JP4933940B2

JP4933940B2 - 電力増幅装置

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Publication number: JP4933940B2
Application number: JP2007096142A
Authority: JP
Inventors: 直樹本江; 英文伊藤; 敬岡崎; 高広戸舘
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: JP2008258714A

Description

本発明は、出力信号に生じる非線形歪みを補償して電力増幅を行う電力増幅装置に関する。

例えば、特許文献１は、出力信号に生じる非線形歪みを補償して電力増幅を行うためのプリディストーション型歪補償回路を開示する。
このプリディストーション型歪補償回路においては、増幅器のダイナミックレンジの拡大のために、増幅器の入出力特性が線形的な部分については、入力信号の振幅検出のためのサンプリング間隔が広くとられ、増幅器の入出力特性が非線形的な部分については、サンプリング間隔が狭くとられている。
特開２００２−１３５３４９号公報

本発明は、上述した背景からなされており、入力信号の振幅検出ためのサンプリング間隔を広くとったり、狭くとったりしなくとも、増幅器のダイナミックレンジを拡大することができる改良された電力増幅装置を提供することを目的とする。

上記目的のために、本発明の電力増幅装置は、振幅検出手段と、第１〜第ｋ（２≦ｋ）の補償データ発生手段と、補償手段と、変換手段と、電力増幅手段とを有し、前記電力増幅手段から出力される電力信号には、前記電力増幅装置への入力信号の振幅値に応じた歪みが発生し、前記入力信号の振幅値に応じた前記電力信号の歪みの値の変化は、前記入力データの振幅値のｋ個の領域ｒ（１）〜ｒ（ｋ）ごとに異なった特性を示し、前記振幅検出手段は、前記入力データの振幅値を検出し、前記検出された振幅値をｍ個の値で示すデジタル形式の振幅データＥを生成し、前記入力データの領域ｒ（ｉ）は、前記振幅データＥ_ｒ（ｉ）から前記振幅データＥ’_ｒ（ｉ）までに対応し（ただし、ｋ＜ｍ，ｉ＝１〜ｋ，１≦Ｅ_ｒ（ｉ）＜Ｅ’_ｒ（ｉ）≦ｍ）、第ｉの補償データ発生手段には、前記振幅データＥの内の第Ｅ_ｒ（ｉ）の値から第Ｅ’_ｒ（ｉ）の値までが少なくとも入力され、入力された前記振幅データＥに対応し、前記入力データを補償して、前記入力信号の振幅値に応じて発生する前記電力信号の歪みを打ち消すための第ｉの補償データを発生し、前記補償手段は、前記入力データの振幅値が領域ｒ（ｉ）にあるときには、前記発生された第ｉの補償データを用いて、前記入力データを補償し、前記変換手段は、前記補償された入力データを、アナログ形式に変換して、前記入力信号を生成し、前記電力増幅手段は、前記入力信号を電力増幅して、前記電力信号として出力する。

本発明にかかる電力増幅装置によれば、入力信号の振幅検出ためのサンプリング間隔を広くとったり、狭くとったりしなくとも、増幅器のダイナミックレンジを拡大することができる。

［プリディストーション方式］
まず、プリディストーション方式を説明する。
一般的に、電力増幅装置は、入力信号の振幅値が小さい領域では、線形の入出力特性を示す。
しかしながら、入力信号の振幅値がある程度大きくなると、非線形の入出力特性を示すようになり、さらに入力信号の振幅値が大きくなると、やがて、飽和した入出力特性を示すようになる。

このように、電力増幅装置が、非線形あるいは飽和した入出力特性を示す状態で用いられると、出力信号に非線形歪みが発生し、この非線形歪みは、希望信号帯域内および希望信号帯域外（隣接チャネル）への不要信号成分の漏洩をもたらすこととなる。
特に、移動体通信システムの基地局の送信電力が高いので、移動体通信システムの基地局については、ＡＣＬＲ(Adjacent Channel Leakage power Ratio)、スプリアス規格およびスペクトラムエミッションマスクなどが厳しく規定されている。

