CN101674054B - 幂级数型前置补偿器、幂级数型前置补偿器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的幂级数型前置补偿器包括：对信号提供延迟的延迟路径；具有N次失真产生器和矢量调整器的失真产生路径；将输入信号分配给延迟路径和失真产生路径的分配器；合成延迟路径的输出和失真产生路径的输出的合成器；以及控制矢量调整器的控制器。控制器包括设定单元、失真分量测定单元、最小条件计算单元、记录单元。设定单元设定矢量调整器的相位值或振幅值。失真分量测定单元测定功率放大器的失真分量。最小条件计算单元利用对于设定单元为了采样而设定的3个以上的相位值或振幅值的失真分量的大小，通过函数近似来求出失真分量最小的相位值或振幅值。

Description

幂级数型前置补偿器、幂级数型前置补偿器的控制方法

技术领域

本发明涉及用于补偿在功率放大器中产生的失真分量的幂级数(powerseries)型前置补偿器(predistorter)、以及幂级数型前置补偿器的控制方法。

背景技术

作为微波发送放大器的非线性失真补偿方法，有幂级数型前置补偿(predistortion)方法。图1表示以往的幂级数型前置补偿器的功能结构例。幂级数型前置补偿器800包括：通过延迟线路820而对信号提供延迟的延迟路径825、具有三次(three order)失真产生器830和矢量(vector)调整器840的失真产生路径835、用于将输入信号分配给延迟路径825和失真产生路径835的分配器810、对延迟路径825的输出和失真产生路径835的输出进行合成的合成器850、以及控制矢量调整器840的矢量系数从而使在功率放大器(微波发送放大器)860中产生的失真分量最小化的控制器880。另外，定向耦合器870将功率放大器860的输出的一部分经由控制路径875而反馈到控制器880。另外，失真产生路径上还可以并联连接用于产生5次以上的奇数次的失真分量的失真产生路径。

幂级数型前置补偿器的矢量系数控制方法有如野島俊雄，岡本栄晴，大山徹，“マイクロ波SSB-AM方式用プリテイスト一シヨン非線形ひずみ補償回路，”電子通信学会論文誌，Vol.J67-B，No.1，Jan.1984.(非专利文献1)那样利用了等振幅2波的导频的方法。非专利文献1的方法是进行以下那样的处理的方法。若对功率放大器860输入导频信号，则由于在功率放大率860中产生的相互调制失真分量，在导频信号的相邻频带产生三次相互调制失真分量。控制器880根据功率放大器860的输出检测导频信号的三次相互调制失真分量，并控制失真产生路径的矢量调整器840的矢量系数以使检测到的三次相互调制失真分量最小。虽然未图示，但具体地矢量调整器840由可变衰减单元和可变相位单元构成，并根据控制器880的指示来调整作为矢量系数的振幅分量和相位分量。

为了迎合幂级数型前置补偿器的经时变化和温度变化，对控制器880的控制算法利用了扰动法。在扰动法中，测定被设定的系数值的前后的失真分量，并向失真分量减少的方向偏移一定值，从而再次设定矢量系数。然后，重复一连串的矢量系数的设定，直至在所设定的矢量系数的前后测定的失真分量之差消失为止。

图2表示在水田信治，鈴木恭宜，楢橋祥—，山尾泰，“連続スペクトルを有する歪成分の周波数依存性を補償するデイジタルプリデイスト一タの周波数特性補償器の制御方法，”電子情報通信学会，エレクトロニクスソサイエテイ大会，C-2-15，2005年9月.(非专利文献2)中所示的以往的其它的幂级数型数字前置补偿器的功能结构例子。幂级数型前置补偿器900包括：通过延迟存储器920对信号提供延迟的延迟路径925；具有三次失真产生器830、矢量调整器840以及频率特性补偿器990的失真产生路径935；将输入信号分配给延迟路径925和失真产生路径935的分配器810；对延迟路径925的输出和失真产生路径935的输出进行合成的合成器850；以及对矢量调整器840和频率特性补偿器990进行控制从而使在功率放大器(微波发送放大器)中产生的失真分量最小化的控制器980。另外，频率特性补偿器990包括N点(N-point)FFT单元991、N个复数乘法运算单元992-1～N、以及N点反FFT单元993。N点FFT单元991对N点的输入信号进行串行/并行变换，对被并行变换的N点的输入信号进行N点离散傅立叶变换。此外，N点反FFT单元993对N个复数乘法运算单元992-1～N的输出信号进行N点离散傅立叶反变换，将被傅立叶反变换后的N点的输出信号通过并行/串行变换器进行串行/并行变换，并生成N点的输出信号。控制器980控制矢量调整器840的矢量系数和每个复数乘法运算单元992-1～N的复数乘法运算系数，从而将在功率放大器中产生的失真分量最小化。该幂级数型数字前置补偿器也通过扰动法来控制。

在移动通信用无线系统中，为了减少基站之间的干扰且不使信道容量劣化，在基站用发送机中进行发送输出控制。例如，在W-CDMA方式中，以控制周期0.625ms将发送输出改变1dB。如上所述那样，幂级数型前置补偿器必须设定矢量调整器的矢量系数等以将功率放大器的非线性特性线性化。从而，幂级数型前置补偿器必须迎合发送输出的动态变化而动作。

