JP2009303225A

JP2009303225A - プレディストーション装置、システム及び方法

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Publication number: JP2009303225A
Application number: JP2009143745A
Authority: JP
Inventors: Hui Li; リホォイ; Zhan Shi; シジャヌ; Jianmin Zhou; ジョウジエヌミヌ
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2029-06-16
Also published as: US7812669B2; CN101610093A; JP5293440B2; US20090309657A1; CN101610093B

Abstract

【課題】計算上の複雑性が低く、大きなフレキシビリティを有するプレディストーション装置及び方法の提供。
【解決手段】情報源から入力される情報源入力信号にモジュラー演算を行うモジュラー値計算部３０１と、互いに直交する記憶されたＮ個のルックアップテーブルを検索して情報源入力信号のモジュラー値に応じて各ルックアップテーブルの対応する出力を見つけＮ個のルックアップテーブル値を取得する直交ルックアップテーブル値取得部３０２と、直交ルックアップテーブル値取得部が取得したＮ個のルックアップテーブル値をＮ個の振幅調節係数と乗算してＮ個の振幅調整値を求め、Ｎ個のルックアップテーブル値をＮ個の位相調節係数と乗算してＮ個の位相調節値を求める乗算部３０３と、Ｎ個の振幅調整値を加えて振幅プレディストーション値を求めＮ個の位相調整値を加えて位相プレディストーション値を求める加算部３０４とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は無線送信器に関し、特に送信器におけるＲＦパワー増幅に関する。

通信システムの発展にともない、周波数スペクトル効率が高い様々な変調モードが広く利用されている。これらの変調信号はエンベロープが不規則であり、送信器中のパワーアンプの線形性が必要になる。そこで線形化方法が必須の技術になる。デジタル・ベースバンド・プレディストーションは、簡単かつフレキシブルかつ低コストなため、パワー増幅の有効な線形化方法となっている。

スカラー情報（パワー増幅後の出力信号のアウトバンドパワー（out-band power）やインバンド／アウトバンドパワー比（in-band/out-band power ratios）など）を最適化対象として用いるプレディストーション方法は、フィードバックループの遅延やＩ／Ｏアンバランスなどの要因の影響を回避でき、より単純かつ効果的である。

図１は、従来の方法を用いたパワー増幅装置の原理を示すブロック図である。図１に示したように、情報源１０１からのベースバンド情報源情報ｘ（ｎ）がルックアップテーブル・プレディストータ１０２を通ると、振幅プレディストーション値ｙ_ａｍ（｜ｘ（ｎ）｜）と位相プレディストーション値ｙ_ｐｍ（｜ｘ（ｎ）｜）が求まる。乗算器１０３はベースバンド情報源情報にプレディストーション値を乗算してプレディストーション信号ｘ（ｎ）・ｙ_ａｍ（｜ｘ（ｎ）｜）・ｅｘｐ（ｊ・ｙ_ｐｍ（｜ｘ（ｎ）｜））を求める。このプレディストーション信号はデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１０４によりアナログ信号に変換される。この信号はアップコンバータ１０５によりＲＦ信号にアップコンバートされ、パワーアンプ１０６に入力される。パワーアンプ１０６により増幅された信号はアンテナから送信される。同時に、パワーアンプ１０６から出力された信号の一部がダウンコンバータ１０７によりダウンコンバートされ、アナログ・デジタル変換器１０８にフィードバックされる。デジタル信号はサンプリングされ、パワーアンプの出力のフィードバック・デジタルベースバンド信号が求まる。アウトバンドパワー計算モジュール１０９においてデジタル信号処理技術によりベースバンド信号を分析し、このデジタルベースバンド信号のアウトバンドパワー値を求める。そして、モジュール１１０において、最適化アルゴリズムを用いて、アウトバンドパワー値をターゲット関数として最適化し、プレディストータのパラメータを更新する。これによりアダプティブプレディストーションプロセスが実現する。

アルゴリズムにおける基本的な問題として、ルックアップテーブル・プレディストータを実現するための構造とアルゴリズム、及びそれに用いるプレディストーション・ルックアップテーブルの更新がある。

