JP2001268150A - Linearizer - Google Patents

Linearizer

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JP2001268150A
JP2001268150A JP2000077353A JP2000077353A JP2001268150A JP 2001268150 A JP2001268150 A JP 2001268150A JP 2000077353 A JP2000077353 A JP 2000077353A JP 2000077353 A JP2000077353 A JP 2000077353A JP 2001268150 A JP2001268150 A JP 2001268150A
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input
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linearizer
input signal
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Japanese (ja)
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Makoto Onishi
誠 大西
Atsushi Sasa
敦 佐々
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit configuration with which circuit scale is reduced and a high speed operation and high-accuracy compensation is realized in a nonlinear compensation circuit of an adaptive predistortion system having a local demodulator. SOLUTION: The fluctuation range of an input signal level is expressed with a plurality of signal level representative points, a compensation coefficient is calculated only at the representative points, and compensation coefficients at other levels are found by interpolation so that the circuit scale can be reduced and operations can be accelerated. Besides, concerning the calculation of the compensation coefficient, the calculation is recursively performed by a feedback loop using a cumulative multiplier so that high-accuracy compensation is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非線形補償回路に係
わり、特にディジタル無線機に用いる電力増幅器の非線
形特性を補償する回路(リニアライザ)に関するもので
ある。
The present invention relates to a non-linear compensation circuit, and more particularly to a circuit (linearizer) for compensating for non-linear characteristics of a power amplifier used in a digital radio.

【0002】[0002]

【従来の技術】移動無線等のディジタル無線の急速な普
及に伴って送信機の電力増幅器の大電力化、高効率化の
要求が高まっており、デバイス、回路両面で開発が盛ん
に行われている。ディジタル無線機では、電力増幅器の
非線形な入出力振幅特性に起因する高次歪みによる隣接
チャンネル妨害を防ぐため、電力増幅器の入出力振幅特
性の線形性が厳しく要求されている。しかし、良好な線
形性を保ちながら、大電力化、高効率化することは困難
であることから、リニアライザによる非線形補償技術の
適用が重要となっている。電力増幅器の非線形特性を補
償するリニアライザには大きく分けて、フィードフォワ
ード方式、フィードバック方式、プリディストーション
方式がある。
2. Description of the Related Art With the rapid spread of digital radios such as mobile radios, demands for higher power and higher efficiency of power amplifiers in transmitters have been increasing, and development of both devices and circuits has been actively carried out. I have. 2. Description of the Related Art In a digital radio, linearity of input / output amplitude characteristics of a power amplifier is strictly required in order to prevent adjacent channel interference due to high-order distortion caused by nonlinear input / output amplitude characteristics of a power amplifier. However, since it is difficult to increase power and increase efficiency while maintaining good linearity, it is important to apply a nonlinear compensation technique using a linearizer. Linearizers for compensating for nonlinear characteristics of power amplifiers are roughly classified into a feedforward system, a feedback system, and a predistortion system.

【0003】フィードフォワード方式は、電力増幅器の
出力の一部を取り出し、別途発生した無歪みの信号成分
を減算して歪み成分を作成し、これを電力増幅器の出力
から差し引いて歪み補償する方式で、高周波(Radio Fr
equency、以降RFと称する)帯での回路技術で構成され
る。フィードバック方式は、電力増幅器に負帰還をかけ
て歪を補償する方式で、RF帯、IF(Intermediate Frequ
ency、中間周波数)帯、BB(Base Band:基底帯域)の
様々な箇所で負帰還をかける方式である。プリディスト
ーション方式は、電力増幅器で発生する歪み特性と逆の
非線形特性を予め入力信号に与えてから電力増幅器に入
力する方法で、電力増幅器の前段で信号処理する方法で
ある。プリディストーション方式もRF帯、IF帯、BB帯で
処理が可能である。
The feedforward method is a method of extracting a part of the output of a power amplifier, subtracting a separately generated undistorted signal component to create a distortion component, and subtracting this from the output of the power amplifier to compensate for the distortion. , High frequency (Radio Fr
equency, hereinafter referred to as RF). The feedback method is a method of compensating for distortion by applying negative feedback to the power amplifier.
This is a method in which negative feedback is applied at various points in the ency (intermediate frequency) band and BB (Base Band). The pre-distortion method is a method in which nonlinear characteristics opposite to the distortion characteristics generated in a power amplifier are given to an input signal in advance and then input to the power amplifier, in which signal processing is performed before the power amplifier. The pre-distortion method can also handle RF, IF, and BB bands.

【0004】上記3方式のリニアライザの中で、フィー
ドバック方式は、自動的に電力増幅器の特性変動に追随
するが、他の方式はアダプティブに特性変動を検出する
適応補償制御を行う必要がある。適応信号制御のように
複雑な信号処理は、アナログ回路技術よりもディジタル
信号処理の方が容易である。しかしながら、ディジタル
信号処理は高周波信号を扱うのが不得手であるので、デ
ィジタル信号処理によるアダプティブ制御は主にプリデ
ィストーション方式に適用されている。
[0004] Among the above three types of linearizers, the feedback system automatically follows the characteristic fluctuation of the power amplifier, while the other systems require adaptive compensation control for adaptively detecting the characteristic fluctuation. For complex signal processing such as adaptive signal control, digital signal processing is easier than analog circuit technology. However, since digital signal processing is not good at handling high-frequency signals, adaptive control by digital signal processing is mainly applied to a predistortion method.

【0005】プリディストーション非線形補償の原理を
図2を用いて説明する。図2(a)は、電力増幅器の入出
力特性の一例を示す図である。また、図2(b)は、従来
のプリディストーション方式を用いた非線形補償電力増
幅器(リニアライザ)の構成を示すブロック図である。
217はI成分入力端子、218はQ成分入力端子、20は複素掛
算器、21は逆特性計算部、22は直交変調部、23は直交復
調部、24は電力増幅器(HPA)、219は出力端子である。
図2は原理説明のための概略図であるので、BB信号をRF
信号に変換する周波数変換部は省略している。
The principle of predistortion nonlinear compensation will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a diagram illustrating an example of the input / output characteristics of the power amplifier. FIG. 2B is a block diagram showing a configuration of a conventional nonlinear compensation power amplifier (linearizer) using a predistortion method.
217 is an I component input terminal, 218 is a Q component input terminal, 20 is a complex multiplier, 21 is an inverse characteristic calculator, 22 is a quadrature modulator, 23 is a quadrature demodulator, 24 is a power amplifier (HPA), and 219 is an output Terminal.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle.
The frequency converter for converting the signal into a signal is omitted.

【0006】図2において、電力増幅器の非線形特性は
入力信号レベルp(p2 =xI 2 + xQ 2、ただし、xIは信号の
同相成分振幅、xQは直交成分振幅である)の関数とし
て、 A(p)ejφ(p) = A(p)cosφ(p) + jA(p)sinφ(p) ‥‥‥式(1) と与えられる。式(1)でA(p)は振幅の非線形成分を表
し、φ(p)は位相の非線形成分を表している。この非線
形特性により、HPA24の出力信号は、 y = yI+jyQ = A(p)ejφ(p)(xI + jxQ) = A(p)(xIcosφ(p) - xQsinφ(p)) + jA(p)(xIsinφ(p) + xQcosφ(p)) ‥‥‥式(2) となる。
In FIG. 2, the non-linear characteristic of the power amplifier is the input signal level p (p 2 = x I 2 + x Q 2 , where x I is the in-phase component amplitude of the signal and x Q is the quadrature component amplitude). A (p) e j φ (p) = A (p) cos φ (p) + jA (p) sin φ (p) 関 数 Equation (1) is given as a function. In equation (1), A (p) represents a nonlinear component of amplitude, and φ (p) represents a nonlinear component of phase. This non-linear characteristic, the output signal of the HPA24 is, y = y I + jy Q = A (p) e j φ (p) (x I + jx Q) = A (p) (x I cosφ (p) - x Q sinφ (p)) + jA (p) (x I sinφ (p) + x Q cosφ (p)) ‥‥‥ (2)

【0007】式(2)の出力信号yの振幅部(yI 2 + yQ 2
1/2の入力信号レベルpに対する変化の様子を図2(a)に
示す。ただし出力信号レベルは小信号利得で正規化して
おく。一般的に、電力増幅器の振幅非線形特性は、入力
信号レベルpの増加に対して出力振幅が低下し、図2(a)
の45°線より小さくなる傾向を示す。そのため、出力振
幅yを得るには、入力信号レベルとしてx = yでなく、
x′のレベルの信号を入力しなければならない。x′を取
得するには非線形特性(式(1))の逆特性である次の式
(3)を求め、これに入力信号xの信号レベルpを代入する
ことで得られる。 A-1(p)e-jφ(p) = aI + jaQ = A-1(p)cosφ(p) − jA-1(p)sinφ(p) ‥‥‥式(3)
The amplitude part of the output signal y in equation (2) (y I 2 + y Q 2 )
FIG. 2A shows a state of change with respect to the input signal level p of 1/2 . However, the output signal level is normalized by the small signal gain. In general, the amplitude non-linearity of a power amplifier is such that the output amplitude decreases with an increase in the input signal level p, and FIG.
Tend to be smaller than the 45 ° line. Therefore, to obtain the output amplitude y, instead of x = y as the input signal level,
x 'level signal must be input. To obtain x ′, the following equation, which is the inverse of the nonlinear characteristic (Equation (1))
(3) is obtained, and the signal level p of the input signal x is substituted into this. A -1 (p) e -j φ (p) = a I + ja Q = A -1 (p) cosφ (p) − jA -1 (p) sinφ (p) ‥‥‥ Equation (3)

【0008】図2(b)において、入力端子217を介して信
号の同相成分振幅xIを入力し、入力端子218を介して信
号の直交成分振幅yIを入力する。これらの信号振幅は複
素乗算記20と直交変調器22を通って、HPA24に与えられ
増幅される、この増幅されたHPA24の出力信号yは出力端
子219を介して出力されるが、また一方直交復調器23に
与えられる。HPA24の出力信号yを直交復調器23により復
調し、yI + jyQとして、逆特性計算部21に入力する。同
様に入力信号x = xI + jxQも入力端子217と218から逆特
性計算部21に入力する。逆特性計算部21は、これらxとy
のデータから逆特性x/yを計算する。求めた逆特性x/y
に、入力信号レベルpを代入して、式(3)の非線形補正値
A-1(p)e-jφ(p) = aI + jaQを求め、複素掛算器20に与
える。これを複素掛算器20では、入力信号xに複素乗算
し、非線形補正信号x′を求め、HPA24に与える。
In FIG. 2B, an in-phase component amplitude x I of a signal is input through an input terminal 217, and a quadrature component amplitude y I of the signal is input through an input terminal 218. These signal amplitudes are passed through a complex multiplier 20 and a quadrature modulator 22 to be applied to an HPA 24 and amplified.The amplified output signal y of the HPA 24 is output via an output terminal 219, while the output signal y is It is provided to a demodulator 23. The output signal y of the HPA 24 is demodulated by the quadrature demodulator 23 and input to the inverse characteristic calculator 21 as y I + ji Q. Similarly input signal x = x I + jx Q also inputted from the input terminal 217 and 218 to the inverse characteristics calculator 21. The inverse characteristic calculation unit 21 calculates these x and y
Calculate the inverse characteristic x / y from the data of The inverse characteristic x / y found
Substituting the input signal level p into
A -1 (p) e -j φ (p) = search of a I + ja Q, giving the complex multiplier 20. In the complex multiplier 20, the input signal x is multiplied by a complex to obtain a nonlinear correction signal x ', which is provided to the HPA 24.

【0009】上述のプリディストーションの原理によれ
ば、HPA24の逆特性を直交復調器23により常に監視して
いるので、HPA24が温度変動等により特性変動を生じて
も、アダプティブに特性追従が可能であり、高精度な非
線形補償が実現できる。ディジタル信号処理によるアダ
プティブプリディストーション方式リニアライザの従来
例として、高林、折橋、松岡、森井、“ディジタル直交
変復調器を適用した送信系線形補償の検討”、電子情報
通信学会1998年ソサイエティ大会、B-5-4で報告された
補償回路がある。図3にこの従来例の概略構成を示す。
According to the principle of the pre-distortion described above, since the inverse characteristic of the HPA 24 is constantly monitored by the quadrature demodulator 23, the characteristic can be adaptively followed even if the HPA 24 causes a characteristic change due to a temperature change or the like. Yes, highly accurate nonlinear compensation can be realized. Takabayashi, Orihashi, Matsuoka, Morii, "Study of Linear Compensation for Transmission System Using Digital Quadrature Modulator / Demodulator", as a conventional example of an adaptive predistortion type linearizer using digital signal processing, IEICE 1998 Society Conference, B-5 There is a compensation circuit reported in -4. FIG. 3 shows a schematic configuration of this conventional example.

【0010】図3は、従来のアダプティブプリディスト
ーション方式非線形補償回路の構成を示すブロック図で
ある。201はI成分入力端子、202はQ成分入力端子、30は
参照テーブル(LUT)、31はパワー計算部(PER)、32と
33は複素掛算器、34は係数計算部、35はデータ更新部、
10は直交変調器、11は直交復調器、12はD/A変換器、13
はA/D変換器、14と17は周波数混合器、15と16は局部発
振器、18はHPA、19は方向性結合器である。図中、信号
線が2本平行に描かれているのは、複素信号(同相成分
を実数部、直交成分を虚数部とする)で表わした信号で
ある。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional adaptive predistortion type nonlinear compensation circuit. 201 is an I component input terminal, 202 is a Q component input terminal, 30 is a look-up table (LUT), 31 is a power calculator (PER), 32
33 is a complex multiplier, 34 is a coefficient calculation unit, 35 is a data update unit,
10 is a quadrature modulator, 11 is a quadrature demodulator, 12 is a D / A converter, 13
Is an A / D converter, 14 and 17 are frequency mixers, 15 and 16 are local oscillators, 18 is an HPA, and 19 is a directional coupler. In the figure, two parallel signal lines are signals represented by complex signals (in-phase components are real parts and quadrature components are imaginary parts).

【0011】図3において、変調入力信号のI成分xI
入力端子201を介して、またQ成分xQが入力端子202を介
して、それぞれ複素掛算器32に与えられる。複素掛算器
32では、入力した変調入力信号に乗算器33から与えられ
る非線形補償係数を乗算し、プリディストーション補償
した信号として直交変調器10に与える。直交変調器10で
は、変調を行いD/A変換器12に与える。更にD/A変換器12
では、変調された信号をアナログ信号に変換して、周波
数混合器14に与える。アナログの変調信号は周波数混合
器14により局部発振器15からの局発信号fIFと混合され
て、RF帯に周波数変換され、HPA18に与えられる。HPA18
は信号を所定のレベルに増幅して出力端子203を介して
出力する。
[0011] In FIG. 3, I-component x I of the modulated input signal via the input terminal 201, also via the Q component x Q input terminal 202, are respectively supplied to the complex multiplier 32. Complex multiplier
At 32, the input modulated input signal is multiplied by the nonlinear compensation coefficient given from the multiplier 33, and is given to the quadrature modulator 10 as a signal subjected to predistortion compensation. The quadrature modulator 10 performs modulation and supplies the modulated signal to the D / A converter 12. D / A converter 12
Then, the modulated signal is converted into an analog signal and supplied to the frequency mixer 14. Modulation signal of the analog is mixed with the local oscillation signal f IF from a local oscillator 15 by the frequency mixer 14 is frequency-converted to an RF band, given HPA18. HPA18
Amplifies the signal to a predetermined level and outputs it via the output terminal 203.

【0012】HPA18で増幅された信号は、方向性結合器1
9により一部が取り出され、周波数混合器17に与えられ
る。周波数混合器17では、HPA18の出力の一部である信
号を局部発振器16の局発信号fIF′と混合して、IF帯信
号としてA/D変換器13に与える。A/D変換器13では、IF帯
信号をディジタル信号に変換して直交復調器11に与え
る。直交復調器11では、入力した信号を同相成分信号と
直交成分信号に復調して、ディジタル電力増幅器の出力
データ信号としてデータ更新部35に与えられる。
The signal amplified by the HPA 18 is supplied to the directional coupler 1
A part is taken out by 9 and given to the frequency mixer 17. In the frequency mixer 17, a signal that is a part of the output of the HPA 18 is mixed with the local oscillation signal f IF ′ of the local oscillator 16, and supplied to the A / D converter 13 as an IF band signal. The A / D converter 13 converts the IF band signal into a digital signal and supplies the digital signal to the quadrature demodulator 11. The quadrature demodulator 11 demodulates the input signal into an in-phase component signal and a quadrature component signal, and supplies the demodulated signal to the data updating unit 35 as an output data signal of the digital power amplifier.

【0013】データ更新部35には、別に、変調入力信号
のI成分xIとQ成分xQとが、入力端子201と202とを介し
て、それぞれ与えられている。データ更新部35では、こ
の与えられた変調入力信号と出力データ信号とによっ
て、それぞれ、入力データと出力データの更新を行い、
更新したデータを係数計算部34に与える。
[0013] Data updating unit 35, apart, and I components x I and Q components x Q of the modulated input signal via the input terminal 201 and 202 are given respectively. The data updating unit 35 updates the input data and the output data with the given modulation input signal and output data signal, respectively.
The updated data is provided to the coefficient calculator 34.

【0014】また、変調入力信号のI成分xIとQ成分xQ
は、更にパワー計算部31にも与えられる。パワー計算部
31では、与えられた変調入力信号の入力信号レベルを計
算し、これを固定分非線形補償係数を格納したROM(Rea
d Only Memory)等の記憶デバイスで構成された参照テ
ーブル30と変動分非線形補償係数を計算する係数計算部
34に与える。
[0014] The I component x I and Q components x Q of the modulated input signal, it is further provided to the power calculation unit 31. Power calculator
At 31, the input signal level of the given modulated input signal is calculated, and the calculated input signal level is stored in a ROM (Rea
d Only Memory) and a coefficient calculation unit that calculates a variation nonlinear compensation coefficient.
Give to 34.

