JP2007180782A - 極座標変調送信装置及び適応歪補償処理システム並びに極座標変調送信方法及び適応歪補償処理方法 - Google Patents

極座標変調送信装置及び適応歪補償処理システム並びに極座標変調送信方法及び適応歪補償処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことが可能な極座標変調送信装置を提供すること。
【解決手段】適応動作制御部1501にて電力増幅器1の出力スペクトラムのアンバランス量を測定し、前記アンバランス量が所定の閾値以上の場合には、歪補償処理回路1301に出力する係数情報を調整して、歪補償処理回路1301における歪補償処理に対する調整を行い、前記アンバランス量が所定の閾値未満の場合には、係数情報を維持するように適応動作制御部1501の係数調整判断部が反復制御することで、入力ベースバンド信号と電力増幅器1からの出力信号との同期をとる同期調整回路を用いずに、周囲温度変化時の電力増幅器1の特性変化を適応的に補償することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、増幅器の出力信号の歪を補償する歪補償処理回路を含む極座標変調送信装置、及びこれを用いた適応歪補償処理システムに関する。
近年の携帯電話サービスでは、音声通話に加えてデータ通信に対する需要が拡大していることから、通信速度の向上が重要である。例えば、主に、ヨーロッパ、アジア地域にて普及しているGSM(Global System for Mobile communications)システムにおいては、従来、搬送波の位相を送信データに応じてシフトするGMSK変調にて音声通話が行われてきたが、搬送波の位相及び振幅を送信データに応じてシフトすることで、GMSK変調に対して、1シンボル当たりのビット情報を3倍に高めた3π/8rotating8−PSK変調(以下8−PSK変調と略す)にてデータ通信も行うEDGE(Enhanced Data rates for GSM Evolution)方式が提案されている。
8−PSK変調のように振幅変動を伴う線形変調方式では、無線通信装置送信部の電力増幅器に対する線形性の要求が厳しい。また、一般的に、電力増幅器の線形動作領域での電力効率は飽和動作領域での電力効率に比べて低い。したがって、線形変調方式に、従来の直交変調方式を適用すると、電力効率の高効率化が困難であった。
そこで、送信信号を定振幅位相信号と振幅信号に分離して、定振幅位相信号をもとに位相変調器にて位相変調をかけ、電力増幅器が飽和動作点となるレベルの定振幅位相変調信号を入力するとともに、電力増幅器の制御電圧を高速に駆動することで振幅変調を合成する、EER法(Envelope Elimination & Restoration)と呼ばれ、線形変調方式にて電力増幅器の高効率化を実現する方式が知られている(例えば、非特許文献1の第427頁、第7.1図を参照)。特に、ベースバンド帯にて送信信号を分離し、分離した定振幅位相情報と振幅情報を用いて変調をかける変調方式をPolar Modulation方式(ポーラ変調方式、極座標変調方式)と呼ぶ(例えば、非特許文献1の第428頁、第7.2図を参照)。なお、以下では、従来の直交変調方式と異なる変調方式について説明してゆくことを明確にするため、極座標変調方式と呼ぶ。
極座標変調方式において、電力増幅器出力にて振幅情報を表現するための所要ダイナミックレンジに対して、電力増幅器の入力制御電圧に対する出力信号振幅の線形性を確保することは、現状の技術水準では困難であることから、歪補償処理技術を適用することが必要となる。
図27は特許文献1の第10図に記載されたプリディストーション(以下、PDと略す)歪補償処理技術を適用した従来の極座標変調送信装置を示すブロック図である。
図27に示すように、この極座標変調送信装置20は、電力増幅器1と、極座標変換部2と、歪補償処理回路3と、振幅変調部10と、位相変調部11と、振幅位相測定部12とを備える。また、歪補償処理回路3は、遅延調整部4、5と、メモリ6と、アドレス生成部7と、振幅情報補正部8と、位相情報補正部9とを備える。
次に、図27に示す従来の極座標変調送信装置20の動作説明を行う。
極座標変換部2は、極座標変調送信装置20を用いて無線通信装置送信部を構成する場
合に、無線通信装置の図示しない信号生成部より入力されたベースバンド帯直交座標信号(IQ信号)を振幅信号r(t)と定振幅の位相信号θ(t)とに分離する。ここで、r(t)は所定値にて正規化する。
歪補償処理回路3は、振幅情報r(t)及び位相情報θ(t)に対して所定の歪補償処理を行い、補償後の振幅情報を振幅変調部10に出力するとともに、補償後の位相情報を位相変調部11に出力する。この歪補償処理回路3の構成、及び、動作は後述する。
振幅変調部10は、歪補償処理回路3より出力される振幅情報に基づいて、電力増幅器1の制御電圧を駆動する。
位相変調部11は、歪補償処理回路3より出力される位相情報に基づいて、位相変調を行う。
電力増幅器1は、制御信号としての振幅変調部10からの出力信号に基づいて、位相変調部11より出力される位相変調信号に対して振幅変調を合成する。
振幅位相測定部12は、所定の入力信号を極座標変換部2に与えるとともに、電力増幅器1の出力信号振幅を、最大値から所定間隔にて低減する制御電圧を供給する際に、前記制御電圧値ごとに、電力増幅器1の出力信号振幅特性及び通過位相特性を測定し、取得データをメモリ6に対して出力する。
次に、歪補償処理回路3の構成、及び、動作について詳述する。
遅延調整部4、5は、振幅変調信号と位相変調信号の経路間の時間遅延差を補償するために、極座標変換部2より出力される振幅情報及び位相情報に対して所定の遅延を与え、遅延調整後の振幅情報をアドレス生成部7及び振幅情報補正部8に対して出力するとともに、遅延調整後の位相情報を位相情報補正部9に対して出力する。
メモリ6は、振幅位相測定部12より出力される、所定入力高周波信号振幅での電力増幅器1の、入力制御信号に対する出力信号振幅特性(AM−AM:Amplitude Modulation
to Amplitude Modulation conversion、以下AM−AM特性と呼ぶ)、及び通過位相特性(AM−PM:Amplitude Modulation to Phase Modulation conversion、以下AM−PM特性と呼ぶ)の逆特性を格納し、アドレス生成部7より出力されるアドレス信号に応じて電力増幅器1の逆特性となる振幅補正信号、位相補正信号を出力する。なお、上記特性は定常状態の制御電圧を供給した際の特性を示す。
ここで、定常状態の制御電圧を供給した際の電力増幅器1のAM−AM特性、AM−PM特性と、各々の逆特性と、振幅変調動作時の電力増幅器の特性を区別するため、以下では、振幅位相測定部12などの測定部を用いて取得される電力増幅器1の特性を順特性(AM−AM順特性、AM−PM順特性)と呼び、メモリ6などの歪補償処理用メモリに格納する補償データを逆特性(AM−AM逆特性、AM−PM逆特性)と呼び、振幅変調動作時の電力増幅器1の特性を動特性(AM−AM動特性、AM−PM動特性)と呼ぶ。
アドレス生成部7は、遅延調整部4より出力される振幅情報を、メモリ6に格納する補償データと補償精度から求まる、所定範囲、かつ、所定ステップ幅を有する離散値に変換した上で、メモリ6に格納する補償データを参照するためのアドレス信号を生成する。
振幅情報補正部8は、メモリ6より出力される振幅補正信号をもとに、遅延調整部4より出力される振幅情報に対する補正を行う。
位相情報補正部9は、メモリ6より出力される位相補正信号をもとに、遅延調整部5より出力される位相情報に対する補正を実施する。
このようにして、電力増幅器の入力制御信号に対する出力特性の逆特性を考慮して予め歪ませた振幅変調信号及び位相変調信号は、電力増幅器にて発生する実際の振幅、位相歪の影響を受けて所望の出力振幅、位相となり、入力制御電圧に対する線形性を向上させることができる。
以上で特許文献1記載の従来の極座標変調送信装置の動作説明を終える。なお、以下では、特許文献1記載の極座標変調送信装置20を従来の極座標変調送信装置と呼ぶ。
続いて、従来の極座標変調送信装置を用いて、無線通信装置送信部を構成する場合に必要となる技術について説明する。
無線通信装置の動作環境を考えた場合には、周囲温度などの環境変動時の電力増幅器の特性変化を補正するための適応的な歪補償処理が必要である。従来の極座標変調送信装置では、送信動作中に補償データの更新を行う歪補償処理を想定していないため適応処理には対応できない。
そこで、ベースバンド帯送信信号(入力信号)と、電力増幅器の出力信号をベースバンド帯まで周波数変換した信号(出力信号)とを所定時間間隔にて比較し、前記入力信号と前記出力信号との誤差をLMS(Least Mean Square)アルゴリズム等によって補正してゆく、アダプティブプリディストーション(以下、APDと略す)歪補償処理技術(例えば、特許文献2の第2図を参照)があった。
ここで、極座標変調方式において、振幅信号と定振幅位相信号との間の時間遅延差に対して、シンボル間隔の数10分の1の精度にて同期を確保することが要求される。また、APD歪補償処理技術でも、入力信号と出力信号との間の同期を同程度の精度で確保することが必要である。
特表2004−501527号公報 特表2002−514028号公報 Kenington, Peter B、"High-Linearity RF Amplifier Design"、Artech House Pulishers
極座標変調方式において、電力増幅器の出力信号にて送信データを正確に表現するには、電力増幅器にて振幅変調をかける際の、振幅変調部、あるいは、電力増幅器の出力応答特性を考慮した歪補償処理を行う必要がある。
従来の極座標変調送信装置では、歪補償処理に用いる歪補償データが、定常状態での制御電圧に対する電力増幅器の特性であるために、振幅変調動作時や変調速度の切替え時等の前記出力応答特性に起因して、歪補償精度が低下する。
ここで、前記出力応答特性を補償するために、大容量の補償用データを使用すると、回路規模が増加し、製造コストの増大といった問題が発生する。
よって、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑
制しながら、振幅変調動作時の電力増幅器の低歪特性を実現することが第一の課題である。
また、従来の極座標変調送信装置を用いて、無線通信装置送信部を構成する場合に発生する課題について説明する。
無線通信装置の実動作環境を考慮し、周囲温度などの環境変動時の電力増幅器の特性変化を補正するための適応的な歪補償処理を行うことが必要であり、従来の極座標変調送信装置に、公知のAPD歪補償処理技術を適用することで実現可能である。
しかしながら、従来の極座標変調送信装置に、公知のAPD歪補償処理技術を適用すると、極座標変調方式での、振幅信号と定振幅位相信号との間の時間遅延差に対する同期精度と、APD歪補償処理技術での、入力信号と出力信号との間の時間遅延差に対する同期精度とを、同程度の精度で確保することが必要であることから、同期調整回路の回路規模が増大する。
よって、同期調整回路の回路規模の増大を伴うことなく、適応的な歪補償処理を実現可能な極座標変調送信装置を実現することが第二の課題である。
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、振幅変調動作時の電力増幅器の低歪特性を実現することが可能な極座標変調送信装置を提供すること、及び、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことが可能な極座標変調送信装置を提供することを目的とする。
本発明の極座標変調送信装置は、第1に、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、前記増幅器の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求める検波部と、所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、前記検波部の出力に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号、又は、前記参照信号に対する歪調整を行う歪補償調整部と、を有する歪補償処理部と、を備える。
この構成により、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことができる。
本発明の極座標変調送信装置は、第2に、上記第1の極座標変調送信装置であって、前記プリディストーション歪補償部は、前記振幅信号及び前記位相成分を有する信号の少なくとも一方に所定の遅延量を与え、前記振幅信号と前記位相成分を有する信号との間の同期を確保する遅延調整部を更に含み、前記歪補償処理部は、前記検波部の出力に基づいて、前記歪補償調整部及び前記遅延調整部のうち少なくとも一方における歪調整を行う。
この構成により、第1の極座標変調送信装置での効果に加え、振幅信号と位相信号との間の同期調整を行うことで、より高精度な適応歪補償処理を行うことができる。
本発明の極座標変調送信装置は、第3に、上記第1または第2の極座標変調送信装置であって、前記歪補償調整部は、前記帯域外電力の相対差と所定の閾値との差の正負をもとに、前記歪補償処理に対する調整量を制御する。
この構成により、上記第1または第2の極座標変調送信装置での効果に加え、極座標変調方式において、より高精度な適応歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第4に、上記第3の極座標変調送信装置であって、前記歪補償調整部の調整の実施、非実施を切り替える歪補償調整判断部をさらに備える。
この構成により、上記第3の極座標変調送信装置での効果に加え、さらに、高精度な適応歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第5に、上記第3または第4の極座標変調送信装置であって、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第一の振幅情報調整部を有する。
この構成により、上記第3または第4の極座標変調送信装置での効果に加え、極座標変調方式において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第6に、上記第5の極座標変調送信装置であって、前記第一の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅に対して所定の係数を乗算する乗算回路を有する。
この構成により、上記第5の極座標変調送信装置での効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第7に、上記第3または第4の極座標変調送信装置であって、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第二の振幅情報調整部を有する。
この構成により、上記第3または第4の極座標変調送信装置での効果に加え、極座標変調方式において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第8に、上記第7の極座標変調送信装置であって、前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する。