このような背景から、基地局の電力増幅装置の非線形歪みをできるだけ低減させたいという要請があり、電力増幅装置の非線形歪みの低減のために、プリディストーション(predistortion)方式が、一般的に用いられている。
このプリディストーション方式は、電力増幅装置のＡＭ／ＡＭ非直線特性およびＡＭ／ＰＭ非直線特性の逆特性を与えるＡＭ／ＡＭ変換およびＡＭ／ＰＭ変換を、入力信号に対して予め行うことにより、電力増幅装置で発生する非線形歪みを補償する。

［一般的なプリディストーション型電力増幅装置］
本願発明の理解を助けるために、まず、一般的なプリディストーション型電力増幅装置を説明する。
図１は、一般的なプリディストーション型の第１の電力増幅装置１を示す図である。
図１に示すように、電力増幅装置１は、プリディストータ(predistorter)１００、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）１０２、アップコンバータ１０４、電力増幅回路（ＰＡ）１０６、アンテナ（ＡＮＴ）１０８、方向性結合器１１０、ダウンコンバータ１２０、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１２２、制御部１２４、エンベロープディテクタ(envelope detector)１２６および歪補償テーブル（ＬＵＴ；Look Up Table）１２８から構成される。
なお、各図においては、実質的に同じ構成部分には、同じ符号が付される。

ディジタル形式の入力データは、電力増幅装置１の外部からプリディストータ１００およびエンベロープディテクタ１２６に入力される。
エンベロープディテクタ１２６は、入力データの電力値または振幅値（以下の説明においては、エンベロープディテクタ１２６が振幅値を検出する場合を具体例とする）を検出し、検出した振幅値を、ディジタル形式で示す振幅データＥを、ＬＵＴ１２８に対して出力する。

ＬＵＴ１２８は、プリディストーション方式により歪補償を行うための歪補償用テーブルを記憶している。
この歪補償用テーブルには、歪補償の対象となるＰＡ１０６の入出力特性における非線形性の逆特性を示す補償データ（一般に、入力データの振幅値（振幅データＥ）を指標とするＡＭ／ＡＭ特性（振幅）およびＡＭ／ＰＭ特性（位相））が記憶されている。
ＬＵＴ１２８は、エンベロープディテクタ１２６から入力された振幅データＥを用いて、歪補償用テーブルを参照し、振幅データＥの値に応じた補償データを参照の結果として得て、プリディストータ１００に対して出力する。
プリディストータ１００は、ＬＵＴ１２８から入力される補償データを用いて、入力データに対してＰＡ１０６の非線形性の逆特性を付加して、Ｄ／Ａ１０２に対して出力する。

Ｄ／Ａ１０２は、プリディストータ１００の出力信号を、アナログ形式のベースバンド信号に変換し、アップコンバータ１０４に対して出力する。
アップコンバータ１０４は、入力されたベースバンド信号を、無線周波数帯域の信号に変換し、ＰＡ１０６に対する入力信号とする。
ＰＡ１０６は、入力信号を電力増幅して出力信号とし、ＡＮＴ１０８および方向性結合器１１０に対して出力し、ＡＮＴ１０８を介して無線通信回線に対して送信する。
ＰＡ１０６の入力信号には、予め、プリディストータ１００において、非線形性の逆特性が与えられているので、ＰＡ１０６からは、歪が補償された出力信号が出力される。

方向性結合器１１０は、ＰＡ１０６からＡＮＴ１０８へ出力される出力信号の一部を取り出して、ダウンコンバータ１２０に対して出力する。
ダウンコンバータ１２０は、入力された出力信号の一部を、ベースバンド信号または中間周波数帯域信号に変換し、Ａ／Ｄ１２２に対して出力する（以下、ダウンコンバータ１２０がベースバンド信号を出力する場合を具体例とする）。
Ａ／Ｄ１２２は、入力されたベースバンド信号を、ディジタル形式の出力データに変換し、制御部１２４に対して出力する。
制御部１２４は、入力された出力データを用いて、温度変化および経年変化などのために変化したＰＡ１０６の入出力特性を、ＬＵＴ１２８に記憶された歪補償用テーブルの内容に反映させ、常にＰＡ１０６の出力信号に発生する歪を最少に保つようにする。