【0015】係数計算部34では、パワー計算部31から与
えられた入力信号レベルと、データ更新部35から与えら
れた更新データとによって、変動分の非線形補償係数の
計算を行う。また、参照テーブル30では、パワー計算部
31から与えられた入力レベル値を、前もって作成した参
照テーブルで補償した値に変換した固定分非線形補償係
数として、複素掛算器33に与える。
The coefficient calculating section 34 calculates a nonlinear compensation coefficient for the variation based on the input signal level given from the power calculating section 31 and the update data given from the data updating section 35. In the reference table 30, the power calculation unit
The input level value given from 31 is given to the complex multiplier 33 as a fixed non-linear compensation coefficient converted into a value compensated by a lookup table created in advance.

【0016】複素掛算器33は、入力した固定分非線形補
償係数と変動分非線形補償係数を、複素乗算して、変調
入力信号に対する非線形補償係数を求め、これを複素掛
算器32に与える。複素掛算器32は、入力端子201と202と
を介して与えられた変調入力信号のI成分xIとQ成分xQ
に、複素掛算器33から与えられた非線形補償係数によっ
て複素乗算し、プリディストーション非線形補償動作を
行う。
The complex multiplier 33 performs a complex multiplication of the fixed nonlinear compensation coefficient and the variation nonlinear compensation coefficient that have been input, obtains a nonlinear compensation coefficient for the modulated input signal, and supplies this to the complex multiplier 32. Complex multiplier 32, the I component x I and Q components x Q of the modulated input signal applied through an input terminal 201 and 202, complex multiplication by the nonlinear compensation coefficient given from the complex multiplier 33, Perform pre-distortion nonlinear compensation operation.

【0017】即ち、上述の従来例では、HPA18の非線形
特性を固定分と変動分とに分け、固定分は前もって作成
した参照テーブル30で補償し、固定分と現状の特性との
ずれを変動分として、アダプティブにプリディストーシ
ョン補償動作を行う方法である。また、係数計算部34で
変動分非線形補償係数を計算する際には、非線形特性の
変動分を2次の近似多項式により近似し、近似係数をLM
S(最小二乗誤差)アルゴリズムにより求めている。電
力増幅器の非線形特性は、電源や温度の変動及び経年変
化などの要因によって変動するため、それら全ての非線
形特性の逆特性に対応したテーブル参照を行うことがで
きる記憶デバイスには、膨大な記憶容量を必要とする。
そこで、上述の従来では、逆特性を固定分と変動分とに
分け、固定分のみ参照テーブルを用いている。
That is, in the above-described conventional example, the nonlinear characteristic of the HPA 18 is divided into a fixed component and a variable component, and the fixed component is compensated by a look-up table 30 created in advance, and the deviation between the fixed component and the current characteristic is calculated by the variation component. In this method, a predistortion compensation operation is performed adaptively. When calculating the variation nonlinear compensation coefficient in the coefficient calculator 34, the variation of the nonlinear characteristic is approximated by a second-order approximation polynomial, and the approximation coefficient is calculated as LM
It is determined by the S (least square error) algorithm. Since the non-linear characteristics of a power amplifier fluctuate due to factors such as power supply and temperature fluctuations and aging, a storage device capable of performing a table reference corresponding to the inverse characteristics of all the non-linear characteristics has a huge storage capacity. Need.
Therefore, in the above-described conventional technique, the inverse characteristic is divided into a fixed component and a variable component, and the reference table is used only for the fixed component.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
電力増幅器の非線形特性が入力信号レベルの関数である
ことから、非線形特性の逆特性を精度よく実現するため
に、入力信号レベルの分解能を上げなければならない
が、固定分の逆特性データだけであっても、参照テーブ
ル用にかなりの記憶容量を必要とする欠点があった。
The above-mentioned prior art includes the following:
Since the non-linear characteristic of the power amplifier is a function of the input signal level, the resolution of the input signal level must be increased in order to accurately realize the inverse characteristic of the non-linear characteristic. However, there is a disadvantage that a considerable storage capacity is required for the reference table.

【0019】また非線形特性の変動分については、前述
の従来例では近似式を用い、この近似式の係数をLMSア
ルゴリズムにより求めている。しかし、このアルゴリズ
ムは収束が遅いので、データ更新を何度も(数百回程
度)繰り返さなければならず処理速度が遅い欠点があっ
た。また、ディジタル回路で実現される変調器では、信
号が標本化されているので、入力信号レベルの変動する
全ての範囲にわたって細かくデータを取得するために
は、長い取得時間を必要とする。従って変動分の逆特性
データの更新処理が遅い欠点があった。
For the variation of the non-linear characteristic, the approximation formula is used in the above-described conventional example, and the coefficient of the approximation formula is obtained by the LMS algorithm. However, this algorithm has a drawback that the convergence is slow, so that the data update must be repeated many times (about several hundred times) and the processing speed is slow. Further, in a modulator implemented by a digital circuit, since a signal is sampled, a long acquisition time is required to acquire data over the entire range in which the input signal level fluctuates. Therefore, there is a disadvantage that the update process of the inverse characteristic data for the fluctuation is slow.

【0020】更に、変動分の逆特性を求める場合には、
電力増幅器の非線形特性を多項式で近似して求めている
が、収束を速くするためには、近似多項式の次数を低く
しなければならず、このため、非線形特性の近似精度が
下がってしまう欠点があった。
Further, when obtaining the inverse characteristic of the variation,
The non-linear characteristic of the power amplifier is obtained by approximating it with a polynomial expression.However, in order to speed up convergence, the order of the approximate polynomial expression must be reduced, and the approximation accuracy of the non-linear characteristic is reduced. there were.

【0021】また、固定分の逆特性は予め電力増幅器の
非線形特性を測定して、参照テーブルに書き込んでおか
なければならない。これを行うには、前述のリニアライ
ザとは別の測定回路が必要であり、個々の電力増幅器毎
にこの参照テーブルを作成しなければならない欠点があ
った。
In addition, the inverse characteristic of the fixed component must be measured in advance and written in a look-up table by measuring the nonlinear characteristic of the power amplifier. In order to do this, a measurement circuit different from the above-described linearizer is required, and there is a disadvantage that this look-up table must be created for each individual power amplifier.

【0022】また、上記変動分の逆特性を取得している
時間は無線機を動作させることができないので、無線機
の通常動作を行う前に準備動作が必要となる欠点があっ
た。
In addition, since the radio cannot be operated during the time when the inverse characteristic of the fluctuation is obtained, there is a disadvantage that a preparatory operation is required before the normal operation of the radio.

【0023】以上述べたように、従来技術には、以下に
示す欠点が有る。即ち、 (1)大容量のメモリ及びLMSアルゴリズムを用いるた
め回路規模が大きい。 (2)変動分の逆特性計算の収束が遅い。 (3)非線形補償精度が低い。 (4)製造時の初期測定(固定分データの取得)、無線
機の動作モード切替が必要である。
As described above, the prior art has the following disadvantages. (1) The circuit scale is large because a large-capacity memory and an LMS algorithm are used. (2) The convergence of the inverse characteristic calculation of the variation is slow. (3) Low nonlinear compensation accuracy. (4) Initial measurement at the time of manufacturing (acquisition of fixed data) and switching of the operation mode of the radio are required.

【0024】本発明の目的は、上記のような欠点を除去
し、非線形補償精度の高いリニアライザを提供すること
にある。また、本発明の第2の目的は、上記のような欠
点を除去し、回路規模が小さく、高速動作可能なリニア
ライザを提供することにある。更に、本発明の第3の目
的は、上記のような欠点を除去し、無調整でかつ保守不
要で、自動的に動作可能なリニアライザを提供すること
にある。また更に、本発明の他の目的は、ディジタル信
号処理では一般的に得意としない割算や高精度の関数計
算を用いずに、ディジタル回路で実現しやすい、リニア
ライザを提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages and to provide a linearizer having high nonlinear compensation accuracy. A second object of the present invention is to provide a linearizer which eliminates the above-mentioned disadvantages, has a small circuit scale, and can operate at high speed. A third object of the present invention is to provide a linearizer which can eliminate the above-mentioned drawbacks and can operate automatically without adjustment and without maintenance. Still another object of the present invention is to provide a linearizer which can be easily realized by a digital circuit without using division and high-precision function calculation which are not generally strong in digital signal processing.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のリニアライザは、逆特性の計算に近似式を
用いず、取得した入出力データを直接演算することによ
り、高精度な逆特性を求めるようにしたものである。
In order to achieve the above object, the linearizer of the present invention performs a high-precision inverse operation by directly calculating input / output data without using an approximation formula for calculating the inverse characteristic. The characteristics are determined.

【0026】また、上記第2の目的を達成するため、本
発明の非線形補償回路は、 全ての信号レベルにわたっ
て逆特性の計算を行わず、予め選定した信号レベル代表
点でのみ逆特性計算を行い、他のレベルについては、レ
ベル代表点での逆特性を補間して計算を行う。また、デ
ータを取得する際にも取得した信号レベルから補間し
て、レベル代表点での逆特性を求める。従って、全信号
レベルに亘る逆特性計算は不要で、レベル代表点でのデ
ータのみ計算、記憶しておけば良いので、回路規模の縮
減と、動作の高速化を図ることができる。
In order to achieve the second object, the non-linear compensation circuit of the present invention does not calculate the inverse characteristic over all signal levels, but performs the inverse characteristic calculation only at a signal level representative point selected in advance. For the other levels, calculation is performed by interpolating the inverse characteristic at the level representative point. In addition, when acquiring data, the inverse characteristic at the level representative point is obtained by interpolating from the acquired signal level. Accordingly, it is not necessary to calculate the inverse characteristic over all signal levels, and only the data at the level representative points need to be calculated and stored, so that the circuit scale can be reduced and the operation speed can be increased.

【0027】更に、上記第3の目的を達成するため、本
発明の非線形補償回路は、逆特性データの計算におい
て、振幅非線形特性に対しては乗算器と遅延レジスタと
から構成した累積乗算器を用い、位相非線形特性に対し
ては乗算器と加算器と遅延レジスタとから構成した累積
加算器を用いる。累積乗算器では入出力信号レベル比が
入力となり、積の形で累積されていく。また位相の累積
加算器では入出力信号位相差の余弦、正弦値が入力とな
り、位相差の総和の余弦、正弦値が遅延レジスタに累積
されていく。逆特性補償用複素掛算器と、非線形電力増
幅器とで帰還ループを構成すると、累積乗算器の遅延レ
ジスタのデータ値は、HPAの入出力信号レベル比の逆数
に収束して行き、収束した時点では入出力信号レベル比
(すなわち、累積乗算器の入力値)は1に収束する(累
積加算器の入力値は0に収束)。非線形特性が変動する
と、累積乗算器の入力値が1でない(累積加算器の入力
値は0でない)値となるので、ループは変動した値に再
び収束して行くように動作する。こうして、自動的に非
線形補償動作が可能な補償回路が実現できる。
Further, in order to achieve the third object, in the calculation of the inverse characteristic data, the non-linear compensation circuit of the present invention uses an accumulative multiplier comprising a multiplier and a delay register for the amplitude non-linear characteristic. A cumulative adder composed of a multiplier, an adder, and a delay register is used for the phase nonlinear characteristic. In the accumulator, the input / output signal level ratio is input and accumulated in the form of a product. Further, the cosine and sine values of the input / output signal phase difference are input to the phase accumulator, and the cosine and sine values of the sum of the phase differences are accumulated in the delay register. If a feedback loop is formed by the complex multiplier for inverse characteristic compensation and the nonlinear power amplifier, the data value of the delay register of the accumulator will converge to the reciprocal of the input / output signal level ratio of the HPA. The input / output signal level ratio (that is, the input value of the accumulator) converges to 1 (the input value of the accumulator adds to 0). When the nonlinear characteristic fluctuates, the input value of the accumulative multiplier becomes a value other than 1 (the input value of the accumulator is not 0), so that the loop operates to converge again to the fluctuated value. Thus, a compensation circuit capable of automatically performing a nonlinear compensation operation can be realized.

【0028】更に、本発明では、割算演算を用いずに非
線形の逆特性を計算するために、ニュートン法による漸
化式で逆数平方根や逆数を計算する。これにより、割算
命令のないディジタル信号処理プロセッサでも、非線形
補償回路が容易に実現できる。
Further, in the present invention, the reciprocal square root and the reciprocal are calculated by the recurrence formula by the Newton method in order to calculate the nonlinear inverse characteristic without using the division operation. As a result, a nonlinear compensation circuit can be easily realized even in a digital signal processor without a division instruction.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明による非線形補償回路の実
施の形態を説明する前に、本発明に関わる基本的事項を
説明する。課題を解決する手段の項で述べたように、電
力増幅器の非線形特性は入力信号レベルpの関数である
が、Pの変動範囲(0〜最大レベルpmax)の全てにわたっ
て計算を行うことは、演算処理量が多すぎて実現困難で
ある。そこで、pの変動範囲を、例えばN個の等間隔(Δ
p = pmax /N、Nは整数値)に分割し、N個のレベル代表
値pi(pi = iΔp 、i = 0〜N)についてのみ逆特性デー
タを計算する。もちろん、レベル分割は一定間隔に限る
ことはなく、任意の予め定められた間隔で分割してもよ
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing an embodiment of a nonlinear compensation circuit according to the present invention, basic matters relating to the present invention will be described. As described in the section of the means for solving the problem, the nonlinear characteristic of the power amplifier is a function of the input signal level p, but performing the calculation over the entire fluctuation range of P (0 to the maximum level p max ) is as follows. The amount of arithmetic processing is too large to be realized. Therefore, the variation range of p is, for example, N equal intervals (Δ
p = p max / N, where N is an integer value, and inverse characteristic data is calculated only for N number of level representative values p i (p i = iΔp, i = 0 to N). Of course, the level division is not limited to a fixed interval, but may be performed at any predetermined interval.

【0030】一方、取得されるデータ、およびプリディ
ストーションに用いるデータは、pの変動範囲の任意の
値を取り得るので、補間により計算を行う。データ補間
はラグランジのM次補間多項式 f(x) = Σj=0 Mfjkj(x - pk)/(pj - pk)] = Σj=0 MfjCj(x) ‥‥‥式(4) によって行う。式(4)、M + 1個の点(p0,f0),(p1,f1),
‥‥‥,(pM,fM)を通るM次多項式である。
On the other hand, the obtained data and the data used for the predistortion can take any value in the fluctuation range of p, so that the calculation is performed by interpolation. Data interpolation Lagrange the M-th order interpolation polynomial f (x) = Σ j = 0 M f j [Π k ≠ j (x - p k) / (p j - p k)] = Σ j = 0 M f j C j (x) 行 う Performed by equation (4). Equation (4), M + 1 points (p 0 , f 0 ), (p 1 , f 1 ),
This is an Mth-order polynomial passing through ‥‥‥, (p M , f M ).

【0031】x = pでの値f(p)を精度良く求めるため
に、M + 1個の点p0,p1,‥‥‥,pMを、N + 1個のデー
タp′i( = iΔp、i = 0〜N、M<N)の中から、pが p0
〜pM の中央に位置するように、式(5)または式(6)とな
るように選ぶ。 p0 = p′iM/2,‥‥‥,pM/2 = p′i,‥‥‥,pM = p′i+M/2 ‥‥‥式(5) ただし、p′i - Δp/2 < p < p′i + Δp/2 (Mは偶数) p0 = p′i(M-1)/2,‥‥‥,p(M-1)/2 = p′i,‥‥‥,pM = p′i+(M+1)/2 ‥‥‥式(6) ただし、p′i < p < p′i+1 (Mは奇数)補間の
精度は多項式の次数を上げるほど、またレベル代表点の
刻みを小さくするほど良くなる。また、当然のことであ
るが、補間ができるためには、fはxのみの関数で、xに
対して連続な関数でなければならない。
In order to accurately determine the value f (p) at x = p, M + 1 points p 0 , p 1 , ‥‥‥, p M are converted into N + 1 data p ′ i ( = iΔp, i = 0 to N, M <N), p is p 0
Select so as to be located at the center of ~ p M so as to satisfy equation (5) or equation (6). p 0 = p 'i - M / 2, ‥‥‥, p M / 2 = p' i, ‥‥‥, p M = p 'i + M / 2 ‥‥‥ equation (5) where, p' i -Δp / 2 <p <p ' i + Δp / 2 (M is an even number) p 0 = p' i- (M-1) / 2 , ‥‥‥, p (M-1) / 2 = p ' i , ‥‥‥, p M = p ′ i + (M + 1) / 2 ‥‥‥ (6) where p ′ i <p <p ′ i + 1 (M is an odd number) The accuracy of the interpolation is the degree of the polynomial And the smaller the step of the level representative point, the better. Of course, to be able to interpolate, f must be a function of only x and a function that is continuous with x.

【0032】次に本発明の電力増幅器の非線形の逆特性
計算法について説明する。従来技術の説明で述べたよう
に、非線形性は、その振幅および位相が、入力信号レベ
ルpの関数として式(1)に示すように表わされる。一方、
取得できるデータは入出力信号の同相成分と直交成分
(xI、xQ、yI、yQ)であり、非線形補償を行う逆特
性データも同相成分と直交成分の形(aI、aQ )であ
る。従って、振幅位相成分と同相直交成分の変換を三角
関数テーブルによる変換でなく演算によって行なうこと
により、精度が低下することを防ぐことができる。
Next, a method for calculating a nonlinear inverse characteristic of the power amplifier according to the present invention will be described. As described in the description of the related art, the non-linearity has its amplitude and phase expressed as a function of the input signal level p as shown in Expression (1). on the other hand,
Obtaining data that can be in-phase and quadrature components of the input signal (x I, x Q, y I, y Q) a and, the form of the quadrature component and the inverse characteristic data also in-phase component for performing nonlinear compensation (a I, a Q ). Therefore, the conversion between the amplitude phase component and the in-phase quadrature component is performed not by the conversion by the trigonometric function table but by the calculation, thereby preventing the accuracy from being lowered.

