JP2000031748A - フィ―ドフォワ―ド線形化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間信号成分の効果的な抑制と高速収束を提
供できるようなデジタル信号処理技術を用いたフィード
フォワード線形化装置を提供すること。 【解決手段】 本発明のフィードフォワード線形化装置
は、入力信号を増幅する増幅器と、信号キャンセル回路
とエラー信号キャンセル回路とを含む。信号キャンセル
回路は、入力信号を増幅するパワー増幅器を有する。こ
のパワー増幅器の出力は調整信号を与えるようなベクト
ル変調器により調整される。ＤＰＳが、循環最少自乗ア
ルゴリズムに基づいたこの調整信号を計算する。本発明
の一実施例によれば、この循環最少自乗アルゴリズム
は、信号キャンセル回路により与えられるエラー信号が
線形化装置の入力信号に直交するよう機能する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域のパワー増
幅器に関し、特にデジタル信号処理技術を用いたフィー
ドフォワード線形化装置を有する増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの無線周波数を用いるＲＦのアプリ
ケーションにおいては、パワー増幅器を用いて高周波信
号を増幅している。このＲＦ増幅器にバイアスをかけて
高い出力パワーを得ているため、この増幅器はある程度
非線形の応答を示すことになる。したがって入力信号パ
ワーが増加するにつれて、このＲＦ増幅器は所望の周波
数帯域外の周波数を含む中間変調（ＩＭ）成分を生成し
てしまう。

【０００３】増幅器の非線形応答特性の影響を取り除く
１つの方法は、複数の増幅器を採用して所定のキャリア
信号を増幅するよう構成することである。例えば、移動
通信環境においては、基地局はＴＤＭＡ変調系あるいは
ＣＤＭＡ変調系により複数のキャリア信号を送信してい
る。ＴＤＭＡにおける各キャリア周波数は、特定のセル
内の一人のユーザに対応している。

【０００４】ＣＤＭＡにおける各疑似乱数コードは、一
人のユーザに対応している。基地局はセル内の複数のユ
ーザと通信しなければならないために、中間変調（ＩＭ
成分）は、ユーザの数と共に増加することになる。かく
して各キャリア信号に対し、個々の増幅器を用いること
により、中間変調成分の生成を押さえることができる。
しかしこのアプローチは、コストが高く多くのアプリケ
ーションにおいては、商業上利用できない可能性があ
る。

【０００５】別のアプローチは、図１に示すようなアナ
ログ線形化装置１０を採用することである。２つのトー
ン信号を組み合わせた線形化装置の動作を次に述べる。
信号成分２２により表される無線周波数信号は、パワー
増幅器１２に加えられる。このパワー増幅器１２はその
非線形応答特性により中間周波数成分２４を生成する。
信号成分２２′は信号成分２２の増幅部分に対応する。
線形化装置１０の機能は、この中間周波数成分２４を取
り除くことである。

【０００６】線形化装置１０は、エラー信号キャンセル
回路２８に接続された信号キャンセル回路２６を有す
る。このエラー信号キャンセル回路２８はパワー増幅器
１２を有する上側ブランチと、線形化装置の入力信号を
加算器１６の入力信号に与える下側ブランチとを有す
る。加算器１６の別の入力ポートは、パワー増幅器１２
により生成され、減衰器１４を介して加えられる出力信
号を受信するよう構成されている。その結果加算器１６
の出力ポートは、減衰した信号成分２４′を与え、この
信号成分２４′は中間周波数成分２４を減衰したもので
ある。

【０００７】エラー信号キャンセル回路２８は、パワー
増幅器１２により生成された出力信号を加算器２０に与
えるよう構成された上側ブランチを有する。エラー信号
キャンセル回路２８の下側ブランチは増幅器１８を有
し、この増幅器１８は減衰した信号成分２４′を受領す
る。増幅器１８は減衰した信号成分２４′を増幅する。
これは中間周波数成分２４に等しい。その結果加算器２
０の出力ポートは、増幅器による歪を受けることなく増
幅した信号成分２２′を提供する。

【０００８】図１のフィードフォワード線形化装置は、
アナログ回路であるためいくつかの欠点を有する。そし
て即ち信号の変動に瞬時に追従できないことである。線
形化を達成する別の設計による解決法は、予め歪を有す
る線形化装置とフィードバックの線形化装置とを有す
る。しかしこれらの設計構成は、受け入れ可能なもので
はなく、さらにまたフィードバック線形化装置は信号が
不安定となる。

