特開 2023-158496 歪補償装置および歪補償方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023158496

(43)【公開日】2023-10-30

(54)【発明の名称】歪補償装置および歪補償方法

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/32 20060101AFI20231023BHJP

   H03F 3/24 20060101ALI20231023BHJP

   H03F 1/30 20060101ALI20231023BHJP

【ＦＩ】

H03F1/32 141

H03F3/24

H03F1/30 220

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022068376

(22)【出願日】2022-04-18

(71)【出願人】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(74)【代理人】

【識別番号】100141678

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】今里 康二郎

【テーマコード（参考）】

5J500

【Ｆターム（参考）】

5J500AA01

5J500AA41

5J500AC05

5J500AC22

5J500AF08

5J500AF12

5J500AF17

5J500AK17

5J500AK23

5J500AK28

5J500AK33

5J500AK34

5J500AM20

5J500AS14

5J500AT01

5J500AT02

5J500AT07

5J500NC04

5J500ND02

5J500NF08

5J500NG03

5J500NG06

5J500NH12

5J500NM01

5J500NM02

5J500NM03

5J500NM04

5J500NN02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電力増幅器のコンプレッションレベルが低下した場合でも安定的に歪補償を行う歪補償装置及び歪補償方法を提供する。
【解決手段】無線通信装置１において、安定的に歪補償を行う方法は、電力増幅器５の出力信号に生じる歪と逆特性の歪をＤＰＤ処理部３により入力信号に付加し、出力信号に生じる歪を補償する際に、ＰＡ状態モニタ１３により、出力信号からＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄ及び電力損失Ｐｌｏｓｓを算出し、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄ及び電力損失Ｐｌｏｓｓのうちの少なくとも１つが、予め設定された閾値を超えている場合に、送信出力レベル抑制部１４により入力信号の減衰量を算出し、算出された減衰量に基づいて、入力信号を減衰させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力増幅器の出力信号に生じる歪と逆特性の歪を入力信号に付加し、前記出力信号に生じる歪を補償する歪補償装置であって、
前記出力信号から、前記電力増幅器の状態を示す状態値として、ＶＳＷＲ値と、前記電力増幅器の電源電圧と、前記電力増幅器の電力損失とのうちの少なくとも１つを算出する増幅器状態値算出手段と、
前記ＶＳＷＲ値と、前記電源電圧と、前記電力損失とのうちの少なくとも１つが、予め設定された閾値を超えている場合に、前記入力信号の減衰量を算出し、算出された前記減衰量に基づいて、前記入力信号を減衰させる送信出力レベル抑制手段と、
を備えることを特徴とする歪補償装置。

【請求項2】

前記送信出力レベル抑制手段は、前記ＶＳＷＲ値に基づく減衰量と、前記電源電圧に基づく減衰量と、前記電力損失に基づく減衰量とを比較して減衰量の最大値を求め、前記減衰量の最大値に基づいて、前記入力信号を減衰させることを特徴とする請求項１に記載の歪補償装置。

【請求項3】

前記送信出力レベル抑制手段は、前記状態値が前記閾値を超えている値が大きいほど前記減衰量が大きくなるように、前記減衰量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の歪補償装置。

【請求項4】

電力増幅器の出力信号に生じる歪と逆特性の歪を入力信号に付加し、前記出力信号に生じる歪を補償する歪補償方法であって、
前記出力信号から、前記電力増幅器の状態を示す状態値として、ＶＳＷＲ値と、前記電力増幅器の電源電圧と、前記電力増幅器の電力損失とのうちの少なくとも１つを算出し、
前記ＶＳＷＲ値と、前記電源電圧と、前記電力損失とのうちの少なくとも１つが、予め設定された閾値を超えている場合に、前記入力信号の減衰量を算出し、
算出された前記減衰量に基づいて、前記入力信号を減衰させる、
ことを特徴とする歪補償方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力増幅器などの出力信号の歪を補償する歪補償装置および歪補償方法に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信装置などに用いられる電力増幅器には、出力信号に発生する歪成分を打ち消すような歪（逆歪特性）を入力信号に予め与えることにより、出力信号の歪みを補償するデジタルの歪補償器（ＤＰＤ：Digital Pre-Distortion）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。歪補償器は、安定した環境下で運用される携帯電話の基地局などの他、ＭＦ／ＨＦ帯を利用する海岸局や船舶局など、過酷な環境下で運用される無線通信装置においても利用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１４７９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

