JP2016100835A - アクティブアンテナシステム - Google Patents

Abstract

【課題】より小型化が可能となるアクティブアンテナシステムを提供する。
【解決手段】 アクティブアンテナシステム３は、複数の電力増幅器１６の送信信号を取得する複数のカプラ３１と、複数のカプラ３１それぞれから延びる複数の第１信号線路３３が接続され、複数の第１信号線路３３を介して複数のカプラ３１それぞれから与えられる複数の送信信号を当該複数の送信信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する集約部３２と、複数の電力増幅器１６の送信信号を帰還した帰還信号に基づいて複数の電力増幅器１６の歪補償を行う歪補償部４０と、を備えている。集約部３２は、当該集約部３２とデジタル信号処理部１０との間を接続する第２信号線路３４を介して所定数の集約信号を帰還信号として歪補償部４０に与え、第２信号線路３４は、所定数の集約信号に対応した線路数で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線通信システムの基地局装置等に用いられるアクティブアンテナシステムに関する。

近年、携帯電話等に用いられる無線通信システムにおいては、スマートフォン等の普及により、通信エリアの拡大や通信容量の拡張に対する要求が高まっている。そこで、複数のアンテナ素子と、これら複数のアンテナ素子に対応して設けられ送受信信号を増幅する複数の増幅器とを備えたアクティブアンテナシステムの基地局装置への利用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００９−５４４２０５号公報

ここで、無線信号の送受信に用いられる増幅器においては、一般に歪特性を改善するために歪補償が行われている。
このため、上述のようにアクティブアンテナシステムが備える複数の増幅器それぞれに対しても歪補償を行うことが考えられる。

図６は、アクティブアンテナシステムが備える送信信号を増幅する複数の増幅器に対して歪補償を行うための機能を設けた場合の一例を示す図である。
図に示すように、このアクティブアンテナシステムは、デジタル信号の送信信号が与えられるデジタル信号処理部１００と、デジタル信号処理部１００を通じて送信信号が与えられる複数の増幅器１０１と、これら複数の増幅器１０１の出力側に接続された複数のアンテナ素子１０２とを備えている。

デジタル信号処理部１００には、各増幅器１０１の出力信号が帰還信号として与えられる。デジタル信号処理部１００は、与えられた帰還信号と入力信号との比較によって各増幅器１０１の歪特性を求め、求めた歪特性に基づいて各増幅器１０１それぞれに与えられる送信信号に対して前置歪補償を行う機能を有している。

ここで、図６のアクティブアンテナシステムは、デジタル信号処理部１００に各増幅器１０１の出力信号を帰還信号として与えるために、各増幅器１０１とアンテナ素子１０２との間に接続され増幅器１０１の出力信号を取得するカプラ１０３と、カプラ１０３とデジタル信号処理部１００とを接続している信号線路１０４とを備えている。
デジタル信号処理部１００は、信号線路１０４を通じて帰還される各増幅器１０１からの帰還信号を取得する。

上述のように、増幅器１０１の歪補償を行うためには、当該増幅器１０１の出力信号が帰還信号として必要となるが、アクティブアンテナシステムでは、複数のアンテナ素子１０２それぞれに対応して複数の増幅器１０１が設けられているため、増幅器１０１の個数に応じた本数の信号線路１０４を設ける必要がある。
このため、増幅器１０１の個数が多くなると、信号線路１０４の必要本数も多くなり、信号線路１０４を設けるために必要な領域が大きくなる。

つまり、アクティブアンテナシステムが有するデジタル信号処理部１００や増幅器１０１、信号線路１０４は、配線基板に実装されるが、増幅器１０１の個数が多くなると信号線路１０４の必要本数も多くなり、信号線路１０４を実装するために必要な基板上の領域が大きくなる。この結果、基板サイズが大きくなり、システム全体の小型化を困難にする要因となっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、より小型化が可能となるアクティブアンテナシステムを提供することを目的とする。

一実施形態であるアクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の増幅器とを備えたアクティブアンテナシステムであって、前記複数の増幅器の出力信号を取得する複数の取得部と、前記複数の取得部それぞれから延びる複数の第１信号線路が接続され、前記複数の第１信号線路を介して前記複数の取得部それぞれから与えられる複数の前記出力信号を当該複数の前記出力信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する集約部と、前記複数の増幅器の出力信号を帰還した帰還信号に基づいて前記複数の増幅器の歪補償を行う歪補償部と、を備え、前記集約部は、当該集約部と前記歪補償部との間を接続する第２信号線路を介して前記所定数の集約信号を前記帰還信号として前記歪補償部に与え、前記第２信号線路は、前記所定数の集約信号に対応した線路数で構成されている。

本発明のアクティブアンテナシステムによれば、より小型化が可能となる。

一実施形態に係るアクティブアンテナシステムを備えた基地局装置の一部を示す図である。 第１実施形態に係るアンテナシステムの構成を示したブロック図である。 デジタル信号処理部が有する歪補償部を示すブロック図である。 第１実施形態の変形例に係るアンテナシステムのブロック図である。 第２実施形態に係るアンテナシステムの構成を示したブロック図である。 アクティブアンテナシステムが備える送信信号を増幅する複数の増幅器に対して歪補償を行うための機能を設けた場合の一例を示す図である。

