(57)【要約】【課題】非線形増幅回路の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力する非線形変換回路を実現する。【解決手段】非線形変換回路１ａに、入力信号の振幅の瞬時値を検出する振幅検出回路４と、振幅レベル非線形変換回路６ａ，非線形関数設定回路８ａ，遅延回路１０ａ，調整回路１２，帯域制限回路１４ａにより構成される振幅調整回路を備える。振幅調整回路は、振幅検出回路４によって検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された処理済信号を出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形増幅回路の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力する非線形変換回路であって、
入力信号の振幅の瞬時値を検出する振幅検出回路と、
検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された処理済信号を出力する振幅調整回路と、
を備えることを特徴とする非線形変換回路。
【請求項２】
請求項１に記載の非線形変換回路であって、
前記振幅調整回路は、
検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅の補正信号を生成する非線形関数が予め設定され、前記非線形関数に基づいて生成された補正信号を出力する補正信号生成回路と、
前記入力信号から前記補正信号を減算し、これにより生成された処理済信号を出力する処理回路と、
を備えていることを特徴とする非線形変換回路。
【請求項３】
請求項１に記載の非線形変換回路であって、
前記振幅調整回路は、
入力信号の振幅が瞬時的にピークとなるタイミングを検出するピーク検出回路と、
検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅のインパルス信号を生成する非線形関数が予め設定され、前記非線形関数に基づいて生成されたインパルス信号を出力するインパルス信号生成回路と、
前記インパルス信号を前記希望信号帯域で帯域制限し、これにより生成された補正信号を出力する帯域制限回路と、
前記入力信号から前記補正信号を減算し、これにより生成された処理済信号を出力する処理回路と、
を備えていることを特徴とする非線形変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非線形増幅回路の出力信号に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力する非線形変換回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の移動体通信システムで用いられている無線基地局では、離れた場所の移動局に信号を到達させるため、その信号を増幅回路で増幅している。一般的に、増幅回路は、その入出力特性が非線形である。このため、増幅回路は、入力信号（電力）を増大させても、利得圧縮により、出力信号（電力）を入力信号ほどには増大させずに歪ませてしまう。
【０００３】
従って、増幅回路への入力信号は、前述したような増幅回路の入出力特性の非線形性を考慮する必要がある。例えば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式の信号は、符号多重された信号であるため、各信号の符号の位相成分が一致した場合には、急峻に振幅が増加し、その振幅の変動が激しくなる。このような振幅の変動の激しい信号が増幅回路に入力されると、信号の振幅が瞬時的に増幅回路の飽和領域に達し、増幅回路からの出力信号を大きく歪ませてしまう。このような出力信号の歪は、希望信号帯域外（以下、「帯域外」と呼ぶ）では雑音（以下、「帯域外雑音」と呼ぶ）となり、隣接するチャネルや隣接する通信システムに妨害を与えてしまう。
【０００４】
通常、増幅前の信号（入力信号）であれば、帯域外の歪成分を帯域制限フィルタ（例えば、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタ）によって低レベルに抑えることができる。しかし、増幅後の信号（出力信号）では、その送信電力レベルが高いため、帯域制限フィルタを用いることができず、出力信号の帯域外（隣接するチャネルや隣接する通信システム）に歪成分が漏洩する（隣接チャネルに漏洩する電力を、「隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＬＰ：Ａｄｊａｃｅｎｔ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｌｅａｋａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ）」と呼ぶ）。
【０００５】
また、増幅前に信号を処理して増幅回路の非線形性による歪を緩和する手段として、プリディストーション型歪補償増幅回路が公知である（特許文献１及び２）。プリディストーション型歪補償増幅回路は、増幅回路の非線形性により出力信号に発生する歪成分を打ち消すようなプリディストーション（前置歪）を、入力信号に予め与えることにより、歪補償されて増幅された信号を出力する増幅回路である。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１５４８８０号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、プリディストーション型歪補償増幅回路は、出力信号の高次モード成分を打ち消すように入力信号の波形を成形しており、前述したような入力信号の振幅が瞬時的に増幅回路の飽和領域に達する場合を想定しておらず、これに伴う帯域外雑音を補償していない。また、別の手段として、ある値以上の振幅を制限するリミッタ回路がある。しかしながら、リミッタ回路は、入力信号の波形に高次モード成分を含ませてしまうため、希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を増大させてしまう。
