JP5120178B2 - Nonlinear system inverse characteristic identification device and method, power amplification device, and power amplifier predistorter - Google Patents

Nonlinear system inverse characteristic identification device and method, power amplification device, and power amplifier predistorter Download PDF

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Description

本件は、一般に非線形システムに関し、例えば非線形電力増幅器に関し、更に無線通信システムの送信機(例えば基地局と移動局)において使用され得る非線形電力増幅器に関する。   The present invention relates generally to nonlinear systems, such as nonlinear power amplifiers, and further to nonlinear power amplifiers that can be used in transmitters (eg, base stations and mobile stations) of wireless communication systems.

非線形システムの一つとして、電力増幅器は、多くの電子機器における重要な構成要素となり、微小な電気信号を増幅して、遠隔伝送の需要を満たすことができる。ここで、増幅されるエネルギーは、直流電源により供給される。即ち、電力増幅器は、直流エネルギーを交流信号に変換することができる。   As one of nonlinear systems, a power amplifier is an important component in many electronic devices, and can amplify a minute electric signal to meet the demand for remote transmission. Here, the energy to be amplified is supplied by a DC power source. That is, the power amplifier can convert DC energy into an AC signal.

電力増幅器の物理的特性によると、電力増幅器における入力信号と出力信号との電圧関係を示す特性グラフは、入力信号の電圧が大きくなるに従って、線形領域、非線形領域及び飽和領域に分けられる。図1は、電力増幅器PAの非線形入出力信号特性を示している。入力信号VINの振幅が小さい領域では、電力増幅器PAの出力VOUTは、ほとんど入力信号VINに対する線形増幅となるが、入力信号VINの振幅が大きくなるに従って、電力増幅器PAの非線形特性が、次第に明らかになり、最後には飽和に到る。この非線形は、周波数領域において、相互変調によって、増幅された信号のスペクトルが帯域外に広がり、帯域内に歪みが生じることで表される。図2には、非線形の電力増幅器によるスペクトルの広がりが模式的に示されている。 According to the physical characteristics of the power amplifier, the characteristic graph indicating the voltage relationship between the input signal and the output signal in the power amplifier is divided into a linear region, a non-linear region, and a saturation region as the voltage of the input signal increases. FIG. 1 shows nonlinear input / output signal characteristics of the power amplifier PA. The region smaller amplitude of the input signal V IN, the output V OUT of the power amplifier PA is almost a linear amplification to the input signal V IN, according to the amplitude of the input signal V IN increases, the nonlinear characteristic of the power amplifier PA It gradually becomes clear and finally reaches saturation. This non-linearity is expressed by the fact that the spectrum of the amplified signal spreads out of the band due to intermodulation in the frequency domain, and distortion occurs in the band. FIG. 2 schematically shows the spread of the spectrum by a non-linear power amplifier.

理想的には、電力増幅器には、線形増幅の機能だけを発揮すること、すなわち、出力信号が単に入力信号の単純な線形増幅であることが望まれ、そのため電力増幅器を線形領域で動作させる。この場合に、電力増幅器において直流信号を交流信号に変換する効率が非常に低くなると、大量のエネルギーの浪費をもたらし、余計な放熱装置の追加を検討することになるかもしれない。   Ideally, the power amplifier is desired to perform only the function of linear amplification, i.e., the output signal is simply a linear amplification of the input signal, so that the power amplifier operates in the linear region. In this case, if the efficiency of converting a DC signal into an AC signal in the power amplifier becomes very low, a large amount of energy is wasted, and it may be considered to add an extra heat dissipation device.

従って、一方では電力増幅器の効率を高めるため、他方では多くの現代の通信システムにおける信号には大きなダイナミック・レンジ(平均電力とピーク電力の比)があるため、往々にして電力増幅器は非線形領域で動作させられる。これは、出力信号の歪み(周波数領域において、帯域内に歪み、帯域外にスペクトルの広がりが生じる)を引き起こす原因になる。電力増幅器の分野において、このように現在の出力信号が現在の入力信号の影響だけを受ける非線形電力増幅器の歪みを、電力増幅器の無記憶性(メモリレス)非線形特性ということがある。   Therefore, on the one hand, to increase the efficiency of the power amplifier, and on the other hand, the signals in many modern communication systems have a large dynamic range (ratio of average power to peak power), so power amplifiers are often in the nonlinear region. It is made to work. This causes distortion of the output signal (in the frequency domain, distortion occurs in the band and spectrum spread occurs outside the band). In the field of power amplifiers, the distortion of a nonlinear power amplifier in which the current output signal is affected only by the influence of the current input signal is sometimes referred to as a memoryless non-linear characteristic of the power amplifier.

電力増幅器の非線形特性を改善する方法の一つとして、ベースバンドプリディストーション技術が注目されている。図3には、図1に示す非線形特性と相殺するための電力増幅器のプリディストータの入出力信号の特性の模式図が示されている。ベースバンドプリディストーション技術は、プリディストータPDを用いて電力増幅器PAの逆特性をシミュレートし、オリジナル入力信号VINを電力増幅器に入力する前に予歪付加し、電力増幅器PAの非線形特性を補償して、電力増幅器の出力側において歪みのない増幅された出力信号VOUTを取得するものである。プリディストーションの処理機能を有する電力増幅器の入出力信号の特性は、飽和領域に近接するまで優れた線形特性を表している。図4に、プリディストータを備える電力増幅器の入出力信号の特性の模式図を示す。 As one of the methods for improving the non-linear characteristics of the power amplifier, a baseband predistortion technique has attracted attention. FIG. 3 shows a schematic diagram of input / output signal characteristics of the power amplifier predistorter for canceling out the nonlinear characteristics shown in FIG. The baseband predistortion technology simulates the inverse characteristics of the power amplifier PA using the predistorter PD, applies predistortion before inputting the original input signal VIN to the power amplifier, and improves the nonlinear characteristics of the power amplifier PA. Compensation is performed to obtain an amplified output signal V OUT without distortion on the output side of the power amplifier. The characteristic of the input / output signal of the power amplifier having the predistortion processing function represents an excellent linear characteristic until it approaches the saturation region. FIG. 4 shows a schematic diagram of input / output signal characteristics of a power amplifier including a predistorter.

動作に優れるプリディストータの多くは、シングルトーン信号又は狭帯域幅信号に対するものである。すなわち、その多くは、上記の電力増幅器のメモリレス非線形の補償に用いられる。しかしながら、信号の帯域幅が広くなるに伴って、電力増幅器は、ある程度のメモリ効果(周波数選択性)を表すことがある。すなわち、現在の出力信号は、現在の入力信号と関係があるだけでなく、その前の入力信号とも関係がある場合がある。図5に、メモリ効果を有する非線形電力増幅器の入出力信号特性の模式図を示す。電力増幅器のメモリ効果は、その出力において、キャリア付近における非対称のスペクトルを表す。図6に、メモリ効果を有する非線形の電力増幅器によって増幅された信号のスペクトルの模式図を示す。すなわち、キャリア(所望の信号)のスペクトルが完全に対称であっても、歪みによる擬似スペクトルは、中心キャリアに関して非対称となる。   Many of the predistorters that perform well are for single tone or narrow bandwidth signals. That is, most of them are used for memoryless nonlinear compensation of the power amplifier. However, as the signal bandwidth increases, the power amplifier may exhibit some memory effect (frequency selectivity). That is, the current output signal is not only related to the current input signal, but may also be related to the previous input signal. FIG. 5 shows a schematic diagram of input / output signal characteristics of a nonlinear power amplifier having a memory effect. The memory effect of the power amplifier represents an asymmetric spectrum near the carrier at its output. FIG. 6 shows a schematic diagram of a spectrum of a signal amplified by a non-linear power amplifier having a memory effect. That is, even if the spectrum of the carrier (desired signal) is completely symmetric, the pseudo spectrum due to distortion is asymmetric with respect to the center carrier.

従って、上記のメモリ効果を有する電力増幅器の逆特性を正確にシミュレートするために、より複雑な構成と方法により、電力増幅器の逆特性のモデル化とパラメータの推定を行う必要があり、それによってプリディストーションを実現するのである。現在、電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果の両方を同時に補償する技術として、例えば、メモリ多項式モデルと二次元ルックアップテーブルの方法が知られている。   Therefore, in order to accurately simulate the inverse characteristics of the power amplifier having the memory effect described above, it is necessary to model the inverse characteristics of the power amplifier and estimate the parameters with a more complicated configuration and method. Predistortion is realized. Currently, for example, a memory polynomial model and a two-dimensional lookup table method are known as techniques for simultaneously compensating for both the memoryless nonlinear characteristic and the memory effect of a power amplifier.

メモリ多項式モデルは、ボルテラモデルを簡単にしたモデルである。ボルテラモデルには、ボルテラ級数を用いて、非線形のシステムに対する正確なモデルをつくり、電力増幅器の逆のボルテラ級数モデルをシミュレートして理論的に電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果とを相殺することができる。ボルテラモデルは、電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果を相殺するのに、有効であるが、複雑な式を使用すると共に、大量の数学的な計算が必要であるため、その物理的な実現は困難である。そのため、簡素化されたボルテラモデルであるメモリ多項式モデルが提出されている。図7に、従来技術による、メモリ多項式モデルを用いた、メモリ効果を有する非線形の電力増幅器の入力信号に対する予歪付加処理の模式図を示す。ここで、メモリ多項式モデルの出力が、現在の入力とその前の入力及び相関する多項式関数により表示されている。電力増幅器の非線形を相殺する機能は、使用される以前の入力の数と多項式の次数とに依存する。電力増幅器の非線形特性を正確に記述するために、高次項を含む多項式を用いる。そのため、条件の数が多いマトリックスに繋がり、数値算出が困難になってしまう。   The memory polynomial model is a simplified version of the Volterra model. The Volterra model uses the Volterra series to create an accurate model for nonlinear systems, and simulates the inverse Volterra series model of the power amplifier to theoretically offset the memoryless nonlinear characteristics and memory effects of the power amplifier. can do. The Volterra model is effective in offsetting the memoryless nonlinear characteristics and memory effects of power amplifiers, but it uses complex equations and requires a large amount of mathematical calculations, so its physical realization It is difficult. Therefore, a memory polynomial model, which is a simplified Volterra model, has been submitted. FIG. 7 shows a schematic diagram of a predistortion addition process for an input signal of a nonlinear power amplifier having a memory effect, using a memory polynomial model according to the prior art. Here, the output of the memory polynomial model is displayed by the current input, the previous input, and a correlated polynomial function. The ability to cancel the nonlinearity of the power amplifier depends on the number of previous inputs used and the order of the polynomial. In order to accurately describe the nonlinear characteristics of the power amplifier, a polynomial including a high-order term is used. Therefore, it leads to a matrix with many conditions, and numerical calculation becomes difficult.

二次元ルックアップテーブル方式は、電力増幅器の現在の出力とその現在の入力及び直前の入力との関係によって、電力増幅器の逆特性がルックアップテーブルに作成され、入力信号に対する電力増幅を行う前に、ルックアップテーブルから取得された重み係数を利用して、入力信号に対して予歪付加することで、電力増幅器の非線形特性を相殺する。図8に、従来技術により、二次元ルックアップテーブルを使用して、メモリ効果を有する非線形の電力増幅器の入力信号に対して予歪付加処理の模式図を示す。しかしながら、二次元ルックアップテーブルでは、大容量のメモリにより大量のプリディストーションデータを記憶する必要があるだけでなく、それに、メモリ長が制限されているため、往々にして、現在の入力及び直前の入力と出力との関係だけによって、電力増幅器の入力信号に対して予歪付加して、電力増幅器のメモリ効果を相殺することになる。メモリ長を増加すれば、多次元ルックアップテーブルは非常に複雑になり、その実現が困難になってしまう。   In the two-dimensional look-up table method, the inverse characteristics of the power amplifier are created in the look-up table according to the relationship between the current output of the power amplifier and its current input and the previous input. The non-linear characteristic of the power amplifier is canceled by applying predistortion to the input signal using the weighting factor acquired from the lookup table. FIG. 8 is a schematic diagram showing a predistortion addition process for an input signal of a nonlinear power amplifier having a memory effect using a two-dimensional lookup table according to the conventional technique. However, in a two-dimensional lookup table, not only is it necessary to store a large amount of predistortion data in a large capacity memory, but also because the memory length is limited, it is often the case that the current input and the immediately preceding data are stored. Only by the relationship between the input and the output, predistortion is added to the input signal of the power amplifier to cancel the memory effect of the power amplifier. If the memory length is increased, the multi-dimensional look-up table becomes very complex and difficult to implement.

非線形の電力増幅器に類似する他の非線形のシステムにおいても、以上のような技術課題が存在する。   The above technical problems also exist in other nonlinear systems similar to the nonlinear power amplifier.

そこで、記憶デバイスや数値算出に対する要求を効果的に低下することができるようにしたい。   Therefore, we want to be able to effectively reduce the demand for storage devices and numerical calculations.

また、デジタル技術を利用して、ベースバンドにおいてプリディストーションを実現することで、電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果を補償するとともに、記憶デバイスと数値算出に対する要求を効果的に低減する電力増幅器逆特性同定装置とその方法、電力増幅器のプリディストータ、及び電力増幅器の逆特性同定装置とプリディストータを使用する電力増幅装置も提供したい。   In addition, by using digital technology to achieve predistortion in the baseband, the powerless amplifier compensates for the memoryless nonlinear characteristics and memory effect of the power amplifier, and effectively reduces the demand for storage devices and numerical calculations. We would also like to provide a reverse characteristic identification apparatus and method, a power amplifier predistorter, and a power amplifier reverse characteristic identification apparatus and power amplification apparatus using the predistorter.

本発明の一例によれば、非線形システムのオリジナル入力信号x(n)および相応のフィードバック出力信号y(n)により、非線形システムの逆特性を同定する非線形システム逆特性同定方法を提供し、この非線形システム逆特性同定方法は、逆フィルタ信号x(n)とフィードバック出力信号y(n)とにより、ルックアップテーブル関数Q{・}を算出するルックアップテーブル関数Q{・}生成ステップと、フィードバック出力信号y(n)とルックアップテーブル関数Q{・}とにより中間予歪付加信号z(n)を生成する中間予歪付加信号z(n)生成ステップと、中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とによりフィルタ関数F{・}を作成するフィルタ関数F{・}作成ステップと、フィルタ関数F{・}のパラメータを使用し、式

Figure 0005120178
に従って、オリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って逆フィルタ信号x(n)を生成する逆フィルタステップと、設定された条件を満たすまで、以上の各ステップを繰り返すことを含み、ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とは、非線形システムの逆特性を表す。 According to an example of the present invention, there is provided a nonlinear system inverse characteristic identification method for identifying an inverse characteristic of a nonlinear system from an original input signal x (n) of the nonlinear system and a corresponding feedback output signal y G (n). The nonlinear system inverse characteristic identification method includes a lookup table function Q {•} generation step for calculating a lookup table function Q {•} from the inverse filter signal x F (n) and the feedback output signal y G (n). Intermediate predistortion added signal z (n) generating step for generating intermediate predistortion added signal z (n) by feedback output signal y G (n) and look-up table function Q {·}, and intermediate predistortion added signal Using the filter function F {•} creation step to create the filter function F {•} using z (n) and the original input signal x (n), and the parameters of the filter function F {•},
Figure 0005120178
And performing an inverse filtering step on the original input signal x (n) to generate an inverse filter signal x F (n), repeating the above steps until a set condition is satisfied, The uptable function Q {•} and the filter function F {•} represent the inverse characteristics of the nonlinear system.

