JP2002232328A - 非線形位相歪補償装置 - Google Patents
非線形位相歪補償装置Info
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Abstract
の送信部等の電力増幅器における非線形位相歪の補償を
行う場合に、現実的な移相器を用いて、精度の良い位相
歪補償効果を得る。 【解決手段】 電力増幅器33の出力電力に応じて、予
め分割した出力電力のダイナミックレンジの各領域に対
応した補償情報を複数の記憶領域41−1乃至41−3
に記憶した補償情報メモリー41のうち一の記憶領域が
選択されるとともに、複数の固定移相器42−1乃至4
2−3のうち一の固定移相器が選択される。選択された
一の記憶領域から参照された補償情報に基づいて補償信
号生成器50によって生成された補償信号S7により移
相量が決定された可変移相器43と、選択された一の固
定移相手段を用いて、高周波信号S8の位相制御を行
う。
Description
する増幅器で発生する非線形位相歪を補償する非線形位
相歪補償装置に関し、無線通信システムの基地局または
移動局通信機などの送信部の増幅器で発生する非線形位
相歪を補償する非線形位相歪補償装置に係るものであ
る。
増幅器で発生する非線形位相歪を補償する方法として
は、いくつかの方式が提案されている。一般的には、負
帰還法、プレディストータ法があげられる。
び帰還させ、負帰還回路で非線形位相歪を補償する方法
である。具体的には帰還信号を同相、直交成分に分解す
るカーテシアンループ(Cartesian Loo
p)法が例としてあげられる。
けに復調器が必要になることや、負帰還回路での安定性
の点で問題があることなどにより、ほとんど用いられて
いないのが現状である。
生する非線形位相歪を打ち消すように、前もって歪ませ
た信号を電力増幅器に入力する方法である。
ータを大量に保持しなければならない点が問題とされて
いるが、負帰還法とは異なり開ループ制御であるので、
安定性に優れ電力効率の点でも注目されている。
た従来のプレディストータ法では、精度の良い位相歪補
償効果を得るためには、増幅電力のダイナミックレンジ
全般にわたり位相歪を補償しなければならない。
電力レベルは、外部からの受信電力レベルや基地局から
の指定パラメータによって決定されるものであるが、そ
のダイナミックレンジは80dB程度と非常に大きく、
発生する位相歪は20度近くになる。一方、上記の位相
歪を補償する移相器では、通過利得は一定のまま、通過
位相だけを制御する必要がある。
は、広い送信電力ダイナミックレンジでの位相歪を補償
するために、通過利得が一定で、例えば移相量20度以
上の広い範囲の位相制御が必要であった。
を用いた非線形位相歪補償装置の位相制御の説明をす
る。C1は電力増幅器の送信電力レベルと非線形位相歪
補償装置での制御位相量との関係を表す特性曲線であ
る。従来の位相制御では、送信電力レベルのダイナミッ
クレンジにわたり電力増幅器で発生する全位相歪を可変
量で位相制御する必要があったため、移相器に要求され
る最大制御位相量は、図のように最大送信電力レベルP
WMAXにおける制御位相量PHMAX1であった。こ
のため、例えば20度以上の広い範囲の位相制御ができ
る可変移相器が必要であった。
をしようとすると、通過利得を一定にすることが難しく
なる。広い範囲の位相制御ができるという条件と、通過
位相が一定であるという条件の両方を満たす可変移相器
は、サイズが大きくかつ高価であるという問題がある。
例えば、通過利得が一定で、上記のような20度以上の
広い範囲の位相制御が可能な可変移相器は、大きくかつ
高価で、携帯電話移動機に実装することは、実装面・コ
スト面で困難である。現在の実装面・コスト面で現実的
な移相器は、例えば移相量10度程度である。このた
め、従来はプレディストータ法を用いた非線形位相歪補
償装置の実現が困難であるという問題があった。
レディストータ法を用いて、無線通信装置の送信部等の
電力増幅器における非線形位相歪の補償を行う場合に、
現実的な移相器を用いて、精度の良い位相歪補償効果を
得るようにする非線形位相歪補償装置を提供することを
目的とする。
に、本発明に係る非線形位相歪補償装置は、高周波信号
