(57)【要約】  【課題】  外部からの妨害波を受けても誤動作しない歪補償増幅装置を提供する。  【解決手段】  予め定められた帯域の信号を増幅する歪補償付きの増幅器１と、増幅器１の出力信号の一部を取り出す結合器２と、増幅器１の出力信号のレベルおよび出力信号に含まれる歪レベルを検出するフィードバック部５と、フィードバック部５からのフィードバック信号に基づいて増幅器１における歪補償の態様を制御する適応制御部６’と、を備える歪補償増幅装置において、フィードバック部５は増幅器１への入力信号が有する帯域の両脇に対応する複数の周波数の内、適応制御部６’に指定された１ないし複数の周波数で歪レベルを検出し、適応制御部６’は、検出された前記歪レベルに基づく値が閾値より下がらない場合には、現在指定している周波数を除く周波数をフィードバック部５に指定する。これにより妨害波を受けた歪レベルが無視される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた帯域の信号を増幅する歪補償付きの増幅器と、
前記増幅器の出力信号の一部を取り出す結合器と、
前記増幅器の出力信号のレベルおよび出力信号に含まれる歪レベルを検出するフィードバック部と、
前記フィードバック部からのフィードバック信号に基づいて前記増幅器における歪補償の態様を制御する適応制御部と、を備える歪補償増幅装置において、
前記フィードバック部は前記増幅器への入力信号が有する帯域の両脇に対応する周波数の内、前記適応制御部に指定された周波数で歪レベルを検出し、
前記適応制御部は、検出された前記歪レベルが閾値より下がらない場合には、現在指定している周波数とは反対側の周波数をフィードバック部に指定することを特徴とする歪補償増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪補償増幅装置に係り、特に装置の出力信号に含まれる歪の検出結果をフィードバックして歪補償態様を適応制御する際に、出力信号に外部からの妨害波が混入しても正常に動作する歪補償増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤＭＡ信号やマルチキャリア信号のような無線周波信号を送信用に電力増幅する場合、共通増幅器に歪補償手段を付加し、共通増幅器の動作範囲を飽和領域付近まで広げることで低消費電力化を図っている。
【０００３】
図５は歪補償手段を備えた従来の歪補償増幅装置の構成図である。図５において１は送信用に予め定められた帯域（増幅帯域）の信号を増幅する歪補償付きの増幅器、２は増幅器１の出力信号の進行波成分の一部を取り出す方向性結合器、３はアンテナからの反射波や受信信号などの戻り信号を遮断するフィルタ部、４は増幅器１の出力信号を放射するアンテナ（出力部）、５は増幅器１の出力信号のレベルおよび出力信号に含まれる歪レベルを検波するフィードバック部、６はフィードバック部からのフィードバック信号に基づいて歪補償の態様を温度変化などに対して適応制御する適応制御部である。
【０００４】
増幅器１出力は、方向性結合器２によりフィードバック部５に入力される。フィードバック部５において、結合器５１が入力された信号を分配し、一方をミキサ５２、他方を出力検波回路５３に出力する。ミキサ５２は、結合器５１からの信号と局部発振器５４からの信号を混合して帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５５に出力する。ＢＰＦ５５は、周波数変換された増幅器１出力に対し、増幅器１出力が本来有すべき帯域つまり増幅器１入力が有する帯域（送信帯域）のすぐ外側に対応する周波数を通過させて歪検波回路５６に出力する。出力検波回路５３および歪検波回路５６は、例えば同一構成の回路であり、それぞれの入力信号の電力を対数スケールで検出し、増幅器１出力の変調速度より十分遅い時定数で平滑して出力する。これにより出力レベルとして増幅器１出力の総電力、歪レベルとしていわゆる隣接チャネル漏洩電力が検出される。
【０００５】
増幅器１において信号が歪むと、送信帯域内の相互変調により入力信号には無い送信帯域外の周波数成分が出力信号に生じることになる。適応制御部６は、局部発振器５４の発振周波数を適切に制御して、増幅器１出力に含まれる３次（相互変調）歪みの片側もしくは両側の歪みレベル、もしくは３次だけでなく５次、７次のような複数の歪みレベルをフィードバック部５が検出できるようにしている。これにより歪みレベルを的確に評価でき、歪みがより小さくなるように増幅器１での歪み補償態様を更新することができる。適切に歪補償がなされた状態では、キャリア電力に対する隣接チャネル漏洩電力比（ＡＣＰ：Adjacent Channel leakage Power ratio）は例えば-60dBc以下になっている。