【0033】即ち、電力増幅器の非線形特性A(p)e-jφ
(p)は、電力増幅器の入力信号(x =xI + jxQ )と出力
信号(y = yI + jyQ)の比として与えられる。従って、
逆特性A-1(p)e-jφ(p)は式(7)となる。 A-1(p)e-jφ(p) = (xI + jxQ)/(yI + jyQ) =((xIyI + xQyQ) - j(xIyQ - xQyI))/(yI 2 + yQ 2) ‥‥‥式(7)
That is, the nonlinear characteristic A (p) e -j φ of the power amplifier
(p) is given as the ratio of the input signal of the power amplifier (x = x I + jx Q ) and the output signal (y = y I + jy Q ). Therefore,
The inverse characteristic A -1 (p) e -j φ (p) is given by equation (7). A -1 (p) e -j φ (p) = (x I + j x Q ) / (y I + jy Q ) = ((x I y I + x Q y Q ) -j (x I y Q- x Q y I )) / (y I 2 + y Q 2 ) ‥‥‥ (7)

【0034】式(7)と式(3)とを比較して、逆特性データ
として式(8)を得る。
By comparing equation (7) and equation (3), equation (8) is obtained as inverse characteristic data.

【0035】更に、x2 = xI 2 + xQ 2、 y2=yI 2 + yQ 2
xy = ((xI 2 + xQ 2)(yI 2+yQ 2))1/2と置くと、A-1(p) =
xy/y2となるので、次の式(9)となる。 aI = xyCOSφ(P)/y2 AQ = −xysinφ(p)/y2 ‥‥‥式(9)
Further, x 2 = x I 2 + x Q 2 , y 2 = y I 2 + y Q 2 ,
If xy = ((x I 2 + x Q 2 ) (y I 2 + y Q 2 )) 1/2 , then A -1 (p) =
Since xy / y 2 is obtained, the following equation (9) is obtained. a I = xyCOSφ (P) / y 2 A Q = −xysinφ (p) / y 2 ‥‥‥ (9)

【0036】式(8)の変数( xI、xQ、yI、yQ )はレベ
ルpだけの関数ではなく、位相にも依存するので、振
幅、位相が様々な値を取り得るデータを補間してpの関
数として求めることはできない。そこで、補間に用いる
変数としては、変数( x2、y2、xy cosφ、−xy sinφ
)を用いて、式(9)によって逆特性を計算する。
Since the variables (x I , x Q , y I , y Q ) in the equation (8) depend not only on the function of the level p but also on the phase, the data whose amplitude and phase can take various values are obtained. It cannot be interpolated and found as a function of p. Therefore, as variables used for interpolation, variables (x 2 , y 2 , xy cos φ, −xy sin φ
) Is used to calculate the inverse characteristic according to equation (9).

【0037】式(8)は1回のデータ取得で計算できる
が、割算演算を備えた高速DSP(ディジタル信号処理プ
ロセッサ)が必要である。また、実際の無線機では、電
源電圧や周囲温度の変動により、電力増幅器の非線形特
性も時間とともに変動している。このような場合の非線
形補償としては、複数回のデータ取得で、目的の特性に
収束するような補償制御で十分であり、DSPも高速動作
が要求されないので、安価で低消費電力のプロセッサで
済む。
Equation (8) can be calculated by one data acquisition, but requires a high-speed DSP (digital signal processor) equipped with a division operation. Further, in an actual wireless device, the non-linear characteristics of the power amplifier fluctuate with time due to fluctuations in the power supply voltage and the ambient temperature. As nonlinear compensation in such a case, compensation control that converges to the target characteristics by multiple data acquisitions is sufficient, and DSP does not require high-speed operation, so a low-cost, low-power-consumption processor is sufficient. .

【0038】図4によって、フィードバックループを用
いて非線形補償を行うアダプティブプリディストーショ
ン部の動作例を説明する。図4は、フィードバックルー
プを用いた非線形補償ループ(アダプティブプリディス
トーション)部の構成を示すブロック図である。204は
入力端子、40は逆特性補償器、41と45はは遅延レジス
タ、42は掛算器、43は累積乗算器、44は加算器、46は累
積加算器、47は複素数比演算回路、48は電力増幅器(HP
A)、205は出力端子である。
Referring to FIG. 4, an operation example of the adaptive predistortion unit for performing nonlinear compensation using a feedback loop will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a nonlinear compensation loop (adaptive predistortion) unit using a feedback loop. 204 is an input terminal, 40 is an inverse characteristic compensator, 41 and 45 are delay registers, 42 is a multiplier, 43 is a cumulative multiplier, 44 is an adder, 46 is a cumulative adder, 47 is a complex number operation circuit, 48 Is a power amplifier (HP
A) and 205 are output terminals.

【0039】図4において、入力信号xは入力端子204を
介して逆特性補償器40と複素数比演算回路47とに与えら
れる。逆特性補償器40では、逆特性係数An -1-jφn
掛けられ、An -1-jφn・xとなってHPA48に与える。HPA
48では、入力信号An -1-jφ n・xを非線形利得Ae-jΦ
倍し、出力信号y = Ae-jΦAn -1-jφn・xを出力す
る。
In FIG. 4, an input signal x is supplied to an input terminal 204.
To the inverse characteristic compensator 40 and the complex number ratio operation circuit 47
It is. In the inverse characteristic compensator 40, the inverse characteristic coefficient An -1e-jφnBut
Hung, An -1e-jφn・ As x, give to HPA48. HPA
At 48, the input signal An -1e-jφ n・ X is nonlinear gain Ae-jΦ
Multiply and output signal y = Ae-jΦAn -1e-jφn・ Output x
You.

【0040】出力信号yは出力端子205から出力されると
共に、複素数比演算回路47に与えられる。従って複素数
比演算回路48には、入力信号xと出力信号yとが入力し、
複素数比演算回路48はn時点での入出力信号の逆比an -1
-jφ = x/yを計算する。求めた振幅逆比an -1は、遅延
レジスタ41と掛算器42とで構成した累積乗算器43に与え
られ、掛算器42によって、遅延レジスタ41に記憶されて
いる1時点前の逆特性係数An-1 -1と乗算して、n時点で
の逆特性係数An -1を計算し逆特性補償器40に与える。即
ち、An -1 = an -1An-1 -1 = Πn(an -1)となる。また、
入出力位相差φは遅延レジスタ45と加算器44とで構成し
た累積加算器46に与えられ、加算器44によって、遅延レ
ジスタ45に記憶されている1時点前の位相累算値φn-1
と加算して、n時点での位相累算値φnを計算し、同じ
く逆特性補償器40に与える。即ち、-φn = -φ - φn-1
= Σn(φ)となる。
The output signal y is output from the output terminal 205 and is also supplied to the complex ratio calculating circuit 47. Therefore, the input signal x and the output signal y are input to the complex number ratio operation circuit 48,
The complex ratio operation circuit 48 calculates the inverse ratio a n -1 of the input / output signal at the time point n.
Calculate e -j φ = x / y. The obtained amplitude inverse ratio a n -1 is given to the accumulative multiplier 43 constituted by the delay register 41 and the multiplier 42, and the inverse characteristic coefficient stored in the delay register 41 by the multiplier 42 one time before is stored. The product is multiplied by A n-1 -1 to calculate an inverse characteristic coefficient An n -1 at the time point n, and the result is given to the inverse characteristic compensator 40. That is, A n -1 = an n -1 A n -1 -1 = Π n (a n -1 ). Also,
The input / output phase difference φ is supplied to a cumulative adder 46 composed of a delay register 45 and an adder 44, and the adder 44 stores the phase accumulated value φ n−1 stored in the delay register 45 one time before.
To calculate the phase accumulated value φ n at the time point n , and also applies the same to the inverse characteristic compensator 40. That is, -φ n = -φ-φ n-1
= Σ n (φ).

【0041】図4の構成で、遅延レジスタ41の初期値A0
-1は1、遅延レジスタ45の初期値φ0は0としておく。非
線形補償ループが収束した時点では、y = AejΦAn -1
-jφn・x = xとなるから、振幅An -1はA-1に収束し、an
-1は1に収束する。また、位相φnはHPA48の位相特性Φ
に収束し、φは0に収束する。An -1 =A-1=((xI 2 + x
Q 2)/(yI 2 + yQ 2))1/2は、瞬時計算で求めたx/yに
等しいので、これを式(8)に代入すると、式(10)のaIとa
Qとなって、非線形補償ループにより、HPA48の逆特性が
求められる。 aI = (xIyI + xQyQ)An -1/(xy) aQ = (xQyI - xIyQ)An -1/(xy) ただし、xy = ((xI 2 + xQ 2)(yI 2 + yQ 2))1/2 ‥‥‥式(10)
In the configuration of FIG. 4, the initial value A 0 of the delay register 41 is
-1 is 1, and the initial value φ 0 of the delay register 45 is 0. When the nonlinear compensation loop converges, y = Ae j ΦA n -1 e
Since the -j φ n · x = x, the amplitude A n -1 converges to A -1, a n
-1 converges to 1. The phase φ n is the phase characteristic Φ of the HPA48.
And φ converges to 0. A n -1 = A -1 = ((x I 2 + x
Q 2 ) / (y I 2 + y Q 2 )) 1/2 is equal to x / y obtained by the instantaneous calculation. Therefore, when this is substituted into equation (8), a I and a
As Q , the inverse characteristic of HPA48 is determined by the nonlinear compensation loop. a I = (x I y I + x Q y Q) A n -1 / (xy) a Q = (x Q y I - x I y Q) A n -1 / (xy) However, xy = (( x I 2 + x Q 2 ) (y I 2 + y Q 2 )) 1/2 ‥‥‥ Equation (10)

【0042】累積乗算器43と累積加算器46とを用いた非
線形補償ループでは、各時点での逆比a-1-jφは正確
にx/yと等しくなくても良い。そこで、逆特性を計算す
るのに必要となる逆数平方根や、逆数などの演算をニュ
ートン法を用いた漸化式計算で行うことができる。ニュ
ートン法は関数f(x)を近似値xnでの接線で近似し、x
軸との交点を新しい近似値xn+1として漸近的にf(x)の
解を求める解法である。xnでの接線の傾きはyn′= f′
(xn) (xnでの微係数)で与えられ、かつ、yn′= yn
/(xn - xn+ 1)が成り立つので、漸化式は、式(11)と
なる。 xn+1 = xn - yn/yn′ ‥‥‥式(11)
In the non-linear compensation loop using the cumulative multiplier 43 and the cumulative adder 46, the inverse ratio a -1 e -j φ at each time point does not have to be exactly equal to x / y. Therefore, the operations such as the reciprocal square root and the reciprocal required for calculating the inverse characteristic can be performed by recurrence calculation using the Newton method. Newton's method approximates the function f (x) with a tangent to the approximate value xn , x
This is a solution method that asymptotically obtains the solution of f (x) by setting the intersection with the axis as a new approximate value xn + 1 . The slope of the tangent at x n is y n ′ = f ′
(X n) is given by (derivative at x n), and, y n '= y n
Since / (x n -x n + 1 ) is satisfied, the recurrence formula becomes the formula (11). x n + 1 = x n -y n / y n ′ (11)

【0043】ニュートン法でf(x) = aを解くには、変
形してy = f(x) - a = 0を解く。これを式(11)に代入
すると、式(12)となる。 xn+1 = xn -(f(xn)−a)/f′(xn) ‥‥‥式(12) ニュートン法による漸化式を用いると、割算演算命令の
無いDSPでも、逆数を求めたり、また、平方根演算をテ
ーブル参照などを用いずに精度良く求めることができ
る。
To solve f (x) = a by Newton's method, it is transformed to solve y = f (x) -a = 0. Substituting this into equation (11) gives equation (12). x n + 1 = x n - (f (x n) -a) / f '(x n) ‥‥‥ formula (12) With the recurrence formula by Newton's method, even DSP no division operation instruction, The reciprocal number can be obtained, and the square root operation can be obtained with high accuracy without using a table reference or the like.

【0044】以上説明した基本的事項に続き、図11を
用いて、本発明のリニアライザについて更に説明する。
図11は本発明のリニアライザの一実施例の構成を示す
ブロック図である。201は入力信号xの同相成分xI入力端
子、202は入力信号xの直交成分xQ入力端子、2はレベル
検出器(PWR)、3は複素掛算器、4′は第2の補間部、
6′は逆特性計算部、7′は第2の補間部、9′はデータ
入力部、10′は直交変調器、11′は局部直交復調器、18
は電力増幅器(HPA)、19は方向性結合器、245と246は
遅延レジスタ、247は累積乗算器、248は累積加算器、20
3は出力端子である。レベル検出器2、複素掛算器3、第
2の補間部4′、逆特性計算部6′、第2の補間部7′、
データ入力部9′、直交変調器10′、局部直交復調器1
1′、遅延レジスタ245と246、累積乗算器247、累積加算
器248は概アダプティブプリディストーション部を構成
する。
Following the basic matter described above, the linearizer of the present invention will be further described with reference to FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the linearizer of the present invention. 201 is an in-phase component x I input terminal of the input signal x, 202 is a quadrature component x Q input terminal of the input signal x, 2 is a level detector (PWR), 3 is a complex multiplier, 4 'is a second interpolator,
6 'is an inverse characteristic calculator, 7' is a second interpolator, 9 'is a data input unit, 10' is a quadrature modulator, 11 'is a local quadrature demodulator, 18'
Is a power amplifier (HPA), 19 is a directional coupler, 245 and 246 are delay registers, 247 is a cumulative multiplier, 248 is a cumulative adder, 20
3 is an output terminal. Level detector 2, complex multiplier 3, second interpolator 4 ', inverse characteristic calculator 6', second interpolator 7 ',
Data input section 9 ', quadrature modulator 10', local quadrature demodulator 1
1 ', the delay registers 245 and 246, the accumulator 247, and the accumulator 248 constitute a substantially adaptive predistortion unit.

【0045】図11では、HPA18の非線形特性を取得す
るため、局部直交復調器11′を備えた構成としている。
出力信号yと入力信号xの比( y/x = anjΔφ )を計
算し、これを逆特性計算部6′で累積乗算( A = an・A
n-1 )及び累積加算(φn =Δφ + φn1 )して非線
形特性( A exp(jφn ))を求める。この逆数を入力
信号xに複素乗算して非線形補償信号x′を得る。逆特性
計算の構成を簡単化するため、HPA入力信号変化範囲をN
分割し、分割点でのみ逆特性を求め、他の点では補間、
及び逆補間によって計算を行う。以上の構成により本方
式のアダプティブプリディストーションでは、累積乗算
器247、及び累積加算器248のレジスタに初期値1、及び0
を与え漸近的に非線形特性を求めていくので、HPA18の
非線形特性を測定するための特別なテスト信号を必要と
しない。
FIG. 11 shows a configuration provided with a local quadrature demodulator 11 ′ in order to obtain the nonlinear characteristics of the HPA 18.
The ratio of the output signal y and the input signal x (y / x = a n e j Δφ) is calculated and accumulated multiplied by the inverse characteristic calculation unit 6 'this (A = a n · A
n−1 ) and cumulative addition (φ n = Δφ + φ n −1 ) to obtain a non-linear characteristic (A exp (jφ n )). The reciprocal is complex-multiplied with the input signal x to obtain a nonlinear compensation signal x '. To simplify the configuration of the inverse characteristic calculation, the HPA input signal change range is set to N
Divide, find the inverse characteristic only at the division point, interpolate at other points,
And the inverse interpolation. With the above configuration, in the adaptive predistortion of this method, the initial values 1 and 0 are stored in the registers of the accumulative multiplier 247 and the accumulator 248.
As a result, the nonlinear characteristic is obtained asymptotically, so that a special test signal for measuring the nonlinear characteristic of HPA18 is not required.

【0046】図11に示した本発明によるリニアライザ
の一実施例を、更に詳しく、図1以下を使用して説明す
る。図1は、本発明のリニアライザの構成を示すブロッ
ク図である。201はI成分入力端子、202はQ成分入力端
子、1は非線形補償部、2はレベル検出器(PWR)、3は複
素掛算器、4は第2の補間部、5は第2のメモリ(逆特性
メモリ)、6は逆特性計算部、7は第1の補間部、8は第
1のメモリ、9はデータ入力部、10は直交変調器、11は
直交復調器、12はD/A変換器、13はA/D変換器、14と17は
周波数混合器、15と16は局部発振器、18はHPA、19は方
向性結合器、203は出力端子である。また、レベル検出
器2、複素掛算器3、第2の補間部4、第2のメモリ5、逆
特性計算部6、第1の補間部7、第1のメモリ8、データ
入力部9までの部分が非線形補償部1を構成しており、全
てディジタル的に信号処理を行っている。図中、2本平
行に描いた信号線は、同相成分を実数部、直交成分を虚
数部とする複素信号である。
One embodiment of the linearizer according to the present invention shown in FIG. 11 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the linearizer of the present invention. 201 is an I component input terminal, 202 is a Q component input terminal, 1 is a nonlinear compensator, 2 is a level detector (PWR), 3 is a complex multiplier, 4 is a second interpolator, and 5 is a second memory ( Inverse characteristic memory), 6 is an inverse characteristic calculation unit, 7 is a first interpolation unit, 8 is a first memory, 9 is a data input unit, 10 is a quadrature modulator, 11 is a quadrature demodulator, and 12 is D / A A converter, 13 is an A / D converter, 14 and 17 are frequency mixers, 15 and 16 are local oscillators, 18 is an HPA, 19 is a directional coupler, and 203 is an output terminal. The level detector 2, the complex multiplier 3, the second interpolator 4, the second memory 5, the inverse characteristic calculator 6, the first interpolator 7, the first memory 8, and the data input unit 9 The part constitutes the non-linear compensator 1, and all perform digital signal processing. In the figure, two signal lines drawn in parallel are complex signals having the real component of the in-phase component and the imaginary component of the quadrature component.

