JP5673475B2

JP5673475B2 - 歪補償装置および歪補償方法

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Publication number: JP5673475B2
Application number: JP2011217256A
Authority: JP
Inventors: 大輔桝永; 聡之松原; 大庭　健; 健大庭; 車古　英治; 英治車古
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: US20130083866A1; US8897391B2; JP2013078018A

Description

本発明は歪補償装置および歪補償方法に関する。

複数の無線通信装置の間で信号を送信する無線通信システムでは、アンテナから放射する前に送信信号を増幅する増幅器（電力増幅器と呼ぶこともある）が用いられる。増幅器は、入力信号の電力レベルと出力信号の電力レベルの関係が線形にならないという、非線形な増幅特性をもつことがある。増幅器の非線形性は、送信信号に歪みを生じさせ、隣接周波数への電力漏洩によるチャネル間干渉や無線通信品質の低下の原因となり得る。

そこで、増幅器を通過した送信信号の歪みを抑制するため、前置歪み（プリディストーション）方式の歪補償装置を無線通信装置に設けることがある。プリディストーション方式の歪補償装置（前置歪み装置（プリディストータ）と呼ぶこともある）は、増幅器に入力する前の送信信号に、増幅特性と逆特性の歪みを付与する。逆特性の歪みの付加によって、増幅器を通過した送信信号の歪みが抑制され、増幅器の非線形性が補償される。

例えば、歪補償装置は、送信信号の電力レベルに応じた補償係数を用いて、当該送信信号の歪補償を行う。歪補償装置には、歪補償に用いられる複数の補償係数をルックアップテーブル（ＬＵＴ：Lookup Table）に格納し、送信信号の電力レベルに応じたアドレスを指定してＬＵＴから補償係数を読み出すものがある。また、歪補償装置には、歪補償前の元の送信信号と増幅器を通過した送信信号から生成されるフィードバック信号とを比較して、両者の差が小さくなるように補償係数を更新するものがある。

また、複数の補償係数の間で更新頻度に大きな差異が生じないようにするため、ＬＵＴの各アドレスが指定される頻度を監視し、指定頻度が均等化されるように、電力レベルに比例したアドレスをＬＵＴの実際のアドレスに変換する歪補償装置が提案されている。

国際公開第０３／１０３１６３号特開２００７−４９２５１号公報

ところで、歪補償装置では、例えば、電力レベルを示すある指標値（例えば、電力値、振幅、電力値の対数など）に比例するように、補償係数をＬＵＴなどの記憶領域に格納しておき、指標値から補償係数を選択することが考えられる。しかし、１つの指標値を使用して補償係数を選択する方法では、電力レベルによって補償精度に偏りが生じ、広範囲の電力レベルの補償精度を効率的に向上することが難しいという問題がある。

例えば、電力値や振幅に比例するように複数の補償係数を用意すると、平均より小さい電力レベルの範囲に対して、平均より大きい電力レベルの範囲よりも少ない補償係数しか割り当てられない可能性があり、低電力レベル側の補償精度が低下するおそれがある。また、電力値の対数に比例するように複数の補償係数を用意すると、平均より大きい電力レベルの範囲に対して、平均より小さい電力レベルの範囲よりも少ない補償係数しか割り当てられない可能性があり、高電力レベル側の補償精度が低下するおそれがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、歪補償の精度が向上した歪補償装置および歪補償方法を提供することを目的とする。

増幅器で生じる信号の歪みを補償する歪補償装置が提供される。歪補償装置は、記憶部と選択部とを有する。記憶部は、歪補償に用いられる複数の補償係数を記憶する。選択部は、信号の電力レベルを示す指標値に対応する補償係数を、記憶部に記憶された複数の補償係数の中から選択する。選択部は、電力レベルが閾値を超えるか否か判定し、判定結果に応じて、対数演算を用いずに算出される第１の指標値または対数演算を用いて算出される第２の指標値を指標値として使用する。

また、増幅器で生じる信号の歪みを補償する歪補償方法が提供される。歪補償方法では、信号の電力レベルが閾値を超えるか否か判定し、判定結果に応じて、電力レベルを示す指標値として対数演算を用いずに算出される第１の指標値または対数演算を用いて算出される第２の指標値を選択する。歪補償に用いられる複数の補償係数の中から、選択した第１の指標値または第２の指標値に対応する補償係数を選択する。

歪補償の精度が向上する。

第１の実施の形態の歪補償装置を示す図である。第２の実施の形態の無線通信システムを示す図である。増幅器の入出力特性の例を示す図である。非線形歪により生じる漏洩電力の例を示す図である。第２の実施の形態の歪補償部を示すブロック図である。ルックアップテーブルの例を示す図である。電力値と補正前アドレスとの対応例を示す図である。振幅と補正前アドレスとの対応例を示す図である。対数と補正前アドレスとの対応例を示す図である。アドレス生成部の例を示すブロック図である。アドレス生成部の第１の変形例を示すブロック図である。アドレス生成部の第２の変形例を示すブロック図である。アドレス生成部の第３の変形例を示すブロック図である。アドレス生成部の第４の変形例を示すブロック図である。アドレス生成部の第５の変形例を示すブロック図である。電力値および対数と補正後アドレスとの対応例を示す図である。振幅および対数と補正後アドレスとの対応例を示す図である。アドレス生成方法を示す第１のフローチャートである。アドレス生成方法を示す第２のフローチャートである。

以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の歪補償装置を示す図である。歪補償装置１０は、非線形な増幅特性をもつ増幅器を用いることで生じる信号の歪みを補償する。歪補償装置１０は、例えば、増幅器に入力される前の信号に対して増幅器と逆特性の歪みを付与するプリディストーション方式の歪補償装置であり、基地局などの無線通信装置に搭載され得る。