但是，作为以往的控制方法的扰动法原本就是以迎合经时变化和温度变化为目的而采用的控制方法。经时变化和温度变化与发送输出的控制周期相比其速度非常低。因此，在以往的以经时变化和温度变化为前提的控制方法，存在不能进行迎合了发送输出的动态变化的控制的可能性。这是因为扰动法中的上述偏移值为固定值。作为实现控制的高速化的方法，考虑增大扰动法中的偏移值的方法，但存在矢量调整器的设定误差变大的问题。此外，相反若减小偏移值，则与控制的高速化背道而驰。

而且，在初始设定或者发送波处于突发(burst)状态(即，存在没有发送波的时间的情况)中也存在与上述相同的问题，需要高速收敛的算法。

此外，在具有频率特性补偿器的幂级数型数字前置补偿器中，需要设定N个复数乘法运算器的复数乘法运算系数。从而，存在若复数乘法运算器系数多，则控制进一步需要时间的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高速地设定幂级数型前置补偿器的矢量调整器系数和频率特性补偿器的复数乘法运算系数的幂级数型前置补偿器、以及幂级数型前置补偿器的控制方法。即提供一种以少量的运算量就能够计算这些系数，并通过该系数补偿失真分量的幂级数型前置补偿器、以及幂级数型前置补偿器的控制方法。

本发明的幂级数型前置补偿器包括：延迟路径，对信号提供延迟；失真产生路径，具有N(N为3以上的奇数)次失真产生器和矢量调整器；分配器，将输入信号分配给延迟路径和失真产生路径；合成器，对延迟路径的输出和失真产生器的输出进行合成；以及控制器，控制矢量调整器。控制器包括设定单元、失真分量测定单元、最小条件计算单元、以及记录单元。设定单元设定矢量调整器的相位值或者振幅值。失真分量测定单元测定功率放大器的失真分量。最小条件计算单元利用对于设定单元为了采样而设定的3个以上的相位值或者振幅值的失真分量的大小，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。记录单元记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者振幅值。

该幂级数型前置补偿器的控制方法包括矢量采样步骤、矢量最小条件计算步骤、以及矢量计算结果设定步骤。矢量采样步骤中，设定单元为了采样而设定3个以上的相位值或者振幅值，失真分量测定单元测定对于3个以上的相位值或者振幅值的失真分量的大小。失真最小条件计算步骤中，最小条件计算单元根据矢量采样步骤的测定结果，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。矢量计算结果设定步骤中，设定单元根据矢量最小条件计算步骤的计算结果，设定相位值或者振幅值。

此外，本发明的其它的幂级数型前置补偿器在失真产生路径中代替矢量调整器，或者除了矢量调整器还包括频率特性补偿器。频率特性补偿器包括：将时域信号变换为频域信号的FFT单元；N个复数乘法运算单元；以及将频域信号变换为时域信号的反FFT单元。控制器的设定单元还设定每个复数乘法运算单元的相位值或者振幅值。

该幂级数型前置补偿器的控制方法还对每个复数乘法运算单元包括复数乘法运算采样步骤、复数乘法运算最小条件计算步骤、复数乘法运算计算结果设定步骤。复数乘法运算采样步骤中，设定单元为了采样而对任意的复数乘法运算单元设定3个以上相位值或者振幅值，所述失真分量测定单元测定对于3个以上的相位值或者振幅值的失真分量的大小。复数乘法运算最小条件计算步骤中，对任意的复数乘法运算单元，最小条件计算单元根据复数乘法运算采样步骤的测定结果，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。复数乘法运算计算结果设定步骤中，设定单元根据复数乘法运算最小条件计算步骤的计算结果，设定相位值或者振幅值。此外，该幂级数型前置补偿器的控制方法重复这些处理，至复数乘法运算单元的数量次数。

另外，最小条件计算单元可以包括系数计算部件，所述系数计算部件根据对于设定单元为了采样而设定的3个以上的相位值或者振幅值的失真分量，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数。然后，根据系数计算部件求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值即可。

根据本发明的幂级数型前置补偿器以及幂级数型前置补偿器的控制方法，利用对于为了采样而设定的3个以上的相位值或者振幅值的失真分量的大小，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值，因此与以往的扰动方法等控制方法相比，能够以较少的运算量来补偿失真分量。此外，若是求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数的方法，则能够特别容易地求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。从而，不仅迎合温度变化和经年变化，还能够迎合基站用发送机的发送输出控制。

在以往的扰动方法等控制方法中，设失真分量成为最小时的振幅值和相位值为未知来处理，与此相对，在本发明的控制方法中，根据采样所得到的失真分量，通过二次方程式求得失真分量成为最小时的振幅值和相位值。即，如扰动法等自适应算法那样，不需要搜索失真分量成为最小时的振幅值和相位值。由此，由于能够缩短设定振幅值和相位值为止的时间，因此通过较少的运算量来进行失真补偿。此外，与以往的RLS等自适应算法相比，二次方程式系数的计算量非常小。

