JP2021524691A - レベル追跡を有する線形化 - Google Patents
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Abstract
ここに開示するのは、入力信号uに基づいた振幅の変化に依存する第1の信号をデジタル予歪器で受信するステップを含むデジタル予歪方法を含むシステム、装置、モジュール、方法、および他の実装であって、第1の信号の変化は、電力増幅器を含む送信チェーンの非線形特性における経時変化に対応する。この方法は、デジタル予歪器で入力信号uを受信するステップと、入力信号uと第1の信号とを含む信号に少なくとも一部基づいて、デジタル的に予歪された信号vをデジタル予歪器で生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減するステップと、予歪信号vを送信チェーンに与えるステップをさらに含む。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2019年4月17日に出願された米国特許出願16/386,755と、2018年5月25日に出願された米国仮特許出願62/676,613とに基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。米国出願に対しては、本出願は米国特許出願16/386,755の一部継続出願(CIP)である
本出願は、2019年4月17日に出願された米国特許出願16/386,755と、2018年5月25日に出願された米国仮特許出願62/676,613とに基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。米国出願に対しては、本出願は米国特許出願16/386,755の一部継続出願(CIP)である
本開示は、レベル追跡と連動したデジタル予歪による線形化に関し、特に、送信チェーンへの電力を変調するために用いられる包絡線追跡または平均電力追跡に関する。
電力増幅器、特に高周波通信を送信するために使用される電力増幅器は、一般に非線形特性を有している。例えば、電力増幅器の出力電力が最大の定格出力に近づくと、この出力の非線形歪みが生じる。この電力増幅器の非線形特性を打ち消すひとつの方法として、(例えば、入力信号に「逆歪み」を加えることによって)入力信号を「予歪」し、入力信号を電力増幅器に与える前に電力増幅器の非線形性を無効にする方法がある。結果として得られる電力増幅器の出力は、非線形歪みが低減された入力信号の線形増幅である。デジタル予歪電力増幅器は、比較的安価で電力効率が良い。これらの特性により、デジタル予歪電力増幅器は、入力時の信号を安価に、効率的に、かつ正確に再生することが増幅器に要求される電気通信システムで使用される場合に魅力的である。
供給電力が固定された典型的なRF電力増幅器において、多くのエネルギーが熱として放散される。従来、包絡線追跡や平均電力追跡等の技術は、供給電力を動的に調整して無駄なエネルギーを低減し、それによってシステムの電力効率を改善するために使用される場合がある。そのような従来の追跡技術において、整形テーブルは、包絡線振幅をPA供給電圧に変換するために使用され得る(それによって、増幅された信号の挙動の変化に基づいてRF電力増幅器を動作させるために用いられる電力を低減する)。アグレッシブ整形テーブルは、PA線形性は損なわれるが、効率が高い。一方、伝統的な整形テーブルは、電力効率は低くなるが、PA線形性が高い。
1つまたは複数の実施形態において、送信チェーンの電力増幅器が(例えば、使用中の送信チェーンの電力増幅器を電力不足にさせることによって)意図的に非線形モードで動作されるような線形化システムの効率的な配置が実現される。この送信チェーンの意図的な非線形動作による非線形効果は、送信チェーンの意図的な非線形動作を考慮した動的な(適用可能な)予歪動作によって低減される。つまり、予歪機能は、予歪される入力信号だけでなく、電力増幅器を変調して(つまり、電力増幅器を動作させる電力を制御して)意図的にまたは故意に電力増幅器(したがって送信チェーン)を非線形動作モードにするために使用される制御信号に基づいている。本開示において、予歪を実行する制御信号は、送信チェーンの特性を考慮した制約に従って最適化された(予歪される入力信号のレベルを追跡するための)包絡線追跡信号である(したがって、暗黙的に、送信チェーンの線形に対する非線形の挙動特性を考慮する)。電力増幅器に与えられる電力を変調するのに使用される制御信号(またはそれに由来する結果としての信号)は、(非線形効果が実質的に除去された送信チェーン出力を生成するために)送信チェーンに対する入力として与えられる予歪された信号を導出するのに用いられる予歪係数を最適化する推定器/変換器モジュールに与えられてもよい。
より一般的には、本明細書で説明する実施形態は、入力信号の信号レベル(例えば、振幅)を用いてRFチェーンの特性を制御、例えば、入力信号の信号レベルを用いて電力増幅器の供給電圧を制御し、ひいてはRFチェーンの非線形(または他の)特性を制御する。また、入力信号レベルは、線形化システムの動作を適用するのにも用いられる。例えば、入力信号が変化するレベルは(非線形性を制御するために)電力増幅器の供給電圧の動作にも影響を与えるため、入力信号レベルはRFチェーンの出力挙動にも影響を与え、これが今度は(線形化システムのデジタル予歪補償器に用いられる基底関数を重み付けする)デジタル予歪係数を導出するために用いられる観測サンプルにも影響を与える。
したがって、いくつかの実施形態では、制御信号(例えば、包絡線追跡信号または包絡線追跡信号から導出された信号)は、i)制御信号および線形化されるベースバンド入力信号に対して共同で動作する予歪器への入力(つまり、送信チェーンへ与えられる予歪された信号は、制御信号とベースバンド信号との両方の機能である)、ii)制御信号(または制御信号から導出された信号)が、非線形モードで意図的に動作される送信チェーンの非線形効果を低減する最適化された予歪係数を決定するのに用いることができるような推定器/変換器モジュールへの入力、および/または、iii)(電力増幅器へ与えられる電力を調整し、それによって電力増幅器の非線形挙動を調整する)電力供給変調器への入力、のうちの1つまたは複数として用いられてもよい。制御信号(例えば、送信チェーンの電力増幅器の電力供給変調器を制御するのに用いられる包絡線追跡信号)を予歪器への入力のひとつとして用いることで、および/または制御信号(またはそれから導出された信号)を用いて予歪係数を最適化することで、線形化システムはより高い効率で動作できる。特に、そのような実施形態においては、送信チェーンの高い性能を得るために必要な電力が少なく、例えば、結果として得られる送信チェーンの出力が非線形効果の影響から実質的に自由であることを可能にしながら、電力増幅器の電力を不足させることができる。さらに、本明細書で述べる方法で電力増幅器を制御可能に電力不足にすることで、システムの回路(ワイヤレス装置またはシステムのデジタルフロントエンドの一部であってもよい)に用いる電子部品の寿命を延ばすことができる。
したがって、一般的な態様では、低速または高速の包絡線信号を生成して電力増幅器(PA)の非線形挙動を動的に制御し、PAを動作させる電力効率を向上するのに役立つ包絡線追跡器を有する線形化システムが開示される。線形化システムは、重み付けされた基底関数を入力信号(および包絡線追跡信号でもよい)に与え、送信チェーンに供給する予歪された信号を生成するデジタル予歪器(DPD、以下、変換器ブロックとも称する)をさらに備える。その結果、予歪機能は包絡線追跡出力に依存することができ、したがって、RF電力増幅器の非線形挙動の程度がより最適に制御される。例えば、PAの動作電力を制御してPAの線形性を向上させる代わりに、入力信号uの予歪の制御を行うことによって低減可能に制御された非線形モードで動作するようにPAを構成できる。したがって、本明細書で説明する実施形態は、所与のPAセットアップおよび性能ターゲットに対する(PAの電力動作を制御する)整形テーブル挙動の形成を最適化することができる。
したがって、いくつかの変形例において、デジタル予歪方法は、入力信号uに基づいた振幅の変化に依存する第1の信号をデジタル予歪器によって受信するステップを含み、第1の信号の変化は電力増幅器を有する送信チェーンの非線形特性における時間変化に対応する。この方法は、デジタル予歪器によって入力信号uを受信するステップと、入力信号uと第1の信号とを含む信号に少なくとも部分的に基づいて、デジタル的に予歪された信号vをデジタル予歪器によって生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減するステップと、予歪信号vを送信チェーンに供給するステップ、とをさらに備える。
本方法のいくつかの実施形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含む、本開示で説明する特徴の少なくともいくつかを含んでいてもよい。
第1の信号をデジタル予歪器で受信するステップは、入力信号uのコピーを受信した包絡線追跡器で生成された時変信号eを、デジタル予歪器で監視することを含んでいてもよい。
本方法は、入力信号uおよび第1の信号のサンプルの非線形関数として送信チェーンに与えられたデジタル的に予歪された信号vのサンプルを計算するステップをさらに備えていてもよい。
時変信号eは、時変信号eが電力増幅器の少なくともある非線形挙動を引き起こすように入力信号uから生成されてもよい。デジタル的に予歪された信号vを生成するステップは、入力信号uをデジタル的に予歪することによって得られる送信チェーンの出力が、少なくとも時変信号eによって発生する非線形歪みから実質的に自由であるように、時変信号eを用いて入力信号uをデジタル的に予歪することを含んでいてもよい。
時変信号eは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約を満たすように生成されてもよく、ここで、第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は入力信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義し、第2の制約は、e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2となるように、最大値および曲率限界を信号e[t]に対して課し、ここでE0およびE2は、送信チェーンの動作特性を表す値であり、第3の制約は、第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する。
入力信号uおよび第1の信号を含む信号に基づいてデジタル的に予歪された信号v生成するステップは、以下の式に従って、入力信号uおよび時変信号eに少なくとも部分的に基づいてデジタル的に予歪された信号vを生成して、デジタル的に予歪された信号vを生成することを含んでいてもよく、
ここで、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近のベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、電力増幅器および電力増幅器に電力を供給する変調器の時定数の比を示す時間スケール分離係数であり、xkは基底関数を重み付けするために計算された係数である。
本方法は、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づく最適化プロセスに従って、基底関数Bkを重み付けするために計算された係数xkを計算するステップをさらに備えていてもよい。
本方法は、受信した時変信号eに基づいて、入力信号uおよび時変信号eを含む信号に対して実行されるデジタル予歪によって結果として得られる時変信号eAを生成し、この時変信号eAに基づいて、送信チェーンの電力増幅器に与えられた電力を変調するための出力を生成する電力供給変調器の非線形挙動を低減するステップをさらに含んでいてもよく、eAは、時変信号eよりも狭い帯域幅を有する。
本方法は、出力を生成する電力供給変調器に与えられる結果として得られる時変信号eAをダウンサンプリングし、このダウンサンプリングされた時変信号eAに基づいて、送信チェーンの電力増幅器に与えられる電力を変調するステップをさらに備えていてもよい。
本方法は、時変信号eをフィルタリングするステップをさらに備えていてもよい。
デジタル予歪器で第1の信号を受信するステップは、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された時変信号eに従って送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器によって制御された電力増幅器の出力の、観測されたデジタルサンプルyを受信することを含んでいてもよい。
デジタル予歪器で第1の信号を受信するステップは、包絡線追跡器とデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを受信することを含んでもよく、この予測信号は、電力供給モジュールの既知の特性と包絡線追跡器で決定された時変信号eとに基づいて送信チェーンの電気的特性を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を表す。
いくつかの変形例において、入力信号uと、入力信号uに基づく振幅変化に依存する第1の信号とを受信する受信部を備えるデジタル予歪器が提供される。第1の信号の変化は、電力増幅器を備えた送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。デジタル予歪器は、入力信号uおよび第1の信号を含む信号に少なくとも部分的に基づいてデジタル的に予歪された信号vを生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減する制御部と、予歪された信号vを送信チェーンに与える出力部とをさらに備える。
デジタル予歪器のいくつかの実施形態は、上述した方法の特徴のいずれかを含む、本開示で説明する特徴の少なくとも一部を含んでいてもよい。
いくつかの変形例において、電力増幅器を備えた送信チェーンに結合したデジタル予歪器にさらに与えられた入力信号uを包絡線追跡モジュールで受信するステップと、入力信号uの振幅の変化に基づいて時変信号eを包絡線追跡モジュールによって決定するステップとを含み、時変信号eの振幅の変化が送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する他の方法が提供される。本方法は、包絡線追跡モジュールで時変信号eを出力するステップをさらに含み、デジタル予歪器は、時変信号eの振幅の変化に基づく他の入力信号を受信し、送信チェーンに与えられた入力信号uと他の入力信号とを含む信号に少なくとも部分的に基づいてデジタル的に予歪された出力vを生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減するように構成されている。
この他の方法のいくつかの実施形態は、以下の特徴のうちの1または複数に加えて第1の方法およびデジタル予歪器の上述の特徴のいずれかを含む、本開示で説明した説明の少なくとも一部を含んでいてもよい。
時変信号eを決定するステップは、送信チェーンを非線形モードで動作させるために、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に電力増幅器を電力不足にさせるように時変信号eを決定することを含んでいてもよい。
時変信号eを決定するステップは、送信チェーンの特性を示す1つまたは複数の制約に従って、時変信号eを導出することを含んでいてもよい。
時変信号eを導出するステップは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約を満たすように時変信号eを導出することを含んでいてもよく、第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は入力信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義し、第2の制約は、e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2となるように、最大値および曲率限界を信号eに対して課し、ここでE0およびE2は、送信チェーンの動作特性を表す値であり、第3の制約は、第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する。
