JP4697778B2 - Distortion compensation apparatus and distortion compensation method - Google Patents
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Description
本発明は、電力増幅器に使用される歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。特にプリディストーション(前歪み補償)処理を施す事により線形増幅を行う歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。 The present invention relates to a distortion compensation device and a distortion compensation method used for a power amplifier. In particular, the present invention relates to a distortion compensation apparatus and a distortion compensation method for performing linear amplification by performing predistortion (predistortion compensation) processing.
近年、移動体通信分野において、CDMA(Code Division Multiple Access)等の伝送方式が実用化されている。CDMA方式の送信増幅器は、広帯域・高ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射(送信帯域外への電波放出)を抑制することによる高効率性が求められる。 In recent years, transmission systems such as CDMA (Code Division Multiple Access) have been put into practical use in the mobile communication field. A CDMA transmission amplifier is required to have high linearity for amplifying a broadband / high dynamic range signal with low distortion and high efficiency by suppressing unnecessary radio wave emission (radio wave emission outside the transmission band).
従来、増幅器の非線形歪みを補償する方式としては、負帰還方式、フィードフォワード方式、プリディストーション方式等が知られている。 Conventionally, as a method for compensating for nonlinear distortion of an amplifier, a negative feedback method, a feedforward method, a predistortion method, and the like are known.
負帰還方式は、信号が広帯域になると発振現象などが起こりやすく動作の不安定性が増すために、基地局の無線機に使用されことは少ない。 The negative feedback system is rarely used in a radio device of a base station because an oscillation phenomenon or the like is likely to occur when a signal becomes a wide band and operation instability increases.
フィードフォワード方式は、原理的には動作の不安定性が生じないので、現在、多くの基地局の無線機に使用されている。ところが、フィードフォワード方式は誤差成分を抽出し、副増幅器で別個に増幅したのち、主増幅器の出力信号から差し引く構成をとる必要があるため、回路が複雑になるとともに、副増幅器の使用により電力効率が低下するという問題がある。 The feedforward method is used in many base station radios at present because it does not cause unstable operation in principle. However, the feed-forward method requires a configuration in which an error component is extracted and amplified separately by a sub-amplifier and then subtracted from the output signal of the main amplifier. There is a problem that decreases.
これに対してプリディストーション方式は、副増幅器が不要であることからフィードフォワード方式に代わるものとして注目され、研究開発が進められている。以下、歪み補償プリディストーション方式の原理を示す。 On the other hand, the predistortion method is attracting attention as an alternative to the feedforward method because a sub-amplifier is not required, and research and development are underway. The principle of the distortion compensation predistortion method will be described below.
図8に歪み補償が無い場合の増幅結果を示す。増幅器は、入力振幅に依存したAM/AM特性(振幅歪み特性)、AM/PM特性(位相歪み特性)という非線形特性を有する。この非線形特性のため増幅器の出力波形は非線形のものとなってしまう。 FIG. 8 shows the amplification result when there is no distortion compensation. The amplifier has nonlinear characteristics such as AM / AM characteristics (amplitude distortion characteristics) and AM / PM characteristics (phase distortion characteristics) depending on the input amplitude. Because of this non-linear characteristic, the output waveform of the amplifier becomes non-linear.
増幅器のAM/AM特性は入力信号の振幅レベルがある値を超えると出力信号レベルが飽和する非線形なものである。この増幅器で線形な入力信号を増幅すると、アンテナ出力信号は非線形なものとなってしまう。 The AM / AM characteristic of the amplifier is non-linear in which the output signal level is saturated when the amplitude level of the input signal exceeds a certain value. When a linear input signal is amplified by this amplifier, the antenna output signal becomes nonlinear.
増幅器のAM/PM特性は、入力信号の振幅レベルがある値を超えると、出力信号の位相が回転してしまうのものである。この増幅器で位相回転がない状態の入力信号を増幅すると、アンテナ出力信号は位相が回転したものとなってしまう(図10参照)。 The AM / PM characteristics of the amplifier are such that when the amplitude level of the input signal exceeds a certain value, the phase of the output signal rotates. When an input signal with no phase rotation is amplified by this amplifier, the antenna output signal is rotated in phase (see FIG. 10).
図9に前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を示す。予め、増幅器における歪み特性と逆の歪み特性を前歪み補償部でかけておく。この信号を増幅器に入れると歪み特性が相殺され線形増幅がされることとなる。 FIG. 9 shows an amplification result when a predistortion compensation unit is provided to compensate for distortion. The distortion characteristic opposite to the distortion characteristic in the amplifier is applied in advance by the predistortion unit. When this signal is input to an amplifier, distortion characteristics are canceled and linear amplification is performed.
図11に歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す。歪み補償を行わないと歪み特性により送信帯域外に多量の電力が漏洩してしまうが、歪み補償を行うことで帯域外に漏洩する電力を抑制することができる。 FIG. 11 shows the frequency spectrum with and without distortion compensation. If distortion compensation is not performed, a large amount of power leaks out of the transmission band due to distortion characteristics, but power leaking out of the band can be suppressed by performing distortion compensation.