歪補償装置１０は、記憶部１１、選択部１２および補償処理部１３を有する。
記憶部１１は、歪補償に用いられる複数の補償係数を記憶する。補償係数は、例えば、信号の同相成分（Ｉ成分）に対応する実数部と信号の直交成分（Ｑ成分）に対応する虚数部を含む複素数である。記憶部１１は、揮発性または不揮発性のメモリでもよく、記憶部１１の記憶領域は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）として利用されてもよい。例えば、記憶部１１は、補償係数をアドレスに対応付けて記憶し、選択部１２から指定されるアドレスに対応する補償係数を補償処理部１３に出力する。

選択部１２は、信号の電力レベルを示す指標値を算出し、記憶部１１に記憶された複数の補償係数の中から、指標値に対応する補償係数を選択する。例えば、選択部１２は、指標値に比例するアドレスを生成し、記憶部１１に対してアドレスを指定する。ここで、選択部１２は、信号の電力レベルが閾値を超えるか否か判定し、判定結果に応じて、指標値１４（第１の指標値）または指標値１５（第２の指標値）を使用する。

指標値１４は、対数演算を用いずに算出される値であり、例えば、信号の電力値や振幅である。指標値１５は、対数演算を用いて算出される値であり、例えば、電力値の対数である。選択部１２は、例えば、電力レベルが閾値を超えるとき指標値１４を使用し、電力レベルが閾値以下のとき指標値１５を使用する。また、選択部１２は、例えば、選択した指標値１４または指標値１５に比例するアドレスを生成し、記憶部１１に対してアドレスを指定する。この場合、電力レベルが閾値を超えるときの指標値１４の取り得る値が、記憶部１１の第１のアドレス範囲に対応付けられ、電力レベルが閾値以下のときの指標値１５の取り得る値が、記憶部１１の第２のアドレス範囲に対応付けられる。

これにより、例えば、高電力レベル側では、指標値１４の取り得る値に比例するように補償係数が用意され、低電力レベル側では、指標値１５の取り得る値に比例するように補償係数が用意される。なお、電力レベルの高低は、指標値１４，１５を含む複数の指標値の１つと閾値とを比較することで判定してもよいし、複数の指標値の１つから生成されるアドレスと閾値とを比較することでも判定してもよい。

補償処理部１３は、記憶部１１から読み出された補償係数を信号に適用する（例えば、Ｉ成分およびＱ成分を含むデジタル信号に補償係数を乗算する）ことで、歪補償を行う。補償係数が適用された信号は、例えば、アナログ信号に変換されて増幅器に入力される。なお、歪補償装置１０は、歪補償前の元の信号と増幅器を通過した信号から生成されるフィードバック信号とを比較し、両者の差異が小さくなるように、記憶部１１に記憶された補償係数を更新してもよい。その場合、選択部１２が選択した補償係数が更新される。

第１の実施の形態の歪補償装置１０によれば、信号の電力レベルが閾値を超えるか否か判定され、判定結果に応じて、電力レベルを示す指標値として、対数演算を用いずに算出される指標値１４または対数演算を用いて算出される指標値１５が選択される。そして、記憶部１１に記憶された歪補償に用いられる複数の補償係数の中から、選択された指標値１４または指標値１５に対応する補償係数が選択される。

１つの指標値のみを使用すると、電力レベルによって補償精度に偏りが生じ得る。例えば、補償係数にアクセスするためのアドレスとして、指標値１４に比例するアドレスのみ生成されると、低電力レベル側の補償係数が少なくなり、指標値１５に比例するアドレスのみ生成されると、高電力レベル側の補償係数が少なくなることがある。これに対し、電力レベルの高低に応じて指標値１４，１５を使い分けることで、補償係数の数の偏りを抑制でき、広範囲の電力レベルにわたって補償精度を効率的に向上させることができる。

以下に説明する第２の実施の形態では、歪補償装置を備える基地局の例を挙げる。ただし、第１の実施の形態の歪補償装置１０や第２の実施の形態で説明する歪補償装置は、移動局など種々の無線通信装置に搭載することが可能である。

［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態の無線通信システムを示す図である。第２の実施の形態の無線通信システムは、基地局１００および移動局２０を有する。基地局１００は、移動局２０を含む複数の移動局と無線通信を行う。図２には、基地局１００から移動局２０に無線信号を送信するために用いられる回路の例が記載されている。

基地局１００は、送信信号生成部１０１、ＳＰ（Serial Parallel）変換部１０２、ＤＡ（Digital Analog）変換部１０３、直交変調器１０４、周波数変換部１０５，１１２、増幅器１０６、アンテナ１０７、搬送波生成部１０８、方向性結合器１１１、直交検波器１１３、ＡＤ（Analog Digital）変換部１１４および歪補償部１１５を有する。

送信信号生成部１０１は、送信信号としてシリアルなデジタル信号列を生成する。送信信号には、移動局２０宛てのユーザデータ信号や無線制御信号が含まれ得る。
ＳＰ変換部１０２は、送信信号生成部１０１が生成したシリアルなデジタル信号列を、Ｉ成分とＱ成分の２系列のデジタル信号列に変換する。例えば、ＳＰ変換部１０２は、デジタル信号列の各ビットを交互にＩ成分またはＱ成分に振り分ける。

ＤＡ変換部１０３は、ＳＰ変換部１０２が生成したＩ成分およびＱ成分を含むデジタル信号列を、歪補償部１１５を介して取得する。ＤＡ変換部１０３は、Ｉ成分およびＱ成分毎にデジタル信号をアナログベースバンド信号に変換する。

直交変調器１０４は、ＤＡ変換部１０３が生成したＩ成分のアナログベースバンド信号に、搬送波生成部１０８が生成する基準搬送信号（コサイン信号）を乗算する。また、直交変調器１０４は、ＤＡ変換部１０３が生成したＱ成分のアナログベースバンド信号に、搬送波生成部１０８が生成する基準搬送信号を９０度移相した信号（サイン信号）を乗算する。そして、直交変調器１０４は、Ｉ成分とＱ成分の乗算結果を加算することで、直交変調されたアナログベースバンド信号を生成する。