【0047】図1において、I成分入力端子201を介して
I成分が、そして、Q成分入力端子202を介してQ成分が、
レベル検出器2と複素掛算器3とにそれぞれ与えられる。
これによって変調入力信号x( = xI + jxQ)が、レベル
検出器2と複素掛算器2にそれぞれ与えられることにな
る。
In FIG. 1, via an I component input terminal 201
I component, and Q component via Q component input terminal 202,
It is provided to the level detector 2 and the complex multiplier 3, respectively.
This modulated input signal x (= x I + jx Q ) becomes to be given respectively to the level detector 2 and the complex multiplier 2.

【0048】レベル検出器2では、入力信号レベルp(p2
= xI 2 + xQ 2)を計算し、複素掛算器3では、入力信号
レベルpに応じた非線形逆特性A-1(p)e-jφ(p)を掛け
て、プリディストーション補償する。このプリディスト
ーション補償信号x′(x′ =A-1(p)e-jφ(p)・x)は
直交変調器10に与えられる。直交変調器10は、入力した
プリディストーション補償信号x′を変調してD/A変換器
12に与える。D/A変換器12では、被変調信号をアナログ
値に変換し、このアナログ変調信号は周波数混合器14に
与える。
In the level detector 2, the input signal level p (p 2
= x I 2 + x Q 2 ), and the complex multiplier 3 multiplies the nonlinear inverse characteristic A -1 (p) e -j φ (p) according to the input signal level p to perform pre-distortion compensation . The predistortion compensation signal x ′ (x ′ = A −1 (p) e −j φ (p) ×) is supplied to the quadrature modulator 10. The quadrature modulator 10 modulates the input pre-distortion compensation signal x ′ to perform a D / A conversion.
Give to 12. The D / A converter 12 converts the modulated signal into an analog value, and supplies the analog modulated signal to the frequency mixer 14.

【0049】周波数混合器14では、アナログ変調信号を
局部発振器15の局発信号fIFと混合して、RF帯信号に周
波数変換し、HPA18与える。HPA18では、入力した信号を
増幅して出力する。HPA18の出力は、出力端子203を介し
て出力されると共に、方向性結合器19により一部が取り
出され、周波数混合器17に与えられる。
In the frequency mixer 14, the analog modulated signal is mixed with the local oscillation signal f IF of the local oscillator 15, frequency-converted into an RF band signal, and supplied to the HPA 18. The HPA 18 amplifies and outputs the input signal. The output of the HPA 18 is output via an output terminal 203, and a part of the output is taken out by a directional coupler 19 and supplied to a frequency mixer 17.

【0050】周波数混合器17では、入力した出力信号の
一部を、局部発振器16の局発信号fI F′と混合してIF帯
信号へ周波数変換する。このIF帯信号をA/D変換器13で
ディジタル信号に変換し、変換したディジタル信号を直
交復調器11に与える。
[0050] In a frequency mixer 17, a part of the inputted output signal, frequency conversion into an IF band signal by mixing with the local oscillator signal of local oscillator 16 f I F '. The IF band signal is converted into a digital signal by the A / D converter 13, and the converted digital signal is provided to the quadrature demodulator 11.

【0051】直交復調器11では、入力した信号を復調し
て、出力信号y(y = yI + jyQ)を出力する。この出力
信号yの同相成分yIと直交成分yQと、入力信号レベルp
と、変調入力信号xの同相成分xI及び直交成分xQとは、
データ入力部9にそれぞれ与えられる。
[0051] In the quadrature demodulator 11 demodulates the input signal, and outputs an output signal y (y = y I + jy Q). The in-phase component y I and the quadrature component y Q of the output signal y and the input signal level p
When, the phase component x I and the quadrature component x Q of the modulated input signal x,
The data is input to the data input unit 9.

【0052】データ入力部9では、以下の変数変換を行
う。 x2 = xI 2 + xQ 2 、 y2 = yI 2 + yQ 2 、 xy cosφ = xIyI + xQyQ 、 -xy sinφ = xQyI - xIyQ 、 (ただし xy =((xI 2 + xQ 2)(yI 2 + yQ 2))1/2 ) ‥‥‥式(13) この式(13)によって取得された出力データ( x2、y2、x
y cosφ、-xy sinφ)は第1のメモリ(データメモリ)
8に与えられる。
The data input unit 9 performs the following variable conversion. x 2 = x I 2 + x Q 2 , y 2 = y I 2 + y Q 2 , xy cosφ = x I y I + x Q y Q , -xy sin φ = x Q y I -x I y Q , ( However xy = ((x I 2 + x Q 2) (y I 2 + y Q 2)) 1/2) ‥‥‥ formula (13) output data obtained by the equation (13) (x 2, y 2 , x
y cosφ, -xy sinφ) is the first memory (data memory)
Given to 8.

【0053】第1のメモリ8では、これらのデータを、
第1のメモリ8の最も近い入力レベル代表値pi(i = 0〜
N、p0 = 0、pN = pmax )の記憶領域に書き込んでお
く。第1のメモリ8の全メモリ領域が書き込まれた時点
で、第1の補間部(補間部1)7により、第1のメモリ8
のデータを補間し、入力レベル代表値でのデータ値( x
2、y2、xy cosφ、-xy sinφ )を計算する。
In the first memory 8, these data are
The nearest input level representative value p i of the first memory 8 (i = 0 to
N, is written in p 0 = 0, p N = the storage area of the p max). When the entire memory area of the first memory 8 has been written, the first interpolation unit (interpolation unit 1) 7 sets the first memory 8
Is interpolated and the data value (x
2, y 2, xy cosφ, to calculate the -xy sin [phi).

【0054】更に、逆特性計算部6において、入力レベ
ル代表値piでの非線形逆特性A-1(pi)e-jφ(pi) = aI
+ jaQを、式(9)によって求め、第2のメモリ(逆特性
メモリ)5に書き込む。第2の補間部(補間部2)4によ
り第2のメモリ5に書き込まれた入力レベル代表値pi
の非線形逆特性データを補間して、レベル検出器2で検
出された入力信号レベルpに対応する非線形逆特性を計
算する。こうして求めた変調入力信号xに対する非線形
逆特性を複素掛算器3に入力して、プリディストーショ
ン非線形補償動作を行う。
Further, in the inverse characteristic calculating section 6, the nonlinear inverse characteristic A -1 (p i ) e -j φ (pi) = a I at the input level representative value p i.
+ en Find Q by equation (9) and write it to the second memory (inverse characteristic memory) 5. The second interpolator (interpolator 2) 4 interpolates the nonlinear inverse characteristic data at the input level representative value p i written in the second memory 5 to obtain the input signal level p detected by the level detector 2. Is calculated. The nonlinear inverse characteristic with respect to the modulated input signal x thus obtained is input to the complex multiplier 3 to perform a pre-distortion nonlinear compensation operation.

【0055】以上説明したように、図1に示した本発明
の実施例によれば、逆特性の計算に近似式を用いないで
直接演算を行うので、高精度な非線形補償を行うことが
できる。代表レベル点以外では補間によって計算するの
で、若干精度は落ちるが、代表レベル点の数を増やした
り、補間式の次数を上げることで容易に精度を上げるこ
とが可能である。また、逆特性演算を代表レベル点での
み行うことにより、回路規模の縮減と、高速動作可能な
回路が実現できる。また、参照テーブルを用いず、局部
復調器により常に電力増幅器の特性を監視、追従してい
るので、無調整、自動制御が可能である。
As described above, according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, since the direct calculation is performed without using an approximate expression for calculating the inverse characteristic, highly accurate nonlinear compensation can be performed. . Since the calculation is performed by interpolation at points other than the representative level points, the accuracy is slightly lowered. However, it is possible to easily increase the accuracy by increasing the number of representative level points or increasing the order of the interpolation formula. Further, by performing the inverse characteristic calculation only at the representative level point, it is possible to reduce the circuit scale and realize a circuit that can operate at high speed. Further, since the characteristics of the power amplifier are constantly monitored and followed by the local demodulator without using the reference table, no adjustment and automatic control are possible.

【0056】図1の本発明の実施例におけるデータ入力
部9と第1のメモリ(データメモリ)8の詳細を、図5に
よって説明する。図5は本発明のデータ入力部とデータ
メモリ部の一実施例の構成を示すブロック図である。20
6はxI成分入力端子、207はxQ成分入力端子、208はHPA出
力入力端子、50と51は遅延回路、52は直交復調器、53と
54,56と57,59,510,512と513は掛算器、55,58,51
1,514は加算器、515はメモリ制御回路、516はメモリで
ある。
The details of the data input section 9 and the first memory (data memory) 8 in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the data input unit and the data memory unit of the present invention. 20
6 is an x I component input terminal, 207 is an x Q component input terminal, 208 is an HPA output input terminal, 50 and 51 are delay circuits, 52 is a quadrature demodulator, and 53 and
54,56 and 57,59,510,512 and 513 are multipliers, 55,58,51
1, 514 is an adder, 515 is a memory control circuit, and 516 is a memory.

【0057】図5において、電力増幅器(HPA)の出力
信号yが入力端子208を介して直行復調器52に与えられ、
また変調入力信号の同相成分xI及び直交成分xQは遅延回
路50と51にそれぞれ与えられる。直交復調器52では復調
を行い、同相成分yIと直交成分yQを出力する。同相成分
yIは、掛算器59,512に与えられ、また、掛算器56に2
乗演算するために同時に2つ与えられる。更に直交成分
yQは、掛算器510,513に与えられ、また、掛算器57に2
乗演算するために同時に2つ与えられる。
In FIG. 5, the output signal y of the power amplifier (HPA) is given to the orthogonal demodulator 52 via the input terminal 208,
The in-phase component x I and the quadrature component x Q of the modulated input signal is applied respectively to the delay circuits 50 and 51. Quadrature demodulates the demodulator 52, and outputs the orthogonal component y Q-phase component y I. In-phase component
y I is given to multipliers 59 and 512, and
Two are given at the same time for multiplication. Further orthogonal components
y Q is given to multipliers 510 and 513, and
Two are given at the same time for multiplication.

【0058】また変調入力信号は、遅延回路50と51とに
よってそれぞれ遅延され、直交復調器52を介してデータ
入力部に戻ってくるHPA出力信号y = yI + jyQと時間合
わせを行う。遅延された同相成分xIは、掛算器53に2乗
演算するために同時に2つ与えられ、また遅延された同
相成分xQは、掛算器54に2乗演算するために同時に2つ
与えられる。
[0058] The modulated input signal is delayed respectively by the delay circuit 50 and 51, performs alignment HPA output signal y = y I + jy Q and time to come back to the data input unit through the quadrature demodulator 52. The delayed in-phase component x I is simultaneously provided to the multiplier 53 for squaring, and the delayed in-phase component x Q is simultaneously provided to the multiplier 54 for squaring. .

【0059】掛算器53と掛算器54とでそれぞれ自乗され
た信号は、加算器55に与えられ、加算器55で加算される
ことにより、式(13)のx2( x2 = xI 2 + xQ 2 )の計算結
果が加算器55から出力される。加算器55の出力x2は、メ
モリ制御回路515とメモリ516とに与えられる。同様に、
掛算器56と掛算器57でそれぞれ自乗された信号は、加算
器58に与えられ、加算器58で加算されることにより、式
(13)のy2( y2 = yI 2 + yQ 2 )の計算結果が加算器58か
ら出力される。加算器58の出力y2はメモリ516に与えら
れる。
The signals respectively squared by the multiplier 53 and the multiplier 54 are supplied to the adder 55, and added by the adder 55, whereby x 2 (x 2 = x I 2 ) of the equation (13) is obtained. + x Q 2 Is output from the adder 55. Output x 2 of the adder 55 is supplied to the memory control circuit 515 and memory 516. Similarly,
The signals respectively squared by the multiplier 56 and the multiplier 57 are given to the adder 58, and added by the adder 58, whereby the equation
Y 2 of (13) (y 2 = y I 2 + y Q 2 ) Is output from the adder 58. Output y 2 of adder 58 is provided to memory 516.

【0060】また、遅延回路50の出力信号xIは掛算器59
と掛算器513とも与えられ、遅延回路51の出力信号xQ
掛算器510と掛算器512とも与えられる。掛算器59の出力
と掛算器510の出力とはそれぞれ加算器511に与えられ、
加算器511で加算されることにより、式(13)のxy cosφ
( xy cosφ = xIyI + xQyQ )の計算結果cが加算器511
から出力される。加算器511の出力c(c = xy cosφ)は
メモリ516に与えられる。また同様に、掛算器513の出力
と掛算器512の出力とはそれぞれ加算器514に与えられ、
加算器514で加算(ただし、掛算器513の出力は減算)さ
れることにより、式(13)の-xy sinφ( -xy sinφ = xQ
yI - xIyQ )の計算結果sが加算器514から出力される。
加算器514の出力s(s = -xy sinφ)はメモリ516に与え
られる。
[0060] The output signal of the delay circuit 50 x I is the multiplier 59
And also given a multiplier 513, the output signal x Q of the delay circuit 51 is also supplied with the multiplier 510 and multiplier 512. The output of the multiplier 59 and the output of the multiplier 510 are respectively given to the adder 511,
By being added by the adder 511, the xy cosφ of the equation (13) is obtained.
(Xy cosφ = x I y I + x Q y Q) of the calculation result c adder 511
Output from The output c (c = xy cosφ) of the adder 511 is provided to the memory 516. Similarly, the output of the multiplier 513 and the output of the multiplier 512 are given to the adder 514, respectively.
The addition by the adder 514 (however, the output of the multiplier 513 is subtracted) results in -xy sinφ (-xy sinφ = x Q
y I - x I y Q) of the calculation result s are outputted from the adder 514.
The output s (s = −xy sinφ) of the adder 514 is provided to the memory 516.

【0061】次に、メモリ制御回路515では、入力するx
2のデータから、 p =(xI 2 + xQ 21/2 =(x21/2 を算出することによって入力信号レベルpを求める。
Next, in the memory control circuit 515, the input x
The input signal level p is obtained by calculating p = (x I 2 + x Q 2 ) 1/2 = (x 2 ) 1/2 from the data of 2 .

【0062】入力信号レベルpは、0から最大入力レベル
pmax間での任意の値を取り得る。そこで、入力信号レベ
ルpの変動範囲を予め定めた間隔でN分割(Nは自然数)
して、メモリ516の記憶領域を、例えば図5(b)のよう
に、0からNのに(N+1個に)分割しておく。( pi-1 + p
i)/2 < p <( pi + pi+1 )/2 となるデータ(
x2,y2,c,s )をi番目の記憶領域に格納し、データが
格納されたことを示すフラグFを1にセットする。新たな
データが既にデータが格納されている記憶領域である場
合には、新旧データの入力信号レベル値pを比較し、レ
ベル代表値piに近い方のデータを残す。こうして、メモ
リ516の全記憶領域のフラグFがセットされるまで、以上
の操作を繰り返す。
The input signal level p is from 0 to the maximum input level.
Any value between p max can be taken. Therefore, the range of fluctuation of the input signal level p is divided into N at predetermined intervals (N is a natural number)
Then, the storage area of the memory 516 is divided into 0 to N (N + 1) as shown in FIG. 5B, for example. (P i-1 + p
i ) / 2 <p <( pi + pi + 1) ) / 2 data (
x 2 , y 2 , c, s) are stored in the i-th storage area, and a flag F indicating that data has been stored is set to 1. If the new data is a storage area in which data has already been stored, the input signal level value p of the new and old data is compared, and data closer to the level representative value p i is left. The above operation is repeated until the flags F of all storage areas of the memory 516 are set.

【0063】図5の実施例に拠れば、入力信号レベルの
全変動範囲に亘って細かくデータを取得する必要が無い
ので、データ取得に要する時間を短くでき、かつメモリ
の記憶容量を小さくできる。またレベル代表値に近いデ
ータを取得することにより、逆特性計算の精度を上げる
ことが可能となる。また、メモリに書き込むデータを入
出力信号そのもの( xI,xQ,yI,yQ )でなく、(
x2,y2,c = xy cosφ,s = -xy sinφ)にデータ変換
しているので、補間する際の変数が入力信号レベルpの
連続関数となる条件を満たすことができる。
According to the embodiment of FIG. 5, since it is not necessary to acquire data over the entire fluctuation range of the input signal level, the time required for data acquisition can be shortened and the storage capacity of the memory can be reduced. Further, by obtaining data close to the level representative value, it is possible to increase the accuracy of the inverse characteristic calculation. Further, input and output data to be written into the memory signal itself (x I, x Q, y I, y Q) instead of (
(x 2 , y 2 , c = xy cos φ, s = −xy sin φ), so that the condition that the variable at the time of interpolation becomes a continuous function of the input signal level p can be satisfied.

【0064】図6によって図1の第1の補間部の具体的
実施例を説明する。図6は、本発明の第1の補間部の一
実施例の構成を示すブロック図である。209は入力信号
レベルpの入力端子、210はx0 2の入力端子、211はx1 2
入力端子、212はx2 2の入力端子、213はf0の入力端子、2
14はf1の入力端子、215はf2の入力端子、60〜65,619,
620は加算器、66〜68は割算器、69,610,611,615〜61
8は掛算器、612〜614はデータレジスタ、621〜623は平
方根演算回路、242は値-1の入力端子、216は補間出力f
(p)の出力端子である。
A specific embodiment of the first interpolation section in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the first interpolation unit of the present invention. 209 denotes an input terminal for the input signal level p, the x 0 2 input terminal 210, the x 1 2 input terminals 211, 212 x 2 2 input terminal, 213 is an input terminal of f 0, 2
14 an input terminal of the f 1, 215 is an input terminal of f 2, 60~65,619,
620 is an adder, 66-68 is a divider, 69,610,611,615-61
8 is a multiplier, 612 to 614 are data registers, 621 to 623 are square root operation circuits, 242 is an input terminal for value -1, and 216 is an interpolation output f
This is the output terminal of (p).

