増幅装置
【課題】増幅装置の起動後、送信信号の歪の生じる時間を短縮する。
【解決手段】
処理部１は、入力される信号とフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、歪補償係数を用いて入力される信号に対し歪補償処理を行う。増幅部２は、処理部１から出力される信号を増幅し、アンテナ５に出力する。モニタ増幅部３は、処理部１から出力される信号を増幅する。切替え部４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅部３から出力される信号を処理部１にフィードバックし、アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックする。
【解決手段】
処理部１は、入力される信号とフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、歪補償係数を用いて入力される信号に対し歪補償処理を行う。増幅部２は、処理部１から出力される信号を増幅し、アンテナ５に出力する。モニタ増幅部３は、処理部１から出力される信号を増幅する。切替え部４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅部３から出力される信号を処理部１にフィードバックし、アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、無線送信する信号を増幅する増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に用いられる増幅装置は、無線送信する信号のスペクトラム特性や信号歪に起因する伝送特性劣化を抑えるために、増幅特性（入出力特性）に高い線形性が求められる。また、無線通信に用いられる増幅装置は、高い電力効率も求められる。線形性と電力効率は、相反する特性であるため、両特性を備えるために、歪補償機能を備えた増幅装置がある。
【０００３】
歪補償方式の１つとして、プリディストーション方式がある。プリディストーション方式は、増幅器の入力信号に対して歪補償係数を乗算し、増幅器の歪特性と逆の特性を予め付加する。これにより、増幅器は、歪を抑制した所望の信号を出力することができる。
【０００４】
移動通信システムの基地局などで用いられる増幅装置では、高出力・高効率の増幅器として、窒化ガリウム（ＧａＮ）などを素材としたＦＥＴ（Field-Effect Transistor）の適用が進んでいる。ＧａＮ−ＦＥＴは、Ｉｄｑドリフトと呼ばれる、ドレインバイアス電流が低下する現象が発生することがある。
【０００５】
なお、従来、コールド状態からの起動でも安定で精度の高い温度補償ができ、しかも周囲温度変化の影響を受けずに安定した特性が得られるようにした温度補償装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０８２０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の増幅装置は、起動後ＩｄｑドリフトによってＧａＮ−ＦＥＴの増幅特性に大きな変化が生じた場合、その変化の生じた増幅特性に応じた歪補償係数に収束するまで時間を要し、その間送信信号に歪が生じるという問題点があった。
【０００８】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、増幅装置の起動後、送信信号の歪の生じる時間を短縮する増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、信号を増幅する増幅装置が提供される。この増幅装置は、入力される信号とフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、前記歪補償係数を用いて入力される信号に対し歪補償処理を行う処理部と、前記処理部から出力される信号を増幅し、アンテナに出力する第１の増幅部と、前記処理部から出力される信号を増幅する第２の増幅部と、当該増幅装置の起動後前記第２の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックし、前記アンテナを介して送信信号を無線送信するときに前記第１の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックする切替え部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
開示の装置によれば、起動後、送信信号の歪の生じる時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。
【図２】第２の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。
【図３】演算処理部のブロック図である。
【図４】Ｉｄｑドリフトを示した図である。
【図５】歪補償係数を示した図である。
【図６】Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数を説明する図である。
【図７】増幅装置の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。図１に示すように、増幅装置は、処理部１、増幅部２、モニタ増幅部３、および切替え部４を有している。図１には、アンテナ５も示してある。
【００１３】
処理部１は、入力される信号と、切替え部４から出力されるフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、算出した歪補償係数を用いて、入力される信号に対し歪補償処理を行う。処理部１には、増幅装置の起動後、モニタ増幅部３の歪補償係数を算出するためのトレーニング信号が入力される。トレーニング信号は、例えば、図示しないトレーニング信号生成部によって生成される。
【００１４】
増幅部２は、処理部１から出力される信号を増幅する。増幅部２で増幅された信号は、アンテナ５に出力され、無線送信される。増幅部２は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴを使用した増幅器である。
【００１５】
モニタ増幅部３は、処理部１から出力される信号を増幅する。モニタ増幅部３には、例えば、処理部１から出力される信号が、方向性結合器でその一部が分離されて入力される。モニタ増幅部３は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴであり、増幅部２と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。
【００１６】
切替え部４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅部３から出力されるトレーニング信号をフィードバックする。切替え部４は、その後アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックする。切替え部４には、例えば、増幅部２から出力される信号が、方向性結合器でその一部が分離されて入力される。
【００１７】
ここで、増幅装置の起動後、ＩｄｑドリフトによってＧａＮ−ＦＥＴの増幅特性に大きな変化が生じた場合、歪補償係数は、その変化の生じた増幅特性に応じた値に収束するまで時間を要し、その間、無線送信する送信信号に歪が生じる。
【００１８】
しかし、図１の増幅装置のモニタ増幅部３は、増幅部２と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。そして、図１の増幅装置は、起動後、トレーニング信号でモニタ増幅部３における歪補償係数を算出し、アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックする。これにより、図１の増幅装置では、起動後、送信信号を無線送信するとき、処理部１の算出する歪補償係数が、増幅部２の増幅特性に対応した値に近くなっており、歪補償係数の収束する時間が短くなる。そして、無線送信する送信信号の歪の生じる時間が短くなる。
【００１９】
このように、増幅装置の切替え部４は、当該増幅装置の起動後、モニタ増幅部３から出力される信号を処理部１にフィードバックし、アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックするようにした。これにより、増幅装置は、起動後、Ｉｄｑドリフトによって増幅部２の増幅特性に大きな変化が生じても、無線送信する送信信号の歪の生じる時間を短縮できる。
