JP2021132253A - 無線通信装置及び係数更新方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号に遅延を付与する際の演算量を削減すること。【解決手段】無線通信装置は、歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償するプロセッサと、前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する増幅部と、前記増幅部から出力される信号をフィードバックし、前記プロセッサへフィードバック信号を供給するフィードバック経路とを有し、前記プロセッサは、第１のタイミングの送信信号と、第１のタイミングよりも前の第２のタイミング及び第１のタイミングよりも後の第３のタイミングのフィードバック信号とから、前記フィードバック経路におけるフィードバック信号の伝搬遅延に対応する瞬時遅延を取得し、所定期間において取得される瞬時遅延の平均値を算出し、算出された平均値に対応する遅延を送信信号に付与し、遅延が付与された送信信号とフィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置及び係数更新方法に関する。

近年、無線通信装置の小型化、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、入力信号が線形増幅されずにパワーアンプの出力において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。

歪み補償係数の更新には、パワーアンプによる増幅前の送信信号とパワーアンプによる増幅後にフィードバックされるフィードバック信号とが用いられる。具体的には、送信信号とフィードバック信号の誤差が最小になるように、例えばＬＭＳ（Least Means Square）アルゴリズムなどが用いられて歪み補償係数が算出される。このとき、タイミングｎにおける送信信号をｘ（ｎ）とし、フィードバック信号をｙ（ｎ）とすると、誤差ε（ｎ）は下記の式（１）によって表される。
ε（ｎ）＝ｘ（ｎ）−ｙ（ｎ） ・・・（１）

ここで、パワーアンプの伝達関数をＦ（ｘ）とする場合、フィードバック信号ｙ（ｎ）にはフィードバック経路において伝搬遅延τが付与されるため、フィードバック信号ｙ（ｎ）は下記の式（２）によって表される。
ｙ（ｎ）＝Ｆ｛ｘ（ｎ−τ）｝ ・・・（２）

すなわち、タイミングｎにおけるフィードバック信号ｙ（ｎ）は、タイミングｎよりも過去のタイミング（ｎ−τ）における送信信号ｘ（ｎ−τ）がパワーアンプによって増幅されたものである。したがって、伝搬遅延τを考慮せずに上式（１）によって誤差を算出するのでは、本来異なる２つの信号の誤差を算出することになり、歪み補償係数が正確に更新されない。そこで、送信信号にもフィードバック信号の伝搬遅延と同様の遅延を付与し、送信信号とフィードバック信号のタイミングが揃えられることがある。具体的には、例えば下記の式（３）のように誤差ε（ｎ−τ）が算出される。
ε（ｎ−τ）＝ｘ（ｎ−τ）−ｙ（ｎ）
＝ｘ（ｎ−τ）−Ｆ｛ｘ（ｎ−τ）｝ ・・・（３）

上式（３）によれば、誤差の算出に用いられる送信信号とフィードバック信号がいずれもタイミング（ｎ−τ）における送信信号に対応するものであるため、本来同じ２つの信号の誤差を算出することになる。結果として、誤差を最小にする歪み補償係数を算出することにより、歪み補償係数を正確に更新することができる。

ところで、フィードバック信号の伝搬遅延と同様の遅延を送信信号に付与するためには、例えばローパスフィルタが用いられることがある。具体的には、それぞれ付与される遅延量が異なる複数のローパスフィルタによって送信信号がフィルタリングされ、フィルタリング後の送信信号とフィードバック信号との相関が算出され、フィードバック信号との相関が最も大きい送信信号を出力するローパスフィルタが選択される。以後、選択されたローパスフィルタによって送信信号をフィルタリングすることにより、フィードバック信号の伝搬遅延と同様の遅延を送信信号に付与することが可能となる。

特開２０１１−０１９０２９号公報 特開２００１−１８９６８５号公報 特開２００６−０８０９３１号公報

Altera, "Digital Predistortion Reference Design", Altera Application Note AN-314-1, ２００３年７月

しかしながら、送信信号に遅延を付与して送信信号とフィードバック信号のタイミングを揃える場合には、演算量が大きくなるという問題がある。すなわち、フィードバック信号の伝搬遅延と同様の遅延を送信信号に付与するためには、複数のローパスフィルタによってフィルタリングされた送信信号とフィードバック信号との相関演算が行われる。したがって、複数のローパスフィルタ出力それぞれについて相関演算が行われ、演算量が大きくなる。また、送信信号は、複素信号であるため、１つの送信信号についてＩ（In-phase：同相）成分とＱ（Quadrature：直交）成分との２つに対応するローパスフィルタが用いられる。このため、ローパスフィルタの数が多くなり、ローパスフィルタの数に応じて相関演算の演算量が大きくなる。