米国特許第６，６００，７９２号では、プレディストーションパラメータとして複数の振幅点においてプレディストーション値を選択している。これらのパラメータは、プレディストーション・カーブ状の離散的な点である。パラメータ更新の時、これらの離散的な点を点ごとに更新し、線形補間法またはスプライン補間法によりプレディストーションルックアップテーブル全体を作成する。この方法では、ルックアップテーブルに多数のアイテムがある場合、補間演算の計算量が大きくなり、リアルタイムでの補間は困難である。米国特許第６，７３１，１６８号に記載の発明では、２つのルックアップテーブルが予め記憶されている。１つは高温状態のものでありもう１つは低温状態のものである。フィードバックした温度情報に応じて補間係数を適応的に制御し、２つのテーブルの間の補間を行い、現在のプレディストーションテーブルを求める。この方法ではプレディストーションパラメータはほとんど必要ないが、これにより求められるプレディストーションテーブルは自由度が比較的低く、フレキシビリティも小さい。米国特許第６，２４０，２７８号では、プレディストーション関数として直交多項式を用い、直交多項式の係数を更新することにより適応性を実現している。この方法で必要となる直交多項式は、入力信号の統計的特徴に依存し、入力信号の特徴が異なると、対応する直交多項式を新しく計算しなければならない。この他、様々な環境条件の下でパワー増幅特性を測定してプレディストーションパラメータのセットを計算し、現在の動作状態に応じて対応するプレディストーションパラメータを選択するアルゴリズムがある。これらの方法もより大きな記憶容量を必要とするが、フレキシビリティは劣っている。

本発明は、従来技術に存するこれらの問題を考慮して提案するものであり、従来技術の本来的な欠点を除去し、少なくとも１つの有利な選択肢を提供する、プレディストーション値を取得するプレディストーション装置及び方法を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明は次の態様を提供する。

態様１：情報源から入力される情報源入力信号にモジュラー演算を行うモジュラー値計算部と、互いに直交する記憶されたＮ個のルックアップテーブルを検索して、前記情報源入力信号のモジュラー値に応じて各ルックアップテーブルの対応する出力を見つけ、Ｎ個のルックアップテーブル値を取得する、Ｎは１より大きい整数である直交ルックアップテーブル値取得部と、前記直交ルックアップテーブル値取得部が取得した前記Ｎ個のルックアップテーブル値を、Ｎ個の振幅調節係数と乗算して、Ｎ個の振幅調整値を求め、前記Ｎ個のルックアップテーブル値を、Ｎ個の位相調節係数と乗算して、Ｎ個の位相調節値を求める乗算部と、前記Ｎ個の振幅調整値を加えて振幅プレディストーション値を求め、前記Ｎ個の位相調整値を加えて位相プレディストーション値を求める加算部とを有するプレディストータ。

態様２：入力行列に特異値分解を行って、互いに直交するＮ個のルックアップテーブルを求める、態様１に記載のプレディストータ。

態様３：プレディストーション特性コントロール基本点ベクトルとそのべき乗よりなる行列と、前記情報源信号の代表的なモジュラー値ベクトルとそのべき乗よりなる行列による計算により前記入力行列を求め、前記べき乗は偶数べきを含む、または奇数べきだけでなく偶数べきも含む、態様２に記載のプレディストータ。

態様４：各ルックアップテーブルを、プレディストーション特徴コントロール基本ポイントで決定したルックアップテーブル基本出力値のセットでマークし、前記プレディストータは、振幅調整係数計算部と、位相調整係数計算部と、振幅プレディストーションパラメータ記憶部と、位相プレディストーションパラメータ記憶部とをさらに有し、前記振幅調整係数計算部は、前記プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された振幅プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各振幅調整係数を求め、前記位相調整係数計算部は、前記位相プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された位相プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各位相調整係数を求め、前記振幅プレディストーションパラメータは、各プレディストーション特性コントロール基本ポイントにおける望ましい振幅プレディストーション値のセットであり、前記位相プレディストーションパラメータは、各プレディストーション特性コントロール基本ポイントにおける望ましい位相プレディストーション値のセットである、態様１に記載のプレディストータ。

態様５：態様１に記載のプレディストータと、パワー増幅された信号のフィードバックされた帯域外パワー値を計算する帯域外パワー計算部と、前記帯域外計算部が計算した帯域外パワー値に応じて前記プレディストータの振幅調整係数と位相調整係数とを更新する調節係数更新部とを有する、プレディストーションシステム。

態様６：各プレディストータにおいて、各ルックアップテーブルを、プレディストーション特徴コントロール基本ポイントで決定したルックアップテーブル基本出力値のセットでマークし、前記プレディストータは、振幅調整係数計算部と、位相調整係数計算部と、振幅プレディストーションパラメータ記憶部と、位相プレディストーションパラメータ記憶部とをさらに有し、前記振幅調整係数計算部は、前記プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された振幅プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各振幅調整係数を求め、前記位相調整係数計算部は、前記位相プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された位相プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各位相調整係数を求め、前記調整係数更新部は前記振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータとを更新する、態様５に記載のプレディストーションシステム。

