JP2004179943A - 無線送信装置および無線送信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号に指向性を持たせ、無線送信を行う無線送信装置において、信号が実際に送信される時点まで所望の指向性パターンを維持すること。
【解決手段】無線送信装置の各送信系（Ｂｒ＃１、Ｂｒ＃２、…、Ｂｒ＃ｎ）の増幅器におけるＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性のそれぞれに対し、基準となる基準特性（Ｒｅｆ）を設定し、各送信系の特性とこの基準特性とのオフセット（Ｏｆｓ＃１、Ｏｆｓ＃２、…、Ｏｆｓ＃ｎ）を入力電力ごとに求め、このオフセットをなくすような補正を送信信号に対し行う。これにより、各送信系ごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を１つに揃えることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】無線送信装置の各送信系（Ｂｒ＃１、Ｂｒ＃２、…、Ｂｒ＃ｎ）の増幅器におけるＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性のそれぞれに対し、基準となる基準特性（Ｒｅｆ）を設定し、各送信系の特性とこの基準特性とのオフセット（Ｏｆｓ＃１、Ｏｆｓ＃２、…、Ｏｆｓ＃ｎ）を入力電力ごとに求め、このオフセットをなくすような補正を送信信号に対し行う。これにより、各送信系ごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を１つに揃えることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムを採用する無線送信装置および無線送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アダプティブアレイ技術は、複数の送信系から送信される信号に対し重み付けを行うことにより送信信号に指向性を持たせ、送信対象である無線移動局（希望局）に対し高い利得を形成し、その他の干渉局に対しては低い利得の電波伝播状況を作り出す技術である。実際のアダプティブアレイ送信機は、空間的に分離している送信アンテナを複数備え、各送信アンテナから送信される信号に対し複素ウェイト（以下、単にウェイトという）を乗算することにより指向性パターンを形成し、希望する無線移動局へ下り回線を用いてデータを送信する。これにより、送信対象の無線移動局は高い利得で信号を受信することができる。
【０００３】
しかし、アダプティブアレイ送信機では、指向性パターンを増幅前の信号に基づいて算出しているため、ベースバンド信号である元の送信信号がＲＦ信号に変換され送信アンテナに達するまでの間に（主に信号の電力を増幅する過程において）振幅の減少および位相の回転が発生すると、アダプティブアレイ通信の指向性パターンが崩れてしまうという問題がある。
【０００４】
図５は、各送信系の電力増幅器における入力電力対利得特性（以下、ＡＭ／ＡＭ特性という）を示す図である。また、図６は、各送信系の電力増幅器における入力電力対位相特性（以下、ＡＭ／ＰＭ特性という）を示す図である。図５において、Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎは、送信系１、送信系２、…、送信系ｎに小レンジ電力の信号が入力された時の利得を示す。また、図６において、θ１、θ２、…、θｎは、送信系１、送信系２、…、送信系ｎに小レンジ電力の信号が入力された時の入出力の位相差を示している。
【０００５】
図５および図６に示すように、経由する電力増幅器によってＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性は異なるので、増幅後の信号の振幅減少および位相回転は、個々の電力増幅器に依存してそれぞれ異なる大きさとなって現れる。そのため、実際に送信アンテナから信号が送信されるときには、当初の指向性とは異なる指向性が現れるということになる。アダプティブアレイ送信を有効なものとするには、当初算出された指向性パターンが実際にアンテナから信号が送信されるまで維持されていることが必要である。
【０００６】
上記の問題点を解消するため、従来の装置は、信号に乗算するウェイトに調整（以下、キャリブレーションという）を加えている（例えば、特許文献１参照）。つまり、各送信系から送信される信号を元の送信信号と比較することで、各送信系の利得減少量および位相回転量を測定し、この値を考慮した指向性パターンを作るようにウェイト回路がウェイトの調整を行う。具体的には、指向性パターンを形成するウェイトと共に、各送信系の利得および位相回転量を揃えるような補正データ（ウェイト）も送信信号に乗算することにより、当初の指向性パターンを維持することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−４６１８０号公報（第４頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実機の送信機においては、電力増幅器を効率良く使用することを目的として出力電力をこの電力増幅器の飽和電力に可能な限り近いレンジで使用するようにしているため、出力電力が飽和電力に近くなると入力電力の増加に伴い増幅利得が減少し、入出力の位相差のずれも大きくなるという現象（飽和特性または非線形歪み特性）も発生する（図５および図６参照）。この非線形歪み特性も、個々の電力増幅器によって異なる性質となって現れるため、アダプティブアレイ送信機では、各送信系ごとに異なる振幅の減少や位相の回転が発生し、アダプティブアレイ送信の指向性が崩れる要因となる。
【０００９】
図７（ａ）は、上記のキャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性を示す図であり、図７（ｂ）は、上記のキャリブレーション後のＡＭ／ＰＭ特性を示す図である。Ｂｒ＃１、Ｂｒ＃２、…、Ｂｒ＃ｎは、それぞれ送信系１、送信系２、…、送信系ｎを示している。
【００１０】
キャリブレーション動作により、各送信系のＧ１、Ｇ２、…、Ｇｎの値の差、およびθ１、θ２、…、θｎの値の差は補正され０となっているので、図５および図６に示した特性曲線の水平（線形）部分は、これらの図においては一致するようになっている。しかし、図中の水平でない（非線形な）部分、すなわち非線形歪み特性は、各送信系によって異なる曲がり方となっているため補正しきれていない。
【００１１】
この非線形歪み特性のキャリブレーションを行うためには、入力電力に対し特性がどのように変化するか逐次求め、その結果をウェイト算出に反映させなければならないが、この処理は長時間を要し、特にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式のような受信信号の電力が瞬間的に大きく変化する通信システムにおいては、各瞬間において最適な各送信系の利得や位相回転量の補正データを算出し、信号に乗算するウェイトに反映させなければならず、現実的な選択肢とはなり得ない。
【００１２】
