JP2003258683A - ピークリミッタ及びマルチキャリア増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のピークリミッタは、最適なピーク閾値
設定が困難で効率よくピーク制限できないという問題点
があったが、本発明は、増幅器入力信号におけるピーク
の抑圧を精度良く実現するように効率のよいピークリミ
ットを行い、増幅システムの電力効率を向上できるピー
クリミッタ及びマルチキャリア増幅装置を提供する。 【解決手段】 各キャリアのベースバンド信号を入力
し、高周波帯で合成した場合に近似的に想定されるマル
チキャリア信号の電力を求め、当該電力を元にして、各
ベースバンド信号の振幅を抑圧した各信号を出力するピ
ークリミッタ及びマルチキャリア増幅装置である。無線
ゾーン内の移動体通信端末から送信された無線信号を受
信する受信装置において、経済的かつ高信頼性のシステ
ムにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式
の移動通信システムの基地局装置等のマルチキャリア信
号を増幅するシステムで使用されるピークリミッタ及び
マルチキャリア増幅装置に係り、特に増幅システムの電
力効率を向上できるピークリミッタ及びマルチキャリア
増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Cod
e Division Multiple Access：広帯域符号分割多元接
続）方式を移動通信方式として採用する移動通信システ
ムに備えられた基地局装置（ＣＤＭＡ基地局装置）で
は、物理的に遠く離れた移動局装置（ＣＤＭＡ移動局装
置）まで無線信号を到達させる必要があるため、送信対
象となる信号を増幅器（アンプ）で大幅に増幅して送信
出力することが必要である。しかしながら、増幅器はア
ナログデバイスであるため、その入出力特性は非線形な
関数となる。特に、飽和点と呼ばれる増幅限界以降で
は、増幅器に入力される電力が増大しても出力電力がほ
ぼ一定となる飽和状態になってしまう。そして、この非
線形な出力によって出力信号に非線形歪が発生する。

【０００３】通常、増幅前の送信信号は、希望信号帯域
外の信号成分が帯域制限フィルタによって低レベルに抑
えられるが、増幅器通過後の信号では非線形歪が発生し
て希望信号帯域外（隣接チャネル）へ信号成分が漏洩す
る。例えば基地局装置では上記したように送信電力が高
いため、このような隣接チャネルへの漏洩電力の大きさ
は厳しく規定されており、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣ
Ｐ：Adjacent Channelleakage Power）を削減する技術
が用いられる。

【０００４】増幅器において隣接チャネル漏洩電力を削
減する技術の一例として、バックオフ法、フィードフォ
ワード法、プリディストーション法などが用いられる。
ここで、各方法の概要と動作特性について図５を使って
説明する。図５は、増幅器の特性と、各隣接チャネル漏
洩電力削減方法の動作特性を説明する説明図であり、
（ａ）がバックオフ法の特性を示し、（ｂ）が、フィー
ドフォワード法、プリディストーション法の特性を示し
ている。

【０００５】バックオフ法は、増幅器の動作範囲を線形
領域に制限し、動作点を下げることによって非線形歪が
発生するのを防ぐ方法である。具体的には、図５（ａ）
に示すように、増幅器の特性が実線で示す曲線のよう
に、途中まで線形で飽和すると非線形になって飽和出力
レベルになる場合に、バックオフ法では、線形性を保っ
ている最大の出力電力から、増幅器入力信号のピークフ
ァクタだけ低い点に動作点を設定するようになってい
る。ここでピークファクタとは、図６に示すように増幅
器入力信号における最大電力と平均電力の比であり、す
なわち平均電力に対して最大電力の差が小さいほどピー
クファクタは小さいことになる。図６は、一般的な増幅
器のピークファクタの説明図である。

【０００６】一方、フィードフォワード法は、主アンプ
で増幅して出力された（希望信号＋歪成分）からエラー
アンプで増幅された（歪成分）を引くことによって歪補
償を行う方法である。また、プリディストーション法
は、希望信号を増幅器に入力する前に、通常ＡＭ／ＡＭ
変換、ＡＭ／ＰＭ変換で表される非線形特性の逆特性に
よって希望信号に予め歪を与えて（希望信号＋歪成分）
を入力し、増幅器で発生する（歪成分）と相殺するよう
に歪補償を行う方法である。つまり、フィードフォワー
ド法、及びプリディストーション法では、歪成分が発生
するという前提で発生する歪を補償するものであるの
で、図５（ｂ）に示すように、増幅器の特性曲線に対し
て、例えば、飽和出力電力（レベル）から増幅器入力信
号のピークファクタだけ低い点に動作点を設定すること
ができ、バックオフ法よりも動作点を高く設定すること
ができる。

【０００７】現在、歪補償方式としては、フィードフォ
ワード法とプリディストーション法が主流であり、その
理由はシステムの電力効率を向上することができるため
である。増幅器の動作点を高く設定できれば出力電力が
大きくなるため電力効率が向上するが、電力効率は、増
幅器入力信号のピークファクタの大きさに大きく左右さ
れることになる。ピークファクタが大きくなると、使用
する電力増幅回路のトランジスタのサイズが大きくな
り、また飽和出力電力から大きく出力レベルを下げて使
用する必要がある。このようにレベルを下げていくと電
力増幅器のＤＣ供給電力と取り出される送信電力の比は
低下してしまう。

【０００８】そこで、増幅器の電力効率を向上するため
にピークファクタをできるだけ小さくする技術が重要で
あり、その一例として、増幅器の前段にピークリミッタ
を設け、最大電力（ピーク）を制限した信号を増幅器の
入力信号とする方法がある。従来のピークリミッタにつ
いて、図８を使って説明する。図８は、従来のピークリ
ミッタの構成例を示すブロック図である。従来のピーク
リミッタ１′は、図８に示すように、平均電力検出部１
１′と、瞬時電力検出部１２′と、ピーク検出部１３
と、リミッタ部１４′とから構成されている。

【０００９】従来のピークリミッタ１′の各部について
説明する。平均電力検出部１１′は、入力信号ＩＱの平
均電力を検出して平均電力情報を出力するものである。
瞬時電力検出部１２′は、入力信号ＩＱの瞬時電力を検
出して瞬時電力情報を出力するものである。ピーク検出
部１３は、入力信号ＩＱのピークの有無を検出するもの
である。具体的には、例えば入力される平均電力情報と
瞬時電力情報から比の演算を行って入力信号のピークフ
ァクタを算出し、算出されたピークファクタが予め定め
られているピーク閾値を超えるかどうか、すなわち、リ
ミットを施すべきピークの有無を検出し、ピーク検出情
報を出力するようになっている。ここで、予め定められ
ているピーク閾値とは、後続して設置する増幅器におけ
る特性（図５（ｂ））で飽和出力レベルに対して動作点
を想定しているピークファクタを考慮した値である。

【００１０】リミッタ部１４′は、入力信号ＩＱの振幅
のピークを制限するもので、具体的には、入力されるピ
ーク検出情報に従って、リミットを施すべきピークが検
出された場合に、入力される入力信号ＩＱの電力（振
幅）を予め定められているリミット電力になるように制
限して出力信号ＩＱを出力するようになっている。

【００１１】次に、従来のピークリミッタ１′の動作に
ついて説明する。従来のピークリミッタ１′では、入力
信号ＩＱが、平均電力検出部１１′、瞬時電力検出部１
２′、及びリミッタ部１４′に入力され、平均電力検出
部１１′では入力信号の平均電力が検出されて平均電力
情報が出力され、瞬時電力検出部１２′では入力信号の
瞬時電力が検出されて瞬時電力情報が出力され、ピーク
検出部１３で、平均電力情報と瞬時電力情報からリミッ
トを施すべきピークの有無が検出されてピーク検出情報
が出力され、リミッタ部１４′でピーク検出情報に従っ
て、リミットを施すべきピークが検出された場合に、入
力される入力信号ＩＱの電力を予め定められているリミ
ット電力に制限された出力信号ＩＱが出力されるように
なっている。

【００１２】通常、ピークリミッタ１′に入力される入
力信号ＩＱは、帯域制限前のベースバンド信号であり、
ピークリミッタ１′によってリミッタ処理が施された後
にフィルタ（図示せず）によって帯域制限を行うので、
歪は発生せず、また、ピークリミッタ１′によって入力
信号のピーク値を制限しているため、入力信号のピーク
ファクタを小さくしており、帯域制限後に行う増幅器の
動作点を上げることができるので電力効率を向上できる
ものである。ここで、ピークリミッタ１′によるリミッ
タ後に帯域制限を行うため、帯域制限後のピークファク
タは帯域制限前のピークファクタより通常は大きくな
る。これは、帯域制限前の矩形波が、帯域制限後に鈍る
ことで、ピークが高くなるポイントが現れるためであ
る。そこで、ピーク検出部１３で設定するピーク閾値
は、帯域制限後のピークファクタが大きくなることを考
慮してピーク閾値を低めに設定する必要がある。

【００１３】次に、従来のピークリミッタ１′を用いた
従来のマルチキャリア増幅装置について図９を使って説
明する。図９は、従来のマルチキャリア増幅装置の概略
構成ブロック図である。尚、図９では、一例として２キ
ャリアの場合の構成を示している。マルチキャリア信号
を増幅する従来のマルチキャリア増幅装置は、各キャリ
ア毎に独立した系列として信号ピークの制限を行うピー
クリミッタ１′と、帯域制限を施す帯域制限フィルタ２
と、ＲＦ周波数にアップコンバート（高周波変調）する
アップコンバータ３とから構成され、更に、各キャリア
系列からの出力を結合してマルチキャリア信号を出力す
る結合器４と、マルチキャリア信号を増幅する増幅器５
とから構成されている。

【００１４】従来のマルチキャリア増幅装置の動作は、
各キャリア系列の入力信号ＩＱが各ピークリミッタ１′
に入力され、ピークリミッタ１′で各入力信号のピーク
ファクタが算出され、予め定められたピーク閾値に基づ
いて、ピークファクタがピーク閾値を超える場合に信号
ピーク値が制限されてピーク制限信号Ａ１，Ａ２が出力
され、各々帯域制限フィルタ２で帯域制限された信号Ｂ
１，Ｂ２が出力され、更に各アップコンバータ３で各Ｒ
Ｆ周波数にアップコンバートされた高周波変調信号（キ
ャリア信号）Ｃ１，Ｃ２が出力される。そして、各キャ
リア系列のアップコンバータ３の出力信号が結合器４で
結合されてマルチキャリア信号Ｄが出力され、増幅器５
で増幅されて出力されるようになっている。

