JP5404219B2

JP5404219B2 - アレーアンテナ用送信機

Info

Publication number: JP5404219B2
Application number: JP2009161499A
Authority: JP
Inventors: 健一堀口; 直子松永; 亮司林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-07-08
Also published as: JP2011019029A

Description

この発明は、アレーアンテナ用送信機、特に送信系で発生する非線形歪みを補償する機能を有するものに関する。

無線通信用の送信機では、消費電力の大半を占める増幅器の高効率化と低歪み化が望まれており、特に線形性が強く要求される送信機では歪み補償方式が用いられてきた。数ある歪み補償方式の中で、比較的高い効率が達成できる方式として、例えば下記非特許文献１に記載されたフィードバック型のディジタルプレディストーション方式がある。フィードバック型のディジタルプレディストーション方式は、入力信号に予め増幅器で発生する非線形歪みとは逆の特性を増幅器の前段に設けたプレディストーション部に与えることで、増幅器の出力を線形化する方式である。フィードバック型の方式では、入力信号と増幅器の出力信号(増幅前と増幅後の信号)を比較し、両者が一致するようにプレディストーション部に与える設定パラメータの修正を行う。

また、下記特許文献１には、複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の電力増幅器の全てに、それぞれに電力増幅器で発生する非線形歪を補償する歪補償特性付加部を設けたアレーアンテナ装置が開示されている。

また、下記特許文献２には、複数のアンテナ素子のそれぞれに接続された複数の送信部に共通に、それぞれの送信部での非線形歪を補償する１つの歪補償処理部を設けたアレーアンテナ装置が開示されている。

特開２００２−１９０７１２号公報特開２００６−９４０４３号公報

Y.Nagata、"Linear amplification technique for digital mobile communications"、Proc. of IEEE Vehicular Technology Conf.、pp159-164、1989

従来のこの種の装置においては、例えば全てのアレーアンテナのアンテナブランチにそれぞれに、プレディストーション部の係数を制御するプレディストーション係数演算部と、プレディストーション係数を求めるための帰還信号を得るためのフィードバック部とを設けた場合、装置が大型化し、消費電力が増大する課題があった。

また、複数のアンテナブランチで１つのプレディストーション係数演算部を共有した場合、例えば入力信号の瞬時振幅に対応した歪み補償係数の算出処理を１つの回路で時分割で切り替えながら行うため、歪み補償係数の算出処理が間に合わず、複数のアンテナブランチの歪み補償を同時に行うことができないという課題があった。

この発明は、装置の小型化を実現しながら、複数のアンテナブランチ全ての各送信部の増幅器の歪み補償を可能にしたアレーアンテナ用送信機を提供することを目的とる。

この発明は、アンテナブランチ数に対応したＮ系統のそれぞれに設けられ送信データのプレディストーション信号をアナログ変換及び周波数変換した後に増幅器で増幅して送信信号を発生する送信部と、前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、Ｎ系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくＮ系統が割当てられた系統数Ｎよりも少ないＭ個(Ｎ、Ｍは正の整数)のフィードバック推定演算部と、前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、前記Ｎ系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記Ｍ個のフィードバック推定演算部のいずれか１つが接続され、Ｎ系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、を備え、前記各送信部が、ＩＱ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、前記各プレディストーション部が、ＩＱ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部を周波数変換するダウンコンバータ、周波数変換された信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号にディジタルの直交復調を行ったＩＱ成分を含むフィードバック信号を出力する直交復調器、直交復調後の前記フィードバック信号と前記送信データをＩＱ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、前記各切替手段が、割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第１の切替部、割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第２の切替部、時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第３の切替部、を含み、さらに、前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、を備え、前記Ｎ系統の増幅器が、アレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する、ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機等にある。

