JP2004320329A

JP2004320329A - デジタルフィードバック方式の歪み補償回路

Info

Publication number: JP2004320329A
Application number: JP2003110307A
Authority: JP
Inventors: Osami Nishimura; 長実西村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】簡略化した構成でアンプのメモリ効果を考慮した歪み補償のための演算を行なうことができるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路を提供する。
【解決手段】アンプ出力における非線形補償を行なうためのデジタルフィードバック方式の歪み補償回路であって、歪み補償の演算を、ルックアップテーブルを用いて行なうと共に、アンプのメモリ効果を考慮しない補償演算１０Ａと、アンプのメモリ効果を考慮した補償演算１０Ｂとに分けて演算を行なう歪み補償部１０を備える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンプ出力において線形で歪みのないスペクトラムを実現するためのデジタルフィードバック方式の歪み補償回路に関し、特に、余分な繰り返し演算を省略でき、歪み補償部における構成を簡略化しかつ遅延量等の削減を実現するデジタルフィードバック方式の歪み補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第３世代携帯電話の通信方式として開発されているＷ−ＣＤＭＡ（ＷｉｄｅｂａｎｄＣＤＭＡ）方式は、ＣＤＭＡ（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式の移動体通信システムの一種であり、ＩＭＴ−２０００（第３世代携帯電話）で規定されている無線インターフェイス規格の１つである。
【０００３】
このＷ−ＣＤＭＡ方式は、広い帯域を使用することで、データ転送速度や通話音質を高めるというメリットが得られる特徴を有している。具体的には、高速移動時１４４ｋｂｐｓ、歩行時３８４ｋｂｐｓ、静止時２Ｍｂｐｓのデータ伝送能力があり、動画・音声によるリアルタイムの通信が可能であり、１つの周波数を複数の利用者で共有できるため、周波数効率がよい。
【０００４】
ところで、Ｗ−ＣＤＭＡ方式の基地局送信機においては、変調信号は線形信号であるので送信アンプの線形性が必要とされる。また、通常、送信アンプは、出力の比較的小さい領域においては線形であるが、出力が大きくなって飽和出力に近づくほど非線形特性が顕著になるという性質がある。
【０００５】
送信機の効率を考えると、できるだけ飽和出力に近い出力まで使用することが好ましいことから、予め送信アンプの非線形特性の逆特性となる歪みを加え、アンプ出力においては線形で歪みのないスペクトラムを実現するための回路として、歪み補償回路（デジタルプレディストータ）が用いられている。
【０００６】
この歪み補償回路（デジタルプレディストータ）としては、アナログ方式とデジタル方式、フィードバック方式やフィードフォワード方式といった種々のタイプがある。
【０００７】
このうち、フィードバック方式の歪み補償回路では、通常、歪み補償部の入力信号と帰還信号の誤差が最小になるように制御されているが、キャリアが広帯域になってアンプのメモリ効果が無視できなくなると、単純に入力信号Ｕｎと帰還信号Ｙｎだけによる制御では、十分な歪み補償の効果が期待できなくなるという問題があった。ここで、アンプのメモリ効果とは、アンプ出力が現在のアンプ入力のみから決まらず、過去のアンプ入力の影響も受ける現象をいい、アンプ出力パワーが大きい場合や広帯域キャリアの場合に顕著になる。アンプのメモリ効果の影響として、アンプ出力のスペクトラムが左右非対称になったりする。
【０００８】
例えば、アンプのメモリ効果を考慮しない歪み補償を行なう従来の方法としては、特開２００１−１１１４３８号公報に開示されるような送信機の周囲温度や送信周波数の変化に応じて複数の補償テーブルを備え、この補償テーブルを用いて歪み補償を行なう方法が提案されている。
【０００９】
さらに、論文「Ｄｉｇｉｔａｌｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｗｉｄｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｍｏｄｅｌｗｉｔｈｍｅｍｏｒｙ，Ｊ．ＫｉｍａｎｄＫ．Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｕ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ８ｔｈＮｏｖｅｍｂｅｒ２００１Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．２３Ｐ．１４１７」（非特許文献１）に開示されるアンプモデルは、このメモリ効果をも考慮して補償しようというものであるが、アルゴリズムが複雑であるため装置として実現するには装置構成が非常に複雑になる可能性がある。
【００１０】
非特許文献１に開示されるモデルは、式１のようにアンプをモデル化して、その逆特性を繰り返し演算により求めて歪み補償を行なうものである。ここで、式１において、Ｍ＝２、ｐｍ＝５（ｍ＝１，２）とおいたものが、式２である。
【数１】