を増幅する増幅器で発生する非線形位相歪を補償する非
線形位相歪補償装置において、増幅器の全出力電力のダ
イナミックレンジにわたる非線形位相歪を補償するため
の補償情報を記憶するものであって、ダイナミックレン
ジを予め複数の領域に分割した際の各領域に対応する補
償情報を、それぞれ、複数の記憶領域に分割して記憶す
る補償情報記憶手段と、補償情報に基づいて、非線形位
相歪を補償するための補償信号を生成する補償信号生成
手段と、複数の領域毎に対応して設けられ、入力された
信号の通過位相を固定量移相する複数の固定量移相手段
と、補償信号に基づいて、入力された信号の通過位相を
可変量移相する可変量移相手段とを備え、決定された増
幅器の出力電力に応じて、補償情報記憶手段における複
数の記憶領域のうち一の記憶領域が選択されるととも
に、複数の固定量移相手段のうち一の固定量移相手段が
選択され、選択された一の記憶領域から参照された補償
情報に基づいて補償信号生成手段によって生成された補
償信号により移相量が決定された可変量移相手段と、選
択された一の固定量移相手段とを用いて、高周波信号の
位相制御を行うことを特徴としている。
装置は、選択された一の記憶領域から参照された補償情
報に基づいて補償信号生成手段によって生成された補償
信号により移相量が決定された可変量移相手段と、選択
された一の固定量移相手段を用いて、高周波信号の位相
制御を行う。
実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明す
る。この実施の形態は、図1に示すように無線通信シス
テムで用いられる無線通信システム通信機10である。
無線通信システム通信機10は、本発明に係るプレディ
ストータ法を用いた非線形位相歪補償装置を備えてい
て、無線通信システム基地局20と各種信号を無線通信
するものである。
帯電話移動機と携帯電話基地局からなる携帯電話システ
ムであり、無線通信システム通信機10と、無線通信シ
ステム基地局20とから構成され、相互に各種信号を無
線通信する。無線通信システム通信機10は、送信及び
受信兼用のアンテナ1と、送信及び受信の各状態を切替
えるスイッチ2と、受信信号を復調して出力する受信部
4と、通信に伴う信号処理及び制御を行う信号処理・制
御部3と、信号処理・制御部3からの送信信号を変調し
てアンテナ1に出力する送信部30と、受信音声や着信
音などを音声出力するスピーカ5と、送信音声を電気信
号に変換するマイク8と、通信に関する各種情報を表示
する表示部7と、利用者が各種通信に関するキー入力操
作などを行う操作部6とを備えている。
はアンテナ1を介して、無線通信システム基地局20と
各種信号の無線通信を行う。
記無線通信システム通信機10の送信部30、若しくは
上記無線通信システム基地局20の図示しない送信部に
適用可能である。
信システム通信機10の送信部30の構成を示す。無線
通信システム通信機の送信部30は、外部信号S0によ
り電力増幅器33での出力電力を決定して制御信号S1
1と制御信号S12を出力する送信電力制御器31と、
制御信号S11に応じて高周波信号S1の利得を制御す
る自動利得制御器32と、制御信号S12に基づき高周
波信号S8に歪を加えて、電力増幅器33で発生する非
線形位相歪を補償する補償済信号S9を出力する非線形
位相歪補償器40と、非線形位相歪補償器40から出力
された補償済信号S9を増幅して送信信号S10を出力
する電力増幅器33とを備える。
じて電力増幅器33での出力電力を決定し、制御信号S
11及び制御信号S12を出力する。ここで、送信電力
制御器31に入力される外部信号S0は、例えば受信電
力レベルや無線通信システム基地局20からの指定パラ
メータなどであり、外部信号S0に応じて決定される電
力増幅器33の出力電力のダイナミックレンジは、例え
ば80dB程度と非常に大きい。
1からの制御信号S11に基づいて、高周波信号S1に
対して自動利得制御を行い、高周波信号S8を出力す
る。
るが、ここでは制御信号S12に基づき高周波信号S8
に歪を加えて、電力増幅器33で発生する非線形位相歪
に対して補償された状態の補償済信号S9を出力する。
電力増幅器33は補償済信号S9を増幅して送信信号S
10を出力する。