周波数変換部１０５は、直交変調器１０４が生成したアナログベースバンド信号に、局部発振器（図示せず）の発振信号をミキシングすることで、アナログベースバンド信号を高周波数の無線周波信号に変換（アップコンバート）する。

増幅器１０６は、周波数変換部１０５が生成した無線周波信号の電力を増幅する。ただし、増幅器１０６は、入力された無線周波信号の電力レベルと出力される無線周波信号の電力レベルの関係が線形にならないという、非線形な増幅特性をもつ。

アンテナ１０７は、増幅器１０６で増幅された無線周波信号を、方向性結合器１１１を介して取得し、無線周波信号を空中に放射する。なお、アンテナ１０７は、送信専用のアンテナでもよいし、送受信兼用のアンテナであってもよい。

搬送波生成部１０８は、所定周波数の基準搬送信号を生成し、直交変調器１０４および直交検波器１１３に基準搬送信号を供給する。
方向性結合器１１１は、増幅器１０６で増幅された無線周波信号の電力の一部を、周波数変換部１１２に出力する。アンテナ１０７に出力される電力と周波数変換部１１２に出力される電力の比が予め設定され、後者は前者に比べて十分に小さいことが好ましい。

周波数変換部１１２は、方向性結合器１１１で取り出された無線周波信号に、局部発振器（図示せず）の発振信号をミキシングすることで、無線周波信号を低周波数のアナログベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）する。

直交検波器１１３は、周波数変換部１１２が生成したアナログベースバンド信号に、搬送波生成部１０８が生成する基準搬送信号（コサイン信号）を乗算し、Ｉ成分のアナログベースバンド信号を抽出する。また、直交検波器１１３は、周波数変換部１１２が生成したアナログベースバンド信号に、搬送波生成部１０８が生成する基準搬送信号を９０度移相した信号（サイン信号）を乗算し、Ｑ成分のアナログベースバンド信号を抽出する。

ＡＤ変換部１１４は、直交検波器１１３で抽出されたＩ成分およびＱ成分のアナログベースバンド信号をそれぞれデジタル信号に変換して、フィードバック信号を生成する。
歪補償部１１５は、非線形な増幅特性をもつ増幅器１０６を用いることで生じる送信信号の歪みを、プリディストーション方式によって補償する。歪補償部１１５は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）をとして実装される。歪補償部１１５は、ＳＰ変換部１０２からＩ成分およびＱ成分を含む送信信号を取得し、送信信号の電力レベルに応じた補償係数を適用することで、当該送信信号に増幅器１０６の増幅特性と逆特性の歪みを付与する。また、歪補償部１１５は、フィードバック信号をＡＤ変換部１１４から取得し、歪補償前の元の送信信号とフィードバック信号との差異が小さくなるように、補償係数を継続的に更新していく。

図３は、増幅器の入出力特性の例を示す図である。増幅器は、理想的には、入力信号の電力レベルと出力信号の電力レベルとが比例するという、線形な増幅特性をもつことが好ましい。しかし、増幅器１０６の増幅特性は、入力信号の電力レベルが低い区間では、理想的な増幅特性に近い傾向にある一方（線形領域）、入力信号の電力レベルが高い区間では、理想的な増幅特性から離れる傾向にある（非線形領域）。

線形領域を大きくする方法として、増幅器１０６が処理できる電力レベルの上限を引き上げる方法も考えられる。しかし、その場合には、増幅器１０６が過剰な増幅能力をもつことになり、増幅器１０６の回路規模やコストの点で不利になる。また、増幅器の高性能化に伴って増幅特性が複雑化し、入力信号の電力レベルが低い区間でも、増幅特性が線形にならないこともある。そのため、歪補償部１１５が、広範囲な電力レベルにわたって、送信信号の歪みを精度よく補償できることが好ましい。

図４は、非線形歪により生じる漏洩電力の例を示す図である。図４において、周波数帯Ａ１−Ａ２が、基地局１００が無線通信に用いる所望の周波数帯であり、周波数帯Ａ１−Ｂ１および周波数帯Ａ２−Ｂ２が、所望の周波数帯に隣接する周波数帯である。

隣接周波数帯への電力漏洩は抑制されることが好ましく、ＡＣＰＲ（Adjacent Channel Power Ratio）が小さいことが好ましい。ＡＣＰＲは、周波数帯Ａ１−Ａ２の電力の合計と周波数帯Ａ１−Ｂ１および周波数帯Ａ２−Ｂ２の電力の合計との比に相当する。漏洩電力は、隣接周波数帯の無線チャネルへの干渉雑音となり、当該無線チャネルの通信品質が低下する原因となる。増幅器１０６で生じる送信信号の歪みは、隣接周波数帯の漏洩電力を増大させるため、精度よく補償されることが好ましい。

図５は、第２の実施の形態の歪補償部を示すブロック図である。歪補償部１１５は、アドレス生成部１３１、メモリ１３３、乗算器１２１，１４３，１４５，１４６、加算器１４７、減算器１４４、遅延部１３２，１３４，１４１および共役部１４２を有する。

乗算器１２１は、ＳＰ変換部１０２から取得するＩ成分およびＱ成分を含む送信信号に対し、メモリ１３３から出力される複素数として表現された補償係数を乗算する。補償係数が適用された送信信号は、ＤＡ変換部１０３、直交変調器１０４および周波数変換部１０５を介して、増幅器１０６に入力される。なお、乗算器１２１は、送信信号に対して補償係数を適用する前置歪部に含まれ、第１の実施の形態の補償処理部１３の一例である。