【０００６】
しかしながら、送信帯域外の周波数成分は、全て増幅器１の歪によるものとは限らない。例えば、送信帯域に隣接した他のキャリアを使用する無線基地局が近くに存在した場合、そこからの回り込み波がアンテナを介して方向性結合器２まで到達する。このような妨害波が強力な場合、方向性結合器２だけではアイソレーションが不足し、本来の歪みと重畳した歪みレベルとして検出されてもはや増幅器１による歪量を適切に反映したものではなくなるので、歪補償態様の更新を十分に収束させることができなくなる。つまり誤動作する。これを防ぐため、アイソレータや急峻なフィルタなどを有するフィルタ部３を設け、妨害波を減衰させている。
【０００７】
なお、本発明に関連する他の従来技術として、フィードフォワード増幅器において、周波数の異なる複数のパイロット信号を用いることにより、いずれかのパイロット信号に妨害波が与えられるような場合においても、他のパイロット信号により歪除去ループの抑圧量を精度よく制御するものが知られる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７６７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら従来の歪補償増幅装置では、急峻なフィルタや複数のアイソレータを有するフィルタ部３を必要としていたため、フィルタ部３での減衰の分だけ増幅器１の出力を大きくしなければならず、消費電力が増加するという問題があった。また、フィルタ部３に用いるフィルタには、通常の送受分離用よりもはるかに急峻な特性が要求され、フィルタ、アイソレータいずれも所望の性能を満たす電力用の高価なものを使用しなければならないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した背景からなされたものであり、消費電力を増加させず、高価な部品を使用せずとも、外部からの妨害波を受けても誤動作しない歪補償増幅装置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】
【００１１】
予め定められた帯域の信号を増幅する歪補償付きの増幅器（１）と、前記増幅器の出力信号の一部を取り出す結合器（２）と、前記増幅器の出力信号のレベルおよび出力信号に含まれる歪レベルを検出するフィードバック部（５）と、前記フィードバック部からのフィードバック信号に基づいて前記増幅器における歪補償の態様を制御する適応制御部（６’）と、を備える歪補償増幅装置において、
前記フィードバック部は前記増幅器への入力信号が有する帯域の両脇に対応する周波数の内、前記適応制御部に指定された周波数で歪レベルを検出し、前記適応制御部は、検出された前記歪レベルに基づく値が閾値より下がらない場合には、現在指定している周波数とは反対側の周波数をフィードバック部に指定することを特徴とする歪補償増幅装置。
【００１２】
前記閾値は、対キャリアレベルで６０ｄＢｃ以下に定められる第１の閾値と絶対レベルで定めらる第２の閾値とからなり、前記適応制御部は前記出力信号のレベルが第３の閾値を下回ったときに少なくとも前記第１の閾値との比較を停止することを特徴とする歪補償増幅装置。  
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる歪補償増幅装置によれば、消費電力を増加させず、高価な部品を使用することもなく、外部からの妨害波に対して正常に動作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について以下、図面を参照しながら説明する。
尚、各実施例で説明する機能実現手段は、当該機能を実現する手段であれば、どのような回路又は装置であっても構わず、また機能の一部又は全部をソフトウェアで実現することも可能である。更に、機能実現手段を複数の回路によって実現してもよく、複数の機能実現手段を共通の回路で実現してもよい。
