JP6015386B2 - 歪補償装置及び歪補償方法 - Google Patents

Description

本発明は、歪補償装置及び歪補償方法に関する。

近年、無線通信において、デジタル化による高能率伝送が多く採用されてきている。高能率伝送の実現方法として無線通信に多値位相変調方式を適用する場合、送信側で特に増幅器の入出力特性を直線化して非線形歪を抑え、隣接チャネル漏洩電力を低減する技術が広く行われている。また、線形性に劣る増幅器を使用し、電力効率の向上を図る場合は、増幅器によって生じる非線形歪を補償することが望ましい。

Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）などの移動通信においては、送信装置の送信電力は１０ｍＷ〜数１０Ｗであり、電力増幅器の入出力特性は非直線性を有する。この場合の電力増幅器の入出力特性は、歪関数ｆ（ｐ）で表される。この非直線特性により非線形性歪が発生し、送信周波数ｆ（０）周辺の周波数スペクトラムは、サイドローブが持ち上がることで隣接チャネルに漏洩してしまい隣接妨害が生じる。すなわち、非線形性歪により、隣接周波数チャネルに漏洩する送信波の電力が大きくなってしまう。このような漏洩電力の大きさは、ｆ（０）を中心とする自装置のチャネルにおける電力と、隣接チャネルに漏れる隣接漏洩電力との比であるＡＣＰＲ（Adjacent Channel Power Ratio）で表される。すなわち、隣接漏洩電力が自装置のチャネルにおける電力に対して大きくなると、漏洩電力が大きくなったといえる。このような漏洩電力は、他チャネルに対して雑音となり、漏洩電力の影響を受けた他チャネルの通信品質を劣化させてしまう。

漏洩電力は、例えば電力増幅器の入出力特性における線形領域で小さく、非線形領域で大きくなる。そこで、電力増幅器の出力を高めるためには、電力増幅器の入出力特性における線形領域を広くすることが考えられる。しかし、線形領域を広くするには、能力の高い増幅器を用いることが考えられるが、コストがかかり、かつ、装置サイズが大きくなってしまう。

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、デジタル線形性歪補償方式の歪補償装置を無線通信装置に設けることがある。デジタル線形性歪補償方式は、変調信号により直交変調して得られる搬送波を帰還検波し、変調信号（送信ベースバンド信号）と帰還信号（帰還ベースバンド信号）との振幅をデジタル変換して比較し、比較結果に基づいて歪補償係数を逐次更新していく歪補償方式である。例えば、デジタル線形性歪補償方式の歪補償装置は、歪補償係数を用いて増幅特性の逆特性を求める。そして、デジタル線形性歪補償方式の歪補償装置は、増幅器に入力する前の送信信号に対して、増幅特性の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。

このような歪補償装置には、例えば、歪補償に用いられる複数の歪補償係数をルックアップテーブル（ＬＵＴ：Lookup Table）に格納し、送信信号の電力値に応じたアドレスを指定してＬＵＴから歪補償係数を読み出すものがある。このような歪補償装置においては、例えば、信号の電力値、振幅又は位相に応じた増幅器の非線形性を補償するＬＵＴアドレスを生成していた。

ここで、増幅器においては、Ｉｄｓｐドリフトと呼ばれる電気的な過渡応答に起因して、ある時点における増幅器の出力が過去の入力の影響を受けるメモリ効果という現象が発生することが知られている。増幅器のメモリ効果が発生すると、現時点の信号の電力値に応じたＬＵＴアドレスのみを生成する歪補償装置では、歪補償性能を維持することが困難であった。

これに対して、現時点の信号の電力値に応じた第１のＬＵＴアドレスに加えて、過去の信号の電力値の変動が加味された第２のＬＵＴアドレスを生成する技術が提案されている。この技術では、現時点の信号の電力値と過去の信号の電力値とを平均化することで得られる単純移動平均値又は加重移動平均値を用いて第２のＬＵＴアドレスを生成し、第１及び第２のＬＵＴアドレスを用いてＬＵＴから歪補償係数を読み出す。これにより、信号の電力の瞬時値に応じた増幅器の非線形性が歪補償係数を用いて精度良く再現され、増幅器における電気的な過渡応答に起因したメモリ効果の発生が抑えられるため、歪補償性能を維持することが可能となる。

特開２０１１−１９９４２８号公報

しかしながら、従来技術では、歪補償性能を維持しつつ回路規模の増大を抑えることまでは考慮されていない。具体的には、単純移動平均値又は加重移動平均値を用いてＬＵＴアドレスを生成する従来技術では、単純移動平均値又は加重移動平均値の算出の前提として、現在の信号を時間的に遅延させた複数のサンプル値を生成する。すなわち、かかる従来技術を実現するためには、複数の遅延回路を用いることになるので、回路規模が増大する恐れがある。また、従来技術では、加重移動平均値を算出する場合に、複数の重み付け係数を保持するための複数のメモリを用いることになるので、回路規模がさらに増大する恐れがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、歪補償性能を維持しつつ回路規模の増大を抑えることができる歪補償装置及び歪補償方法を提供することを目的とする。

本願の開示する歪補償装置は、一つの態様において、記憶部と、アドレス生成部と、歪補償処理部とを備えた。記憶部は、入力される信号を増幅する増幅器で発生する歪みを補償するための歪補償係数を２つのアドレスの組合せに対応付けて記憶する。アドレス生成部は、現在の前記信号の電力値に基づいて前記記憶部から歪補償係数を取得するための第１のアドレスを生成する。また、アドレス生成部は、新たに被加算値が算出されるたびに、現在の前記信号の電力値と前記被加算値との加算値を所定時間だけ遅延させる。さらに、アドレス生成部は、所定時間だけ遅延させた加算値から該加算値よりも小さい前記被加算値を新たに算出することで得られる前記加算値に基づいて前記第１のアドレスと異なる第２のアドレスを生成する。歪補償処理部は、前記第１のアドレスと前記第２のアドレスとの組合せに対応する歪補償係数を前記記憶部から取得し、取得した歪補償係数を用いて前記増幅器に入力される前記信号に対して歪補償処理を施す。

