JP5278244B2

JP5278244B2 - 電力増幅器の非線形度測定装置及び方法、先行歪ませ補正装置

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Publication number: JP5278244B2
Application number: JP2009189488A
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Inventors: スヌガン; ミヌジョウジエヌ; シジャヌ; リホォイ
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Description

本発明は、電力増幅器に関連し、より詳細には、電力増幅器の歪み補正装置及び方法に関連する。

電力増幅器（ＰＡ）は、電送及び放射の要件を満たすために弱電気信号の電力を増幅することができるので、電子装置内の重要な構成部品である。増幅のためのエネルギーは、直流電源から引き出される。つまり、ＰＡは、直流電流エネルギーを交流電流信号に変換し、交流電流信号の電力強度が要件を満たすようにする。ＰＡが直流電流エネルギーを交流電流エネルギーに変換する能力は、ＰＡの効率として表される。ＰＡの入力信号と出力信号との間の電力の関係は、線形領域、非線形領域及び飽和領域に分けられる。

入力信号のエンベロープが線形領域内のみで変動する場合、入力信号は理想的に増幅されている。ところが、入力信号のエンベロープが非線形領域まで変動する場合、出力信号は歪んでしまう。このような歪みは、時間領域では出力信号が入力信号の理想的な増幅でないという効果として、及び周波数領域では出力信号のスペクトルのサイドローブが増加するとともにメインローブが歪むという効果として現れる。これは、望ましくない。

物理的な理由により、入力信号のエンベロープの変動が非線形領域に深く入り込むと、ＰＡの効率は、線形領域内でのみ変動する場合に比べて遙かに高くなる。更に、新規の変調モードの出現に伴い、信号エンベロープのダイナミック・レンジは益々増大しているので、非線形歪みは不可避であり、関連技術はこのような非線形性をどのように克服するかを要点としている。

ベースバンドの先行歪ませ（プレディストーション）技術は、ＰＡの非線形性に対抗する効果的な手段である。該技術は、ＰＡの非線形性の逆特性をシミュレートすることにより、ベースバンド・デジタル信号を予め歪め、ＰＡの出力端子で理想的な増幅信号を得るようにする。

ＰＡの基本的な逆特性は、測定を通じて得られ、ＰＡの先行歪ませモジュールに先行歪ませデータとして統合される。温度、湿度及び要素の経年変化のような要因の影響により、ＰＡの逆特性は変化しやすい。従って、ＰＡの逆特性の変化に従い先行歪ませデータを順応して調整する必要がある。従来の方法（ベクター法）では、ＰＡの入力データをＰＡの動作中に帰還される出力データと精密に比較する必要がある。また、これは、正確な同期及びＩＱ平衡の保証のような問題をもたらすが、これらの問題の解決策は、回路に関し相当なコストを必要とする。

ＰＡの出力信号の帯域外電力又は帯域内／帯域外電力比のようなスカラー情報を最適目標とする先行歪ませ方法は、帰還ループの遅延の影響を回避でき、一層便利で効果的である。このような方法は、まとめてスカラー方法として称される。

無線通信技術の発展に伴い、高スペクトル効率を有する種々のデジタル変調モード（例えば１６ＱＡＭ／６４ＱＡＭ／ＯＦＤＭ）が広く用いられている。しかし、これらの変調モードは、送信機の電力増幅器（ＰＡ）の線形性に非常に高い要求を課すことにより、伝送信号のエンベロープのより高いピーク・ツー・アベレージ電力比（ＰＡＰＲ）をもたらす。スカラー法のデジタル先行歪ませ技術も益々注目を浴びている。

図１は、スカラー法のデジタル先行歪ませ技術を用いる電力増幅装置のブロック図を図示する。電力増幅装置は、例えば無線通信システム内の基地局又はユーザー端末の送信機で用いられる。

図１に示すように、歪み補正器２０１により歪みが補正され、信号源１００からのソース信号は、デジタル−アナログ変換器３００によりアナログ信号に変換され、次にアップコンバーター４００によりＲＦ信号に変換され、電力増幅器５００へ入力される。電力増幅器５００からの出力信号は、アンテナ６００により送信される。一方で、電力増幅器からの出力信号の一部は、カップリングを通じて帰還され、次にダウンコンバーター２０５を介してベースバンドに変換され、そしてアナログ−デジタル変換器２０４．０によりサンプリングされ、デジタル・ベースバンド信号を得る。このベースバンド信号は、該ベースバンド信号とともに電力増幅器の非線形特性を伝達する。帯域内／帯域外電力比計算モジュール２０３は、ベースバンド信号に対してデジタル信号処理を実行し、電力増幅器からの出力信号の帯域内／帯域外電力比を得る。帯域内／帯域外電力比に従い、パラメーター更新器２０２は、最適化アルゴリズムにより先行歪ませ器のパラメーターを更新し、それにより適応先行歪ませ処理を達成する。

