Multi - carrier transmission device and method

【０００１】
発明の分野
本発明は、複数のキャリア信号がデジタルドメインで合成されるような、無線ネットワークのためのマルチ−キャリア伝送装置及び方法に関する。
発明の背景
近年では、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ又はＣＤＭＡシステムへのマルチ−キャリア広帯域の利用の分野において、研究及び開発が盛んに行われている。 このようなマルチ−キャリアの利用によって、コスト及びサイズの利益の可能性が提供される。 図３は、既知のマルチ−キャリア送信器を示し、この送信器では、複数キャリアの信号合成が、後続のＤ／Ａ−変換の前にデジタルドメインで実施される。
【０００２】
図３では、参照番号１１から１４は、異なるキャリア周波数で伝送されるべきデジタル基本帯域信号を処理するための基本帯域処理手段を示す。 そこでは、異なる入力信号は、容易に変調することができるキャリア信号をデジタル方式で生成するための手段としての１列のパラレルＤＤＳ（Direct Digital Synthesizers−ダイレクトデジタルシンセサイザー）２１から２４によって異なるキャリア周波数に配置される。 代替で、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を入力信号について実施することができる。 もし、ＤＤＳ２１から２４が使用されるならば、変調をデジタル周波数合成に合体することができる。 ＦＦＴの場合には、変調は周波数変換に先立って実施される。
【０００３】
続いて、ＤＤＳｓ２１から２４から出力され、変調されたデジタル信号を表すパラレルワードは、デジタル加算によって合成され、Ｄ／Ａ変換手段３へ供給される。 ＦＦＴ処理の場合には、信号ビットストリームが生成され、加算は必要でなくなる。
【０００４】
Ｄ／Ａ変換手段３は、デジタル合成されたマルチ−キャリア信号のＤ／Ａ−変換を実施して、アナログマルチ−キャリア信号を生成し、その信号は伝送手段４に供給される。 伝送手段４では、Ｄ／Ａ変換手段３から受信されるアナログマルチ−キャリア信号は、最終伝送周波数に周波数変換され、対応する無線チャネルを介して伝送される。
【０００５】
しかしながら、Ｄ／Ａ変換手段３の出力振幅応答は、図４に示されるようなｓｉｎｃ（ｘ）特性を示す。 このようなｓｉｎｃ（ｘ）特性は、以下の公式によって定義される。
Ａ（ｆ ₀ ）＝ｓｉｎ（πｆ ₀ /ｆ _c ）/（πｆ ₀ /ｆ _c ）
ここで、ｆ ₀は出力周波数を示し、ｆ _cはＤ／Ａ変換手段３のクロック周波数を示す。
【０００６】
マルチ−キャリア送信器の上記の場合には、複数のキャリア信号は、Ｄ／Ａ変換の前にデジタルドメインで合成され、異なる周波数に配置される。 そして、異なるキャリアの出力振幅は、Ｄ／Ａ変換手段３の上記の出力振幅応答すなわち変換関数によって重み付けられる。
【０００７】
図５ａは、Ｄ／Ａ変換の前のデジタルマルチ−キャリア信号の周波数スペクトルを示す。 図示されている例では、合成された４つのキャリア信号は、振幅の絶対値｜Ａ｜が同一である。
【０００８】
もし、このような周波数スペクトルを有するデジタルマルチ−キャリア信号が、Ｄ／Ａ変換手段３に入力されるならば、図５ｂに示されるような周波数スペクトルを有する、Ｄ／Ａ変換された出力信号が取得される。 図５ｂによると、個々のキャリア信号の振幅の絶対値｜Ａ｜は、Ｄ／Ａ変換手段３の変換関数によって重み付けられている。 ここでは、絶対値｜Ａ｜は、キャリア周波数が増大するにつれて減少する。
【０００９】
Ｄ／Ａ変換手段３の重み付け問題に対する既知の解決策によると、１/ｓｉｎｃ（ｘ）周波数応答を有するアナログフィルタが、Ｄ／Ａ変換手段３の後に提供される。 このような１/ｓｉｎｃ（ｘ）周波数応答は図６に示される。
【００１０】
従って、アナログフィルタは、Ｄ／Ａ変換手段３によって実施される重み付けを補償するように機能する。
【００１１】
しかしながら、このようなアナログフィルタは理想的な性質を示さず、従って、アナログハードウェアの量を付加すると共に、信号を劣化する。
【００１２】
別の既知の解決策によると、１/ｓｉｎｃ（ｘ）周波数応答を有するデジタルフィルタが、個々のキャリアの合成の後であってＤ／Ａ変換手段３の前に挿入される。 図７は、このようなデジタルフィルタの周波数応答を示す。
【００１３】
デジタルフィルタリングすなわちプリエンファシスは、アナログフィルタよりも高い性能を提供するが、信号処理のコストを増大する。 更に、処理は、一般的にＤ／Ａ変換のクロック速度に等しい高データ速度で行われなければならない。
発明の概要
