JP5867304B2 - 増幅装置および増幅方法 - Google Patents
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Description
もベースバンド信号であってもよいし、Intermediate Frequency(IF)信号であってもよい。LINC信号生成部は、位相変調信号対Sc1(t)及びSc2(t)をディジタル信号として出力する。
c1(t)、信号Sc2(t)は、定包絡線の信号である。即ち、信号Sc1(t)、信号Sc2(t)の振幅は、一定である。
、変換されたアナログ信号が、ローパスフィルタを通過することで、位相変調信号対の一方Sc1(t)の周波数帯域に対応する成分が抽出されるとともに、それ以外の周波数成分が抑圧される。同様に、位相変調信号対の他方Sc2(t)は、DACでディジタル信号からアナログ信号に変換される。さらに、変換されたアナログ信号が、ローパスフィルタを通過することで、位相変調信号対の他方Sc2(t)の周波数帯域に対応する成分が抽出されるとともにそれ以外の周波数成分が抑圧される。
(t)を生成して出力する。同様に、直交変調器は、ローパスフィルタを通過した位相変調信号対の他方Sc2(t)を直交変調する。周波数変換器は、発振器から出力された高周波信号を用いて、RF信号である高周波信号対の他方S2(t)を生成して出力する。
定振幅の位相変調信号である第1ディジタル信号をアナログ信号へ変換する第1変換部と、変換されたアナログ信号を増幅する第1増幅部とを有する増幅装置において、
前記第1ディジタル信号の所定の周波数成分を通過させる第1フィルタと、
前記第1フィルタの出力に対し、前記第1フィルタの出力の振幅に依存する第1歪補償係数に基づいて、前記第1増幅部の出力に生じる歪をあらかじめ補償する歪補償を行い、前記歪補償を施した信号を前記第1変換部へ送出する第1歪補償部と、
を備える増幅装置である。
(構成例)
図7は、実施形態1の歪補償装置の構成例を示す図である。歪補償装置100は、LINC信号生成部102、第1ローパスフィルタ112、DPD114、DAC116、第2ローパスフィルタ118、直交変調器120、周波数変換器122、増幅器124を含む。歪補償装置100は、さらに、第1ローパスフィルタ132、DPD134、DAC136、第2ローパスフィルタ138、直交変調器140、周波数変換器142、増幅器144、合成器152を含む。
信号であってもよい。
し、歪補償処理を行う。ここでの歪補償処理は、増幅器124で増幅する前の信号に対して、プリディストーション係数を乗算してあらかじめ歪を発生させ、増幅器124で生じる歪を打ち消す処理である。プリディストーション係数は、増幅器の歪を補償する歪補償係数である。第1ローパスフィルタ112の出力に乗算されるプリディストーション係数は、第1ローパスフィルタ112の出力の大きさに依存する。プリディストーション係数は、出力信号の振幅が入力信号の振幅に比例するように、かつ、入力信号と出力信号との位相差が0になるように補償する係数である。入力信号およびプリディストーション係数は、例えば、複素数で表される。プリディストーション係数は、例えば、増幅器124に対する複数の所定の入力信号とこれらの入力信号に対する増幅器124の出力信号とをあらかじめ比較することにより求められる。DPD114は、歪補償部の1例である。
タル信号を、アナログ信号に変換する。
)として出力する。合成器152から出力された信号は、アンテナ等から送信される。
歪補償装置100の動作について説明する。
したディジタル信号Sin(t)を、当該ディジタル信号の振幅に応じた位相差を有する位相変調信号対Sc1(t)及びSc2(t)に分離する(S101)。LINC信号生成部102は、信号Sc1(t)を、第1ローパスフィルタ112に出力する。LINC信号生成部102は、信号Sc2(t)を、第1ローパスフィルタ132に出力する。LINC信号生成部102から出力される信号は、例えば、振幅および位相により表現される。また、LINC信号生成部102から出力される信号は、I(In-phase)成分およびQ(Quadrature phase)成分により表現されてもよい。
