JP6175852B2 - 電力増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力増幅装置に関する。

ディジタル無線通信方式において、送信電力増幅器には線形増幅が求められる。一般にピーク電力対平均電力比（PAPR： Peak to Average Power Ratio）が大きい信号では、高い線形性が求められる。しかし、送信電力増幅器は入力電力が大きくなるにつれ、入力電力と出力電力との関係は線形から非線形となり、増幅率が徐々に飽和していく。そのため、ＰＡＰＲが大きい信号を増幅するには、送信電力増幅器のバックオフを大きくとるために、高い線形性を持つ送信アンプを使用したり、消費電力を大きくしたりすることが求められる。そこで、ピーク抑圧と呼ばれるピーク電力をクリッピングなどで抑圧する処理により、ＰＡＰＲを下げることが求められる。

また、非線形領域でも、ディジタル信号処理で、あらかじめ送信電力増幅器の逆特性を送信信号に付与することで、非線形歪を抑えるＤＰＤ（Digital Pre Distortion）技術がある。ＤＰＤでは、電力増幅器入力前の参照信号（Ｒｅｆ信号）と電力増幅器で増幅された信号の一部を帰還させた帰還信号（ＦＢ信号）とが比較され、これらの信号の差を用いて、歪補償係数を算出、更新する。歪補償係数は、参照信号の振幅、電力又はこれらの関数をアドレスとしてメモリに記憶される。送信すべき送信信号に、歪補償係数を用いてＤＰＤ処理を施すことで、増幅器の歪が補償される。

ピーク抑圧とＤＰＤとが組み合わされて、送信電力増幅器の高効率化が実現される。
図１は、１つのキャリアの送信信号を増幅する電力増幅装置の例を示す図である。図１の電力増幅装置は、制御部、第１ゲイン調整部、ピーク抑圧部、第２ゲイン調整部、歪補償部、増幅器を含む。歪補償部は、乗算器、歪補償係数算出部を含む。制御部は、上位装置から指示を受ける。増幅器で増幅された信号は、アンテナから出力される。

図２は、複数のキャリアの送信信号を多重化して増幅する電力増幅装置の例を示す図である。図２の電力増幅装置は、制御部、第１ゲイン調整部、ピーク抑圧部、加算器、第２ゲイン調整部、歪補償部、増幅器を含む。歪補償部は、乗算器、歪補償係数算出部を含む。制御部は、上位装置から指示を受ける。増幅器で増幅された信号は、アンテナから出力される。

ピーク抑圧部の前段及び後段に、それぞれ、第１ゲイン調整部及び第２ゲイン調整部がある。第１ゲイン調整部は、キャリア毎に送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部は、キャリアごとに設けられる。第２ゲイン調整部は、ピーク抑圧処理後に合成された信号のゲインを調整する。送信信号のゲインを下げるように調整する場合は、第２ゲイン調整部ではゲインの調整が行われない。

ピーク抑圧部は、所定の閾値以上の振幅又は電力を有する信号が、当該閾値を超えないレベルとなるようにクリッピングを行う。ピーク抑圧部は、キャリアごとに設けられる。ピーク抑圧部で、クリッピング（ピーク抑圧処理）された信号は、加算器で加算される。

歪補償部は、Ｒｅｆ信号の振幅又は電力の大きさに応じた歪補償係数を歪補償係数算出部で更新されるＬＵＴ（Look Up Table）から抽出し、Ｒｅｆ信号に乗算することで、歪
補償処理を行う。歪補償係数算出部は、Ｒｅｆ信号とＦＢ信号とを比較して、間欠的にＬＵＴの更新を行う。ＬＵＴが順次更新されることにより、歪補償係数が最適の値（理想値
）に収束する。

特開２００９ー２８４０４４号公報 特開２０１０ー１８７１５３号公報 特開２０１０ー１５４０１７号公報

従来、ゲインを下げる調整をする場合、キャリアごとのゲイン調整が実施され、キャリア合成後のゲイン調整はされていない。また、ピーク抑圧処理では、最大出力時にバックオフを大きくとらなくてもよいＰＡＰＲとなるような固定の値が、ピーク抑圧の閾値とされている。

そのため、最大出力からレベルが下げられた場合（平均電力が下げられた場合）、送信信号に対してピーク抑圧がかからず、ＰＡＰＲが大きい信号となる。この信号が歪補償部へ入力され歪補償係数が乗算されるが、最大振幅又は最大電力の信号では、出現頻度が低いため、歪補償係数が送信増幅器の逆特性を十分に表現できる理想値になるまで時間を要する。理想値になっていない歪補償係数は周囲の歪補償係数と連続性が保てていない。その結果、歪補償係数が理想値になる前に歪補償係数を乗算した信号はスプリアスとなるといった問題がある。よって、送信信号のＰＡＰＲを小さくすることが求められる。

図３は、平均電力が下げられた場合のピーク抑圧後の信号のＰＡＰＲと累積確率分布（CCDF: Complementary Cumulative Distribution Function）との関係の例を示す図である。図３のグラフの横軸はＰＡＰＲであり、縦軸はＣＣＤＦである。図３のグラフの横軸の単位はｄＢであり、縦軸の単位は％である。図３のグラフでは、ＰＡＰＲが大きい信号が、低い確率で出現する。

本件開示の技術は、出現頻度の低い信号の発生を抑える電力増幅装置を提供することを目的とする。

開示の技術は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
キャリア毎の第１ゲイン調整値に基づいて、複数のキャリアの送信信号のゲイン調整をする第１ゲイン調整部と、
前記キャリア毎の第１ゲイン調整値に基づく閾値調整値及び所定のピーク抑圧閾値に基づいて、前記第１ゲイン調整部でゲイン調整された前記複数のキャリアの送信信号のピーク抑圧を行うピーク抑圧部と、
前記複数のキャリアの送信信号を合成する加算部と、
第２ゲイン調整値に基づいて、前記加算部で合成された送信信号のゲイン調整をする第２ゲイン調整部と、
前記第２ゲイン調整部でゲイン調整された送信信号に歪補償を行う歪補償部と、
前記歪補償部で歪補償された送信信号を増幅する増幅部と、
を備える電力増幅装置とする。

