JPH08163198A - 非線形歪補償装置 - Google Patents

非線形歪補償装置

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JPH08163198A
JPH08163198A JP6303926A JP30392694A JPH08163198A JP H08163198 A JPH08163198 A JP H08163198A JP 6303926 A JP6303926 A JP 6303926A JP 30392694 A JP30392694 A JP 30392694A JP H08163198 A JPH08163198 A JP H08163198A
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貴之 尾崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 送信増幅器及び受信増幅器の特性に関わりな
く、送信機において変調された信号が受信機において復
調されるまでに受けた歪を補償する。 【構成】 本歪補償装置は、これまでに直交検波によっ
て検波された入力信号の信号空間上における複数の分信
号点分布に関して、少なくとも１つの該信号点分布の平
均的な位置を計算し、計算した該平均的な位置を平均信
号点位置として提供する平均信号点位置算出手段と、前
記信号空間上において入力信号の信号点の位置に最も近
い前記平均信号点の位置を識別する識別手段とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、歪補償装置に関し、特
に、送信機においてデジタル信号を複数の規定の信号点
にマッピングすることによって変調された信号が受信機
において復調されるまでに受けた非線形歪を該送信機或
いは受信機において補償するための該歪補償装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】デジタル多重無線通信システムでは、周
波数の有効利用のためにはＰＳＫ（Phase Shift Keyin
g) 変調やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation;
直交振幅変調) などの線形変調が望ましい。固定無線
では現在２５６ＱＡＭが実用化されており、特に非線形
変調が機器の携帯化に有利なデジタル移動通信でも、４
ＰＳＫや１６ＱＡＭが採用されている。このような線形
変調システムを用いてより良い伝送特性を得るために
は、高出力の送信信号を供給することが必要である。
【０００３】しかし、線形変調を使用した一般的な多重
無線装置において送信信号を高くすると、送信線形増幅
器の非線形な領域が使用される。その結果、送信信号に
歪が生じ、そのために伝送特性が劣化する。最大送信出
力は、歪とのトレードオフで決まる。従って、より優れ
た伝送特性を得るためには、高効率、高出力の線形増幅
器が必要となる。
【０００４】一方、受信機においては、搬送波対雑音比
（Ｃ／Ｎ）を向上するためにフロントエンドに大きな利
得のＲＦ増幅器を設置している。しかし、高いレベルの
信号が受信されると、ＲＦ増幅器が飽和しそのために受
信信号に歪が加わる。従って、この場合高いレベルを受
信したにも係わらず、減衰器等によって送信レベルを低
くする必要があり、これによって本来得ることができる
はずの高いＣ／Ｎが劣化する。従来、高いレベルの信号
を受信した場合、受信信号レベルの減衰によって対処し
ていたのは、高いレベルによってすでにシステムにとっ
て十分な伝送特性が得られていたからである。しかし、
現在は大容量通信のためにさらに良好な伝送特性が求め
られている。
【０００５】従来、送信増幅器の非線形特性による歪を
補償する方法としていくつか提案されている。図２４に
従来の歪補償機能を有する送信機の一例を示す。該送信
機は、マッピング及び波形生成回路１０、直交変調器２
０、送信段３０、及びアンテナ４０で構成される。本送
信機では、直交変調システムで構成され、そこではベー
スバンドのデジタル信号がＩチャネルとＱチャネルに分
配され、搬送波信号がそれぞれによって変調され互いに
加算されて変調信号が形成される。この直交変調方式で
は、ベースバンド信号は搬送波信号の位相と振幅で表さ
れた信号空間と呼ばれる直交平面を用いて示される。
【０００６】マッピング及び波形生成回路１０では、Ｉ
チャネルとＱチャネルに分配されたベースバンドの信号
を、Ｉ軸とＱ軸からなる直交信号空間上にマッピングす
るための信号に変換され、かつそれぞれの信号をロール
オフフィルタを通して変調するための波形が生成され
る。直交変調器２０では、搬送波信号（Ｌｏ）がＩチャ
ネル及びＱチャネルの信号によってそれぞれ変調され、
互いに加算されて変調信号が形成される。送信段３０で
は、変調信号がＲＦ周波数にアップコンバートされかつ
送信増幅器によって増幅され、アンテナ４０から送信さ
れる。
【０００７】図２５に、１６ＱＡＭの場合のベースバン
ド信号と搬送波との関係を表す信号空間図を示す。例え
ば、１６ＱＡＭでは、ＩチャネルとＱチャネルの信号を
直交信号空間上に配置された１６個の信号点Ｄ１〜Ｄ１
６（以後「規定の信号点」と称する）の１つにマッピン
グするために、Ｉチャネル及びＱチャネルの信号はそれ
ぞれ４つのレベルを有する信号に変換される。一般的に
は、４つのレベルの間隔を均等にすることによって、１
６個の信号点を信号空間上に均一に配置することができ
る。
【０００８】また、受信機側では、これらの信号点は、
信号空間上で信号点の間に引かれたスレッショールド線
（図２５では点線で示されている）によって識別され
る。従来のスレッショールド線は、各信号点に関して同
様に影響を与える雑音に意識するため、各信号点の中心
に設定されていた。しかし、信号点のこの均一な配置
は、送信段３０における増幅によって、例えば図２５の
第１象限の信号点Ｘ1 〜Ｘ 4 で示されるように歪み、歪
を受けた一部の信号点は他のスレッショールド領域に偏
位する場合がある（信号点Ｘ3 ）。その結果、信号点Ｘ
3 に関しては誤った識別が行われる。この問題点に対処
するため、従来では、予め送信段３０の増幅器の歪の逆
の特性をマッピング回路１０におけるマッピング方法に
設定した。この手法によって、送信増幅後に規定の信号
点に近い信号配置を得ることができる。
【０００９】図２６に従来の歪補償機能を有する送信機
のその他の例を示す。この送信機は、マッピング及び波
形生成回路１１、直交変調器２１、送信段３１、及びア
ンテナ４１より構成される。各回路の基本的機能は、図
２４の送信機の回路と同じである。本送信機では、ロー
ルオフフィルタを通過した波形から送信段３１の送信増
幅器の動作点を変更し、送信増幅器のダイナミックレン
ジを広くする。ロールオフフィルタを通過した波形は、
それによって搬送波を変調するため搬送波のレベルを決
定する。例えば、信号空間上の原点付近にある信号はレ
ベルが低く、周囲の信号点にある信号はレベルが高くな
る。これらの信号レベルの変化は、送信するベースバン
ド信号が既知であるため、送信以前に知ることができ
る。従って、このレベルに応じて送信増幅器の動作点を
変化させれば、そのダイナミックレンジを広げることが
可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の歪補償装置には次のような問題点がある。図２
４に示した歪補償装置では、送信段３０の送信増幅器の
非線形による歪の特性が変わると、マッピング及び波形
生成回路１０に予め設定された歪の逆特性では、適切な
歪補償が行えなくなる。送信増幅器の歪の特性が変わる
場合としては、送信増幅器への入力レベルが変化する場
合、送信増幅器を交換する場合、送信増幅器の温度上昇
及び経年変化等が考えられる。これらの変化に歪の逆特
性を適応的に変化させる必要があり、ハードの複雑化に
繋がる。特に、送信増幅器の交換に対応するためには、
ＲＦ回路の送信段３０とベースバンド回路のマッピング
及び波形生成回路１０を一体化して構成する必要があ
り、構成が複雑化する。
【００１１】図２６に示した歪補償装置では、波形生成
回路をデジタル信号処理で構成する必要があると共に、
かつ送信段３１の増幅器としては動作点の制御可能な増
幅器が必要である。従って、装置が複雑化する。さら
に、図２４及び図２６の歪補償装置では、共に送信側の
歪のみを補償するもので、受信機における受信増幅器で
の歪は補償できない。
【００１２】本発明の目的は、前述の従来例の装置にお
ける問題点に鑑み、送信増幅器及び受信増幅器の特性に
関わりなく、送信機において変調された信号が受信機に
おいて復調されるまでに受けた歪を補償するための歪補
償装置を提供する。本発明の他の目的は、デジタル信号
処理で構成でき、１チップＩＣ化が可能な歪補償装置を
提供する。
【００１３】本発明の更なる目的は、受信レベルを抑圧
しないで送信出力を上げることによってシステム利得を
向上できる歪補償装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、下記の手段を講じたことを特徴とするも