従来のプリディストーション方式においては、増幅器の非線形特性を考慮して、歪み補償テーブルを作成している。また、適応的に歪み補償係数を算出しテーブル更新を行い、時間変化、温度変化等による増幅器の非線形特性の変化に対応している。そして、従来方式では、アップコンバータ部、直交変調部等、アナログ信号の処理部分もこの適応ループ内に含められている。このため、従来の方式でもアップコンバータ部、直交変調部の時間変化、温度変化にも追従できるが、これらの変化は増幅器の変動に比較して非常に短時間で変動してしまうため、短時間で追従する必要がある。また、時間変化、温度変化になるべく正確に追従するためには、フィードバック側のダウンコンバータ、直交復調部等の変化も考慮する必要がある。 In the conventional predistortion method, a distortion compensation table is created in consideration of the nonlinear characteristics of the amplifier. In addition, the distortion compensation coefficient is adaptively calculated and the table is updated to cope with a change in the nonlinear characteristic of the amplifier due to a time change, a temperature change or the like. In the conventional system, analog signal processing parts such as an up-converter part and a quadrature modulation part are also included in this adaptive loop. For this reason, even the conventional method can follow the time change and temperature change of the up-converter unit and the quadrature modulation unit, but these changes fluctuate in a very short time compared to the fluctuation of the amplifier. It is necessary to follow in. In order to follow the time change and temperature change as accurately as possible, it is necessary to consider changes in the feedback side down converter, quadrature demodulation unit, and the like.
本発明においては、プリディストーション方式の歪み補償装置において、ゲイン調整を行なうことにより歪みの改善を図ることで、処理量削減、消費電力削減が可能な歪み補償装置及び歪み補償方法を提供する。 The present invention provides a distortion compensation apparatus and a distortion compensation method capable of reducing the processing amount and power consumption by improving the distortion by adjusting the gain in the predistortion distortion compensation apparatus.
本発明の歪み補償装置は、無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じて、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、前記増幅器の歪み特性と逆の歪み特性を送信信号に掛ける前歪み補償部と、送信信号のフィードバック信号から歪み電力を算出する歪み電力算出部と、前記算出された歪み電力が所定の閾値より大きいか否かを判定する処理判定部と、前記処理判定部により前記歪み電力が前記所定の閾値より大きいと判定された場合、前記前歪み補償部により逆の歪み特性を掛けられた送信信号に掛けられるゲインを設定するゲイン設定部と、前記ゲイン設定部において設定されたゲインを前記送信信号に掛けるゲイン調整部と、を備える。 The distortion compensation apparatus of the present invention is a distortion compensation apparatus that compensates for distortion that may occur in a transmission signal in accordance with the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus, and that has a distortion characteristic opposite to that of the amplifier in the transmission signal. A pre-multiplying distortion compensation unit, a distortion power calculation unit that calculates distortion power from a feedback signal of a transmission signal, a process determination unit that determines whether the calculated distortion power is greater than a predetermined threshold, and the process determination A gain setting unit that sets a gain to be applied to a transmission signal multiplied by a reverse distortion characteristic by the predistortion unit when the distortion power is determined by the unit to be greater than the predetermined threshold; and the gain setting unit A gain adjusting unit that multiplies the transmission signal by the gain set in step (b).
上記構成により、フィードバック信号から得られた歪み電力が所定の閾値より大きい場合、適応的に送信信号に対するゲインが設定される。ゲイン設定により歪み電力が改善された場合、補償係数算出部において歪み補償係数を算出する必要がないため、処理量削減、消費電力削減をすることができる。 With the above configuration, when the distortion power obtained from the feedback signal is larger than a predetermined threshold, the gain for the transmission signal is adaptively set. When the distortion power is improved by the gain setting, it is not necessary to calculate the distortion compensation coefficient in the compensation coefficient calculation unit, so that the processing amount and power consumption can be reduced.
前記処理判定部により、歪み電力が前記所定の閾値より大きいと判定された場合、前記ゲイン設定部は複数のゲインを設定し、前記ゲイン調整部は、前記複数のゲイン各々を送信信号に掛け、前記歪み電力算出部は、前記複数のゲイン各々に応じた送信信号のフィードバック信号から歪み電力を複数算出し、前記ゲイン設定部は、算出された前記歪み電力のうち最小の歪み電力に対応するゲインになるよう前記ゲイン調整部のゲインを調整するよう、上記の歪み補償装置を構成することができる。 When the processing determination unit determines that distortion power is greater than the predetermined threshold, the gain setting unit sets a plurality of gains, and the gain adjustment unit multiplies each of the plurality of gains by a transmission signal, The distortion power calculation unit calculates a plurality of distortion powers from a feedback signal of a transmission signal corresponding to each of the plurality of gains, and the gain setting unit calculates a gain corresponding to the minimum distortion power among the calculated distortion powers. The distortion compensator can be configured to adjust the gain of the gain adjusting unit so that
上記構成により、歪み電力が最小となるようなゲインを設定することが可能となる。 With the above configuration, it is possible to set a gain that minimizes distortion power.