また、従来の装置では、この対策として、電力増幅器を構成する部品のばらつきの許容偏差を厳しくすることや、回路的な調整、電力増幅器の回路設計により、電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の非線形部分の傾きのばらつきを揃えることも行っているが、使用する電力増幅器の制限が厳しく、使用する電力増幅器の個数も多くなるので装置完成後の検収に非常に手間がかかったり、また、電力増幅器の数が増えるのに伴いコスト面で不利になったりという問題がある。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができる無線送信装置および無線送信方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線送信装置は、複数の送信信号に対し重み付けを行うことにより指向性を形成する指向性形成手段と、指向性が形成された送信信号の電力をそれぞれ増幅する複数の増幅手段と、増幅後の送信信号をそれぞれ送信する送信手段と、前記複数の増幅手段において発生する複数の非線形歪み特性に対応した予歪みを増幅前の送信信号にそれぞれ付加することにより、前記送信手段によって送信される複数の送信信号に単一の非線形歪み特性をそれぞれ残す歪み特性単一化手段と、を具備する構成を採る。
【００１５】
本発明の無線送信装置は、前記歪み特性単一化手段は、前記複数の非線形歪み特性に基づいて前記予歪みを生成する際の基準となる基準歪み特性を設定する基準歪み特性設定手段と、前記複数の非線形歪み特性および前記基準歪み特性の差に基づいて前記予歪みを生成する予歪み生成手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
これらの構成によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。
【００１７】
本発明の無線送信装置は、前記基準歪み特性設定手段は、前記複数の非線形歪み特性の平均を前記基準歪み特性として設定する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、どのブランチにおいても基準値への補正幅がある程度均等になるようにすることができる。
【００１９】
本発明の無線送信装置は、前記基準歪み特性設定手段は、前記複数の非線形歪み特性のうち歪みの大きさが最小の非線形歪み特性を前記基準歪み特性として設定する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、補正後の非線形歪みの大きさを極力小さくすることができる。
【００２１】
本発明の無線送信装置は、前記複数の非線形歪み特性は、定期的に更新される構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、各送信系のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性が時間的に変動するような場合でも、的確な補正をすることができる。
【００２３】
本発明の基地局装置は、上記いずれかに記載の無線送信装置を具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、上記と同様の作用効果を有する基地局装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の無線送信方法は、複数の送信信号に対し重み付けを行うことにより指向性を形成する指向性形成ステップと、指向性が形成された送信信号の電力をそれぞれ増幅する複数の増幅ステップと、増幅後の送信信号をそれぞれ送信する送信ステップと、前記複数の増幅ステップにおいて発生する複数の非線形歪み特性に対応した予歪みを増幅前の送信信号にそれぞれ付加することにより、前記送信ステップにおいて送信される複数の送信信号に単一の非線形歪み特性をそれぞれ残す歪み特性単一化ステップと、を具備するようにした。
【００２６】
この方法によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
電力増幅器によって信号の電力を増幅する際に現れる非線形歪みは、上記の問題だけに限られず様々な問題を引き起こす。従来、これらの問題点を解決するために採っていた手法は総じて、特性曲線の非線形部分を線形部分に修正（補償）すること、すなわち非線形歪みを除去することであった。しかしながら、アダプティブアレイ通信のような場合においては、本来、指向性パターンを保持するためには、増幅過程における特性曲線が完全な線形性を示す必要はなく、各送信系間の特性のずれを揃えるだけで事足りる。
【００２８】
本発明者は、この点に着目し、増幅過程における非線形歪みを補償することに固執せず、全送信系の非線形歪み特性を１つに揃えるだけでアダプティブアレイ通信等の指向性パターンを保持できることを見出して本発明をするに至った。
【００２９】
すなわち、本発明の骨子は、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、信号電力の増幅過程において発生する非線形歪み特性を全送信系で１つに揃えることである。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
本実施の形態の特徴は、図１（ａ）に示すような各送信系（Ｂｒ＃１、Ｂｒ＃２、…、Ｂｒ＃ｎ）のＡＭ／ＡＭ特性、および図１（ｂ）に示すような各送信系のＡＭ／ＰＭ特性のそれぞれに対し、基準となる基準特性（Ｒｅｆ）を設定し、各送信系の特性とこの基準特性とのオフセット（Ｏｆｓ＃１、Ｏｆｓ＃２、…、Ｏｆｓ＃ｎ）を入力電力ごとに求め、このオフセットをなくすような補正を行うことである。これにより、各送信系ごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を１つに揃えることができる。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、３つのアンテナを用いてアダプティブアレイ送信を行う場合を例にとって説明する。
【００３３】
図２に示す無線送信装置は、予歪み生成回路１００、送信アンテナ１０１〜１０３、方向性結合器１０４〜１０６、電力増幅器１０７〜１０９、送信部１１０〜１１２、乗算器１１３〜１１５、ウェイト回路１１６、ＲＦ信号切替器１１７、校正用受信部１１８、ベースバンド処理回路１１９、可変移相器１２０〜１２２、可変減衰器１２３〜１２５、および遅延回路１２６〜１２８を有する。
【００３４】
図１において、送信データは、ベースバンド処理回路１１９において所定のベースバンド信号処理が施され、３つのブランチに分けて出力される。ここで、３つのブランチとは、乗算器１１３から送信アンテナ１０１まで、乗算器１１４から送信アンテナ１０２まで、および乗算器１１５から送信アンテナ１０３までの３つの送信系統のことを指しており、それぞれブランチ１、ブランチ２、およびブランチ３と呼ぶこととする。
【００３５】
ウェイト回路１１６は、ベースバンド処理回路１１９から指示される指向性パターンに基づいて、３つのブランチのベースバンド信号に乗算するウェイトを算出し、乗算器１１３〜１１５に出力する。
