JP2010278505A - 無線送信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
送信電力の変動による伝送品質劣化を抑制する無線送信装置を提供する。
【解決手段】
無線送信装置は、増幅器の歪特性を補償するための歪補償係数を記憶するメモリと、送信信号の電力を測定する電力測定部と、電力測定部より測定される電力値に基づいて、メモリに記憶された歪補償係数を補正するゲイン調整値を算出するゲイン制御部と、メモリに記憶された歪補償係数とゲイン調整値とに基づいて送信信号の歪補償処理を行う歪補償処理部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、送信信号を増幅する増幅器の歪み特性に対する歪補償処理を行う無線送信装置に関する。

線形変調信号を増幅する電力増幅器や線形変調信号の受信機に用いる低雑音増幅器として、スペクトラム特性や信号の歪みに起因する伝送特性の劣化を抑えるために線形性の高い増幅器が要求される。

特に、無線通信に多値振幅変調方式を適用する場合、送信側において、電力増幅器の増幅特性を直線化して、非線形歪を抑え、近接チャネル漏洩電力を低減する技術が必要である。また、一般に、増幅器には常に高い電力効率が求められるが、増幅器の線形性と効率は一般に相反する特性であり、線形性に劣る増幅器を使用し電力効率の向上を図る場合は、それによる歪を補償する技術が必須である。

かかる歪補償方式の一つとしてプリディストーション方式が知られている。プリディストーション方式の原理は、増幅器の入力信号に対して増幅器の歪み特性と逆の特性をあらかじめ付加しておくことにより、増幅器の出力において歪みのない所望信号を得る方式である。

具体的には、プリディストーション方式による歪補償処理は、歪補償前の送信信号と復調されたフィードバック信号とを比較し、その誤差（電力差）を用いて、歪補償係数を算出、更新する。歪補償係数は送信信号の振幅、電力又はそれらの関数をアドレスとしてメモリに記憶される。そして、更新された歪補償係数を次の送信すべき送信信号に乗算することで、送信信号のゲインが電力増幅器の歪み特性の逆特性になるように調整され、そのゲイン調整された送信信号が電力増幅器に入力される。この動作を繰り返すことにより、最終的に最適の歪補償係数に収束し、電力増幅器の歪が補償される。

下記特許文献１は、歪補償係数の算出回数を減少させるために、フィードバック信号から得られる歪み電力により、送信信号のゲインを調整する構成について開示している。

特開２００６−２７０７９７号公報

近年、無線通信技術の１つとして、WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）と呼ばれる技術が注目されている。WiMAXは、電話回線や光ファイバ回線などの代わりに、通信事業者とユーザ宅との間を無線により接続可能として、都市部や特定地域のLAN（Local Area Network）などを相互に接続する広域ネットワークであるMAN（Metropolitan Area Network）を無線化し、Wireless MANを構築する手法として開発された技術である。このWiMAXは、１台の無線基地局装置で、最大７０メガビット／秒程度の伝送速度で半径約５０ｋｍ程度のエリアをカバーすることができるとされている。

現在、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)において、固定端末向けWiMAXの通信規格IEEE Std 802.16-2004と、モバイル端末向けWiMAX（モバイルWiMAX）の通信規格IEEE Std 802.16e-2005が標準化されている。

WiMAXでは、ユーザ数の増減によりリアルタイムに送信電力が変化し、また、送信信号のシンボル単位でサブキャリア数が増減し、それによりシンボル区間ごとの送信電力レベルも変動する。そのため、頻繁に送信電力の変化が生じ、ある送信電力レベルにおける歪補償係数算出後に送信電力レベルが変わってしまう場合があり、常時最適な歪補償係数を得ることが難しい。送信電力変動による非線形歪みは、歪補償係数の更新処理による収束を高速化しても発生し、歪補正係数が再度収束するまでの間、隣接チャネルへの電力漏洩による伝送品質劣化は避けられない。

そこで、本開示は、送信電力の変動による伝送品質劣化を抑制する無線送信装置を提供することにある。

無線送信装置は、送信信号を増幅器で増幅して送信する無線送信装置において、増幅器の歪特性を補償するための歪補償係数を記憶するメモリと、送信信号の電力を測定する電力測定部と、電力測定部より測定される電力値に基づいて、メモリに記憶された歪補償係数を補正するゲイン調整値を算出するゲイン制御部と、メモリに記憶された歪補償係数とゲイン調整値とに基づいて送信信号の歪補償処理を行う歪補償処理部とを備える。

本開示の無線送信装置は、送信信号の電力変動に応じたゲイン調整処理により、送信信号の電力変動による電力増幅器の非線形歪を抑え、伝送品質劣化を防止する。さらに、歪発生量が低減されるため、歪補償係数の収束までの時間を短縮し、良好な送信特性が実現される。