E2は、例えば送信チェーンの帯域幅および/または入力信号uの振幅の変化に対する送信チェーンの応答速度のうちの1つ以上を表していてもよい。
本方法は、包絡線追跡モジュールによって時変信号eをデジタル予歪器に与えるステップをさらに備えていてもよく、デジタル予歪器の他の入力信号は時変信号eを含んでいてもよい。
時変信号を与えるステップは、時変信号eをデジタル予歪器に与えて、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に与える結果として得られる制御信号eAを生成することを含んでいてもよい。
結果として得られる制御信号eAを生成するように構成されたデジタル予歪器は、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいて、入力信号uと時変信号eとのサンプルに与えられる基底関数を重み付けするための係数を計算し、結果として得られる制御信号eAを生成するように構成されていてもよい。
本方法は、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に時変信号eを与えるステップをさらに備えていてもよく、デジタル予歪器の他の入力信号は、電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含んでいてもよい。
本方法は、包絡線追跡モジュールとデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールに時変信号eを与えるステップをさらに備えていてもよく、予測器モジュールは、電力供給モジュールの既知の特性と決定された時変信号eとに基づいて送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を示す予測信号spを計算するように構成され、デジタル予歪器の他の入力信号は、予測器モジュールで計算された予測信号spを含んでいてもよい。
デジタル的に予歪された出力vを生成するように構成されたデジタル予歪器は、以下の式に従って、入力信号uと時変信号eとに基づいてデジタル的に予歪された出力vを生成するように構成されていてもよく、
ここで、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近のベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、電力増幅器および電力増幅器に電力を供給する電力供給変調器の時定数の比を示す時間スケール分離係数であり、xkは基底関数を重み付けするために計算された係数である。
係数xkは、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいた最適化プロセスに従って計算されてもよい。
いくつかの変形例において、入力信号uを受信する受信器を有する包絡線追跡モジュールが設けられ、入力信号uは、電力増幅器を含む送信チェーンに結合されたデジタル予歪器にさらに与えられる。包絡線追跡モジュールは、入力信号uの振幅の変化に基づいて時変信号eを決定する制御部をさらに備え、時変信号eの振幅の変化は、送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。包絡線追跡モジュールは、時変信号eを出力する出力部をさらに備え、デジタル予歪器は、時変信号eの振幅の変化に依存する他の入力信号を受信し、入力信号uと他の入力信号とを含む信号に少なくとも部分的に基づいて、送信チェーンに与えられるデジタル的に予歪された出力vを生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減するように構成されている。
包絡線追跡モジュールのいくつかの実施形態は、様々な方法やデジタル予歪器の上述した特徴のいずれかを含む、本開示で説明する特徴の少なくとも一部を含んでもよい。
いくつかの変形例において、電力供給変調器によって1つまたは複数の制御信号を受信するステップと、送信チェーンが少なくともある非線形挙動を含むように、1つまたは複数の制御信号に基づいて、送信チェーンの電力増幅器に与えられた電力供給を調整して電力増幅器の電力を下げるステップとを含むさらなる方法が提供される。1つまたは複数の制御信号に基づいて電力供給を調整することによって得られる上記少なくともある送信チェーンの非線形挙動は、デジタル予歪器に与えられる入力信号uを含む信号と、デジタル予歪器に与えられ、入力信号uに基づく振幅の変化に依存する別の信号とに対してデジタル予歪器によって実行されるデジタル予歪によって少なくとも部分的に低減され、他の信号の変化は送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。
さらなる方法の実施形態は、以下の特徴のうちの1または複数に加えて、第1および第2の方法、デジタル予歪器、および包絡線追跡モジュールの上述の特徴のいずれかを含む、本開示で説明した特徴の少なくとも一部を含んでいてもよい。
デジタル予歪器に与えられる他の信号は、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成される時変信号eを含む。
時変制御信号eは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約に基づいて導出されてもよく、第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は入力信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義し、第2の制約は、e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2となるように、最大値および曲率限界を信号eに対して課し、ここでE0およびE2は、電力増幅器の動作特性を表す値であり、第3の制約は、第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する。
E2は、例えば送信チェーンの帯域幅および/または入力信号uの振幅の変化に対する送信チェーンの応答速度のうちの1つ以上を示していてもよい。
1つまたは複数の制御信号を受信するステップは、時変信号eに少なくとも部分的に基づいて得られる時変制御信号eAを受信することを含んでもよく、eAは、時変信号eよりも狭い帯域幅を有する。
時変信号eAを受信するステップは、入力信号uおよび時変信号eを含む複数の信号に対して実行されるデジタル予歪によって生成される時変信号eAを受信し、結果として得られる時変信号eAに基づいて出力を生成する電力供給変調器の非線形挙動を低減することを含んでいてもよい。
デジタル予歪器は、以下の式に従って、入力信号uおよび時変制御信号eを含む複数の信号から、デジタル的に予歪された出力信号vを生成するように構成されていてもよい。
ここで、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近のベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、電力増幅器および電力増幅器に電力を供給する電力供給変調器の時定数の比を示す時間スケール分離係数であり、xkは基底関数を重み付けするために計算された係数である。
係数xkは、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいた最適化プロセスに従って計算されてもよい。
最適化プロセスに従って計算された係数xkは、最適化プロセスとともに電力供給変調器の出力にさらに基づき、出力は、電力増幅器に与えられた電圧、および/または対応する電圧が電力増幅器に与えられるような制御信号のうちのいずれか1つである。
時変信号eAを受信するステップは、時変信号eの帯域幅低下関数として生成される時変制御信号eAを受信することを含んでいてもよい。
デジタル予歪器に与えられる他の信号は、電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含み、電力増幅器は、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された時変信号eに従って電力供給変調器によって制御されてもよい。
デジタル予歪器に与えられる他の信号は、包絡線追跡器とデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを含んでいてもよく、予測信号は、電力供給モジュールの既知の特性と包絡線追跡器で決定される時変信号eとに基づく電力供給変調器の推測された予測挙動を示す。
いくつかの変形例において、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器が設けられている。電力供給変調器は、1つまたは複数の制御信号を送信する受信器と、送信チェーンが少なくともある非線形挙動を含むように、1つまたは複数の制御信号に基づいて送信チェーンの電力増幅器に与えられる電力供給を調整して電力増幅器の電力を下げる調整器とを含む。1つまたは複数の制御信号に基づいて電力供給を調整することによって得られる上記少なくともある送信チェーンの非線形挙動は、デジタル予歪器に与えられる入力信号uを含む信号と、デジタル予歪器に与えられ入力信号uに基づく振幅の変化に依存する別の信号とに対してデジタル予歪器によって実行されるデジタル予歪によって少なくとも部分的に低減され、他の信号の変化は送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。
電力供給変調器のいくつかの実施形態は、様々な方法、デジタル予歪器、および包絡線追跡モジュールに対する上述の特徴のいずれかを含む、本開示で説明する少なくとも一部の特徴を含んでいてもよい。
いくつかの変形例において、上述の方法ステップのうちの1つまたは複数を実行するように構成されたシステムが設けられている。
いくつかの変形例において、非一時的な機械で読み取り可能な媒体に符号化された設計構造が設けられ、設計構造は、コンピュータ支援設計システム内で処理された場合、システム、デジタル予歪器、包絡線追跡モジュール、電力供給変調器、および/または本明細書で説明するようなそれぞれのモジュールのいずれか、のうちの1つまたは複数の機械で実行可能な表現を精製する要素を含む。
いくつかの変形例において、集積回路製造データセットは、集積回路製造システムで処理されると、集積回路製造システムを構成して、1つまたは複数のシステム、デジタル予歪器、包絡線追跡モジュール、電力供給変調器、および/または本明細書で説明するようなそれぞれのモジュールのうちの1つまたは複数を製造する。
いくつかの変形例において、実行されたときに、上述した様々な方法ステップを含む動作を行わせるプロセッサ上で実行可能な1組のコンピュータ命令でプログラムされた、非一時的なコンピュータで読み取り可能な媒体が設けられている。
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明および特許請求の範囲から明らかにされる。
以下、図面を参照して、これら及び他の態様について詳細に説明する。
図1は、線形化システム実装の図である。
図2は、入出力構成の例を有するアクチュエータの図である。
図3は、図1のシステムの実装において、少なくとも部分的に使用することができる調整可能な予歪電力増幅システムを示すブロック図である。
図4は、デジタル予歪の手順の例を示すフローチャートである。
図5は、送信チェーンの電気的動作を制御する手順の例を示すフローチャートである。
図6Aは、異なる包絡線追跡応答を示すグラフである。
図6Bは、異なる包絡線追跡応答を示すグラフである。
図6Cは、異なる包絡線追跡応答を示すグラフである。
図7は、送信チェーンの電気的動作を制御するために、一般に電力供給変調器で実行される手順の例を示すフローチャートである。
図8は、線形化システムの他の例を示す図である。
図9は、包絡線発生器の出力とデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールを含む線形化システムの実装の他の例を示す図である。
様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
低速または高速包絡線信号(利用可能な帯域幅に依存する)を生成可能な包絡線発生器と、信号自体と包絡線の両方に依存し、それによって包絡線信号e(およびu)を用いて、送信チェーンに与えられる予歪出力vを生成するアクチュエータ(予歪)ブロックとを含む様々なデジタル予歪実装について説明する。このシステムは、所与のPAセットアップと性能ターゲットについての最適な整形テーブルを生成することができる。包絡線発生器は、入力信号(例えば、ベースバンド入力)uを、安全(例えば、電力消費の観点から)でかつ効率的な包絡線信号eに変換する高度な機能を実装する。アクチュエータブロックは、線形化システムの電力供給変調器と互換性のある帯域幅でより良好な線形化結果を生成するように最適化することのできる、結果として得られる包絡線信号eAを生成するように構成されている。
したがって、いくつかの実施形態では、線形化システムのデジタル予歪器で一般に実行される、デジタル予歪方法の一例が提供される。この方法は、入力信号uに基づいた振幅の変化に依存する第1の信号を(デジタル予歪器で)受信することを含み、第1の信号の上記変化は電力増幅器を有する送信チェーンの非線形特性における時間変化に対応する。この方法は、(デジタル予歪器で)入力信号uを受信することと、入力信号uと第1の信号とを含む信号に少なくとも部分的に基づいて、デジタル的に予歪された信号vをデジタル予歪器で生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減することと、予歪信号vを送信チェーンに与えることとをさらに含む。いくつかの実施形態において、第1の信号は包絡線追跡器の出力であってもよく、この場合、第1の信号を受信することは、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器(デジタル予歪器とは別のモジュールであってもよい包絡線追跡モジュール)によって生成される時変信号eをデジタル予歪器で監視することを含んでもよい。いくつかの実施例において、時変信号eは、時変信号eが電力増幅器の少なくともある挙動を引き起こすように入力信号uから生成される。そのような例において、デジタル的に予歪された信号vを生成することは、入力信号uをデジタル的に予歪することによって得られる送信チェーンの出力が、時変信号eによって引き起こされる少なくともある非線形歪みから実質的に自由であるように、時変信号eを用いて入力信号をデジタル的に予歪することを含んでもよい。
本明細書に記載される別の実装では、線形化システムの包絡線追跡モジュールによって一般に実行される送信チェーンの電気的動作を制御する方法の例が提供される。この方法は、入力信号uを包絡線追跡モジュールで受信することを含み、入力信号uは、電力増幅器を含む送信チェーンに結合されたデジタル予歪器にさらに与えられる。この方法は、入力信号uの振幅の変化に基づいて、時変信号eを包絡線追跡モジュールによって決定することと、包絡線追跡モジュールによって時変信号eを出力することとをさらに含み、時変信号eの振幅の変化は送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応している。デジタル予歪器は、時変信号eの振幅の変化に依存する他の入力信号を受信し、入力信号uと他の入力信号とを含む信号に少なくとも部分的に基づいて、送信チェーンに与えられるデジタル的に予歪された出力vを生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減するように構成されている。いくつかの実施形態において、デジタル予歪器に与えられる他の入力信号は、包絡線追跡モジュールによって決定される時変信号eである。そのような実施形態において、デジタル予歪器は、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に与えられる結果として得られる制御信号eAをさらに生成するように構成されている。