アドレス生成部１３１は、ＳＰ変換部１０２から取得する送信信号の電力レベルに対応するアドレスを生成する。アドレス生成部１３１は、生成したアドレスを、読み出しアドレスとしてメモリ１３３に出力し、書き込みアドレスとして遅延部１３２に出力する。アドレス生成にあたり、アドレス生成部１３１は、電力レベルを示す離散値を指標値として算出し、指標値をアドレスに変換する。指標値には、電力値、振幅および電力値の対数が含まれる。アドレス生成部１３１は、電力レベルに応じて、複数の指標値を使い分ける。なお、アドレス生成部１３１は、第１の実施の形態の選択部１２の一例である。

遅延部１３２は、アドレス生成部１３１が生成したアドレスを一定時間だけ保持することで、アドレスがメモリ１３３に入力されるタイミングを遅延させる。遅延部１３２の遅延時間は、例えば、送信信号に補償係数が適用されてから、当該送信信号が増幅器１０６を通過し増幅後の送信信号から生成されたフィードバック信号が歪補償部１１５に入力されるまでに要する時間（フィードバック時間）に相当する。

メモリ１３３は、複数の補償係数がアドレスに対応付けられて格納されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶する。メモリ１３３は、アドレス生成部１３１から読み込みアドレスが入力されるアドレスポートと、遅延部１３２から書き込みアドレスが入力されるアドレスポートを有する。また、メモリ１３３は、乗算器１２１に補償係数を出力する出力ポートと、加算器１４７から補償係数が入力される入力ポートを有する。

メモリ１３３は、アドレス生成部１３１からアドレスが入力されると、ＬＵＴの当該アドレスが示す位置に格納されている補償係数を、乗算器１２１および遅延部１３４に出力する。また、メモリ１３３は、遅延部１３２からアドレスが入力されると、ＬＵＴの当該アドレスが示す位置に、加算器１４７から入力された補償係数を書き込む。なお、メモリ１３３は、第１の実施の形態の記憶部１１の一例である。

遅延部１３４は、メモリ１３３が出力した補償係数を一定時間だけ保持することで、補償係数が乗算器１４３および加算器１４７に入力されるタイミングを遅延させる。遅延部１３４の遅延時間は、例えば、上記のフィードバック時間に相当する。

遅延部１４１は、ＳＰ変換部１０２から取得した送信信号を一定時間だけ保持することで、送信信号が減算器１４４に入力されるタイミングを遅延させる。遅延部１４１の遅延時間は、例えば、上記のフィードバック時間に相当する。

共役部１４２は、ＡＤ変換部１１４からフィードバック信号を取得する。フィードバック信号は、周波数変換部１１２、直交検波器１１３およびＡＤ変換部１１４（帰還系）を用いて生成され、Ｉ成分およびＱ成分を含むデジタル信号である。共役部１４２は、フィードバック信号の共役複素数を算出し、乗算器１４３に出力する。

乗算器１４３は、共役部１４２から取得する共役複素数に、遅延部１３４から取得する現在の補償係数を乗算し、乗算結果を乗算器１４５に出力する。
減算器１４４は、遅延部１４１から取得する元の送信信号から、ＡＤ変換部１１４から取得するフィードバック信号を減算し、減算結果を乗算器１４５に出力する。

乗算器１４５は、乗算器１４３の乗算結果と減算器１４４の減算結果とを乗算する。
乗算器１４６は、乗算器１４５の乗算結果に定数を乗算する。
加算器１４７は、遅延部１３４から取得する現在の補償係数に乗算器１４６の乗算結果を加算し、算出された値を新たな補償係数として、メモリ１３３に出力する。なお、遅延部１４１、共役部１４２、乗算器１４３，１４５，１４６、加算器１４７および減算器１４４は、メモリ１３３に記憶された補償係数を更新する係数算出部に含まれる。

ここで、補償係数の演算をモデル化するため、ある時刻ｔの歪補償前の送信信号をｘ（ｔ）、送信信号ｘ（ｔ）の電力値をｐ＝｜ｘ（ｔ）｜²、電力値ｐに対応する更新前の補償係数をｈ_n-1（ｐ）、増幅器１０６の増幅関数をｆ（ｐ）、定数をμと定義する。すると、フィードバック信号はｙ（ｔ）＝ｈ_n-1（ｐ）・ｘ（ｔ）・ｆ（ｐ）、減算器１４４の減算結果はｅ（ｔ）＝ｘ（ｔ）−ｙ（ｔ）と算出される。また、乗算器１４３の乗算結果は、歪補償を行わなかった場合の増幅器１０６を通過した後の送信信号に相当し、ｕ^*（ｔ）＝ｈ_n-1（ｐ）・ｙ^*（ｔ）＝ｘ（ｔ）・ｆ（ｐ）と算出される。

そして、更新後の補償係数は、ｈ_n（ｐ）＝ｈ_n-1（ｐ）＋μ・ｅ（ｔ）・ｕ^*（ｔ）と算出される。なお、ｘ（ｔ），ｙ（ｔ），ｅ（ｔ），ｈ（ｐ），ｆ（ｐ），ｕ（ｔ）は複素数であり、アスタリスク“＊”は共役複素数を意味する。このような演算により、送信信号とフィードバック信号との差が小さくなるように、補償係数が継続的に更新される。各補償係数は、時間の経過に伴って、最適な値に収束することが期待される。なお、上記の補償係数の演算方法は一例であり、他の演算方法を用いてもよい。

図６は、ルックアップテーブルの例を示す図である。図６に示すようなＬＵＴがメモリ１３３に記憶される。ＬＵＴは、所定数の補償係数を記憶できる記憶領域を有し、各補償係数をアドレスによって識別する。例えば、ＬＵＴは、アドレス＃０〜＃１００に対応付けて、１０１個の補償係数（補償係数＃０〜＃１００）を記憶する。

後述するように、第２の実施の形態では、送信信号の電力レベルの平均値（０ｄＢ）をアドレス＃５０に対応付け、平均未満の電力レベルをアドレス＃０〜＃４９に対応付け、平均を超える電力レベルをアドレス＃５１〜＃１００に対応付ける。これにより、平均を超える電力レベルの送信信号に対して、５０通りの補償係数が用意され、また、平均未満の電力レベルの送信信号に対して、５０通りの補償係数が用意されることになる。