る。送信電力決定器31は外部信号S0を入力として電
力増幅器33の出力電力を決定し、それに応じた制御信
号S11、及び制御信号S12を出力する。制御信号S
11は自動利得制御器32を制御し、制御信号S12は
非線形位相歪補償器40を制御する。自動利得制御器3
2では、送信電力決定器31からの制御信号S11に基
づき、入力される高周波信号S1を利得制御して、高周
波信号S8を出力する。高周波信号S8が入力される非
線形位相歪補償器40では、制御信号S12に基づい
て、電力増幅器33で発生する非線形位相歪を打ち消す
ように高周波信号S8の位相を歪めて、補償済信号S9
として出力する。電力増幅器33では、入力される補償
済信号S9を電力増幅し、送信信号S10として出力す
る。
記非線形位相歪補償器40に適用可能である。
線形位相歪補償器40の構成について説明する。図2に
示す無線通信システム通信機の送信部30の非線形位相
歪補償器40は、非線形位相歪を補償するための補償情
報が記憶される補償情報記憶手段としての補償情報メモ
リー41と、後段の可変量移相手段としての可変移相器
43での移相量を決定する信号を出力する補償信号生成
手段としての補償信号生成器50と、入力される信号の
通過位相を固定量移相する固定量移相手段としての固定
移相器42と、入力される信号の通過位相を補償信号生
成器50からの補償信号に基づいて可変量移相する可変
移相器43とを備える。
に電力増幅器33の出力電力ダイナミックレンジを予め
複数の領域A1乃至A3に分割した際の各領域に対応す
る可変移相部分Av1乃至Av3の非線形位相歪を補償
するための補償情報を、予め複数の記憶領域41−1乃
至41−3に分割して記憶している。そして、送信電力
決定器31からの制御信号S12に基づいて複数の記憶
領域41−1乃至41−3から一の記憶領域が選択さ
れ、その中から補償信号生成器50によって補償情報が
参照される。
領域A2に属しているときは、制御信号S12に基づき
可変量移相部分Av2の範囲の補償情報が記憶される記
憶領域41−2が選択され、補償信号生成器50によっ
て補償情報が参照されるといった具合である。
線成分信号を検出する包絡線検出手段としての包絡線検
出器51と、包絡線成分信号をアナログ−デジタル変換
するアナログ−デジタル変換手段としてのアナログ−デ
ジタル変換器(Analog to Digital Converter)52
と、補償情報メモリー41より補償情報を参照して得ら
れる補償信号をデジタル−アナログ変換するデジタル−
アナログ変換手段としてのデジタル−アナログ変換器
(Digital to Analog Converter)53と、所定の周波
数成分であるアナログ−デジタル変換時の雑音成分を除
去するフィルタ手段としての低域通過フィルタ(Low Pa
ss Filter)54とを有している。
高周波信号S8の一部を入力信号S2として、その包絡
線成分信号である包絡線S3を検出して出力する。
号S12に基づいて入力基準電圧を切替えながら包絡線
S3をアナログ−デジタル変換し、デジタル信号S4と
して出力する。
ル信号S4をアドレスとして、補償情報メモリー41の
複数の記憶領域41−1乃至41−3のうち選択された
一の記憶領域より、このアドレスに対応した補償情報を
参照して得られる補償信号S5をデジタル−アナログ変
換してアナログ信号S6を出力する。
6をアナログ−デジタル変換する際に生じた雑音成分を
除去して補償信号S7を出力する。
制御信号S12に基づいて補償情報メモリー41の中か
ら選択された一の記憶領域から、入力信号S2の包絡線
成分信号の包絡線S3をデジタル変換した値をアドレス
として補償情報を参照して得た補償信号を、アナログ変
換及び雑音成分除去を行った後、可変移相器43での移
相量を決定する補償信号S7として出力する。
増幅器33の出力電力ダイナミックレンジを予め複数の
領域A1乃至A3に分割した際の固定移相部分Af1乃
至A f3の各部分に対応する複数の固定移相器42−1
乃至42−3を有している。また、固定移相器42で
は、送信電力決定器31からの制御信号S12に基づい
て複数の固定移相器42−1乃至42−3から一の固定
移相器を選択し、入力される高周波信号S8の通過位相
を、選択した一の固定移相器で固定量移相して出力す