【0065】補間には式(4)に示したラグランジの補間
多項式を用いる。図6では補間多項式の次数を2次とし
た例を示している。式(4)で次数M = 2とすると、補間多
項式は次の式(14)となる。 f(p) = f0( p - p1 )( p - p2 )/(( p - p1 )( p - p2 )) + f1( p - p0 )( p - p2 )/(( p1 - p0 )( p1 - p2 )) + f2( p - p0 )( p - p1 )/(( p2 - p0 )( p2 - p1 )) (ただし、pi =(x2i 1/2 ) ‥‥‥式(14)
For interpolation, a Lagrangian interpolation polynomial shown in equation (4) is used. FIG. 6 shows an example in which the order of the interpolation polynomial is quadratic. If the order M = 2 in the equation (4), the interpolation polynomial is the following equation (14). f (p) = f 0 ( p - p 1) (p - p 2) / ((p - p 1) (p - p 2)) + f 1 (p - p 0) (p - p 2) / ((p 1 - p 0) (p 1 - p 2)) + f 2 (p - p 0) (p - p 1) / ((p 2 - p 0) (p 2 - p 1)) ( provided that , P i = (x 2 ) i 1/2 ) ‥‥‥ (14)

【0066】式(14)は、(p0,f0),(p1,f1),
(p2,f2)の3点を通る2次多項式である。fiは4個の
データ( x2,y2,xy cosφ,-xy sinφ)を代表して表
わしたものである。また、入力信号レベルpiは,(x2
i 1/2によって求めることができる。補間を精度良く行う
ために、補間するレベル点pがp1に近くなるようにp0,p
1,p2を選ぶ。
Equation (14) is expressed as (p 0 , f 0 ), (p 1 , f 1 ),
This is a second-order polynomial that passes through three points (p 2 , f 2 ). f i represents four data (x 2 , y 2 , xy cos φ, -xy sin φ). The input signal level p i is (x 2 )
It can be obtained by i 1/2 . In order to perform interpolation with high accuracy, p 0 and p are set so that the level point p to be interpolated is close to p 1.
1, choose the p 2.

【0067】式(14)の補間係数の計算において、次の式
(15)とおくと、 補間多項式は f(p)= -f0c0 - f1c1 - f2c2 ‥‥‥式(16) となり、補間係数は4個のデータの補間に共通に使える
ことがわかる。
In the calculation of the interpolation coefficient of the equation (14), the following equation is used.
(15) Interpolating polynomial f (p) = -f 0 c 0 - f 1 c 1 - f 2 c 2 ‥‥‥ formula (16), and the interpolation coefficient is found to be used in common to the interpolation of the four data.

【0068】式(15)と式(16)の演算を図6の構成によっ
て実行する。まず、補間を行うレベルpに対し、( pi-1
+ pi )/2< p <( pi + pi+1)/2となるiを求
め、第1のメモリのi-1、i、i+1番目の記憶領域から、x
2データを読み出し、入力端子210,211,212からそれぞ
れ、平方根演算回路621,621,623に与え、平方根演算
回路621,621,623によって、信号レベルデータp0
p1,p2を求める。
The operations of the equations (15) and (16) are executed by the configuration of FIG. First, (p i-1
+ p i ) / 2 <p <(p i + p i + 1 ) / 2 is obtained, and x is obtained from the (i−1, i, i + 1) th storage areas of the first memory.
The two data are read out and supplied to the square root operation circuits 621, 621 and 623 from the input terminals 210, 211 and 212, respectively, and the signal level data p 0 ,
Find p 1 and p 2 .

【0069】入力信号レベルpは入力端子209を介して、
加算器60,61,62にそれぞれ与えられ、また、平方根演
算回路621の出力p0が加算器60、平方根演算回路622の出
力p1が加算器61、平方根演算回路623の出力p2が加算器6
2にそれぞれ与えられる。、この結果、加算器60,61,6
2は、それぞれ、p-p0,p-p1,p-p2を計算し、被除数値
としてそれぞれ割算器67,68,66に与える。
The input signal level p is input via the input terminal 209.
The outputs p 0 of the square root operation circuit 621 are added to the adders 60, 61, and 62. The output p 1 of the square root operation circuit 622 is added to the adder 61, and the output p 2 of the square root operation circuit 623 is added. Container 6
Given to 2 respectively. , As a result, adders 60, 61, 6
2 calculates pp 0 , pp 1 , and pp 2 , respectively, and provides the results to the dividers 67, 68, and 66 as dividend values.

【0070】また、加算器65,63,64によってそれぞ
れ、p1-p2,p2-p0,p0-p1を計算し、それぞれ割算器6
7,68,66に与える。これらの入力データによって、割
算器67,68,66では、式(15)のd0,d1,d2を計算する。
割算器67の出力d0は掛算器610と611とに与えられ、割算
器68の出力d1は掛算器69と610とに与えられ、割算器66
の出力d2は掛算器69と611とに与えられる。
The adders 65, 63, and 64 calculate p 1 -p 2 , p 2 -p 0 , and p 0 -p 1 , respectively.
Give to 7, 68, 66. Based on these input data, the dividers 67, 68, and 66 calculate d 0 , d 1 , and d 2 in equation (15).
The output d 0 of the divider 67 is given to multipliers 610 and 611, and the output d 1 of the divider 68 is given to multipliers 69 and 610, and the divider 66
Output d 2 of given to the multiplier 69 and 611.

【0071】掛算器69によって補間係数c0を計算し、求
めた補間係数c0はデータレジスタ612に与えられ記憶さ
れる。同様に、掛算器611によって補間係数c1を計算
し、求めた補間係数c1はデータレジスタ613に与えられ
記憶され、掛算器610によって補間係数c2を計算し、求
めた補間係数c2はデータレジスタ614に与えられ記憶さ
れる。
The interpolation coefficient c 0 is calculated by the multiplier 69, and the obtained interpolation coefficient c 0 is given to the data register 612 and stored. Similarly, the interpolation coefficient c 1 is calculated by the multiplier 611, the obtained interpolation coefficient c 1 is given to the data register 613 and stored, the interpolation coefficient c 2 is calculated by the multiplier 610, and the obtained interpolation coefficient c 2 is The data is supplied to the data register 614 and stored.

【0072】次に、第1のメモリ8のi-1,i,i+1番目の
記憶領域から、入力信号の振幅2乗値x2 i-1,x2 i,x2
i+1を読み出し、式(16)のf0,f1,f2とし、入力端子21
3,214,215を介して、掛算器615,616,617にそれぞれ
与える。掛算器615では、入力したf0に補間係数c0を乗
算し、c0f0を求め掛算器618に与える。また、掛算器616
では、入力したf1に補間係数c1を乗算し、c1f1を求め加
算器619に与える。更に掛算器617では、入力したf2に補
間係数c2を乗算し、c2f2を求め加算器620に与える。
Next, the amplitude square values x 2 i−1 , x 2 i , x 2 of the input signal are stored from the (i−1, i, i + 1) th storage area of the first memory 8.
i + 1 is read out and set as f 0 , f 1 , f 2 in equation (16), and input terminal 21
The signals are supplied to multipliers 615, 616, and 617 via 3, 214, and 215, respectively. The multiplier 615 multiplies the interpolation coefficients c 0 to f 0 input, given to the multiplier 618 obtains a c 0 f 0. The multiplier 616
In multiplies the interpolation coefficients c 1 to f 1 input, given to the adder 619 obtains the c 1 f 1. Further, the multiplier 617 multiplies the input f 2 by the interpolation coefficient c 2 , obtains c 2 f 2 , and gives it to the adder 620.

【0073】掛算器618では、入力端子242から与えられ
た値-1を乗算し、-c0f0を加算器619に与える。そして加
算器619では、-c0f0から乗算器616から与えられたc1f1
を減算し、-c0f0-c1f1として加算器620に与える。更
に、加算器620では、-c0f0-c1f1から乗算器617から与え
られたc2f2を減算し、-c0f0-c1f1-c2f2( = f(p))と
して出力端子216を介して出力する。このように、入力
信号レベルpにおける入力信号振幅2乗値x2(p)として
出力する。同様の演算を出力信号振幅2乗値y2 、及びx
y cosφ、-xy sinφについて行う。
The multiplier 618 multiplies the value -1 given from the input terminal 242, and supplies -c 0 f 0 to the adder 619. Then, in the adder 619, c 1 f 1 given from the multiplier 616 is obtained from -c 0 f 0.
Is subtracted and given to the adder 620 as -c 0 f 0 -c 1 f 1 . Further, the adder 620 subtracts c 2 f 2 given from the multiplier 617 from −c 0 f 0 −c 1 f 1 , and calculates −c 0 f 0 −c 1 f 1 −c 2 f 2 (= f (p)) via the output terminal 216. As described above, the signal is output as the input signal amplitude square value x 2 (p) at the input signal level p. The same operation is performed using the output signal amplitude squared values y 2 and x
This is performed for y cosφ and -xy sinφ.

【0074】図6に示した第1の補間の実施例では、補
間する入力信号レベル点の両側のデータを用いてデータ
補間を行うので、精度良く補間を行うことができる。ま
た補間係数は4個のデータについて共通に用いることが
できるので、演算処理量を大幅に縮減できる。
In the first embodiment of the interpolation shown in FIG. 6, since the data interpolation is performed using the data on both sides of the input signal level point to be interpolated, the interpolation can be performed with high accuracy. In addition, since the interpolation coefficient can be used in common for the four pieces of data, the amount of calculation processing can be greatly reduced.

【0075】図6の実施例では、割算器を用いて補間係
数を求めているが、一般に用いられているDSP(ディジ
タル信号処理プロセッサ)では割算器が用意されていな
い場合が多い。その場合にはテーブル参照や、プログラ
ム処理により割算を実行することになるが、演算精度が
落ち、処理速度が遅くなるといった問題点がある。そこ
で、逆数を高速に演算できる逆数演算回路の実施例を図
7によって説明する。
In the embodiment shown in FIG. 6, the interpolation coefficient is obtained by using a divider. However, a DSP (Digital Signal Processor) generally used does not often have a divider. In this case, division is performed by referring to a table or program processing. However, there is a problem that the operation accuracy is reduced and the processing speed is reduced. Therefore, an embodiment of a reciprocal operation circuit capable of calculating a reciprocal at high speed will be described with reference to FIG.

【0076】図7は、本発明の逆数演算回路の一実施例
の構成を示すブロック図である。図7(a)は逆数演算回
路、図7(b)は割算回路である。220は入力値xを入力す
る入力端子、221は値2の入力端子、70,73,75は掛算
器、71は遅延レジスタ、72は加算器、74は逆数演算回
路、222は入力値bの逆数1/xを出力する出力端子であ
る。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the reciprocal operation circuit of the present invention. FIG. 7A shows a reciprocal operation circuit, and FIG. 7B shows a division circuit. 220 is an input terminal for inputting the input value x, 221 is an input terminal for the value 2, 70, 73, and 75 are multipliers, 71 is a delay register, 72 is an adder, 74 is an inverse operation circuit, and 222 is an input value b. Output terminal for outputting the reciprocal 1 / x.

【0077】図7(a)において逆数を計算するために、
前述したニュートン法による漸化式(式(12))を用い
る。入力値をbとしたときの逆数x = 1/bを求めるため
に、f(x) = 1/x - b = 0 を解く。f(x)を微分し
て、f′(x) = -1/x2とし、式(12)に代入すると、漸
化式(式(17))が得られる。 (ただし、繰り返し回数nは1ずらしてある)。
In order to calculate the reciprocal in FIG.
The recurrence formula (equation (12)) by the Newton method described above is used. To find the reciprocal x = 1 / b when the input value is b, solve f (x) = 1 / x−b = 0. by differentiating the f (x), f 'and (x) = -1 / x 2 , it is substituted into Equation (12), a recurrence formula (formula (17)) is obtained. (However, the number of repetitions n is shifted by 1).

【0078】式(17)を回路で実行するには、図7(a)に
示すように、入力値xを掛算器70によって遅延レジスタ7
1に格納したxn-1(前回の計算結果)と乗算し、乗算結果
を加算器72により (入力端子221から与えられる数値)
2から引き、加算器72の出力に再び、掛算器73によってx
n-1を乗算して、新しい計算結果xnを得る。xnは次回の
計算のために遅延レジスタ71に格納する。以上の演算を
繰り返し実行すると、xnは1/x(入力値xの逆数)に収
束する。遅延レジスタに設定する初期値は結果に近い値
にすると、収束が速く3回ぐらいの繰り返しで十分な精
度が得られる。
In order to execute equation (17) in a circuit, as shown in FIG.
The product is multiplied by x n-1 (previous calculation result) stored in 1 and the multiplication result is added by the adder 72 (the value given from the input terminal 221).
Subtract from 2 and add to the output of adder 72 again by multiplier 73.
Multiply by n-1 to get a new calculation result xn . xn is stored in the delay register 71 for the next calculation. By repeatedly executing the above operation, xn converges to 1 / x (the reciprocal of the input value x). If the initial value set in the delay register is close to the result, fast convergence is achieved and sufficient accuracy can be obtained by repeating about three times.

【0079】図7(a)に示した逆数演算回路により、割
算を実行するには、図7(b)に示すように逆数演算回路7
4で除数xの逆数を求め、これを掛算器75で被除数18に乗
算することで、商y/xを計算できる。図7に示した実施
例により、割算命令の無いDSPでも精度良く逆数を求め
ることができる。
In order to execute the division by the reciprocal operation circuit shown in FIG. 7A, the reciprocal operation circuit 7 shown in FIG.
The reciprocal of the divisor x is obtained by 4 and the dividend 18 is multiplied by the multiplier 75 by the multiplier 75, whereby the quotient y / x can be calculated. According to the embodiment shown in FIG. 7, a reciprocal can be obtained with high accuracy even in a DSP having no division instruction.

【0080】図1の実施例で示した逆特性計算部は、式
(8)を直接計算することにより、構成することができる
が、式(8)から解るように、割算演算が必要であり、図
7の逆数演算回路を用いても高速なDSPが必要となる。
そこで、図4に示すようにフィードバックループを用い
て、漸近的に逆特性の計算を式(10)によって行う逆特性
計算部の一実施例を図8に示す。
The inverse characteristic calculator shown in the embodiment of FIG.
Although it can be constructed by directly calculating (8), as shown in equation (8), a division operation is required, and a high-speed DSP is required even if the reciprocal operation circuit of FIG. 7 is used. Become.
Thus, FIG. 8 shows an embodiment of an inverse characteristic calculating unit that asymptotically calculates an inverse characteristic by using a feedback loop as shown in FIG.

【0081】図8は本発明の逆特性計算部の一実施例の
構成を示すブロック図である。226はx2入力端子、227は
y2入力端子、228はxy cosφ入力端子、229は-xy sinφ
入力端子、80,82,83,86〜89,811,812,816,817は
掛算器、810,813は加算器、81は逆数平方根演算回路、
84,814,815は遅延レジスタ、85は累積乗算器、818は
三角関数累算器、230はaI出力端子、231はaQ出力端子、
818は掛算器88,89,811,812と加算器810,813と遅延
レジスタ814,815の回路要素で構成された三角関数累算
器である。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the inverse characteristic calculator according to the present invention. 226 x 2 input terminal, 227
y 2 input terminals, the xy cos [phi input terminals 228, 229 -xy sin [phi
Input terminals, 80, 82, 83, 86 to 89, 811, 812, 816, 817 are multipliers, 810, 813 are adders, 81 is a reciprocal square root circuit,
84, 814, 815 are delay registers, 85 is a cumulative multiplier, 818 is a trigonometric function accumulator, 230 is a I output terminal, 231 is a Q output terminal,
Numeral 818 is a trigonometric function accumulator composed of circuit elements of multipliers 88, 89, 811, 812, adders 810, 813 and delay registers 814, 815.

【0082】図8において、第1の補間部7で求めた信
号レベル代表値piでの補間データx2,y2,xy cosφ,-x
y sinφをそれぞれ入力端子226〜229を介して入力す
る。即ち、x2は入力端子226を介して乗算器80と82とに
与えられ、y2は入力端子227を介して乗算器80に与えら
れ、xy cosφは入力端子228を介して乗算器86に与えら
れ、-xy sinφは入力端子229を介して乗算器87に与えら
れる。
In FIG. 8, interpolation data x 2 , y 2 , xy cos φ, -x at the signal level representative value p i obtained by the first interpolation unit 7
y sinφ is input via input terminals 226 to 229, respectively. That is, x 2 is provided to multipliers 80 and 82 via input terminal 226, y 2 is provided to multiplier 80 via input terminal 227, and xy cos φ is provided to multiplier 86 via input terminal 228. And -xy sinφ is supplied to the multiplier 87 via the input terminal 229.

【0083】掛算器80で乗算し(出力= x2y2)、更に逆
数平方根演算回路81により1/xyを求める。求めた1/xy
は、掛算器82と掛算器86と掛算器87とに与えられる。掛
算器82により、x2及び1/xyを乗算して、n時点での入
出力信号の逆比an -1= x/yを計算する。逆比an -1は、遅
延レジスタ84と掛算器83で構成した累積乗算器85に与え
られ、掛算器83によって、前もって第3のメモリから読
み出して遅延レジスタ84にセットした1時点前の逆特性
係数An-1 -1と乗算して、n時点での逆特性係数An -1を計
算する。
The product is multiplied by a multiplier 80 (output = x 2 y 2 ), and 1 / xy is obtained by a reciprocal square root operation circuit 81. 1 / xy found
Is supplied to the multiplier 82, the multiplier 86, and the multiplier 87. The multiplier 82 multiplies the x 2 and 1 / xy, calculating the inverse ratio a n -1 = x / y of the input signal at time n. The inverse ratio a n -1 is given to an accumulator 85 composed of a delay register 84 and a multiplier 83, and the multiplier 83 reads the inverse ratio from the third memory in advance and sets the inverse one before the previous time in the delay register 84. The inverse characteristic coefficient A n -1 at the time point n is calculated by multiplying the characteristic coefficient A n-1 -1 .