この構成により、上記第7の極座標変調送信装置での効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第9に、上記第3または第4の極座標変調送信装置であって、前記極座標変換部は、前記ベースバンド直交信号から位相信号を生成して前記歪補償処理部へ出力し、前記プリディストーション歪補償部は、前記位相信号に歪補償処理を行って前記位相変調部に出力するものであり、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて位相信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整する第二の振幅情報調整部を有する。
この構成により、上記第3または第4の極座標変調送信装置での効果に加え、極座標変調方式において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第10に、上記第9の極座標変調送信装置であって、前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて位相信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する。
この構成により、上記第9の極座標変調送信装置での効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第11に、上記第3または第4の極座標変調送信装置であって、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記位相成分を有する信号の振幅を調整して前記増幅器への入力高周波信号振幅を調整する位相補償回路を有する。
この構成により、上記第3または第4の極座標変調送信装置での効果に加え、極座標変調方式において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第12に、上記第11の極座標変調送信装置であって、前記位相補償回路は、前記位相変調部と前記増幅器との段間に設けられた可変減衰回路又は可変利得増幅器を有する。
この構成により、上記第11の極座標変調送信装置での効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第1に、歪補償処理回路を有する移動局無線通信装置と、基地局無線通信装置とを備える適応歪補償処理システムであって、前記基地局無線通信装置は、第一のアンテナと、前記第一のアンテナを介して前記移動局無線通信装置との間でデータの送受信を行う基地局送受信装置と、前記基地局送受信装置の受信動作時に、前記第一のアンテナから出力される信号を分岐して、前記分岐信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求める検波部と、前記移動局無線通信装置の送信装置に関わる補償データを制御するために、前記帯域外電力の相対差情報を前記基地局送受信装置からの送信データに変換する変換部とを有する。
この構成により、移動局無線通信装置を構成する電力増幅器の出力信号を分岐することによる損失と、ACPR特性を取得する部での消費電流増加に起因する、移動局無線通信装置の通話時間、データ通信時間の短縮を解決することができる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第2に、上記第1の適応歪補償処理システムであって、前記移動局無線通信装置は、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号又は前記参照信号に対する歪調整を行う歪補償調整部とを有する歪補償処理部とを有する極座標変調送信装置と、第二のアンテナとを備え、前記歪補償調整部は、前記第二のアンテナからの受信信号から、前記変換部にて送信信号に変換された前記帯域外電力の相対差情報を復元するとともに、前記相対差情報をもとに、前記歪調整を行う。
この構成により、上記第1の適応歪補償処理システムでの効果に加え、移動局無線通信装置に、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことができる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第3に、上記第1の適応歪補償処理システムであって、前記移動局無線通信装置において、前記プリディストーション歪補償部は、前記振幅信号及び前記位相成分を有する信号の少なくとも一方に所定の遅延量を与え、前記振幅信号と前記位相成分を有する信号との間の同期を確保する遅延調整部を更に含み、前記歪補償調整部は、前記第二のアンテナからの受信信号から、前記変換部にて送信信号に変換された前記帯域外電力の相対差情報を復元するとともに、前記相対差情報をもとに、前記歪補償調整部及び前記遅延調整部のうち少なくとも一方における調整を行う。
この構成により、上記第1の適応歪補償処理システムでの効果に加え、移動局無線通信装置に、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに適応歪補償処理を行うことと、振幅信号と位相信号との間の同期調整を行うことが可能な適応歪補償処理を行うことができる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第4に、上記第1から第3のいずれかの適応歪補償処理システムであって、前記変換部は、前記相対差情報を、符号情報と所定間隔で離散値化した絶対値情報に変換する。
この構成により、上記第1から第3のいずれかの適応歪補償処理システムでの効果に加え、送信データ容量を低減することができる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第5に、上記第2から第4のいずれかの適応歪補償処理システムであって、前記相対差情報と所定の閾値との差の正負をもとに、前記歪補償調整部の調整の実施、非実施を切り替える歪補償判断部をさらに備える。
この構成により、上記第2から第4のいずれかの適応歪補償処理システムでの効果に加え、さらに、高精度な適応歪補償処理を実現できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第6に、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムであって、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有
し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第一の振幅情報調整部を有する。
この構成により、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムでの効果に加え、極座標変調方式にて送信する移動局無線通信装置において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第7に、上記第6の適応歪補償処理システムであって、前記第一の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅に対して所定の係数を乗算する乗算回路を有する。
この構成により、上記第6の適応歪補償処理システムでの効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第8に、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムであって、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第二の振幅情報調整部を有する。
この構成により、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムでの効果に加え、極座標変調方式にて送信する移動局無線通信装置において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第9に、上記第8の適応歪補償処理システムであって、前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する。
この構成により、上記第8の適応歪補償処理システムでの効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第10に、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムであって、前記極座標変換部は、前記ベースバンド直交信号から位相信号を生成して前記歪補償処理部へ出力し、前記歪補償処理部は、前記位相信号に歪補償処理を行って前記位相変調部に出力するものであり、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて位相信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第二の振幅情報調整部を有する。
この構成により、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムでの効果に加え、極座標変調方式にて送信する移動局無線通信装置において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第11に、上記第10の適応歪補償処理システム
であって、前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて、位相信号の歪補償処理を実施する際の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する。
この構成により、上記第10の適応歪補償処理システムでの効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第12に、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムであって、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記位相成分を有する信号の振幅を調整して、前記増幅器への入力高周波信号振幅を調整する位相補償回路を有する。
この構成により、上記第2から第5のいずれかの適応歪補償処理システムでの効果に加え、極座標変調方式にて送信する移動局無線通信装置において、さらに、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の適応歪補償処理システムは、第13に、上記第12の適応歪補償処理システムであって、前記位相補償回路は、前記位相変調部と前記増幅器との段間に設けられた可変減衰回路又は可変利得増幅器を有する。
この構成により、上記第12の適応歪補償処理システムでの効果に加え、構成を簡略化できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第13に、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、変調速度に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号又は前記参照信号に対する歪調整を行う歪補償調整部と、を有する歪補償処理部とを備える。
この構成により、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、マルチモード対応無線送信装置のプリディストーション歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第14に、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号、又は、
前記参照信号に対する調整を行う歪補償調整部とを有する歪補償処理部とを備え、前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第一の振幅情報調整部を有し、前記第一の振幅情報調整部は、マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路である。
この構成により、簡易な回路構成にて、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信装置は、第15に、上記第14の極座標変調送信装置であって、前記歪補償調整部は、環境温度に応じて前記マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路の基準電位を調整する。
この構成により、上記第14の極座標変調送信装置での効果に加え、環境温度変化時の、電力増幅器の特性変化を補償することができる。
本発明の極座標変調送信装置は、第16に、上記第14の極座標変調送信装置であって、前記増幅器の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求める検波部をさらに備える。
この構成により、上記第14の極座標変調送信装置での効果に加え、歪補償処理の効果を確認することができる。
本発明の極座標変調送信装置は、第17に、上記第16の極座標変調送信装置であって、前記歪補償調整部は、前記帯域外電力の相対差と所定の閾値との差の正負をもとに、前記マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路の基準電位を調整する。
この構成により、上記第16の極座標変調送信装置での効果に加え、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことができる。
本発明の極座標変調送信装置は、第18に、上記第17の極座標変調送信装置であって、前記歪補償調整部における前記マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路の基準電位の調整の実施、非実施を切り替える歪補償調整判断部をさらに備える。
この構成により、上記第17の極座標変調送信装置での効果に加え、さらに、高精度な適応歪補償処理を実現できる。
本発明の集積回路は、上記第1から第18のいずれかの極座標変調送信装置を備える。
この構成により、上記第1から第18のいずれかの極座標変調送信装置での効果に加え、回路規模を低減できる。
本発明の極座標変調送信方法は、第1に、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成するステップと、振幅変調部により、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成するステップと、位相変調部により、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成するステップと、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、増幅器が無線周波数帯の送信データを生成するステップと、検波部によ
り、前記増幅器の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求めるステップと、所定の歪補償処理データを格納したプリディストーション歪補償部により、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うステップと、前記検波部の出力に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号、又は、前記参照信号に対する歪調整を行うステップと、を有する。
