WO2011125261A1 - 増幅回路及び無線通信装置 - Google Patents

増幅回路及び無線通信装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011125261A1
WO2011125261A1 PCT/JP2010/072379 JP2010072379W WO2011125261A1 WO 2011125261 A1 WO2011125261 A1 WO 2011125261A1 JP 2010072379 W JP2010072379 W JP 2010072379W WO 2011125261 A1 WO2011125261 A1 WO 2011125261A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
amplifier
adjustment
adjustment value
unit
test signal
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/072379
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
政彦 大西
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Priority to US13/580,888 priority Critical patent/US8665017B2/en
Priority to KR1020127029129A priority patent/KR20130093487A/ko
Priority to EP10849501.1A priority patent/EP2557682A4/en
Priority to CN201080066081.5A priority patent/CN102844981B/zh
Priority to JP2012509278A priority patent/JPWO2011125261A1/ja
Publication of WO2011125261A1 publication Critical patent/WO2011125261A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/04Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in discharge-tube amplifiers
    • H03F1/06Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in discharge-tube amplifiers to raise the efficiency of amplifying modulated radio frequency waves; to raise the efficiency of amplifiers acting also as modulators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
    • H03F1/0216Continuous control
    • H03F1/0222Continuous control by using a signal derived from the input signal
    • H03F1/0227Continuous control by using a signal derived from the input signal using supply converters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3241Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits
    • H03F1/3247Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion using predistortion circuits using feedback acting on predistortion circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/102A non-specified detector of a signal envelope being used in an amplifying circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/15Indexing scheme relating to amplifiers the supply or bias voltage or current at the drain side of a FET being continuously controlled by a controlling signal
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/207A hybrid coupler being used as power measuring circuit at the output of an amplifier circuit
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2201/00Indexing scheme relating to details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements covered by H03F1/00
    • H03F2201/32Indexing scheme relating to modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F2201/3233Adaptive predistortion using lookup table, e.g. memory, RAM, ROM, LUT, to generate the predistortion

