KR20060042263A - 멱급수형 프리디스토터의 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 엔.티.티.도코모
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Abstract

추출한 변형 성분이 작아지도록 변형 발생 경로의 이득조정기와 위상조정기를 설정하고, 변형 성분을 제어기에 미리 설정되어 있는 기준치와 비교해서, 파일럿 신호보다도 상측의 주파수의 변형 성분이 기준치보다도 클 경우에는 제어기에 미리 설정되어 있는 설정치 이하가 되도록 변형 발생 경로의 주파수 특성 보상기의 이득 및 위상을 제어하고, 파일럿 신호보다도 하측의 주파수의 변형 성분이 기준치보다도 클 경우에는 제어기에 미리 설정되어 있는 기준치 이하가 되도록 주파수 특성 보상기의 이득 및 위상을 제어한다.
변형 성분, 이득조정기, 위상조정기, 제어기, 파일럿 신호, 주파수 특성 보상기, 위상 특성, 주파수 특성

Description

멱급수형 프리디스토터의 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROL OF PREDISTORTION LINEARIZER BASED ON POWER SERIES}
도 1은, 본 발명의 제1실시예에 의한 멱급수형 프리디스토터의 구성도.
도 2a는, 베이스밴드 표현에 의한 파일럿 신호의 스펙트럼을 모식적으로 도시한 도면.
도 2b는, 전력증폭기의 출력에 있어서의 상호 변조변형 성분의 스펙트럼을 모식적으로 도시한 도면.
도 2c는, 베이스밴드 표현에 의한 디지털 프리디스토터 출력의 보상 변형 신호의 스펙트럼을 모식적으로 도시한 도면.
도 2d는, 변형 보상된 전력증폭기 출력의 스펙트럼을 모식적으로 도시한 도면.
도 3은, 주파수 특성 보상기의 특성을 구하는 방법의 플로우 차트.
도 4는, 주파수 특성 보상기의 특성을 구하기 위한 처리1의 플로우 차트.
도 5는, 주파수 특성 보상기의 특성을 구하기 위한 처리2의 플로우 차트.
도 6a는, 3차 변형 발생 경로에 의해 보상 신호에 주는 이득의 주파수 의존성을 설명하는 도면.
도 6b는, 3차 변형 발생 경로에 의해 보상 신호에 주는 위상의 주파수 의존 성을 설명하는 도면.
도 6c는, 5차 변형 발생 경로에 의해 보상 신호에 주는 이득의 주파수 의존성을 설명하는 도면.
도 6d는, 5차 변형 발생 경로에 의해 보상 신호에 주는 위상의 주파수 의존성을 설명하는 도면.
도 7은, 본 발명에 의한 멱급수형 프리디스토터의 구성의 제2실시예를 도시한 도면.
도 8은, FIR필터의 구성예를 도시한 도면.
도 9는, 본 발명에 의한 멱급수형 프리디스토터의 구성의 제3실시예를 도시한 도면.
도 10은, 복수차수의 변형 성분을 독립적으로 제어할 경우의 플로우 차트.
도 11은, 복수차수의 변형 성분을 동시에 제어할 경우의 플로우 차트.
본 발명은, 무선통신 송신기용 전력증폭기의 선형화에 관한 것이다.
전력증폭기의 변형 보상 방식의 하나로서, 프리디스토션법이 있다. 프리디스토션법은, 전력증폭기에서 발생하는 변형(歪; distortion) 성분을 상쇄하도록 변형 성분을 입력 신호에 미리 부가한다. 이후, 본 명세서에 있어서, 프리디스토션법에 있어서 부가되는 변형 성분을 보상 신호라고 부른다. 이상적인 보상 신호는, 전력증폭기에서 발생하는 변형 성분과 등 레벨 또한 역위상으로 설정된다. 프리디스토션법에서의 변형 보상량은 생성하는 변형 성분의 진폭 및 위상의 정밀도에 의존한다. 예를 들면, 전력증폭기의 입출력 특성을 멱급수모델로 정식화했을 때, 변형 보상량 30dB를 달성하기 위해서는 각 기수차 변형 성분의 진폭편차를 ±0.28dB이내, 위상편차를 ±1.8도이내의 보상 신호를 생성할 필요가 있다.
일반적으로 전력증폭기의 동작점을 포화 전력에 가까이 할수록, 높은 전력 부가 효율(이후, 효율)을 얻을 수 있다. 그러나, 포화 전력 부근에서 전력증폭기를 동작시키면 변형 성분이 증가한다. 소정의 신호대역 외의 변형쇠퇴량(인접 채널 누설 전력비 등)을 달성하기 위해서, 전력증폭기를 효율이 낮은 영역에서 동작시킬 경우와 비교해서, 보다 높은 변형 보상량이 요구된다.
