(57)【要約】【課題】エンベロープトラッキングを採用し、ＤＰＤを設ける場合であっても、ドレイン電圧の切り替えに伴うスペクトラムの劣化等を低減することが可能な電力増幅装置を提供する。【解決手段】制御部１６は、ＯＦＤＭ信号から検波したエンベロープに基づいて、電圧操作部３０から出力されるドレイン電圧の電圧値を切り替える。電力増幅器２０は、このドレイン電圧を駆動電圧としてＯＦＤＭ信号を増幅する。また、制御部１６は、ドレイン電圧の電圧値を切り替える際、選択部１４に切り替え後の電圧値に対応する逆歪み特性を選択させる。これにより、ドレイン電圧の電圧値が瞬時に切り替わったとしても、その電圧値に対応する逆歪み特性を即座に選択することが可能となる。【選択図】      図１
2010074679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放送信号を第１及び第２の信号に分配する分配手段と、
前記第１の信号から検波信号を検波する検波手段と、
駆動電圧により駆動され、前記第２の信号を増幅して出力する電力増幅器と、
前記駆動電圧を生成して出力する駆動電圧生成手段と、
前記電力増幅器の歪み特性に対応する逆歪み特性を前記駆動電圧の電圧値毎に予め記憶する記憶手段と、
前記電力増幅器の出力信号をフィードバック信号として受け取って前記出力信号の歪み成分を検出し、前記記憶手段から前記歪み成分を低減させるのに適した逆歪み特性を読み出す第１の制御と、前記検波信号の電圧値を閾値電圧と比較し、この比較結果に基づいて前記駆動電圧生成手段からの前記駆動電圧の電圧値を切り替えると共に、前記記憶手段から前記切り替えた後の電圧値の逆歪み特性を読み出す第２の制御とを行う制御手段と、
前記第２の信号を前記記憶手段から読み出された逆歪み特性に基づいて補償して前記電力増幅器に出力する歪み補償部と
を具備することを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
電力増幅器の歪み特性に対応する逆歪み特性を、前記電力増幅器の駆動電圧の電圧値毎に予め記憶し、
入力される放送信号を第１及び第２の信号に分配し、
前記第１の信号から検波信号を検波し、
前記第２の信号を前記電力増幅器により増幅して出力し、
前記電力増幅器からの出力信号をフィードバック信号とし、当該フィードバック信号から前記出力信号の歪み成分を検出し、
前記記憶される逆歪み特性から、前記歪み成分を低減させるのに適した逆歪み特性を選択し、
前記検波信号の電圧値を閾値電圧と比較し、
前記比較結果に基づいて前記駆動電圧の電圧値を切り替えると共に、前記記憶される逆歪み特性から、切り替えた後の電圧値の逆歪み特性を選択し、
前記第２の信号を前記選択した逆歪み特性に基づいて補償して前記電力増幅器へ出力することを特徴とする電力増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）やＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）等のマイクロ波通信に用いられる電力増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＦＤＭ変調方式は、携帯電話のような広帯域サービス及び高速な移動環境下においても通信を可能にする通信方式として多様なシステムに利用されている。
【０００３】
ところで、ＯＦＤＭ変調方式では、変調波のＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）が大きいという欠点がある。そのため、ＯＦＤＭ変調方式を利用したシステムでは、送信電力増幅器の非線形歪みが生じ、送信信号が劣化してしまう。この非線形歪みは、増幅器をＰＡＰＲ以上のバックオフ領域で動作させることで低減することが可能である。しかし、この方法では、増幅器の効率が低下するという新たな問題が発生する。そこで、ＯＦＤＭ変調方式を利用したシステムにおいて、増幅器の低歪み動作及び高効率動作の両方を実現する技術として、エンベロープトラッキングが提案されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。エンベロープトラッキングは、時間的にダイナミックにレベル変動するＯＦＤＭ波の包絡線（エンベロープ）を検波し、それに応じて増幅器のドレイン電圧をコントロールする技術である。
