1. HOME
  2. 電気・情報関連(専門)
  3. 研究情報(登録番号2007)

ディジタルプリディストーション技術による高効率電力増幅装置の実用化

プリディストータの基本概念

図1 プリディストータの基本概念

ディジタルプリディストータの構成

図2 ディジタルプリディストータの構成

ディジタルプリディストーションによる電力スペクトラム特性の改善例

図3 ディジタルプリディストーションによる電力スペクトラム特性の改善例

携帯電話などの無線通信では、有限な資源である無線周波数をいかに効率良く活用するかが重要な技術的課題である。このため、これまでに多くの変調方式、多元接続方式が研究されてきた。変調方式においては、搬送波の位相や周波数のみを用いて情報を伝送する定包路線変調から、振幅・位相の双方に情報を載せる線形変調へ移行しており、周波数利用効率の観点から今後も一層の多値化が進むことは避けられない。また携帯電話の基地局では多数のユーザをアクセス可能とするため、周波数、あるいは符号による多元接続が不可欠であり、これら多重化された信号は線形信号として取り扱う必要がある。一方、無線通信では送信信号を増幅するための電力増幅が必須であるが、その電力効率(増幅装置の消費電力に対する無線出力電力の比)が装置の消費電力、サイズに大きく影響する。近年、環境負荷やCO₂削減の観点からも消費電力を低減することが最重要の課題になっており、このために電力効率の高い線形電力増幅が求められている。一般に増幅器の線形性と効率は相反する特性を持っているため、線形増幅を高い効率で行う技術として、増幅器の非線形ひずみを抑圧するひずみ補償技術が多く研究されている。
本研究では、電力増幅技術に関して、広帯域高出電力増幅デバイスの非線形ひずみを補償する新しいディジタルプリディストーション方式が開発された。本技術をIMT-2000無線基地局用送信電力増幅装置として世界で初めて実用化し、装置の電力効率を大幅に改善することに成功すると同時に、実環境下での安定動作が求められる量産装置としての有用性を実証した。これにより、無線基地局の低消費電力化、小形化を達成し、IMT-2000サービスの普及に重要な役割を担っている大容量無線基地局装置の早期実現に貢献した。特にW-CDMAやLTEなどの広帯域な高出力電力増幅器において、従来のひずみ補償技術が対象としてきた静的な振幅ひずみ・位相ひずみだけでなく、入力信号に依存した動的な非線形ひずみ(メモリ効果)が問題となることに早くから着目し、それを補償する新しいプリディストーション方式を考案し、その有効性を示した。
以上のように、本研究は今後の移動通信システムとして、ブロードバンド無線インターフェースを経済的に実現する大きな課題の一つが基地局増幅器の効率化であることを検討の初期の段階から予見し、それを解決する技術的手法として非線形ひずみ補償技術を考案し、商用化における多くの実際的な課題を包括的に解決することにより、エコロジカルなブロードバンドワイヤレスシステムを経済的に構築できることを示した。今後、IMT-Advancedに向けて伝送速度の更なる高速化が求められる携帯電話基地局の使用電力量の削減は、通信キャリヤの運用コスト低減に貢献するとともに、環境負荷を低減した低炭素化社会の実現に向けた社会的使命としてきわめて重要である。


 本研究の成果に対して、電子情報通信学会は、2010年、大石泰之、久保徳郎、長谷和男に業績賞を贈った。

文献

[1] Y. Oishi, N. Tozawa, and H. Suzuki, “Highly Efficient Power Amplifier for IMT-2000 BTS
equipment,” Fujitsu Scientific and Technical Journal, vol. 38, no. 2, pp. 201-208, Dec. 2002.

[2] Y. Yasui, Y. Tanaka, Y. Oishi, and K. Yamanaka, “New Technologies for High-Speed Mobile
Communication Infrastructure,” Fujitsu Magazine, vol. 54, no. 4, pp. 323-330, July 2003 (in
Japanese).

[3] T. Kubo, N. Fudaba, H. Ishikawa, H. Hamada, K. Nagatani, H. Hayashi, T. Maniwa, and Y. Oishi,
“A Highly Efficient Adaptive Digital Predistortion Amplifier for IMT-2000 Base Stations,” in
Proc. Vehicular Tech. Conf. Spring 2003, vol. 4, pp. 2206-2210, Apr. 2003.

関連する研究を検索

分野のカテゴリ

通信
(通信に係わる技術)
通信
(通信に係わる技術)

関連する出来事

2003年11月11日
第51回電気科学技術奨励賞(オーム技術賞)受賞

世の中の出来事

2010
東北新幹線が全線開業する。
2010
上海万博が開催される。

Webページ

博物館等収蔵品

データなし

キーワード

電力増幅技術、非線形ひずみ、ディジタルプリディストーション方式
Page Top