JP3917509B2 - 非線形歪補償装置 - Google Patents
非線形歪補償装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3917509B2 JP3917509B2 JP2002354989A JP2002354989A JP3917509B2 JP 3917509 B2 JP3917509 B2 JP 3917509B2 JP 2002354989 A JP2002354989 A JP 2002354989A JP 2002354989 A JP2002354989 A JP 2002354989A JP 3917509 B2 JP3917509 B2 JP 3917509B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- amplitude
- phase
- data
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
- Transmitters (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性が非線形の場合に発生する信号の非線形歪を補償するために用いられる非線形歪補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な無線通信システムの送信機においては、送信する信号を増幅器で電気的に増幅してからアンテナを経由して空中へ電波を送出する。従って、増幅器は送信機には欠かせない。
【０００３】
一方、無線通信システムの省電力化を図るために、送信機の増幅器についても効率を改善し無駄な電力消費を抑制することが望まれている。
しかし、高効率の増幅器の入出力特性には非線形成分が含まれるのが一般的である。すなわち、増幅器の信号入力電力が比較的大きくなると、増幅器から出力される信号に非線形成分が現れる。この非線形成分は非線形歪と呼ばれている。
【０００４】
非線形性を含む増幅器の入出力特性は、例えば図４に示すようになる。非線形歪の量が増えると、無線通信の品質が劣化し、結果として通信できなくなるおそれがある。
増幅器の入力電力に対する出力の電力特性をＡＭ−ＡＭ特性と言い、入力電力に対する出力の位相特性をＡＭ−ＰＭ特性を言う。これら２つの特性において、特に入力電力が比較的高い領域において非線形歪が発生する場合が多い。そこで、このような非線形歪を低減するための技術開発が行われている。
【０００５】
非線形歪を補償する方法としては、従来よりトランジスタ等を利用してアナログ的に歪を補償する方法が存在する。また、比較的簡単に実現が可能なディジタル信号を利用した非線形歪補償方法も考案されている。
ディジタル信号を利用する方法では、増幅器で信号が歪むことを承知した上でその逆の特性を有する非線形歪を予めディジタル信号処理により与える。このディジタル信号処理により、増幅器が非線形特性を有する場合でも、増幅器から出力される信号には結果的に非線形成分が現れなくなる。この方法は、ディジタルプレディストーション方法と呼ばれている。
【０００６】
しかしながら、増幅器の非線形歪特性は温度条件や経年条件といった環境条件により変動するのが一般的であるため、ディジタルプレディストーションの処理で用いる歪補償係数が常時、定数であるとみなして歪補償を行うと効果的な補償ができない場合がある。
さらに、一般的には生産上の個体差によっても歪特性に違いが生じるため、同じ型番の増幅器であっても共通の同じ歪補償係数を用いて歪補償を行うと効果的な補償ができない場合がある。
【０００７】
しかし、最適な歪補償係数を見つけるために全ての増幅器について各々の入出力特性を測定すると生産上の効率が悪くなるので、実際には同じ歪補償係数を利用せざるを得ないのが実情である。
但し、実際の増幅器の入出力特性に適合する係数とは異なる歪補償係数を利用して歪補償を行うと、逆効果になり歪みが増える場合も考えられるので、歪補償係数を更新することは装置の運用上必要である。
【０００８】
無線通信システムの送信機の増幅器においてディジタル信号を利用して非線形歪を補償するための従来技術としては、非特許文献１及び非特許文献２の技術が知られている。
従来の非線形歪補償装置について、図７を参照して説明する。この非線形歪補償装置は、歪補償部５１，直交変調部５２，増幅器５３，分配部５４，電力計算部５５，参照テーブル５６，直交復調部５７及び係数更新部５８を備えている。
【０００９】
参照テーブル５６は、歪補償係数を保持している。電力計算部５５は、入力された直交ベースバンド信号の電力を計算する。参照テーブル５６は、電力計算部５５が計算した電力に対応した歪補償係数を取り出して歪補償部５１に与える。歪補償部５１は、入力される直交ベースバンド信号と参照テーブル５６から入力された歪補償係数との複素積を計算して補償を行う。その計算結果が歪補償部５１から出力される。
【００１０】
歪補償部５１から出力される信号は、直交変調部５２で直交変調された後、増幅器５３で所定のレベルまで増幅される。増幅器５３から出力される変調信号は送信されるが、その信号電力の一部分は分配部５４で分配されて直交復調部５７に入力される。
直交復調部５７は、分配部５４から入力される変調信号を復調する。係数更新部５８は、直交復調部５７で復調された信号と、歪補償部５１の入力に印加された直交ベースバンド信号との誤差を計算し、この誤差を減らすように参照テーブル５６に登録されている歪補償係数の値を更新する。
【非特許文献１】
「移動体通信信号送信系非線形歪補償方式（Matsushita Technical Journal, Vol.44, No.6 Dec. 1998）」
【非特許文献２】
「多値変調に適用したプレディストーション方式に関する一検討（２００２秋ソサイエティ大会，Ｂ−５−１４４，電子通信情報学会）」
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図３に示す（Ａ）のように、補償対象の増幅器のＡＭ−ＡＭ特性が経時的にあるいは環境条件により変化した場合を想定する。図７に示す従来の非線形歪補償装置の場合には、誤差の発生を検出すると図３に示す（Ｂ）のように信号レベルのある１点についてのみ、歪補償係数が更新される。
【００１２】
しかしながら、環境条件などの変化に対応して増幅器の特性が変わる場合には、図３に示す（Ａ）のように低レベルから高レベルまでの全体に渡って特性が変化するのが一般的である。
従って、誤差の検出結果を反映するように、図３に示す（Ｂ）のように１点で歪補償係数を更新した場合であっても、歪補償部５１に入力される信号のレベルが変化すると、まだ更新されていない歪補償係数を用いて歪補償を行うことになり、正しく歪補償することができない。
【００１３】
本発明は、環境条件の変化なとに伴って増幅器の特性が全体的に変化した場合であっても、正しく歪補償することが可能な非線形歪補償装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性における非線形歪を補償するための非線形歪補償装置において、入力される直交ベースバンド信号から信号の電力を計算する電力計算部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な振幅データ出力部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な位相データ出力部と、入力される前記直交ベースバンド信号を前記振幅データ出力部の振幅データ及び前記位相データ出力部の位相データを用いて処理し信号に歪みを発生させる歪補償部と、前記歪補償部が出力する信号を直交変調して前記増幅器に与える直交変調部と、前記増幅器から出力される信号の一部を取り出して復調する直交復調部と、前記直交復調部で復調された信号と入力される前記直交ベースバンド信号との誤差を算出する誤差計算部と、前記誤差計算部で算出された誤差の振幅に関する移動平均を計算する振幅平均算出部と、前記誤差計算部で算出された誤差の位相に関する移動平均を計算する位相平均算出部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データで構成されるデータ群を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する振幅補償データ保持部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データで構成されるデータ群を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する位相補償データ保持部と、前記振幅補償データ保持部に保持されている複数種類の特性パターンのデータに基づいて、振幅に関する閾値を作成する振幅閾値作成部と、前記位相補償データ保持部に保持されている複数種類の特性パターンのデータに基づいて、位相に関する閾値を作成する位相閾値作成部と、前記振幅閾値作成部の作成した閾値と、前記振幅平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する振幅判定制御部と、前記位相閾値作成部の作成した閾値と、前記位相平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する位相判定制御部とを設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１においては、現在の増幅器の特性パターン（入出力特性）を補償するのに必要な振幅及び位相の１種類のパターンがそれぞれ振幅データ出力部及び位相データ出力部に保持されている。従って、電力計算部が計算した信号レベルに対応するデータを振幅データ出力部及び位相データ出力部から取り出して歪補償部で利用することにより、増幅器の非線形パターンと逆特性の補償を増幅器の前で行い、増幅器から出力される信号の歪みを打ち消すことができる。