上述の歪み補償装置には、送信信号の電力を算出する出力計算部と、前記フィードバック信号に基づき、前記前歪み補償部における前記増幅器の歪み特性と逆の歪み特性を表わす補償係数を算出する補償係数算出部と、前記出力計算部において算出された電力と、該電力に対応した送信信号のフィードバック信号から得られる前記補償係数とを関係付けることにより得られる歪み補償テーブルと、を更に設けることができる。この場合、前記処理判定部は、前記ゲイン調整部においてゲインが調整された後も、前記歪み電力が所定の閾値より大きいか否かを判定し、前記ゲイン調整部においてゲインが調整された後、前記歪み電力が所定の閾値より大きい場合は、前記補償係数算出部は新しい補償係数を算出し、前記歪み補償テーブルを新しい補償係数によって更新する。 The above distortion compensation device includes an output calculation unit that calculates power of a transmission signal, and a compensation that calculates a compensation coefficient that represents a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic of the amplifier in the predistortion unit based on the feedback signal. A coefficient calculation unit; and a distortion compensation table obtained by associating the power calculated by the output calculation unit with the compensation coefficient obtained from the feedback signal of the transmission signal corresponding to the power. it can. In this case, the processing determination unit determines whether the distortion power is greater than a predetermined threshold even after the gain is adjusted in the gain adjustment unit, and after the gain is adjusted in the gain adjustment unit, When the distortion power is larger than a predetermined threshold, the compensation coefficient calculation unit calculates a new compensation coefficient and updates the distortion compensation table with the new compensation coefficient.
上記構成により、ゲイン調整だけでは歪みの改善が十分でない場合であっても、補償係数を更新することにより、より一層歪みを抑圧することができる。 With the above configuration, even when the gain is not improved sufficiently only by the gain adjustment, the distortion can be further suppressed by updating the compensation coefficient.
上述の歪み補償装置を無線通信装置に使用することができる。また、前記ゲイン調整部がデジタル増幅を行う場合、前記ゲイン調整部の後段にD/A変換器と、直交変調部と、アップコンバータと、増幅器とを接続して無線通信装置を構成することができる。また、前記ゲイン調整部を可変アッテネータより構成し、可変アッテネータの後段に増幅器を接続して無線通信装置を構成することができる。 The distortion compensation apparatus described above can be used for a wireless communication apparatus. When the gain adjustment unit performs digital amplification, a D / A converter, a quadrature modulation unit, an up converter, and an amplifier may be connected to the subsequent stage of the gain adjustment unit to configure a wireless communication device. it can. In addition, the gain adjustment unit can be configured by a variable attenuator, and an amplifier can be connected to the subsequent stage of the variable attenuator to configure a radio communication apparatus.
無線通信装置は、無線通信基地局装置、無線移動体通信装置として利用することができる。 The wireless communication device can be used as a wireless communication base station device or a wireless mobile communication device.
また、本発明の歪み補償方法は、無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じて、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償方法であって、前記増幅器の歪み特性と逆の歪み特性を送信信号に掛けるステップと、送信信号のフィードバック信号から歪み電力を算出するステップと、前記算出された歪み電力が所定の閾値より大きいか否かを判定するステップと、前記歪み電力が前記所定の閾値より大きいと判定された場合、前記逆の歪み特性を掛けられた送信信号に掛けられるゲインを設定するステップと、前記設定されたゲインを前記送信信号に掛けるステップと、を備える。この方法についても、上述の装置と同様に応用例が考えられる。また、この歪み補償方法の各ステップを演算装置に実行させるためのプログラムも本発明に含まれる。 The distortion compensation method of the present invention is a distortion compensation method for compensating for distortion that may occur in a transmission signal in accordance with the distortion characteristics of an amplifier in a wireless communication apparatus, and transmits distortion characteristics opposite to the distortion characteristics of the amplifier. A step of multiplying the signal, a step of calculating distortion power from a feedback signal of the transmission signal, a step of determining whether the calculated distortion power is greater than a predetermined threshold, and the distortion power is greater than the predetermined threshold When it is determined that the transmission signal is large, the method includes a step of setting a gain to be applied to the transmission signal multiplied by the reverse distortion characteristic, and a step of multiplying the transmission signal by the set gain. An application example of this method can be considered as in the above-described apparatus. A program for causing an arithmetic unit to execute each step of the distortion compensation method is also included in the present invention.
