JPH08204473A - 高電力のｒｆ増幅器のための電力分配システム - Google Patents

高電力のｒｆ増幅器のための電力分配システム

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JPH08204473A
JPH08204473A JP25383495A JP25383495A JPH08204473A JP H08204473 A JPH08204473 A JP H08204473A JP 25383495 A JP25383495 A JP 25383495A JP 25383495 A JP25383495 A JP 25383495A JP H08204473 A JPH08204473 A JP H08204473A
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power distribution
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fourier transform
signal
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Sheldon Kent Meredith
シェルドン・ケント・メレディス
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Radio Frequency Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の増幅器を使用する複数の入
力信号の増幅のための電力分配システムで可変数のチャ
ンネルの増幅に必要な増幅器の数を減少させ、統計的な
ピークを考慮する必要を無くすことを目的とする。 【解決手段】 変換マトリックス133 と逆変換マトリッ
クス138 とを備え、変換マトリックス133 は複数の入力
信号に応答して変換された信号を供給し、変換された信
号の各々が複数の入力信号のすべてのもののそれぞれ一
部を含み、変換された信号の各々が増幅器135 の対応す
るものに供給されて増幅され変換された信号を出力し、
逆変換マトリックス138 が増幅され変換された信号に応
答して増幅された入力信号を例えばアンテナ120 に供給
し、前記増幅された入力信号の各々が複数の入力信号の
１つに対応することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線周波数（Ｒ
Ｆ）増幅器のための電力分配システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】地上移動無線システムは、遠隔移動ステ
ーションと通信をするために無線周波数（ＲＦ）で電力
を発生しなければならない。長年に亘って、そのような
通信は図１に示されるようなシステム10を使用して行わ
れてきた。図１を参照すると、そのような従来の技術の
システムは、無線チャンネルの装置12（各々対応する移
動ステーションと通信するためのもの）によって供給さ
れるＲＦ信号を増幅するために独立の増幅器13を使用
し、増幅された無線信号を高Ｑ同調結合器（空洞結合
器）15で結合する。結合された信号は帯域通過送信フィ
ルタ19へ与えられ、このフィルタ19の出力は遠隔移動ス
テーション（図示されていない）への送信のために送信
アンテナ20に接続されている。
【０００３】静止空洞結合器の使用に関連する問題は、
そのような結合器が広い周波数の範囲で機能することが
できないので、現在移動通信システムに関して必要とさ
れる所望の急速な周波数変化の特徴を有さないというこ
とである。図２を参照すると、空洞結合器を使用する図
１のシステムの限界を克服するために、新しい技術が現
在のシステム25によって採り入れられ、ここで無線信号
は、広い周波数の範囲、例えば８６９乃至８９４ＭＨｚ
に亘って信号を結合することができる損失性結合器（lo
ssy combiner）30によって結合されている。これらの結
合器の出力は、線形増幅器35で増幅されている。広帯域
の周波数範囲を有する線形増幅器35を使用することによ
って、システム25は非常に急速に周波数の変化する入力
信号を処理することができる。
【０００４】図２のシステムにおいて使用される増幅器
が非常に線形の増幅特性を有することが重要である。増
幅器が十分に線形でないならば、追加の望ましくない相
互変調信号が増幅器の出力に存在し、それによって通信
