JP2015162883A - 信号処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】2入力1出力回路の2つの入力信号の信号経路間の特性差を補正する。【解決手段】実施形態によれば、信号処理装置は、第1のスイッチと、第2のスイッチと、補正部と、回路とを備える。第1のスイッチは、第1の信号と第1の定包絡線信号とを含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第1の選択信号を得る。第2のスイッチは、第2の信号と第2の定包絡線信号とを含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第2の選択信号を。補正部は、第1の選択信号及び第2の選択信号のうち少なくとも一方の特性を補正することによって第1の補正信号及び第2の補正信号を得る。回路は、第1の補正信号及び第2の補正信号から出力信号を生成する。【選択図】図1

Description

実施形態は、2入力1出力回路に関する。
電源変調型電力増幅器(PA:Power Amplifier)は、2つの信号を入力する。2つの信号は、好ましくは、同期した状態で電力増幅器に入力される。しかしながら、これらの信号は互いに異なる信号経路を経由するが、これらの信号経路において生じる遅延量は互いに異なる。故に、2つの信号が同期した状態で電力増幅器に入力されるようにするためには、一方または両方の信号に遅延を与えることによって信号経路間の遅延差を補正する必要がある。
更に、電源変調型電力増幅器を含む種々の2入力1出力回路において、2つの入力信号の信号経路間の種々の特性差を補正することが望まれることもある。
特開2005−203960号公報
実施形態は、2入力1出力回路の2つの入力信号の信号経路間の特性差を補正することを目的とする。
実施形態によれば、信号処理装置は、第1のスイッチと、第2のスイッチと、補正部と、回路とを備える。第1のスイッチは、第1の信号と第1の定包絡線信号とを含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第1の選択信号を得る。第2のスイッチは、第2の信号と第2の定包絡線信号とを含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第2の選択信号を。補正部は、第1の選択信号及び第2の選択信号のうち少なくとも一方の特性を補正することによって第1の補正信号及び第2の補正信号を得る。回路は、第1の補正信号及び第2の補正信号から出力信号を生成する。
第1の実施形態に係る信号処理装置を例示するブロック図。 2信号間の遅延量を推定する技法の説明図。 図1の2つの遅延量推定部によって推定される遅延量の説明図。 図1のディジタルループバック信号と第2のディジタル信号との間の遅延量の推定法の説明図。 図1の第1のディジタル信号とディジタルループバック信号との間の遅延量の推定法の説明図。 第1の実施形態に係る信号処理装置の動作状態毎に、図1の2つのスイッチによって選択される入力端子、ならびに、RF信号及びアナログ電源電圧信号の波形を例示する図。 図1の変形例を示すブロック図。 第2の実施形態に係る信号処理装置に備えられるスイッチを例示する図。 第2の実施形態に係る信号処理装置に備えられるスイッチを例示する図。 第2の実施形態に係る信号処理装置の動作状態毎に、図8のスイッチ及び図9のスイッチによって選択される入力端子、ならびに、RF信号及びアナログ電源電圧信号の波形を例示する図。 第3の実施形態に係る信号処理装置を例示するブロック図。 第4の実施形態に係る信号処理装置を例示するブロック図。
以下、図面を参照しながら実施形態の説明が述べられる。尚、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号が付され、重複する説明は基本的に省略される。以降の説明において、「信号」は基本的に「電気信号」を意味する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る信号処理装置は、電源変調型PAの一種であるET(Envelope Tracking)−PAのRF(Radio Frequency)経路と電源電圧経路との間の遅延差を補正する。尚、ET−PAは、EER(Envelope Elimination and Restoration)−PAなどの他の電源変調型PAに置き換えられてもよい。
具体的には、図1に例示されるように、本実施形態に係る信号処理装置は、DPD(Digital Pre−Distorter)101と、絶対値計算部102と、線形変換部103と、定包絡線変調部104と、スイッチ105と、スイッチ106と、遅延補正部107と、DAC(Digital−to−Analog Converter)108と、DAC109と、ET−PA113と、ミキサ114と、ADC(Analog−to−Digital Converter)115と、遅延補正部116と、遅延量推定部117と、遅延量推定部118と、補正量計算部119と、DPD係数推定部120とを備える。
DPD101は、オリジナル信号S101(xorig(n))を入力し、DPD係数推定部120から歪み補償係数S118を示す信号を入力する。このオリジナル信号S101は、無線送信の対象となる複素数信号である。DPD101は、歪み補償係数S118を用いてオリジナル信号S101の歪みを補償することによって、ベースバンド信号S102(x(n))を生成する。DPD101は、絶対値計算部102、定包絡線変調部104、スイッチ105の入力端子A及び遅延量推定部117へと、ベースバンド信号S102を出力する。
絶対値計算部102は、DPD101からベースバンド信号S102を入力する。絶対値計算部102は、複素数信号としてのベースバンド信号S102の絶対値|x(n)|(即ち、振幅成分)を計算する。絶対値計算部102は、絶対値|x(n)|を示す信号線形変換部103へと出力する。
線形変換部103は、絶対値計算部102から絶対値|x(n)|を示す信号を入力する。線形変換部103は、下記数式(1)に従って、絶対値|x(n)|を線形変換することによって、ディジタル電源電圧信号S103(v(n))を生成する。数式(1)の係数a及び係数bは、電源電圧を所望のレベルへと調整するために用いられる。線形変換部103は、スイッチ106の入力端子A及び遅延量推定部118へと、ディジタル電源電圧信号S103を出力する。
定包絡線変調部104は、DPD101からベースバンド信号S102を入力する。定包絡線変調部104は、ベースバンド信号S102を定包絡線変調することによって、定包絡線変調信号S106を生成する。定包絡線変調部104は、定包絡線変調信号S106をスイッチ105の入力端子Bへと出力する。定包絡線変調信号S106の位相はベースバンド信号S102の位相に依存するが、定包絡線変調信号S106の振幅は一定である。
