JP3342018B2 - 適応型予歪付与回路を有するｒｆアンプ - Google Patents

適応型予歪付与回路を有するｒｆアンプ

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Description

【発明の詳細な説明】 関連する出願についての相互参照 本発明は、本件出願の譲受人に譲渡されている我々の
出願継続中の米国特許出願シリアル番号08/626,239（以
下では、'239出願として言及する）、1996年３月29日出
願、発明の名称“入力信号振巾のそれぞれ異なる関数か
ら取り出された予歪信号を注入することによるRFアンプ
の歪の適応的な補償”の一部継続出願であり、そしてそ
の開示内容はここに持ち込まれているものとする。
本発明の分野 本発明は広くは通信システムに係り、そしてもっと具
体的にはマイクロ波およびRFパワーアンプの動作を効果
的に線型化する−振巾および位相歪を打ち消す−ために
適応型RFパワーアンプの予歪付与機構およびフィードフ
ォワーワードエラー修正ループを結合したものに向けら
れている。
本発明の背景 例えば携帯電話および公共通信サービス（PCS）の通
信環境で採用されているようなRF信号システムインフラ
構造のコストを最少にするために、システムオペレータ
ーたちは携帯電話およびPCS通信の帯域に課されている
厳しい直線性についての要求を満たしながら多数のキャ
リア周波数を収容出来るマイクロ波/RFパワーアンプを
現在求めている。
RFパワーアンプは本質的に非線型の装置なので、それ
らはその入力信号からは分離しかつ別個の増巾された出
力信号中に疑似信号として現われる望んではいない相互
変調性の生成物を発生する。アンプ歪のもう１つの根源
はスペクトルの再生あるいは入力信号中には現われるこ
とのないコンパクトなスペクトルの複数のスペクトル領
域への拡散の存在である。RFアンプによって導入される
歪はその増巾された出力信号の位相および振巾の入力信
号のそれぞれの位相および振巾からのズレを引き起こ
し、そしてこの歪は入力信号の偶発的な（そして望んで
はいない）アンプに根源を持つ変調として考えることが
出来る。
RFアンプの処理による品質低下のこれらの根源を念頭
に置いた従来技術の試みはアンプの出力信号と結合され
る“後処理”フィードフォワーワード修正および“前処
理”、特にアンプの入力信号への予歪付与の設置を含ん
でいる。後処理フィードフォワーワード修正ループの目
的はRFアンプの出力信号中に存在するエラー（歪）の量
を取り出し、その取り出した歪信号を適切なレベルに増
巾し、そしてそれからその増巾したエラー信号（の補足
分）をそのアンプの出力通路にもどすように再注入する
ことであり、その結果（理想的には）アンプの歪は効果
的には打ち消されることになる。不幸なことに、オリジ
ナルの増巾された出力信号からその打ち消しを達成出来
る適切なレベルへの取り出された歪信号の増巾は通常相
当量のゲインを有するもう１つの補助的なRFアンプの使
用を必要とし、このことはかなりのコストを課すること
になる。
他方、アンプの出力信号の後処理を実行するのではな
い予歪付与機構はRFアンプの入力信号通路中に“予歪付
与”信号を、即ちアンプの出力端で予測される歪と理想
的には等しくそして反対方向であるような予め決められ
た特性を有する予歪付与信号を注入するように働く、そ
の結果それがRFアンプの伝達関数に加えられると、それ
はその予測した歪挙動を効果的に打ち消すことになる。
この予歪付与機構はRFアンプの出力中のエラー信号成分
を取り出しそしてリアルタイムの動作中にRFアンプのそ
のように取り出されたエラー挙動に従ってその予歪付与
信号を調整することによって適応型としても良い、そう
するとそのアンプの出力中の歪を効果的に連続して最少
とすることが出来る。
上で言及した'239出願は特に有用な適応型予歪付与機
構を説明している、そしてこの機構は仕事関数ベースの
予歪付与信号を発生し、そして繰り返して調整するため
RFパワーアンプの歪導入挙動についてエンベロープ依存
を採用している。これらの仕事関数ベースの予歪付与信
号は次にRFアンプへの入力信号の位相および振巾成分に
制御可能に予歪を与えるために使われ、その結果アンプ
出力中のエラーを最少にしそしてその結果そのアンプに
固有な歪挙動を効果的に補償している。
発明の要約 本発明によれば、例えば上で言及した'239出願で説明
されているような適応型予歪付与機構の機能性を利用し
かつそれをフィードフォワーワードエラー修正ループと
組み合せることによって、我々はその増巾された信号へ
その予歪変調によって課されることのある帯域外および
全ての広帯域ノイズを効果的に打ち消すのみならずRFア
ンプの出力信号中の歪成分をそのフィードフォワーワー
ドループ中で複雑さを低減し、かつ低コストの補助RFエ
ラーアンプの使用を可能にするような低減したレベルに
まで最少化することが可能であることを見い出した。
この予歪付与修正機構は望ましくは増巾されるべき入
力信号Sin（ｔ）に基づきかつその歪挙動が効果的に打
ち消されるべき主RFパワーアンプの出力から取り出され
るエラー信号によって適応的に調整される予歪付与信号
を生成する予歪付与変調器を含んでいることが望まし
い。この目的のために、この入力信号は仕事関数発生器
ユニットおよび引き算ユニットに供給される、そしてこ
の引き算ユニットはまたそのアンプの出力信号Sout＝KS
in（ｔ）＋Ｅ（ｔ）の一部分を受け取るように結合され
ており、その結果それは単にRFエラー項Ｅ（ｔ）を出力
する。
RFエラー項Ｅ（ｔ）は予歪付与関数発生器に結合され
ており、この発生器は仕事関数発生器ユニットによって