のである。請求項１記載の発明装置では、送信機におい
てデジタル信号を複数の規定の信号点にマッピングする
ことによって変調された信号が受信機において復調され
るまでに受けた歪を該受信機において補償するための歪
補償装置であって、これまでに直交検波によって検波さ
れた入力信号の信号空間上における複数の分信号点分布
に関して、少なくとも１つの該信号点分布の平均的な位
置を計算し、計算した該平均的な位置を平均信号点位置
として提供する平均信号点位置算出手段と、前記信号空
間上において入力信号の信号点の位置に最も近い前記平
均信号点の位置を識別する識別手段とを有することを特
徴とする。
【００１５】請求項２記載の発明装置では、前記平均信
号点位置算出手段は、前記信号空間上の所定の領域にお
ける複数の信号点から、入力信号が供給される場合に所
定の数の信号点の移動平均を計算し、前記平均信号点位
置として出力する移動平均手段を含むことを特徴とす
る。請求項３記載の発明装置では、前記平均信号点位置
算出手段は、前記信号空間上の所定の領域において、前
記入力信号の信号点の位置と前回の平均信号点の位置と
の差に応じて、入力信号が供給される場合に前記前回の
平均信号点位置を、前記平均信号点位置に収束するよう
にシフトする平均化手段を含むことを特徴とする。
【００１６】請求項４記載の発明装置では、前記平均信
号点位置算出手段は、入力信号の信号空間上の信号点を
該信号空間を細分化して得られた複数の要素のうち該信
号点が所属する１つの要素に量子化する量子化手段と、
前記量子化手段によって量子化された信号点の前記各要
素に対する分布を算出する分布算出手段と、前記分布算
出手段で算出した分布を調査し、信号空間上の所定の領
域内で信号点が最も多く分布した前記要素を該領域にお
ける前記平均信号点位置として算出する比較手段とを有
することを特徴とする。
【００１７】請求項５記載の発明装置では、前記信号空
間上の所定の領域は、前記規定の信号点の中間に引かれ
たスレッショールドによって分割された領域であること
を特徴とする。請求項６記載の発明装置では、送信機に
おいてデジタル信号を複数の規定の信号点にマッピング
することによって変調された信号が受信機において復調
されるまでに受けた歪を該受信機において補償するため
の歪補償装置であって、これまでに直交検波によって検
波された入力信号の信号空間上における複数の分信号点
分布に関して、少なくとも１つの該信号点分布の平均的
な位置を計算し、計算した該平均的な位置を平均信号点
位置として提供する平均信号点位置算出手段と、前記平
均信号点位置と隣接する平均信号点位置との間にかつそ
の間の距離に応じて決定される位置に信号を識別するた
めのスレッショールド線を検波軸に平行に設け、該スレ
ッショールド線によって入力信号の信号点を識別する識
別手段とを有することを特徴とする。
【００１８】請求項７記載の発明装置では、前記所定の
位置は、前記平均信号点位置と前記隣接する平均信号点
位置の中間であることを特徴とする。請求項８記載の発
明装置では、送信機においてデジタル信号を複数の規定
の信号点にマッピングすることによって変調された信号
が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受信機
において補償するための歪補償装置であって、これまで
に直交検波によって検波された入力信号の信号空間上に
おける複数の分信号点分布に関して、少なくとも１つの
該信号点分布の平均的な位置を計算し、計算した該平均
的な位置を平均信号点位置として提供する平均信号点位
置算出手段と、前記規定の信号点位置から前記平均信号
点位置との距離の差に応じた距離だけ、入力信号の信号
点を、前記規定の信号点位置から前記平均信号点位置へ
の方向と逆の方向へシフトして、シフトした信号点を通
常のスレッショールド線によって識別する識別手段とを
有することを特徴とする。
【００１９】請求項９記載の発明装置では、前記規定の
信号点位置から前記平均信号点位置との距離の差に応じ
た距離は、該距離の差の１／２であることを特徴とす
る。請求項１０記載の発明装置では、送信機においてデ
ジタル信号を複数の規定の信号点にマッピングすること
によって変調された信号が受信機において復調されるま
でに受けた歪を該受信機において補償するための歪補償
装置であって、補正された入力信号の信号点の位置と該
信号点に対応する前記規定の信号点の位置との位置的な
関係に対応する誤差信号を生成する誤差信号生成手段
と、前記誤差信号生成手段からの前記誤差信号を入力信
号が供給される毎に積算して平均誤差信号を算出する平
均誤差信号算出手段と、入力信号から前記平均誤差信号
を減算して前記補正された入力信号として出力する補正
手段と、前記補正手段からの前記補正された入力信号を
識別する識別手段とで構成されることを特徴とする。
【００２０】請求項１１記載の発明装置では、前記誤差
信号生成手段は、信号空間の同相軸或いは直交軸上にお
いて、前記補正された入力信号の信号点の座標と前記規
定信号点の座標との大小を示す信号を前記誤差信号とし
て出力することを特徴とする。請求項１２記載の発明装
置では、送信機においてデジタル信号を複数の規定の信
号点にマッピングすることによって変調された信号が受
信機において復調されるまでに受けた歪を該受信機にお
いて補償するための歪補償装置であって、 直交検波に
よって検波された入力信号を表すベクトルＶを用いて、
歪が補償された信号を表すベクトルＳを、 Ｓ＝Ｖ−α1 Ｖ−α2 Ｖ2 −α3 Ｖ3 ・・・なる式（α
n は所定の係数） によって算出し、歪補償信号Ｓとして供給する歪補償信
号算出手段を有することを特徴とする。
【００２１】請求項１３記載の発明装置では、前記歪補
償信号算出手段は、信号空間上の同相軸及び直交軸にお
ける計算において、同相軸の情報を直交軸における計算
に使用し、直交軸の情報を同相軸における計算に使用す
ることを特徴とする。請求項１４記載の発明装置では、
前記歪補償信号算出手段における所定の係数αn は、前
記歪補償信号Ｓと前記規定信号点との座標値の大小の比
較に基づく誤差信号と前記ベクトルＶの自乗との相関結
果が小さくなるように選択されることを特徴とする。
【００２２】請求項１５記載の発明装置では、送信機に
おいてデジタル信号を複数の規定の信号点にマッピング
することによって変調された信号が受信機において復調
されるまでに受けた歪を該受信機において補償するため
の歪補償装置であって、直交検波によって検波された入
力信号を信号空間上で識別するために区分けされた識別
領域のうち少なくとも外側の規定の信号点に関する識別
領域を他の識別領域より広くするように構成する識別手
段を有することを特徴とする。
【００２３】請求項１６記載の発明装置では、前記識別
手段における前記識別領域は、少なくとも内部の信号点
に関する識別領域の一部が円形であることを特徴とす
る。請求項１７記載の発明装置では、前記識別手段は、
受信機の受信信号のレベルに応じて複数の識別領域のタ
イプのうち１つのタイプが設定されることを特徴とす
る。
【００２４】請求項１８記載の発明装置では、前記識別
手段は、所定のレベルよりも受信レベルが高い場合に、
拡大された識別領域を有する識別領域のタイプが設定さ
れることを特徴とする。請求項１９記載の発明装置で
は、送信機においてデジタル信号を複数の規定の信号点
にマッピングすることによって変調された信号が受信機
において復調されるまでに受ける歪を該送信機において
補償するための歪補償装置であって、前記受信機が受信
する前記信号の受信レベルに応じて、前記マッピングに
対して信号空間上において少なくとも１つの信号点位置
を変更するマッピング手段を有することを特徴とする。
【００２５】請求項２０記載の発明装置では、前記マッ
ピング手段は、前記受信レベルが所定値よりも高い場合
に信号空間上において前記少なくとも１つの信号点位置
を外側へ移動するように変更を行うことを特徴とする。
請求項２１記載の発明装置では、前記受信レベルは、前
記受信機に置かれた受信レベル検出手段から他の通信回
線を介して前記変調手段へ供給されることを特徴とす
る。
【００２６】
【作用】請求項１乃至５のうちいずれか１項記載の歪補
償装置においては、受信機に設置された平均信号点位置
算出手段によって算出した複数の平均信号点の中から、
受信信号を直交検波して得られた信号点に最も近い平均
信号点を識別する。従って、増幅器の非線形歪によって
信号点が偏位した場合、通常のスレッショールドによる
誤った識別は低減できる。
【００２７】請求項６又は請求項７記載の歪補償装置に
おいては、受信機に設置された平均信号点位置算出手段
によって算出した平均信号点とその隣接の平均信号点と
の間にその間の距離に応じた位置に新たなスレッショー
ルドを設け、該スレッショールドによって信号点の識別
を行う。従って、増幅器の非線形歪によって信号点が偏
位した場合、従来のスレッショールドによる誤った識別
は低減できる。
【００２８】請求項８又は請求項９記載の歪補償装置に
おいては、受信機に設置された平均信号点位置算出手段
によって算出した平均信号点位置と規定の信号点位置と
の差に応じて、入力信号の信号点位置が平均信号点位置
のシフト方向と逆方向にシフトされ、通常のスレッショ