Definitions

  • the present invention relates to an amplifier circuit used for amplifying signal power mainly in a wireless communication apparatus.
  • a high-power amplifier (HPA: High Power Amplifier) is used in a wireless communication apparatus installed in a mobile phone base station.
  • HPA High Power Amplifier
  • an envelope tracking method also referred to as a power supply modulation method or a bias modulation method
  • the power supply voltage of the amplifier dynamically changes in accordance with the envelope of the RF signal. Therefore, when the amplitude of the RF signal is small, the operating power of the amplifier is suppressed, and as a result, the power efficiency is improved.
  • an object of the present invention is to provide an amplifier circuit that easily realizes synchronization between an input signal applied to an amplifier used in an envelope tracking method and a power supply voltage. .
  • An amplifier circuit includes an amplifier that amplifies power of an input signal, a power supply modulation unit that applies a power supply voltage modulated based on the input signal to the amplifier, and an output that is delayed with respect to the input.
  • a timing adjustment unit having a finite number of adjustment values for adjusting the time to be adjusted, and capable of adjusting a time difference between the input signal and the power supply voltage reaching the amplifier by selecting the adjustment value; and the input signal
  • a test signal output unit capable of repeatedly transmitting a predetermined test signal at a predetermined cycle, k is an arbitrary natural number, and m is an arbitrary natural number satisfying m ⁇ k.
  • m-cycle output power of the amplifier is sequentially measured to find an adjustment value that maximizes the sum or average of m-cycle output power.
  • Te in which an adjusting value determining unit that sets the adjustment value to the timing adjuster.
  • the amplifier circuit configured as described above, instead of trying to measure the mutual time difference between the input signal reaching the amplifier and the power supply voltage, that is, the timing deviation, the timing deviation and the output power for m cycles of the amplifier.
  • the adjustment value that maximizes the sum or average of the output power is searched, and the adjustment value is set in the timing adjustment unit. Thereby, the timing shift is eliminated.
  • by repeatedly sending a predetermined test signal it is possible to accurately compare the sum or average of output power for m periods.
  • the test signal preferably has the same frequency band as that of the input signal during normal operation other than during testing. In this case, the accuracy of timing adjustment based on the test signal and the ease of adjustment can be appropriately ensured. If the frequency band of the test signal is wider than the frequency band of the input signal in normal operation, the accuracy is improved but the adjustment becomes difficult. Conversely, if the frequency band is narrow, the adjustment is easy but the accuracy is lowered.
  • a distortion compensation unit having a function of adding an inverse distortion characteristic to cancel an input / output distortion characteristic in the amplifier to the input signal is provided.
  • the output unit may transmit a test signal in a state where the function of the distortion compensation unit is suspended at the time of initial setting as the amplifier circuit.
  • timing adjustment is performed to appropriately set an initial value of the adjustment value.
  • the distortion compensation unit processes the input / output characteristics of the amplifier. Distortion can be removed. If it is attempted to execute the process (b) without the process (a), it takes a long time to find an appropriate distortion compensation characteristic. However, the initial value of the timing adjustment is obtained by performing the process (a) first. Since it is set appropriately, appropriate distortion compensation can be quickly performed in the process (b).
  • the adjustment value determining unit preferably includes a storage unit capable of storing output power for m cycles.
  • the output power for exactly m cycles can be acquired no matter where the acquisition starts for the k-cycle signal, and there is no need to acquire it while monitoring (counting) m cycles.
  • the test signal includes only a signal that does not repeat the same within one period.
  • the same waveform is not repeated within one cycle, it is sufficient that one cycle of the test signal can recognize a signal over the length (time) of one cycle, and the start point and end point of one cycle are recognized.
  • the test signal output unit and the adjustment value determination unit do not have to be synchronized. Therefore, the timing adjustment process is easy. Also, a plurality of adjustment value candidates for maximum power do not appear, and it is easy to search for an adjustment value for maximum power.
  • the adjustment can be performed with high accuracy.
  • the wireless communication device of the present invention is equipped with the amplifier circuit of (1) above.
  • Such a wireless communication apparatus can easily realize synchronization between an input signal applied to an amplifier used in an envelope tracking method in an amplifier circuit and a power supply voltage. Therefore, the power efficiency of the wireless communication device can be increased.
  • FIG. 8 is an example of a configuration diagram of a wireless communication system having a wireless communication device ST of a wireless base station and wireless communication devices T1, T2, and T3 as terminal devices.
  • the wireless communication device ST includes a transmitter S for transmitting a wireless signal, a receiver R for receiving a wireless signal, and a processing unit P for processing a transmission / reception signal.
  • the wireless communication devices T1 to T3 basically have the same internal configuration.
  • the transmitter S transmits a linear modulation signal and has an amplifier circuit 1 for amplifying the linear modulation signal.
  • the receiver R receives a linear modulation signal and has an amplifier circuit 1 for receiving and amplifying the linear modulation signal. Since the basic configuration of the amplifier circuit 1 is the same for both the transmitter S and the receiver R, the amplifier circuit 1 of the transmitter S will be described below as a representative example.
  • FIG. 1 is a block circuit diagram showing an amplifier circuit 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the amplifier (HPA) 100 is supplied with a power supply voltage (hereinafter referred to as a drain voltage) modulated by the power supply modulation section 1A based on an input signal (digital signal).
  • the power supply modulation unit 1A includes a detection unit 101 that detects an input signal and extracts an envelope signal, a timing adjustment unit 103 that adjusts a time during which an output is delayed with respect to the input, and a power-voltage for the envelope signal.
  • a power-voltage conversion unit 102 that performs conversion and a voltage control unit 104 that finally performs D / A conversion and applies a drain voltage to the amplifier 100 are provided.
  • the timing adjustment unit 106 for adjusting the delay time of the output with respect to the input and the distortion characteristic of the amplifier 100 are compensated.
  • Distortion compensation unit (DPD: Digital Pre-Distorter) 105 and D / A converter 107 are provided.
  • the distortion compensation unit 105 monitors the input / output signal of the amplifier 100 (the output monitoring circuit for distortion compensation is not shown), and grasps the input / output characteristics of the amplifier 100 from the input / output signal. . Then, the distortion compensator 105 cancels the distortion in the amplifier 100 by adding a reverse characteristic of the distorted input / output characteristic to the input signal.
  • Each of the two timing adjustment units 103 and 106 is, for example, a digital filter constituting an FIR filter, and can perform a process of delaying a signal by a predetermined time by appropriately adjusting the phase without changing the amplitude.
  • the adjustment value d1 of the timing adjustment unit 106 on the gate side can be set to any one of ( ⁇ + 1) from 0 to ⁇ ( ⁇ is an integer). is there.
  • the adjustment value d2 of the timing adjustment unit 103 on the drain side can be set to any one of ( ⁇ + 1) from 0 to ⁇ ( ⁇ is an integer).
  • the values of ⁇ and ⁇ are represented by (power of 2 ⁇ 1) such as 127 and 255.
  • the timing adjustment units 103 and 106 have a finite number of adjustment values for adjusting the delay time of the output with respect to the input, and the gate signal as the input signal reaching the amplifier 100 and the drain voltage The mutual time difference can be adjusted by selecting these adjustment values d1 and d2.
  • the timing adjustment unit may basically be provided only on either the gate side or the drain side. However, as an example for realizing more precise adjustment, in the present embodiment, the gate side and the drain of the amplifier 100 are provided. Two timing adjustment units 103 and 106 provided on both sides constitute a timing adjustment unit 1B that synchronizes the gate signal reaching the amplifier 100 and the drain voltage.
  • the electric power output from the amplifier 100 is detected by the directional coupler 111 and supplied to the adjustment value determining unit 109 via the A / D converter 112.
  • the adjustment value determination unit 109 has a storage unit (memory) 110 therein, and can sequentially store power data output from the amplifier 100.
  • the adjustment value determination unit 109 has a function of instructing the two timing adjustment units 103 and 106 which adjustment values d1 and d2 should be selected.
  • the test signal output unit 108 can send a predetermined test signal to the electric circuit of the input signal. However, the test signal is sent out as a pseudo input signal at the time of initial setting before normal operation (initial operation before communication).
  • the test signal output unit 108 transmits a test signal according to an instruction from the adjustment value determination unit 109. Further, the adjustment value determination unit 109 can instruct the distortion compensation unit 105 whether or not to perform a distortion compensation operation.
  • the test signal is repeatedly sent at a predetermined cycle.
  • This test signal has the same frequency band as that of the input signal during normal operation other than during testing. Thereby, the precision of the timing adjustment based on the test signal and the ease of the adjustment can be appropriately ensured. If the frequency band of the test signal is wider than the frequency band of the input signal in normal operation, the accuracy is improved but the adjustment becomes difficult. Conversely, if the frequency band is narrow, the adjustment is easy but the accuracy is lowered.
  • the test signal includes only signals that do not repeat the same within one cycle, and the same waveform is not repeated within one cycle.
  • the period of the test signal only needs to be able to recognize a signal over the length (time) of one period, and it is not necessary to recognize the start point and end point of one period. For this reason, the test signal output unit 108 and the adjustment value determination unit 109 need not be synchronized. Therefore, the timing adjustment process is easy.
  • a peak appears at one location within one cycle of the test signal. In this case, since the change of the output signal appears remarkably with respect to the timing shift, the adjustment can be performed with higher accuracy.