このような方法では、帰還ループのアナログ−デジタル変換器２０４．０に非常に高い要求が課される。帯域外信号の電力を得るために、帰還信号のアップサンプリングを３倍以上で実行する必要がある。しかしながら、広帯域システムでは、高サンプリング・レートを有するアナログ−デジタル変換器は、電力消費が大きく、コストが高く、従って電力消費とコストに敏感なような装置（例えばモバイル端末）への適用は困難である。

米国特許第００６６００７９２号明細書

本発明は、スカラー法のデジタル先行歪ませ技術に関する新規なコスト機能（ｃｏｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎ）及び該コスト機能を実現する装置を提案し、上述の従来技術に存在する１又は複数の欠点を克服し、及び少なくとも１つの有利な選択肢を提供する。

本発明の主概念は、コスト値（つまり非線形度測量値）を計算するために送信信号の周波数領域のパイロット（帯域内信号）により伝達される（電力増幅器の非線形性により生成される）高調波を用いること、及び次に該コスト値を最適化するために最適化アルゴリズムを用い、適応先行歪ませ処理を達成するために先行歪ませ器のパラメーターを更新することである。

上述の目的を達成するために、本発明の応用は、本発明の概念に従う以下の態様を特に提供する。

［第１の態様］電力増幅器の非線形度測定装置は：入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延器；該遅延器により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算器；該減算器からの出力信号の瞬間的な電力を計算する電力計算ユニット；及び該電力計算ユニットにより計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める平均器；を有する。

［第２の態様］前記パイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信するパイロット周波数抽出ユニット、を更に有する第１の態様に記載の非線形度測定装置。

［第３の態様］前記パイロット周波数抽出ユニットは：入力信号を同期するシンボル同期ユニット；周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット；及び前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット；を有する第２の態様に記載の非線形度測定装置。

［第４の態様］前記シンボル同期ユニットは粗い同期ユニットである、第３の態様に記載の非線形度測定装置。

［第５の態様］前記サブキャリア・データ取得ユニットは、前記同期された入力信号に高速フーリエ変換を実行し、前記周波数領域の各サブキャリアのデータを取得する高速フーリエ変換ユニットである、第３の態様に記載の非線形度測定装置。

［第６の態様］無線通信装置で用いられる先行歪み補正装置であって、該先行歪み補正装置は、電力増幅器のパラメーター更新器と非線形度測量装置とを有し、前記非線形度測量装置は：入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延器；該遅延器により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算器；該減算器からの出力信号の瞬間的な電力を計算する電力計算ユニット；及び該電力計算ユニットにより計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める平均器；を有する、先行歪み補正装置。

［第７の態様］前記無線通信装置は、ＴＤＤモードで動作する送信機と受信機とを有し、前記受信機は、パイロット周波数抽出ユニットを有し、及び前記先行歪み補正装置は、該パイロット周波数抽出ユニットを用いることによりパイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信する、第６の態様に記載の先行歪み補正装置。

［第８の態様］前記非線形度測定装置は、パイロット周波数抽出ユニットを更に有する、第６の態様に記載の先行歪み補正装置。

［第９の態様］前記パイロット周波数抽出ユニットは：入力信号を同期するシンボル同期ユニット；周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット；及び前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット；を有する、第８の態様に記載の先行歪み補正装置。

［第１０の態様］前記パラメーター更新器は、前記電力増幅器の非線形度測定装置により求めた測定値に従いパターン検索法又は最急降下によりパラメーターの更新を実行する、請求項６記載の先行歪み補正装置。

［第１１の態様］電力増幅器の非線形度測定方法であって：入力されたパイロット周波数データを遅延させる段階；該遅延させる段階により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する段階；該減算する段階により得た信号の瞬間的な電力を計算する段階；及び該計算する段階で計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める段階；を有する非線形度測定方法。

