JP5569041B2

JP5569041B2 - 無線基地局装置

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Publication number: JP5569041B2
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Inventors: 智幸桑野
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Publication date: 2014-08-13
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Description

本発明は、無線基地局装置のデジタルプリディストーション（以下ＤＰＤとする）方式の非線形歪み補償を採用したアンプを持つ送信機に関する。特に、非線形歪み補償のための信号を扱うダウンコンバータ部の経年変化による周波数特性を補正し、非線形歪み補償を安定動作させるための回路に関する。

近年の無線基地局装置おける低消費電力化の要求は高い。しかし通常、増幅デバイスを使用する場合、コストの面から使用領域より非常に飽和点が高い高性能なデバイスを採用することは難しい。また増幅デバイスを線形領域で動作させれば消費電力の増大を招き、非常に電力効率が落ちてしまう。そこで、使用領域と飽和領域が近いデバイスにて動作の効率化を図る事が考えられるが、非線形領域での増幅動作は歪発生の要因であり、隣接チャネル漏洩電力が増加し隣接チャネルに対する妨害波となるため、通信品質の劣化を引き起こす。そのためＤＰＤのように増幅器の歪を補償する方式による、非線形領域での動作時に隣接チャネル漏洩電力を抑えることが可能な歪補償方式が多く採用されている。しかしＤＰＤ方式の歪み補償は、補償処理のためＤＰＤ信号処理部に歪み成分を取り込む際、歪みレベルの検出を誤ると正しい歪み補償をかけることができない。

図１０は、従来のＤＰＤ方式の非線形歪み補償装置の構成図であり、特許文献１の図４を引用したものであり、特許文献１の中で、従来技術を説明する図として使われているものである。

ここで、図１０を参照すると、ＤＰＤ方式の歪み補償はフィードバックをかけて補償するため、実際の高周波増幅器１０-４にて発生する歪みレベルと演算部１０−１が取り込む歪みレベルに差が出た場合、演算部１０−１の演算処理に誤りが生じてしまう。よって図１０の破線枠内のフィードバック部の周波数特性は、主信号帯域だけではなく、第３高調波、第５高調波、第７高調波の高次の歪み帯域に渡って偏差を小さくする必要がある。そのため、出荷時の調整により、周波数特性の個別ばらつきを補正している。しかしながら、フィードバック部のアナログ回路において、経年での周波数特性の変化が問題になる。

無線基地局装置の運用後は、フィードバック部の周波数特性偏差を補正する手段がないため、例えば、高周波増幅器１０−４で発生する歪みレベルと演算部１０−１が取り込む歪みレベルに、例えば２ｄＢ程度の差が出てしまうと、不正確な歪み検出レベルに基づく誤った補償を行うため、想定する歪みレベルに収束せず、図５−（ｂ）の状態から図５−（ａ）の状態のように増大する。アンテナ出力での所望の隣接チャネル漏洩電力を満たせず、送信規格を割ってしまう恐れがあった。

特許文献１では、図１０に示した従来技術に対して、歪み補償後の特性を向上させるため、フィードバック部の周波数特性偏差を検出して補正する方法が開示されている。その検出方法は、ダウンコンバートする際に、局部発振器の周波数を無線周波数より高域側と、より低域側に切り替えて、切り替えたときにダウンコンバートした信号の周波数成分が周波数軸に対して反転して出てくることを利用して、両者のスペクトル強度の差から、フィードバック部の周波数特性偏差を検出するものである。ここでは、ある２つの周波数間の特性差を補正する方法が開示されており、前記２つの周波数に各々対応した２つのバンドパスフィルタを備えた構成とし、局部発振周波数の切り替えに応じて、使用するバンドフィルタを切り替えるようにしている。

また、特許文献２では、ディジタル送信信号にディジタルパイロット信号を加えて、ダウンコンバート信号中のパイロット信号の奇数次歪み成分を抽出することにより、ＤＰＤでの奇数次歪を制御することにより高精度なＤＰＤ処理を行う方法が開示されている。

また、特許文献３では、増幅信号と同振幅で逆位相の信号を分配した入力信号から発生させ、増幅信号を分配した信号と合成することにより、増幅器による歪み成分のみを検出して歪み補償する方法が開示されている。

また、特許文献４では、フィードフォワード歪み補償回路のアナログ回路をディジタル回路に置き換えることを可能した方法について開示されている。

また、特許文献５では、ベースバンド信号の同相成分Ｉ，直交成分Ｑを直交変調して増幅し送信する負帰還方式のリニアライザを用いた非線形歪み補償について開示されている。
特開２００９−２４６６５５号公報特開２００５−０６５２１１号公報特開２００７−０８１８０１号公報特開２００７−２７４０６２号公報特開２００２−２９９９６５号公報

以下の分析は、本発明により与えられる。

ＤＰＤ方式の非線形歪み補償方法を用いた無線送信機において、フィードバック部（以後、ダウンコンバータ部という）の経年変化による周波数特性偏差が生じ、所望の非線形歪み補償がかからなくなるという問題を解決することが、高精度な非線形歪み補償を実現する上で、重要になってきている。