  • the voltage control unit 104 controls the D / A converter 107, the A / D converter 112, and the directional coupler 111 that handle analog signals in the amplifier 100 and its surroundings. It is a digital circuit element and can be configured by software, for example, by a DSP.
  • the digital circuit element indicates the presence of a functional element, and each element does not necessarily have to be separated and independent.
  • the amplifier circuit 1 configured as described above, if the timing adjustment has already been completed, distortion (pre-distortion) is added to the input signal by the distortion compensator 105.
  • the distortion-added input signal is subjected to a delay process for the adjustment value set in the timing adjustment unit 106, converted to an analog signal, and reaches the amplifier 100 as a gate signal.
  • the envelope signal obtained in the detection unit 101 from the input signal is subjected to a delay process of the adjustment value set in the timing adjustment unit 103, and then converted into a voltage signal by the power-voltage conversion unit 102, and the voltage control unit 104 Is converted to an analog drain voltage and reaches the amplifier 100.
  • the timing of the gate signal and the arrival of the drain voltage is synchronized by the timing adjustment, and the amplifier 100 can be operated by the envelope tracking method.
  • timing adjustment will be described in detail.
  • the present embodiment will be described based on the theory that the timing coincides, that is, the output of the amplifier 100 becomes maximum when the gate signal and the drain voltage reaching the amplifier 100 are synchronized with each other. Adjust the timing. First, this theory will be explained.
  • Condition 1 refers to FIG. 2, in which output power is G for all u satisfying the relationship of u sat > u 1 > u 2 (where u sat is a saturated region, u 1 and u 2 are non-saturated regions). The relationship of (V, u 1 )> G (V, u 2 ) is satisfied. That is, in the non-saturated region, the output power increases monotonously with the increase in input power.
  • condition 3 is that at least one set of V 1 ⁇ V 2 satisfying the relationship of G (V 1 , u) ⁇ G (V 2 , u) exists with reference to FIG. That is, the characteristics of the output power can be made different by setting the drain voltage to a different value.
  • Condition 4 is an amplifier circuit that operates in an envelope tracking system.
  • the input signal in the amplifier circuit 1 is x [t] using the time t
  • the input signal to the amplifier 100 is represented as u (x [t]).
  • the drain voltage is represented as V (x [t]).
  • V [t] x [t]
  • the input power and drain voltage of the amplifier 100 are respectively u [t].
  • V (u [t]) V (u [t]
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the input power u and the output power P related to the condition 5.
  • the conversion characteristic of the conversion function V is V as a function of u such that the saturation operating point shown in FIG. That is, the conversion function V that satisfies the condition 2 for the amplifier 100 is used.
  • the conversion function needs to be monotonous, and uses a conversion function V that satisfies V (u 1 ) ⁇ V (u 2 ) for u 1 > u 2 .
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the input power u and the output power P related to the composite condition. Referring to FIG. 6, when the above conditions 1, 3 and 6 are combined, G (V (u 1 ), u 1 )> G (V (u (u)) for all u satisfying u 1 > u 2. The relationship of 2 ) and u 2 ) is a condition related to monotonicity.
  • the test signal to be the input signal u (t) is a periodic signal of period n ⁇ Ts that outputs [x 0 , x 1 ,..., X n-1 ] at every sampling period T S of digital processing. It is.
  • the output from time 0 to n ⁇ T S when the difference in timing between u [t] and V (u [t]) is ⁇ t (0 ⁇ ⁇ t ⁇ n ⁇ T S ).
  • N 1 , N 2 , and N 3 are the following sets, respectively.
  • N 2 set of n satisfying u [n ⁇ T S + ⁇ t] ⁇ u [n ⁇ T S ]
  • N 3 Set of n satisfying u [n ⁇ T S + ⁇ t]> u [n ⁇ T S ]
  • P Lower ( ⁇ t) can be expressed as follows from Condition 2.
  • P even ( ⁇ t), P Lower ( ⁇ t), and P Higher ( ⁇ t) P sum ( ⁇ t) is expressed as follows.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of timing adjustment processing. This timing adjustment is performed at the time of initial setting of the amplifier circuit 1, that is, before normal operation.
  • the main components of the processing are the adjustment value determining unit 109 and the test signal output unit 108 in FIG.
  • the adjustment value determination unit 109 resets the adjustment values d1 and d2 to the timing adjustment units 106 and 103, respectively (step S1). Thereby, for example, both the adjustment values d1 and d2 are set to 0. At this time, the adjustment value determination unit 109 pauses its function so that the distortion compensation unit 105 does not operate. The distortion compensation unit 105 in the idle state outputs the input as it is. Next, the adjustment value determining unit 109 sends one cycle of the test signal from the test signal output unit 108 as [x 0 , x 1 ,..., X n-1 ] and sends it for k cycles (step S2). .
  • k is an arbitrary natural number.
  • the output power of the amplifier 100 is detected by the directional coupler 111, converted into a digital value by the A / D converter 112, and input to the adjustment value determination unit 109.
  • the adjustment value determination unit 109 stores the m-cycle output power (raw waveform) in the storage unit 110
  • the adjustment value determination unit 109 calculates the sum (P sum ) of the output power and determines the adjustment value separately from the m-cycle output power.
  • the information is stored in the unit 109 (step S3).
  • m is an arbitrary natural number that satisfies m ⁇ k.
  • the storage unit 110 capable of storing output power for m cycles can acquire output power for exactly m cycles regardless of where the acquisition starts for a k cycle signal. That is, there is an advantage that it is not necessary to acquire (counting) m periods.
  • step S3 is executed, and thereafter step S4 ⁇ S5 or step S4 ⁇ S6 is executed.
  • the adjustment value determination unit 109 searches the data of the ⁇ total sums P sum for an adjustment value d1 at which the total sum P sum has the maximum power (step S1). S6), d1 is set to that value (step S7).
  • the calculation of the output power for each m period may be an average instead of the sum.
  • the test signal includes only signals that do not repeat in the same period, and the same waveform is not repeated. Accordingly, a plurality of adjustment value d1 candidates for the maximum power do not appear, and it is easy to search for the adjustment value d1 for the maximum power (the same applies to the adjustment value d2 described later). That is, when the same waveform repeats with a time difference ⁇ within one cycle, for example, when the adjustment value is 0 and when the adjustment value ⁇ , the output power is the same, and there are multiple adjustment value candidates that are the maximum power. May appear. In addition to including only signals that do not repeat the same, it is preferable that a peak appears at one location within one cycle of the test signal. In this case, since the change of the output signal appears remarkably with respect to the timing shift, the adjustment can be performed with higher accuracy.
  • the adjustment value determining unit 110 fixes d1 to the above value, and this time, the test signal output unit 108 extracts one period of the test signal [x 0 , x 1 , ..., X n-1 ] are transmitted for k periods (step S8). Further, when the adjustment value determining unit 109 stores the output power (raw waveform) for m cycles in the storage unit 110, the adjustment value determination unit 109 calculates the sum (P sum ) of the output power, and separately from the output power of m cycles, It is stored in the adjustment value determination unit 109 (step S9).
  • step S8 a sufficient time (time until the signal reaches the storage unit 110 via the D / A converter 107, the amplifier 107, and the A / D converter 112 after the test signal is transmitted by executing step S8). ) Elapses, step S9 is executed, and thereafter step S10 ⁇ S11 or step S10 ⁇ S12 is executed.
  • the adjustment value determination unit 109 searches the adjustment value d2 at which the total sum P sum has the maximum power from the ⁇ total sum P sum data (step S1). S12), d2 is set to that value (step S13).
  • the calculation of the output power for each m period may be an average instead of the sum.
  • the number of adjustment values relatively obtained by the two adjustment values d1 and d2, that is, the number of combinations is ⁇ ⁇ ⁇ , which is the number of times the test signal is sent in units of m cycles. is there.
  • adjustment values d1 and d2 that maximize the sum (or average) of the output power of the amplifier 100 with respect to m cycles of the test signal are searched and set in the timing adjustment units 106 and 103, respectively. Is done.
  • the time difference between the input signal reaching the amplifier 100 and the power supply voltage, that is, the timing shift is not measured, but the timing shift and the m period of the amplifier 100 are not measured. Focusing on the relationship with the output power of the minute, an adjustment value that maximizes the total (or average) of the output power is searched, and the adjustment value is set in the timing adjustment unit 1B. Thereby, the timing shift is eliminated.
  • the radio communication apparatus (ST, T1 to T3 / FIG. 8) using the above-described amplifier circuit 1 is provided with an input signal and a power supply voltage applied to the amplifier 100 used in the envelope tracking system in the amplifier circuit 1. Can be easily realized, so that the power efficiency of the wireless communication apparatus can be improved.
  • the amplifier circuit 1 can start normal operation. After normal operation starts, DPD processing by the distortion compensation unit 105 is performed together with envelope tracking. Thus, the amplifier circuit 1 (a) performs the timing adjustment first before operating the distortion compensation unit 105 to appropriately set the initial value of the adjustment value, and (b) DPD of the distortion compensation unit 105 during normal operation.
  • the distortion in the input / output characteristics of the amplifier 100 can be removed by the processing. If it is attempted to execute the process (b) without the process (a), it takes a long time to find an appropriate distortion compensation characteristic. However, the initial value of the timing adjustment is obtained by performing the process (a) first. Since it is set appropriately, distortion compensation can be performed quickly in the process (b).
  • the normal operation can be paused at any time after the start of the normal operation to adjust the timing.
  • the adjustment values d1 and d2 have been described as being selected in ascending order from 0 to the maximum value. However, this is only an example, and may be in descending order. It is also possible to select to increase or decrease sequentially.
  • timing adjustment units 103 and 106 are provided is not limited to the position shown in FIG.
  • the timing adjustment unit 103 may be provided between the power-voltage conversion unit 102 and the voltage control unit 104
  • the timing adjustment unit 106 is provided between the distortion compensation unit 105 and the D / A converter 107. May be.
  • the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive.
  • the scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
  • the amplifier circuit of the present invention or the wireless communication device using the same, it is possible to easily realize synchronization between the input signal applied to the amplifier used in the envelope tracking method and the power supply voltage.

