(57)【要約】【課題】連続した広帯域の信号を効率良く増幅することである。【解決手段】送信信号増幅装置１０は、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１と送信側アナログ部１３とデジタル歪補償部１２と主信号合成器１７とを有する。ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１は、周波数帯域の連続した信号Ｓ１を分割し、該分割によって得られた複数のサブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４を、周波数帯域が隣り合わない状態で出力する。送信側アナログ部１３は、出力された各サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４を有する複数の系統の信号Ｓ１−１、Ｓ１−２を、上記状態を維持して、各系統の信号毎に増幅する。デジタル歪補償部１２は、増幅された複数の系統の信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の歪を補償する。主信号合成器１７は、該歪の補償された複数の系統の信号Ｓ１−１、Ｓ１−２を合成し、ＲＦ信号Ｓ２として出力する。【選択図】図１
2014229939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域の連続した信号を分割し、該分割によって得られた複数のサブキャリア集合体を、周波数帯域が隣り合わない状態で出力する分割部と、
前記分割部により出力された各サブキャリア集合体を有する複数の系統の信号を、前記状態を維持して、各系統の信号毎に増幅する増幅部と、
前記増幅部により増幅された複数の系統の信号の歪を補償する歪補償部と、
前記歪補償部により歪の補償された複数の系統の信号を合成し、無線信号として出力する合成部と
を有することを特徴とする信号増幅装置。
【請求項２】
前記増幅部は、前記各系統の信号の一部を分岐して、前記歪補償部にフィードバックし、
前記歪補償部は、フィードバックされた前記各系統の信号の一部を用いて、前記分割部から系統毎に入力される各信号の歪を補償することを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置。
【請求項３】
前記分割部は、前記周波数帯域の連続した信号を分割する際、該分割によって得られる各サブキャリア集合体の周波数帯域幅が同一になる様に、均等に分割することを特徴とする請求項１に記載の信号増幅装置。
【請求項４】
周波数帯域の連続した信号を分割し、該分割によって得られた複数のサブキャリア集合体を、周波数帯域が隣り合わない状態で出力する分割部と、
前記分割部により出力された各サブキャリア集合体を有する複数の系統の信号を、前記状態を維持して、各系統の信号毎に増幅する増幅部と、
前記増幅部により増幅された複数の系統の信号の歪を補償する歪補償部と、
前記歪補償部により歪の補償された複数の系統の信号を合成し、無線信号として出力する合成部と
を有する信号増幅装置と、
前記信号増幅装置の合成部により出力された無線信号を送信する送信部と
を有することを特徴とする送信機。
【請求項５】
信号増幅装置が、
周波数帯域の連続した信号を分割し、該分割によって得られた複数のサブキャリア集合体を、周波数帯域が隣り合わない状態で出力し、
出力された各サブキャリア集合体を有する複数の系統の信号を、前記状態を維持して、各系統の信号毎に増幅し、
増幅された複数の系統の信号の歪を補償し、
前記歪の補償された複数の系統の信号を合成し、無線信号として出力する
ことを特徴とする信号増幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号増幅装置、送信機、及び信号増幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線移動体通信の分野では、より高速かつ高品質なモバイルサービスを提供するため、第４世代の規格であるＩＭＴ（International  Mobile  Telecommunication）−Advancedに準拠した技術の開発が進められている。ＩＭＴ−Advancedでは、従来の８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚの周波数帯域に代えて、広帯域で連続したスペクトラムが得られる３．５ＧＨｚの周波数帯域の使用が検討されている。これに伴い、信号送信に用いる帯域幅も、従来の最大２０ＭＨｚから最大１００ＭＨｚ（例えば、８０ＭＨｚ程度）への拡張が検討されている。
【０００３】
従来、基地局や移動局等の無線装置は、信号送信に際し、無線周波数に変換されたＢＢ（BaseBand）信号をＰＡ（Power  Amplifier）で電力増幅した後、ＢＰＦ（Band  Pass  Filter）により帯域制限をして、無線送信信号を出力する。ところが、ＰＡにおいて電力増幅された信号は、ＰＡの非線形性により歪むため、隣接チャネルへの漏洩電力（ＡＣＬＰ：Adjacent  Channel  Leak  Power）が増加する。このＡＣＬＰは、周辺のチャネルや自装置の受信チャネルを妨害するため、上記ＢＰＦが、信号電力を所定値まで減衰させることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４０７８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−８９９９７号公報
【特許文献３】特開２００３−９２５１８号公報