コスト値の計算を達成するためにはパイロット周波数信号（帯域内信号）しか必要ないので、ナイキスト・サンプリング周波数より下でのアナログ−デジタル変換器の動作は帯域外高調波信号の帯域内へのエイリアシングを生じるが、エイリアシングした信号は電力増幅器の非線形特性をある程度表し、またアナログ−デジタル変換器をナイキスト・サンプリング周波数より下で動作することを可能にするので、該エイリアシングした信号は有効に用いられうる。従って、帯域外のエイリアシングした信号を有効に用いるだけでなく、アナログ−デジタル変換器の電力消費及びコストを低減することも可能である。

以下の説明及び図面を参照することにより、本発明の上述の及び他の態様及び特徴が明らかになる。特定の実施例は、説明及び図面に詳細に開示され、本発明の概念に従い適用可能なモードを指定する。理解されるように、本発明は添付の請求項に包含される精神及び条件の範囲内の種々の変形、変更及び類似物を含むので、本発明の範囲は特定の実施例により限定されない。

ある実施例又は例に関して説明及び／又は図示された特徴は、１又は複数の他の実施例又は例で同じ又は同様の方法で用いられ、他の実施例又は例の特徴と結合され、又は他の実施例又は例の特徴を置き換えることができる。

留意すべき点は、本願明細書内で用いられる用語「含む／有する」は、特徴、全体、段階又は構成部品の存在を示すが、１又は複数の他の特徴、全体、段階又は構成部品の存在を排除するものではないことである。

本発明の多くの態様は、以下の図面を参照して更に理解されうる。図中の構成部品は実際の比で描かれたものではなく、単に本発明の原理を示すものである。ある図面又はある実施例で示された要素及び特徴は、１又は複数の他の図面又は実施例で示された要素及び特徴と結合されうる。更に、図中の同様の参照符号は、幾つかの図面内で対応する構成部品を示し、１つより多い実施例で用いられる対応する構成部品も示しうる。更に、簡潔及び作図の簡単のため、当業者に知られている存在すべき他の構成部品は、図中に示されない。

本発明の好適な実施例は図面に示される。図面は適用の一部を構成し、説明と共に用いられ本発明の原理を更に明確にする。

スカラー法のデジタル先行歪ませ技術を用いる電力増幅装置を概略的に示すブロック図である。本発明のある実施例による電力増幅装置の構造を概略的に示すブロック図である。ＯＦＤＭシステム内の非線形度測定ユニット２０６の構造を概略的に示すブロック図である。本発明の別の実施例による電力増幅装置の構造を概略的に示すブロック図である。ＯＦＤＭシステム内の先行歪ませ器が受信回路と回路を共有するある実施例を示す。本発明によるコスト値と帯域内／帯域外電力比との間の関係曲線を示す。本発明のある実施例による、電力増幅器の非線形度を測定する方法の概略のフローチャートを示す。

図２は、本発明のある実施例による電力増幅装置の構造を概略的に示すブロック図である。電力増幅装置は、例えば無線通信システム内のユーザー端末又は基地局の送信機で用いられうる。電力増幅装置は、電力増幅器を必要とする、衛星又はレーダーの送信機のような他の装置でも用いられうる。実際に、本発明はシステムの周波数領域内のパイロット周波数を有する如何なるシステムにも適用可能である。換言すると、本発明による通信システムは、使用される信号の周波数領域がパイロット周波数を有する如何なるシステムも含む。電力増幅装置がユーザー端末で用いられるという状況で、以下に説明する。

図２に示すように、歪み補正器２０１により歪みが補正され、信号源１００からのソース信号は、デジタル−アナログ変換器３００によりアナログ信号に変換される。アナログ信号は、次にアップコンバーター４００によりＲＦ信号に変換され、電力増幅器５００に入力される。電力増幅器５００からの出力信号（電力増幅された出力信号）は、アンテナ６００により送信される。また電力増幅された出力信号の一部は帰還される。

電力増幅装置がユーザー端末内で用いられる例では、信号源１００のソース信号は、例えば変調器から出力された１６ＱＡＭ信号、６４ＱＡＭ信号又はＯＦＤＭ信号である。この状況での信号源は、本発明による電力増幅装置により増幅されるべき信号を生成可能な如何なる装置をも意味し、信号生成装置、パイロット周波数挿入装置及びＩＦＦＴ装置等を含んでよい。