この方法により、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことができる。
本発明の適応歪補償処理方法は、第1に、歪補償処理回路を有する移動局無線通信装置と、基地局無線通信装置とを備える適応歪補償処理システムの適応歪補償処理方法であって、前記基地局無線通信装置において、前記移動局無線通信装置との間でデータの送受信を行うステップと、前記基地局無線装置の受信動作時に、前記第一のアンテナから出力される信号を分岐して、前記分岐信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求めるステップと、前記移動局無線通信装置の送信装置に関わる補償データを制御するために、前記帯域外電力の相対差情報を前記基地局送受信装置からの送信データに変換するステップと、を有する。
この方法により、移動局無線通信装置を構成する電力増幅器の出力信号を分岐することによる損失と、ACPR特性を取得する部での消費電流増加に起因する、移動局無線通信装置の通話時間、データ通信時間の短縮を解決することができる。
本発明の極座標変調送信方法は、第2に、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成するステップと、振幅変調部により、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成するステップと、位相変調部により、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成するステップと、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、増幅器が無線周波数帯の送信データを生成するステップと、所定の歪補償処理データを格納するプリディストーション歪補償部により、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うステップと、変調速度に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号又は前記参照信号に対する歪調整を行うステップと、を有する。
この方法により、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、マルチモード対応無線送信装置のプリディストーション歪補償処理を実現できる。
本発明の極座標変調送信方法は、第3に、送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成するステップと、振幅変調部により、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成するステップと、位相変調部により、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成するステップと、前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、増幅器が無線周波数帯の送信データを生成するステップと、所定の歪補償処理データを格納するプリディストーション歪補償部により、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うステップと、前記歪補償調整部により、前記プリディストーション歪補償部から出力される信号、又は、前記
参照信号に対する調整を行うステップと、を有し、前記プリディストーション歪補償部により歪補償処理を行うステップは、定常特性補償回路により、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化するステップを有し、前記歪補償調整部により調整を行うステップは、マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路により、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償するステップを有する。
この方法により、簡易な回路構成にて、高精度な歪補償処理を実現できる。
本発明によれば、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、振幅変調動作や変調速度切替時等の電力増幅器の低歪特性を実現することが可能な極座標変調送信装置を提供すること、及び、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことが可能な極座標変調送信装置を提供することができる。
以下、本発明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。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態は、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との同期をとる同期調整回路を必要とせずに、無線通信装置の環境温度変化などに起因する電力増幅器の特性変化に対する適応的なプリディストーション歪補償処理技術について説明するものである。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る極座標変調送信装置を用いた無線通信装置の送信部の概略構成を示す図である。
図1に示すように、無線通信装置送信部1900は、極座標変調送信装置1300と、信号生成部1902と、制御部1903と、温度センサ1904と、適応動作制御部1501とを備える。また、極座標変調送信装置1300は、電力増幅器1と、極座標変換部2と、歪補償処理回路1301と、振幅変調部10と、位相変調部11とを備える。
制御部1903は、電力増幅器1からの出力レベルを設定する制御信号である送信レベル情報、送信周波数情報、信号生成部1902より出力する信号の変調モードを設定するモード切り替え信号のうち少なくとも一つを有する制御信号D191を出力する。
温度センサ1904は、温度情報を含む制御信号D192を出力する。なお、温度センサ1904の代わりに電力増幅器1の消費電流(コレクタ電流など)を監視するモニター回路を設けることで、温度情報と等価となる電力増幅器1の消費電流情報が、制御信号D192として用いられても良い。
信号生成部1902は、制御部1903より出力される制御信号D191により設定される変調モードにて、無線通信装置送信部1900を有するユーザー操作に基づいた送信データから、ベースバンド帯直交座標信号(IQ信号)を生成し、信号入力端子T11、及び、信号入力端子T12を介して、極座標変換部2に対して、IQ信号を出力する。
適応動作制御部1501は、電力増幅器1の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求め、その帯域外電力の相対差情報等を含む制御信号D152を出力する。
極座標変調送信装置1300には、信号入力端子T191を介して、制御部1903から制御信号D191が、制御部1903から制御信号D192が、適応動作制御部1501から制御信号D193が入力される。
歪補償処理回路1301は、所定の歪補償処理データを格納して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処理部を含み、極座標変換部2から出力された振幅信号や位相信号に対して歪補償を行う歪補償部と、極座標変調送信装置1300の信号入力端子T191を介して入力された制御信号D191〜D193に基づいて、歪補償部における歪補償処理に対する調整を行う歪補償調整部とを有する。
電力増幅器の動特性(AM−AM動特性、AM−PM動特性)を事前に取得することは容易ではないが、歪補償処理回路1301は、定常状態の制御電圧を供給して取得した電力増幅器のAM−AM順特性、AM−PM順特性をもとにした歪補償部における歪補償処理に対して、歪補償調整部が所定の演算処理を行うことで、簡易な構成ながら、電力増幅器の動特性を高精度に補償するものである。
そして、本発明の第1の実施形態に係る極座標変調送信装置は、歪補償処理回路1301が、適応動作制御部1501からの制御信号D152に基づいて、歪補償部における歪補償に対する調整を行うことにより、同期調整回路の回路規模の増大を伴うことなく、適応的な歪補償処理を実現可能とするものである。
図2は、第1の実施形態に係る極座標変調回路の概略構成を示す図である。
図2に示すように、極座標変調送信装置1300は、電力増幅器1と、極座標変換部2と、歪補償処理回路1301と、振幅変調部10と、位相変調部11とを備える。また、歪補償処理回路1301は、遅延調整部4、5と、アドレス生成部7a、7bと、振幅情報補正部8と、位相情報補正部9と、メモリ102と、乗算回路103aを有する第一の振幅情報調整部103と、信号入力端子T1を有する第一の係数選択部104と、乗算回路105a及び乗算回路105bを有する第二の振幅情報調整部105と、信号入力端子T2を有する第二の係数選択部106と、信号入力端子T3を有する第三の係数選択部107と、可変減衰回路108と、信号入力端子T4を有する第四の係数選択部109と、信号入力端子T5を有する第五の係数選択部1302とを備える。
すなわち、本発明の第1の実施形態における極座標変調送信装置1300は、図27に示す従来の極座標変調送信装置20における振幅位相測定部12を削除するとともに、メモリ6及びアドレス生成部7の代わりにメモリ102及びアドレス生成部7a、7bを備える。また、新規に、第一の振幅情報調整部103と、第一の係数選択部104と、第二の振幅情報調整部105と、第二の係数選択部106と、第三の係数選択部107と、可変減衰回路108と、第四の係数選択部109と、を備えるものである。なお、背景技術にて図27を用いて説明した構成要件と同一の動作、作用となる、極座標変換部2と遅延調整部5、及び、位相情報補正部9についての説明は省略する。
ここで、遅延調整部4,5は歪補償部の遅延調整部の一例として動作し、振幅情報補正部8、位相情報補正部9、メモリ部102は、歪補償部のプリディストーション処理部の一例として動作し、第一の係数選択部104、第二の係数選択部105、第三の係数選択部107、第四の係数選択部106、及び第五の係数選択部1302は、歪補償調整部の一例として動作する。
まず、歪補償処理回路1301の構成について説明する。
遅延調整部4は、極座標変換部2より出力される振幅情報に対して、所定の遅延を与え、遅延調整後の振幅情報を第二の振幅情報調整部105、及び、振幅情報補正部8に対して出力する。
メモリ102は、ネットワークアナライザ等を用いて事前に取得する、電力増幅器1のAM−AM順特性、及び、AM−PM順特性の逆特性を格納する。ここで、電力増幅器1のAM−AM順特性とAM−PM順特性は、例えば、図3、図4に示すものである。図3において、横軸は電力増幅器1に供給する制御電圧の最大値にて正規化した正規化制御電圧を、縦軸は電力増幅器1からの出力振幅を、図中の実線は正規化制御電圧に対する出力振幅の定常特性を示す。次に、図4において、横軸は正規化制御電圧を、縦軸は電力増幅器1への入力高周波信号と出力高周波信号との位相差、すなわち、電力増幅器1の通過位相回転量を、図中の実線は正規化制御電圧に対する通過位相回転量の定常特性を示す。また、アドレス生成部7aより出力されるアドレス信号に応じて電力増幅器1の逆特性となる振幅補正信号を振幅情報補正部8に対して出力するとともに、アドレス生成部7bより出力されるアドレス信号に応じて電力増幅器1の逆特性となる位相補正信号を位相情報補正部9に対して出力する。なお、図3、図4の特性は、制御電圧供給後、電力増幅器の出力が安定化した時点の定常特性を示す。
アドレス生成部7aは、第二の振幅情報調整部105を構成する乗算回路105aより出力される振幅情報を、メモリ102に格納するAM−AM逆特性データと補償精度から求まる、所定範囲、かつ、所定ステップ幅を有する離散値に変換した上で、メモリ102に格納するAM−AM逆特性データを参照するためのアドレス信号を生成する。
アドレス生成部7bは、第二の振幅情報調整部105を構成する乗算回路105bより出力される振幅情報を、メモリ102に格納するAM−PM逆特性データと補償精度から求まる、所定範囲、かつ、所定ステップ幅を有する離散値に変換した上で、メモリ102に格納するAM−PM逆特性データを参照するためのアドレス信号を生成する。
振幅情報補正部8は、メモリ102より出力される振幅補正信号をもとに、遅延調整部4より出力される振幅情報に対する補正を行い、補正後の振幅情報を第一の振幅情報調整部103に対して出力する。
第一の振幅情報調整部103は乗算回路103aより構成される。乗算回路103aは、振幅情報補正部8より出力される振幅情報に対して、第一の係数選択部104より出力される第一の係数情報(coeff1)を乗算して、第一の係数情報乗算後の振幅情報を振幅変調部10に対して出力する。
第一の係数選択部104は、乗算回路103aにて乗算する第一の係数情報(coeff1)を設定するために、信号入力端子T1より入力される所定のデータD1に対応した係数情報を図5に示すテーブルデータとして格納しておく。図5に示すテーブルデータの1列目は、テーブルデータのアドレス番号を、2列目は、後述する方法にて設定する係数情報(coeff1)を示す。
第二の振幅情報調整部105は乗算回路105a及び乗算回路105bより構成される。乗算回路105aは、遅延調整部4より出力される振幅情報に対して、第二の係数選択部106より出力される第二の係数情報(coeff2)を乗算し、第二の係数情報乗算後の振幅情報をアドレス生成部7aに対して出力する。また、乗算回路105bは、遅延調整部4より出力される振幅情報に対して、第三の係数選択部107より出力される第三の係数情報(coeff3)を乗算し、第三の係数情報乗算後の振幅情報をアドレス生成
部7bに対して出力する。ここで、第二の振幅情報調整部105は、アドレス生成部7aと7bがAM−AM逆特性参照用とAM−PM逆特性参照用のアドレス信号を生成する際のもとになる振幅情報に対して、異なる係数情報を乗算可能であることを特徴とする。
第二の係数選択部106は、乗算回路105aにて乗算する係数情報(coeff2)を設定するために、信号入力端子T2より入力される所定のデータD2に対応した係数情報をテーブルデータとして格納しておく。このテーブルデータは、図5に示すテーブルデータの2列目を、後述する方法にて設定する係数情報(coeff2)に置き換えたものとなる。
第三の係数選択部107は、乗算回路105bにて乗算する係数情報(coeff3)を設定するために、信号入力端子T3より入力される所定のデータD3に対応した係数情報をテーブルデータとして格納しておく。このテーブルデータは、図5に示すテーブルデータの2列目を、後述する方法にて設定する係数情報(coeff3)に置き換えたものとなる。
振幅変調部10は、乗算回路103aより出力される振幅情報に基づいて電力増幅器1の制御電圧を駆動する。
位相変調部11は、位相情報補正部9より出力される補正後の位相情報に基づいて位相変調を行い、可変減衰回路108に対して位相変調信号を出力する。
可変減衰回路108は、第四の係数選択部109より出力される係数情報(coeff4)に応じて、位相変調部11より出力される位相変調信号の振幅値(減衰量)を調整し、振幅調整後の位相変調信号を電力増幅器1に対して出力する。すなわち、電力増幅器1への入力高周波信号振幅を調整する。また、図2の例では、可変減衰回路を用いているが、可変利得増幅器を用いてもよい。