【０００９】アナログフィードフォワード線形化装置の
問題点を回避するために、デジタル信号処理技術を採用
したフィードフォワード線形化装置が提案されており、
この装置は信号と周囲環境の変動を吸収するために回路
内にある制御パラメータ（調整信号）を適用的に調整す
ることである。しかし、この提案された解決法における
調整信号の適用においてゆっくりとした収束によりフィ
ードフォワード線形化装置の有効性が制限されてしま
う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、中間
信号成分の効果的な抑制と高速収束を提供できるような
デジタル信号処理技術を用いたフィードフォワード線形
化装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施例によれ
ば、本発明のフィードフォワード線形化装置は、入力信
号を増幅する。この本発明のフィードフォワード線形化
装置は、信号キャンセル回路とエラー信号キャンセル回
路とを含む。信号キャンセル回路は、入力信号を増幅す
るパワー増幅器を有する。このパワー増幅器の出力は調
整信号を与えるようなベクトル変調器により調整され
る。

【００１２】循環最少自乗法（recursive least square
−ＲＬＳ）を用いた計算機が、循環最少自乗アルゴリズ
ムに基づいたこの調整信号を計算する。本発明の一実施
例によれば、この循環最少自乗アルゴリズムは、信号キ
ャンセル回路により与えられるエラー信号が線形化装置
の入力信号に直交するよう機能する。

【００１３】本発明の別の実施例によれば、ベクトル変
調器の伝達関数は、次式で表される。

【数１】 ここで、Ｇはベクトル変調器のゲインであり、Ｖはベク
トル変調器の入力信号である。さらに次のことがいえ
る。

【数２】 ここで、φはベクトル変調器の入力信号の位相であり、
θは出力信号の位相である。

【００１４】本発明の他の実施例によれば、この信号キ
ャンセル回路は、第１の信号キャンセルブランチと、第
２の信号キャンセルブランチとを有する。この第１の信
号キャンセルブランチは、入力信号を受信する増幅器を
有する。この増幅器の出力ポートは、信号キャンセルベ
クトル変調器に減衰器を介して接続される。このベクト
ル変調器の出力ポートは信号キャンセル用加算器に接続
される。この信号キャンセル用加算器の他の入力は第２
の信号キャンセルブランチを介して入力信号を受信す
る。

【００１５】本発明のフィードフォワード線形化装置
は、エラーキャンセル装置を介し、このエラーキャンセ
ル回路は、第１のエラーキャンセルブランチと第２のエ
ラーキャンセルブランチとを有する。第１のエラーキャ
ンセルブランチは、増幅器により生成された出力信号を
受領するエラーキャンセル用加算器を有する。第２のエ
ラーキャンセルブランチは、信号キャンセル用加算器に
より生成された信号を受領するエラーキャンセル用ベク
トル変調器を有し、調整されたエラー信号をエラーキャ
ンセル用ベクトル変調器に与える。

【００１６】エラーキャンセル用ベクトル変調器の出力
ポートは、補助増幅器に加えられ、この補助増幅器がそ
の出力信号をエラーキャンセル用加算器の第２入力ポー
トに与える。デジタル信号プロセッサは、ゲインと位相
調整信号をベクトル変調器に与え、その結果信号キャン
セル用加算器の出力信号は、中間変調成分を表す信号で
あり、かつエラーキャンセル用加算器の出力信号は、中
間周波数成分を有さない入力信号を増幅したものであ
る。

【００１７】本発明の他の実施例によれば、プロセッサ
は増幅器への入力信号Ｖｍ のベースバンドバージョン
を表す信号サンプルと、線形化装置の出力信号Ｖ０
と、信号キャンセル用加算器により生成されるエラー信
号Ｖｄ を受領する。このプロセッサはルート最少自乗
法による計算機であり、１／αのパラメータを追跡す
る。ここでαは信号キャンセル調整信号であり、Ｖｄ
／αの正規化が最小となるような信号キャンセル調整信
号である。

【００１８】このプロセッサは、入力信号と信号キャン
セル用加算器の出力信号と線形化装置の出力信号に対応
するダウンコンバートされた信号に基づいた計算を実行
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図２は本発明による広帯域パワー
増幅器に用いられるフィードフォワード線形化装置６０
を示す。

【００２０】このフィードフォワード線形化装置６０
は、信号キャンセル回路８６とエラー信号キャンセル回
路８８とを有する。各信号キャンセル回路８６とエラー
信号キャンセル回路８８は、２個のブランチを有する。
信号キャンセル回路８６は入力信号Ｖｍ を受信する増
幅器６２を含む第１信号キャンセルブランチを有する。
入力信号Ｖｍ は、信号スプリッタ９８を介して第２信
号キャンセルブランチに分けられる。

【００２１】この第１信号キャンセルブランチは、ベク
トル変調器６６を有し、このベクトル変調器６６は増幅
器６２により生成され、信号スプリッタ９０と減衰器６
４を介して送られた信号を受領する。減衰器６４は減衰
機能を有する抵抗が好ましい。ベクトル変調器６６は、
加算器６８に接続される。加算器６８の別の入力ポート
は、入力信号Ｖｍ を第２信号キャンセルブランチを介
して受領する。

【００２２】ベクトル変調器６６は、信号キャンセル調
整信号αを受領し調整後、加算器６８の出力点における
出力信号Ｖｄ は、入力信号Ｖｍ に直交している。これ
に関しては以下に説明する。

