JP2007274188A - 増幅装置、送信装置、端末装置、及び基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な回路構成により、出力信号に歪みが発生するのを抑制すること。
【解決手段】所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅するミキサ２２を含む基地局装置１０であって、増幅器２８の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう、入力データを変更する入力データ変更部３４、をさらに含んだことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は増幅装置、送信装置、端末装置、及び基地局装置に関し、特に出力信号に歪みが発生するのを抑制する技術に関する。

増幅回路において所定電力の入力信号の増幅処理を行う場合、増幅率が大きくなりすぎると、増幅回路が線形動作しなくなり、所期の目標電力が得られなくなる。このような増幅回路の特性は非線形特性と呼ばれる。この非線形特性があるため、増幅率が変動する場合、出力信号の波形が歪んでしまうことがある。

特許文献１には、逆歪み信号を生成して出力信号に合成することにより、出力信号の歪みを抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、プリディストーション信号を生成して取得して入力信号と乗算することにより、出力信号の歪みを抑制する技術が開示されている。
特開２００５−２０３９２５号公報 特開２００５−１５１４００号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の技術では、逆歪み信号やプリディストーション信号を生成して合成乃至乗算する必要があり、回路構成が複雑になってしまうという問題があった。

従って、本発明の課題の一つは、簡易な回路構成により、出力信号に歪みが発生するのを抑制することのできる増幅装置、送信装置、端末装置、及び基地局装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明にかかる増幅装置は、所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む増幅装置であって、前記増幅手段の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段、をさらに含むことを特徴とする。

これによれば、入力データを変更するだけの簡易な回路構成により、出力信号に歪みが発生するのを抑制することができる。

また、上記増幅装置において、当該増幅装置は、前記入力データ変更手段により変更された入力データを、さらに設定増幅率に基づいて変更する処理手段、をさらに含み、前記増幅手段は、前記入力信号を、前記処理手段により変更された入力データに応じた増幅率で増幅し、当該増幅装置は、前記増幅手段について、前記入力信号を増幅する際の、増幅率と、利得と、を対応付けて記憶する記憶手段、をさらに含み、前記入力データ変更手段は、前記所定電力と、前記目標電力と、に基づいて決定される利得と対応付けて前記記憶手段に記憶される増幅率と、前記設定増幅率と、に基づいて、前記入力データを変更する、こととしてもよい。

これによれば、設定増幅率に基づいて入力データを変更する処理手段があったとしても、処理手段に入力する入力データを、増幅手段の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう予め変更するので、入力データを変更するだけの簡易な回路構成により、出力信号に歪みが発生するのを抑制することができる。

また、本発明にかかる送信装置は、所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む送信装置であって、送信データに基づいて、前記入力データを生成する入力データ生成手段と、前記増幅手段の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段と、前記増幅手段の出力信号を送信する送信手段と、をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる端末装置は、所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む端末装置であって、基地局装置への送信データに基づいて、前記入力データを生成する入力データ生成手段と、前記増幅手段の出力信号の電力、送信電力制御によって決定される目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段と、前記増幅手段の出力信号を、前記基地局装置に対して送信する送信手段と、をさらに含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる基地局装置は、所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む基地局装置であって、端末装置への送信データに基づいて、前記入力データを生成する入力データ生成手段と、前記増幅手段の出力信号の電力が、送信電力制御によって決定される目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段と、前記増幅手段の出力信号を、前記端末装置に対して送信する送信手段と、をさらに含むことを特徴とする。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態にかかる基地局装置１０のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。同図に示すように、基地局装置１０は、ハードウェアとして、シンボル点決定部２０、信号処理部２１、ミキサ２２Ｑ、ミキサ２２Ｉ、発振器２３、位相変換器２４、増幅器２５、デジタルアナログ変換器２６、増幅器２７、増幅器２８、アンテナ２９を含んで構成される。また、機能部として、目標電力取得部３０、設定増幅率決定部３１、電力取得部３２、目標電力算出部３３、入力データ変更部３４、記憶部３５を含んで構成される。

基地局装置１０は、ＣＰＵ及びメモリを備えるコンピュータである。ＣＰＵは、メモリに記憶されるプログラムを実行するための処理ユニットであり、基地局装置１０の各部を制御する処理を行うとともに、後述する各機能を実現する。メモリは本実施の形態を実施するためのプログラムやデータを記憶している。また、ＣＰＵのワークメモリとしても動作する。

