送信機及び送受信機
【課題】高調波および相互変調歪みの発生を抑圧しつつ、複数の無線帯域の信号を送信する送信機及び送受信機を提供する。
【解決手段】複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器とを有する。
【解決手段】複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線帯域を用いて通信を行う送信機及び送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の用途が高度かつ多様化するのにしたがって、複数の周波数の信号を送信及び受信できる送受信機への要求がある。このような送受信機では無線帯域のマルチバンド化または広帯域化が必要である。
【０００３】
しかしながら、対応する無線帯域が広帯域化することから、ある無線帯域の信号の高調波や、複数の無線帯域信号の相互変調歪み、送信ミキサで発生するスプリアスなどの不要波が、他の無線帯域の信号の干渉成分となるという問題がある（図７、図８）。
図７において、ｆ１とｆｉ（ｆｉ≧２ｆ１である）の所望信号を同時に送信しようとした場合において、増幅器において２ｆ１、３ｆ１の高調波が発生し、３ｆ１がｆｉと同じ周波数帯である場合には、干渉が生じる。
また、図８において、ｆ１、ｆ２、ｆｘの所望信号を同時に送信しようとした場合、増幅器において２ｆ１−ｆ２、２ｆ２−ｆ１の相互変調歪みが発生し、２ｆ２−ｆ１がｆｘと同じ周波数帯である場合には、干渉が生じる（ただし、ｆ１＜ｆ２＜・・・＜ｆｘ＜・・・＜ｆｎであり、ｆｉ≧２ｆ１−ｆ２であり、ｉは３以上の整数である）。
【０００４】
従来、このような高調波や送信ミキサで発生するスプリアスを除去するためには、SAW（表面弾性波）フィルタや誘電体フィルタ、導波管フィルタなどの無線帯域のバンドパスフィルタが使われている。
【０００５】
しかしながら、例えば３００ＭＨｚ帯と９００ＭＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形性により、３００ＭＨｚ帯の３倍波の高調波が９００ＭＨｚ帯に生じる場合がある。このような場合は、９００ＭＨｚ帯の信号も送信する必要があるため、無線周波数帯の３００ＭＨｚ帯を通すバンドパスフィルタを使用して抑圧することができない。
【０００６】
また、例えば３００ＭＨｚ帯と９００ＭＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形性により、６００ＭＨｚ帯や１２００ＭＨｚ帯に２次の相互変調歪みや１５００ＭＨｚ帯に３次相互変調歪みが生じる場合がある。マルチバンド送信機が６００ＭＨｚ帯、１２００ＭＨｚ帯、１５００ＭＨｚ帯の信号も送信する必要がある場合、上記と同様に無線周波数帯のバンドパスフィルタを使って相互変調歪みを抑圧することができない。
【０００７】
よって、マルチバンドを同時に送信する送信機及び送受信機においては、バンドパスフィルタを使うのでは無く、高調波や相互変調歪みの発生そのものを抑圧する必要がある。
【０００８】
増幅器で発生する高調波や相互変調歪みを抑圧する方法の１つとして、増幅器の出力飽和電力に対し十分に低い電力の信号のみを出力する方法（線形領域での動作）があるが、増幅器の電力効率が低くなるという課題がある。
【０００９】
また、増幅器で発生する高調波や相互変調歪みを抑圧する他の方法として、デジタル前置補償型歪み補償方法、アナログ前置補償型歪み補償方法、フィードバック型歪み補償方法、フィードフォワード型歪み補償方法などの歪み補償技術がある（非特許文献１から４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１２３４５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４５６７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】野島，岡本，大山：「マイクロ波ＳＳＢ−ＡＭ方式用プリディストーション非線形ひずみ補償回路」，電子通信学会論文誌, Vol. J67-B No. 1, pp.78-85, 1984.
【非特許文献２】J.C. Pedro, J. Perez,”An MMIC linearized amplifier using active feedBack,” IEEE Microwave and Millimeter-Wave Monolithic Circuits Symp. Dig., pp.113-116, 1993.
【非特許文献３】S. Andreoli, H.G. McClure, P. Banelli, S. Cacopardi, “Digital linearizer for RF amplifiers,” IEEE Trans. on Broadcasting, vol.43, 1, pp.12-19, 1997.