特に、複数のアンテナから信号を送信する無線通信装置の場合、それぞれのアンテナに対応してパワーアンプが設けられ、各パワーアンプからのフィードバック経路が異なる。このため、それぞれのパワーアンプについてフィードバック信号の伝搬遅延が異なっており、送信信号に付与される遅延量を算出するためには、多くの相関演算が行われる。

さらに、相関演算を行ってローパスフィルタが選択された後は、選択されたローパスフィルタを用いて固定的に送信信号に遅延が付与されるが、フィードバック経路における伝搬遅延が変化した場合には、送信信号に誤った遅延が付与されることになる。すなわち、ローパスフィルタを用いて送信信号に遅延を付与するのでは、環境の変化に適応することが困難であるという問題もある。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、信号に遅延を付与する際の演算量を削減することができる無線通信装置及び係数更新方法を提供することを目的とする。

本願が開示する無線通信装置は、１つの態様において、歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償するプロセッサと、前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する増幅部と、前記増幅部から出力される信号をフィードバックし、前記プロセッサへフィードバック信号を供給するフィードバック経路とを有し、前記プロセッサは、第１のタイミングの送信信号と、第１のタイミングよりも前の第２のタイミング及び第１のタイミングよりも後の第３のタイミングのフィードバック信号とから、前記フィードバック経路におけるフィードバック信号の伝搬遅延に対応する瞬時遅延を取得し、所定期間において取得される瞬時遅延の平均値を算出し、算出された平均値に対応する遅延を送信信号に付与し、遅延が付与された送信信号とフィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行する。

本願が開示する無線通信装置及び係数更新方法の１つの態様によれば、信号に遅延を付与する際の演算量を削減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に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図２は、遅延調整部の構成を示すブロック図である。 図３は、瞬時遅延判別部の具体例を示すブロック図である。 図４は、瞬時遅延判別部の伝達関数の具体例を示す図である。 図５は、遅延付与の具体例を説明する図である。 図６は、実施の形態１に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図７は、実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。 図８は、遅延調整部の構成を示すブロック図である。 図９は、実施の形態２に係る係数更新方法を示すフロー図である。 図１０は、無線通信装置の変形例を示すブロック図である。

以下、本願が開示する無線通信装置及び係数更新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に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信装置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、無線通信装置１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１１０は、歪み補償部１１１、遅延調整部１１２、誤差算出部１１３及び係数更新部１１４を有する。

歪み補償部１１１は、例えば送信信号の電力に応じた歪み補償係数を記憶するルックアップテーブル（ＬＵＴ）を保持し、ＬＵＴから読みだした歪み補償係数によって送信信号に歪み補償を施す。すなわち、歪み補償部１１１は、パワーアンプ１４０において発生する非線形歪みの逆特性の歪みである歪み補償係数を送信信号に乗算することにより、送信信号の歪み補償処理を実行する。歪み補償部１１１は、歪み補償後の送信信号をＤＡ変換部１３０へ出力する。

遅延調整部１１２は、パワーアンプ１４０から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）のフィードバック経路における伝搬遅延と同様の遅延を送信信号に付与する。すなわち、遅延調整部１１２は、送信信号に遅延を付与することにより、誤差算出部１１３へ入力される送信信号とＦＢ信号のタイミングを揃える。このとき、遅延調整部１１２は、タイミングｎの送信信号のサンプルと、タイミングｎの前後のタイミング（例えばタイミング（ｎ−１）及びタイミング（ｎ＋１））のＦＢ信号のサンプルとから、タイミングｎの送信信号のサンプルにおける遅延（以下「瞬時遅延」という）を判別し、所定期間における瞬時遅延を平均化することにより、ＦＢ信号の伝搬遅延の遅延量を算出する。そして、遅延調整部１１２は、算出した遅延量に相当する遅延を送信信号に付与する。遅延調整部１１２は、遅延が付与された送信信号（遅延送信信号）を誤差算出部１１３へ出力する。また、遅延調整部１１２は、算出される遅延量が安定して収束するまでの収束時間が経過すると、歪み補償係数の更新を許可する更新許可を係数更新部１１４へ通知する。なお、遅延調整部１１２の構成については、後に詳述する。