前述のように、アドレス生成部１３１は、ＬＵＴのアドレスを生成するにあたり、複数の指標値（電力値、振幅および電力値の対数）を使い分ける。ただし、ここではまず、各指標値に比例するように生成される補正前のアドレスについて説明する。なお、送信信号生成部１０１が生成する送信信号の電力値の平均（０ｄＢ）がＰ＝Ａ²＝１０００００であり、歪補償の対象とする電力レベルの範囲が＋１０ｄＢ〜−４０ｄＢであるとする。

図７は、電力値と補正前アドレスとの対応例を示す図である。電力値からアドレスを生成する場合、アドレス生成部１３１は、例えば、電力値０〜１００００００を、ＬＵＴのアドレス＃０〜＃１００に比例的に対応付ける。この場合、分解能として、アドレス１つに対応する電力値は１００００となる。アドレス生成部１３１は、例えば、電力値を１００００で割って四捨五入した値をアドレスとする。

電力値１０（−４０ｄＢ）に、アドレス＃０が対応する。電力値１００００（−１０ｄＢ）に、アドレス＃１が対応する。電力値１０００００（０ｄＢ）に、アドレス＃１０が対応する。電力値１００００００（＋１０ｄＢ）に、アドレス＃１００が対応する。このアドレスを補正しない場合、電力レベルが平均を超える送信信号に対して用意されるアドレスの数と電力レベルが平均未満の送信信号に対して用意されるアドレスの数との比は、１０：９０となり、前者の補償精度が相対的に低くなる。

図８は、振幅と補正前アドレスとの対応例を示す図である。振幅からアドレスを生成する場合、アドレス生成部１３１は、例えば、電力値の平方根を振幅として算出し、振幅０〜１０００を、ＬＵＴのアドレス＃０〜＃１００に比例的に対応付ける。この場合、分解能として、アドレス１つに対応する振幅は１０となる。アドレス生成部１３１は、例えば、振幅を１０で割って四捨五入した値をアドレスとする。

振幅３．２（−４０ｄＢ）に、アドレス＃０が対応する。振幅１０（−３０ｄＢ）に、アドレス＃１が対応する。振幅３１．６（−２０ｄＢ）に、アドレス＃３が対応する。振幅１００（−１０ｄＢ）に、アドレス＃１０が対応する。振幅３１６．２（０ｄＢ）に、アドレス＃３２が対応する。振幅１０００（＋１０ｄＢ）に、アドレス＃１００が対応する。このアドレスを補正しない場合、電力レベルが平均を超える送信信号に対して用意されるアドレスの数と電力レベルが平均未満の送信信号に対して用意されるアドレスの数との比は、３２：６８となり、前者の補償精度が相対的に低くなる。

図９は、対数と補正前アドレスとの対応例を示す図である。対数からアドレスを生成する場合、アドレス生成部１３１は、例えば、電力値Ｐから１０ｌｏｇ₁₀Ｐを計算する。ただし、歪補償の下限を−４０ｄＢにするため、対数演算の際、電力値の最小値が１０になるようにクリッピング（正規化）する。アドレス生成部１３１は、例えば、対数１０〜６０を、ＬＵＴのアドレス＃０〜＃１００に比例的に対応付ける。この場合、分解能として、アドレス１つに対応する対数は２０となる。アドレス生成部１３１は、例えば、対数から１０を引いて２倍した値をアドレスとする。

対数１０（−４０ｄＢ）に、アドレス＃０が対応する。対数２０（−３０ｄＢ）に、アドレス＃２０が対応する。対数３０（−２０ｄＢ）に、アドレス＃４０が対応する。対数４０（−１０ｄＢ）に、アドレス＃６０が対応する。対数５０（０ｄＢ）に、アドレス＃８０が対応する。対数６０（＋１０ｄＢ）に、アドレス＃１００が対応する。このアドレスを補正しない場合、電力レベルが平均を超える送信信号に対して用意されるアドレスの数と電力レベルが平均未満の送信信号に対して用意されるアドレスの数との比は、８０：２０となり、後者の補償精度が相対的に低くなる。

図１０は、アドレス生成部の例を示すブロック図である。アドレス生成部１３１は、電力算出部１５１、電力アドレス変換部１５２、振幅算出部１５４、振幅アドレス変換部１５５、対数算出部１５７、対数アドレス変換部１５８、遅延部１５３，１５６，１５９，１６１および選択部１６２を有する。

電力算出部１５１は、ＳＰ変換部１０２から取得した送信信号ｘ（ｔ）の電力値Ｐ＝｜ｘ（ｔ）｜²を算出する。電力アドレス変換部１５２は、電力算出部１５１が算出した電力値を、アドレス＃５０〜＃１００の何れかのアドレスに変換する。電力アドレス変換部１５２は、演算部１５２ａ、補正部１５２ｂおよびクリップ部１５２ｃを有する。

演算部１５２ａは、図７に示すように、電力値を１００００で割って四捨五入した値をアドレスとして算出する。補正部１５２ｂは、演算部１５２ａが算出したアドレスを５０／９０倍し４４．５を足して四捨五入することで、補正前のアドレス＃１０〜＃１００がアドレス＃５０〜＃１００に変換されるようにする。クリップ部１５２ｃは、補正部１５２ｂで補正されたアドレスを、下限５０かつ上限１００になるようクリッピングする。

振幅算出部１５４は、ＳＰ変換部１０２から取得した送信信号の電力値Ｐを算出し、振幅Ａ＝Ｐ^1/2を算出する。振幅アドレス変換部１５５は、振幅算出部１５４が算出した振幅を、アドレス＃５０〜＃１００の何れかのアドレスに変換する。振幅アドレス変換部１５５は、演算部１５５ａ、補正部１５５ｂおよびクリップ部１５５ｃを有する。