更に、図２は単に電力増幅に関与する構成部品（例えば電力増幅器５００、アップコンバーター４００及び歪み補正器２０１）及び送信アンテナ６００を示すが、当業者は、このユーザー端末が該ユーザー端末の種々の機能を実現可能な他の構成部品も含んでよいことに気付くだろう。

更に、留意すべき点は、電力増幅装置が他の装置内で用いられる場合、送信アンテナが、電力増幅された出力信号を用いる他の構成部品により置き換えられることである。

電力増幅された出力信号の帰還部分は、ダウンコンバーター２０５を通じて処理された後にベースバンドに変換され、そしてデジタル・ベースバンド信号がアナログ−デジタル変換器２０４．１によるサンプリングを通じて得られる。このベースバンド信号を用い、非線形度測定ユニット２０６は、電力増幅器の非線形性の程度を決定する。非線形性の程度の測量値は、本願明細書内ではコスト値とも称される。

次に、パラメーター更新器２０２は、コスト値に従い先行歪ませ器のパラメーターを更新し、それにより適応先行歪ませ処理を実現する。

図３は、ＯＦＤＭシステム内の非線形度測定ユニット２０６の構造を概略的に示すブロック図である。

アナログ−デジタル変換器２０４．１から出力された信号は、先ずシンボル同期ユニット３０１によりシンボル同期される。ここで、シンボルはＯＦＤＭシンボルであり、状況によっては入力信号とも称される。シンボル同期は、帰還信号を送信信号と同期させ、シンボルの開始点を見付ける手順を意味する。各シンボルは、所定の長さを有する周期的なプレフィックスを含む。望ましくは、本発明では、シンボル同期ユニット３０１は粗いシンボル同期ユニットである。粗い同期は、この状況では、同期誤りが周期的プレフィックスの長さより少ないことで十分であり、より高精度の同期を実行する必要がないことを意味する。粗い同期は、周期的プレフィックスの相関ピーク検出アルゴリズムに基づき実行されうる。単なる粗い同期は、処理負荷を低減し、処理要素の性能への要求を低下させ、従ってコストを低減しうる。粗い同期を用いることは、性能に影響を与えない。

サブキャリア・データ取得ユニット３０２は、粗く同期された信号、つまり周波数領域で各サブキャリアのデータからのシンボルの周波数スペクトルを得る。ある実施例では、サブキャリア・データ取得ユニット３０２は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニットにより実現される。留意すべき点は、本実施例では、歪み補正器２０１へ入力される信号（つまり信号源１００からの信号）はＩＦＦＴ変換を実行されているので、シンボル同期ユニット３０１へ入力される信号もＩＦＦＴ変換を実行されており、従って高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニットが用いられる。信号源１００からの信号が他の処理を実行されている場合、サブキャリア・データ取得ユニット３０２により用いられる方法も、周波数領域で各サブキャリアのデータを抽出することができる限り、相応して変更される。

次に、パイロット周波数データ抽出ユニット３０３は、パイロット周波数サブキャリアのデータを抽出する。パイロット周波数サブキャリアは、本願明細書では、位置及びデータが受信機と送信機の両者により合意されている如何なるサブキャリアも含むとして広義に理解されるべきである。

抽出したデータが遅延器３０４により遅延された後、減算器３０５は、後続の理想パイロット周波数サブキャリアのデータを遅延器３０４により遅延されたデータから減算する。本願明細書では、現行のシンボルのパイロット周波数サブキャリアのパイロット周波数データが現行のパイロット周波数データと見なされる場合、現行のシンボルの直後のシンボルのパイロット周波数サブキャリアに対応するパイロット周波数データは、後続のパイロット周波数データと称される。望ましくは、遅延器３０４により遅延される前のデータに対応するシンボルについて、減算器３０５は、該シンボルの次のシンボルの同じパイロット周波数サブキャリアのデータを、遅延器３０４により遅延された信号から減算する。

電力計算ユニット３０６は、次に差分の電力（瞬間的な電力）、つまり差分の絶対値の二乗を計算する。電力は、平均器３０７により平均化された後にコスト値として出力される。

留意すべき点は、上述のシンボル同期ユニット３０１、ＦＦＴユニット３０２及びパイロット周波数データ抽出ユニット３０３は、パイロット周波数を抽出することを目的としてパイロット周波数抽出ユニットを共に構成する。当業者に知られている如何なる方法及び装置によってもパイロット周波数を抽出することができるので、パイロット周波数抽出ユニットの単なる例には、シンボル同期ユニット３０１、ＦＦＴユニット３０２及びパイロット周波数抽出ユニット３０３が含まれる。