【００１５】その結果、従来のマルチキャリア増幅装置
では、各キャリア系列でピークリミッタ１′によって信
号のピーク値が制限されてピークファクタを小さくする
処理を施した信号Ａ１，Ａ２に対して、帯域制限、アッ
プコンバートを行い、その後に結合し、結合後のマルチ
キャリア信号を増幅器５で増幅することになり、結合前
の信号のピークファクタが小さくなっていることによ
り、結合後のマルチキャリアのピークファクタも小さく
なるため、結果的に増幅器５への入力信号のピークファ
クタが抑圧されて、増幅器５における動作点を上げるこ
とができるものである。

【００１６】しかしながら、従来のピークリミッタ及び
マルチキャリア増幅装置では、各キャリア系列毎に設け
たピークリミッタ１′で、各キャリア系列の入力信号か
ら検出したピークファクタとピーク閾値との関係に基づ
いてピーク制限を行い、各々帯域制限を行った後に合成
するので、結合器４出力であるマルチキャリア信号のピ
ークファクタは、経験上各キャリア系列のピークファク
タよりも大きくなるため、増幅器５への入力信号に対し
て所望するピークファクタを得るために、各ピークリミ
ッタ１′における最適なピーク閾値を設定する調整は困
難であり、安全のためにピーク閾値を低めに設定するこ
とになり、効率よくピークの抑制を行うことができない
という問題があった。複数キャリアにおけるピークファ
クタと１キャリアのピークファクタとの比較の一例とし
て、Ｗ−ＣＤＭＡにおける２〜４キャリア入力のピーク
ファクタは、１キャリア入力のピークファクタと比較し
て２〜６ｄＢ程度大きくなる。

【００１７】また、他の問題点として、例えば各キャリ
ア信号を結合器４で結合したマルチキャリア信号の電力
が実際には小さくなるにも係わらず、ある１つのキャリ
ア信号のピークファクタが閾値よりも大きくなったよう
な場合にも、従来のピークリミッタ１′ではピーク制限
を行うので、必要のないピーク制限でピークの抑制を行
う前と後の誤差（ピークコードドメインエラー等）が大
きくなるという問題点があった。

【００１８】そこで、この問題を解決するためにマルチ
キャリア信号のピークファクタを抑圧する技術として
は、２００１年７月３０日出願の特願２００１−２２９
７３８号「ピークリミッタ及びマルチキャリア増幅装
置」（出願人：株式会社日立国際電気、発明者：本江直
樹他）がある。この技術は、マルチキャリア信号を増幅
するシステムにおいて用いられるピークリミッタであっ
て、平均電力検出部が、各キャリアのベースバンド信号
を入力し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場
合に近似的に想定されるマルチキャリア信号の平均電力
を求め平均電力情報を出力し、同様に瞬時電力検出部
が、近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力
を求め瞬時電力情報を出力し、ピーク検出部が瞬時電力
と平均電力との比であるピークファクタを求め、ピーク
ファクタと予め定められているピーク閾値とを比較して
ピークを検出しピーク検出情報を出力し、リミッタ部が
ピーク検出情報からピークが検出されると、各キャリア
のベースバンド信号の振幅を抑圧して各信号を出力する
ピークリミッタとしているので、各ベースバンド信号を
高周波帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチキ
ャリア信号のピーク発生を捉えピークファクタを小さく
するように効果的に、且つ効率よく各ベースバンド信号
の振幅のピークを抑圧する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，Ｗ−Ｃ
ＤＭＡ方式の送信電力制御のように動作点がダイナミッ
クに変動するシステムにおいて、動作点が低い場合には
ピークファクタが大きい場合でも、増幅器が飽和領域で
の動作を行うことが出来ないという問題がある。ここ
で、上記問題点について図７を用いて説明する。図７
は、飽和入力電力以下のピークファクタの予め定めた閾
値を超えた場合の一例を示す図である。は最大電力が
飽和入力電力以上でピークファクタの閾値を越える入力
がある場合を示したもので、は最大電力が飽和入力電
力以下でピークファクタの閾値を越える入力がある場合
を示したものである。の場合、特願２００１−２２９
７３８号では、ピークの抑圧を行うことによって飽和入
力電力以下にし、効率よく各ベースバンド信号の振幅の
ピークを抑圧することができる。しかし、の場合で
も、ピークの抑圧を行ってしまうので、ピークの抑制を
行う前と後の誤差が大きくなってしまう。故に、特願２
００１−２２９７３８号では動作点が低い場合にもピー
クファクタの閾値を基準に振幅抑圧を行ってしまうた
め、ピークの抑制を行う前と後の誤差が大きくなってし
まうという問題がある。

【００２０】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、増幅器入力信号における所望のピークを精度良く実
現するように効率のよいピーク抑制を行い、増幅システ
ムの電力効率を向上できるピークリミッタ及びマルチキ
ャリア増幅装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための本発明は、マルチキャリア信号を増幅する
システムにおいて用いられるピークリミッタであって、
各キャリアのベースバンド信号を入力し、各ベースバン
ド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定される
マルチキャリア信号の瞬時電力を求め瞬時電力情報を出
力する瞬時電力検出部と、瞬時電力情報を入力し、瞬時
電力と予め定められているピーク閾値とを比較してピー
クを検出しピーク検出情報を出力するピーク検出部と、
当該各キャリアのベースバンド信号とピーク検出情報を
入力し、ピーク検出情報からピークが検出されると、各
キャリアのベースバンド信号の振幅を抑圧した各信号を
出力するリミッタ部とを有するものなので、各ベースバ
ンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定され
るマルチキャリア信号の電力に基づいて各ベースバンド
信号の振幅を制限することにより、増幅対象のマルチキ
ャリア信号のピーク発生を捉えて効率よく各ベースバン
ド信号の振幅を抑圧できる。

【００２２】上記従来例の問題点を解決するための本発
明は、マルチキャリア信号を増幅するマルチキャリア増
幅装置において、各キャリアのベースバンド信号を入力
し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近
似的に想定されるマルチキャリア信号の電力を求め、当
該電力を元にして、各ベースバンド信号の振幅を抑圧し
た各信号を出力するピークリミッタと、ピークリミッタ
の出力信号であるピークを抑圧した各キャリアのベース
バンド信号に帯域制限を行う帯域制限フィルタと、帯域
制限された信号を高周波帯にアップコンバートするアッ
プコンバータと、高周波帯にアップコンバートされた各
キャリアの信号を結合しマルチキャリア信号を出力する
結合器と、マルチキャリア信号を増幅する増幅器とを有
するものなので、各ベースバンド信号を帯域制限の後、
高周波帯に変換してから合成した場合に近似的に想定さ
れるマルチキャリア信号の電力に基づいて各ベースバン
ド信号の振幅を制限することにより、増幅器に入力され
るマルチキャリア信号のピーク発生を捉えて、効率よく
各ベースバンド信号の振幅を抑圧して、その結果増幅器
入力信号におけるピークの抑制を精度良く実現できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。尚、以下で説明する機能実現
手段は、当該機能を実現できる手段であれば、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単一の回路で実現してもよ
い。

【００２４】上位概念的に説明すれば、本発明に係るピ
ークリミッタは、各キャリアのベースバンド信号を入力
し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近
似的に想定されるマルチキャリア信号の電力を求め、当
該電力を元にして、各ベースバンド信号の振幅を抑圧し
た各信号を出力するものなので、増幅対象のマルチキャ
リア信号のピーク発生を捉えて、効率よく各ベースバン
ド信号の振幅を抑圧でき、増幅システムの電力効率を向
上できるものである。

【００２５】機能実現手段で説明すれば、本発明に係る
ピークリミッタは、各キャリアのベースバンド信号を入
力し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に
近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力を求
め瞬時電力情報を出力する瞬時電力検出部と、瞬時電力
情報を入力し、瞬時電力と予め定められているピーク閾
値とを比較してピークを検出しピーク検出情報を出力す
るピーク検出部と、当該各キャリアのベースバンド信号
とピーク検出情報を入力し、ピーク検出情報からピーク
が検出されると、各キャリアのベースバンド信号の振幅
を抑圧した各信号を出力するリミッタ部とを有するもの
なので、増幅対象のマルチキャリア信号のピーク発生を
捉えて、効率よく各ベースバンド信号の振幅のピークを
抑圧でき、増幅システムの電力効率を向上できるもので
ある。

【００２６】まず、本発明の本発明の実施の形態に係る
マルチキャリア増幅装置について、図１を使って説明す
る。図１は、本発明の実施の形態に係るマルチキャリア
増幅装置の構成ブロック図である。尚、図９と同様の構
成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
本実施の形態に係るマルチキャリア増幅装置は、図１に
示すように、従来のマルチキャリア増幅装置と同様の構
成として、各キャリア毎に独立した系列として帯域制限
を施す帯域制限フィルタ２と、ＲＦ周波数にアップコン
バート（高周波変調）するアップコンバータ３と、各キ
ャリア系列からの出力を結合してマルチキャリア信号を
出力する結合器４と、マルチキャリア信号を増幅する増
幅器５とから構成され、更に従来各キャリア系列毎に設
けられていたピークリミッタ１′の代わりに、各キャリ
ア系列共通のピークリミッタ１が設けられている。

【００２７】ここで、帯域制限フィルタ２とアップコン
バータ３と結合器４と増幅器５は、従来と全く同様であ
るので、詳細な説明は省略する。本発明の特徴部分であ
るピークリミッタ１は、複数（図１では、２つ）のキャ
リア系列のベースバンド信号（入力信号）を入力し、各
入力信号がアップコンバータ３で高周波変調され、結合
器４で結合（合成）されたマルチキャリア信号を想定し
て、近似的に想定されたマルチキャリア信号のピークフ
ァクタを求め、求めたピークファクタが増幅器５の入力
信号に対して所望するピークファクタを超える場合に、
各入力信号のピーク値を制限するものである。

