JP3986862B2 - 増幅装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歪み検出ループと歪み除去ループを有してフィードフォワード方式により増幅器で発生する歪みを補償する増幅装置に関し、特に、低コスト化を図る増幅装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、移動体通信システムに設けられる基地局装置では、送信対象となる信号を増幅器で増幅するに際して当該増幅器で発生する歪みを補償することにより、隣接チャネル漏洩電力などの無線規格を満たして歪みの少ない無線通信を行うことが図られている。また、歪み補償を行う増幅装置の一例として、フィードフォワード方式（ＦＦ方式）により歪み補償を行う増幅装置が用いられる。
【０００３】
図６には、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の構成例を示してある。
同図に示した増幅装置では、歪み検出ループにおいて、入力端子Ｐから入力される増幅対象となる無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）帯のアナログ信号を方向性結合器７１により分配し、一方の分配信号を主増幅器７２により増幅し、他方の分配信号を遅延線７３により遅延させ、方向性結合器７４により主増幅器７２による増幅信号から当該遅延させられた他方の分配信号を減じて主増幅器７２で発生した歪みを検出する。ここで、遅延線７３は、方向性結合器７４において主増幅器７２で発生する歪みが検出されるように、一方の分配信号と他方の分配信号との処理のタイミングを調整している。
【０００４】
また、同図に示した増幅装置では、歪み除去ループにおいて、主増幅器７２による増幅信号を遅延線７５により遅延させ、歪み検出ループにより検出された歪みを補助増幅器７６により増幅し、方向性結合器７７により当該遅延させられた主増幅器７２による増幅信号から補助増幅器７６による増幅信号を減じて歪みの成分が低減させられた主増幅器７２による増幅信号を歪み補償後の増幅信号として取得し、当該歪み補償後の増幅信号を出力端子Ｑから出力する。ここで、遅延線７５は、方向性結合器７７において主増幅器７２による増幅信号から歪みの成分が除去されるように、主増幅器７２による増幅信号と歪み検出ループにより検出された歪みとの処理のタイミングを調整している。
【０００５】
ここで、従来技術の例として、特開２０００−３１２１１６号公報に記載の「歪補償回路」ではフィードフォワード方式とプリディストーション方式を組み合わせて用いた歪み補償回路として変調器などから構成される回路が示されており、また、特開平９−６４７８０号公報に記載の「無線通信用基地局」ではアップコンバータやダウンコンバータにイメージリジェクション型周波数変換器を使用したプリディストーション方式による歪み補償回路として遅延回路などから構成される回路が示されている。なお、これらの文献に記載された技術はいずれも、後述する本発明の構成や目的などとは相違するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば上記図６に示したような従来のフィードフォワード方式による増幅装置では、歪み検出ループにおいて無線周波数帯の信号を同軸ケーブルやフィルタ等の遅延手段により高周波的に遅延させる構成であるため、比較的大きな実装スペースが必要となってしまい低コスト化を実現することが困難であるといった不具合があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、歪み検出ループと歪み除去ループを有してフィードフォワード方式により増幅器で発生する歪みを補償するに際して、低コスト化を図ることができる増幅装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る増幅装置では、増幅対象となる信号を増幅器で増幅して当該増幅器で発生する歪みを検出する歪み検出ループと、歪み検出ループにより検出される歪みを当該増幅器による増幅信号から除去する歪み除去ループとを有し、次のような歪み検出ループの構成により、歪み検出ループと歪み除去ループにより当該増幅器で発生する歪みをフィードフォワード方式により補償する。
すなわち、歪み検出ループでは、第１のデジタル変調手段が２つに分配された増幅対象となるデジタルベースバンド信号のうちの一方のデジタルベースバンド信号によりキャリア信号を変調し、増幅器が第１のデジタル変調手段により得られる変調信号を増幅し、遅延手段が他方のデジタルベースバンド信号を遅延させ、第２のデジタル変調手段が遅延手段により遅延させられた他方のデジタルベースバンド信号によりキャリア信号を変調し、位相変化手段が第２のデジタル変調手段により得られる変調信号の位相を変化させ、歪み検出手段が増幅器による増幅信号と位相変化手段により位相が変化させられた変調信号とから当該増幅器で発生した歪みを検出する。
【０００９】
従って、例えば無線周波数帯と比較して低い周波数帯であるベースバンドの信号（他方のデジタルベースバンド信号）を歪み検出ループの遅延手段により遅延させる対象とし、当該遅延後に例えば無線周波数帯のキャリア信号を用いた変調により当該ベースバンドの信号を無線周波数帯の信号へ変換する構成としたため、例えば従来と比較して実装スペースを小さくすることや低コスト化を実現することができる。また、デジタルのベースバンド信号を遅延させる構成であるため、デジタル化による低コスト化を図ることができ、また、遅延時間の調整を自動化して当該遅延時間の調整作業を容易化することができる。
【００１０】
ここで、増幅対象となる信号としては、種々な信号が用いられてもよく、例えば無線により送信される対象となる信号が用いられる。