本発明の目的は、マルチ−キャリア信号の上記の振幅ひずみを簡便な方法で補償することができるような、マルチ−キャリア伝送装置及び方法を提供することである。
【００１４】
この目的は、複数のキャリア信号のそれぞれをプリ−スケーリングするためのスケーリング手段と、前記複数のキャリア信号をデジタルドメインで合成するための合成手段と、合成されたデジタルキャリア信号を伝送されるべきアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換手段とを備えるマルチ−キャリア伝送装置によって達成され、この装置においては、前記スケーリング手段のスケーリング因子は、前記Ｄ／Ａ変換手段の周波数特性を補償するように選定される。
【００１５】
更に、この目的は、複数のキャリア信号のそれぞれをプリ−スケーリングする段階と、前記複数のキャリア信号をデジタルドメインで合成する段階と、合成されたキャリア信号を伝送されるべきアナログ信号にＤ／Ａ変換する段階とを備えるマルチ−キャリア伝送方法によって達成され、この方法においては、プリ−スケーリング段階で使用されるスケーリング因子は、前記Ｄ／Ａ変換段階の周波数特性を補償するように選定される。
【００１６】
同様に、不都合なデジタルもしくはアナログフィルタを、各キャリアの簡便なスケーリングによって置き換えることができる。 これは、キャリアを合成する前に行われる。 それによって、信号処理集中デジタルフィルタもしくは理想的でないアナログフィルタは必要でなくなる。
【００１７】
更に、プリ−スケーリングを、データ補間の前に、一般的にシンボル速度に等しい低データ速度で実施することができる。 例えば、１０ＭＨｚの帯域幅を有するマルチキャリア信号を有するＧＳＭシステムでは、クロック速度は２０ＭＨｚ、好ましくは３０ＭＨｚよりも高速でなければならず、一方、シンボル速度はわずか２７１ｋＨｚである。
【００１８】
スケーリングは、デジタルキャリアデータをスケーリング因子で乗算することによって実施されるのが好ましい。 その場合には、複数の周波数−従属スケーリング因子を、伝送装置を制御するために使用される制御手段の記憶手段に記憶することができる。 制御手段はスケーリング因子を選定して、スケーリング手段に供給することができる。 記憶手段は、複数の周波数従属スケーリング因子を含む探索テーブルを備えるのが好ましい。
【００１９】
デジタル電力制御が提供される場合には、電力制御ワードもまたプリ−スケーリングを実施するために使用することができる。 このような場合には、制御手段は、複数のキャリア信号の電力を制御するために使用されるべき電力制御ワードを供給するための電力制御手段と、周波数−従属スケーリング制御ワードをスケーリング手段に供給するためのスケーリング制御手段とを備え、そこでは、制御手段は、複数の電力制御ワードの各々を複数のスケーリング制御ワードのうちの対応するものと乗算して、結果をスケーリング手段に供給するようにされるのが良い。
【００２０】
それによって、スケーリングも実施するように電力制御手段を拡張することができるので、ハードウェア要件は最小化される。
【００２１】
更に、本発明の好ましい態様は、従属請求項に記載されている。
【００２２】
以下では、本発明を、より詳細に、好ましい実施例に基づいて、添付図面を参照して説明する。
好ましい実施例の説明
本発明の好ましい実施例のブロック図が図１に示され、そこには、伝送手段４は図示されておらず、また、そこでは、図３に示される構成要素と同一の構成要素は、同一の参照番号によって示されている。 図１では、更なる乗算手段５１から５４が、変調及びＤＤＳ手段２１から２４から取得される個々のデジタルキャリアデータを、マイクロコントローラ６又は別の適切な制御手段から供給されるスケーリングワードで乗算するために提供される。 供給されたスケーリングワードは、乗算されるべき対応するキャリアデータのキャリア周波数に応じて、マイクロコントローラ６によって選定される。
【００２３】
スケーリングワードは、Ｄ／Ａ変換手段３の周波数特性の反転であるのが好ましい周波数関数に従って選定され、Ｄ／Ａ変換手段３によって実施される重み付けを補償する。 しかしながら、十分な補償を達成することができる限りにおいては、いずれか他の周波数従属性を選定することができる。
【００２４】
スケーリングワードを、探索テーブル又はそれに類似するようなマイクロコントローラ６のメモリに記憶することができる。 １０ＭＨｚの帯域幅で、２００ｋＨｚ毎に間隔が空いている５０の可能なキャリア周波数を有するＧＳＭシステムの場合には、５０のスケーリングワードが必要とされる。 デジタルデータ及びスケーリング因子について１ワードの長さを１６ビットと仮定すると、探索テーブルのために必要とされるメモリ容量は、５０×１６／８＝１００バイトに等しい。 同様に、変調及びＤＤＳ手段２１から２４から出力される各デジタルキャリアデータは、マイクロコントローラ６から供給される各スケーリングワードで乗算されて、Ｄ／Ａ変換手段３の周波数特性による重み付け関数が補償され、Ｄ／Ａ変換手段３との組み合わせで乗算手段５１から５４の全周波数応答が、当周波数レンジのほぼ固定値を有する周波数特性を示す。