附图说明

图1是表示以往的幂级数型前置补偿器的功能结构例子的图。

图2是表示以往的其它的幂级数型数字前置补偿器的功能结构例子的图。

图3是表示实施例1的幂级数型前置补偿器的功能结构例子的图。

图4是表示利用了矢量调整器的幂级数型前置补偿器的控制方法的图。

图5是表示实施例2的幂级数型前置补偿器的功能结构例子的图。

图6是表示实施例3的幂级数型前置补偿器的功能结构例子的图。

图7是表示频率特性补偿器的功能结构例子的图。

图8是表示利用了频率特性补偿器的幂级数型前置补偿器的控制方法的图。

图9A是表示利用了本发明的幂级数型前置补偿器的有关相位的实验结果的图。

图9B是表示利用了本发明的幂级数型前置补偿器的有关振幅的实验结果的图。

图10是表示进行失真补偿的频带例子的图。

图11A是表示在图10的进行失真补偿的频带D2中的利用了幂级数型前置补偿器的有关振幅的实验结果的图。

图11B是表示在图10的进行失真补偿的频带D2中的利用了幂级数型前置补偿器的有关相位的实验结果的图。

图12A是表示在图10的进行失真补偿的频带D1中的利用了幂级数型前置补偿器的有关振幅的实验结果的图。

图12B是表示在图10的进行失真补偿的频带D1中的利用了幂级数型前置补偿器的有关相位的实验结果的图。

图13A是表示在图10的进行失真补偿的频带D3中的利用了幂级数型前置补偿器的有关振幅的实验结果的图。

图13B是表示在图10的进行失真补偿的频带D3中的利用了幂级数型前置补偿器的有关相位的实验结果的图。

图14A是表示在图10的进行失真补偿的频带D4中的利用了幂级数型前置补偿器的有关振幅的实验结果的图。

图14B是表示在图10的进行失真补偿的频带D4中的利用了幂级数型前置补偿器的有关相位的实验结果的图。

图15是表示本发明的控制方法和基于扰动法的控制方法的收敛特性的图。

图16A是比较基于本发明的控制方法的功率放大器输出的频谱(spectrum)、和没有频率特性补偿器的情况下的功率放大器输出的频谱的图。

图16B是比较基于扰动法的功率放大器输出的频谱、和没有频率特性补偿器时的功率放大器输出的频谱的图。

图17是表示组合了两个幂级数型前置补偿器的例子的图。

图18是表示实施例5的幂级数型前置补偿器的功能结构例子的图。

具体实施方式

以下，表示本发明的实施例。另外，对具有相同功能的结构部分赋予相同标号，并省略重复说明。

【实施例1】

图3表示实施例1的幂级数型前置补偿器的功能结构例子。幂级数型前置补偿器100包括：通过延迟线路820对信号提供延迟的延迟路径825；具有三次失真产生器830和矢量调整器140的失真产生路径135；用于将输入信号分配给延迟路径825和失真产生路径135的分配器810；对延迟路径825的输出和失真产生路径135的输出进行合成的合成器850；以及控制矢量调整器140的控制器180。在失真产生路径135上，还可以并列连接用于产生5次以上的奇数次的失真分量的N次(N为3以上的奇数)失真产生路径。矢量调整器140包括用于调整相位的可变相位单元141和用于调整振幅的可变衰减单元142。控制器180包括设定单元181、失真分量测定单元182、最小条件计算单元184、以及记录单元185。设定单元181设定矢量调整器140的相位值或振幅值。失真分量测定单元182测定功率放大器860的失真分量。最小条件计算单元184包括系数计算部件183。系数计算部件183根据对于设定单元181为了采样而设定的三个以上的相位值或振幅值的失真分量，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数。而且，最小条件计算单元184根据系数计算部件183所求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。记录单元183记录预先决定的用于采样而应设定的三个以上的相位值或振幅值。

另外，功率放大器860放大合成器850的输出。定向耦合器870向外部输出功率放大器860的输出，同时取出一部分用于向幂级数型前置补偿器100的控制单元180反馈，并输出给控制路径175。控制路径175包括频率变换器171和正交解调器172。频率变换器171将功率放大器860的输出从RF带向基带进行下变换(down-convert)。正交解调器172将频率变换器171的输出分解为作为对于信号的基准波的同相分量的I分量(In-phase component)和对于信号的基准波的正交分量的Q分量(Quadrature phase component)。ADC176、177将I分量和Q分量从模拟信号变换为数字信号，并输出给控制器180。

图4是表示幂级数型前置补偿器100的控制方法的处理流程的例子。幂级数型前置补偿器100的控制方法包括矢量采样步骤(S1801、S1806)、矢量最小条件计算步骤(S1802、S1807)、以及矢量计算结果设定步骤(S1812、S1817)等。详细的处理流程如下。设定单元181对在记录单元185中记录的用于采样的三个以上的相位值，依次设定矢量调整器140的相位值(S1811)。例如，若是相位的可变范围为从-P至+P，并设定三个相位值x₁、x₂、x₃的情况，则将预先决定的三个相位值设为x₁＝-2/3P、x₂＝0、x₃＝+2/3P。此外，振幅值(衰减率)固定为预先决定的值。例如，设为1即可。失真分量测定单元182依次测定对于这些三个以上的相位值(M个相位值x₁、x₂、......、x_M)的失真分量的大小y₁、y₂、......、y_M(S1821)。步骤S1811和S1821对应于矢量采样步骤(S1801)。

系数计算部件183根据S1821的测定结果，求出用于表示相位值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数(S1831)。具体地说，将二次方程式设为

【算式1】

y＝a₂x²+a₁x+a₀                (1)

将(x₁，y₁)、(x₂，y₂)、......、(x_M，y_M)设为相位值和失真分量的大小的组合，通过最小二乘法求出二次方程式的系数a₂、a₁、a₀。另外，若是将相位值设为3个的情况，则通过求解以下的联立方程式而求出二次方程式的系数a₂、a₁、a₀即可。