【００２３】増幅器６２の出力ポートは、線形化装置６
０の第１エラーキャンセルブランチに信号スプリッタ９
０を介して接続される。かくしてこの第１エラーキャン
セルブランチは、エラーキャンセル用の加算器７４を有
し、この加算器７４はその入力ポートの１つで信号Ｖａ
を受領する。線形化装置６０の第２エラーキャンセル
ブランチはベクトル変調器７０を有する。

【００２４】このベクトル変調器７０の出力ポートは、
補助増幅器７２の入力ポートに接続されている。この補
助増幅器７２の出力ポートは、加算器７４の別の入力ポ
ートに接続されている。ベクトル変調器７０はエラーキ
ャンセル調整信号βを有するよう構成され、その結果調
整後加算器６８の出力点で生成された信号Ｖｄ は、線
形化装置６０の入力点で生成された信号Ｖｍ に直交す
る。

【００２５】デジタル信号プロセッサ７６は、入力信号
Ｖｍ とエラー信号Ｖｄ と出力信号Ｖ０ を受領する。
このデジタル信号プロセッサ７６は、ダウンコンバータ
８４を有し、ダウンコンバータ８４は信号Ｖｍ ，Ｖｄ
，Ｖ０ の周波数範囲をベースバンド周波数範囲にシフ
トする。本発明はこの構成に限定されるものではなく、
例えば本発明の他の実施例のダウンコンバータは、これ
らの周波数をベースバンド範囲にシフトしてダウンコン
バートされた信号をデジタル信号プロセッサ７６に与え
るようにしている。

【００２６】ダウンコンバータ８４の出力ポートは、デ
ジタル信号プロセッサ回路８０にＡ／Ｄ変換器９２を介
して接続される。このデジタル信号プロセッサ回路８０
は調整信号α，βを追跡するのに必要な計算を実行す
る。本発明の一実施例によれば、デジタル信号プロセッ
サ回路８０は、例えばルーセント・テクノロジー社から
市販されている専用処理集積回路チップである。しかし
本発明はこれに限定されるものではない。

【００２７】例えば適宜のソフトウェアコードを実行す
る専用マイクロプロセッサもプロセッサ回路８０により
実行される同一の機能を実行することができる。メモリ
装置７８は、データ情報をデジタル信号プロセッサ回路
８０に与える。デジタル信号プロセッサ回路８０の出力
ポートはＤ／Ａ変換器８２に接続され、このＤ／Ａ変換
器８２が計算されたパラメータをアナログ信号に変換す
る。Ｄ／Ａ変換器８２の出力ポートは、ベクトル変調器
６６，ベクトル変調器７０に接続され、それぞれ調整信
号α，βのアナログ版を提供する。

【００２８】図３は本発明の一実施例によりデジタル信
号プロセッサ回路８０が実行するステップを表すフロー
チャート図である。ステップ１２０において、デジタル
信号プロセッサ回路８０はα（０），β（０）の値を初
期化する。ステップ１２１においては、入力信号Ｖｍ
と、エラー信号Ｖｄ に対応するベースバンド信号と、
線形化装置の出力信号Ｖ０ を得る。

【００２９】ステップ１２２においてプロセッサ回路８
０は循環最少自乗アルゴリズムを用いて調整パラメータ
１／αを追跡する。ここでαは、エラーキャンセル調整
信号である。巡回最少自乗アルゴリズムに関しては、S.
Haykin, Adaptive Filter Theory (Prentice Hall 3d
Ed. 1996) を参照のこと。ＲＬＳアルゴリズムは、前掲
のHaykin著の重み付き最少自乗基準の重複決定式のシス
テムを解く。この重複決定式とは変数が線形式の数以下
の時の式をさし、次式で表される。

【数３】

【００３０】ここでρはＲＬＳアルゴリズムの健忘係数
（forgetting factor） の繰り返しであり、Ｖｍ（ｋ）
は線形化装置への入力信号のベースバンドバージョン
に対応する時間ｋにおける信号サンプルであり、Ｖｄ
（ｋ） は信号キャンセル用の加算器６８により提供さ
れるような信号キャンセル回路の出力信号のベースバン
ドバージョンに対応する時間ｋにおける信号サンプルで
あり、Ｖａ（ｋ） は増幅器６２の出力信号のベースバ
ンドバージョンに対応する時間ｋの信号サンプルであ
り、α（ｋ−１）はαの前の更新時に計算された公知の
調整信号であり、γは減衰器６４の減衰係数である。

【００３１】式（１）に適用されるＲＬＳアルゴリズム
は、次式を最少にすることにより１／αのパラメータを
追跡する。

【数４】

【００３２】このＲＬＳアルゴリズムは、次の循環式
（３）−（６）により一般的に表される。

【数５】 初期値α（１）＝１φ（１）＝１、ここで式（３）のｇ
（ｋ）は「共通ゲインベクトル」と称するもので、式
（４）中のｅは「エラーベクトル」と称し、式（５）の
φは「データ共分散の逆数」である。