Abstract

 エンベロープ・トラッキング方式の増幅回路1において、入力に対して出力が遅延する時間を調整するための有限個数の調整値を有し、増幅器(100)に到達する入力信号及び電源電圧の相互の時間差を、当該調整値の選択により調整可能なタイミング調整部(1B)と、入力信号としてのテスト信号を所定周期で繰り返し送出可能なテスト信号出力部(108)と、テスト信号のk(任意の自然数)周期ごとにタイミング調整部(1B)における調整値を異なる値に変更させながら、増幅器(100)のm(k以下の任意の自然数)周期の出力電力を順次測定し、m周期の出力電力の総和(又は平均)が最大になる調整値を探索して、当該調整値をタイミング調整部(1B)に設定する調整値決定部(109)とを設けた。

Description

増幅回路及び無線通信装置
 本発明は、主として無線通信装置において、信号電力を増幅するために使用される増幅回路に関する。
 例えば携帯電話の基地局に設置される無線通信装置には、高出力増幅器(HPA: High Power Amplifier)が使用される。このような増幅器に関しては、その電力効率を高めるため、入力されるRF信号の包絡線を用いて電源電圧(ドレイン電圧)を変調するエンベロープ・トラッキング方式(電源変調方式若しくはバイアス変調方式ともいう。)が提案されている(例えば、非特許文献1,2参照。)。この方式では、増幅器の電源電圧はRF信号の包絡線に合わせてダイナミックに変化するので、RF信号の振幅が小さいときは増幅器の動作電力が抑制され、その結果、電力効率が向上する。
 上記のようなエンベロープ・トラッキング方式の増幅器では、RF信号と、その包絡線で変調された電源電圧とが、互いに同期して増幅器に到達し、タイミングのずれがないことが重要である。このタイミングのずれは主として電気長の差に起因するものであり、従って、電気長に配慮してずれを抑制するように回路設計が行われる。
 しかしながら、実際にはさらに細かいレベルで製品ごとのばらつきが生じ、タイミングのずれが生じる。そのため、意図した電力効率の向上が得られず、増幅器の入出力特性に歪が生じる。一方、そのようなタイミングのずれを解消するには、まず、現在どの程度のずれを生じているかを測定することが考えられるが、そのような測定を行うこと自体が容易ではない。
Donald F. Kimball, et al., "High-Efficiency Envelope-Tracking W-CDMA Base-Station Amplifier Using GaN HFETs", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 54, No. 11, November 2006 Feipeng Wang, et. al., "Design of Wide-Band Envelope-Tracking Power Amplifiers for OFDM Applications", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.53, No.4, April 2005
 かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、エンベロープ・トラッキング方式で使用される増幅器に対して付与される入力信号と電源電圧との同期を容易に実現する増幅回路を提供することを目的とする。
 (1)本発明の増幅回路は、入力信号の電力を増幅する増幅器と、前記入力信号に基づいて変調された電源電圧を、前記増幅器に付与する電源変調部と、入力に対して出力が遅延する時間を調整するための有限個数の調整値を有し、前記増幅器に到達する前記入力信号及び電源電圧の相互の時間差を、当該調整値の選択により調整可能なタイミング調整部と、前記入力信号として所定のテスト信号を所定周期で繰り返し送出可能なテスト信号出力部と、kは任意の自然数、mはm≦kを満たす任意の自然数とした場合において、前記テスト信号のk周期ごとに前記タイミング調整部における前記調整値を異なる値に変更させながら、前記増幅器のm周期の出力電力を順次測定し、m周期の出力電力の総和又は平均が最大になる調整値を探索して、当該調整値を前記タイミング調整部に設定する調整値決定部とを備えたものである。
 上記のように構成された増幅回路では、増幅器に到達する入力信号と電源電圧との相互の時間差すなわちタイミングのずれを測定しようとするのではなく、タイミングのずれと増幅器のm周期分の出力電力との関係に着目して、当該出力電力の総和又は平均が最大になる調整値を探索し、その調整値をタイミング調整部に設定するようにした。これにより、タイミングのずれは解消される。また、所定のテスト信号を繰り返し送出することで、m周期分の出力電力の総和又は平均を正確に比較することができる。
 (2)また、上記(1)の増幅回路において、テスト信号は、テスト時以外の通常運用時の入力信号が有する周波数帯域と同じ周波数帯域を有することが好ましい。
 この場合、テスト信号に基づくタイミング調整の精度、及び、調整の容易さを、それぞれ適切に確保することができる。仮にテスト信号の周波数帯域が通常運用における入力信号の周波数帯域より広いと、精度が向上するが調整が困難になり、逆に、狭いと、調整は容易になるが精度が低下する。
 (3)また、上記(1)又は(2)の増幅回路において、増幅器における入出力の歪特性を打ち消す逆歪特性を入力信号に付加する機能を有する歪補償部が設けられており、テスト信号出力部は、当該増幅回路としての初期設定時に歪補償部の機能を休止させた状態で、テスト信号の送出を行うものであってもよい。
 この場合、(a)歪補償部を動作させる前に、まずタイミング調整を行って調整値の初期値を適切に設定し、(b)通常運用時には歪補償部の処理によって増幅器の入出力特性における歪を除去することができる。(a)の処理無く(b)の処理を実行しようとすると、適切な歪補償の特性を見つけることに長い時間を要するが、(a)の処理を先に行うことによりタイミング調整の初期値が適切に設定されているので、(b)の処理では適切な歪補償を迅速に行うことができる。
 (4)また、上記(1)~(3)のいずれかの増幅回路において、調整値決定部は、m周期分の出力電力を記憶可能な記憶部を含むことが好ましい。
 この場合、k周期の信号に対してどこから取得を開始しても、ちょうどm周期分の出力電力を取得することができ、m周期分を監視しながら(数えながら)取得する必要が無い。
 (5)また、上記(1)~(4)のいずれかの増幅回路において、テスト信号は1周期内に、同じ繰り返しにならない信号のみを含むものであることが好ましい。
 この場合、1周期内で同じ波形が繰り返されることもないので、テスト信号の1周期とは、1周期分の長さ(時間)にわたる信号を認識できればよく、1周期の始点・終点を認識する必要はない。そのため、テスト信号出力部と調整値決定部とで同期をとらなくてもよい、ということになる。従って、タイミング調整の処理が容易である。
 また、最大電力となる調整値の候補が複数現れることが無く、最大電力となる調整値の探索が容易である。
 なお、同じ繰り返しにならない信号のみを含むことに加えて、テスト信号の1周期内に、ピークが1箇所で出現する場合には、タイミングのずれに対して出力信号の変化が顕著に現れるため、さらに精度良く調整を行うことができる。
 (6)一方、本発明の無線通信装置は、上記(1)の増幅回路を搭載したものである。
 このような無線通信装置は、増幅回路においてエンベロープ・トラッキング方式で使用される増幅器に対して付与される入力信号と電源電圧との同期を容易に実現することができる。従って、無線通信装置の電力効率を高めることができる。
本発明の一実施形態に係る増幅回路を示すブロック回路図である。 入力電力と出力電力との関係における条件1を示すグラフである。 入力電力と出力電力との関係における条件2を示すグラフである。 入力電力と出力電力との関係における条件3を示すグラフである。 入力電力と出力電力との関係における条件5を示すグラフである。 入力電力と出力電力との関係における条件(1+3+6)を示すグラフである。 タイミング調整の処理の一例を示すフローチャートである。 無線基地局の無線通信装置と、端末装置としての無線通信装置とを有する無線通信システムの構成図の一例である。
 《無線通信装置》
 以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
 図8は、無線基地局の無線通信装置STと、端末装置としての無線通信装置T1,T2,T3とを有する無線通信システムの構成図の一例である。無線通信装置STは、無線信号を送信するための送信機S、無線信号を受信するための受信機R、及び、送受信信号の処理を行う処理部Pを備えている。無線通信装置T1~T3も基本的に同様の内部構成を備えている。
 上記送信機Sは、線形変調信号を送信するものであり、線形変調信号を増幅する増幅回路1を有している。また、上記受信機Rは、線形変調信号を受信するものであり、線形変調信号を受信して増幅するための増幅回路1を有している。増幅回路1の基本的構成は、送信機S及び受信機R共に同様であるので、以下、送信機Sの増幅回路1を代表例として説明する。
 《増幅回路》
 図1は、本発明の一実施形態に係る増幅回路1を示すブロック回路図である。増幅器(HPA)100には、電源変調部1Aにより、入力信号(デジタル信号)に基づいて変調された電源電圧(以下、ドレイン電圧という。)が付与される。この電源変調部1Aは、入力信号を検波してエンベロープ信号を取り出す検波部101と、入力に対して出力が遅延する時間を調整するためのタイミング調整部103と、エンベロープ信号に対して電力‐電圧変換を行う電力‐電圧変換部102と、最終的にD/A変換を行って増幅器100にドレイン電圧を付与する電圧制御部104とを備えている。