［実施形態の説明］

まず最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態であるアクティブアンテナシステムは、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の増幅器とを備えたアクティブアンテナシステムであって、
前記複数の増幅器の出力信号を取得する複数の取得部と、
前記複数の取得部それぞれから延びる複数の第１信号線路が接続され、前記複数の第１信号線路を介して前記複数の取得部それぞれから与えられる複数の前記出力信号を当該複数の前記出力信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する集約部と、
前記複数の増幅器の出力信号を帰還した帰還信号に基づいて前記複数の増幅器の歪補償を行う歪補償部と、を備え、
前記集約部は、当該集約部と前記歪補償部との間を接続する第２信号線路を介して前記所定数の集約信号を前記帰還信号として前記歪補償部に与え、
前記第２信号線路は、前記所定数の集約信号に対応した線路数で構成されている。

上記のように構成されたアクティブアンテナシステムによれば、第２信号線路が、所定数の集約信号に対応した線路数で構成されているので、第２信号線路の線路数を複数の増幅器の個数よりも少なくすることができる。これにより、上記従来例のように帰還信号を帰還させるための信号線路の線路数を増幅器の個数分に応じた数とした場合と比較して、第２信号線路の線路数を少なくすることができる。この結果、第２信号線路を設けるために必要な領域を抑制することができ、システム全体としてより小型化が可能となる。

（２）上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記集約部は、前記歪補償部よりも前記取得部に近い位置に配置された状態で前記複数の取得部と前記歪補償部との間に接続されていることが好ましく、この場合、集約部を歪補償部に近い位置に配置した場合と比較して、第１信号線路に対する第２信号線路の長さを相対的に長くすることができる。これにより、線路数を少なくすることができる第２信号線路の長さを長くすることで、第２信号線路を設けることによって抑制される領域をより広くすることができる。

（３）（４）また、上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記集約部は、前記複数の出力信号の内、所定数の出力信号を前記所定数の集約信号として選択することが好ましく、この場合、前記集約部は、前記複数の出力信号の中から所定の順序に従って前記所定数の出力信号を選択するようにすることができる。
これにより、集約部は、複数の増幅器が出力する各出力信号をまんべんなく選択し、帰還信号として歪補償部に与えることができる。

（５）また、上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記歪補償部は、前記複数の増幅器それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の増幅器ごとに歪補償を行うように構成されていてもよい。
この場合、複数の増幅器ごとに歪補償が行われるので、各増幅器の特性に応じてより精度よく歪補償を行うことができる。

（６）上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記集約部と、複数の前記歪補償部との間に接続されるとともに、前記所定数の集約信号が前記複数の電力増幅器の内のいずれの電力増幅器から出力された出力信号であるかを特定し、特定した前記増幅器に対応する歪補償部に対して前記所定数の集約信号を分配する分配部をさらに備えていることが好ましい。
この場合、集約部が選択した所定数の集約信号を、対応する歪補償部に対して適切に与えることができる。

（７）また、上記アクティブアンテナシステムにおいて、前記集約部は、前記複数の出力信号を前記複数の出力信号よりも少ない信号数となるように合波することで、前記複数の出力信号を前記所定数の集約信号に集約することが好ましい。
この場合、簡易な構成で集約信号に各増幅器の特性を反映させることができる。

［実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔アクティブアンテナシステムを備えた基地局装置の全体構成について〕
図１は、一実施形態に係るアクティブアンテナシステムを備えた基地局装置の一部を示す図である。図中、基地局装置１は、例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）が適用される携帯電話用の無線通信システムにおいて基地局装置として用いられるものであり、携帯電話といった移動端末（図示せず）と無線通信を行う機能を有している。
基地局装置１は、図に示すように、ベースバンドユニット（ＢＢＵ：Ｂａｓｅ Ｂａｎｄ Ｕｎｉｔ）２と、アクティブアンテナシステム３とを備えている。

ベースバンドユニット２は、当該ベースバンドユニット２から延びる信号伝送路（光伝送路又は電気伝送路）４によってアクティブアンテナシステム３（以下、単にアンテナシステム３ともいう）に接続されている。

ベースバンドユニット２は、上位ネットワーク（図示せず）から与えられる送信データに対してデジタル変調処理を行いデジタル信号である送信ベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を生成する機能を有している。
ベースバンドユニット２は、送信データを変調して得た送信ベースバンド信号を信号伝送路４を介してアンテナシステム３に与える。

また、ベースバンドユニット２は、アンテナシステム３から信号伝送路４を介して与えられるデジタル信号である受信ベースバンド信号（Ｉ／Ｑ信号）を取得し、この受信ベースバンド信号に対してデジタル復調処理を行い受信データを生成する機能を有している。
ベースバンドユニット２は、受信ベースバンド信号を復調して得た受信データを上位ネットワークに与える。