この発明では、装置の小型化を実現しながら、複数のアンテナブランチ全ての各送信部の増幅器の歪み補償を可能にしたアレーアンテナ用送信機を提供できる。

この発明によるアレーアンテナ用送信機の一例の概略的な構成を示す図である。この発明の実施の形態１におけるアレーアンテナ用送信機の図１の１つのアレーアンテナ用送信ユニットの構成を示した図である。この発明の実施の形態２におけるアレーアンテナ用送信機の図１の１つのアレーアンテナ用送信ユニットの構成を示した図である。この発明の実施の形態３におけるアレーアンテナ用送信機の図１の１つのアレーアンテナ用送信ユニットの構成を示した図である。

以下、この発明によるアレーアンテナ用送信機を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお各図において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明によるアレーアンテナ用送信機の一例の概略的な構成を示す図である。この発明のアレーアンテナ用送信機では、アレーアンテナ用送信ユニットを複数並べて構成する。図１の場合、それぞれ２系統のアンテナブランチを構成する３つのアレーアンテナ用送信ユニットＵ１〜Ｕ３(それぞれ系統数ｎ１，ｎ２，ｎ３＝２)と、４系統のアンテナブランチを構成する１つのアレーアンテナ用送信ユニットＵ４(系統数ｎ４＝４)とで、複数(Ｎ＝１０系統)のアンテナブランチを有するアレーアンテナ用送信機を構成している。ＩＮ側から入力された送信データはそれぞれアレーアンテナ用送信ユニットＵ１〜Ｕ４で歪み補償処理が施されて増幅され、ＯＵＴ側に接続されたそれぞれの送信アンテナ(図示省略)から送信される。

図２はこの発明の実施の形態１におけるアレーアンテナ用送信機の、図１の複数(ｎ１＝２系統)のアンテナブランチを構成するアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の構成を示した図である。なおアレーアンテナ用送信ユニットＵ２，Ｕ３の構成は図２と同じであり、４系統を構成するアレーアンテナ用送信ユニットＵ４の場合は後述する１つのフィードバック推定演算部に対して割り当てられるプレディストーション部と送信部からなる構成部分の数が２個から４個に増えるだけである(以下各実施の形態同様)。

図２において、各送信データ＃１，＃２の信号線には入力端子１，１１から、プレディストーション部６，１６、直交変調器４，１４、ディジタルアナログ変換器８，１８、アップコンバータ３１，３２、増幅器３，１３が順次直列に接続され、アレイアンテナの各送信アンテナ(図示省略)がそれぞれ接続されている出力端子２，１２に到る。さらにプレディストーション部６，１６は、振幅計算部４１，５１、瞬時係数発生部４２，５２、記憶部４３，５３、複素乗算器９，１９を含む。

プレディストーション部６及び１６は、それぞれの送信データの瞬時振幅を振幅計算部４１，５１で計算し、瞬時係数発生部４２，５２が送信データの瞬時振幅に応じた歪み補償係数がそれぞれ記載された記憶部４３及び５３から、前記瞬時振幅毎に歪み補償係数を読み出し、複素乗算器９，１９で送信データに読み出した歪み補償係数に乗算してプレディストーション信号を生成する。

増幅器３，１３の出力は帰還(フィードバック)のために、スイッチ２９で時分割で選択的にダウンコンバータ３３に接続される。ダウンコンバータ３３は、アナログディジタル変換器１０、直交復調器５を介して比較・推定部６４に接続される。一方、入力端子１，１１から入力されたそれぞれＩ成分，Ｑ成分の信号からなる送信データ＃１，＃２もスイッチ２７で時分割で選択的に比較・推定部６４に接続される。

比較・推定部６４は、Ｉ成分，Ｑ成分の信号用のそれぞれ比較器６１，６２、非線形特性推定部６３を含む。そして比較器６１、６２でそれぞれに送信データとフィードバック信号を比較して、その結果に基づき非線形特性推定部６３でプレディストーション部６、１６に与える歪み補償係数を推定する。非線形特性推定部６３で推定された歪み補償係数は、スイッチ２８を介して時分割で選択的にプレディストーション部６，１６の記憶部４３，５３に送られて、記憶されている歪み補償係数が更新される。