開示の態様は、プログラムが情報処理装置によって実行されることによって実現されてもよい。即ち、開示の構成は、上記した態様における各手段が実行する処理を、情報処理装置に対して実行させるためのプログラム、或いは当該プログラムを記録したコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体として特定することができる。また、開示の構成は、上記した各手段が実行する処理を情報処理装置が実行する方法をもって特定されてもよい。

開示の技術によれば、出現頻度の低い信号の発生を抑える電力増幅装置を提供することができる。

図１は、１つのキャリアの送信信号を増幅する電力増幅装置の例を示す図である。 図２は、複数のキャリアの送信信号を多重化して増幅する電力増幅装置の例を示す図である。 図３は、平均電力が下げられた場合のピーク抑圧後の信号のＰＡＰＲとＣＣＤＦとの関係の例を示す図である。 図４は、構成例１の電力増幅装置の構成例を示す図である。 図５は、上位装置から電力増幅装置に送信されるキャリア毎のゲイン調整値の例を示す図である。 図６は、電力増幅装置１００の制御部１０２の動作フローの例を示す図である。 図７は、変形例１の電力増幅装置の構成例を示す図である。 図８は、構成例２の電力増幅装置の構成例を示す図である。 図９は、電力増幅装置２００の制御部２０２の動作フローの例を示す図である。 図１０は、電力増幅装置２００におけるピーク抑圧後の信号のＰＡＰＲとＣＣＤＦとの関係の例を示す図である。 図１１は、変形例２の電力増幅装置の構成例を示す図である。 図１２は、構成例３の電力増幅装置の構成例を示す図である。 図１３は、電力増幅装置３００の制御部３０２の動作フローの例を示す図である。 図１４は、変形例３の電力増幅装置の構成例を示す図である。 図１５は、電力増幅装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。開示の構成の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

ここでは、主として、４つのキャリアの信号を合成して増幅する電力増幅装置の例について説明するが、キャリアの数は４つに限定されるものではない。

〔実施形態〕
（構成例１）
図４は、構成例１の電力増幅装置の構成例を示す図である。図４の電力増幅装置１００は、例えば、無線装置（RE: Radio Equipment）と無線制御装置（REC: Radio Equipment Control）で構成された基地局における無線装置に含まれてもよい。

図４の電力増幅装置１００は、制御部１０２、第１ゲイン調整部１１０、ピーク抑圧部１２０、加算器１３２、第２ゲイン調整部１３４、歪補償部１４０、増幅器１５２を含む。第１ゲイン調整部１１０は、第１ゲイン調整部１１１、第１ゲイン調整部１１２、第１ゲイン調整部１１３、第１ゲイン調整部１１４を含む。第１ゲイン調整部１１１は、キャ
リア＃１の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部１１２は、キャリア＃２の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部１１３は、キャリア＃３の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部１１４は、キャリア＃４の送信信号のゲインを調整する。ピーク抑圧部１２０は、ピーク抑圧部１２１、ピーク抑圧部１２２、ピーク抑圧部１２３、ピーク抑圧部１２４を含む。ピーク抑圧部１２１は、第１ゲイン調整部１１１でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部１２２は、第１ゲイン調整部１１２でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部１２３は、第１ゲイン調整部１１３でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部１２４は、第１ゲイン調整部１１４でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。電力増幅装置１００の制御部１０２は、上位装置２０００から指示を受ける。上位装置２０００は、例えば無線制御装置（ＲＥＣ）である。増幅器１５２で増幅された送信信号は、アンテナ３０００から受信装置に向けて出力される。

電力増幅装置１００は、キャリア＃１からキャリア＃４の送信信号を多重化し、増幅して、出力する。電力増幅装置１００は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信して、ゲイン調整を行う。

制御部１０２は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。制御部１０２は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、第１ゲイン調整部１１０における第１ゲイン調整値、第２ゲイン調整部１３４における第２ゲイン調整値を算出する。制御部１０２は、算出した第１ゲイン調整値および第２ゲイン調整値を、それぞれ、第１ゲイン調整部１１０および第２ゲイン調整部１３４に通知する。また、制御部１０２は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、ピーク抑圧部１２０における閾値調整値を算出する。制御部１０２は、算出した閾値調整値をピーク抑圧部１２０に通知する。

第１ゲイン調整部１１０は、各キャリアの送信信号のゲインを、キャリア毎に調整する。第１ゲイン調整部１１０は、制御部１０２からキャリア毎の第１ゲイン調整値を受信する。第１ゲイン調整部１１０は、受信したキャリア毎の第１ゲイン調整値に基づいて、キャリア毎に、ゲイン調整を行う。

ピーク抑圧部１２０は、キャリア毎に、信号レベルのピークが所定のレベルを超えないように抑圧する。ピーク抑圧部１２０は、制御部１０２から閾値調整値を受信する。ピーク抑圧部１２０は、ピーク抑圧閾値の初期値に制御部１０２から受信した閾値調整値を加算して、新たなピーク抑圧閾値とする。ピーク抑圧部１２０は、信号レベルのピークが新たなピーク抑圧閾値を超えないように抑圧する。ピーク抑圧部１２０は、ピーク抑圧処理した各信号を加算器１３２に出力する。

加算器１３２は、ピーク抑圧部１２０のキャリア毎の出力を加算して、第２ゲイン調整部１３４に出力する。

第２ゲイン調整部１３４は、信号のゲインを調整する。第２ゲイン調整部１３４は、制御部１０２から第２ゲイン調整値を受信する。第２ゲイン調整部１３４は、受信した第２ゲイン調整値に基づいて、加算器１３２の出力の信号のゲイン調整を行う。第２ゲイン調整部１３４でゲイン調整された信号は、歪補償部１４０に出力される。