【算式2】

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1=a_2{x_1}^2+a_1{x}_1+a_0\\ y_2=a_2{x_2}^2+a_1{x}_2+a_0\\ y_3=a_2{x_3}^2+a_1{x}_3+a_0\end{array}\right.---\left(2\right)$

此外，在a₂＝0的情况下，相位值和失真分量的大小的关系成为一次函数。此时，通过最小二乘法等，求出a₁、a₀即可。接着，最小条件计算单元184利用在步骤S1831中求出的二次方程式的系数a₂、a₁、a₀，在相位值的可变范围(能够设定相位值的范围)内求出失真分量成为最小的相位值。(S1841)。例如，若相位值

【算式3】

$x=\frac{{-a}_1}{2a_2}---\left(3\right)$

在相位值的可变范围，则将该值x设为相位值即可。此外，在a₂＝0的情况下，若相位值

【算式4】

$x=\frac{{-a}_0}{a_1}---\left(4\right)$

在相位值的可变范围，则将该值x设为相位值即可。步骤S1831和S1841相当于矢量最小条件计算步骤(S1802)。设定单元181设定可变相位单元141，使得矢量调整器140的输出的相位成为在步骤S1841中求出的相位值(S1812)。该设定步骤为矢量计算结果设定步骤(S1812)。

以下表示a₂≠0时的二次方程式的系数a₂、a₁、a₀的计算方法例子。若设相位值x，则能够递归地求出a₂、a₁、a₀。即，成为如下所示。

【算式5】

$a_2=\frac{(\frac{Y_1}{M}-\frac{Y_2}{X_1})(\frac{X_1}{M}-\frac{X_3}{X_2})-(\frac{X_1}{M}-\frac{X_2}{X_1})(\frac{Y_1}{M}-\frac{Y_3}{X_2})}{(\frac{X_2}{M}-\frac{X_3}{X_1})(\frac{X_1}{M}-\frac{X_3}{X_2})-(\frac{X_1}{M}-\frac{X_2}{X_1})(\frac{X_2}{M}-\frac{X_4}{X_2})}---\left(5\right)$

$a_1=\frac{(\frac{Y_1}{M}-\frac{Y_2}{X_1})}{(\frac{X_1}{M}-\frac{X_2}{X_1})}-\frac{(\frac{X_2}{M}-\frac{X_3}{X_1})}{(\frac{X_1}{M}-\frac{X_2}{X_1})}{a}_2---\left(6\right)$

$a_0=\frac{Y_1}{M}-\frac{X_1}{M}{a}_1-\frac{X_2}{M}{a}_2---\left(7\right)$

$X_k=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{x_i}^k---\left(8\right)$

$Y_k=\underset{i-1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i{x_i}^{k-1}---\left(9\right)$

此外，在a₂＝0的情况下，同样成为如下所示。

【算式6】

$a_1=\frac{M{Y}_2-X_1{Y}_1}{M{X}_2-{X_1}^2}---\left(10\right)$

$a_0=\frac{M{Y}_1-X_1{Y}_2}{{\mathrm{MX}}_2-{X_1}^2}---\left(11\right)$

理论上，通过到此为止的处理应能够设定为失真分量成为最小的相位值。但是，若考虑测定误差等，则只进行一次上述的处理，也有可能不能满足以失真分量的大小为目标的基准。因此，失真分量测定单元182测定失真分量的大小(S1822)。然后，控制单元180确认失真分量的大小是否满足基准(S1851)。若满足基准，则相位值的设定结束。若不满足基准，则改变采样的相位值(S1861)。例如，将在步骤S1841中求出的失真分量成为最小的相位值设为中心，将相位的可变范围设为前一次的一半(若前一次的可变范围为2P，则设为P)，从其范围中选择3个以上点即可。然后重复从步骤S1811开始的处理。这样，通过缩小为了采样而设定的相位值的范围，从而能够提高失真分量成为最小的相位值的精度。

接着，在将相位值固定在所求出的相位值的基础上，对于振幅值也同样进行设定。即，设定单元181对在记录单元185中记录的用于采样的3个以上的振幅值依次设定振幅值(S1816)。失真分量测定单元182依次测定对于这些3个以上的振幅值(M个振幅值x₁、x₂、......、x_M)的失真分量的大小y₁、y₂、......、y_M(S1826)。步骤S1816和S1826对应于矢量采样步骤(S1806)。

系数计算单元183根据S1826的测定结果，求出用于表示振幅值和失真分量的关系的二次方程式的系数(S1836)。具体的求解方法与相位值的情况相同。最小条件计算单元184利用在步骤S1836中求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的振幅值(S1846)。步骤S1836和S1846对应于矢量最小条件计算步骤(S1807)。设定单元181设定可变衰减单元142，使得矢量调整器140的输出的振幅成为在步骤S1846中求出的振幅值(衰减率)(S1817)。该设定为矢量计算结果设定步骤(S1817)。

失真分量测定单元182测定失真分量的大小(S1827)。然后，控制单元180确认失真分量的大小是否满足基准(S1856)。若满足基准，则振幅值的设定结束。若不满足基准，则改变采样的振幅值(S1866)。

上述的处理流程不依赖于失真产生路径的次数。在失真产生路径为多个的情况下，在每个失真产生路径中依次进行上述的处理流程即可。例如，在失真产生路径为3次和5次的情况下，按照3次失真产生路径的相位值和振幅值、5次失真产生路径的相位值和振幅值的顺序进行上述的处理。或者，也可以按照5次、3次的顺序进行。

