(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅器の歪み成分を打ち消すための歪み補償係数の時間的変化に基づいて、帰還ループの異常状態を検出したときアラーム信号を出力する検出手段と、前記アラーム信号に従って前記電力増幅器の出力電力を制御する制御信号を出力するアラーム検出手段とを備え、電力増幅器の非線形歪み補償を負帰還方式で行うプリディストーション形リニアライザであって、前記検出手段が、線形ディジタル変調方式の送信ベースバンド直交信号と前記電力増幅器出力の一部をフィードバックして復調した帰還ベースバンド直交信号との電力比較を行い、電力比較結果より求めた前記歪み補償係数と直前の歪み補償係数とより時間的変化を求め、予め定められた収束時間を越える場合にアラーム信号を出力することを特徴とするプリディストーション形リニアライザ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記電力比較結果より求めた前記歪み補償係数と前記直前の歪み補償係数とを用いて微分処理することにより、時間的変化を求めることを特徴とする請求項１記載のプリディストーション形リニアライザ。
【請求項３】
前記検出手段は、前記電力比較結果をアナログ量に変換し、時間的変化を求めることを特徴とする請求項１記載のプリディストーション形リニアライザ。
【請求項４】
入力された送信ベースバンド信号の直交成分と同相成分とを波形成形するルートナイキストフィルタと、前記ルートナイキストフィルタ出力と参照テーブルに書き込まれたテーブル値とを乗算する乗算器と、前記乗算器出力を直交変調する直交変調器と、前記直交変調器出力をアナログ信号へ変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータ出力をＰＬＬ周波数シンセサイザから出力された局部発振信号を用いて、所望の周波数帯域に周波数変換する第１のミキサと、前記第１のミキサの入出力側に接続された第１、第２のバンドパスフィルタと、前記第２のバンドパスフィルタ出力を増幅しアンテナへ出力する電力増幅器と、前記電力増幅器出力の一部を減衰器を介して入力し、前記局部発振信号を用いて周波数変換する第２のミキサと、前記第２のミキサ出力から帯域外の不要波成分を除去する第３のバンドパスフィルタと、前記第３のバンドパスフィルタ出力をベースバンド周波数帯の同相成分と直交成分とに分離する直交復調器と、前記送信ベースバンド信号および前記直交復調器出力の帰還ベースバンド信号をそれぞれ電力計算する第１、第２の電力計算器と、前記第１、第２の電力計算器のそれぞれの出力を比較処理した歪み補償係数を参照テーブルへ書き込む電力比較器と、前記歪み補償係数と直前の歪み補償係数とより時間的変化を求め、予め定められた収束時間を越える場合にアラーム信号を出力する微分回路と、前記アラーム信号を検出したとき前記電力増幅器の出力電力を制御するアラーム検出回路と、より構成されることを特徴とするプリディストーション形リニアライザ。
【請求項５】
電力増幅器の非線形歪み補償を負帰還方式で行うプリディストーション形リニアライザのアラーム検出方法であって、線形ディジタル変調方式の送信ベースバンド直交信号と電力増幅器出力の一部をフィードバックして復調した帰還ベースバンド直交信号との電力比較を行い、前記電力増幅器の歪み成分を打ち消すための歪み補償係数を求め、前記歪み補償係数の収束時間が予め定められた収束時間を越える場合に、帰還ループの異常状態を判断し、前記電力増幅器の出力電力を制御することを特徴とするプリディストーション形リニアライザのアラーム検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリディストーション形リニアライザに関し、特に負帰還ループに異常が発生した時のアラーム検出を容易に行うことができるプリディストーション形リニアライザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、線形ディジタル変調方式を利用した無線システムにおける電力増幅器の非線形歪補償回路として広く用いられているプリディストーション形リニアライザの構成例を図３に示す。
【０００３】
図３において、１はベースバンド信号発生器、２はルートナイキストフィルタ、３は乗算器、４は直交変調器、５はＤ／Ａコンバータ、６、８、１４はバンドパスフィルタ、７、１３はミキサ、９は電力増幅器、１０はアンテナ、１１は減衰器、１２はＰＬＬ周波数シンセサイザ、１５はＡ／Ｄコンバータ、１６は直交復調器、１７、１８は電力計算器、１９は電力比較器、２０は参照テーブル（ＬＵＴ）、２５はフーリエ変換回路（ＦＦＴ）、２６はアラーム検出回路を示す。
【０００４】
