JP2012114688A

JP2012114688A - 歪補償装置及び歪補償方法

Info

Publication number: JP2012114688A
Application number: JP2010262175A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kawasaki; 敏雄川▲崎▼
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-11-25
Also published as: JP5516368B2

Abstract

【課題】非線形歪を補償するにあたって、消費電力の増大を抑制する。
【解決手段】第１の演算部１１は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数以下の次数の項について、処理対象の信号に対するべき級数演算を行う。第１の補間部１２は処理対象の信号に対して補間処理を行う。第２の演算部１３は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数を超える次数の項について、第１の補間部１２の出力信号に対するべき級数演算を行う。第１の除去部１４は第２の演算部１３の出力信号から、所定の周波数を超える周波数成分を除去する。第１の間引き部１５は第１の除去部１４の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を処理対象の信号と同じにする。第１の加算部１６は第１の演算部１１の出力信号と第１の間引き部１５の出力信号とを加算する。
【選択図】図１

Description

この発明は、歪補償装置及び歪補償方法に関する。

従来、増幅器には、入力する電力が大きくなるのに連れて出力が飽和し、入力信号に対して線形な信号を出力することができなくなる、という非線形特性がある。例えば無線通信装置に用いられる送信アンプの場合、非線形特性により非線形歪が生じることがある。非線形歪によって、送信すべき変調信号に帯域外輻射電力が生じると、隣接する送信チャネルに影響が及ぶ。つまり、帯域外の周波数を用いている別システムの特性が劣化してしまう。また、自システムの信号帯域内に不要なスペクトラムが放射されることがあり、自システムの信号自体の特性が劣化してしまうことがある。

このような帯域外輻射や不要なスペクトラムの放射を抑圧する方式の一つに、プリディストーション方式がある。プリディストーション方式は、送信アンプへの入力信号に送信アンプの非線形歪特性の逆特性を有する歪信号を付加することにより、送信アンプにおける非線形歪を補償する方式である。プリディストーション方式によれば、線形特性が得られる。

従来、べき級数を用いたプリディストーション方式がある。べき級数を用いたプリディストーション方式は、送信アンプへの入力信号に対するべき級数演算を行うことによって非線形歪を補償する方式である。送信アンプでの非線形歪については、奇数次べき乗項のみからなるべき級数によってモデル化することができる場合がある。この場合、演算されるべき級数は、奇数次べき乗項を含むが、偶数次べき乗項を含まないことがある。

べき級数を用いたデジタルプリディストーション方式では、送信アンプの非線形歪は離散サンプリング値の系列で表される。高次の非線形歪成分を補償する場合、高次のべき級数演算結果がナイキスト定理による折り返し周波数を超えてしまうことがあり、その場合には折り返し成分による雑音が発生することがある。

図１２に、入力信号の帯域幅を±１０ＭＨｚとし、サンプリング周波数を１２２．８８ＭＨｚとし、べき級数のべき乗項を１次、３次、５次及び７次とした場合の従来のべき級数演算結果のスペクトラムの一例を示す。図１２に示す例では、ナイキスト定理による折り返し周波数は６１．４４ＭＨｚである。図１２において、符号１は入力信号（±１０ＭＨｚ）であり、符号２は３次の項（±３０ＭＨｚ）であり、符号３は５次の項（±５０ＭＨｚ）である。符号４は、ナイキスト定理による折り返し周波数を考慮しない場合の７次の項（±７０ＭＨｚ）である（以上、図１０においても同じ）。符号５は、ナイキスト定理による折り返し周波数を考慮した場合の７次の項、すなわち折り返し周波数で折り返された７次の項（±５２．８８ＭＨｚ）である。

図１２に示す例では、５次の項までは、ナイキスト定理による折り返し周波数以下である。それに対して、７次の項では、ナイキスト定理による折り返し周波数を超えてしまうため、折り返し成分が発生する。折り返し成分が発生すると、折り返し成分による雑音が発生するため、歪補償特性が劣化してしまう。

従来、非線形処理される信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項に対して十分に高い周波数でオーバーサンプリングを行った後に元のサンプリング周波数の信号に戻すことによって、折り返し成分による雑音を低減する技術がある。また、非線形処理を行った後にサンプリングポイントをシフトした信号と、サンプリングポイントをシフトした後に非線形処理を行った信号と、を加算することによって、折り返し成分による雑音を低減する技術がある。

特開２０１０−１４７８０５号公報特開２０００−９９０２２号公報特開平８−７９０１１号公報特開２００５−２１７７１４号公報

しかしながら、従来の歪補償装置及び歪補償方法では、全ての次数の項について十分に高い周波数でオーバーサンプリングを行ったり、サンプリングポイントをシフトする前に非線形処理を行い、さらにサンプリングポイントをシフトした後に非線形処理を行うので、演算量が多くなる。そのため、消費電力が増大するという問題点がある。

