JP7238407B2 - マルチアンテナ通信装置及び係数更新方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチアンテナ通信装置及び係数更新方法に関する。

近年、送信装置の小型化、運用コストの削減及び環境問題などの観点から、高効率で動作する電力増幅器のニーズが高くなっている。電力増幅器を高効率で動作させる場合、入力電力が比較的大きい領域では、入力電力が線形増幅されずに非線形歪みが発生する。そこで、電力増幅器で発生する非線形歪みの逆特性の歪みをあらかじめ送信信号に付与するデジタルプリディストーションを併用した増幅方法が用いられることがある。デジタルプリディストーションにおいてあらかじめ送信信号に付与される歪みは、歪み補償係数とも呼ばれ、ルックアップテーブルから読み出されたり、多項式を用いて算出されたりする。そして、歪み補償係数は、例えば温度などの環境に応じて変動する非線形歪みを十分に補償するように、適切に更新される。

一方、送信信号の宛先以外への干渉を低減して通信システム容量を向上するために、指向性ビームを形成するビームフォーミングが行われることがある。ビームフォーミングが行われる場合には、アレーアンテナを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号に位相差が設定される。複数のアンテナ素子には、それぞれ例えばフェーズシフタが設けられて信号の位相が制御され、位相が制御された信号は、それぞれのアンテナ素子に対応する電力増幅器によって増幅される。

このように、複数のアンテナ素子それぞれに電力増幅器が設けられる場合でも、送信信号に対して一括してデジタルプリディストーションを施すことが提案されている。すなわち、歪み補償係数によって送信信号を歪み補償した後、この送信信号を分波してアンテナ素子ごとの電力増幅器によって増幅し、各アンテナ素子から送信することが検討されている。この場合、歪み補償係数の更新は、例えば以下のような手法によって実行される。

１つ目の手法は、各アンテナ素子からのフィードバック経路にそれぞれ例えばフェーズシフタを設け、フィードバック信号を用いて歪み補償係数を更新するものである。すなわち、各アンテナ素子からのフィードバック信号には、ビームフォーミングのためのアンテナウェイトとは逆特性のウェイトがフェーズシフタにおいて付与される。

また、２つ目の手法は、各アンテナ素子にそれぞれＡ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータなどを含む個別のフィードバック回路を設け、フィードバック信号を用いて歪み補償係数を更新するものである。すなわち、各アンテナ素子からのフィードバック信号には、ビームフォーミングのためのアンテナウェイトとは逆特性のウェイトがＡ／Ｄ変換後のデジタル処理で付与される。

これらの手法によれば、ビームフォーミングのためのアンテナウェイトによる位相変動の影響を除去して、非線形歪みによる振幅及び位相の変動を補償する歪み補償係数を算出することが可能となる。

特開２００２－１９０７１２号公報 特開２００４－１３５２６３号公報 特開２００９－２１３１１３号公報 特開２０１６－１００８３５号公報 国際公開第２０１６／１６７１４５号

濱中寿樹 他 「ビームフォーミング送信機用一括非線形補償の効果」電子情報通信学会総合大会講演論文集 ２０１５年＿通信（１）、４２９頁、２０１５年２月２４日 Chan-Won Park et al., "A new digital predistortion technique for analog beamforming systems", IEICE Electronics Express, Vol.13, No.2, 1-7, ２０１６年１月７日

しかしながら、アレーアンテナ構成においてデジタルプリディストーションを実行する場合には、フィードバック系の回路規模が増大するという問題がある。具体的には、例えば上述した１つ目の手法では、アンテナ素子ごとにアンテナウェイトの逆特性のウェイトを付与するフェーズシフタが設けられるため、フィードバック系の回路規模が大きくなる。また、上述した２つ目の手法では、アンテナ素子ごとにＡ／Ｄコンバータなどを備える個別のフィードバック回路が設けられるため、フィードバック系の回路規模が大きくなる。

このように、フィードバック系の回路規模が増大すると、装置全体が大型化するとともに消費電力が上昇する。特に最近では、複数のアンテナ素子を直線上に一列に配置するだけではなく、平面上に二次元配置することなども検討されており、アンテナ素子の数が増加する傾向にある。このため、アンテナ素子の増加に伴って、フィードバック系の回路規模が益々増大する可能性がある。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、回路規模の増大を抑制することができるマルチアンテナ通信装置及び係数更新方法を提供することを目的とする。

本願が開示するマルチアンテナ通信装置は、１つの態様において、複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置であって、歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償する処理を実行するプロセッサと、前記複数のアンテナ素子に対応して設けられ、前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する複数の電力増幅器と、前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックする合波部と、前記合波部によって合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換するＡ／Ｄ変換部とを有し、前記プロセッサは、前記Ａ／Ｄ変換部によってＡ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行する。

本願が開示するマルチアンテナ通信装置及び係数更新方法の１つの態様によれば、回路規模の増大を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る通信システムの一例を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図４は、実施の形態２に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。 図５は、実施の形態２に係る歪み補償方法を示すフロー図である。 図６は、実施の形態３に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。 図７は、実施の形態３に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図８は、実施の形態４に係るＲＲＨの要部構成を示すブロック図である。 図９は、実施の形態５に係るＲＲＨの要部構成を示すブロック図である。 図１０は、実施の形態５に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図１１は、実施の形態６に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。 図１２は、実施の形態６に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図１３は、実施の形態７に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。 図１４は、実施の形態７に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図１５は、実施の形態７に係るＲＲＨの要部構成を示すブロック図である。 図１６は、疑似歪み決定処理を示すフロー図である。 図１７は、実施の形態８に係るＲＲＨの要部構成を示すブロック図である。 図１８は、実施の形態９に係るＲＲＨの要部構成を示すブロック図である。 図１９は、他の実施の形態に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。 図２０は、ビーム方向に応じたアンテナゲインの具体例を示す図である。 図２１は、実施の形態１０に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。 図２２は、タップ係数の具体例を示す図である。 図２３は、ビーム方向に応じたアンテナゲインの具体例を示す図である。

以下、本願が開示するマルチアンテナ通信装置及び係数更新方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る通信システムの一例を示す図である。図１に示す通信システムにおいては、ＢＢＵ（BaseBand Unit）１０に複数のＲＲＨ（Remote Radio Head）１００が接続されており、ＲＲＨ１００とＵＥ（User Equipment）２０とが無線通信する。

ＢＢＵ１０は、信号に対するベースバンド処理を実行する装置であり、例えば情報を符号化して送信ベースバンド信号を生成しＲＲＨ１００へ送信したり、ＲＲＨ１００から受信した受信ベースバンド信号を復号したりする。

ＲＲＨ１００は、ＢＢＵ１０と有線接続され、ＢＢＵ１０が生成した送信ベースバンド信号に無線送信処理を施したり、ＵＥ２０からの受信信号に無線受信処理を施して受信ベースバンド信号を生成しＢＢＵ１０へ送信したりする。また、ＲＲＨ１００は、複数のアンテナ素子を有するマルチアンテナ通信装置であり、ＵＥ２０との無線通信に際しては、複数のアンテナ素子それぞれにアンテナウェイトを付与し、ビームフォーミングを行う。さらに、ＲＲＨ１００は、アンテナ素子ごとに設けられた電力増幅器において発生する非線形歪みを補償するデジタルプリディストーションを実行する。デジタルプリディストーションにおいては、送信信号に歪み補償係数が乗算されるが、歪み補償係数の更新は、各アンテナ素子からのフィードバック信号を合波して得られる合波フィードバック信号に基づいて実行される。ＲＲＨ１００の構成及び動作については、後に詳述する。

なお、ＢＢＵ１０及びＲＲＨ１００は、それぞれＣＵ（Centralized Unit）及びＤＵ（Distributed Unit）と呼ばれることもあり、ＣＵ及びＤＵの組み合わせが基地局装置として機能する。この場合、ＣＵとしてのＢＢＵ１０は、コアネットワークに接続されても良い。また、ＣＵとしてのＢＢＵ１０は、さらにコントロールプレーンの処理を実行する装置とユーザプレーンの処理を実行する装置とに分割されても良い。

ＵＥ２０は、例えば携帯電話機やスマートフォンなどのユーザ端末装置であり、ＲＲＨ１００との間で無線通信する。

図２は、実施の形態１に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図２に示すＲＲＨ１００は、通信インタフェース部（以下「通信Ｉ／Ｆ部」と略記する）１１０、プロセッサ１２０、メモリ１３０、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換部１４０、分波部１５０、ウェイト付与部１６０、合波部１７０及びＡ／Ｄ変換部１８０を有する。なお、図２においては、ＵＥ２０へ信号を送信する処理に関連する処理部を図示しており、ＵＥ２０から信号を受信する処理に関連する処理部の図示を省略している。

通信Ｉ／Ｆ部１１０は、ＢＢＵ１０と有線接続されるインタフェースであり、ＢＢＵ１０との間でベースバンド信号を送受信する。具体的には、通信Ｉ／Ｆ部１１０は、ＢＢＵ１０から送信された送信ベースバンド信号を受信し、受信ベースバンド信号をＢＢＵ１０へ送信する。

プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、ＲＲＨ１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１２０は、通信Ｉ／Ｆ部１１０によって受信された送信ベースバンド信号に歪み補償係数を乗算する歪み補償を実行し、歪み補償係数の更新を実行する。このとき、プロセッサ１２０は、ＲＲＨ１００が備える複数のアンテナ素子から送信されて無線空間で合成される信号のレプリカ信号を生成し、レプリカ信号と合波されたフィードバック信号との比較により歪み補償係数を更新する。プロセッサ１２０の内部構成については、後述する。

メモリ１３０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１２０によって処理が実行される際に、種々の情報を記憶する。

Ｄ／Ａ変換部１４０は、プロセッサ１２０によって歪み補償された送信ベースバンド信号をＤ／Ａ変換する。Ｄ／Ａ変換により得られたアナログの送信信号は、アップコンバータによってアップコンバートされ、無線周波数の送信信号となる。

分波部１５０は、無線周波数の送信信号を分波し、複数のアンテナ素子それぞれへ出力する。分波部１５０による分波は、入力される送信信号と同一の信号をアンテナ素子と同数発生させるものである。

