(57)【要約】【課題】入力信号と出力信号との相互のタイミングを、できるだけ簡素な構成によって合わせることができる歪補償回路を提供する。【解決手段】増幅器１０の入出力特性を表すモデルを推定するモデル推定部２と、モデルに対する逆モデルを入力信号に付加することにより増幅器１０の入出力特性の歪を打ち消す歪補償を行う歪補償部４とを備えた歪補償回路１において、増幅器１０の入力信号及び出力信号のそれぞれについてピーク値の出現を検出し、それらが出現する時間差を検出するピーク比較部９と、当該時間差の分だけ遅延させた入力信号をモデル推定部２に提供する遅延調整部５とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器の入出力特性を表すモデルを推定するモデル推定部と、
前記モデルに対する逆モデルを前記入力信号に付加することにより前記増幅器の入出力特性の歪を打ち消す歪補償を行う歪補償部と、
前記増幅器の入力信号及び出力信号のそれぞれについてピーク値の出現を検出し、それらが出現する時間差を検出するピーク比較部と、
前記時間差の分だけ遅延させた前記入力信号を前記モデル推定部に提供する遅延調整部と
を備えたことを特徴とする歪補償回路。
【請求項２】
前記入力信号及び出力信号は、デジタル通信用の信号である請求項１記載の歪補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無線送受信機に用いられる高出力増幅器の非線形特性を補償する機能を備えた歪補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、高出力増幅器（ＨＰＡ: High Power Amplifier）は、入出力特性の線形性が低い。従って、このような増幅器を用いて電力を増幅すると、入出力特性の歪により、所望の出力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として、増幅器の入力信号に対して、増幅器の歪特性とは逆の、逆歪特性をデジタル信号処理により生成して増幅器の入力に付加するＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）処理を施すことにより、所望の増幅器出力を得る手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
また、広帯域信号を増幅する高出力増幅器に対して精度の高いＤＰＤ処理を施すべく、多項式で表される歪補償を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、増幅器の入出力特性における非線形性を示す指標として、振幅に関するＡＭ−ＡＭ特性と、位相に関するＡＭ−ＰＭ特性とがある。これらの特性を正確に把握するには、相互に比較されるべき入力信号と出力信号とのタイミングが時間軸上で一致しなければならない。
【０００４】
図４は、従来の歪補償回路における、増幅器への入力信号と出力信号とのタイミングのずれを示す波形図の一例である。（ａ）、（ｂ）は入力信号の波形（同一）であり、（ｃ）は出力信号の波形である。（ａ）に示す入力信号においては、例えば時刻τ1にピーク値が出現している。これに対応する（ｃ）の出力信号のピーク値は、τ1より遅れて、時刻τ2に出現している。このτ2のタイミングで、（ｂ）に示す入力信号と、（ｃ）に示す出力信号とを受け取ると、（ｄ）に示すように、相互のタイミングがずれた状態で入力信号と出力信号とを受け取ることになる。このようなタイミングのずれは、信号経路の違いに起因するものであり、出力信号の方が遅くなる。従って、入力信号の遅延量を調整する手段が必要である。
【０００５】
【非特許文献１】Thesis by Lei Ding, "Digital predistortion of power amplifiers for wireless application", Georgia institute of Technology, March 2004
【特許文献１】特開２００７−２８２０６６号公報
【特許文献２】特許第４０１４３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような遅延量を調整するには、例えば信号経路上にデジタル遅延回路を設けて、遅延時間を手動調整すればよい。しかしながら、このような調整は非常に煩雑であり、しかも、精度の高い調整は困難である。一方、高い精度を得ようとして、相関関数等の複雑な演算処理を用いる大掛かりな調整装置を設けること(例えば、特許文献２参照。)は、調整時間の短縮や製造コストの削減の観点から好ましくない。また、相関関数方式は、歪み収束後に残った白色雑音が原因となって、デジタル回路処理するためにサンプリングしたデータの取り込み方によっては、相関結果が一定値に定まらない問題がある。つまり、遅延のずれ量が一定値に定まらない。
【０００７】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、入力信号と出力信号との相互のタイミングを、できるだけ簡素な構成によって合わせることができる歪補償回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の歪補償回路は、増幅器の入出力特性を表すモデルを推定するモデル推定部と、前記モデルに対する逆モデルを前記入力信号に付加することにより前記増幅器の入出力特性の歪を打ち消す歪補償を行う歪補償部と、前記増幅器の入力信号及び出力信号のそれぞれについてピーク値の出現を検出し、それらが出現する時間差を検出するピーク比較部と、前記時間差の分だけ遅延させた前記入力信号を前記モデル推定部に提供する遅延調整部とを備えたものである。
【０００９】
上記のように構成された歪補償回路では、入力信号及び出力信号においてそれぞれピーク値が出現する時間差の分だけ、入力信号が遅延するので、入力信号と出力信号との相互のタイミングを合わせることができる。また、ピーク値の出現を検出することは容易であり時間差の分だけ遅延させることも容易であるので、ピーク比較部や遅延調整部は簡素な構成で足りる。
【００１０】
また、上記歪補償回路において、入力信号及び出力信号は、デジタル通信用の信号であることが好ましい。