本願の開示する歪補償装置の一つの態様によれば、歪補償性能を維持しつつ回路規模の増大を抑えることができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る歪補償装置を有する送信装置の構成を示す図である。 図２は、歪補償部の詳細を表す構成図である。 図３は、増幅器の入出力特性を示す図である。 図４は、非直線特性により発生する非線形歪を説明する図である。 図５は、アドレス生成部の詳細を表す構成図である。 図６は、実施例１に係る歪補償装置のハードウェアの詳細を表す構成図である。 図７は、実施例１に係る歪補償装置による歪補償処理の流れを説明するための図である。 図８は、実施例２に係る歪補償装置におけるアドレス生成部の詳細を示す構成図である。 図９は、実施例２に係る歪補償装置による歪補償処理の流れを説明するための図である。

以下に、本願の開示する歪補償装置及び歪補償方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する歪補償装置及び歪補償方法が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係る歪補償装置を有する送信装置の構成を示す図である。本実施例に係る送信装置は、送信信号発生部１、Ｓ／Ｐ（Serial to Parallel）変換器２、歪補償部３、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換器４及びＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換器５を有している。さらに、本実施例に係る送信装置は、直交変調器６、直交検波器７、周波数変換部８、搬送波生成部９、周波数変換部１０、増幅器１１、方向性結合器１２及びアンテナ１３を有している。

送信信号発生部１は、シリアルのデジタルデータ列を生成する。そして、送信信号発生部１は、生成したデータ列をＳ／Ｐ変換器２へ入力する。

Ｓ／Ｐ変換器２は、シリアルのデジタルデータ列の入力を送信信号発生部１から受ける。そして、Ｓ／Ｐ変換器２は、受信したデジタルデータ列を１ビットずつ交互に振り分けて歪補償部３へ出力することで、同相成分信号（Ｉ信号：In-Phase component）と直交成分信号（Ｑ信号：Quadrature component）の２系列に変換する。

歪補償部３は、Ｉ信号及びＱ信号に分けられた送信信号の入力をＳ／Ｐ変換器２から受ける。さらに、歪補償部３は、帰還復調信号（フィードバック信号）の入力を後述するＡ／Ｄ変換器５から受ける。そして、歪補償部３は、送信信号と帰還復調信号との差から歪補償係数を算出する。そして、歪補償部３は、算出した歪補償係数を、送信信号の離散的な各パワーに対応するアドレスに格納し、ＬＵＴを更新する。

また、歪補償部３は、受信した送信信号の電力に対応するＬＵＴにおける２つのアドレスを生成する。そして、歪補償部３は、生成した２つのアドレスに対応する歪補償係数をＬＵＴから取得する。この取得した歪補償係数は、送信信号のパワーレベルに応じた歪補償係数である。歪補償部３は、取得した歪補償係数を用いて増幅器１１に入力される送信信号に対して歪補償処理を行う。その後、歪補償部３は、歪補償処理を施した送信信号をＤ／Ａ変換器４へ出力する。この歪補償部３によるアドレスの生成及び歪補償については後で詳細に説明する。

Ｄ／Ａ変換器４は、Ｉ信号及びＱ信号を有する送信信号の入力を歪補償部３から受ける。そして、Ｄ／Ａ変換器４は、受信したＩ信号及びＱ信号のそれぞれをアナログのベースバンド信号に変換する。その後、Ｄ／Ａ変換器４は、ベースバンド信号を直交変調器６へ出力する。

搬送波生成部９は、基準搬送波を生成する。そして、搬送波生成部９は、生成した搬送波を直交変調器６及び直交検波器７へ出力する。

直交変調器６は、Ｄ／Ａ変換器４からベースバンド信号の入力を受ける。さらに、直交変調器６は、搬送波生成部９から基準搬送波の入力を受ける。そして、直交変調器６は、受信したベースバンド信号のうちのＩ信号に基準搬送波を乗算する。また、直交変調器６は、受信したベースバンド信号のうちのＱ信号に、基準搬送波を９０度移相した搬送波を乗算する。そして、直交変調器６は、それぞれの乗算結果を加算することで、直交変換を行う。その後、直交変調器６は、直交変換を行ったベースバンド信号である直交変調信号を周波数変換部８へ出力する。

周波数変換部８は、直交変調器６から直交変調信号の入力を受ける。そして、周波数変換部８は、受信した直交変調信号と局部発信信号とをミキシングして無線周波数に変換する。そして、周波数変換部８は、無線周波数を有する信号を増幅器１１へ出力する。

増幅器１１は、無線周波数を有する信号の入力を周波数変換部８から受ける。そして、増幅器１１は、受信した信号の電力を増幅する。その後、増幅器１１は、増幅した信号を方向性結合器１２へ出力する。

方向性結合器１２は、増幅器１１から受信した信号の一部をアンテナ１３を介して送信する。また、方向性結合器１２は、増幅器１１から受信した信号の一部を周波数変換部１０へ出力する。

周波数変換部１０は、アンテナ１３を介して送信された信号と同じ信号の入力を方向性結合器１２から受ける。そして、周波数変換部１０は、局部発振信号を用いて受信した信号を周波数変換する。周波数変換部１０は、周波数変換した直交変調信号を直交検波器７へ出力する。

直交検波器７は、周波数変換部１０により周波数変換された直交変調信号の入力を受ける。そして、直交検波器７は、受信した直交変調信号に、互いに位相が９０°異なる各基準搬送波を乗算して直交検波を行う。直交検波器７は、直交検波により得られたＩ信号及びＱ信号をＡ／Ｄ変換器５へ出力する。

Ａ／Ｄ変換器５は、Ｉ信号及びＱ信号の入力を直交検波器７から受ける。そして、Ａ／Ｄ変換器５は、受信したＩ信号及びＱ信号をデジタル信号に変換する。その後、Ａ／Ｄ変換器５は、デジタル信号に変換したＩ信号及びＱ信号を歪補償部３へ出力する。