る。
領域A2に属しているときは、制御信号S12に基づき
固定移相部分Af2の範囲の固定量移相を行う固定移相
器42−2が選択され、高周波信号S8の通過位相が固
定量PHf2だけ移相されて、高周波信号S13として
出力されるといった具合である。固定移相器42の移相
量は、図3の固定移相部分Af1で示されるように、移
相量PHf1=0であってもよい。これらの固定移相器
は、予め設計した値でコンデンサやコイルを用いて、あ
るいは移相量が0の場合には単なる信号線とすることで
容易に実現できる。
力される高周波信号S13を入力として、その高周波信
号S13の通過位相を補償信号生成器50からの補償信
号S7に基づいて可変量移相して補償済信号S9を出力
する。ここで、送信信号の電力変動である包絡線S3の
変動レンジは、それぞれの無線通信方式で決定される
が、比較的限定されており、時間軸を固定すれば例えば
10dB程度で充分であるため、可変移相器43に要求
される変動レンジも、例えば10dB程度で充分であ
る。
40の動作について図2及び図3を用いて説明する。図
3において、C2は電力増幅器33の出力電力レベルと
非線形位相歪補償器40での制御位相量の特性曲線であ
る。本発明の実施の形態では、図3のように出力電力の
ダイナミックレンジを、後述する所定の条件をもとに予
め複数の領域A1乃至A3に分割して、それぞれの領域
での位相制御を、固定移相部分Af1乃至Af3と、可
変移相部分Av1乃至Av3とで分けて位相制御を行
う。前述の出力電力のダイナミックレンジを複数の領域
に分割するための所定の条件とは、予め把握された電力
増幅器33で発生する非線形位相歪特性に対応するため
にシステム全体で必要とされる最大制御位相量と、予め
把握された可変移相器43の最大制御位相量であり、こ
れらに応じて分割数や分割領域を決めればよい。ここ
で、システム全体で必要とされる最大制御位相量とは、
図3及び図4においてPHMAX1である。また、図3
において領域A1乃至A3それぞれに対応する可変移相
器43の可変移相量をPH1乃至PH3として、その大
小関係を今(PH3>PH2>PH1)とすれば、予め
把握された可変移相器43の最大制御位相量とは、可変
移相量の最大値PH3に相当するPHMAX2である。
る。主たる信号経路として、高周波信号S8が固定移相
器42に入力されると、制御信号S12に基づいて選択
された一の固定移相器により、固定量だけその通過位相
が移相され、高周波信号S13として出力される。
号S8の一部が入力信号S2として、補償信号生成器5
0に入力される。補償信号生成器50では、包絡線検出
器51、アナログ−デジタル変換器52、デジタル−ア
ナログ変換器53、及び低域通過フィルタ54を経て移
相量を決定する補償信号S7が可変移相器43に出力さ
れる。
しく説明する。包絡線検出器51では入力信号S2の包
絡線成分が検出されて、アナログ−デジタル変換器52
に包絡線S3が出力される。アナログ−デジタル変換器
52で包絡線S3がアナログ−デジタル変換されてデジ
タル信号S4が出力される。
は、制御信号S12に応じて入力基準電圧を切替えてい
る。そのため、切替えない場合のアナログ−デジタル変
換器に比べて、そのビット幅を緩和することができる。
て、補償情報メモリー41から制御信号S12に基づき
選択された一の記憶領域から補償情報が参照され、得ら
れた補償信号S5はデジタル−アナログ変換器53でア
ナログ信号S6に変換されて出力される。アナログ信号
S6は低域通過フィルタ54で雑音成分が除去されて、
補償信号S7として可変移相器43に出力される。
42より出力された高周波信号S13は、可変移相器4
3において、補償信号生成器50からの補償信号S7に
よって決定される移相量その通過位相が移相されて、補
償済信号S9として電力増幅器33に出力される。
形位相歪補償器40は、電力増幅器33の出力電力のダ
イナミックレンジが予め複数の領域A1乃至A3に分割
され、それぞれに対応した複数の固定移相器42−1乃
至42−3及び、補償情報が記憶される複数の記憶領域
41−1乃至41−3を有している。そして、出力電力
が決定されたならば、送信電力決定器31からの制御信
号S12に基づいて、複数の固定移相器42−1乃至4
