(57)【要約】      （修正有）【課題】増幅部の位相ずれの経時変化による出力変動を抑圧した送信装置を提供する。【解決手段】送信装置は、入力信号を増幅する増幅器５１、５２と、入力信号に前置歪みを与えて増幅器の歪みを補償する補償部を含む励振部３１、３２と、増幅部からの出力信号を分岐して補償部にフィードバックするループＤと、前置歪みを与えられる前の入力信号を複数に分配して励振部のそれぞれに入力する分配器２０と、それぞれの増幅器の出力信号を合成する合成器７０とを具備する。補償部は、第１〜第３データを含む。第１、２データは、入力信号の振幅に依存する、増幅器の出力振幅、出力位相の非線形性を補償するためのデータである。第３データは、入力信号の振幅に依存しない、増幅器の出力位相の非線形性を補償するためのデータである。第３データは増幅器への入力振幅に依存しない量として、経時変化による長期的な位相変動を反映するデータである。【選択図】図１
2015188246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前置歪みを与えられた入力信号を増幅する増幅部と、
前記入力信号に前記前置歪みを与えて前記増幅部の歪みを補償する補償部と、
前記増幅部からの出力信号を分岐して前記補償部にフィードバックするループとを具備し、
前記補償部は、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを、前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて生成するデータ生成部と、
前記第１乃至第３データに基づいて前記入力信号に前記前置歪みを与える歪補償部とを備える、送信装置。
【請求項２】
前記データ生成部は、
前記第１データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力振幅の特性が記録される第１テーブルと、
前記第２データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力位相の特性が記録される第２テーブルと、
前記第３データを反映して前記第２テーブルの内容を書き換える書き換え処理部とを備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記増幅部とこの増幅部の歪みを補償する前記補償部とを直列に接続したモジュールを複数具備し、
さらに、前記前記前置歪みを与えられる前の入力信号を複数に分配して前記モジュールのそれぞれに入力する分配器と、
それぞれの前記モジュールの出力信号を合成する合成器とを具備する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
さらに、出力段の信号の帯域を制限するバンドパスフィルタを具備する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項５】
前置歪みを与えられた入力信号を増幅する増幅部と、前記増幅部からの出力信号を分岐してフィードバックするループとを具備する送信装置に用いられる励振器において、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを、前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて生成するデータ生成部と、
前記第１乃至第３データに基づいて前記入力信号に前記前置歪みを与える歪補償部とを備える、励振器。
【請求項６】
前記データ生成部は、
前記第１データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力振幅の特性が記録される第１テーブルと、
前記第２データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力位相の特性が記録される第２テーブルと、
前記第３データを反映して前記第２テーブルの内容を書き換える書き換え処理部とを備える、請求項５に記載の励振器。
【請求項７】
送信装置に備わる増幅器に入力される入力信号に前置歪みを与えて前記増幅器の歪みを補償する歪み補償方法において、
前記送信装置が、前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを、前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて生成し、
前記送信装置が、前記第１乃至第３データに基づいて前記入力信号に前記前置歪みを与える、歪み補償方法。
【請求項８】
前記生成することは、
前記送信装置が、第１テーブルに、前記第１データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力振幅の特性を記録し、
前記送信装置が、第２テーブルに、前記第２データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力位相の非線形性の特性を記録し、
前記送信装置が、前記第３データを反映して前記第２テーブルの内容を書き換える、請求項７に記載の歪み補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば地上ディジタル放送システムに適用可能な送信装置とその励振器および歪み補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル放送システムに用いる送信装置では増幅部（Power Amplifier：ＰＡ）の非線形特性を補償することが大きな技術ポイントとなっている。放送システムのような大電力送信装置ではその非線形特性の補償方式として、一般的にはプリディストーション方式が採用される場合が多い。プリディストーション方式とはＰＡの非線形特性の逆特性をあらかじめＰＡの入力信号に掛け合わせて入力させることでＰＡの非線形特性による非線形歪を抑圧する方式である。送信装置に用いられるエキサイタ（励振器）は、放送波となる変調信号を生成するとともにプリディストーション方式による非線形歪補償機能を有する。
【０００３】
プリディストーション方式の逆歪特性を検出する方法のひとつとして、ＰＡ出力の一部をエキサイタに入力し、ＰＡの入力信号となる歪のない信号と比較することでＰＡの非線形特性を検出し、そこから逆歪特性を算出する方法がある。この機能によりＰＡの非線形特性の変動に常に追従して安定した歪補償性能を実現することが出来る。