【非特許文献４】H. Seidel, “A feedforward experiment applied to an L-4 Carrier System Amplifier”, IEEE Trans. on Communication Technology, Vol.COM-19, No.3, pp.320-325, June 1971.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した歪み補償技術は、ある１つの送信帯域と同じ帯域内に生じる相互変調歪みを低減することを目的としており、他の周波数帯域に生じる高調波や相互変調歪みを低減するものではない。
従って、複数の無線帯域を用いて通信を行う送信機及び送受信機に関しては、他の周波数帯域に生じる高調波や相互変調歪みに対しても、発生を抑制させる必要がある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高調波および相互変調歪みの発生を抑圧しつつ、複数の無線帯域の信号を送信する送信機及び送受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換する周波数変換器と、前記無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換する周波数変換器と、前記無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器と、を有し、前記歪み補償部は、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みが生じるバンドにおいて、当該高調波および当該相互変調歪みの逆特性となる信号を付加することによって、歪み補償を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換するＭ（Ｍは２以上の整数）個の周波数変換器と、前記Ｍ個の周波数変換器の出力を合成する合成器と、前記合成器から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する増幅器とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部の信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換するＭ（Ｍは２以上の整数）個の周波数変換器と、前記Ｍ個の周波数変換器の出力を合成し、Ｌ個の出力に分配する分配合成器と、前記分配合成器のＬ個の出力が、無線周波数帯域の信号を増幅するＬ個の増幅器に各々対応して接続されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上述の送信機において、前記バンド１からバンドＮのうち第１のバンドに起因する高調波または相互変調歪みの補償信号を、第１のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加する、または、前記バンド１からバンドＮのうち前記第１のバンドとは異なるバンドである第２のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上述の送受信機において、ある帯域の送信信号部の出力を受信し、受信した信号の結果をもとに、歪み補償部の調整を行う受信回路部を有することを特徴とする。この構成により、受信回路部においてある帯域の送信信号部の出力をモニタし、歪み補償部の調整を行う。
【００２０】
本願発明では、増幅器の非線形性に対応する逆特性を用いて、各バンドの送信信号に対してプリディストーションを処理しておくことによって、干渉波による歪みを補償する。特に、例えば、300MHz帯の信号による３次歪みの高調波を300MHz帯の信号に対して処理を施すのではなく、被干渉となる帯域である900MHz帯において生じる干渉波を推定して歪補償を行う。これにより、被干渉となる帯域に入ってくる高調波又は相互変調歪みのみを抑圧すればよいという効果が生じる。換言すると、干渉を与える高調波又は相互変調歪み以外を処理の対象とする必要がないため、効率的に干渉除去を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、この発明によれば、複数の無線信号を同時に送信した場合においても、高調波や相互変調歪みが低減され、低スプリアスの送信信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
【図２】第２実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。
【図３】第３実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。
【図４】第４実施形態における送受信機４の構成を示す構成図である。
【図５】第５実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。
【図６】第６実施形態における送受信機６の構成を示す構成図である。
【図７】マルチバンドの増幅器で発生する高調波と所望信号の干渉を説明する図である。
【図８】マルチバンドの増幅器で発生する相互変調歪みと所望信号の干渉を説明する図である。
【図９】従来の前置補償型歪み補償方法で使われている手法を示す図である。
【図１０】不要波が生じる場合について説明する図である。
【図１１】不要信号を抑える場合を説明する図である。
【図１２】本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
【図１４】図５における送受信機５の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態による送受信機について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
この図において、送受信機１は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。
信号生成部１０は、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する。この時点では信号成分は0、1、1・・・のデジタルデータである。信号生成部１０は、歪み補償部１１に接続される。
【００２４】
歪み補償部１１は、信号生成部１１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。この歪み補償部１１では、信号生成部１０から出力される信号を、送信用高出力増幅器が持つ非線形特性の逆特性となる信号に変換する。
【００２５】
次に、図９に前置補償型歪み補償方法で使われている手法を示す。
図９（b）に示すように、一般に無線帯域の高出力増幅器は、入力電力が増加し飽和領域に近づくと、利得が低下し非線形な入出力特性となる。非線形な入出力特性は周波数スペクトルでみた場合、図１０に示すように相互変調歪みなどの不要波（２ｆ１−ｆ２、２ｆ１−ｆ２）を生じ、他のバンドへの干渉成分となる。このような不要信号を抑えるため、アナログやデジタルの前置型歪み補償装置（図９（ａ））を用いることにより、図９（ｃ）に示すように、増幅器の入出力特性の補償を行う。この前置型歪み補償装置の出力をスペクトラムで見ると、図１１に示すように、不要波と逆位相となる信号を付加し、増幅器へ出力している。同図において、補償された増幅器からの出力をスペクトラムで見ると、不要信号が抑えられていることがわかる。
【００２６】
ここで、上述の前置型歪み補償装置では、信号と同じ帯域内に生じる相互変調歪み成分を抑圧しているが、本実施形態及び以降の実施形態における歪み補償部１１では、信号と同じ帯域内に生じる相互変調歪みだけでなく、他のバンドに生じる任意の高調波や相互変調歪みをバンドごとに推定して歪み補償部１１において予め補償する点が従来と異なる。
【００２７】
図１に戻り、ＤＡＣ部１２は、歪み補償部１１から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅部１３は、ＤＡＣ部１２の後段に接続され、無線帯域のマルチバンド信号を増幅する。この増幅部１３の出力信号においては、任意の高調波や相互変調歪みの出力が低減されている。アンテナ１４は、増幅部１３から出力されたマルチバンド信号を無線によって送信する。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、図２を参照し、第２実施形態における送受信機の周波数変換について説明する。
図２は、第２実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。この図において、送受信機２は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。信号生成部２１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００２９】