このように、ベースバンドユニット２は、無線通信によって送受信されるデータ及びベースバンド信号に対してデジタル変復調処理等の処理を行う機能を有している。

アンテナシステム３は、筐体３ａの内部に無線周波数の信号を送受信するためのアンテナ素子５を複数備えているとともに複数のアンテナ素子５ごとに送受信信号を増幅するための増幅器を備えており、基地局装置１が移動端末との間で無線通信を行う際に、当該無線通信に係る無線信号を送受信する機能を有している。

複数のアンテナ素子５は、所定間隔で配列されており、アレイアンテナを構成している。

〔第１実施形態に係るアンテナシステムの構成〕
図２は、第１実施形態に係るアンテナシステム３の構成を示したブロック図である。
アンテナシステム３は、ベースバンドユニット２に接続されたデジタル信号処理部１０と、送信部１１と、受信部９とを備えている。

デジタル信号処理部１０は、ベースバンドユニット２から与えられる送信ベースバンド信号に対し必要に応じてデジタル信号処理を行った後、送信ベースバンド信号を送信部１１に与える。また、デジタル信号処理部１０は、後述するように受信部９におけるベースバンド信号の処理も行う。
また、デジタル信号処理部１０は、アンテナシステム３が有する電力増幅器に対して前置歪補償（歪補償処理）を行う機能を有している。この前置歪補償を行う機能については、後に詳述する。

送信部１１は、ベースバンドユニット２から与えられる送信ベースバンド信号を無線周波数の送信信号に変換するとともに、変換した無線周波数の送信信号を増幅した上で複数のアンテナ素子５それぞれに与える。

送信部１１は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２と、処理部１３と、分配器１４とを備えており、アナログ信号に対する信号処理を行うように構成されている。

デジタルアナログ変換器１２は、デジタル信号処理部１０から与えられるデジタル信号である送信ベースバンド信号をアナログ信号に変換する機能を有している。
デジタルアナログ変換器１２は、アナログ信号に変換した送信ベースバンド信号を当該デジタルアナログ変換器１２の後段に接続された処理部１３に与える。
処理部１３は、デジタルアナログ変換器１２から与えられるＩ信号及びＱ信号からなる送信ベースバンド信号を直交変調するとともに、無線周波数のローカル信号を直交変調後の信号に乗算することで無線周波数の信号である送信信号に変換する。

処理部１３は、送信ベースバンド信号を変換して得た送信信号を当該処理部１３の後段に接続された分配器１４に与える。
分配器１４は、送信信号を複数のアンテナ素子５それぞれに対応して複数に分配する。

送信部１１は、さらに、複数の第１移相器１５と、複数の電力増幅器１６とを備えている。
第１移相器１５、及び電力増幅器１６は、分配器１４と、各アンテナ素子５との間に設けられており、複数のアンテナ素子５それぞれに対応して複数設けられている。
よって、分配器１４によって分配された複数の送信信号は、それぞれ、第１移相器１５、電力増幅器１６、及びアンテナ共用器１７を通じて各アンテナ素子５に与えられる。

分配器１４の後段に接続されている複数の第１移相器１５は、分配器１４によって分配された送信信号に対して位相調整を行う。第１移相器１５は、その位相調整に関する設定を外部から制御することができるように構成されている。例えば、複数の第１移相器１５を制御するための制御命令を信号伝送路４を通じてアンテナシステム３に与え、アンテナシステム３のデジタル信号処理部１０が与えられた制御命令に基づいて複数の第１移相器１５の制御を行うように構成することができる。

複数の第１移相器１５は、分配器１４によって分配された送信信号それぞれに対して位相調整を行うことによって、後述するように送信信号が複数のアンテナ素子５のそれぞれから無線信号として送信されたときのチルト角を調整することができる。
なお、チルト角とは、アレイアンテナを構成している複数のアンテナ素子５から送信される無線信号が形成するビームの水平方向に対する角度である。

各第１移相器１５は、位相調整を行った送信信号を当該第１移相器１５の後段に接続された電力増幅器１６に与える。
各電力増幅器１６は、第１移相器１５から与えられる送信信号を増幅する。各電力増幅器１６は、増幅した送信信号を当該電力増幅器１６の後段に接続されたアンテナ共用器１７に与える。

各アンテナ共用器１７には、アンテナ素子５、送信部１１、及び受信部９が接続されている。アンテナ共用器１７は、例えば、サーキュレータやデュプレクサ等によって構成されており、アンテナ素子５を送信部１１と、受信部９とで共用するための機能を有している。

アンテナ共用器１７は、電力増幅器１６から与えられる信号をアンテナ素子５に与え、アンテナ素子５から与えられる信号を受信部９に与える機能を有している。よって、アンテナ共用器１７は、電力増幅器１６から増幅された送信信号が与えられると、この送信信号をアンテナ素子５に与える。
各アンテナ共用器１７から各アンテナ素子５に与えられた送信信号は、各アンテナ素子５から空間に放射され、無線信号として送信される。

以上のようにして、ベースバンドユニット２から与えられるデジタル信号である送信ベースバンド信号は、デジタルアナログ変換器１２及び処理部１３によってアナログ信号である送信信号に変換される。さらにこの送信信号は、分配器１４によって分配された後、第１移相器１５によって位相調整され、電力増幅器１６によって増幅されて各アンテナ素子５に与えられる。