本発明の原理を以下の段落で説明する。

ｉ番目のシンボルのｋ番目のパイロット周波数サブキャリアのデータをＰ_ｉ，ｋとすると、Ｐ_ｉ，ｋ＝Ｈ_ｉ，ｋＡ＋ＩＣＩ_ｉ，ｋと表される。ここで、Ｈ_ｉ，ｋはｉ番目のシンボルのｋ番目のパイロット周波数サブキャリアのループ全体（つまり信号がパイロット周波数の挿入から抽出までを通じて通過する経路）の周波数応答、ＩＣＩ_ｉ，ｋはｉ番目のシンボルのｋ番目のパイロット周波数サブキャリアの高調波、Ａは歪みのないパイロット周波数信号である。

ループ全体の周波数応答は異なるシンボルに渡り不変であると見なされるので、減算器３０５の出力は、Ｄ_ｉ，ｋ＝Ｈ_ｉ，ｋＡ＋ＩＣＩ_ｉ，ｋ−Ｈ_{ｉ−１，ｋ}Ａ−ＩＣＩ_{ｉ−１，ｋ}＝ＩＣＩ_ｉ，ｋ−ＩＣＩ_{ｉ−１，ｋ}と表される。従って、出力されたコスト値（減算器により出力された信号の電力の平均）は、

と表される。ここで、Ｅ（・）は数学的期待値を示し、Ｒ（・）は複素数の実数部を得ることを示し、＊は共役を示す。絶対値の二乗の計算は、実際には瞬間的な電力の決定である。平均値を求めることは、瞬間的な電力に従い平均電力を計算することである。

ＩＣＩ_ｉ，ｋ、ＩＣＩ_{ｉ−１，ｋ}が統計的に独立であるとすると、コスト値は次式のように表される。

ＩＣＩの平均値がゼロである場合、上述のコスト値は帯域内高調波の電力を表す。

コスト値の安定性を考慮すると、複数のシンボルを平均化し、比較的安定したコスト値を得ることが可能である。

留意すべき点は、上述の原理の説明では２つの隣接するシンボルを例にしたが、シンボルは必ずしも上述のように互いに隣接している必要はなく、２つのシンボルは同一のパイロット周波数サブキャリアを有することで十分なので、２つのシンボルは互いに数シンボルだけ離れうる。

纏めると、ＰＡの非線形度のコスト値の測定は、帯域外電力を直接測定するのではなく、帯域内パイロット周波数を用いることにより計算される。従って、アナログ−デジタル変換器が帯域外電力を測定するために、非常に高いサンプリング・レートは必要ない。帯域内パイロット周波数が単独で用いられる例では、ナイキスト・サンプリング・レートで十分である（サンプリング論理により保証される）。

図２に示すように、アナログ−デジタル変換器のサンプリング・レートは、ナイキスト・サンプリング・レートで動作する。上述のように、帯域内にエイリアシングしている高調波信号は、このような周波数で有効に利用できるので、本方法の適用は、アナログ−デジタル変換器のサンプリング・レートがナイキスト・サンプリング・レートよりも高い場合でも影響を受けない。これは、帯域外高調波が帯域内にエイリアシングしない場合でも、帯域内信号自体により伝達される高調波が電力増幅器の非線形特性をも表すためである。これを以下に更に詳細に説明する。

ＰＡの非線形性は、高調波を信号の周波数スペクトルに重畳するので、該高調波は帯域外と帯域内の両方に分配される。サンプリング・レートがナイキスト・サンプリング周波数に等しい場合、帯域外高調波は帯域内にエイリアシングし、帯域外及び帯域内の両方の高調波がコスト値の計算で考慮される。しかしながら、サンプリング・レートがナイキスト・サンプリング周波数より大きい場合、一部の帯域外高調波は帯域内にエイリアシングしない。しかしながら、このとき、帯域内高調波自体はＰＡの非線形性によっても引き起こされ、一部の高調波を用いることによるコスト値の計算はＰＡの非線形特性も表しうる。