그러나, 포화 전력 부근의 비선형특성은 복잡하며, 상기에서 나타낸 진폭편차 및 위상편차가 되도록 보상 신호를 생성하는 것은 용이하지 않다. 특성이 복잡하게 되는 요인의 하나는, 비선형특성에 일종의 메모리성이 생기기 때문이다(예를 들면 W. Bosch and G. Gatti, "Measurement and simulation of memory effects in predistortion linearizer." IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 37, pp1885-1890, Dec．1989, 이하, 비특허문헌1이라고 부른다). 이러한 메모리성은, 변형 성분에, 어떤 대역특성을 가지는 대역 통과 필터로 컨벌루션을 행하는 것이 되고, 전력증폭기에서 발생하는 변형 성분에 주파수 특성을 준다. 이 때문에, 어느 주파수대역에 있어서 주파수에 대하여 연속한 소정의 변형 보상량을 달성하기 위해서는, 상기에서 말한 각 기수차 변형 성분의 진폭과 위상을 소정의 편차이내로 하도록 주파수에 대하여 연속해서 설정할 필요가 있다. 또, 특성이 복잡해지는 다른 요인으로서, 전력증폭기 출력에 있어서 3차뿐만아니라 5차이상의 고차의 변형 성분이 발생하는 것을 들 수 있다. 높은 변형 보상량을 달성하기 위해서는, 메모리성에 의한 주파수 특성을 보상하도록 보상 신호에 주파수 특성을 주고, 또한 고차의 보상 신호도 생성할 필요가 있다.
종래의 멱급수형 프리디스토터(예를 들면 일본국 특허출원 공개2003-229727, 이하 특허문헌1이라고 부른다, 및 노지마, 오카모토, "복소 멱급수표시에 의한 진행파관 증폭기 입력 비선형특성의 해석과 변형 보상법에의 응용," 신학론(B), Vol.J64-B, No.12, pp.1449-1456, 1981, 이하 비특허문헌2라고 부른다.)에서는, 입력 신호를 멱승하고, 진폭과 위상을 조정해서 변형 성분을 발생시키고 있다. 그러나, 보상 신호에 주파수 의존성을 줄 수는 없다. 따라서, 포화 전력 부근에 있어서, 높은 변형 보상량을 달성할 수 없다.
주파수 특성을 보상하는 프리디스토션법은 예를 들면 일본국 특허출원 공개2002-6434O, 이하 특허문헌2라고 부르다, 및 일본국 특허출원 공개2002-57533, 이하 특허문헌3이라고 부른다, 등에 제안되고 있다. 특허문헌2에서는, 변형 발생기의 출력을 기본파 출력 신호의 고주파측과 저주파측으로 나누고, 독립적으로 진폭과 위상을 조정해서 보상 신호에 주파수 특성을 주고 있다. 특허문헌3에서는, 대역 통과 필터와 벡터 조정기로 구성된 진폭 주파수 특성조정 회로를 변형 발생 회로의 뒤에 삽입하고, 보상 신호에 주파수 특성을 주고 있다.
그러나, 상기 특허문헌2,3에서는 보상 신호에 주는 주파수 의존성을 구하는 방법에 관해서는 불명확하였다. 또한, 3차이상의 고차의 변형 성분을 보상하는 구성에 관해서는 시사되어 있지만, 고차의 변형 성분을 보상하는 구체적인 방법에 대해서는 나와 있지 않다. 여기에서, 고차의 변형 보상까지 행할 경우의 문제점을 이하에 나타낸다.
프리디스토터에 의해 어느 차수의 보상 신호를 부가하면, 전력증폭기 출력에 있어서 새로운 변형 성분이 발생한다. 이 새롭게 발생한 변형 성분이 다른 차수의 보상 효과에 영향을 준다. 그 결과, 다른 차수의 보상이 최적이 안될 가능성이 있다. 이 보상효과의 차수간의 의존 관계를 고려해서 보상하는 방법이 필요하게 된다.
본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 보상 신호의 주파수 특성을 구하고, 멱급수형 프리디스토터의 변형 보상을 제어하는 구체적 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한, 필요에 따라 고차의 변형 보상을 행할 수 있는 프리디스토터의 제어 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 멱급수형 프리디스토터의 제어 방법은, 입력 신호를 선형신호 전달 경로와, N개의 기수차 변형 발생 경로에 분배하고, N은 1이상의 정수이며, 그들의 경로의 출력을 합성해서 전력증폭기의 상호 변조변형을 보상하는 변형 보상 신호로서 출력하는 프리디스토터의 제어 방법이며, 각 상기 기수차 변형 발생 경로에는 상기 입력 신호의 기수차 변형을 발생하는 변형 발생기와, 상기 기수차 변형 에 원하는 주파수 특성을 주는 주파수 특성 보상기가 삽입되어 있고, 상기 제어 방법은,
(a)파일럿 신호와 상기 입력 신호를 상기 프리디스토터에 입력하는 스텝과,
(b)상기 전력증폭기의 출력으로부터 상기 파일럿 신호의 변형 성분을 추출하는 스텝과,
(c)상기 추출된 변형 성분의 상기 파일럿 신호의 상측의 주파수의 변형 성분을 기준치와 비교하고, 그것보다 작아지도록 상기 주파수 특성 보상기의 이득과 위상의 주파수 특성을 조정하는 스텝과,
(d)상기 추출된 변형 성분의 상기 파일럿 신호의 하측의 주파수의 변형 성분을 상기 기준치와 비교하고, 그것보다 작아지도록 상기 주파수 특성 보상기의 이득과 위상의 주파수 특성을 조정하는 스텝을 포함한다.
본 발명에 의한 상기 멱급수형 프리디스토터의 제어 방법을 실시하는 제어장치는,
파일럿 신호를 발생하고, 상기 프리디스토터에 입력하는 파일럿 신호발생기와,
상기 전력증폭기의 출력으로부터 상기 파일럿 신호의 기수차 변형 성분을 추출하는 변형 추출기와,
추출된 상기 기수차 변형 성분의, 상기 파일럿 신호의 상측의 주파수의 변형 성분과 하측의 주파수의 변형 성분이 각각 기준치보다 작아지도록 상기 주파수 특성 보상기의 이득과 위상의 주파수 특성을 조정하는 제어기를 포함한다.
