JPWO2015118797A1 - Transmitting apparatus and transmitting method - Google Patents
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Abstract
一実施の形態によれば、送信装置(1)は、ベースバンド信号(Ia,Qa)を変調して高周波信号を出力する変調部(13)と、高周波信号を増幅する高出力増幅器(14)と、高出力増幅器(14)の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、ベースバンド信号(I,Q)に対して歪補償処理を施す歪補償部(11)と、歪補償処理が施されたベースバンド信号(Ia,Qa)に含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器(14)にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰するフィルタ(12)と、を備える。According to one embodiment, the transmission device (1) includes a modulation unit (13) that modulates a baseband signal (Ia, Qa) and outputs a high-frequency signal, and a high-output amplifier (14) that amplifies the high-frequency signal. And a distortion compensation unit (11) that performs distortion compensation processing on the baseband signal (I, Q) using a distortion compensation coefficient for compensating for output distortion included in the output signal of the high-power amplifier (14). Among the frequency components included in the baseband signal (Ia, Qa) subjected to distortion compensation processing, a frequency component whose amplitude becomes a predetermined value or more due to resonance generated in the high-power amplifier (14), An attenuating filter (12).
Description
本発明は、送信装置及び送信方法に関する。 The present invention relates to a transmission device and a transmission method.
携帯電話基地局や放送局等の無線通信装置には、高周波信号を増幅する高出力増幅器が設けられている。この高出力増幅器は、高周波信号を増幅した信号(希望波)だけでなく、高出力増幅器内で発生した相互変調歪(妨害波)も出力する。そのため、一般的に、比較的高い送信電力、例えば概ね数ワットから数十ワット級以上の電力を扱う無線通信システムに設けられた基地局等の無線通信装置には、高出力増幅器内で発生する相互変調歪を補償する歪補償方式として、例えばディジタルベースバンド信号の段階で相互変調歪を補償するディジタルプリディストーション(DPD:Digital Pre-Distortion)方式が採用されている。 High-power amplifiers that amplify high-frequency signals are provided in wireless communication devices such as mobile phone base stations and broadcast stations. This high-power amplifier outputs not only a signal (desired wave) obtained by amplifying a high-frequency signal but also intermodulation distortion (interference wave) generated in the high-power amplifier. Therefore, in general, a radio communication apparatus such as a base station provided in a radio communication system that handles relatively high transmission power, for example, power of about several watts to several tens of watts or more, is generated in a high output amplifier. As a distortion compensation method for compensating for the intermodulation distortion, for example, a digital pre-distortion (DPD) method for compensating for the intermodulation distortion at the stage of the digital baseband signal is adopted.
適応型ディジタルプリディストーション方式が採用された無線通信装置は、高出力増幅器の増幅信号であるRF(Radio Frequency)信号をフィードバックしてディジタル信号に変換した後、そのディジタル信号に基づいて歪補償係数を算出する。そして、高出力増幅に入力されるディジタル信号に対し、歪補償係数を用いて複素乗算処理を行うことで、高出力増幅器にて発生する相互変調歪を補償する。 A wireless communication apparatus adopting an adaptive digital predistortion method feeds back an RF (Radio Frequency) signal, which is an amplified signal of a high-power amplifier, and converts it to a digital signal, and then calculates a distortion compensation coefficient based on the digital signal. calculate. The digital signal input to the high output amplification is subjected to complex multiplication processing using a distortion compensation coefficient to compensate for intermodulation distortion generated in the high output amplifier.
高出力増幅器の歪補償に関連する技術が特許文献1及び特許文献2に開示されている。特許文献1には、高出力増幅器の構成例が開示されている。特許文献2には、高出力増幅器の出力信号に含まれる相互変調歪を補償する歪補償回路の例が示されている。
Techniques related to distortion compensation of a high-power amplifier are disclosed in
また、上記の無線通信装置では、周波数の効率的な利用のため、コスト低減のため、さらには、コンテンツ増大に伴うトラフィック増大に対応して通信容量を増加させるため、広帯域の信号を増幅して送信する要求が高まっている。この要求を満たすために信号の帯域幅が拡大するにつれて、相互変調歪の発生する周波数帯域幅も拡大している。 In the above wireless communication device, a wideband signal is amplified in order to efficiently use the frequency, reduce the cost, and further increase the communication capacity in response to the traffic increase accompanying the increase in content. The demand for sending is increasing. As the signal bandwidth increases to satisfy this requirement, the frequency bandwidth in which intermodulation distortion occurs is also increased.
ところで、上記の高出力増幅器を構成する増幅素子であるトランジスタデバイスでは、ビデオ周波数帯(例えば、ベースバンド信号の周波数帯域と同等又はそれより広い帯域、具体的には、概ね数十メガヘルツから数百メガヘルツの範囲の帯域を有し、かつ、高周波信号の周波数より低い周波数、具体的には100MHz前後の周波数を含む周波数帯)にて共振が発生し、高周波信号増幅時に発生する相互変調歪に影響を及ぼすことが知られている。 By the way, in the transistor device which is an amplifying element constituting the high-power amplifier, the video frequency band (for example, a band equal to or wider than the frequency band of the baseband signal, specifically, approximately several tens of megahertz to several hundreds of bands). Resonance occurs at a frequency in the range of megahertz and lower than the frequency of the high-frequency signal (specifically, a frequency band including a frequency of around 100 MHz), affecting the intermodulation distortion generated when the high-frequency signal is amplified. Is known to affect.