【０００４】
しかしながら、エンベロープトラッキングにおける増幅器のドレイン電圧の瞬時的な切り替えは増幅器の特性を急激に変化させてしまう。そのため、ＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）等の線形化補償回路をさらに備えて増幅器の非線形歪みを補償しようとする場合、線形化補償回路が増幅器の特性の変化に追従するまでの間に送信信号のスペクトラムの劣化が発生してしまう等の問題がある。
【特許文献１】米国特許６，４９２，８６７（Ｄｃｅ，１０，２００２）
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  ２００５  "Design of wide-bandwidth envelope-tracking power amplifiers for OFDM applications"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、エンベロープトラッキングを採用する増幅器の非線形歪みをＤＰＤにより補償する場合、ドレイン電圧の切り替えにより送信信号のスペクトラムの劣化が発生してしまう等の問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、エンベロープトラッキングを採用し、ＤＰＤを設ける場合であっても、ドレイン電圧の切り替えに伴うスペクトラムの劣化等を低減することが可能な電力増幅装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る電力増幅装置は、放送信号を第１及び第２の信号に分配する分配手段と、前記第１の信号から検波信号を検波する検波手段と、駆動電圧により駆動され、前記第２の信号を増幅して出力する電力増幅器と、前記駆動電圧を生成して出力する駆動電圧生成手段と、前記電力増幅器の歪み特性に対応する逆歪み特性を前記駆動電圧の電圧値毎に予め記憶する記憶手段と、前記電力増幅器の出力信号をフィードバック信号として受け取って前記出力信号の歪み成分を検出し、前記記憶手段から前記歪み成分を低減させるのに適した逆歪み特性を読み出す第１の制御と、前記検波信号の電圧値を閾値電圧と比較し、この比較結果に基づいて前記駆動電圧生成手段からの前記駆動電圧の電圧値を切り替えると共に、前記記憶手段から前記切り替えた後の電圧値の逆歪み特性を読み出す第２の制御とを行う制御手段と、前記第２の信号を前記記憶手段から読み出された逆歪み特性に基づいて補償して前記電力増幅器に出力する歪み補償部とを具備する。
【０００８】
また、本発明に係る電力増幅方法は、電力増幅器の歪み特性に対応する逆歪み特性を、前記電力増幅器の駆動電圧の電圧値毎に予め記憶し、入力される放送信号を第１及び第２の信号に分配し、前記第１の信号から検波信号を検波し、前記第２の信号を前記電力増幅器により増幅して出力し、前記電力増幅器からの出力信号をフィードバック信号とし、当該フィードバック信号から前記出力信号の歪み成分を検出し、前記記憶される逆歪み特性から、前記歪み成分を低減させるのに適した逆歪み特性を選択し、前記検波信号の電圧値を閾値電圧と比較し、前記比較結果に基づいて前記駆動電圧の電圧値を切り替えると共に、前記記憶される逆歪み特性から、切り替えた後の電圧値の逆歪み特性を選択し、前記第２の信号を前記選択した逆歪み特性に基づいて補償して前記電力増幅器へ出力することを特徴とする。
【０００９】
上記構成による電力増幅装置及び電力増幅方法では、放送信号から検波した検波信号に基づいて駆動電圧生成手段から出力される駆動電圧の電圧値を切り替える。そして、電力増幅装置は、駆動電圧の電圧値を切り替えると共に、切り替え後の電圧値に対応する逆歪み特性を記憶手段から読み出し、この逆歪み特性に基づいて第２の信号を補償するようにしている。これにより、駆動電圧の電圧値が瞬時に切り替わったとしても、その電圧値に対応する逆歪み特性を即座に読み出すことが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンベロープトラッキングを採用し、ＤＰＤを設ける場合であっても、ドレイン電圧の切り替えに伴うスペクトラムの劣化等を低減することが可能な電力増幅装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明に係る電力増幅装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力増幅装置の機能構成を示すブロック図である。