本明細書に記載されるさらに別の実装では、線形化システムの電力供給変調器によって一般に実行される送信チェーンの電気的動作を制御する方法の例が提供される。この方法は、電力供給変調器によって1つまたは複数の制御信号を受信することと、送信チェーンが少なくともある非線形挙動を含むように、1つまたは複数の制御信号に基づいて、送信チェーン電力増幅器に与えられた電力供給を調整して電力増幅器を電力不足にすることとを含む。1つまたは複数の制御信号に基づいて電力供給を調整することによって得られる上記少なくともある送信チェーンの非線形挙動は、デジタル予歪器に与えられる入力信号uと、デジタル予歪器に与えられ、入力信号uに基づく振幅の変化に依存する別の信号と、を含む信号に対してデジタル予歪器によって実行されるデジタル予歪によって少なくとも部分的に低減され、他の信号の変化は送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。いくつかの実施形態において、デジタル予歪器に与えられる他の信号は、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成される時変信号eを含む。いくつかの変形例において、時変制御信号eは、e[t]≧h(|u[t]|)(ここで、h(.)は入力信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義する)である第1の制約と、e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2(ここで、E0およびE2は電力増幅器の動作特性を示す値である)となるように最大値および曲率限界を信号eに対して課す第2の制約と、第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する第3の制約と、を含む1組の制約に基づいて導出されてもよい(ただし、eを導出する同様の手順は、デジタル予歪器および包絡線追跡モジュールに対して実行される上述の方法に関して実現されてもよい)。
したがって、図1を参照し、動作電力(したがって非線形挙動)が、包絡線発生器(追跡器)140によって生成される包絡線追跡信号eとシステムの入力信号uとに基づいて制御される電力増幅器114を備える線形化システム100の例を示す概略図を示す。いくつかの実施例において、包絡線追跡器/発生器140は、電力増幅器114に与える電力を制御する電力供給変調器150の非線形挙動を含む、システム100の様々なモジュールの非線形挙動(PA114の非線形挙動だけではなく)を考慮に入れた出力を生成するように構成される。したがって、例えば、包絡線追跡器140は、電力供給変調器の非線形特性(および/またはシステム100のモジュール/ユニットの非線形特性)に基づいて出力を生成してもよく、そのような出力は、(例えば、いくつかの実施形態では、電力供給変調器150の非線形挙動を低減するために)電力供給変調器に直接与えられるか、または(以下でより詳細に述べるように)さらに処理を行うためにアクチュエータ120に与えられる。線形化システム100は、(デジタル予歪器またはDPDを実現する)アクチュエータ120によって生成された信号に送信処理を行うために用いられる送信器チェーン110を含む。特に、図1の実施形態において、送信チェーンは、送信器と、適切なRF帯域にシフトされたアナログ信号を生成するデジタル/アナログ変換器112(周波数変調器/乗算器および/または可変利得増幅器と任意で結合してもよい)を含む観測経路回路とを含む。次に、予歪されたアナログ信号(予歪出力信号とも称する)は、電力が信号eB(PAに電力供給するために実際に供給された電圧、またはPAに与えられる電圧レベルを示す信号であってもよい)で変調された電力増幅器114に与えられ、信号eBは、入力信号uに基づいてアクチュエータ120で生成された包絡線追跡信号eAに基づいて決定されたものである。下記で詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、アクチュエータ120で生成された変調信号eAは、入力信号uの挙動と、アクチュエータ120の予歪機能と、電力供給変調器150の特性(電力供給変調器の非線形特性を含む)と、変調信号eBを生成するためのPA114の特性(PAの非線形プロファイルを含む)とを考慮に入れて、信号uだけでなくシステム100の所望の予歪と非線形挙動とに依存するさらに最適な方法でPA114を変調してもよい。PA114で生成される出力信号wは、理想的には(アクチュエータ120で実現される予歪機能の有効性と、制御信号eBでPA調整された非線形挙動とに依存する)、出力信号の非線形歪みが除去された処理(例えば、増幅された)信号である。いくつかの実施形態において、出力信号wは、有線または無線リンクを介してその宛先(ローカル回路または装置、またはリモートデバイス)と通信する前に、帯域フィルタ(図1には図示せず)に与えられ、望ましくない高調波と他の信号ノイズとを除去する。ただし、包絡線追跡器/発生器140が、PA114および/または電力供給変調器150の非線形挙動をモデル化するように構成される限りにおいて、電力供給変調器および/またはシステム100の他のモジュールの非線形挙動から得られる周波数拡張をより良好に追跡/監視することができるように、信号eAに対するサンプリングレートが制御(例えば増加)されてもよい。eAは、例えば、10msps、100mspsのサンプリングレート、または別の適切なサンプリングレートを有してもよい。
図1にも示すように、送信器チェーン110は、DPD適合プロセス(下記に詳しく述べる)を行うためにPA114によって生成された出力信号を計測するための観測経路を有する。いくつかの実施形態において、観測経路回路は、出力がアナログ/デジタル変換器(ADC)118に結合して推定器130で実現されるDPD適合プロセスで用いられるデジタルサンプルを生成する周波数復調器/乗算器(例えば、図1に概略を示す結合器116の一部であってもよい)を含む。推定器130は、例えば、入力信号uに予歪動作を行うように選択された基底関数を重み付けする係数を計算するように構成される。なお、信号uおよびeAが別のサンプリングレートを有する間、フィードバック信号yおよびeB(つまり、PAの電力レベルを変調する信号)は、一般に、適切な基底再構成のために同じサンプリングレートで設けられる必要がある。推定器130は、(アクチュエータ120および包絡線追跡器140に与えられる)入力信号uの振幅の変化に(少なくとも間接的に)基づいてDPD係数を導出する。特に、包絡線追跡器140は、入力信号uの振幅の変化と対応し、その信号は、PAの非線形挙動を制御するのに用いられ、次いで送信チェーンの出力に影響を与えるため、推定器130に導出された係数は、包絡線追跡器140に追跡された振幅の変化挙動に影響される。
係数を生成して予歪要素/機能に重み付けをすることに加えて、推定器130は、包絡線追跡信号e(包絡線追跡器140で生成される信号eが、図1に示すシステム100のように、アクチュエータ120に直接的に与えられる実施形態においては)に与えられた関数に重み付けをする係数を導出して、包絡線追跡電力供給変調器150を制御/変調してシステム100のPA114を動作させる電力を制御または変調する、結果として得られる制御信号eAを生成するように構成されてもよい。特に、上述したように、包絡線追跡器/発生器140は、PAの動作(非線形挙動を含む)を調整するために、所定の入力ベースバンド信号uおよび電力増幅器実装に適した包絡線信号eを生成するように構成される。下記で詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、変調信号eBを生成し、信号uだけでなく所望の予歪とシステム100の非線形挙動とに依存するさらに最適な方法でPA114を変調するために、アクチュエータ120で生成された変調信号eAは、入力信号uの挙動と、アクチュエータ120の予歪機能と、電力供給変調器150の特性(電力供給変調器の非線形特性を含む)と、PA114の特性(PAの非線形プロファイルを含む)とを考慮に入れてもよい。
いくつかの実施形態において、図1に示すように、追跡された包絡線信号eは、電力変調器150に直接供給される代わりに、アクチュエータ120に直接向けられてもよく、これによって追跡された包絡線信号eを明確に使用でき、予歪された信号vを生成する。いくつかの実施形態において、信号u(または、中間信号v)は、新しい包絡線信号eAを生成するために用いられてもよく、この新しい包絡線信号eAは、電力供給変調器150と互換性のある帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、信号eは、電力供給変調器150に(加えて、または代わりに)与えられてもよい。
アクチュエータ200の例(図1のアクチュエータ120と同様であってもよい)に対する入出力構成の例を示す図2に示すように、いくつかの実施形態では、アクチュエータ200(DPDエンジン)は、入力信号u(例えば、500Mspsのデジタル信号)を受信し、信号u(信号uの帯域幅に見合った帯域幅を有する、例えば、信号eは500Msps信号を有してもよい)に基づいて生成された追跡された包絡線信号eも受信する。アクチュエータ200は信号uを予歪し、eに部分的に基づいて予歪された信号vを生成し、この予歪された信号vは、入力信号u(例えば、vは500Mspsを有する信号であってもよい)に見合った帯域幅を有する。アクチュエータはまた、任意で信号uに部分的に基づいて信号eAを生成し、eAは、電力供給変調器150の帯域幅と互換性のある帯域幅を有する。図2の例において、信号eに基づいて(および、場合によっては信号uに基づいて)生成された新しい追跡された包絡線信号は、(予歪された信号vのはるかに大きい500Msmpと比較して)10Mspsに対応する帯域幅を有する。なお、いくつかの実施形態では、新しい信号eAは、時変信号uに基づく必要はないが、代わりに、例えば、信号eがダウンサンプリングされたものであってもよく、そうでなければ、信号eから(ある所定のフィルタリングプロセスを通して)処理された結果として得られる信号であってもよい。
追跡された包絡線信号がアクチュエータ120に与えられる実施形態において、信号eは、クリッピングによって引き起こされたベースバンド信号uへの不可逆的なダメージを回避するのに十分大きい必要があるが、PA効率を最大にするためにできるだけ小さい必要がある。したがって、いくつかの実施形態では、包絡線追跡器140は、3つの主要な条件を満たすデジタル包絡線信号e=e[t](本説明の目的で、符号tは離散デジタルサンプルまたはインスタンスを示す)を生成するように実施される。第1の条件は、不等式e[t]≧h(|u[t]|)が満たされ、ここで、関数h(.)は、ベースバンド信号の瞬時電力と電力供給との関係を定義し、クリッピングによる修復不可能なダメージを防ぐ。この関数は、電力増幅システムにおいてPAの電力を直接調整する包絡線信号を生成する従来の包絡線追跡器/発生器で用いられる整形テーブルに対応する。関数h(.)の一例は以下のように示される。
ここで、Vminは、PAの最小供給電圧であり、VmaxはPAに対する最大供給電圧であり、Umaxは|u[n]|の最大可能値である。この制約は、包絡線追跡器で制御される電圧範囲を制御するのに用いることができる。ベースバンド信号の瞬時電力と電力供給との関係を成立させる関数hの別の例を用いてもよい。
包絡線追跡器140で生成される信号eに課せられうる第2の条件または制約は、e(t)が、以下の不等式で表される最大値および曲率限界を満たす必要がある。
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
ここで、定数E0、E2は、用いられる特定のPA(例えば、E0およびE2は、図1の送信チェーン110で用いられる特定のPA114の動作特性、属性、および挙動を示す)に依存する。式|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2は、境界二次導関数であり、平滑度の制約を表してもよい。この制約は、追跡包絡線曲線の平滑度を制御し、それによって、追跡された信号に対する包絡線追跡応答速度を制御するのに用いてもよい(例えば、制約は、信号応答がどの程度高速であるかを制御するために用いることができ、関数eがなめらかになるほど追跡信号は低速になる)。したがって、所定の定数E2は、包絡線追跡器の応答速度を制御するために(例えばユーザによって)選択され、PA114および/または包絡線追跡電力供給変調器150の帯域幅特性を示すことができる。
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
ここで、定数E0、E2は、用いられる特定のPA(例えば、E0およびE2は、図1の送信チェーン110で用いられる特定のPA114の動作特性、属性、および挙動を示す)に依存する。式|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2は、境界二次導関数であり、平滑度の制約を表してもよい。この制約は、追跡包絡線曲線の平滑度を制御し、それによって、追跡された信号に対する包絡線追跡応答速度を制御するのに用いてもよい(例えば、制約は、信号応答がどの程度高速であるかを制御するために用いることができ、関数eがなめらかになるほど追跡信号は低速になる)。したがって、所定の定数E2は、包絡線追跡器の応答速度を制御するために(例えばユーザによって)選択され、PA114および/または包絡線追跡電力供給変調器150の帯域幅特性を示すことができる。
信号e[t]に課すことのできる第3の制約は、第1および第2の制約によって確立された境界に従い、e[t]の値はできるだけ小さくあるべきである、ということである。
したがって、包絡線追跡器/発生器は、e[t]≧g(t,e[t−1])を選択することが規格の制約e[t]≦E0およびe[t]≧2e[t−1]−e[t−2]−E2と矛盾せず、e[τ]、τ>tを選択することが条件(1)および(2)を満たすような方法で可能であるように、例えば、関数g=g(t,a)を繰り返しアップデートすることで、制約(1)から(3)に一致する実質的にリアルタイムの信号処理手順を実現するように構成される。下限g(t,a)は、第2の引数の区分的一次関数として特定され、区切点は、間隔[0,e0]で均等に離れて配置される。
(uに適用される予歪処理よりも前に)入力信号u[t]に基づいて決定される信号e[t]は、図1に示すシステム100のアクチュエータ/DPDエンジン120に与えられる。上述したように、アクチュエータ120は、次のi)とii)の2つの出力信号を生成してもよい。つまり、i)入力信号u(u[t]として示されるデジタル信号)と、経時変化する包絡線追跡信号e[t](そのサンプルは信号u[t]の振幅の変化に依存する)とに基づいて導出される予歪された信号v[t]と、ii)入力信号u[t]と包絡線追跡信号e[t]とに基づいて導出され、したがって、入力信号u[t]の挙動を(PAを制御する)変調信号の考慮に入れる、結果として得られる包絡線追跡信号eA[t]である。結果として得られる予歪された信号v[t]と電力供給変調信号eA[t]の両方を入力信号u[t]と包絡線追跡信号e[t](調整されるPAのE0およびE2の値によって表される特定の特性に部分的に基づいて追跡信号が導出される)に基づかせることによって、PAは慎重に調整され、予歪された信号をより最適に処理することが可能な方法で非線形挙動を制御することができる。言い換えれば、PAに対して選択された特定の非線形挙動点に依存する入力信号u[t]の予歪処理によって低減/相殺される非線形モード(例えば、電力消費を低減するためにPAの電力を不足されることで)でPAが動作するように故意に設定することで、(例えば、電力消費および帯域幅特性の観点から)高い効率が達成され得る。したがって、そのような実施形態において、入力信号uから結果として得られ、制御信号eで作動される送信チェーンの出力が、生成された制御信号によって引き起こされる少なくともある非線形歪みから実質的に自由であるように、アクチュエータ120は、入力信号uのデジタル予歪において時変制御信号eを用いてデジタル予歪を実行するように構成される。
