(57)【要約】【課題】電力増幅器の前置歪み補償を行う場合に、正確かつ高速に歪み補償信号を生成することで、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮する。【解決手段】電力増幅器の入力信号と出力信号との差分を取った誤差信号と、その入力信号とから、３次相互変調歪みに関わる係数と５次相互変調歪みに関わる係数と７次相互変調歪みに関わる係数を算出し（３２）、その係数に応じて前記相互変調歪みの位相および利得について逆特性となる歪み補償信号を生成する（３３）。【選択図】図１
2010183633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅回路で電力増幅された出力信号の歪みを低減するために前記電力増幅回路の入力信号に歪み補償信号を加算する歪み補償回路において、前記歪み補償回路に入力する信号を第１のベースバンド信号に復調する第１の直交復調器と、前記第１のベースバンド信号の遅延時間を調整する遅延器と、前記電力増幅回路の前記出力信号を第２のベースバンド信号に直交復調する第２の直交復調器と、前記第２の直交復調器によって復調された信号のゲインと位相を調整し前記遅延器から出力された信号と出力レベルと位相が同じになるように調整する調整部と、前記調整部の出力信号と前記遅延器の出力信号とにより、少なくとも前記入力成分に関わる成分を差し引いた、３次相互変調歪みに関わる係数、５次相互変調歪みに関わる係数、及び７次相互変調歪みに関わる係数を検出する歪み係数検出回路と、前記歪み係数検出回路が検出した係数を基に歪み補償信号を生成する歪補償信号生成回路と、前記第１の直交復調器によって復調された前記第１のベースバンド信号に前記歪み補償信号を加算するベクトル乗算器と、前記ベクトル乗算器の出力信号をＩＦ信号に直交変調する直交変調器とを備えた歪み補償回路であって、
前記歪補償信号生成回路は、前記遅延器から出力された信号、及び、少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数及び前記５次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、若しくは少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数及び前記５次相互変調歪みに関わる係数及び前記７次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路のいずれかの歪補償信号生成回路であることを特徴とする歪み補償回路。
【請求項２】
請求項１記載の歪み補償回路において、前記調整部は、前記第２の直交復調器によって復調された信号のゲインを調整し前記遅延器から出力された信号の出力レベルと前記位相器から出力された信号の出力レベルが同じになるようにゲイン調整するＡＧＣと、前記ゲイン調整された信号と前記遅延器から出力された信号の位相を同じになるように調整する前記位相器とからなることを特徴とする歪み補償回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の歪み補償回路において、前記歪み係数検出回路は、分散１の場合の３次相互変調歪み、５次相互変調歪み、及び７次相互変調歪みを算出することを特徴とする歪み補償回路。
【請求項４】
電力増幅回路で電力増幅された出力信号の歪みを低減する歪み補償回路の歪み補償方法において、
入力デジタル信号を第１のベースバンド信号に直交復調し、前記第１のベースバンド信号の遅延時間を調整し、前記電力増幅回路の前記出力信号を第２の直交復調器によって第２のベースバンド信号に直交復調し、前記遅延時間を調整された信号と前記第２のベースバンド信号のゲイン及び位相とが同じになるように調整し、前記ゲイン及び位相調整された信号と前記遅延時間を調整された信号とにより、歪係数検出回路によって少なくとも前記入力成分に関わる成分を差し引いた、３次相互変調歪みに関わる係数、５次相互変調歪みに関わる係数、及び７次相互変調歪みに関わる係数を検出し、歪補償信号生成回路によって前記検出した係数を基に歪み補償信号を生成し、前記第１のベースバンド信号に前記歪み補償信号を乗算するベクトル乗算器と、前記ベクトル乗算器の出力信号をＩＦ信号に直交変調する歪み補償回路の歪み補償方法であって、
前記歪補償信号生成回路は、前記遅延器から出力された信号、及び、少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成するか、少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数及び前記５次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成するか、若しくは少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数及び前記５次相互変調歪みに関わる係数及び前記７次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成するかのいずれかであることを特徴とする歪み補償回路の歪み補償信号生成方法。
