(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、
前記非線形歪補償手段の出力信号を直交変調する直交変調手段と、
前記直交変調手段の出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段の出力信号の一部を取り出す方向性結合手段と、
前記方向性結合手段の取り出した信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を直交復調する直交復調手段と、
前記直交復調手段の出力信号の線形歪み成分を取り除き、前記出力信号の線形歪を補償する線形歪補償手段と、
前記入力信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、
前記線形歪補償手段の出力信号と前記遅延手段の出力信号との差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出手段と、
前記遅延手段の出力信号の振幅値を出力する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段の出力する振幅値と、前記誤差検出手段の出力する前記振幅値と前記位相差と、を入力して前記非線形歪補償手段を制御する統計的処理手段と、
前記誤差検出手段の出力する前記振幅値と前記位相差と、を入力して前記線形歪補償手段の伝達関数を制御し、前記誤差検出手段により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、前記出力信号の線形歪を前記線形歪補償手段で補償させる線形歪補償制御手段と、
を有し、
前記統計的処理手段は、前記誤差検出手段の出力する前記帰還信号の前記振幅値と前記位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、前記振幅検出手段の出力する振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から前記非線形歪補償手段の補償伝達関数の係数を推定し、該推定した補償伝達関数の係数を前記非線形歪補償手段に設定する、
ことを特徴とする歪補償回路。
【請求項２】
入力信号の線形歪み成分を取り除き、前記入力信号の線形歪みを補償する線形歪補償手段と、
前記線形歪補償手段の出力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、
前記非線形歪補償手段の出力信号を直交変調する直交変調手段と、
前記直交変調手段の出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段の出力信号の一部を取り出す方向性結合手段と、
前記方向性結合手段の取り出した信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を直交復調する直交復調手段と、
前記入力信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、
前記直交復調手段の出力信号と前記遅延手段の出力信号との差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出手段と、
前記遅延手段の出力信号の振幅値を出力する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段の出力する振幅値と、前記誤差検出手段の出力する前記振幅値と前記位相差と、を入力して前記非線形歪補償手段を制御する統計的処理手段と、
前記誤差検出手段の出力する前記振幅値と前記位相差と、を入力して前記線形歪補償手段の伝達関数を制御し、前記誤差検出手段により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、前記入力信号の線形歪を前記線形歪補償手段で補償させる線形歪補償制御手段と、
を有し、
前記統計的処理手段は、前記誤差検出手段の出力する前記帰還信号の前記振幅値と前記位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、前記振幅検出手段の出力する振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から前記非線形歪補償手段の補償伝達関数の係数を推定し、該推定した補償伝達関数の係数を前記非線形歪補償手段に設定する、
ことを特徴とする歪補償回路。
【請求項３】
入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、
前記非線形歪補償手段の出力信号の線形歪み成分を取り除き、前記出力信号の線形歪みを補償する線形歪補償手段と、
前記線形歪補償手段の出力信号を直交変調する直交変調手段と、
前記直交変調手段の出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段と、
前記Ｄ／Ａ変換手段の出力信号の一部を取り出す方向性結合手段と、
前記方向性結合手段の取り出した信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を直交復調する直交復調手段と、
前記入力信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、
前記直交復調手段の出力信号と前記遅延手段の出力信号との差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出手段と、
前記遅延手段の出力信号の振幅値を出力する振幅検出手段と、
前記振幅検出手段の出力する振幅値と、前記誤差検出手段の出力する前記振幅値と前記位相差と、を入力して前記非線形歪補償手段を制御する統計的処理手段と、