ウェイト付与部１６０は、例えばアンテナ素子ごとのフェーズシフタを備え、それぞれのアンテナ素子の信号にアンテナウェイトを付与する。すなわち、ウェイト付与部１６０は、アンテナ素子ごとの信号に位相差を設定し、指向性ビームの方向を制御するビームフォーミングを実行する。アンテナウェイトが付与された信号は、それぞれアンテナ素子ごとの電力増幅器によって増幅され、アンテナ素子から送信される。電力増幅器による増幅の際には非線形歪みが発生するが、本実施の形態においては、プロセッサ１２０によって歪み補償が実行されているため、各アンテナ素子から送信された信号が無線空間で合成されると、この合成された信号に含まれる非線形歪み成分は低減される。

合波部１７０は、各アンテナ素子の電力増幅器によって増幅された信号を合波してプロセッサ１２０へフィードバックする。具体的には、合波部１７０は、各アンテナ素子の電力増幅器から出力された信号をフィードバックさせ、これらのフィードバック信号（以下「ＦＢ信号」と略記する）を合波して合波フィードバック信号（以下「合波ＦＢ信号」と略記する）を生成する。すなわち、合波部１７０は、アンテナ素子ごとの電力増幅器から出力された信号をそのまま合波することにより、各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号と同等の合波ＦＢ信号を生成する。合波ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされ、ベースバンド周波数の合波ＦＢ信号となる。

Ａ／Ｄ変換部１８０は、合波ＦＢ信号をＡ／Ｄ変換する。アンテナ素子ごとの電力増幅器からＡ／Ｄ変換部１８０までのフィードバック経路においては、合波部１７０がアンテナ素子ごとのＦＢ信号をそのまま合波し、以後は合波ＦＢ信号がフィードバックされるため、回路規模は最小限に抑制される。

次に、プロセッサ１２０の内部構成について説明する。図２に示すように、プロセッサ１２０は、アドレス生成部１２１、ルックアップテーブル（以下「ＬＵＴ」と略記する）１２２、歪み補償部１２３、分波部１２４、ウェイト付与部１２５、合波部１２６及び係数更新部１２７を有する。

アドレス生成部１２１は、送信ベースバンド信号の電力に基づいて、ＬＵＴ１２２から歪み補償係数を読み出すためのアドレスを生成する。すなわち、アドレス生成部１２１は、送信ベースバンド信号の電力に対応するアドレスを生成し、ＬＵＴ１２２へ出力する。

ＬＵＴ１２２は、複数のアドレスそれぞれに対応付けて歪み補償係数を記憶する。ＬＵＴ１２２が記憶する歪み補償係数は、アンテナ素子ごとに設けられた個々の電力増幅器に対応する歪み補償係数ではなく、各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号に含まれる非線形歪み成分に対応する歪み補償係数である。すなわち、ＬＵＴ１２２は、アンテナ素子ごとの電力増幅器において発生する非線形歪みが無線空間で合成されて得られる非線形歪み成分の逆特性の歪みを歪み補償係数として記憶している。そして、ＬＵＴ１２２は、アドレス生成部１２１からアドレスが出力されると、このアドレスに記憶された歪み補償係数を歪み補償部１２３へ出力する。

歪み補償部１２３は、送信ベースバンド信号にＬＵＴ１２２から出力された歪み補償係数を乗算し、歪み補償を実行する。歪み補償部１２３は、歪み補償された送信ベースバンド信号をＤ／Ａ変換部１４０へ出力する。

分波部１２４は、送信ベースバンド信号を分波し、アンテナ素子と同数の分波信号を生成する。すなわち、分波部１２４は、分波部１５０による分波と同様に送信ベースバンド信号を分波する。

ウェイト付与部１２５は、分波部１２４から出力される複数の分波信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトと同じウェイトを付与する。すなわち、ウェイト付与部１２５は、アンテナ素子と同数の分波信号それぞれに、ウェイト付与部１６０が付与するアンテナウェイトと同様のウェイトを付与する。

合波部１２６は、ウェイトが付与された分波信号を合波し、合波信号を生成する。合波部１２６によって生成される合波信号は、ＲＲＨ１００の各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号のレプリカ信号である。ただし、合波部１２６によって合波される分波信号は、アンテナ素子ごとの電力増幅器を通過していないため、合波信号には非線形歪み成分が含まれない。

係数更新部１２７は、合波部１２６によって生成された合波信号と、Ａ／Ｄ変換部１８０から出力される合波ＦＢ信号とを比較することにより、歪み補償係数の更新処理を実行する。具体的には、係数更新部１２７は、例えば最小平均二乗（ＬＭＳ：Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数を算出する。そして、係数更新部１２７は、算出した歪み補償係数をＬＵＴ１２２に記憶させる。上述したように、合波信号には非線形歪み成分が含まれず、合波ＦＢ信号は無線空間で合成された信号に相当するため、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にすることにより、無線空間で合成された信号に含まれる非線形歪み成分を小さくする歪み補償係数を算出することができる。

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償係数の更新方法について、図３に示すフロー図を参照しながら説明する。

ＢＢＵ１０から送信された送信ベースバンド信号は、通信Ｉ／Ｆ部１１０によって受信され、プロセッサ１２０へ入力される。そして、送信ベースバンド信号は、分波部１２４によってＲＲＨ１００のアンテナ素子と同数の分波信号に分波される（ステップＳ１０１）。各分波信号には、ウェイト付与部１２５によって、ビームフォーミングのためにウェイト付与部１６０において付与されるアンテナウェイトと同じウェイトが付与される（ステップＳ１０２）。そして、合波部１２６によって、ウェイトが付与された分波信号が合波される（ステップＳ１０３）。これにより生成された合波信号は、ＲＲＨ１００の複数のアンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号のレプリカ信号である。ただし、合波信号が生成される過程で分波信号が電力増幅器を通過することがないため、合波信号には非線形歪み成分が含まれない。そこで、合波信号は、係数更新のレファレンス信号として、係数更新部１２７へ入力される。

一方、送信ベースバンド信号は、歪み補償部１２３によって歪み補償され、Ｄ／Ａ変換及びアップコンバートされた後、分波部１５０によって各アンテナ素子の信号に分波される。それぞれのアンテナ素子の信号は、ウェイト付与部１６０によってビームフォーミングのためのアンテナウェイトが付与され、電力増幅器によって増幅された後、無線空間へ送信される。また、電力増幅器によって増幅された後の信号は、合波部１７０へフィードバックされる。

各アンテナ素子からフィードバックされたＦＢ信号は、合波部１７０によってそのまま合波される（ステップＳ１０４）。すなわち、アンテナ素子ごとのＦＢ信号は、例えばフェーズシフタやダウンコンバータなどの回路を通過することなく、合波部１７０によって合波される。これにより、合波部１７０によって生成される合波ＦＢ信号は、複数のアンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号と同等の信号となる。また、各アンテナ素子のＦＢ信号がそれぞれ電力増幅器を通過しているため、合波ＦＢ信号には、歪み補償部１２３によって補償しきれない非線形歪み成分が含まれる。

合波ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされた後、Ａ／Ｄ変換部１８０によってＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１０５）。そして、デジタル信号に変換された合波ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の係数更新部１２７へ入力される。このように、合波ＦＢ信号がプロセッサ１２０へフィードバックされるため、フィードバック系の回路規模は、１つの信号をフィードバックする回路と同等である。換言すれば、各アンテナ素子のＦＢ信号それぞれに対応するフェーズシフタ、ダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部などが不要であるため、回路規模の増大を抑制することができる。

係数更新部１２７に合波信号及び合波ＦＢ信号が入力されると、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される（ステップＳ１０６）。具体的には、例えばＬＭＳアルゴリズムが用いられることにより、歪み補償部１２３において送信ベースバンド信号の歪み補償に用いられた歪み補償係数の更新量が求められ、この更新量が歪み補償係数に加算される。このようにして算出された歪み補償係数は、アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号に残存する非線形歪み成分を小さくする歪み補償係数である。このため、係数更新部１２７によって算出された歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２に記憶された歪み補償係数と置き換えられ、ＬＵＴ１２２が更新される（ステップＳ１０７）。

以上のように、本実施の形態によれば、複数のアンテナ素子ごとの電力増幅器によって増幅された信号を合波し、得られた合波ＦＢ信号をフィードバックして送信ベースバンド信号から生成された合波信号と比較し、比較の結果に基づいて歪み補償係数を更新する。このため、アンテナ素子ごとの信号を個別にフィードバックする必要がなく、フィードバック系の回路を最小構成にして、回路規模の増大を抑制することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、ＬＵＴから歪み補償係数を読み出すためのアドレスを、送信ベースバンド信号から生成される合波信号から生成する点である。

実施の形態２に係る通信システム及びＲＲＨの構成は、実施の形態１（図１、２）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態２においては、ＲＲＨ１００のプロセッサ１２０の構成が実施の形態１とは異なる。

図４は、実施の形態２に係るプロセッサ１２０の構成を示すブロック図である。図４において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図４に示すプロセッサ１２０は、図２に示すプロセッサ１２０のアドレス生成部１２１に代えて、ゲイン設定部２０１及びアドレス生成部２０２を有する。

ゲイン設定部２０１は、ウェイト付与部１２５によって分波信号に付与されたウェイトに応じたゲインを合波部１２６から出力される合波信号に設定する。すなわち、ウェイト付与部１２５によって分波信号に付与されるウェイトによって合波信号のダイナミックレンジが変動するため、ゲイン設定部２０１は、合波信号の電力を所定範囲に収めるゲイン設定をする。

アドレス生成部２０２は、ゲイン設定された合波信号の電力に基づいて、ＬＵＴ１２２から歪み補償係数を読み出すためのアドレスを生成する。すなわち、アドレス生成部２０２は、合波信号の電力に対応するアドレスを生成し、ＬＵＴ１２２へ出力する。

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償方法について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。以下に説明する歪み補償処理は、主にプロセッサ１２０によって実行される。

ＢＢＵ１０から受信した送信ベースバンド信号がプロセッサ１２０へ入力されると、送信ベースバンド信号は、分波部１２４によってＲＲＨ１００のアンテナ素子と同数の分波信号に分波される（ステップＳ２０１）。各分波信号には、ウェイト付与部１２５によって、ビームフォーミングのためにウェイト付与部１６０において付与されるアンテナウェイトと同じウェイトが付与される（ステップＳ２０２）。そして、合波部１２６によって、ウェイトが付与された分波信号が合波される（ステップＳ２０３）。