根据实施例1的幂级数型前置补偿器和幂级数型前置补偿器的控制方法，利用对于用于采样而设定的3个以上的相位值或振幅值的失真分量的大小，求出二次方程式的系数，并求出失真分量成为最小的相位值或振幅值，因此能够通过少量的计算量使失真分量最小。从而，不仅迎合温度变化和经时变化，还能够迎合基站用发送机中的发送输出控制。此外，由于运算量少，因此装置的低功耗也是可能的。

【实施例2】

图5表示实施例2的幂级数型前置补偿器的功能结构例子。幂级数型前置补偿器200与实施例1的幂级数型前置补偿器100的不同点在于，通过数字信号处理来补偿在功率放大器中产生的失真分量。从而，在幂级数型前置补偿器200内部处理的信号为数字信号，输入信号为数字信号的I分量和Q分量，输出信号为数字信号的I分量和Q分量，这些与幂级数型前置补偿器100不同，但功能结构和控制方法等本发明的本质性的部分是相同的。此外，用于表示幂级数型前置补偿器200的控制方法的处理流程与图4相同。

幂级数型前置补偿器200包括：通过延迟存储器221、222对信号提供延迟的延迟路径225；具有三次失真产生器230和矢量调整器240的失真产生路径235；将输入信号(I分量、Q分量)分别分配给延迟路径225和失真产生路径235的分配器210；分别对延迟路径225的输出(I分量、Q分量)和失真产生路径235的输出(I分量、Q分量)进行合成的合成器250；以及控制矢量调整器240的控制器280。失真产生路径235中可以并联连接用于产生5次以上的奇数次的失真分量的N次(N为3以上的奇数)失真产生路径。矢量调整器240包括用于调整相位的可变相位单元241和用于调整振幅的可变衰减单元242。控制器280包括设定单元281、失真分量测定单元182、最小条件计算单元184、记录单元185。设定单元281设定矢量调整器240的相位值或振幅值。失真分量测定单元182测定功率放大器860的失真分量。最小条件计算单元184包括系数计算部件183。系数计算部件183根据对于设定单元281为了采样而设定的3个以上的相位值或者振幅值的失真分量，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数。然后，最小条件计算单元184根据系数计算部件183所求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。记录单元185记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者振幅值。

由于来自幂级数型前置补偿器200的输出是数字信号，因此DAC251、252将数字信号转换为模拟信号，正交调制器262根据I分量和Q分量生成基带的模拟信号，频率调制单元261从基带向RF带进行上变换(up-convert)。其它结构与实施例1(图3)相同。

实施例2的幂级数型前置补偿器以及幂级数型前置补偿器的控制方法与实施例1相比，只有处理信号为数字信号这一点不同。因此与实施例1一样能够以少量的运算量使失真分量最小。

【实施例3】

图6表示实施例3的幂级数型前置补偿器的功能结构例子。幂级数型前置补偿器300与实施例2的幂级数型前置补偿器200的不同点在于，代替矢量调整器240而包括频率特性补偿器390。图7是表示频率特性补偿器390的功能结构例子。此外，图8是表示幂级数型前置补偿器300的控制方法的处理流程的图。

幂级数型前置补偿器300的功能结构与幂级数型前置补偿器200不同点仅在于：代替矢量调整器240而具有频率特性补偿器390；以及控制器380是用于控制频率特性补偿器390的结构单元，其它结构与幂级数型前置补偿器200相同。频率特性补偿器390包括FFT单元391、N个复数乘法运算单元392-n(其中，n是1至N的整数，N是在失真产生路径中产生的失真分量的次数)、以及反FFT单元393。FFT单元391对N点的输入信号进行串行/并行变换，对被并行变换后的N点的输入信号进行N点的离散傅立叶变换，将时域的数字信号变换为频域的数字信号。反FFT单元393对N个复数乘法运算单元392-n的输出进行N点的离散傅立叶反变换，并进行并行/串行变换，将频率的数字信号变换为时域的数字信号。控制器380包括设定单元381、失真分量测定单元182、最小条件计算单元184、以及记录单元185。设定单元381对每个复数乘法运算单元392-n设定相位值或振幅值。失真分量测定单元182测定功率放大器860的失真分量。最小条件计算单元184包括系数计算部件183。系数计算部件183根据对于设定单元381为了采样而设定的3个以上的相位值或者振幅值的失真分量，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数。然后，最小条件计算单元184根据系数计算部件183所求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值。记录单元185记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者振幅值。

幂级数型前置补偿器300的控制方法包括复数乘法运算采样步骤(S3801、S3806)、复数乘法运算最小条件计算步骤(S1802、S1807)、以及复数乘法运算计算结果设定步骤(S3812、S3817)等。详细的处理流程如下所述。控制器380对变量n代入1(S3804)。设定单元381将复数乘法运算单元392-n(其中，n是在步骤S3804或S3861中代入的值)的相位值依次设定为在记录单元185中记录的用于采样的3个以上的相位值(S3811)。另外，相位值的决定方法可以与实施例1相同。失真分量测定单元182依次设定对于这些3个以上的相位值(M个相位值x₁、x₂、......、x_M)的失真分量的大小y₁、y₂、......、y_M(S1821)。步骤S3811和S1821对应于复数乘法运算采样步骤(S3801)。

