JP2020141379A - 歪み補償装置及び歪み補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現すること。【解決手段】歪み補償装置は、送信信号の電力が所定の閾値未満であるか否かを判定する判定部と、送信信号が増幅器によって増幅される際に発生する非線形歪みをあらかじめ補償する歪み補償を実行する歪み補償部と、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された際に前記歪み補償部が実行する歪み補償に関するゲイン又は歪み補償結果を保持する保持部と、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記歪み補償部による歪み補償結果を前記増幅器へ出力する一方、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記保持部によって保持されたゲインを用いた歪み補償結果又は前記保持部によって保持された歪み補償結果を前記増幅器へ出力する出力部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。

近年、送信装置の小型化、運用コストの削減及び環境問題などの観点から、高効率で動作するパワーアンプのニーズが高くなっている。パワーアンプを高効率で動作させる場合、入力電力が比較的大きい領域では、入力電力が線形増幅されずに非線形歪みが発生する。そこで、パワーアンプで発生する非線形歪みの逆特性の歪みをあらかじめ送信信号に付与するデジタルプリディストーション（Digital PreDistortion：ＤＰＤ）を併用した増幅方法が用いられることがある。ＤＰＤにおいてあらかじめ送信信号に付与される歪みは、歪み補償係数とも呼ばれ、ルックアップテーブル（Look Up Table：ＬＵＴ）から読み出されたり、多項式を用いて算出されたりする。そして、歪み補償係数は、例えば温度などの環境に応じて変動する非線形歪みを十分に補償するように、適切に更新される。

最近では、送信信号のダイナミックレンジが大きくなる傾向があるため、送信信号にＤＰＤが施される場合には、あらかじめ送信信号のビーク抑圧が実行されることがある。具体的には、例えば図９に示すように、ピーク抑圧部１０によって送信信号のピークが抑圧された後、ＤＰＤ部２０によって送信信号の歪み補償が実行される。歪み補償された送信信号は、パワーアンプ３０によって増幅され、アンテナから送信される。このように、ピーク抑圧を施すことにより、高ダイナミックレンジの送信信号の歪み補償が可能となる。

以下、ピーク抑圧とＤＰＤについて、図１０を参照して詳細に説明する。図１０は、パワーアンプ３０及びＤＰＤ部２０の入出力特性の一例を示す図である。図１０に示すように、パワーアンプ３０の入出力特性４０においては、入力電力が比較的小さい場合には線形増幅されるのに対し、入力電力が大きくなるに連れて非線形歪みが大きくなり、パワーアンプ３０の出力電力は飽和電力Ｐ_Sに漸近する。パワーアンプ３０で理想的な線形増幅が行われる場合には、パワーアンプ３０の入力電力と出力電力の関係が直線５０のようになるため、ＤＰＤ部２０では入出力特性６０によって示される歪み補償が実行される。すなわち、入出力特性６０によって示される歪み補償が施されたプリディストーション信号（以下「ＰＤ信号」という）が、入出力特性４０を有するパワーアンプ３０に入力されることにより、送信信号の入力電力に対するパワーアンプ３０からの出力電力は直線５０上の点となる。

ここで、パワーアンプ３０の出力電力が飽和電力Ｐ_Sに漸近するため、上記のようなＰＤ信号が得られる入力電力にも上限があり、図１０においては上限電力Ｐ_Aが示されている。ＤＰＤ部２０へ入力される送信信号の電力が上限電力Ｐ_A未満であれば、この送信信号にＤＰＤを施してＰＤ信号を得ることができる。換言すれば、送信信号のダイナミックレンジが大きく、ＤＰＤ部２０へ入力される送信信号の電力が上限電力Ｐ_A以上となる場合には、十分に歪み補償されたＰＤ信号を得ることが困難である。このため、ピーク抑圧部１０は、送信信号のピーク抑圧を実行して、送信信号のピーク電力が上限電力Ｐ_A未満となるようにする。

国際公開第２００３／１０３１６６号

Flex5Gware, "WP 2-RF front-ends and antennas; D 2.1 Requirements and concepts for the analogue HW in 5G mobile systems", ２０１５年１２月 J. S. Walling and D. J. Allstot, "Pulse-Width Modulated CMOS Power Amplifiers", IEEE Microwave Magazine, vol. 12, pp. 52-60, ２０１１年２月 Lei Ding et al., "A Robust Digital Baseband Predistorter Constructed Using Memory Polynomials", IEEE Transaction On Communications, Vol. 52, No 1, ２００４年１月 Hsin-Hung Chen, Chih-Hung Lin, Po-Chiun Huang, and Jiunn-Tsair Chen, "Joint Polynomial and Look-Up-Table Predistortion Power Amplifier Linearization", IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-II: EXPRESS BRIEFS, VOL. 53, NO. 8, ２００６年８月 L. Ding, H. Qian, N. Chen and G. T Zhou, "A Memory Polynomial Predistorter Implemented Using Tms320c67xx", Proceedings of Texas Instruments Developer Conference, ２００４年

しかしながら、送信信号のピーク抑圧には比較的大きな電力が消費されるため、ＤＰＤの前段でピーク抑圧する場合には、電力効率が低下するという問題がある。すなわち、ＤＰＤによってパワーアンプを高効率で動作させるにもかかわらず、ピーク抑圧の実行に伴って消費電力が増大し、総合的な電力効率が低下することがある。このため、送信信号のダイナミックレンジが大きい場合でも、ピーク抑圧することなく送信信号の歪み補償をすることが望まれる。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現することができる歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することを目的とする。

