WO2015174119A1 - 歪補償装置の製造方法 - Google Patents

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WO2015174119A1
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前畠 貴
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a distortion compensation apparatus, and in particular, to manufacture a distortion compensation apparatus that performs distortion compensation on a signal conversion apparatus that converts an input signal into a 1-bit pulse train that represents an analog signal and outputs the signal. Regarding the method.
  • the ⁇ modulation is a type of oversampling modulation.
  • the ⁇ modulator includes a loop filter and a quantizer.
  • the quantizer can output a 1-bit pulse train as a quantized signal.
  • the 1-bit pulse train output from the ⁇ modulator simply passes through the analog filter and becomes the original analog waveform.
  • the 1-bit pulse train output from the ⁇ modulator is a digital signal, but represents an analog waveform, and has both a digital signal property and an analog signal property.
  • the present inventor has found that the asymmetry of the rising waveform and the falling waveform of the pulse in the 1-bit pulse train that also has properties as an analog signal is a cause of signal characteristic deterioration as an analog signal (see Patent Document 1). . That is, if the distortion component (asymmetric component) that causes asymmetry between the rising waveform and falling waveform of the pulse included in the waveform of the 1-bit pulse train is suppressed, signal characteristic deterioration as an analog signal expressed by the 1-bit pulse train is suppressed. be able to.
  • the eye pattern is obtained by observing the 1-bit pulse train using a sampling oscilloscope.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a distortion compensation apparatus that can effectively suppress signal characteristic deterioration as an analog signal expressed by a 1-bit pulse train. To do.
  • the present embodiment is a method of manufacturing a distortion compensation device that performs distortion compensation of a signal conversion device that converts an input signal into a 1-bit pulse train.
  • the 1-bit pulse train has a pulse rise waveform that is ideal for a pulse rise waveform. It has the first distortion component, and the falling waveform of the pulse has the second distortion component with respect to the ideal falling waveform of the pulse, and is obtained from the 1-bit pulse train output from the signal converter.
  • an asymmetric component that makes the first distortion component and the second distortion component of the 1-bit pulse train asymmetric with respect to a time axis based on an output signal and the input signal;
  • a storage step of storing the asymmetric component acquired in the acquisition step in the distortion compensation device that performs distortion compensation based on the asymmetric component, and the input signal is modulated
  • the signal is converted into a 1-bit pulse train by the signal converter, and the acquisition step acquires the difference between the output baseband signal obtained by demodulating the output signal and the input baseband signal that is the input signal before modulation as the asymmetric component.
  • a distortion compensation apparatus of the present invention According to the method for manufacturing a distortion compensation apparatus of the present invention, it is possible to obtain a distortion compensation apparatus that can effectively suppress signal characteristic deterioration.
  • FIG. 1 It is a block diagram of a system that outputs an RF signal expressed by a 1-bit pulse train. It is a figure which shows an example of the pulse waveform (symmetric waveform) of the 1 bit pulse train which a delta-sigma modulator outputs, (a) has shown the eye pattern, (b) is this pulse waveform Sout (t). A time axis waveform is shown. (C) shows an ideal pulse waveform S Ideal (t) with respect to a symmetric waveform, and (d) shows a symmetry between a rising waveform f rise (t) and a falling waveform f fall (t) in the symmetric waveform.
  • the component f sym (t) is shown, and (e) shows the asymmetric component f Asym (t) in the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) in the symmetric waveform.
  • (C) shows an ideal waveform S Ideal (t) for a symmetric waveform, and (d) shows a rising waveform f rise (t) and a falling waveform f fall (t) in an asymmetric waveform.
  • FIG. 1 Shows the symmetric component f sym (t), and (e) shows the asymmetric component f Asym (t) in the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) in the asymmetric waveform.
  • A is a figure which shows an example of the frequency spectrum of 1 bit pulse train which the digital signal processing part 2 outputs
  • (b) is the aspect at the time of performing the acquisition process of an asymmetric component
  • adjusting the center frequency of 1st BPF3 is a figure which shows the acquired asymmetric component. It is a block diagram which shows the structure in the asymmetric component acquisition mode of the system which concerns on other embodiment.
  • the eye pattern that should originally be observed as a linear waveform is observed in a band shape due to noise components, and the actual eye pattern waveform can be accurately identified.
  • the asymmetric component could not be extracted with high accuracy.
  • noise included in the process of observing the eye pattern made it difficult to accurately extract the asymmetric component.
  • This embodiment is a method of manufacturing a distortion compensation device that performs distortion compensation of a signal conversion device that converts an input signal into a 1-bit pulse train, and the 1-bit pulse train has a pulse rise waveform with an ideal pulse rise waveform.
  • the 1-bit pulse train output from the signal converter has the first distortion component with respect to the waveform, and the falling waveform of the pulse has the second distortion component with respect to the ideal falling waveform of the pulse.
  • the acquisition step acquires the difference between the output baseband signal obtained by demodulating the output signal and the input baseband signal that is the input signal before modulation as the asymmetric component.
  • the difference between the output baseband signal obtained by demodulating the output signal and the input baseband signal before modulating the input signal is obtained as an asymmetric component.
  • the asymmetric component can be acquired with high accuracy.
  • the distortion compensator can perform distortion compensation with high accuracy. As a result, it is possible to obtain a distortion compensation device that can effectively suppress signal characteristic deterioration as an analog signal expressed by a 1-bit pulse train.
  • the obtaining step may include a part of the predetermined bandwidth from the predetermined bandwidth including the signal band including the signal component of the input signal in the band of the 1-bit pulse train.
  • the asymmetric component is obtained from the entire predetermined bandwidth.
  • the asymmetric component included outside the partial band may be estimated. In this case, since the asymmetric component outside a part of the band is estimated from the asymmetric component included in the part of the band, a broadband asymmetric component can be easily obtained.
  • the estimation of the asymmetric component included outside the part of the band is performed by using the asymmetric component included in the part of the band and the signal component included in the part of the band.
  • a region convolution process may be used, whereby a broadband asymmetric component can be acquired.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system that outputs an RF (Radio Frequency) signal expressed by a 1-bit pulse train.
  • a system 1 includes a digital signal processing unit 2 and a first bandpass filter (first BPF) 3 that is an analog bandpass filter.
  • first BPF first bandpass filter
  • the digital signal processing unit 2 outputs a signal composed of a 1-bit pulse train representing an RF signal to be output, which is a signal of a predetermined radio frequency.
  • the RF signal is a signal to be radiated to the space as a radio wave, for example, an RF signal for mobile communication and an RF signal for broadcasting services such as television / radio.
  • the 1-bit pulse train output from the digital signal processing unit 2 is given to the first BPF 3.
  • the first BPF 3 outputs the given 1-bit pulse train as an analog signal (output signal).
  • the 1-bit pulse train includes a noise component in a band other than the frequency band of the RF signal in addition to a signal component existing in the frequency band of the RF signal.
  • the pass bandwidth of the first BPF 3 is set so as to include the frequency band of the RF signal
  • the first BPF 3 allows the RF signal to pass and blocks the noise component. Therefore, in this case, the first BPF 3 to which the 1-bit pulse train is given outputs an analog RF signal.
  • the digital signal processing unit 2 can substantially generate an RF signal by generating a 1-bit pulse train by digital signal processing.
  • the first BPF 3 to which the 1-bit pulse train is given outputs a noise component as an analog signal.
  • the digital signal processing unit 2 includes a baseband unit 4 that outputs a baseband signal (IQ signal), a processing unit 5 that performs necessary processing on the baseband signal, and a ⁇ modulator (DSM) 6. Yes.
  • IQ signal baseband signal
  • DSM ⁇ modulator
  • the baseband unit 4 outputs IQ signals (I signal and Q signal, respectively) as digital data and supplies the digital data to the processing unit 5.
  • the processing unit 5 performs processing such as digital quadrature modulation on the IQ signal supplied from the baseband unit 4 and outputs an RF signal (digital RF signal) in a digital signal format.
  • the processing unit 5 provides the digital RF signal to the DSM 6. That is, the IQ signal is orthogonally modulated to the digital RF signal and then given to the DSM 6.
  • the IQ signal and the digital RF signal obtained by orthogonally modulating the IQ signal constitute an input signal given to the DSM 6.
  • the DSM 6 constitutes a band-pass type ⁇ modulator, performs ⁇ modulation on the digital RF signal given from the processing unit 5, and outputs a 1-bit quantized signal (1-bit pulse train).
  • the 1-bit pulse train output from the DSM 6 is a digital signal, but represents an analog RF signal. That is, the DSM 6 constitutes a signal conversion device that converts a digital RF signal as an input signal into a 1-bit pulse train and outputs it.