スイッチ105は、DPD101から入力端子Aを介してベースバンド信号S102を入力し、定包絡線変調部104から入力端子Bを介して定包絡線変調信号S106を入力する。スイッチ105は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子Aまたは入力端子Bのいずれかを選択することによって、第1のディジタル信号(これは、第1の選択信号と呼ぶこともできる)S107を得る。換言すれば、スイッチ105は、ベースバンド信号S102及び定包絡線変調信号S106を含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ105は、第1のディジタル信号S107をDAC108へと出力する。
具体的には、スイッチ105は、通常時(典型的には、信号送信時)、ならびに、後述される遅延量Δy−xの推定時には、入力端子A(ベースバンド信号S102)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としてのベースバンド信号S102をDAC108へと出力する。また、スイッチ105は、後述される遅延量Δv−yの推定時には、入力端子B(定包絡線変調信号S106)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としての定包絡線変調信号S106をDAC108へと出力する。
スイッチ106は、線形変換部103から入力端子Aを介してディジタル電源電圧信号S103を入力し、入力端子Bを介して一定振幅信号(これは、定包絡線信号と呼ぶこともできる)を入力する。スイッチ106は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子Aまたは入力端子Bのいずれかを選択することによって、第2のディジタル信号(これは、第2の選択信号と呼ぶこともできる)S104を得る。換言すれば、スイッチ106は、ディジタル電源電圧信号S103及び一定振幅信号を含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ106は、第2のディジタル信号S104を遅延補正部107へと出力する。
具体的には、スイッチ106は、通常時、ならびに、遅延量Δv−yの推定時には、入力端子A(ディジタル電源電圧信号S103)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としてのディジタル電源電圧信号S103を遅延補正部107へと出力する。また、スイッチ106は、遅延量Δy−xの推定時には、入力端子B(一定振幅信号)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としての一定振幅信号を遅延補正部107へと出力する。
遅延補正部107は、スイッチ106から第2のディジタル信号S104を入力し、補正量計算部119から補正量S117(Δv−x)を示す信号を入力する。遅延補正部107は、補正量S117を用いて第2のディジタル信号S104の遅延量を補正することによって、補正された第2のディジタル信号S105を生成する。補正量S117は、第1のディジタル信号S107及び後述されるディジタルループバック信号S113の間の遅延量と第2のディジタル信号S104及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量との間の差分の推定値に相当する。即ち、遅延補正部107は、第2のディジタル信号S104の遅延量を事前補償することによって、補正された第2のディジタル信号S105を生成する。補正された第2のディジタル信号S105とディジタルループバック信号S113との間の遅延量は、上記第1のディジタル信号S107とディジタルループバック信号S113との間の遅延量と一致する。遅延補正部107は、補正された第2のディジタル信号S105をDAC109へと出力する。
前述のように、遅延補正部107は、第2のディジタル信号S104の遅延量を補正することによって、補正された第2のディジタル信号S105とディジタルループバック信号S113との間の遅延量を第1のディジタル信号S107とディジタルループバック信号S113との間の遅延量と一致させる。しかしながら、第2のディジタル信号S104の代わりに第1のディジタル信号S107の遅延量を補正することによって、補正された第1のディジタル信号とディジタルループバック信号S113との間の遅延量を第2のディジタル信号S104とディジタルループバック信号S113との間の遅延量と一致させることもできる。同様に、第1のディジタル信号S107及び第2のディジタル信号S104の両方の遅延量を個別に補正することによって、補正された第1のディジタル信号及び補正された第2のディジタル信号の各々とディジタルループバック信号S113との間の遅延量を互いに一致させることもできる。
DAC108は、スイッチ105から第1のディジタル信号S107を入力する。DAC108は、第1のディジタル信号S107をディジタル/アナログ変換することによって、第1のアナログ信号を生成する。DAC108は、第1のアナログ信号をET−PA113の第1の入力端子へと出力する。
DAC109は、遅延補正部107から補正された第2のディジタル信号S105を入力する。DAC109は、補正された第2のディジタル信号S105をディジタル/アナログ変換することによって、第2のアナログ信号を生成する。DAC109は、第2のアナログ信号をET−PA113の第2の入力端子(これは、電源電圧制御端子と呼ぶこともできる)へと出力する。
ET−PA113は、第1の入力端子を介して第1のアナログ信号を入力し、第2の入力端子を介して第2のアナログ信号を入力する。ET−PA113は、第1のアナログ信号をアップコンバートすることによってRF信号S109(x(t))を生成し、当該RF信号S109を増幅することによって、送信信号S111(y(t))を生成する。RF信号S109を増幅するために用いられる電源電圧は、上記第2のアナログ信号に依存する。ET−PA113は、図示されないアンテナ及びミキサ114へと、送信信号S111を出力する。
具体的には、ET−PA113は、ミキサ110と、EA(Envelope Amplifier)111と、RF−PA112とを含む。
ミキサ110は、ローカル信号を入力し、ET−PA113の第1の入力端子を介してDAC108から第1のアナログ信号を入力する。ミキサ110は、ローカル信号を用いて第1のアナログ信号をアップコンバートする(具体的には、第1のアナログ信号にローカル信号を乗算する)ことによって、RF信号S109を生成する。ミキサ110は、RF信号S109をRF−PA112のゲート端子へと出力する。
EA111は、ET−PA113の第2の入力端子を介してDAC109から第2のアナログ信号を入力する。EA111は、第2のアナログ信号を増幅することによって、アナログ電源電圧信号S110(v(t))を生成する。EA111は、アナログ電源電圧信号S110をRF−PA112のドレイン端子へと出力する。
