Transmission device of multiple frequency bandwidth radio communication system

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムに関し、特に、多重周波数帯域幅を支援する無線通信システムの送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音声サービスを主として提供する現在のデジタル無線通信システムは、使用者の情報サービスが音声サービスに単一化されており、前記音声サービス情報の情報伝送率(information rate)が固定しているため、一つの周波数帯域幅でサービスすることができる。 しかしながら、次世代デジタル無線通信システムの場合には、使用者の情報サービスが音声のみならず、データ及び画像、マルチメディアのサービスを含み、多様である。 従って、限られた周波数帯域の効率的な使用と加入者の容量拡張のためには、一つのシステム(例えば、移動局と基地局)で複数の周波数帯域幅を支援して、低い情報率サービスの場合には狭い帯域幅を、高速の情報率サービスの場合にはもっと広い帯域幅を割り当てて運用することにより、周波数資源を効率的に使用できる新たな多重周波数帯域幅システムの出現が要求される。
【０００３】
一般に、デジタル無線通信システムは、音声サービスの他に多様な情報を多様な情報率で提供するデータサービスを支援するために多重周波数帯域幅特性を支援しなければならない。 特に、直接拡散符号分割多重接続方式(Direct Sequence Code Division Multiple Access ： 以下、ＤＳ−ＣＤＭＡと称する)のデジタル無線通信システムの場合、システムの十分な容量確保と共に多様なサービスのためには多重周波数帯域幅システムが必要である。
【０００４】
以下、従来の技術による単一帯域幅デジタル無線通信システムを基本として多重帯域幅を支援できる送信器の構造を図１を参照して説明する。
ソースコーディング部１１１は使用者のサービスによる音声、データ又は画像情報を圧縮して出力する。 チャネルコーディング部１１２及び１１３は、前記ソースコーディング部１１１の出力を、無線上で発生し得るビット伝送エラーを最小化するために符号化して出力する。 ここで、前記チャネルコーディング部１１２及び１１３は相異なるチャネルコーディング方式を用いる。 即ち、前記チャネルコーディング部１１２は重畳符号器であり、チャネルコーディング部１１３はＲＳ(Read−Solomon)符号器と重畳符号器が鎖状に連結されているターボ符号器である。 このように二つのチャネルコーディング部１１２，１１３を有するのは、使用者のサービス及び要求されるサービスの品質水準に応じてチャネルコーディング方式を選択するためである。 従って、チャネルコーディング部１１２及び１１３は使用者のサービス及び要求されるサービスの品質に応じて選択的に用いられる。 例えば、音声サービスの場合には重畳符号器(convolutional coder)だけで構成されるチャネルコーディング部１１２を用いるが、データサービスのように高品質を要求する場合にはＲＳ(Read−Solomon)符号器と重畳符号器が鎖状に連結された方式のチャネルコーディング部１１３を用いるのが一般的である。
【０００５】
多重化器(Multiplexer)１１４は制御部(図示せず)の制御信号によりチャネルコーディング部１１２又はチャネルコーディング部１１３の出力を選別的に選択して出力する。 デジタル変調部１１５は前記多重化器１１４の出力をデジタル無線通信システムの特性に応じてデジタル変調して出力する。 例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡの場合、前記デジタル変調器１１５は帯域拡散(Spectrum Spreading)とデータ変調(ＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ等)を行う。
【０００６】