品質を劣化するであろう。
【０００５】“出力の３次遮断点（ＩＰ３Ｏ）”によっ
て増幅器の線形状態を描くことは良く知られている。増
幅状態の所定の設定の対して、ＩＰ３Ｏの増幅器に対す
る要求は以下の式１によって与えられる。
【０００６】 IP3O＝15logPo −IM/2＋5log(N2 −3N/2）（式１） ここで、Ｐ0 ＝無線チャンネル当りの電力出力（ミリワ
ット）、Ｎ＝増幅される無線チャンネルの数、ＩＭ＝最
大の許容可能な相互変調レベル（相互変調歪み）（ｄＢ
ｍ）を示す。数ミリワット程度、例えば１０ミリワット
で電力出力を生成しなければならない増幅器に対して、
少数の無線チャンネル、例えば４個のチャンネルに対し
て、比較的に低い相互変調レベル、例えば−１３ｄＢｍ
で、かなり小型で、比較的に廉価な増幅器を使用するこ
とができる。しかしながら、同じような相互変調レベル
を維持しつつ、より高い大きさ、例えばチャンネル当り
５ワット程度の電力レベルを、多数のチャンネル、例え
ば２０チャンネルで発生する必要がある場合、必要な増
幅器の大きさおよびコストが著しく上昇する。
【０００７】典型的な地上移動無線システムでは、１２
個のアンテナに接続される６０個のチャンネルを有し、
各アンテナは損失性結合器および線形電力増幅器を介し
てそこに接続される平均して５つの無線装置を有する。
上で説明されたように、低い相互変調の歪みを維持しつ
つ、各チャンネルに対して数ワットを生成しなければな
らないならば、増幅器の各々は非常に高価になる可能性
がある。そのような地上移動無線システムの増幅器の大
きさを決定する際の別の問題は、何台の無線装置（ユー
ザ）が任意の１個のアンテナに接続されるかについての
統計的決定に関する。平均的にはたった５つのユーザで
あるが、８或いは１０のユーザが特定の瞬間に一度に単
一の増幅器によるサービスを要求する可能性は非常に高
い。この場合、増幅器が線形であることに対する要求
は、５ｌｏｇ（Ｎ2 −３Ｎ／２）だけ増加する。例え
ば、ユーザの数が５から１０へ増加した場合、ＩＰ３Ｏ
の遮断点は以下の例によって与えられるように３ｄＢｍ
以上で増加する。
【０００８】 ５ｌｏｇ（５2 −３＊５／２）＝６．２２ｄＢｍ ５ｌｏｇ（１０2 −３＊１０／２）＝９．６５ｄＢｍ 相互変調歪みを低く維持しつつ、そのような大きい電力
を処理するために設計された増幅器は、物理的に大き
く、大量の電力を消費し、頻繁に故障し易く、非常に値
段が高い。
【０００９】この問題を処理する１つの方法は、非常に
大型の線形電力増幅器を使用し、各増幅器に少数のチャ
ンネルを別々に割り当てる方法である。例えば、自動車
無線等の地上移動無線システムでは、例えばセル区画の
ベース位置に６つの線形増幅器を取付けることができ
る。各増幅器は物理的に大型で、即ち約２´×２´×３
´（０．６ｍ×０．６ｍ×０．９ｍ）であり、非常に高
価である。６０個のチャンネルに対して、各増幅器は１
０の無線チャンネル、例えば１０のベース位置無線信号
を増幅しなければならず、約１５００ワットの静止直流
電流電力ドレーンを有する。最初のハードウエアのコス
トと電力消費に伴う動作コストの両方が非常に大きいと
いうことは明白である。それに加えて、無線出力は特定
の増幅器に統計的に割り当てられるので、そのようなシ
ステムは任意の無線チャンネルを任意のアンテナに動的
に接続する本質的な能力を有さない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、統計的なチ
ャンネルの負荷に関連する問題を無くすことによってこ
れらの従来の方法と異なる電力分配システムによってこ
れらの問題に対する解決手段を提供する。
【００１１】本発明の目的は、任意の順序で第２の複数
のアンテナに沿って伝送するための第１の複数のチャン
ネルに対する増幅器電力分配システムを提供し、可変数
のチャンネルを増幅するために要求される増幅器の必要
を無くすことである。
【００１２】本発明の別の目的は、送信アンテナに連結
される任意の１つの増幅器に接続される無線チャンネル
の数の統計的なピーキングを無くす電力分配システムを
提供することである。
【００１３】本発明の別の目的は、地上移動無線システ
ムで使用するためのそのような電力分配システムを提供
することである。
【００１４】本発明の別の目的は、ハードウエアのコス
トを下げ、信頼性を向上させ、増幅器の特性を向上させ
ることによって信号伝送品質を向上させ、任意のユーザ
のチャンネルを任意の送信アンテナに動的に連結して、