(바람직한 실시예의 상세한 설명)
제1실시예
본 발명이 적용되는 멱급수형 프리디스토터의 기본적인 구성을 도 1에 도시한다. 여기에서는 3차 변형과 5차 변형을 보상하기 위한 멱급수형 프리디스토터를 도시하고 있고, 디지털 프리디스토터(20)는, 분배기(21)에 의해 입력 신호를 선형신호전달 경로(LP)와, 3차 변형 발생 경로(DP1)와, 5차 변형 발생 경로(DP2)에 분배하고, 이들의 경로(LP, DP1, DP2)의 출력을 가산기(27)에서 가산해서 프리디스토터(20)의 출력으로 하고 있다. 3차 변형 발생 경로(DP1)에는 3차 변형 발생기(231)와, 주파수 특성 보상기(241)와, 위상조정기(251)와, 이득조정기(261)가 직렬로 삽입되어 있다. 마찬가지로, 5차 변형 발생 경로(DP2)에는 5차 변형 발생기(232)와, 주파수 특성 보상기(242)와, 위상조정기(252)와, 이득조정기(262)가 직렬로 삽입되어 있다. 각 기수차 변형 발생기(231, 232)는, 입력되는 신호에 대하여 기수차의 연산 처리를 행한다. 예를 들면 입력 신호를 x라고 하면, 3차 변형 발생기(231)는 x3의 연산 처리를 실행한다. 본 발명은 일반적으로, N개(N은 1이상의 정수)의 원하는 기수차 변형 발생 경로를 설치하여 구성한 디지털 프리디스토터에 대하여, 적용할 수 있다.
디지털 프리디스토터(20)의 출력은 디지털·아날로그 변환기(DAC)(31)에 의 해 아날로그 신호로 변환되고, 그 아날로그 신호는 믹서(32A)와 국부발신기(32B)에 의해 구성된 주파수 변환기(32)에 의해 무선주파대의 신호로 변환되고, 변형 보상의 대상인 전력증폭기(33)에 주어진다.
파일럿 신호발생기(13)와, 가산기(12)와, 분배기(34)와, 변형추출기(35)와, 제어기(40)가 또한 설치되고, 이들은 본 발명에 의한 프리디스토터 제어를 위한 제어 방법을 실시하는 제어장치를 구성하고 있다. 파일럿 신호발생기(13)는, 베이스밴드에서 주파수(f1/2 및 -f1/2), 또한 등 진폭의 2개의 반송파를 파일럿 신호(PU, PL)로서 발생하고, 가산기(12)를 통해 디지털 프리디스토터(20)에 준다. 전력증폭기(33)의 출력의 일부가 분배기(34)에 의해 꺼내지고, 변형추출기(35)에 주어진다. 변형추출기(35)는 전력증폭기(33)에 의해 생성된 2개의 파일럿 신호의 상호변조에 의한 3차 변형 및 5차 변형을 추출하고, 제어기(40)에 준다. 제어기(40)는 추출된 상호 변조변형 성분이 소정의 인접 채널 누설 전력비 이하가 되도록, 주파수 특성 보상기(241, 242), 위상조정기(251, 252), 이득조정기(261, 262)를 제어한다. 파일럿 신호를 이용함으로써, 멱급수로 모델화된 기수차의 변형 성분의 추출이 용이해지고, 멱급수형 프리디스토터의 이들 주파수 특성 보상기, 이득조정기, 위상조정기의 조정을 용이하게 한다.
제어기(40)에는, 그 기능 구성을 파선으로 나타낸 바와 같이, 변형추출기(35)에서 추출된 각 차수의 변형 성분에 의거하여 인접 채널 누설 전력비를 산출하는 비 산출부(40A)와, 산출된 인접 채널 누설 전력비를 기준치와 비교하는 비교부 (40B)와, 비교 결과에 의거하여 각각의 차수의 변형 발생 경로의 주파수 특성 보상기, 위상조정기, 이득조정기를 조정하는 조정부(40C)가 설치되어 있다. 파일럿 신호를 사용했을 경우의 인접 채널 누설 전력비는 전력증폭기 출력에 있어서의 각 변형 성분의 파일럿 신호에 대한 전력비로 나타나고, 파일럿 신호전력을 일정하게 하면, 각 변형 성분의 인접 채널 누설 전력비는 그 변형 성분의 전력에 대응하고 있으므로, 파일럿 신호에 대한 비를 산출하지 않고 각 변형 성분의 전력치를 미리 결정한 기준치와 비교하여, 그것보다 작아지도록 제어하여도 좋다. 그 경우는 비 산출부(40A)는 불필요하다.
주파수 특성 보상기를 도입한 프리디스토터의 동작을 설명하기 위해서, 각 부의 스펙트럼을 모식적으로 도 2a∼2d에 도시한다. 베이스밴드에서 주파수간격(f1)의 등 진폭의 2반송파의 파일럿 신호(PU, PL)를 발생한다 (도 2a). 도 2a에서는 파일럿 신호(PU, PL)를 베이스밴드 신호로 나타내고 있다. 이 파일럿 신호(PU, PL)를 주파수 변환기(32)에서 중심주파수(fc)로 업 컨버트하고, 전력증폭기(33)에 입력하면, 전력증폭기(33)의 출력에서는 상호 변조변형이 발생한다(도 2b). 여기에서는 발생되는 상호 변조변형 성분으로서 중심주파수(fc)의 상측과 하측의 3차 변형 성분(주파수fc+3f1/2와 fc-3f1/2)과, 그들 3차 변형 성분의 더욱 외측의 5차 변형 성분(주파수fc+5f1/2와 fc-5f1/2)를 나타내고 있다. 이들의 상호 변조변형 성분을 상쇄하기 위해서, 프리디스토터(20)에서 파일럿 신호에 보상 신호를 부가해서 출력 한다.