前記デジタル変調器１１５では使用者のサービス種類に応じて多重帯域幅のうち特定の帯域幅で拡散が行われ、前記帯域拡散された情報は、周波数帯域幅の効率性を向上させて隣接シンボル干渉(Inter Symbol Interference)を減らすために、スイッチング部(図示せず)により各低帯域フィルター１１６，１１７，１１８を通過する。 即ち、多重帯域幅システムでは、相異なる帯域拡散された信号を低帯域濾波(lowpass filter)するためには、参照符号１１６，１１７，１１８で示すような相異なる周波数帯域幅と動作速度を有する多数の低帯域濾波器を用いる。 このような低帯域通過フィルターは、周波数帯域幅効率性だけを最大化したデジタル有限インパルス応答(ＦＩＲ：Finite Impulse Response)フィルター、或いは、周波数帯域幅効率性は最大化したが隣接シンボル干渉(ＩＳＩ)は減少させたパルス成形(pulse shaping)デジタル有限インパルス応答(ＦＩＲ)フィルターから構成される。 前記パルス成形デジタルＦＩＲフィルターとしては Root Raised Cosine形態を用いるのが一般的である。
【０００７】
デジタル／アナログ変換器１１９は前記低帯域通過フィルター１１６，１１７，１１８から低帯域濾波された各デジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。 この際、前記デジタル／アナログ変換器１１９のサンプリング速度は、システムの多重帯域幅のうち最大帯域幅で拡散された信号をアナログ信号に変換できる速度まで支援する。 送信器１２０は前記デジタル／アナログ変換器１１９の出力を中間周波数(ＩＦ：Intermediate Frequency)帯域と無線周波数(ＲＦ：Radio Frequency)帯域の間でフィルタリングし、信号増幅してアンテナを通して無線送信する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような構成を有するシステムでの問題点を述べれば、次の通りである。
第一に、多重周波数帯域幅支援のための複数のデジタル低帯域濾波器(又は、パルス成形濾波器)の使用により、システム(移動局又は基地局)の電力消耗が発生すると共に、ダウンサイジング(down sizing)が難しくなる、という逆効果を発生させる。
第二に、最大帯域幅でない他の帯域幅で拡散された信号のサンプリング時に不用な高速サンプリングによる電力消耗を発生させる。
第三に、複数のデジタル／アナログ変換器によりシステムのダウンサイジングが難しくなるという逆効果が発生する。
【０００９】
従って、本発明の目的は、多重周波数帯域幅を支援する無線通信システムにおいて電力消耗の減少とダウンサイジング効果を提供できる送信装置を提供するにある。
本発明の他の目的は、多重周波数帯域幅を支援する無線通信システムにおいて一つの低帯域濾波器を用いて多重周波数帯域幅システムの帯域拡散された信号を濾波し、前記低帯域濾波されたデジタル信号をアナログ信号に変換する際のサンプリング速度を拡散帯域幅に応じて可変制御できる送信装置を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明による複数の周波数帯域幅を支援する多重周波数帯域幅無線通信システムの送信装置は、所定の帯域幅選択制御信号を入力されて前記所定の帯域幅に比例する速度のクロックを発生するクロック発生部と、前記所定の帯域幅選択制御信号に応じて選択された帯域幅で拡散変調された信号に'０'を挿入してオーバサンプリングされた信号を発生する多重化部と、前記クロックを入力されて前記多重化部の出力信号を低帯域濾波する低帯域濾波器と、前記クロックを入力されて前記クロック速度で前記低帯域濾波器の出力信号をアナログ信号に変換出力するデジタル／アナログ変換器と、前記帯域幅選択制御信号を入力されて前記デジタル／アナログ変換器の出力を前記選択された帯域幅に当たる複数の中間周波数回路部のうちの一つにスイッチングするスイッチとからなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 なお、図面中、同一な構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。 さらに、本発明を説明するに当たり、関連した公知機能又は構成に対する具体的な説明であって本発明の本意を徒に分かり難くするものについては、その詳細な説明を省くことにする。
【００１２】
図２は本発明の一実施形態による多重周波数帯域幅を支援する無線通信システムの送信器構造を示したものである。