【００２０】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。図２に示すように、増幅装置は、乗算器１１，２６、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２、発振器１３，２５、ＱＭＯＤ（Quadrature MODulator）１４、方向性結合器１５，１９、ＲＦ（Radio Frequency）スイッチ１６，２４、抵抗１７、増幅器１８、ＡＴＴ（ATTenuator）２１，２３、モニタ増幅器２２、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２７、遅延部２８，２９、加算器３０、アドレス生成部３１、演算処理部３２、ＬＵＴ（Look Up Table）３３、およびＲＦスイッチ制御部３４を有している。図２には、アンテナ２０も示してある。図２に示す増幅装置は、例えば、移動通信システムの基地局に適用される。
【００２１】
乗算器１１には、増幅装置の起動時にトレーニング信号が入力され、その後、送信信号が入力される。トレーニング信号は、例えば、図示しないトレーニング信号生成部によって生成される。送信信号は、例えば、通信相手に無線送信するベースバンド信号であり、Ｉ信号およびＱ信号である。
【００２２】
乗算器１１には、ＬＵＴ３３に記憶されている歪補償係数が入力される。乗算器１１は、トレーニング信号に歪補償係数を乗算する。また、乗算器１１は、送信信号に歪補償係数を乗算する。
【００２３】
ＤＡＣ１２は、乗算器１１から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。
発振器１３は、基準波の信号と、基準波の信号に対し位相が９０度ずれた信号とを出力する。
【００２４】
ＱＭＯＤ１４は、ＤＡＣ１２から出力される信号を、発振器１３から出力される信号で直交変調する。例えば、ＱＭＯＤ１４は、ＤＡＣ１２でアナログ信号に変換されたＩ信号を、発振器１３から出力される基準波の信号で変調する。また、ＱＭＯＤ１４は、ＤＡＣ１２でアナログ信号に変換されたＱ信号を、発振器１３から出力される基準波の信号と位相が９０度ずれた信号で変調する。
【００２５】
方向性結合器１５は、ＱＭＯＤ１４から出力される信号をＲＦスイッチ１６およびモニタ増幅器２２に出力する。方向性結合器１５は、ＱＭＯＤ１４から出力される信号の一部を分離して、モニタ増幅器２２へ出力する。方向性結合器１５は、モニタ増幅器２２がＩｄｑドリフトを生じるレベルとなるように、ＱＭＯＤ１４から出力される信号の一部を分離する。
【００２６】
ＲＦスイッチ１６は、方向性結合器１５から出力される信号を、増幅器１８または抵抗１７に出力する。ＲＦスイッチ１６は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号２の端子とを接続し、方向性結合器１５から出力される信号を抵抗１７に出力する。また、ＲＦスイッチ１６は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号３の端子とを接続し、方向性結合器１５から出力される信号を増幅器１８に出力する。ＲＦスイッチ１６は、例えば、送信信号の帯域において、低挿入損失特性および高アイソレーション特性を有しているものを用いるのが望ましい。
【００２７】
抵抗１７は、一端がＲＦスイッチ１６に接続され、他端がグランドに接続されている。抵抗１７の抵抗値は、例えば、５０Ωである。抵抗１７は、ＲＦスイッチ１６が番号１の端子を番号２の端子に接続して、トレーニング信号を増幅器１８に出力しないようにしたとき、トレーニング信号が反射するのを防止する。
【００２８】
増幅器１８は、ＲＦスイッチ１６から出力される信号を増幅する。増幅器１８は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴである。増幅器１８は、ＧａＮ−ＦＥＴを２つ備えたドハティ増幅器であってもよい。
【００２９】
方向性結合器１９は、増幅器１８から出力される信号を、アンテナ２０およびＡＴＴ２１に出力する。方向性結合器１９は、増幅器１８から出力される信号の一部を分離して、ＡＴＴ２１へ出力する。
【００３０】
ＡＴＴ２１は、方向性結合器１９から出力される信号のレベルを所定のレベルに減衰し、ＲＦスイッチ２４へ出力する。
モニタ増幅器２２は、方向性結合器１５から出力される信号を増幅する。モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。モニタ増幅器２２は、例えば、増幅器１８と同じＧａＮ−ＦＥＴである。または、モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様のＩｄｑドリフトの特性を有していればよく、増幅器１８と異なる材料のデバイスであってもよい。また、モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様の増幅特性を有していてもよい。
【００３１】
ＡＴＴ２３は、モニタ増幅器２２から出力される信号のレベルを所定のレベルに減衰し、ＲＦスイッチ２４へ出力する。
ＲＦスイッチ２４は、ＡＴＴ２１，２３から出力される信号のいずれかを、乗算器２６に出力する。ＲＦスイッチ２４は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号２の端子とを接続し、ＡＴＴ２３から出力される信号を乗算器２６に出力する。また、ＲＦスイッチ２４は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号３の端子とを接続し、ＡＴＴ２１から出力される信号を乗算器２６に出力する。ＲＦスイッチ２４は、例えば、トレーニング信号のフィードバック信号および送信信号のフィードバック信号の帯域において、低挿入損失特性および高アイソレーション特性を有しているものを用いるのが望ましい。
【００３２】
発振器２５は、基準波の信号と、基準波の信号に対し位相が９０度ずれた信号とを出力する。
乗算器２６は、ＲＦスイッチ２４から出力される信号に、発振器２５から出力される信号を乗算し、ＲＦスイッチ２４から出力される信号の周波数をダウンコンバートする。
【００３３】
ＡＤＣ２７は、乗算器２６から出力される信号をデジタル信号に変換する。なお、図２には図示していないが、ＡＤＣ２７の出力には、デジタルのＩＱ直交復調器が設けられ、デジタルのＩ信号およびＱ信号が得られる。
【００３４】
遅延部２８は、ＡＤＣ２７から出力される信号を遅延する。遅延部２９は、乗算器１１に入力されるトレーニング信号または送信信号を遅延する。遅延部２８，２９は、乗算器１１に入力される信号と、その信号をフィードバックした信号とのタイミングを合わせる。
【００３５】
加算器３０は、遅延部２８から出力される信号と、遅延部２９から出力される信号との差を算出する。
アドレス生成部３１には、乗算器１１に入力されるトレーニング信号または送信信号が入力される。アドレス生成部３１は、トレーニング信号または送信信号のエンベロープ信号を生成し、生成したエンベロープ信号の電力を、ＬＵＴ３３のアドレスとして生成する。アドレス信号は、例えば、エンベロープ信号のパワーに応じて定まる１０ビットの値である。
【００３６】
演算処理部３２は、ＬＭＳ（Least Mean Square）に基づいて、加算器３０から出力される信号の差がゼロとなるようにＬＵＴ３３の歪補償係数を更新していく。
図３は、演算処理部のブロック図である。図３に示すように、演算処理部３２は、乗算器４１，４２，４４、複素共役生成部４３、加算器４５、および遅延調整部４６を有している。図３には、図２に示す加算器３０も示してある。演算処理部３２は、例えば、記憶装置に記憶されたプログラムを実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）によってその機能を実現することができる。または、演算処理部３２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって実現することができる。
【００３７】
演算処理部３２は、すでに算出してＬＵＴ３３に記憶しているｎ番目の歪補償係数ｈn（ｐ）から、（ｎ＋１）番目の歪補償係数ｈn+1（ｐ）を算出する。以下、Ｉ信号およびＱ信号からなる入力信号を複素数表示でｘ（ｔ）と表し、入力信号ｘ（ｔ）に対するフィードバック信号を複素数表示でｙ（ｔ）と表す。また、入力信号ｘ（ｔ）とフィードバック信号ｙ（ｔ）との差分をｅ（ｔ）と表す。
【００３８】
加算器３０から出力される差分ｅ（ｔ）には、更新量のステップサイズパラメータを表すμが、乗算器４１を用いて乗算され、さらに、この乗算結果に、乗算器４２を用いて、ｈn（ｐ）・ｙ*（ｔ）が乗算される。ｙ*（ｔ）は、ｙ（ｔ）の複素共役である。
【００３９】