【００１６】
また、増幅器の特性パターンは経時変化や温度などの環境条件の変化に伴って変化することが予想される。このような予想に基づいて、変化後の増幅器の特性パターンを補償するために必要な振幅及び位相の複数種類のパターンが、それぞれ振幅補償データ保持部及び位相補償データ保持部に用意されている。
例えば、０年経過後，１年経過後，２年経過後，・・・などに対応して、あるいは環境温度の０度，５度，１０度，１５度，・・・などに対応してそれぞれ予想される複数種類のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性を補償するための複数パターンのデータ群をそれぞれ振幅補償データ保持部及び位相補償データ保持部に用意しておけばよい。
【００１７】
実際の増幅器の特性パターンに変化が発生すると、誤差計算部で算出された誤差が増大する。その場合、振幅誤差の移動平均と振幅閾値作成部から出力される閾値との比較結果に基づいて、振幅判定制御部は振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する。すなわち、振幅補償データ保持部が保持している複数種類のパターンの中から現在の条件に適している特定パターンの振幅データを振幅データ出力部に転送してパターン全体の書き換えを行う。
【００１８】
また、位相誤差の移動平均と位相閾値作成部から出力される閾値との比較結果に基づいて、位相判定制御部は位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する。すなわち、位相補償データ保持部が保持している複数種類のパターンの中から現在の条件に適している特定パターンの位相データを位相データ出力部に転送してパターン全体の書き換えを行う。
【００１９】
従って、例えば図３に示す（Ａ）のように増幅器の特性が変化した場合には、図３に示す（Ｃ）のように特性パターンの全体に渡って補償特性を切り替えることができる。
請求項２は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性における非線形歪を補償するための非線形歪補償装置において、入力される直交ベースバンド信号から信号の電力を計算する電力計算部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な振幅データ出力部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な位相データ出力部と、入力される前記直交ベースバンド信号を前記振幅データ出力部の振幅データ及び前記位相データ出力部の位相データを用いて処理し信号に歪みを発生させる歪補償部と、前記歪補償部が出力する信号を直交変調して前記増幅器に与える直交変調部と、前記増幅器から出力される信号の一部を取り出して復調する直交復調部と、前記直交復調部で復調された信号と入力される前記直交ベースバンド信号との誤差を算出する誤差計算部と、前記誤差計算部で算出された誤差の振幅に関する移動平均を計算する振幅平均算出部と、前記誤差計算部で算出された誤差の位相に関する移動平均を計算する位相平均算出部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを算出するための近似式を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する振幅補償式保持部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを算出するための近似式を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する位相補償式保持部と、前記振幅補償式保持部に保持されている複数種類の特性パターンの近似式に基づいて、振幅に関する閾値を作成する振幅閾値作成部と、前記位相補償式保持部に保持されている複数種類の特性パターンの近似式に基づいて、位相に関する閾値を作成する位相閾値作成部と、前記振幅閾値作成部の作成した閾値と、前記振幅平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する振幅判定制御部と、前記位相閾値作成部の作成した閾値と、前記位相平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する位相判定制御部とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２においては、請求項１と同様に増幅器の特性が変化した場合には、図３に示す（Ｃ）のように特性パターンの全体に渡って補償特性を切り替えることができる。
振幅補償式保持部及び位相補償式保持部は、データではなく必要なデータを求めるために必要な複数種類の近似式をそれぞれ保持している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の非線形歪補償装置の１つの実施の形態について、図１，図５及び図６を参照しながら説明する。この形態は請求項１に対応する。
図１はこの形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。図５は振幅補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。図６は位相補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。
【００２２】
この形態では、請求項１の増幅器，電力計算部，振幅データ出力部，位相データ出力部，歪補償部，直交変調部，直交復調部，誤差計算部，振幅平均算出部，位相平均算出部，振幅補償データ保持部，位相補償データ保持部，振幅閾値作成部，位相閾値作成部，振幅判定制御部及び位相判定制御部は、それぞれ増幅器３３，電力計算部３４，振幅データ部１１，位相データ部２１，歪補償部３１，直交変調部３２，直交復調部３６，誤差計算部３７，振幅平均算出部１４，位相平均計算部２４，振幅補償データ保持部１２，位相補償データ保持部２２，振幅閾値作成部１５，位相閾値作成部２５，振幅判定制御部１３及び位相判定制御部２３に対応する。
【００２３】
図１に示す非線形歪補償装置は、無線通信システムの送信機に用いることを想定して構成してあり、入力には直交ベースバンド信号１０が印加される。この直交ベースバンド信号１０を増幅するために増幅器３３が備わっている。また、直交ベースバンド信号１０は、増幅器３３に入力される前に直交変調部３２によって変調され変調信号になる。
【００２４】
図１に示す非線形歪補償装置においては、増幅器３３の入出力特性における非線形歪を補償するために、振幅データ部１１，振幅補償データ保持部１２，振幅判定制御部１３，振幅平均算出部１４，振幅閾値作成部１５，振幅閾値比較部１６，位相データ部２１，位相補償データ保持部２２，位相判定制御部２３，位相平均計算部２４，位相閾値作成部２５，位相閾値比較部２６，歪補償部３１，電力計算部３４，分配部３５，直交復調部３６及び誤差計算部３７を設けてある。
【００２５】
電力計算部３４は、入力される直交ベースバンド信号１０の電力を計算する。電力計算部３４で計算された電力の値は、振幅データ部１１，位相データ部２１，振幅平均算出部１４及び位相平均計算部２４に印加される。
振幅データ部１１は、増幅器３３の非線形のＡＭ−ＡＭ特性を線形に補償するために必要な補償パターンのデータ群を保持している。すなわち、増幅器３３におけるＡＭ−ＡＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた振幅補償値のデータ群が振幅データ部１１に保持されている。振幅データ部１１は、電力計算部３４から入力される電力値（入力の振幅レベル）に対応する１点の振幅補償値のデータを歪補償部３１に出力する。また、振幅データ部１１が保持しているデータは書き換え可能になっている。
【００２６】
位相データ部２１は、増幅器３３の非線形のＡＭ−ＰＭ特性を線形に補償するために必要な補償パターンのデータ群を保持している。すなわち、増幅器３３におけるＡＭ−ＰＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた位相補償値のデータ群が位相データ部２１に保持されている。位相データ部２１は、電力計算部３４から入力される電力値（入力の振幅レベル）に対応する１点の位相補償値のデータを歪補償部３１に出力する。また、位相データ部２１が保持しているデータは書き換え可能になっている。
【００２７】
歪補償部３１は、振幅データ部１１及び位相データ部２１から入力される振幅補償値及び位相補償値と直交ベースバンド信号１０との乗算を実施し、その結果を出力する。これにより、歪補償部３１から出力される信号には、増幅器３３で発生する非線形歪とは逆の非線形歪が現れる。
従って、振幅データ部１１及び位相データ部２１から入力される振幅補償値及び位相補償値が適切であれば、歪補償部３１で発生する非線形歪と増幅器３３で発生する非線形歪とが相殺されることになり、増幅器３３の出力に現れる信号から非線形歪が除去される。
【００２８】
歪補償部３１から出力される信号は、直交変調部３２で直交変調され、増幅器３３に入力される。増幅器３３は、直交変調部３２から入力された変調信号を必要なレベルまで増幅する。増幅された変調信号は、分配部３５を通って出力され、無線信号として送信される。