歪補償部１４０は、乗算器１４２及び歪補償係数算出部１４４を含む。歪補償部１４０は、ＤＰＤ処理を行う。

乗算器１４２は、歪補償係数算出部１４４から出力される歪補償係数と、第２ゲイン調整部１３４の出力である送信信号とを乗算する。乗算器１４２で、乗算された信号は、増
幅器１５２に出力される。

歪補償係数算出部１４４は、第２ゲイン調整部１３４の出力であるＲｅｆ（Reference
）信号に基づいて、ＬＵＴから歪補償係数を抽出して、乗算器１４２に出力する。歪補償係数算出部１４４は、Ｒｅｆ信号と増幅器１５２の出力であるＦＢ（Feedback）信号とに基づいて、ＬＵＴを更新する。ＬＵＴでは、参照信号の振幅、電力又はこれらの関数と、歪補償係数とが、対応づけられている。ＦＢ信号は、例えば、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）により、ディジタル信号に変換されて、歪補償係数算出部１４４に入力さ
れる。

増幅器１５２は、乗算器１４２の出力を増幅し、出力信号として、アンテナ３０００に出力する。増幅器１５２は、例えば、電力増幅器である。増幅器１５２に入力される信号は、例えば、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）により、アナログ信号に変換され
る。

上位装置２０００は、電力増幅装置１００の制御部１０２に対して、キャリア毎のゲイン調整値を送信する。上位装置２０００は、例えば、ＲＥＣである。

図５は、上位装置から電力増幅装置に送信されるキャリア毎のゲイン調整値の例を示す図である。図５の例では、キャリア＃１に−８ｄＢ、キャリア＃２に−８ｄＢ、キャリア＃３に−９ｄＢ、キャリア＃４に−１０ｄＢが要求されている。

アンテナ３０００は、出力信号を受信装置に向けて送信する。
図１５は、電力増幅装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図１５には、電力増幅装置１００の他に、上位装置２０００が示されている。図１５に示すように、電力増幅装置１００は、例えば、ハードウェアの構成要素として、コネクタ１０１０と、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１０２０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０３０と、ＤＡＣ１０４０と、アップコンバータ（ＵＰ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）１０５０と、パワーアンプ（ＰＡ：Power Amplifier）１０６０と、サーキュレータ１０７０と
、ダウンコンバータ（ＤＯＷＮ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）１０８０と、ＡＤＣ１０９０とを有する。後述の動作例で説明する各種処理は、ＦＰＧＡ１０２０、ＣＰＵ１０３０等の集積回路によって実現されてもよい。

また、後述の動作例で説明する各種の処理は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することで実現できる。すなわち、各処理に対応するプログラムがメモリ（図示せず）に記録され、各プログラムがＣＰＵ１０３０に読み出されてプロセスとして機能してもよい。

プログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくても、並列的または個別に実行される処理を含む。

（動作例１）
電力増幅装置１００の制御部１０２の動作例について説明する。

図６は、電力増幅装置１００の制御部１０２の動作フローの例を示す図である。
電力増幅装置１００の制御部１０２は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。制御部１０２は、例えば、図５のような、キャリア毎のゲイン調整値を受信する（Ｓ１０１）。

制御部１０２は、キャリア毎の第１ゲイン調整値、閾値調整値、第２ゲイン調整値を算出する（Ｓ１０２）。制御部１０２は、キャリア＃n（ｎ＝１、２、３、４）の第１ゲイ
ン調整値を次のように算出する。

キャリア＃nの第１ゲイン調整値［dB］
＝（｜ゲイン調整値｜の最小値）［dB］
−（｜キャリア＃nのゲイン調整値｜）［dB］ （１）
また、制御部１０２は、閾値調整値を次のように算出する。

閾値調整値＝各キャリアの第１ゲイン調整値の平均値 （２）
ここで、各キャリアの第１ゲイン調整値の平均値は、真値の平均値である。さらに、制御部１０２は、第２ゲイン調整値を次のように算出する。

第２ゲイン調整値［dB］＝−（｜ゲイン調整値｜の最小値）［dB］ （３）
例えば、上位装置２０００から指示されるキャリア＃ｎのキャリア調整値は、キャリア＃ｎの第１キャリア調整値と、第２キャリア調整値との和である。即ち、電力増幅装置１００は、上位装置２０００から指示されるキャリア調整を、第１キャリア調整部１１０および第２キャリア調整部１３４で分担して行う。

制御部１０２は、キャリア毎の第１ゲイン調整値を第１ゲイン調整部１１０に送信する。制御部１０２は、閾値調整値をピーク抑圧部１２０に送信する。制御部１０２は、第２ゲイン調整値を第２ゲイン調整部１３４に送信する（Ｓ１０３）。

第１ゲイン調整部１１０では、キャリア毎に送信信号のゲインが第１ゲイン調整値に基づいて調整される。たとえば、キャリア＃１の送信信号にゲインは、第１ゲイン調整部１１１で、次の式のように調整される。

第１ゲイン調整部１１１の出力［dBm］
＝（キャリア＃１のゲイン値）［dBm］
＋（キャリア＃１の第１ゲイン調整値）［dB］ （４）
他のキャリアの送信信号についても同様である。

ピーク抑圧部１２０では、ピーク抑圧閾値が閾値調整値に基づいて調整される。ピーク抑圧閾値は、次の式のように調整される。

調整後のピーク抑圧閾値［dBm］
＝（ピーク抑圧閾値の初期値）［dBm］＋（閾値調整値）［dB］ （５）
第２ゲイン調整部１３４では、ピーク抑圧され、多重化された送信信号のゲインが第２ゲイン調整値に基づいて調整される。ピーク抑圧され、多重化された送信信号のゲインは、第２ゲイン調整部１３４で、次の式のように調整される。

