JP5066138B2 - High frequency amplifier and predistortion compensation method - Google Patents
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Description
本発明は、広帯域の高周波増幅器および予歪補償方法に関する。 The present invention relates to a broadband high-frequency amplifier and a predistortion compensation method.
移動体通信やデジタル放送の無線電波の送信信号は、信号伝送帯域が広帯域化すると共にリニアリティの良い信号であることが要求され、様々な歪み補償方法が適用されている。特に、ベースバンド、またはIF周波数でデジタル処理された無線信号を所要の無線周波数に再変換して送信する増幅器では、高周波増幅回路で発生する歪みを打ち消す信号成分を予め、入力信号に与えることにより歪みを補正するDPD(Digital Pre―Distortion)が有効である。この方法では、歪みがどの様で有るかを調べるために校正する試験信号発生回路を備え、その試験信号を増幅した出力と基準信号とを比較しその差分を補償する方法が採られる。(例えば、特許文献1。)。 A transmission signal of a radio wave of mobile communication or digital broadcasting is required to be a signal having a wide signal transmission band and good linearity, and various distortion compensation methods are applied. In particular, in an amplifier that re-converts a radio signal digitally processed at baseband or IF frequency to a required radio frequency and transmits it, the signal component that cancels the distortion generated in the high-frequency amplifier circuit is given to the input signal in advance. DPD (Digital Pre-Distortion) that corrects distortion is effective. In this method, a test signal generation circuit that calibrates in order to examine how the distortion exists is provided, and an output obtained by amplifying the test signal is compared with a reference signal to compensate for the difference. (For example, Patent Document 1).
しかしながら、歪みの発生状況が、例えば増幅器の動作帯域が異なる場合、また、スイッチオン直後か、連続運用中かに依って起因する機器の温度条件等によって変化する。DPDは、この様な変化に対しても都度、校正動作を行えば歪みの変化を補正することが可能な利点があるが、校正信号発生回路が複雑化、大型化する問題が有った。 However, the state of occurrence of distortion changes depending on, for example, the temperature condition of the equipment caused by, for example, when the operating band of the amplifier is different, or immediately after switching on or during continuous operation. The DPD has an advantage that the change in distortion can be corrected by performing a calibration operation every time such a change, but there is a problem that the calibration signal generation circuit becomes complicated and large.
携帯電話基地局の様な大規模な装置では、問題ないが、密集地や、地下街など電波環境の悪い場所に導入される中継装置、リピータの様な小型の装置では校正信号発生回路を小型化、かつ少ない消費電力に済ませなければなら無い問題があった。 There is no problem with large-scale devices such as mobile phone base stations, but the calibration signal generation circuit is miniaturized in small devices such as repeaters and repeaters that are installed in places with poor radio wave environments such as densely populated areas and underground shopping centers. In addition, there is a problem that the power consumption must be reduced.
従来のDPDを用いる高周波増幅器では、校正信号発生回路が複雑化、大型化する問題が有った。 A conventional high frequency amplifier using a DPD has a problem that the calibration signal generation circuit becomes complicated and large.
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、小型、低消費電力の高周波増幅器および予歪補償方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a small-sized, low power consumption high frequency amplifier and a predistortion compensation method.
上記目的を達成するために、本願発明の高周波増幅器は、試験信号で自己の歪み特性を
測定して校正することにより、許容された最大周波数帯域の内の所定の周波数帯域で送信
される入力信号に対して予歪補償をして増幅する高周波増幅器において、入力信号と予歪
信号とを合成した予歪補償信号を生成して増幅部へ出力する合成手段と、前記合成部から
入力する予歪補償信号を増幅して出力する増幅部と、白色雑音を生成し、生成した白色雑
音を前記最大周波数帯域の中心周波数で1/3以上の帯域に亘る平坦なピーク部を持つフ
ィルタを通した試験信号にして出力する試験信号出力手段と、前記試験信号出力手段から
入力する前記試験信号と前記試験信号が入力された前記増幅部の出力信号とを入力し、両
入力の差分の情報を制御手段へ出力する比較手段と、前記校正を行う場合、前記出力され
る試験信号を前記増幅部へ入力し、前記比較手段から入力される前記差分の情報と、差分
をなくすための予歪信号を記憶したデータベースとを参照し、入力される前記差分をなく
す予歪信号を出力する制御情報を前記予歪信号発生手段へ出力して校正する制御と、前記
校正終了後、前記増幅部が前記合成部から前記予歪補償信号を入力する様に切り替える制
御とを行う制御手段と、前記制御情報を入力して前記予歪補償信号を生成するための前記
予歪信号を前記合成手段へ出力する予歪信号発生手段とを具備することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the high-frequency amplifier according to the present invention uses an input signal transmitted in a predetermined frequency band within the maximum allowable frequency band by measuring and calibrating its own distortion characteristic with a test signal. In a high-frequency amplifier that performs predistortion compensation for amplification, a predistortion signal that combines the input signal and the predistortion signal is generated and output to the amplification unit, and the predistortion input from the combination unit An amplifying unit that amplifies and outputs the compensation signal, and a white noise is generated, and the generated white noise has a flat peak portion over a band of 1/3 or more at the center frequency of the maximum frequency band.