【００３６】
乗算器１１３〜１１５は、ウェイト回路１１６から出力された３種類のウェイトをベースバンド処理回路１１９から出力されたベースバンド信号に乗算し、送信部１１０〜１１２に出力する。
【００３７】
送信部１１０〜１１２は、ベースバンド処理回路１１９から出力されたベースバンド信号に対し直交変調処理、アップコンバート等の所定の無線処理を施し、得られたＲＦ（無線）信号を遅延回路１２６〜１２８に出力する。
【００３８】
遅延回路１２６〜１２８は、予歪み生成回路１００が乗算器１１３〜１１５の出力に基づいて可変移相器１２０〜１２２および可変減衰器１２３〜１２５を制御するまでの時間と、乗算器１１３〜１１５の出力が送信部１１０〜１１２を経て可変移相器１２０〜１２２および可変減衰器１２３〜１２５に入力されるまでの時間を揃える。
【００３９】
可変減衰器１２３〜１２５および可変移相器１２０〜１２２は、それぞれ予歪み生成回路１００の制御の下、ＲＦ信号の振幅および位相の調整を施し、電力増幅器１０７〜１０９に出力する。このＲＦ信号の振幅および位相の調整方法については、後ほど詳述する。
【００４０】
電力増幅器１０７〜１０９は、可変移相器１２０〜１２２から出力された信号の電力を増幅し、方向性結合器１０４〜１０６に出力する。出力されるＲＦ信号には、この増幅過程において、電力増幅器１０７〜１０９のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性に応じた、振幅の圧縮および位相回転が加わる。このＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性は、電力増幅器１０７〜１０９のハードに依存するものである。
【００４１】
方向性結合器１０４〜１０６は、増幅後のＲＦ信号を送信アンテナ１０１〜１０３に出力すると共に、ＲＦ信号切替器１１７にも出力する。
【００４２】
ＲＦ信号切替器１１７は、予歪み生成回路１００から出力される制御信号に基づいて、方向性結合器１０４〜１０６が出力するＲＦ信号を切り替えて校正用受信部１１８に出力する。
【００４３】
校正用受信部１１８は、ＲＦ信号切替器１１７から出力されたＲＦ信号を直交復調し、ベースバンド信号に変換し、校正用信号を生成する。生成された校正用信号は、ベースバンド処理回路１１９および予歪み生成回路１００に出力される。なお、ベースバンド処理回路１１９に出力される信号は、上記のキャリブレーションに使用されるものであり、ベースバンド処理回路１１９はこの信号に基づいてキャリブレーション動作を決定し、ウェイト回路１１６に指示する。
【００４４】
予歪み生成回路１００は、電力増幅器１０７〜１０９において発生する振幅の圧縮および位相回転（つまり、ＲＦ信号の歪み）を３つのブランチ間で揃えるため、可変減衰器１２３〜１２５における減衰量および可変移相器１２０〜１２２における移相量（位相回転量）を制御する回路である。
【００４５】
図３は、予歪み生成回路１００の内部構成を示すブロック図である。
【００４６】
予歪み生成回路１００は、飽和特性テーブル１２９〜１３１、補正値テーブル１３２〜１３４、電力算出部１３５〜１３８、切替器１３９、１４０、ベースバンド信号切替器１４１、遅延回路１４２、比較器１４３、基準値算出部１４４、基準飽和特性テーブル１４５、補正値算出部１４６、および制御部１４７を有する。
【００４７】
ベースバンド信号切替器１４１は、乗算器１１３〜１１５から出力されるベースバンド信号を切り替えて遅延回路１４２に出力する。この切替は、制御部１４７の制御の下、ＲＦ信号切替器１１７と同期して行われ、例えば、ＲＦ信号切替器１１７においてブランチ１の信号が選択されているときは、ベースバンド信号切替器１４１においてもブランチ１の信号が選択されている。
【００４８】
比較器１４３は、遅延回路１４２を経由し所定の時間遅延されたベースバンド信号と校正用受信部１１８から出力された直交復調後のベースバンド信号（校正用信号）を比較することにより、各ブランチの増幅器１０７〜１０９のキャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を求める。なお、ＲＦ信号切替器１１７およびベースバンド信号切替器１４１における切替が、ブランチ１、ブランチ２、ブランチ３とされることにより、全ブランチの電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を得ることができる。
【００４９】
飽和特性テーブル１２９〜１３１は、ブランチごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を格納し、要求があった場合に基準値算出部１４４または補正値算出部１４６に出力する。
【００５０】
基準値算出部１４４は、飽和特性テーブル１２９〜１３１に格納されている値を読み出し、全ブランチのキャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性（図７（ａ））およびＡＭ／ＰＭ特性（図７（ｂ））を求め、ＡＭ／ＡＭ特性基準値およびＡＭ／ＰＭ特性基準値を算出し、基準飽和特性テーブル１４５に格納する。
【００５１】
補正値算出部１４６は、基準飽和特性テーブル１４５に格納されている値を読み出し、基準値と各ブランチのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の差分から、各ブランチごとの補正値（図１のＯｆｓ＃１、Ｏｆｓ＃２、…、Ｏｆｓ＃ｎ）を算出し、各ブランチにそれぞれ対応している補正値テーブル１３２〜１３４にこれらの値を格納する。予め補正値テーブル１３２〜１３４に補正値を格納しておくことにより、補正値が必要な際に、同じ演算を繰り返さずに格納されているデータを読み出せばいいだけなので、処理時間を大幅に短縮することができる。
【００５２】
制御部１４７は、電力算出部１３６〜１３８から出力される電力値に対応した振幅補正値および位相補正値を補正値テーブル１３２〜１３４から読み出し、各ブランチの可変減衰器１２３〜１２５、および可変移相器１２０〜１２２にそれぞれ制御信号を出力することにより、ＲＦ信号の振幅および位相を調整し、全ブランチの入力電力に対する振幅および位相の変化量が等しくなるようにする。
【００５３】
次いで、上記の各送信系における非線形歪み特性を１つに揃える手順について、図４に示すフロー図を用いて説明する。
【００５４】
まず、電力増幅器１０７〜１０９のＡＭ／ＡＭ特性を飽和特性テーブル１２９〜１３１に各ブランチごとに記憶する（ＳＴ１０１０）。また、同様に電力増幅器１０７〜１０９のＡＭ／ＰＭ特性を飽和特性テーブル１２９〜１３１に各ブランチごとに記憶する（ＳＴ１０２０）。
【００５５】
そして、これらに基づいて、各ブランチのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の基準値を入力電力ごとに算出し、基準特性曲線を求める（ＳＴ１０３０）。ここで基準値は、どのブランチにおいても基準値への補正幅がある程度均等になるように、各ブランチの平均値としても良いし、非線形歪みの大きさを極力小さくするために、各ブランチのうち歪みの大きさが最小のものを基準値として設定しても良い。
