(57)【要約】【課題】小型低消費電力の歪補償機能付のマイクロ波送信装置を提供する。【解決手段】送信データ変調処理部１からの送信データをＤＰＤ処理部２０に入力して予歪処理したデジタル信号をＤＡＣ２でアナログ信号に変換してＶＧＡ９を介して電力増幅器８へ入力する。入力信号を増幅した電力増幅器８が出力する信号を検波した信号を利得制御用の信号としてＶＧＡ９に入力し、ＶＧＡ９は、入力された検波信号が一定の値になるように自動利得制御を行うことにより利得歪み補償を行いマイクロ波無線装置の装置規模を小さく押さえ、かつ低消費電力のマイクロ波送信装置を提供する。【選択図】  図１
2012175573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるデジタル符号化された送信信号と、前記入力される送信信号を予歪補償するためのデータが記憶されたＬＵＴとを比較参照することにより、前記入力される送信信号を予歪補償した送信信号を電力増幅して送信するマイクロ波送信装置において、
入力される前記予歪補償された送信信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器の出力の一部を取り出して検波した検波信号を出力する検波信号出力手段と、
前記電力増幅器の温度を測定し、測定した温度データを出力する温度センサと、
前記予歪補償をするための前記データを前記温度データの変化と対応したリストとして記憶しているＬＵＴと、
前記デジタル符号化された送信信号と前記温度データとが入力され、前記入力される送信信号のレベルと前記温度データとを調べ、前記ＬＵＴと比較参照して前記予歪補償されたデジタル送信信号を生成して前記電力増幅器へむけて出力するＤＰＤ処理部と、
前記予歪補償されたデジタル送信信号が入力され、前記入力されるデジタル送信信号に所要の変調が施こされたアナログ送信信号に変換して出力する変調手段と、
前記検波信号が利得制御信号として入力され、前記変調手段と前記電力増幅器との間に挿入されて前記検波信号の受信レベルが予め定めた所定のレベルになる様に前記電力増幅器へ出力する前記アナログ送信信号を増幅する利得を制御する利得調整手段とを
具備することを特徴とするマイクロ波送信装置。
【請求項２】
入力されるデジタル符号化された送信信号と、前記入力される送信信号を予歪補償するためのデータが記憶されたＬＵＴとを比較参照することにより前記入力される送信信号を予歪補償した送信信号を電力増幅して送信するマイクロ波送信装置において、
入力される前記予歪補償された送信信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器の出力の一部を取り出して検波した検波信号を出力する検波信号出力手段と、
前記電力増幅器の温度を測定した温度データを出力する温度センサと、
前記予歪補償をするためのデータを前記温度データの変化と対応したリストとして記憶しているＬＵＴと、
前記デジタル符号化された送信信号と前記温度データとが入力され、前記入力される送信信号のレベルと前記温度データとを調べ、前記ＬＵＴと比較参照して前記予歪補償されたデジタル送信信号を出力するＤＰＤ処理部と、
前記ＤＰＤから前記予歪補償されたデジタル送信信号が一方の端子に入力され、他方の端子に利得調整信号が入力されて利得調整された前記予歪補償されたデジタル送信信号を前記電力増幅器へむけて出力する乗算器と、
前記検波信号が入力され、前記入力される検波信号が所定のレベルになる様に前記検波信号のレベルに応じた利得調整信号を生成して前記乗算器に出力して利得調整を行う利得調整手段と、
前記利得調整されたデジタル送信信号を入力してアナログ送信信号に変換し、前記変換された信号に所要の変調を施こした送信信号を生成して前記電力増幅器へ出力する変調手段とを
具備することを特徴とするマイクロ波送信装置。
【請求項３】
前記変調されて前記電力増幅装置に入力される送信信号は、前記変調後ミキサに入力されて送信する周波数に変換されることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波送信装置
【請求項４】
前記ＤＰＤは、主に位相歪を補償し、前記利得調整手段により主に振幅歪みを補償することを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ波送信装置。
【請求項５】