海岸局および船舶局などでは、強風によりアンテナが動揺すると、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）値が大きくなり、出力のインピーダンスの整合が崩れてゲインが変動し、飽和出力電力が定格出力電力を下回る、という現象（以下、コンプレッションレベルの低下ともいう）が発生する。コンプレッションレベルの低下により、電力増幅器の出力が下がると、出力レベルを補償する機能を備えた歪補償器では、ゲインを増加させて出力を戻そうとする。しかしながら、このような場合には、電力増幅器の動作点が飽和領域に近くなり、歪補償器は飽和領域では歪補償が行えないため、ＩＭＤ（Intermodulation Distortion）やＡＣＰＲ（Adjacent Channel Leakage Ratio）などの仕様を満たすことができなくなることが想定される。

【0005】

また、船舶局では、無線通信装置にバッテリーや発電装置から電力を供給しているが、バッテリーや発電装置は、環境の変化によって電源電圧が不安定になることがある。例えば、電源電圧が設計値よりも低くなった場合には、ＶＳＷＲ値の場合と同様に、電力増幅器のコンプレッションレベルが低下し、ＩＭＤやＡＣＰＲなどの仕様を満たすことができなくなることが想定される。また、これとは逆に、電源電圧が設計値よりも高くなった場合には、電力損失が設計値よりも大きくなり、電力増幅器が想定された設計値以上に発熱し破損するおそれがある。

【0006】

そこで本発明は、電力増幅器のコンプレッションレベルが低下した場合でも安定的に歪補償を行うことが可能な歪補償装置および歪補償方法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】

【0007】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電力増幅器の出力信号に生じる歪と逆特性の歪を入力信号に付加し、前記出力信号に生じる歪を補償する歪補償装置であって、前記出力信号から、前記電力増幅器の状態を示す状態値として、ＶＳＷＲ値と、前記電力増幅器の電源電圧と、前記電力増幅器の電力損失とのうちの少なくとも１つを算出する増幅器状態値算出手段と、前記ＶＳＷＲ値と、前記電源電圧と、前記電力損失とのうちの少なくとも１つが、予め設定された閾値を超えている場合に、前記入力信号の減衰量を算出し、算出された前記減衰量に基づいて、前記入力信号を減衰させる送信出力レベル抑制手段と、を備えることを特徴とする。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の歪補償装置において、前記送信出力レベル抑制手段は、前記ＶＳＷＲ値に基づく減衰量と、前記電源電圧に基づく減衰量と、前記電力損失に基づく減衰量とを比較して減衰量の最大値を求め、前記減衰量の最大値に基づいて、前記入力信号を減衰させることを特徴とする。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれか１項に記載の歪補償装置において、前記送信出力レベル抑制手段は、前記状態値が前記閾値を超えている値が大きいほど前記減衰量が大きくなるように、前記減衰量を算出することを特徴とする。

【0010】

請求項４に記載の発明は、電力増幅器の出力信号に生じる歪と逆特性の歪を入力信号に付加し、前記出力信号に生じる歪を補償する歪補償方法であって、前記出力信号から、前記電力増幅器の状態を示す状態値として、ＶＳＷＲ値と、前記電力増幅器の電源電圧と、前記電力増幅器の電力損失とのうちの少なくとも１つを算出し、前記ＶＳＷＲ値と、前記電源電圧と、前記電力損失とのうちの少なくとも１つが、予め設定された閾値を超えている場合に、前記入力信号の減衰量を算出し、算出された前記減衰量に基づいて、前記入力信号を減衰させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

請求項１および４に記載の発明によれば、電力増幅器の状態値であるＶＳＷＲ値、電源電圧、電力損失のうち、少なくとも１つが予め設定された閾値を超えている場合に、入力信号の減衰量を算出し、算出された減衰量に基づいて入力信号を減衰させるので、歪補償装置が電力増幅器の飽和領域で使用されるのを抑制することができ、電力増幅器のコンプレッションレベルが低下した場合でも安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0012】