また、増幅器としては、種々な構成のものが用いられてもよい。
また、一般に、増幅器では、信号を増幅するに際して、相互変調歪みなどの歪みが発生する。
【００１１】
また、歪み検出ループにより歪みを検出する精度としては、例えば実用上で有効な程度であれば、種々な精度が用いられてもよい。
また、歪み除去ループにより歪みを除去する精度（つまり、歪みを補償する精度）としては、例えば実用上で有効な程度であれば、種々な精度が用いられてもよい。
また、デジタルベースバンド信号としては、例えばベースバンドの周波数帯であってＩ成分及びＱ成分から成るデジタル信号が用いられる。
【００１２】
また、第１のデジタル変調手段により用いられるキャリア信号や第２のデジタル変調手段により用いられるキャリア信号としては、種々な信号が用いられてもよい。
また、第１のデジタル変調手段により行われる変調の方式や第２のデジタル変調手段により行われる変調の方式としては、種々な変調方式が用いられてもよい。
なお、第１のデジタル変調手段と第２のデジタル変調手段では、例えば同一のキャリア信号及び同一の変調方式を用いて同一の変調処理が行われる。
また、第１のデジタル変調手段により得られる変調信号や第２のデジタル変調手段により得られる変調信号は、例えばアナログの信号となる。
【００１３】
また、遅延手段により他方のデジタルベースバンド信号を遅延させる程度としては、種々な程度が用いられてもよく、例えば歪み検出手段により増幅器で発生する歪みが（適切に）検出されるように一方の分配信号（一方のデジタルベースバンド信号や一方の変調信号）と他方の分配信号（他方のデジタルベースバンド信号や他方の変調信号）との処理のタイミングを調整することができるような遅延の程度が用いられる。
また、遅延手段としては、例えばデジタル遅延回路を用いることができる。
【００１４】
また、位相変化手段により変調信号の位相を変化させる程度としては、種々な程度が用いられてもよく、例えば歪み検出手段により増幅器で発生する歪みが（適切に）検出されるように一方の分配信号（一方のデジタルベースバンド信号や一方の変調信号）と他方の分配信号（他方のデジタルベースバンド信号や他方の変調信号）との位相関係を調整することができるような位相変化の程度が用いられる。
【００１５】
また、歪み検出手段では、例えば増幅器による増幅信号から位相変化手段により位相が変化させられた変調信号を減じることにより、当該増幅器で発生した歪みを検出する。つまり、概略的には、増幅器による増幅信号には増幅対象となる信号の成分と当該増幅器で発生した歪みの成分が含まれ、位相変化手段により位相が変化させられた変調信号には増幅対象となる信号の成分のみが含まれることから、これらの差をとることにより、増幅器で発生した歪みの成分を取得することができる。
【００１６】
また、歪み検出ループでは、一構成例として、増幅対象となるデジタルベースバンド信号を２つに分配する分配手段が備えられる。この構成では、分配手段により分配された一方の分配信号が一方のデジタルベースバンド信号として第１のデジタル変調手段により処理され、他方の分配信号が他方のデジタルベースバンド信号として遅延手段により処理される。なお、分配手段としては、例えば信号を２等分などする分配器或いは方向性結合器や、例えば信号を２等分などする配線などを用いて構成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る増幅装置では、増幅対象となる信号を増幅器で増幅して当該増幅器で発生する歪みを検出する歪み検出ループと、歪み検出ループにより検出される歪みを当該増幅器による増幅信号から除去する歪み除去ループとを有し、次のような歪み検出ループの構成により、歪み検出ループと歪み除去ループにより当該増幅器で発生する歪みをフィードフォワード方式により補償する。
すなわち、歪み検出ループでは、デジタルフィルタが増幅対象となるデジタルベースバンド信号をフィルタリングし、分配手段がデジタルフィルタによりフィルタリングされたデジタルベースバンド信号を２つに分配し、デジタル変調手段が分配手段により分配された一方のデジタルベースバンド信号により変調を行い、増幅器がデジタル変調手段により得られる変調信号を増幅し、Ｄ／Ａ変換手段が他方のデジタルベースバンド信号をアナログベースバンド信号へ変換し、遅延手段がＤ／Ａ変換手段により得られるアナログベースバンド信号を遅延させ、アナログ変調手段が遅延手段により遅延させられたアナログベースバンド信号により変調を行い、位相変化手段がアナログ変調手段により得られる変調信号の位相を変化させ、歪み検出手段が増幅器による増幅信号と位相変化手段により位相が変化させられた変調信号とから当該増幅器で発生した歪みを検出する。
【００１８】
従って、例えば無線周波数帯と比較して低い周波数帯であるベースバンドの信号（アナログベースバンド信号）を歪み検出ループの遅延手段により遅延させる対象とし、当該遅延後に例えば無線周波数帯のキャリア信号を用いた変調により当該ベースバンドの信号を無線周波数帯の信号へ変換する構成としたため、例えば従来と比較して実装スペースを小さくすることや低コスト化を実現することができる。
【００１９】
ここで、デジタルフィルタとしては、例えば増幅対象となるデジタルベースバンド信号を帯域制限するフィルタリング特性を有するものが用いられる。
また、分配手段としては、種々なものが用いられてもよい。
また、デジタル変調手段では、種々な変調方式が用いられてもよい。
また、アナログ変調手段では、種々な変調方式が用いられてもよい。
【００２０】
なお、デジタル変調手段とアナログ変調手段では、例えば同様な変調信号が得られるように同様な変調方式を用いて同様な変調処理が行われる。
