JP2005117613A

JP2005117613A - 電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置及び方法

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Publication number: JP2005117613A
Application number: JP2004099338A
Authority: JP
Inventors: Bumman Kim; 氾晩金; Jae Hyok Yi; 戴赫李; Young Yun Woo; 永允禹
Original assignee: HOKO KOKA DAIGAKKO
Current assignee: HOKO KOKA DAIGAKKO
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-04-28
Also published as: CN1293774C; CN1606364A; EP1523102B1; EP1523102A3; KR100518456B1; US20050077960A1; EP1523102A2; DE602004022119D1; US7129777B2; KR20050034880A

Abstract

【課題】電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック前置歪曲装置及び方法を提供する。
【解決手段】電力増幅器１０の入力信号と出力信号との間の差分を生成するための入出力信号減算手段１１２と、入出力信号減算手段１１２の出力信号値である前記差分と、所定経路を通じて線形化装置１００に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて、入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する逆歪曲フィードバック信号抽出手段１１４と、入力信号ｘ（ｔ）に逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して、電力増幅器１０に入力される前置歪曲信号ｕ（ｔ）を生成する信号加算手段１１６と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動通信基地局用の電力増幅器（ＰＡ：ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）の線形性を改善させるためのデジタルフィードバック線形化装置及び方法に係り、さらに詳細にはデジタル信号処理（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓ）の技術とフィードバック技術とを利用するデジタルフィードバック型の前置歪曲器（プリディストーション装置）及び方法であって、所定経路を通じて入力される入力信号に対して、電力増幅器の歪曲（ディストーション）成分に対応する逆歪曲（インバースディストーション）成分をフィードバックを用いて加算して、線形化に必要な前置歪曲信号（プリディストーション信号）を生成し、この前置歪曲信号が電力増幅器を通過されて線形的に増幅された出力信号を得るように構成することによって、電力増幅器の線形性を効果的に改善できる電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置（フィードバックプリディストーション装置、ＦＢＰＤ：ＦｅｅｄＢａｃｋＰｒｅｄｉｓｔｏｒｔｅｒ）及びその方法に関する。

一方、本発明は、あらかじめ作成して保存されたルックアップテーブルを通じて、入力信号の大きさに対応する適当な逆歪曲成分を得ることによって当該入力信号に対する最適の前置歪曲信号を作ることができる電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置及びその方法に関する。

よく知られているように、無線基地局用の電力増幅器は、入力信号を信号の歪曲（ディストーション）なしに高電力に増幅しなければならない。特に、広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ：ＷｉｄｅｂａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式の場合、マルチキャリヤ（ＭＣ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ）伝送方式を使用するため、線形性に対する要求が強い。したがって、さらに良好な線形性の確保のために多様な線形化技術及びこの技術が適用された多様な装置が使われている。具体的には、代表的な線形化装置として、アナログ前置歪曲器（アナログプリディストーション装置）、アナログフィードバック線形化装置（アナログフィードバック前置歪曲器）、フィードフォワード線形化器、およびデジタル前置歪曲器（デジタルプリディストーション装置）が使われている。

前述した線形化装置のうちアナログ前置歪曲器及びアナログフィードバック線形化装置は、狭帯域の周波数特性をもつため、入力信号を目標値まで線形化し難いという問題点を有している。一方、前述したフィードフォワード線形化器は、最近まで最も多く使用されてきた線形化装置であって、線形化特性に優れるものの、コスト競争力が弱く、しかも高熱が発生し、装置のサイズも大きくなるといった色々な問題点を有している。

前記フィードフォワード線形化器の問題点を解決するための装置がデジタル信号処理（ＤＳＰ）を利用するデジタル前置歪曲器である。このデジタル前置歪曲器は、周波数帯域の問題がなく、線形性の改善程度に優れ、コスト競争力に優れており、サイズも小型化できるため、基地局用の線形化装置として非常に適している。しかし、このようなデジタル前置歪曲器自体が誤差を多く含んでいる場合、関連する電力増幅器の誤差許容度（エラートレランス）を高くできない。したがって、要求されている水準で前記電力増幅器の信号の歪曲を相殺させることが難いといった問題点を有する。