切替制御部１００は、制御信号入力端子１０１に入力される図１の１０系統のアレーアンテナ用送信機全体の送信制御を行う送信制御信号に従って、図２のアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の各スイッチ２７，２８，２９のみならず、全てのアレーアンテナ用送信ユニットＵ１〜Ｕ４の各スイッチ２７，２８，２９に切替制御信号を出力して、各送信ユニットＵ１〜Ｕ４でそれぞれに各系統に対して歪み補償係数を求めて更新できるように時分割で切り替え制御を行う。

なおそれぞれ、直交変調器４，１４、ディジタルアナログ変換器８，１８、アップコンバータ３１，３２、増幅器３，１３がそれぞれ送信部を構成する。また、ダウンコンバータ３３、アナログディジタル変換器１０、直交復調器５、比較・推定部６４がフィードバック推定演算部を構成し、そのうちダウンコンバータ３３、アナログディジタル変換器１０、直交復調器５がフィードバック部を構成する。また、スイッチ２９，２７，２８はそれぞれ切替手段の第１，第２，第３の切替部を構成する。また、ディジタルアナログ変換器８から出力端子側と出力端子側からアナログディジタル変換器１０までがアナログ回路で構成され、残りの部分がディジタル回路で構成されている。

次に図２のアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の動作について説明する。各アンテナブランチに対応した系統毎の送信データ＃１、＃２は、入力端子１及び１１より入力し、プレディストーション部６及び１６において、増幅器３及び１３で発生する非線形歪みを打ち消すようなプレディストーション信号へと変換される。

プレディストーション部６及び１６で生成されたプレディストーション信号は、直交変調器４及び１４にて中間周波数(ＩＦ周波数)へとディジタル方式で直交変調され、その後、ディジタルアナログ変換器８及び１８によりアナログ信号へと変換される。そしてアナログ信号に変換された信号は、アップコンバータ３１及び３２により無線周波数(ＲＦ周波数)へと変換され、増幅器３及び１３に入力される。各系統に接続された増幅器３及び１３には、予めアレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する増幅器を使用してもよい。

増幅器３及び１３の出力する送信信号の一部はフィードバック信号としてスイッチ２９に入力される。スイッチ２９では、増幅器３及び１３からのフィードバック信号を時分割で切り替えながらダウンコンバータ３３へと受け渡す。ダウンコンバータ３３では、ＲＦ周波数のフィードバック信号をＩＦ周波数へと変換し、その後、アナログディジタル変換器１０によりディジタル信号へと変換し、直交復調器５によりＩ成分、Ｑ成分へと復調し、比較器６１(Ｉ成分用)及び６２(Ｑ成分用)へと入力する。

また、入力端子１及び１１より入力した系統毎の送信データはスイッチ２７に入力する。スイッチ２７では、経路毎の送信データを時分割で切り替えながら、送信データのＩ成分、Ｑ成分をそれぞれ比較器６１及び６２へと受け渡す。スイッチ２７とスイッチ２９の切り替えタイミングを同期させることで、アンテナブランチ毎の送信データとフィードバック信号を比較器６１及び６２においてＩＱ成分毎に比較する。比較器６１及び６２の出力は非線形特性推定部６３に入力し、非線形特性推定部６３では比較結果から増幅器の非線形特性を推定し、この増幅器の非線形特性からこれの逆の特性を示すプレディストーション係数すなわち歪み補償係数の算出が行われる。なお，非線形特性推定部６３では比較結果から直接的にプレディストーション部の非線形特性を推定し，プレディストーション係数すなわち歪み補償係数の算出をしても良い。非線形特性推定部６３からの出力はスイッチ２８へと入力する。スイッチ２８では、経路(系統)毎に推定した歪み補償係数を時分割で切り替えながら記憶部４３及び５３へと受け渡す。記憶部４３及び５３では、送信データの振幅毎に対応した歪み補償係数の更新を行う。すなわち瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する。