2−3の中から、決定された出力電力が属する領域に対
応する一の固定移相器が選択されて、入力信号の通過位
相が固定量移相される。また、複数の固定移相器42−
1乃至42−3の中から、決定された出力電力が属する
領域に対応する一の記憶領域が選択され、その一の記憶
領域から補償情報が参照されて、可変移相器43での移
相量が決定される。
を領域A2とすると、領域A2に対応する固定移相器4
2−2と、記憶領域41−2が選択されることになる。
そして、選択された一の記憶領域41−2から参照され
た補償情報に基づいて補償信号生成器50によって生成
された補償信号S7により移相量が決定された可変移相
器43と、選択された一の固定移相器42−2を用い
て、高周波信号S8が位相制御されて、電力増幅器33
に入力される補償済信号S9として出力される。
クレンジの分割された各領域の境界を越えて、複数の領
域をまたがるような出力電力の変動がある場合には、制
御信号S12に基づいて、都度固定移相器の再選択及
び、補償信号S7の再生成が行われる。
する領域が領域A2の場合で説明したが、このようにし
て固定移相器42と可変移相器43とに分けて位相制御
を行うことで、可変移相器43に要求される最大制御位
相量は、図3においてPHM AX2となり、非線形位相
歪補償装置としてシステムに要求される最大制御位相量
PHMAX1と比較して大幅に緩和される。
ックレンジを領域A1乃至A3の3つの領域に分割し、
それぞれの領域での位相を、固定移相部分Af1乃至A
f3と、可変移相部分Av1乃至Av3とで分けて制御
する場合を説明したが、その分割する数はシステムに応
じて任意の数であっても良い。また、図2の非線形位相
歪補償器40においては、固定移相器42で固定量の位
相制御を行ってから、可変移相器43で可変量の位相制
御を行うという順番で説明したが、その位相制御の順番
を入れ換えても良い。さらに、図2の補償信号生成器5
0内においては、包絡線S3がデジタル変換された値を
アドレスとして補償信号メモリー41から補償情報を参
照し、最終的に補償信号S7を生成しているが、決定さ
れた電力増幅器33での出力電力に応じて、可変移相器
43での移相量を決定する補償信号を補償情報メモリー
41から参照して得られる構成であれば、本発明の実施
の形態の構成に限定されるものではないことは言うまで
もない。
償装置は、決定された電力増幅器の出力電力に応じて出
力された制御信号により、補償情報記憶手段における複
数の記憶領域のうち一の記憶領域が選択されるととも
に、複数の固定量移相手段のうち一の固定移相手段が選
択される。そして、選択された一の記憶領域から参照さ
れた補償情報に基づいて補償信号生成手段によって生成
された補償信号により移相量が決定された可変移相手段
と、選択された一の固定移相手段を用いて、高周波信号
の位相制御を行う。
相手段には1つの実用的な可変移相器を、固定量移相手
段にはコンデンサやコイル、あるいは移相量が0の場合
には単なる信号線により容易に実現できる複数の固定移
相器を用いて、全出力電カレンジにわたって位相歪補償
効果が得られる非線形位相歪補償装置を実現することが
できるため、高精度で高価な可変移相器を必要としな
い。したがって、装置のコストを抑えることができる。
ログ−デジタル変換手段への入力基準電圧を切替えてい
るので、アナログ−デジタル変換手段に要求されるビッ
ト幅を緩和することができる。したがって、装置のコス
トを抑えることができる。
構成を示すブロック図である。
信機の送信部の構成を示すブロック図である。
説明図である。
非線形位相歪補償器、41 補償情報メモリー、 41
−1,41−2,41−3 記憶領域、 50補償信号
生成器、 42 固定移相器、 43 可変移相器
Claims (9)
- 【請求項1】 高周波信号を増幅する増幅器で発生する
非線形位相歪を補償する非線形位相歪補償装置におい
て、 上記増幅器の全出力電力のダイナミックレンジにわたる
上記非線形位相歪を補償するための補償情報を記憶する
ものであって、上記ダイナミックレンジを予め複数の領
域に分割した際の各領域に対応する補償情報を、それぞ
れ、複数の記憶領域に分割して記憶する補償情報記憶手
段と、 上記補償情報に基づいて、上記非線形位相歪を補償する