また、増幅器３３で増幅された変調信号の一部は、分配部３５で分配されて直交復調部３６の入力に印加される。直交復調部３６は、入力された変調信号を直交復調してベースバンド信号を再生する。
【００２９】
誤差計算部３７は、直交ベースバンド信号１０と出力からフィードバックされ直交復調部３６で復調されたベースバンド信号との誤差を計算する。もしも、歪補償部３１における補償が適切であれば、誤差計算部３７で検出される誤差は０になるが、振幅データ部１１及び位相データ部２１から入力される振幅補償値及び位相補償値が適切でないと誤差が発生する。
【００３０】
例えば、振幅データ部１１の振幅補償値及び位相データ部２１の位相補償値を実際の増幅器３３の入出力特性に合わせて決定した場合であっても、経時変化や温度などの環境条件の変化によって増幅器３３の入出力特性が変化すると正しい補償ができなくなり、誤差計算部３７が誤差を検出する。
【００３１】
このような予め想定される増幅器３３のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の変化に対応するように、振幅補償データ保持部１２及び位相補償データ保持部２２にはそれぞれの条件に対応する複数種類のパターンデータを振幅補償データ及び位相補償データとして予め登録してある。
すなわち、振幅補償データ保持部１２には、図５に示すように種類の異なる複数のパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，・・・が登録してあり、位相補償データ保持部２２には図６に示すように、種類の異なる複数のパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，・・・が登録してある。
【００３２】
各々のパターンデータＰＡは、振幅データ部１１が保持しているデータ群と同様に、増幅器３３におけるＡＭ−ＡＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた振幅補償値のデータ群によって構成されている。
また、各々のパターンデータＰＰは、位相データ部２１が保持しているデータ群と同様に、増幅器３３におけるＡＭ−ＰＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた位相補償値のデータ群によって構成されている。
【００３３】
例えば、経時変化に応じた増幅器３３の特性変化を想定してパターンデータＰＡを構成する場合には、例えば１年後のＡＭ−ＡＭ特性，２年後のＡＭ−ＡＭ特性，３年後のＡＭ−ＡＭ特性，４年後のＡＭ−ＡＭ特性，・・・に対応付けたパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，ＰＡ(4)，・・・を振幅補償データ保持部１２に保持し、１年後のＡＭ−ＰＭ特性，２年後のＡＭ−ＰＭ特性，３年後のＡＭ−ＰＭ特性，４年後のＡＭ−ＰＭ特性，・・・に対応付けたパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，ＰＰ(4)，・・・を位相補償データ保持部２２に保持することが考えられる。
【００３４】
振幅平均算出部１４及び位相平均計算部２４は、それぞれ誤差計算部３７が検出した振幅誤差及び位相誤差の移動平均値を計算する。増幅器３３における特性の変化を検出するために必要な移動平均値を求める必要があるので、移動平均の平均化の期間については例えば数秒〜数時間程度の範囲で適切に決定される。
また、電力計算部３４の計算した入力電力値が振幅平均算出部１４及び位相平均計算部２４に入力されるので、この入力電力値に対応付けて、入力電力値毎に振幅誤差及び位相誤差の移動平均値を求める。
【００３５】
振幅平均算出部１４が算出した振幅誤差の移動平均値は振幅閾値比較部１６の入力に印加され、位相平均計算部２４が算出した位相誤差の移動平均値は位相閾値比較部２６の入力に印加される。
ところで、増幅器３３のＡＭ−ＡＭ特性が変化した場合には、振幅補償データ保持部１２が保持している複数のパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，・・・の中から最適な１組のパターンデータを選択し、そのパターンデータを振幅データ部１１に書き込む必要がある。
【００３６】
同様に、増幅器３３のＡＭ−ＰＭ特性が変化した場合には、位相補償データ保持部２２が保持している複数のパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，・・・の中から最適な１組のパターンデータを選択し、そのパターンデータを位相データ部２１に書き込む必要がある。
このような選択を可能にするために、この例では振幅補償データ保持部１２が保持している複数のパターンデータＰＡについては、予め予想される変化の順番に従って、例えば１年後のＡＭ−ＡＭ特性，２年後のＡＭ−ＡＭ特性，３年後のＡＭ−ＡＭ特性，４年後のＡＭ−ＡＭ特性，・・・のように順番にパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，ＰＡ(4)，・・・を並べて配置してある。
【００３７】
また、位相補償データ保持部２２が保持している複数のパターンデータＰＰについても、予め予想される変化の順番に従って、例えば１年後のＡＭ−ＰＭ特性，２年後のＡＭ−ＰＭ特性，３年後のＡＭ−ＰＭ特性，４年後のＡＭ−ＰＭ特性，・・・のように順番にパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，ＰＰ(4)，・・・を並べて配置してある。
【００３８】
振幅閾値作成部１５は、振幅補償データ保持部１２が保持している複数のパターンデータＰＡに基づいて、振幅データ部１１のデータを書き換えるための基準となる閾値を作成する。また、位相閾値作成部２５は、位相補償データ保持部２２が保持している複数のパターンデータＰＰに基づいて、位相データ部２１のデータを書き換えるための基準となる閾値を作成する。
【００３９】
例えば、振幅データ部１１に書き込まれている振幅補償データが振幅補償データ保持部１２上のパターンデータＰＡ(1)である時には、パターンデータＰＡ(1)及びそれと隣接するパターンデータＰＡ(2)との差分を入力レベル毎に計算することにより、入力レベル毎に閾値を生成することができる。
また、位相データ部２１に書き込まれている位相補償データが位相補償データ保持部２２上のパターンデータＰＰ(2)である時には、パターンデータＰＰ(2)及びそれと隣接するパターンデータＰＰ(3)との差分を入力レベル毎に計算することにより、入力レベル毎に閾値を生成することができる。
【００４０】
振幅閾値比較部１６は、振幅平均算出部１４が算出した振幅誤差の移動平均と、振幅閾値作成部１５が作成した閾値との大小関係を比較する。また、位相閾値比較部２６は位相平均計算部２４が算出した位相誤差の移動平均と位相閾値作成部２５が作成した閾値との大小関係を比較する。
振幅判定制御部１３は、振幅閾値比較部１６の比較結果に基づいて振幅データ部１１が保持しているデータの書き換えが必要か否かを識別する。すなわち、振幅平均算出部１４の算出した振幅誤差の移動平均が振幅閾値作成部１５の作成した閾値の範囲内であれば現在振幅データ部１１が使用しているデータが最適であるとみなし、閾値の範囲を逸脱した場合には振幅データ部１１のデータの書き換えが必要とみなす。
【００４１】
振幅判定制御部１３によって書き換えが必要と判断された場合には、振幅データ部１１は必要な１組のパターンデータ（現在使用しているパターンデータと隣接する次のパターンデータ）を振幅補償データ保持部１２から読み込み、自ら保持しているデータを書き換える。
同様に、位相判定制御部２３は、位相閾値比較部２６の比較結果に基づいて位相データ部２１が保持しているデータの書き換えが必要か否かを識別する。すなわち、位相平均計算部２４の算出した位相誤差の移動平均が位相閾値作成部２５の作成した閾値の範囲内であれば現在位相データ部２１が使用しているデータが最適であるとみなし、閾値の範囲を逸脱した場合には位相データ部２１のデータの書き換えが必要とみなす。
【００４２】
位相判定制御部２３によって書き換えが必要と判断された場合には、位相データ部２１は必要な１組のパターンデータ（現在使用しているパターンデータと隣接する次のパターンデータ）を位相補償データ保持部２２から読み込み、自ら保持しているデータを書き換える。
従って、増幅器３３におけるＡＭ−ＡＭ特性に現実に所定以上の変化が現れた場合には、振幅閾値比較部１６において振幅誤差の移動平均が閾値を上回り、振幅判定制御部１３の判定結果に基づいて振幅データ部１１が振幅補償データ保持部１２から最適な１組のパターンデータを読み込んで振幅データ部１１の保持するデータを更新するので、増幅器３３の特性変化の影響を含めてＡＭ−ＡＭ特性を高精度で補償することができる。
【００４３】
また、増幅器３３におけるＡＭ−ＰＭ特性に現実に所定以上の変化が現れた場合には、位相閾値比較部２６において位相誤差の移動平均が閾値を上回り、位相判定制御部２３の判定結果に基づいて位相データ部２１が位相補償データ保持部２２から最適な１組のパターンデータを読み込んで位相データ部２１の保持するデータを更新するので、増幅器３３の特性変化の影響を含めてＡＭ−ＰＭ特性を高精度で補償することができる。
【００４４】
例えば、図３に示す（Ａ）のように増幅器のＡＭ−ＡＭ特性が変化した場合には、図３に示す（Ｃ）のように入力レベルの全体に渡って一括して歪補償データを切り替えることができる。そのため、直交ベースバンド信号１０の入力レベル（振幅）が変化した場合であっても、更新後の歪補償データを用いて高精度の補償を行うことができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