この実施の形態ではスイッチ２７、２８、２９の働きにより、送信データとフィードバック信号を系統毎に選択して歪み補償係数(プレディストーション係数)を推定し、対応する系統の記憶部へ歪み補償係数の推定結果を出力する。即ちこの実施の形態では、１つのフィードバック部(ダウンコンバータ３３、アナログディジタル変換器１０、直交復調器５)と比較・推定部６４からなるフィードバック推定演算部を共用し、時分割で切り替えて使用するため、フィードバック推定演算部の数を全体の系統数Ｎよりも少ないＭ個(Ｍ：Ｍ＜Ｎ：Ｍ，Ｎは正の整数)とすることが可能となり、装置の小型化、消費電力の削減が可能となる。

また、この実施の形態では系統毎に設けたプレディストーション部において記憶部４３及び５３を参照しながら歪み補償演算(送信データへの歪み補償係数の乗算)を行うため、記憶部においてメモリを２つ用意しておき、歪み補償演算に用いるメモリと書き込みを行うメモリを交互に瞬時に切り替えて使用すれば、歪み補償係数の記憶部への書き込みタイミングに因らずに、連続的に歪み補償を行うことができる。このため、歪み補償係数の記憶部への書き込みタイミングとは独立に、複数の系統の歪み補償を時分割で所定期間のなかで(見かけ上同時に)行うことが可能である。

更にこの実施の形態では、異なる飽和電力を有する増幅器を使用する。励振振幅が小さいアンテナブランチには飽和電力の小さい増幅器を使用し、励振振幅が大きいアンテナブランチには飽和電力の大きい増幅器を使用することで、線形性を大きく劣化させることなく送信機全体の消費電力を削減することが可能となる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２におけるアレーアンテナ用送信機の、図１のアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の構成を示した図である。図３の構成では、フィードバック推定演算部のフィードバック部が、直交復調器５、アナログディジタル変換器１０、ＩＱ誤差補正部６５からなる。入力端子１から入力される送信データを切り替えるスイッチ２７の前段には、送信データ＃１，＃２のためのそれぞれ遅延部７１及び７２、移相部７３及び７４が設けられている。増幅器３，１３の出力する送信信号の一部のフィードバック信号を切り替えるスイッチ２９の前段には、スイッチ７５及び７６が設けられている。また、図１の全てのアレーアンテナ用送信ユニットＵ１〜Ｕ４に渡って、それぞれの増幅器に接続された制御信号入力端子９１を有する電圧制御部９２が１つ設けられている。なお、スイッチ７５及び７６の切り替え制御も切替制御部１００からの切替制御信号で制御される。

なお、直交復調器５、アナログディジタル変換器１０、ＩＱ誤差補正部６５、比較・推定部６４がフィードバック推定演算部を構成し、そのうち直交復調器５、アナログディジタル変換器１０、ＩＱ誤差補正部６５がフィードバック部を構成する。また、スイッチ２９，７５，７６が第１の切替部を構成する。また、ディジタルアナログ変換器８から出力端子側と出力端子側からアナログディジタル変換器１０までがアナログ回路で構成され、残りの部分がディジタル回路で構成されている。

次に図３のアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の動作について説明する。アレーアンテナ用送信機での各送信アンテナの励振振幅分布を制御するための励振振幅分布制御信号を制御信号入力端子９１から入力し、電圧制御部９２ではアレーアンテナの励振振幅に応じて増幅器３及び１３への供給電圧の大きさを動的に制御する。

