JP2018142798A - Amplifier and communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増幅装置及び通信機に関する。 The present invention relates to an amplification device and a communication device.
特許文献１は、増幅器の歪補償を開示している。歪補償は、増幅器の非線形特性により、増幅器の出力に生じる歪を補償する。
増幅器は、複雑な非線形特性を持つことがある。例えば、ドハティ増幅回路は、非線形特性が複雑になり易い。ドハティ増幅回路では、例えば、ＡＢ級で動作するメイン増幅器の出力とＣ級で動作するピーク増幅器の出力とを合成するため、両増幅器の動作を合わせないと、非線形特性は複雑になる。 An amplifier may have complex nonlinear characteristics. For example, in the Doherty amplifier circuit, nonlinear characteristics are likely to be complicated. In the Doherty amplifier circuit, for example, the output of the main amplifier that operates in class AB and the output of the peak amplifier that operates in class C are combined. Therefore, if the operations of both amplifiers are not matched, the nonlinear characteristics become complicated.
複雑な非線形特性は、近似多項式が、高次になる。複雑な非線形特性を持つ増幅器の歪補償をするには、例えば、高次の近似多項式を処理するなどの複雑な処理が必要となり、処理負荷が増加する。処理負荷の増加は、回路規模増加、消費電力増加、又はコスト増加等の様々な問題を生じさせる。 For complex non-linear characteristics, the approximate polynomial is higher order. In order to compensate distortion of an amplifier having complicated nonlinear characteristics, for example, complicated processing such as processing of a high-order approximate polynomial is required, and the processing load increases. An increase in processing load causes various problems such as an increase in circuit scale, an increase in power consumption, or an increase in cost.
歪補償のための処理負荷の増加を避けつつ、複雑な非線形特性に対処することが望まれる。 It is desirable to deal with complex nonlinear characteristics while avoiding an increase in processing load for distortion compensation.
本発明の一態様は、増幅装置である。実施形態において、増幅装置は、増幅回路と、前記増幅回路の歪を補償する歪補償器と、前記増幅回路の非線形特性の複雑性が緩和されるように前記非線形特性を調整する調整器と、を備える。 One embodiment of the present invention is an amplifier device. In an embodiment, an amplifying apparatus includes an amplifying circuit, a distortion compensator that compensates for distortion of the amplifying circuit, and a regulator that adjusts the non-linear characteristic so as to reduce complexity of the non-linear characteristic of the amplifying circuit; Is provided.
本発明の他の態様は、通信機である。実施形態において、通信機は、通信信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の歪を補償する歪補償器と、前記増幅回路の非線形特性の複雑性が緩和されるように前記非線形特性を調整する調整器と、を備える。 Another aspect of the present invention is a communication device. In the embodiment, the communication device adjusts the nonlinear characteristic so as to reduce complexity of the nonlinear characteristic of the amplifier circuit, an amplifier circuit that amplifies a communication signal, a distortion compensator that compensates for distortion of the amplifier circuit, and the amplifier circuit And an adjusting device.
本発明によれば、歪補償のための処理負荷の増加を避けつつ、複雑な非線形特性に対処することができる。 According to the present invention, it is possible to cope with complicated nonlinear characteristics while avoiding an increase in processing load for distortion compensation.
［１．実施形態の概要］ [1. Outline of Embodiment]
（１）実施形態に係る増幅装置は、増幅回路と、前記増幅回路の歪を補償する歪補償器と、前記増幅回路の非線形特性の複雑性が緩和されるように前記非線形特性を調整する調整器と、を備える。非線形特性が複雑であると、非線形特性の近似多項式の次数が高くなるが、非線形特性の複雑性を緩和すると、非線形特性の近似多項式の次数を下げることができる。したがって、非線形特性の複雑性を緩和することで、歪補償のための処理負荷の増加を避けることができる。 (1) An amplifying apparatus according to an embodiment includes an amplifying circuit, a distortion compensator that compensates for distortion of the amplifying circuit, and an adjustment that adjusts the non-linear characteristic so as to reduce complexity of the non-linear characteristic of the amplifying circuit. A vessel. If the nonlinear characteristic is complicated, the order of the approximate polynomial of the nonlinear characteristic is increased. However, if the complexity of the nonlinear characteristic is reduced, the order of the approximate polynomial of the nonlinear characteristic can be lowered. Therefore, by increasing the complexity of the nonlinear characteristic, an increase in processing load for distortion compensation can be avoided.
（２）前記調整器は、前記増幅回路のバイアス電圧を制御することで、前記非線形特性を調整することができる。増幅回路のバイアス電圧は、増幅回路の非線形特性に影響するため、バイアス電圧の制御で、非線形特性の調整ができる。バイアス電圧は、例えば、ドレインバイアス電圧であってもよいし、ゲートバイアス電圧であってもよい。 (2) The regulator can adjust the nonlinear characteristic by controlling a bias voltage of the amplifier circuit. Since the bias voltage of the amplifier circuit affects the nonlinear characteristic of the amplifier circuit, the nonlinear characteristic can be adjusted by controlling the bias voltage. The bias voltage may be, for example, a drain bias voltage or a gate bias voltage.