【特許文献４】特開２００８−２５２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、信号送信に用いる帯域幅（以下、「信号帯域幅」と記す。）及びＢＰＦの通過帯域が広く、かつ、ＢＰＦによる所要減衰量が大きい場合には、ＢＰＦに要求される特性は、実現困難なものとなる。すなわち、無線装置が、上記の場合にＢＰＦに要求される特性を満たすには、ＢＰＦのサイズを増大させることとなるが、その結果、装置の小型化が困難となると共に、製造コストが上昇するといった問題が生じる。
【０００６】
例えば、無線装置が、信号帯域幅８０ＭＨｚの広帯域信号を扱う場合、帯域の割当て方によっては、送信帯域と受信帯域とが隣接することがある。より具体的には、送信帯域として、３５１０〜３５９０ＭＨｚの８０ＭＨｚが割り当てられ、受信帯域として、３４１０〜３４９０ＭＨｚの８０ＭＨｚが割り当てられた場合、各帯域間の周波数間隔は２０ＭＨｚのみとなる。このため、特に、送信波の歪が大きく、かつ、ＢＰＦによる受信帯域の減衰量が少ない場合には、自装置の受信帯域に送信波の歪信号が混入してしまい、無線品質の低下を招いてしまう。
【０００７】
かかる問題点を解決するために、ＢＰＦが、所定の周波数（例えば、３４８０ＭＨｚ、３４９０ＭＨｚ）にノッチ特性を入れて、受信帯域の減衰量を１００ｄＢまで確保することが有効である。しかしながら、ノッチを追加可能な共振器の数には制限があることから、ノッチの数にも制限が生じ、ＢＰＦが、受信帯域側にノッチを集中させてしまうと、高周波数側（例えば、３６００ＭＨｚ以上）にノッチを追加することができなくなる。その結果、高周波数側では、急峻ではなく斜めの減衰特性となってしまう。
【０００８】
ここで、高周波数側（例えば、３６００〜３７００ＭＨｚ）に別のシステム用のチャネルが割り当てられる場合、無線装置は、該システムへの干渉を抑えるため、ＰＡの歪により発生したＡＣＬＰに起因するスプリアス輻射を抑制しなければならない。ところが、上述した様に、ＢＰＦによるＡＣＬＰの抑制には、ノッチ数による制限があることから、無線装置がＡＣＬＰを減少させるには、ＰＡ自体の歪発生を抑制することが望ましい。
【０００９】
ＰＡにおける歪発生の抑制は、歪補償回路により可能であるが、無線装置が、歪補償回路を用いても十分に歪を抑制できない場合には、ＰＡの消費電力を増加させてＰＡの線形性を向上させる方法がある。しかしながら、かかる方法でも、線形性が向上する反面、装置の消費電力が増加してしまうという問題があった。
【００１０】
更に、無線装置が、ＢＰＦ自体に、３．５ＧＨｚ程度の高い周波数帯域において８０ＭＨｚ程度の帯域幅を有する特性をもたせる方法もある。しかしながら、この方法では、多数の共振器が用いられることとなり、量産性やコストの観点から、実現は困難である。
【００１１】
上述した問題点に起因して、ＡＣＬＰの抑制が困難であることが、連続した広帯域の信号を高効率で増幅することを阻害する要因となっていた。
【００１２】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、連続した広帯域の信号を効率良く増幅することができる信号増幅装置、送信機、及び信号増幅方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示する信号増幅装置は、一つの態様において、分割部と増幅部と歪補償部と合成部とを有する。前記分割部は、周波数帯域の連続した信号を分割し、該分割によって得られた複数のサブキャリア集合体を、周波数帯域が隣り合わない状態で出力する。前記増幅部は、前記分割部により出力された各サブキャリア集合体を有する複数の系統の信号を、前記状態を維持して、各系統の信号毎に増幅する。前記歪補償部は、前記増幅部により増幅された複数の系統の信号の歪を補償する。前記合成部は、前記歪補償部により歪の補償された複数の系統の信号を合成し、無線信号として出力する。
【発明の効果】
【００１４】
本願の開示する信号増幅装置の一つの態様によれば、連続した広帯域の信号を効率良く増幅することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施例に係る送信信号増幅装置の構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、歪補償動作中のパワーアンプ１３ｂ−１からの出力信号のスペクトラムを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、歪補償動作中のパワーアンプ１３ｂ−２からの出力信号のスペクトラムを示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、ＢＰＦ１６−１の通過帯域特性を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、ＢＰＦ１６−２の通過帯域特性を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ＢＰＦ１６−１の通過帯域特性、及びパワーアンプ１３ｂ−１からの出力信号の減衰後スペクトラムを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ＢＰＦ１６−２の通過帯域特性、及びパワーアンプ１３ｂ−２からの出力信号の減衰後スペクトラムを示す図である。
【図５】図５は、ＢＰＦ１６−１通過後のＢＢ信号Ｓ１−１とＢＰＦ１６−２通過後のＢＢ信号Ｓ１−２との合成スペクトラムを示す図である。
【図６】図６は、本実施例に係る送信信号増幅装置を有する基地局の構成を示す図である。
【図７】図７は、ＢＢ（Base  Band）部が本実施例に係るＯＦＤＭサブキャリア分割部を含まない場合の携帯端末の構成を示す図である。