本発明の他の一例によれば、非線形システムのオリジナル入力信号x(n)、および相応のフィードバック出力信号y(n)により、非線形システムの逆特性を同定する非線形システム逆特性同定装置を提供し、この非線形システム逆特性同定装置は、非線形システムの逆特性を同定して、非線形システムの逆特性を表すルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを生成するパラメータ算出器と、パラメータ算出器に生成されたルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とが設定条件を満たすか否かを判定し、ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを繰り返し算出するようにパラメータ算出器を制御する収束判断器とを含み、前記パラメータ算出器は、逆フィルタ信号x(n)とフィードバック出力信号y(n)とによりルックアップテーブル関数Q{・}を算出するルックアップテーブル生成器と、フィードバック出力信号y(n)とルックアップテーブル生成器で算出されたルックアップテーブル関数Q{・}とにより中間予歪付加信号z(n)を生成する中間プリディストータと、中間プリディストータで生成された中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とによりフィルタ関数F{・}を作成するフィルタパラメータ算出器と、フィルタパラメータ算出器で作成されたフィルタ関数F{・}を使用し、式

Figure 0005120178
に従って、オリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って逆フィルタ信号x(n)を生成する逆フィルタとを含む。 According to another example of the present invention, there is provided a non-linear system inverse characteristic identification device for identifying an inverse characteristic of a non-linear system from an original input signal x (n) of the non-linear system and a corresponding feedback output signal y G (n). The non-linear system inverse characteristic identification device identifies a reverse characteristic of the non-linear system and generates a look-up table function Q {•} and a filter function F {•} representing the inverse characteristic of the non-linear system. And whether the lookup table function Q {•} and the filter function F {•} generated in the parameter calculator satisfy the setting condition, and the lookup table function Q {•} and the filter function F { And a convergence determination unit for controlling the parameter calculator so as to calculate repeatedly, the parameter calculator based on the inverse filter signal x F (n) and the feedback output signal y G (n). An intermediate predistortion by a lookup table generator for calculating a lookup table function Q {·}, a feedback output signal y G (n) and a lookup table function Q {·} calculated by the lookup table generator Create filter function F {•} from intermediate predistorter that generates additional signal z (n), intermediate predistortion additional signal z (n) generated by intermediate predistorter, and original input signal x (n) Filter parameter calculator to be used and the filter function F {•} created by the filter parameter calculator,
Figure 0005120178
And an inverse filter that performs inverse filtering on the original input signal x (n) to generate an inverse filter signal x F (n).

また、本発明の更なる他の一例によれば、電力増幅器のプリディストータを提供し、この電力増幅器のプリディストータは、オリジナル入力信号に対して、絶対値を取り、量子化を行ってから、ルックアップテーブルアドレスに変換するアドレス発生器と、ルックアップテーブル関数Q{・}に従って配置され、アドレス発生器から出力されるルックアップテーブルアドレスにより、補正係数を出力する一次元ルックアップテーブルと、オリジナル入力信号を一次元ルックアップテーブルから出力された補正係数に乗算して、中間予歪付加信号を取得する乗算器と、フィルタ関数F{・}に従って配置され、乗算器から出力された中間予歪付加信号に対するフィルタリングを行って、予歪付加信号を生成するフィルタとを含み、ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とは、上記の非線形システム逆特性同定方法により生成され、又は、上記の非線形システム逆特性同定装置により生成される。   According to still another example of the present invention, a predistorter for a power amplifier is provided. The predistorter for the power amplifier takes an absolute value and performs quantization on an original input signal. To a lookup table address, and a one-dimensional lookup table that is arranged according to the lookup table function Q {·} and outputs a correction coefficient according to a lookup table address output from the address generator; , A multiplier that multiplies the original input signal by the correction coefficient output from the one-dimensional lookup table to obtain an intermediate predistorted signal, and an intermediate that is arranged according to the filter function F {·} and output from the multiplier Including a filter for performing filtering on the predistorted signal and generating a predistorted signal, and a look-up table The number and Q {·} and filter function F {·}, generated by the nonlinear system inverse characteristic identification methods described above, or is generated by the nonlinear system inverse characteristic identification device.

また、本発明の他の一例によれば、電力増幅装置を提供し、この電力増幅装置は、オリジナル入力信号に対してプリディストーションを行って、予歪付加入力信号を出力するプリディストータモジュールと、プリディストータモジュールから出力された予歪付加入力信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、デジタル・アナログ変換器から出力されたアナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、アップコンバータから出力されたRF信号を電力増幅して、電力増幅された出力信号を出力する電力増幅器とを含み、前記プリディストータモジュールの構成は、上記に限定された電力増幅器のプリディストータの構成と同じである。   According to another example of the present invention, a power amplifying device is provided, and the power amplifying device performs predistortion on an original input signal and outputs a predistorted input signal. A digital-to-analog converter that converts the predistorted input signal output from the predistorter module into an analog signal; an up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-to-analog converter into an RF signal; A power amplifier that amplifies the RF signal output from the up-converter and outputs a power-amplified output signal, and the configuration of the predistorter module includes a predistorter of the power amplifier limited to the above Same as the configuration.

また、本発明の他の一例によれば、電力増幅装置を提供し、この電力増幅装置は、上記に限定された電力増幅器のプリディストータと同様に構成され、オリジナル入力信号に対してプリディストーションを行って予歪付加入力信号を出力するプリディストータモジュールと、プリディストータモジュールから出力された予歪付加入力信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、デジタル・アナログ変換器から出力されたアナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、アップコンバータから出力されたRF信号を電力増幅して、電力増幅された出力信号を出力する電力増幅器と、電力増幅器の出力を二つの信号に分岐して、その一つの信号を出力信号として出力し、他の一つの信号を減衰器にフィードバックする方向性結合器と、方向性結合器からフィードバックされた信号を受信し、当該フィードバック信号を減衰する減衰器と、減衰器から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータと、ダウンコンバータから出力されたベースバンド信号をデジタル信号に変換して、フィードバック出力信号とするアナログ・デジタル変換器と、オリジナル入力信号を遅延して、遅延入力信号を生成する遅延器と、アナログ・デジタル変換器から出力されたフィードバック出力信号と遅延器から出力された遅延入力信号とを受信して、受信されたフィードバック出力信号と遅延入力信号とにより、ルックアップテーブル関数とフィルタ係数とをオンラインで更新するプリディストーションデータ更新器とを含む。   According to another example of the present invention, a power amplifying device is provided, which is configured in the same manner as the power amplifier predistorter limited to the above, and predistorted with respect to the original input signal. The predistorter module that outputs the predistortion added input signal, the digital / analog converter that converts the predistortion input signal output from the predistorter module into an analog signal, and the output from the digital analog converter An up-converter that upconverts the analog signal thus converted into an RF signal, a power amplifier that amplifies the RF signal output from the up-converter, and outputs a power-amplified output signal, and two outputs of the power amplifier. Branches to a signal, outputs one of the signals as an output signal, and feeds the other signal to the attenuator A directional coupler for backing up, an attenuator for receiving a signal fed back from the directional coupler, attenuating the feedback signal, and a downconverter for downconverting the attenuated signal output from the attenuator to a baseband signal An analog-to-digital converter that converts the baseband signal output from the downconverter into a digital signal to be a feedback output signal, a delay device that delays the original input signal to generate a delayed input signal, and an analog・ Receiving the feedback output signal output from the digital converter and the delayed input signal output from the delay unit, and using the received feedback output signal and the delayed input signal, the lookup table function and the filter coefficient are online. Predistortion data updater .

また、本発明の他の一例によれば、電力増幅装置のプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新する方法を提供し、この方法は、以下のステップ:
電力増幅装置のオリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号を比較して、下記式:

Figure 0005120178
〔ここで、F{・}、Q{・}、P{・}は、それぞれフィルタのフィルタ関数、ルックアップテーブルのルックアップテーブル関数と電力増幅器の増幅関数を表し、ただし、
Figure 0005120178
ルックアップテーブル関数Q{・}は、次式
Figure 0005120178
であり、
フィルタ係数は、次式
Figure 0005120178
であり、
Lは、フィルタの記憶長さを表し、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
に従って誤差信号を算出すること、
及び、下記式:
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
Uとμの両方とも、収束までのステップ数である〕
により、ルックアップテーブル関数とフィルタ係数とをオンラインで更新すること、
を含む。 According to another example of the present invention, a method for online updating parameters of a predistorter module of a power amplifying device is provided, which method includes the following steps:
Compare the original input signal x (n) of the power amplifier and the feedback output signal, the following formula:
Figure 0005120178
[Where F {•}, Q {•}, and P {•} represent the filter function of the filter, the lookup table function of the lookup table, and the amplification function of the power amplifier, respectively, where
Figure 0005120178
The lookup table function Q {·} is given by
Figure 0005120178
And
The filter coefficient is
Figure 0005120178
And
L represents the storage length of the filter, and [| · |] represents absolute value acquisition and quantization)
Calculating an error signal according to
And the following formula:
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
(Both U and μ q are the number of steps to convergence)
To update lookup table functions and filter coefficients online,
including.

本発明によれば、マトリックスの高条件数による数値算出の困難を回避することができる。   According to the present invention, it is possible to avoid difficulty in numerical calculation due to the high condition number of the matrix.

本件は、非線形システム、例えば非線形電力増幅器の逆特性同定装置及びその方法、電力増幅器のプリディストータ及び非線形システムの逆特性同定装置とプリディストータを備えた電力増幅装置に関し、デジタル技術を利用して、ベースバンドにおいてプリディストーションを実現することで、非線形電力増幅器の無記憶性(メモリレス)非線形特性とメモリ効果とを補償するものである。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。図面において、同一又は対応の技術特徴又は構成要素について、同一又は対応の符号で表示させる。
The present invention relates to a nonlinear system, for example, an inverse characteristic identification device and method for a nonlinear power amplifier, a power amplifier predistorter, and an inverse characteristic identification device for a nonlinear system and a power amplifying apparatus including the predistorter, using digital technology Thus, by realizing predistortion in the baseband, the non-memory (memoryless) nonlinear characteristic and the memory effect of the nonlinear power amplifier are compensated.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding technical features or components are displayed with the same or corresponding reference numerals.

本実施例に係る非線形システムの逆特性の同定は、普通のハマースタインモデルに基いて行われる。ハマースタインモデルは、非線形システムのメモリ効果を考慮して構築された非線形モデルであり、メモリレス非線形モデルと線形時変システムとを直列して構成される。図9は、ハマースタインモデル90を利用して非線形システム94の逆特性を構築する構成の模式図を示している。図9に示すように、ハマースタインモデル90は、アドレス発生器91、ルックアップテーブル(Look-Up Table: LUT)92、FIR(有限インパルス応答)フィルタ93及び乗算器95を含む。アドレス発生器91は、入力信号x(n)によりLUT92を検索するためのアドレスを生成して、当該アドレスによりLUT92から複素で表示された係数を選択する。入力信号x(n)と複素係数とを乗算器95で乗算した積が、FIRフィルタ93によってデジタルフィルタリングされて、最終の予歪付加信号u(n)となる。ここで、kは、LUT92のアドレスを表す。   Identification of the inverse characteristic of the nonlinear system according to the present embodiment is performed based on a normal Hammerstein model. The Hammerstein model is a non-linear model constructed in consideration of the memory effect of a non-linear system, and is composed of a memoryless non-linear model and a linear time-varying system in series. FIG. 9 shows a schematic diagram of a configuration for constructing the inverse characteristic of the nonlinear system 94 using the Hammerstein model 90. As shown in FIG. 9, the Hammerstein model 90 includes an address generator 91, a look-up table (LUT) 92, a FIR (finite impulse response) filter 93, and a multiplier 95. The address generator 91 generates an address for searching the LUT 92 based on the input signal x (n), and selects a coefficient displayed in a complex form from the LUT 92 based on the address. The product obtained by multiplying the input signal x (n) and the complex coefficient by the multiplier 95 is digitally filtered by the FIR filter 93 to be the final predistorted signal u (n). Here, k represents the address of the LUT 92.

一次元のLUTは、非線形システムのメモリレス非線形特性を補償するのに用いられ、フィルタは、非線形システムのメモリ効果を補償するのに用いられる。これによって、メモリの大量の占用と高次多項式の使用とを回避でき、また、演算量を低減することができる。ここでは、どのように一次元のLUTとFIRフィルタのパラメータとを確立して、両者の組み合わせによって非線形システムの総合の非線形特性によく適合させるか、を考える。そのため、本実施例は、「間接学習法」を採用する。図10に、本実施例に適用された非線形システムの逆特性を取得するための間接学習法の一例を示す。   The one-dimensional LUT is used to compensate for the memoryless nonlinear characteristics of the nonlinear system, and the filter is used to compensate for the memory effect of the nonlinear system. As a result, it is possible to avoid occupying a large amount of memory and using higher-order polynomials, and to reduce the amount of calculation. Here, we will consider how to establish a one-dimensional LUT and FIR filter parameters, and to better match the overall nonlinear characteristics of the nonlinear system by combining them. Therefore, this embodiment employs an “indirect learning method”. FIG. 10 shows an example of an indirect learning method for acquiring the inverse characteristic of the nonlinear system applied to this embodiment.

一般的に、非線形システムの特性は、時間の経過とともに頻繁に変化するものではないため、学習アルゴリズム及びプリディストーションモデルA同定モジュールは、いくらかの入力と出力データのサンプリングポイント(例えば、n個の入力データサンプリングポイントとn個の出力データササンプリングポイント)とを収集した後、オフラインでデータ処理を行うことができる。同定を行ってから、非線形システムの総合の非線形を補償するように、新たなパラメータを非線形システムのプリディストーションモデルAモジュールに送信する。図10に示すように、この過程には、データをオフラインで更新する際に、収集した入力と出力データとのサンプリングポイントを使用し、誤差信号e(n)を最小化して非線形システムの逆特性(モデルAのパラメータを推定)を取得する。図10において、x(n)は、非線形システムの入力であり、y(n)は、非線形システムの出力であり、Gは、非線形システムの所望の利得係数であり、また、y(n)は、非線形システムのフィードバック出力と呼ばれる。プリディストーションモデルAモジュールは、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などの各種のプログラマブルデバイスにより実現することができ、非線形システムの時変のパラメータなどの更新を現場で容易に実現することができる。 In general, the characteristics of nonlinear systems do not change frequently over time, so the learning algorithm and the predistortion model A identification module can use some input and output data sampling points (eg, n inputs). After data sampling points and n output data sampling points) are collected, data processing can be performed offline. After identification, new parameters are sent to the predistortion model A module of the nonlinear system so as to compensate for the overall nonlinearity of the nonlinear system. As shown in FIG. 10, in this process, when the data is updated off-line, the sampling points of the collected input and output data are used, and the error signal e (n) is minimized to reverse the characteristics of the nonlinear system. (Estimate the parameters of model A). In FIG. 10, x (n) is the input of the nonlinear system, y (n) is the output of the nonlinear system, G is the desired gain factor of the nonlinear system, and y G (n) Is called the feedback output of the nonlinear system. The predistortion model A module can be realized by various programmable devices such as a field programmable gate array (FPGA), and the time-varying parameters of the nonlinear system can be easily updated in the field.

図11は、間接学習法により非線形システムの逆特性をオフラインで取得する同定装置、すなわち、図10に示す学習アルゴリズム及びプリディストーションモデルA同定モジュールの一例を示す模式図である。この装置は、図10に示した間接学習法を基にしている。同図のデータ収集記憶モジュール301は、収集して記憶した非線形システムの入出力データを同定モジュール300に送り、同定モジュール300は、これらのデータをマッピングして出力した後、加算器306において、データ収集記憶モジュール301に記憶された非線形システムの入力データと比較して、誤差信号e(n)を同定モジュール300のパラメータの修正の根拠とする。   FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of an identification apparatus that acquires the inverse characteristics of the nonlinear system offline by the indirect learning method, that is, an example of the learning algorithm and the predistortion model A identification module illustrated in FIG. This apparatus is based on the indirect learning method shown in FIG. The data collection / storage module 301 in FIG. 3 sends the input / output data of the collected and stored nonlinear system to the identification module 300. The identification module 300 maps and outputs these data, and then the adder 306 The error signal e (n) is used as a basis for correcting the parameters of the identification module 300 by comparing with the input data of the nonlinear system stored in the collection storage module 301.

同定モジュール300は、アドレス発生器302、ルックアップテーブル303、乗算器304及びデュアルフィルタ305を含む。ここでのアドレス発生器302、ルックアップテーブル303、乗算器304及びデュアルフィルタ305は、それぞれ図9に示したアドレス発生器91、ルックアップテーブル92、乗算器95及びFIRフィルタ93に対応し、その具体的な動作例は、以下の文で説明する。   The identification module 300 includes an address generator 302, a lookup table 303, a multiplier 304 and a dual filter 305. The address generator 302, lookup table 303, multiplier 304 and dual filter 305 here correspond to the address generator 91, lookup table 92, multiplier 95 and FIR filter 93 shown in FIG. A specific operation example will be described in the following sentence.