駆動され、そしてその出力は予歪付与変調器に結合され
ている。この予歪付与関数発生器は所定の予歪付与関数
を発生するように働き、その結果その入力信号S
in（ｔ）はその主RFアンプの出力端のところで予測され
る歪と等しくかつ反対方向であるような予め決められた
補償特性によって変更あるいは予め歪を与えられる。
その結果、それが主RFアンプの伝達関数に加えられる
とその入力信号通路中に注入された予歪付与信号は予測
されるアンプの歪挙動を効果的に打ち消すことになる。
この予歪付与はそのエラー信号をトラッキングしかつ
エラー信号を予歪付与関数発生器に結合することによっ
て適応することが出来、その結果予歪付与変調器に供給
されるこの予歪付与関数はアンプ出力のエラー信号成分
中のモニターされた変動を使って更新される。
いわゆる“予歪付与によって低減された”エラー信号
成分Ｅ（ｔ）を効果的に打ち消すために、主RFアンプの
出力信号Sout（ｔ）はフィードフォワーワード修正ルー
プに結合されている。このフィードフォワーワード修正
ループは主RFアンプの出力およびエラー信号成分Ｅ
（ｔ）を受け取るように結合されている補助RFエラーア
ンプの出力に結合されているもう１つの引き算ユニット
を含んでいる。この後処理フィードフォワーワード修正
ループは主RFアンプ出力信号Sout（ｔ）から取り出され
たエラー信号Ｅ（ｔ）を受け取るように結合され、かつ
その取り出された歪信号Ｅ（ｔ）を適切なレベルにまで
増巾し、そして次にその増巾されたエラー信号Ｅ（ｔ）
を主RFアンプの出力通路中にもどすように再注入する。
その結果そのアンプ歪信号成分Ｅ（ｔ）はその出力信号
Sout（ｔ）から効果的に打ち消される。主RFアンプの出
力信号中のこのエラー信号成分Ｅ（ｔ）は主RFアンプの
上流側に設けられた予歪付与機構によって非常に低いあ
るいは最少のレベルに著しく低減されることになるの
で、この補助RFエラーアンプによってエラー信号Ｅ
（ｔ）に付与されるゲインは主RFアンプによって与えら
れるそのオーダーである必要は無い。その結果補助RFエ
ラーアンプは比較的に複雑でないかつ低コストの回路を
使って実現することが出来る。
この予歪付与修正機構が'239出願中で説明したやり方
で実現される場合には、この予歪付与信号は主RFパワー
アンプの歪み導入挙動のエンベロープ依存に基づいてい
る。この変調器はRFアンプの入力への信号通路中にカス
ケードにそれぞれ結合されている高速可変減衰器および
高速位相シフターのような一対のゲインおよび位相調整
回路を含んでいても良い。これらのゲインおよび位相調
整回路はRFパワーアンプへの入力信号の瞬時の振巾のそ
れぞれの異なる仕事関数から取り出される予歪付与制御
信号に従ってRFアンプへの入力信号の位相および振巾成
分に予歪を付与する。
それぞれの仕事関数信号はアンプ出力信号について行
われたエラー計測に従って重み係数発生器によって発生
されたそれぞれの振幅および位相成分に関連する重み係
数発生器によって重み係数掛け算ユニット中で制御可能
に重み付けすることが出来る。このエラー計測はそれぞ
れの振幅および位相エラー信号を取り出すために、例え
ばアンプの入力および出力信号を比較するコーヒレント
受信器を使って、その時間領域中で実行することが出来
る。
代案として、このエラー計測はスペクトル計測ユニッ
トによってその周波数領域で実行することも出来る。そ
してこのユニットはその出力信号の周波数スペクトルが
その入力信号の周波数スペクトルのそれからズレている
かどうかを決めるためにアンプの出力信号の周波数スペ
クトルの所定部分にエネルギーがあるかないかを検索す
る。このスペクトル計測によって採用されている一帯域
通過フィルター中のエネルギーの量は望ましい信号では
なくスペクトルの歪を表わしており、従ってこれはエラ
ーを表わしている。このエラー計測は次に重み係数発生
器に結合され、この重み係数発生器は計測したエラーを
最少にするようにその重み係数を調整するように働く。
図面の簡単な説明 図１は適応型の予歪修正メカニズムをフィードフォワ
ーワードエラー修正ループと組み合わせているRFパワー
アンプ信号処理システムの発明を限定するようには働か
ない一例のダイヤグラムを示している； 図２は図１のRFパワーアンプ信号処理システムを実現
するための回路の発明を限定するようには働かない一例
のダイヤグラムを示しており、ここでは予歪付与変調器
によって使用される仕事関数に基づく予歪付与信号を発
生しかつ繰り返し調整するための上で言及した'239出願
中で説明した信号エンベロープ依存の適応型予歪付与修
正機構を導入している； 図３は図２の仕事関数発生ユニット130によって発生
することが出来る瞬時の振巾に基づく仕事関数のタイプ
の例をダイヤグラムで示している； 図４は図２の重み係数掛け算ユニット135をダイヤグ
ラムで示している； 図５は図２の信号比較器180の機能を実行するために
使われるコーヒレント受信器の具体例を概略的に示して
いる； 図６は本発明の第２の実施例である適応型歪修正機構
を導入しているRFパワーアップ回路の構成をダイヤグラ
ムで示している；および 図７は図６のスペクトル計測ユニット280の詳細を図
示している。
詳細な説明 本発明による組合わされた適応型RFパワーアンプ予歪
付与機構およびフィードフォワーワードエラー修正ルー
プを詳細に説明する前に、本発明は先ずその実効的な面
からは従来のRFアンプ回路の構成要素、それと共に（関
数発生器回路のような）関連する信号処理構成要素およ
びそのような関連する信号処理構成要素の動作を制御す
るそれに付随する監視制御回路の所定の配置にあると云