【請求項５】
請求項４記載の歪み補償回路の歪み補償方法において、前記歪係数検出回路は、分散１の場合の３次相互変調歪み、５次相互変調歪み、及び７次相互変調歪みを算出することを特徴とする歪み補償回路の歪み補償方法。
【請求項６】
入力信号を電力増幅する電力増幅回路と、前記電力増幅器の出力信号の歪みを低減するために前記入力信号に歪み補償信号を加算する歪み補償回路とを備えた電力増幅器において、
前記歪み補償回路は、前記歪み補償回路に入力する信号を第１のベースバンド信号に復調する第１の直交復調器と、前記ベースバンド信号の遅延時間を調整する遅延器と、前記電力増幅回路の前記出力信号を第２のベースバンド信号に直交復調する第２の直交復調器と、前記第２の直交復調器によって復調された信号のゲインと位相を調整し前記遅延器から出力された信号と出力レベルと位相が同じになるように調整する調整部と、前記調整部の出力信号と前記遅延器の出力信号とにより、少なくとも前記入力成分に関わる成分を差し引いた、３次相互変調歪みに関わる係数、５次相互変調歪みに関わる係数、及び７次相互変調歪みに関わる係数を検出する歪み係数検出回路と、前記歪み係数検出回路が検出した係数を基に歪み補償信号を生成する歪補償信号生成回路と、前記第１の直交復調器によって復調された前記ベースバンド信号に前記歪み補償信号を加算するベクトル乗算器と、前記ベクトル乗算器の出力信号をＩＦ信号に直交変調する直交変調する直交変調器とを備え、前記歪補償信号生成回路は、前記遅延器から出力された信号、及び、少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数及び前記５次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路、若しくは少なくとも検出された前記３次相互変調歪みに関わる係数及び前記５次相互変調歪みに関わる係数及び前記７次相互変調歪みに関わる係数を基に歪補償信号を生成する歪補償信号生成回路のいずれかの歪補償信号生成回路であることを特徴とする電力増幅器。
【請求項７】
請求項６記載の電力増幅器において、前記歪み補償回路の前記調整部は、前記第２の直交復調器によって復調された信号のゲインを調整し前記遅延器から出力された信号の出力レベルと前記位相器から出力された信号の出力レベルが同じになるようにゲイン調整するＡＧＣと、前記ゲイン調整された信号と前記遅延器から出力された信号の位相を同じになるように調整する前記位相器とからなることを特徴とする電力増幅器。
【請求項８】
請求項６または請求項７のいずれかに記載の電力増幅器において、前記歪み補償回路の前記歪み係数検出回路は、分散１の場合の３次相互変調歪み、５次相互変調歪み、及び７次相互変調歪みを算出することを特徴とする電力増幅器。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１つに記載の電力増幅器において、さらに、前記電力増幅回路に入力される前記入力信号をＵＨＦ帯の信号に周波数変換する第１の周波数変換器と、前記電力増幅回路からの出力信号を入力しＩＦ帯の信号に周波数変換し前記第２の直交復調器に出力する第２の周波数変換器とを備えたことを特徴とする電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器により電力増幅された無線電波送信を行う送信装置から出力される非線形歪み成分を減少させる非線形歪み補償技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の非線形歪み補償技術、特に、前置歪み補償方式の技術の例としては、例えば、非特許文献１に記載のものがある。ここで、従来の技術の電力増幅器を含む送信装置のブロック構成例を図５に示し、以下図５を用いて、この技術を説明する。
【０００３】
図５において、送信すべき信号である入力信号は、分配器５１、遅延素子５２、位相調整器５３、利得調整器５４を通って、さらに、電力増幅器５５にて電力増幅され、方向性結合器５６を通り出力信号として出力される。一方、分配器５１では入力信号の一部が分配され、その分配された入力信号の一部は、検波器５７、Ａ／Ｄ変換器５８でデジタル信号に変換される。さらに、方向性結合器５６では電力増幅された信号の一部が分配され、その分配された出力信号の一部は、ミキサ５９及びシンセサイザ６０により中間周波数に変換され、さらに、ＢＰＦ６１により電力増幅器５５で発生した帯域外歪み電力が抽出され、そして、検波器６２を通りＡ／Ｄ変換器６８でデジタル信号に変換される。
【０００４】