また、無線送信機の運用後、周波数特性偏差が必要なる時期に、無線送信機が自律的に補正を実施することが求められている。

特許文献１で開示された周波数特性偏差を検出する方法は、ＤＰＤ方式の歪み補償に関連するものであり、ダウンコンバータ部の周波数特性偏差を検出することが可能であるが、ある２つの周波数における特性差のみに限定され、さらに切り替え可能な２つのバンドパスフィルタが必要になるなど、装置が複雑になってしまうという問題がある。

特許文献２では、パイロット信号を用いているため、パイロット信号発生器や、パイロット信号の抽出回路など、装置構成が複雑になる。

特許文献３では、歪み信号のみを抽出するのに、同振幅、逆位相の補正信号を生成する回路が必要になる。

特許文献４では、歪み補償方法が、直交ベースバンド信号に限定されている。

特許文献５では、特許文献４と同様に、歪み補償方法が、ベースバンド信号の同相成分Ｉと直交成分Ｑから構成される信号に限定されている。

従って、本発明の目的は、装置を複雑化せず、安価な追加部品で、経年変化による周数特性偏差を自律的に補正することにより、非線形歪み補償が安定動作する無線送信機を提供することにある。

本発明の第１の側面による無線送信機は、送信データ信号をアップコンバートするアップコンバータ部と、前記アップコンバータ部の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部と、前記無線送信信号の一部を分配する分配部と、前記分配部で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部と、前記ダウンコンバータ部の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部と、前記ダウンコンバータ部の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部と、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部と、を備え、前記ダウンコンバータ部が備えるミキサに入力する局部発振信号の発振周波数を切り替え可能に構成し、前記モード選択部が前記周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、前記局部発振信号の発振周波数を前記通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯とし、分配した前記無線送信信号を前記ダウンコンバータ部の入力信号として使用しない状態にして、前記低い周波数帯の局部発振信号を前記ダウンコンバータ部のミキサを介して前記ミキサ以降の回路に入力し、前記ダウンコンバータ部の出力信号から前記ダウンコンバータ部の周波数特性偏差を検出し、前記周波数特性補正演算部は、検出された前記ダウンコンバータ部の周波数特性偏差に基づいて、前記ダウンコンバータ部の周波数特性補正量の演算を行い、前記演算結果に基づいて前記ダウンコンバータ部の周波数特性を補正する。

また、本発明の第２の側面による非線形歪み補正における周波数特性偏差補正方法は、変調、増幅した無線送信信号の一部を分配した信号の周波数をダウンコンバートした信号を基に無線送信信号の非線形歪みを検出し、無線送信信号の非線形歪みを補償する無線送信機の非線形歪み補償において、ダウンコンバータ部のミキサに与える発振周波数を通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯に切り替え、分配した無線送信信号をダウンコンバータ部の入力信号として使用しない状態にして、ダウンコンバータ部のミキサ以降の回路に局部発振器の信号を入力するステップ、局部発振器の周波数をスイープさせながら、ダウンコンバータの出力信号を取得し、前記低い周波数帯の各周波数におけるダウンコンバータ部の周波数特性偏差を検出するステップ、検出されたダウンコンバータの周波数特性偏差から、ダウンコンバータ部の周波数特性を補正するステップと、を含む。

本発明によれば、装置を複雑化せずに、通常動作モードでダウンコンバート後に使用する周波数帯に渡って連続的にダウンコンバータ部の周波数特性偏差を検知することができる。それにより、経年変化による周波数特性偏差を補正して、高精度のＤＰＤ方式の非線形歪み補償を安定して行うことが可能な無線送信機を提供することができる。

また、無線送信機に、通常動作モードと周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部を設けたので、例えば、呼がない状態あるいはファームウェア更新時に、周波数特性偏差調整モードになるようにしておくことにより、自律的に周波数特性の補正を行わせることが可能になる。

また、従来の送信機が有する局部発振器、非線形歪み補償信号処理部などの既存回路を利用することで、安価な部品追加で実現することができる。

本発明の実施例１による無線送信機全体のブロック図である。本発明の実施例１、実施例２による局部発振回路の一例であるＶＣＯ回路である。本発明の実施例１の動作のフローチャートである。本発明の実施例１によるイコライザによる周波数特性の補正を説明するための図である。ＤＰＤ非線形歪み補償処理後の周波数特性偏差起因のキャリアの歪みの一例を示す図である。本発明の実施例２による無線送信機全体のブロック図である。本発明の実施形態の構成を示す全体のブロック図である。本発明の実施形態を説明するための図である。本発明の実施形態を説明するための図である。従来の非線形歪み補償処理を用いた無線送信機のブロック図である。本図は、特許文献１の図４を引用している。

本発明の実施形態について、必要に応じて図面を参照して説明する。なお、実施形態の説明において引用する図面及び図面の符号は実施形態の一例として示すものであり、それにより本発明による実施形態のバリエーションを制限するものではない。本発明の実施形態を、図７、図８、図９を必要に応じて参照して説明する。