系数计算部件183根据S1821的测定结果，求出用于表示相位值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数(S1831)。最小条件计算单元184利用在步骤S1831中求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的相位值(S1841)。在本实施例中，步骤S1831和S1841对应于复数乘法运算最小条件计算步骤(S1802)。设定单元381设定复数乘法运算单元392-n，使得频率特性补偿器390的输出的相位成为在步骤S1841中求出的相位值(S3812)。此为复数乘法运算计算结果设定步骤(S3812)。

控制器380确认是否为n＝N(S3851)。在S3851为否的情况下，控制器380使n的值增加1，并返回步骤S3811(S3861)。在步骤S3851为是的情况下，失真分量测定单元182测定失真分量的大小(S1822)。然后，控制器380确认失真分量的大小是否满足基准(S1851)。若满足基准，则相位值的设定结束。若不满足基准，则改变采样的相位值，重复从步骤S3804开始的处理(S1861)。

接着，在将复数乘法运算单元392-1、......、392-N的相位值分别固定为所求出的相位值的基础上，对于振幅值也同样进行设定。即，控制器380对变量n代入1(S3809)。设定单元381将复数乘法运算单元392-n(其中，n为在步骤S3809或S3866中所代入的值)的振幅值依次设定为在记录单元185中记录的用于采样的3个以上的振幅值(S3816)。失真分量测定单元182依次测定对于这些3个以上的振幅值(M个相位值x₁、x₂、......、x_M)的失真分量的大小y₁、y₂、......、y_M(S1826)。步骤S3816和S1826对应于复数乘法运算采样步骤(S3806)。

系数计算部件183根据S1826的测定结果，求出用于表示振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数(S1836)。最小条件计算单元184利用在步骤S1836中求出的二次方程式的系数，求出失真分量成为最小的振幅值(S1846)。在本实施例中，步骤S1836和S1846对应于复数乘法运算最小条件计算步骤(S1807)。设定单元381设定复数乘法运算单元392-n，使得频率特性补偿器390的输出的振幅成为在步骤S1846中求出的振幅值(S3817)。该设定为复数乘法运算计算结果设定步骤(S3817)。

控制器380确认是否为n＝N(S3856)。在步骤S3856为否的情况下，控制器380使n的值增加1，并返回步骤S3816(S3866)。在步骤S3856为是的情况下，失真分量测定单元182测定失真分量的大小(S1827)。然后，控制器380确认失真分量的大小是否满足基准(S1856)。若满足基准，则振幅值的设定结束。若不满足基准，则改变采样的振幅值，重复从步骤S3809开始的处理(S1866)。

图9A和图9B是利用了幂级数型前置补偿器300的实验结果。图9A表示有关相位的实验结果，横轴是相位差，纵轴是失真分量的功率。图9B表示有关振幅的实验结果，横轴为振幅的倍率，纵轴为失真分量的功率。这里测定的失真分量是图10表示的主波的下侧(低频侧)的失真分量(D1+D2)。在实验中，利用了2GHz带、1W级放大器。“采样的点”对应于在复数乘法运算采样步骤(S3801、S3806)中求出的相位值或者振幅值和失真分量的大小(本实验中是功率)的组合(x₁，y₁)、(x₂，y₂)、(x₃，y₃)。虚线是根据所采样的结果而求出的二次函数。“用于确认计算结果的测定值”表示以一定间隔测定了相位值或者振幅值时的相位值或者振幅值和失真分量的功率。根据这些图可知，根据采样的结果求出的二次函数和“用于确认计算结果的测定值”大致相同。此外，可知，利用式(3)所求出的使失真分量最小的相位值和振幅值也与“用于确认计算结果的测定值”的最小值大致相同。根据该实验结果可知，利用3个点的相位值或者振幅值能够求出接近使失真分量最小的相位值或者振幅值的值。

接着，说明如图10那样限定了失真分量带宽的情况的实验。在该实验中，将主波的下侧(低频侧)的3次失真分量和主波的上侧(高频侧)的3次失真分量分别分割为2，从下侧开始设为D1、D2、D3、以及D4。按照D2、D1、D3、D4的顺序进行频率特性补偿器的复数乘法运算器系数控制。此外，按照振幅值、相位值的顺序实施了复数乘法运算器系数。

图11A和图11B表示对于失真分量D2的实验结果。图11A和图11B分别为有关振幅值和相位值的实验结果。“采样的点”是图中的“用于计算最小点的测定点”，“用于确认计算结果的测定值”是“测定点”。D2的振幅值以及相位值被设定为对应于失真分量D2的频率特性补偿器的复数乘法运算器系数。失真分量D2设为对在图6的失真分量测定单元182中检测到的信号进行频率变换，且对应于D2的频域分量。通过实线表示估计的二次函数。根据图11A和图11B可知，利用3个测定点能够设定D2的振幅值和相位值。此外可知，估计到的二次函数与全部测定点相比，没有较大背离。

图12A和图12B表示对于失真分量D1的实验结果。可知，与图11A和图11B同样地由通过3个测定点估计的二次函数与测定点数全部点相比没有较大背离。图12A和图12B的失真分量D1的功率与图11A和图11B的功率相比较小。这是因为主波附近的失真分量D2与离开了主波的失真分量D1相比较大。

同样地，图13A、图13B、图14A以及图14B表示对于失真分量D3和失真分量D4的实验结果。根据图13A、图13B、图14A以及图14B可知，由通过3个测定点估计的二次函数与测定点数全部点相比没有较大背离。

