JP2005045817A - 増幅システムにおけるダイナミック・レンジの縮小及び線形性の改善を行うシステムおよび方法 - Google Patents

増幅システムにおけるダイナミック・レンジの縮小及び線形性の改善を行うシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 入力信号に伴うピークを低減し、１つ以上のスペクトル帯域において、ピーク低減の結果生ずる信号歪みおよび帯域外エミッションに対する補正を行う増幅システムを提供する。
【解決手段】 入力信号をクリッピングし、入力信号に伴うピークを低減させる。ピーク低減入力信号の増幅に先だって（例えば、プリディストーション）またはその後（例えば、ディジタル相互相殺）に、補正信号をピーク低減信号と合成する。クリッピングした入力信号に伴う信号歪みおよび／またはＯＯＢエミッションを除去する補正信号を計算し、アンチ（反）ピーク信号を入力信号と合成することによって、入力信号に伴うピークを低減させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には電子デバイスに関し、更に特定すれば、増幅システムにおいてダイナミック・レンジを縮小し線形性を改善するシステムおよび方法に関する。
本願は、２００３年７月２３日に出願され、「Digital Cross Cancellation System」（ディジタル相互相殺システム）と題するNew Robinsonの米国特許出願と関連している。この出願は、本願と同じ譲受人に譲渡されている。
ワイヤレス（無線）通信用送信機に用いられるＲＦ電力増幅器は、スペクトル上効率的な変調フォーマットを有し、変調精度を維持し、スペクトルの再生（regrowth）を抑制するためには高い線形性を必要とする。通例では、入力信号を忠実に再生し、増幅器の出力を厳格な放射マスク（エミッションマスク：emission mask）内に限定するために、Ａ級、ＡＢ級、またはＢ級の線形増幅器を用いる。線形増幅器は、飽和状態で動作させると、５０％以上の電気的効率（入力ＤＣ電力に対する出力ＲＦ電力、即ちＤＣ−ＲＦ）が可能である。しかしながら、これらは、高い線形性を備える必要性のために、一般には高い効率では動作させることができない。一定の包絡線（エンベロープ）波形に対して、線形増幅器は、その線形領域で動作するために、飽和未満で動作させることが多い。時変（時間的に変動する）包絡線のために、更に別の課題が生ずる。一般的な解決策は、飽和付近で波形のピークを増幅し、飽和から十分バックオフ(back-off)したレベルで増幅した波形の平均電力を得ることである。バックオフ・レベルは、出力電力バックオフ（ＯＰＢＯ）とも呼ばれ、線形増幅器の電気的効率を決定する。
例えば、Ａ級増幅器の効率は、ピーク値に対する出力電力（ＥＦＦ＝ＰOUT／ＰPEAK）の割合で減少する。Ｂ級増幅器の効率も、ピーク値に対する出力電力（ＥＦＦ＝（ＰOUT／ＰPEAK）1/2）の割合で減少する。ＡＢ級増幅器の出力電力には、これらの値の間で変動がある。このように、増幅器の設計においては、線形性と効率の間には固有のトレードオフがあるのが通例である。
セルラ通信、個人通信、および衛星通信のような用途に向けた最新の送信機は、直角位相偏移変調（ＱＰＳＫ：quadrature phase-shifting keying）のようなディジタル変調技法を、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ：code division multiple access）通信と組み合わせて用いている。データ・パルスを整形することによって、隣接するチャネルに生じるアウトオブバンド（帯域外）エミッション（放射）の発生を軽減させることができるが、時変包絡線を生成することになる。個々の波形を時変包絡線で増幅することに加えて、多くの送信機（特に基地局おける）は、多数のキャリア（搬送波）を増幅するように構成されている。マルチキャリア信号は、電力レベルが広く分散するため、その結果、ピーク対平均比（ＰＡＲ：peak-to-average）が大きくなる。したがって、これらの種類の信号における線形増幅器の動作は、非常に非効率的となる。何故なら、増幅器は、大部分の時間では信号がピーク電圧よりもはるかに小さくても、大きなピーク電圧が処理できるようにその電源電圧の大きさを決定しなければならないからである。加えて、電力増幅器のサイズおよびコストは、概略的に増幅器の要求ピーク出力電力に比例する。増幅器が飽和またはその近傍で動作しつつアウトオブバンド（ＯＯＢ）エミッションを抑える技術が強く望まれている。
広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、ならびに移動通信国際標準（ＧＳＭ：Global Standard for Mobile Communication）および符号分割多元接続２０００（ＣＤＭＡ２０００）のマルチキャリア型は、ワイヤレスの規格であり、その用途が増加しつつある。各々、高いＰＡＲレベルでの波形増幅を必要とし、場合によっては１０ｄＢよりも高いこともある。地上ワイヤレス通信に割り当てられるスペクトルの量が乏しいため、送信ではアウトオブバンド（ＯＯＢ）エミッションを極力抑えて、干渉環境を最少限にする必要がある。１０ｄＢ以上のＰＡＲで波形を増幅するために用いられる線形増幅器で得られるＤＣ−ＲＦ率は５〜１０％に過ぎない。この増幅器のピーク出力電力の大きさは、ピーク波形によって決められる。増幅器のコストは、そのピーク電力と共に増減する。ヒート・シンクおよびＤＣ−ＤＣ電源を含む他の種々の回路のコストは、ピーク電力および散逸する熱（電気的非効率性によって生ずる）とは逆方向に増減する。ＡＣ−ＤＣ電源、バックアップ・バッテリ、冷却、および回路遮断器等、基地局の関連コストも、電気的動作コストと同様、効率とは逆に増減する。製造および動作双方について、ＤＣ−ＲＦ効率の向上が、主要なコスト削減要因であることは明らかである。
最新のディジタル通信システムの多くは、多数のキャリア、多数のコード・チャネル、または頻度は高くないが信号電力のピークが大きいその他の信号から成る複雑な波形を送信する。これらの信号は、情報内容は豊富であるが、ハードウエアおよび電気的消費の点から、送信するのに費用がかかる。大きなレベルの誤差を招くことなくピークの大きさを低減する何らかの方式が望まれる。最新の通信規格は、信号送信において発生し得る信号の歪みおよびＯＯＢエミッションの量を厳格に制限する。かなりの量の信号歪みおよび／またはＯＯＢエミッションを生ずる信号をクリッピングする(clip)には種々の方式がある。ＯＯＢエミッションの規制が厳格なために、ピーク信号をクリッピングすることによって制限することができる度合いを制限してしまう要因になることが多い。
線形化技法は、一般に、必要な信号の歪みを改善し、ＯＯＢエミッションを低減する。ディジタル・プリディストーション（予歪）や、ディジタル・クロスキャンセレーション（相互相殺）の種々の変形のような線形化技法の中には、歪みやＯＯＢエミッションの原因となる機構についてアプリオリ（先験的な）情報を必要とするものがある。信号を意図的にクリッピングすることにより、ＯＯＢエミッションを容易に予測することが可能となる。線形化技法の殆どは、限られた帯域幅でのみ動作するが、これらを数個の並列チャネルで機能するように適応可能にすれば、有効性を向上させることができる。