また、請求項２に記載の発明によれば、ＶＳＷＲ値、電源電圧および電力損失から求められた減衰量のうち、最大の減衰量に基づいて入力信号を減衰させるので、ＶＳＷＲ値、電源電圧および電力損失のうちのいずれを要因として電力増幅器のコンプレッションレベルが低下している場合でも、安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0013】

さらに、請求項３に記載の発明によれば、状態値が閾値を超えている値が大きいほど、すなわち、電力増幅器のコンプレッションレベルが低下しているほど、減衰量が大きくなるように減衰量を算出するので、電力増幅器のコンプレッションレベルの低下状態がどのようなレベルであっても、安定的に歪補償を行うことが可能である。特に、ＶＳＷＲ値と電力損失とに関しては、閾値を超えている値が大きいほど減衰量が大きくなるように入力信号の減衰量を算出するので、負帰還がかかり安定的に歪補償を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】この発明の実施の形態に係る無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示す送信出力レベル抑制部の概略構成を示すブロック図である。

【図3】電力増幅器の状態値に基づいて入力信号を減衰する手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【0016】

図１は、この発明の実施の形態に係る無線通信装置１の概略構成を示すブロック図である。無線通信装置１は、例えば、ＭＦ／ＨＦ帯を利用する海岸局や船舶局などであり、本発明の歪補償装置および歪補償方法を実行し、電力増幅器のコンプレッションレベル（ゲインコンプレッション）の低下に応じて入力信号のレベルを下げることで、安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0017】

無線通信装置１は、第１のレベル調整部２と、ＤＰＤ処理部３と、第２のレベル調整部４と、電力増幅器（ＰＡ）５と、を備えている。また、無線通信装置１は、第３のレベル調整部６と、遅延調整部７と、を備えている。さらに、無線通信装置１は、進行波電力検出部８と、反射波電力検出部９と、ドレイン電圧検出部１０と、ドレイン電流検出部１１と、センサ用アナログデジタルコンバータ（センサＡＤＣ）１２と、ＰＡ状態モニタ１３と、送信出力レベル抑制部（送信出力レベル抑制手段）１４と、を備えている。

【0018】

第１のレベル調整部２は、ＤＰＤ処理部３の入力段に設置された可変型の減衰器であり、入力信号をＤＰＤ処理部３に適した入力レベルに減衰する。また、第１のレベル調整部２は、電力増幅器５の動作状態に応じて、送信出力レベル抑制部１４により入力信号の減衰量が算出された場合に、送信出力レベル抑制部１４から入力された減衰制御信号Ｇｄに基づいて、入力信号のレベルを調整する機能も備えている。

【0019】

ＤＰＤ処理部３は、多項式近似を用いて逆歪特性を算出する。具体的には、ＤＰＤ処理部３は、電力増幅器５の出力信号から帰還されたＦＢＫ信号（フィードバック信号）と、ＲＥＦ信号（参照信号）とを多項式近似を用いて比較し、出力信号に生じる歪と逆の歪特性を算出し、算出した逆歪特性を入力信号に付加する。逆歪特性が付加された入力信号は、第２のレベル調整部４に入力される。

【0020】

第２のレベル調整部４は、ＤＰＤ処理部３の出力段に設置された減衰器であり、入力信号を電力増幅器５に適した入力レベルに減衰する。電力増幅器５は、例えば、アイソレータ、小信号アンプ、ドライバアンプおよび終段のドハティアンプなどから構成された多段アンプであり、入力された入力信号を所定の電力まで増幅する。

【0021】

第３のレベル調整部６は、上述したＦＢＫ信号を遅延調整部７およびＤＰＤ処理部３に適した入力レベルに減衰する。遅延調整部７は、レベル調整されたＦＢＫ信号と、ＲＥＦ信号とのタイミングが一致するように遅延調整を行う。遅延調整されたＲＥＦ信号およびＦＢＫ信号は、ＤＰＤ処理部３および送信出力抑制部１４に入力される。

