JP2005079935A - Adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier - Google Patents
Adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005079935A JP2005079935A JP2003308282A JP2003308282A JP2005079935A JP 2005079935 A JP2005079935 A JP 2005079935A JP 2003308282 A JP2003308282 A JP 2003308282A JP 2003308282 A JP2003308282 A JP 2003308282A JP 2005079935 A JP2005079935 A JP 2005079935A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power amplifier
- amplifier
- predistortion
- power
- distortion compensation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、無線通信装置の線形送信機等に使用される歪補償電力増幅器に係り、更に詳しくは、適応プリディストーション方式の歪補償電力増幅器に関するものである。 The present invention relates to a distortion compensation power amplifier used in a linear transmitter or the like of a radio communication apparatus, and more particularly to an adaptive predistortion distortion compensation power amplifier.
移動無線等のディジタル無線の急速な普及に伴って送信機の電力増幅器の大電力化、高効率化の要求が高まっており、デバイス、回路両面で開発が盛んに行われている。ディジタル無線機では、電力増幅器の非線形な入出力振幅特性に起因する高次歪みによる隣接チャネル妨害を防ぐため、電力増幅器の入出力振幅特性の線形性が厳しく要求されている。
しかし、良好な線形性を保ちながら、大電力化、高効率化することは困難であることから、歪補償器による非線形補償技術の適用が重要となっている。電力増幅器の非線形特性を補償する方式は大きく分けて、フィードフォワード方式、フィードバック方式、及びプリディストーション方式がある。
With the rapid spread of digital radio such as mobile radio, there is an increasing demand for higher power and higher efficiency of the power amplifier of the transmitter, and development is actively conducted in both devices and circuits. In digital radios, the linearity of the input / output amplitude characteristics of the power amplifier is strictly required in order to prevent adjacent channel interference due to higher-order distortion caused by the nonlinear input / output amplitude characteristics of the power amplifier.
However, since it is difficult to increase power and increase efficiency while maintaining good linearity, it is important to apply a nonlinear compensation technique using a distortion compensator. Methods for compensating the nonlinear characteristics of the power amplifier are roughly classified into a feed forward method, a feedback method, and a predistortion method.
フィードフォワード方式は、電力増幅器の出力の一部を取り出し、別途発生した無歪みの信号成分を減算して歪み成分を作成し、これを電力増幅器の出力から差し引いて歪み補償する方式であり、フィードバック方式は、電力増幅器に負帰還をかけて歪を補償する方式である。また、プリディストーション方式は、電力増幅器で発生する歪み特性と逆の非線形特性を予め入力信号に与えてから電力増幅器に入力する方法で、電力増幅器の前段で信号処理する方式であり、適応制御で行われることから、適応(又はアダプティブ)プリディストーション方式とも呼ばれる。
特に、近年、適応プリディストーション型の歪補償技術は電力増幅器において高い電力効率と高い線形性を同時に実現する技術として注目を浴びている。
The feed-forward method is a method that takes out a part of the output of the power amplifier, subtracts a separately generated undistorted signal component to create a distortion component, and subtracts this from the output of the power amplifier to compensate for the distortion. The method is a method of compensating for distortion by applying negative feedback to the power amplifier. The predistortion method is a method in which a nonlinear characteristic opposite to the distortion characteristic generated in the power amplifier is given to the input signal in advance and then input to the power amplifier, and the signal processing is performed before the power amplifier. This is also called an adaptive (or adaptive) predistortion scheme.
In particular, in recent years, adaptive predistortion type distortion compensation technology has attracted attention as a technology for simultaneously realizing high power efficiency and high linearity in a power amplifier.
