JP2006050183A - 歪み補償装置、圧縮データ生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的の１つは、歪み補償係数の書き込み時間を短縮することである。また、別の目的の１つは、歪み補償装置に初期値として記憶させる歪み補償係数のデータ量を減らすことである。
【解決手段】 本発明では、送信信号に対して歪み補償処理を施してから増幅する歪み補償装置において、前記歪み補償処理に用いられる係数を各アドレス対応に記憶するための係数記憶部と、該係数の初期値を記憶する初期値記憶部と、前記初期値記憶部から１のアドレスに対応して読み出した係数をｎ個（ｎは２以上の自然数）のアドレスに対応させて書き込む制御を行なう制御部と、を備えたことを特徴とする歪み補償装置。を用いる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、歪み補償装置及び圧縮データ生成方法に関し、例えば、移動通信システムで用いられる無線基地局の送信用増幅器に用いて好適な歪み補償装置に関する。

移動通信システムにおける無線基地局は、移動局に対して大電力で送信を行うため、電力増幅器で発生する歪みを低減するために歪み補償装置を備えている。

歪み補償の方式としては、種々の方式があるが、その１例として、プレディストーション方式が挙げられる。

プレディストーション方式とは、予め増幅器への入力前の信号に対して、増幅器で発生する歪みに対して逆の歪み特性を与えることにより、増幅後の信号の歪みを低減する方式である。

ここで、増幅器で発生する歪みは、入力信号（特に入力信号のレベル）によって変化するため、入力信号を関数として、逆の歪み特性を与えるための係数（歪み補償係数）を算出し、この係数に基づいて入力信号を補正することが好ましい。

従って、プレディストーション方式では、入力信号から生成されるアドレスに対応させて歪み補償係数を記憶する係数テーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）を用いられる。

尚、係数テーブルは、電源起動やリセットをトリガとして、専用回路により高速に係数を書き込み、運用開始前には、全ての係数をセット完了とされる。

プレディストーション方式について開示した発明として次の特許文献がある。
特開２００１−２６７８５０号公報

先に説明した背景技術によれば、歪み補償装置における係数テーブルは、電源起動やリセットをトリガとして、専用回路により高速に係数を書き込まれる。

しかし、書き込むべき歪み補償係数が膨大な量である場合には、書き込み完了まで長時間を要することとなる。特に、専用回路を用いずにプロセッサを用いた書き込み処理を行なうこととするとアドレス順に順次歪み補償係数を読み出して書き込みを行なう処理が必要となり、更に時間がかかることとなる。

そこで、本発明の目的の１つは、歪み補償係数の書き込み時間を短縮することである。

また、別の目的の１つは、歪み補償装置に初期値として記憶させる歪み補償係数のデータ量を減らすことである。

尚、上記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる効果であって、従来の技術によっては得られない効果を奏することも本発明の目的の１つとして位置付けることができる。

（１）本発明では、送信信号に対して歪み補償処理を施してから増幅する歪み補償装置において、前記歪み補償処理に用いられる係数を各アドレス対応に記憶するための係数記憶部と、該係数の初期値を記憶する初期値記憶部と、前記初期値記憶部から１のアドレスに対応して読み出した係数をｎ個（ｎは２以上の自然数）のアドレスに対応させて書き込む制御を行なう制御部と、を備えたことを特徴とする歪み補償装置を用いる。
（２）本発明では、前記ｎはｍ以下（ｍは自然数）とする、ことを特徴とする（１）記載の歪み補償装置を用いる。
（３）本発明では、前記係数記憶部は、繰返して書き込むべきアドレス数に関する情報を記憶しており、前記制御部は、該情報に基づいて前記ｎを特定して、前記書き込み制御を実行する、ことを特徴とする（１）記載の歪み補償装置を用いる。
（４）本発明では、歪み補償係数の初期値であるマスタ係数データを順に読み出し、読み出した歪み補償係数が所定の誤差範囲でｎ個（ｎは２以上の自然数）連続することを検出すると、検出した対象の歪み補償係数のうち１つの歪み補償係数を出力するとともに、ｎ個連続する該歪み補償係数をｎ回連続して書き込むべき旨の指示データを出力する、ことを特徴とする圧縮データ生成方法を用いる。