도 2c에서는 DAC(31)의 출력 중의 상측 3차 보상 변형(이득(G3U) 및 위상(P3U)), 하측 3차 보상 변형(이득(G3L) 및 위상(P3L)), 상측 5차 보상 변형(이득(G5U) 및 위상(P5U)) 및 하측 5차 보상 변형(이득(G5L) 및 위상(P5L))을 베이스밴드 신호로서 표현하고 있다. 다만, 여기에서는 위상조정기(251, 252) 및 이득조정기(261, 262)에 의한 위상 및 이득의 변화 분은 나타내고 있지 않다. 이 DAC(31)의 출력 신호를 주파수 변환기(32)로 업 컨버트하고 전력증폭기(33)에 입력한다. 전력증폭기(33)의 출력 신호는 디지털 프리디스토터(20)에 의해 보상된 신호가 된다(도 2d). 발생한 상호 변조변형를 상쇄하도록, 이득조정기(251, 252)와, 위상조정기(261, 262)와, 주파수 특성 보상기(241, 242)를 조정한다. 또한, 이득조정기(261, 262)는 주파수에 대하여 일정한 이득을 주고, 위상조정기(251, 252)는 주파수에 대하여 일정한 위상변화를 주는 것으로 한다.
주파수 특성 보상기의 특성을 구하는 방법을 도 3의 플로우 차트를 참조해서 설명한다. 어느 차수의 변형 조정을 함으로써, 다른 차수의 변형에 영향을 끼치므로, 복수의 차수의 변형의 조정은, 인접 채널 누설 전력비가 소정치보다 작아지는 조건을 충족할 때까지 차례대로 반복해 행할 필요가 있다. 그 경우, 저차의 변형의 조정에 의한 고차의 변형에의 영향은, 고차의 변형의 조정에 의한 저차의 변형에의 영향보다 클 것으로 추정되므로, 도 3의 처리 플로우에서는 3차 변형 성분의 조정을 행하고나서 5차 변형 성분의 조정을 행함으로써, 변형 성분이 상기 조건을 충족시킬 때까지의 반복 처리량이 적어지도록 하고 있다.
우선, 변형추출기(35)에 의해 전력증폭기(33)의 출력 신호로부터 3차와 5차의 상호 변조변형 성분을 추출하고, 제어기(40)의 비 산출부(40A)에서 각각의 변형 성분에 대해서 인접 채널 누설 전력비를 산출하고, 비교부(40B)에서 그들의 비를 기준치와 비교하고, 3차와 5차의 상호 변조변형 성분이 상측, 하측 모두 소정의 인접 채널 누설 전력보다 작은 조건을 충족시키고 있는지 아닌지를 조사한다(스텝(S1)).
3차 변형 또는 3차와 5차의 양 변형이 조건을 충족시키고 있지 않을 경우, 우선, 3차 변형 조정을 행하기 위해서, 이득조정기(261)의 이득(G3)과 위상조정기(251)의 위상(P3)을 설정한다 (스텝(S2)). 이들의 값은 임의로 설정해도 좋지만, 인접 채널 누설 전력비가 비교적 작아지도록 설정하는 것이 바람직하다. 이 설정 후, 다시 상하의 3차 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키고 있는지 아닌지를 조사한다(스텝(S3)). 하측이 충족시키고 있지 않을 경우(스텝(S4)), 주파수 특성 보상기(241)의 주파수(fc-3f1/2)에 대응하는 이득(G3L), 위상(P3L)을 변화시키고(스텝(S5)), 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다(스텝(S6)). 상측 또는 상하 양측의 3차 변형이 충족시키고 있지 않을 경우(스텝(S7)), 주파수 특성 보상기(241)의 주파수(fc+3f1/2)에 대응하는 이득(G3U), 위상(P3U)을 변화시키고(스텝(S8)), 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다(스텝(S9)).
어느쪽도 만족시키고 있지 않을 경우에는, 상측 혹은 하측 어느쪽인가의 이득, 위상을 변화시키고, 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다(도 3에서는, 스텝(S8)에서 상측의 이득(G3U), 위상(P3U)을 변화시킬 경우를 나타내고 있다). 이 조작을, 상측, 하측 모두 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시킬 때까지 되풀이한다. 여기에서, 주파수 특성 보상기(241)의 이득(G3U, G3L)은 이득조정기(261)의 이득(G3)으로부터의 차분, 위상(P3U, P3L)은 위상조정기(251)의 위상변화(P3)로부터의 차분을 나타내고 있는 것으로 한다.
5차 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키고 있지 않을 경우, 이득조정기(262)의 이득(G5)과 위상조정기(252)의 위상(P5)을 설정한다(스텝(S12)). 이들의 값은 임의로 설정해도 좋지만, 인접 채널 누설 전력비가 비교적 작아지도록 설정하는 것이 바람직하다. 다음으로, 상측, 하측의 5차 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키고 있는지 아닌지를 조사한다(스텝(S13)). 하측이 충족시키고 있지 않을 경우(스텝(S14)), 주파수 특성 보상기(242)의 주파수(fc-5f1/2)에 대응하는 이득(G5L), 위상(P5L)을 변화시키고(스텝(S15)), 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다(스텝(S16)). 상측 또는 상하 양측이 만족시키고 있지 않을 경우(스텝(S17)), 주파수 특성 보상기(242)의 주파수(fc+5f1/2)에 대응하는 이득(G5U), 위상(P5U)을 변화시키고(스텝(S18)), 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다(스텝(S19)).