一方、従来技術による電力増幅器の線形化装置であるアナログフィードバック前置歪曲器は、前置歪曲信号を効果的に抽出でき、歪曲信号の相殺誤差許容度が非常に大きいといった長所を有する。このような特徴を有する従来のアナログフィードバック前置歪曲器の一例を図１に示した。図１に示されるとおり、従来技術によるアナログフィードバック前置歪曲器は、供給ブロック２、相殺ブロック４、主増幅器ブロック６及びベクトル変調器（ＶＭ：ＶｅｃｔｏｒＭｏｄｕｌａｔｏｒ）３，５を含んで構成される。相殺ブロック４では主増幅器１０の出力信号ｙ（ｔ）から主増幅器１０の入力信号ｕ（ｔ）を差し引いて、逆歪曲成分ｅ（ｔ）を抽出する。供給ブロック２では、この抽出された前記逆歪曲成分ｅ（ｔ）がフィードバックループを通じて入力信号ｘ（ｔ）に加算される。図１で、ベクトル変調器３，５は各々、入力される信号の位相を適切に変化させる役割をする。

図１に示されたようなアナログフィードバック前置歪曲器の出力信号ｙ（ｔ）の周波数領域信号Ｙ（ｆ）は、次のように表現される。

前記式で、Ｇｍ、Ｇｕ、Ｇｙは、図１で明示された各通路の利得であり、Ｘは周波数領域の入力信号であり、Ｘｄは主増幅器１０により発生する混変調（ＩＭ：Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号、すなわち歪曲成分である。

前記式１.ａの第１項は増幅された主信号であり、第２項は相殺されるべき混変調信号である。混変調信号を完壁に相殺させるためには、第２項を０に接近させなければならず、このためには、Ｇｕが１になるように設定することが望ましい。Ｇｕを１に近い値とする時、式１.ａは近似式１.ｂで表現でき、この式はフィードバック動作を明確に表す。この場合、装置全体の利得（全体利得）Ｇ_ＰＤは、フィードバックループの利得により決定され、その値は−１／Ｇｙである。混変調成分は、負のフィードバック動作のため、閉ループの利得Ｇｙ・Ｇｍ（≧１）で除算される。したがって、図１に示された装置のＧｙ・Ｇｍが１より非常に大きい値に設計されれば、歪曲成分の相殺を最も高めることができ、歪曲を相殺する上での誤差許容度が高くなる。

しかし、前記アナログフィードバック前置歪曲器は、フィードバック特性上、動作帯域が狭く、動作が不安定で発振の可能性が多いといった問題点を有している。

本発明の目的はは、デジタル信号処理（ＤＳＰ）の技術とフィードバック技術とを利用するデジタルフィードバック線形化装置（デジタルフィードバック前置歪曲器）及びその方法であって、所定経路を通じて入力される入力信号に電力増幅器の歪曲成分に対応する逆歪曲成分をフィードバックで加算して線形化に必要な前置歪曲信号を生成し、この前置歪曲信号が電力増幅器を通過することによって線形的に増幅された出力信号を得ることによって、電力増幅器の線形性を効果的に改善できるデジタルフィードバック線形化装置及びその方法を提供することをである。

本発明の他の目的は、あらかじめ作成されて保存されているルックアップテーブルで、入力信号の大きさ（アンプリチュード）に対応する適当な逆歪曲成分を得ることによって、当該入力信号に対する最適の前置歪曲信号を作ることができるデジタルフィードバック線形化装置及びその方法を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明のデジタルフィードバック線形化装置の一形態では、電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置において、前記電力増幅器の入力信号と出力信号との間の差分を生成するための入出力信号減算手段と、前記入出力信号減算手段の出力信号値である前記差分と、所定経路を通じて前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて、前記入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する逆歪曲フィードバック信号抽出手段と、前記入力信号ｘ（ｔ）に前記逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して、前記電力増幅器に入力される前置歪曲信号ｕ（ｔ）を生成する信号加算手段と、を含み、前記電力増幅器が前記前置歪曲信号を入力信号として使用することによって、前記電力増幅器が線形化されることを特徴とする。

望ましくは、前記逆歪曲フィードバック信号抽出手段は、所定単位で順次に増加する前記入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応して量子化された複数の信号値で構成されたルックアップテーブルを含む。