消費電力の増大を抑制することができる歪補償装置及び歪補償方法を提供することを目的とする。

歪補償装置は、第１の演算部、第１の補間部、第２の演算部、第１の除去部、第１の間引き部及び第１の加算部を備えている。第１の演算部は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数以下の次数の項について、処理対象の信号に対するべき級数演算を行う。第１の補間部は、処理対象の信号に対して補間処理を行う。第２の演算部は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数を超える次数の項について、第１の補間部の出力信号に対するべき級数演算を行う。第１の除去部は、第２の演算部の出力信号から、所定の周波数を超える周波数成分を除去する。第１の間引き部は、第１の除去部の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を処理対象の信号と同じにする。第１の加算部は、第１の演算部の出力信号と第１の間引き部の出力信号とを加算する。

歪補償装置及び歪補償方法によれば、消費電力の増大を抑制することができるという効果を奏する。

実施例１にかかる歪補償装置を示すブロック図である。実施例１にかかる歪補償方法を示すフローチャートである。実施例２にかかる歪補償装置を示すブロック図である。実施例２にかかる歪補償装置の歪補償部を示すブロック図である。実施例２にかかる歪補償装置の歪補償部を示すブロック図である。実施例２にかかる歪補償装置のべき級数係数算出部を示すブロック図である。実施例２にかかる歪補償装置のべき級数係数算出部を示すブロック図である。実施例２にかかる歪補償方法における歪補償処理を示すフローチャートである。実施例２にかかる歪補償方法における係数算出処理を示すフローチャートである。実施例２によるべき級数演算結果のスペクトラムの一例を示す図である。実施例３にかかる歪補償装置を示すブロック図である。従来のべき級数演算結果のスペクトラムの一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この歪補償装置及び歪補償方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。歪補償装置及び歪補償方法は、所定の周波数以下の次数の項（低次の項）についてそのままべき級数演算を行い、一方、所定の周波数を超える次数の項（高次の項）については、補間処理後にべき級数演算を行い、所定の周波数を超える周波数成分を除去した後、間引き処理で元のサンプリング周波数に戻し、高次の項の演算結果と低次の項の演算結果とを加算するものである。以下の各実施例の説明においては、同様の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

（実施例１）
・歪補償装置の説明
図１は、実施例１にかかる歪補償装置を示すブロック図である。図１に示すように、歪補償装置は、第１の演算部１１、第１の補間部１２、第２の演算部１３、第１の除去部１４、第１の間引き部１５及び第１の加算部１６を備えている。

第１の演算部１１は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、所定の周波数以下の次数の項について、処理対象の信号に対するべき級数演算を行う。第１の補間部１２は、処理対象の信号に対して補間処理を行う。第２の演算部１３は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、所定の周波数を超える次数の項について、第１の補間部１２の出力信号に対するべき級数演算を行う。第１の除去部１４は、第２の演算部１３の出力信号から、所定の周波数を超える周波数成分を除去する。第１の間引き部１５は、第１の除去部１４の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を処理対象の信号と同じにする。第１の加算部１６は、第１の演算部１１の出力信号と第１の間引き部１５の出力信号とを加算する。

・歪補償方法の説明
図２は、実施例１にかかる歪補償方法を示すフローチャートである。図２に示すように、歪補償処理が開始されると、まず、第１の演算部１１は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、所定の周波数以下の次数の項について、処理対象の信号に対するべき級数演算、すなわち低次の項のべき級数演算を行う（ステップＳ１）。

また、第１の補間部１２は、処理対象の信号に対して補間処理を行う（ステップＳ２）。次いでステップＳ２の後に、第２の演算部１３は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、所定の周波数を超える次数の項について、ステップＳ２での補間処理後の信号に対するべき級数演算、すなわち高次の項のべき級数演算を行う（ステップＳ３）。

次いでステップＳ３の後に、第１の除去部１４は、ステップＳ３でのべき級数演算後の信号から所定の周波数を超える周波数成分、すなわち高周波成分を除去する（ステップＳ４）。次いでステップＳ４の後に、第１の間引き部１５は、ステップＳ４での高周波成分除去後の信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を処理対象の信号と同じにする（ステップＳ５）。つまり、ステップＳ２で補間してサンプリング周波数を高くした分、サンプリング周波数を元に戻す。なお、ステップＳ２からステップＳ５までの処理をステップＳ１の処理と同時に行うことができる。また、ステップＳ１の処理を、ステップＳ２からステップＳ５までの処理の間のいずれのタイミングで行ってもよい。

次いでステップＳ１及びステップＳ５の後に、第１の加算部１６は、ステップＳ１でのべき級数演算後の信号とステップＳ５での間引き処理後の信号とを加算する（ステップＳ６）。ステップＳ６での加算後の信号は、例えば図示しない増幅器で増幅されてもよい。

実施例１によれば、べき級数演算の演算結果が所定の周波数を超える次数の項について、処理対象の信号を補間した信号に対するべき級数演算を行うので、全ての次数の項について、補間後の信号に対するべき級数演算を行う場合に比べて、演算量が少なくなる。従って、消費電力の増大を抑制することができる。