本発明の非線形歪補償装置の１つの実施の形態について、図２を参照しながら説明する。この形態は請求項２に対応する。図２はこの形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
この形態は、第１の実施の形態の変形例である。図２において、図１と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。第１の実施の形態と同一の要素については、以下の説明を省略する。
【００４６】
図２に示す非線形歪補償装置においては、図１の振幅補償データ保持部１２，位相補償データ保持部２２，振幅閾値作成部１５及び位相閾値作成部２５の代わりに、それぞれ振幅補償式保持部４１，位相補償式保持部４２，振幅閾値計算部４３及び位相閾値計算部４４が設けてある。
振幅補償式保持部４１は、ＡＭ−ＡＭ特性を補償するためのパターンデータＰＡの特性曲線を近似する近似式のデータを保持している。また、複数のパターンデータに対応する複数の近似式を保持している。従って、前述の振幅補償データ保持部１２と同様の機能を実現できる。
【００４７】
位相補償式保持部４２は、ＡＭ−ＰＭ特性を補償するためのパターンデータＰＰの特性曲線を近似する近似式のデータを保持している。また、複数のパターンデータに対応する複数の近似式を保持している。従って、前述の位相補償データ保持部２２と同様の機能を実現できる。
振幅閾値計算部４３は、振幅補償式保持部４１が保持している複数の近似式に電力計算部３４から出力される入力電力を代入して振幅の閾値を計算により求める。
【００４８】
また、位相閾値計算部４４は位相補償式保持部４２が保持している複数の近似式に電力計算部３４から出力される入力電力を代入して位相の閾値を計算により求める。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば増幅器のＡＭ−ＡＭ特性やＡＭ−ＰＭ特性が変化した場合には、特性上の１点だけでなく全体に渡って補償データを更新することができるので、入力信号のレベルが変化した場合でも高精度の歪補償を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施の形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
【図３】増幅器特性変化時の補償例を示すグラフである。
【図４】増幅器の非線形特性例を示すグラフである。
【図５】振幅補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。
【図６】位相補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。
【図７】従来の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 直交ベースバンド信号
１１ 振幅データ部
１２ 振幅補償データ保持部
１３ 振幅判定制御部
１４ 振幅平均算出部
１５ 振幅閾値作成部
１６ 振幅閾値比較部
２１ 位相データ部
２２ 位相補償データ保持部
２３ 位相判定制御部
２４ 位相平均計算部
２５ 位相閾値作成部
２６ 位相閾値比較部
３１ 歪補償部
３２ 直交変調部
３３ 増幅器
３４ 電力計算部
３５ 分配部
３６ 直交復調部
３７ 誤差計算部
４１ 振幅補償式保持部
４２ 位相補償式保持部
４３ 振幅閾値計算部
４４ 位相閾値計算部
５１ 歪補償部
５２ 直交変調部
５３ 増幅器
５４ 分配部
５５ 電力計算部
５６ 参照テーブル
５７ 直交復調部
５８ 係数更新部
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性が非線形の場合に発生する信号の非線形歪を補償するために用いられる非線形歪補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な無線通信システムの送信機においては、送信する信号を増幅器で電気的に増幅してからアンテナを経由して空中へ電波を送出する。従って、増幅器は送信機には欠かせない。
【０００３】
一方、無線通信システムの省電力化を図るために、送信機の増幅器についても効率を改善し無駄な電力消費を抑制することが望まれている。
しかし、高効率の増幅器の入出力特性には非線形成分が含まれるのが一般的である。すなわち、増幅器の信号入力電力が比較的大きくなると、増幅器から出力される信号に非線形成分が現れる。この非線形成分は非線形歪と呼ばれている。
【０００４】
非線形性を含む増幅器の入出力特性は、例えば図４に示すようになる。非線形歪の量が増えると、無線通信の品質が劣化し、結果として通信できなくなるおそれがある。
増幅器の入力電力に対する出力の電力特性をＡＭ−ＡＭ特性と言い、入力電力に対する出力の位相特性をＡＭ−ＰＭ特性を言う。これら２つの特性において、特に入力電力が比較的高い領域において非線形歪が発生する場合が多い。そこで、このような非線形歪を低減するための技術開発が行われている。
【０００５】
非線形歪を補償する方法としては、従来よりトランジスタ等を利用してアナログ的に歪を補償する方法が存在する。また、比較的簡単に実現が可能なディジタル信号を利用した非線形歪補償方法も考案されている。
ディジタル信号を利用する方法では、増幅器で信号が歪むことを承知した上でその逆の特性を有する非線形歪を予めディジタル信号処理により与える。このディジタル信号処理により、増幅器が非線形特性を有する場合でも、増幅器から出力される信号には結果的に非線形成分が現れなくなる。この方法は、ディジタルプレディストーション方法と呼ばれている。
【０００６】
しかしながら、増幅器の非線形歪特性は温度条件や経年条件といった環境条件により変動するのが一般的であるため、ディジタルプレディストーションの処理で用いる歪補償係数が常時、定数であるとみなして歪補償を行うと効果的な補償ができない場合がある。
さらに、一般的には生産上の個体差によっても歪特性に違いが生じるため、同じ型番の増幅器であっても共通の同じ歪補償係数を用いて歪補償を行うと効果的な補償ができない場合がある。
【０００７】
しかし、最適な歪補償係数を見つけるために全ての増幅器について各々の入出力特性を測定すると生産上の効率が悪くなるので、実際には同じ歪補償係数を利用せざるを得ないのが実情である。
但し、実際の増幅器の入出力特性に適合する係数とは異なる歪補償係数を利用して歪補償を行うと、逆効果になり歪みが増える場合も考えられるので、歪補償係数を更新することは装置の運用上必要である。
【０００８】
無線通信システムの送信機の増幅器においてディジタル信号を利用して非線形歪を補償するための従来技術としては、非特許文献１及び非特許文献２の技術が知られている。
従来の非線形歪補償装置について、図７を参照して説明する。この非線形歪補償装置は、歪補償部５１，直交変調部５２，増幅器５３，分配部５４，電力計算部５５，参照テーブル５６，直交復調部５７及び係数更新部５８を備えている。
【０００９】
参照テーブル５６は、歪補償係数を保持している。電力計算部５５は、入力された直交ベースバンド信号の電力を計算する。参照テーブル５６は、電力計算部５５が計算した電力に対応した歪補償係数を取り出して歪補償部５１に与える。歪補償部５１は、入力される直交ベースバンド信号と参照テーブル５６から入力された歪補償係数との複素積を計算して補償を行う。その計算結果が歪補償部５１から出力される。
【００１０】
歪補償部５１から出力される信号は、直交変調部５２で直交変調された後、増幅器５３で所定のレベルまで増幅される。増幅器５３から出力される変調信号は送信されるが、その信号電力の一部分は分配部５４で分配されて直交復調部５７に入力される。
直交復調部５７は、分配部５４から入力される変調信号を復調する。係数更新部５８は、直交復調部５７で復調された信号と、歪補償部５１の入力に印加された直交ベースバンド信号との誤差を計算し、この誤差を減らすように参照テーブル５６に登録されている歪補償係数の値を更新する。
【非特許文献１】
「移動体通信信号送信系非線形歪補償方式（Matsushita Technical Journal, Vol.44, No.6 Dec. 1998）」
【非特許文献２】
「多値変調に適用したプレディストーション方式に関する一検討（２００２秋ソサイエティ大会，Ｂ−５−１４４，電子通信情報学会）」
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図３に示す（Ａ）のように、補償対象の増幅器のＡＭ−ＡＭ特性が経時的にあるいは環境条件により変化した場合を想定する。図７に示す従来の非線形歪補償装置の場合には、誤差の発生を検出すると図３に示す（Ｂ）のように信号レベルのある１点についてのみ、歪補償係数が更新される。
【００１２】
しかしながら、環境条件などの変化に対応して増幅器の特性が変わる場合には、図３に示す（Ａ）のように低レベルから高レベルまでの全体に渡って特性が変化するのが一般的である。
従って、誤差の検出結果を反映するように、図３に示す（Ｂ）のように１点で歪補償係数を更新した場合であっても、歪補償部５１に入力される信号のレベルが変化すると、まだ更新されていない歪補償係数を用いて歪補償を行うことになり、正しく歪補償することができない。
【００１３】