上述の式において、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近の(t付近の)ベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、PAの電力変調器およびPAの時定数の比を示す正の整数である時間スケール分離係数であり、xkは補償器x∈Cnの係数の複素スカラーである。図1に示す推定器130(つまり、適合ユニット)は、(PA114の出力信号w(t)から観測された)計測サンプルy[t]を観測することでアクチュエータの係数xkを調整し、正規化された平均二乗誤差を最小化してもよい。これは、例えば、最小二乗法や確率的勾配法等の任意の最小化手法によって解決される。調整可能な(適合)係数の最適化は、例えば、中間信号v、変調制御信号eB、および/または制御信号eAにさらに基づいていてもよい。
同様に、出力信号eA[t]は、最適化プロセス(推定器130を用いても実現することができる)と推定器130に与えられたyとを用いて入力信号u、制御信号e、およびフィードバック(観測された)信号eBに基づいて導出されてもよい。例えば、包絡線追跡電力供給変調器150が非線形挙動を示す(つまり、電力供給変調器の出力信号eBとその入力信号eAとの関係が非線形である)状況において、信号eAは、ある最適化基準を達成する(例えば、eをeBに一致させる)信号uおよびeに適用されるデジタル予歪処理によって生成されてもよい。あるいは、いくつかの実施形態において、(例えば、電力供給変調器が実質的に線形挙動を示す場合)、信号eAを生成するためにアクチュエータ120が実行する処理は、信号e(例えば、eAは、包絡線追跡電力供給変調器150の帯域幅と互換性のある帯域幅を有するeがダウンサンプルされたものであってもよい)のみに依存し、信号u(または他の信号)を考慮に入れる必要はない。
予歪動作(u等のベースバンド入力信号、または電力増幅器に電力を供給する電源を変調するため包絡線追跡信号eに対して実行される予歪動作)のために選択された基底関数を重み付けするための係数(パラメータ)を導出する手順/手法の例は、米国特許出願第16/004,594号(線形システム)に記載され、その内容は全体として参照により本明細書に組み込まれる。簡単に説明すると、反転した非線形歪みによって送信チェーン106で導入された非線形歪みが実質的に相殺されるように、送信チェーン110への入力として与えられる出力信号vは、入力信号u(または、図1および図2に示すシステムの実施形態において、入力信号はベースバンド信号uと包絡線追跡器の出力eとの組み合わせを含んでもよい)に基づいて、「反転した非線形歪み」(つまり、送信チェーン110によって導入される非線形歪みの逆)を含むように生成される。したがって、出力信号wは実質的に非線形歪みから自由である。
いくつかの例において、入力信号uをDPDに与えることで、DPD/アクチュエータが以下の中間入力信号vを生成するように、送信チェーン(例えば、図1の送信チェーン110等)の非線形歪みの逆モデルに従ってDPD(アクチュエータ120等)が動作する。
ここで、fi(.)はn個の基底関数のi番目の基底関数であり、xiは、i番目の基底関数に対応するi番目のパラメータ(例えば、i番目の重み)である。各基底関数は、入力uの一次関数(例えば、u(t−1))または非線形関数(例えば、|u(t)|2)であり、メモリ(例えば、u(t)*u(t−1))を含んでもよい。
例えば図1のアクチュエータ(DPDプロセッサ)120で用いるパラメータxを更新するために、予測器モジュール(図1の推定器130等)は、アクチュエータ120の予歪出力に対応する送信チェーンに対する入力信号、つまり信号v、と送信チェーン(または送信チェーンの下流にある他の出力モジュール)の出力信号wの感知されたバージョン(信号b)とを処理し、パラメータx′の更新された組を生成する。感知された信号bは、送信チェーンの出力に結合された観測受信器/結合器(図1の結合器116等)を経由して観測される。いくつかの実施形態において、適合プロセスで用いる信号を同期または相関させるために、同期装置(図示せず)が用いられてもよい。
ある例において、予測器モジュールは、基底関数と中間入力信号vと組み合わせて、感知された信号b(例えば、少なくとも平均二乗誤差検知)とできるだけ近い予測信号を生成するパラメータx′の更新された組を決定する。これは以下のように言い換えることができる。
予測器Pは、アクチュエータ120に与えられてアクチュエータの係数を更新してもよい。いくつかの例において、上述した予測器Pに対して、予測器Pの近似逆数に従って以下のように動作するように、適合プロセッサ130はアクチュエータ(デジタル予歪器)120を構成する。
あるいは、DPDパラメータは、ai=−αiと設定されてもよい。
別の例では、予測器モジュールは、基底関数と感知された信号bとを組み合わせて、中間予歪信号vと可能な限り近い(例えば、少なくとも平均二乗誤差検知において)予測信号を生成する更新された係数の組を決定するように構成されていてもよい。
つまり、そのような実施形態において、Pは送信チェーンの非線形性の(過去の)逆の推定である。いくつかの変形例において、適合プロセッサ130は、以下のように予測器Pに従ってアクチュエータ120を構成する。
または、基本的には、ai=−αiである。
別の例において、DPDパラメータ/係数の更新は、基底関数と組み合わせて送信チェーンの非線形入出力特性のモデルと送信チェーンの現在の非線形入出力特性との差を示すパラメータx′の更新された組を生成するために実施されてもよい。ある例において、予測器モジュールは、基底関数とDPD(中間信号vを用いるのではなく)への入力信号uとを組み合わせて、感知された信号b(例えば、少なくとも平均二乗誤差検知における)と可能な限り近い予測信号を生成するパラメータxを決定する。これは、以下のように言い換えることができる。
基底関数と組み合わせたパラメータxは、送信チェーンの非線形入出力特性のモデルと送信チェーンの実際の非線形入出力特性との差を示している。これは、DPDおよび入力信号に対する送信チェーンの両方の効果が感知された信号bに表されるためである。予測器モジュールの出力、すなわちPは、デジタル予歪器を更新するために予測器Pを処理するDPD更新モジュールに与えられる。いくつかの例において、アクチュエータはa’i←ai+αiに従って、予測器の近似逆数を既存のDPDと組み合わせる。これによって、新しいDPD構成を生成するための前のDPD構成を伴った予測器P−1の近似逆数のカスケードが本質的に近似される。
別の例では、予測器モジュール(推定器)は、基底関数と感知された信号bとを組み合わせて、入力信号u(例えば、少なくとも平均二乗誤差検知における)と可能な限り近い予測信号を生成する1組のパラメータxを決定する。それは以下のように言うことができる。
いくつかの実施形態では、アクチュエータ120のデジタル予歪器実装が用いる基底関数を重み付けするための係数xの導出は、以下のように最小二乗プロセスを用いてバッチで決定してもよい。
ここで、bは感知された信号サンプルのベクトルであり、Aは、各列が基底関数fi(u)のサンプルを含むマトリクスである。したがって、xの解は以下の通りである。
すなわち、この式において、感知された信号のサンプルと基底関数とは、バッチに対していったん使用され、将来の係数値xのその後の決定には使用されない。
計算された係数xの信頼性は、所望の精度(または他の性能メトリック)と利用可能な計算リソースに基づいて変化しうる。いくつかの実施形態において、正則化は係数値を決定するための基準として使用され、大きな値を有する係数値から離れて結果を偏らせてもよい。いくつかの例において、係数xの解の強固さ、信頼性、および/または収束性を、以下のように入力の前バッチの履歴を組み込むことによって向上させることができる。
ここで、AiおよびBiは、バッチi=1,...の入力と出力に対応し、xは、1からnの全てのバッチからのサンプルに依存する。上記の式はxL≦x≦xU、0<λ<1、およびρ>0に従う。
上記の最適化の問題において、大きなバッチ項(グラム行列)AHAは、「メモリグラム行列」である以下の式で置き替えてもよい。
メモリグラム行列の使用は、最適化プロセスの収束特性を向上させ、システムの挙動における障害に対してシステムを保護し、システムの全体的な性能を改善する。
DPDパラメータの決定を実施するためのアプローチの他の例は、米国特許第9,590,668(「デジタル補償器」)に記載されており、その内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる。簡単に説明すると、図3を参照して、図1のシステム100のアクチュエータ120(DPDプロセッサを実装する)と、送信チェーン110と、推定器(予測器モジュール)130とを備えるシステム100の一部と類似しているか、またはそれを含んでもよい調整可能な予歪電力増幅システム300のブロック図を説明する。予歪出力300の例において、ベースバンドまたは中間周波数のデジタル入力信号x[m]が、デジタル前置歪み器(DPD)310(実装または機能においてアクチュエータ130のDPD処理実装と類似してもよい)を通過し、送信チェーン340を通過してアンテナ350を駆動する駆動信号v(t)を生成する「前置歪み補償」入力y[m]を生成する。送信チェーンは、デジタル/アナログ変換器(DAC)342と、アナログローパスフィルタ(LPF)344と、LPF344の出力の変調器346(例えば、局部発振器による乗算)を含んでもよい。変調器の出力は、電力増幅器(PA)348へ送られる。
DPD310は制御部を用いて制御され、DPD係数(DPD係数320として示す)を決定または計算して、これらの決定したDPD係数を用いてDPD310を調整してもよい。いくつかの実施形態において、DPD係数320は、係数330のデータベースと、送信チェーンおよび/または他のシステム構成要素(遠隔負荷構成要素および負荷状態を含む)の動作「レジーム」(つまり、物理的状態の種類)を本質的に特徴づける値とを用いて決定される。これらの値(例えば、定量的またはカテゴリ的デジタル変数)は、環境変数332(例えば、温度、送信器の電力レベル、供給電圧、周波数帯域、負荷特性等)、および/または、部分的な「符号」334を含み、これは実質的に普遍な特性を表し、送信チェーン340の電子部品に固有であり得る。
決定された予歪出力特性値または属性は、係数推定器/補間器336(例えば、フィードバック受信チェーン360を介して)に与えられてもよい。決定された特性および属性は、適切なDPD係数を推測または導出するのに用いてもよい。例えば、DPD係数の組は、誤差ベクトル振幅(EVM)、隣接チャネル電力比(ACPR)、動作帯域不要放射(OBUE)、または別の種類の歪測定値/属性を含む、前処理の効果を特徴づけるいくつかの所望の関連した歪測定値/属性を達成するように計算されてもよい。
係数補間器336は、受け取った様々な入力を用いて、係数データベース332にアクセスし、対応するDPD係数320を決定して出力する。入力に従ったデータベースにおける係数値の選択および/または補間、および/または係数データベースにおける値によって表される数学的マッピングの適用を含む、様々なアプローチが、係数推定器/補間器336によって実施されてもよい。例えば、推定器/補間器336は、(データベース330における)DPD係数の複数の組から、1つまたは複数の所定のシステム特性またはそこから導出されたある属性と対応するDPD係数の組を選択するように構成されてもよい。DPD310を制御または調整するのに用いられるDPD係数は、システム特性に基づいて、(データベース330内で維持された)複数のDPD係数の組から2つ以上のDPD係数の組を選択することで決定されてもよい。そして、DPD係数の保管された組は、選択された2以上のDPD係数の組から決定されてもよい。
図1に戻ると、包絡線追跡電力供給変調器150は、包絡線追跡信号e[t]および任意の入力信号uに基づいて、アクチュエータ120によって導出された結果として得られる変調信号eA[t]を用いて、PA114に与えられる電力を変調する。eB(例えば、整形テーブルを用いて、または別の実施形態で実現される変調器150が、変調入力eA[t]に応答して出力制御信号eBを生成する)によって電力が変調されたPA114は、予歪中間信号v[t]を処理して、u[t]が予歪されなければ発生したであろう予歪から実質的に自由な出力信号w(t)を生成する。上述したように、中間信号vと変調信号eA[t]とを制御することで、PAは、予歪中間信号v[t]をより最適に処理することができる(例えば、使用する電力がより少ない)特定の非線形方式(またはプロファイル)で動作するように作動することができる。図1に示すように、アクチュエータ120で生成された信号eA[t]は、包絡線追跡電力供給変調器150によって対応可能な帯域幅と互換性のある帯域幅を有する。したがって、図1の例に示すように、変調器150が10MHzの最大帯域幅を有する場合、アクチュエータ120は、10Mspsの信号eA[t]を生成するように構成されてもよい。
図1に示すシステム100は、装置またはシステム(ネットワークノード、例えばWWAN基地局またはWLANアクセスポイント、または携帯装置等)のデジタルフロントエンドの少なくとも一部であってもよい。このように、システム100は、(例えば、イーサネット接続のような有線ネットワーク接続のためのネットワークインターフェースを介して)リモートデバイスと有線接続またはそのようなリモートデバイスと無線接続を実施する通信モジュールと電気的に結合してもよい。いくつかの実施形態において、システム100は、結果として得られる処理された信号を生成するために(結果として得られる信号がその後にリモートデバイスと通信されたかどうかに関わらず)、装置またはシステム内でローカルに使用され、ローカルに生成された様々な信号に対して処理(予歪処理等)を行ってもよい。
いくつかの実施形態において、線形化システム100の少なくともある機能(例えば、図1に示すu、e、v、y、eA、および/またはeBのうちの1つまたは複数に基づいて導出される適合可能な係数を用いて信号uおよび/またはeに予歪を実行する包絡線信号の生成)は、システム100のモジュール(アクチュエータ120、推定器(適合モジュール)130、またはシステム100の他のモジュール)のうちの1つまたは複数に含まれる制御部(例えば、プロセッサに基づく制御部)を用いて実現されてもよい。制御部は、システム100の様々なモジュールに動作可能に結合されてもよく、例えば、効率的な包絡線追跡信号eを生成し、vおよびeAに対する予歪されたサンプル値(アクチュエータ120またはアクチュエータ200の出力)を計算し、アクチュエータの係数を更新するように構成されてもよい。制御部は、処理機能や、他の計算および制御機能を提供する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、マイクロ制御部、および/またはデジタル信号プロセッサを含んでもよい。例えば、システム100に対するプロセスと機能を少なくとも部分的に実現するために、制御部は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、特定用途向け集積回路(ASIC)、DSPプロセッサ、グラフィックス処理ユニット(GPU)、加速処理ユニット(APU)、アプリケーションプロセッサ、カスタマイズされた専用回路等の特定の目的のための論理回路を含んでもよい。制御部は、装置内でプログラムされた機能を実行するためのデータおよびソフトウェア命令を記憶するためのメモリを含んでもよい。概して、コンピュータアクセス可能な記憶媒体は、命令および/またはデータをコンピュータに提供するために使用中にコンピュータによってアクセス可能な非一時的な記憶媒体を含んでもよい。例えば、コンピュータアクセス可能な記憶媒体は、磁気ディスクまたは光ディスクおよび半導体(固体)メモリ、DRAM、SRAM等の記憶媒体を含んでもよい。
図8を参照して、図1の包絡線発生器140と同様の包絡線追跡モジュール(包絡線発生器)840と、図1のアクチュエータ120と同様のアクチュエータ820と、図1の電力供給変調器150と同様の電力供給変調器850とを備える構成にしたがって実現された、他の一例に係る線形化システム800を示す。図8の実施形態において、包絡線発生器840は、包絡線追跡電力供給変調器850に直接与えられる出力eを生成するように構成され、(図1の送信チェーン110と同様に実現されうる送信チェーン810の)PA814に与えられる電力を制御する。いくつかの実施形態において、信号eがアナログ連続信号であるとすると、電力供給変調器850は、連続信号eをデジタル制御ラインへ変換することを復号器が要求されるスイッチモード電源(例えば、マルチレベルバック変換器)として実現されてもよい。スイッチモード動作に関する1つの共通の問題は、非理想的な過渡ステップ応答である。これには、正確な電力供給予測器と挙動モデリングが必要である。アンダーサンプリングeは、モデリングの精度を下げうる。したがって、そのような実施形態において、包絡線追跡電力供給変調器850の挙動をモデリングして、sを忠実に表現する信号spを生成するために、eをオーバーサンプリングすることが好ましい。