  • the DSM 6 gives a 1-bit quantized signal (1-bit pulse train) to the first BPF 3. As a result, the 1-bit pulse train passes through the first BPF 3 and becomes an analog signal (output signal).
  • the system 1 of this embodiment includes a distortion compensation unit 10 that performs distortion compensation on the output of the DSM 6 and a control unit 7 that controls the distortion compensation unit 10.
  • the distortion compensation unit 10 has a function of suppressing an asymmetric component that is a distortion component included in a waveform constituting a 1-bit pulse train.
  • the control unit 7 controls the distortion compensation unit 10 to perform distortion compensation on a normal mode for causing the distortion compensation unit 10 to perform distortion compensation of the 1-bit pulse train, or an asymmetric component (described later) used for distortion compensation. It has a function of selecting and switching one of the operation modes of the asymmetric component acquisition mode to be acquired by the unit 10.
  • the control unit 7 can control each part of the distortion compensation unit 10 and other digital signal processing unit 2 in order to execute the above mode, and can control the center frequency of the first BPF 3.
  • the distortion compensation unit 10 and the control unit 7 will be described in detail later.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a pulse waveform of a 1-bit pulse train output from the DSM 6, FIG. 2A shows the eye pattern, and FIG. 2B shows the pulse waveform S out (t ) Shows the time axis waveform.
  • the pulse waveform shown in FIG. 2 is line symmetric with respect to the time axis as indicated by the eye pattern and the time axis waveform.
  • such a pulse waveform that is line-symmetric with respect to the time axis is also referred to as a symmetrical waveform.
  • a pulse waveform that is asymmetric with respect to the time axis is also referred to as an asymmetric waveform. It is assumed that the time axis is in the middle (0) between the low level ( ⁇ 1) and the high level (+1) of the pulse (the same applies hereinafter).
  • FIG. 2C shows an ideal pulse waveform S Ideal (t) for a symmetrical waveform.
  • the ideal pulse waveform is a waveform when a complete rectangular wave is formed.
  • An ideal pulse rising waveform refers to a waveform that is substantially the same as the rising waveform when a complete rectangular wave is formed.
  • An ideal pulse falling waveform refers to a waveform that is substantially the same as the falling waveform that forms a complete rectangular wave.
  • f rise (t) f Asym (t) + f Sym (t) (1)
  • f fall (t) f Asym (t) ⁇ f Sym (t) (2)
  • the asymmetric component f Asym (t) can be expressed by the following formula (3) from the above formulas (1) and (2).
  • the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) are axisymmetric with respect to the time axis. That is, when a pulse waveform that satisfies Equation (4) is represented by an eye pattern, the eye pattern is line symmetric with respect to the time axis.
  • FIG. 2D shows a symmetric component f sym (t) in the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) in the symmetric waveform
  • FIG. 2E shows the rising waveform f in the symmetric waveform.
  • Rise (t) and the asymmetric component f Asym (t) in the falling waveform f fall (t) are shown.
  • the symmetrical waveform is distorted with respect to the ideal waveform S Ideal (t), and the rising waveform f rise (t) of the pulse and the falling waveform f fall (t) of the pulse.
  • S Ideal Ideal
  • Each has a distortion component.
  • the distortion component includes the symmetric component f sym (t) (see FIG. 2D ), but does not include the asymmetric component f Asym (t) (FIG. 2E ). reference).
  • the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) are overlapped with the rising start time and the falling start time matched on the time axis like an eye pattern
  • the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) have the same transition time (rise time, fall time)
  • they are symmetrical with respect to the time axis.
  • the distortion component (first distortion component) in the rising waveform f rise (t) and the distortion component (second distortion component) in the falling waveform f fall (t) are axisymmetric with respect to the time axis.
  • the asymmetric component f Asym (t) is zero.
  • FIG. 3 shows a pulse waveform (asymmetric waveform) that does not satisfy Equation (4).
  • FIG. 3A shows an eye pattern of the asymmetric waveform S out (t). This eye pattern is asymmetric with respect to the time axis.
  • the asymmetric waveform shown in FIG. 3 is a waveform in which the pulse fall time is longer than the pulse rise time.
  • FIG. 3B shows a time axis waveform of the asymmetric waveform S out (t)
  • FIG. 3C shows an ideal waveform S Ideal (t) for the symmetric waveform
  • FIG. 3E shows the symmetric component f sym (t) in the rising waveform f rise (t) and the falling waveform f fall (t) in the asymmetric waveform
  • FIG. 3E shows the rising waveform f rise (t) and the rising in the asymmetric waveform.
  • the asymmetric component f Asym (t) in the falling waveform f fall (t) is shown.
  • the asymmetric waveform is also distorted with respect to the ideal waveform S Ideal (t), and is distorted into a pulse rising waveform f rise (t) and a pulse falling waveform f fall (t), respectively.
  • the distortion component has an asymmetric component f Asym (t) together with a symmetric component f sym (t) (see FIG. 3D and FIG. 3E).
  • the asymmetric component f Asym (t) includes the distortion component (first distortion component) in the rising waveform f rise (t) included in the 1-bit pulse train and the distortion component (second) in the falling waveform f fall (t). Is a component that makes the distortion component asymmetric with respect to the time axis.
  • the asymmetric component f Asym (t) included in the pulse waveform of the 1-bit pulse train is suppressed by the compensation signal supplied from the distortion compensation unit 10.
  • the distortion compensation unit 10 of the present embodiment has a function of suppressing the asymmetric component f Asym (t), which is a distortion component included in the waveform of the 1-bit pulse train output from the DSM 6 as described above. ing.
  • the distortion compensation unit 10 suppresses the asymmetric component f Asym (t), which is a distortion component included in the waveform of the 1-bit pulse train, so that the pulse waveform of the 1-bit pulse train is symmetric with respect to the time axis. It is configured so as to perform distortion compensation.
  • the distortion compensation unit 10 includes a compensation signal supply unit 11 and a storage unit 12.
  • the compensation signal supply unit 11 has a function of outputting a compensation signal (compensation component) used for compensation of an asymmetric component included in the 1-bit pulse train output from the digital signal processing unit 2 (DSM 6).
  • the compensation signal supply unit 11 is given a 1-bit pulse train output from the DSM 6.
  • the storage unit 12 stores asymmetric component data indicating the asymmetric component acquired in the above-described asymmetric component acquisition mode.
  • the compensation signal supply unit 11 outputs a compensation signal based on the asymmetric component data stored in the storage unit 12 and the 1-bit pulse train provided from the DSM 6. More specifically, when a 1-bit pulse train is given from the DSM 6, the compensation signal supply unit 11 outputs an asymmetric component as a compensation signal in accordance with the rising or falling timing of the waveform of the 1-bit pulse train.
  • the compensation signal which is an asymmetric component is given to the 1-bit pulse train through the inverting amplifier 13, thereby canceling the asymmetric component included in the 1-bit pulse train and suppressing the asymmetric component.
  • the compensation signal supply unit 11 supplies the compensation signal to the adder 14 via the inverting amplifier 13 provided between the compensation signal supply unit 11 and the adder 14.
  • the asymmetric component is suppressed by adding the compensation signal, and the asymmetric component which is distortion is compensated. Thereafter, the 1-bit pulse train to which the compensation signal is given passes through the first BPF 3 and is output as an analog signal.
  • the asymmetric component acquired for obtaining the compensation signal is acquired by the compensation signal supply unit 11 when the control unit 7 selects the asymmetric component acquisition mode.
  • the control unit 7 selects either the normal mode for causing the distortion compensation unit 10 to perform distortion compensation for a 1-bit pulse train, or the operation mode for obtaining the asymmetric component by the compensation signal supply unit 11. To decide.
  • the control unit 7 causes the compensation signal supply unit 11 to acquire the 1-bit pulse train output from the DSM 6, and based on the asymmetric component data stored in the storage unit 12 and the 1-bit pulse train from the DSM 6.
  • the compensation signal is output to the compensation signal supply unit 11.
  • the compensation signal supply unit 11 gives the compensation signal to the adder 14 and adds it to the 1-bit pulse train output from the DSM 6. As a result, the asymmetric component of the 1-bit pulse train output from the DSM 6 is suppressed and the asymmetric component is compensated.
  • the control unit 7 causes the baseband unit 4, the processing unit 5, and the DSM 6 to output a test signal set in advance for acquiring the asymmetric component.
  • the DSM 6 outputs a 1-bit pulse train based on the test signal.
  • the control unit 7 stops the calculation and output of the compensation signal by the compensation signal supply unit 11.
  • the 1-bit pulse train based on the test signal output from the DSM 6 becomes an analog signal whose band is limited by passing through the first BPF 3. Therefore, the system 1 outputs an analog signal as an output signal.