図1は、一般的な適応プリディストーション型の歪補償電力増幅器の構成を示す図であり、この図に基づいて、適応プリディストーション型歪補償電力増幅器の原理について説明する。
デジタル信号であるベースバンド信号は歪補償回路1に入力されるとともに、歪補償制御部2からの歪補償制御信号により歪補償が行われた信号がD/Aコンバータでアナログ信号に変換され、該アナログ変調信号は周波数混合器により局部発振器からの局部発振信号と混合されRF帯に周波数変換された後、電力増幅器3(ターゲットアンプ)に入力される。
電力増幅器3からの出力信号(RF信号)はベースバンド帯の信号に周波数変換され、A/Dコンバータでデジタル信号に変換され、歪補償制御部2にフィードバックされ、その信号と入力ベースバンド信号とから歪補償回路1における歪補償係数が決定される。これを繰り返すことにより、電力増幅器3からの出力の歪が、限りなく小さくなるように制御される。なお、歪補償を行う歪補償回路1や歪補償制御部2等は高速処理に適したDSP(Digital Signal Processor)で構成してもよい。
上述のような構成において、従来の適応プリディストーション型歪補償電力増幅器の歪補償制御部における歪補償係数の決定はルックアップテーブルを参照して行う、テーブルルックアップ方式が用いられていた。
A baseband signal that is a digital signal is input to the
The output signal (RF signal) from the
In the configuration as described above, a table lookup method is used in which the distortion compensation coefficient is determined by referring to the lookup table in the distortion compensation control unit of the conventional adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier.
しかしながら、上記テーブルルックアップ方式による適応プリディストーション型歪補償電力増幅器においては、ルックアップテーブル用のメモリの回路規模が大きくなり、回路の小型化ができなかった。また、コールドスタート時の歪補償アルゴリズムの収束特性が悪い(収束するのに時間がかかる)という問題もあった。
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み為されたものであり、本発明の目的は、歪補償に複素べき級数展開に基づくアルゴリズムを導入し、かつ、バックオフの最適化を図ることにより、メモリ量を減らし、コールドスタート時における収束時間を短縮するとともに、隣接チャネル漏洩電力比が法定値を満たす範囲内で電力効率が最大となるような適応プリディストーション型歪補償電力増幅器を提供することにある。
However, in the adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier using the table look-up method, the circuit scale of the memory for the look-up table becomes large, and the circuit cannot be reduced in size. There is also a problem that the convergence characteristic of the distortion compensation algorithm at the cold start is poor (it takes time to converge).
The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the object of the present invention is to introduce an algorithm based on complex power series expansion for distortion compensation and to optimize backoff, To provide an adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier that reduces the amount of memory, shortens the convergence time at cold start, and maximizes the power efficiency within a range where the adjacent channel leakage power ratio satisfies the legal value. is there.
本発明は、適応プリディストーション型歪補償電力増幅器に関し、本発明の上記目的は、入力信号と電力増幅器を経た出力信号の一部を帰還させた帰還信号とから歪み補償係数を生成して、前記入力信号に対してプリディストーション処理を行うことにより、前記電力増幅器の非線形歪みを除去するようにした適応プリディストーション型歪補償電力増幅器において、前記電力増幅器の入出力特性及び前記プリディストーション処理を行うプリディストーションアンプの入出力特性が複素べき級数展開を用いてモデル化されているとともに、前記プリディストーションアンプの基本波係数すなわち前記プリディストーションアンプの入力信号のバックオフが、前記電力増幅器の隣接チャネル漏洩電力比が法定値を超えない範囲で最も大きくなるように決められるように制御されることを特徴とする適応プリディストーション型歪補償電力増幅器によって達成される。 The present invention relates to an adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier, and the object of the present invention is to generate a distortion compensation coefficient from an input signal and a feedback signal obtained by feeding back a part of an output signal that has passed through the power amplifier. In an adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier that removes nonlinear distortion of the power amplifier by performing predistortion processing on an input signal, input / output characteristics of the power amplifier and predistortion processing that performs the predistortion processing are performed. The input / output characteristics of the distortion amplifier are modeled using complex power series expansion, and the fundamental wave coefficient of the predistortion amplifier, that is, the back-off of the input signal of the predistortion amplifier is the adjacent channel leakage power of the power amplifier. The largest in the range where the ratio does not exceed the legal value It is achieved by the adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier, characterized in that it is controlled as determined as.