ｈn（ｐ）・ｙ*（ｔ）は、複素共役生成部４３を用いて生成されたフィードバック信号ｙ（ｔ）の複素共役フィードバック信号ｙ*（ｔ）と、歪補償係数ｈn（ｐ）とを、乗算器４４を用いて得られた信号である。さらに、乗算器４２で算出されたｈn（ｐ）・ｙ*（ｔ）・μ・ｅ（ｔ）に、加算器４５を用いてｎ番目の歪補償係数ｈn（ｐ）が加算されることにより（ｎ＋１）番目の歪補償係数ｈn+1（ｐ）が算出される。なお、加算器４５や乗算器４４に用いるｎ番目の歪補償係数ｈn（ｐ）は、加算器４５による加算のために、遅延調整部４６によりタイミング調整される。
【００４０】
図２の説明に戻る。ＬＵＴ３３は、アドレス生成部３１で生成されるアドレスに対応した歪補償係数を乗算器１１に出力する。また、ＬＵＴ３３は、演算処理部３２によって更新される歪補償係数を、アドレス生成部３１で生成されたアドレスに記憶する。ＬＵＴ３３は、例えば、バックアップされたＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置である。
【００４１】
ＲＦスイッチ制御部３４は、ＲＦスイッチ１６，２４の切替えを制御する。例えば、ＲＦスイッチ制御部３４は、増幅装置の起動後、方向性結合器１５から出力される信号が増幅器１８に出力されないようにＲＦスイッチ１６を制御する。また、ＲＦスイッチ制御部３４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２で増幅された信号が演算処理部３２にフィードバックされるようにＲＦスイッチ２４を制御する。
【００４２】
ＲＦスイッチ制御部３４は、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束すると、方向性結合器１５から出力される信号が増幅器１８に出力されるようにＲＦスイッチ１６を制御する。また、ＲＦスイッチ制御部３４は、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束すると、増幅器１８で増幅された信号が演算処理部３２にフィードバックされるようにＲＦスイッチ２４を制御する。
【００４３】
ＲＦスイッチ制御部３４は、例えば、演算処理部３２を形成するＤＳＰまたはＦＰＧＡから、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束したことの信号を受信し、ＲＦスイッチ１６，２４のスイッチを切替える。ＤＳＰまたはＦＰＧＡは、例えば、ＬＵＴ３３の更新される歪補償係数の差分値が、所定時間、ある値の範囲内に収まったとき、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束したことの信号を出力する。
【００４４】
すなわち、ＲＦスイッチ制御部３４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２から出力される信号がフィードバック信号として演算処理部３２に出力されるようにする。また、ＲＦスイッチ制御部３４は、その後、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束すると、増幅器１８から出力される信号がフィードバック信号として演算処理部３２に出力されるようにする。
【００４５】
なお、ＲＦスイッチ制御部３４は、例えば、ロジック回路で形成される。または、ＲＦスイッチ制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によってその機能を実現するようにしてもよい。
【００４６】
Ｉｄｑドリフトと歪補償係数との関係について説明する。移動通信システムの基地局などで用いられる増幅装置では、ＧａＮデバイスの適用が進んでいる。ＧａＮデバイスは、広いバンドギャップや高移動度などの特徴により、ＬＤＭＯＳ（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor）やＧａＡＳ系などのデバイスでは得られない、高周波において高効率高出力の特性を有する。
【００４７】
ＭＯＳ−ＦＥＴのホットキャリア劣化は、ゲート酸化膜にホットキャリアが注入・蓄積していくことが要因となってＩｄｑが低下する現象で、比較的に長い時間応答で緩やかに変動していく。一方、ＧａＮ−ＦＥＴのＩｄｑドリフトは、半導体中の不純物順位にキャリアがトラップされることが要因となってＩｄｑが低下する現象で、比較的に短い時間応答で電流が変動し、その変動量も入力される信号等の条件によって大きく異なるという特徴がある。Ｉｄｑドリフトの特性は、例えば、温度などの環境変化によって変わる。また、Ｉｄｑドリフトの特性は、例えば、デバイスによってばらつきがある。
【００４８】
図４は、Ｉｄｑドリフトを示した図である。図４には、増幅器１８のドレイン−ソース間を流れる電流が示してある。図４の横軸は時間を示し、縦軸はドレイン−ソース間を流れる電流Ｉｄｓを示している。図４に示すＩｄｑ設定値は、増幅器１８のドレインに流すべきドレインバイアス電流を示している。
【００４９】
図４に示すＷ１１は、Ｉｄｑドリフトを示している。図４では、増幅装置を起動したとき、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じ、増幅器１８のドレインバイアス電流が低下している様子を示している。
【００５０】
図５は、歪補償係数を示した図である。図５には、Ｉｄｑドリフトが発生していない場合の歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトが発生した場合の歪補償係数とを示している。図５の横軸は電力を示し、縦軸は歪補償係数を示している。
【００５１】
波形Ｗ２１は、増幅器１８にＩｄｑ設定値のドレインバイアス電流が流れた場合のＬＵＴ３３に記憶される歪補償係数の例を示している。
波形Ｗ２２は、Ｉｄｑドリフトによってドレインバイアス電流が低下した場合のＬＵＴ３３に記憶される歪補償係数の例を示している。例えば、図４の波形Ｗ１１に示すドレインバイアス電流が増幅器１８に流れたときのＬＵＴ３３に記憶される歪補償係数の例を示している。
【００５２】
ここで、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じていないとき、増幅装置の電源を切ったとする。この場合、ＬＵＴ３３には、Ｉｄｑドリフトが生じていないときの増幅器１８の増幅特性に応じた歪補償係数が保存される。例えば、図５の波形Ｗ２１に示す歪補償係数がＬＵＴ３３に保存される。
【００５３】
その後、増幅装置を起動したとする。このとき、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じたとする。この場合、増幅装置の起動後、ＬＵＴ３３に保存されている歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数（Ｉｄｑドリフトが生じたときに算出されるべき歪補償係数）との間に大きな差が生じる。
【００５４】
例えば、増幅装置を起動したとき、ＬＵＴ３３には、波形Ｗ２１に示す歪補償係数が保存されているとする。また、増幅装置を起動したとき、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じたとする。この場合、ＬＵＴ３３に保存されている歪補償係数（波形Ｗ２１）と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数（波形Ｗ２２）との間に大きな差が生じる。
【００５５】
上記したように、演算処理部３２は、遅延部２８から出力されるフィードバック信号と、遅延部２９から出力される送信信号とに基づいて歪補償係数を算出し、ＬＵＴ３３の歪補償係数を更新していく。従って、ＬＵＴ３３に保存されている歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数との間に大きな差が生じていると、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数に収束するまでの時間が長くなる。例えば、図５に示す波形Ｗ２１が波形Ｗ２２となるまでの時間が長くなる。このため、歪補償係数がＩｄｑドリフトに対応した値に収束するまでの間に送信信号を増幅器１８で増幅すると、歪補償係数が収束するまでの間、歪んだ送信信号が無線送信される。
【００５６】
また、工場出荷時、Ｉｄｑ設定値のドレインバイアス電流が増幅器１８に流れたときの歪補償係数が、ＬＵＴ３３に初期値として記憶されている場合も同様である。例えば、工場出荷時、図５に示す波形Ｗ２１の歪補償係数が初期値としてＬＵＴ３３に記憶されているとする。
【００５７】
増幅装置の工場出荷後、起動したときにＩｄｑドリフトが生じると、ＬＵＴ３３に記憶されている歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数との差が大きく、歪補償係数の収束時間が長くなる。このため、歪補償係数がＩｄｑドリフトに対応した値に収束するまでの間に送信信号を増幅器１８で増幅すると、歪補償係数が収束するまでの間、歪んだ送信信号が無線送信される。