次に、図２を参照して、歪補償部３の詳細を説明する。図２は、歪補償部の詳細を表す構成図である。

歪補償部３は、図２に示すように、アドレス生成部３１、プリディストーション部３２、歪補償係数記憶部３３及び歪補償係数演算部３４を有している。

アドレス生成部３１は、Ｓ／Ｐ変換器２から入力される現在の送信信号の電力値に基づいて歪補償係数記憶部３３から歪補償係数を取得するための第１のアドレスを生成する。また、アドレス生成部３１は、Ｓ／Ｐ変換器２から入力される現在の送信信号の指数移動平均値を求め、求めた指数移動平均値に基づいて第１のアドレスと異なる第２のアドレスを生成する。アドレス生成部３１は、第１のアドレスと第２のアドレスとの組合せをアドレスの指定情報として歪補償係数記憶部３３へ出力する。アドレス生成部３１の構成については後で詳細に説明する。

歪補償係数記憶部３３は、２次元アドレスと歪補償係数とを対応付けたルックアップテーブル（ＬＵＴ）を記憶している。歪補償係数は、増幅器１１で発生する歪みを補償するための係数である。２次元アドレスとは、第１のアドレスと第２のアドレスとの組合せを示すアドレスである。

歪補償係数記憶部３３は、アドレスの指定情報の入力をアドレス生成部３１から受け付ける。歪補償係数記憶部３３は、プリディストーション部３２からの要求を受けて、アドレスの指定情報で指定されている、第１のアドレスと第２のアドレスとの組合せに対応する歪補償係数を読み出す。歪補償係数記憶部３３は、読み出した歪補償係数をプリディストーション部３２へ出力する。

プリディストーション部３２は、送信信号の入力をＳ／Ｐ変換器２から受け付ける。プリディストーション部３２は、受信した送信信号に対する歪補償係数の取得を歪補償係数記憶部３３に要求する。プリディストーション部３２は、受信した送信信号に対する歪補償係数の入力を歪補償係数記憶部３３から受け付ける。プリディストーション部３２は、歪補償係数を用いて、受信した送信信号、すなわち、増幅器１１に入力される送信信号に対して歪補償処理を施す。プリディストーション部３２は、歪補償処理を施した送信信号をＤ／Ａ変換器４へ出力する。

歪補償係数演算部３４は、送信信号の入力をＳ／Ｐ変換器２から受け付ける。歪補償係数演算部３４は、帰還復調信号の入力をＡ／Ｄ変換器５から受け付ける。歪補償係数演算部３４は、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いた適応信号処理により歪補償前の送信信号と帰還復調信号とを比較し、その差が０になるように歪補償係数を演算する。歪補償係数演算部３４は、演算した歪補償係数を用いて歪補償係数記憶部３３が保持しているＬＵＴに格納された係数を更新する。

このように、歪補償部３は、増幅器１１によって増幅された信号の一部である帰還復調信号と、歪補償前の送信信号との差が０になるように、適応的に歪補償係数を更新する。

次に、増幅器の入出力特性、及び非直線特性により発生する非線形歪について説明する。図３は、増幅器の入出力特性を示す図である。図４は、非直線特性により発生する非線形歪を説明する図である。

例えばＷ−ＣＤＭＡ等の移動通信においては、無線装置の送信電力は１０ｍＷ〜数１０Ｗと大きく、増幅器１１の入出力特性(歪関数ｆ(ｐ)を持つ)は図３の点線で示すように非直線特性になる。この非直線特性により非線形歪が発生し、送信周波数ｆ_０周辺の周波数スペクトラムは、図４の波線１５７で示す特性から実線１５８で示す特性のようにサイドローブが持ち上がる。このように、送信信号が隣接チャネルに漏洩することによって、隣接妨害が生じる。すなわち、図３に示す非線形歪により図４に示すように、隣接周波数チャネルに漏洩する送信信号の電力が大きくなる。

漏洩電力の大きさを示すＡＣＰＲ(Adjacent Channel Power Ratio)は、図４の周波数帯域１５２−周波数帯域１５４間のスペクトラム面積である着目チャネルの電力と、周波数帯域１５０−周波数帯域１５６間の隣接チャネルに漏れるスペクトラム面積である隣接漏洩電力の比である。このような漏洩電力は、他チャネルに対して雑音となり、そのチャネルの通信品質を劣化させるので、厳しく規定されている。

漏洩電力は、例えば電力増幅器の線形領域(図３の線形領域α)で小さく、非線形領域βで大きくなる。そこで、高出力の送信用電力増幅器では、線形領域αを広くすることが求められる。しかし、このためには実際に求められる能力以上の増幅器を設けることとなり、コスト及び装置サイズにおいて不利となる。そこで、上述のように、送信電力の歪を補償する歪補償部３が送信装置に設けられる。

次に、図５を参照して、アドレス生成部３１の詳細を説明する。図５は、アドレス生成部の詳細を表す構成図である。

アドレス生成部３１は、Ｓ／Ｐ変換器２から入力される現在の送信信号の電力値に基づいて第１のアドレスを生成する。また、アドレス生成部３１は、Ｓ／Ｐ変換器２から入力される現在の送信信号の電力値の指数移動平均値を求め、求めた指数移動平均値に基づいて第２のアドレスを生成する。具体的には、アドレス生成部３１は、図５に示すように、電力算出部３０１、遅延部３０２及びＸ軸アドレス算出部３０３を有している。また、アドレス生成部３１は、ｎビットシフト部３０４、加算部３０５、遅延部３０６、ｎビットシフト部３０７、加算部３０８、ｎビットシフト部３０９、Ｙ軸アドレス算出部３１０及びアドレス算出部３１１を有している。

電力算出部３０１は、Ｓ／Ｐ変換器２から入力される現在の送信信号の電力値を算出する。例えば、時刻ｔにおける送信信号をｘ（ｔ）とすると、電力算出部３０１は、送信信号の電力ｐ＝｜ｘ（ｔ）｜^２を算出する。送信信号の電力値を、以下では「送信電力値」という。電力算出部３０１は、算出した現在の送信電力値を遅延部３０２及びｎビットシフト部３０４へ出力する。

遅延部３０２は、送信電力値の入力を電力算出部３０１から受け付ける。遅延部３０２は、送信電力値を遅延させ、遅延させた送信電力値をＸ軸アドレス算出部３０３へ出力する。遅延部３０２によって送信電力値が遅延される時間は、ｎビットシフト部３０４、加算部３０５、遅延部３０６、ｎビットシフト部３０７、加算部３０８、ｎビットシフト部３０９及びＹ軸アドレス算出部３１０による処理時間に相当する。