例えば非特許文献1には、トランジスタデバイス内部の整合回路やバイアス回路に起因してビデオ周波数帯にて共振が発生し、それにより、DPD歪補償特性が劣化することが開示されている。なお、非特許文献1の構成では、トランジスタ内部の整合回路やバイアス回路の構成を工夫してビデオ共振周波数を高くすることで、信号や歪によるビデオ周波数帯共振の励振を起こりにくくし、DPD歪補償特性の劣化を防いでいる。また、例えば非特許文献2には、トランジスタにおけるビデオ周波数帯での共振による、送信相互変調歪の周波数依存性が開示されている。非特許文献2(Figure 8)によれば、ある特定の離調周波数近傍にて相互変調歪成分が増加している。
For example,
このような背景のなか、高出力増幅器にて共振が発生する所定周波数(例えば100MHz前後のビデオ帯周波数;以下「共振周波数」と称する)成分が直接、又は、主に高周波信号や相互変調歪等の包絡線成分中に共振周波数成分を含む高周波信号が、高出力増幅器に入力されたり高出力増幅器から出力されたりした場合、その共振周波数にて発生する共振の影響により、DPD歪補償特性が劣化するだけでなく、高出力増幅器の信頼性が低下してしまう可能性があった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Against this background, a component of a predetermined frequency (for example, a video band frequency around 100 MHz; hereinafter referred to as “resonance frequency”) that causes resonance in a high-power amplifier is directly or mainly a high-frequency signal or intermodulation distortion. When a high-frequency signal including a resonance frequency component in the envelope component of the signal is input to the high-power amplifier or output from the high-power amplifier, the DPD distortion compensation characteristic is deteriorated due to the resonance generated at the resonance frequency. In addition, there is a possibility that the reliability of the high-power amplifier is lowered. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高出力増幅器の出力信号に含まれる共振周波数成分を制御又は抑圧することにより、あるいは、高出力増幅器の入力信号に含まれる共振周波数成分を減衰することにより、信頼性をさらに向上させることが可能な送信装置及び送信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and is included by controlling or suppressing the resonance frequency component included in the output signal of the high-power amplifier or included in the input signal of the high-power amplifier. An object of the present invention is to provide a transmission apparatus and a transmission method capable of further improving the reliability by attenuating the resonance frequency component.
一実施の形態によれば、送信装置は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調部と、前記高周波信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償部と、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰する第1フィルタと、を備える。 According to an embodiment, a transmission device compensates for output distortion included in an output signal of the amplifier, a modulation unit that modulates a baseband signal and outputs a high-frequency signal, an amplifier that amplifies the high-frequency signal, and the amplifier A distortion compensator for performing distortion compensation processing on the baseband signal using a distortion compensation coefficient for generating the frequency component included in the baseband signal subjected to the distortion compensation processing. And a first filter that attenuates a frequency component whose amplitude becomes a predetermined value or more due to resonance.
また、一実施の形態によれば、送信装置は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調部と、前記高周波信号を増幅する増幅器と、前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰するフィルタと、を備える。 Further, according to an embodiment, the transmission device includes a modulation unit that modulates a baseband signal and outputs a high-frequency signal, an amplifier that amplifies the high-frequency signal, and a frequency component included in the baseband signal. And a filter for attenuating a frequency component whose amplitude exceeds a predetermined value due to resonance generated by the amplifier.
また、一実施の形態よれば、送信装置は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力する変調部と、前記高周波信号を増幅する増幅器と、前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償部と、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち所定周波数成分を減衰する帯域阻止フィルタと、を備える。 Further, according to an embodiment, the transmission device compensates for output distortion included in the output signal of the amplifier, a modulation unit that modulates a baseband signal and outputs a high-frequency signal, an amplifier that amplifies the high-frequency signal, and A distortion compensation unit that performs distortion compensation processing on the baseband signal using a distortion compensation coefficient to attenuate, and a predetermined frequency component among the frequency components included in the baseband signal that has been subjected to distortion compensation processing And a band rejection filter that performs.
また、一実施の形態によれば、送信方法は、ベースバンド信号を変調して高周波信号を出力し、前記高周波信号を増幅器により増幅し、前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施し、歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰する。 According to one embodiment, the transmission method modulates a baseband signal to output a high frequency signal, amplifies the high frequency signal by an amplifier, and compensates for output distortion included in the output signal of the amplifier. The baseband signal is subjected to a distortion compensation process using the distortion compensation coefficient, and the amplitude of the frequency component included in the baseband signal subjected to the distortion compensation process is increased by resonance generated in the amplifier. A frequency component that exceeds a predetermined value is attenuated.
前記一実施の形態によれば、高出力増幅器の出力信号に含まれる共振周波数成分を制御又は抑圧することにより、あるいは、高出力増幅器の入力信号に含まれる共振周波数成分を減衰することにより、信頼性をさらに向上させることが可能な送信装置及び送信方法を提供することができる。 According to the one embodiment, the resonance frequency component included in the output signal of the high output amplifier is controlled or suppressed, or the resonance frequency component included in the input signal of the high output amplifier is attenuated. It is possible to provide a transmission device and a transmission method that can further improve the performance.