【００５８】
これに対し、図２のＲＦスイッチ１６は、増幅装置の起動後、トレーニング信号が無線送信されないように方向性結合器１５の出力を抵抗１７に接続する。また、ＲＦスイッチ２４は、増幅装置の起動後、トレーニング信号が入力されるモニタ増幅器２２から出力される信号をフィードバック信号として出力する。
【００５９】
その後、ＲＦスイッチ１６は、送信信号が無線送信されるように、方向性結合器１５の出力を増幅器１８の入力に接続する。また、ＲＦスイッチ２４は、増幅器１８から出力される信号をフィードバック信号として出力する。
【００６０】
これにより、増幅器１８が送信信号を増幅して出力するときには、モニタ増幅器２２のフィードバック信号によって、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数がＬＵＴ３３に記憶されている。従って、増幅器１８の歪補償係数の収束時間が短縮され、送信信号の歪の生じる時間が短縮される。
【００６１】
図６は、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数を説明する図である。図６の横軸は電力を示し、縦軸は歪補償係数を示している。
波形Ｗ３１は、あるＩｄｑドリフトＤが生じたときに算出されるべき増幅器１８の歪補償係数の例を示している。波形Ｗ３２は、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトＤが生じたときの、モニタ増幅器２２の歪補償係数の例を示している。
【００６２】
図２の増幅装置の演算処理部３２は、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２の歪補償係数を算出する。モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。従って、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトが生じれば、増幅器１８にも同様のＩｄｑドリフトが生じている。よって、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトが生じたときのモニタ増幅器２２の歪補償係数は、例えば、波形Ｗ３１，Ｗ３２に示すように、増幅器１８の歪補償係数に近いものとなる。
【００６３】
これにより、送信信号の送信を開始する直前のＬＵＴ３３に記憶されている歪補償係数と、送信開始後に算出される増幅器１８の歪補償係数は、ずれが小さく、増幅器１８の歪補償係数の収束時間が短くなる。よって、無線送信する送信信号の歪の生じる時間を短縮できる。
【００６４】
なお、上記した増幅装置の電源のオン・オフは、例えば、増幅装置の故障等でアラームが発生したときに行われる。例えば、増幅装置でアラームが発生したとき、遠隔操作で増幅装置をオフする場合がある。その後、アラーム要因が解消されたとき、遠隔操作で増幅装置をオンする。
【００６５】
図７は、増幅装置の動作を示したフローチャートである。増幅装置は、電源が投入されると以下のステップに示す処理を実行する。
［ステップＳ１］ＲＦスイッチ制御部３４は、ＲＦスイッチ１６，２４のスイッチ制御をするための制御信号を出力する。
【００６６】
［ステップＳ２］ＲＦスイッチ１６は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号２の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ１６は、方向性結合器１５の出力を抵抗１７に接続し、トレーニング信号が増幅器１８に出力されないようにする。
【００６７】
また、ＲＦスイッチ２４は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号２の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ２４は、ＡＴＴ２３の出力を乗算器２６に接続し、モニタ増幅器２２を経由したフィードバックループを形成する。
【００６８】
［ステップＳ３］トレーニング信号生成部は、乗算器１１にトレーニング信号を入力する。
［ステップＳ４］演算処理部３２は、モニタ増幅器２２を経由したフィードバックループによる歪補償係数を算出し、ＬＵＴ３３の歪補償係数を更新する。なお、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトが生じていれば、ＬＵＴ３３には、Ｉｄｑドリフトに応じた歪補償係数が記憶される。
【００６９】
［ステップＳ５］ＲＦスイッチ制御部３４は、演算処理部３２からＬＵＴ３３の歪補償係数が収束したことの信号（ＬＵＴ更新の完了信号）を受信する。
［ステップＳ６］ＲＦスイッチ制御部３４は、ＬＵＴ更新の完了信号を受信すると、ＲＦスイッチ１６，２４のスイッチ制御をするための制御信号を出力する。
【００７０】
［ステップＳ７］ＲＦスイッチ１６は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号３の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ１６は、方向性結合器１５の出力を増幅器１８に接続し、送信信号が増幅器１８で増幅されて、アンテナ２０を介して無線送信されるようにする。
【００７１】
また、ＲＦスイッチ２４は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号３の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ２４は、ＡＴＴ２１の出力を乗算器２６に接続し、増幅器１８を経由したフィードバックループを形成する。
【００７２】
［ステップＳ８］トレーニング信号生成部は、トレーニング信号の生成を停止し、増幅装置は、上位装置から受信した無線送信する送信信号を乗算器１１に出力する。
［ステップＳ９］演算処理部３２は、増幅器１８を経由したフィードバックループによる歪補償係数を算出し、ＬＵＴ３３の歪補償係数を更新する。
【００７３】
このように、増幅装置のＲＦスイッチ１６，２４は、当該増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２から出力される信号を演算処理部３２にフィードバックし、その後、増幅器１８から出力される信号を演算処理部３２にフィードバックするようにした。これにより、増幅装置は、起動後、Ｉｄｑドリフトによって増幅器１８の増幅特性に大きな変化が生じても、増幅する信号の歪の生じる時間を短縮することができる。
【００７４】
また、増幅する信号の歪の生じる時間を短縮することにより、隣接チャネル漏洩電力の生じる時間を短縮できる。
なお、図２では、方向性結合器１５でＱＭＯＤ１４から出力される信号を分離して、モニタ増幅器２２に出力するようにしたが、ＲＦスイッチ１６でＱＭＯＤ１４から出力される信号をモニタ増幅器２２に出力するようにしてもよい。
【００７５】
例えば、図２において、方向性結合器１５を外し、ＱＭＯＤ１４の出力をＲＦスイッチ１６の番号１の端子に接続する。また、抵抗１７を外し、ＲＦスイッチ１６の番号２の端子を、モニタ増幅器２２の入力に接続するようにする。なお、ＲＦスイッチ１６からモニタ増幅器２２に出力される信号のレベルが高い場合、モニタ増幅器２２に最適な信号レベルの信号が入力されるように調整する。
【符号の説明】
【００７６】
１ 処理部
２ 増幅部
３ モニタ増幅部
４ 切替え部
５ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本件は、無線送信する信号を増幅する増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信に用いられる増幅装置は、無線送信する信号のスペクトラム特性や信号歪に起因する伝送特性劣化を抑えるために、増幅特性（入出力特性）に高い線形性が求められる。また、無線通信に用いられる増幅装置は、高い電力効率も求められる。線形性と電力効率は、相反する特性であるため、両特性を備えるために、歪補償機能を備えた増幅装置がある。
【０００３】
歪補償方式の１つとして、プリディストーション方式がある。プリディストーション方式は、増幅器の入力信号に対して歪補償係数を乗算し、増幅器の歪特性と逆の特性を予め付加する。これにより、増幅器は、歪を抑制した所望の信号を出力することができる。
【０００４】
移動通信システムの基地局などで用いられる増幅装置では、高出力・高効率の増幅器として、窒化ガリウム（ＧａＮ）などを素材としたＦＥＴ（Field-Effect Transistor）の適用が進んでいる。ＧａＮ−ＦＥＴは、Ｉｄｑドリフトと呼ばれる、ドレインバイアス電流が低下する現象が発生することがある。