前記誤差検出手段の出力する前記振幅値と前記位相差と、を入力して前記線形歪補償手段の伝達関数を制御し、前記誤差検出手段により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、前記入力信号の線形歪を前記線形歪補償手段で補償させる線形歪補償制御手段と、
を有し、
前記統計的処理手段は、前記誤差検出手段の出力する前記帰還信号の前記振幅値と前記位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、前記振幅検出手段の出力する振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から前記非線形歪補償手段の補償伝達関数の係数を推定し、該推定した補償伝達関数の係数を前記非線形歪補償手段に設定する、
ことを特徴とする歪補償回路。
【請求項４】
入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償工程と、
前記非線形歪補償工程により非線形歪みが補償された信号を直交変調する直交変調工程と、
前記直交変調工程により直交変調された信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換工程と、
前記Ｄ／Ａ変換工程によりアナログ変換された信号の一部を取り出す方向性結合工程と、
前記方向性結合工程により取り出された信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換工程と、
前記Ａ／Ｄ変換工程によりディジタル変換された信号を直交復調する直交復調工程と、
前記直交復調工程により直交復調された信号の線形歪み成分を取り除き、前記直交復調された信号の線形歪を補償する線形歪補償工程と、
前記線形歪補償工程により線形歪みが補償された信号と、前記入力信号を所定の時間遅延させた信号と、の差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出工程と、
前記入力信号を所定の時間遅延させた信号の振幅値を検出する振幅検出工程と、
前記誤差検出工程により出力された前記帰還信号の前記振幅値と前記位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、前記振幅検出工程により検出された前記振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から前記非線形歪補償工程において前記入力信号の非線形歪を補償するための補償伝達関数の係数を推定する統計的処理工程と、
前記誤差検出工程により出力された前記振幅値と前記位相差と、を基に、前記線形歪補償工程の伝達関数を制御する線形歪補償制御工程と、
を有し、
前記非線形歪補償工程は、前記統計的処理工程により推定された前記補償伝達関数を基に前記入力信号の非線形歪を補償し、
前記線形歪補償工程は、前記線形歪補償制御工程による前記伝達関数の制御により、前記誤差検出工程により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、前記直交復調された信号の線形歪を補償することを特徴とする歪補償方法。
【請求項５】
入力信号の線形歪み成分を取り除き、前記入力信号の線形歪みを補償する線形歪補償工程と、
前記線形歪補償工程により線形歪が補償された信号の非線形歪を補償する非線形歪補償工程と、
前記非線形歪補償工程により非線形歪が補償された信号を直交変調する直交変調工程と、
前記直交変調工程により直交変調された信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換工程と、
前記Ｄ／Ａ変換工程によりアナログ変換された信号の一部を取り出す方向性結合工程と、
前記方向性結合工程により取り出された信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換工程と、
前記Ａ／Ｄ変換工程によりディジタル変換された信号を直交復調する直交復調工程と、
前記直交復調工程により直交復調された信号と、前記入力信号を所定の時間遅延させた信号と、の差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出工程と、
前記入力信号を所定の時間遅延させた信号の振幅値を検出する振幅検出工程と、
前記誤差検出工程により出力された前記帰還信号の前記振幅値と前記位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、前記振幅検出工程により検出された前記振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から、前記非線形歪補償工程において前記線形歪補償工程により線形歪が補償された信号の非線形歪を補償するための補償伝達関数の係数を推定する統計的処理工程と、
前記誤差検出工程により出力された前記振幅値と前記位相差と、を基に、前記線形歪補償工程の伝達関数を制御する線形歪補償制御工程と、
を有し、
前記線形歪補償工程は、前記線形歪補償制御工程による前記伝達関数の制御により、前記誤差検出工程により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、前記入力信号の線形歪を補償し、
前記非線形歪補償工程は、前記統計的処理工程により推定された前記補償伝達関数を基に、前記線形歪補償工程により線形歪が補償された信号の非線形歪を補償することを特徴とする歪補償方法。
【請求項６】
入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償工程と、
前記非線形歪補償工程により非線形歪が補償された信号の線形歪み成分を取り除き、前記非線形歪が補償された信号の線形歪みを補償する線形歪補償工程と、
前記線形歪補償工程により非線形歪が補償された信号を直交変調する直交変調工程と、
前記直交変調工程により直交変調された信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換工程と、