前記図２を参照すると、ソースコーディング部２１１は使用者のサービスによる音声、データ又は画像情報を圧縮して出力する。 チャネルコーディング部２１２及び２１３は、前記ソースコーディング部２１１の出力を、無線上で発生し得るビット伝送エラーを最小化するために適宜に符号化して出力する。 ここで、前記チャネルコーディング部２１２及び２１３は相異なるチャネルコーディング方式を用いる。 即ち、前記チャネルコーディング部２１２は重畳符号器であり、チャネルコーディング部２１３はＲＳ(Read−Solomon)符号器と重畳符号器が鎖状に連結されているターボ符号器である。 このように二つのチャネルコーディング部２１２，２１３を有するのは、使用者のサービス及び要求されるサービスの品質水準に応じてチャネルコーディング方式を選択するためである。 従って、チャネルコーディング部２１２及び２１３は使用者のサービス及び要求されるサービスの品質に応じて選択的に用いられる。 例えば、音声サービスの場合には重畳符号器(convolutional coder)だけで構成されるチャネルコーディング部２１２を用いるが、データサービスのように高品質を要求する場合にはＲＳ(Read−Solomon)符号器と重畳符号器が鎖状に連結された方式のチャネルコーディング部２１３を用いるのが一般的である。
【００１３】
多重化器(Multiplexer)２１４は制御部(図示せず)の制御信号によりチャネルコーディング部２１２又はチャネルコーディング部２１３の出力を選別的に選択して出力する。 デジタル変調部２１５は前記多重化器２１４の出力をデジタル無線通信システムの特性に応じてデジタル変調して出力する。 例えば、ＤＳ−ＣＤＭＡの場合、前記デジタル変調部２１５は帯域拡散(spectrum spreading)とデータ変調(ＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ等)を行う。
【００１４】
帯域幅選択制御信号２１７は、複数の周波数帯域幅を支援するシステムの制御器(図示せず)で使用者情報が乗せられる特定周波数帯域幅を選択する制御信号である。 '０'挿入器２１６は、所定のクロックを入力されて選択された周波数帯域幅で低帯域濾波器のオーバサンプリング動作のための'０(zero)'を発生する。
【００１５】
第２多重化器２１８は、前記デジタル変調部２１５の出力と前記'０'挿入器２１６の出力を入力されると共に、前記'０'挿入器２１６に入力されるクロックと同一なクロックを入力されて、前記デジタル変調部２１５の出力に前記'０'を挿入して出力する。 低帯域濾波器２１９は、前記'０'挿入器２１６と第２多重化器２１８に入力されるクロックと同一なクロックを入力されて前記第２多重化器２１８の出力を低帯域濾波して出力する。
【００１６】
デジタル／アナログ変換器２２０は前記クロックを入力されて前記低帯域濾波されたデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。 この際、前記デジタル／アナログ変換器２２０のサンプリング速度は、選択された周波数帯域幅に拡散された信号をアナログ信号に変換できる速度で支援される。 スイッチ２２２は、前記デジタル／アナログ変換器２２０の出力を前記帯域幅選択制御信号２１７に応じて該当中間周波数低帯域フィルター２２５，２２６，２２７に伝える。 前記中間周波数低帯域フィルター２２５，２２６，２２７は、前記入力信号を該当中間周波数の低帯域幅で濾波して出力する。
【００１７】
線形電力増幅器２２８は前記中間周波数低帯域フィルターの出力を線形増幅して出力する。 無線回路部２２９は、前記線形電力増幅器２２８の出力を無線局部発振周波数と混合してラジオ周波数を生成し、前記ラジオ周波数をフィルタリングしてアンテナ２３０を通して送信する。 クロック発生器２２３は、システムで支援する複数の帯域幅のうち、一番広い帯域拡散率の速度でクロックを発生する。 クロック分配器２２４は、前記クロック発生器２２３の出力信号を入力されて整数倍関係にある別の帯域幅を支援するためのクロックを発生する。
【００１８】
第３多重化器２２１は、前記帯域幅選択制御信号２１７に応じて前記クロック発生器２２３と前記クロック分配器２２４の出力クロックのうち何れか一つのクロック信号を選択して、前記'０'挿入器２１６、第２多重化器２１８、前記低帯域濾波器２１９、前記デジタル／アナログ変換器２２０に提供する。