また、本発明の上記目的は、前記電力増幅器の隣接チャネル漏洩電力比をACPR、隣接チャネル漏洩電力比の法定値をACPRrとしたとき、前記プリディストーションアンプのバックオフB1を数1の式で逐次的に決定するように制御することにより、効果的に達成される。
本発明に係る適応プリディストーション型歪補償電力増幅器では、複素べき級数展開に基づくアルゴリズムを採用しているため、従来のテーブルルックアップ方式で必要とされたメモリ量(130kbit程度)の1/1300程度(約100bit)にまで削減でき、回路の小型化が可能となる。
また、従来のテーブルルックアップ方式における歪補償動作の収束時間を、約1/1600にまで短縮することができる。
さらには、これまでは経験やカンによって設定していたバックオフを、隣接チャネル漏洩電力比に基づく制御法によって設定することにより、経験やカンに頼らずに、隣接チャネル漏洩電力比が法定値を満たす範囲内で、送信電力が最大になるようにバックオフを設定できるので、電力効率を最大化できるという利点がある。
Since the adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier according to the present invention employs an algorithm based on complex power series expansion, it is about 1/1300 of the memory amount (about 130 kbit) required in the conventional table look-up method. (About 100 bits) can be reduced, and the circuit can be downsized.
Further, the convergence time of the distortion compensation operation in the conventional table lookup method can be shortened to about 1/1600.
Furthermore, by setting the back-off that has been set by experience and KAN so far by the control method based on the adjacent channel leakage power ratio, the adjacent channel leakage power ratio can be set to the legal value without relying on experience and KAN. Since the back-off can be set so as to maximize the transmission power within the range to be satisfied, there is an advantage that the power efficiency can be maximized.
本発明に係る適応プリディストーション型歪補償電力増幅器の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図2は、本発明に係る適応プリディストーション型歪補償電力増幅器で採用している複素べき級数展開に基づく歪補償のアルゴリズムをモデル化した図である。
図2において、ベースバンド入力信号xが歪補償回路1に入力され、電力増幅器(ターゲットアンプとも言う。)3の非線形歪と逆特性の歪を与えられた後、出力されてyとなり、さらに、前記信号yが前記電力増幅器3に入力され、前記電力増幅器3の非線形歪特性と打ち消しあって、歪補償された出力zとなる。
前記電力増幅器3の出力zと、歪補償回路1の出力(=電力増幅器3の入力)yの関係は、複素べき級数を用いて(1)式のように表される。
FIG. 2 is a diagram modeling a distortion compensation algorithm based on the complex power series expansion adopted in the adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier according to the present invention.
In FIG. 2, a baseband input signal x is input to the
The relationship between the output z of the
図3は、本発明に係る適応プリディストーション型歪補償電力増幅器の構成例を示すブロック図であり、図中1は図1における歪補償回路に相当するもので、バックオフアンプ11と、プリディストーションアンプ12とを含むものである。
また、2は図1における歪補償制御部に相当するもので、前記(1)式における係数Akを計算するK次複素べき級数係数学習部21、該AkとバックオフB1(設定方法は後述)とから歪補償係数B3, B5,…を計算するK次逆関数計算部22、電力増幅器3の出力zから求めた隣接チャネル漏洩電力比(ACPR)とACPRの法定値(ACPRr)とから評価関数(CF)を計算する評価関数計算部23、及び該CFがゼロに近づくようにバックオフB1を所定の式に従って逐次的に決定するバックオフ制御部24とを含んでいる。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier according to the present invention. In FIG. 3,
Further, 2 corresponds to the distortion compensation control unit in FIG. 1, and a K-th order complex power series
前記K次複素べき級数係数学習部21におけるAkの計算は、次の(5)式で表される連立方程式を解くことにより求められる。
一方、前記評価関数計算部23においては、前記電力増幅器3の出力zから計算されたACPRと、該ACPRの法定値であるACPRrとから評価関数CFが(7)式に基づいて計算される。
バックオフB1dBと評価関数CFとの関係は、下の(8)式で規定され、初めに適当な初期値B1dB(1)を与え、次に、CFがゼロに近づくようにB1dB(2)を決め、これを繰り返して、バックオフB1dBを逐次的に決定する。(8)式においてNは繰り返し回数である。なお、上記(6)式におけるB1と(8)式のB1dBとの関係は、以下の通りである。
The relationship between the back-off B1 dB and the evaluation function CF is defined by the following equation (8). First, an appropriate initial value B1 dB (1) is given, and then B1 dB ( 2) and repeat this to determine the backoff B1 dB sequentially. In the formula (8), N is the number of repetitions. The relationship between B1 in the above equation (6) and B1 dB in the equation (8) is as follows.