本実施の形態における無線送信装置が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。 本実施の形態における無線送信装置の第一の構成例を示す図である。 第一の構成例におけるゲイン調整処理のフローチャートである。 本実施の形態における無線送信装置の第二の構成例を示す図である。 第二の構成例におけるゲイン調整処理のフローチャートである。 ゲインテーブル４６を示す図である。 本実施の形態における無線送信装置の第三の構成例を示す図である。 送信電力の変動に応じた歪補償係数の補正を説明する図である。 フレーム単位でのゲイン調整処理例を示す図である。 シンボル単位でのゲイン調整処理例を示す図である。 キャリア単位でのゲイン調整処理例を示す図である。 本実施の形態におけるゲイン調整処理による送信信号の歪み変化を示す模式図である。

図１は、本実施の形態における無線送信装置が適用される無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、同一周波数で送信区間と受信区間とが交互に繰り返されるTDD（Time Division Duplex：時分割複信）方式を採用するモバイルWiMAXシステムである。無線通信システムは、アクセスゲートウェイ（AGW:Access Gateway）１００、無線送信装置である複数の無線基地局（BS:Base Station）２００及び移動端末（MS:Mobile Station）３００を備える。無線基地局２００と移動端末３００間では無線信号の送受信が行われ、アクセスゲートウェイ１００は、複数の無線基地局２００を制御する。また、無線通信システムは、LTE(Long Term Evolution)システムであってもよい。LTEシステムでは、無線基地局２００はeNB(Evolved Node B)と呼ばれ、移動端末３００はUE(User Equipment)と呼ばれる。

図２は、本実施の形態における無線送信装置の第一の構成例を示す図である。無線送信装置は、送信信号発生部１、シリアル／パラレル変換部（S/P）２、タイミング制御部３、歪補償部４、電力測定部５、D/A変換部６、直交変調器７、基準搬送波生成部８、電力増幅器９、方向性結合器１０、アンテナ１１、周波数変換器１２、A/D変換器１３及び直交検波器１４を備えて構成される。

送信信号発生部１はシリアルデジタルデータ列を送出する。シリアル/パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）２は、シリアルデジタルデータ列をシリアル/パラレル変換し、Ｉ信号及びＱ信号のパラレルデータ列に変換する。

タイミング制御部３の信号情報検出部３１は、送信信号のマップ情報（データ位置を示す情報）を検出する。タイミング生成部３２は、そのマップ情報とあらかじめ決められた送信区間と受信区間の切り替えタイミングとから、歪補償係数更新開始タイミング信号と歪補償係数更新停止タイミング信号とを生成し、生成したタイミング信号を歪補償部４に出力する。以下、歪補償係数更新開始タイミング信号を「更新開始タイミング信号」と称し、歪補償係数更新停止タイミング信号を「更新停止タイミング信号」と称する。例えば、タイミング生成部３２は、送信区間の開始タイミングで更新開始タイミング信号を出力し、送信区間の終了タイミングで更新停止タイミング信号を出力する。また、タイミング生成部３２は、マップ情報に従って送信区間の途中で更新開始タイミング信号及び更新停止タイミング信号を出力するようにしてもよい。

歪補償部４の歪補償処理部４０は、送信信号の電力レベルと、送信信号とフィードバック信号の電力差との２次元座標に対応する歪補償係数を格納するメモリ（ＬＵＴ：Look Up Table）４１を有する。歪補償処理部４０は、さらに、送信信号の電力レベルに応じて歪補償係数をＬＵＴより読み出してＩ信号とＱ信号からなるパラレルデータ列（送信信号）に対して歪補償係数を乗算する歪補償係数乗算部４２を備える。歪補償処理部４０は、さらに、歪補償係数が乗算された送信信号のゲインを調整するゲイン調整部４３とを備える。

ゲイン調整部４３は、ＬＵＴ４１から読み出された歪補償係数を補正するためのゲイン調整値を送信信号に乗算し、送信信号のゲインを調整する。このゲイン調整処理は、後述するように、送信信号の電力変動に応じて歪補償係数を補正する処理である。なお、送信信号のゲイン調整は、Ｉ信号にのみゲイン調整値を乗算すればよい。ゲイン調整値は、電力測定部５によって測定される電力値に基づいてゲイン制御部４４により求められ、ゲイン調整部４３に供給される。

第一の構成例では、電力測定部５は、FW電力測定部５１、遅延調整メモリ５２及びFB電力測定部５３を備えて構成される。

図３は、第一の構成例におけるゲイン調整処理のフローチャートである。送信信号発生部１は、電力を測定する単位時間（キャリア単位、シンボル単位又はフレーム単位）を電力測定部５に対して指定する（S100）。FW電力測定部５１及びFB電力測定部５３は、指定された単位時間（キャリア単位、シンボル単位又はフレーム単位）毎の送信信号（フォワード(FW)信号）とフィードバック(FB)信号の電力値を測定する（S102、S104）。なお、測定される電力値は、単位時間における１キャリア単位の電力の積分値であり、単位時間がキャリア単位の場合は、１キャリアに対する電力値が測定電力値となる。また、単位時間がシンボル単位又はフレーム単位の場合は、１シンボル又は１フレーム内の複数キャリアの各電力値の積分値が測定電力値となる。