RF−PA112は、ゲート端子を介してミキサ110からRF信号S109を入力し、ドレイン端子を介してEA111からアナログ電源電圧信号S110を入力する。RF−PA112は、RF信号S109を増幅することによって送信信号S111を生成する。RF−PA112の電源電圧はアナログ電源電圧信号S110に依存する。RF−PA112は、図示されないアンテナ及びミキサ114へと、送信信号S111を出力する。図示されないアンテナは、送信信号S111を電波として空間に放射する。
ミキサ114は、ローカル信号を入力し、ET−PA113から送信信号S111を入力する。ミキサ114は、ローカル信号を用いて送信信号S111をダウンコンバートする(具体的には、送信信号S111にローカル信号を乗算する)ことによって、アナログループバック信号S112を生成する。ミキサ114は、アナログループバック信号S112をADC115へと出力する。
ADC115は、ミキサ114からアナログループバック信号S112を入力する。ADC115は、アナログループバック信号S112をアナログ/ディジタル変換することによって、ディジタルループバック信号S113(y(n))を生成する。ADC115は、遅延補正部116、遅延量推定部117及び遅延量推定部118へと、ディジタルループバック信号S113を出力する。
遅延補正部116は、ADC115からディジタルループバック信号S113を入力し、遅延量推定部117から推定遅延量S115(Δy−x)示す信号を入力する。遅延補正部116は、推定遅延量S115を用いてディジタルループバック信号S113の遅延量を補正することによって、補正されたループバック信号S114を生成する。推定遅延量S115は、ベースバンド信号S102に対するディジタルループバック信号S113の遅延量の推定値に相当する。即ち、遅延補正部116は、ベースバンド信号S102に対するディジタルループバック信号S113の遅延量をキャンセルすることによって、補正されたループバック信号S114を生成する。遅延補正部116は、補正されたループバック信号S114をDPD係数推定部120へと出力する。
遅延量推定部117は、ベースバンド信号S102を入力し、ADC115からディジタルループバック信号S113を入力する。遅延量推定部117は、ベースバンド信号S102に対するディジタルループバック信号S113の遅延量を推定することによって、推定遅延量S115を得る。遅延量推定部117は、遅延補正部116及び補正量計算部119へと、推定遅延量S115を示す信号を出力する。尚、遅延量推定部117の詳細は後述される。
遅延量推定部118は、線形変換部103からディジタル電源電圧信号S103を入力し、ADC115からディジタルループバック信号S113を入力する。遅延量推定部118は、ディジタルループバック信号S113に対するディジタル電源電圧信号S103の遅延量を推定することによって、推定遅延量S116(Δv−y)を得る。遅延量推定部118は、推定遅延量S116を示す信号を補正量計算部119へと出力する。尚、遅延量推定部118の詳細は後述される。
補正量計算部119は、遅延量推定部117から推定遅延量S115を示す信号を入力し、遅延量推定部118から推定遅延量S116を示す信号を入力する。補正量計算部119は、推定遅延量S115及び推定遅延量S116に基づいて、ベースバンド信号S102及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量とディジタル電源電圧信号S103及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量との間の差分に相当する補正量S117を計算する。具体的には、補正量計算部119は、下記数式(2)に従って、推定遅延量S116から推定遅延量S115を減算することによって、補正量S117を計算できる。補正量計算部119は、補正量S117を示す信号を遅延補正部107へと出力する。
DPD係数推定部120は、オリジナル信号S101を入力し、遅延補正部116から補正されたループバック信号S114を入力する。DPD係数推定部120は、オリジナル信号S101及び補正されたループバック信号S114に基づいて歪み補償係数S118を推定する。DPD係数推定部120は、歪み補償係数S118を示す信号をDPD101へと出力する。
前述のように、遅延量推定部117及び遅延量推定部118は、2信号間の遅延量を推定する必要がある。一般的には、任意の信号経路における入出力信号間の遅延量は、当該入出力信号の相互相関関数の最大値を与えるサンプル数を探索することによって推定される。
例えば、図2に示されるDAC201と、回路202と、ADC203とを含む信号経路における入力ディジタル信号S201(s(n))と出力ディジタル信号S203(r(n))との間に、遅延量S204(Δ)が生じているとする。尚、出力ディジタル信号S202は、入力ディジタル信号S201に対してDAC201によるディジタルアナログ変換と、回路202によるアナログ信号処理と、ADC203によるアナログディジタル変換とを適用することによって生成される。この遅延量S204は、下記数式(3)に示される相互相関関数Rsr(k)(S203)を用いて推定することができる。
数式(3)において、Nは相互相関関数S203を計算するために用いられるサンプル長を表す。*は複素共役を意味する。この相互相関関数Rsr(k)は、k=Δにおいて最大値をとる。従って、遅延量S204は、相互相関関数Rsr(k)の最大値を与えるサンプル数kを探索することによって推定される。
尚、2信号間の遅延量を推定するための技法は、上記例に限られない。例えば、2信号にFFT(Fast Fourier Transform)をそれぞれ適用し、FFT後の2信号を周波数成分毎に除算し、商スペクトラムの位相成分の傾きに基づいて遅延量を推定することもできる。遅延量推定部117及び遅延量推定部118は、任意の技法に従って2信号間の遅延量を推定できるが、以降の説明では、簡単化のために相互相関関数を用いて2信号間の遅延量を推定することとする。
遅延量推定部117は、図3の点線で示される信号経路における入出力信号に相当する第1のディジタル信号S107及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量を推定する。同様に、遅延量推定部118は、図3の破線で示される信号経路における入出力信号に相当する第2のディジタル信号S104及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量を推定する。但し、ディジタルループバック信号S113は、第1のディジタル信号S107及び第2のディジタル信号S104の両方に依存するので、これらの遅延量を高精度に推定することは容易でない。
具体的には、ディジタル電源電圧信号S103(v(n))の影響(例えば、RF−PA112の電源電圧が変調されることによるAM/PM特性の変動)により、ディジタルループバック信号S113(y(n))の波形は、ベースバンド信号S102(x(n))の波形を遅延させたものと比べて大きく異なるかもしれない。このような場合に、ディジタルループバック信号S113(y(n))と第1のディジタル信号S107としてのベースバンド信号S102(x(n))との相互相関関数の最大値を与えるサンプル数を探索したとしても、当該サンプル数はディジタルループバック信号S113(y(n))と第1のディジタル信号S107との間の遅延量とは異なるであろう。