【００３３】式（３）−（６）中には、マトリックス操
作は存在しない。その理由は未知のパラメータの数は１
つのみだからである。式（３）−（６）の解は、比較的
早く計算できる。ステップ１２６において、プロセッサ
回路８０はαの値が安定するまで待機する。ＲＬＳアル
ゴリズムは、S. Haykin, Adaptive Filter Theory (Pre
ntice Hall 3d Ed. 1996) に記載されている。

【００３４】本発明の他の実施例によれば、プロセッサ
回路８０は最少自乗平均（Least Means Square, ＬＭ
Ｓ）アルゴリズムを用いてエラーキャンセル調整信号１
／αを追跡する。このＬＭＳアルゴリズムはS. Haykin,
Adaptive Filter Theory (Prentice Hall 3d Ed. 199
6) に開示されている。この最少自乗平均ＬＭＳアルゴ
リズムは、次の巡回式（７）で表される。

【数６】 ここでμαは各繰り返しに用いられるステップサイズで
あり、αが安定したと見なされるまで特定の繰り返し数
の間一定に維持され、Ｖｄ は前記エラー信号に対応
し、Ｖ＊ｍは前記線形化装置の入力信号の複素数を表
す。

【００３５】ＬＭＳアルゴリズムは、ＲＬＳアルゴリズ
ムよりも信号キャンセル信号αを追跡する収束時間が長
くなる。デジタル信号プロセッサ回路８０がＲＬＳアル
ゴリズムを採用すると、調整信号αを追跡する線形式を
解くことができる。その理由は、信号キャンセルベクト
ル変調器は増幅器６２の後ろに配置されているためであ
る。信号キャンセルベクトル変調器を増幅器の前に配置
すると、αにおいては非線形の式となり、その結果調整
信号αを追跡する単純なＲＬＳアルゴリズムを実行する
ことが不可能となる。

【００３６】増幅器６２と減衰器６４とベクトル変調器
６６は直列に接続されているために、減衰器６４または
ベクトル変調器６６のいずれかにより生成される線形歪
と非線形歪は、増幅器６２により生成された歪として処
理可能であり、その結果本発明によりフィードフォワー
ド線形化装置６０により修正可能である。

【００３７】上記の（１）−（６）式によりパラメータ
１／αを追跡することにより最適のαが本発明の一実施
例により得られる。調整信号αを追跡する別のアプロー
チは、最適に近く受け入れ可能な解を得ることができ
る。このため入力信号Ｖｍ とエラー信号Ｖｄ と信号キ
ャンセル調整信号αの観点から次の線形式が得られる。

【数７】

【００３８】かくして本発明の他の実施例によれば、調
整信号αはＲＬＳアルゴリズムを用いてエラー信号Ｖｄ
のパワーを最少にすることにより追跡できる。ＲＬＳ
アルゴリズムは次式を最少にすることにより調整信号α
を追跡する。

【数８】 しかし、式（９）を解くことは最適の結果には至らず、
ある種のアプリケーションにおいては、以下に述べるよ
うに必ずしも適切なものではない。

【００３９】上記の観点から信号プロセッサ回路８０は
ステップ１２７にいき、エラー信号Ｖｄ と出力信号Ｖ
０ の次のベースバンド値を得る。その後信号プロセッ
サ回路８０は、ＬＭＳアルゴリズムを用いてステップ１
２８でエラーキャンセル調整信号βを計算する。エラー
キャンセルループ８８において、信号βの値は、ｒ／ｈ
と等しくなるよう適応的に調整される。ここでｒは減衰
器６４（図２）に与えられる減衰係数であり、ｈは補助
増幅器７２（図２）の増幅係数である。

【００４０】減衰器と補助増幅器とはほぼ線形の応答を
示し、その結果入力信号統計値から独立に応答する。か
くして調整信号βは、高速で変動する入力信号変化に対
し感受性を有さず、そのＬＭＳアルゴリズムのような収
束の遅いアルゴリズムに対し、値を得るためには許容可
能と見なすことができる。このためβの値は次式で更新
される。

【数９】

【００４１】ここで、μβはＬＭＳアルゴリズムに従っ
て計算される際用いられるステップサイズを表す。βは
エラー信号Ｖｄ を変調するためのものであり、出力信
号Ｖ０ とは相関を有さない。ステップ１３０において
は、βの値がベクトル変調器７０に加えられる。その後
ステップ１２７−１３０が各Ｖｄ とＶ０ の値に対して
繰り返される。

【００４２】図４は本発明の一実施例による最適の調整
信号を追跡する重要性を示したベクトル図である。図４
Ａはエラー信号キャンセル回路８８の動作を表すベクト
ル図で、図４Ｂは信号キャンセル回路８６の動作を表す
ベクトル図であり、エラー制御ベクトルｖｄ （本明細
書において小文字のｖはベクトルを表し、式中では上矢
印付きのＶを表すものとする）に対し、最適もしくは準
最適の解を有するものである。

