(57)【要約】【課題】複数のアンテナ素子間のキャリブレーションの精度を向上すること。【解決手段】無線通信装置は、それぞれアンテナ素子と電力増幅器とを備える複数のブランチと、送信信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第１の歪み補償係数を供給する第１供給部と、前記複数のブランチ間のキャリブレーションに用いられる既知信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第２の歪み補償係数を供給する第２供給部と、前記第１供給部から供給される第１の歪み補償係数を用いて送信信号の歪み補償を実行し、前記第２供給部から供給される第２の歪み補償係数を用いて既知信号の歪み補償を実行する歪み補償部と、前記歪み補償部によって歪み補償された既知信号を用いて前記複数のブランチ間のキャリブレーションを実行するキャリブレーション部とを有する。【選択図】図２
2018195955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれアンテナ素子と電力増幅器とを備える複数のブランチと、
送信信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第１の歪み補償係数を供給する第１供給部と、
前記複数のブランチ間のキャリブレーションに用いられる既知信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第２の歪み補償係数を供給する第２供給部と、
前記第１供給部から供給される第１の歪み補償係数を用いて送信信号の歪み補償を実行し、前記第２供給部から供給される第２の歪み補償係数を用いて既知信号の歪み補償を実行する歪み補償部と、
前記歪み補償部によって歪み補償された既知信号を用いて前記複数のブランチ間のキャリブレーションを実行するキャリブレーション部と
を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記歪み補償部は、
入力信号に歪み補償係数を乗算する乗算器と、
前記乗算器への入力信号が送信信号である期間は、前記第１供給部から供給される第１の歪み補償係数を前記乗算器へ入力し、前記乗算器への入力信号が既知信号である期間は、前記第２の供給部から供給される第２の歪み補償係数を前記乗算器へ入力するスイッチと
を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記第１供給部は、
送信信号から生成される複数のアドレスそれぞれに、第１の歪み補償係数を記憶する第１のテーブルを有し、
前記第２供給部は、
既知信号から生成される複数のアドレスそれぞれに、第２の歪み補償係数を記憶する第２のテーブルを有する
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記第１のテーブルは、
送信信号の電力に基づく複数のアドレスそれぞれに第１の歪み補償係数を記憶し、
前記第２のテーブルは、
既知信号の電力に基づく複数のアドレスそれぞれに第２の歪み補償係数を記憶する
ことを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記第１のテーブルは、
送信信号の電力に基づく複数のアドレスそれぞれに第１の歪み補償係数を記憶し、
前記第２のテーブルは、
既知信号の先頭からの経過時間に基づく複数のアドレスそれぞれに第２の歪み補償係数を記憶する
ことを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記第２供給部は、
前記第１供給部によって供給される第１の歪み補償係数にオフセットを加算し、第２の歪み補償係数を算出する加算器を有し、
前記歪み補償部は、
送信信号が入力される期間は、送信信号に前記第１供給部から供給される第１の歪み補償係数を乗算し、既知信号が入力される期間は、既知信号に前記加算器によって算出された第２の歪み補償係数を乗算する乗算器を有する
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記乗算器は、
既知信号が入力される期間のうち一部の期間は、既知信号に前記第１供給部から供給される第１の歪み補償係数を乗算し、既知信号が入力される期間のうち残りの期間は、既知信号に前記加算器によって算出された第２の歪み補償係数を乗算し、
前記第２供給部は、
前記一部の期間において第１の歪み補償係数が乗算された既知信号に基づいて、オフセットを算出する算出部をさらに有する
ことを特徴とする請求項６記載の無線通信装置。
【請求項８】
それぞれアンテナ素子と電力増幅器とを備える複数のブランチを備える無線通信装置が実行する歪み補償方法であって、
送信信号が前記複数のブランチから送信される期間は、送信信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第１の歪み補償係数を供給し、
供給された第１の歪み補償係数を用いて送信信号の歪み補償を実行し、
前記複数のブランチ間のキャリブレーションが実行される期間は、キャリブレーションに用いられる既知信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第２の歪み補償係数を供給し、
供給された第２の歪み補償係数を用いて既知信号の歪み補償を実行し、
歪み補償された既知信号を用いて前記複数のブランチ間のキャリブレーションを実行する
処理を有することを特徴とする歪み補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び歪み補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線通信において、デジタル化による高能率伝送が多く採用されるようになっている。高能率伝送のために例えば多値位相変調方式が適用される場合、送信側では電力増幅器の増幅特性を直線化して送信信号に発生する非線形歪みを抑制し、隣接チャネル漏洩電力が低減されることがある。
【０００３】