図11から分かるように、誤差信号e(n)は、以下のように表示される。

Figure 0005120178
ここで、x(n)は、図10に示す入力信号を表す。図10に示す非線形システムの所望利得がGであり、非線形システムの出力がy(n)である場合、yG(n)は、次式
Figure 0005120178
で表示される。
Figure 0005120178
は、同定信号(入力信号x(n)の推定値)を表し、以下のように表示される。
Figure 0005120178
中間予歪付加信号z(n)は、以下のようである。
Figure 0005120178
ここで、F{・}は、フィルタ305のフィルタ関数を表し、Q{・}は、ルックアップテーブル303のルックアップテーブル関数を表す。
[|・|]は、アドレス発生器302による絶対値取りと量子化とを表す。すなわち、
Figure 0005120178
kは、ルックアップテーブルのアドレス(例えば0〜255)に対応する。 As can be seen from FIG. 11, the error signal e (n) is displayed as follows.
Figure 0005120178
Here, x (n) represents the input signal shown in FIG. When the desired gain of the nonlinear system shown in FIG. 10 is G and the output of the nonlinear system is y (n), y G (n) is given by
Figure 0005120178
Is displayed.
Figure 0005120178
Represents an identification signal (estimated value of the input signal x (n)) and is displayed as follows.
Figure 0005120178
The intermediate predistortion added signal z (n) is as follows.
Figure 0005120178
Here, F {·} represents the filter function of the filter 305, and Q {·} represents the lookup table function of the lookup table 303.
[| • |] represents absolute value acquisition and quantization by the address generator 302. That is,
Figure 0005120178
k corresponds to an address (for example, 0 to 255) of the lookup table.

従って、非線形システムの逆特性の同定は、フィルタ305とルックアップテーブル303のパラメータとを設計して誤差信号e(n)を最小化することになる。e(n)は時系列であるので、この同定は、以下のように記述される。

Figure 0005120178
ここで、
Figure 0005120178
である。 Therefore, the identification of the inverse characteristics of the nonlinear system will minimize the error signal e (n) by designing the filter 305 and the parameters of the lookup table 303. Since e (n) is time series, this identification is described as follows.
Figure 0005120178
here,
Figure 0005120178
It is.

関数Eを効果的に最小化するために、好適あるいは最適な方法の一例として、F{・}とQ{・}とを合せて最適化する。本実施例では、交互にF{・}とQ{・}との最適化計算を行ってEを最小化し、最適化されたF{・}とQ{・}(フィルタ305とルックアップテーブル303)とにより非線形システムの逆特性に近づく算出方法を提案している。   In order to effectively minimize the function E, F {·} and Q {·} are combined and optimized as an example of a suitable or optimal method. In the present embodiment, optimization calculation of F {•} and Q {•} is alternately performed to minimize E, and optimized F {•} and Q {•} (filter 305 and lookup table 303 ) And a calculation method that approaches the inverse characteristics of a nonlinear system.

まず、関数Q{・}を解析し算出する。ルックアップテーブルの内容は、各サンプリングポイントの利得を解析して取得される。ここで、各サンプリングポイントの利得は、以下のように表示される。

Figure 0005120178
First, the function Q {•} is analyzed and calculated. The contents of the lookup table are obtained by analyzing the gain of each sampling point. Here, the gain of each sampling point is displayed as follows.
Figure 0005120178

すなわち、各

Figure 0005120178
のそれぞれは、一つの
Figure 0005120178
に対応し、すなわち、一つのルックアップテーブルのアドレスkに対応する。同じアドレスkを有する
Figure 0005120178
を1カテゴリに分類(1グループに分類)し、以下のように表示する。
Figure 0005120178
That is, each
Figure 0005120178
Each is one
Figure 0005120178
That is, it corresponds to the address k of one lookup table. Have the same address k
Figure 0005120178
Are classified into one category (classified into one group) and displayed as follows.
Figure 0005120178

各グループ毎の

Figure 0005120178
に対して、それぞれ、その絶対値と位相の平均を取ることで、折衷の利得特性を取得することができる。すなわち、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
である。 For each group
Figure 0005120178
On the other hand, by taking the average of the absolute value and the phase, it is possible to obtain a compromise gain characteristic. That is,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
It is.

そして、ルックアップテーブル関数Q{・}

Figure 0005120178
を取得することができる。
ここで、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
である。
また、
Figure 0005120178
は、Hadamard積を表し、上付き文字Tは、マトリックスの転置を表す。 And the lookup table function Q {•}
Figure 0005120178
Can be obtained.
here,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
It is.
Also,
Figure 0005120178
Represents the Hadamard product, and the superscript T represents the transpose of the matrix.

式(12)によりルックアップテーブル関数Q{・}を取得した後、式(4)により中間予歪付加信号z(n)を算出することができる。   After obtaining the look-up table function Q {·} by Expression (12), the intermediate predistortion added signal z (n) can be calculated by Expression (4).

上記のように折衷の利得特性を算出する際に、選択されるのは、各グループ毎の

Figure 0005120178
の絶対値と位相それぞれの平均値である。他のアルゴリズム、例えば、メジアン法、最小二乗法などを使用して当該折衷の利得特性を取得してもよい。ここでは、その具体的な説明を省略する。 When calculating the gain characteristics of eclectic as described above, what is selected for each group
Figure 0005120178
Is the average value of each of the absolute value and the phase. The gain characteristics of the compromise may be obtained using other algorithms such as a median method and a least square method. Here, the specific description is omitted.

次に、フィルタ関数F{・}を解析し算出する。これは、最小二乗法により取得することができる。中間予歪付加信号z(n)を取得した後、最適のフィルタ関数F{・}を取得して入力信号x(n)に近づけるために、最小二乗法によりフィルタ係数

Figure 0005120178
を取得する。
ここで、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
であり、ここで、Nは、収集されたデータの長さであり、Lは、FIRフィルタの階数(メモリ深度)である。 Next, the filter function F {•} is analyzed and calculated. This can be obtained by the least square method. After obtaining the intermediate predistorted signal z (n), the filter coefficient is obtained by the least square method in order to obtain the optimum filter function F {•} and to approximate the input signal x (n).
Figure 0005120178
To get.
here,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
Where N is the length of the collected data and L is the rank (memory depth) of the FIR filter.

式(15)によりフィルタのパラメータWを算出して取得した後、フィルタ関数F{・}は、マトリックスとベクトルの形式で、以下のように表示される。

Figure 0005120178
After calculating and obtaining the filter parameter W by equation (15), the filter function F {•} is displayed in the form of a matrix and a vector as follows.
Figure 0005120178

そして、式(3)と式(18)とにより、入力信号x(n)の推定値

Figure 0005120178
を取得して、式(1)により誤差信号e(n)を算出することができる。誤差信号e(n)が設定された条件を満たす場合、入力信号x(n)の推定値
Figure 0005120178
が要求を満たすと考えられる。これは、現在に使用されるルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とが、非線形システムの特性によく適合し、図10に示すプリディストーションモデルAのパラメータに適用することができることを意味する。 Then, the estimated value of the input signal x (n) is obtained by Equation (3) and Equation (18).
Figure 0005120178
And the error signal e (n) can be calculated by equation (1). Estimated value of input signal x (n) when error signal e (n) satisfies the set condition
Figure 0005120178
Is considered to meet the requirements. This is because the currently used look-up table function Q {•} and filter function F {•} are well suited to the characteristics of the nonlinear system and can be applied to the parameters of the predistortion model A shown in FIG. Means you can.

一方、誤差信号e(n)が設定された条件を満していない場合、入力信号x(n)の推定値

Figure 0005120178
が要求を満すことができないため、さらにルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを修正する必要がある。この場合、フィルタ305を利用して、次式(19)に従って入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って、逆フィルタ信号
Figure 0005120178
を得る。
Figure 0005120178
On the other hand, if the error signal e (n) does not satisfy the set condition, the estimated value of the input signal x (n)
Figure 0005120178
Cannot satisfy the request, it is necessary to further modify the lookup table function Q {•} and the filter function F {•}. In this case, the filter 305 is used to perform inverse filtering on the input signal x (n) according to the following equation (19) to obtain an inverse filter signal.
Figure 0005120178
Get.
Figure 0005120178

そして、非線形システムのフィードバック出力信号

Figure 0005120178
とともに、式(8)中のオリジナル入力信号x(n)の代わりに当該逆フィルタ信号
Figure 0005120178
を用いて、式(4)、式(5)及び式(12)〜式(18)を利用して、改めてルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを算出する。そして、設定された条件を満たすまで、さらに、式(1)により誤差信号e(n)を算出する。 And the feedback output signal of the nonlinear system
Figure 0005120178
And the inverse filter signal instead of the original input signal x (n) in equation (8).
Figure 0005120178
Are used to calculate the look-up table function Q {•} and the filter function F {•} again using the equations (4), (5), and (12) to (18). Then, until the set condition is satisfied, the error signal e (n) is further calculated by the equation (1).

ここで、設定された条件は、誤差信号e(n)を取得した後、次式(20)の正規化平均二乗誤差NMSEが収束するか否かを検査すること、又は、繰り返し数がある閾値より大きくなるか否かを判断することとすることができる。

Figure 0005120178
Here, the set condition is that after obtaining the error signal e (n), it is checked whether or not the normalized mean square error NMSE of the following equation (20) converges, or a threshold with a certain number of repetitions It can be determined whether or not it becomes larger.
Figure 0005120178

もちろん、当業者であれば、設定された条件は、上記に言及した正規化平均二乗誤差NMSEのみに限定されず、他の判定標準、例えば平均二乗誤差MSE、ピーク平均二乗誤差PMSEなどでもよいことが理解できるはずである。   Of course, for those skilled in the art, the set condition is not limited to the normalized mean square error NMSE referred to above, but may be other judgment standards such as the mean square error MSE, the peak mean square error PMSE, etc. Should be able to understand.

図12は、図11に示す同定モジュール300により実行される最適化処理の過程のフローチャートを示しており、すなわち、非線形システムの入力信号x(n)と出力信号y(n)とによりどのように非線形システムの逆特性を記述するルックアップテーブル303の関数Q{・}とフィルタ305の関数F{・}とを取得するかを示している。   FIG. 12 shows a flowchart of the optimization process performed by the identification module 300 shown in FIG. 11, that is, how the input signal x (n) and the output signal y (n) of the nonlinear system are used. It shows whether the function Q {·} of the lookup table 303 describing the inverse characteristic of the nonlinear system and the function F {·} of the filter 305 are acquired.

図12に示すように、まず、ステップS1201において、非線形システムのオリジナル入力信号x(n)と、非線形システムの処理を経てフィードバックし減衰され、同定モジュール300で処理された出力信号

Figure 0005120178
とを取得する。 As shown in FIG. 12, first, in step S1201, the original input signal x (n) of the nonlinear system and the output signal that has been fed back and attenuated through the processing of the nonlinear system and processed by the identification module 300
Figure 0005120178
And get.

次に、ステップS1202において、サンプリングポイントごとに、出力信号yG(n)に対する絶対値を取り、量子化操作を行い、式(5)により各サンプリングポイントの出力信号yG(n)に対応するアドレス番号kを取得する。そして、ステップS1203において、最初の正規化平均二乗誤差NMSE0を設定し、繰り返し変数iを0とする。 Next, in step S1202, for each sampling point, an absolute value for the output signal y G (n) is taken, a quantization operation is performed, and the output signal y G (n) at each sampling point is handled by Equation (5). Get the address number k. In step S1203, the first normalized mean square error NMSE 0 is set, and the iteration variable i is set to 0.

次に、ステップS1204において、式(8)〜式(14)により、グループ化し平均化して、ルックアップテーブル関数Q{・}を取得する。まず、式(8)により、各サンプリングポイント毎の利得

Figure 0005120178
を取得し、式(9)により、各サンプリングポイントの利得を、対応の出力信号アドレスに応じていくつかのグループに分ける。次に、式(10)〜式(14)により、ルックアップテーブル関数Q{・}を取得する。 Next, in step S1204, grouping and averaging are performed according to equations (8) to (14) to obtain a lookup table function Q {·}. First, the gain at each sampling point is calculated by equation (8).
Figure 0005120178
And the gain of each sampling point is divided into several groups according to the corresponding output signal address according to equation (9). Next, the look-up table function Q {·} is obtained from the equations (10) to (14).

ルックアップテーブル関数Q{・}を算出して取得した後、ステップS1205において、式(4)により中間予歪付加信号z(n)を算出する。その後、ステップS1206において、繰り返し変数iを1加算する。すなわち、i=i+1とする。   After calculating and obtaining the look-up table function Q {·}, in step S1205, the intermediate predistortion added signal z (n) is calculated by Equation (4). Thereafter, in step S1206, 1 is added to the repetition variable i. That is, i = i + 1.

そして、ステップS1207において、フィルタの設計を行って、フィルタ関数F{・}を取得し、正規化平均二乗誤差NMSEiを算出する。まず、式(17)によりフィルタマトリックスZMを作成して、式(15)によりフィルタ関数F{・}を取得する。そして、式(3)と式(18)とにより入力信号x(n)の推定値

Figure 0005120178
を算出して、式(20)により正規化平均二乗誤差NMSEiを算出する。 In step S1207, the filter is designed to obtain the filter function F {·}, and the normalized mean square error NMSE i is calculated. First, a filter matrix Z M is created by Expression (17), and a filter function F {·} is acquired by Expression (15). Then, the estimated value of the input signal x (n) is obtained by Equation (3) and Equation (18).
Figure 0005120178
And the normalized mean square error NMSE i is calculated according to equation (20).

正規化平均二乗誤差NMSEiを取得した後、ステップS1208において、正規化平均二乗誤差NMSEiが収束するか否か、又は、繰り返し数がある閾値より大きくなるか否かを判断する。大きいならば、処理はステップS1209に進み、ハードウェアでプリディストータを実現するように、現在のルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とをフィールドプログラマブルゲートアレイFPGAに出力する。 After obtaining the normalized mean square error NMSE i, in step S1208, normalized mean square error NMSE i whether converge, or to determine whether greater than a certain threshold number of repetitions. If so, the process proceeds to step S1209 to output the current look-up table function Q {•} and filter function F {•} to the field programmable gate array FPGA so as to realize a predistorter in hardware. .

ステップS1208による判断結果は、正規化平均二乗誤差NMSEiが収束せず、且つ繰り返し数がある閾値より大きくない場合、処理はステップS1210に進み、フィルタを利用して、入力信号x(n)に対する逆フィルタを行って

Figure 0005120178
を取得する。 If the normalized mean square error NMSE i does not converge and the number of iterations is not greater than a certain threshold, the process proceeds to step S1210, and a filter is used to determine the input signal x (n). Do an inverse filter
Figure 0005120178
To get.

そして、処理は、ステップS1204に戻り、ステップS1204〜S1208を繰り返して実行する。非線形システムのフィードバック出力信号yG(n)とともに、式(8)中のオリジナル入力信号x(n)の代わりに当該逆フィルタ信号

Figure 0005120178
を用い、式(4)、式(5)及び式(12)〜式(18)を利用して、改めてルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを算出する。続いて、正規化平均二乗誤差NMSEiが収束し又は繰り返し数がある閾値より大きくなるまで、式(20)により、正規化平均二乗誤差NMSEiを算出する。 Then, the process returns to step S1204 and repeats steps S1204 to S1208. Along with the feedback output signal y G (n) of the nonlinear system, the inverse filter signal instead of the original input signal x (n) in equation (8)
Figure 0005120178
Are used to calculate the look-up table function Q {•} and the filter function F {•} again using the equations (4), (5), and (12) to (18). Subsequently, the normalized mean square error NMSE i is calculated by Expression (20) until the normalized mean square error NMSE i converges or becomes larger than a certain threshold.

以下に、上記同定方法を実現する好適な非線形システム逆特性同定装置の構成を詳細に説明する。図13は、本実施例に係る非線形システム逆特性同定装置のブロック図を示している。   Hereinafter, the configuration of a suitable non-linear system inverse characteristic identification device for realizing the identification method will be described in detail. FIG. 13 is a block diagram of the nonlinear system inverse characteristic identification device according to this embodiment.