受信部９は、複数のアンテナ素子５それぞれが受信する受信信号をベースバンド信号に変換し、デジタル信号処理部１０を通じてベースバンドユニット２に与える。

受信部９は、複数の低雑音増幅器２０と、複数の第２移相器２１と、合成器２２と、処理部２３と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２４とを備えており、アナログ信号に対する信号処理を行うように構成されている。

低雑音増幅器２０は、アンテナ共用器１７（図２）に接続されている。各アンテナ共用器１７は、各低雑音増幅器２０に対して、各アンテナ素子５が受信したアナログ信号である無線周波数の受信信号を与える。
低雑音増幅器２０は、受信信号を増幅して、当該低雑音増幅器２０の後段に接続されている第２移相器２１に与える。

第２移相器２１は、低雑音増幅器２０によって増幅された受信信号に対して位相調整を行う。第２移相器２１は、その位相調整に関する設定を外部から制御することができるように構成されている。例えば、複数の第２移相器２１を制御するための制御命令を信号伝送路４を通じてアンテナシステム３に与え、アンテナシステム３のデジタル信号処理部１０が与えられた制御命令に基づいて複数の第２移相器２１の制御を行うように構成することができる。

複数の第２移相器２１は、複数の低雑音増幅器２０によって増幅された複数の受信信号の位相調整を行うことによって、複数のアンテナ素子５によって受信信号が受信されたときのチルト角を調整することができる。

各第２移相器２１は、位相調整を行った受信信号を当該第２移相器２１の後段に接続された合成器２２に与える。
合成器２２は、各第２移相器２１から与えられる受信信号同士を合成し、合成信号（受信信号）を出力する。

合成器２２が出力する合成信号は、当該合成器２２の後段に接続されている処理部２３に与えられる。
処理部２３は、合成器２２から与えられる合成信号に対してベースバンド周波数のローカル信号を乗算することで合成信号を中間周波数の信号に変換するとともに、中間周波数の信号を直交復調することでベースバンド信号（受信ベースバンド信号）に変換する。

処理部２３は、合成信号を変換して得た受信ベースバンド信号を当該処理部２３の後段に接続されているアナログデジタル変換器２４に与える。

アナログデジタル変換器２４は、処理部２３から与えられるアナログ信号である受信ベースバンド信号をデジタル信号に変換する機能を有している。
アナログデジタル変換器２４は、デジタル信号に変換した受信ベースバンド信号をデジタル信号処理部１０に与える。

デジタル信号処理部１０は、アナログデジタル変換器２４から与えられる受信ベースバンド信号に対し必要に応じてデジタル信号処理を行った後、受信ベースバンド信号をベースバンドユニット２に与える。

以上のようにして、複数のアンテナ素子５が受信したアナログ信号である受信信号は、各低雑音増幅器２０によって増幅された後、各第２移相器２１によって位相調整され、合成器２２によって合成される。さらに合成された受信信号は、処理部２３及びアナログデジタル変換器２４によってデジタル信号である受信ベースバンド信号に変換されてベースバンドユニット２に与えられる。

また、アンテナシステム３は、後述する各電力増幅器１６に対して行われる歪補償処理に用いられる帰還信号をデジタル信号処理部１０に帰還させる信号帰還部３０を備えている。
信号帰還部３０は、各電力増幅器１６の出力端と、各アンテナ共用器１７とを繋ぐ線路１８に設けられた複数のカプラ３１と、複数のカプラ３１から与えられる信号を集約する集約部３２とを備えている。

カプラ３１は、方向性結合器等によって構成されており、電力増幅器１６の出力端から線路１８を通じてアンテナ共用器１７に与えられる送信信号を取得する機能を有している。つまり、複数のカプラ３１は、複数の増幅器１６の出力端から出力される出力信号である送信信号を取得する取得部を構成している。
各カプラ３１と、集約部３２とは、各カプラ３１から延びる第１信号線路３３によって互いに接続されている。
各カプラ３１は、各カプラ３１から延びる第１信号線路３３を介して送信信号を集約部３２に与える。

集約部３２は、各カプラ３１それぞれから与えられる複数の送信信号を当該複数の送信信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する機能を有している。
集約部３２は、信号線路を切り替えるスイッチ等により構成されており、信号線路を切り替えることで複数の送信信号の内の所定数の送信信号を集約信号として選択する。本実施形態では、前記所定数が「１」に設定されており、集約部３２は、複数の送信信号の中から送信信号を１つ選択するように構成されている。
このように、集約部３２は、複数の送信信号の中から所定数の送信信号を所定数の集約信号として選択することで、複数の送信信号を当該複数の送信信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する。

また、集約部３２は、選択した送信信号を所定数の集約信号として一定期間出力すると、複数の送信信号の中から所定の順序に従って送信信号を選択し直す。集約部３２は、選択し直した送信信号を一定期間出力する。このように、集約部３２は、一定期間ごとに複数の送信信号の中から所定の順序に従って送信信号を選択し、所定数の集約信号として選択する送信信号を切り替える。
これにより、集約部３２は、複数の電力増幅器１６が出力する複数の送信信号をまんべんなく所定数の集約信号として選択する。