상측 및 하측 중 어느쪽도 만족시키고 있지 않을 경우는, 상측 혹은 하측 어느쪽인가의 이득, 위상을 변화시키고, 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다(도 3에서는, 스텝(S18)에서 상측의 이득(G5U), 위상(P5U)을 변화시킬 경우를 나타내고 있다). 이 조작을, 상하 모두 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 만족시킬 때까지 되풀이한다. 여기에서, 주파수 특성 보상기(242)의 이득(G5U, G5L)은 이득조정기(262)의 이득(G5)으로부터의 차분, 위상(P5U, P5L)은 위상조정기(252)의 위상변화(P5)로부터의 차분을 나타내고 있는 것으로 한다.
3차와 5차의 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 모두 충족시키고 있지 않을 경우, 3차 변형 혹은 5차 변형 중 어느쪽인가를 상기 방법과 마찬가지로, 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시키도록 조정한다 (도 3에서는, 스텝(S2)에서 3차 번형을 조정할 경우를 나타내고 있다).
각 기수차 보상 변형으로서 설정하는 주파수 특성 보상기(241, 242)의 각각의 이득과 위상(G3L과 P3L, G3U와 P3L, G5L과 P5L, G5U와 P5U)을 구하는 방법(도 3 중의 기호(＊)로 나타낸 스텝(S5, S8, S15, S18)의 상세한 동작을 도 4, 도 5에 도시한다. 여기에서는, 예로서 G3U와 P3U를 조정할 경우(스텝(S8))를 나타낸다. 다른 경우도 마찬가지이다.
우선, 상호 변조변형이 소정의 인접 누설 전력비를 달성하고 있는지 아닌지를 조사한다(스텝(S8-1)). 달성하고 있으면 처리는 종료된다. 달성하고 있지 않 으면, 그 때의 주파수(fc+3f1/2)에 발생하는 상호 변조변형의 전력치(WA)를 기록한다(스텝(S8-2)). 다음으로, G3U를 어느 스텝 폭(△G)을 가산하고(스텝(S8-3)), 그 때의 주파수(fc+3f1/2)에 발생하는 상호 변조변형의 전력치(WB)를 기록한다(스텝(S8-4)). 다음으로 G3U를 어느 스텝 폭(△G) 감산하고(스텝(S8-5)), 그 때의 주파수(fc+3f1/2)에 발생하는 상호 변조변형의 전력치(WC)를 기록한다(스텝(S8-6)). 스텝 폭은 임의로 설정해도 좋다.
기록한 전력치(WA, WB, WC)를 비교하고(스텝(S8-7)), WA가 최소이면 P3U의 처리로 옮겨간다(스텝(S8-8)). WB 혹은 WC가 최소인 경우(스텝(S8-9, S8-10))는 가산 혹은 감산의 조작(스텝(S8-91, S8-101))을, 주파수(fc+3f1/2)에 발생하는 상호 변조변형의 전력치가 감소하지 않게 될 때까지 되풀이한다(스텝(S8-92, S8-102)). 감소하지 않게 되면 P3U의 처리(도 5의 처리2)로 옮겨간다. P3U의 처리도 G3U의 처리와 동일한 순서로 행한다.
최종적으로, 주파수(fc+3f1/2)에 발생하는 상호 변조변형의 전력치가 감소하지 않게 되면, G3U 및 P3U가 스타트 시보다 갱신되었는지 아닌지를 조사한다(스텝(S8-11)). 변화되어 있으면, 도 4의 처리1에 의한 G3U의 두번째 조정으로 옮겨진다. 변화되어 있지 않으면, 스텝 폭(△G과 △P)을 각각 α, β(각각 정의 정수)만 작게 해서(스텝(S8-12)) 다시 도 4의 처리1를 행한다. 도 4, 도 5에서는 G3U로부터 조정을 시작하고 있지만, P3U로부터 시작해도 좋다.
도 4 및 5의 처리를, 3차 5차 모두 상호 변조변형이 소정의 인접 채널 누설 전력비를 충족시킬 때까지 되풀이한다. 최종적으로 변형 발생 경로(DP1)에서 보상 변형신호에 주는 주파수 특성은, 이득조정기(261)와 위상조정기(251)와 주파수 특성 보상기(241)에 의한 주파수 특성을 합성한 특성이며, 예를 들면 도 6a, 6b에 이득과 위상의 주파수 특성으로서 각각 나타낸다. 마찬가지로, 변형 발생 경로(DP2)에서 보상 변형신호에 주는 주파수 특성은, 이득조정기(262)와 위상조정기(252)와 주파수 특성 보상기(242)에 의한 주파수 특성을 합성한 특성이며, 예를 들면 도 6c, 6d에 이득과 위상의 주파수 특성으로서 각각 나타낸다.
상기 작용에서는 3차와 5차에 대해서만의 설명이지만, 7차 변형 이후의 보상이 필요할 경우는 동일한 방법을 적용할 수 있다. 또, 3차, 5차를 개별적으로 보상을 행하고 있지만, 동시에 보상을 행해도 좋다.
이 방법에 의해, 3차와 5차의 주파수 특성을 구할 수 있고, 또한, 3차와 5차의 변형을 보상할 수 있다.