図13に示されているデータ記憶デバイス810には、オリジナル入力信号x(n)と減衰されたフィードバック出力信号yG(n)とが記憶されており、これら信号は、パラメータ算出器800に送信される。パラメータ算出器800には、アドレス発生器801、ルックアップテーブル生成器802、フィルタパラメータ算出器803、中間プリディストータ804、フィルタ805、逆フィルタ806及びセレクタ807などが含まれる。 The data storage device 810 shown in FIG. 13 stores the original input signal x (n) and the attenuated feedback output signal y G (n), which are transmitted to the parameter calculator 800. Is done. The parameter calculator 800 includes an address generator 801, a lookup table generator 802, a filter parameter calculator 803, an intermediate predistorter 804, a filter 805, an inverse filter 806, a selector 807, and the like.

フィードバック出力信号yG(n) はパラメータ算出器800に入力された後、アドレス発生器801で式(5)に従ってアドレスkに変換される。変換されたアドレスkは、フィードバック出力信号yG(n) とともにルックアップテーブル生成器802に入力される。また、ルックアップテーブル生成器802には、セレクタ807からの信号x(n)又は逆フィルタ信号

Figure 0005120178
が入力され、式(8)〜式(14)によりルックアップテーブル関数Q{・}を生成し、生成されたルックアップテーブル関数Q{・}は中間プリディストータ804に出力される。 The feedback output signal y G (n) is input to the parameter calculator 800 and then converted into an address k by the address generator 801 according to the equation (5). The converted address k is input to the lookup table generator 802 together with the feedback output signal y G (n). The lookup table generator 802 also includes a signal x (n) from the selector 807 or an inverse filter signal.
Figure 0005120178
Is generated, and the lookup table function Q {•} is generated by the equations (8) to (14), and the generated lookup table function Q {•} is output to the intermediate predistorter 804.

中間プリディストータ804は、ルックアップテーブル生成器802からのルックアップテーブル関数Q{・}とフィードバック出力信号yG(n)とを受信して、式(4)により中間予歪付加信号z(n)を生成し、生成された中間予歪付加信号z(n)をフィルタパラメータ算出器803とフィルタ805とにそれぞれ出力する。 The intermediate predistorter 804 receives the look-up table function Q {·} and the feedback output signal y G (n) from the look-up table generator 802, and receives the intermediate predistortion added signal z ( n) is generated, and the generated intermediate predistortion added signal z (n) is output to the filter parameter calculator 803 and the filter 805, respectively.

フィルタパラメータ算出器803は、中間プリディストータ804からの中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とを受信し、式(15)〜式(18)によりフィルタ関数F{・}を生成する。生成されたフィルタ関数F{・}は、フィルタ805と逆フィルタ806とにそれぞれ出力される。   The filter parameter calculator 803 receives the intermediate predistortion added signal z (n) and the original input signal x (n) from the intermediate predistorter 804, and uses the filter function F {・} Is generated. The generated filter function F {·} is output to the filter 805 and the inverse filter 806, respectively.

フィルタ805は、フィルタパラメータ算出器803によって生成されたフィルタ関数F{・}により、式(3)に従って中間プリディストータ804で生成された中間予歪付加信号z(n)を処理して、オリジナル入力信号の推定値

Figure 0005120178
を生成し、生成されたオリジナル入力信号の推定値
Figure 0005120178
をNMSE算出器808に出力する。 The filter 805 processes the intermediate predistortion added signal z (n) generated by the intermediate predistorter 804 according to the expression (3) by the filter function F {·} generated by the filter parameter calculator 803 to obtain the original Input signal estimate
Figure 0005120178
And an estimate of the generated original input signal
Figure 0005120178
Is output to the NMSE calculator 808.

NMSE算出器808は、フィルタ805で生成されたオリジナル入力信号の推定値

Figure 0005120178
とオリジナル入力信号x(n)とを受信し、式(20)により正規化平均二乗誤差NMSEを算出して、収束判断器811に出力する。 The NMSE calculator 808 estimates the original input signal generated by the filter 805.
Figure 0005120178
And the original input signal x (n) are calculated, the normalized mean square error NMSE is calculated by the equation (20), and is output to the convergence determination unit 811.

フィルタ805と対称に設置された逆フィルタ806も、フィルタパラメータ算出器803からのフィルタ関数F{・}を受信して、当該フィルタ関数F{・}を使用してオリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って、逆フィルタ信号

Figure 0005120178
をセレクタ807に出力する。 The inverse filter 806 installed symmetrically with the filter 805 also receives the filter function F {•} from the filter parameter calculator 803, and uses the filter function F {•} to perform an original input signal x (n). Inverse filter signal with inverse filtering
Figure 0005120178
Is output to the selector 807.

セレクタ807は、オリジナル入力信号x(n)と逆フィルタ信号

Figure 0005120178
を選択し、必要に応じてその両者の何れかをルックアップテーブル生成器802に出力する。具体的には、セレクタ807は、通常、第一回目にルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを算出する場合、オリジナル入力信号x(n)をルックアップテーブル生成器802に出力するが、その後の繰り返し算出において逆フィルタ806によって生成された逆フィルタ信号
Figure 0005120178
を選択してルックアップテーブル生成器802に出力する。 The selector 807 receives the original input signal x (n) and the inverse filter signal.
Figure 0005120178
And outputs either of them to the lookup table generator 802 as necessary. Specifically, the selector 807 normally calculates the lookup table function Q {•} and the filter function F {•} for the first time using the original input signal x (n) as the lookup table generator 802. , But the inverse filter signal generated by the inverse filter 806 in the subsequent iterative calculation
Figure 0005120178
Is output to the lookup table generator 802.

収束判断器811は、正規化平均二乗誤差NMSEと繰り返しステップ数とを記録し、正規化平均二乗誤差NMSE又は繰り返しステップ数を判定条件とする。判定条件を満たしていない場合、すなわち、正規化平均二乗誤差NMSEが収束しない又は繰り返しステップ数が所定の閾値を越えない場合、収束判断器811は、上記の過程を繰り返して実行するように、パラメータ算出器800を制御する。判定条件を満たす場合、すなわち、正規化平均二乗誤差NMSEが収束する、又は、繰り返しステップ数が所定の閾値を越えた場合、収束判断器811は、最新算出して取得されたフィルタ関数F{・}とルックアップテーブル関数Q{・}とを出力するようにパラメータ算出器800を制御する。   The convergence determination unit 811 records the normalized mean square error NMSE and the number of repetition steps, and uses the normalized average square error NMSE or the number of repetition steps as a determination condition. When the determination condition is not satisfied, that is, when the normalized mean square error NMSE does not converge or the number of repetition steps does not exceed a predetermined threshold, the convergence determination unit 811 performs a parameter so that the above process is repeated. The calculator 800 is controlled. When the determination condition is satisfied, that is, when the normalized mean square error NMSE converges or the number of iteration steps exceeds a predetermined threshold, the convergence determination unit 811 performs the latest calculation and obtains the filter function F {· } And the parameter calculator 800 are controlled so as to output the lookup table function Q {•}.

以下に、非線形電力増幅器を例として、上記のような非線形システム逆特性同定方法と同定装置をどのように利用して電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果とを補償し、その線形増幅領域を拡大するかについて詳しく説明する。すなわち、上記のような非線形システム逆特性同定方法と同定装置をどのように利用して非線形電力増幅器に対してプリディストーションを行うのかを説明する。   In the following, taking a nonlinear power amplifier as an example, how to use the nonlinear system inverse characteristic identification method and identification device as described above to compensate for the memoryless nonlinear characteristic and memory effect of the power amplifier, the linear amplification region is Whether to enlarge will be described in detail. That is, how to perform predistortion on a nonlinear power amplifier by using the above-described nonlinear system inverse characteristic identification method and identification device as described above will be described.

まず、非線形電力増幅器の逆特性を同定するために、非線形電力増幅器の入出力データを収集する必要がある。図14に、電力増幅器の入出力データを収集するための装置のブロック図を示す。ここで、電力増幅器は、通信システムにおける基地局と移動局の送信機に使用される電力増幅器を例とするが、もちろん、当該電力増幅器は、他の場合にも適用することができる。   First, in order to identify the inverse characteristics of the nonlinear power amplifier, it is necessary to collect input / output data of the nonlinear power amplifier. FIG. 14 shows a block diagram of an apparatus for collecting power amplifier input / output data. Here, the power amplifier is an example of a power amplifier used for a transmitter of a base station and a mobile station in a communication system, but the power amplifier can be applied to other cases as well.

図14に示すように、電力増幅器の入出力データを収集するための装置は、デジタル入力信号x(n)をアナログ信号(ベースバンド信号)に変換するデジタル・アナログ変換器101、デジタル・アナログ変換器101から出力されたベースバンド信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータ102、アップコンバータ102から出力されたRF信号を電力増幅する電力増幅器103、電力増幅器103の出力を二つの信号に分岐して、その一つの信号を出力信号y(n)として出力し、他の一つの信号を減衰器105にフィードバックする方向性結合器104、方向性結合器104からフィードバックされた電力増幅器103の出力を受信して、当該フィードバック信号を減衰する減衰器105、減衰器105から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータ106、ダウンコンバータ106によりダウンコンバーティングして取得されたベースバンド信号をデジタル信号、すなわちフィードバック出力信号yG(n)に変換するアナログ・デジタル変換器107、オリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号yG(n)とを収集して記憶するデータ収集記憶モジュール100を含む。データ収集記憶モジュール100に記憶されているオリジナル入力信号x(n)及びフィードバック出力信号yG(n)は、ベクトルで以下のように表示される。

Figure 0005120178
Figure 0005120178
As shown in FIG. 14, a device for collecting input / output data of a power amplifier includes a digital / analog converter 101 that converts a digital input signal x (n) into an analog signal (baseband signal), and a digital / analog conversion. Up-converter 102 that up-converts the baseband signal output from device 101 to an RF signal, power amplifier 103 that amplifies the RF signal output from up-converter 102, and the output of power amplifier 103 is branched into two signals. One signal is output as an output signal y (n), the other signal is fed back to the attenuator 105, and the output of the power amplifier 103 fed back from the directional coupler 104 is output. An attenuator 105 that receives and attenuates the feedback signal, and an attenuation signal output from the attenuator 105 Down converter 106 for computing downconversion to baseband signal, a digital signal a baseband signal which is obtained by coating downconverting by a down converter 106, i.e. feedback output signal y G analog-to-digital converter 107 for converting the (n), A data acquisition and storage module 100 that collects and stores the original input signal x (n) and the feedback output signal y G (n) is included. The original input signal x (n) and the feedback output signal y G (n) stored in the data acquisition and storage module 100 are displayed as vectors as follows.
Figure 0005120178
Figure 0005120178

図14に示す装置を使用して電力増幅器のオリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号yG(n)とを収集した後、図12に示す非線形システム逆特性同定方法又は図13に示す非線形システム逆特性同定装置を使用して、電力増幅器の逆特性を同定して、フィルタ関数F{・}とルックアップテーブル関数Q{・}とを取得することができる。 After collecting the original input signal x (n) and feedback output signal y G (n) of the power amplifier using the apparatus shown in FIG. 14, the nonlinear system inverse characteristic identification method shown in FIG. 12 or the nonlinearity shown in FIG. Using the system inverse characteristic identification device, the inverse characteristic of the power amplifier can be identified to obtain the filter function F {·} and the lookup table function Q {·}.

フィルタ関数F{・}とルックアップテーブル関数Q{・}とを取得すると、電力増幅器のプリディストータモジュールを構築して電力増幅器の入力信号x(n)に対してプリディストーションを行って、電力増幅器に優れた線形出力を取得させることができる。図15に、本実施例によるプリディストーションを実現可能な非線形電力増幅装置のブロック図を示す。   When the filter function F {·} and the look-up table function Q {·} are obtained, the power amplifier predistorter module is constructed and predistorted with respect to the power amplifier input signal x (n). The amplifier can obtain an excellent linear output. FIG. 15 shows a block diagram of a non-linear power amplifier capable of realizing predistortion according to the present embodiment.

図15に示すように、当該プリディストーションを実現可能な非線形電力増幅装置は、入力信号x(n)に対してプリディストーションを行って、予歪付加信号を出力するプリディストータモジュール400、プリディストータモジュール400から出力された予歪付加信号をアナログ信号(ベースバンド信号)に変換するデジタル・アナログ変換器405、デジタル・アナログ変換器405から出力されたベースバンド信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータ406、アップコンバータ406から出力されたRF信号を電力増幅して、電力増幅された出力信号y(n)を出力する電力増幅器407を含む。この場合、電力増幅装置から出力される信号y(n)は、電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果が除去されて、優れた線形特性を有する。   As shown in FIG. 15, the nonlinear power amplifying apparatus capable of realizing the predistortion performs predistortion on an input signal x (n) and outputs a predistortion added signal, and a predistorter module 400. A digital / analog converter 405 that converts the predistorted signal output from the tota module 400 into an analog signal (baseband signal), and a baseband signal output from the digital / analog converter 405 is upconverted to an RF signal. The up-converter 406 includes a power amplifier 407 that amplifies the RF signal output from the up-converter 406 and outputs a power-amplified output signal y (n). In this case, the signal y (n) output from the power amplifying device has an excellent linear characteristic from which the memoryless nonlinear characteristic and the memory effect of the power amplifier are removed.

図15に示すプリディストータモジュール400は、入力信号x(n)に対して、絶対値を取り、量子化を行ってから、ルックアップテーブルアドレスに変換するアドレス発生器401、上記のような同定方法又は同定装置により取得されたルックアップテーブル関数Q{・}に応じて配置され、アドレス発生器401から出力されたルックアップテーブルアドレスに基づいて補正係数を出力する一次元ルックアップテーブル402、オリジナル入力信号x(n)を一次元ルックアップテーブル402から出力された補正係数に乗算して中間予歪付加信号を取得する乗算器403、上記のような同定方法又は同定装置を利用して取得されたフィルタ関数F{・}に従って配置され、乗算器403から出力された中間予歪付加信号に対するフィルタリングを行って、プリディストーションを達成し、予歪付加信号をデジタル・アナログ変換器405に出力するフィルタ404を含む。   The predistorter module 400 shown in FIG. 15 takes an absolute value for the input signal x (n), performs quantization, and then converts it into a look-up table address. A one-dimensional lookup table 402 which is arranged according to the lookup table function Q {·} obtained by the method or the identification device and outputs a correction coefficient based on the lookup table address outputted from the address generator 401, original Multiplier 403 that multiplies input signal x (n) by the correction coefficient output from one-dimensional lookup table 402 to obtain an intermediate predistortion added signal, obtained using the identification method or identification device as described above. Filtering the intermediate predistorted signal output from the multiplier 403 and arranged according to the filter function F {·}. Achieving pre-distortion, comprising a filter 404 for outputting a predistorted additional signal to the digital-to-analog converter 405.

また、データの収集記憶の機能とプリディストーション機能の両方を有する電力増幅器を構成するため、図14に示す電力増幅器の入出力データを収集するための装置における方向性結合器104、減衰器105、ダウンコンバータ106、アナログ・デジタル変換器107及びデータ収集記憶モジュール100を図15に示す電力増幅装置に組み込んでもよい。   Further, in order to construct a power amplifier having both a data collection and storage function and a predistortion function, a directional coupler 104, an attenuator 105 in the apparatus for collecting input / output data of the power amplifier shown in FIG. The down converter 106, the analog / digital converter 107, and the data collection / storage module 100 may be incorporated in the power amplification apparatus shown in FIG.

上記のように配置されたプリディストータモジュールを備える非線形電力増幅装置によれば、デジタル技術を利用してベースバンドにおいてプリディストーションを実現し、電力増幅器のメモリレス非線形特性とメモリ効果とを補償するだけでなく、記憶デバイスの容量に対する要求を効果的に低減し、数値算出に対する要求を大きく低下させることができる。   According to the nonlinear power amplifying apparatus including the predistorter module arranged as described above, predistortion is realized in the baseband using digital technology, and the memoryless nonlinear characteristic and the memory effect of the power amplifier are compensated. In addition, the demand for the capacity of the storage device can be effectively reduced, and the demand for numerical calculation can be greatly reduced.