本発明の態様の一部について基本的な理解が得られるように、以下に本発明の概要を簡略化して提示する。この概要は、本発明の詳細な全体像ではない。これは、本発明の主要な即ち重要なエレメントを特定することも、本発明の範囲を正確に叙述することも意図していない。その唯一の目的は、後に提示する更に詳細な説明の前置きとして、簡略化した形態で本発明の概念の一部を提示することである。
本発明は、入力信号に伴うピークを低減させ、ピークの低減によって生ずる、信号歪みおよび／またはＯＯＢエミッションを伴うピーク低減信号に対して補正を行う増幅システムおよび方法に関する。これによって、信号歪みおよび／またはＯＯＢエミッションを実質的に解消した最終増幅出力信号が得られる。ピーク低減入力信号の増幅に先だって（例えば、プリディストーション）またはその後（例えば、ディジタル相互相殺）に、補正信号をピーク低減信号と合成することができる。入力信号は、例えば、クリッピング・フィルタによってクリッピングし、入力信号に伴うピークを低減させることができる。クリッピングした入力信号に伴う信号歪みおよび／またはＯＯＢエミッションを除去する補正信号を計算することができる。アンチ（反）ピーク信号を入力信号と合成することによって、入力信号に伴うピークを低減させることができる。最終増幅の後にピーク低減入力信号と合成する補正信号は、「アンチピーク」信号を適切に相殺するものである。アンチピーク信号は、入力信号のディジタル‐アナログ変換の前または後に、入力信号と合成（結合）することができる。
本発明の一態様では、ピーク低減入力信号は、チャネライザによって、複数のサブバンドに分割される。各サブバンドには、関連する修正成分が供給され、当該サブバンド信号の利得、位相およびオフセットの内少なくとも１つを修正し、最終的な増幅に先だって、１つ以上のサブバンドに伴う信号歪みやＯＯＢエミッションを軽減することができる。次に、複数のサブバンドを統合し、統合信号を得る。統合は、ディジタル‐アナログ変換の前でも後でも行うことができる。この技法は、単独でプリディストーション技法の改良（例えば、帯域幅を広げる）として、補正信号増幅システムを有するプリディストーション・コンポーネント(pre-distortion component)として、または補正信号増幅システムの一部として用いることができる。
前述の目的および関連目的の達成のため、本発明のある例示の態様を、以下の説明および添付図面に関連付けて記載する。しかしながら、これらの態様は、本発明の原理を用いることができる種々の方法の内僅かなものを示すに過ぎず、本発明は、このような態様およびその均等物全てを含むものである。本発明のその他の利点および新規な特徴は、以下の本発明の詳細な説明を図面と関連付けて検討することによって明らかになるであろう。
本発明は、入力信号に伴うピークのクリッピングによって生ずるような、増幅システムにおける歪みおよび／またはＯＯＢエミッションを低減する増幅システムおよび方法に関する。このシステムおよび方法は、ピーク低減によって生ずる信号歪みおよびＯＯＢエミッションを伴うピーク低減信号に対して１種類以上の補正を行う。したがって、同様の性能を達成する際、用いる電力増幅器を小型で（電力容量が少ない）、安価なものにすることができる。第２の成果として、はるかに大きく効率が低い電力増幅器を用いた増幅システムと比較して、電力増幅システムの効率が向上する。本発明は、ＷＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＧＳＭおよびＣＤＭＡ２０００のマルチキャリア型のようなワイヤレス規格、ならびにその他のワイヤレス規格および用途に用いることができる。
図１は、本発明の一態様による増幅システム１０を示す。増幅システム１０は、ピーク低減コンポーネント（構成要素）１２を含み、入力信号を受けて、ピーク低減入力信号を発生する。ピーク低減要素１２は、クリッピング・フィルタ等を用いることによって、入力信号からピークをクリッピングして、入力信号から大きなピークを除去することができる。あるいは、ピーク低減要素１２は、ピーク低減整形アルゴリズムとすることもできる。更に、ピーク低減要素は、信号（例えば、アンチピーキング信号(anti-peaking signal)、プリディストーション信号）を入力信号に加算して、入力信号に伴うピークおよび歪みを低減することもできる。また、ピーク低減要素は、ピーク低減信号に対してプリディストーションを行い、信号振幅または位相に対する誤差や、ピーク低減によって生ずるＯＯＢエミッションを軽減することもできる。以上の修正は、個別にでも、組み合わせてでも、または他の修正技法と共にでも行うことができ、増幅器の線形性、効率、および電力消費に関して最適なピーク低減入力信号を得ることができる。クリッピングの選択肢の選択は、対象信号における許容可能な歪み（例えば、エラー・ベクトル・マグニチュード、ＥＶＭ）とＯＯＢエミッションに対する制約とのバランスによって決められる。多くのクリッピング方式を制限するＯＯＢエミッション、およびある程度の対象信号の歪みも、信号を送信する前に、専用のサブシステムによって消去する。
ピーク低減入力信号は、ディジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）１４に伝達される。ＤＡＣ１４は、ピーク低減入力信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換する。ＤＡＣは、デルタ・シグマ変調ＤＡＣ（例えば、１ビットＤＡＣ）とし、無線送信周波数に直接ディジタル‐アナログ変換を行うことができる。１ビット変換器は、非常に高い線形性（低歪み）で、アナログ変換を行うことができる。ディジタル‐アナログ変換に先だって、ピーク低減入力信号をプリディストーション要素１３に供給し、ピーク低減によって生じた信号歪みおよび／またはＯＯＢエミッションの少なくとも一部を除去することができる。プリディストーションを用いて、残留する歪みを低減すれば、用いる構成部品を小型化し、コストを削減し、電力消費を削減することができる。次いで、ＤＡＣ１４の出力を増幅システム１６に供給する。
増幅システム１６は、ピーク低減入力信号を増幅する電力増幅器２４を含む。電力増幅器２４は、線形増幅器（例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級）とすることができ、またある部類の入力信号では、所望の性能、許容可能な効率、および許容可能なＯＯＢエミッションに基づいて、非線形型増幅器（例えば、Ｃ級、Ｄ級、Ｅ級、Ｆ級）とすることもできる。ＷＣＤＭＡおよび多くのその他のワイヤレス・システムに対する制限は、隣接および近隣スペクトル・チャネルにおける厳格なエミッション・マスクであり、送信可能なＯＯＢ量を制限する。図１に示す本発明は、ＯＯＢエミッションの２０〜４０ｄＢを補正することができると推定される。したがって、対象信号をクリッピングすることによって誘発するＯＯＢを、ＯＯＢが関連規格のエミッション・マスクを満たすことを保証する量だけ、補正しなければならない。