【００２５】
デジタル電力制御関数が、マルチ−キャリア伝送装置で実施される場合には、電力制御のために使用される制御手段を、プリ−スケーリングも共に実施するようにすることができる。 図２は、デジタル電力制御のためにも使用されるマイクロコントローラ６のブロック図を示す。 図２によると、マイクロコントローラ６は、対応する各キャリアデータチャネルに供給されるべきデジタル電力制御ワードを生成するために使用される電力制御手段６１から６ｎを備える。 電力制御ワードは、結果生じるキャリア信号の電力を対応する無線チャネルの伝送特性に調整するために、対応するキャリアデータと乗算される。
【００２６】
このようなデジタル電力制御システムを、容易に、Ｄ／Ａ変換手段３の周波数特性を補償するためにプリ−スケーリングを実施するようにすることができる。 この場合には、マイクロコントローラ６は、対応するキャリア信号の電力制御ワードと乗算されるべき周波数−従属デジタルスケーリングワードを生成するための周波数−従属スケーリング手段７１から７ｎを備えるのが良い。 このように、マイクロコントローラ６は、電力制御ワードを周波数−従属スケーリングワードで乗算することによって取得される各組み合わせデータを供給する。 同様に、電力制御ワードは、Ｄ／Ａ変換手段３の周波数特性を補償するためにスケーリングされる。
【００２７】
電力制御手段６１から６ｎによって供給される電力制御ワードと共に周波数−従属スケーリング手段７１から７ｎによって供給されるスケーリングワードを、マイクロコントローラ６に提供される、対応する探索テーブルを読み出すことによって取得することができる。
【００２８】
更に、周波数−従属スケーリング手段７１から７ｎ及び電力制御手段６１から６ｎは、必ずしもハードウェア手段として提供される必要はなく、マイクロコンピュータ６のメモリに記憶される、対応する制御プログラムによっても実現することができる。
【００２９】
電力制御及びスケーリングワードは個々に探索されて、続いて乗算される必要はない。 代替で、組み合わせデータが、電力レベル及び周波数によって索引付けされた単一の探索テーブルに含まれても良い。
【００３０】
９電力レベル及び５０周波数において制御ワードの長さが１６ビットの場合には、以下のメモリ容量が制御ワードのために必要とされる。 すなわち、
ｉ） 組み合わされた制御ワード（すなわち、９×５０ワード）を有する単一の探索テーブル：
９×５０×１６／８＝９００バイト
ii） ２つの別個の探索テーブル（すなわち、９＋５０ワード）：
（９＋５０）×１６／８＝１１８バイト上記の説明及び添付図面は、本発明を例示することのみを意図していることは理解されるべきである。 従って、本発明に従う装置及び方法は、添付の請求の範囲内で様々に変更可能である。
【００３１】
マルチ−キャリア伝送装置及び方法が説明され、そこでは、複数のキャリア信号がデジタルドメインで合成され、そして、合成されたデジタルキャリア信号を伝送されるべきアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ変換手段に供給される。 Ｄ／Ａ変換手段の周波数特性は、合成されて、Ｄ／Ａ変換手段に供給される前に、前記複数のキャリア信号のそれぞれをプリ−スケーリングするためのスケーリング手段によって補償される。 キャリア信号を表すデジタルデータを、対応する周波数従属デジタルスケーリングワードで乗算することによって、プリ−スケーリングを実施することができる。 それによって、信号処理集中デジタルフィルタ又は理想的でないアナログフィルタの必要を排除することができる。 デジタル電力制御が提供される場合には、スケーリングワードを電力制御ワードと組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好ましい実施例に従うマルチ−キャリア伝送装置のブロック図を示す。
【図２】 本発明の好ましい実施例で使用される制御手段のブロック図を示す。
【図３】 従来技術に従うマルチ−キャリア伝送装置のブロック図を示す。
【図４】 Ｄ／Ａ変換手段の周波数特性を示す。
【図５ａ】 Ｄ／Ａ−変換前のマルチ−キャリア信号の周波数スペクトルを示す。
【図５ｂ】 Ｄ／Ａ−変換後のマルチ−キャリア信号の周波数スペクトルを示す。
【図６】 Ｄ／Ａ変換手段の周波数特性を補償するために使用されるアナログ又はデジタルフィルタの周波数特性を示す。
【図７】 プリエンファシスされたマルチ−キャリア信号の周波数スペクトルを示す。