また、基地局装置１０は移動体通信システムの構成要素である。基地局装置１０は、図示していない移動局装置と無線による通信を行うとともに、図示していない交換機或いはネットワークと有線による通信を行う。本実施の形態では、基地局装置１０は移動局装置に対して無線送信する信号について、アンテナ２９から送信する際の送信電力を、無線状態に応じて決定する。

以下、図１を参照しながら、上記各ハードウェアの処理について説明する。

まず、シンボル点決定部２０は、図示しない通信処理部から、移動局装置に対して送信すべきデータ（送信データ）の入力を受ける。この送信データはビット列である。シンボル点決定部２０は、所定の変調方式により、こうして入力された送信データからシンボル点を順次決定し、決定したシンボル点に基づいて、信号処理部２１への入力データを順次生成する。

例えば、変調方式として１６ＱＡＭを利用する場合、ＩＱ平面上に１６個のシンボル点が設定される。各シンボル点には、それぞれ４ビットのビット列００００乃至１１１１のいずれか１つが割り当てられている。なお、各シンボル点に割り当てられるビット列は互いに異なる。シンボル点決定部２０は、送信データを４ビットずつ取得し、該４ビットにより示されるビット列に割り当てられているシンボル点を取得することにより、シンボル点を決定する。

図２はＩＱ平面を示す図である。同図では、ＩＱ平面上に１６ＱＡＭのシンボル点を記載している。各シンボル点は、図２に示すように、ＩＱ平面上における原点からの距離により、その振幅が示される。さらに、Ｉ軸座標によりＩ軸振幅が、Ｑ軸座標によりＱ軸振幅が、それぞれ示される。

なお、後述するミキサ２２では、各シンボル点の振幅に応じて決定される電力の信号が生成される。以下で電力という場合、振幅に応じて決定される該電力を指す。シンボル点決定部２０は、決定したシンボル点のＩ軸電力を示す入力データ（Ｉ系統入力データ）と、同Ｑ軸電力を示す入力データ（Ｑ系統入力データ）と、を信号処理部２１に入力する。

信号処理部２１は、後述する設定増幅率決定部３１によって設定される増幅率に従い、各系統の入力データを変更する。具体的には、例えば増幅率がａであれば、各系統の入力データをそれぞれａ倍する。信号処理部２１は、こうして変更したＩ系統入力データをミキサ２２Ｉへ、同Ｑ系統入力データをミキサ２２Ｑへ、それぞれ出力する。

発振器２３は、所定電力（以下、入力信号電力という。）の入力信号（搬送波）を発振し、ミキサ２２Ｉ及び位相変換器２４に出力する。位相変換器２４は、発振器２３から入力された入力信号の位相を９０°変化させてミキサ２２Ｑに出力する。

ミキサ２２Ｉは、発振器２３から入力される入力信号を、Ｉ系統入力データに応じた増幅率で増幅し、Ｉ系統出力信号を生成する。具体的には、入力信号にＩ系統入力データを乗算することにより、Ｉ系統入力データにより示される電力に応じて入力信号の電力を引き上げ、Ｉ系統出力信号とする。ミキサ２２Ｉは、生成したＩ系統出力信号を増幅器２５に出力する。

ミキサ２２Ｑは、位相変換器２４から入力される入力信号を、Ｑ系統入力データに応じた増幅率で増幅し、Ｑ系統出力信号を生成する。具体的には、入力信号にＱ系統入力データを乗算することにより、Ｑ系統入力データにより示される電力に応じて入力信号の電力を引き上げ、Ｑ系統出力信号とする。ミキサ２２Ｑは、生成したＱ系統出力信号を増幅器２５に出力する。

増幅器２５は、入力されたＩ系統出力信号及びＱ系統出力信号をそれぞれ所定増幅率で増幅し、デジタルアナログ変換器２６に入力する。デジタルアナログ変換器２６は、増幅器２５から入力された信号をアナログ信号に変換し、増幅器２７に入力する。増幅器２７及び増幅器２８は、デジタルアナログ変換器２６から入力された信号を所定増幅率で増幅する。なお、増幅器２７及び増幅器２８は非線形動作しうる。増幅器２８から出力された信号は、アンテナ２９から無線信号として無線区間に送出される。