【図８】図８は、ＢＢ（Base  Band）部が本実施例に係るＯＦＤＭサブキャリア分割部を含む場合の携帯端末の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本願の開示する信号増幅装置、送信機、及び信号増幅方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により、本願の開示する信号増幅装置、送信機、及び信号増幅方法が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本実施例に係る送信信号増幅装置１０の構成を示す図である。図１に示す様に、送信信号増幅装置１０は、ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）サブキャリア分割部１１と、デジタル歪補償部１２と、送信側アナログ部１３とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。送信信号増幅装置１０は、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１により、デジタルＢＢ（Base  Band）信号Ｓ１（以下、単に「ＢＢ信号Ｓ１」と記す。）を、複数のサブキャリアに分解した後、各ＢＢ信号Ｓ１を、それぞれ別系統のパワーアンプ１３ｂ−１、１３ｂ−２により増幅する構成を採る。
【００１８】
また、デジタル歪補償部１２及び送信側アナログ部１３は、第２系統のフォワード系と、方向性結合器（COUPLER）１３ｃ−１、１３ｃ−２の双方から分岐された信号を合成する第１系統のフィードバック系とにより、第２系統の歪補償回路を構成する。但し、無線周波数を変換する変調器（ＭＯＤ）１３ａ−１、１３ａ−２に信号を入力するＦＷ（ForWard）用のローカル発振器１３ｅと、歪補償ＦＢ（FeedBack）用のローカル発振器１３ｇとは、両系統で共通化されている。ローカル発振器１３ｅ、１３ｇは、例えば、３５５０ＭＨｚの周波数の信号を発振する。
【００１９】
図１の送信信号増幅装置１０に入力されるＢＢ信号Ｓ１は、ＩＭＴ−Advancedの提供するＯＦＤＭＡ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）の信号である。このため、ＢＢ信号Ｓ１は、周波数軸では、各サブキャリアを合成した信号となる。ＢＢ信号Ｓ１は、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１に入力されると、ＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）１１ａにより、時間軸のデータから周波数軸のデータに変換される。変換後のデータは、サブキャリアの集合体毎に、復調器（Ｄｅｍｏｄ）１１ｂ−１〜１１ｂ−４により復調されることにより、複数のサブキャリア信号が再生される。
【００２０】
各サブキャリアの信号は、各帯域制限フィルタ（ＦＩＬ）１１ｃ−１〜１１ｃ−４により、他のサブキャリアの不要な信号が除去された後、変調器（Ｍｏｄ）１１ｄ−１〜１１ｄ−４により変調される。変調後の各サブキャリアの信号は、サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４として、ＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform）１１ｅ−１、１１ｅ−２に入力される。
【００２１】
上記入力の際、ＩＦＦＴ１１ｅ−１は、サブキャリア集合体Ａ１として、変調信号１−０００１〜１−１２００の合計１２００サブキャリアを入力すると共に、サブキャリア集合体Ａ３として、変調信号３−０００１〜３−１２００の合計１２００サブキャリアを入力する。ＩＦＦＴ１１ｅ−１は、周波数帯域の隣り合わないサブキャリア集合体Ａ１、Ａ３を逆高速フーリエ変換することで、計４０（＝２０＋２０）ＭＨｚのＢＢ信号Ｓ１−１を出力する。
【００２２】
一方、ＩＦＦＴ１１ｅ−２においても、ＩＦＦＴ１１ｅ−１と同様の処理が実行される。すなわち、ＩＦＦＴ１１ｅ−２は、サブキャリア集合体Ａ２として、変調信号２−０００１〜２−１２００の合計１２００サブキャリアを入力すると共に、サブキャリア集合体Ａ４として、変調信号４−０００１〜４−１２００の合計１２００サブキャリアを入力する。ＩＦＦＴ１１ｅ−２は、周波数帯域の隣り合わないサブキャリア集合体Ａ２、Ａ４を逆高速フーリエ変換することで、計４０（＝２０＋２０）ＭＨｚのＢＢ信号Ｓ１−２を出力する。
【００２３】
上述した様に、帯域幅８０ＭＨｚ（計４８００サブキャリア）で入力されたＢＢ信号Ｓ１は、２つの集合体に分割された後、逆高速フーリエ変換を経て、各サブキャリアの周波数データから時間軸データに変換される。これにより、２種類のキャリアの時間軸のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２が生成され、各信号が個別に、デジタル歪補償部１２に入力される。
【００２４】
ＩＦＦＴ１１ｅ−１から出力されたＢＢ信号Ｓ１−１は、デジタル歪補償部１２において、乗算器（ＭＩＸ）１２ａ−１に入力される信号と、セレクタ１２ｂに入力される信号とに分岐される。乗算器（ＭＩＸ）１２ａ−１は、入力された信号に、第１系統用歪補償係数メモリ１２ｃ−１に格納された歪補償係数を乗算する。乗算後の信号は、ＤＡＣ（Digital  to  Analog  Converter）１４−１によりアナログ信号に変換された後、送信側アナログ部１３に入力される。
【００２５】
送信側アナログ部１３は、変調器（ＭＯＤ）１３ａ−１により、フォワード用のローカル発振器１３ｅをミキシングし、ＢＢ信号Ｓ１−１の周波数を送信無線周波数に変換する。変換後のＢＢ信号Ｓ１−１は、第１系統用のパワーアンプ（ＰＡ）１３ｂ−１により電力増幅された後、第１系統用の方向性結合器１３ｃ−１により１部分が分離される。分離後のＢＢ信号Ｓ１−１は、フィードバック系へ出力される。
【００２６】