【０００５】
なお、従来、コールド状態からの起動でも安定で精度の高い温度補償ができ、しかも周囲温度変化の影響を受けずに安定した特性が得られるようにした温度補償装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０８２０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の増幅装置は、起動後ＩｄｑドリフトによってＧａＮ−ＦＥＴの増幅特性に大きな変化が生じた場合、その変化の生じた増幅特性に応じた歪補償係数に収束するまで時間を要し、その間送信信号に歪が生じるという問題点があった。
【０００８】
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、増幅装置の起動後、送信信号の歪の生じる時間を短縮する増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、信号を増幅する増幅装置が提供される。この増幅装置は、入力される信号とフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、前記歪補償係数を用いて入力される信号に対し歪補償処理を行う処理部と、前記処理部から出力される信号を増幅し、アンテナに出力する第１の増幅部と、前記処理部から出力される信号を増幅する第２の増幅部と、当該増幅装置の起動後前記第２の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックし、前記アンテナを介して送信信号を無線送信するときに前記第１の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックする切替え部と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
開示の装置によれば、起動後、送信信号の歪の生じる時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。
【図２】第２の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。
【図３】演算処理部のブロック図である。
【図４】Ｉｄｑドリフトを示した図である。
【図５】歪補償係数を示した図である。
【図６】Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数を説明する図である。
【図７】増幅装置の動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。図１に示すように、増幅装置は、処理部１、増幅部２、モニタ増幅部３、および切替え部４を有している。図１には、アンテナ５も示してある。
【００１３】
処理部１は、入力される信号と、切替え部４から出力されるフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、算出した歪補償係数を用いて、入力される信号に対し歪補償処理を行う。処理部１には、増幅装置の起動後、モニタ増幅部３の歪補償係数を算出するためのトレーニング信号が入力される。トレーニング信号は、例えば、図示しないトレーニング信号生成部によって生成される。
【００１４】
増幅部２は、処理部１から出力される信号を増幅する。増幅部２で増幅された信号は、アンテナ５に出力され、無線送信される。増幅部２は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴを使用した増幅器である。
【００１５】
モニタ増幅部３は、処理部１から出力される信号を増幅する。モニタ増幅部３には、例えば、処理部１から出力される信号が、方向性結合器でその一部が分離されて入力される。モニタ増幅部３は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴであり、増幅部２と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。
【００１６】
切替え部４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅部３から出力されるトレーニング信号をフィードバックする。切替え部４は、その後アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックする。切替え部４には、例えば、増幅部２から出力される信号が、方向性結合器でその一部が分離されて入力される。
【００１７】
ここで、増幅装置の起動後、ＩｄｑドリフトによってＧａＮ−ＦＥＴの増幅特性に大きな変化が生じた場合、歪補償係数は、その変化の生じた増幅特性に応じた値に収束するまで時間を要し、その間、無線送信する送信信号に歪が生じる。
【００１８】
しかし、図１の増幅装置のモニタ増幅部３は、増幅部２と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。そして、図１の増幅装置は、起動後、トレーニング信号でモニタ増幅部３における歪補償係数を算出し、アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックする。これにより、図１の増幅装置では、起動後、送信信号を無線送信するとき、処理部１の算出する歪補償係数が、増幅部２の増幅特性に対応した値に近くなっており、歪補償係数の収束する時間が短くなる。そして、無線送信する送信信号の歪の生じる時間が短くなる。
【００１９】
このように、増幅装置の切替え部４は、当該増幅装置の起動後、モニタ増幅部３から出力される信号を処理部１にフィードバックし、アンテナ５を介して送信信号を無線送信するときに増幅部２から出力される信号を処理部１にフィードバックするようにした。これにより、増幅装置は、起動後、Ｉｄｑドリフトによって増幅部２の増幅特性に大きな変化が生じても、無線送信する送信信号の歪の生じる時間を短縮できる。
【００２０】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る増幅装置のブロック図である。図２に示すように、増幅装置は、乗算器１１，２６、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１２、発振器１３，２５、ＱＭＯＤ（Quadrature MODulator）１４、方向性結合器１５，１９、ＲＦ（Radio Frequency）スイッチ１６，２４、抵抗１７、増幅器１８、ＡＴＴ（ATTenuator）２１，２３、モニタ増幅器２２、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）２７、遅延部２８，２９、加算器３０、アドレス生成部３１、演算処理部３２、ＬＵＴ（Look Up Table）３３、およびＲＦスイッチ制御部３４を有している。図２には、アンテナ２０も示してある。図２に示す増幅装置は、例えば、移動通信システムの基地局に適用される。
【００２１】
乗算器１１には、増幅装置の起動時にトレーニング信号が入力され、その後、送信信号が入力される。トレーニング信号は、例えば、図示しないトレーニング信号生成部によって生成される。送信信号は、例えば、通信相手に無線送信するベースバンド信号であり、Ｉ信号およびＱ信号である。
【００２２】
乗算器１１には、ＬＵＴ３３に記憶されている歪補償係数が入力される。乗算器１１は、トレーニング信号に歪補償係数を乗算する。また、乗算器１１は、送信信号に歪補償係数を乗算する。
【００２３】
ＤＡＣ１２は、乗算器１１から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。
発振器１３は、基準波の信号と、基準波の信号に対し位相が９０度ずれた信号とを出力する。
【００２４】
ＱＭＯＤ１４は、ＤＡＣ１２から出力される信号を、発振器１３から出力される信号で直交変調する。例えば、ＱＭＯＤ１４は、ＤＡＣ１２でアナログ信号に変換されたＩ信号を、発振器１３から出力される基準波の信号で変調する。また、ＱＭＯＤ１４は、ＤＡＣ１２でアナログ信号に変換されたＱ信号を、発振器１３から出力される基準波の信号と位相が９０度ずれた信号で変調する。
【００２５】
方向性結合器１５は、ＱＭＯＤ１４から出力される信号をＲＦスイッチ１６およびモニタ増幅器２２に出力する。方向性結合器１５は、ＱＭＯＤ１４から出力される信号の一部を分離して、モニタ増幅器２２へ出力する。方向性結合器１５は、モニタ増幅器２２がＩｄｑドリフトを生じるレベルとなるように、ＱＭＯＤ１４から出力される信号の一部を分離する。
【００２６】