 一方、入力信号が増幅器100にゲート信号として付与されるまでの経路には、入力に対して出力が遅延する時間を調整するためのタイミング調整部106と、増幅器100の歪特性の補償を行うための歪補償部(DPD:Digital Pre-Distorter)105と、D/Aコンバータ107とが設けられている。歪補償部105は、増幅器100の入出力信号を監視して(歪補償のための出力監視回路については図示を省略している。)、その入出力信号から増幅器100の入出力特性を把握する。そして、歪補償部105は、歪んだ入出力特性の逆特性を、入力信号に付加することで、増幅器100における歪を打ち消す。
 上記2つのタイミング調整部103,106はそれぞれ、例えばFIRフィルタを構成するデジタルフィルタであり、振幅を変えることなく適切に位相調整を行って、信号を所定時間遅延させる処理を行うことができる。タイミング調整の調整値として選択できる値は多数用意されており、ゲート側のタイミング調整部106の調整値d1は、0~α(αは整数)の(α+1)個のうちいずれかに設定可能である。また、ドレイン側のタイミング調整部103の調整値d2は、0~β(βは整数)の(β+1)個のうちいずれかに設定可能である。例えば、α、βの値は、127、255等の(2のべき乗-1)で表わされる。
 すなわち、タイミング調整部103,106は、入力に対して出力が遅延する時間を調整するための有限個数の調整値を有し、増幅器100に到達する入力信号としてのゲート信号と、ドレイン電圧との相互の時間差を、これら調整値d1,d2の選択により調整可能とするものである。
 なお、タイミング調整部は基本的には、ゲート側・ドレイン側のいずれか一方のみに設けてもよいが、より精密な調整を実現する一例として、本実施形態では、増幅器100のゲート側及びドレイン側の双方に設けた2つのタイミング調整部103,106によって、増幅器100に到達するゲート信号とドレイン電圧との同期をとるタイミング調整部1Bが構成されている。
 増幅器100の出力する電力は、方向性結合器111により検出され、A/Dコンバータ112を経て調整値決定部109に与えられる。調整値決定部109は内部に記憶部(メモリ)110を有しており、増幅器100が出力する電力のデータを逐次記憶することができる。調整値決定部109は、2つのタイミング調整部103,106に対して、選択すべき調整値d1、d2を指示する機能を有する。
 テスト信号出力部108は、所定のテスト信号を入力信号の電路に送出することができる。但し、テスト信号は、通常運用の前(通信を行う前の稼働初期)における初期設定時に、擬似的な入力信号として送出される。テスト信号出力部108は、調整値決定部109からの指示により、テスト信号を送出する。また、調整値決定部109は、歪補償部105に対して、歪補償の動作を行うか否かを指示することができる。
 テスト信号は、所定周期で繰り返し送出される。このテスト信号は、テスト時以外の通常運用時の入力信号が有する周波数帯域と同じ周波数帯域を有する。これにより、テスト信号に基づくタイミング調整の精度、及び、調整の容易さを、それぞれ適切に確保することができる。仮にテスト信号の周波数帯域が通常運用における入力信号の周波数帯域より広いと、精度が向上するが調整が困難になり、逆に、狭いと、調整は容易になるが精度が低下する。
 また、テスト信号は1周期内に、同じ繰り返しにならない信号のみを含んでおり、1周期内に同じ波形が繰り返されることはない。この場合、テスト信号の1周期とは、1周期分の長さ(時間)にわたる信号を認識できればよく、1周期の始点・終点を認識する必要はない。そのため、テスト信号出力部108と調整値決定部109とで同期をとらなくてもよい。従って、タイミング調整の処理が容易である。なお、同じ繰り返しにならない信号のみを含むことに加えて、テスト信号の1周期内に、ピークが1箇所で出現することが好ましい。この場合、タイミングのずれに対して出力信号の変化が顕著に現れるため、さらに精度良く調整を行うことができる。
 上記テスト信号はデジタル信号であり、[x0,x1,・・・,xn-1]と表わされる。例えば(n-1)は8191(=213-1)である。
 上述の増幅回路1の構成要素のうち、増幅器100並びにその周辺でアナログ信号を扱う電圧制御部104、D/Aコンバータ107、A/Dコンバータ112及び方向性結合器111を除く他の要素は、デジタル回路要素であり、例えばDSPによってソフトウェアで構成することができる。デジタル回路要素については、機能上の要素の存在を示すものであり、各要素は必ずしも分離独立したものでなくてもよい。
 上記のように構成された増幅回路1において、タイミング調整が既に完了しているとすると、入力信号には歪補償部105で歪(Pre-distortion)が付加される。歪が付加された入力信号は、タイミング調整部106に設定された調整値の遅延処理を受けた後、アナログ信号に変換され、ゲート信号として増幅器100に到達する。一方、入力信号から検波部101において得られたエンベロープ信号はタイミング調整部103に設定された調整値の遅延処理を受けた後、電力-電圧変換部102で電圧信号に変換され、電圧制御部104でアナログのドレイン電圧に変換され、増幅器100に到達する。タイミング調整によってゲート信号とドレイン電圧の到達のタイミングは同期し、エンベロープ・トラッキング方式で増幅器100を動作させることができる。
 《タイミング調整の根拠となる理論》
 次に、タイミング調整について詳細に説明する。結論から先に述べると、本実施形態においては、タイミングの一致すなわち、増幅器100に到達するゲート信号とドレイン電圧とが互いに同期しているとき、増幅器100の出力が最大になる、という理論に基づいてタイミング調整を行う。まず、この理論から説明する。
 増幅器100の入力電力をu、出力電力をP、ドレイン電圧をV、増幅特性をGとするとき、P=G(V,u)である。この増幅特性Gが有する具体的特性として以下の3つの条件を仮定することができる。図2~4は、入力電力uと出力電力Pとの関係を示すグラフである。
 [条件1]
 条件1は、図2を参照して、usat>u1>u2(usatは飽和領域、u1,u2は非飽和領域)の関係を満たす全てのuについて、出力電力が、G(V,u1)>G(V,u2)の関係を満たすことである。すなわち、非飽和領域では入力電力の増加に応じて出力電力が単調に増加すること、である。
 [条件2]
 次に、条件2は、図3を参照して、u>usatを満たす全てのuについて、出力電力が、G(V,u)=G(V,usat)の関係を満たすことである。すなわち、飽和領域では出力電力が一定であること、である。
 [条件3]
 さらに、条件3は、図4を参照して、G(V1,u)≧G(V2,u)の関係を満たすV1≧V2が少なくとも1組存在することである。すなわち、ドレイン電圧を異なる値に設定することにより出力電力の特性を異なるものにできること、である。
 [条件4]
 条件4は、エンベロープ・トラッキング方式で動作する増幅回路であること、である。この場合、時間tを用いて、増幅回路1における入力信号をx[t]とすると、増幅器100への入力信号はu(x[t])と表される。また、ドレイン電圧はV(x[t])と表される。ここで、簡略化のため、u[t]=x[t]のとき、V[t]=V(u[t])で考えると、増幅器100の入力電力及びドレイン電圧はそれぞれ、u[t]及びV(u[t])と表すことができる。
 一方、電力-電圧変換部102における電力-電圧変換は、以下の条件5,6に示す変換関数の条件に従って行われている。図5は、条件5に関する入力電力uと出力電力Pとの関係を示すグラフである。
 [条件5]
 変換関数Vの変換特性は、増幅器100の特性において図5に示す飽和動作点が存在するような、uの関数としてのVである、ということである。すなわち、増幅器100についての条件2を満たすような変換関数Vを用いるという意味である。
 [条件6]
 変換関数は、単調性が必要であり、u1>u2に対してV(u1)≧V(u2)となる変換関数Vを用いることである。
 図6は、複合条件に関する入力電力uと出力電力Pとの関係を示すグラフである。図6を参照して、上記の条件1,3,6を合わせると、u1>u2を満たす全てのuに対して、G(V(u1),u1)>G(V(u2),u2)となる関係が、単調性に関する条件となる。
 次に、入力信号u(t)となるテスト信号は、デジタル処理のサンプリング周期TSごとに[x0,x1,・・・,xn-1]を出力する周期n・Tsの周期信号である。ここで、u[t]とV(u[t])との相互のタイミングのずれをΔt(0≦Δt<n・TS)としたときの、時刻0からn・TSまでの、出力電力の総和Psum(Δt)を考える。
 テスト信号の1周期に相当する増幅器100の出力電力の総和Psum(Δt)は、以下の式(1)、(2)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、上記のN1,N2,N3はそれぞれ、以下の集合である。
 N1:u[n・TS+Δt]=u[n・TS]を満たすnの集合
 N2:u[n・TS+Δt]<u[n・TS]を満たすnの集合
 N3:u[n・TS+Δt]>u[n・TS]を満たすnの集合