また、線形性に劣る電力増幅器を使用して電力効率の向上を図る場合には、電力増幅器において発生する非線形歪みを補償する技術が用いられる。非線形歪みを補償する技術の一例としては、プリディストーション（PreDistortion：ＰＤ）方式がある。ＰＤ方式は、電力増幅器において発生する非線形歪みの逆特性をあらかじめ送信信号に付与することで、電力増幅器によって増幅される送信信号の非線形歪みを低減する技術である。特に、非線形歪みの逆特性がデジタル信号処理で送信信号に付与されるＰＤ方式は、ＤＰＤ（Digital  PreDistortion）と呼ばれることがある。
【０００４】
ＤＰＤには、例えば送信信号の電力に対応付けて歪み補償係数を記憶するルックアップテーブル（Look  Up  Table：ＬＵＴ）を参照し、送信信号の電力に応じた歪み補償係数を送信信号に乗算するＬＵＴ方式のものがある。ＬＵＴに記憶される歪み補償係数は、それぞれ電力増幅器における非線形歪みの逆特性に相当する。
【０００５】
一般に、例えば温度や経年劣化によって電力増幅器の増幅特性は変化する。この変化に追従できるように、ＬＵＴ方式のＤＰＤでは、電力増幅器入力前の参照信号と電力増幅器で増幅された信号との誤差が小さくなるように、ＬＵＴに記憶された歪み補償係数が適応制御される。
【０００６】
一方、高能率伝送のための他の技術として、例えばアダプティブアレイアンテナ（Adaptive  Array  Antenna：ＡＡＡ）によるビームフォーミングがある。ビームフォーミングは、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナを設け、各アンテナ素子に入力される信号の位相を制御することにより、指向性を制御する技術である。ビームフォーミングが行われる場合には、複数のアンテナ素子の入力端での初期位相を揃えたり、アンテナ素子ごとのアナログ回路による周波数偏差を補正したりするために、キャリブレーションが行われることがある。
【０００７】
キャリブレーションでは、例えば既知信号がアンテナ素子ごとのブランチへ入力され、各ブランチからフィードバックされる既知信号の振幅及び位相が比較されることにより、ブランチごとのアナログ回路の特性を補正する補正係数が求められる。すなわち、各アンテナ素子に対応して設けられる例えば電力増幅器やバンドパスフィルタ（Band  Pass  Filter：ＢＰＦ）の特性を揃えるための補正係数が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−９４０４３号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／１０３１６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したキャリブレーションにおいては、既知信号は、電力増幅器によって増幅され、ＢＰＦを通過した後にフィードバックされる。つまり、キャリブレーションのための既知信号も電力増幅器によって増幅されるため、電力増幅器の非線形性やメモリ効果の影響を受けることになる。このため、キャリブレーション用の既知信号についても、例えばＤＰＤによって歪み補償することで、キャリブレーションの精度を向上することができる。
【００１０】
しかしながら、キャリブレーション用の既知信号は、通常の送信信号とは異なる特徴を有するため、送信信号と同様の歪み補償を行っても、既知信号について最適な歪み補償ができるとは限らないという問題がある。具体的には、キャリブレーション用の既知信号は、アナログ回路における位相変動及び振幅変動が容易に求められるように、例えば送信信号の周波数帯域内での振幅及び位相の周波数特性が一定であるという特徴を有する。また、既知信号は、アンテナ素子から放射されると不要放射となるため、信号レベルが小さく抑えられているという特徴を有する。
【００１１】
これらの特徴があるため、送信信号を用いて適応制御された歪み補償係数を用いてキャリブレーション用の既知信号の歪み補償を実行すると、既知信号が適切に歪み補償されないことがある。結果として、キャリブレーションの精度が低下し、ビームフォーミングの精度も低下してしまうことがある。
【００１２】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、複数のアンテナ素子間のキャリブレーションの精度を向上することができる無線通信装置及び歪み補償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】
本願が開示する無線通信装置は、１つの態様において、それぞれアンテナ素子と電力増幅器とを備える複数のブランチと、送信信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第１の歪み補償係数を供給する第１供給部と、前記複数のブランチ間のキャリブレーションに用いられる既知信号が各ブランチに備えられた電力増幅器を通過する際に発生する歪みを補償する第２の歪み補償係数を供給する第２供給部と、前記第１供給部から供給される第１の歪み補償係数を用いて送信信号の歪み補償を実行し、前記第２供給部から供給される第２の歪み補償係数を用いて既知信号の歪み補償を実行する歪み補償部と、前記歪み補償部によって歪み補償された既知信号を用いて前記複数のブランチ間のキャリブレーションを実行するキャリブレーション部とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本願が開示する無線通信装置及び歪み補償方法の１つの態様によれば、複数のアンテナ素子間のキャリブレーションの精度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るＰＤ処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るキャリブレーション処理を示すフロー図である。
【図４】図４は、実施の形態２に係るＰＤ処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態２に係るキャリブレーション処理を示すフロー図である。