第２ゲイン調整部１３４の出力［dBm］
＝（多重化された送信信号のゲイン値）［dBm］
＋（第２ゲイン調整値）［dB］ （６）
（具体例１）
具体例１について説明する。ここでは、電力増幅装置１００に、キャリア♯１からキャリア＃４までに、４つの４０ｄＢｍの送信信号が入力されるとする。４０ｄＢｍの送信信号とは、平均電力が４０ｄＢｍである送信信号である。また、ピーク抑圧部１２０におけるピーク抑圧閾値の初期値が５３ｄＢであるとする。また、電力増幅装置１００には、上位装置２０００から図５のようなチャネル毎のゲイン調整値が送信されているとする。

制御部１０２は、式（１）に基づいて、キャリア＃１の第１ゲイン調整値として０ｄＢ、キャリア＃２の第１ゲイン調整値として０ｄＢ、キャリア＃３の第１ゲイン調整値として−１ｄＢ、キャリア＃４の第１ゲイン調整値として−２ｄＢを算出する。第１ゲイン調整部１１１は、式（４）に基づいて、ゲイン調整後の送信信号として、４０ｄＢｍの信号を出力する。同様にして、第１ゲイン調整部１１２は、ゲイン調整後の送信信号として、４０ｄＢｍの信号を出力する。第１ゲイン調整部１１３は、ゲイン調整後の送信信号として、３９ｄＢｍの信号を出力する。第１ゲイン調整部１１４は、ゲイン調整後の送信信号として、３８ｄＢｍの信号を出力する。

制御部１０２は、式（２）に基づいて、閾値調整値を算出する。各キャリアの第１ゲイン調整値である、０ｄＢ、０ｄＢ、−１ｄＢ、−２ｄＢの真値は、それぞれ、１、１、０．７９４、０．６３１であるから、閾値調整値の真値は、０．８５６となる。よって、閾値調整値は、−０．６７ｄＢとなる。ここで、ピーク抑圧部１２０におけるピーク抑圧閾値の初期値は、５３ｄＢであるから、式（５）より、調整後のピーク抑圧閾値は、５２．３３ｄＢとなる。ピーク抑圧部１２０は、調整後のピーク抑圧閾値を用いて、各キャリアの信号が、５２．３３ｄＢを超えないように、ピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧処理後のキャリア＃１、キャリア＃２、キャリア＃３、キャリア＃４の信号が、それぞれ、３９．７ｄＢｍ、３９．７ｄＢｍ、３８．８ｄＢｍ、３７．９ｄＢｍとなったとする。加算器１３２は、ピーク抑圧処理後の各キャリアの信号を合成する。このとき、合成後の信号の大きさは、４５．１１ｄＢｍである。

制御部１０２は、式（３）に基づいて、第１ゲイン調整値として−８ｄＢを算出する。第２ゲイン調整部１３４は、式（６）に基づいて、合成後の信号（多重化後の信号）のゲイン調整を行う。第２ゲイン調整部１３４におけるゲイン調整後の信号の平均電力は、３７．１１ｄＢｍとなる。第２ゲイン調整部１３４によってゲイン調整された信号が、歪補償部１４０で歪補償処理を施され、増幅器１５２で増幅されて、出力される。

（変形例１）
構成例１では、複数のキャリアの送信信号を多重化して増幅する構成の例を示したが、変形例１では、１つのキャリアの送信信号を増幅する構成の例を示す。

図７は、変形例１の電力増幅装置の構成例を示す図である。図７の電力増幅装置１１００は、制御部１１０２、第１ゲイン調整部１１１０、ピーク抑圧部１１２０、第２ゲイン調整部１１３４、歪補償部１１４０、増幅器１１５２を含む。電力増幅装置１１００の制御部１１０２は、上位装置２０００から指示を受ける。増幅器１１５２で増幅された送信信号は、アンテナ３０００から受信装置に向けて出力される。電力増幅装置１１００で増幅する信号は、１つのキャリアの信号であるため、加算器を含まない点で、電力増幅装置１００と異なる。

キャリアが１つであるため、第１ゲイン調整値が０ｄＢとなる。すなわち、第１ゲイン調整部１１１０では、ゲイン調整が行われない。また、第１ゲイン調整値が０ｄＢであるため、閾値調整値は０ｄＢとなる。すなわち、ピーク抑圧部１１２０では、ピーク抑圧閾値の初期値に基づいてピーク抑圧が行われる。

（構成例２）
構成例２は、構成例１と共通点を有する。ここでは、主として、構成例１と構成例２との共通点についての説明を省略し、構成例１と構成例２との相違点について、説明する。

図８は、構成例２の電力増幅装置の構成例を示す図である。図８の電力増幅装置２００
は、制御部２０２、電力計算部２０４、第１ゲイン調整部２１０、ピーク抑圧部２２０、加算器２３２、第２ゲイン調整部２３４、歪補償部２４０、増幅器２５２を含む。第１ゲイン調整部２１０は、第１ゲイン調整部２１１、第１ゲイン調整部２１２、第１ゲイン調整部２１３、第１ゲイン調整部２１４を含む。第１ゲイン調整部２１１は、キャリア＃１の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部２１２は、キャリア＃２の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部２１３は、キャリア＃３の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部２１４は、キャリア＃４の送信信号のゲインを調整する。ピーク抑圧部２２０は、ピーク抑圧部２２１、ピーク抑圧部２２２、ピーク抑圧部２２３、ピーク抑圧部２２４を含む。ピーク抑圧部２２１は、第１ゲイン調整部２１１でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部２２２は、第１ゲイン調整部２１２でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部２２３は、第１ゲイン調整部２１３でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部２２４は、第１ゲイン調整部２１４でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。電力増幅装置２００の制御部２０２は、上位装置２０００から指示を受ける。増幅器２５２で増幅された送信信号は、アンテナ３０００から受信装置に向けて出力される。