遅延調整メモリ５２は、送信信号（FW信号）の電力測定タイミングと、送信信号に対応するフィードバック信号（FB信号）の測定タイミングとの時間ずれを調整するためのメモリである。遅延調整メモリ５２は、測定された送信信号の測定電力値のゲイン制御部４４への出力タイミングを遅延させ、フィードバック信号の測定電力値の出力タイミングに合わせて送信信号の測定電力値をゲイン制御部４４に供給する。

ゲイン制御部４４は、２つの信号（FW信号及びFB信号）の測定電力値を電力測定部５から取得し（S106）、取得した２つの測定電力値の比に基づいてゲイン調整値を算出する（S108）。送信信号発生部１からの送信信号（FW信号）の電力が変動すると、その変動時点での歪補償係数はその電力変動に追従して更新されていないので（収束状態から外れるため）、歪補償係数は最適値から離れた値となる。よって電力増幅器９の増幅で送信信号に歪が発生し、フィードバック信号（FB信号）の電力と送信信号（FW信号）の電力との差が拡大する。ゲイン制御部４４は、FW信号とFB信号の電力比（FW/FB）をゲイン調整値として求め、そのゲイン調整値をゲイン調整部４３に出力する。ゲイン調整部４３は、歪補償係数乗算部４２から出力される送信信号（Iデータ）にゲイン調整値を乗算する（S110）。

歪補償演算部４５は、歪補償更新開始タイミング信号により、歪補償係数の更新を開始し、歪補償更新終了タイミング信号により、歪補償係数の更新を停止する。歪補償演算部４５は、歪補償係数が乗算された送信信号（Ｉデータについてはゲイン調整された信号）とフィードバック信号との電力差に基づいて、入力された送信信号の電力に対応する歪補償係数を演算し、ＬＵＴ４２に記憶される歪補償係数を更新する。

歪補償演算部４５は、歪補償係数が乗算された送信信号（Ｉデータについてはゲイン調整された信号）をＤ／Ａ変換器６に出力する。歪補償演算部４５から出力される歪補償された送信信号は、Ｄ／Ａ変換器６を経由して直交変調器７に入力される。直交変調器７は、入力された送信信号にそれぞれ基準搬送波生成部７からの基準搬送波と９０°移相した送信信号を乗算加算することにより直交変調を行い、さらに、直交変調信号と基準搬送波をミキシングして送信信号を無線周波数信号に変換し、電力増幅器９に出力する。電力増幅器９は、無線周波数信号を電力増幅して、増幅された無線周波数信号はアンテナ１１から出力される。また、電力増幅９からの無線周波数信号の一部は、方向性結合器１０を介して無線送信装置内で折り返され、周波数変換器１２にてIF信号に変換される。IF信号は、さらに、Ａ／Ｄ変換器１３によりデジタルIFデータに変換され、直交検波器１２によりI信号とQ信号のパラレルデータ列に分離された後、フィードバック信号として歪補償部４に帰還される。また、当該フィードバック信号の電力値が、電力測定部５のFB電力測定部５３により測定される。

図４は、本実施の形態における無線送信装置の第二の構成例を示す図である。第二の構成例では、電力測定部５は、FW電力測定部５１とFW電力保持部５４とを備え、さらに、ゲイン制御部４４は、ゲイン調整値を求めるためのゲインテーブル４６を参照する。

図５は、第二の構成例におけるゲイン調整処理のフローチャートである。第一の構成例におけるゲイン調整処理（図４）と同様に、送信信号発生部１は、電力を測定する所定単位時間（キャリア単位、シンボル単位又はフレーム単位）を電力測定部５に対して指定する（S100）。FW電力測定部５１は、指定された単位時間（キャリア単位、シンボル単位又はフレーム単位）における送信信号（フォワード(FW)信号）の電力値を測定する（S102、S104）。測定される電力値は、第一の構成例と同様に、単位時間におけるキャリア単位の電力の積分値であり、キャリア単位の場合は、１キャリアに対する電力値が測定電力値となる。また、シンボル単位又はフレーム単位の場合は、１シンボル又は１フレーム内の複数キャリアの各電力値の積分値が測定電力値となる。

