JP4174367B2 - 送信装置及びその歪み補償方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線機の送信装置に関し、送信電力増幅器を含む送信系の線形／非線形歪みを補償する送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムにおいて、ディジタル無線機の送信装置に用いる送信電力増幅器で発生する非線形歪みを補償するために、送信電力増幅器の歪みと逆特性の補償手段を設けたプレディストーション方式の技術が広く用いられている。
【０００３】
この種の送信装置の一例として、送信電力増幅器の入力側からフィードバックした送信信号を用いて、送信電力増幅器の歪み成分を除く直交誤差の検出と補償を予め行うことにより、装置の経年変化や温度変化に対しても良好な歪補償特性を維持するとともに装置全体の構成を簡単にするという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、この従来の送信装置は、送信電力増幅器を１つの増幅器として歪補償を行うことから、線形／非線形の歪み特性の逆特性を記憶するために大きな容量が要求される。
【０００５】
一方、送信電力増幅器の歪み、特に動的に変化する非線形歪みを少なくするためには、Ａ級増幅器に近づけることが必要とされるが、この場合には、電力消費の面で効率が悪くなってしまう。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１６２８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の送信装置は、送信電力増幅器の歪みを補償するために、電力増幅器の歪み成分として、線形／非線形歪みを同時に補償するため、これらの歪み成分の逆特性のデータが膨大になるという欠点がある。
【０００８】
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去するため、送信電力増幅器を電力増幅する主増幅器と高利得の前置増幅器とに分割し、主増幅器を除く線形歪みを主とする歪み補償量をオフセット値として予め補正した後に、主増幅器で主として発生する非線形歪みを補正することにより、送信系の歪みを効率良く補償することができる送信装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の送信装置は、送信電力増幅器を含む送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するプリディストーション機能を有する送信装置であって、前記送信電力増幅器を主増幅器と前置増幅器とに分割し、前記主増幅器と前記前置増幅器との接続点で折り返す切替手段と、前記前置増幅器の出力点から折り返したときの歪み補償量を固定的に格納し、前記主増幅器を含む送信系の歪み補償量を通常動作時の変動分として更新する手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の送信装置は、入力された送信データにプリディストーション方式により線形歪み／非線形歪みを付加するプリディストータ部と、歪みを付加されたデジタル信号に変調をかけた後アナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、変換されたアナログ信号を周波数変換する周波数変換器と、前記周波数変換器出力を所要のレベルに増幅する前置増幅器および主増幅器と、増幅された送信信号の一部を分岐して送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するための帰還信号回路とを含む送信装置であって、前記前置増幅器と前記主増幅器との接続点から前記帰還信号回路に折り返す切替手段と、前記前置増幅器の出力点から折り返したときの歪み補償量を歪み補償係数のオフセット値として固定的に格納する参照テーブル（ＬＵＴ）と、を備えることを特徴としている。
【００１２】
また、前記帰還信号回路は、増幅された送信信号の一部を取り出す方向性結合器と、前記前置増幅器出力を選択入力する切替器と、送信系に対応する周波数変換器、アナログ／デジタル変換器および復調器と、復調信号から送信系の歪み分を計算して出力するテーブル更新部と、計算結果より補正係数を更新して前記プリディストータ部に出力する前記参照テーブルとを備えて構成されることを特徴としている。
【００１３】
また、前記切替手段は、電源投入時または動作立ち上がり時に前記前置増幅器と前記主増幅器との接続点から前記帰還信号回路に折り返すよう制御されることを特徴としている。
【００１４】
また、前記参照テーブルは、電源投入時または動作立ち上がり時に前記切替手段により折り返された歪み補償量を固定的に格納し、定常動作時は前記主増幅器を含む送信系の歪み補償量の変動分に追従して更新されることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の送信装置の歪み補償方法は、送信電力増幅器を含む送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するプリディストーション機能を有する送信装置の歪み補償方法であって、前記送信電力増幅器を主増幅器と前置増幅器とに分割し、前記主増幅器を除く歪み補償量を固定的に参照テーブル（ＬＵＴ）に格納した上で前記主増幅器を含む変動分に追従して前記参照テーブルを更新し歪み補償を行うことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の送信装の歪み補償方法は、送信電力増幅器を含む送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するプリディストーション機能を有する送信装置の歪み補償方法であって、前記送信電力増幅器を主増幅器と前置増幅器とに分割し、電源投入時または動作立ち上がり時に前記主増幅器を除く歪み補償量を測定して参照テーブル（ＬＵＴ）に固定的に格納し、前記主増幅器を含む通常動作の変動分に追従して前記参照テーブルを更新しながら歪み補償を行うことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の送信装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【００１８】