前記目的を達成するために、本発明のデジタルフィードバック線形化装置の他の形態では、電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置において、前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値の大きさに対応して量子化された信号値よりなるルックアップテーブルと、前記電力増幅器からフィードバックされる出力信号と関連するフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を前記ルックアップテーブルで選択決定するためのフィードバック出力参照信号決定手段と、前記入力信号ｘ（ｔ）に前記フィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を加算して前記電力増幅器に入力される誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を生成する信号加算手段と、を含み、前記電力増幅器が前記誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を入力信号として使用することによって、前記電力増幅器が線形化されることを特徴とする。

望ましくは、前記電力増幅器自体の利得をＡと表示し、前記増幅器による歪曲成分をｄ（ｔ）と表示し、フィードバックによる減衰度を１／Ｋと表示し、前記ＰＡの出力信号をｙ（ｔ）と表示する時、下記のような式が成立する。

また、前記目的を達成するために、本発明のデジタルフィードバック線形化方法の一形態では、電力増幅器の線形化のための線形化装置により具現されるデジタルフィードバック線形化方法において、（ａ）前記電力増幅器の入力信号と出力信号との間の差分を生成する段階と、（ｂ）前記（ａ）段階で生成された差分と、所定経路を通じて前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて、前記入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する段階と、（ｃ）前記入力信号ｘ（ｔ）に前記逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して、前記電力増幅器に入力される前置歪曲信号ｕ（ｔ）を生成する段階と、（ｄ）前記ＰＡが前記前置歪曲信号ｕ（ｔ）を入力信号として使用することによって、前記電力増幅器が線形化される段階と、を含むことを特徴とする。

望ましくは、前記（ｂ）段階は、所定単位で順次に増加する前記入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応して量子化された複数の信号値で構成されたルックアップテーブルを作る段階と、当該ルックアップテーブルを通じて、前記入力信号ｘ（ｔ）に応じた前記逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する段階とを含む。

さらに、前記目的を達成するために、本発明のデジタルフィードバック線形化方法の他の形態では、電力増幅器の線形化のための線形化装置により具現されるデジタルフィードバック線形化方法において、前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値の大きさに対応して量子化された複数の信号値よりなるルックアップテーブルを構成する段階と、前記電力増幅器からフィードバックされる出力信号と関連するフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を前記ルックアップテーブルで選択決定する段階と、前記入力信号ｘ（ｔ）に前記フィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を加算して、前記電力増幅器に入力される誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を生成する段階と、前記電力増幅器が前記誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を入力信号として使用することによって、前記電力増幅器が線形化される段階と、を含むことを特徴とする。

本発明による電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置及び方法は、デジタル信号処理技術とフィードバック技術とを利用するデジタルフィードバック前置歪曲器（ＦＢＰＤ）及び方法であって、所定経路を通じて入力される入力信号に電力増幅器の歪曲成分に対応する逆歪曲成分をフィードバックで加算して線形化に必要な前置歪曲信号を生成し、この前置歪曲信号が電力増幅器を通過して線形的に増幅された出力信号を得るように構成されるので、電力増幅器の線形性を効果的に改善でき、安定性に優れ、広い動作帯域を有し、コスト及びサイズ競争力に優れるといった利点を有する。

以下、添付した図面を参照しつつ本発明による電力増幅器（ＰＡ）の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置（デジタルフィードバック型の前置歪曲器：ＦＢＰＤ）及びその方法の望ましい実施例を詳細に説明する。本発明の説明において、関連した公知技術または公知の構成については、説明の煩雑さを避けるとともに、本発明の要旨を明確なものとする観点から、その詳細な説明を省略する。そして、後述する用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、その定義は、本明細書全般にわたる内容に基づいて下されなければならない。

また、以下の説明において、従来技術による技術構成と本発明による技術構成とが同じ場合には従来技術で使用した図面符号をそのまま使用し、これについての詳細な説明は省略する。

図２に示されるとおり、本発明の一実施の形態の線形化装置１００は、電力増幅器１０の入力信号と出力信号との間の差分を生成するための入出力信号減算部１１２と、入出力信号減算部１１２の出力信号値である前記差分と、所定経路を通じて前記線形化装置１００に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号（インバースプリディストーションフィードバック信号）ｅ（ｔ）を抽出する逆歪曲フィードバック信号抽出部としてのルックアップテーブル１１４と、入力信号ｘ（ｔ）に逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して、電力増幅器１０に入力される前置歪曲信号（プリディストーション信号）ｕ（ｔ）を生成する信号加算部１１６と、電力増幅器１０の出力端と入出力信号減算部１１２間に介在されて電力増幅器１０の出力信号ｙ（ｔ）の大きさを線形化装置１００の全体の利得である全体利得Ｇ_ＰＤの逆数だけ減衰させる出力信号減衰部１１８と、を含んでなる。ここで、電力増幅器１０が前置歪曲信号ｕ（ｔ）を入力信号として使用することにより、電力増幅器１０が線形化される。