本願が開示する歪み補償装置は、１つの態様において、送信信号の電力が所定の閾値未満であるか否かを判定する判定部と、送信信号が増幅器によって増幅される際に発生する非線形歪みをあらかじめ補償する歪み補償を実行する歪み補償部と、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された際に前記歪み補償部が実行する歪み補償に関するゲイン又は歪み補償結果を保持する保持部と、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記歪み補償部による歪み補償結果を前記増幅器へ出力する一方、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記保持部によって保持されたゲインを用いた歪み補償結果又は前記保持部によって保持された歪み補償結果を前記増幅器へ出力する出力部とを有する。

本願が開示する歪み補償装置及び歪み補償方法の１つの態様によれば、ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る歪み補償方法を示すフロー図である。 図３は、実施の形態２に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態２に係る歪み補償方法を示すフロー図である。 図５は、実施の形態３に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態３に係る歪み補償方法を示すフロー図である。 図７は、実施の形態４に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。 図８は、他の実施の形態に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。 図９は、歪み補償処理の例を示す図である。 図１０は、パワーアンプ及びＤＰＤ部の入出力特性を説明する図である。

以下、本願が開示する歪み補償装置及び歪み補償方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る無線送信装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す無線送信装置１００は、プロセッサ１１０、メモリ１２０、ＤＡ（Digital Analog）変換部１３０、パワーアンプ１４０及びＡＤ（Analog Digital）変換部１５０を有する。

プロセッサ１１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、無線送信装置１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１１０は、送信信号生成部１１１、電力算出部１１２、ＬＵＴ（Look Up Table）１１３、ＤＰＤ（Digital PreDistortion）ゲイン保持部１１４、ＬＵＴ更新部１１５、電力判定部１１６、選択部１１７及び乗算部１１８を有する。

送信信号生成部１１１は、送信データを符号化及び変調し、送信信号を生成する。送信信号生成部１１１は、生成した送信信号をピーク抑圧することなく、そのまま乗算部１１８へ出力する。なお、本実施の形態においては送信信号生成部１１１が送信信号を生成するものとしたが、無線送信装置１００は、例えばＣＵ（Central Unit）又はＢＢＵ（BaseBand Unit）などの他の装置から、有線インタフェースを介してベースバンドの送信信号を取得しても良い。このように他の装置から送信信号が取得される場合も、送信信号のピーク抑圧は実行されず、ダイナミックレンジが大きい送信信号がそのまま乗算部１１８へ出力される。

電力算出部１１２は、送信信号の電力を算出する。送信信号の電力は、歪み補償係数を記憶するＬＵＴ１１３のアドレスに対応する。

ＬＵＴ１１３は、複数のアドレスそれぞれに対応付けて歪み補償係数を記憶する。そして、ＬＵＴ１１３は、送信信号の電力に対応するアドレスから歪み補償係数を読み出し、ＤＰＤゲイン保持部１１４及び選択部１１７へ出力する。

ＤＰＤゲイン保持部１１４は、ＬＵＴ１１３から歪み補償係数が出力されるたびに、最新の歪み補償係数をＤＰＤゲインとして保持する。すなわち、ＤＰＤゲイン保持部１１４は、ＬＵＴ１１３から歪み補償係数が出力されると、この歪み補償係数によって保持しているＤＰＤゲインを更新する。ただし、ＤＰＤゲイン保持部１１４は、電力判定部１１６によって送信信号の電力が閾値未満であると判定される間のみＤＰＤゲインを更新し、電力判定部１１６によって送信信号の電力が閾値以上であると判定される場合には、ＤＰＤゲインの更新を停止する。したがって、ＤＰＤゲイン保持部１１４は、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際にＬＵＴ１１３から出力された歪み補償係数をＤＰＤゲインとして保持する。

ＬＵＴ更新部１１５は、送信信号とパワーアンプ１４０から出力されてフィードバックされるフィードバック信号（以下「ＦＢ信号」と略記する）とに基づいて、ＬＵＴ１１３に記憶された歪み補償係数を更新する。具体的には、ＬＵＴ更新部１１５は、例えばＬＭＳ（Least Means Square）アルゴリズムなどを用いて、送信信号とＦＢ信号の誤差を小さくする歪み補償係数を算出し、ＬＵＴ１１３に記憶させる。ＬＵＴ更新部１１５は、電力判定部１１６によって送信信号の電力が閾値未満であると判定される間のみＬＵＴ１１３を更新し、電力判定部１１６によって送信信号の電力が閾値以上であると判定される場合には、ＬＵＴ１１３の更新を停止する。

電力判定部１１６は、送信信号の電力と閾値とを比較し、送信信号の電力が閾値未満であるか否かを判定する。このとき、電力判定部１１６は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力を閾値として用いる。換言すれば、電力判定部１１６は、パワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力を閾値として用いる。なお、電力判定部１１６は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力から所定値αを減算した電力を閾値として用いても良い。電力判定部１１６は、送信信号の電力が閾値未満であるか否かの判定結果を、ＤＰＤゲイン保持部１１４、ＬＵＴ更新部１１５及び選択部１１７へ通知する。

選択部１１７は、電力判定部１１６から通知される判定結果に応じて、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数及びＤＰＤゲイン保持部１１４に保持されたＤＰＤゲインのいずれか一方を選択し、乗算部１１８へ出力する。具体的には、選択部１１７は、送信信号の電力が閾値未満である場合には、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数を選択して乗算部１１８へ出力する。一方、選択部１１７は、送信信号の電力が閾値以上である場合には、ＤＰＤゲイン保持部１１４に保持されたＤＰＤゲインを選択して乗算部１１８へ出力する。結果として、選択部１１７は、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際にＬＵＴ１１３から出力された歪み補償係数を乗算部１１８へ出力する。