【０００４】
ところで、高出力の送信装置においては複数の増幅部を備え、各増幅部の出力を合成して大電力を得る形式のものがある。この種の送信装置では合成前の各増幅部の出力位相が変動することにより、出力電力が減少するという問題がある。既存の送信装置では信号の伝送経路の位相や接続ケーブル長などを物理的に調整することで位相のずれによる合成損失を最小限に抑圧するようにしている。また、回路構成を工夫することなどで、温度変動や経時的な変動を最小限にするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存の技術ではハードウェア的な領域での追い込みにより複数の増幅部の位相ずれを解消するようにしている。しかしながら時間が経つにつれ位相はやはり変動することが否めず、合成損失は次第に増えてゆくことを避けられないのが現状である。  
目的は、経時変化による出力変動を抑圧した送信装置とその励振器および歪み補償方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、送信装置は、入力信号を増幅する増幅部と、入力信号に前置歪みを与えて増幅部の歪みを補償する補償部と、増幅部からの出力信号を分岐して補償部にフィードバックするループとを具備する。補償部は、データ生成部と、歪補償部とを備える。データ生成部は、入力信号に前置歪みを与えるために必要な補償データを、入力信号とフィードバックされた出力信号とを比較した結果に基づいて生成する。歪補償部は、補償データに基づいて入力信号に前置歪みを与える。ここに補償データは、第１乃至第３データを含む。第１データは、入力信号の入力振幅に依存する出力信号の出力振幅の非線形性を補償するためのデータである。第２データは、入力振幅に依存する出力信号の出力位相の非線形性を補償するためのデータである。第３データは、入力信号とフィードバック信号との遅延時間を補償するためのデータで、入力振幅に依存しない出力信号の出力位相のずれ（非線形性）も含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示される励振器３１，３２の一例を示す機能ブロック図。
【図３】ＡＭ−ＡＭ補償テーブル９６ａおよびＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂに記録される内容の一例を示す模式図。
【図４】比較のため既存の励振器を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、実施形態に係わる送信装置の一例を示す機能ブロック図である。図１に示される送信装置は、入力信号を複数の増幅モジュールに分配して入力し、各モジュールで増幅された信号を合成して大出力を得る形式である。すなわち実施形態の送信装置は、増幅器とこの増幅器の歪みを補償する励振器とを直列に接続したモジュールを、２系統具備する。入力信号は分配器２０により２系統に分配され、それぞれのモジュールに入力される。各モジュールの出力信号は、合成器７０により合成され、送信装置出力が得られる。なお送信装置出力の帯域を制限するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８０を備えるようにしても良い。
【００１０】
図１において、ＯＦＤＭ変調器１０からのＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex ）変調された入力信号は、分配器２０において２系統に分配されて励振器３１,３２に入力される。励振器３１，３２は入力信号を周波数変換するとともに、増幅器５１，５２における歪み補償のための前置歪みを入力信号に与える。周波数変換のためのローカル信号は局部発振器６０において発生され、分岐部４０を介して励振器３１，３２に与えられる。励振器３１，３２の出力はそれぞれ後段に接続される増幅器５１，５２に入力され、個別に電力増幅される。
【００１１】
増幅器５１，５２の出力は分岐部Ｄにより２系統に分岐される。このうち一方の信号は合成器７０に入力されて電力合成される。これにより無線帯域の送信信号が送信出力レベルで出力される。この送信信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８０により帯域を制限され、送信装置出力として出力される。分岐部Ｄで分岐された他方の信号はそれぞれ励振器３１，３２にフィードバックされ、信号のループが形成される。
【００１２】
図２は、図１に示される励振器３１，３２の一例を示す機能ブロック図である。励振器３１，３２には少なくとも３系統の信号が入力される。すなわちＯＦＤＭ変調器１０からのＯＦＤＭ信号（ＯＦＤＭ入力）と、分岐部Ｄからのフィードバック信号（フィードバック入力）と、局部発振器６０からのローカル信号である。
【００１３】
このうちＯＦＤＭ入力はＩＦ信号処理部９１に入力され、中間周波数（Intermediate Frequency）帯域での信号処理が施される。ＩＦ信号処理部９１の出力は歪補償部９２に入力され、後段（図１）の増幅器５１，５２の歪みを補償するための振幅制御、位相制御が施される。すなわち歪補償部９２は、入力信号に前置歪みを与えることで増幅器５１，５２の歪みを補償する。この補償のために、データ生成部１００により補償データが生成される。
【００１４】
歪補償部９２の出力は周波数変換部９３と、データ生成部１００の遅延推定・補償部９５に入力される。周波数変換部９３は歪補償部９２の出力をローカル信号の周波数に応じて周波数変換し、この周波数変換された信号は励振器出力として後段の増幅器に入力される。
【００１５】
フィードバック信号はフィードバック信号処理部９４を介して、データ生成部１００の遅延推定・補償部９５に入力される。遅延推定・補償部９５は、歪補償部９２の出力と、フィードバック信号処理部９４の出力とを入力として受ける。遅延推定・補償部９５は歪補償部９２の出力（すなわちＯＦＤＭ信号：送信装置への入力信号と等価）を基準として、このＯＦＤＭ信号とフィードバック信号との遅延時間および位相のずれを検出して、同時にそのずれを合わせるための処理を行う。
【００１６】
この処理のため遅延推定・補償部９５は、ＯＦＤＭ信号とフィードバック信号との相対的な遅延量、および位相変移量を、両信号を比較した結果に基づいて算出する。これにより得られた遅延・位相情報は補償データの１つとして歪推定部９６に与えられる。