【００５６】
基準特性が決まったら、ＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を揃えるような各ブランチごとの補正値（図１）を入力電力ごとに算出し（ＳＴ１０４０）、各ブランチごとにある補正値テーブル１３２〜１３４に格納する（ＳＴ１０５０）。
【００５７】
そして、電力増幅器に入力される電力に対応する補正値を補正値テーブル１３２〜１３４から読み出し（ＳＴ１０６０）、これらの補正値に従って電力増幅器１０７〜１０９の前段の可変減衰器１２３〜１２５、および可変移相器１２０〜１２２を制御することにより、各ブランチの非線形歪みを揃える補正を行う（ＳＴ１０７０）。
【００５８】
また、送信機の動作中に、電力増幅器の出力信号と送信系への入力信号を比較し、各送信系ごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の時間的な変動を測定し、各送信系ごとの電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性が常に基準特性となるように各送信系ごとの補正値テーブルを更新することにより、各送信系のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性が時間的に変動しても、常に的確な補正をすることができ、各送信系のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を一致させることができる。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。また、上記処理は全てデジタル的に行うことが可能なため、実装が容易である。
【００６０】
さらに、例えば、本実施の形態の処理を施さない場合の各送信系における出力歪みが−２８〜−３４ｄＢの範囲でばらつくような状況において、本実施の形態の処理を施せば、基準歪み特性として平均を使った場合には全ての歪みが−３１ｄＢに揃い、基準歪み特性として最小歪みに合わせた場合には全ての歪みが−３４ｄＢに揃うことになるので、−２８〜−３１ｄＢの歪みについては歪みを小さくする効果がある。このとき、例えば、歪み規格が−３０ｄＢであったならば、本実施の形態のみで歪み規格を満たすことができ、従来の歪み補償回路を装備する必要もなくなる。また、基準歪み特性として、歪み規格に所定のマージンを取った値を理想歪みとして設定すれば、上記と同様に本実施の形態のみで歪み規格を満たすことができ、従来の歪み補償回路を装備する必要がなくなる。
【００６１】
なお、ここでは、アダプティブアレイ送信装置を例にとって説明したが、本発明は、複数の送信系を持っていて、ウェイトを送信信号に乗算する送信装置ならば適用することができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。また、アンテナの数も３本に限定されない。
【００６２】
また、ここでは、電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の検出は、もとのベースバンド信号と校正用信号（電力増幅されたＲＦ信号を直交変調したベースバンド信号）とを比較することにより行う場合を例にとって説明したが、この比較はＲＦ信号に対して行っても良いし、ベースバンド信号に対して行っても良い。
【００６３】
さらに、ここでは、ＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の補正を可変減衰器や可変移相器を経由するＲＦ信号に対し行う場合を例にとって説明したが、この補正はもとのベースバンド信号に対して行っても良い。
【００６４】
本発明に係る無線送信装置は、アダプティブアレイ通信に代表されるような複数のアンテナを用い、信号に指向性を持たせて通信を行う通信方式を用いた通信端末装置および基地局装置に搭載することも可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置および基地局装置を提供することができる。
【００６５】
また、本発明に係る無線送信装置は、例えば、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ ／ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信のような送受信の両方において複数のアンテナを用い通信を行う通信システムにおいて送信信号に指向性を持たせるような場合にも利用可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信システムを提供することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各送信系の特性曲線、基準特性曲線、および基準特性とのオフセットを示す図
【図２】発明の実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
【図３】発明の実施の形態に係る予歪み生成回路の内部構成を示すブロック図
【図４】各送信系における非線形歪みを１つに揃える手順について示すフロー図
【図５】各送信系の電力増幅器におけるＡＭ／ＡＭ特性を示す図
【図６】各送信系の電力増幅器におけるＡＭ／ＰＭ特性を示す図
【図７】（ａ）キャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性を示す図
（ｂ）キャリブレーション後のＡＭ／ＰＭ特性を示す図
【符号の説明】
１００ 予歪み生成回路
１０１〜１０３ 送信アンテナ
１０７〜１０９ 電力増幅器
１１０〜１１２ 送信部
１１３〜１１５ 乗算器
１１６ ウェイト回路
１２０〜１２２ 可変移相器
１２３〜１２５ 可変減衰器
１２９〜１３１ 飽和特性テーブル
１３２〜１３４ 補正値テーブル
１３５〜１３８ 電力算出部
１４３ 比較器
１４４ 基準値算出部
１４５ 基準飽和特性テーブル
１４６ 補正値算出部
１４７ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムを採用する無線送信装置および無線送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アダプティブアレイ技術は、複数の送信系から送信される信号に対し重み付けを行うことにより送信信号に指向性を持たせ、送信対象である無線移動局（希望局）に対し高い利得を形成し、その他の干渉局に対しては低い利得の電波伝播状況を作り出す技術である。実際のアダプティブアレイ送信機は、空間的に分離している送信アンテナを複数備え、各送信アンテナから送信される信号に対し複素ウェイト（以下、単にウェイトという）を乗算することにより指向性パターンを形成し、希望する無線移動局へ下り回線を用いてデータを送信する。これにより、送信対象の無線移動局は高い利得で信号を受信することができる。
【０００３】
しかし、アダプティブアレイ送信機では、指向性パターンを増幅前の信号に基づいて算出しているため、ベースバンド信号である元の送信信号がＲＦ信号に変換され送信アンテナに達するまでの間に（主に信号の電力を増幅する過程において）振幅の減少および位相の回転が発生すると、アダプティブアレイ通信の指向性パターンが崩れてしまうという問題がある。