【0022】

進行波電力検出部８、反射波電力検出部９、ドレイン電圧検出部１０、ドレイン電流検出部１１、センサＡＤＣ１２、およびＰＡ状態モニタ１３は、本発明の増幅器状態値算出手段に相当し、電力増幅器５の出力信号から、電力増幅器５の状態を示す状態値を算出する。

【0023】

進行波電力検出部８は、図示しない電力分配器により分配された電力増幅器５の出力信号から進行波電力（ｆｏｒｗａｒｄ）を検出し、平均化してセンサＡＤＣ１２に入力する。反射波電力検出部９は、進行波電力検出部８と同様に、出力信号から反射波電力（ｒｅｖｅｒｓｅ）を検出し、平均化してセンサＡＤＣ１２に入力する。ドレイン電圧検出部１０およびドレイン電流検出部１１は、電力増幅器５の最終段からドレイン電圧およびドレイン電流を検出し、平均化してセンサＡＤＣ１２に入力する。

【0024】

センサＡＤＣ１２は、進行波電力検出部８から入力された進行波電力と、反射波電力検出部９から入力された反射波電力と、ドレイン電圧検出部１０から入力されたドレイン電圧と、ドレイン電流検出部１１から入力されたドレイン電流とをデジタル信号に変換する。そして、センサＡＤＣ１２は、デジタル信号に変換された進行波電圧Ｖｆと、反射波電圧Ｖｒと、ドレイン電圧Ｖｄと、ドレイン電流ＩｄとをＰＡ状態モニタ１３に入力する。

【0025】

ＰＡ状態モニタ１３は、電力増幅器５の状態を示す状態値として、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄおよび電力損失Ｐｌｏｓｓを算出する。ＶＳＷＲ値（電圧定在波比）は、無線周波数電力が負荷へどれだけ効率よく伝送されるかを示す計測値であり、本実施形態では、電力増幅器５からアンテナ（図示せず）までの伝送状態を示す計測値として利用する。例えば、ＭＦ／ＨＦ帯を利用する海岸局および船舶局などでは、強風によりアンテナが動揺すると、出力のインピーダンスの整合が崩れるためＶＳＷＲ値が大きくなり、電力増幅器５のゲインが低下し、さらにコンプレッションレベルが低下する。コンプレッションレベルが低下すると、電力増幅器５の動作点が飽和領域に近くなるが、多項式近似を用いるＤＰＤ処理部３はダイナミックレンジが狭いため、飽和領域では歪補償が行えない。そのため、ＩＭＤやＡＣＰＲなどの仕様を満たすことができなくなることが想定される。

【0026】

また、船舶局では、無線通信装置１にバッテリーや発電装置から電力を供給しているが、バッテリーや発電装置は、環境の変化によって電源電圧Ｖｄが不安定になることがある。例えば、電源電圧Ｖｄが設計値よりも低くなった場合には、ＶＳＷＲ値の場合と同様に、電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下し、ＩＭＤやＡＣＰＲなどの仕様を満たすことができなくなることが想定される。また、これとは逆に、電源電圧Ｖｄが設計値よりも高くなった場合には、電力損失Ｐｌｏｓｓが設計値よりも大きくなり、電力増幅器５が想定された設計値以上に発熱し破損するおそれがある。

【0027】

本実施形態では、電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下していることを示す状態値として、ＶＳＷＲ値および電源電圧Ｖｄを算出し、電力増幅器５の発熱状態を示す状態値として電力損失Ｐｌｏｓｓを算出する。ＰＡ状態モニタ１３は、下記の数式１によりＶＳＷＲ値を算出する。また、ＰＡ状態モニタ１３は、下記の数式２により電力損失Ｐｌｏｓｓを算出する。なお、電源電圧Ｖｄは、ドレイン電圧検出部１０からセンサＡＤＣ１２を介して入力されたドレイン電圧がそのまま利用される。