【図６】図６は、実施の形態３に係るＰＤ処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、実施の形態３に係るキャリブレーション処理を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本願が開示する無線通信装置及び歪み補償方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る基地局装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す基地局装置１００は、プロセッサ１１０、メモリ１２０、ＤＡ（Digital  Analog）コンバータ１３０、１３１、電力増幅器１４０、１４１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５０、１５１、ＡＤ（Analog  Digital）コンバータ１６０、１６１、スイッチ１７０及びＡＤコンバータ１８０を有する。ＤＡコンバータ１３０、１３１、電力増幅器１４０、１４１、ＢＰＦ１５０、１５１及びＡＤコンバータ１６０、１６１は、それぞれアンテナ素子に対応するブランチごとに設けられる。図１においては、２つのアンテナ素子に対応する２つのブランチを図示したが、基地局装置１００は、３つ以上のアンテナ素子に対応する３つ以上のブランチを有していても良い。
【００１８】
プロセッサ１１０は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）又はＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などを備え、基地局装置１００全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１１０は、送信信号生成部２１０、キャリブレーション信号（以下「ＣＡＬ信号」と略記する）生成部２２０、乗算器２３０、２３１、プリディストーション処理部（以下「ＰＤ処理部」と略記する）２４０、２４１及びキャリブレーション部（以下「ＣＡＬ部」と略記する）２５０を有する。
【００１９】
送信信号生成部２１０は、基地局装置１００から送信される送信信号を生成する。すなわち、送信信号生成部２１０は、送信データを符号化及び変調し、送信信号を生成する。送信信号は、特定の方向への指向性を有するビームが形成されるように、複数のアンテナ素子から送信される。このため、送信信号生成部２１０は、複数のアンテナ素子に対応するブランチごとの送信信号を生成する。
【００２０】
ＣＡＬ信号生成部２２０は、キャリブレーションに用いられる既知信号であるＣＡＬ信号を生成する。具体的には、ＣＡＬ信号生成部２２０は、送信信号の周波数帯域内における振幅及び位相の周波数特性が一定であり、送信信号に比べて信号レベルが小さいＣＡＬ信号を生成する。キャリブレーションは、基地局装置１００が信号を送信及び受信していない期間に実行されるため、ＣＡＬ信号生成部２２０は、例えばＴＤＤ（Time  Division  Duplex：時分割多重）方式を採用する無線通信システムにおいては、上り回線のサブフレームから下り回線のサブフレームに切り替わる期間などにＣＡＬ信号を生成する。
【００２１】
乗算器２３０、２３１は、それぞれ複数のアンテナ素子に対応するブランチごとに設けられ、ブランチごとの送信信号にキャリブレーション係数を乗算する。すなわち、乗算器２３０、２３１は、ブランチ間の振幅変動及び位相変動の差を補正するキャリブレーション係数であって、ＣＡＬ部２５０によって算出されたキャリブレーション係数をブランチごとの送信信号に乗算する。
【００２２】
ＰＤ処理部２４０、２４１は、ブランチごとに設けられ、ブランチごとの送信信号及びＣＡＬ信号の歪み補償を実行する。このとき、ＰＤ処理部２４０、２４１は、送信信号とＣＡＬ信号とでは異なるルックアップテーブル（ＬＵＴ）から歪み補償係数を読み出し、送信信号及びＣＡＬ信号に歪み補償係数を乗算する。ＰＤ処理部２４０、２４１の具体的な構成については、後に詳述する。
【００２３】
ＣＡＬ部２５０は、各ブランチからフィードバックされるＣＡＬ信号を用いて、ブランチ間の振幅変動及び位相変動の差を補正するキャリブレーション係数を算出する。すなわち、ＣＡＬ部２５０は、各ブランチのアナログ回路を通過してフィードバックされるＣＡＬ信号を取得し、ＣＡＬ信号の振幅及び位相に基づいて、ブランチごとのアナログ回路の特性の差を補正するキャリブレーション係数を算出する。
【００２４】
メモリ１２０は、例えばＲＡＭ（Random  Access  Memory）又はＲＯＭ（Read  Only  Memory）などを備え、プロセッサ１１０によって処理が実行される際に、種々の情報を記憶する。
【００２５】
ＤＡコンバータ１３０、１３１は、ブランチごとに設けられ、歪み補償後の送信信号及びＣＡＬ信号をＤＡ変換する。
【００２６】
電力増幅器１４０、１４１は、ＤＡ変換された送信信号及びＣＡＬ信号を増幅する。電力増幅器１４０、１４１による増幅時には非線形歪みが発生するが、送信信号及びＣＡＬ信号には、ＰＤ処理部２４０、２４１において歪み補償係数が乗算されているため、歪み補償係数によって非線形歪みが相殺される。
【００２７】
ＢＰＦ１５０、１５１は、電力増幅後の送信信号及びＣＡＬ信号をフィルタリングして、所定の周波数帯域の送信信号及びＣＡＬ信号を出力する。そして、送信信号及びＣＡＬ信号は、それぞれのアンテナ素子から放射されるとともに、スイッチ１７０へフィードバックされる。
【００２８】
ＡＤコンバータ１６０、１６１は、電力増幅器１４０、１４１によって増幅された送信信号及びＣＡＬ信号をＡＤ変換し、プロセッサ１１０のＰＤ処理部２４０、２４１へフィードバックする。すなわち、ＡＤコンバータ１６０、１６１は、ＰＤ処理部２４０、２４１による歪み補償係数の更新のために、電力増幅器１４０、１４１の出力信号をフィードバックする。
【００２９】
スイッチ１７０は、キャリブレーションが実行されるキャリブレーション期間に、各ブランチのＢＰＦ１５０、１５１から出力されるＣＡＬ信号を切り替えながらＡＤコンバータ１８０へ出力する。すなわち、スイッチ１７０は、キャリブレーション期間に各ブランチのアナログ回路を通過したＣＡＬ信号を、順にＡＤコンバータ１８０へ出力する。また、スイッチ１７０は、キャリブレーション期間ではないときはオフになり、ＢＰＦ１５０、１５１から出力される送信信号をＡＤコンバータ１８０へ出力することはない。
【００３０】
ＡＤコンバータ１８０は、スイッチ１７０から出力されるＣＡＬ信号をＡＤ変換し、プロセッサ１１０のＣＡＬ部２５０へ出力する。すなわち、ＡＤコンバータ１８０は、キャリブレーションに用いられる各ブランチからのＣＡＬ信号をＣＡＬ部２５０へ出力する。