【００１１】
式１において、ｘはアンプの入力、ｙはアンプの出力である。また、ｂはアンプモデルの係数であり、アンプの入力ｘと出力ｙの関係を示す。
【数２】

ここで、式４の関数βを用いた関係式によって式２を簡略化すると式３になる。
【００１２】
【数３】

【数４】

図５に示すように式３による繰り返し演算を行なうことにより歪み補償を行なうのが非特許文献１による方法だが、これを実現した回路をブロック図で表すと、図４に示すような構成となる（ただし、繰り返し演算数＝３としたとき）。この回路構成では、繰り返し演算を行なうために、演算部を演算の繰り返し数だけ備える構成となっている。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１１１４３８号公報
【非特許文献１】
Ｄｉｇｉｔａｌｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｗｉｄｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｓｂａｓｅｄｏｎｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒｍｏｄｅｌｗｉｔｈｍｅｍｏｒｙ，Ｊ．ＫｉｍａｎｄＫ．Ｋｏｎｓｔａｎｔｉｎｏｕ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ８ｔｈＮｏｖｅｍｂｅｒ２００１Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．２３Ｐ．１４１７
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術においては、上記の非特許文献１に示されるようなアンプモデルによってアンプのメモリ効果を考慮した歪み補償を行なう場合、図４に示すように、演算部を繰り返し演算の数だけ備える必要があり、回路構成が非常に複雑になるというという問題点がある。
【００１５】
また、複数の演算部での繰り返し演算によって遅延量が大きくなり、効率的な歪み補償のための演算が行なえないという欠点も有する。
【００１６】
本発明の目的は、簡略化した構成でアンプのメモリ効果を考慮した歪み補償のための演算を行なうことができるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、繰り返し演算による遅延量を少なくし、効率的な歪み補償のための演算を可能とするデジタルフィードバック方式の歪み補償回路を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、アンプ出力における非線形補償を行なうためのデジタルフィードバック方式の歪み補償回路であって、歪み補償の演算を、ルックアップテーブルを用いて行なうと共に、アンプのメモリ効果を考慮しない補償演算と、アンプのメモリ効果を考慮した補償演算とに分けて演算を行なう歪み補償部を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項２のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路は、前記歪み補償部を、アンプのメモリ効果を考慮しない補償演算を行なう第１の歪み補償部と、アンプのメモリ効果を考慮した補償演算を行なう第２の歪み補償部とに分けて構成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項３のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路は、前記第１の歪み補償部が、入力信号と帰還信号を用いた計算から得られるルックアップテーブルを備え、前記第２の歪み補償部が、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの係数を用いて求められるルックアップテーブルを備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項４のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路は、前記第２の歪み補償部のルックアップテーブルが、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの係数を用いた２種類のテーブルからなることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の本発明は、アンプ出力における非線形補償を行なうためのデジタルフィードバック方式の歪み補償回路であって、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの逆特性を繰り返し演算によって求めてアンプのメモリ効果を考慮した補償を行なう歪み補償部を備え、前記歪み補償部は、前記繰り返し演算を行なう複数のルックアップテーブルを備えることを特徴とする。
【００２３】
請求項６のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路は、前記ルックアップテーブルが、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの係数を用いて求められるテーブルからなることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施の形態によるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路の全体構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１において、デジタルフィードバック方式の歪み補償回路は、歪み補償部１０、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２０、信号の低周波数成分のみを通過させる特性を持つフィルタであるローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０、アップコンバータ（ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）４０、パワーアンプ（ＡＰ）５０、ダウンコンバータ（ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）６０、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７０、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ８０、補償制御部９０を備えて構成されている。
【００２７】
歪み補償部１０に入力されたベースバンド変調信号Ｕｎは、歪み補償部１０により歪みが加えられて変調入力信号Ｘｎとして出力される。
【００２８】
この変調入力信号Ｘｎは、Ａ／Ｄコンバータ２０によりアナログ信号からデジタル信号に変換された後、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３０を通してアップコンバータ（ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）４０によりＲＦ周波数に変換され、その後パワーアンプ（ＡＰ）５０により増幅されてアンテナから出力される。
【００２９】
ここで、理想的なプレディストーションが行なわれていれば、パワーアンプ（ＡＰ）５０の出力は歪みのない線形な出力となる。
【００３０】
また、パワーアンプ（ＡＰ）５０の出力は、カプラ−により帰還信号となり、ダウンコンバータ（ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）６０においてベースバンド信号Ｙｎに変換され、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７０とＤ／Ａコンバータ８０を通して補償制御部９０に入力される。
【００３１】
図２は上記のように構成される第１の実施の形態によるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路の歪み補償部１０の構成を示すブロック図である。
【００３２】
本実施の形態による歪み補償回路においては、歪み補償部１０をメモリ効果を考慮しない補償を行なう第１の補償部１０Ａと、メモリ効果を考慮した補償を行なう第２の補償部１０Ｂに分けて構成している。１２は振幅計算回路、１５は遅延回路である。
【００３３】
変調信号Ｕｎは、まず、第１の補償部１０Ａにて補償された後、メモリ効果を考慮した歪み補償を行なう第２の補償部１０Ｂで補償することにより、アンプ出力におけるスペクトラムの帯域外放射部分がさらに改善されることになる。
【００３４】
【実施の形態の動作】
図２に示す歪み補償部１０のメモリ効果を考慮しない第１の補償部１０Ａでは、ルックアップテーブルＬＵＴ０を用いて歪み補償を行なうが、ルックアップテーブルＬＵＴ０の内容は、例えば、従来の技術である特開２００１−１１１４３８号公報に示されるように、図１の補償制御部９０が、ベースバンド変調信号Ｕｎと帰還信号Ｙｎとを用いて計算することにより適応的に更新される。
【００３５】
図２に示す歪み補償部１０のメモリ効果を考慮した第２の補償部１０Ｂでは、ルックアップテーブルＬＵＴ１とＬＵＴ２を用いて、補償をおこなうが、これらのルックアップテーブルＬＵＴ１とＬＵＴ２の内容は、変調入力信号Ｘｎと帰還信号Ｙｎから推定されたアンプモデルの係数に基づいて式４における関係を用いて求められる。
【数５】