【0028】

［数１］
ＶＳＷＲ＝（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｆ－Ｖｒ）・・・・（１）

【0029】

［数２］
Ｐｌｏｓｓ＝Ｖｄ・Ｉｄ－Ｖｆ^２・・・・（２）

【0030】

図２は、送信出力レベル抑制部１４の機能的構成を示すブロック図である。送信出力レベル抑制部１４は、第１減衰量算出部１４１と、第２減衰量算出部１４２と、第３減衰量算出部１４３と、第４減衰量算出部１４４と、ピーク抑圧量算出部１４５と、減衰制御部１４６とを備えている。

【0031】

第１減衰量算出部１４１は、ＰＡ状態モニタ１３から入力されたＶＳＷＲ値に基づいて、第１のレベル調整部２によるＤＰＤ入力信号の減衰量を算出する。具体的には、第１減衰量算出部１４１は、図中のグラフにて示すように、例えば、ＶＳＷＲ値の増大によって電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下する際の閾値（例えば、１．５）を予め設定し、ＶＳＷＲ≧１．５のときに、ＶＳＷＲ値が０．５大きくなるごとに３ｄＢの傾斜でＤＰＤ入力信号のレベルを低下させるような減衰量ａｔｔ１を算出する。

【0032】

第２減衰量算出部１４２は、ＰＡ状態モニタ１３から入力された電源電圧Ｖｄに基づいて、第１のレベル調整部２によるＤＰＤ入力信号の減衰量を算出する。具体的には、第２減衰量算出部１４２は、図中のグラフにて示すように、例えば、電源電圧Ｖｄの低下によって電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下する際の閾値（例えば、２２Ｖ）を基準電圧（２４Ｖ）に基づいて予め設定し、電源電圧Ｖｄ≦２２Ｖのときに、電源電圧Ｖｄが１Ｖ下がるごとに３ｄＢの傾斜でＤＰＤ入力信号のレベルを低下させるような減衰量ａｔｔ２を算出する。

【0033】

第３減衰量算出部１４３は、ＰＡ状態モニタ１３から入力された電力損失Ｐｌｏｓｓに基づいて、第１のレベル調整部２によるＤＰＤ入力信号の減衰量を算出する。具体的には、第３減衰量算出部１４３は、図中のグラフにて示すように、例えば、電力損失Ｐｌｏｓｓの低下によって電力増幅器５の発熱量が大きくなる際の閾値（例えば、５４ｄＢｍ＝２５０Ｗ）を基準電力に基づいて予め設定し、電力損失Ｐｌｏｓｓ≧５４ｄＢｍのときに、電力損失Ｐｌｏｓｓが１ｄＢ大きくなるごとに３ｄＢの傾斜でＤＰＤ入力信号のレベルを低下させるような減衰量ａｔｔ３を算出する。

【0034】

第４減衰量算出部１４４およびピーク抑圧量算出部１４５は、電力増幅器５のコンプレッションレベルに相当するピーク抑圧量を算出し、算出されたピーク抑圧量に基づいてＤＰＤ入力信号の減衰量を算出する。すなわち、第１減衰量算出部１４１、第２減衰量算出部１４２および第３減衰量算出部１４３は、電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下する際に影響が現れる状態値（ＶＳＷＲ、ＶｄおよびＰｌｏｓｓ）に基づいてＤＰＤ入力信号の減衰量を算出しているのに対し、第４減衰量算出部１４４およびピーク抑圧量算出部１４５は、ピーク抑圧量（コンプレッションレベル）を直接に算出して減衰量を求めている。これにより、環境や送信周波数の変化などによって、コンプレッションレベルと、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄおよび電力損失Ｐｌｏｓｓとの因果関係が定量的に表現することが難しい状況であっても、コンプレッションレベルの低下に応じてＤＰＤ入力信号のレベルを下げることができ、安定的に歪補償を行うことができるようになる。

【0035】

ピーク抑圧量算出部１４５は、入力信号から生成されたＲＥＦ信号と、出力信号から生成されたＦＢＫ信号とから電力増幅器５のゲインを求め、電力増幅器５の状態を示す状態値として、ゲインの最大値と最大振幅時のゲインとの差分であるピーク抑圧量を算出する。より具体的には、ＲＥＦ信号およびＦＢＫ信号から電力増幅器の瞬時ゲインを求め、ゲイン最大時のＦＢＫ信号レベルを基準に、それよりも大きい瞬間のなかでのゲイン最小のものをピーク値とみなし、ゲインの最大値とピーク値との差分からピーク抑圧量を算出する。