分波信号が合波されて生成された合波信号は、係数更新部１２７へ出力されて歪み補償係数の更新に用いられる。すなわち、実施の形態１と同様に、合波信号と合波ＦＢ信号の比較結果に基づいて、ＬＵＴ１２２に記憶された歪み補償係数が更新される。また、合波信号は、ゲイン設定部２０１へも出力され、ゲイン設定が施される（ステップＳ２０４）。すなわち、ウェイト付与部１２５によるウェイト付与によって変動する合波信号のダイナミックレンジを所定範囲に収めるためのゲインが合波信号に乗算される。これにより、ウェイト付与部１２５が分波信号に付与するウェイトが変化しても、ウェイトの影響を排除して合波信号の電力を一定範囲内に収めることができ、アドレス生成の精度を高めることができる。

ゲイン設定部２０１によってゲイン設定された合波信号はアドレス生成部２０２へ出力され、アドレス生成部２０２によって、合波信号の電力に基づいてアドレスが生成される（ステップＳ２０５）。生成されたアドレスは、ＬＵＴ１２２へ出力され、アドレスに記憶された歪み補償係数がＬＵＴ１２２から読み出される（ステップＳ２０６）。すなわち、歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２から歪み補償部１２３へ出力される。そして、歪み補償部１２３によって、送信ベースバンド信号に歪み補償係数が乗算されることにより、送信信号の歪み補償が実行される（ステップＳ２０７）。

以上のように、本実施の形態によれば、ゲイン設定された合波信号を用いてアドレスを生成し、このアドレスに記憶された歪み補償係数をＬＵＴから読み出して送信信号の歪み補償を実行する。また、合波信号と合波ＦＢ信号の比較結果に基づいて歪み補償係数を更新する。このため、係数更新のレファレンス信号である合波信号からアドレスを生成する場合にも、フィードバック系の回路を最小構成にして、回路規模の増大を抑制することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、歪み補償処理後の送信信号から係数更新のレファレンス信号である合波信号を生成する点である。

実施の形態３に係る通信システム及びＲＲＨの構成は、実施の形態１（図１、２）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態３においては、ＲＲＨ１００のプロセッサ１２０の構成が実施の形態１とは異なる。

図６は、実施の形態３に係るプロセッサ１２０の構成を示すブロック図である。図６において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図６に示すプロセッサ１２０は、図２に示すプロセッサ１２０の分波部１２４、ウェイト付与部１２５、合波部１２６及び係数更新部１２７に代えて、分波部３０１、ウェイト付与部３０２、合波部３０３、ＬＵＴ３０４、歪み補償部３０５、係数更新部３０６及び複製制御部３０７を有する。

分波部３０１は、歪み補償部１２３による歪み補償処理後の送信ベースバンド信号を分波し、アンテナ素子と同数の分波信号を生成する。すなわち、分波部３０１は、分波部１５０による分波と同様に、歪み補償処理後の送信ベースバンド信号を分波する。

ウェイト付与部３０２は、分波部３０１から出力される複数の分波信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトと同じウェイトを付与する。すなわち、ウェイト付与部３０２は、アンテナ素子と同数の分波信号それぞれに、ウェイト付与部１６０が付与するアンテナウェイトと同様のウェイトを付与する。

合波部３０３は、ウェイトが付与された分波信号を合波し、合波信号を生成する。合波部３０３によって生成される合波信号は、ＲＲＨ１００の各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号のレプリカ信号である。ただし、合波部３０３によって合波される分波信号は、歪み補償処理されたもののアンテナ素子ごとの電力増幅器を通過していないため、合波信号には歪み補償による歪み成分が含まれる。

ＬＵＴ３０４は、複数のアドレスそれぞれに対応付けて歪み補償係数を記憶する。ＬＵＴ３０４が記憶する歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２が記憶する歪み補償係数と同様に、各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号に含まれる非線形歪み成分に対応する。そして、ＬＵＴ３０４は、アドレス生成部１２１からアドレスが出力されると、このアドレスに記憶された歪み補償係数を歪み補償部３０５へ出力する。

歪み補償部３０５は、合波ＦＢ信号にＬＵＴ３０４から出力された歪み補償係数を乗算し、歪み補償を実行する。すなわち、歪み補償部３０５は、アンテナ素子から送信されて無線空間で合成された信号と同等の合波ＦＢ信号に、歪み補償による歪み成分を付与する。歪み補償部３０５は、歪み補償された合波ＦＢ信号を係数更新部３０６へ出力する。

係数更新部３０６は、合波部３０３によって生成された合波信号と、歪み補償部３０５から出力される合波ＦＢ信号とを比較することにより、歪み補償係数の更新処理を実行する。具体的には、係数更新部３０６は、例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数を算出する。そして、係数更新部３０６は、算出した歪み補償係数をＬＵＴ３０４に記憶させる。上述したように、合波信号及び合波ＦＢ信号はいずれも歪み補償による歪み成分を含み、さらに合波ＦＢ信号は歪み補償処理で補償しきれずに残存する非線形歪み成分を含む。このため、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にすることにより、無線空間で合成された信号に含まれる非線形歪み成分を小さくする歪み補償係数を算出することができる。

複製制御部３０７は、所定の周期でＬＵＴ３０４の内容をＬＵＴ１２２へ複製する。すなわち、複製制御部３０７は、係数更新部３０６によって更新された歪み補償係数をＬＵＴ３０４からＬＵＴ１２２へ複製する。

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償係数の更新方法について、図７に示すフロー図を参照しながら説明する。図７において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。以下に説明する係数更新処理は、主にプロセッサ１２０によって実行される。

ＢＢＵ１０から受信した送信ベースバンド信号がプロセッサ１２０へ入力されると、送信ベースバンド信号は、歪み補償部１２３によって歪み補償処理される（ステップＳ３０１）。この歪み補償処理には、ＬＵＴ１２２に記憶された歪み補償係数が用いられる。

歪み補償処理後の送信ベースバンド信号は、分波部３０１によってＲＲＨ１００のアンテナ素子と同数の分波信号に分波される（ステップＳ１０１）。各分波信号には、ウェイト付与部３０２によって、ビームフォーミングのためにウェイト付与部１６０において付与されるアンテナウェイトと同じウェイトが付与される（ステップＳ１０２）。そして、合波部３０３によって、ウェイトが付与された分波信号が合波される（ステップＳ１０３）。合波部３０３によって生成された合波信号は、係数更新のレファレンス信号として、係数更新部３０６へ入力される。

一方、各アンテナ素子からフィードバックされたＦＢ信号は、合波部１７０によってそのまま合波される（ステップＳ１０４）。合波ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされた後、Ａ／Ｄ変換部１８０によってＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１０５）。そして、デジタル信号に変換された合波ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の歪み補償部３０５によって歪み補償処理される（ステップＳ３０２）。この歪み補償処理には、ＬＵＴ３０４に記憶された歪み補償係数が用いられる。歪み補償処理後の合波ＦＢ信号は、係数更新部３０６へ入力される。

係数更新部３０６に合波信号及び合波ＦＢ信号が入力されると、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される（ステップＳ１０６）。係数更新部３０６によって算出された歪み補償係数は、ＬＵＴ３０４に記憶された歪み補償係数と置き換えられ、ＬＵＴ３０４が更新される（ステップＳ１０７）。このように、ＬＵＴ１２２に記憶された歪み補償係数によって送信信号の歪み補償が実行される一方、ＬＵＴ３０４に記憶された歪み補償係数の更新が実行される間、複製制御部３０７によって、ＬＵＴを複製するタイミングが到来したか否かが監視される（ステップＳ３０３）。すなわち。ＬＵＴ３０４の内容をＬＵＴ１２２に複製する所定周期が経過したか否かが判断される。

この判断の結果、所定周期が経過していない場合には（ステップＳ３０３Ｎｏ）、ＬＵＴ１２２の歪み補償係数を用いた送信信号の歪み補償と、ＬＵＴ３０４の歪み補償係数の更新とが繰り返される（ステップＳ３０１～Ｓ１０７）。また、所定周期が経過した場合には（ステップＳ３０３Ｙｅｓ）、ＬＵＴ３０４に記憶された歪み補償係数がＬＵＴ１２２に複製される（ステップＳ３０４）。これにより、送信信号の歪み補償に用いられるＬＵＴ１２２の歪み補償係数が更新される。このように、送信信号の歪み補償に用いられる歪み補償係数と更新される歪み補償係数とを異なるＬＵＴに記憶することにより、更新処理において歪み補償係数の値が収束するまでの時間を短縮することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、歪み補償処理後の送信ベースバンド信号から生成された合波信号と、歪み補償された合波ＦＢ信号とを比較し、比較の結果に基づいて歪み補償係数を更新する。このため、歪み補償処理後の信号を用いて歪み補償係数を更新する場合にも、回路規模の増大を抑制することができる。また、送信ベースバンド信号の歪み補償処理と歪み補償係数の更新処理とで異なるＬＵＴを用いるため、更新処理において歪み補償係数の値が収束するまでの時間を短縮することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４の特徴は、係数更新のレファレンス信号である合波信号の信号レベルに基づいて、合波ＦＢ信号のレベルを調整する点である。

実施の形態４に係る通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態４においては、ＲＲＨ１００の構成が実施の形態１とは異なる。

図８は、実施の形態４に係るＲＲＨ１００の要部構成を示すブロック図である。図８において、図２と同じ部分については図示を省略するか又は図２と同じ符号を付し、その説明を省略する。図８に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００に信号レベル検知部４０１及びレベル調整部４０２を追加した構成を採る。

信号レベル検知部４０１は、合波部１２６から出力される合波信号の信号レベルを検知し、所定期間内の最大振幅を検出する。そして、信号レベル検知部４０１は、検出した最大振幅に応じたゲイン調整をレベル調整部４０２に指示する。具体的には、信号レベル検知部４０１は、最大振幅をＡ／Ｄ変換部１８０のダイナミックレンジに対応させるゲインを決定し、決定したゲインをレベル調整部４０２へ指示する。

レベル調整部４０２は、信号レベル検知部４０１からの指示に従って、合波ＦＢ信号のゲインを調整する。すなわち、レベル調整部４０２は、合波ＦＢ信号に信号レベル検知部４０１から指示されたゲインを乗算する。これにより、合波ＦＢ信号の信号レベルがＡ／Ｄ変換部１８０のダイナミックレンジに対応したものとなり、Ａ／Ｄ変換部１８０の分解能を最大限に利用することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、合波信号の最大振幅に応じて合波ＦＢ信号のゲインを調整し、ゲインが調整された合波ＦＢ信号をＡ／Ｄ変換する。このため、合波ＦＢ信号の信号レベルをＡ／Ｄ変換部のダイナミックレンジに合わせて調整し、Ａ／Ｄ変換部の分解能を最大限に利用することができる。結果として、係数更新に用いられる合波ＦＢ信号の精度を向上し、歪み補償係数の更新を効率良く実行することができる。