誤差算出部１１３は、遅延調整部１１２によって遅延が付与された遅延送信信号とＦＢ信号との誤差を算出する。すなわち、誤差算出部１１３は、タイミングが揃えられた送信信号とＦＢ信号との誤差を算出する。そして、誤差算出部１１３は、算出した誤差を係数更新部１１４へ出力する。

係数更新部１１４は、遅延調整部１１２から更新許可が通知されると、誤差算出部１１３によって算出される誤差を取得し、歪み補償係数を更新する。このとき、係数更新部１１４は、遅延調整部１１２によって遅延が付与された遅延送信信号に対応する歪み補償係数を更新する。すなわち、歪み補償部１１１は、例えば送信信号の電力に応じた歪み補償係数を記憶するＬＵＴを保持しているため、係数更新部１１４は、遅延送信信号の電力に応じて記憶された歪み補償係数を更新する。

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から出力される歪み補償後の送信信号を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、入力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、パワーアンプ１４０の出力において送信信号の非線形歪みが低減され、隣接帯域の不要輻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へ出力する。パワーアンプ１４０の出力端からＡＤ変換部１５０を経由してプロセッサ１１０に接続する経路は、ＦＢ信号をプロセッサ１１０へ供給するフィードバック経路を形成する。

図２は、遅延調整部１１２の構成を示すブロック図である。図２に示すように、遅延調整部１１２は、瞬時遅延判別部２０１、平均化部２０２及び遅延付与部２０３を有する。

瞬時遅延判別部２０１は、あるタイミングｎにおいて遅延付与部２０３から出力される遅延送信信号のサンプルと、タイミングｎの前後のタイミング（例えばタイミング（ｎ−１）及びタイミング（ｎ＋１））においてフィードバックされるＦＢ信号のサンプルとから、遅延送信信号とＦＢ信号の遅延差に相当する瞬時遅延を判別する。具体的には、瞬時遅延判別部２０１は、タイミングｎにおける遅延送信信号のサンプルが、タイミングｎの前後のタイミングのうちどちらのタイミングのＦＢ信号のサンプルに近いかを示す瞬時判別値を算出する。

図３は、瞬時遅延判別部２０１の具体例を示すブロック図である。図３に示す瞬時遅延判別部２０１は、正負判定部３０１〜３０３、乗算器３０４、３０５及び減算器３０６を有する。

正負判定部３０１は、遅延付与部２０３からタイミングｎにおいて出力される遅延送信信号のサンプルの正負を判定する。そして、正負判定部３０１は、遅延送信信号のサンプルが正である場合には＋１を出力し、負である場合には−１を出力する。

正負判定部３０２は、タイミングｎよりも前のタイミング（例えばタイミングｎよりも１クロック前のタイミング（ｎ−１））におけるＦＢ信号のサンプルの正負を判定する。そして、正負判定部３０２は、ＦＢ信号のサンプルが正である場合には＋１を出力し、負である場合には−１を出力する。

正負判定部３０３は、タイミングｎよりも後のタイミング（例えばタイミングｎよりも１クロック後のタイミング（ｎ＋１））におけるＦＢ信号のサンプルの正負を判定する。そして、正負判定部３０３は、ＦＢ信号のサンプルが正である場合には＋１を出力し、負である場合には−１を出力する。

乗算器３０４は、正負判定部３０１の出力と正負判定部３０２の出力とを乗算し、乗算結果を減算器３０６へ出力する。すなわち、乗算器３０４は、タイミングｎにおける遅延送信信号のサンプルとタイミングｎよりも前のタイミング（例えばタイミング（ｎ−１））におけるＦＢ信号のサンプルとの相関を示す乗算結果を減算器３０６へ出力する。

乗算器３０５は、正負判定部３０１の出力と正負判定部３０３の出力とを乗算し、乗算結果を減算器３０６へ出力する。すなわち、乗算器３０５は、タイミングｎにおける遅延送信信号のサンプルとタイミングｎよりも後のタイミング（例えばタイミング（ｎ＋１））におけるＦＢ信号のサンプルとの相関を示す乗算結果を減算器３０６へ出力する。

減算器３０６は、乗算器３０４の乗算結果から乗算器３０５の乗算結果を減算し、減算結果を瞬時判別値として出力する。すなわち、減算器３０６は、タイミングｎにおける遅延送信信号のサンプルが、タイミングｎの前後どちらのタイミングにおけるＦＢ信号のサンプルに近いかを示す瞬時判別値を出力する。