Ｘ軸アドレス算出部３０３は、送信電力値の入力を遅延部３０２から受け付ける。Ｘ軸アドレス算出部３０３は、受け付けた送信電力値を正規化することによって、送信電力値に応じた二次元方向のアドレスであるＸ軸方向アドレスを生成する。Ｘ軸方向アドレスは、第１のアドレスの一例である。Ｘ軸アドレス算出部３０３は、生成したＸ軸方向アドレスをアドレス算出部３１１へ出力する。

ｎビットシフト部３０４は、送信電力値の入力を電力算出部３０１から受け付ける。ｎビットシフト部３０４は、送信電力値をｎ（ｎは任意の自然数）ビットだけ左シフトする。ｎビットだけ左シフトするとは、対象となる値を該値の最下位のビットから最上位のビットへ向かう方向にｎビットだけシフトすることを意味する。対象となる値をｎビットだけ左シフトすることは、対象となる値を２^ｎ倍することに相当する。すなわち、ｎビットシフト部３０４は、送信電力値をｎビットだけ左シフトすることによって、送信電力値を２^ｎ倍する。ｎビットシフト部３０４によって送信電力値が２^ｎ倍されることによって、送信電力値の整数部分の桁数が増えるので、送信電力値を用いた演算による演算結果の精度を向上することが可能となる。ｎビットシフト部３０４は、ｎビットだけ左シフトさせた送信電力値を加算部３０５へ出力する。ｎビットだけ左シフトさせた送信電力値を、以下では「左シフト電力値」という。左シフト電力値は、現在の信号の電力値の一例である。

加算部３０５は、左シフト電力値の入力をｎビットシフト部３０４から受け付ける。加算部３０５は、後述する被加算値の入力を加算部３０８から受け付ける。加算部３０５は、加算部３０８から新たに被加算値が入力されるたびに、左シフト電力値と被加算値とを加算する。左シフト電力値と被加算値とを加算した値を、以下では「電力加算値」という。電力加算値は、加算値の一例である。加算部３０５は、求めた電力加算値を遅延部３０６へ出力する。

遅延部３０６は、電力加算値の入力を加算部３０５から受け付ける。遅延部３０６は、電力加算値を１サンプル遅延させる。例えば、時刻ｔにおける電力加算値をｐｓｕｍ（ｔ）とすると、遅延部３０６によって１サンプル遅延させた電力加算値は、ｐｓｕｍ（ｔ−１）として表される。遅延部３０６によって１サンプル遅延させた電力加算値を、以下では「遅延電力加算値」という。遅延電力加算値は、所定時間だけ遅延させた加算値の一例である。遅延電力加算値は、現在の送信電力値と過去の送信電力値とを指数移動平均化することで得られる指数移動平均値に相当する。遅延部３０６は、求めた遅延電力加算値をｎビットシフト部３０７、加算部３０８及びｎビットシフト部３０９へ出力する。

ｎビットシフト部３０７は、遅延電力加算値の入力を遅延部３０６から受け付ける。ｎビットシフト部３０７は、遅延電力加算値をｎビットだけ右シフトする。ｎビットだけ右シフトするとは、対象となる値を該値の最上位のビットから最下位のビットへ向かう方向にｎビットだけシフトすることを意味する。対象となる値をｎビットだけ右シフトすることは、対象となる値を１／２^ｎ倍することに相当する。すなわち、ｎビットシフト部３０７は、遅延電力加算値をｎビットだけ右シフトすることによって、遅延電力加算値を１／２^ｎ倍する。ｎビットシフト部３０７は、ｎビットだけ右シフトさせた遅延電力加算値を加算部３０８へ出力する。ｎビットだけ右シフトさせた遅延電力加算値を、以下では「右シフト加算値」という。

加算部３０８は、右シフト加算値の入力をｎビットシフト部３０７から受け付ける。加算部３０８は、遅延電力加算値の入力を遅延部３０６から受け付ける。加算部３０８は、右シフト加算値の符号を反転させ、符号が反転された右シフト加算値と遅延電力加算値とを加算することにより、遅延電力加算値よりも小さい値である被加算値を新たに算出する。換言すれば、加算部３０８は、右シフト加算値を遅延電力加算値から減算することにより、被加算値を新たに算出する。加算部３０８は、新たに算出した被加算値を加算部３０５へ出力する。

ｎビットシフト部３０９は、遅延電力加算値の入力を遅延部３０６から受け付ける。ｎビットシフト部３０９は、遅延電力加算値をｎビットだけ右シフトする。対象となる値をｎビットだけ右シフトすることは、対象となる値を１／２^ｎ倍することに相当する。すなわち、ｎビットシフト部３０９は、遅延電力加算値をｎビットだけ右シフトすることによって、遅延電力加算値を１／２^ｎ倍する。ｎビットシフト部３０９によって遅延電力加算値が１／２^ｎ倍されることによって、遅延電力加算値の整数部分の桁数が送信電力値の整数部分の桁数に戻される。ｎビットシフト部３０９は、ｎビットだけ右シフトさせた遅延電力加算値、すなわち、右シフト加算値をＹ軸アドレス算出部３１０へ出力する。

Ｙ軸アドレス算出部３１０は、右シフト加算値の入力をｎビットシフト部３０９から受け付ける。Ｙ軸アドレス算出部３１０は、受け付けた右シフト加算値を正規化することによって、右シフト加算値に応じた二次元方向のアドレスであるＹ軸方向アドレスを生成する。Ｙ軸方向アドレスは、第２のアドレスの一例である。Ｙ軸アドレス算出部３１０は、生成したＹ軸方向アドレスをアドレス算出部３１１へ出力する。

アドレス算出部３１１は、Ｘ軸方向アドレスの入力をＸ軸アドレス算出部３０３から受け付ける。アドレス算出部３１１は、Ｙ軸方向アドレスの入力をＹ軸アドレス算出部３１０から受け付ける。アドレス算出部３１１は、Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとの組合せを生成する。Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとの組合せを、以下では「組合せアドレス」という。例えば、アドレス算出部３１１は、「Ｘ軸方向アドレス：Ｙ軸方向アドレス」のように、Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとが並べられた組合せアドレスを生成する。アドレス算出部３１１は、生成した組合せアドレスをアドレスの指定情報として歪補償係数記憶部３３へ出力する。ここで、組合せアドレスは、現在の送信信号の電力値から生成されたＸ軸方向アドレスと、現在の送信信号の電力値と過去の送信信号の電力値との指数移動平均値から生成されたＹ軸方向アドレスとを含む。換言すれば、現在の信号に近い過去の信号ほど重みが指数関数的に大きくなるというトレンドが歪補償係数記憶部３３のＬＵＴのアドレス指定情報としての組合せアドレスに反映される。

