JP2001284977A

JP2001284977A - プリディストーション歪補償用補償データ生成方法及び装置

Info

Publication number: JP2001284977A
Application number: JP2000092254A
Authority: JP
Inventors: Ritsu Miura; 律三浦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】歪補償特性の劣化を抑制し電力増幅手段
の非線形歪を補償できる補償データを生成できるように
すること。【解決手段】補償データ演算部１０２で、電力増幅手
段の入出力特性と逆特性で且つ電力増幅手段の非線形成
分を考慮した補償データを生成する。この場合、電力増
幅手段の前段の複素乗算手段の入力信号をＳin、電力増
幅手段の入力信号をＳ'in、線形利得をＧ、非線形成分
をg(|Ｓ'in|)、位相をθ(|Ｓ'in|)とすると、補償デー
タ演算部１０２は、｜g(|Ｓ'in|)・Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜
が成立するＳ'inを用いて、（１／（g(|Ｓ'in|)））・
ｅｘｐ（−ｊθ(|Ｓ'in|) )式より補償データを生成す
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、ディジタル変調方
式を用いた無線通信装置に用いて好適なプリディストー
ション歪補償用補償データ生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディジタル変調方式を用いた無線
通信装置においては、無線端末機である移動局装置の省
電力化を図るために、送信系の増幅器に高効率のものを
用いている。

【０００３】しかしながら、高効率の増幅器では、非線
形歪が多く発生し易くなるという問題がある。非線形歪
が多発すると、送信スペクトラムが広がって、隣接チャ
ネルに干渉するなどの悪影響が生ずる。そこで、高効率
・低歪を両立する技術として歪補償技術が考案されてい
る。なかでもプリディストーション歪補償技術は、歪補
償処理をベースバンドのディジタル信号処理で行うこと
ができるため、性能の安定性・装置の小型化に有利であ
る。

【０００４】ここで、プリディストーション歪補償技術
について説明する。図１０は、従来のプリディストーシ
ョン歪補償機能を有する送信電力増幅装置の構成を示す
ブロック図である。この図に示すように、送信電力増幅
装置は、ＩＱ信号入力端子６０１、６０２と、電力計算
部６０９と、アドレス生成部６１０と、補償データテー
ブル６１１と、複素乗算部６０３と、Ｄ／Ａコンバータ
６０４、６０５と、直交変調器６０６と、電力増幅部６
０７と、送信出力端子６０８と、を備えて構成されてい
る。

【０００５】この送信電力増幅装置は、次のように動作
する。なお、説明を簡単にするため、補償対象を電力増
幅部６０７のみとし、他の素子の利得は０ｄＢで歪が発
生しないものとする。また、補償データテーブル６１１
には、電力増幅部６０７の入出力特性と逆の特性が、送
信電力値をアドレスとして格納されている。

【０００６】さて、ＩＱ信号入力端子６０１、６０２に
ＩＱ信号が入力されると、電力計算部６０９にて電力値
が算出される。算出された電力値はアドレス生成部６１
０に供給されて、その値に応じたアドレスが生成され
る。アドレスが生成されると、補償データテーブル６１
１より、当該アドレスに該当する補償データが読み出さ
れて複素乗算部６０３に供給される。

【０００７】補償データが複素乗算部６０３に供給され
ると、当該補償データとＩＱ信号の複素乗算が行なわれ
て、その結果がＤＡコンバータ６０４、６０５にてアナ
ログ変換された後、直交変調器６０６にて直交変調され
る。直交変調された変調波信号は、電力増幅部６０７に
て電力増幅されて送信出力端子６０８より出力される。
ここで、補償データテーブル６１１に格納された補償デ
ータの特性が電力増幅部６０７の入出力特性と逆特性に
なっているので、非線形歪が相殺される。

【０００８】補償データテーブル６１１に格納する補償
データは、補償データ生成装置にて生成される。図１１
は、従来の補償データ生成装置７００の主要部である逆
特性演算部７０１を示す図である。逆特性演算部７０１
は、補償対象である電力増幅部６０７（図１０参照）の
入出力特性の逆特性を演算により求め、これを補償デー
タとして出力する。この補償データを数式で表現すると
以下のようになる。この場合、電力増幅部６０７の入力
信号をＳin、線形利得をＧ、非線形成分をｇ（｜Ｓin
｜）、位相をθ（｜Ｓin｜）とすると、電力増幅部６０
７の入出力特性は式（１）で表される。