殆どの増幅器では、増幅システムのピーク対平均比（ＰＡＲ）低減によって、選択した増幅器のサイズおよびコストに、概算で１ｄＢのｄＢ余裕(savings)ができる。したがって、本発明は、より小さな（電力が少ない）電力増幅器の採用を可能にする。ワイヤレス・システムにおいて広く用いられている線形増幅器（Ａ級、Ａ／Ｂ級、Ｂ級）の効率は、通常ＰＡＲに比例し（Ａ級の効率は、ＰＡＲ１ｄＢに対して約１ｄＢ低下し、Ｂ級では、ｄＢ毎に半ｄＢ低下し、Ａ／Ｂ級ではその中間である）、したがって、ピーク低減によって、全体的な効率を著しく向上させることができる。１０ｄＢのＰＡＲ信号を伝達するＡ／Ｂ級増幅器の総合効率は１０％以下である。何故なら、信号の殆どが極度にバックオフされているからである。本発明を用いれば、約５ｄＢのＰＡＲでは同じ送信機を２倍の効率で動作させることができる。ピークの発生頻度が低い場合、本発明は、ＥＶＭを大きく低下させることなく、積極的にピークをクリッピングすることができる。クリッピングによって、ＯＯＢエミッションに劇的な劣化が発生する可能性があるが、本発明は、最終的な送信の前に、これを補正する。効率向上は、基地局において電力処理、バックアップ・バッテリ、および冷却機器の規模を決定する際、非常に重要である。これら関連システムに対するコスト節約は、送信機の価格に匹敵する可能性がある。
補正信号発生器２０は、入力信号のピーク低減によって生じた信号歪みおよびＯＯＢエミッションを補正する補正信号を供給する。信号歪みおよびＯＯＢエミッションは、実施されるピーク低減に基づいて、数学的に計算することができる。したがって、所望の補正信号は、リアルタイムでまたはオフラインで計算し、補正信号発生器２０にプログラムすることができる（例えば、ルックアップ・テーブル、数学的アルゴリズムによって）。補正信号は、第２ＤＡＣ２２に伝達される。第２ＤＡＣ２２もデルタ・シグマ変調ＤＡＣとすることができ、補正信号の無線送信周波数に直接ディジタル‐アナログ変換を実行することができる。
次に、アナログ補正信号は増幅システム１６に供給される。アナログ補正信号をピーク低減入力信号と合成し、電力増幅器による増幅に先立って、信号歪みおよびＯＯＢエミッションを軽減することができる。あるいは、アナログ補正信号を増幅し、増幅後にピーク低減入力信号と合成し、電力増幅器による増幅に伴う歪みに加えて、信号歪みおよびＯＯＢエミッションも軽減することもできる。次に、増幅システム１６の出力を任意のバンド・パス・フィルタ１８に供給し、所望の送信帯域外に残留しているあらゆる不要な信号を排除し、信号歪みやＯＯＢエミッションを実質的に除いた最終出力信号を供給する。
本発明の一態様では、第１ＤＡＣ１４および第２ＤＡＣ２２の一方または双方がデルタ・シグマ変調ＤＡＣである。デルタ・シグマ変調は、少数の量子化レベルおよび非常に高いサンプリング・レートを用いて、信号の粗い推定値を発生するために用いられる技法である。少数（１ビット量子化器では２）の信号レベルのために、システムに「量子化ノイズ」が混入する。デルタ・シグマ変調におけるオーバーサンプリングの効果および積分器フィードバック・ループの使用は、ノイズを帯域外周波数にシフトさせるのに有効である。ノイズ・シフト特性および量子化誤差の混入のため、後続のフィルタ段を効率的に用い、遥かに高い周波数においてノイズを除去し、入力の一層正確な表現を得ることが可能となる。デルタ・シグマＤＡＣを用いると、入力信号を直接無線送信周波数にアップコンバートすることができ、従来のアナログ・ミキサによって信号を更に高い周波数に変換することが不要となる。無線送信周波数は、無線周波数（ＲＦ）範囲（例えば、メガヘルツ範囲）またはマイクロ波周波数範囲（例えば、ギガヘルツ範囲）とすることができる。
また、補正信号は、クリッピング即ちピーク低減を行わない場合、純粋に線形化のために用いることもできる。ＤＡＣは広い帯域幅ではダイナミック・レンジに限界があり、ディジタル線形化技法を利用できない場合もあるのでこれは望ましいと言える。本発明は、対象信号と補正信号の経路を分離することにより、必要な帯域幅およびダイナミック・レンジを２つ以上のＤＡＣに割り振ることができる。
図２は、ディジタル相互相殺（クロスキャンセレーション）の一種を用い、補正信号を、増幅したピーク低減入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システム４０を示す。増幅システム４０は、入力信号に対してクリッピング・プロセスを実行するクリップ・フィルタ４２を含む。クリッピング・プロセスは、入力信号のピークを低減し、電力増幅器５０に供給される入力信号のピーク対平均比を低下させる。これによって、電力増幅器５０は、ピーク低減入力信号の増幅に伴う、大きな平均電力を出力することが可能となる。クリッピング・プロセスは、ソフトまたはハードによるクリッピング・プロセスとすることができる。加えて、クリッピング・フィルタ４２は、固定の、即ち、波形制限アルゴリズム(shape limiting algorithm)を実行し、入力信号に伴うピークおよびＰＡＲを低減することができる。クリッピング・プロセスの結果、望ましくないＯＯＢエミッション、スペクトルの歪み、スペクトルのスプラッタ(splatter)、およびスペクトルの拡散が生ずる。クリッピングに伴う望ましくない特性は、殆どのワイヤレス通信規格（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＧＳＭ）に適合するためには、軽減する必要がある。
ディジタル信号プロセッサのようなディジタル構成要素（図示せず）によって、入力信号に、クリッピング・フィルタが実行するクリッピングを制御する制御信号、およびクリッピングによって生ずるＯＯＢエミッションを補正または軽減する補正信号を供給する。クリッピング・フィルタ４２は、クリッピング入力信号を、入力経路に沿って、デルタ・シグマ変調器４４に供給する。デルタ・シグマ変調器４４は、ＤＡＣ４６に結合されており、ＤＡＣ４６はバンド・パス・フィルタ４８に結合されている。デルタ・シグマ変調器４４、ＤＡＣ４６、およびバンド・パス・フィルタ４８は、協働して直接的に無線送信周波数へのディジタル‐アナログ変換を実行する。ＤＡＣ４６は、非常に高い線形性（低歪み）でアナログ変換を行う多ビット変換器または１ビット変換器にすることが可能である。次に、バンド・パス・フィルタ４８の出力は、電力増幅器５０の入力端子に供給され、増幅される。電力増幅器５０は、線形増幅器（例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級）とすることができ、あるいはある部類の入力信号では、所望の性能、許容可能な効率、および許容可能なＯＯＢエミッションに基づいて、非線形型増幅器（例えば、Ｃ級、Ｄ級、Ｅ級、Ｆ級）とすることもできる。必要に応じて、追加の周波数変換要素も用いることができる。