このリニアライザの動作は、ベースバンド信号発生器１より発生した送信ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）とが、ルートナイキストフィルタ２で波形成形された後、参照テーブル２０のテーブル値と乗算器３で乗算され、直交変調器４に入力される。直交変調されたディジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ５でアナログ信号に変換される。この信号をバンドパスフィルタ６で不要波成分を除去し、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１２で発生させた局発発振信号を用いたミキサ７で所望の周波数帯域に変換する。次にバンドバスフィルタ８で不要波成分を除去し、電力増幅器９で所望の電力まで増幅されアンテナ１０から出力される。電力増幅器９の出力の一部は、帰還されミキサ１３で中間周波数に周波数変換された後、バンドパスフィルタ１４で帯域制限される。このアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ１５でディジタル信号に変換され、直交復調器１６でベースバンド信号の同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）に分離される。電力計算器１７と１８は、帰還ベースバンド信号と送信ベースバンド信号との電力をそれぞれ計算し、比較することで電力増幅器９で発生する歪を検出し、この歪を補償する歪み補償係数を計算し参照テーブル２０に書き込む。
【０００５】
この従来のリニアライザでは、入力信号に出力信号の一部を帰還する負帰還方式を用いているため、信号の位相によっては帰還ループが発振することがある。一旦帰還ループ内で発振が起こると電力増幅器９で過大入力となり破壊につながる恐れがある。そこで電力比較器１９の出力をフーリエ変換回路２５でフーリエ変換し、周波数成分を監視することにより、発振が起きた場合にはアラーム検出回路２６が異常を検出し電力増幅器９の入力あるいは出力を制御することで破壊を防ぐことができる。
【０００６】
しかし、フーリエ変換により周波数成分を求めて発振の有無を監視するためには、サンプリングのデータ量を多くし、常に計算をしなければならないため発振の有無を判断するまでの時間を要し、また、この間の消費電力が増大するという問題がある。例えば、シンボルレート４．８ＫＨｚ、サンプルレート４８ＫＨｚの信号をフーリエ変換するとして、１０２４ポイントのサンプルデータをとる場合には、１／４８ＫＨｚ×１０２４＝２１ｍｓｅｃの時間がかかり、その間には電波法で定められた範囲外の電力で送信されてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のプリディストーション形リニアライザは、フーリエ変換により周波数成分を求めて発振の有無を監視するため、発振の有無を判断してアラームを検出するまでの時間を要し、また消費電力が増大するなどの欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため、電力増幅器の歪み成分を打ち消すための歪み補償係数の収束時間を予め定められた収束時間と比較することにより、帰還ループの異常時のアラーム検出を容易に行うことができるプリディストーション形リニアライザを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリディストーション形リニアライザは、電力増幅器の歪み成分を打ち消すための歪み補償係数の時間的変化に基づいて、帰還ループの異常状態を検出したときアラーム信号を出力する検出手段と、前記アラーム信号に従って前記電力増幅器の出力電力を制御する制御信号を出力するアラーム検出手段とを備え、電力増幅器の非線形歪み補償を負帰還方式で行うプリディストーション形リニアライザであって、前記検出手段が、線形ディジタル変調方式の送信ベースバンド直交信号と前記電力増幅器出力の一部をフィードバックして復調した帰還ベースバンド直交信号との電力比較を行い、電力比較結果より求めた前記歪み補償係数と直前の歪み補償係数とより時間的変化を求め、予め定められた収束時間を越える場合にアラーム信号を出力することを特徴としている。
【００１１】
また、前記検出手段は、前記電力比較結果より求めた前記歪み補償係数と前記直前の歪み補償係数とを用いて微分処理することにより、時間的変化を求めることを特徴としている。
【００１２】
また、前記検出手段は、前記電力比較結果をアナログ量に変換し、時間的変化を求めることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明のプリディストーション形リニアライザは、入力された送信ベースバンド信号の直交成分と同相成分とを波形成形するルートナイキストフィルタと、前記ルートナイキストフィルタ出力と参照テーブルに書き込まれたテーブル値とを乗算する乗算器と、前記乗算器出力を直交変調する直交変調器と、前記直交変調器出力をアナログ信号へ変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータ出力をＰＬＬ周波数シンセサイザから出力された局部発振信号を用いて、所望の周波数帯域に周波数変換する第１のミキサと、前記第１のミキサの入出力側に接続された第１、第２のバンドパスフィルタと、前記第２のバンドパスフィルタ出力を増幅しアンテナへ出力する電力増幅器と、前記電力増幅器出力の一部を減衰器を介して入力し、前記局部発振信号を用いて周波数変換する第２のミキサと、前記第２のミキサ出力から帯域外の不要波成分を除去する第３のバンドパスフィルタと、前記第３のバンドパスフィルタ出力をベースバンド周波数帯の同相成分と直交成分とに分離する直交復調器と、前記送信ベースバンド信号および前記直交復調器出力の帰還ベースバンド信号をそれぞれ電力計算する第１、第２の電力計算器と、前記第１、第２の電力計算器のそれぞれの出力を比較処理した歪み補償係数を参照テーブルへ書き込む