一方、ＩＦＦＴ１１ｅ−２からの出力信号に対しても、ＩＦＦＴ１１ｅ−１と同様の処理が実行される。すなわち、ＩＦＦＴ１１ｅ−２から出力されたＢＢ信号Ｓ１−２は、デジタル歪補償部１２において、乗算器（ＭＩＸ）１２ａ−２に入力される信号と、セレクタ１２ｂに入力される信号とに分岐される。乗算器（ＭＩＸ）１２ａ−２は、入力された信号に、第２系統用歪補償係数メモリ１２ｃ−２に格納された歪補償係数を乗算する。乗算後の信号は、ＤＡＣ１４−２によりアナログ信号に変換された後、送信側アナログ部１３に入力される。
【００２７】
送信側アナログ部１３は、変調器（ＭＯＤ）１３ａ−２により、フォワード用のローカル発振器１３ｅをミキシングし、ＢＢ信号Ｓ１−２の周波数を送信無線周波数に変換する。変換後のＢＢ信号Ｓ１−２は、第２系統用のパワーアンプ（ＰＡ）１３ｂ−２により電力増幅された後、第２系統用の方向性結合器（COUPLER）１３ｃ−２により１部分が分離される。分離後のＢＢ信号Ｓ１−２は、フィードバック系へ出力される。
【００２８】
ＦＢ経路用合成器（COMB＿FB）１３ｈは、各方向性結合器１３ｃ−１、１３ｃ−２からそれぞれ入力される信号を合成し、乗算器（ＭＩＸ）１３ｆに出力する。乗算器１３ｆは、フィードバック用のローカル発振器１３ｇにより、入力された合成信号の周波数をＩＦ（Intermediate  Frequency）周波数に変換し、ＡＤＣ（Analog  to  Digital  Converter）１５に出力する。
【００２９】
演算器１２ｄは、ＡＤＣ１５から入力された信号に対し、ＦＦＴ処理を実行することで、周波数成分を抽出する。具体的には、演算器１２ｄは、デジタルフィルタにより、ＡＤＣ１５から入力された信号から、サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３と歪補償モニタポイント（3490MHz、3610MHz）の歪信号とを抽出し、比較器１２ｅに出力する。
【００３０】
セレクタ１２ｂは、第１系統の歪補償を実行する際、ＢＢ信号Ｓ１−１から分岐された信号を比較器１２ｅに入力する様に経路を設定する。これにより、比較器１２ｅは、演算器１２ｄにて抽出された増幅後の歪ＦＢ信号と、セレクタ１２ｂ経由で入力されたＢＢ信号Ｓ１−１の原信号とを比較し、該比較の結果から、歪成分を検出する。後段の演算器１２ｆ−１は、比較器１２ｅにより検出された歪成分を低減させるための第１系統用歪補償係数を演算し、演算結果を第１系統用歪補償係数メモリ１２ｃ−１に格納させる。
【００３１】
第２系統側においても、第１系統側と同様に歪補償が行われる。すなわち、第２系統用の方向性結合器１３ｃ−２は、第２系統用のパワーアンプ（ＰＡ）１３ｂ−２からの出力信号を一部分岐して、フィードバック系で折り返すことにより、第２系統の歪補償を行う。デジタル歪補償部１２は、第２系統の信号に歪補償を施すため、演算器１２ｄにより、ＡＤＣ１５から入力された信号に対し、ＦＦＴ処理を実行することで、周波数成分を抽出する。具体的には、演算器１２ｄは、デジタルフィルタにより、ＡＤＣ１５から入力された分岐後のＢＢ信号Ｓ１−２から、サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４と歪補償モニタポイント（3510MHz、3630MHz）の歪信号とを抽出し、比較器１２ｅに出力する。
【００３２】
セレクタ１２ｂは、第２系統の歪補償を実行する際、ＢＢ信号Ｓ１−２から分岐された信号を比較器１２ｅに入力する様に経路を設定する。これにより、比較器１２ｅは、演算器１２ｄにて抽出された増幅後の歪ＦＢ信号と、セレクタ１２ｂ経由で入力されたＢＢ信号Ｓ１−２の原信号とを比較し、該比較の結果から、歪成分を検出する。後段の演算器１２ｆ−２は、比較器１２ｅにより検出された歪成分を低減させるための第２系統用歪補償係数を演算し、演算結果を第２系統用歪補償係数メモリ１２ｃ−２に格納させる。
【００３３】
送信信号増幅装置１０は、上記一連の処理を繰り返し実行することで、歪補償係数メモリ１２ｃ−１、１２ｃ−２にそれぞれ格納された歪補償係数を用いた２系統の歪補償を可能とする。
【００３４】
また、ＩＳＯ（ISOlator）１３ｄ−１、１３ｄ−２は、ＲＦ（Radio  Frequency）側からの信号の逆流を防止する。すなわち、送信側アナログ部１３の第１系統側のＩＳＯ１３ｄ−１は、方向性結合器１３ｃ−１から、増幅及び歪補償後のＢＢ信号Ｓ１−１を入力すると、パワーアンプ１３ｂ−１のインピーダンスを安定化し、後段のＢＰＦ１６−１に出力する。同様に、送信側アナログ部１３の第２系統側のＩＳＯ１３ｄ−２は、方向性結合器１３ｃ−２から、増幅及び歪補償後のＢＢ信号Ｓ１−２を入力すると、パワーアンプ１３ｂ−２のインピーダンスを安定化し、後段のＢＰＦ１６−２に出力する。
【００３５】
ＢＰＦ１６−１、１６−２は、それぞれ複数の共振器が直列に接続された構成を採る。各ＩＳＯ１３ｄ−１、１３ｄ−２から出力されたＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２は、各ＢＰＦ１６−１、１６−２により帯域制限された後、主信号合成器（COMB＿OUT）１７により合成される。合成後の信号は、送信信号増幅装置１０のＲＦ端子から、ＲＦ信号Ｓ２として出力される。
【００３６】
上述した様に、送信信号増幅装置１０に入力されたＢＢ信号Ｓ１は、２系統に分配されるため、パワーアンプ１３ｂ−１、１３ｂ−２による増幅用の電力は、従来の１／２で済む。従って、例えば、８０Ｗ出力デバイスのパワーアンプが必要であった場合でも、本実施例に係る送信信号増幅装置１０では、４０Ｗ出力デバイスの採用が可能となる。その結果、低コスト化や低消費電力化が実現される。
【００３７】