【００４３】時間の関数としての各信号は、列ベクトル
で表される。各信号はナイキストレートと増幅器の最高
非線形次数（heighest non-linear order）の乗算値の
２倍以上のレートでサンプリングされる。通常三次また
は五次の非線形次数が本発明の議論に用いられる。高速
のサンプリングレートは、解析の目的のためだけであ
り、本発明の図２に説明したアルゴリズムには必ずしも
必要なものではない。

【００４４】このため各ベクトルの次元は、ｎ（サンプ
リングポイントの全数ｎ）に等しい。ベクトルの各エン
トリは、１つのサンプリングされた値を示す。このため
に２つのベクトルの内積は、例えば次式で定義される。

【数１０】

【００４５】ｎが無限に近付くと、入力信号Ｖｍ とエ
ラー信号Ｖｄ を表す２つのベクトルの内積は対応する
２つの信号の相互相関に比例する。即ち次式で表され
る。

【数１１】 ここで、「Ｅ」はある時間にわたる予測値（expectatio
n over time） を表し、ｃは定数である。２つのベクト
ルｖｍ ，ｖｄ はこの２つのベクトルの内積がゼロのと
きまたは信号Ｖｍ とＶｄ に相関がないときには互いに
直交するという。

【００４６】図４Ａは、相互相関Ｅ（ｖｏｖｄ）を最小
にすること、あるいはエラー信号ベクトルｖｄに出力信
号ベクトルｖｏを直交させることにより、ＬＭＳアルゴ
リズムを適宜のエラーキャンセル調整信号に如何に適応
するかを示す。理想的な線形化装置６０は、出力信号ベ
クトルｖｏを線形化装置６０の入力信号ベクトルｖｍに
強制的に平行にさせる。

【００４７】図４Ｂは信号キャンセル回路８６のベクト
ル配置を表す。図４Ａに示したようにエラーキャンセル
回路７８内においては、出力信号ベクトルは、エラー信
号ベクトルに直交するために、図４Ｂにおける調整信号
αとベクトル信号ｖｄ は、出力信号ベクトルｖ０ は入
力信号ベクトルｖｍ に平行となり、その結果エラー信
号ベクトルｖｄ が入力信号ベクトルｖｍ に直交するよ
うに調整しなければならない。信号キャンセル回路８６
内のエラー信号Ｖｄ のパワーを最少にするための準最
適基準ではα＝α１ でｖｄ ＝ｖｄ１となる。その結果
得られたベクトル信号ｖｄ１は、ベクトル信号ｖａ に
は直交するがベクトルｖｍ には直交しない。

【００４８】図４Ｂに示したようにエラー信号の所望の
方向が入力ベクトル信号に直交するように調整信号αを
決める必要がある。信号キャンセル回路を支配する式
は、Ｖｄ ＝（Ｖａ／ｒ・α）−Ｖｍで書くことができ
る。調整信号αにより両辺をわり算することにより、そ
して重み付けした後は、次式のように表すことができ
る。

【数１２】

【００４９】この式は調整信号αの代わりに換算係数１
／αが追跡されることを表している。換算係数１／αが
第１の信号キャンセル回路に含まれる場合には、線形化
装置６０は信号キャンセル回路８６の第２ブランチ内の
入力信号Ｖｍ により乗算されているかのように見るこ
とができる。さらにまた線形化装置６０は換算係数が、
第１信号キャンセルブランチ内で乗算されてはいないよ
うに見ることもできるが、その理由は１／αとαとの乗
算は打ち消し合うことになるからである。

【００５０】図２Ｂに示すように換算係数１／αは、Ｖ
ｄ ／αのパワーが最少となるように調整される。この
パワーの最少化は、α＝α０ で、ベクトルｖｄｖｄ０
のときに達成される。ここでベクトルｖｄ０はベクトル
ｖｍ に直交している。調整信号α＝α０ に規定するこ
とによりベクトル信号ｖ０ は、ベクトル信号ｖｍに直
交するという好ましい結果が得られる。

【００５１】かくして式（９）とは異なり、循環最少自
乗（ＲＬＳ）アルゴリズムを式（１２）に適用して、次
式を最少にすることにより１／αを追跡する。

【数１３】 この式（１３）は、健忘係数ρの繰り返しが本発明によ
り１に等しいと仮定すると、図２に記載したように式
（１３）は式（２）に等しい。

【００５２】ベクトル変調器６６とベクトル変調器７０
の動作が満足するためにはある条件が以下に述べるよう
に必要である。ＲＬＳアルゴリズムは、調整係数αを直
接計算するために、信号プロセッサ回路８０により計算
された正確な信号αを導入するためにベクトル変調器６
６に必ず依存しなければならない。ベクトル変調器６６
への入力制御信号Ｖｅｊθ とベクトル変調器複合変調
信号ゲインＧｅｊθ との間の伝達関数は非線形であ
る。その結果この伝達関数を記述する単純な解析関数は
存在しない。しかし、理想的ではないベクトル変調器に
より導入されたエラーは、ベクトル変調器の特性が以下
に述べるようなある条件を満足する限り自己修正機能が
ある。