本発明の歪み補償装置、歪み補償方法によれば、送信信号のゲイン調整により歪みの改善を行い、歪み補償係数の算出回数を減らすことが可能となるため、処理量削減、消費電力削減を図ることができる。 According to the distortion compensation apparatus and the distortion compensation method of the present invention, it is possible to improve distortion by adjusting the gain of a transmission signal and reduce the number of times of calculating a distortion compensation coefficient, thereby reducing processing amount and power consumption. be able to.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる電力増幅装置(無線通信装置)100を示す。電力増幅装置100は、遅延器11a,11b,11c,11dと、前歪み補償部13と、ゲイン調整部47と、D/A変換器21a,21bと、直交変調部23と、アップコンバータ25と、増幅器27と、方向性結合器29と、アンテナ31と、発振器39と、ダウンコンバータ33と、A/D変換器37a,37bと、ゲイン設定部45と、歪み電力算出部41と、処理判定部43と、補償係数算出部19と、電力計算部15と、歪み補償テーブル17とから構成される。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a power amplification device (wireless communication device) 100 according to a first embodiment of the present invention. The power amplifying
電力増幅装置100において、D/A変換器21a,21bと、A/D変換器37a,37bの送出側においてはアナログ信号によりデータのやりとりがなされ、一方、入力側においてはデジタル信号によりデータのやりとりがなされている。
In the power amplifying
尚、電力増幅装置100内において、歪み電力算出部41と、処理判定部43と、ゲイン設定部45と、ゲイン調整部47と、前歪み補償部13が、本発明の歪み補償装置を構成する。もちろん他の部材である電力計算部15、歪み補償テーブル17、補償係数算出部19を歪み補償装置の一部として把握することもできる。歪み補償装置は、電力増幅装置100における増幅器27の持つ歪み特性に応じて、送信信号に生じ得る歪みを補償する装置である。
In the power amplifying
遅延器11a,11b,11c,11dは、送信源から送出された送信ベースバンド信号(音声、映像、その他のデジタルデータ等の情報信号)の同相成分I、直交成分Qを、各々所定時間遅延するものである。遅延器は、送信ベースバンド信号から電力を計算し、歪み補償係数をテーブル引きする際の遅延時間の分、送信信号を遅らせてタイミングを合わせる。
The
電力計算部15は、送信ベースバンド信号の同相成分I、直交成分Qに基づき送信信号の電力を計算する。送信電力は以下の式により求められる。
The
歪み補償テーブル17には、電力計算部15で計算した送信ベースバンド信号の送信電力が入力される。歪み補償テーブル17は入力送信電力に応じた歪み補償係数をテーブル引きする。尚、このテーブル引きは、送信電力の√をとった送信振幅を使用しても同じように行うことができる。この送信振幅は以下の式により求められる。
The transmission power of the transmission baseband signal calculated by the
歪み補償テーブル17には、前歪み補償部13で、後述する増幅器27の歪み特性の逆特性になるような歪み補償係数が保存されている。歪み補償係数は、補償係数算出部19で予め算出されている。歪み補償テーブル17は、電力計算部15で算出された電力と、この電力に対応した送信信号のフィードバック信号から得られる補償係数とを関係付けることにより得られる。
In the distortion compensation table 17, distortion compensation coefficients are stored in the
前歪み補償部13は、遅延器11a,11bからの入力デジタル信号I,Qに、前述の歪み補償テーブル17に保存されている補償係数を掛けるものである(前歪みを掛ける)。この歪み補償係数は、後ろの増幅器27の歪み特性に対する逆の特性をあたえるものであり、後述する補償係数算出部19で予め算出されたものである。ゲイン調整部47には、後述するゲイン設定部45で算出されたゲインが設定され、設定された当該ゲインで送信信号のゲインを調整する。前歪み補償部13、ゲイン調整部47については後においても説明する。
The
D/A変換器21a,21bは、前歪み補償部13にて前歪みが掛けられた入力デジタル信号I,Qを、アナログ信号I,Qに変換する。このアナログ信号I,Qは、直交変調部23へ入力される。直交変調部23は入力されたアナログ信号I,Qにそれぞれ基準搬送波とこれを90°移相した信号を乗算し、乗算結果を加算することにより直交変換を行う。
The D /
アップコンバータ25は、直交変調部23の直交変調により生成された直交変調信号と、発振器39により生成された送信波としての周波数をもつ搬送波からなる局部発振信号をミキシングして、無線周波数への周波数変換を行う。
The up-
増幅器27はアップコンバータ25から出力された周波数変換信号を電力増幅する。増幅された信号は、方向性結合器(または分配器)29により2つの信号に分配され、一つの信号(フォワード側)はアンテナ31により電波として放出される。
The
方向性結合器29によりアンテナ31から放出されずに分配された信号は、フィードバック信号として使用される。フィードバック信号は、歪み電力の測定、及び歪み補償係数を更新する際に使用される。
A signal distributed without being emitted from the
ダウンコンバータ33は、無線周波数のフィードバック信号を、中間周波数帯又はベースバンド帯にダウンコンバートするものである。直交復調部35は、直交検波を行うことによって同相成分信号I_F、直交成分信号Q_Fを取り出す。A/D変換器37a,37bは、アナログ信号をデジタル信号に戻す。
The down
上述のデジタル信号I_F,Q_Fは、歪み電力算出部41に入力され、送信帯域外への漏えい電力である歪み電力が算出される。歪み電力算出部41は、入力されたフィードバック信号としての同相成分信号I_F、直交成分信号Q_Fに基づき、歪み電力を計算する。
The digital signals I_F and Q_F described above are input to the distortion