本発明は、環境条件の変化なとに伴って増幅器の特性が全体的に変化した場合であっても、正しく歪補償することが可能な非線形歪補償装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性における非線形歪を補償するための非線形歪補償装置において、入力される直交ベースバンド信号から信号の電力を計算する電力計算部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な振幅データ出力部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な位相データ出力部と、入力される前記直交ベースバンド信号を前記振幅データ出力部の振幅データ及び前記位相データ出力部の位相データを用いて処理し信号に歪みを発生させる歪補償部と、前記歪補償部が出力する信号を直交変調して前記増幅器に与える直交変調部と、前記増幅器から出力される信号の一部を取り出して復調する直交復調部と、前記直交復調部で復調された信号と入力される前記直交ベースバンド信号との誤差を算出する誤差計算部と、前記誤差計算部で算出された誤差の振幅に関する移動平均を計算する振幅平均算出部と、前記誤差計算部で算出された誤差の位相に関する移動平均を計算する位相平均算出部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データで構成されるデータ群を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する振幅補償データ保持部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データで構成されるデータ群を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する位相補償データ保持部と、前記振幅補償データ保持部に保持されている複数種類の特性パターンのデータに基づいて、振幅に関する閾値を作成する振幅閾値作成部と、前記位相補償データ保持部に保持されている複数種類の特性パターンのデータに基づいて、位相に関する閾値を作成する位相閾値作成部と、前記振幅閾値作成部の作成した閾値と、前記振幅平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する振幅判定制御部と、前記位相閾値作成部の作成した閾値と、前記位相平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する位相判定制御部とを設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１においては、現在の増幅器の特性パターン（入出力特性）を補償するのに必要な振幅及び位相の１種類のパターンがそれぞれ振幅データ出力部及び位相データ出力部に保持されている。従って、電力計算部が計算した信号レベルに対応するデータを振幅データ出力部及び位相データ出力部から取り出して歪補償部で利用することにより、増幅器の非線形パターンと逆特性の補償を増幅器の前で行い、増幅器から出力される信号の歪みを打ち消すことができる。
【００１６】
また、増幅器の特性パターンは経時変化や温度などの環境条件の変化に伴って変化することが予想される。このような予想に基づいて、変化後の増幅器の特性パターンを補償するために必要な振幅及び位相の複数種類のパターンが、それぞれ振幅補償データ保持部及び位相補償データ保持部に用意されている。
例えば、０年経過後，１年経過後，２年経過後，・・・などに対応して、あるいは環境温度の０度，５度，１０度，１５度，・・・などに対応してそれぞれ予想される複数種類のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性を補償するための複数パターンのデータ群をそれぞれ振幅補償データ保持部及び位相補償データ保持部に用意しておけばよい。
【００１７】
実際の増幅器の特性パターンに変化が発生すると、誤差計算部で算出された誤差が増大する。その場合、振幅誤差の移動平均と振幅閾値作成部から出力される閾値との比較結果に基づいて、振幅判定制御部は振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する。すなわち、振幅補償データ保持部が保持している複数種類のパターンの中から現在の条件に適している特定パターンの振幅データを振幅データ出力部に転送してパターン全体の書き換えを行う。
【００１８】
また、位相誤差の移動平均と位相閾値作成部から出力される閾値との比較結果に基づいて、位相判定制御部は位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する。すなわち、位相補償データ保持部が保持している複数種類のパターンの中から現在の条件に適している特定パターンの位相データを位相データ出力部に転送してパターン全体の書き換えを行う。
【００１９】
従って、例えば図３に示す（Ａ）のように増幅器の特性が変化した場合には、図３に示す（Ｃ）のように特性パターンの全体に渡って補償特性を切り替えることができる。
請求項２は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性における非線形歪を補償するための非線形歪補償装置において、入力される直交ベースバンド信号から信号の電力を計算する電力計算部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な振幅データ出力部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な位相データ出力部と、入力される前記直交ベースバンド信号を前記振幅データ出力部の振幅データ及び前記位相データ出力部の位相データを用いて処理し信号に歪みを発生させる歪補償部と、前記歪補償部が出力する信号を直交変調して前記増幅器に与える直交変調部と、前記増幅器から出力される信号の一部を取り出して復調する直交復調部と、前記直交復調部で復調された信号と入力される前記直交ベースバンド信号との誤差を算出する誤差計算部と、前記誤差計算部で算出された誤差の振幅に関する移動平均を計算する振幅平均算出部と、前記誤差計算部で算出された誤差の位相に関する移動平均を計算する位相平均算出部と、前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを算出するための近似式を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する振幅補償式保持部と、前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを算出するための近似式を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する位相補償式保持部と、前記振幅補償式保持部に保持されている複数種類の特性パターンの近似式に基づいて、振幅に関する閾値を作成する振幅閾値作成部と、前記位相補償式保持部に保持されている複数種類の特性パターンの近似式に基づいて、位相に関する閾値を作成する位相閾値作成部と、前記振幅閾値作成部の作成した閾値と、前記振幅平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する振幅判定制御部と、前記位相閾値作成部の作成した閾値と、前記位相平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する位相判定制御部とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項２においては、請求項１と同様に増幅器の特性が変化した場合には、図３に示す（Ｃ）のように特性パターンの全体に渡って補償特性を切り替えることができる。
振幅補償式保持部及び位相補償式保持部は、データではなく必要なデータを求めるために必要な複数種類の近似式をそれぞれ保持している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の非線形歪補償装置の１つの実施の形態について、図１，図５及び図６を参照しながら説明する。この形態は請求項１に対応する。
図１はこの形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。図５は振幅補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。図６は位相補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。
【００２２】
この形態では、請求項１の増幅器，電力計算部，振幅データ出力部，位相データ出力部，歪補償部，直交変調部，直交復調部，誤差計算部，振幅平均算出部，位相平均算出部，振幅補償データ保持部，位相補償データ保持部，振幅閾値作成部，位相閾値作成部，振幅判定制御部及び位相判定制御部は、それぞれ増幅器３３，電力計算部３４，振幅データ部１１，位相データ部２１，歪補償部３１，直交変調部３２，直交復調部３６，誤差計算部３７，振幅平均算出部１４，位相平均計算部２４，振幅補償データ保持部１２，位相補償データ保持部２２，振幅閾値作成部１５，位相閾値作成部２５，振幅判定制御部１３及び位相判定制御部２３に対応する。
【００２３】
図１に示す非線形歪補償装置は、無線通信システムの送信機に用いることを想定して構成してあり、入力には直交ベースバンド信号１０が印加される。この直交ベースバンド信号１０を増幅するために増幅器３３が備わっている。また、直交ベースバンド信号１０は、増幅器３３に入力される前に直交変調部３２によって変調され変調信号になる。
【００２４】