次に、図６を参照して、本実施例に係る歪補償装置の詳細をより具体的に説明する。図６は、実施例１に係る歪補償装置のハードウェアの詳細を表す構成図である。

ＬＵＴ１１３は、図２に示す歪補償係数記憶部３３が有するルックアップテーブルの機能を実現する。また、乗算器１０１は、図２に示すプリディストーション部３２の機能を実現する。また、共役複素信号出力部１０４、乗算器１０５、減算器１０６、乗算器１０７、乗算器１０８及び加算器１０９は、図２に示す歪補償係数演算部３４の機能を実現する。ここで、図６では、便宜上、共役複素信号出力部１０４を「Ｃｏｎｊ」と表記している。

Ｓ／Ｐ変換器２から送られてきた送信信号は、乗算器１０１、アドレス生成部３１、遅延回路１１１へ入力される。

アドレス生成部３１は、現在の送信信号の電力値に基づいてＸ軸方向アドレスを生成する。また、アドレス生成部３１は、新たに被加算値が算出されるたびに、現在の送信信号の電力値と被加算値との加算値を所定時間だけ遅延させ、所定時間だけ遅延させた加算値から該加算値よりも小さい被加算値を新たに算出することで指数移動平均値を求める。そして、アドレス生成部３１は、求めた指数移動平均値に基づいてＹ軸方向アドレスを生成する。そして、アドレス生成部３１は、Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとの組合せを表す組合せアドレスを生成する。そして、アドレス生成部３１は、生成した組合せアドレスをアドレス指定情報としてＬＵＴ１１３へ出力する。さらに、アドレス生成部３１は、生成したアドレスを遅延回路１１０へ出力する。

乗算器１０１は、アドレス生成部３１により指定された組合せアドレスに対応する歪補償係数をＬＵＴ１１３から取得する。また、ＬＵＴ１１３から取得された歪補償係数は、遅延回路１１２へ送られる。そして、乗算器１０１は、取得した歪補償係数と送信信号とを乗算し、乗算結果を送信系回路１０２へ出力する。ここで、本実施例では、アドレス生成部３１により指定された組合せアドレスは、現在の送信信号の電力値から生成されたＸ軸方向アドレスと、現在の送信信号の電力値と過去の送信信号の電力値との指数移動平均値から生成されたＹ軸方向アドレスとを含む。換言すれば、現在の信号に近い過去の信号ほど重みが指数関数的に大きくなるというトレンドがＬＵＴ１１３のアドレス指定情報としての組合せアドレスに反映されている。そのため、乗算器１０１による歪補償処理は、現在に近づくほど程度が大きくなるメモリ効果に起因した増幅器１１の非線形歪みを適切に抑制することが可能である。

送信系回路１０２は、図１に示すＤ／Ａ変換器４、直交変調器６及び周波数変換部８などを有している。送信系回路１０２は、乗算器１０１により歪補償処理が施された送信信号に対してＤ／Ａ変換や直交変調や周波数変換などの各種処理を施し、増幅器１１へ出力する。

増幅器１１は、歪補償処理が施された送信信号を増幅する。そして、増幅器１１は、増幅した送信信号をアンテナを介して送信するとともに、帰還系回路１０３へ出力する。

帰還系回路１０３は、図１に示すＡ／Ｄ変換器５、直交検波器７及び周波数変換部８などを有している。帰還系回路１０３は、増幅器１１から受信した増幅後の送信信号に対して周波数変換や直交検波やＡ／Ｄ変換などの各種処理を施した帰還復調信号を共役複素信号出力部１０４及び減算器１０６へ出力する。

遅延回路１１０〜１１２は、送信信号が増幅器１１に入力されてから帰還復調信号が減算器１０６に入力されるまでの遅延時間を、入力された各信号に付加する。例えば、増幅器１１における遅延時間をＤ０とし、帰還系回路１０３における遅延時間をＤ１とすると、遅延回路１１０〜１１２は、Ｄ０＋Ｄ１を満足するような遅延を各信号に付加する。

共役複素信号出力部１０４は、受信した帰還復調信号の共役複素信号を算出する。そして、共役複素信号出力部１０４は、共役複素信号を乗算器１０５へ出力する。

減算器１０６は、遅延回路１１１から受信した送信信号から帰還系回路１０３から受信した帰還復調信号を減算して、遅延回路１１１から受信した送信信号と帰還復調信号の差を求める。そして、減算器１０６は、求めた差を乗算器１０７へ出力する。

乗算器１０５は、共役複素信号出力部１０４から入力された共役複素信号と遅延回路１１２から入力された歪補償係数を乗算する。そして、乗算器１０５は、乗算結果を乗算器１０７へ出力する。

乗算器１０７は、減算器１０６から入力された帰還復調信号と送信信号の差と、乗算器１０５から入力された共役複素信号と歪補償係数との乗算結果とを乗算する。そして、乗算器１０７は、乗算結果を乗算器１０８へ出力する。

乗算器１０８は、乗算器１０７から入力された値にステップサイズパラメータμを乗算する。そして、乗算器１０８は、乗算結果を加算器１０９へ出力する。

加算器１０９は、乗算器１０８から入力された値と遅延回路１１２から入力された歪補償係数とを加算する。そして、加算器１０９は、加算結果をＬＵＴ１１３に送る。

ＬＵＴ１１３は、遅延回路１１０から入力されたアドレスに格納されている値を加算器１０９から入力された値に更新する。これにより、送信信号に対応するＬＵＴ１１３のアドレスに格納されている値が更新されていき、最終的に最適の歪補償係数の値に収束し、増幅器１１の歪が補償される。

次に、図７を参照して、本実施例に係る歪補償装置による歪補償処理の流れについて説明する。図７は、実施例１に係る歪補償装置による歪補償処理の流れを説明するための図である。