ールドによって識別される。シフト動作によって、入力
信号に加えられた歪が補償される。
【００２９】請求項１０又は請求項１１記載の歪補償装
置においては、受信機において入力信号の信号点と対応
する規定信号点との差の平均値で、入力信号の信号点位
置を規定信号点位置の方向へ補正し、通常のスレッショ
ールドによって識別する。補正操作によって、入力信号
に加えられた歪が補償される。請求項１２乃至１４のう
ちいずれか１項記載の歪補償装置においては、受信機に
おいて、入力信号の信号点から該信号点から所定の式に
よって算出した歪成分を減算し、通常のスレッショール
ドによって識別する。従って、上記計算によって、入力
信号に加えられた歪が補償される。
【００３０】請求項１５乃至１８のうちいずれか１項記
載の歪補償装置においては、受信機において、外側の信
号点の識別領域を他の識別領域より広くし、入力信号の
信号点をその新たなタイプの識別領域で識別する。特
に、受信機の受信レベルが高い場合に、このタイプの識
別領域を選択する。従って、増幅器の非線形歪によって
信号点が偏位した場合、従来のタイプの識別領域による
誤った識別は低減できる。また、受信レベルを抑圧しな
いで送信出力を上げることができるので、従ってシステ
ム利得を向上できる。
【００３１】請求項１９乃至２１のうちいずれか１項記
載の歪補償装置においては、送信機の変調手段におい
て、受信機の受信レベルに応じて、信号点をより外側の
方向へマッピングする。この方法によって、高い受信信
号レベルによって非線形歪が受信信号に加えられる場
合、受信側で歪によって受信信号点の位置が変動して
も、誤った識別が行われる可能性が少なくなる。従っ
て、受信レベルを抑圧しないで送信出力を上げることが
できるので、従ってシステム利得を向上できる。
【００３２】以上の歪補償装置は、送信増幅器及び受信
増幅器の特性に依存しないで構成されるので、送信機に
おいて変調された信号が受信機において復調されるまで
に受けた歪が補償される。
【００３３】
【実施例】始めに、図１を参照して本発明に係わる歪補
償装置を含むデジタル多重無線通信システムの構成につ
いて説明する。図１は、本発明に係わる歪補償装置を含
むデジタル多重無線通信システムの１つの構成例を示す
図である。送信機側は、変調器５０、送信段５５、及び
アンテナ６０で構成されている。なお、図２４及び図２
６で示したマッピング及び波形生成回路は省略されてい
る。また、受信機側は、アンテナ６５、受信段７０、復
調器７５、歪補償回路１００、及び等化器８０で構成さ
れている。
【００３４】送信機において、デジタルベースバンド信
号は直交変調するためにＩチャネル信号とＱチャネル信
号に分配される。そして、マッピング用Ｉチャネル信号
及びＱチャネル信号に変換された後、変調器５０へ入力
されそこで搬送波を変調する。変調された信号は、送信
段５５でＲＦ信号にアップコンバートされかつ送信増幅
器で増幅される。出力レベルが高い場合、この送信段５
５において歪が加わる恐れがある。送信段５５からの増
幅された信号は、アンテナ６０から送信され、アンテナ
６５を介して受信段７０によって受信される。
【００３５】受信段７０では、受信信号は、非常に大き
な利得によって増幅され、続いて中間周波数（ＩＦ）信
号にダウンコンバートされる。送信機からの送信信号
は、空間伝搬によって大きく減衰されるため、受信側で
はアナログ処理及びデジタル処理が行える十分なレベル
に増幅する必要がある。また、受信機では、トップアン
プの利得を高くすることによって、システム全体の雑音
比をトップアンプの雑音指数で支配されるように構成す
ることができる。この大きい受信増幅器の利得のため
に、高いレベルの信号を受信した場合、受信増幅器が飽
和し非線形特性によって歪が発生する恐れがある。さら
に、受信段７０に含まれるミキサによっても歪は生じ
る。従って、送信出力が高い場合、受信信号は送信段５
５による歪と受信段７０による歪の両方の影響を受ける
場合がある。
【００３６】ダウンコンバートされたＩＦ信号は、復調
器７５によって復調される。復調器７５では、ＩＦ信号
の搬送波に同期した搬送波が再生され、この再生搬送波
によって同期検波が行われる。ただし、ここではまだ信
号の識別は行われない。復号器７５からは検波された信
号としてＩチャネル信号及びＱチャネル信号が出力され
る。これらのＩチャネル信号及びＱチャネル信号は、共
に歪補償回路１００へ入力される。この歪補償回路１０
０では、伝送信号が送信段５５及び受信段７０において
受けた歪が補償され、適切なスレッショールドで識別さ
れた識別信号が得られる。
【００３７】さらに識別されたＩチャネル信号及びＱチ
ャネル信号は、トランスバーサルフィルタで構成された
等化器８０に入力される。等化器８０によって等化され
たＩチャネル信号及びＱチャネル信号は、ベースバンド
処理回路（図示せず）へ送られる。なお、歪補償装置１
００は、等化器８０の後に接続することも可能である。
この場合は、Ｉチャネル信号及びＱチャネル信号を等化
した後に、歪補償によって定められた適切なスレッショ
ールドによって識別が行われる。どちらに設置するか
は、変調方式、受信機の構成等によって決定される。
【００３８】本システムから理解できるように、本歪補
償回路１００は、送信段５５で発生した歪を補償するだ
けでなく、受信段７０で発生した歪も補償できる。ま
た、復調器７５で復調した後に、ベースバンドにおいて
補償の処理が行われるため、１チップＩＣ化が容易であ
る。さらに、送信段５５及び受信段７０の歪の特性に関
わりなく歪補償が行える。この効果は、以下歪補償回路
の実施例の説明の中でさらに詳細に示す。
【００３９】以下に、図面を用いて、本発明の実施例に
ついて説明を行う。以下では、例として１６ＱＡＭに関
する構成について説明するが、６４ＱＡＭやＱＰＳＫ等
の他の変調方式についても適用は可能であることに注意
されたい。次に、図２及び図３を用いて、本発明に係わ
る歪補償回路の第１の実施例について説明する。図２
は、本発明に係わる歪補償回路の第１の実施例の構成の
ブロック図であり、図３は、第１の実施例の動作原理を
説明するための信号空間図である。図２の歪補償回路１
００は、平均信号点位置算出回路１１０、及び識別回路
１２０とよりなる。さらに識別回路１２０は、１６ＱＡ
ＭのＩチャネルとＱチャネルのために１６組の減算器１
２１1 〜１２１16と比較器１２２で構成される。
【００４０】図１で示される復調器７５からのＩ及びＱ
チャネル信号は、平均信号点位置算出回路１１０及び識
別回路１２０に入力される。平均信号点位置算出回路１
１０では、Ｉ及びＱチャネル信号は、数シンボルに渡り
保持され、Ｉチャネル及びＱチャネルでそれぞれ平均化
される。なお、復調器７５からのＩ及びＱチャネル信号
は、信号空間上の信号点の座標を表す。これは、例え
ば、検波後のＩ及びＱチャネルの信号をアナログ／デジ
タル変換して得ることができる。
【００４１】図３においては、例えば第１象限におい
て、平均信号点は、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と表され
る。ただし、歪がない時の理想的な信号点は、規定信号
点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４で示されている。図２の平均
信号点位置算出回路１１０からは、平均信号点Ａ１〜Ａ
１６が出力され、それぞれ減算回路１２１1 〜１２１16
で、現在入力されたＩ、Ｑチャネルの信号との差が求め
られる。それらの差は比較回路１２２で比較され、その
差が最も小さい平均信号点（Ａ１からＡ１６のうちの１
つ）に対応する規定の信号点（Ｄ１からＤ１６のうちの
１つ）が識別され、Ｉ及びＱチャネル信号に変換されて
識別結果として出力される。即ち、入力された信号点に
最も近い平均信号点位置に対応する規定信号点を識別結
果として得ることができる。
【００４２】例えば、変調において信号点Ｄ２にマッピ
ングされた信号Ｘが歪によって他の信号点Ｄ１の領域へ
遷移した場合を想定する。この場合、従来のスレッショ
ールドで信号Ｘを識別すると、信号Ｘは信号点Ｄ１に識
別されエラービットとなる。しかし、本歪補償回路を使
用すると、信号Ｘはより近い平均信号点Ａ２に識別され
正しい識別が行われる。比較器１２２は、この平均信号
点Ａ２に対応する信号点Ｄ２をＩ、Ｑチャネル信号の形
式で出力する。このとき、比較器１２２が、平均信号点
を出力することも可能であるが、その場合は、後に続く
ベースバンド処理回路において、識別データとして容易
に規定の信号点に変換できる。このようにして、本回路
は歪の影響を補償することができる。
【００４３】次に、平均信号点位置算出回路１１０の実
施例について説明する。図４に、平均信号点位置算出回
路１１０の構成の一例を示す。この平均信号点位置算出
回路１１０は、分配回路１３０及び移動平均回路１４０
1 〜１４０16よりなる。１６ＱＡＭの場合、１６個の移
動平均回路が必要である。また、図５は、図４の平均信
号点位置算出回路１１０の動作原理を説明する図であ
る。
【００４４】図４において、図１に示す復調器７５から
のＩ、Ｑチャネル信号が分配回路１３０に入力される。