【００１７】
次に、遅延推定・補償部９５で遅延時間および位相のずれを合わせられた２つの信号は歪推定部９６に入力され、その2つの信号の差から歪特性となる入力振幅対出力振幅特性、入力振幅対出力位相特性のデータが検出される。このように入力信号に前置歪みを与えるための必要な補償データが入力信号とフィードバックされた出力信号から生成される。すなわちデータ生成部１００は、入力信号に前置歪みを与えるために必要な補償データを、入力信号とフィードバックされた出力信号とを比較した結果に基づいて生成する。
【００１８】
補償データは、少なくとも第１乃至第３データを含む。このうち第１データは、入力信号の入力振幅に依存する、増幅器５１，５２の出力信号の出力振幅の非線形性を補償するためのデータである。第２データは、入力信号の入力振幅に依存する、増幅器５１，５２の出力信号の出力位相の非線形性を補償するためのデータである。第３データは、入力信号の入力振幅に依存しない、増幅器５１，５２の出力位相の非線形性を補償するためのデータである。特に、第３データは増幅器５１，５２への入力振幅に依存しない量としての位置づけにあり、例えば経時変化による長期的な位相変動を反映するデータである。
【００１９】
歪推定部９６は、実施形態に係わる機能ブロックとしてＡＭ−ＡＭ補償テーブル９６ａと、ＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂと、書き換え処理部９６ｃとを備える。このうち書き換え処理部９６ｃは、ＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂの内容を、第３データを反映して書き換える。
【００２０】
図３は、ＡＭ−ＡＭ補償テーブル９６ａおよびＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂに記録される内容の一例を示す模式図である。図３（ａ）に示すＡＭ−ＡＭ補償テーブル９６ａは、増幅器への入力振幅に対する出力振幅特性をテーブル化したデータである。このテーブルに記録される内容は第１データを反映する。
【００２１】
図３（ｂ）に示すＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂは、増幅器への入力振幅に対する出力位相特性をテーブル化したデータである。このテーブルに記録される内容は第２データを反映する。
【００２２】
図３（ｃ）は、書き換え処理部９６ｃにより変更されたＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂの内容を示す。すなわち書き換え処理部９６ｃは、第３データすなわち入力振幅に依存しない位相変動分をＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂの数値に加算することで、ＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂの内容を書き換える。これにより、書き換え後のＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂを用いれば、入力振幅に依存する位相変動に加えて、入力振幅に依存しない位相変動をも補償することが可能になる。
【００２３】
すなわちデータ生成部１００は増幅器の歪成分を推定し、そのＡＭ−ＡＭ（振幅−振幅）特性、ＡＭ−ＰＭ（振幅−位相）特性を算出する。実施形態で採りあげたプリディストーション型の増幅器は、上記特性と逆の特性を入力信号に印加することで増幅器の歪成分をキャンセルする。実施形態ではこの機能を用いて、経時変化などを反映する位相変動分だけオフセットさせたＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂに基づいて歪補償を行うことで、増幅器の歪みと一緒に位相変動分もキャンセルさせることが可能になる。
【００２４】
なおＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂのオフセット量は図３に示すように正方向のケースもあれば、負方向のケースもある。またオフセット量の絶対値も、経時変化を追いかける形で変動する。
【００２５】
図４は、比較のため既存の励振器を示す機能ブロック図である。既存の励振器は、遅延推定・補償部９５で算出された遅延・位相情報を歪推定部９６に与える経路を備えていない。また、書き換え処理部９６ｃも備えていない。よって経時変化に伴う位相変動に追従することができない。
【００２６】
これに対し実施形態では、遅延推定・補償部９５で算出された、遅延量、位相変化量を示すデータを歪推定部９６に渡し、歪補償に使用するＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂの内容をオフセットさせるようにしている。このオフセット量は経時変化による位相変動を反映するものになる。従って、ＡＭ−ＰＭ補償テーブル９６ｂを用いて歪補償を行うことで増幅器での出力位相変動はキャンセルされ、出力の位相は一定に保たれる。
【００２７】
また実施形態では、励振器にもともと備わる歪補償機能を利用するようにしている。よって複雑な回路を追加することなく、位相変動を効果的に抑え、合成損失の劣化を防止することが可能になる。さらには増幅器の数を簡単に増減することができ、送信装置出力に要求されるスペックの変更にも容易に対応可能である。これらのことから、経時変化による出力変動を抑圧した送信装置とその励振器および歪み補償方法を提供することが可能となる。
【００２８】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…ＯＦＤＭ変調器、２０…分配器、３１，３２…励振器、４０…分岐部、５１，５２…増幅器、６０…局部発振器、７０…合成器、８０…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、Ｄ…分岐部、９１…ＩＦ信号処理部、９２…歪補償部、９３…周波数変換部、９４…フィードバック信号処理部、９５…遅延推定・補償部、９６…歪推定部、９６ａ…ＡＭ−ＡＭ補償テーブル、９６ｂ…ＡＭ−ＰＭ補償テーブル、９６ｃ…書き換え処理部、１００…データ生成部
【図１】
2015188246.tif 000003
【図２】
2015188246.tif 000004
