JP4703874B2 - 非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送信機等で用いられる直交変調回路に係り、特にベースバンド信号を直交変調した後に高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直交変調回路では、ベースバンド信号を直交変調した後、変調信号を高電力増幅するが、このとき電力効率を向上させるために非線形増幅し、これにより、増幅した変調信号に非線形歪みが発生するため、発生した歪みを補償して入出力特性を線形化することが行われている。このような非線形歪みを補償する従来の方法として、図９に示すようなプリディストーション式の非線形歪み補償方式がある。
【０００３】
図９において、ベースバンド信号Ｉ，Ｑは歪み補償演算部１を通って、Ｄ／Ａコンバータ２、Ｄ／Ａコンバータ３に入力され、ここでアナログ信号に変換され、直交変調器４に入力される。直交変調器４に入力されたベースバンド信号Ｉ，Ｑは直交変調され、更に、高電力増幅器（ＨＰＡ）５で高電力増幅されて出力される。
ここで、補償データテーブル７は、高電力増幅器５の増幅時の非線形特性を予め測定した結果を用いて作成された補償データをテーブル化して保持している。電力計算器６はベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力を計算し、得られた電力を補償データテーブル７に出力する。
【０００４】
補償データテーブル７はベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力に応じてそのテーブルを参照し、対応する補償データを読み出して、歪み補償演算部１に出力する。
これにより、歪み補償演算部１は入力される直交変調する前のベースバンド信号Ｉ，Ｑに高電力増幅器４で生じる非線形歪みをキャンセルさせるような逆特性の歪みを予め加えて、Ｄ／Ａコンバータ２、３に出力する。このため、高電力増幅器５で高電力増幅された変調信号には非線形歪みが含まれないことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のプリディストーション式の非線形歪み補償方式では、ベースバンド信号の電力に応じてその補償データテーブルを参照するものであるため、高電力増幅器５の特性のバラツキや温度変化などにより回路全体の性能が劣化し易いという欠点があった。
【０００６】
そこで、図１０に示すように、高電力増幅器５の出力を方向性結合器８で分岐し、この分岐出力信号を直交復調器９で直交復調してから補償データ演算部１０にフィードバックさせる方式の回路が提案されている。この回路の補償データ演算部１０は前記フィードバック情報に応じた係数を内蔵の補償データテーブル（図９の補償データテーブル７と同様のもの）のデータに乗算して補正をかけて、高電力増幅器５の特性のバラツキや温度変化に依らず、精度の高い補償データを歪み補償演算部１に出力して、上記欠点による影響を低減させようとしている。
【０００７】
しかし、上記したいずれの回路も、擬似的な非線形歪みを生成し、これを利用しているので、上記欠点を充分に解決してはおらず、また、上記したいずれの回路も複雑なディジタル演算を行うため、回路規模が大きくなり、その結果、消費電力も大きくなるため、特にバッテリーを電源とする送信機では、動作時間が短縮化されるという問題がある。
これに対して上記問題を解決するために本出願の発明者は、図７に示す非線形歪み補償回路を提案した（特願２０００−２３３６３１）。この非線形歪み補償回路は、方向性結合器又は分配器１９、２１、遅延回路又は移相器２０、減衰器１３、減算器１４、直交復調部１５、位相調整器２２、振幅調整器２３、２４、減算器１６、１７から構成されている。
【０００８】
本非線形歪み補償回路は、直交変調部１１と高電力増幅器（ＨＰＡ）１２の間に、方向性結合器又は分配器１９を挿入して、直交変調部１１から出力される変調信号を分岐し、この分岐した変調信号を遅延回路又は移相器２０を通して、その位相を適切にシフトして減衰器１３の出力信号の変調波位相に合わせた後、減算器１４に入力するようにしている。
【０００９】
また、高電力増幅器１２の出力も方向性結合器又は分配器２１により分岐され、この分岐出力が減衰器１３に入力されるように成っている。更に、減算器１４から得られる非線形歪み成分も位相調整器２２を通して、その位相を調整した後、直交復調部１５に入力している。又、直交復調部１５により出力されるベースバンドの非線形歪み成分も、振幅調整器２３、２４を通して、その振幅を適切なものにしてから減算器１６、１７に入力されている。非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する非線形歪み抽出部１Ａは、方向性結合器または分配器１９、２１、遅延回路または位相器２０、減衰器１３、減算器１４から構成されている。
【００１０】
図７に示した非線形歪み補償回路の高電力増幅器１２における入力電カレベル対ＡＣＰＲ（Adjacent Channel Power Ratio）特性は、図８に示すように、高電力増幅器１２における入力電カレベルがある入力レベル以下になると、歪み補償制御機能を停止した場合より歪み補償制御を行っている場合の方が、ＡＣＰＲが劣化してしまうという問題が有った。
【００１１】
この原因は次のように考えられる。まず、高電力増幅器１２において、最も非線形歪みが発生する最大電力出力時に、可変となっている図７中の遅延回路または移相器２０と減衰器１３を調整し、無歪み信号が打ち消しあって最小となり、最も精度良く非線形歪み成分のみがａ点に現れるようにしたあとは、遅延回路または移相器２０と、減衰器１３の調整点をそのまま固定にしている。