このＩ、Ｑチャネル信号は、復調器７５によって同期検
波された信号であり、続いてＤ／Ａ変換器等によってデ
ジタル化されたものと考えることができる。従って、
Ｉ、Ｑチャネル信号は、それぞれ数ビットのデジタルデ
ータと考えられる。
【００４５】図５に示すように、分配回路１３０では、
Ｉ、Ｑチャネル信号は、始めに従来のスレッショールド
によって分割された領域（Ｒ１〜Ｒ１６）に分配され
る。例えば、入力信号点Ｙは、領域Ｒ２に分配される。
この場合、入力信号点Ｘは領域Ｒ１に分配されるが、こ
の分配は平均信号点の算出には大きな影響はないと考え
られる。この分配回路１３０は、スレッショールドと、
Ｉ軸／Ｑ軸と比較する回路によって容易に構成できる。
例えば、入力信号のＩチャネル信号が、ＴＨ１よりも大
きく、入力信号のＱチャネル信号が０より大きくかつＴ
Ｈ２より小さければ、領域Ｒ２に属すると判断される。
特に、入力信号のＩチャネル及びＱチャネルがデジタル
信号で表されていれば、その上位４ビットを調べること
により容易にどの領域に属するかを判断できる。この判
断回路は、当業者にとって極めて容易な論理回路で構成
できる。
【００４６】分配されたＩ、Ｑチャネル信号は、それぞ
れ対応する移動平均回路に供給される。例えば、図５に
おける入力信号点Ｙは、移動平均回路１４０2 へ供給さ
れる。各移動平均回路１４０は、ｎ−１個の縦続接続さ
れたフリップフロップ（ＦＦ）１４１1 〜１４１
n-1 と、各ＦＦの出力を加算するための加算器１４２
と、加算器１４２の出力をｎ分割するための１／ｎ分割
器１４３からなる。各移動平均回路１４０では、入力信
号が信号が入力される毎にシフトされる。ｎ個の信号が
入力されたとき、ｎ個の信号が各ＦＦにおいて保持され
る。このとき、加算器１４２及び分割器１４３によって
ｎ個の信号の平均値が求められる。さらに、次の新たな
信号が入力されたとき、この新たな信号を含むｎ個の信
号の平均値が求められる。このようにして、Ｉ、Ｑチャ
ネル信号の移動平均を各領域（Ｒ１〜Ｒ１６）について
求めることができる。
【００４７】上記の説明では、分配回路１３０における
分配動作は、従来のスレッショールドに基づく領域に従
って行われた。しかし、平均信号点位置が求められた後
では、新たなスレッショールドをその平均信号点位置に
基づいて定めらことが可能でる。従って、それ以後は、
分配回路１３０における分配動作は、この新たなスレッ
ショールドに基づく領域に従って行うことができる。こ
れにより、より正確な平均信号点位置の算出が可能とな
る。
【００４８】図６は、移動平均回路１４０のその他の構
成例である。本移動平均回路１４０は、ｎ段シフトレジ
スタ１４４、減算器１４５、１／ｎ分割器１４６、加算
器１４７、及びフリップフロップ１４８より構成され
る。移動平均Ｓ（ｔm ）は、一般的に ただし、Ａ（ｔ）は信号点の位置を表すデータ、で表さ
れ、Ｓ（ｔm ）−Ｓ（ｔm-1 ）の計算より、 Ｓ（ｔm ）＝Ｓ（ｔm-1 ）＋（Ａ（ｔm ）−Ａ（ｔm-n ））／ｎ （２） が導かれる。式（２）の第２項は、図６において、ｎ段
シフトレジスタ１４４と減算器１４５、及び１／ｎ分割
器１４６で構成されている。第１項は、加算器１４７及
びフリップフロップ１４８より構成されている。図７
は、図２に示す平均信号点位置算出回路１１０の構成の
その他の例を示す。この平均信号点位置算出回路１１０
は、分配回路１３０及び平均化回路１５０ 1 〜１５０16
よりなる。分配回路１３０は、図４に示す分配回路１３
０と同じである。１６ＱＡＭの場合、１６個の平均化回
路１５０が必要である。各平均化回路１５０は、Ｉチャ
ネル及びＱチャネルの信号がそれぞれについて独立に計
算されるように構成されている。また、図８は、図７の
平均信号点位置算出回路１１０の動作原理を説明する図
である。
【００４９】図１に示す復調器７５からのＩ、Ｑチャネ
ル信号は、図４の分配回路１３０の動作と同様に、分配
回路１３０において従来のスレッショールドに基づく領
域に分配される。分配されたＩ、Ｑチャネル信号は、そ
の領域に対応する平均化回路１５０に供給される。それ
ぞれの平均化回路１５０は、減算器１５１、乗算器１５
１、及びフリップフロップ１５３で構成される。この構
成は、平均信号点Ｓ（ｔm ）が、 Ｓ（ｔm ）＝Ｓ（ｔm-1 ）＋（Ａ（ｔm ）−Ｓ（ｔm-1 ））×α （３） ただし、Ａ（ｔm ）は時刻ｔm における入力信号、によ
って求められることを示している。即ち、入力信号Ａ
（ｔm ）と現在までの平均信号点Ｓ（ｔm-1 ）との差に
係数を乗算し、その結果を平均信号点Ｓ（ｔm- 1 ）に加
算する。例えば、図８に示すように、規定の信号点Ｄ１
の領域に入力信号Ｚが入力された場合、入力信号点Ｚと
それまでの平均信号点Ａ１’との差が求められ、αによ
って決まるその差の一部だけ平均信号点Ａ１’がＡ１”
へ移動される。この操作を繰り返すことによって、Ｓ
（ｔm ）は平均信号点Ａ１に収束する。これらは、ベク
トルの計算であるが、実際はＩチャネル及びＱチャネル
でそれぞれ計算することができる。なお、係数αは、収
束の時定数に相当し、大きいαでは大きい変動で早い収
束が期待でき、小さいαでは小さい変動で遅い収束が期
待される。また、Ｓ（ｔm-1 ）の初期値は、限定されな
いが、一般的には規定の信号点に設定される。
【００５０】図９は、図２に示す平均信号点位置算出回
路１１０の構成のその他の例を示す。この平均信号点位
置算出回路１１０は、量子化回路１６０、分配回路１７
０、インクリメント機能付きメモリ１８０1 〜１８
０16、及び比較回路１９０1 〜１９０16よりなる。ま
た、図１０は、図９の平均信号点位置算出回路１１０の
動作原理を説明する図である。
【００５１】図１の復調器７５からのＩ、Ｑチャネル信
号は、量子化回路１６０において図１０に示すように信
号空間が細分化された複数の要素に量子化される。Ｉ、
Ｑチャネル信号がすでにＡ／Ｄ変換器等によって細かく
量子化されている場合は、これらの信号はこの量子化回
路１６０において粗い量子化に変換される。量子化回路
１６０における量子化のビット数は、１６ＱＡＭの場合
は、例えば４ビットから８ビットが考えられる。これら
の値より粗いと、平均信号点と規定の信号点との区別が
難しくなり、一方、これらの値より細かい値によってよ
り優れた区別は望めない。図１０では、複数の入力信号
点が同じ要素に量子化されている様子が示されている。
【００５２】各要素に量子化されたＩ、Ｑチャネル信号
は、分配回路１７０によって所定の領域に対応するメモ
リ１８０に供給される。本回路では、スレッショールド
で分割された領域毎にメモリ１８０が設定されている。
分配回路１７０では、量子化回路１６０の出力データの
上位４ビットによって、その出力データを１６個のメモ
リのうち対応する１つへ分配される。量子化回路１６０
の出力データが、メモリ１８０のアドレスへ供給された
とき、メモリ１８０は、そのアドレスに相当するデータ
を読み出し、１を加えて再度格納する。この機能によっ
て、アクセスされたアドレスのデータが１ずつインクリ
メントされ、要素毎の信号点の分布が求められる。信号
点の分布が得られた後、比較回路１９０はメモリから分
布を抽出し、最も数の多い要素の位置を平均信号点とし
て出力する。
【００５３】次に、図１１及び図１２を用いて、本発明
に係わる歪補償回路の第２の実施例について説明する。
図１１は、本発明に係わる歪補償回路の第２の実施例の
構成のブロック図であり、図１２は、第２の実施例の動
作原理を説明するための信号空間図である。図１１の歪
補償回路２００は、平均信号点位置算出回路２１０、及
び識別回路２２０とよりなる。平均信号点位置算出回路
２１０は、図２の平均信号点位置算出回路１１０と同じ
である。従って、平均信号点位置算出回路２１０から、
平均信号点Ａ１〜Ａ１６が出力される。これらの平均信
号点Ａ１〜Ａ１６は、図１の復調器７５からのＩ、Ｑチ
ャネル信号と共に、識別回路２２０へ供給される。
【００５４】識別回路２２０では、まず、平均信号点と
それに対応する規定の信号点との差が計算される。次に
その差の半分だけ、スレッショールドをシフトする。図
１２において例えば、規格の信号点Ｄ４に対して、平均
信号点Ａ４が得られた場合、その差Ｌの半分のＬ／２だ
け、スレッショールドＴＨ２がＱ軸のマイナス方法へシ
フトされる。このとき、平均信号点Ａ４が、Ｉ軸の正の
方向のみに動いた場合、スレッショールドＴＨ１が同じ
方向へシフトされる。平均信号点Ａ４がＩ及びＱ軸以外
の方向へ動いた場合は、スレッショールドＴＨ１及びＴ
Ｈ２がシフトされる。
【００５５】実際には、増幅器の歪によって、複数の平
均信号点が規格の信号点から移動すると考えられる。し
かし、歪の影響を最も受ける信号点は、端の信号点（例
えば、Ａ４）と推定される。従って、たとえスレッショ
ールドをこの端の信号点のみに従って制御しても、歪補
償の効果は得られると考えられる。識別回路２２０は、
メモリ２２１及び判定回路２２２で構成できる。メモリ
２２１によって、平均信号点の値から新たなスレッショ
ールドが提供される。判定回路２２２では、復調器７５
からのＩ、Ｑチャネル信号が新たに設定されたスレッシ
ョールドによって識別され、対応する規定信号点が識別