제2실시예
도 7에 본 발명의 제2실시예를 도시한다.
제2실시예는, 도 1의 실시예에 있어서, 디지털 프리디스토터(20)의 변형 발생 경로로서 7차 변형 발생 경로(DP3)를 더 추가하고, 또한, 각 변형 발생 경로의 주파수 특성 보상기를 FIR필터로 구성하고 있다. 변형 발생 경로(DP1, DP2, DP3)의 출력은 가산기(271, 272)에 의해 가산되고, 가산 결과는 가산기(27)에서 선형 신호 전달 경로(LP)의 출력과 가산된다. 또한, DAC(31)의 출력으로부터 엘리어싱을 제거하기 위한 저주파 통과 필터(31F)와, 주파수 변환기(32)를 구성하는 믹서(32A)의 출력으로부터 대역 외의 신호를 제거하는 대역 통과 필터(32C)가 설치되고, 분배기(34)는 방향성 결합기(34A)와 대역 통과 필터(34B)로 구성되어 있다. 분배기(34)의 출력은 국부발진기(32B)로부터의 주파수(fc)의 반송파에 의해 주파수 변환기(36)를 구성하는 믹서(36A)에서 다운 컨버트되고, 대역 통과 필터(36B)에 의해 예를 들면 베이스밴드의 신호로 된다. 그 베이스밴드 신호는 증폭기(37)에 의해 증폭되고, 아날로그·디지털 변환기(38)에 의해 디지털 신호로 변환되어 변형추출기(35)에 주어진다.
변형추출기(35)는 3차 변형추출용 대역 통과 필터(351)와, 5차 변형추출용 대역 통과 필터(352)와, 7차 변형추출용 대역 통과 필터(353)로 구성되어 있다. 제어기(40)에는, 추출된 3차, 5차, 7차의 변형 성분이 주어지고, 각각의 차수에 대응하는 주파수 특성 보상기(241, 242, 243), 위상조정기(251, 252, 253), 이득조정기(261, 262, 263)를 제어하는 3차 변형 성분제어기(421), 5차 변형 성분제어기(422), 7차 변형 성분제어기(423)가 설치되어 있다. 이들 각 변형 성분제어기는 도 1의 실시예와 마찬가지로 기능 구성으로서 비 산출부, 비교부, 조정부를 가지고 있지만, 도시되어 있지 않다. 제어기(40)는 또한, 파일럿 신호발생기(13)의 동작을 제어하 고, 또 각각의 변형 성분제어기(421, 422, 423)의 동작을 제어하는 제어부(41)를 가지고 있다.
디지털 프리디스토터는 7차까지의 구성을 나타내고 있지만, 차수는 구성에 따라 달라도 된다.
각 주파수 특성 보상기(241, 242, 243)를 구성하는 FIR필터는 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이 K단의 종속 접속된 지연 소자(24D1∼24DK)와, 그들의 지연 소자의 입출력단의 신호에 설정된 탭 계수(a0∼aK)를 각각 승산하는 승산기(24M0∼4MK)와, 그들의 승산기의 출력을 모두 가산하는 가산기(24S1∼24SK)로 구성된다. FIR필터(241, 242, 243)의 주파수 특성이 원하는 특성이 되도록 탭 계수(a0∼aK)의 값을 정할 수 있다. 따라서, 변형 발생기가 발생한 변형신호를 입력함으로써, 보상 변형 신호의 주파수대 이득특성과 주파수대 위상특성을 원하는대로 변화시킬 수 있다.
디지털 프리디스토터(20)에 주파수 간격(f1)의 등 진폭의 2반송파인 파일럿 신호(PU, PL)를 입력한다. 디지털 프리디스토터(20)의 출력 신호는, 파일럿 신호(PU, PL)에 보상 신호를 부가한 신호이다. 이 신호를 아날로그 신호로 변환 후, 주파수 변환기(32)로, 중심주파수가 fc가 되도록 업 컨버트하고 전력증폭기(33)에 입력한다. 이 때, 디지털 프리디스토터(20)에서 생성한 보상 신호는 송신 계통 전체 에서 변형 보상을 행하도록 설정된다. 따라서, 전력증폭기(33)의 입력 신호 중의 보상 신호와 디지털 프리디스토터(20)의 출력 신호중의 보상 신호에 상이가 있어도 된다.
상호 변조변형은 방향성 결합기(34A)와 대역 통과 필터(34B)에 의해 구성된 분배기(34)에 의해 추출되고, 믹서(36A)와 대역 통과 필터(36B)에 의해 구성되는 주파수 변환기로 다운 컨버트된다. 변형검출기(35)의 입력 신호는 다운 컨버트 된 신호를 아날로그 디지털 변환기(ADC)(38)에 의해 디지탈화한 신호이다. 변형검출기(35)를 구성하는 3차, 5차, 7차 변형 성분추출용 BPF(351, 352, 353)는 각각의 차수의 상측 및 하측의 상호 변조변형 신호를 상측용 대역 통과 필터 및 하측 대역 통과 필터(변형 성분추출용 BPF)에서 추출한다. 3차, 5차, 7차 변형 성분 제어기(421, 422, 423)는 추출된 신호를 이용하여 전력증폭기(33)의 출력으로 소정의 인접 채널 누설 전력비를 달성하는 변형 보상량까지, 각 변형 발생기 출력의 진폭과 위상을 이득조정기와 위상조정기와 주파수 특성 보상기에서 변화시킨다. 이들 값을 구하는 방법은, 상기한 바와 같다. 얻어진 특성을 FIR필터(주파수 특성 보상기)(241, 242, 243)의 탭 계수로서 제어기(421, 422, 423)로 설정한다. 제1실시예의 FIR필터는 각 기수차 변형 발생기의 입력측에 배치되어도 상기와 동일하다.