［第１の電力増幅装置１の問題点］
図２は、ＧａＮ増幅素子の特性を例示する図であって、（Ａ）は、ＧａＮ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をログスケールとして例示し、（Ｂ）は、（Ａ）ＧａＮ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をリニアスケールとして例示し（（Ｂ）は、（Ａ）の横軸をログ・リニア変換した特性を示す）、（Ｃ）は、ＧａＮ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性により発生する歪を補償するための補償データを例示する。
図３は、ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子の特性を例示する図であって、（Ａ）は、ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をログスケールとして例示し、（Ｂ）は、（Ａ）ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をリニアスケールとして例示し、（Ｃ）は、ＬＤ−ＭＯＳ(Laterally Diffused-Metal Oxide Semiconductor)増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性により発生する歪を補償するための補償データを例示する。

最近、電力増幅用素子として用いたときに、高い効率を得ることができるＧａＮ（窒化ガリウム）増幅素子が注目されている。
図２（Ａ），図３（Ａ）を比較すると分かるように、ＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置単体の入出力特性と、ＬＤ−ＭＯＳを用いた電力増幅装置単体の入出力特性とを比べると、小信号領域においては、ＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置の入出力特性の方が、大きな非線形性を示す。
エンベロープディテクタ１２６が出力する振幅データＥは、リニアスケールであり、また、ＬＵＴ１２８に記憶されている補償データも、リニアスケールの振幅データＥに応じて出力されるので、図２（Ａ），図３（Ａ）の横軸をログ・リニア変換すると、図２（Ｂ），図３（Ｂ）に示すＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置およびＬＤ−ＭＯＳを用いた電力増幅装置の入出力特性の入出力特性が得られる。
ＬＵＴ１２８に記憶される補償データは、図２（Ｂ），図３（Ｂ）に示されたＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置およびＬＤ−ＭＯＳを用いた電力増幅装置の入出力特性の逆特性なので、ＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置およびＬＤ−ＭＯＳを用いた電力増幅装置それぞれの補償データと振幅データＥとの関係は、図２（Ｃ），図３（Ｃ）に示すとおりとなる。

ここで、図２（Ｃ）に点線で囲って示したＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置の入出力特性における小信号領域は、これ以外の信号領域に比べて、補償データの値の変化が激しいので、ＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置に対して、小信号領域の入出力特性を十分に補償するためには、小信号領域の補償データの数を多くし、ダイナミックレンジを大きくする必要がある。
つまり、ＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置の小信号領域における入力データの振幅値のサンプル間隔は、他の信号領域における入力データの振幅値のサンプル間隔よりも、十分に短くする必要がある。

このような要請に応じるためには、エンベロープディテクタ１２６が出力する振幅データＥに対してログ演算を行えばよいが、振幅演算に対するログ演算のためには、多くのハードウェアが必要となる。
振幅データＥをリニアスケールとしたまま、補償データのダイナミックレンジをｎ倍に拡大しようとすると、ＬＵＴ１２８のメモリもｎ倍必要となり、ハードウェアの規模が大幅に拡大してしまう。

［第１の電力増幅装置１の問題点を解決する方法］
上述した第１の電力増幅装置１の問題点を解決するためには、エンベロープディテクタ１２６が出力した振幅データＥ（Ｅ＝１〜ｍ）を、ＰＡ１０６の入出力特性が異なる性質を示すｋ個の信号領域に対応するｋ（２≦ｋ＜ｍ）個の領域ｒ（１），ｒ（２），・・・，ｒ（ｋ）に分ける。
振幅データＥの領域ｒ（１），ｒ（２），・・・，ｒ（ｋ）それぞれには、振幅データＥの値Ｅ_ｒ（１）〜Ｅ’_ｒ（１），Ｅ_ｒ（２）〜Ｅ’_ｒ（２）・・・，Ｅ_ｒ（ｋ）〜Ｅ’_ｒ（ｋ）］を対応させる（１≦Ｅ_ｒ（ｉ）＜Ｅ’_ｒ（ｉ）≦ｍ，ｉ＝１〜ｋ；一般的には、各領域ｒ（１）〜ｒ（ｋ）同士は重複しない）。