【０００８】
本発明は、以上のような課題に対してなされたものであり、非線形増幅回路の出力信号に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力する非線形変換回路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、非線形増幅回路の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力する非線形変換回路であって、入力信号の振幅の瞬時値を検出する振幅検出回路と、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された処理済信号を出力する振幅調整回路と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記振幅調整回路は、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅の補正信号を生成する非線形関数が予め設定され、前記非線形関数に基づいて生成された補正信号を出力する補正信号生成回路と、前記入力信号から前記補正信号を減算し、これにより生成された処理済信号を出力する処理回路と、を備えていることが望ましい。
【００１１】
また、前記振幅調整回路は、入力信号の振幅が瞬時的にピークとなるタイミングを検出するピーク検出回路と、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅のインパルス信号を生成する非線形関数が予め設定され、前記非線形関数に基づいて生成されたインパルス信号を出力するインパルス信号生成回路と、前記インパルス信号を前記希望信号帯域で帯域制限し、これにより生成された補正信号を出力する帯域制限回路と、前記入力信号から前記補正信号を減算し、これにより生成された処理済信号を出力する処理回路と、を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、非線形増幅回路の出力信号に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力する非線形変換回路を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、第１〜第３の実施形態に係る非線形変換回路について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る非線形変換回路１と、非線形変換回路１から出力された処理済信号によりその出力信号に発生する帯域外雑音が抑圧される非線形増幅回路２と、の構成を表す図である。なお、非線形変換回路１には、ＣＤＭＡ方式の信号が入力信号として入力されるものとする。また、非線形変換回路１から非線形増幅回路２の間に変調回路及び周波数変換回路が挿入されているが、ここでは記載を省略する。図１に示す非線形変換回路１は、非線形増幅回路２の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路２への入力信号を処理した処理済信号を出力する。
「第１の実施形態」
【００１４】
以下、第１の実施形態に係る非線形変換回路について詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係る非線形変換回路の構成を表す図である。また、図３は、第１の実施形態に係る非線形変換回路における信号処理の様子を表す図である。図２において、非線形変換回路１ａは、振幅検出回路４と、振幅調整回路を構成する振幅レベル非線形変換回路６ａ，非線形関数設定回路８ａ，遅延回路１０ａ，調整回路１２，帯域制限回路１４ａと、を備えている。
【００１５】
図１において、ＣＤＭＡ方式の入力信号が、非線形変換回路１ａに入力される。入力信号を図３（ａ）に示す。前述したように、ＣＤＭＡ方式の入力信号は、符号多重された信号であるため、各信号の符号の位相成分が一致した場合には、急峻に振幅が増加し、その振幅が変動する。このため、非線形変換回路１ａに入力される入力信号は、図３（ａ）に示すようにその振幅が変動する。非線形変換回路１ａに入力された入力信号は、分岐され、振幅検出回路４と遅延回路１０ａに入力される。
【００１６】
振幅検出回路４は、入力された入力信号をオーバーサンプリングし、入力信号の振幅の瞬時値を検出する。なお、サンプリング周波数は、入力信号を拡散する拡散符号のチップレートの２倍以上に設定するのが望ましい。そして、振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値は、振幅レベル非線形変換回路６ａに入力される。
【００１７】
振幅レベル非線形変換回路６ａは、入力された入力信号の振幅の瞬時値と、後述する非線形関数設定回路８ａに設定された非線形関数と、により入力信号の振幅を補正する補正係数を生成する。非線形関数は、生成された補正係数によって、入力信号の振幅を調整したときに、入力信号の振幅の瞬時値に対して、非線形増幅回路２の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させるよう設定されている。非線形増幅回路２の入出力特性を図４に示す。このような非線形関数により生成された処理済信号を、非線形増幅回路２に入力することにより、非線形増幅回路２の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧することができる。なお、これについては、後述する。
【００１８】
そして、調整回路１２は、生成された補正係数によって、遅延回路１０ａにより遅延された入力信号の振幅を補正する。なお、遅延回路１０ａは、振幅検出回路４による入力信号の振幅検出する時間と、振幅レベル非線形変換回路６ａにより補正係数を生成する時間と、を合わせた時間だけ入力信号が遅延するように設定されている。
【００１９】