う点を理解されたい。従って、そのような回路および構
成部品の構造およびそれらが他の通信装置とインターフ
ェースしている方法は大部分の点において即座に理解可
能なブロック図によって図面中に図示されており、これ
らのブロック図は本明細書中の記述の利益に浴する当業
者にとって即座に明らかであろうと思われる詳細な記述
によって本願の開示内容を不明瞭なものとしないために
本発明にとって大切な点についてのみ具体的かつ詳細に
示されている。従って、このブロック図の表示は先ず第
１にこの予歪付与補償装置の主要な構成要件を便利な機
能にグルーピングして示すことを先ず意図しており、従
って本発明はより即座に理解され得るものと思われる。
図１は本発明による適応型予歪付与修正機構とフィー
ドフォワーワードエラー修正ループを組み合わせている
RFパワーアンプ信号処理システムの本発明を限定するよ
うには働かない一例のダイヤグラムを示している。図１
およびその他の図のダイヤグラム中には必要に応じて種
々の信号通路中に持ち込まれるパワー分割および挿入遅
延補償回路は、図面を簡単にするために必ずしも図示さ
れていないと云うことを先ず頭に入れておいて欲しい。
図１に示すように、その歪挙動が効果的に打ち消され
なければならない主RFアンプ20によって増巾されるべき
入力信号Sin（ｔ）は、破線100で示されている予歪付与
修正機構へ入力リンク１を通して供給される。予歪付与
修正機構は入力信号Sin（ｔ）を受けるように結合され
ている第１の入力11、および主RFアンプ20へ結合されて
いる出力13を有する予歪付与変調器10を有している。入
力信号リンク１はさらに仕事関数発生器ユニット30およ
び引き算ユニット40の第１の（＋）入力41に結合されて
いる。引き算ユニット40の第２の（−）入力42はRFパワ
ーアンプ20によって生成される出力信号Sout＝KS
in（ｔ）＋Ｅ（ｔ）の一部分から随伴する歪／エラー信
号Ｅ（ｔ）の入力信号Sin（ｔ）プラス（1/K）部分値の
正確なレプリカを生じる量だけ取り出される。
このRFアンプ出力信号Sout（ｔ）は入力信号S
in（ｔ）の増巾されたバージョンおよび歪あるいはノイ
ズ項Ｅ（ｔ）の組み合わせなので、この引き算ユニット
40の出力43はRFエラー項Ｅ（ｔ）を含むことになる。こ
のRFエラー項Ｅ（ｔ）は予歪付与関数発生器60の第１の
入力61に結合されている。予歪付与関数発生器60の出力
63は予歪付与変調器10の第２の入力12に結合されてい
る。予歪付与関数発生器60の第２の入力62は仕事関数発
生器ユニット30から取り出されている。
予歪付与関数発生器60は仕事関数発生器ユニット30に
よってそれに供給される仕事関数に基づいて所定の予歪
付与関数を発生するように働く。この所定の予歪付与関
数は予歪付与変調器10に結合されており、その結果この
入力信号Sin（ｔ）はRFアンプ20の伝達関数に加えられ
る前に事前処理あるいは変更が加えられる。上で簡単に
述べたように、入力信号Sin（ｔ）へのこのような予歪
の付与はアンプ20の出力端で予測される歪と理想的には
等しくかつ反対方向であるような予め決められた補償特
性をそれに与えることを意図している。その結果それが
アンプの伝達関数に加えられると、その予歪付与信号は
予測された歪挙動を効果的に打ち消すことになる。この
予歪付与は引き算ユニット40の出力43の所のエラー信号
Ｅ（ｔ）をトラッキングし、かつこのエラー信号を予歪
付与関数発生器60に結合することによって適応性が持た
され、その結果予歪付与変調器10に供給されるこの予歪
付与関数はアンプ出力のエラー信号成分中のモニターさ
れる変動を使って更新される。
アンプ出力信号Sout（ｔ）中のエラー信号成分Ｅ
（ｔ）はこの予歪付与変調器10の動作によって大幅に低
減されるが、それは完全には取り除かれてはいない。今
このいわゆる“予歪付与によって低減された”エラー信
号成分Ｅ（ｔ）を効果的に打ち消すために、この主RFア
ンプ20の出力信号Sout（ｔ）はフィードフォワーワード
修正ループ200に結合されている。このフィードフォワ
ーワード修正ループ200は主RFアンプ20に結合された第
１の入力71および補助RFエラーアンプ80の出力に結合さ
れた第２の入力72を有するもう１つの引き算ユニット70
を有している。補助RFエラーアンプ80は引き算器40の出
力43に生成されるエラー信号成分Ｅ（ｔ）を受け取るよ
うに結合されている。
上で簡単に説明したように、この後処理フィードフォ
ワーワード修正ループ200は主RFアンプの出力信号Sous
（ｔ）から取り出されたエラー信号Ｅ（ｔ）の一部分を
受け取るように結合され、そして取り出された歪信号Ｅ
（ｔ）を適切なレベルにまで増巾し、そしてその次にそ
の増巾されたエラー信号Ｅ（ｔ）を主RFアンプ20の出力
通路に（もう１つの引き算ユニット70の（−）入力72を
介して）もどすように再注入する。その結果もう１つの
引き算ユニット70の出力73においてはそのアンプ歪信号
成分Ｅ（ｔ）はその出力信号Sout（ｔ）から効果的に打
ち消される。主RFアンプの出力信号中のエラー信号成分
Ｅ（ｔ）は主RFアンプ20の上流側に設置された予歪付与
機構100によって非常に低いあるいは最少のレベルにま
で大巾に低減されるので、その補助RFエラーアンプ80に
よってエラー信号Ｅ（ｔ）に与えられるゲインは主RFア
ンプ20によって与えられるそのオーダーである必要はな
い。従って補助RFエラーアンプ80は比較的複雑でなく低
コストのRFアンプ回路を使用することによって実現する
ことが出来る。
図２は図１のRFパワーアンプ信号処理システムを実現
するための発明を限定するようには働かない一例のダイ