【0084】他方、補間データxy cosφと-xy sinφ
は、掛算器86と87によって、それぞれ逆数平方根演算回
路81で得られた1/xyを乗算して、cosφと-sinφとす
る。求めた入出力位相差φの余弦値と正弦値は、三角関
数累算器818によって累算される。三角関数累算器818
は、式(18)の示す三角関数の加法公式を、回路により構
成したもので、累積位相差φnの余弦値と正弦値が遅延
レジスタ814と815とに格納される。 cosφn = cos(φn-1 + φ) 、 = cosφn-1cosφ - sinφn-1sinφ 、 -sinφn = -sin(φn-1 + φ) 、 = -sinφn-1cosφ - cosφn-1-sinφ 、 ‥‥‥式(18)
On the other hand, the interpolation data xy cosφ and -xy sinφ
Is multiplied by 1 / xy obtained by the reciprocal square root operation circuit 81 by multipliers 86 and 87 to obtain cos φ and −sin φ. The cosine value and sine value of the obtained input / output phase difference φ are accumulated by the trigonometric function accumulator 818. Trigonometric function accumulator 818
Is a circuit formed from the addition formula of the trigonometric function represented by the equation (18), and the cosine and sine values of the accumulated phase difference φ n are stored in the delay registers 814 and 815. cosφ n = cos (φ n-1 + φ), = cosφ n-1 cosφ - sinφ n -1 sinφ, -sinφ n = -sin (φ n-1 + φ), = -sinφ n-1 cosφ-cosφ n-1 -sinφ, ‥‥‥ (18)

【0085】三角関数累算器818の余弦値出力と正弦値
出力に、累積乗算器85で求めたAn -1を、掛算器816と817
とによってそれぞれ乗算し、逆特性データaI、aQとを求
め、出力端子230と231とからそれぞれ出力する。求めた
信号レベル代表値piでの逆特性データaI、aQは、第2の
メモリのi番目の記憶領域に格納する。また、累積乗算
器85の遅延レジスタ84のデータ及び三角関数累算器818
の遅延レジスタ814と815のデータを、第3のメモリのi
番目の記憶領域に格納する。こうして、全ての信号レベ
ル代表値pi(i = 0〜N)に対する逆特性データを計算す
る。
The cosine value output and the sine value output of the trigonometric function accumulator 818 are multiplied by A n -1 obtained by the accumulating multiplier 85 and the multipliers 816 and 817.
, Respectively, to obtain inverse characteristic data a I and a Q , which are output from output terminals 230 and 231 respectively. The inverse characteristic data a I and a Q at the obtained signal level representative value p i are stored in the i-th storage area of the second memory. The data of the delay register 84 of the accumulator 85 and the trigonometric function accumulator 818
Of the delay registers 814 and 815 of the third memory
In the second storage area. In this way, the inverse characteristic data for all the signal level representative values p i (i = 0 to N) is calculated.

【0086】図8の実施例では、図4で説明したよう
に、帰還制御ループの中に累積乗算器があるので、n時
点での入出力信号レベル逆比an -1が多少の誤差を含んで
いても、An -1は求める値A-1(電力増幅器の入出力レベ
ル比の逆数)に収束する。図9によって、図8の実施例
で用いる逆数平方根演算回路の具体的な実施例を説明す
る。
In the embodiment shown in FIG. 8, as described with reference to FIG. 4, since the cumulative multiplier is provided in the feedback control loop, the input / output signal level inverse ratio a n -1 at the time point n causes some error. Even if it is included, An- 1 converges to the desired value A- 1 (the reciprocal of the input / output level ratio of the power amplifier). Referring to FIG. 9, a specific embodiment of the reciprocal square root operation circuit used in the embodiment of FIG. 8 will be described.

【0087】図9は、本発明の逆数平方根演算回路の一
実施例の構成を示すブロック図である。232は入力端
子、90,91,93,94は掛算器、92は加算器、95は遅延レ
ジスタ、243は値3の入力端子、244は値1/2の入力端子、
233は出力端子である。逆数平方根を計算するために
は、図7の逆数演算と同様にニュートン法による漸化式
(式(12))を用いる。入力値aの逆数平方根x = a-1/2
変形して、x-2 =aとし、f(x)= x-2 - a = 0を解く。f
(x)を微分すると、f′(x) = -2x-3となる。f(x)
およびf'(x)を式(12)に代入して、次式(19)がが求め
る漸化式である(ただし、繰り返し回数nは1ずらして
ある)。 xn = xn-1 + xn-1 3(xn-1 -2 - a )/2 = xn-1(3 - axn-1 2)/2 ‥‥‥式(19)
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the reciprocal square root operation circuit of the present invention. 232 is an input terminal, 90, 91, 93 and 94 are multipliers, 92 is an adder, 95 is a delay register, 243 is a value 3 input terminal, 244 is a value 1/2 input terminal,
233 is an output terminal. In order to calculate the reciprocal square root, a recurrence formula (formula (12)) by the Newton method is used as in the case of the reciprocal calculation in FIG. Transform the reciprocal square root x = a- 1 / 2 of the input value a into x- 2 = a and solve f (x) = x- 2-2a = 0. f
Differentiating (x) gives f ′ (x) = − 2x− 3 . f (x)
And f ′ (x) are substituted into equation (12), and the following equation (19) is the recurrence equation obtained (however, the number of repetitions n is shifted by 1). x n = x n-1 + x n-1 3 (x n-1 -2 -a) / 2 = x n-1 (3-ax n-1 2 ) / 2

【0088】式(19)ように、まず、入力端子232を介し
て与えられた入力値xを掛算器90と91とよって遅延レジ
スタ95に格納したxn-1(前回の計算結果)と2度の乗算
を行う。次に乗算結果を加算器92により、入力端子243
から与えられる数値3から引く。そして、その減算結果
に、再び掛算器93によって遅延レジスタ95に格納したx
n-1を乗算する。更に掛算器94で、入力端子244から与え
られる数値1/2を掛けて、新しい計算結果xnを得出力端
子233を介して出力する。この新しい計算結果xnは、次
回の計算のために遅延レジスタ95に格納する。
As shown in equation (19), first, the input value x given via the input terminal 232 is stored in the delay register 95 by the multipliers 90 and 91, and x n-1 (previous calculation result) and 2 Performs degree multiplication. Next, the multiplication result is input to the input terminal 243 by the adder 92.
Subtract from the number 3 given by. Then, the multiplier 93 again stores the subtraction result in the delay register 95 x
Multiply n-1 . Further, the multiplier 94 multiplies the numerical value か ら given from the input terminal 244 by multiplication to obtain a new calculation result xn via the output terminal 233. The new calculation result xn is stored in the delay register 95 for the next calculation.

【0089】以上の演算を繰り返し実行すると、xnはx
-1/2に(入力値xの逆数平方根)に収束する。遅延レジ
スタに設定する初期値は結果に近い値にすると、収束が
速い。図9に示した実施例では、掛算演算だけで割算を
用いないので、通常のDSPで精度良く逆数平方根を求め
ることができる。
By repeatedly executing the above operation, xn becomes x
Converges to -1/2 (reciprocal square root of input value x). If the initial value set in the delay register is close to the result, convergence is fast. In the embodiment shown in FIG. 9, since the division is not used only by the multiplication operation, the reciprocal square root can be obtained with high accuracy by a normal DSP.

【0090】図10によって、本発明による第2の補間
部4の具体的実施例を説明する。図10は、本発明の第
2の補間部の一実施例の構成を示すブロック図である。
234は入力信号pの同相成分pI入力端子、235は入力信号p
の直交成分pQ入力端子、236はf0入力端子、237はf1入力
端子、238はf2入力端子、240は数値1/2入力端子、241
は1/Δp入力端子、100,102,104,107,108,1010は
加算器、101,102,105,106,109は掛算器である。
Referring to FIG. 10, a specific embodiment of the second interpolation unit 4 according to the present invention will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of the second interpolation unit of the present invention.
234 is an in-phase component p I input terminal of the input signal p, and 235 is an input signal p
Quadrature component p Q input terminals of, 236 f 0 input terminal, 237 is f 1 input terminal, 238 is f 2 input terminal, 240 is numeric 1/2 input terminal, 241
Is a 1 / Δp input terminal, 100, 102, 104, 107, 108, and 1010 are adders, and 101, 102, 105, 106, and 109 are multipliers.

【0091】補間には、図6の実施例と同様に、式(4)
に示したラグランジの補間多項式を用いる。しかしなが
ら、第2の補間部4では、補間係数の分母は信号レベル
代表値pi = iΔp(Δp = pmax/N )で与えられるの
で、補間係数をΔpで正規化すると、式(4)の補間多項式
は、p - pK(KはM/2(M = 偶数)、または(M - 1)/
2( M = 奇数))べき乗級数の形に変形できて、式(20)
で表される。 f(p) = Σj=0 Mfjkj(p - pk)/(pj - pk)] = Σl=0 Mdl(fj、pj)(p - pKl ‥‥‥式(20)
In the interpolation, as in the embodiment of FIG.
The Lagrangian interpolation polynomial shown in FIG. However, in the second interpolation unit 4, since the denominator of the interpolation coefficient is given by the signal level representative value p i = iΔp (Δp = p max / N), when the interpolation coefficient is normalized by Δp, the equation (4) The interpolation polynomial is p-p K (K is M / 2 (M = even), or (M-1) /
2 (M = odd number)) can be transformed into the form of a power series.
It is represented by f (p) = Σ j = 0 M f j [Π k ≠ j (p - p k) / (p j - p k)] = Σ l = 0 M d l (f j, p j) (p - p K ) l Equation (20)

【0092】式(20)における補間係数dl(fj、pj)を2
次補間多項式の場合について具体的に計算すると、式(1
4)において、p1 - p2 = -Δp 、 p2 - P0 = 2Δp
、 p0 - p1 = -Δpとなり、またp - p1 = Δ・Δpと
おくと、p - p0 = (Δ + 1)・Δp 、 p - p2 = (Δ
- 1)・Δpとなるので、補間多項式は式(21)で与えられ
る(ただし、Δ = (p - p1)/Δp)。 f(p)= f0/2(Δ2 - Δ)- f1(Δ2 - 1)+ f2/2(Δ2 + Δ) =(f0/2 - f1 + f2/2)Δ2 + (f2 - f0)/2Δ + f1 = d2Δ2 + d1Δ + d0 ‥‥‥式(21) 即ち式(21)では、補間係数の計算に割算演算が不要とな
る。
The interpolation coefficient d l (f j , p j ) in equation (20) is given by 2
Specifically, for the case of the following interpolation polynomial, the equation (1
In 4), p 1 -p 2 = -Δp, p 2 -P 0 = 2Δp
, P 0 −p 1 = −Δp, and p−p 1 = Δ · Δp, p−p 0 = (Δ + 1) · Δp, p−p 2 = (Δ
−1) · Δp, so the interpolation polynomial is given by equation (21) (however, Δ = (p−p 1 ) / Δp). f (p) = f 0/ 2 (Δ 2 - Δ) - f 1 (Δ 2 - 1) + f 2/2 (Δ 2 + Δ) = (f 0/2 - f 1 + f 2/2) Δ 2 + (f 2 −f 0 ) / 2Δ + f 1 = d 2 Δ 2 + d 1 Δ + d 0 ‥‥‥ Equation (21) That is, in Equation (21), a division operation is used to calculate the interpolation coefficient. It becomes unnecessary.

【0093】式(21)の演算を回路で実行する実施例を図
10によって説明する。入力信号レベルpに最も近い信
号レベル代表値pi = iΔpを求め、第2のメモリのi-1、
i、i+1番目の記憶領域から、逆特性データaIを読み出
し、p1 = pi、f0 = aI i-1 、 f1 = aI i 、 f2 = aI
i+1とする。加算器100によって、入力端子234と235とか
ら与えられる入力信号p0とp1とから同相成分p-p1を計算
し、更に、掛算器101で、入力端子241から与えられる1
/Δpを乗算し、Δ = (p - p1)/Δpを求める。求め
たΔは加算器105と掛算器109とにそれぞれ与えられる。
An embodiment in which the operation of equation (21) is executed by a circuit will be described with reference to FIG. A signal level representative value p i = iΔp closest to the input signal level p is obtained, and i−1,
i, the i + 1 th storage area, reads the inverse characteristic data a I, p 1 = p i , f 0 = a I i-1, f 1 = a I i, f 2 = a I
i + 1 . The adder 100 calculates the in-phase component pp 1 from the input signals p 0 and p 1 given from the input terminals 234 and 235, and further, the multiplier 101 gives 1
/ Δp to obtain Δ = (p−p 1 ) / Δp. The obtained Δ is given to the adder 105 and the multiplier 109, respectively.

【0094】また、掛算器102と106により、入力端子23
6から与えられるf0と入力端子238から与えられるf2
に、入力端子240から与えられる数値1/2を掛けて、そ
れぞれ1/2とする。そして、この1/2f0のデータと1/2
f2のデータとはそれぞれ加算器103と加算器107とに与え
られる。また、入力端子237を介して、f1が加算器104と
加算器1010とに系数d0として与えられる。
Further, the input terminals 23 are output by the multipliers 102 and 106.
The value f 0 given from 6 and the value f 2 given from the input terminal 238 are multiplied by the numerical value 1/2 given from the input terminal 240 to obtain 1/2. And this 1 / 2f 0 data and 1/2
the data f 2 is applied to an adder 103 and the adder 107. Further, f 1 is given to adder 104 and adder 1010 via input terminal 237 as coefficient d 0 .

【0095】加算器103では加算を行い、1/2f0 + 1/2
f2を出力し加算器104に与え、加算器107ではd0を減算し
て、1/2f2 - 1/2f0( = d1)を出力し加算器108に与
える。更に、加算器104では、f1を減算して、係数d2 =
f0/2 - f1 + f2/2を得、系数d2を加算器105に与え
る。
The adder 103 performs addition, and 1 / 2f 0 +1/2
given to the adder 104 outputs f 2, by subtracting the d 0 in the adder 107, 1 / 2f 2 - give 1 / 2f 0 (= d 1 ) to output the adder 108. Further, the adder 104 subtracts f 1 to obtain a coefficient d 2 =
f 0/2 - give f 1 + f 2/2, providing a system number d 2 to the adder 105.

【0096】掛算器105では、入力したΔと系数d2とを
乗算して(d2Δ)加算器108に与え、加算器108はその値
を系数d1と加算して(d1+d2Δ)掛算器109に与える。掛
算器109では、加算器108の値(d1+d2Δ)にΔを乗算し
て(d1Δ+d2Δ2)、加算器1010に与える。加算器1010で
は、(d1Δ+d2Δ2)にd0( = f0)を加え、補間出力f
(Δ)、即ち、入力信号レベルpにおける逆特性データa
Iが得られる。同様の演算をaQについても行う。図10
の実施例では、aIとaQについて同じ構成で計算ができ、
しかも割算演算が不要であり、高速かつ高精度な補間演
算が可能となる。
[0096] In multiplier 105, by multiplying the delta entered the system number d 2 given in (d 2 delta) adder 108, the adder 108 adds the value as a system number d 1 (d 1 + d 2 Δ) is given to the multiplier 109. The multiplier 109 multiplies the value (d 1 + d 2 Δ) of the adder 108 by Δ (d 1 Δ + d 2 Δ 2 ) and supplies the result to the adder 1010. The adder 1010, the d 0 (= f 0) to (d 1 Δ + d 2 Δ 2) was added, interpolated output f
(Δ), that is, the inverse characteristic data a at the input signal level p
I get. Perform also a Q the same calculation. FIG.
In the embodiment, it is computed in the same configuration for a I and a Q,
Moreover, a division operation is unnecessary, and a high-speed and high-precision interpolation operation can be performed.

【0097】以上説明した本発明の実施例では、フィー
ドバックループを用いているので、電力増幅器の特性変
動、雑音の混入、演算の誤差等があっても自動的に収束
するように動作する。また、無線機の動作終了時に、第
2および第3のメモリに記憶してあるデータを、不揮発
性のメモリに退避し、動作再開時に退避したデータを第
2、第3のメモリに初期設定してから動作させることに
より、フィードバックループの収束を非常に短時間に行
える利点がある。
In the embodiment of the present invention described above, since the feedback loop is used, the operation is performed so as to automatically converge even if there are fluctuations in the characteristics of the power amplifier, contamination of noise, and errors in calculation. When the operation of the wireless device is completed, the data stored in the second and third memories is saved in the non-volatile memory, and the data saved when the operation is resumed is initialized in the second and third memories. By operating after that, there is an advantage that convergence of the feedback loop can be performed in a very short time.