歪み補償部２２は、信号生成部２１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部２３は、歪み補償部２２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部２４は、ＤＡＣ部２３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。増幅部２５は、周波数変換部２４の出力のうち、無線周波数帯域のマルチバンド信号を増幅する、アンテナ２６は、増幅部２５から出力されたマルチバンド信号を無線によって送信する。
【００３０】
ここで、図１に示す送受信機１と異なる点は、周波数変換器（周波数変換部２４）が構成に加えられている点である。周波数変換器を用いることで、信号処理部（図示せず）や、ＤＡＣ部２３の処理負荷を低減している。また、マルチバンドのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｓｙ）信号を１つの周波数変換器で実現することができる。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、図３を参照し、第３実施形態における送受信機について説明する。
図３は、第３実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。この図において、送受信機３は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。信号生成部３１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００３２】
歪み補償部３２は、信号生成部３１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部３３は、歪み補償部３２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部３４は、ＤＡＣ部３３の出力にＭ（Ｍは２以上の整数）個設けられ、それぞれの周波数変換部３４がＤＡＣ部３３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。ここでは、Ｍ個ある周波数変換部３４のそれぞれが、異なるバンドの周波数変換を行うことで、バンド毎の周波数変換が行われる。合成部３５は、Ｍ個の周波数変換器３４の出力を合成する。この合成部３５は、合波器を用いてもよい。増幅部３６は、合成部３５から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する。アンテナ３７は、増幅部３６から出力される信号を無線によって送信する。
【００３３】
ここで、図２に示す送受信機２と異なる点は、複数の周波数変換器（周波数変換器３４〜周波数変換器３４Ｍ）を用いて、バンド毎に周波数変換を行うように構成した点である。バンド毎に周波数変換器を用いることで、バンド毎に不要波の発生を抑圧している。
【００３４】
（第４実施形態）
次に、図４を参照し、第４実施形態における送受信機について説明する。
図４は、第４実施形態における送受信機４の構成を示す構成図である。この図において、送受信機４は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。信号生成部４１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００３５】
歪み補償部４２は、信号生成部４１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部４３は、歪み補償部４２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部４４は、ＤＡＣ部４３の出力にＭ個設けられ、それぞれの周波数変換器４４が、ＤＡＣ部４３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。ここでは、Ｍ個ある周波数変換部４４のそれぞれが、異なるバンドの周波数変換を行うことで、バンド毎の周波数変換が行われる。
【００３６】
分配合成部４５は、Ｍ個の周波数変換部４４の出力を合成し、Ｌ（Ｌは２以上の整数）個ある後段の増幅部４６へ分配して出力する。増幅部４６は、分配合成部４５の出力にＬ個設けられ、分配合成部４５からのＬ個の出力が、それぞれ対応するＬ個の増幅部４６に接続されており、それぞれの増幅部４６が、無線周波数帯域の信号を増幅する。アンテナ４７は、Ｌ個のアンテナ４７が、Ｌ個ある増幅部４６の出力にそれぞれ１つずつ設けられ、対応する増幅部４６から出力される信号を無線によって送信する。
【００３７】
ここで、図３に示す送受信機３と異なる点は、複数の増幅器およびアンテナを用いて、アレーアンテナやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）などの複数アンテナ方式に対応するように構成されている点である。
【００３８】
（第５実施形態）
次に、図５を参照し、第５実施形態における送受信機について説明する。
図５は、第５実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。信号生成部５１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００３９】
歪み補償部５２は、信号生成部３１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部５３は、歪み補償部５２の出力にＰ（Ｐは２以上の整数）個設けられ、それぞれのＤＡＣ部５３が、歪み補償部３２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部５４は、Ｐ個の設けられており、Ｐ個のＤＡＣ部５３に、それぞれ１つずつ接続され、周波数変換部５４がＤＡＣ部５３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。ここでは、Ｐ個ある周波数変換部５４のそれぞれが、異なるバンドの周波数変換を行うことで、バンド毎の周波数変換が行われる。
【００４０】
合成部５５は、Ｐ個の周波数変換部５４の出力を合成する。この合成部５５は、合波器を用いてもよい。増幅部５６は、合成部５５から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する。フィルタ部５７は、増幅部５６から出力される信号をアンテナ５８に出力する。アンテナ５８は、フィルタ部５７から出力される信号を無線によって送信する。
【００４１】
ここで、第３実施形態、第４実施形態と異なる点は、歪み補償部５２が、あるバンドＡに起因する高調波または相互変調歪みの補償信号を
（ａ）バンドＡに対応した周波数変換器を経由して付加する
（ｂ）バンドＭ（Ｍ≠Ａ）に対応した周波数変換器を経由して付加する
のいずれかを行う点である。
【００４２】
例えば、300MHz帯のＲＦ信号の８倍波を抑圧するための信号を、300ＭＨｚ帯用の周波数変換器の経路で付加するか（上述の（ａ）の場合）、2.4GHz帯用の周波数変換器の経路で付加する場合（上述の（ｂ）の場合）等、補償信号を加える経路を適宜選択して切り替えることが可能である。
【００４３】
図１４は、図５における送受信機５の動作を説明するフローチャートである。
送受信機５は、送信信号があると（ステップＳ１０）、その複数信号で生じる高調波、相互変調歪みの周波数帯を計算し（ステップＳ１１）、外付けフィルタでは除去できない周波数帯域であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。外付けフィルタでは除去できない場合、送受信機５は、どの周波数変換器を経由して付加するかを選択し（ステップＳ１３）、選択された周波数変換器の周波数帯に応じて後段の歪み補償部によって補償信号を生成する（ステップＳ１５）。一方、外付けフィルタで除去できる周波数帯域である場合、補償信号付加を行わない（ステップＳ１４）。
【００４４】
（第６実施形態）
次に、図６を参照し、第６実施形態における送受信機の周波数変換について説明する。
図６は、第６実施形態における送受信機６の構成を示す構成図である。この実施形態においては、送受信機６の受信回路部８０において、ある帯域の送信信号部の出力を受信し、受信した信号の結果をもとに、歪み補償部６２の調整を行う。信号生成部６１、歪み補償部６２、ＤＡＣ部６３、周波数変換部６４（周波数変換部６４Ｍ）は、図４における信号生成部４１、歪み補償部４２、ＤＡＣ部４３、周波数変換部４４（周波数変換部４４Ｍ）と同様の機能を有する。
【００４５】