なお、上記実施の形態４においては、信号レベル検知部４０１が合波信号の信号レベルを検知するものとしたが、信号レベル検知部４０１は、Ａ／Ｄ変換部１８０からプロセッサ１２０に入力される合波ＦＢ信号の信号レベルを検知し、合波ＦＢ信号の最大振幅を検出しても良い。この場合には、信号レベル検知部４０１は、合波ＦＢ信号の最大振幅に応じたゲイン調整をレベル調整部４０２に指示する。

（実施の形態５）
実施の形態５の特徴は、すべてのアンテナ素子に対応する合波信号及び合波ＦＢ信号を用いて算出された歪み補償係数が所定の品質を満たさない場合に、一部のアンテナ素子に対応する部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を用いて歪み補償係数を算出する点である。

実施の形態５に係る通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態５においては、ＲＲＨ１００の構成が実施の形態１とは異なる。

図９は、実施の形態５に係るＲＲＨ１００の要部構成を示すブロック図である。図９において、図２と同じ部分については図示を省略するか又は図２と同じ符号を付し、その説明を省略する。図９に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００の合波部１２６及び合波部１７０に代えて、合波部５２１ａ、５２１ｂ、５２２及び合波部５１０ａ、５１０ｂ、５３１を有し、選択部５２３、５２４、５３２、５３３を追加した構成を採る。

合波部５１０ａ、５１０ｂは、複数のアンテナ素子のうち一部のアンテナ素子からのＦＢ信号を合波してプロセッサ１２０へフィードバックする。すなわち、合波部５１０ａ、５１０ｂは、それぞれ一部のアンテナ素子からフィードバックされるＦＢ信号を合波し、部分合波ＦＢ信号を生成する。合波部５１０ａ、５１０ｂは、複数のＦＢ信号のうち互いに異なる所定数ずつのＦＢ信号を合波する。これらの部分合波ＦＢ信号は、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換部１８０によってＡ／Ｄ変換される。

合波部５２１ａ、５２１ｂは、ウェイトが付与された一部の分波信号をそれぞれ合波し、部分合波信号を生成する。合波部５２１ａ、５２１ｂは、合波部５１０ａ、５１０ｂによる合波と対応して分波信号を合波する。すなわち、例えば合波部５２１ａは、合波部５１０ａが合波するＦＢ信号に対応する分波信号を合波し、合波部５２１ｂは、合波部５１０ｂが合波するＦＢ信号に対応する分波信号を合波する。

合波部５２２は、合波部５２１ａ、５２１ｂによって合波されて得られた部分合波信号を合波し、全体合波信号を生成する。全体合波信号は、実施の形態１に係る合波部１２６によって生成される合波信号と同等である。合波部５２２は、全体合波信号を選択部５２４へ出力する。

選択部５２３は、合波部５２１ａ、５２１ｂから出力される部分合波信号のいずれか一方を選択する。具体的には、選択部５２３は、初期状態では一方の部分合波信号を選択し、この部分合波信号を用いて係数更新処理が実行された結果、歪み補償の特性が所定基準を満たさない場合に、他方の部分合波信号を選択する。そして、選択部５２３は、選択した部分合波信号を選択部５２４へ出力する。

選択部５２４は、全体合波信号及び部分合波信号のいずれか一方を選択する。具体的には、選択部５２４は、初期状態では全体合波信号を選択し、全体合波信号を用いて係数更新処理が実行された結果、歪み補償の特性が所定基準を満たさない場合に、部分合波信号を選択する。そして、選択部５２４は、選択した全体合波信号又は部分合波信号を係数更新部１２７へ出力する。

合波部５３１は、合波部５１０ａ、５１０ｂによって合波されて得られた部分合波ＦＢ信号を合波し、全体合波ＦＢ信号を生成する。全体合波ＦＢ信号は、実施の形態１に係る係数更新部１２７へ入力される合波ＦＢ信号と同等である。合波部５３１は、全体合波ＦＢ信号を選択部５３３へ出力する。

選択部５３２は、合波部５１０ａ、５１０ｂによって生成された部分合波ＦＢ信号のいずれか一方を選択する。具体的には、選択部５３２は、初期状態では一方の部分合波ＦＢ信号を選択し、この部分合波ＦＢ信号を用いて係数更新処理が実行された結果、歪み補償の特性が所定基準を満たさない場合に、他方の部分合波ＦＢ信号を選択する。そして、選択部５３２は、選択した部分合波ＦＢ信号を選択部５３３へ出力する。

選択部５３３は、全体合波ＦＢ信号及び部分合波ＦＢ信号のいずれか一方を選択する。具体的には、選択部５３３は、初期状態では全体合波ＦＢ信号を選択し、全体合波ＦＢ信号を用いて係数更新処理が実行された結果、歪み補償の特性が所定基準を満たさない場合に、部分合波ＦＢ信号を選択する。そして、選択部５３３は、選択した全体合波ＦＢ信号又は部分合波ＦＢ信号を係数更新部１２７へ出力する。

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償係数の更新方法について、図１０に示すフロー図を参照しながら説明する。図１０において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

ＢＢＵ１０から受信した送信ベースバンド信号がプロセッサ１２０へ入力されると、送信ベースバンド信号は、分波部１２４によってＲＲＨ１００のアンテナ素子と同数の分波信号に分波される（ステップＳ１０１）。各分波信号には、ウェイト付与部１２５によって、ビームフォーミングのためにウェイト付与部１６０において付与されるアンテナウェイトと同じウェイトが付与される（ステップＳ１０２）。そして、合波部５２１ａ、５２１ｂによって、ウェイトが付与された分波信号が所定数ずつ合波される（ステップＳ４０１）。それぞれの合波部５２１ａ、５２１ｂによって生成される部分合波信号は、さらに合波部５２２によって合波され、全体合波信号が生成される。全体合波信号は、実施の形態１に係る合波部１２６によって生成される合波信号と同等である。

一方、各アンテナ素子からフィードバックされたＦＢ信号は、合波部５１０ａ、５１０ｂによって、所定数ずつ合波される（ステップＳ４０２）。このとき、合波部５１０ａ、５１０ｂは、合波部５２１ａ、５２１ｂが合波する分波信号に対応するＦＢ信号をそれぞれ合波する。すなわち、例えば合波部５１０ａは、合波部５２１ａが合波する分波信号に対応するＦＢ信号を合波し、合波部５１０ｂは、合波部５２１ｂが合波する分波信号に対応するＦＢ信号を合波する。

それぞれの合波部５１０ａ、５１０ｂによって生成される部分合波ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされた後、Ａ／Ｄ変換部１８０によってＡ／Ｄ変換される（ステップＳ４０３）。そして、デジタル信号に変換された部分合波ＦＢ信号は、さらに合波部５３１によって合波され、全体合波ＦＢ信号が生成される。全体合波ＦＢ信号は、実施の形態１に係る係数更新部１２７へ入力される合波ＦＢ信号と同等である。

このようにして部分合波信号、全体合波信号、部分合波ＦＢ信号及び全体合波ＦＢ信号が生成されると、まず全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号が用いられて歪み補償係数が算出される（ステップＳ４０４）。具体的には、選択部５２４によって、合波部５２２によって生成された全体合波信号が選択されるとともに、選択部５３３によって、合波部５３１によって生成された全体合波ＦＢ信号が選択されて、係数更新部１２７へ入力される。そして、係数更新部１２７によって、例えばＬＭＳアルゴリズムが用いられることにより、全体合波信号と全体合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される。

算出された歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２に一時記憶され、一時記憶された歪み補償係数を用いる以後の歪み補償の特性が選択部５２３、５２４、５３２、５３３によって監視される。すなわち、全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号を用いた歪み補償係数の更新処理が繰り返される場合に歪み補償係数の値が収束するか否かが判定されることで、歪み補償の特性が所定基準を満たすか否かが判断される（ステップＳ４０５）。この判断では、例えば歪み補償係数の値が収束する場合には、歪み補償の特性が所定基準を満たすと判断される（ステップＳ４０５Ｙｅｓ）。そして、この場合には、ＬＵＴ１２２に一時記憶された歪み補償係数が最終的な歪み補償係数として記憶され、ＬＵＴ１２２が更新される（ステップＳ１０７）。また、選択部５２４、５３３によって、引き続き全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号が選択され、全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号を用いた係数更新処理が続行される。

一方、ステップＳ４０５の判断において、例えば歪み補償係数の値が収束しない場合には、歪み補償の特性が所定基準を満たさないと判断される（ステップＳ４０５Ｎｏ）。このように判断されるケースとしては、例えばウェイト付与によってアンテナ素子ごとの分波信号及びＦＢ信号の位相が相殺され、全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号の振幅が０になるケースなどが挙げられる。このような場合には、選択部５２３によって、合波部５２１ａ、５２１ｂのいずれか一方によって生成された部分合波信号が選択され、この部分合波信号が選択部５２４によって選択される。また、選択部５３２によって、合波部５１０ａ、５１０ｂのいずれか一方によって生成された部分合波ＦＢ信号が選択され、この部分合波ＦＢ信号が選択部５３３によって選択される。なお、選択される部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号は、同じ一群のアンテナ素子に対応する分波信号又はＦＢ信号を合波して得られる信号である。そして、係数更新部１２７によって、例えばＬＭＳアルゴリズムが用いられることにより、選択された部分合波信号と部分合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される（ステップＳ４０６）。

算出された歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２に一時記憶され、一時記憶された歪み補償係数を用いる以後の歪み補償の特性が選択部５２３、５２４、５３２、５３３によって監視される。すなわち、選択された部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を用いた歪み補償係数の更新処理が繰り返される場合に、歪み補償の特性が所定基準を満たすか否かが判断される（ステップＳ４０５）。この判断の結果、歪み補償の特性が所定基準を満たすと判断された場合には（ステップＳ４０５Ｙｅｓ）、ＬＵＴ１２２に一時記憶された歪み補償係数が最終的な歪み補償係数として記憶され、ＬＵＴ１２２が更新される（ステップＳ１０７）。また、選択部５２３、５２４、５３２、５３３によって、引き続き選択中の部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号が選択され、部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を用いた係数更新処理が続行される。