図4は隣接チャネル漏洩電力比(ACPR)の収束特性を示す図であり、この図からもわかるように、本実施例においては、5次までの歪補償をおこなった場合(K=5の場合)、バックオフの初期値をいかなる値から始めたとしても、5回程度(5 frame程度)で収束している。すなわち、バックオフの初期値を−12dBとした場合(図4の(a))と、バックオフの初期値を0dBとした場合(図4の(b))のいずれも、5回程度でACPRが法定値である−45dB(図4の(c))に収束している。これは、収束時間が極めて短いことを示している。 FIG. 4 is a diagram showing the convergence characteristics of the adjacent channel leakage power ratio (ACPR). As can be seen from this figure, in this embodiment, when distortion compensation up to the fifth order is performed (when K = 5). ) Regardless of the initial value of the backoff, it converges about 5 times (about 5 frames). That is, both the case where the initial value of the back-off is −12 dB ((a) in FIG. 4) and the case where the initial value of the back-off is 0 dB ((b) in FIG. 4) Has converged to a legal value of −45 dB ((c) in FIG. 4). This indicates that the convergence time is extremely short.
図5A〜図5Cは、本発明に係る適応プリディストーション型歪補償電力増幅器に、W-CDMAの信号を入力したときの出力電力スペクトル(計算機によるシミュレーション)を示す図である。図5Aは、電力増幅器3単体の出力特性、図5Bはプリディストーションアンプ12の出力特性、図5Cはシステム全体としての出力特性を示している。ただし、ACPRr=−45dBcとし、バックオフは収束値である約−6dBを用いている。
これらの図によれば、本発明に係る適応プリディストーション型歪補償電力増幅器では、帯域外不要放射を低減しつつも、隣接チャネル漏洩電力比(ACPR)が法定値を守る範囲で出力電力を最大化(電力効率を最大化)していることがわかる。
5A to 5C are diagrams showing output power spectra (computer simulation) when a W-CDMA signal is input to the adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier according to the present invention. 5A shows the output characteristics of the
According to these figures, in the adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier according to the present invention, the output power is maximized within a range in which the adjacent channel leakage power ratio (ACPR) keeps the legal value while reducing unnecessary out-of-band radiation. It can be seen that the power efficiency is maximized.
1 歪補償回路
2 歪補償制御部
3 電力増幅器
11 バックオフアンプ
12 プリディストーションアンプ
21 K次複素べき級数係数学習部
22 K次逆関数計算部
23 評価関数計算部
24 バックオフ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電力増幅器の入出力特性及び前記プリディストーション処理を行うプリディストーションアンプの入出力特性が複素べき級数展開を用いてモデル化されているとともに、
前記プリディストーションアンプの基本波係数すなわち前記プリディストーションアンプの入力信号のバックオフが、前記電力増幅器の隣接チャネル漏洩電力比が法定値を超えない範囲で最も大きくなるように決められるように制御されることを特徴とする適応プリディストーション型歪補償電力増幅器。 Generates distortion compensation coefficients from the input signal and the feedback signal obtained by feeding back a part of the output signal that passed through the power amplifier, and removes non-linear distortion of the power amplifier by performing predistortion processing on the input signal In the adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier,
The input / output characteristics of the power amplifier and the input / output characteristics of the predistortion amplifier that performs the predistortion processing are modeled using a complex power series expansion,
Control is performed so that the fundamental wave coefficient of the predistortion amplifier, that is, the back-off of the input signal of the predistortion amplifier, is determined to be the largest within a range where the adjacent channel leakage power ratio of the power amplifier does not exceed the legal value. An adaptive predistortion type distortion compensating power amplifier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003308282A JP2005079935A (en) | 2003-09-01 | 2003-09-01 | Adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003308282A JP2005079935A (en) | 2003-09-01 | 2003-09-01 | Adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005079935A true JP2005079935A (en) | 2005-03-24 |
Family
ID=34410794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003308282A Pending JP2005079935A (en) | 2003-09-01 | 2003-09-01 | Adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005079935A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9595925B2 (en) | 2014-10-28 | 2017-03-14 | Panasonic Corporation | Distortion-compensating power amplifier and method for compensating for distortion to amplify power |