また、デジタル変調手段により得られる変調信号やアナログ変調手段により得られる変調信号は、例えばアナログの信号となる。
【００２１】
また、遅延手段によりアナログベースバンド信号を遅延させる程度としては、種々な程度が用いられてもよく、例えば歪み検出手段により増幅器で発生する歪みが（適切に）検出されるように分配手段による一方の分配信号と他方の分配信号との処理のタイミングを調整することができるような遅延の程度が用いられる。
また、遅延手段としては、例えばアナログ遅延回路を用いることができる。
【００２２】
また、位相変化手段により変調信号の位相を変化させる程度としては、種々な程度が用いられてもよく、例えば歪み検出手段により増幅器で発生する歪みが（適切に）検出されるように分配手段による一方の分配信号と他方の分配信号との位相関係を調整することができるような位相変化の程度が用いられる。
【００２３】
以下で、本発明に係る増幅装置の他の構成例を示す。
本発明に係る増幅装置では、増幅対象となる信号を増幅器で増幅して当該増幅器で発生する歪みを検出する歪み検出ループと、歪み検出ループにより検出される歪みを当該増幅器による増幅信号から除去する歪み除去ループとを有し、次のような歪み検出ループの構成により、歪み検出ループと歪み除去ループにより当該増幅器で発生する歪みをフィードフォワード方式により補償する。
すなわち、デジタルフィルタが増幅対象となるデジタルベースバンド信号をフィルタリングし、分配手段がデジタルフィルタによりフィルタリングされたデジタルベースバンド信号を２つに分配し、第１のＤ／Ａ変換手段が分配手段により分配された一方のデジタルベースバンド信号をアナログベースバンド信号へ変換し、第１のアナログ変調手段が第１のＤ／Ａ変換手段により得られるアナログベースバンド信号により変調を行い、増幅器が第１のアナログ変調手段により得られる変調信号を増幅し、第２のＤ／Ａ変換手段が他方のデジタルベースバンド信号をアナログベースバンド信号へ変換し、遅延手段が第２のＤ／Ａ変換手段により得られるアナログベースバンド信号を遅延させ、第２のアナログ変調手段が遅延手段により遅延させられたアナログベースバンド信号により変調を行い、位相変化手段が第２のアナログ変調手段により得られる変調信号の位相を変化させ、歪み検出手段が増幅器による増幅信号と位相変化手段により位相が変化させられた変調信号とから当該増幅器で発生した歪みを検出する。
【００２４】
従って、例えば無線周波数帯と比較して低い周波数帯であるベースバンドの信号（アナログベースバンド信号）を歪み検出ループの遅延手段により遅延させる対象とし、当該遅延後に例えば無線周波数帯のキャリア信号を用いた変調により当該ベースバンドの信号を無線周波数帯の信号へ変換する構成としたため、例えば従来と比較して実装スペースを小さくすることや低コスト化を実現することができる。
【００２５】
なお、第１のアナログ変調手段と第２のアナログ変調手段では、例えば同一のキャリア信号及び同一の変調方式を用いて同一の変調処理が行われる。
また、遅延手段としては、例えばアナログ遅延回路を用いることができる。
【００２６】
また、本発明に係る増幅装置では、例えば上記した位相変化手段により２つの信号間の位相関係の調整を行う必要が無いような場合には、歪み検出ループに位相変化手段が備えられない構成を用いることができる。この構成では、歪み検出ループに、増幅器による増幅信号と変調信号（第２のデジタル変調手段により得られる変調信号や、アナログ変調手段により得られる変調信号や、第２のアナログ変調手段により得られる変調信号）とから当該増幅器で発生した歪みを検出する歪み検出手段を備える。
【００２７】
また、本発明に係る増幅装置では、次のような歪み除去ループの構成により、歪み検出ループと歪み除去ループにより当該増幅器で発生する歪みをフィードフォワード方式により補償する。
すなわち、歪み除去ループは、歪み検出ループの増幅器による増幅信号を遅延させる遅延手段と、歪み検出ループの歪み検出手段により検出される歪みを増幅する歪み増幅器と、遅延手段により遅延させられた増幅信号から歪み増幅器による増幅信号を除去する歪み除去手段と、を用いて構成された。そして、歪み除去ループでは、遅延手段が歪み検出ループの増幅器による増幅信号を遅延させ、歪み増幅器が歪み検出ループの歪み検出手段により検出される歪みを増幅し、歪除去手段が遅延手段により遅延させられた増幅信号から歪み増幅器による増幅信号を除去する。
【００２８】
ここで、歪み増幅器としては、種々な構成の増幅器が用いられてもよい。
また、歪み除去手段では、例えば遅延手段により遅延させられた増幅信号から歪み増幅器による増幅信号を減じることにより、当該遅延させられた増幅信号に含まれる歪みの成分を低減させる。なお、当該遅延させられた増幅信号は歪み検出ループの増幅器により増幅された信号に対応し、当該歪み増幅器による増幅信号は歪み検出ループにより検出された歪みが増幅された信号に対応する。
【００２９】
また、本発明に係る増幅装置では、一構成例として、歪み除去ループの遅延手段として遅延フィルタを用いる。
このような構成では、例えば高い周波数帯の信号を処理するような場合に、装置の小型化を実現することや、歪み補償後の増幅信号を出力する側のロスを低減することが可能となる。
【００３０】
また、以上に示したような本発明に係る増幅装置は、例えば移動体通信システムに設けられる基地局装置に備えられるのに好適なものである。
すなわち、本発明に係る基地局装置では、以上に示したような本発明に係る増幅装置を備え、移動局装置に対して送信する対象となる信号を当該増幅装置により増幅して無線により送信する。
【００３１】