从而可知，能够根据图8的流程图来设定频率特性补偿器的复数乘法运算器系数。

图15表示本发明的控制方法和基于扰动法的控制方法的收敛特性。横轴是由本发明的收敛时间来标准化的时间，纵轴是5MHz下的ACLR偏移。实线表示通过本发明的控制方法的收敛情况，虚线表示通过扰动法的收敛情况。本发明的控制方法能够在扰动法的约1/3的时间内，使相邻信道漏电功率ACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio)收敛。

图16A是对基于本发明的控制方法的功率放大器输出的频谱、和在没有频率特性补偿器的情况下的功率放大器输出的频谱进行比较的图。图16B是对基于扰动法的功率放大器输出的频谱、和在没有频率特性补偿器的情况下的功率放大器输出的频谱进行比较的图。横轴是频率、纵轴是进行了标准化的频谱等级。在没有频率特性补偿器的情况下发送频率的上侧和下侧不对称。但是，在本发明的控制方法和扰动法的情况下，主波的上侧和下侧大致对称。即，可知本发明的控制方法能够得到与扰动法相同程度的ACLR。

从这些实验结果也可知，通过本发明的幂级数型前置补偿器以及幂级数型前置补偿器的控制方法，能够以较少的运算量使失真分量减小到与以往的方法相同的程度。

【实施例4】

图17表示对两个幂级数型前置补偿器进行了组合的例子。在该结构中，组合了实施例1的幂级数型前置补偿器100和实施例3的幂级数型前置补偿器300。不同点在于，控制器180’、380’进行用于两个幂级数型前置补偿器进行协调动作的信号(协调信号/完成信号)的交换。

例如，首先幂级数型前置补偿器100’通过矢量调整器140进行粗略的失真补偿，对幂级数型前置补偿器300’发送协调控制信号。此后，幂级数型前置补偿器300’通过频率特性补偿器390进行高精度的失真补偿，对幂级数型前置补偿器100’发送完成信号。由于模拟的幂级数型前置补偿器100’能够由可变相位单元141和可变衰减单元142来构成矢量调整器140，且一直在RF带就能够控制相位值和振幅值，因此容易进行高速的控制。在该方法的情况下，通过矢量调整器140进行粗略的失真补偿，从而能够使必须要由频率特性补偿器390补偿的等级减小。从而，能够减少按每个复数乘法运算器必须要求出失真分量成为最小的相位值或者振幅值的数字幂级数型前置补偿器300’的控制所需的运算次数。

另外，在发送信号的上侧的失真分量和下侧的失真分量的非对称性非常大的情况下，有时是首先由幂级数型前置补偿器300’进行用于补偿非对称性的失真补偿，此后由幂级数型前置补偿器100’进行失真补偿的情况更有效。

【实施例5】

图18表示实施例5的幂级数型前置补偿器的功能结构例子。幂级数型前置补偿器400与实施例2的幂级数型前置补偿器200和实施例3的幂级数型前置补偿器300的不同点在于，除了包括矢量调整器240之外还包括频率特性补偿器390。

幂级数型前置补偿器400包括：通过延迟存储器221、222对信号提供延迟的延迟路径225；具有3次失真产生器230、矢量调整器240、以及频率特性补偿器390的失真产生路径435；将输入信号(I分量、Q分量)分别分配给延迟路径225和失真产生路径435的分配器210；分别对延迟路径225的输出(I分量、Q分量)和失真产生路径435的输出(I分量、Q分量)进行合成的合成器250；以及用于控制矢量调整器240和频率特性补偿器390的控制器480。对失真产生路径435还可以并联连接用于产生5次以上的奇数次的失真分量的N次(N为3以上的奇数)失真产生路径。控制器480包括设定单元481、失真分量测定单元182、最小条件计算单元184、以及记录单元485。设定单元481设定矢量调整器240的输出的相位值或振幅值、以及频率特性补偿器390的输出的相位值或者振幅值。记录单元485记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者振幅值。所记录的相位值或者振幅值也可以与用于矢量调整器240和用于频率特性补偿器390的相位值或者振幅值不同，也可以相同。

控制的顺序与实施例4相同，调整矢量调整器240的输出的相位值和振幅值(与图4相同)，此后调整频率特性补偿器390的输出的相位值和振幅值(与图8相同)即可。或者也可以与此相反，也可以根据需要而重复。这样若设为一个幂级数型前置补偿器，则不仅高精度地进行失真补偿，还具有能够由单一的DSP(数字信号处理器：Digital Signal Processor)进行控制的优点。从而还可以节省电。

Claims (10)

1.一种幂级数型前置补偿器，包括：

延迟路径，对信号提供延迟；

失真产生路径，具有N次失真产生器和矢量调整器；

分配器，将输入信号分配给所述延迟路径和所述失真产生路径；

合成器，合成所述延迟路径的输出和所述失真产生器的输出；以及

控制器，控制所述矢量调整器，

N为3以上的奇数，

所述控制器包括：

设定单元，设定所述矢量调整器的输出的相位值或者振幅值；

失真分量测定单元，测定失真分量；

最小条件计算单元，利用对于所述设定单元为了采样而设定的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值的失真分量的大小，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