そこで、本実施形態に係る信号処理装置は、第1の信号経路における第1の入出信号と出力信号との間の第1の遅延量を推定する時には、当該第1の信号経路と重複する第2の信号経路における第2の入力信号による当該出力信号への影響を緩和する。同様に、この信号処理装置は、上記第2の信号経路における第2の入力信号と上記出力信号との間の第2の遅延量を推定する時には、上記第1の信号経路における第1の入力信号による当該出力信号への影響を緩和する。
具体的には、スイッチ105及びスイッチ106が図6に例示されるように動作することで、遅延量推定部117及び遅延量推定部118は遅延量を高精度に推定できる。
例えば、遅延量推定部117が第1のディジタル信号S107及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量を推定する時には、スイッチ106は第2のディジタル信号S104によるディジタルループバック信号S113への影響を緩和するために入力端子Bを選択する。このとき、図5に示されるように、一定振幅信号が第2のディジタル信号S104として出力される。一定振幅信号によるディジタルループバック信号S113への影響は、振幅が一定でないディジタル電源電圧信号S103による影響と比べて小さい。故に、遅延量推定部117は、下記数式(4)に示される相互相関関数の最大値を与えるサンプル数を探索することによって、第1のディジタル信号S107(これは、ベースバンド信号S102(x(n))に相当する)に対するディジタルループバック信号S113(y(n))の遅延量を高精度に推定できる。
同様に、遅延量推定部118が第2のディジタル信号S104及びディジタルループバック信号S113の間の遅延量を推定する時には、スイッチ105は第1のディジタル信号S107によるディジタルループバック信号S113への影響を緩和するために入力端子Bを選択する。このとき、図4に示されるように、定包絡線変調信号S106が第1のディジタル信号S107として出力される。定包絡線変調信号によるディジタルループバック信号S113への影響は、振幅が一定でないベースバンド信号S102による影響と比べて小さい。故に、遅延量推定部118は、下記数式(5)に示される相互相関関数の最大値を与えるサンプル数を探索することによって、ディジタルループバック信号S113(y(n))に対する第2のディジタル信号S104(これは、ディジタル電源電圧信号S103(v(n))に相当する)の遅延量を高精度に推定できる。
尚、ディジタル電源電圧信号S103は実数信号であるので、ディジタルループバック信号S113の振幅成分には影響するが位相成分には影響しない。従って、数式(5)においてy(n)そのものではなくその絶対値が用いられる。
遅延量推定部117及び遅延量推定部118による遅延量の推定後に、図1の信号処理装置は通常動作を開始する。通常時には、図6に例示されるように、スイッチ105は入力端子Aを選択し、スイッチ106は入力端子Aを選択する。従って、スイッチ105は第1のディジタル信号S107としてのベースバンド信号S102をDAC108へと出力し、スイッチ106は第2のディジタル信号S104としてのディジタル電源電圧信号S103を遅延補正部107へと出力する。即ち、ベースバンド信号S102(x(n))及びディジタル電源電圧信号S103(v(n))は、ET−PA113の通常時の2入力信号として用いられる。
以上説明したように、第1の実施形態に係る信号処理装置は、第1の信号経路における第1の入力信号と出力信号との間の第1の遅延量を推定する時には、当該第1の信号経路と重複する第2の信号経路における第2の入力信号として定包絡線信号を選択する。同様に、この信号処理装置は、上記第2の信号経路における第2の入力信号と上記出力信号との間の第2の遅延量を推定する時には、上記第1の信号経路における第1の入力信号として定包絡線信号を選択する。従って、この信号処理装置によれば、一方の入力信号と出力信号との間の遅延量を推定する時に、他方の入力信号による当該出力信号への影響が緩和されるので、当該遅延量を高精度に推定することができる。
尚、図1の信号処理装置は、送信信号S111をループバックすることによって得られるディジタルループバック信号S113を用いて遅延量を推定する。しかしながら、係るループバック機構は、本実施形態に係る信号処理装置において省略することもできる。ループバック機構を省略することによって回路規模が削減可能である。
具体的には、図7に例示されるように、本実施形態に係る信号処理装置を含む送信装置130からの送信信号111を受信する受信装置131が遅延量S115及び遅延量S116を推定してもよい。
送信装置130は、絶対値計算部102と、線形変換部103と、定包絡線変調部104と、スイッチ105と、スイッチ106と、遅延補正部107と、DAC108と、DAC109と、ET−PA113とを備える。尚、簡単化のために、図7においてDPD101、遅延補正部116及びDPD係数推定部120が省略されているが、これらを追加することも可能である。送信装置130のアンテナ(図示されない)から放射された送信信号S111は、無線伝搬路を介して受信装置131へと伝送される。
受信装置131は、ミキサ114と、ADC115と、遅延補正部116と、遅延量推定部117と、遅延量推定部118と、補正量計算部119とを備える。
ミキサ114は、ローカル信号を入力し、図示されないアナログ信号処理回路から送信信号S111の受信信号としてのRF信号を入力する。ミキサ114は、ローカル信号を用いてRF信号をダウンコンバートする(具体的には、RF信号にローカル信号を乗算する)ことによって、アナログベースバンド信号S112を生成する。ミキサ114は、アナログベースバンド信号S112をADC115へと出力する。
ADC115は、ミキサ114からアナログベースバンド信号S112を入力する。ADC115は、アナログベースバンド信号S112をアナログ/ディジタル変換することによって、ディジタルベースバンド信号S113(y(n))を生成する。ADC115は、遅延量推定部117、遅延量推定部118及び図示されないデータ復調部へと、ディジタルベースバンド信号S113を出力する。
遅延量推定部117は、ベースバンド信号S102と同一である既知系列S130(x’(n))を入力し、ADC115からディジタルベースバンド信号S113を入力する。遅延量推定部117は、既知系列S130に対するディジタルベースバンド信号S113の遅延量を推定することによって、推定遅延量S115を得る。遅延量推定部117は、遅延補正部116及び補正量計算部119へと、推定遅延量S115を示す信号を出力する。