図７に示すように、歪補償部３の電力算出部３０１は、入力される現在の送信信号の送信電力値を算出する（ステップＳ１０１）。

遅延部３０２は、送信電力値の入力を電力算出部３０１から受け付ける。遅延部３０２は、送信電力値を遅延させる（ステップＳ１０２）。

Ｘ軸アドレス算出部３０３は、送信電力値の入力を遅延部３０２から受け付ける。Ｘ軸アドレス算出部３０３は、送信電力値を正規化することによって、送信電力値に応じた二次元方向のアドレスであるＸ軸方向アドレスを生成する（ステップＳ１０３）。

ｎビットシフト部３０４は、送信電力値の入力を電力算出部３０１から受け付ける。ｎビットシフト部３０４は、送信電力値をｎビットだけ左シフトする（ステップＳ１０４）。

加算部３０５は、左シフト電力値の入力をｎビットシフト部３０４から受け付ける。加算部３０５は、加算部３０８から新たに被加算値の入力がある場合には、被加算値の入力を加算部３０８から受け付ける（ステップＳ１０５）。

加算部３０５は、左シフト電力値と被加算値とを加算する（ステップＳ１０６）。遅延部３０６は、電力加算値の入力を加算部３０５から受け付ける。遅延部３０６は、電力加算値を１サンプル遅延させる（ステップＳ１０７）。遅延部３０６は、求めた遅延電力加算値をｎビットシフト部３０７、加算部３０８及びｎビットシフト部３０９へ出力する。

ｎビットシフト部３０７は、遅延電力加算値の入力を遅延部３０６から受け付ける。ｎビットシフト部３０７は、遅延電力加算値をｎビットだけ右シフトする（ステップＳ１０８）。

加算部３０８は、遅延電力加算値の入力を遅延部３０６から受け付ける。加算部３０８は、右シフト加算値の入力をｎビットシフト部３０７から受け付ける。加算部３０８は、右シフト加算値を遅延電力加算値から減算することにより、遅延電力加算値よりも小さい値である被加算値を新たに算出する（ステップＳ１０９）。加算部３０８は、新たに算出した被加算値を加算部３０５へ出力し、処理をステップＳ１０５に戻す。

ｎビットシフト部３０９は、遅延電力加算値の入力を遅延部３０６から受け付ける。ｎビットシフト部３０９は、遅延電力加算値をｎビットだけ右シフトする（ステップＳ１１０）。

Ｙ軸アドレス算出部３１０は、右シフト加算値の入力をｎビットシフト部３０９から受け付ける。Ｙ軸アドレス算出部３１０は、右シフト加算値を正規化することによって、右シフト加算値に応じた二次元方向のアドレスであるＹ軸方向アドレスを生成する（ステップＳ１１１）。

アドレス算出部３１１は、Ｘ軸方向アドレスの入力をＸ軸アドレス算出部３０３から受け付ける。アドレス算出部３１１は、Ｙ軸方向アドレスの入力をＹ軸アドレス算出部３１０から受け付ける。アドレス算出部３１１は、Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとの組合せである組合せアドレスを生成する（ステップＳ１１２）。アドレス算出部３１１は、生成した組合せアドレスをアドレスの指定情報として歪補償係数記憶部３３へ出力する。

プリディストーション部３２は、歪補償係数記憶部３３が有しているＬＵＴの中の、アドレス算出部３１１から組合せアドレスを用いて指定されたアドレスに格納されている歪補償係数を取得する。そして、プリディストーション部３２は、取得した歪補償係数を用いて送信信号に対して歪補償処理を行う（ステップＳ１１３）。増幅器１１は、プリディストーション部３２により歪補償処理が施された送信信号を増幅し、増幅した送信信号をアンテナを介して送信する。

以上に説明したように、本実施例に係る歪補償装置は、現在の送信信号の電力値に基づいてＸ軸方向アドレスを生成する。そして、本実施例に係る歪補償装置は、現在の送信信号の電力値と被加算値との加算値を１サンプル遅延させ、１サンプル遅延させた値よりも小さい被加算値を新たに算出する処理を繰り返すことで得られる指数移動平均値に基づいてＹ軸方向アドレスを生成する。そして、本実施例に係る歪補償装置は、Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとの組合せに対応する歪補償係数を用いて歪補償処理を行う。これにより、本実施例によれば、現在に近づくほど程度が指数関数的に大きくなるメモリ効果に起因した増幅器の非線形歪みを適切に抑制することができる。また、本実施例に係る歪補償装置は、現在の送信信号の電力値と被加算値との加算値を１サンプル遅延させ、１サンプル遅延させた値よりも小さい被加算値を新たに算出する処理を繰り返すので、従来技術と比して遅延回路やメモリの数を減少させることができる。つまり、本実施例によれば、歪補償性能を維持しつつ回路規模の増大を抑えることができる。

また、本実施例に係る歪補償装置は、１サンプル遅延させた加算値をｎビットだけ右シフトさせ、ｎビットだけ右シフトさせた値を加算値から減算することにより、現在の送信信号の電力値に対する被加算値を新たに算出する。これにより、本実施例によれば、従来技術と比して、現在の送信信号の電力値を時間的に遅延させた複数のサンプル値を算出する回路を省略することができるので、回路規模の増大を一層抑えることができる。

図８は、実施例２に係る歪補償装置におけるアドレス生成部の詳細を示す構成図である。本実施例に係る歪補償装置は、現在の送信信号の電力値に対する被加算値の算出手法が実施例１と異なるものである。以下の説明では、実施例１と同様の各部の動作については説明を省略する。

本実施例におけるアドレス生成部３１は、図８に示すように、電力算出部３０１、遅延部３０２及びＸ軸アドレス算出部３０３を有している。また、アドレス生成部３１は、乗算部４０４、加算部４０５、遅延部４０６、除算部４０７、加算部４０８、除算部４０９及びＹ軸アドレス算出部４１０を有している。このうち、電力算出部３０１、遅延部３０２及びＸ軸アドレス算出部３０３は、図５に示した電力算出部３０１、遅延部３０２及びＸ軸アドレス算出部３０３に対応する。

電力算出部３０１は、Ｓ／Ｐ変換器２から入力される現在の送信信号の送信電力値を算出する。電力算出部３０１は、算出した現在の送信電力値を遅延部３０２及び乗算部４０４へ出力する。