FW電力測定部５１は、単位時間毎の送信信号の測定電力値をゲイン制御部４４とFW電力保持部５４に出力する。FWゲイン電力保持部５４は、n-1番目の送信信号FWn-1の測定電力値を１単位時間遅らせて、FW電力測定部５１におけるn番目の送信信号FWnの測定電力値の出力タイミングでn-1番目の送信信号FWn-1の測定電力値をゲイン制御部４４に出力する。従って、ゲイン制御部４４は、単位時間毎に、n番目の送信信号FWnの測定電力値とn-1番目の送信信号FWn-1の測定電力値を取得する（S206）。ゲイン制御部４４は、ゲインテーブル４６を参照し、各測定電力値に対応するゲイン値からゲイン比を求め、それをゲイン調整値として、ゲイン調整部４３に出力する。

図６は、ゲインテーブル４６を示す図である。ゲインテーブル４６は、無線送信装置の工場出荷前にあらかじめ求められた送信電力に対する歪補償係数（ゲイン値）を格納したテーブルである。ゲイン制御部４４は、n番目の送信信号の測定電力値FWnとn-1番目の送信信号の測定電力値FWn-1それぞれに対応するゲイン値をゲインテーブル４６より取得し、その比をゲイン調整値として求め、ゲイン調整値をゲイン調整部４３に出力する。ゲイン調整部４３は、歪補償係数乗算部４１から出力される送信信号（Iデータ）にゲイン調整値を乗算する（S210）。

ゲイン調整部４３は、n番目の送信信号FWnに対して求められたゲイン調整値を、n+1番目の送信信号に乗算することとなり、１単位時間遅れで電力変動に追従可能である。なお、第一の構成例も、求められた電力比は次の単位時間の送信信号に対して乗算され、１単位時間遅れで電力変動に追従する。

第二の構成例は、第一の構成例と比較して、ゲイン調整値の算出に、送信信号（FW信号のみで）の測定電力のみを用い、FB信号の測定電力を必要としないので、FB信号の受信を待たずに、ゲイン調整値の算出を行える。従って、送信電力の変動が頻繁に生じる場合の追従性をより速めることができる。例えば、送信電力の変動が頻繁に生じるWiMAXシステムには、電力変動への追従性が高い第二の構成例におけるゲイン調整処理を適用することが好ましい。また、送信電力が比較的安定しているLTEシステムには、第一の構成例におけるゲイン調整処理を適用することで、より精度の高い歪補償処理が可能となる。もちろん、WiMAXシステムに、第一の構成例を適用しても、高精度な歪補償処理が実現される。

図７は、本実施の形態における無線送信装置の第三の構成例を示す図である。第三の構成例は、第二の構成例と比較して、歪補償部４の前段にデータバッファ１５を備える。データバッファ１５は、送信信号を単位時間分送らせて歪補償部４に出力する。これにより、電力が変動した送信信号そのものをゲイン調整可能になる。無線送信装置の送信タイミング自体が１単位時間遅れることになるが、n番目の送信信号の電力変動により求められた電力比を、n番目の送信信号に乗算することができ、より精度の高いゲイン調整が可能となり、電力変動にタイミング遅れなくゲイン調整を追従させることができる。

図８は、送信電力の変動に応じた歪補償係数の補正を説明する図である。図８（ａ）と図８（ｂ）はそれぞれ送信電力が異なる場合の最適歪補償係数を示し、図８（ａ）は、図８（ｂ）より送信電力が大きい場合の最適歪補償係数の例を示す。縦軸は歪補償係数（ゲイン）を示し、横軸は瞬時電力値を示す。瞬時電力値は、歪補償処理及び歪補償係数更新処理を行うタイミング、すなわちキャリア単位毎の電力値である。瞬時電力値を１シンボル期間又は１フレーム期間分積分することでシンボル単位又はフレーム単位の電力積分値が求められる。電力積分値は、単位時間当たりの平均電力を表す。送信信号の電力変動は、キャリア単位の測定電力値の変動又はシンボル単位又はフレーム単位の電力積分値の変動を表す。送信信号の電力はキャリア単位で常に変動しているが、例えばユーザ数の変動により、最大送信電力が変わることで、送信電力に対する歪補償係数の分布は変化する。図８（ｂ）は、図８（ａ）と比較して、最大送信電力が低下する送信電力変動に対する歪補償係数の変化を示している。歪補償係数の分布は、最大送信電力に対する歪補償係数が初期設定値である基準ゲイン近辺になるように更新され、送信電力が低くなるに従って基準ゲインより増大するような分布となる。

例えば最大送信電力の変動に伴って平均電力が変動すると、図８（ａ）及び図８（ｂ）から明らかなように、最適な歪補償係数の分布は変化する。歪補償演算部４５による更新処理により、図８（ｃ）に示すように、図８（ａ）から図８（ｂ）へ歪補償係数の更新処理が行われることになるが、図８（ａ）から図８（ｂ）への歪補償係数の更新処理には一定時間を必要とする。歪補償係数更新処理では、更新処理を繰り返すことで、徐々に最適値に収束していくため、特に、最大送信電力が変動した直後は、ＬＵＴ４１に記憶されている歪補償係数と最適な歪補償係数との差が生じ、電力増幅器で発生する送信信号の歪みを十分に補償できない。