 上記のPeven(Δt)については以下のように表現できる。なお、Δt=0で増幅器100が出力する電力が最大になることを、背理法を用いて証明すべく、以下の説明では、Δtが0ではない場合の電力を計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 また、上記のPLower(Δt)については条件2より、以下のように表現できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 さらに、上記のPHigher(Δt)については、条件1より以下のように表現できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 上記のPeven(Δt)、PLower(Δt)、PHigher(Δt)を用いて、Psum(Δt)は、以下のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 以上により、Δtが0でなければPsum(Δt)は常にPsum(0)未満であり、Psum(0)となるときはΔt=0のとき、すなわち、入力信号uとドレイン電圧Vとが互いに同期し、両者のタイミングが合っていることがわかる。
 《タイミング調整の実施例》
 次に、図1の増幅回路1におけるタイミング調整の実施例について説明する。図7は、タイミング調整の処理の一例を示すフローチャートである。このタイミング調整は、増幅回路1の初期設定時、すなわち通常運用の前に行われる。処理の主体となるのは、主として図1における調整値決定部109及びテスト信号出力部108である。
 図7において、まず、調整値決定部109は、タイミング調整部106及び103に対してそれぞれ、調整値d1及びd2の値をリセットする(ステップS1)。これにより、例えば、調整値d1,d2は共に0に設定される。また、このとき、調整値決定部109は、歪補償部105が動作しないように、その機能を休止させておく。休止状態の歪補償部105は、入力をそのまま出力する。次に、調整値決定部109はテスト信号出力部108からテスト信号の1周期分を[x0,x1,・・・,xn-1]としてこれをk周期、送出させる(ステップS2)。ここで、kは任意の自然数である。
 テスト信号はタイミング調整部106により調整値d1=0の調整を経てアナログ値に変換され、増幅器100にゲート信号として入力される。一方、テスト信号のエンベロープ信号はタイミング調整部103により調整値d2=0の調整を経て、電圧信号に変換され、電圧制御部104から増幅器100にドレイン電圧として付与される。増幅器100の出力電力は方向性結合器111で検出され、A/Dコンバータ112でデジタル値に変換され、調整値決定部109に入力される。
 調整値決定部109は、m周期の出力電力(生の波形)を記憶部110に記憶すると、その出力電力の総和(Psum)を演算し、m周期の出力電力とは別に、調整値決定部109内に記憶する(ステップS3)。ここで、mは、m≦kを満たす任意の自然数である。なお、m周期分の出力電力を記憶可能な記憶部110は、k周期の信号に対してどこから取得を開始しても、ちょうどm周期分の出力電力を取得することができる。すなわち、m周期分を監視しながら(数えながら)取得する必要が無いという利点がある。
 次に、調整値決定部109は、調整値d1について0からαまで実行したか否かを判断する(ステップS4)。ここでは「No」であり、調整値決定部109は次の調整値d1=1を選択する(ステップS5)。そして再び、調整値決定部109はテスト信号出力部108からテスト信号をk周期送出させ(ステップS2)、m周期の出力電力を記憶(上書き)すると、同様に、その出力電力の総和(Psum)を演算し、記憶する(ステップS3)。
 なお、時間的には、ステップS2の実行によりテスト信号が送出されてから十分な時間(信号がD/Aコンバータ107、増幅器107、A/Dコンバータ112を経て記憶部110に到達するまでの時間)が経過した後、ステップS3が実行され、その後、ステップS4→S5、又は、ステップS4→S6が実行される。
 このような処理を繰り返して、調整値d1=αまで実行すると、調整値決定部109は、α個の総和Psumのデータから、総和Psumが最大電力となる調整値d1を探索し(ステップS6)、d1をその値に設定する(ステップS7)。
 なお、各m周期分の出力電力の演算は、総和ではなく平均を求めるものであってもよい。
 なお、前述のように、テスト信号は1周期内に、同じ繰り返しにならない信号のみを含んでおり、同じ波形が繰り返されることもない。従って、最大電力となる調整値d1の候補が複数現れることが無く、最大電力となる調整値d1の探索が容易である(これは、後述の調整値d2についても同様である。)。すなわち、1周期内で同じ波形が時間差Δτで繰り返すと、例えば、調整値0のときと、調整値Δτのときとで、互いに出力電力が同じになり、最大電力となる調整値の候補が複数現れる可能性がある。また、同じ繰り返しにならない信号のみを含むことに加えて、テスト信号の1周期内に、ピークが1箇所で出現することが好ましい。この場合には、タイミングのずれに対して出力信号の変化が顕著に現れるため、さらに精度良く調整を行うことができる。
 次に、調整値決定部110は、d1を上記の値に固定して、今度はd2についての探索を行うべく、テスト信号出力部108からテスト信号の1周期分を[x0,x1,・・・,xn-1]としてこれをk周期、送出させる(ステップS8)。また、調整値決定部109は、m周期分の出力電力(生の波形)を記憶部110に記憶すると、その出力電力の総和(Psum)を演算し、m周期の出力電力とは別に、調整値決定部109内に記憶する(ステップS9)。
 続いて、調整値決定部109は、調整値d2について0からβまで実行したか否かを判断する(ステップS10)。ここでは「No」であり、調整値決定部109は次の調整値d2=1を選択する(ステップS11)。そして再び、調整値決定部109はテスト信号出力部108からテスト信号をk周期送出させ(ステップS8)、m周期の出力電力を記憶(上書き)すると、同様に、その出力電力の総和(Psum)を演算し、記憶する(ステップS9)。
 なお、時間的には、ステップS8の実行によりテスト信号が送出されてから十分な時間(信号がD/Aコンバータ107、増幅器107、A/Dコンバータ112を経て記憶部110に到達するまでの時間)が経過した後、ステップS9が実行され、その後、ステップS10→S11、又は、ステップS10→S12が実行される。
 このような処理を繰り返して、調整値d2=βまで実行すると、調整値決定部109は、β個の総和Psumのデータから、総和Psumが最大電力となる調整値d2を探索し(ステップS12)、d2をその値に設定する(ステップS13)。
 なお、各m周期分の出力電力の演算は、総和ではなく平均を求めるものであってもよい。
 上記フローチャートの処理において、2つの調整値d1,d2によって相対的に得られる調整値の数すなわち、組み合わせ数は、α×βであり、これは、m周期単位のテスト信号が送出される回数でもある。
 以上のようなタイミング調整によって、テスト信号m周期分に対して増幅器100の出力電力の総和(又は平均)が最大になる調整値d1,d2が探索され、それぞれ、タイミング調整部106,103に設定される。このように、本実施形態の増幅回路1では、増幅器100に到達する入力信号と電源電圧との相互の時間差すなわちタイミングのずれを測定しようとするのではなく、タイミングのずれと増幅器100のm周期分の出力電力との関係に着目して、当該出力電力の総和(又は平均)が最大になる調整値を探索し、その調整値をタイミング調整部1Bに設定するようにした。これにより、タイミングのずれは解消される。
 従って、エンベロープ・トラッキング方式で使用される増幅器100に対して付与される入力信号と電源電圧との同期を容易に実現することができる。また、所定のテスト信号を繰り返し送出することで、各m周期分の出力電力の総和(又は平均)を正確に比較することができる。
 さらに、上記の増幅回路1を使用した無線通信装置(ST,T1~T3/図8)は、増幅回路1においてエンベロープ・トラッキング方式で使用される増幅器100に対して付与される入力信号と電源電圧との同期を容易に実現することができるので、無線通信装置としての電力効率を高めることができる。
 上記タイミング調整が完了すると、増幅回路1は通常の運用を開始することができる。通常運用開始後は、エンベロープ・トラッキングと共に、歪補償部105によるDPD処理が行われる。こうして、当該増幅回路1は、(a)歪補償部105を動作させる前に、まずタイミング調整を行って調整値の初期値を適切に設定し、(b)通常運用時には歪補償部105のDPD処理によって増幅器100の入出力特性における歪を除去することができる。(a)の処理無く(b)の処理を実行しようとすると、適切な歪補償の特性を見つけることに長い時間を要するが、(a)の処理を先に行うことによりタイミング調整の初期値が適切に設定されているので、(b)の処理では歪補償を迅速に行うことができる。
 《その他》
 なお、上記のタイミング調整は、通常運用前の初期設定時に行うものとしたが、通常運用の開始後も、随時、通常運用を休止させて、タイミング調整を行うことは可能である。
 また、上記タイミング調整の実施例では、調整値d1,d2を0から最大値まで昇順に選択していくものとして説明したが、これは一例であり、降順でもよいし、さらには、特定の値から順次増加又は減少するように選択することも可能である。
 なお、タイミング調整部103及び106を設ける場所は、図1に示す位置に限定されない。例えば、タイミング調整部103は、電力-電圧変換部102と電圧制御部104との間に設けてもよいし、タイミング調整部106は、歪補償部105とD/Aコンバータ107との間に設けてもよい。
 なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
 本発明の増幅回路又はこれを用いた無線通信装置によれば、エンベロープ・トラッキング方式で使用される増幅器に対して付与される入力信号と電源電圧との同期を容易に実現することができる。