本発明の第１の側面による第１の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正する。

次に、本発明の第１の側面による第２の実施形態を図７、図８を参照して説明する。図８は、図７の一点鎖線枠内の部分を詳しく示した図で、モード選択部１０９が、周波数特性偏差調整モードを選択した場合の状態を示している。本発明の第１の側面による第２の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正する。さらに、本発明の第１の側面による第２の実施形態の無線送信機１０１は、図８に示すように、ダウンコンバータ部１０３のミキサ１１１に与える局部発振信号Ｉの発振周波数を切り替え可能に構成し、周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、局部発振信号Ｉの発振周波数を通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯とし、分配した無線送信信号Ｊをダウンコンバータ部１０３の入力信号として使用しない状態にして、低い周波数帯の局部発振信号Ｋをダウンコンバータ部１０３のミキサ１１１を介してミキサ１１１以降の回路に入力し、ダウンコンバータ部１０３の出力信号からダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出する。

次に、本発明の第１の側面による第３の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正し、図８に示すように、ダウンコンバータ部１０３のミキサ１１１に与える局部発振信号Ｉの発振周波数を切り替え可能に構成し、周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、局部発振信号Ｉの発振周波数を通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯とし、分配した無線送信信号Ｊをダウンコンバータ部１０３の入力信号として使用しない状態にして、低い周波数帯の局部発振信号Ｋをダウンコンバータ部１０３のミキサ１１１を介してミキサ１１１以降の回路に入力し、ダウンコンバータ部１０３の出力信号からダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出する。さらに、本発明の第１の側面による第３の実施形態の無線送信機１０１は、図８において、周波数特性偏差調整モードにおいて、通常動作モードで使用する周波数帯域に渡って周波数をスイープして変化させ、周波数毎に得られた偏差データを周波数と関連付けて記憶する不図示のメモリを有し、さらに、周波数特性補正演算部１０８は不図示のＣＰＵで構成され、ＣＰＵが、メモリから読み出された周波数毎の偏差情報に基づいて周波数特性補正量の演算を行う。

次に、本発明の第１の側面による第４の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正する。さらに、本発明の第１の側面による第４の実施形態の無線送信機１０１は、周波数特性偏差調整モードが選択された場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差の補正に加えて、アップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３を合わせた周波数特性偏差を検出して、アップコンバータ部１０２の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてアップコンバータ部１０２の周波数特性を補正する。

次に、本発明の第１の側面による第５の実施形態を図７、図９を参照して説明する。図９は、図７全体を詳しく説明したもので、モード選択部１０９が、周波数特性偏差調整モードを選択した場合で、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正後に、さらにアップコンバータ部１０２の周波数特性の補正を行うときの状態を示している。本発明の第１の側面による第５の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正し、図７において、周波数特性偏差調整モードが選択された場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差の補正に加えて、アップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３を合わせた周波数特性偏差を検出して、アップコンバータ部１０２の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてアップコンバータ部１０２の周波数特性を補正する。さらに、本発明の第１の側面による第５の実施形態の無線送信機１０１は、図９に示すように、ダウンコンバータ部１０３とアップコンバータ部１０２を合わせた周波数特性偏差を検出するときには、ダウンコンバータ部１０３とアップコンバータ部１０２のミキサ１１１、１１６に対する局部発振信号の入力Ｋ及びＬをオフし、非線形歪み補償信号処理部１０４から周波数特性偏差を検出するための入力信号Ｍを生成して与え、アップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３を合わせた周波数特性偏差を検出する。

次に、本発明の第１の側面による第６の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正し、図７において、周波数特性偏差調整モードが選択された場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差の補正に加えて、アップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３を合わせた周波数特性偏差を検出して、アップコンバータ部１０２の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてアップコンバータ部１０２の周波数特性を補正し、図９に示すように、ダウンコンバータ部１０３とアップコンバータ部１０２を合わせた周波数特性偏差を検出するときには、ダウンコンバータ部１０３とアップコンバータ部１０２のミキサ１１１、１１６に対する局部発振信号の入力Ｋ及びＬをオフし、非線形歪み補償信号処理部１０４から周波数特性偏差を検出するための入力信号Ｍを生成して与え、アップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３を合わせた周波数特性偏差を検出する。さらに、本発明の第１の側面による第６の実施形態の無線送信機１０１は、図９において、算出する周波数特性偏差の周波数帯域に渡って周波数をスイープして変化させながら、周波数毎に得られた偏差データを周波数と関連付けて記憶する不図示のメモリを有し、さらに、周波数特性補正演算部１０８は不図示のＣＰＵで構成され、ＣＰＵが、メモリから読み出された周波数毎の偏差情報に基づいて周波数特性補正量の演算を行う。