集約部３２と、デジタル信号処理部１０とは、第２信号線路３４によって接続されている。
集約部３２は、所定数の集約信号を第２信号線路３４を介してデジタル信号処理部１０に与える。

第２信号線路３４は、処理部３５と、アナログデジタル変換器３６とを含んで構成されている。処理部３５及びアナログデジタル変換器３６は、集約部３２とデジタル信号処理部１０との間に接続されており、アナログ信号であって無線周波数の信号である所定数の集約信号に対して必要な処理を行い、処理後の所定数の集約信号をデジタル信号処理部１０に与える。
処理部３５は、集約部３２から与えられる所定数の集約信号に対してベースバンド周波数のローカル信号を乗算することで集約信号を中間周波数の信号に変換するとともに、中間周波数の信号を直交復調することでベースバンド信号に変換する。

処理部３５は、ベースバンド信号に変換した所定数の集約信号を当該処理部３５の後段に接続されているアナログデジタル変換器３６に与える。

アナログデジタル変換器３６は、処理部３５から与えられるアナログのベースバンド信号に変換された所定数の集約信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理部１０に与える。

ここで、第２信号線路３４は、所定数の集約信号に対応した線路数で構成される。つまり、第２信号線路３４は、所定数の集約信号を並列に伝送するために集約信号と同数の線路を含んで構成されている。
本実施形態では、所定数が「１」であるので、第２信号線路３４は、１つの集約信号に対応して１つの線路で構成されている。なお、仮に、所定数が「２」である場合、第２信号線路３４は２つの線路で構成され、所定数が「３」である場合、第２信号線路３４は３つの線路で構成される。

また、集約部３２は、各カプラ３１と、デジタル信号処理部１０との間に接続されている。集約部３２は、デジタル信号処理部１０よりも各カプラ３１に近い位置に配置されている。よって、第２信号線路３４の長さは、第１信号線路３３の長さよりも相対的に長くなっている。

以上のようにして、信号帰還部３０（の集約部３２）は、所定数の集約信号を第２信号線路３４を介してデジタル信号処理部１０に与える。
デジタル信号処理部１０に与えられた所定数の集約信号は、デジタル信号処理部１０が有する歪補償処理部に与えられ、複数の電力増幅器１６の歪補償に用いられる。
つまり、集約部３２は、当該集約部３２とデジタル信号処理部１０（歪補償部）との間を接続する第２信号線路３４を介して所定数の集約信号を帰還信号としてデジタル信号処理部１０（歪補償部）に与える。

〔歪補償部について〕
図３は、デジタル信号処理部１０が有する歪補償部を示すブロック図である。
デジタル信号処理部１０は、ＣＰＵや、記憶部等を含んでいるコンピュータによって構成されており、記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して以下に説明する当該デジタル信号処理部１０が有する各機能部を実現するとともに各種処理を実行する機能を有している。

図に示すように、デジタル信号処理部１０は、歪補償部４０を機能的に有している。
歪補償部４０は、集約部３２から与えられる所定数の集約信号を帰還信号として受け付け、所定数の集約信号に基づいて複数の電力増幅器１６の歪補償を行う。

歪補償部４０は、歪補償を行うために用いられる歪補償係数を求める演算部４１と、演算部４１が求めた歪補償係数を登録するためのＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）４２と、ベースバンドユニット２から与えられる送信ベースバンド信号である信号ｘに対して前置歪補償（Ｐｒｅ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）処理を行う補償処理部４３と、を備えている。

帰還信号として受け付けた所定数の集約信号は、演算部４１に与えられる。
演算部４１には、所定数の集約信号の他、補償処理部４３の前段で分岐された分岐路４４を介して信号ｘが与えられる。なお、所定数の集約信号と比較される信号ｘは、所定数の集約信号に対応する送信ベースバンド信号であり、図示しない遅延調整部によって信号のタイミングが調整され、演算部４１に与えられる。

演算部４１は、所定数の集約信号と、信号ｘとに基づいて、電力増幅器１６の入出力特性の逆特性を示す逆モデルを推定する機能を有している。ただし、演算部４１が推定する電力増幅器１６のモデルは、逆モデルである必要はなく、順モデルであってもよい。

電力増幅器１６の入出力特性を示すモデルは、例えば、べき級数によって表現することができる。
本実施形態の演算部４１は、所定数の集約信号と、信号ｘとの間の誤差信号を求め、この誤差信号を最小にしうる電力増幅器１６の逆モデルをべき級数として推定する。
演算部４１は、推定した逆モデルを示す、べき級数の各次の係数を、電力増幅器１６の歪を補償するための歪補償係数として求める。
演算部４１は、求めた前記各次の係数である歪補償係数をＬＵＴ４２に与える。

