專利名稱：Ofdm調(diào)制波發(fā)送裝置、ofdm調(diào)制波發(fā)送方法、以及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別地涉及內(nèi)置有發(fā)送功率放大器的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置、OFDM調(diào)制波發(fā)送方法、以及程序。
背景技術(shù)：
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex,正交頻分復用)方式使用多個窄帶子載波，并對各個窄帶子載波進行調(diào)制來傳遞信號。因此，在OFDM方式中，頻譜整體上接近方形，頻率利用效率高。另外，在OFDM方式中，與單載波相比能夠加長符號長度，因此具有抗延遲波的特性。而且，OFDM方式通過附加保護間隔，能夠很好地適應多路徑環(huán)境
中。另外，在使用了OFDM 方式的 OFDMA(Orthogonal Frequency Division MultipleAccess,正交頻分多址)方式中,通過對多個信息傳輸目的地分配子載波，能夠同時向多個對象傳遞信息。在作為日本的地面數(shù)字電視廣播方式的ISDB-T方式(Integrated ServicesDigital Broadcasting-Terrestrial,綜合業(yè)務數(shù)字廣播-地面?zhèn)鬏?中采用了BST-OFDM(Band Segmented Transmission-OFDM,頻帶分段傳輸正交頻分復用)方式。BST-OFDM方式通過將OFDM方式中的子載波分為被稱為段的組，根據(jù)每種用途分配段，能夠根據(jù)用途選擇更合適的設(shè)定(無線調(diào)制方式、發(fā)送功率等)。而且，在3GPP(Third Generation Partnership Project,第三代合作伙伴項目)中規(guī)定的的LTE (Long Term Evolution,長期演進)系統(tǒng)中，在從基站到移動臺站的下行鏈路中采用了 OFDMA方式，在從移動臺站到基站的上行鏈路中采用了基于DFT-Spread (Discrete Fourier Transform-Spread,離散傅里葉變換-擴展)0FDM 的SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access,單載波頻分多址)方式?；贒FT-Spread OFDM的SC-FDMA方式是指對要發(fā)送的符號序列的時間波形進行離散傅里葉變換(DFT)后再作為OFDM方式的輸入。將被輸入OFDM的作為DFT輸出的要發(fā)送的符號序列時間波形的各頻率成分在子載波映射中被分配給預先由基站指示的子載波。根據(jù)需要設(shè)定被分配的子載波的數(shù)目，并不限于全部的子載波都被分配。OFDM方式是由多個子載波構(gòu)成的多載波傳輸,其輸出的OFDM信號在各子載波的峰值重疊的情況下具有大的峰值功率。圖6中示出基帶中的OFDM信號波形的例子。在這樣的OFDM信號被輸入到非線性功率放大器的情況下，引起傳輸特性的下降、帶外輻射增大等不優(yōu)選的特性下降。因此，在OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置中需要非線性失真小的功率放大器。通常，在以相同輸出功率進行比較情況下，飽和輸出功率越大的放大器非線性失真越小。但是，這樣的放大器在非線性失真不是問題的小信號時所消耗的功率變大，因此，在功率效率的方面來說，不是優(yōu)選的。因此需要能夠不降低功率效率并能夠改善非線性失真的措施。
作為OFDM中的非線性失真的措施，在專利文獻I中提出了峰值功率發(fā)生時線性改善方式。該峰值功率發(fā)生時線性改善方式在產(chǎn)生大的峰值功率時，暫時地向功率放大器施加高電壓或者大電流來改善線性。該方式能夠在不超過大功率放大器的部件的最大額定值的范圍內(nèi)、并且在不對可靠性產(chǎn)生壞影響的范圍內(nèi)改善OFDM信號的傳輸特性、帶外輻射特性?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本國日本專利文獻特開2001-292034號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，在上述的專利文獻I涉及的峰值功率發(fā)生時線性改善方式中，存在以下的問題。第一個問題是電路規(guī)模變大。其原因是由于將通過數(shù)字信號處理生成的OFDM信號暫且轉(zhuǎn)換成模擬信號后，再次進行模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換來用于控制，因此，需要追加設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換電路。第二個問題是電路抗周圍的噪聲或干擾的能力弱。