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Since the drawings are simple, the technical scope of the embodiments should not be narrowly interpreted based on the description of the drawings. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. Are partly or entirely modified, application examples, detailed explanations, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including operation steps and the like) are not necessarily essential except when clearly indicated and clearly considered essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range, etc.).
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1にかかる送信装置の概略を示すブロック図である。本実施の形態にかかる送信装置は、例えば、携帯電話基地局や放送局等の無線通信装置の送信部分に用いられ、高出力増幅器の入力信号に含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分(即ち、共振周波数成分)、を減衰するフィルタを備える。それにより、本実施の形態にかかる送信装置は、高出力増幅器にて共振が発生する周波数成分を抑制することができるため、信頼性を向上させることができる。以下、具体的に説明する。<
FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of the transmission apparatus according to the first embodiment. The transmission device according to the present embodiment is used, for example, in a transmission part of a wireless communication device such as a mobile phone base station or a broadcast station. Among the frequency components included in the input signal of the high output amplifier, the high output amplifier A filter is provided that attenuates a frequency component (that is, a resonance frequency component) whose amplitude becomes equal to or greater than a predetermined value due to the generated resonance. As a result, the transmitting apparatus according to the present embodiment can suppress the frequency component that causes resonance in the high-power amplifier, and can therefore improve the reliability. This will be specifically described below.
なお、共振周波数成分そのものは、一般的には所望高周波信号の周波数と離れているため、高出力増幅器に入力される前にフィルタ等を用いて除去されることがほとんどである。そのため、以下では、共振周波数成分そのものが高出力増幅器に入力される場合については説明せず、高周波信号や相互変調歪等の包絡線成分中に共振周波数成分を含む高周波信号が高出力増幅器に入力される場合についてのみ説明する。 Since the resonance frequency component itself is generally separated from the frequency of the desired high-frequency signal, it is almost always removed using a filter or the like before being input to the high-power amplifier. Therefore, in the following, the case where the resonance frequency component itself is input to the high-power amplifier is not described, and a high-frequency signal including the resonance frequency component in the envelope component such as a high-frequency signal or intermodulation distortion is input to the high-power amplifier. Only the case will be described.
本実施の形態にかかる送信装置1は、歪補償部11と、フィルタ(第1フィルタ;帯域阻止フィルタ)12と、変調部13と、高出力増幅器(増幅器)14と、を備える。
The
変調部13は、フィルタ12を介して供給されたベースバンド信号(歪補償処理が施されたベースバンド信号)Ia,Qaを変調して高周波信号を出力する。ベースバンド信号Ia,Qaの詳細については後述する。
The
高出力増幅器14は、変調部13から出力された高周波信号を増幅して高周波無線信号を出力する。この高周波無線信号はアンテナ(不図示)を介して外部に無線送信される。高出力増幅器14は、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等のトランジスタデバイスで構成されている。
The
ここで、高出力増幅器14は、実際には、高周波信号を増幅した信号(希望波)だけでなく、高出力増幅器14内で発生した歪(妨害波;以下、出力歪と称す)も含めて、高周波無線信号として出力する。以下、図2を参照して具体的に説明する。
Here, the high-
図2は、高出力増幅器14単体の入力信号及び出力信号の関係を模式的に示す図である。縦軸はスペクトラムを表し、横軸は周波数を表す。図2の例では、高出力増幅器14は、Δfの差分を有する2つの周波数成分を含む高周波信号(破線の矢印)を増幅して、高周波無線信号(実線の矢印)を出力している。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the input signal and output signal of the high-
図2に示すように、高出力増幅器14では、高周波信号が入力されると、当該高周波信号を増幅した信号(希望波)だけでなく出力歪(妨害波)も含めて高周波無線信号として出力される。なお、図2には、出力歪として3次歪(IM3)及び5次歪(IM5)のみが示されている。
As shown in FIG. 2, when a high frequency signal is input to the
図1に戻り、歪補償部11は、高出力増幅器14の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、ベースバンド信号I,Qに対して歪補償処理を施し、ベースバンド信号Ia,Qaとして出力する。歪補償部11は、所謂、デジタル型プリディストーション方式の歪補償を行う。以下、図3を参照して具体的に説明する。