このような瞬時遅延判別部２０１の伝達関数の具体例を図４に示す。図４においては、遅延送信信号とＦＢ信号の遅延差の１クロックに対する割合を横軸に示し、瞬時遅延判別部２０１から出力される瞬時判別値の期待値を縦軸に示す。図４に示すように、遅延差の絶対値が大きくなるほど瞬時判別値の期待値の絶対値も大きくなるが、遅延差が０の場合や遅延差が１クロックに等しい場合は、瞬時判別値の期待値は０となる。

なお、ここでは、正負判定部３０１〜３０３が遅延送信信号及びＦＢ信号のサンプルの正負を判定し、乗算器３０４、３０５が正負の符号から相関を求めるものとしたが、遅延送信信号及びＦＢ信号のサンプルそのものから相関を求めるようにしても良い。すなわち、タイミングｎにおける遅延送信信号のサンプルとタイミングｎよりも前のタイミングにおけるＦＢ信号のサンプルとの相関値を求めるとともに、タイミングｎにおける遅延送信信号のサンプルとタイミングｎよりも後のタイミングにおけるＦＢ信号のサンプルとの相関値を求めても良い。そして、これらの相関値の差を瞬時判別値としても良い。

平均化部２０２は、所定期間の間に瞬時遅延判別部２０１によって算出された瞬時判別値の平均値を算出する。平均化部２０２が算出する瞬時判別値の平均値は、遅延送信信号とＦＢ信号の遅延差に相当する。このため、平均化部２０２は、算出した平均値を遅延送信信号に追加で付与する遅延量として、遅延付与部２０３へ通知する。

遅延付与部２０３は、平均化部２０２から通知される遅延量の遅延を送信信号に付与し、遅延送信信号を誤差算出部１１３へ出力する。具体的には、遅延付与部２０３は、例えばラグランジュ補間により、１クロック未満の遅延を送信信号に付与する。すなわち、例えば図５に示すように、平均化部２０２から通知される遅延量がτである場合、タイミングｎの送信信号のサンプルｘ（ｎ）と１クロックに相当する時間Ｔだけ前のタイミング（ｎ−１）の送信信号のサンプルｘ（ｎ−１）とから、下記の式（４）によって、タイミングｎより遅延量τだけ遅延したサンプルｘ（ｎ−τ）が算出される。

なお、遅延付与部２０３は、既に送信信号に遅延τを付与して遅延送信信号を出力している際に、平均化部２０２から遅延τ’が通知された場合には、これらの合計である遅延（τ＋τ’）を送信信号に付与する。

また、遅延付与部２０３は、瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって遅延量の算出が開始された後、平均化部２０２から通知される遅延量が安定して収束するまでの所定の収束時間が経過すると、歪み補償係数の更新を許可する更新許可を係数更新部１１４へ通知する。なお、係数更新部１１４が更新する歪み補償係数は、遅延送信信号の電力に対応する歪み補償係数であるため、遅延付与部２０３は、遅延送信信号を係数更新部１１４へ出力しても良い。

次いで、上記のように構成された無線通信装置１００における係数更新方法について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。

無線通信装置１００の起動時には、遅延付与部２０３から出力される遅延送信信号が瞬時遅延判別部２０１によって取得される（ステップＳ１０１）。初期状態では、遅延付与部２０３において送信信号に付与される遅延は０であるため、送信信号に等しい遅延送信信号が瞬時遅延判別部２０１によって取得される。

また、送信信号が歪み補償部１１１によって歪み補償され、パワーアンプ１４０によって増幅されると、パワーアンプ１４０からフィードバックされるＦＢ信号が瞬時遅延判別部２０１によって取得される（ステップＳ１０２）。

そして、瞬時遅延判別部２０１によって、遅延送信信号のサンプルとＦＢ信号のサンプルとから瞬時判別値が算出される（ステップＳ１０３）。具体的には、あるタイミングｎにおいて遅延付与部２０３から出力される遅延送信信号のサンプルと、タイミングｎの前後のタイミング（例えばタイミング（ｎ−１）及びタイミング（ｎ＋１））においてフィードバックされるＦＢ信号のサンプルとから、例えば図３に示した瞬時判別値が算出される。

算出された瞬時判別値は、平均化部２０２によって蓄積され、所定期間に蓄積された瞬時判別値の平均値が遅延量として算出される（ステップＳ１０４）。算出された遅延量は、遅延付与部２０３へ通知され、遅延付与部２０３によって、送信信号に遅延が付与される（ステップＳ１０５）。すなわち、例えばラグランジュ補間によって、１クロック未満の遅延が送信信号に付与され、フィードバック経路において伝搬遅延するＦＢ信号と遅延送信信号とのタイミングが揃えられる。