ディジタル構成要素（図示せず）は、補正経路に沿って、補正信号をデルタ・シグマ変調器５６に供給する。デルタ・シグマ変調器５６は、ＤＡＣ５８に結合されており、ＤＡＣ５８はバンド・パス・フィルタ６０に結合されている。補正信号は、対象信号と比較して、電力を大幅に低くすることができる（典型的例としては、電力増幅器による増幅の前では、対象信号レベルよりも１０〜３０ｄＢ低くする）。補正信号の電力レベルを低くしたので、ＤＡＣ５８をＤＡＣ４６よりも狭いダイナミック・レンジのＤＡＣとすることができる。また、ＤＡＣ４６よりも広い帯域幅を有することができる。デルタ・シグマ変調器５６、ＤＡＣ５８、およびバンド・パス・フィルタ６０は、協働して直接的に無線送信周波数へのディジタル‐アナログ変換を実行する。ＤＡＣ５８は、非常に高い線形性（低歪み）でアナログ変換を行うのであれば、多ビット変換器でも、１ビット変換器でも可能である。補正信号は、クリッピングによって生ずるＯＯＢエミッション、およびクリップ信号の公称（ノミナル）の増幅によって生ずるＯＯＢエミッションを実質的に排除する項を含むことができる。次に、バンド・パス・フィルタ６０の出力は、補正増幅器６２の入力端子に供給され、増幅される。補正増幅器６２は、高精度のアナログ補正信号を供給し、信号歪みおよびＯＯＢエミッションを相殺（消去）するためには、実質的に線形でなければならない。補正信号は、通常対象信号よりも電力が１０〜３０ｄＢ低く、大きな増幅器を必要としない。必要に応じて、追加の周波数変換要素も用いることができる。
例えば、Ａ級、Ａ／Ｂ級増幅器を十分バックオフして用いることができる。相殺増幅器６２の線形化は、プリディストーション・システム（アナログまたはディジタル。後者は信号をディジタル化し再変換する必要がある）、フィードフォワード・ループ、またはその他のいずれかの線形化技法とすることができる。相殺増幅器６２のサイズは、要求される補正レベル（即ち、ＯＯＢエミッション、信号歪み）によって異なる。したがって、増幅システム４０と共にプリディストーションを用いれば、補正増幅器６２のサイズを縮小することができる。
補正増幅器６２は、増幅したアナログ補正信号を供給し、これを電力増幅器５０のアナログ出力信号と合成し、クリッピング・フィルタ４２によるクリッピングの結果としての、ＯＯＢエミッションやアナログ出力信号の信号歪みを軽減することができる。相殺増幅器６２のアナログ補正信号、および電力増幅器５０のアナログ出力信号は、加算器、即ち、カプラ５２において組み合わされる。ディジタルまたはアナログいずれかの遅延要素を含ませて、個々の実施態様に基づき補正信号および出力信号の同期を取ることが必要な場合もある。次に、加算器５２の出力は任意のバンド・パス・フィルタ５４に供給され、バンド・パス・フィルタ５４は、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要な信号を排除する。
図３は、補正信号をピーク低減即ちクリップ入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システムを示す。増幅システム７０は、入力信号に対してクリッピング・プロセスを実行するクリップ・フィルタ７２を含む。クリップ・フィルタ７２は、図２において説明したクリップ・フィルタと同様とすることができる。クリッピング・プロセスによって入力信号のピークを低減し、電力増幅器７８に供給される入力信号のＰＡＲを低下させる。これによって、電力増幅器７８は、クリップ入力信号の増幅に伴う大きな平均電力を出力することが可能となる。クリッピング・プロセスは、ソフト・クリッピング、ハード・クリッピング、および／または固定即ち波形制限アルゴリズムによって実行し、入力信号に伴うピークおよびＰＡＲを低減することができる。クリッピング・プロセスの結果、望ましくないＯＯＢエミッション、スペクトルの歪み、スペクトルのスプラッタ、およびスペクトルの拡散が生ずる可能性がある。
ディジタル信号プロセッサのようなディジタル構成要素（図示せず）によって、入力信号に、クリッピング・フィルタが実行するクリッピングを制御する制御信号、およびクリッピングによって生ずるＯＯＢエミッションを補正または軽減する補正信号を供給する。クリッピング・フィルタ７２は、クリップ入力信号を、入力経路に沿って、デルタ・シグマ変調器７４（例えば、デルタ・シグマ変調ＤＡＣ）に供給する。ＤＡＣ７４は、クリップ入力信号のディジタル‐アナログ変換を実行し、直接無線送信周波数に変換し、アナログ・クリップ入力信号を生成することができる。ＤＡＣ７４は、多ビット変換器または１ビット変換器とすることができる。次に、ＤＡＣ７４の出力は、加算器即ちカプラ７６に供給される。
ディジタル構成要素（図示せず）は、補正経路に沿って、補正信号をＤＡＣ８２に供給し、補正信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換し、アナログ補正信号を生成する。ＤＡＣ８２は、多ビット変換器または１ビット変換器とすることができる。ＤＡＣ８２の出力も、加算器即ちカプラ７６に供給され、加算器７６はアナログ・クリップ入力信号とアナログ補正信号とを合成する。補正信号は、対象信号と比較して、電力を大幅に低くすることができる（典型的例としては、（電力増幅器による増幅の前では）対象信号レベルよりも１０〜３０ｄＢ低くする）。ＤＡＣ８２は、ＤＡＣ７４よりも、帯域を広く、ダイナミック・レンジを狭くすることができる。アナログ補正信号は、相殺増幅器を用いることなく、ＯＯＢエミッションおよび信号歪みを軽減する。加算器７６の出力は、電力増幅器７８の入力に供給され、増幅される。次に、増幅器７８の出力は、オプションのバンド・パス・フィルタ８０に供給され、バンド・パス・フィルタ８０は、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要な信号を排除する。
本発明の別の態様では、対象信号、隣接チャネル、および近隣スペクトル帯域の内少なくとも１つを、小さな周波数スライス(slice)、即ち、サブバンドに分解し、その各々の振幅および位相を修正し、オフセットを与える。これら修正信号をディジタル化し増幅すると、クリッピングによって生じたＯＯＢエミッションが相殺される。利用可能なＤＡＣ帯域幅に応じて、ディジタル‐アナログ変換（ＤＡＣ）動作の前または後にこれら修正スライスを統合し、最終電力レベルに増幅する。この技法は、歪みが予測可能であれば、広い帯域幅にわたって送信機チェーン全体を線形化するために応用することができる。本発明のこの態様によって、スペクトルの該当部分に合わせて補正項を自在に変更することが可能となり、単一のＤＡＣが補正項のために帯域幅を補充し、対象信号およびエミッション・マスクのためにダイナミック・レンジを補充する場合のディジタル・プリディストーションの問題を回避する。オプションのフィードバック・ループが、出力のサンプルをディジタル化し、そしてチャネル化し、利得および位相修正の適応的な改善を可能とする。
図４は、入力信号を複数の送信サブバンドに分離するようにした、本発明の一態様による増幅システム１００を示す。増幅システム１００は、オプションのクリップ・フィルタ１０２を含み、このクリップ・フィルタ１０２が、入力信号に伴うピークを除去し、クリッピングした入力信号をチャネライザ１０４に供給する。チャネライザ１０４は、クリップ入力信号、隣接するスペクトル・チャネル、および近隣のスペクトル・チャネルを、複数のサブバンドに分離し、これらを別個に修正して、各サブバンドに伴うＯＯＢエミッションおよび信号歪みを除去する。１つの修正要素１０６が各サブバンド毎に対応付けられている。対応する修正要素１０６が、対応するサブバンドの利得および位相を修正し、入力信号のクリッピングによって生じた歪みを除去する。オプションとして、オフセット信号を各サブバンドに付加する。信号修正は、最終増幅の後に現れるＯＯＢエミッションおよび信号歪みを相殺するように計算する。この増幅システムは、スペクトルの各部分毎に、線形化および／またはＯＯＢエミッション低減を最適化する。