【０００４】
図５は、各送信系の電力増幅器における入力電力対利得特性（以下、ＡＭ／ＡＭ特性という）を示す図である。また、図６は、各送信系の電力増幅器における入力電力対位相特性（以下、ＡＭ／ＰＭ特性という）を示す図である。図５において、Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｎは、送信系１、送信系２、…、送信系ｎに小レンジ電力の信号が入力された時の利得を示す。また、図６において、θ１、θ２、…、θｎは、送信系１、送信系２、…、送信系ｎに小レンジ電力の信号が入力された時の入出力の位相差を示している。
【０００５】
図５および図６に示すように、経由する電力増幅器によってＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性は異なるので、増幅後の信号の振幅減少および位相回転は、個々の電力増幅器に依存してそれぞれ異なる大きさとなって現れる。そのため、実際に送信アンテナから信号が送信されるときには、当初の指向性とは異なる指向性が現れるということになる。アダプティブアレイ送信を有効なものとするには、当初算出された指向性パターンが実際にアンテナから信号が送信されるまで維持されていることが必要である。
【０００６】
上記の問題点を解消するため、従来の装置は、信号に乗算するウェイトに調整（以下、キャリブレーションという）を加えている（例えば、特許文献１参照）。つまり、各送信系から送信される信号を元の送信信号と比較することで、各送信系の利得減少量および位相回転量を測定し、この値を考慮した指向性パターンを作るようにウェイト回路がウェイトの調整を行う。具体的には、指向性パターンを形成するウェイトと共に、各送信系の利得および位相回転量を揃えるような補正データ（ウェイト）も送信信号に乗算することにより、当初の指向性パターンを維持することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−４６１８０号公報（第４頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実機の送信機においては、電力増幅器を効率良く使用することを目的として出力電力をこの電力増幅器の飽和電力に可能な限り近いレンジで使用するようにしているため、出力電力が飽和電力に近くなると入力電力の増加に伴い増幅利得が減少し、入出力の位相差のずれも大きくなるという現象（飽和特性または非線形歪み特性）も発生する（図５および図６参照）。この非線形歪み特性も、個々の電力増幅器によって異なる性質となって現れるため、アダプティブアレイ送信機では、各送信系ごとに異なる振幅の減少や位相の回転が発生し、アダプティブアレイ送信の指向性が崩れる要因となる。
【０００９】
図７（ａ）は、上記のキャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性を示す図であり、図７（ｂ）は、上記のキャリブレーション後のＡＭ／ＰＭ特性を示す図である。Ｂｒ＃１、Ｂｒ＃２、…、Ｂｒ＃ｎは、それぞれ送信系１、送信系２、…、送信系ｎを示している。
【００１０】
キャリブレーション動作により、各送信系のＧ１、Ｇ２、…、Ｇｎの値の差、およびθ１、θ２、…、θｎの値の差は補正され０となっているので、図５および図６に示した特性曲線の水平（線形）部分は、これらの図においては一致するようになっている。しかし、図中の水平でない（非線形な）部分、すなわち非線形歪み特性は、各送信系によって異なる曲がり方となっているため補正しきれていない。
【００１１】
この非線形歪み特性のキャリブレーションを行うためには、入力電力に対し特性がどのように変化するか逐次求め、その結果をウェイト算出に反映させなければならないが、この処理は長時間を要し、特にＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式のような受信信号の電力が瞬間的に大きく変化する通信システムにおいては、各瞬間において最適な各送信系の利得や位相回転量の補正データを算出し、信号に乗算するウェイトに反映させなければならず、現実的な選択肢とはなり得ない。
【００１２】
また、従来の装置では、この対策として、電力増幅器を構成する部品のばらつきの許容偏差を厳しくすることや、回路的な調整、電力増幅器の回路設計により、電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の非線形部分の傾きのばらつきを揃えることも行っているが、使用する電力増幅器の制限が厳しく、使用する電力増幅器の個数も多くなるので装置完成後の検収に非常に手間がかかったり、また、電力増幅器の数が増えるのに伴いコスト面で不利になったりという問題がある。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができる無線送信装置および無線送信方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線送信装置は、複数の送信信号に対し重み付けを行うことにより指向性を形成する指向性形成手段と、指向性が形成された送信信号の電力をそれぞれ増幅する複数の増幅手段と、増幅後の送信信号をそれぞれ送信する送信手段と、前記複数の増幅手段において発生する複数の非線形歪み特性に対応した予歪みを増幅前の送信信号にそれぞれ付加することにより、前記送信手段によって送信される複数の送信信号に単一の非線形歪み特性をそれぞれ残す歪み特性単一化手段と、を具備する構成を採る。
【００１５】
本発明の無線送信装置は、前記歪み特性単一化手段は、前記複数の非線形歪み特性に基づいて前記予歪みを生成する際の基準となる基準歪み特性を設定する基準歪み特性設定手段と、前記複数の非線形歪み特性および前記基準歪み特性の差に基づいて前記予歪みを生成する予歪み生成手段と、を具備する構成を採る。
【００１６】
これらの構成によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。
【００１７】
本発明の無線送信装置は、前記基準歪み特性設定手段は、前記複数の非線形歪み特性の平均を前記基準歪み特性として設定する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、どのブランチにおいても基準値への補正幅がある程度均等になるようにすることができる。
【００１９】
本発明の無線送信装置は、前記基準歪み特性設定手段は、前記複数の非線形歪み特性のうち歪みの大きさが最小の非線形歪み特性を前記基準歪み特性として設定する構成を採る。
【００２０】
この構成によれば、補正後の非線形歪みの大きさを極力小さくすることができる。
【００２１】
本発明の無線送信装置は、前記複数の非線形歪み特性は、定期的に更新される構成を採る。
【００２２】
この構成によれば、各送信系のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性が時間的に変動するような場合でも、的確な補正をすることができる。