次に、本発明の第１の側面による第７の実施形態の無線送信機１０１は、図７に示すように、送信データ信号Ｈをアップコンバートするアップコンバータ部１０２と、アップコンバータ部１０２の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部１０５と、無線送信信号の一部を分配する分配部１０６と、分配部１０６で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部１０３と、ダウンコンバータ部１０３の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部１０４と、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部１０８と、を備える無線送信機であって、さらに、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部１０９を有し、モード選択部１０９が周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出して、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正し、周波数特性偏差調整モードが選択された場合に、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差の補正に加えて、アップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３を合わせた周波数特性偏差を検出して、アップコンバータ部１０２の周波数特性補正量の演算を周波数特性補正演算部１０８で行い、演算結果に基づいてアップコンバータ部１０２の周波数特性を補正する。さらに、本発明の第１の側面による第７の実施形態の無線送信機１０１において、周波数特性の補正対象は、ダウンコンバータ部１０３の場合はダウンコンバータ部１０３のイコライザであり、アップコンバータ部１０２の場合はアップコンバータ部１０２のイコライザである。ダウンコンバータ部１０３のイコライザは、図８および図９のアナログ回路Ｄ１１２の内部にあり、アップコンバータ部１０２のイコライザは、図９のアナログ回路Ｕ１１９の内部にある。

次に、本発明の第２の側面による第８の実施形態の非線形歪み補正における周波数特性偏差補正方法は、図７に示すような変調、増幅した無線送信信号の一部を分配した信号Ｊの周波数をダウンコンバートした信号Ｎを基に無線送信信号の非線形歪みを検出し、無線送信信号の非線形歪みを補償する無線送信機の非線形歪み補償において、図８に示すように、ダウンコンバータ部１０３のミキサ１１１に与える発振周波数を通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯に切り替え、分配した無線送信信号Ｊをダウンコンバータ部の入力信号として使用しない状態にして、ダウンコンバータ部１０３のミキサ以降の回路に局部発振器の信号Ｋを入力するステップと、局部発振器の周波数をスイープさせながら、ダウンコンバータの出力信号Ｎを取得し、低い周波数帯の各周波数におけるダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出するステップと、検出されたダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差から、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正するステップと、を含んでいる。

次に、本発明の第２の側面による第９の実施形態の非線形歪み補正における周波数特性偏差補正方法は、図７に示すような変調、増幅した無線送信信号の一部を分配した信号Ｊの周波数をダウンコンバートした信号Ｎを基に無線送信信号の非線形歪みを検出し、無線送信信号の非線形歪みを補償する無線送信機の非線形歪み補償において、図８に示すように、ダウンコンバータ部１０３のミキサ１１１に与える発振周波数を通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯に切り替え、分配した無線送信信号Ｊをダウンコンバータ部の入力信号として使用しない状態にして、ダウンコンバータ部１０３のミキサ以降の回路に局部発振器の信号Ｋを入力するステップと、局部発振器の周波数をスイープさせながら、ダウンコンバータの出力信号Ｎを取得し、低い周波数帯の各周波数におけるダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差を検出するステップと、検出されたダウンコンバータ部１０３の周波数特性偏差から、ダウンコンバータ部１０３の周波数特性を補正するステップと、を含んでいる。さらに、本発明の第２の側面による第９の実施形態の非線形歪み補正における周波数特性偏差補正方法は、図９において、ダウンコンバータ部１０３、アップコンバータ部１０２のミキサ１１１、１１６に対する局部発振信号Ｋ及びＬをオフし、非線形歪み補償信号処理部１０４から、通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯に渡って、各周波数の入力信号Ｍを生成して与え、ダウンコンバータ部出力Ｎから低い周波数帯域内の各周波数におけるアップコンバータ部１０２とダウンコンバータ部１０３両方の周波数特性偏差を検出するステップ、検出された周波数特性偏差から、アップコンバータ部１０２の周波数特性を補正するステップと、をさらに含んでいる。

以下、実施例について、図面を参照して詳しく説明する。

［実施例１の構成］
図１は、本発明の実施例１による無線送信機のブロック図である。

図１において、本実施例の無線送信機１は、アップコンバータ部２とダウンコンバータ部３とシンセサイザ部４とアンテナ６及び歪み補償演算処理を行うＤＰＤ信号処理部２０から構成されており、送信信号を出力するためのアップコンバータ部２は、上位装置からの送信データ信号ＧをＤＰＤ信号処理部２０に通して信号Ｄを得て、アナログＩＦ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１７と、所望の帯域と歪み帯域を通過させるためのＩＦフィルタ１６と、所望の利得に増幅するためのＩＦアンプ１５とシンセサイザ部２２からの局部発振信号により周波数変換を行うミキサ１４とメインアンプ１３と、メインアンプ１３の出力をダウンコンバータ部３へ高周波結合させるための方向性結合器１２を備えている。フィードバックされた歪み信号を扱うダウンコンバータ部３は、方向性結合器１２から分配された無線送信信号をＩＦ信号に変換するためのミキサ７と、所望の利得に増幅するためのＩＦアンプ８と周波数特性を補正するためのイコライザ９と所望の帯域制限を行うためのＩＦフィルタ１０と、ＤＰＤ信号処理部２０に信号Ａを送出するＡ／Ｄコンバータ１１を備えている。また、ＤＰＤ信号処理部２０からの信号レベル情報Ｆの比較動作及び、シンセサイザ部４、イコライザ９の制御を行うＣＰＵ１８と、信号レベルの情報を保持するメモリ１９を備えている。シンセサイザ部４は、ダウンコンバータ部３に局部発振信号Ｅを出力させるためのＶＣＯ回路５を備えている。