また各実施例の特徴部分の任意の組み合わせや、先に引用した特許文献１などの従来技術との組み合わせも本発明に含まれうる。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る歪補償増幅装置の構成図である。本実施例の歪補償増幅装置は、携帯電話基地局装置の送信アンプ用のものであり、フィルタ部３を有しない代わりに、改良された制御部６‘を有した点でのみ従来と異なる。その他の従来と同一の構成部分については、従来と同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図２は、妨害波を受けたときに方向性結合器２から取り出される信号のスペクトル図である。図において増幅帯域とは、当該基地局に送信用に予め割り当てられた帯域を意味し、特定の通信事業者が利用可能な複数のキャリアからなる。そして本実施例の歪補償増幅装置は、この増幅帯域内の複数キャリアを均一に増幅する能力を有している。実際の基地局においては、増幅帯域が有するキャリアを必ずしも全て使用するわけではなく、図２では増幅帯域が４キャリアからなり、その内の高周波側の２キャリアを使用した場合を示している。実際に使用するキャリアが占める帯域を送信帯域と呼び、前述の増幅帯域とは区別する。送信帯域の両脇には歪（３次相互変調）によるスペクトルが発生し、低周波側の歪スペクトルは増幅帯域内に収まっているものの、高周波側の歪スペクトルは増幅帯域外の周波数となっている。従来は、増幅帯域外のみの周波数を用いて歪レベルを検出する場合もあった。
【００１７】
図２では、送信帯域外に発生した２つの歪スペクトルの内、高い方の周波数とほぼ同じ周波数に妨害波が更に加えられている。このような妨害波の一例として、当該基地局に近接して設けられた他の通信事業者による管轄外の基地局からの送信波（キャリア）が想定される。高い方の歪スペクトルは増幅帯域外であり、他の通信のキャリア周波数に使われていても不思議はない。なお、管轄内の基地局（アンテナ）同士においては回り込み波が問題とならないようにアンテナ間結合量や使用キャリアを適切に設計できるので、２つの歪スペクトルが両方とも妨害波にさらされることは稀である。
【００１８】
本実施例では妨害波を阻止するフィルタ部３を備えないので、図２のように本来の歪と同程度かそれを上回るレベルの妨害波が混入すると、本来の歪が妨害波に埋没し、本来の歪レベルが検知できない。このままでは、適応制御部６が歪補償態様を更新してもその結果が歪レベルに反映されないので、フィードバックが効かない状態つまり制御不能になる。このような場合、送信帯域の両側に生じている歪のうち、妨害波に埋没している方の歪を無視し、反対側の歪レベルを検出すればよい。
【００１９】
本実施例の適応制御部６‘は、一例として歪レベルに閾値を設け、予め定める時間あるいは回数だけ歪補償態様を更新しても歪レベルがその閾値より下がらない場合には、その周波数の歪レベルを使用するのを止め、反対側の歪レベルを使用するようにする。
【００２０】
また他の一例として、複数の周波数で歪レベルを検出して適応制御を行う適応制御部６‘の動作を図３を参照して説明する。
図３は、方向性結合器２から取り出される信号が複数の歪を有する場合のスペクトル図である。
まず、ステップ１として、上位装置などから使用キャリアに関する情報を取得するか、あるいは局部発振器５４の周波数を掃引したときの歪検出回路のレベルの変化を取得し、現在の送信帯域を特定し、特定された送信帯域に適合した複数の歪検出周波数を決定する。
ステップ２として、現在の歪補償態様に微小変化を与えて更新する。変化を与える個所が複数ある場合は、ステップ２を実行するたびにその個所を循環的に変更する。
ステップ３として、複数の歪検出周波数において歪レベルを検出し、記憶する。この際、後述する使用禁止フラグが立った歪検出周波数では歪レベルを検出しない。また必要に応じ、過去ｎ回までの歪レベルを記憶するものとする。
ステップ４として、各歪検出周波数についてｎ（ｎは２以上の任意整数）回前に検出した歪レベルと直前に検出した歪レベルとを比較しそのレベル比（レベル変化率）が予め定める閾値以下であるか、あるいは直前の歪レベルが予め各歪検出周波数毎に定める閾値を超えたままであるか、少なくとも一方に該当するか若しくは両方に該当する場合、その歪検出周波数に使用禁止フラグを設定する。図３は歪レベルに対して閾値を定める場合を示しており、この閾値は、許容される歪レベル以下、例えば３次歪に対して６０ｄＢｃ，５次歪に対して７５ｄＢｃなど各歪検出周波数毎に与えることもできる。なお、使用禁止フラグの設定は、ステップ２の実行回数がｎ回未満のとき（ｎ回前の歪レベルが存在しないとき）や、使用禁止フラグが設定されていない各歪検出周波数が既に１つしか残っていないときには行わない。このように唯一残された歪検出周波数に対しても使用禁止の条件が満たされた場合は、一旦全ての使用禁止フラグを解除してもよい。
ステップ５として、直前に検出した複数の歪検出周波数における歪レベルを重み付き平均により統合して歪評価値とし、１回前の歪評価値より減少している場合は直前のステップ２の変化を維持し、増加している場合は直前のステップ２とは逆の変化を与えなおして歪補償態様を更新する。