以上、予め収集して記憶された電力増幅器の入力信号x(n)とフィードバック出力信号yG(n)とを利用して、オフラインで電力増幅器の逆特性を同定して、同定結果により電力増幅器のプリディストータモジュールを配置するものを説明した。 As described above, by using the power amplifier input signal x (n) and feedback output signal y G (n) collected and stored in advance, the reverse characteristic of the power amplifier is identified offline, and the power amplifier is identified based on the identification result. The predistorter module is arranged.

しかしながら、前記に言及したように、非線形電力増幅器は、非線形システムの一つとして、その出力特性が時間の変化に従って変化する。このような変化は、短い時間内では明らかでないが、時間の経過に従って、その特性が必ず変化するため、その出力が常に優れた線形形態を表すように電力増幅器の逆特性を定期的に同定することが望ましい。   However, as mentioned above, the non-linear power amplifier is one of the non-linear systems, and its output characteristics change with time. Such changes are not apparent within a short time, but their characteristics always change over time, so the power amplifier's inverse characteristics are regularly identified so that its output always represents a good linear form. It is desirable.

電力増幅器の逆特性を定期的に同定してそのプリディストータモジュールのパラメータを定期的に更新することに伴う繁雑な操作を回避するため、本実施例は、さらに、オンラインでプリディストータモジュールのパラメータを更新しアップグレードする電力増幅方法と装置を提供する。図16は、本実施例によるプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新しアップグレードできる電力増幅装置の構成図を示している。   In order to avoid complicated operations associated with periodically identifying the reverse characteristics of the power amplifier and periodically updating the parameters of the predistorter module, this embodiment further includes an online configuration of the predistorter module. A power amplification method and apparatus for updating and upgrading parameters is provided. FIG. 16 shows a configuration diagram of a power amplifying apparatus that can update and upgrade the parameters of the predistorter module online according to the present embodiment.

図16に示す電力増幅装置は、プリディストータモジュール400、デジタル・アナログ変換器405、アップコンバータ406、電力増幅器407、方向性結合器104、減衰器105、ダウンコンバータ106、アナログ・デジタル変換器107、プリディストーションデータ更新器600、及び遅延器601を含む。プリディストーションデータ更新器600と遅延器601以外の各ユニットは、それぞれ図14と図15において相応するユニットの構成と同じ、同様の符号で表記し、その具体的な説明は省略する。   16 includes a predistorter module 400, a digital / analog converter 405, an up converter 406, a power amplifier 407, a directional coupler 104, an attenuator 105, a down converter 106, and an analog / digital converter 107. , Predistortion data updater 600, and delay unit 601. Each unit other than the predistortion data updater 600 and the delay unit 601 is denoted by the same reference numerals as those of the corresponding units in FIGS. 14 and 15, and the detailed description thereof will be omitted.

図16に示すプリディストータモジュールをオンラインで更新するモジュールを備える電力増幅装置において、まず、オリジナルデジタル入力信号x(n)はプリディストータモジュール400に入力され、アドレス発生器401により絶対値が取られ、量子化された後、ルックアップテーブルアドレスに変換される。このルックアップテーブルアドレスにより、一次元ルックアップテーブル402から補正係数を読み取り、当該補正係数とオリジナルデジタル入力信号x(n)とを乗算器403で乗算する。乗算の結果が、さらにフィルタ404によってフィルタリングされて、プリディストーション処理が完了し、予歪付加信号が生成される。そして、予歪付加信号は、デジタル・アナログ変換器405とアップコンバータ406によって無線周波数アナログ信号に変換され、電力増幅器407に送信されて電力増幅され、電力増幅された信号y(n)が出力される。   In the power amplifying apparatus having a module for online updating the predistorter module shown in FIG. 16, first, the original digital input signal x (n) is input to the predistorter module 400 and the absolute value is obtained by the address generator 401. After being quantized, it is converted to a look-up table address. Based on this lookup table address, the correction coefficient is read from the one-dimensional lookup table 402 and the correction coefficient and the original digital input signal x (n) are multiplied by the multiplier 403. The result of the multiplication is further filtered by the filter 404, the predistortion process is completed, and a predistorted signal is generated. The predistorted signal is converted into a radio frequency analog signal by the digital / analog converter 405 and the up converter 406, transmitted to the power amplifier 407, power amplified, and output as a power amplified signal y (n). The

電力増幅された信号y(n)は、方向性結合器104によってフィードバックされ、減衰器105によって減衰され、その後、ダウンコンバータ106により信号がベースバンドにダウンコンバーティングされ、そして、アナログ・デジタル変換器107により、ベースバンド信号がデジタル信号に変換されて、プリディストーションデータ更新器600に入力される。   The power amplified signal y (n) is fed back by the directional coupler 104, attenuated by the attenuator 105, and then the signal is downconverted to baseband by the downconverter 106, and then an analog to digital converter. The baseband signal is converted into a digital signal by 107 and input to the predistortion data updater 600.

オリジナルデジタル入力信号x(n)の分岐の一つも遅延器601によって遅延されてから、プリディストーションデータ更新器600に入力される。プリディストーションデータ更新器600は、図11に示す同定モジュール300に相当し、下記のアルゴリズムによりプリディストータモジュール400のフィルタ関数F{・}とルックアップテーブル関数Q{・}とを更新する。   One branch of the original digital input signal x (n) is also delayed by the delay unit 601 and then input to the predistortion data updater 600. The predistortion data updater 600 corresponds to the identification module 300 shown in FIG. 11, and updates the filter function F {·} and the lookup table function Q {·} of the predistorter module 400 by the following algorithm.

図16から分かるように、オリジナルデジタル入力信号x(n)とフィードバックされたデジタル出力信号とを比較して、以下のような誤差信号が取得される。

Figure 0005120178
ここで、P{・}は電力増幅器関数を表し、また、
Figure 0005120178
であり、ルックアップテーブル関数Q{・}は、以下のように表示される。
Figure 0005120178
フィルタ係数は、以下のように整理される。
Figure 0005120178
Lは、メモリ深度を表す。
そして、ルックアップテーブル関数及びフィルタ係数は、次式により更新することができるようになる。
Figure 0005120178
ここで、
Figure 0005120178
であり、Uとμの両方とも、収束ステップ長さである。 As can be seen from FIG. 16, the following error signal is obtained by comparing the original digital input signal x (n) and the fed back digital output signal.
Figure 0005120178
Where P {·} represents the power amplifier function, and
Figure 0005120178
And the lookup table function Q {•} is displayed as follows.
Figure 0005120178
The filter coefficients are organized as follows.
Figure 0005120178
L represents the memory depth.
Then, the look-up table function and the filter coefficient can be updated by the following equations.
Figure 0005120178
here,
Figure 0005120178
And both U and μ q are convergence step lengths.

プリディストーションデータ更新器600は、前記のような非線形逆特性同定方法により、最新取得されたオリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号yG(n)とを利用して電力増幅器の逆特性をオンラインで同定することで、リアルタイムのルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを取得するようにしてもよい。 The predistortion data updater 600 uses the nonlinear inverse characteristic identification method as described above to obtain the inverse characteristic of the power amplifier using the latest acquired original input signal x (n) and feedback output signal y G (n). The real-time lookup table function Q {•} and the filter function F {•} may be acquired by online identification.

新たなルックアップテーブル関数とフィルタ関数とを取得すると、プリディストータモジュール400における相応パラメータを修正することができる。ここでは、図16に示すプリディストータモジュール400とプリディストーションデータ更新器600とにより実行される処理方法のフローの詳細説明を省略する。   Acquiring new look-up table functions and filter functions allows the corresponding parameters in the predistorter module 400 to be modified. Here, the detailed description of the flow of the processing method executed by the predistorter module 400 and the predistortion data updater 600 shown in FIG. 16 is omitted.

本実施例に開示された同定装置及び同定方法によれば、記憶デバイスと数値算出に対する要求を同時に低下させることができる。また、プリディストータモジュールのパラメータのオンライン更新を実現でき、ひいては、電力増幅器の線形特性をリアルタイムに確保することもできるようになる。   According to the identification apparatus and identification method disclosed in the present embodiment, it is possible to simultaneously reduce the requirements for the storage device and the numerical calculation. Further, online updating of the parameters of the predistorter module can be realized, and as a result, the linear characteristics of the power amplifier can be secured in real time.

以上、非線形電力増幅器を例として、どのようにオフラインやオンラインで時変非線形システムの逆特性同定を行い、同定結果により非線形システムに対してプリディストーションを行うかを詳しく説明した。   As described above, taking the nonlinear power amplifier as an example, detailed description has been given of how to perform inverse characteristic identification of a time-varying nonlinear system offline and online and to perform predistortion on the nonlinear system based on the identification result.

以上のように、本実施例は、有限インパルス応答(FIR)フィルタと一つの一次元ルックアップテーブルとを直列して電力増幅器の非線形特性を記述することで、メモリ多項式モデルに使用される多くの高次項で電力増幅器の非線形特性を正確に記述することを回避する。これは、高次項の使用によって、相応のマトリックスの条件数が高くなり、メモリ多項式パラメータの正確取得とプリディストーションとに困難をもたらすからである。また、本実施例に係る電力増幅器のプリディストータ、及び電力増幅器逆特性同定装置とプリディストータを使用する電力増幅装置が採用するのは、一次元ルックアップテーブルであり、メモリ容量の要求を大幅に低減させる。   As described above, the present embodiment describes the nonlinear characteristics of a power amplifier in series with a finite impulse response (FIR) filter and a single one-dimensional lookup table, so that many of the memory polynomial models used. Avoid accurately describing the nonlinear characteristics of the power amplifier in higher order terms. This is because the use of higher-order terms increases the condition number of the corresponding matrix, causing difficulties in the accurate acquisition and predistortion of memory polynomial parameters. In addition, the power amplifier predistorter according to the present embodiment and the power amplifier using the power amplifier reverse characteristic identification device and the predistorter employ a one-dimensional look-up table, which requires a memory capacity requirement. Reduce significantly.

また、上記の一連の処理と装置は、ソフトウェア及び/又はファームウェアで実現してもよい。ソフトウェア及び/又はファームウェアで実現する場合、記憶媒体又はネットワークから、専用のハードウェア構成を有するコンピュータ、例えば図17に示す汎用パーソナルコンピュータ700に、当該ソフトウェアを構成するプログラムをインストールし、当該コンピュータに各種のプログラムがインストールされると、各種の機能などを実行できる。   Further, the above series of processing and apparatus may be realized by software and / or firmware. When realized by software and / or firmware, a program constituting the software is installed from a storage medium or a network into a computer having a dedicated hardware configuration, for example, a general-purpose personal computer 700 shown in FIG. When this program is installed, various functions can be executed.

図17において、中央処理装置(CPU)701は、リードオンリーメモリ(ROM)702に記憶されるプログラム又は記憶部708からランダムアクセスメモリ(RAM)703にロードされたプログラムにより、各種の処理を実行する。RAM703において、必要に応じて、CPU701の各種の処理などを実行に必要なデータを記憶している。   In FIG. 17, a central processing unit (CPU) 701 executes various processes by a program stored in a read-only memory (ROM) 702 or a program loaded from a storage unit 708 to a random access memory (RAM) 703. . The RAM 703 stores data necessary for executing various processes of the CPU 701 as necessary.

CPU701、ROM702及びRAM703はバス704を介して互いに接続されている。バス704には入力/出力インターフェース705も接続されている。   The CPU 701, ROM 702, and RAM 703 are connected to each other via a bus 704. An input / output interface 705 is also connected to the bus 704.

入力/出力インターフェース705には、キーボードやマウスなどを含む入力部706と、例えば、陰極線管(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)などのようなディスプレイやスピーカーなどを含む出力部707と、ハードディスクなどを含む記憶部708と、例えばLANカードや変復調装置などを含むネットワークインターフェースカードを含む通信部709とが接続されている。通信部709は、例えばインターネットのようなネットワークを介して通信処理を実行する。   The input / output interface 705 includes an input unit 706 including a keyboard and a mouse, an output unit 707 including a display and a speaker such as a cathode ray tube (CRT) and a liquid crystal display (LCD), and a hard disk. A storage unit 708 including a communication unit 709 including a network interface card including, for example, a LAN card and a modem is connected. The communication unit 709 executes communication processing via a network such as the Internet.

必要に応じて、入力/出力インターフェース705にはドライバ710も接続されている。例えば磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどのような取り外し可能な媒体711は、必要に応じてドライバ710に取り付けられており、その中から読み出されるコンピュータプログラムが必要に応じて記憶部708にインストールされる。   A driver 710 is also connected to the input / output interface 705 as necessary. For example, a removable medium 711 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, or the like is attached to the driver 710 as necessary, and a computer program read from the medium 711 is stored in the storage unit 708 as necessary. To be installed.

ソフトウェアで上記の一連の処理を実現する場合、例えばインターネットのようなネットワーク又は取り外し可能な媒体711のような記憶媒体から、ソフトウェアを構成するプログラムをインストールする。   When the above-described series of processing is realized by software, a program constituting the software is installed from a network such as the Internet or a storage medium such as a removable medium 711, for example.

このような記憶媒体は図17に示した、その中にプログラムが記憶されており、デバイスから離れて配送することでユーザにプログラムを提供する取り外し可能な媒体711に限定されない。取り外し可能な媒体711の例として、磁気ディスク(フロッピーディスク(登録商標)を含む)、光ディスク(コンパクトディスクリードオンリーメモリ(CD-ROM)やディジタルヴァーサタイルディスク(DVD)を含む)、光磁気ディスク(ミニディスク(MD)(登録商標)を含む)、及び半導体メモリを含む。又は、記憶媒体は、ROM702、記憶部708に含まれるハードディスクなどでもよい。そのハードディスクの中には、プログラムが記憶されており、これらを含むデバイスと一緒にユーザに配送される。   Such a storage medium is not limited to the removable medium 711 shown in FIG. 17 in which the program is stored and which provides the program to the user by delivering it away from the device. Examples of the removable medium 711 include a magnetic disk (including a floppy disk (registered trademark)), an optical disk (including a compact disk read-only memory (CD-ROM) and a digital versatile disk (DVD)), and a magneto-optical disk ( Including a mini disk (MD) (registered trademark), and a semiconductor memory. Alternatively, the storage medium may be a ROM 702, a hard disk included in the storage unit 708, or the like. A program is stored in the hard disk and delivered to a user together with a device including these programs.

また、上記の一連の処理を実行するステップは、説明の順に従って時間順に実行してもよいが、必ずしも時間順に実行しなくてもよい。あるステップは、並列又は互いに個別に実行されてもよい。   In addition, the steps for executing the series of processes described above may be executed in time order according to the order of description, but may not necessarily be executed in time order. Certain steps may be performed in parallel or separately from each other.

