JP6241789B2 - 送信機 - Google Patents
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Description
送信機は生成した送信信号を増幅器によって増幅しアンテナから送信する。一般的に、増幅器は非線形歪み特性を有する。そのため、高品質な信号送信を実現するためには、送信信号の非線形歪みを補償することが必要となる。そのため、送信機において、非線形歪み特性を予め記憶し、増幅する前の送信信号に対して、増幅器によって生じる非線形歪みを補償することが検討されている。具体的には、送信機は、非線形歪み特性に基づいて推定される非線形歪みが、増幅によってキャンセルされるように送信信号を整形する。このように、予め入力信号を整形することによって出力信号を補償する手法をプリディストーションという。
また、フィードバックする信号として、送信信号ではなく学習用の信号を用いる手法もある。この場合、学習用の信号として低電力の信号を入力し増幅器を線形領域で動作させる。しかしながら、この手法では、増幅器において生じる非線形歪みを補償する前に直交変調誤差を学習する必要があり、信号の生成から送信までに要する時間が増加するという問題がある。
式1において、xpは結合多項式モデルにおけるp番目の周波数帯域の複素入力信号を表す。ypは結合多項式モデルにおけるp番目の周波数帯域の複素出力信号を表す。kは結合多項式の次数を表し、Kを最大値とする。Tsはサンプリングの間隔を表す。すなわち式1は、ある時刻における出力が、その時刻における入力のみならず、過去の時刻における入力の影響を受ける「メモリ効果」を伴う。nは、Tsの時間間隔でサンプリングされた時間軸において時刻を表す変数である。mはメモリの深さを表し、Mを最大値とする。すなわちメモリの深さmは、結合多項式モデルにおいて、過去のどれだけの期間を対象としてメモリ効果を補償するかを表す。αはIチャネルの非線形歪み及びIQインバランスに関する係数(以下、「チャネル補償係数」という。)である。βはQチャネルのチャネル補償係数である。γはDCオフセットに関する係数(以下「DCオフセット補償係数」という。)である。
送信機90は、送信系92、フィードバック系96及び解析部97を備える。送信系92は、送信信号を生成するための機能部の集合を表す。フィードバック系96は、送信信号をフィードバックするための機能部の集合を表す。解析部97は、送信系92で生成された送信信号と、フィードバック系96によってフィードバックされた信号と、に基づいて非線形歪み特性及び直交変調誤差特性を学習する機能部である。
送信系92は、解析部97によって学習された非線形歪み特性及び直交変調誤差特性に基づいて、送信信号を補償する。具体的には、送信系92は、Iチャネル及びQチャネルのチャネル補償係数を結合多項式に適用することによって、送信信号を補償する。
加算器974−1は、Iチャネル用歪み補償部971−1、Qチャネル用歪み補償部923−1及びDCオフセット補償部973−1の出力を合成する。加算器974−2は、Iチャネル用歪み補償部971−2、Qチャネル用歪み補償部923−2及びDCオフセット補償部973−2の出力を合成する。同様に、加算器974−Pは、Iチャネル用歪み補償部971−P、Qチャネル用歪み補償部923−P及びDCオフセット補償部973−Pの出力を合成する。加算器974−1〜974−Pは、上記の合成によって非線形歪み及び直交変調誤差が補償された送信信号を生成する。加算器974−1〜974−Pは、生成した送信信号を係数更新部975に出力する。
以下の説明では説明を簡単にするために、各機能部の符号について周波数帯域の識別子を省略して記載する。例えば、特に区別しない限り信号生成部921−1〜921−Pを信号生成部921と記載する。
図1は、第1実施形態の送信機1の機能構成を示す機能ブロック図である。
送信機1は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、送信機制御プログラムを実行することによって、送信系2、増幅器3、アンテナ4、カプラ5、フィードバック系6、非線形歪み解析部7及び直交変調誤差解析部8を備える装置として機能する。なお、送信機1の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。送信機制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。送信機制御プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
増幅器3は、合成信号Siを増幅し、増幅信号Soを生成する。増幅器3は、増幅信号Soをアンテナ4に出力する。
アンテナ4は、増幅信号Soを無線送信する。
カプラ5は、増幅信号Soを分配する分配器である。カプラ5は、増幅信号Soから分配されたフィードバック信号Sfをフィードバック系6に出力する。カプラ5の分配によって、フィードバック信号Sfは増幅信号Soが分配損失により減衰した信号となる。
非線形歪み補償多項式及び直交変調補償多項式は、上述した結合多項式を変形することによって、それぞれ次の式2及び式3のように表される。なお、式2及び式3において、式1と同じ記号は式1と同様の意味を表す。
まず、信号生成部21が各周波数帯域で送信されるベースバンド信号DSを生成する(ステップS101)。信号生成部21は、ベースバンド信号DSを歪み補償部22に出力する。歪み補償部22は、歪み補償係数を用いてベースバンド信号DSの非線形歪みを補償する(ステップS102)。歪み補償部22は、非線形歪みが補償された歪み補償信号DSpを直交変調補償部23に出力する。このとき、歪み補償部22は、歪み補償信号DSpを歪み補償係数更新部72にも出力する(ステップS103)。