【００２８】ここで、異なる周波数の信号（キャリア信
号）を合成する状況について、図２を使って説明する。
図２は、複数のキャリア信号及び合成後のマルチキャリ
ア信号の複素空間表現を示す説明図である。一般的にマ
ルチキャリア信号送信においては、複数の入力信号が各
々ある周波数間隔（キャリア周波数差）を持つ搬送波
（キャリア）で変調されて、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に
示すように各キャリア信号が、時間の経過と共に位相を
変化させながら異なる周期で複素空間を回転している。
そして、各々のキャリア信号が各周波数で回転する過程
で、各キャリア信号を合成したマルチキャリア信号は、
各キャリア信号の位相が異なっている場合には、合成に
よって、ＩＱ空間でうち消しあって電力値はそれほど大
きな値を示すことはないが、複数のキャリア信号が同相
に近づくに従い電力値は増大し、位相が一致した場合に
は、図２（ｄ）に示すように、各キャリア信号の電力が
加算されて瞬間的に瞬時電力が多大な値のピークを持つ
可能性がある。尚、図２（ｄ）では、分かり易くするた
めに各信号の矢印をずらして表記している。つまり、本
発明では、複数キャリア信号の位相が異なる時点では、
個々のキャリア信号の電力が大きくてもリミットはかけ
ず、上記説明した複数キャリア信号の位相が一致する時
点のマルチキャリア信号の電力を捉えてリミットをかけ
るタイミングを検出するのが目的である。

【００２９】ここで、本発明のピークリミッタ１の内部
構成について、図３を使って説明する。図３は、本発明
のピークリミッタの内部構成ブロック図である。尚、図
８と同様の構成をとる部分については同一の符号を付し
て説明する。本発明のピークリミッタ１は、図３に示す
ように、瞬時電力検出部１２と、ピーク検出部１３と、
リミッタ部１４とから構成されている。尚、主たる構成
要素としては図８で示した従来のピークリミッタと同様
であるが、各要素の働きが従来とは異なっている。

【００３０】本発明のピークリミッタ１の各部について
説明する。瞬時電力検出部１２は、複数のキャリア系列
（図３では、２キャリア系列）の入力信号ＩＱを入力
し、高周波（ＲＦ）帯で各キャリア信号を合成した場合
に近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力を
検出し、瞬時電力情報を出力するものである。具体的に
高周波（ＲＦ）帯で各キャリア信号を合成したマルチキ
ャリア信号を近似的に想定する方法については、後述す
る。

【００３１】ピーク検出部１３は、近似的に想定された
合成後のマルチキャリア信号におけるピークの有無を検
出するものである。具体的には、瞬時電力検出部１２か
ら入力される想定された合成後のマルチキャリア信号に
おける瞬時電力情報と予め定められているピーク閾値を
超えるかどうか、すなわち、リミットを施すべきピーク
の有無を検出し、ピーク検出情報を出力するようになっ
ている。ここで、予め定められているピーク閾値とは、
後続して設置する増幅器５における特性（図５（ａ）
（ｂ））で飽和出力レベルに対する値を値を考慮したも
のである。

【００３２】リミッタ部１４は、複数のキャリア系列
（図３では、２キャリア系列）の入力信号ＩＱを入力
し、各入力信号ＩＱの振幅のピークを制限するもので、
具体的には、ピーク検出部１３から入力されるピーク検
出情報に従って、近似的に想定された合成後のマルチキ
ャリア信号にリミットを施すべきピークが検出された場
合に、各入力信号ＩＱの電力（振幅）を予め定められて
いるリミット電力になるように制限して各出力信号ＩＱ
を出力するようになっている。

【００３３】本発明のピークリミッタ１の動作を説明す
ると、複数のキャリア系列の入力信号ＩＱが、瞬時電力
検出部１２及びリミッタ部１４に入力され、瞬時電力検
出部１２では、ＲＦ帯で各キャリア信号を合成した場合
に近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力が
検出されて瞬時電力情報が出力される。そして、ピーク
検出部１３で、近似的に想定されたマルチキャリア信号
の瞬時電力情報から、近似的に想定されたマルチキャリ
ア信号におけるリミットを施すべきピークの有無が検出
されてピーク検出情報が出力され、リミッタ部１４でピ
ーク検出情報に従って、リミットを施すべきピークが検
出された場合に、入力される各入力信号ＩＱの電力（振
幅）を予め定められているリミット電力に制限された出
力信号ＩＱが出力されるようになっている。

【００３４】次に、瞬時電力検出部１２における、高周
波（ＲＦ）帯で各キャリア信号を合成したマルチキャリ
ア信号を近似的に想定する方法について説明する。ＲＦ
帯で合成したマルチキャリア信号を近似的に想定する第
１の方法（第１の想定方法）は、入力される各入力信号
にキャリア周波数差（Δｆ）のオフセットを与えてから
合成し、一定のサンプリング間隔で合成信号の電力を検
出する方法である。

【００３５】これは、瞬時電力検出部１２への入力信号
はベースバンド信号ＩＱであるので、ＲＦ帯における合
成を想定するためには、本来ならば、図１の各アップコ
ンバータ３で高周波変調されるＲＦ周波数に変換してみ
て、ＲＦ周波数の信号合成、電力測定を行わなければな
らないが、ＲＦ周波数での信号処理は非常に速いサンプ
リングが必要になるので高価な信号処理デバイスが必要
になってしまう。しかし、各キャリア周波数が、互いに
キャリア周波数差（Δｆ）を持つのであれば、各入力信
号にキャリア周波数差（Δｆ）分のみのオフセットを与
えて合成すれば、一定のサンプリング間隔（例えば、最
も周波数の小さいキャリア信号の一周期）のタイミング
においては、その時点の複数キャリアの状態を捉えるこ
とができ、マルチキャリア信号を近似的に想定して瞬時
電力を検出するには十分である。

【００３６】ここで、従来の瞬時電力検出部１２′と、
本発明の瞬時電力検出部１２との違いを数式を用いて説
明する。まず、各入力信号ＩＱをベクトル複素表現で
［数１］のように表す。

【００３７】

【数１】

【００３８】すると、図９に示した従来のマルチキャリ
ア増幅装置の各ピークリミッタ１′における従来の瞬時
電力検出部１２′で求められる瞬時電力は［数２］のよ
うに表すことができる。

【００３９】

【数２】

【００４０】それに対して、図１、図２に示した本発明
のマルチキャリア増幅装置のピークリミッタ１における
瞬時電力検出部１２で求められる瞬時電力は、上記説明
した第１の想定方法で求める場合には、［数３］のよう
に表すことができる。

【００４１】

【数３】

【００４２】尚、［数３］においてΔｆは、キャリア周
波数の差である。すなわち、各入力信号は、Δｆだけ差
のある各ＲＦ周波数にアップコンバートされるとして、
各キャリア系列の入力信号にキャリア周波数差（Δｆ）
分のみのオフセットを与えて合成し、異なるＲＦ周波数
の信号が合成された信号を疑似的に作り出す。そこで、
瞬時電力は各キャリア系列委の入力信号にキャリア周波
数差（Δｆ）分のみのオフセットを与えて合成すると、
図２（ｄ）に示したように、複数のキャリア信号の位相
が一致した場合に、瞬間的に瞬時電力がピークを持つは
ずであるので、このタイミングを逃さないようにサンプ
リングを行って瞬時電力を検出すれば、ほぼＲＦ帯で合
成されたマルチキャリア信号におけるピークリミットを
施すべきピークを検出するために重要な瞬時電力値を取
得することができる。

【００４３】次に、上記説明した第１の想定方法を実現
する瞬時電力検出部１２の構成例について、図４を用い
て説明する。図４は、本発明の瞬時電力検出部１２の構
成例を示すブロック図である。本発明の第１の想定方法
を実現する瞬時電力検出部１２は、図４に示すように、
各入力信号にキャリア周波数差（Δｆ）のオフセットを
与えるための複素乗算部３１，３２，３３，…と、各オ
フセットを与えられた信号を合成する加算器３４と、加
算信号の瞬時電力を求める電力計算部３５とから構成さ
れている。

【００４４】図４に示した瞬時電力検出部１２の動作
は、入力される複数（図４では４つ）の入力信号に対し
て、入力信号−１はそのまま、入力信号−２は複素乗算
部３１でΔｆだけ回転されてオフセットがかけられ、入
力信号−３は複素乗算部３２で２Δｆだけ回転されてオ
フセットがかけられ、入力信号−４は複素乗算部３３で
３Δｆだけ回転されてオフセットがかけられ、全ての信
号が加算器３４で加算（合成）され、電力計算部３５で
瞬時電力が求められるようになっている。

【００４５】次に、瞬時電力検出部１２における、ＲＦ
帯で合成後のマルチキャリア信号を近似的に想定する別
の方法について説明する。ＲＦ帯で合成後のマルチキャ
リア信号を近似的に想定する第２の方法（第２の想定方
法）は、入力される各入力信号をベクトルとして捉え、
ベクトル演算により信号を合成して平均電力を求め、ま
た、合成信号（ベクトル）の瞬時電力が最大になるタイ
ミングの電力を演算により取得する方法である。

【００４６】まず、第２の想定方法における瞬時電力の
求め方について説明する。図１のマルチキャリア増幅装
置において、各キャリア系列の入力ベースバンド信号は
ピークリミッタ１から出力された後、個別にアップコン
バータ３でＲＦ周波数帯にアップコンバートされた後に
結合器４で合成されマルチキャリア信号になる。そのた
め、マルチキャリア信号の瞬時電力を測定する場合は、
本来なら各ＲＦ周波数で回転している信号の合成電力を
測定する必要がある。しかし、ＲＦ信号で合成電力を測
定する場合は非常に速いサンプリングが必要になるので
高価な信号処理デバイスが必要になってしまう。そこ
で、本発明では、各キャリアのキャリア信号が同相にな
るタイミングで、各キャリアのベースバンド信号の電力
の総和を求めて、ＲＦ帯で合成後の近似的に想定したマ
ルチキャリア信号の瞬時電力とするようになっている。

【００４７】これは、図２に示したように、各々のキャ
リア信号が各ＲＦ周波数で回転する過程で、各キャリア
信号を合成したマルチキャリア信号は、複数のキャリア
信号が同相に近づくに従い電力値は増大し、位相が一致
した場合には、図２（ｄ）に示すように、各キャリア信
号の電力が加算されて瞬間的に瞬時電力が多大な値のピ
ークを持つ可能性があり、この時点のマルチキャリア信
号の瞬時電力を捉えてリミットをかけるタイミングを検
出すればよいからである。このとき、その合成ベクトル
の電力は、各キャリア系列の入力信号の個々の電力の和
に等しいことになる。例えばＷ−ＣＤＭＡ方式の場合、
入力信号が３．８４［ＭＨｚ］で、キャリア間隔が５
［ＭＨｚ］なので、必ず複数キャリアのベクトルが同一
方向となる瞬間がある。