乗算部４０４は、送信電力値の入力を電力算出部３０１から受け付ける。乗算部４０４は、送信電力値とＲ（Ｒは任意の実数）とを乗算することによって、送信電力値をＲ倍する。乗算部４０４によって送信電力値がＲ倍されることによって、送信電力値の整数部分の桁数が増えるので、送信電力値を用いた演算による演算結果の精度を向上することが可能となる。乗算部４０４は、Ｒ倍された送信電力値を加算部４０５へ出力する。Ｒ倍された送信電力値を、以下では「Ｒ倍電力値」という。Ｒ倍電力値は、現在の信号の電力値の一例である。

加算部４０５は、Ｒ倍電力値の入力を乗算部４０４から受け付ける。加算部４０５は、後述する被加算値の入力を加算部４０８から受け付ける。加算部４０５は、加算部４０８から新たに被加算値が入力されるたびに、Ｒ倍電力値と被加算値とを加算する。Ｒ倍電力値と被加算値とを加算した値を、以下では「電力加算値」という。電力加算値は、加算値の一例である。加算部４０５は、求めた電力加算値を遅延部４０６へ出力する。

遅延部４０６は、電力加算値の入力を加算部４０５から受け付ける。遅延部４０６は、電力加算値を１サンプル遅延させる。遅延部４０６によって１サンプル遅延させた電力加算値を、以下では「遅延電力加算値」という。遅延電力加算値は、所定時間だけ遅延させた加算値の一例である。遅延電力加算値は、現在の送信電力値と過去の送信電力値とを指数移動平均化することで得られる指数移動平均値に相当する。遅延部４０６は、求めた遅延電力加算値を除算部４０７、加算部４０８及び除算部４０９へ出力する。

除算部４０７は、遅延電力加算値の入力を遅延部４０６から受け付ける。除算部４０７は、遅延電力加算値を所定の実数Ｒで除算する。遅延電力加算値をＲで除算することで得られた値を、以下では「１／Ｒ倍加算値」という。除算部４０７は、求めた１／Ｒ倍加算値を加算部４０８へ出力する。

加算部４０８は、１／Ｒ倍加算値の入力を除算部４０７から受け付ける。加算部４０８は、遅延電力加算値の入力を遅延部４０６から受け付ける。加算部４０８は、１／Ｒ倍加算値の符号を反転させ、符号が反転された１／Ｒ倍加算値と遅延電力加算値とを加算することにより、遅延電力加算値よりも小さい値である被加算値を新たに算出する。換言すれば、加算部４０８は、１／Ｒ倍加算値を遅延電力加算値から減算することにより、被加算値を新たに算出する。加算部４０８は、新たに算出した被加算値を加算部４０５へ出力する。

除算部４０９は、遅延電力加算値の入力を遅延部４０６から受け付ける。除算部４０９は、遅延電力加算値を所定の実数Ｒで除算する。除算部４０９によって遅延電力加算値がＲで除算されることによって、遅延電力加算値の整数部分の桁数が送信電力値の整数部分の桁数に戻される。除算部４０９は、遅延電力加算値をＲで除算することで得られた値、すなわち、１／Ｒ倍加算値をＹ軸アドレス算出部４１０へ出力する。

Ｙ軸アドレス算出部４１０は、１／Ｒ倍加算値の入力を除算部４０９から受け付ける。Ｙ軸アドレス算出部４１０は、受け付けた１／Ｒ倍加算値を正規化することによって、１／Ｒ倍加算値に応じた二次元方向のアドレスであるＹ軸方向アドレスを生成する。Ｙ軸アドレス算出部４１０は、生成したＹ軸方向アドレスをアドレス算出部３１１へ出力する。

アドレス算出部３１１は、Ｘ軸方向アドレスの入力をＸ軸アドレス算出部３０３から受け付ける。アドレス算出部３１１は、Ｙ軸方向アドレスの入力をＹ軸アドレス算出部４１０から受け付ける。アドレス算出部３１１は、Ｘ軸方向アドレスとＹ軸方向アドレスとの組合せを示す組合せアドレスを生成する。アドレス算出部３１１は、生成した組合せアドレスをアドレスの指定情報として歪補償係数記憶部３３へ出力する。ここで、組合せアドレスは、現在の送信信号の電力値から生成されたＸ軸方向アドレスと、現在の送信信号の電力値と過去の送信信号の電力値との指数移動平均値から生成されたＹ軸方向アドレスとを含む。換言すれば、現在の信号に近い過去の信号ほど重みが指数関数的に大きくなるというトレンドが歪補償係数記憶部３３のＬＵＴのアドレス指定情報としての組合せアドレスに反映される。

次に、図９を参照して、本実施例に係る歪補償装置による歪補償処理の流れについて説明する。図９は、実施例２に係る歪補償装置による歪補償処理の流れを説明するための図である。ここで、図９に示すステップＳ２０１〜Ｓ２０３、Ｓ２１２及びＳ２１３の処理は、図７に示すステップＳ１０１〜１０３、Ｓ１１２及びＳ１１３の処理と同様であり、その説明を省略する。

図９に示すように、送信電力値の入力を電力算出部３０１から受け付けた乗算部４０４は、送信電力値に所定の実数Ｒを乗算する（ステップＳ２０４）。

加算部４０５は、Ｒ倍電力値の入力を乗算部４０４から受け付ける。加算部４０５は、加算部４０８から新たに被加算値の入力がある場合には、被加算値の入力を加算部４０８から受け付ける（ステップＳ２０５）。

加算部４０５は、Ｒ倍電力値と被加算値とを加算する（ステップＳ２０６）。遅延部４０６は、電力加算値の入力を加算部４０５から受け付ける。遅延部４０６は、電力加算値を１サンプル遅延させる（ステップＳ２０７）。遅延部４０６は、求めた遅延電力加算値を除算部４０７、加算部４０８及び除算部４０９へ出力する。