ここで、移動体通信システムとしては、種々なシステムに適用されてもよく、例えば携帯電話システムや簡易型携帯電話システム（ＰＨＳ：Personal Handy phone System）などに適用することが可能である。
また、通信方式としては、例えばＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式やＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式やＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）方式などの種々な通信方式が用いられてもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
まず、第１実施例に係る増幅装置を説明する。
図１には、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の構成例を示してある。
本例の増幅装置は、移動体通信システムに設けられる基地局装置に備えられており、当該基地局装置から移動局装置に対して送信する対象となる信号をデジタルのベースバンド信号として入力し、当該入力信号を無線周波数帯の信号として増幅して出力する。当該出力される増幅信号は当該基地局装置により無線送信される。
【００３３】
同図に示されるように、本例の増幅装置には、歪み検出ループと、歪み除去ループとが備えられている。
本例の歪み検出ループは、キャリア発信器１と、デジタル直交変調器（第１のデジタル直交変調器と言う）２と、遅延回路３と、デジタル直交変調器（第２のデジタル直交変調器と言う）４と、増幅器（主増幅器と言う）５と、位相調整器６と、方向性結合器７を用いて構成されている。
本例の歪み除去ループは、遅延線８と、増幅器（補助増幅器と言う）９と、方向性結合器１０を用いて構成されている。また、同図には、出力端子Ｑ１を示してある。
【００３４】
本例の歪み検出ループにより行われる動作の一例を示す。
本例の歪み検出ループには、入力端子（図示せず）から、Ｉ成分及びＱ成分から成るデジタルベースバンド信号が増幅対象となる信号として入力される。そして、当該デジタルベースバンド信号が２つに分配されて、一方の分配信号が第１の直交変調器２に入力され、他方の分配信号が遅延回路３に入力される。
【００３５】
キャリア発信器１は、例えば無線周波数帯のキャリア信号を発生して、当該キャリア信号を第１のデジタル直交変調器２及び第２のデジタル直交変調器４へ出力する。
遅延回路３は、例えばデジタル遅延回路を用いて構成されており、入力されるデジタルベースバンド信号（他方の分配信号）を遅延させて第２のデジタル直交変調器４へ出力する。なお、遅延回路３では、例えば１０ｎｓなどの時間だけ信号を遅延させる。
【００３６】
第１のデジタル直交変調器２と第２のデジタル直交変調器４は、同一の機能を有した直交変調器から構成されている。
第１のデジタル直交変調器２は、キャリア発信器１から入力されるキャリア信号を入力されるデジタルベースバンド信号（一方の分配信号）によりデジタル直交変調し、これにより得られる変調信号を主増幅器５へ出力する。
第２のデジタル直交変調器４は、キャリア発信器１から入力されるキャリア信号を遅延回路３から入力されるデジタルベースバンド信号によりデジタル直交変調し、これにより得られる変調信号を位相調整器６へ出力する。
【００３７】
主増幅器５は、第１のデジタル直交変調器２から入力される変調信号を増幅し、当該増幅した信号を方向性結合器７へ出力する。ここで、主増幅器５では、信号を増幅するに際して、増幅対象となる当該信号の周波数とは異なる周波数などに歪みが発生し、本例では、当該歪みが歪み補償の対象となる。
位相調整器６は、第２のデジタル直交変調器４から入力される変調信号の位相を変化させて、当該位相変化後の変調信号を方向性結合器７へ出力する。
【００３８】
方向性結合器７は、主増幅器５から入力される増幅信号を遅延線８へ出力するとともに、当該増幅信号を位相調整器６から入力される変調信号と結合して当該増幅信号から当該変調信号を減じた結果の信号を補助増幅器９へ出力する。ここで、方向性結合器７から補助増幅器９へ出力される信号は歪み検出ループにより検出された歪みに相当し、本例では、遅延回路３による遅延時間や位相調整器６による位相変化量を適度な値に設定することにより、主増幅器５で発生する歪みの成分のみが歪み検出ループにより検出されるように調整されている。
【００３９】
本例の歪み除去ループにより行われる動作の一例を示す。
なお、本例の歪み除去ループの構成や動作は、例えば上記図６に示した増幅装置に備えられた歪み除去ループの構成や動作と同様である。
遅延線８は、方向性結合器７から入力される増幅信号を遅延させて方向性結合器１０へ出力する。
補助増幅器９は、方向性結合器７から入力される歪みの信号を増幅し、当該増幅信号を方向性結合器１０へ出力する。
【００４０】
方向性結合器１０は、遅延線８から入力される増幅信号（主増幅信号と言う）と補助増幅器９から入力される増幅信号（補助増幅信号と言う）とを結合して、当該主増幅信号から当該補助増幅信号を減じた結果の信号を出力端子Ｑ１へ出力する。ここで、方向性結合器１０から出力端子Ｑ１へ出力される信号は歪み補償が行われた主増幅信号に相当し、本例では、遅延線８による遅延時間を適度な値に設定することにより、主増幅器５で発生する歪みの成分が主増幅信号から除去されるように調整されている。
【００４１】
具体的に、数式を用いて、本例の増幅装置の歪み検出ループにより行われる歪み検出の仕方を概念的に説明する。
例えば、キャリア信号をｅｘｐｊ（ωｔ）で表し、増幅対象となるデジタルベースバンド信号をＡ（ｔ）ｅｘｐｊ｛Ｂ（ｔ）｝で表す。ここで、ｊは虚数を表し、ωは角周波数を表し、ｔは時刻を表し、Ａ（ｔ）やＢ（ｔ）は時刻ｔの関数を表す。