【図３】
2015188246.tif 000005
【図４】
2015188246.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月3日(2015.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前置歪みを与えられた入力信号を増幅する増幅部と、
前記入力信号に前記前置歪みを与えて前記増幅部の歪みを補償する補償部と、
前記増幅部からの出力信号を分岐して前記補償部にフィードバックするループとを具備し、
前記補償部は、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを生成するデータ生成部と、
前記第１乃至第３データに基づいて前記入力信号に前記前置歪みを与える歪補償部とを備え、
前記データ生成部は、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて前記第１データを生成し、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて前記第２データを生成し、
前記第１データおよび第２データに基づいて前記第３データを生成する、送信装置。
【請求項２】
前記データ生成部は、
前記第１データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力振幅の特性が記録される第１テーブルと、
前記第２データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力位相の特性が記録される第２テーブルと、
前記第３データを反映して前記第２テーブルの内容を書き換える書き換え処理部とを備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記増幅部とこの増幅部の歪みを補償する前記補償部とを直列に接続したモジュールを複数具備し、
さらに、前記前記前置歪みを与えられる前の入力信号を複数に分配して前記モジュールのそれぞれに入力する分配器と、
それぞれの前記モジュールの出力信号を合成する合成器とを具備する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
さらに、出力段の信号の帯域を制限するバンドパスフィルタを具備する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項５】
前置歪みを与えられた入力信号を増幅する増幅部と、前記増幅部からの出力信号を分岐してフィードバックするループとを具備する送信装置に用いられる励振器において、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを生成するデータ生成部と、
前記第１乃至第３データに基づいて前記入力信号に前記前置歪みを与える歪補償部とを備え、
前記データ生成部は、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて前記第１データを生成し、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて前記第２データを生成し、
前記第１データおよび第２データに基づいて前記第３データを生成する、励振器。
【請求項６】
前記データ生成部は、
前記第１データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力振幅の特性が記録される第１テーブルと、
前記第２データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力位相の特性が記録される第２テーブルと、
前記第３データを反映して前記第２テーブルの内容を書き換える書き換え処理部とを備える、請求項５に記載の励振器。
【請求項７】
送信装置に備わる増幅器に入力される入力信号に前置歪みを与えて前記増幅器の歪みを補償する歪み補償方法において、
前記送信装置が、前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを生成することと、
前記送信装置が、前記第１乃至第３データに基づいて前記入力信号に前記前置歪みを与えることとを具備し、
前記生成することは、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて前記第１データを生成することと、
前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて前記第２データを生成することと、
前記第１データおよび第２データに基づいて前記第３データを生成することとを備える、歪み補償方法。
【請求項８】
前記生成することは、
前記送信装置が、第１テーブルに、前記第１データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力振幅の特性を記録し、
前記送信装置が、第２テーブルに、前記第２データを反映する、前記入力振幅に対する前記出力位相の非線形性の特性を記録し、
前記送信装置が、前記第３データを反映して前記第２テーブルの内容を書き換える、請求項７に記載の歪み補償方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
実施形態によれば、送信装置は、前置歪みを与えられた入力信号を増幅する増幅部と、前記入力信号に前置歪みを与えて増幅部の歪みを補償する補償部と、前記増幅部からの出力信号を分岐して補償部にフィードバックするループとを具備する。補償部は、データ生成部と、歪補償部とを備える。データ生成部は、前記前置歪みを与えられる前の入力信号の入力振幅に依存する前記出力信号の出力振幅の非線形性を補償するための第１データと、前記入力振幅に依存する前記出力信号の出力位相の非線形性を補償するための第２データと、前記入力振幅に依存しない前記出力位相の非線形性を補償するための第３データとを生成する。第１データは、前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて生成される。第２データは、前記前置歪みを与えられる前の入力信号と前記フィードバックされた出力信号を比較した結果に基づいて生成される。第３データは、第１データおよび第２データに基づいて前記第３データを生成する、送信装置。