図9は、実施形態1の歪補償装置のハードウェア構成例を示す図である。歪補償装置1000は、入力されたディジタル信号を無線周波数にアップコンバートし、増幅し、出力する。歪補償装置1000は、プロセッサ1002、記憶装置1004、DAC1102、LPF1104、アップコンバータ1106、増幅器1108を含む。歪補償装置1000は、さらに、DAC1202、LPF1204、アップコンバータ1206、増幅器1208、合成器1012、アンテナ1014を含む。歪補償装置100は、例えば、歪補償装置1000のようなハードウェア構成によって実現される。
御する。プロセッサ1002として、特定用途向け集積回路(ASIC: Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)が使用されてもよい。
。また、二次記憶装置は、リムーバブルメディア、即ち可搬記録媒体を含むことができる。リムーバブルメディアは、例えば、Universal Serial Bus(USB)メモリ、あるいは
、Compact Disk(CD)やDigital Versatile Disk(DVD)のようなディスク記録媒体である。記憶装置1004には、入力信号とプリディストーション係数との対応関係を示す対応テーブル等が格納されうる。
歪補償装置100は、LINC信号生成部102が生成した定包絡線のディジタル信号の高周波成分をカットする。高周波成分がカットされた信号には、リンギングが生じる。即ち、定包絡線の信号から高周波成分がカットされた信号の振幅成分は、一定ではない。歪補償装置100は、高周波成分がカットされた信号に対し、増幅器の非線形歪を補償する歪補償処理を行う。歪補償装置100は、リンギングが生じた信号に対して歪補償処理をすることで、リンギング及び増幅器の歪特性による出力信号の劣化を抑制することができる。また、歪補償装置100は、ディジタル信号に対して周波数帯域制限を行う(高周波成分をカットする)ことで、ディジタル信号に対して、ディジタルプリディストーション処理(歪補償処理)を行うことができる。
4の出力は、第1ローパスフィルタ132によるリンギングの影響を受けているが、AM/AM歪及びAM/PM歪はほとんどない。
次に実施形態2について説明する。実施形態2は、実施形態1との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
図13は、実施形態2の歪補償装置の構成例を示す図である。歪補償装置200は、LINC信号生成部202、第1ローパスフィルタ212、DPD214、DAC216、第2ローパスフィルタ218、直交変調器220、周波数変換器222、増幅器224を含む。歪補償装置200は、さらに、周波数変換器226、直交復調器227、ADC228、係数算出部229を含む。また、歪補償装置200は、第1ローパスフィルタ232、DPD234、DAC236、第2ローパスフィルタ238、直交変調器240、周波数変換器242、増幅器244を含む。歪補償装置200は、さらに、周波数変換器246、直交復調器247、ADC248、係数算出部249を含む。歪補償装置200は、合成器252を含む。
たディジタル信号と、ADC228が出力したディジタル信号とを比較して、プリディストーション係数を算出する。係数算出部229は、DPD214が出力したディジタル信号の位相及び振幅と、ADC228が出力したディジタル信号の位相及び振幅とを比較する。係数算出部229は、比較することで、入力信号の振幅に対する出力信号の振幅及び位相回転を算出できる。即ち、係数算出部229は、AM/AM歪及びAM/PM歪を算出できる。係数算出部229は、AM/AM歪及びAM/PM歪を補償するプリディストーション係数を算出する。プリディストーション係数は、所定時間毎に算出されて、所定時間毎に更新されてもよい。プリディストーション係数は、所定期間内の入力信号と出力信号とに基づいて、所定期間毎に算出されてもよい。プリディストーション係数は、所定数の入力信号及び出力信号毎に、算出されてもよい。プリディストーション係数は、入力信号及び出力信号が入力される毎に、常時更新されてもよい。係数算出部229は、入力信号とプリディストーション係数との対応関係を示すテーブルを、所定時間毎にDPD214に送信してもよい。DPD214は、当該テーブルが係数算出部229から送信された場合、当該テーブルを格納する。