回路２２０の出力として供給される。また、判定回路２
２２の機能をメモリ２２１の内部に含ませることによっ
て、識別回路２２０をメモリのみで構成することも可能
である。
【００５６】次に、図１３及び図１４を用いて、本発明
に係わる歪補償回路の第３の実施例について説明する。
図１３は、本発明に係わる歪補償回路の第３の実施例の
構成のブロック図であり、図１４は、第３の実施例の動
作原理を説明するための信号空間図である。図１３の歪
補償回路３００は、平均信号点位置算出回路３１０、平
均信号点選択回路３２０、差分算出回路３３０、乗算回
路３４０、減算回路３５０及び識別回路３６０とよりな
る。平均信号点位置算出回路３１０は、図２の平均信号
点位置算出回路１１０と同じである。従って、平均信号
点位置算出回路３１０から、平均信号点Ａ１〜Ａ１６が
出力される。
【００５７】平均信号点選択回路３２０では、復調器７
５からのＩ、Ｑチャネル信号に基づいて１つの平均信号
点が選択される。この選択は、Ｉ、Ｑチャネル信号の位
置を従来のスレッショールドによって判定することによ
って行われる。判定された領域に属する平均信号点が選
択される。差分算出回路３３０では、選択された平均信
号点と対応する規定の信号点との差分が抽出される。こ
の差分は、乗算回路３４０で係数１／２で乗算され、続
いて入力信号からこの差分が減算回路３５０によって減
算される。減算回路３５０の出力は、識別回路３６０に
よって従来のスレッショールドによって識別される。
【００５８】図１４において、例えば、入力信号点Ｚが
本歪補償回路３００に入力されると、まず平均信号点選
択回路３２０によって、既に計算された平均信号点から
平均信号点Ａ４を選択する。差分算出回路３３０におい
て、差分Ｌ＝平均信号点Ａ４−規定の信号点Ｄ４が求め
られる。減算回路３５０によって、歪補償された入力信
号点Ｚ’が、入力信号点Ｚ−Ｌ／２によって算出され
る。即ち、本来領域Ｒ３で検出されるべき信号点Ｚが歪
によって領域Ｒ４に移動しても、上記の回路によって歪
による変動が補償できる。以上の計算は、各信号点をベ
クトルと見なして行われる。実際の回路では、そのベク
トルの計算はＩ、Ｑチャネルそれぞれについて実行され
る。
【００５９】次に、図１５及び図１６を用いて、本発明
に係わる歪補償回路の第４の実施例について説明する。
図１５は、本発明に係わる歪補償回路の第４の実施例の
構成のブロック図であり、図１６は、第４の実施例の動
作原理を説明するための信号空間図である。図１５の歪
補償回路４００は、第１の選択回路４１０、平均誤差信
号算出回路４２０1 〜４２０16、第２の選択回路４３
０、減算器４４１からなる補正回路４４０、誤差信号生
成回路４５０、及び識別回路４６０から構成される。
【００６０】図１の復調器７５からのＩ、Ｑチャネル信
号は、補正回路４４０において第２の選択回路からの平
均誤差信号が減算されることによって補正される。この
平均誤差信号は、誤差信号生成回路４５０及び平均誤差
信号算出回路４２０によって生成される。誤差信号生成
回路４５０では、補正されたＩ、Ｑチャネル信号の座標
値と対応する規定信号点の座標値との大小を比較し、対
応する誤差信号を生成する。例えば、図１６において、
補正された信号Ｘは、識別領域Ｒ３に存在するため規定
信号点Ｄ３と比較される。Ｉチャネルに関しては、信号
ＸのＩ座標の方が大きく、Ｑチャネルに関しては、信号
ＸのＱ座標の方が小さい。この場合、信号Ｘの誤差信号
を（＋１、−１）と表す。また、信号Ｙに対する誤差信
号は（＋１、＋１）となる。誤差信号は、（ｈ、ｉ）×
Ｐ （係数Ｐは整数）として設定することもできる。係
数Ｐは、平均化動作の時定数に相当する。
【００６１】この誤差信号は、第１の選択回路４１０に
よって識別領域Ｒ３に関する平均誤差算出回路４２０3
へ供給され、そこで前回の平均誤差信号に加算される。
この加算された平均誤差信号は、次の誤差信号が入力さ
れる場合の出力データとなる。各平均誤差算出回路４２
０では、この動作を繰り返しによって求めるべき平均誤
差信号に収束する。この平均誤差信号は、平均信号点と
規定信号点との差に相当する。即ち、補正回路によっ
て、平均信号点が規定信号点に一致するように各入力信
号は補正される。図１６において、入力信号Ｚが本回路
に供給された場合、平均信号点Ａ３の規定信号点Ｄ３へ
の遷移と同じように、入力信号点Ｚは補正回路４４０に
よって移動させられる。
【００６２】本歪補償装置では、平均信号点が規定信号
点へ重なるように、入力信号点が補正されるので、補正
された信号は、入力信号に加えられた非線形歪成分が取
り除かれた信号と見なされる。次に、図１７を用いて、
本発明に係わる歪補償回路の第５の実施例について説明
する。図１７は、本発明に係わる歪補償回路の第５の実
施例の構成のブロック図である。図１７の歪補償回路５
００は、Ｖ2 変換器５１０1 、Ｖ3 変換器５１０2 、乗
算器５２０1 、５２０2 、５２０3 、減算器５３０、係
数算出回路５４０、及び識別回路５５０から構成され
る。
【００６３】歪補償回路５００の入力信号は、図１に示
す復調器７５からのＩ、Ｑチャネル信号である。この
Ｉ、Ｑチャネル信号は、ベクトルＶとしても表すことが
できる。Ｖ2 変換器５１０1 及びＶ3 変換器５１０
2 は、それぞれベクトルＶの自乗値及び３乗値を生成す
る回路である。これらの変換器は、自乗及び３乗機能を
格納したＲＯＭによって容易に構成できる。乗算器５２
０1 、５２０2 、５２０3 では、Ｖ、Ｖ2 、Ｖ3 が、そ
れぞれ係数α1 、α2 、α3 と乗算される。減算器５３
０では、乗算器５２０1 、５２０2 、５２０3 からの出
力が、入力ベクトルＶから減算される。減算器５３０の
出力は、識別回路５５０へ供給され、そこで規定のスレ
ッショールドによって識別される。
【００６４】本歪補償装置の原理について以下に説明す
る。歪を受ける前の信号のベクトルをＶ’で記した場
合、歪量Ｄは、一般に以下の式で表される。 Ｄ＝α1 Ｖ’＋α2 Ｖ’2 ＋α3 Ｖ’3 ・・・（αは係
数）。 従って、歪を受けた入力信号からこの歪量Ｄを減算すれ
ば、入力信号の歪が補償できる。しかし、歪を受ける前
の信号のベクトルＶ’を求めることは困難であるため、
一般的にはベクトルＶ’は歪を受けた後の信号ベクトル
Ｖで近似される。これは、トランスバーサルフィルタな
どで古くから使用されている慣用的な手法である。従っ
て、歪が補償された信号Ｓは、Ｖ−Ｄより以下のように
示される。
【００６５】Ｓ＝Ｖ−α1 Ｖ−α2 Ｖ2 −α3 Ｖ3 ・・
・（αn は所定の係数）。 図１７の回路では、この式が構成されている。また、係
数αは、係数算出回路５４０において、ベクトルＶの自
乗と図１５において説明した誤差信号Ｅとの相関が計算
され、その相関結果が小さくなるように設定される。
【００６６】なお、図１７の歪補償装置に加えて、α4
Ｖ4 、α5 Ｖ5 などさらに高次の歪に関する計算を加え
ることが可能であり、その場合補償精度が向上できる。
また、以上のベクトルＶの計算は、Ｉチャネル、及びＱ
チャネルそれぞれについて独立に計算することができ
る。しかし、増幅器の非線形歪は、位相の回転を伴うた
め、Ｉチャネルの歪とＱチャネルの歪は互いに影響し合
う。この課題に対処するために第６の実施例が提供され
る。
【００６７】図１８は、本発明に係わる歪補償装置の第
６の実施例の構成を説明する図である。ただし、図１８
におけるラベルＨＤは、図１７における高次歪算出部Ｈ
Ｄと同じである。従って、図１８の歪補償装置は、図１
７の歪補償装置に加えて、Ｉチャネル部で算出したＩチ
ャネル信号の高次歪が、Ｑチャネル部の減算器６３０ 2
に加えられ、さらにＱチャネル部で算出したＱチャネル
信号の高次歪が、Ｉチャネル部の減算器６３０1 に加え
られている。
【００６８】本構成によって、図１７に示す歪補償装置
よりも高精度な歪補償が実現できる。次に、図１９及び
図２０を用いて、本発明に係わる歪補償回路の第７の実
施例について説明する。図１９は、本発明に係わる歪補
償回路の第７の実施例の構成のブロック図であり、図２
０は、第７の実施例の動作を説明するための信号空間図
である。図１９の歪補償回路７００は、識別回路７１０
のみで構成できる。
【００６９】送信機において、一般的に信号空間上のよ
り外側の信号点は増幅器の飽和領域に近い動作点で動作
するため、増幅器の非線形による歪は、より外側の信号
点に強く影響する。従って、受信機において、外側の信
号点程、信号空間上での信号点の位置が非線形歪によっ
て散在する。そこで、図１９の歪補償回路７００の識別
回路７１０では、図１の復調器７５からの入力信号を識
別するためのスレッショールドが、図２０のように設定
されている。即ち、規定の信号点Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ
５、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１３、Ｄ１
４、Ｄ１５に対するスレッショールドを円形とし、外側
の信号点Ｄ４、Ｄ８、Ｄ１２、Ｄ１６に対するスレッシ
ョールドを広げている。図２０に示すように、例えば、
規定信号点Ｄ４にマッピングされた信号Ｘが、歪によっ
て規定信号点Ｄ１の従来のスレッショールドの領域に偏
