(57)【要約】      （修正有）【課題】歪み補償の性能の向上を図っ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２０と、増幅部からの増幅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、補償部の出力を複数に分配する分配部３０と、分配された補償部の出力を個別に移相する複数の移相器９１〜９ｎと、複数の移相器の移相量を個別に制御する制御部８０とを具備する。増幅部は、個別に増幅するオン／オフ可能な複数の増幅器４１〜４ｎと、増幅器の出力を合成して増幅出力信号を生成する合成部５０とを備える。制御部８０は、オンすべき増幅器と、移相器の移相量とを決定する決定部８０ａと、決定されたオンすべき増幅器をオンとするオン／オフ制御部８０ｂと、オンされた増幅器に接続される移相器を決定された移相量で機能させる移相制御部８０ｃとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記増幅部からの増幅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、
前記補償部の出力を複数に分配する分配部と、
前記分配された前記補償部の出力を個別に移相する複数の移相器と、
前記複数の移相器の移相量を個別に制御する制御部とを具備し、
前記増幅部は、
前記移相された信号を個別に増幅するオン／オフ可能な複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の出力を合成して前記増幅出力信号を生成する合成部とを備え、
前記制御部は、
前記増幅出力信号に要求される出力レベルに基づいて、オンすべき増幅器と、当該オンされた増幅器に接続される移相器の移相量とを決定する決定部と、
前記決定されたオンすべき増幅器をオンし他の増幅器をオフとするオン／オフ制御部と、
前記オンされた増幅器に接続される移相器を前記決定された移相量で機能させる移相制御部とを備える、送信装置。
【請求項２】
さらに、前記増幅出力信号の出力レベルを検出して当該出力レベルを前記制御部にフィードバックする検知部を具備し、
前記決定部は、前記増幅出力信号に要求される出力レベルと、前記検出された出力レベルとに基づいて、前記オンすべき増幅器と、当該オンされた増幅器に接続される移相器の移相量とを決定する、請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記検知部は、
前記増幅部からの前記増幅出力信号を分岐する分岐部と、
前記分岐された増幅出力信号を検波して検波信号を前記制御部にフィードバックする検波部とを備える、請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
さらに、前記増幅部からの前記増幅出力信号の帯域を制限するフィルタを備える、請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
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、前記増幅部からの増幅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する送信装置に用いられる歪み補償方法において、
分配部が、前記補償部の出力を複数に分配し、
複数の移相器が、前記分配された前記補償部の出力を個別に移相し、
制御部が、前記複数の移相器の移相量を個別に制御し、
ここに、前記増幅部は、
前記移相された信号を個別に増幅するオン／オフ可能な複数の増幅器と、
前記複数の増幅器の出力を合成して増幅出力信号を生成する合成部とを備え、
前記制御することは、
前記増幅出力信号に要求される出力レベルに基づいて、オンすべき増幅器と、当該オンされた増幅器に接続される移相器の移相量とを決定することと、
前記決定されたオンすべき増幅器をオンし他の増幅器をオフとすることと、
前記オンされた増幅器に接続される移相器を前記決定された移相量で機能させることとを含む、歪み補償方法。
【請求項６】
さらに、検知部が、前記増幅出力信号の出力レベルを検出して当該出力レベルを前記制御部にフィードバックすることを備え、
前記決定することは、前記増幅出力信号に要求される出力レベルと、前記検出された出力レベルとに基づいて、前記オンすべき増幅器と、当該オンされた増幅器に接続される移相器の移相量とを決定する、請求項５に記載の歪み補償方法。
【請求項７】
前記検知部は、
前記増幅部からの前記増幅出力信号を分岐する分岐部と、
前記分岐された増幅出力信号を検波して検波信号を前記制御部にフィードバックする検波部とを備える、請求項６に記載の歪み補償方法。
【請求項８】
前記送信装置は、さらに、前記増幅部からの前記増幅出力信号の帯域を制限するフィルタを備える、請求項５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、この送信装置における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では、放送波の送信装置における電力増幅部（Power Amplifier ： ＰＡ）の非線形特性を補償することがキーポイントになる。大電力送信機においてはもっぱらディジタルプリディストーション（Digital Pre-Distortion：ＤＰＤ）方式が採用される。ＤＰＤ方式とは、ＰＡの出力を入力信号と比較し、非線形特性に関する知見を得て、その結果をＰＡ入力信号に加算することでＰＡ出力の歪みを補償する方式である。この種の処理はＤＰＤ方式においてはディジタル領域で実施される。