この場合、遅延回路３による遅延時間がτであるとすると、第１のデジタル直交変調器２により得られる変調信号Ｃ’は式１のように示され、第２の直交変調器４により得られる変調信号Ｇ’は式２のように示される。
【００４２】
【数１】

【００４３】
【数２】

【００４４】
また、主増幅器５の増幅処理による遅延時間がτであるとすると、主増幅器５から出力される有歪みの（つまり、歪みを含んだ）増幅信号を構成するキャリア成分の信号Ｆ’は式３のように示される。
【００４５】
【数３】

【００４６】
また、位相調整器６による位相変化量が−θであるとすると、位相調整器６から出力される無歪みの（つまり、歪みを含まない）変調信号Ｄ’は式４のように示される。
【００４７】
【数４】

【００４８】
ここで、フィードフォワード方式による歪み補償を行う場合には、歪み検出ループの方向性結合器７の補助増幅器９側の出力に関してキャリア成分を除去することが必要となる。
そこで、本例では、位相調整器６による位相変化量−θ＝−ωτとする。すると、位相調整器６から出力される変調信号Ｄ’は式５のように示され、また、式６に示されるように方向性結合器７の補助増幅器９側の出力において残存するキャリア成分Ｅ’がゼロとなる。
【００４９】
【数５】

【００５０】
【数６】

【００５１】
以上のように、本例の増幅装置では、歪み検出ループにおいて、２つのデジタル直交変調器２、４を備え、第１のデジタル直交変調器２が遅延させられていないデジタルベースバンド信号により変調を行って主増幅器５が当該変調信号を増幅する一方、遅延回路３がデジタルベースバンド信号を遅延させて第２のデジタル直交変調器４が当該遅延させられたデジタルベースバンド信号により変調を行い、また、位相調整器６が第２のデジタル直交変調器４による変調信号の位相を調整することにより、方向性結合器７が主増幅器５による増幅信号に含まれる歪みの成分を検出する。
【００５２】
従って、本例の増幅装置では、歪み検出ループにおける信号の遅延をベースバンドの周波数帯において行うことから、例えば従来と比較して、実装スペースを削減することや低コスト化することを図ることができる。
また、本例の増幅装置では、信号をベースバンドの周波数帯において遅延させる構成であることから、例えば遅延処理をデジタル化して、デジタル処理により信号を遅延させることが可能であり、低コスト化を図ることができる。また、遅延処理のデジタル化に伴って、例えば歪み検出ループにおける遅延時間の調整をコンピュータなどにより自動化することも可能であるため、これにより、遅延時間の調整作業にかかる時間を短縮することが可能である。
【００５３】
なお、遅延回路３に関して、例えば現実の装置では、１０ｎｓの遅延調整を行う場合には０．１ｎｓ単位の分解能力が必要とされることが考えられるが、現在において使用可能なＤＳＰ（Digital Signal Processor）では当該分解能力が実現されていないと思われる。そこで、他の構成例として、本例のような増幅装置において、遅延回路３と共に、信号を遅延させる遅延線を併用するような構成を用いることも有効である。すなわち、遅延回路３によりおおまかな遅延調整を行うとともに、微調整する分の遅延調整を遅延線により実現する構成とすると、例えば上記図６に示したような従来の増幅装置の歪み検出ループに備えられた約２ｍもある遅延線７３の長さを削減することができ、つまり、本例では、遅延時間の微調整に必要な比較的短い遅延線を歪み検出ループに備えることにより遅延時間の精度を高く保つことができる。ここで、歪み検出ループに遅延線を備えるところとしては、例えば遅延回路３の前後や或いは第２のデジタル直交変調器４の後などのように種々なところが用いられてもよい。
【００５４】
ここで、本例の増幅装置の歪み検出ループでは、第１のデジタル直交変調器２の機能により本発明に言う第１のデジタル変調手段が構成されており、主増幅器５の機能により本発明に言う増幅器が構成されており、遅延回路３の機能により本発明に言う遅延手段が構成されており、第２のデジタル直交変調器４の機能により本発明に言う第２のデジタル変調手段が構成されており、位相調整器６の機能により本発明に言う位相変化手段が構成されており、方向性結合器７の機能により本発明に言う歪み検出手段が構成されている。
また、本例の増幅装置の歪み除去ループでは、遅延線８の機能により遅延手段が構成されており、補助増幅器９の機能により歪み増幅器が構成されており、方向性結合器１０の機能により歪み除去手段が構成されている。
【００５５】
次に、第２実施例に係る増幅装置を説明する。
図２には、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の構成例を示してある。
本例の増幅装置は、例えば上記第１実施例の場合と同様に、移動体通信システムに設けられる基地局装置に備えられており、増幅対象となる信号としてデジタルのベースバンド信号を入力する。
【００５６】
同図に示されるように、本例の増幅装置には、歪み検出ループと、歪み除去ループとが備えられている。
本例の歪み検出ループは、デジタルフィルタ１１と、デジタル直交変調器１２と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換器１３と、遅延回路１４と、アナログ直交変調器１５と、増幅器（主増幅器と言う）１６と、位相調整器１７と、方向性結合器１８を用いて構成されている。
【００５７】
本例の歪み除去ループは、遅延線１９と、増幅器（補助増幅器と言う）２０と、方向性結合器２１を用いて構成されている。また、同図には、出力端子Ｑ２を示してある。
なお、本例の歪み除去ループの構成や動作は、例えば上記第１実施例の図１に示した増幅装置に備えられた歪み除去ループの構成や動作と同様である。