図２Ａは、歪補償動作中のパワーアンプ１３ｂ−１からの出力信号のスペクトラムを示す図である。図２Ａでは、ｘ軸に周波数（単位はＭＨｚ）が規定され、ｙ軸にパワーレベル（単位はｄＢｍ）が規定されている。図２Ａにおいて、ＢＢ信号Ｓ１−１のスペクトラムは、サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３に相当する。各サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３は、無線周波数への変調後、パワーアンプ１３ｂ−１により増幅される。この時、パワーアンプ１３ｂ−１の非線形歪により３次歪信号が出現し、ＡＣＬＰ（Adjacent  Channel  Leak  Power）が発生する。
【００３８】
なお、本実施例に係る送信信号増幅装置１０は、サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３を、２箇所の２０ＭＨｚ帯域（３５１０〜３５３０ＭＨｚ、３５５０〜３５７０ＭＨｚ）に分割している。このため、３次歪信号の出現箇所は、各サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３から、各サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３の間隔である２０ＭＨｚ分離れた周波数帯域（３４７０〜３４９０ＭＨｚ、３５９０〜３６１０ＭＨｚ）となる。
【００３９】
ここで、図２Ａに示す様に、キャリア周波数から＋側（Upper側）の帯域でのＡＣＬＰの発生量は“−５０ｄＢｍ”であり、最も近いサブキャリア集合体Ａ３のパワーレベルと比較して、５０ｄＢ低い。これに対し、キャリア周波数から−側（Lower側）の帯域でのＡＣＬＰの発生量は“−７５ｄＢｍ”であり、最も近いサブキャリア集合体Ａ１のパワーレベルと比較して、７５ｄＢ低い。この様に、デジタル歪補償部１２は、周波数偏差を制御するイコライザにより、ＡＣＬＰの発生量に差分を設けている。
【００４０】
図２Ｂは、歪補償動作中のパワーアンプ１３ｂ−２からの出力信号のスペクトラムを示す図である。図２Ｂでは、ｘ軸に周波数（単位はＭＨｚ）が規定され、ｙ軸にパワーレベル（単位はｄＢｍ）が規定されている。図２Ｂにおいて、ＢＢ信号Ｓ１−２のスペクトラムは、サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４に相当する。各サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４は、無線周波数への変調後、パワーアンプ１３ｂ−２により増幅される。この時、パワーアンプ１３ｂ−２の非線形歪により３次歪信号が出現し、ＡＣＬＰが発生する。
【００４１】
なお、本実施例に係る送信信号増幅装置１０は、サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４を、２箇所の２０ＭＨｚ帯域（３５３０〜３５５０ＭＨｚ、３５７０〜３５９０ＭＨｚ）に分割している。このため、３次歪信号の出現箇所は、各サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４から、各サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４の間隔である２０ＭＨｚ分離れた周波数帯域（３４９０〜３５１０ＭＨｚ、３６１０〜３６３０ＭＨｚ）となる。
【００４２】
ここで、図２Ｂに示す様に、キャリア周波数から＋側（Upper側）の帯域でのＡＣＬＰの発生量は“−７５ｄＢｍ”であり、最も近いサブキャリア集合体Ａ４のパワーレベルと比較して、７５ｄＢ低い。これに対し、キャリア周波数から−側（Lower側）の帯域でのＡＣＬＰの発生量は“−５０ｄＢｍ”であり、最も近いサブキャリア集合体Ａ２のパワーレベルと比較して、５０ｄＢ低い。この様に、デジタル歪補償部１２は、上記イコライザにより、ＡＣＬＰの発生量に差分を設けている。
【００４３】
図２Ａに示す第１系統側のサブキャリア集合体Ａ１、Ａ３の周波数はそれぞれ、３５１０〜３５３０ＭＨｚ、３５５０〜３５７０ＭＨｚである。一方、図２Ｂに示す第２系統側のサブキャリア集合体Ａ２、Ａ４の周波数はそれぞれ、３５３０〜３５５０ＭＨｚ、３５７０〜３５９０ＭＨｚであり、系統毎に異なるサブキャリアが使用される。しかしながら、帯域幅が２０ＭＨｚずつの全てのサブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４が、送信信号増幅装置１０により合成されると、ＢＢ端子から入力されたＢＢ信号Ｓ１と同一の帯域幅を有する８０ＭＨｚの信号となる。
【００４４】
図３Ａは、ＢＰＦ１６−１の通過帯域特性を示す図である。図３Ｂは、ＢＰＦ１６−２の通過帯域特性を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂでは、ｘ軸に周波数（単位はＭＨｚ）が規定され、ｙ軸に、ＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２のパワーレベルのロス（単位はｄＢ）が規定されている。図３Ａに示す様に、ＢＰＦ１６−１は、第１系統のＢＢ信号Ｓ１−１を構成するサブキャリア集合体Ａ１、Ａ３を全て通過させるため、３５１０〜３５７０ＭＨｚの周波数帯域において減衰量が略“０ｄＢ”となる通過帯域特性を有する。なお、ＢＰＦ１６−１は、３４９０ＭＨｚにおいて“−３５ｄＢ”の減衰量を示し、３５９０ＭＨｚにおいて“−６０ｄＢ”の減衰量を示す。
【００４５】
これに対し、ＢＰＦ１６−２は、図３Ｂに示す様に、第２系統のＢＢ信号Ｓ１−２を構成するサブキャリア集合体Ａ２、Ａ４を全て通過させるため、３５３０〜３５９０ＭＨｚの周波数帯域において減衰量が略“０ｄＢ”となる通過帯域特性を有する。なお、ＢＰＦ１６−２は、３５１０ＭＨｚにおいて“−６０ｄＢ”の減衰量を示し、３６１０ＭＨｚにおいて“−３５ｄＢ”の減衰量を示す。