加算器１０８は、サブバンドを再合成し、統合即ち再合成入力信号を形成する。あるいは、サブバンドは、後に信号チェーンにおいて（例えば、ディジタル‐アナログ変換の後）合成することもできる。信号チェーンにおいて後に最適化する場合、余分なＤＡＣが必要となるが、各ＤＡＣを、帯域幅、ダイナミック・レンジ、およびその他の性能パラメータに対して最適化することができる。統合（集合）入力信号はＤＡＣ１１０に供給され、ＤＡＣ１１０は統合入力信号をディジタル信号からアナログ統合入力信号に変換する。次に、アナログ統合入力信号は、オプションの表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ１１２に供給される。更に、アナログ統合信号は電力増幅器１１４に供給され、最終的な増幅を受ける。オプションのＡＤＣおよびディジタル・チャネライザを設ければ、出力のサンプルをディジタル化し、出力のサンプルを対象信号と比較して、サブバンド毎に利得、位相、およびオフセット項を適応的に改善することができる。補正信号は、増幅の前および／または増幅の後に信号に供給し、信号歪みおよびＯＯＢエミッションの相殺を容易にすることができる。
チャネライザ１０４、修正要素１０６、および統合要素１０８は、種々の異なる増幅システムのプリディストーション要素として用いることができる。加えて、チャネライザ１０４、修正要素１０６、および統合要素１０８は、図１に示すような増幅システムにおけるプリディストーション要素としても用いることができる。更に、修正要素１０６は、所望の補正信号を個々のサブバンドに、利得、位相およびオフセット調節値の形状で、またはこれらに加えて供給することができる。
本発明の別の態様では、対象信号のピークを相殺するように設計した追加信号を対象信号に付加する。この信号を送信前にフィルタリングまたは相殺すれば、意図する受信機または該当エリア内にある他の受信機に対してエラーを発生しないようにすることができる。場合によっては（例えば、ＣＤＭＡに基づく規格）、追加信号は、対象信号の送信帯域内にあるが、直交ではない。追加信号（複数の追加信号）は、ディジタル‐アナログ変換を行う前および／または後に付加することができる。
図５は、ディジタル・アンチ（反）ピーク信号をディジタル入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システム１２０を示す。増幅システム１２０は、アンチピーク信号要素１２２を含み、アンチピーク信号を入力信号と合成して、入力信号に伴うピークを低減し、更に、信号チェーンにおけるピークまたは非線形性のいずれかの低減に伴う信号歪みおよびＯＯＢエミッションを軽減する。入力信号をアンチピーク信号と合成することによって、入力信号のピーク、および電力増幅器１３０に供給される入力信号のＰＡＲを低減する。
ピーク低減入力信号は、入力経路に沿って、デルタ・シグマ変調器１２４に伝達される。デルタ・シグマ変調器１２４は、ＤＡＣ１２６に結合されており、一方ＤＡＣ１２６はバンド・パス・フィルタ１２８に結合されている。デルタ・シグマ変調器１２４、ＤＡＣ１２６、およびバンド・パス・フィルタ１２８は、協働して直接的に無線送信周波数へのディジタル‐アナログ変換を実行する。ＤＡＣ１２６は、非常に高い線形性（低歪み）でアナログ変換を行うのであれば、多ビット変換器でも、１ビット変換器でも可能である。バンド・パス・フィルタ１２８の出力は、次に、電力増幅器１３０の入力端子に供給され、増幅されて、増幅ピーク低減出力信号が得られる。電力増幅器１３０は、線形増幅器（例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級）とすることができ、あるいはある部類の入力信号では、所望の性能、許容可能な効率、および許容可能なＯＯＢエミッションに基づいて、非線形型増幅器（例えば、Ｃ級、Ｄ級、Ｅ級、Ｆ級）とすることもできる。必要に応じて、追加の周波数変換要素も用いることができる。
ピーク信号が、補正経路に沿って、デルタ・シグマ変調器１３６に供給される。ピーク信号は、アンチピーク信号のほぼ逆（反転）であり、最終増幅出力からアンチピーク信号を除去する。しかしながら、例えば、直交信号または帯域信号の出力をピーク低減入力信号と共に用いることによって、アンチピーク信号をフィルタ処理によって除去することができ、しかも信号の損失が容認可能であるならば、ピーク信号の付加は行わない方が望ましい。また、ピーク信号は、ＯＯＢエミッションの低減および／または対象信号の歪み低減のための項を含むこともできる。
デルタ・シグマ変調器１３６は、ＤＡＣ１３８に結合されており、一方ＤＡＣ１３８はバンド・パス・フィルタ１４０に結合されている。デルタ・シグマ変調器１３６、ＤＡＣ１３８、およびバンド・パス・フィルタ１４０は、協働して直接的に無線送信周波数へのディジタル‐アナログ変換を実行する。ＤＡＣ１３８は、多ビット変換器または１ビット変換器とすることができる。次に、バンド・パス・フィルタ１４０の出力は、ピーク増幅器１４２の入力端子に供給され、増幅される。ピーク増幅器１４２は、増幅したピーク信号を加算器即ちカプラ１３２に供給し、電力増幅器１３０からの出力信号と統合し、最終出力からアンチピーク信号を除去する。次に、加算器１３２の出力は、オプションのバンド・パス・フィルタ１３４に供給され、バンド・パス・フィルタ１３４は、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要な信号を排除する。個々の実施態様に基づき補正信号および出力信号の同期を取ることが必要な場合もある。
図６は、アンチピーク信号を入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システムを示す。本発明のこの変形を用いると、帯域外アンチピーキング信号を導入し、その後最終増幅の前にフィルタによって除去することができる。アンチピーク信号は、その対象信号との相互作用から、認知し得る程のＯＯＢエミッションが生じないように設計されている。増幅システム１６０は、入力信号に基づいてアンチピーク信号を発生するアンチピーク信号要素１６６を含む。入力信号は、第１ＤＡＣ１６２に供給され、第１ＤＡＣ１６２は入力信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換し、アナログ入力信号を供給する。アンチピーク信号は、第２ＤＡＣ１６８に供給され、第２ＤＡＣ１６８は、アンチピーク信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換し、アナログ・アンチピーク信号を供給する。次に、アナログ・アンチピーク信号およびアナログ入力信号を、アナログ加算器即ちカプラ１６４において合成する。アンチピーク信号を入力信号と合成することによって、電力増幅器１７０に供給される入力信号のＰＡＲを低下させる。これによって、電力増幅器１７０は、ピーク低減入力信号の増幅に伴う大きな平均電力を出力することが可能となる。