そのため、高電力増幅器１２の出力電力が調整時レベルから離れて行くに従って調整点が次第にずれてくるので、減算器１４における減算により打ち消し合っていた無歪み信号が完全に打ち消し合わなくなり、減算器１４の出力端であるａ点には非線形歪み成分だけでなく、送信機の出力信号である無歪み信号が徐々に含まれてくるようになる。
【００１２】
その結果、高電力増幅器１２の入力電力レベルがある値より低くなった際に、無歪みの希望波成分（信号成分）までが直交変調器１１の入力側にフィードバックされ、元の信号から減算されて上記希望波成分のレベルが下がるので、その分だけＡＣＰＲが劣化するものと考えられる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたってＡＣＰＲ特性が良好な非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、 前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させるようにしたので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させることを特徴とする非線形歪み補償方法を実施するための回路である。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を図１に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図７に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは図７の非線形歪み抽出部１Ａにおける方向性結合器または分配器１９と遅延回路または移相器２０との間に方向性結合器または分配器３０を設け、かつ振幅調整器２３と減算器１６との間、振幅調整器１４と減算器１７との間にそれぞれ、電子的に制御可能なスイッチ３１、３２を設けると共に、方向性結合器または分配器３０と前記スイッチ３１、３２との間に検波器５０、制御回路６０を設け、方向性結合器または分配器３０の一方の分岐出力を遅延回路または移相器２０に出力し、方向性結合器または分配器３０の他方の分岐出力を検波器５０に出力し、制御回路６０が検波器５０の出力に基づいてスイッチ３１，３２を制御するようにした点であり、その他の構成は同一であるので、同一の参照符号には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
スイッチ３１，３２は連動するスイッチであり、制御回路６０により同時にオン状態またはオフ状態に制御され、通常はオン状態となるように制御される。
検波器５０は、例えば、図２に示すように、入力端子５００から入力される非線形歪み成分を整流するダイオード５０１、５０２からなる整流部と、インダクタンス５０３及びコンデンサ５０４からなるローパスフィルタ（ＬＰＦ）と、ローパスフィルタの出力を直流増幅して出力端子５０６より制御回路６０に出力するオペアンプ５０５とから構成されている。スイッチ３１、３２は本発明のスイッチ手段に、検波器５０は本発明の電力検出手段に、制御回路は本発明の制御手段にそれぞれ、相当する。
【００２２】
また、制御回路６０は、例えば、図３に示すように、検波器５０から出力される直流出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６０１と、ディジタルコンパレータ６０２と、メモ６０３とを有している。メモリ６０３には、前記高電力増幅器１２の入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する高電力増幅器１２の入力電力レベルを判定するための基準電力レベルのデータが予め記憶されている。この基準電力レベルは、例えば、図８における非線形歪み補償制御を行った場合の高電力増幅器１２の入力電力に対するＡＣＰＲ特性を示す曲線Ｐと、非線形歪み補償制御を行わない場合の高電力増幅器１２の入力電力に対するＡＣＰＲ特性を示す曲線Ｑとの交点における高電力増幅器１２の入力電力レベルに設定される。
【００２３】
制御回路６０は、入力端子６００を介して入力される検波器５０の出力を取り込み、該検波器出力をＡ／Ｄ変換器６０１でＡ／Ｄ変換する。ディジタルコンパレータ６０２は、Ａ／Ｄ変換器６０１の出力を取り込み、Ａ／Ｄ変換器６０１の出力値がメモリ６０３に予め記憶されている基準電力レベルを示す値以下である場合にスイッチ３１、３２をオフ状態にするための制御信号を、出力端子６０４を介してスイッチ３１、３２に出力する。
【００２４】
なお、検波回路５０、制御回路６０の構成は上記構成に限定されず、同一の機能を有するものであれば、他の構成によるものでもよい。例えば、制御回路６０は、入力端子７００を介して非反転入力端子に入力される検波器５０の出力と、基準電圧を発生する可変抵抗７０１により反転入力端子に入力される基準電圧とを比較するオペアンプ７０２とにより構成されるアナログコンパレータにより構成してもよい。
【００２５】
上記構成において、ベースバンド信号Ｉ、Ｑは、それぞれ減算器１６、１７で後述する歪み成分ｅ，ｆが減算されてから直交変調部１１に入力される。直交変調部１１では、キャリア発生器１８で発生されπ／２移相器１１１でπ／２移相されたキャリアとベースバンド信号Ｑが乗算器１１２で乗算された後、加算器１１４に入力される。
【００２６】