乗算部１１８は、ピーク抑圧されていない送信信号を歪み補償する。したがって、乗算部１１８は、ダイナミックレンジが大きい送信信号の歪み補償を実行する。具体的には、乗算部１１８は、選択部１１７から出力される歪み補償係数又はＤＰＤゲインを送信信号に乗算し、送信信号の歪み補償を実行する。すなわち、乗算部１１８は、送信信号の電力が閾値未満である場合には、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数によって送信信号の歪み補償を実行する。また、乗算部１１８は、送信信号の電力が閾値以上である場合には、ＤＰＤゲイン保持部１１４に保持されたＤＰＤゲインによって送信信号の歪み補償を実行する。

メモリ１２０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１１０によって処理が実行される際に、種々の情報を記憶する。

ＤＡ変換部１３０は、プロセッサ１１０から出力される送信信号をＤＡ変換し、得られたアナログの送信信号をパワーアンプ１４０へ出力する。

パワーアンプ１４０は、送信信号を増幅する。パワーアンプ１４０によって増幅された送信信号は、アンテナを介して送信される。パワーアンプ１４０が送信信号を増幅する際には、信号電力に応じた非線形歪みが発生するが、送信信号があらかじめ歪み補償されているため、パワーアンプ１４０で発生する非線形歪みが相殺される。結果として、送信信号の非線形歪みが低減され、隣接帯域の放射を抑制することができる。

ＡＤ変換部１５０は、パワーアンプ１４０によって増幅された送信信号をフィードバックさせ、ＦＢ信号をＡＤ変換する。そして、ＡＤ変換部１５０は、得られたデジタルのＦＢ信号をプロセッサ１１０のＬＵＴ更新部１１５へ出力する。

次いで、上記のように構成された無線送信装置１００における歪み補償方法について、図２に示すフロー図を参照しながら説明する。

送信データは、送信信号生成部１１１によって符号化及び変調され、送信信号が生成される（ステップＳ１０１）。送信信号は、ピーク抑圧されることなくそのまま乗算部１１８へ出力されるとともに、電力算出部１１２へも出力され電力が算出される（ステップＳ１０２）。算出された電力はＬＵＴ１１３のアドレスに対応するため、送信信号の電力に対応する歪み補償係数がＬＵＴ１１３からＤＰＤゲイン保持部１１４及び選択部１１７へ出力される（ステップＳ１０３）。

また、電力算出部１１２によって算出された電力は、電力判定部１１６によって、閾値と比較され（ステップＳ１０４）、送信信号の電力が閾値未満であるか否かの判定結果がＤＰＤゲイン保持部１１４、ＬＵＴ更新部１１５及び選択部１１７へ通知される。この判定に用いられる閾値は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力か、この電力から所定値αを減算した電力である。

送信信号の電力が閾値未満である場合には（ステップＳ１０４Ｙｅｓ）、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数がＤＰＤゲインとしてＤＰＤゲイン保持部１１４に記憶される（ステップＳ１０５）。また、選択部１１７によって、ＬＵＴ１１３から出力された歪み補償係数が選択され（ステップＳ１０６）、乗算部１１８へ出力される。そして、乗算部１１８によって、送信信号に歪み補償係数が乗算されることにより、送信信号の歪み補償が実行される（ステップＳ１０７）。歪み補償された送信信号は、ＤＡ変換部１３０によってＤＡ変換され、パワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信される（ステップＳ１０８）。

パワーアンプ１４０によって増幅された信号はフィードバックされ、ＦＢ信号がＡＤ変換部１５０によってＡＤ変換される。そして、ＦＢ信号はＬＵＴ更新部１１５へ出力され、送信信号とＦＢ信号の誤差が小さくなるように、ＬＵＴ１１３に記憶された歪み補償係数が更新される（ステップＳ１０９）。すなわち、送信信号の歪み補償に用いられた歪み補償係数が更新される。このように、送信信号の電力が閾値未満である場合には、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数が用いられて歪み補償が実行されるとともに、ＬＵＴ１１３の更新が実行される。

一方、送信信号の電力が閾値以上である場合には（ステップＳ１０４Ｎｏ）、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数は、ＤＰＤゲイン保持部１１４に記憶されずＤＰＤゲインの更新が停止される。また、選択部１１７によって、ＤＰＤゲイン保持部１１４に保持されたＤＰＤゲインが選択され（ステップＳ１１０）、乗算部１１８へ出力される。すなわち、現在の送信信号の電力に対応する歪み補償係数ではなく、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際にＬＵＴ１１３から出力された歪み補償係数が乗算部１１８へ出力される。このため、ピーク抑圧されない送信信号の電力がパワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力以上に大きい場合でも、送信信号を歪み補償するための歪み補償係数が乗算部１１８へ出力される。

そして、乗算部１１８によって、送信信号にＤＰＤゲインが乗算されることにより、送信信号の歪み補償が実行される（ステップＳ１１１）。歪み補償された送信信号は、ＤＡ変換部１３０によってＤＡ変換され、パワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信される（ステップＳ１１２）。送信信号の電力が閾値以上である場合には、ＦＢ信号がフィードバックされても、ＬＵＴ更新部１１５によるＬＵＴ１１３の更新が停止されているため、ＬＵＴ１１３に格納された歪み補償係数の更新は行われない。

以上のように、本実施の形態によれば、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際の歪み補償係数をＤＰＤゲインとして記憶しておき、送信信号の電力が閾値以上になると、記憶されたＤＰＤゲインを用いて歪み補償を実行する。このため、送信信号の電力が大きくなっても歪み補償が実行され、ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際のプリディストーション信号を記憶しておき、送信信号の電力が閾値以上になると、記憶されたプリディストーション信号を最新のプリディストーション信号の代わりに送信する点である。