제3실시예
제3실시예를 도 9에 도시한다. 제3실시예는, (2N+1)차 변형 발생 경로의 주파수 특성 보상기를 24N으로 나타내면, 도 7의 제2실시예에 있어서의 각 (2N+1)차 (N=1, 2, 3)의 변형 발생 경로(DPN)의 주파수 특성 보상기(24N)를 FIR필터에 의해 구성하는 대신에, FFT(24AN)와 주파수 특성조정기(24BN)와 IFFT(24CN)를 이용하여 구성하고 있다. 이 구성에 의한 주파수 특성제어는, 변형 발생기(23N)의 출력 신호를 FFT(24AN)에 의해 주파수영역으로 변환하고, 그 신호에 주파수 특성조정기(24BN)에 의해 원하는 주파수 보상특성의 계수를 승산한 후에 IFFT(24CN)에서 시간영역으로 변환한다.
디지털 프리디스토터용 제어기(40)의 3차 변형 성분제어기(421)는, 전력증폭기(33)의 출력의 3차 변형 성분을 소정의 인접 채널 누설 전력비를 달성하도록, 3차 변형 발생 경로(DP1)의 이득조정기(261)와 위상조정기(251)와 주파수 특성조정기(24B1)의 승산계수를 제어한다. 파일럿 신호를 이용하여 주파수 특성조정기(24B1)의 계수를 설정하지만, 그 설정 방법은 제1실시예와 동일하다. 5차 변형 발생 경로(DP2) 및 7차 변형 발생 경로(DP3)도 동일하다. FFT와 IFFT의 부분은 각 기수차 변형 발생기의 입력측에 배치해도 좋다. 3차, 5차, 7차 변형 발생 경로(DP1, DP2, DP3)의 이득조정기와 위상조정기와 주파수 특성 보상기는 제1실시예와 동일하게 제어된다.
상기 각 실시예에 있어서, 디지털 프리디스토터(20)의 3차, 5차, 7차 변형 발생 경로(DP1, DP2, DP3)는, 도 10에 도시한 바와 같이 각각 독립적으로 제어해도 좋다. 예를 들면, 스텝(S1)에서 3차 변형 발생 경로(DP1)의 이득조정기(261)와 위상조정기(251)와 주파수 특성 보상기(241)를 상기 제1실시예와 동일하게 제어한다. 즉, 전력증폭기(33)의 출력으로 모니터된 파일럿 신호의 3차 변형 성분을 최소로 하도록 제어를 행한다. 그 제어동작의 완료 후에 3차 변형 발생 경로의 제어를 정지하고, 스텝(S2)에서 5차 변형 발생 경로(DP2)의 이득조정기(262)와 위상조정기(252)와 주파수 특성 보상기(242)를 3차 변형 발생 경로(DP1)와 마찬가지로 전력증폭기(33)의 출력으로 모니터된 파일럿 신호의 5차 변형 성분을 최소로 하도록 제어한다. 그 제어동작의 완료 후에 5차 변형 발생 경로의 제어를 정지하고, 스텝(S3)에서 7차 변형 발생 경로(DP3)의 이득조정기(263)와 위상조정기(253)와 주파수 특성 보상기(243)를 3차 변형 발생 경로(DP1)와 마찬가지로 전력증폭기(33)의 출력으로 모니터된 파일럿 신호의 7차 변형 성분을 최소로 하도록 제어한다. 이렇게, 3차, 5차, 7차 변형 발생 경로를 독립적으로 제어한다. 3차, 5차, 7차의 변형 성분을 각각 최소로 할 때까지 상기 제어를 되풀이하여 행한다.
또한, 제2실시예에서는 제어 목표치를 최소치로 하였지만, 상기와 같이 기준치와 비교해서 그것보다 작아지도록 제어해도 좋다. 혹은, 인접 채널 누설 전력비 등의 전력증폭기의 설계 조건이나 전파환경의 변화 등에 따라, 기준치를 적당하게 변경해도 좋다. 또, 기준치는 3차, 5차, 7차에서 다른 값이라도 좋다. 또한, 기 준치는 제어 도중에 변경해도 좋다. 예를 들면, 제1회째의 3차 변형 발생 경로의 제어 때는, 어느 기준치로 하고, 이 값 이하가 될 때까지 3차 변형 발생 경로의 제어를 행한다. 다음으로 5차, 7차 변형 발생 경로의 제어가 차례대로 종료하고, 다시 3차 변형 발생 경로의 제어를 행할 때에, 기준치를 작은 값으로 변경해도 좋다. 다른 차수의 경우도 마찬가지이다.