ＲＦスイッチ１６は、方向性結合器１５から出力される信号を、増幅器１８または抵抗１７に出力する。ＲＦスイッチ１６は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号２の端子とを接続し、方向性結合器１５から出力される信号を抵抗１７に出力する。また、ＲＦスイッチ１６は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号３の端子とを接続し、方向性結合器１５から出力される信号を増幅器１８に出力する。ＲＦスイッチ１６は、例えば、送信信号の帯域において、低挿入損失特性および高アイソレーション特性を有しているものを用いるのが望ましい。
【００２７】
抵抗１７は、一端がＲＦスイッチ１６に接続され、他端がグランドに接続されている。抵抗１７の抵抗値は、例えば、５０Ωである。抵抗１７は、ＲＦスイッチ１６が番号１の端子を番号２の端子に接続して、トレーニング信号を増幅器１８に出力しないようにしたとき、トレーニング信号が反射するのを防止する。
【００２８】
増幅器１８は、ＲＦスイッチ１６から出力される信号を増幅する。増幅器１８は、例えば、ＧａＮ−ＦＥＴである。増幅器１８は、ＧａＮ−ＦＥＴを２つ備えたドハティ増幅器であってもよい。
【００２９】
方向性結合器１９は、増幅器１８から出力される信号を、アンテナ２０およびＡＴＴ２１に出力する。方向性結合器１９は、増幅器１８から出力される信号の一部を分離して、ＡＴＴ２１へ出力する。
【００３０】
ＡＴＴ２１は、方向性結合器１９から出力される信号のレベルを所定のレベルに減衰し、ＲＦスイッチ２４へ出力する。
モニタ増幅器２２は、方向性結合器１５から出力される信号を増幅する。モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。モニタ増幅器２２は、例えば、増幅器１８と同じＧａＮ−ＦＥＴである。または、モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様のＩｄｑドリフトの特性を有していればよく、増幅器１８と異なる材料のデバイスであってもよい。また、モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様の増幅特性を有していてもよい。
【００３１】
ＡＴＴ２３は、モニタ増幅器２２から出力される信号のレベルを所定のレベルに減衰し、ＲＦスイッチ２４へ出力する。
ＲＦスイッチ２４は、ＡＴＴ２１，２３から出力される信号のいずれかを、乗算器２６に出力する。ＲＦスイッチ２４は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号２の端子とを接続し、ＡＴＴ２３から出力される信号を乗算器２６に出力する。また、ＲＦスイッチ２４は、例えば、図２に示す番号１の端子と番号３の端子とを接続し、ＡＴＴ２１から出力される信号を乗算器２６に出力する。ＲＦスイッチ２４は、例えば、トレーニング信号のフィードバック信号および送信信号のフィードバック信号の帯域において、低挿入損失特性および高アイソレーション特性を有しているものを用いるのが望ましい。
【００３２】
発振器２５は、基準波の信号と、基準波の信号に対し位相が９０度ずれた信号とを出力する。
乗算器２６は、ＲＦスイッチ２４から出力される信号に、発振器２５から出力される信号を乗算し、ＲＦスイッチ２４から出力される信号の周波数をダウンコンバートする。
【００３３】
ＡＤＣ２７は、乗算器２６から出力される信号をデジタル信号に変換する。なお、図２には図示していないが、ＡＤＣ２７の出力には、デジタルのＩＱ直交復調器が設けられ、デジタルのＩ信号およびＱ信号が得られる。
【００３４】
遅延部２８は、ＡＤＣ２７から出力される信号を遅延する。遅延部２９は、乗算器１１に入力されるトレーニング信号または送信信号を遅延する。遅延部２８，２９は、乗算器１１に入力される信号と、その信号をフィードバックした信号とのタイミングを合わせる。
【００３５】
加算器３０は、遅延部２８から出力される信号と、遅延部２９から出力される信号との差を算出する。
アドレス生成部３１には、乗算器１１に入力されるトレーニング信号または送信信号が入力される。アドレス生成部３１は、トレーニング信号または送信信号のエンベロープ信号を生成し、生成したエンベロープ信号の電力を、ＬＵＴ３３のアドレスとして生成する。アドレス信号は、例えば、エンベロープ信号のパワーに応じて定まる１０ビットの値である。
【００３６】
演算処理部３２は、ＬＭＳ（Least Mean Square）に基づいて、加算器３０から出力される信号の差がゼロとなるようにＬＵＴ３３の歪補償係数を更新していく。
図３は、演算処理部のブロック図である。図３に示すように、演算処理部３２は、乗算器４１，４２，４４、複素共役生成部４３、加算器４５、および遅延調整部４６を有している。図３には、図２に示す加算器３０も示してある。演算処理部３２は、例えば、記憶装置に記憶されたプログラムを実行するＤＳＰ（Digital Signal Processor）によってその機能を実現することができる。または、演算処理部３２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）によって実現することができる。
【００３７】
演算処理部３２は、すでに算出してＬＵＴ３３に記憶しているｎ番目の歪補償係数ｈn（ｐ）から、（ｎ＋１）番目の歪補償係数ｈn+1（ｐ）を算出する。以下、Ｉ信号およびＱ信号からなる入力信号を複素数表示でｘ（ｔ）と表し、入力信号ｘ（ｔ）に対するフィードバック信号を複素数表示でｙ（ｔ）と表す。また、入力信号ｘ（ｔ）とフィードバック信号ｙ（ｔ）との差分をｅ（ｔ）と表す。
【００３８】
加算器３０から出力される差分ｅ（ｔ）には、更新量のステップサイズパラメータを表すμが、乗算器４１を用いて乗算され、さらに、この乗算結果に、乗算器４２を用いて、ｈn（ｐ）・ｙ*（ｔ）が乗算される。ｙ*（ｔ）は、ｙ（ｔ）の複素共役である。
【００３９】
ｈn（ｐ）・ｙ*（ｔ）は、複素共役生成部４３を用いて生成されたフィードバック信号ｙ（ｔ）の複素共役フィードバック信号ｙ*（ｔ）と、歪補償係数ｈn（ｐ）とを、乗算器４４を用いて得られた信号である。さらに、乗算器４２で算出されたｈn（ｐ）・ｙ*（ｔ）・μ・ｅ（ｔ）に、加算器４５を用いてｎ番目の歪補償係数ｈn（ｐ）が加算されることにより（ｎ＋１）番目の歪補償係数ｈn+1（ｐ）が算出される。なお、加算器４５や乗算器４４に用いるｎ番目の歪補償係数ｈn（ｐ）は、加算器４５による加算のために、遅延調整部４６によりタイミング調整される。
【００４０】
図２の説明に戻る。ＬＵＴ３３は、アドレス生成部３１で生成されるアドレスに対応した歪補償係数を乗算器１１に出力する。また、ＬＵＴ３３は、演算処理部３２によって更新される歪補償係数を、アドレス生成部３１で生成されたアドレスに記憶する。ＬＵＴ３３は、例えば、バックアップされたＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置である。
【００４１】
ＲＦスイッチ制御部３４は、ＲＦスイッチ１６，２４の切替えを制御する。例えば、ＲＦスイッチ制御部３４は、増幅装置の起動後、方向性結合器１５から出力される信号が増幅器１８に出力されないようにＲＦスイッチ１６を制御する。また、ＲＦスイッチ制御部３４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２で増幅された信号が演算処理部３２にフィードバックされるようにＲＦスイッチ２４を制御する。
【００４２】
ＲＦスイッチ制御部３４は、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束すると、方向性結合器１５から出力される信号が増幅器１８に出力されるようにＲＦスイッチ１６を制御する。また、ＲＦスイッチ制御部３４は、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束すると、増幅器１８で増幅された信号が演算処理部３２にフィードバックされるようにＲＦスイッチ２４を制御する。
【００４３】
ＲＦスイッチ制御部３４は、例えば、演算処理部３２を形成するＤＳＰまたはＦＰＧＡから、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束したことの信号を受信し、ＲＦスイッチ１６，２４のスイッチを切替える。ＤＳＰまたはＦＰＧＡは、例えば、ＬＵＴ３３の更新される歪補償係数の差分値が、所定時間、ある値の範囲内に収まったとき、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束したことの信号を出力する。
【００４４】