本発明にかかる歪み補償装置によれば、歪み補償係数の書き込み時間を短縮することができることとなる。

また、本発明に係る圧縮データ生成方法によれば、歪み補償装置に初期値として記憶させる歪み補償係数のデータ量を減らすことができる。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。

〔ａ〕第１実施形態の説明
本実施形態では、係数テーブルの書き込み方を工夫する。
・「歪み補償装置」
次に図１を用いて、本発明に係る歪み補償装置について説明する。

図１は、本発明に係る歪みの補償装置を示す図である。このような歪み補償装置は、移動通信システムにおける無線基地局の送信用増幅ユニットとして用いることができる。もちろん、移動通信に限らず、一般の無線装置に適用することもできる。

図において、１は入力信号に対して所定の遅延を与える第１遅延部、２は入力信号に応じてアドレスを出力するアドレス生成部、３は歪み補償処理に用いる歪み補償係数を記憶するための係数記憶部（ＬＵＴ）、４は歪み補償係数を用いてプレディストーションを行なう歪み補償部、５はＤ／Ａ変換部、６は歪み補償の対象である増幅器、７は増幅後の信号の一部をフィードバック信号として抽出するためのカプラ、８はＡ／Ｄ変換部、９は第所定の遅延を与える第２遅延部、１０は係数記憶部３に記憶している係数の更新を行なう係数更新部、１１は係数記憶部３に記憶する対象の歪み補償係数を記憶する初期値記憶部、１２は各ブロックの制御を行う制御部（例えば、プロセッサを使用）を示す。
・「歪み補償装置の動作」
次に図１に示した歪み補償装置における動作について説明する。

歪み補償装置に入力された送信信号としてのｘ（ｔ）は、第１遅延部１において、所定の遅延が与えられた後に、歪み補償部４に入力される。ここで、所定の遅延を与えるのは、送信信号であるｘ（ｔ）に基づいて、係数記憶部３から歪み補償係数ｈ（ｐ）を出力するために必要とされる時間を確保するためである。

即ち、ｘ（ｔ）は、アドレス生成部２に入力され、そのレベルに応じたアドレスｐが出力される。

係数記憶部３は、そのアドレスに記憶している歪み補償係数を読み出して、ｈ（ｐ）として歪み補償部４に与えるのである。

歪み補償処理部４は、送信信号ｘ（ｔ）に対して、係数記憶部３からの歪み補償係数ｈ（ｐ）を用いて、増幅器における歪み特性に対して、逆の歪み特性を与えることにより、プレディストーションを実行する。

即ち、増幅器６の歪み特性をＦ（ｐ）、Ｇを線型増幅係数とすると、
ｈ（ｐ）×Ｆ（ｐ）＝Ｇ
となるようなｈ（ｐ）を送信信号ｘ（ｔ）に乗算することで、
ｙ（ｔ）＝Ｆ（ｐ）×ｈ（ｐ）×ｘ（ｔ）＝Ｇ・ｘ（ｔ）
のように、送信信号の線形的な増幅を実現するのである。

歪み補償部４で、歪み補償処理された送信信号は、Ｄ／Ａ変換部５でアナログ信号に変換され、増幅器６によって増幅される。

ここで、送信信号のレベルが大きいほど増幅器６において発生する歪み量も増大するが、歪み補償処理部４において、予め逆特性の歪みが与えられているため、その出力は線形化することとなる。

さて、増幅器６からの増幅後の信号は、送信信号として出力されることとなるが、その一部をカプラ７により抽出し、フィードバック信号として利用される。

即ち、Ａ／Ｄ変換部８によって、デジタル信号に変換され、係数更新部１０に与えられる。

係数更新部１０は、送信信号であるｘ（ｔ）を第２遅延部９において遅延させたものも同時に入力されており、この２つの入力を比較することで係数記憶部３における係数の更新を行う。

即ち、係数記憶部３における歪み補償係数にずれが生じていても、更新すべき歪み補償係数をｈ’（ｐ）とすると、
ｈ’（ｐ）＝Ｇ÷Ｆ（ｐ）＝Ｇ・ｘ（ｔ）・ｈ（ｐ）÷ｙ（ｔ）
により求まるため、求めたｈ’（ｐ）を対応するｈ（ｐ）に替えて記憶させることで、更新を行うことができる。