디지털 프리디스토터(20)의 3차, 5차, 7차 변형 발생 경로(DP1, DP2, DP3)의 스텝(S1, S2, S3)에 의한 제어는, 도 11에 도시한 바와 같이 동시에 행하여도 된다. 이들의 제어는, 예를 들면, 3차, 5차, 7차 변형 발생 경로(DP1, DP2, DP3)의 이득조정기와 위상조정기와 주파수 특성 보상기를 상기 제1실시예와 같이 , 스텝(S4)에서 전력증폭기(33)의 출력으로 모니터된 파일럿 신호의 3차, 5차, 7차 변형 성분이 동시에 최소가 될 때까지 되풀이하여 행한다. 혹은 3차, 5차, 7차 변형 성분을 기준치 이하가 되도록 제어하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 각 기수차 변형 발생 경로에 설치한 주파수 특성 보상기에 의해 파일럿 신호의 상측과 하측의 주파수의 기수차 변형 성분을 개별적으로 제어함으로써, 정밀도 좋게 변형 보상 가능하게 된다. 또한, 프리디스토터를 디지털 신호처리기술로 구성하고 있기 때문에, 아날로그 소자에 의해 구성한 상기 특허문헌2,3과 비교하여, 프리디스토터의 구성을 보다 간단하게 할 수 있다.

Claims (19)

  1. 입력 신호를 선형신호전달 경로와, N개의 기수차 변형 발생 경로에 분배하고, N은 1이상의 정수이며, 그들의 경로의 출력을 합성해서 전력증폭기의 상호 변조변형을 보상하는 보상 변형신호로서 출력하는 멱급수형 프리디스토터의 제어 방법이며, 각 상기 기수차 변형 발생 경로에는 상기 입력 신호의 기수차 변형을 발생하는 변형 발생기와, 상기 기수차 변형에 원하는 주파수 특성을 주는 주파수 특성 보상기가 삽입되어 있고, 상기 제어 방법은,
    (a)파일럿 신호와 상기 입력 신호를 상기 멱급수형 프리디스토터에 입력하는 스텝과,
    (b)상기 전력증폭기의 출력으로부터 상기 파일럿 신호의 변형 성분을 추출하는 스텝과,
    (c)상기 추출된 변형 성분의 상기 파일럿 신호의 상측의 주파수의 변형 성분을 기준치와 비교해서, 그것보다 작아지도록 상기 주파수 특성 보상기의 이득과 위상의 주파수 특성을 조정하는 스텝과,
    (d)상기 추출된 변형 성분의 상기 파일럿 신호의 하측의 주파수의 변형 성분을 상기 기준치와 비교해서, 그것보다 작아지도록 상기 주파수 특성 보상기의 이득과 위상의 주파수 특성을 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 파일럿 신호는, 등 진폭이고 다른 주파수의 2반송파신호인 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 스텝(c)와 (d)를 교대로 복수회 되풀이하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, N은 2이상의 정수이며, 다른 기수차의 상기 변형 발생 경로에 대하여, 각각 추출된 대응하는 기수차의 변형 성분에 의거하여 상기 스텝(c)과 (d)에 의한 조정을 각각 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, N개의 상기 변형 발생 경로의 각각에 대한 상기 조정을, 모든 기수차 변형 성분이 기준치 이하가 될 때까지 반복 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 각 상기 반복에 있어서, N개의 상기 변형 발생 경로에 대한 조정을 차례대로 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 각 상기 반복에 있어서, N개의 상기 변형 발생 경로에 대한 조정을 동시에 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 반복마다 상기 기준치를 차례대로 작은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  9. 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형 발생 경로에는 또한 위상조정기와 이득조정기가 삽입되어 있고, 상기 제어 방법은 상기 스텝(b)에서 추출한 상기 변형 성분의 전력이 소정치 이하가 되도록 상기 위상조정기와 상기 이득조정기를 조정하는 스텝을 상기 스텝(c) 및 (d)의 앞에 가지는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  10. 제 1 항의 제어 방법을 실행하는 제어장치이며,
    파일럿 신호를 발생하고, 상기 멱급수형 프리디스토터에 입력하는 파일럿 신호발생기와,
    상기 전력증폭기의 출력으로부터 상기 파일럿 신호의 기수차 변형 성분을 추출하는 변형추출기와,
    추출된 상기 기수차 변형 성분의, 상기 파일럿 신호의 상측의 주파수의 변형 성분과 하측의 주파수의 변형 성분이 각각 기준치보다 작아지도록 상기 주파수 특성 보상기의 이득과 위상의 주파수 특성을 조정하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 파일럿 신호는, 등 진폭이고 다른 주파수의 2반송 파신호인 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, N은 2이상의 정수이며, 상기 제어기는 다른 기수차의 상기 변형 발생 경로에 대하여, 각각 추출된 대응하는 기수차의 변형 성분에 의거하여 상기 주파수 특성 보상기를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어기는 N개의 상기 변형 발생 경로의 각각에 대한 상기 조정을, 모든 기수차 변형 성분이 기준치 이하가 될 때까지 반복 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어기는 각 상기 반복에 있어서, N개의 상기 변형 발생 경로에 대한 조정을 차례대로 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제어기는 각 상기 반복에 있어서, N개의 상기 변형 발생 경로에 대한 조정을 동시에 실행하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 반복마다 상기 기준치를 차례대로 작은 값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 주파수 특성 보상기는 FIR필터로 구성되어 있고, 상기 제어기는 상기 FIR필터의 탭 계수를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 주파수 특성 보상기는 신호를 주파수 영역신호로 변환하는 FFT와, 상기 주파수 영역신호의 이득과 위상을 조정하는 주파수 특성조정기와, 조정된 주파수 영역신호를 시간 영역신호로 역변환하는 IFFT에 의해 구성되어 있고, 상기 제어기는 상기 주파수 특성조정기의 이득과 위상을 조정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  19. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 변형 발생 경로에는 또한 위상조정기와 이득조정기가 삽입되어 있고, 상기 제어기는 추출한 상기 변형 성분의 전력이 소정치 이하가 되도록 상기 위상조정기와 상기 이득조정기를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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