前記利得調整手段は、前記入力される検波信号のレベルが所定の値より高いか低いかを判定するゲートコンパレータを更に備え、所定の値よりも高いと判定した場合には、一定の割合で利得を下げる利得調整信号が前記乗算器に出力され、所定の値よりも低いと判定した場合には、一定の割合で利得を上げる利得調整信号が前記乗算器に出力されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ波送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線中継装置や小型無線機等に使用される小型のマイクロ波送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル無線通信装置の導入が進み、ＬＴＥ(Long Term Evolution)の様な移動通信目的に加えてデジタル放送の番組信号の中継用途の広帯域の信号を無線中継する無線中継装置への導入も進んでいる。これらの広帯域信号は、帯域が広いのみならず直線性を持って動作する必要があるため、歪補償回路が組み込まれる。高周波増幅器の有効な歪み補償方法としてＦＦ（Ｆｅｅｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ）が知られている。ＦＦでは、歪成分を抽出し、増幅するためのサブアンプ、歪成分と主信号と合成するための位相調整回路等が必要になり回路規模が大きくなる。これに代わり、最近は入力レベルに応じて出力特性を予め変化させて補償する予歪補償（ＰＤ）が用いられる。
【０００３】
図６は、従来のマイクロ波中継装置の送信機に用いられる歪補償回路の構成の１例を示すブロック図である。  
図６において、送信機ｓ１は、送信データ変調処理部１で所定の処理を行いＤＡＣ（デジタルアナログ変換部）２でアナログ変換をし、直交変調器３とローカルミキサ４により例えば、ＩＦ信号でＱＰＳＫ等の変調が施される。変調されたＩＦ信号は更にミキサ７に入力されミキサ５により送信周波数のＲＦ信号に変換され、ＢＰＦ６と予歪回路（ＰＤ）１００とを通じて電力増幅器８へ入力される。予歪回路（ＰＤ）１００としてダイオードの様な非線形部品を回路に挿入し、出力歪等を補償するが、補償範囲が広くない欠点があり、ＦＦでは前述のように回路規模が大きくなり、消費電力も増えるなどの問題が生じる。
【０００４】
これを改善し、電力効率よく歪みを補償するため、あらかじめ入力レベルに対応してテーブルデータを参照して所要の歪みを加えて増幅する予歪（Pre-distortion）回路が付加されたＤＰＤ（Digital  Pre-Distortion）が採用されている。この出力を監視して更に補正データテーブルを参照することにより更に広範囲、精確に処理を行うAdaptive （補償）ＤＰＤ（例えば、特許文献１。）の導入されることもある。
【０００５】
しかしながら、ＡＤＰＤは、出力を監視したデジタルデータをメモリに記憶した補償データと比較参照するため、モニタ用に受信機と同じ受信回路とデジタル変換回路とが必要となるので、装置規模が大きくなってしまい、また電力消費も発生するため小型化及び効率改善に問題が有った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８５０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＡＤＰＤ方式を用いた送信機は、出力を監視したデジタルデータをメモリに記憶した補償データと比較参照するため、モニタ用に受信機と同じ受信回路とデジタル変換回路とが必要となるので、装置規模が大きくなってしまい、また電力消費も発生するため小型化及び効率改善に問題が有った。
【０００８】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、小型低消費電力で歪み補償機能を有するマイクロ波送信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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本実施形態のマイクロ波送信装置は、入力されるデジタル符号化された送信信号と、前記入力される送信信号を予歪補償するためのデータが記憶されたＬＵＴとを比較参照することにより前記入力される送信信号を予歪補償した送信信号を電力増幅して送信するマイクロ波送信装置において、前記入力される予歪補償された送信信号を電力増幅して出力する電力増幅器と、前記電力増幅器の出力の一部を取り出して検波した検波信号を出力する検波信号出力手段と、前記電力増幅器の温度を測定した温度データを出力する温度センサと、前記予歪補償をするための前記データを前記温度データの変化と対応したリストとして記憶しているＬＵＴと前記デジタル符号化された送信信号と前記温度データとが入力され、前記入力される送信信号のレベルと前記温度データとを調べ、前記ＬＵＴと比較参照して前記予歪補償されたデジタル送信信号を前記電力増幅器へむけて出力するＤＰＤ処理部と、前記予歪補償されたデジタル送信信号が入力され、前記入力されるデジタル送信信号に所要の変調が施こされたアナログ送信信号に変換して出力する変調手段と、前記検波信号が利得制御信号として入力され、前記変調手段と前記電力増幅器との間に挿入されて前記検波信号の受信レベルが予め定めた所定のレベルになる様に前記電力増幅器へ出力する前記アナログ送信信号を増幅する利得を制御する利得調整手段とを具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係わるマイクロ波送信装置の機能ブロック図。