対応する信号を送信するのに最も適した送信アンテナを
使用することによって信号送信品質を向上させた地上移
動無線システムを提供することである。
【００１５】本発明のさらに別の目的は、システムの増
幅器に複数の入力信号を均等に分配し、その後増幅され
た入力信号を再生する増幅器電力分配システムを提供す
ることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、複数の
入力信号は各入力信号を分割してＮ個の変換信号を生成
するための変換マトリックスヘ供給され、各変換信号は
各入力信号の電力の均等な部分１／Ｎを有し、各変換信
号は増幅のために増幅器へ供給され、増幅された変換信
号は、増幅された変換信号の部分を増幅された入力信号
に再び結合する逆変換マトリックスに供給される。
【００１７】本発明では、増幅された入力信号は入力信
号の増幅された複製体である。
【００１８】本発明によると、複数の無線チャンネルを
有する地上移動無線システムにおいて、各無線チャンネ
ルはＮ個の結合器の任意の１つに相互接続可能であり、
各結合器は対応する送信アンテナに関連し、入力信号は
結合器の出力によって供給され、送信アンテナは増幅さ
れた入力信号を送信する。
【００１９】本発明では、任意の無線チャンネルは結合
器の任意の１つに動的に接続されることができる。
【００２０】さらに本発明では、変換マトリックスはフ
ーリエ変換マトリックスであり、逆変換マトリックスは
逆フーリエ変換マトリックスである。
【００２１】本発明によると、地上移動無線システムは
Ｎ個のアンテナを具備し、ここでＮはｍの累乗、例えば
Ｎ＝ｍr であり、変換マトリックスはｒ段を有する基数
ｍの周波数デシメーションアルゴリズムのフーリエ変換
マトリックスであり、逆フーリエ変換マトリックスの逆
変換マトリックスは、ｒ段を有する基数ｍの時間デシメ
ーションアルゴリズムを使用する。
【００２２】本発明は、従来の技術に著しい改良を与え
る。その理由は、地上移動無線システムは線形増幅器を
具備することができ、統計的なピークの許容値が必要無
いからである。本発明のシステムを使用すると、各増幅
器は全ユーザチャンネルによって均等に使用されるの
で、全てのチャンネルが同時に使用中であっても、任意
の１つの増幅器によって要求される最大電力は全チャン
ネルに対する合計の電力の１／Ｎであり、Ｎは増幅器の
数に等しい。さらに、本発明のシステムを使用すると、
無線チャンネルは特定の増幅器およびアンテナに個別に
割り当てられる必要は無く、むしろシステムは関連した
増幅器の電力要求に影響されること無く、任意のユーザ
のチャンネルを任意の１つのアンテナへ動的にスイッチ
ングすることができる。従って、本発明は、装置のコス
トを低下させ、動作コストを低下させ、信頼性および信
号伝送の質を向上させた改良された地上移動無線システ
ムを提供する。
【００２３】本発明の前述のならびに他の目的、特徴、
および長所は、添付の図面に示された本発明の例示的な
実施例の以下の詳細な説明に照らしてより明白になるで
あろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の電力分配システムは、地
上移動無線システムにおいて使用するのに特に良く適し
ており、システムのアンテナに関連された任意の増幅器
に接続されたチャンネル（ユーザ）の数の統計的ピーク
は、システム増幅器の各々に入力チャンネルの電力の負
荷を均等に配分するために除去される。従って、各シス
テム増幅器の必要寸法は最小になるが、十分に均一に利
用され、それによってハードウエアのコストを下げ、信
頼性を向上する。さらに加えて、本発明のシステムは、
システムの任意の無線チャンネルをシステムアンテナの
任意の１つに動的に接続することが可能である。
【００２５】図３を参照すると、地上移動無線システム
110 は複数の無線チャンネル装置112 を具備する。本発
明の実施例において、システム110 は６０個の無線チャ
ンネル装置を具備する。各無線チャンネル装置112 は、
１極Ｎ投スイッチ115 によって複数の損失性結合器114
の任意の１つに接続されることができる。本発明を例示
するために、１６個の損失性結合器114 が使用され、各
々は１極１６投スイッチ115 によって無線チャンネル装
置112 の任意の１つに接続されている。従って、当業者
は、各損失性結合器114 が６０までの入力を具備し、そ
れらは一度に６０個の１極１６投スイッチ115 によって