また、遅延付与部２０３によって、無線通信装置１００が起動した後、瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって算出される遅延量が安定して収束する所定の収束時間が経過したか否かが判断され（ステップＳ１０６）、所定の収束時間が経過していない場合には（ステップＳ１０６Ｎｏ）、上述した遅延量の算出が繰り返される。

一方、無線通信装置１００の起動後、所定の収束時間が経過した場合には（ステップＳ１０６Ｙｅｓ）、遅延付与部２０３から係数更新部１１４へ歪み補償係数の更新を許可する更新許可が通知される（ステップＳ１０７）。このため、更新許可が通知された以降は、係数更新部１１４によって歪み補償係数の更新が行われる。すなわち、誤差算出部１１３によって、遅延送信信号とＦＢ信号の誤差が算出され（ステップＳ１０８）、係数更新部１１４によって、誤差を小さくする歪み補償係数が算出される。この歪み補償係数は、例えば歪み補償部１１１が保持するＬＵＴに記憶され、歪み補償係数の更新が行われる（ステップＳ１０９）。

歪み補償係数の更新が開始された後は、瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２による遅延量の算出は停止しても良いが、定期的に瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって遅延量が算出されるのが好ましい。これにより、例えば環境の変化によりＦＢ信号の伝搬遅延が変化した場合でも、伝搬遅延に相当する遅延を送信信号に付与することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、あるタイミングにおける送信信号のサンプルと、その前後のタイミングにおけるＦＢ信号のサンプルとから瞬時判別値を算出し、瞬時判別値の所定期間における平均値を算出することにより、送信信号に付与する遅延量を算出する。このため、複数のローパスフィルタに対応する相関演算などをすることなく、ＦＢ信号の伝搬遅延に相当する遅延を送信信号に付与することができ、信号に遅延を付与する際の演算量を削減することができる。また、送信信号及びＦＢ信号を用いてＦＢ信号の伝搬遅延に相当する遅延を算出し、送信信号に付与するため、例えば環境の変化によりＦＢ信号の伝搬遅延が変化した場合でも、伝搬遅延に相当する遅延を適応的に送信信号に付与することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、複数のアンテナそれぞれに対応するパワーアンプが設けられる場合に、各パワーアンプからのフィードバック経路を切り替え、フィードバック経路ごとの伝搬遅延に相当する遅延を送信信号に付与する点である。

図７は、実施の形態２に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図７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７に示す無線通信装置１００は、図１に示す無線通信装置１００と比較して、複数のアンテナに対応する複数のパワーアンプ１４０を有し、ビーム形成部４１０及び切替部４２０を追加した構成を採る。また、図７に示すプロセッサ１１０は、図１に示すプロセッサ１１０の遅延調整部１１２に代えて、切替制御部４３０及び遅延調整部４４０を有する。

ビーム形成部４１０は、送信信号を複数のアンテナに応じて分岐し、分岐したそれぞれの送信信号に重み係数を乗算することにより、所望の方向への指向性を有するビームを形成する。分岐されたそれぞれの送信信号は、アンテナごとに設けられたパワーアンプ１４０によって増幅され、アンテナから送信されるとともに、それぞれのフィードバック経路を介してフィードバックされる。

切替部４２０は、切替制御部４３０の制御に従って、複数のアンテナに対応するフィードバック経路を時系列で切り替え、各フィードバック経路からのＦＢ信号を順にＡＤ変換部１５０へ出力する。

切替制御部４３０は、複数のアンテナそれぞれに対応するフィードバック経路を所定の時間ごとに切り替えるように切替部４２０へ指示する。また、切替制御部４３０は、切替部４２０がどのアンテナに対応するフィードバック経路からのＦＢ信号を出力するかを示すアンテナ指示を遅延調整部４４０へ通知する。すなわち、切替制御部４３０は、誤差算出部１１３へ入力されるＦＢ信号がどのフィードバック経路からのＦＢ信号であるかを遅延調整部４４０へ通知する。

遅延調整部４４０は、パワーアンプ１４０からフィードバックされるＦＢ信号のフィードバック経路における伝搬遅延と同様の遅延を送信信号に付与する。すなわち、遅延調整部４４０は、送信信号に遅延を付与することにより、誤差算出部１１３へ入力される送信信号とＦＢ信号のタイミングを揃える。このとき、遅延調整部４４０は、切替制御部４３０から通知されるアンテナ指示に基づいて、フィードバック経路ごとに異なるＦＢ信号の伝搬遅延を算出し、算出した伝搬遅延をアンテナに対応付けて記憶する。そして、遅延調整部４４０は、次にＦＢ信号の伝搬遅延を算出する際には、アンテナ指示に基づいて、アンテナに対応付けて記憶された伝搬遅延を読み出し、この伝搬遅延を初期値として用いて新たな伝搬遅延を算出する。