態様７：前記調整係数更新部は傾斜降下法または直接検索法により前記振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータを更新する、態様６に記載のプレディストーションシステム。

態様８：情報源から入力される情報源入力信号にモジュラー演算を行う段階と、互いに直交する記憶されたＮ個のルックアップテーブルを検索して、前記情報源入力信号のモジュラー値に応じて各ルックアップテーブルの対応する出力を見つけ、Ｎ個のルックアップテーブル値を取得する、Ｎは１より大きい整数である段階と、前記Ｎ個のルックアップテーブル値にＮ個の振幅調整係数を乗算してＮ個の振幅調整係数を求め、前記Ｎ個のルックアップテーブル値にＮ個の位相調整係数を乗算してＮ個の位相調整値を求める段階と、前記Ｎ個の振幅調整値を加えて振幅プレディストーション値を求め、前記Ｎ個の位相調整値を加えて位相プレディストーション値を求める段階とを含む、プレディストーション方法。

態様９：入力行列に特異値分解を行って、互いに直交するＮ個のルックアップテーブルを求める、態様８に記載のプレディストーション方法。

態様１０：プレディストーション特性コントロール基本点ベクトルとそのべき乗よりなる行列と、前記情報源信号の代表的なモジュラー値ベクトルとそのべき乗よりなる行列による計算により前記入力行列を求め、前記べき乗は偶数べきを含む、または奇数べきだけでなく偶数べきも含む、態様８に記載のプレディストーション方法。

従来技術の方法と異なり、本発明による装置と方法は、補間演算を行ってルックアップテーブルの内容を計算する必要がなく、計算上の複雑性が比較的低い。本発明によるプレディストータは、直交ルックアップテーブルに基づき合成され、大きな自由度とすばらしいフレキシビリティを有する。同時に、本発明で求める直交ルックアップテーブルは入力信号の統計的特徴と無関係である。さらに、プレディストーションパラメータの変化の傾向及び範囲を、温度と時間によるパワー増幅特性の変化に関する経験的知識により制御できる。

本発明の他の目的、特徴、利点は、添付した図面を参照して発明の詳細な説明を読めば明らかとなる。
従来の方法を用いたパワー増幅装置の原理を示すブロック図である。本発明の一実施形態によるプレディストータの原理を示す図である。本発明の一実施形態によるプレディストータの構成を示すブロック図である。本発明によるプレディストータの直交ルックアップテーブル値取得部の動作を示す図である。図３に示したプレディストータの詳細を示す図である。本発明の一実施形態によるプレディストーション処理方法を示すフローチャートである。本発明によるプレディストーションシステムの動作を示すフローチャートである。

添付した図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。説明を明確かつ簡潔にするため、本発明を分かりにくくするような従来技術に属する構成要素の説明は省いた。また、本発明の同一または同様の構成要素には同じ参照数字を付し、同じ説明の繰り返しはしていない。

本発明によるプレディストータは、図１に示したルックアップテーブル・プレディストータ１０２に替わって用いられるものである。

図２は、本発明の一実施形態によるプレディストータの原理を示す図である。図２に示したように、本発明は、互いに直交するルックアップテーブルのセット２０１を利用する。このルックアップテーブルのセットは更新する必要が無く、振幅プレディストーションと位相プレディストーションの基底（bases）として機能する。情報源入力信号にモジュラー値検出を行い、対応するルックアップテーブルを見つける。求めたプレディストーションパラメータを用いて乗算演算及び加算演算を行い、振幅プレディストーション値と位相プレディストーション値を求める（モジュール２０２、２０３参照）。プレディストーションパラメータは複数の振幅値における振幅プレディストーション値と位相プレディストーション値から選択し、プレディストータのパラメータ値は適応更新（adaptive update）のプロセス中に更新して、パワー増幅後の出力信号のアウトバンドパワーを低減する。

図３は、本発明の一実施形態によるプレディストータの構成を示すブロック図である。
図３に示したように、本発明の一実施形態によるプレディストータ１０２は、モジュラー値計算部３０１、直交ルックアップテーブル値取得部３０２、乗算部３０３、及び加算部３０４を含む。モジュラー値計算部３０１は、情報源１０１から入力される情報源信号の絶対値（modulus）を求める。タイミングｎに入力される複素信号が