制御信号eに基づいてPAの電力を制御することにより出力挙動が得られ、出力挙動では、PA814の出力が、ADC818を備える観測チェーンに(結合器816を介して)に与えられ、推定器830と、推定器830で適応的に推定されたDPDパラメータに従って入力信号uを予歪するアクチュエータ820とを含むデジタル予歪器に与えられる。包絡線発生器840は、推定器に(電力供給変調器850、供給フィルタ852、PA814、結合器816、およびADC818を介して)間接的に結合されるので、包絡線発生器840が出力した信号eは、線形化システム800のDPD挙動と、システム800のDPDによって実施される適合プロセスとに少なくとも間接的に影響を与える。これにより、システム800が、システム800の様々なモジュールの挙動(非線形挙動を含む)に従って(つまり、送信チェーン810、電力供給変調器850、および/または供給フィルタ852の挙動に従って)、その予歪挙動を適合させることができる。
図8に示すように、いくつかの実施形態において、線形化システムは、ノイズを除去および/またはPAに供給された制御信号または電力信号を平滑化する(例えば、PAを損傷する可能性のある突然の電力レベル変化を防止するために)ように構成された供給フィルタ852を有してもよい。包絡線の不連続性と、量子化とスイッチング雑音は、出力スペクトルの劣化を引き起こし、システムの帯域外ノイズ性能を劣化させうる。アナログまたはデジタルフィルタであるフィルタ852は、線形化システムの様々な他のモジュールまたは構成要素によって引き起こされる劣化およびノイズの一部を低減するために用いることができる。
上述したように、包絡線発生器840はその実施/構成において、図1の包絡線発生器140と同様であってもよい。したがって、いくつかの例において、包絡線発生器840は入力信号uを受信する受信器を含んでもよく、入力信号uは、電力増幅器814を備える送信チェーン810に結合された(アクチュエータ820と推定器830とを備える)デジタル予歪器にも与えられる。包絡線発生器840は、(プロセッサベースの装置または非プロセッサ回路として実現された)制御部をさらに備え、入力信号uの振幅の変化に基づいて時変信号eを決定し、時変信号eの振幅の変化は、送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。例えば、図8の実施形態では、包絡線発生器の制御部は、システム800のモジュールまたは構成要素のうちの1つまたは複数の挙動(例えば、非線形挙動)を示す1つまたは複数のパラメータ(システム100の実施形態に関連して説明したパラメータE0およびE2など)に従って決定された1組の制約を満たす制御信号eを導出してもよい。包絡線発生器の制御部に導出された信号は、次いで、包絡線発生器840の出力部により出力される。図8の実施形態において、出力信号eは、例えば、電力供給変調器850の入力に与えられる(一方、図1に示す実施形態では、制御信号eは、システム100のアクチュエータ120に与えられる)。上述のように、図1の実施形態と同様の図8の実施形態において、システム800のデジタル予歪器は、時変信号eの振幅の変化に依存する他の入力信号を受信し、入力信号uと他の入力信号を備える信号に少なくとも部分的に基づいて、送信チェーン810に与えられて送信チェーンの非線形挙動を低減するデジタル的に予歪された出力vを生成するように構成される。いくつかの変形例において、他の入力信号は、少なくとも1つの電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプル(図8の信号yとして図示され、ここでyは、ADC818のデジタル出力である)を含んでもよい。この他の信号yは、アクチュエータ820の出力vのコピーとともに推定器830に与えられ、推定器830は最適化プロセスを実行し、DPDパラメータまたは係数を計算して予歪器で実現される基底関数を重み付けして、入力信号uを予歪する(DPD係数を計算する最適化プロセスの例は上述されている)。包絡線発生器840によって生成される時変信号eの変動(変化)は、PA814に与えられる電力に変動/変化をもたらし(例えば、意図的にPAの電力を不足させ、それによってシステム800の予歪器の適合によってより効率的に低減される非線形挙動をもたらす)、そのことが今度は、PA814が出力する信号および推定器830に与えられる観測されたサンプルyの挙動/性質に影響を与える。
いくつかの実施形態において、線形化システムの性能は、線形化システムの電力供給変調器の挙動をモデル化し予測(および/または他のモジュールの挙動を予測)する予測器モジュール(プロセッサまたは非プロセッサとして実現してもよい)を用いることによって向上し得る(例えば、包絡線信号の応答の速度を上げ、包絡線信号の変化に対する適合プロセスの応答性を向上させ得る)。電力供給変調器(および/または線形化システムの他のモジュール)の予測された挙動を示す制御信号は、次に、DPDパラメータ/係数を導出するために、例えばDPDの推定器に直接与えられる。従って、線形化システムモジュールの挙動の予測されたモデリングは、DPD係数を導出するための観測された下流信号のみに依存する場合には、そうでなければもっと低速で実行されたであろう適合プロセスを促進することができる。本明細書で説明するような予測器モジュールは、例えば動的な電力供給スイッチングの存在を考慮することができる。
したがって、図9を参照して、包絡線発生器940(実装および構成において、それぞれ図1および図8の包絡線発生器140および840と同様であってもよい)の出力とデジタル予歪器(例えば、予歪器の推定器930は、実装および構成においてそれぞれ図1および図8の推定器130および830と同様であってもよい)との間に電気的に介在する予測器モジュール942を含む、他の実装例に係る線形化システム900を示す。予測器モジュール942は、包絡線制御信号eを信号sに変換する非理想性をモデル化するように構成されている(信号sは、図8の供給フィルタ852と同様に供給フィルタ952の出力として図9に図示され、供給フィルタ852は、量子化およびスイッチングノイズを除去し、および/またはPA914に与えられた制御または電力信号を平滑化するように構成されたアナログまたはデジタルフィルタであってもよい)。
eから結果として生じる信号方式sに影響を与え、線形化性能(例えば、DPDがsに依存する信号を用いて、DPD係数を生成する適合/最適化プロセスを実行する場合、適応的にDPDの速度)を低下させる非理想性の例は、例えば、v(アクチュエータ920の出力)とs(供給フィルタの出力)との間の時間的不整合、様々なモジュール等の能動部品の動作特性から生じる非線形性等を含み得る。非理想性のモデリングは、eの値をsの期待値(または、eの値によって影響を受けた他の下流信号方式の値)にマッピングする線形または非線形変換に基づくことができる。次に、予測器モジュールの出力は、推定器に与えられ、予測された値の出力に基づいて(1つまたは複数のベースバンド入力信号uおよびサンプリングされた値yのうちの1つまたは複数と組み合わされて)DPDパラメータを導出し、入力信号uを予歪する。したがって、図9の実施形態は、少なくとも入力ベースバンド信号uと適切な精度でsに一致する予測された電力供給波形spとに依存するアクチュエータ(例えば、アクチュエータ/予歪ブロック920)を実現する。そのような実施形態では、非線形PAおよび予歪を2つの入力と1つの出力システムとしてモデリングすることで、高い電力効率を維持しながら、最適またはほぼ最適な線形化を生成することができる。図9の例示的な実施形態のいくつかにおいて、包絡線発生器(包絡線追跡モジュール)は、したがって、電力供給モジュールの既知の特性と決定された時変信号eとに基づいて、(送信チェーンの電気的動作を制御する)電力供給変調器の推測された予測挙動を示す予測信号spを計算するように構成された予測器モジュール(包絡線追跡モジュールとデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュール)に時変信号eを与えるように構成されてもよい。そのような実施形態において、デジタル予歪器の他の入力信号は、予測器モジュールで計算された予測信号spを含んでもよい。
図9のシステム配置にさらに示すように、包絡線発生器940の出力は、(予測器モジュール942に与えることに加えて)電力供給変調器950に与えられてもよい。しかし、いくつかの実施形態では、電力供給変調器は、信号eを受信することに加えて、または受信する代わりに、アクチュエータ(例えば、電力供給変調器150がアクチュエータ120で生成された信号eAを受信する図1に示す配置と同様に)からの制御入力を受信してもよい。そのような実施形態において、電力供給変調器を制御する制御信号は、電力供給変調器950および/または線形化システム900の他のモジュール、構成要素、またはセクションの非線形特性に基づく変換(適合変換でもよい)を用いて生成されてもよい。電力供給変調器は、電力信号(または、図9には示さない別の電源ユニットで与えられた電力を制御するための制御信号)を生成し、電力信号は、今度は、電力供給変調器によって与えられる信号に対してノイズ除去と調整動作を行って信号sを生成する供給フィルタ952に与えられる(信号sは、実際の電力信号、または,電力をPA914に与える電源ユニットを制御する制御信号であってもよい)。
同じく示されるように、ベースバンド信号uは、信号uを予歪して予歪された信号vを生成するアクチュエータ920によって処理される。いくつかの実施形態において、信号uの処理は、(結合器916およびADC918を介して推定器930に与えられる、送信チェーンの出力と、および/または予測器モジュール942で生成される予測信号とに少なくとも基づいて得られる)適合係数によって重み付けされた基底関数表現に信号を分解することを含んでもよい。いくつかの実施形態において、予測信号spを用いることにより、電力供給変調器950による最適な、またはほぼ最適な動作のために構成されたDPD係数の導出が可能になる。例えば、電力供給変調器は、(包絡線発生器940で計算される信号eを介して)図9に示す予測信号spに部分的に基づいて導出され送信チェーン910の非線形動作に対抗するDPD係数の適切な計算によって低減することができる非線形方法で意図的に動作されるように制御されてもよい。
次に図4を参照して、デジタル予歪の手順400のフローチャートを示す。手順400は、電力増幅器を含むデジタル予歪器によって(例えば、図1および図2に示すアクチュエータ120または200等のデジタル予歪装置の受信部によって)、入力信号uに基づいた振幅の変化に依存する第1の信号wを受信するステップ410を含み、第1の信号の変化は、(図1に示す送信チェーン110等の)送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する。
いくつかの実施形態において、第1の信号は、包絡線追跡器(図1の追跡器140等)で生成される時変信号eに対応してもよく、この場合、第1の信号を受信するステップは、入力信号uのコピーを受信した包絡線追跡で生成された時変信号eをデジタル予歪器によって監視することを含んでもよい。信号eは、信号uの包絡線の形状を追跡するので、入力信号uの振幅の変化に依存する。いくつかの例において、手順400は、時変信号eをフィルタリングすることをさらに含んでもよい。
上述のように、いくつかの実施形態では、時変制御信号eは、送信チェーンの特性に基づく最適化プロセスに従って決定され、結果として得られる制御信号は、送信チェーンおよび/または包絡線追跡信号の望ましい挙動に基づいて調整または選択することのできるパラメータに基づいている。例えば、決定された追跡信号eは、入力信号の変化に対する応答速度を(低速から高速に変化できるように)調整可能な信号であり得る。(送信チェーンへの電力を制御する)電力供給変調器を変調するための応答速度の速い包絡線追跡制御信号は、より効率的な変調器を可能にできるが(送信チェーンに供給される電力が入力信号uの変動に対してより密接に追従し、したがって電力消費を低減するためである)、導出するためにより多くの計算の労力を必要とする可能性がある。別の例では、決定された制御信号eは、送信チェーンの帯域幅とさらに互換可能な信号であってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、制御信号eを決定することは、i)e[t]≧h(|u[t]|)である第1の制約(ここで、h(.)は、信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義する)と、ii)e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2(ここで、E0およびE2は送信チェーンの動作特性を表す値である)となるように、最大値および曲率限界を信号e[t]に対して課す第2の制約と、iii)第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する第3の制約とを含む1組の制約を満たす時変制御信号eを決定することを含んでもよい。値E2は、例えば、送信チェーンの帯域幅および/または、入力信号uの振幅の変動に対する送信チェーンの応答速度を表してもよい。
引き続き図4を参照して、手順400は、デジタル予歪器で(例えば、デジタル予歪装置の受信部で)入力信号uを受信するステップ420と、入力信号uと第1の信号とを含む信号に少なくとも部分的に基づいて、デジタル予歪器によって(例えば、デジタル予歪装置の制御回路によって)デジタル的に予歪された信号vを生成して送信チェーンの非線形挙動を低減するステップ430、とをさらに含む。
デジタル予歪器で受信される第1の信号が時変信号eである例において、時変信号eが少なくとも電力増幅器のある非線形挙動を引き起こすように、入力信号uから時変信号eを生成してもよい。そのような実施形態において、デジタル的に予歪された信号vを生成するステップは、入力信号uをデジタル的に予歪することで得られる送信チェーンの出力が、時変信号eによって引き起こされる少なくとも何らかの非線形歪みから実質的に自由であるように、時変信号eを用いて入力信号uをデジタル的に予歪することを含んでもよい。信号eは、例えば、電力増幅器の電力を低下させて、デジタル予歪器(例えば、図1のアクチュエータ120)の予歪動作によって低減することのできる非線形挙動を制御可能に引き起こすように生成されもよく、予歪動作は、入力信号uおよび制御信号eに従って適用される(つまり、予歪動作は、非線形挙動を引き起こす制御信号eの知識に基づいており、潜在的に包絡線追跡器、電力供給変調器、送信チェーン、および/またはデジタル予歪器のより効率的な共同動作をもたらす)。
上述のように、いくつかの実施形態では、(アクチュエータ120による)デジタル予歪動作は、帯域通過過入力信号uおよび包絡線追跡制御信号eに基づいており、したがって、予歪が送信チェーンの電力変調を(少なくとも暗黙的に)考慮に入れることを可能としている。したがって、デジタル予歪を合成信号に対して行うことは、入力信号uおよび時変制御信号eを含む合成信号に対してデジタル予歪を行い、以下の式に従ってデジタル的に予歪された信号vを生成することを含んでもよい。
そのような実施形態において、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近のベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、電力増幅器および電力増幅器に電力を供給する変調器の時定数の比を示す時間スケール分離係数であり、xkは基底関数を重み付けするために計算された係数である。いくつかの変形例において、手順400は、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づく最適化プロセスに従って、基底関数Bkを重み付けするために計算された係数xkを計算するステップをさらに含んでもよい。