図４は、本発明の別の実施例による電力増幅装置の構造を概略的に示すブロック図である。図４の電力増幅装置は、図２の電力増幅装置と異なり、図２のアナログ−デジタル変換器２０４．１はアナログ−デジタル変換器２０４．２により置き換えられている。つまり、図４ではアナログ−デジタル変換器２０４．２はナイキスト・サンプリング・レートと等しいかそれより大きいサンプリング・レートで動作し、図２ではアナログ−デジタル変換器２０４．１はナイキスト・サンプリング・レートに等しいサンプリング・レートで動作する。

パラメーター更新器２０２は、パターン検索法又は最急降下法のような従来の適応アルゴリズムを用い、パラメーターを更新しうる。最急降下法を例に取り、パラメーターがコスト値を用いることによりどのように更新されるかを簡単に説明する。タイミングｔで、更新されるべきｉ番目のパラメーターをｗ_ｉ（ｔ）とし、更新されるべきＮ個のパラメーターをｗ（ｔ）＝［ｗ_１（ｔ），ｗ_２（ｔ），．．．，ｗ_Ｎ（ｔ）］と表し、パラメーター更新のステップ長がμであり、及びタイミングｔで計算されたコスト値がＪ（ｗ（ｔ））とすると、更新アルゴリズムは次式で表される。

上述のパラメーター更新処理は反復処理であり、反復を終了する条件はＪ（ｗ（ｔ））が所定の目標値より小さくなることである。

同様に、パラメーターはパターン検索法のような従来の適応型アルゴリズムを用いることによっても更新されうる。実際は、パラメーター更新器は、当業者に既に知られている又は知られるであろう如何なる方法も、パラメーターの更新を実行するために用いることができる。

ＯＦＤＭのＴＤＤシステムでは、信号の送信と信号の受信は同一周波数で行われるので、時分割多重モードが用いられる。換言すると、受信回路は信号の送信中に動作しない。従って、この特性は、先行歪ませシステム内の回路の規模を縮小するよう、先行歪ませシステムに回路を受信回路とできる限り共有させうる。これは、電力消費とコストに敏感なような装置（例えばモバイル端末）には非常に重要である。図５は、ＯＦＤＭシステム内の先行歪ませ器が受信回路と回路を共有するある具体例を示す。

図５では、送信機Ｔと受信機Ｒは、スイッチ５０７を介して時分割多重を実現し、アンテナ６００を共有する。送信機Ｔは、パイロット周波数挿入ユニット５０１、ＩＦＦＴユニット５０２、歪み補正器２０１、デジタル−アナログ変換器３００、アップコンバーター４００及び電力増幅器５００を有する。受信機Ｒは、低雑音増幅器５０４、ダウンコンバーター２０５、アナログ−デジタル変換器２０４、粗い同期ユニット３０１、ＦＦＴユニット３０２、パイロット周波数データ抽出ユニット３０３、チャネル推定ユニット５０５及び周波数領域等化器５０６を有する。先行歪ませシステムの信号の流れは、破線で示す。送信機Ｔが信号を送信するとき、受信機Ｒは動作せず、電力増幅器５００からの出力信号は結合減衰器５０３を通過し、受信機Ｒの動作回路に入る。このように、先行歪ませ器は受信機と回路を共有できる。図３を図５と比較すると、先行歪ませシステムのダウンコンバーター２０５、アナログ−デジタル変換器２０４、粗い同期回路３０１、ＦＦＴ３０２及びパイロット周波数データ抽出ユニット３０３は、全て受信回路を共有できるので、先行歪ませシステム内の回路規模を間接的に縮小できる。これは、本発明のもう一つの有利な効果である。

図６は、８０２．１６ｅの１０ＭＨｚ帯域幅の条件下で、本発明によるコスト値と帯域内／帯域外電力比との間の関係曲線を示す。図６から分かるように、本発明で提案されるコスト値と帯域内／帯域外電力比との間の単調な関係を示す。従って、コスト値はＰＡの非線形度を測定するために用いることができる。

留意すべき点は、本願明細書に記載された送信機と受信機の両者は事実上例であり、該送信機と受信機は当業者に知られた他の追加の又は代替の又は選択的な装置であってもよいことである。

図７は、本発明のある実施例による、電力増幅器の非線形度数を測定する方法の概略のフローチャートを示す。図７に示すように、本発明のある実施例によると、本発明の電力増幅器の非線形度を測定する方法は、入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延段階（７０２）；該遅延段階で遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算段階（７０３）；該減算段階で得た信号の瞬間的な電力を計算する電力計算段階（７０４）；及び該電力計算段階で計算した前記電力を平均化し平均電力を求める平均化段階（７０５）；を有する。