遅延量推定部118は、ディジタル電源電圧信号S103と同一である既知系列S131(v’(n))を入力し、ADC115からディジタルベースバンド信号S113を入力する。遅延量推定部118は、ディジタルベースバンド信号S113に対する既知系列S131の遅延量を推定することによって、推定遅延量S116を得る。遅延量推定部118は、推定遅延量S115を示す信号を補正量計算部119へと出力する。
補正量計算部119は、遅延量推定部117から推定遅延量S115を示す信号を入力し、遅延量推定部118から推定遅延量S116を示す信号を入力する。補正量計算部119は、推定遅延量S115及び推定遅延量S116に基づいて、補正量S117を計算する。具体的には、補正量計算部119は、上記数式(2)に従って、推定遅延量S116から推定遅延量S115を減算することによって、補正量S117を計算できる。補正量S117を示す信号は、無線伝搬路を介して遅延補正部107へ伝送される。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る信号処理装置は、前述の第1の実施形態において説明された2つのスイッチのうち一方または両方において異なる。具体的には、本実施形態に係る信号処理装置は、図1及び図7に示されたスイッチ106の代わりに図8に例示されるスイッチ106を備えてもよい。また、この信号処理装置は、図1及び図7に示されたスイッチ105の代わりに図9に例示されるスイッチ105を備えてもよい。
図8のスイッチ106は、前述の入力端子A及び入力端子Bに加えて入力端子Cを更に備える。スイッチ106は、入力端子Cを介してガウス雑音信号を入力する。このガウス雑音信号は、ディジタル電源電圧信号S103の帯域幅に比べて広い帯域幅を持つ。尚、ガウス雑音信号の代わりに任意の種別の擬似雑音信号が入力端子Cを介して入力されてもよい。
スイッチ106は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子A、入力端子Bまたは入力端子Cのいずれかを選択することによって、第2のディジタル信号S104を得る。換言すれば、スイッチ106は、ディジタル電源電圧信号S103、一定振幅信号及びガウス雑音信号を含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ106は、第2のディジタル信号S104を遅延補正部107へと出力する。
具体的には図10に例示されるように、スイッチ106は、通常時には入力端子A(ディジタル電源電圧信号S103)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としてのディジタル電源電圧信号S103を遅延補正部107へと出力する。また、スイッチ106は、遅延量Δy−xの推定時には、入力端子B(一定振幅信号)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としての一定振幅信号を遅延補正部107へと出力する。
スイッチ106は、遅延量Δv−yの推定時には、入力端子Aの代わりに入力端子C(ガウス雑音信号)を選択できる。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としてのガウス雑音信号を遅延補正部107へと出力できる。入力端子Cが選択される場合にはディジタル電源電圧信号S103の帯域幅に比べて広い帯域幅を持つガウス雑音信号がET−PA113の第2の入力信号として用いられるので、入力端子Aが選択される場合に比べて細かい分解能で遅延量Δv−yを推定することが可能となる。
図9のスイッチ105は、前述の入力端子A及び入力端子Bに加えて入力端子Cを更に備える。スイッチ105は、入力端子Cを介して一定振幅信号を入力する。この一定振幅信号は、その位相がベースバンド信号S102に依存しない点で定包絡線変調信号S106とは異なる。尚、入力端子B及びこれに付随する定包絡線変調部104は省略されてもよい。
スイッチ105は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子A、入力端子Bまたは入力端子Cのいずれかを選択することによって、第1のディジタル信号S107を得る。換言すれば、スイッチ105は、ベースバンド信号S102、定包絡線変調信号S106及び一定振幅信号を含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ105は、第1のディジタル信号S107をDAC108へと出力する。
具体的には図10に例示されるように、スイッチ105は、通常時、ならびに、遅延量Δy−xの推定時には、入力端子A(ベースバンド信号S102)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としてのベースバンド信号S102をDAC108へと出力する。また、スイッチ105は、遅延量Δv−yの推定時には、入力端子B(定包絡線変調信号S106)の代わりに入力端子C(一定振幅信号)を選択できる。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としての一定振幅信号をDAC108へと出力できる。入力端子Cが選択される場合にはベースバンド信号S102に依存しない位相を持つ一定振幅信号がET−PA113の第1の入力信号として用いられるので、入力端子Aが選択される場合に比べて高精度に遅延量Δv−yを推定することが可能となる。
以上説明したように、第2の実施形態に係る信号処理装置は、第2の信号経路における第2の入力信号と出力信号との間の第2の遅延量を推定する時には、通常時の第2の入力信号の帯域幅に比べて広い帯域幅を持つ擬似雑音信号を当該第2の入力信号として選択する。従って、この信号処理装置によれば、より細かい分解能で上記第2の遅延量を推定できる。更に、この信号処理装置は、上記第2の遅延量を推定する時には、上記第2の信号経路と重複する第1の信号経路における第1の入力信号として、通常時の第1の入力信号に依存しない位相を持つ一定振幅信号を選択する。従って、この信号処理装置によれば、高精度に上記第2の遅延量を推定できる。
尚、ET−PA113を2入力1出力回路として一般化するならば、スイッチ105及びスイッチ106の両方が図8に例示されるように変形される可能性があるし、スイッチ105及びスイッチ106の両方が図9に例示されるように変形される可能性もある。
(第3の実施形態)
前述の第1の実施形態及び第2の実施形態は、電源変調型PAに限られず種々の2入力1出力回路に適用することができる。例えば図11に示されるように、本実施形態に係る信号処理装置は、LINC(LInear amplification using Nonlinear Components)型PAに適用されてもよい。
具体的には、図11に例示される信号処理装置は、out−phasing処理部1001と、スイッチ105と、スイッチ106と、遅延補正部107と、DAC108と、DAC109と、LINC−PA1002と、ミキサ114と、ADC115と、遅延量推定部117と、遅延量推定部118と、補正量計算部119とを備える。尚、簡単化のために、図11においてDPD101、遅延補正部116及びDPD係数推定部120が省略されているが、これらを追加することも可能である。