前記Ｄ／Ａ変換工程によりアナログ変換された信号の一部を取り出す方向性結合工程と、
前記方向性結合工程により取り出された信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換工程と、
前記Ａ／Ｄ変換工程によりディジタル変換された信号を直交復調する直交復調工程と、
前記直交復調工程により直交復調された信号と、前記入力信号を所定の時間遅延させた信号と、の差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出工程と、
前記入力信号を所定の時間遅延させた信号の振幅値を検出する振幅検出工程と、
前記誤差検出工程により出力された前記帰還信号の前記振幅値と前記位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、前記振幅検出工程により検出された前記振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から、前記非線形歪補償工程において前記入力信号の非線形歪を補償するための補償伝達関数の係数を推定する統計的処理工程と、
前記誤差検出工程により出力された前記振幅値と前記位相差と、を基に、前記線形歪補償工程の伝達関数を制御する線形歪補償制御工程と、
を有し、
前記非線形歪補償工程は、前記統計的処理工程により推定された前記補償伝達関数を基に、前記入力信号の非線形歪を補償し、
前記線形歪補償工程は、前記線形歪補償制御工程による前記伝達関数の制御により、前記誤差検出工程により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、前記非線形歪が補償された信号の線形歪を補償することを特徴とする歪補償方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力増幅器の歪みを補償する歪補償回路および歪補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る補償器は、特に電力増幅器の歪みを補償するために用いられている。このような歪み補償器は、一般的に製造過程で使用する電力増幅器の特性に合わせてその伝達関数を設定するものが一般的である。近年、歪み補償器の補償精度に対する要求が強まりつつある。そのため、装置の周囲温度変化などにより引き起こされる電力増幅器の特性変化に追従して非線形歪補償手段の特性を変化させる必要がある。
【０００３】
これに関連する従来技術として、特開平１０−１４５１４６号公報は、電力増幅器の非線形歪みを、歪補償用の近似式によって、補償する手法を開示している。この従来技術の構成を図１１を参照しながら具体的に説明する。図１１に示された非線形歪補償装置は、パワー計算部で求めた送信直交ベースバンドの信号のパワーを用いて、補償係数計算部で近似式により非線形歪補償データを算出し、そのデータを用いて非線形歪補償部で非線形歪補償を行う。係数更新部は、変調出力を復調した信号と送信直交ベースバンド信号とから近似式の係数を更新し、補償係数計算部に供給している。
【０００４】
しかしながら、上記特開平１０−１４５１４６号公報は、補償係数計算部における歪補償用の近似式の係数の決定方法等につき、なんら具体的記載がなく、ましてや統計的手法により、当該係数を求める手法について全く示唆されていない。従って、高精度な非線形歪補償ができるという効果が、いかにしてもたらされるかについて何ら示されていないことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、誤差成分に統計的処理を行い、最小二乗法を用いて、補償される系の伝達関数を複素多項式で近似することにより、補償量が大きく、かつ安定した特性を有する歪補償回路および歪補償方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有することとする。
本発明にかかる歪補償回路は、入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、非線形歪補償手段の出力信号を直交変調する直交変調手段と、直交変調手段の出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段と、Ｄ／Ａ変換手段の出力信号の一部を取り出す方向性結合手段と、方向性結合手段の取り出した信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を直交復調する直交復調手段と、直交復調手段の出力信号の線形歪み成分を取り除き、出力信号の線形歪を補償する線形歪補償手段と、入力信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、線形歪補償手段の出力信号と遅延手段の出力信号との差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出手段と、遅延手段の出力信号の振幅値を出力する振幅検出手段と、振幅検出手段の出力する振幅値と、誤差検出手段の出力する振幅値と位相差と、を入力して非線形歪補償手段を制御する統計的処理手段と、誤差検出手段の出力する振幅値と位相差と、を入力して線形歪補償手段の伝達関数を制御し、誤差検出手段により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、出力信号の線形歪を線形歪補償手段で補償させる線形歪補償制御手段と、を有し、統計的処理手段は、誤差検出手段の出力する帰還信号の振幅値と位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、振幅検出手段の出力する振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から非線形歪補償手段の補償伝達関数の係数を推定し、該推定した補償伝達関数の係数を非線形歪補償手段に設定する、ことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明にかかる歪補償回路は、入力信号の線形歪み成分を取り除き、入力信号の線形歪みを補償する線形歪補償手段と、線形歪補償手段の出力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、非線形歪補償手段の出力信号を直交変調する直交変調手段と、直交変調手段の出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段と、Ｄ／Ａ変換手段の出力信号の一部を取り出す方向性結合手段と、方向性結合手段の取り出した信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を直交復調する直交復調手段と、入力信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、直交復調手段の出力信号と遅延手段の出力信号との差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出手段と、遅延手段の出力信号の振幅値を出力する振幅検出手段と、振幅検出手段の出力する振幅値と、誤差検出手段の出力する振幅値と位相差と、を入力して非線形歪補償手段を制御する統計的処理手段と、誤差検出手段の出力する振幅値と位相差と、を入力して線形歪補償手段の伝達関数を制御し、誤差検出手段により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、入力信号の線形歪を線形歪補償手段で補償させる線形歪補償制御手段と、を有し、統計的処理手段は、誤差検出手段の出力する帰還信号の振幅値と位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、振幅検出手段の出力する振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から非線形歪補償手段の補償伝達関数の係数を推定し、該推定した補償伝達関数の係数を非線形歪補償手段に設定する、ことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明にかかる歪補償回路は、入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償手段と、非線形歪補償手段の出力信号の線形歪み成分を取り除き、出力信号の線形歪みを補償する線形歪補償手段と、線形歪補償手段の出力信号を直交変調する直交変調手段と、直交変調手段の出力信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換手段と、Ｄ／Ａ変換手段の出力信号の一部を取り出す方向性結合手段と、方向性結合手段の取り出した信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力信号を直交復調する直交復調手段と、入力信号を所定の時間遅延させる遅延手段と、直交復調手段の出力信号と遅延手段の出力信号との差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出手段と、遅延手段の出力信号の振幅値を出力する振幅検出手段と、振幅検出手段の出力する振幅値と、誤差検出手段の出力する振幅値と位相差と、を入力して非線形歪補償手段を制御する統計的処理手段と、誤差検出手段の出力する振幅値と位相差と、を入力して線形歪補償手段の伝達関数を制御し、誤差検出手段により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、入力信号の線形歪を線形歪補償手段で補償させる線形歪補償制御手段と、を有し、統計的処理手段は、誤差検出手段の出力する帰還信号の振幅値と位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、振幅検出手段の出力する振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から非線形歪補償手段の補償伝達関数の係数を推定し、該推定した補償伝達関数の係数を非線形歪補償手段に設定する、ことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明にかかる歪補償方法は、入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償工程と、非線形歪補償工程により非線形歪みが補償された信号を直交変調する直交変調工程と、直交変調工程により直交変調された信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換工程と、Ｄ／Ａ変換工程によりアナログ変換された信号の一部を取り出す方向性結合工程と、方向性結合工程により取り出された信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換工程と、Ａ／Ｄ変換工程によりディジタル変換された信号を直交復調する直交復調工程と、直交復調工程により直交復調された信号の線形歪み成分を取り除き、直交復調された信号の線形歪を補償する線形歪補償工程と、線形歪補償工程により線形歪みが補償された信号と、入力信号を所定の時間遅延させた信号と、の差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出工程と、入力信号を所定の時間遅延させた信号の振幅値を検出する振幅検出工程と、誤差検出工程により出力された帰還信号の振幅値と位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、振幅検出工程により検出された振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から非線形歪補償工程において入力信号の非線形歪を補償するための補償伝達関数の係数を推定する統計的処理