（３）前記増幅回路は、増幅器と、前記増幅器に接続された可変インピーダンス素子をさらに備え、前記調整器は、前記可変インピーダンス素子を制御することで、前記非線形特性を調整することができる。増幅器に接続されたインピーダンスは、増幅回路の非線形特性に影響するため、可変インピーダンス素子の制御で、非線形特性の調整ができる。可変インピーダンス素子は、増幅器の入力側に接続されていてもよいし、出力側に接続されていてもよいし、入出力側の双方に接続されていてもよい。なお、増幅回路が、複数の増幅器を備える場合、可変インピーダンス素子は、複数の増幅器のインピーダンス整合状態に影響を与えるように接続されているのが好ましい。 (3) The amplifier circuit further includes an amplifier and a variable impedance element connected to the amplifier, and the adjuster can adjust the nonlinear characteristic by controlling the variable impedance element. Since the impedance connected to the amplifier affects the nonlinear characteristic of the amplifier circuit, the nonlinear characteristic can be adjusted by controlling the variable impedance element. The variable impedance element may be connected to the input side of the amplifier, may be connected to the output side, or may be connected to both the input and output sides. When the amplifier circuit includes a plurality of amplifiers, the variable impedance element is preferably connected so as to influence the impedance matching state of the plurality of amplifiers.
（４）前記歪補償器は、前記調整器によって前記非線形特性が調整された前記増幅回路の出力に基づいて、前記増幅回路の歪を補償することができる。非線形特性の複雑性が緩和されていることで、歪補償器が増幅回路の歪を補償するのが容易となる。 (4) The distortion compensator can compensate for distortion of the amplifier circuit based on an output of the amplifier circuit whose nonlinear characteristic is adjusted by the adjuster. Since the complexity of the nonlinear characteristic is reduced, the distortion compensator can easily compensate for the distortion of the amplifier circuit.
（５）前記歪補償器は、ｎ（ｎは２以上の自然数）次多項式で近似された前記増幅回路の特性に基づいて、前記増幅回路の歪を補償するよう構成され、前記調整器は、前記非線形特性がｎ次以下の多項式で近似されるように、前記非線形特性を調整することができる。歪補償に用いられる近似多項式の次数は、歪補償性能の制約となる。増幅回路の非線形特性の複雑性を歪補償性能に応じて緩和させることで、適切な歪補償効果が得られる。 (5) The distortion compensator is configured to compensate for distortion of the amplification circuit based on characteristics of the amplification circuit approximated by an n-th (n is a natural number of 2 or more) degree polynomial, The nonlinear characteristic can be adjusted so that the nonlinear characteristic is approximated by a polynomial of n order or less. The order of the approximate polynomial used for distortion compensation is a constraint on distortion compensation performance. An appropriate distortion compensation effect can be obtained by reducing the complexity of the nonlinear characteristic of the amplifier circuit according to the distortion compensation performance.
（６）前記調整器は、前記非線形特性を近似する所定の次数以下の多項式と前記非線形特性との相関が、閾値を超えるように、前記非線形特性を調整することができる。次数が所定次数以下の低次の近似多項式と非線形特性との相関が高くなれば、非線形特性の複雑性が適切に緩和されていることになる。 (6) The adjuster can adjust the nonlinear characteristic so that a correlation between a polynomial having a predetermined order or less approximating the nonlinear characteristic and the nonlinear characteristic exceeds a threshold value. If the correlation between the low-order approximation polynomial whose order is equal to or lower than the predetermined order and the nonlinear characteristic is high, the complexity of the nonlinear characteristic is appropriately reduced.
（７）前記調整器は、前記増幅回路の温度変動が検出されたときに、前記非線形特性を調整することができる。温度の変化は、非線形特性に影響するため、温度変動があったときに、非線形特性を調整することで、温度変動に対応できる。 (7) The adjuster can adjust the nonlinear characteristic when a temperature variation of the amplifier circuit is detected. Since the change in temperature affects the non-linear characteristic, when the temperature fluctuates, it is possible to cope with the temperature fluctuation by adjusting the non-linear characteristic.
（８）実施形態に係る通信装置は、通信信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の歪を補償する歪補償器と、前記増幅回路の非線形特性の複雑性が緩和されるように前記非線形特性を調整する調整器と、を備える。 (8) The communication device according to the embodiment includes an amplifier circuit that amplifies a communication signal, a distortion compensator that compensates for distortion of the amplifier circuit, and the nonlinearity so that complexity of nonlinear characteristics of the amplifier circuit is reduced. And an adjuster for adjusting the characteristics.
［２．実施形態の詳細］ [2. Details of Embodiment]
［２．１ 増幅装置を備えた通信機］ [2.1 Communication equipment equipped with an amplifier]
図１は、増幅装置１００を備えた通信機１０を示している。実施形態の通信機１０は、無線通信機である。無線通信機１０は、例えば、移動体通信の基地局又は移動局である。
FIG. 1 shows a
通信機１０は、デジタル信号プロセッサ２００を備える。プロセッサ２００は、デジタル変調されたデジタル通信信号を、増幅装置１００へ出力する。増幅装置１００は、プロセッサ２００から与えられた通信信号を増幅し、増幅された通信信号を出力する。増幅された通信信号は、アンテナ３００から無線信号として送信される。
The
実施形態の増幅装置１００は、増幅回路２０を備える。実施形態の増幅回路２０は、電力増幅回路である。電力増幅回路２０は、例えば、ドハティ（Doherty）増幅回路である。ドハティ増幅回路２０は、メイン増幅器２１及びピーク増幅器２２を備える。メイン増幅器２１は、ＡＢ級又はＢ級で動作する。メイン増幅器は、キャリア増幅器と呼ばれることもある。ピーク増幅器２２はＣ級で動作する。図１のドハティ増幅回路２０は、メイン増幅器２１の出力側に接続されたλ／４線路２３と、ピーク増幅器２２の入力側に接続されたλ／４線路と、を備える。
The
ドハティ増幅回路２０では、瞬時電力が小さいときには、メイン増幅器２１が動作する一方、ピーク増幅器２２の動作が停止することで、効率が高まる。瞬時電力が大きいときには、両増幅器２１，２２が動作するので高効率を維持しつつ飽和電力を大きくすることができる。なお、増幅回路２０は、ドハティ方式に限られるものではなく、他の方式であってもよい。
In the Doherty
実施形態の増幅装置１００は、歪補償器１１を備える。歪補償器１１は、増幅回路２０の非線形特性により生じる歪を補償する。歪補償器１１は、例えば、前置歪補償器（predistorter）である。前置歪補償（predistortion）は、例えば、デジタル処理により行われるデジタルプリディストーション（Digital predistortion）である。
The amplifying
歪補償器１１は、プロセッサ２００から与えられた通信信号に対して、歪補償処理を実行する。歪補償器１１は、歪補償された通信信号を、デジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）１２に出力する。ＤＡＣ１２は、デジタル通信信号をアナログ通信信号に変換する。ＤＡＣ１２は、アナログ通信信号を周波数変換器１３に出力する。周波数変換器１３は、通信信号の周波数を無線周波数にアップコンバートする。無線周波数の通信信号は、前置増幅器１４によって増幅される。前置増幅器１４は、増幅した通信信号を、増幅回路２０に出力する。増幅回路２０により増幅された通信信号は、アンテナ３００から送信される。なお、増幅回路２０とアンテナ３００との間には、アイソレータ１５が設けられている。
The
増幅回路２０の出力側には、方向性結合器１６が設けられている。方向性結合器１６は、増幅回路２０から出力された通信信号のフィードバック信号を得る。フィードバック信号は、周波数変換器１７によりダウンコンバートされ、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１８によりデジタル信号に変換される。
A
実施形態の増幅装置１００は、ＣＰＵ３０を備える。増幅回路２０の出力から得られたフィードバック信号は、ＣＰＵ３０に与えられる。ＣＰＵ３０は、図示しないメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行する。実施形態のコンピュータプログラムは、増幅回路２０の非線形特性を調整する処理のためのプログラムコードを含む。実施形態において、ＣＰＵ３０は、非線形特性を調整する処理のためのプログラムコードを実行することで、増幅回路２０の非線形特性を調整する調整器として機能する。
The
図１に示すＣＰＵ３０は、前記増幅回路２０の非線形特性を調整するために、バイアス電圧を制御する。すなわち、図１においては、調整器３０は、バイアス電圧制御器として機能する。増幅回路２０では、バイアス電圧が変化すると非線形特性も変化する。
The
バイアス電圧制御器３０は、増幅回路２０のバイアス電圧を制御するための指令信号を出力する。指令信号は、制御対象のバイアス電圧の値を示す。指令信号は、ＤＡＣ３１，３２に与えられる。ＤＡＣ３１，３２は、指令信号に応じた電圧を、バイアス電圧として出力する。
The
図１において、制御対象のバイアス電圧は、メイン増幅器２１のドレインバイアス電圧ＶＤＭ、メイン増幅器２１のゲートバイアス電圧ＶＧＭ、ピーク増幅器２２のドレインバイアス電圧ＶＤＰ、及びピーク増幅器２２のゲートバイアス電圧ＶＧＰである。なお、これらのバイアス電圧の全てを制御する必要はないが、ゲートバイアス電圧及びドレインバイアス電圧の双方を制御することで、非線形特性の調整が容易となる。
In FIG. 1, the bias voltages to be controlled are the drain bias voltage V DM of the
実施形態の増幅回路２０は、温度センサ２６を備える。温度センサ２６は、増幅回路２０の温度を計測する。計測した温度は、ＣＰＵ３０に与えられる。ＣＰＵ３０は、増幅回路２０の温度を、非線形特性の調整処理において用いる。増幅回路２０の非線形特性は、温度によって変化するため、増幅回路２０の温度を、非線形特性の調整に利用するのが有利である。
The
図１においては、単一の温度センサ２６によって、増幅回路２０の温度を計測しているが、複数の温度センサ２６によって温度を計測してもよい。増幅回路２０が複数の増幅器２１，２２を備えている場合には、複数の温度センサ２６によって、個々の増幅器２１，２２の温度を計測することができる。複数の増幅器２１，２２は、それぞれ温度が異なることがあるため、個々の増幅器２１，２２の温度を計測することで、非線形特性の調整処理をより適切に行うことができる。非線形特性の調整処理の詳細については後述する。
In FIG. 1, the temperature of the
実施形態のコンピュータプログラムは、歪補償に用いられる増幅回路モデルを推定する処理のためのプログラムコードを含む。実施形態において、ＣＰＵ３０は、増幅回路モデルを推定する処理のためのプログラムコードを実行することで、増幅回路モデルの推定器として機能する。
The computer program according to the embodiment includes program code for processing for estimating an amplifier circuit model used for distortion compensation. In the embodiment, the
推定器３０は、増幅回路２０の特性を示す増幅回路モデルを推定する。推定器３０は、例えば、増幅回路２０の逆特性を近似するｎ（ｎは２以上の自然数）次多項式の係数を計算する。ｎは、例えば、４又は５である。ｎをあまり大きくしないことで、歪補償系における処理負荷を抑えることができる。
The
推定器３０は、推定した増幅回路モデル（ｎ次多項式の係数）を、歪補償器１１に与える。歪補償器１１は、推定された増幅回路モデルに基づいて、増幅回路２０の歪を補償する。図１に示す歪補償系では、ｎ次多項式で表される非線形特性を補償できるが、ｎよりも高次の多項式でしか表せない非線形特性は補償できない。
The
［２．２ ＣＰＵの処理（非線形特性の複雑性緩和と増幅回路モデル推定）］ [2.2 CPU processing (reduction of complexity of nonlinear characteristics and amplification circuit model estimation)]
図２は、調整器及び推定器として機能するＣＰＵ３０によって実行される処理を示している。ステップＳ１１では、変数ｉ，ｊが０に設定される。ステップＳ１２では、初期状態として、バイアス電圧指令値を示す各変数ＶＧＭ（ｉ，ｊ），ＶＤＭ（ｉ，ｊ），ＶＧＰ（ｉ，ｊ），ＶＤＰ（ｉ，ｊ）それぞれに適当な初期値ＶＧＭ０，ＶＤＭ０，ＶＧＰ０、ＶＤＰ０が設定される。ＣＰＵ３０は、ＶＧＭ（ｉ，ｊ），ＶＤＭ（ｉ，ｊ），ＶＧＰ（ｉ，ｊ），ＶＤＰ（ｉ，ｊ）の各変数によって示される電圧指令値を、ＤＡＣ３１，３２に与える。これにより、増幅回路２０における各バイアス電圧ＶＧＭ，ＶＤＭ，ＶＧＰ，ＶＤＰが、変数ＶＧＭ（ｉ，ｊ），ＶＤＭ（ｉ，ｊ），ＶＧＰ（ｉ，ｊ），ＶＤＰ（ｉ，ｊ）が示すバイアス印加初期値に調整される。
FIG. 2 shows processing executed by the
ステップＳ１３において、ＣＰＵ３０は、温度センサ２６によって計測された温度Ｔｅｍｐ（ｉ，ｊ）を取得する。ステップＳ１４において、ＣＰＵ３０は、フィードバック信号を取得する。取得されるフィードバック信号は、周波数変換器１７によりダウンコンバートされ、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）によりデジタル信号に変換されたものである。
In step S <b> 13, the
ステップＳ１５において、ＣＰＵ（調整器）３０は、増幅回路２０の非線形特性を、フィードバック信号に基づいて計算する。計算される非線形特性は、例えば、ＡＭＡＭ特性及びＡＭＰＭ特性である。ここで、ＡＭは、Amplitude Modulationの略であり、ＰＭは、Phase Modulationの略である。ＡＭＡＭ特性は、増幅回路２０の振幅非線形特性を示し、より具体的には、増幅回路２０における入力の振幅と出力の振幅の関係を示す。ＡＭＰＭ特性は、増幅回路２０の位相非線形特性を示し、より具体的には、増幅回路２０における入力の振幅と出力の位相との関係を示す。
In step S15, the CPU (adjuster) 30 calculates the nonlinear characteristic of the
ステップＳ１６において、ＣＰＵ（調整器）３０は、ステップＳ１５において計算された非線形特性の近似をする。近似は、例えば、最小二乗法により行われる。最小二乗法により、非線形特性を近似する多項式が求められる。ステップＳ１６では、例えば、５次多項式又は５次よりも低次の多項式により、非線形特性が近似される。 In step S16, the CPU (adjuster) 30 approximates the non-linear characteristic calculated in step S15. The approximation is performed by, for example, the least square method. A polynomial that approximates the nonlinear characteristic is obtained by the method of least squares. In step S16, the nonlinear characteristic is approximated by, for example, a fifth order polynomial or a lower order polynomial than the fifth order.
歪補償器１１による歪補償が可能な非線形特性を表す多項式の次数をｎとした場合、ステップＳ１６において、非線形特性の近似に用いられる多項式の次数はｎ又はｎ未満である。例えば、歪補償器１１による歪補償が可能な非線形特性を表す多項式の次数が５であれば、ステップＳ１６において、非線形特性の近似に用いられる多項式の次数は５以下である。
When the order of a polynomial representing a nonlinear characteristic that can be compensated for distortion by the
さらに、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１６において、非線形特性と、非線形特性を近似する多項式との相関係数を求める。相関係数が、閾値以上であれば、増幅回路２０の非線形特性は、５次以下の多項式によって適切に近似できる程度にシンプルなものである。相関係数が、閾値未満であれば、増幅回路２０の非線形特性は、５次以下の多項式では適切に近似できない程に複雑なものである。なお、閾値は、例えば、０．９５に設定される。
Further, in step S16, the
ここで、増幅回路２０の非線形特性が、歪補償器１１による歪補償が可能な程度にシンプルであれば、歪補償器１１による歪補償は適切に機能する。一方、増幅回路２０の非線形特性が、歪補償器１１による歪補償が可能な程度を超えて複雑になると、歪補償器１１による歪補償が十分に機能しない。
Here, if the nonlinear characteristic of the
したがって、歪補償器１１による歪補償を適切に機能させるためには、増幅回路２０の非線形特性の複雑性を緩和させればよい。非線形特性の複雑性が緩和され、歪補償器１１による歪補償が可能な程度にシンプルな非線形特性になると、歪補償器１１による歪補償は適切に機能することができる。
Therefore, in order to properly function the distortion compensation by the
ステップＳ１６で求めた相関係数が、閾値未満であれば、非線形特性は、歪補償器１１の歪補償性能を超えた複雑なものといえる。そこで、実施形態のＣＰＵ（調整器）３０は、非線形特性の複雑性を緩和するため、ステップＳ１８において、増幅回路２０の非線形特性を調整する。ステップＳ１８では、非線形特性調整のため、増幅回路２０のバイアス電圧ＶＧＭ，ＶＤＭ，ＶＧＰ，ＶＤＰを制御する。バイアス電圧ＶＧＭ，ＶＤＭ，ＶＧＰ，ＶＤＰの制御では、例えば、所定の電圧可変範囲内において、各バイアス電圧の組み合わせが総当り的に試される。
If the correlation coefficient obtained in step S16 is less than the threshold value, it can be said that the nonlinear characteristic is complicated beyond the distortion compensation performance of the
より具体的には、ステップＳ１８に先立つステップＳ１７において、変数ｊがインクリメントされ、ステップＳ１８においては、バイアス電圧を示す各変数ＶＧＭ（ｉ，ｊ），ＶＤＭ（ｉ，ｊ），ＶＧＰ（ｉ，ｊ），ＶＤＰ（ｉ，ｊ）の値の組み合わせが、所定の電圧可変範囲内における別の値の組み合わせに変更される。ＣＰＵ３０は、変更された変数ＶＧＭ（ｉ，ｊ），ＶＤＭ（ｉ，ｊ），ＶＧＰ（ｉ，ｊ），ＶＤＰ（ｉ，ｊ）によって示される電圧指令値を、ＤＡＣ３１，３２に与える。これにより、増幅回路２０における各バイアス電圧ＶＧＭ，ＶＤＭ，ＶＧＰ，ＶＤＰが、変数ＶＧＭ（ｉ，ｊ），ＶＤＭ（ｉ，ｊ），ＶＧＰ（ｉ，ｊ），ＶＤＰ（ｉ，ｊ）が示す値に変更される。バイアス電圧の変更により、増幅回路２０の非線形特性が変化する。
More specifically, in step S17 prior to step S18, the variable j is incremented. In step S18, the variables V GM (i, j), V DM (i, j), V GP ( The combination of the values of i, j) and V DP (i, j) is changed to another combination of values within a predetermined voltage variable range. The
そして、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１３において、温度Ｔｅｍｐ（ｉ，ｊ）を再取得し、ステップＳ１４において、非線形特性が変化した増幅回路２０の出力のフィードバック信号を再取得する。ＣＰＵ３０は、ステップＳ１５において、再取得したフィードバック信号に基づいて、非線線形特性を再計算する。ＣＰＵ３０は、ステップＳ１６において、再計算した非線形特性の多項式近似をし、非線形特性と多項式との相関係数を求める。
Then, the
ステップＳ１３からステップＳ１８のループは、ステップＳ１６において、相関係数が閾値以上になるまで繰り返される。ステップＳ１６で求めた相関係数が、閾値以上であれば、非線形特性は、歪補償器１１による歪補償が適切に機能する程度の複雑性に緩和されている。
The loop from step S13 to step S18 is repeated until the correlation coefficient becomes equal to or greater than the threshold value in step S16. If the correlation coefficient obtained in step S16 is equal to or greater than the threshold value, the nonlinear characteristic is relaxed to such a complexity that the distortion compensation by the
ステップＳ１６において求めた相関係数が閾値以上になると、ＣＰＵ３０は、現在のバイアス電圧の印加を維持（ステップＳ１８）する。
When the correlation coefficient obtained in step S16 is equal to or greater than the threshold value, the
ＣＰＵ（推定器）３０は、ステップＳ１９において、ＣＰＵ（推定器）３０は、フィードバック信号に基づいて、増幅回路モデルを推定する。ここで取得されるフィードバック信号は、増幅回路モデル推定のため、非線形特性の複雑性が緩和された増幅回路２０から出力されたものである。増幅回路モデルの推定では、ｎ次多項式（例えば、５次多項式）の係数が計算される。ステップＳ２０において、計算された係数は、歪補償器１１に与えられる。歪補償器１１は、与えられた係数（増幅回路モデル）に基づいて、通信信号の歪補償処理を実行する。
In step S19, the CPU (estimator) 30 estimates the amplification circuit model based on the feedback signal. The feedback signal acquired here is output from the
実施形態の歪補償器１１は、ｎ次多項式（例えば、５次多項式）で表される非線形特性しか補償できない。しかし、非線形特性の調整により、増幅回路１０の非線形特性はｎ次以下の多項式で近似されるように複雑性が緩和されており、歪補償器１１の歪補償性能の範囲に収まっている。したがって、実施形態によれば、複雑な非線形特性を補償できる高価な歪補償器を用いなくても、コストを低減することができる。
The distortion compensator 11 of the embodiment can only compensate for nonlinear characteristics represented by an nth order polynomial (for example, a fifth order polynomial). However, by adjusting the non-linear characteristic, the complexity is reduced so that the non-linear characteristic of the
ステップＳ２１において、ＣＰＵ（調整器）３０は、温度センサ２６によって計測される温度の変動の有無を判定する。現在の温度Ｔｅｍｐ（ｉ＋１，ｊ）が、バイアス電圧を最後に変更したときの温度Ｔｅｍｐ（ｉ，ｊ）よりも閾値以上変化した場合には、ＣＰＵ３０は、温度変動を検出する。ここでの閾値は、例えば、２℃である。
In step S <b> 21, the CPU (adjuster) 30 determines whether there is a change in temperature measured by the
ＣＰＵ３０は、ステップＳ２２において閾値以上の温度変動を検出すると、ステップＳ２２において変数ｉをインクリメントした上で、ステップ１３に戻る。ＣＰＵ３０は、ステップＳ１３以降の処理を再実行し、非線形特性を再調整する。増幅回路２０の非線形特性は温度によって変化するため、温度変動が検出されたときに非線形特性を再調整すると、温度変動に適切に対応できる。
When detecting a temperature fluctuation equal to or greater than the threshold value in step S22, the
なお、ＣＰＵ３０は、温度変動が検出されたとき以外にも、非線形特性の調整をしてもよい。非線形特性の調整は、例えば、温度変動に関係なく、周期的に実行してもよい。また、複数の増幅器２１，２２の温度が個別に計測される場合、温度変動が検出された増幅器のバイアス電圧を制御するようにしてもよい。
Note that the
さらに、図２では、非線形特性の調整のため、ステップＳ１３からステップＳ１８のループの繰り返しにより、総当り的な方式で、最適な制御パラメータ（バイアス電圧）を見出していたが、このような調整方法に限られない。例えば、温度等の増幅回路の動作環境条件に応じた最適な制御パラメータ（バイアス電圧）が予めわかっている場合には、動作環境条件と制御パラメータを規定した参照テーブルを用いることができる。ＣＰＵ３０は、動作環境条件に応じて、参照テーブルを参照することで、非線形特性を緩和するための制御パラメータを得ることができる。なお、制御パラメータは、バイアス電圧に限られず、後述のように増幅器に接続されたインピーダンスなど、非線形特性に影響を与えるパラメータであればよい。
Further, in FIG. 2, the optimum control parameter (bias voltage) has been found by a brute force method by repeating the loop from step S13 to step S18 in order to adjust the nonlinear characteristic. Not limited to. For example, when an optimum control parameter (bias voltage) corresponding to the operating environment condition of the amplifier circuit such as temperature is known in advance, a reference table that defines the operating environment condition and the control parameter can be used. The
［２．３ 非線形特性の調整例］ [2.3 Non-linear characteristics adjustment example]
図３（ａ）は、非線形特性調整の第１例を示している。図３（ａ）は、ＡＭＡＭ特性（振幅非線形特性）を示している。図３（ａ）において、Ａで示される範囲は、ピーク増幅器２２の低出力範囲である。例えば、増幅回路２０が低温であると、図３（ａ）において実線で示すように、ピーク増幅器２２の低出力範囲Ａでは、ＡＭＡＭ特性が低下する。このため、ＡＭＡＭ特性が、複雑なものとなる。このような場合でも、ピーク増幅器２２のゲートバイアス電圧ＶＧＰを高くすると、ピーク増幅器２２の出力が大きくなる。この結果、図３（ａ）において点線で示すように、範囲Ａにおいても、ＡＭＡＭ特性が平坦となり、低次の多項式で表せるシンプルなＡＭＡＭ特性となる。
FIG. 3A shows a first example of nonlinear characteristic adjustment. FIG. 3A shows AMAM characteristics (amplitude nonlinear characteristics). In FIG. 3A, the range indicated by A is the low output range of the
図３（ｂ）は、非線形特性調整の第２例を示している。図３（ｂ）は、ＡＭＡＭ特性（振幅非線形特性）を示している。図３（ｂ）において、Ｂで示される範囲は、メイン増幅器２１の飽和出力範囲である。例えば、増幅回路２０が高温であると、図３（ｂ）において実線で示すように、メイン増幅器２１の飽和範囲Ｂでは、ＡＭＡＭ特性が低下する。このため、ＡＭＡＭ特性が、複雑なものとなる。このような場合でも、メイン増幅器２１のドレインバイアス電圧ＶＤＭを高くすると、メイン増幅器２１の出力が大きくなる。この結果、図３（ｂ）において点線で示すように、範囲Ｂにおいても、ＡＭＡＭ特性が平坦となり、低次の多項式で表せるシンプルなＡＭＡＭ特性となる。
FIG. 3B shows a second example of nonlinear characteristic adjustment. FIG. 3B shows AMAM characteristics (amplitude nonlinear characteristics). In FIG. 3B, the range indicated by B is the saturation output range of the
図３（ｃ）は、非線形特性調整の第３例を示している。図３（ｃ）は、ＡＭＡＭ特性（振幅非線形特性）を示している。図３（ｃ）において、Ｃ１で示される範囲は、メイン増幅器２１の低出力範囲であり、Ｃ２で示される範囲は、ピーク増幅器２２が動作を開始し始める範囲を示す。例えば、増幅回路２０が低温であると、図３（ｃ）において実線で示すように、メイン増幅器２１の低出力範囲Ｃ１では、メイン増幅器２１の電流が低下し、ＡＭＡＭ特性が低下する。また、低温であると、ピーク増幅器２２の動作開始点が、高電力側にシフトするため、ピーク増幅器２２の動作開始範囲Ｃ２では、ＡＭＡＭ特性が低下する。このため、ＡＭＡＭ特性が、複雑なものとなる。このような場合でも、範囲Ｃ１については、メイン増幅器２１のゲートバイアス電圧ＶＧＭを調整し、メイン増幅器２１の電流を上げることで、ＡＭＡＭ特性を平坦にすることができる。また、範囲Ｃ２については、ピーク増幅器２２のゲートバイアス電圧ＶＧＰを調整し、ピーク増幅器２２が動作を開始し始める電力レベルを下げることで、ＡＭＡＭ特性を編単にすることができる。この結果、図３（ｃ）において点線で示すように、低次の多項式で表せるシンプルなＡＭＡＭ特性となる。
FIG. 3C shows a third example of nonlinear characteristic adjustment. FIG. 3C shows AMAM characteristics (amplitude nonlinear characteristics). In FIG. 3C, a range indicated by C1 is a low output range of the
図４（ａ）は、非線形特性調整の第４例を示している。図４（ａ）は、ＡＭＰＭ特性（位相非線形特性）を示している。図４（ａ）において、Ｄで示される範囲は、メイン増幅器２１の動作範囲である。例えば、メイン増幅器２１の電流を下げすぎると、図４（ａ）において実線で示すように、ＡＭＰＭ特性の変化が大きくなる。このため、ＡＭＰＭ特性が、複雑なものとなる。このような場合でも、メイン増幅器２１のゲートバイアス電圧ＶＧＭを高くして、メイン増幅器２１の電流を上げることで、ＡＭＰＭ特性の変化を抑えることができる。この結果、図４（ａ）において点線で示すように、範囲Ｄにおいても、ＡＭＰＭ特性が平坦となり、低次の多項式で表せるシンプルなＡＭＰＭ特性となる。
FIG. 4A shows a fourth example of nonlinear characteristic adjustment. FIG. 4A shows AMPM characteristics (phase nonlinear characteristics). In FIG. 4A, the range indicated by D is the operating range of the
図４（ｂ）は、非線形特性調整の第５例を示している。図４（ｂ）は、ＡＭＰＭ特性（位相非線形特性）を示している。図４（ｂ）において、Ｅで示される範囲は、メイン増幅器２１及びピーク増幅器２２の飽和出力範囲である。例えば、増幅回路２０が高温であると、増幅回路２０の飽和出力が低下し、過入力状態となり、図４（ｂ）において実線で示すように、飽和出力範囲Ｅでは、ＡＭＰＭ特性が急峻に反転する。このため、ＡＭＰＭ特性が、複雑なものとなる。このような場合でも、メイン増幅器２１のドレインバイアス電圧ＶＤＭ及びピーク増幅器２１のドレインバイアス電圧ＶＤＰを調整し、飽和出力を上げることができる。この結果、図４（ｂ）において点線で示すように、範囲ＥにおけるＡＭＰＭ特性の反転を解消でき、低次の多項式で表せるシンプルなＡＭＰＭ特性となる。
FIG. 4B shows a fifth example of nonlinear characteristic adjustment. FIG. 4B shows AMPM characteristics (phase nonlinear characteristics). In FIG. 4B, the range indicated by E is the saturation output range of the
図４（ｃ）は、非線形特性調整の第６例を示している。図４（ｃ）は、ＡＭＰＭ特性（位相非線形特性）を示している。図４（ｃ）において、Ｆで示される範囲は、メイン増幅器２１の飽和出力範囲である。例えば、増幅回路２０が高温であると、メイン増幅器２１の飽和出力が低下し、メイン増幅器２１の動作時と、両増幅器２１，２２の動作時とで不連続な接合状態となる。このため、ＡＭＰＭ特性が、複雑なものとなる。このような場合でも、メイン増幅器２１のドレインバイアス電圧ＶＤＭを調整し、飽和出力を上げることができる。この結果、図４（ｃ）において点線で示すように、範囲ＦにおけるＡＭＰＭ特性が平坦となり、低次の多項式で表せるシンプルなＡＭＰＭ特性となる。
FIG. 4C shows a sixth example of nonlinear characteristic adjustment. FIG. 4C shows AMPM characteristics (phase nonlinear characteristics). In FIG. 4C, the range indicated by F is the saturation output range of the
［２．４ 非線形特性調整の他の例］ [2.4 Other examples of nonlinear characteristic adjustment]
図５は、非線形特性の調整の仕方の他の例を示している。図５に示す例では、増幅回路２０の非線形特性は、増幅回路２０に設けられた可変インピーダンス素子４１，４２，４３，４４を制御することで調整される。図５において、可変インピーダンス素子としては、メイン増幅器２１の入力側に設けられた可変インピーダンス素子４１と、メイン増幅器２１の出力側に設けられた可変インピーダンス素子４２と、ピーク増幅器２２の入力側に設けられた可変インピーダンス素子４３と、ピーク増幅器２２の出力側に設けられた可変インピーダンス素子４４とがある。
FIG. 5 shows another example of how to adjust the nonlinear characteristic. In the example shown in FIG. 5, the nonlinear characteristic of the
可変インピーダンス素子４１，４２，４３，４４は、例えば、可変容量素子である。可変インピーダンス素子４１，４２，４３，４４のインピーダンスは、ＣＰＵ（調整器）３０からのインピーダンス指令値に応じて調整される。
The
実施形態において、可変インピーダンス素子４１，４２，４３，４４は、メイン増幅器２１とピーク増幅器２２とのインピーダンス整合に用いられる。可変インピーダンス素子４１，４２，４３，４４のインピーダンス値を調整することで、インピーダンス整合の状態を変化させることができ、増幅回路２０の非線形特性を変化させることができる。
In the embodiment, the
調整器として機能するＣＰＵ３０は、図２のステップＳ１７のバイアス制御に代えて、可変インピーダンス素子の制御をすることでも、非線形特性を調整することができる。ＣＰＵ３０は、バイアス制御及び可変インピーダンス素子制御の双方を行っても良い。
The
［３．付記］ [3. Addendum]
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１０ 通信機
１１ 歪補償器
１２ ＤＡＣ
１３ 周波数変換器
１４ 前置増幅器
１５ アイソレータ
１６ 方向性結合器
１７ 周波数変換器
１８ ＡＤＣ
２０ 増幅回路
２１ メイン増幅器
２２ ピーク増幅器
２３ λ／４線路
２４ λ／４線路
２６ 温度センサ
３０ ＣＰＵ（調整器）
３１ ＤＡＣ
３２ ＤＡＣ
１００ 増幅装置
２００ ＤＳＰ
３００ アンテナ
10
13
20
31 DAC
32 DAC
100
300 antenna
Claims (8)
前記増幅回路の歪を補償する歪補償器と、
前記増幅回路の非線形特性の複雑性が緩和されるように前記非線形特性を調整する調整器と、
を備える増幅装置。 An amplifier circuit;
A distortion compensator for compensating for distortion of the amplifier circuit;
A regulator for adjusting the nonlinear characteristic so that the complexity of the nonlinear characteristic of the amplifier circuit is reduced;
An amplification device comprising:
請求項１に記載の増幅装置。 The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the adjuster adjusts the nonlinear characteristic by controlling a bias voltage of the amplifier circuit.
前記調整器は、前記可変インピーダンス素子を制御することで、前記非線形特性を調整する
請求項１又は２に記載の増幅装置。 The amplifier circuit further includes an amplifier and a variable impedance element connected to the amplifier,
The amplification device according to claim 1, wherein the adjuster adjusts the nonlinear characteristic by controlling the variable impedance element.