図2は、送信帯域と歪み電力測定帯域(歪み電力算出区間)の関係を示すグラフである。図2(a)は送信キャリアが1キャリアの場合の図、図2(b)は送信キャリアが2キャリアの場合の図をそれぞれ示す。図2(a)に示すように、送信キャリアが一つの場合、送信帯域x[Hz]を除いて、その隣接帯域2・y[Hz]帯域分の歪み電力を算出する。図2(b)に示すように、送信キャリアが二つの場合、送信帯域2・x [Hz]を除いて、その隣接帯域2・y[Hz]帯域分の歪み電力を算出する。従って、nキャリアでは送信帯域n・x[Hz]を除いて、2・y[Hz]帯域分の歪み電力が算出される(x,yは任意に設定可能)。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the transmission band and the distortion power measurement band (distortion power calculation section). 2A shows a case where the transmission carrier is one carrier, and FIG. 2B shows a case where the transmission carrier is two carriers. As shown in FIG. 2A, when there is one transmission carrier, the distortion power for the
歪み電力を算出する方法として2つの例を挙げる。図3(a)は、BPF(Band Pass Filter)で歪み電力測定帯域のみを抜き出して電力を計算する方法を概念的に示し、図3(b)は、FFT(Fast Fourier Transform)を用いてスペクトラムを計算してから、該当帯域の電力を計算する方法を概念的に示す。図3(a)では、BEF(Band Elimination Filter)を用いることもできる。方法の詳細は、特開2001−203539号公報、特開2004−64733号公報等に紹介されている。 Two examples are given as methods of calculating the distortion power. FIG. 3A conceptually shows a method of calculating power by extracting only a distortion power measurement band by BPF (Band Pass Filter), and FIG. 3B shows spectrum using FFT (Fast Fourier Transform). A method of calculating the power of the corresponding band after calculating the above is conceptually shown. In FIG. 3A, BEF (Band Elimination Filter) can also be used. Details of the method are introduced in JP-A Nos. 2001-203539 and 2004-64733.
処理判定部43では、歪み電力算出部41で計算された歪みレベルの大きさを見て、閾値を超えている場合、つまり、歪み電力が大きい場合は、ゲイン設定部45によるゲイン調整部47のゲイン調整を行なうゲイン調整モードを発動する。当該モード下において、ゲインを調整しても歪みレベルが改善しない場合は、補償係数算出部19で更新係数の算出を行う。歪みレベルが改善された場合は、補償係数算出部19での更新係数の算出は行わない。
The
ゲイン設定部45ではゲインを算出し、算出されたゲインをゲイン調整部47に設定する。ゲイン調整部47では設定されたゲインを送信信号に掛ける。言い換えると、ゲイン調整部47は送信信号のゲインを調整する。
The
歪み電力が生ずる原因としては様々なものがあると考えられるが、アナログ信号の処理部分である直交変調部23、アップコンバータ25等の時間変化、温度変化等の如き物理的変化に伴う送信信号のゲインの変化に負う部分が大きいと考えられる。そこで、本発明では、ゲインを調整し得るゲイン設定部45、ゲイン調整部47を設け、これらの部分により送信信号に対するゲインを変えて歪み電力を測定し、特性が向上すれば、補償を終了することとしている。
It is considered that there are various causes for the distortion power. However, the transmission signal accompanying a physical change such as a time change or a temperature change of the
補償係数算出部19では、送信信号とフィードバック信号の誤差が最小になるよう、振幅歪み補償係数を決定する。歪み補償係数を算出する方法は、最小二乗法、指数重み付き逐次最小二乗法等がある(特開平9−69733号公報参照)。遅延器11c,11dは、送信信号とフィードバック信号の遅延を調整するために使用される。
The compensation
図4は、本実施形態の電力増幅装置100における信号送信、フィードバック制御、歪み補償、ゲイン調整のステップを含むシーケンスチャートを示す。まず、送信ベースバンド信号の電力を電力計算部15が計算した後、歪み補償テーブル17が、算出した電力から歪み補償係数をテーブル引きする(ステップS101)。そして、前歪み補償部13が、送信信号に、歪み補償係数に基づく歪み逆特性を掛ける(ステップS102)。さらに、送信信号は、D/A変換器21a,21b、直交変調部23各々にて、D/A変換、直交変調され、増幅器27で増幅される(ステップS103)。
FIG. 4 shows a sequence chart including steps of signal transmission, feedback control, distortion compensation, and gain adjustment in the
増幅器25で増幅された信号を、方向性結合器29はフィードバックし、ダウンコンバータ33、直交復調部35、A/D変換器37a,37bを介して、歪み電力算出部41、補償係数算出部19に送る(ステップS104)。このフィードバック信号は、歪み電力の測定と補償係数を更新する際に補償係数を算出するために使用される。そして、歪み電力算出部41は、フィードバック信号の歪み電力を測定する(ステップS105)。一方、方向性結合器29でフィードバックされなかった信号は、アンテナ31から送信信号として放出される(ステップS106)。これにて送信のシーケンスは終了する。
The
次に処理判定部43が、歪み電力算出部41で測定された歪み電力が所定の閾値より大きいかどうかを判定する(ステップS107)。当該歪み電力が閾値より小さい場合、これまでの歪み補償テーブルを用いて歪み補償が続行される(ステップS107;NO)。一方、当該歪み電力が閾値より大きい場合、処理判定部43は、まず直交変調部23、アップコンバータ25のゲインが経年変化、温度変化で変化したと判断し、ゲイン調整モードに入る(ステップS107;YES)。
Next, the