図８（ｄ）は、従来の歪補償更新処理のみを行った場合の、図８（ａ）から図８（ｂ）へ歪補償係数の分布を示す。低下した最大送信電力の範囲部分の歪補償係数のみが更新される。

図８（ｅ）は、本実施の形態のゲイン調整処理を行った場合の歪補償係数の変化を示し、図８（ｆ）は、ゲイン調整後の歪補償係数を示す。送信電力の変動割合に応じてゲインを下げることで、歪補償係数の収束を待たずに、最大送信電力変動後の最適な歪補償係数に近い状態にすることができる。さらに、最大送信電力が、図８（ａ）に対応する電力に戻った場合は、ゲイン調整処理により、ゲインを上げることで、図８（ａ）に近い状態に素早く戻すことができる。

従って、歪補償係数が収束するまでの間における送信信号の歪みを抑制することができ、送信信号の電力変動に対して追従性の高い歪補償処理が可能となる。また、ゲイン調整により、歪みの発生が抑制され、歪み量が小さくなるので、歪補償係数の収束までの時間を短縮できることができる。なお、実際は、ゲイン調整処理により、ＬＵＴ４１に記憶される歪補償係数が書き換えられるのではなく、収束前の歪補償係数に加えてゲイン調整値を送信信号に乗算することで、実質的に歪補償係数が補正されるものである。図８（ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）は、ゲイン調整処理による歪補償係数の補正効果を示す。ゲイン調整された送信信号は、送信電力変動前の送信信号に近似する。そのため、送信電力変動前の送信信号に対して収束している歪補償係数をゲイン調整された送信信号に適用することで、最適に近い歪補償係数による歪補償処理が行われる。従って、送信信号の歪み量を抑制することができ、歪補償係数の収束時間を短縮することができる。

図９は、フレーム単位でのゲイン調整処理例を説明する図である。図９の例では、図２の第一の構成例で説明したFW信号の電力積分値とFB信号の電力積分値との比を用いてゲイン調整値を算出する例を示す。初期状態としてのフレーム１の送信区間における送信信号（FW信号）の電力積分値とFB信号の電力積分値が求められる。図９の例では、フレーム１では、歪補償係数が最適に設定されており、FW信号の電力積分値とFB信号の電力積分値とがほぼ一致し、ゲイン調整値0dBが算出される。ゲイン調整値の算出は、送信が行われない受信区間に行われる。フレーム１で算出されたゲイン調整値は、次のフレーム２に適用される。フレーム１で求められたゲイン調整値は0dBであるので、フレーム２ではゲイン調整は行われない。各フレームの下に図示される歪補償係数テーブル（LUT）は、算出されたゲイン調整値により補正された歪補償係数を模式的に示している。なお、送信信号の電力変動により、随時歪補償係数テーブルは更新されるが、図９の例では、本実施の形態のゲイン調整処理の説明のために、フレーム１で適用される歪補償係数テーブルを固定し、送信信号の電力変動に対して、本実施の形態のゲイン調整処理で歪補償係数が補正される動作を示す。

従って、フレーム２に適用されるゲイン調整値は0dBであるので、初期状態であるフレーム１に適用される歪補償係数と同一となる。

フレーム２において、その送信区間におけるFW信号の電力積分値とFB信号の電力積分値が求められる。フレーム２の平均電力がフレーム１の平均電力に比較して例えば5dB低下しているとすると、FW信号の電力積分値とFB信号の電力積分値との比から、ゲイン調整値の変化分−5dBが算出される。各フレームで算出されるゲイン調整値は、直前フレームで算出されたゲイン調整値に当該フレームでのゲイン調整値の変化分を加算した値である。従って、フレーム２のゲイン調整値は、-5dB(0dB＋(-5dB))であり、フレーム３では、送信信号は、-5dBゲイン調整されることになる。これは、実質的に、歪補償係数テーブルを-5dB低下させることと同一の作用効果となる。

フレーム３では、送信区間の平均電力が、フレーム２と比較してさらに-5dB低下する。フレーム３におけるゲイン調整値は、フレーム２で算出されたゲイン調整値-5dBに、フレーム３でのFW信号の電力積分値とFB信号の電力積分値との比から求められたゲイン調整値の変化分-5dBを加算した値、すなわち-10dB(-5dB+(-5dB))である。従って、フレーム４では、送信信号は、-10dBゲイン調整される。同様に、フレーム４では、送信区間の平均電力が、フレーム３と比較してさらに-5dB低下し、ゲイン調整値-15dB(-10dB＋(-5dB))が算出される。従って、フレーム５では、送信信号は-15dBゲイン調整される。