図１において、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）信号は、ＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）１０でフィードバック信号に応じた非線形歪み補償を施され、電力増幅器２０に供給される。電力増幅器２０は、電圧操作部３０からのドレイン電圧により駆動され、入力されたＯＦＤＭ信号を増幅して出力する。
【００１３】
電圧操作部３０は、電源４０と接続し、指示によりドレイン電圧の電圧値を切り替えて電力増幅器２０へ出力する。
【００１４】
ＤＰＤ１０は、分配部１１、検波部１２、ＬＵＴ（Look Up Table）１３、選択部１４、歪み補償部１５及び制御部１６を備える。
【００１５】
分配部１１は、入力されたＯＦＤＭ信号を２系統に分配し、一方を検波部１２へ供給し、他方を歪み補償部１５へ供給する。
【００１６】
検波部１２は、入力されたＯＦＤＭ信号からエンベロープを検波して制御部１６へ供給する。
【００１７】
ＬＵＴ１３は、電力増幅器２０のＡＭ−ＡＭ特性の逆歪み特性及びＡＭ−ＰＭ特性の逆歪み特性を、電力増幅器２０を駆動するドレイン電圧の電圧値毎に予め記憶している。
【００１８】
選択部１４は、電力増幅器２０の出力信号をフィードバック信号として受け取り、出力信号の歪み成分を検出する。そして、選択部１４は、ＬＵＴ１３に記憶される逆歪み特性から、検出された歪み成分を低減させるのに適した逆歪み特性を選択して、歪み補償部１５へ出力させる。また、選択部１４は、制御部１６からの指示によりＬＵＴ１３から逆歪み特性を選択し、ＬＵＴ１３に歪み補償部１５へ出力させる。
【００１９】
歪み補償部１５は、選択された逆歪み特性をＯＦＤＭ信号に付与し、電力増幅器２０へ出力する。  
制御部１６は、検波部１２で検波されたエンベロープを受け取り、このエンベロープの電圧値を閾値電圧と比較する。制御部１６は、エンベロープの電圧値が閾値電圧を超えると、電圧操作部３０にドレイン電圧の電圧値を切り替えるように指示を出す。制御部１６は、この指示を出すと共に、選択部１４にＬＵＴ１３から切り替え後の電圧値の逆歪み特性を選択するように指示を出す。
【００２０】
次に、上記構成における電力増幅装置の電力増幅処理を説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る制御部１６による処理動作のフローチャートを示す図である。また、図３は、電圧操作部３０のドレイン電圧の電圧値を切り替える際の模式図を示す。ここでは、電圧操作部３０から２種類の電圧値（Ｖ−ｈｉｇｈ及びＶ−ｌｏｗ）のドレイン電圧が出力される例について説明する。また、この際、エンベロープにおける電圧値Ｖａを閾値電圧として予め設定する。
【００２１】
まず電圧操作部３０からは、電圧値Ｖ−ｌｏｗのドレイン電圧が電力増幅器２０へ供給される。制御部１６は、検波部１２からエンベロープを受け取る（ステップ２ａ）。制御部１６は、エンベロープを受け取ると、エンベロープの電圧値が閾値電圧Ｖａに達するか否かを判断する（ステップ２ｂ）。エンベロープの電圧値が閾値電圧Ｖａに達する場合（ステップ２ｂのＹｅｓ）、電圧操作部３０にドレイン電圧の電圧値をＶ−ｈｉｇｈに切り替えるように指示を出す（ステップ２ｃ）。
【００２２】
制御部１６は、電圧操作部３０に指示を出すと、選択部１４にＬＵＴ１３に記録される逆歪み特性のうちＶ−ｈｉｇｈによる逆歪み特性を選択するように指示を出す（ステップ２ｄ）。図４は、歪み補償部１５へ出力されるＡＭ−ＡＭ特性の逆歪み特性を切り替える際の模式図を示す。ここで、電力値Ｐａは閾値電圧Ｖａから一意に算出される値を示す。また、図５は、歪み補償部１５へ出力されるＡＭ−ＰＭ特性の逆歪み特性を切り替える際の模式図を示す。
【００２３】
この制御部１６による処理動作により、電力増幅装置は、ドレイン電圧の電圧値をＶ−ｌｏｗからＶ−ｈｉｇｈへ切り替える際の電力増幅器２０の歪み特性の瞬間的な変化に対応することが可能となる。
【００２４】