図3は、第2実施形態の送信機1aの機能構成を示す機能ブロック図である。
第2実施形態の送信機1aは、フィードバック系6に代えてフィードバック系6aを備える点で第1実施形態の送信機1と異なる。
フィードバック系6aは、周波数変換器63−1〜63−Pに代えて一括周波数変換器63aを備える点、AD変換器64−1〜64−Pに代えてAD変換器64aを備える点でフィードバック系6と異なる。また、フィードバック系6aとフィードバック系6とでは、周波数変換器の数及びAD変換器の数が異なる。さらに、フィードバック系6aとフィードバック系6とでは、BPF、周波数変換器およびAD変換器の接続構成が異なる。
図4は、第3実施形態の送信機1bの機能構成を示す機能ブロック図である。
第3実施形態の送信機1bは、フィードバック系6aに代えてフィードバック系6bを備える点で第2実施形態の送信機1aと異なる。
フィードバック系6bは、一括周波数変換器63aに代えてLPF66を備える点、AD変換器64aに代えてAD変換器64bを備える点でフィードバック系6aと異なる。
Claims (3)
- 複数の周波数帯域の送信信号を同じタイミングで増幅し、少なくとも1つの周波数帯域の送信信号を送信する送信部と、
前記送信信号が増幅される際に生じる非線形歪みを補償するために必要となる非線形歪み特性と、前記送信信号が直交変調される際に生じる直交変調誤差を補償するために必要となる直交変調誤差特性と、を学習するために前記送信信号の前記非線形歪み特性及び前記直交変調誤差特性を解析する解析部と、
増幅された前記送信信号を前記解析部にフィードバックするフィードバック部と、
を備える送信機であって、
前記送信部は、
前記送信信号を生成する信号生成部と、
前記非線形歪みを前記非線形歪み特性に基づいて補償する歪み補償部と、
前記直交変調誤差を前記直交変調誤差特性に基づいて補償する直交変調補償部と、
を備え、
前記解析部は、
前記非線形歪み特性を解析し、前記非線形歪み特性を示す非線形歪み係数を取得し、前回の解析において取得された非線形歪み係数を、取得した前記非線形歪み係数で更新する非線形歪み解析部と、
前記直交変調誤差を解析し、前記直交変調誤差特性を示す直交変調補償係数を取得し、前回の解析において取得された直交変補償差係数を、取得した直交変調補償係数で更新する直交変調誤差解析部と、
が縦続接続された構成である送信機。 - 複数の周波数帯域の送信信号を同じタイミングで増幅し、少なくとも1つの周波数帯域の送信信号を送信する送信部と、
前記送信信号が増幅される際に生じる非線形歪みを補償するために必要となる非線形歪み特性と、前記送信信号が直交変調される際に生じる直交変調誤差を補償するために必要となる直交変調誤差特性と、を学習するために前記送信信号の前記非線形歪み特性及び前記直交変調誤差特性を解析する解析部と、
増幅された前記送信信号を前記解析部にフィードバックするフィードバック部と、
を備える送信機であって、
前記送信部は、
前記送信信号を生成する信号生成部と、
前記非線形歪みを前記非線形歪み特性に基づいて補償する歪み補償部と、
前記直交変調誤差を前記直交変調誤差特性に基づいて補償する直交変調補償部と、
を備え、
前記解析部は、
前記非線形歪み特性を解析し、前記非線形歪み特性を示す非線形歪み係数を取得し、前回の解析において取得された非線形歪み係数を、取得した前記非線形歪み係数で更新する非線形歪み解析部と、
前記直交変調誤差を解析し、前記直交変調誤差特性を示す直交変調補償係数を取得し、前回の解析において取得された直交変補償差係数を、取得した直交変調補償係数で更新する直交変調誤差解析部と、
を備え、
前記フィードバック部は、
複数の局部発振器から出力される局部発振信号と、複数の周波数帯域の送信信号とを合成し、前記複数の周波数帯域の送信信号を一括してIF帯にダウンコンバートする周波数変換部と、
周波数変換された前記送信信号を一括してデジタル信号に変換するAD変換部と、
を備える送信機。 - 複数の周波数帯域の送信信号を同じタイミングで増幅し、少なくとも1つの周波数帯域の送信信号を送信する送信部と、
前記送信信号が増幅される際に生じる非線形歪みを補償するために必要となる非線形歪み特性と、前記送信信号が直交変調される際に生じる直交変調誤差を補償するために必要となる直交変調誤差特性と、を学習するために前記送信信号の前記非線形歪み特性及び前記直交変調誤差特性を解析する解析部と、
増幅された前記送信信号を前記解析部にフィードバックするフィードバック部と、
を備える送信機であって、
前記送信部は、
前記送信信号を生成する信号生成部と、
前記非線形歪みを前記非線形歪み特性に基づいて補償する歪み補償部と、
前記直交変調誤差を前記直交変調誤差特性に基づいて補償する直交変調補償部と、
を備え、
前記解析部は、
前記非線形歪み特性を解析し、前記非線形歪み特性を示す非線形歪み係数を取得し、前回の解析において取得された非線形歪み係数を、取得した前記非線形歪み係数で更新する非線形歪み解析部と、
前記直交変調誤差を解析し、前記直交変調誤差特性を示す直交変調補償係数を取得し、前回の解析において取得された直交変補償差係数を、取得した直交変調補償係数で更新する直交変調誤差解析部と、
を備え、
前記フィードバック部は、
前記送信信号をアンダーサンプリングすることによって、複数の周波数帯域の前記送信信号を一括してIF帯にダウンコンバートするAD変換部を備える送信機。
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