図１に示す非線形歪補償装置においては、増幅器３３の入出力特性における非線形歪を補償するために、振幅データ部１１，振幅補償データ保持部１２，振幅判定制御部１３，振幅平均算出部１４，振幅閾値作成部１５，振幅閾値比較部１６，位相データ部２１，位相補償データ保持部２２，位相判定制御部２３，位相平均計算部２４，位相閾値作成部２５，位相閾値比較部２６，歪補償部３１，電力計算部３４，分配部３５，直交復調部３６及び誤差計算部３７を設けてある。
【００２５】
電力計算部３４は、入力される直交ベースバンド信号１０の電力を計算する。電力計算部３４で計算された電力の値は、振幅データ部１１，位相データ部２１，振幅平均算出部１４及び位相平均計算部２４に印加される。
振幅データ部１１は、増幅器３３の非線形のＡＭ−ＡＭ特性を線形に補償するために必要な補償パターンのデータ群を保持している。すなわち、増幅器３３におけるＡＭ−ＡＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた振幅補償値のデータ群が振幅データ部１１に保持されている。振幅データ部１１は、電力計算部３４から入力される電力値（入力の振幅レベル）に対応する１点の振幅補償値のデータを歪補償部３１に出力する。また、振幅データ部１１が保持しているデータは書き換え可能になっている。
【００２６】
位相データ部２１は、増幅器３３の非線形のＡＭ−ＰＭ特性を線形に補償するために必要な補償パターンのデータ群を保持している。すなわち、増幅器３３におけるＡＭ−ＰＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた位相補償値のデータ群が位相データ部２１に保持されている。位相データ部２１は、電力計算部３４から入力される電力値（入力の振幅レベル）に対応する１点の位相補償値のデータを歪補償部３１に出力する。また、位相データ部２１が保持しているデータは書き換え可能になっている。
【００２７】
歪補償部３１は、振幅データ部１１及び位相データ部２１から入力される振幅補償値及び位相補償値と直交ベースバンド信号１０との乗算を実施し、その結果を出力する。これにより、歪補償部３１から出力される信号には、増幅器３３で発生する非線形歪とは逆の非線形歪が現れる。
従って、振幅データ部１１及び位相データ部２１から入力される振幅補償値及び位相補償値が適切であれば、歪補償部３１で発生する非線形歪と増幅器３３で発生する非線形歪とが相殺されることになり、増幅器３３の出力に現れる信号から非線形歪が除去される。
【００２８】
歪補償部３１から出力される信号は、直交変調部３２で直交変調され、増幅器３３に入力される。増幅器３３は、直交変調部３２から入力された変調信号を必要なレベルまで増幅する。増幅された変調信号は、分配部３５を通って出力され、無線信号として送信される。
また、増幅器３３で増幅された変調信号の一部は、分配部３５で分配されて直交復調部３６の入力に印加される。直交復調部３６は、入力された変調信号を直交復調してベースバンド信号を再生する。
【００２９】
誤差計算部３７は、直交ベースバンド信号１０と出力からフィードバックされ直交復調部３６で復調されたベースバンド信号との誤差を計算する。もしも、歪補償部３１における補償が適切であれば、誤差計算部３７で検出される誤差は０になるが、振幅データ部１１及び位相データ部２１から入力される振幅補償値及び位相補償値が適切でないと誤差が発生する。
【００３０】
例えば、振幅データ部１１の振幅補償値及び位相データ部２１の位相補償値を実際の増幅器３３の入出力特性に合わせて決定した場合であっても、経時変化や温度などの環境条件の変化によって増幅器３３の入出力特性が変化すると正しい補償ができなくなり、誤差計算部３７が誤差を検出する。
【００３１】
このような予め想定される増幅器３３のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の変化に対応するように、振幅補償データ保持部１２及び位相補償データ保持部２２にはそれぞれの条件に対応する複数種類のパターンデータを振幅補償データ及び位相補償データとして予め登録してある。
すなわち、振幅補償データ保持部１２には、図５に示すように種類の異なる複数のパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，・・・が登録してあり、位相補償データ保持部２２には図６に示すように、種類の異なる複数のパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，・・・が登録してある。
【００３２】
各々のパターンデータＰＡは、振幅データ部１１が保持しているデータ群と同様に、増幅器３３におけるＡＭ−ＡＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた振幅補償値のデータ群によって構成されている。
また、各々のパターンデータＰＰは、位相データ部２１が保持しているデータ群と同様に、増幅器３３におけるＡＭ−ＰＭ特性と逆のパターンで、各々の入力レベル（振幅）と関連付けられた位相補償値のデータ群によって構成されている。
【００３３】
例えば、経時変化に応じた増幅器３３の特性変化を想定してパターンデータＰＡを構成する場合には、例えば１年後のＡＭ−ＡＭ特性，２年後のＡＭ−ＡＭ特性，３年後のＡＭ−ＡＭ特性，４年後のＡＭ−ＡＭ特性，・・・に対応付けたパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，ＰＡ(4)，・・・を振幅補償データ保持部１２に保持し、１年後のＡＭ−ＰＭ特性，２年後のＡＭ−ＰＭ特性，３年後のＡＭ−ＰＭ特性，４年後のＡＭ−ＰＭ特性，・・・に対応付けたパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，ＰＰ(4)，・・・を位相補償データ保持部２２に保持することが考えられる。
【００３４】
振幅平均算出部１４及び位相平均計算部２４は、それぞれ誤差計算部３７が検出した振幅誤差及び位相誤差の移動平均値を計算する。増幅器３３における特性の変化を検出するために必要な移動平均値を求める必要があるので、移動平均の平均化の期間については例えば数秒〜数時間程度の範囲で適切に決定される。
また、電力計算部３４の計算した入力電力値が振幅平均算出部１４及び位相平均計算部２４に入力されるので、この入力電力値に対応付けて、入力電力値毎に振幅誤差及び位相誤差の移動平均値を求める。
【００３５】
振幅平均算出部１４が算出した振幅誤差の移動平均値は振幅閾値比較部１６の入力に印加され、位相平均計算部２４が算出した位相誤差の移動平均値は位相閾値比較部２６の入力に印加される。
ところで、増幅器３３のＡＭ−ＡＭ特性が変化した場合には、振幅補償データ保持部１２が保持している複数のパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，・・・の中から最適な１組のパターンデータを選択し、そのパターンデータを振幅データ部１１に書き込む必要がある。
【００３６】
同様に、増幅器３３のＡＭ−ＰＭ特性が変化した場合には、位相補償データ保持部２２が保持している複数のパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，・・・の中から最適な１組のパターンデータを選択し、そのパターンデータを位相データ部２１に書き込む必要がある。
このような選択を可能にするために、この例では振幅補償データ保持部１２が保持している複数のパターンデータＰＡについては、予め予想される変化の順番に従って、例えば１年後のＡＭ−ＡＭ特性，２年後のＡＭ−ＡＭ特性，３年後のＡＭ−ＡＭ特性，４年後のＡＭ−ＡＭ特性，・・・のように順番にパターンデータＰＡ(1)，ＰＡ(2)，ＰＡ(3)，ＰＡ(4)，・・・を並べて配置してある。
【００３７】
また、位相補償データ保持部２２が保持している複数のパターンデータＰＰについても、予め予想される変化の順番に従って、例えば１年後のＡＭ−ＰＭ特性，２年後のＡＭ−ＰＭ特性，３年後のＡＭ−ＰＭ特性，４年後のＡＭ−ＰＭ特性，・・・のように順番にパターンデータＰＰ(1)，ＰＰ(2)，ＰＰ(3)，ＰＰ(4)，・・・を並べて配置してある。
【００３８】
振幅閾値作成部１５は、振幅補償データ保持部１２が保持している複数のパターンデータＰＡに基づいて、振幅データ部１１のデータを書き換えるための基準となる閾値を作成する。また、位相閾値作成部２５は、位相補償データ保持部２２が保持している複数のパターンデータＰＰに基づいて、位相データ部２１のデータを書き換えるための基準となる閾値を作成する。
【００３９】
例えば、振幅データ部１１に書き込まれている振幅補償データが振幅補償データ保持部１２上のパターンデータＰＡ(1)である時には、パターンデータＰＡ(1)及びそれと隣接するパターンデータＰＡ(2)との差分を入力レベル毎に計算することにより、入力レベル毎に閾値を生成することができる。
また、位相データ部２１に書き込まれている位相補償データが位相補償データ保持部２２上のパターンデータＰＰ(2)である時には、パターンデータＰＰ(2)及びそれと隣接するパターンデータＰＰ(3)との差分を入力レベル毎に計算することにより、入力レベル毎に閾値を生成することができる。
【００４０】
振幅閾値比較部１６は、振幅平均算出部１４が算出した振幅誤差の移動平均と、振幅閾値作成部１５が作成した閾値との大小関係を比較する。また、位相閾値比較部２６は位相平均計算部２４が算出した位相誤差の移動平均と位相閾値作成部２５が作成した閾値との大小関係を比較する。
振幅判定制御部１３は、振幅閾値比較部１６の比較結果に基づいて振幅データ部１１が保持しているデータの書き換えが必要か否かを識別する。すなわち、振幅平均算出部１４の算出した振幅誤差の移動平均が振幅閾値作成部１５の作成した閾値の範囲内であれば現在振幅データ部１１が使用しているデータが最適であるとみなし、閾値の範囲を逸脱した場合には振幅データ部１１のデータの書き換えが必要とみなす。