さらに、振幅データＥの領域ｒ（１），ｒ（２），・・・，ｒ（ｋ）それぞれに対応するＬＵＴ１２８−１〜１２８−ｋを設け、ＬＵＴ１２８−ｉには、振幅データＥの領域ｒ（ｉ）に含まれる値Ｅ_ｒ（ｉ）〜Ｅ’_ｒ（ｉ）に対応付けた補償データを、テーブル形式で記憶させる。
そして、振幅データＥの値が、領域（ｉ）にあるときには、この振幅データＥの値に対応し、ＬＵＴ１２８−ｉが出力する補償データｉを、プリディストータ１００に対して出力する。
つまり、振幅データＥを複数の領域１〜ｋに分けて、領域ごとにＬＵＴ１２８−１〜ｋを設け、振幅データＥがいずれの領域に含まれるかに応じて、参照するＬＵＴを、ＬＵＴ１２８−１〜１２８−ｋから選択し、補償データを得ることにより、ハードウェアの規模の拡大を抑え、補償データのダイナミックレンジを大きくすることにより、第１の電力増幅装置１の問題点を解決できる。
なお、以下、ｍ＝２^２３，ｋ＝２であって、領域ｒ（１）が、図２（Ｃ）に点線の範囲内として示した小信号領域に対応し、領域ｒ（２）が、小信号領域以外の領域（大信号領域）に対応する場合が具体例とされる。

さらに、第１の電力増幅装置１の問題点を解決する方法について、図４，図５を参照して説明する。
図４は、図１に示した第１の電力増幅装置１の振幅データＥと、ＬＵＴ１２８のアドレスとの関係を例示する図である。
図５は、図１に示した第１の電力増幅装置１の振幅データＥを２つの領域ｒ（１），ｒ（２）に分け、これらに対応するＬＵＴ１２８−１，１２８−２（図示せず）が設けられたときの、振幅データＥと、ＬＵＴ１２８−１，１２８−２のアドレスとの関係を例示する図である。

図４に示すように、例えば、エンベロープディテクタ１２６が出力する振幅データＥのデータ幅が、例えば２３ビットである場合、２３ビット中、ＰＡ１０６の歪補償のために最適な１０ビットがスライシングされ、ＬＵＴ１２８の１０２４個のアドレス（０〜２^１０−１（１０２３））としてマッピングされる。
図４に示した場合において、例えば、補償データのダイナミックレンジを、単純に６４倍にしようとすると、６４個のＬＵＴ１２８が必要とされ、１０２４×６４アドレスのメモリが必要となる。

一方、図５に示したように、ＬＵＴ１２８−１，１２８−２の２つのＬＵＴ１２８が設けられる場合を考える。
この場合において、大信号領域に対応するＬＵＴ１２８−１には、振幅データＥの２３ビットの内、ＬＳＢ側から第９〜第１８ビットがスライシングされてマッピングされ、小信号領域に対応するＬＵＴ１２８−２には、同じく第３ビットから第１２ビットがマッピングされる。
ＬＵＴ１２８−１に入力される振幅データＥの値が、ＬＵＴ１２８−１のスライシングでの１６未満であるときには、ＬＵＴ１２８−２が出力する小信号領域用の補償データをプリディストータ１００に対して出力され、入力データに対する補償が行われ、ＬＵＴ１２８−１に入力される振幅データＥの値が、ＬＵＴ１２８−１のスライシングでの１６以上であるときには、ＬＵＴ１２８−１が出力する大信号領域用の補償データをプリディストータ１００に対して出力され、入力データに対する補償が行われるようにすると、ＬＵＴ１２８を１つ増やしただけで、補償データのダイナミックレンジを６４倍にすることができる。
つまり、図５に示した方法を採ると、少ない容量のメモリを付加するだけで、補償データのダイナミックレンジを大きく拡大することができ、また、小信号領域における補償データの分解能を高くすることができる。

［第２の電力増幅装置２］
以下、図５に示した方法により、補償データのダイナミックレンジの増大を図った本発明にかかる第２の電力増幅装置２を説明する。
図６は、本発明にかかる第２の電力増幅装置２を示す図である。
図７は、図６に示したエンベロープディテクタ２００、プリディストータ２０２および第１のＬＵＴ処理部２２を示す図である。
図８は、図７に示したＬＵＴ処理部２２が、コンピュータプログラムにより実現されるときに、そのプログラムを実行するコンピュータハードウエアを例示する図である。