A test signal output means for outputting a test signal through a filter; the test signal input from the test signal output means; and the output signal of the amplifying unit to which the test signal is input; The comparison means for outputting the information to the control means, and when performing the calibration, the test signal to be output is input to the amplifying unit, and the difference information input from the comparison means and the difference are eliminated. A control for referring to a database storing predistortion signals, outputting control information for outputting the predistortion signals to eliminate the input difference to the predistortion signal generating means, and calibrating after completion of the calibration A control unit for performing switching control so that a unit inputs the predistortion compensation signal from the synthesizing unit, and the synthesizing unit for inputting the control information and generating the predistortion compensation signal. Go out Characterized by comprising a predistortion signal generating means for.
また、本発明の高周波増幅器の予歪補償方法は、許容された最大周波数帯域の内の所定の周波数帯域で送信するために、試験信号出力手段と、比較手段と、予歪信号発生手段と、制御手段と、合成手段と、増幅部とを備え、試験信号により自己の歪み特性を測定して校正し、送信入力信号に対して予歪信号が合成された予歪補償信号を前記増幅部が増幅する高周波増幅器の予歪補償方法において、前記試験信号出力手段は、生成する白色雑音を前記最大周波数帯域の中心周波数で、その1/3以上の帯域に亘る平坦なピーク部を持つ試験信号にして出力し、前記比較手段は、前記試験信号出力手段から試験信号と、その試験信号を増幅した信号とを入力して両入力の差分の情報を前記制御手段へ出力し、前記差分の情報が入力される前記制御手段は、前記校正を行う場合、前記出力される試験信号を前記増幅部へ入力し、前記比較手段から入力される前記差分の情報と、差分をなくすための予歪信号を記憶したデータベースとを参照し、入力される前記差分をなくす予歪み信号を出力する制御情報を前記予歪信号発生手段へ出力して校正する制御と、前記校正終了後、前記増幅部が前記予歪補償信号を入力する様に切り替える制御とを行い、前記予歪信号発生手段は、前記入力された制御情報に従って前記入力信号と合成するための前記予歪信号を前記合成手段へ出力し、前記予歪信号が入力される前記合成手段は、前記送信入力信号と前記予歪信号とを合成することにより前記予歪補償信号を生成して前記増幅器へ向けて出力することを特徴とする。 Further, the predistortion compensation method for a high-frequency amplifier according to the present invention includes a test signal output unit, a comparison unit, a predistortion signal generation unit, and a transmission unit in order to transmit in a predetermined frequency band within an allowable maximum frequency band. And a control unit, a synthesis unit, and an amplification unit. The amplification unit measures a predistortion signal obtained by synthesizing a predistortion signal with respect to a transmission input signal by measuring and calibrating its own distortion characteristic using a test signal. In the predistortion compensation method for a high-frequency amplifier to be amplified, the test signal output means converts the white noise to be generated into a test signal having a flat peak portion at a center frequency of the maximum frequency band over a band of 1/3 or more. The comparison means inputs a test signal from the test signal output means and a signal obtained by amplifying the test signal, and outputs difference information of both inputs to the control means. The control input When performing the calibration, the stage inputs the output test signal to the amplifying unit, and stores the difference information input from the comparison unit and a database storing a predistortion signal for eliminating the difference. Control for outputting and calibrating the control information for outputting the predistortion signal that eliminates the inputted difference to the predistortion signal generating means, and after the calibration, the amplifying unit inputs the predistortion compensation signal. The predistortion signal generating means outputs the predistortion signal to be combined with the input signal in accordance with the input control information to the combining means, and the predistortion signal is input. The combining means generates the predistortion compensation signal by combining the transmission input signal and the predistortion signal, and outputs the predistortion signal to the amplifier.
本発明によれば、小型、低消費電力の高周波増幅器および予歪補償方法を提供することが出来る。 According to the present invention, a small-sized, low power consumption high frequency amplifier and a predistortion compensation method can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係わる高周波増幅器の動作を説明する機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram for explaining the operation of the high-frequency amplifier according to the embodiment of the present invention.