（実施例２）
・歪補償装置の説明
図３は、実施例２にかかる歪補償装置を示すブロック図である。図３に示すように、歪補償装置は、歪補償部２１、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ：ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）２２、フィルタ２３、直交変調器（ＱＭＯＤ：ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＭｏｄｕｌａｔｏｒ）２４及び局部発振器２５を備えている。歪補償装置は、増幅部として例えばアンプ２６を備えている。

歪補償部２１は、入力信号に対するべき級数演算を行う。このべき級数演算によって、処理対象の信号に後段のアンプ２６の特性の逆特性が印加される。歪補償部２１は、例えばＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ、デジタルシグナルプロセッサ）などのプロセッサにより実現されてもよい。歪補償部２１の詳細については後述する。

デジタル／アナログ変換器２２は歪補償部２１に接続されている。デジタル／アナログ変換器２２は歪補償部２１のデジタルの出力信号をアナログ信号に変換する。フィルタ２３はデジタル／アナログ変換器２２に接続されている。フィルタ２３はデジタル／アナログ変換器２２の出力信号から不要な周波数成分（折り返し成分）を除去して、所望の周波数成分を抽出する。

直交変調器２４はフィルタ２３に接続されている。局部発振器２５は直交変調器２４に接続されている。直交変調器２４は、局部発振器２５から出力された搬送波信号に対しフィルタ２３の出力信号によって直交変調を施す。アンプ２６は直交変調器２４に接続されている。アンプ２６は直交変調器２４の出力信号の電力を増幅する。例えば図３に示す歪補償装置が移動体通信システムの基地局や移動局や中継局などの無線送信装置に含まれている場合、アンプ２６により増幅された信号は図示しない送信アンテナから送信される。

また、歪補償装置は、直交復調器（ＱＤＥＭ：ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＤｅｍｏｄｕｌａｔｏｒ）３１、局部発振器３２、フィルタ３３、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ：ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）３４、べき級数係数算出部３５及び誤差算出部３６を備えている。アンプ２６の出力端には図示省略したカップラが接続されている。直交復調器３１は、アンプ２６の出力端に接続されているカップラに接続されている。直交復調器３１は、局部発振器３２から出力された搬送波信号によってカップラの出力信号、すなわちアンプ２６の出力信号をベースバンド信号に復調する。

フィルタ３３は直交復調器３１に接続されている。フィルタ３３は直交復調器３１の出力信号から不要な周波数成分（ナイキスト周波数以上の成分）を除去して、所望の周波数成分を抽出する。アナログ／デジタル変換器３４はフィルタ３３に接続されている。アナログ／デジタル変換器３４は、フィルタ３３のアナログの出力信号をデジタル信号に変換する。

べき級数係数算出部３５はアナログ／デジタル変換器３４に接続されている。べき級数係数算出部３５は、歪補償部２１でのべき級数演算に用いられる各次数の項の係数を算出する。べき級数係数算出部３５は、算出した係数を歪補償部２１に複写する。べき級数係数算出部３５は、算出した係数を用いて歪補償部２１と同様に、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算を行う。べき級数係数算出部３５の詳細については後述する。

誤差算出部３６は歪補償部２１及びべき級数係数算出部３５に接続されている。誤差算出部３６は、べき級数係数算出部３５でのべき級数演算結果と歪補償部２１でのべき級数演算結果との誤差を算出する。べき級数係数算出部３５は、誤差算出部３６で算出された誤差が最小になるように、べき級数演算に用いられる各次数の項の係数を算出する。誤差を最小化する際には、例えば最小自乗法（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）などの演算を用いることができる。べき級数係数算出部３５は、例えばＤＳＰなどのプロセッサにより実現されてもよい。

・歪補償部の説明
図４は、実施例２にかかる歪補償装置の歪補償部を示すブロック図である。特に限定しないが、ここでは、一例として１次、３次及び５次の各項の周波数は所定の周波数以下であり、７次の項の歪成分が所定の周波数を超えるとして説明する。ここでは、一例としてべき級数の数式を［ａｘ＋ｂｘ³＋ｃｘ⁵＋ｄｘ⁷］という単純なべき級数式で表すとするが、Ｖｏｌｔｅｒｒａ級数や、遅延成分を考慮したより複雑な形の級数を用いてもよい（例えば、特開２００７−２８２０６６号公報、特開２００４−３２０５９８号公報を参照）。ｘは処理対象の信号であり、ａ、ｂ、ｃ及びｄは各次数の項の係数である。なお、所定の周波数を超える次数の項が３次や５次や９次以上の項であってもよい。所定の周波数は、処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数である。