部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を用いてもステップＳ４０５において、歪み補償の特性が所定基準を満たさないと判断される場合には（ステップＳ４０５Ｎｏ）、選択部５２３、５３２によって、まだ選択されていない部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号が新たに選択される。また、選択部５２４、５３３によって、新たに選択された部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号が選択される。なお、ここで選択される部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号も、同じ一群のアンテナ素子に対応する分波信号又はＦＢ信号を合波して得られる信号である。そして、以下同様に、選択された部分合波信号と部分合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される（ステップＳ４０６）。

以上のように、本実施の形態によれば、すべてのアンテナ素子に対応する全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号を用いた歪み補償の特性が良好でない場合には、一部のアンテナ素子に対応する部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を用いて歪み補償係数を更新する。このため、例えばウェイト付与によって全体合波信号及び全体合波ＦＢ信号の振幅が０になる場合でも、歪み補償係数を更新することができる。

なお、上記実施の形態５においては、部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を２つずつ生成するものとしたが、部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を３つ以上ずつ生成しても良い。ただし、部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号がそれぞれ３つ以上生成される場合も、部分合波信号を構成する分波信号と部分合波ＦＢ信号を構成するＦＢ信号とは、同じ一群のアンテナ素子に対応する信号である。

また、部分合波信号及び部分合波ＦＢ信号を生成する際には、互いに隣接する一群のアンテナ素子に対応する分波信号又はＦＢ信号を合波しても良く、配列された複数のアンテナ素子を外側又は内側からグループ化し、グループごとの分波信号又はＦＢ信号を合波しても良い。

（実施の形態６）
実施の形態６の特徴は、合波ＦＢ信号にアンテナウェイトの逆特性のウェイトを付与し、送信ベースバンド信号との比較により、歪み補償係数を更新する点である。

実施の形態６に係る通信システム及びＲＲＨの構成は、実施の形態１（図１、２）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態６においては、ＲＲＨ１００のプロセッサ１２０の構成が実施の形態１とは異なる。

図１１は、実施の形態６に係るプロセッサ１２０の構成を示すブロック図である。図１１において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１１に示すプロセッサ１２０は、図２に示すプロセッサ１２０の分波部１２４、ウェイト付与部１２５、合波部１２６及び係数更新部１２７に代えて、分波部６０１、逆ウェイト付与部６０２、合波部６０３及び係数更新部６０４を有する。

分波部６０１は、合波ＦＢ信号を分波し、アンテナ素子と同数の分波ＦＢ信号を生成する。すなわち、分波部６０１は、分波部１５０による分波と同様に合波ＦＢ信号を分波する。

逆ウェイト付与部６０２は、分波部６０１から出力される複数の分波ＦＢ信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトの逆特性のウェイト（以下「逆ウェイト」という）を付与する。すなわち、逆ウェイト付与部６０２は、アンテナ素子と同数の分波ＦＢ信号それぞれに、ウェイト付与部１６０が付与するアンテナウェイトを打ち消す逆ウェイトを付与する。

合波部６０３は、逆ウェイトが付与された分波ＦＢ信号を合波し、逆ウェイトＦＢ信号を生成する。合波部６０３によって生成される逆ウェイトＦＢ信号は、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトが打ち消された信号である。逆ウェイトＦＢ信号には、歪み補償部１２３によって補償しきれない非線形歪み成分が含まれる。

係数更新部６０４は、送信ベースバンド信号と、合波部６０３から出力される逆ウェイトＦＢ信号とを比較することにより、歪み補償係数の更新処理を実行する。具体的には、係数更新部６０４は、例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて、送信ベースバンド信号と逆ウェイトＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数を算出する。そして、係数更新部６０４は、算出した歪み補償係数をＬＵＴ１２２に記憶させる。上述したように、逆ウェイトＦＢ信号はアンテナウェイトが打ち消された信号であるため、送信ベースバンド信号と逆ウェイトＦＢ信号の比較が可能であり、両者の誤差を最小にすることにより、逆ウェイトＦＢ信号に残存する非線形歪み成分を小さくする歪み補償係数を算出することができる。

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償係数の更新方法について、図１２に示すフロー図を参照しながら説明する。以下に説明する係数更新処理は、主にプロセッサ１２０によって実行される。

ＢＢＵ１０から受信した送信ベースバンド信号がプロセッサ１２０へ入力されると、送信ベースバンド信号は、歪み補償部１２３によって歪み補償されるとともに、係数更新のレファレンス信号として、係数更新部６０４へ入力される。歪み補償された送信信号は、複数のアンテナ素子ごとのアンテナウェイトが付与されて電力増幅器によって増幅された後、各アンテナ素子から送信される。

また、各アンテナ素子の電力増幅器から出力された信号は合波部１７０へフィードバックされ、複数のＦＢ信号が合波される（ステップＳ５０１）。合波ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされた後、Ａ／Ｄ変換部１８０によってＡ／Ｄ変換される（ステップＳ５０２）。そして、デジタル信号に変換された合波ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の分波部６０１によってＲＲＨ１００のアンテナ素子と同数の分波ＦＢ信号に分波される（ステップＳ５０３）。各分波ＦＢ信号には、逆ウェイト付与部６０２によって、各アンテナ素子のアンテナウェイトの逆ウェイトが付与される（ステップＳ５０４）。そして、合波部６０３によって、逆ウェイトが付与された分波ＦＢ信号が合波され（ステップＳ５０５）、逆ウェイトＦＢ信号が生成される。逆ウェイトＦＢ信号は、係数更新部６０４へ入力される。

係数更新部６０４に送信ベースバンド信号及び逆ウェイトＦＢ信号が入力されると、送信ベースバンド信号と逆ウェイトＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される（ステップＳ５０６）。係数更新部６０４によって算出された歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２に記憶された歪み補償係数と置き換えられ、ＬＵＴ１２２が更新される（ステップＳ５０７）。

以上のように、本実施の形態によれば、合波ＦＢ信号からアンテナウェイトを打ち消した逆ウェイトＦＢ信号を生成し、送信ベースバンド信号と逆ウェイトＦＢ信号の比較結果に基づいて、歪み補償係数を更新する。このため、アンテナ素子ごとの信号を個別にフィードバックする必要がなく、フィードバック系の回路を最小構成にして、回路規模の増大を抑制することができる。

（実施の形態７）
上記実施の形態１～６においては、複数のアンテナ素子それぞれに設けられる電力増幅器について、一括してデジタルプリディストーションが施される。換言すれば、複数の電力増幅器に対して、１つの歪み補償係数を用いた歪み補償が実行される。しかしながら、複数の電力増幅器の特性は、厳密には一致しておらず個体差がある。そして、電力増幅器の特性のばらつきがあるため、例えばビームフォーミングによって形成される指向性ビームの方向によっては、ＦＢ信号及び合波ＦＢ信号に誤差が生じ、歪み補償性能が低下することがある。

そこで、実施の形態７では、アンテナ素子ごとの電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与することで、歪み補償性能の低下を抑制する場合について説明する。

実施の形態７に係る通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態７においては、ＲＲＨ１００の構成が実施の形態１とは異なる。

図１３は、実施の形態７に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図１３において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１３に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００のウェイト付与部１６０に代えてウェイト付与部７０１を有し、疑似歪み付与部７０２を追加した構成を採る。

ウェイト付与部７０１は、アンテナ素子ごとの信号に振幅ウェイト及び位相ウェイトを付与する。ウェイト付与部７０１は、例えばアンテナ素子ごとの振幅調整器及びフェーズシフタを備え、振幅調整器がアンテナ素子の信号に振幅ウェイトを付与し、フェーズシフタがアンテナ素子の信号に位相ウェイトを付与する。すなわち、ウェイト付与部７０１は、アンテナ素子ごとの信号に振幅差及び位相差を設定し、指向性ビームの方向を制御するビームフォーミングを実行する。

また、ウェイト付与部７０１は、電力増幅器それぞれのアンプモデルが生成される際、アンプモデルの生成対象となる電力増幅器のみに信号が入力されるように、各アンテナ素子の信号の振幅ウェイトを制御する。すなわち、ウェイト付与部７０１は、例えばアンプモデルの生成対象となる電力増幅器の振幅ウェイトを０ｄＢに設定し、他の電力増幅器の振幅ウェイトを－∞ｄＢに設定する。こうすることにより、ウェイト付与部７０１は、アンプモデルの生成対象となる電力増幅器のみから信号が出力されるようにすることができる。

なお、アンプモデルは、後述するように電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを決定するために生成される。また、本実施の形態において、プロセッサ１２０内のウェイト付与部１２５は、ウェイト付与部７０１が付与する振幅ウェイト及び位相ウェイトと同様のウェイトを分波信号に付与する。

疑似歪み付与部７０２は、ウェイト付与部１２５から出力される複数の分波信号それぞれに、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを付与する。アンテナ素子ごとに設けられる電力増幅器の特性は同一ではなく、個体差によって電力増幅器の特性がばらつく。そこで、疑似歪み付与部７０２は、特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与することにより、電力増幅器の特性のばらつきによる係数更新の精度劣化を抑制する。

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償係数の更新方法について、図１４に示すフロー図を参照しながら説明する。図１４において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。以下に説明する係数更新処理は、主にプロセッサ１２０によって実行される。

歪み補償係数の更新に先立って、アンテナ素子ごとの電力増幅器の特性のばらつきが測定され、このばらつきに対応する疑似歪みを決定する処理が実行される（ステップＳ６０１）。すなわち、各電力増幅器のアンプモデルが生成され、アンプモデルから電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みが決定される。決定された疑似歪みは、疑似歪み付与部７０２に設定される。なお、疑似歪み決定処理については、後に詳述する。

送信ベースバンド信号は、分波部１２４によってＲＲＨ１００のアンテナ素子と同数の分波信号に分波される（ステップＳ１０１）。各分波信号には、ウェイト付与部１２５によって、ビームフォーミングのためにウェイト付与部７０１において付与される振幅ウェイト及び位相ウェイトと同じウェイトが付与される（ステップＳ１０２）。

そして、疑似歪み付与部７０２によって、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みが各分波信号に付与される（ステップＳ６０２）。分波信号に擬似歪みが付与されることにより、それぞれの分波信号は、アンテナ素子ごとの電力増幅器の特性のばらつきと同様のばらつきを得る。そして、合波部１２６によって、疑似歪みが付与された分波信号が合波される（ステップＳ１０３）。合波により得られた合波信号は、係数更新のレファレンス信号として、係数更新部１２７へ入力される。