第四の係数選択部109は、可変減衰回路108での減衰量を決定するための係数情報(coeff4)を設定するために、信号入力端子T4より入力される所定のデータD4に対応した係数情報をテーブルデータとして格納しておく。このテーブルデータは、図5に示すテーブルデータの2列目を、後述する方法にて設定する係数情報(coeff4)に置き換えたものとなる。
電力増幅器1は、制御信号としての振幅変調部10からの出力信号に基づいて、位相変調部11より出力される位相変調信号に対して振幅変調を合成する。
続いて、歪補償処理回路1301の歪補償動作について、メモリ部102、振幅情報補正部8及び位相補正部9を用いたプリディストーション処理と、遅延調整部4及び遅延調整部5を用いた遅延調整による補償処理とに分けて説明する。また、上記のプリディストーション処理については、電力増幅器1のAM−AM動特性補償方法とAM−PM動特性補償方法とに分けて説明する。
電力増幅器1のAM−AM動特性補償方法については、乗算回路103aと第一の係数選択部104とを用いること、また、乗算回路105aと第二の係数選択部106とを用いること、の2点について説明する。
また、電力増幅器1のAM−PM動特性補償方法については、乗算回路105bと第三の係数選択部107とを用いること、また、可変減衰回路108を用いること、の2点について説明する。
まず、乗算回路103aと第一の係数選択部104とを用いたAM−AM動特性補償方法について、図6を用いて説明する。ここで、第二の係数情報(coeff2)は1とする。
図6において、横軸は電力増幅器1に供給する制御電圧の所定値にて正規化した正規化制御電圧を、縦軸は電力増幅器1からの出力振幅を示す。
点線にて示す定常特性501は、正規化制御電圧に対する出力振幅の定常特性(AM−AM順特性)を示し、図3に示した定常特性と同一のものである。
実線にて示す特性(A)502は、第一の係数情報(coeff1)が式(1)を満たす場合に、振幅変調部10への入力信号として、定常特性501を用いたAM−AM特性補償後の振幅情報と同等の振幅情報を得るために、メモリ102に格納するAM−AM特性の順特性を示す。
実線にて示す特性(B)503は、第一の係数情報(coeff1)が式(2)を満たす場合に、振幅変調部10への入力信号として、定常特性501を用いたAM−AM特性補償後の振幅情報と同等の振幅情報を得るために、メモリ102に格納するAM−AM特性の順特性を示す。
coeff1>1 ・・・・(1)
coeff1<1 ・・・・(2)
上記関係は、例えば、定常動作状態にある電力増幅器1のAM−AM順特性と、電力増幅器1の特性取得時のAM−AM順特性データとが、環境温度の変化や送信周波数の変化など、何らかの要因で誤差を生じる場合の補償に適用できること、あるいは、振幅変調動作状態にある電力増幅器1のAM−AM動特性と、電力増幅器1の特性取得時のAM−AM順特性データとが、誤差を生じる場合の補償に適用できることを示す。
よって、メモリ102に格納する逆特性は変更しなくても、第一の係数情報(coeff1)を調整することで、メモリ102に格納する逆特性を調整したのと同様な効果を実現できる。
次に、乗算回路105aと第二の係数選択部106とを用いた場合にも、同様な関係があり、上記説明と同様に図6を用いて説明する。ここで、第一の係数情報(coeff1)は1とする。
乗算回路105aでの第二の係数情報(coeff2)の乗算処理において、第二の係数情報(coeff2)が式(3)を満たす場合に、振幅変調部10への入力信号として、定常特性501を用いたAM−AM特性補償後の振幅情報と同等の振幅情報を得るために、メモリ102に格納するAM−AM特性の順特性が特性(A)502である。
また、乗算回路105aでの第二の係数情報(coeff2)の乗算処理において、第二の係数情報(coeff2)が式(4)を満たす場合に、振幅変調部10への入力信号として、定常特性501を用いたAM−AM特性補償後の振幅情報と同等の振幅情報を得るために、メモリ102に格納するAM−AM特性の順特性が特性(B)503である。
よって、乗算回路103aと第一の係数選択部104とを用いたAM−AM動特性補償方法での説明と同様に、メモリ102に格納する逆特性は変更しなくても、第二の係数情
報(coeff2)を調整することで、メモリ102に格納する逆特性を調整したのと同様な効果を実現できる。
coeff2>1 ・・・・(3)
coeff2<1 ・・・・(4)
ここで、第一の係数選択部104に入力するデータD1として、例えば次の4例が挙げられる。
データD1の1例目は、極座標変調送信装置1300を用いて図1に示す無線通信装置送信部1900を構成する場合に、制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる電力増幅器1の送信レベル情報であり、具体例を図7に示す。
図7に示すテーブルデータの1列目は、GSM規格書に記載された、900MHz帯GSMバンドにおいて8−PSK変調にて送信している無線通信装置送信部に対するアップリンクの送信電力規定の電力値[dBm]を、2列目は送信レベル情報D1を示す。
本テーブルデータの意味について図8を用いて説明する。
図8は、電力増幅器1に所定レベルの入力高周波信号振幅を与えた状態にて、制御電圧に対する出力信号振幅のステップ応答特性を示す図である。図8において、横軸は電力増幅器に制御信号を入力した時点からの経過時間を、縦軸は電力増幅器1からの出力信号振幅を示す。図8の例では、異なる2つの制御電圧値(定常制御電圧値)に対するステップ応答特性を示しており、定常特性での電力増幅器からの出力振幅が異なる。なお、図8に示す2つのステップ応答特性において、高出力振幅の方が、低出力振幅よりも、高い定常制御電圧値を供給している。
メモリ102に格納しているAM−AM逆特性データを参照して歪補償を実施した場合、高速に変化する振幅変調信号に対しては、振幅変調部10、あるいは、電力増幅器1の出力応答特性に起因して、所望の補償効果を得ることができないが、本願発明者の検討の結果、変調信号の平均出力電力を得る一定値の制御電圧供給時の電力増幅器1のステップ応答特性を、無線システムの規格書(例えば、GSM規格書など)に定められた送信出力電力ごとに予め測定しておき、前記ステップ応答特性に応じて、振幅情報に所定値を乗算することが有効であると分かった。
例えば、図8中の高出力振幅時のように過渡応答特性がオーバーシュート状態の場合には、第一の係数選択部104は、振幅情報補正部8から乗算回路103aへの入力信号に対して、乗算回路103aから振幅変調部10への出力信号を減衰させるように、1未満の係数情報(coeff1)を第一の振幅情報調整部104に出力する。逆に、図8中の低出力振幅時のように過渡応答期間中に所定値を超えることなく収束する場合には、第一の係数選択部104は、乗算回路103aへの入力信号に対して出力信号を増幅するように、1以上の係数情報(coeff1)を乗算回路103aに出力する。
すなわち、送信変調信号における平均出力電力を得る一定値の制御電圧を印加し、電力増幅器1の起動特性がオーバーシュートの場合には、定常特性にて補正を実施した振幅情報を圧縮し、起動特性がオーバーシュートの逆特性の場合には、前記振幅情報を伸張することで、過渡応答の影響を考慮して所望の出力振幅が得られるようにする。本処理内容は、図6を用いて説明したような、第一の係数情報(coeff1)を用いて、定常特性501から特性(A)501、あるいは、特性(B)502を求める処理を、送信電力レベルに応じて行うことに相当するものである。
以上のように、送信レベルごとに求めた第一の係数情報(coeff1)を、図7に示す形式にて、第一の係数選択部104に格納しておく。なお、第一の係数情報(coeff1)は送信レベルごとに異なる値を取る場合を記載したが、電力増幅器1の特性から、近接する電力値に対して同一値をとる場合には、テーブルデータを削減するように、間引いたデータを格納してもよい。
また、データD1の2例目としては、振幅情報補正部8に入力される振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値を挙げられる。これにより、送信レベルよりも細かいステップ幅にて、第一の係数情報(coeff1)を取得し、振幅情報補正部8に入力される振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値に応じて第一の係数情報(coeff1)を選択することで、補償精度をさらに向上することが可能である。
また、データD1の3例目としては、図1に示す制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる送信周波数情報を挙げられる。送信周波数を変える場合に、定常動作状態にある電力増幅器1のAM−AM順特性、あるいは、振幅変調動作時の電力増幅器1のAM−AM動特性が変化するので、本特性変化が図6に示す定常特性501と特性(A)502、あるいは定常特性501と特性(B)503との関係で表現できることをもとに、第一の係数情報(coeff1)を制御することで、本特性変化を補償することができる。
また、データD1の4例目として、温度センサ1904からの制御信号D192に含まれる温度情報が挙げられる。なお、温度情報の代わりに、この温度情報と等価となる電力増幅器1の消費電流(コレクタ電流など)を監視するモニター回路からの消費電流情報を用いてもよい。
環境温度が変化した場合には、定常動作状態にある電力増幅器1のAM−AM順特性、あるいは、振幅変調動作時の電力増幅器1のAM−AM動特性が変化する。
例えば、図6における定常特性501が常温時(T0°C)のAM−AM順特性を示し、特性(A)502、特性(B)503がそれぞれ低温時(T1°C)、高温時(T2°C)におけるAM−AM順特性を示すものとする。ここで、温度条件は式(5)に示す関係にある。なお、この特性は、電力増幅器4のデバイス構成、構造に依存して変化する。
T1<T0<T2 ・・・・(5)
図2の乗算回路103aでの乗算処理によって、メモリ102に格納する補償データのもととなるAM−AM順特性の傾きを調整する効果を得られるため、常温での定常特性のみを格納した補償データを用いる場合でも、環境温度に対するAM−AM順特性の傾きの変化を表現するように係数情報をテーブルとして用意しておき、温度条件に応じて最適な係数情報を選択することで、対温度特性を改善可能である。
さらに、所定の温度条件下での電力増幅器1のAM−AM順特性を取得し、温度ごとのAM−AM逆特性データをテーブルデータとしてメモリに格納する場合に比べ、常温でのAM−AM逆特性データをテーブルデータとしてメモリに格納し、対温度特性は係数情報に記憶する場合は、温度補償データのデータ容量を低減する効果も有する。
ここで、既に説明したように、乗算回路103aと第一の係数選択部104とを用いることと、乗算回路105aと第二の係数選択部106とを用いることが同様な作用を有することから、第二の係数選択部106に入力するデータD2として、データD1と同様に
、送信レベル情報と、振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値と、送信周波数情報と、温度情報と、の4つの例が挙げられる。
次に、乗算回路105bと第三の係数選択部107とを用いたAM−PM動特性補償方法について、図9を用いて説明する。
図9において、横軸は正規化制御電圧を、縦軸は電力増幅器1の通過位相回転量を示す。
点線にて示す定常特性801は、正規化制御電圧に対する通過位相回転量の定常特性(AM−PM順特性)を示し、図4に示した定常特性と同一のものである。
実線にて示す特性(A)802は、第三の係数情報(coeff3)が式(6)を満たす場合に、位相変調部11への入力信号として、定常特性801を用いたAM−PM特性補償後の位相情報と同等の位相情報を得るために、メモリ102に格納するAM−PM特性の順特性を示す。
実線にて示す特性(B)803は、第三の係数情報(coeff3)が式(7)を満たす場合に、位相変調部11への入力信号として、定常特性801を用いたAM−PM特性補償後の位相情報と同等の位相情報を得るために、メモリ102に格納するAM−PM特性の順特性を示す。
coeff3>1 ・・・・(6)
coeff3<1 ・・・・(7)
上記関係は、例えば、定常動作状態にある電力増幅器1のAM−PM順特性と、電力増幅器1の特性取得時のAM−PM順特性データとが、環境温度の変化や送信周波数の変化など、何らかの要因で誤差を生じる場合の補償に適用できること、あるいは、振幅変調動作状態にある電力増幅器1のAM−PM動特性と、電力増幅器1の特性取得時のAM−PM順特性データとが、誤差を生じる場合の補償に適用できることを示す。
よって、メモリ102に格納する逆特性は変更しなくても、第三の係数情報(coeff3)を調整することで、メモリ102に格納する逆特性を調整したのと同様な効果を実現できる。
ここで、本願発明者の検討から、環境温度変化に伴う、定常動作状態にある電力増幅器1のAM−PM順特性の変化を補償する際に、AM−PM順特性において、正規化制御電圧の低い領域の変化をより顕著に与えた方が、補償効果が大きいことが分かった。
そこで、図10に示す演算回路を考案した。なお、図10において、図2と異なる部分の周辺回路のみ表示している。すなわち、図2における乗算回路105bの代わりに、4つの乗算回路と2つの加算回路にて構成される演算処理回路901を備えるものである。
本構成を採ることにより、遅延調整部4より出力される振幅情報をr901(t)、演算処理回路901より出力される振幅情報をr902(t)とした場合に、r901(t)とr902(t)とは、式(8)に示す関係となる。
r902(t) = r901(t)× coeff3 + r(t)max × (1 − coeff3)・・・ (8)
ここで、r(t)maxは、極座標変換部2より出力される振幅情報の最大値であり、例えば1に設定されるものである。
次に、式(6)あるいは式(7)に示す第三の係数情報(coeff3)を、式(8)に適用することで実現するAM−PM動特性補償方法について図11を用いて説明する。
図11において、横軸は正規化制御電圧を、縦軸は電力増幅器1の通過位相回転量を示す。
点線にて示す定常特性1001は、正規化制御電圧に対する通過位相回転量の定常特性(AM−PM順特性)を示し、図4に示した定常特性、図9に示した定常特性801と同一のものである。
実線にて示す特性(A)1002は、第三の係数情報(coeff3)が式(6)を満たす場合に、位相変調部11への入力信号として、定常特性801を用いたAM−PM特性補償後の位相情報と同等の位相情報を得るために、メモリ102に格納するAM−PM特性の順特性を示す。
実線にて示す特性(B)1003は、第三の係数情報(coeff3)が式(7)を満たす場合に、位相変調部11への入力信号として、定常特性801を用いたAM−PM特性補償後の位相情報と同等の位相情報を得るために、メモリ102に格納するAM−PM特性の順特性を示す。
最後に、可変減衰回路108を用いたAM−PM動特性補償方法について、図11を用いて説明する。
電力増幅器1が飽和動作状態にあるように、可変減衰回路108から出力する位相変調信号の電力レベルを十分高く設定している場合、可変減衰回路108での減衰量を微調整することで、定常動作状態にある電力増幅器1のAM−PM順特性を定常特性1001から、特性(A)1002、あるいは、特性(B)1003へと変化させることができ、乗算回路105bと第三の係数選択部107とを用いたAM−PM動特性補償方法、あるいは、演算処理回路901と第三の係数選択部107とを用いたAM−PM動特性補償方法と同様に、メモリ102に格納する逆特性は変更しなくても、第四の係数情報(coeff4)を調整することで、メモリ102に格納する逆特性を調整したのと同様な効果を実現できる。