図４に示すように、歪補償部２１は、第１の演算部として例えば低次項べき級数演算部４１を備えており、第２の演算部として例えば高次項べき級数演算部４２を備えており、第１の加算部として例えば加算部４３を備えている。低次項べき級数演算部４１は、ナイキスト定理による折り返し周波数以下の次数の項、すなわち低次の項について、処理対象の信号に対するべき級数演算を行う。高次項べき級数演算部４２は、ナイキスト定理による折り返し周波数を超える次数の項、すなわち高次の項について、処理対象の信号を補間した後の信号に対するべき級数演算を行う。

加算部４３は、低次項べき級数演算部４１の出力信号と高次項べき級数演算部４２の出力信号とを加算する。低次項べき級数演算部４１の出力信号には、後述する低次項べき級数演算部４１の乗算器５１、乗算器５４及び乗算器５７の出力信号が含まれている。高次項べき級数演算部４２の出力信号には、後述する高次項べき級数演算部４２の乗算器６６の出力信号が含まれている。

低次項べき級数演算部４１は例えば７個の乗算器５１〜５７を備えている。乗算器５１は処理対象の信号に１次の係数ｈ１を乗算して、べき級数演算の１次の項を出力する。乗算器５２は処理対象の信号と処理対象の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器５３は乗算器５２の出力信号に処理対象の信号を乗算する。乗算器５４は乗算器５３の出力信号に３次の係数ｈ３を乗算して、べき級数演算の３次の項を出力する。乗算器５５は乗算器５２の出力信号をと当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器５６は乗算器５５の出力信号に処理対象の信号を乗算する。乗算器５７は乗算器５６の出力信号に５次の係数ｈ５を乗算して、べき級数演算の５次の項を出力する。

高次項べき級数演算部４２は、第１の補間部として例えば補間部６１を備えており、例えば５個の乗算器６２〜６６を備えており、第１の除去部として例えばフィルタ６７を備えており、第１の間引き部として例えば間引き部６８を備えている。つまり、特に限定しないが、実施例２では、高次項べき級数演算部４２に補間部６１もフィルタ６７も間引き部６８も含まれている。

補間部６１は処理対象の信号に対して補間処理を行い、処理対象の信号よりも高いサンプリング周波数、例えば処理対象の信号の２倍のサンプリング周波数の信号を生成する。なお、２倍に限らず、３倍や４倍でもよいし、それ以外の倍率でもよい。乗算器６２は補間部６１の出力信号と当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器６３は乗算器６２の出力信号と当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器６４は乗算器６３の出力信号に乗算器６２の出力信号を乗算する。乗算器６５は乗算器６４に補間部６１の出力信号を乗算する。フィルタ６７は乗算器６５に接続されている。フィルタ６７は乗算器６５の出力信号から、ナイキスト定理による折り返し周波数を超える周波数成分を除去する。

間引き部６８はフィルタ６７に接続されている。間引き部６８はフィルタ６７の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を元の処理対象の信号と同じにする。例えば補間部６１が処理対象の信号の２倍のサンプリング周波数の信号を生成した場合には、間引き部６８はフィルタ６７の出力信号に対して１／２の間引き処理を行う。乗算器６６は間引き部６８の出力信号に７次の係数ｈ７を乗算して、べき級数演算の７次の項を出力する。歪補償部２１がべき級数演算に用いる各次数の項の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７は、べき級数係数算出部３５から与えられる。なお、図５に示すように、歪補償部２１は複数の高次項べき級数演算部４２を備えていてもよい。

・べき級数係数算出部の説明
図６は、実施例２にかかる歪補償装置のべき級数係数算出部を示すブロック図である。図６に示すように、べき級数係数算出部３５は、第３の演算部として例えば低次項係数演算部７１を備えており、第４の演算部として例えば高次項係数演算部７２を備えており、第２の加算部として例えば加算部７３を備えている。

低次項係数演算部７１は、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、低次の項について、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算を行う。低次の項の周波数は、歪補償部２１での処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数以下である。

高次項係数演算部７２は、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、高次の項について、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号を補間した後の信号に対するべき級数演算を行う。高次の項の周波数は、歪補償部２１での処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数よりも高い。

加算部７３は、低次項係数演算部７１の出力信号と高次項係数演算部７２の出力信号とを加算する。低次項係数演算部７１の出力信号には、後述する低次項係数演算部７１の乗算器８１、乗算器８４及び乗算器８７の出力信号が含まれている。高次項係数演算部７２の出力信号には、後述する高次項係数演算部７２の乗算器９６の出力信号が含まれている。

低次項係数演算部７１は例えば７個の乗算器８１〜８７を備えている。乗算器８１はアナログ／デジタル変換器３４の出力信号に１次の係数ｈ１を乗算して、べき級数演算の１次の項を出力する。乗算器８２はアナログ／デジタル変換器３４の出力信号と当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器８３は乗算器８２の出力信号にアナログ／デジタル変換器３４の出力信号を乗算する。乗算器８４は乗算器８３の出力信号に３次の係数ｈ３を乗算して、べき級数演算の３次の項を出力する。乗算器８５は乗算器８２の出力信号と当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器８６は乗算器８５の出力信号にアナログ／デジタル変換器３４の出力信号を乗算する。乗算器８７は乗算器８６の出力信号に５次の係数ｈ５を乗算して、べき級数演算の５次の項を出力する。