また、ＣＰＵ１８は、通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部、及びダウンコンバータ部３の周波数特性の補正演算を行う周波数特性補正演算部を含んでいる。

無線送信機１において、周波数特性の個別ばらつきの補正は、イコライザ９にて行っている。また、フィードバック信号の遅延が大きいと歪み特性を打ち消す補正がかけられなくなるため、ダウンコンバータ部３の遅延はできるだけ抑える必要性から、ＩＦフィルタ１０は集中定数のインダクタやキャパシタであるコイルやコンデンサをプリント板に配置して作成するディスクリートのＬＣフィルタを使用する。ＳＡＷフィルタでは遅延特性が大きいため使用できず、誘電体フィルタでは、使用周波数が低く部品サイズが大きくなるため使用できないという状況にある。ＬＣフィルタは経年での特性変化が大きく問題となるが、本発明では、周波数特性偏差を検知して周波数特性を補正することで、その問題を解決している。

[実施例１の動作]
次に、実施例１の無線送信機における動作について、図１、図２、図３のフローチャート、及び図４を用いて説明する。モード選択部において、システムのファームウェア変更時や呼がない時間帯などがあった場合、モード選択部が判別を行い、モード選択部が周波数特性偏差調整モードに設定する。

また、経年変化補正の必要性判断として、装置内タイマの計測を利用して、タイマ計測値が所定時間を超える条件で、システムのファームウェア変更時や呼がない時間帯などがあった場合を周波数特性偏差調整モードにする判別条件にしておき、モード選択部が判別を行い、モード選択部が周波数特性偏差調整モードに設定するようにしてもよい。他にも、いろいろな判別条件が考えられ、これらの内容に限定されるものではない。

一方、上記以外は、通常動作モードに設定され、ＤＰＤ方式の非線形歪み補償がなされた無線送信信号が出力される。

周波数特性偏差調整モードでは、シンセサイザ部４の局部発振器であるＶＣＯ回路５を補正動作用周波数に切り替え、ミキサ７を介してＡ／Ｄコンバータ１１の出力信号をＤＰＤ信号処理部２０で受信し、ＤＰＤ信号処理部２０からＣＰＵ１８に対し信号レベル情報Ｆを与え、ＣＰＵ１８でダウンコンバータ部３の周波数特性補正量の演算を行い、演算結果に基づいてイコライザ９にて補正をかけて、ダウンコンバータ部３の周波数特性の補正を行う。その結果、偏差を許容内である１ｄＢ以下に抑えることが可能となり、最適な非線形歪み補償処理が行なわれる。

ここでは無線送信機の運用周波数を２１４０ＭＨｚ、ダウンコンバータ部３のミキサ７は２１４０ＭＨｚの無線送信信号をシンセサイザ部４の２３４０ＭＨｚの局部発振信号にて２００ＭＨｚのＩＦ信号にダウンコンバートしている。また、図２のＶＣＯ回路５はスイッチ２５とスイッチ２６を切り替えることでコイルＬ１とコイルＬ２のどちらかを接続することができるようになっている。

またコイルＬ１、コイルＬ２が接続されたときのＶＣＯ回路５の各々の発振周波数ｆ１、ｆ２は、各々、式（１）、式（２）となるため、コイルＬ１のインダクタンスを２２０ｎＨ、コイルＬ２のインダクタンスを２．２ｎＨ、バリキャップダイオードＣ１の電気容量を２ｐＦ〜１５ｐＦに可変可能とし、コンデンサＣ２の電気容量を１２ｐＦとした場合の発振周波数を考えると、スイッチ２５とスイッチ２６によりコイルＬ１（インダクタンス２２０ｎＨ）に接続されていた場合の、バリキャップダイオードＣ１の電気容量を可変する事で得られる発振周波数ｆ１の範囲は、１３１．４ＭＨｚ〜２５９．２ＭＨｚである。また、コイルＬ２（インダクタンス２．２ｎＨ）に接続されていた場合の発振周波数ｆ２の範囲は、１３１４．２ＭＨｚ〜２５９１．６ＭＨｚとなる。

初めに、通常動作モードの場合の本実施例の動作について説明する。無線送信機は、通常の運用状態として動作する。シンセサイザ部４のＶＣＯ回路５においてスイッチ２５とスイッチ２６はコイルＬ２に接続され、ＶＣＯ回路５の発振周波数は、無線送信機の運用周波数２１４０ＭＨｚに設定される。

送信データ信号は、ＤＰＤ信号処理部２０で非線形歪み補償処理がなされた後、アップコンバータ部で無線送信機の運用周波数までアップコンバートされ、増幅部アンプで増幅され、アンテナから出される無線送信信号となるが、その無線送信信号の一部は分配部の方向性結合器１２より分配され、ダウンコンバータ部３に入力される。ダウンコンバータ部３ではシンセサイザ部４のＶＣＯ回路５による局部発振信号により、ＩＦ帯の信号にダウンコンバートされる。