６０個の無線チャンネルのスイッチ112に接続されるこ
とができることを容易に理解するであろう。無線チャン
ネル装置112 の各々は移動ステーション、例えばセル電
話加入者或いはユーザ（図示されていない）に関連し、
各チャンネルは独特の動作周波数を割り当てられる。
【００２６】地上移動無線システム110 の受信装置部分
（図示されていない）が、種々の無線チャンネル112 と
連結された通信信号を受信する時、通信信号は無線チャ
ンネル装置112 の１つに独特に識別され、システム110
によって与えられる。その後、無線チャンネル装置112
は適切な信号処理、例えば信号の濾波および増幅を行
い、関連する加入者へ伝送するための以下で説明される
システムを介して信号を供給する。
【００２７】損失性結合器114 の各々は、システム110
の加入者へ信号を送信するための対応するアンテナ120
と関係される。結合器114 の出力は、本発明の電力分配
システム130 を介して対応するアンテナ120 へ供給され
る。
【００２８】電力分配システム130 は、結合器114 の出
力を受けるＮ×Ｎのフーリエ変換マトリックス（高速フ
ーリエ変換マトリックス）133 を具備し、変換された出
力信号を複数の線形電力増幅器135 の各々に供給する。
線形電力増幅器135 の出力は、Ｎ×Ｎの逆フーリエ変換
マトリックス（逆フーリエ高速変換マトリッククス）13
8 へ供給される。本発明の実施例では、１６個の損失性
結合器114 と１６個のアンテナ120 が使用され、従って
１６個の対応する線形電力増幅器135 が使用される。フ
ーリエ変換マトリックス133 および逆フーリエ変換マト
リックス138 の両方は、１６×１６のマトリックスであ
る。
【００２９】図４を参照すると、電力分配システム130
がより詳細に示されている。フーリエ変換マトリックス
133 は、１６個の線形電力増幅器135 に１６個の損失性
結合器の出力を均等に分配する。これは、４段の基数２
の周波数デシメーションアルゴリズムを使用することに
よって達成される。基数２の周波数デシメーションアル
ゴリズムは、Kraniauskas, Peter氏の論文の２８乃至３
０頁および図８乃至１４（IEEE Signal processing Mag
azine, 24乃至35頁、1994年４月）により詳しく説明さ
れている。当業者に理解されるように、基数２の周波数
デシメーションアルゴリズムの各段は、複数の９０°の
ハイブリッド分離装置145 を具備しており、それらは図
５により詳細に示されている。
【００３０】図５を参照すると、各９０°のハイブリッ
ド分離装置145 は既に知られている型式の相対称の４ポ
ート分岐線カプラである。フーリエ変換マトリックスの
第１段において、１６個の損失性結合器の２個からの出
力は、同一の特性インピーダンスＹ1 、例えば５０Ωを
有する一対の入力ポート（ライン）501,502 によって分
離装置に結合される。分離装置からの出力は、一対の出
力ポート（ライン）503,504 に供給される。出力ポート
503,504 は、入力ポート501,502 と同じ特性インピーダ
ンスＹ1 を有する。入力ポート501,502 は、一対の主線
510,511 によって出力ポート503,504 に接続される。さ
らに加えて、入力ポート501,502 および出力ポート503,
504 は一対の副線（分岐線）514,515 によってシャント
接続される。主線510,511 および副線514,515 の長さお
よびインピーダンスは、入力信号対出力信号の所望の分
割率を与えるように選択される。
【００３１】本発明の所望の９０°ハイブリッド分離装
置を実現するために、主線510,511の特性インピーダン
スＹ2 は、入力および出力ポートの特性インピーダンス
の２-1/2倍に等しくなるように、即ちＹ2 ＝（Ｙ1 ）
（２-1/2）＝０．７０７Ｙ1 になるように選択される。
副線の特性インピーダンスは入力および出力ポートの特
性インピーダンス、即ちＹ1 と同じである。主線および
副線の長さは、入力信号の４分の１の波長になるように
選択される。ラインの特性インピーダンスが異なるため
に、主線および副線の信号の位相速度も異なり、従って
４分の１の波長の長さを与えるために異なる長さのライ
ンが使用されなければならない。
【００３２】ハイブリッド分離装置145 はまた、図６に
示される“周波数デシメーションバタフライ”を使用し
て実行されることができる。図６を参照すると、周波数
デシメーションバタフライは、スケール関数150 、代数