図３は、実施の形態２に係る無線送信装置１００の構成を示すブロック図である。図３において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図３に示す無線送信装置１００は、図１に示す無線送信装置１００のＤＰＤゲイン保持部１１４、電力判定部１１６及び選択部１１７に代えて、プリディストーション信号（以下「ＰＤ信号」と略記する）保持部２０１、電力判定部２０２及び選択部２０３を有する。

ＰＤ信号保持部２０１は、ＬＵＴ１１３から出力される歪み補償係数によって送信信号の歪み補償が実行されるたびに、得られた最新のＰＤ信号を保持する。すなわち、ＰＤ信号保持部２０１は、乗算部１１８によって送信信号に歪み補償係数が乗算されてＰＤ信号が得られると、このＰＤ信号によって保持しているＰＤ信号を更新する。ただし、ＰＤ信号保持部２０１は、電力判定部２０２によって送信信号の電力が閾値未満であると判定される間のみＰＤ信号を更新し、電力判定部２０２によって送信信号の電力が閾値以上であると判定される場合には、ＰＤ信号の更新を停止する。したがって、ＰＤ信号保持部２０１は、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際に乗算部１１８から出力されたＰＤ信号を保持する。

電力判定部２０２は、送信信号の電力と閾値とを比較し、送信信号の電力が閾値未満であるか否かを判定する。このとき、電力判定部２０２は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力を閾値として用いる。換言すれば、電力判定部２０２は、パワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力を閾値として用いる。なお、電力判定部２０２は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力から所定値αを減算した電力を閾値として用いても良い。電力判定部２０２は、送信信号の電力が閾値未満であるか否かの判定結果を、ＰＤ信号保持部２０１、ＬＵＴ更新部１１５及び選択部２０３へ通知する。

選択部２０３は、電力判定部２０２から通知される判定結果に応じて、乗算部１１８から出力される最新のＰＤ信号及びＰＤ信号保持部２０１に保持された過去のＰＤ信号のいずれか一方を選択し、ＤＡ変換部１３０へ出力する。具体的には、選択部２０３は、送信信号の電力が閾値未満である場合には、乗算部１１８から出力される最新のＰＤ信号を選択してＤＡ変換部１３０へ出力する。一方、選択部２０３は、送信信号の電力が閾値以上である場合には、ＰＤ信号保持部２０１に保持された過去のＰＤ信号を選択してＤＡ変換部１３０へ出力する。結果として、選択部２０３は、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際に乗算部１１８から出力されたＰＤ信号をＤＡ変換部１３０へ出力する。

次いで、上記のように構成された無線送信装置１００における歪み補償方法について、図４に示すフロー図を参照しながら説明する。図４において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

送信信号生成部１１１によって送信信号が生成されると（ステップＳ１０１）、電力算出部１１２によって送信信号の電力が算出される（ステップＳ１０２）。算出された電力はＬＵＴ１１３のアドレスに対応するため、送信信号の電力に対応する歪み補償係数がＬＵＴ１１３から乗算部１１８へ出力される（ステップＳ１０３）。そして、乗算部１１８によって、送信信号に歪み補償係数が乗算されることにより、送信信号の歪み補償が実行される（ステップＳ２０１）。歪み補償により得られたＰＤ信号は、ＰＤ信号保持部２０１及び選択部２０３へ出力される。

また、電力算出部１１２によって算出された電力は、電力判定部２０２によって、閾値と比較され（ステップＳ１０４）、送信信号の電力が閾値未満であるか否かの判定結果がＰＤ信号保持部２０１、ＬＵＴ更新部１１５及び選択部２０３へ通知される。

送信信号の電力が閾値未満である場合には（ステップＳ１０４Ｙｅｓ）、乗算部１１８から出力されるＰＤ信号がＰＤ信号保持部２０１に記憶される（ステップＳ２０２）。また、選択部２０３によって、乗算部１１８から出力された最新のＰＤ信号が選択され（ステップＳ２０３）、ＤＡ変換部１３０へ出力される。そして、ＰＤ信号は、ＤＡ変換部１３０によってＤＡ変換され、パワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信される（ステップＳ１０８）。

パワーアンプ１４０によって増幅された信号はフィードバックされ、ＦＢ信号がＡＤ変換部１５０によってＡＤ変換される。そして、ＦＢ信号はＬＵＴ更新部１１５へ出力され、送信信号とＦＢ信号の誤差が小さくなるように、ＬＵＴ１１３に記憶された歪み補償係数が更新される（ステップＳ１０９）。このように、送信信号の電力が閾値未満である場合には、乗算部１１８から出力される最新のＰＤ信号が送信されるとともに、ＬＵＴ１１３の更新が実行される。

一方、送信信号の電力が閾値以上である場合には（ステップＳ１０４Ｎｏ）、乗算部１１８から出力されるＰＤ信号は、ＰＤ信号保持部２０１に記憶されずＰＤ信号の更新が停止される。また、選択部２０３によって、ＰＤ信号保持部２０１に保持された過去のＰＤ信号が選択され（ステップＳ２０４）、ＤＡ変換部１３０へ出力される。すなわち、現在の送信信号が歪み補償されたＰＤ信号ではなく、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際に乗算部１１８から出力されたＰＤ信号がＤＡ変換部１３０へ出力される。このため、ピーク抑圧されない送信信号の電力がパワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力以上に大きい場合でも、歪み補償された送信信号がＤＡ変換部１３０へ出力される。

ＰＤ信号は、ＤＡ変換部１３０によってＤＡ変換され、パワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信される（ステップＳ１１２）。送信信号の電力が閾値以上である場合には、ＦＢ信号がフィードバックされても、ＬＵＴ更新部１１５によるＬＵＴ１１３の更新が停止されているため、ＬＵＴ１１３に格納された歪み補償係数の更新は行われない。

