(57)【要約】【課題】歪補償の効果を損なうことなく電力調整処理を行うことが可能な歪補償装置を得る。【解決手段】ＤＰＤ処理部２は、ＨＰＡ６への入力信号とＨＰＡ６からの出力信号とに基づいてＨＰＡ６の入出力特性に対する逆モデルを推定する逆モデル推定部２１と、逆モデルに基づいて入力信号を補正することにより、入出力特性の歪補償を行う歪補償部２３と、歪補償部２３による歪補償の処理よりも前に、出力信号の電力調整のために入力信号を調整する電力調整部２０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器への入力信号と前記増幅器からの出力信号とに基づいて、前記増幅器の入出力特性に対する逆モデルを推定する推定部と、
前記逆モデルに基づいて前記入力信号を補正することにより、前記入出力特性の歪補償を行う歪補償部と、
前記歪補償部による歪補償の処理よりも前に、前記出力信号の電力調整のために前記入力信号を調整する電力調整部と
を備える、歪補償装置。
【請求項２】
増幅器と、
請求項１に記載の歪補償装置と
を備える、無線基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪補償装置及びそれを備えた無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等を用いた通信システムが備える無線基地局においては、送信信号を増幅して出力するための高出力増幅器（ＨＰＡ：High Power Amplifier）が、送信処理部内に実装される。一般的にＨＰＡは、増幅効率を優先するが故に、入出力特性の線形性が低い。つまりＨＰＡにおいては、その入力信号と出力信号との間の入出力特性が、非線形の歪特性を呈する。従って、このような入出力特性を有するＨＰＡを用いて入力信号を増幅すると、その歪に起因して、所望の出力信号が得られない場合がある。そこで、このような歪を補償するための歪補償方式の一つとして、増幅器の入出力特性を表すモデルを推定し、そのモデルとは逆の特性を呈する逆モデルをディジタル信号処理によって生成し、増幅器への入力信号（アナログ信号に変換する前のディジタル信号）に対してその逆モデルを付加することにより、増幅器の入出力特性における歪を補償する手法（いわゆるＤＰＤ：Digital Pre-Distortion）が、下記非特許文献１において提案されている。また、下記非特許文献２，３においては、ＨＰＡの高効率増幅技術が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Lei Ding, "Digital predistortion of Power Amplifiers for Wireless Applications", Georgia Institute of Technology, March 2004.
【非特許文献２】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.
【非特許文献３】Feipeng Wang, et al., "Design of Wide-Bandwidth Envelope-Tracking Power Amplifiers for OFDM Applications", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.53, NO.4, April 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４は、背景技術に係る無線基地局１０１の構成の一部を示すブロック図である。無線基地局１０１は、ＤＰＤ処理部１０２、ＤＡＣ１０３、ＬＰＦ１０４、周波数変換部１０５、アッテネータ１０６、ＨＰＡ１０７、カプラ１０８、アンテナ１０９、周波数変換部１１０、ＬＰＦ１１１、及びＡＤＣ１１２を備えて構成されている。ＤＰＤ処理部１０２によって歪補償が行われた信号は、ＤＡＣ１０３、ＬＰＦ１０４、周波数変換部１０５、及びアッテネータ１０６を介してＨＰＡ１０７に入力され、ＨＰＡ１０７によって増幅された後、アンテナ１０９から送信される。ここで、アッテネータ１０６は、アンテナ１０９からの送信電力を調整すべく、周波数変換部１０５から入力された信号の電力を調整した後に、その信号をＨＰＡ１０７に入力する。
【０００５】