図６に示すように、電力増幅装置２は、エンベロープディテクタ２００、プリディストータ２０２、直交変調器２０４、アップコンバータ１０４、ＰＡ２０８、方向性結合器１１０、ダウンコンバータ１２０、Ａ／Ｄ１２２、制御部２０６および第１のＬＵＴ処理部２２から構成される。
図７に示すように、第１のＬＵＴ処理部２２は、スライス部２２０，２２２、ＬＵＴ２２４，２２６、コンパレータ２２８、セレクタ２３０およびスイッチ２３２から構成される。

なお、ＬＵＴ処理部２２などの第２の電力増幅装置２の各構成部分は、ハードウエアとして実現される他に、ソフトウエアとして実現可能な部分はソフトウエア（プログラム）により実現されててもよい。
例えば、ＬＵＴ処理部２２がソフトウエアにより実現される場合には、ＬＵＴ処理部２２は、図８に示すようにＤＳＰ(Digital Signal Processor)１４０、ＲＡＭ１４２およびＲＯＭ１４４などから構成されるコンピュータに、ＲＯＭ１４４に書かれた状態で供給され、ＯＳ（図示せず）を介して、このコンピュータのハードウエア資源を、具体的に利用して実行される（図１０，図１１を参照して後述する第２のＬＵＴ処理部２４，２６についても同様）。

エンベロープディテクタ２００（図６，図７）は、入力データのＩ成分およびＱ成分の振幅値を検出し、検出した振幅値を、振幅データＥ（Ｅ＝（Ｉ^２＋Ｑ^２）^１／２）としてスライス部２２０，２２２に対して出力する。
スライス部２２０（図７）は、入力された２３ビットの振幅データＥの内、図５に例示したように、下位部分の第３〜第１２ビットをスライスして取り出し、小信号領域用のＬＵＴ２２４に対して出力する。
スライス部２２２は、入力された２３ビットの振幅データＥの内、図５に例示したように、上位部分の第９〜第１８ビットをスライスして取り出し、大信号領域用のＬＵＴ２２６に対して出力する。

コンパレータ２２８は、ＬＵＴ２２６に対して入力される振幅データＥの第９〜第１８ビットの値が、０〜１５（Ｅ＜１６＝Ｔｈｒ）であるか否かを判断し、判断結果を、セレクタ２３０に対して出力する。
セレクタ２３０は、ＬＵＴ２２６に対して入力される振幅データＥの第９〜第１８ビットの値が、０〜１５（Ｅ＜１６＝Ｔｈｒ）であるときには、小信号領域用のＬＵＴ２２６が出力する補償データ２を、プリディストータ２０２に対して出力するようにスイッチ２３２を制御する。
また、セレクタ２３０は、ＬＵＴ２２６に対して入力される振幅データＥの第９〜第１８ビットの値が、１６以上（Ｅ≧１６＝Ｔｈｒ）であるときには、大信号領域用のＬＵＴ２２６が出力する補償データ１を、プリディストータ２０２に対して出力するようにスイッチ２３２を制御する。

図９は、図７に示したＬＵＴ２２４，２２６に記憶される補償データの作成方法を示す図である。
ＬＵＴ２２４，２２６を用いて、ＬＵＴ２２４を小信号領域用とし、ＬＵＴ２２６を大信号領域用とすると、ＬＵＴ２２４に記憶されるテーブルにおける振幅データＥの分解能は高くなり、ＬＵＴ２２６に記憶されるテーブルにおける振幅データＥの分解能は低くなる。
ＬＵＴ２２４に入力される振幅データＥの値それぞれに対して、例えば制御部２０６（図６）により式１：Ｙ＝Ａｘ^３＋Ｂｘ^５＋Ｃｘ^７＋・・・（ただし、Ｙは補償データ、ｘは振幅データＥの値、Ａ，Ｂ，Ｃ・・・は、歪補償係数）が実行される。
式１の結果は、振幅データＥの値それぞれに対応付けられて、補償データとしてＬＵＴ２２４のテーブルに記憶される。
同様に、ＬＵＴ２２６に入力される振幅データＥの値それぞれに対して、式１が実行され、式１の結果が、振幅データＥの値それぞれに対応付けられて、ＬＵＴ２２４のテーブルに記憶される。
なお、式１に示した方法は、図９に（ａ）として示した公知のべき級数型のＬＵＴ作成方法に対応する。