このように、フレーム単位でゲイン調整を行うことにより、歪補償係数の更新、収束を待たずに、送信電力の変動に対する歪発生を抑えることができるとともに、歪補償係数の収束を高速化することができる。

図１０は、シンボル単位でのゲイン調整処理例を示す図である。図１０の例では、図４の第二の構成例で説明したn番目の送信信号FWnの電力積分値とn-1番目の送信信号FWn-1の電力積分値との比を用いてゲイン調整値を算出する例を示す。図１０の例においても、図９の例と同様に、本実施の形態のゲイン調整処理の説明のために、シンボル１で適用される歪補償係数テーブルを固定し、送信信号の電力変動に対して、本実施の形態におけるゲイン調整処理で歪補償係数が補正される動作を示す。

初期状態としてのシンボル１における送信信号（FW信号）の電力積分値が求められる。シンボル１では、n-1番目の電力積分値が求められていないので、ゲイン調整値は0dBとし、次のシンボル２では、ゲイン調整値0dBが適用される。すなわち、初期状態であるシンボル１に適用される歪補償係数と同一となる。

シンボル２では、シンボル１に対して送信電力が低下しており、シンボル２で測定される電力値(n番目の電力積分値)とシンボル１で測定される電力値（n-1番目の電力測定値）との比から、ゲイン調整値の変化分-10dBが算出される。シンボル２でのゲイン調整値は、シンボル１でのゲイン調整値(0dB)に当該ゲイン調整値の変化分-10dBを加算した値-10dBであり、次のシンボル３に適用される。

シンボル３では、シンボル２に対して送信電力の変動がないので、シンボル３で測定される電力値(n番目の電力積分値)とシンボル２で測定される電力値（n-1番目の電力測定値）との比から求められるゲイン調整値の変化分は0dBである。従って、シンボル３でのゲイン調整値は、シンボル２でのゲイン調整値(-10dB)に当該ゲイン調整値の変化分0dBを加算した値-10dBであり、次のシンボル４に適用される。

シンボル４では、シンボル３に対して送信電力が低下する。例えば、シンボル４で測定される電力値(n番目の電力積分値)とシンボル３で測定される電力値（n-1番目の電力測定値）との比から求められるゲイン調整値の変化分は-10dBとする。この場合、シンボル４でのゲイン調整値は、シンボル３でのゲイン調整値(-10dB)に当該ゲイン調整値の変化分-10dBを加算した値-20dBであり、次のシンボル５に適用される。

シンボル５では、シンボル４に対して送信電力が増加する。例えば、シンボル５で測定される電力値(n番目の電力積分値)とシンボル４で測定される電力値（n-1番目の電力測定値）との比から求められるゲイン調整値の変化分は+15dBとする。この場合、シンボル５でのゲイン調整値は、シンボル４でのゲイン調整値(-20dB)に当該ゲイン調整値の変化分+15dBを加算した値-5dBであり、次のシンボル６に適用される。

シンボル６では、シンボル５に対して送信電力の変動がないので、シンボル６で測定される電力値(n番目の電力積分値)とシンボル５で測定される電力値（n-1番目の電力測定値）との比から求められるゲイン調整値の変化分は0dBである。従って、シンボル６でのゲイン調整値は、シンボル５でのゲイン調整値(-5dB)に当該ゲイン調整値の変化分0dBを加算した値-5dBとなる。シンボル７もシンボル６と同様である。

シンボル単位でゲイン調整する場合も、１フレーム内における送信電力の変動に対して、シンボル単位で追従可能となり、送信電力の変動に対する歪発生を抑えることができるとともに、歪補償係数の収束を高速化することができる。

図１１は、キャリア単位でのゲイン調整処理例を示す図である。１シンボル内での電力変動が図示されており、図１０の場合と同様に、図４の第二の構成例で説明したn番目の送信信号FWnの電力積分値とn-1番目の送信信号FWn-1の電力積分値との比を用いてゲイン調整値を算出する例を示す。図１１の例では、初期状態としての最初のキャリア１に対するゲイン調整値は0dBである。その次のキャリア２では、キャリア１に対して送信電力が低下し、ゲイン調整値-1dBが算出され、次のキャリア３では、キャリア２に対して送信電力が変動せず、キャリア２と同じゲイン調整値-1dBが求められる。また、図１１の例も、あるキャリアについて算出されたゲイン調整値は、その次のキャリアのゲイン調整に適用される。

図９乃至図１１に示したフレーム単位、シンボル単位及びキャリア単位のゲイン調整処理は、通信環境に応じて適宜切り替え可能であり、キャリア単位によるゲイン調整処理が、送信電力の変動に対して最も短い時間での追従可能となる。電力変動の頻度と演算処理の負荷などのファクタに基づいてゲイン調整処理の単位時間が選択され、例えば、単位時間の選択条件は次の通りである。

