JP4716306B2 - プレディストータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はプレディストータ(低ひずみ増幅器)に関し、特に、衛星通信、地上マイクロ波通信、移動体通信、放送に使用するプレディストータ(低ひずみ増幅器)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のプレディストータは、分配器と、当該分配器に接続された遅延線路と入出力3次特性回路と、入出力3次特性に接続された非線形回路と、遅延回路の出力と非線形回路の出力とを合成する合成器と、合成器に接続された増幅器とから構成されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開昭55−107308号公報
【0004】
上記のような構成の従来のプレディストータに入力した信号は、分配器により遅延線路および入出力3次特性回路へと分配される。入出力3次特性回路へ入力された信号は、さらに非線形回路に入力され、非線形回路に入力した信号は、増幅器が有する非線形特性とは逆の非線形特性が与えられて出力される。非線形回路の出力は、合成器において遅延線路の出力信号と合成され、入力信号と増幅器の逆の非線形ひずみ成分が加算されたプレディストーション信号となって増幅器へと入力する。ここで、合成器において非線形回路を通過する信号と、遅延線路を通過する信号の遅延、振幅、位相がそれぞれ一致するように、あらかじめ遅延線路における遅延、ベクトル調整器における振幅および位相の調整量が設定されているものとする。
【0005】
上記特許文献1に記載のプレディストータでは、増幅器で発生する非線形ひずみとは逆のひずみ成分を入力信号とともに増幅器へ入力するため、増幅器で発生する非線形ひずみは入力信号中に含まれる逆ひずみ成分によってキャンセルされ、結果として線形増幅された入力信号のみが出力される。
【0006】
このように、上記引用文献1に記載されている従来のプレディストータではプレディストーション信号として、増幅器で発生する非線形ひずみベクトルとは、逆位相、同振幅の非線形ひずみベクトルを発生するため、増幅器出力端では非線形ひずみ成分が全て打ち消されて、線形増幅された入力信号のみを得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のプレディストータでは、非線形回路において増幅器で発生する非線形ひずみとは逆の非線形ひずみを発生するため、増幅器の出力として線形増幅された入力信号を得ることができる。しかしながら、以上の説明は増幅器の非線形特性にメモリ効果のない理想的な場合には成立するが、増幅器の非線形特性にメモリ効果がある実際の場合には事情は異なってくる。
【0008】
すなわち、メモリ効果のない非線形ひずみ(メモリレス非線形ひずみ)ベクトルは入力信号の中心周波数(fc)に対して対称に発生するが、通常の増幅器では、温度特性、デバイス構造、増幅器のバイアス回路等に起因する周波数特性があるため、メモリ効果がある非線形ひずみ(メモリ付き非線形ひずみ)ベクトルでは入力信号の中心周波数(fc)に対する対称性は保証されない。
【0009】
従来のプレディストータでは、増幅器にはメモリ効果を考えずに、ただ単にメモリレス非線形ひずみを想定していたため、プレディストータではメモリレス非線形ひずみベクトルを発生していた。しかしながら、実際の増幅器ではメモリ付き非線形ひずみが発生するため、これに従来のプレディストータを適用すると増幅器で発生するメモリ付き非線形ひずみをキャンセルしきれずに誤差ベクトル(EL、EH)を残してしまい、この残留誤差ベクトルがひずみとして検出されてしまうという問題点があった。
【0010】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、増幅器の非線形特性にメモリ効果がある場合においても、良好なひずみ補償性能を有するプレディストータを得ることを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明は、デジタル化された入力信号を分配する分配器と、前記分配器に接続され、前記入力信号が分配されて、当該入力信号を所定時間だけ遅延させる第一および第二の遅延回路と、前記分配器に接続され、前記入力信号が分配されて、増幅器が有する非線形特性とは逆の非線形特性を前記入力信号に与える非線形回路と、前記非線形回路からの出力信号と前記第