  • control unit 7 outputs an analog signal to the system 1 and then demodulates the analog signal output from the system 1 (output baseband signal) and an IQ signal (input baseband) from the baseband unit 4.
  • Signal is acquired by the compensation signal supply unit 11 (acquisition step). That is, the control unit 7 demodulates an analog signal, which is an output signal obtained by band-limiting the 1-bit pulse train output from the DSM 6, and an IQ signal before quadrature modulation of the digital RF signal supplied to the DSM 6.
  • the compensation signal supply unit 11 acquires the difference between
  • the system 1 includes an analog / digital converter (ADC) 20 to which an analog signal output from the system 1 is given, an orthogonal demodulator 21, an adder 22, and an orthogonal modulator 23.
  • the ADC 20 converts an analog signal output from the system 1 into a digital signal and supplies the digital signal to the quadrature demodulation unit 21.
  • the quadrature demodulator 21 outputs a demodulated signal (output baseband signal) obtained by quadrature demodulation of the digital signal given from the ADC 20.
  • the orthogonal demodulator 21 provides the demodulated signal to the adder 22.
  • the adder 22 is provided with an IQ signal (input baseband signal) that is a signal before quadrature modulation of the digital RF signal provided to the DSM 6.
  • the adder 22 calculates a difference between the demodulated signal and the IQ signal. The difference obtained by the adder 22 is given to the quadrature modulation unit 23.
  • the quadrature modulation unit 23 performs quadrature modulation on the difference between the demodulated signal and the IQ signal and supplies the result to the compensation signal supply unit 11. Thereby, the control unit 7 supplies a compensation signal for the difference between the demodulated signal obtained by quadrature demodulating the analog output signal obtained from the 1-bit pulse train output from the DSM 6 and the IQ signal before the quadrature modulation of the digital RF signal supplied to the DSM 6. Can be acquired by the unit 11.
  • the difference between the demodulated signal (output baseband signal) and the IQ signal (input baseband signal) can be considered as an asymmetric component. If the demodulated signal matches the IQ signal, the system 1 outputs the RF signal without deteriorating the signal characteristics. That is, the difference between the demodulated signal and the IQ signal is a component that deteriorates the signal characteristics of the RF signal, and can be considered as an asymmetric component. Therefore, the compensation signal supply unit 11 of the present embodiment acquires the difference between the demodulated signal and the IQ signal as an asymmetric component.
  • control unit 7 causes the compensation signal supply unit 11 to execute an asymmetric component acquisition process.
  • control unit 7 can adjust the center frequency f 0 of the first BPF 3, and acquires an asymmetric component from a predetermined bandwidth within the band of the 1-bit pulse train by adjusting the center frequency f 0 of the first BPF 3. .
  • FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a frequency spectrum of a 1-bit pulse train output from the digital signal processing unit 2.
  • fs is the sampling frequency of the DSM 6, and a notch portion where the component intensity is zero occurs at the sampling frequency fs.
  • the 1-bit pulse train includes a noise component in a band (noise band) other than the frequency band of the RF signal in addition to the signal component existing in the frequency band of the RF signal.
  • the 1-bit pulse train includes an asymmetric component in the band.
  • the signal component of the RF signal obtained by modulating the input signal is included in the frequency band from 0 to the notch.
  • the control unit 7 sets the band from the frequency 0 to the notch part as a predetermined bandwidth including the signal band including the signal component of the input signal in the band of the 1-bit pulse train, and the frequency from 0 to the notch part.
  • An asymmetric component is acquired from the predetermined band.
  • the pass band of the first BPF 3 is set to about 3 to 5 times the frequency bandwidth of the RF signal. Therefore, if the frequency bandwidth of the RF signal is 10 MHz, the pass bandwidth of the first BPF 3 is set to about 30 to 50 MHz.
  • the sampling frequency fs of the DSM 6 is 1 GHz
  • the first BPF 3 can acquire a part of the band components within the predetermined bandwidth, and the compensation signal supply unit 11 can obtain each pass band of the first BPF 3.
  • an asymmetric component acquisition process can be executed.
  • the control unit 7 causes the compensation signal supply unit 11 to execute an asymmetric component acquisition process for each passband of the first BPF 3 while adjusting the center frequency of the first BPF 3.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an aspect when executing an asymmetric component acquisition process while adjusting the center frequency of the first BPF 3.
  • the control unit 7 adjusts the center frequency f 0 of the first BPF 3 to f 0,1 , f 0,2 , f 0,3 to sequentially move the pass band of the first BPF 3 , Each time it is moved, an asymmetric component included in the pass band is acquired.
  • the control unit 7 acquires the asymmetric component from the entire predetermined bandwidth by repeatedly adjusting the passband of the first BPF 3 and acquiring the asymmetric component.
  • the movement amount of the passband of the first BPF 3 is set so as to be appropriately overlapped before and after movement. As a result, the asymmetric component can be acquired without missing before and after moving the passband.
  • the compensation signal supply unit 11 uses the acquired asymmetric component for each pass band of the first BPF 3 as shown in FIG. An asymmetric component over the entire predetermined bandwidth can be acquired.
  • control unit 7 causes the compensation signal supply unit 11 to store the asymmetric component acquired by the compensation signal supply unit 11 in the storage unit 12 as asymmetric component data.
  • control unit 7 finishes the process related to the asymmetric component acquisition mode and shifts to the normal mode.
  • control unit 7 determines to select the asymmetric component acquisition mode during the test operation before actually using the system 1. Therefore, when using the system 1, the control unit 7 selects the normal mode while the asymmetric component data is stored in the storage unit 12, and causes the distortion compensation unit 10 to perform distortion compensation.
  • an asymmetric component of a 1-bit pulse train is acquired based on an analog signal that is an output signal obtained from a 1-bit pulse train output from the DSM 6 and an IQ signal that is an input signal input to the DSM 6 ( Acquiring step), storing the asymmetric component data indicating the acquired asymmetric component in the distortion compensator 10 (distortion compensation device) that performs distortion compensation based on the asymmetric component (storage step).
  • the distortion compensation unit 10 can execute distortion compensation.
  • the compensation signal supply unit 11 of the distortion compensation unit 10 obtains an asymmetric component by demodulating a demodulated signal (output baseband signal) obtained by orthogonally demodulating an analog signal as an output signal, and an IQ signal (input baseband signal) before orthogonal modulation. ) As an asymmetric component. Thereby, an asymmetric component can be acquired with high accuracy. Furthermore, since the asymmetric component acquired with high accuracy is stored in the storage unit 12, the distortion compensation unit 10 can perform distortion compensation with high accuracy. As a result, it is possible to obtain the distortion compensator 10 that can effectively suppress signal characteristic deterioration as an analog signal expressed by a 1-bit pulse train.
  • control unit 7 illustrated the case of selecting the asymmetric component acquisition mode during the test operation before actually using the system 1, but the control unit 7 actually uses the system 1.
  • it may be determined to select the asymmetric component acquisition mode from the normal mode, and a new asymmetric component is acquired to update the asymmetric component data.
  • the distortion compensation is performed by updating the asymmetric component data stored in the storage unit 12 again according to the change. Accuracy can be maintained.
  • the distortion compensation unit 10 includes the compensation signal supply unit 11 and the storage unit 12
  • the distortion compensation unit 10 includes the compensation signal supply unit 11 and the storage unit.
  • the control unit 7, the ADC 20, the quadrature demodulation unit 21, the adder 22, and the quadrature modulation unit 23 may be provided.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration in the asymmetric component acquisition mode of the system 1 according to another embodiment.
  • an asymmetric component included in the part of the band is acquired, and the acquired part of the band is obtained.
  • the asymmetric component included outside the partial band is estimated and acquired.
  • the second BPF 30 is provided between the DSM 6 and the compensation signal supply unit 11.
  • the pass band of the second BPF 30 is set in the same manner as the first BPF 3.
  • the first BPF 3 and the second BPF 30 are set so that the pass band includes the frequency band of the RF signal (the band including the signal component).
  • control unit 7 outputs a test signal set in advance to each unit and causes the DSM 6 to output a 1-bit pulse train.
  • the compensation signal supply unit 11 acquires an asymmetric component included in the passband of the first BPF 3 from the difference between the demodulated signal obtained by orthogonally demodulating the analog signal after the 1-bit pulse train has passed through the first BPF 3 and the IQ signal. Further, the compensation signal supply unit 11 acquires a signal component after the 1-bit pulse train has passed through the second BPF 30.
  • the compensation signal supply unit 11 includes an asymmetric component included in a part of the band of the 1-bit pulse train (pass band of the first BPF 3) and a part of the band of the 1-bit pulse train ( Signal components included in the passband of the second BPF 30).
  • the pass band of the first BPF 3 and the pass band of the second BPF 30 are set in the same manner, and the pass bands of the first BPF 3 and the second BPF 30 are also referred to as a predetermined pass band hereinafter.