【図２】本発明の実施例に係わるマイクロ波送信装置の第１の変形例の機能ブロック図。
【図３】本発明の実施例に係わるマイクロ波送信装置の第２の変形例の機能ブロック図。
【図４】本発明の実施例に係わるマイクロ波送信装置のＡＰＣループをデジタル的に実行する構成例を示すブロック図。
【図５】小規模に構成したデジタル処理ＡＰＣループの機能ブロック図。
【図６】従来のマイクロ波中継装置の送信機に用いられる歪み補償回路の構成の１例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１２】
送信出力が数１０Ｗクラスの携帯電話基地局では、終段の電力増幅器の歪特性を補償するために適応型デジタルプレディストータ方式(ＡＤＰＤ:Adaptive Digital Pre Distorter）が使用され歪補償精度・補償量ともに優れているが、装置構造が複雑かつ高価となってしまう難点がある。また、ＡＤＰＤ方式では、歪検知を行うために実装するＲＦ受信回路や信号処理に数Ｗ程度の電力消費があり、本願発明の対象となる様な送信出力電力が数Ｗ程度以下の小さいマイクロ波送信装置においては、低消費電力化への効果が得られない場合がある。
【００１３】
本願発明の実施例のマイクロ波送信装置は、例えば、中継装置のような送信キャリア数・送信電力が数Ｗ程度で一定であるマイクロ波送信装置へ適用される。上記ＤＰＤ処理部は、予め取得した歪補償データをＬＵＴ(Look Up Table,ルックアップテーブル)内に保存しておき、送信用の変調データに対して固定係数として補償データを加算・乗算して電力増幅器で発生する歪を補償するＤＰＤであって、以下では、固定係数型ＤＰＤと呼ぶ。このため、固定係数型ＤＰＤの歪補償性能はＡＤＰＤ方式よりも劣るものの、ＡＤＰＤ方式の様に送信電力増幅器の出力歪をリアルタイムで観測し、歪補償データを演算により求めることが不要で回路構成、構造が簡易となり処理回路の電力消費を抑えることができる。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係わるマイクロ波送信装置の機能ブロック図である。  
図１において、マイクロ波送信装置Ｓは、送信データ変調処理部１、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換部）２、直交変調器３、ローカル発振器４、ローカル発振器５、ＢＰＦ６、ミキサ７、電力増幅器（ＰＡ）８、ＶＧＡ（可変利得増幅器）９、検波器１０、カプラ１１、ＤＰＤ（Digital Pre-distortion:デジタル予歪）処理部２０、温度センサ２１、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２２とを備えている。
【００１５】
図６の送信器ｓ１と回路構成が共通な部分は説明を省略するが、送信データ変調処理部１とＤＡＣ２との間に、ＤＰＤ処理部２０が挿入され、また直交変調器３の出力はＶＧＡ９に入力され、ＶＧＡ９の出力がＰＡ８へ入力されている。ＰＡ８の近傍に取り付けられた温度センサ２１からＤＰＤ処理部２０へ温度情報が入力されている。
【００１６】
送信データ変調処理部１では、入力される送信データを直交変調器３における例えば、ＰＳＫやＱＡＭなどの変調信号を生成するためのＩ相データ、Ｑ相データ化などのデジタルデータ変換をする。変換された送信データはＤＰＤ処理部２０へ入力される。
【００１７】
ＤＰＤ処理部２０は、内部メモリ（図示せず）にＬＵＴ２２に予め書き込まれた送信データ変調処理部１から入力される送信データ信号に対する歪み補償量を設定するデータを読み出して演算処理を行ってＰＡ８の出力歪を低減させる歪補償を行う。この歪補償は温度センサ２１から入力される温度情報に対応する補償量がＬＵＴ２２に複数準備された歪補償パターンの候補のデータから選択され、ＰＡ８における温度変化に伴う位相歪変化の補正を行う。
【００１８】
ＤＰＤ処理部２０にて歪補償演算されたデータは、ＤＡＣ２によりデジタル信号からアナログ信号に変換される。直交変調器３は、ＩＦ処理用のローカル発振器４から出力されたＩＦ帯局発信号によってＤＡＣ２から入力されるアナログ信号に直交変調を施してＩＦ帯信号として出力する。ＩＦ帯信号は可変利得増幅器（ＶＧＡ：Variable Gain Amp）９に入力され、利得調整が行われてからミキサ７に入力される。
【００１９】
ミキサ７では、ＲＦ変換用のローカル発振器５から入力されるＲＦ変換ローカル信号によりＩＦ帯信号をＲＦ帯信号に周波数変換する。ＲＦ帯信号は帯域濾波器（ＢＰＦ：Band Pass Filter）６により局発信号の漏れや周波数変換時に発生するイメージ波などの帯域外不要波が除去され、電力増幅部（ＰＡ）８は、不要波が除去されたＲＦ信号を入力して必要な電力まで増幅して出力する。
【００２０】