其原因是由于將通過數(shù)字信號處理生成的OFDM信號轉(zhuǎn)換成模擬信號后，再次進行模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換來用于控制，因此需要使用比數(shù)字電路抗噪聲能力弱的模擬電路。特別是，發(fā)送器的輸出是大功率的情況較多，因此需要采取措施使得該輸出不會引起干擾。因此，優(yōu)選的是，通過數(shù)字信號處理生成的OFDM信號以維持數(shù)字信號的狀態(tài)被處理。第三個問題是以維持OFDM信號為數(shù)字信號的狀態(tài)進行信號處理的情況下消耗功率大。其原因是大量使用數(shù)字運算而引起消耗功率的增加。特別是，在子載波的使用狀況不均勻的方式中，如在BST-ODFM方式、基于DFT-Spread OFDM的SC-FDMA方式中，存在無法改善功率效率的問題。其原因是在子載波的使用狀況不均勻的情況下，無法識別各子載波的使用狀況，從而無法通過針對各個子載波的使用狀況進行處理來減少消耗功率。第四個問題是由于上述的電路規(guī)模的增大，針對噪聲或干擾的措施，消耗功率的增加導致成本增加。本發(fā)明是考慮上述的情況而所作出的，其目的在于提供能夠減小電路規(guī)模、能夠增強抗周圍噪聲或干擾的能力、能夠減少消耗功率、能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置、OFDM調(diào)制波發(fā)送方法、以及其程序。 用于解決問題的手段
為了解決上述問題，本發(fā)明的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置包括0FDM符號信號生成電路，其從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號；0FDM信號生成電路，其從所述OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號；控制電路，其從所述OFDM符號信號生成電源控制信號和PA控制信號；轉(zhuǎn)換器，其基于由所述控制電路生成的電源控制信號來控制電源的輸出電壓；以及放大器，其基于由所述轉(zhuǎn)換器控制的輸出電壓和由所述控制電路生成的PA控制信號中的至少一者，放大并輸出由所述OFDM信號生成電路生成的OFDM調(diào)制波信號。
另外，本發(fā)明的OFDM調(diào)制波發(fā)送方法包括從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號的第一步驟；從所述OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號的第二步驟；從所述OFDM符號信號生成電源控制信號和PA控制信號的第三步驟；基于所述電源控制信號控制電源的輸出電壓的第四步驟；以及基于被控制的所述輸出電壓和所述PA控制信號中的至少一者來放大并輸出所述OFDM調(diào)制波信號的第五步驟。另外，本發(fā)明的OFDM調(diào)制波發(fā)送程序使控制OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的計算機實現(xiàn)以下功能=OFDM符號信號生成功能，其從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號OFDM信號生成功能，其從所述OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號；控制功能，其從所述OFDM符號信號生成電源控制信號和PA控制信號；轉(zhuǎn)換功能，其基于所述電源控制信號控制電源的輸出電壓；以及放大功能，其基于被控制的所述輸出電壓和所述PA控制信號中的至少一者來放大并輸出所述OFDM調(diào)制波信號。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過使為了改善放大器的功率效率和非線性失真而被附加的電路為數(shù)字電路，提高抗噪聲、干擾特性，并且限定數(shù)字運算，能夠削減運算量以及運算所需的電路規(guī)模，并因此能夠削減消耗的功率。


圖I是示出本發(fā)明的第一實施方式涉及的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的框圖；圖2是示出本發(fā)明的第一實施方式涉及的變形例的框圖；圖3是示出本發(fā)明的第二實施方式涉及的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的框圖；圖4是示出本發(fā)明的第三實施方式涉及的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的框圖；圖5是示出本發(fā)明的第四實施方式涉及的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的框圖；圖6是示出OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置中的OFDM基帶信號波形的概念圖。