以上のように、図１に示した歪み補償増幅装置は、フォードバック信号を用いて、歪み補償係数を更新しつつ、プレディストーションを行うことができるのである。
・「圧縮データの書き込み手順」
次に、初期値記憶部１１への圧縮データの書き込み手順について説明する。

歪み補償処理を行うには、係数記憶部３に、各送信信号のレベルに応じた歪み補償係数を予め記憶しておく必要がある。

しかし、この歪み補償増幅装置を搭載した無線基地局の起動時、この歪み補償増幅ユニットのリセット時等において、係数記憶部３における記憶内容を用いることは不可能か又は好ましくない。

従って、その場合は、初期値記憶部１１から歪み補償係数を読み出して、係数記憶部３に記憶させる制御（初期書き込み）が必要となる。

従って、歪み補償装置にとっては、予め初期値記憶部１１に初期値を記憶させておくことが重要であるが、先に説明したように、制御部１２が初期値記憶部１１から順次歪み補償係数を読み出して、係数記憶部３に順次書き込み処理を行なう作業を行なうと相当の時間がかかることとなる。

そこで、この実施形態では、この歪み補償増幅装置と同様の装置を用いて、送信実験を行なわせ、歪み補償係数の更新により精度の高い歪み補償係数をマスタ係数データとして記憶装置に記憶させておき、このマスタ係数データを当該記憶装置から読み出して、この初期値記憶部１１に記憶させる際に、データ圧縮を行なうこととする。

図２は、圧縮データの書き込み手順を示す図である。

ます、書き込みが開始（ステップ１）されると、まず、記憶装置から初期アドレスのマスタ係数データの読み出しが行なわれる（ステップ２）。尚、この読み出し制御は制御部１２が実行することもできるが、外部装置を歪み補償増幅装置に接続し、外部装置の処理部が実行することもできる。ここではいずれの場合であっても処理部と称することとする。

次に読み出した係数データを初期値記憶部１１（メモリ）の初期アドレスに記憶させる。

そして、記憶させた係数を圧縮対処のデータの特定のための基準値として用いるために処理部が記憶する（ステップ４）。

そして、ステップ５により、初期アドレスの次のアドレスのマスタ係数データを記憶装置から読み出し、記憶済みの基準値と比較する（ステップ５）。

そして、比較の結果、基準値と近似するかどうかを判定し（ステップ７）、近似すると判定した場合は、ステップ８に進み、近似しない場合はステップ９に進む。

尚、近似するか否かの判定方法としては、種々考えられるが、例えば、基準値で除算した値が所定の範囲の値となったことや、基準値との差分が所定範囲内であることなどが挙げられる。

さて、基準値と近似しないと判定された場合は、ステップ９で、読み出した係数を初期値記憶部１１の次のアドレスに記憶させ、ステップ１０に移る。

ステップ１０では、記憶すべき全マスタ係数データの読み出しが完了したかどうかを判定し、完了した場合は、ステップ１１の終了に進み、完了していない場合は、ステップ９で初期値記憶部１１に記憶させ歪み補償係数を新たな基準値として更新する（ステップ４）。その後の処理は、先に説明したとおりである。

さて、ステップ７で基準値と近似すると判定した場合であるが、その場合は、ステップ８に進み、圧縮データを生成して初期値記憶部１１について、先に書き込んだアドレスに後続するアドレスに圧縮データを書き込む。

図３は圧縮データのフォーマットを示す図である。

初期値記憶部１１における１アドレスについて記憶するデータ幅が１６ビットとすると、通常の係数データは、１４ビットで構成され、後続する２ビットは圧縮データ識別ビットとなる。

従って、ステップ９で書き込まれる係数データは、圧縮データでないことを示すビットが圧縮データ識別ビットに書き込まれることとなる（圧縮データであることを示すビットが１１とするとそれ以外の例えば００が書き込まれる）。

一方、ステップ８で書き込まれるデータは、図の下側に示したデータとなり、圧縮データ識別ビットが圧縮データであることを示すビット（ここでは１１）がセットされ、初期値記憶部１１に記憶されることとなる。