【００４８】ここで、第２の想定方法における瞬時電力
の求め方の概念について、数式を用いて説明する。第１
の想定方法で説明したように、各キャリア周波数が、互
いにキャリア周波数差（Δｆ）を持つのであれば、各入
力信号にキャリア周波数差（Δｆ）分のみのオフセット
を与えて合成することで、近似的な合成を行うことがで
き、瞬時電力は［数３］で表すことができる。［数３］
の瞬時電力において、ｅの項が同一ベクトルとなり、１
＋ｊ・０＝１となる瞬間だけをサンプリングすると、
［数４］の瞬時電力のようになる。これは、各入力ベー
スバンド信号について、ベクトル合成演算した合成ベク
トルの電力を求めた数式となる。これはサンプリングを
粗くしたことにはなるが、長時間測定すると第１の想定
方法の瞬時電力と等しくなるので、第２の想定方法を用
いると、ハード構成が簡単になる。

【００４９】

【数４】

【００５０】次に、本発明のマルチキャリア増幅装置の
動作について図１を使って説明する。本発明のマルチキ
ャリア増幅装置では、各キャリア系列の入力ベースバン
ド信号ＩＱ（図１では２つ）が全てピークリミッタ１に
入力され、ピークリミッタ１で各入力信号が高周波（Ｒ
Ｆ）帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチキャ
リア信号のピークファクタが算出され、予め定められた
ピーク閾値に基づいて各入力ベースバンド信号の振幅の
ピークが制限されてピーク制限信号ａ１，ａ２が出力さ
れる。この時、ピーク制限信号ａ１，ａ２は、図９に示
した従来のマルチキャリア増幅装置の各ピークリミッタ
１′から出力されるピーク制限信号Ａ１，Ａ２とは異な
り、ＲＦ帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチ
キャリア信号において、瞬時電力がピーク閾値を超える
場合だけピークが制限されている信号である。

【００５１】そして、ピーク制限信号ａ１，ａ２は、帯
域制限フィルタ２で帯域制限されて信号ｂ１，ｂ２とな
り、更にアップコンバータ３で各ＲＦ周波数にアップコ
ンバートされて高周波変調信号（キャリア信号）ｃ１，
ｃ２となって出力される。そして、各キャリア系列のア
ップコンバータ３の出力信号が結合器４で結合されてマ
ルチキャリア信号ｄが出力され、増幅器５で増幅されて
出力されるようになっている。

【００５２】ここで、結合器４から出力されるマルチキ
ャリア信号ｄは、図９に示した従来のマルチキャリア増
幅装置の結合器４から出力されるマルチキャリア信号Ｄ
とは異なり、ピークリミッタ１における処理によってマ
ルチキャリア信号におけるピーク電力値が制限されてい
るだけで、その他の部分にはピークリミッタ１における
処理の影響が与えられていない信号である。

【００５３】上記マルチキャリア増幅装置における動作
の結果、本発明では、各キャリア系列の入力信号に対し
てピークリミッタ１によって、高周波帯で合成した場合
に近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力を
元にしてピーク値を制限し、各入力信号のピーク値を制
限する処理を施した信号ａ１，ａ２に対して、帯域制
限、アップコンバートの後に結合し、結合後のマルチキ
ャリア信号を増幅器５で増幅することになり、結果的に
増幅器５に入力されるマルチキャリア信号のピーク値を
抑制することができる。

【００５４】本発明のピークリミッタによれば、各キャ
リア系列のベースバンド信号を入力し、各ベースバンド
信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定されるマ
ルチキャリア信号の瞬時電力を瞬時電力検出部１２で求
め、ピーク検出部１３で瞬時電力と予め設定されている
ピーク閾値との比較によってピークの有無を検出し、ピ
ークがある場合に、リミッタ部１４で各ベースバンド信
号の振幅を抑圧した各信号を出力するものであるので、
増幅対象のマルチキャリア信号に関するピーク発生を捉
えて、効率よく入力信号に対してピークリミットが為さ
れ、その結果増幅器入力信号におけるピークの抑制を精
度良く実現できる効果がある。

【００５５】そして、本発明の瞬時電力検出部１２にお
いて、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合の
マルチキャリア信号を近似的に想定する方法として、本
来なら各アップコンバータ３で高周波変調されるＲＦ周
波数に変換して合成するところであり、ＲＦ信号の電力
測定には非常に高速のサンプリングが要求されるところ
であるが、第１の想定方法を用いると、入力される各入
力信号に複素乗算部を用いてキャリア周波数差（Δｆ）
のオフセットを与えてから合成し、合成信号の瞬時電力
を検出するので、ベースバンド信号の周波数に対するサ
ンプリングで瞬時電力を検出することができ、構成をさ
ほど増大することなく、高周波帯で合成した場合のマル
チキャリア信号に近似するマルチキャリア信号の瞬時電
力を検出できる効果がある。

【００５６】また、本発明の瞬時電力検出部１２におい
て、第２の想定方法を用いると、複数の入力信号のキャ
リア位相が一致するタイミング、すなわち合成信号（ベ
クトル）の瞬時電力が最大になるタイミングの電力を演
算により取得するので、瞬時電力を効果的に捉えること
ができ、且つ演算処理のみで瞬時電力を求めることによ
り構成を簡略化でき、ハード規模の縮小し、コストを低
減できる効果がある。

【００５７】本発明のマルチキャリア増幅装置によれ
ば、複数の入力ベースバンド信号が全てピークリミッタ
１に入力され、ピークリミッタ１で各入力信号が高周波
（ＲＦ）帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチ
キャリア信号の電力が算出され、予め定められたピーク
閾値に基づいて各入力ベースバンド信号のピーク値が制
限されて出力され、帯域制限フィルタ２で帯域制限さ
れ、更にアップコンバータ３で各ＲＦ周波数にアップコ
ンバートされ、結合器４で結合されてマルチキャリア信
号が出力され、増幅器５で増幅されて出力されるので、
間接的にではあるが、結果的に増幅器５に入力されるマ
ルチキャリア信号のピーク発生を捉えて、ピークが抑制
されて、増幅システムの電力効率を向上させることがで
きる効果がある。また、従来の技術で問題になってい
た、最大電力が飽和入力電力以下でピークファクタの閾
値を越える入力がある場合にも、ピークの抑圧を行っ
て、ピークの抑制を行う前と後の誤差が大ききなること
を回避する事ができ、更に、平均電力検出部を不用とす
る分、回路規模が小さくなり、演算量を削減する事がで
きるので、システム全体としての信頼性を向上できる効
果がある。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、マルチキャリア信号を
増幅するシステムにおいて用いられるピークリミッタで
あって、瞬時電力検出部が、近似的に想定されるマルチ
キャリア信号の瞬時電力を求め瞬時電力情報を出力し、
ピーク検出部が瞬時電力と予め定められているピーク閾
値とを比較してピークを検出しピーク検出情報を出力
し、リミッタ部がピーク検出情報からピークが検出され
ると、各キャリアのベースバンド信号の振幅を抑圧して
各信号を出力するピークリミッタとしているので、各ベ
ースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想
定されるマルチキャリア信号のピーク発生を捉え、効率
よく各ベースバンド信号の振幅のピークを抑圧できる効
果がある。

【００５９】本発明によれば、マルチキャリア信号を増
幅するマルチキャリア増幅装置において、ピークリミッ
タが、各キャリアのベースバンド信号を入力し、各ベー
スバンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定
されるマルチキャリア信号の電力を求め、当該電力を元
にして、各ベースバンド信号の振幅を抑圧した各信号を
出力し、帯域制限フィルタがピークリミッタからのピー
クを抑圧した各キャリアのベースバンド信号に帯域制限
を行い、アップコンバータが帯域制限された各信号を高
周波帯にアップコンバートし、結合器が各キャリアの信
号を結合してマルチキャリア信号を出力し、増幅器がマ
ルチキャリア信号を増幅するマルチキャリア増幅装置と
しているので、各ベースバンド信号を帯域制限の後、高
周波帯に変換してから合成した場合の近似的に想定され
るマルチキャリア信号のピーク発生を捉え、効率よく各
ベースバンド信号の振幅のピークを抑圧して、増幅シス
テムの電力効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るマルチキャリア増幅
装置の構成ブロック図である。

【図２】複数のキャリア信号及び合成後のマルチキャリ
ア信号の複素空間表現を示す説明図である。

【図３】本発明のピークリミッタの内部構成ブロック図
である。

【図４】本発明の瞬時電力検出部の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図５】増幅器の特性と、各隣接チャネル漏洩電力削減
方法の動作特性を説明する説明図である。

【図６】一般的な増幅器のピークファクタの説明図であ
る。

【図７】飽和入力電力以下のピークファクタの予め定め
た閾値を超えた場合の一例を示す図である。

【図８】従来のピークリミッタの構成例を示すブロック
図である。

【図９】従来のマルチキャリア増幅装置の概略構成ブロ
ック図である。

【符号の説明】

１，１′…ピークリミッタ、 ２…帯域制限フィルタ、
３…アップコンバータ、 ４…結合器、 ５…増幅
器、 １１′…平均電力検出部、 １２，１２′…瞬時
電力検出部、 １３…ピーク検出部、 １４、１４′…
リミッタ部、 ３１，３２，３３…複素演算部、 ３４
…加算器、 ３５…電力計算部

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月２９日（２００２．７．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 ピークリミッタ及びマルチキ
ャリア増幅装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤＭＡ方式の移
動通信システムの基地局装置等のマルチキャリア信号を
増幅するシステムで使用されるピークリミッタ及びマル
チキャリア増幅装置に係り、特に増幅システムの電力効
率を向上できるピークリミッタ及びマルチキャリア増幅
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ＣＤＭＡ（Code Division Mu
ltiple Access：広帯域符号分割多元接続）方式を移動
通信方式として採用する移動通信システムに備えられた
基地局装置（ＣＤＭＡ基地局装置）では、物理的に遠く
離れた移動局装置（ＣＤＭＡ移動局装置）まで無線信号
を到達させる必要があるため、送信対象となる信号を増
幅器（アンプ）で大幅に増幅して送信出力することが必
要である。しかしながら、増幅器はアナログデバイスで
あるため、その入出力特性は非線形な関数となる。特
に、飽和点と呼ばれる増幅限界以降では、増幅器に入力
される電力が増大しても出力電力がほぼ一定となってし
まう。そして、この非線形な出力によって出力信号に非
線形歪が発生する。