【００５３】図２の増幅器６２，減衰器６４，ベクトル
変調器６６により生成される歪は、入力信号Ｖｍ とエ
ラー信号Ｖｄ の測定により同時に考慮される。ベクト
ル変調器６６は、理想的に動作し、全ての歪が増幅器６
２の特性に寄与するように取り扱うことができる。かく
して線形化装置６０に関する限り歪を引き起こすのは増
幅器であり、これは本発明によれば図３に記載したステ
ップを行うことにより修正可能である。

【００５４】Ｖｅｊθ が信号プロセッサ回路８０によ
り計算された信号αの最適値であり、Ｇｅｊθ がベク
トル変調器６６により実際に導入されたゲインであると
仮定すると、デジタル信号プロセッサ回路８０の動作
は、増幅器６２が実際のゲインよりＧ／Ｖ倍だけ大きい
ゲインを生成し、実際の位相シフトよりもφ−θに等し
い量だけより大きい位相シフトを引き起こすように動作
する。

【００５５】図５Ａは入力制御信号αの振幅とベクトル
変調器６６の実際の振幅ゲインとの間の伝達関数を表
し、Ｇ０ は信号プロセッサ回路８０により計算された
最適の振幅ゲインを表す。図５における議論は、収束動
作を示す例である。第１の試行においては、ベクトル変
調器６６は（Ｖ（１），Ｇ（１））上で動作する。ここ
でＶ（１）＝Ｇ０ である。Ｖ（１）に対するＧ（１）
の余分のゲインは、増幅器６２の属性を有するために線
は（Ｖ（１），Ｇ（１））から原点に向かって引かれ
て、修正後のベクトル変調器６６の新たな理想的な伝達
関数を表す。

【００５６】この線は、水辺線Ｇ＝Ｇ０ と（Ｖ
（２），Ｇ０ ）で交差する。デジタル信号プロセッサ
回路８０はＶ（２）を第２回の試行の入力制御信号の振
幅として用いる。この手順にしたがってベクトル変調器
６６は、ゲインを増幅して次式の場合にはＧは最終的に
正確な値Ｇ０ に収束する。

【数１４】

【００５７】同様に図５Ｂに示すようにベクトル変調器
６６の位相シフトエラーも自己修正型である。図５Ｂは
入力制御信号の位相とベクトル変調器６６の実際の位相
シフトとの間の伝達関数を示し、φ０ は信号プロセッ
サ回路８０により計算された最適の位相シフト量であ
る。第１の試行においては、ベクトル変調器６６は、
（θ（１），φ（１））上で動作する。ここでθ（１）
＝φ０ である。位相エラーφ（１）−θ（１）を増幅
器６２に属させると、４５゜の方向に沿った線が引か
れ、修正後のベクトル変調器６６の新たな理想的な位相
伝達関数を示す。

【００５８】この線は、水平線φ＝φ０ と（θ
（２），φ０） で交差する。その後θ（２）を第２回
の試行に対する入力制御信号の位相として用いる。この
手順にしたがって、ベクトル変調器６６の位相シフトは
以下の条件で正確な値φ０ に収束する。

【数１５】

【００５９】かくして本発明の実施例によれば、ベクト
ル変調器６６の動作点は式（１４）（１５）が維持され
るようにバイアスされる。

【００６０】図６は本発明による線形化装置６０のシミ
ュレーション結果を示す。このシミュレーションにおい
ては、入力信号は８個のトーンからなり、単位振幅は互
いに３００ＫＨｚ離れている。中心周波数は９００ＭＨ
ｚであり、温度と他の環境係数は一定とする。シミュレ
ーションで用いられた増幅器のモデルは線形歪と非線形
歪の両方を含み、次の多公式で表される。

【数１６】

【００６１】

【発明の効果】ベクトル変調器の動作は、完全なもので
あると仮定する。βに対する初期値が正しいと仮定す
る。図６Ａ−Ｄは、入力信号Ｖｍ と増幅器６２の出力
信号Ｖａとエラー信号Ｖｄ と出力信号Ｖ０ の周波数ス
ペクトラムを表す。図６Ｅ−Ｆは、それぞれαとβの学
習カーブを表す。同図から分かるようにαの追跡は、数
回の繰り返し後急速に収束するが、βは初期値から離れ
てドリフトすることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術に係るアナログフィードフォワード線
形化装置を表す図