増幅器３及び１３の出力する送信信号の一部はフィードバック信号としてスイッチ７５及びスイッチ７６を介してスイッチ２９に入力する。スイッチ２９では、増幅器３及び１３からのフィードバック信号を時分割で切り替えながら直交復調器５へと受け渡す。スイッチ２９が切り替えられて増幅器３の送信信号を直交復調器５へ受け渡す場合には、スイッチ７５がＯＮ、スイッチ７６がＯＦＦとなる。逆に、スイッチ２９が切り替えられて増幅器１３の送信信号を直交復調器５へ受け渡す場合には、スイッチ７５がＯＦＦ、スイッチ７６がＯＮとなる様に動作する。

直交復調器５では、ＲＦ周波数のフィードバック信号をベースバンド周波数のフィードバックＩＱ信号(アナログベースバンドＩＱ成分)へと復調し、その後、アナログディジタル変換器１０によりディジタル信号へと変換し、ＩＱ誤差補正部６５へと入力した後に、ＩＱ成分毎に比較器６１及び６２へと入力する。

また、入力端子１及び１１より入力した系統毎の送信データは遅延部７１及び７２及び移相部７３及び７４を介してスイッチ２７に入力する。スイッチ２７では、経路(系統)毎の送信データを時分割で切り替えながら比較器６１及び６２へと受け渡す。入力端子から比較器６１及び６２に至る送信データとフィードバック信号の遅延と通過位相が一致するように、予め所望の遅延量(τ１，τ２)及び移相量(θ１，θ２)を遅延部７１及び７２及び移相部７３及び７４に設定する。

この実施の形態では、スイッチ２９と同期してスイッチ７５及び７６を経路(系統)のアイソレーションを増大させるために切り替え使用することで、増幅器３及び１３の出力する送信信号をフィードバックする際の信号電力対雑音電力比(Ｓ/Ｎ比)を増大でき、非線形特性推定精度が向上できる。このため、歪み補償の精度を向上することが可能となる。尚、アイソレーションを確保するために、スイッチ７５及び７６に限らず、多数のスイッチを線路に直列又は並列に接続しても良い。

またこの実施の形態では、アナログ回路で構成された直交復調器５で発生する直交角度誤差、直交振幅誤差、直流オフセット誤差等の各種誤差をＩＱ誤差補正部６５によってディジタル方式で補正することで、フィードバックＩＱ信号のＳ／Ｎ比を増大でき、歪み補償の精度を向上することが可能となる。

更にこの実施の形態では、遅延部７１及び７２及び移相部７３及び７４の遅延量、移相量を適切に設定することで、比較器６１及び６２に入力する送信データとフィードバック信号の遅延と位相を一致できるため、非線形特性の推定精度が向上し、歪み補償の精度を向上することが可能となる。なお送信データ側の代わりに後述するように、増幅器３，１３の出力する送信信号の一部のフィードバック信号側に同様に遅延部及び移相部をそれぞれに設けてもよい。なお遅延部と移相部は必要に応じて、いずれか一方を設けるようにしてもよい。

加えてこの実施の形態では、増幅器３及び１３への供給電圧の大きさを電圧制御部９２によりアレーアンテナの制御信号である励振振幅分布制御信号に応じて動的に制御する。励振振幅が小さいアンテナブランチ(系統)に接続された増幅器への供給電圧を低くなるように制御し、励振振幅が大きいアンテナブランチに接続する増幅器への供給電圧を高くなるように制御することで、線形性を大きく劣化させることなく送信機全体の消費電力を削減することが可能となる。その他の動作及び効果は実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３におけるアレーアンテナ用送信機の、図１のアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の構成を示した図である。図４の構成では、プレディストーション部６及び１６の前段で、入力端子１，１１からの送信データ＃１，＃２に対してピーク抑圧部８３，８４が設けられている。また、増幅器３，１３の出力する送信信号の一部のフィードバック信号を切り替えるスイッチ２９の前段には、各系統のフィードバック信号のためのそれぞれ遅延部７７及び７８、移相部７９及び８０が設けられている。さらに入力端子１，１１側と出力端子２，１２側に図１の全てのアレーアンテナ用送信ユニットＵ１〜Ｕ４に渡るそれぞれマルチポート分配器８１、マルチポート合成器８２が設けられている。