図２に示されたように、本発明の入出力信号減算部１１２と、逆歪曲フィードバック信号抽出部としてのルックアップテーブル１１４と、信号加算部１１６とは、一種のデジタル信号処理器（ＤＳＰ：ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）１１０で構成しうる。一方、本発明の逆歪曲フィードバック信号抽出部に含まれるルックアップテーブル１１４は、所定単位で順次に増加する、例えば１ずつ増加する入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応して量子化された複数の信号値からなる。一方、本発明の線形化装置１００は、図２に示されたように前置歪曲信号ｕ（ｔ）がフィードバックされて入力信号ｘ（ｔ）に再び加算される時の利得Ｇｕを１に近似した値にする。

たとえば、所定単位で順次に増加する入力信号ｘ（ｔ）がトレーニング信号として試験的に装置に入力されて、このときの前記電力増幅器１０の入力信号と出力信号との間の差分と、前記入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて収束させることによって、各入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応する複数個の逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）が、ルックアップテーブル１１４として算出される。そして、電力増幅器１０の線形化段階では、このルックアップテーブル１１４で入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）が抽出される。

したがって、全体としては、本実施形態の線形化装置１００は、前記電力増幅器１０の入力信号と出力信号との間の差分と、前記入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて、前記入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する逆歪曲フィードバック信号抽出手段を含むものといえる。

図４は、本発明の他の実施形態の線形化装置２００を示す。、図４に示されるとおり、本発明の他の実施形態の線形化装置２００は、線形化装置２００に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値の大きさに対応して量子化された複数の信号値を含むルックアップテーブル２１４と、電力増幅器１０からフィードバックされる出力信号と関連するフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）をルックアップテーブル２１４を通じて選択決定するためのフィードバック出力参照信号決定部２１５と、入力信号ｘ（ｔ）にフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を加算して電力増幅器１０に入力される誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を生成する信号加算部２１６と、電力増幅器１０の出力信号の大きさを線形化装置２００の全体利得ｋの逆数だけ減衰させる出力信号減衰部２１８と、を含んでなる。ここで、電力増幅器１０が、誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を入力信号として使用することによって、電力増幅器１０が線形化される。

一方、図４に示した本発明の実施形態において、電力増幅器１０自体の利得をＡと表示し、電力増幅器１０による歪曲成分をｄ（ｔ）と表示し、フィードバックによる減衰度を１／Ｋと表示し、電力増幅器１０の出力信号をｙ（ｔ）と表示する時、下記のような式が成立する。

前記式６は、式５でＡ＞＞Ｋと仮定することによって求められる。

なお、図４に示される線形化装置２００においても、ルックアップテーブル２１４、フィードバック出力参照信号決定手段２１５、および信号加算手段２１６は、デジタル信号処理器として構成することができる。

図３は、図２に示した本発明の一実施の形態の線形化装置により具現される線形化方法のフローチャートを示す。図３に示されるとおり本発明の一実施形態である線形化方法は、電力増幅器１０の入力信号と出力信号との差分Ｄを生成する段階（Ｓ１００）と、Ｓ１００段階で生成された差分Ｄの値と、線形化装置１００に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて作られたルックアップテーブル１１４から、入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する段階（Ｓ１１０）と、入力信号ｘ（ｔ）に逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して電力増幅器１０に入力される前置歪曲信号ｕ（ｔ）を生成する段階（Ｓ１２０）と、電力増幅器１０が前置歪曲信号ｕ（ｔ）を入力信号として使用することによって電力増幅器１０が線形化される段階（Ｓ１３０）と、を含んでなる。