记录单元，记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值。

2.一种幂级数型前置补偿器，包括：

延迟路径，对信号提供延迟；

失真产生路径，具有N次失真产生器和频率特性补偿器；

分配器，将输入信号分配给所述延迟路径和所述失真产生路径；

合成器，合成所述延迟路径的输出和所述失真产生路径的输出；以及

控制器，控制所述频率特性补偿器，

N为3以上的奇数，

所述频率特性补偿器包括：将时域信号变换为频域信号的FFT单元；N个复数乘法运算单元；以及将频域信号变换为时域信号的反FFT单元，

所述控制器包括：

设定单元，设定每个所述复数乘法运算单元的输出的相位值或者振幅值；

失真分量测定单元，测定失真分量；

最小条件计算单元，利用对于所述设定单元为了采样而设定的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值的失真分量的大小，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

记录单元，记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值。

3.一种幂级数型前置补偿器，包括：

延迟路径，对信号提供延迟；

失真产生路径，具有N次失真产生器、矢量调整器以及频率特性补偿器；

分配器，将输入信号分配给所述延迟路径和所述失真产生路径；

合成器，合成所述延迟路径的输出和所述失真产生路径的输出；以及

控制器，控制所述频率特性补偿器，

N为3以上的奇数，

所述频率特性补偿器包括：将时域信号变换为频域信号的FFT单元；N个复数乘法运算单元；以及将频域信号变换为时域信号的反FFT单元，

所述控制器包括：

设定单元，设定所述矢量调整器的输出的相位值或者振幅值、以及每个所述复数乘法运算单元的输出的相位值或者振幅值；

失真分量测定单元，测定失真分量；

最小条件计算单元，利用对于所述设定单元为了采样而设定的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值的失真分量的大小，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

记录单元，记录预先决定的为了采样而应设定的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值。

4.一种幂级数型前置补偿器的控制方法，其为权利要求1所述的幂级数型前置补偿器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

矢量采样步骤，所述设定单元为了采样而设定的所述矢量调整器的输出的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值，所述失真分量测定单元分别测定对于所述的3个以上的相位值或者所述的3个以上的振幅值的失真分量的大小；

最小条件计算步骤，所述最小条件计算单元根据所述矢量采样步骤的测定结果，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

矢量计算结果设定步骤，所述设定单元根据所述矢量最小条件计算步骤的计算结果，设定相位值或者振幅值。

5.一种幂级数型前置补偿器的控制方法，其为权利要求2所述的幂级数型前置补偿器的控制方法，其特征在于，所述控制方法对每个所述复数乘法运算单元包括：

复数乘法运算采样步骤，所述设定单元为了采样而设定输出的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值，所述失真分量测定单元分别测定对于所述的3个以上的相位值或者所述的3个以上的振幅值的失真分量的大小；

复数乘法运算最小条件计算步骤，所述最小条件计算单元根据所述复数乘法运算采样步骤的测定结果，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

复数乘法运算计算结果设定步骤，所述设定单元根据所述复数乘法运算最小条件计算步骤的计算结果，设定相位值或者振幅值。

6.一种幂级数型前置补偿器的控制方法，其为权利要求3所述的幂级数型前置补偿器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

矢量采样步骤，所述设定单元为了采样而设定所述矢量调整器的输出的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值，所述失真分量测定单元分别测定对于所述的3个以上的相位值或者所述的3个以上的振幅值的失真分量的大小；

最小条件计算步骤，所述最小条件计算单元根据所述矢量采样步骤的测定结果，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

矢量计算结果设定步骤，所述设定单元根据所述矢量最小条件计算步骤的计算结果，设定相位值或者振幅值，

还对每个所述复数乘法运算单元包括：

复数乘法运算采样步骤，所述设定单元为了采样而设定输出的3个以上的相位值或者3个以上的振幅值，所述失真分量测定单元分别测定对于所述的3个以上的相位值或者所述的3个以上的振幅值的失真分量的大小；

复数乘法运算最小条件计算步骤，所述最小条件计算单元根据所述复数乘法运算采样步骤的测定结果，求出用于表示相位值或者振幅值和失真分量之间的关系的二次方程式的系数，并根据求出的二次方程式的系数求出失真分量最小的相位值或者振幅值；以及

复数乘法运算计算结果设定步骤，所述设定单元根据所述复数乘法运算最小条件计算步骤的计算结果，设定相位值或者振幅值。

7.如权利要求4至6的任一项所述的幂级数型前置补偿器的控制方法，其特征在于，

首先，在将振幅值固定的基础上，求出失真分量最小的相位值，

接着，在设定为所求出的相位值的基础上，求出失真分量最小的振幅值。

8.如权利要求4至6的任一项所述的幂级数型前置补偿器的控制方法，其特征在于，

首先，在将相位值固定的基础上，求出失真分量最小的振幅值，

接着，在设定为所求出的振幅值的基础上，求出失真分量最小的相位值。

9.一种幂级数型前置补偿器的控制方法，所述幂级数型前置补偿器具有权利要求1所述的幂级数型前置补偿器和权利要求2所述的幂级数型前置补偿器两者，所述控制方法的特征在于，

首先，在将所述频率特性补偿器的设定固定的基础上，进行所述矢量调整器的控制，

接着，在将所述矢量调整器的设定固定的基础上，进行所述频率特性补偿器的控制。

10.一种幂级数型前置补偿器的控制方法，所述幂级数型前置补偿器具有权利要求1所述的幂级数型前置补偿器和权利要求2所述的幂级数型前置补偿器两者，所述控制方法的特征在于，

首先，在将所述矢量调整器的设定固定的基础上，进行所述频率特性补偿器的控制，

接着，在将所述频率特性补偿器的设定固定的基础上，进行所述矢量调整器的控制。

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