ベースバンド信号Ｉは、キャリア発生器１８で発生されたキャリアと乗算器１１３で乗算された後、更に加算器１１４に入力され、前記乗算器１１２の出力信号と加算されて直交変調される。直交変調信号ｉは、方向性結合器または分配器１９により分岐され、一方の分岐出力は高電力増幅器１２に、他方の分岐出力は方向性結合器または分配器３０にそれぞれ、入力される。ここで、高電力増幅器１２における入力電力レベルは、上述したメモリ６０３に記憶されている基準電力レベルより高いものとする。したがって、スイッチ３１、３２はオン状態にある。
【００２７】
また、方向性結合器または分配器３０の一方の分岐出力は、遅延回路または移相器２０に、他方の分岐出力は、検波器５０にそれぞれ入力される。
高電力増幅器１２は直交変調信号を非線形高電力増幅（利得Ｋ）して出力するが、その出力信号ｊは、方向性結合器または分配器２１により分岐され、出力信号ｊの一部は減衰器１３に入力されて、高電力増幅器１２の増幅利得分減衰（１／Ｋ）され、出力信号ｋとなって減算器１４に入力される。
また、遅延回路または移相器２０では、入力された直交変調信号ｉの分岐出力の位相を適切にシフトして減衰器１３の出力信号の変調波位相と合わせた状態で減算器１４に入力する。
【００２８】
減算器１４では、高電力増幅器１２から方向性結合器または分配器２１、減衰器１３を介して出力され非線形歪みを含んだ信号ｋから、直交変調部１１から方向性結合器または分配器１９、３０、遅延回路または移相器２０を介して出力された歪みのない直交変調信号ｌが減算され、非線形増幅歪み成分ａのみが抽出される。
【００２９】
この非線形増幅歪み成分ａは、位相調整器２２により位相調整された後、直交復調部１５の乗算器１５２、１５３に入力される。
キャリア発生器１８で発生されたキャリアｇは、直交復調部１５に入力される。
直交復調部１５では、位相調整器２２から出力された非線形歪み成分ｂが、キャリアｇと乗算器１５２で乗算され、同時にπ／２移相器１５１でπ／２移相されたキャリアｍと乗算器１５３で乗算されて復調され、振幅調整器２３、２４、スイッチ３１、３２を介してベースバンド領域の歪み成分ｅ，ｆとなって、減算器１６、１７に入力される。
【００３０】
従って、減算器１６では、ベースバンド信号Ｉから高電力増幅器１２で増幅動作により生じる歪み成分ｅが予め減算されることによって、逆歪み成分が重畳されたベースバンド信号Ｉが直交変調部１１に入力される。
また、減算器１７では、ベースバンド信号Ｑから高電力増幅器１２で増幅動作により生じる歪み成分ｆが予め減算されることによって、逆歪み成分が重畳されたベースバンド信号Ｑが直交変調部１１に入力される。
【００３１】
即ち、前記減算器１６、１７では、減算器１４で抽出した歪み成分を直交復調することにより生成されるベースバンド領域における逆歪み特性（高電力増幅時に発生する非線形歪み成分をキャンセルする特性）の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳していると言える。従って、前記逆の歪み成分が重畳されたベースバンド信号が直交変調部１１により直交変調された後、高電力増幅器１２で非線形高電力増幅される時に発生する非線形歪みはキャンセルされる。
【００３２】
ところで、検波器５０には、高電力増幅器１２の入力端と同じ直交変調信号で、かつ高電力増幅器１２の入力端における電力レベルに比例した電力レベルの信号が伝送される。この信号を検波器５０によって検波すると、方向性結合器または分配器３０の出力端の信号電力、すなわち高電力増幅器１２の入力端の信号電力に比例した直流電圧が発生する。この直流電圧は、制御回路６０に入力される。
【００３３】
制御回路６０は、高電力増幅器１２の入力電力レベルが、高電力増幅器１２における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベルである基準電力レベル以下である場合にスイッチ３１、３２がオフ状態となるようにスイッチ３１、３２を制御する。この結果、非線形歪み補償制御機能が自動的に停止され、高電力増幅器１２における入力電力対隣接チャネル電力比特性は改善される。
【００３４】
したがって、本実施の形態に係る非線形歪み補償回路によれば、高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分をベースバンド信号に重畳する動作を停止させるようにしたので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００３５】
次に、本発明の他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を図５に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図１に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは、図１における方向性結合器または分配器１９、３０の代わりに直交変調部１１の出力信号を、高電力増幅器１２、遅延回路または移相器２０、検波器５０の３方に分配する３方分配器を設けた点であり、他の構成は同一であるので重複する説明を省略する。
本実施の形態に係る線形歪み補償回路によっても、図１に示した線形歪み補償回路と同様の効果が得られる。
【００３６】