【0036】

ピーク抑圧量算出部１４５は、図中のピーク抑圧量算出フローのステップＳ１に記載されているように、電力増幅器５のゲインの最大値Ｇｐを算出する。具体的には、遅延調整済みのＲＥＦ信号とＦＢＫ信号とを比較し、電力増幅器５のゲインＧ（ＦＢＫ／ＲＥＦ）を全サンプルにおいて計算する。次いで、ゲインＧの時間波形について、指数移動平均Ｇｐを求める。このとき、指数移動平均Ｇｐの算出に用いる平滑化係数Ｋｐとして、アタック時（ゲインＧの上昇）の平滑化係数Ｋｐａと、リリース時（ゲインＧの下降）の平滑化係数Ｋｐｒとを予め設定しておく。そして、１つ前のサンプルのゲインＧと指数移動平均Ｇｐとの大小関係に応じて、次のサンプルの指数移動平均Ｇｐを求める際に利用する平滑化係数Ｋｐａと平滑化係数Ｋｐｒとを適応的に切り替えることで、実質的に最大値に近い指数移動平均Ｇｐを求めることができる。

【0037】

例えば、１つ前のサンプルがＧ≧Ｇｐのときには、次のサンプルでは平滑化係数ＫｐとしてＫｐａを利用して指数移動平均Ｇｐを算出する。また、１つ前のサンプルがＧ＜Ｇｐのときには、次のサンプルでは平滑化係数ＫｐとしてＫｐｒを利用して指数移動平均Ｇｐを算出する。ＫｐａおよびＫｐｒは、アタック時（ゲインＧの上昇）の時間（例えば、１ｍｓ）がリリース時（ゲインＧの下降）の時間（例えば、１５００ｍｓ）に対して十分に速くなるように設定することで、ゲインの最大値Ｇｐを算出することができる。

【0038】

また、ピーク抑圧量算出部１４５は、図中のピーク抑圧量算出フローのステップＳ２に記載されているように、電力増幅器５のゲインの最小値Ｇｍを算出する。具体的には、ステップＳ１のゲインの最大値Ｇｐの演算中に、最大値ＧｐとなるＦＢＫ信号の信号レベルＬｐを記憶しておき、ＦＢＫ信号の時間波形のレベルをＬとした際に、Ｌ≧Ｌｐとなるサンプルにおいて、ゲインＧの指数移動平均Ｇｍを求める。このとき、指数移動平均Ｇｍの算出に用いる平滑化係数Ｋｍとして、アタック時（ゲインＧの上昇）の平滑化係数Ｋｍａと、リリース時（ゲインＧの下降）の平滑化係数Ｋｍｒとを予め設定しておく。そして、１つ前のサンプルのゲインＧと指数移動平均Ｇｍとの大小関係に応じて、次のサンプルの指数移動平均Ｇｍを求める際に利用する平滑化係数Ｋｍａと平滑化係数Ｋｍｒとを適応的に切り替えることで、振幅の大きい瞬時成分においてのゲイン最小値を求めることができ、実質的にピーク抑圧が発生している増幅器のピークでのゲインＧｍを求めることができる。

【0039】

例えば、１つ前のサンプルがＧ≧Ｇｍのときには、次のサンプルでは平滑化係数ＫｍとしてＫｍａを利用して指数移動平均Ｇｍを算出する。また、１つ前のサンプルがＧ＜Ｇｍのときには、次のサンプルでは平滑化係数ＫｍとしてＫｍｒを利用して指数移動平均Ｇｍを算出する。ＫｍａおよびＫｍｒは、アタック時（ゲインＧの上昇）の時間（例えば、１５００ｍｓ）がリリース時（ゲインＧの下降）の時間（例えば、１ｍｓ）に対して十分に遅くなるように設定することで、ゲインの最小値Ｇｍを算出することができる。