関数152 、および“回転（twiddle ）係数”として知ら
れる乗算器153 を具備する。スケール関数150 は全てデ
シメーション段で必要ではないが、フーリエ変換マトリ
ックス133 の入力シーケンスまたは出力シーケンスの何
れかに１回だけ加えられるように収集されることができ
る。当業者には既に知られているが、各分離装置145
は、その期間の２分の１だけその入力をシフトし、この
場合９０°である。各デシメーション段の出力は、段の
入力の２つの半分の長さのシーケンスとして変換される
ことができる。従って、４つの段にデシメーション処理
を反復的に行うことによって、例えば２4 ＝１６のよう
に、１６個の損失性結合器の出力信号の各々は１６のマ
トリックスの出力に均等に分配され、その結果各増幅器
は各チャンネルの１６分の１を増幅する。
【００３３】図３および４に示されるように、フーリエ
変換マトリックス133 の出力は、各電力増幅器135 への
入力として与えられる。この場合、上で説明されたフー
リエ変換マトリックスを使用して、各増幅器は各チャン
ネルに低い電力で６０個の全入力チャンネルによって使
用される。従って、全てのチャンネルが同時に使用中で
あっても、任意の１つの増幅器によって要求される最大
電力は、６０個の全チャンネルの合計の電力のちょうど
１／Ｎ（１／１６）である。これは、６０個のチャンネ
ルを有する従来の技術のシステムで設計されなければな
らない８乃至１０の無線チャンネルの統計的ピーク電力
の要求の代りに、４個未満（６０÷１６＝３．７５）の
無線チャンネルのピーク電力の要求と等しくなるように
各増幅器に対して効果的にピーク電力を要求する。従っ
て、本発明の増幅システムに関して統計的なピークの許
容値は必要ない。さらに、従来の技術のシステムでは、
増幅器の１つが故障した場合、送信のために対応するア
ンテナに供給される増幅された信号は無い。それと対照
的に、本発明の電力分配システムを使用すると、増幅器
の１つが故障した場合にも、増幅された信号は残りの稼
働している増幅器からアンテナの全てへ供給される。
【００３４】本発明の電力分配システムを使用すると、
任意の１つのチャンネルに対応するアンテナおよび増幅
器へ個々に割り当てる必要はないということも、当業者
によって理解されるであろう。その代りに、１極１６投
スイッチは、対応する無線チャンネル装置の出力を信号
を伝送するのに最も適したアンテナへ導くために使用さ
れることができる。これは、システムの全ての増幅器が
全ての無線チャンネル装置の出力を均等に増幅すること
を認識することによって明白になる。
【００３５】分配された損失性結合器の信号の増幅後
に、元の損失性結合器の信号は逆フーリエ変換マトリッ
クス138 によって再構成される。逆フーリエ変換マトリ
ックスは４つの段を有する基数２の時間デシメーション
アルゴリズムを利用して、１６個の増幅器の出力を１６
個の損失性結合器の出力の増幅された複製体へ変換す
る。基数２の時間デシメーションアルゴリズムの動作
は、上で引用されたKraniauskas 氏の論文の３１乃至３
２頁および図１５乃至１９で説明されている。図５およ
び上の説明で示される型式の９０°ハイブリッド分離装
置146 は、基数２の時間デシメーションアルゴリズムで
使用される。その代りに、図７に示される型式の“時間
デシメーションバタフライ”は、逆フーリエ変換マトリ
ックスを構成するのに使用されることができる。時間デ
シメーションバタフライ146 は、本質的に周波数逆デシ
メーションバタフライ145 である（図６参照）。各段は
対応する半分の長さのシーケンスを結合し、最後のデシ
メーション段から始めて、入力段へ向ってアーギュメン
ト（argument）を逆伝播する。上で説明されるように、
最後の入力は損失性結合器の出力信号の増幅された複製
体である。その後、逆フーリエ変換マトリックスの出力
は、対応する移動無線加入者へ送信するための種々の対
応するアンテナ20（図３参照）に対して与えられる。
【００３６】上で説明されたように、フーリエ変換マト
リックスの各分離装置145 は、分離装置入力の半分の長
さの２つのシーケンスを生成するために分離装置の入力
へ９０°の位相シフトを行う。同じように、逆フーリエ
変換マトリックスでは、各分離装置は２つの半分の長さ
のシーケンスを元の親シーケンスに結合する。フーリエ
変換マトリックスの出力の増幅中、或いは信号ライン13
6 および137 上の増幅器135 の入力および出力の伝送中