以下、非線形歪み補償動作の制御方法について説明する。位相調整器５３、利得調整器５４の動作としては、テーブル６４，６５に記録された内容がＤＡ変換器６６，６７でそれぞれアナログ信号に変換され、それら変換された信号によって各調整器の動作が制御される。この位相調整器５３及び利得調整器５４では、電力増幅器５５で発生する歪みと同振幅、かつ、逆位相の歪みが生成されるようになっており、それによって電力増幅器５５で発生する歪みが相殺され、非線形補償が行われるものである。テーブル６４，６５では検波器５７で検波し、ＡＤ変換器５８で取り込まれた包絡線信号に対応してアドレスがそれぞれ割り当てられている。また、検波器６２で検出された歪みの電力が小さくなるように演算部６３にて摂動法を用いて学習がなされ、その学習結果によってテーブル６４，６５の内容が更新され、歪みが最小となる最適な値に順次書き替えられる。
【０００５】
なお、テーブルの更新方法としては、上記非特許文献１に記載してあるように、テーブルのアドレスが１つ刻みとなるようにして、全てのアドレスでの値を摂動法で求めるとした方法の場合では、その更新のためには相当長い時間が必要となり、そのため極めて非実用的な方法である。従って、テーブルの値の全ては摂動法で求めるのではなく、所定の代表点数、例えば、８点の代表点の値を求める場合について摂動法を用いるものとするのがより実用的である。
【０００６】
図６に、その場合のテーブルアドレスと代表点との関係を示す。ここで、テーブルのアドレスを１〜１０２４と仮定し説明する。まず、アドレス１〜１０２４番地を８点で代表する。図６では８ポイントの代表点とその代表点アドレスのテーブル値を黒丸で示している。ここで、その８代表点アドレスの値（黒丸の高さ方向の位置でしめされる値）を歪みの電力を見ながら大きくしたり（図中の上矢印方向）、小さくしたり（図中の下矢印方向）して、歪みが小さくなった方の値に更新する。以下、他の代表点についても同様な操作を繰り返し行い、テーブルの値を最適化していく。なお、８代表点以外のアドレスの値については、ＦＩＲフィルタを用いて補間した値が更新値として用いられる。この８代表点の値の更新制御を、歪み電力を監視しながら位相調整器のテーブル、利得調整器のテーブルに対して行い、計１６点について摂動法を用いて最適化する。
【０００７】
また、別の従来技術としては、特許文献１に、ＲＦ増幅器のＲＦ入力とＲＦ出力のデジタルベースバンド信号を抽出し、両信号の時間差、位相差を検出し、両者の同期合わせおよび位相合わせを行なうものが記載されている。これは、両信号の振幅誤差および位相誤差を求め、振幅値に対する振幅、位相の補償量を、初期段階で登録され適応的に更新された補償量の中から順次選び出し、この補償量を前記ＲＦ入力のデジタルベースバンド信号に加算することで歪み成分を補償するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１６８７７４号公報、要約
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】映情学技報  Ｖｏｌ．２４、Ｎｏ．７９、ＢＣＳ２０００−９２、「適応プレディストータ型歪み補償電力増幅器」、ｐ９１−ｐ９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の非特許文献１記載の技術では、歪みの電力を監視し、その電力が小さくなるように摂動法にて最適化処理し、振幅歪み成分と位相歪み成分の非線形補償を行う。しかし、この方式では、振幅歪みの大きさ、位相歪みの大きさを見分けることはできない。また、振幅歪みに３次歪み成分と５次歪み成分と７次歪み成分が、さらに、位相歪みにも３次歪み成分と５次歪み成分と７次歪み成分が、それぞれどの位含まれているかを見分けることはできない。従って、この方式では補償の精度が低くなるだけでなく、補償の速度（収束時間）も大幅にかかってしまうことは明白である。
【００１１】
また、上記の特許文献１記載の技術では、単純に差分だけを取っているので、振幅が小さくなった場合には、その差分値の誤差が無視できなくなり、歪み補償を行えなくなってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、電力増幅器の前置歪み補償を行う場合に、正確かつ高速に歪み補償信号を生成することで、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮する歪み補償回路、歪み補償信号生成方法、及び電力増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、本発明は、高周波帯の入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪み成分を検出し、該検出された歪み成分に応じた歪み補償信号を生成する歪み補償回路において、前記入力信号及び前記出力信号相互のレベル誤差、位相誤差、および遅延誤差を無くするように調整する調整回路と、該調整された入力信号と出力信号との差分を取った誤差信号を算出し、該算出された誤差信号と前記入力信号とから、前記電力増幅回路に応じた係数である前記歪み成分を構成する３次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する５次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する７次相互変調歪みに関わる係数のうち少なくとも前記３次相互変調歪みに関わる係数を算出する係数算出回路と、該算出された係数に応じて前記相互変調歪みの位相および利得について逆特性となる歪み補償信号を生成する歪み補償信号生成回路とを有することを特徴とする歪み補償回路である。