工程と、誤差検出工程により出力された振幅値と位相差と、を基に、線形歪補償工程の伝達関数を制御する線形歪補償制御工程と、を有し、非線形歪補償工程は、統計的処理工程により推定された補償伝達関数を基に入力信号の非線形歪を補償し、線形歪補償工程は、線形歪補償制御工程による伝達関数の制御により、誤差検出工程により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、直交復調された信号の線形歪を補償することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明にかかる歪補償方法は、入力信号の線形歪み成分を取り除き、入力信号の線形歪みを補償する線形歪補償工程と、線形歪補償工程により線形歪が補償された信号の非線形歪を補償する非線形歪補償工程と、非線形歪補償工程により非線形歪が補償された信号を直交変調する直交変調工程と、直交変調工程により直交変調された信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換工程と、Ｄ／Ａ変換工程によりアナログ変換された信号の一部を取り出す方向性結合工程と、方向性結合工程により取り出された信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換工程と、Ａ／Ｄ変換工程によりディジタル変換された信号を直交復調する直交復調工程と、直交復調工程により直交復調された信号と、入力信号を所定の時間遅延させた信号と、の差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出工程と、入力信号を所定の時間遅延させた信号の振幅値を検出する振幅検出工程と、誤差検出工程により出力された帰還信号の振幅値と位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、振幅検出工程により検出された振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から、非線形歪補償工程において線形歪補償工程により線形歪が補償された信号の非線形歪を補償するための補償伝達関数の係数を推定する統計的処理工程と、誤差検出工程により出力された振幅値と位相差と、を基に、線形歪補償工程の伝達関数を制御する線形歪補償制御工程と、を有し、線形歪補償工程は、線形歪補償制御工程による伝達関数の制御により、誤差検出工程により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、入力信号の線形歪を補償し、非線形歪補償工程は、統計的処理工程により推定された補償伝達関数を基に、線形歪補償工程により線形歪が補償された信号の非線形歪を補償することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明にかかる歪補償方法は、入力信号の非線形歪を補償する非線形歪補償工程と、非線形歪補償工程により非線形歪が補償された信号の線形歪み成分を取り除き、非線形歪が補償された信号の線形歪みを補償する線形歪補償工程と、線形歪補償工程により非線形歪が補償された信号を直交変調する直交変調工程と、直交変調工程により直交変調された信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換工程と、Ｄ／Ａ変換工程によりアナログ変換された信号の一部を取り出す方向性結合工程と、方向性結合工程により取り出された信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換工程と、Ａ／Ｄ変換工程によりディジタル変換された信号を直交復調する直交復調工程と、直交復調工程により直交復調された信号と、入力信号を所定の時間遅延させた信号と、の差を歪成分として検出し、該歪成分を振幅値と位相差とに極座標変換し、帰還信号の振幅値と位相差とを出力する誤差検出工程と、入力信号を所定の時間遅延させた信号の振幅値を検出する振幅検出工程と、誤差検出工程により出力された帰還信号の振幅値と位相差とを、直交座標変換し、該変換した直交座標データを、振幅検出工程により検出された振幅値の多項式で近似する統計処理し、該処理により得られた関数を極座標変換し、該変換した極座標の逆関数から、非線形歪補償工程において入力信号の非線形歪を補償するための補償伝達関数の係数を推定する統計的処理工程と、誤差検出工程により出力された振幅値と位相差と、を基に、線形歪補償工程の伝達関数を制御する線形歪補償制御工程と、を有し、非線形歪補償工程は、統計的処理工程により推定された補償伝達関数を基に、入力信号の非線形歪を補償し、線形歪補償工程は、線形歪補償制御工程による伝達関数の制御により、誤差検出工程により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように、非線形歪が補償された信号の線形歪を補償することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、図１を参照して本発明の概要を説明する。本発明は、無線通信に用いる電力増幅器５の歪みを補償する歪補償回路において、入力信号であるベースバンドのＩ、Ｑ信号に、電力増幅器５の伝達関数の逆関数である伝達関数を有する非線形歪補償手段１は、電力増幅器５と逆の歪みを付加する。その後、補償された入力信号を直交変調手段２は、中間周波数の信号に直交変調し、直交変調された信号をＤ／Ａコンバータ３は、アナログ信号に変換する。アナログ信号となった入力信号を第１周波数変換器３１は、所望の周波数に変換した後、電力増幅器５は、所望の電力に増幅する。
【００１９】
一方、方向性結合器８は、電力増幅器５の出力の一部を取り出し、第２周波数変換器３２は、再び中間周波数に変換する。中間周波数に変換された出力信号を直交復調手段１１はベースバンドのＩ、Ｑ信号に直交復調する。
【００２０】