本実施例及びその利点を詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載された事項の趣旨及び範囲を離れない限り、各種の変更、取替や変換を行うことができることは、理解すべきことである。そして、“有する”、“含む”又は如何なる他の変形も、非排他的な「含む」をカバーする意味である。従って、一連の要素を含む過程、方法、物品又はデバイスは、それらの要素を含むだけではなく、明確に記載されていないその他の要素も含み、或いは、このような過程、方法、物品又はデバイスに固有の要素も含む。より多くの制限がない場合に、「一つの……を含む」の言葉で限定される要素は、前記の要素を含む過程、方法、物品又はデバイスに、更にその他の同様な要素が存在することを排除しないものである。
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
非線形システムのオリジナル入力信号x(n)、および相応のフィードバック出力信号y(n)により、非線形システムの逆特性を同定する非線形システム逆特性同定方法であって、
逆フィルタ信号xF(n)とフィードバック出力信号yG(n)とによりルックアップテーブル関数Q{・}を算出するルックアップテーブル関数Q{・}生成ステップと、
フィードバック出力信号yG(n)とルックアップテーブル関数Q{・}とにより中間予歪付加信号z(n)を生成する中間予歪付加信号z(n)生成ステップと、
中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とによりフィルタ関数F{・}を作成するフィルタ関数F{・}作成ステップと、
フィルタ関数F{・}を使用し、式

Figure 0005120178
に従って、オリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って逆フィルタ信号xF(n)を生成する逆フィルタステップと、
設定された条件を満たすまで、以上の各ステップを繰り返すことを含み、
ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とは、非線形システムの逆特性を表す、ことを特徴とする、非線形システム逆特性同定方法。
(付記2)
第一回目にルックアップテーブル関数Q{・}を生成する際に、フィードバック出力信号yG(n)とともに、オリジナル入力信号x(n)を逆フィルタ信号xF(n)として、ルックアップテーブル関数Q{・}を算出する、ことを特徴とする、付記1に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記3)
前記設定された条件は、次式
Figure 0005120178
〔ここで、式における
Figure 0005120178
は、次式
Figure 0005120178
によりフィルタ関数F{・}と中間予歪付加信号z(n)とを使用して生成された、オリジナル入力信号x(n)の推定値
Figure 0005120178
である〕
に示す正規化平均二乗誤差NMSEが収束すること、又は繰り返し数が規定の閾値より大きいこと、を確定することである、ことを特徴とする、付記2に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記4)
次式
Figure 0005120178
〔ここで、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
によりフィードバック出力信号yG(n)をルックアップテーブルにおける一つのアドレスkに量子化する絶対値取りと量子化ステップをさらに含む、ことを特徴とする、付記3に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記5)
ルックアップテーブル関数Q{・}生成ステップは、

Figure 0005120178
に従って、各サンプリングポイント毎の利得を算出すること、
同じアドレスを有する
Figure 0005120178
を、次式
Figure 0005120178
に従って1グループに分類することで、ルックアップテーブルの1アドレスkに対応するようにすること、及び
各グループ毎の利得を取得して、ルックアップテーブル関数Q{・}を生成すること、
を含む、ことを特徴とする、付記4に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記6)
各グループ毎の利得を取得するステップは、
次式
Figure 0005120178
Figure 0005120178
により各グループ毎の
Figure 0005120178
に対して、それぞれ、その絶対値と位相の平均を取って、ルックアップテーブル関数Q{・}
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
であり、
Figure 0005120178
は、ハダマード(Hadamard)積を表し、上付き文字Tは、マトリックスの転置を表す〕
を取得する、ことを特徴とする、付記5に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記7)
中間予歪付加信号z(n)生成ステップにおいて、次式
Figure 0005120178
によりフィードバック出力信号yG(n)とルックアップテーブル関数Q{・}とを使用して中間予歪付加信号z(n)を生成する、ことを特徴とする、付記6に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記8)
フィルタ関数F{・}作成ステップにおいて、
次式
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
であり、Nは、収集されたデータの長さであり、Lは、フィルタの階数である〕
により、中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とを使用して、フィルタ係数を作成し、
これによって、フィルタ関数F{・}は、マトリックスとベクトルの形式で次式
Figure 0005120178
のように表示される、ことを特徴とする、付記7に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記9)
設定された条件を満たす場合、ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを非線形システムの逆特性として出力する、ことを特徴とする、付記8に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記10)
フィードバック出力信号yG(n)は、次式
Figure 0005120178
により生成され、Gは、非線形システムの所望利得であり、y(n)は、非線形システムの出力である、ことを特徴とする、付記1〜9の何れか一項に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記11)
非線形システムに特定のオリジナル入力信号x(n)を入力し、相応の出力信号y(n)を取得するデータ収集ステップをさらに含む、ことを特徴とする、付記10に記載の非線形システム逆特性同定方法。
(付記12)
非線形システムのオリジナル入力信号x(n)、および相応のフィードバック出力信号yG(n)により、非線形システムの逆特性を同定する非線形システム逆特性同定装置であって、
非線形システムの逆特性を同定して、非線形システムの逆特性を表すルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを生成するパラメータ算出器と、
パラメータ算出器で生成されたルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とが設定条件を満たすか否かを判定し、ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを繰り返し算出するようにパラメータ算出器を制御する収束判断器とを含み、
前記パラメータ算出器は、
逆フィルタ信号xF(n)とフィードバック出力信号yG(n)とによりルックアップテーブル関数Q{・}を算出するルックアップテーブル生成器と、
フィードバック出力信号yG(n)とルックアップテーブル生成器で算出されたルックアップテーブル関数Q{・}とにより中間予歪付加信号z(n)を生成する中間プリディストータと、
中間プリディストータで生成された中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とによりフィルタ関数F{・}を作成するフィルタパラメータ算出器と、
フィルタパラメータ算出器で作成されたフィルタ関数F{・}を使用し、式
Figure 0005120178
に従って、オリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って逆フィルタ信号xF(n)を生成する逆フィルタとを含む、ことを特徴とする、非線形システム逆特性同定装置。
(付記13)
さらにセレクタを含み、このセレクタは、第一回目にルックアップテーブル関数Q{・}を生成する際に、オリジナル入力信号x(n)を逆フィルタ信号xF(n)として選択し、ルックアップテーブル生成器に入力して、ルックアップテーブル生成器にオリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号yG(n)とによりルックアップテーブル関数Q{・}を算出させるようにし、その後にルックアップテーブル関数Q{・}を生成する際に、逆フィルタで生成された逆フィルタ信号xF(n)を選択し、ルックアップテーブル生成器に入力して、ルックアップテーブル生成器に逆フィルタ信号xF(n)とフィードバック出力信号yG(n)とに基づいてルックアップテーブル関数Q{・}を算出させるのに用いられる、ことを特徴とする、付記12に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記14)

Figure 0005120178
により、フィルタパラメータ算出器で作成されたフィルタ関数F{・}と中間予歪付加信号z(n)を使用してオリジナル入力信号x(n)の推定値
Figure 0005120178
を生成するフィルタと、
次式
Figure 0005120178
に従って正規化平均二乗誤差NMSEを算出する正規化平均二乗誤差NMSE算出器とをさらに含み、ここで、収束判断器は、正規化平均二乗誤差NMSEが収束するか否か又は繰り返し数が規定の閾値より大きいか否かによって、設定された条件を満たすか否かを判定する、ことを特徴とする、付記13に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記15)
次式
Figure 0005120178
〔ここで、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
により、フィードバック出力信号yG(n)をルックアップテーブル生成器で生成されたルックアップテーブルにおける一つのアドレスkに量子化するアドレス発生器をさらに含む、ことを特徴とする、付記14に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記16)
そのルックアップテーブル生成器は、