【００５８】
本例の歪み検出ループにより行われる動作の一例を示す。
本例の歪み検出ループでは、入力端子（図示せず）から、Ｉ成分及びＱ成分から成るデジタルベースバンド信号が増幅対象となる信号としてデジタルフィルタ１１に入力される。
デジタルフィルタ１１は、入力されるデジタルベースバンド信号をフィルタリングし、当該フィルタリング後のデジタルベースバンド信号を出力する。当該出力されるデジタルベースバンド信号は２つに分配されて、一方の分配信号がデジタル直交変調器１２に入力され、他方の分配信号がＤ／Ａ変換器１３に入力される。
【００５９】
ここで、デジタルフィルタ１１は信号の帯域制限を行っており、デジタルフィルタ１１としては例えば一般的なものとしてルートナイキストフィルタが用いられている。デジタルフィルタ１１による帯域制限を行うことにより、Ｉ成分信号やＱ成分信号により直接変調を行うと変調信号の占有帯域幅が無限に広がってしまうという問題点を解消している。
【００６０】
デジタル直交変調器１２は、デジタルフィルタ１１から出力されて入力されるデジタルベースバンド信号（一方の分配信号）によりデジタル直交変調を行い、これにより得られる変調信号を主増幅器１６へ出力する。
Ｄ／Ａ変換器１３は、デジタルフィルタ１１から出力されて入力されるデジタルベースバンド信号（他方の分配信号）をデジタル信号からアナログ信号へ変換（Ｄ／Ａ変換）して、これにより得られるアナログベースバンド信号を遅延回路１４へ出力する。
【００６１】
遅延回路１４は、例えばアナログ遅延回路を用いて構成されており、Ｄ／Ａ変換器１３から入力されるアナログベースバンド信号を遅延させてアナログ直交変調器１５へ出力する。なお、遅延回路１４では、例えば１０ｎｓなどの時間だけ信号を遅延させる。
【００６２】
ここで、本例においてアナログ遅延を用いている理由を説明する。
すなわち、現状では、主増幅器１６の増幅処理による遅延時間は１０ｎｓ〜２０ｎｓ程度であり、遅延時間の調整の精度としては１／１００である０．１ｎｓ〜０．２ｎｓが必要となる。すると、クロック周波数としては最低でも０．１ｎｓに対応する１０ＧＨｚ程度が必要となり、現在では、このような高速なクロック周波数での動作は実現されていないと思われる。そこで、本例では、アナログ遅延を用いた歪み検出ループの構成例を示した。なお、例えば将来において１０ＧＨｚ程度のクロック周波数で動作可能なＤＳＰなどが開発された場合には、これを用いてデジタル遅延を行う構成とすることができる。
【００６３】
また、遅延回路１４としては、例えば信号を遅延させるフィルタ（遅延フィルタ）を用いて構成することも可能である。
一例として、Ｗ（Wideband）−ＣＤＭＡのＩ成分信号やＱ成分信号の周波数成分は約２ＭＨｚ以下となっている。このため、このようなシステムにおいて、フィルタを遅延目的で使用する場合には、２ＭＨｚ以下の周波数成分において遅延特性が平坦であること（遅延特性の平坦性）が要求される。従って、フィルタの種類としては、好ましい例として、遅延特性が平坦であるベッセル型のローパスフィルタ（遮断周波数ｆｃ＝約２ＭＨｚ）を用いることができ、また、２ＭＨｚ以下のベースバンド信号を扱うことからオペアンプを使用したアクティブフィルタを用いることができる。
【００６４】
アナログ直交変調器１５は、遅延回路１４から入力されるアナログベースバンド信号によりアナログ直交変調を行い、これにより得られる変調信号を位相調整器１７へ出力する。
また、主増幅器１６や位相調整器１７や方向性結合器１８により行われる動作は例えば上記第１実施例で示したのと同様であり、方向性結合器１８では主増幅器１６による増幅信号に含まれる歪みの成分を検出する。
【００６５】
以上のように、本例の増幅装置では、歪み検出ループにおける信号の遅延をベースバンドの周波数帯において行うことから、例えば従来と比較して、実装スペースを削減することや低コスト化することを図ることができる。
【００６６】
ここで、本例の増幅装置の歪み検出ループでは、デジタルフィルタ１１の機能により本発明に言うデジタルフィルタが構成されており、デジタルフィルタ１１から出力される信号を例えば２等分する機能により本発明に言う分配手段が構成されており、デジタル直交変調器１２の機能によりデジタル変調手段が構成されており、主増幅器１６の機能により本発明に言う増幅器が構成されており、Ｄ／Ａ変換器１３の機能により本発明に言うＤ／Ａ変換手段が構成されており、遅延回路１４の機能により本発明に言う遅延手段が構成されており、アナログ直交変調器１５の機能により本発明に言うアナログ変調手段が構成されており、位相調整器１７の機能により本発明に言う位相変化手段が構成されており、方向性結合器１８の機能により本発明に言う歪み検出手段が構成されている。
【００６７】
以下の実施例では、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の他の構成例を示す。
まず、第３実施例に係る増幅装置を説明する。
図３には、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の構成例を示してある。
本例の増幅装置は、例えば上記第１実施例の場合と同様に、移動体通信システムに設けられる基地局装置に備えられており、増幅対象となる信号としてデジタルのベースバンド信号を入力する。
【００６８】
同図に示されるように、本例の増幅装置には、歪み検出ループと、歪み除去ループとが備えられている。
本例の歪み検出ループは、デジタルフィルタ３１と、Ｄ／Ａ変換器（第１のＤ／Ａ変換器と言う）３２と、Ｄ／Ａ変換器（第２のＤ／Ａ変換器と言う）３３と、キャリア発信器３４と、アナログ直交変調器（第１のアナログ直交変調器と言う）３５と、遅延回路３６と、アナログ直交変調器（第２のアナログ直交変調器と言う）３７と、増幅器（主増幅器と言う）３８と、位相調整器３９と、方向性結合器４０を用いて構成されている。