【０００３】
多くの送信装置に備わるエキサイタ（励振器）は、ＤＰＤ方式を採用する送信システムにおいて重要な役割を担う。すなわちＤＰＤ方式ではＰＡ出力を分岐して得られたフィードバック信号を入力信号と常時比較し、ＰＡの非線形特性の変動に追従するようにしている。この処理は通常、ＰＡへの入力信号を生成するエキサイタにおいて実施される。上記比較のためにエキサイタに戻される信号は、送信装置の出力電力を一定に保つための自動利得制御（Automatic Gain Control：ＡＧＣ）機能にも使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力増幅部の多くは並列に接続される複数の電力増幅器を備える。このような用途の電力増幅器の多くはＡＢ級であるので非線形歪みに対する対処を要し、ＤＰＤ方式はその一つの手法である。特に、数キロワット級以上の送信電力を稼ぐには電力増幅器を多数接続する必要がある。
【０００６】
この種の構成においてエキサイタからの出力信号は複数系統に分配され、各系統の信号は個々の電力増幅器において増幅され、その出力を合成することで大電力出力が得られる。電力増幅器で生じる歪みはエキサイタのＤＰＤ機能により補償され、ＩＭ（相互変調積）性能が規定値以下に抑圧される。
【０００７】
ところで、送信装置はその本番運用の前に、定格値より低い送信電力のもとで送信試験を実施し、段階的に出力レベル（送信電力）を上げるようにしている。送信電力の切り替えの際にはエキサイタの出力レベルが切り替わるので電力増幅器に入力される信号レベルが変動することになり、歪み特性が変化する。その過程において過渡現象が生じ、歪み特性の変動にＤＰＤが追従するまでの間においてＩＭ性能が劣化することが知られている。このような不具合に対応でき、少なくとも、送信電力の切り替えに際して歪み補償性能が劣化することなく、ＩＭ性能を既定範囲内に留めることの可能な技術の提供が待たれている。  
目的は、歪み補償の性能の向上を図った送信装置とその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】
【０００８】
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、増幅部からの増幅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、補償部の出力を複数に分配する分配部と、分配された補償部の出力を個別に移相する複数の移相器と、複数の移相器の移相量を個別に制御する制御部とを具備する。増幅部は、移相された信号を個別に増幅するオン／オフ可能な複数の増幅器と、これらの増幅器の出力を合成して増幅出力信号を生成する合成部とを備える。制御部は、増幅出力信号に要求される出力レベルに基づいて、オンすべき増幅器と、当該オンされた増幅器に接続される移相器の移相量とを決定する決定部と、決定されたオンすべき増幅器をオンし他の増幅器をオフとするオン／オフ制御部と、オンされた増幅器に接続される移相器を決定された移相量で機能させる移相制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】比較のため既存の送信装置の一例を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。変調部１０から出力されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex ）変調された入力信号は、エキサイタ２０に入力される。エキサイタ２０は入力信号に前置歪みを与える。この前置歪みの特性は、分岐部６０で分岐されて送信出力側からフィードバックされる分岐信号に基づいて算出される。
【００１１】
エキサイタ２０の出力は分配部（N-Way DISTRIBUTOR）３０によりｎ系統に分配される。分配された各系統の分配信号はそれぞれ移相器９１〜９ｎに個別に入力される。移相器９１〜９ｎは入力された分配信号を個別に移相する。その移相量は制御部（TX CONTROL）８０により制御される。移相器９１〜９ｎの出力は、その後段にそれぞれ接続される増幅器４１〜４ｎに入力される。
【００１２】
増幅器４１〜４ｎは、移相器９１〜９ｎにおいて移相された信号を個別に増幅する。増幅器４１〜４ｎは、制御部８０の制御のもとで個別にオン／オフされる。増幅器４１〜４ｎの出力は合成器（N-Way COMBINER）５０により合成され、送信出力レベルの増幅出力信号として出力される（RF OUT）。すなわち増幅出力信号は無線周波数帯域にある。増幅器４１〜４ｎおよび合成器５０は増幅部を形成する。
【００１３】
合成器５０の出力側には分岐部６０および分枝部１００が設けられる。分岐部６０は上記したように増幅出力信号を分岐してエキサイタ２０にフィードバックする。このフィードバック経路にはアナログ／ディジタル変換器（図示せず）が設けられ、フィードバック信号はディジタルデータのかたちでエキサイタ２０に入力される。
【００１４】
分枝部１００は増幅出力信号を分枝して検波器１１０に入力する。検波器１１０は、増幅出力信号の出力レベルを検出し、この出力レベルを制御部８０にフィードバックする。すなわち検波器１１０は増幅出力信号を検波し、検波波形（検波信号）を制御部８０にフィードバックする。
【００１５】
制御部８０は増幅出力信号の自動利得制御（ＡＧＣ）、送信装置の制御、監視などの機能を担う。エキサイタ２０が冗長化されていれば、制御部８０は、現用系のエキサイタ（マスタ）で障害が発生すると、待機系のエキサイタ（スレーブ）に切り替えるべく冗長切替を実行する。