ヤグラムを示しており、それは予歪付与変調器10によっ
て使用される仕事関数に基づく予歪付与信号を発生しか
つ繰り返し調整するため上で言及した'239出願中で説明
している信号エンベロープ依存の適応型予歪付与修正機
構を導入している。
図に示されているように、入力信号リンク１は入力パ
ワー分割器101の入力103に結合されており、この分割器
入力信号Sin（ｔ）を２つの信号通路105および106に分
離あるいは分割している。RFアンプ116を通る第１ある
いは主信号通路105は入力信号Sin（ｔ）にτ秒の挿入遅
延を与えている。この第１の信号通路105はもう１つの
パワー分割器108を有しており、その第１の出力121は仕
事関数発生ユニット130の入力131に結合されており、こ
の仕事関数発生ユニット130は図１のシステム中の仕事
関数発生器30に対応している。パワー分割器108の第２
の出力122は入力信号予歪付与ユニット110の入力111に
結合されており、この入力信号予歪付与ユニット110は
図１のシステム図の予歪付与変調器10に対応している。
入力信号予歪付与ユニット110の出力112はRFパワーア
ンプ116の入力114に結合されており、このRFパワーアン
プ116は図１の主RFパワーアンプ20に対応している。そ
こから出力信号Sout（ｔ）が取り出されるRFパワーアン
プ116の出力118は方向性のカプラー123を通して結合ユ
ニット124に結合されており、この結合ユニット124は図
１のシステム図中の引き算ユニット70に対応している。
この増巾された出力信号Sout（ｔ）をフィードフォワー
ワード修正ループ中の下流側の結合ユニット124に通過
させるのに加えて、方向性カプラー123は信号比較器180
の第１の入力に出力信号の一部分を供給する。結合ユニ
ット124は（増巾された）RFエラー信号成分を主RFアン
プ116の出力118にもどすように再注入するように働く。
その結果結合ユニット124の出力125の所では、アンプ歪
信号成分Ｅ（ｔ）は主RFアンプ116によって生成された
出力信号Sout（ｔ）から効果的に打ち消されることにな
る。
この目的のために結合ユニット124は比較的低いゲイ
ンの補助RFエラー信号アンプ190の出力に結合されてお
り、このアンプ190は図１のエラーアンプ80に対応して
いる。先で説明したように、この予歪付与修正機構は主
RFアンプ出力信号中のエラー信号成分Ｅ（ｔ）を大巾に
（20dBあるいはそれ以上の率で低減するので、補助RFエ
ラーアンプ190のパワーの領域は主RFアンプ20のそれの
オーダーである必要はない。その結果補助RFエラーアン
プ190は比較的複雑ではないかつ低コストの回路を使っ
て実現することが出来る。補助RFエラー信号アンプ190
の出力は信号比較器180中のベクトル組合せ器のエラー
信号出力を増巾するように結合されている（この信号比
較器180は図１中の引き算ユニット40に対応しておりそ
して以下で説明する図５に詳しく示されている）。
発明を限定するようには働かない１つの実施例におい
て、この入力信号予歪付与ユニット110はこのRFアンプ
の入力への信号通路105中にカスケードに結合される高
速可変減衰器および高速位相シフターのような一対のゲ
インおよび位相調整回路を有してもよい。以下で詳細に
説明するが、これらのゲインおよび位相調整回路はこの
RFパワーアンプへの入力信号の瞬時の振巾のそれぞれ異
なる仕事関数から取り出された予歪付与制御信号に従っ
てRFアンプ116への入力信号Sin（ｔ）の位相および振巾
成分に予め歪を付与するように働く。これらの仕事関数
信号は信号比較器180で計測されるエラー、このエラー
はRFアンプによって導入される歪を表わしているものだ
が、を最少にするように（重み係数WCiのプロセッサー
制御によって）適応的に調整される。
我々の上で言及した'239出願中で説明したように、こ
の仕事関数発生器ユニット130は複数のそれぞれ異なる
仕事関数を表わす信号WF1（ｔ）、WF2（ｔ）、……、WF
n（ｔ）、を発生するように働き、これら信号のそれぞ
れはRFパワーアンプによって増巾されるべき入力信号S
in（ｔ）の瞬時の振巾の関数となり得る。その仕事関数
発生器ユニットによって発生される瞬時の振巾ベースの
仕事関数のタイプの本発明を限定するようには働かない
例が、入力131を有するエンベロープ検出器132から取り
出される第１の仕事関数信号WF1（ｔ）を含んでいる図
３の回路図中にブロックダイヤグラムで図示されてい
る。
エンベロープ検出器132の出力は入力信号Sin（ｔ）の
エンベロープあるいは瞬時の振巾に直接比例している。
入力信号Sin（ｔ）の瞬時の振巾の微分係数Ａ′（ｔ）
に比例している第２の仕事関数信号WF2（ｔ）はエンベ
ロープ検出器132の出力Ａ（ｔ）を受けるように結合し
ている微分回路133によって発生される。入力信号S
in（ｔ）の瞬時の振巾の二乗A2（ｔ）に直接比例してい
る第３の仕事関数信号WF3（ｔ）はエンベロープ検出器1
32の出力Ａ（ｔ）を受けるように同様に結合している二
乗回路134から取り出される。
本発明の適応型歪補償を与えるために仕事関数発生ユ
ニット130によって発生されるそれぞれの仕事関数信号W
Fi（ｔ）は上で説明し、図３に図示したような３つのタ
イプの信号に限られるものでもなく、さらにそのような
仕事関数発生器はそのような信号を含まねばならぬもの
でもないと云うことは理解されたい。これも発明内容を
限定する例ではないが、信号のその他のタイプの例とし
て、例えば入力信号Sin（ｔ）の瞬時振巾Ａ（ｔ）の微
分の微分（２重微分）に比例する信号Ａ″（ｔ）、入力
信号Sin（ｔ）の瞬時の振巾Ａ（ｔ）の三乗に比例する