図1において、高周波増幅器Rは、送信する無線信号の入力信号を、I,Qチャネルに分離する前段回路1、デジタル予歪回路2(以下、DPD2と略す。)、直交復調部(QDEM)3、デジタル・アナログ変換部4(以下、DACと略す。)、LPF5、変調器(以下、MODと略す。)フィルタ7a、7b、パワーアンプ8、カプラ9、終端部10、アナログ・デジタル変換部11(以下、ADC11と略す。)、アンプ12、スイッチ13と、アンテナ14とを備える。
In FIG. 1, a high-frequency amplifier R includes a
なお、図には示されていないが、DAC4の出力後、ADC11の入力前には、アップコンバータ、ダウンコンバータが挿入されている構成で有っても良いが、ここでは、図面の複雑化を避けるために記載を省略している。
Although not shown in the figure, it may be configured that an up converter and a down converter are inserted after the output of the DAC 4 and before the input of the
ここで高周波増幅器Rは、ROF(Radio Over Fiber)等により、図示されない携帯電話の基地局との間が接続され、同じく図示されない携帯電話端末との間を中継する中継局に使用される場合を例に動作説明を行う。基地局からのデジタル化された入力信号を、前段回路1がI,Qチャネルに分離しDPD2へ出力する。
Here, the high-frequency amplifier R is connected to a mobile phone base station (not shown) by ROF (Radio Over Fiber) or the like, and used as a relay station that relays between mobile phone terminals (not shown). The operation is explained as an example. The
DPD2は、パワーアンプ8等で発生する歪みを予め補正する予歪補償回路であり、内部で補償量を設定するために、歪み量を測定するための試験信号発生回路と、その補償成分である予歪み発生機能と、これらの予歪み補償処理を制御する補償制御機能とを備えるものである。
The
本発明の実施例では、試験信号発生に送信電波と同様な変調試験信号(トレーニング信号)を用いる代わりに白色雑音から生成した試験信号を利用することにより回路の小型化と補償制御を容易にしている。DPD2で予歪信号を付加された信号は、DAC11を経て不要な高域成分をLPF5で除去した後、MOD6で所要の変調を行い、スプリアスをフィルタ7aで除去し、カプラ9とスイッチ13を経てアンテナ14から送信される。
In the embodiment of the present invention, the test signal generated from the white noise is used instead of the modulation test signal (training signal) similar to the transmission radio wave for generating the test signal, thereby facilitating circuit miniaturization and compensation control. Yes. The signal to which the predistortion signal is added by the
DPD2は、高周波増幅器Rがスイッチオンした直後や、所定のコマンドが入力されると校正(キャリブレーション)を行う。キャリブレーションモードでは、入力信号の代わりにDPD2の内部で発生した白色雑音を増幅した試験信号がスイッチ13によりアンテナへ出力される代わりに終端部10へ切替入力されて消費される。
The
このキャリブレーション時にはカプラ9から一部の出力信号がDPD2へ入力され、白色雑音(試験信号)と差分をとり比較される。Ich、Qchごとに想定する無歪み状態になるよう予歪み信号が調整される。
During this calibration, a part of the output signal is input from the
図2は、DPD2の内部動作を説明する機能ブロック図である。
図2において、DPD2は、入力信号を前段回路1からのI、Q各ch信号と、内部の試験信号とを切り替えるスイッチ20、白色雑音から後述の所定の帯域の試験信号を生成して出力する白色雑音発生器(WNGen)21、予歪信号を生成して出力する予歪信号発生器(PGen)24、PGen24を制御して予歪信号の制御を行い、また、校正を行う場合に信号を切り替えるスイッチ20、スイッチ13の制御、またキャリブレーションや予歪み処理手順の制御等を行う制御処理部(Cont)22、Ich、Qchそれぞれで一方の入力端子へ信号が入力され、他方の入力端子に予歪信号が入力されその両者を合成して予歪み補償信号を生成してDAC4へ出力する2つの合成器23、カプラ9からの一部の出力信号がQDEM3を経て一方のI、Qchの組の入力端子へ入力され、他方のI、Qchの組の入力端子へWN Gen21からの試験信号が入力され、その差分信号をCont22へ出力する比較部25とを備えている。
FIG. 2 is a functional block diagram for explaining the internal operation of the
In FIG. 2, the
合成器23は、例えば、乗算器が使用される場合が多いが、結果的には、入力信号に対して予歪信号との加算、乗除等によるバイアス加算や、非直線的な入力対出力特性を持たせることにより後段の増幅器の歪み特性を打ち消す(補償する)予歪補償信号を出力する。
As the
また、Cont22は、内部に試験信号の入力と試験信号との差分に対応して、その差分をなくす予歪信号をPGen24から出力するためのデータを記憶したデータベースPBを備えている。なお、比較部25のWN Gen21からの試験信号の入力系統には、QDEM3からの信号とのタイミングを一致させるための遅延部(DL)26が挿入されている。これらの各構成は、それぞれの間がバスライン等により接続され、上述の信号、情報が入出力される。
The
図3は、携帯電話の1事業者毎のチャネル割当の概念図。図4は、チャネル割当と、本実施例における試験信号の帯域の関係を説明する概念図である。
図3において、1通信事業者は、帯域BMHzで事業免許が与えられ、その対域内に更にそれぞれ、中心周波数fc1、fc2、fcnでn個、帯域bMHzの複数のバンド(チャネル)で運用が行われている。帯域B0MHzは、隣接する他用途、又は、他事業者へのガードバンドを設けた場合の総帯域を意味する。帯域の広さはB≧B0が通常設定される。
FIG. 3 is a conceptual diagram of channel allocation for each mobile phone operator. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the relationship between channel allocation and test signal bandwidth in this embodiment.
In FIG. 3, one telecommunications carrier is granted a business license in the band BMHz, and further operates in a plurality of bands (channels) of n in the center frequencies fc1, fc2, and fcn and in the band bMHz. It has been broken. The band B0 MHz means a total band in the case where a guard band is provided for other adjacent uses or other operators. As for the width of the band, B ≧ B0 is normally set.