【００４１】
振幅判定制御部１３によって書き換えが必要と判断された場合には、振幅データ部１１は必要な１組のパターンデータ（現在使用しているパターンデータと隣接する次のパターンデータ）を振幅補償データ保持部１２から読み込み、自ら保持しているデータを書き換える。
同様に、位相判定制御部２３は、位相閾値比較部２６の比較結果に基づいて位相データ部２１が保持しているデータの書き換えが必要か否かを識別する。すなわち、位相平均計算部２４の算出した位相誤差の移動平均が位相閾値作成部２５の作成した閾値の範囲内であれば現在位相データ部２１が使用しているデータが最適であるとみなし、閾値の範囲を逸脱した場合には位相データ部２１のデータの書き換えが必要とみなす。
【００４２】
位相判定制御部２３によって書き換えが必要と判断された場合には、位相データ部２１は必要な１組のパターンデータ（現在使用しているパターンデータと隣接する次のパターンデータ）を位相補償データ保持部２２から読み込み、自ら保持しているデータを書き換える。
従って、増幅器３３におけるＡＭ−ＡＭ特性に現実に所定以上の変化が現れた場合には、振幅閾値比較部１６において振幅誤差の移動平均が閾値を上回り、振幅判定制御部１３の判定結果に基づいて振幅データ部１１が振幅補償データ保持部１２から最適な１組のパターンデータを読み込んで振幅データ部１１の保持するデータを更新するので、増幅器３３の特性変化の影響を含めてＡＭ−ＡＭ特性を高精度で補償することができる。
【００４３】
また、増幅器３３におけるＡＭ−ＰＭ特性に現実に所定以上の変化が現れた場合には、位相閾値比較部２６において位相誤差の移動平均が閾値を上回り、位相判定制御部２３の判定結果に基づいて位相データ部２１が位相補償データ保持部２２から最適な１組のパターンデータを読み込んで位相データ部２１の保持するデータを更新するので、増幅器３３の特性変化の影響を含めてＡＭ−ＰＭ特性を高精度で補償することができる。
【００４４】
例えば、図３に示す（Ａ）のように増幅器のＡＭ−ＡＭ特性が変化した場合には、図３に示す（Ｃ）のように入力レベルの全体に渡って一括して歪補償データを切り替えることができる。そのため、直交ベースバンド信号１０の入力レベル（振幅）が変化した場合であっても、更新後の歪補償データを用いて高精度の補償を行うことができる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
本発明の非線形歪補償装置の１つの実施の形態について、図２を参照しながら説明する。この形態は請求項２に対応する。図２はこの形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
この形態は、第１の実施の形態の変形例である。図２において、図１と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。第１の実施の形態と同一の要素については、以下の説明を省略する。
【００４６】
図２に示す非線形歪補償装置においては、図１の振幅補償データ保持部１２，位相補償データ保持部２２，振幅閾値作成部１５及び位相閾値作成部２５の代わりに、それぞれ振幅補償式保持部４１，位相補償式保持部４２，振幅閾値計算部４３及び位相閾値計算部４４が設けてある。
振幅補償式保持部４１は、ＡＭ−ＡＭ特性を補償するためのパターンデータＰＡの特性曲線を近似する近似式のデータを保持している。また、複数のパターンデータに対応する複数の近似式を保持している。従って、前述の振幅補償データ保持部１２と同様の機能を実現できる。
【００４７】
位相補償式保持部４２は、ＡＭ−ＰＭ特性を補償するためのパターンデータＰＰの特性曲線を近似する近似式のデータを保持している。また、複数のパターンデータに対応する複数の近似式を保持している。従って、前述の位相補償データ保持部２２と同様の機能を実現できる。
振幅閾値計算部４３は、振幅補償式保持部４１が保持している複数の近似式に電力計算部３４から出力される入力電力を代入して振幅の閾値を計算により求める。
【００４８】
また、位相閾値計算部４４は位相補償式保持部４２が保持している複数の近似式に電力計算部３４から出力される入力電力を代入して位相の閾値を計算により求める。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば増幅器のＡＭ−ＡＭ特性やＡＭ−ＰＭ特性が変化した場合には、特性上の１点だけでなく全体に渡って補償データを更新することができるので、入力信号のレベルが変化した場合でも高精度の歪補償を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施の形態の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
【図３】増幅器特性変化時の補償例を示すグラフである。
【図４】増幅器の非線形特性例を示すグラフである。
【図５】振幅補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。
【図６】位相補償データ保持部が保持するデータの例を示す模式図である。
【図７】従来の非線形歪補償装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ 直交ベースバンド信号
１１ 振幅データ部
１２ 振幅補償データ保持部
１３ 振幅判定制御部
１４ 振幅平均算出部
１５ 振幅閾値作成部
１６ 振幅閾値比較部
２１ 位相データ部
２２ 位相補償データ保持部
２３ 位相判定制御部
２４ 位相平均計算部
２５ 位相閾値作成部
２６ 位相閾値比較部
３１ 歪補償部
３２ 直交変調部
３３ 増幅器
３４ 電力計算部
３５ 分配部
３６ 直交復調部
３７ 誤差計算部
４１ 振幅補償式保持部
４２ 位相補償式保持部
４３ 振幅閾値計算部
４４ 位相閾値計算部
５１ 歪補償部
５２ 直交変調部
５３ 増幅器
５４ 分配部
５５ 電力計算部
５６ 参照テーブル
５７ 直交復調部
５８ 係数更新部
Claims (2)
- 無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性における非線形歪を補償するための非線形歪補償装置において、
入力される直交ベースバンド信号から信号の電力を計算する電力計算部と、
前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な振幅データ出力部と、
前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な位相データ出力部と、
入力される前記直交ベースバンド信号を前記振幅データ出力部の振幅データ及び前記位相データ出力部の位相データを用いて処理し信号に歪みを発生させる歪補償部と、
前記歪補償部が出力する信号を直交変調して前記増幅器に与える直交変調部と、
前記増幅器から出力される信号の一部を取り出して復調する直交復調部と、
前記直交復調部で復調された信号と入力される前記直交ベースバンド信号との誤差を算出する誤差計算部と、
前記誤差計算部で算出された誤差の振幅に関する移動平均を計算する振幅平均算出部と、
前記誤差計算部で算出された誤差の位相に関する移動平均を計算する位相平均算出部と、
前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データで構成されるデータ群を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する振幅補償データ保持部と、
前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データで構成されるデータ群を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する位相補償データ保持部と、
前記振幅補償データ保持部に保持されている複数種類の特性パターンのデータに基づいて、振幅に関する閾値を作成する振幅閾値作成部と、
前記位相補償データ保持部に保持されている複数種類の特性パターンのデータに基づいて、位相に関する閾値を作成する位相閾値作成部と、
前記振幅閾値作成部の作成した閾値と、前記振幅平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する振幅判定制御部と、
前記位相閾値作成部の作成した閾値と、前記位相平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する位相判定制御部と
を設けたことを特徴とする非線形歪補償装置。 - 無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の入出力特性における非線形歪を補償するための非線形歪補償装置において、
入力される直交ベースバンド信号から信号の電力を計算する電力計算部と、
前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な振幅データ出力部と、
前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを保持するとともに保持しているデータの書き換えが可能な位相データ出力部と、
入力される前記直交ベースバンド信号を前記振幅データ出力部の振幅データ及び前記位相データ出力部の位相データを用いて処理し信号に歪みを発生させる歪補償部と、
前記歪補償部が出力する信号を直交変調して前記増幅器に与える直交変調部と、