遅延調整部４４０は、タイミングｎの送信信号のサンプルと、タイミングｎの前後のタイミング（例えばタイミング（ｎ−１）及びタイミング（ｎ＋１））のＦＢ信号のサンプルとから、タイミングｎの送信信号のサンプルにおける瞬時遅延を判別し、所定期間における瞬時遅延を平均化することにより、ＦＢ信号の伝搬遅延の遅延量を算出する。そして、遅延調整部４４０は、算出した遅延量に相当する遅延を送信信号に付与する。また、遅延調整部４４０は、算出される遅延量が安定して収束するまでの収束時間が経過すると、歪み補償係数の更新を許可する更新許可を係数更新部１１４へ通知する。

図８は、遅延調整部４４０の構成を示すブロック図である。図８において、図２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に示す遅延調整部４４０は、図２に示す遅延調整部１１２の遅延付与部２０３に代えて、遅延量保持部４４１及び遅延付与部４４２を有する。

遅延量保持部４４１は、平均化部２０２によって算出され、送信信号に付与される遅延の遅延量をアンテナごとに対応付けて記憶する。すなわち、遅延量保持部４４１は、切替制御部４３０からアンテナ指示を取得し、現在選択されているフィードバック経路に対応付けて、平均化部２０２によって算出される遅延量を記憶する。また、遅延量保持部４４１は、切替制御部４３０からアンテナ指示を取得すると、現在選択されているフィードバック経路に対応する遅延量を遅延付与部４４２へ出力する。遅延付与部４４２へ出力される遅延量は、送信信号に付与される遅延の初期値となる。

遅延付与部４４２は、切替部４２０によってフィードバック経路が切り替えられると、現在選択されているフィードバック経路に対応する遅延量を遅延量保持部４４１から取得し、取得した遅延量の遅延を送信信号に付与する。すなわち、遅延付与部４４２は、フィードバック経路が切り替えられた際に、遅延量保持部４４１から取得される遅延量を初期値として送信信号に付与し、遅延送信信号を出力する。その後、遅延付与部４４２は、平均化部２０２から通知される遅延量の遅延を追加で送信信号に付与し、遅延送信信号を誤差算出部１１３へ出力する。

また、遅延付与部４４２は、フィードバック経路の切り替え後、平均化部２０２から通知される遅延量が安定して収束するまでの所定の収束時間が経過すると、歪み補償係数の更新を許可する更新許可を係数更新部１１４へ通知する。なお、係数更新部１１４が更新する歪み補償係数は、遅延送信信号の電力に対応する歪み補償係数であるため、遅延付与部４４２は、遅延送信信号を係数更新部１１４へ出力しても良い。

本実施の形態においては、複数のアンテナに対応付けてパワーアンプ１４０が設けられ、各パワーアンプ１４０からのＦＢ信号はそれぞれ伝搬遅延が異なるフィードバック経路によってフィードバックされる。このため、切替部４２０によってフィードバック経路が切り替えられた場合には、送信信号に付与される遅延も異なる。そこで、本実施の形態においては、送信信号に付与される遅延の遅延量がフィードバック経路ごとに記憶されており、フィードバック経路が切り替えられた際には、記憶された遅延量が初期値として遅延付与部４４２に設定される。結果として、瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって算出される遅延量が収束するまでの収束時間を短縮することができ、選択中のフィードバック経路の伝搬遅延に相当する遅延が送信信号に付与されるまでの時間を短縮することができる。

次いで、上記のように構成された無線通信装置１００における係数更新方法について、図９に示すフロー図を参照しながら説明する。図９において、図６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。

無線通信装置１００の起動時又は定期的な遅延調整時には、切替制御部４３０による制御に従って、切替部４２０によって複数のアンテナからのフィードバック経路が時系列で切り替えられる（ステップＳ２０１）。すなわち、複数のフィードバック経路からのＦＢ信号が所定の時間ごとに切替部４２０から出力され、誤差算出部１１３及び遅延調整部４４０へ入力される。