  • the asymmetric component and the signal component acquired by the compensation signal supply unit 11 are components included in the predetermined pass band.
  • the compensation signal supply unit 11 estimates the asymmetric component included outside the predetermined pass band based on the asymmetric component included in the predetermined pass band and the signal component included in the predetermined pass band.
  • FIG. 6 is a diagram showing the input / output relationship of signals when the compensation signal supply unit 11 executes distortion compensation in the normal mode.
  • the compensation signal supply unit 11 when a 1-bit pulse train is given as an input, the compensation signal supply unit 11 outputs an asymmetric component that is a compensation signal as an output.
  • the characteristic value of the compensation signal supply unit 11 as a filter can be obtained based on the input and the output.
  • a signal component included in the predetermined pass band acquired by the compensation signal supply unit 11 is input, and an asymmetric component included in the predetermined pass band is output, and a characteristic value as a filter of the compensation signal supply unit 11 is obtained. Then, since the signal component included in the predetermined pass band and the asymmetric component included in the predetermined pass band are narrow band signals, characteristic values outside the predetermined pass band cannot be estimated by frequency domain processing. Therefore, the compensation signal supply unit 11 estimates an asymmetric component outside the predetermined passband from the asymmetric component of the predetermined passband using a time domain convolution process.
  • subjected to each element of the output Y and the input X represents the number which shows the order of the signal data which comprises the signal component arranged in a discrete manner.
  • Equation (5) m and n are natural numbers, and m is the length of the impulse response.
  • the compensation signal supply unit 11 obtains a square sum ⁇ of the residual between the left side and the right side of the above equation (5), and an impulse response H that minimizes the square sum ⁇ of the residual. Ask for.
  • Equation (7) limits the value of the impulse response that can change per unit time to less than the value a.
  • the value a is a value corresponding to the slew rate of the compensation signal supply unit 11 as a filter circuit, and the impulse response H can be appropriately obtained by providing such a limiting condition.
  • the compensation signal supply unit 11 can obtain the asymmetric component included outside the predetermined pass band based on the obtained impulse response H and the 1-bit pulse train given from the DSM 6. That is, the compensation signal supply unit 11 obtains the impulse response H based on the asymmetric component included in the predetermined pass band and the signal component included in the predetermined pass band, so that the asymmetric included outside the predetermined pass band.
  • the component can be estimated.
  • the compensation signal supply unit 11 stores the obtained impulse response H in the storage unit 12 as asymmetric component data indicating the asymmetric component of the 1-bit pulse train.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration in the normal mode of the system according to the present embodiment.
  • the second BPF 30 provided in FIG. 5 is removed as shown in FIG.
  • a 1-bit pulse train from DSM 6 is provided.
  • the compensation signal supply unit 11 obtains the asymmetric component included outside the predetermined pass band based on the given 1-bit pulse train and the impulse response H stored in the storage unit 12, and obtains the obtained asymmetric component.
  • a compensation signal is output together with an asymmetric component of a predetermined pass band. By applying this compensation signal to the 1-bit pulse train, an asymmetric component included in the 1-bit pulse train can be suppressed.
  • the estimated bandwidth of the asymmetric component included outside the predetermined pass band can be set to the predetermined band, for example, or can be set to an arbitrary value.
  • the asymmetric component included outside the predetermined pass band can be estimated from the asymmetric component included in the predetermined pass band as a part of the band, the asymmetry is achieved over a wide band.
  • distortion compensation may be executed by a signal in another frequency band adjacent to the predetermined pass band.
  • the degree of deterioration of the signal characteristics of the signal output by the system 1 at this time is compared with the degree of deterioration of the signal characteristics when distortion compensation is performed on the signal in the predetermined passband, thereby estimating the asymmetric component. The accuracy can be judged.