【００１９】
前記構成に基づき本発明による送信器の動作を説明する。 本発明による送信器の動作を説明するに際し、ソースコーディング部２１１、チャネルコーディング部２１２，２１３、多重化器２１４、デジタル変調部２１５、無線回路部２２９、アンテナ２３０は既に従来の技術で説明してあるので、本説明では省略することにする。 なお、以下の説明では一つのシステムでＮ個の周波数帯域幅(Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＮ)を支援する多重帯域幅ＤＳ−ＣＤＭＡシステムと仮定して説明する。
【００２０】
デジタル無線通信システムで、Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＮ帯域幅は一番狭い帯域幅Ｂ１の整数倍に割り当てられる。 例えば、Ｂ１が５Ｍであれば、Ｂ２は１０Ｍに当たる。 前記帯域幅Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＮと対応して、帯域拡散率はそれぞれＲ _S1 ，Ｒ _S2 ，…，Ｒ _SN になる。 これらの帯域拡散率も同じく一番低い拡散率Ｒ _S1の整数倍に決定される。 例えば、Ｒ _S2は２Ｒ _S1に当たる。 多重帯域幅ＤＳ−ＣＤＭＡシステムの場合、デジタル変調部２１５はデータ変調(ＱＰＳＫ，ＢＰＳＫ等)と帯域拡散変調(spreading modulation)を行う。 前記拡散変調は、使用者サービス又は情報率に応じて複数の拡散帯域幅のうちの特定帯域幅に拡散される。 第２多重化器２１８と'０'挿入器２１６はデジタル低帯域濾波器又はパルス成形濾波器２１９に入力する信号をオーバサンプリングして出力する。 低帯域濾波器２１９に入力する信号をオーバサンプリングするのは、デジタル／アナログ変換器２２０により変換されるアナログ信号の正確度を高めるためである。
【００２１】
前記デジタル低帯域濾波器(或いはパルス成形低帯域濾波器)２１９は、システムで要求される濾波器の仕様(通過帯域周波数、基底帯域周波数、通過及び基底帯域の電力減衰)に応じて濾波器の時間領域でインパルス応答を決定するタップ係数(tap coefficient)及びタップ次数(tap order)を設計してデジタルＦＩＲ濾波器を具現する。 一つのシステムで複数の周波数帯域幅Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＮを支援するシステムの場合、前述した複数の帯域幅それぞれに対する低帯域濾波器２１９の仕様は同一である。 従って、複数の周波数帯域幅に関係なく濾波器の仕様と複雑さを考慮して濾波器２１９のタップ係数及びタップ次数を同一に設計する。 低帯域濾波器２１９のタップ次数及びタップ係数は帯域幅に関係なく固定されるが、濾波器の動作速度は帯域幅に応じて異なる速度でなければならない。 何故ならば低帯域濾波器２１９の動作速度に応じて帯域幅が決定されるからである。 即ち、低帯域濾波器２１９に提供されるクロックの速度に応じて帯域幅が決定される。
【００２２】
以下、複数の帯域幅Ｂ１，Ｂ２，…，ＢＮと帯域拡散率Ｒ _S1 ，Ｒ _S2 ，…，Ｒ _SN間の整数倍関係を用いて設計された低帯域濾波器２１９のタップ係数及びタップ次数が固定された状態で、複数の帯域拡散率に対応した濾波器２１９の動作を説明する。
【００２３】
'０'挿入器２１６は、低帯域濾波器２１９に入力される入力信号のオーバサンプリング動作のために、オーバサンプル率に応じて'０'挿入個数を決定し、前記決定された分だけ'０'を発生させる。 第２多重化器２１８は、クロックと共に帯域幅選択制御信号を入力され、前記'０'挿入器２１６から出力された'０'をデジタル変調部２１５の出力信号に挿入して出力する。 一般に、オーバサンプル率は帯域拡散率(Ｒ _S1 ，Ｒ _S2 ，…，Ｒ _SN )の４倍を用いる。 例えば、４倍にオーバサンプリングする場合、'０'挿入器２１６は、第２多重化器２１８を通してデジタル変調部２１５の出力ビットの間に連続して三つの'０'(０ ０ ０)を挿入し、４倍にオーバサンプリングされた出力が低帯域濾波器２１９に出力されるようにする。 '０'挿入の個数、即ちオーバサンプル率はシステム制御器(図示せず)から提供される帯域幅選択制御信号を用いて制御し、この帯域幅選択制御信号はクロック分配器２２４、スイッチ２２２の制御信号としても用いる。