out−phasing処理部1001は、オリジナル信号S101(xorig(n))を入力する。out−phasing処理部1001は、オリジナル信号S101に対して下記数式(6)に従うout−phasing処理を行うことによって、第1のディジタル位相信号S102(x(n))及び第2のディジタル位相信号S103(v(n))を生成する。
数式(6)においてAはxorig(n)の最大振幅を表し、φはargxorig(n)に等しく、θはarccos{|xorig(n)|/(2A)}に等しい。out−phasing処理部1001は、第1のディジタル位相信号S102をスイッチ105の入力端子Aへと出力し、第2のディジタル位相信号S103をスイッチ106の入力端子Aへと出力する。
スイッチ105は、out−phasing処理部1001から入力端子Aを介して第1のディジタル位相信号S102を入力し、入力端子Bを介して一定振幅信号を入力する。スイッチ105は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子Aまたは入力端子Bのいずれかを選択することによって、第1のディジタル信号S107を得る。換言すれば、スイッチ105は、第1のディジタル位相信号S102及び一定振幅信号を含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ105は、第1のディジタル信号S107をDAC108へと出力する。
具体的には、スイッチ105は、通常時、ならびに、後述される遅延量Δy−xの推定時には、入力端子A(第1のディジタル位相信号S102)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としての第1のディジタル位相信号S102をDAC108へと出力する。また、スイッチ105は、後述される遅延量Δv−yの推定時には、入力端子B(一定振幅信号)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としての一定振幅信号をDAC108へと出力する。
スイッチ106は、out−phasing処理部1001から入力端子Aを介して第2のディジタル位相信号S103を入力し、入力端子Bを介して一定振幅信号を入力する。スイッチ106は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子Aまたは入力端子Bのいずれかを選択することによって、第2のディジタル信号S104を得る。換言すれば、スイッチ106は、第2のディジタル位相信号S103及び一定振幅信号を含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ106は、第2のディジタル信号S104を遅延補正部107へと出力する。
具体的には、スイッチ106は、通常時、ならびに、遅延量Δv−yの推定時には、入力端子A(第2のディジタル位相信号S103)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としての第2のディジタル位相信号S103を遅延補正部107へと出力する。また、スイッチ106は、遅延量Δy−xの推定時には、入力端子B(一定振幅信号)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としての一定振幅信号を遅延補正部107へと出力する。
尚、スイッチ105は、図8または図9に例示されるように変形されてもよい。同様に、スイッチ106は図8または図9に例示されるように変形されてもよい。
LINC−PA1002は、第1の入力端子を介してDAC108から第1のアナログ信号を入力し、第2の入力端子を介してDAC109から第2のアナログ信号を入力する。LINC−PA1002は、第1のアナログ信号をアップコンバートすることによって第1のRF信号を生成し、当該第1のRF信号を増幅することによって第1の増幅信号を生成する。同様に、LINC−PA1002は、第2のアナログ信号をアップコンバートすることによって第2のRF信号を生成し、当該第2のRF信号を増幅することによって第2の増幅信号を生成する。それから、LINC−PA1002は、第1の増幅信号及び第2の増幅信号を合成することによって、送信信号S111(y(t))を生成する。
尚、LINC−PA1002は、任意の2入力1出力回路に置き換えることができる。例えば、LINC−PA1002は、負荷変調型PAに置き換えられてもよい。負荷変調型PAの一種であるディジタルDoherty PAにおいて、キャリアアンプ用の信号及びピークアンプ用の信号が2つの入力信号として用いられる。キャリアアンプ用の信号は上記オリジナル信号S101(または、これに任意の信号処理(例えば歪み補償)を施したもの)に相当し、ピークアンプ用の信号は当該オリジナル信号S101に一定の遅延を与えることによって得られる信号に相当する。
或いは、LINC−PA1002は、直交復調器に置き換えられてもよい。直交復調器において、上記オリジナル信号S101の同相成分(実数成分)信号及び直交成分(虚数成分)信号が2つの入力信号として用いられる。
以上説明したように、第3の実施形態に係る信号処理装置は、前述の第1の実施形態または第2の実施形態に係る信号処理装置における電力変調型PAをLINC−PA、負荷変調型PA、直交復調器などの任意の種別の2入力1出力回路へと置換する。従って、この信号処理装置によれば、任意の種別の2入力1出力回路の2つの入力信号の各々と出力信号との間の遅延量を高精度に推定することができる。
(第4の実施形態)
前述の第1の実施形態、第2の実施形態及び第3の実施形態は、遅延量に限られず信号経路における入出力信号間の任意の種別の特性差を推定するために用いることができる。例えば図12に示されるように、本実施形態に係る信号処理装置は、周波数特性を推定するために用いられてもよい。尚、図示されていないが、本実施形態に係る信号処理装置は利得特性差を推定するために用いられてもよい。更に、本実施形態に係る信号処理装置は、遅延量、周波数特性差及び利得特性差などの種々の特性差のうち任意の2種類以上を推定するために用いられてもよい。
具体的には、図12に例示される信号処理装置は、out−phasing処理部1001と、スイッチ105と、スイッチ106と、周波数特性補正部1101と、DAC108と、DAC109と、LINC−PA1002と、ミキサ114と、ADC115と、周波数特性差推定部1102と、周波数特性差推定部1103と、補正量計算部1104とを備える。尚、簡単化のために、図12においてDPD101、遅延補正部116及びDPD係数推定部120が省略されているが、これらを追加することも可能である。また、第3の実施形態において説明されたように、LINC−PA1002は、任意の種別の2入力1出力回路へと置換可能である。