携帯電話端末と基地局(又はリピータ)との間は、互いが対向する無線リンク毎に前述の複数のバンドから何れか1つが選択されて無線通信を行う。例えば、基地局側の送信器に使用される高周波増幅器は、帯域BMHz全域に亘って所定の歪特性以下で動作しなければならないので、起動時等に自己キャリブレーション(校正)を行い、予歪量の設定を行う。 Between the mobile phone terminal and the base station (or repeater), wireless communication is performed by selecting any one of the plurality of bands described above for each wireless link facing each other. For example, a high-frequency amplifier used in a transmitter on the base station side must operate below a predetermined distortion characteristic over the entire band BMHz. Therefore, self-calibration (calibration) is performed at the time of startup or the like, and pre-distortion is performed. Set the amount.
キャリブレーション校正は、各バンドについて行うか、それとも全帯域に亘って一度に行うかの方法があり、前者で有れば帯域bを持った変調信号が、帯域B内の現在運用中のバンドで校正されるよう試験信号が出力され、後者で有れば帯域Bの試験信号(トレーニング信号)が使用される。 There is a method of performing calibration for each band or for all bands at once. If the former, the modulation signal having band b is the band currently in operation in band B. A test signal is output to be calibrated, and if it is the latter, a test signal (training signal) in band B is used.
図4は、fc1を中心周波数とするバンドP1でのキャリブレーションを行った場合の歪み補正の概念を示している。この場合、バンドP1でキャリブレーションを行っても、fc2を中心周波数とするバンドP2で送信する場合に発生する歪成分d2は、キャリブレーション範囲から外れているので十分な補償がなされない。その結果、適用可能な各バンド毎にキャリブレーションを行わなければならない。実際問題としては、各バンドでリンク設定の都度キャリブレーションを行えず、また、起動時に行うにしてもバンド切替制御が面倒になる、各バンド、又は、割当帯域境界の遮断特性を急峻にした高度なフィルタが必要になるので、キャリブレーション処理に要する回路規模が大きくなる。 FIG. 4 shows the concept of distortion correction when calibration is performed in the band P1 having fc1 as the center frequency. In this case, even if calibration is performed in the band P1, the distortion component d2 generated when transmission is performed in the band P2 having fc2 as the center frequency is out of the calibration range, so that sufficient compensation is not performed. As a result, calibration must be performed for each applicable band. As a practical matter, calibration cannot be performed each time a link is set in each band, and even if it is performed at startup, band switching control becomes troublesome. Since a large filter is required, the circuit scale required for the calibration process increases.
ところが、ROFシステムに用いられるようなリピータでは、装置の小型化、低消費電力化が要求されているのでキャリブレーションも出来る限り小規模な回路で済ませなければならない。 However, a repeater used in the ROF system is required to reduce the size and power consumption of the apparatus, so that calibration must be performed with a circuit as small as possible.
本発明の実施例の高周波増幅器で用いるキャリブレーションでは、当該事業者に割当てられた帯域Bの1/3以上の帯域を持つ白色雑音成分による試験信号を用いることにより、1回のキャリブレーションで済ませ、回路構成を簡易、かつ制御を容易にしている。 In the calibration used in the high-frequency amplifier according to the embodiment of the present invention, a test signal using a white noise component having a band of 1/3 or more of the band B allocated to the operator can be used for one calibration. The circuit configuration is simple and easy to control.
言い換えれば、高周波増幅器は、中心周波数がfc0であり、帯域幅Bの間の電波を送信する送信器なので、帯域Bでのキャリブレーションを簡便に済ませるに様にすればよい。 In other words, since the high-frequency amplifier has a center frequency of fc0 and is a transmitter that transmits radio waves in the bandwidth B, the calibration in the band B may be simply performed.
図5は、理想的な試験信号に対する増幅器で発生する歪みの関係を説明するイメージ図である。
図5(a)は、高周波増幅器に入力する帯域Wの方形波状の入力信号波Soを示す。図5(b)は、高周波増幅器から理想波形の信号が歪んで出力される出力信号波形Spのイメージ図、図5(c)は、スペクトラムアナライザによる実測例である。高周波増幅器が十分な周波数帯域と無歪動作をすれば入出力波形は一致するが、そうで無い場合は歪成分が本来の信号出力の両側に現れる。
FIG. 5 is an image diagram for explaining the relationship between distortion generated in an amplifier and an ideal test signal.
FIG. 5A shows a square-wave input signal wave So in the band W that is input to the high-frequency amplifier. FIG. 5B is an image diagram of an output signal waveform Sp output from a high-frequency amplifier with an ideal waveform signal distorted, and FIG. 5C is an example of an actual measurement using a spectrum analyzer. If the high-frequency amplifier performs distortion-free operation with a sufficient frequency band, the input / output waveforms match, but if not, distortion components appear on both sides of the original signal output.