【００２３】
本発明の基地局装置は、上記いずれかに記載の無線送信装置を具備する構成を採る。
【００２４】
この構成によれば、上記と同様の作用効果を有する基地局装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の無線送信方法は、複数の送信信号に対し重み付けを行うことにより指向性を形成する指向性形成ステップと、指向性が形成された送信信号の電力をそれぞれ増幅する複数の増幅ステップと、増幅後の送信信号をそれぞれ送信する送信ステップと、前記複数の増幅ステップにおいて発生する複数の非線形歪み特性に対応した予歪みを増幅前の送信信号にそれぞれ付加することにより、前記送信ステップにおいて送信される複数の送信信号に単一の非線形歪み特性をそれぞれ残す歪み特性単一化ステップと、を具備するようにした。
【００２６】
この方法によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
電力増幅器によって信号の電力を増幅する際に現れる非線形歪みは、上記の問題だけに限られず様々な問題を引き起こす。従来、これらの問題点を解決するために採っていた手法は総じて、特性曲線の非線形部分を線形部分に修正（補償）すること、すなわち非線形歪みを除去することであった。しかしながら、アダプティブアレイ通信のような場合においては、本来、指向性パターンを保持するためには、増幅過程における特性曲線が完全な線形性を示す必要はなく、各送信系間の特性のずれを揃えるだけで事足りる。
【００２８】
本発明者は、この点に着目し、増幅過程における非線形歪みを補償することに固執せず、全送信系の非線形歪み特性を１つに揃えるだけでアダプティブアレイ通信等の指向性パターンを保持できることを見出して本発明をするに至った。
【００２９】
すなわち、本発明の骨子は、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、信号電力の増幅過程において発生する非線形歪み特性を全送信系で１つに揃えることである。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
本実施の形態の特徴は、図１（ａ）に示すような各送信系（Ｂｒ＃１、Ｂｒ＃２、…、Ｂｒ＃ｎ）のＡＭ／ＡＭ特性、および図１（ｂ）に示すような各送信系のＡＭ／ＰＭ特性のそれぞれに対し、基準となる基準特性（Ｒｅｆ）を設定し、各送信系の特性とこの基準特性とのオフセット（Ｏｆｓ＃１、Ｏｆｓ＃２、…、Ｏｆｓ＃ｎ）を入力電力ごとに求め、このオフセットをなくすような補正を行うことである。これにより、各送信系ごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を１つに揃えることができる。
【００３２】
図２は、本実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、３つのアンテナを用いてアダプティブアレイ送信を行う場合を例にとって説明する。
【００３３】
図２に示す無線送信装置は、予歪み生成回路１００、送信アンテナ１０１〜１０３、方向性結合器１０４〜１０６、電力増幅器１０７〜１０９、送信部１１０〜１１２、乗算器１１３〜１１５、ウェイト回路１１６、ＲＦ信号切替器１１７、校正用受信部１１８、ベースバンド処理回路１１９、可変移相器１２０〜１２２、可変減衰器１２３〜１２５、および遅延回路１２６〜１２８を有する。
【００３４】
図１において、送信データは、ベースバンド処理回路１１９において所定のベースバンド信号処理が施され、３つのブランチに分けて出力される。ここで、３つのブランチとは、乗算器１１３から送信アンテナ１０１まで、乗算器１１４から送信アンテナ１０２まで、および乗算器１１５から送信アンテナ１０３までの３つの送信系統のことを指しており、それぞれブランチ１、ブランチ２、およびブランチ３と呼ぶこととする。
【００３５】
ウェイト回路１１６は、ベースバンド処理回路１１９から指示される指向性パターンに基づいて、３つのブランチのベースバンド信号に乗算するウェイトを算出し、乗算器１１３〜１１５に出力する。
【００３６】
乗算器１１３〜１１５は、ウェイト回路１１６から出力された３種類のウェイトをベースバンド処理回路１１９から出力されたベースバンド信号に乗算し、送信部１１０〜１１２に出力する。
【００３７】
送信部１１０〜１１２は、ベースバンド処理回路１１９から出力されたベースバンド信号に対し直交変調処理、アップコンバート等の所定の無線処理を施し、得られたＲＦ（無線）信号を遅延回路１２６〜１２８に出力する。
【００３８】
遅延回路１２６〜１２８は、予歪み生成回路１００が乗算器１１３〜１１５の出力に基づいて可変移相器１２０〜１２２および可変減衰器１２３〜１２５を制御するまでの時間と、乗算器１１３〜１１５の出力が送信部１１０〜１１２を経て可変移相器１２０〜１２２および可変減衰器１２３〜１２５に入力されるまでの時間を揃える。
【００３９】
可変減衰器１２３〜１２５および可変移相器１２０〜１２２は、それぞれ予歪み生成回路１００の制御の下、ＲＦ信号の振幅および位相の調整を施し、電力増幅器１０７〜１０９に出力する。このＲＦ信号の振幅および位相の調整方法については、後ほど詳述する。
【００４０】
電力増幅器１０７〜１０９は、可変移相器１２０〜１２２から出力された信号の電力を増幅し、方向性結合器１０４〜１０６に出力する。出力されるＲＦ信号には、この増幅過程において、電力増幅器１０７〜１０９のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性に応じた、振幅の圧縮および位相回転が加わる。このＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性は、電力増幅器１０７〜１０９のハードに依存するものである。
【００４１】
方向性結合器１０４〜１０６は、増幅後のＲＦ信号を送信アンテナ１０１〜１０３に出力すると共に、ＲＦ信号切替器１１７にも出力する。
【００４２】
ＲＦ信号切替器１１７は、予歪み生成回路１００から出力される制御信号に基づいて、方向性結合器１０４〜１０６が出力するＲＦ信号を切り替えて校正用受信部１１８に出力する。
【００４３】
校正用受信部１１８は、ＲＦ信号切替器１１７から出力されたＲＦ信号を直交復調し、ベースバンド信号に変換し、校正用信号を生成する。生成された校正用信号は、ベースバンド処理回路１１９および予歪み生成回路１００に出力される。なお、ベースバンド処理回路１１９に出力される信号は、上記のキャリブレーションに使用されるものであり、ベースバンド処理回路１１９はこの信号に基づいてキャリブレーション動作を決定し、ウェイト回路１１６に指示する。
【００４４】
予歪み生成回路１００は、電力増幅器１０７〜１０９において発生する振幅の圧縮および位相回転（つまり、ＲＦ信号の歪み）を３つのブランチ間で揃えるため、可変減衰器１２３〜１２５における減衰量および可変移相器１２０〜１２２における移相量（位相回転量）を制御する回路である。
【００４５】
図３は、予歪み生成回路１００の内部構成を示すブロック図である。
【００４６】