Returning to FIG. 1, the
図3は、歪補償部11による歪補償方法を説明するための図である。図3に示すように、歪補償前の高出力増幅器14の出力信号には出力歪(点線の矢印)が含まれている。そこで、歪補償部11は、出力歪(点線の矢印)とは逆相の入力歪(一点鎖線の矢印)を高出力増幅器14の入力とするような歪補償成分を、ベースバンド信号I,Qに付加して、ベースバンド信号Ia,Qaとして出力する。それにより、歪補償前に高出力増幅器14の出力信号に含まれていた出力歪が入力歪によって相殺される。そのため、高出力増幅器14は、出力歪が抑制された精度の高い高周波無線信号(実線の矢印)を出力することができる。なお、ベースバンド信号の周波数は、変調後の高周波信号の帯域周波数と比較して約半分程度に小さいため、この点を考慮して歪補償等が行われる必要がある。図3の例では、被変調波(搬送波)が高周波無線信号(実線の矢印)の中央にあると考えると、高周波信号の場合にΔfの離調周波数で表されるIM3成分は、ベースバンド信号ではΔf/2の周波数となる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a distortion compensation method by the
図1に戻り、フィルタ12は、ベースバンド信号Ia,Qaに含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器14にて発生する共振によって振幅が所定値以上になるような周波数成分及びその周辺周波数成分(即ち、共振周波数成分)を、その振幅が所定値未満になるまで減衰する。なお、前述の通り、ベースバンド信号の周波数は、変調後の高周波信号の帯域周波数と比較して約半分程度に小さいため、この点を考慮してフィルタリングが行われる必要がある。
Returning to FIG. 1, the
前述のように、共振周波数成分(例えば、100MHz前後のビデオ帯周波数成分)が直接、又は、主に高周波信号や相互変調歪等の包絡線成分中に共振周波数成分を含む高周波信号が、高出力増幅器14に入力されたり高出力増幅器14から出力されたりした場合、その共振周波数にて発生する共振の影響により、高出力増幅器の信頼性が低下してしまう可能性があった。ここで、高出力増幅器14は、一般的には高効率の動作を実現するために飽和電力付近の電力を出力するように駆動されている。したがって、高出力増幅器14にて発生する共振によって生じる周波数成分の振幅が所定値以上に大きいと、トランジスタに印加される電圧は、希望波である信号振幅と、電源電圧と、共振周波数成分の振幅と、が加算されることでトランジスタの耐電圧に対して余裕度が減少したり、あるいは耐電圧を超えてしまう。その結果、トランジスタの特性が劣化したり、トランジスタが破壊したりする可能性がある。そこで、送信装置1は、フィルタ12を用いて上記フィルタリングを行うことにより、高出力増幅器14にて共振が発生する周波数成分(即ち、共振周波数成分)を抑制している。それにより、トランジスタの動作に対する余裕度がより高くなり特性劣化や破壊が抑制されるため、送信装置1の信頼性が向上する。また定常状態のみならず、たとえば歪引き込み動作中やトラフィックの急変などの過渡状態でもより一層の余裕度を確保することができ、送信装置1の信頼性の向上に寄与する。
As described above, a high-frequency signal having a resonance frequency component (for example, a video band frequency component around 100 MHz) directly or a high-frequency signal mainly including a resonance frequency component in an envelope component such as a high-frequency signal or intermodulation distortion is high output. When the signal is input to the
図4は、高出力増幅器14に入力される高周波信号の差周波数Δfと、高出力増幅器14から出力される高周波無線信号に含まれる出力歪(3次歪)との関係を示す図である。縦軸はD/U比(希望波と妨害波の強さの比)を表し、横軸は差周波数Δfを表している。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the difference frequency Δf of the high-frequency signal input to the high-
図4に示すように、差周波数Δfが共振周波数(例えば、100MHz前後のビデオ帯周波数)の場合、D/U比が劣化(3次歪が増大)しているのがわかる。これは、前述のように、共振周波数成分(本例では、差周波数Δfが共振周波数である2つの周波数成分)を含む高周波信号が、非線形性を有する高出力増幅器14に入力されたことで、当該高出力増幅器14に設けられたトランジスタにおいて共振周波数での共振が起こり励振されたためである。
As shown in FIG. 4, when the difference frequency Δf is a resonance frequency (for example, a video band frequency around 100 MHz), it can be seen that the D / U ratio is deteriorated (third-order distortion is increased). As described above, this is because a high-frequency signal including a resonance frequency component (in this example, two frequency components whose difference frequency Δf is the resonance frequency) is input to the high-
これは、3次歪を補償するための入力歪の差周波数Δfが共振周波数である場合にも同様のことが言える。そこで、本実施の形態にかかる送信装置1は、差周波数Δfが共振周波数である3次歪補償用の入力歪を、フィルタ12により減衰させている。それにより、高出力増幅器14にて共振が発生する周波数成分は抑制され、トランジスタの特性劣化や破壊が抑制されるため、送信装置1の信頼性が向上する。このとき、高出力増幅器14から出力される3次歪成分は、フィルタ12を設けない場合と比較すると歪補償部11によって補償されないが、例えば、後段にバンドパスフィルタを設ける等して、他の手段によって抑圧することができる。
The same applies to the case where the difference frequency Δf of the input distortion for compensating the third-order distortion is the resonance frequency. Therefore, in the
なお、フィルタ12によるフィルタリングは、基本的には、3次歪を補償する入力歪に対して実施すれば足りるが、当然ながら、それ以外の高次歪を補償する入力歪に対しても、例えば複数のノッチ帯域を設けるなどして、実施してもよい。
Note that filtering by the
このように、本実施の形態にかかる送信装置1は、高出力増幅器14の入力信号に含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器14にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分(即ち、共振周波数成分)、を減衰するフィルタ12を備える。それにより、本実施の形態にかかる送信装置1は、高出力増幅器14にて共振が発生する周波数成分を抑制してトランジスタの動作に対する余裕度をより高め、あるいは特性劣化や破壊を抑制することができるため、信頼性を向上させることができる。トラフィック増加対策で今後無線通信に利用される周波数帯域が拡大される機会がますます増加するような市場状況においては、歪補償帯域内に、高出力増幅器14にて共振が発生するような周波数成分(即ち、共振周波数成分)が入り込んでしまう可能性が高くなるため、本実施の形態にかかる送信装置1は特に有効である。