歪補償装置200の動作について説明する。
ョン係数は、係数算出部229によって算出される。DPD214では、プリディストーション係数によって、第1ローパスフィルタ212が出力した信号に、増幅器224で与えられる歪特性と逆の特性が与えられる。プリディストーション係数は、第1ローパスフィルタ212が出力した信号の振幅に依存する。DPD214は、係数算出部229が算出した、信号とプリディストーション係数との対応関係を、テーブルとして有してもよい。DPD214は、プリディストーション係数を乗算した信号を、DAC216及び係数算出部229に出力する。
されると、歪補償後の入力信号は、A・exp(i(ψ−φ))となる。この歪補償後の入力信号に対する出力信号として、所望の振幅B及び位相ψの信号(B・exp(iψ))が得られる。プリディストーション係数は、他の実施形態においても同様に算出されうる。
図15は、実施形態2の歪補償装置のハードウェア構成例を示す図である。歪補償装置2000は、入力されたディジタル信号を無線周波数にアップコンバートし、増幅し、出力する。歪補償装置2000は、増幅器の出力の一部をダウンコンバートし、ディジタル信号に変換し、プリディストーション係数を算出する。歪補償装置2000は、プロセッサ2002、記憶装置2004、DAC2102、LPF2104、アップコンバータ2106、増幅器2108、ダウンコンバータ2110、ADC2112を含む。歪補償装置2000は、さらに、DAC2202、LPF2204、アップコンバータ2206、増幅器2208、ダウンコンバータ2210、ADC2212、合成器2012、アンテナ2014を含む。歪補償装置200は、例えば、歪補償装置2000のようなハードウェア構成によって実現される。
号に変換する。DAC2102は、DAC216の機能を実現する。
増幅器224や増幅器244の歪特性は、経年劣化、動作環境(温度等)等によって、変化し得る。歪補償装置200は、DPDの出力とADCの出力とを用いて、プリディストーション係数を所定時間毎などに算出することにより、増幅器の歪特性が変化した場合でも、より適切な歪補償を行うことができる。
次に実施形態3について説明する。実施形態3は、実施形態1、実施形態2との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
図16は、実施形態3の歪補償装置の構成例を示す図である。歪補償装置300は、LINC信号生成部302、第1ローパスフィルタ312、DPD314、DAC316、第2ローパスフィルタ318、直交変調器320、周波数変換器322、増幅器324、逆特性算出部326を含む。また、歪補償装置300は、第1ローパスフィルタ332、DPD334、DAC336、第2ローパスフィルタ338、直交変調器340、周波数変換器342、増幅器344、逆特性算出部346を含む。歪補償装置300は、さらに、合成器352、周波数変換器354、直交復調器356、ADC358、モデリング部380を含む。
ディジタル信号をqi、ADC358が出力したディジタル信号riとする。添字のiは、モデリング部380がi番目に受信したディジタル信号であることを示す。ここでは、所定のサンプル数をNとする。Nとして、例えば、N=100、N=1000を取りうる。Nの値はこれらに限定されるものではない。ここで、増幅器324に信号piを入力した
時の出力を模擬する関数をg(pi)とし、増幅器344に信号qiを入力した時の出力を模擬する関数をh(qi)とする。g(pi)及びh(qi)は、例えば、次のように表さ
れる。