次に、上記各機能部について説明する。

まず、目標電力取得部３０は、クローズトループ制御やオープンループ制御などの送信電力制御を行い、増幅器２８の出力信号の電力の目標値（基準目標電力）を取得する。例えばクローズトループ制御では、当該基地局装置１０が送信した無線信号を移動局装置が受信した際の受信電力に基づいて、基準目標電力を取得する。具体的には、移動局装置の受信電力が所定値となるよう、基準目標電力を決定する。目標電力取得部３０は、取得した基準目標電力を設定増幅率決定部３１に対して出力する。

設定増幅率決定部３１は、目標電力取得部３０が取得した基準目標電力に基づいて、信号処理部２１に設定する増幅率（設定増幅率）を決定する。以下、この設定増幅率について具体的に説明する。

記憶部３５は、出力電力−設定増幅率対応テーブルを記憶している。この出力電力−設定増幅率対応テーブルは、入力信号電力の入力信号がミキサ２２に入力された場合に増幅器２８から出力される出力信号の電力（出力電力）ごとに、設定増幅率を記憶するテーブルである。表１は、出力電力−設定増幅率対応テーブルの例である。なお、実際に信号処理部２１に入力する値は設定増幅率そのものではなく設定増幅率を示す設定値であるので、記憶部３５は出力電力と設定値とを対応付けて記憶している。また、表１において出力電力２０ｄＢｍまでは出力電力と設定値とが比例しており、出力電力が２０ｄＢｍを超えると比例しなくなる。これは、増幅器２７及び増幅器２８の線形動作範囲が出力電力２０ｄＢｍ以下であることを示している。

設定増幅率決定部３１は、出力電力−設定増幅率対応テーブルにおいて目標電力取得部３０が取得した基準目標電力と対応付けて記憶される設定値（設定増幅率）を取得し、信号処理部２１に設定する増幅率として決定する。例えば、基準目標電力が２１ｄＢｍ（１２６ｍＷ）であれば、設定値８４６が取得される。信号処理部２１は、こうして決定された増幅率に従い、入力データの変更を行う。

電力取得部３２は、シンボル点決定部２０により順次決定されるシンボル点のシンボル点電力を取得し、目標電力算出部３３に出力する。

目標電力算出部３３は、電力取得部３２から入力された各シンボル点のシンボル点電力にそれぞれ基づき、各シンボル点の目標電力を算出する。具体的には、設定増幅率と、各シンボル点のシンボル点電力と、に基づいて、各シンボル点の目標電力を算出する。より具体的には、以下の式（１）により各シンボル点の目標電力を算出する。
目標電力＝シンボル点電力×設定増幅率 ・・・（１）

増幅器２７及び増幅器２８が線形動作をするのであれば、信号処理部２１で、設定増幅率に従う入力データの変更を行うことで、上記目標電力の出力信号が得られる。しかし、増幅器２７及び増幅器２８が非線形動作をすると、上記目標電力の出力信号が得られなくなる。そこで、入力データ変更部３４は、増幅器２８の出力信号の電力が上記目標電力となるよう、信号処理部２１に入力される入力データを変更する。

具体的には、記憶部３５は、ミキサ２２から増幅器２８までの区間について、入力信号電力の入力信号を増幅する際の、増幅率と利得を対応付けて記憶する。入力データ変更部３４は、入力信号電力と、目標電力と、に基づいて決定される利得と対応付けて記憶部３５に記憶される増幅率と、設定増幅率と、に基づいて、入力データを変更する。以下、入力データ変更部３４による入力データ変更について詳細に説明する。

図３は、入力データ変更部３４による入力データ変更について説明するための説明図である。同図では、縦軸に電力を示している。

図３（１）は、シンボル点のシンボル点電力が入力信号電力Ｘである例を示している。この例では、シンボル点決定部２０より出力される入力データは１となる。信号処理部２１は、入力データ１を設定増幅率ａに基づいて変更する。すなわち、入力データを、これらを乗算してなる値ａとする。増幅器２８は、この入力データが入力されることにより、電力Ｘａの出力信号を出力する。これは、設定増幅率通りの利得が得られていることを示している。