の何れかにおいて、異なる位相シフトが信号に導入され
るならば、信号は逆フーリエ変換マトリックスにおいて
不適切に再構成される可能性がある。従って、各信号が
増幅およびフーリエ変換マトリックスと逆フーリエ変換
マトリックスとの間の伝送中に同一の位相シフトを経験
するように、信号ライン136,137 および増幅器135 が互
いに対して位相を平衡されることが重要である。位相の
平衡は、信号ライン136,137 の長さを制御することによ
って、および／或いは増幅器135 によって導入された位
相シフトを調整することによって達成されることができ
る。
【００３７】従来の技術に対する本発明の重要な利点
は、例によって最も良く理解される。以下の実施例にお
いて、図２の従来の技術のシステムと本発明のシステム
の両方は、同数のチャンネル、増幅器、アンテナ、およ
び相互変調要求を有する状態で比較されるであろう。こ
の例に関して、地上移動無線システムは、６０個のチャ
ンネル、１６個のアンテナ、および１６個の増幅器を具
備すると仮定する。本発明の位相ネットワーク無しに、
１６個のアンテナの各々は、平均的な負荷（約４チャン
ネル）に統計的ピークの量（更に付加的な４チャンネ
ル）を加算したものを処理できることが必要とされる。
従って、各増幅器は８チャンネルを同時に増幅しなけれ
ばならない可能性がある。代って、本発明の位相ネット
ワークが使用される場合、６０チャンネルの各々は、そ
の電力を１６で除算されて、１６個の増幅器へ与えられ
る。従って、各増幅器が８つのチャンネルで使用される
代りに、各増幅器は各チャンネル当り低出力で全６０個
のチャンネルで使用される。全６０個のチャンネルが同
時に使用中であっても、任意の１個の増幅器によって要
求される最大電力は、全６０個のチャンネルの合計の電
力のちょうど１６分の１である。これは、８つの無線チ
ャンネルではなく、約４つの（６０／１６＝３．７５）
の無線チャンネルの実効ピーク電力の必要量に相当する
ものを与える。ピークの許容値は要求されない。式１
は、２つのシステムに関するＩＰ３Ｏの要求を比較する
ために使用される。
【００３８】事例１ 電力分配システムが使用されない
場合（従来の技術） 増幅器の出力で要求されるチャンネル当りの出力＝１０
ワット 増幅器当りのチャンネルの数＝８ピーク ＩＭの特定値＝−１３ｄＢｍ ＩＰ３Ｏ＝ 15log10,000−(-13/2) ＋5log(64-12) ＩＰ３Ｏ＝60＋6.5 ＋8.58＝ 75.08ｄＢｍ これは、動作コストの非常に高い大型の増幅器である。
この例で使用される−１３ｄＢｍのＩＭの特定値は、増
幅器の相互変調歪みのレベルに対してＦＣＣによって命
令されるレベルである。
【００３９】事例２ 本発明の電力分配システムが使用
された場合 増幅器の出力で要求されるチャンネル当りの出力＝１０
／１６ワット＝６２５ｍＷ 増幅器当りのチャンネルの数＝６０ ＩＭの特定値＝−１３ｄＢｍ ＩＰ３Ｏ＝15log625−(-13/2) ＋5log(3600-90) ＩＰ３Ｏ＝ 41.94＋ 6.5＋ 17.73＝66.17 ｄＢｍ この例において、増幅器当りのユーザ（チャンネル）は
増加し、従って相互変調歪みの生じる機会は増加する
が、チャンネル当りの電力は信号を分配する増幅器の数
によって除算される。それ故に、各増幅器のチャンネル
当りの電力、即ち６２５ミリワットは、従来の技術のシ
ステムに関する１０ワットよりはるかに低い。上の比較
から分かるように、本発明に関して要求される増幅器
は、従来の技術で要求される増幅器よりも約９ｄＢｍ低
いＩＰ３Ｏのインターセプト点を有する。これは、増幅
器の購入に関して約８０％のコスト削減を意味する。更
に加えて、そのような増幅器は著しく低い電力レベルで
動作し、それに関連して動作中の電力消費を低下させ
る。
【００４０】従来の技術の事例１において、増幅器当り
のチャンネルの数は８つの統計的ピークを有するであろ
うということに留意されたい。実際には、チャンネルの
実際の数が８を越える時に数倍になる。例えば、７５．
０８ｄＢｍのＩＰ３Ｏ設計の増幅器が同時に９つのチャ
ンネル入力を有する場合、チャンネル間の必要なＦＣＣ
相互変調分離は適合しないであろう。
【００４１】上のシナリオにおいて、相互変調分離は以
下のようになるであろう。
【００４２】 IM＝ 30logＰ0 ＋10log(Ｎ2 − 3Ｎ/2) −2IP3O （式２） IM＝ 30log10,000−10log(81−13.5) −150.16 IM＝ 120＋ 18.29−150.16＝-11.87ｄＢｍ 従って、−１３ｄＢｍ未満が必要であるので、相互変調
