出力する。
すなわち、遅延調整部２に入力される有効データ区間イネーブルは、サブフレームＤＬの全区間にサブフレームＳＰＬの先頭部区間を加えた区間となる。

したがって、遅延調整部２は、サブフレームＤＬの全区間にサブフレームＳＰＬの先頭部区間を加えた有効データ区間においてだけ、歪補償前の送信信号と帰還信号との遅延を合わせる処理を行なう。
これにより、精度良い遅延調整が行えることから、歪補償テーブルの適切な更新が行なわれて、歪補償テーブルを用いた送信信号の歪補償が精度良く実現される。

１：歪補償部、２：遅延調整部、
３：誤差演算部、５：有効データ区間イネーブル生成部、

Claims

送信信号に歪補償テーブルを用いて歪補償を行う歪補償部と、
歪補償前の送信信号と歪補償後の送信信号の帰還信号との遅延を調整する遅延調整部と、
遅延調整された送信信号と前記帰還信号との遅延誤差が小さくなるように歪補償テーブルを更新する誤差演算部と、を備えた歪補償装置において、
送信信号に含まれる制御信号を用いて、送信信号中に送信データが存在する区間を示す信号を生成する有効データ区間イネーブル生成部を備え、
前記遅延調整部は、有効データ区間イネーブル生成部が生成した信号に基づいて、送信信号中に送信データが存在する区間において、歪補償前の送信信号と前記帰還信号との遅延を調整することを特徴とする歪補償装置。