  • FIG. 8 is a graph showing a result of evaluating the estimation accuracy of the estimated asymmetric component.
  • an asymmetric component included outside the predetermined pass band is estimated, and distortion compensation by the estimated asymmetric component is performed on signals of other frequencies.
  • the estimation accuracy was evaluated by calculating the ACLR at that time.
  • the ACLR gradually decreases and a slight deterioration in accuracy is observed. It was confirmed that at least 50 dB or more can be maintained.

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Abstract

 歪補償部10は、DSM6が出力した1bitパルス列から得られる出力信号であるアナログ信号と、DSM6に入力される入力信号であるIQ信号とに基づいて、1bitパルス列が有する非対称成分を取得し、前記非対称成分に基づいて歪補償を行う歪補償部10に、取得した非対称成分を示す非対称成分データを記憶させることで得られる。歪補償部10は、非対称成分を取得する際、出力信号であるアナログ信号を直交復調した出力ベースバンド信号と、直交変調前の入力ベースバンド信号との差分を非対称成分として取得する。

Description

歪補償装置の製造方法
 本発明は、歪補償装置の製造方法に関するものであり、特に、入力信号を、アナログ信号を表現する1bitパルス列に変換して出力する信号変換装置に対して歪補償を行う歪補償装置を製造する方法に関する。
 アナログ波形を表現する1bitのパルス列(1 bit plus train)を生成する技術として、例えば、ΔΣ変調(Delta Sigma Modulation)がある。
 ΔΣ変調は、オーバサンプリング変調の一種である。ΔΣ変調器は、ループフィルタと量子化器とを備えて構成される。量子化器は、量子化信号として1bitのパルス列を出力することができる。
 ΔΣ変調器から出力された1bitのパルス列は、アナログフィルタを通過するだけで、元のアナログ波形となる。つまり、ΔΣ変調器から出力された1bitのパルス列は、デジタル信号であるが、アナログ波形を表現したものとなっており、デジタル信号としての性質とアナログ信号としての性質を両方有している。
 上記のような性質を有する1bitパルス列を利用して、アナログ信号をデジタル信号として送信することが考えられるが、この場合、1bitパルス列によるアナログ信号の信号特性の劣化が問題となることがあった。
 本発明者は、アナログ信号としての性質も有する1bitパルス列において、パルスの立ち上がり波形と立ち下り波形の非対称性が、アナログ信号としての信号特性劣化の原因であることを見出した(特許文献1参照)。
 つまり、1bitパルス列の波形に含まれる、パルスの立ち上がり波形と立ち下り波形の非対称性を生じさせる歪成分(非対称成分)を抑圧すれば、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を抑制することができる。
特開2014-14059号公報
 1bitパルス列の波形に含まれる非対称成分を抑圧するためには、1bitパルス列から非対称成分を抽出し、この非対称成分を相殺するための補償信号を生成することが考えられる。この補償信号を1bitパルス列に加算すれば、1bitパルス列の波形に含まれる非対称成分が抑圧され、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を抑制することができる。
 ここで、1bitパルス列から非対称成分を抽出するためには、サンプリングオシロスコープを用いて1bitパルス列を観測し、そのアイパターンを取得する。次いで、この取得したアイパターンの立ち上がり波形及び立ち下がり波形から非対称成分を抽出することが考えられる。
 しかし、アイパターンを観測する過程で当該アイパターンに含まれてしまう雑音によって、非対称成分を精度よく抽出することができず、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を効果的に抑制することができないという問題を有していた。
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を効果的に抑制することができる歪補償装置の製造方法を提供することを目的とする。
 本実施形態は、入力信号を1bitパルス列に変換する信号変換装置の歪補償を行う歪補償装置の製造方法であって、前記1bitパルス列は、パルスの立ち上がり波形が理想的なパルス立ち上がり波形に対して第1の歪成分を有し、かつ、パルスの立ち下がり波形が理想的なパルスの立ち下がり波形に対して第2の歪成分を有し、前記信号変換装置が出力した前記1bitパルス列から得られる出力信号と、前記入力信号とに基づいて、前記1bitパルス列が有する前記第1の歪成分と前記第2の歪成分とを時間軸に対して非対称にする非対称成分を取得する取得工程と、前記非対称成分に基づいて歪補償を行う前記歪補償装置に、前記取得工程で取得した非対称成分を記憶させる記憶工程と、を含み、前記入力信号は変調された上で前記信号変換装置によって1bitパルス列に変換され、前記取得工程は、前記出力信号を復調した出力ベースバンド信号と、変調前の前記入力信号である入力ベースバンド信号との差分を前記非対称成分として取得する。
 本発明の歪補償装置の製造方法によれば、信号特性劣化を効果的に抑制することができる歪補償装置を得ることができる。
1bitパルス列で表現されたRF信号を出力するシステムのブロック図である。 ΔΣ変調器が出力する1bitパルス列のパルス波形(対称波形)の一例を示す図であり、(a)は、そのアイパターンを示しており、(b)は、このパルス波形Sout(t)の時間軸波形を示している。(c)は、対称波形についての理想的なパルス波形SIdeal(t)を示しており、(d)は、対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における対称成分fsym(t)を示しており、(e)は、対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における非対称成分fAsym(t)を示している。 1bitパルス列のパルス波形(非対称波形)の一例を示す図であり、(a)は、非対称波形Sout(t)のアイパターンを示しており、(b)は、非対称波形Sout(t)の時間軸波形を示し、(c)は、対称波形についての理想的な波形SIdeal(t)を示し、(d)は、非対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における対称成分fsym(t)を示し、(e)は、非対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における非対称成分fAsym(t)を示している。 (a)は、デジタル信号処理部2が出力する1bitパルス列の周波数スペクトルの一例を示す図、(b)は、第1BPF3の中心周波数を調整しつつ、非対称成分の取得処理を実行する際の態様を示す図、(c)は、取得した非対称成分を示す図である。 他の実施形態に係るシステムの非対称成分取得モードにおける構成を示すブロック図である。 補償信号供給部が通常モードにおける歪補償を実行する際の信号の入出力の関係を示す図である。 他の実施形態に係るシステムの通常モードにおける構成を示すブロック図である。 推定した非対称成分の推定精度を評価した結果を示すグラフである。 雑音成分を含んだアイパターンの一例を示す図である。
[本願発明の実施形態の説明]
 上述のように、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を抑制すべく、1bitパルス列から非対称成分を抽出するためには、まず、オシロスコープを用いて1bitパルス列の波形を観測し、そのアイパターンを取得する。次いで、この取得したアイパターンにおける立ち上がり波形及び立ち下がり波形から非対称成分を抽出することが考えられる。
 しかし、仮に、1Gbps程度の1bitパルス列のアイパターンを観測するためには、サンプリングオシロスコープのサンプリング周波数を数GHzとする必要がある。
 一方、1bitパルス列に含まれるアナログ信号は、数10MHzの帯域であるため、アイパターンには、数GHzの帯域幅による雑音が含まれてしまう。
 例えば、図9に示すように、本来は、線状の波形として観測されるべきアイパターンが、雑音成分によって帯状に観測されることとなり、実際のアイパターンの波形を精度よく特定することができず、この結果、非対称成分を精度よく抽出することができなかった。
 以上のように、アイパターンを観測する過程で含まれてしまう雑音が、非対称成分を精度よく抽出することを困難にしていた。
 まず最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本実施形態は、入力信号を1bitパルス列に変換する信号変換装置の歪補償を行う歪補償装置の製造方法であって、前記1bitパルス列は、パルスの立ち上がり波形が理想的なパルス立ち上がり波形に対して第1の歪成分を有し、かつ、パルスの立ち下がり波形が理想的なパルスの立ち下がり波形に対して第2の歪成分を有し、前記信号変換装置が出力した前記1bitパルス列から得られる出力信号と、前記入力信号とに基づいて、前記1bitパルス列が有する前記第1の歪成分と前記第2の歪成分とを時間軸に対して非対称にする非対称成分を取得する取得工程と、前記非対称成分に基づいて歪補償を行う前記歪補償装置に、前記取得工程で取得した非対称成分を記憶させる記憶工程と、を含み、前記入力信号は変調された上で前記信号変換装置によって1bitパルス列に変換され、前記取得工程は、前記出力信号を復調した出力ベースバンド信号と、変調前の前記入力信号である入力ベースバンド信号との差分を前記非対称成分として取得する。
 上記のように構成された歪補償装置の製造方法によれば、出力信号を復調した出力ベースバンド信号と、入力信号を変調する前の入力ベースバンド信号との差分を非対称成分として取得するので、非対称成分を精度よく取得することができる。
 さらに、精度よく取得した非対称成分を歪補償装置に記憶させるので、当該歪補償装置は、高い精度で歪補償を行うことができる。
 この結果、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を効果的に抑制することができる歪補償装置を得ることができる。