の分離はＦＣＣの特定値から外れる。
【００４３】本発明の好ましい実施例は、４段を有する
基数２の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に関して説明され
るが、本発明を構成するために種々の基数がフーリエ変
換マトリックス133 （図３参照）および逆フーリエ変換
マトリックス138 （図４参照）において使用可能である
ということが当業者によって理解されるであろう。アン
テナおよび関連した増幅器の所定の数Ｎに関して、ここ
でＮはｍの累乗である、即ちＮ＝ｍr 、フーリエ変換マ
トリックスは、ｒ段を有する基数ｍの周波数デシメーシ
ョンアルゴリズムを使用し、逆フーリエ変換マトリック
スは、ｒ段を有する基数ｍの時間デシメーションアルゴ
リズムを使用する。上で与えられた例に於て、Ｎは１６
であり、ｍは２であるので、４つの段が存在する、即ち
ｒ＝４である。しかしながら、基数４の周波数デシメー
ションアルゴリズムが使用される場合、ただ２つの段の
みが使用される。当業者によって理解されるように、シ
ステム内で使用される増幅器の数に応じて、他の基数お
よび関連する数の段が構成の要求を満たすために選択さ
れることができる。基数３および基数４の基数の例が、
上で引用されたKraniauskas 氏の論文の３２乃至３５頁
に掲載されている。
【００４４】ここでは地上移動無線システムにおいて使
用される電力分配システムが説明された。しかしなが
ら、本発明の原理は、増幅され、所定の出力（例えばア
ンテナ）において増幅され与えられるチャンネルの数は
動的に変更することができる任意のシステムに適用され
ることができる。
【００４５】本発明は、その例示的実施例に関連して説
明されたが、本発明の意図および範囲から逸脱すること
なしに、上述のおよび他の色々な省略並びに追加をこれ
に加えることができるということが当業者によって理解
されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術の地上移動無線システムの概略ブロ
ック図。
【図２】従来の技術の地上移動無線システムの代替実施
例の概略ブロック図。
【図３】本発明の電力分配を行う地上移動無線システム
の概略ブロック図。
【図４】図３のシステムの１６個の線形電力増幅器に関
するフーリエ変換マトリックスおよび逆フーリエ変換マ
トリックスの動作を示す概略図であり、フーリエ変換マ
トリックスは４段の基数２の周波数デシメーションアル
ゴリズムを使用し、逆フーリエ変換マトリックスは４段
の基数２の時間デシメーションアルゴリズムを使用する
図。
【図５】図４のフーリエ変換マトリックスおよび逆フー
リエ変換マトリックスにおいて使用される９０°ハイブ
リッド分離装置の概略図。
【図６】図４のフーリエ変換マトリックスの９０°ハイ
ブリッド分離装置の別の実施例の概略図。
【図７】図４の逆フーリエ変換マトリックスの９０°ハ
イブリッド分離装置の別の実施例の概略図。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の増幅手段における複数の入力信号
    の増幅のための電力分配システムにおいて、 変換マトリックス手段および逆変換マトリックス手段を
    具備し、 前記変換マトリックス手段は変換された信号を供給する
    ために前記複数の入力信号に応答可能であり、前記変換
    された信号の各々が前記複数の入力信号の各々の一部を
    含み、前記変換された信号の各々が前記増幅手段の対応
    するものに供給されて増幅され変換された信号を出力
    し、 前記逆変換マトリックス手段が、増幅された入力信号を
    供給するために前記増幅され変換された信号に応答可能
    であり、前記増幅された入力信号の各々が前記複数の前
    記入力信号の１つに対応することを特徴とする電力分配
    システム。
  2. 【請求項２】 前記変換マトリックス手段がフーリエ変
    換マトリックスであり、前記逆変換マトリックス手段が
    逆フーリエ変換マトリックスである請求項１記載の電力
    分配システム。
  3. 【請求項３】 電力分配システムがＮ個の前記増幅器手
    段を具備し、ここで、Ｎは、以下の関係によって与えら
    れるようなｍのｒ乗であり、 Ｎ＝ｍr 、 前記フーリエ変換マトリックスが、ｒ段を有する基数ｍ