マルチポート分配器８１は、Ｎ系統分の送信用のデータを入力しＮ系統の送信データに分配して出力する。マルチポート合成器８２は、各送信部(４，８，３１，３，及び１４，１８，３２，１３)の増幅された送信信号を入力しＮ系統の送信アンテナ用の送信信号に合成して出力する。

次に図４のアレーアンテナ用送信ユニットＵ１の動作について説明する。各アンテナブランチに対応した系統毎の送信データは、入力端子１及び１１より入力し、送信データの瞬時ピーク電力と平均電力との比を抑圧するピーク抑圧部８３及び８４に入力する。

ピーク抑圧部８３及び８４の出力信号は、９０度ハイブリッド回路で構成されるＮ系統入力・Ｎ系統出力のマルチポート分配器８１に入力される。マルチポート分配器８１では、送信データを等電力に分割し、位相を変えながら２つのプレディストーション部６及び１６へと分配する。

以降は上記各実施の形態と同様に、プレディストーション部６及び１６は分割された送信データ信号を増幅器３及び１３で発生する非線形歪みを打ち消すようなプレディストーションＩＱ信号へと変換させる。プレディストーション部６及び１６で生成されたプレディストーションＩＱ信号は、直交変調器４及び１４にてＩＦ周波数へと直交変調され、その後、ディジタルアナログ変換器８及び１８によりアナログ信号へと変換され、アップコンバータ３１及び３２によりＲＦ周波数へと変換され、増幅器３及び１３に入力される。

増幅器３及び１３の出力する送信信号はＮ系統入力・Ｎ系統出力のマルチポート合成器８２に入力され、位相を変えられながら合成されて、出力端子２，１２の先にそれぞれに接続された送信アンテナ(図示省略)を経由して空間へと放射される。

マルチポート合成器８２に入力前の増幅器３及び１３出力の一部は、フィードバック信号として遅延部７７及び７８、移相部７９及び８０を介してスイッチ２９に入力する。スイッチ２９では、増幅器３及び１３からのフィードバック信号を時分割で切り替えながら直交復調器５へと受け渡す。入力端子１，１１から比較・推定部６４に至る送信データ信号とフィードバック信号の遅延と通過位相が一致するように、予め所望の遅延量(τ１ａ，τ２ａ)及び移相量(θ１ａ，θ２ａ)を遅延部７７及び７８及び移相部７９及び８０に設定する。

直交復調器５以降は上記実施の形態２と同様に、直交復調器５では、ＲＦ周波数のフィードバック信号をベースバンド周波数のＩＱ成分へと復調し、その後、アナログディジタル変換器１０によりディジタル信号へと変換し、ＩＱ誤差補正部６５へと入力した後に、比較・推定部６４へと入力する。

また、入力端子１及び１１より入力した系統毎の送信データ信号はスイッチ２７に入力される。スイッチ２７では、経路(系統)毎の送信データ信号を時分割で切り替えながら比較・推定部６４へと受け渡す。スイッチ２７とスイッチ２９の切り替えタイミングを同期させることで、ブランチ毎の送信データ信号とフィードバック信号が比較・推定部６４において比較される。

比較・推定部６４で求めた歪み補償係数はスイッチ２８へと入力される。スイッチ２８では、経路(系統)毎に推定した歪み補償係数(プレディストーション係数)を時分割で切り替えながらプレディストーション部６及び１６の内部記憶部４３及び５３へと受け渡す。