信号A3（ｔ）、および定数Ｍ−入力信号Sin（ｔ）の瞬
時の振巾Ａ（ｔ）に比例する信号（Ｍ−Ａ（ｔ））を採
用してもよい。
図２にさらに図示されているように、予歪付与ユニッ
ト110内でゲインおよび位相調整回路に加えられるそれ
ぞれの振巾および位相予歪付与制御信号を形成するため
に結合されるに先立って、それぞれの仕事関数信号WFi
（ｔ）は重み係数掛け算ユニット135中で制御可能に重
み付けあるいは計量される。そしてこのユニットは図１
のシステム図中の予歪付与関数発生器60に対応してお
り、そしてエラー計測信号比較器130によって生成され
るエラー計測出力に従って重み係数発生器140によって
発生されるそれぞれ振巾および位相に関連する重み係数
WCAiおよびWCφｉとそれぞれの仕事関数信号を掛け合わ
せるように働いている。振巾および位相に関連する重み
係数×仕事関数信号のそれぞれの積は次にそれぞれの振
巾および位相予歪付与制御信号中に加えられる。これら
の振巾および位相制御信号（あるいは位相直交（Ｉおよ
びＱ）信号）は入力信号へのRFアンプ116の歪効果の補
足分を導入するように入力信号Sin（ｔ）の振巾および
位相を制御可能に変調するように線113Aおよび113φを
通して予歪付与ユニット110に加えられる。
'239出願中で説明したように、入力信号に歪を与える
ために仕事関数信号が制御可能に重み付けされかつ組み
合わされるこの信号処理メカニズムは信号伝播通路中に
導入される歪を低減あるいは打ち消すために適応型のイ
クオライザーのトランスバーサルフィルター構造中で採
用されている技術に類似している。しかし本発明におい
ては遅延線の連続するタップから取り出されるのではな
く、それぞれの仕事関数信号WFi（ｔ）は入力信号S
in（ｔ）の瞬時振巾／エンベロープＡ（ｔ）のそれぞれ
異なる関数Ｆ（Ａ（ｔ））として発生されている。
この目的のために、図４に示すように、仕事関数発生
器ユニット130によって発生されるそれぞれ異なる仕事
関数を表わす信号WF1（ｔ）、WF2（ｔ）、……、WF
n（ｔ）は、同相および直角位相を重み係数掛け算器150
−1I/150−1Q、150−2I/150−2Q、……、150−nI/150−
nQのそれぞれの対の第１の入力として加えられる。それ
ぞれの同相重み付け係数掛け算器150−iIは重み付け係
数発生器140からのそれぞれの振巾重み係数WCAiを受け
取るように結合された第２の入力を有している；そして
それぞれの直交位相重み係数掛け算器150−iQは重み付
け係数発生器140からのそれぞれ位相重み付け係数WCφ
ｉを受け取るように結合された第２の入力を有してい
る。従って掛け算器150の出力はそれぞれ異なる仕事関
数を表わす信号WF1（ｔ）、WF2（ｔ）、……、WF
n（ｔ）の複合した計量あるいは重み付けのバージョン
である。
この重み付け係数掛け算器150によって実行される掛
け算動作に加えて、重み付け係数掛け算ユニット135は
ΣＩ積算ユニット155およびΣＱ積算ユニット157で示す
ようにそれぞれの同相（Ｉ）あるいは振巾（Ａ）に関連
する信号の積および直角位相（Ｑ）あるいは位相（φ）
に関連する信号の積の出力を積算するように働いてい
る。積算ユニット155によって生成される複合（積算さ
れた）の振巾信号は入力信号Sin（ｔ）中に予め歪の付
与されている振巾信号成分の注入を制御するように予歪
付与ユニット110内のゲイン調整回路に線113Aを介して
結合されている。同様に積算ユニット157によって生成
される複合（積算された）した位相信号は入力信号Sin
（ｔ）の中への予め歪の与えられている位相信号成分の
注入を制御するように予歪付与ユニット110内の位相調
整回路に線113φを通して結合されている。
この重み付け係数発生器140はデジタル信号プロセッ
サー、そのプロセッサーの入力ポートを信号比較器180
とインターフェースする関連するアナログ／デジタル回
路（ADCS）、およびそのプロセッサーを重み付け係数掛
け算ユニット135中のそれぞれの重み付け係数掛け算器1
50とインターフェースするデジタル／アナログ変換回路
（DACS）を含んでいてもよい。重み付け係数発生器140
によって採用されているプロセッサーは従来のエラー最
少化アルゴリズムを実行するようにプログラムされてお
り、このアルゴリズムは信号比較器180によってそこに
供給される振巾および位相差信号δＡ（ｔ）およびδφ
（ｔ）を最少にするように循環的に調整可能な重み付け
係数WC1、WC2、……、WCnのそれぞれの振巾および極性
を掻き乱しあるいは反復して更新して行く。この目的の
ために実行可能なエラー最少化アルゴリズムの限定的に
は働かない例は最少平均二乗（LMS）アルゴリズム、最
速降下（傾斜追従）アルゴリズム、摂取修正アルゴリズ
ム、種々の（ランダム）数値検索方法等々およびこれら
の均等物である。
'239出願から流用して図示している例においては、こ
のアンプ出力信号Sout（ｔ）中のエラーの計測は時間領
域装置である信号比較器180によって実行される。時間
領域装置の一例はコーヒレント受信器であり、その限定
的には働かない実例が以下で説明する図５に概略的に図
示されている。このコーヒレント受信器は遅延した入力
信号Sin（ｔ）および出力信号Sout（ｔ）のベース帯域
の処理を実行し、かつ振巾および位相差信号δＡ（ｔ）
およびδφ（ｔ）を発生する。そしてこれらの信号値は
入力181および182に加えられる信号の振巾および位相成
分中の差をそれぞれ表わしている。これらの振巾および
位相差信号δＡ（ｔ）およびδφ（ｔ）はそれぞれの出
力線183および184を介して重み付け係数発生器140に結