高次項係数演算部７２は、第２の補間部として例えば補間部９１を備えており、例えば５個の乗算器９２〜９６を備えており、第２の除去部として例えばフィルタ９７を備えており、第２の間引き部として例えば間引き部９８を備えている。つまり、特に限定しないが、実施例２では、高次項係数演算部７２に補間部９１もフィルタ９７も間引き部９８も含まれている。

補間部９１はアナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対して補間処理を行い、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号の例えば２倍のサンプリング周波数の信号を生成する。乗算器９２は補間部９１の出力信号と当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器９３は乗算器９２の出力信号と当該出力信号の共役との乗算を行い、振幅の二乗を求める。乗算器９４は乗算器９３の出力信号に乗算器９２の出力信号を乗算する。乗算器９５は乗算器９４に補間部９１の出力信号を乗算する。フィルタ９７は乗算器９５に接続されている。フィルタ９７は乗算器９５の出力信号から、ナイキスト定理による折り返し周波数を超える周波数成分を除去する。

間引き部９８はフィルタ９７に接続されている。間引き部９８はフィルタ９７の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数をアナログ／デジタル変換器３４の出力信号と同じにする。乗算器９６は間引き部９８の出力信号に７次の係数ｈ７を乗算して、べき級数演算の７次の項を出力する。べき級数係数算出部３５は、低次項係数演算部７１の出力信号と高次項係数演算部７２の出力信号とを加算した結果と、歪補償部２１の低次項べき級数演算部４１の出力信号と高次項べき級数演算部４２の出力信号とを加算した結果との誤差が最小になるような各次数の項の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を算出する。べき級数係数算出部３５は、算出した係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を歪補償部２１に複写する。なお、図７に示すように、べき級数係数算出部３５は複数の高次項係数演算部７２を備えていてもよい。

・歪補償方法における歪補償処理の説明
図８は、実施例２にかかる歪補償方法における歪補償処理を示すフローチャートである。図８に示すように、歪補償部２１において歪補償処理が開始されると、まず、歪補償部２１は歪補償装置の稼働後、一回目の歪補償処理であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。一回目である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、歪補償部２１は、歪補償部２１におけるべき級数演算の各次数の項の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を初期化してそれぞれの初期値に設定する（ステップＳ１２）。

一方、一回目でない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、歪補償部２１はべき級数演算の各次数の項の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を、それぞれべき級数係数算出部３５から複写された値に設定する（ステップＳ１３）。次いでステップＳ１２またはステップＳ１３の後に、低次項べき級数演算部４１は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、低次の項について、処理対象の信号に対するべき級数演算を行う（ステップＳ１４）。

また、補間部６１は、処理対象の信号に対して補間処理を行う（ステップＳ１５）。次いでステップＳ１５の後に、高次項べき級数演算部４２の各乗算器６２〜６５は、処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、高次の項について、ステップＳ１５での補間処理後の信号に対するべき級数演算を行う（ステップＳ１６）。次いでステップＳ１６の後に、フィルタ６７は、ステップＳ１６でのべき級数演算後の信号から、処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数を超える周波数成分、すなわち高周波成分を除去する（ステップＳ１７）。

次いでステップＳ１７の後に、間引き部６８は、ステップＳ１７での高周波成分除去後の信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を処理対象の信号と同じにする（ステップＳ１８）。つまり、ステップＳ１５で補間してサンプリング周波数を高くした分、サンプリング周波数を元に戻す。なお、ステップＳ１５からステップＳ１８までの処理をステップＳ１４の処理と同時に行うことができる。また、ステップＳ１４の処理を、ステップＳ１５からステップＳ１８までの処理の間のいずれのタイミングで行ってもよい。

次いでステップＳ１４及びステップＳ１８の後に、加算部４３は、ステップＳ１４でのべき級数演算後の信号と、ステップＳ１８での間引き処理後、７次の係数ｈ７が乗算された信号とを加算する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９での加算後の信号は、誤差算出部３６に送られる。また、ステップＳ１９での加算後の信号は、例えば図示しない増幅器で増幅されてもよい。そして、歪補償部２１は、一回のべき級数演算処理を終了する。歪補償部２１は、以上のステップＳ１１からステップＳ１９までの処理を繰り返す。

・歪補償方法における係数算出処理の説明
図９は、実施例２にかかる歪補償方法における係数算出処理を示すフローチャートである。図９に示すように、べき級数係数算出部３５において係数算出処理が開始されると、まず、べき級数係数算出部３５は歪補償装置の稼働後、一回目の係数算出処理であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。一回目である場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、べき級数係数算出部３５は、べき級数係数算出部３５におけるべき級数演算の各次数の項の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を初期化してそれぞれの初期値に設定する（ステップＳ２２）。べき級数係数算出部３５における係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７の初期値は、それぞれ例えば歪補償部２１における係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７の初期値と同じであってもよい。