Figure 0005120178
に従って各サンプリングポイント毎の利得を算出し、
同じアドレスを有する
Figure 0005120178
を、次式
Figure 0005120178
により1グループに分類することで、ルックアップテーブルの1アドレスkに対応するようにし、各グループ毎の利得を取得して、ルックアップテーブル関数Q{・}を生成するように構成される、ことを特徴とする、付記15に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記17)
そのルックアップテーブル生成器は、
次式
Figure 0005120178
Figure 0005120178
により、各グループ毎の
Figure 0005120178
に対して、それぞれ、その絶対値と位相の平均を取って、ルックアップテーブル関数Q{・}
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
Figure 0005120178
は、Hadamard積を表し、上付き文字Tは、マトリックスの転置を表す〕
を取得するように構成される、ことを特徴とする、付記16に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記18)
中間プリディストータは、次式
Figure 0005120178
により、フィードバック出力信号yG(n)とルックアップテーブル生成器で算出されたルックアップテーブル関数Q{・}とを使用して、中間予歪付加信号z(n)を生成する、ことを特徴とする、付記17に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記19)
フィルタパラメータ算出器は、次式
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
Figure 0005120178
Nは、収集されたデータの長さであり、Lは、フィルタの階数である〕
により、中間プリディストータで生成された中間予歪付加信号z(n)とオリジナル入力信号x(n)とを使用して、フィルタ係数を作成し、これによって、フィルタ関数F{・}は、マトリックスとベクトルの形式で次式
Figure 0005120178
のように表示される、ことを特徴とする、付記18に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記20)
設定された条件を満たす場合、ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを非線形システムの逆特性として出力する、ことを特徴とする、付記19に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記21)
そのフィードバック出力信号yG(n)は、次式
Figure 0005120178
〔Gは、非線形システムの所望利得であり、y(n)は、非線形システムの出力である〕
により生成される、ことを特徴とする、付記12〜20のいずれか一項に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記22)
非線形システムに特定の入力信号x(n)を入力し、相応の出力信号y(n)を取得するデータ収集記憶装置をさらに含む、ことを特徴とする、付記21に記載の非線形システム逆特性同定装置。
(付記23)
電力増幅器のプリディストータであって、
オリジナル入力信号に対して、絶対値を取り、量子化を行ってから、ルックアップテーブルアドレスに変換するアドレス発生器と、
ルックアップテーブル関数Q{・}に従って配置され、アドレス発生器から出力されたルックアップテーブルアドレスにより、補正係数を出力する一次元ルックアップテーブルと、
オリジナル入力信号を一次元ルックアップテーブルから出力された補正係数に乗算して、中間予歪付加信号を取得する乗算器と、
フィルタ関数F{・}に従って配置され、乗算器から出力された中間予歪付加信号に対するフィルタリングを行って、予歪付加信号を生成するフィルタとを含み、
ルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とは、付記1〜9のいずれか一項に記載の非線形システム逆特性同定方法により生成され、又は、付記12〜20のいずれか一項に記載の非線形システム逆特性同定装置により生成される、ことを特徴とする、電力増幅器のプリディストータ。
(付記24)
電力増幅器のオリジナル入力信号とフィードバック出力信号とを収集するデータ収集記憶装置をさらに含み、
当該データ収集メモリ装置は、
オリジナル入力信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
デジタル・アナログ変換器から出力されるアナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、
アップコンバータから出力されるRF信号を電力増幅する電力増幅器と、
電力増幅器の出力を二つ分岐の信号に分岐して、その一つの信号を出力信号として出力し、他の一つの信号を減衰器にフィードバックする方向性結合器と、
方向性結合器からフィードバックされる信号を受信し、当該フィードバック信号を減衰する減衰器と、
減衰器から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータと、
ダウンコンバータから出力されたベースバンド信号をデジタル信号に変換して、フィードバック出力信号とするアナログ・デジタル変換器と、
オリジナル入力信号とフィードバック出力信号を収集して記憶するデータ収集記憶モジュールとを含む、ことを特徴とする、付記23に記載の電力増幅器のプリディストータ。
(付記25)
電力増幅装置であって、
オリジナル入力信号に対してプリディストーションを行って、予歪付加信号を出力するプリディストータモジュールと、
プリディストータモジュールから出力された予歪付加信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
デジタル・アナログ変換器から出力されたアナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、
アップコンバータから出力されたRF信号を電力増幅して、電力増幅された信号を出力する電力増幅器とを含み、
前記プリディストータモジュールの構成は、付記23に記載の電力増幅器のプリディストータの構成と同じである、ことを特徴とする、電力増幅装置。
(付記26)
電力増幅器の出力を二つの信号に分岐して、その一つの信号を出力信号として出力し、他の一つの信号を減衰器にフィードバックする方向性結合器と、
方向性結合器からフィードバックされた信号を受信し、当該フィードバック信号を減衰する減衰器と、
減衰器から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータと、
ダウンコンバータから出力されたベースバンド信号をデジタル信号に変換して、フィードバック出力信号とするアナログ・デジタル変換器と、
オリジナル入力信号とフィードバック出力信号を収集して記憶するデータ収集記憶モジュールとを含む、ことを特徴とする、付記25に記載の電力増幅装置。
(付記27)
電力増幅装置であって、
付記23に記載の電力増幅器のプリディストータと同じ構成を有し、オリジナル入力信号に対してプリディストーションを行って予歪付加入力信号を出力するのに用いられるプリディストータモジュールと、
プリディストータモジュールから出力される予歪付加信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
デジタル・アナログ変換器から出力されるアナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、
アップコンバータから出力されたRF信号を電力増幅して、電力増幅された信号を出力する電力増幅器と、
電力増幅器の出力を二つの信号に分岐して、その一つの信号を出力信号として出力し、他の一つの信号を減衰器にフィードバックする方向性結合器と、
方向性結合器からフィードバックされた信号を受信し、当該フィードバック信号を減衰する減衰器と、
減衰器から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータと、
ダウンコンバータから出力されたベースバンド信号をデジタル信号に変換して、フィードバック出力信号とするアナログ・デジタル変換器と、
オリジナル入力信号を遅延して、遅延入力信号を生成する遅延器と、
アナログ・デジタル変換器から出力されたフィードバック出力信号と遅延器から出力された遅延入力信号とを受信し、受信されたフィードバック出力信号と遅延入力信号とにより、ルックアップテーブル関数とフィルタ係数とをオンラインで更新するプリディストーションデータ更新器とを含む、ことを特徴とする、電力増幅装置。
(付記28)
プリディストーションデータ更新器は、付記1〜9のいずれか一項に記載の非線形システム逆特性同定方法により、プリディストータモジュールのルックアップテーブル関数とフィルタ関数とをオンラインで更新するように構成される、ことを特徴とする、付記27に記載の電力増幅装置。
(付記29)
プリディストーションデータ更新器は、下記のような方式により、プリディストータモジュールのルックアップテーブル関数とフィルタ関数とをオンラインで更新するように構成され、すなわち、
オリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号とを比較して、次式
Figure 0005120178
〔ここで、F{・}、Q{・}、P{・}は、それぞれフィルタ関数、ルックアップテーブル関数、電力増幅器関数を表し、
Figure 0005120178
であり、ルックアップテーブル関数Q{・}は、次式
Figure 0005120178
であり、
フィルタ係数は、次式
Figure 0005120178
であり、
Lは、フィルタの記憶長さを表し、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
に従って誤差信号を算出し、次式
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
であり、Uとμの両方とも、収束までのステップ数である〕
により、ルックアップテーブル関数とフィルタ係数とをオンラインで更新する、ことを特徴とする、付記27に記載の電力増幅装置。
(付記30)
電力増幅装置のプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新する方法であって、
電力増幅装置のオリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号とを比較して、次式
Figure 0005120178
〔ここで、F{・}、Q{・}、P{・}は、それぞれフィルタのフィルタ関数、ルックアップテーブルのルックアップテーブル関数、電力増幅器の増幅関数を表し、ただし
Figure 0005120178
であり、ルックアップテーブル関数Q{・}は、次式
Figure 0005120178
であり、
フィルタ係数は、次式
Figure 0005120178
であり、
Lは、フィルタの記憶長さを表し、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
に従って誤差信号を算出し、次式
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
であり、Uとμの両方とも、収束までのステップ数である〕
により、ルックアップテーブル関数とフィルタ係数とをオンラインで更新することを含む、ことを特徴とする、電力増幅装置のプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新する方法。 Although this embodiment and its advantages have been described in detail, it should be understood that various changes, replacements and conversions can be made without departing from the spirit and scope of the matters described in the claims. It is. And “having”, “including” or any other variation is meant to cover non-exclusive “including”. Thus, a process, method, article, or device that includes a series of elements includes not only those elements, but also other elements not explicitly described, or such processes, methods, articles, or devices Includes unique elements. In the absence of more restrictions, an element that is limited by the phrase “including one” is that there are other similar elements in the process, method, article or device that include the element. Are not excluded.
Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
(Appendix 1)
A nonlinear system inverse characteristic identification method for identifying an inverse characteristic of a nonlinear system from an original input signal x (n) of the nonlinear system and a corresponding feedback output signal y G (n),
A lookup table function Q {•} generation step for calculating a lookup table function Q {•} from the inverse filter signal x F (n) and the feedback output signal y G (n);
An intermediate predistortion added signal z (n) generating step for generating an intermediate predistortion added signal z (n) by the feedback output signal y G (n) and the lookup table function Q {·};
A filter function F {•} creating step for creating a filter function F {•} from the intermediate predistortion added signal z (n) and the original input signal x (n);
Use the filter function F {
Figure 0005120178
An inverse filter step of performing inverse filtering on the original input signal x (n) to generate an inverse filtered signal x F (n),
Including repeating each of the above steps until the set conditions are met,
The nonlinear system inverse characteristic identification method, wherein the lookup table function Q {·} and the filter function F {·} represent inverse characteristics of the nonlinear system.
(Appendix 2)
When generating the look-up table function Q {·} First time, along with the feedback output signal y G (n), the original input signal x (n) as an inverse filter signal x F (n), the look-up table function The nonlinear system inverse characteristic identification method according to attachment 1, wherein Q {·} is calculated.
(Appendix 3)
The set condition is expressed by the following formula:
Figure 0005120178
[Where
Figure 0005120178
Is
Figure 0005120178
Is an estimate of the original input signal x (n) generated using the filter function F {•} and the intermediate predistorted signal z (n)
Figure 0005120178
Is)
The non-linear system inverse characteristic identification method according to appendix 2, characterized in that the normalized mean square error NMSE shown in (2) converges or that the number of repetitions is larger than a prescribed threshold value.
(Appendix 4)
Next formula
Figure 0005120178
[Where [| ・ |] represents absolute value acquisition and quantization]
The non-linear system inverse characteristic identification method according to appendix 3, further comprising: taking an absolute value and quantizing the feedback output signal y G (n) into one address k in the lookup table according to .
(Appendix 5)
The lookup table function Q {·} generation step is
formula
Figure 0005120178
To calculate the gain for each sampling point according to
Have the same address
Figure 0005120178
The following formula
Figure 0005120178
Categorizing into one group according to the above, so as to correspond to one address k of the lookup table, and obtaining a gain for each group to generate a lookup table function Q {·},
The non-linear system inverse characteristic identification method according to appendix 4, characterized by comprising:
(Appendix 6)
The step of obtaining the gain for each group is as follows:
Next formula
Figure 0005120178
Figure 0005120178
For each group
Figure 0005120178
For each, take the average of its absolute value and phase, and look up the table function Q {•}
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
And
Figure 0005120178
Represents the Hadamard product, and the superscript T represents the transpose of the matrix)
The non-linear system inverse characteristic identification method according to appendix 5, characterized in that:
(Appendix 7)
In the intermediate predistortion added signal z (n) generation step,
Figure 0005120178
The non-linear system inverse according to appendix 6, wherein the intermediate predistortion added signal z (n) is generated by using the feedback output signal y G (n) and the look-up table function Q {·} by Characteristic identification method.
(Appendix 8)
In the filter function F {·} creation step,
Next formula
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
Where N is the length of the collected data and L is the filter rank)
To create a filter coefficient using the intermediate predistortion added signal z (n) and the original input signal x (n),
This allows the filter function F {·} to be expressed in the form of matrix and vector:
Figure 0005120178
The non-linear system inverse characteristic identification method according to appendix 7, wherein the nonlinear system inverse characteristic identification method is displayed.
(Appendix 9)
The nonlinear system inverse characteristic identification according to appendix 8, characterized in that when the set condition is satisfied, the lookup table function Q {·} and the filter function F {·} are output as inverse characteristics of the nonlinear system. Method.
(Appendix 10)
The feedback output signal y G (n) is
Figure 0005120178
10. The nonlinear system inverse characteristic according to any one of appendices 1 to 9, wherein G is a desired gain of the nonlinear system, and y (n) is an output of the nonlinear system. Identification method.
(Appendix 11)
The nonlinear system inverse characteristic identification according to appendix 10, further comprising a data collection step of inputting a specific original input signal x (n) to the nonlinear system and obtaining a corresponding output signal y (n). Method.
(Appendix 12)
A nonlinear system inverse characteristic identification device that identifies the inverse characteristic of a nonlinear system from the original input signal x (n) of the nonlinear system and the corresponding feedback output signal y G (n),
A parameter calculator that identifies the inverse characteristics of the nonlinear system and generates a look-up table function Q {•} and a filter function F {•} representing the inverse characteristics of the nonlinear system;
It is determined whether the lookup table function Q {•} and the filter function F {•} generated by the parameter calculator satisfy the setting condition, and the lookup table function Q {•} and the filter function F {•} And a convergence determiner that controls the parameter calculator to repeatedly calculate
The parameter calculator is
A look-up table generator for calculating a look-up table function Q {•} from the inverse filter signal x F (n) and the feedback output signal y G (n);
An intermediate predistorter that generates an intermediate predistortion added signal z (n) from the feedback output signal y G (n) and the lookup table function Q {·} calculated by the lookup table generator;
A filter parameter calculator that creates a filter function F {•} from the intermediate predistortion added signal z (n) generated by the intermediate predistorter and the original input signal x (n);
Using the filter function F {•} created by the filter parameter calculator,
Figure 0005120178
And an inverse filter that performs inverse filtering on the original input signal x (n) to generate an inverse filter signal x F (n).
(Appendix 13)
The selector further includes a selector that selects the original input signal x (n) as the inverse filter signal x F (n) when generating the lookup table function Q {·} for the first time, Input to the generator and let the lookup table generator calculate the lookup table function Q {•} from the original input signal x (n) and the feedback output signal y G (n), and then the lookup table When generating the function Q {·}, the inverse filter signal x F (n) generated by the inverse filter is selected and input to the lookup table generator, and the inverse filter signal x F is input to the lookup table generator. The nonlinear system inverse characteristic identification device according to appendix 12, characterized in that the lookup table function Q {·} is calculated based on (n) and the feedback output signal y G (n). .
(Appendix 14)
formula
Figure 0005120178
The estimated value of the original input signal x (n) using the filter function F {•} created by the filter parameter calculator and the intermediate predistorted signal z (n)
Figure 0005120178
A filter that generates
Next formula
Figure 0005120178
And a normalized mean square error NMSE calculator for calculating a normalized mean square error NMSE according to the threshold value, wherein the convergence judging unit determines whether the normalized mean square error NMSE converges or the number of repetitions is a prescribed threshold value. 14. The nonlinear system inverse characteristic identification device according to appendix 13, wherein it is determined whether or not a set condition is satisfied depending on whether or not it is larger.
(Appendix 15)
Next formula
Figure 0005120178
[Where [| ・ |] represents absolute value acquisition and quantization]
15. The supplementary note 14, further comprising: an address generator that quantizes the feedback output signal y G (n) into one address k in the lookup table generated by the lookup table generator. Nonlinear system reverse characteristic identification device.
(Appendix 16)
The lookup table generator is
formula
Figure 0005120178
To calculate the gain for each sampling point according to
Have the same address
Figure 0005120178
The following formula
Figure 0005120178
By classifying into one group by the above, it is configured to correspond to one address k of the lookup table, obtain the gain for each group, and generate the lookup table function Q {·}. The non-linear system inverse characteristic identification device according to appendix 15, characterized by:
(Appendix 17)
The lookup table generator is
Next formula
Figure 0005120178
Figure 0005120178
By each group
Figure 0005120178
For each, take the average of its absolute value and phase, and look up the table function Q {•}
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
Figure 0005120178
Represents the Hadamard product, and the superscript T represents the transpose of the matrix)
The non-linear system inverse characteristic identification device according to appendix 16, wherein the non-linear system inverse characteristic identification device is configured to acquire the following.
(Appendix 18)
The intermediate predistorter is
Figure 0005120178
To generate an intermediate predistorted signal z (n) using the feedback output signal y G (n) and the lookup table function Q {·} calculated by the lookup table generator. The non-linear system inverse characteristic identification device according to appendix 17.
(Appendix 19)
The filter parameter calculator is
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
Figure 0005120178
(N is the length of the collected data, L is the filter rank)
By using the intermediate predistortion added signal z (n) generated by the intermediate predistorter and the original input signal x (n), a filter coefficient is created, whereby the filter function F {·} is In matrix and vector form
Figure 0005120178
The non-linear system inverse characteristic identification device according to appendix 18, characterized by being displayed as follows:
(Appendix 20)
The nonlinear system inverse characteristic identification according to appendix 19, wherein when the set condition is satisfied, the lookup table function Q {·} and the filter function F {·} are output as inverse characteristics of the nonlinear system. apparatus.
(Appendix 21)
The feedback output signal y G (n) is given by
Figure 0005120178
[G is the desired gain of the nonlinear system and y (n) is the output of the nonlinear system]
The nonlinear system inverse characteristic identification device according to any one of appendices 12 to 20, wherein the nonlinear system inverse property identification device is generated by:
(Appendix 22)
The nonlinear system inverse characteristic identification according to appendix 21, further comprising a data acquisition and storage device for inputting a specific input signal x (n) to the nonlinear system and obtaining a corresponding output signal y (n). apparatus.
(Appendix 23)
A power amplifier predistorter,
An address generator that takes an absolute value for the original input signal, performs quantization, and then converts it to a lookup table address;
A one-dimensional look-up table that is arranged according to the look-up table function Q {·} and outputs a correction coefficient according to the look-up table address output from the address generator;
A multiplier for multiplying the original input signal by the correction coefficient output from the one-dimensional lookup table to obtain an intermediate predistorted signal;
A filter that is arranged according to a filter function F {•} and performs filtering on the intermediate predistorted signal output from the multiplier to generate a predistorted signal,
The look-up table function Q {·} and the filter function F {·} are generated by the nonlinear system inverse characteristic identification method according to any one of appendices 1 to 9, or any one of appendices 12 to 20. A predistorter for a power amplifier, characterized in that the predistorter is generated by the non-linear system inverse characteristic identification device according to the item.
(Appendix 24)
A data acquisition and storage device for collecting the original input signal and the feedback output signal of the power amplifier;
The data collection memory device is
A digital-to-analog converter that converts the original input signal into an analog signal;
An up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-to-analog converter into an RF signal;
A power amplifier that amplifies the RF signal output from the upconverter; and
A directional coupler that branches the output of the power amplifier into two branched signals, outputs the one signal as an output signal, and feeds back the other one signal to the attenuator;
An attenuator that receives a signal fed back from the directional coupler and attenuates the feedback signal;
A down converter that down-converts the attenuated signal output from the attenuator into a baseband signal;
An analog-to-digital converter that converts the baseband signal output from the downconverter into a digital signal and uses it as a feedback output signal;
24. The predistorter for a power amplifier according to appendix 23, comprising: a data acquisition and storage module for collecting and storing an original input signal and a feedback output signal.
(Appendix 25)
A power amplifying device,
A predistorter module that predistorts the original input signal and outputs a predistorted signal;
A digital-to-analog converter that converts the predistorted signal output from the predistorter module into an analog signal;
An up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-to-analog converter into an RF signal;
A power amplifier that amplifies the RF signal output from the up-converter and outputs the power-amplified signal;
The configuration of the predistorter module is the same as the configuration of the predistorter of the power amplifier described in appendix 23.
(Appendix 26)
A directional coupler that branches the output of the power amplifier into two signals, outputs the one signal as an output signal, and feeds back the other signal to the attenuator;
An attenuator that receives the signal fed back from the directional coupler and attenuates the feedback signal;
A down converter that down-converts the attenuated signal output from the attenuator into a baseband signal;
An analog-to-digital converter that converts the baseband signal output from the downconverter into a digital signal and uses it as a feedback output signal;
26. The power amplifying apparatus according to appendix 25, further comprising: a data collection storage module that collects and stores an original input signal and a feedback output signal.
(Appendix 27)
A power amplifying device,
A predistorter module having the same configuration as that of the power amplifier predistorter according to appendix 23, used for predistorting the original input signal and outputting a predistorted input signal;
A digital-to-analog converter that converts the predistorted signal output from the predistorter module into an analog signal;
An up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-to-analog converter into an RF signal;
A power amplifier that amplifies the RF signal output from the upconverter and outputs a power amplified signal;
A directional coupler that branches the output of the power amplifier into two signals, outputs the one signal as an output signal, and feeds back the other signal to the attenuator;
An attenuator that receives the signal fed back from the directional coupler and attenuates the feedback signal;
A down converter that down-converts the attenuated signal output from the attenuator into a baseband signal;
An analog-to-digital converter that converts the baseband signal output from the downconverter into a digital signal and uses it as a feedback output signal;
A delay unit that delays the original input signal to generate a delayed input signal;
Receives the feedback output signal output from the analog-to-digital converter and the delayed input signal output from the delay circuit, and uses the received feedback output signal and delayed input signal to make the lookup table function and filter coefficient online And a predistortion data updater for updating at a power amplifier.
(Appendix 28)
The predistortion data updater is configured to update the look-up table function and the filter function of the predistorter module online by the nonlinear system inverse characteristic identification method according to any one of appendices 1 to 9. 28. The power amplifying device according to appendix 27, wherein
(Appendix 29)
The predistortion data updater is configured to update the look-up table function and filter function of the predistorter module online in the following manner:
Compare the original input signal x (n) with the feedback output signal and
Figure 0005120178
[Where F {•}, Q {•}, and P {•} represent a filter function, a lookup table function, and a power amplifier function, respectively.
Figure 0005120178
And the lookup table function Q {•} is given by
Figure 0005120178
And
The filter coefficient is
Figure 0005120178
And
L represents the storage length of the filter, and [| · |] represents absolute value acquisition and quantization)
The error signal is calculated according to
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
And both U and μ q are steps to convergence]
The power amplifying apparatus according to appendix 27, wherein the lookup table function and the filter coefficient are updated online by
(Appendix 30)
A method of updating parameters of a predistorter module of a power amplifying device online,
Compare the original input signal x (n) of the power amplifying device with the feedback output signal.
Figure 0005120178
[Where F {•}, Q {•}, and P {•} represent the filter function of the filter, the lookup table function of the lookup table, and the amplification function of the power amplifier, respectively.
Figure 0005120178
And the lookup table function Q {•} is given by
Figure 0005120178
And
The filter coefficient is
Figure 0005120178
And
L represents the storage length of the filter, and [| · |] represents absolute value acquisition and quantization)
The error signal is calculated according to
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
And both U and μ q are steps to convergence]
A method for online updating parameters of a predistorter module of a power amplifying device, comprising: online updating a look-up table function and filter coefficients.

電力増幅器の入出力信号の非線形特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the nonlinear characteristic of the input-output signal of a power amplifier. 非線形電力増幅器により増幅された信号のスペクトルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spectrum of the signal amplified by the nonlinear power amplifier. 図1に示す非線形特性を相殺する電力増幅器のプリディストータの入出力信号の特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the characteristic of the input-output signal of the predistorter of the power amplifier which cancels the nonlinear characteristic shown in FIG. プリディストータを備える電力増幅器の入出力信号の特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the characteristic of the input-output signal of a power amplifier provided with a predistorter. メモリ効果を有する非線形電力増幅器の入出力信号の特性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the characteristic of the input-output signal of the nonlinear power amplifier which has a memory effect. メモリ効果を有する非線形電力増幅器によって増幅された信号のスペクトルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the spectrum of the signal amplified by the nonlinear power amplifier which has a memory effect. 従来技術によって、メモリ多項式モデルを用いて、メモリ効果を有する非線形電力増幅器の入力信号に対して、プリディストーション処理を行うことを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows performing a predistortion process with respect to the input signal of the nonlinear power amplifier which has a memory effect using a memory polynomial model by a prior art. 従来技術によって、二次元ルックアップテーブルを使用して、メモリ効果を有する非線形電力増幅器の入力信号に対して、プリディストーション処理を行うことを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows performing a predistortion process with respect to the input signal of the nonlinear power amplifier which has a memory effect using a two-dimensional lookup table by a prior art. ハマースタインモデルを利用して非線形システムの逆特性を作成する構成の模式図である。It is a schematic diagram of the structure which produces the reverse characteristic of a nonlinear system using a Hammerstein model. 本実施例が採用する非線形システムの逆特性を取得するための間接学習法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the indirect learning method for acquiring the reverse characteristic of the nonlinear system which a present Example employ | adopts. 本実施例の間接学習法により非線形システムの逆特性をオフラインで取得する同定装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the identification apparatus which acquires the reverse characteristic of a nonlinear system offline by the indirect learning method of a present Example. 本実施例の間接学習法により非線形システムの逆特性をオフラインで取得する同定方法の最適化処理過程のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the optimization process process of the identification method which acquires the reverse characteristic of a nonlinear system offline by the indirect learning method of a present Example. 本実施例に係る非線形システム逆特性同定装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the nonlinear system reverse characteristic identification apparatus which concerns on a present Example. 電力増幅器の入出力データを収集する装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the apparatus which collects the input / output data of a power amplifier. 本実施例によるプリディストーションを実現できる非線形電力増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the nonlinear power amplifier which can implement | achieve the predistortion by a present Example. 本実施例によるプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新しアップグレードできる電力増幅装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power amplifier which can update and upgrade the parameter of the predistorter module by a present Example online. パーソナルコンピュータの例示的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example structure of a personal computer.