本発明のある実施例では、本発明の電力増幅器の非線形度を測定する方法は、パイロット周波数データを抽出するパイロット周波数データ抽出段階７０１を更に有する。パイロット周波数データの抽出は、例えば上述のシンボル同期ユニット３０１、サブキャリア・データ取得ユニット３０２及びパイロット周波数データ抽出ユニット３０２を上述の方法と共に用いることにより達成されうる。
（付記１）電力増幅器の非線形度測定装置であって：
入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延器；
該遅延器により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算器；
該減算器からの出力信号の瞬間的な電力を計算する電力計算ユニット；及び
該電力計算ユニットにより計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める平均器；を有する非線形度測定装置。
（付記２）前記パイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信するパイロット周波数抽出ユニット、を更に有する付記１記載の非線形度測定装置。
（付記３）前記パイロット周波数抽出ユニットは：
入力信号を同期するシンボル同期ユニット；
周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット；及び
前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット；を有する付記２記載の非線形度測定装置。
（付記４）前記シンボル同期ユニットは粗い同期ユニットである、付記３記載の非線形度測定装置。
（付記５）前記サブキャリア・データ取得ユニットは、前記同期された入力信号に高速フーリエ変換を実行し、前記周波数領域の各サブキャリアのデータを取得する高速フーリエ変換ユニットである、付記３記載の非線形度測定装置。
（付記６）無線通信装置で用いられる先行歪み補正装置であって、
該先行歪み補正装置は、電力増幅器のパラメーター更新器と非線形度測量装置とを有し、
前記非線形度測量装置は：
入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延器；
該遅延器により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算器；
該減算器からの出力信号の瞬間的な電力を計算する電力計算ユニット；及び
該電力計算ユニットにより計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める平均器；を有する、先行歪み補正装置。
（付記７）前記無線通信装置は、ＴＤＤモードで動作する送信機と受信機とを有し、
前記受信機は、パイロット周波数抽出ユニットを有し、及び
前記先行歪み補正装置は、該パイロット周波数抽出ユニットを用いることによりパイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信する、付記６記載の先行歪み補正装置。
（付記８）前記非線形度測定装置は、パイロット周波数抽出ユニットを更に有し、
該パイロット周波数抽出ユニットは：
入力信号を同期するシンボル同期ユニット；
周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット；及び
前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータ、つまり前記パイロット周波数のデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット；を有する、付記６記載の先行歪み補正装置。
（付記９）前記パラメーター更新器は、前記電力増幅器の非線形度測量装置により求めた測量値に従いパターン検索法又は最急降下によりパラメーターの更新を実行する、付記６記載の先行歪み補正装置。
（付記１０）電力増幅器の非線形度測量方法であって：
入力されたパイロット周波数データを遅延させる段階；
該遅延させる段階により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する段階；
該減算する段階により得た信号の瞬間的な電力を計算する段階；及び
該計算する段階で計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める段階；を有する非線形度測定方法。

１００信号源
２００先行歪ませ器
２０１歪み補正器
２０２パラメーター更新器
２０３帯域内／帯域外電力比計算
２０４．０アナログ−デジタル変換器
２０４．１アナログ−デジタル変換器
２０４．２アナログ−デジタル変換器
２０５ダウンコンバーター
２０６非線形度測定ユニット
３００デジタル−アナログ変換器
３０１シンボル同期
３０２サブキャリア・データ取得ユニット
３０３パイロット周波数データ抽出
３０４遅延器
３０６電力計算
３０７平均化
４００アップコンバーター
５００電力増幅器
５０１パイロット周波数挿入
５０３減衰器
５０４低雑音増幅器
５０５チャネル推定
５０６周波数領域平衡

Claims

電力増幅器の非線形度測定装置であって、
ナイキスト周波数に等しいサンプリング周波数でサンプリングされた入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延器、
該遅延器により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算器、
該減算器からの出力信号の瞬間的な電力を計算する電力計算ユニット、
該電力計算ユニットにより計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める平均器であって、前記平均電力Metric _i は、