ここで、第三の係数選択部107に入力するデータD3の例として、送信レベル情報と、振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値と、前記振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値の、前後サンプル間での増減情報と、送信周波数情報と、温度情報と、の5つの例が挙げられる。また、第四の係数選択部109に入力するデータD4の例として、送信レベル情報と、振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値と、送信周波数情報と、温度情報と、の4点が挙げられる。
また、図10に示す演算処理回路901を、図12に示す加算回路1101にて構成し、遅延調整部4より出力される振幅情報に対して所定値を加算することでも、図10に示す演算処理回路901と同様な効果を得ることができ、回路規模をさらに低減することが可能である。なお、本加算処理は、アドレス生成部7bに入力される信号に対してではなく、アドレス生成部7bより出力されるアドレス信号に対して行っても同様な効果を実現できる。なお、図12において、図2と異なる部分の周辺回路のみ表示している。
以上のように、極座標変調送信装置1300は、メモリ102に格納する定常特性でのAM−AM逆特性を用いたAM−AM動特性補償に関して、振幅補正後の振幅情報に対して過渡応答を表現する係数情報を乗算すること、メモリ102に格納する定常特性でのAM−AM逆特性参照時のアドレス信号に対して所定の演算処理を行うこと、メモリ102に格納する定常特性でのAM−PM逆特性参照時のアドレス信号に対して所定の演算処理を行うこと、また、電力増幅器1への入力電力レベルを調整することによって、極座標変調方式において、補償データの増大を抑制しながら、動特性を正確に補償することが可能となる。
なお、上記2つのAM−AM動特性補償方法、及び、上記2つのAM−PM動特性補償方法は、4つの補償方法が各々独立した効果を有することはもちろんのこと、全てを組み合わせることで、さらに高精度な歪補償を実現できることは言うまでもない。
次に、遅延調整部4,5を用いた遅延調整処理に対する調整動作による歪補償処理について説明する。
上述のような極座標変調送信装置を用いてPD歪補償処理を行うことで、EDGEシステムにおいて、図13に示すような周波数スペクトラムを電力増幅器1の出力にて実現可能である。なお、図13において、横軸は周波数を、縦軸は電力レベルであり、8−PSK変調波を用いた場合の電力増幅器1より出力される変調信号の周波数スペクトラム特性を示す。
ここで、本発明に至る過程での検討にて、隣接チャネル漏洩電力(ACPR:Adjacent Channel Power Ratio)を十分低減した状態、すなわち、AM−AM動特性補償、AM−PM動特性補償を高精度に実現している状態では、振幅情報と位相情報との間の時間遅延差を、電力増幅器1に入力する制御電圧値に応じて調整することで、図13に示すACPR特性から、さらに良好な低歪特性を実現可能であることが分かった。
通常、遅延調整部4、5を用いて振幅情報と位相情報との間の同期調整を行う場合、回路設計時に設定される固有の遅延差が振幅情報と位相情報との間に生じるように調整を行うが、本願発明者の検討から、電力増幅器1を構成するトランジスタの振幅変調信号経路と位相変調信号経路に関係する寄生容量に起因して、電力増幅器1へ入力する制御電圧に応じて、振幅変調信号と位相変調信号との時間遅延差が前記固有の遅延差から変化することが分かった。
そこで、第五の係数選択部1302に入力するデータD5として、次の4例が挙げられる。
まず、電力増幅器1の制御電圧レベルに関連するデータとして次の2例がある。
1例目は、図1に示す制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる電力増幅器1の送信レベル情報である。
2例目は、振幅情報補正部8に入力される振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値である。
また、振幅変調信号経路と位相変調信号経路との間の周波数の相対差に関連するデータとして次の2例がある。
3例目は、制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる送信周波数情報である。
4例目は、制御部1903より送信される制御信号D191に含まれ、極座標変換部2に入力されるベースバンド送信信号の変調速度に関する情報である。
よって、第五の係数選択部1302は、前記4つのデータにいずれかに基づいて、振幅情報と位相情報の経路間の時間遅延差を調整する第五の係数情報(coeff5)を遅延調整部4、5に送信するとともに、遅延調整部4、5が第五の係数情報に応じた遅延量を振幅情報と位相情報とに与えることで、良好な低歪特性を実現可能である。
ここで、上述の2つのAM−AM動特性補償方法、及び、2つのAM−PM動特性補償方法と、ここまでに示した振幅変調信号と位相変調信号との間の同期調整技術は、各々独立した効果を有することはもちろんのこと、全てを組み合わせることで、さらに高精度な歪補償を実現できることは言うまでもない。
次に、環境温度変化時の最適な係数情報の選択方法について説明する。具体的には、スペクトラムアナライザ等の測定機を用いて、電力増幅器1より出力される変調信号の周波数スペクトラムをモニターしながら、係数情報を適宜切替え、最適値を求めてゆく方法を示す。
図14は、図2に示す極座標変調送信装置1300を、所定の送信レベルに設定し、8−PSK変調波を出力する場合の、スペクトラムアナライザを用いて取得するACPR特性の対第一の係数情報(coeff1)特性を示す図である。図14において、横軸は第一の係数情報を、縦軸はスペクトラムアナライザにて観測される電力増幅器1出力でのACPR特性を示す。また、GSM/EDGEにて規定される400kHz離調点、600kHz離調点でのACPRスペック(最大送信レベル近傍)及び各測定値の内訳は、図中の範例を参照されたい。なお、lowは低域周波数帯、highは高域周波数帯を示す。ここで、例えば、図13に示す周波数スペクトラムは、図14における第一の係数情報としてN1(<1)を与えた場合の、電力増幅器1から出力される変調信号の周波数スペクトラムに相当する。
本発明に至る過程での別の検討より、次の三点のことが分かった。
一点目は、常温にて、離調周波数が同一値の低域周波数帯、高域周波数帯(例えば、−400kHz離調点と+400kHz離調点)のACPR特性の相対値(以下、アンバランスと呼ぶ)を低減するように第一の係数情報を最適化してゆくことで、最適スペクトラムに近づけることが可能となることである。
二点目は、図14は常温でのACPR特性を示すが、環境温度が変化した場合にも、図14に示すACPR特性の絶対値、最適点N1の値は変化するものの、ACPR特性のアンバランスを低減するように第一の係数情報の最適化を行うことで、所定の温度における最適スペクトラムに近づけることが可能となることである。
三点目は、所定温度にて最適化した第一の係数情報にて歪補償処理を行っている場合に、異なる温度へと変化させると、ACPR特性のアンバランスが生じることである。
よって、電力増幅器1より出力される変調信号に対して、所定帯域におけるACPR特性を測定し、ACPR特性のアンバランスを低減するように第一の係数情報を設定することで、温度条件に応じた最適な第一の係数情報を選択することができる。なお、上記の例
では、係数情報として第一の係数情報を用いて説明したが、第二から第五の係数情報についても、同様に、ACPR特性のアンバランスを低減するように係数情報を設定することで、温度条件に応じた最適な係数情報を選択することができる。
以上の検討結果を踏まえ、図1に示すように、本実施形態の極座標変調送信装置は、適応動作制御部1501を備え、温度条件に応じた最適な係数情報の選択を可能とする。
図15は、本発明の第1の実施形態に係る適応動作制御部の概略構成を示すブロック図である。図15に示すように、適応動作制御部1501は、周波数変換回路1502と、検波部1503と、係数調整判断部1504とを備える。
周波数変換回路1502は、電力増幅器1より出力される無線周波数帯の変調信号D151を、信号出力端子T194と信号入力端子T151とを介して受信する。そして、変調信号D151に対して周波数の変換を行い、無線周波数帯から、検波部1503にて処理可能な周波数帯まで周波数の低減を行う。
検波部1503は、周波数変換回路1502より出力される変調信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる低域周波数帯、及び、高域周波数帯での信号電力(Pow_L、Pow_H)を測定する。また、Pow_L、Pow_Hをもとに、式(9)に示すアンバランス情報△Powを係数調整判断部1504に対して送信する。
△Pow=|Pow_L−Pow_H| ・・・・(9)
係数調整判断部1504は、アンバランス情報△Powに対する閾値(△Pow_Thresh)、すなわち、電力増幅器1出力でのACPR特性のアンバランスの許容値と、前記△Powとを比較し、アンバランス情報△Powが閾値未満である場合、すなわち、式(10)を満足する場合には、第一の係数選択部104の係数情報を維持する制御信号D152を、信号出力端子T152と信号入力端子T1とを介して、第一の係数選択部104に対して出力する。一方、アンバランス情報△Powが閾値以上である場合、すなわち、式(11)を満足する場合には、第一の係数選択部104の係数情報を切り替える制御信号D152を、信号出力端子T152と信号入力端子T1とを介して第一の係数選択部104に対して出力する。ここで、アンバランス情報△Powが閾値以上の場合のみ係数情報の切替えを行うのは、所定温度にて最適化した係数情報にて歪補償処理を行っている場合に、異なる温度へと変化させると、電力増幅器1の対温度特性による補償誤差がACPR特性のアンバランスとして現れること、温度変化が大きいほどアンバランス情報△Powが増大すること、に基づいている。
△Pow<△Pow_Thresh ・・・・(10)
△Pow≧△Pow_Thresh ・・・・(11)
次に、第一の係数情報を例として、係数情報の切替え方法について説明する。
第一の係数選択部104には、図5に示す形式にてアドレス番号に対する係数情報を格納してあり、初期状態では、アドレス番号Mを選択しているものとする。ここで、データD1として、振幅情報正部8に入力される振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値を用いる場合のアドレス初期番号は、振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値の平均値に対応するアドレス番号とする。
また、データD1として、制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる電力増幅器1の送信レベル情報、送信周波数情報を用いる場合のアドレス初期番号は、常
温にて最適な第一の係数情報を与えるアドレス番号とする。なお、適応動作制御部1501を用いることによって、データD1として、温度センサ1904からの制御信号D192に含まれる温度情報を用いることと同様に温度変化時の特性補償を実現することができるが、適応動作制御部1501だけを用いて温度補償を行っても、温度センサ1904からの制御信号D192に含まれる温度情報と適応動作制御部1501の両方を用いて温度補償を行ってもよいことは言うまでもない。
第一の係数選択部104は、係数調整判断部1504より送信される制御信号D152を、信号出力端子T152と信号入力端子T1とを介してデータD1として受信し、係数情報を切り替える制御信号を受信した場合には、現在選択しているアドレス番号から、前後のアドレス番号のいずれかを選択するように動作する。
以下では、試行錯誤的にアドレス番号を選択する例を示す。
まず、アドレス番号(M+1)を選択し、第一の係数選択部104より出力する第一の係数情報によって電力増幅器1の対温度特性を精度よく補償できていれば、検波部1503での測定結果としてのアンバランス情報△Powを△Pow_Thresh未満に低減できるため、係数調整判断部1504は、現在選択しているアドレス番号を維持する制御信号D152を第一の係数選択部104に対して出力する。
また、アンバランス情報△Powは改善されるが△Pow_Thresh以上の場合には、初期値のアドレス番号から次のアドレス番号への変化させた時と同一方向にアドレス番号を変化させる。すなわち、アドレス番号(M+2)を選択する。以下、同様に、アンバランス情報△Powが△Pow_Thresh未満となるまで繰り返す。
一方、アドレス番号(M+1)を選択したことで、アンバランス情報△Powの初期値より劣化する場合には、初期値のアドレス番号から次のアドレス番号への変化させた時と逆方向にアドレス番号を変化させる。すなわち、アドレス番号(M―1)を選択する。この時点でアンバランス情報△Powが△Pow_Thresh未満に低減できれば、係数調整判断部1504は、現在選択しているアドレス番号を維持する制御信号D6を第一の係数選択部104に対して出力する。この時点で、アンバランス情報△Powが△Pow_Thresh以上の場合には、初期値のアドレス番号から現在維持しているアドレス番号へと変化させた時と同一方向にアドレス番号を変化させる。すなわち、アドレス番号(M−2)を選択する。以下、同様に、アンバランス情報△Powが△Pow_Thresh未満となるまで繰り返す。
ここで、第一の係数選択部104にて実現できる調整ステップ幅では、十分な補償精度が得られない場合には、図16に示す構成を採ることで、調整ステップ幅を狭くし、補償精度を向上することが可能である。
図16は、本発明の第1の実施形態に係る歪補償処理回路の他の例を示す図である。図16に示すように、歪補償処理回路1601は、歪補償処理回路1301と、信号入力端子T6を有し、歪補償調整部の一例として動作する第六の係数選択部1602と、乗算回路1603とを備える。すなわち、図16に示す歪補償処理回路1601は、図2に示す歪補償処理回路1301に対して、新規に、信号入力端子T6を有する第六の係数選択部1602と、乗算回路1603とを備え、第一の係数選択部104より出力される第一の係数情報に対して、第六の係数選択部1602より出力される第六の係数情報(coeff6)を、乗算回路1603にて乗算する構成である。なお、図16の例では、信号入力端子T1と信号入力端子T6に入力するデータは異なるものである。すなわち、信号入力端子T1には、制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる電力増幅器1
の送信レベル情報、送信周波数情報や、振幅情報補正部8に入力される振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値、また、温度センサ1904からの制御信号D192に含まれる温度情報を入力し、信号入力端子T6には、係数調整判断部1504より送信される制御信号D152を入力する。