であるとき、モジュラー値計算部３０１の出力は

であり、すなわち入力複素信号の振幅である。直交ルックアップテーブル取得部３０２は、モジュラー値計算部３０１が計算した入力情報源信号のモジュラー値に基づき、Ｎ個のルックアップテーブルの値を求めるために、記憶された互いに直交するＮ個のルックアップテーブルを検索し、モジュラー値に対応する各テーブルの出力を見つける。乗算部３０３は、ルックアップテーブルの値にＮ個の振幅調整係数（amplitude adjustment factors）をかけて、Ｎ個の振幅調整値を求める。乗算部３０３は、さらに、ルックアップテーブルの値にＮ個の位相調整係数（phase adjustment factors）をかけて、Ｎ個の位相調整値を求める。加算部３０４は、Ｎ個の振幅調整値を加えて、振幅プレディストーション値を求め、さらにＮこの位相調整値を加えて、位相プレディストーション値を求める。

図４は、本発明によるプレディストータの直交ルックアップテーブル値取得部の動作を示す図である。図４の横軸は入力された情報源信号のモジュラー値であり、縦軸はルックアップテーブルの出力値である。図４に示した各曲線は１つのルックアップテーブルの内容を示している。図４に示した例では、入力された情報源信号の振幅値（すなわちモジュラー値）がｘ_ｉで表した区間に入ると、Ｎ個のルックアップテーブルの出力ｙ_１，ｙ_２，．．．ｙ_Ｎが同時に検索され、計算に用いられる。図４のＸ_ｉｎは情報源信号の代表的なモジュラー値ベクトルであり、情報源の代表的な振幅値ｘ_１ないしｘ_Ｌよりなる。Ｘは基本点ベクトル（essential point vector）であり、その要素ｘ_０１ないしｘ_０ｍはそれぞれＸ_ｉｎから選択される。例えば、ｘ_０１はＸ_ｉｎの要素ｘ_ｉである。ベクトルＸ_ｉｎとＸは先験的（priori）に生成され、直交ルックアップテーブルの生成に用いられる。このことは後で詳細に説明する。

図３に示したプレディストータを、図５を参照してより詳しく説明する。図５は、図３に示したプレディストータの具体的な構成を示している。図５に示したように、情報源１０１から入力される情報源信号は、最初に絶対値取得部（modulus acquiring section）５０１に入力され、絶対値（modulus）を取得し、入力信号のモジュラー値（modular value）を求める。絶対値取得部５０１は図３のモジュラー値計算部３０１に対応している。その後、（図３の直交ルックアップテーブル値取得部３０２に対応する）直交ルックアップテーブル値取得部が、ルックアップテーブル５０２、５０３、５０４のテーブルを参照（look up）し、絶対値取得部５０１が求めたモジュラー値に対応するルックアップテーブル値を求める。図５において、ルックアップテーブル１ないしルックアップテーブルＮは互いに直交している、すなわち、どの２つのルックアップテーブルの出力ベクトルの内積もゼロである。このルックアップテーブルのセットを、振幅プレディストーションだけでなく位相プレディストーションにも利用する。ルックアップテーブルの内容は事前に計算して記憶されている。必ずしも使用中に更新する必要はない。
ルックアップテーブルの内容の計算を以下に詳しく説明する。

まず、情報源信号の振幅変動範囲を、情報源信号の振幅変動範囲に関する経験的知識と、予め設定したルックアップテーブルの長さＬに従って、Ｌ個の区間に一様に分割する。各区間の長さをΔとする。各区間の代表的入力振幅値を決定し、情報源信号の代表的モジュラー値ベクトル

として表す。ここで、ｘ_ｉ∈［（ｉ−１）Δ，ｉΔ］は、「ｉ」番目の区間の代表的入力振幅値であり、Ｌはルックアップテーブルの長さであり、上付き文字Ｔは転置操作を示す（以下同様である）。分割したＬ個の区間に応じて、区間ｔ_１の代表的入力振幅値、区間ｔ_２の代表的入力振幅値、．．．区間ｔ_ｍの代表的入力振幅値を順次選択し、これらのｍ個の振幅値をプレディストーション特性コントロールの基本点（essential points）として用いる。これらの区間は、技術開発上の経験及びパワー増幅特性に関する経験的知識により選択でき、基本点の数ｍは計算の複雑性に応じて決まる。これらの基本点よりなるプレディストーション特性コントロールの基本点ベクトルＸは[数４]と表せる。