二の遅延回路からの出力信号とを合成することにより、前記非線形回路出力信号中に含まれる入力信号成分をキャンセルして前記非線形回路で発生する非線形ひずみ成分のみを抽出して出力する合成器と、抽出した前記非線形ひずみ成分に入力信号の中心周波数に対して非対称な周波数特性を与えて、メモリレス非線形ひずみをメモリ付き非線形ひずみに変換する第一のデジタルフィルタ回路と、前記第一のデジタルフィルタ回路の出力信号と前記第一の遅延回路の出力信号との合成信号を生成して、前記増幅器へ出力する第二の合成器と、前記入力信号および前記増幅器の出力信号とに基づいて、前記非線形回路中のパラメータを適応的に変化させる適応制御回路とを備え、前記適応制御回路では、前記増幅器の出力信号と前記分配器からの入力信号との誤差が最小になるように前記非線形回路のパラメータを制御することで、増幅器出力に含まれる非線形ひずみを最小化することを特徴とするプレディストータである。
【0012】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明に係わる実施の形態1によるプレディストータの構成図である。図において、1は入力端子、2は出力端子、3は増幅器、4は非線形回路、7は分配器、8,9は合成器、10,11は遅延回路、12は信号に周波数特性を付加するフィルタである。
【0013】
プレディストータの入力端子1に入力した信号は、分配器7により遅延回路10、遅延回路11および非線形回路4の3回路へと分配される。分配器7から非線形回路4に入力した信号は、増幅器3が有する非線形特性とは逆の非線形特性が与えられて出力され、合成器9において遅延回路11からの線形出力信号と合成される。ここで、合成器9において増幅器3の出力信号中に含まれる入力信号成分がキャンセルされるように、過去の実験や計測に基づいて、遅延回路11の遅延および通過位相を事前に設定するものとする。
【0014】
合成器9の出力信号はフィルタ12において周波数特性が付加されて、合成器8において遅延回路10の出力信号と合成され、入力信号と増幅器の逆の非線形ひずみ成分が加算されたプレディストーション信号となって増幅器3へと入力する。ここで、合成器8においてフィルタ12の出力信号と、遅延回路10を通過する信号の遅延、振幅、位相がそれぞれ一致するように、過去の実験や計測に基づいて、遅延回路10における遅延、振幅、位相を事前に設定するものとする。
【0015】
図2に、本実施の形態のプレディストータが、増幅器3に発生したメモリ付き非線形ひずみをキャンセルする様子を示す。入力信号の周波数をf1,f2とし、入力信号の中心周波数をfcとし、増幅器3で発生する非線形ひずみ周波数をfimL,fimHとする。
【0016】
本プレディストータでは、まず、図2(a)に示すように、メモリ効果のない非線形ひずみ(メモリレス非線形ひずみ)ベクトルは入力信号の中心周波数fcに対して対称に発生するが、合成器9において入力信号成分のみがキャンセルされるように非線形回路4の出力信号と遅延回路11の出力信号とが合成されるため、合成器9の出力信号として、図2(b)に示すように、信号成分キャンセル後に残るメモリレス非線形ひずみのみが出力される。合成器9から出力されるメモリレス非線形ひずみはフィルタ12において周波数特性が付加され、フィルタ12からは、図2(c)に示すように、メモリ付き非線形ひずみが出力される。以上のプロセスによって発生した図2(c)に示すメモリ付き非線形ひずみは、合成器8において遅延回路10から出力される線形信号成分と合成され、図2(d)に示すメモリ付き非線形ひずみからなるプレディストーション信号として増幅器3に入力される。
【0017】
このようにして、図2(d)に示すメモリ付き非線形ひずみからなるプレディストーション信号として増幅器3に入力されるので、増幅器3の出力端2では、増幅器3にて発生する図2(e)に示すメモリ効果を有する非線形ひずみ成分が全て打ち消されて、図2(f)に示す線形増幅された入力信号のみを得ることができる。
【0018】
このようにして本実施の形態ではメモリ付き非線形ひずみからなるプレシストーション信号が増幅器3への入力信号となるため、非線形回路4およびフィルタ12を適切に設計することで、増幅器3にて発生するメモリ効果を有する非線形ひずみをキャンセルすることが可能となるので、増幅器の非線形特性にメモリ効果がある場合においてもひずみ補償性能が劣化することなく、良好なひずみ補償を行うことができる。
【0019】
実施の形態2.
図3はこの発明に係わる実施の形態2によるプレディストータの構成図である。図中、従来技術と同一のものは同一符号を付して説明する。図において、20は方向性結合器、21は遅延調整回路、22は適応制御回路である。その他の構成は実施の形態1と同様なので重複する説明は省略する。
【0020】
本実施の形態2では、分配器7により遅延回路10、遅延回路11、非線形回路4および遅延調整回路21の4回路へと分配される。増幅器3の出力信号の一部は方向性結合器20により取り出され、分配器7から取り出された入力信号と遅延が一致するように遅延時間調整回路21にて調整が行われた後、増幅器3の出力信号と分配機7からの入力信号とは適応制御回路22へと入力される。適応制御回路22では、増幅器3の出力信号と分配器7からの入力信号との誤差が最小になるように非線形回路4のパラメータを制御する。
【0021】
これにより、本実施の形態においては、温度特性などによって増幅器3の非線形特性に時間的変化が生じる場合にも、プレディストータのひずみ補償性能が劣化することなく常に高いひずみ補償性能を維持することが可能となる。その他の動作および効果については実施の形態1と同様である。
【0022】
実施の形態3.
図4はこの発明に係わる実施の形態3によるプレディストータの構成図である。図中、従来技術と同一のものは同一符号を付して説明する。図において23は適応制御回路である。その他の構成は実施の形態2と同様なので重複する説明は省略する。
【0023】
本実施の形態3では、増幅器3の出力信号の一部は方向性結合器20により取り出され、分配器7から取り出された入力信号と遅延が一致するように遅延時間調整回路21にて調整が行われた後、増幅器3の出力信号と分配器7からの入力信号とは適応制御回路22および適応制御回路23へと入力される。適応制御回路23では、増幅器3の出力信号と分配器7からの入力信号との誤差が最小になるようにフィルタ12のパラメータを制御する。ここで、適応制御回路22による非線形回路4のパラメータ制御と、適応制御回路23によるフィルタ12のパラメータ制御は時間的に分けておき、同時に非線形回路4とフィルタ12のパラメータを制御しないようにしておく。
【0024】
これにより、本実施の形態においては、温度特性などによって増幅器3のメモリ効果のある非線形特性に時間的変化が生じる場合にも、プレディストータのひずみ補償性能が劣化することなく常に高いひずみ補償性能を維持することが可能となる。その他の動作および効果については実施の形態2と同様である。
【0025】
実施の形態4.
図5はこの発明に係わる実施の形態3によるプレディストータの構成図である。図中、従来技術と同一のものは同一符号を付して説明する。図において13は合成器8と増幅器3との間に設けられたフィルタである。その他の構成は実施の形態3と同様なので重複する説明は省略する。
【0026】
本実施の形態4では、合成器8から出力されるメモリ付き非線形ひずみからなるプレディストーション信号に対して、フィルタ13によって更に線形な周波数特性が付加される。合成器8から出力信号は、既にメモリ効果のある非線形特性を有している。ここで言うメモリ効果のある非線形特性とは、非線形ひずみのみに周波数特性が付加されたものであり、線形な信号成分には周波数特性は付いていない。従って、本実施の形態ではフィルタ13によって合成器8からの出力信号に線形な周波数特性を付加するため、線形な信号成分と既にメモリ効果が付加した非線形ひずみの両方に対して線形な周波数特性を付加することができる。
【0027】
これにより、本実施の形態においては、メモリ付き非線形ひずみの他に線形な周波数特性が増幅器3にある場合にもひずみ補償を行うことが可能となる。その他の動作および効果については実施の形態3と同様である。
【0028】
実施の形態5.
図6はこの発明に係わる実施の形態5によるプレディストータの構成図である。図中、従来技術と同一のものは同一符号を付して説明する。図において30および32はアナログデジタル変換器(ADC)、31はデジタルアナログ変換器(DAC)、33および34はデジタルフィルタである。その他の構成は実施の形態4と同様なので重複する説明は省略する。
【0029】
本実施の形態5では、線形な周波数特性を付加されたメモリ付き非線形ひずみからなるプレディストーション信号をデジタル回路で作成する。本実施の形態ではデジタル部で所望の特性を作成するため、所望の特性を作成するための自由度が増し、プレディストーションとして良好なひずみ補償性能を実現することが可能となる。その他の動作および効果については実施の形態4と同様である。
【0030】
なお、本実施の形態においては、上述の実施の形態4の構成において線形な周波数特性を付加されたメモリ付き非線形ひずみからなるプレディストーション信号をデジタル回路で生成する例について説明したが、その場合に限らず、実施の形態1〜3のいずれの構成にも本実施の形態は適用可能である。
【0031】
【発明の効果】
この発明は、デジタル化された入力信号を分配する分配器と、前記分配器に接続され、前記入力信号が分配されて、当該入力信号を所定時間だけ遅延させる第一および第二の遅延回路と、前記分配器に接続され、前記入力信号が分配されて、増幅器が有する非線形特性とは逆の非線形特性を前記入力信号に与える非線形回路と、前記非線形回路からの出力信号と前記第二の遅延回路からの出力信号とを合成することにより、前記非線形回路出力信号中に含まれる入力信号成分をキャンセルして前記非線形回路で発生する非線形ひずみ成分のみを抽出して出力する合成器と、抽出した前記非線形ひずみ成分に入力信号の中心周波数に対して非対称な周波数特性を与えて、メモリレス非線形ひずみをメモリ付き非線形ひずみに変換する第一のデジタルフィルタ回路と、前記第一のデジタルフィルタ回路の出力信号と前記第一の遅延回路の出力信号との合成信号を生成して、前記増幅器へ出力する第二の合成器と、前記入力信号および前記増幅器の出力信号とに基づいて、前記非線形回路中のパラメータを適応的に変化させる適応制御回路とを備え、前記適応制御回路では、前記増幅器の出力信号と前記分配器からの入力信号との誤差が最小になるように前記非線形回路のパラメータを制御することで、増幅器出力に含まれる非線形ひずみを最小化することを特徴とするプレディストータであるので、増幅器の非線形特性にメモリ効果がある場合においても、良好なひずみ補償性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1によるプレディストータの構成を示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1によるプレディストータの処理の流れを示す説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態2によるプレディストータの構成を示す構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態3によるプレディストータの構成を示す構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態4によるプレディストータの構成を示す構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態5によるプレディストータの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1 入力端子、2 出力端子、3 増幅器、4 非線形回路、7 分配器、8,9 合成器、10,11 遅延回路、12,13 フィルタ、20 方向性結合器、21 遅延調整回路、22,23 適応制御回路、30,32 AD変換回路、31 DA変換回路、33,34 デジタルフィルタ回路。
Claims (3)
- デジタル化された入力信号を分配する分配器と、
前記分配器に接続され、前記入力信号が分配されて、当該入力信号を所定時間だけ遅延させる第一および第二の遅延回路と、
前記分配器に接続され、前記入力信号が分配されて、増幅器が有する非線形特性とは逆の非線形特性を前記入力信号に与える非線形回路と、
前記非線形回路からの出力信号と前記第二の遅延回路からの出力信号とを合成することにより、前記非線形回路出力信号中に含まれる入力信号成分をキャンセルして前記非線形回路で発生する非線形ひずみ成分のみを抽出して出力する合成器と、
抽出した前記非線形ひずみ成分に入力信号の中心周波数に対して非対称な周波数特性を与えて、メモリレス非線形ひずみをメモリ付き非線形ひずみに変換する第一のデジタルフィルタ回路と、
前記第一のデジタルフィルタ回路の出力信号と前記第一の遅延回路の出力信号との合成信号を生成して、前記増幅器へ出力する第二の合成器と、
前記入力信号および前記増幅器の出力信号とに基づいて、前記非線形回路中のパラメータを適応的に変化させる適応制御回路と
を備え、
前記適応制御回路では、前記増幅器の出力信号と前記分配器からの入力信号との誤差が最小になるように前記非線形回路のパラメータを制御することで、増幅器出力に含まれる非線形ひずみを最小化する
ことを特徴とするプレディストータ。 - 前記入力信号または前記非線形回路の出力信号、および、前記増幅器の出力信号から得られる情報をもとに、前記第一のデジタルフィルタ回路中のパラメータを適応的に変化させる第2の適応制御回路を
さらに備え、
前記第2の適応制御回路では、前記増幅器の出力信号と前記分配器からの入力信号との誤差が最小になるように前記第一のデジタルフィルタのパラメータを制御し、
前記適応制御回路による前記非線形回路のパラメータ制御と、前記第2の適応制御回路による前記第一のデジタルフィルタのパラメータ制御は時間的に分けておき、非線形回路とデジタルフィルタのパラメータを同時に制御しないようにしておくことで、
増幅器出力に含まれる非線形ひずみを最小化する
ことを特徴とする請求項1に記載のプレディストータ。 - 線形な周波数特性を付与して出力する第二のデジタルフィルタ回路をさらに備え、
前記第一のデジタルフィルタ回路の出力信号と前記第一の遅延回路の出力信号との合成信号を前記第二のデジタルフィルタ回路への入力信号とし、前記第二のデジタルフィルタ回路の出力信号を増幅器への入力信号とする
ことを特徴とする請求項1または2に記載のプレディストータ。
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