【００２４】
クロック発生器２２３は、多重帯域幅ＤＳ−ＣＤＭＡシステムで支援する複数の帯域幅のうち、一番広い帯域拡散率(Ｒ _S1 ，Ｒ _S2 ，…，Ｒ _SN )のオーバサンプリング速度でクロックを発生する。 クロック分配器２２４は、前記クロック発生器２２３の出力信号を入力されて整数倍関係にあるさらに他の帯域幅を支援するためのクロック信号を発生する。 前記クロック分配器２２４の分配クロック速度と分配器の所要個数は、多重帯域幅ＤＳ−ＣＤＭＡシステムで支援する多重帯域幅の個数に対応する。 例えば、三つの周波数帯域幅(Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，最大帯域幅はＢ３である場合)を支援するＤＳ−ＣＤＭＡシステムの場合、クロック分配器２２４の所要個数は二つであり、これらの出力クロック速度は、最大帯域幅Ｂ３に用いられるクロック発生器２２３の出力クロックを、帯域幅Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３間の整数倍関係(例えば、Ｂ３はＢ１の８倍、Ｂ２はＢ１の４倍である場合の関係)を用いて、帯域幅Ｂ１の場合には１／８に、帯域幅Ｂ２の場合には１／４に分配する。 第３多重化器２２１は、帯域幅選択制御信号２１７を入力されて、前記帯域幅選択制御信号に応じてクロック発生器２２３とクロック分配器２２４の出力クロックのうちの何れか一つのクロック信号を選択して第２多重化器２１８、低帯域濾波器２１９、デジタル／アナログ変換器２２０及び'０'挿入器２１６に出力する。
【００２５】
多重帯域幅のうち前記帯域幅選択制御信号により選択された帯域幅で使用者の情報はオーバサンプリングされて低帯域濾波器２１９を通してデジタル／アナログ変換器２２０に入力される。 デジタル／アナログ変換器２２０は、帯域幅が最大である場合にクロック発生器２２３から提供されるクロックを入力されて動作し、最大の帯域幅でない場合にはクロック分配器２２４から提供されるクロックを入力されて動作する。 これは、デジタル／アナログ変換器２２０の動作速度が最大クロック速度に固定されず、選択された帯域幅に対応するクロック速度で提供されることを意味する。 即ち、選択された帯域幅に対するクロック速度が遅くなると、デジタル／アナログ変換器２２０に提供されるクロック速度も遅くなるようになる。 従って、前記デジタル／アナログ変換器２２０が帯域幅を問わず最大の帯域幅に当たるクロック速度でデジタル／アナログ変換をする場合に比べて、デジタル／アナログ変換器の消耗電力を減らせる。 デジタル／アナログ変換器２２０の出力信号は、選択された帯域幅によって中間周波数及びラジオ周波数帯域のフィルター及び回路が異なるように構成されるために、選択された帯域幅に対応する中間周波数及びラジオ周波数回路にスイッチングするためのスイッチ２２２に入力する。 前記スイッチ２２２は、帯域幅選択制御信号を入力されて帯域幅中間周波数回路部２２５，２２６，２２７のうちの該当帯域幅中間周波数回路部に前記デジタル／アナログ変換器２２０の出力をスイッチングする。 そして、前記中間周波数フィルターを通してフィルタリングされた信号は線形電力増幅器２２８を通して増幅され、ラジオ周波数回路部２２９を通してラジオ周波数帯域でフィルタリングされた後、アンテナ２３０を通して無線伝送される。
【００２６】
前述の如き、本発明は多重周波数帯域幅を支援するデジタル無線通信システムで基底帯域低帯域濾波器とデジタル／アナログ変換器で発生する電力消耗を減らすことができる。 かつ、一つの低帯域濾波器及びデジタル／アナログ変換器を構成して多重帯域幅を支援することができる上に、システムのダウンサイジング(小型軽量化)を可能にする効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術による多重周波数帯域幅無線通信システムの送信器構造を示す図。
【図２】 本発明による多重周波数帯域幅無線通信システムの送信器構造を示す図。
【符号の説明】
２１６ '０'挿入器２１７ 帯域幅選択制御信号２１８ 第２多重化器２１９ 低帯域濾波器２２０ デジタル／アナログ変換器２２１ 第３多重化器２２２ スイッチ２２３ クロック発生器２２４ クロック分配器