予歪み生成回路１００は、飽和特性テーブル１２９〜１３１、補正値テーブル１３２〜１３４、電力算出部１３５〜１３８、切替器１３９、１４０、ベースバンド信号切替器１４１、遅延回路１４２、比較器１４３、基準値算出部１４４、基準飽和特性テーブル１４５、補正値算出部１４６、および制御部１４７を有する。
【００４７】
ベースバンド信号切替器１４１は、乗算器１１３〜１１５から出力されるベースバンド信号を切り替えて遅延回路１４２に出力する。この切替は、制御部１４７の制御の下、ＲＦ信号切替器１１７と同期して行われ、例えば、ＲＦ信号切替器１１７においてブランチ１の信号が選択されているときは、ベースバンド信号切替器１４１においてもブランチ１の信号が選択されている。
【００４８】
比較器１４３は、遅延回路１４２を経由し所定の時間遅延されたベースバンド信号と校正用受信部１１８から出力された直交復調後のベースバンド信号（校正用信号）を比較することにより、各ブランチの増幅器１０７〜１０９のキャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を求める。なお、ＲＦ信号切替器１１７およびベースバンド信号切替器１４１における切替が、ブランチ１、ブランチ２、ブランチ３とされることにより、全ブランチの電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を得ることができる。
【００４９】
飽和特性テーブル１２９〜１３１は、ブランチごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を格納し、要求があった場合に基準値算出部１４４または補正値算出部１４６に出力する。
【００５０】
基準値算出部１４４は、飽和特性テーブル１２９〜１３１に格納されている値を読み出し、全ブランチのキャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性（図７（ａ））およびＡＭ／ＰＭ特性（図７（ｂ））を求め、ＡＭ／ＡＭ特性基準値およびＡＭ／ＰＭ特性基準値を算出し、基準飽和特性テーブル１４５に格納する。
【００５１】
補正値算出部１４６は、基準飽和特性テーブル１４５に格納されている値を読み出し、基準値と各ブランチのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の差分から、各ブランチごとの補正値（図１のＯｆｓ＃１、Ｏｆｓ＃２、…、Ｏｆｓ＃ｎ）を算出し、各ブランチにそれぞれ対応している補正値テーブル１３２〜１３４にこれらの値を格納する。予め補正値テーブル１３２〜１３４に補正値を格納しておくことにより、補正値が必要な際に、同じ演算を繰り返さずに格納されているデータを読み出せばいいだけなので、処理時間を大幅に短縮することができる。
【００５２】
制御部１４７は、電力算出部１３６〜１３８から出力される電力値に対応した振幅補正値および位相補正値を補正値テーブル１３２〜１３４から読み出し、各ブランチの可変減衰器１２３〜１２５、および可変移相器１２０〜１２２にそれぞれ制御信号を出力することにより、ＲＦ信号の振幅および位相を調整し、全ブランチの入力電力に対する振幅および位相の変化量が等しくなるようにする。
【００５３】
次いで、上記の各送信系における非線形歪み特性を１つに揃える手順について、図４に示すフロー図を用いて説明する。
【００５４】
まず、電力増幅器１０７〜１０９のＡＭ／ＡＭ特性を飽和特性テーブル１２９〜１３１に各ブランチごとに記憶する（ＳＴ１０１０）。また、同様に電力増幅器１０７〜１０９のＡＭ／ＰＭ特性を飽和特性テーブル１２９〜１３１に各ブランチごとに記憶する（ＳＴ１０２０）。
【００５５】
そして、これらに基づいて、各ブランチのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の基準値を入力電力ごとに算出し、基準特性曲線を求める（ＳＴ１０３０）。ここで基準値は、どのブランチにおいても基準値への補正幅がある程度均等になるように、各ブランチの平均値としても良いし、非線形歪みの大きさを極力小さくするために、各ブランチのうち歪みの大きさが最小のものを基準値として設定しても良い。
【００５６】
基準特性が決まったら、ＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を揃えるような各ブランチごとの補正値（図１）を入力電力ごとに算出し（ＳＴ１０４０）、各ブランチごとにある補正値テーブル１３２〜１３４に格納する（ＳＴ１０５０）。
【００５７】
そして、電力増幅器に入力される電力に対応する補正値を補正値テーブル１３２〜１３４から読み出し（ＳＴ１０６０）、これらの補正値に従って電力増幅器１０７〜１０９の前段の可変減衰器１２３〜１２５、および可変移相器１２０〜１２２を制御することにより、各ブランチの非線形歪みを揃える補正を行う（ＳＴ１０７０）。
【００５８】
また、送信機の動作中に、電力増幅器の出力信号と送信系への入力信号を比較し、各送信系ごとのＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の時間的な変動を測定し、各送信系ごとの電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性が常に基準特性となるように各送信系ごとの補正値テーブルを更新することにより、各送信系のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性が時間的に変動しても、常に的確な補正をすることができ、各送信系のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性を一致させることができる。
【００５９】
このように、本実施の形態によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。また、上記処理は全てデジタル的に行うことが可能なため、実装が容易である。
【００６０】
さらに、例えば、本実施の形態の処理を施さない場合の各送信系における出力歪みが−２８〜−３４ｄＢの範囲でばらつくような状況において、本実施の形態の処理を施せば、基準歪み特性として平均を使った場合には全ての歪みが−３１ｄＢに揃い、基準歪み特性として最小歪みに合わせた場合には全ての歪みが−３４ｄＢに揃うことになるので、−２８〜−３１ｄＢの歪みについては歪みを小さくする効果がある。このとき、例えば、歪み規格が−３０ｄＢであったならば、本実施の形態のみで歪み規格を満たすことができ、従来の歪み補償回路を装備する必要もなくなる。また、基準歪み特性として、歪み規格に所定のマージンを取った値を理想歪みとして設定すれば、上記と同様に本実施の形態のみで歪み規格を満たすことができ、従来の歪み補償回路を装備する必要がなくなる。
【００６１】
なお、ここでは、アダプティブアレイ送信装置を例にとって説明したが、本発明は、複数の送信系を持っていて、ウェイトを送信信号に乗算する送信装置ならば適用することができ、上記と同様の作用効果を得ることができる。また、アンテナの数も３本に限定されない。
【００６２】