カプラ１１によりＰＡ８が出力するＲＦ信号の一部がモニタ信号として取り出され、検波器１０へ入力される。検波器１０で検波された信号はＶＧＡ９の制御信号入力端子へ入力され、ＶＧＡ９は、この検波信号のレベルが一定になるように、言い換えればＲＦ信号の送信出力が一定になるよう利得を調整する。すなわち、カプラ１１、検波器１０、ＶＧＡ９によりＡＰＣ（自動電力制御）回路が構成されており、ＤＰＤ２０での利得歪補償が更に補償される。
【００２１】
また、温度変化による電力増幅器の利得変化は、増幅器回路構成で小さく抑えることが可能であり、ミキサのような単一部品レベルでの変化もＡＰＣ回路を構成して併せて補償できる。このように終段にＡＰＣ処理を組み合わせることにより小型低消費電力でＡＤＰＤと同様に出力信号の変化を取り込んで精確な歪み補償が可能になる。
【００２２】
本発明は、以上の主旨を逸脱しない範囲で構成、処理手順の組み合わせを変更するものであっても良い。
【００２３】
図２、図３は、マイクロ波送信装置の第１、第２の変形例を示す機能ブロック図である。  
図１では、ＶＧＡ９の出力側にミキサ７が接続されたフィードバックループを構成しているが、図２に示される例ではＩＦ周波数への周波数変換を行なわず、ミキサ７が省略されている。また図３に示される例のようにミキサ７の後にＶＧＡ９を挿入する方法にも本発明は適用可能である。
【００２４】
図４は、ＡＰＣループをデジタル的に実行するマイクロ波送信装置の構成の一例を示すブロック図である。  
図４に示されるマイクロ波送信装置は、図１に示される構成に代わり、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）９１と、係数生成部９２と、乗算器９３とが追加して設けられ、検波信号をデジタル処理することと、ＶＧＡ９は固定した利得値のドライバアンプとして動作するほかは図１のマイクロ波送信装置と構成、処理手順は基本的に同様である。
【００２５】
ＰＡ１の出力を検波した信号をＡＤＣ９１によってデジタル変換して係数生成部９２へ入力する。係数生成部９２は、このデジタル変換された信号が予め設定した値との差を例えば、「０」に補正する利得係数を対応して記憶したテーブル（図示せず。）を調べ、それが０になる（一致するよう）に利得係数を選び出して乗算器９３へ入力する。すなわち予め設定した値との差が有る場合、乗算器９３で入力に対し増加か、減少をさせる係数を生成して乗算器９３に出力するようにして、差が０になるようＤＰＤ２０〜ＰＡ８の間でＡＰＣ処理を実行する。図１の場合は、ＶＧＡ９が利得調整を行うのに対して図４のマイクロ波送信装置は、係数生成部９２と乗算器９３が入力レベル調整、すなわち利得調整に相当する処理を行う。
【００２６】
図５は、小規模に構成したデジタル処理ＡＰＣループの機能ブロック図である。
【００２７】
図５において、マイクロ波送信装置は、図４のＡＤＣ９１に変わり、ゲートコンパレータ９４が設けられる。ここでのゲートコンパレータ９４は、所定のレベルより大きい場合、例えば、「＋１」、小さい場合「−１」の判定情報を係数生成部９５に出力する。
【００２８】
係数生成部９２は、「＋１」の判定情報が入力された場合、乗算器が入力レベルに対する増幅度に当たる乗算係数を規定の値に対して例えば、「０．９」の様に小さくする固定係数を乗算器９３へ入力する。一方「−１」で有る場合、「１．１」のように大きくする固定係数を乗算器９３へ入力する。この方法では、図４に示す方法よりもＡＤ変換器を用いないので回路規模が小さく、消費電力も少なくて済む利点がある。
【００２９】
この様に、ＡＰＣ処理と、固定係数型ＤＰＤを組み合わせることにより小型なマイクロ波送信装置を実現できる。
【００３０】
固定係数型ＤＰＤでは、位相歪を精確に補償出来る効果があるが温度変化等により起因する利得変化補償も組み合わせると位相歪と振幅歪の組合せの数が膨大になり、演算や制御が複雑になる。本実施例のマイクロ波送信装置では、ＤＰＤ処理部２０は位相補償を主な処理対象にして、利得（振幅）歪は後段のＡＰＣで主に補償するようにしても良い。その場合、マイクロ波送信装置は、温度変化に伴う利得変化を出力モニタの検波信号レベルを一定にする簡単な利得制御を用いたＡＰＣ処理により補償させるとともに、位相歪を小規模なＤＰＤで精確に補償させる。そのため、回路も小型になり、終段の電力増幅器もＦＦ方式よりも小型、低消費電力にすることが出来る。
【符号の説明】
【００３１】
１  送信データ変調処理部
２  ＤＡＣ（デジタルアナログ変換部）
３  直交変調器
４  （ＩＦ処理用）ローカル発振器
５  （ＲＦ変換用）ローカル発振器
６  ＢＰＦ
７  ミキサ
８  電力増幅器（ＰＡ）
９  ＶＧＡ（可変利得増幅器）
１０  検波器
１１  カプラ
２０  ＤＰＤ処理部
２１  温度センサ
２２  ＬＵＴ（ルックアップテーブル）
９１  ＡＤＣ（アナログデジタル変換部）
９２  係数生成部
９３  乗算器
９４  ゲートコンパレータ
【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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