【０００３】通常、増幅前の送信信号は、希望信号帯域
外の信号成分が帯域制限フィルタによって低レベルに抑
えられるが、増幅器通過後の信号では非線形歪が発生し
て希望信号帯域外（隣接チャネル）へ信号成分が漏洩す
る。例えば基地局装置では上記したように送信電力が高
いため、このような隣接チャネルへの漏洩電力の大きさ
は厳しく規定されており、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣ
Ｐ：Adjacent Channelleakage Power）を削減する技術
が用いられる。

【０００４】増幅器において隣接チャネル漏洩電力を削
減する技術の一例として、バックオフ法、フィードフォ
ワード法、プリディストーション法などが用いられる。
ここで、各方法の概要と動作特性について図５を使って
説明する。図５は、増幅器の特性と、各隣接チャネル漏
洩電力削減方法の動作特性を説明する説明図であり、
（ａ）がバックオフ法の特性を示し、（ｂ）が、フィー
ドフォワード法、プリディストーション法の特性を示し
ている。

【０００５】バックオフ法は、増幅器の動作範囲を線形
領域に制限し、動作点を下げることによって非線形歪が
発生するのを防ぐ方法である。具体的には、図５（ａ）
に示すように、増幅器の特性が実線で示す曲線のよう
に、途中まで線形で飽和すると非線形になって飽和出力
レベルになる場合に、バックオフ法では、線形性を保っ
ている最大の出力電力から、増幅器入力信号のピークフ
ァクタだけ低い点に動作点を設定するようになってい
る。ここでピークファクタとは、図６に示すように増幅
器入力信号における最大電力と平均電力の比であり、す
なわち平均電力に対して最大電力の差が小さいほどピー
クファクタは小さいことになる。図６は、一般的な増幅
器のピークファクタの説明図である。

【０００６】一方、フィードフォワード法は、主アンプ
で増幅して出力された（希望信号＋歪成分）からエラー
アンプで増幅された（歪成分）を引くことによって歪補
償を行う方法である。また、プリディストーション法
は、希望信号を増幅器に入力する前に、通常ＡＭ／ＡＭ
変換、ＡＭ／ＰＭ変換で表される非線形特性の逆特性に
よって希望信号に予め歪を与えて（希望信号＋歪成分）
を入力し、増幅器で発生する（歪成分）と相殺するよう
に歪補償を行う方法である。つまり、フィードフォワー
ド法、及びプリディストーション法では、歪成分が発生
するという前提で発生する歪を補償するものであるの
で、図５（ｂ）に示すように、増幅器の特性曲線に対し
て、例えば、飽和出力電力（レベル）から増幅器入力信
号のピークファクタだけ低い点に動作点を設定すること
ができ、バックオフ法よりも動作点を高く設定すること
ができる。

【０００７】現在、歪補償方式としては、フィードフォ
ワード法とプリディストーション法が主流であり、その
理由はシステムの電力効率を向上することができるため
である。増幅器の動作点を高く設定できれば出力電力が
大きくなるため電力効率が向上するが、電力効率は、増
幅器入力信号のピークファクタの大きさに大きく左右さ
れることになる。ピークファクタが大きくなると、使用
する電力増幅回路のトランジスタのサイズが大きくな
り、また飽和出力電力から大きく出力レベルを下げて使
用する必要がある。このようにレベルを下げていくと電
力増幅器のＤＣ供給電力と取り出される送信電力の比は
低下してしまう。

【０００８】そこで、増幅器の電力効率を向上するため
にピークファクタをできるだけ小さくする技術が重要で
あり、その一例として、増幅器の前段にピークリミッタ
を設け、最大電力（ピーク）を制限した信号を増幅器の
入力信号とする方法がある。従来のピークリミッタにつ
いて、図８を使って説明する。図８は、従来のピークリ
ミッタの構成例を示すブロック図である。従来のピーク
リミッタ１′は、図８に示すように、平均電力検出部１
１′と、瞬時電力検出部１２′と、ピーク検出部１３
と、リミッタ部１４′とから構成されている。

【０００９】従来のピークリミッタ１′の各部について
説明する。平均電力検出部１１′は、入力信号ＩＱの平
均電力を検出して平均電力情報を出力するものである。
瞬時電力検出部１２′は、入力信号ＩＱの瞬時電力を検
出して瞬時電力情報を出力するものである。ピーク検出
部１３は、入力信号ＩＱのピークの有無を検出するもの
である。具体的には、例えば入力される平均電力情報と
瞬時電力情報から比の演算を行って入力信号の瞬時電力
対平均電力比を算出し、算出された瞬時電力対平均電力
比が予め定められているピークファクタ閾値を超えるか
どうか、すなわち、リミットを施すべきピークの有無を
検出し、ピーク検出情報を出力するようになっている。
ここで、予め定められているピークファクタ閾値とは、
後続して設置する増幅器における特性（図６（ｂ））で
飽和出力レベルに対して動作点を想定しているピークフ
ァクタを考慮した値である。

【００１０】リミッタ部１４′は、入力信号ＩＱの振幅
のピークを制限するもので、具体的には、入力されるピ
ーク検出情報に従って、リミットを施すべきピークが検
出された場合に、入力される入力信号ＩＱの電力（振
幅）を予め定められているリミット電力になるように制
限して出力信号ＩＱを出力するようになっている。

【００１１】次に、従来のピークリミッタ１′の動作に
ついて説明する。従来のピークリミッタ１′では、入力
信号ＩＱが、平均電力検出部１１′、瞬時電力検出部１
２′、及びリミッタ部１４′に入力され、平均電力検出
部１１′では入力信号の平均電力が検出されて平均電力
情報が出力され、瞬時電力検出部１２′では入力信号の
瞬時電力が検出されて瞬時電力情報が出力され、ピーク
検出部１３で、平均電力情報と瞬時電力情報からリミッ
トを施すべきピークの有無が検出されてピーク検出情報
が出力され、リミッタ部１４′でピーク検出情報に従っ
て、リミットを施すべきピークが検出された場合に、入
力される入力信号ＩＱの電力を予め定められているリミ
ット電力に制限された出力信号ＩＱが出力されるように
なっている。

【００１２】通常、ピークリミッタ１′に入力される入
力信号ＩＱは、帯域制限前のベースバンド信号であり、
ピークリミッタ１′によってリミッタ処理が施された後
にフィルタ（図示せず）によって帯域制限を行うので、
歪は発生せず、また、ピークリミッタ１′によって入力
信号のピーク値を制限しているため、入力信号のピーク
ファクタを小さくしており、帯域制限後に行う増幅器の
動作点を上げることができるので電力効率を向上できる
ものである。ここで、ピークリミッタ１′によるリミッ
タ後に帯域制限を行うため、帯域制限後のピークファク
タは帯域制限前のピークファクタより通常は大きくな
る。これは、帯域制限前の矩形波が、帯域制限後に鈍る
ことで、ピークが高くなるポイントが現れるためであ
る。そこで、ピーク検出部１３で設定するピークファク
タ閾値は、帯域制限後の瞬時電力対平均電力比が大きく
なることを考慮してピークファクタ閾値を低めに設定す
る必要がある。

【００１３】次に、従来のピークリミッタ１′を用いた
従来のマルチキャリア増幅装置について図９を使って説
明する。図９は、従来のマルチキャリア増幅装置の概略
構成ブロック図である。尚、図９では、一例として２キ
ャリアの場合の構成を示している。マルチキャリア信号
を増幅する従来のマルチキャリア増幅装置は、各キャリ
ア毎に独立した系列として信号ピークの制限を行うピー
クリミッタ１′と、帯域制限を施す帯域制限フィルタ２
と、ＲＦ周波数にアップコンバート（高周波変調）する
アップコンバータ３とから構成され、更に、各キャリア
系列からの出力を結合してマルチキャリア信号を出力す
る結合器４と、マルチキャリア信号を増幅する増幅器５
とから構成されている。

【００１４】従来のマルチキャリア増幅装置の動作は、
各キャリア系列の入力信号ＩＱが各ピークリミッタ１′
に入力され、ピークリミッタ１′で各入力信号の瞬時電
力対平均電力比が算出され、予め定められたピークファ
クタ閾値に基づいて、瞬時電力対平均電力比がピークフ
ァクタ閾値を超える場合に信号ピーク値が制限されてピ
ーク制限信号Ａ１，Ａ２が出力され、各々帯域制限フィ
ルタ２で帯域制限された信号Ｂ１，Ｂ２が出力され、更
に各アップコンバータ３で各ＲＦ周波数にアップコンバ
ートされた高周波変調信号（キャリア信号）Ｃ１，Ｃ２
が出力される。そして、各キャリア系列のアップコンバ
ータ３の出力信号が結合器４で結合されてマルチキャリ
ア信号Ｄが出力され、増幅器５で増幅されて出力される
ようになっている。

【００１５】その結果、従来のマルチキャリア増幅装置
では、各キャリア系列でピークリミッタ１′によって信
号のピーク値が制限されて瞬時電力対平均電力比を小さ
くする処理を施した信号Ａ１，Ａ２に対して、帯域制
限、アップコンバートを行い、その後に結合し、結合後
のマルチキャリア信号を増幅器５で増幅することにな
り、結合前の信号の瞬時電力対平均電力比が小さくなっ
ていることにより、結合後のマルチキャリアの瞬時電力
対平均電力比も小さくなるため、結果的に増幅器５への
入力信号の瞬時電力対平均電力比が抑圧されて、増幅器
５における動作点を上げることができるものである。

【００１６】しかしながら、従来のピークリミッタ及び
マルチキャリア増幅装置では、各キャリア系列毎に設け
たピークリミッタ１′で、各キャリア系列の入力信号か
ら検出した瞬時電力対平均電力比とピークファクタ閾値
との関係に基づいてピーク制限を行い、各々帯域制限を
行った後に合成するので、結合器４出力であるマルチキ
ャリア信号の瞬時電力対平均電力比は、経験上各キャリ
ア系列の瞬時電力対平均電力比よりも大きくなるため、
増幅器５への入力信号に対して所望する瞬時電力対平均
電力比を得るために、各ピークリミッタ１′における最
適なピークファクタ閾値を設定する調整は困難であり、
安全のためにピークファクタ閾値を低めに設定すること
になり、効率よくピークリミットを行うことができない
という問題があった。複数キャリアにおける瞬時電力対
平均電力比と１キャリアの瞬時電力対平均電力比との比
較の一例として、Ｗ−ＣＤＭＡにおける２〜４キャリア
入力の瞬時電力対平均電力比は、１キャリア入力の瞬時
電力対平均電力比と比較して２〜６ｄＢ程度大きくな
る。