上記のような構成においても、上記実施の形態で説明したものと同様な効果が得られる。

なお、この発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むものであることは云うまでもない。

１，１１入力端子、２，１２出力端子、３，１３増幅器、４，１４直交変調器、５直交復調器、６，１６プレディストーション部、８，１８ディジタルアナログ変換器、９，１９複素乗算器、１０アナログディジタル変換器、２７，２８，２９，７５，７６スイッチ、３１，３２アップコンバータ、３３ダウンコンバータ、４１，５１振幅計算部、４２，５２瞬時係数発生部、４３，５３記憶部、６１，６２比較器、６３非線形特性推定部、６４比較・推定部、６５ＩＱ誤差補正部、７１，７２，７７，７８遅延部、７３，７４，７９，８０移相部、８１マルチポート分配器、８２マルチポート合成器、８３，８４ピーク抑圧部、９１制御信号入力端子、９２電圧制御部、１００切替制御部、１０１制御信号入力端子、Ｕ１〜Ｕ４アレーアンテナ用送信ユニット。

Claims

アンテナブランチ数に対応したＮ系統のそれぞれに設けられ送信データのプレディストーション信号をアナログ変換及び周波数変換した後に増幅器で増幅して送信信号を発生する送信部と、
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
Ｎ系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくＮ系統が割当てられた系統数Ｎよりも少ないＭ個(Ｎ、Ｍは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記Ｎ系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記Ｍ個のフィードバック推定演算部のいずれか１つが接続され、Ｎ系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、ＩＱ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、ＩＱ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部を周波数変換するダウンコンバータ、周波数変換された信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号にディジタルの直交復調を行ったＩＱ成分を含むフィードバック信号を出力する直交復調器、直交復調後の前記フィードバック信号と前記送信データをＩＱ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第１の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第２の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第３の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記Ｎ系統の増幅器が、アレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。
アンテナブランチ数に対応したＮ系統のそれぞれに設けられ送信データのプレディストーション信号をアナログ変換及び周波数変換した後に増幅器で増幅して送信信号を発生する送信部と、
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
Ｎ系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくＮ系統が割当てられた系統数Ｎよりも少ないＭ個(Ｎ、Ｍは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記Ｎ系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記Ｍ個のフィードバック推定演算部のいずれか１つが接続され、Ｎ系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、ＩＱ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、ＩＱ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部を周波数変換するダウンコンバータ、周波数変換された信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号にディジタルの直交復調を行ったＩＱ成分を含むフィードバック信号を出力する直交復調器、直交復調後の前記フィードバック信号と前記送信データをＩＱ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第１の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第２の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第３の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記Ｎ系統の増幅器にアレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる給電電圧を与える電圧制御部をさらに備えた、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。
アンテナブランチ数に対応したＮ系統のそれぞれに設けられ送信データのプレディストーション信号をアナログ変換及び周波数変換した後に増幅器で増幅して送信信号を発生する送信部と、
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