すなわち、ＲＦスイッチ制御部３４は、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２から出力される信号がフィードバック信号として演算処理部３２に出力されるようにする。また、ＲＦスイッチ制御部３４は、その後、ＬＵＴ３３の歪補償係数が収束すると、増幅器１８から出力される信号がフィードバック信号として演算処理部３２に出力されるようにする。
【００４５】
なお、ＲＦスイッチ制御部３４は、例えば、ロジック回路で形成される。または、ＲＦスイッチ制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によってその機能を実現するようにしてもよい。
【００４６】
Ｉｄｑドリフトと歪補償係数との関係について説明する。移動通信システムの基地局などで用いられる増幅装置では、ＧａＮデバイスの適用が進んでいる。ＧａＮデバイスは、広いバンドギャップや高移動度などの特徴により、ＬＤＭＯＳ（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor）やＧａＡＳ系などのデバイスでは得られない、高周波において高効率高出力の特性を有する。
【００４７】
ＭＯＳ−ＦＥＴのホットキャリア劣化は、ゲート酸化膜にホットキャリアが注入・蓄積していくことが要因となってＩｄｑが低下する現象で、比較的に長い時間応答で緩やかに変動していく。一方、ＧａＮ−ＦＥＴのＩｄｑドリフトは、半導体中の不純物順位にキャリアがトラップされることが要因となってＩｄｑが低下する現象で、比較的に短い時間応答で電流が変動し、その変動量も入力される信号等の条件によって大きく異なるという特徴がある。Ｉｄｑドリフトの特性は、例えば、温度などの環境変化によって変わる。また、Ｉｄｑドリフトの特性は、例えば、デバイスによってばらつきがある。
【００４８】
図４は、Ｉｄｑドリフトを示した図である。図４には、増幅器１８のドレイン−ソース間を流れる電流が示してある。図４の横軸は時間を示し、縦軸はドレイン−ソース間を流れる電流Ｉｄｓを示している。図４に示すＩｄｑ設定値は、増幅器１８のドレインに流すべきドレインバイアス電流を示している。
【００４９】
図４に示すＷ１１は、Ｉｄｑドリフトを示している。図４では、増幅装置を起動したとき、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じ、増幅器１８のドレインバイアス電流が低下している様子を示している。
【００５０】
図５は、歪補償係数を示した図である。図５には、Ｉｄｑドリフトが発生していない場合の歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトが発生した場合の歪補償係数とを示している。図５の横軸は電力を示し、縦軸は歪補償係数を示している。
【００５１】
波形Ｗ２１は、増幅器１８にＩｄｑ設定値のドレインバイアス電流が流れた場合のＬＵＴ３３に記憶される歪補償係数の例を示している。
波形Ｗ２２は、Ｉｄｑドリフトによってドレインバイアス電流が低下した場合のＬＵＴ３３に記憶される歪補償係数の例を示している。例えば、図４の波形Ｗ１１に示すドレインバイアス電流が増幅器１８に流れたときのＬＵＴ３３に記憶される歪補償係数の例を示している。
【００５２】
ここで、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じていないとき、増幅装置の電源を切ったとする。この場合、ＬＵＴ３３には、Ｉｄｑドリフトが生じていないときの増幅器１８の増幅特性に応じた歪補償係数が保存される。例えば、図５の波形Ｗ２１に示す歪補償係数がＬＵＴ３３に保存される。
【００５３】
その後、増幅装置を起動したとする。このとき、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じたとする。この場合、増幅装置の起動後、ＬＵＴ３３に保存されている歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数（Ｉｄｑドリフトが生じたときに算出されるべき歪補償係数）との間に大きな差が生じる。
【００５４】
例えば、増幅装置を起動したとき、ＬＵＴ３３には、波形Ｗ２１に示す歪補償係数が保存されているとする。また、増幅装置を起動したとき、増幅器１８にＩｄｑドリフトが生じたとする。この場合、ＬＵＴ３３に保存されている歪補償係数（波形Ｗ２１）と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数（波形Ｗ２２）との間に大きな差が生じる。
【００５５】
上記したように、演算処理部３２は、遅延部２８から出力されるフィードバック信号と、遅延部２９から出力される送信信号とに基づいて歪補償係数を算出し、ＬＵＴ３３の歪補償係数を更新していく。従って、ＬＵＴ３３に保存されている歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数との間に大きな差が生じていると、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数に収束するまでの時間が長くなる。例えば、図５に示す波形Ｗ２１が波形Ｗ２２となるまでの時間が長くなる。このため、歪補償係数がＩｄｑドリフトに対応した値に収束するまでの間に送信信号を増幅器１８で増幅すると、歪補償係数が収束するまでの間、歪んだ送信信号が無線送信される。
【００５６】
また、工場出荷時、Ｉｄｑ設定値のドレインバイアス電流が増幅器１８に流れたときの歪補償係数が、ＬＵＴ３３に初期値として記憶されている場合も同様である。例えば、工場出荷時、図５に示す波形Ｗ２１の歪補償係数が初期値としてＬＵＴ３３に記憶されているとする。
【００５７】
増幅装置の工場出荷後、起動したときにＩｄｑドリフトが生じると、ＬＵＴ３３に記憶されている歪補償係数と、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数との差が大きく、歪補償係数の収束時間が長くなる。このため、歪補償係数がＩｄｑドリフトに対応した値に収束するまでの間に送信信号を増幅器１８で増幅すると、歪補償係数が収束するまでの間、歪んだ送信信号が無線送信される。
【００５８】
これに対し、図２のＲＦスイッチ１６は、増幅装置の起動後、トレーニング信号が無線送信されないように方向性結合器１５の出力を抵抗１７に接続する。また、ＲＦスイッチ２４は、増幅装置の起動後、トレーニング信号が入力されるモニタ増幅器２２から出力される信号をフィードバック信号として出力する。
【００５９】
その後、ＲＦスイッチ１６は、送信信号が無線送信されるように、方向性結合器１５の出力を増幅器１８の入力に接続する。また、ＲＦスイッチ２４は、増幅器１８から出力される信号をフィードバック信号として出力する。
【００６０】
これにより、増幅器１８が送信信号を増幅して出力するときには、モニタ増幅器２２のフィードバック信号によって、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数がＬＵＴ３３に記憶されている。従って、増幅器１８の歪補償係数の収束時間が短縮され、送信信号の歪の生じる時間が短縮される。
【００６１】
図６は、Ｉｄｑドリフトに対応した歪補償係数を説明する図である。図６の横軸は電力を示し、縦軸は歪補償係数を示している。
波形Ｗ３１は、あるＩｄｑドリフトＤが生じたときに算出されるべき増幅器１８の歪補償係数の例を示している。波形Ｗ３２は、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトＤが生じたときの、モニタ増幅器２２の歪補償係数の例を示している。
【００６２】
図２の増幅装置の演算処理部３２は、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２の歪補償係数を算出する。モニタ増幅器２２は、増幅器１８と同様のＩｄｑドリフトの特性を有している。従って、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトが生じれば、増幅器１８にも同様のＩｄｑドリフトが生じている。よって、増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトが生じたときのモニタ増幅器２２の歪補償係数は、例えば、波形Ｗ３１，Ｗ３２に示すように、増幅器１８の歪補償係数に近いものとなる。
【００６３】
これにより、送信信号の送信を開始する直前のＬＵＴ３３に記憶されている歪補償係数と、送信開始後に算出される増幅器１８の歪補償係数は、ずれが小さく、増幅器１８の歪補償係数の収束時間が短くなる。よって、無線送信する送信信号の歪の生じる時間を短縮できる。
【００６４】
なお、上記した増幅装置の電源のオン・オフは、例えば、増幅装置の故障等でアラームが発生したときに行われる。例えば、増幅装置でアラームが発生したとき、遠隔操作で増幅装置をオフする場合がある。その後、アラーム要因が解消されたとき、遠隔操作で増幅装置をオンする。