図5(b)において、単一周波数のキャリヤ同士の相互歪、例えば3次、5次の歪みは歪み成分dの様に現れるが、白色雑音から作製された帯域Wの入力信号に対しては、点線で示されるような歪成分包絡線E、または、図5(c)の包絡線の様な出力になる。 In FIG. 5 (b), mutual distortions between single-frequency carriers, for example, third-order and fifth-order distortions appear as distortion components d, but for an input signal in a band W created from white noise, The distortion component envelope E as indicated by the dotted line or the envelope curve shown in FIG.
そこで、本発明の実施例の予歪み補償の為のキャリブレーションでは、帯域Bに亘る利得偏差情報や歪みを、試験信号(トレーニング信号)の帯域幅Wを帯域幅Bよりも狭くした1回のキャリブレーションを行うことにより推定する。 Therefore, in the calibration for predistortion compensation according to the embodiment of the present invention, the gain deviation information and distortion over the band B are processed once when the bandwidth W of the test signal (training signal) is narrower than the bandwidth B. Estimated by performing calibration.
増幅器から試験信号帯域の約3倍程度までに補正すべき歪成分が出力すると考えれば、方形波状の試験信号(トレーニング信号)の帯域幅Wを帯域幅Bと同じにせず、1/3以上にすれば帯域Bに亘っての歪みを1回のキャリブレーションにより調べれば良いと考える。言い換えれば、3次歪までの歪み成分を扱うとしても試験信号のフラットな部分を割当帯域Bの1/3にとれば、歪み補正に関わる情報が取得出来ると考える。 Assuming that the distortion component to be corrected is output from the amplifier to about three times the test signal bandwidth, the bandwidth W of the square wave test signal (training signal) is not made the same as the bandwidth B, but more than 1/3. In this case, it is considered that the distortion over the band B may be examined by one calibration. In other words, even if distortion components up to the third order distortion are handled, if the flat portion of the test signal is set to 1/3 of the allocation band B, it is considered that information related to distortion correction can be acquired.
本実施例は、割当られた周波数帯域の中心周波数で帯域Bの1/3以上の試験信号を高周波増幅器に入力し、それと高周波増幅器の出力信号と比較して、歪み発生量を測定し、予歪補正量を近似的に作製する。 In this embodiment, a test signal that is 1/3 or more of the band B at the center frequency of the assigned frequency band is input to the high frequency amplifier, and compared with the output signal of the high frequency amplifier, the amount of distortion is measured, and An approximate distortion correction amount is produced.
図6は、本発明の実施例における試験信号の周波数帯域を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the frequency band of the test signal in the embodiment of the present invention.
図6において、帯域Bの中心周波数は、fc0である。そして、B/3(W)は、試験信号の中央付近でのフラットな特性(例えば、1dB、3dB等所定の平坦特性)を有する試験信号の周波数帯域(以下、試験信号帯域と呼ぶ。)である。 In FIG. 6, the center frequency of the band B is fc0. B / 3 (W) is a test signal frequency band (hereinafter referred to as a test signal band) having a flat characteristic near the center of the test signal (for example, a predetermined flat characteristic such as 1 dB or 3 dB). is there.
試験信号の低域、高域(fL、fU)の両肩部の減衰特性は任意であるが、周波数境界(fuc、flc)では、所定のスプリアスの上限値よりも低レベルに減衰するように試験信号のバンドパスフィルタが設定される。 The attenuation characteristics of both shoulders of the low frequency and high frequency (fL, fU) of the test signal are arbitrary, but at the frequency boundary (fuc, flc), it is attenuated to a level lower than the upper limit value of the predetermined spurious. A bandpass filter for the test signal is set.
次に試験信号の生成法について説明する。前述の理想的なカットオフ周波数特性の試験信号を用いれば、高周波増幅器の出力から、試験信号の帯域Wの試験信号帯域以外の周波数の歪成分が得られる。しかし、帯域外Wで有っても帯域B内での歪み成分を測定するためには、試験信号にこの帯域W外でも送信入力成分が有る方が歪成分も大きく現れ、校正が容易になる。 Next, a method for generating a test signal will be described. If the test signal having the ideal cutoff frequency characteristic is used, a distortion component having a frequency other than the test signal band of the test signal band W can be obtained from the output of the high-frequency amplifier. However, in order to measure the distortion component in the band B even if it is in the out-of-band W, the distortion component also appears larger when the test signal has the transmission input component in the out-of-band W, and calibration is easy. .
本来、フラットな領域を帯域Bに一致、もしくは近い範囲にしても良いが、この場合、WN Gen21の白色信号から試験信号を出力する試験信号出力フィルタの遮断特性が非常に急峻であることが要求され、デジタルフィルタと雖も高度な処理を行うことになるのでWN Gen21が複雑化して好ましくない。
Originally, the flat area may be equal to or close to the band B, but in this case, the cutoff characteristic of the test signal output filter that outputs the test signal from the white signal of WN Gen21 is required to be very steep. In addition, since the digital filter and the high-level processing are also performed,
一方、B/3程度のフラット領域にし、WN Gen21のフィルタ(図示せず)は、試験信号の低域、高域fL、fUから周波数境界fuc、flcに向けて緩やかな遮断特性、例えば、6dB/octの様な特性にする。こうすることにより、フィルタも簡易に済ませられるのみならず、試験信号として歪み測定のための送信成分を得ることが出来るようになる。 On the other hand, a WN Gen21 filter (not shown) has a flat cutoff region of about B / 3, and has a gentle cutoff characteristic from the low and high frequencies fL and fU of the test signal toward the frequency boundaries fuc and flc, for example, 6 dB. The characteristics are as in / oct. By doing so, not only can the filter be simplified, but also a transmission component for distortion measurement can be obtained as a test signal.