ピーク信号が、第３ＤＡＣ１７６に供給される。ピーク信号は、実質的にアンチピーク信号の逆であり、最終的な送信に先だってアンチピーク信号を除去する。第３ＤＡＣ１７６によって、直接的に無線送信周波数へのディジタル‐アナログ変換を実行する。第３ＤＡＣ１７６は、多ビット変換器または１ビット変換器とすることができる。次に、第３ＤＡＣ１７６の出力は、ピーク増幅器１７８の入力端子に供給され、増幅される。ピーク増幅器１７８は、増幅したピーク信号を加算器即ちカプラ１７２に供給し、電力増幅器１７０からのアナログ出力信号と統合する。増幅ピーク信号は、増幅システム１６０の最終出力からアンチピーク信号を除去する。次に、加算器１７２の合成出力は、オプションのバンド・パス・フィルタ１７４に供給され、バンド・パス・フィルタ１７４は、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要な信号を排除する。
本発明の一態様では、付加されるアンチピーク信号は、対象信号に対して直交するコード・チャネルとすることができる。これは、部分的または全体的に、対象信号とは別個の帯域内にすることができる。最初のバンド・パス・フィルタまたは最終フィルタの通過帯域の外側に配し、これらのフィルタが送信を防止するようにしても有効と考えられる。送信帯域内にある場合、本発明は、最終増幅の後で送信の前に、信号補正経路に沿って送られる信号によって、これを相殺することができる。バンド・パス信号によってアンチピーク信号を排除する場合、ＤＡＣのダイナミック・レンジを保存することになる。
図７は、本発明の一態様によるディジタル相互相殺技法の第２変形を用いた増幅システム２００を示す。増幅システム２００は、ディジタル要素２０２を含み、ディジタル要素２０２は、入力信号を受け、この入力信号のピーク低減を行う。入力信号は、種々の異なる信号フォーマットとすることができる。例えば、信号は、ＷＣＤＭＡ、マルチキャリアＧＳＭ、ＯＦＤＭに準拠する信号、またはピーク対平均（ＰＡＲ）比が高い特性（シグネーチャ：signature）を有するその他の信号とすることができる。
ディジタル要素２０２は、入力信号に対して信号の追加または信号の除去を行い、増幅システム２００の性能を向上させることができる。例えば、ディジタル要素２０２は、入力信号に伴うピークを除去することができ、その際、例えば、入力信号のクリッピングおよび／または入力信号に対するアンチピーク信号の付加を行うことができる。加えて、ディジタル要素２０２は、複合入力信号のプリディストーション（予歪）を実行することができる。あるいは、プリディストーションは、ピーク除去の後、あるいはその他の歪み軽減技法の前および／または後に実行することもできる。また、ディジタル要素２０２は、あらゆる入力信号の修正に先だって、所望の出力に関連するディジタル基準信号（ＲＥＦ）を発生する。尚、ディジタル基準信号は、所望の出力信号の一表現、または所望の出力信号の逆表現とすることができることは理解されるであろう。
ピーク低減入力信号は、入力経路に沿って、デルタ・シグマ変調器２０６に伝達される。デルタ・シグマ変調器２０６は、ＤＡＣ２０８（例えば、１ビットＤＡＣ、多ビットＤＡＣ）に結合されており、一方ＤＡＣ２０８はバンド・パス・フィルタ２１０に結合されている。デルタ・シグマ変調器２０６、ＤＡＣ２０８、およびバンド・パス・フィルタ２１０は、協働して直接的に無線送信周波数へのディジタル‐アナログ変換を実行する。次に、バンド・パス・フィルタ２１０の出力は、オプションの駆動（ドライバ）アンプ２１２に供給され、追加の利得をアナログ入力信号に与える。次いで、駆動アンプ２１２の出力は、電力増幅器２１４の入力端子に供給され、増幅される。電力増幅器２１４は、線形増幅器（例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級）とすることができ、あるいはある部類の入力信号では、所望の性能、許容可能な効率、および許容可能なＯＯＢエミッションに基づいて、非線形型増幅器（例えば、Ｃ級、Ｄ級、Ｅ級、Ｆ級）とすることもできる。
ディジタル要素２０２は、補正経路に沿って、基準信号をディジタル位相反転器２２４に供給する。基準信号は、あらゆる修正に先立つ所望の増幅出力信号に対応する入力信号の基準形（ＲＥＦ）である。あるいは、ディジタル・インバータ２２４を取り去ることもでき、ディジタル要素２０２によって、純（完全）基準信号(clean reference signal)を反転したものを供給することもできる。反転基準信号は、デルタ・シグマ変調器２２６に伝達される。デルタ・シグマ変調器２２６は、ＤＡＣ２２８（例えば、１ビットＤＡＣ、多ビットＤＡＣ）およびバンド・パス・フィルタ２３０に結合されている。デルタ・シグマ変調器２２６、ＤＡＣ２２８、およびバンド・パス・フィルタ２３０は、協働して純基準信号（ＲＥＦ）を反転したものの無線送信周波数への直接的ディジタル‐アナログ変換を実行する。
電力増幅器の出力の小部分を、減衰器２２２によって分割し、加算器即ちカプラ２３２によって反転純基準信号と加算する。加算器２３２の出力は、クリッピングの結果を含む、信号歪みおよびＯＯＢエミッションである。加算器２３２の出力は、エラー（誤差）増幅器２３４によって増幅され、誤差信号（ε）を生成する。誤差信号は、位相反転器２３６によって反転され、反転誤差信号を生成する。反転誤差信号は、遅延要素２１６によって遅延された電力増幅器２１４の出力と、加算器即ちカプラ２１８によって統合され、ＯＯＢエミッションを除去し、歪みレベルを低減する。次に、加算器２１８の出力は、オプションのバンド・パス・フィルタ２２０に供給され、バンド・パス・フィルタ２２０は、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要な信号を排除する。必要に応じていずれの信号チェーンにおいても追加の周波数反転要素を利用することができる。
本発明の一態様によるディジタル相互相殺技法は、増幅器およびその他の非線形性に対して補正を行うことができ、増幅器の小型化を考慮して意図的に対象信号をクリッピングすることによって生じるスペクトル・スプラッタを補正することができる。加えて、ディジタル基準信号を用いて出力における所望の補正を決定しているので、信号のあらゆる修正は、最終出力段において訂正することができ、増幅プロセス中に補正情報を追加する必要はない。
オプションとして、フィードバック（ＦＢ）経路を通るフィードバック・ループを設ければ、合成信号のバンド・パス・フィルタ２２０の出力をサンプリングし、（必要であれば）ダウンコンバートし、ディジタル化し（例えば、広帯域ＡＤＣ２０４を用いて）、出力送信帯域全体を検査することもできる。このオプションのフィードバック・ループは、図１〜図６に示した増幅システムに用いることができる。本発明は、包絡線排除および復元（ＥＥＲ：envelope elimination and restoration)、包絡線追跡増幅器、ドハティ増幅器、または非線形要素（ＬＩＮＣ：Linear Amplification with Nonlinear Components）増幅器のような、他の種類の増幅器にも用いることができる。