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を図６に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図１に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは、図１における方向性結合器または分配器１９、３０の代わりに方向性結合器または分配器１９、８０を設け、直交変調部１１の出力信号を、方向性結合器または分配器８０により方向性結合器または分配器１９と検波器５０に分岐させ、さらに、方向性結合器または分配器１９に入力された信号を高電力増幅器１２と遅延回路または移相器２０に分岐させて入力するように構成することにより、直交変調部１１の出力信号を、高電力増幅器１２、遅延回路または移相器２０、検波器５０の３方に分配するようにした点であり、他の構成は同一であるので重複する説明を省略する。
本実施の形態に係る線形歪み補償回路によっても、図１に示した線形歪み補償回路と同様の効果が得られる。
【００３７】
また、上記各実施の形態では、高電力増幅器１２の入力側の信号を検波して制御回路６０に入力するようにしているが、これに限定されることなく、例えば、高電力増幅器１２の出力側の信号を分岐してそれを検波し、制御回路６０に入力するようにしてもよい。
さらに図２の検波器は半波整流型となっているが、全波整流型にしてもよい。さらに図２の検波器を構成するローパスフィルタ（ＬＰＦ）はここに示したもの以外の回路構成でもよい。
【００３８】
なお、上記各実施の形態に係る非線形歪み補償回路では、入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチを歪み抽出部から歪み重畳部に至る帰還ループ内に設け、かつ直交変調信号を非線形増幅する高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段としての検波器と、前記スイッチを制御する制御手段としての制御回路を設け、制御回路は、前記検波器の出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチがオフ状態となるように該スイッチを制御するようにしたが、これに限定されない。
【００３９】
例えば、上記各実施の形態に係る非線形歪み補償回路において、高電力増幅器で発生した非線形歪み成分を帰還させる帰還ループ内に該帰還ループを接続または切断するスイッチを設ける代わりに、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御手段により制御するように構成しても、上記各実施の形態に係る非線形歪み補償回路と同様の効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させるようにしたので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図２】 図１における検波器の具体的構成を示す回路図。
【図３】 図１における制御回路の構成の一例を示すブロック図。
【図４】 図１における制御回路の構成の他の例を示す回路図。
【図５】 本発明の他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図６】 本発明のさらに他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図７】 既に、本発明者が提案した非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図８】 送信機に使用される高電力増幅器における入力電力対ＡＣＰＲ特性を示す特性図。
【図９】 従来の非線形歪み補償回路の一例の構成を示すブロック図。
【図１０】 従来の非線形歪み補償回路の他の例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１Ａ 非線形歪み抽出部
１１ 直交変調部
１２ ＨＰＡ（高電力増幅器）
１４、１６、１７ 減算器
１５ 直交復調部
１８ キャリア発生器
１９、２１、４０ 方向性結合器又は分配器
２３、２４ 振幅調整器
３０ 電圧可変減衰器
４０ 可変移相器
５０ 検波器
６０ 制御回路
１１４ 加算器
１１１、１５１ π／２移相器
１１２、１１３、１５２、１５３ 乗算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送信機等で用いられる直交変調回路に係り、特にベースバンド信号を直交変調した後に高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直交変調回路では、ベースバンド信号を直交変調した後、変調信号を高電力増幅するが、このとき電力効率を向上させるために非線形増幅し、これにより、増幅した変調信号に非線形歪みが発生するため、発生した歪みを補償して入出力特性を線形化することが行われている。このような非線形歪みを補償する従来の方法として、図９に示すようなプリディストーション式の非線形歪み補償方式がある。
【０００３】
図９において、ベースバンド信号Ｉ，Ｑは歪み補償演算部１を通って、Ｄ／Ａコンバータ２、Ｄ／Ａコンバータ３に入力され、ここでアナログ信号に変換され、直交変調器４に入力される。直交変調器４に入力されたベースバンド信号Ｉ，Ｑは直交変調され、更に、高電力増幅器（ＨＰＡ）５で高電力増幅されて出力される。
ここで、補償データテーブル７は、高電力増幅器５の増幅時の非線形特性を予め測定した結果を用いて作成された補償データをテーブル化して保持している。電力計算器６はベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力を計算し、得られた電力を補償データテーブル７に出力する。
【０００４】