その結果、図6の傾斜部分を持つ試験信号が生成され帯域Bでの各バンドへの歪み補償に役立つ。比較部25は、このWN Gen21からの試験信号と、QDEM3を介して送信器出力とを比較して予歪を与えるための補償差分をCont22へ出力している。
As a result, a test signal having the sloped portion of FIG. 6 is generated, which is useful for distortion compensation to each band in the band B. The
繰り返しになるが、帯域をB/3にして校正を中心周波数fc0で済ませ、またフィルタを緩やかな特性にして試験信号を生成することにより、実運用のfc1、又はfcnの中心周波数のバンドに置き換えても影響を少なく抑えることを実現している。 Again, the band is set to B / 3 and calibration is performed at the center frequency fc0, and the test signal is generated with a gradual characteristic of the filter, so that it is replaced with the actual frequency band of fc1 or fcn. Even with this, it is possible to minimize the impact.
また、予歪みは、ベースバンドで合成される方法では、Ich、Qchでの信号に折り返し周波数でのイメージが発生するが上記の帯域で補正を行う事によりイメージ対策を図ることができる。 Further, in the pre-distortion method in which the base band is synthesized, an image at the aliasing frequency is generated in the Ich and Qch signals, but it is possible to take image countermeasures by performing correction in the above band.
基地局に設置される高周波増幅器であれば終段のパワーアンプや、DPD2の回路規模は多少大きくても支障がないが、ROF等の中継用途の高周波増幅器は、低消費電力、小型化が命題である。ROF等のリピータ用途では、帯域B内の中継運用バンドと同様に変調する試験信号で細かく校正すると、装置や処理手順が複雑化してしまうが、本実施例の試験信号発生を利用する予歪補償により、小規模な高周波増幅器で済ませることが可能になる。 If it is a high-frequency amplifier installed in the base station, there is no problem even if the circuit scale of the final stage power amplifier or DPD2 is somewhat large, but high-frequency amplifiers for relay applications such as ROF are proposing low power consumption and miniaturization. It is. For repeater applications such as ROF, fine calibration with a test signal that is modulated in the same manner as the relay operation band in band B complicates the apparatus and processing procedure, but predistortion compensation using test signal generation of this embodiment Thus, a small high-frequency amplifier can be used.
図7は、DPD2の動作処理手順を説明する為の機能ブロック図、図8は、DPD2のCont22が実施する制御手順のフローチャートである。
図2、図8において、Cont22が電源投入に伴うイニシャル処理を開始し、校正モードになりPGen24を停止、待機させ(ステップs1。)。スイッチ20のcal接点を選択して、合成器23へWNGen21からの試験信号を入力し、また図1のスイッチ13を終端器10に接続するように切り替え(ステップs2。)、続いてWNGen21を起動し試験信号を出力する(ステップs3。)。
FIG. 7 is a functional block diagram for explaining an operation processing procedure of the
2 and 8,
WNGen21は、白色雑音を発生するNGen21a2とその出力が入力され、図6における中心周波数fc0で周波数帯域B/3の帯域を設定するBPF21bとからなる。NGen21aは、例えば、所定の段数のPN系列のランダム符号発生器を用いた白色雑音発生器で、バンドパスフィルタ(BPF)21bは、デジタルフィルタで構成されるものがCont22により容易に多様な設定を実現できるので好ましい。BPF21は、先述の通り、図4の様にカットオフ周波数fU、fLから6dB/octの様な緩やかな遮断特性を備えているがこの傾斜特性は、施一計条件に応じて適宜設定されるものである。
The
なお、NGen21aは、ダイオードによる白色雑音発生器で、BPF21bは、受動素子によるアナログフィルタで生成した信号をデジタル変換して出力するものであっても良い。
Note that
比較部25には、遅延部(DL)26を介してWNGen21からの試験信号と、合成器23、DAC4等を経てパワーアンプ8で増幅された出力信号がカプラ9、ADC11等を経由したフィードバック信号とが入力される。DL26は、比較部25に入力するWNGen21からの試験信号とADC11を経由して入力されるフィードバック信号との入力タイミング、即ちフィードバック信号の遅延時間とが一致するように挿入される遅延手段である。
The
比較部25は、WNGen21からの試験信号とADC11からのフィードバック信号をQDEM3で直交復調したIch、Qch毎に差分出力を求めてCont22へ出力する(ステップs4。)。ここで、比較部25は、例えば、内部のFFTを有することにより、振幅、位相についての差分出力を周波数に対応して出力する。
The
Cont22の図示されない内部メモリには、上記の様な差分の現れ方のパターンの周波数対位相ズレ、周波数対振幅の歪特性がデータベースPB(LUT:ルックアップ テーブルと呼ばれることもある。)として記憶蓄積されている。
The internal memory (not shown) of
そして、その差分の現れ方のパターンのデータベースPBには、さらに各パターンについて、予め理想状態と測定比較、または理論的に解析されて、その差分を補償する予歪信号が識別番号等により対応付けられ記憶されている。 In addition, in the database PB of the pattern of how the difference appears, a predistortion signal that is previously compared with the ideal state and measured or theoretically analyzed to compensate for the difference is associated with an identification number or the like. And memorized.