請求項１〜３のいずれか１項に記載の増幅装置。 The amplification device according to claim 1, wherein the distortion compensator compensates for distortion of the amplification circuit based on an output of the amplification circuit in which the nonlinear characteristic is adjusted by the adjuster.
前記調整器は、前記非線形特性がｎ次以下の多項式で近似されるように、前記非線形特性を調整する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の増幅装置。 The distortion compensator is configured to compensate for distortion of the amplifier circuit based on a characteristic of the amplifier circuit approximated by an n-th (n is a natural number of 2 or more) degree polynomial.
The amplifying apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the adjuster adjusts the nonlinear characteristic so that the nonlinear characteristic is approximated by a polynomial of n order or less.
請求項１〜５のいずれか１項に記載の増幅装置。 The said adjuster adjusts the said nonlinear characteristic so that the correlation of the polynomial below the predetermined order which approximates the said nonlinear characteristic, and the said nonlinear characteristic exceeds a threshold value. Amplification device.
請求項１〜６のいずれか１項に記載の増幅装置。 The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the adjuster adjusts the non-linear characteristic when a temperature variation of the amplifier circuit is detected.
前記増幅回路の歪を補償する歪補償器と、
前記増幅回路の非線形特性の複雑性が緩和されるように前記非線形特性を調整する調整器と、
を備える通信機。 An amplifier circuit for amplifying a communication signal;
A distortion compensator for compensating for distortion of the amplifier circuit;
A regulator for adjusting the nonlinear characteristic so that the complexity of the nonlinear characteristic of the amplifier circuit is reduced;
A communication device comprising:
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020072306A (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 富士通株式会社 | Amplifier circuit and antenna device |
| WO2020110298A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 三菱電機株式会社 | Transmitter |
| JP7515741B2 (en) | 2020-12-23 | 2024-07-12 | 三菱電機株式会社 | Interactive online adaptation for digital predistortion and automatic tuning of power amplifier systems. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007129492A (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Japan Radio Co Ltd | Predistortion type distortion compensating amplifier |
| JP2012015602A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | Amplification device |
| JP2014110565A (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Fujitsu Ltd | Radio communication device, doherty amplifier, and method of controlling radio communication device |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007129492A (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Japan Radio Co Ltd | Predistortion type distortion compensating amplifier |
| JP2012015602A (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | Amplification device |
| JP2014110565A (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Fujitsu Ltd | Radio communication device, doherty amplifier, and method of controlling radio communication device |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020072306A (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 富士通株式会社 | Amplifier circuit and antenna device |
| JP7302160B2 (en) | 2018-10-29 | 2023-07-04 | 富士通株式会社 | Amplifier circuit and antenna device |
| WO2020110298A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 三菱電機株式会社 | Transmitter |
| JP6861908B2 (en) * | 2018-11-30 | 2021-04-21 | 三菱電機株式会社 | Transmitter |
| JPWO2020110298A1 (en) * | 2018-11-30 | 2021-04-30 | 三菱電機株式会社 | Transmitter |
| JP7515741B2 (en) | 2020-12-23 | 2024-07-12 | 三菱電機株式会社 | Interactive online adaptation for digital predistortion and automatic tuning of power amplifier systems. |
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