図４に示した構成によると、ＤＰＤ処理部１０２とＨＰＡ１０７との間にアッテネータ１０６が接続されている。従って、ＤＰＤ処理部１０２による歪補償によって理想特性に調整された信号が、アッテネータ１０６の電力調整処理によって理想特性からずれてしまい、その結果、ＤＰＤ処理部１０２による歪補償の効果が損なわれるという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、歪補償の効果を損なうことなく電力調整処理を行うことが可能な歪補償装置、及びそれを備えた無線基地局を得るこ
とを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る歪補償装置は、増幅器への入力信号と前記増幅器からの出力信号とに基づいて、前記増幅器の入出力特性に対する逆モデルを推定する推定部と、前記逆モデルに基づいて前記入力信号を補正することにより、前記入出力特性の歪補償を行う歪補償部と、前記歪補償部による歪補償の処理よりも前に、前記出力信号の電力調整のために前記入力信号を調整する電力調整部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
第１の態様に係る歪補償装置によれば、電力調整部は、出力信号の電力を調整するための入力信号の調整処理を、歪補償部による歪補償の処理よりも前に実行する。換言すれば、電力調整部によって電力調整処理が行われた後に、歪補償部によって歪補償処理が行われる。従って、歪補償処理の後に電力調整処理は行われないため、歪補償部による歪補償によって理想特性に調整された信号が、その後の電力調整処理によって理想特性からずれてしまうことを回避できる。その結果、歪補償の効果を損なうことなく電力調整処理を行うことが可能となる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る無線基地局は、増幅器と、第１の態様に係る歪補償装置とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
第２の態様に係る無線基地局によれば、増幅器の入出力特性の歪が歪補償装置によって適切に補償されることにより、所望の送信信号を無線基地局から送信することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、歪補償の効果を損なうことなく電力調整処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線基地局の構成の一部を示すブロック図である。
【図２】ＤＰＤ処理部の構成例を示すブロック図である。
【図３】ＤＰＤ処理部内の各信号間の関係を示す図である。
【図４】背景技術に係る無線基地局の構成の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る無線基地局１の構成の一部を示すブロック図である。図１の接続関係で示すように、無線基地局１は、ＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）処理部２、ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）３、ＬＰＦ（Low Pass Filter）４、周波数変換部５、ＨＰＡ（High Power Amplifier）６、カプラ７、アンテナ８、周波数変換部９、ＬＰＦ１０、及びＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter）１１を備えて構成されている。
【００１５】
ＤＰＤ処理部２は、ディジタル信号である入力信号Ｓ１を補正することにより、信号Ｓ２を出力する。ＤＰＤ処理部２による補正の内容については後述する。ＤＡＣ３は、ディジタル信号である信号Ｓ２をアナログ信号である信号Ｓ３に変換して出力する。ＬＰＦ４は、信号Ｓ３に対してローパスフィルタ処理を施して、信号Ｓ４を出力する。周波数変換部５は、ベースバンドの信号Ｓ４を高周波の信号Ｓ５に周波数変換して出力する。ＨＰＡ
６は、信号Ｓ５を増幅することにより、信号Ｓ６を出力する。信号Ｓ６は、アンテナ８から送信される。
【００１６】
ＨＰＡ６からアンテナ８に向かう信号Ｓ６の一部は、カプラ７によって信号Ｓ７として取り出される。周波数変換部９は、高周波の信号Ｓ７をベースバンドの信号Ｓ８に周波数変換して出力する。ＬＰＦ１０は、信号Ｓ８に対してローパスフィルタ処理を施して、信号Ｓ９を出力する。ＡＤＣ１１は、アナログ信号である信号Ｓ９をディジタル信号である信号Ｓ１０に変換して出力する。信号Ｓ１０はＤＰＤ処理部２に入力される。
【００１７】