一方、送信ベースバンド信号は、歪み補償部１２３によって歪み補償され、Ｄ／Ａ変換及びアップコンバートされた後、分波部１５０によって各アンテナ素子の信号に分波される。それぞれのアンテナ素子の信号は、ウェイト付与部７０１によってビームフォーミングのための振幅ウェイト及び位相ウェイトが付与され、電力増幅器によって増幅された後、無線空間へ送信される。また、電力増幅器によって増幅された後の信号は、合波部１７０へフィードバックされる。

各アンテナ素子からフィードバックされたＦＢ信号は、合波部１７０によってそのまま合波される（ステップＳ１０４）。すなわち、アンテナ素子ごとのＦＢ信号は、例えばフェーズシフタやダウンコンバータなどの回路を通過することなく、合波部１７０によって合波される。したがって、合波ＦＢ信号は、アンテナ素子ごとの電力増幅器の特性のばらつきの影響を受けた複数のＦＢ信号が合波されて得られる信号である。

合波ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされた後、Ａ／Ｄ変換部１８０によってＡ／Ｄ変換される（ステップＳ１０５）。そして、デジタル信号に変換された合波ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の係数更新部１２７へ入力される。係数更新部１２７に合波信号及び合波ＦＢ信号が入力されると、合波信号と合波ＦＢ信号の誤差を最小にする歪み補償係数が算出される（ステップＳ１０６）。係数更新部１２７によって算出された歪み補償係数は、ＬＵＴ１２２に記憶された歪み補償係数と置き換えられ、ＬＵＴ１２２が更新される（ステップＳ１０７）。

次に、疑似歪み付与部７０２に設定される疑似歪みの決定について説明する。図１５は、疑似歪みの決定に係る処理部を示すＲＲＨ１００のブロック図である。ＲＲＨ１００は、図１３に示す処理部に加えて、図１５に示すように、アンプモデル生成部７１１、係数調整部７１２及び疑似歪み算出部７１３を有する。

アンプモデル生成部７１１は、アンテナ素子ごとの電力増幅器それぞれのモデルであるアンプモデルを生成する。具体的には、アンプモデル生成部７１１は、送信ベースバンド信号にアンプモデルを適用し、得られる信号を係数調整部７１２へ出力する。そして、アンプモデル生成部７１１は、アンプモデルの係数を係数調整部７１２から出力される係数に置き換えることを繰り返し、それぞれの電力増幅器に対応するアンプモデルを生成する。なお、アンプモデル生成部７１１は、複数の電力増幅器それぞれについてのアンプモデルを１つずつ生成する。このため、ウェイト付与部７０１は、アンプモデルの生成対象となっている電力増幅器のみから信号がフィードバックされるように、アンテナ素子ごとの振幅ウェイトを制御する。すなわち、ウェイト付与部７０１は、例えばアンプモデルの生成対象となる電力増幅器の振幅ウェイトを０ｄＢに設定し、他の電力増幅器の振幅ウェイトを－∞ｄＢに設定する。

係数調整部７１２は、アンプモデル生成部７１１から出力される信号とＦＢ信号との誤差が小さくなるようにアンプモデルの係数を調整する。すなわち、係数調整部７１２は、いずれか１つの電力増幅器に対応するアンプモデルが適用された送信ベースバンド信号と、この電力増幅器からフィードバックされるＦＢ信号との誤差が最小となるように、アンプモデルの係数を調整する。そして、係数調整部７１２は、調整した係数をアンプモデル生成部７１１へ出力する。

疑似歪み算出部７１３は、すべての電力増幅器に対応するアンプモデルがアンプモデル生成部７１１によって生成されると、これらのアンプモデルから疑似歪みを算出する。具体的には、疑似歪み算出部７１３は、アンプモデルからすべての電力増幅器の平均特性である平均アンプ特性を算出する。そして、疑似歪み算出部７１３は、各電力増幅器のアンプモデルから平均アンプ特性を減算することにより、電力増幅器ごとの疑似歪みを算出する。すなわち、疑似歪み算出部７１３は、個々の電力増幅器の特性から平均アンプ特性を減算することにより、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを算出する。疑似歪み算出部７１３は、算出した電力増幅器ごとの疑似歪みを疑似歪み付与部７０２へ通知する。

次に、疑似歪み決定処理について、図１６に示すフロー図を参照しながら説明する。以下に説明する疑似歪み決定処理は、図１４のステップＳ６０１において実行される。

疑似歪み決定処理は、例えばＲＲＨ１００の通常稼働前などに実行される。まず、ウェイト付与部７０１によって、１つの電力増幅器の振幅ウェイトが０ｄＢに設定され、他の電力増幅器の振幅ウェイトが－∞に設定される。振幅ウェイトが０ｄＢに設定される電力増幅器がアンプモデルの生成対象の電力増幅器であり、この電力増幅器から出力される信号のみがプロセッサ１２０へフィードバックされる。

そこで、アンプモデル生成部７１１によって、アンプモデルの生成対象の電力増幅器のアンプモデルが生成される。具体的には、送信ベースバンド信号にアンプモデルが適用されて得られる信号が係数調整部７１２へ出力され、係数調整部７１２によって、アンプモデル生成部７１１から出力される信号と電力増幅器からフィードバックされるＦＢ信号との誤差が小さくなるようにアンプモデルの係数が調整される。そして、調整された係数がアンプモデル生成部７１１へ出力され、アンプモデルの係数が更新される。このような処理が繰り返され、係数調整部７１２において、アンプモデルが適用された送信ベースバンド信号とＦＢ信号との誤差が所定基準を満たすと、アンプモデルが生成されたことになる。

そして、振幅ウェイトが０ｄＢに設定される電力増幅器が順次切り替えられながら、上記の処理が実行されることにより、個々の電力増幅器のアンプモデルが生成される（ステップＳ６１１）。そして、すべての電力増幅器のアンプモデルが生成されると、疑似歪み算出部７１３によって、すべての電力増幅器のアンプモデルから平均アンプ特性が算出される（ステップＳ６１２）。平均アンプ特性は、電力増幅器の特性のばらつきの基準となる。このため、疑似歪み算出部７１３によって、各電力増幅器のアンプモデルから平均アンプ特性が減算されることにより、個々の電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みが算出される（ステップＳ６１３）。算出された疑似歪みは、疑似歪み付与部７０２へ通知され、それぞれ分波信号に付与される。

以上のように、本実施の形態によれば、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを算出し、疑似歪みを分波信号それぞれに付与する。このため、分波信号を合波して得られる合波信号と各電力増幅器からフィードバックされる信号を合波して得られる合波ＦＢ信号との比較によって歪み補償係数を更新する際、電力増幅器の特性のばらつきの影響を低減することができ、歪み補償性能の低下を抑制することができる。

なお、上記実施の形態７において、ウェイト付与部７０１が振幅ウェイト及び位相ウェイトをアンテナ素子の信号に付与するものとしたが、本実施の形態以外の実施の形態についても同様に、ウェイト付与部１６０が位相ウェイトのみではなく振幅ウェイトを付与しても良い。

（実施の形態８）
実施の形態８の特徴は、電力増幅器の電源電圧を制御することにより、個々の電力増幅器のアンプモデルを順に生成する点である。

実施の形態８に係る通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。また、実施の形態８に係るＲＲＨ１００の構成は、実施の形態７（図１３）と同様であるため、その説明を省略する。ただし、実施の形態８に係るＲＲＨ１００においては、疑似歪みの決定に係る構成が実施の形態７に係るＲＲＨ１００と異なる。

図１７は、疑似歪みの決定に係る処理部を示すＲＲＨ１００のブロック図である。図１７において、図１５と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１７に示すＲＲＨ１００は、図１５に示すＲＲＨ１００のウェイト付与部７０１に代えてウェイト付与部１６０を有し、電源電圧制御部７２１を追加した構成を採る。

電源電圧制御部７２１は、電力増幅器それぞれのアンプモデルが生成される際、アンプモデルの生成対象となる電力増幅器のみの電源をオンにして、他の電力増幅器の電源をオフにするように電源電圧を制御する。こうすることにより、電源電圧制御部７２１は、アンプモデルの生成対象となる電力増幅器のみから信号が出力されるようにすることができる。

実施の形態８においては、電源電圧制御部７２１によって、１つの電力増幅器の電源がオンにされ、他の電力増幅器の電源がオフにされる。電源がオンにされる電力増幅器がアンプモデルの生成対象の電力増幅器であり、この電力増幅器から出力される信号のみがプロセッサ１２０へフィードバックされる。

そこで、アンプモデル生成部７１１によって、アンプモデルの生成対象の電力増幅器のアンプモデルが生成される。具体的には、送信ベースバンド信号にアンプモデルが適用されて得られる信号が係数調整部７１２へ出力され、係数調整部７１２によって、アンプモデル生成部７１１から出力される信号と電力増幅器からフィードバックされるＦＢ信号との誤差が小さくなるようにアンプモデルの係数が調整される。そして、調整された係数がアンプモデル生成部７１１へ出力され、アンプモデルの係数が更新される。このような処理が繰り返され、係数調整部７１２において、アンプモデルが適用された送信ベースバンド信号とＦＢ信号との誤差が所定基準を満たすと、アンプモデルが生成されたことになる。

そして、電源がオンにされる電力増幅器が順次切り替えられながら、上記の処理が実行されることにより、個々の電力増幅器のアンプモデルが生成される。生成されたアンプモデルから、実施の形態７と同様に、疑似歪み付与部７０２に設定される疑似歪みが決定される。

以上のように、本実施の形態によれば、アンプモデルの生成対象の電力増幅器の電源をオンにするとともに、他の電力増幅器の電源をオフにしながら、個々の電力増幅器のアンプモデルを順に生成する。このため、個々の電力増幅器のアンプモデルから平均アンプ特性を算出し、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを決定することができる。

（実施の形態９）
実施の形態９の特徴は、電力増幅器の出力側に設けられるスイッチを制御することにより、個々の電力増幅器のアンプモデルを順に生成する点である。

実施の形態９に係る通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。また、実施の形態９に係るＲＲＨ１００の構成は、実施の形態７（図１３）と同様であるため、その説明を省略する。ただし、実施の形態９に係るＲＲＨ１００においては、疑似歪みの決定に係る構成が実施の形態７に係るＲＲＨ１００と異なる。