US9903908B2 (en) | 2014-02-24 | 2018-02-27 | Panasonic Corporation | Nonlinear distortion detection device and distortion compensation power amplifier |
WO2021106033A1 (en) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 三菱電機株式会社 | Distortion compensation device and distortion compensation method |
JP7450801B1 (en) | 2022-08-09 | 2024-03-15 | 三菱電機株式会社 | Distortion compensation device, distortion compensation method, and transmission device |
-
2003
- 2003-09-01 JP JP2003308282A patent/JP2005079935A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9903908B2 (en) | 2014-02-24 | 2018-02-27 | Panasonic Corporation | Nonlinear distortion detection device and distortion compensation power amplifier |
US9595925B2 (en) | 2014-10-28 | 2017-03-14 | Panasonic Corporation | Distortion-compensating power amplifier and method for compensating for distortion to amplify power |
WO2021106033A1 (en) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 三菱電機株式会社 | Distortion compensation device and distortion compensation method |
JP7450801B1 (en) | 2022-08-09 | 2024-03-15 | 三菱電機株式会社 | Distortion compensation device, distortion compensation method, and transmission device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230370937A1 (en) | Method and system for baseband predistortion linearization in multi-channel wideband communication systems | |
JP4786644B2 (en) | Distortion compensation device | |
US6985033B1 (en) | Circuits and methods for adjusting power amplifier predistortion, and power amplifiers and other devices including the same | |
JP4308163B2 (en) | Distortion compensation device | |
US7418056B2 (en) | Digital predistorter using power series model | |
US7113036B2 (en) | Method and apparatus for adaptive digital predistortion using nonlinear and feedback gain parameters | |
JP2006279780A (en) | Distortion compensation apparatus and distortion correction method | |
JP5120178B2 (en) | Nonlinear system inverse characteristic identification device and method, power amplification device, and power amplifier predistorter | |
KR100959032B1 (en) | Frequency-dependent magnitude pre-distortion for reducing spurious emissions in communication networks | |
JP4619827B2 (en) | Distortion compensation device | |
US8933752B2 (en) | Power amplifier apparatus, distortion compensation coefficient updating method, and transmission apparatus | |
JP4087180B2 (en) | Method for predistorting input signal and predistortion system | |
Morgan et al. | Reducing measurement noise effects in digital predistortion of RF power amplifiers | |
US8737937B2 (en) | Distortion compensation apparatus, transmitter, and distortion compensation method | |
JP2006261969A (en) | Distortion compensation device | |
JP2008514052A (en) | Apparatus and method for signal predistortion | |
US8564368B1 (en) | Digital Predistorter (DPD) structure based on dynamic deviation reduction (DDR)-based volterra series | |
US8804872B1 (en) | Dynamic determination of volterra kernels for digital pre-distortion | |
JP2014127829A (en) | Distortion compensation device and distortion compensation method | |
JP5336134B2 (en) | Predistorter | |
US9438177B2 (en) | Pre-distortion method and associated apparatus and non-transitory machine readable medium | |
CN103532499B (en) | Device for compensation of distortion and distortion compensating method | |
JP2005079935A (en) | Adaptive predistortion type distortion compensation power amplifier | |
CN115529212A (en) | Open-loop-based short-wave communication method, device, equipment and readable storage medium | |
Quan et al. | An online sideband suppression architecture for PA with strong nonlinear distortion |