尚、繰り返し書き込み数を特定するためには、連続して基準値と近似すると判定された数をカウントする必要がある。

好ましくは、ステップ８に進むごとに、処理部は、繰り返し書き込み数に１ずつ加算して記憶してゆく。

即ち、最初にステップ７で基準値と近似すると判定された場合は、１を繰り返し書き込み数として図３の係数データ部分とし、これに圧縮データ識別ビットを付加して合計１６ビットを初期値記憶部１１に記憶させる。

次に、連続してステップ７で基準値と近似すると判定された場合は、１に更に１を加算した２を繰り返し書き込み数として、同様に圧縮データ識別ビットを付加して先に記憶した圧縮データに上書きするように、初期値記憶部１１に記憶させるというように、繰り返し書き込み数をカウントアップしていくのである。

尚、カウントアップする値をｍ以下（ｍは自然数）に制限することもできる。必要以上にデータ圧縮をしてしまうことを防止するためである。

また、この例では、係数データ部分を１４ビットに制限し、残り２ビットを圧縮データ識別ビット専用に割当てたが、好ましくは、係数データ部分を１６ビットとし、係数データの下位２ビットが１１となった場合に、１０に変換して書き込むことで、ビットの有効利用を図ることができる。

ここで、変換により最下位１ビットが変化するが、先に説明した近似とみなす範囲と同等かそれより十分小さな変化と考えられ、ビット変換の歪み補償係数に与える誤差の影響はデータ圧縮に対して十分小さなものと考えられる。

以上が、初期値記憶部１１が、書換え可能なメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）を用いる場合に好適な例であるが、書換えが必ずしも可能でないメモリ（ＦＬＵＳＨ）を用いる場合には、ステップ８で、圧縮データを生成してメモリに書き込む制御を行なわず、制御部１２は、替わりに、繰り返し数をカウントする処理を行なう。

そして、ステップ７でＮＯの判定となった場合に、ステップ９で、係数データ部分（１４ビット）に制御部１２でカウントしたカウント値を設定し、下位２ビットに１１（圧縮データであることを示すビット）を設定してなる圧縮データを生成して、既に歪み補償係数を記憶させた初期値記憶部１１の次のアドレスに書き込むとともに、ステップ５で読み出したマスタ係数データを更に次のアドレスとして、初期値記憶部１１へ書き込む処理を行う。

このようにすることで、上書きが不要となり、上書きができないメモリについても圧縮データの書き込みを容易に行なうことができる。

また、カウント値が１のまま、ステップ７でＮｏの判定となった場合は、圧縮データを初期値記憶部１１に記憶させるのではなく、制御部１２で記憶している基準値をそのまま歪み補償係数として初期値記憶部１１に記憶させてもよい。
・「圧縮データの展開手順」
次に、初期値記憶部１１に記憶された圧縮データの展開手順について図４を用いて説明する。

図４は、圧縮データの展開手順を示す図である。尚、展開処理は、歪み補償増幅装置の制御部１２が実行することとなる。

展開手順が開始されると（ステップ１）、制御部１２は、初期値記憶部から初期アドレスにより歪み補償係数の読み出しを行なう（ステップ２）。

そして読み出したデータに付加された圧縮識別ビットを用いて、圧縮データであるか否かを判定する（ステップ３）。ここで、圧縮データでない（圧縮データ識別ビットが１１でない）ことを検出すると、ステップ４に進み、圧縮データである（圧縮データ識別ビットが１１）ことを検出すると、ステップ７に進む。

最初に読み出した場合は、圧縮データではないから、ステップ４に進み、読み出した歪み補償係数を基準値として制御部１２の内部レジスタに記憶する（ステップ４）。

そして、読み出した歪み補償係数を係数記憶部３の初期アドレスに書き込む（ステップ５）。下位２ビットを圧縮データ識別ビット専用とする場合は、少なくとも上位１４ビットの歪み補償係数を記憶させ、下位２ビットを圧縮データ識別ビット専用としない場合は、１６ビット全体を歪み補償係数として記憶させることが好ましい。

そして、ステップ６に進み、初期値記憶部１１から次の歪み補償係数の読み出しを行なう際に用いる読み出しアドレスを１増やす（次の読み出しアドレスにセットする）。

そして、ステップ８において、更新された読み出しアドレスが全アドレス＋１の値となったかどうか判定することにより、初期値記憶部１１の全データの読み出しが完了したか否かを判定し、完了したと判定した場合は、ステップ９に進み処理を終了する。