【００６９】
本例の歪み除去ループは、遅延線４１と、増幅器（補助増幅器と言う）４２と、方向性結合器４３を用いて構成されている。また、同図には、出力端子Ｑ３を示してある。
なお、本例の歪み除去ループの構成や動作は、例えば上記第１実施例の図１に示した増幅装置に備えられた歪み除去ループの構成や動作と同様である。
【００７０】
本例の歪み検出ループにより行われる動作の一例を示す。
本例の歪み検出ループでは、入力端子（図示せず）から、Ｉ成分及びＱ成分から成るデジタルベースバンド信号が増幅対象となる信号としてデジタルフィルタ３１に入力される。
デジタルフィルタ３１は、入力されるデジタルベースバンド信号をフィルタリングし、当該フィルタリング後のデジタルベースバンド信号を出力する。当該出力されるデジタルベースバンド信号は２つに分配されて、一方の分配信号が第１のＤ／Ａ変換器３２に入力され、他方の分配信号が第２のＤ／Ａ変換器３３に入力される。
【００７１】
第１のＤ／Ａ変換器３２は、デジタルフィルタ３１から出力されて入力されるデジタルベースバンド信号（一方の分配信号）をデジタル信号からアナログ信号へ変換（Ｄ／Ａ変換）して、これにより得られるアナログベースバンド信号を第１のアナログ直交変調器３５へ出力する。
第２のＤ／Ａ変換器３３は、デジタルフィルタ３１から出力されて入力されるデジタルベースバンド信号（他方の分配信号）をデジタル信号からアナログ信号へ変換（Ｄ／Ａ変換）して、これにより得られるアナログベースバンド信号を遅延回路３６へ出力する。
【００７２】
遅延回路３６は、例えばアナログ遅延回路を用いて構成されており、第２のＤ／Ａ変換器３３から入力されるアナログベースバンド信号を遅延させて第２のアナログ直交変調器３７へ出力する。なお、遅延回路３６では、例えば１０ｎｓなどの時間だけ信号を遅延させる。
キャリア発信器３４は、例えば無線周波数帯のキャリア信号を発生して、当該キャリア信号を第１のアナログ直交変調器３５及び第２のアナログ直交変調器３７へ出力する。
【００７３】
第１のアナログ直交変調器３５と第２のアナログ直交変調器３７は、同一の機能を有した直交変調器から構成されている。
第１のアナログ直交変調器３５は、キャリア発信器３４から入力されるキャリア信号を第１のＤ／Ａ変換器３２から入力されるアナログベースバンド信号によりアナログ直交変調し、これにより得られる変調信号を主増幅器３８へ出力する。
第２のアナログ直交変調器３７は、キャリア発信器３４から入力されるキャリア信号を遅延回路３６から入力されるアナログベースバンド信号によりアナログ直交変調し、これにより得られる変調信号を位相調整器３９へ出力する。
【００７４】
また、主増幅器３８や位相調整器３９や方向性結合器４０により行われる動作は例えば上記第１実施例で示したのと同様であり、方向性結合器４０では主増幅器３８による増幅信号に含まれる歪みの成分を検出する。
以上のように、本例の増幅装置では、歪み検出ループにおける信号の遅延をベースバンドの周波数帯において行うことから、例えば従来と比較して、実装スペースを削減することや低コスト化することを図ることができる。
【００７５】
なお、例えば２つに分配された増幅対象となるベースバンド信号のうちの一方の信号をデジタル直交変調器により直交変調する一方、他方の信号をアナログ直交変調器により直交変調するような構成では、これら２つの直交変調器の間で、直交度が異なることや、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）の特性が微妙に変動しているときにキャリア信号の位相ずれ（周波数オフセット）が生じることなどがあり得るため、デジタルで直交変調を行うのであれば一方の信号と他方の信号との両方についてデジタル直交変調器を備えるのが好ましく、同様に、アナログ直交変調を行うのであれば一方の信号と他方の信号との両方についてアナログ直交変調器を備えるのが好ましい。本例の増幅装置では、好ましい構成例として、２つのアナログ直交変調器３５、３７を備えている。
【００７６】
次に、本発明の第４実施例に係る増幅装置を説明する。
図４には、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の構成例を示してある。
本例の増幅装置は、例えば上記第１実施例の場合と同様に、移動体通信システムに設けられる基地局装置に備えられており、増幅対象となる信号としてデジタルのベースバンド信号を入力する。
【００７７】
同図に示されるように、本例の増幅装置には、歪み検出ループと、歪み除去ループとが備えられている。
本例の歪み検出ループは、キャリア発信器５１と、デジタル直交変調器（第１のデジタル直交変調器と言う）５２と、遅延回路５３と、デジタル直交変調器（第２のデジタル直交変調器と言う）５４と、増幅器（主増幅器と言う）５５と、方向性結合器５６を用いて構成されている。
【００７８】
本例の歪み除去ループは、遅延線５７と、増幅器（補助増幅器と言う）５８と、方向性結合器５９を用いて構成されている。また、同図には、出力端子Ｑ４を示してある。
なお、本例の歪み除去ループの構成や動作は、例えば上記第１実施例の図１に示した増幅装置に備えられた歪み除去ループの構成や動作と同様である。
【００７９】
ここで、本例の歪み検出ループの構成や動作は、例えば第２のデジタル直交変調器５４と方向性結合器５６との間に位相調整器が備えられていないといった点を除いては、上記第１実施例の図１に示した増幅装置に備えられた歪み検出ループの構成や動作と同様である。本例では、このような位相調整器が備えられなくとも、第１のデジタル直交変調器５２と主増幅器５５を有する経路を流れる信号と、遅延回路５３と第２のデジタル直交変調器５４を有する経路を流れる信号との位相関係が、例えば歪み検出ループの中のいずれかの回路部分の特性により、適切に調整されている。