合されている。
図５に示すように、パワー分割器101から遅延線119を
介して入力信号Sin（ｔ）が加えられている信号入力182
はパワー分割器200の入力201に結合されており、その第
１の出力202は線204を介してベクトル組み合わせ器210
の第１の入力211に結合されている。ベクトル組み合わ
せ器210の第２の入力212は方向性カプラー123からの入
力181に結合されており、かつそこからアンプ出力信号
プラスその希望する信号中に導入された何らかのエラー
を受け取る。ベクトル結合器210への入力181の信号成分
は理想的には入力182の信号と振巾が同じで位相が180゜
ずれているので、ベクトル結合器210の出力213はただ１
つのエラー項目を含んでいなくてはならないことにな
る。
ベクトル結合器210の出力213はアンプ回路を介して結
合され、そしてパワー分割器220の入力221に加えられて
いる。パワー分割器220はミキサー230の第１のポート23
1に結合されるその第１の出力222を有している。パワー
分割器220はミキサー240の第１のポート241に結合され
ているその第２の出力223を有している。ミキサー230へ
の第２の入力232は直交パワー分割器250の第１の出力25
2から取り出されており、その分割器の第２の出力253は
第１の入力252に関して90゜位相がずれておりかつミキ
サー240の第２の入力242に結合されている。直交位相パ
ワー分割器250は直交位相ハイブリッド、90゜位相シフ
ター／遅延線と結合したパワー分割器、あるいはそれら
の均等物を含んでいてもよい。直交位相パワー分割器25
0は減衰器261および遅延回路263を通してアンプ265の出
力に結合されている入力251を有しており、そのアンプ
の入力はパワー分割器200の第２の出力203に結合されて
いる。ミキサー230および240のそれぞれの出力233およ
び243は積分回路271および272、およびバッファー／ア
ンプ回路281および282を介して出力線183および184に結
合されている。
ミキサー230の入力231および232は実効的には同相信
号成分なので、ミキサー230中でのこれら２つの成分の
掛け算はその出力である積（歪のない信号×エラー成分
の基準信号Ｓ（ｔ）と同相である部分）が振巾エラーの
量を表わすものとしている。逆に、ミキサー240の２つ
の出力241および242は実効的には互いに90゜位相がずれ
ているのでミキサー240中でのこれらの２つの成分の掛
け算はその出力である積（歪のない信号の90゜遅れたバ
ージョン×エラー成分の基準信号Ｓ（ｔ）に関して位相
がずれている部分、即ち位相エラー部分）が位相エラー
の量を表わすものとしている。
図６および図７にブロック図で示している本発明のも
う１つの実施例においては、アンプ出力信号Sout（ｔ）
中のエラーの検出は周波数領域装置を使って実行するこ
とが出来る。図６に示したブロック図中で、このエラー
計測は図７に詳しく示されているスペクトル計測ユニッ
ト280によって実行される。即ちこのユニットは方向性
カプラー123を介して取り出されたアンプ出力信号の周
波数スペクトルの所定の部分にエンベロープが存在する
かを検索しその出力信号の周波数スペクトルが入力信号
の周波数スペクトルのそれと離れているかどうかを決め
る。方向性カプラー123の出力は、引き算ユニット290を
含むフィードフォワーワード修正ループにさらに結合さ
れており、そしてこの引き算ユニットはRF入力信号Sin
（ｔ）を受け取るようにまた結合されている。引き算ユ
ニット290の出力は図２に示しているように補助エラー
アンプ190に結合されている。このスペクトル計測ユニ
ット280中の低周波数（ベース帯域）フィルター中にお
けるエネルギーの量は望ましい信号であるよりむしろ、
オフセット周波数におけるスペクトル歪に対応してい
る。ユニット280からのこの望ましくないエネルギーの
計測出力は線285を介して重み付け係数発生器140に結合
されている。
このエネルギー値に応じて、重み付け係数発生器140
によって発生されそして重み付け係数掛け算ユニット13
5に供給される重み付け係数はRFアンプ116の出力におけ
るスペクトル再生成分を最少にするように調整される。
図７に示すように、スペクトル計測ユニット280はRF
アンプの出力側の方向性カプラー123に結合されている
ゲイン制御アンプ回路300を備えている。ゲイン制御ア
ンプ300の出力は自動ゲイン制御（AGC）回路302に結合
されており、このAGCは処理される信号中のピークが下
流側の二乗回路320の動作が飽和するのを阻止するよう
にアンプ300を通るゲインを維持するように働いてい
る。AGC回路302の出力はパワーレベル設定パッド304を
介してパワー分割器312に結合されている。パワー分割
器312の２つの出力314および316はミキサー（掛け算
器）320として構成されている二乗回路の入力に結合さ
れており、そのミキサーの出力はパワーレベル設定パッ
ド324を介して係合され、そして帯域フィルター330に加
えられている。このフィルター330の通過帯域は望まし
くないスペクトルの再生帯域（望ましくない信号エネル
ギー）中の周波数を通過させるように設定されている。
この帯域フィルター330を通過したエネルギーがピーク
検出回路340に結合されており、その出力342は重み付け
係数発生器140に結合されている。このピーク値（RFア
ンプの出力信号中の望ましくないエネルギーを表わして
いる）は線285を介して重み付け係数発生器140に結合さ
れている。
帯域フィルターを通過したエネルギーは望ましくない
信号と関連しているので、それはアンプ出力中のエラー