【００４６】
図４Ａは、ＢＰＦ１６−１の通過帯域特性、及びパワーアンプ１３ｂ−１からの出力信号の減衰後スペクトラムを示す図である。図４Ａに示す様に、ＢＰＦ１６−１の通過帯域幅は、３５１０〜３５７０ＭＨｚの６０ＭＨｚであり、ＢＰＦ１６−１は、４０ＭＨｚ（＝２０ＭＨｚ＋２０ＭＨｚ）分のサブキャリア信号を通過させている。サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３間には２０ＭＨｚ分の間隙がある。減衰前の３次歪信号は、サブキャリア集合体Ａ１側（Lower側）よりもサブキャリア集合体Ａ３側（Upper側）の方が高い（図２Ａ参照）が、ＢＰＦ１６−１は、Upper側にノッチ特性を有する。このため、Lower側よりもUpper側において、パワーレベルの減衰量が大きくなる。その結果、パワーアンプ１３ｂ−１から出力されるＡＣＬＰ信号（歪信号）は、Lower側とUpper側との双方において、約−１１０ｄＢまで低減されることとなる。
【００４７】
図４Ｂは、ＢＰＦ１６−２の通過帯域特性、及びパワーアンプ１３ｂ−２からの出力信号の減衰後スペクトラムを示す図である。図４Ｂに示す様に、ＢＰＦ１６−２の通過帯域幅は、３５３０〜３５９０ＭＨｚの６０ＭＨｚであり、ＢＰＦ１６−２は、４０ＭＨｚ（＝２０ＭＨｚ＋２０ＭＨｚ）分のサブキャリア信号を通過させている。サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４間には２０ＭＨｚ分の間隙がある。ＢＰＦ１６−２の通過帯域特性は、ＢＰＦ１６−１とは、Upper、Lowerが逆の特性である。すなわち、減衰前の３次歪信号は、サブキャリア集合体Ａ４側（Upper側）よりもサブキャリア集合体Ａ２側（Lower側）の方が高い（図２Ｂ参照）が、ＢＰＦ１６−２は、Lower側にノッチ特性を有する。このため、Upper側よりもLower側において、減衰量が大きくなる。その結果、パワーアンプ１３ｂ−２から出力されるＡＣＬＰ信号（歪信号）は、Lower側、Upper側の何れにおいても、約−１１０ｄＢまで低減されることとなる。
【００４８】
図５は、ＢＰＦ１６−１通過後のＢＢ信号Ｓ１−１とＢＰＦ１６−２通過後のＢＢ信号Ｓ１−２との合成スペクトラムを示す図である。各ＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２は、主信号合成器（COMB＿OUT）１７により合成されると、帯域幅８０ＭＨｚの送信信号となるが、この時点では、ＡＣＬＰの歪信号レベルは、図５に示す様に、両側において、約−１１０ｄＢｍに減衰している。
【００４９】
本実施例では、パワーアンプ１３ｂ−１、１３ｂ−２による電力増幅は、２系統に分けて行われるが、歪補償のためのフィードバック信号は両系統で合成された後、ＡＤＣ１５に入力される。デジタル歪補償部１２は、３次歪が発生する周波数ポイントを事前に検知しているため、パワーアンプ１３ｂ−１、１３ｂ−２にて歪んだ信号を、本来のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２と区別することができる。このため、デジタル歪補償部１２は、上記ポイントの周波数の歪レベルを監視することで、各ＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の歪度合いを正確に把握することができる。
【００５０】
そこで、デジタル歪補償部１２は、演算器１２ｆ−１、１２ｆ−２により、３次歪信号を抑圧可能な歪補償係数を、サブキャリア集合体のペア毎に算出する。デジタル歪補償部１２は、サブキャリア集合体Ａ１、Ａ３を増幅するパワーアンプ１３ｂ−１の歪補償係数を、第１系統用の歪補償係数メモリ１２ｃ−１に格納させる。併せて、デジタル歪補償部１２は、サブキャリア集合体Ａ２、Ａ４を増幅するパワーアンプ１３ｂ−２の歪補償係数を、第２系統用の歪補償係数メモリ１２ｃ−２に格納させる。そして、デジタル歪補償部１２は、乗算器（ＭＩＸ）１２ａ−１、１２ａ−２により、各系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２に対し、格納された各歪補償係数を乗算する。これにより、送信信号増幅装置１０は、１系統のフィードバック回路から、２系統の歪補償回路を構成する。
【００５１】
以上説明した様に、送信信号増幅装置１０は、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１と送信側アナログ部１３とデジタル歪補償部１２と主信号合成器（COMB＿OUT）１７とを有する。ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１は、周波数帯域の連続した信号（ＯＦＤＭＡキャリア信号）を分割し、該分割によって得られた複数のサブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４を、周波数帯域が隣り合わない状態（例えば、交互の配置）に並べ替えて出力する。送信側アナログ部１３は、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１により出力された各サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４を有する複数の系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２を、各サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４の周波数帯域が隣り合わない状態を維持して、各系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２毎に増幅する。デジタル歪補償部１２は、送信側アナログ部１３により増幅された複数の系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の歪を補償する。主信号合成器（COMB＿OUT）１７は、デジタル歪補償部１２により歪の補償された複数の系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２を合成し、ＲＦ信号Ｓ２として出力する。