【0040】

また、ピーク抑圧量算出部１４５は、ステップＳ３に示すように、ゲインの最大値Ｇｐと最小値Ｇｍとの差分であるピーク抑圧量Ｇａを算出する。上述したように、ピーク抑圧量Ｇａは、電力増幅器５のコンプレッションレベルに相当する値となる。図２のピーク抑圧量算出部１４５内に示すグラフは、電力増幅器５のＡＭ／ＡＭ特性を示し、縦軸が電力増幅器５のゲインＧ、横軸がＦＢＫ信号のレベルＬとなっており、ゲインの最大値Ｇｐ、最小値Ｇｍ、および最大値ＧｐのＦＢＫレベルＬｐは、図示したような関係となる。

【0041】

なお、上記で説明したピーク抑圧量Ｇａの算出手法は一例であり、他の算出方法を用いてもよい。例えば、ゲインＧの時間波形の最大値と最小値を常に保持・更新し、最大と最小の差からピーク抑圧量Ｇａを算出してもよい。

【0042】

第４減衰量算出部１４４は、ピーク抑圧量算出部１４５から入力されたピーク抑圧量Ｇａに基づいて、第１のレベル調整部２によるＤＰＤ入力信号の減衰量を算出する。具体的には、第４減衰量算出部１４４は、図中のグラフにて示すように、例えば、ピーク抑圧量Ｇａの閾値（例えば、３ｄＢ）を予め設定し、ピーク抑圧量Ｇａ≧３ｄＢのときに、ピーク抑圧量Ｇａが１ｄＢ大きくなるごとに３ｄＢの傾斜でＤＰＤ入力信号のレベルを低下させるような減衰量ａｔｔ４を算出する。

【0043】

第１減衰量算出部１４１、第２減衰量算出部１４２、第３減衰量算出部１４３、および第４減衰量算出部１４４において算出された減衰量ａｔｔ１、ａｔｔ２、ａｔｔ３およびａｔｔ４は、減衰制御部１４６に入力される。減衰制御部１４６は、入力された減衰量ａｔｔ１、ａｔｔ２、ａｔｔ３およびａｔｔ４を比較して減衰量の最大値を求める。そして、減衰量の最大値に基づいて、ＤＰＤ入力信号を減衰させるための減衰制御信号Ｇｄを生成し、第１のレベル調整部２に入力する。第１のレベル調整部２は、減衰制御信号Ｇｄに基づいてＤＰＤ入力信号を減衰する。例えば、第２減衰量算出部１４２にて算出された減衰量ａｔｔ２が最大値であった場合には、減衰制御部１４６は、減衰量ａｔｔ２に基づいてＤＰＤ入力信号を減衰させる。これにより、ＤＰＤ処理部３が電力増幅器５の飽和領域で使用されるのを抑制することができ、電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下した場合でも安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0044】

次に、上記の実施の形態のうち、電力増幅器５の状態値に基づいてＤＰＤ入力信号を減衰する際の作用について、図３のフローチャートに基づいて説明する。ＰＡ状態モニタ１３は、電力増幅器５の状態値として、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄ、および電力損失Ｐｌｏｓｓを算出する（ステップＳ１０）。

【0045】

送信出力レベル抑制部１４の第１減衰量算出部１４１、第２減衰量算出部１４２、および第３減衰量算出部１４３は、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄ、および電力損失Ｐｌｏｓｓがそれぞれの閾値を超えている場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、閾値を超えている値が大きいほど、減衰量が大きくなるように、ＤＰＤ入力信号の減衰量ａｔｔ１、ａｔｔ２およびａｔｔ３をそれぞれ算出する（ステップＳ１２）。また、送信出力レベル抑制部１４のピーク抑圧量算出部１４５は、電力増幅器５のコンプレッションレベルに相当するピーク抑圧量Ｇａを算出し、第４減衰量算出部１４４は、算出されたピーク抑圧量Ｇａが大きいほど、減衰量が大きくなるようにＤＰＤ入力信号の減衰量ａｔｔ４を算出する。