ゲイン調整モード下、ゲイン設定部45は、元のゲインgを下限値X[dB]から上限値Y[dB]の範囲で変更させた値を設定する(ステップS108からステップS110)。この設定は、例えば、(元のゲイン−x[dB]=X[dB])から(元のゲイン+y[dB]=Y[dB])の範囲において、所定のi[dB]間隔(例えば1dB間隔等)をおいて、複数のゲインを順次設定するループ処理により行われる。
Under the gain adjustment mode, the
まず、ゲイン設定部45は、下限値X[dB]をゲインgとしてゲイン調整部47に設定する(ステップS108)。そして、ゲインXに対応した歪み電力が、通常方法にて歪み電力算出部41において算出され、該歪み電力がゲイン設定部45に保存される(ステップS109)。その後、所定間隔i[dB]分、Xを増加させたゲイン(X+i)[dB]をゲイン調整部47に設定する(ステップS110)。そして、設定されたゲインに対応した歪み電力を再び測定する(ステップS111)。次にゲイン(X+i)[dB]が上限値Y[dB]に到達したか否かを、ゲイン設定部45は判定し(ステップS112)、まだY[dB]に達成していない場合は、さらにi[dB]分前の値を増加させた値を作成し(ステップS112;NO)、同様に歪み電力の測定、保存を続行する。
First, the
設定されたゲインが上限値Y[dB]に到達した場合(ステップS112;YES)、ゲイン設定部45は、各ゲインに対応して測定、保存されたフィードバック信号の歪み電力のうち最小の歪み電力に対応したゲインをゲイン調整部47に設定する(ステップS113)。これにてゲイン調整モードが終了する。
When the set gain reaches the upper limit value Y [dB] (step S112; YES), the
次に、処理判定部43はゲイン調整後に測定した歪み電力が所定の閾値より大きいかどうかを判定する(ステップS114)。閾値より小さい時は(ステップS114;NO)、通常のテーブル引きでの歪み補償を続行する(但し、ゲインはゲイン調整後のもの)。ゲイン調整後の歪み電力が閾値より大きい場合は、テーブル更新モードに入る(ステップS114;YES)。そして補償係数算出部19で新たに歪み補償係数を算出し(ステップS115)、補償係数算出部19は、該新たに算出された歪み補償係数(更新歪み補償係数)を用いて、歪み補償テーブル17を更新する(ステップS116)。その後は、更新されたテーブルに基づき歪み補償が行われる(ステップS101へ戻る)。
Next, the
本実施形態では、補償係数算出部による補償係数の更新(テーブル更新モード)に優先して、ゲインの調整の要否が判断される(ゲイン調整モード)。歪み電力の増加は、アナログ信号の処理部分である直交変調部23、アップコンバータ25等の時間変化、温度変化の如き物理的変化により生ずる送信信号のゲインの変化に負うところが大きいと考えられる。そこで、ゲイン調整モードの発動により、歪み電力を改善させることができれば、結果的に歪み補償テーブル17の更新(テーブル更新モード)が不要となり、処理量削減、消費電力削減を図ることが可能となる。
In the present embodiment, the necessity of gain adjustment is determined (gain adjustment mode) in preference to the compensation coefficient update (table update mode) by the compensation coefficient calculation unit. It is considered that the increase in distortion power is largely due to a change in the gain of the transmission signal caused by a physical change such as a time change and a temperature change of the
本発明における歪み補償制御は、補償係数算出部19、歪み補償テーブル17での歪み補償係数の更新を除いた、ゲイン調整のみの補償制御として捉えることができる。ゲイン調整のみの場合、補償係数算出部19、歪み補償テーブル17は、歪み補償装置の必須要件ではない。
The distortion compensation control in the present invention can be regarded as compensation control only for gain adjustment, excluding the update of the distortion compensation coefficient in the compensation
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態にかかる電力増幅装置101を示す。この実施形態では、図1の電力増幅装置100と異なり、直交変調部23、直交復調部35のかわりに、デジタル直交変調部51、デジタル直交復調部53が、各々D/A変換器21の前段、A/D変換器37の後段に設けられている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a
(第3の実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態にかかる電力増幅装置102を示す。この実施形態では、入力送信信号がアナログ信号である。図1の電力増幅装置100と異なり、ゲイン設定部45、ゲイン調整部47のかわりに、アッテネータ設定部57、D/A変換器21d、可変アッテネータ55が設けられている。また、電力計算部15の前段にA/D変換器37cが設けられ、歪み補償テーブル17の後段にD/A変換器21cが設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a power amplifying apparatus 102 according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the input transmission signal is an analog signal. Unlike the
本実施形態では、アッテネータ設定部57で適切な減衰量を算出し、算出された減衰量を可変アッテネータ55に設定する。可変アッテネータ55では設定された減衰量で送信信号のゲインを調整する。ただし、減衰量の調整はゲイン調整に含まれると考えられるので、アッテネータ設定部57、可変アッテネータ55は、ゲイン設定部45、ゲイン調整部47のうちの(アナログ使用向けの)特別な形態であるということができ、ゲイン設定部45、ゲイン調整部47に含まれると考えることができる。