により得られ、ここでICI _i,k はi番目のシンボルのk番目のパイロット周波数サブキャリアの高調波であり、D _i,k は前記減算器からの出力信号であり、E()は数学的期待値を示し、R()は複素数の実数部を示し、*は共役を示す、平均器；
前記パイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信するパイロット周波数抽出ユニット、
を有し、
前記パイロット周波数抽出ユニットは、
入力信号を同期するシンボル同期ユニット、
周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット、
前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット、
を有し、
前記シンボル同期ユニットは粗い同期ユニットであり、
前記サブキャリア・データ取得ユニットは、前記同期された入力信号に高速フーリエ変換を実行し、前記周波数領域の各サブキャリアのデータを取得する高速フーリエ変換ユニットである、
ことを特徴とする非線形度測定装置。
無線通信装置で用いられる先行歪み補正装置であって、
該先行歪み補正装置は、電力増幅器のパラメーター更新器と非線形度測量装置とを有し、
前記非線形度測量装置は：
ナイキスト周波数に等しいサンプリング周波数でサンプリングされた入力されたパイロット周波数データを遅延させる遅延器；
該遅延器により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する減算器；
該減算器からの出力信号の瞬間的な電力を計算する電力計算ユニット；及び
該電力計算ユニットにより計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める平均器であって、前記平均電力Metric _i は、

により得られ、ここでICI _i,k はi番目のシンボルのk番目のパイロット周波数サブキャリアの高調波であり、D _i,k は前記減算器からの出力信号であり、E()は数学的期待値を示し、R()は複素数の実数部を示し、*は共役を示す、平均器；
前記パイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信するパイロット周波数抽出ユニット、
を有し、
前記パイロット周波数抽出ユニットは、
入力信号を同期するシンボル同期ユニット、
周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット、
前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット、
を有し、
前記シンボル同期ユニットは粗い同期ユニットであり、
前記サブキャリア・データ取得ユニットは、前記同期された入力信号に高速フーリエ変換を実行し、前記周波数領域の各サブキャリアのデータを取得する高速フーリエ変換ユニットである、
ことを特徴とする先行歪み補正装置。
前記無線通信装置は、ＴＤＤモードで動作する送信機と受信機とを有し、
前記受信機は、パイロット周波数抽出ユニットを有し、及び
前記先行歪み補正装置は、該パイロット周波数抽出ユニットを用いることによりパイロット周波数データを抽出し、該抽出したパイロット周波数データを前記遅延器及び前記減算器へ送信する、
請求項２記載の先行歪み補正装置。
前記非線形度測定装置は、パイロット周波数抽出ユニットを更に有し、
該パイロット周波数抽出ユニットは：
入力信号を同期するシンボル同期ユニット；
周波数領域の各サブキャリアのデータを取得するサブキャリア・データ取得ユニット；及び
前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータ、つまり前記パイロット周波数のデータを前記サブキャリア・データ取得ユニットにより取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出するパイロット周波数データ抽出ユニット；
を有する、請求項２記載の先行歪み補正装置。
前記パラメーター更新器は、前記電力増幅器の非線形度測量装置により求めた測量値に従いパターン検索法又は最急降下によりパラメーターの更新を実行する、
請求項２記載の先行歪み補正装置。
電力増幅器の非線形度測量方法であって：
ナイキスト周波数に等しいサンプリング周波数でサンプリングされた入力されたパイロット周波数データを遅延させる段階；
該遅延させる段階により遅延された前記パイロット周波数データから、後続の入力されたパイロット周波数データを減算する段階；
該減算する段階により得た信号の瞬間的な電力を計算する段階；及び
該計算する段階で計算された前記電力を平均化し、平均電力を求める段階であって、前記平均電力Metric _i は、

により得られ、ここでICI _i,k はi番目のシンボルのk番目のパイロット周波数サブキャリアの高調波であり、D _i,k は前記減算器からの出力信号であり、E()は数学的期待値を示し、R()は複素数の実数部を示し、*は共役を示す、段階；
前記遅延させる段階及び前記減算する段階で用いるために、前記パイロット周波数データを抽出する段階；
を有し、
前記抽出する段階は、
入力信号を同期する段階、
周波数領域の各サブキャリアのデータを取得する段階、
前記パイロット周波数の前記サブキャリアのデータを前記取得する段階で取得した前記周波数領域の各サブキャリアのデータから抽出する段階、
を有し、
前記入力信号の同期は粗い同期であり、
前記各サブキャリアのデータを取得する段階は、前記同期された入力信号に高速フーリエ変換を実行し、前記周波数領域の各サブキャリアのデータを取得する、
ことを特徴とする非線形度測定方法。