【００１７】また、他の問題点として、例えば各キャリ
ア信号を結合器４で結合したマルチキャリア信号の電力
が実際には小さくなるにも係わらず、ある１つのキャリ
ア信号の瞬時電力対平均電力比がピークファクタ閾値よ
りも大きくなったような場合にも、従来のピークリミッ
タ１′ではピーク制限を行うので、必要のないピーク制
限でピークの抑制を行う前と後の誤差（ピークコードド
メインエラー等）が大きくなるという問題点があった。

【００１８】そこで、この問題を解決するためにマルチ
キャリア信号のピークファクタを抑圧する技術として
は、２００１年７月３０日出願の特願２００１−２２９
７３８号「ピークリミッタ及びマルチキャリア増幅装
置」（出願人：株式会社日立国際電気、発明者：本江直
樹他）がある。この技術は、マルチキャリア信号を増幅
するシステムにおいて用いられるピークリミッタであっ
て、平均電力検出部が、各キャリアのベースバンド信号
を入力し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場
合に近似的に想定されるマルチキャリア信号の平均電力
を求め平均電力情報を出力し、同様に瞬時電力検出部
が、近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力
を求め瞬時電力情報を出力し、ピーク検出部が瞬時電力
と平均電力との比である瞬時電力対平均電力比を求め、
瞬時電力対平均電力比と予め定められているピークファ
クタ閾値とを比較してピークを検出しピーク検出情報を
出力し、リミッタ部がピーク検出情報からピークが検出
されると、各キャリアのベースバンド信号の振幅を抑圧
して各信号を出力するピークリミッタとしているので、
各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的
に想定されるマルチキャリア信号のピーク発生を捉え瞬
時電力対平均電力比を小さくするように効果的に、且つ
効率よく各ベースバンド信号の振幅のピークを抑圧す
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＤＭ
Ａ方式の送信電力制御のように動作点がダイナミックに
変動するシステムにおいて、動作点が低い場合にはピー
クファクタが大きい場合でも、増幅器が飽和領域での動
作を行うことが出来ないという問題がある。ここで、上
記問題点について図７を用いて説明する。図７は、飽和
入力電力以下の瞬時ピークファクタの予め定めたピーク
ファクタ閾値を超えた場合の一例を示す図である。は
最大電力が飽和入力電力以上でピークファクタ閾値を越
える入力がある場合を示したもので、は最大電力が飽
和入力電力以下でピークファクタ閾値を越える入力があ
る場合を示したものである。の場合、特願２００１−
２２９７３８号では、ピークの抑圧を行うことによって
飽和入力電力以下にし、効率よく各ベースバンド信号の
振幅のピークを抑圧することができる。しかし、の場
合でも、ピークの抑圧を行ってしまうので、ピークの抑
制を行う前と後の誤差が大きくなってしまう。故に、特
願２００１−２２９７３８号では動作点が低い場合にも
ピークファクタ閾値を基準に振幅抑圧を行ってしまうた
め、ピークの抑制を行う前と後の誤差が大きくなってし
まうという問題がある。

【００２０】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、増幅器入力信号における所望のピークを精度良く実
現するように効率のよいピーク抑制を行い、増幅システ
ムの電力効率を向上できるピークリミッタ及びマルチキ
ャリア増幅装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための本発明は、マルチキャリア信号を増幅する
システムにおいて用いられるピークリミッタであって、
各キャリアのベースバンド信号を入力し、各ベースバン
ド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定される
マルチキャリア信号の瞬時電力を求め瞬時電力情報を出
力する瞬時電力検出部と、瞬時電力情報を入力し、瞬時
電力と予め定められているピーク閾値とを比較してピー
クを検出しピーク検出情報を出力するピーク検出部と、
当該各キャリアのベースバンド信号とピーク検出情報を
入力し、ピーク検出情報からピークが検出されると、各
キャリアのベースバンド信号の振幅を抑圧した各信号を
出力するリミッタ部とを有するものなので、各ベースバ
ンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定され
るマルチキャリア信号の電力に基づいて各ベースバンド
信号の振幅を制限することにより、増幅対象のマルチキ
ャリア信号のピーク発生を捉えて効率よく各ベースバン
ド信号の振幅を抑圧できる。

【００２２】上記従来例の問題点を解決するための本発
明は、マルチキャリア信号を増幅するマルチキャリア増
幅装置において、各キャリアのベースバンド信号を入力
し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近
似的に想定されるマルチキャリア信号の電力を求め、当
該電力を元にして、各ベースバンド信号の振幅を抑圧し
た各信号を出力するピークリミッタと、ピークリミッタ
の出力信号であるピークを抑圧した各キャリアのベース
バンド信号に帯域制限を行う帯域制限フィルタと、帯域
制限された信号を高周波帯にアップコンバートするアッ
プコンバータと、高周波帯にアップコンバートされた各
キャリアの信号を結合しマルチキャリア信号を出力する
結合器と、マルチキャリア信号を増幅する増幅器とを有
するものなので、各ベースバンド信号を帯域制限の後、
高周波帯に変換してから合成した場合に近似的に想定さ
れるマルチキャリア信号の電力に基づいて各ベースバン
ド信号の振幅を制限することにより、増幅器に入力され
るマルチキャリア信号のピーク発生を捉えて、効率よく
各ベースバンド信号の振幅を抑圧して、その結果増幅器
入力信号におけるピークの抑制を精度良く実現できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照しながら説明する。尚、以下で説明する機能実現
手段は、当該機能を実現できる手段であれば、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単一の回路で実現してもよ
い。

【００２４】上位概念的に説明すれば、本発明に係るピ
ークリミッタは、各キャリアのベースバンド信号を入力
し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近
似的に想定されるマルチキャリア信号の電力を求め、当
該電力を元にして、各ベースバンド信号の振幅を抑圧し
た各信号を出力するものなので、増幅対象のマルチキャ
リア信号のピーク発生を捉えて、効率よく各ベースバン
ド信号の振幅を抑圧でき、増幅システムの電力効率を向
上できるものである。

【００２５】機能実現手段で説明すれば、本発明に係る
ピークリミッタは、各キャリアのベースバンド信号を入
力し、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合に
近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力を求
め瞬時電力情報を出力する瞬時電力検出部と、瞬時電力
情報を入力し、瞬時電力と予め定められているピーク閾
値とを比較してピークを検出しピーク検出情報を出力す
るピーク検出部と、当該各キャリアのベースバンド信号
とピーク検出情報を入力し、ピーク検出情報からピーク
が検出されると、各キャリアのベースバンド信号の振幅
を抑圧した各信号を出力するリミッタ部とを有するもの
なので、増幅対象のマルチキャリア信号のピーク発生を
捉えて、効率よく各ベースバンド信号の振幅のピークを
抑圧でき、増幅システムの電力効率を向上できるもので
ある。

【００２６】まず、本発明の本発明の実施の形態に係る
マルチキャリア増幅装置について、図１を使って説明す
る。図１は、本発明の実施の形態に係るマルチキャリア
増幅装置の構成ブロック図である。尚、図９と同様の構
成をとる部分については同一の符号を付して説明する。
本実施の形態に係るマルチキャリア増幅装置は、図１に
示すように、従来のマルチキャリア増幅装置と同様の構
成として、各キャリア毎に独立した系列として帯域制限
を施す帯域制限フィルタ２と、ＲＦ周波数にアップコン
バート（高周波変調）するアップコンバータ３と、各キ
ャリア系列からの出力を結合してマルチキャリア信号を
出力する結合器４と、マルチキャリア信号を増幅する増
幅器５とから構成され、更に従来各キャリア系列毎に設
けられていたピークリミッタ１′の代わりに、各キャリ
ア系列共通のピークリミッタ１が設けられている。

【００２７】ここで、帯域制限フィルタ２とアップコン
バータ３と結合器４と増幅器５は、従来と全く同様であ
るので、詳細な説明は省略する。本発明の特徴部分であ
るピークリミッタ１は、複数（図１では、２つ）のキャ
リア系列のベースバンド信号（入力信号）を入力し、各
入力信号がアップコンバータ３で高周波変調され、結合
器４で結合（合成）されたマルチキャリア信号を想定し
て、近似的に想定されたマルチキャリア信号の瞬時電力
を求め、求めた瞬時電力が増幅器５の入力信号に対して
所望するピーク電力を超える場合に、各入力信号の振幅
を抑制するものである。

【００２８】ここで、異なる周波数の信号（キャリア信
号）を合成する状況について、図２を使って説明する。
図２は、複数のキャリア信号及び合成後のマルチキャリ
ア信号の複素空間表現を示す説明図である。一般的にマ
ルチキャリア信号送信においては、複数の入力信号が各
々ある周波数間隔（キャリア周波数差）を持つ搬送波
（キャリア）で変調されて、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に
示すように各キャリア信号が、時間の経過と共に位相を
変化させながら異なる周期で複素空間を回転している。
そして、各々のキャリア信号が各周波数で回転する過程
で、各キャリア信号を合成したマルチキャリア信号は、
各キャリア信号の位相が異なっている場合には、合成に
よって、ＩＱ空間でうち消しあって電力値はそれほど大
きな値を示すことはないが、複数のキャリア信号が同相
に近づくに従い電力値は増大し、位相が一致した場合に
は、図２（ｄ）に示すように、各キャリア信号の電力が
加算されて瞬間的に瞬時電力が多大な値のピークを持つ
可能性がある。尚、図２（ｄ）では、分かり易くするた
めに各信号の矢印をずらして表記している。つまり、本
発明では、複数キャリア信号の位相が異なる時点では、
個々のキャリア信号の電力が大きくてもリミットはかけ
ず、上記説明した複数キャリア信号の位相が一致する時
点のマルチキャリア信号の電力を捉えてリミットをかけ
るタイミングを検出するのが目的である。

【００２９】ここで、本発明のピークリミッタ１の内部
構成について、図３を使って説明する。図３は、本発明
のピークリミッタの内部構成ブロック図である。尚、図
８と同様の構成をとる部分については同一の符号を付し
て説明する。本発明のピークリミッタ１は、図３に示す
ように、瞬時電力検出部１２と、ピーク検出部１３と、
リミッタ部１４とから構成されている。尚、主たる構成
要素としては図８で示した従来のピークリミッタと同様
であるが、各要素の働きが従来とは異なっている。