第六の係数選択部1602は、図17に示す形式にて、第六の係数情報(coeff6)を格納しておく。図17に示すテーブルデータの一列目はテーブルデータのアドレス番号を、二列目は1を含む所定範囲の第六の係数情報(coeff6)を示す。なお、この例では、アドレス番号Qに係数情報1を格納しているとともに、各係数情報は、例えば、Qより小さいアドレス番号に対応した係数情報は1より大きく、Qより大きいアドレス番号に対応した係数情報は1より小さく、アドレス番号の増加に伴い単調減少するように設定されている。
ここで、第六の係数選択部1602は、図17に示す出力係数情報(coeff6)のうち、初期状態では1を出力している。すなわち、アドレス番号Qを選択している。また、第一の係数選択部104は、信号入力端子T1へ入力されるデータD1に基づいてアドレス番号Mを選択しているものとする。
第六の係数選択部1602は、係数調整判断部1504より出力される制御信号D152として、係数情報を切り替える制御信号を、信号入力端子T6にて受信した場合には、現在選択しているアドレス番号から、前後のアドレス番号のいずれかを選択するように動作する。具体的な選択動作については、第一の係数情報選択部104に関して説明したものと同様であり、説明は省略する。
ここまで、第一の係数情報を例として、係数情報の切替え方法について説明してきたが、第二から第五の係数情報のいずれかにおいても、第一の係数情報の切替え方法と同様に、電力増幅器1より出力される変調信号のアンバランスを低減するように切り替えることで、温度条件などの環境変動に対応する最適な係数情報を選択することができる。また、第一の係数選択部104に対して、第六の係数選択部1602を適用することで補償精度を向上するのと同様に、第二の係数選択部106、第三の係数選択部107、第四の係数選択部109、あるいは、第五の係数選択部1302に対して、第六の係数選択部1602のような、調整ステップ幅を狭くする回路を適用することで補償精度を向上可能である。
ここで、Vehicular Technology Conference,2003.VTC 2003−Spring. The 57th IEEE Semiannual (p.1327−1330 vol.2)に掲載されている「Proposal of
Transmitter Architecture for Mobile Terminals employing EER Power Amplifier」の図6、あるいは、図7に示されるように、従来行われていた振幅情報と位相情報との間の時間遅延差を調整した際のシミュレーション結果では、理想的なAM−AM動特性、及び、AM−PM動特性の補償を行っていることに起因して、意図的に振幅信号と位相信号との間の同期を外しても、周波数スペクトラムのアンバランスは生じず、平等な劣化度合いとなる。また、デバイスを用いた実験では、AM−AM動特性、及び、AM−PM動特性を十分な精度で補償していないと、振幅情報と位相情報の同期が外れていること以外に支配的なACPR特性の劣化要因が存在することになり、同期が外れていることに起因するアンバランスが観測できない。よって、アンバランスを低減するように振幅情報と位相情報の経路間の時間遅延差を調整する方法については、本発明に至る過程での検討にて明らかになったことである。
以上のように、本発明の第1の実施形態によれば、ベースバンド帯送信信号と電力増幅器1より出力される変調信号とを比較することで適応的な歪補償処理を実現する従来技術における課題であった同期調整回路の回路規模の増大を伴うことなく、適応的な歪補償処理を実現可能な極座標変調送信装置を実現することができる。
なお、周波数変換回路1502と検波部1503との代わりにスペクトラムアナライザの測定機能を利用しても同様な効果が得られるとともに、検波部1503での測定結果をもとにした第一の係数選択部104、あるいは、第六の係数選択部1601の係数調整を、前記スペクトラムアナライザの画面上に表示される測定結果をもとに手動にて調整しても同様な効果が得られることは言うまでもない。
また、本発明の第1の実施形態に記載の極座標変調送信装置1300や適応動作制御部1501及びこれらの組合せや、無線通信装置送信部1900は、例えばシリコン半導体基板上に形成することで、集積回路として構成することができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態は、本発明の第1の実施形態にて説明した適応的な歪補償処理を、移動局無線通信装置と基地局無線通信装置との間の無線リンクを経由して行う技術について説明するものである。
本適応的な歪補償処理技術は、移動局無線通信装置を構成する電力増幅器より出力される変調信号の検波部を基地局無線通信装置に備え、また、前記検波部での測定結果をもとに、移動局無線通信装置の歪補償データを更新する係数調整判断部を移動局無線通信装置に備えるとともに、適応動作制御に関わる制御情報量を低減したことを特徴とするものであり、無線リンクを経由した適応動作制御を実現できるものである。
図18は、本発明の第2の実施形態における適応歪補償処理システムの概略構成を示す図である。
図18に示すように、適応歪補償処理システム1800は、移動局無線通信装置1801と基地局無線通信装置1811とを備えるとともに、移動局無線通信装置1801と基地局無線通信装置1811とは無線リンクを経由して、データの送受信を行っている。移動局無線通信装置1801は、図2に示した極座標変調送信装置1300と、信号生成部1802と、制御部1803と、移動局受信装置1804とを備える。ここで、極座標変調送信装置1300については第1の実施形態にて既出であり、再度の説明は省略する。第1の実施形態での図2を用いた詳細説明部分を参照されたい。なお、図18では、極座標変調送信装置1300の構成要件として、以下の説明に関連する構成要件を表示している。
まず、移動局無線通信装置1801の動作について説明する。
信号生成部1802は、移動局無線通信装置1801のユーザー操作に基づいて、対向する基地局無線通信装置1811へと送信する送信データからベースバンド帯直交座標信号(IQ信号)を生成して、極座標変換部2へと送信する。
制御部1803は、極座標変調送信装置1300及び移動局受信装置1804の動作制御を行う。極座標変調送信装置1300に対して出力する制御信号のうち、歪補償処理に関わる制御信号は送信レベル情報であり、信号入力端子T191と信号入力端子T1からT5とを介して、第一の係数選択部104、第二の係数選択部106、第三の係数選択部107、第四の係数選択部109、あるいは、第五の係数選択部1302に対して入力さ
れる。
移動局受信装置1804は、周波数変換回路1805と復調部1806とを備える。
周波数変換回路1805は、アンテナを介して、基地局無線通信装置1811より送信された変調信号を受信し、無線周波数帯の変調信号をベースバンド帯周波数に変換して、復調部1806に対して出力する。
復調部1806は、周波数変換回路1805より出力される受信信号を基に、基地局無線通信装置1811にて生成した送信データを再生する。また、前記送信データに含まれる、基地局無線通信装置1811にて測定された、移動局無線通信装置1801より出力される変調信号の帯域外スペクトラムのアンバランス情報(△Pow2)を、係数調整判断部1504に対して出力する。なお、基地局無線通信装置1811でのアンバランス情報(△Pow2)の生成方法については後述する。
係数調整判断部1504は、△Pow2に対する閾値(△Pow2_Thresh)、すなわち、極座標変調送信装置1300を構成する電力増幅器1の出力部でのACPR特性のアンバランスの許容値と、アンバランス情報△Pow2とを比較し、アンバランス情報△Pow2が閾値未満である場合、すなわち、式(12)を満足する場合には、第Nの係数選択部(Nは一から五のいずれか一つ)の係数情報を維持する制御信号を、信号入力端子T191と信号入力端子T1からT5とを介して、第Nの係数選択部に対して入力する。一方、アンバランス情報△Pow2が閾値以上である場合、すなわち、式(13)を満足する場合には、第Nの係数選択部の係数情報を切り替える制御信号を、信号入力端子T191と信号入力端子T1からT5とを介して、第Nの係数選択部に対して入力する。ここで、アンバランス情報△Pow2が閾値以上の場合のみ係数情報の切替えを行うのは、所定温度にて最適化した係数情報にて歪補償処理を行っている場合に、異なる温度へと変化させると、電力増幅器1の対温度特性による補償誤差がACPR特性のアンバランスとして現れることに基づいている。
△Pow2<△Pow2_Thresh ・・・・(12)
△Pow2≧△Pow2_Thresh ・・・・(13)
ここで、アンバランス情報△Pow2が閾値以上である場合に、第Nの係数選択部の係数情報を切り替える方法の一例としては、本発明の第1の実施形態に示したように試行錯誤的に切り替える方法がある。
なお、ここまでは、図2に示す歪補償処理回路1301を有する移動局無線通信装置1801について説明してきたが、図16に示す歪補償処理回路1601を用いて移動局無線通信装置1801を構成してもよく、歪補償処理回路1301を歪補償処理回路1601に置き換える場合には、制御部1803より出力される制御信号のうち送信レベル情報を、信号入力端子T1からT5を介して、第Nの係数選択部に対して入力するとともに、係数調整判断部1504より出力される制御信号を、信号入力端子T6を介して、第六の係数選択部に対して入力する。
次に、基地局無線通信装置1811の動作について説明する。
基地局無線通信装置1811は、基地局送受信装置1812と周波数変換回路1502と検波部1503と変換部1815とを備える。
基地局送受信装置1812は、周波数変換回路1813と信号処理部1814とを備え
る。
周波数変換回路1813は、受信動作時には、アンテナを介して移動局無線通信装置1801からの送信変調信号を受信して、無線周波数帯の変調信号をベースバンド帯周波数に変換して、信号処理部1814に対して出力する。また、送信動作時には、信号処理部1814より出力されるベースバンド帯周波数信号を無線周波数帯へと変換し、無線周波数信号を、アンテナを介して移動局無線通信装置に対して送信する。
信号処理部1814は、受信動作時には、周波数変換回路1813より出力されるベースバンド帯周波数信号から、移動局無線通信装置1801にて生成した送信データを再生する。また、送信動作時には、移動局無線通信装置1801からの要求及び変換部1815より出力される信号に基づいて、対向する移動局無線通信装置1801へと送信する送信信号を生成して、ベースバンド帯周波数信号を周波数変換回路1813に対して出力する。
周波数変換回路1502は、アンテナを介して受信した移動局無線通信装置1801より送信された無線周波数信号に対して周波数の変換を行い、無線周波数帯から、検波部1503にて処理可能な周波数帯まで周波数の低減を行う。
検波部1503は、図15に示す検波部1503の動作と同様に、前段に位置する周波数変換回路1502より出力される変調信号から、変調信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる低域周波数帯、及び、高域周波数帯での信号電力(Pow3_L、Pow3_H)を測定する。また、Pow3_L、Pow3_Hをもとに、式(14)に示すアンバランス情報△Pow3を変換部1815に対して出力する。
△Pow3=Pow3_L−Pow3_H ・・・・(14)
変換部1815は、検波部1503より出力されるアンバランス情報△Pow3を所定間隔にて離散値化するとともに、前記離散値に対して所定の送信信号フォーマットに適合したビット割り当て処理を行い、対向する移動局無線通信装置1801を構成する極座標変調送信装置1300の適応的な歪補償動作の動作制御信号として前記ビット情報(以下CALビットと呼ぶ)を信号処理部1814に対して出力する。なお、変換部1815での具体的な処理内容については後述する。次に、変換部1815での具体的な処理内容のうち、離散値化されたアンバランス情報の生成方法について説明する。離散化のステップ幅をN[dB]とした場合の例で説明する。
まず、変換部1815において、検波部1503より出力されるアンバランス情報△Pow3に対して、式(15)から求まるK1の商のみ抽出する。ここで、商をK2、余りをK3とする。次に、式(16)を計算することで、N[dB]ステップ幅に離散化されたアンバランス情報△Pow2が求まる。
K1=△Pow3/N=K2+K3 ・・・・(15)
△Pow2=(K2−1)*N ・・・・(16)
次に、アンバランス情報△Pow2に対する所定の送信信号フォーマットに適合したビット割り当て処理について説明する。
図19は、N=3、すなわち、3[dB]ステップ幅にて離散化したアンバランス情報△Pow2からCALビットを生成する一例を示す。
この例では、アンバランス情報△Pow2の絶対値情報に対して2ビットを割り当て、アンバランス情報△Pow2の符号情報に対して1ビットを割り当てている。すなわち3ビットでアンバランス情報を表現している。なお、割り当て可能なビット数は、想定する無線システムごとに異なる。
以上のように構成することで、基地局無線通信装置1811での電力増幅器1の出力スペクトラムのACPR特性取得結果を、無線リンクを介して、移動局無線通信装置1801を構成する極座標変調送信装置1300に対してフィードバックすることが可能となる。これによって、移動局無線通信装置内に周波数変換回路1502と検波部1503とを設けている第1の実施形態において生じる、電力増幅器1の出力信号を分岐することによる損失と、ACPR特性の取得部での消費電流増加に起因する、移動局無線通信装置の通話時間、データ通信時間の短縮といった新たな課題を解決することができる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態は、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、マルチモード対応無線送信装置のプリディストーション歪補償処理を実現する技術について説明するものである。
図20に示す極座標変調送信装置を用いて、マルチモード対応プリディストーション歪補償処理技術について説明する。
図20に示すように、歪補償処理回路2001は、歪補償処理回路1301と、信号入力端子T7を有し、歪補償調整部の一例として動作する第七の係数選択部2002と、乗算回路2003と、を備える。
すなわち、本発明の第1の実施形態における、図2に示す歪補償処理回路1301に対して、新規に、信号入力端子T7を有する第七の係数選択部2002と、乗算回路2003と、を備え、第一の係数選択部104より出力される第一の係数情報に対して、第七の係数選択部2002より出力される第七の係数情報(coeff7)を、乗算回路2003にて乗算する構成である。
ここで、本発明の第1の実施形態における図2、あるいは、図16を用いて説明した、歪補償処理回路1301の各構成要件については、再度の説明を省略する。
第七の係数選択部2002は、図21に示す形式にて、第七の係数情報(coeff7)を格納しておく。図21に示すテーブルデータの一列目はテーブルデータのアドレス番号を、二列目は1を含む所定範囲の第七の係数情報(coeff7)を示す。なお、この例では、アドレス番号3に係数情報1を格納しているとともに、各係数情報は、例えば、3より小さいアドレス番号に対応した係数情報は1より大きく、Qより大きいアドレス番号に対応した係数情報は1より小さく、アドレス番号の増加に伴い単調減少するように設定されている。