一方、完了していないと判定した場合は、更新した読み出しアドレスに従って、次の歪み補償係数を初期値記憶部１１から読み出す（ステップ２）。この後の処理は先に示したとおりである。

尚、好ましくは、図２における圧縮データの書き込み手順において、初期値記憶部１１に書き込みを行なった最終アドレスを制御部１２に処理部が通知することにより、制御部１２は最終アドレスを記憶しておくこが望ましい。もちろん、別途制御部１２に対して最終アドレスを通知し、記憶させてもよい。

これは、圧縮の程度により、最終アドレスが変動するため、読み出し完了の基準となるアドレスを制御部１２に認識させるためである。

さて、ステップ３で圧縮データであると判定した場合（圧縮データ識別ビットが１１）であるが、この場合は先に示したように、ステップ７に進む。

ステップ７では、圧縮データの上位ビットに示された繰り返し書き込み数を識別して、繰返すべき数ｎを特定する（ｎが２以上でると、効率的である）。

そして、直前に係数記憶部３に記憶させたアドレスに後続するｎ個のアドレスに対して、ステップ４で記憶済みの基準値を連続して書き込む。

これにより、連続した書き込みを行う間については、初期値記憶部からそのつど読み出す必要がなく、読み出し回数を減らすことができるから高速に係数記憶部３への歪み補償係数の書き込みを実行することができることとなる。

最後に、圧縮書き込みの対象とされる歪み補償係数について図５を用いて説明する。

図５の横軸は、マスタ係数データのアドレスを示し、縦軸は、係数データｈ（ｐ）を示す。

図のように、左から２番目の黒丸〜１０番目の黒丸までは、最初の黒丸が示す係数値と所定の差分内に収まっているため、データ圧縮の対象となる。

しかし、左から１１番目の白丸移行は、前の歪み補償係数と所定の差分内でないため、データ圧縮の対象外となる。

尚、この場合は、左から１番目の黒丸については歪み補償係数が記憶され、左から２番目から１０番目の黒丸については、この歪み補償係数と同じ値を繰替えして記憶させるべきことを示す繰替えし書き込み数が９とされるとともに、圧縮データ識別ビットが１１とされた圧縮データがこの歪み補償係数の次のアドレスに記憶されることは、先説明した通りである。

本発明に係る歪み補償装置を示す図である。 本発明に係る圧縮データの書き込み手順を示す図である。 本発明に係る圧縮データフォーマットを示す図である。 本発明に係る圧縮データの展開手順を示す図である。 圧縮書き込みの対象の説明図である。

符号の説明

１ 第１遅延部
２ アドレス生成部
３ 係数記憶部（ＬＵＴ）
４ 歪み補償部
５ Ｄ／Ａ変換部
６ 増幅器
７ カプラ
８ Ａ／Ｄ変換部
９ 第２遅延部
１０ 係数更新部
１１ 初期値記憶部
１２ 制御部

Claims (4)

1. 送信信号に対して歪み補償処理を施してから増幅する歪み補償装置において、前記歪み補償処理に用いられる係数を各アドレス対応に記憶するための係数記憶部と、該係数の初期値を記憶する初期値記憶部と、前記初期値記憶部から１のアドレスに対応して読み出した係数をｎ個（ｎは２以上の自然数）のアドレスに対応させて書き込む制御を行なう制御部と、
   を備えたことを特徴とする歪み補償装置。
2. 前記ｎはｍ以下（ｍは自然数）とする、ことを特徴とする、
   請求項１記載の歪み補償装置。
3. 前記係数記憶部は、繰返して書き込むべきアドレス数に関する情報を記憶しており、前記制御部は、該情報に基づいて前記ｎを特定して、前記書き込み制御を実行する、
   ことを特徴とする請求項１記載の歪み補償装置。
4. 歪み補償係数の初期値であるマスタ係数データを順に読み出し、
   読み出した歪み補償係数が所定の誤差範囲でｎ個（ｎは２以上の自然数）連続することを検出すると、
   検出した対象の歪み補償係数のうち１つの歪み補償係数を出力するとともに、ｎ個連続する該歪み補償係数をｎ回連続して書き込むべき旨の指示データを出力する、
   ことを特徴とする圧縮データ生成方法。

Images