【0098】今回提案するアダプティブプリディストー
ションの概略構成を図11に示す。図11は本発明のリ
ニアライザの一実施例の構成を示すブロック図である。
HPA18′の非線形特性を取得するため、局部直交復調器1
1′を備えた構成としている。出力信号yと入力信号xの
比(y/x = an・ejΔφ)を計算し、これを逆特性計算
部で累積乗算(An = an・An-1)および累積加算(φn =
Δφ+ φn-1)して非線形特性(Anexp(jφn))を求める。
この逆数を入力信号に複素乗算して非線形補償信号x′
を得る。逆特性計算の構成を簡単化するため、HPA18′
入力信号変化範囲をN分割し、分割点でのみ逆特性を求
め、他の点では補間、および逆補間によって計算を行
う。以上の構成により本方式のアダプティブプリディス
トーションでは、累積乗算器247、および累積加算器248
のレジスタに初期値1、および0を与え漸近的に非線形特
性を求めていくので、HPA18′の非線形特性を測定する
ための特別なテスト信号は必要としない。
FIG. 11 shows a schematic configuration of the adaptive predistortion proposed this time. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the linearizer of the present invention.
Local quadrature demodulator 1
1 ′. A ratio (y / x = an · e j Δφ) of the output signal y and the input signal x is calculated, and the result is cumulatively multiplied (A n = an · A n−1 ) and cumulatively added (φ n ) by the inverse characteristic calculation unit. =
Δφ + φ n−1 ) to determine the nonlinear characteristic (A n exp (jφ n )).
The reciprocal is complex-multiplied with the input signal to obtain a nonlinear compensation signal x ′
Get. To simplify the configuration of the inverse characteristic calculation, HPA18 '
The input signal change range is divided into N, the inverse characteristic is obtained only at the division points, and the other points are calculated by interpolation and inverse interpolation. With the above configuration, in the adaptive predistortion of this method, the accumulative multiplier 247 and the accumulator 248
No initial test signals for measuring the nonlinear characteristics of the HPA 18 'are required since the initial values 1 and 0 are given to the registers of the HPA 18' and the nonlinear characteristics are asymptotically determined.

【0099】HPAの特性モデルとして、図12に示すよ
うな振幅位相非線形特性を与えて計算機シミュレーショ
ンを行った。変調方式、及びアダプティブプリディスト
ーション部の諸元を図13に示す。補償前後のHPA出力
信号スペクトルを図14に示す。
Computer simulation was performed by giving amplitude-phase non-linear characteristics as shown in FIG. 12 as a characteristic model of HPA. FIG. 13 shows the specifications of the modulation scheme and the adaptive pre-distortion unit. FIG. 14 shows HPA output signal spectra before and after compensation.

【0100】隣接チャネル(fC±12.5 KHz、fCは搬送周
波数)において約20 dBの改善が得られた。また、初期
値( A0 = 1、φ0 = 0 )からの収束時間は約400シンボ
ル(50 msec)であった。漏洩電力改善量はレベル分割
数Nに依存し、分割数Nを上げれば、更に改善が期待でき
る。また、収束時間は逆特性計算部の初期値を前回のデ
ータとすることで、大幅に短縮することが可能である。
In the adjacent channel (f C ± 12.5 KHz, f C is the carrier frequency), an improvement of about 20 dB was obtained. The convergence time from the initial values (A 0 = 1, φ 0 = 0) was about 400 symbols (50 msec). The amount of leakage power improvement depends on the number N of level divisions, and if the number N of divisions is increased, further improvement can be expected. Further, the convergence time can be greatly reduced by using the initial value of the inverse characteristic calculation unit as the previous data.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電力増
幅器の非線形振幅特性をアダプティブプリディストーシ
ョン方式を用いて補償する非線形補償回路において、参
照テーブルや、近似式を用いずに直接非線形特性の逆特
性を計算することができ、高精度な非線形補償が可能で
ある。また、特別なテスト信号を必要としない。更に、
逆特性の計算は少数の信号レベル代表点についてのみ行
うので、非線形特性データの取得はレベル変動範囲全部
に亘って行う必要がない。そのため、非線形補償回路の
動作を高速にすることができ、また回路規模も小さくす
ることができる。また更には、参照テーブルを用いない
ので、製造時に初期特性を測定する必要が無く、特別な
テスト信号による検査も不必要であり、無線機の通常動
作時に自動的に非線形補償動作が実行することができ
る。また、電力増幅器の特性が温度、電源電圧、経時変
動などで変動しても、局部復調器を備えて常に特性監視
しているので、非線形補償特性が変わることは無い。ま
た、本発明の実施については、割算演算、関数計算等の
処理を必要としないので、通常用いられているディジタ
ル回路による方法でも、DSPによるソフトウェア処理で
も実現が可能であり、安価、小型、低消費電力の非線形
補償回路が得られる。
As described above, according to the present invention, in a nonlinear compensation circuit for compensating for the nonlinear amplitude characteristic of a power amplifier by using an adaptive predistortion method, the nonlinear compensation can be performed directly without using a lookup table or an approximate expression. Can be calculated, and highly accurate nonlinear compensation can be performed. Also, no special test signal is required. Furthermore,
Since the calculation of the inverse characteristic is performed only for a small number of signal level representative points, it is not necessary to obtain the nonlinear characteristic data over the entire range of level fluctuation. Therefore, the operation of the nonlinear compensation circuit can be performed at high speed, and the circuit scale can be reduced. Furthermore, since the reference table is not used, there is no need to measure the initial characteristics at the time of manufacture, no inspection by a special test signal is required, and the nonlinear compensation operation is automatically performed during the normal operation of the radio. Can be. Further, even if the characteristics of the power amplifier fluctuate due to temperature, power supply voltage, temporal fluctuation, etc., the characteristic is always monitored with the local demodulator, so that the nonlinear compensation characteristic does not change. Further, since the present invention does not require processes such as a division operation and a function calculation, it can be realized by a method using a generally used digital circuit or software processing using a DSP. A non-linear compensation circuit with low power consumption can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のリニアライザの一実施例の構成を示
すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a linearizer according to the present invention.

【図2】 プリディストーション方式の非線形補償の原
理を説明する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of non-linear compensation of a pre-distortion method.

【図3】 従来のアダプティブプリディストーション方
式リニアライザの構成を示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional adaptive pre-distortion type linearizer.

【図4】 本発明の非線形補償ループの動作原理を説明
するための構成を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration for explaining the operation principle of the nonlinear compensation loop of the present invention.

【図5】 本発明のデータ入力部とデータメモリ部の一
実施例の構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a data input unit and a data memory unit according to the present invention.

【図6】 本発明の第1の補間部の一実施例の構成を示
すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of a first interpolation unit according to the present invention.

【図7】 本発明の逆数演算回路の一実施例の構成を示
すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of a reciprocal operation circuit of the present invention.

【図8】 本発明の逆特性計算部の一実施例の構成を示
すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of an inverse characteristic calculator according to the present invention.

【図9】 本発明の逆数平方根演算回路の一実施例の構
成を示すブロック図。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of a reciprocal square root operation circuit of the present invention.

【図10】 本発明の第2の補間部の一実施例の構成を
示すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a second interpolation unit of the present invention.

【図11】 本発明のリニアライザの一実施例の構成を
示すブロック図。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the linearizer of the present invention.

【図12】 本発明の計算機シミュレーションに使用し
たHPA特性モデルを示す図。
FIG. 12 is a diagram showing an HPA characteristic model used for computer simulation of the present invention.

【図13】 本発明の計算機シミュレーションに使用し
た変調方式及びアダプティブプリディストーション部の
諸元を表した図。
FIG. 13 is a diagram showing specifications of a modulation scheme and an adaptive pre-distortion unit used in a computer simulation of the present invention.

【図14】 本発明の計算機シミュレーションの結果を
表す図。
FIG. 14 is a diagram showing a result of a computer simulation of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:非線形補償部、 2:レベル検出器、 3:複素掛算
器、 4,4′:第2の補間部、 5:第2のメモリ、
6,6′:逆特性計算部、 7,7′:第1の補間部、
8:第1のメモリ、 9,9′:データ入力部、 10,1
0′:直交変調器、11:直交復調器、 11′:局部直交
復調器、 12:D/A変換器、 13:A/D変換器、 14:周
波数混合器、 15,16:局部発振器、 17:周波数混合
器、 18:HPA、 19:方向性結合器、 20:複素掛算
器、 21:逆特性計算部、 22:直交変調器、 23:直
交復調器、 24:HPA、 30:参照テーブル、 31:パ
ワー計算部、 32:複素掛算器、 33:複素掛算器、
34:係数計算部、 35:データ更新部、 40:逆特性補
償器、 41:遅延レジスタ、 42:掛算器、 43:累積
乗算器、 44:加算器、 45:遅延レジスタ、 46:累
積加算器、 47:複素数比演算回路、 48:HPA、 5
0,51:遅延回路、 52:直交復調器、 53,54:掛算
器、 55:加算器、 56,57:掛算器、 58:加算器、
59:掛算器、60〜65:加算器、 66〜68:割算器、
69:掛算器、 70:掛算器、 71:遅延レジスタ、 7
2:加算器、 73:掛算器、 74:逆数演算回路、 7
5:掛算器、80:掛算器、 81:逆数平方根演算回路、
82,83:掛算器、 84:遅延レジスタ、 85:累積乗
算器、 86〜89:掛算器、 90,91:掛算器、 92:加
算器、 93,94:掛算器、 95:遅延レジスタ、 10
0:加算器、 101,102:掛算器、 103,104:加算
器、 105,106:掛算器、 107,108:加算器、 10
9:掛算器、 201,202:入力端子、 203:出力端子、
217,218:入力端子、 219:出力端子、 245,24
6:遅延レジスタ、 247:累積乗算器、 248:累積加
算器、 510:掛算器、 511:加算器、 512,513:掛
算器、 514:加算器、515:メモリ制御回路、 516:
メモリ、 610,611:掛算器、 612〜614:データレジ
スタ、 615〜618:掛算器、 619,620:加算器、 62
1〜623:平方根演算回路、 810:加算器、 811,81
2:掛算器、 813:加算器、 814:遅延レジスタ、 8
15:遅延レジスタ、 816,817:掛算器、 818:三角
関数累算器、 1010:加算器。
1: Non-linear compensator, 2: Level detector, 3: Complex multiplier, 4, 4 ': Second interpolator, 5: Second memory,
6, 6 ': inverse characteristic calculator, 7, 7': first interpolator,
8: First memory, 9, 9 ': Data input section, 10, 1
0 ': Quadrature modulator, 11: Quadrature demodulator, 11': Local quadrature demodulator, 12: D / A converter, 13: A / D converter, 14: Frequency mixer, 15, 16: Local oscillator, 17: frequency mixer, 18: HPA, 19: directional coupler, 20: complex multiplier, 21: inverse characteristic calculator, 22: quadrature modulator, 23: quadrature demodulator, 24: HPA, 30: lookup table , 31: power calculator, 32: complex multiplier, 33: complex multiplier,
34: coefficient calculator, 35: data updater, 40: inverse characteristic compensator, 41: delay register, 42: multiplier, 43: cumulative multiplier, 44: adder, 45: delay register, 46: cumulative adder , 47: Complex ratio arithmetic circuit, 48: HPA, 5
0, 51: delay circuit, 52: quadrature demodulator, 53, 54: multiplier, 55: adder, 56, 57: multiplier, 58: adder,
59: Multiplier, 60-65: Adder, 66-68: Divider,
69: Multiplier, 70: Multiplier, 71: Delay register, 7
2: adder, 73: multiplier, 74: reciprocal operation circuit, 7
5: Multiplier, 80: Multiplier, 81: Reciprocal square root operation circuit,
82, 83: multiplier, 84: delay register, 85: cumulative multiplier, 86 to 89: multiplier, 90, 91: multiplier, 92: adder, 93, 94: multiplier, 95: delay register, 10
0: adder, 101, 102: multiplier, 103, 104: adder, 105, 106: multiplier, 107, 108: adder, 10
9: Multiplier, 201, 202: input terminal, 203: output terminal,
217, 218: input terminal, 219: output terminal, 245, 24
6: delay register, 247: cumulative multiplier, 248: cumulative adder, 510: multiplier, 511: adder, 512, 513: multiplier, 514: adder, 515: memory control circuit, 516:
Memory, 610, 611: Multiplier, 612-614: Data register, 615-618: Multiplier, 619, 620: Adder, 62
1 to 623: square root operation circuit, 810: adder, 811, 81
2: Multiplier, 813: Adder, 814: Delay register, 8
15: delay register, 816, 817: multiplier, 818: trigonometric function accumulator, 1010: adder.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年4月19日(2000.4.1
9)
[Submission date] April 19, 2000 (2004.1.
9)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図11[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図11】 FIG. 11

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J090 AA01 AA41 CA21 CA65 CA92 FA08 FA17 GN03 KA00 KA15 KA26 KA32 KA33 KA34 KA46 KA53 KA55 KA68 MA11 NN11 SA14 TA01 TA02 TA03 5J091 AA01 AA41 CA21 CA65 CA92 FA08 FA17 KA00 KA15 KA26 KA32 KA33 KA34 KA46 KA53 KA55 KA68 MA11 SA14 TA01 TA02 TA03 5K004 AA05 FA09 FE10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5J090 AA01 AA41 CA21 CA65 CA92 FA08 FA17 GN03 KA00 KA15 KA26 KA32 KA33 KA34 KA46 KA53 KA55 KA68 MA11 NN11 SA14 TA01 TA02 TA03 5J091 AA01 AA41 CA21 KA65 KA17 KA17 KA17 KA17 KA34 KA46 KA53 KA55 KA68 MA11 SA14 TA01 TA02 TA03 5K004 AA05 FA09 FE10