以上のように、本実施の形態によれば、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際のＰＤ信号を記憶しておき、送信信号の電力が閾値以上になると、最新のＰＤ信号の代わりに、記憶された過去のＰＤ信号を出力する。このため、送信信号の電力が大きくなっても歪み補償された送信信号が出力され、ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、パワーアンプにおけるメモリ効果に起因する非線形歪みを補償する点である。

実施の形態３に係る無線送信装置１００の全体構成は、実施の形態１（図１）と同様である。図５は、実施の形態３に係るプロセッサ１１０の構成を示すブロック図である。図５において、図１と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図５に示すプロセッサ１１０は、送信信号生成部１１１、電力算出部１１２、遅延部３０１、３０２、ＬＵＴ３０３、乗算部３０４、合成部３０５、ＤＰＤゲイン算出部３０６、ＤＰＤゲイン保持部３０７、乗算部３０８、ＬＵＴ更新部３０９、電力判定部３１０及び選択部３１１を有する。

遅延部３０１は、電力算出部１１２によって算出された電力を遅延させ、送信信号の複数のサンプルタイミングの電力をＬＵＴ３０３へ出力する。具体的には、遅延部３０１は、送信信号の現在のサンプルの電力と、送信信号の１サンプルタイミング前のサンプルの電力と、送信信号の２サンプルタイミング前のサンプルの電力とをＬＵＴ３０３へ出力する。なお、遅延部３０１は、送信信号の３サンプルタイミング以上前のサンプルの電力をさらにＬＵＴ３０３へ出力しても良い。

遅延部３０２は、送信信号を遅延させ、送信信号の複数のサンプルタイミングのサンプルをそれぞれ対応する乗算部３０４へ出力する。具体的には、遅延部３０２は、送信信号の現在のサンプルと、送信信号の１サンプルタイミング前のサンプルと、送信信号の２サンプルタイミング前のサンプルとを乗算部３０４へ出力する。また、遅延部３０２は、送信信号の現在のサンプルをＤＰＤゲイン算出部３０６、乗算部３０８及びＬＵＴ更新部３０９へも出力する。なお、遅延部３０２は、送信信号の３サンプルタイミング以上前のサンプルをさらに乗算部３０４へ出力しても良い。

ＬＵＴ３０３は、送信信号のサンプルタイミングごとに設けられ、サンプルタイミングごとの複数のアドレスそれぞれに対応付けて歪み補償係数を記憶する。そして、送信信号の各サンプルタイミングに対応するＬＵＴ３０３は、サンプルごとの電力に対応するアドレスから歪み補償係数を読み出し、それぞれの歪み補償係数を対応する乗算部３０４へ出力する。

乗算部３０４は、送信信号のサンプルタイミングごとに設けられ、送信信号の各サンプルに、対応する歪み補償係数を乗算する。すなわち、乗算部３０４は、送信信号の現在のサンプルに、対応するＬＵＴ３０３から読み出された歪み補償係数を乗算し、送信信号の過去のサンプルそれぞれにも、対応するＬＵＴ３０３から読み出された歪み補償係数を乗算する。

合成部３０５は、乗算部３０４からの出力を合成し、パワーアンプ１４０のメモリ効果に起因する非線形歪みを補償するプリディストーション信号（ＰＤ信号）を生成する。そして、合成部３０５は、ＬＵＴ３０３を用いて生成されたＰＤ信号をＤＰＤゲイン算出部３０６及び選択部３１１へ出力する。

ＤＰＤゲイン算出部３０６は、合成部３０５からＰＤ信号が出力されるたびに、送信信号の現在のサンプルとＰＤ信号とからＤＰＤゲインを算出する。すなわち、ＤＰＤゲイン算出部３０６は、合成部３０５からＰＤ信号が出力されると、ＰＤ信号を送信信号の現在のサンプルで除算することにより、ＤＰＤゲインを算出する。ただし、ＤＰＤゲイン算出部３０６は、電力判定部３１０によって送信信号の電力が閾値未満であると判定される間のみＤＰＤゲインを算出し、電力判定部３１０によって送信信号の電力が閾値以上であると判定される場合には、ＤＰＤゲインの算出を停止する。

ＤＰＤゲイン保持部３０７は、ＤＰＤゲイン算出部３０６によって算出されたＤＰＤゲインを保持する。送信信号の電力が閾値以上である場合には、ＤＰＤゲイン算出部３０６がＤＰＤゲインの算出を停止するため、ＤＰＤゲイン保持部３０７は、最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際のＤＰＤゲインを保持する。

乗算部３０８は、送信信号の現在のサンプルにＤＰＤゲイン保持部３０７に保持されたＤＰＤゲインを乗算し、ＤＰＤゲインによるＰＤ信号を生成する。ＤＰＤゲイン保持部３０７が最も近時に送信信号の電力が閾値未満であった際のＤＰＤゲインを保持するため、乗算部３０８は、送信信号の現在のサンプルの電力が閾値以上であっても、ＤＰＤゲインによるＰＤ信号を生成することができる。

ＬＵＴ更新部３０９は、送信信号とパワーアンプ１４０から出力されてフィードバックされるＦＢ信号とに基づいて、サンプルタイミングごとのＬＵＴ３０３に記憶された歪み補償係数を更新する。具体的には、ＬＵＴ更新部３０９は、例えばＬＭＳアルゴリズムなどを用いて、送信信号とＦＢ信号の誤差を小さくする歪み補償係数を算出し、サンプルタイミングごとのＬＵＴ３０３に記憶させる。ＬＵＴ更新部３０９は、電力判定部３１０によって送信信号の電力が閾値未満であると判定される間のみＬＵＴ３０３を更新し、電力判定部３１０によって送信信号の電力が閾値以上であると判定される場合には、ＬＵＴ３０３の更新を停止する。