調整回路１２により生成された調整信号を図３（ｂ）に示す。従って、調整回路１２は、振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路２の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された調整信号を出力することができる。そして、帯域制限回路１４ａは、調整回路１２により生成された調整信号を希望信号帯域に帯域制限し、これにより生成された処理済信号を出力する。帯域制限により生成された処理済信号を図３（ｃ）に示す。
【００２０】
このように生成された処理済信号は、急峻な振幅の増加や、激しい振幅の変動が抑制されている。このため、処理済信号を非線形増幅回路２に入力したときに、瞬時的に信号の振幅が非線形増幅回路２の飽和領域に達することが抑制される。このため、本実施形態に係る非線形変換回路１は、非線形増幅回路２の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧することができる。また、処理済信号は、帯域制限回路１４ａにより帯域制限されているため、高次モード成分に起因する歪の発生も抑えることができる。さらに、前述した非線形関数は、非線形増幅回路２の入出力特性の温度特性や、高次モードの特性及び製品毎のばらつき等を考慮して、より最適なものに設定しても良い。
【００２１】
以上、説明したように、第１の実施形態に係る非線形変換回路は、入力信号の振幅の瞬時値を検出する振幅検出回路と、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された処理済信号を出力する振幅調整回路と、を備えることにより、非線形増幅回路の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力することができる。また、本実施形態に係る非線形変換回路は、入力信号として、ＣＤＭＡ方式以外の信号にも適用できることは言うまでもない。
「第２の実施形態」
【００２２】
以下、第２の実施形態に係る非線形変換回路について詳細に説明する。図５は、第２の実施形態に係る非線形変換回路の構成を表す図である。また、図６は、第２の実施形態に係る非線形変換回路における信号処理の様子を表す図である。図５において、非線形変換回路１ｂは、振幅検出回路４と、振幅調整回路を構成する振幅レベル非線形変換回路６ｂ，非線形関数設定回路８ｂ，遅延回路１０ｂ，減算回路１６，帯域制限回路１４ｂと、を備えている。
【００２３】
非線形変換回路１ｂに入力された入力信号は、分岐され、振幅検出回路４と遅延回路１０ｂに入力される。また、振幅検出回路４は、入力信号の振幅の瞬時値を検出する。振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値は、振幅レベル非線形変換回路６ｂに入力される。振幅レベル非線形変換回路６ｂは、入力された入力信号の振幅の瞬時値と、後述する非線形関数設定回路８ｂに設定された非線形関数と、により入力信号の振幅を補正する補正信号を生成する。
【００２４】
非線形関数は、生成された補正信号を、後述する遅延回路１０ｂにより遅延された入力信号から減算したときに、振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値に対して、非線形増幅回路２の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させるよう設定されている。帯域制限回路１４ｂは、振幅レベル非線形変換回路６ｂにより生成された補正信号を希望信号帯域に帯域制限し、これにより帯域制限された補正信号を出力する。
【００２５】
そして、減算回路１６は、遅延回路１０ｂにより遅延された入力信号から、帯域制限回路１４ｂにより帯域制限された補正信号を減算する。なお、遅延回路１０ｂは、振幅検出回路４による入力信号の振幅検出する時間と、振幅レベル非線形変換回路６ｂにより補正信号を生成する時間と、帯域制限回路１４ｂにより帯域制限する時間と、を合わせた時間だけ入力信号が遅延するように設定されている。
【００２６】
これにより、減算回路１６は、振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値に対して、非線形増幅回路２の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された処理済信号を出力する。減算回路１６により生成された処理済信号を図６（ｄ）に示す。
【００２７】
このように生成された処理済信号は、急峻な振幅の増加や、激しい振幅の変動が抑制される。このため、処理済信号を非線形増幅回路２に入力したときに、瞬時的に信号の振幅が非線形増幅回路２の飽和領域に達することが抑制され、非線形増幅回路２の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧することができる。また、処理済信号は、帯域制限回路１４ｂにより帯域制限されているため、高次モード成分に起因する歪の発生も抑えることができる。
【００２８】
以上、説明したように、第２の実施形態に係る非線形変換回路は、前記振幅調整回路に、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅の補正信号を生成する非線形関数が予め設定され、前記非線形関数に基づいて生成された補正信号を出力する補正信号生成回路と、前記入力信号から前記補正信号を減算し、これにより生成された処理済信号を出力する処理回路と、を備えることにより、非線形増幅回路の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力することができる。
「第３の実施形態」
【００２９】
以下、第３の実施形態に係る非線形変換回路について詳細に説明する。図７は、第３の実施形態に係る非線形変換回路の構成を表す図である。また、図８は、第３の実施形態に係る非線形変換回路における信号処理の様子を表す図である。図７において、非線形変換回路１ｃは、振幅検出回路４と、振幅調整回路を構成する非線形関数設定回路８ｃ，遅延回路１０ｃ，帯域制限回路１４ｃ，減算回路１６，ピーク検出回路１８，インパルス発生回路２０と、を備えている。
【００３０】
非線形変換回路１ｃに入力された入力信号は、分岐され、振幅検出回路４と遅延回路１０ｃに入力される。また、振幅検出回路４は、入力信号の振幅の瞬時値を検出する。振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値は、ピーク検出回路１８に入力される。
【００３１】
ピーク検出回路１８は、入力された入力信号の振幅の瞬時値から、その入力信号の振幅が瞬時的にピークとなるタイミングを検出する。なお、ピーク検出は、入力信号の振幅の瞬時値の３点比較や包絡線を微分演算することにより行うことができる。ピーク検出回路１８により検出された入力信号の振幅のピークを図８（ｂ）に示す。
【００３２】
インパルス発生回路２０は、非線形関数設定回路８ｃに設定された非線形関数に応じて、検出された入力信号の振幅が瞬時的にピークとなるタイミングでインパルス信号を発生する。この非線形関数は、後述する帯域制限回路１４ｃにより生成された補正信号を、後述する遅延回路１０ｃにより遅延された入力信号から減算したときに、振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値に対して、非線形増幅回路２の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させるよう設定されている。
【００３３】
従って、インパルス発生回路２０は、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅のインパルス信号を生成する非線形関数に基づいてインパルス信号を発生し、これを出力する。インパルス発生回路２０により発生したインパルス信号を図８（ｃ）に示す。
【００３４】
帯域制限回路１４ｃは、入力されたインパルス信号を前記希望信号帯域で帯域制限し、これにより生成された補正信号を出力する。帯域制限回路１４ｃにより、生成された補正信号を図８（ｄ）に示す。
【００３５】
そして、減算回路１６は、遅延回路１０ｃにより遅延された入力信号から、帯域制限回路１４ｃにより生成された補正信号を減算する。なお、遅延回路１０ｃは、振幅検出回路４による入力信号の振幅検出する時間と、ピーク検出回路１８によるピーク検出に係る時間と、インパルス発生回路によるインパルス信号を発生させる時間と、帯域制限回路１４ｃによる帯域制限にかかる時間と、を合わせた時間だけ入力信号が遅延するように設定されている。
【００３６】
これにより、減算回路１６は、振幅検出回路４により検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路２の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、入力信号を大きく減衰させ、これにより生成された処理済信号を出力する。減算回路１６により生成された処理済信号を図８（ｅ）に示す。
【００３７】
このように生成された処理済信号は、急峻な振幅の増加や、激しい振幅の変動が抑制される。このため、処理済信号を非線形増幅回路２に入力したときに、瞬時的に信号の振幅が非線形増幅回路２の飽和領域に達することが抑制され、非線形増幅回路２の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧することができる。また、処理済信号は、帯域制限回路１４ｃにより帯域制限されているため、高次モード成分に起因する歪の発生も抑えることができる。
【００３８】
以上、説明したように、第３の実施形態に係る非線形変換回路は、前記振幅調整回路に、入力信号の振幅が瞬時的にピークとなるタイミングを検出するピーク検出回路と、検出された入力信号の振幅の瞬時値に対する非線形増幅回路の入出力特性における利得圧縮が大きいほど、大きい振幅のインパルス信号を生成する非線形関数が予め設定され、前記非線形関数に基づいて生成されたインパルス信号を出力するインパルス信号生成回路と、前記インパルス信号を前記希望信号帯域で帯域制限し、これにより生成された補正信号を出力する帯域制限回路と、前記入力信号から前記補正信号を減算し、これにより生成された処理済信号を出力する処理回路と、を備えることにより、非線形増幅回路の出力信号の希望信号帯域外に発生する帯域外雑音を抑圧するよう非線形増幅回路への入力信号を処理した処理済信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係る非線形変換回路１と、非線形変換回路から出力された処理済信号によりその帯域外雑音が抑圧される非線形増幅回路２と、の構成を表す図である。
【図２】第１の実施形態に係る非線形変換回路の構成を表す図である。
【図３】第１の実施形態に係る非線形変換回路における信号処理の様子を表す図である。
【図４】非線形増幅回路２の入出力特性を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る非線形変換回路の構成を表す図である。
【図６】第２の実施形態に係る非線形変換回路における信号処理の様子を表す図である。
【図７】第３の実施形態に係る非線形変換回路の構成を表す図である。
【図８】第３の実施形態に係る非線形変換回路における信号処理の様子を表す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  非線形変換回路、２  非線形増幅回路、４  振幅検出回路、６ａ，６ｂ  振幅レベル非線形変換回路、８ａ，８ｂ，８ｃ，  非線形関数設定回路、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  遅延回路、１２  調整回路、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  帯域制限回路、１６  減算回路、１８  ピーク検出回路、２０  インパルス発生回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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