一方、図３（２）の（Ａ）は、シンボル点のシンボル点電力がＸｄ（ｄ＞１）である例を示している。この例では、シンボル点決定部２０より出力される入力データはｄとなる。信号処理部２１は、入力データｄを設定増幅率ａに基づいて変更する。すなわち、入力データを、これらを乗算してなる値ｄａとする。ミキサ２２から増幅器２８までの区間では、この入力データが入力されることにより、電力Ｘｄｂ（ｂ＜ａ）の出力信号を出力する。これは、設定増幅率通りの利得が得られていないことを示している。

そこで、入力データ変更部３４は、増幅器２８の出力電力が上記Ｘｄａとなるよう、信号処理部２１に入力される入力データを変更する。以下、この点について説明する。

図３（２）の（Ｂ）に示すように、入力信号電力と目標電力とから、ミキサ２２から増幅器２８までの区間で利得ｄａが得られるとすれば、増幅器２８の出力電力は上記Ｘｄａとなる。入力データ変更部３４は、この利得を得るための増幅率ｃを取得する。

具体的には、入力データ変更部３４は、出力電力−設定増幅率対応テーブルにおいて、目標電力（Ｘｄａ）と対応付けて記憶される増幅率を取得する。ここでは、増幅率ｃが取得されたとする（図３（２）の（Ｂ））。入力データ変更部３４は、シンボル点決定部２０より出力される入力データｄを、こうして取得した増幅率ｃと、設定増幅率ａと、に基づいて、変更する。具体的には、増幅率ｃ及び設定増幅率ａに基づいて入力データの変更量ｃ／ａを算出する。これを入力データに乗算し、ｄｃ／ａとする。

入力データ変更部３４により、こうして変更された入力データｄｃ／ａは、信号処理部２１においてさらに変更される。具体的には、設定増幅率ａが乗算され、入力データｄｃとなる。増幅器２８は、この入力データｄｃが入力されることにより、電力Ｘｄａの出力信号を出力する。これは、設定増幅率通りの利得が得られていることを示している。

具体的な例を挙げて説明する。例えば、Ｘが５０ｍＷであり、Ｘａが１００ｍＷであるとする。この場合、設定増幅率ａ（＝Ｘａ／Ｘ）は２となる。また、例えばＸｄが６３ｍＷであるとすると、Ｘｄａは６３×２＝１２６ｍＷとなる。

増幅器２７及び増幅器２８の非線形動作により、無線搬送波を増幅率ｄ×２で増幅しても、１２６ｍＷの出力電力が得られない可能性がある。そこで、入力データ変更部３４は、入力信号電力の入力信号を増幅して１２６ｍＷを得るための増幅率ｃを出力電力−設定増幅率対応テーブルから取得する。そして、増幅率ｃ及び設定増幅率ａに基づいて、入力データを変更する。こうすることにより、増幅器２８の出力電力を目標電力とすることが可能になる。

図４は、入力データ変更部３４による入力データ変更の具体的な例を示す図である。同図は、図２と同様ＩＱ平面を示す図であり、１６ＱＡＭのシンボル点が記載されている。例えばＡ点を示す入力データについて、入力データ変更部３４は、上述のように算出した変更量に基づいて変更する。この変更の結果、入力データにより示されるシンボル点は、原点から離れる方向に移動することになる。

なお、１６ＱＡＭのシンボル点のうち、Ａ点と、Ｂ点、Ｃ点、及びＤ点と、を比較すると、Ａ点における電力が比較的大きい。この結果、入力データ変更部３４はＡ点を示す入力データについてのみ変更することになることが多い。

入力データ変更部３４は、以上のようにして、信号処理部２１に入力される入力データを変更している。

以上説明した入力データの変更にかかる処理を、基地局装置１０の処理フロー図を参照しながら、再度詳細に説明する。

図５は、基地局装置１０の処理フローを示す図である。同図に示すように、基地局装置１０は、基準目標電力から、まず設定値（設定増幅率ａ）を決定する（Ｓ１）。次に、基地局装置１０は、式（１）により、各シンボル点の目標電力を算出する（Ｓ２）。

そして、送信データを構成する全シンボル点について、それぞれＳ４乃至Ｓ６の処理を行う（Ｓ３及びＳ７）。

Ｓ４では、基地局装置１０は、出力電力が目標電力となる場合の増幅率ｃを取得する。この増幅率は、上記出力電力−設定増幅率対応テーブルにおいて、目標電力と対応付けて記憶されるものである。