Claims (6)

  1.  入力信号の電力を増幅する増幅器と、
     前記入力信号に基づいて変調された電源電圧を、前記増幅器に付与する電源変調部と、
     入力に対して出力が遅延する時間を調整するための有限個数の調整値を有し、前記増幅器に到達する前記入力信号及び電源電圧の相互の時間差を、当該調整値の選択により調整可能なタイミング調整部と、
     前記入力信号として所定のテスト信号を所定周期で繰り返し送出可能なテスト信号出力部と、
     kは任意の自然数、mはm≦kを満たす任意の自然数とした場合において、前記テスト信号のk周期ごとに前記タイミング調整部における前記調整値を異なる値に変更させながら、前記増幅器のm周期の出力電力を順次測定し、m周期の出力電力の総和又は平均が最大になる調整値を探索して、当該調整値を前記タイミング調整部に設定する調整値決定部と
     を備えたことを特徴とする増幅回路。
  2.  前記テスト信号は、テスト時以外の通常運用時の入力信号が有する周波数帯域と同じ周波数帯域を有する請求項1記載の増幅回路。
  3.  前記増幅器における入出力の歪特性を打ち消す逆歪特性を入力信号に付加する機能を有する歪補償部が設けられており、
     前記テスト信号出力部は、当該増幅回路としての初期設定時に前記歪補償部の機能を休止させた状態で、前記テスト信号の送出を行う請求項1又は2に記載の増幅回路。
  4.  前記調整値決定部は、前記m周期分の出力電力を記憶可能な記憶部を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の増幅回路。
  5.  前記テスト信号は1周期内に、同じ繰り返しにならない信号のみを含む請求項1~4のいずれか1項に記載の増幅回路。
  6.  増幅回路を搭載した無線通信装置であって、当該増幅回路は、
     入力信号の電力を増幅する増幅器と、
     前記入力信号に基づいて変調された電源電圧を、前記増幅器に付与する電源変調部と、
     入力に対して出力が遅延する時間を調整するための有限個数の調整値を有し、前記増幅器に到達する前記入力信号及び電源電圧の相互の時間差を、当該調整値の選択により調整可能なタイミング調整部と、
     前記入力信号として所定のテスト信号を所定周期で繰り返し送出可能なテスト信号出力部と、
     kは任意の自然数、mはm≦kを満たす任意の自然数とした場合において、前記テスト信号のk周期ごとに前記タイミング調整部における前記調整値を異なる値に変更させながら、前記増幅器のm周期の出力電力を順次測定し、m周期の出力電力の総和又は平均が最大になる調整値を探索して、当該調整値を前記タイミング調整部に設定する調整値決定部と
     を備えたことを特徴とする無線通信装置。
PCT/JP2010/072379 2010-04-09 2010-12-13 増幅回路及び無線通信装置 WO2011125261A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/580,888 US8665017B2 (en) 2010-04-09 2010-12-13 Amplifier circuit and radio communication apparatus
KR1020127029129A KR20130093487A (ko) 2010-04-09 2010-12-13 증폭 회로 및 무선 통신 장치
EP10849501.1A EP2557682A4 (en) 2010-04-09 2010-12-13 AMPLIFIER CIRCUIT AND WIRELESS COMMUNICATION DEVICE
CN201080066081.5A CN102844981B (zh) 2010-04-09 2010-12-13 放大器电路和无线通信装置
JP2012509278A JPWO2011125261A1 (ja) 2010-04-09 2010-12-13 増幅回路及び無線通信装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010090167 2010-04-09
JP2010-090167 2010-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011125261A1 true WO2011125261A1 (ja) 2011-10-13