ＬＵＴ４２は、演算部４１から与えられる歪補償係数を登録することができるように構成されている。
また、ＬＵＴ４２は、すでに歪補償係数が登録されているときに演算部４１から新たな歪補償係数が与えられると、すでに登録されていた歪補償係数を破棄して新たな歪補償係数に更新し登録する。

補償処理部４３は、演算部４１が求めた歪補償係数に基づいて、信号ｘに対して歪補償処理を行い、歪補償後の補償信号ｕを出力する。
歪補償係数は、上述のように、誤差信号を最小にしうる電力増幅器１６の逆モデルを表している。よって、歪補償後の補償信号ｕには、所定数の集約信号と、信号ｘとの間の誤差信号を最小にしうる逆特性が付加される。
補償処理部４３は、電力増幅器１６の歪特性とは逆の特性で補償した補償信号ｕを電力増幅器１６に与えることで、歪が抑制された送信信号を電力増幅器１６に出力させることができる。

補償処理部４３は、ＬＵＴ４２を参照し、ＬＵＴ４２に登録されている歪補償係数を取得する。補償処理部４３は、送信ベースバンド信号である信号ｘに対し、取得した歪補償係数に基づいて歪補償処理を行い、歪補償後の送信ベースバンド信号である補償信号ｕを出力する。

補償処理部４３が出力する送信ベースバンド信号である補償信号ｕは、デジタルアナログ変換器１２及び処理部１３を経て送信信号に変換された後、分配器１４に与えられる。
送信信号に変換された補償信号ｕは、分配器１４によって分配され、電力増幅器１６に与えられる（図１参照）。

ここで、演算部４１は、所定数の集約信号を帰還信号として電力増幅器１６の逆モデルを推定する。所定数の集約信号は、集約部３２によって、複数の電力増幅器１６それぞれが出力する複数の送信信号の中から選択されている。
このため、所定数の集約信号として選択されなかった送信信号を出力した電力増幅器１６の歪特性は、所定数の集約信号に基づいた逆モデルに反映されない。

この点、集約部３２は、上述したように、一定期間ごとに複数の送信信号の中から所定の順序に従って送信信号を選択し、所定数の集約信号として選択する送信信号を切り替える。
よって、集約部３２は、複数の電力増幅器１６が出力する複数の送信信号をまんべんなく所定数の集約信号として選択し、歪補償部４０に与えることができる。

演算部４１は、集約部３２が所定数の集約信号の選択を切り替える毎に、切り替えられた集約信号によって逆モデルを推定する。これにより、演算部４１は、各電力増幅器１６の歪特性を順次逆モデルに反映させ、ＬＵＴ４２に歪補償係数として登録する。
この結果、ＬＵＴ４２に登録される歪補償係数に基づいて歪補償を行う補償処理部４３は、各電力増幅器１６の歪特性を補償信号ｕに順次反映させることができる。

補償処理部４３は、演算部４１によって更新されるＬＵＴ４２の歪補償係数に基づいて歪補償を行うことにより現状の入出力特性に応じた歪補償処理を行うことができる。

なお、複数の電力増幅器１６は、予めその歪特性が互いに近似しているものを選択して用いられている。
このため、補償処理部４３は、各電力増幅器１６の歪特性を補償信号ｕに順次反映させたとしても、精度よく歪補償を行うことができる。

以上のように、歪補償部４０は、集約部３２から与えられる所定数の集約信号を帰還信号として受け付け、所定数の集約信号に基づいて複数の電力増幅器１６の歪補償を行う。

〔効果について〕
上記構成のアンテナシステム３は、複数の電力増幅器１６の出力信号としての送信信号を取得する複数の取得部としてのカプラ３１と、複数のカプラ３１それぞれから延びる複数の第１信号線路３３が接続され、複数の第１信号線路３３を介して複数のカプラ３１それぞれから与えられる複数の送信信号を当該複数の送信信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する集約部３２と、複数の電力増幅器１６の送信信号を帰還した帰還信号に基づいて複数の電力増幅器１６の歪補償を行う歪補償部４０と、を備え、集約部３２は、当該集約部３２と歪補償部４０（デジタル信号処理部１０）との間を接続する第２信号線路３４を介して所定数の集約信号（本実施形態では１つの集約信号）を帰還信号として歪補償部４０に与え、第２信号線路３４は、所定数の集約信号に対応した線路数で構成されている。

ここで、アンテナシステム３が有するデジタル信号処理部１０や電力増幅器１６、第１信号線路３３、第２信号線路３４等は、配線基板に実装されるが、電力増幅器１６の個数が多くなると各信号線路３３、３４の必要本数も多くなり、各信号線路３３、３４を実装するために必要な基板上の領域が大きくなる。この結果、配線基板のサイズを大きくせざるをえない場合がある。

この点、上記構成のアンテナシステム３によれば、第２信号線路３４が、所定数の集約信号に対応した線路数で構成されているので、第２信号線路３４の線路数を複数の電力増幅器１６の個数よりも少なくすることができる。これにより、上記従来例のように帰還信号を帰還させるための信号線路の線路数を増幅器の個数分に応じた数とした場合と比較して、第２信号線路３４の線路数を少なくすることができる。この結果、第２信号線路３４を設けるために必要な領域を抑制することができ、アンテナシステム３全体としてより小型化を可能にすることができる。