【図２】本発明の一実施例によるフィードフォワード線
形化装置を表す図

【図３】図２のフィードフォワード線形化装置により採
用されたデジタル信号プロセッサにより実行されるステ
ップのフローチャート図

【図４】調整信号のαの振幅と位相を得るための収束プ
ロセスを表すプロット図

【図５】本発明の一実施例によるベクトル変調の伝達関
数を表す図

【図６】本発明の一実施例によるデジタル信号プロセッ
サにより行われた計算のシミュレーションの結果を表す
図

【符号の説明】

１０ 線形化装置 １２ パワー増幅器 １４ 減衰器 １６，２０ 加算器 １８ 増幅器 ２２，２２′ 信号成分 ２４ 中間周波数成分 ２４′ 減衰した信号成分 ２６ 信号キャンセル回路 ２８ エラー信号キャンセル回路 ６０ フィードフォワード線形化装置 ６２ 増幅器 ６４ 減衰器 ６６，７０ ベクトル変調器 ６８，７４ 加算器 ７２ 補助増幅器 ７６ デジタル信号プロセッサ ７８ メモリ ８０ デジタル信号プロセッサ回路 ８２ Ｄ／Ａ変換器 ８４ ダウンコンバータ ８６ 信号キャンセル回路 ８８ エラー信号キャンセル回路 ８８，９０ 信号スプリッタ ９２ Ａ／Ｄ変換器 １２０ α(0)とβ(0)の初期化 １２１ ＶmとＶdの次のベースバンド値を得る １２２ の式を最少にすることにより1/αを追跡するRL
Sアルゴリズムを採用する １２４ αをベクトル変調器に入力する １２６ αは安定したか？ １２７ ＶdとＶ0の次のベースバンド値を得る １２８ βを追跡するためにＬＭＳアルゴリズムを適用
する １３０ βをベクトル変調器に入力する

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジャン−ツァー チェン アメリカ合衆国，08901 ニュージャージ ー，ニューブランスウィック，サマーセッ ト ストリート 246 (72)発明者 ハン−シャン ツァイ アメリカ合衆国，07054 ニュージャージ ー，パーシッパニー，ニューロード 130, アパートメント シー１