【００１４】
また、本発明は、高周波帯の入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪み成分を検出し、該検出された歪み成分に応じた歪み補償信号を生成するための歪み補償信号生成方法において、前記入力信号及び前記出力信号相互のレベル誤差、位相誤差、および遅延誤差を無くするように調整し、該調整された入力信号と出力信号との差分を取った誤差信号を算出し、該算出された誤差信号と前記入力信号とから、前記電力増幅回路に応じた係数である前記歪み成分を構成する３次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する５次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する７次相互変調歪みに関わる係数のうち少なくとも前記３次相互変調歪みに関わる係数を算出し、該算出された係数に応じて前記相互変調歪みの位相および利得について逆特性となる歪み補償信号を生成することを特徴とする歪み補償信号生成方法である。
【００１５】
さらに、本発明は、高周波帯の入力信号を電力増幅する電力増幅回路と、前記出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪み成分を検出し、該検出された歪み成分に応じた歪み補償信号を生成する歪み補償回路と、該生成された歪み補償信号を前記入力信号に加える加算回路とを有する電力増幅器において、前記歪み補償回路は、前記入力信号及び前記出力信号相互のレベル誤差、位相誤差、および遅延誤差を無くするように調整する調整回路と、該調整された入力信号と出力信号との差分を取った誤差信号を算出する誤差信号算出回路と、前記算出された誤差信号と前記入力信号とから、前記電力増幅回路の係数であって、前記歪み成分を構成する３次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する５次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する７次相互変調歪みに関わる係数のうち少なくとも前記３次相互変調歪みに関わる係数を算出する係数算出回路と、該算出された係数に応じて前記相互変調歪みの位相および利得について逆特性となる歪み補償信号を生成する歪み補償信号生成回路とを有することを特徴とする電力増幅器である。
【００１６】
また、さらに、本発明は、高周波帯の入力信号を電力増幅する電力増幅回路の出力信号と前記入力信号とに応じて前記電力増幅回路で発生する歪み成分を検出し、該検出された歪み成分に応じた歪み補償信号を生成する歪み補償回路において、前記入力信号及び前記出力信号相互のレベル誤差、位相誤差、および遅延誤差を無くするように調整する調整回路と、該調整された入力信号と出力信号との差分を取った誤差信号を算出し、該算出された誤差信号と前記入力信号とから、前記電力増幅回路に応じた係数である前記歪み成分を構成する３次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する５次相互変調歪みに関わる係数及び前記歪み成分を構成する７次相互変調歪みに関わる係数のうち少なくとも前記３次相互変調歪みに関わる係数を算出する係数算出回路と、該算出された係数に応じて前記相互変調歪みの位相および利得について逆特性となる歪み補償信号を生成する歪み補償信号生成回路とを備えた、前記入力信号の振幅レベルが比較的大きなレベルに対する自動補正用補償信号発生回路と、前記入力信号の振幅レベルが小さなレベルに対して前記入力信号と逆特性の歪み補償信号を有する固定補正用補償信号発生回路とを有することを特徴とする歪み補償回路である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電力増幅器の前置歪み補償を行う場合に、正確かつ高速に歪み補償信号を生成することで、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮する歪み補償回路、歪み補償信号生成方法、及び電力増幅器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による電力増幅器を含む送信装置のブロック構成の実施の形態を示す図である。
【図２】図１の歪み補償回路の歪み係数検出回路の一実施例の構成を示す図である。
【図３】図１の歪み補償回路の歪み補償信号生成回路の一実施例の構成を示す図である。
【図４】クロスオーバー歪みを低減する説明図である。
【図５】従来の技術の電力増幅器を含む送信装置のブロック構成例を示す図である。