合成部６５、増幅部６６は、図３の合成部３５、増幅部３６の機能と同様である。分配部６７は、増幅部６６から出力される信号をアンテナ６８と切替部６９とに分配する。切り替え部６９に分配された信号は、可変移相部７０、可変減衰部７１を介して受信回路部８０の合成部７５に供給される。アンテナ７２は、送信される無線信号を受信する。
【００４６】
受信回路部８０は、スイッチ部７３、ＬＮＡ部７４、合成部７５、周波数変換部７６、ＡＤＣ部７７、信号処理部７８を有する。スイッチ部７３は、アンテナ７２によって受信した信号を、ＬＮＡ部７４を介して合成部７５に供給する。合成部７５は、可変減衰部７１からの信号とＬＮＡ部７４からの信号とを合成し、周波数変換部７６に出力する。周波数変換部７６は、合成部７５から出力された信号を周波数変換し、ＡＤＣ部７７に出力する。ＡＤＣ部７７は、周波数変換部７６から出力されるアナログの信号をデジタル信号にして信号処理部７８に供給する。信号処理部７８は、ＡＤＣ部７７から出力された信号を基に、歪み補償部６２の調整を行う。
【００４７】
歪み補償の方法としては、例えば、受信回路部で補償する歪み成分の電力を検出し、その歪み成分の電力を最小化するように送信回路部の歪み補償部のパラメータを調整する方法などが考えられる。この際に希望波の送信信号の電力が低下しないように、希望波の送信信号電力も検出し、「送信信号電力はある一定値以上となる範囲で、歪み成分電力は最小化する」、というアルゴリズムを用いる。
【００４８】
このように、受信回路やクローズドループを用いることで、低減したい歪み成分をフィードバックして解析し、歪み補償の効果を安定化させることができる。
【００４９】
図１２は、本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
この図における送受信機７は、信号源から供給される１．８ＧＨｚの信号を分周器（１／２）によって９００ＭＨｚの信号を得てＡＴＴ（減衰器）を介して周波数変換部に供給するとともに、分周器（１／６）によって３００ＭＨｚの信号を得てＡＴＴを介して周波数変換部に供給する。増幅部から出力される信号は、マルチバンドフィルタを介してアンテナから無線信号として出力される。
【００５０】
ここで、３００ＭＨｚ帯と９００ＭＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形により、３００ＭＨｚ帯の３倍波の高調波が９００ＭＨｚ帯に生じる場合がある。この場合、９００ＭＨｚ帯の信号も送信する必要があるため、無線周波数帯の３００ＭＨｚ帯を通すバンドフィルタを使用して抑圧することができない。ここでは、図２の送受信機２の機能を用いて、歪み補償部によって、高調波の歪み発生を抑圧することができる。
【００５１】
図１３は、本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
この図における送受信機８は、信号源から供給される４．８ＧＨｚの信号を分周器（１／１６）によって３００ＭＨｚの信号を得て第１の周波数変換部に供給するとともに、分周器（１／２）によって２．４ＧＨｚの信号を得て第２の周波数変換部に供給する。第１及び第２の周波数変換部から出力される信号は、合成部によって合成された後、増幅部、マルチバンドフィルタを介し、アンテナから無線信号として送信される。
ここで、３００ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形により、相互変調歪みが生じる場合がある。ここでは、図３の送受信機３の機能を用いて、歪み補償部によって、相互変調歪みの発生を抑圧することができる。
【００５２】
以上説明した第１〜第５実施形態においては、送受信機である場合について説明したが、図１〜図５のいずれかの機能を搭載した送信機として構成してもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態によれば、複数の無線信号を同時に送信した場合においても、高調波や相互変調歪みが低減され、低スプリアスの送信信号を得ることができる。これにより、増幅器などのハードウェアを複数の無線信号帯域で共用できるため、ハードウェアを簡易化することができる。
また、新しい無線帯域の追加が必要となった際に、高調波や相互変調歪みの新たな成分が問題となった場合でも、デジタル歪み補償回路部のソフトウェアの変更をすることで対応できる。高調波や相互変調歪みの発生そのものを抑圧するため、送信側のアナログＲＦフィルタを削減もしくは数や回路規模を減らすことができる。
【００５４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２、３、４、５、６ 送受信機
１０、２１、３１、４１、５１、６１ 信号生成部
１１、２２、３２、４２、５２、６２ 歪み補償部
１２、２３、３３、４３、５３、６３ ＤＡＣ部
１３、２５、３６、４６、５６、６６ 増幅部
１４、２６、３７、４７、５８、６８、７２ アンテナ
２４、３４、４４、５４、６４、７６ 周波数変換部
３５、５５、６５、７５ 合成部
４５ 分配合成部
５７ フィルタ部
６７ 分配部
６９ 切替部
７０ 可変移相部
７１ 可変減衰部
７３ スイッチ部
７４ ＬＮＡ部
７７ ＡＤＣ部
７８ 信号処理部
８０ 受信回路部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線帯域を用いて通信を行う送信機及び送受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の用途が高度かつ多様化するのにしたがって、複数の周波数の信号を送信及び受信できる送受信機への要求がある。このような送受信機では無線帯域のマルチバンド化または広帯域化が必要である。
【０００３】
しかしながら、対応する無線帯域が広帯域化することから、ある無線帯域の信号の高調波や、複数の無線帯域信号の相互変調歪み、送信ミキサで発生するスプリアスなどの不要波が、他の無線帯域の信号の干渉成分となるという問題がある（図７、図８）。
図７において、ｆ１とｆｉ（ｆｉ≧２ｆ１である）の所望信号を同時に送信しようとした場合において、増幅器において２ｆ１、３ｆ１の高調波が発生し、３ｆ１がｆｉと同じ周波数帯である場合には、干渉が生じる。
また、図８において、ｆ１、ｆ２、ｆｘの所望信号を同時に送信しようとした場合、増幅器において２ｆ１−ｆ２、２ｆ２−ｆ１の相互変調歪みが発生し、２ｆ２−ｆ１がｆｘと同じ周波数帯である場合には、干渉が生じる（ただし、ｆ１＜ｆ２＜・・・＜ｆｘ＜・・・＜ｆｎであり、ｆｉ≧２ｆ１−ｆ２であり、ｉは３以上の整数である）。
【０００４】
従来、このような高調波や送信ミキサで発生するスプリアスを除去するためには、SAW（表面弾性波）フィルタや誘電体フィルタ、導波管フィルタなどの無線帯域のバンドパスフィルタが使われている。
【０００５】
しかしながら、例えば３００ＭＨｚ帯と９００ＭＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形性により、３００ＭＨｚ帯の３倍波の高調波が９００ＭＨｚ帯に生じる場合がある。このような場合は、９００ＭＨｚ帯の信号も送信する必要があるため、無線周波数帯の３００ＭＨｚ帯を通すバンドパスフィルタを使用して抑圧することができない。
【０００６】
また、例えば３００ＭＨｚ帯と９００ＭＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形性により、６００ＭＨｚ帯や１２００ＭＨｚ帯に２次の相互変調歪みや１５００ＭＨｚ帯に３次相互変調歪みが生じる場合がある。マルチバンド送信機が６００ＭＨｚ帯、１２００ＭＨｚ帯、１５００ＭＨｚ帯の信号も送信する必要がある場合、上記と同様に無線周波数帯のバンドパスフィルタを使って相互変調歪みを抑圧することができない。
【０００７】
よって、マルチバンドを同時に送信する送信機及び送受信機においては、バンドパスフィルタを使うのでは無く、高調波や相互変調歪みの発生そのものを抑圧する必要がある。
【０００８】
増幅器で発生する高調波や相互変調歪みを抑圧する方法の１つとして、増幅器の出力飽和電力に対し十分に低い電力の信号のみを出力する方法（線形領域での動作）があるが、増幅器の電力効率が低くなるという課題がある。
【０００９】
また、増幅器で発生する高調波や相互変調歪みを抑圧する他の方法として、デジタル前置補償型歪み補償方法、アナログ前置補償型歪み補償方法、フィードバック型歪み補償方法、フィードフォワード型歪み補償方法などの歪み補償技術がある（非特許文献１から４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１２３４５６号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４５６７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】野島，岡本，大山：「マイクロ波ＳＳＢ−ＡＭ方式用プリディストーション非線形ひずみ補償回路」，電子通信学会論文誌, Vol. J67-B No. 1, pp.78-85, 1984.