ここで、ｘ_０ｉは「ｔ_ｉ」番目の区間の代表的入力振幅値であり、すなわち、

となるｘ_０ｉがある。例えば、図４に示したｉ番目の振幅値、ｊ番目の振幅値、及びＬ番目の振幅値をすべて基本点（essential points）として選択する。

対応するプレディストーション特性の非線形オーダーＮは、パワー振幅の非線形度に応じて決まる。ここで、Ｎはルックアップテーブルの数を決定し、Ｎ≦ｍであることを要する。プレディストータの直交ルックアップテーブルを求めるためには、次式（１）の行列Ｍを計算する必要がある。ここで、行列Ａは、プレディストーション特性コントロールの基本点ベクトルと、そのべき乗（high-order power）よりなる（式（２）参照）。行列Ｂは、情報源信号の代表的モジュラー値と、そのべき乗よりなる（式（３）参照）。行列Ｍは情報源信号のモジュラー値のみに関連するので、行列Ｍは入力行列とよぶ。

式（２）から分かるように、行列Ａのカラムベクトルは、プレディストーション特性コントロール（predistortion characteristics control）の基本点ベクトルの０乗からＮ−１乗までよりなり、べき乗は奇数乗と偶数乗を含む。行列Ｂも同様である。

行列Ｍを特異値分解する（式（４）を参照）：

ここで、

であり、

である。ｄｉａｇ（・）は対角行列を示す。

プレディストーション特性の非線形オーダーはＮであるから、Ｎ個の非ゼロ特異値σ_ｉ，ｉ＝１，・・・，Ｎが得られる。行列ＵはＬ個の列ベクトルｕ_ｉ，ｉ＝１，・・・，Ｌを有する。これは左特異ベクトルと呼ぶ。行列Ｖはｍ個の列ベクトルｖ_ｉ，ｉ＝１，・・・，ｍを有する。これは右特異ベクトルと呼ぶ。

式（５）によると、非ゼロ特異値が対応する左特異ベクトルｕ_ｉ，ｉ＝１，・・・，Ｎを選択し、Ｎ個の直交ルックアップテーブルを生成する。

求めた直交ルックアップテーブルはプレディストータの記憶部に記憶され、使用される。ｉ番目のルックアップテーブルを例にとると、その内容はテーブル１に示した通りである：

表１の｜ｘ（ｎ）｜はタイミングｎにおける入力情報源信号のモジュラー値であり、インデックス列は分割されたＬ個の区間に対応する。タイミングｎにおいてモジュラー値が入る区間に応じて、このタイミングのルックアップテーブルの出力値が求まる。

ルックアップテーブルｉについて、そのインデックス区間ｔ_１，ｔ_２，．．．ｔ_ｍの出力値は右特異ベクトルｖ_ｉの要素であり、次の式を満たす：

これらの位置における出力値σ_ｉ・ｕ_ｉ（ｔ_１），σ_ｉ・ｕ_ｉ（ｔ_２），・・・，σ_ｉ・ｕ_ｉ（ｔ_ｍ）を振幅調整係数及び位相調整係数の計算で用い、ルックアップテーブル基本出力値と呼ぶ。これらは、図５のルックアップテーブルでは網掛け部分として示した。このように、ルックアップテーブル基本出力値の位置はプレディストーション特性コントロールの基本点を選択することにより決定する。

図５の振幅プレディストーションパラメータ記憶部５１７に記憶された振幅プレディストーションパラメータは、プレディストーション特性コントロールの基本ポイントベクトルＸ中のｍ個の入力振幅基本ポイントにおける望ましい振幅プレディストーション値であり、

と、ベクトルの形で表せる。

図５に示したＮ個の振幅調整係数とＮ個の位相調整係数は次のように計算される。例えば振幅調整係数１を例とすると、振幅調整係数計算部５１１において、振幅プレディストーションパラメータよりなるベクトルと、ルックアップテーブル１中のルックアップテーブル基本出力値よりなるベクトルの内積を計算し、それにより得られるスカラー値を振幅調整係数１とする。同様に、位相調整係数計算部５１４において、位相プレディストーションパラメータよりなるベクトルと、ルックアップテーブル１中のルックアップテーブル基本出力値よりなるベクトルの内積を計算し、それにより得られるスカラー値を位相調整係数１とする。他の係数の計算も同様である。

また、留意すべき点として、上記の実施形態では、振幅係数計算部は独立した複数の振幅係数計算部５１１、５１２、・・・５１３に分かれているが、これらを１つの構成部分として実施してもよい。同様に、図５には独立した複数の位相係数計算部５１４，５１５，・・・５１６を示したが、１つの構成部分として実施してもよい。