制御部２０２は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。制御部２０２は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、第１ゲイン調整部２１０における第１ゲイン調整値、第２ゲイン調整部２３４における第２ゲイン調整値を算出する。制御部２０２は、算出した第１ゲイン調整値および第２ゲイン調整値を、それぞれ、第１ゲイン調整部２１０および第２ゲイン調整部２３４に通知する。また、制御部２０２は、電力計算部２０４から各キャリアの信号の平均電力と当該平均電力の合計とを取得する。各キャリアの平均電力の合計は、制御部２０２で算出されてもよい。制御部２０２は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、ピーク抑圧部２２０における閾値調整値を算出する。制御部２０２は、各キャリアの平均電力の合計値、閾値調整値をピーク抑圧部２２０に通知する。

電力計算部２０４は、第１ゲイン調整部２１０に入力される前の各キャリアの送信信号の平均電力を取得する。電力計算部２０４は、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を算出する。電力計算部２０４は、各キャリアの平均電力、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を、制御部２０２に通知する。電力計算部２０４は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などによって実現され得る。

ピーク抑圧部２２０は、キャリア毎に、信号レベルのピークが所定のレベルを超えないように抑圧する。ピーク抑圧部２２０は、制御部２０２から、各キャリアの平均電力の合計、閾値調整値を受信する。ピーク抑圧部２２０は、ＰＡＰＲ設定値、制御部２０２から受信した各キャリアの平均電力の合計、閾値調整値を加算して、新たなピーク抑圧閾値とする。ピーク抑圧部２２０では、ＰＡＰＲ設定値を超えるＰＡＰＲの信号がピーク抑圧される。ＰＡＰＲ設定値は、あらかじめ設定されている。ピーク抑圧部２２０は、信号レベルのピークが新たなピーク抑圧閾値を超えないように抑圧する。ピーク抑圧部２２０は、ピーク抑圧処理した各信号を加算器２３２に出力する。

（動作例２）
電力増幅装置２００の制御部２０２の動作例について説明する。

図９は、電力増幅装置２００の制御部２０２の動作フローの例を示す図である。
電力増幅装置２００の制御部２０２は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。制御部２０２は、例えば、図５のような、キャリア毎のゲイン調整値を受信する（Ｓ２０１）。

制御部２０２は、電力計算部２０４から、各キャリアの送信信号の平均電力、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を受信する（Ｓ２０２）。ここで、各キャリアの送信信号は、第１ゲイン調整部２１０に入力される前の各キャリアの送信信号である。

制御部２０２は、キャリア毎の第１ゲイン調整値、閾値調整値、第２ゲイン調整値を算出する（Ｓ２０３）。キャリア毎の第１ゲイン調整値、閾値調整値、第２ゲイン調整値の算出方法は、上記の動作例１と同様である。

制御部２０２は、キャリア毎の第１ゲイン調整値を第１ゲイン調整部２１０に送信する。制御部２０２は、各キャリアの送信信号の平均電力の合計、閾値調整値を、ピーク抑圧部２２０に送信する。制御部２０２は、第２ゲイン調整値を第２ゲイン調整部２３４に送信する（Ｓ２０４）。

第１ゲイン調整部２１０では、キャリア毎に送信信号のゲインが第１ゲイン調整値に基づいて調整される。ゲイン調整部２１０の動作は、ゲイン調整部１１０と同様である。

ピーク抑圧部２２０では、ピーク抑圧閾値が、ＰＡＰＲ設定値、制御部２０２から受信した各キャリアの送信信号の平均電力の合計、閾値調整値に基づいて調整される。ピーク抑圧閾値は、次の式のように調整される。

調整後のピーク抑圧閾値［dB］
＝（各キャリアの送信信号の平均電力の合計）［dBm］
＋（ＰＡＰＲ設定値）［dB］＋（閾値調整値）［dB］ （７）
第２ゲイン調整部２３４では、ピーク抑圧され、多重化された送信信号のゲインが第２ゲイン調整値に基づいて調整される。第２ゲイン調整部２３４の動作は、第２ゲイン調整部１３４の動作と同様である。

（具体例２）
具体例２について説明する。ここでは、電力増幅装置２００に、キャリア♯１からキャリア＃４までに、４つの４０ｄＢｍの送信信号が入力されるとする。４０ｄＢｍの送信信号とは、平均電力が４０ｄＢｍである送信信号である。また、ピーク抑圧部２２０におけるＰＡＰＲ設定値が７ｄＢであるとする。また、電力増幅装置２００には、上位装置２０００から図５のようなチャネル毎のゲイン調整値が送信されているとする。

制御部２０２は、式（１）に基づいて、キャリア＃１の第１ゲイン調整値として０ｄＢ、キャリア＃２の第１ゲイン調整値として０ｄＢ、キャリア＃３の第１ゲイン調整値として−１ｄＢ、キャリア＃４の第１ゲイン調整値として−２ｄＢを算出する。第１ゲイン調整部２１１は、式（４）に基づいて、ゲイン調整後の送信信号として、４０ｄＢｍの信号を出力する。同様にして、第１ゲイン調整部２１２は、ゲイン調整後の送信信号として、４０ｄＢｍの信号を出力する。第１ゲイン調整部２１３は、ゲイン調整後の送信信号として、３９ｄＢｍの信号を出力する。第１ゲイン調整部２１４は、ゲイン調整後の送信信号として、３８ｄＢｍの信号を出力する。