As described above, the
(送信装置1の具体的構成例)
図5は、本実施の形態にかかる送信装置1の具体的な構成例を送信装置1aとして示すブロック図である。図5に示す送信装置1aは、歪補償部11、フィルタ12、変調部13、高出力増幅器14に加え、ローパスフィルタ(LPF)15、DAコンバータ(DAC)16、周波数変換器17、バンドパスフィルタ18、アンテナ19及び局部発振器20をさらに備える。歪補償部11は、周波数変換器111、ADコンバータ112、復調部113、ローパスフィルタ115、歪算出部116、電力計算部117、メモリ118及び信号処理部119を有する。(Specific configuration example of the transmission device 1)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a specific configuration example of the
ローパスフィルタ15は、ベースバンド信号Ia,Qaに含まれる不要な高周波成分を除去してフィルタ12に対して出力する。なお、ローパスフィルタ15は、フィルタ12の後段に設けられてもよい。あるいは、フィルタ12とローパスフィルタ15とによって一つのフィルタが構成されていてもよい。あるいは、フィルタ12及びローパスフィルタ15は、歪補償部11の一部に組み込まれてもよい。
The low-
DAコンバータ16は、変調部13の出力信号(ここでは、中間信号)をDA変換して出力する。周波数変換器17は、DAコンバータ16の出力信号(中間信号)と局部発振器20からのローカル信号LOとをミキシングして高周波信号を出力する。
The
バンドパスフィルタ18は、高出力増幅器14から出力された高周波無線信号に含まれる不要成分を除去して出力する。バンドパスフィルタ18を通過した高周波無線信号は、アンテナ19を介して外部に無線送信される。
The
歪補償部11において、周波数変換器111は、高出力増幅器14から出力された高周波無線信号と、局部発振器20からのローカル信号LOと、をミキシングして中間信号を出力する。ADコンバータ112は、周波数変換器111の出力信号(中間信号)をAD変換して出力する。復調部113は、ADコンバータ112の出力信号(中間信号)を復調してベースバンド信号(フィードバック信号)Ib,Qbを出力する。ローパスフィルタ115は、ベースバンド信号Ib,Qbに含まれる不要な高周波成分を除去して出力する。
In the
歪算出部116は、ベースバンド信号Ib,Qbから、高出力増幅器14の出力信号に含まれる出力歪を算出する。例えば、歪算出部116は、ベースバンド信号Ia,Qaとベースバンド信号Ib,Qbとを比較して、その差分を出力歪として算出する。電力計算部117は、ベースバンド信号I,Qの電力を算出する。メモリ118は、歪補償係数を複数格納しており、歪算出部116及び電力計算部117のそれぞれの算出結果に基づいて選択された何れかの歪補償係数を信号処理部119に出力する。信号処理部119は、メモリ118から読み出された歪補償係数を用いて、ベースバンド信号I,Qに対して歪補償処理を施し、ベースバンド信号Ia,Qaとして出力する。換言すると、信号処理部119は、ベースバンド信号I,Qに出力歪を補償する歪補償成分を付加して、ベースバンド信号Ia,Qaとして出力する。
The
図6は、各フィルタ12,15の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ12,15の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ia,Qaの周波数(Δf/2)を表している。なお、図6には、図4で説明した高周波信号の差周波数ΔfとIM3成分との関係を示す図がさらに示されている。
FIG. 6 is a diagram for explaining the characteristics of the
図6に示すように、ローパスフィルタ15は、ベースバンド信号Ia,Qaに含まれる周波数成分のうち、200MHz以上の不要な高周波成分を除去している。これは、高出力増幅器14に入力される高周波信号の差周波数Δfで言うと、約400MHz以上の差周波数Δfを除去していることと等価である。そのため、ローパスフィルタ15は、信号帯域だけでなく、例えば信号帯域の5〜7倍程度の歪補償帯域まで通過させている。
As shown in FIG. 6, the low-
さらに、フィルタ12は、ベースバンド信号Ia,Qaに含まれる周波数成分のうち、高出力増幅器14にて発生する共振によって振幅が所定値以上になるような周波数成分及びその周辺周波数成分(即ち、共振周波数成分)を、その振幅が所定値未満になるまで減衰している。具体的には、フィルタ12は、高出力増幅器14にて共振が発生する50MHz前後の周波数成分を減衰している。これは、高出力増幅器14に入力される高周波信号の差周波数Δfで言うと、100MHz前後の差周波数Δfを減衰していることと等価である。そのため、高出力増幅器14にて共振が発生する周波数成分(即ち、共振周波数成分)が抑制される。その結果、トランジスタの動作に対する余裕度がより高くなり特性劣化や破壊が抑制されるため、送信装置1の信頼性が向上する。
Further, the
なお、フィルタ12は共振周波数成分を完全に除去しないことが好ましい。
以下、図7を参照して、フィルタ12により共振周波数成分が完全に除去された場合の問題点について説明する。図7は、高出力増幅器14の入出力信号の周波数と電力スペクトラムとの関係を示す図である。The
Hereinafter, with reference to FIG. 7, a problem when the resonance frequency component is completely removed by the
図7の例では、フィルタ12を用いて共振周波数成分を完全に除去した信号成分が高出力増幅器14に入力されている。この場合、確かに高出力増幅器14には共振周波数成分が入力されないが、その結果、高出力増幅器14にて発生する歪のうち共振周波数付近の出力歪の補償が行われなくなってしまう。そのため、補償されず残留した共振周波数付近の出力歪の影響で、トランジスタの耐圧に対する動作余裕度が減少したり、特性劣化や破壊が起きる可能性がある。
In the example of FIG. 7, the signal component obtained by completely removing the resonance frequency component using the
要するに、フィルタ12を用いて共振周波数成分を完全に除去した信号成分を高出力増幅器14に入力した場合には、残留する共振周波数付近の出力歪の影響で、トランジスタの耐圧に対する動作余裕度が減少したり、特性劣化や破壊が起きる可能性がある。一方で、フィルタ12を用いずに出力歪をほぼ補償できる程度の入力歪をそのまま高出力増幅器14に入力した場合には、共振周波数付近の入力歪が共振を励振してしまい、その影響でトランジスタの耐圧に対する動作余裕度が減少したり、特性劣化や破壊が起きる可能性もある。つまり、補償されずに残留する出力歪と、入力歪による励振と、あるいはその両方とでトランジスタのビデオ帯共振周波数成分が励振される場合がある。したがって、フィルタ12による共振周波数の減衰量はその点を考慮して決定されることが望ましい。
In short, when a signal component from which the resonance frequency component has been completely removed using the
図8は、フィルタ12による共振周波数の減衰量の決定方法を説明するための図である。図8において、ベクトルIMoは、高出力増幅器14の歪補償前の出力歪のベクトルを表し、ベクトルIMinは、共振周波数付近の出力歪を補償するための入力歪を出力側に換算したベクトルを表し、ベクトルIMoutは、高出力増幅器14の歪補償後の出力歪のベクトルを表す。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of determining the attenuation amount of the resonance frequency by the