Family

ID=44762235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/072379 WO2011125261A1 (ja) 2010-04-09 2010-12-13 増幅回路及び無線通信装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8665017B2 (ja)
EP (1) EP2557682A4 (ja)
JP (1) JPWO2011125261A1 (ja)
KR (1) KR20130093487A (ja)
CN (1) CN102844981B (ja)
TW (1) TW201203837A (ja)
WO (1) WO2011125261A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013523045A (ja) * 2010-03-22 2013-06-13 レイセオン カンパニー デジタル/アナログ変換器(dac)
KR20140116494A (ko) * 2012-01-16 2014-10-02 누지라 리미티드 엔벨로프 추적 증폭기에 대한 엔벨로프 경로에서 형상 테이블과 조합하는 rf 경로에서의 사전-왜곡
JP2015511802A (ja) * 2012-03-30 2015-04-20 ヌジラ リミテッド 装置特性化データを使用する包絡線追跡増段の包絡線整形および信号パス歪補償の決定
JP2016184908A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 古河電気工業株式会社 増幅装置
JP2017527196A (ja) * 2014-08-29 2017-09-14 株式会社東芝 包絡線追跡のためのタイミングアライメント感度

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2479579B (en) * 2010-04-15 2017-12-06 Snaptrack Inc Timing alignment for modulated supply
WO2013134025A1 (en) * 2012-03-04 2013-09-12 Quantance, Inc. Noise optimized envelope tracking system for power amplifiers
US9794006B2 (en) * 2014-05-08 2017-10-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Envelope tracking RF transmitter calibration
CN109120233B (zh) * 2015-02-15 2022-07-01 天工方案公司 射频放大系统、装置和方法
US11082013B2 (en) * 2017-05-12 2021-08-03 Mediatek Inc. Method of reducing memory effect of power amplifier
CN111510075B (zh) * 2020-05-13 2024-03-08 维沃移动通信有限公司 一种功率放大器的电压调整方法、装置及电子设备
TWI749865B (zh) * 2020-11-12 2021-12-11 瑞昱半導體股份有限公司 發射電路及其發射訊號強度調整方法
TWI783448B (zh) 2021-04-16 2022-11-11 瑞昱半導體股份有限公司 收發器電路與傳送功率偏差補償方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001189685A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Fujitsu Ltd 歪補償装置
JP2009232296A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 増幅回路及びその調整方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6366177B1 (en) * 2000-02-02 2002-04-02 Tropian Inc. High-efficiency power modulators
WO2003056698A2 (en) * 2001-12-24 2003-07-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Power amplifier
JP2008047945A (ja) * 2005-03-28 2008-02-28 Nec Saitama Ltd アンプ装置
JP4868846B2 (ja) * 2005-12-22 2012-02-01 富士通株式会社 電圧制御信号調整装置及び電圧制御信号調整方法
JP5028966B2 (ja) * 2006-11-15 2012-09-19 日本電気株式会社 増幅器
JP5100339B2 (ja) 2007-12-03 2012-12-19 三菱電機株式会社 電力増幅器
JP2009194575A (ja) * 2008-02-13 2009-08-27 Panasonic Corp 送信装置
JP5056586B2 (ja) 2008-05-27 2012-10-24 住友電気工業株式会社 増幅回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001189685A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Fujitsu Ltd 歪補償装置
JP2009232296A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 増幅回路及びその調整方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONALD F. KIMBALL ET AL.: "High-Efficiency Envelope-Tracking W-CDMA Base-Station Amplifier Using GaN HFETs", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, vol. 54, no. 11, November 2006 (2006-11-01), XP011149867, DOI: doi:10.1109/TMTT.2006.884685
FEIPENG WANG ET AL.: "Design of Wide-Band Envelope-Tracking Power Amplifiers for OFDM Applications", IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, vol. 53, no. 4, April 2005 (2005-04-01)
See also references of EP2557682A4

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013523045A (ja) * 2010-03-22 2013-06-13 レイセオン カンパニー デジタル/アナログ変換器(dac)
KR20140116494A (ko) * 2012-01-16 2014-10-02 누지라 리미티드 엔벨로프 추적 증폭기에 대한 엔벨로프 경로에서 형상 테이블과 조합하는 rf 경로에서의 사전-왜곡
CN104170250A (zh) * 2012-01-16 2014-11-26 努吉拉有限公司 与用于包络跟踪放大器的包络路径中的成形表组合的在rf路径中的预失真
JP2015504286A (ja) * 2012-01-16 2015-02-05 ヌジラ リミテッド 包絡線追跡増幅器のための包絡線パス内の整形テーブルと併用するrfパス内の歪補償
US10148229B2 (en) 2012-01-16 2018-12-04 Snaptrack, Inc. Pre-distortion in RF path in combination with shaping table in envelope path for envelope tracking amplifier
KR102025612B1 (ko) * 2012-01-16 2019-09-27 스냅트랙, 인코포레이티드 엔벨로프 추적 증폭기에 대한 엔벨로프 경로에서 형상 테이블과 조합하는 rf 경로에서의 사전-왜곡
JP2015511802A (ja) * 2012-03-30 2015-04-20 ヌジラ リミテッド 装置特性化データを使用する包絡線追跡増段の包絡線整形および信号パス歪補償の決定
JP2017527196A (ja) * 2014-08-29 2017-09-14 株式会社東芝 包絡線追跡のためのタイミングアライメント感度
US10097137B2 (en) 2014-08-29 2018-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Timing alignment sensitivity for envelope tracking
JP2016184908A (ja) * 2015-03-26 2016-10-20 古河電気工業株式会社 増幅装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011125261A1 (ja) 2013-07-08
US8665017B2 (en) 2014-03-04
US20120326777A1 (en) 2012-12-27
TW201203837A (en) 2012-01-16
CN102844981B (zh) 2015-04-01
EP2557682A1 (en) 2013-02-13
KR20130093487A (ko) 2013-08-22
CN102844981A (zh) 2012-12-26
EP2557682A4 (en) 2014-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011125261A1 (ja) 増幅回路及び無線通信装置
US8982995B1 (en) Communication device and method of multipath compensation for digital predistortion linearization
US8767871B2 (en) Antenna tuning using the ratio of complex forward and reflected signals
TWI565233B (zh) 用以放大傳輸信號或用以判定延遲控制參數之值的設備及方法
US8542766B2 (en) Time alignment algorithm for transmitters with EER/ET amplifiers and others
JP4323968B2 (ja) 無線通信装置のタイミング調整方法
US9762268B2 (en) Wireless transceiver
US9099966B2 (en) Dual time alignment architecture for transmitters using EER/ET amplifiers and others
US20130177105A1 (en) Method and system for estimating and compensating non-linear distortion in a transmitter using calibration
JP2008539602A (ja) ポーラ変調送信回路及び通信機器
US8837635B2 (en) Controlling a transmit path based on monitored error vector magnitude (EVM) performance
US9118285B2 (en) Compensation of a transmitter distortion
US20190319653A1 (en) Non-linear interference detection
WO2010016111A1 (ja) 送信装置および調整値測定方法
JP3866746B2 (ja) 歪補償装置
JP2007129744A (ja) 適応制御装置
US8396416B2 (en) Radio system and a method for relaying radio signals
US9515614B2 (en) Amplifier device and wireless communication device
WO2016030651A1 (en) Timing alignment sensitivity for envelope tracking
JPWO2004055976A1 (ja) 歪み補償用テーブル作成方法及び歪み補償方法
JP2002151973A (ja) 送信装置及びプリディストーション歪補償方法
JP2011019154A (ja) 歪補償回路、及びこれを用いた無線送信装置
Santucci et al. A block adaptive predistortion algorithm for transceivers with long transmit-receive latency
JP2008098781A (ja) 通信装置
JP4691693B2 (ja) 送信機および送信機の歪補正に用いる遅延時間計測方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080066081.5

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10849501

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012509278

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010849501

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13580888

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 9415/CHENP/2012

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20127029129

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A