【非特許文献２】J.C. Pedro, J. Perez,”An MMIC linearized amplifier using active feedBack,” IEEE Microwave and Millimeter-Wave Monolithic Circuits Symp. Dig., pp.113-116, 1993.
【非特許文献３】S. Andreoli, H.G. McClure, P. Banelli, S. Cacopardi, “Digital linearizer for RF amplifiers,” IEEE Trans. on Broadcasting, vol.43, 1, pp.12-19, 1997.
【非特許文献４】H. Seidel, “A feedforward experiment applied to an L-4 Carrier System Amplifier”, IEEE Trans. on Communication Technology, Vol.COM-19, No.3, pp.320-325, June 1971.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した歪み補償技術は、ある１つの送信帯域と同じ帯域内に生じる相互変調歪みを低減することを目的としており、他の周波数帯域に生じる高調波や相互変調歪みを低減するものではない。
従って、複数の無線帯域を用いて通信を行う送信機及び送受信機に関しては、他の周波数帯域に生じる高調波や相互変調歪みに対しても、発生を抑制させる必要がある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高調波および相互変調歪みの発生を抑圧しつつ、複数の無線帯域の信号を送信する送信機及び送受信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換する周波数変換器と、前記無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換する周波数変換器と、前記無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器と、を有し、前記歪み補償部は、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みが生じるバンドにおいて、当該高調波および当該相互変調歪みの逆特性となる信号を付加することによって、歪み補償を行うことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換するＭ（Ｍは２以上の整数）個の周波数変換器と、前記Ｍ個の周波数変換器の出力を合成する合成器と、前記合成器から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する増幅器とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部の信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換するＭ（Ｍは２以上の整数）個の周波数変換器と、前記Ｍ個の周波数変換器の出力を合成し、Ｌ個の出力に分配する分配合成器と、前記分配合成器のＬ個の出力が、無線周波数帯域の信号を増幅するＬ個の増幅器に各々対応して接続されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上述の送信機において、前記バンド１からバンドＮのうち第１のバンドに起因する高調波または相互変調歪みの補償信号を、第１のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加する、または、前記バンド１からバンドＮのうち前記第１のバンドとは異なるバンドである第２のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上述の送受信機において、ある帯域の送信信号部の出力を受信し、受信した信号の結果をもとに、歪み補償部の調整を行う受信回路部を有することを特徴とする。この構成により、受信回路部においてある帯域の送信信号部の出力をモニタし、歪み補償部の調整を行う。
【００２０】
本願発明では、増幅器の非線形性に対応する逆特性を用いて、各バンドの送信信号に対してプリディストーションを処理しておくことによって、干渉波による歪みを補償する。特に、例えば、300MHz帯の信号による３次歪みの高調波を300MHz帯の信号に対して処理を施すのではなく、被干渉となる帯域である900MHz帯において生じる干渉波を推定して歪補償を行う。これにより、被干渉となる帯域に入ってくる高調波又は相互変調歪みのみを抑圧すればよいという効果が生じる。換言すると、干渉を与える高調波又は相互変調歪み以外を処理の対象とする必要がないため、効率的に干渉除去を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、この発明によれば、複数の無線信号を同時に送信した場合においても、高調波や相互変調歪みが低減され、低スプリアスの送信信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
【図２】第２実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。
【図３】第３実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。
【図４】第４実施形態における送受信機４の構成を示す構成図である。
【図５】第５実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。
【図６】第６実施形態における送受信機６の構成を示す構成図である。
【図７】マルチバンドの増幅器で発生する高調波と所望信号の干渉を説明する図である。
【図８】マルチバンドの増幅器で発生する相互変調歪みと所望信号の干渉を説明する図である。
【図９】従来の前置補償型歪み補償方法で使われている手法を示す図である。
【図１０】不要波が生じる場合について説明する図である。
【図１１】不要信号を抑える場合を説明する図である。
【図１２】本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
【図１３】本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
【図１４】図５における送受信機５の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態による送受信機について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
この図において、送受信機１は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。
信号生成部１０は、バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する。この時点では信号成分は0、1、1・・・のデジタルデータである。信号生成部１０は、歪み補償部１１に接続される。
【００２４】
歪み補償部１１は、信号生成部１１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。この歪み補償部１１では、信号生成部１０から出力される信号を、送信用高出力増幅器が持つ非線形特性の逆特性となる信号に変換する。