図8に示すように、ベクトルIMoをベクトルIMinで相殺する場合、キャンセル量C[dB]は、α=|IMin|/|IMo|とすると、以下のように表される。 As shown in FIG. 8, when the vector IMo is canceled by the vector IMin, the cancellation amount C [dB] is expressed as follows when α = | IMin | / | IMo |.
C=10×log(1+α2−2・α・cos(Δθ))C = 10 × log (1 + α 2 −2 · α · cos (Δθ))
真値では、C=(1+α2−2・α・cos(Δθ))In the true value, C = (1 + α 2 −2 · α · cos (Δθ))
説明を簡単にするため、θ=0degとし、ベクトルIMinの絶対値を、歪補償を行わない場合のベクトルIMoutの絶対値で規格化すると、図9のように表される。図9に示すように、ベクトルIMinの絶対値を、本来補償すべき値であるベクトルIMoと等しい値にするのではなく、その半分(即ち、α=0.5)にした場合に、入力歪及び出力歪の大きさが等しくなる。具体的には、出力歪では−6dBの補償が得られ、入力歪では−6dBの励振成分の低減が得られる。これは入力側の歪励振レベルを下げつつ、出力歪も補償をするための一例であって、使用するトランジスタの特性や、あるいは歪補償の方法や歪補償の動作速度などに応じて入力歪及び出力歪が総合的に抑制され、トランジスタの耐圧に対する動作余裕度をより高めるように、フィルタ12による共振周波数の減衰量を決定することが好ましい。なお、フィルタ12の減衰量決定は静的なものに限らず動的なものであってもよい。
In order to simplify the explanation, θ = 0 deg and the absolute value of the vector IMin is normalized with the absolute value of the vector IMout when distortion compensation is not performed, as shown in FIG. As shown in FIG. 9, when the absolute value of the vector IMin is not equal to the vector IMo, which is a value to be compensated for, but is half of that (ie, α = 0.5), the input distortion And the magnitude of output distortion becomes equal. Specifically, -6 dB compensation is obtained for output distortion, and -6 dB reduction in excitation component is obtained for input distortion. This is an example for compensating the output distortion while lowering the distortion excitation level on the input side, and it is possible to compensate for the input distortion and the distortion according to the characteristics of the transistor used, the distortion compensation method, the distortion compensation operation speed, etc. It is preferable to determine the attenuation amount of the resonance frequency by the
<実施の形態2>
図10は、実施の形態2にかかる送信装置1bの具体的な構成例を示すブロック図である。図10に示す送信装置1bは、図5に示す送信装置1aと比較して、歪補償部11に代えて歪補償部11bを備える。歪補償部11bは、フィルタ(第2フィルタ)114をさらに備える。送信装置1bのその他の構成及び動作については、送信装置1aと同様であるため、その説明を省略する。<
FIG. 10 is a block diagram of a specific configuration example of the
フィルタ114は、復調部113によって復調されたベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、を減衰する。それにより、歪補償部11bに、当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させることができる。その結果、その後の歪補償部11bによる処理負担が軽減する。
The
このように、本実施の形態にかかる送信装置1bは、実施の形態1にかかる送信装置1aと同等の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態にかかる送信装置1bは、フィードバック経路上に、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分を減衰するフィルタ114を備える。それにより、本実施の形態にかかる送信装置1bは、歪補償部11bに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部11bによる処理負担を軽減させることができる。
Thus, the
図11は、フィードバック経路上に設けられた各フィルタ114,115の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ114,115の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ib,Qbの周波数(Δf/2)を表している。
FIG. 11 is a diagram for explaining the characteristics of the
図11に示すように、ローパスフィルタ115は、復調部113によって復調されたベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、200MHz以上の不要な高周波成分を除去している。これは、高出力増幅器14から出力される高周波信号の差周波数Δfで言うと、約400MHz以上の差周波数Δfを除去していることと等価である。そのため、ローパスフィルタ115は、信号帯域だけでなく、例えば信号帯域の5〜7倍程度の歪補償帯域まで通過させている。
As shown in FIG. 11, the low-
さらに、フィルタ114は、復調部113によって復調されたベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯(本例では、50MHz前後)の周波数成分を減衰している。これは、高出力増幅器14から出力される高周波信号の差周波数Δfで言うと、100MHz前後の差周波数Δfを除去していることと等価である。それにより、歪補償部11bに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部11bによる処理負担を軽減させることができる。
Further, the
なお、フィルタ114の構成は上記に限られない。例えば、フィルタ114は、ベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、を除去する構成であってもよい。以下、このような構成のフィルタ114をフィルタ114aと称す。
The configuration of the