(2)上記製造方法において、前記取得工程は、前記1bitパルス列の帯域において前記入力信号の信号成分を含む信号帯域を含んだ所定帯域幅から、前記所定帯域幅の内の一部の帯域成分を取得可能なバンドパスフィルタを用いて前記一部の帯域ごとに前記非対称成分を取得し、前記バンドパスフィルタの中心周波数を調整しつつ、前記一部の帯域ごとに前記非対称成分を取得することで、前記所定帯域幅の全域から前記非対称成分を取得することが好ましい。
(3)また、前記取得工程は、前記1bitパルス列の帯域の内の一部の帯域成分を取得可能なバンドパスフィルタを用いて前記1bitパルス列の帯域の内の一部の帯域に含まれる信号成分を取得することで、前記一部の帯域に含まれる非対称成分を取得し、
 前記一部の帯域に含まれる非対称成分に基づいて、前記一部の帯域外に含まれる非対称成分を推定してもよい。
 この場合、一部の帯域に含まれる非対称成分から一部の帯域外の非対称成分を推定するので、容易に広帯域の非対称成分を取得することができる。
(4)より具体的に、前記一部の帯域外に含まれる非対称成分の推定は、前記一部の帯域に含まれる非対称成分と、前記一部の帯域に含まれる信号成分とを用いた時間領域の畳み込み処理を利用するものであってもよく、これにより広帯域の非対称成分を取得することができる。
[本願発明の実施形態の詳細]
 以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
 なお、以下に記載する各実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔1 システムの全体構成について〕
 図1は、1bitパルス列で表現されたRF(Radio Frequency)信号を出力するシステムのブロック図である。図中、システム1は、デジタル信号処理部2と、アナログのバンドパスフィルタである第1バンドパスフィルタ(第1BPF)3とを備えている。
 デジタル信号処理部2は、所定の無線周波数の信号である、出力すべきRF信号を表現する1bitパルス列からなる信号を出力する。RF信号は無線波として空間に放射されるべき信号であり、例えば、移動体通信のためのRF信号、テレビ/ラジオなどの放送サービスのためのRF信号である。
 デジタル信号処理部2から出力された1bitパルス列は、第1BPF3に与えられる。第1BPF3は、与えられた1bitパルス列をアナログの信号(出力信号)として出力する。
 1bitパルス列は、RF信号の周波数帯域に存在する信号成分の他、RF信号の周波数帯域以外の帯域に雑音成分を含んでいる。
 第1BPF3の通過帯域幅が、RF信号の周波数帯域を含むように設定されている場合、第1BPF3は、RF信号の通過を許容し、上記雑音成分の通過を阻止する。よってこの場合、1bitパルス列が与えられた第1BPF3は、アナログのRF信号を出力する。
 このように、デジタル信号処理部2は、デジタル信号処理によって1bitパルス列を生成することで、実質的にRF信号を生成することができる。
 一方、第1BPF3の通過帯域がRF信号の周波数帯域以外の帯域に設定されている場合、1bitパルス列が与えられた第1BPF3は、雑音成分をアナログ信号として出力する。
 デジタル信号処理部2は、ベースバンド信号(IQ信号)を出力するベースバンド部4と、ベースバンド信号に対して必要な処理を行う処理部5と、ΔΣ変調器(DSM)6とを備えている。
 ベースバンド部4は、IQ信号(I信号、Q信号それぞれ)をデジタルデータとして出力し、処理部5に与える。
 処理部5は、ベースバンド部4から与えられるIQ信号に対してデジタル直交変調等の処理を行い、デジタル信号形式のRF信号(デジタルRF信号)を出力する。
 処理部5は、デジタルRF信号をDSM6に与える。つまり、IQ信号は、デジタルRF信号に直交変調された上でDSM6に与えられ、IQ信号、及び当該IQ信号を直交変調したデジタルRF信号は、DSM6に与えられる入力信号を構成している。
 DSM6は、バンドパス型ΔΣ変調器を構成しており、処理部5から与えられるデジタルRF信号に対して、ΔΣ変調を行って1ビットの量子化信号(1bitパルス列)を出力する。DSM6から出力された1bitパルス列は、デジタル信号であるが、アナログのRF信号を表現している。
 つまり、DSM6は、入力信号としてのデジタルRF信号を1bitパルス列に変換して出力する信号変換装置を構成している。
 DSM6は、1ビットの量子化信号(1bitパルス列)を第1BPF3に与える。これにより、1bitパルス列は、第1BPF3を通過し、アナログ信号(出力信号)となる。
 また、本実施形態のシステム1は、DSM6の出力に対して歪補償を行う歪補償部10と、この歪補償部10を制御する制御部7とを備えている。
 歪補償部10は、後述するように1bitパルス列を構成する波形に含まれる歪成分である非対称成分を抑圧する機能を有している。
 制御部7は、歪補償部10を制御することで、当該歪補償部10に1bitパルス列の歪補償を行わせるための通常モード、又は、歪補償に用いる非対称成分(後に説明する)を歪補償部10に取得させるための非対称成分取得モードのいずれかの動作モードを選択して切り替える機能を有している。
 また、制御部7は、上記モードを実行するために歪補償部10や、他のデジタル信号処理部2の各部を制御することができるとともに、第1BPF3の中心周波数の制御を行うことができる。
 これら歪補償部10及び制御部7については、後に詳述する。
〔2 1bitパルス列を構成する波形に含まれる歪成分〕
 図2は、DSM6が出力する1bitパルス列のパルス波形の一例を示す図であり、図2(a)は、そのアイパターンを示しており、図2(b)は、このパルス波形Sout(t)の時間軸波形を示している。
 図2に示すパルス波形は、アイパターン及び時間軸波形が示すように、時間軸に対して線対称となっている。以下、このような時間軸に対して線対称なパルス波形を対称波形ともいう。また、時間軸に対して非対称なパルス波形を非対称波形ともいう。
 なお、時間軸は、パルスのLowレベル(-1)とHighレベル(+1)の中間(0)にあるものとする(以下、同様)。
 また、図2(c)は、対称波形についての理想的なパルス波形SIdeal(t)を示している。ここで、理想的なパルス波形とは、完全な矩形波を構成する際の波形である。理想的なパルス立ち上がり波形とは、完全な矩形波を構成する際の立ち上がり波形と実質的に同一の波形を指す。理想的なパルス立ち下がり波形とは、完全な矩形波を構成する際の立ち下がり波形と実質的に同一の波形を指す。
 ここで、上記パルス波形の立ち上がり波形をfrise(t)、立ち下がり波形をfrise(t)とすると、frise(t)とffall(t)は、式(1)(2)に示すように、対称成分fsym(t)と非対称成分fAsym(t)に分解することができる。
    frise(t)=fAsym(t)+fSym(t)  ・・・(1)
    ffall(t)=fAsym(t)-fSym(t)  ・・・(2)
 非対称成分fAsym(t)は、上記式(1)、(2)より、下記式(3)によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 式(3)は、立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)とが、下記式(4)の関係を有している場合に、非対称成分fAsym(t)が無くなることを示している。
    frise(t)=-ffall(t)  ・・・(4)
 式(4)を満たす場合、立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)とは、時間軸に対して線対称となる。つまり、式(4)を満たすパルス波形をアイパターンで示した場合、そのアイパターンは時間軸に対して線対称となる。
 図2(d)は、対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における対称成分fsym(t)を示し、図2(e)は、対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における非対称成分fAsym(t)を示している。
 図2(b)に示すように、対称波形は、理想的な波形SIdeal(t)に対して歪んでおり、パルスの立ち上がり波形frise(t)及びパルスの立ち下がり波形ffall(t)それぞれに歪成分を有している。
 式(4)を満たす場合、歪成分は、対称成分fsym(t)を含んでいるが(図2(d)参照)、非対称成分fAsym(t)は含んでいない(図2(e)参照)。
 対称波形において、立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)とを、アイパターンのように、立ち上がり開始時点と立ち下がり開始時点とを時間軸上で一致させて重ねた場合、立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)とは、遷移時間(立ち上がり時間、立ち下がり時間)が同一であるため、時間軸に対して線対称となる。
 換言すると、立ち上がり波形frise(t)における歪成分(第1歪成分)と、立ち下がり波形ffall(t)における歪成分(第2歪成分)とは、時間軸に対して線対称となっており、非対称成分fAsym(t)はゼロとなる。
 図3は、式(4)を満たさないパルス波形(非対称波形)を示している。図3(a)は、非対称波形Sout(t)のアイパターンを示している。このアイパターンは、時間軸に対して非対称となっている。具体的には、図3に示す非対称波形は、パルスの立ち上がり時間よりも、パルスの立ち下がり時間の方が長い波形となっている。
 図3(b)は、非対称波形Sout(t)の時間軸波形を示し、図3(c)は、対称波形についての理想的な波形SIdeal(t)を示し、図3(d)は、非対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における対称成分fsym(t)を示し、図3(e)は、非対称波形における立ち上がり波形frise(t)と立ち下がり波形ffall(t)における非対称成分fAsym(t)を示している。
 図3に示すように、非対称波形も、理想的な波形SIdeal(t)に対して歪んでおり、パルスの立ち上がり波形frise(t)及びパルスの立ち下がり波形ffall(t)それぞれに歪成分を有している。
 式(4)を満たさない場合、歪成分は、対称成分fsym(t)とともに、非対称成分fAsym(t)を有する(図3(d)、図3(e)参照)。
 以上のように、非対称成分fAsym(t)は、1bitパルス列が有する立ち上がり波形frise(t)における歪成分(第1歪成分)と、立ち下がり波形ffall(t)における歪成分(第2歪成分)とを時間軸に対して非対称にする成分である。
 1bitパルス列のパルス波形に含まれる上記非対称成分fAsym(t)は、歪補償部10から与えられる補償信号によって抑圧される。
〔3 歪補償部について〕
〔3.1 歪補償部の構成〕
 図1に戻って、本実施形態の歪補償部10は、上述したように、DSM6が出力する1bitパルス列の波形に含まれる歪成分である非対称成分fAsym(t)を抑圧する機能を有している。歪補償部10は、1bitパルス列の波形に含まれる歪成分である非対称成分fAsym(t)を抑圧することで、1bitパルス列のパルス波形を時間軸に対して対称となるように当該1bitパルス列に対して歪補償を行うように構成されている。