【００３０】本発明のピークリミッタ１の各部について
説明する。瞬時電力検出部１２は、複数のキャリア系列
（図３では、２キャリア系列）の入力信号ＩＱを入力
し、高周波（ＲＦ）帯で各キャリア信号を合成した場合
に近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力を
検出し、瞬時電力情報を出力するものである。具体的に
高周波（ＲＦ）帯で各キャリア信号を合成したマルチキ
ャリア信号を近似的に想定する方法については、後述す
る。

【００３１】ピーク検出部１３は、近似的に想定された
合成後のマルチキャリア信号におけるピークの有無を検
出するものである。具体的には、瞬時電力検出部１２か
ら入力される想定された合成後のマルチキャリア信号に
おける瞬時電力情報が予め定められているピーク閾値を
超えるかどうか、すなわち、リミットを施すべきピーク
の有無を検出し、ピーク検出情報を出力するようになっ
ている。ここで、予め定められているピーク閾値とは、
後続して設置する増幅器５における特性（図５（ａ）
（ｂ））で飽和出力レベルに対する電力値を考慮したも
のである。

【００３２】リミッタ部１４は、複数のキャリア系列
（図３では、２キャリア系列）の入力信号ＩＱを入力
し、各入力信号ＩＱの振幅のピークを制限するもので、
具体的には、ピーク検出部１３から入力されるピーク検
出情報に従って、近似的に想定された合成後のマルチキ
ャリア信号にリミットを施すべきピークが検出された場
合に、瞬時電力を予め定められているピーク電力閾値以
下になるように各キャリア系列の入力信号の振幅を制限
する。

【００３３】本発明のピークリミッタ１の動作を説明す
ると、複数のキャリア系列の入力信号ＩＱが、瞬時電力
検出部１２及びリミッタ部１４に入力され、瞬時電力検
出部１２では、ＲＦ帯で各キャリア信号を合成した場合
に近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力が
検出されて瞬時電力情報が出力される。そして、ピーク
検出部１３で、近似的に想定されたマルチキャリア信号
の瞬時電力情報から、近似的に想定されたマルチキャリ
ア信号におけるリミットを施すべきピークの有無が検出
されてピーク検出情報が出力され、リミッタ部１４でピ
ーク検出情報に従って、リミットを施すべきピークが検
出された場合に、瞬時電力を予め定められているピーク
電力閾値以下になるように各キャリア系列の入力信号の
振幅を制限する。

【００３４】次に、瞬時電力検出部１２における、高周
波（ＲＦ）帯で各キャリア信号を合成したマルチキャリ
ア信号を近似的に想定する方法について説明する。ＲＦ
帯で合成したマルチキャリア信号を近似的に想定する第
１の方法（第１の想定方法）は、入力される各入力信号
にキャリア周波数差（Δｆ）のオフセットを与えてから
合成し、一定のサンプリング間隔で合成信号の電力を検
出する方法である。

【００３５】これは、瞬時電力検出部１２への入力信号
はベースバンド信号ＩＱであるので、ＲＦ帯における合
成を想定するためには、本来ならば、図１の各アップコ
ンバータ３で高周波変調されるＲＦ周波数に変換してみ
て、ＲＦ周波数の信号合成、電力測定を行わなければな
らないが、ＲＦ周波数での信号処理は非常に速いサンプ
リングが必要になるので高価な信号処理デバイスが必要
になってしまう。しかし、各キャリア周波数が、互いに
キャリア周波数差（Δｆ）を持つのであれば、各入力信
号にキャリア周波数差（Δｆ）分のみのオフセットを与
えて合成すれば、一定のサンプリング間隔（例えば、最
も周波数の小さいキャリア信号の一周期）のタイミング
においては、その時点の複数キャリアの状態を捉えるこ
とができ、マルチキャリア信号を近似的に想定して瞬時
電力を検出するには十分である。

【００３６】ここで、従来の瞬時電力検出部１２′と、
本発明の瞬時電力検出部１２との違いを数式を用いて説
明する。まず、各入力信号ＩＱをベクトル複素表現で
［数１］のように表す。

【００３７】

【数１】

【００３８】すると、図９に示した従来のマルチキャリ
ア増幅装置の各ピークリミッタ１′における従来の瞬時
電力検出部１２′で求められる瞬時電力は［数２］のよ
うに表すことができる。

【００３９】

【数２】

【００４０】それに対して、図１、図２に示した本発明
のマルチキャリア増幅装置のピークリミッタ１における
瞬時電力検出部１２で求められる瞬時電力は、上記説明
した第１の想定方法で求める場合には、［数３］のよう
に表すことができる。

【００４１】

【数３】

【００４２】尚、［数３］においてΔｆは、キャリア周
波数の差である。すなわち、各入力信号は、Δｆだけ差
のある各ＲＦ周波数にアップコンバートされるとして、
各キャリア系列の入力信号にキャリア周波数差（Δｆ）
分のみのオフセットを与えて合成し、異なるＲＦ周波数
の信号が合成された信号を疑似的に作り出す。そこで、
瞬時電力は各キャリア系列の入力信号にキャリア周波数
差（Δｆ）分のみのオフセットを与えて合成すると、図
２（ｄ）に示したように、複数のキャリア信号の位相が
一致した場合に、瞬間的に瞬時電力がピークを持つはず
であるので、このタイミングを逃さないようにサンプリ
ングを行って瞬時電力を検出すれば、ほぼＲＦ帯で合成
されたマルチキャリア信号におけるピークリミットを施
すべきピークを検出するために重要な瞬時電力値を取得
することができる。

【００４３】次に、上記説明した第１の想定方法を実現
する瞬時電力検出部１２の構成例について、図４を用い
て説明する。図４は、本発明の瞬時電力検出部１２の構
成例を示すブロック図である。本発明の第１の想定方法
を実現する瞬時電力検出部１２は、図４に示すように、
各入力信号にキャリア周波数差（Δｆ）のオフセットを
与えるための複素乗算部３１，３２，３３，…と、各オ
フセットを与えられた信号を合成する加算器３４と、加
算信号の瞬時電力を求める電力計算部３５とから構成さ
れている。

【００４４】図４に示した瞬時電力検出部１２の動作
は、入力される複数（図４では４つ）の入力信号に対し
て、入力信号−１はそのまま、入力信号−２は複素乗算
部３１でΔｆだけ回転されてオフセットがかけられ、入
力信号−３は複素乗算部３２で２Δｆだけ回転されてオ
フセットがかけられ、入力信号−４は複素乗算部３３で
３Δｆだけ回転されてオフセットがかけられ、全ての信
号が加算器３４で加算（合成）され、電力計算部３５で
瞬時電力が求められるようになっている。

【００４５】次に、瞬時電力検出部１２における、ＲＦ
帯で合成後のマルチキャリア信号を近似的に想定する別
の方法について説明する。ＲＦ帯で合成後のマルチキャ
リア信号を近似的に想定する第２の方法（第２の想定方
法）は、入力される各入力信号をベクトルとして捉え、
ベクトル演算により信号を合成して平均電力を求め、ま
た、合成信号（ベクトル）の瞬時電力が最大になるタイ
ミングの電力を演算により取得する方法である。

【００４６】まず、第２の想定方法における瞬時電力の
求め方について説明する。図１のマルチキャリア増幅装
置において、各キャリア系列の入力ベースバンド信号は
ピークリミッタ１から出力された後、個別にアップコン
バータ３でＲＦ周波数帯にアップコンバートされた後に
結合器４で合成されマルチキャリア信号になる。そのた
め、マルチキャリア信号の瞬時電力を測定する場合は、
本来なら各ＲＦ周波数で回転している信号の合成電力を
測定する必要がある。しかし、ＲＦ信号で合成電力を測
定する場合は非常に速いサンプリングが必要になるので
高価な信号処理デバイスが必要になってしまう。そこ
で、本発明では、各キャリアのキャリア信号が同相にな
るタイミングで、各キャリアのベースバンド信号の電力
の総和を求めて、ＲＦ帯で合成後の近似的に想定したマ
ルチキャリア信号の瞬時電力とするようになっている。

【００４７】これは、図２に示したように、各々のキャ
リア信号が各ＲＦ周波数で回転する過程で、各キャリア
信号を合成したマルチキャリア信号は、複数のキャリア
信号が同相に近づくに従い電力値は増大し、位相が一致
した場合には、図２（ｄ）に示すように、各キャリア信
号の電力が加算されて瞬間的に瞬時電力が多大な値のピ
ークを持つ可能性があり、この時点のマルチキャリア信
号の瞬時電力を捉えてリミットをかけるタイミングを検
出すればよいからである。このとき、その合成ベクトル
の電力は、各キャリア系列の入力信号の個々の電力の和
に等しいことになる。例えばＷ−ＣＤＭＡ方式の場合、
入力信号が３．８４［ＭＨｚ］で、キャリア間隔が５
［ＭＨｚ］なので、必ず複数キャリアのベクトルが同一
方向となる瞬間がある。

【００４８】ここで、第２の想定方法における瞬時電力
の求め方の概念について、数式を用いて説明する。第１
の想定方法で説明したように、各キャリア周波数が、互
いにキャリア周波数差（Δｆ）を持つのであれば、各入
力信号にキャリア周波数差（Δｆ）分のみのオフセット
を与えて合成することで、近似的な合成を行うことがで
き、瞬時電力は［数３］で表すことができる。［数３］
の瞬時電力において、ｅの項が同一ベクトルとなり、１
＋ｊ・０＝１となる瞬間だけをサンプリングすると、
［数４］の瞬時電力のようになる。これは、各入力ベー
スバンド信号について、ベクトル合成演算した合成ベク
トルの電力を求めた数式となる。これはサンプリングを
粗くしたことにはなるが、長時間測定すると第１の想定
方法の瞬時電力と等しくなるので、第２の想定方法を用
いると、ハード構成が簡単になる。

【００４９】

【数４】

【００５０】次に、本発明のマルチキャリア増幅装置の
動作について図１を使って説明する。本発明のマルチキ
ャリア増幅装置では、各キャリア系列の入力ベースバン
ド信号ＩＱ（図１では２つ）が全てピークリミッタ１に
入力され、ピークリミッタ１で各入力信号が高周波（Ｒ
Ｆ）帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチキャ
リア信号の瞬時電力が算出され、予め定められたピーク
閾値に基づいて各入力ベースバンド信号の振幅のピーク
が制限されてピーク制限信号ａ１，ａ２が出力される。
この時、ピーク制限信号ａ１，ａ２は、図９に示した従
来のマルチキャリア増幅装置の各ピークリミッタ１′か
ら出力されるピーク制限信号Ａ１，Ａ２とは異なり、Ｒ
Ｆ帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチキャリ
ア信号において、瞬時電力がピーク閾値を超える場合だ
けピークが制限されている信号である。