【００３６】
具体的には、ルックアップテーブルＬＵＴ１は、アドレス｜ｘ｜に対し、｛１／β_０（｜ｘ｜）｝を出力するテーブルであり、ルックアップテーブルＬＵＴ２は、アドレス｜ｘ｜に対し、｛−β_１（｜ｘ｜）｝を出力するテーブルである。
【００３７】
図４の従来例においては、繰り返し演算（図示の例では３回の繰り返し演算）を行なう演算部により歪み補償部が構成されるのに対し、図２の本実施の形態による歪み補償部１０では、まず、メモリ効果を考慮しない第１の補償部１０Ａで、ある程度補償信号の振幅を理想値に近づけてから、メモリ効果を考慮した歪み補正を行なうため、繰り返し演算を行なう必要をなくしている。
【００３８】
本実施の形態による歪み補償回路では、まず、歪み補償部をメモリ効果を考慮しない部分（第１の補償部１０Ａ）と寄与する部分（第２の補償部１０Ｂ）に分けて構成したことにより、従来の歪み補償制御技術も有効活用できる。また、ある程度理想に近い補償信号振幅を求めた後にメモリ効果を考慮した補償を行なうため、余分な繰り返し演算を省略でき、演算の遅延量等を削減できる。
【００３９】
また、図４の従来例のように式２の演算内容をそのまま回路にする代わりに、ルックアップテーブルを用いることで、歪み補償部における構成を簡略化できる。
【００４０】
図３は、本発明の第２の実施の形態によるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路における歪み補償部の構成を示す図である。歪み補償回路の全体構成については、図１に示す構成と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
この実施の形態では、図４に示す歪み演算回路の演算部の部分を、ルックアップテーブルＬＵＴ２、ＬＵＴ１Ａ、ＬＵＴ１Ｂ、ＬＵＴ１Ｃによって置き換えることで構成している。
【００４２】
このように、演算部をルックアップテーブルで置き換えて構成することにより、歪み補償部１０の構成の簡略化、及び演算の効率化を図ることができる。
【００４３】
以上好ましい実施の形態及び実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の歪み補償回路によれば、歪み補償部をメモリ効果を考慮しない部分と考慮する部分に分けたことにより、メモリ効果を考慮しない部分である程度理想に近い補償信号振幅を求めた後にメモリ効果を考慮した補償を行なうため、余分な繰り返し演算を省略でき、歪み補償部における効果を大幅に簡略化することができると共に、演算の遅延量を少なくして効率的な歪み補償が可能となる。また、メモリ効果を考慮しない部分については、従来の歪み補償制御の技術を有効利用できる。
【００４５】
さらに、従来のように演算式をそのまま回路にする代わりに、ルックアップテーブルを用いることで、歪み補償部の構成の簡略化と演算の効率化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態によるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路の歪み補償部の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態によるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路の歪み補償部の構成を示すブロック図である。
【図４】従来におけるデジタルフィードバック方式の歪み補償回路の歪み補償部の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】非特許文献１に開示されるアンプモデルにおけるアンプ効果を考慮した歪み補償のための繰り返し演算の手順を説明する図である。
【符号の説明】
１０：歪み補償部
２０：Ａ／Ｄコンバータ
３０：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
４０：アップコンバータ（ＵｐＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）
５０：パワーアンプ（ＡＰ）
６０：ダウンコンバータ（ＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）
７０：ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
８０：Ｄ／Ａコンバータ
９０：補償制御部
ＬＵＴ０、ＬＵＴ１、ＬＵＴ２：ルックアップテーブル
ＬＵＴ１Ａ、ＬＵＴ１Ｂ、ＬＵＴ１Ｃ：ルックアップテーブル