 歪補償部10は、補償信号供給部11と、記憶部12とを備えている。
 補償信号供給部11は、デジタル信号処理部2(のDSM6)が出力する1bitパルス列に含まれる非対称成分の補償に用いる補償信号(補償成分)を出力する機能を有している。
 補償信号供給部11には、DSM6が出力する1bitパルス列が与えられる。
 記憶部12には、上述の非対称成分取得モードで取得された非対称成分を示す非対称成分データが記憶されている。
 補償信号供給部11は、記憶部12に記憶されている非対称成分データと、DSM6から与えられる1bitパルス列とに基づいて補償信号を出力する。
 より具体的に、補償信号供給部11は、DSM6から1bitパルス列が与えられると、その1bitパルス列の波形の立ち上がり又は立ち下がりのタイミングに応じて、非対称成分を補償信号として出力する。
 非対称成分である補償信号は、反転増幅器13を経て1bitパルス列に与えられることで、当該1bitパルス列に含まれる非対称成分を打ち消し、当該非対称成分を抑圧する。
 補償信号供給部11は、補償信号を、当該補償信号供給部11と加算器14との間に設けられた反転増幅器13を介して加算器14に与える。
 これによって、DSM6から出力された1bitパルス列は、補償信号が加算されることで非対称成分が抑圧され、歪である非対称成分が補償される。
 補償信号が与えられた1bitパルス列は、その後、第1BPF3を通過してアナログ信号として出力される。
〔3.2 非対称成分の取得について〕
 上記補償信号を求めるために取得される非対称成分は、上述したように、制御部7が非対称成分取得モードを選択することで、補償信号供給部11によって取得される。
 以下、補償信号供給部11が非対称成分を取得する処理について説明する。
 まず、制御部7は、歪補償部10に1bitパルス列の歪補償を行わせるための通常モード、又は、補償信号供給部11に非対称成分を取得させる非対称成分取得モードのいずれの動作モードを選択するかを決定する。
 通常モードを選択した場合、制御部7は、DSM6が出力する1bitパルス列を補償信号供給部11に取得させるとともに、記憶部12に記憶されている非対称成分データと、DSM6からの1bitパルス列とに基づいて補償信号を補償信号供給部11に出力させる。補償信号供給部11は、補償信号を加算器14に与えてDSM6が出力した1bitパルス列に加算する。これによって、DSM6から出力された1bitパルス列は非対称成分が抑圧され、非対称成分が補償される。
 一方、非対称成分取得モードを選択した場合、制御部7は、非対称成分を取得するために予め設定された試験信号を、ベースバンド部4、処理部5及びDSM6に出力させる。これによって、DSM6は、試験信号による1bitパルス列を出力する。
 なお、制御部7は、非対称成分取得モードを選択した場合、補償信号供給部11による補償信号の演算及び出力を停止させる。
 DSM6が出力した試験信号による1bitパルス列は、第1BPF3を通過することで帯域制限されたアナログ信号となる。よって、システム1はアナログ信号を出力信号として出力する。
 さらに、制御部7は、システム1にアナログ信号を出力させた上で、システム1が出力するアナログ信号を復調した復調信号(出力ベースバンド信号)と、ベースバンド部4によるIQ信号(入力ベースバンド信号)との差分を補償信号供給部11に取得させる(取得工程)。
 つまり、制御部7は、DSM6が出力した1bitパルス列を帯域制限することで得られた出力信号であるアナログ信号を直交復調した復調信号と、DSM6に与えられるデジタルRF信号の直交変調前のIQ信号との差分を補償信号供給部11に取得させる。
 ここで、システム1は、システム1が出力するアナログ信号が与えられるアナログ/デジタル変換器(ADC)20と、直交復調部21と、加算器22と、直交変調部23とを備えている。
 ADC20は、システム1が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換して直交復調部21に与える。
 直交復調部21は、ADC20から与えられるデジタル信号を直交復調して得られる復調信号(出力ベースバンド信号)を出力する。直交復調部21は、復調信号を加算器22に与える。
 加算器22は、直交復調部21からの復調信号の他、DSM6に与えられるデジタルRF信号の直交変調前の信号であるIQ信号(入力ベースバンド信号)が与えられる。
 加算器22は、復調信号とIQ信号との差分を求める。加算器22が求めた差分は、直交変調部23に与えられる。
 直交変調部23は、復調信号とIQ信号との差分を直交変調し、補償信号供給部11に与える。
 これによって、制御部7は、DSM6が出力した1bitパルス列から得られるアナログの出力信号を直交復調した復調信号と、DSM6に与えられるデジタルRF信号の直交変調前のIQ信号との差分を補償信号供給部11に取得させることができる。
 ところで、復調信号(出力ベースバンド信号)とIQ信号(入力ベースバンド信号)との差分は、非対称成分と考えることができる。復調信号と、IQ信号とが一致していれば、システム1は信号特性を劣化させることなく、RF信号を出力していることとなる。つまり、復調信号とIQ信号との差分は、RF信号の信号特性を劣化させている成分であり、非対称成分と考えることができる。
 よって、本実施形態の補償信号供給部11は、復調信号とIQ信号との差分を、非対称成分として取得する。
 以上のようにして制御部7は、補償信号供給部11に非対称成分の取得処理を実行させる。
 ここで、制御部7は、第1BPF3の中心周波数fを調整可能であり、第1BPF3の中心周波数fを調整することで、1bitパルス列の帯域の内の所定帯域幅から非対称成分を取得する。
 図4(a)は、デジタル信号処理部2が出力する1bitパルス列の周波数スペクトルの一例を示す図である。なお、図中、fsは、DSM6のサンプリング周波数であり、このサンプリング周波数fsにおいて成分強度がゼロになるノッチ部が生じている。
 図に示すように、1bitパルス列は、RF信号の周波数帯域に存在する信号成分の他、RF信号の周波数帯域以外の帯域(雑音帯域)に雑音成分を含んでいる。
 また、1bitパルス列は、その帯域内に非対称成分も含んでいる。
 図において、周波数が0からノッチ部までの帯域において、入力信号を変調したRF信号の信号成分を含んでいる。
 本実施形態では、制御部7は、周波数が0からノッチ部までの帯域を、1bitパルス列の帯域において入力信号の信号成分を含む信号帯域を含んだ所定帯域幅とし、周波数が0からノッチ部までの所定帯域から非対称成分を取得する。
 例えば、第1BPF3の通過帯域は、RF信号の周波数帯域幅の3~5倍程度に設定される。よってRF信号の周波数帯域幅が10MHzであるとすると、第1BPF3の通過帯域幅は30~50MHz程度に設定される。
 ここで、DSM6のサンプリング周波数fsが1GHzであるとすると、第1BPF3は、所定帯域幅の内の一部の帯域成分を取得することができ、補償信号供給部11は、第1BPF3の通過帯域ごとに、非対称成分の取得処理を実行することができる。
 制御部7は、第1BPF3の中心周波数を調整しつつ、第1BPF3の通過帯域ごとに非対称成分の取得処理を補償信号供給部11に実行させる。
 図4(b)は、第1BPF3の中心周波数を調整しつつ、非対称成分の取得処理を実行する際の態様を示す図である。
 図に示すように、制御部7は、第1BPF3の中心周波数fをf0,1、f0,2、f0,3と調整することで、当該第1BPF3の通過帯域を順次移動させ、移動させるごとにその通過帯域に含まれる非対称成分を取得する。
 制御部7は、第1BPF3の通過帯域の調整と、非対称成分の取得を繰り返すことで、前記所定帯域幅の全域から非対称成分を取得する。
 なお、第1BPF3の通過帯域の移動量は、移動前と移動後で適度に重複するように設定される。これにより、通過帯域を移動させた前後で、もれなく非対称成分を取得することができる。
 前記所定帯域幅から、第1BPF3の通過帯域ごとに非対称成分を取得すると、補償信号供給部11は、図4(c)に示すように、取得した第1BPF3の通過帯域ごとの非対称成分を用いて前記所定帯域幅の全域に亘る非対称成分を取得することができる。
 前記所定帯域の全域に亘る非対称成分の取得を終えると、制御部7は、補償信号供給部11に、当該補償信号供給部11が取得した非対称成分を非対称成分データとして記憶部12に記憶させる。
 以上により、制御部7は、非対称成分取得モードに関する処理を終え、通常モードに移行する。
 なお、制御部7は、システム1を実際に使用する前の試験動作時において非対称成分取得モードを選択することを決定する。
 よって、システム1を使用する際には、制御部7は、記憶部12に非対称成分データが記憶された状態で通常モードを選択し、歪補償部10に歪補償を実行させる。
〔4 効果について〕
 本実施形態によれば、DSM6が出力した1bitパルス列から得られる出力信号であるアナログ信号と、DSM6に入力される入力信号であるIQ信号とに基づいて、1bitパルス列が有する非対称成分を取得し(取得工程)、前記非対称成分に基づいて歪補償を行う歪補償部10(歪補償装置)に、取得した非対称成分を示す非対称成分データを記憶させる(記憶工程)。これにより、歪補償部10は、歪補償を実行可能となる。
 歪補償部10の補償信号供給部11は、非対称成分を取得する際、出力信号であるアナログ信号を直交復調した復調信号(出力ベースバンド信号)と、直交変調前のIQ信号(入力ベースバンド信号)との差分を非対称成分として取得する。これにより、非対称成分を精度よく取得することができる。
 さらに、精度よく取得した非対称成分を記憶部12に記憶させるので、歪補償部10は、高い精度で歪補償を行うことができる。
 この結果、1bitパルス列が表現するアナログ信号としての信号特性劣化を効果的に抑制することができる歪補償部10を得ることができる。
 また、本実施形態では、DSM6が出力する1bitパルス列の帯域の内広帯域に亘って非対称成分を取得するので、RF信号の周波数帯域に関係なく適切に歪補償を行うことができる。
 なお、上記実施形態では、制御部7は、システム1を実際に使用する前の試験動作時において非対称成分取得モードを選択する場合を例示したが、制御部7は、システム1を実際に使用してから所定時間が経過した後に、通常モードから非対称成分取得モードを選択することを決定し、新たに非対称成分を取得して非対称成分データを更新するように構成してもよい。
 この場合、システム1を使用したことによる経時的変化によって、非対称成分に変化が生じたとしても、その変化に応じて、再度記憶部12に記憶される非対称成分データを更新することで、歪補償の精度を維持することができる。
 また、上記実施形態では、歪補償部10が、補償信号供給部11と、記憶部12とを備えて構成されている場合を例示したが、歪補償部10は、補償信号供給部11及び記憶部12に加えて、制御部7、ADC20、直交復調部21、加算器22、及び直交変調部23を備えて構成されていてもよい。