補償データテーブル７はベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力に応じてそのテーブルを参照し、対応する補償データを読み出して、歪み補償演算部１に出力する。
これにより、歪み補償演算部１は入力される直交変調する前のベースバンド信号Ｉ，Ｑに高電力増幅器４で生じる非線形歪みをキャンセルさせるような逆特性の歪みを予め加えて、Ｄ／Ａコンバータ２、３に出力する。このため、高電力増幅器５で高電力増幅された変調信号には非線形歪みが含まれないことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のプリディストーション式の非線形歪み補償方式では、ベースバンド信号の電力に応じてその補償データテーブルを参照するものであるため、高電力増幅器５の特性のバラツキや温度変化などにより回路全体の性能が劣化し易いという欠点があった。
【０００６】
そこで、図１０に示すように、高電力増幅器５の出力を方向性結合器８で分岐し、この分岐出力信号を直交復調器９で直交復調してから補償データ演算部１０にフィードバックさせる方式の回路が提案されている。この回路の補償データ演算部１０は前記フィードバック情報に応じた係数を内蔵の補償データテーブル（図９の補償データテーブル７と同様のもの）のデータに乗算して補正をかけて、高電力増幅器５の特性のバラツキや温度変化に依らず、精度の高い補償データを歪み補償演算部１に出力して、上記欠点による影響を低減させようとしている。
【０００７】
しかし、上記したいずれの回路も、擬似的な非線形歪みを生成し、これを利用しているので、上記欠点を充分に解決してはおらず、また、上記したいずれの回路も複雑なディジタル演算を行うため、回路規模が大きくなり、その結果、消費電力も大きくなるため、特にバッテリーを電源とする送信機では、動作時間が短縮化されるという問題がある。
これに対して上記問題を解決するために本出願の発明者は、図７に示す非線形歪み補償回路を提案した（特願２０００−２３３６３１）。この非線形歪み補償回路は、方向性結合器又は分配器１９、２１、遅延回路又は移相器２０、減衰器１３、減算器１４、直交復調部１５、位相調整器２２、振幅調整器２３、２４、減算器１６、１７から構成されている。
【０００８】
本非線形歪み補償回路は、直交変調部１１と高電力増幅器（ＨＰＡ）１２の間に、方向性結合器又は分配器１９を挿入して、直交変調部１１から出力される変調信号を分岐し、この分岐した変調信号を遅延回路又は移相器２０を通して、その位相を適切にシフトして減衰器１３の出力信号の変調波位相に合わせた後、減算器１４に入力するようにしている。
【０００９】
また、高電力増幅器１２の出力も方向性結合器又は分配器２１により分岐され、この分岐出力が減衰器１３に入力されるように成っている。更に、減算器１４から得られる非線形歪み成分も位相調整器２２を通して、その位相を調整した後、直交復調部１５に入力している。又、直交復調部１５により出力されるベースバンドの非線形歪み成分も、振幅調整器２３、２４を通して、その振幅を適切なものにしてから減算器１６、１７に入力されている。非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する非線形歪み抽出部１Ａは、方向性結合器または分配器１９、２１、遅延回路または位相器２０、減衰器１３、減算器１４から構成されている。
【００１０】
図７に示した非線形歪み補償回路の高電力増幅器１２における入力電カレベル対ＡＣＰＲ（Adjacent Channel Power Ratio）特性は、図８に示すように、高電力増幅器１２における入力電カレベルがある入力レベル以下になると、歪み補償制御機能を停止した場合より歪み補償制御を行っている場合の方が、ＡＣＰＲが劣化してしまうという問題が有った。
【００１１】
この原因は次のように考えられる。まず、高電力増幅器１２において、最も非線形歪みが発生する最大電力出力時に、可変となっている図７中の遅延回路または移相器２０と減衰器１３を調整し、無歪み信号が打ち消しあって最小となり、最も精度良く非線形歪み成分のみがａ点に現れるようにしたあとは、遅延回路または移相器２０と、減衰器１３の調整点をそのまま固定にしている。
そのため、高電力増幅器１２の出力電力が調整時レベルから離れて行くに従って調整点が次第にずれてくるので、減算器１４における減算により打ち消し合っていた無歪み信号が完全に打ち消し合わなくなり、減算器１４の出力端であるａ点には非線形歪み成分だけでなく、送信機の出力信号である無歪み信号が徐々に含まれてくるようになる。
【００１２】
その結果、高電力増幅器１２の入力電力レベルがある値より低くなった際に、無歪みの希望波成分（信号成分）までが直交変調器１１の入力側にフィードバックされ、元の信号から減算されて上記希望波成分のレベルが下がるので、その分だけＡＣＰＲが劣化するものと考えられる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたってＡＣＰＲ特性が良好な非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、 前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させるようにしたので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路は、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させることを特徴とする非線形歪み補償方法を実施するための回路である。