演算部１５５ａは、図８に示したように、振幅を１０で割って四捨五入した値をアドレスとして算出する。補正部１５５ｂは、演算部１５５ａが算出したアドレスを５０／６８倍し２６．５を足して四捨五入することで、補正前のアドレス＃３２〜＃１００がアドレス＃５０〜＃１００に変換されるようにする。クリップ部１５５ｃは、補正部１５５ｂで補正されたアドレスを、下限５０かつ上限１００になるようクリッピングする。

対数算出部１５７は、ＳＰ変換部１０２から取得した送信信号の電力値Ｐを算出し、電力値の下限がＰ＝１０になるようにクリッピングして対数１０ｌｏｇ₁₀Ｐを算出する。対数アドレス変換部１５８は、対数算出部１５７が算出した対数を、アドレス＃０〜＃５０の何れかのアドレスに変換する。対数アドレス変換部１５８は、演算部１５８ａ、補正部１５８ｂおよびクリップ部１５８ｃを有する。

演算部１５８ａは、図９に示したように、対数から１０を引いて２倍した値をアドレスとして算出する。補正部１５８ｂは、演算部１５８ａが算出したアドレスを５０／８０倍して四捨五入することで、補正前のアドレス＃０〜＃８０がアドレス＃０〜＃５０に変換されるようにする。クリップ部１５８ｃは、補正部１５８ｂで補正されたアドレスを、下限０かつ上限５０になるようクリッピングする。

遅延部１５３は、電力アドレス変換部１５２が生成したアドレス（アドレス＃５０〜＃１００の何れか）を一時的に保持する。遅延部１５６は、振幅アドレス変換部１５５が生成したアドレス（アドレス＃５０〜＃１００の何れか）を一時的に保持する。遅延部１５９は、対数アドレス変換部１５８が生成したアドレス（アドレス＃０〜＃５０の何れか）を一時的に保持する。使用される指標値によってアドレス生成の速度が異なることから、アドレス出力のタイミングを揃えるために、遅延部１５３，１５６，１５９を用いる。

遅延部１６１は、電力算出部１５１が算出した電力値を一時的に保持する。
選択部１６２は、遅延部１６１から取得する電力値と平均の電力値を示す閾値とを比較する。閾値として、例えば、図７に示した電力値１０００００を用いる。選択部１６２は、電力値が閾値を超える場合、遅延部１５３から取得する電力値に応じたアドレスまたは遅延部１５６から取得する振幅に応じたアドレスを選択する。電力値と振幅の何れを採用するかは、選択部１６２に設定しておく。また、選択部１６２は、電力値が閾値以下の場合、遅延部１５９から取得する対数に応じたアドレスを選択する。選択部１６２は、選択したアドレスを遅延部１３２およびメモリ１３３に出力する。

なお、図１０の例では、アドレス生成部１３１は、送信信号の電力レベルが平均を超えるか否かを電力値から判定したが、他の指標値やアドレスから判定してもよい。
図１１は、アドレス生成部の第１の変形例を示すブロック図である。図１１に示す変形例では、アドレス生成部１３１は、図１０の遅延部１６１および選択部１６２に代えて、遅延部１６１ａおよび選択部１６２ａを有する。

遅延部１６１ａは、振幅算出部１５４が算出した振幅を保持する。
選択部１６２ａは、遅延部１６１ａから取得する振幅と平均の振幅を示す閾値とを比較する。閾値として、例えば、図８に示した振幅３１６．２を用いる。選択部１６２ａは、振幅が閾値を超える場合、遅延部１５３または遅延部１５６から取得するアドレスを選択し、振幅が閾値以下の場合、遅延部１５９から取得するアドレスを選択する。

図１２は、アドレス生成部の第２の変形例を示すブロック図である。図１２に示す変形例では、アドレス生成部１３１は、図１０の遅延部１６１および選択部１６２に代えて、遅延部１６１ｂおよび選択部１６２ｂを有する。

遅延部１６１ｂは、対数算出部１５７が算出した振幅を保持する。
選択部１６２ｂは、遅延部１６１ｂから取得する対数と平均の対数を示す閾値とを比較する。閾値として、例えば、図９に示した対数５０を用いる。選択部１６２ｂは、対数が閾値を超える場合、遅延部１５３または遅延部１５６から取得するアドレスを選択し、対数が閾値以下の場合、遅延部１５９から取得するアドレスを選択する。

なお、振幅や対数は電力値よりもデータ量が小さいため、電力レベルが平均を超えるか否かの判定に振幅または対数を用いることで、回路規模を低減することができる。
図１３は、アドレス生成部の第３の変形例を示すブロック図である。図１３に示す変形例では、アドレス生成部１３１は、図１０の遅延部１６１および選択部１６２に代えて、遅延部１６１ｃおよび選択部１６２ｃを有する。

遅延部１６１ｃは、電力アドレス変換部１５２が生成したアドレスを保持する。
選択部１６２ｃは、遅延部１６１ｃから取得するアドレスと閾値＝５０とを比較する。選択部１６２ｃは、アドレスが閾値を超える場合（５０以上の場合）、遅延部１５３または遅延部１５６から取得するアドレスを選択し、アドレスが閾値以下の場合（５０である場合）、遅延部１５９から取得するアドレスを選択する。

図１４は、アドレス生成部の第４の変形例を示すブロック図である。図１４に示す変形例では、アドレス生成部１３１は、図１０の遅延部１６１および選択部１６２に代えて、遅延部１６１ｄおよび選択部１６２ｄを有する。

遅延部１６１ｄは、振幅アドレス変換部１５５が生成したアドレスを保持する。
選択部１６２ｄは、遅延部１６１ｄから取得するアドレスと閾値＝５０とを比較する。選択部１６２ｄは、アドレスが閾値を超える場合（５０以上の場合）、遅延部１５３または遅延部１５６から取得するアドレスを選択し、アドレスが閾値以下の場合（５０である場合）、遅延部１５９から取得するアドレスを選択する。