【０００９】

【数１】

【００１０】したがって、送信電力｜Ｓin｜のときの補
償データ（即ち逆特性）は、式（２）で表される。

【００１１】

【数２】

【００１２】図１２は、電力増幅部６０７の入出力特性
と、その逆特性（補償データ）を示す。利得、位相回転
量いすれも互いに逆特性になっていることが分かる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プリディストーション歪補償用補償データ生成装置にお
いては、単純に送信電力増幅装置の電力増幅部６０７の
入出力特性を逆にした補償データを生成するようにして
いるが、実際には非線形成分が残留するので、送信電力
が変化し、補償データが想定する送信電力と実際の送信
電力とが一致しないという問題がある。

【００１４】以下、この問題について詳細に説明する。
複素乗算部６０３の入力信号をＳinとしたときの補償デ
ータは、上述したように式（２）で表される。電力増幅
部６０７の入力信号（即ち複素乗算部６０３の出力信
号）をＳ'inとすると、Ｓ'inは式（３）で表される。

【００１５】

【数３】

【００１６】また、電力増幅部６０７の出力信号をＳou
tとすると、Ｓoutは、式（１）、式（３）より式（４）
で表される。

【００１７】

【数４】

【００１８】ここで、電力増幅部６０７に入力される送
信電力|Ｓ'in|は、

【００１９】

【数５】

【００２０】となり、g(|Ｓin|)≠ 1であるから、補償
データが想定する送信電力|Ｓin|から変化していること
になる。

【００２１】そして、式（４）に式（５）を代入して整
理すると、式（６）が得られる。

【００２２】

【数６】

【００２３】これは、送信出力に非線形成分が残留し
（式（７））、補償特性が劣化することを示している。

【００２４】

【数７】

【００２５】このように、従来のプリディストーション
歪補償用補償データ生成装置においては、完全な形の歪
補償ができず、補償特性が劣化する。

【００２６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、補償データが想定する送信電力と実際の送信電力
とが一致するように電力増幅手段の非線形歪を補償でき
る補償データを生成するプリディストーション歪補償用
補償データ生成装置を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明のプリディストー
ション歪補償用補償データ生成方法は、電力増幅手段の
入出力特性と逆特性で且つ前記電力増幅手段の非線形成
分を考慮した補償データを生成する。

【００２８】この方法によれば、補償データが想定する
送信電力に歪補償処理後の送信電力が一致するため、歪
補償特性の劣化を抑制できる。

【００２９】本発明のプリディストーション歪補償用補
償データ生成装置は、電力増幅手段の入出力特性と逆特
性で且つ前記電力増幅手段の非線形成分を考慮した補償
データを生成する補償データ生成手段を具備する構成を
採る。

【００３０】また、本発明のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置は、上記プリディストーション
歪補償用補償データ生成装置において、電力増幅手段の
前段の複素乗算手段の入力信号をＳin、前記電力増幅手
段の入力信号をＳ'in、線形利得をＧ、非線形成分をg(|
Ｓ'in|)、位相をθ(|Ｓ'in|)とすると、補償データ生成
手段は、｜g(|Ｓ'in|)・Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜が成立する
Ｓ'inを用いて、（１／（g(|Ｓ'in|)））・ｅｘｐ（−
ｊθ(|Ｓ'in|) )式より補償データを生成する構成を採
る。

【００３１】これらの構成によれば、補償データが想定
する送信電力に歪補償処理後の送信電力が一致するた
め、歪補償特性の劣化を抑制できる。

【００３２】また、本発明のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置は、上記プリディストーション
歪補償用補償データ生成装置において、｜g(|Ｓ'in|)・
Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜の条件が不成立となって、補償デー
タが不定となる送信電力領域が生じる場合に、演算不能
の送信電力領域の補償データを演算可能な最大送信電力
時の補償データで代替えする補償データ補間手段を具備
する構成を採る。

【００３３】この構成によれば、補償データが演算不能
の送信電力領域でもデータが不定になることがない。そ
して、演算可能な最大送信電力時の補償データで代替す
るため、補償特性の劣化を抑制できる。

【００３４】また、本発明のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置は、上記プリディストーション
歪補償用補償データ生成装置において、｜g(|Ｓ'in|)・
Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜の条件が不成立となって、補償デー
タが不定となる送信電力領域が生じる場合に、演算不能
の送信電力領域の補償データを演算可能な送信電力領域
の補償データから近似曲線を用いて生成する補償データ
補間手段を具備する構成を採る。