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を図１に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図７に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは図７の非線形歪み抽出部１Ａにおける方向性結合器または分配器１９と遅延回路または移相器２０との間に方向性結合器または分配器３０を設け、かつ振幅調整器２３と減算器１６との間、振幅調整器１４と減算器１７との間にそれぞれ、電子的に制御可能なスイッチ３１、３２を設けると共に、方向性結合器または分配器３０と前記スイッチ３１、３２との間に検波器５０、制御回路６０を設け、方向性結合器または分配器３０の一方の分岐出力を遅延回路または移相器２０に出力し、方向性結合器または分配器３０の他方の分岐出力を検波器５０に出力し、制御回路６０が検波器５０の出力に基づいてスイッチ３１，３２を制御するようにした点であり、その他の構成は同一であるので、同一の参照符号には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
スイッチ３１，３２は連動するスイッチであり、制御回路６０により同時にオン状態またはオフ状態に制御され、通常はオン状態となるように制御される。
検波器５０は、例えば、図２に示すように、入力端子５００から入力される非線形歪み成分を整流するダイオード５０１、５０２からなる整流部と、インダクタンス５０３及びコンデンサ５０４からなるローパスフィルタ（ＬＰＦ）と、ローパスフィルタの出力を直流増幅して出力端子５０６より制御回路６０に出力するオペアンプ５０５とから構成されている。スイッチ３１、３２は本発明のスイッチ手段に、検波器５０は本発明の電力検出手段に、制御回路は本発明の制御手段にそれぞれ、相当する。
【００２２】
また、制御回路６０は、例えば、図３に示すように、検波器５０から出力される直流出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６０１と、ディジタルコンパレータ６０２と、メモ６０３とを有している。メモリ６０３には、前記高電力増幅器１２の入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する高電力増幅器１２の入力電力レベルを判定するための基準電力レベルのデータが予め記憶されている。この基準電力レベルは、例えば、図８における非線形歪み補償制御を行った場合の高電力増幅器１２の入力電力に対するＡＣＰＲ特性を示す曲線Ｐと、非線形歪み補償制御を行わない場合の高電力増幅器１２の入力電力に対するＡＣＰＲ特性を示す曲線Ｑとの交点における高電力増幅器１２の入力電力レベルに設定される。
【００２３】
制御回路６０は、入力端子６００を介して入力される検波器５０の出力を取り込み、該検波器出力をＡ／Ｄ変換器６０１でＡ／Ｄ変換する。ディジタルコンパレータ６０２は、Ａ／Ｄ変換器６０１の出力を取り込み、Ａ／Ｄ変換器６０１の出力値がメモリ６０３に予め記憶されている基準電力レベルを示す値以下である場合にスイッチ３１、３２をオフ状態にするための制御信号を、出力端子６０４を介してスイッチ３１、３２に出力する。
【００２４】
なお、検波回路５０、制御回路６０の構成は上記構成に限定されず、同一の機能を有するものであれば、他の構成によるものでもよい。例えば、制御回路６０は、入力端子７００を介して非反転入力端子に入力される検波器５０の出力と、基準電圧を発生する可変抵抗７０１により反転入力端子に入力される基準電圧とを比較するオペアンプ７０２とにより構成されるアナログコンパレータにより構成してもよい。
【００２５】
上記構成において、ベースバンド信号Ｉ、Ｑは、それぞれ減算器１６、１７で後述する歪み成分ｅ，ｆが減算されてから直交変調部１１に入力される。直交変調部１１では、キャリア発生器１８で発生されπ／２移相器１１１でπ／２移相されたキャリアとベースバンド信号Ｑが乗算器１１２で乗算された後、加算器１１４に入力される。
【００２６】
ベースバンド信号Ｉは、キャリア発生器１８で発生されたキャリアと乗算器１１３で乗算された後、更に加算器１１４に入力され、前記乗算器１１２の出力信号と加算されて直交変調される。直交変調信号ｉは、方向性結合器または分配器１９により分岐され、一方の分岐出力は高電力増幅器１２に、他方の分岐出力は方向性結合器または分配器３０にそれぞれ、入力される。ここで、高電力増幅器１２における入力電力レベルは、上述したメモリ６０３に記憶されている基準電力レベルより高いものとする。したがって、スイッチ３１、３２はオン状態にある。
【００２７】
また、方向性結合器または分配器３０の一方の分岐出力は、遅延回路または移相器２０に、他方の分岐出力は、検波器５０にそれぞれ入力される。
高電力増幅器１２は直交変調信号を非線形高電力増幅（利得Ｋ）して出力するが、その出力信号ｊは、方向性結合器または分配器２１により分岐され、出力信号ｊの一部は減衰器１３に入力されて、高電力増幅器１２の増幅利得分減衰（１／Ｋ）され、出力信号ｋとなって減算器１４に入力される。
また、遅延回路または移相器２０では、入力された直交変調信号ｉの分岐出力の位相を適切にシフトして減衰器１３の出力信号の変調波位相と合わせた状態で減算器１４に入力する。
【００２８】
減算器１４では、高電力増幅器１２から方向性結合器または分配器２１、減衰器１３を介して出力され非線形歪みを含んだ信号ｋから、直交変調部１１から方向性結合器または分配器１９、３０、遅延回路または移相器２０を介して出力された歪みのない直交変調信号ｌが減算され、非線形増幅歪み成分ａのみが抽出される。