    の周波数デシメーションアルゴリズムを使用して構成さ
    れ、 前記逆フーリエ変換マトリックスが、ｒ段を有する基数
    ｍの時間デシメーションアルゴリズムを使用して構成さ
    れる請求項２記載の電力分配システム。
  4. 【請求項４】 電力分配システムが、Ｎ個の前記増幅手
    段を具備し、ここで、Ｎは以下の関係によって与えられ
    るｍのｒ乗であり、 Ｎ＝ｍr 、 前記変換マトリックス手段が、ｒ段を有する基数ｍの周
    波数デシメーションアルゴリズムを使用するフーリエ変
    換マトリックスであり、 前記逆変換マトリックス手段が、ｒ段を有する基数ｍの
    時間デシメーションアルゴリズムを使用する逆フーリエ
    変換マトリックスである請求項１記載の電力分配システ
    ム。
  5. 【請求項５】 無線信号を供給するための複数の無線チ
    ャンネルと、 無線信号を結合し、および前記結合された無線信号を示
    す前記入力信号を結合器の出力で発生するためのＮ個の
    結合器手段と、 前記無線チャンネルのそれぞれから前記結合器手段の任
    意の１つへ無線信号を供給するためのスイッチング手段
    とを具備している請求項４記載の電力分配システム。
  6. 【請求項６】 前記無線チャンネルの１つからの無線信
    号が、１時に前記結合器手段の１つのみに供給される請
    求項５記載の電力分配システム。
  7. 【請求項７】 前記変換された信号の各々が、各無線信
    号の一部、すなわち１／Ｎを含む請求項６記載の電力分
    配システム。
  8. 【請求項８】 Ｎ個のアンテナを具備し、前記逆フーリ
    エ変換手段が、前記増幅された入力信号の各々を前記ア
    ンテナの対応するものに供給する請求項５記載の電力分
    配システム。
  9. 【請求項９】 前記結合器手段の各々が、前記アンテナ
    の１つに対応し、 前記スイッチ手段が、前記無線チャンネルの任意の１つ
    から前記結合器手段の任意の１つへ無線信号を動的に接
    続できる請求項５記載の電力分配システム。
  10. 【請求項１０】 前記無線チャンネルの各々が、独特の
    周波数で前記無線信号を供給する請求項５記載の電力分
    配システム。
  11. 【請求項１１】 前記増幅された変換された信号の各々
    が、前記増幅手段による増幅中に同一の位相シフトを受
    けるように、前記増幅手段の各々が互いに関して位相が
    平衡される請求項１記載の電力分配システム。
  12. 【請求項１２】 前記変換マトリックス手段が高速フー
    リエ変換マトリックスであり、前記逆変換マトリックス
    手段が逆高速フーリエ変換マトリックスである請求項１
    記載の電力分配システム。
  13. 【請求項１３】 電力分配システムが、Ｎ個の前記増幅
    手段を具備し、ここでＮは、以下の関係によって与えら
    れるようなｍのｒ乗であり、 Ｎ＝ｍr 、 前記逆高速フーリエ変換マトリックスが、ｒ段を有する
    基数ｍの周波数デシメーションアルゴリズムを使用して
    構成され、 前記逆高速フーリエ変換マトリックスが、ｒ段を有する
    基数ｍの時間デシメーションアルゴリズムを使用して構
    成される請求項２記載の電力分配システム。
  14. 【請求項１４】 前記電力分配システムが、地上移動無
    線システムにおいて使用される請求項１０記載の電力分
    配システム。
  15. 【請求項１５】 前記増幅手段が、高電力無線周波数増
    幅器である請求項１４記載の電力分配システム。
  16. 【請求項１６】 請求項１の電力分配システムを使用し
    て複数の増幅手段により複数の入力信号を増幅する方法
    において、 前記変換マトリックス手段において前記複数の入力信号
    を複数の変換された信号へ変換し、前記変換された入力
    信号の各々が、前記複数の入力信号の各々の一部を含
    み、 増幅され変換された信号を供給するために前記変換され
    た信号の各々を前記増幅手段の対応するものへ供給し、 前記逆変換マトリックス手段において前記増幅された変
    換された信号を複数の増幅された入力信号へ逆変換し、
    前記増幅された入力信号の各々が前記複数の前記入力信
    号の１つに対応するステップを含むことを特徴とする増
    幅方法。
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