尚、図１〜図７に示した種々の態様は、単独でも、種々の異なる組み合わせでも用いられることは理解されるであろう。加えて、本発明の増幅システムは、多数の用途および／または規格においても用いることができる。例えば、増幅システムは、基地局（例えば、衛星、セルラ）、ハンドセット、およびその他の移動通信機器のワイヤレス送信機に適用するために用いることができる。
図８は、本発明の一態様による増幅システム２６２を用いた送信機２６０を備えた基地局を有する通信システム２５０を示す。基地局２５２は、中央演算装置（ＣＰＵ）２５６を用いて、基地局２５２を動作させ、増幅システム２６２に入力信号を供給する。例えば、ＣＰＵ２５６は、送信する形式の信号（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＯＦＤＭ）を発生することができる。基地局２５２は、移動通信ユニット（ＭＣＵ）２８６および２８８を含む、移動通信ユニット（ＭＣＵ）群と通信を行う。ＭＣＵ２８６および２８８は、例示を目的とするのであって、ＭＣＵ群は、出力信号におけるキャリア数に基づいて、更に多くの数のＭＣＵを含む可能性があることは、理解されるであろう。
また、基地局２５２は、冷却装置２５４および電力装置２５８も含む。電力装置２５８は、ＡＣ／ＤＣ変換およびバッテリ・バックアップ装置を含み、基地局を停電による障害から保護することができる。本発明の増幅システム２６２は、従来の増幅システムよりも遥かに高い効率で動作するので、電力装置２５８および冷却装置２５４は、従来の装置と比較すると、格段に小型化および低コスト化することができる。基地局２５２は、単一の送信機２６０を有するものとして図示されているが、基地局２５２は、複数の送信機を有し、同様の通信信号規格または異なる通信信号規格によって、異なるそれぞれのＭＣＵ群と通信することができる。加えて、ＭＣＵ２８６および２８８も、本発明による増幅器を備えた送信機を含むことができる。
増幅システム２６２は、ディジタル要素２６４を含み、これがＣＰＵ２５６からの入力信号を受け、ピーク低減入力信号を第１ＤＡＣ２６６に対して発生し、補正信号を第２ＤＡＣ２７２に対して発生する。ピーク低減入力信号は、ディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換され、増幅システム２６８に供給される。補正信号もディジタルからアナログ・ドメインに変換され、増幅システム２６８に供給される。補正信号は、入力信号のピーク低減によって生ずる信号歪みおよびＯＯＢエミッションを軽減する。ピーク低減および補正は、図１〜図７の増幅システムにおいて示したような１つ以上の技法によって実行することができる。次いで、増幅システム２６８の出力は、オプションのバンド・パス・フィルタ２７０に供給され、バンド・パス・フィルタ２７０は、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要な信号を排除する。次に、バンド・パス・フィルタの出力は、アンテナ２７４を介して、通信リンクを通じて送信される。
本発明では、多くの送信機アーキテクチャの動作効率を高め、部品の大幅な小型化および大幅な低コスト化を可能とする。従来の４キャリアＷＣＤＭＡシステムは、送信機の中で最もコストがかかる部品、即ち、最終増幅要素で５０％以上も節約することができる。また、その動作効率も１０％未満から２０％以上に向上させることができ、基地局の主要機器において大幅なコスト削減が可能となる。
前述の構造および機能的特徴に関連して、本発明の種々の態様による方法論は、図９および図１０を参照することによって、一層良く理解することができる。尚、説明の簡素化を目的として、図９および図１０の方法論は、直列に実行するように示しそして説明するが、本発明は、図示の順序に限定される訳ではなく、本発明による態様によっては、異なる順序で行うこと、および／またはここに示し説明するものとは別の態様と同時に行うことも可能であることは言うまでもなく理解されるであろう。更に、本発明の一態様による方法論を実現するには、図示の特徴全てが必ずしも必要な訳ではない。
図９は、本発明の一態様にしたがって入力信号を増幅する方法論を示す。この方法論は３００にて開始し、ここで入力信号に伴うピークを低減させる。入力信号に伴うピークを低減するには、ソフト・クリッピングおよび／またはクリッピング・フィルタ等を用いたハード・クリッピングによって、入力信号をクリッピングすることができる。また、固定即ち整形ピーク制限アルゴリズムを用いることによっても、入力信号に伴うピークを低減することができる。更に、アンチピーキング信号を入力信号に付加することによっても、入力信号に伴うピークを低減することができる。以上のピーク低減技法の内、１つ以上を単独でまたは組み合わせて用いることによって、入力信号に伴うピークを低減することができる。入力信号は、種々の異なるワイヤレス・フォーマット（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＧＳＭのマルチキャリア版、ＣＤＭＡ２０００）に準拠する入力信号とすることができる。次いで、本方法論は３１０に進む。
３１０において、補正信号を発生し、入力信号のピーク低減に伴うＯＯＢエミッションおよび信号歪みの内１つ以上を軽減する。３２０において、ピーク低減入力信号に対してプリディストーションを実行し、ピーク低減に伴うＯＯＢエミッションおよび信号歪みの内１つ以上の少なくとも一部を軽減する。３３０において、例えば、別個の対応するＤＡＣによって、ピーク低減入力信号および補正信号を、ディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換する。対象信号と補正信号の経路を分離することにより、２つ以上のＤＡＣに、必要な帯域幅およびダイナミック・レンジを割り振ることが可能となる。次いで、本方法論は３４０に進む。
３４０において、アナログ・ピーク低減入力信号およびアナログ補正信号を増幅する。３５０において、アナログ増幅補正信号を、アナログ増幅ピーク低減入力信号と合成し、入力信号のピーク低減によって生ずるＯＯＢエミッションおよび信号歪みを軽減または相殺する。補正信号をピーク低減入力信号と合成するには、最終的な増幅に先だって、加算器即ちカプラによって行うことができる。あるいは、補正信号を相殺増幅器によって増幅し、電力増幅器によってピーク低減入力信号を増幅した後に、加算器即ちカプラによって、このピーク低減入力信号と合成することもできる。３６０において、増幅し合成した出力信号は、ＯＯＢエミッションおよび信号歪みの内１つ以上が実質的に解消されており、これをフィルタにかけて、所望の送信帯域外に残留するあらゆる不要信号を除去する。最終的な出力信号は、３７０において、ワイヤレス接続を通じて送信される。