一方、一回目でない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、べき級数係数算出部３５はべき級数演算の各次数の項の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を、それぞれ後述するステップＳ３０で算出した値に設定する（ステップＳ２３）。次いでステップＳ２２またはステップＳ２３の後に、低次項係数演算部７１は、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、低次の項について、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算を行う（ステップＳ２４）。

また、補間部９１は、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対して補間処理を行う（ステップＳ２５）。次いでステップＳ２５の後に、高次項係数演算部７２は、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、高次の項について、ステップＳ２５での補間処理後の信号に対するべき級数演算を行う（ステップＳ２６）。

次いでステップＳ２６の後に、フィルタ９７は、ステップＳ２６でのべき級数演算後の信号から、歪補償部２１での処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数を超える周波数成分、すなわち高周波成分を除去する（ステップＳ２７）。次いでステップＳ２７の後に、間引き部９８は、ステップＳ２７での高周波成分除去後の信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数をアナログ／デジタル変換器３４の出力信号と同じにする（ステップＳ２８）。つまり、ステップＳ２５で補間してサンプリング周波数を高くした分、サンプリング周波数を元に戻す。なお、ステップＳ２５からステップＳ２８までの処理をステップＳ２４の処理と同時に行うことができる。また、ステップＳ２４の処理を、ステップＳ２５からステップＳ２８までの処理の間のいずれのタイミングで行ってもよい。

次いでステップＳ２４及びステップＳ２８の後に、加算部７３は、ステップＳ２４でのべき級数演算後の信号とステップＳ２８での間引き処理後の信号とを加算する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９での加算後の信号は、誤差算出部３６に送られる。次いでステップＳ２９の後に、べき級数係数算出部３５は、誤差算出部３６により算出された歪補償部２１の出力信号とべき級数係数算出部３５の出力信号との誤差が最小になるように、歪補償部２１及びべき級数係数算出部３５の係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を算出する（ステップＳ３０）。べき級数係数算出部３５は、算出した係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７を歪補償部２１に複写するとともに、べき級数係数算出部３５の各係数ｈ１、ｈ３、ｈ５及びｈ７の値に設定する。そして、べき級数係数算出部３５は、一回の係数算出処理を終了する。べき級数係数算出部３５は、以上のステップＳ２１からステップＳ３０までの処理を繰り返す。

図１０に、入力信号の帯域幅を±１０ＭＨｚとし、サンプリング周波数を１２２．８８ＭＨｚとし、べき級数のべき乗項を１次、３次、５次及び７次とした場合の実施例２のべき級数演算結果のスペクトラムの一例を示す。図１０に示す例では、ナイキスト定理による折り返し周波数は６１．４４ＭＨｚである。図１０において、符号１は入力信号（±１０ＭＨｚ）であり、符号２は３次の項（±３０ＭＨｚ）であり、符号３は５次の項（±５０ＭＨｚ）である。符号４は、ナイキスト定理による折り返し周波数を考慮しない場合の７次の項（±７０ＭＨｚ）である。

図１０に示す例では、ナイキスト定理による折り返し周波数を超える７次の項がフィルタ６７により除去されているので、７次の項の折り返しによる雑音成分が出現しない。例えば歪補償装置が移動体通信システムの基地局や移動局や中継局などの無線送信装置に用いられる場合、歪補償部２１に処理対象の信号として入力される信号の電力は、±１０ＭＨｚ帯域においてほぼフラットである。そのため、７次の項については、フィルタ６７により−７０ＭＨｚ〜−６１．４４ＭＨｚの帯域及び６１．４４ＭＨｚ〜７０ＭＨｚの帯域が除去される。−６１．４４ＭＨｚ〜６１．４４ＭＨｚの帯域については、歪補償部２１により歪補償が行われる。

実施例２によれば、実施例１と同様の効果が得られる。また、アンプ２６の非線形歪特性が温度や周波数の影響により変動しても、べき級数係数算出部３５により、その変動量を補う方向にべき級数演算の各次数の項の係数が算出されるので、非線形歪特性の変動を動的に補償することができる。

（実施例３）
図１１は、実施例３にかかる歪補償装置を示すブロック図である。図１１に示すように、実施例３にかかる歪補償装置は、歪補償部２１への入力信号及びアナログ／デジタル変換器３４の出力信号に基づいて、歪補償部２１において、べき級数演算に用いられる各次数の項の係数を算出するようにしたものである。従って、実施例３にかかる歪補償装置には、実施例２において設けられているべき級数係数算出部がなくてもよい。誤差算出部３６には、歪補償部２１への入力信号とアナログ／デジタル変換器３４の出力信号とが入力される。誤差算出部３６は、アナログ／デジタル変換器３４の出力信号と歪補償部２１への入力信号との誤差を算出する。歪補償部２１は、誤差算出部３６で算出された誤差が最小になるように、べき級数演算に用いられる各次数の項の係数を算出する。