【００３５】この構成によれば、補償データが演算不能
の送信電力領域でもデータが不定になることがない。そ
して、補償データを演算可能な送信電力領域の補償デー
タから近似曲線を用いて生成して代替するため、補償特
性の劣化を抑制できる。

【００３６】また、本発明のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置は、上記プリディストーション
歪補償用補償データ生成装置において、補償データを求
める演算過程で生ずる演算誤差による補償データの不連
続性を除去する補償データ補正手段を具備する構成を採
る。

【００３７】また、本発明のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置は、上記プリディストーション
歪補償用補償データ生成装置において、補償データ補正
手段は、バラツキを平均化するスムージング処理により
補償データの不連続性を除去する構成を採る。

【００３８】また、本発明のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置は、上記プリディストーション
歪補償用補償データ生成装置において、補償データ補正
手段は、間引き処理により補償データの不連続性を除去
する構成を採る。

【００３９】これらの構成によれば、補償データの不連
続性が削減されるため、歪補償による送信スペクトラム
のノイズフロアの上昇を抑えることができる。特に、間
引き処理の場合、補償データ量が削減されるので、プリ
ディストーション歪補償装置の補償データ格納メモリの
規模を小さくできる。

【００４０】本発明の送信電力増幅装置は、上記プリデ
ィストーション歪補償装置を具備する構成を採る。

【００４１】本発明の基地局装置は、上記送信電力増幅
装置を具備する構成を採る。

【００４２】本発明の移動局装置は、上記送信電力増幅
装置を具備する構成を採る。

【００４３】これらの構成によれば、従来のプリディス
トーション歪補償装置を備えるものよりも高効率・低歪
を実現でき、高性能化が図れる。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明の骨子は、電力増幅手段の
入出力特性と逆特性で且つ前記電力増幅手段の非線形成
分を考慮した補償データを生成することで、補償データ
が想定する送信電力に歪補償処理後の送信電力を一致さ
せることである。

【００４５】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して詳細に説明する。

【００４６】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１に係るプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置の構成を示すブロック図である。なお、プリデ
ィストーション歪補償機能を有する送信電力増幅装置に
ついては、上述した図８と同様であるので、この図を援
用する。

【００４７】本実施の形態のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置１００は、補償データ演算部１
０２を備えている。補償データ演算部１０２は、送信電
力増幅装置の電力増幅部６０７の入出力特性を取り込む
ことで補償データを求める。

【００４８】この補償データを数式で表現すると以下の
ようになる。送信電力増幅装置の複素乗算部６０３の入
力信号をＳin、電力増幅部６０７の入力信号をＳ'in、
線形利得をＧ、非線形成分をg(|Ｓ'in|)、位相をθ(|
Ｓ'in|)とすると、電力増幅部６０７の出力信号は、式
（８）で表される。

【００４９】

【数８】

【００５０】ところで、理想的な歪補償を行なうために
は、電力増幅部６０７の出力信号が複素乗算部６０３の
入力信号Ｓinの線形利得倍になっていなければならな
い。したがって、式（９）が成り立つ。

【００５１】

【数９】

【００５２】ここで、両辺の絶対値をとると、式（１
０）が成り立つ。

【００５３】

【数１０】

【００５４】したがって、複素乗算部６０３の入力信号
Ｓin時の補償データは、式（１０）が成り立つＳ'inを
用いて、式（１１）のように表される。

【００５５】

【数１１】

【００５６】このように、実施の形態１によれば、電力
増幅手段の入出力特性と逆特性で且つ前記電力増幅手段
の非線形成分を考慮した補償データを生成するので、補
償データが想定する送信電力に歪補償処理後の送信電力
が一致する。したがって、歪補償特性の劣化を抑制し電
力増幅手段の非線形歪を補償できるプリディストーショ
ン歪補償用補償データ生成装置を提供できる。

【００５７】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２に係るプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置を示す図である。この図に示す本実施の形態の
プリディストーション歪補償用補償データ生成装置１１
０は、補償データ演算部１０２と、補償データ補完部２
０１と、を備えて構成されている。

【００５８】本装置の基本的な動作は、上述した実施の
形態１と同様であるが、補償データを生成した後、補償
データ補完部２０１において補償データの補完を行う。
この補完の必要性について以下に述べる。

【００５９】上述した実施の形態１では、式（１０）に
示した条件で、式（１１）に示した補償データを生成す
る。しかし、この方法を用いると、式（１０）の条件を
満たさない場合は補償データを生成することができな
い。その結果、図３に示すように、補償データが不定と
なる送信電力領域が生ずる。

【００６０】一般的な利得特性を有する電力増幅器で
は、ある送信電力以上にこのような領域が存在する。し
たがって、本実施の形態では補償データ補完部２０１に
て、補償データが演算不能の送信電力領域の補償データ
を演算可能な最大送信電力時の補償データで代替する。

【００６１】このように、本実施の形態によれば、補償
データが演算不能の送信電力領域でもデータが不定にな
ることがない。そして、演算可能な最大送信電力時の補
償データで代替するため、補償特性の劣化を抑制するこ
とができる。

【００６２】（実施の形態３）図４は、本発明の実施の
形態３に係るプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置を示す図である。この図に示す本実施の形態の
プリディストーション歪補償用補償データ生成装置１２
０は、補償データ演算部１０２と、補償データ補間部３
０１と、を備えて構成されている。

【００６３】本装置の基本的な動作は上述した実施の形
態１と同様であるが、補償データを生成した後、補償デ
ータ補完部３０１にて補償データの補完を行う。この補
完の必要性については実施の形態２で述べた通りであ
る。特に、本実施の形態では、補償データ補完部３０１
においては、図５に示すように、補償データが演算不能
の送信電力領域の補償データを演算可能な送信電力領域
の補償データから近似曲線を用いて生成して代替するよ
うにしている。

【００６４】このように、実施の形態３によれば、補償
データが演算不能の送信電力領域でもデータが不定にな
ることがない。そして、補償データを演算可能な送信電
力領域の補償データから近似曲線を用いて生成して代替
するため、補償特性の劣化を抑制することができる。

【００６５】（実施の形態４）図６は、本発明の実施の
形態４に係るプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置を示す図である。この図に示す実施の形態４の
プリディストーション歪補償用補償データ生成装置１３
０は、補償データ演算部１０２と、補償データ補正部４
０１と、を備えて構成されている。

【００６６】本装置の基本的な動作は、上述した実施の
形態１と同様であるが、補償データを生成した後、補償
データ補正部４０１にて補償データの補正を行う。この
補正の必要性について以下に述べる。補償データ演算部
１０２の出力は、演算過程における演算誤差等から補償
データの不連続性が生じ、このまま補償データを使用す
ると、送信スペクトラム上でノイズフロアが上昇し、補
償特性が劣化する恐れがある。そこで、本実施の形態で
は、図７に示すように、バラツキの平均をとるスムージ
ング処理を行なうことにより、補償データの不連続性の
低減を図っている。

【００６７】このように、実施の形態４によれば、補償
データの不連続性が削減されるため、歪補償による送信
スペクトラムのノイズフロアの上昇を低減することがで
きる。

【００６８】（実施の形態５）図８は、本発明の実施の
形態５に係るプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置の構成を示すブロック図である。この図に示す
実施の形態５のプリディストーション歪補償用補償デー
タ生成装置１４０は、補償データ演算部１０２と、補償
データ間引き手段５０１と、を備えて構成されている。

【００６９】本装置の基本的な動作は、上述した実施の
形態1と同様であるが、補償データを生成した後、補償
データ間引き手段５０１にて補償データの間引きを行
う。補償データの間引きとは、図９に示すように、生成
した補償データをそのまま使用するのではなく、1つ飛
び又はそれ以上の間隔で補償データを抽出し、使用する
ことである。間引きを行うことによって補償データ量が
削減できるとともに、補償データのスムージング効果を
もたらす。

【００７０】このように、実施の形態５によれば、補償
データの不連続性が削減されるため、歪補償による送信
スペクトラムのノイズフロアの上昇を低減することがで
きる。また、補償データ量の削減によりプリディストー
ション歪補償装置の補償データ格納メモリの規模を小さ
くすることができる。

【００７１】なお、本発明は、ディジタル変調方式を用
いた無線通信装置、例えば移動局装置、基地局装置に用
いて好適である。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力増幅手段の入出力特性と逆特性で且つ前記電力増幅
手段の非線形成分を考慮した補償データを生成するの
で、歪補償特性の劣化を抑制し電力増幅手段の非線形歪
を補償できるプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るプリディストーシ
ョン歪補償用補償データ生成装置の構成を示すブロック
図

【図２】本発明の実施の形態２に係るプリディストーシ
ョン歪補償用補償データ生成装置の構成を示すブロック
図

【図３】実施の形態２に係るプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置の動作を説明するための図

【図４】本発明の実施の形態３に係るプリディストーシ
ョン歪補償用補償データ生成装置の構成を示すブロック
図

【図５】実施の形態３に係るプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置の動作を説明するための図

【図６】本発明の実施の形態４に係るプリディストーシ
ョン歪補償用補償データ生成装置の構成を示すブロック
図

【図７】実施の形態４に係るプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置の動作を説明するための図

【図８】本発明の実施の形態５に係るプリディストーシ
ョン歪補償用補償データ生成装置の構成を示すブロック
図

【図９】実施の形態５に係るプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置の動作を説明するための図

【図１０】従来のプリディストーション歪補償機能を有
する送信電力増幅装置の構成を示すブロック図

【図１１】従来のプリディストーション歪補償用補償デ
ータ生成装置の構成を示すブロック図

【図１２】従来のプリディストーション歪補償用補償デ
ータ生成装置の動作を説明するための図

【符号の説明】

１０２補償データ演算部２０１、３０１補償データ補完部４０１補償データ補正部５０１補償データ間引き手段６０３複素乗算部６０７増幅手段６０９電力計算部６１０アドレス生成部６１１補償データテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA21 FA08 GN03 KA00 KA33 KA34 KA53 SA14 TA01 TA02 5J091 AA01 AA41 CA21 FA08 KA00 KA33 KA34 KA53 SA14 TA01 TA02 5K004 AA05 AA08 FB05 FF05 JF04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力増幅手段の入出力特性と逆特性で且
つ前記電力増幅手段の非線形成分を考慮した補償データ
を生成することを特徴とするプリディストーション歪補
償用補償データ生成方法。
【請求項２】電力増幅手段の入出力特性と逆特性で且
つ前記電力増幅手段の非線形成分を考慮した補償データ
を生成する補償データ生成手段を具備することを特徴と
するプリディストーション歪補償用補償データ生成装
置。
【請求項３】電力増幅手段の前段の複素乗算手段の入
力信号をＳin、前記電力増幅手段の入力信号をＳ'in、
線形利得をＧ、非線形成分をg(|Ｓ'in|)、位相をθ(|
Ｓ'in|)とすると、補償データ生成手段は、｜g(|Ｓ'in|)・Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜が成立するＳ'inを用
いて、（１／（g(|Ｓ'in|)））・ｅｘｐ（−ｊθ(|Ｓ'in|) ) 式より補償データを生成することを特徴とする請求項２
記載のプリディストーション歪補償用補償データ生成装
置。
【請求項４】｜g(|Ｓ'in|)・Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜の条
件が不成立となって、補償データが不定となる送信電力
領域が生じる場合に、演算不能の送信電力領域の補償デ
ータを演算可能な最大送信電力時の補償データで代替え
する補償データ補間手段を具備することを特徴とする請
求項３記載のプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置。
【請求項５】｜g(|Ｓ'in|)・Ｓ'in｜＝｜Ｓin｜の条
件が不成立となって、補償データが不定となる送信電力
領域が生じる場合に、演算不能の送信電力領域の補償デ
ータを演算可能な送信電力領域の補償データから近似曲
線を用いて生成する補償データ補間手段を具備すること
を特徴とする請求項３記載のプリディストーション歪補
償用補償データ生成装置。
【請求項６】補償データを求める演算過程で生ずる演
算誤差による補償データの不連続性を除去する補償デー
タ補正手段を具備することを特徴とする請求項２又は請
求項３記載のプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置。
【請求項７】補償データ補正手段は、バラツキを平均
化するスムージング処理により補償データの不連続性を
除去することを特徴とする請求項６記載のプリディスト
ーション歪補償用補償データ生成装置。
【請求項８】補償データ補正手段は、間引き処理によ
り補償データの不連続性を除去することを特徴とする請
求項６記載のプリディストーション歪補償用補償データ
生成装置。
【請求項９】請求項２から請求項８のいずれかに記載
のプリディストーション歪補償用補償データ生成装置を
具備することを特徴とする送信電力増幅装置。
【請求項１０】請求項９記載の送信電力増幅装置を具
備することを特徴とする基地局装置。
【請求項１１】請求項９記載の送信電力増幅装置を具
備することを特徴とする移動局装置。