いくつかの実施形態において、手順400は、入力信号uおよび時変制御信号eを含む合成信号に対して実行されたデジタル予歪によって、結果として得られる包絡線追跡信号eAを生成し、この包絡線追跡信号eAに基づいて、出力を生成する電力供給変調器の非線形挙動を低減し、送信チェーンの電力供給変調器へ与えられる電力を変調することをさらに含んでもよい。そのような実施形態において、eAは、電力供給変調器よりも低い帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、(アクチュエータ120で生成される)信号eAは、信号eのみに依存してもよい。例えば、信号eAは、単に、電力供給変調器との互換性を要求されるダウンサンプルされた信号であってもよい。そのような実施形態において、手順400は、時変制御信号eの関数として結果として得られる包絡線追跡信号eAを生成することをさらに含んでもよく、eAは時変制御信号eよりも低い帯域幅を有し、eAは送信チェーンの電力増幅器へ与えられた電力を変調するために結果として得られる包絡線追跡信号に基づいて出力を生成する電力供給変調器へ与えられる。いくつかの変形例において、結果として得られる包絡線追跡信号eAを生成することは、時変制御信号eをダウンサンプルして、結果として得られるダウンサンプルされた包絡線追跡信号eAを生成することを含んでもよい。
図4に戻って示すように、手順400は、(例えば、デジタル予歪装置の出力部によって)予歪された信号vを送信チェーン(その非線形挙動が、信号eまたはeAとして示される信号uの振幅の変化に少なくとも部分的に依存する)に与えるステップ440をさらに含む。いくつかの例において、手順400は、入力信号uおよび第1の信号のサンプルの非線形関数として送信チェーンに供給されるデジタル的に予歪された信号vのサンプルを計算することをさらに含んでもよい。
いくつかの変形例において、デジタル予歪器で第1の信号を受信するステップは、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器で生成された時変信号eに従って送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器で制御された電力増幅器の出力の、観測されたデジタルサンプルyを受信することを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、デジタル予歪器で第1の信号を受信することは、包絡線追跡器とデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを受信することを含んでいてもよく、この予測信号は、電力供給モジュールの既知の特性と包絡線追跡器によって決定された時変信号eとに基づいて送信チェーンの電気的特性を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を示す。
ここで図5を参照すると、(包絡線追跡制御信号の生成を介して)送信チェーンの電気的動作を制御するための例示的な手順500のフローチャートが提供される。手順500は、包絡線追跡モジュール(図1の包絡線発生器140等の包絡線発生器)によって一般に実行される。図示されるように、手順500は、包絡線追跡モジュールによって(例えば、包絡線追跡モジュールの受信器/受信部で)入力信号uを受信するステップ510を含む。入力信号uは、送信チェーン(送信チェーン110等)に結合されたデジタル予歪器(例えば、アクチュエータ120)にさらに供給され、送信チェーンは、電力増幅器(例えば、図1のPA114)を備えている。
手順500は、包絡線追跡モジュールによって(例えば、包絡線追跡モジュールの制御部によって)、時変信号eの振幅の変化が送信チェーンの非線形特性の経時変化と対応している状態で、入力信号uと時変信号eとの振幅の変化に基づいて、時変信号eを決定するステップ520をさらに含んでいる。手順500は、包絡線追跡モジュールによって(例えば、包絡線追跡モジュールの出力部によって)時変信号eを出力するステップ530をさらに含む。デジタル予歪器は、時変信号eの振幅の変化に依存する他の入力信号を受信し、入力信号uおよび他の入力信号を含む信号に少なくとも部分的に基づいて、送信チェーンに与えられるデジタル的に予歪された出力vを生成し、送信チェーンの非線形挙動を低減するように構成されている。
いくつかの例において、時変信号eを決定することは、送信チェーンを非線形モードで動作させるために、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に電力増幅器を電力不足にさせるように時変信号eを決定することを含んでもよい。したがって、図5のいくつかの実施形態では、送信チェーンは、非線形モードで動作するように意図的に制御されてもよい(この例では、送信チェーンの電力を下げることによって、ただし他の実施形態では、送信チェーンの電力を上げる等の別の方法で送信チェーンを非線形モードにしてもよい)。これは、電力を下げることで線形化システムの電力を節約して寿命を延ばす一方で、非線形効果が予歪出力のデジタル予歪器によって効率的に訂正され得るからである。
手順500において、時変信号eを決定することは、送信チェーンの特性を表す1つまたは複数の制約に従って時変信号eを導出することを含んでもよい。時変信号eを導出することは、e[t]≧h(|u[t]|)(ここで、h(.)は入力信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義する)である第1の制約と、e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2(ここで、E0およびE2は電力増幅器の動作特性を示す値である)となるように最大値および曲率限界を信号eに対して課す第2の制約と、第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する第3の制約とを含む1組の制約を満たす、時変信号eを導出することを含んでいてもよい。
いくつかの変形例において、E2は、例えば送信チェーンの帯域幅または入力信号uの振幅の変化に対する送信チェーンの応答速度を表してもよい。したがって、パラメータE2を選択/変更することで、包絡線追跡信号の応答速度および/またはその帯域幅を制御することができる。例えば、包絡線追跡制御信号eの決定においてE2の異なる値にそれぞれ対応する異なる包絡線追跡応答を示す図6A〜6Cが示すグラフを考える(E2の適切な値は実験的または分析的に決定されてもよい)。図6Aにおいて、グラフ600は、信号604の低周波数挙動を追跡できるが信号604の高速で変化する挙動は追跡できない、低速包絡線追跡信号602を示す。この例において、曲線602(包絡線追跡信号に対応する)は、非常に滑らかで、比較的小さい帯域幅を有する。図6Bは、信号614におけるスパイクの一般的な形状は追跡できるが、追跡包絡線612の形状と信号614との間の顕著な偏差を有する中間範囲包絡線追跡信号612を示すグラフ610を含む。この例において、包絡線は、信号614の高周波数要素のいくつかに追従でき、したがって、図6Aの曲線602と同じ程度に滑らかである。最後に図6Cは、包絡線信号602および612よりも信号624の変動に密接に追従できる高速応答包絡線622を有するグラフ620を含む。図6Cの例において、包絡線信号622は、比較的広い帯域幅を有するが、信号はそれぞれ図6Aおよび6Bに示す包絡線信号602および612のいずれよりも滑らかでない。
上述のように、いくつかの実施形態では、時変信号eはデジタル予歪器にも供給されてよい。したがって、手順500は、包絡線追跡モジュールによって、時変信号eをデジタル予歪器へ与えることをさらに含んでもよい。そのような実施形態において、デジタル予歪器の他の入力信号は時変信号eを含んでもよい。時変信号を供給することは、時変信号eをデジタル予歪器に供給して、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に供給される結果として得られる制御信号eAを生成することを含んでもよい。結果として得られる制御信号eAを生成するように構成されたデジタル予歪器は、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいて、入力信号uおよび結果としての制御信号eAを生成する時変信号eのサンプルに与えられる基底関数を重み付けするための係数を計算するように構成されていてもよい。
予歪器に入力信号uおよび時変信号eを供給する図5の実施形態において、デジタル的に予歪された出力vを生成するように構成されたデジタル予歪器は、以下の式に従って入力信号uおよび時変信号eに基づいてデジタル的に予歪された出力vを生成するように構成されていてもよい。
ここで、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近のベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、電力増幅器および電力増幅器に電力を供給する電力供給変調器の時定数の比を示す時間スケール分離係数であり、xkは基底関数を重み付けするために計算された係数である。手順500は、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づく最適化プロセスに従って、基底関数Bkを重みづけするために計算された係数xkを計算することをさらに含んでもよい。
いくつかの変形例において、手順500は、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に時変信号eを与えることをさらに含んでもよく、デジタル予歪器の他の入力信号は、電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含んでもよい。そのような実施形態は、例えば図8に示される。いくつかの実施形態において、手順500は、包絡線追跡モジュールとデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールに時変信号eを与えることをさらに含んでもよく、予測器モジュールは、電力供給モジュールの既知の特性と決定された時変信号eとに基づいて、送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を示す予測信号spを計算するように構成されてもよく、デジタル予歪器の他の入力信号は、予測器モジュールで計算された予測信号spを含んでいる。そのような実施形態は、例えば図9に示される。
次に図7を参照すると、線形化システム(図1のシステム100等)の電力供給変調器(図1の電力供給変調器150等)で一般に実行される、別の例示的な手順700のフローチャートが示される。手順700は、1つまたは複数の制御信号を電力供給変調器によって(例えば、電力供給変調器の受信部によって)受信するステップ710を含む。
手順700は、1つまたは複数の制御信号に基づいて送信チェーンの電力増幅器に与えられる電力供給を(例えば、電力供給変調器の調整器/制御回路によって)調整して、送信チェーンが少なくともある非線形挙動を有するように電力増幅器を電力不足にするステップ720をさらに含む。1つまたは複数の制御信号に基づいて電力供給を調整することで得られる送信チェーンの少なくともある非線形挙動は、デジタル予歪器に与えられる入力信号uを有する信号と、入力信号uに基づく振幅の変化に依存するデジタル予歪器に与えられる他の信号とに対してデジタル予歪器(例えば、アクチュエータ120)が行うデジタル予歪によって少なくとも部分的に低減される。他の信号の変動は、送信チェーンの非線形特性における経時変化に対応している。
いくつかの実施形態において、デジタル予歪器に与えられる他の信号は、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成される時変信号eを含む。本明細書で説明するように、時変制御信号eは、e[t]≧h(|u[t]|)(ここで、h(.)は入力信号uの瞬時電力と送信チェーンの電力供給との関係を定義する)である第1の制約と、e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2(ここで、E0およびE2は送信チェーンの動作特性を示す値である)となるように最大値および曲率限界を信号eに対して課す第2の制約と、第1および第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する第3の制約とを含む1組の制約に基づいて導出されてもよい。上述のように、E2は、例えば送信チェーンの帯域幅および/または入力信号uの振幅の変化に対する送信チェーンの応答速度を表してもよい。
いくつかの実施形態において、1つまたは複数の制御信号を受信することは、少なくとも部分的に時変信号eに基づいて導出された時変制御信号eAを受信することを含んでいてもよく、eAは時変信号eよりも狭い帯域幅を有する。時変信号eAを受信することは、入力信号uおよび時変信号eを含む複数の信号に対して実行されるデジタル予歪によって生成される時変信号eAを受信し、結果として得られる時変信号eAに基づいて出力を生成する電力供給変調器の非線形挙動を低減することを含んでいてもよい。いくつかの変形例において、時変信号eAを受信することは、時変信号eの帯域幅低下関数として得られる時変制御信号eAを受信することを含んでいてもよい。帯域幅低減関数は、時変信号eに適用されるダウンサンプリング関数を含んでいてもよい。
デジタル予歪器は、以下の式に従って、入力信号uおよび時変制御信号eを含む信号から、デジタル的に予歪された出力信号vを生成するように構成されてもよい。
ここで、Bkは基底関数であり、qu[t]およびqe[t]はそれぞれ最近のベースバンドおよび包絡線の入力サンプルのスタックであり、sは、電力増幅器および電力増幅器に電力を供給する電力供給変調器の時定数の比を示す時間スケール分離係数であり、xkは基底関数を重み付けするために計算された係数である。係数xkは、送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいた最適化プロセスに従って計算されてもよい。いくつかの例において、最適化プロセスに従って計算された係数xkは、最適化プロセスの他にも電力供給変調器の出力にさらに基づき、この出力は、例えば、電力増幅器に与えられた電圧、および/または対応する電圧が電力増幅器に与えられるようにする制御信号のうちのいずれか1つである。
いくつかの例において、デジタル予歪器に与えられる他の信号は、電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含んでいてもよく、電力増幅器は、入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された時変信号eに従って電力供給変調器によって制御されてもよい。いくつかの実施形態において、デジタル予歪器に与えられる他の信号は、包絡線追跡器とデジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを含んでいてもよく、予測された信号は、電力供給モジュールの既知の特性と包絡線追跡器で決定される時変信号eとに基づく電力供給変調器の推測された予測挙動を表す。
上述したアプローチは、参照により本明細書に組み込まれている、2019年5月10日に出願されたPCT出願PCT/US2019/031714(「非線形システムのためのデジタル補償」)に記載された技術と組み合わせて用いることができる。例えば、上記の出願に記載された手法は、アクチュエータ(組み込まれた出願においては、前置補償器と称される)を実現し、そのパラメータを適合し、特に電力増幅器の電力制御に関する包絡線信号または他の信号に応答するようにアクチュエータを形成するために用いられてもよい。
図1〜9に示す上記の実施形態は、RF技術(携帯技術のようなWWAN技術、WLAN技術を含む)、衛星通信技術、ケーブルモデム技術、有線ネットワーク技術、光通信技術、その他あらゆるRFおよび非RF通信技術を含む幅広い範囲の技術に適用可能である。本明細書で説明される実装は、様々な異なる通信システムにおけるデジタル予歪の使用に関するあらゆる技術および実施形態を包含する。