その後、イコライザ９で周波数特性が補正され、ＩＦフィルタ１０を通り、Ａ／Ｄコンバータ１１でＡ／Ｄ変換されて、ＤＰＤ信号処理部２０に、非線形歪み検出データとして入力される。ＤＰＤ信号処理部２０では所定のＤＰＤ非線形歪み補償処理が行われ、増幅部のメインアンプ１３で発生した歪みが抑えられた信号が出力される。

ここで行われる、ＤＰＤ非線形歪み補償処理の具体的な方法としては、例えば、特許文献２記載のべき級数モデルによる前置歪み処理方法などが考えられる。

次に、周波数特性偏差調整モードの場合の本実施例の動作について説明する。無線送信機において、モード設定部の設定状態が周波数特性偏差調整モードであることが検知されると、設定されていた無線送信機の周波数開放を行う（図３−Ｓ２）。具体的には、分配した無線送信信号をダウンコンバータ部の入力信号として使わない状態にする。すなわち、ミキサ７のＬｏｃａｌポート−ＩＦポート間でシンササイザ部４のＶＣＯ回路５の信号が伝わることになる。あるいは、周波数特性偏差調整モードのときに、ミキサをバイパスするスイッチを設けることで、局部発信器の信号がＩＦポート以降の回路に直接入力されるようにしてもよい。

ダウンコンバータＣＰＵ１８はシンセサイザ部４のＶＣＯ回路５に対して周波数切り替え信号Ｃを送出する。ＶＣＯ回路５は、スイッチ２５とスイッチ２６をコイルＬ２からコイルＬ１に切り替え（図３−Ｓ３）、ダウンコンバータ部３を通過する希望波及び第３高調波、第５高調波、第７高調波を含む歪み帯域を合わせた１１０ＭＨｚ帯域の周波数を発振するようバリキャップダイオードＣ１の容量を調整し、１４５ＭＨｚ〜２５５ＭＨｚをスイープさせてローカル信号Ｅとして出力する（図３−Ｓ４）。ローカル信号Ｅは、ミキサ７を通りＩＦ信号としてＩＦアンプ８、イコライザ９、ＩＦフィルタ１０を通り、Ａ／Ｄコンバータ１１にてディジタル変換され、ＤＰＤ信号処理部２０にて、信号レベルを算出し、信号レベル情報ＦとしてＣＰＵ１８に送出される（図３−Ｓ５）。ＣＰＵ１８はあらかじめ判明しているシンセサイザ部４の１４５ＭＨｚ〜２５５ＭＨｚの周波数と送出された信号レベル情報Ｆとの関係をメモリ１９に記憶させ並び替えを行い、１４５ＭＨｚ〜２５５ＭＨｚでの信号レベルの偏差を算出する（図３−Ｓ６）。

Ｌｏｃａｌ−ＩＦポート間はアイソレーションで定義される通過減衰量を持つ。本発明の実施例ではＬｏｃａｌ−ＩＦポート間の１４５ＭＨｚ〜２５５ＭＨｚでの通過減衰量は−３０ｄＢ程度でフラットな周波数特性が必要となるが、一般的にＬｏｃａｌの使用帯域２３４０ＭＨｚに対し約２ＧＨｚ離れていれば、その周波数特性はほぼフラットな特性が得られる。

信号レベル情報ＦによるＭａｘ値とＭｉｎ値の偏差が許容内とされる１ｄＢ以下であると判断された場合には、周波数特性は正常であるため（図３−Ｓ７のＮ）、ＣＰＵ１８はＶＣＯ回路５の周波数を運用時の局部発振周波数２３４０ＭＨｚになるよう、周波数切り替え信号ＣにてＶＣＯ回路５のスイッチ２５とスイッチ２６をコイルＬ２に接続させて周波数設定を行い、モード選択部を通常動作モードに戻して運用を再開する（図３−Ｓ９）。

一方、信号レベル情報ＦによるＭａｘ値とＭｉｎ値の偏差が許容内とされる１ｄＢより大きいと判断された場合（図３−Ｓ７のＹ）には、ＣＰＵ１８で周波数特性の補正演算を行い、イコライザ９により周波数特性を補正する（図３のＳ８）。

例えば、ダウンコンバータ部３の周波数特性偏差が相対的に右下がり特性の場合、周波数特性の補正演算結果は、図４−（ａ）のような右上がり特性が算出され、イコライザ９に設定する。一方、ダウンコンバータ部３の周波数特性が右上がり特性の場合は周波数特性の補正演算結果は、図４−（ｃ）のような右下がり特性が算出され、イコライザ９に設定する。以上の補正により、図４−（ｂ）のようなフラットな周波数特性が得られる（図３−Ｓ８）。

アップコンバータ部２、ダウンコンバータ部３のミキサに与える発振周波数は同一でなくてもよく、図１では、別としているが、発振周波数を同一にして、共通化してもよい。

実施例２について、図６を用いて詳細に説明する。図６は、実施例２による無線送信機のブロック図である。実施例２は、ダウンコンバータ部の周波数特性の補正後に、さらに、アップコンバータ部の周波数特性の補正を行う無線送信機である。