【００５２】
送信信号増幅装置１０において、送信側アナログ部１３は、各系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の一部を分岐して、デジタル歪補償部１２にフィードバックする。デジタル歪補償部１２は、上記フィードバックされた各系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の一部を用いて、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１から系統毎に入力される各ＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の歪を補償するものとしてもよい。また、送信信号増幅装置１０において、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１は、上記周波数帯域の連続した信号を分割する際、該分割によって得られる各サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４の周波数帯域幅が同一（例えば、２０ＭＨｚ）になる様に、均等に分割するものとしてもよい。
【００５３】
本実施例に係る送信信号増幅装置１０は、例えば、以下の効果を奏する。すなわち、送信信号増幅装置１０は、回路規模を増大させることなく、連続した広帯域の信号を効率良く増幅することができる。具体的には、送信信号増幅装置１０は、ＩＭＴ-Advanced向けの広帯域信号を処理する際、自装置の属するシステムにおける感度劣化や、他のシステムへの妨害波による干渉等を、抑制することができる。
【００５４】
また、実現難易度の高い８０ＭＨｚ帯域のＢＰＦの採用が不要となり、送信信号増幅装置１０は、実現の比較的容易な６０ＭＨｚ帯域のＢＰＦを用いて、８０ＭＨｚ帯域の無線送信部を構成することができる。これにより、無線通信機器の低コスト化が可能となる。
【００５５】
更に、送信信号増幅装置１０は、パワーアンプ１３ｂ−１、１３ｂ−２の線形性を確保するために消費される電力の増加を抑えることができ、その結果、高効率な送信電力の増幅が可能となる。より具体的には、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１は、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）により構成されるため、消費電力は１Ｗ程度の増加で済む。このため、送信信号増幅装置１０は、パワーアンプの効率を低下させて非線形性を確保するよりも効果的に、広帯域増幅に伴う消費電力を抑制することができる。また、送信信号増幅装置１０は、使用するパワーアンプのデバイスのワッテージを下げることができる。その結果、デバイスに掛かる費用を抑えることが可能となる。
【００５６】
続いて、本実施例に係る送信信号増幅装置１０の適用例について説明する。送信信号増幅装置１０は、例えば、基地局、携帯端末に適用することができる。図６は、本実施例に係る送信信号増幅装置１０を有する基地局１００の構成を示す図である。図６では、図１と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。図６に示す様に、ＣＰＲＩ（Common  Public  Radio  Interface）からは、ＢＢ信号が、光信号で入出力される。ＣＰＲＩ  ＩＦ（InterFace）２０は、下りのＢＢ信号を入力すると、該ＢＢ信号から送信キャリア信号を抽出し、ＯＦＤＭサブキャリア分割部１１に出力する。
【００５７】
本実施例に係る送信信号増幅装置１０は、基地局に限らず、携帯端末にも適用可能である。送信信号増幅装置１０のＯＦＤＭサブキャリア分割部１１は、携帯端末への適用に際し、ＢＢ（BaseBand）部とは別体に構成されるものとしてもよいし、ＢＢ部の一部として、組み込まれるものとしてもよい。
【００５８】
図７は、ＢＢ（Base  Band）部５０が本実施例に係るＯＦＤＭサブキャリア分割部１１を含まない場合の携帯端末２００の構成を示す図である。図７では、図１と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。他の構成要素として、ＢＢ部５０は、無線信号を変調及び復調する変復調部５１を有する。変復調部５１から出力された送信ＢＢ信号Ｓ３は、無線部６０内の送信信号増幅装置を経由して、デュプレクサ（ＤＵＰ）６１に到達し、アンテナＡ７から送信される。なお、アプリケーション部７０は、アプリケーションプロセッサ７１により、携帯端末２００上で実行可能なアプリケーションプログラムを処理する。また、アプリケーション部７０は、コントローラ７２の制御回路を介して、ディスプレイ、キーボード、マイク、スピーカ等の各種インタフェース７３を制御する。
【００５９】