図12は、各フィルタ114a,115の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ114a,115の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ib,Qbの周波数(Δf/2)を表している。
FIG. 12 is a diagram for explaining the characteristics of the
図12に示すように、フィルタ114aは、復調部113によって復調されたベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯(本例では、50MHz前後)の周波数成分を除去している。それにより、フィルタ114aは、フィルタ114の場合と同様に、歪補償部11bに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部11bによる処理負担を軽減させることができる。
As shown in FIG. 12, the filter 114a has the same frequency band as the frequency component attenuated by the
また、フィルタ114は、その後の歪補償部11bの処理内容や、増幅に用いるトランジスタの回路構成特にビデオ帯共振にかかわる回路にあわせて、ベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数成分、を増幅する構成であってもよい。以下、このような構成のフィルタ114をフィルタ114bと称す。
In addition, the
図13は、各フィルタ114b,115の特性を説明するための図である。縦軸は各フィルタ114b,115の減衰量を表し、横軸はベースバンド信号Ib,Qbの周波数(Δf/2)を表している。
FIG. 13 is a diagram for explaining the characteristics of the
図13に示すように、フィルタ114bは、復調部113によって復調されたベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分と同じ周波数帯(本例では、50MHz前後)の周波数成分を増幅している。このような構成でも、歪補償部11bに当該周波数帯の出力歪が抑制されたと判断させて、その後の歪補償部11bによる処理負担を軽減させることができる場合がある。
As illustrated in FIG. 13, the filter 114 b has the same frequency band as the frequency component attenuated by the
さらに、歪補償部11bは、フィルタ114を備える代わりに、ベースバンド信号Ib,Qbに含まれる周波数成分のうち、フィルタ12によって減衰された周波数成分の周波数帯における出力歪を補償の対象から除外して処理を行う構成であってもよい。
Further, instead of including the
<実施の形態3>
図14は、実施の形態3にかかる送信装置2の概略を示すブロック図である。図14に示す送信装置2は、図1に示す送信装置1と比較して、歪補償部11を備えていない。図14に示す送信装置2のその他の構成及び動作については、図1に示す送信装置1と同様であるため、その説明を省略する。<Embodiment 3>
FIG. 14 is a block diagram of an outline of the
図14に示す送信装置2は、例えば、共振周波数成分(例えば、100MHz前後のビデオ帯周波数の成分)を含む高周波信号が意図せず高出力増幅器14に入力されないように、フィルタ12にて当該共振周波数成分を減衰している。
For example, the
それにより、本実施の形態にかかる送信装置2は、実施の形態1の場合と同等の効果を奏することができる。
Thereby, the
(送信装置2の具体的構成例)
図15は、実施の形態3にかかる送信装置2の具体的構成例を送信装置2aとして示すブロック図である。図15に示す送信装置2aは、図5に示す送信装置1aと比較して、歪補償部11を備えていない。図15に示す送信装置2aのその他の構成及び動作については、図5に示す送信装置1aと同様であるため、その説明を省略する。(Specific configuration example of the transmission device 2)
FIG. 15 is a block diagram of a specific configuration example of the
以上のように、上記実施の形態1〜3にかかる送信装置は、高出力増幅器14に入力される周波数成分のうち高出力増幅器14にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分を減衰するフィルタ12を備える。それにより、上記実施の形態1〜3にかかる送信装置は、高出力増幅器14にて共振が発生する周波数成分を抑制して、トランジスタの動作に対する余裕度をより高めたり、特性劣化や破壊を抑制することができるため、信頼性を向上させることができる。
As described above, the transmission apparatus according to the first to third embodiments has a frequency at which the amplitude becomes a predetermined value or more due to resonance generated in the high-
上記実施の形態1〜3では、フィルタ12が変調部13よりも前段に設けられた場合を例に説明したが、これに限られない。フィルタ12は、変調部13よりも後段に設けられてもよい。
In the first to third embodiments, the case where the
なお、通常DPD方式が採用された送信装置のIQベースバンド帯域に挿入されるフィルタは、信号帯域と歪補償帯域とを通過帯域とするようなローパスフィルタであって、歪補償能力を発揮するために通過帯域内の周波数特性は平坦にされるのが一般的である。それに対し、上記実施の形態にかかる送信装置は、通過帯域内において増幅素子のビデオ帯周波数近傍の周波数特性を意図的に減衰させたり増幅させたりする一方で、通過帯域内のその他の帯域では概ね歪補償能力を維持することで、送信装置の信頼性をより向上させている。 Note that the filter inserted in the IQ baseband band of a transmission apparatus that normally employs the DPD method is a low-pass filter having a signal band and a distortion compensation band as a pass band, and exhibits distortion compensation capability. In general, the frequency characteristics in the passband are generally flattened. On the other hand, the transmitting apparatus according to the above embodiment intentionally attenuates or amplifies the frequency characteristic in the vicinity of the video band frequency of the amplifying element in the pass band, while the other band in the pass band generally By maintaining the distortion compensation capability, the reliability of the transmission apparatus is further improved.