前記増幅器から出力される信号の一部を取り出して復調する直交復調部と、
前記直交復調部で復調された信号と入力される前記直交ベースバンド信号との誤差を算出する誤差計算部と、
前記誤差計算部で算出された誤差の振幅に関する移動平均を計算する振幅平均算出部と、
前記誤差計算部で算出された誤差の位相に関する移動平均を計算する位相平均算出部と、
前記増幅器の非線形振幅特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の振幅データを算出するための近似式を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する振幅補償式保持部と、
前記増幅器の非線形位相特性を補償するための各信号レベルに対応した複数の位相データを算出するための近似式を、予め用意された複数種類の特性パターンについてそれぞれ保持する位相補償式保持部と、
前記振幅補償式保持部に保持されている複数種類の特性パターンの近似式に基づいて、振幅に関する閾値を作成する振幅閾値作成部と、
前記位相補償式保持部に保持されている複数種類の特性パターンの近似式に基づいて、位相に関する閾値を作成する位相閾値作成部と、
前記振幅閾値作成部の作成した閾値と、前記振幅平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記振幅データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する振幅判定制御部と、
前記位相閾値作成部の作成した閾値と、前記位相平均算出部の出力する値とを比較した結果に基づいて、前記位相データ出力部に保持する複数データの書き換えを指示する位相判定制御部と
を設けたことを特徴とする非線形歪補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002354989A JP3917509B2 (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 非線形歪補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002354989A JP3917509B2 (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 非線形歪補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004187218A JP2004187218A (ja) | 2004-07-02 |
| JP3917509B2 true JP3917509B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=32755811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002354989A Expired - Fee Related JP3917509B2 (ja) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | 非線形歪補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3917509B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033256A1 (ja) * | 2004-09-21 | 2006-03-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 歪補償増幅装置 |
| WO2007004252A1 (ja) | 2005-06-30 | 2007-01-11 | Fujitsu Limited | 歪補償回路を有する電力増幅器 |
| JP5242024B2 (ja) * | 2006-06-08 | 2013-07-24 | 株式会社東芝 | 歪補償装置、増幅装置、送信装置、歪補償方法 |
| WO2008053535A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Panasonic Corporation | Circuit de compensation de distorsion |
| JP5126220B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2013-01-23 | 富士通株式会社 | 歪補正制御装置及び歪補正制御方法 |
| EP2131490B1 (en) | 2007-03-28 | 2017-08-16 | Fujitsu Limited | Distortion correction control apparatus and distortion correction control method |
| JP5516378B2 (ja) | 2010-12-13 | 2014-06-11 | 富士通株式会社 | 歪補償装置、歪補償方法、及び無線装置 |
| WO2019234925A1 (ja) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | 三菱電機株式会社 | 歪み補償回路及び無線送信機 |
-
2002
- 2002-12-06 JP JP2002354989A patent/JP3917509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004187218A (ja) | 2004-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11159129B2 (en) | Power amplifier time-delay invariant predistortion methods and apparatus | |
| CN100511975C (zh) | 用于补偿失真的预失真放大器 | |
| CN100448165C (zh) | 预失真器 | |
| US6418173B1 (en) | Transmission Apparatus | |
| CN100550870C (zh) | 一种宽带预失真线性化的方法与系统 | |
| US6587513B1 (en) | Predistorter | |
| JP4617265B2 (ja) | 歪補償装置及び歪補償方法 | |
| US8022763B2 (en) | Amplifier failure detection apparatus | |
| JP4863729B2 (ja) | 歪補償装置及び歪補償方法 | |
| US20050180527A1 (en) | Digital predistorter using power series model | |
| CN106170918B (zh) | 为非线性损伤数字预失真误差信号减去线性损伤 | |
| JP3917509B2 (ja) | 非線形歪補償装置 | |
| US7248644B2 (en) | Circuit and method for compensating for nonliner distortion of power amplifier | |
| WO2011102177A1 (ja) | 増幅装置とこれを備えた無線送信装置、及び、増幅装置の利得調整方法 | |
| JPH10150393A (ja) | 送信装置 | |
| JP4755937B2 (ja) | 歪補償装置及び歪補償方法 | |
| JP2004320295A (ja) | 非線形歪補償装置 | |
| JP4170883B2 (ja) | 非線形歪補償方法および装置 | |
| WO2008155610A2 (en) | Power amplifier time-delay invariant predistortion methods and apparatus | |
| JPH0983417A (ja) | 無線機 | |
| JP5110165B2 (ja) | 歪み補償装置 | |
| JP3867583B2 (ja) | 非線形歪み補償装置及びその方法並びにプログラム | |
| KR20040054420A (ko) | 전력증폭기의 전치왜곡 보상장치와 그 운용방법 | |
| JP2002176321A (ja) | 無線装置における送信信号の歪補正方法及び歪補正機能を有する無線装置 | |
| JP4323415B2 (ja) | 非線形歪補償装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050201 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070129 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070206 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070208 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110216 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110216 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130216 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |