JP4784777B2 - プリディストーション方式歪補償装置 - Google Patents

Description

本発明は、増幅器で発生する歪を補償するプリディストーション方式の歪補償装置に関するものであり、出力信号の異常を検出した場合の処理に関するものである。

無線送信装置の分野において、高周波増幅器よりも前段において歪を打ち消す逆歪を送信信号に対して予め加える処理を行い、この逆歪を加えた送信信号を高周波増幅器で増幅して、ＡＣＰＲ（隣接チャネル漏洩電力比）の劣化を防止するプリディストーション方式歪補償装置が既に提案されてきた。

図２に示すのは、従来のプリディストーション方式歪補償装置２４の構成を表したブロック図である。この図２において、変調処理部１１は、送信するベースバンド信号をＱＰＳＫ等の変調方式で変調を行うための構成であり、変調後の信号は、後段のプリディストーション部１２に出力され、また、変調データ保管部１６に記憶される。プリディストーション部１２は、変調処理部１１で変調された信号に対して、後述する歪補償テーブル２０からの歪特性のデータに基づいて逆歪特性を有する送信データを作成するための構成である。送信部１３は、ＤＡＣ、ＡＤＣ、アンプ、ミキサ、発振器等で構成されており、生成された送信データをアナログ変換し、レベル調整及び周波数変換等を行って送信信号を生成する。高周波増幅器１４は、送信信号を増幅するための構成であり、この高周波増幅器１４で増幅された信号は、アンテナ１５から送信されるが、同時に、送信部１３を介して、歪演算処理部１７に出力される。

歪演算処理部１７は、誤差演算部１８とＬＭＳ処理部１９とで構成されている。先ず、誤差演算部１８において、高周波増幅器１４で増幅された後の送信信号と変調データ保管部１６に記憶された変調後の信号とを比較して、その差分を演算する。この差分に基づいて、ＬＭＳ処理部１９において、ＬＭＳアルゴリズム（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ：最小平均二乗アルゴリズム）を用いて歪特性データを算出し、歪補償テーブル２０に記憶されている歪特性データを更新する。

以上の構成における動作の一例としては、例えば、変調処理部１１では１フレーム単位での一括変調を行い、毎フレーム変調データ保管部１６に上書きして保管する。高周波増幅器１４からの帰還信号は誤差演算部１８に一旦時系列に保管され、変調処理で生成した１フレーム分の帰還データが溜まった時点で、入力順に変調信号との誤差を演算する。ＬＭＳ処理部１９では、変調データの信号強度（電力）を元にｎ要素に分けて各要素ごとにＬＭＳアルゴリズムを適用して、歪補償テーブル２０を更新する。

以上のような構成により、随時更新されていく歪補償テーブル２０の歪特性データに基づいて逆歪特性を有する送信データを作成し、これを高周波増幅器１４で増幅することで、ＡＣＰＲの劣化を防止したプリディストーション方式歪補償装置を提供することができる。

このようなプリディストーション方式歪補償装置として、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。この特許文献１に記載の増幅装置は、歪補償後における増幅信号に含まれる歪成分の大きさが大きくなった場合においても運用を継続することができるように、検出手段により検出される歪成分の大きさが所定の閾値を超えた場合に、増幅器による増幅信号のレベルが低減されるように制御を行うことを特徴とするものである。
また、特許文献２では、電力値の出現頻度に応じてＬＭＳアルゴリズムのステップパラメータを制御し、収束するまでの過程における変動を抑え、安定的に歪補償動作が収束するようにした歪補償方法および装置が提案されている。
特開２００５−１２４１９号公報 特開２００７−２２１６１３号公報

図２に示す従来技術においては、高周波増幅器１４から送信された信号と同じ信号を帰還させ、その帰還信号に基づいて歪演算処理部１７で演算した歪補償テーブル２０の数値が閾値を超えた異常な値であるときに、送信系の異常であると検出して送信を停止する構成であったため、異常な信号を既に送信してしまっている可能性があった。

特許文献１及び特許文献２に記載の装置においても、増幅器で増幅した信号を送信したものを帰還させる構成であるため、同様に異常な信号を既に送信してしまっている可能性があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、予め増幅器での増幅処理を行った場合の波形を演算して判定することで、異常な信号の送信を防止することが可能なプリディストーション方式歪補償装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、送信信号を増幅するための増幅器と、後段の増幅器の歪特性に合わせて逆歪特性の信号を生成するプリディストーション手段とを具備してなるプリディストーション方式歪補償装置において、前記増幅器の出力特性を測定してＰＡ特性テーブルに記憶するＰＡ特性測定手段と、前記ＰＡ特性テーブルに記憶された増幅器の出力特性に基づいてプリディストーション手段の出力信号から擬似送信信号を生成する送信波形演算手段と、前記擬似送信信号が所定の規格の範囲内か否かを判定して送信可能か否かを判別するＡＣＰ演算判定手段と、前記ＡＣＰ演算判定手段において前記擬似送信信号が所定の規格の範囲外であると判別されたとき、送信信号の送信を停止する機能を備えた送信停止手段とを具備してなることを特徴とするプリディストーション方式歪補償装置である。

本発明の請求項２は、請求項１に加えて、前記ＰＡ特性測定手段は、前記増幅器からの帰還信号に基づいて随時ＰＡ特性テーブルを更新してなることを特徴とするプリディストーション方式歪補償装置である。

本発明の請求項３は、請求項１又は２に加えて、前記ＡＣＰ演算判定手段は、前記擬似送信信号を高速フーリエ変換処理した後に隣接チャネル漏洩電力を計算して規格の範囲内か否かを判定することを特徴とするプリディストーション方式歪補償装置である。

請求項１記載の発明によれば、プリディストーション手段で処理後の信号に基づいて擬似送信信号を生成し、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰＲ）が電波法等で定められた規格の範囲内かどうかを判定して、実際に送信を行うことができるか否かを決定することが可能となるため、擬似送信信号のＡＣＰＲが異常値を示した場合には、プリディストーション手段からの信号を増幅器に出力せずに送信停止とすることができ、異常な信号を送信してしまうことが無くなり、隣接周波数帯への妨害電波の送出を防止することが出来る。

請求項２記載の発明によれば、前記ＰＡ特性測定手段は、前記増幅器からの帰還信号に基づいて随時ＰＡ特性テーブルを更新してなるようにしたので、送信波形演算手段において増幅器の直近の出力特性に基づいて擬似送信信号を生成することが可能となり、ＡＣＰ演算判定手段において正確な判定が可能となる。

請求項３記載の発明によれば、前記ＡＣＰ演算判定手段は、前記擬似送信信号を高速フーリエ変換処理した後に隣接チャネル漏洩電力を計算して規格の範囲内か否かを判定するようにしたので、隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰＲ）が電波法等で定められた規格の範囲内かどうかを正確に判定できる。

本発明によるプリディストーション方式歪補償装置は、送信信号を増幅するための増幅器と、後段の増幅器の歪特性に合わせて逆歪特性の信号を生成するプリディストーション手段とを具備してなるプリディストーション方式歪補償装置において、前記増幅器の出力特性を測定してＰＡ特性テーブルに記憶するＰＡ特性測定手段と、前記ＰＡ特性テーブルに記憶された増幅器の出力特性に基づいてプリディストーション手段の出力信号から擬似送信信号を生成する送信波形演算手段と、前記擬似送信信号が所定の規格の範囲内か否かを判定して送信可能か否かを判別するＡＣＰ演算判定手段と、前記ＡＣＰ演算判定手段において前記擬似送信信号が所定の規格の範囲外であると判別されたとき、送信信号の送信を停止する機能を備えた送信停止手段とを具備してなることを特徴とするものである。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に示すのは、本発明によるプリディストーション方式歪補償装置１０の構成を表したブロック図である。この図１において、変調処理部１１は、送信するベースバンド信号をＱＰＳＫ等の変調方式で変調を行うための構成であり、変調後の信号は、後段のプリディストーション部１２に出力され、また、変調データ保管部１６に記憶される。プリディストーション部１２は、変調処理部１１で変調された信号に対して、後述する歪補償テーブル２０からの歪特性のデータに基づいて逆歪特性を有する送信データを作成するための構成である。送信部１３は、ＤＡＣ、ＡＤＣ、アンプ、ミキサ、発振器等で構成されており、生成された送信データをアナログ変換し、レベル調整及び周波数変換等を行って送信信号を生成する。また、送信部１３は、後述するＡＣＰ演算判定部２３において擬似送信信号が所定の規格の範囲外であると判別されたとき、送信信号の送信を停止する機能を備えている。高周波増幅器１４は、送信信号を増幅するための構成であり、この高周波増幅器１４で増幅された信号は、アンテナ１５から送信されるが、同時に、送信部１３を介して、歪演算処理部１７に出力される。

歪演算処理部１７は、誤差演算部１８とＬＭＳ処理部１９とで構成されている。先ず、誤差演算部１８において、高周波増幅器１４で増幅された後の送信信号と変調データ保管部１６に記憶された変調後の信号とを比較して、その差分を演算する。この差分に基づいて、ＬＭＳ処理部１９において、ＬＭＳアルゴリズムを用いて歪特性データを算出し、歪補償テーブル２０に記憶されている歪特性データを更新する。

また、本発明における特徴的な構成は、図１において、ＰＡ特性測定部２１、送信波形演算部２２、及び、ＡＣＰ演算判定部２３を設けたことにあり、以下、詳細に説明を行う。

前記ＰＡ特性測定部２１は、高周波増幅器１４における増幅特性（パワーアンプ（ＰＡ）特性）を測定するためのもので、ＡＭ−ＡＭ特性（入力振幅／出力振幅非線形特性）とＡＭ−ＰＭ特性（入力振幅／出力位相非線形特性）を測定してＰＡ特性テーブルを生成する。このＰＡ特性測定部２１におけるＰＡ特性の測定は、アンテナ１５を終端した状態で何らかのテストパターンを送信して測定したものを予めＰＡ特性テーブルとして記憶させておくこともでき、また、通常の動作中に高周波増幅器１４からの帰還信号に基づいて随時更新されるように構成してもよい。

前記送信波形演算部２２は、前記プリディストーション部１２で処理後の信号に対して、前記ＰＡ特性測定部２１で測定したＰＡ特性テーブルの値を掛け合わせることによって、高周波増幅器１４を通過した場合と同様の波形となる擬似送信信号を生成する。

前記ＡＣＰ演算判定部２３は、送信波形演算部２２で生成した擬似送信信号に対してＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を行って希望する周波数の帯域内電力と隣接チャネル漏洩電力とを計算し、ＡＣＰＲが電波法等で定められた規格の範囲内かどうかを判定して、実際の送信の可否を決定して後段の送信部１３に出力する。

以上のような構成における作用を説明する。変調処理部１１で変調処理された信号は、変調データ保管部１６に記憶され、また、プリディストーション部１２に送られる。プリディストーション部１２では、随時更新されていく歪補償テーブル２０の歪特性データに基づいて逆歪特性を有する送信データを作成し、送信部１３に出力する。これと同時に、前記送信波形演算部２２において、ＰＡ特性テーブルの値に基づいてプリディストーション部１２の出力信号から擬似送信信号を生成し、前記ＡＣＰ演算判定部２３において、ＡＣＰＲが電波法等で定められた規格の範囲内かどうかを判定して、実際に送信を行うことができるか否かを判別して後段の送信部１３に出力する。送信部１３では、前記ＡＣＰ演算判定部２３に送信停止の判別があった場合には、プリディストーション部１２からの信号を後段の高周波増幅器１４に出力せずに送信を停止する。

以上のように、擬似送信信号のＡＣＰＲに基づいて事前に送信可能か否かを判定する点が本発明の特徴である。擬似送信信号のＡＣＰＲが正常の範囲である場合には、送信部１３に入力されたプリディストーション部１２からの信号は高周波増幅器１４に出力されて増幅後アンテナ１５から送信されることになる。しかし、擬似送信信号のＡＣＰＲが異常値を示した場合には、プリディストーション部１２からの信号は送信部１３から高周波増幅器１４に出力されずに送信停止処理が行われるため、異常な信号を送信してしまうことが無くなり、隣接周波数帯への妨害電波の送出を防止することが出来る。

前記実施例において、前記ＰＡ特性測定部２１におけるＰＡ特性テーブルは、アンテナ１５を終端した状態で何らかのテストパターンを送信して測定したものを予めＰＡ特性テーブルとして記憶させておくものとして説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、高周波増幅器１４は温度条件に従って増幅特性が変化する性質があるため、予めＰＡ特性テーブルを作成するにあたり、高周波増幅器１４の作動温度条件ごとに測定してＰＡ特性テーブルを作成しておくこともできる。ＰＡ特性テーブルの値の選択においては、高周波増幅器１４周辺の温度条件を測定してこれに基づいて選択するように構成することで、温度条件を反映させたより正確な擬似送信信号の生成が可能となる。

本発明によるプリディストーション方式歪補償装置１０の構成を表したブロック図である。 従来のプリディストーション方式歪補償装置２４の構成を表したブロック図である。

符号の説明

１０…プリディストーション方式歪補償装置、１１…変調処理部、１２…プリディストーション部、１３…送信部、１４…高周波増幅器、１５…アンテナ、１６…変調データ保管部、１７…歪演算処理部、１８…誤差演算部、１９…ＬＭＳ処理部、２０…歪補償テーブル、２１…ＰＡ特性測定部、２２…送信波形演算部、２３…ＡＣＰ演算判定部、２４…プリディストーション方式歪補償装置。

Claims (3)

1. 送信信号を増幅するための増幅器と、後段の増幅器の歪特性に合わせて逆歪特性の信号を生成するプリディストーション手段とを具備してなるプリディストーション方式歪補償装置において、前記増幅器の出力特性を測定してＰＡ特性テーブルに記憶するＰＡ特性測定手段と、前記ＰＡ特性テーブルに記憶された増幅器の出力特性に基づいてプリディストーション手段の出力信号から擬似送信信号を生成する送信波形演算手段と、前記擬似送信信号が所定の規格の範囲内か否かを判定して送信可能か否かを判別するＡＣＰ演算判定手段と、前記ＡＣＰ演算判定手段において前記擬似送信信号が所定の規格の範囲外であると判別されたとき、送信信号の送信を停止する機能を備えた送信停止手段とを具備してなることを特徴とするプリディストーション方式歪補償装置。
2. 前記ＰＡ特性測定手段は、前記増幅器からの帰還信号に基づいて随時ＰＡ特性テーブルを更新してなることを特徴とする請求項１記載のプリディストーション方式歪補償装置。
3. 前記ＡＣＰ演算判定手段は、前記擬似送信信号を高速フーリエ変換処理した後に隣接チャネル漏洩電力を計算して規格の範囲内か否かを判定することを特徴とする請求項１又は２記載のプリディストーション方式歪補償装置。

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