図１に示す本実施の形態は、入力された送信データをシフトＱＰＳＫ変調するマッピング１と、帯域制限するＦＩＲフィルタ（ＦＩＲ）２と、プリディストーション方式により歪みを付加するプリディストータ部３と、歪みを付加されたデジタル信号に変調をかける直交変調部４と、アナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ ＣＯＮＶ）５と、周波数変換する周波数変換器（ＭＩＸ）６と、所要のレベルに増幅する前置増幅器７および主増幅器８と、増幅された送信信号の一部を分岐するカプラ（結合器）９と、送信信号を放射するアンテナ１０と、送信信号を折り返す切替器（ＳＷ）１１、１２と、増幅器１３、周波数変換器（ＭＩＸ）１４、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ ＣＯＮＶ）１５および直交復調部１６より成る帰還信号回路と、テーブル更新部１７と、参照テーブル（ＬＵＴ）１８とより構成されている。
【００１９】
次に、本実施の形態の送信装置の動作を図１を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１によると、マッピング１は入力された送信データをπ／４シフトＱＰＳＫに変調する。
【００２１】
ＦＩＲフィルタ（ＦＩＲ）２は、マッピング１出力の変調されたデータを帯域制限してプリディストータ部３に出力する。
【００２２】
プリディストータ部３は、ＦＩＲ２出力を入力し、送信系で発生する歪みを補償するために、予め歪ませた信号を出力する。
【００２３】
直交変調部４は、プリディストータ部３から出力された信号に変調をかけてＩＦ（中間周波数）帯に変換する。
【００２４】
デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ ＣＯＮＶ）５は、ＩＦ帯に変換された送信データをアナログ信号に変換する。
【００２５】
周波数変換器（ＭＩＸ）６は、アナログ信号に変換された信号を図示しない局部発振信号を用いて、ＲＦ（無線周波数）帯に変換する。
【００２６】
前置増幅器７および主増幅器８は、ＭＩＸ６出力を所要の電力に増幅し、カプラ（結合器）９を介してアンテナ１０に出力する。
【００２７】
スイッチ（ＳＷ）１１は、前置増幅器７と主増幅器８との間に接続され、電源投入時または動作立ち上がり時に、送信信号をＳＷ１２側に出力する。
【００２８】
スイッチ（ＳＷ）１２は、カプラ９により分岐された主増幅器８出力を増幅器１３に出力する。また、ＳＷ１２はＳＷ１１と連動して制御される。
【００２９】
増幅器１３は、周波数変換器（ＭＩＸ）１４の動作に必要なレベルに増減して出力する。
【００３０】
続いて、増幅器１３出力は、ＭＩＸ１４により図示しない局部発振信号を用いて、ＩＦ（中間周波数）帯に変換され、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ ＣＯＮＶ）１５によりデジタル信号に変換され、さらに直交復調器１６でベースバンド信号に戻される。
【００３１】
テーブル更新部１７は、戻されたベースバンド信号から送信系の歪み分を所定のアルゴリズムに基づいて計算し、計算した結果を参照テーブル１８に出力する。
【００３２】
参照テーブル１８（ＬＵＴ）は、計算された結果を入力し、補正係数を更新するとともにプリディストータ部３に出力する。
【００３３】
なお、マッピング１、ＦＩＲ２、プリディストータ部３、ＬＵＴ１８およびテーブル更新部１７はＤＳＰでの処理を示している。
【００３４】
次に、歪み補償の動作について説明する。
【００３５】
まず、電源投入時などの送信する最初の段階では、主増幅器８の入力側で送信信号の折り返しを行うように、ＳＷ１１およびＳＷ１２を制御する。したがって、送信装置に入力された送信データは、主増幅器８を通ることなく折り返されてテーブル更新部１７に入力される。
【００３６】
テーブル更新部１７は、入力された信号から歪みを計算し、歪み補償するための補正係数を計算する。
【００３７】
ＬＵＴ１８は、テーブル更新部１７で計算された結果を入力し、このときの補正係数をオフセット値として保存するとともに、この補正係数をプリディストータ部３に出力する。これによりＳＷ１１からＳＷ１２に折り返した際の主増幅器８を含まない送信系の歪み分が補正されることになる。
【００３８】
次に、オフセット値の補正が終わると、ＳＷ１１およびＳＷ１２を制御して、前置増幅器７と主増幅器８、カプラ９と増幅器１３とがそれぞれ接続される。すなわち、送信装置に入力された送信データは、主増幅器８を通りカプラ９を介して折り返され、テーブル更新部１７に入力される。
【００３９】
テーブル更新部１７は、直交復調器１６から入力された信号を所定のアルゴリズムに基づいて歪みを計算し、主増幅器８を含む歪み量を補償するための補正係数を計算する。
【００４０】
ＬＵＴ１８は、テーブル更新部１７で計算された結果を入力し、先のオフセット値に加算した補正係数をプリディストータ部３に出力する。
【００４１】
プリディストータ部３は、プリディストータをかけるための補正係数を更新し、入力された送信データを複素演算して演算結果を出力する。