【００２９】
この非線形増幅歪み成分ａは、位相調整器２２により位相調整された後、直交復調部１５の乗算器１５２、１５３に入力される。
キャリア発生器１８で発生されたキャリアｇは、直交復調部１５に入力される。
直交復調部１５では、位相調整器２２から出力された非線形歪み成分ｂが、キャリアｇと乗算器１５２で乗算され、同時にπ／２移相器１５１でπ／２移相されたキャリアｍと乗算器１５３で乗算されて復調され、振幅調整器２３、２４、スイッチ３１、３２を介してベースバンド領域の歪み成分ｅ，ｆとなって、減算器１６、１７に入力される。
【００３０】
従って、減算器１６では、ベースバンド信号Ｉから高電力増幅器１２で増幅動作により生じる歪み成分ｅが予め減算されることによって、逆歪み成分が重畳されたベースバンド信号Ｉが直交変調部１１に入力される。
また、減算器１７では、ベースバンド信号Ｑから高電力増幅器１２で増幅動作により生じる歪み成分ｆが予め減算されることによって、逆歪み成分が重畳されたベースバンド信号Ｑが直交変調部１１に入力される。
【００３１】
即ち、前記減算器１６、１７では、減算器１４で抽出した歪み成分を直交復調することにより生成されるベースバンド領域における逆歪み特性（高電力増幅時に発生する非線形歪み成分をキャンセルする特性）の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳していると言える。従って、前記逆の歪み成分が重畳されたベースバンド信号が直交変調部１１により直交変調された後、高電力増幅器１２で非線形高電力増幅される時に発生する非線形歪みはキャンセルされる。
【００３２】
ところで、検波器５０には、高電力増幅器１２の入力端と同じ直交変調信号で、かつ高電力増幅器１２の入力端における電力レベルに比例した電力レベルの信号が伝送される。この信号を検波器５０によって検波すると、方向性結合器または分配器３０の出力端の信号電力、すなわち高電力増幅器１２の入力端の信号電力に比例した直流電圧が発生する。この直流電圧は、制御回路６０に入力される。
【００３３】
制御回路６０は、高電力増幅器１２の入力電力レベルが、高電力増幅器１２における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベルである基準電力レベル以下である場合にスイッチ３１、３２がオフ状態となるようにスイッチ３１、３２を制御する。この結果、非線形歪み補償制御機能が自動的に停止され、高電力増幅器１２における入力電力対隣接チャネル電力比特性は改善される。
【００３４】
したがって、本実施の形態に係る非線形歪み補償回路によれば、高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分をベースバンド信号に重畳する動作を停止させるようにしたので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００３５】
次に、本発明の他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を図５に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図１に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは、図１における方向性結合器または分配器１９、３０の代わりに直交変調部１１の出力信号を、高電力増幅器１２、遅延回路または移相器２０、検波器５０の３方に分配する３方分配器を設けた点であり、他の構成は同一であるので重複する説明を省略する。
本実施の形態に係る線形歪み補償回路によっても、図１に示した線形歪み補償回路と同様の効果が得られる。
【００３６】
次に、本発明のさらに他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を図６に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図１に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは、図１における方向性結合器または分配器１９、３０の代わりに方向性結合器または分配器１９、８０を設け、直交変調部１１の出力信号を、方向性結合器または分配器８０により方向性結合器または分配器１９と検波器５０に分岐させ、さらに、方向性結合器または分配器１９に入力された信号を高電力増幅器１２と遅延回路または移相器２０に分岐させて入力するように構成することにより、直交変調部１１の出力信号を、高電力増幅器１２、遅延回路または移相器２０、検波器５０の３方に分配するようにした点であり、他の構成は同一であるので重複する説明を省略する。
本実施の形態に係る線形歪み補償回路によっても、図１に示した線形歪み補償回路と同様の効果が得られる。
【００３７】
また、上記各実施の形態では、高電力増幅器１２の入力側の信号を検波して制御回路６０に入力するようにしているが、これに限定されることなく、例えば、高電力増幅器１２の出力側の信号を分岐してそれを検波し、制御回路６０に入力するようにしてもよい。
さらに図２の検波器は半波整流型となっているが、全波整流型にしてもよい。さらに図２の検波器を構成するローパスフィルタ（ＬＰＦ）はここに示したもの以外の回路構成でもよい。
【００３８】