電力比較器と、前記歪み補償係数と直前の歪み補償係数とより時間的変化を求め、予め定められた収束時間を越える場合にアラーム信号を出力する微分回路と、前記アラーム信号を検出したとき前記電力増幅器の出力電力を制御するアラーム検出回路と、より構成されることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明のプリディストーション形リニアライザのアラーム検出方法は、電力増幅器の非線形歪み補償を負帰還方式で行うプリディストーション形リニアライザのアラーム検出方法であって、線形ディジタル変調方式の送信ベースバンド直交信号と電力増幅器出力の一部をフィードバックして復調した帰還ベースバンド直交信号との電力比較を行い、前記電力増幅器の歪み成分を打ち消すための歪み補償係数を求め、前記歪み補償係数の収束時間が予め定められた収束時間を越える場合に、帰還ループの異常状態を判断し、前記電力増幅器の出力電力を制御することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のプリディストーション形リニアライザの一つの実施の形態を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す本実施の形態は、ベースバンド信号の同相成分（Ｉ）、直交成分（Ｑ）を発生するベースバンド信号発生器１と、ベースバンド信号発生器１出力を波形成形するルートナイキストフィルタ２と、参照テーブル（ＬＵＴ）２０出力と乗算する乗算器３と、乗算器３出力を直交変調する直交変調器４と、直交変調器４出力をアナログに変換するＤ／Ａコンバータ５と、帯域外の不要波成分を除去するバンドパスフィルタ６、８と、所望の周波数帯域に周波数変換するミキサ７、１３と、所要の電力まで増幅する電力増幅器９と、電力増幅器９出力を送信するアンテナ１０と、減衰器１１と、ミキサ７、１３に局部発振信号を供給するＰＬＬ周波数シンセサイザ１２と、ミキサ１３出力をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ１５と、同相成分と直交成分とに分離する直交復調器１６と、帰還ベースバンド信号および送信ベースバンド信号をそれぞれ電力計算する電力計算器１７、１８と、電力計算器１７、１８のそれぞれの出力を比較処理した歪み補償係数を参照テーブル２０へ書き込む電力比較器１９と、電力比較器１９出力の歪み補償係数と直前の歪み補償係数とより時間的変化を求め、予め定められた収束時間を越える場合にアラーム信号を出力する微分回路２１と、アラーム信号を検出したとき電力増幅器９の出力電力を制御するアラーム検出回路２２とより構成されている。
【００１８】
なお、図１において図３に示す構成要素に対応するものは同一の参照数字または符号を付している。
【００１９】
次に、本実施の形態のプリディストーション形リニアライザの動作を図１を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１によると、ベースバンド信号発生器１は、ベースバンド信号の同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分とを出力する。
【００２１】
ルートナイキストフィルタ２は、ベースバンド信号発生器１から出力されたベースバンド信号を波形成形する。
【００２２】
乗算器３は、ルートナイキストフィルタ２から出力された歪み成分を含まないベースバンド信号と参照テーブル２０に書き込まれた歪み補償係数とを乗算する。この参照テーブル２０には、電力増幅器９で発生する歪み成分とは逆の特性をもった歪み補償係数が書き込まれている。
【００２３】
直交変調器４は、乗算器３から出力された信号を直交変調する。
【００２４】
Ｄ／Ａコンバータ５は、直交変調器４から出力されたディジタル信号をアナログ信号へ変換する。
【００２５】
ミキサ７は、ＰＬＬ周波数シンセサイザ１２から出力された局部発振信号を用いて、所望の周波数帯域に周波数変換する。
【００２６】
バンドパスフィルタ６、８は、ミキサ７の入力側および出力側に接続され、帯域外の不要波成分を除去する。
【００２７】
電力増幅器９は、ミキサ７から出力された信号を所要の電力まで増幅し、アンテナ１０へ出力する。また、電力増幅器９は、アラーム検出回路２２から出力された制御信号により、出力電力が制御される。
【００２８】
ＰＬＬ周波数シンセサイザ１２は、ミキサ７およびミキサ１３に対して、局部発振信号を出力する。
【００２９】
ミキサ１３は、電力増幅器９から出力された送信信号の一部をＡＴＴ１１を介して入力し、局部発振信号を用いて、中間周波数帯に周波数変換する。
【００３０】
バンドパスフィルタ１４は、ミキサ１３出力から帯域外の不要波成分を除去する。
【００３１】
Ａ／Ｄコンバータ１５は、中間周波数帯に周波数変換されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００３２】
直交復調器１６は、Ａ／Ｄコンバータ１５出力をベースバンド周波数帯の同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分とに分離する。
【００３３】
電力計算器１７、１８は、帰還ベースバンド信号および送信ベースバンド信号のそれぞれの電力を計算し出力する。
【００３４】