制御部２０２は、式（２）に基づいて、閾値調整値を算出する。各キャリアの第１ゲイン調整値である、０ｄＢ、０ｄＢ、−１ｄＢ、−２ｄＢの真値は、それぞれ、１、１、０．７９４、０．６３１であるから、閾値調整値の真値は、０．８５６となる。よって、閾値調整値は、−０．６７ｄＢとなる。制御部２０２は、電力計算部２０４から、第１ゲイン調整部１１０に入力される前の各キャリアの送信信号の平均電力の合計を受信する。ここでは、各キャリアの送信信号の平均電力は、すべて４０ｄＢｍであるから、各キャリアの送信信号の平均電力の合計は、４６ｄＢｍとなる。ここで、ピーク抑圧部２２０におけ
るＰＡＰＲ設定値は、７ｄＢであるから、式（７）より、調整後のピーク抑圧閾値は、５２．３３ｄＢとなる。ピーク抑圧部２２０は、調整後のピーク抑圧閾値を用いて、各キャリアの信号が、５２．３３ｄＢを超えないように、ピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧処理後のキャリア＃１、キャリア＃２、キャリア＃３、キャリア＃４の信号が、それぞれ、３９．７ｄＢｍ、３９．７ｄＢｍ、３８．８ｄＢｍ、３７．９ｄＢｍとなったとする。加算器２３２は、ピーク抑圧処理後の各キャリアの信号を合成する。このとき、合成後の信号の大きさは、４５．１１ｄＢｍである。

制御部２０２は、式（３）に基づいて、第１ゲイン調整値として−８ｄＢを算出する。第２ゲイン調整部２３４は、式（６）に基づいて、合成後の信号（多重化後の信号）のゲイン調整を行う。第２ゲイン調整部２３４におけるゲイン調整後の信号の平均電力は、３７．１１ｄＢｍとなる。第２ゲイン調整部２３４によってゲイン調整された信号が、歪補償部２４０で歪補償処理を施され、増幅器２５２で増幅されて、出力される。

図１０は、電力増幅装置２００におけるピーク抑圧後の信号のＰＡＰＲと累積確率分布（CCDF: Complementary Cumulative Distribution Function）との関係の例を示す図である。図１０のグラフの横軸はＰＡＰＲであり、縦軸はＣＣＤＦである。図１０のグラフの横軸の単位はｄＢであり、縦軸の単位は％である。図１０のグラフにおいて点線で示される曲線は、図３のグラフで示されるものと同じであり、ＰＡＰＲが大きい信号が低い確率で出現する。図１０のグラフにおいて実線で示される曲線は、電力増幅装置２００におけるピーク抑圧後の信号のＰＡＰＲとＣＣＤＦとの関係を示す。ここでは、ＰＡＰＲ設定値を６．５ｄＢとしている。電力増幅装置２００では、ピーク抑圧により、ＰＡＰＲが６．５ｄＢ以上の信号が含まれない。また、ＰＡＰＲが最大付近（６．５ｄＢ付近）の信号の出現頻度が低くない。

（変形例２）
構成例２では、複数のキャリアの送信信号を多重化して増幅する構成の例を示したが、変形例２では、１つのキャリアの送信信号を増幅する構成の例を示す。

図１１は、変形例２の電力増幅装置の構成例を示す図である。図１１の電力増幅装置１２００は、制御部１２０２、電力計算部２０４、第１ゲイン調整部１２１０、ピーク抑圧部１２２０、第２ゲイン調整部１２３４、歪補償部１２４０、増幅器１２５２を含む。電力増幅装置１２００の制御部１２０２は、上位装置２０００から指示を受ける。増幅器１２５２で増幅された送信信号は、アンテナ３０００から受信装置に向けて出力される。電力増幅装置１２００で増幅する信号は、１つのキャリアの信号であるため、加算器を含まない点で、電力増幅装置２００と異なる。

キャリアが１つであるため、第１ゲイン調整値が０ｄＢとなる。すなわち、第１ゲイン調整部１２１０では、ゲイン調整が行われない。

（構成例３）
構成例３は、構成例１または構成例２と共通点を有する。ここでは、主として、構成例１または構成例２と構成例３との共通点についての説明を省略し、構成例１、構成例２と構成例３との相違点について、説明する。

図１２は、構成例３の電力増幅装置の構成例を示す図である。図１２の電力増幅装置３００は、制御部３０２、電力計算部３０４、第１ゲイン調整部３１０、ピーク抑圧部３２０、加算器３３２、第２ゲイン調整部３３４、歪補償部３４０、増幅器３５２を含む。第１ゲイン調整部３１０は、第１ゲイン調整部３１１、第１ゲイン調整部３１２、第１ゲイン調整部３１３、第１ゲイン調整部３１４を含む。第１ゲイン調整部３１１は、キャリア
＃１の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部３１２は、キャリア＃２の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部３１３は、キャリア＃３の送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整部３１４は、キャリア＃４の送信信号のゲインを調整する。ピーク抑圧部３２０は、ピーク抑圧部３２１、ピーク抑圧部３２２、ピーク抑圧部３２３、ピーク抑圧部３２４を含む。ピーク抑圧部３２１は、第１ゲイン調整部３１１でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部３２２は、第１ゲイン調整部３１２でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部３２３は、第１ゲイン調整部３１３でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。ピーク抑圧部３２４は、第１ゲイン調整部３１４でゲイン調整された信号にピーク抑圧処理をする。電力増幅装置３００の制御部３０２は、上位装置２０００から指示を受ける。増幅器３５２で増幅された送信信号は、アンテナ３０００から受信装置に向けて出力される。

制御部３０２は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。制御部３０２は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、第１ゲイン調整部３１０における第１ゲイン調整値、第２ゲイン調整部３３４における第２ゲイン調整値を算出する。制御部３０２は、算出した第１ゲイン調整値および第２ゲイン調整値を、それぞれ、第１ゲイン調整部３１０および第２ゲイン調整部３３４に通知する。また、制御部３０２は、電力計算部３０４から各キャリアの信号の平均電力と当該平均電力の合計とを取得する。各キャリアの平均電力の合計は、制御部３０２で算出されてもよい。制御部３０２は、各キャリアの平均電力の合計値をピーク抑圧部３２０に通知する。