位されても、広げられたスレッショールドによって、信
号Ｘは正しく規定信号点Ｄ４として識別される。本歪補
償装置によって、歪に対する耐力が向上できる。
【００７０】識別回路７１０は、ＲＯＭで簡単に構成で
きる。この場合、例えば、ＲＯＭのデータには、図１に
示す復調器７５における量子化で表される全ての信号点
に対する識別したデータが設定される。即ち、図１の復
調器７５のＩ、Ｑチャネル信号がＲＯＭのアドレスに供
給され、そのデータが識別結果として出力される。この
方法によって、信号空間上の全ての信号点に対して、様
々な形のスレッショールド領域を設定することができ
る。従って、図２０における外側の信号点に対するスレ
ッショールドをさらに広げた第２のスレッショールド
（点線で示す）の設定も可能である。この第２のスレッ
ショールドにより、外側の信号点の歪に対する耐力は向
上するが、内側の信号点の雑音に対する耐力が減少す
る。従って、高い受信レベルによって雑音が少ない場合
は、第２のスレッショールドがより好ましい。
【００７１】図２１は、本発明に係わる歪補償回路の第
８の実施例を含めた歪補償システムの構成図である。こ
の歪補償システムは、受信段８４０、復調器８３０、及
び歪補償回路８００から構成される。受信段８４０は、
自動利得制御器（ＡＧＣ）を有し、受信レベルをデジタ
ル信号で歪補償回路８００へ供給できる。復調器８３０
は、図１の復調器７５と同じである。歪補償回路８００
は、複数の識別回路８１０1 、８１０2 、８１０3 とそ
れらの出力を選択する選択回路８２０から構成される。
【００７２】識別回路８１０は、図１９で示した識別回
路７１０と同じであるが、３つの識別回路に設定されて
いるスレッショールドは異なる。例えば、識別回路８１
０1のスレッショールドは、図２０の点線で示されたス
レッショールドであり、識別回路８１０2 は、図２０の
実線で示されたスレッショールドであり、識別回路８１
０3 は、従来のスレッショールドである。このように、
３つのタイプの識別領域が、３つのタイプのスレッショ
ールドによって設定される。
【００７３】以下に歪補償装置８００の動作について説
明する。受信段８４０からの受信レベルが非常に高いレ
ベルの場合、選択回路８２０は、受信段８４０からの受
信レベル信号に基づいて、非常に大きな歪を補償できる
識別回路８１０1 の出力を選択する。受信レベルがやや
高い場合、選択回路８２０は、受信レベル信号に基づい
て、やや大きな歪を補償できる識別回路８１０2 の出力
を選択する。一方、受信レベルが低い場合、選択回路８
２０は、受信レベル信号に基づいて雑音に強い識別回路
８１０3 の出力を選択する。このように、受信レベルに
応じて、即ち、歪と雑音の発生状況に応じて、スレッシ
ョールドを選択することによって、適切な識別領域によ
って歪補償が向上できる。
【００７４】図２１の歪補償装置の例では、３つのスレ
ッショールド（３つのタイプの識別領域）を選択する装
置が示されたが、２つ或いは４つ以上のスレッショール
ドを選択する装置も利用可能である。また、識別回路の
選択のための受信レベルの基準は、増幅器のバックオフ
量によって決めることができる。例えば、バックオフ５
ｄＢの点より高いレベルでは識別回路８１０1 を選択
し、バックオフ１０ｄＢから５ｄＢの間のレベルでは、
識別回路８１０2 を選択し、バックオフ１０ｄＢの点よ
り低いレベルでは識別回路８１０3 を選択する。また、
複数の識別回路を１つのＲＯＭで構成した場合に、選択
回路８２０の代わりに、１或いは２ビットのアドレスに
よってメモリ領域を選択する方法が適用できる。
【００７５】上記においては、受信機において受信レベ
ルに応じて識別するためのスレッショールドを変更する
システムについて示した。このことは、受信レベルに応
じて、送信機における変調器のマッピングを変更するこ
とと等価である。次に、図２２及び図２３を用いて、本
発明に係わる歪補償回路の第９の実施例について説明す
る。図２２は、本発明に係わる歪補償回路の第９の実施
例を含む歪補償システムの構成図であり、図２３は、第
９の実施例の動作を説明するための信号空間図である。
本歪補償システムは、変調器９１０、送信段９４０、受
信段９５０、復調器９７０から構成される。
【００７６】ベースバンド信号から分離されたＩチャネ
ル及びＱチャネルの信号は、それぞれ可変マッピング回
路９１１へ供給され、そこで信号空間上の１６個の点の
１つにマッピングされる。各マッピングされた信号は、
Ｄ／Ａ変換器９１２、９１３、及びロールオフフィルタ
９１４、９１５を介して直交変調器９１６で直交変調さ
れる。直交変調された信号は、フィルタ９１７を通して
送信段９４０へ供給され、そこで増幅され送信される。
送信された信号は、受信段９５０で受信され、その受信
信号は、復調器９７０の直交検波器９７１で直交検波さ
れ、その検波信号はロールオフフィルタ９７２、９７
３、及びＡ／Ｄ変換器９７４、９７５を介して等化器９
７６へ供給される。直交検波器９７１は、同期検波器を
使用することができる。等化器９７６の出力であるＩ、
Ｑチャネル信号は、後に接続される識別回路で識別され
る。
【００７７】送信段９４０は、送信増幅器９４１、ミキ
サ９４２を含み、また、受信段９５０は、受信増幅器９
５１、ミキサ９５２を含んでいる。信号レベルが高い場
合、これらの増幅器やミキサの非線形特性によって伝送
信号に歪が生じる。受信段９５０は、さらにＡＧＣ回路
９５３を有し、それによって受信信号レベルを表すデジ
タル信号を変調器９１０の可変マッピング回路に供給で
きる。この供給は、下り回線のオーダーワイヤー信号を
使用することができる。
【００７８】可変マッピング回路９１１は、外部からの
信号によってマッピングのタイプを選択することができ
る。例えば、この場合、図２３に示すような３種類のマ
ッピングタイプが設定されている。マッピングタイプ１
は、外側の信号点Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ７、Ｄ
８、Ｄ１０、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１４、Ｄ１５、Ｄ１６
の位置を外側の方向へシフトしている。これは、非常に
高い信号レベルによる大きな歪が生じた場合に、歪によ
る信号点の変動に対して強くするのに効果的である。マ
ッピングタイプ２は、外側の信号点Ｄ４、Ｄ８、Ｄ１
２、Ｄ１６の位置を外側の方向へシフトしている。これ
は、やや高い信号レベルによる歪が生じた場合に、効果
的である。マッピングタイプ３は、従来の規定の信号点
の位置へのマッピングを示している。
【００７９】この可変マッピング回路９１１は、全てＲ
ＯＭで構成することがきる。このＲＯＭでは、３つのマ
ッピングタイプのデータはメモリの３つの領域に格納さ
れ、２ビットのアドレスビットでこれらのメモリ領域を
選択することができる。以下に本歪補償システムの動作
について説明する。受信段９５０からの受信信号レベル
を２ビットのレベル信号で表せれば、このレベル信号を
直接可変マッピング回路９１１へ供給できる。可変マッ
ピング回路９１１では、受信段９５０からの受信信号レ
ベルが非常に高いレベルを示すときは、可変マッピング
回路９１１のマッピングタイプ１が選択され、やや高い
受信レベルの場合はマッピングタイプ２が選択され、受
信レベルが低い場合はマッピングタイプ３が選択され
る。この場合、可変マッピング回路９１１におけるマッ
ピングタイプの変更の際、送信段３０は平均送信電力が
一定になるように制御される。これは、マッピングタイ
プの変更によって平均送信電力が増加し、非線形歪をさ
らに増加することを防ぐためである。
【００８０】以上の操作によって、高い信号レベルによ
って非線形歪が受信信号に加えられる場合、歪を受けや
すい外側の信号点が予め外側の方向へシフトされるの
で、受信側で歪によって受信信号点の位置が変動して
も、誤った識別が行われる可能性が少なくなる。一方、
低い信号レベルによって歪よりも雑音の影響が強くなる
場合、マッピングは信号点の均等な配置を形成するため
に行われるので、雑音によって生じる各信号点の均等な
ボケは受信側で適切に識別されることができる。受信レ
ベルが低い場合にマッピングタイプ３を選択する他の理
由は、外側の信号点の外側へのシフトを行うと、内側の
信号点のＣ／Ｎが外側の信号点のそれに比べて低くなり
過ぎるからである。
【００８１】従って、本装置によって、受信機の受信信
号レベルが高い場合でも、増幅器の非線形歪に対する耐
力が向上できる。即ち、この利点によって、システムの
送信出力を増加した場合、従来のように受信レベルを減
衰器で抑圧する必要がなくなり、これはシステム利得の
向上に繋がる。図２２の歪補償装置の例では、３つのマ
ッピングタイプから１つを選択する装置が示されたが、
２つ或いは４つ以上のマッピングタイプから選択する装
置も適用可能である。また、マッピングタイプの選択の
ための受信レベルの基準は、図２１の歪補償装置での説
明と同様に、増幅器のバックオフ量によって決めること
ができる。受信レベルを表す受信レベル信号を生成する
場合、この場合、Ａ／Ｄ変換器を使用しているが、２つ
のマッピングタイプの場合は簡易化のためコンパレータ