また、集約部３２は、デジタル信号処理部１０（歪補償部４０）よりも各カプラ３１に近い位置に配置されて各カプラ３１と歪補償部４０との間に接続されているので、集約部３２を歪補償部４０に近い位置に配置した場合と比較して、第１信号線路３３に対する第２信号線路３４の長さを相対的に長くすることができる。これにより、線路数を少なくすることができる第２信号線路３４の長さを長くすることで、第２信号線路３４を設けることによって抑制される領域をより広くすることができる。

〔変形例について〕
なお、上記実施形態では、集約部３２が各カプラ３１から与えられる複数の送信信号の中から集約信号として選択する所定数を「１」に設定し、第２信号線路３４の線路数も１つとし、第２信号線路３４を集約信号に対応した線路数とした場合を示した。
しかし、集約部３２は、第１信号線路３３によって与えられる複数の送信信号よりも少ない数の範囲で、より多数の送信信号を選択することで所定数の集約信号に集約するように構成されてもよい。

図４は、第１実施形態の変形例に係るアンテナシステム３のブロック図である。
この変形例では、第２信号線路３４は２つの線路で構成されている。
この場合、集約部３２は、各カプラ３１から与えられる複数の送信信号の中から２つの送信信号を選択して所定数の集約信号に集約するように構成される。つまり、この変形例では所定数が「２」に設定されている。
なお、この場合も、集約部３２は、一定期間ごとに複数の送信信号の中から所定の順序に従って送信信号を選択し、所定数（２つ）の集約信号として選択する送信信号を切り替える。

集約部３２は、２つの集約信号を２つの第２信号線路３４を介して並列に伝送し、デジタル信号処理部１０の歪補償部４０に与える。
２つの集約信号が与えられた歪補償部４０の演算部４１は、２つの集約信号を合波し、合波した信号と、信号ｘとに基づいて歪補償係数を求める。
このように、複数の第２信号線路３４を介して所定数の集約信号として複数の集約信号が与えられる場合、歪補償部４０の演算部４１は、複数の集約信号を合波した合波信号に基づいて歪補償係数を求めるように構成することができる。

また、上記第１実施形態では、集約部３２が、信号線路を切り替えるスイッチ等により構成され、複数の送信信号の中から所定数の送信信号を所定数の集約信号として選択することで、複数の送信信号を当該複数の送信信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する場合を示した。
しかし、集約部３２は、複数の出力信号を当該複数の出力信号よりも少ない信号数となるように合波する合波器によって構成され、複数の出力信号を合波することで複数の出力信号を所定数の集約信号に集約するように構成されてもよい。

例えば、集約部３２が各電力増幅器１６が出力する複数の出力信号の全てを合波する合波器によって構成されている場合、集約部３２は、各電力増幅器１６が出力する複数の出力信号の全てを合波した信号を第２信号線路３４（図２）を介してデジタル信号処理部１０の歪補償部４０に与えることができる。
この構成によれば、集約部３２を合波器とすることにより簡易な構成にでき、簡易な構成で歪補償部４０に与える集約信号に各電力増幅器１６の特性を反映させることができる。

歪補償部４０の演算部４１は、各電力増幅器１６の特性が反映された集約信号に基づいて歪補償係数を求める。
この結果、ＬＵＴ４２に登録される歪補償係数に基づいて歪補償を行う補償処理部４３は、各電力増幅器１６の歪特性を補償信号ｕに反映させることができる。

さらに、上記第１実施形態では、集約部３２が、一定期間ごとに複数の送信信号の中から所定の順序に従って送信信号を選択し、所定数の集約信号として選択する送信信号を切り替える場合を示した。
しかし、複数の電力増幅器１６は、予めその歪特性が互いに近似しているものを選択して用いられている場合、集約部３２は、複数の送信信号の中から送信信号を選択すると、その選択した送信信号を所定数の集約信号として変更することなく所定数の集約信号としてデジタル信号処理部１０に与えるように構成されてもよい。

この場合、複数の電力増幅器１６の内の一部の歪特性を把握すれば、他の電力増幅器１６の歪特性もその把握した歪特性に近似していると推定できるからである。

〔第２実施形態について〕
図５は、第２実施形態に係るアンテナシステム３の構成を示したブロック図である。
このアンテナシステム３は、ベースバンドユニット２に接続されたデジタル信号処理部１０と、送信部１１を備えている。なお、図５では、理解を容易とするために受信部を省略して示している。

本実施形態のアンテナシステム３は、デジタル信号処理部１０が各電力増幅器１６ごとに対応して複数の送信ベースバンド信号を出力するように構成されている点、及び、送信部１１が各電力増幅器１６ごとに、デジタルアナログ変換器１２、及び処理部１３を備えている点において、第１実施形態と相違している。

さらに、本実施形態のアンテナシステム３は、デジタル信号処理部１０が、各電力増幅器１６ごとに歪補償部４０を複数備えている点、及び、所定数の集約信号を複数の歪補償部４０それぞれに分配する分配部４５を備えている点においても第１実施形態と相違している。
他の構成は、以下で特に説明している部分を除いては第１実施形態と同一である。