デジタル通信用の信号においては、所定期間内にほぼ確実にピークが出現するので、これを利用して、入力信号と出力信号との相互のタイミングを合わせることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の歪補償回路によれば、入力信号と出力信号との相互のタイミングを合わせることができる歪補償回路を、簡素な構成によって提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る歪補償回路１の主要部を示すブロック図である。歪補償回路１は、高出力増幅器（ＨＰＡ、以下、単に増幅器という。）１０の入出力特性を表すモデル（具体的には、出力信号Ｙを入力信号Ｘのｎ次べき級数の多項式の形で表したモデル）を推定するモデル推定部２と、モデルの係数を一時的に記憶する係数テーブル３と、モデルに対する逆モデル（モデルの逆関数）を入力信号Ｘに付加することにより増幅器１０の入出力特性の歪を打ち消す歪補償を行う歪補償部４とを備えている。
【００１３】
また、歪補償回路１は、増幅器１０の入力信号及び出力信号のそれぞれについてピーク値の出現を検出し、それらが出現する時間差を検出するピーク比較部９と、当該時間差の分だけ遅延させた入力信号をモデル推定部２に提供する遅延調整部５とを備えている。ピーク比較部９は、入力信号Ｘのピーク値及びその出現時点を検出するピーク検出部６、出力信号Ｙのピーク値及びその出現時点を検出するピーク検出部８、及び、２つのピーク検出部６，８におけるピーク値出現時点の時間差を検出する時間差検出部７とによって構成されている。モデル推定部２、係数テーブル３、歪補償部４、遅延調整部５及びピーク比較部９は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）によって構成されている。
【００１４】
増幅器１０の非線形特性は、入力信号Ｘのべき級数多項式で表される。すなわち、出力信号をＹとすると、以下のように表すことができる。なお、ａiは各次の係数である。
【００１５】
【数１】
2010016423.tif 000003
【００１６】
図２は、歪補償回路１における処理を示すフローチャートである。この処理は、周期的に実行される。処理の開始後、ピーク検出部６，８により共に、ピーク値が検出されたか否かの判断が行われ（ステップＳ１）、「Ｎｏ」の場合はピーク値が出現するのを待つ。ピーク値は、予めわかっているので、閾値と比較すれば容易にピーク値の出現を検出することができる。例えば、閾値＝ピーク値に設定すれば、閾値に達した時が、ピーク値の出現する時点である。また、ピーク値より若干小さい値を閾値とすれば、閾値以上となった時点と、その後閾値以下となった時点の中間点を、ピーク値の出現する時点とすることもできる。この方式を用いれば、歪み収束後に残った白色雑音により、デジタル回路処理するためにサンプリングしたデータ値がばらついても、ピーク値が大きくずれることはない。
【００１７】
なお、信号のピークは、Ｗ−ＣＤＭＡやＯＦＤＭ等のデジタル通信用の信号には必ず含まれており、ほぼ一定の確率で出現する。従って、所定回数のサンプリングにより信号を取得すれば、ピーク値を検出することができる。
【００１８】
入力信号Ｘ及び出力信号Ｙについてそれぞれピーク値の出現する時点τX及びτYを求めると、時間差は、時間差検出部７により、τY−τXとして求められる。この時間差に応じて、遅延調整部５は入力信号Ｘの遅延調整を行う（ステップＳ２）。遅延調整は、時間差が０（又は０に近い所定値以内）になるように行われ、時間差が０になると（ステップＳ３の「Ｙｅｓ」）、そのように遅延調整された入力信号Ｘと、出力信号Ｙとの間で、モデル推定部２によるモデル推定が行われる（ステップＳ４）。モデル推定後、係数が係数テーブル３に一旦保存される。歪補償部４は、これらの係数を使用して逆モデルを推定し、歪補償を行う（ステップＳ５）。
【００１９】
なお、上記とは別に、モデル推定部２で逆モデルまで求め、その係数を係数テーブル３に記憶させ、歪補償部４は係数テーブル３を参照しながら歪補償を行う、という構成であってもよい。
【００２０】
図３は、入出力信号波形の一例を示すグラフである。（ａ）は入力信号Ｘの波形であり、（ｂ）は出力信号Ｙの波形である。入力信号Ｘの波形においては例えば時刻τ1にピーク値が出現している。これに対応する出力信号Ｙのピーク値は、時刻τ2に出現している。この時間差（τ2−τ1）が遅延調整部５により調整されると、入力信号Ｘは時間差の分だけ遅れ方向にシフトしてモデル推定部２に提供される。従って、モデル推定部２においては、（ｃ）に示すように、入力信号Ｘと出力信号Ｙとの相互のタイミングが一致する。
【００２１】
以上のように、本実施形態に係る歪補償回路１では、入力信号及び出力信号においてそれぞれピーク値が出現する時間差の分だけ、入力信号が遅延するので、入力信号と出力信号との相互のタイミングを合わせることができる。また、ピーク値の出現を検出することは容易であり時間差の分だけ遅延させることも容易であるので、ピーク比較部９や遅延調整部５は簡素な構成で足りる。すなわち、入力信号と出力信号との相互のタイミングを合わせることができる歪補償回路１を、簡素な構成によって提供することができる。
【００２２】
また、上記歪補償回路において、入力信号及び出力信号は、デジタル通信用の信号であることから、所定期間内にほぼ確実にピークが出現するので、これを利用して、入力信号と出力信号との相互のタイミングを合わせることができる点で、至便である。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る歪補償回路の主要部を示すブロック図である。
【図２】図１の歪補償回路における処理を示すフローチャートである。
【図３】入力信号と出力信号とのタイミングのずれ及び調整を示す波形図である。
【図４】従来の歪補償回路における、増幅器への入力信号と出力信号とのタイミングのずれを示す波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  歪補償回路
２  モデル推定部
３  係数テーブル
４  歪補償部
５  遅延調整部
６  ピーク検出部
７  時間差検出部
８  ピーク検出部
９  ピーク比較部
１０  増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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