同様に、ＬＵＴ２２４，２２６のテーブルの代表点を同じにすると、ＬＵＴ２２４のテーブルの代表点の間隔は狭くなり、ＬＵＴ２２６の代表点の間隔は広くなる。
このようなＬＵＴ２２４，２２６のテーブルの代表点に対して、制御部２０６が、各種のアルゴリズムを実行して、代表点の値を更新する。
さらに、制御部２０６は、ＬＵＴ２２４，２２６のテーブルの代表点の間の値を、スプライン補間などを用いて補間する。
このように更新および補間された値が、補償データとして、振幅データＥの値に対応付けられて、ＬＵＴ２２４，２２６のテーブルに記憶される。
なお、この方法は、図９に（ｂ）として示された代表点補間型のＬＵＴ作成方法に対応する。
ＬＵＴ２２４，２２６は、以上のように作成された補償データを、スライス部２２０，２２２から入力される振幅データＥの値に応じて、スイッチ２３２に対して出力する。

プリディストータ２０２は、スイッチ２３２を介して入力される補償データを用いて、入力データＩ，Ｑに対する補償処理を行い、補償済みの入力データとして、電力増幅装置２０５に対して出力する。
直交変調器２０４は、プリディストータ２０２から入力される補償済みの入力データのＩ，Ｑ成分を用いて直交変調を行い、ベースバンドの入力信号としてアップコンバータ１０４に対して出力する。
ＰＡ２０８は、ＧａＮ増幅素子を用いた電力増幅装置であって、図２（Ａ），（Ｂ）に示したような入出力特性を有し、アップコンバータ１０４から入力される入力信号を電力増幅し、出力信号としてＡＮＴ１０８および方向性結合器１１０に対して出力し、ＡＮＴ１０８を介して、無線通信回線に対して送信する。

［第２の電力増幅装置２の全体的な動作］
以下、第２の電力増幅装置２（図６〜図９）の全体的な動作を説明する。
エンベロープディテクタ２００（図６，図７）は、外部から入力された入力データＩ，Ｑの振幅値を検出し、振幅値を示す２３ビット幅の振幅データＥ（Ｅ＝（Ｉ^２＋Ｑ^２）^１／２）として、スライス部２２０，２２２に対して出力する。
スライス部２２０（図７）は、例えば、振幅データＥの下位から第３〜第１２ビットを選択し、ＬＵＴ２２４に対して出力する。
スライス部２２２は、例えば、振幅データＥの下位から第９〜第１８ビットを選択し、、ＬＵＴ２２６に対して出力する。

ＬＵＴ２２４，２２６は、入力された振幅データＥに応じた値の補償データ（図９）を、スイッチ２３２に対して出力する。
コンパレータ２２８およびセレクタ２３０は、大信号領域用のＬＵＴ２２６に入力された振幅データＥの第９〜第１８ビットの値が１６未満のときには、ＬＵＴ２２４から出力される小信号領域用の補償データを選択するようにスイッチ２３２を制御する。
また、コンパレータ２２８およびセレクタ２３０は、大信号領域用のＬＵＴ２２６に入力された振幅データＥの第９〜第１８ビットの値が１６以上のときには、ＬＵＴ２２６から出力される大信号領域用の補償データを選択するようにスイッチ２３２を制御する。
プリディストータ２０２は、スイッチ２３２が選択した補償データを用いて、入力データＩ，Ｑに対して、補償を行う。

直交変調器２０４は、補償された入力データＩ，Ｑを用いて直交変調を行い、ベースバンドの入力信号としてアップコンバータ１０４に対して出力する。
アップコンバータ１０４は、入力されたベースバンドの入力信号を、無線帯域の入力信号に変換し、ＰＡ２０８に対して出力する。
ＰＡ２０８は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したような特性で、入力信号を電力増幅し、出力信号としてＡＮＴ１０８および方向性結合器１１０に対して出力する。