を表わしている。重み付け係数発生器140は重み付け係
数掛け算ユニット135に供給される重み付け係数を調節
するために先に言及したエラー最少化アルゴリズムのい
ずれか１つのようなエラー最少化アルゴリズムを実行
し、スペクトル再生成分を最少化しかつそれによってRF
アンプの出力中のエラーを最少化する。
以上の説明から解るであろうように、本発明のRFパワ
ーアンプ線型化方式は上で言及した'239出願中で説明し
たような適応型の予歪付与機構の機能性を利用してお
り、そして、予歪付与変調によってその増巾された信号
に与えられることのある帯域外および広帯域のノイズを
効果的に打ち消すことが出来るように、その機構をフィ
ードフォワーワードRFアンプエラー修正ループと組み合
わせるものである。更に、RFアンプの出力信号中の歪成
分はフィードフォワーワードループ中で複雑ではなく低
コストの補助RFエラーアンプの使用を可能とする程度に
低減したレベルにまで最少化されることになる。
これまで本発明によるいくつかの実施例を示しかつ説
明してきたが、本発明はそれらに限定されるものではな
く当業者にとって知られ得る種々の変更および修正が可
能であると言う点を理解されたい。そして従って我々は
本発明がここで詳細に示しかつ説明したものに限定され
ることは望むものではなく、しかし当業者にとって容易
に推考出来るあらゆる変更および修正についてもそれを
カバーすることを意図している。
フロントページの続き (72)発明者 バグウエル，ケント イー アメリカ合衆国 テネシー州 37857 ロジヤースビル コロニアル ロード 823 (56)参考文献 特開 平３−198407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−140856（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−66909（ＪＰ，Ａ) 米国特許4943783（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03F 1/32

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】RFパワーアンプ中の歪を修正するための方
    法であって、次のステップ： （ａ）上記RFパワーアンプに供給される入力信号および
    そこからの増巾された出力信号をモニターしかつ上記増
    巾された出力信号のエンベロープの変動割合いに従って
    変動する歪信号をそこから取り出すこと； （ｂ）上記アンプへの上記入力信号の瞬時の振巾をモニ
    ターすること、および上記入力信号の瞬時の振巾の変動
    に従って変動する少なくとも１つの仕事関数を発生する
    こと； （ｃ）ステップ（ａ）で取り出された上記歪信号および
    ステップ（ｂ）で発生された上記入力信号の瞬時の振巾
    の上記少なくとも１つの仕事関数に従って予歪付与関数
    を発生すること、その結果上記予歪付与関数は上記増巾
    された出力信号のエンベロープの変動の割合いに従って
    変動することになる； （ｄ）ステップ（ｃ）で発生された上記予歪付与関数に
    よって上記入力信号に予歪を付与することによって上記
    増巾された出力信号のエンベロープの変動の割合いで上
    記RFアンプによって増巾されるべき上記入力信号に適応
    的に予歪を付与すること；および （ｅ）上記RFパワーアンプからの上記増巾された出力信
    号をフィードフォワード修正ループに加えることを有す
    る方法。
  2. 【請求項２】ステップ（ｅ）は上記RFパワーアンプによ
    る上記増巾された出力信号の歪成分を効果的に打ち消す
    ように、ステップ（ａ）で取り出された上記歪信号を上
    記RFパワーアンプからの上記増巾された出力信号と組み
    合わせることを含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】ステップ（ｅ）はさらにステップ（ａ）で
    取り出された上記歪信号を上記RFパワーアンプのそれよ
    りも小さな動作パワー領域を有する補助RFエラーアンプ
    によって増巾することを含む請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】上記フィードフォワード修正ループは上記
    RFアンプの出力および上記補助RFエラーアンプの出力に
    結合された引き算ユニットを含む請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】上記予歪付与関数は上記RFアンプの出力信
    号中の歪信号に従って発生されたそれぞれの振巾および
    位相成分に関連する重み付け係数によって制御可能に重
    み付けされている請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】上記予歪付与関数は上記RFアンプの出力端
    で予測される歪に対して全体として補足を行う歪補償特
    性を有する請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】ステップ（ｂ）は上記モニターした入力信
    号の複数個のそれぞれ異なる仕事関数を発生することを
    含み、かつステップ（ｃ）は上記複数個のそれぞれ異な
    る仕事関数をステップ（ａ）で取り出された上記歪信号
    に従って制御可能に調整すること、および制御可能に調
    整されたそれぞれ異なる仕事関数の組み合わせに従って