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the invention.
この出願は、2014年2月4日に出願された日本出願特願2014−019503を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2014-019503 for which it applied on February 4, 2014, and takes in those the indications of all here.
1,1a,1b 送信装置
2,2a 送信装置
11 歪補償部
11b 歪補償部
12 フィルタ(第1フィルタ)
13 変調部
14 高出力増幅器
15 ローパスフィルタ
16 DAコンバータ
17 周波数変換器
18 フィルタ
19 アンテナ
20 局部発振器
111 周波数変換器
112 ADコンバータ
113 復調部
114 フィルタ(第2フィルタ)
114a フィルタ
114b フィルタ
115 ローパスフィルタ
116 歪算出部
117 電力計算部
118 メモリ
119 信号処理部1, 1a,
DESCRIPTION OF
114a filter 114b filter 115 low-
Claims (9)
前記高周波信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償手段と、
歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上になるような周波数成分、を減衰する第1フィルタと、を備えた送信装置。Modulation means for modulating a baseband signal and outputting a high-frequency signal;
An amplifier for amplifying the high-frequency signal;
Distortion compensation means for performing distortion compensation processing on the baseband signal using a distortion compensation coefficient for compensating output distortion included in the output signal of the amplifier;
A first filter for attenuating frequency components included in the baseband signal that has undergone distortion compensation processing such that the amplitude is equal to or greater than a predetermined value due to resonance generated by the amplifier; Transmitter device.
前記増幅器の出力信号を復調してフィードバック信号を出力する復調手段と、
前記フィードバック信号に含まれる周波数成分のうち、前記第1フィルタによって減衰された周波数成分と同じ周波数帯の周波数成分、に所定の利得を与える第2フィルタと、を備え、
前記歪補償手段は、前記第2フィルタを通過した前記フィードバック信号から、前記増幅器の出力信号に含まれる前記出力歪を求める、請求項1又は2に記載の送信装置。The distortion compensation means includes
Demodulation means for demodulating the output signal of the amplifier and outputting a feedback signal;
A second filter that gives a predetermined gain to a frequency component in the same frequency band as the frequency component attenuated by the first filter among the frequency components included in the feedback signal;
3. The transmission device according to claim 1, wherein the distortion compensation unit obtains the output distortion included in an output signal of the amplifier from the feedback signal that has passed through the second filter.
前記第1フィルタによって減衰される周波数成分の減衰量は、当該周波数成分における前記入力歪と、当該入力歪により補償された後の前記出力歪と、のそれぞれの大きさに基づいて決定される、請求項1〜4の何れか一項に記載の送信装置。The distortion compensation means adds an input distortion for compensating the output distortion to the baseband signal,
The amount of attenuation of the frequency component attenuated by the first filter is determined based on the magnitudes of the input distortion in the frequency component and the output distortion after being compensated by the input distortion. The transmission apparatus as described in any one of Claims 1-4.
前記高周波信号を増幅する増幅器と、
前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰するフィルタと、を備えた送信装置。Modulation means for modulating a baseband signal and outputting a high-frequency signal;
An amplifier for amplifying the high-frequency signal;
A transmission apparatus comprising: a filter that attenuates a frequency component having an amplitude that is greater than or equal to a predetermined value due to resonance generated in the amplifier among frequency components included in the baseband signal.
前記高周波信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施す歪補償手段と、
歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち所定周波数成分を減衰する帯域阻止フィルタと、を備えた送信装置。Modulation means for modulating a baseband signal and outputting a high-frequency signal;
An amplifier for amplifying the high-frequency signal;
Distortion compensation means for performing distortion compensation processing on the baseband signal using a distortion compensation coefficient for compensating output distortion included in the output signal of the amplifier;
A transmission apparatus comprising: a band rejection filter that attenuates a predetermined frequency component among frequency components included in the baseband signal subjected to distortion compensation processing.
前記高周波信号を増幅器により増幅し、
前記増幅器の出力信号に含まれる出力歪を補償するための歪補償係数を用いて、前記ベースバンド信号に対して歪補償処理を施し、
歪補償処理が施された前記ベースバンド信号に含まれる周波数成分のうち、前記増幅器にて発生する共振によって振幅が所定値以上となるような周波数成分、を減衰する、送信方法。Modulate baseband signal and output high frequency signal,
Amplifying the high frequency signal by an amplifier;
Using a distortion compensation coefficient for compensating for output distortion included in the output signal of the amplifier, performing distortion compensation processing on the baseband signal,
A transmission method for attenuating a frequency component having an amplitude equal to or greater than a predetermined value due to resonance generated by the amplifier, among frequency components included in the baseband signal subjected to distortion compensation processing.
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