その他の構成は実施例２と同様であるので、重複する説明を省略する。また、歪補償部２１における歪補償処理については図８に示すフローチャートと同様であり、べき級数係数算出部３５における係数算出処理については図９に示すフローチャートと同様である。実施例３によれば、実施例２と同様の効果が得られる。なお、上述した実施例１〜３の各構成は、複素信号に対する構成を有する。

上述した実施例１〜３に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数以下の次数の項について、前記処理対象の信号に対するべき級数演算を行う第１の演算部と、前記処理対象の信号に対して補間処理を行う第１の補間部と、前記処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第１の補間部の出力信号に対するべき級数演算を行う第２の演算部と、前記第２の演算部の出力信号から、前記所定の周波数を超える周波数成分を除去する第１の除去部と、前記第１の除去部の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記処理対象の信号と同じにする第１の間引き部と、前記第１の演算部の出力信号と前記第１の間引き部の出力信号とを加算する第１の加算部と、を備えることを特徴とする歪補償装置。

（付記２）前記第１の加算部の出力信号を増幅する増幅部と、前記増幅部の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数以下の次数の項について、前記増幅部の出力信号に対するべき級数演算を行う第３の演算部と、前記増幅部の出力信号に対して補間処理を行う第２の補間部と、前記増幅部の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第２の補間部の出力信号に対するべき級数演算を行う第４の演算部と、前記第４の演算部の出力信号から、前記所定の周波数を超える周波数成分を除去する第２の除去部と、前記第２の除去部の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記増幅部の出力信号と同じにする第２の間引き部と、前記第３の演算部の出力信号と前記第２の間引き部の出力信号とを加算する第２の加算部と、を備え、前記第３の演算部及び前記第４の演算部は、前記第１の加算部の出力信号に対する前記第２の加算部の出力信号の誤差に基づいて、前記第１の演算部及び前記第２の演算部がそれぞれのべき級数演算に用いる各次数の項の係数を求めることを特徴とする付記１に記載の歪補償装置。

（付記３）前記第３の演算部及び前記第４の演算部は、前記誤差が最小になるように前記係数を求めることを特徴とする付記２に記載の歪補償装置。

（付記４）前記第１の加算部の出力信号を増幅する増幅部、を備え、前記第１の演算部及び前記第２の演算部は、前記処理対象の信号に対する前記増幅部の出力信号の誤差に基づいて、前記第１の演算部及び前記第２の演算部がそれぞれのべき級数演算に用いる各次数の項の係数を求めることを特徴とする付記１に記載の歪補償装置。

（付記５）前記第１の演算部及び前記第２の演算部は、前記誤差が最小になるように前記係数を求めることを特徴とする付記４に記載の歪補償装置。

（付記６）前記所定の周波数は、前記処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の歪補償装置。

（付記７）処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数以下の次数の項について、前記処理対象の信号に対する第１のべき級数演算を行う工程と、前記処理対象の信号に対して第１の補間処理を行う工程と、前記第１の補間処理を行う工程の後に、前記処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第１の補間処理後の信号に対する第２のべき級数演算を行う工程と、前記第２のべき級数演算を行う工程の後に、該第２のべき級数演算後の信号から前記所定の周波数を超える第１の周波数成分を除去する工程と、前記第１の周波数成分を除去する工程の後に、該第１の周波数成分除去後の信号に対して第１の間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記処理対象の信号と同じにする工程と、前記第１のべき級数演算を行う工程及び前記第１の間引き処理を行う工程の後に、前記第１のべき級数演算後の信号と前記第１の間引き処理後の信号とを加算する工程と、を含むことを特徴とする歪補償方法。

（付記８）前記第１のべき級数演算後の信号と前記第１の間引き処理後の信号とを加算する工程で生成された信号を増幅した後の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、前記所定の周波数以下の次数の項について、前記増幅後の信号に対する第３のべき級数演算を行う工程と、前記第１のべき級数演算後の信号と前記第１の間引き処理後の信号とを加算する工程で生成された信号を増幅した後の信号に対して第２の補間処理を行う工程と、前記第２の補間処理を行う工程の後に、前記増幅後の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第２の補間処理後の信号に対する第４のべき級数演算を行う工程と、前記第４のべき級数演算を行う工程の後に、該第４のべき級数演算後の信号から前記所定の周波数を超える第２の周波数成分を除去する工程と、前記第２の周波数成分を除去する工程の後に、該第２の周波数成分除去後の信号に対して第２の間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記増幅後の信号と同じにする工程と、前記第３のべき級数演算を行う工程及び前記第２の間引き処理を行う工程の後に、前記第３のべき級数演算後の信号と前記第２の間引き処理後の信号とを加算する工程と、前記第１のべき級数演算後の信号と前記第１の間引き処理後の信号との加算後の信号に対する、前記第３のべき級数演算後の信号と前記第２の間引き処理後の信号との加算後の信号の誤差に基づいて、前記第１のべき級数演算及び前記第２のべき級数演算にそれぞれ用いられる各次数の項の係数を求める工程と、を含むことを特徴とする付記７に記載の歪補償方法。