このように、求めたＮ個の振幅調整係数をＮ個のルックアップテーブル値と対応させて乗算し、Ｎ個の振幅調整値を求め、加算して振幅プレディストーション値を求める。従って、プレディストータを振幅特性は

と表せる。

同様に、Ｎ個の位相調整係数をＮ個のルックアップテーブル値と対応させて乗算し、Ｎ個の位相調整値を求め、加算して位相プレディストーション値を求める。従って、プレディストータを位相特性は

と表せる。

図６は、本発明の一実施形態によるプレディストーション処理方法を示すフローチャートである。

図６に示したように、最初にステップ６０１において、入力された情報源信号のモジュラー値を計算する。次に、ステップ６０２において、互いに直交するＮ個のルックアップテーブルを検索して、Ｎ個のルックアップテーブル値を求める。次に、ステップ６０３において、Ｎ個の振幅調整係数を求める。上記の通り、振幅調整係数の計算は、振幅プレディストーションパラメータを各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値と乗算して行うことができる。次に、ステップ６０４において、ステップ６０２において求めたルックアップテーブル値を、ステップ６０３で求めたＮ個の振幅調整係数とそれぞれ乗算する。次に、ステップ６０５において、ステップ６０４で求めたＮ個の乗算結果を合計して、振幅プレディストーション値を求める。一方、Ｎ個の位相調整係数をステップ６０６で求める。上記の通り、位相調整係数の計算は、位相プレディストーションパラメータを各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値と乗算して行うことができる。次に、ステップ６０７において、ステップ６０２において求めたルックアップテーブル値を、ステップ６０６で求めたＮ個の位相調整係数とそれぞれ乗算する。次に、ステップ６０８において、ステップ６０７で求めたＮ個の乗算結果を合計して、位相プレディストーション値を求める。

留意すべき点として、上記の説明では、振幅プレディストーションパラメータ５１７と位相プレディストーションパラメータ５１８を用いて振幅調整係数と位相調整係数を計算したが、振幅調整係数５１７と位相調整係数５１８を更新した度に振幅調整係数と位相調整整数を計算して、テーブルを参照して求めたルックアップテーブル値と直接乗算して、積を加算して、振幅プレディストーション値と位相プレディストーション値を求めてもよい。このように、振幅調整係数と位相調整係数を毎回計算する必要はない。このような場合、プレディストーションパラメータを更新することは、振幅調整係数と位相調整係数を更新することになる。

また、留意すべき点として、上記のステップは並行して実行しても、順番に実行してもよい。

図７は、本発明によるプレディストーションシステムの動作を示すフローチャートである。この動作はオフライン動作フェーズとオンライン動作フェーズに分けられる。オフライン動作フェーズでは、最初にステップ７０１において、入力行列Ｍを計算する。次に、ステップ７０２において、入力行列を特異値分解して、直交ルックアップテーブルのセットを求める。次にステップ７０３において、プレディストーションパラメータを初期化する。プレディストーションパラメータの初期値は、典型的なパワー増幅の非線形特性を測定してそれに応じて決定する。本発明の一実施形態では、初期化した振幅調整係数と位相調整係数をオフライン動作フェーズでも計算する。

オフライン動作フェーズが完了すると、オンライン動作フェーズに入る。ステップ７０４において、図６に示したように、入力信号を初期化したプレディストーションパラメータでプレディストーションする（predistort）。パワーアンプ１０６からの出力信号を、ダウンコンバータ１０７を解してアナログ・デジタル変換器１０８にフィードバックする。次に、ステップ７０５において、アナログ・デジタル変換器１０８からの信号出力のアウトバンドパワーを計算する。ステップ７０６において、例えば、アウトバンドパワーが閾値と比較して要求（requirement）を満たすか判断する。満たせば、ステップ７０４に戻り、現在のプレディストーションパラメータで信号のプレディストーション計算を続ける。一方、ステップ７０６で、要求（requirement）を満たさないと判断すると、ステップ７０７においてプレディストーションパラメータを更新する。また、本発明によるプレディストータが、直交ルックアップテーブル値取得部が求めたルックアップテーブル値を、記憶された振幅調整係数及び位相調整係数と直接乗算して、その積を加算して振幅プレディストーション値と位相プレディストーション値を求める場合（すなわち、振幅プレディストーション値と位相プレディストーション値に対して、振幅調整係数と位相調整係数の計算を毎回行わない場合）、振幅調整係数と位相調整係数を直接更新することもできる。本発明では、振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータの更新は、振幅調整係数と位相調整係数の更新の一モード（間接モード）であると考えられ、このモードは、振幅調整係数と位相調整係数の直接更新をするモード（直接モード）に対応する。