本実施形態において、複数の歪補償部４０は、複数の電力増幅器１６それぞれに対応して設けられており、複数の電力増幅器１６ごとに歪補償を行うように構成されている。

また、集約部３２が集約した所定数の集約信号は、デジタル信号処理部１０の分配部４５に与えられる。
分配部４５は、集約部３２と、複数の歪補償部４０との間に接続されている。分配部４５は、所定数の集約信号が複数の電力増幅器１６の内のいずれの電力増幅器１６から出力された出力信号であるかを特定し、特定した出力信号を出力した電力増幅器１６に対応する歪補償部４０に対して所定数の集約信号を分配する。

ここで、分配部４５と、集約部３２とは、互いに情報の授受を行うための信号線３７によって接続されている。
集約部３２は、現在、分配部４５に与えている所定数の集約信号が複数の電力増幅器１６の内のいずれの電力増幅器１６から出力された送信信号であるかを示す情報を分配部４５に与えるように構成されている。

分配部４５は、集約部３２から与えられる前記情報に基づいて、現在与えられている所定数の集約信号が複数の電力増幅器１６の内のいずれの電力増幅器１６から出力された出力信号であるかを特定する。分配部４５は、特定した出力信号の出力元である電力増幅器１６の歪補償を行う歪補償部４０に対して所定数の集約信号を分配する。
これにより、集約部３２が選択した所定数の集約信号を、対応する歪補償部４０に対して適切に与えることができる。

本実施形態によれば、歪補償部４０が、複数の電力増幅器１６それぞれに対応して複数設けられ、複数の電力増幅器１６ごとに歪補償を行うように構成されているので、複数の電力増幅器１６ごとに歪補償を行うことができ、各電力増幅器１６の特性に応じてより精度よく歪補償を行うことができる。

〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 基地局装置
２ ベースバンドユニット
３ アクティブアンテナシステム
３ａ 筐体
４ 信号伝送路
５ アンテナ素子
１０ デジタル信号処理部
１１ 送信部
１２ 受信部
１２ デジタルアナログ変換器
１３ 処理部
１４ 分配器
１５ 第１移相器
１６ 電力増幅器
１７ アンテナ共用器
１８ 線路
２０ 低雑音増幅器
２１ 第２移相器
２２ 合成器
２３ 処理部
２４ アナログデジタル変換器
３０ 信号帰還部
３１ カプラ
３２ 集約部
３３ 第１信号線路
３４ 第２信号線路
３５ 処理部
３６ アナログデジタル変換器
３７ 信号線
４０ 歪補償部
４１ 演算部
４２ ＬＵＴ
４３ 補償処理部
４４ 分岐路
４５ 分配部
ｘ 信号
ｕ 補償信号

Claims (7)

1. 複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子それぞれに対応して設けられた複数の増幅器とを備えたアクティブアンテナシステムであって、
   前記複数の増幅器の出力信号を取得する複数の取得部と、
   前記複数の取得部それぞれから延びる複数の第１信号線路が接続され、前記複数の第１信号線路を介して前記複数の取得部それぞれから与えられる複数の前記出力信号を当該複数の前記出力信号よりも少ない所定数の集約信号に集約する集約部と、
   前記複数の増幅器の出力信号を帰還した帰還信号に基づいて前記複数の増幅器の歪補償を行う歪補償部と、を備え、
   前記集約部は、当該集約部と前記歪補償部との間を接続する第２信号線路を介して前記所定数の集約信号を前記帰還信号として前記歪補償部に与え、
   前記第２信号線路は、前記所定数の集約信号に対応した線路数で構成されている
   アクティブアンテナシステム。
2. 前記集約部は、前記歪補償部よりも前記取得部に近い位置に配置された状態で前記複数の取得部と前記歪補償部との間に接続されている請求項１に記載のアクティブアンテナシステム。
3. 前記集約部は、前記複数の出力信号の内、所定数の出力信号を前記所定数の集約信号として選択する請求項１又は２に記載のアクティブアンテナシステム。
4. 前記集約部は、前記複数の出力信号の中から所定の順序に従って前記所定数の出力信号を選択する請求項３に記載のアクティブアンテナシステム。
5. 前記歪補償部は、前記複数の増幅器それぞれに対応して複数設けられ、前記複数の増幅器ごとに歪補償を行うように構成されている請求項３又は４に記載のアクティブアンテナシステム。
6. 前記集約部と、複数の前記歪補償部との間に接続されるとともに、前記所定数の集約信号が前記複数の電力増幅器の内のいずれの電力増幅器から出力された出力信号であるかを特定し、特定した前記増幅器に対応する歪補償部に対して前記所定数の集約信号を分配する分配部をさらに備えている請求項５に記載のアクティブアンテナシステム。
7. 前記集約部は、前記複数の出力信号を前記複数の出力信号よりも少ない信号数となるように合波することで、前記複数の出力信号を前記所定数の集約信号に集約する請求項１又は２に記載のアクティブアンテナシステム。

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