実施例２の無線送信機１は、実施例１の無線送信機１と比較し、分配器２３とイコライザ２４を有しており、アップコンバータ部２とダウンコンバータ部３は、シンセサイザ部４からの局部発振信号を、分配器２３にて分配し共通で使用している。また、イコライザ２４にてアップコンバータ部２の周波数特性の補正を可能としている。

実施例２の動作の説明をする。実施例１の動作と同様に、周波数特性偏差調整モードのとき、ダウンコンバータ部３の周波数補正を実施した後、ダウンコンバータ部のミキサ７とアップコンバータ部のミキサ１４に対するＶＣＯ回路５の入力をオフする。局部発振信号の入力をオフさせる具体的な方法としては、分配器２３とシンセサイザ部４の間にスイッチを設けて、周波数特性偏差調整モードのときに、スイッチをオフするか、あるいは、シンセサイザ部のＶＣＯ回路５の局部発振信号を停止させることによってもよい。そして、ＤＰＤ処理部２０から無変調波の送信データ信号Ｄを生成して送出する。アップコンバータ部２のＤ／Ａコンバータ１７からのアナログ信号を、ミキサ１４のＩＦポートからＬｏｃａｌポートへ信号を出力し、分配器２３を介して、ミキサ７のＬｏｃａｌポートからＩＦポートへ出力する。最終的にＡ／Ｄコンバータ１１にて取り込み、ＤＰＤ信号処理部２０で信号レベルを検出する。

すなわち、無変調波の送信データ信号Ｄの経路は、ＤＰＤ信号処理部２０、Ｄ／Ａ１７、ＩＦフィルタ１６、イコライザ２４、ＩＦアンプ１５、ミキサ１４のＩＦポート、ミキサ１４のＬｏｃａｌポート、分配器２３、ミキサ７のＬｏｃａｌポート、ミキサ７のＩＦポート、アンプ８、イコライザ９、ＩＦフィルタ１０、Ａ／Ｄコンバータ１１、ＤＰＤ信号処理部２０、となっている。

ここで、ミキサ１４のＩＦポート−Ｌｏｃａｌポート間の通過減衰、分配器２３における通過減衰、ミキサ７のＬｏｃａｌポート−ＩＦポート間の通過減衰の周波数特性は、ほぼフラットであるため、通常動作モード時の状態から周波数特性が変わってしまうという不都合は発生しない。

以上により、アップコンバータ部２とダウンコンバータ部３の両方に無変調波の送信データ信号Ｄを通すことになり、１４５ＭＨｚ〜２５５ＭＨｚの無変調波をスイープさせて出力させることで、ＣＰＵ１８にてダウンコンバータ部３とアップコンバータ部２を合わせた周波数特性偏差を算出することができる。ダウンコンバータ部３の周波数特性偏差の補正を実施例１の方法で行った後であれば、検出したダウンコンバータ部３とアップコンバータ部２を合わせた周波数特性偏差は、アップコンバータ部２の周波数特性偏差と考えることができるから、周波数特性補正量の演算をＣＰＵ１８で行った後、イコライザ２４にて補正をかけ、ダウンコンバータ部３の次に問題となるアップコンバータ部２のＩＦフィルタ１６等で発生した経年による周波数特性の変化においても、補正が可能となる。

実施例２では、ダウンコンバータ部３も含めて、アップコンバータ部２の周波数特性を補正するので、アップコンバータ部２とダウンコンバータ部３のＩＦ周波数帯を同じにすることが条件となるので、アップコンバータ部２とダウンコンバータ部３のミキサに与える局部発振周波数は同一化する必要があるため、シンセサイザ部を共通化している。

なお、本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

本発明は、経年変化による周波数特性を補正することにより、運用後も安定して高精度なＤＰＤ方式の非線形歪み補正が行えるので、特に、ＤＰＤ方式のアンプを採用したＷＣＤＭＡ無線基地局装置の送信機に有効である。

１無線送信機
２アップコンバータ部
３ダウンコンバータ部
４、２２シンセサイザ部
５、２１ＶＣＯ回路
６アンテナ
７、１４ミキサ
８、１５ＩＦアンプ
９、２４イコライザ
１０、１６ＩＦフィルタ
１１Ａ／Ｄコンバータ
１２方向性結合器
１３メインアンプ
１７Ｄ／Ａコンバータ
１８ＣＰＵ
１９メモリ
２０ＤＰＤ信号処理部
２３分配器
２５、２６スイッチ
２７、２８コイル
２９、３０コンデンサ
３１トランジスタ
３２抵抗器
１０１無線送信機
１０２アップコンバータ部
１０３ダウンコンバータ部
１０４非線形歪み補償信号処理部
１０５増幅部
１０６分配部
１０７アンテナ
１０８周波数特性補正演算部
１０９モード選択部
１１０シンセサイザ部
１１１、１１６ミキサ
１１２ダウンコンバータ部のアナログ回路
１１３Ａ／Ｄコンバータ
１１４通常動作モードで使用するＲＦ帯の局部発振器
１１５周波数特性偏差調整モードで使用するＩＦ帯の局部発振器
１１７分配器
１１８Ｄ／Ａコンバータ
１１９アップコンバータ部のアナログ回路