【００２５】
次に、図９に前置補償型歪み補償方法で使われている手法を示す。
図９（b）に示すように、一般に無線帯域の高出力増幅器は、入力電力が増加し飽和領域に近づくと、利得が低下し非線形な入出力特性となる。非線形な入出力特性は周波数スペクトルでみた場合、図１０に示すように相互変調歪みなどの不要波（２ｆ１−ｆ２、２ｆ１−ｆ２）を生じ、他のバンドへの干渉成分となる。このような不要信号を抑えるため、アナログやデジタルの前置型歪み補償装置（図９（ａ））を用いることにより、図９（ｃ）に示すように、増幅器の入出力特性の補償を行う。この前置型歪み補償装置の出力をスペクトラムで見ると、図１１に示すように、不要波と逆位相となる信号を付加し、増幅器へ出力している。同図において、補償された増幅器からの出力をスペクトラムで見ると、不要信号が抑えられていることがわかる。
【００２６】
ここで、上述の前置型歪み補償装置では、信号と同じ帯域内に生じる相互変調歪み成分を抑圧しているが、本実施形態及び以降の実施形態における歪み補償部１１では、信号と同じ帯域内に生じる相互変調歪みだけでなく、他のバンドに生じる任意の高調波や相互変調歪みをバンドごとに推定して歪み補償部１１において予め補償する点が従来と異なる。
【００２７】
図１に戻り、ＤＡＣ部１２は、歪み補償部１１から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。増幅部１３は、ＤＡＣ部１２の後段に接続され、無線帯域のマルチバンド信号を増幅する。この増幅部１３の出力信号においては、任意の高調波や相互変調歪みの出力が低減されている。アンテナ１４は、増幅部１３から出力されたマルチバンド信号を無線によって送信する。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、図２を参照し、第２実施形態における送受信機の周波数変換について説明する。
図２は、第２実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。この図において、送受信機２は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。信号生成部２１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００２９】
歪み補償部２２は、信号生成部２１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部２３は、歪み補償部２２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部２４は、ＤＡＣ部２３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。増幅部２５は、周波数変換部２４の出力のうち、無線周波数帯域のマルチバンド信号を増幅する、アンテナ２６は、増幅部２５から出力されたマルチバンド信号を無線によって送信する。
【００３０】
ここで、図１に示す送受信機１と異なる点は、周波数変換器（周波数変換部２４）が構成に加えられている点である。周波数変換器を用いることで、信号処理部（図示せず）や、ＤＡＣ部２３の処理負荷を低減している。また、マルチバンドのＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｓｙ）信号を１つの周波数変換器で実現することができる。
【００３１】
（第３実施形態）
次に、図３を参照し、第３実施形態における送受信機について説明する。
図３は、第３実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。この図において、送受信機３は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。信号生成部３１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００３２】
歪み補償部３２は、信号生成部３１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部３３は、歪み補償部３２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部３４は、ＤＡＣ部３３の出力にＭ（Ｍは２以上の整数）個設けられ、それぞれの周波数変換部３４がＤＡＣ部３３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。ここでは、Ｍ個ある周波数変換部３４のそれぞれが、異なるバンドの周波数変換を行うことで、バンド毎の周波数変換が行われる。合成部３５は、Ｍ個の周波数変換器３４の出力を合成する。この合成部３５は、合波器を用いてもよい。増幅部３６は、合成部３５から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する。アンテナ３７は、増幅部３６から出力される信号を無線によって送信する。
【００３３】
ここで、図２に示す送受信機２と異なる点は、複数の周波数変換器（周波数変換器３４〜周波数変換器３４Ｍ）を用いて、バンド毎に周波数変換を行うように構成した点である。バンド毎に周波数変換器を用いることで、バンド毎に不要波の発生を抑圧している。
【００３４】
（第４実施形態）
次に、図４を参照し、第４実施形態における送受信機について説明する。
図４は、第４実施形態における送受信機４の構成を示す構成図である。この図において、送受信機４は、複数の無線周波数帯域の信号を送信する機能と受信機能とを有する。信号生成部４１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００３５】
歪み補償部４２は、信号生成部４１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部４３は、歪み補償部４２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部４４は、ＤＡＣ部４３の出力にＭ個設けられ、それぞれの周波数変換器４４が、ＤＡＣ部４３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。ここでは、Ｍ個ある周波数変換部４４のそれぞれが、異なるバンドの周波数変換を行うことで、バンド毎の周波数変換が行われる。
【００３６】
分配合成部４５は、Ｍ個の周波数変換部４４の出力を合成し、Ｌ（Ｌは２以上の整数）個ある後段の増幅部４６へ分配して出力する。増幅部４６は、分配合成部４５の出力にＬ個設けられ、分配合成部４５からのＬ個の出力が、それぞれ対応するＬ個の増幅部４６に接続されており、それぞれの増幅部４６が、無線周波数帯域の信号を増幅する。アンテナ４７は、Ｌ個のアンテナ４７が、Ｌ個ある増幅部４６の出力にそれぞれ１つずつ設けられ、対応する増幅部４６から出力される信号を無線によって送信する。
【００３７】
ここで、図３に示す送受信機３と異なる点は、複数の増幅器およびアンテナを用いて、アレーアンテナやＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）などの複数アンテナ方式に対応するように構成されている点である。
【００３８】
（第５実施形態）
次に、図５を参照し、第５実施形態における送受信機について説明する。