図１５は、アドレス生成部の第５の変形例を示すブロック図である。図１５に示す変形例では、アドレス生成部１３１は、図１０の遅延部１６１および選択部１６２に代えて、遅延部１６１ｅおよび選択部１６２ｅを有する。

遅延部１６１ｅは、対数アドレス変換部１５８が生成したアドレスを保持する。
選択部１６２ｅは、遅延部１６１ｅから取得するアドレスと閾値＝４９とを比較する。選択部１６２ｅは、アドレスが閾値を超える場合（５０である場合）、遅延部１５３または遅延部１５６から取得するアドレスを選択し、アドレスが閾値以下の場合（４９以下の場合）、遅延部１５９から取得するアドレスを選択する。

図１６は、電力値および対数と補正後アドレスとの対応例を示す図である。図１６の例では、送信信号の電力レベルが平均を超えるとき、指標値として電力値が選択されるように、アドレス生成部１３１が設定されている場合を考える。

前述のアドレス生成方法によって、電力値１０００００〜１００００００（０ｄＢ〜＋１０ｄＢ）が、ＬＵＴのアドレス＃５０〜＃１００に対応付けられる。また、対数１０〜５０（−４０ｄＢ〜０ｄＢ）が、ＬＵＴのアドレス＃０〜＃５０に対応付けられる。

アドレス生成部１３１は、電力レベルが平均を超えるとき、電力値から算出されたアドレスを選択する。また、アドレス生成部１３１は、電力レベルが平均未満のとき、対数から算出されたアドレスを選択する。電力レベルが平均にほぼ等しいときは、電力値から算出されるアドレスと対数から算出されるアドレスは同一であり、何れを選択してもよい。

図１７は、振幅および対数と補正後アドレスとの対応例を示す図である。図１７の例では、送信信号の電力レベルが平均を超えるとき、指標値として振幅が選択されるように、アドレス生成部１３１が設定される場合を考える。

前述のアドレス生成方法によって、振幅３１６．２〜１０００（０ｄＢ〜＋１０ｄＢ）が、ＬＵＴのアドレス＃５０〜＃１００に対応付けられる。また、対数１０〜５０（−４０ｄＢ〜０ｄＢ）が、ＬＵＴのアドレス＃０〜＃５０に対応付けられる。

アドレス生成部１３１は、電力レベルが平均を超えるとき、振幅から算出されたアドレスを選択する。また、アドレス生成部１３１は、電力レベルが平均未満のとき、対数から算出されたアドレスを選択する。電力レベルが平均にほぼ等しいときは、振幅から算出されるアドレスと対数から算出されるアドレスは同一であり、何れを選択してもよい。

図１８は、アドレス生成方法を示す第１のフローチャートである。図１８のフローチャートでは、送信信号の電力レベルが平均を超えるとき、指標値として振幅が選択されるように、アドレス生成部１３１が設定される場合を考える。

（ステップＳ１１）電力算出部１５１は、送信信号の電力値を算出する。対数算出部１５７は、送信信号の電力値を算出し、電力値Ｐから対数（１０ｌｏｇ₁₀Ｐ）を算出する。なお、電力算出部１５１と対数算出部１５７とは、並列に動作できる。このとき、振幅算出部１５４は、振幅を算出してもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ１２）演算部１５２ａは、電力値から第１のアドレスを生成する。例えば、演算部１５２ａは、電力値を１００００で割って四捨五入する。演算部１５８ａは、対数から第３のアドレスを生成する。例えば、演算部１５８ａは、対数から１０を引いて２倍する。なお、演算部１５２ａと演算部１５８ａとは、並列に動作できる。このとき、演算部１５５ａは、第２のアドレスを生成してもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ１３）補正部１５２ｂは、第１のアドレスを補正する。例えば、補正部１５２ｂは、第１のアドレスを５０／９０倍して４４．５を足す。補正部１５８ｂは、第３のアドレスを補正する。例えば、補正部１５８ｂは、第３のアドレスを５０／８０倍する。なお、補正部１５２ｂと補正部１５８ｂとは、並列に動作できる。このとき、補正部１５５ｂは、第２のアドレスを補正してもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ１４）クリップ部１５２ｃは、補正後の第１のアドレスを、アドレス＃５０〜＃１００の範囲にクリッピングする。クリップ部１５８ｃは、補正後の第３のアドレスを、アドレス＃０〜＃５０の範囲にクリッピングする。なお、クリップ部１５２ｃとクリップ部１５８ｃとは、並列に動作できる。このとき、クリップ部１５５ｃは、第２のアドレスをクリッピングしてもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ１５）選択部１６２は、遅延部１６１から取得する電力値と閾値とを比較することで、電力レベルが平均を超えているか判断する。ただし、電力値に代えて、振幅や対数、第１〜第３のアドレスを用いてもよい。その場合、閾値は、電力レベルの判定に用いる指標値やアドレスによって異なる。電力レベルが平均を超える場合、処理をステップＳ１６に進め、それ以外の場合、処理をステップＳ１７に進める。

（ステップＳ１６）選択部１６２は、電力値から生成された第１のアドレスを選択する。そして、選択部１６２は、処理をステップＳ１８に進める。
（ステップＳ１７）選択部１６２は、対数から生成された第３のアドレスを選択する。

（ステップＳ１８）選択部１６２は、ステップＳ１６またはステップＳ１７で選択したアドレスを、読み出しアドレスとしてＬＵＴを記憶するメモリ１３３に出力し、また、書き込みアドレスとして遅延部１３２に出力する。

図１９は、アドレス生成方法を示す第２のフローチャートである。図１９のフローチャートでは、送信信号の電力レベルが平均を超えるとき、指標値として振幅が選択されるように、アドレス生成部１３１が設定される場合を考える。