次に、図８は、ＢＢ（Base  Band）部５０が本実施例に係るＯＦＤＭサブキャリア分割部１１を含む場合の携帯端末３００の構成を示す図である。図８では、図１と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。かかる態様では、ＦＦＴ回路は、ＢＢ部５０と共通化される。従って、図８に示す様に、携帯端末３００は、図７と比較して、サブキャリア処理用のＦＦＴ回路を省略することができる。すなわち、図７に示した変復調部５１は、全てのサブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４を合成した後、ＢＢ部５０から無線部６０への伝送を行うものとした。これに対し、図８のＢＢ部５０は、ＢＢ信号Ｓ１に対してＯＦＤＭ変調を施した後、全てのサブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４を合成することなく、各サブキャリア集合体のペア（Ａ１、Ａ３のペアと、Ａ２、Ａ４のペア）を個別に合成した後、ＢＢ部５０から無線部６０への伝送を行う。携帯端末３００は、かかる態様を採ることで、図７の態様とは異なり、無線部６０からＯＦＤＭサブキャリア分割部を削除することができる。これにより、回路の小型化や低消費電力化が可能となる。
【００６０】
なお、上述の実施例では、送信信号増幅装置１０に入力されるＢＢ信号（ＯＦＤＭＡキャリア信号）として、連続した８０ＭＨｚの周波数帯域幅の信号を例示した。しかしながら、ＢＢ信号は、連続した周波数帯域であれば、他の周波数帯域幅（例えば、１００ＭＨｚ）の信号であってもよい。また、連続した周波数帯域についても、図５に示した３５２０〜３６００ＭＨｚに限らず、他の周波数帯域であってもよい。
【００６１】
周波数帯域の分割数は、必ずしも４つのサブキャリア集合体でなくてもよい。例えば、連続した周波数帯域が１２０ＭＨｚの場合、送信信号増幅装置１０は、２０ＭＨｚずつの６つのサブキャリア集合体Ａ１〜Ａ６に、上記周波数帯域の信号を分割することができる。かかる態様では、例えば、周波数帯域が互いに隣り合わないサブキャリア集合体Ａ１、Ａ３、Ａ５が第１系統のＢＢ信号Ｓ１−１を構成し、他のサブキャリア集合体Ａ２、Ａ４、Ａ６が第２系統のＢＢ信号Ｓ１−２を構成することとなる。
【００６２】
また、周波数帯域の分割方法についても、ＡＣＬＰを抑制して信号増幅効率を向上する観点から、送信信号増幅装置１０は、連続した周波数帯域を均等に分割することが望ましいが、各サブキャリア集合体は、必ずしも同一の周波数帯域幅である必要は無い。例えば、連続した周波数帯域が１００ＭＨｚの場合、送信信号増幅装置１０は、各サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４の周波数帯域幅が、それぞれ３０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、２０ＭＨｚとなる様に、上記周波数帯域の信号を分割するものとしてもよい。
【００６３】
更に、分割によって得られた各サブキャリア集合体Ａ１〜Ａ４は、２系統のＢＢ信号Ｓ１−１、Ｓ１−２を構成するものとしたが、分割後の系統数についても、必ずしも２系統に限らず、３系統以上であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０  送信信号増幅装置
１１  ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）サブキャリア分割部
１１ａ  ＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）
１１ｂ−１、１１ｂ−２、１１ｂ−３、１１ｂ−４  復調器（Ｄｅｍｏｄ）
１１ｃ−１、１１ｃ−２、１１ｃ−３、１１ｃ−４  帯域制限フィルタ（ＦＩＬ）
１１ｄ−１、１１ｄ−２、１１ｄ−３、１１ｄ−４  変調器（Ｍｏｄ）
１１ｅ−１、１１ｅ−２  ＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform）
１２  デジタル歪補償部
１２ａ−１、１２ａ−２  乗算器（ＭＩＸ）
１２ｂ  セレクタ
１２ｃ−１、１２ｃ−２  歪補償係数メモリ
１２ｄ、１２ｆ−１、１２ｆ−２  演算器
１２ｅ  比較器
１３  送信側アナログ部
１３ａ−１、１３ａ−２  変調器（ＭＯＤ）
１３ｂ−１、１３ｂ−２  パワーアンプ
１３ｃ−１、１３ｃ−２  方向性結合器（COUPLER）
１３ｄ−１、１３ｄ−２  ＩＳＯ（ISOlator）
１３ｅ  ＦＷ（ForWard）用ローカル発振器
１３ｆ  乗算器（ＭＩＸ）
１３ｇ  ＦＢ（FeedBack）用ローカル発振器
１３ｈ  ＦＢ（FeedBack）経路用合成器（COMB＿FB）
１４−１、１４−２  ＤＡＣ（Digital  to  Analog  Converter）
１５  ＡＤＣ（Analog  to  Digital  Converter）
１６−１、１６−２  ＢＰＦ（Band  Pass  Filter）
１７  主信号合成器（COMB＿OUT）
２０  ＣＰＲＩ  ＩＦ（Common  Public  Radio  Interface  InterFace）
３０  受信側アナログ部
４０  ＡＤＣ
５０  ＢＢ（BaseBand）部
５１  変復調部
６０  無線部
６１  デュプレクサ（ＤＵＰ）
６２  受信側アナログ部
６３  ＡＤＣ
７０  アプリケーション部
７１  アプリケーションプロセッサ
７２  コントローラ
７３  各種インタフェース
１００  基地局
２００、３００  携帯端末
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６  サブキャリア集合体
Ａ７、Ａ８  アンテナ
Ｓ１  ＢＢ（Base  Band）信号
Ｓ１−１、Ｓ１−２  分岐後のＢＢ信号
Ｓ２  ＲＦ（Radio  Frequency）信号
Ｓ３  送信ＢＢ信号
Ｓ４、Ｓ５  受信ＢＢ信号
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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