また、図４及び図５に示すオフセットが大きい場合は、閾値電圧を操作することで、オフセットを低減させることが可能である。図６は、閾値電圧を電圧値Ｖｂに変更した際のドレイン電圧の電圧値の切り替えを示す模式図である。これにより、ＡＭ−ＡＭ特性の逆歪み特性及びＡＭ−ＰＭ特性の逆歪み特性は、図７及び図８のようになり、オフセットが低減される。なお、電力値Ｐｂは、電圧値Ｖｂから一意に算出される電力値である。
【００２５】
以上のように、上記一実施形態では、制御部１６は、ＯＦＤＭ信号から検波したエンベロープに基づいて、電圧操作部３０から出力されるドレイン電圧の電圧値を切り替えている。そして、電圧値の切り替えられたドレイン電圧は、電力増幅器２０に供給され電力増幅器２０を駆動させる駆動電圧となる。このエンベロープトラッキングにより、電力増幅器２０の低歪み動作及び高効率動作が実現される。また、制御部１６は、ドレイン電圧の電圧値を切り替える際、選択部１４に切り替え後の電圧値に対応する逆歪み特性を選択させる。これにより、電圧値を切り替えた後の電力増幅器２０の歪み特性と、選択部１４により選択される逆歪み特性とが対応することとなる。つまり、ドレイン電圧の電圧値の切り替えにより電力増幅器の歪み特性が瞬時に変化する場合であっても、電力増幅装置は、その変化に瞬時に追従することが可能となる。このため、電力増幅装置は、スペクトラムの劣化を低減させることが可能となる。
【００２６】
したがって、本発明に係る電力増幅装置は、エンベロープトラッキングを採用し、ＤＰＤを設ける場合であっても、ドレイン電圧の切り替えに伴うスペクトラムの劣化等を低減することができる。
【００２７】
また、上記一実施形態では、デジタル処理を行うＤＰＤの内部にエンベロープトラッキングを行うための分配部１１及び検波部１２を設けている。これに対し、従来の増幅装置では、ＤＰＤにより非線形歪みを補償した信号をアナログ信号に変換した後に、アナログ形式の分配器及び検波器によりアナログ信号を分配してエンベロープを検波する。本発明に係る電力増幅装置の分配部１１及び検波部１２は、各処理をデジタル処理で行うため、従来のアナログ機器と比較して、小型化及び低コスト化が可能となる。したがって、本発明に係る電力増幅装置は、小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ドレイン電圧の電圧値がＶ−ｈｉｇｈ及びＶ−ｌｏｗの２種類である例について説明したが、ドレイン電圧の電圧値は２種類に限定されるわけではなく、２種類以上の場合であっても同様に実施可能である。なお、電圧値の種類が複数である場合、閾値電圧はその数に対応して予め設定する必要がある。
【００２９】
さらに、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力増幅装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１の制御部による処理動作のフローチャートを示す図である。
【図３】図１の電圧操作部のドレイン電圧の電圧値を切り替える際の図である。
【図４】図１の歪み補償部へ出力されるＡＭ−ＡＭ特性の逆歪み特性を切り替える際の図である。
【図５】図１の歪み補償部へ出力されるＡＭ−ＰＭ特性の逆歪み特性を切り替える際の図である。
【図６】閾値電圧を電圧値Ｖｂに変更した際のドレイン電圧の電圧値の切り替えを示す図である。
【図７】閾値電圧を変更することによるＡＭ−ＡＭ特性におけるオフセットの低減を示す図である。
【図８】閾値電圧を変更することによるＡＭ−ＰＭ特性におけるオフセットの低減を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…ＤＰＤ
１１…分配部
１２…検波部
１３…ＬＵＴ
１４…選択部
１５…歪み補償部
１６…制御部
２０…電力増幅器
３０…電圧操作部
４０…電源
【図１】
2010074679.tif 000003
【図２】
2010074679.tif 000004
【図３】
2010074679.tif 000005
【図４】
2010074679.tif 000006
【図５】
2010074679.tif 000007
【図６】
2010074679.tif 000008
【図７】
2010074679.tif 000009
【図８】
2010074679.tif 000010