以降、ステップ２からステップ５の処理を繰り返す。
【００２１】
歪レベルに対して定める閾値が、６０ｄＢｃなどと対キャリアレベルで定められる場合、適応制御部６は、出力検波回路５３の出力値（対数スケールの出力レベル）と歪検波回路５６の出力値（対数スケールの歪レベル）の差に基づく値を閾値と比べることになる。なお、歪レベルに対して定める閾値は絶対レベルで定められてもよく、対キャリアレベルで定められる第１の閾値と絶対レベルで定めらる第２の閾値とを併用してよい。また、キャリアレベルが第３の閾値を下回ったとき（キャリアレベルが極端に低く歪レベルが正確に測れないとき）に少なくとも前記第１の閾値との比較を停止し使用禁止フラグが設定されないようにしてもよく、これにより確実に第２の閾値を下回り、且つ下回るまでの収束を高速化することができる。
【００２２】
以上説明したように本実施例では、妨害波の混入による歪レベルの誤検出を、その結果として必ず生じる歪補償態様の収束の遅さあるいは停滞として検知するので、妨害波の混入に対し適切に対処することができる。なお本実施例は、装置の出力信号に含まれる歪レベルの検出結果をフィードバックして歪補償態様を適応制御する歪補償増幅装置であれば適用可能であり、歪補償方式はプリディストーション方式、フィードフォワード方式を問わない。
ところで、本願と同一の出願人による特願２００５−３７２１１には、２つのＡＣＰ受信周波数のうちより大きな歪レベルを検出する方を採用する実施例が記載されており、閾値を超えたままの大きな歪レベルを無視する本実施例とは逆に思えるが、これらの実施例は必ずしも矛盾するものではなく、本実施例の決定を優先させる方法で組み合わせることもできる。つまり閾値を超えない範囲で大きい方の歪レベルを検出するようにしてもよい。
また同先願には、歪レベルが入力レベルの変動に対し更に顕著に反応する性質を利用し、反応がより顕著な方の歪レベルを採用する実施例も記載されている。入力レベルの変動に対する反応が顕著な歪レベルの方が、歪補償が効き易い歪をより反映しており、歪補償態様（ベクトル調整量）の更新に対する反応もよいので収束が高速になるというものであるが、本発明で想定している妨害波に対しても有効である。しかし自装置の入力レベルと妨害波レベルがたまたま同様の変動を示したときの誤判断を防ぐために、入力（出力）レベルと歪レベルとの相関を見極める処理が必要となり、その点で本実施例のほうが処理が単純で優れている。
【実施例２】
【００２３】
本実施例は、上述の実施例１における増幅器１としてフィードフォワード型増幅器を採用したものであり、他の構成は実施例１と同じである。つまり本実施例のフィードバック部５も、増幅器１への入力信号が有する帯域の両脇に対応する複数の周波数の内、適応制御部６’に指定された１ないし複数の周波数で歪レベルを検出する。そして適応制御部６’は、検出された前記歪レベルに基づく値が閾値より下がらない場合には、現在指定している周波数を除く周波数をフィードバック部５に指定する。これにより妨害波を受けた歪レベルが無視される。
【００２４】
図４は本実施例に係る増幅器１の構成図であり、至極一般的なフィードフォワード増幅器である。実施例１で述べた歪補償態様は、本実施例では歪除去ループに備えられたベクトル調整器１０６の調整量に相当し、減衰量と位相量とからなる。この減衰量と位相量は、例えば実施例１で述べた方法により適応制御部６’により交互に更新され、ベクトル調整器１０６に与えられる。なお、歪検出ループのベクトル調整器１０２は公知の方法により制御される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１に係る歪補償増幅装置の構成図。
【図２】妨害波を受けたときに方向性結合器２から取り出される信号のスペクトル図。
【図３】複数の歪を有するスペクトル図。
【図４】実施例２に係る増幅器１の構成図。
【図５】従来の歪補償増幅装置の構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１  増幅器、
２  方向性結合器、
３  フィルタ部、
４  アンテナ、
５  フィードバック部、
５１  結合器、  ５２  ミキサ、  ５３  出力検波回路、  ５４  局部発振器、
５５  帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、  ５６  歪検波回路、
６  適応制御部。
【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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