Cont22は、データベースPBを参照し、データベースPBに記憶されたパターンから差分出力のパターンと相関性が高いものを抽出する(ステップs5。)。
The
Cont22は、データベースPBから抽出されたパターンに対するこの差分を小さくする予歪信号の識別番号か、又はそのパターンに近い予歪信号の候補となる識別番号をバスラインBを介してIch、Qchの各PGen24に出力する(ステップs6。)。
The
PGen24には、この予歪信号の識別番号に対応して出力する予歪信号のパターン、又は、予歪信号の生成データが図示されない内部メモリに記憶され、入力された制御信号に従って、予歪信号を合成器23へ出力する(ステップs7。)。
In the
Ich、Qchの各合成器23は、Ich、QchのPGen24からの予歪信号と、WN Gen21からの試験信号とをそれぞれ合成してDAC4を介してパワーアンプ8へ向けて出力し、(ステップs8。)校正モードから運用モードに切り替える。運用モードでは、スイッチ20の接点がopを選択し、スイッチ13はアンテナ14へ接続先が選択される(ステップs9)。
The Ich and
なお、運用モードへの切替えは、スイッチ接続先の選択後比較部25が差分とデータベースPBとを参照し、不足分を補うように更に追加予歪みを与える差分が最小になった時点もしくは、所定の差分以下になった時点から行う様にしてもよい。そして、運用モードになると比較部25は、動作を停止する。
Note that switching to the operation mode is performed when the
一方、変形例として、上記ステップ8で運用モードになった場合、比較部25を連続動作させ、入力信号と、送信信号とを比較して補償差分をCont 22へ出力し、Cont 22は、運用モードにおける差分補償のデータベースPB(LUT)を参照して、PGen 24に予歪信号を出力する一般的なフィードバック制御を行うようにしても良い。
On the other hand, as a modification, when the operation mode is set in step 8 above, the
DPD2始め、高周波増幅器の構成の組合せ、処理手順は、上記の主旨を逸脱しない範囲で変更されて良い。
The combination of the configuration of the high-frequency amplifier and the processing procedure at the beginning of the
以上本発明の実施例による予歪補償では、複雑な歪み補正処理を行わないので、小型で低消費電力の高周波増幅器を提供することが出来る。 As described above, since the predistortion compensation according to the embodiment of the present invention does not perform complicated distortion correction processing, it is possible to provide a small-sized and low power consumption high frequency amplifier.
1 前段回路
2 デジタル予歪回路(DPD)
20 スイッチ
21 白色雑音発生器(WNGen)
22 制御処理部(Cont)
23 合成器
24 予歪信号発生器(PGen)
25 比較部
3 直交復調部(QDEM)
4 デジタル・アナログ変換部(DAC)
5 LPF
6 変調器(MOD)
7a、7b フィルタ
8 パワーアンプ
9 カプラ
10 終端部
11 アナログ・デジタル変換部(ADC)
12 アンプ
13 スイッチ
14 アンテナ
PB データベース
1
20
22 Control processing part (Cont)
23
25
4 Digital-to-analog converter (DAC)
5 LPF
6 Modulator (MOD)
7a, 7b Filter 8
12
Claims (4)
の内の所定の周波数帯域で送信される入力信号に対して予歪補償をして増幅する高周波増
幅器において、
入力信号と予歪信号とを合成した予歪補償信号を生成して増幅部へ出力する合成手段と
、
前記合成部から入力する予歪補償信号を増幅して出力する増幅部と、
白色雑音を生成し、生成した白色雑音を前記最大周波数帯域の中心周波数で1/3以上
の帯域に亘る平坦なピーク部を持つフィルタを通した試験信号にして出力する試験信号出
力手段と、
前記試験信号出力手段から入力する前記試験信号と前記試験信号が入力された前記増幅
部の出力信号とを入力し、両入力の差分の情報を制御手段へ出力する比較手段と、
前記校正を行う場合、前記出力される試験信号を前記増幅部へ入力し、前記比較手段か
ら入力される前記差分の情報と、差分をなくすための予歪信号を記憶したデータベースと
を参照し、入力される前記差分をなくす予歪信号を出力する制御情報を前記予歪信号発生
手段へ出力して校正する制御と、前記校正終了後、前記増幅部が前記合成部から前記予歪
補償信号を入力する様に切り替える制御とを行う制御手段と、
前記制御情報を入力して前記予歪補償信号を生成するための前記予歪信号を前記合成手
段へ出力する予歪信号発生手段とを
具備することを特徴とする高周波増幅器。 In a high-frequency amplifier that amplifies by performing predistortion compensation on an input signal transmitted in a predetermined frequency band within a maximum allowable frequency band by measuring and calibrating the distortion characteristics of the self with the test signal,
A synthesis means for generating a predistortion compensation signal obtained by synthesizing the input signal and the predistortion signal and outputting the predistortion signal,
An amplification unit that amplifies and outputs a predistortion compensation signal input from the synthesis unit;
White noise is generated, and the generated white noise is 1/3 or more at the center frequency of the maximum frequency band.