また留意すべき点として、図１に示して説明したように、ダウンコンバータ１０７、アナログ・デジタル変換器１０８、アウトバンド計算部１０９、プレディストータパラメータ更新モジュール１１０をＲＦパワー増幅装置の一部として説明したが、これらの構成要素は必ずしも各タイミングで使用する必要はなく、定期的に使用することもできる。よって、これらの構成要素をプレディストータ１０２の構成要素と一体にするのではなく、独立して設けてもよい。

アウトバンドパワーの計算は図１に示したデジタル領域で行うことができ、アナログフィルタとパワーメータを用いてアナログ領域で行うこともできる。例えばデジタル領域を例に取ると、アナログ・デジタル変換器から出力される信号のパワースペクトルを（ウェルチ（Welch）法のような）従来のパワースペクトル推定方法で計算し、アナログ・デジタル変換器のサンプリングレートに応じてアウトバンド信号が占める周波数範囲を決定し、この範囲内のパワースペクトルデータを積分して、アウトバンドパワー値を求める。

パワー増幅の非線形特性は温度や動作時間などの要因で変化する。アウトバンドパワー（out-band power）が閾値の要求（requirement）を満たさないとき、プレディストーションパラメータを更新してアウトバンドパワーを低減する必要がある。パラメータの更新は直接検索法（direct search method）や傾斜降下法（gradient descent method）などの従来の適応的アルゴリズムにより実行できる。以下では傾斜降下法を例にとって、振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータをそれぞれ以下のように更新する：

ここで、Ｊ（ｎ）はｎ回目の繰り返しにおけるアウトバンドパワー値であり、

は偏微分を求める演算であり、μ_ａとμ_ｐは更新するステップ長である。

本発明のプレディストーションパラメータはプレディストーション曲線上の離散的な点なので、パワー増幅特性の温度による変化傾向やパワー増幅特性のエージング傾向を実験的に測定でき、これを経験的知識として利用して、プレディストーションパラメータの変化傾向と変化範囲を制御する。更新プロセスでは、振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータを、最適なプレディストーションパラメータが得られるまで交互に、または同時に更新することができる。

留意すべき点として、プレディストータは奇数次の非線形性だけでなく偶数次の非線形性も含む。プレディストータが奇数次の非線形性を含む場合のみを考えると、この場合に入力行列を構成する行列ＡとＢは次の形になる：

ここで、行列Ａの列ベクトルはプレディストーション特性コントロールの基本点の偶数べきよりなり、行列Ｂも同様である。かかる場合、同じアルゴリズムを使える。

さらに、最適化対象はパワー増幅した出力信号のアウトバンドパワーだけに限定されず、インバンド信号とアウトバンド信号のパワー比などの関数を用いることもできる。

留意すべき点として、本発明の範囲には上記のプレディストーション装置とプレディストーション値取得方法を実行するコンピュータプログラムと、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記憶媒体も含まれる。記憶媒体は、フレキシブルディスク、ハードディスク、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク（ＭＯ）、その他のコンピュータが読み取り可能な媒体が含まれる。

本発明を説明するために好ましい実施形態のみを選んだが、当業者が、特許請求の範囲に記載した発明の範囲から逸脱せずに、ここに開示した内容に応じて様々な修正や変形をすることは容易であろう。上記の実施形態の説明は単なる例であり、特許請求の範囲に記載した発明またはその均等の範囲を限定するものと考えてはならない。

１０１情報源
１０２、１０２′ ルックアップテーブル・プレディストータ
１０４デジタル・アナログ変換器
１０５アップコンバータ
１０６パワーアンプ
１０７ダウンコンバータ
１０８アナログ・デジタル変換器
１０９アウトバンドパワー計算部
１１０プレディストータパラメータ更新部
２０１直交ルックアップテーブルのセット
２０２適応的振幅プレディストーション特性生成部
２０３適応的位相プレディストーション特性生成部
３０１モジュラー値計算部
３０２直交ルックアップテーブル値取得部
３０３乗算部
３０４加算部