して、どのような方法が用いられてもよい。モデリング部380は、所定のサンプル数N毎に、関数g及び関数hを算出する。
成器352の影響が含まれる。モデリング部380は、係数が求められた関数gを、逆特性算出部326に送信する。モデリング部380は、係数が求められた関数hを、逆特性算出部346に送信する。
歪補償装置300の動作について説明する。
波数帯域より狭くする。第1ローパスフィルタ312を通過した信号には、リンギングが生じる。即ち、第1ローパスフィルタ312に入力される信号が定包絡線の信号であっても、第1ローパスフィルタから出力される信号の振幅成分は一定ではない。
した関数hを逆特性算出部346に出力する。
図18は、実施形態3の歪補償装置のハードウェア構成例を示す図である。歪補償装置3000は、入力されたディジタル信号を無線周波数にアップコンバートし、増幅し、出力する。歪補償装置3000は、合成器の出力の一部をダウンコンバートし、ディジタル信号に変換し、増幅器、合成器等を模擬し、プリディストーション係数を算出する。歪補償装置3000は、プロセッサ3002、記憶装置3004、DAC3102、LPF3104、アップコンバータ3106、増幅器3108を含む。歪補償装置3000は、さらに、DAC3202、LPF3204、アップコンバータ3206、増幅器3208を含む。歪補償装置3000は、合成器3012、アンテナ3014、ダウンコンバータ3022、ADC3024を含む。歪補償装置300は、例えば、歪補償装置3000のようなハードウェア構成によって実現される。
歪補償装置300は、合成器352の出力を用いて、増幅器、合成器等の特性を模擬する。歪補償装置300は、合成器の特性と、増幅器の歪特性と、信号Sc1(t)を処理する増幅器324等と信号Sc2(t)を処理する増幅器344等とのアンバランスとを補償することができる。歪補償装置300は、合成器352の出力の劣化を抑制する。
102 LINC信号生成部
112 第1ローパスフィルタ
114 DPD
116 DAC
118 第2ローパスフィルタ
120 直交変調器
122 周波数変換器
124 増幅器
132 第1ローパスフィルタ
134 DPD
136 DAC
138 第2ローパスフィルタ
140 直交変調器
142 周波数変換器
144 増幅器
152 合成器
1000 歪補償装置
1002 プロセッサ
1004 記憶装置
1012 合成器
1014 アンテナ
1102 DAC
1104 LPF
1106 アップコンバータ
1108 増幅器
1202 DAC
1204 LPF
1206 アップコンバータ
1208 増幅器
200 歪補償装置
202 LINC信号生成部
212 第1ローパスフィルタ
214 DPD
216 DAC
218 第2ローパスフィルタ
220 直交変調器
222 周波数変換器
224 増幅器
226 周波数変換器
227 直交復調器
228 ADC
229 係数算出部
232 第1ローパスフィルタ
234 DPD
236 DAC
238 第2ローパスフィルタ
240 直交変調器
242 周波数変換器
244 増幅器
246 周波数変換器
247 直交復調器
248 ADC
249 係数算出部
252 合成器
2000 歪補償装置
2002 プロセッサ
2004 記憶装置
2012 合成器
2014 アンテナ
2102 DAC
2104 LPF
2106 アップコンバータ
2108 増幅器
2110 ダウンコンバータ
2112 ADC
2202 DAC
2204 LPF
2206 アップコンバータ
2208 増幅器
2210 ダウンコンバータ
2212 ADC
300 歪補償装置
302 LINC信号生成部
312 第1ローパスフィルタ
314 DPD
316 DAC
318 第2ローパスフィルタ
320 直交変調器
322 周波数変換器
324 増幅器
326 逆特性算出部
332 第1ローパスフィルタ
334 DPD
336 DAC
338 第2ローパスフィルタ
340 直交変調器
342 周波数変換器
344 増幅器
346 逆特性算出部