を使用することもできる。
【００８２】以上に述べた幾つかの歪補償装置は、それ
らを組み合わせることによっても使用可能であり、その
場合、更なる特性の向上が期待できる。また、これらの
歪補償装置は、受信機或いは送信機に設置されて使用さ
れるため、この歪補償装置を含む受信機或いは送信機も
本願発明の歪補償装置として動作し、かつ同様の効果を
得ることが可能であり、本願発明の技術的範囲に含まれ
る。
【００８３】また、以上に述べた歪補償装置では、それ
ぞれの装置は、加算器、減算器、フリップフロップ、メ
モリなどのディスクリートな回路によって構成できるこ
とが示されているが、その他の構成手段として、上記全
ての装置は、デジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）に
よって容易に構成することが可能である。また、この場
合のＤＳＰのためのプログラムは、上記の装置において
説明した動作から当業者によって容易に求められる。
【００８４】さらに、以上に述べた歪補償装置では、各
歪補償装置における歪補償動作は、信号空間上の全ての
領域の信号点に対して行う必要はなく、その一部の領域
の信号点に対して行うことが可能である。特に、信号が
増幅器による非線形歪の影響を受ける場合、その影響が
より強い信号空間上の外側の領域の信号点についてのみ
本発明を適用することによっても、歪補償の効果は期待
できる。
【００８５】一方、本発明に係わる歪補償装置は、増幅
器の特性に依存しないので、増幅器以外の歪の要素、例
えば、ミキサの歪、局部発振器信号の歪、フィルタの歪
等に対しても歪補償の効果が期待できる。さらに、本装
置は、固定通信、衛星通信、移動通信など種々の通信
に、さらにＱＰＳＫ、６４ＱＡＭなどの種々の多値線形
変調に適用可能である。
【００８６】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば以下に
示す効果を有する。請求項１乃至２１のうちいずれか１
項記載の歪補償装置は、送信増幅器及び受信増幅器の特
性に関わりなく、送信機において変調された信号が受信
機において復調されるまでに受けた歪を補償できる。ま
た、各々の歪補償装置は、ベースバンド帯で動作できる
ので、デジタル信号処理で構成でき、１チップＩＣ化が
可能である。
【００８７】特に、請求項８乃至１１のうちいずれか１
項記載の歪補償装置は、小さな回路規模で構成できるた
め、小型化が可能な共にその装置の製作及び設置が容易
である。また、請求項１３記載の歪補償装置は、Ｉチャ
ネル及びＱチャネルの相互作用を考慮しているため、よ
り優れた歪補償を可能にする。
【００８８】さらに、請求項１５乃至２１のうちいずれ
か１項記載の歪補償装置は、高い受信信号レベルによっ
て非線形歪が受信信号に加えられる場合、受信側で歪に
よって受信信号点の位置が変動しても、誤った識別が行
われる可能性が少なくなる。従って、受信レベルを抑圧
しないで送信出力を上げることができるので、従ってシ
ステム利得を一層向上できる。さらにこれらの歪補償装
置は、メモリのみで構成可能であるため、大幅な装置の
小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる歪補償装置を含むデジタル多重
無線通信システムの１つの構成例を示す図である。
【図２】本発明に係わる歪補償回路の第１の実施例の構
成のブロック図である。
【図３】第１の実施例の動作原理を説明するための信号
空間図である。
【図４】第１の実施例の平均信号点位置算出回路の構成
の一例を示す図である。
【図５】図４に示す平均信号点位置算出回路の動作原理
を説明するための信号空間図である。
【図６】図４に示す平均信号点位置算出回路の移動平均
回路の構成のその他の例を示す図である。
【図７】第１の実施例の平均信号点位置算出回路の構成
のその他の例を示す図である。
【図８】図７に示す平均信号点位置算出回路の動作原理
を説明するための信号空間図である。
【図９】第１の実施例の平均信号点位置算出回路の構成
のその他の例を示す図である。
【図１０】図９に示す平均信号点位置算出回路の動作原
理を説明するための信号空間図である。
【図１１】本発明に係わる歪補償回路の第２の実施例の
構成のブロック図である。
【図１２】第２の実施例の動作原理を説明するための信
号空間図である。
【図１３】本発明に係わる歪補償回路の第３の実施例の
構成のブロック図である。
【図１４】第３の実施例の動作原理を説明するための信
号空間図である。
【図１５】本発明に係わる歪補償回路の第４の実施例の
構成のブロック図である。
【図１６】第４の実施例の動作原理を説明するための信
号空間図である。
【図１７】本発明に係わる歪補償回路の第５の実施例の
構成のブロック図である。
【図１８】本発明に係わる歪補償回路の第６の実施例の
構成のブロック図である。
【図１９】本発明に係わる歪補償回路の第７の実施例の
構成のブロック図である。
【図２０】第７の実施例の動作原理を説明するための信
号空間図である。
【図２１】本発明に係わる歪補償回路の第８の実施例を
含む歪補償システムの構成図である。
【図２２】本発明に係わる歪補償回路の第９の実施例を
含む歪補償システムの構成図である。
【図２３】第９の実施例の動作原理を説明するための信
号空間図である。
【図２４】従来の歪補償機能を有する送信機の一例を示
すブロック図である。
【図２５】増幅器の非線形歪の信号点に対する影響を説
明するための信号空間図である。
【図２６】従来の歪補償機能を有する送信機のその他の
例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０、１１ マッピング及び波形生成回路１０ ２０、２１ 直交変調器 ３０、３１ 送信段 ４０、４１ アンテナ ５０ 変調器 ５５ 送信段 ６０、６５ アンテナ ７０ 受信段 ７５ 復調器 ８０ 等化器 １００ 歪補償回路 １１０ 平均信号点位置算出回路 １２０ 識別回路 １２１1 〜１２１16 減算器 １２２ 比較器 １３０ 分配回路 １４０1 〜１４０16 移動平均回路 １４１1 〜１４１n フリップフロップ １４２ 加算器 １４３ １／ｎ分割器 １４４ シフトレジスタ １４５ 減算器 １４６ １／ｎ分割器 １４７ 加算器 １４８ フリップフロップ １５０1 〜１５０16 平均化回路 １５１ 減算器 １５２ 乗算器 １５３ フリップフロップ １５４ 加算器 １６０ 量子化回路 １７０ 分配回路 １８０1 〜１８０16 メモリ １９０1 〜１９０16 比較回路 ２００ 歪補償回路 ２１０ 平均信号点位置算出回路 ２２０ 識別回路 ２２１ メモリ ２２２ 判定回路 ３００ 歪補償回路 ３１０ 平均信号点位置算出回路 ３２０ 平均信号点選択回路 ３３０ 差分算出回路 ３４０ 乗算回路 ３５０ 減算回路 ３６０ 識別回路 ４００ 歪補償回路 ４１０ 第１の選択回路 ４２０1 〜４２０16 積算回路 ４２２1 〜４２２16 加算器 ４２２1 〜４２２16 フリップフロップ ４３０ 第２の選択回路 ４４０ 補正回路 ４４１ 減算回路 ４５０ 誤差信号生成回路 ４６０ 識別回路 ５００ 歪補償回路 ５１０1 Ｖ2 変換器 ５１０2 Ｖ3 変換器 ５２０1 、５２０2 、５１０3 乗算回路 ５３０ 減算回路 ５４０ 係数算出回路 ５５０ 識別回路 ５７０、５７０1 、５７０2 高次歪算出部 ６００ 歪補償回路 ６２０1 、６２０2 乗算器 ６３０1 、６３０2 減算器 ６４０1 、６４０2 係数算出回路 ６５０1 、６５０2 識別回路 ７００ 歪補償回路 ７１０ 識別回路 ８００ 歪補償回路 ８１０1 、８１０2 、８１０3 識別回路 ８２０ 選択回路 ８３０ 復調器 ８４０ 受信段 ９００ 歪補償回路 ９１０ 変調器 ９１１ 可変マッピング回路 ９１２、９１３ Ｄ／Ａ変換器 ９１４、９１５ ロールオフフィルタ ９１６ 直交変調器 ９１７ フィルタ ９４０ 送信段 ９４１ 送信増幅器 ９４２ 送信ミキサ ９５０ 受信段 ９５１ 受信増幅器 ９５２ 受信ミキサ ９５３ ＡＧＣ回路９５４ Ａ／Ｄ変換器 ９７０ 復調器 ９７１ 同期検波器 ９７２、９７３ ロールオフフィルタ ９７４、９７５ Ａ／Ｄ変換器 ９７６ トランスバーサル型等化器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 27/22 9297−5Ｋ Ｈ０４Ｌ 27/22 Ｚ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送信機においてデジタル信号を複数の規
    定の信号点にマッピングすることによって変調された信
    号が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受信
    機において補償するための歪補償装置であって、 これまでに直交検波によって検波された入力信号の信号
    空間上における複数の分信号点分布に関して、少なくと
    も１つの該信号点分布の平均的な位置を計算し、計算し
    た該平均的な位置を平均信号点位置として提供する平均
    信号点位置算出手段と、 前記信号空間上において入力信号の信号点の位置に最も