【００４２】
この２回目の補正では、入力信号レベルの変動により飽和状態近くで動作する主増幅器８の主として非線形歪みが補正されることになる。
【００４３】
以上の説明により、従来の送信装置では、電力増幅器の非線形特性の逆特性を全て記憶していたため膨大な記憶容量を必要としていたが、本実施の形態によれば、電力増幅器を前置増幅器と主増幅器との２段に分割し、前置増幅器における線形領域の逆特性を固定分としてオフセット値として定め、主増幅器における非線形領域の逆特性を動作変動分として、入力信号レベルの変動に応じて適応的にＬＵＴを活用することにより、記憶容量を低減するとともに主増幅器の歪み補正を効率的に行うことが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の送信装置及びその歪み補償方法によれば、電力増幅器を前置増幅器と主増幅器との２段に分割し、前置増幅器を含む線形領域の歪みの補償を予めオフセットとしてＬＵＴに格納することにより、入力信号レベルの変動や温度変動に伴う主増幅器の非線形領域の歪みを適応的に補償することが可能となる。
【００４５】
また、送信系を通して電力増幅器の歪み補償を行う場合には、従来では主増幅器にＡ級の増幅器を用いることも必要であったが、主増幅器の非線形歪みを効率良く補正できるため、ＡＢ級の増幅器の使用により熱効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送信装置の一つの実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ マッピング
２ ＦＩＲ
３ プリディストータ部
４ 直交変調部
５ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ ＣＯＮＶ）
６ ＭＩＸ
７ 前置増幅器
８ 主増幅器
９ カプラ（結合器）
１０ アンテナ
１１、１２ ＳＷ
１３ 増幅器
１４ ＭＩＸ
１５ アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ ＣＯＮＶ）
１６ 直交復調部
１７ テーブル更新部
１８ ＬＵＴ
Claims (7)
- 送信電力増幅器を含む送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するプリディストーション機能を有する送信装置であって、前記送信電力増幅器を主増幅器と前置増幅器とに分割し、前記主増幅器と前記前置増幅器との接続点で折り返す切替手段と、前記前置増幅器の出力点から折り返したときの歪み補償量を固定的に格納し、前記主増幅器を含む送信系の歪み補償量を通常動作時の変動分として更新する手段と、を備えることを特徴とする送信装置。
- 入力された送信データにプリディストーション方式により線形歪み／非線形歪みを付加するプリディストータ部と、歪みを付加されたデジタル信号に変調をかけた後アナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換器と、変換されたアナログ信号を周波数変換する周波数変換器と、前記周波数変換器出力を所要のレベルに増幅する前置増幅器および主増幅器と、増幅された送信信号の一部を分岐して送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するための帰還信号回路とを含む送信装置であって、前記前置増幅器と前記主増幅器との接続点から前記帰還信号回路に折り返す切替手段と、前記前置増幅器の出力点から折り返したときの歪み補償量を歪み補償係数のオフセット値として固定的に格納する参照テーブル（ＬＵＴ）と、を備えることを特徴とする送信装置。
- 前記帰還信号回路は、増幅された送信信号の一部を取り出す方向性結合器と、前記前置増幅器出力を選択入力する切替器と、送信系に対応する周波数変換器、アナログ／デジタル変換器および復調器と、復調信号から送信系の歪み分を計算して出力するテーブル更新部と、計算結果より補正係数を更新して前記プリディストータ部に出力する前記参照テーブルとを備えて構成されることを特徴とする請求項２記載の送信装置。
- 前記切替手段は、電源投入時または動作立ち上がり時に前記前置増幅器と前記主増幅器との接続点から前記帰還信号回路に折り返すよう制御されることを特徴とする請求項２又は３記載の送信装置。
- 前記参照テーブルは、電源投入時または動作立ち上がり時に前記切替手段により折り返された歪み補償量を固定的に格納し、定常動作時は前記主増幅器を含む送信系の歪み補償量の変動分に追従して更新されることを特徴とする請求項２、３又は４記載の送信装置。
- 送信電力増幅器を含む送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するプリディストーション機能を有する送信装置の歪み補償方法であって、前記送信電力増幅器を主増幅器と前置増幅器とに分割し、前記主増幅器を除く歪み補償量を固定的に参照テーブル（ＬＵＴ）に格納した上で前記主増幅器を含む変動分に追従して前記参照テーブルを更新し歪み補償を行うことを特徴とする送信装置の歪み補償方法。
- 送信電力増幅器を含む送信系の線形歪み／非線形歪みを負帰還補償するプリディストーション機能を有する送信装置の歪み補償方法であって、前記送信電力増幅器を主増幅器と前置増幅器とに分割し、電源投入時または動作立ち上がり時に前記主増幅器を除く歪み補償量を測定して参照テーブル（ＬＵＴ）に固定的に格納し、前記主増幅器を含む通常動作の変動分に追従して前記参照テーブルを更新しながら歪み補償を行うことを特徴とする送信装置の歪み補償方法。
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