【００３１】
図２は、実施の形態１に係るＰＤ処理部２４０の構成を示すブロック図である。なお、ＰＤ処理部２４１は、ＰＤ処理部２４０と同様の構成を有するため、ここではＰＤ処理部２４０について説明する。図２に示すＰＤ処理部２４０は、乗算器３０１、電力アドレス生成部３０２、遅延器３０４、減算器３０５、スイッチ３０６、送信用ルックアップテーブル（以下「送信用ＬＵＴ」と略記する）３０７、遅延器３０８、係数更新部３０９、キャリブレーション用ルックアップテーブル（以下「ＣＡＬ用ＬＵＴ」と略記する）３１０、遅延器３１１、係数更新部３１２及びスイッチ３１３を有する。
【００３２】
乗算器３０１は、ＰＤ処理部２４０へ入力される送信信号又はＣＡＬ信号に、スイッチ３１３から出力される歪み補償係数を乗算し、電力増幅器１４０における非線形歪みの逆特性を付与する。
【００３３】
電力アドレス生成部３０２は、ＰＤ処理部２４０へ入力される送信信号又はＣＡＬ信号の電力を算出し、算出した電力に対応するアドレスを生成する。すなわち、電力アドレス生成部３０２は、送信信号の電力に基づいて送信用ＬＵＴ３０７のアドレスを生成し、ＣＡＬ信号の電力に基づいてＣＡＬ用ＬＵＴ３１０のアドレスを生成する。そして、電力アドレス生成部３０２は、送信信号の電力に基づくアドレスを送信用ＬＵＴ３０７へ出力し、ＣＡＬ信号の電力に基づくアドレスＡｐをＣＡＬ用ＬＵＴ３１０へ出力する。
【００３４】
遅延器３０４は、ＰＤ処理部２４０へ入力される送信信号又はＣＡＬ信号を遅延させ、減算器３０５へ出力する。具体的には、遅延器３０４は、歪み補償された送信信号及びＣＡＬ信号が、ＤＡコンバータ１３０、電力増幅器１４０及びＡＤコンバータ１６０を通過してＰＤ処理部２４０へフィードバックされるまでの時間だけ送信信号又はＣＡＬ信号を遅延させる。すなわち、遅延器３０４は、送信信号及びＣＡＬ信号がフィードバックされるまでの処理遅延分だけ送信信号及びＣＡＬ信号を遅延させる。
【００３５】
減算器３０５は、遅延器３０４によって遅延された送信信号又はＣＡＬ信号と、ＡＤコンバータ１６０によってフィードバックされるフィードバック信号（以下「ＦＢ信号」と略記する）との誤差を算出する。すなわち、減算器３０５は、電力増幅器１４０によって増幅される前の送信信号又はＣＡＬ信号と、電力増幅器１４０によって増幅された後の送信信号又はＣＡＬ信号との誤差を算出する。
【００３６】
スイッチ３０６は、減算器３０５によって算出された誤差を係数更新部３０９又は係数更新部３１２へ出力する。具体的には、スイッチ３０６は、基地局装置１００から信号が送信される期間は誤差を係数更新部３０９へ出力する。一方、スイッチ３０６は、基地局装置１００が信号を送信及び受信しないキャリブレーション期間は誤差を係数更新部３１２へ出力する。すなわち、スイッチ３０６は、キャリブレーション期間であるか否かに応じて誤差の出力先を切り替え、送信信号の誤差を係数更新部３０９へ出力する一方、ＣＡＬ信号の誤差を係数更新部３１２へ出力する。
【００３７】
送信用ＬＵＴ３０７は、送信信号の電力に基づくアドレスに対応付けて、送信信号の歪み補償をするための歪み補償係数を記憶する。そして、送信用ＬＵＴ３０７は、電力アドレス生成部３０２からアドレスが入力されると、アドレスに対応する歪み補償係数を出力する。
【００３８】
遅延器３０８は、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数を遅延させ、係数更新部３０９へ出力する。具体的には、遅延器３０８は、送信用ＬＵＴ３０７から出力された歪み補償係数によって歪み補償された送信信号が、ＰＤ処理部２４０へフィードバックされて減算器３０５によって誤差が算出されるまでの時間だけ歪み補償係数を遅延させる。すなわち、遅延器３０８は、送信用ＬＵＴ３０７から出力された歪み補償係数によって歪み補償された送信信号がフィードバックされるまでの処理遅延分だけ歪み補償係数を遅延させる。
【００３９】
係数更新部３０９は、スイッチ３０６から出力される送信信号の誤差を用いて、遅延器３０８によって遅延された歪み補償係数を更新し、更新された歪み補償係数を送信用ＬＵＴ３０７に書き込む。
【００４０】
ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０は、ＣＡＬ信号の電力に基づくアドレスに対応付けて、ＣＡＬ信号の歪み補償をするための歪み補償係数を記憶する。そして、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０は、電力アドレス生成部３０２からアドレスＡｐが入力されると、アドレスＡｐに対応する歪み補償係数を出力する。
【００４１】
遅延器３１１は、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力される歪み補償係数を遅延させ、係数更新部３１２へ出力する。具体的には、遅延器３１１は、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数によって歪み補償されたＣＡＬ信号が、ＰＤ処理部２４０へフィードバックされて減算器３０５によって誤差が算出されるまでの時間だけ歪み補償係数を遅延させる。すなわち、遅延器３１１は、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数によって歪み補償されたＣＡＬ信号がフィードバックされるまでの処理遅延分だけ歪み補償係数を遅延させる。
【００４２】
係数更新部３１２は、スイッチ３０６から出力されるＣＡＬ信号の誤差を用いて、遅延器３１１によって遅延された歪み補償係数を更新し、更新された歪み補償係数をＣＡＬ用ＬＵＴ３１０に書き込む。
【００４３】
スイッチ３１３は、送信用ＬＵＴ３０７又はＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数を乗算器３０１へ出力する。具体的には、スイッチ３１３は、基地局装置１００から信号が送信される期間は送信用ＬＵＴ３０７から出力された歪み補償係数を乗算器３０１へ出力する。一方、スイッチ３１３は、基地局装置１００が信号を送信及び受信しないキャリブレーション期間はＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数を乗算器３０１へ出力する。すなわち、スイッチ３１３は、キャリブレーション期間であるか否かに応じてＬＵＴを切り替え、いずれかのＬＵＴから出力される歪み補償係数を乗算器３０１へ出力する。
【００４４】
次いで、上記のように構成された基地局装置１００におけるキャリブレーション処理について、図３に示すフロー図を参照しながら説明する。
【００４５】
プロセッサ１１０の各ＰＤ処理部２４０、２４１においては、キャリブレーションが実行されるキャリブレーションタイミングであるか否かが監視されており（ステップＳ１０１）、キャリブレーションタイミングでない場合には（ステップＳ１０１Ｎｏ）、キャリブレーションタイミングが待機される。具体的には、例えば無線通信システムにおいてＴＤＤ方式が採用される場合、基地局装置１００が信号を受信する上り回線のサブフレームから、基地局装置１００が信号を送信する下り回線のサブフレームへ切り替わるタイミングがキャリブレーションタイミングとなる。
【００４６】
キャリブレーションタイミングではない期間は、スイッチ３０６は、減算器３０５から出力される誤差を係数更新部３０９へ出力するように切り替わり、スイッチ３１３は、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数を乗算器３０１へ出力するように切り替わる。したがって、例えば下り回線のサブフレームでは、ＰＤ処理部２４０、２４１へ入力される送信信号は、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数によって歪み補償されるとともに、電力増幅器１４０、１４１による増幅前後の送信信号の誤差が小さくなるように送信用ＬＵＴ３０７に記憶された歪み補償係数が更新される。
【００４７】
そして、キャリブレーションタイミングが到来すると（ステップＳ１０１Ｙｅｓ）、スイッチ３０６は、減算器３０５から出力される誤差を係数更新部３１２へ出力するように切り替わり、スイッチ３１３は、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力される歪み補償係数を乗算器３０１へ出力するように切り替わる（ステップＳ１０２）。また、ＣＡＬ信号生成部２２０によって、ＣＡＬ信号が生成され（ステップＳ１０３）、ＣＡＬ信号がそれぞれＰＤ処理部２４０、２４１へ入力される。ＰＤ処理部２４０、２４１へ入力されるＣＡＬ信号は、同一の信号であっても良い。
【００４８】
ＣＡＬ信号がＰＤ処理部２４０、２４１へ入力されると、電力アドレス生成部３０２によって、ＣＡＬ信号の電力が算出され、電力に応じたアドレスＡｐが生成される（ステップＳ１０４）。生成されたアドレスＡｐは、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０へ入力され、アドレスＡｐに記憶された歪み補償係数がＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力される。歪み補償係数は、遅延器３１１によって保持され遅延する一方で、スイッチ３１３を介して乗算器３０１へ入力される。そして、乗算器３０１によって、ＣＡＬ信号に歪み補償係数が乗算されることにより、ＣＡＬ信号の歪み補償が実行される（ステップＳ１０５）。
【００４９】
このように、ＣＡＬ信号の歪み補償においては、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数が用いられるため、送信信号の歪み補償とは異なる歪み補償係数が用いられ、ＣＡＬ信号の特徴に応じた適切な歪み補償を実行することができる。
【００５０】
そして、歪み補償されたＣＡＬ信号は、ＤＡコンバータ１３０、１３１、電力増幅器１４０、１４１及びＢＰＦ１５０、１５１を通過して、スイッチ１７０へ入力される。スイッチ１７０は、各ブランチとＡＤコンバータ１８０との接続状態を順に切り替え、各ブランチからのＣＡＬ信号をＡＤコンバータ１８０経由で順次ＣＡＬ部２５０へ入力する。そして、ＣＡＬ部２５０によって、ブランチごとのＣＡＬ信号を用いて、ブランチごとのアナログ回路の特性が算出され、ブランチ間のアナログ回路の特性を揃えるキャリブレーションが実行される（ステップＳ１０６）。すなわち、例えば１つのブランチのアナログ回路を基準とした他のブランチのアナログ回路の特性を示すキャリブレーション係数が算出される。ＣＡＬ部２５０によって算出されたキャリブレーション係数は、それぞれのブランチに対応する乗算器２３０、２３１へ出力され、キャリブレーションタイミングが終了した後の送信期間には、送信信号にキャリブレーション係数が乗算される。
【００５１】
本実施の形態においては、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数を用いて歪み補償されたＣＡＬ信号によってキャリブレーション係数が算出されるため、適切に歪み補償されたＣＡＬ信号に基づくキャリブレーション係数が算出される。この結果、ＣＡＬ信号から算出されるキャリブレーション係数の精度が向上し、複数のアンテナ素子間のキャリブレーションの精度を向上することができる。
【００５２】
また、歪み補償されたＣＡＬ信号は、電力増幅器１４０、１４１の出力部分からＡＤコンバータ１６０、１６１によってフィードバックされる。このＦＢ信号は、それぞれＰＤ処理部２４０、２４１へ入力され、減算器３０５によって、増幅前のＣＡＬ信号との誤差が算出される。算出された誤差は、スイッチ３０６を介して係数更新部３１２へ入力される。一方、遅延器３１１によって遅延した歪み補償係数も、係数更新部３１２へ入力され、係数更新部３１２によって、増幅前後のＣＡＬ信号の誤差を小さくするように歪み補償係数が更新される。そして、更新された歪み補償係数がＣＡＬ用ＬＵＴ３１０へ書き込まれることにより、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０が更新される（ステップＳ１０７）。これにより、送信用ＬＵＴ３０７とは独立してＣＡＬ用ＬＵＴ３１０が更新され、ＣＡＬ信号の歪み補償に用いられる歪み補償係数を適切に更新することができる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、キャリブレーション期間か否かに応じてＬＵＴを切り替え、送信時及びキャリブレーション時にそれぞれ対応するＬＵＴから出力された歪み補償係数を用いて送信信号又はＣＡＬ信号を歪み補償する。また、送信時及びキャリブレーション時にそれぞれ対応するＬＵＴの歪み補償係数を更新する。このため、キャリブレーションに用いられるＣＡＬ信号については、送信信号とは独立して歪み補償することができ、ＣＡＬ信号の歪み補償の精度を向上することができる。結果として、ＣＡＬ信号を用いたキャリブレーションの精度を向上することができる。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、ＣＡＬ信号の電力ではなく、先頭からの経過時間に応じたアドレスによって歪み補償係数を読み出す点である。
【００５５】
実施の形態２に係る基地局装置の構成は、実施の形態１に係る基地局装置１００（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態２においては、ＰＤ処理部２４０、２４１の構成が実施の形態１とは異なる。
【００５６】
図４は、実施の形態２に係るＰＤ処理部２４０の構成を示すブロック図である。なお、ＰＤ処理部２４１は、ＰＤ処理部２４０と同様の構成を有するため、ここではＰＤ処理部２４０について説明する。また、図４において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図４に示すＰＤ処理部２４０は、図２の電力アドレス生成部３０２に代えてアドレス生成部４０１を有する。
【００５７】
アドレス生成部４０１は、送信期間においては、ＰＤ処理部２４０へ入力される送信信号の電力を算出し、算出した電力に対応するアドレスを生成する。また、アドレス生成部４０１は、キャリブレーション期間においては、ＰＤ処理部２４０へ入力されるＣＡＬ信号の先頭からの経過時間に対応するアドレスを生成する。すなわち、アドレス生成部４０１は、送信期間には送信信号の電力に基づく送信用ＬＵＴ３０７のアドレスを生成し、キャリブレーション期間にはＣＡＬ信号の経過時間に基づくＣＡＬ用ＬＵＴ３１０のアドレスを生成する。そして、アドレス生成部４０１は、送信信号の電力に基づくアドレスを送信用ＬＵＴ３０７へ出力し、ＣＡＬ信号の経過時間に基づくアドレスＡｔをＣＡＬ用ＬＵＴ３１０へ出力する。
【００５８】
ＣＡＬ信号は、送信信号と異なり既知信号であるため、先頭からの経過時間に対応する信号サンプルは既知である。また、例えば電力増幅器１４０におけるメモリ効果によって、同じ信号電力の信号サンプルでも、電力増幅器１４０において発生する非線形歪みが異なる可能性がある。このため、アドレス生成部４０１は、ＣＡＬ信号の先頭からの経過時間に基づいてアドレスを生成することにより、メモリ効果による非線形歪みの変動も補償可能な歪み補償係数をＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力させることができる。
【００５９】
次いで、上記のように構成された基地局装置１００におけるキャリブレーション処理について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、図５において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
【００６０】
実施の形態１と同様に、キャリブレーションタイミングが到来するまでは、アドレス生成部４０１によって送信信号の電力に基づくアドレスが生成され、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数によって送信信号の歪み補償が実行される。また、電力増幅器１４０、１４１による増幅前後の送信信号の誤差が小さくなるように送信用ＬＵＴ３０７に記憶された歪み補償係数が更新される。
【００６１】
そして、キャリブレーションタイミングが到来すると（ステップＳ１０１Ｙｅｓ）、スイッチ３０６は、減算器３０５から出力される誤差を係数更新部３１２へ出力するように切り替わり、スイッチ３１３は、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力される歪み補償係数を乗算器３０１へ出力するように切り替わる（ステップＳ１０２）。また、ＣＡＬ信号生成部２２０によって、ＣＡＬ信号が生成され（ステップＳ１０３）、ＣＡＬ信号がそれぞれＰＤ処理部２４０、２４１へ入力される。ＰＤ処理部２４０、２４１へ入力されるＣＡＬ信号は、同一の信号であっても良い。
【００６２】
ＣＡＬ信号がＰＤ処理部２４０、２４１へ入力されると、アドレス生成部４０１によって、ＣＡＬ信号の先頭からの経過時間に応じたアドレスＡｔが生成される（ステップＳ２０１）。すなわち、ＣＡＬ信号の既知である各信号サンプルの先頭からの順番に対応するアドレスＡｔが生成される。生成されたアドレスＡｔは、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０へ入力され、アドレスＡｔに記憶された歪み補償係数がＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力される。歪み補償係数は、遅延器３１１によって保持され遅延する一方で、スイッチ３１３を介して乗算器３０１へ入力される。そして、乗算器３０１によって、ＣＡＬ信号に歪み補償係数が乗算されることにより、ＣＡＬ信号の歪み補償が実行される（ステップＳ１０５）。
【００６３】
このように、ＣＡＬ信号の歪み補償においては、ＣＡＬ信号の先頭からの経過時間に応じたアドレスが生成され、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０から出力された歪み補償係数が用いられる。このため、送信信号の歪み補償とは異なる歪み補償係数であって、電力増幅器１４０、１４１におけるメモリ効果の影響も補償可能な歪み補償係数が用いられ、ＣＡＬ信号の特徴に応じた適切な歪み補償を実行することができる。
【００６４】
そして、歪み補償されたＣＡＬ信号は、スイッチ１７０からＡＤコンバータ１８０を経由してＣＡＬ部２５０へ入力され、ＣＡＬ部２５０によって、ブランチ間のアナログ回路の特性を揃えるキャリブレーションが実行される（ステップＳ１０６）。ＣＡＬ部２５０によって算出されたキャリブレーション係数は、それぞれのブランチに対応する乗算器２３０、２３１へ出力され、キャリブレーションタイミングが終了した後の送信期間には、送信信号にキャリブレーション係数が乗算される。
【００６５】
本実施の形態においては、メモリ効果の影響も補償可能なキャリブレーション用の歪み補償係数を用いて歪み補償されたＣＡＬ信号によってキャリブレーション係数が算出されるため、適切に歪み補償されたＣＡＬ信号に基づくキャリブレーション係数が算出される。この結果、ＣＡＬ信号から算出されるキャリブレーション係数の精度が向上し、複数のアンテナ素子間のキャリブレーションの精度を向上することができる。
【００６６】
また、歪み補償されたＣＡＬ信号は、電力増幅器１４０、１４１の出力部分からＡＤコンバータ１６０、１６１によってフィードバックされる。このＦＢ信号が用いられることにより、係数更新部３１２によって歪み補償係数が更新される。そして、更新された歪み補償係数がＣＡＬ用ＬＵＴ３１０へ書き込まれることにより、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０が更新される（ステップＳ１０７）。これにより、送信用ＬＵＴ３０７とは独立してＣＡＬ用ＬＵＴ３１０が更新され、ＣＡＬ信号の歪み補償に用いられる歪み補償係数を適切に更新することができる。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、送信期間においては送信信号の電力に基づくアドレスを生成する一方、キャリブレーション期間においてはＣＡＬ信号の先頭からの経過時間に基づくアドレスを生成し、別のＬＵＴから出力された歪み補償係数を用いて送信信号又はＣＡＬ信号を歪み補償する。このため、既知のＣＡＬ信号については、電力増幅器におけるメモリ効果の影響を考慮した歪み補償係数を用いて歪み補償することができ、ＣＡＬ信号の歪み補償の精度を向上することができる。結果として、ＣＡＬ信号を用いたキャリブレーションの精度を向上することができる。
【００６８】
（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、送信信号とＣＡＬ信号の歪み補償係数の差分を示すオフセットを算出し、ＣＡＬ信号の歪み補償の際には、送信信号のための歪み補償係数にオフセットを加算して得られる歪み補償係数を用いる点である。
【００６９】
ＣＡＬ信号は、送信信号の周波数帯域内での振幅及び位相の周波数特性が一定の信号であるため、振幅及び位相の周波数特性が一定ではない送信信号とは、電力増幅器１４０、１４１を通過する際の入力パワーと出力位相との関係を示すＡＭ／ＰＭ特性が異なる。すなわち、送信信号が電力増幅器１４０、１４１へ入力された際の出力位相と、ＣＡＬ信号が電力増幅器１４０、１４１へ入力された際の出力位相とは、差分を有しており、この差分はそれぞれの信号に対する非線形歪みの差分である。このため、この差分をオフセットとして算出することで、送信信号の歪み補償係数にオフセットを加算すれば、ＣＡＬ信号の歪み補償係数が得られることになる。
【００７０】
実施の形態３に係る基地局装置の構成は、実施の形態１に係る基地局装置１００（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態３においては、ＰＤ処理部２４０、２４１の構成が実施の形態１とは異なる。
【００７１】
図６は、実施の形態３に係るＰＤ処理部２４０の構成を示すブロック図である。なお、ＰＤ処理部２４１は、ＰＤ処理部２４０と同様の構成を有するため、ここではＰＤ処理部２４０について説明する。また、図６において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図６に示すＰＤ処理部２４０は、図２のスイッチ３０６、ＣＡＬ用ＬＵＴ３１０、遅延器３１１、係数更新部３１２及びスイッチ３１３に代えて、スイッチ５０１、オフセット算出部５０２、スイッチ５０３及び加算器５０４を有する。
【００７２】
スイッチ５０１は、電力増幅器１４０によって増幅されてフィードバックされたＦＢ信号を減算器３０５又はオフセット算出部５０２へ出力する。具体的には、スイッチ５０１は、基地局装置１００から信号が送信される期間はＦＢ信号を減算器３０５へ出力する。一方、スイッチ５０１は、基地局装置１００が信号を送信及び受信しないキャリブレーション期間はＦＢ信号をオフセット算出部５０２へ出力する。すなわち、スイッチ５０１は、キャリブレーション期間であるか否かに応じてＦＢ信号の出力先を切り替え、送信信号のフィードバックであるＦＢ信号を減算器３０５へ出力する一方、ＣＡＬ信号のフィードバックであるＦＢ信号をオフセット算出部５０２へ出力する。
【００７３】
オフセット算出部５０２は、スイッチ５０３がオフの期間にスイッチ５０１から出力されるＦＢ信号の平均値を算出することにより、オフセットを算出する。すなわち、オフセット算出部５０２は、送信信号用の歪み補償係数によって歪み補償されたＣＡＬ信号の位相の平均値を算出することにより、電力増幅器１４０からの送信信号の出力位相とＣＡＬ信号の出力位相とのオフセットを算出する。
【００７４】
ここで、送信信号が送信信号用の歪み補償係数によって歪み補償されていれば、電力増幅器１４０における非線形歪みが補償され、この送信信号が電力増幅器１４０から出力される場合の出力位相の平均値は０となる。これに対して、ＣＡＬ信号が送信信号用の歪み補償係数によって歪み補償されていれば、電力増幅器１４０における非線形歪みが完全に補償されることはなく、このＣＡＬ信号が電力増幅器１４０から出力される場合の出力位相の平均値は、送信信号とＣＡＬ信号の歪み補償係数の差分に相当する。このため、オフセット算出部５０２は、ＦＢ信号の平均値を算出することにより、オフセットを算出する。
【００７５】
スイッチ５０３は、キャリブレーション期間が開始してから所定期間においてオフとなり、キャリブレーション期間が開始してから所定期間後にオンとなる。すなわち、スイッチ５０３は、キャリブレーション期間が開始した直後は、オフセット算出部５０２によって算出されたオフセットが加算器５０４へ出力されないようにし、所定時間経過した後にオフセットが加算器５０４へ出力されるようにする。したがって、スイッチ５０３がオフの期間に、オフセット算出部５０２は、送信信号用の歪み補償係数を用いて歪み補償されたＣＡＬ信号からオフセットを算出する。また、スイッチ５０３がオンになると、オフセット算出部５０２は、オフセットの算出処理を停止し、算出済みのオフセットを加算器５０４へ供給する。