Claims

情報源から入力される情報源入力信号にモジュラー演算を行うモジュラー値計算部と、
互いに直交する記憶されたＮ個のルックアップテーブルを検索して、前記情報源入力信号のモジュラー値に応じて各ルックアップテーブルの対応する出力を見つけ、Ｎ個のルックアップテーブル値を取得する、Ｎは１より大きい整数である直交ルックアップテーブル値取得部と、
前記直交ルックアップテーブル値取得部が取得した前記Ｎ個のルックアップテーブル値を、Ｎ個の振幅調節係数と乗算して、Ｎ個の振幅調整値を求め、前記Ｎ個のルックアップテーブル値を、Ｎ個の位相調節係数と乗算して、Ｎ個の位相調節値を求める乗算部と、
前記Ｎ個の振幅調整値を加えて振幅プレディストーション値を求め、前記Ｎ個の位相調整値を加えて位相プレディストーション値を求める加算部とを有するプレディストータ。
入力行列に特異値分解を行って、互いに直交するＮ個のルックアップテーブルを求める、請求項１に記載のプレディストータ。
プレディストーション特性コントロール基本点ベクトルとそのべき乗よりなる行列と、前記情報源信号の代表的なモジュラー値ベクトルとそのべき乗よりなる行列による計算により前記入力行列を求め、前記べき乗は偶数べきを含む、または奇数べきだけでなく偶数べきも含む、請求項２に記載のプレディストータ。
各ルックアップテーブルを、プレディストーション特徴コントロール基本ポイントで決定したルックアップテーブル基本出力値のセットでマークし、
前記プレディストータは、振幅調整係数計算部と、位相調整係数計算部と、振幅プレディストーションパラメータ記憶部と、位相プレディストーションパラメータ記憶部とをさらに有し、
前記振幅調整係数計算部は、前記振幅プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された振幅プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各振幅調整係数を求め、
前記位相調整係数計算部は、前記位相プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された位相プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各位相調整係数を求め、
前記振幅プレディストーションパラメータは、各プレディストーション特性コントロール基本ポイントにおける望ましい振幅プレディストーション値のセットであり、前記位相プレディストーションパラメータは、各プレディストーション特性コントロール基本ポイントにおける望ましい位相プレディストーション値のセットである、請求項１に記載のプレディストータ。
請求項１に記載のプレディストータと、
パワー増幅された信号のフィードバックされた帯域外パワー値を計算する帯域外パワー計算部と、
前記帯域外計算部が計算した帯域外パワー値に応じて前記プレディストータの振幅調整係数と位相調整係数とを更新する調節係数更新部とを有するプレディストーションシステム。
各プレディストータにおいて、各ルックアップテーブルを、プレディストーション特徴コントロール基本ポイントで決定したルックアップテーブル基本出力値のセットでマークし、
前記プレディストータは、振幅調整係数計算部と、位相調整係数計算部と、振幅プレディストーションパラメータ記憶部と、位相プレディストーションパラメータ記憶部とをさらに有し、
前記振幅調整係数計算部は、前記プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された振幅プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各振幅調整係数を求め、
前記位相調整係数計算部は、前記位相プレディストーションパラメータ記憶部に記憶された位相プレディストーションパラメータと、各ルックアップテーブルのルックアップテーブル基本出力値のセットよりなるベクトルとの内積をとり、各テーブルに関する各位相調整係数を求め、
前記調整係数更新部は前記振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータとを更新する、請求項５に記載のプレディストーションシステム。
前記調整係数更新部は傾斜降下法または直接検索法により前記振幅プレディストーションパラメータと位相プレディストーションパラメータを更新する、請求項６に記載のプレディストーションシステム。
情報源から入力される情報源入力信号にモジュラー演算を行う段階と、
互いに直交する記憶されたＮ個のルックアップテーブルを検索して、前記情報源入力信号のモジュラー値に応じて各ルックアップテーブルの対応する出力を見つけ、Ｎ個のルックアップテーブル値を取得する、Ｎは１より大きい整数である段階と、
前記Ｎ個のルックアップテーブル値にＮ個の振幅調整係数を乗算してＮ個の振幅調整係数を求め、前記Ｎ個のルックアップテーブル値にＮ個の位相調整係数を乗算してＮ個の位相調整値を求める段階と、
前記Ｎ個の振幅調整値を加えて振幅プレディストーション値を求め、前記Ｎ個の位相調整値を加えて位相プレディストーション値を求める段階とを含むプレディストーション方法。
入力行列に特異値分解を行って、互いに直交するＮ個のルックアップテーブルを求める、請求項８に記載のプレディストーション方法。
プレディストーション特性コントロール基本点ベクトルとそのべき乗よりなる行列と、前記情報源信号の代表的なモジュラー値ベクトルとそのべき乗よりなる行列による計算により前記入力行列を求め、前記べき乗は偶数べきを含む、または奇数べきだけでなく偶数べきも含む、請求項８に記載のプレディストーション方法。