Claims (10)

非線形システムのオリジナル入力信号x(n)、および相応のフィードバック出力信号y(n)により、非線形システムの逆特性を同定する非線形システム逆特性同定方法であって、
逆フィルタ信号xF(n)と前記フィードバック出力信号yG(n)とによりルックアップテーブル関数Q{・}を算出するルックアップテーブル関数Q{・}生成ステップと、
前記フィードバック出力信号yG(n)と前記ルックアップテーブル関数Q{・}とにより中間予歪付加信号z(n)を生成する中間予歪付加信号z(n)生成ステップと、
前記中間予歪付加信号z(n)と前記オリジナル入力信号x(n)とによりフィルタ関数F{・}を作成するフィルタ関数F{・}作成ステップと、
前記フィルタ関数F{・}を使用し、式
Figure 0005120178
に従って、前記オリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って前記逆フィルタ信号xF(n)を生成する逆フィルタステップと、をそなえ、
設定された条件を満たすまで、以上の各ステップを繰り返すことを含み、
前記ルックアップテーブル関数Q{・}と前記フィルタ関数F{・}とは、非線形システムの逆特性を表す、ことを特徴とする、非線形システム逆特性同定方法。
A nonlinear system inverse characteristic identification method for identifying an inverse characteristic of a nonlinear system from an original input signal x (n) of the nonlinear system and a corresponding feedback output signal y G (n),
A lookup table function Q {•} generating step for calculating a lookup table function Q {•} from the inverse filter signal x F (n) and the feedback output signal y G (n);
An intermediate predistortion added signal z (n) generating step for generating an intermediate predistortion added signal z (n) by the feedback output signal y G (n) and the lookup table function Q {·};
A filter function F {•} creating step for creating a filter function F {•} from the intermediate predistortion added signal z (n) and the original input signal x (n);
Using the filter function F {
Figure 0005120178
And performing an inverse filtering on the original input signal x (n) to generate the inverse filtered signal x F (n), and
Including repeating each of the above steps until the set conditions are met,
The nonlinear system inverse characteristic identification method, wherein the lookup table function Q {·} and the filter function F {·} represent inverse characteristics of the nonlinear system.
第一回目に前記ルックアップテーブル関数Q{・}を生成する際に、前記フィードバック出力信号yG(n)とともに、前記オリジナル入力信号x(n)を前記逆フィルタ信号xF(n)として、前記ルックアップテーブル関数Q{・}を算出する、ことを特徴とする、請求項1に記載の非線形システム逆特性同定方法。 When generating the lookup table function Q {·} for the first time, together with the feedback output signal y G (n), the original input signal x (n) as the inverse filter signal x F (n), The nonlinear system inverse characteristic identification method according to claim 1, wherein the lookup table function Q {·} is calculated. 前記設定された条件は、次式
Figure 0005120178
〔ここで、式における
Figure 0005120178
は、次式
Figure 0005120178
により前記フィルタ関数F{・}と前記中間予歪付加信号z(n)とを使用して生成された、前記オリジナル入力信号x(n)の推定値
Figure 0005120178
である〕
に示す正規化平均二乗誤差NMSEが収束すること、又は繰り返し数が規定の閾値より大きいこと、を確定することである、ことを特徴とする、請求項2に記載の非線形システム逆特性同定方法。
The set condition is expressed by the following formula:
Figure 0005120178
[Where
Figure 0005120178
Is
Figure 0005120178
The estimated value of the original input signal x (n) generated using the filter function F {·} and the intermediate predistorted signal z (n) by
Figure 0005120178
Is)
The non-linear system inverse characteristic identification method according to claim 2, characterized in that the normalized mean square error NMSE shown in (2) converges or that the number of repetitions is larger than a prescribed threshold value.
次式
Figure 0005120178
〔ここで、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
により前記フィードバック出力信号yG(n)をルックアップテーブルにおける一つのアドレスkに量子化する絶対値取りと量子化ステップとをさらに含む、ことを特徴とする、請求項3に記載の非線形システム逆特性同定方法。
Next formula
Figure 0005120178
[Where [| ・ |] represents absolute value acquisition and quantization]
The non-linear system inverse according to claim 3, further comprising: taking an absolute value and quantizing the feedback output signal y G (n) into one address k in a lookup table according to Characteristic identification method.
非線形システムのオリジナル入力信号x(n)、および相応のフィードバック出力信号yG(n)により、非線形システムの逆特性を同定する非線形システム逆特性同定装置であって、
前記非線形システムの逆特性を同定して、前記非線形システムの逆特性を表すルックアップテーブル関数Q{・}とフィルタ関数F{・}とを生成するパラメータ算出器と、
前記パラメータ算出器で生成された前記ルックアップテーブル関数Q{・}と前記フィルタ関数F{・}とが設定された条件を満たすか否かを判定し、前記ルックアップテーブル関数Q{・}と前記フィルタ関数F{・}とを繰り返し算出するように前記パラメータ算出器を制御する収束判断器とを含み、
前記パラメータ算出器は、
逆フィルタ信号xF(n)と前記フィードバック出力信号yG(n)とにより前記ルックアップテーブル関数Q{・}を算出するルックアップテーブル生成器と、
前記フィードバック出力信号yG(n)と前記ルックアップテーブル生成器で算出された前記ルックアップテーブル関数Q{・}とにより中間予歪付加信号z(n)を生成する中間プリディストータと、
前記中間プリディストータで生成された前記中間予歪付加信号z(n)と前記オリジナル入力信号x(n)とにより前記フィルタ関数F{・}を作成するフィルタパラメータ算出器と、
前記フィルタパラメータ算出器で作成された前記フィルタ関数F{・}を使用し、式
Figure 0005120178
に従って、前記オリジナル入力信号x(n)に対する逆フィルタリングを行って前記逆フィルタ信号xF(n)を生成する逆フィルタとを含む、ことを特徴とする、非線形システム逆特性同定装置。
A nonlinear system inverse characteristic identification device that identifies the inverse characteristic of a nonlinear system from the original input signal x (n) of the nonlinear system and the corresponding feedback output signal y G (n),
A parameter calculator that identifies inverse characteristics of the nonlinear system and generates a look-up table function Q {·} and a filter function F {·} representing the inverse characteristics of the nonlinear system;
It is determined whether the lookup table function Q {·} and the filter function F {·} generated by the parameter calculator satisfy a set condition, and the lookup table function Q {·} A convergence determination unit that controls the parameter calculator to repeatedly calculate the filter function F {·},
The parameter calculator is
A look-up table generator for calculating the look-up table function Q {•} from an inverse filter signal x F (n) and the feedback output signal y G (n);
An intermediate predistorter for generating an intermediate predistortion added signal z (n) from the feedback output signal y G (n) and the lookup table function Q {·} calculated by the lookup table generator;
A filter parameter calculator that creates the filter function F {·} from the intermediate predistortion added signal z (n) and the original input signal x (n) generated by the intermediate predistorter;
Using the filter function F {·} created by the filter parameter calculator,
Figure 0005120178
And a reverse filter that performs reverse filtering on the original input signal x (n) to generate the reverse filter signal x F (n).
電力増幅器のプリディストータであって、
オリジナル入力信号に対して、絶対値を取り、量子化を行ってから、ルックアップテーブルアドレスに変換するアドレス発生器と、
ルックアップテーブル関数Q{・}に従って配置され、前記アドレス発生器から出力された前記ルックアップテーブルアドレスにより、補正係数を出力する一次元ルックアップテーブルと、
前記オリジナル入力信号を前記一次元ルックアップテーブルから出力された前記補正係数に乗算して、中間予歪付加信号を取得する乗算器と、
フィルタ関数F{・}に従って配置され、前記乗算器から出力された前記中間予歪付加信号に対するフィルタリングを行って、予歪付加信号を生成するフィルタとを含み、
前記ルックアップテーブル関数Q{・}と前記フィルタ関数F{・}とは、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非線形システム逆特性同定方法により生成され、又は、請求項5に記載の非線形システム逆特性同定装置により生成される、ことを特徴とする、電力増幅器のプリディストータ。
A power amplifier predistorter,
An address generator that takes an absolute value for the original input signal, performs quantization, and then converts it to a lookup table address;
A one-dimensional lookup table arranged according to a lookup table function Q {·} and outputting a correction coefficient according to the lookup table address outputted from the address generator;
A multiplier for multiplying the original input signal by the correction coefficient output from the one-dimensional lookup table to obtain an intermediate predistorted signal;
A filter that is arranged according to a filter function F {·} and performs filtering on the intermediate predistorted signal output from the multiplier to generate a predistorted signal,
The lookup table function Q {·} and the filter function F {·} are generated by the nonlinear system inverse characteristic identification method according to any one of claims 1 to 4, or according to claim 5. A predistorter for a power amplifier, characterized in that the predistorter is generated by a non-linear system inverse characteristic identification device.
前記電力増幅器のオリジナル入力信号とフィードバック出力信号とを収集するデータ収集記憶装置をさらに含み、
当該データ収集記憶装置は、
前記オリジナル入力信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
前記デジタル・アナログ変換器から出力される前記アナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、
前記アップコンバータから出力される前記RF信号を電力増幅する前記電力増幅器と、
前記電力増幅器の出力を二つ分岐の信号に分岐して、その一つの信号を出力信号として出力し、他の一つの信号を減衰器にフィードバックする方向性結合器と、
前記方向性結合器からフィードバックされる信号を受信し、当該フィードバック信号を減衰する前記減衰器と、
前記減衰器から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータと、
前記ダウンコンバータから出力された前記ベースバンド信号をデジタル信号に変換して、前記フィードバック出力信号とするアナログ・デジタル変換器と、
前記オリジナル入力信号と前記フィードバック出力信号とを収集して記憶するデータ収集記憶モジュールとを含む、ことを特徴とする、請求項6に記載の電力増幅器のプリディストータ。
Further comprising a data collection and storage device for collecting the original input signal and feedback output signal of the power amplifier;
The data collection storage device
A digital-to-analog converter for converting the original input signal into an analog signal;
An up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-analog converter into an RF signal;
The power amplifier for power amplifying the RF signal output from the up-converter;
A directional coupler that branches the output of the power amplifier into two branched signals, outputs one of the signals as an output signal, and feeds back the other signal to the attenuator;
Receiving the signal fed back from the directional coupler and attenuating the feedback signal;
A downconverter that downconverts the attenuated signal output from the attenuator into a baseband signal;
An analog-to-digital converter that converts the baseband signal output from the down-converter into a digital signal and sets the feedback output signal;
The power amplifier predistorter according to claim 6, further comprising a data acquisition and storage module that collects and stores the original input signal and the feedback output signal.
電力増幅装置であって、
オリジナル入力信号に対してプリディストーションを行って、予歪付加信号を出力するプリディストータモジュールと、
前記プリディストータモジュールから出力された前記予歪付加信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
前記デジタル・アナログ変換器から出力された前記アナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、
前記アップコンバータから出力された前記RF信号を電力増幅して、電力増幅された信号を出力する電力増幅器とを含み、
前記プリディストータモジュールの構成は、請求項6に記載の電力増幅器のプリディストータの構成と同じである、ことを特徴とする、電力増幅装置。
A power amplifying device,
A predistorter module that predistorts the original input signal and outputs a predistorted signal;
A digital-to-analog converter that converts the predistorted signal output from the predistorter module into an analog signal;
An up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-analog converter into an RF signal;
A power amplifier that amplifies the RF signal output from the upconverter and outputs a power amplified signal;
The configuration of the predistorter module is the same as the configuration of the predistorter of the power amplifier according to claim 6.
電力増幅装置であって、
請求項6に記載の電力増幅器のプリディストータと同じ構成を有し、オリジナル入力信号に対してプリディストーションを行って予歪付加信号を出力するのに用いられるプリディストータモジュールと、
前記プリディストータモジュールから出力される前記予歪付加信号をアナログ信号に変換するデジタル・アナログ変換器と、
前記デジタル・アナログ変換器から出力される前記アナログ信号をRF信号にアップコンバーティングするアップコンバータと、
前記アップコンバータから出力された前記RF信号を電力増幅して、電力増幅された信号を出力する電力増幅器と、
前記電力増幅器の出力を二つの信号に分岐して、その一つの信号を出力信号として出力し、他の一つの信号を減衰器にフィードバックする方向性結合器と、
前記方向性結合器からフィードバックされた信号を受信し、当該フィードバック信号を減衰する前記減衰器と、
前記減衰器から出力された減衰信号をベースバンド信号にダウンコンバーティングするダウンコンバータと、
前記ダウンコンバータから出力された前記ベースバンド信号をデジタル信号に変換して、前記フィードバック出力信号とするアナログ・デジタル変換器と、
前記オリジナル入力信号を遅延して、遅延入力信号を生成する遅延器と、
前記アナログ・デジタル変換器から出力された前記フィードバック出力信号と前記遅延器から出力された前記遅延入力信号とを受信し、受信された前記フィードバック出力信号と前記遅延入力信号とにより、ルックアップテーブル関数とフィルタ係数とをオンラインで更新するプリディストーションデータ更新器とを含む、ことを特徴とする、電力増幅装置。
A power amplifying device,
A predistorter module having the same configuration as the predistorter of the power amplifier according to claim 6 and used for predistorting an original input signal and outputting a predistorted signal;
A digital-to-analog converter that converts the predistorted signal output from the predistorter module into an analog signal;
An up-converter that up-converts the analog signal output from the digital-analog converter into an RF signal;
A power amplifier that amplifies the RF signal output from the up-converter and outputs a power-amplified signal;
A directional coupler for branching the output of the power amplifier into two signals, outputting the one signal as an output signal, and feeding back the other signal to the attenuator;
Receiving the signal fed back from the directional coupler and attenuating the feedback signal;
A downconverter that downconverts the attenuated signal output from the attenuator into a baseband signal;
An analog-to-digital converter that converts the baseband signal output from the down-converter into a digital signal and sets the feedback output signal;
A delay unit that delays the original input signal to generate a delayed input signal;
The feedback output signal output from the analog-to-digital converter and the delayed input signal output from the delay unit are received, and a lookup table function is obtained according to the received feedback output signal and the delayed input signal. And a predistortion data updater that updates the filter coefficient online.
電力増幅装置のプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新する方法であって、
前記電力増幅装置のオリジナル入力信号x(n)とフィードバック出力信号とを比較して、次式
Figure 0005120178
〔ここで、F{・}、Q{・}、P{・}は、それぞれフィルタのフィルタ関数と、ルックアップテーブルのルックアップテーブル関数と、電力増幅器の増幅関数とを表し、ただし
Figure 0005120178
であり、ルックアップテーブル関数Q{・}は、次式
Figure 0005120178
であり、
フィルタ係数は、次式
Figure 0005120178
であり、
Lは、フィルタの記憶長さを表し、[|・|]は、絶対値取りと量子化とを表す〕
に従って誤差信号を算出し、次式
Figure 0005120178
〔ここで、
Figure 0005120178
であり、Uとμの両方とも、収束までのステップ数である〕
により、前記ルックアップテーブル関数と前記フィルタ係数とをオンラインで更新することを含む、ことを特徴とする、電力増幅装置のプリディストータモジュールのパラメータをオンラインで更新する方法。
A method of updating parameters of a predistorter module of a power amplifying device online,
Comparing the original input signal x (n) of the power amplifier and the feedback output signal,
Figure 0005120178
[Where F {•}, Q {•}, and P {•} represent the filter function of the filter, the lookup table function of the lookup table, and the amplification function of the power amplifier, respectively.
Figure 0005120178
And the lookup table function Q {•} is given by
Figure 0005120178
And
The filter coefficient is
Figure 0005120178
And
L represents the storage length of the filter, and [| · |] represents absolute value acquisition and quantization)
The error signal is calculated according to
Figure 0005120178
〔here,
Figure 0005120178
And both U and μ q are steps to convergence]
The method of updating the parameters of the predistorter module of the power amplifying device online, comprising: updating the lookup table function and the filter coefficient online.
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