次に、基地局装置１０は、増幅率ｃ／設定増幅率ａにより電力の変更量を算出する（Ｓ５）。こうして算出した変更量が１であれば特段の処理を行わない。一方、変更量が１でなければ、変更量に基づき、入力データを変更する（Ｓ６）。

以上説明したように、基地局装置１０によれば、入力データを変更するだけの簡易な回路構成により、出力信号に歪みが発生するのを抑制することができる。

さらに、設定増幅率に基づいて入力データを変更する信号処理部２１があっても、信号処理部２１に入力する入力データを、増幅器２８の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう予め変更するので、入力データを変更するだけの簡易な回路構成により、出力信号に歪みが発生するのを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では信号処理部２１において送信電力制御に応じた増幅率を設定する場合を例にとって説明したが、例えばデジタルアナログ変換器２６の後段に増幅回路を備え、該増幅回路に、送信電力制御に応じた増幅率を設定することとしてもよい。この場合にも、上記実施の形態と同様な入力データ変更処理によって、出力信号に歪みが発生するのを抑制することができる。

また、上記実施の形態では移動体通信システムの基地局装置に本発明を適用した場合を例にとって説明したが、本発明は、振幅変調を使用し、かつ増幅回路を備えるものであれば、例えば移動局装置のような端末装置など、どのような送信装置にも適用することができる。

本発明の実施の形態に係る基地局装置のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態に係るＩＱ平面を示す図である。同図には、１６ＱＡＭのシンボル点が記載されている。 本発明の実施の形態に係る入力データ変更について説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係るＩＱ平面を示す図である。同図には、１６ＱＡＭのシンボル点が記載されている。 本発明の実施の形態に係る基地局装置の処理フローを示す図である。

符号の説明

１０ 基地局装置、２０ シンボル点決定部、２１ 信号処理部、２２Ｉ，２２Ｑ ミキサ、２３ 発振器、２４ 位相変換器、２５，２７，２８ 増幅器、２６ デジタルアナログ変換器、２９ アンテナ、３０ 目標電力取得部、３１ 設定増幅率決定部、３２ 電力取得部、３３ 目標電力算出部、３４ 入力データ変更部、３５ 記憶部。

Claims (5)

1. 所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む増幅装置であって、
   前記増幅手段の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段、
   をさらに含むことを特徴とする増幅装置。
2. 請求項１に記載の増幅装置において、
   当該増幅装置は、
   前記入力データ変更手段により変更された入力データを、さらに設定増幅率に基づいて変更する処理手段、
   をさらに含み、
   前記増幅手段は、前記入力信号を、前記処理手段により変更された入力データに応じた増幅率で増幅し、
   当該増幅装置は、
   前記増幅手段について、前記入力信号を増幅する際の、増幅率と、利得と、を対応付けて記憶する記憶手段、
   をさらに含み、
   前記入力データ変更手段は、前記所定電力と、前記目標電力と、に基づいて決定される利得と対応付けて前記記憶手段に記憶される増幅率と、前記設定増幅率と、に基づいて、前記入力データを変更する、
   ことを特徴とする増幅装置。
3. 所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む送信装置であって、
   送信データに基づいて、前記入力データを生成する入力データ生成手段と、
   前記増幅手段の出力信号の電力が所与の目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段と、
   前記増幅手段の出力信号を送信する送信手段と、
   をさらに含むことを特徴とする送信装置。
4. 所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む端末装置であって、
   基地局装置への送信データに基づいて、前記入力データを生成する入力データ生成手段と、
   前記増幅手段の出力信号の電力が、送信電力制御によって決定される目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段と、
   前記増幅手段の出力信号を、前記基地局装置に対して送信する送信手段と、
   をさらに含むことを特徴とする端末装置。
5. 所定電力の入力信号を入力データに応じた増幅率で増幅する増幅手段を含む基地局装置であって、
   端末装置への送信データに基づいて、前記入力データを生成する入力データ生成手段と、
   前記増幅手段の出力信号の電力が、送信電力制御によって決定される目標電力となるよう、前記入力データを変更する入力データ変更手段と、
   前記増幅手段の出力信号を、前記端末装置に対して送信する送信手段と、
   をさらに含むことを特徴とする基地局装置。
   

Images