いくつかの実装において、コンピュータアクセス可能な非一時的な記憶媒体は、本明細書で説明する線形化および包絡線追跡実装の構成要素の一部またはすべてを含むシステムを表すデータベース(「設計構造」または「集積回路製造データセット」とも呼ばれる)を含む。概して、コンピュータアクセス可能な記憶媒体は、命令および/またはデータをコンピュータに提供するために使用中にコンピュータによってアクセス可能な非一時的な記憶媒体を含んでもよい。例えば、コンピュータアクセス可能な記憶媒体は、磁気ディスク磁気ディスクまたは光ディスクおよび半導体メモリ等の記憶媒体を含んでもよい。一般に、システムを表すデータベースは、プログラムによって読み取られ、システムを含むハードウェアを製造するために直接的または間接的に使用されうるデータベースまたは他のデータベースであってもよい。例えば、データベースは、ベリログ(Verilog)またはVHDLなどの高レベル設計言語(HDL)におけるハードウェア機能の挙動レベル記述またはレジスタ転送レベル(RTL)記述であってもよい。記述は、合成ライブラリからのゲートのリストを含むネットリストを生成するために記述を合成する合成ツールで読み取られる。ネットリストは、システムを含むハードウェアの機能も表す1組のゲートを有する。次に、ネットリストは、配置され、マスクに適用される幾何学的図形を記述するデータセットを生成するように転送されてもよい。さらに、マスクは、半導体回路またはシステムに対応する回路を製造するための様々な半導体製造工程に用いることができる。他の例では、データベースは、それ自身がネットリスト(合成ライブラリの有無にかかわらず)またはデータセットであってもよい。
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術的用語および科学的用語は、一般にまたは従来から理解されているものと同じ意味を有する。本明細書で使用されるように、冠詞「a」および「an」は、冠詞の文法上の目的語の1つまたは2つ以上(少なくとも1つ)を指す。例えば、「1つの要素」とは、1つまたは複数の要素を意味する。量、時間的長さ等の測定可能な数値を指す場合に本明細書で用いられる「約」および/または「おおよそ」は、本明細書に記載されているシステム、デバイス、回路、方法、および他の実施形態の文脈において適切であれば、特定の値から±20%または±10%、±5%、または±0.1%の変動を含んでいる。量、時間的長さ、物理的属性(周波数等)などの測定可能な値を指す場合に本明細書で用いられる「実質的に」は、システム、デバイス、回路、方法、および他の実施形態の文脈において適切であれば、特定の値から±20%または±10%、±5%、または±0.1%の変動を含んでいる。
特許請求の範囲を含む本明細書で使用されるように、例えば、「A、B、またはCのうちの少なくとも1つ」は、AまたはBまたはC、またはABまたはACまたはBCまたはABC(つまり、AおよびBおよびC)、または1つ以上の特徴の組み合わせ(例えば、AA、AAB、ABBC等)を意味するように、「〜のうちの少なくとも1つ」または「〜のうちの1つ以上の」と前置きされる用語のリストで用いられる「または」は選言的リストを示す。また、本明細書で使用されるように、特段の記載がない限り、機能または動作が項目や条件に「基づく」という記載は、機能または動作が、記載された項目または条件に基づいており、記載された項目または条件に加えて、1つまたは複数の項目および/または条件に基づいてもよいことを意味する。
本明細書において特定の実施形態を詳細に開示してきたが、これは例示の目的のみのために例として行われたものであり、添付の特許請求の範囲によって定義される、本発明の範囲を限定するものではない。開示された実施形態の特徴は、さらに実施形態を設けるために、本発明の範囲内で組み合わせたり、再配置したり等することができる。他の態様、利点、変形例は、以下に記載する特許請求の範囲内にあると考えられる。提示される特許請求の範囲は、本明細書に開示される実施形態および特徴の少なくともいくつかを表す。特許請求に記載されていない他の実施形態および特徴も考えられる。
Claims (72)
- デジタル予歪方法であって、
入力信号uに基づいた振幅の変化に依存する第1の信号をデジタル予歪器で受信するステップであって、前記第1の信号の変化は、電力増幅器を有する送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応するステップと、
前記入力信号uを前記デジタル予歪器で受信するステップと、
前記入力信号uおよび前記第1の信号を含む信号に少なくとも部分的に基づいて、デジタル的に予歪された信号vを前記デジタル予歪器で生成し、前記送信チェーンの非線形挙動を低減するステップと、
前記予歪された信号vを前記送信チェーンに供給するステップと、を備えるデジタル予歪方法。 - 前記第1の信号を前記デジタル予歪器で受信するステップは、前記入力信号uのコピーを受信した包絡線追跡器で生成された時変信号eを、前記デジタル予歪器で監視することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記入力信号uおよび前記第1の信号のサンプルの非線形関数として前記送信チェーンに与えられた前記デジタル的に予歪された信号vのサンプルを計算するステップをさらに備える、請求項2に記載の方法。
- 前記時変信号eは、前記時変信号eが前記電力増幅器の少なくともある非線形挙動を引き起こすように前記入力信号uから生成され、
前記デジタル的に予歪された信号vを生成するステップは、前記入力信号uをデジタル的に予歪することによって得られる前記送信チェーンの出力が、少なくとも前記時変信号eによって発生する非線形歪みから実質的に自由であるように、前記時変信号eを用いて前記入力信号をデジタル的に予歪するステップを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記時変信号eは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約を満たすように生成され、
前記第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は前記入力信号uの瞬時電力と前記送信チェーンの電力供給との関係を定義し、
前記第2の制約は、
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
となるように、最大値および曲率限界を前記信号e[t]に対して課し、ここでE0およびE2は、前記送信チェーンの動作特性を表す値であり、
前記第3の制約は、前記第1の制約および前記第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記入力信号uおよび前記第1の信号を含む前記信号に基づいて前記デジタル的に予歪された信号vを生成するステップは、
以下の式に従って、前記入力信号uおよび前記時変信号eに少なくとも部分的に基づいて前記デジタル的に予歪された信号vを生成して、前記デジタル的に予歪された信号v生成することを含み、
- 前記送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づく最適化プロセスに従って、前記基底関数Bkを重みづけするために計算された前記係数xkを計算するステップをさらに備える、請求項6に記載の方法。
- 受信した前記時変信号eに基づいて、前記入力信号uおよび前記時変信号eを含む前記信号に対して実行されるデジタル予歪によって結果として得られる時変信号eAを生成し、前記結果として得られた時変信号eAに基づいて、前記送信チェーンの前記電力増幅器に与えられた電力を変調するための出力を生成する電力供給変調器の非線形挙動を低減するステップをさらに含み、eAは、前記時変信号eよりも狭い帯域幅を有する、請求項2に記載の方法。
- 出力を生成する前記電力供給変調器に前記結果として得られた時変信号eAを与えてダウンサンプリングし、前記ダウンサンプリングされた時変信号eAに基づいて、前記送信チェーンの前記電力増幅器に与えられる電力を変調するステップをさらに備える、請求項8に記載の方法。
- 時変信号eをフィルタリングするステップをさらに備える、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の信号を前記デジタル予歪器で受信するステップは、
前記入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された時変信号eに従って前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器で制御された前記電力増幅器の出力の、観測されたデジタルサンプルyを受信することを含む、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記第1の信号を前記デジタル予歪器で受信するステップは、
包絡線追跡器と前記デジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを受信することを含み、前記予測信号は、電力供給モジュールの既知の特性と前記包絡線追跡器で決定された時変信号eとに基づいて前記送信チェーンの電気的特性を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を表す、請求項1から10のいずれか1項に記載の方法。 - 入力信号uと、前記入力信号uに基づく振幅変化に依存する第1の信号とを受信する受信部であって、前記第1の信号の変化は電力増幅器を備えた送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する受信部と、
前記入力信号uおよび前記第1の信号を含む信号に少なくとも部分的に基づいて、デジタル的に予歪された信号vを生成し、前記送信チェーンの非線形挙動を低減する制御部と、
前記予歪された信号vを前記送信チェーンに供給する出力部と、を備えるデジタル予歪器。 - 前記第1の信号を受信するように構成された前記受信部は、
前記入力信号uのコピーを受信した包絡線追跡器で生成された時変信号eを監視するように構成されている、請求項13に記載のデジタル予歪器。 - 前記デジタル的に予歪された信号vは、前記入力信号uおよび前記第1の信号のサンプルの非線形関数として計算されたデジタルサンプルとして前記送信チェーンに供給される、請求項14に記載のデジタル予歪器
- 前記時変信号eは、前記時変信号eが前記電力増幅器の少なくともある非線形挙動を引き起こすように前記入力信号uから生成され、
前記デジタル的に予歪された信号vを生成するように構成された前記制御部は、前記入力信号uをデジタル的に予歪することで得られる前記送信チェーンの出力が、少なくとも前記時変信号eによって発生する非線形歪みから実質的に自由であるように、前記時変信号eを用いて前記入力信号uをデジタル的に予歪するように構成されている、請求項13から15のいずれか1項に記載のデジタル予歪器。 - 前記時変信号eは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約を満たすように生成され、
前記第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は前記入力信号uの瞬時電力と前記送信チェーンの電力供給との関係を定義し、
前記第2の制約は、
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
となるように、最大値および曲率限界を前記信号e[t]に対して課し、ここでE0およびE2は、前記送信チェーンの動作特性を表す値であり、
前記第3の制約は、前記第1の制約および前記第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する、請求項13から16のいずれか1項に記載のデジタル予歪器。 - 前記入力信号uおよび前記第1の信号を含む前記信号に基づいて前記デジタル的に予歪された信号vを生成するように構成された前記制御部は、
以下の式に従って、前記デジタル的に予歪された信号vを生成するための前記入力信号uおよび前記時変信号eに少なくとも部分的に基づいて、前記デジタル的に予歪された信号vを生成するように構成され、
- 前記制御部は、受信した前記時変信号eに基づいて、前記入力信号uおよび前記時変信号eを含む信号に対して実行されるデジタル予歪によって結果として得られる時変信号eAを生成し、前記結果として得られた時変信号eAに基づいて、前記送信チェーンの前記電力増幅器に与えられた電力を変調するための出力を生成する電力供給変調器の非線形挙動を低減するようにさらに構成され、、eAは、前記時変信号eよりも狭い帯域幅を有する、請求項14に記載のデジタル予歪器。
- 前記制御部は、出力を生成する前記電力供給変調器に前記結果として得られた時変信号eAを与えてダウンサンプリングし、前記ダウンサンプリングされた時変信号eAに基づいて、前記送信チェーンの前記電力増幅器に与えられる電力を変調するようにさらに構成されている、請求項19に記載のデジタル予歪器。
- 前記第1の信号を受信するように構成された前記受信部は、
前記入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された前記時変信号eに従って前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器で制御された前記電力増幅器の出力の、観測されたデジタルサンプルyを受信するようにさらに構成されている、請求項13から20のいずれか1項に記載のデジタル予歪器。 - 前記第1の信号を受信するように構成された前記受信部は
包絡線追跡器と前記デジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを受信するように構成され、前記予測信号は、電力供給モジュールの既知の特性と前記包絡線追跡器で決定された時変信号eとに基づいて前記送信チェーンの電気的特性を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を示す、請求項13から20のいずれか1項に記載のデジタル予歪器。 - 機械で読み取り可能な非一時的な媒体で符号化された設計構造であって、コンピュータ支援設計システムで処理されたときに、請求項13から22に記載のデジタル予歪器の機械的に実行可能な表現を生成する要素を備える、設計構造。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載の方法ステップを含む動作を行わせるように、プロセッサ上で実行可能な命令でプログラムされた、コンピュータで読み取り可能な非一時的媒体。
- 入力信号uを包絡線追跡モジュールで受信するステップであって、電力増幅器を含む送信チェーンに結合されたデジタル予歪器に前記入力信号uがさらに与えられるステップと、
入力信号uの振幅の変化に基づいて、時変信号eを前記包絡線追跡モジュールで決定するステップであって、前記時変信号eの振幅の変化は、前記送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応するステップと、
前記時変信号eを前記包絡線追跡モジュールで出力するステップと、を備え、
前記デジタル予歪器は、前記時変信号eの振幅の変化に依存する他の入力信号を受信するとともに、前記入力信号uおよび前記他の入力信号を含む信号に少なくとも部分的に基づいて前記送信チェーンに与えられるデジタル的に予歪された出力vを生成し、前記送信チェーンの非線形挙動を低減するように構成されている、デジタル予歪方法。 - 前記時変信号eを決定するステップは、
前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に前記電力増幅器を電力不足にさせて前記送信チェーンを非線形モードで動作させるように、前記時変信号eを決定することを含む、請求項25に記載の方法。 - 前記時変信号eを決定するステップは、前記送信チェーンの特性を示す1つまたは複数の制約に従って、前記時変信号eを導出することを含む、請求項25から26のいずれか1項に記載の方法。
- 前記時変信号eを導出するステップは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約を満たすように前記時変信号eを導出することを含み、
前記第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は前記入力信号uの瞬時電力と前記送信チェーンの電力供給との関係を定義し、
前記第2の制約は、
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