【００５１】そして、ピーク制限信号ａ１，ａ２は、帯
域制限フィルタ２で帯域制限されて信号ｂ１，ｂ２とな
り、更にアップコンバータ３で各ＲＦ周波数にアップコ
ンバートされて高周波変調信号（キャリア信号）ｃ１，
ｃ２となって出力される。そして、各キャリア系列のア
ップコンバータ３の出力信号が結合器４で結合されてマ
ルチキャリア信号ｄが出力され、増幅器５で増幅されて
出力されるようになっている。

【００５２】ここで、結合器４から出力されるマルチキ
ャリア信号ｄは、図９に示した従来のマルチキャリア増
幅装置の結合器４から出力されるマルチキャリア信号Ｄ
とは異なり、ピークリミッタ１における処理によってマ
ルチキャリア信号におけるピーク電力値が制限されてい
るだけで、その他の部分にはピークリミッタ１における
処理の影響が与えられていない信号である。

【００５３】上記マルチキャリア増幅装置における動作
の結果、本発明では、各キャリア系列の入力信号に対し
てピークリミッタ１によって、高周波帯で合成した場合
に近似的に想定されるマルチキャリア信号の瞬時電力を
元にしてピーク値を制限し、各入力信号のピーク値を制
限する処理を施した信号ａ１，ａ２に対して、帯域制
限、アップコンバートの後に結合し、結合後のマルチキ
ャリア信号を増幅器５で増幅することになり、結果的に
増幅器５に入力されるマルチキャリア信号のピーク値を
抑制することができる。

【００５４】本発明のピークリミッタによれば、各キャ
リア系列のベースバンド信号を入力し、各ベースバンド
信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定されるマ
ルチキャリア信号の瞬時電力を瞬時電力検出部１２で求
め、ピーク検出部１３で瞬時電力と予め設定されている
ピーク閾値との比較によってピークの有無を検出し、ピ
ークがある場合に、リミッタ部１４で各ベースバンド信
号の振幅を抑圧した各信号を出力するものであるので、
増幅対象のマルチキャリア信号に関するピーク発生を捉
えて、効率よく入力信号に対してピークリミットが為さ
れ、その結果増幅器入力信号におけるピークの抑制を精
度良く実現できる効果がある。

【００５５】そして、本発明の瞬時電力検出部１２にお
いて、各ベースバンド信号を高周波帯で合成した場合の
マルチキャリア信号を近似的に想定する方法として、本
来なら各アップコンバータ３で高周波変調されるＲＦ周
波数に変換して合成するところであり、ＲＦ信号の電力
測定には非常に高速のサンプリングが要求されるところ
であるが、第１の想定方法を用いると、入力される各入
力信号に複素乗算部を用いてキャリア周波数差（Δｆ）
のオフセットを与えてから合成し、合成信号の瞬時電力
を検出するので、ベースバンド信号の周波数に対するサ
ンプリングで瞬時電力を検出することができ、構成をさ
ほど増大することなく、高周波帯で合成した場合のマル
チキャリア信号に近似するマルチキャリア信号の瞬時電
力を検出できる効果がある。

【００５６】また、本発明の瞬時電力検出部１２におい
て、第２の想定方法を用いると、複数の入力信号のキャ
リア位相が一致するタイミング、すなわち合成信号（ベ
クトル）の瞬時電力が最大になるタイミングの電力を演
算により取得するので、瞬時電力を効果的に捉えること
ができ、且つ演算処理のみで瞬時電力を求めることによ
り構成を簡略化でき、ハード規模の縮小し、コストを低
減できる効果がある。

【００５７】本発明のマルチキャリア増幅装置によれ
ば、複数の入力ベースバンド信号が全てピークリミッタ
１に入力され、ピークリミッタ１で各入力信号が高周波
（ＲＦ）帯で合成した場合に近似的に想定されるマルチ
キャリア信号の瞬時電力が算出され、予め定められたピ
ーク閾値に基づいて各入力ベースバンド信号のピーク値
が制限されて出力され、帯域制限フィルタ２で帯域制限
され、更にアップコンバータ３で各ＲＦ周波数にアップ
コンバートされ、結合器４で結合されてマルチキャリア
信号が出力され、増幅器５で増幅されて出力されるの
で、間接的にではあるが、結果的に増幅器５に入力され
るマルチキャリア信号のピーク発生を捉えて、ピークが
抑制されて、増幅システムの電力効率を向上させること
ができる効果がある。また、従来の技術で問題になって
いた、最大電力が飽和入力電力以下でピークファクタ閾
値を越える入力がある場合にも、ピークの抑圧を行っ
て、ピークの抑制を行う前と後の誤差が大ききなること
を回避する事ができ、更に、平均電力検出部を不用とす
る分、回路規模が小さくなり、演算量を削減する事がで
きるので、システム全体としての信頼性を向上できる効
果がある。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、マルチキャリア信号を
増幅するシステムにおいて用いられるピークリミッタで
あって、瞬時電力検出部が、近似的に想定されるマルチ
キャリア信号の瞬時電力を求め瞬時電力情報を出力し、
ピーク検出部が瞬時電力と予め定められているピーク閾
値とを比較してピークを検出しピーク検出情報を出力
し、リミッタ部がピーク検出情報からピークが検出され
ると、各キャリアのベースバンド信号の振幅を抑圧して
各信号を出力するピークリミッタとしているので、各ベ
ースバンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想
定されるマルチキャリア信号のピーク発生を捉え、効率
よく各ベースバンド信号の振幅のピークを抑圧できる効
果がある。

【００５９】本発明によれば、マルチキャリア信号を増
幅するマルチキャリア増幅装置において、ピークリミッ
タが、各キャリアのベースバンド信号を入力し、各ベー
スバンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定
されるマルチキャリア信号の瞬時電力を求め、当該瞬時
電力を元にして、各ベースバンド信号の振幅を抑圧した
各信号を出力し、帯域制限フィルタがピークリミッタか
らのピークを抑圧した各キャリアのベースバンド信号に
帯域制限を行い、アップコンバータが帯域制限された各
信号を高周波帯にアップコンバートし、結合器が各キャ
リアの信号を結合してマルチキャリア信号を出力し、増
幅器がマルチキャリア信号を増幅するマルチキャリア増
幅装置としているので、各ベースバンド信号を帯域制限
の後、高周波帯に変換してから合成した場合の近似的に
想定されるマルチキャリア信号のピーク発生を捉え、効
率よく各ベースバンド信号の振幅のピークを抑圧して、
増幅システムの電力効率を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るマルチキャリア増幅
装置の構成ブロック図である。

【図２】複数のキャリア信号及び合成後のマルチキャリ
ア信号の複素空間表現を示す説明図である。

【図３】本発明のピークリミッタの内部構成ブロック図
である。

【図４】本発明の瞬時電力検出部の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図５】増幅器の特性と、各隣接チャネル漏洩電力削減
方法の動作特性を説明する説明図である。

【図６】一般的な増幅器のピークファクタの説明図であ
る。

【図７】飽和入力電力以下のピークファクタの予め定め
た閾値を超えた場合の一例を示す図である。

【図８】従来のピークリミッタの構成例を示すブロック
図である。

【図９】従来のマルチキャリア増幅装置の概略構成ブロ
ック図である。

【符号の説明】 １，１′…ピークリミッタ、 ２…帯域制限フィルタ、
３…アップコンバータ、 ４…結合器、 ５…増幅
器、 １１′…平均電力検出部、 １２，１２′…瞬時
電力検出部、 １３…ピーク検出部、 １４、１４′…
リミッタ部、 ３１，３２，３３…複素演算部、 ３４
…加算器、 ３５…電力計算部

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 雅樹 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 大久保 陽一 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 5K022 AA12 EE02 EE14 EE22 FF01 5K067 AA41 EE02 EE10 GG08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチキャリア信号を増幅するシステム
   において用いられるピークリミッタであって、 各キャリアのベースバンド信号を入力し、前記各ベース
   バンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定さ
   れるマルチキャリア信号の電力を求め、前記電力を元に
   して、前記各ベースバンド信号の振幅を抑圧した各信号
   を出力することを特徴とするピークリミッタ。
2. 【請求項２】 マルチキャリア信号を増幅するシステム
   において用いられるピークリミッタであって、 各キャリアのベースバンド信号を入力し、前記各ベース
   バンド信号を高周波帯で合成した場合に近似的に想定さ
   れるマルチキャリア信号の瞬時電力を求め瞬時電力情報
   を出力する瞬時電力検出部と、 前記平均電力情報と前記瞬時電力情報を入力し、瞬時電
   力と予め定められているピーク閾値とを比較してピーク
   を検出しピーク検出情報を出力するピーク検出部と、 当該各キャリアのベースバンド信号と前記ピーク検出情
   報を入力し、ピーク検出情報からピークが検出される
   と、前記各キャリアのベースバンド信号の振幅を抑圧し
   た各信号を出力するリミッタ部とを有することを特徴と
   するピークリミッタ。
3. 【請求項３】 瞬時電力検出部が、入力した各キャリア
   のベースバンド信号に前記各キャリアの周波数差のオフ
   セットをかけてから合成し、前記合成された信号につい
   て、瞬時電力を求める瞬時電力検出部であることを特徴
   とする請求項２記載のピークリミッタ。
4. 【請求項４】 瞬時電力検出部が、各キャリアのキャリ
   ア信号が同相になるタイミングで各キャリアのベースバ
   ンド信号の電力の総和を求めて瞬時電力とする瞬時電力
   検出部であることを特徴とする請求項２記載のピークリ
   ミッタ。
5. 【請求項５】 マルチキャリア信号を増幅するマルチキ
   ャリア増幅装置において、 請求項１乃至請求項４記載のピークリミッタと、 前記ピークリミッタの出力信号であるピークを抑圧した
   各キャリアのベースバンド信号に帯域制限を行う帯域制
   限フィルタと、 前記帯域制限された信号を高周波帯にアップコンバート
   するアップコンバータと、 前記高周波帯にアップコンバートされた各キャリアの信
   号を結合しマルチキャリア信号を出力する結合器と、 前記マルチキャリア信号を増幅する増幅器とを有するこ
   とを特徴とするマルチキャリア増幅装置。