（付記９）前記第１のべき級数演算後の信号と前記第１の間引き処理後の信号とを加算する工程の後に、前記処理対象の信号に対する、前記加算する工程で生成された信号を増幅した後の信号の誤差に基づいて、前記第１のべき級数演算及び前記第２のべき級数演算にそれぞれ用いられる各次数の項の係数を求める工程と、を含むことを特徴とする付記７に記載の歪補償方法。

（付記１０）前記第１のべき級数演算及び前記第２のべき級数演算にそれぞれ用いられる各次数の項の係数を求める工程では、前記誤差が最小になるように前記係数を求めることを特徴とする付記８または９に記載の歪補償方法。

（付記１１）前記所定の周波数は、前記処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数であることを特徴とする付記７〜１０のいずれか一つに記載の歪補償方法。

１１，４１第１の演算部
１２，６１第１の補間部
１３，４２第２の演算部
１４，６７第１の除去部
１５，６８第１の間引き部
１６，４３第１の加算部
２６増幅部
７１第３の演算部
７２第４の演算部
７３第２の加算部
９１第２の補間部
９７第２の除去部
９８第２の間引き部

Claims

処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数以下の次数の項について、前記処理対象の信号に対するべき級数演算を行う第１の演算部と、
前記処理対象の信号に対して補間処理を行う第１の補間部と、
前記処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第１の補間部の出力信号に対するべき級数演算を行う第２の演算部と、
前記第２の演算部の出力信号から、前記所定の周波数を超える周波数成分を除去する第１の除去部と、
前記第１の除去部の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記処理対象の信号と同じにする第１の間引き部と、
前記第１の演算部の出力信号と前記第１の間引き部の出力信号とを加算する第１の加算部と、
を備えることを特徴とする歪補償装置。
前記第１の加算部の出力信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数以下の次数の項について、前記増幅部の出力信号に対するべき級数演算を行う第３の演算部と、
前記増幅部の出力信号に対して補間処理を行う第２の補間部と、
前記増幅部の出力信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第２の補間部の出力信号に対するべき級数演算を行う第４の演算部と、
前記第４の演算部の出力信号から、前記所定の周波数を超える周波数成分を除去する第２の除去部と、
前記第２の除去部の出力信号に対して間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記増幅部の出力信号と同じにする第２の間引き部と、
前記第３の演算部の出力信号と前記第２の間引き部の出力信号とを加算する第２の加算部と、
を備え、
前記第３の演算部及び前記第４の演算部は、前記第１の加算部の出力信号に対する前記第２の加算部の出力信号の誤差に基づいて、前記第１の演算部及び前記第２の演算部がそれぞれのべき級数演算に用いる各次数の項の係数を求めることを特徴とする請求項１に記載の歪補償装置。
前記第３の演算部及び前記第４の演算部は、前記誤差が最小になるように前記係数を求めることを特徴とする請求項２に記載の歪補償装置。
前記第１の加算部の出力信号を増幅する増幅部、を備え、
前記第１の演算部及び前記第２の演算部は、前記処理対象の信号に対する前記増幅部の出力信号の誤差に基づいて、前記第１の演算部及び前記第２の演算部がそれぞれのべき級数演算に用いる各次数の項の係数を求めることを特徴とする請求項１に記載の歪補償装置。
前記第１の演算部及び前記第２の演算部は、前記誤差が最小になるように前記係数を求めることを特徴とする請求項４に記載の歪補償装置。
前記所定の周波数は、前記処理対象の信号に対するナイキスト定理による折り返し周波数であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の歪補償装置。
処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が所定の周波数以下の次数の項について、前記処理対象の信号に対する第１のべき級数演算を行う工程と、
前記処理対象の信号に対して第１の補間処理を行う工程と、
前記第１の補間処理を行う工程の後に、前記処理対象の信号に対するべき級数演算によって生成される次数の項のうち、演算結果が前記所定の周波数を超える次数の項について、前記第１の補間処理後の信号に対する第２のべき級数演算を行う工程と、
前記第２のべき級数演算を行う工程の後に、該第２のべき級数演算後の信号から前記所定の周波数を超える第１の周波数成分を除去する工程と、
前記第１の周波数成分を除去する工程の後に、該第１の周波数成分除去後の信号に対して第１の間引き処理を行ってサンプリング周波数を前記処理対象の信号と同じにする工程と、
前記第１のべき級数演算を行う工程及び前記第１の間引き処理を行う工程の後に、前記第１のべき級数演算後の信号と前記第１の間引き処理後の信号とを加算する工程と、
を含むことを特徴とする歪補償方法。