具體實施例方式實施例I以下參照

本發(fā)明的實施方式。<第一實施方式>圖I是示出本發(fā)明的第一實施方式涉及的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的框圖。在圖中，OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置100包括符號映射電路(Symbol Mapper) 101、S/P (串行/并行)轉(zhuǎn)換器102、IFFT (快速傅里葉逆變換器)103、P/S (并行/串行)轉(zhuǎn)換以及保護間隔(GI)附加電路104、定時調(diào)整電路(Timing，定時)106、D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器107、變頻器(Mixer，混頻器)108、本地振蕩器(L0 0SC) 109、模擬濾波器(BPF) 110、PA (功率放大器)111、PA控制電路(控制電路)(CONT) 114、電源郵)115、以及0(/1)(轉(zhuǎn)換器(DC/DC)116。此外，本實施方式中的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置通過符號映射電路101、以及S/P轉(zhuǎn)換器102構(gòu)成OFDM符號信號生成電路，通過IFFT 103、P/S轉(zhuǎn)換以及GI附加電路104、定時調(diào)整電路106、D/A轉(zhuǎn)換器107、變頻器108、本地振蕩器109、模擬濾波器110構(gòu)成OFDM信號生成電路。PA控制電路(控制電路)114包括IFFT (快速傅里葉逆變換器)112、P/S轉(zhuǎn)換以及GI附加電路113、數(shù)字濾波器(BPF) 121、實數(shù)成分提取電路(Real，實數(shù))122、振幅檢測電路(Amplitude Detector) 123、控制信號轉(zhuǎn)換電路(Comparator&Table,比較器&轉(zhuǎn)換表)124、定時調(diào)整電路(Timing，定時)125以及126。符號映射電路101輸入包含發(fā)送數(shù)據(jù)的比特序列，并向S/P轉(zhuǎn)換器102輸出OFDM的每個子載波的符號。各個符號與相位平面上的振幅和相位的組合一對一對應。s/ρ轉(zhuǎn)換器102輸入OFDM的每個子載波的符號，向IFFT 103以及112輸出并行轉(zhuǎn)換輸出。IFFT 103輸入被并行轉(zhuǎn)換后的OFDM的每個子載波的符號，進行快速傅里葉逆變換并輸出。P/s轉(zhuǎn)換以及GI附加電路104輸入來自IFFT 103的快速傅里葉逆變換輸出，輸出作為復數(shù)的復數(shù)數(shù)字基帶信號。定時調(diào)整電路106輸入復數(shù)數(shù)字基帶信號，延遲預先確定的時間之后輸出。D/A轉(zhuǎn)換器107輸入作為定時調(diào)整電路106的輸出的復數(shù)數(shù)字基帶信號，輸出具有同相信號(I信號)和正交信號(Q信號)的復數(shù)模擬基帶信號。變頻器108輸入復數(shù)模擬基帶信號和作為本地振蕩器(local oscillator) 109的 輸出的本地振蕩信號，生成載波帶(carrier-band)OFDM信號。模擬濾波器110輸入來自變頻器108的載波帶OFDM信號，去除不需要的波并輸出給PA 111。另一方面，來自S/Ρ轉(zhuǎn)換器102的并行轉(zhuǎn)換輸出被輸入到PA控制電路114的IFFT112中。IFFT 112輸入并行轉(zhuǎn)換輸出，進行快速傅里葉逆變換并輸出PA控制用復數(shù)時間波形數(shù)據(jù)。P/S轉(zhuǎn)換以及GI附加電路113輸入來自IFFT 112的快速傅里葉逆變換輸出，輸出作為復數(shù)的PA控制用復數(shù)數(shù)字基帶信號。數(shù)字濾波器121輸入PA控制用復數(shù)數(shù)字基帶信號，去除不需要的頻帶成分并輸出。實數(shù)成分提取電路122輸入作為數(shù)字濾波器121的輸出的PA控制用復數(shù)數(shù)字基帶信號，輸出作為其實數(shù)成分的PA控制用實數(shù)數(shù)字基帶信號。振幅檢測電路123輸入PA控制用實數(shù)數(shù)字基帶信號輸出振幅信號?？刂菩盘栟D(zhuǎn)換電路124輸入振幅信號，生成電源控制信號、以及PA控制信號并輸出。定時調(diào)整電路125輸入電源控制信號，將其延遲預先確定的時間之后輸出。定時調(diào)整電路126輸入PA控制信號，將其延遲預先確定的時間之后輸出。DC/DC轉(zhuǎn)換器116輸入來自定時調(diào)整電路125的電源控制信號，并基于該電源控制信號，轉(zhuǎn)換由電源115供應的電力的電壓，在電壓轉(zhuǎn)換后向PA 111輸出電力。