また、ここでは、電力増幅器のＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の検出は、もとのベースバンド信号と校正用信号（電力増幅されたＲＦ信号を直交変調したベースバンド信号）とを比較することにより行う場合を例にとって説明したが、この比較はＲＦ信号に対して行っても良いし、ベースバンド信号に対して行っても良い。
【００６３】
さらに、ここでは、ＡＭ／ＡＭ特性およびＡＭ／ＰＭ特性の補正を可変減衰器や可変移相器を経由するＲＦ信号に対し行う場合を例にとって説明したが、この補正はもとのベースバンド信号に対して行っても良い。
【００６４】
本発明に係る無線送信装置は、アダプティブアレイ通信に代表されるような複数のアンテナを用い、信号に指向性を持たせて通信を行う通信方式を用いた通信端末装置および基地局装置に搭載することも可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置および基地局装置を提供することができる。
【００６５】
また、本発明に係る無線送信装置は、例えば、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ ／ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信のような送受信の両方において複数のアンテナを用い通信を行う通信システムにおいて送信信号に指向性を持たせるような場合にも利用可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信システムを提供することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アダプティブアレイ送信に代表されるような複数のアンテナを用い送信信号に指向性を持たせて送信する通信システムにおいて、無線信号が実際に送信される時点においても所望の指向性パターンを維持することができ、受信側の受信性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各送信系の特性曲線、基準特性曲線、および基準特性とのオフセットを示す図
【図２】発明の実施の形態に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
【図３】発明の実施の形態に係る予歪み生成回路の内部構成を示すブロック図
【図４】各送信系における非線形歪みを１つに揃える手順について示すフロー図
【図５】各送信系の電力増幅器におけるＡＭ／ＡＭ特性を示す図
【図６】各送信系の電力増幅器におけるＡＭ／ＰＭ特性を示す図
【図７】（ａ）キャリブレーション後のＡＭ／ＡＭ特性を示す図
（ｂ）キャリブレーション後のＡＭ／ＰＭ特性を示す図
【符号の説明】
１００ 予歪み生成回路
１０１〜１０３ 送信アンテナ
１０７〜１０９ 電力増幅器
１１０〜１１２ 送信部
１１３〜１１５ 乗算器
１１６ ウェイト回路
１２０〜１２２ 可変移相器
１２３〜１２５ 可変減衰器
１２９〜１３１ 飽和特性テーブル
１３２〜１３４ 補正値テーブル
１３５〜１３８ 電力算出部
１４３ 比較器
１４４ 基準値算出部
１４５ 基準飽和特性テーブル
１４６ 補正値算出部
１４７ 制御部
Claims (7)
- 複数の送信信号に対し重み付けを行うことにより指向性を形成する指向性形成手段と、
指向性が形成された送信信号の電力をそれぞれ増幅する複数の増幅手段と、
増幅後の送信信号をそれぞれ送信する送信手段と、
前記複数の増幅手段において発生する複数の非線形歪み特性に対応した予歪みを増幅前の送信信号にそれぞれ付加することにより、前記送信手段によって送信される複数の送信信号に単一の非線形歪み特性をそれぞれ残す歪み特性単一化手段と、
を具備することを特徴とする無線送信装置。 - 前記歪み特性単一化手段は、
前記複数の非線形歪み特性に基づいて前記予歪みを生成する際の基準となる基準歪み特性を設定する基準歪み特性設定手段と、
前記複数の非線形歪み特性および前記基準歪み特性の差に基づいて前記予歪みを生成する予歪み生成手段と、
を具備することを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。 - 前記基準歪み特性設定手段は、
前記複数の非線形歪み特性の平均を前記基準歪み特性として設定することを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。 - 前記基準歪み特性設定手段は、
前記複数の非線形歪み特性のうち歪みの大きさが最小の非線形歪み特性を前記基準歪み特性として設定することを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。 - 前記複数の非線形歪み特性は、定期的に更新されることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線送信装置を具備することを特徴とする基地局装置。
- 複数の送信信号に対し重み付けを行うことにより指向性を形成する指向性形成ステップと、
指向性が形成された送信信号の電力をそれぞれ増幅する複数の増幅ステップと、
増幅後の送信信号をそれぞれ送信する送信ステップと、
前記複数の増幅ステップにおいて発生する複数の非線形歪み特性に対応した予歪みを増幅前の送信信号にそれぞれ付加することにより、前記送信ステップにおいて送信される複数の送信信号に単一の非線形歪み特性をそれぞれ残す歪み特性単一化ステップと、
を具備することを特徴とする無線送信方法。
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| WO2017183224A1 (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 住友電気工業株式会社 | アクティブアンテナシステム |
| JPWO2020144889A1 (ja) * | 2019-01-11 | 2021-11-18 | 日本電気株式会社 | 制御装置及び無線通信装置 |
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2002
- 2002-11-27 JP JP2002343446A patent/JP2004179943A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017183224A1 (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 住友電気工業株式会社 | アクティブアンテナシステム |
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| US11456762B2 (en) | 2019-01-11 | 2022-09-27 | Nec Corporation | Control device and radio communication device |
| JP7156399B2 (ja) | 2019-01-11 | 2022-10-19 | 日本電気株式会社 | 制御装置及び無線通信装置 |
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