（ステップＳ２１）振幅算出部１５４は、送信信号の電力値を算出し、電力値から振幅を算出する。対数算出部１５７は、送信信号の電力値を算出し、電力値から対数を算出する。なお、振幅算出部１５４と対数算出部１５７とは、並列に動作できる。このとき、電力算出部１５１は、電力値を算出してもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ２２）演算部１５５ａは、振幅から第２のアドレスを生成する。例えば、演算部１５５ａは、振幅を１０で割って四捨五入する。演算部１５８ａは、対数から第３のアドレスを生成する。例えば、演算部１５８ａは、対数から１０を引いて２倍する。なお、演算部１５５ａと演算部１５８ａとは、並列に動作できる。このとき、演算部１５２ａは、第１のアドレスを生成してもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ２３）補正部１５５ｂは、第２のアドレスを補正する。例えば、補正部１５５ｂは、第２のアドレスを５０／６８倍して２６．５を足す。補正部１５８ｂは、第３のアドレスを補正する。例えば、補正部１５８ｂは、第３のアドレスを５０／８０倍する。なお、補正部１５５ｂと補正部１５８ｂとは、並列に動作できる。このとき、補正部１５２ｂは、第１のアドレスを補正してもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ２４）クリップ部１５５ｃは、補正後の第２のアドレスを、アドレス＃５０〜＃１００の範囲にクリッピングする。クリップ部１５８ｃは、補正後の第３のアドレスを、アドレス＃０〜＃５０の範囲にクリッピングする。なお、クリップ部１５５ｃとクリップ部１５８ｃとは、並列に動作できる。このとき、クリップ部１５２ｃは、第１のアドレスをクリッピングしてもよいし、動作を停止していてもよい。

（ステップＳ２５）選択部１６２は、遅延部１６１から取得する電力値と閾値とを比較することで、電力レベルが平均を超えているか判断する。ただし、電力値に代えて、振幅や対数、第１〜第３のアドレスを用いてもよい。電力レベルが平均を超える場合、処理をステップＳ２６に進め、それ以外の場合、処理をステップＳ２７に進める。

（ステップＳ２６）選択部１６２は、振幅から生成された第２のアドレスを選択する。そして、選択部１６２は、処理をステップＳ２８に進める。
（ステップＳ２７）選択部１６２は、対数から生成された第３のアドレスを選択する。

（ステップＳ２８）選択部１６２は、ステップＳ２６またはステップＳ２７で選択したアドレスを、読み出しアドレスとしてＬＵＴを記憶するメモリ１３３に出力し、また、書き込みアドレスとして遅延部１３２に出力する。

第２の実施の形態の無線通信システムによれば、送信信号の電力レベルが平均を超えるか否かに応じて、電力値または振幅から生成されるアドレスと対数から生成されるアドレスとを使い分けて、補償係数の読み出しおよび書き込みが行われる。これにより、電力レベルが平均を超えるときと電力レベルが平均未満のときの間で、選択可能な補償係数の数の偏りを低減でき（例えば、両者の数を同一にでき）、補償精度の偏りを抑制できる。

また、電力値、振幅および対数それぞれについて補償精度が高いアドレス区間を抽出して採用することで、平均を超える電力レベルに対応するアドレス区間および平均未満の電力レベルに対応するアドレス区間それぞれの中での補償精度の偏りも抑制できる。なお、第２の実施の形態では、２つの指標値を使い分けるにあたり、電力レベルの平均（０ｄＢ）を境界としたが、平均以外の電力レベルを境界としてもよい。また、第２の実施の形態では、ＬＵＴのアドレスの中心値（アドレス＃５０）を分割の境界としたが、中心値以外のアドレスを境界としてもよい。

１０歪補償装置
１１記憶部
１２選択部
１３補償処理部
１４，１５指標値

Claims

増幅器で生じる信号の歪みを補償する歪補償装置であって、
歪補償に用いられる複数の補償係数を記憶する記憶部と、
信号の電力レベルを示す指標値に対応する補償係数を、前記記憶部に記憶された前記複数の補償係数の中から選択する選択部と、を有し、
前記選択部は、前記電力レベルが閾値を超えるか否か判定し、判定結果に応じて、対数演算を用いずに算出される第１の指標値または対数演算を用いて算出される第２の指標値を前記指標値として使用する、歪補償装置。
前記電力レベルが閾値を超えるとき前記第１の指標値を使用し、前記電力レベルが閾値以下のとき前記第２の指標値を使用する、請求項１記載の歪補償装置。
前記記憶部では、前記複数の補償係数がアドレスによって識別され、
前記選択部は、前記第１の指標値または前記第２の指標値から変換したアドレスを用いて、選択される補償係数を指定する、請求項１記載の歪補償装置。
前記電力レベルが閾値を超える場合の前記第１の指標値の取り得る値が第１のアドレス範囲に対応付けられ、前記電力レベルが閾値以下の場合の前記第２の指標値の取り得る値が第２のアドレス範囲に対応付けられる、請求項３記載の歪補償装置。
前記判定では、前記第１および第２の指標値を含む複数の指標値の１つと閾値とを比較する、請求項１記載の歪補償装置。
前記判定では、前記第１および第２の指標値を含む複数の指標値の１つから変換したアドレスと閾値とを比較する、請求項１記載の歪補償装置。
前記第１の指標値は信号の電力値または振幅であり、前記第２の指標値は信号の電力値に対数演算を行うことで算出される値である、請求項１記載の歪補償装置。
増幅器で生じる信号の歪みを補償する歪補償方法であって、
信号の電力レベルが閾値を超えるか否か判定し、判定結果に応じて、前記電力レベルを示す指標値として対数演算を用いずに算出される第１の指標値または対数演算を用いて算出される第２の指標値を選択し、
歪補償に用いられる複数の補償係数の中から、選択した前記第１の指標値または前記第２の指標値に対応する補償係数を選択する、歪補償方法。