    近い前記平均信号点の位置を識別する識別手段とを有す
    ることを特徴とする歪補償装置。
  2. 【請求項２】 前記平均信号点位置算出手段は、前記信
    号空間上の所定の領域における複数の信号点から、入力
    信号が供給された場合に所定の数の信号点の移動平均を
    計算し、前記平均信号点位置として出力する移動平均手
    段を含むことを特徴とする請求項１記載の歪補償装置。
  3. 【請求項３】 前記平均信号点位置算出手段は、前記信
    号空間上の所定の領域において、前記入力信号の信号点
    の位置と前回の平均信号点の位置との差に応じて、入力
    信号が供給された場合に前記前回の平均信号点位置を、
    前記平均信号点位置に収束するようにシフトする平均化
    手段を含むことを特徴とする請求項１記載の歪補償装
    置。
  4. 【請求項４】 前記平均信号点位置算出手段は、 入力信号の信号空間上の信号点を該信号空間を細分化し
    て得られた複数の要素のうち該信号点が所属する１つの
    要素に量子化する量子化手段と、 前記量子化手段によって量子化された信号点の前記各要
    素に対する分布を算出する分布算出手段と、 前記分布算出手段で算出した分布を調査し、信号空間上
    の所定の領域内で信号点が最も多く分布した前記要素を
    該領域における前記平均信号点位置として算出する比較
    手段とを有することを特徴とする請求項２記載の歪補償
    装置。
  5. 【請求項５】 前記信号空間上の所定の領域は、前記規
    定の信号点の中間に引かれたスレッショールドによって
    分割された領域であることを特徴とする請求項２乃至４
    のうちいずれか１項記載の歪補償装置。
  6. 【請求項６】 送信機においてデジタル信号を複数の規
    定の信号点にマッピングすることによって変調された信
    号が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受信
    機において補償するための歪補償装置であって、 これまでに直交検波によって検波された入力信号の信号
    空間上における複数の分信号点分布に関して、少なくと
    も１つの該信号点分布の平均的な位置を計算し、計算し
    た該平均的な位置を平均信号点位置として提供する平均
    信号点位置算出手段と、 前記平均信号点位置と隣接する平均信号点位置との間に
    かつその間の距離に応じて決定される位置に信号を識別
    するためのスレッショールド線を検波軸に平行に設け、
    該スレッショールド線によって入力信号の信号点を識別
    する識別手段とを有することを特徴とする歪補償装置。
  7. 【請求項７】 前記所定の位置は、前記平均信号点位置
    と前記隣接する平均信号点位置の中間であることを特徴
    とする請求項６記載の歪補償装置。
  8. 【請求項８】 送信機においてデジタル信号を複数の規
    定の信号点にマッピングすることによって変調された信
    号が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受信
    機において補償するための歪補償装置であって、 これまでに直交検波によって検波された入力信号の信号
    空間上における複数の分信号点分布に関して、少なくと
    も１つの該信号点分布の平均的な位置を計算し、計算し
    た該平均的な位置を平均信号点位置として提供する平均
    信号点位置算出手段と、 前記規定の信号点位置から前記平均信号点位置との距離
    の差に応じた距離だけ、入力信号の信号点を、前記規定
    の信号点位置から前記平均信号点位置への方向と逆の方
    向へシフトして、シフトした信号点を通常のスレッショ
    ールド線によって識別する識別手段とを有することを特
    徴とする歪補償装置。
  9. 【請求項９】 前記規定の信号点位置から前記平均信号
    点位置との距離の差に応じた距離は、該距離の差の１／
    ２であることを特徴とする請求項８記載の歪補償装置。
  10. 【請求項１０】 送信機においてデジタル信号を複数の
    規定の信号点にマッピングすることによって変調された
    信号が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受
    信機において補償するための歪補償装置であって、 補正された入力信号の信号点の位置と該信号点に対応す
    る前記規定の信号点の位置との位置的な関係に対応する
    誤差信号を生成する誤差信号生成手段と、 前記誤差信号生成手段からの前記誤差信号を入力信号が
    供給される毎に積算して平均誤差信号を算出する平均誤
    差信号算出手段と、 入力信号から前記平均誤差信号を減算して前記補正され
    た入力信号として出力する補正手段と、 前記補正手段からの前記補正された入力信号を識別する
    識別手段とで構成されることを特徴とする歪補償装置。
  11. 【請求項１１】 前記誤差信号生成手段は、信号空間の
    同相軸或いは直交軸上において、前記補正された入力信
    号の信号点の座標と前記規定信号点の座標との大小を示
    す信号を前記誤差信号として出力することを特徴とする
    請求項１０記載の歪補償装置。
  12. 【請求項１２】 送信機においてデジタル信号を複数の
    規定の信号点にマッピングすることによって変調された
    信号が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受
    信機において補償するための歪補償装置であって、 直交検波によって検波された入力信号を表すベクトルＶ
    を用いて、歪が補償された信号を表すベクトルＳを、 Ｓ＝Ｖ−α1 Ｖ−α2 Ｖ2 −α3 Ｖ3 ・・・なる式（α
    n は所定の係数） によって算出し、歪補償信号Ｓとして供給する歪補償信
    号算出手段を有することを特徴とする歪補償装置。
  13. 【請求項１３】 前記歪補償信号算出手段は、信号空間
    上の同相軸及び直交軸における計算において、同相軸の
    情報を直交軸における計算に使用し、直交軸の情報を同
    相軸における計算に使用することを特徴とする請求項１
    ２記載の歪補償装置。
  14. 【請求項１４】 前記歪補償信号算出手段における所定
    の係数αn は、前記歪補償信号Ｓと前記規定信号点との
    座標値の大小の比較に基づく誤差信号と前記ベクトルＶ
    の自乗との相関結果が小さくなるように選択されること
    を特徴とする請求項１２又は１３記載の歪補償装置。
  15. 【請求項１５】 送信機においてデジタル信号を複数の
    規定の信号点にマッピングすることによって変調された
    信号が受信機において復調されるまでに受けた歪を該受
    信機において補償するための歪補償装置であって、 直交検波によって検波された入力信号を信号空間上で識
    別するために区分けされた識別領域のうち少なくとも外
    側の規定の信号点に関する識別領域を他の識別領域より
    広くするように構成する識別手段を有することを特徴と
    する歪補償装置。
  16. 【請求項１６】 前記識別手段における前記識別領域
    は、少なくとも内部の信号点に関する識別領域の一部が
    円形であることを特徴とする請求項１５記載の歪補償装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記識別手段は、受信機の受信信号の
    レベルに応じて複数の識別領域のタイプのうち１つのタ
    イプが設定されることを特徴とする請求項１５記載の歪
    補償装置。
  18. 【請求項１８】 前記識別手段は、所定のレベルよりも
    受信レベルが高い場合に、拡大された識別領域を有する
    識別領域のタイプが設定されることを特徴とする請求項
    １７記載の歪補償装置。
  19. 【請求項１９】 送信機においてデジタル信号を複数の
    規定の信号点にマッピングすることによって変調された
    信号が受信機において復調されるまでに受ける歪を該送
    信機において補償するための歪補償装置であって、 前記受信機が受信する前記信号の受信レベルに応じて、
    前記マッピングに対して信号空間上において少なくとも
    １つの信号点位置を変更するマッピング手段を有するこ
    とを特徴とする歪補償装置。
  20. 【請求項２０】 前記マッピング手段は、前記受信レベ
    ルが所定値よりも高い場合に信号空間上において前記少
    なくとも１つの信号点位置を外側へ移動するように変更
    を行うことを特徴とする請求項１９記載の歪補償装置。
  21. 【請求項２１】 前記受信レベルは、前記受信機に置か
    れた受信レベル検出手段から他の通信回線を介して前記
    変調手段へ供給されることを特徴とする請求項１９又は
    ２０記載の歪補償装置。
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