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を増幅するフィードフォワード
   線形化装置において、 第１信号キャンセルブランチと第２信号キャンセルブラ
   ンチ（８６）とを有する信号キャンセル回路と、 前記第１信号キャンセルブランチ内に配置され、増幅さ
   れるべき入力信号を受領する第１増幅器（６２）と、 前記第１増幅器に接続され、前記第１増幅器により提供
   される出力信号を受領する信号キャンセルベクトル変調
   器（６６）と、 前記信号キャンセルベクトル変調器に接続され、前記信
   号キャンセルベクトル変調器により生成される信号を受
   領し、前記第２信号キャンセルブランチ（８６）を介し
   て前記入力信号を受領してエラー信号を生成する信号キ
   ャンセル用加算器（６８）と、 第１エラー信号キャンセルブランチと第２エラー信号キ
   ャンセルブランチ（８８）とを有するエラー信号キャン
   セル回路と、 前記第１エラー信号キャンセルブランチ内に配置され、
   前記第１増幅器により与えられた出力信号を受領するエ
   ラー信号キャンセル用加算器（７４）と、 前記エラー信号キャンセル用加算器の出力が、前記線形
   化装置の出力信号（Ｖ０）を与え、 前記第２エラー信号キャンセルブランチ内に配置され、
   前記信号キャンセル用加算器により提供されたエラー信
   号を受領して、エラー調整信号を生成するエラー信号キ
   ャンセルベクトル変調器（７０）と、 前記エラー信号キャンセルベクトル変調器に接続され、
   前記エラー信号キャンセル用加算器に入力信号を与える
   第２補助増幅器（７２）と、 信号キャンセル調整信号αを前記信号キャンセルベクト
   ル変調器に与え、エラー信号キャンセル調整信号βを前
   記エラー信号キャンセルベクトル変調器に与えるデジタ
   ル信号プロセッサ（７６）と、 からなり、 前記信号キャンセル用加算器（６８）の出力信号は、前
   記第１増幅器（６２）により与えられるエラー信号成分
   を表す信号であり、 前記エラー信号キャンセル用加算器（７４）の出力信号
   は、中間変調信号成分を有しない入力信号が増幅され
   た、出力信号（Ｖ０）であることを特徴とするフィード
   フォワード線形化装置。
2. 【請求項２】 前記デジタル信号プロセッサ（７６）
   は、前記信号キャンセル調整信号αと、前記エラー信号
   キャンセル調整信号βとを計算する信号処理回路（８
   ０）を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記第１増幅器（６２）に接続され、前
   記第１増幅器により与えられた増幅された信号を受領し
   この信号を減衰する減衰器（６４）をさらに有し、 前記減衰器（６４）からの信号を前記信号キャンセルベ
   クトル変調器（６８）に与えることを特徴とする請求項
   ２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記デジタル信号プロセッサ（７６）
   は、前記増幅器（６２）の入力信号（Ｖｍ）と、前記信
   号キャンセル用加算器（６８）の出力信号（Ｖｄ）と、
   前記線形化装置の出力信号（Ｖｏ）を受領し、前記入力
   信号（Ｖｍ）と出力信号（Ｖｄ、Ｖｏ）の周波数範囲を
   ベースバンド範囲にシフトさせるダウンコンバータ（８
   ４）を有することを特徴とする請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 前記デジタル信号プロセッサ（７６）
   は、前記ダウンコンバータ（８４）に接続され、前記増
   幅器のダウンコンバータされた入力信号（Ｖｍ）と、前
   記信号キャンセル用加算器の出力信号（Ｖｄ）と、前記
   線形化装置の出力信号（Ｖｏ）をサンプリングするＡ／
   Ｄコンバータ（９２）を含むことを特徴とする請求項４
   記載の装置。
6. 【請求項６】 前記デジタル信号プロセッサ（７６）
   は、パラメータ１／αを追跡する巡回最少自乗（ＲＬ
   Ｓ）法の計算機を含み、ここで、αは、前記信号キャン
   セル用の調整信号であり、 前記エラー信号は、前記増幅器が受領した入力信号に直
   交することを特徴とする請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 前記巡回最少自乗法（ＲＬＳ）計算機は
   次の線形式を解き、 【数１７】 ここで、Ｖｍ（ｋ） は入力信号の信号サンプルであ
   り、Ｖａ（ｋ） は増幅器の出力信号の信号サンプルで
   あり、Ｖｄ（ｋ） はエラー信号の信号サンプルであ
   り、γは減衰器の減衰係数であり、αは前記信号キャン
   セル用の調整信号であることを特徴とする請求項５記載
   の装置。
8. 【請求項８】 前記巡回最少自乗アルゴリズムは、次式
   を最少にすることにより１／αのパラメータを追跡す
   る、 【数４】 ここで、ρはＲＬＳアルゴリズムの健忘係数の繰り返し
   であることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 前記デジタル信号プロセッサは、最少自
   乗平均アルゴリズムを用いて調整信号βを計算する最少
   自乗平均計算機を含むことを特徴とする請求項５記載の
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載のフィードフォワード線
    形化装置を含む集積回路。
11. 【請求項１１】 フィードフォワード線形化装置内の増
    幅器をこの増幅器により生成された歪に対応するエラー
    信号を抽出し、前記エラー信号を調整したバージョンを
    前記増幅器の出力信号に加えることにより、前記出力信
    号のエラーのない増幅されたバージョンを提供する増幅
    器の線形化方法において、 （ａ） 前記信号キャンセル用加算器から得られたエラ
    ー信号が入力信号に直交するように信号キャンセル調整
    信号を計算するステップと、 （ｂ） 前記増幅器の出力信号の調整されたバージョン
    を抽出するために、前記増幅器の出力信号に前記ステッ
    プにより計算された信号キャンセル調整信号を乗算する
    ステップと、 （ｃ） エラー信号を抽出するために、前記入力信号か
    ら調整された出力信号を減算するステップとからなるこ
    とを特徴とする増幅器の線形化方法。
12. 【請求項１２】 前記（ａ）のステップは、 （ａ１） 前記増幅器に加えられる入力信号と、前記増
    幅器により提供される出力信号と、前記エラー信号を表
    すベースバンド信号サンプルを測定するステップと、 （ａ２） 次式を最小化することにより信号キャンセル
    調整信号を解くステップと、 【数４】 からなり、ここで、Ｖｍ（ｋ） は入力信号の信号サン
    プルであり、Ｖａ（ｋ） は増幅器の出力信号の信号サ
    ンプルであり、Ｖｄ（ｋ） はエラー信号の信号サンプ
    ルであり、γは減衰器の減衰係数であり、αは前記信号
    キャンセル用の調整信号であることを特徴とする請求項
    １１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記（ａ２）のステップは、巡回最少
    自乗アルゴリズムを適用して表される、 【数５】 初期値α（１）＝１φ（１）＝１、ここで、ｇ（ｋ）は
    「共通ゲインベクトル」と称するもので、ｅは「エラー
    ベクトル」と称し、φは「データ共分散の逆数」である
    ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記（ａ）のステップは、 （ａ１） 前記増幅器に加えられる入力信号と、前記増
    幅器により提供される出力信号と、前記エラー信号を表
    すベースバンド信号サンプルを測定するステップと、 （ａ２） 最少自乗平均アルゴリズムを適用して信号キ
    ャンセル調整信号を解くステップとを含むことを特徴と
    する請求項１１記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記（ａ２）のステップは、 【数６】 を繰り返し計算するステップを含むここで、μは各繰り
    返しに用いられるステップサイズであり、Ｖｄ は前記
    エラー信号に対応し、Ｖ＊ｍは前記線形化装置の入力信
    号の複素数を表すことを特徴とする請求項１４記載の方
    法。
16. 【請求項１６】 ベクトル変調器の伝達関数は、 【数１】 ここで、Ｇはベクトル変調器のゲインであり、Ｖはベク
    トル変調器の入力信号であり、さらに、 【数２】 ここで、φはベクトル変調器の入力信号の位相であり、
    θは出力信号の位相であることを特徴とする請求項１５
    記載の方法。