キャリア単位：ユーザ数の増減が頻繁に発生し、シンボル内のキャリアデータの電力変動量が極めて大きい状態
シンボル単位：低スループット送信時や比較的ユーザ数の増減が安定し、フレーム内送信電力の変動量が3〜5dB程度
フレーム単位：最大送信電力レベルに近い状態で、且つユーザ数の増減がシンボル単位の条件より更に安定し、フレーム内送信電力の変動量が1〜2dB程度
図１２は、本実施の形態におけるゲイン調整処理による送信信号の歪み変化を示す模式図である。横軸は周波数、縦軸は電力であり、１チャネルの電力スペクトルのみが示されている。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施の形態のゲイン調整処理を適用しない場合の歪み変化を示し、図１２（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、本実施の形態のゲイン調整処理を適用した場合の歪み変化を示す。

図１２（ａ）は、歪補償係数が収束し、最適値に設定されている状態の電力スペクトルであり、サイドローブが低く、隣接チャネルへの電力漏洩は抑えられている。この状態から、例えば、-5dB程度の送信電力変動が生じた場合、本実施の形態におけるゲイン調整処理を行わないと、歪補償係数が更新され、収束するまで、図１２（ｂ）に示すように、サイドローブが増大し、歪みが発生する（例えば-5dBの電力変動に対して5〜10dB程度の劣化）。歪補償係数が更新され、図１２（ｃ）の状態に収束するには、比較的長い時間を要する。

一方、本実施の形態におけるゲイン調整処理が適用される場合、歪補償係数が最適値に設定されている状態の電力スペクトルを示す図１２（ｄ）の状態から、-5dB程度の送信電力変動が生じた場合、電力変動によりゲイン調整される。従って、図１２（ｂ）に示すように、歪みの発生が小さく抑えられる（例えば-5dBの電力変動に対して2〜4dB程度の劣化）。すなわち、サイドローブの増大、隣接チャネルへの電力漏洩も最小限に抑えられる。そして、歪みが小さいため、ゲイン調整処理を行わない場合と比較して、図１２（ｆ）に示す安定状態に短い時間で収束する。

本実施の形態におけるゲイン調整処理は、従来のＬＵＴ更新処理に比べ瞬時なゲイン調整が可能である反面、2〜3dB未満の小さな送信電力変動の場合などは、逆にゲイン調整処理の影響による歪の方が大きくなってしまうことがある。そのため、送信信号の電力値とフィードバック信号の電力値との電力差が閾値を超えた場合のみゲイン調整を行う（ゲイン調整値と歪補償係数両方による歪補償処理）。閾値を超えない場合は、従来のＬＵＴ更新処理のみを行い（ゲイン調整値を乗算せずに、歪補償係数の乗算のみの歪補償処理）、不用意な歪が生じないようにする。

この閾値を超える大きな送信電力変動がある場合は、始めにゲイン調整処理にて急激な電力変動に対応した粗歪収束を行い、次に歪補償精度が高い従来のＬＵＴ更新処理を行う。従来のＬＵＴ更新処理は、歪補償精度は高いものの処理時間が長く、急激な電力変動による歪収束にも非対応であるが、ゲイン調整処理と組み合わせることで歪補償係数の収束までの総時間を短縮することができる。

また、本実施の形態における無線送信装置は、WiMAXシステムやLTE（Long Term Evolution）システムなどの移動通信システムにおける基地局又は移動局いずれにも適用可能である。

以上説明した実施の形態の主な技術的特徴は以下の付記の通りである。

（付記１）
送信信号を増幅器で増幅して送信する無線送信装置において、
前記増幅器の歪特性を補償するための歪補償係数を記憶するメモリと、
前記送信信号の電力を測定する電力測定部と、
前記電力測定部より測定される電力値に基づいて、前記メモリに記憶された歪補償係数を補正するゲイン調整値を算出するゲイン制御部と、
前記メモリに記憶された歪補償係数と前記ゲイン調整値とに基づいて前記送信信号の歪補償処理を行う歪補償処理部とを備えることを特徴とする無線送信装置。

（付記２）
付記１に記載の無線送信装置において、
更に、前記増幅器に入力される前記歪補償された送信信号と前記増幅器から出力される送信信号のフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を演算し、前記メモリに記憶された歪補償係数を当該演算された歪補償係数に更新する歪補償係数更新部とを備えたことを特徴とする無線送信装置。

（付記３）
付記１または２に記載の無線送信装置において、
前記電力測定部は、前記送信信号と前記フィードバック信号それぞれの単位時間毎の電力値を測定し、
前記ゲイン制御部は、所定単位時間における前記送信信号の電力値と前記所定単位時間における前記送信信号に対応する前記フィードバック信号の電力値との比に基づいて、前記ゲイン調整値を算出することを特徴とする無線送信装置。