PA 111輸入來自模擬濾波器110的載波帶OFDM信號、來自定時調(diào)整電路126的PA控制信號、以及來自DC/DC轉(zhuǎn)換器116的電壓轉(zhuǎn)換后的電力，輸出被放大的載波帶OFDM信號。接著，說明第一實施方式的動作。被輸入到OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置100的包含發(fā)送數(shù)據(jù)的比特序列被輸入到符號映射電路101。在OFDM中，對多個子載波分別進行數(shù)字調(diào)制來進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字調(diào)制將數(shù)據(jù)與相位平面上的離散的位置(符號點)對應起來進行傳輸。例如，若為QPSK調(diào)制方式，則四個符號點被定義且被識別，因此，用I個符號傳輸2比特的信息。同樣地，若為64QAM調(diào)制方式，則定義了 64個符號點，因此，用I個符號傳輸6比特的信息。將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與這些符號點、即與這些與符號點對應的相位平面上的離散的位置坐標對應起來的過程稱為映射。符號映射電路101將包含輸入的發(fā)送數(shù)據(jù)的比特序列分配到子載波，并進一步映射到每個子載波的符號點并輸出。因此，在符號映射電路101的輸出中包含子載波頻率、與各個子載波對應起來的符號點信息。關(guān)于符號點信息，在極坐標形式的情況下被作為離散的振幅、以及相位給出，在直角坐標形式的情況下被作為離散的同相成分、以及正交成分的坐標值給出。將單個符號點信息稱為復數(shù)符號。這里，以直角坐標形式的情況為例，用下式(I)來定義調(diào)制第η個子載波的復數(shù)符號dn。另外，j表示虛數(shù)單位。[數(shù)學式I]dn = an+jbn(η = O, ..., N_l)............... (I) 作為時間序列數(shù)據(jù)的符號映射電路101的輸出由S/Ρ轉(zhuǎn)換器102轉(zhuǎn)換成能夠被IFFT 103進行快速傅里葉逆變換的并行數(shù)據(jù)。這里對復數(shù)符號4執(zhí)行從串行到并行的轉(zhuǎn)換。這也是與快速傅里葉逆變換有關(guān)的子載波的分配。被并行轉(zhuǎn)換并且被分配給OFDM的各子載波的復數(shù)符號dn在IFFT103中被進行快速傅里葉逆變換，并被輸出為作為并行數(shù)據(jù)的復數(shù)時間波形數(shù)據(jù)UV(Nftl)K (k = 0、1、2、…、N-1)。復數(shù)時間波形數(shù)據(jù)UikANftlM用下式⑵表示。[數(shù)學式2]
I, N-I ( .2π
則紅φ=Σ《叫⑵
0ιΜ) 、 J(k = 0,1,2, ···, N-1)作為IFFT 103的輸出的并行復數(shù)時間波形數(shù)據(jù)u {k/ (Nf0)}在P/S轉(zhuǎn)換以及GI附加電路104中被附加保護間隔數(shù)據(jù)，而且，被轉(zhuǎn)換為串行時間序列數(shù)據(jù)，并被輸出為作為復數(shù)的復數(shù)數(shù)字基帶信號。數(shù)學式(2)中的區(qū)間k = O N-I為OFDM中的一個符號的時間長度，并將其稱為OFDM符號。保護間隔是為了防止延遲波的干擾而在OFDM符號之間設(shè)置的時間間隙，通常被設(shè)置在OFDM符號的開頭，并用相等的時間長度的OFDM符號末尾波形來填補。復數(shù)數(shù)字基帶信號在定時調(diào)整電路106中被延遲預先確定的時間之后被輸出。PA控制電路114控制PA 111。另一方面，輸入到PA 111的載波帶OFDM信號需要在PA 111的控制設(shè)定完成之后被輸入，在定時調(diào)整電路106中的延遲僅僅補償PA控制電路114的延遲時間。D/A轉(zhuǎn)換器107輸入作為定時調(diào)整電路106的輸出的復數(shù)數(shù)字基帶信號，輸出由下式⑶、⑷表示的具有同相信號(I信號)S1U)和正交信號(Q信號)SQ(t)的作為模擬波形的復數(shù)模擬基帶信號。[數(shù)學式3]
AM .Sj(i) = ^jl cos(2^gr)-bH sin(2 ^)|— (3)[數(shù)學式4]
_5]* Σsin(2^^)+ Bpt cos(2m^……“ ■…(4)
復數(shù)模擬基帶信號的同相信號(I信號)S1U)和正交信號(Q信號)SQ(t)在變頻器108中被與本地振蕩器109的輸出、即與載波相當?shù)谋镜卣袷幮盘柣旌?鏡像成分(imagecomponent)被去除,從而被轉(zhuǎn)換為由下式(5)表示的載波帶OFDM信號S (t)。[數(shù)學式5]
權(quán)利要求