電力比較器１９は、電力計算器１７、１８のそれぞれの出力を入力して電力比較することにより、電力増幅器９で発生する歪を検出し、検出した歪と逆の特性を持つ歪み補償係数を求めて参照テーブル２０に書き込む。
【００３５】
微分回路２１は、更新される前の歪み補償係数から更新された後の歪み補償係数へ変化した割合を微分処理し、予め定められた微分値になるまでの収束時間が正常に動作するときの収束時間に比べて長い場合にアラーム信号を出力する。
【００３６】
アラーム検出回路２２は、微分回路２１から出力されるアラーム信号を検出したとき、電力増幅器９の出力電力を制御する。
【００３７】
次に、リニアライザの動作が異常状態となった場合の動作について説明する。
【００３８】
まず、リニアライザが正常な時には、電力増幅器９で発生する歪みとは逆の特性の信号を電力増幅器９に入力することにより歪が補償され、歪が補償されるに従って、電力比較器１９から出力される電力値の差が一定値に近づき収束する。すなわち、歪み補償係数あるいは参照テーブル２０の値がある一定値に収束し、微分回路２１はアラームを送出することがない。
【００３９】
しかし、何らかの理由で、送信ベースバンド信号および帰還ベースバンド信号の２つの信号に位相のずれ等がある場合には、送信ベースバンド信号と帰還ベースバンド信号との電力差が収束しなくなる。
【００４０】
このとき、微分回路２１は、更新された歪み補償係数が更新される前の歪み補償係数から変化した割合を監視し、歪み補償係数の収束時間が正常に動作するときの収束時間に比べて長いと判断した場合にアラーム信号を出力する。
【００４１】
アラーム検出回路２２では、微分回路２１から出力されたアラーム信号を検出したとき、電力増幅器９の入力信号の遮断あるいは出力電力の低下などの制御を行う。
【００４２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図２は、本発明のプリディストーション形リニアライザの他の実施の形態を示すブロック図である。
【００４３】
図２を参照すると、基本的構成は図１と同じであるが、電力比較器１９から出力された歪み補償係数をＤ／Ａコンバータ２３でアナログ量に変換し、そのアナログ量の時間的変化により負帰還ループの異常状態を検出する点が異なる。
【００４４】
Ｄ／Ａコンバータ２３で変換されたアナログ量は、リニアライザが正常な場合には、一定の電圧に収束するが、異常状態となった場合には、ある一定の電圧幅に収まらず収束しなくなる。従って、所定の電圧幅あるいは収束時間に基づいてアラーム信号を出力し、電力増幅器９の出力電力を制御することができる。
【００４５】
また、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、電力増幅器の歪み成分を補償するために更新される歪み補償係数が収束するか否かを判断できるものであれば良く、例えば、微分回路の代わりにＤＳＰ等の信号処理ＩＣを使って負帰還ループの異常状態を検出することも可能である。
【００４６】
このように、更新される前の参照テーブルの値と更新された後の参照テーブルの値という２つのデータを微分処理するという簡易な方法でリニアライザが正常に働いているかを知ることができる。従って、計算量を減らすことができるとともに、消費電流を減らすことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプリディストーション形リニアライザ及びそのアラーム検出方法によれば、電力増幅器の歪み成分を打ち消すための歪み補償係数を求め、歪み補償係数の時間的変化に基づいて帰還ループの異常状態を検出する微分回路と、電力増幅器の出力電力を制御するアラーム検出回路とを備えることにより、簡易な計算で負帰還ループの発振等の異常状態を知ることができるという効果がある。
【００４８】
また、簡易な計算により、計算量の規模を小さくして検出時間を短縮し、従って消費電流を抑えることができるという効果がある。
【００４９】
また、電力増幅器の破壊を免れるとともに電波法で定められた範囲外の電波を送信すること防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリディストーション形リニアライザの一つの実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明のプリディストーション形リニアライザの他の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】従来のプリディストーション形リニアライザの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    ベースバンド信号発生器
２    ルートナイキストフィルタ
３    乗算器
４    直交変調器
５、２３    Ｄ／Ａコンバータ
６、８、１４    バンドパスフィルタ
７、１３    ミキサ
９    電力増幅器
１０    アンテナ
１１    減衰器
１２    ＰＬＬ周波数シンセサイザ
１５    Ａ／Ｄコンバータ
１６    直交復調器
１７、１８    電力計算器
１９    電力比較器
２０    参照テーブル
２１    微分回路
２２、２４    アラーム検出回路
【図１】
0003726038.tif 000002
【図２】
0003726038.tif 000003
【図３】
0003726038.tif 000004