電力計算部３０４は、第１ゲイン調整部３１０から出力された後の各キャリアの送信信号の平均電力を取得する。電力計算部３０４は、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を算出する。電力計算部３０４は、各キャリアの送信信号の平均電力、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を、制御部３０２に通知する。電力計算部３０４は、ＣＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡなどによって実現され得る。

ピーク抑圧部３２０は、キャリア毎に、信号レベルのピークが所定のレベルを超えないように抑圧する。ピーク抑圧部３２０は、制御部３０２から、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を受信する。ピーク抑圧部３２０は、ＰＡＰＲ設定値、制御部３０２から受信した各キャリアの平均電力の合計を加算して、新たなピーク抑圧閾値とする。ピーク抑圧部３２０では、ＰＡＰＲ設定値を超えるＰＡＰＲの信号がピーク抑圧される。ＰＡＰＲ設定値は、あらかじめ設定されている。ピーク抑圧部３２０は、信号レベルのピークが新たなピーク抑圧閾値を超えないように抑圧する。ピーク抑圧部３２０は、ピーク抑圧処理した各信号を加算器３３２に出力する。

（動作例３）
電力増幅装置３００の制御部２０２の動作例について説明する。

図１３は、電力増幅装置３００の制御部３０２の動作フローの例を示す図である。
電力増幅装置３００の制御部３０２は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。制御部３０２は、例えば、図５のような、キャリア毎のゲイン調整値を受信する（Ｓ３０１）。

制御部３０２は、電力計算部３０４から、各キャリアの送信信号の平均電力、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を受信する（Ｓ３０２）。ここで、各キャリアの送信信号は、第１ゲイン調整部３１０から出力された後の各キャリアの送信信号である。

制御部３０２は、キャリア毎の第１ゲイン調整値、第２ゲイン調整値を算出する（Ｓ３０３）。キャリア毎の第１ゲイン調整値、第２ゲイン調整値の算出方法は、上記の動作例
１と同様である。

制御部３０２は、キャリア毎の第１ゲイン調整値を第１ゲイン調整部３１０に送信する。制御部３０２は、各キャリアの送信信号の平均電力の合計を、ピーク抑圧部３２０に送信する。制御部３０２は、第２ゲイン調整値を第２ゲイン調整部３３４に送信する（Ｓ３０４）。

第１ゲイン調整部３１０では、キャリア毎に送信信号のゲインが第１ゲイン調整値に基づいて調整される。ゲイン調整部３１０の動作は、ゲイン調整部１１０と同様である。

ピーク抑圧部３２０では、ピーク抑圧閾値が、ＰＡＰＲ設定値、制御部３０２から受信した各キャリアの送信信号の平均電力の合計に基づいて調整される。ピーク抑圧閾値は、次の式のように調整される。

調整後のピーク抑圧閾値［dB］
＝（各キャリアの送信信号の平均電力の合計）［dBm］
＋（ＰＡＰＲ設定値）［dB］ （８）
第２ゲイン調整部３３４では、ピーク抑圧され、多重化された送信信号のゲインが第２ゲイン調整値に基づいて調整される。第２ゲイン調整部３３４の動作は、第２ゲイン調整部１３４の動作と同様である。

電力増幅装置３００では、各キャリアの送信信号の平均電力の合計に、閾値調整値に対応する量が含まれるため、閾値調整値を算出しなくてもよい。

（変形例３）
構成例３では、複数のキャリアの送信信号を多重化して増幅する構成の例を示したが、変形例３では、１つのキャリアの送信信号を増幅する構成の例を示す。

図１４は、変形例３の電力増幅装置の構成例を示す図である。図１４の電力増幅装置１３００は、制御部１３０２、電力計算部３０４、第１ゲイン調整部１３１０、ピーク抑圧部１３２０、第２ゲイン調整部１３３４、歪補償部１３４０、増幅器１３５２を含む。電力増幅装置１３００の制御部１３０２は、上位装置２０００から指示を受ける。増幅器１３５２で増幅された送信信号は、アンテナ３０００から受信装置に向けて出力される。電力増幅装置１３００で増幅する信号は、１つのキャリアの信号であるため、加算器を含まない点で、電力増幅装置３００と異なる。

キャリアが１つであるため、第１ゲイン調整値が０ｄＢとなる。すなわち、第１ゲイン調整部１３１０では、ゲイン調整が行われない。

以上の各構成は、可能な限りこれらを組み合わせて実施され得る。
（実施形態の作用、効果）
電力増幅装置１００は、キャリア＃１からキャリア＃４の送信信号を多重化し、増幅して、出力する。電力増幅装置１００は、上位装置２０００から、キャリア毎のゲイン調整値を受信する。電力増幅装置１００は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、キャリア毎の第１ゲイン調整値を算出する。電力増幅装置１００は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、第２ゲイン調整値を算出する。電力増幅装置１００は、キャリア毎のゲイン調整値に基づいて、閾値調整値を算出する。第１ゲイン調整部１１０は、キャリア毎の第１ゲイン調整値に基づいて、キャリア毎に送信信号のゲインを調整する。第１ゲイン調整値は、上位装置２０００から指示されるゲイン調整値のキャリア間の差分に相当する値となる。ピーク抑圧部１２０は、閾値調整値に基づいて、ピーク抑圧閾値を決定し、ピーク抑
圧を行う。閾値調整値が使用されることで、ピーク抑圧閾値が可変になる。第２ゲイン調整部１３４は、第２ゲイン調整値に基づいて、ピーク抑圧され合成された送信信号のゲインを調整する。第２ゲイン調整値は、上位装置２０００から指示されるゲイン調整値の絶対値が最も小さいものと同じ値となる。上位装置２０００から指示されるゲイン調整値がすべて０または負である時、第２ゲイン調整値は、上位装置２０００から指示されるゲイン調整値のうち、最も大きいものの値と同じ値である。