図１８は、疑似歪みの決定に係る処理部を示すＲＲＨ１００のブロック図である。図１８において、図１５と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１８に示すＲＲＨ１００は、図１５に示すＲＲＨ１００のウェイト付与部７０１に代えてウェイト付与部１６０を有し、スイッチ７３１及びスイッチ制御部７３２を追加した構成を採る。

スイッチ７３１は、電力増幅器それぞれと合波部１７０との間に設けられ、それぞれの電力増幅器からのＦＢ信号の合波部１７０への入力の有無を切り替える。すなわち、スイッチ７３１は、電力増幅器それぞれと合波部１７０との接続を切り替え、合波部１７０に接続された電力増幅器からのＦＢ信号が合波部１７０へ入力されるようにする一方、合波部１７０と切断された電力増幅器からのＦＢ信号が合波部１７０へ入力されないようにする。

スイッチ制御部７３２は、電力増幅器それぞれのアンプモデルが生成される際、アンプモデルの生成対象となる電力増幅器のみが合波部１７０に接続され、他の電力増幅器が合波部１７０から切断されるようにスイッチを制御する。こうすることにより、スイッチ制御部７３２は、アンプモデルの生成対象となる電力増幅器から出力されるＦＢ信号のみが合波部１７０へ入力されるようにすることができる。

実施の形態９においては、スイッチ制御部７３２によってスイッチ７３１が制御されることにより、１つの電力増幅器が合波部１７０に接続され、他の電力増幅器が合波部１７０から切断される。合波部１７０に接続される電力増幅器がアンプモデルの生成対象の電力増幅器であり、この電力増幅器から出力される信号のみがプロセッサ１２０へフィードバックされる。

そこで、アンプモデル生成部７１１によって、アンプモデルの生成対象の電力増幅器のアンプモデルが生成される。具体的には、送信ベースバンド信号にアンプモデルが適用されて得られる信号が係数調整部７１２へ出力され、係数調整部７１２によって、アンプモデル生成部７１１から出力される信号と電力増幅器からフィードバックされるＦＢ信号との誤差が小さくなるようにアンプモデルの係数が調整される。そして、調整された係数がアンプモデル生成部７１１へ出力され、アンプモデルの係数が更新される。このような処理が繰り返され、係数調整部７１２において、アンプモデルが適用された送信ベースバンド信号とＦＢ信号との誤差が所定基準を満たすと、アンプモデルが生成されたことになる。

そして、合波部１７０に接続される電力増幅器が順次切り替えられながら、上記の処理が実行されることにより、個々の電力増幅器のアンプモデルが生成される。生成されたアンプモデルから、実施の形態７と同様に、疑似歪み付与部７０２に設定される疑似歪みが決定される。

以上のように、本実施の形態によれば、アンプモデルの生成対象の電力増幅器からの信号がフィードバックされ、他の電力増幅器からの信号がフィードバックされないようにスイッチを制御しながら、個々の電力増幅器のアンプモデルを順に生成する。このため、個々の電力増幅器のアンプモデルから平均アンプ特性を算出し、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを決定することができる。

なお、上記実施の形態７～９においては、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与するものとしたが、電力増幅器のみではなく、各電力増幅器からのＦＢ信号が通過するアナログ経路の特性にもばらつきがある。すなわち、各電力増幅器からのＦＢ信号は、異なるアナログ経路を通過して合波部１７０へ入力されるため、歪み補償性能は、アナログ経路の特性のばらつきの影響も受ける。そこで、電力増幅器のみではなく、アナログ経路の特性のばらつきも補償するようにしても良い。

図１９は、電力増幅器及びアナログ経路の特性のばらつきを補償するＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図１９において、図１３と同じ部分には同じ符号を付す。図１９に示すＲＲＨ１００は、図１３に示すＲＲＨ１００の疑似歪み付与部７０２に代えて、ばらつき補償部７４１を有する。

ばらつき補償部７４１は、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与するともに、アナログ経路の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与する。具体的には、ばらつき補償部７４１は、実施の形態７と同様にして決定される電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与する。また、ばらつき補償部７４１は、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みと同様にして求められる、アナログ経路の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与する。アナログ経路の特性のばらつきには、例えばゲイン、位相、遅延差及び周波数特性のばらつきが含まれる。これらの特性のばらつきに対応する疑似歪みは、それぞれのアナログ経路についてのモデルを生成し、それぞれのモデルから平均特性を減算することにより決定することが可能である。

（実施の形態１０）
上記実施の形態１～９においては、アンテナ素子ごとの電力増幅器からのＦＢ信号を合波して合波ＦＢ信号が生成されるが、このとき、複数のＦＢ信号は同相合成される。このため、ビームフォーミングによって形成される指向性ビームの方向によっては、合波ＦＢ信号がヌル点に相当することがあり、合波ＦＢ信号の振幅が－∞となって、歪み補償性能が低下することがある。

具体的に、指向性ビームの方向が０度の場合と－３８度の場合とのアンテナゲインの例を図２０に示す。図２０において、実線は指向性ビームの方向が０度の場合のアンテナゲインを示し、破線は指向性ビームの方向が－３８度の場合のアンテナゲインを示す。図２０に示すように、指向性ビームの方向が０度の場合は、０度の方向にメインローブが形成されるため、合波ＦＢ信号の振幅はメインローブに対応するものとなる。一方、指向性ビームの方向が－３８度の場合は、０度の方向にヌルが形成されるため、合波ＦＢ信号の振幅が－∞となり、歪み補償係数の更新が正しく実行されない。このように、ＦＢ信号を同相合成して合波ＦＢ信号を生成する場合には、合波ＦＢ信号がヌル点に相当することがあり、歪み補償係数の更新が困難になることがある。

そこで、実施の形態１０では、ＦＢ信号の振幅を制御することで、合波ＦＢ信号の振幅が－∞になる可能性を低減する場合について説明する。

実施の形態１０に係る通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態１０においては、ＲＲＨ１００の構成が実施の形態１とは異なる。

図２１は、実施の形態１０に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図２１において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図２１に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００に振幅制御部７５１、７５２を追加した構成を採る。

振幅制御部７５１は、アンテナ素子ごとの電力増幅器からのＦＢ信号それぞれにタップ係数を乗算してＦＢ信号の振幅を制御する。このとき、振幅制御部７５１は、各ＦＢ信号に対して、互いに異なるタップ係数を乗算する。例えば、振幅制御部７５１は、アンテナ素子の配列順に従って単調減少又は単調増加するタップ係数をＦＢ信号に乗算する。

振幅制御部７５２は、分波信号それぞれに振幅制御部７５１と同様の係数を乗算して分波信号の振幅を制御する。振幅制御部７５２が分波信号に乗算する係数それぞれは、振幅制御部７５１がＦＢ信号に乗算するタップ係数のいずれかと同じ値である。

次に、振幅制御部７５１がＦＢ信号に乗算するタップ係数について、具体的に説明する。

指向性ビームの方向をθ、アンテナ素子間の間隔をｄ、ＦＢ信号の波長をλとし、各ＦＢ信号に乗算されるタップ係数をｗ_nとすると、合波ＦＢ信号ｖ(θ)は、以下の式（１）のように表すことができる。

ただし、式（１）において、ｎはアンテナ素子のインデックス番号であり、Ｎはアンテナ素子の総数である。上式（１）を電力の次元に改めると、以下の式（２）が得られる。

ただし、式（２）において、ｍはアンテナ素子のインデックス番号である。式（２）の第１項は固定成分であるのに対し、第２項は指向性ビームの方向θによって変動する成分である。したがって、固定成分である第１項に対して変動成分である第２項が大きいほど、電力Ｐ(θ)が０まで低下しやすく、ヌルが発生しやすいといえる。

ここで、タップ係数ｗ_nがすべて同じ値である場合、合波ＦＢ信号ｖ(θ)は、アンテナ素子から送信される信号と同等となり、ヌルが発生する信号となる。つまり、以下の式（３）の場合には、ヌルが発生する。

ヌルが発生しにくい条件は、上式（３）と比べて上式（２）において第１項が大きく、第２項が小さいことであるため、各タップ係数ｗ_nは以下の式（４）の条件を満たすのが好ましい。

以上のような条件を満たすタップ係数の例としては、例えばアンテナ素子の配列順に従って単調減少又は単調増加するタップ係数がある。図２２は、上式（４）の条件を満たすタップ係数の具体例を示す図である。図２２には、最上段から最下段まで４種類のタップ係数群の具体例が示されている。各段において、左図はアンテナ素子ごとのタップ係数に対応する励振振幅を示し、右図は自己相関の値を示す。各段の右図において、破線はタップ係数がすべて等しい場合の基準値を示し、実線が左図のタップ係数群を採用する場合の自己相関係数を示す。自己相関係数が基準値よりも小さければ、ヌルが発生しにくい。

最上段には、アンテナ素子の配列順に従って単調減少するタップ係数群が示されている。この場合、すべての倍波成分で自己相関係数が基準値以下であり、指向性ビームの方向がどのような方向でもヌルが形成されない。同様に、上から２段目には、アンテナ素子の配列順に従って単調増加するタップ係数群が示されている。この場合も、すべての倍波成分で自己相関係数が基準値以下であり、指向性ビームの方向がどのような方向でもヌルが形成されない。

また、３段目及び４段目には、中央付近のアンテナ素子を起点としてアンテナ素子の配列順に単調減少又は単調増加するタップ係数群が示されている。このように、端のアンテナ素子ではなく中央付近のアンテナ素子を起点とした場合でも、すべての倍波成分で自己相関係数が基準値以下となり、指向性ビームの方向がどのような方向でもヌルが形成されない。

上記のようなタップ係数を各アンテナ素子の信号に乗算する場合のアンテナゲインの例を図２３に示す。図２３において、実線は指向性ビームの方向が０度の場合のアンテナゲインを示し、破線は指向性ビームの方向が－３８度の場合のアンテナゲインを示す。図２３に示すように、指向性ビームの方向が０度の場合は、０度の方向にメインローブが形成されるため、合波ＦＢ信号の振幅はメインローブに対応するものとなる。また、指向性ビームの方向が－３８度の場合も、０度の方向にヌルが形成されておらず、合波ＦＢ信号の振幅が－∞とはならない。結果として、適正な振幅の合波ＦＢ信号がプロセッサ１２０へフィードバックされ、合波信号と合波ＦＢ信号との誤差を小さくするように歪み補償係数を更新することが可能となる。