    上記予歪付与関数を発生することを含む請求項６に記載
    の方法。
  8. 【請求項８】ステップ（ｃ）はさらに上記出力信号に含
    まれているエラーの指標を引き出すため上記入力信号お
    よび上記出力信号をコーヒレント受信器に入力するこ
    と、上記重みを生成するためエラー最小化アルゴリズム
    を使って上記コーヒレント受信器の出力を処理すること
    および上記の重みに従って上記異なる仕事関数を調整す
    ることを有する請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】ステップ（ａ）はさらに上記歪信号を取り
    出すために上記入力信号および上記出力信号をコーヒレ
    ント受信器に加えることを含む請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】RFパワーアンプ中の歪を修正するための
    信号処理システムであって： 上記RFパワーアンプによって増巾されるべき入力信号を
    受け取るように結合されかつ上記入力信号の瞬時の振巾
    の変動に従って変動する少なくとも１つの仕事関数を発
    生するように働く仕事関数発生器； 上記RFパワーアンプへの上記入力信号およびそこからの
    増巾された出力信号をモニターするように、かつそこか
    ら上記増巾された出力信号のエンベロープの変動の割合
    いに従って変動する歪信号を取り出すように結合されて
    いる歪信号取り出しユニット； 上記仕事関数発生器および上記歪信号取り出しユニット
    に結合され、かつ上記歪信号および上記入力信号の瞬時
    の振巾の上記少なくとも１つの仕事関数に従って予歪付
    与関数を発生するように働く予歪付与関数発生器、その
    結果上記予歪付与関数は上記増巾された出力信号のエン
    ベロープの変動の割合いに従って変動することになる； 上記RFパワーアンプによって増巾されるべき入力信号の
    通路中に結合され、かつ上記予歪制御関数によって上記
    入力信号に予歪を付与することによって上記増巾された
    出力信号のエンベロープの変動の割合いで上記入力信号
    に適応的に予歪を付与するように働く予歪付与変調器；
    および 上記RFパワーアンプの出力と回路を形成するように接続
    されたフィードフォワード修正ループを有する信号処理
    システム。
  11. 【請求項１１】上記フィードフォワード修正ループは、
    上記RFパワーアンプからの上記増巾された出力信号中の
    歪信号を効果的に打ち消すために、上記歪信号取り出し
    ユニットによって取り出された上記歪信号を増巾するRF
    エラーアンプ、および上記RFパワーアンプからの上記増
    巾された出力信号から上記歪信号を差し引くように結合
    されている信号結合ユニットを有する請求項10に記載の
    信号処理システム。
  12. 【請求項１２】上記RFエラーアンプは上記RFパワーアン
    プのそれよりも小さい動作パワー範囲を有する請求項11
    に記載の信号処理システム。
  13. 【請求項１３】上記予歪付与関数は上記RFパワーアンプ
    の出力端で予測される歪に対して全体として補足を行う
    歪補償特性を有している請求項10に記載の信号処理シス
    テム。
  14. 【請求項１４】上記予歪付与変調器は上記RFパワーアン
    プによって増巾されるべき上記入力信号のそれぞれの振
    巾および位相成分を適応的に調整するように働く請求項
    10に記載の信号処理システム。
  15. 【請求項１５】上記仕事関数発生器は上記入力の複数個
    のそれぞれ異なる仕事関数を発生するように働き、上記
    予歪付与関数発生器は上記歪信号に従って上記複数個の
    それぞれ異なる仕事関数を制御可能に調整するようにか
    つ制御可能に調整されたそれぞれ異なる仕事関数の組み
    合わせに従って上記予歪付与関数を発生するように働く
    請求項10に記載の信号処理システム。
  16. 【請求項１６】上記予歪信号発生器は上記入力信号およ
    び上記出力信号を受信するように結合されかつ上記出力
    信号中に含まれる上記エラーの指標を引き出すコーヒレ
    ント受信器を有し、上記コーヒレント受信器の出力は上
    記複数の重みを生成するためエラー最小化アルゴリズム
    を使って処理されかつ上記異なる仕事関数は上記重みに
    従って調整される請求項15に記載の信号処理システム。
  17. 【請求項１７】上記歪信号取り出しユニットはコーヒレ
    ント受信器を有している請求項10に記載の信号処理シス
    テム。
  18. 【請求項１８】上記歪信号取り出しユニットは上記RFア
    ンプの出力信号中に含まれているエラーの周波数領域指
    標を取り出すように上記RFアンプによって生成された出
    力信号の所定のスペクトル部分中のエネルギーを計測す
    るように働く請求項10に記載の信号処理システム。
  19. 【請求項１９】上記歪信号取り出しユニットはもっぱら
    上記出力信号の希望する周波数成分のみを通過させる周
    波数帯域を有する帯域通過フィルターを有し、かつ上記
    RFアンプによって増巾された出力信号中の歪を表わす上
    記通過帯域中に含まれているエネルギーの指標を与える
    ように働く請求項10に記載の信号処理システム。
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