周波数特性補正部1101は、スイッチ106から第2のディジタル信号S104を入力し、補正量計算部1104から補正量S1103(Fv−x)を示す信号を入力する。周波数特性補正部1101は、第2のディジタル信号S104の周波数特性を補正量S1103に基づいて補正することによって、補正された第2のディジタル信号S105を生成する。補正量S1103は、第1のディジタル信号S107及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差と第2のディジタル信号S104及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差との間の差分の推定値に相当する。即ち、周波数特性補正部1101は、第2のディジタル信号S104の周波数特性を事前補償することによって、補正された第2のディジタル信号S105を生成する。補正された第2のディジタル信号S105及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差は、第1のディジタル信号S107及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差と一致する。周波数特性補正部1101は、補正された第2のディジタル信号S105をDAC109へと出力する。
前述のように、周波数特性補正部1101は、第2のディジタル信号S104の周波数特性を補正することによって、補正された第2のディジタル信号S105及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差を第1のディジタル信号S107及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差と一致させる。しかしながら、第2のディジタル信号S104の代わりに第1のディジタル信号S107の周波数特性を補正することによって、補正された第1のディジタル信号及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差を第2のディジタル信号S104及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差と一致させることもできる。同様に、第1のディジタル信号S107及び第2のディジタル信号S104の両方の周波数特性を個別に補正することによって、補正された第1のディジタル信号及び補正された第2のディジタル信号の各々とディジタルループバック信号S113との間の周波数特性を互いに一致させることもできる。
周波数特性差推定部1102は、第1のディジタル位相信号S102を入力し、ADC115からディジタルループバック信号S113を入力する。周波数特性差推定部1102は、第1のディジタル位相信号S102に対するディジタルループバック信号S113の周波数特性差を推定することによって、推定周波数特性差S1101を得る。周波数特性差推定部1102は、補正量計算部1104へと、推定周波数特性差S1101を示す信号を出力する。
周波数特性差推定部1103は、out−phasing処理部1001から第2のディジタル位相信号S103を入力し、ADC115からディジタルループバック信号S113を入力する。周波数特性差推定部1103は、ディジタルループバック信号S113に対する第2のディジタル位相信号S103の周波数特性差を推定することによって、推定周波数特性差S1102(Fv−y)を得る。周波数特性差推定部1103は、推定周波数特性差S1102を示す信号を補正量計算部1104へと出力する。
補正量計算部1104は、周波数特性差推定部1102から推定周波数特性差S1101を示す信号を入力し、周波数特性差推定部1103から推定周波数特性差S1102を示す信号を入力する。補正量計算部1104は、推定周波数特性差S1101及び推定周波数特性差S1102に基づいて、第1のディジタル位相信号S102及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差と第2のディジタル位相信号S103及びディジタルループバック信号S113の間の周波数特性差との間の差分に相当する補正量S1103を計算する。補正量計算部1104は、補正量S1103を示す信号を周波数特性補正部1101へと出力する。
スイッチ105は、out−phasing処理部1001から入力端子Aを介して第1のディジタル位相信号S102を入力し、入力端子Bを介して一定振幅信号を入力する。スイッチ105は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子Aまたは入力端子Bのいずれかを選択することによって、第1のディジタル信号S107を得る。換言すれば、スイッチ105は、第1のディジタル位相信号S102及び一定振幅信号を含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ105は、第1のディジタル信号S107をDAC108へと出力する。
具体的には、スイッチ105は、通常時ならびに周波数特性差Fy−xの推定時には、入力端子A(第1のディジタル位相信号S102)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としての第1のディジタル位相信号S102をDAC108へと出力する。また、スイッチ105は、周波数特性差Fv−yの推定時には、入力端子B(一定振幅信号)を選択する。即ち、スイッチ105は、第1のディジタル信号S107としての一定振幅信号をDAC108へと出力する。
スイッチ106は、out−phasing処理部1001から入力端子Aを介して第2のディジタル位相信号S103を入力し、入力端子Bを介して一定振幅信号を入力する。スイッチ106は、例えば図示されない制御信号に従って、入力端子Aまたは入力端子Bのいずれかを選択することによって、第2のディジタル信号S104を得る。換言すれば、スイッチ106は、第2のディジタル位相信号S103及び一定振幅信号を含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択する。スイッチ106は、第2のディジタル信号S104を周波数特性補正部1101へと出力する。
具体的には、スイッチ106は、通常時、ならびに、周波数特性差Fv−yの推定時には、入力端子A(第2のディジタル位相信号S103)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としての第2のディジタル位相信号S103を周波数特性補正部1101へと出力する。また、スイッチ106は、周波数特性差Fy−xの推定時には、入力端子B(一定振幅信号)を選択する。即ち、スイッチ106は、第2のディジタル信号S104としての一定振幅信号を周波数特性補正部1101へと出力する。
尚、スイッチ105は、図8または図9に例示されるように変形されてもよい。同様に、スイッチ106は図8または図9に例示されるように変形されてもよい。
以上説明したように、第4の実施形態に係る信号処理装置は、前述の第1の実施形態、第2の実施形態または第3の実施形態に係る信号処理装置において推定される遅延量を周波数特性差、利得特性差などの信号経路における入出力信号間の任意の種別の特性差へと置換する。従って、この信号処理装置によれば、任意の種別の2入力1出力回路の2つの入力信号の各々と出力信号との間の任意の種別の特性差を高精度に推定することができる。