以上のように、本実施の形態によれば、アンテナ素子ごとのＦＢ信号それぞれにタップ係数を乗算した上で合波ＦＢ信号を生成してフィードバックし、分波信号にもタップ係数と同じ係数を乗算する。このため、分波信号を合波して得られる合波信号と合波ＦＢ信号との比較によって歪み補償係数を更新する際、合波ＦＢ信号の振幅を適正な範囲の振幅にすることができ、歪み補償性能の低下を抑制することができる。

なお、上記各実施の形態においては、ＬＵＴに記憶された歪み補償係数を用いて歪み補償を実行する場合について説明したが、例えば多項式によって歪み補償係数を算出して歪み補償を実行する場合にも、上記各実施の形態の係数更新方法を適用しても良い。すなわち、複数のアンテナ素子からのＦＢ信号をそのまま合波して合波ＦＢ信号を生成し、合波ＦＢ信号をフィードバックすることにより多項式の係数の更新に用いても良い。このようにする場合でも、フィードバック系にアンテナ素子ごとのフェーズシフタやＡ／Ｄ変換が不要となるため、回路規模の増大を抑制することができる。

また、上記各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。具体的には、例えば実施の形態２、４を組み合わせて、合波信号がアドレス生成に用いられるとともに、合波ＦＢ信号のレベル調整のために合波信号の最大振幅が検出されても良い。また、例えば実施の形態３、６を組み合わせて、逆ウェイトＦＢ信号を歪み補償して、歪み補償処理後の送信ベースバンド信号と、歪み補償処理後の逆ウェイトＦＢ信号との比較結果に基づいて、歪み補償係数が更新されるようにしても良い。さらに、例えば実施の形態７、１０を組み合わせて、電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを分波信号に付与しつつ、ＦＢ信号に乗算されるタップ係数と同じ係数を分波信号に乗算しても良い。他にも各種の組み合わせが可能である。

１１０ 通信Ｉ／Ｆ部
１２０ プロセッサ
１２１、２０２ アドレス生成部
１２２、３０４ ＬＵＴ
１２３、３０５ 歪み補償部
１２４、１５０、３０１、６０１ 分波部
１２５、１６０、３０２、７０１ ウェイト付与部
１２６、１７０、３０３、５１０ａ、５１０ｂ、５２１ａ、５２１ｂ、５２２、５３１、６０３ 合波部
１２７、３０６、６０４ 係数更新部
１３０ メモリ
１４０ Ｄ／Ａ変換部
１８０ Ａ／Ｄ変換部
２０１ ゲイン設定部
３０７ 複製制御部
４０１ 信号レベル検知部
４０２ レベル調整部
５２３、５２４、５３２、５３３ 選択部
６０２ 逆ウェイト付与部
７０２ 疑似歪み付与部
７１１ アンプモデル生成部
７１２ 係数調整部
７１３ 疑似歪み算出図
７２１ 電源電圧制御部
７３１ スイッチ
７３２ スイッチ制御部
７４１ ばらつき補償部
７５１、７５２ 振幅制御部

Claims (16)

1. 複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置であって、
   歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償する処理を実行するプロセッサと、
   前記複数のアンテナ素子に対応して設けられ、前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する複数の電力増幅器と、
   前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックする合波部と、
   前記合波部によって合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換するＡ／Ｄ変換部とを有し、
   前記プロセッサは、
   前記Ａ／Ｄ変換部によってＡ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行し、
   前記更新する処理は、
   前記送信信号を分波して前記複数のアンテナ素子と同数の分波信号を生成し、
   生成された分波信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトと同じウェイトを付与し、
   ウェイトが付与された分波信号を合波して合波信号を生成し、
   前記合波信号と、前記合波フィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する、
   ことを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
2. 複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置であって、
   歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償する処理を実行するプロセッサと、
   前記複数のアンテナ素子に対応して設けられ、前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する複数の電力増幅器と、
   前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックする合波部と、
   前記合波部によって合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換するＡ／Ｄ変換部とを有し、
   前記プロセッサは、
   前記Ａ／Ｄ変換部によってＡ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行し、
   前記更新する処理は、
   歪み補償後の送信信号を分波して前記複数のアンテナ素子と同数の分波信号を生成し、
   生成された分波信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトと同じウェイトを付与し、
   ウェイトが付与された分波信号を合波して合波信号を生成し、
   前記合波フィードバック信号を歪み補償し、
   前記合波信号と、歪み補償後の合波フィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する、
   ことを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
3. 複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置であって、
   歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償する処理を実行するプロセッサと、
   前記複数のアンテナ素子に対応して設けられ、前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する複数の電力増幅器と、
   前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックする合波部と、
   前記合波部によって合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換するＡ／Ｄ変換部とを有し、
   前記プロセッサは、
   前記Ａ／Ｄ変換部によってＡ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行し、
   前記更新する処理は、
   前記Ａ／Ｄ変換部によってＡ／Ｄ変換された合波フィードバック信号を分波して前記複数のアンテナ素子と同数の分波フィードバック信号を生成し、
   生成された分波フィードバック信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトの逆特性を有する逆ウェイトを付与し、
   逆ウェイトが付与された分波フィードバック信号を合波して逆ウェイトフィードバック信号を生成し、
   前記逆ウェイトフィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する、
   ことを特徴とするマルチアンテナ通信装置。
4. 前記歪み補償する処理は、
   前記合波信号に基づいて、歪み補償係数を記憶するルックアップテーブルのアドレスを生成し、
   生成されたアドレスに記憶された歪み補償係数を用いて、前記送信信号を歪み補償する処理を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
5. 前記合波部によって合波されて得られる合波フィードバック信号のレベルを調整するレベル調整部をさらに有し、
   前記プロセッサは、
   前記合波信号又は前記合波フィードバック信号の振幅を検知する処理をさらに実行し、
   前記レベル調整部は、
   前記プロセッサによって検知された最大振幅に応じて前記合波フィードバック信号のレベルを調整する
   ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
6. 前記合波部は、
   前記複数の電力増幅器のうち一部の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックし、
   前記更新する処理は、
   前記ウェイトが付与された分波信号の一部を合波して部分合波信号を生成し、
   前記部分合波信号と、前記合波部によって合波されて得られる部分合波フィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する
   ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
7. 前記更新する処理は、
   前記ウェイトが付与された分波信号それぞれに、前記複数の電力増幅器の特性のばらつきに対応する疑似歪みを付与する処理をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
8. 前記プロセッサは、
   前記複数の電力増幅器の特性を示すアンプモデルを生成し、
   生成されたアンプモデルに基づいて前記疑似歪みを算出する処理をさらに実行する
   ことを特徴とする請求項７記載のマルチアンテナ通信装置。
9. 前記アンプモデルを生成する処理は、
   アンテナウェイトを制御して個々の電力増幅器から出力される信号をフィードバックさせ、
   フィードバックされた信号を用いて、当該信号を出力する電力増幅器のアンプモデルを生成する処理を有する
   ことを特徴とする請求項８記載のマルチアンテナ通信装置。
10. 前記アンプモデルを生成する処理は、
    前記複数の電力増幅器の電源電圧を制御して個々の電力増幅器から出力される信号をフィードバックさせ、
    フィードバックされた信号を用いて、当該信号を出力する電力増幅器のアンプモデルを生成する処理を有する
    ことを特徴とする請求項８記載のマルチアンテナ通信装置。
11. 前記アンプモデルを生成する処理は、
    前記複数の電力増幅器と前記合波部の間に設けられるスイッチを制御して個々の電力増幅器から出力される信号をフィードバックさせ、
    フィードバックされた信号を用いて、当該信号を出力する電力増幅器のアンプモデルを生成する処理を有する
    ことを特徴とする請求項８記載のマルチアンテナ通信装置。
12. 前記更新する処理は、
    前記疑似歪みが付与された分波信号それぞれに、前記複数の電力増幅器と前記合波部の間のアナログ経路の特性のばらつきに対応する疑似歪みを付与する処理をさらに有する
    ことを特徴とする請求項７記載のマルチアンテナ通信装置。
13. 前記複数の電力増幅器から出力される信号に対してタップ係数を用いて信号の振幅を制御する振幅制御部をさらに有し、
    前記合波部は、
    前記振幅制御部によって振幅が制御された信号を合波してフィードバックする
    ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。
14. 複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置が実行する係数更新方法であって、
    歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償し、
    歪み補償された送信信号を前記複数のアンテナ素子に対応して設けられた複数の電力増幅器によって増幅し、
    前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックし、
    合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、
    Ａ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有し、
    前記更新する処理は、
    前記送信信号を分波して前記複数のアンテナ素子と同数の分波信号を生成し、
    生成された分波信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトと同じウェイトを付与し、
    ウェイトが付与された分波信号を合波して合波信号を生成し、
    前記合波信号と、前記合波フィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する、
    ことを特徴とする係数更新方法。
15. 複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置が実行する係数更新方法であって、
    歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償し、
    歪み補償された送信信号を前記複数のアンテナ素子に対応して設けられた複数の電力増幅器によって増幅し、
    前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックし、
    合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、
    Ａ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有し、
    前記更新する処理は、
    歪み補償後の送信信号を分波して前記複数のアンテナ素子と同数の分波信号を生成し、
    生成された分波信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトと同じウェイトを付与し、
    ウェイトが付与された分波信号を合波して合波信号を生成し、
    前記合波フィードバック信号を歪み補償し、
    前記合波信号と、歪み補償後の合波フィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する、
    ことを特徴とする係数更新方法。
16. 複数のアンテナ素子それぞれの信号にアンテナウェイトを付与して指向性ビームを形成するマルチアンテナ通信装置が実行する係数更新方法であって、
    歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償し、
    歪み補償された送信信号を前記複数のアンテナ素子に対応して設けられた複数の電力増幅器によって増幅し、
    前記複数の電力増幅器から出力される信号を合波してフィードバックし、
    合波されて得られる合波フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換し、
    Ａ／Ｄ変換された合波フィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有し、
    前記更新する処理は、
    前記Ａ／Ｄ変換部によってＡ／Ｄ変換された合波フィードバック信号を分波して前記複数のアンテナ素子と同数の分波フィードバック信号を生成し、
    生成された分波フィードバック信号それぞれに、アンテナ素子ごとのアンテナウェイトの逆特性を有する逆ウェイトを付与し、
    逆ウェイトが付与された分波フィードバック信号を合波して逆ウェイトフィードバック信号を生成し、
    前記逆ウェイトフィードバック信号と、前記送信信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を有する、
    ことを特徴とする係数更新方法。

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