【００７６】
加算器５０４は、スイッチ５０３がオンになってオフセットが供給されると、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数にオフセットを加算する。すなわち、加算器５０４は、送信信号用の歪み補償係数にオフセットを加算することにより、ＣＡＬ信号用の歪み補償係数を生成し、乗算器３０１へ出力する。
【００７７】
次いで、上記のように構成された基地局装置１００におけるキャリブレーション処理について、図７に示すフロー図を参照しながら説明する。なお、図７において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
【００７８】
実施の形態１と同様に、キャリブレーションタイミングが到来するまでは、電力アドレス生成部３０２によって送信信号の電力に基づくアドレスが生成され、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数によって送信信号の歪み補償が実行される。また、電力増幅器１４０、１４１による増幅前後の送信信号の誤差が小さくなるように送信用ＬＵＴ３０７に記憶された歪み補償係数が更新される。
【００７９】
そして、キャリブレーションタイミングが到来すると（ステップＳ１０１Ｙｅｓ）、スイッチ５０１は、ＦＢ信号をオフセット算出部５０２へ出力するように切り替わり（ステップＳ３０１）、スイッチ５０３はオフのままとなる。また、ＣＡＬ信号生成部２２０によって、ＣＡＬ信号が生成され（ステップＳ１０３）、ＣＡＬ信号がそれぞれＰＤ処理部２４０、２４１へ入力される。ＰＤ処理部２４０、２４１へ入力されるＣＡＬ信号は、同一の信号であっても良い。
【００８０】
ＣＡＬ信号がＰＤ処理部２４０、２４１へ入力されると、電力アドレス生成部３０２によって、ＣＡＬ信号の電力に応じたアドレスが生成され（ステップＳ１０４）、生成されたアドレスが送信用ＬＵＴ３０７へ入力されて、送信信号用の歪み補償係数が送信用ＬＵＴ３０７から出力される。歪み補償係数は、加算器５０４を介して乗算器３０１へ入力される。ここでは、スイッチ５０３がオフであるため、加算器５０４において歪み補償係数にオフセットが加算されることはない。そして、乗算器３０１によって、ＣＡＬ信号に送信信号用の歪み補償係数が乗算されることにより、ＣＡＬ信号の歪み補償が実行される（ステップＳ３０２）。
【００８１】
ここでの歪み補償は、送信信号用の歪み補償係数を用いてＣＡＬ信号を歪み補償するものであるため、電力増幅器１４０、１４１においてＣＡＬ信号に発生する非線形歪みは十分に補償されない。そこで、非線形歪みが残存するＣＡＬ信号がＦＢ信号としてＰＤ処理部２４０、２４１へフィードバックされ、スイッチ５０１を介してオフセット算出部５０２へ入力される。そして、オフセット算出部５０２によって、非線形歪みが残存するＦＢ信号の平均値が算出されることにより、オフセットが算出される（ステップＳ３０３）。このように、スイッチ５０３がオンの期間にフィードバックされるＦＢ信号から、送信信号用の歪み補償係数とＣＡＬ信号用の歪み補償係数とのオフセットが算出される。
【００８２】
そして、キャリブレーションタイミングが開始してから所定時間が経過すると、スイッチ５０３がオンとなり、オフセット算出部５０２と加算器５０４とが接続される（ステップＳ３０４）。これ以降は、オフセット算出部５０２によるオフセット算出処理は停止され、既に算出済みのオフセットが加算器５０４へ供給される。また、加算器５０４によって、送信用ＬＵＴ３０７から出力される歪み補償係数にオフセットが加算され、ＣＡＬ信号用の歪み補償係数が生成される。この歪み補償係数が乗算器３０１によってＣＡＬ信号に乗算されることにより、ＣＡＬ信号の歪み補償が実行される（ステップＳ３０５）。
【００８３】
このように、スイッチ５０３がオンになった後は、送信信号用の歪み補償係数にオフセットが加算されてＣＡＬ信号用の歪み補償係数が生成されるため、ＣＡＬ信号に対して十分な歪み補償を施すことができる。また、１つの送信用ＬＵＴ３０７があれば、送信信号及びＣＡＬ信号それぞれの歪み補償を独立して実行することができるため、回路規模を削減することができる。
【００８４】
そして、歪み補償されたＣＡＬ信号は、スイッチ１７０からＡＤコンバータ１８０を経由してＣＡＬ部２５０へ入力され、ＣＡＬ部２５０によって、ブランチ間のアナログ回路の特性を揃えるキャリブレーションが実行される（ステップＳ１０６）。ＣＡＬ部２５０によって算出されたキャリブレーション係数は、それぞれのブランチに対応する乗算器２３０、２３１へ出力され、キャリブレーションタイミングが終了した後の送信期間には、送信信号にキャリブレーション係数が乗算される。
【００８５】
以上のように、本実施の形態によれば、送信信号用の歪み補償係数とＣＡＬ信号用の歪み補償係数とのオフセットを算出し、送信信号用の歪み補償係数にオフセットを加算して得られる歪み補償係数を用いてＣＡＬ信号の歪み補償を実行する。このため、１つのＬＵＴに記憶された歪み補償係数を用いて送信信号及びＣＡＬ信号の歪み補償をすることができ、回路規模を削減することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１１０  プロセッサ
１２０  メモリ
１３０、１３１  ＤＡコンバータ
１４０、１４１  電力増幅器
１５０、１５１  ＢＰＦ
１６０、１６１、１８０  ＡＤコンバータ
１７０  スイッチ
２１０  送信信号生成部
２２０  ＣＡＬ信号生成部
２３０、２３１、３０１  乗算器
２４０、２４１  ＰＤ処理部
２５０  ＣＡＬ部
３０２  電力アドレス生成部
３０４、３０８、３１１  遅延器
３０５  減算器
３０６、３１３、５０１、５０３  スイッチ
３０７  送信用ＬＵＴ
３０９、３１２  係数更新部
３１０  ＣＡＬ用ＬＵＴ
４０１  アドレス生成部
５０２  オフセット算出部
５０４  加算器
【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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