In the present embodiment, an appropriate attenuation amount is calculated by the attenuator setting unit 57, and the calculated attenuation amount is set in the variable attenuator 55. The variable attenuator 55 adjusts the gain of the transmission signal with the set attenuation amount. However, since the adjustment of the attenuation amount is considered to be included in the gain adjustment, the attenuator setting unit 57 and the variable attenuator 55 are special forms (for analog use) of the
(第4の実施形態)
図7は、本発明の第4の実施形態にかかる電力増幅装置103を示す。電力増幅装置103では、図1の電力増幅装置100と異なり、処理判定部43から補償係数算出部19への入力がない。すなわち、補償係数算出部19は、歪み電力の大きさに拘わらず、フィードバック信号に基づき補償係数を算出する。本実施形態では、得られた歪み電力からゲイン設定部45、ゲイン調整部47によるゲイン調整が行われるが、処理判定部43による補償係数の更新判定は行われない。この場合、図4におけるステップS114の判定は行われず、ステップS113の後、直接ステップS115、S116の処理が行われる。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 shows a
本発明においては、プリディストーション方式の歪み補償装置において、増幅器27で増幅した信号をフィードバック信号として検出し、歪み電力算出部41で歪みレベルの大きさ算出し、条件判定部43でその歪みレベルが閾値より大きいかどうかの条件判定が行われる。そして、歪みレベルが大きい時には送信ゲインの調整を行い、ゲインを調整しても歪みレベルが改善しない場合は補償係数算出部19で補償係数の更新が行われる。
In the present invention, in the predistortion type distortion compensation device, the signal amplified by the
すなわち、プリディストーション方式で歪み補償を行うことにより、歪みは改善されるが無条件に適応的に動作させると、処理量、消費電力が大きくなってしまう。そこで、アップコンバータ25、直交変調部23等の時間変化、温度変化等に対応したゲイン補正を行うゲイン調整部47を設け、検出した歪みレベルに応じた処理を行うことで係数算出回数を減らすことができ、処理量、消費電力を削減することができる。
That is, the distortion is improved by performing the distortion compensation by the predistortion method, but if the adaptive operation is performed unconditionally, the processing amount and the power consumption increase. Therefore, a
上述の実施形態の電力増幅装置は、無線通信装置、特に、無線通信基地局装置として使用され得る。当該無線通信基地局装置は、例えば携帯電話の基地局等に設置される。また、無線通信装置は、無線移動体通信装置としても使用され得る。無線移動体通信装置の例は、携帯電話に代表される携帯無線機である。 The power amplifying device of the above-described embodiment can be used as a wireless communication device, particularly as a wireless communication base station device. The radio communication base station apparatus is installed in, for example, a mobile phone base station. The wireless communication device can also be used as a wireless mobile communication device. An example of the wireless mobile communication device is a portable wireless device represented by a mobile phone.
本発明の歪み補償方法は、処理判定部などに組み込まれたCPU、DSP等の演算処理装置に所定の手順を実行させるプログラムによって実行可能である。このプログラムは、歪み補償装置の内外に設けられたメモリその他の記録媒体の形式で保存される。 The distortion compensation method of the present invention can be executed by a program that causes an arithmetic processing unit such as a CPU or DSP incorporated in a processing determination unit to execute a predetermined procedure. This program is stored in the form of a memory or other recording medium provided inside or outside the distortion compensation apparatus.
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the matters shown in the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications based on the description and well-known techniques. This is also the scope of the present invention, and is included in the scope for which protection is sought.
本発明によれば、基本的に送信信号のゲイン調整により歪みの改善を行い、係数算出回数を減らすことの可能な歪み補償装置、歪み補償方法が提供される。 According to the present invention, it is possible to provide a distortion compensation apparatus and a distortion compensation method that can improve distortion basically by adjusting the gain of a transmission signal and reduce the number of coefficient calculations.