ための補償信号を生成する補償信号生成手段と、 上記複数の領域毎に対応して設けられ、入力された信号
の通過位相を固定量移相する複数の固定量移相手段と、 上記補償信号に基づいて、入力された信号の通過位相を
可変量移相する可変量移相手段とを備え、 決定された上記増幅器の出力電力に応じて、上記補償情
報記憶手段における上記複数の記憶領域のうち一の記憶
領域が選択されるとともに、上記複数の固定量移相手段
のうち一の固定量移相手段が選択され、選択された上記
一の記憶領域から参照された補償情報に基づいて上記補
償信号生成手段によって生成された上記補償信号により
移相量が決定された上記可変量移相手段と、選択された
上記一の固定量移相手段とを用いて、上記高周波信号の
位相制御を行うことを特徴とする非線形位相歪補償装
置。 - 【請求項2】 上記固定量移相手段のうち一の固定量移
相手段は移相量が0であることを特徴とする請求項1記
載の非線形位相歪補償装置。 - 【請求項3】 上記補償信号生成手段は、 上記高周波信号の包絡線成分信号を検出する包絡線検出
手段と、 上記包絡線成分信号をデジタル信号に変換するアナログ
−デジタル変換手段とを有し、 上記デジタル信号に基づいて、選択された上記一の記憶
領域から、補償情報を参照することを特徴とする請求項
1記載の非線形位相歪補償装置。 - 【請求項4】 上記補償信号生成手段は、上記一の補償
情報を参照して生成したデジタル信号をアナログ信号に
変換して出力するデジタル−アナログ変換手段を有する
ことを特徴とする請求項3記載の非線形位相歪補償装
置。 - 【請求項5】 上記アナログ−デジタル変換手段は、決
定された上記増幅器の出力電力に応じて、入力基準電圧
が切替えられることを特徴とする請求項4記載の非線形
位相歪補償装置。 - 【請求項6】 上記補償信号生成手段は、上記アナログ
信号のうち、所定の周波数成分の信号を通過させて上記
補償信号として出力するフィルタ手段を有することを特
徴とする請求項4記載の非線形位相歪補償装置。 - 【請求項7】 上記ダイナミックレンジは、予め把握さ
れた上記増幅器の位相歪特性に対応して必要とされる最
大制御位相量と、予め把握された上記可変量移相手段の
移相可能量とに応じて、上記複数の領域に分割されてい
ることを特徴とする請求項1記載の非線形位相歪補償装
置。 - 【請求項8】 上記増幅器は、無線通信機の送信部によ
って送信すべき高周波信号の送信電力を増幅するもので
あることを特徴とする請求項1記載の非線形位相歪補償
装置。 - 【請求項9】 上記増幅器の出力電力は、外部から受信
した信号に基づいて決定されることを特徴とする請求項
8記載の非線形位相歪補償装置。
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JP2001028800A JP4660936B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 非線形位相歪補償装置 |
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JP2001028800A JP4660936B2 (ja) | 2001-02-05 | 2001-02-05 | 非線形位相歪補償装置 |
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JPH0964932A (ja) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Hitachi Denshi Ltd | 電力増幅器の非線形補償回路 |
JPH1023095A (ja) * | 1996-06-28 | 1998-01-23 | Sony Corp | 無線送信回路 |
JP2000077951A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電力増幅器 |
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2001
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