【図６】図５において、摂動法により代表点の値を求める場合のテーブルアドレスと代表点との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態においては、歪み補償信号として、入力信号レベルに応じた２種類の補償信号を生成して使用する。ひとつの補償信号は入力信号の振幅レベルが比較的大きなレベルに対する自動補正用補償信号であり、もうひとつの補償信号は前記入力信号の振幅レベルが小さなレベルに対する固定補正用補償信号である。
【００２０】
始めに、自動補正用補償信号について説明する。
先ず、逆特性の歪み補償信号を生成するために電力増幅器で発生する歪みの値を得るための原理について説明する。一般に、電力増幅回路の特性は、入力信号をｖｉｎ、出力信号をＶｏｕｔとすると（１）式に示す展開式のように表現できる。
【００２１】
【数１】
2010183633.tif 000003
【００２２】
ここでα０〜α７は、各々の次数の項における係数であり、電力増幅回路に応じた値を示すものとなっている。なお、これら係数は、経時変化等によっても変動し得るものである。
【００２３】
ところで、歪みのない信号が（１）式で表される特性を有した電力増幅回路で電力増幅された場合、その出力信号Ｖｏｕｔは、α０〜α７の値に応じて歪んだ信号となる。ここで、奇数次の項のうち、３次の項や５次の項や７次の項については、３次相互変調歪み（ＩＭ３）及び５次相互変調歪み（ＩＭ５）及び７次相互変調歪み（ＩＭ７）が生成される。これら奇数次の項について生成される歪みは、入力信号のみの帯域である希望波帯域内に落ち込んでくるため、前置歪み補償等の歪み補償方式で歪みを除去することが必要となる。ただし、７次以上の奇数次の項について生成される歪みについては、本実施の形態では無視し得る程度に値が小さくなるため、除去の対象とはならないものである。
一方、偶数次の項について生成される歪みは、希望波帯域とはかけ離れた周波数成分に落ち込むため、フィルタ等で容易に除去可能であり、本発明の歪み補償の対象とはならないものである。
【００２４】
従って、本実施の形態の歪み補償技術を説明するについては、奇数次の項だけを考慮すれば良く、特に、３次と５次と７次の項に着目して説明する。
先ず、電力増幅回路に入力される入力信号として、ＯＦＤＭ変調波を用いるものとする。入力するＯＦＤＭ変調波信号Ｖｉｎを振幅と位相の関数で表すとすると、（２）式のようになる。
【００２５】
【数２】
2010183633.tif 000004
【００２６】
ここで、
Ａ（ｔ）：振幅の瞬時値
θ（ｔ）：位相の瞬時値
である。
一方、振幅の瞬時値Ａ（ｔ）の確率密度関数ＰＡ（Ａ（ｔ））はレイレー分布をすることが知られており、（３）式で表される。
【００２７】
【数３】
2010183633.tif 000005
【００２８】
ここでσは、信号の分散値である。
また、位相の確率密度関数Ｐθ（θ（ｔ））は一様分布であり、次の（４）式となる。
【００２９】
【数４】
2010183633.tif 000006
【００３０】
いま、簡単のため、信号の分散σ＝１と仮定すると（３）式より次の（５）式が得られる。
【００３１】
【数５】
2010183633.tif 000007
【００３２】
この（５）式から、σ＝１の場合のＡ（ｔ）の平均値が求められ、その値は次の（６）式に示すようになる。
【００３３】
【数６】
2010183633.tif 000008
【００３４】
同様にして、Ａｎの平均値、すなわち、次の（７）式を算出する。
【００３５】
【数７】
2010183633.tif 000009
【００３６】
その結果は次の表１のようになる。
【００３７】
【表１】
2010183633.tif 000010
【００３８】
さて、上述したように、上記（１）式において、ＩＭ３及びＩＭ５及びＩＭ７を発生させるのは３次の項と５次の項と７次の項である。しかしながら、これらの項には、入力信号に関わる成分や他の次数成分についてもそれぞれ含まれている。従って、３次の項からその入力信号に関わる成分を、また５次の項からもその入力信号に関わる成分と３次の項に関わる成分を、７次の項からその入力信号に関わる成分と３次の項に関わる成分と５次の項に関わる成分を差し引き、それら差し引いたものが各次数における相互変調歪み成分となる。
【００３９】
そこで、ＯＦＤＭ変調波において、上記（１）式における３次の項に含まれる入力信号に関わる成分の大きさについて求めるために、先ず、その相互相関係数η３１を次の（８）式に示すように求める。
【００４０】
【数８】
2010183633.tif 000011
【００４１】
この（８）式より、３次の項に含まれる信号には大きさ２の入力信号が含まれることがわかる。そのため、この入力信号を２倍したものを、入力信号を３乗したものから差し引いた残りが、３次相互変調歪みとなる。これを次の（９）式に示す。
【００４２】
【数９】
2010183633.tif 000012
【００４３】
ここで、（９）式を２乗してその平均値を求めるとすると、表１を参照して計算することにより、その２乗平均値は“２”となる。そのため、（９）式で表される３次相互変調歪みの分散値は、√２となる。