図５は、第５実施形態における送受信機の構成を示す構成図である。信号生成部５１は、バンド１からバンドＮまでの信号を生成する。
【００３９】
歪み補償部５２は、信号生成部３１から出力される信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減する。ＤＡＣ部５３は、歪み補償部５２の出力にＰ（Ｐは２以上の整数）個設けられ、それぞれのＤＡＣ部５３が、歪み補償部３２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。周波数変換部５４は、Ｐ個の設けられており、Ｐ個のＤＡＣ部５３に、それぞれ１つずつ接続され、周波数変換部５４がＤＡＣ部５３から出力されたアナログ信号を無線帯域に周波数変換する。ここでは、Ｐ個ある周波数変換部５４のそれぞれが、異なるバンドの周波数変換を行うことで、バンド毎の周波数変換が行われる。
【００４０】
合成部５５は、Ｐ個の周波数変換部５４の出力を合成する。この合成部５５は、合波器を用いてもよい。増幅部５６は、合成部５５から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する。フィルタ部５７は、増幅部５６から出力される信号をアンテナ５８に出力する。アンテナ５８は、フィルタ部５７から出力される信号を無線によって送信する。
【００４１】
ここで、第３実施形態、第４実施形態と異なる点は、歪み補償部５２が、あるバンドＡに起因する高調波または相互変調歪みの補償信号を
（ａ）バンドＡに対応した周波数変換器を経由して付加する
（ｂ）バンドＭ（Ｍ≠Ａ）に対応した周波数変換器を経由して付加する
のいずれかを行う点である。
【００４２】
例えば、300MHz帯のＲＦ信号の８倍波を抑圧するための信号を、300ＭＨｚ帯用の周波数変換器の経路で付加するか（上述の（ａ）の場合）、2.4GHz帯用の周波数変換器の経路で付加する場合（上述の（ｂ）の場合）等、補償信号を加える経路を適宜選択して切り替えることが可能である。
【００４３】
図１４は、図５における送受信機５の動作を説明するフローチャートである。
送受信機５は、送信信号があると（ステップＳ１０）、その複数信号で生じる高調波、相互変調歪みの周波数帯を計算し（ステップＳ１１）、外付けフィルタでは除去できない周波数帯域であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。外付けフィルタでは除去できない場合、送受信機５は、どの周波数変換器を経由して付加するかを選択し（ステップＳ１３）、選択された周波数変換器の周波数帯に応じて後段の歪み補償部によって補償信号を生成する（ステップＳ１５）。一方、外付けフィルタで除去できる周波数帯域である場合、補償信号付加を行わない（ステップＳ１４）。
【００４４】
（第６実施形態）
次に、図６を参照し、第６実施形態における送受信機の周波数変換について説明する。
図６は、第６実施形態における送受信機６の構成を示す構成図である。この実施形態においては、送受信機６の受信回路部８０において、ある帯域の送信信号部の出力を受信し、受信した信号の結果をもとに、歪み補償部６２の調整を行う。信号生成部６１、歪み補償部６２、ＤＡＣ部６３、周波数変換部６４（周波数変換部６４Ｍ）は、図４における信号生成部４１、歪み補償部４２、ＤＡＣ部４３、周波数変換部４４（周波数変換部４４Ｍ）と同様の機能を有する。
【００４５】
合成部６５、増幅部６６は、図３の合成部３５、増幅部３６の機能と同様である。分配部６７は、増幅部６６から出力される信号をアンテナ６８と切替部６９とに分配する。切り替え部６９に分配された信号は、可変移相部７０、可変減衰部７１を介して受信回路部８０の合成部７５に供給される。アンテナ７２は、送信される無線信号を受信する。
【００４６】
受信回路部８０は、スイッチ部７３、ＬＮＡ部７４、合成部７５、周波数変換部７６、ＡＤＣ部７７、信号処理部７８を有する。スイッチ部７３は、アンテナ７２によって受信した信号を、ＬＮＡ部７４を介して合成部７５に供給する。合成部７５は、可変減衰部７１からの信号とＬＮＡ部７４からの信号とを合成し、周波数変換部７６に出力する。周波数変換部７６は、合成部７５から出力された信号を周波数変換し、ＡＤＣ部７７に出力する。ＡＤＣ部７７は、周波数変換部７６から出力されるアナログの信号をデジタル信号にして信号処理部７８に供給する。信号処理部７８は、ＡＤＣ部７７から出力された信号を基に、歪み補償部６２の調整を行う。
【００４７】
歪み補償の方法としては、例えば、受信回路部で補償する歪み成分の電力を検出し、その歪み成分の電力を最小化するように送信回路部の歪み補償部のパラメータを調整する方法などが考えられる。この際に希望波の送信信号の電力が低下しないように、希望波の送信信号電力も検出し、「送信信号電力はある一定値以上となる範囲で、歪み成分電力は最小化する」、というアルゴリズムを用いる。
【００４８】
このように、受信回路やクローズドループを用いることで、低減したい歪み成分をフィードバックして解析し、歪み補償の効果を安定化させることができる。
【００４９】
図１２は、本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
この図における送受信機７は、信号源から供給される１．８ＧＨｚの信号を分周器（１／２）によって９００ＭＨｚの信号を得てＡＴＴ（減衰器）を介して周波数変換部に供給するとともに、分周器（１／６）によって３００ＭＨｚの信号を得てＡＴＴを介して周波数変換部に供給する。増幅部から出力される信号は、マルチバンドフィルタを介してアンテナから無線信号として出力される。
【００５０】
ここで、３００ＭＨｚ帯と９００ＭＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形により、３００ＭＨｚ帯の３倍波の高調波が９００ＭＨｚ帯に生じる場合がある。この場合、９００ＭＨｚ帯の信号も送信する必要があるため、無線周波数帯の３００ＭＨｚ帯を通すバンドフィルタを使用して抑圧することができない。ここでは、図２の送受信機２の機能を用いて、歪み補償部によって、高調波の歪み発生を抑圧することができる。
【００５１】
図１３は、本発明の一実施形態による送受信機の構成を示す構成図である。
この図における送受信機８は、信号源から供給される４．８ＧＨｚの信号を分周器（１／１６）によって３００ＭＨｚの信号を得て第１の周波数変換部に供給するとともに、分周器（１／２）によって２．４ＧＨｚの信号を得て第２の周波数変換部に供給する。第１及び第２の周波数変換部から出力される信号は、合成部によって合成された後、増幅部、マルチバンドフィルタを介し、アンテナから無線信号として送信される。
ここで、３００ＭＨｚ帯と２．４ＧＨｚ帯の信号を同時に送信しようとした場合、送信用増幅器の非線形により、相互変調歪みが生じる場合がある。ここでは、図３の送受信機３の機能を用いて、歪み補償部によって、相互変調歪みの発生を抑圧することができる。
【００５２】
以上説明した第１〜第５実施形態においては、送受信機である場合について説明したが、図１〜図５のいずれかの機能を搭載した送信機として構成してもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態によれば、複数の無線信号を同時に送信した場合においても、高調波や相互変調歪みが低減され、低スプリアスの送信信号を得ることができる。これにより、増幅器などのハードウェアを複数の無線信号帯域で共用できるため、ハードウェアを簡易化することができる。