Ｎ系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくＮ系統が割当てられた系統数Ｎよりも少ないＭ個(Ｎ、Ｍは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記Ｎ系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記Ｍ個のフィードバック推定演算部のいずれか１つが接続され、Ｎ系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、ＩＱ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、ＩＱ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部をアナログベースバンドＩＱ成分に復調する直交復調器、復調信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号に前記直交復調器で発生する誤差の補償を行ってフィードバック信号として出力するＩＱ誤差補正部、誤差補償後の前記フィードバック信号と前記送信データをＩＱ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第１の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第２の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第３の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記Ｎ系統の増幅器が、アレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる飽和電力を有する、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。
アンテナブランチ数に対応したＮ系統のそれぞれに設けられ送信データのプレディストーション信号をアナログ変換及び周波数変換した後に増幅器で増幅して送信信号を発生する送信部と、
前記送信データを入力して瞬時振幅を計算し、前記瞬時振幅に応じた歪み補償係数を記憶部から読み出して前記送信データに乗算した前記プレディストーション信号を生成して前記送信部に入力する系統毎に設けられたプレディストーション部と、
Ｎ系統のうちの割当てられた複数の系統のそれぞれに対し、前記送信部からの送信信号の一部を帰還させ周波数変換及びディジタル変換したフィードバック信号と該系統の前記送信データを比較して前記歪み補償係数を算出し、前記プレディストーション部へ記憶部を更新するために出力する、重複することなくＮ系統が割当てられた系統数Ｎよりも少ないＭ個(Ｎ、Ｍは正の整数)のフィードバック推定演算部と、
前記フィードバック推定演算部を割当てられた複数の系統に時分割で切り替えて接続する前記フィードバック推定演算部毎に設けられた切替手段と、
前記Ｎ系統全ての送信部及びプレディストーション部に前記Ｍ個のフィードバック推定演算部のいずれか１つが接続され、Ｎ系統全ての歪み補償係数を推定して更新するように、全ての前記フィードバック推定演算部の各切替手段の切り替えを制御する切替制御部と、
を備え、
前記各送信部が、ＩＱ成分を含むプレディストーション信号にディジタルの直交変調を行う直交変調器、直交変調された信号をディジタルアナログ変換するディジタルアナログ変換器、アナログ変換された信号を周波数変換するアップコンバータ、周波数変換された信号を増幅して送信信号を出力する前記増幅器を含み、
前記各プレディストーション部が、ＩＱ成分を含む前記送信データの瞬時振幅を計算する振幅計算部、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを格納すると共に、瞬時振幅に応じた歪み補償係数のテーブルを更新する前記記憶部、計算された瞬時振幅に対応する歪み補償係数を前記記憶部から読み出す瞬時係数発生部、読み出された歪み補償係数を前記送信データに複素乗算して前記プレディストーション信号を出力する複素乗算器を含み、
前記フィードバック推定演算部が、前記送信部からの送信信号の一部をアナログベースバンドＩＱ成分に復調する直交復調器、復調信号をアナログディジタル変換するアナログディジタル変換器、ディジタル変換された信号に前記直交復調器で発生する誤差の補償を行ってフィードバック信号として出力するＩＱ誤差補正部、誤差補償後の前記フィードバック信号と前記送信データをＩＱ成分毎に比較器で比較し比較結果が最小となる前記歪み補償係数を推定する比較・推定部を含み、
前記各切替手段が、
割当てられた各系統の前記送信部が出力する増幅された送信信号を時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第１の切替部、
割当てられた各系統の前記送信データを時分割で前記フィードバック推定演算部へ入力する第２の切替部、
時分割で前記フィードバック推定演算部で演算した前記歪み補償係数を該当する系統の前記プレディストーション部に出力する第３の切替部、
を含み、さらに、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの遅延時間が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データに遅延を与える遅延部と、
前記フィードバック推定演算部に入力する前記フィードバック信号と前記送信データとの通過位相が一致するように、各系統毎に前記フィードバック信号または前記送信データの位相を変化させる移相部と、
を備え、
前記Ｎ系統の増幅器にアレーアンテナの励振振幅分布に応じて異なる給電電圧を与える電圧制御部をさらに備えた、
ことを特徴とするアレーアンテナ用送信機。
前記電圧制御部が、入力されるアレーアンテナの励振振幅分布制御信号に従って供給電圧を動的に制御することを特徴とする請求項２または４に記載のアレーアンテナ用送信機。
前記各系統の前記プレディストーション部の前段に、それぞれの前記送信データの瞬時ピーク電力と平均電力との比を抑圧するピーク抑圧部を設けたことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のアレーアンテナ用送信機。
前記Ｎ系統に渡って前記プレディストーション部の前段で、前記Ｎ系統分の送信用のデータを入力しＮ系統の送信データに分配して出力するマルチポート分配器と、
前記Ｎ系統に渡って前記送信部の後段で、増幅された送信信号を入力しＮ系統の送信アンテナ用の送信信号に合成して出力するマルチポート合成器と、
を備えたことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のアレーアンテナ用送信機。