このことから、分散１の場合の３次相互変調歪みＩＭ３を求めるとすると、次の（１０）式となる。
【００４４】
【数１０】
2010183633.tif 000013
【００４５】
同様にして分散１の場合の５次相互変調歪みＩＭ５を求めるとすると、次の（１１）式となる。
【００４６】
【数１１】
2010183633.tif 000014
【００４７】
また、同様にして分散１の場合の７次相互変調歪みＩＭ７を求めるとすると、次の（１２）式となる。
【００４８】
【数１２】
2010183633.tif 000015
【００４９】
ここで、
【００５０】
【数１３】
2010183633.tif 000016
【００５１】
とおくと、電力増幅器で発生したＩＭ３及びＩＭ５及びＩＭ７を含む出力信号Ｖｏｕｔは、次の（１６）式で表現できる。
【００５２】
【数１４】
2010183633.tif 000017
【００５３】
次に、歪み係数であるα３とα５とα７を算出する方法について述べる。ここで、歪みを含んだ（１６）式から歪みのない（２）式を差し引いて、誤差信号ｅｒｒを求めると、次の（１７）式となる。
【００５４】
【数１５】
2010183633.tif 000018
【００５５】
さらに、この（１７）式の誤差信号ｅｒｒと（２）式の複素共約の積ｕを取ると、次の（１８）式となる。
【００５６】
【数１６】
2010183633.tif 000019
【００５７】
さらに、この（１８）式のｕ（ｔ）と（１０）式のＡ３との積の平均値ｘｃｏｒ３を求めると、次の（１９）式となる。
【００５８】
【数１７】
2010183633.tif 000020
【００５９】
以上のような計算により、３次高調波の係数α３が検出できる。
同様にして、（１８）式のｕ（ｔ）と（１１）式の積の平均値ｘｃｏｒ５を求めると、次の（２０）式となる。
【００６０】
【数１８】
2010183633.tif 000021
【００６１】
このことで、５次高調波の係数α５が検出できる。
同様にして、（１８）式のｕ（ｔ）と（１２）式の積の平均値ｘｃｏｒ７を求めると、次の（２１）式となる。
【００６２】
【数１９】
2010183633.tif 000022
【００６３】
このことで、７次高調波の係数α７が検出できる。
以上説明したようにして、入力信号Ｖｉｎと出力信号Ｖｏｕｔから、３次高調波の係数α３と５次高調波の係数α５と７次高調波の係数α７と、さらに、Ａ３（ｔ）とＡ５（ｔ）とＡ７（ｔ）とから、ｅｒｒ（ｔ）として歪み信号が求まるため、その逆特性の歪み補償信号を生成して入力信号に加えてやるようにすれば、出力信号における歪みを低減することができる。
【００６４】
次に、もうひとつの、入力信号の振幅レベルが小さなレベルに対する固定補正用補償信号について、説明する。
電力増幅器は通常プッシュプル型電力増幅器で構成されており、入力信号は入力トランスによりアンバランスからバランスに変換されて１８０度の位相差で対をなすＦＥＴのゲートに入力され、増幅され、出力トランスにより、バランスからアンバランスに変換され出力される。この場合、ひとつのＦＥＴのゲートバイアス電圧に対するドレイン電流はゲートバイアス電圧の小さい電圧の部分ではドレイン電流がほとんど流れないので、ひとつのＦＥＴからもうひとつのＦＥＴにプッシュプルで切り替わる領域では、ドレイン電流がほとんど流れない部分が連続し、その結果、ドレイン電流が流れてドレイン電流が変化する部分に対して、歪んだ特性となる。この歪みは、通常クロスオーバー歪みといわれている。
【００６５】
このようなクロスオーバー歪みの部分では、ドレイン電流が流れてレベルの変化を容易に検出可能ではないため、上記説明のような自動補正用補償信号を用いて歪みを補償することは困難である。しかしながら、信号レベルのほとんどない部分では、逆に信号レベルの変化がほぼない点に着目し、逆特性の固定補正用補償信号を予め生成保持した補償部を用意し、その補償部から逆特性の固定補正用補償信号を入力信号に加えるようにすれば、出力信号における歪みを低減することができる。
【００６６】
図４は、クロスオーバー歪みを低減する説明図であり、（ａ）は入力信号７１のうちの信号レベルのほとんどない部分を拡大して示した図で、電力増幅器５５の出力信号７２は信号レベルが下がり、信号レベルがほとんどない。しかしその信号レベルはほぼ変化がないため、出力信号７２と逆特性の固定補正用補償信号７３を生成して用意して、入力信号に加算加えるようにする。ここで、出力信号７２と逆特性の固定補正用補償信号７３としては、（ｂ）に示す振幅歪み補償信号７４と、（ｃ）に示す位相歪み補償信号７５を生成して用意し、入力信号に加えるようにする。このことにより、歪みのない入力信号７１とほぼ同じにすることができ、出力信号における歪みを低減することができる。
【００６７】
このように、２種類の補償信号を用いて歪みを補償することにより、信号レベルの小さい領域から信号レベルの大きな領域までの広い領域の信号レベルを有する入力信号に対して、歪みを低減して、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮することができる。
【００６８】
以上説明した実施の形態を、図を用いて具体的に説明する。図１は、本発明による電力増幅器を含む送信装置のブロック構成の実施の形態を示す図である。
図１において、ＯＦＤＭ変調器１から出力された入力信号は、本発明の歪み補償回路２に入力される。この入力信号は、Ａ／Ｄ変換器２１でデジタル信号に変換される。変換された信号はＡＧＣ２２で適切なレベルの信号にゲイン調整され、さらに、直交復調器２３にてベースバンド帯の信号に復調される。復調された信号は、乗算器２５および遅延器２４へ入力される。遅延器２４で適切な遅延調整が施された入力信号は、歪み補償演算回路３の歪み係数検出回路３２に入力される。乗算器２５の出力信号は乗算器３４へ入力され、乗算器３４の出力信号は直交変調器２６で変調され、Ｄ／Ａ変換器２７でアナログ信号に変換された後、歪み補償回路２から出力されてＩＦ／ＵＨＦ変換器８に入力される。ＩＦ／ＵＨＦ変換器８にてＵＨＦ帯の周波数に変換され、さらに、電力増幅回路９にて規定のレベルに電力増幅される。ここで、上述の歪み成分を含んだ信号として電力増幅回路９から出力される。電力増幅回路９から出力された出力信号は方向性結合器１０と、ＢＰＦ１１とを介してアンテナ１２より電波送信される。
【００６９】
一方、方向性結合器１０で分配され、ＵＨＦ／ＩＦ変換器７にてＩＦ帯へ周波数変換された出力信号が、歪み補償回路２に入力される。この出力信号はＡ／Ｄ変換器２８にてデジタル信号に変換される。その変換された出力信号は直交復調器２９にて復調され、さらに、ＡＧＣ３０にて適正なレベルに調整されると共に、位相器３１で適切な位相特性に調整されて、歪み係数検出回路３２に入力される。
この時、遅延器２４の出力レベルと位相器３１の出力レベルが同じになるようにＡＧＣ３０が動作する。また、遅延器２４により歪み係数検出回路３２に入力される２つの信号の遅延時間を調整し、位相器３１にて歪み係数検出回路３２に入力される２つの信号の位相を同じになるように調整している。
【００７０】
その２つの入力された信号により歪み係数検出回路３２にて振幅３次歪み・振幅５次歪み・振幅７次歪み・位相３次歪み・位相５次歪み・位相７次歪みのそれぞれの係数を検出し、その係数を基に歪み補償信号生成回路３３で歪み補償信号が生成されて、その歪み補償信号が乗算器２５にて直交復調器２３からの信号に加算されるようにしたことで、入力信号の振幅レベルが比較的大きなレベルに対して正確かつ高速な前置歪み補償動作を実現している。
また、乗算器３４には入力信号の振幅レベルが小さなレベルに対する固定補正用ＲＯＭ３５からの固定補正用補償信号が入力され、乗算器３４にて直交復調器２３からの信号に加算されるようにしたことで、入力信号の振幅レベルが小さなレベルに対しても正確かつ高速な前置歪み補償動作を実現している。
【００７１】
以下、図１の歪み補償回路２の歪み係数検出回路３２と、歪み補償信号生成回路３３の実施例について、図を用いて説明する。図２は、図１の歪み補償回路２の歪み係数検出回路３２の一実施例の構成を示す図である。図３は、図１の歪み補償回路２の歪み補償信号生成回路３３の一実施例の構成を示す図である。歪み係数検出回路３２と歪み補償信号生成回路３３により、自動補正用補償信号を生成して使用する。
【００７２】
図２において、図１の歪み係数検出回路３２としては、図１の遅延器２４からの出力信号が端子４１に、また、位相器３１からの出力信号が端子４２にそれぞれ入力信号として入力される。端子４１に入力された入力信号は、図に示すように回路ブロック（以下、ブロックと称す）９０の絶対値化回路８０に入力され、コンプレックス信号の絶対値のリアル信号に変換される。そのリアル信号は、乗算器８４に入力されて、２乗された値の信号となって、ブロック９０から出力され、ブロック９１とブロック９２とブロック９３に入力される。ここで、ブロック９１は、上述の（１３）式に基づいてＡ３（ｔ）の値を出力するための回路ブロックである。また、ブロック９２は、上述の（１４）式に基づいてＡ５（ｔ）の値を出力するための回路ブロックである。また、ブロック９３は、上述の（１５）式に基づいてＡ７（ｔ）の値を出力するための回路ブロックである。
一方、端子４２に入力された入力信号は、端子４１に入力された入力信号と共に、ブロック９４に入力される。ここで、ブロック９４は、上述の（１８）式に基づいてｕ（ｔ）の値を出力するための回路ブロックである。
【００７３】
このブロック９４からの信号ｕ（ｔ）は、乗算器８４により信号Ａ３（ｔ）と信号Ａ５（ｔ）と信号Ａ７（ｔ）にそれぞれ乗算され、さらに、平均化回路８５によりそれぞれ平均化され、上述のα３とα５とα７の値を有する複素数信号が出力される。そして、その信号α３と信号α５と信号α７は、ｒｅａｌ回路８６とｉｍａｇ回路８７とによって、それぞれ３次虚部と実部の値を有する係数信号である、３次振幅歪み係数信号、３次位相歪み係数信号、５次振幅歪み係数信号、５次位相歪み係数信号、７次振幅歪み係数信号、７次位相歪み係数信号となって、端子４３−１〜端子４３−６から歪み補償信号生成回路３３へ出力される。