一方、図５は、図４に示した本発明の他の実施形態による線形化装置により具現される線形化方法のフローチャートを示す。図５に示されるとおり、本発明の他の実施の形態の線形化方法は、線形化装置２００に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値の大きさに対応して量子化された信号値よりなるルックアップテーブル２１４を構成する段階（Ｓ２００）と、電力増幅器１０からフィードバックされる出力信号と関連するフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）をルックアップテーブル２１４で選択決定する段階（Ｓ２１０）と、入力信号ｘ（ｔ）にフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を加算して電力増幅器１０に入力される誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を生成する段階（Ｓ２２０）と、電力増幅器１０が誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を入力信号として使用することによって、電力増幅器（Ｓ２３０）が線形化される段階（Ｓ２３０）と、を含んでなる。

次に、前記のように構成された本発明による電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置、すなわちフィードバック前置歪曲器（ＦＢＰＤ）の実施形態の作用を図２ないし図８を参照しつつ説明する。

図２に示した本発明の一実施例による電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置の動作原理は、図１を参照しつつ説明した従来技術のアナログフィードバック前置歪曲器と同じであるが、本発明での逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）は、ルックアップテーブル１１４に含まれているという点にその差がある。また、従来技術の相殺通路の利得因子Ｇｕ（すなわち前置歪曲信号ｕ（ｔ）がフィードバックされて入力信号ｘ（ｔ）に再び加算される時の利得Ｇｕ）と、フィードバック通路の利得因子Ｇｙ（すなわち主増幅器である電力増幅器１０がフィードバックされる時の利得Ｇｙ）とは、本発明ではデジタル信号処理１１０により調整される。

本発明でルックアップテーブル１１４の使用は、電力増幅器１０の動作帯域を拡張させ、発振の可能性を除去する。したがって、本発明による電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置（デジタルフィードバック型の前置歪曲器）は、優秀な線形性、優秀なコスト、サイズ競争力、基地局デジタル部との互換性、広帯域動作、および安定性など従来のデジタル前置歪曲器の長所を全て有するとともに、従来のアナログフィードバック前置歪曲器の最も大きい長所である歪曲補正の誤差許用度が高い点も同時に有する。

図６は、本発明の一実施の形態による電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置１００の動作過程を示す。このデジタルフィードバック線形化装置の動作過程は、図示したように大きく２段階に分けることができる。第１段階は、ルックアップテーブル１１４を具現する段階であって、例えば入力端に１からｎまで大きさが順次に増加するトレーニング信号を入力させ、このときの前記差分と入力信号の絶対値とに基づいてルックアップテーブル１１４が得られる。ルックアップテーブル１１４は、収束過程を通じて、入力信号の大きさ対応するｎ個の量子化されたフィードバック信号ｅ（ｔ）を有する。第２段階は、電力増幅器１０の線形化段階であって、図示したようにルックアップテーブル１１４を得るために必要であった通路は除去され、ルックアップテーブル１１４を利用することによって電力増幅器１０は線形化される。通路の除去は、ハードウェアやソフトウェアを用いた切り替え動作によって実現できる。

一方、図４及び図５に示した本発明の他の実施の形態のデジタルフィードバック線形化装置の動作原理は、フィードバック参照信号ｙ_ｒ（ｔ）をルックアップテーブル２１４により具現すること以外は、従来のアナログフィードバック前置歪曲器（図１）と同じである。下記の式２ないし６は、図４に示した本発明の他の実施例のデジタルフィードバック線形化装置２００の動作原理を表す式であって、フィードバック参照信号ｙ_ｒ（ｔ）が、式４によって、入力の大きさに対応してルックアップテーブル２１４において変化する。下記の式で、Ａは電力増幅器自体の利得を表し、ｄ（ｔ）は電力増幅器による歪曲成分を、１／Ｋはフィードバック通路の減衰度を表す。

前記式５で、図４の線形化装置がＡ＞＞Ｋに設計されれば、（Ｋ＋Ａ）≒Ａと近似化し、その結果、式６を得る。式６から分かるように、歪曲成分ｄ（ｔ）はＫ／Ａにより減衰（オフセット）されて線形化される。通常のフィードバック信号に代えて、ルックアップテーブル２１４によって選択決定されるフィードバック参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を用いることによって、デジタルフィードバック線形化装置の遅延誤差を防止できるので、従来のアナログフィードバック前置歪曲器の問題点である不安定性及び狭帯域性を十分に克服でき、式６のような線形化を具現できる。