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディジタル無線機に用いる電力増幅器の
非線形特性を補償するために、該電力増幅器で発生する
該非線形特性の逆特性を求め、求めた該逆特性を該電力
増幅器に入力する入力信号に与えるプリディストーショ
ン方式のリニアライザにおいて、 前記電力増幅器の出力信号と前記入力信号の比を計算す
るアダプティブプリディストーション部を設け、 計算した該比によって前記電力増幅器の前記非線形性の
逆特性を求めることを特徴とするリニアライザ。
1. An input signal for inputting the determined inverse characteristic to the power amplifier in order to compensate for the nonlinear characteristic of the power amplifier used in the digital radio, in order to compensate for the nonlinear characteristic generated in the power amplifier. In the pre-distortion type linearizer provided in the above, an adaptive pre-distortion unit that calculates a ratio between the output signal of the power amplifier and the input signal is provided, and the inverse characteristic of the nonlinearity of the power amplifier is obtained based on the calculated ratio. Features a linearizer.
【請求項2】 請求項1記載のリニアライザにおいて、
前記電力増幅器の前記入力信号の変化範囲をN分割し(N
は自然数)、該分割した点で前記非線形性の逆特性を求
め、他の点では補間及び逆補間を行うことによって前記
非線形性の逆特性を求めることを特徴とするリニアライ
ザ。
2. The linearizer according to claim 1, wherein:
The change range of the input signal of the power amplifier is divided into N (N
Is a natural number), the inverse characteristic of the nonlinearity is obtained at the divided point, and the inverse characteristic of the nonlinearity is obtained at other points by performing interpolation and inverse interpolation.
【請求項3】 局部直交復調器を用いて電力増幅器の出
力をモニタし、入力信号と出力信号の比を計算すること
によって、前記電力増幅器の非線形特性を取得し、該非
線形特性を補償する逆特性の非線形性を前記入力信号に
与えた非線形補償信号を、直交変調器を介して前記電力
増幅器に入力することにより、前記電力増幅器の非線形
特性を補償する非線形補償回路において、 前記入力信号xの同相成分(xI)及び直交成分(xQ)の
2乗和の平方根を計算して入力信号レベルp(p2 = xI 2
+ xQ 2)を求めるレベル検出器と、前記入力信号xの同相
成分(xI)と直交成分(xQ)データ、及び前記出力信号
yの同相成分(yI)と直交成分(yQ)データとを取得す
るデータ入力部と、取得した入力信号データ(xIとxQ
及び出力信号データ(yIとyQ)を x2 = xI 2 + xQ 2、 y2 = yI 2 + yQ 2、 xy cosφ = xIyI + xQyyQ、 -xy sinφ = xQyI - xIyQ (ただし、φは前記入力信号xと前記出力信号yの位相
差)の4つの値からなる中間処理データに変換し、該中
間処理データを記憶しておく第1のメモリと、該第1の
メモリに記憶した中間処理データから補間により、予め
定めた複数の入力信号レベルに対する中間処理データ値
を計算する第1の補間部と、該第1の補間部によって求
めた中間処理データから、前記予め定めた複数の入力信
号レベルにおける前記電力増幅器の非線形特性の逆特性
を計算する逆特性計算部と、該逆特性計算部により求め
られた逆特性データを記憶しておく第2のメモリと、該
第2のメモリに記憶した逆特性データから補間により、
前記レベル検出器で検出された入力信号レベルに対応す
る逆特性データを計算する第2の補間部と、該第2の補
間部で求めた逆特性データを前記入力信号に乗積し非線
形補償動作を行う複素掛算器とから構成することを特徴
とするリニアライザ。
3. A method for monitoring the output of a power amplifier using a local quadrature demodulator, calculating a ratio between an input signal and an output signal, obtaining a nonlinear characteristic of the power amplifier, and compensating for the nonlinear characteristic. A non-linear compensation circuit that compensates for the non-linear characteristics of the power amplifier by inputting a non-linear compensation signal having a non-linear characteristic to the input signal to the power amplifier via a quadrature modulator. The square root of the sum of squares of the in-phase component (x I ) and the quadrature component (x Q ) is calculated, and the input signal level p (p 2 = x I 2
+ x Q 2 ), in-phase component (x I ) and quadrature component (x Q ) data of the input signal x, and the output signal
a data input section for acquiring in-phase component (y I ) and quadrature component (y Q ) data of y, and acquired input signal data (x I and x Q )
And output signal data (y I and y Q) x 2 = x I 2 + x Q 2, y 2 = y I 2 + y Q 2, xy cosφ = x I y I + x Q yy Q, -xy sinφ = x Q y I - x I y Q ( however, phi is the phase difference between the input signal x and the output signal y) is converted into an intermediate processing data consisting of four values, and stores the intermediate processing data A first memory, a first interpolator for calculating intermediate processing data values for a plurality of predetermined input signal levels by interpolation from intermediate processing data stored in the first memory, and a first interpolator An inverse characteristic calculator for calculating an inverse characteristic of the non-linear characteristic of the power amplifier at the plurality of predetermined input signal levels from the intermediate processing data determined by the above, and storing the inverse characteristic data determined by the inverse characteristic calculator. By interpolation from a second memory to be stored and the inverse characteristic data stored in the second memory.
A second interpolator for calculating inverse characteristic data corresponding to the input signal level detected by the level detector; and a non-linear compensation operation by multiplying the input signal by the inverse characteristic data obtained by the second interpolator. And a complex multiplier for performing the following.
【請求項4】 請求項3記載のリニアライザにおいて、
前記予め定めた複数の入力信号レベルを、0から最大入
力レベル(pmax)までのレベル範囲を予め定めた間隔で
N分割(Nは自然数)した入力レベル代表値pi(i= 0〜
N、p0 = 0、pN= pmax )とし、前記逆特性計算部の計算
と、前記第2のメモリのデータ記憶を入力レベル代表値
でのみ行うことを特徴とするリニアライザ。
4. The linearizer according to claim 3, wherein
The plurality of predetermined input signal levels are set at predetermined intervals in a level range from 0 to a maximum input level (p max ).
Input level representative value p i (i = 0 to N) (N is a natural number)
N, p 0 = 0, p N = p max ), and the calculation by the inverse characteristic calculation unit and the data storage in the second memory are performed only by the input level representative value.
【請求項5】 請求項3または請求項4記載のリニアラ
イザのレベル検出器において、前記入力信号振幅の2乗
和の平方根(p =(xI 2 + xQ 21/2)の計算を、該振幅
2乗和の逆数平方根演算(aに対してa-1/2を求める)
と、更にその逆数演算(bに対してb-1を求める)により
行い、該逆数平方根演算を、ニュートン法により逆数平
方根を求める漸化式 zn+1 = zn( 3 - azn 2)/2(た
だし、aは入力値、nは自然数、z1は初期値、znはn回
目の計算結果)を用いて計算し、 前記逆数演算を、ニュートン法により逆数を求める漸化
式 zn+1 = z(ただし、bは入力値)を用いることで漸
近的に前記信号レベルの計算を行うことを特徴とする非
線形補償回路。
5. The level detector of a linearizer according to claim 3, wherein a calculation of a square root of a sum of squares of the input signal amplitude (p = (x I 2 + x Q 2 ) 1/2 ) is performed. , Reciprocal square root operation of the sum of amplitude squares (a- 1 / 2 is calculated for a)
And a reciprocal operation thereof (obtain b −1 for b), and the reciprocal square root operation is performed by a recurrence formula z n + 1 = z n (3−az n 2 ) for obtaining a reciprocal square root by the Newton method. / 2 (where, a is an input value, n is a natural number, z 1 is the initial value, z n the n-th calculation result) is calculated using, the reciprocal operation, a recurrence formula z for obtaining the reciprocal by Newton's method A nonlinear compensation circuit characterized in that the signal level is asymptotically calculated by using n + 1 = z (where b is an input value).
【請求項6】 請求項3〜請求項5のいずれかに記載の
リニアライザにおいて、前記データ入力部で取得した入
力信号データ、及びレベル検出器で求めた入力信号レベ
ルのデータを遅延して、データ入力部で得られる出力信
号データと時間合わせを行い、求めた入力信号レベルp
( =(xI 2 + xQ 21/2 )の値が前記入力レベル代表値
pi(pi = iΔp)に対して、 (pi-1 + pi)/2 <p<(pi + pi+1)/2の範囲にある
入力信号レベルp及び入出力信号データ(xI、xQ、yI、y
Q)から計算される前記中間処理データ値を前記第1の
メモリのi番目のデータとして書き込むと同時に、デー
タが書き込まれたことを示すフラグFiをセットし、全て
のフラグがセットされた時点で前記第1の補間部にデー
タを転送することを特徴とするリニアライザ。
6. The linearizer according to claim 3, wherein the input signal data obtained by the data input unit and the data of the input signal level obtained by the level detector are delayed. The output signal data obtained at the input section is time-aligned with the input signal level p
(= (X I 2 + x Q 2) 1/2) value of the input level representative value
For p i (p i = iΔp), input signal level p and input / output signal data in the range of (p i-1 + p i ) / 2 <p <(p i + p i + 1 ) / 2 (X I , x Q , y I , y
Simultaneously writing the intermediate processing data value calculated from Q) as the i-th data of the first memory, sets the flag F i to indicate that the data has been written, all flags are set when Wherein the data is transferred to the first interpolation unit.
【請求項7】 請求項6記載のリニアライザにおいて、
前記データ入力部で得られたデータが、既に前記第1の
メモリに書き込まれている場合、新たに得られたデータ
および既に書き込まれているデータの入力信号レベルを
比較し、入力レベル代表値 pi(pi = iΔp)に近いほ
うのデータを記憶保存することを特徴とするリニアライ
ザ。
7. The linearizer according to claim 6, wherein:
If the data obtained at the data input section has already been written to the first memory, the input signal levels of the newly obtained data and the already written data are compared, and the input level representative value p A linearizer characterized by storing and storing data closer to i (p i = iΔp).
【請求項8】 請求項3〜請求項7のいずれかに記載の
リニアライザにおいて、前記第1のメモリに書き込みが
終了した時点で、i番目の入力レベル代表値p iに対する
中間処理データ値( x2、y2、xy cosφ、-xy sinφ )
を、iを挟むM個(Mは正整数)のデータ(j = i−M/2
〜 i + M/2 )を補間して求め、前記N個の入力レベル
代表値pi(i = 0 〜N )に対する中間処理データ値が計
算終了した時点で前記第1のメモリのフラグをリセット
するように、前記第1の補間部を構成することを特徴と
するリニアライザ。
8. The method according to claim 3, wherein
In the linearizer, writing to the first memory is performed.
At the end, the i-th input level representative value p iAgainst
Intermediate processing data value (xTwo, YTwo, Xy cosφ, -xy sinφ)
With M (M is a positive integer) data (j = i−M / 2
~ I + M / 2) to obtain the N input levels
Typical value pi(I = 0 to N)
Resets the flag of the first memory when the calculation is completed
The first interpolator is configured to
Linearizer.
【請求項9】 請求項8記載のリニアライザの第1の補
間部において、補間にラグランジのM次補間多項式 (ただし、x = pi、fはxI、xQ、yI、yQ、また、Πkj
はk = j以外のすべての項の積を表わす) を用い、前記第1のメモリからpj及びfj(j = i - M/2
〜 i + M/2 )を読み出して補間係数ccj(x)を求
め、前記補間多項式によって入力レベル代表値pi( i =
0 〜 N )に対する中間処理データ値( x2、yy2、xy
cosφ、-xy sinφ)を計算することを特徴とするリニア
ライザ。
9. The linearizer according to claim 8, wherein a Lagrangian M-order interpolation polynomial is used for the interpolation. (Where x = p i , f is x I , x Q , y I , y Q , and Π kj
Represents the product of all terms except k = j), and p j and f j (j = i−M / 2) are obtained from the first memory.
~ I + M / 2) to obtain an interpolation coefficient cc j (x), and the input level representative value p i (i =
Intermediate processing data values for 0 ~ N) (x 2, yy 2, xy
cosφ, -xy sinφ).
【請求項10】 請求項9記載のリニアライザの第1の
補間部において、前記補間係数 cj(x) = Πkj(x - pk)/( pj - pk) の計算における割算演算を、前記ニュートン法により逆
数を求める漸化式で求めた逆数を乗算することにより行
うことを特徴とするリニアライザ。
10. The linearizer according to claim 9, wherein said interpolation coefficient c j (x) = Π kj (x-p k ) / (p j -p k ) A linearizer, wherein an arithmetic operation is performed by multiplying a reciprocal obtained by a recurrence formula for obtaining a reciprocal by the Newton method.
【請求項11】 請求項3〜請求項10記載のいずれか
のリニアライザにおいて、前記第1の補間部で求めた入
力レベル代表値piでの中間処理データ値( x 2、y2、xy
cosφ、-xy sinφ )を前記逆特性計算部に入力し、該
逆特性計算部において、入力レベル代表値pi( i = 0
〜 N )での逆特性データaI、aQを、 aI =(xIyI + xQyQ)/(yI 2 + yQ 2)= xy cosφ/y2 aQ =(xQyI - xIyQ)/(yI 2 + yQ 2)= -xy sinφ/y2 (ただし、xy =((xI 2 + xQ 2)(yI 2 + yQ 2))1/2
によって計算し、前記第2のメモリに格納することを特
徴とするリニアライザ。
11. The method according to claim 3, wherein
In the linearizer, the input obtained by the first interpolation unit is used.
Typical force level piIntermediate data value at (x Two, YTwoXy
cosφ, -xy sinφ) to the inverse characteristic calculation unit,
In the inverse characteristic calculator, the input level representative value pi(I = 0
~ N) inverse characteristic data aI, AQAnd aI = (XIyI + xQyQ) / (YI Two + yQ Two) = Xy cosφ / yTwo aQ = (XQyI -xIyQ) / (YI Two + yQ Two) = -Xy sinφ / yTwo (However, xy = ((xI Two + xQ Two) (YI Two + yQ Two))1/2 )
And storing it in the second memory.
The linearizer to be used.
【請求項12】 請求項11記載のリニアライザの逆特
性計算部において、前記逆特性データaIとaQを求める計
算における出力信号振幅2乗和(yI 2 + yQ 2)による割
算演算を、前記ニュートン法により逆数を求める漸化式
で求めた逆数を乗算することにより計算することを特徴
とするリニアライザ。
12. The inverse characteristic calculation section of the linearizer according to claim 11, wherein a division operation by a sum of squares of the output signal amplitude (y I 2 + y Q 2 ) in the calculation for obtaining the inverse characteristic data a I and a Q. Is calculated by multiplying the reciprocal obtained by the recurrence formula for obtaining the reciprocal by the Newton's method.
【請求項13】 請求項11記載のリニアライザの逆特
性計算部において、前記振幅補償係数の計算を前記入力
信号振幅の2乗値(x2 = xI 2 + xQ 2 )と、前記出力信
号振幅の2乗値(y2 = yI 2 + yQ 2)の積の逆数平方根
( 1/xy)を求め、該入出力信号振幅の積の逆数に前記
入力信号振幅2乗値xx2を掛けて、入出力信号振幅比
(an -1 = x/y =((xI 2 + xQ 2)/(yI 2 +
yQ 2))1/2)を求め、該入出力信号振幅比を、乗算器と
遅延レジスタから構成した累積乗算器により累積乗算し
て、振幅補償係数(An -1 = Πn(an -1)、Πnはn項ま
での累乗積を表わす)を求め、前記入力レベル代表値pi
でのデータ値のxy cosφ、及び-xy sinφに前記入出力
信号振幅の積の逆数( 1/xy)を掛けて、入出力信号位
相差の余弦値cosφ、及び正弦値-sinφを求め、該入出
力信号位相差の余弦値および正弦値を、乗算器と加算器
と遅延レジスタから構成した累積加算器により、 (ただしφnはn回目の累積位相差)を計算することに
より累積加算して、位相補償値の余弦値、および正弦値
を求め、該位相補償値の余弦値、および正弦値に前記振
幅補償係数An -1を掛けて、 aI = An -1cosφn aQ = -A-1sinφn を計算することによって前記逆特性データaIとaQを求め
ることを特徴とするリニアライザ。
13. The inverse characteristic calculator of the linearizer according to claim 11, wherein the calculation of the amplitude compensation coefficient is performed by calculating a square value of the input signal amplitude (x 2 = x I 2 + x Q 2 ) and the output signal. The reciprocal square root (1 / xy) of the product of the square value of the amplitude (y 2 = y I 2 + y Q 2 ) is obtained, and the reciprocal of the product of the input and output signal amplitudes is used to calculate the input signal amplitude square value xx 2 . over, input and output signal amplitude ratio (a n -1 = x / y = ((x I 2 + x Q 2) / (y I 2 +
y Q 2 )) 1/2 ), and the input / output signal amplitude ratio is cumulatively multiplied by an accumulative multiplier comprising a multiplier and a delay register to obtain an amplitude compensation coefficient (A n -1 = Π n (a n -1 ), Π n represents a power product up to n terms), and the input level representative value p i
The cosine value cosφ and the sine value -sinφ of the input / output signal phase difference are obtained by multiplying the data values xy cosφ and -xy sinφ by the reciprocal (1 / xy) of the product of the input / output signal amplitudes. The cosine value and sine value of the input / output signal phase difference are calculated by a cumulative adder composed of a multiplier, an adder, and a delay register. (Where φ n is the n-th cumulative phase difference), and the cumulative addition is performed to obtain a cosine value and a sine value of the phase compensation value, and the cosine value and the sine value of the phase compensation value are used as the amplitude compensation value. is multiplied by the coefficient a n -1, linearizer and obtaining the inverse characteristic data a I and a Q by calculating a I = a n -1 cosφ n a Q = -A -1 sinφ n.
【請求項14】 請求項13記載のリニアライザの逆特
性計算部において、前記入出力信号振幅の2乗値の積の
逆数平方根を求める演算を、前記ニュートン法により逆
数平方根を求める漸化式を用いて計算し、該漸化式の途
中結果および、前記累積乗算器と前記累積加算器の遅延
レジスタのデータを第3のメモリに格納し、前記漸化式
および累積乗算器、累積加算器の計算を漸近的に行うこ
とを特徴とするリニアライザ。
14. The inverse characteristic calculation unit of the linearizer according to claim 13, wherein the calculation for obtaining the reciprocal square root of the product of the square values of the input / output signal amplitudes is performed using a recurrence formula for obtaining the reciprocal square root by the Newton method. The intermediate result of the recurrence formula and the data of the accumulator and the delay register of the accumulator are stored in a third memory, and the calculation of the recurrence formula, the accumulator and the accumulator is performed. Linearizer characterized by performing asymptotically.
【請求項15】 請求項13または請求項14記載のリ
ニアライザにおいて、前記リニアライザの動作終了時に
前記第2および第3のメモリに記憶されているデータ
を、不揮発性のメモリに退避し、動作再開時に該退避し
たデータを前記第2および第3のメモリに初期設定して
から動作させることを特徴とするリニアライザ。
15. The linearizer according to claim 13, wherein the data stored in the second and third memories is saved in a nonvolatile memory when the operation of the linearizer ends, and the data is saved when the operation is restarted. A linearizer which operates after initializing the saved data in the second and third memories.
【請求項16】 請求項3〜請求項15のいずれかに記
載のリニアライザにおいて、前記レベル検出器により検
出された入力信号レベルpを挟むM個の入力レベル代表値
pi(i = 1 〜 M、p1<p<pi)に対する逆特性データを
前記第2のメモリから読み出し、補間によって入力信号
レベルpに対する逆特性データ(aI +jaQ)を計算するよ
うに前記第2の補間部を構成し、前記複素掛算器によっ
て前記逆特性データを入力信号(xI + jxQ)と複素乗積
することにより非線形補償動作を行うことを特徴とする
リニアライザ。
16. The linearizer according to claim 3, wherein M input level representative values sandwiching the input signal level p detected by said level detector.
Inverse characteristic data for p i (i = 1 to M, p 1 <p <p i ) is read from the second memory, and inverse characteristic data (a I + ja Q ) for the input signal level p is calculated by interpolation. the second constitutes an interpolation unit, the linearizer and performs nonlinear compensation operation by complex multiplying the input signal (x I + jx Q) the inverse characteristic data by the complex multiplier as.
【請求項17】 請求項16記載のリニアライザの第2
の補間部において、補間にラグランジのM次補間多項式 f(p) = Σj=0 Mfjkj(p - pk)/(pj - pk)] = Σj=0 Mfjcj(p)) (ただし、fはaI、aQ )を用い、前記第2のメモリから
pj及びfj(j = i - M/2 〜 i + M/2 )を読み出して
補間係数cj(p)を求め、前記補間多項式によって入力
信号レベルpに対する逆特性データ値(aI、aQ)を計算
することを特徴とするリニアライザ。
17. The linearizer according to claim 16, wherein:
In the interpolation section, the Lagrange interpolation M order interpolating polynomial f (p) = Σ j = 0 M f j [Π k ≠ j (p - p k) / (p j - p k)] = Σ j = 0 M f j c j (p)) (where f is a I , a Q ) from the second memory
p j and f j (j = i−M / 2 to i + M / 2) are read to determine an interpolation coefficient c j (p), and the inverse characteristic data value (a I , a Q ) is calculated.
【請求項18】 請求項17記載のリニアライザの第2
の補間部において、前記ラグランジのM次補間多項式
を、前記入力信号レベルpと入力レベル代表値pKの差 (p - pK)(但し、KはM = 偶数のときM/2、M = 奇数
のとき(M - 1)/2) のべき乗級数の形式に変形した f(p) = Σj=0 Mfjkj(p - pk)/(pj - pk)] = Σl=0 Mdl(fj、pj)(p - pKl (ただし、fはaI、aQ ) を補間に用い、前記第2のメモリからpj及びfj(j = i
- M/2 〜 i +M/2 )を読み出して補間係数dl(fj
pj))を求め、前記補間多項式によって入力信号レベルp
に対する逆特性データ値(aI、aaQ )を計算すること
を特徴とするリニアライザ。
18. The linearizer according to claim 17, wherein:
In the interpolation unit, the M-th order interpolation polynomial of the Lagrange, difference between the input signal level p and the input level representative value p K (p - p K) ( where, K is M / 2 when M = even number, M = when an odd number (M - 1) / 2 f deformed to form a power series of) (p) = Σ j = 0 M f j [Π k ≠ j (p - p k) / (p j - p k) ] = Σ l = 0 M d l (f j, p j) (p - p K) l ( where, f is a I, a Q) used to interpolate, p from said second memory j and f j (J = i
-M / 2 to i + M / 2) and read out the interpolation coefficient d l (f j ,
p j )) and obtain the input signal level p by the interpolation polynomial.
A linearizer for calculating inverse characteristic data values (a I , aa Q ) with respect to.
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