フィードバック経路が切り替えられる際には、どのアンテナに対応するフィードバック経路に切り替えられたかを示すアンテナ指示が切替制御部４３０から遅延量保持部４４１へ入力されるため、遅延量保持部４４１によって、選択中のフィードバック経路に対応する遅延量が遅延付与部４４２へ出力される。そして、遅延付与部４４２によって、遅延量保持部４４１から出力される遅延量が送信信号に付与される遅延の初期値に設定される（ステップＳ２０２）。これにより、フィードバック経路が切り替えられた直後においても、遅延付与部４４２によって、選択中のフィードバック経路におけるＦＢ信号の伝搬遅延に近い遅延が付与された遅延送信信号が出力される。そして、遅延送信信号は、瞬時遅延判別部２０１によって取得される（ステップＳ１０１）。なお、初期状態では、遅延量保持部４４１によってフィードバック経路に対応する遅延量が記憶されていないため、送信信号に等しい遅延送信信号が瞬時遅延判別部２０１によって取得される。

また、送信信号が歪み補償部１１１によって歪み補償され、複数のアンテナそれぞれに対応するパワーアンプ１４０によって増幅されると、切替部４２０によって選択中のフィードバック経路においてフィードバックされるＦＢ信号が瞬時遅延判別部２０１によって取得される（ステップＳ１０２）。

そして、瞬時遅延判別部２０１によって、遅延送信信号のサンプルとＦＢ信号のサンプルとから瞬時判別値が算出される（ステップＳ１０３）。瞬時判別値は、実施の形態１と同様に、例えば図３に示した構成によって算出される。算出された瞬時判別値は、平均化部２０２によって蓄積され、所定期間に蓄積された瞬時判別値の平均値が遅延量として算出される（ステップＳ１０４）。

算出された遅延量は、遅延量保持部４４１へ通知され、遅延量保持部４４１によって、現在選択中のフィードバック経路に対応付けて遅延量が記憶される（ステップＳ２０３）。また、平均化部２０２によって算出された遅延量は、遅延付与部４４２へ通知され、遅延付与部４４２によって、送信信号に遅延が付与される（ステップＳ１０５）。

瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって算出された遅延量の遅延が送信信号に付与されると、遅延付与部４４２から係数更新部１１４へ歪み補償係数の更新を許可する更新許可が通知される（ステップＳ１０７）。このため、更新許可が通知された以降は、係数更新部１１４によって歪み補償係数の更新が行われる。すなわち、誤差算出部１１３によって、遅延送信信号とＦＢ信号の誤差が算出され（ステップＳ１０８）、係数更新部１１４によって、誤差を小さくする歪み補償係数が算出される。この歪み補償係数は、例えば歪み補償部１１１が保持するＬＵＴに記憶され、歪み補償係数の更新が行われる（ステップＳ１０９）。

歪み補償係数の更新が開始された後は、定期的に瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって各フィードバック経路に対応する遅延量が算出される。このとき、遅延付与部４４２に設定される遅延量の初期値は、それぞれのフィードバック経路に対応付けて遅延量保持部４４１に記憶された遅延量である。したがって、瞬時遅延判別部２０１及び平均化部２０２によって算出される遅延量が収束するまでの収束時間を短縮することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、複数のアンテナに対応するパワーアンプが設けられる場合に、各パワーアンプからのフィードバック経路を時系列で切り替えてＦＢ信号をフィードバックし、送信信号に付与する遅延量を算出する。そして、フィードバック経路ごとの伝搬遅延に相当する遅延量をフィードバック経路に対応付けて記憶し、次に同じフィードバック経路に関して遅延量を算出する際には、記憶された遅延量を初期値として送信信号に付与し、遅延送信信号とＦＢ信号から遅延量を算出する。このため、複数のローパスフィルタに対応する相関演算などをすることなく、複数のフィードバック経路それぞれの伝搬遅延に相当する遅延を送信信号に付与することができ、信号に遅延を付与する際の演算量を削減することができる。また、定期的にフィードバック経路ごとの伝搬遅延に相当する遅延量を算出する際、設定される遅延量の初期値が実際の遅延量に近いため、算出される遅延量が収束するまでの収束時間を短縮することができる。

なお、上記各実施の形態においては、遅延送信信号とＦＢ信号の位相回転を調整し、遅延送信信号とＦＢ信号の位相を合わせた上で、誤差算出部１１３によって誤差が算出されるようにしても良い。図１０は、無線通信装置１００の変形例を示すブロック図である。図１０において、図１、７と同じ部分には同じ符号を付す。図１０に示す無線通信装置１００は、図７に示す無線通信装置１００に位相調整部４５０を追加した構成を採る。