（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の無線送信装置において、
前記電力測定部は、前記送信信号の単位時間毎の電力値を測定し、
前記ゲイン制御部は、所定単位時間における前記送信信号の電力値と、前記所定単位時間より１単位時間前の前記送信信号の電力値との比に基づいて、前記ゲイン調整値を算出することを特徴とする無線送信装置。

（付記５）
付記４に記載の無線送信装置において、
単位時間分の送信信号を蓄積するバッファを備え、
前記歪補償処理部は、前記バッファにより１単位時間遅れて出力される送信信号のゲインを調整することを特徴とする無線送信装置。

（付記６）
付記１乃至５のいずれか１項に記載の無線送信装置において、
前記単位時間は、フレーム単位、シンボル単位又はキャリア単位の時間であることを特徴とする無線送信装置。

（付記７）
付記１乃至６のいずれか１項に記載の無線送信装置おいて、
前記歪補償処理部は、送信信号の電力値とフィードバック信号の電力値との電力差が閾値を超えた場合のみ、前記メモリに記憶された歪補償係数と前記ゲイン調整値とに基づいて前記送信信号の歪補償処理を行い、送信信号の電力値とフィードバック信号の電力値との電力差が閾値以下の場合、前記メモリに記憶された歪補償係数に基づいて前記送信信号の歪補償処理を行うことを特徴とする無線送信装置。

（付記８）
増幅器で増幅される信号の歪補償処理方法において、
前記増幅器の歪特性を補償するための歪補償係数をメモリに記憶するステップと、
前記信号の電力を測定するステップと、
測定される電力値に基づいて、前記メモリに記憶された歪補償係数を補正するゲイン調整値を算出するステップと、
前記メモリに記憶された歪補償係数と前記ゲイン調整値とに基づいて前記信号の歪補償処理を行うステップとを備えることを特徴とする歪補償処理方法。

１：送信信号発生部、２：S/P、３：タイミング制御部、４：歪補償部、５：電力測定部、６：D/A変換部、７：直交変調器、８：基準搬送波生成部、９：電力増幅器、１０：方向性結合器、１１：アンテナ、１２：周波数変換器、１３：A/D変換器、１４：直交検波器、１５：データバッファ、３１：信号情報検出部、３２：タイミング生成部、４０：歪補償処理部、４１：LUT、４２：歪補償係数乗算部、４３：ゲイン調整部、４４：ゲイン制御部、４５：歪補償演算部、４６：ゲインテーブル、５１：FW電力測定部、５２：遅延調整メモリ、５３：FB電力測定部、５４：FW電力保持部

Claims (5)

1. 送信信号を増幅器で増幅して送信する無線送信装置において、
   前記増幅器の歪特性を補償するための歪補償係数を記憶するメモリと、
   前記送信信号の電力を測定する電力測定部と、
   前記電力測定部より測定される電力値に基づいて、前記メモリに記憶された歪補償係数を補正するゲイン調整値を算出するゲイン制御部と、
   前記メモリに記憶された歪補償係数と前記ゲイン調整値とに基づいて前記送信信号の歪補償処理を行う歪補償処理部とを備えることを特徴とする無線送信装置。
2. 請求項１に記載の無線送信装置において、
   更に、前記増幅器に入力される前記歪補償された送信信号と前記増幅器から出力される送信信号のフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を演算し、前記メモリに記憶された歪補償係数を当該演算された歪補償係数に更新する歪補償係数更新部とを備えたことを特徴とする無線送信装置。
3. 請求項１または２に記載の無線送信装置において、
   前記電力測定部は、前記送信信号と前記フィードバック信号それぞれの単位時間毎の電力値を測定し、
   前記ゲイン制御部は、所定単位時間における前記送信信号の電力値と前記所定単位時間における前記送信信号に対応する前記フィードバック信号の電力値との比に基づいて、前記ゲイン調整値を算出することを特徴とする無線送信装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線送信装置おいて、
   前記歪補償処理部は、送信信号の電力値とフィードバック信号の電力値との電力差が閾値を超えた場合のみ、前記メモリに記憶された歪補償係数と前記ゲイン調整値とに基づいて前記送信信号の歪補償処理を行い、送信信号の電力値とフィードバック信号の電力値との電力差が閾値以下の場合、前記メモリに記憶された歪補償係数に基づいて前記送信信号の歪補償処理を行うことを特徴とする無線送信装置。
5. 増幅器で増幅される信号の歪補償処理方法において、
   前記増幅器の歪特性を補償するための歪補償係数をメモリに記憶するステップと、
   前記信号の電力を測定するステップと、
   測定される電力値に基づいて、前記メモリに記憶された歪補償係数を補正するゲイン調整値を算出するステップと、
   前記メモリに記憶された歪補償係数と前記ゲイン調整値とに基づいて前記信号の歪補償処理を行うステップとを備えることを特徴とする歪補償処理方法。