Claims

アンプ出力における非線形補償を行なうためのデジタルフィードバック方式の歪み補償回路であって、
歪み補償の演算を、ルックアップテーブルを用いて行なうと共に、アンプのメモリ効果を考慮しない補償演算と、アンプのメモリ効果を考慮した補償演算とに分けて演算を行なう歪み補償部を備えることを特徴とするデジタルフィードバック方式の歪み補償回路。
前記歪み補償部を、アンプのメモリ効果を考慮しない補償演算を行なう第１の歪み補償部と、アンプのメモリ効果を考慮した補償演算を行なう第２の歪み補償部とに分けて構成したことを特徴とする請求項１に記載のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路。
前記第１の歪み補償部が、入力信号と帰還信号を用いた計算から得られるルックアップテーブルを備え、
前記第２の歪み補償部が、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの係数を用いて求められるルックアップテーブルを備えることを特徴とする請求項２に記載のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路。
前記第２の歪み補償部のルックアップテーブルが、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの係数を用いた２種類のテーブルからなることを特徴とする請求項３に記載のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路。
アンプ出力における非線形補償を行なうためのデジタルフィードバック方式の歪み補償回路であって、
入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの逆特性を繰り返し演算によって求めてアンプのメモリ効果を考慮した補償を行なう歪み補償部を備え、
前記歪み補償部は、前記繰り返し演算を行なう複数のルックアップテーブルを備えることを特徴とするデジタルフィードバック方式の歪み補償回路。
前記ルックアップテーブルが、入力信号と帰還信号とから推定されたアンプモデルの係数を用いて求められるテーブルからなることを特徴とする請求項５に記載のデジタルフィードバック方式の歪み補償回路。