図７及び図８を参照して、本発明によるデジタルフィードバック線形化装置と従来技術によるデジタル前置歪曲器との性能を比較した結果を示す。

図７は、ルックアップテーブル１１４，２１４を得る過程で従来のデジタル前置歪曲器と本発明によるデジタルフィードバック線形化装置（デジタルフィードバック前置歪曲器）との収束速度のシミュレーション結果を比較して示したグラフである。図７で、横軸はシミュレーションの反復回数を表し、縦軸は残留誤差を２乗したものであり、電力増幅器１０の出力信号の線形化後に残っている歪曲程度を表す。図７に示されたように、本発明のデジタルフィードバック線形化装置が従来のデジタル前置歪曲器に比べて非常に優秀な収束特性をもっていることが示される。

図８Ａは、上記のフィードバック信号ｅ（ｔ）において振幅の誤差が生じた時における、従来のデジタル前置歪曲器と本発明によるフィードバック線形化装置との出力信号の線形化後の歪曲程度のシミュレーション結果を比較して示した図面であり、図８Ｂは、上記のフィードバック信号ｅ（ｔ）において位相の誤差が生じた時における、従来のデジタル前置歪曲器と本発明によるフィードバック線形化装置との出力信号の線形化後の歪曲程度のシミュレーション結果を比較して示した図面である。図８Ａ及び図８Ｂに示されるとおり、振幅誤差と位相誤差のどちらか生じた場合であっても、本発明の線形化装置が従来のデジタル前置歪曲器に比べて非常に低いレベルの歪曲特性を示すことが分かる。このような事実に照らして見る時、本発明によるデジタルフィードバック線形化装置は、優秀な歪曲相殺誤差許用度を有することを確認できる。

図７及び図８に示されたシミュレーション結果から分かるように、本発明によるデジタルフィードバック線形化装置は、従来のアナログフィードバック前置歪曲器の短所を補完でき、従来のデジタル前置歪曲器より収束速度及び誤差許用度に優れた特性を有する。すなわち、本発明によるデジタルフィードバック線形化装置は、従来のアナログフィードバック前置歪曲器の長所とデジタル前置歪曲器の長所をいずれも有していることが分かる。

以上、本発明の望ましい実施例について詳細に記述したが、当業者が特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲を外れることなく本発明を多様に変形または変更して実施できることは明らかである。

本発明は、デジタル信号処理技術及びフィードバック技術を利用するデジタルフィードバック前置歪曲装置に利用でき、安定性に優れ、広い動作帯域を有し、コスト及びサイズ競争力がある電力増幅器の線形化技術に適用しうる。

従来技術による電力増幅器線形化用の線形化装置であるアナログフィードバック前置歪曲器の構成図である。本発明の一の実施形態による電力増幅器線形化用のデジタルフィードバック線形化装置の構成図である。図２の線形化装置により具現される本発明の一実施形態である線形化方法のフローチャートである。本発明の他の実施形態による電力増幅器線形化用のデジタルフィードバック線形化装置の構成図である。図４の線形化装置により具現される本発明の他の実施形態である線形化方法のフローチャートである。本発明による線形化装置の動作原理を説明するための図面である。従来技術によるデジタル前置歪曲器と本発明によるデジタルフィードバック線形化装置の収束速度のシミュレーション結果を比較して示すグラフである。フィードバック信号に振幅の誤差が生じた場合における、従来技術によるデジタル前置歪曲器と本発明によるデジタルフィードバック線形化装置の出力信号の線形化後の歪曲程度のシミュレーション結果を比較して示すグラフである。フィードバック信号に位相の誤差が生じた場合における、従来技術によるデジタル前置歪曲器と本発明によるデジタルフィードバック線形化装置の出力信号の線形化後の歪曲程度のシミュレーション結果を比較して示すグラフである。

符号の説明

１０電力増幅器、
１００，２００デジタルフィードバック線形化装置、
１１０，２１５デジタル信号処理器、
１１２入出力信号減算部、
１１４，２１４ルックアップテーブル、
１１６，２１６信号加算部、
１１８，２１８出力信号減衰部。