また、新しい無線帯域の追加が必要となった際に、高調波や相互変調歪みの新たな成分が問題となった場合でも、デジタル歪み補償回路部のソフトウェアの変更をすることで対応できる。高調波や相互変調歪みの発生そのものを抑圧するため、送信側のアナログＲＦフィルタを削減もしくは数や回路規模を減らすことができる。
【００５４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１、２、３、４、５、６ 送受信機
１０、２１、３１、４１、５１、６１ 信号生成部
１１、２２、３２、４２、５２、６２ 歪み補償部
１２、２３、３３、４３、５３、６３ ＤＡＣ部
１３、２５、３６、４６、５６、６６ 増幅部
１４、２６、３７、４７、５８、６８、７２ アンテナ
２４、３４、４４、５４、６４、７６ 周波数変換部
３５、５５、６５、７５ 合成部
４５ 分配合成部
５７ フィルタ部
６７ 分配部
６９ 切替部
７０ 可変移相部
７１ 可変減衰部
７３ スイッチ部
７４ ＬＮＡ部
７７ ＡＤＣ部
７８ 信号処理部
８０ 受信回路部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、
バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、
前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、
前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換する周波数変換器と、
無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器とを有することを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記歪み補償部は、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みが生じるバンドにおいて、当該高調波および当該相互変調歪みの逆特性となる信号を付加することによって、歪み補償を行うことを特徴とする請求項１記載の送信機。
【請求項３】
前記ＤＡＣ部は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個の出力を有し、
前記周波数変換器はＭ個設けられ、当該周波数変換器が前記ＤＡＣ部のそれぞれの出力に対応して接続され、それぞれが異なる無線帯域に周波数変換し、
前記送信機は、さらに、
前記Ｍ個の周波数変換器の出力を合成する合成器を有し、
前記増幅器が、前記合成器から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する
ことを特徴とする請求項２記載の送信機。
【請求項４】
前記合成器は、合成された前記Ｍ個の周波数変換器の出力を、Ｌ個の出力に分配し、
前記増幅器は、Ｌ（Ｌは２以上の整数）個設けられ、当該増幅器が前記合成器のそれぞれの出力に対応して接続され、それぞれが、前記合成器から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する
ことを特徴とする請求項３記載の送信機。
【請求項５】
前記バンド１からバンドＮのうち第１のバンドに起因する高調波または相互変調歪みの補償信号を、
第１のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加する、または、前記バンド１からバンドＮのうち前記第１のバンドとは異なるバンドである第２のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加する
ことを特徴とする請求項３または４記載の送信機。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の送信機を備えた送受信機であり、
第１の帯域の送信信号部の出力を受信し、受信した信号の結果をもとに、歪み補償部の調整を行う受信回路部
を有することを特徴とする送受信機。
【請求項１】
複数の無線周波数帯域の信号を送信する送信機であって、
バンド１からバンドＮ（Ｎは２以上の整数）までの信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みを低減するための歪み補償部と、
前記歪み補償部から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ部と、
前記ＤＡＣ部から出力されるアナログ信号を無線帯域に周波数変換する周波数変換器と、
無線帯域のマルチバンド信号を増幅する増幅器とを有することを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記歪み補償部は、前記信号生成部によって生成された信号の高調波、およびバンド１からバンドＮの信号間に生じる相互変調歪みが生じるバンドにおいて、当該高調波および当該相互変調歪みの逆特性となる信号を付加することによって、歪み補償を行うことを特徴とする請求項１記載の送信機。
【請求項３】
前記ＤＡＣ部は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個の出力を有し、
前記周波数変換器はＭ個設けられ、当該周波数変換器が前記ＤＡＣ部のそれぞれの出力に対応して接続され、それぞれが異なる無線帯域に周波数変換し、
前記送信機は、さらに、
前記Ｍ個の周波数変換器の出力を合成する合成器を有し、
前記増幅器が、前記合成器から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する
ことを特徴とする請求項２記載の送信機。
【請求項４】
前記合成器は、合成された前記Ｍ個の周波数変換器の出力を、Ｌ個の出力に分配し、
前記増幅器は、Ｌ（Ｌは２以上の整数）個設けられ、当該増幅器が前記合成器のそれぞれの出力に対応して接続され、それぞれが、前記合成器から出力される無線周波数帯域の信号を増幅する
ことを特徴とする請求項３記載の送信機。
【請求項５】
前記バンド１からバンドＮのうち第１のバンドに起因する高調波または相互変調歪みの補償信号を、
第１のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加する、または、前記バンド１からバンドＮのうち前記第１のバンドとは異なるバンドである第２のバンドに対応した周波数変換器を経由して付加する
ことを特徴とする請求項３または４記載の送信機。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の送信機を備えた送受信機であり、
第１の帯域の送信信号部の出力を受信し、受信した信号の結果をもとに、歪み補償部の調整を行う受信回路部
を有することを特徴とする送受信機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２２７８８１（Ｐ２０１２−２２７８８１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６２４７（Ｐ２０１１−９６２４７）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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