位相調整部４５０は、遅延調整部４４０から出力される遅延送信信号を参照して、ＦＢ信号に位相回転を付与し、遅延送信信号とＦＢ信号の位相を一致させる。位相調整部４５０としては、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）を用いることができる。遅延送信信号とＦＢ信号の位相を一致させることにより、それぞれの信号のＩ（In-phase）成分及びＱ（Quadrature）成分のいずれか一方のみに基づいて遅延量を算出すれば、遅延送信信号とＦＢ信号のタイミングを揃えることができる。結果として、信号に遅延を付与する際の演算量をさらに削減することができる。

このような位相調整部４５０は、実施の形態１に係る無線通信装置１００（図１）に追加することも可能である。また、デジタルのＰＬＬである位相調整部４５０をプロセッサ１１０が備える代わりに、アナログのＰＬＬ回路がＡＤ変換部１５０の前段に設けられても良い。

１１０ プロセッサ
１１１ 歪み補償部
１１２、４４０ 遅延調整部
１１３ 誤差算出部
１１４ 係数更新部
１２０ メモリ
１３０ ＤＡ変換部
１４０ パワーアンプ
１５０ ＡＤ変換部
２０１ 瞬時遅延判別部
２０２ 平均化部
２０３、４４２ 遅延付与部
３０１、３０２、３０３ 正負判定部
３０４、３０５ 乗算器
３０６ 減算器
４１０ ビーム形成部
４２０ 切替部
４３０ 切替制御部
４４１ 遅延量保持部
４５０ 位相調整部

Claims (7)

1. 歪み補償係数を用いて送信信号を歪み補償するプロセッサと、
   前記プロセッサによって歪み補償された送信信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部から出力される信号をフィードバックし、前記プロセッサへフィードバック信号を供給するフィードバック経路とを有し、
   前記プロセッサは、
   第１のタイミングの送信信号と、第１のタイミングよりも前の第２のタイミング及び第１のタイミングよりも後の第３のタイミングのフィードバック信号とから、前記フィードバック経路におけるフィードバック信号の伝搬遅延に対応する瞬時遅延を取得し、
   所定期間において取得される瞬時遅延の平均値を算出し、
   算出された平均値に対応する遅延を送信信号に付与し、
   遅延が付与された送信信号とフィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する処理を実行する
   ことを特徴とする無線通信装置。
2. 前記取得する処理は、
   前記第１のタイミングの送信信号の正負、前記第２のタイミングのフィードバック信号の正負及び前記第３のタイミングのフィードバック信号の正負に基づいて、瞬時遅延に対応する瞬時判別値を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
3. 前記付与する処理は、
   隣接する２つのクロックタイミングの送信信号の補間により、送信信号に遅延を付与する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
4. 前記増幅部は、
   複数のアンテナに対応する複数の増幅器を有し、
   前記フィードバック経路は、
   前記複数の増幅器それぞれから出力される信号をフィードバックする複数のフィードバック経路と、
   前記複数のフィードバック経路を時系列で切り替え、各フィードバック経路からのフィードバック信号を順に前記プロセッサへ供給する切替部とを有し、
   前記プロセッサは、
   前記算出する処理によって算出される平均値に対応する遅延量を、前記切替部によって切り替えられるフィードバック経路に対応付けて記憶させる処理をさらに実行する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
5. 前記取得する処理は、
   前記切替部によってフィードバック経路が切り替えられた場合に、当該フィードバック経路に対応付けて記憶された遅延量の遅延が付与された遅延送信信号であって前記第１のタイミングの遅延送信信号と、前記第２のタイミング及び前記第３のタイミングのフィードバック信号とから、瞬時遅延を取得する
   ことを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
6. 前記プロセッサは、
   送信信号とフィードバック信号の位相を調整する処理をさらに実行し、
   前記更新する処理は、
   位相が調整された送信信号とフィードバック信号であって、遅延が付与された送信信号とフィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
7. 歪み補償係数を用いて歪み補償された送信信号を増幅器によって増幅し、
   前記増幅器から出力されるフィードバック信号をフィードバック経路を介してフィードバックし、
   第１のタイミングの送信信号と、第１のタイミングよりも前の第２のタイミング及び第１のタイミングよりも後の第３のタイミングのフィードバック信号とから、前記フィードバック経路におけるフィードバック信号の伝搬遅延に対応する瞬時遅延を取得し、
   所定期間において取得される瞬時遅延の平均値を算出し、
   算出された平均値に対応する遅延を送信信号に付与し、
   遅延が付与された送信信号とフィードバック信号とを用いて歪み補償係数を更新する
   処理を有することを特徴とする係数更新方法。

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