Claims

電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置において、
前記電力増幅器の入力信号と出力信号との間の差分を生成するための入出力信号減算手段と、
前記入出力信号減算手段の出力信号値である前記差分と、所定経路を通じて前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて、前記入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する逆歪曲フィードバック信号抽出手段と、
前記入力信号ｘ（ｔ）に前記逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して、前記電力増幅器に入力される前置歪曲信号ｕ（ｔ）を生成する信号加算手段と、を含み、
前記電力増幅器が、前記前置歪曲信号ｕ（ｔ）を入力信号として使用することによって、当該電力増幅器が線形化されることを特徴とするデジタルフィードバック線形化装置。
前記逆歪曲フィードバック信号抽出手段は、所定単位で順次に増加する前記入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応して量子化された複数の信号値で構成されたルックアップテーブルを含む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線形化装置。
前記入出力信号減算手段、前記逆歪曲フィードバック信号抽出手段、及び前記信号加算手段は、デジタル信号処理器で構成される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線形化装置。
前記電力増幅器の出力端と前記電力増幅器の入出力信号減算手段との間に介在されて前記電力増幅器の出力信号の大きさを調整する出力信号減衰手段を含む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線形化装置。
前記出力信号減衰手段は、前記出力信号のサイズを前記線形化装置の全体利得の逆数だけ減衰させることを特徴とする請求項４に記載のデジタルフィードバック線形化装置。
前記前置歪曲信号ｕ（ｔ）がフィードバックされて前記入力信号ｘ（ｔ）に再び加算される時の利得Ｇｕは、１に近似した値を有する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線形化装置。
電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置において、
前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値の大きさに対応して量子化された複数の信号値よりなるルックアップテーブルと、
前記電力増幅器からフィードバックされる出力信号に関連するフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を前記ルックアップテーブルで選択決定するためのフィードバック出力参照信号決定手段と、
前記入力信号ｘ（ｔ）に前記フィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を加算して前記電力増幅器に入力される誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を生成する信号加算手段と、を含み、
前記電力増幅器が、前記誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を入力信号として使用することによって、前記電力増幅器が線形化されることを特徴とするデジタルフィードバック線形化装置。
前記電力増幅器の出力信号の大きさを調整する出力信号減衰手段をさらに含み、
前記出力信号減衰手段は、前記出力信号のサイズを前記線形化装置の全体利得の逆数だけ減衰させることを特徴とする請求項７に記載のデジタルフィードバック線形化装置。
前記電力増幅器自体の利得をＡと表示し、前記増幅器による歪曲成分をｄ（ｔ）と表示し、フィードバックによる減衰度を１／Ｋと表示し、前記電力増幅器の出力信号をｙ（ｔ）と表示する時、下記のような式

が成立することを特徴とする請求項７に記載の電力増幅器の線形化のためのデジタルフィードバック線形化装置。
電力増幅器の線形化のための線形化装置により具現されるデジタルフィードバック線形化方法において、
（ａ）前記電力増幅器の入力信号と出力信号との間の差分を生成する段階と、
（ｂ）前記（ａ）段階で生成された前記差分と、所定経路を通じて前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値とに基づいて、前記入力信号ｘ（ｔ）に対応する逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する段階と、
（ｃ）前記入力信号ｘ（ｔ）に前記逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を加算して、前記電力増幅器に入力される前置歪曲信号ｕ（ｔ）を生成する段階と、
（ｄ）前記電力増幅器が前記前置歪曲信号ｕ（ｔ）を入力信号として使用することによって、当該電力増幅器が線形化される段階と、を含むことを特徴とするデジタルフィードバック線形化方法。
前記（ｂ）段階は、
所定単位で順次に増加する前記入力信号ｘ（ｔ）の大きさに対応して量子化された複数の信号値で構成されたルックアップテーブルを作る段階と、
前記ルックアップテーブルを通じて、前記入力信号ｘ（ｔ）に応じた前記逆歪曲フィードバック信号ｅ（ｔ）を抽出する段階と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載のデジタルフィードバック線形化方法。
電力増幅器の線形化のための線形化装置により具現されるデジタルフィードバック線形化方法において、
前記線形化装置に入力される入力信号ｘ（ｔ）の絶対値の大きさに対応して量子化された複数の信号値よりなるルックアップテーブルを構成する段階と、
前記電力増幅器からフィードバックされる出力信号と関連するフィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を前記ルックアップテーブルで選択決定する段階と、
前記入力信号ｘ（ｔ）に前記フィードバック出力参照信号ｙ_ｒ（ｔ）を加算して、前記電力増幅器に入力される誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を生成する段階と、
前記電力増幅器が前記誤差信号ｘ_ｅ（ｔ）を入力信号として使用することによって、前記電力増幅器が線形化される段階と、を含むことを特徴とするデジタルフィードバック線形化方法。