上記各実施形態の処理の少なくとも一部は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることでも実現可能である。上記処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク(CD−ROM、CD−R、DVD等)、光磁気ディスク(MO等)、半導体メモリなどである。記憶媒体は、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能であれば、何れであってもよい。また、上記処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ(サーバ)上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ(クライアント)にダウンロードさせてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
101・・・DPD
102・・・絶対値計算部
103・・・線形変換部
104・・・定包絡線変調部
105,106・・・スイッチ
107,116・・・遅延補正部
108,109,201・・・DAC
110,114・・・ミキサ
111・・・EA
112・・・RF−PA
113・・・ET−PA
115,203・・・ADC
117,118・・・遅延量推定部
119,1104・・・補正量計算部
120・・・DPD係数推定部
130・・・送信装置
131・・・受信装置
202・・・回路
1001・・・out−phasing処理部
1002・・・LINC−PA
1101・・・周波数特性補正部
1102,1103・・・周波数特性差推定部

Claims (12)

  1. 第1の信号と第1の定包絡線信号とを含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第1の選択信号を得る第1のスイッチと、
    第2の信号と第2の定包絡線信号とを含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第2の選択信号を得る第2のスイッチと、
    前記第1の選択信号及び前記第2の選択信号のうち少なくとも一方の特性を補正することによって第1の補正信号及び第2の補正信号を得る補正部と
    前記第1の補正信号及び前記第2の補正信号から出力信号を生成する回路と、
    を具備する、信号処理装置。
  2. 前記第2のスイッチが前記第2の定包絡線信号を選択している時に、前記第1の選択信号と前記出力信号との間の第1の特性差を推定する第1の推定部と、
    前記第1のスイッチが前記第1の定包絡線信号を選択している時に、前記第2の選択信号と前記出力信号との間の第2の特性差を推定する第2の推定部と、
    前記第1の特性差及び前記第2の特性差に基づいて、前記第1の選択信号及び前記第2の選択信号のうち少なくとも一方の特性に対する補正量を計算する計算部と
    を更に具備し、
    前記補正部は、前記補正量を用いて前記第1の選択信号及び前記第2の選択信号のうち少なくとも一方の特性を補正する、
    請求項1に記載の信号処理装置。
  3. 前記第2の信号群は、前記第2の信号の帯域幅よりも広い帯域幅を持つ擬似雑音信号を含み、
    前記第2の推定部は、前記第1のスイッチが前記第1の定包絡線信号を選択し、かつ、前記第2のスイッチが前記擬似雑音信号を選択している時に、前記第2の特性差を推定する、
    請求項2に記載の信号処理装置。
  4. 前記第1の特性差は、前記第1の選択信号と前記出力信号との間の遅延量であり、
    前記第2の特性差は、前記第2の選択信号と前記出力信号との間の遅延量である、
    請求項2または請求項3に記載の信号処理装置。
  5. 前記第1の特性差は、前記第1の選択信号と前記出力信号との間の周波数特性差であり、
    前記第2の特性差は、前記第2の選択信号と前記出力信号との間の周波数特性差である、
    請求項2または請求項3に記載の信号処理装置。
  6. 前記第1の特性差は、前記第1の選択信号と前記出力信号との間の利得特性差であり、
    前記第2の特性差は、前記第2の選択信号と前記出力信号との間の利得特性差である、
    請求項2または請求項3に記載の信号処理装置。
  7. 前記第1の信号および前記第2の信号は共通の信号に基づいている、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の信号処理装置。
  8. 前記回路は、電源変調型電力増幅器であり、
    前記第1の信号は、前記共通の信号に基づくベースバンド信号であり、
    前記第2の信号は、前記共通の信号に基づくディジタル電源電圧信号である、
    請求項7に記載の信号処理装置。
  9. 前記回路は、LINC(LInear amplification using Nonlinear Components)型電力増幅器であり、
    前記第1の信号は、前記共通の信号に対してout−phasing処理を行うことによって得られる第1のディジタル位相信号であり、
    前記第2の信号は、前記共通の信号に対して前記out−phasing処理を行うことによって得られる第2のディジタル位相信号である、
    請求項7に記載の信号処理装置。
  10. 前記回路は、キャリアアンプ及びピークアンプを含む負荷変調型電力増幅器であり、
    前記第1の信号は、前記共通の信号に基づく前記キャリアアンプ用の信号であり、
    前記第2の信号は、前記共通の信号に基づく前記ピークアンプ用の信号である、
    請求項7に記載の信号処理装置。
  11. 前記回路は、直交復調器であり、
    前記第1の信号は、前記共通の信号に基づく同相成分信号であり、
    前記第2の信号は、前記共通の信号に基づく直交成分信号である、
    請求項7に記載の信号処理装置。
  12. 第1の入力信号及び第2の入力信号から出力信号を生成する回路のために当該第1の入力信号及び当該第2の入力信号を生成する信号処理装置であって、
    第1の信号と第1の定包絡線信号とを含む第1の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第1の選択信号を得る第1のスイッチと、
    第2の信号と第2の定包絡線信号とを含む第2の信号群のうちいずれか1つの信号を選択することによって第2の選択信号を得る第2のスイッチと、
    前記第1の選択信号及び前記第2の選択信号のうち少なくとも一方の特性を補正することによって前記第1の入力信号及び前記第2の入力信号を得る補正部と
    を具備する、信号処理装置。
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