また、第七の係数選択部2002は、制御部1903より出力される制御信号D191に含まれる、図22に示すような所定範囲ごとに区切った、現在送信している変調信号の種類を識別する情報としての変調速度データD7を、信号入力端子T7を介して受信すると、変調速度データD7に対応したアドレス番号を参照して、第七の係数情報を選択する。ここで、図22に示すテーブルデータの一列目は変調速度の範囲を、二列目は図21に示す第七の係数選択部2002の格納データを参照する際のアドレス番号を示す。
また、第一の係数選択部104は、信号入力端子T1へ入力される、本発明の第1の実
施形態にて例示したデータD1、具体的には、制御部1903より送信される制御信号D191に含まれる電力増幅器1の送信レベル情報、送信周波数情報、振幅情報正部8に入力される振幅情報、あるいは、振幅変調信号の瞬時振幅値、また、温度センサ1904からの制御信号D192に含まれる温度情報に基づいてアドレス番号Mを選択しているものとする。
本発明に至る過程での検討から、信号入力端子T1へ入力するデータD1のほか、信号入力端子T2からT5へ入力するデータD2からD5が同一情報に基づいている場合に、電力増幅器1から出力される変調信号のACPR特性の最適点を得る第七の係数情報(coeff7)は、変調速度が増加すると、より小さな値となることが分かった。
図23は、異なる変調速度を有する変調信号に対するACPR特性を示す図である。図23において、横軸は第七の係数情報を、縦軸はACPR値を示す。
特性(A)2301は、EDGEシステム用8−PSK変調信号を用いる場合に、第七の係数情報のみ掃引して取得したACPR特性である。
特性(B)2302は、8−PSK変調信号よりも高速な変調信号として、例えば、WCDMAシステム用変調信号を用いる場合に、第七の係数情報のみ掃引して取得したACPR特性である。
なお、図23に示すACPR特性は、低域周波数帯、高域周波数帯のACPR特性のうち、より悪い特性を抽出したものである。
ここで、本発明の第4の実施形態では、EDGEシステム用8−PSK変調信号を用いる場合の第七の係数情報を基準として考えるために、8−PSK変調信号の変調速度(約270k)にて送信する場合に、変調速度データD7に対応して”1”なる第七の係数情報を出力するように、図21及び図22のテーブルデータを設定しているが、テーブルデータへの格納データの定義方法は、想定するマルチモード信号や、要求される補償精度等によって、変更すべきものであることは言うまでもない。
以上説明してきたように、変調速度によって、第七の係数情報の最適値が異なるため、本発明の第3の実施形態に係る歪補償処理回路2001では、変調速度を表す情報をもとに、第七の係数情報を切り替える構成とした。
以上のように構成することで、メモリ102に格納する電力増幅器1の歪補償処理用データを変調信号ごとに用意することと等価な効果を実現し、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、マルチモード対応無線送信装置のプリディストーション歪補償処理を実現できる。
なお、歪補償処理回路2001に、図15に示す適応動作制御部1501を追加し、係数調整判断部1504より信号出力端子T152を介して出力するデータD152を、信号入力端子T1を介して、データD1として第一の係数選択部104に入力すること、あるいは、歪補償処理回路2001に、図15に示す適応動作制御部1501と、図16に示す信号入力端子T6を有する第六の係数選択部1602と、乗算回路1603と、を追加し、乗算回路2003より出力される第一の係数情報と第七の係数情報との積に対して、第六の係数選択部1602より出力される第六の係数情報(coeff6)を、乗算回路1603にて乗算する構成にて、係数調整判断部1504より信号出力端子T152を介して出力するデータD152を、信号入力端子T6を介して、第六の係数選択部1602に入力することで、適応的な歪補償処理を実現可能な極座標変調送信装置を実現するこ
とができる。
また、本発明の第3の実施形態に係る極座標変調送信装置は、例えば、シリコン半導体基板上に形成することで、集積回路として構成することができる。この場合、機能ブロックごとに別基板上に形成することも可能である。
(第4の実施形態)
図24は、本発明の第4の実施形態に係る極座標変換送信装置の概略構成を示すブロック図である。図24において、第1の実施形態で説明した図2と重複する部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図24に示すように、第4の実施形態の極座標変換送信装置2400は、振幅情報補正部8と、振幅変調部10への信号出力端子T15との間に設けられ、信号入力端子T8を介して信号D8が入力されるマルチプライングDAC(以下、MDACと略す)2402を有する歪補償処理回路2401を備える。
図2に示す極座標変調送信装置1300を用いて図1に示すような無線通信装置送信部を構成する場合には、図2における第一の振幅情報調整部103と振幅変調部10との段間、位相情報補正部8と位相変調部11との段間に、図示しないデジタル−アナログ変換回路(以下、DACと略す)を配置するの一般的である。
そこで、本発明の第4の実施形態に係る極座標変換送信装置2400では、通常のDACを用いる代わりに、デジタル入力信号に対してアナログ基準信号の乗算処理を行うMDACを用いることで、第一の振幅情報調整部103を削除し、第一の係数選択部104より出力される第一の係数情報(coeff1)に相当する信号D8を、信号入力端子T8を介してMDACの基準信号として入力するとともに、振幅情報補正部8より出力されるデジタル信号を入力して、MDACの乗算機能を利用する構成である。なお、振幅情報補正部8とMDACとの段間に別のDACを配置してもよい。
以上のように、本発明の第4の実施形態によれば、第一の振幅情報調整部103の代わりにMDAC2402を用いることにより、簡易な回路構成にて、高精度な歪補償処理を実現できる。
なお、本発明の第4の実施形態に記載の極座標変調送信装置2400は、例えば、シリコン半導体基板上に形成することで、集積回路として構成することができる。この場合、機能ブロックごとに別基板上に形成することも可能である。
図25は、本発明の第1〜第4の実施形態に係る極座標変調送信装置の概略構成の他の例を示すブロック図である。図25に示すように、極座標変調送信装置2500では、位相変調部11の代わりに、直交座標変換部2501、直交変調部2503が設けられている。
直交座標変換部2501は、信号入力端子T192から入力される制御信号と、位相情報補正部9から出力される位相情報とを合成して、IQ信号を出力する。なお、信号入力端子T192から入力される制御信号は、制御部1903から出力される制御信号D191に含まれる電力増幅器1の送信レベル情報や、極座標変換部2から出力される振幅情報r(t)等が挙げられる。
直交変調部2503は、直交座標変換部2501から出力されたIQ信号をもとに直交変調を行う。直交変調部2503によって直交変調された高周波信号は、電力増幅器4の
入力信号となる。ここで、信号入力端子T192から入力される制御信号が、制御部1903から出力される制御信号D191に含まれる電力増幅器1の送信レベル情報である場合には、電力増幅器4への入力高周波信号は定振幅であり、信号入力端子T192から入力される制御信号が、極座標変換部2から出力される振幅情報r(t)の場合には、電力増幅器4への入力高周波信号は振幅変動を伴う。なお、直交変調部2503のIQ信号入力部に減衰回路を設け、直交変調手段6が飽和しないように構成してもよい。
更に、図25に示すように、図2の可変減衰器108の代わりに、直交座標変換部2501と直交変調部2503との間に、第四の係数選択部109から出力される係数情報に応じて直交座標変換部2501から出力される振幅を調整する振幅調整部2502を備えてもよい。この振幅調整部2502は、可変減衰器108と同等の機能を有し、電力増幅器1への入力高周波信号の振幅を調整するものである。
図26は、本発明の第1〜第4の実施形態に係る極座標変調送信装置の概略構成の他の例を示すブロック図である。この例の極座標変調回路では、図25の極座標変調送信装置2500から、遅延調整部5、位相情報補正部9、直交座標変換部2501を削除するとともに、直交変調部2503への入力IQ信号を、信号生成部1902から入力されるIQ信号(I(t)、Q(t))へと変更することで、位相信号への位相補正を省略した構成としている。
そして、図26に示すように、振幅調整部2502を設け、直交変調部2503への入力IQ信号に対して振幅を調整することにより、電力増幅器1への入力高周波信号の振幅を調整してもよい。
本発明の極座標変調送信装置及び極座標変調送信方法は、歪補償処理用データ容量の増大、及び、歪補償処理回路の回路規模の増大を抑制しながら、振幅変調動作時の電力増幅器の低歪特性を実現することを可能とする効果と、入力ベースバンド信号と電力増幅器の出力信号との間の同期をとる同期調整回路を必要とせずに、適応歪補償処理を行うことを可能とする効果を有し、極座標変調送信装置、適応歪補償処理装置や適応歪補償処理システム等に有用である。
本発明の第1の実施形態における極座標変調送信装置の一例を示す図 本発明の第1の実施形態における極座標変調送信装置の一例を示す図 電力増幅器のAM−AM特性 電力増幅器のAM−PM特性 第一の係数選択部に格納するテーブルデータの一例を示す図 電力増幅器のAM−AM特性 送信電力規定と送信レベル情報との関係を示す図 電力増幅器が飽和動作するレベルの入力高周波信号を与えた状態にて、出力振幅の制御電圧に対するステップ応答特性を示す図 電力増幅器のAM−PM特性 演算処理回路の概略構成の一例を示す図 電力増幅器のAM−PM特性 演算処理回路の概略構成の他の例を示す図 本発明の第1の実施形態における極座標変調送信装置の効果を示す図(8−PSK変調波) ACPR特性の対第一の係数情報特性を示す図 本発明の第1の実施形態における適応動作制御部の一例を示す図 本発明の第1の実施形態における歪補償処理回路の他の例を示す図 第六の係数選択部に格納するテーブルデータの一例を示す図 本発明の第2の実施形態における適応歪補償処理システムの概略構成を示す図 本発明の第2の実施形態におけるCALビットの一例を示す図 本発明の第3の実施形態における歪補償処理回路の一例を示す図 第七の係数選択部に格納するテーブルデータの一例を示す図 変調速度と変調速度情報D7との関係を示す図 変調速度と最適な第七の係数情報との関係を示す図 本発明の第4の実施形態における極座標変調送信装置の一例を示す図 本発明の第1〜第4の実施形態における極座標変調送信装置の他の例を示す図 本発明の第1〜第4の実施形態における極座標変調送信装置の他の例を示す図 従来の極座標変調送信装置を示す図
符号の説明
1 電力増幅器
2 極座標変換部
3、1301、1601、2001、2401、 歪補償処理回路
4、5 遅延調整部
6、102 メモリ
7、7a、7b アドレス生成部
8 振幅情報補正部
9 位相情報補正部
10 振幅変調部
11 位相変調部
12 振幅位相測定部
20、1300、2000、2400、2500、2600 極座標変調送信装置
103 第一の振幅情報調整部
103a、105a、105b、1603、2003 乗算回路
104 第一の係数選択部
105 第二の振幅情報調整部
106 第二の係数選択部
107 第三の係数選択部
108 可変減衰回路
109 第四の係数選択部
901 演算処理回路
1101 加算回路
1302 第五の係数選択部
1501 適応動作制御部
1502、1805、1813 周波数変換回路
1503 検波部
1504 係数調整判断部
1602 第六の係数選択部
1800 適応歪補償処理システム
1801 移動局無線通信装置
1802 信号生成部
1803 制御部
1804 移動局受信装置
1806 復調部
1811 基地局無線通信装置
1812 基地局送受信装置
1814 信号処理部
1815 変換部
1900 無線通信装置送信部
1902 信号生成部
1903 制御部
1904 温度センサ
2002 第七の係数選択部
2402 MDAC
2501 直交座標変換部
2502 振幅調整部
2503 直交変調部

Claims (36)

  1. 送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、
    前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、
    前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、
    前記増幅器の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求める検波部と、
    所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、前記検波部の出力に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号、又は、前記参照信号に対する歪調整を行う歪補償調整部と、を有する歪補償処理部と、
    を備える極座標変調送信装置。
  2. 請求項1に記載の極座標変調送信装置であって、
    前記プリディストーション歪補償部は、前記振幅信号及び前記位相成分を有する信号の少なくとも一方に所定の遅延量を与え、前記振幅信号と前記位相成分を有する信号との間の同期を確保する遅延調整部を更に含み、
    前記歪補償処理部は、前記検波部の出力に基づいて、前記歪補償調整部及び前記遅延調整部のうち少なくとも一方における歪調整を行う極座標変調送信装置。
  3. 請求項1または2記載の極座標変調送信装置であって、
    前記歪補償調整部は、前記帯域外電力の相対差と所定の閾値との差の正負をもとに、前記歪補償処理に対する調整量を制御する極座標変調送信装置。
  4. 請求項3記載の極座標変調送信装置であって、
    前記歪補償調整部の調整の実施、非実施を切り替える歪補償調整判断部をさらに備える極座標変調送信装置。
  5. 請求項3または4記載の極座標変調送信装置であって、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第一の振幅情報調整部を有する極座標変調送信装置。
  6. 請求項5記載の極座標変調送信装置であって、
    前記第一の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅に対して所定の係数を乗算する乗算回路を有する極座標変調送信装置。
  7. 請求項3または4記載の極座標変調送信装置であって、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合
    の参照アドレス信号の値を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第二の振幅情報調整部を有する極座標変調送信装置。
  8. 請求項7記載の極座標変調送信装置であって、
    前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する極座標変調送信装置。
  9. 請求項3または4記載の極座標変調送信装置であって、
    前記極座標変換部は、前記ベースバンド直交信号から位相信号を生成して前記歪補償処理部へ出力し、
    前記プリディストーション歪補償部は、前記位相信号に歪補償処理を行って前記位相変調部に出力するものであり、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて位相信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整する第二の振幅情報調整部を有する極座標変調送信装置。