1.一種OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，包括 OFDM符號信號生成電路，其從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號； OFDM信號生成電路，其從所述OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號； 控制電路，其從所述OFDM符號信號生成電源控制信號和PA控制信號； 轉(zhuǎn)換器，其基于由所述控制電路生成的電源控制信號來控制電源的輸出電壓；以及放大器，其基于由所述轉(zhuǎn)換器控制的輸出電壓和由所述控制電路生成的PA控制信號中的至少一者，將由所述OFDM信號生成電路生成的OFDM調(diào)制波信號放大后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述控制電路還包括濾波器，所述濾波器限制所述電源控制信號和所述PA控制信號的頻帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述OFDM符號信號生成電路生成成為防止發(fā)生非線性失真的子載波配置的OFDM符號信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述控制電路從所述OFDM符號信號的一部分生成所述電源控制信號和所述PA控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述控制電路包括快速傅里葉逆變換器，所述快速傅里葉逆變換器在對一部分子載波的符號信息進行快速傅里葉逆變換時，將發(fā)生0的乘法運算的計算路徑旁路掉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述OFDM信號生成電路從所述OFDM符號信號生成OFDM基帶信號，并從該OFDM基帶信號生成OFDM調(diào)制波信號， 所述控制電路從所述OFDM基帶信號生成所述電源控制信號和所述PA控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述控制電路還包括濾波器，所述濾波器限制所述電源控制信號和PA控制信號的頻帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置，其中， 所述控制電路基于所述OFDM調(diào)制波信號是否在能夠追隨的頻帶內(nèi)來從所述OFDM符號信號生成所述電源控制信號和所述PA控制信號， 所述控制電路在所述OFDM符號信號在不能追隨的頻帶外的情況下，使由所述轉(zhuǎn)換器進行的電源的輸出電壓的控制無效，并生成使得電源輸出預先設(shè)定的輸出電壓的功率控制信號。
9.一種OFDM調(diào)制波發(fā)送方法，其中， 從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號； 從所述OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號； 從所述OFDM符號信號生成電源控制信號和PA控制信號； 基于所述電源控制信號控制電源的輸出電壓；以及 基于被控制的所述輸出電壓和所述PA控制信號中的至少一者來將所述OFDM調(diào)制波信號放大后輸出。
10.一種使控制OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置的計算機實現(xiàn)如下功能的程序 OFDM符號信號生成功能，其從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號； OFDM信號生成功能，其從所述OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號； 控制功能，其從所述OFDM符號信號生成電源控制信號和PA控制信號； 轉(zhuǎn)換功能，其基于所述電源控制信號控制電源的輸出電壓；以及放大功能，其基于被控制的所述輸出電壓和所述PA控制信號中的至少一者來將所述OFDM調(diào)制波信號放大后輸出。
全文摘要
在OFDM調(diào)制波發(fā)送裝置中，符號映射電路、S/P轉(zhuǎn)換器從發(fā)送數(shù)據(jù)生成OFDM符號信號。IFFT、P/S轉(zhuǎn)換以及GI附加電路、定時調(diào)整電路、D/A轉(zhuǎn)換器、變頻器、本地振蕩器、模擬濾波器從OFDM符號信號生成OFDM調(diào)制波信號。PA控制電路限制OFDM符號信號的頻帶并生成電源控制信號和PA控制信號。PA將由DC/DC轉(zhuǎn)換器供應的電壓作為電源電壓，并基于PA控制信號放大并輸出OFDM調(diào)制波信號。
文檔編號H02J1/06GK102714508SQ20108006114
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者大賀敬之 申請人:日本電氣株式會社