11a 遅延器
11b 遅延器
11c 遅延器
11d 遅延器
13 前歪み補償部
15 電力計算部
17 歪み補償テーブルメモリ
19 補償係数算出部
21a D/A変換器
21b D/A変換器
23 直交変調部
25 アップコンバータ
27 増幅器
29 方向性結合器
31 アンテナ
33 ダウンコンバータ
35 直交復調部
37a A/D変換器
37a A/D変換器
39 発振器
41 歪み電力算出部
43 処理判定部
45 ゲイン設定部
47 ゲイン調整部
51 デジタル直交変調部
53 デジタル直交復調部
55 可変アッテネータ
57 アッテネータ設定部
100 電力増幅装置
101 電力増幅装置
102 電力増幅装置
103 電力増幅装置
Claims (9)
送信信号の電力を算出する出力計算部と、
前記増幅器によって増幅された送信信号のフィードバック信号に基づき、前記増幅器の歪み特性と逆の歪み特性を表わす補償係数を算出する補償係数算出部と、
前記出力計算部において算出された電力と、該電力に対応した送信信号の前記フィードバック信号から得られる前記補償係数とを関係付けて保存する歪み補償テーブルと、
前記歪み補償テーブルに保存されている前記補償係数を送信信号に掛ける前歪み補償部と、
前記フィードバック信号から歪み電力を算出する歪み電力算出部と、
前記算出された歪み電力が所定の閾値より大きいか否かを判定する処理判定部と、
前記処理判定部により前記歪み電力が前記所定の閾値より大きいと判定された場合、前記前歪み補償部により逆の歪み特性を掛けられた送信信号に掛けられるゲインを設定するゲイン設定部と、
前記ゲイン設定部において設定されたゲインを前記歪み補償した送信信号に掛けるゲイン調整部と、を備え、
前記処理判定部は、前記ゲイン調整部においてゲインが調整された後も、前記歪み電力が所定の閾値より大きいか否かを判定し、
前記ゲイン調整部においてゲインが調整された後、前記歪み電力が所定の閾値より大きい場合は、前記補償係数算出部は新しい補償係数を算出し、前記歪み補償テーブルを新しい補償係数によって更新する、歪み補償装置。 A distortion compensation device that compensates for distortion that may occur in a transmission signal in accordance with distortion characteristics of an amplifier in a wireless communication device,
An output calculation unit for calculating the power of the transmission signal;
A compensation coefficient calculation unit for calculating a compensation coefficient representing a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic of the amplifier based on a feedback signal of the transmission signal amplified by the amplifier;
A distortion compensation table that associates and stores the power calculated in the output calculation unit and the compensation coefficient obtained from the feedback signal of the transmission signal corresponding to the power;
A predistortion unit that multiplies a transmission signal by the compensation coefficient stored in the distortion compensation table ;
A distortion power calculating unit for calculating a distortion power from the feedback signal,
A process determination unit that determines whether or not the calculated distortion power is greater than a predetermined threshold;
A gain setting unit that sets a gain to be applied to a transmission signal multiplied by a reverse distortion characteristic by the pre-distortion compensation unit when the processing determination unit determines that the distortion power is greater than the predetermined threshold;
A gain adjustment unit that multiplies the transmission signal compensated for distortion by the gain set in the gain setting unit ,
The processing determination unit determines whether or not the distortion power is greater than a predetermined threshold even after the gain is adjusted in the gain adjustment unit,
After the gain is adjusted in the gain adjustment unit, when the distortion power is larger than a predetermined threshold, the compensation coefficient calculation unit calculates a new compensation coefficient and updates the distortion compensation table with the new compensation coefficient. Compensation device.
前記処理判定部により、歪み電力が前記所定の閾値より大きいと判定された場合、前記ゲイン設定部は複数のゲインを設定し、
前記ゲイン調整部は、前記複数のゲイン各々を送信信号に掛け、
前記歪み電力算出部は、前記複数のゲイン各々に応じた送信信号のフィードバック信号から歪み電力を複数算出し、
前記ゲイン設定部は、算出された前記歪み電力のうち最小の歪み電力に対応するゲインになるよう前記ゲイン調整部のゲインを調整する、歪み補償装置。 The distortion compensation apparatus according to claim 1,
When the processing determination unit determines that the distortion power is greater than the predetermined threshold, the gain setting unit sets a plurality of gains,
The gain adjusting unit multiplies each of the plurality of gains by a transmission signal,
The distortion power calculation unit calculates a plurality of distortion powers from a feedback signal of a transmission signal corresponding to each of the plurality of gains,
The said gain setting part is a distortion compensation apparatus which adjusts the gain of the said gain adjustment part so that it may become a gain corresponding to the minimum distortion power among the calculated said distortion power.
前記ゲイン調整部はデジタル増幅を行う、歪み補償装置。 The gain adjusting unit is a distortion compensation device that performs digital amplification.
前記ゲイン調整部が可変アッテネータより構成される、歪み補償装置。 A distortion compensation apparatus, wherein the gain adjustment unit is configured by a variable attenuator.
前記ゲイン調整部の後段に接続されたD/A変換器と、直交変調部と、アップコンバータと、増幅器とを備える無線通信装置。 A wireless communication apparatus comprising a D / A converter, a quadrature modulation unit, an up-converter, and an amplifier connected to a subsequent stage of the gain adjustment unit.
前記可変アッテネータの後段に接続された増幅器とを備える無線通信装置。 A wireless communication device comprising: an amplifier connected to a subsequent stage of the variable attenuator.
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