電力判定部３１０は、送信信号の電力と閾値とを比較し、送信信号の電力が閾値未満であるか否かを判定する。このとき、電力判定部３１０は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力を閾値として用いる。換言すれば、電力判定部３１０は、パワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力を閾値として用いる。なお、電力判定部３１０は、送信信号の平均電力よりもパワーアンプ１４０の出力バックオフだけ大きい電力から所定値αを減算した電力を閾値として用いても良い。また、電力判定部３１０は、遅延部３０１によって遅延される各サンプルタイミングの電力すべてについて、閾値と比較する。電力判定部３１０は、送信信号の電力が閾値未満であるか否かの判定結果を、ＤＰＤゲイン算出部３０６、ＬＵＴ更新部３０９及び選択部３１１へ通知する。

選択部３１１は、電力判定部３１０から通知される判定結果に応じて、合成部３０５から出力されるＰＤ信号及び乗算部３０８から出力されるＰＤ信号のいずれか一方を選択し、ＤＡ変換部１３０へ出力する。具体的には、選択部３１１は、送信信号のすべてのサンプルタイミングの電力が閾値未満である場合には、合成部３０５から出力されるＰＤ信号を選択してＤＡ変換部１３０へ出力する。一方、選択部３１１は、送信信号の少なくともいずれか１つのサンプルタイミングの電力が閾値以上である場合には、乗算部３０８から出力されるＰＤ信号を選択してＤＡ変換部１３０へ出力する。結果として、選択部３１１は、最も近時に送信信号のすべてのサンプルタイミングの電力が閾値未満であった際のＤＰＤゲインによって歪み補償されたＰＤ信号をＤＡ変換部１３０へ出力する。

次いで、上記のように構成された無線送信装置１００における歪み補償方法について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。図６において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

送信信号生成部１１１によって送信信号が生成されると（ステップＳ１０１）、電力算出部１１２によって送信信号の電力が算出される（ステップＳ１０２）。算出された電力は、遅延部３０１へ出力され、遅延部３０１から送信信号の現在のサンプル及び過去のサンプルの電力がＬＵＴ３０３へ出力される。サンプルごとの電力は、それぞれのサンプルタイミングに応じたＬＵＴ３０３のアドレスに対応するため、サンプルタイミングごとの歪み補償係数がＬＵＴ３０３から各乗算部３０４へ出力される（ステップＳ３０１）。そして、サンプルタイミングごとの乗算部３０４によって、送信信号のそれぞれのサンプルに歪み補償係数が乗算され、乗算結果が合成部３０５によって合成されることにより、ＰＤ信号が生成される（ステップＳ３０２）。このＰＤ信号は、サンプルタイミングごとのＬＵＴ３０３を用いて生成されたＰＤ信号であり、パワーアンプ１４０におけるメモリ効果に起因する非線形歪みを補償するＰＤ信号である。ＰＤ信号は、ＤＰＤゲイン算出部３０６及び選択部３１１へ出力される。

また、遅延部３０１から出力される各サンプルタイミングの電力は、電力判定部３１０によって、閾値と比較され（ステップＳ３０３）、すべてのサンプルタイミングの電力が閾値未満であるか否かの判定結果がＤＰＤゲイン算出部３０６、ＬＵＴ更新部３０９及び選択部３１１へ通知される。

送信信号の全サンプルの電力が閾値未満である場合には（ステップＳ３０３Ｙｅｓ）、合成部３０５から出力されるＰＤ信号が送信信号の現在のサンプルで除算されることにより、ＤＰＤゲインが算出される（ステップＳ３０４）。算出されたＤＰＤゲインは、ＤＰＤゲイン保持部３０７によって記憶される（ステップＳ３０５）。また、選択部３１１によって、合成部３０５から出力されるＰＤ信号が選択され（ステップＳ３０６）、ＤＡ変換部１３０へ出力される。そして、ＰＤ信号は、ＤＡ変換部１３０によってＤＡ変換され、パワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信される（ステップＳ１０８）。

パワーアンプ１４０によって増幅された信号はフィードバックされ、ＦＢ信号がＡＤ変換部１５０によってＡＤ変換される。そして、ＦＢ信号はＬＵＴ更新部３０９へ出力され、送信信号とＦＢ信号の誤差が小さくなるように、サンプルタイミングごとのＬＵＴ３０３に記憶された歪み補償係数が更新される（ステップＳ１０９）。このように、送信信号のすべてのサンプルの電力が閾値未満である場合には、ＬＵＴ３０３を用いて生成されたＰＤ信号が送信されるとともに、ＬＵＴ３０３の更新が実行される。

一方、送信信号の少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上である場合には（ステップＳ３０３Ｎｏ）、ＤＰＤゲイン算出部３０６によるＤＰＤゲインの算出が停止される。そして、乗算部３０８によって、ＤＰＤゲイン保持部３０７に保持されたＤＰＤゲインが送信信号の現在のサンプルに乗算されることにより、送信信号の歪み補償が実行される（ステップＳ３０７）。また、選択部３１１によって、乗算部３０８から出力されるＰＤ信号が選択され（ステップＳ３０８）、ＤＡ変換部１３０へ出力される。すなわち、現在のＬＵＴ３０３による歪み補償が施されたＰＤ信号ではなく、過去のＤＰＤゲインによる歪み補償が施されたＰＤ信号がＤＡ変換部１３０へ出力される。このため、ピーク抑圧されない送信信号の電力がパワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力以上に大きい場合でも、歪み補償された送信信号がＤＡ変換部１３０へ出力される。