以上のように、本例の増幅装置では、例えば上記第１実施例で示した増幅装置の場合と同様な効果を得ることができる。
【００８０】
次に、本発明の第５実施例に係る増幅装置を説明する。
図５には、フィードフォワード方式により歪み補償を行う増幅装置の構成例を示してある。
本例の増幅装置は、例えば上記第１実施例の場合と同様に、移動体通信システムに設けられる基地局装置に備えられており、増幅対象となる信号としてデジタルのベースバンド信号を入力する。
【００８１】
同図に示されるように、本例の増幅装置には、歪み検出ループと、歪み除去ループとが備えられている。
本例の歪み検出ループは、キャリア発信器６１と、デジタル直交変調器（第１のデジタル直交変調器と言う）６２と、遅延回路６３と、デジタル直交変調器（第２のデジタル直交変調器と言う）６４と、増幅器（主増幅器と言う）６５と、方向性結合器６６を用いて構成されている。
なお、本例の歪み検出ループの構成や動作は、例えば上記第４実施例の図４に示した増幅装置に備えられた歪み検出ループの構成や動作と同様である。
【００８２】
本例の歪み除去ループは、遅延フィルタ６７と、増幅器（補助増幅器と言う）６８と、方向性結合器６９を用いて構成されている。また、同図には、出力端子Ｑ５を示してある。
ここで、本例の歪み除去ループの構成や動作は、例えば主増幅器６５による増幅信号を遅延させる手段として遅延フィルタが用いられているといった点を除いては、上記第１実施例の図１に示した増幅装置に備えられた歪み除去ループの構成や動作と同様である。
【００８３】
以上のように、本例の増幅装置では、歪み除去ループの遅延手段として遅延フィルタ６７を用いた。これにより、例えば１．５ＧＨｚ以上の周波数の信号を処理するような場合に、装置の小型化や、出力側ロスの低減が可能となる。
【００８４】
ここで、本発明に係る増幅装置や基地局装置や移動局装置や移動体通信システムなどの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。なお、本発明は、例えば本発明に係る処理を実行する方法や、このような方法を実現するためのプログラムなどとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
【００８５】
また、本発明に係る増幅装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る増幅装置によると、歪み検出ループと歪み除去ループを有して増幅器で発生する歪みをフィードフォワード方式により補償するに際して、歪検出ループにおいて、２つに分配された増幅対象となる信号のうちの一方の信号を増幅器（主増幅器）により増幅する一方、他方の信号を遅延させた後に、これら２つの信号から増幅器で発生した歪みを検出する場合に、当該他方の信号がベースバンド信号である段階で当該遅延を行うようにしたため、実装スペースの削減や低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例に係る増幅装置の構成例を示す図である。
【図２】 第２実施例に係る増幅装置の構成例を示す図である。
【図３】 第３実施例に係る増幅装置の構成例を示す図である。
【図４】 第４実施例に係る増幅装置の構成例を示す図である。
【図５】 第５実施例に係る増幅装置の構成例を示す図である。
【図６】 従来例に係る増幅装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１、３４、５１、６１・・キャリア発信器、
２、４、１２、５２、５４、６２、６４・・デジタル直交変調器、
３、１４、３６、５３、６３・・遅延回路、
５、１６、３８、５５、６５・・主増幅器、 ６、１７、３９・・位相調整器、
７、１０、１８、２１、４０、４３、５６、５９、６６、６９・・方向性結合器、
８、１９、４１、５７・・遅延線、
９、２０、４２、５８、６８・・補助増幅器、 Ｑ１〜Ｑ５・・出力端子、
１１、３１・・デジタルフィルタ、 １３、３２、３３・・Ｄ／Ａ変換器、
１５、３５、３７・・アナログ直交変調器、 ６７・・遅延フィルタ、

Claims (1)

1. 増幅対象となる信号を増幅器で増幅して当該増幅器で発生する歪みを検出する歪み検出ループと、歪み検出ループにより検出される歪みを当該増幅器による増幅信号から除去する歪み除去ループとを有した増幅装置において、
   歪み検出ループは、増幅対象となるデジタルベースバンド信号をフィルタリングするデジタルフィルタと、
   デジタルフィルタによりフィルタリングされたデジタルベースバンド信号を２つに分配する分配手段と、
   分配手段により分配された一方のデジタルベースバンド信号により変調を行うデジタル変調手段と、
   デジタル変調手段により得られる変調信号を増幅する増幅器と、
   他方のデジタルベースバンド信号をアナログベースバンド信号へ変換するＤ／Ａ変換手段と、
   Ｄ／Ａ変換手段により得られるアナログベースバンド信号を遅延させる遅延手段と、
   遅延手段により遅延させられたアナログベースバンド信号により変調を行うアナログ変調手段と、
   アナログ変調手段により得られる変調信号の位相を変化させる位相変化手段と、
   増幅器による増幅信号と位相変化手段により位相が変化させられた変調信号とから当該増幅器で発生した歪みを検出する歪み検出手段と、を用いて構成された、
   ことを特徴とする増幅装置。

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