A test signal output means for outputting a test signal that has passed through a filter having a flat peak portion over a band of
Comparing means for inputting the test signal input from the test signal output means and the output signal of the amplifying unit to which the test signal is input, and for outputting information on the difference between both inputs to the control means;
When performing the calibration, the test signal to be output is input to the amplifying unit, the difference information input from the comparison unit, and a database storing a predistortion signal for eliminating the difference, The control information for outputting the predistortion signal that eliminates the input difference is output to the predistortion signal generating means and calibrated, and after the calibration is completed, the amplification unit receives the predistortion compensation signal from the synthesis unit. Control means for performing control to switch to input,
A high frequency amplifier comprising: predistortion signal generation means for inputting the control information and generating the predistortion signal for generating the predistortion compensation signal to the synthesis means.
前記ピーク部の各肩部分から、前記最大周波数帯域の各境界許容周波数での許容出力限界
まで緩やかに減衰させて前記試験信号にして出力することを特徴とする請求項1記載の高
周波増幅器。 The filter is
Wherein from each shoulder portion of the peak portion, the maximum until an acceptable output limit in each boundary allowable frequency of the frequency band is gradually attenuated and outputs to the test signal according to claim 1, wherein the high-frequency amplifier.
段と、比較手段と、予歪信号発生手段と、制御手段と、合成手段と、増幅部とを備え、試
験信号により自己の歪み特性を測定して校正し、送信される入力信号に対して予歪信号が
合成された予歪補償信号を前記増幅部が増幅する高周波増幅器の予歪補償方法において、
前記試験信号出力手段は、生成する白色雑音を前記最大周波数帯域の中心周波数で、その
1/3以上の帯域に亘る平坦なピーク部を持つ試験信号にして出力し、
前記比較手段は、前記試験信号出力手段から試験信号と、その試験信号を増幅した信号
とを入力して両入力の差分の情報を前記制御手段へ出力し、
前記差分の情報が入力される前記制御手段は、
前記校正を行う場合、前記出力される試験信号を前記増幅部へ入力し、前記比較手段から
入力される前記差分の情報と、差分をなくすための予歪信号を記憶したデータベースとを
参照し、入力される前記差分をなくす予歪み信号を出力する制御情報を前記予歪信号発生
手段へ出力して校正する制御と、前記校正終了後、前記増幅部が前記予歪補償信号を入力
する様に切り替える制御とを行い、
前記予歪信号発生手段は、前記入力された制御情報に従って前記送信される入力信号と
合成するための前記予歪信号を前記合成手段へ出力し、
前記予歪信号が入力される前記合成手段は、前記送信される入力信号と前記予歪信号と
を合成して前記予歪補償信号を生成して前記増幅器へ向けて出力することを
特徴とする高周波増幅器の予歪補償方法。 A test signal output means, a comparison means, a predistortion signal generation means, a control means, a synthesizing means, and an amplifying unit are provided for transmitting in a predetermined frequency band within the permitted maximum frequency band, In a predistortion compensation method for a high-frequency amplifier, the amplification unit amplifies a predistortion signal in which a predistortion signal is synthesized with respect to an input signal to be transmitted.
The test signal output means outputs the white noise to be generated as a test signal having a flat peak portion over a band of 1/3 or more at the center frequency of the maximum frequency band,
The comparison means inputs a test signal from the test signal output means and a signal obtained by amplifying the test signal, and outputs information on the difference between both inputs to the control means,
The control means to which the difference information is input is:
When performing the calibration, the test signal to be output is input to the amplifying unit, the difference information input from the comparison unit, and a database storing a predistortion signal for eliminating the difference, Control for outputting and calibrating the control information for outputting the predistortion signal for eliminating the difference to be inputted to the predistortion signal generating means, and after the calibration is completed, the amplifier unit inputs the predistortion compensation signal. Control to switch,
The predistortion signal generating means outputs the predistortion signal to be combined with the transmitted input signal in accordance with the input control information to the combining means,
The synthesizing unit to which the predistortion signal is input generates the predistortion compensation signal by synthesizing the transmitted input signal and the predistortion signal, and outputs the predistortion signal to the amplifier. Predistortion compensation method for high frequency amplifier.
前記ピーク部の各肩部分から、前記最大周波数帯域の各境界許容周波数での許容出力まで
緩やかに減衰する
ことを特徴とする請求項3記載の高周波増幅器の予歪補償方法。 The test signal is
4. The predistortion compensation method for a high frequency amplifier according to claim 3 , wherein the attenuation is gradually attenuated from each shoulder portion of the peak portion to an allowable output at each boundary allowable frequency of the maximum frequency band.
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