ＰＤ信号は、ＤＡ変換部１３０によってＤＡ変換され、パワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信される（ステップＳ１１２）。送信信号の少なくとも１つのサンプルの電力が閾値以上である場合には、ＦＢ信号がフィードバックされても、ＬＵＴ更新部３０９によるＬＵＴ３０３の更新が停止されているため、ＬＵＴ３０３に格納された歪み補償係数の更新は行われない。

以上のように、本実施の形態によれば、送信信号の複数のサンプルすべての電力が閾値未満である間にＤＰＤゲインを算出して記憶しておき、少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上になると、ＬＵＴを用いたＰＤ信号の代わりに、記憶されたＤＰＤゲインを用いたＰＤ信号を出力する。このため、複数のＬＵＴを用いてメモリ効果に起因する非線形歪みを補償する場合に、送信信号の電力が大きくなっても歪み補償された送信信号が出力され、ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現することができる。

（実施の形態４）
実施の形態４の特徴は、送信信号のすべてのサンプルの電力が閾値未満であった際のＰＤ信号を記憶しておき、送信信号の少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上になると、記憶されたＰＤ信号を最新のＰＤ信号の代わりに送信する点である。

図７は、実施の形態４に係るプロセッサ１１０の構成を示すブロック図である。図７において、図１、５と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図７に示す無線送信装置１００は、図５に示す無線送信装置１００のＤＰＤゲイン算出部３０６、ＤＰＤゲイン保持部３０７、乗算部３０８及び選択部３１１に代えて、ＰＤ信号保持部４０１及び選択部４０２を有する。

ＰＤ信号保持部４０１は、合成部３０５からＰＤ信号が出力されるたびに、最新のＰＤ信号を保持する。すなわち、ＰＤ信号保持部４０１は、ＬＵＴ３０３を用いた歪み補償によってＰＤ信号が得られると、このＰＤ信号によって保持しているＰＤ信号を更新する。ただし、ＰＤ信号保持部４０１は、電力判定部３１０によって送信信号のすべてのサンプルの電力が閾値未満であると判定される間のみＰＤ信号を更新し、電力判定部３１０によって送信信号の少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上であると判定される場合には、ＰＤ信号の更新を停止する。したがって、ＰＤ信号保持部４０１は、最も近時に送信信号の全サンプルの電力が閾値未満であった際に合成部３０５から出力されたＰＤ信号を保持する。

選択部４０２は、電力判定部３１０から通知される判定結果に応じて、合成部３０５から出力される最新のＰＤ信号及びＰＤ信号保持部４０１に保持された過去のＰＤ信号のいずれか一方を選択し、ＤＡ変換部１３０へ出力する。具体的には、選択部４０２は、送信信号のすべてのサンプルの電力が閾値未満である場合には、合成部３０５から出力される最新のＰＤ信号を選択してＤＡ変換部１３０へ出力する。一方、選択部４０２は、送信信号の少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上である場合には、ＰＤ信号保持部４０１に保持された過去のＰＤ信号を選択してＤＡ変換部１３０へ出力する。結果として、選択部４０２は、最も近時に送信信号のすべてのサンプルの電力が閾値未満であった際に合成部３０５から出力されたＰＤ信号をＤＡ変換部１３０へ出力する。

実施の形態４においては、実施の形態２と同様に、送信信号のすべてのサンプルの電力が閾値未満である場合には、ＬＵＴ３０３を用いて歪み補償されたＰＤ信号がＰＤ信号保持部４０１に記憶される。また、選択部４０２によって、ＬＵＴ３０３を用いて歪み補償された最新のＰＤ信号が選択され、ＤＡ変換部１３０へ出力される。

一方、送信信号の少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上である場合には、合成部３０５から出力されるＰＤ信号は、ＰＤ信号保持部４０１に記憶されずＰＤ信号の更新が停止される。また、選択部４０２によって、ＰＤ信号保持部４０１に保持された過去のＰＤ信号が選択され、ＤＡ変換部１３０へ出力される。すなわち、現在の送信信号が歪み補償されたＰＤ信号ではなく、最も近時に送信信号の全サンプルの電力が閾値未満であった際に合成部３０５から出力されたＰＤ信号がＤＡ変換部１３０へ出力される。このため、ピーク抑圧されない送信信号の電力がパワーアンプ１４０の飽和電力に対応する電力以上に大きい場合でも、歪み補償された送信信号がＤＡ変換部１３０へ出力される。

以上のように、本実施の形態によれば、送信信号の複数のサンプルすべての電力が閾値未満であった際のＰＤ信号を記憶しておき、少なくともいずれか１つのサンプルの電力が閾値以上になると、最新のＰＤ信号の代わりに、記憶された過去のＰＤ信号を出力する。このため、複数のＬＵＴを用いてメモリ効果に起因する非線形歪みを補償する場合に、送信信号の電力が大きくなっても歪み補償された送信信号が出力され、ピーク抑圧されない送信信号の歪み補償を実現することができる。

なお、上記各実施の形態においては、ＬＵＴを用いて送信信号の歪み補償をする場合について説明したが、多項式を用いて送信信号の歪み補償をする場合にも、各実施の形態と同様の処理を実行することができる。すなわち、送信信号の電力が閾値未満の際に、多項式によるＤＰＤゲイン又はＰＤ信号を記憶しておき、送信信号の電力が閾値以上となると、記憶したＤＰＤゲイン又はＰＤ信号を利用することができる。

また、上記各実施の形態においては、送信信号の電力と閾値の比較の結果に応じて、ＤＰＤゲイン又はＰＤ信号を選択するものとしたが、リミッタを用いて選択と同様の機能を実現することも可能である。

図８は、他の実施の形態に係るプロセッサ１１０の構成を示すブロック図である。図８において、図１、５と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図８に示す無線送信装置１００は、図５のＬＵＴ３０３、ＤＰＤゲイン算出部３０６、ＤＰＤゲイン保持部３０７、乗算部３０８及び選択部３１１に代えて、ＬＵＴ５０１、リミッタ部５０２及びビット調整部５０３を有する。

ＬＵＴ５０１は、送信信号のサンプルタイミングごとに設けられ、サンプルタイミングごとの複数のアドレスそれぞれに対応付けて歪み補償係数を記憶する。また、ＬＵＴ５０１は、送信信号の各サンプルの電力が入力されると、所定の上限以上の電力を抑圧する。すなわち、ＬＵＴ５０１は、サンプルごとの電力をリミッタにかける。そして、送信信号の各サンプルタイミングに対応するＬＵＴ５０１は、リミッタにかけられたサンプルごとの電力に対応するアドレスから歪み補償係数を読み出し、それぞれの歪み補償係数を対応する乗算部３０４へ出力する。

リミッタ部５０２は、サンプルタイミングごとの乗算部３０４から出力される乗算結果をリミッタにかける。すなわち、リミッタ部５０２は、乗算結果が所定の上限以上である場合に、乗算結果の値を所定の上限に等しい値に抑圧する。

ビット調整部５０３は、ＤＡ変換部１３０のビット分解能に合わせて、合成部３０５から出力されるＰＤ信号のビットを調整する。リミッタ部５０２において乗算結果をリミッタにかけてＰＤ信号が抑圧されると、ＤＡ変換部１３０のビット分解能との不整合が生じることがある。そこで、ビット調整部５０３は、ＰＤ信号のビットを調整して、ＰＤ信号とＤＡ変換部１３０のビット分解能との整合をとる。

このように、送信信号のサンプルの電力にリミッタをかけるとともに、サンプルごとの歪み補償係数との乗算結果にもリミッタをかけることにより、送信信号の電力が大きい場合でも必要に応じて電力が抑圧され、歪み補償された送信信号を出力することが可能となる。

１１０ プロセッサ
１１１ 送信信号生成部
１１２ 電力算出部
１１３、３０３、５０１ ＬＵＴ
１１４、３０７ ＤＰＤゲイン保持部
１１５、３０９ ＬＵＴ更新部
１１６、２０２、３１０ 電力判定部
１１７、２０３、３１１、４０２ 選択部
１１８、３０４、３０８ 乗算部
１２０ メモリ
１３０ ＤＡ変換部
１４０ パワーアンプ
１５０ ＡＤ変換部
２０１、４０１ ＰＤ信号保持部
３０１、３０２ 遅延部
３０５ 合成部
３０６ ＤＰＤゲイン算出部
５０２ リミッタ部
５０３ ビット調整部

Claims (8)

1. 送信信号の電力が所定の閾値未満であるか否かを判定する判定部と、
   送信信号が増幅器によって増幅される際に発生する非線形歪みをあらかじめ補償する歪み補償を実行する歪み補償部と、
   前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された際に前記歪み補償部が実行する歪み補償に関するゲイン又は歪み補償結果を保持する保持部と、
   前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、前記歪み補償部による歪み補償結果を前記増幅器へ出力する一方、前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、前記保持部によって保持されたゲインを用いた歪み補償結果又は前記保持部によって保持された歪み補償結果を前記増幅器へ出力する出力部と
   を有することを特徴とする歪み補償装置。
2. 前記歪み補償部は、
   送信信号の電力に対応する歪み補償係数を記憶する記憶部と、
   前記記憶部から出力される歪み補償係数を送信信号に乗算する乗算部と
   を有することを特徴とする請求項１記載の歪み補償装置。
3. 前記保持部は、
   前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された際に前記乗算部が送信信号に乗算する歪み補償係数をゲインとして保持することを特徴とする請求項２記載の歪み補償装置。
4. 送信信号と前記出力部から出力される信号が前記増幅器による増幅後にフィードバックされて得られるフィードバック信号とに基づいて、前記記憶部に記憶された歪み補償係数を更新する更新部をさらに有し、
   前記更新部は、
   前記判定部によって送信信号の電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、歪み補償係数の更新を停止する
   ことを特徴とする請求項２記載の歪み補償装置。
5. 前記歪み補償部は、
   送信信号の現在のサンプル及び過去のサンプルそれぞれに対応する複数の記憶部であって、送信信号のサンプルごとの電力に対応する歪み補償係数を記憶する複数の記憶部と、
   前記複数の記憶部から出力される歪み補償係数を送信信号の対応するサンプルに乗算する複数の乗算部と、
   前記複数の乗算部による乗算結果を合成する合成部と
   を有することを特徴とする請求項１記載の歪み補償装置。
6. 前記保持部は、
   前記判定部によって送信信号の現在のサンプル及び過去のサンプルの電力が所定の閾値未満であると判定された際に前記合成部から出力される信号を、送信信号の現在のサンプルで除算してゲインを算出する算出部を含み、
   前記算出部によって算出されるゲインを保持することを特徴とする請求項５記載の歪み補償装置。
7. 前記判定部は、
   送信信号の平均電力よりも送信信号を増幅する増幅器の出力バックオフだけ大きい電力を所定の閾値として用いることを特徴とする請求項１記載の歪み補償装置。
8. 送信信号が増幅器によって増幅される際に発生する非線形歪みをあらかじめ補償する歪み補償を実行し、
   送信信号の電力が所定の閾値未満であるか否かを判定し、
   送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された際に実行される歪み補償に関するゲイン又は歪み補償結果を保持し、
   送信信号の電力が所定の閾値未満であると判定された場合に、最新の歪み補償結果を前記増幅器へ出力する一方、送信信号の電力が所定の閾値以上であると判定された場合に、保持されたゲインを用いた歪み補償結果又は保持された歪み補償結果を前記増幅器へ出力する
   処理を有することを特徴とする歪み補償方法。

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