方向性結合器１１０は、ＰＡ２０８からＡＮＴ１０８へ出力される出力信号の一部を取り出して、ダウンコンバータ１２０に対して出力する。
ダウンコンバータ１２０は、入力された出力信号の一部を、ベースバンド信号に変換し、Ａ／Ｄ１２２に対して出力する。
Ａ／Ｄ１２２は、入力されたベースバンド信号を、ディジタル形式の出力データに変換し、制御部２０６に対して出力する。
制御部２０６は、図９を参照して説明したように、ＬＵＴ２２４，２２６のテーブルを作成する。
また、制御部２０６は、入力された出力データを用いて、温度変化および経年変化などのために変化したＰＡ２０８の入出力特性を、ＬＵＴ２２４，２２６のテーブルに反映させ、常にＰＡ２０８の出力信号に発生する歪を最少に保つようにする。

第２の電力増幅装置２によれば、コンパレータ２２８による閾値（Ｔｈｒ）との比較と、少ないハードウエアの増設とにより、補償データのダイナミックレンジを大きくすることができる。
また、第２の電力増幅装置２によれば、コンパレータ２２８による閾値（Ｔｈｒ）との比較と、少ないハードウエアの増設とにより、ＰＡ２０８の小信号領域に対する歪の補償を、分解能高く行うことができる。
なお、入力データの振幅値の領域をｓ（２＜ｓ）個に増やすときには、領域数に応じてｓ個のＬＵＴを設け、、コンパレータ２２８における閾値を領域数に応じてｓ−１個に増やし、セレクタ２３０およびスイッチ２３２の構成を適宜、変更すればよい。

［第２，第３ののＬＵＴ処理部２４，２６］
以下、図７に示した第１のＬＵＴ処理部２２の変形例を説明する。
図１０は、図６に示した第２の電力増幅装置２において、図７に示した第１のＬＵＴ処理部２２の代わりに用いられる第２のＬＵＴ処理部２４を示す図である。
図１０に示すように、第２のＬＵＴ処理部２４においては、振幅データＥの全ビットが入力され、振幅データと閾値とを比較するコンパレータ２４０が、コンパレータ２２８の代わりに用いられている。

図１１は、図６に示した第２の電力増幅装置２において、図７に示した第１のＬＵＴ処理部２２の代わりに用いられる第３のＬＵＴ処理部２６を示す図である。
第３のＬＵＴ処理部２６においては、第１のＬＵＴ処理部２２におけるＬＵＴ２２４，２２６が物理的に一体に構成されており、スライス部２２２から出力されるデータの最上位ビット（振幅データの第１３ビットに対応）として、例えば０が付加され、スライス部２２４から出力されるデータの最上位ビット（振幅データの第１９ビットに対応）として、例えば１が付加されている。
コンパレータ２４０は、振幅データと閾値とを比較し、セレクタ２３０およびスイッチ２３２は、この比較結果に応じて、スライス部２２２，２２４が出力する振幅データの一方を、一体に構成されたＬＵＴ２２４，２２６に対して一方の出力する。
このように、スライス部２２２，２２４の最上位ビットに１または０のビットを加えることにより、ＬＵＴ２２４，２２６を物理的に一体に構成されたメモリ内にマッピングすることができる。