となるように、最大値および曲率限界を前記信号e[t]に対して課し、ここでE0およびE2は、前記電力増幅器の動作特性を表す値であり、
前記第3の制約は、前記第1の制約および前記第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する、請求項27に記載の方法。 - E2は、前記送信チェーンの帯域幅、または前記入力信号uの振幅の変化に対する前記送信チェーンの応答速度のうちの1つまたはそれ以上を表す、請求項28に記載の方法。
- 前記包絡線追跡モジュールによって前記時変信号eを前記デジタル予歪器に与えるステップをさらに備え、前記デジタル予歪器の前記他の入力信号は前記時変信号eを含む、
請求項25から29のいずれか1項に記載の方法。 - 前記時変信号を前記デジタル予歪器に与えるステップは、
前記時変信号eを前記デジタル予歪器に与えた結果として得られる制御信号eAを生成することを含み、前記結果として得られた制御信号eAは、前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に与えられる、請求項30に記載の方法。 - 前記結果として得られる制御信号eAを生成するように構成された前記デジタル予歪器は、
前記送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいて、前記入力信号uと前記時変信号eとのサンプルに与えられる基底関数を重み付けするための係数を計算し、前記結果として得られる制御信号eAを生成するように構成されている、請求項31に記載の方法。 - 前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に前記時変信号eを与えるステップをさらに備え、前記デジタル予歪器の前記他の入力信号は、前記電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含む、請求項25から32のいずれか1項に記載の方法。
- 前記包絡線追跡モジュールと前記デジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールに前記時変信号eを与えることをさらに備え、前記予測器モジュールは、電力供給モジュールの既知の特性と前記決定された時変信号eとに基づいて、前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を示す予測信号spを計算するように構成され、前記デジタル予歪器の前記他の入力信号は、前記予測器モジュールで計算された前記予測信号spを含む、請求項25から33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記係数xkは、前記送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいた最適化プロセスに従って計算される、請求項35に記載の方法。
- 入力信号uを受信する受信器であって、前記入力信号uが電力増幅器を含む送信チェーンに結合されたデジタル予歪器にさらに与えられる受信器と、
前記入力信号uの振幅の変化に基づいて時変信号eを決定する制御部であって、前記時変信号eの振幅の変化が前記送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する制御部と、
前記時変信号eを出力する出力部と、を備え
前記デジタル予歪器は、前記時変信号eの振幅の変化に依存する他の入力信号を受信し、前記入力信号uと前記他の入力信号を含む信号に少なくとも部分的に基づいて、前記送信チェーンに与えられるデジタル的に予歪された出力vを生成し、前記送信チェーンの非線形挙動を低減するように構成されている、包絡線追跡モジュール。 - 前記時変信号eを決定するように構成された前記制御部は、
前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に前記電力増幅器を電力不足にさせて前記送信チェーンを非線形モードで動作させるように前記時変信号eを決定するように構成されている、請求項37に記載の包絡線追跡モジュール。 - 前記時変信号eを決定するように構成された前記制御部は、
前記送信チェーンの特性を示す1つまたは複数の制約に従って、前記時変信号eを導出するように構成されている、請求項37または38に記載の包絡線追跡モジュール。 - 前記時変信号eを決定するように構成された前記制御部は、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約を満たす前記時変信号eを導出するように構成され、
前記第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は前記入力信号uの瞬時電力と前記送信チェーンの電力供給との関係を定義し、
前記第2の制約は、
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
となるように、最大値および曲率限界を前記信号eに対して課し、ここでE0およびE2は、前記電力増幅器の動作特性を表す値であり、
前記第3の制約は、前記第1の制約および前記第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する、請求項39に記載の包絡線追跡モジュール。 - E2は、前記送信チェーンの帯域幅、または前記入力信号uの振幅の変化に対する前記送信チェーンの応答速度のうちの1つまたはそれ以上を表す、請求項40に記載の包絡線追跡モジュール。
- 前記出力部は、前記時変信号eを前記デジタル予歪器に与えるようにさらに構成され、前記デジタル予歪器の前記他の入力信号は前記時変信号eを含む、請求項37から41のいずれか1項に記載の包絡線追跡モジュール。
- 前記時変信号を供給するように構成された前記出力部は、前記時変信号eを前記デジタル予歪器に供給して、前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に供給される結果として得られる制御信号eAを生成するように構成される、請求項42に記載の包絡線追跡モジュール。
- 前記出力部は、前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器に前記時変信号eを与えるようにさらに構成され、前記デジタル予歪器の前記他の入力信号は、前記電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含む、請求項37から43のいずれか1項に記載の包絡線追跡モジュール。
- 前記出力部は、前記包絡線追跡モジュールと前記デジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールに時変信号eを与えるようにさらに構成され、前記予測器モジュールは、前記電力供給モジュールの既知の特性と前記決定された時変信号eとに基づいて前記送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器の推測された予測挙動を示す予測信号spを計算するように構成され、前記デジタル予歪器の前記他の入力信号は、前記予測器モジュールで計算された予測信号spを含む、請求項37から44のいずれか1項に記載の包絡線追跡モジュール。
- 機械で読み取り可能な非一時的な媒体で符号化された設計構造であって、前記設計構造は、コンピュータ支援設計システムで処理されたときに請求項37から46に記載の包絡線追跡モジュールの機械的に実行可能な表現を生成する要素を備えた、設計構造。
- 請求項25から36のいずれか1項に記載の方法ステップを含む動作を行わせるように、プロセッサ上で実行可能な命令でプログラムされた、コンピュータで読み取り可能な非一時的媒体。
- 1つまたは複数の制御信号を電力供給変調器で受信するステップと、
前記1つまたは複数の制御信号に基づいて送信チェーンの電力増幅器への電力供給を調整して前記電力増幅器の電力不足を起こして前記送信チェーンが少なくともある非線形挙動を持つようにするステップと、を備え、
前記1つまたは複数の制御信号に基づいて電力供給を調整するステップによって得られる前記少なくともある前記送信チェーンの非線形挙動は、デジタル予歪器によって、前記デジタル予歪器に与えられる入力信号uを含む信号と、前記デジタル予歪器に与えられ前記入力信号uに基づく振幅の変化に依存する別の信号とに対して実行されるデジタル予歪によって少なくとも部分的に低減され、前記他の信号の変化は前記送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する、方法。 - 前記デジタル予歪器に与えられる前記他の信号は、前記入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成される時変信号eを含む、請求項49に記載の方法。
- 前記時変制御信号eは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約に基づいて導出され、
前記第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は前記入力信号uの瞬時電力と前記送信チェーンの電力供給との関係を定義し、
前記第2の制約は、
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
となるように、最大値および曲率限界を前記信号eに対して課し、ここでE0およびE2は、前記送信チェーンの動作特性を表す値であり、
前記第3の制約は、前記第1の制約および前記第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する、請求項50に記載の方法。 - E2は、前記送信チェーンの帯域幅または前記入力信号uの振幅の変化に対する前記送信チェーンの応答速度のうちの1つまたはそれ以上を示す、請求項51に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の制御信号を受信するステップは、前記時変信号eに少なくとも部分的に基づいて得られる時変制御信号eAを受信するステップを含み、eAは、前記時変信号eよりも狭い帯域幅を有する、請求項50から52のいずれか一項に記載の方法。
- 前記時変信号eAを受信するステップは、前記入力信号uおよび前記時変信号eを含む複数の信号に対して実行されるデジタル予歪によって生成される時変信号eAを受信し、結果として得られる前記時変信号eAに基づいて出力を生成する前記電力供給変調器の非線形挙動を低減することを含む、請求項53に記載の方法。
- 前記係数xkは、前記送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいた最適化プロセスに従って計算される、請求項55に記載の方法。
- 前記最適化プロセスに従って計算された前記係数xkは、前記最適化プロセスとともに前記電力供給変調器の出力にさらに基づき、前記出力は、前記電力増幅器に与えられた電圧と前記電力増幅器に与えられる電圧に対応する電圧を発生させる制御信号とのうちのいずれか1つである、請求項56に記載の方法。
- 前記時変信号eAを受信するステップは、前記時変信号eの帯域幅低下関数として得られる前記時変制御信号eAを受信することを含む、請求項53から57のいずれか1項に記載の方法。
- 前記デジタル予歪器に与えられる前記他の信号は、前記電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含み、前記電力増幅器は、前記入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された前記時変信号eに従って前記電力供給変調器によって制御される、請求項49から58のいずれか1項に記載の方法。
- 前記デジタル予歪器に与えられる前記他の信号は、包絡線追跡器と前記デジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを含み、前記予測信号は、電力供給モジュールの既知の特性と前記包絡線追跡器で決定される時変信号eとに基づいて前記電力供給変調器の推測された予測挙動を示す、請求項49から59のいずれか1項に記載の方法。
- 送信チェーンの電気的動作を制御する電力供給変調器であって、1つまたは複数の制御信号を受信する受信器と、
前記送信チェーンが少なくともある非線形挙動を持つように、前記1つまたは複数の制御信号に基づいて前記送信チェーンの電力増幅器への電力供給を調整して前記電力増幅器の電力を低下させる調整器と、を備え、
前記1つまたは複数の制御信号に基づいて電力供給を調整することによって得られる前記少なくともある前記送信チェーンの非線形挙動は、デジタル予歪器によって、前記デジタル予歪器に与えられる入力信号uを含む信号と、前記デジタル予歪器に与えられ前記入力信号uに基づく振幅の変化に依存する他の信号とに対して実行されるデジタル予歪によって少なくとも部分的に低減され、前記他の信号の変化は前記送信チェーンの非線形特性の経時変化に対応する、電力供給変調器。 - 前記デジタル予歪器に与えられる前記他の信号は、前記入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成される時変信号eを含む、請求項61に記載の電力供給変調器。
- 前記時変制御信号eは、以下に示す第1の制約、第2の制約、および第3の制約を含む1組の制約に基づいて導出され、
前記第1の制約は、e[t]≧h(|u[t]|)であって、h(.)は前記入力信号uの瞬時電力と前記送信チェーンの電力供給との関係を定義し、
前記第2の制約は、
e[t]≦E0、および|2e[t]−e[t−1]−e[t+1]|≦E2
となるように、最大値および曲率限界を前記信号eに対して課し、ここでE0およびE2は、前記電力増幅器の動作特性を表す値であり、
前記第3の制約は、前記第1の制約および前記第2の制約を受けて、e[t]の値ができるだけ小さいことを要求する、請求項62に記載の電力供給変調器。 - E2は、前記送信チェーンの帯域幅または前記入力信号uの振幅の変化に対する前記送信チェーンの応答速度のうちの1つまたはそれ以上を示す、請求項63に記載の電力供給変調器。
- 前記1つまたは複数の制御信号を受信するように構成された前記受信部は、前記時変信号eに少なくとも部分的に基づいて得られる時変制御信号eAを受信するように構成され、eAは、前記時変信号eよりも狭い帯域幅を有するように構成される、請求項62から64のいずれか1項に記載の電力供給変調器。
- 前記時変信号eAを受信するように構成された前記受信部は、前記入力信号uと前記時変信号eとを含む複数の信号に対して実行されるデジタル予歪によって生成される前記時変信号eAを受信し、結果として得られる前記時変信号eAに基づいて出力を生成する前記電力供給変調器の非線形挙動を低減するように構成される、請求項65に記載の電力供給変調器。
- 前記係数xkは、前記送信チェーンの観測されたサンプルに少なくとも部分的に基づいた最適化プロセスに従って計算される、請求項67に記載の電力供給変調器。
- 前記デジタル予歪器に与えられる前記他の信号は前記電力増幅器の出力の観測されたデジタルサンプルyを含み、前記電力増幅器は、前記入力信号uのコピーを受信する包絡線追跡器によって生成された時変信号eに従って前記電力供給変調器によって制御される、請求項61から68のいずれか1項に記載の電力供給変調器。
- 前記デジタル予歪器に与えられる前記他の信号は、包絡線追跡器と前記デジタル予歪器との間に電気的に介在する予測器モジュールで計算された予測信号spを含み、前記予測信号は、前記電力供給モジュールの既知の特性と前記包絡線追跡器で決定される時変信号eとに基づいて前記電力供給変調器の推測された予測挙動を示す、請求項61から69のいずれか1項に記載の電力供給変調器。
- 機械で読み取り可能な非一時的な媒体で符号化された設計構造であって、前記設計構造は、コンピュータ支援設計システムで処理されたときに請求項61から70に記載の電力供給変調器の機械で実行可能な表現を生成する要素を備えた、設計構造。
- 請求項49から60のいずれか1項に記載の方法ステップを含む動作を行わせるように、プロセッサ上で実行可能な命令でプログラムされたコンピュータで読み取り可能な非一時的媒体。
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