【００６５】
図７は、増幅装置の動作を示したフローチャートである。増幅装置は、電源が投入されると以下のステップに示す処理を実行する。
［ステップＳ１］ＲＦスイッチ制御部３４は、ＲＦスイッチ１６，２４のスイッチ制御をするための制御信号を出力する。
【００６６】
［ステップＳ２］ＲＦスイッチ１６は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号２の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ１６は、方向性結合器１５の出力を抵抗１７に接続し、トレーニング信号が増幅器１８に出力されないようにする。
【００６７】
また、ＲＦスイッチ２４は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号２の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ２４は、ＡＴＴ２３の出力を乗算器２６に接続し、モニタ増幅器２２を経由したフィードバックループを形成する。
【００６８】
［ステップＳ３］トレーニング信号生成部は、乗算器１１にトレーニング信号を入力する。
［ステップＳ４］演算処理部３２は、モニタ増幅器２２を経由したフィードバックループによる歪補償係数を算出し、ＬＵＴ３３の歪補償係数を更新する。なお、モニタ増幅器２２にＩｄｑドリフトが生じていれば、ＬＵＴ３３には、Ｉｄｑドリフトに応じた歪補償係数が記憶される。
【００６９】
［ステップＳ５］ＲＦスイッチ制御部３４は、演算処理部３２からＬＵＴ３３の歪補償係数が収束したことの信号（ＬＵＴ更新の完了信号）を受信する。
［ステップＳ６］ＲＦスイッチ制御部３４は、ＬＵＴ更新の完了信号を受信すると、ＲＦスイッチ１６，２４のスイッチ制御をするための制御信号を出力する。
【００７０】
［ステップＳ７］ＲＦスイッチ１６は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号３の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ１６は、方向性結合器１５の出力を増幅器１８に接続し、送信信号が増幅器１８で増幅されて、アンテナ２０を介して無線送信されるようにする。
【００７１】
また、ＲＦスイッチ２４は、ＲＦスイッチ制御部３４からの制御信号を受けて、番号１の端子と番号３の端子とを接続するようにする。すなわち、ＲＦスイッチ２４は、ＡＴＴ２１の出力を乗算器２６に接続し、増幅器１８を経由したフィードバックループを形成する。
【００７２】
［ステップＳ８］トレーニング信号生成部は、トレーニング信号の生成を停止し、増幅装置は、上位装置から受信した無線送信する送信信号を乗算器１１に出力する。
［ステップＳ９］演算処理部３２は、増幅器１８を経由したフィードバックループによる歪補償係数を算出し、ＬＵＴ３３の歪補償係数を更新する。
【００７３】
このように、増幅装置のＲＦスイッチ１６，２４は、当該増幅装置の起動後、モニタ増幅器２２から出力される信号を演算処理部３２にフィードバックし、その後、増幅器１８から出力される信号を演算処理部３２にフィードバックするようにした。これにより、増幅装置は、起動後、Ｉｄｑドリフトによって増幅器１８の増幅特性に大きな変化が生じても、増幅する信号の歪の生じる時間を短縮することができる。
【００７４】
また、増幅する信号の歪の生じる時間を短縮することにより、隣接チャネル漏洩電力の生じる時間を短縮できる。
なお、図２では、方向性結合器１５でＱＭＯＤ１４から出力される信号を分離して、モニタ増幅器２２に出力するようにしたが、ＲＦスイッチ１６でＱＭＯＤ１４から出力される信号をモニタ増幅器２２に出力するようにしてもよい。
【００７５】
例えば、図２において、方向性結合器１５を外し、ＱＭＯＤ１４の出力をＲＦスイッチ１６の番号１の端子に接続する。また、抵抗１７を外し、ＲＦスイッチ１６の番号２の端子を、モニタ増幅器２２の入力に接続するようにする。なお、ＲＦスイッチ１６からモニタ増幅器２２に出力される信号のレベルが高い場合、モニタ増幅器２２に最適な信号レベルの信号が入力されるように調整する。
【符号の説明】
【００７６】
１ 処理部
２ 増幅部
３ モニタ増幅部
４ 切替え部
５ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信する信号を増幅する増幅装置において、
入力される信号とフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、前記歪補償係数を用いて入力される信号に対し歪補償処理を行う処理部と、
前記処理部から出力される信号を増幅し、アンテナに出力する第１の増幅部と、
前記処理部から出力される信号を増幅する第２の増幅部と、
当該増幅装置の起動後前記第２の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックし、前記アンテナを介して送信信号を無線送信するときに前記第１の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックする切替え部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記処理部には、当該増幅装置の起動後前記第２の増幅部の前記歪補償係数を算出するためのトレーニング信号が入力されることを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項３】
当該増幅装置の起動後前記処理部から出力される前記トレーニング信号が前記第１の増幅部に出力されないようにする出力制御部を有することを特徴とする請求項２記載の増幅装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記歪補償係数を記憶する記憶部の前記歪補償係数を更新し、
前記切替え部は、当該増幅装置の起動後前記記憶部の前記歪補償係数が収束し送信信号を無線送信するときに前記第１の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置。
【請求項５】
前記第２の増幅部は、前記第１の増幅部と同様のドリフト特性を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置。
【請求項１】
無線送信する信号を増幅する増幅装置において、
入力される信号とフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を算出し、前記歪補償係数を用いて入力される信号に対し歪補償処理を行う処理部と、
前記処理部から出力される信号を増幅し、アンテナに出力する第１の増幅部と、
前記処理部から出力される信号を増幅する第２の増幅部と、
当該増幅装置の起動後前記第２の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックし、前記アンテナを介して送信信号を無線送信するときに前記第１の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックする切替え部と、
を有することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記処理部には、当該増幅装置の起動後前記第２の増幅部の前記歪補償係数を算出するためのトレーニング信号が入力されることを特徴とする請求項１記載の増幅装置。
【請求項３】
当該増幅装置の起動後前記処理部から出力される前記トレーニング信号が前記第１の増幅部に出力されないようにする出力制御部を有することを特徴とする請求項２記載の増幅装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記歪補償係数を記憶する記憶部の前記歪補償係数を更新し、
前記切替え部は、当該増幅装置の起動後前記記憶部の前記歪補償係数が収束し送信信号を無線送信するときに前記第１の増幅部から出力される信号を前記処理部にフィードバックすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置。
【請求項５】
前記第２の増幅部は、前記第１の増幅部と同様のドリフト特性を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７４５９５（Ｐ２０１３−７４５９５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１４２３３（Ｐ２０１１−２１４２３３）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]