除算部４０７は、遅延電力加算値の入力を遅延部４０６から受け付ける。除算部４０７は、遅延電力加算値を所定の実数Ｒで除算する（ステップＳ２０８）。

加算部４０８は、遅延電力加算値の入力を遅延部４０６から受け付ける。加算部４０８は、１／Ｒ倍加算値の入力を除算部４０７から受け付ける。加算部４０８は、１／Ｒ倍加算値を遅延電力加算値から減算することにより、遅延電力加算値よりも小さい値である被加算値を新たに算出する（ステップＳ２０９）。加算部４０８は、新たに算出した被加算値を加算部４０５へ出力し、処理をステップＳ２０５に戻す。

除算部４０９は、遅延電力加算値の入力を遅延部４０６から受け付ける。除算部４０９は、遅延電力加算値を所定の実数Ｒで除算する（ステップＳ２１０）。

Ｙ軸アドレス算出部４１０は、１／Ｒ倍加算値の入力を除算部４０９から受け付ける。Ｙ軸アドレス算出部４１０は、１／Ｒ倍加算値を正規化することによって、１／Ｒ倍加算値に応じた二次元方向のアドレスであるＹ軸方向アドレスを生成する（ステップＳ２１１）。

以上に説明したように、本実施例に係る歪補償装置は、１サンプル遅延させた加算値を所定の実数Ｒで除算することで得られた値を加算値から減算することにより、現在の送信信号の電力値に対する被加算値を新たに算出する。これにより、本実施例によれば、現在の送信信号の電力値に対する被加算値を実数Ｒに応じた任意の値として算出することができるので、現在の送信信号の電力値と被加算値との加算値から得られる指数移動平均値及びＹ軸方向アドレスを精度良く算出可能となる。結果として、本実施例によれば、現在に近づくほど程度が指数関数的に大きくなるメモリ効果に起因した増幅器の非線形歪みをより高精度に抑制することができる。

なお、実施例１及び２では、現在の送信信号の電力値を基にＸ軸方向アドレスを生成し、現在の送信信号の電力値と被加算値との加算値を１サンプル遅延させ、被加算値を新たに算出する処理を繰り返して得られる指数移動平均値を基にＹ軸方向アドレスを生成する。しかしながら、Ｘ軸方向アドレスやＹ軸方向アドレスなどのアドレスを生成するための基となる情報は、現在の送信信号の電力値に限られない。アドレスを生成するための基となる情報は、現在の信号の電力値、振幅値及び位相値のいずれか一つの値であれば良い。

１ 送信信号発生部
２ Ｓ／Ｐ変換器
３ 歪補償部
４ Ｄ／Ａ変換器
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 直交変調器
７ 直交検波器
８ 周波数変換部
９ 搬送波生成部
１０ 周波数変換部
１１ 増幅器
１２ 方向性結合器
１３ アンテナ
３１ アドレス生成部
３２ プリディストーション部
３３ 歪補償係数記憶部
３４ 歪補償係数演算部
３０１ 電力算出部
３０２ 遅延部
３０３ Ｘ軸アドレス算出部
３０４ ｎビットシフト部
３０５、４０５ 加算部
３０６、４０６ 遅延部
３０７ ｎビットシフト部
３０８、４０８ 加算部
３０９ ｎビットシフト部
３１０、４１０ Ｙ軸アドレス算出部
３１１ アドレス算出部
４０４ 乗算部
４０７ 除算部
４０９ 除算部

Claims (5)

1. 入力される信号を増幅する増幅器で発生する歪みを補償するための歪補償係数を２つのアドレスの組合せに対応付けて記憶する記憶部と、
   現在の前記信号の電力値に基づいて前記記憶部から歪補償係数を取得するための第１のアドレスを生成するとともに、新たに被加算値が算出されるたびに、現在の前記信号の電力値と前記被加算値との加算値を遅延させ、遅延させた加算値から該加算値よりも小さい前記被加算値を新たに算出することで、前記加算値を現在の前記信号の電力値と過去の前記信号の電力値との指数移動平均値として算出し、算出した前記指数移動平均値に基づいて前記第１のアドレスと異なる第２のアドレスを生成するアドレス生成部と、
   前記第１のアドレスと前記第２のアドレスとの組合せに対応する歪補償係数を前記記憶部から取得し、取得した歪補償係数を用いて前記増幅器に入力される前記信号に対して歪補償処理を施す歪補償処理部と
   を備えたことを特徴とする歪補償装置。
2. 前記アドレス生成部は、前記遅延させた加算値をｎ（ｎは任意の自然数）ビットだけ右シフトさせ、右シフトさせた前記加算値を右シフトさせる前の前記加算値から減算することにより、前記被加算値を新たに算出することを特徴とする請求項１に記載の歪補償装置。
3. 前記アドレス生成部は、前記遅延させた加算値を所定の実数で除算し、前記加算値を前記実数で除算することで得られた値を前記加算値から減算することにより、前記被加算値を新たに算出することを特徴とする請求項１に記載の歪補償装置。
4. 前記アドレス生成部は、現在の前記信号の電力値、振幅値及び位相値のいずれか一つの値に基づいて前記第１のアドレスを生成するとともに、新たに被加算値が算出されるたびに、現在の前記信号の電力値、振幅値及び位相値のいずれか一つの値と前記被加算値との加算値を遅延させ、遅延させた加算値から該加算値よりも小さい前記被加算値を新たに算出することで、前記指数移動平均値を算出し、算出した前記指数移動平均値に基づいて前記第２のアドレスを生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の歪補償装置。
5. 入力される信号を増幅する増幅器に入力される現在の前記信号の電力値に基づいて、前記増幅器で発生する歪みを補償するための歪補償係数を異なる２つのアドレスに対応付けて記憶する記憶部から歪み補償係数を取得するための第１のアドレスを生成し、
   新たに被加算値が算出されるたびに、現在の前記信号の電力値と前記被加算値との加算値を遅延させ、遅延させた加算値から該加算値よりも小さい前記被加算値を新たに算出することで、前記加算値を現在の前記信号の電力値と過去の前記信号の電力値との指数移動平均値として算出し、算出した前記指数移動平均値に基づいて前記第１のアドレスと異なる第２のアドレスを生成し、
   前記第１のアドレスと前記第２のアドレスとの組合せに対応する歪補償係数を前記記憶部から取得し、取得した歪補償係数を用いて前記増幅器に入力される前記信号に対して歪補償処理を行う
   ことを特徴とする歪補償方法。

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