本発明は、電力増幅装置として利用可能である。

一般的なプリディストーション型の第１の電力増幅装置を示す図である。ＧａＮ増幅素子の特性を例示する図であって、（Ａ）は、ＧａＮ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をログスケールとして例示し、（Ｂ）は、（Ａ）ＧａＮ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をリニアスケールとして例示し（（Ｂ）は、（Ａ）の横軸をログ・リニア変換した特性を示す）、（Ｃ）は、ＧａＮ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性により発生する歪を補償するための補償データを例示する。ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子の特性を例示する図であって、（Ａ）は、ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をログスケールとして例示し、（Ｂ）は、（Ａ）ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性の特徴を、電力（横軸）をリニアスケールとして例示し、（Ｃ）は、ＬＤ−ＭＯＳ増幅素子のＡＭ／ＡＭ特性により発生する歪を補償するための補償データを例示する。図１に示した第１の電力増幅装置の振幅データＥと、ＬＵＴのアドレスとの関係を例示する図である。図１に示した第１の電力増幅装置の振幅データＥを２つの領域ｒ（１），ｒ（２）に分け、これらに対応するＬＵＴ（図示せず）が設けられたときの、振幅データＥと、ＬＵＴのアドレスとの関係を例示する図である。本発明にかかる第２の電力増幅装置を示す図である。図６に示したエンベロープディテクタ、プリディストータおよび第１のＬＵＴ処理部を示す図である。図７に示したＬＵＴ処理部が、コンピュータプログラムにより実現されるときに、そのプログラムを実行するコンピュータハードウエアを例示する図である。図７に示したＬＵＴに記憶される補償データの作成方法を示す図である。図６に示した第２の電力増幅装置において、図７に示した第１のＬＵＴ処理部の代わりに用いられる第２のＬＵＴ処理部を示す図である。図６に示した第２の電力増幅装置において、図７に示した第１のＬＵＴ処理部の代わりに用いられる第３のＬＵＴ処理部を示す図である。

符号の説明

１，２・・・電力増幅装置、
１００，２０２・・・プリディストータ，
１０２・・・Ｄ／Ａ，
１０４・・・アップコンバータ，
１０６，２０８・・・ＰＡ，
１０８・・・ＡＮＴ，
１１０・・・方向性結合器，
１２０・・・ダウンコンバータ，
１２２・・・Ａ／Ｄ，
１２４，２０６・・・制御部，
１２６，２００・・・エンベロープディテクタ，
１２８，２２４，２２６・・・ＬＵＴ，
２０４・・・直交変調器，
２２，２４，２６・・・ＬＵＴ処理部，
２２０，２２２・・・スライス部，
２２８，２４０・・・コンパレータ，
２３０・・・セレクタ，
２３２・・・スイッチ，

Claims

振幅検出手段と、第１〜第ｋ（２≦ｋ）の補償データ発生手段と、補償手段と、変換手段と、電力増幅手段とを有する電力増幅装置であって、前記電力増幅手段から出力される電力信号には、前記電力増幅装置への入力信号の振幅値に応じた歪みが発生し、前記入力信号の振幅値に応じた前記電力信号の歪みの値の変化は、前記入力信号となる入力データの振幅値のｋ個の領域ｒ（１）〜ｒ（ｋ）ごとに異なった特性を示し、
前記振幅検出手段は、前記入力データの振幅値を検出し、前記検出された振幅値をｍ個の値で示すデジタル形式の振幅データＥを生成し、前記入力データの領域ｒ（ｉ）は、前記振幅データＥ_ｒ（ｉ）から前記振幅データＥ'_ｒ（ｉ）までに対応し（ただし、ｋ＜ｍ，ｉ＝１〜ｋ，１≦Ｅ_ｒ（ｉ）＜Ｅ'_ｒ（ｉ）≦ｍ，Ｅ _{ｒ（ｉ）−１} ＜Ｅ _ｒ（ｉ）＜Ｅ' _{ｒ（ｉ）−１} ,Ｅ _{ｒ（ｉ）＋１} ＜Ｅ' _ｒ（ｉ）＜Ｅ' _{ｒ（ｉ）＋１}）
前記補償データ発生手段は、Ｎビットのテーブルで構成され、第ｉの補償データ発生手段には、前記振幅データＥの内の第Ｅｒ（ｉ）の値から第Ｅ'ｒ（ｉ）の値までが少なくとも入力され、入力された前記振幅データＥに対応し、前記入力データを補償して、前記入力信号の振幅値に応じて発生する前記電力信号の歪みを打ち消すための第ｉの補償データを発生し、
前記補償手段は、前記入力データの振幅値が、コンパレータによりＥ' _{ｒ（ｉ−１）} 以上でＥ' _ｒ（ｉ）以下と判断されたときには、前記発生されたＥ' _ｒ（ｉ）を最大値とするＮビットの第ｉの補償データを用いて、前記入力データを補償し、
前記変換手段は、前記補償された入力データを、アナログ形式に変換して、前記入力信号を生成し、
前記電力増幅手段は、前記入力信号を電力増幅して、前記電力信号として出力する
電力増幅装置。