352 合成器
354 周波数変換器
356 直交変換器
358 ADC
380 モデリング部
3000 歪補償装置
3002 プロセッサ
3004 記憶装置
3012 合成器
3014 アンテナ
3022 ダウンコンバータ
3024 ADC
3102 DAC
3104 LPF
3106 アップコンバータ
3108 増幅器
3202 DAC
3204 LPF
3206 アップコンバータ
3208 増幅器
Claims (4)
- 入力信号から、定振幅の位相変調信号である第1ディジタル信号と、前記第1ディジタル信号に対し前記入力信号の振幅に基づく位相差を有する定振幅の位相変調信号である第2ディジタル信号に分離する信号生成部と、
前記第1ディジタル信号の所定の周波数成分を通過させる第1フィルタと、
前記第1フィルタの出力に対し、前記第1フィルタの出力の振幅に依存する第1歪補償係数に基づいて、前記第1増幅部の出力に生じる歪をあらかじめ補償する歪補償を行う第1歪補償部と、
前記第1歪補償部によって前記歪補償が施された信号をアナログ信号へ変換する第1変換部と、
前記第1変換部によって変換されたアナログ信号を増幅する第1増幅部と、
前記第2ディジタル信号の所定の周波数成分を通過させる第2フィルタと、
前記第2フィルタの出力に対し、前記第2フィルタの出力の振幅に依存する第2歪補償係数に基づいて、前記第2増幅部の出力に生じる歪をあらかじめ補償する歪補償を行う第2歪補償部と、
前記第2歪補償部によって前記歪補償が施された信号をアナログ信号へ変換する第2変換部と、
前記第2変換部で変換されたアナログ信号を増幅する第2増幅部と、
前記第1増幅部の出力と前記第2増幅部の出力とを合成する合成部と、
前記第1歪補償部の出力と前記第2歪補償部の出力とに基づいて、前記第1歪補償係数及び前記第2歪補償係数を算出する算出部と、
を備える増幅装置。 - 前記算出部は、前記第1歪補償部の出力と前記第2歪補償部の出力と前記合成部の出力とに基づいて、前記第1歪補償係数及び前記第2歪補償係数を算出する、
請求項1に記載の増幅装置。 - 定振幅の位相変調信号である第1ディジタル信号及び第2ディジタル信号をそれぞれ歪補償を行った上でアナログ信号へ変換し、それぞれ変換されたアナログ信号を増幅する第1増幅部及び第2増幅部を有する増幅装置に用いられる増幅方法において、
入力信号を、前記入力信号の振幅に基づく位相差を有する定振幅の前記第1ディジタル信号及び前記第2ディジタル信号に分離し、
前記第1ディジタル信号の所定の周波数成分を通過し、
前記第1ディジタル信号の所定の周波数成分を通過した信号に対し、前記第1ディジタル信号の所定の周波数成分を通過した信号の振幅に依存する第1歪補償係数に基づいて、前記第1増幅部の出力に生じる歪をあらかじめ補償する歪補償を行い、
前記第1歪補償係数に基づいて歪補償を行って得られた第1歪補償信号をディジタル信号からアナログ信号に変換し、
アナログ信号に変換した前記第1歪補償信号を増幅し、
前記第2ディジタル信号の所定の周波数成分を通過し、
前記第2ディジタル信号の所定の周波数成分を通過した信号に対し、前記第2ディジタル信号の所定の周波数成分を通過した信号の振幅に依存する第2歪補償係数に基づいて、前記第2増幅部の出力に生じる歪をあらかじめ補償する歪補償を行い、
前記第2歪補償係数に基づいて歪補償を行って得られた第2歪補償信号をディジタル信号からアナログ信号に変換し、
アナログ信号に変換した前記第2歪補償信号を増幅し、
前記第1歪補償信号を増幅した第1増幅信号と前記第2歪補償信号を増幅した第2増幅信号とを合成し、
前記第1歪補償信号と前記第2歪補償信号とに基づいて前記第1歪補償係数及び前記第2歪補償係数を算出する、
増幅方法。 - 前記第1歪補償信号と前記第2歪補償信号と、前記第1増幅信号と前記第2増幅信号とを合成した信号とに基づいて、前記第1歪補償係数及び前記第2歪補償係数を算出する
請求項3に記載の増幅方法。
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