電力増幅装置１００は、上位装置２０００から指示されるキャリア調整を、第１キャリア調整部１１０および第２キャリア調整部１３４で分担して行う。第１キャリア調整部１１０で行う調整を小さくすることで、第１キャリア調整部１１０で信号が小さくなりすぎず、ピーク抑圧部１２０でピーク抑圧がかかりやすくなる。また、ピーク抑圧部１２０では、閾値調整値により、ピーク抑圧閾値をピーク抑圧閾値の初期値より小さくするので、送信信号の平均電力によらず、ピーク抑圧部１２０でピーク抑圧がかかりやすくなる。

電力増幅装置１００によれば、どのような平均電力のレベルのキャリアの信号でも、ピーク抑圧がかかりやすくなることで、最大振幅または最大電力となる送信信号の頻度が高くなる。最大振幅または最大電力となる信号の頻度が高くなることで、歪補償係数が最適な値に収束するまでの時間が短縮され、スプリアスの発生が抑制される。

電力増幅装置２００は、電力計算部２０４により、第１キャリア調整部２１０に入力される前の各キャリアの送信信号の平均電力を取得する。電力計算部２０４は、第１キャリア調整部２１０に入力される前の各キャリアの送信信号の平均電力の合計を算出する。電力増幅装置２００は、各キャリアの送信信号の平均電力、閾値調整値、ＰＡＰＲ設定値に基づいて、ＰＡＰＲ設定値以上のＰＡＰＲを有する信号が出力されないようにできる。電菱増幅装置２００は、上位装置２０００の指示などにより送信信号の電力が抑制された場合であっても、ＰＡＰＲ設定値以上のＰＡＰＲを有する信号が出力されないようにできる。

電力増幅装置３００は、電力計算部３０４により、第１キャリア調整部３１０から出力された後の各キャリアの送信信号の平均電力を取得する。電力計算部３０４は、第１キャリア調整部３１０から出力された後の各キャリアの送信信号の平均電力の合計を算出する。電力増幅装置３００は、各キャリアの送信信号の平均電力、ＰＡＰＲ設定値に基づいて、ＰＡＰＲ設定値以上のＰＡＰＲを有する信号が出力されないようにできる。

１００ 電力増幅装置
１０２ 制御部
１１０ 第１ゲイン調整部
１１１−１１４ 第１ゲイン調整部
１２０ ピーク抑圧部
１２１−１２４ ピーク抑圧部
１３２ 加算器
１３４ 第２ゲイン調整部
１４０ 歪補償部
１４２ 乗算器
１４４ 歪補償係数算出部
１５２ 増幅器
２００ 電力増幅装置
２０２ 制御部
２０４ 電力計算部
２１０ 第１ゲイン調整部
２１１−２１４ 第１ゲイン調整部
２２０ ピーク抑圧部
２２１−２２４ ピーク抑圧部
２３２ 加算器
２３４ 第２ゲイン調整部
２４０ 歪補償部
２４２ 乗算器
２４４ 歪補償係数算出部
２５２ 増幅器
３００ 電力増幅装置
３０２ 制御部
３０４ 電力計算部
３１０ 第１ゲイン調整部
３１１−３１４ 第１ゲイン調整部
３２０ ピーク抑圧部
３２１−３２４ ピーク抑圧部
３３２ 加算器
３３４ 第２ゲイン調整部
３４０ 歪補償部
３４２ 乗算器
３４４ 歪補償係数算出部
３５２ 増幅器
１０１０ コネクタ
１０２０ ＦＰＧＡ
１０３０ ＣＰＵ
１０４０ ＤＡＣ
１０５０ ＵＰ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ
１０６０ ＰＡ
１０７０ サーキュレータ
１０８０ ＤＯＷＮ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ
１０９０ ＡＤＣ
２０００ 上位装置
３０００ アンテナ

Claims (3)

1. キャリア毎の第１ゲイン調整値に基づいて、複数のキャリアの送信信号のゲイン調整をする第１ゲイン調整部と、
   前記キャリア毎の第１ゲイン調整値に基づく閾値調整値及び所定のピーク抑圧閾値に基づいて、前記第１ゲイン調整部でゲイン調整された前記複数のキャリアの送信信号のピーク抑圧を行うピーク抑圧部と、
   前記複数のキャリアの送信信号を合成する加算部と、
   第２ゲイン調整値に基づいて、前記加算部で合成された送信信号のゲイン調整をする第２ゲイン調整部と、
   前記第２ゲイン調整部でゲイン調整された送信信号に歪補償を行う歪補償部と、
   前記歪補償部で歪補償された送信信号を増幅する増幅部と、
   を備える電力増幅装置。
2. 前記第１ゲイン調整部でゲイン調整される前の前記複数のキャリアの送信信号の平均電力を取得し、前記平均電力の合計を算出する電力計算部を備え、
   前記ピーク抑圧部は、前記電力計算部が算出した前記平均電力の合計、前記キャリア毎の第１ゲイン調整値に基づく閾値調整値に基づいて、前記第１ゲイン調整部でゲイン調整された前記複数のキャリアの送信信号のピーク抑圧を行う請求項１に記載の電力増幅装置。
3. 前記第１ゲイン調整部でゲイン調整された前記複数のキャリアの送信信号の平均電力を取得し、前記平均電力の合計を算出する電力計算部を備え、
   前記ピーク抑圧部は、前記電力計算部が算出した前記平均電力の合計に基づいて、前記第１ゲイン調整部でゲイン調整された前記複数のキャリアの送信信号のピーク抑圧を行う請求項１に記載の電力増幅装置。

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