なお、上記各実施の形態に係る非線形歪み補償回路では、入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチを歪み抽出部から歪み重畳部に至る帰還ループ内に設け、かつ直交変調信号を非線形増幅する高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段としての検波器と、前記スイッチを制御する制御手段としての制御回路を設け、制御回路は、前記検波器の出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチがオフ状態となるように該スイッチを制御するようにしたが、これに限定されない。
【００３９】
例えば、上記各実施の形態に係る非線形歪み補償回路において、高電力増幅器で発生した非線形歪み成分を帰還させる帰還ループ内に該帰還ループを接続または切断するスイッチを設ける代わりに、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御手段により制御するように構成しても、上記各実施の形態に係る非線形歪み補償回路と同様の効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させるようにしたので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段とを有するので、高電力増幅器の入力電力レベルの全域にわたって良好なＡＣＰＲ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図２】 図１における検波器の具体的構成を示す回路図。
【図３】 図１における制御回路の構成の一例を示すブロック図。
【図４】 図１における制御回路の構成の他の例を示す回路図。
【図５】 本発明の他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図６】 本発明のさらに他の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図７】 既に、本発明者が提案した非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図８】 送信機に使用される高電力増幅器における入力電力対ＡＣＰＲ特性を示す特性図。
【図９】 従来の非線形歪み補償回路の一例の構成を示すブロック図。
【図１０】 従来の非線形歪み補償回路の他の例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１Ａ 非線形歪み抽出部
１１ 直交変調部
１２ ＨＰＡ（高電力増幅器）
１４、１６、１７ 減算器
１５ 直交復調部
１８ キャリア発生器
１９、２１、４０ 方向性結合器又は分配器
２３、２４ 振幅調整器
３０ 電圧可変減衰器
４０ 可変移相器
５０ 検波器
６０ 制御回路
１１４ 加算器
１１１、１５１ π／２移相器
１１２、１１３、１５２、１５３ 乗算器
Claims (3)
- ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調し、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、
前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合には、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する動作を停止させることを特徴とする非線形歪み補償方法。 - ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、
前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられ入力された信号を通過させ、または阻止するスイッチ手段と、
前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、
該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記スイッチ手段がオフ状態となるように該スイッチ手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする非線形歪み補償回路。 - ベースバンド信号を直交変調した後、高電力増幅器により非線形高電力増幅する送信機で、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する歪み抽出部と、前記非線形歪み成分を位相調整した状態でベースバンド領域に直交復調する直交復調部と、前記ベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳する歪み重畳部とを有し、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、
前記高電力増幅器の入力電力レベルを検出する電力検出手段と、
該電力検出手段の検出出力を取り込み、前記高電力増幅器の入力電力レベルが、該高電力増幅器における入力電力に対する隣接チャネル電力比の特性において、該特性が非線形歪み補償制御を行っている状態の方が該制御を停止した状態より劣化する電力レベル以下である場合に前記歪み抽出部から前記歪み重畳部に至る帰還ループ内に設けられた複数の機能要素のうちいずれかの機能要素の機能を停止させるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする非線形歪み補償回路。
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