〔5 他の実施形態について〕
 図5は、他の実施形態に係るシステム1の非対称成分取得モードにおける構成を示すブロック図である。
 本実施形態では、非対称成分を取得する際、前記所定帯域の内の一部の帯域成分を取得することで、その一部の帯域に含まれる非対称成分を取得し、取得した一部の帯域に含まれる非対称成分に基づいて、前記一部の帯域外に含まれる非対称成分を推定し取得するように構成されている。
 本実施形態のシステム1は、非対称成分取得モードにおいて、図に示すように、DSM6と、補償信号供給部11との間に第2BPF30が設けられている。
 この第2BPF30の通過帯域は、第1BPF3と同様に設定されている。
 例えば、第1BPF3及び第2BPF30は、その通過帯域がRF信号の周波数帯域(信号成分を含む帯域)を含むように設定されている。
 この状態で、非対称成分取得モードを選択すると、制御部7は、各部に予め設定された試験信号を出力させ、DSM6に1bitパルス列を出力させる。
 補償信号供給部11は、1bitパルス列が第1BPF3を通過した後のアナログ信号を直交復調した復調信号と、IQ信号との差分から、第1BPF3の通過帯域に含まれる非対称成分を取得する。
 また、補償信号供給部11は、1bitパルス列が第2BPF30を通過した後の信号成分を取得する。
 以上のようにして、補償信号供給部11は、1bitパルス列の帯域の内の一部の帯域(第1BPF3の通過帯域)に含まれる非対称成分と、1bitパルス列の帯域の内の一部の帯域(第2BPF30の通過帯域)に含まれる信号成分とを取得する。なお、第1BPF3の通過帯域と第2BPF30の通過帯域とは同様に設定されており、これら第1BPF3及び第2BPF30の通過帯域を以下、所定通過帯域ともいう。補償信号供給部11が取得した上記非対称成分と信号成分とは、前記所定通過帯域に含まれる成分である。
 次いで、補償信号供給部11は、前記所定通過帯域に含まれる非対称成分と、前記所定通過帯域に含まれる信号成分とに基づいて、前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分を推定する。
 ここで、補償信号供給部11が通常モードにおいて歪補償を実行する際の信号の入出力について検討する。
 図6は、補償信号供給部11が通常モードにおける歪補償を実行する際の信号の入出力の関係を示す図である。
 図に示すように、補償信号供給部11は、入力として1bitパルス列が与えられると、出力として補償信号である非対称成分を出力する。
 このとき、補償信号供給部11をフィルタとみなすことで、入力と出力とに基づいて、補償信号供給部11のフィルタとしての特性値を求めることができる。
 ここで、補償信号供給部11が取得した前記所定通過帯域に含まれる信号成分を入力、前記所定通過帯域に含まれる非対称成分を出力として、補償信号供給部11のフィルタとしての特性値を求めようとすると、前記所定通過帯域に含まれる信号成分及び前記所定通過帯域に含まれる非対称成分は狭帯域の信号なので、周波数領域の処理では、所定通過帯域外の特性値を推定することができない。
 そこで、補償信号供給部11は、時間領域の畳み込み処理を利用して所定通過帯域の非対称成分から所定通過帯域外の非対称成分を推定する。
 補償信号供給部11が取得した、前記所定通過帯域に含まれる非対称成分を出力Y(Y=y,y,・・・y)、前記所定通過帯域に含まれる信号成分を入力X(X=x,x,x,・・・)とする。なお、出力Y及び入力Xそれぞれの各要素に付されている数値は、離散的に並ぶ信号成分を構成する信号データの順番を示す番号を表している。
 補償信号供給部11のフィルタとしての特性値をインパルス応答H(H=h,h,・・h)とすると、出力Y及び入力Xを時間領域の畳み込みで表すと下記式(5)のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 なお、式(5)中、m、nは自然数であり、mはインパルス応答の長さである。
 補償信号供給部11は、下記式(6)に示すように、上記式(5)の左辺と右辺との残差の二乗和εを求め、残差の二乗和εを最小とするインパルス応答Hを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 ここで、上記式(6)に基づいてインパルス応答Hを求めるにあたって、上記式(7)で表される条件を満たすように求める。なお、式(7)中、jは自然数である。
 式(7)は、単位時間当たりに変化し得るインパルス応答の値を値a未満に制限している。この値aは、補償信号供給部11のフィルタ回路としてのスルーレートに相当する値であり、このような制限条件を設けることで、適切にインパルス応答Hを求めることができる。
 補償信号供給部11は、求めたインパルス応答Hと、DSM6から与えられる1bitパルス列とに基づいて、前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分を求めることができる。
 つまり、補償信号供給部11は、前記所定通過帯域に含まれる非対称成分と、前記所定通過帯域に含まれる信号成分とに基づいてインパルス応答Hを求めることで、前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分を推定することができる。
 補償信号供給部11は、求めたインパルス応答Hを1bitパルス列の非対称成分を示す非対称成分データとして記憶部12に記憶する。
 図7は、本実施形態に係るシステムの通常モードにおける構成を示すブロック図である。
 上述のようにインパルス応答Hを求めた後、制御部7が、通常モードを選択すると、図に示すように、図5において設けられていた第2BPF30が除かれ、補償信号供給部11には、DSM6からの1bitパルス列が与えられる。これによって、補償信号供給部11は、与えられた1bitパルス列と、記憶部12に記憶されたインパルス応答Hとに基づいて、前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分を求め、求めた非対称成分を所定通過帯域の非対称成分とともに補償信号として出力する。
 この補償信号を1bitパルス列に与えることで、当該1bitパルス列に含まれる非対称成分を抑圧することができる。
 なお、推定される前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分の帯域幅は、例えば、前記所定帯域に設定することもできるし、任意の値に設定することができる。
 以上のように、本実施形態では、一部の帯域としての前記所定通過帯域に含まれる非対称成分から、前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分を推定することができるので、広帯域に亘って非対称成分を取得する際にその一部の帯域ごとに非対称成分の取得を繰り返して広帯域の非対称成分を取得する場合よりも、より容易に広帯域の非対称成分を取得することができる。
 なお、上記方法で求めたインパルス応答Hの推定精度を評価する場合、前記所定通過帯域の近隣の別の周波数帯域の信号によって歪補償を実行すればよい。
 このときのシステム1が出力する信号の信号特性の劣化の度合を、前記所定通過帯域の信号に対して歪補償を行った際の信号特性の劣化の度合と比較することで、非対称成分の推定精度を判断することができる。
 図8は、推定した非対称成分の推定精度を評価した結果を示すグラフである。図8では、前記所定通過帯域の中心周波数を300MHzに設定した上で、前記所定通過帯域外に含まれる非対称成分を推定し、この推定した非対称成分による歪補償を他の周波数の信号に対して実施し、そのときのACLRを求めることで推定精度を評価した。
 その結果、図8に示すように、歪補償に使用した信号の周波数が、所定通過帯域の中心周波数(300MHz)よりも高くなると、ACLRが徐々に低下し、若干の精度劣化が見られるが、少なくとも50dB以上を維持することができることが確認できた。
〔6 その他〕
 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、上記した意味ではなく、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、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1 システム
 2 デジタル信号処理部
 3 第1BPF
 4 ベースバンド部
 5 処理部
 6 ΔΣ変調器(DSM)
 7 制御部
 10 歪補償部
 11 補償信号供給部
 12 記憶部
 13 反転増幅器
 14 加算器
 20 アナログ/デジタル変換器(ADC)
 21 直交復調部
 22 加算器
 23 直交変調部
 30 第2BPF

Claims (4)

  1.  入力信号を1bitパルス列に変換する信号変換装置の歪補償を行う歪補償装置の製造方法であって、
     前記1bitパルス列は、パルスの立ち上がり波形が理想的なパルス立ち上がり波形に対して第1の歪成分を有し、かつ、パルスの立ち下がり波形が理想的なパルスの立ち下がり波形に対して第2の歪成分を有し、
     前記信号変換装置が出力した前記1bitパルス列から得られる出力信号と、前記入力信号とに基づいて、前記1bitパルス列が有する前記第1の歪成分と前記第2の歪成分とを時間軸に対して非対称にする非対称成分を取得する取得工程と、
     前記非対称成分に基づいて歪補償を行う前記歪補償装置に、前記取得工程で取得した非対称成分を記憶させる記憶工程と、
    を含み、
     前記入力信号は変調された上で前記信号変換装置によって1bitパルス列に変換され、
     前記取得工程は、前記出力信号を復調した出力ベースバンド信号と、変調前の前記入力信号である入力ベースバンド信号との差分を前記非対称成分として取得する
    歪補償装置の製造方法。
  2.  前記取得工程は、前記1bitパルス列の帯域において前記入力信号の信号成分を含む信号帯域を含んだ所定帯域幅から、前記所定帯域幅の内の一部の帯域成分を取得可能なバンドパスフィルタを用いて前記一部の帯域ごとに前記非対称成分を取得し、
     前記バンドパスフィルタの中心周波数を調整しつつ、前記一部の帯域ごとに前記非対称成分を取得することで、前記所定帯域幅の全域から前記非対称成分を取得する請求項1に記載の歪補償装置の製造方法。
  3.  前記取得工程は、前記1bitパルス列の帯域の内の一部の帯域成分を取得可能なバンドパスフィルタを用いて前記1bitパルス列の帯域の内の一部の帯域に含まれる信号成分を取得することで、前記一部の帯域に含まれる非対称成分を取得し、
     前記一部の帯域に含まれる非対称成分に基づいて、前記一部の帯域外に含まれる非対称成分を推定する請求項1に記載の歪補償装置の製造方法。
  4.  前記一部の帯域外に含まれる非対称成分の推定は、前記一部の帯域に含まれる非対称成分と、前記一部の帯域に含まれる信号成分とを用いた時間領域の畳み込み処理を利用する請求項3に記載の歪補償装置の製造方法。
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