【００１６】
さらに、増幅出力信号の帯域を制限するバンドパスフィルタ７０が設けられても良い。この種の形態はいわゆるＡＴＳＣ（Advanced Television System Committee）変調方式として知られる。この形態においてはバンドパスフィルタ７０の出力をさらに分岐してエキサイタ２０にフィードバックし、バンドパスフィルタ７０において生じる線形歪みを補償するようにすることもある。
【００１７】
制御部８０は実施形態に係わる処理機能として、決定部８０ａと、オン／オフ制御部８０と、移相制御部８０ｃとを備える。  
決定部８０ａは、増幅出力信号に要求される出力レベルに基づいて、増幅器４１〜４ｎのうちオンすべき増幅器を決定する。また決定部８０ａは、オンされた増幅器に接続される移相器の移相量を決定する。  
特に決定部８０ａは、検波器１１０からフィードバックされる検波信号と、増幅出力信号に要求される出力レベルとを比較し、その結果に基づいて、オンすべき増幅器と移相器の移相量とを決定する。
【００１８】
オン／オフ制御部８０ｂは、決定部８０ａにより決定された、オンすべき増幅器をオンし他の増幅器をオフとする。このオン／オフ制御は、オン／オフ制御信号（ＯＮ／ＯＦＦ）により実現される。オン／オフ制御信号は、制御部８０と各増幅器４１〜４ｎとを接続する制御信号ラインを介して各増幅器４１〜４ｎに与えられる。
【００１９】
移相制御部８０ｃは、オンされた増幅器に接続される移相器を、決定部８０ａにより決定された移相量で機能させる。この移相量は固定的であるケースもあれば、時々刻々と変動するケースもある。次に、上記構成における作用を説明する。
【００２０】
図１に示される送信装置において、増幅出力信号に要求される出力レベルは、変動する。つまり送信電力は一定ではなく、送信装置、あるいは送信装置を含むシステムの起動時、メインテナンス時、再立ち上げなどの際には、定格値より低い出力レベルで試験運用が実施されるケースがある。すなわち送信電力は段階的にアップされるケースが多いが、送信電力を切り替える際の過渡現象によりＩＭ性能が劣化する。
【００２１】
そこで実施形態では、増幅出力信号に要求される出力レベルに応じて増幅器の駆動数を変化させるとともに、駆動中の増幅器に入力される信号の位相を移相器で制御する。これにより生じる位相差による打ち消しあいを利用し、合成出力である増幅出力信号のレベルを変化させるようにする。このような制御のもとで、増幅出力信号の出力レベルをターゲットに合わせこむようにする。
【００２２】
その際、実施形態では、オンされた増幅器を常に定格出力で駆動するようにする。すなわち増幅器を常に定格出力電力で動作させることが可能になるので、送信電力レベルの切替に際しても歪み特性は変化せず、従ってＩＭ性能の劣化を回避できるようになる。
【００２３】
図１に示す送信装置が３台の増幅器、すなわち増幅器４１，４２，４３を備えるケースを想定する。例えば各増幅器４１，４２，４３の定格出力を４００Ｗとすると、送信装置全体としての定格出力として１２００Ｗを得られる。
【００２４】
さて、この送信装置の出力を５００Ｗに切り替えるケースにおいて、１台の増幅部（例えば像腹部４３）を停止すると、式（１）から、送信装置の出力は５３３Ｗと算出される。式（１）において、Ｐｏは合成出力電力値、Ｐｉはオンされた増幅器の定格出力値、ｎは増幅器の数、ｍはオフされた増幅器の数を示す。  
【数１】
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【００２５】
次に、残りの２台の増幅器４１，４２の位相差を調整することにより、それぞれの増幅器４１，４２の出力電力の逆相分だけ、打ち消し合いが生じる。よって合成された送信電力は５００Ｗとなる。
【００２６】
図２は、比較のため既存の送信装置の一例を示す機能ブロック図である。既存の送信装置は、各増幅器４１〜４ｎに入力される信号の位相を個別に制御する移相器を備えていない。また、各増幅器４１〜４ｎを個別にオン／オフする手段も備えていない。よって増幅出力信号のレベルを切り替えるためにはエキサイタ２０の出力レベルを切り替えるしかなく、これに伴って各増幅器４１〜４ｎに入力される信号レベルが変動する。従って歪み特性も変動するので、この変化にＤＰＤが追従するまでの間、ＩＭ性能が劣化することになる。
【００２７】
これに対し実施形態では、移相器９１〜９ｎの移相量と増幅器４１〜４ｎのオン／オフとを、増幅出力信号に要求される出力レベルに応じて変化させ、入力信号間での位相差による打ち消しあいと、増幅器の駆動数による合成レベルの変化とを利用して、増幅出力信号の出力レベルをターゲットに合わせこむ。その際、オンされた増幅器を常に定格出力で駆動し、エキサイタ２０の出力レベルも一定に保つようにする。このようにしたので、送信電力レベルを切り替える際にも、ＤＰＤの時定数の如何によらずＩＭ性能の劣化を防ぐことが可能になる。これらのことから、歪み補償の性能の向上を図った送信装置とその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…変調部、２０…エキサイタ、３０…分配部、４１〜４ｎ…電力増幅器、５０…合成部、６０…分岐部、７０…バンドパスフィルタ、８０…制御部、８０ａ…決定部、８０ｂ…オン／オフ制御部８０ｃ…移相制御部、９１〜９ｎ…移相器、１００…分枝部、１１０…検波器
【図１】
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【図２】
2013017045.tif 000005