  10. 請求項9記載の極座標変調送信装置であって、
    前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて位相信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する極座標変調送信装置。
  11. 請求項3または4記載の極座標変調送信装置であって、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記位相成分を有する信号の振幅を調整して前記増幅器への入力高周波信号振幅を調整する位相補償回路を有する極座標変調送信装置。
  12. 請求項11記載の極座標変調送信装置であって、
    前記位相補償回路は、前記位相変調部と前記増幅器との段間に設けられた可変減衰回路又は可変利得増幅器を有する極座標変調送信装置。
  13. 歪補償処理回路を有する移動局無線通信装置と、
    基地局無線通信装置とを備える適応歪補償処理システムであって、
    前記基地局無線通信装置は、
    第一のアンテナと、
    前記第一のアンテナを介して前記移動局無線通信装置との間でデータの送受信を行う基地局送受信装置と、
    前記基地局送受信装置の受信動作時に、前記第一のアンテナから出力される信号を分岐して、前記分岐信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求める検波部と、
    前記移動局無線通信装置の送信装置に関わる補償データを制御するために、前記帯域外電力の相対差情報を前記基地局送受信装置からの送信データに変換する変換部と
    を有する適応歪補償処理システム。
  14. 請求項13記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記移動局無線通信装置は、
    送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号又は前記参照信号に対する歪調整を行う歪補償調整部とを有する歪補償処理部とを有する極座標変調送信装置と、
    第二のアンテナと
    を備え、
    前記歪補償調整部は、前記第二のアンテナからの受信信号から、前記変換部にて送信信号に変換された前記帯域外電力の相対差情報を復元するとともに、前記相対差情報をもとに、前記歪調整を行う適応歪補償処理システム。
  15. 請求項13記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記移動局無線通信装置において、
    前記プリディストーション歪補償部は、前記振幅信号及び前記位相成分を有する信号の少なくとも一方に所定の遅延量を与え、前記振幅信号と前記位相成分を有する信号との間の同期を確保する遅延調整部を更に含み、
    前記歪補償調整部は、前記第二のアンテナからの受信信号から、前記変換部にて送信信号に変換された前記帯域外電力の相対差情報を復元するとともに、前記相対差情報をもとに、前記歪補償調整部及び前記遅延調整部のうち少なくとも一方における調整を行う適応歪補償処理システム。
  16. 請求項13から15のいずれか一項記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記変換部は、前記相対差情報を、符号情報と所定間隔で離散値化した絶対値情報とに変換する適応歪補償処理システム。
  17. 請求項14から16のいずれか一項記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記相対差情報と所定の閾値との差の正負をもとに、前記歪補償調整部の調整の実施、非実施を切り替える歪補償判断部をさらに備える適応歪補償処理システム。
  18. 請求項14から17のいずれか一項記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第一の振幅情報調整部を有する適応歪補償処理システム。
  19. 請求項18記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記第一の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅に対して所定の係数を乗算する乗算回路を有する適応歪補償処理システム。
  20. 請求項14から17のいずれか一項記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状
    態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第二の振幅情報調整部を有する適応歪補償処理システム。
  21. 請求項20記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて振幅信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する適応歪補償処理システム。
  22. 請求項14から17のいずれか一項記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記極座標変換部は、前記ベースバンド直交信号から位相信号を生成して前記歪補償処理部へ出力し、
    前記歪補償処理部は、前記位相信号に歪補償処理を行って前記位相変調部に出力するものであり、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて位相信号の歪補償処理を実施する場合の参照アドレス信号の値を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第二の振幅情報調整部を有する適応歪補償処理システム。
  23. 請求項22記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記第二の振幅情報調整部は、前記定常特性補償回路にて、位相信号の歪補償処理を実施する際の参照アドレス信号の値に対して、所定の係数を乗算する乗算回路を有する適応歪補償処理システム。
  24. 請求項14から17のいずれか一項記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記位相成分を有する信号の振幅を調整して、前記増幅器への入力高周波信号振幅を調整する位相補償回路を有する適応歪補償処理システム。
  25. 請求項24記載の適応歪補償処理システムであって、
    前記位相補償回路は、前記位相変調部と前記増幅器との段間に設けられた可変減衰回路又は可変利得増幅器を有する適応歪補償処理システム。
  26. 送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、
    前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、
    前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、
    所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、変調速度に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号又は前記参照信号に対する歪調整を行う歪補償調整部と、を有する歪補償処理部と、
    を備える極座標変調送信装置。
  27. 送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成する極座標変換部と、
    前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成する振幅変調部と、
    前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成する位相変調部と、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、無線周波数帯の送信データを生成する増幅器と、
    所定の歪補償処理データを格納し、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うプリディストーション歪補償部と、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号、又は、前記参照信号に対する調整を行う歪補償調整部とを有する歪補償処理部と
    を備え、
    前記プリディストーション歪補償部は、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化する定常特性補償回路を有し、
    前記歪補償調整部は、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償する第一の振幅情報調整部を有し、
    前記第一の振幅情報調整部は、マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路である極座標変調送信装置。
  28. 請求項27記載の極座標変調送信装置であって、
    前記歪補償調整部は、環境温度に応じて前記マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路の基準電位を調整する極座標変調送信装置。
  29. 請求項27記載の極座標変調送信装置であって、
    前記増幅器の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求める検波部をさらに備える極座標変調送信装置。
  30. 請求項29記載の極座標変調送信装置であって、
    前記歪補償調整部は、前記帯域外電力の相対差と所定の閾値との差の正負をもとに、前記マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路の基準電位を調整する極座標変調送信装置。
  31. 請求項30記載の極座標変調送信装置であって、
    前記歪補償調整部における前記マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路の基準電位の調整の実施、非実施を切り替える歪補償調整判断部をさらに備える極座標変調送信装置。
  32. 請求項1から12、26から31のいずれか一項記載の極座標変調送信装置を備える集積回路。
  33. 送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成するステップと、
    振幅変調部により、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成するステップと、
    位相変調部により、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成するステップと、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、増幅器が無線周波数帯の送信データを生成するステップと、
    検波部により、前記増幅器の出力信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求めるステップと、
    所定の歪補償処理データを格納したプリディストーション歪補償部により、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うステップと、
    前記検波部の出力に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号、又は、前記参照信号に対する歪調整を行うステップと、
    を有する極座標変調送信方法。
  34. 歪補償処理回路を有する移動局無線通信装置と、基地局無線通信装置とを備える適応歪補償処理システムの適応歪補償処理方法であって、
    前記基地局無線通信装置において、前記移動局無線通信装置との間でデータの送受信を行うステップと、
    前記基地局無線装置の受信動作時に、前記第一のアンテナから出力される信号を分岐して、前記分岐信号の中心周波数から所定の同一離調周波数となる2つの周波数帯における帯域外電力を求めるステップと、
    前記移動局無線通信装置の送信装置に関わる補償データを制御するために、前記帯域外電力の相対差情報を前記基地局送受信装置からの送信データに変換するステップと、
    を有する適応歪補償処理方法。
  35. 送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成するステップと、
    振幅変調部により、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成するステップと、
    位相変調部により、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成するステップと、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、増幅器が無線周波数帯の送信データを生成するステップと、
    所定の歪補償処理データを格納するプリディストーション歪補償部により、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うステップと、
    変調速度に基づいて、前記プリディストーション歪補償部より出力される信号又は前記参照信号に対する歪調整を行うステップと、
    を有する極座標変調送信方法。
  36. 送信データにより生成したベースバンド直交信号から、振幅信号を生成するステップと、
    振幅変調部により、前記振幅信号をもとに振幅変調信号を生成するステップと、
    位相変調部により、前記ベースバンド直交信号の少なくとも位相成分を有する信号をもとに無線周波数帯の位相変調信号を生成するステップと、
    前記位相変調信号を入力高周波信号として入力し、前記振幅変調信号を制御信号として入力することで、増幅器が無線周波数帯の送信データを生成するステップと、
    所定の歪補償処理データを格納するプリディストーション歪補償部により、前記振幅信号を参照信号として、前記振幅変調部の入力信号及び前記位相変調部の入力信号のうち少なくとも一方に対して、前記歪補償処理データに基づいて所定の歪補償処理を行うステップと、
    前記歪補償調整部により、前記プリディストーション歪補償部から出力される信号、又
    は、前記参照信号に対する調整を行うステップと、
    を有し、
    前記プリディストーション歪補償部により歪補償処理を行うステップは、定常特性補償回路により、所定の入力高周波信号振幅入力時の、所定の制御電圧入力後の定常状態における制御電圧値に対する出力信号特性をもとに、前記定常状態での前記増幅器の出力信号を線形化するステップを有し、
    前記歪補償調整部により調整を行うステップは、マルチプライング・デジタル・アナログ変換回路により、前記定常特性補償回路にて歪補償処理実施後の振幅信号の振幅を調整して、制御電圧駆動時の前記増幅器からの出力信号の過渡応答特性を補償するステップを有する極座標変調送信方法。
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