図２は、ＤＰＤ処理部２の構成例を示すブロック図である。図２の接続関係で示すように、ＤＰＤ処理部２は、電力調整部２０、逆モデル推定部２１、係数記憶部２２、及び歪補償部２３を備えて構成されている。電力調整部２０は、例えばディジタルアッテネータであり、歪補償部２３の入力に接続されている。
【００１８】
電力調整部２０には、入力信号Ｓ１が入力される。電力調整部２０は、アンテナ８から送信される送信信号の電力（例えば平均電力）を調整すべく、入力信号Ｓ１の信号レベル（例えば電力値）を調整することによって、入力信号Ｓ１を信号Ｓ１Ａに変換して出力する。入力信号Ｓ１と信号Ｓ１Ａとの関係を図３の（Ａ）に示す。この図に示すように、信号Ｓ１Ａは、入力信号Ｓ１がその全域に亘って所定の割合で減衰されたものである。
【００１９】
逆モデル推定部２１には、電力調整部２０から信号Ｓ１Ａが入力されるとともに、ＡＤＣ１１から信号Ｓ１０が入力される。逆モデル推定部２１は、信号Ｓ１Ａ，Ｓ１０に基づいて、ＨＰＡ６の入出力特性を表すモデルに対する逆モデルを推定する。信号Ｓ１Ａと信号Ｓ１０との関係を図３の（Ｂ）に示す。この図に示すように、信号Ｓ１Ａの信号レベルが大きい領域において、理想特性（破線の直線）からの下方向へのずれが顕著となっている。このずれはＨＰＡ６の入出力特性における非線形の歪に起因するものであり、逆モデル推定部２１は、ＨＰＡ６の歪特性を表すモデルＫ０に対する逆モデルを、信号Ｓ１Ａ，Ｓ１０に基づいて推定する。
【００２０】
具体的に逆モデル推定部２１は、モデルＫ０に対応する逆モデルをｎ次べき級数（ｎは自然数）の多項式の形で表現するための各次の係数（つまり逆モデルの係数セット）を、演算によって求める。ここで、逆モデルとは、モデルＫ０における非線形の歪を補償するための、モデルＫ０の歪特性とは逆の特性を呈するモデルである。
【００２１】
逆モデルの係数セットに関するデータＳ２１は、逆モデル推定部２１から係数記憶部２２に入力され、係数記憶部２２内に記憶される。換言すれば、係数記憶部２２内に逆モデルが記憶される。歪補償部２３には、電力調整部２０から信号Ｓ１Ａが入力されるとともに、係数記憶部２２から係数セットに関するデータＳ２２が入力される。歪補償部２３は、データＳ２２で与えられる係数セット（逆モデル）に基づいて信号Ｓ１Ａを補正する。これにより、信号Ｓ１Ａに対して適切な歪補償がなされた信号Ｓ２が、歪補償部２３から出力される。信号Ｓ１Ａと信号Ｓ２との関係を図３の（Ｃ）に示す。この図に示すように、モデルＫ０に対する逆モデルに基づいて信号Ｓ１Ａが補正された結果として、信号Ｓ２は、信号Ｓ１Ａの信号レベルが大きい領域において理想特性からの上方向へのずれが大きくなるような特性Ｋ１を呈している。
【００２２】
上記のように歪補償部２３によって歪補償を行うことによって、ＨＰＡ６への入力信号（入力信号Ｓ１）とＨＰＡ６からの出力信号（信号Ｓ１０）との関係は、図３の（Ｄ）に示すように、線形の理想特性を呈することとなる。
【００２３】
このように本実施の形態に係るＤＰＤ処理部２（歪補償装置）によれば、電力調整部２
０は、アンテナ８からの送信電力を調整するための入力信号Ｓ１の電力調整処理を、歪補償部２３による歪補償の処理よりも前に実行する。換言すれば、電力調整部２０によって電力調整処理が行われた後に、歪補償部２３によって歪補償処理が行われる。従って、歪補償処理の後に電力調整処理は行われないため、歪補償部２３による歪補償によって理想特性に調整された信号Ｓ２が、その後の電力調整処理によって理想特性からずれてしまうことを回避できる。その結果、歪補償の効果を損なうことなく電力調整処理を行うことが可能となる。
【００２４】
また、本実施の形態に係る無線基地局１によれば、ＨＰＡ６の入出力特性の歪がＤＰＤ処理部２によって適切に補償されることにより、所望の送信信号を無線基地局１から送信することが可能となる。
【００２５】
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全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００２６】
１  無線基地局
２  ＤＰＤ処理部
６  ＨＰＡ
２０  電力調整部
２１  逆モデル推定部
２２  係数記憶部
２３  歪補償部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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