【0046】

送信出力レベル抑制部１４の減衰制御部１４６は、入力された減衰量ａｔｔ１、ａｔｔ２、ａｔｔ３およびａｔｔ４を比較して減衰量の最大値を求める。そして、減衰量の最大値に基づいて、ＤＰＤ入力信号を減衰させるための減衰制御信号Ｇｄを生成し、第１のレベル調整部２に入力する。第１のレベル調整部２は、減衰制御信号Ｇｄに基づいてＤＰＤ入力信号を減衰する（ステップＳ１３）。

【0047】

本実施の形態の無線通信装置１によれば、電力増幅器５の状態値であるＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄ、電力損失Ｐｌｏｓｓのうち、少なくとも１つが予め設定された閾値を超えている場合に、ＤＰＤ入力信号の減衰量を算出し、算出された減衰量に基づいてＤＰＤ入力信号を減衰させるので、ＤＰＤ処理部３が電力増幅器５の飽和領域で使用されるのを抑制することができ、電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下した場合でも安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0048】

また、本実施の形態の無線通信装置１によれば、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄおよび電力損失Ｐｌｏｓｓから求められた減衰量ａｔｔ１、ａｔｔ２およびａｔｔ３のうち、最大の減衰量に基づいてＤＰＤ入力信号を減衰させるので、ＶＳＷＲ値、電源電圧Ｖｄおよび電力損失Ｐｌｏｓｓのうちのいずれを要因として電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下している場合でも、安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0049】

さらに、本実施の形態の無線通信装置１によれば、ＶＳＷＲ値などの状態値が閾値を超えている値が大きいほど、すなわち、電力増幅器５のコンプレッションレベルが低下しているほど、ＤＰＤ入力信号を大きく減衰させるので、電力増幅器５のコンプレッションレベルの低下状態がどのようなレベルであっても、安定的に歪補償を行うことが可能である。特に、ＶＳＷＲ値と電力損失とに関しては、ＤＰＤ入力信号の減衰により、ＶＳＷＲ値と電力損失の値が下がるため負帰還がかかり安定的に歪補償を行うことが可能である。

【0050】

上記の実施の形態では、ＤＰＤ処理部３の入力段に設置された第１のレベル調整部２によってＤＰＤ入力信号を減衰するようにしたが、ＤＰＤ処理部３の出力段に設置された第２のレベル調整部４によってＤＰＤ出力信号を減衰してもよい。この場合、電力増幅器５から帰還したＦＢＫ信号のレベルを調整する第３のレベル調整部６により、ＦＢＫ信号のレベルを第２のレベル調整部４で減衰させた分だけ増幅する。具体的には、第２のレベル調整部４で入力信号を３ｄＢ減衰した場合には、第３のレベル調整部６により、ＦＢＫ信号のレベルを３ｄＢ増幅する。これにより、ＤＰＤ処理部３の利得を変化させず、ＤＰＤ処理部３後の出力を下げることができるので、全体として装置出力を下げることができ、ＤＰＤ処理部３が電力増幅器５の飽和領域で使用されるのを抑制することができる。

【0051】

なお、この発明に係る歪補償装置および歪補償方法は、上記の実施形態で説明したＭＦ／ＨＦ帯を利用する海岸局や船舶局の無線通信装置での利用に限定されるものではなく、他の帯域を利用する無線通信装置や、各種電力増幅装置にも適用可能である。

【符号の説明】

【0052】

１ 無線通信装置
２ 第１のレベル調整部
３ ＤＰＤ処理部
４ 第２のレベル調整部
５ 電力増幅器
６ 第３のレベル調整部
７ 遅延調整部
８ 進行波電力検出部
９ 反射波電力検出部
１０ ドレイン電圧検出部
１１ ドレイン電流検出部
１２ センサＡＤＣ
１３ ＰＡ状態モニタ（増幅器状態値算出手段）
１４ 送信出力レベル抑制部（送信出力レベル抑制手段）
１４１ 第１減衰量算出部
１４２ 第２減衰量算出部
１４３ 第３減衰量算出部
１４４ 第４減衰量算出部
１４５ ピーク抑圧量算出部
１４６ 減衰制御部

【図1】

【図2】

【図3】