【００７４】
図１の歪み補償信号生成回路３３は、図３に示すように、上述の３次振幅歪み係数信号、３次位相歪み係数信号、５次振幅歪み係数信号、５次位相歪み係数信号、７次振幅歪み係数信号、７次位相歪み係数信号が端子４５−１〜端子４５−６へ入力される。また、図１の遅延器２４からの入力信号が端子４４に入力される。端子４４に入力された入力信号は、図に示すようにブロック９６およびブロック９７へそれぞれ入力される。ブロック９６は、端子４４からの入力信号と端子４５−１からの３次振幅歪み係数信号と端子４５−３からの５次振幅歪み係数信号と端子４５−５からの７次振幅歪み係数信号とにより、上述の（１７）式のｅｒｒ（ｔ）の実部の値の信号を出力する。また、ブロック９７は、端子４４からの入力信号と端子４５−２からの３次位相歪み係数信号と端子４５−４からの５次位相歪み係数信号と、端子４５−６からの７次位相歪み係数信号により、上述の（１７）式のｅｒｒ（ｔ）の虚部の値の信号を出力する。
【００７５】
ブロック９６から出力されたｅｒｒ（ｔ）の実部の値の信号は、加算器８３で値１の信号から減算される。また、ブロック９７から出力されたｅｒｒ（ｔ）の虚部の値の信号は、加算器８３で値０の信号から減算される。それら減算して得られた信号は、端子４６−１と端子４６−２からそれぞれ図１の乗算器２５へ出力され、入力信号に乗算される。この乗算器２５は、実部の信号と虚部の信号とを用いて乗算することが可能なベクトル乗算器としてよい。ここで、ｅｒｒ（ｔ）の虚部の値の信号や実部の値の信号が減算されることで、それら減算して得られた信号が歪み補償信号として出力される。なお、ｅｒｒ（ｔ）の実部の値の信号が加算器８３で値１の信号から減算されているのは、値１が後段の乗算器２５で直交復調器２３からの入力信号を保持するようにするためと、電力増幅器で発生した振幅歪みと逆特性とするためである。また、虚部の値が０から減算されているのは、電力増幅器で発生した位相歪みと逆特性とするためである。
【００７６】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、摂動方式を用いることなく、演算手段により電力増幅器の入力信号と出力信号の誤差信号から３次高調波の係数、５次高調波の係数、７次高調波の係数を正確かつ高速に検出することが可能であり、かつ、それら係数を基に正確かつ高速に歪み補償信号を生成することが可能なため、歪み補償の精度が格段に向上することができ、かつ、収束時間を格段に短縮することができる。
【００７７】
次に、固定補正用補償信号について説明する。固定補正用補償信号は、固定補正用ＲＯＭ３５の中に生成保持してなり、補正用ＲＯＭ３５は、図４の（ｂ）に示す振幅歪み補償信号７４を有する振幅歪み用ＲＯＭと、図４の（ｃ）に示す位相歪み補償信号７５を有する位相歪み用ＲＯＭで構成され、直交復調器２３の出力信号の振幅に対してアドレスが割り当てられている。したがって、直交復調器２３の出力信号の振幅に応じて、逆特性の補償信号が出力される。
そして、自動補正用補償信号と固定補正用補償信号とで、入力信号に対して乗算器２５と乗算器３４とで補正を行うことで、振幅レベルの小さい時に生じるクロスオーバー歪みから振幅レベルの比較的大きい時に生じる歪みまでの広範囲の振幅レベルにわたって、精度よくかつ収束時間の速い歪み補償回路、歪み補償信号生成方法、及び電力増幅器を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、電力増幅器の前置歪み補償を行う場合に、正確かつ高速に歪み補償信号を生成することで、歪み補償の精度を向上し、かつ、収束時間を短縮する歪み補償回路、歪み補償信号生成方法、及び電力増幅器を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１：ＯＦＤＭ変調器、２：歪補償回路、３：歪補償演算回路、７：ＵＨＦ／ＩＦ変換器、８：ＩＦ／ＵＨＦ変換器、９：電力増幅回路、１０：方向性結合器、１１：ＢＰＦ、１２：アンテナ、２１，２８：Ａ／Ｄ変換器、２２，３０：ＡＧＣ、２３，２９：直交復調器、２４：遅延器、２５，３４：乗算器、２６：直交変調器、２７：Ｄ／Ａ変換器、３１：位相器、３２：歪係数検出回路、３３：歪補償信号生成回路、３５：ＲＯＭ、４１，４２，４３−１〜４３−６，４４，４５−１〜４５−６，４６−１，４６−２：端子、７１：入力信号、７２：出力信号、７３：固定補正用補償信号、７４：振幅歪補償信号、７５：位相歪補償信号、８０：絶対値化回路、８１：複素共役化回路、８２：加算器、８４：乗算器、８５：平均化回路、８６：ｒｅａｌ回銘、８７：ｉｍａｇ回路、８８：絶対値化回路、９０，９１，９２，９３，９４，９６，９７：回路ブロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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