図１０は、本発明の一態様にしたがって入力信号を増幅する別の方法論を示す。この方法論は４００にて開始し、ここで、入力信号に伴うピークを低減する。入力信号に伴うピークを低減するには、ソフト・クリッピングおよび／またはハード・クリッピングによって信号をクリッピングすることによって、固定の即ち整形ピーク制限アルゴリズムを用いることによって、および／またはアンチピーキング信号を入力信号に付加することによって、行うことができる。入力信号は、種々の異なるワイヤレス・フォーマット（例えば、ＷＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、ＧＳＭのマルチキャリア版、ＣＤＭＡ２０００）に準拠する入力信号とすることができる。次いで、本方法論は４１０に進む。４１０において、ピーク低減入力信号、隣接スペクトル・チャネル、および近隣スペクトル帯域の内１つ以上を、複数のサブバンド信号に分離する。４２０において、例えば、個々のサブバンド信号に関与する利得、位相および／またはオフセット（全て、時間または入力信号の関数として）を調節することによって、対応するサブバンド信号を修正する。信号の修正では、最終的な増幅の後に現れると考えられるＯＯＢエミッションおよび信号歪みの１つ以上を相殺するように計算する。従来の利得および位相修正に対するオプションのオフセット項によって、スペクトルの各部分毎に補正を最適化する。次いで、本方法論は４３０に進む。
４３０において、修正サブバンド信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換する。４４０において、修正アナログ・サブバンド信号を統合即ち再合成して、再合成アナログ入力信号を得る。統合は、アナログ・ドメインへの変換に先だって行うとよい。統合信号は、クリッピングによるＯＯＢエミッションが軽減されており、追加の線形化項を含むこともできる。４５０において、オプションとして、統合アナログ入力信号を表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタ等によってフィルタ処理する。次いで、４６０において、統合アナログ入力信号を増幅し、最終的な増幅出力信号を得て、ワイヤレス・リンクを通じて送信する。増幅の前または増幅の後に１つ以上の追加信号を統合信号に付加し、残留するあらゆる信号歪みやＯＯＢエミッションを軽減することができる。４７０において、増幅信号をオプションのバンド・パス・フィルタに通過させ、送信帯域外の信号を除去する。
以上説明したことには、本発明の実施態様の例が含まれている。勿論、本発明を説明する目的のために着想し得るあらゆる構成要素または方法論の組み合わせについて記載することは不可能であるが、本発明には多くの更に別の組み合わせや置換が可能であることを、当業者は理解するであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲の精神およびその範囲に含まれる変形、修正、および変容を全て包含するものである。
図１は、本発明の一態様による増幅システムの概略ブロック図を示す。 図２は、補正信号を増幅ピーク低減入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システムの概略ブロック図を示す。 図３は、増幅に先だって補正信号をピーク低減即ちクリップ入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システムの概略ブロック図を示す。 図４は、信号を複数の送信サブバンドに分割するようにした、本発明の一態様による増幅システムの概略ブロック図を示す。 図５は、ディジタル・アンチピーク信号をディジタル入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システムの概略ブロック図を示す。 図６は、アナログ・アンチピーク信号をディジタル入力信号と合成するようにした、本発明の一態様による増幅システムの概略ブロック図を示す。 図７は、本発明の一態様によるディジタル相互相殺技法を用いた増幅システムの概略ブロック図を示す。 図８は、本発明の一態様による通信システムのブロック図を示す。 図９は、本発明の一態様にしたがって入力信号を増幅する方法論を示す。 図１０は、本発明の一態様にしたがって入力信号を増幅する別の方法論を示す。

Claims (10)

  1. 増幅システムであって、
    入力信号に伴うピークを低減し、ピーク低減入力信号を供給するピーク低減要素と、
    前記ピーク低減入力信号の補正に対応する補正信号を発生する補正信号発生器と、
    前記ピーク低減入力信号を増幅し、増幅ピーク低減出力信号を供給する電力増幅器と、
    前記ピーク低減入力信号および前記増幅ピーク低減出力信号の内１つと、前記補正信号とを加算し、前記信号歪みおよびアウトオブバンド（ＯＯＢ）エミッションの内少なくとも１つを実質的に除去した最終増幅出力信号を供給する加算器と、
    を備えた増幅システム。
  2. 請求項１記載のシステムにおいて、前記ピーク低減要素が、クリッピング・フィルタであるシステム。
  3. 請求項１記載のシステムであって、更に、前記ピーク低減入力信号から、前記信号歪みおよびＯＯＢエミッションの内少なくとも１つの少なくとも一部を除去するプリディストーション要素を備えているシステム。
  4. 請求項１記載のシステムにおいて、更に、前記ピーク低減入力信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換し、アナログ・ピーク低減入力信号を前記電力増幅器に供給する第１ディジタル‐アナログ変換器（ＤＡＣ）と、前記補正信号をディジタル・ドメインからアナログ・ドメインに変換し、アナログ補正信号を供給する第２ＤＡＣとを備えているシステム。
  5. 請求項４記載のシステムにおいて、前記第１および第２ＤＡＣの少なくとも１つはデルタ・シグマＤＡＣであり、前記入力信号および前記補正信号の内少なくとも１つを、所望の無線送信周波数において直接的にアナログ・ドメインに変換するシステム。
  6. 請求項１記載のシステムにおいて、前記ピーク低減要素は、アンチピーク信号を前記入力信号に付加して、前記ピーク低減信号および前記補正信号を供給し、最終的な送信に先だって前記アンチピーク信号を除去するシステム。
  7. 請求項１記載のシステムであって、更に、前記補正信号の増幅に関与する相殺増幅器を備えているシステム。
  8. 請求項１記載のシステムにおいて、更に、
    対象信号およびピーク低減入力信号の内一方を複数のサブバンドに分離するチャネライザと、
    前記複数のサブバンドの内対応するサブバンドに伴う利得、位相、およびオフセットの内少なくとも１つを修正し、前記サブバンドに伴う歪みおよびＯＯＢエミッションの内少なくとも１つを軽減する、複数の修正要素と、
    前記複数のサブバンドを再合成して統合信号を形成し、これを前記電力増幅器に供給する統合器と、
    を備えているシステム。
  9. 請求項１記載のシステムにおいて、該増幅システムは、線形増幅システム、包絡線除去および再現（ＥＥＲ）増幅器、非線形要素を有する線形増幅（ＬＩＮＣ）増幅器、包絡線追跡増幅器、およびドハティ増幅器の内の１つであるシステム。
  10. 請求項１記載の増幅システムを備えている送信機。
JP2004216350A 2003-07-23 2004-07-23 増幅システムにおけるダイナミック・レンジの縮小及び線形性の改善を行うシステムおよび方法 Pending JP2005045817A (ja)

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