Claims

送信データ信号をアップコンバートするアップコンバータ部と、
前記アップコンバータ部の出力信号を増幅し無線送信信号を生成する増幅部と、
前記無線送信信号の一部を分配する分配部と、
前記分配部で分配した信号からダウンコンバートした信号を生成するダウンコンバータ部と、
前記ダウンコンバータ部の出力信号から無線送信信号の非線形歪みを検出して、非線形歪み補償を行う非線形歪み補償信号処理部と、
前記ダウンコンバータ部の周波数特性補正量の演算を行う周波数特性補正演算部と、
通常動作モード、周波数特性偏差調整モードのどちらかを選択するモード選択部と、
を備え、
前記ダウンコンバータ部が備えるミキサに入力する局部発振信号の発振周波数を切り替え可能に構成し、
前記モード選択部が前記周波数特性偏差調整モードを選択した場合に、前記局部発振信号の発振周波数を前記通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯とし、分配した前記無線送信信号を前記ダウンコンバータ部の入力信号として使用しない状態にして、前記低い周波数帯の局部発振信号を前記ダウンコンバータ部のミキサを介して前記ミキサ以降の回路に入力し、前記ダウンコンバータ部の出力信号から前記ダウンコンバータ部の周波数特性偏差を検出し、
前記周波数特性補正演算部は、検出された前記ダウンコンバータ部の周波数特性偏差に基づいて、前記ダウンコンバータ部の周波数特性補正量の演算を行い、
前記演算結果に基づいて前記ダウンコンバータ部の周波数特性を補正する、ことを特徴とする無線送信機。
前記周波数特性偏差調整モードにおいて、前記通常動作モードで使用する周波数帯域に渡って周波数をスイープして変化させ、周波数毎に得られた偏差データを周波数と関連付けて記憶するメモリを有し、さらに、周波数特性補正演算部はＣＰＵで構成され、前記ＣＰＵが、前記メモリから読み出された周波数毎の偏差情報に基づいて前記周波数特性補正量の演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の無線送信機。
前記周波数特性偏差調整モードが選択された場合に、ダウンコンバータ部の周波数特性偏差の補正に加えて、アップコンバータ部とダウンコンバータ部を合わせた周波数特性偏差を検出して、アップコンバータ部の周波数特性補正量の演算を前記周波数特性補正演算部で行い、前記演算結果に基づいてアップコンバータ部の周波数特性を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線送信機。
ダウンコンバータ部とアップコンバータ部を合わせた周波数特性偏差を検出するときには、ダウンコンバータ部とアップコンバータ部のミキサに対する局部発振信号の入力をオフし、前記非線形歪み補償信号処理部から前記周波数特性偏差を検出するための入力信号を生成して与え、アップコンバータ部とダウンコンバータ部を合わせた周波数特性偏差を検出することを特徴とする請求項３に記載の無線送信機。
算出する周波数特性偏差の周波数帯域に渡って周波数をスイープして変化させながら、周波数毎に得られた偏差データを周波数と関連付けて記憶するメモリを有し、さらに、周波数特性補正演算部はＣＰＵで構成され、前記ＣＰＵが、前記メモリから読み出された周波数毎の偏差情報に基づいて周波数特性補正量の演算を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の無線送信機。
前記周波数特性の補正対象は、ダウンコンバータ部の場合はダウンコンバータ部のイコライザであり、アップコンバータ部の場合はアップコンバータ部のイコライザであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の無線送信機。
変調、増幅した無線送信信号の一部を分配した信号の周波数をダウンコンバートした信号を基に無線送信信号の非線形歪みを検出し、無線送信信号の非線形歪みを補償する無線送信機の非線形歪み補償において、
ダウンコンバータ部のミキサに与える発振周波数を通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯に切り替え、分配した無線送信信号をダウンコンバータ部の入力信号として使用しない状態にして、ダウンコンバータ部のミキサ以降の回路に局部発振器の信号を入力するステップと、
局部発振器の周波数をスイープさせながら、ダウンコンバータの出力信号を取得し、前記低い周波数帯の各周波数におけるダウンコンバータ部の周波数特性偏差を検出するステップと、
検出されたダウンコンバータの周波数特性偏差から、ダウンコンバータ部の周波数特性を補正するステップと、を含む非線形歪み補正における周波数特性偏差補正方法。
ダウンコンバータ部、アップコンバータ部のミキサに対する局部発振信号をオフし、非線形歪み補償信号処理部から、通常動作モードでダウンコンバート後に使用する低い周波数帯に渡って、各周波数の入力信号を生成して与え、ダウンコンバータ部出力から前記低い周波数帯域内の各周波数におけるアップコンバータ部とダウンコンバータ部両方の周波数特性偏差を検出するステップと、
検出された前記周波数特性偏差から、アップコンバータ部の周波数特性を補正するステップと、をさらに含む請求項７に記載の非線形歪み補正における周波数特性偏差補正方法。