誤差検出手段１３は、直交復調された信号から線形歪補償手段１２により線形歪が取り除かれた信号と、入力信号を遅延させた信号との誤差を検出することで、信号の歪み成分を検出する。統計的処理手段１４は、検出された歪み成分と、上記入力信号を遅延させた信号との振幅とに統計的処理を行うことで、非線形歪補償手段１の伝達関数を制御する。線形歪補償制御手段１５は、誤差検出手段１３により検出された歪み成分を基に、線形歪補償手段１２の伝達関数を制御する。ここで、非線形歪補償手段１の伝達関数は、入力信号の振幅の複素多項式で近似される伝達関数である。
【００２１】
統計的処理手段１４は、非線形である電力増幅器５の伝達関数が入力振幅に依存して決定されることに着目し、誤差成分を入力信号の振幅に対する関数ととらえ、入力信号の振幅の複素多項式で近似することにより、電力増幅器５の伝達関数を推定している。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施の形態における歪補償回路の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る歪補償回路は、非線形歪補償手段（前置歪発生器）１、直交変調手段２、Ｄ／Ａコンバータ３、第１周波数変換器３１、第１ＢＰＦ（帯域通過ろ波器）４、電力増幅器５、遅延手段６、振幅検出手段７、方向性結合器８、第２ＢＰＦ（bandpass filter ）９、Ａ／Ｄコンバータ１０、直交復調手段１１、線形歪補償手段１２、誤差検出手段１３、統計的処理手段（非線形歪補償制御手段）１４、線形歪補償制御手段１５、第１局部発振器（搬送波発振器）１６、および第２局部発振器１７を有する。ここで、非線形歪補償手段１、直交変調手段２、Ｄ／Ａコンバータ３、第１周波数変換器３１、および第１ＢＰＦ４は、増幅系を構成する。方向性結合器８、第２周波数変換器３２、第２ＢＰＦ９、Ａ／Ｄコンバータ１０、直交変調手段１１、線形歪補償手段１２、誤差検出手段１３、統計的処理手段１４および線形歪補償制御手段１５は、帰還系を構成する。
【００２４】
非線形歪補償手段１は、入力信号である２系統の複素数ベースバンドのＩ、Ｑ信号に、電力増幅器５の伝達関数と逆関数である伝達関数により、電力増幅器５と逆の歪みを付加する。直交変調手段２は、非線形歪補償手段１の出力信号を、第１局部発振器１６が発生させた搬送波を用いて、中間周波数に直交変調する。Ｄ／Ａコンバータ３は、直交変調手段２の出力信号であるデジタル信号をアナログ信号に変換する。第１周波数変換器３１は、Ｄ／Ａコンバータ３の出力信号であるアナログ信号を、第２局部発振器１７が発生させた搬送波を用いて、所望の周波数に変換する。第１ＢＰＦ４は、第１周波数変換器３１の出力信号から、必要な成分のみを取り出す。電力増幅器５は、非線形の特性を有しており、第１ＢＰＦ４から入力された信号を所望の電力に増幅する。図１には、１段しか示されていないが、通常、複数段の増幅器が連ねられる。電力増幅器５により増幅された信号は、アンテナから送信される。
【００２５】
遅延手段６は、入力信号であるベースバンドのＩ、Ｑ信号が増幅系、帰還系を介して誤差検出手段１３に戻る時間に対応させるために、所定時間、入力信号を遅延させる。振幅検出手段７は、遅延手段６の出力であるＩ、Ｑ信号の振幅を検出する。
【００２６】
方向性結合器８は、電力増幅器５の出力の一部を取り出す。第２周波数変換器３２は、電力増幅器５の出力の一部を、第２局部発振器１７が発生させた周波数を用いて、再び中間周波数に変換する。第２ＢＰＦは、第２周波数変換器３２の出力信号から、必要な成分のみを取り出す。Ａ／Ｄコンバータ１０は、第２ＢＰＦ９の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。直交復調手段１１は、Ａ／Ｄコンバータ１０の出力信号を、第１局部発振器１６が発生させた周波数を用いて、ベースバンドのＩ、Ｑ信号に直交復調する。線形歪補償手段１２は、直交復調手段１１の出力信号の線形歪みを、線形歪補償制御手段１５から取得する線形歪補償係数を基に補償する。
【００２７】
誤差検出手段１３は、線形歪補償手段１２において線形歪を取り除いた信号と、入力信号を遅延手段６により遅延された信号との誤差を検出する。当該検出により、電力増幅器５からの帰還信号の歪み成分を検出する。統計的処理手段１４は、誤差検出手段１３が検出した歪み成分と、入力信号を遅延手段６により遅延させた信号の振幅とを基に統計的処理を行う。当該統計的処理により、非線形歪補償手段１の伝達関数の係数を得る。線形歪補償制御手段１５は、誤差検出手段１３が検出した歪み成分から線形歪補償係数を決定し、線形歪補償手段１２を制御する。
【００２８】
以下、本実施の形態の動作について説明する。図１を参照すると、誤差検出手段１３は、直交復調した信号を線形歪補償手段１２により線形歪みを取り除いた信号と、入力された信号を遅延させた信号との誤差を検出することにより、信号の歪み成分を検出して、統計的処理手段１４に出力する。統計的処理手段１４は、検出された歪み成分と、入力信号を遅延させた信号とを基に統計的処理を行うことで、非線形歪補償手段１の伝達関数を制御する。ここで、非線形歪補償手段１の伝達関数を、入力信号の振幅の複素多項式で近似する。
【００２９】
図２は、本発明の第１の実施の形態における非線形歪補償手段の構成を示すブロック図である。図２は、電力増幅器５の伝達関数の逆関数を５次の複素多項式とした例を示している。非線形歪補償手段１は、極座標変換部１８、ＡＭ／ＡＭ歪補償部１９、ＡＭ／ＰＭ歪補償部２０、および直交座標変換部２１を備える。
【００３０】
極座標変換部１８は、ベースバンドの入力信号Ｉ、Ｑを極座標変換してＲ、θ（振幅、位相角）に変換する。ところで、電力増幅器５の歪み成分には、ＡＭ／ＡＭ変換による歪みと、ＡＭ／ＰＭ変換による歪みとがある。ＡＭ／ＡＭ歪補償部１９は、電力増幅器５のＡＭ／ＡＭ変換による歪みを補償する。ＡＭ／ＰＭ歪補償部２０は、電力増幅器５のＡＭ／ＰＭ変換による歪みを補償する。
【００３１】
極座標変換部１８により変換されたＲ（振幅データ）は、５次の信号に変換される。ＡＭ／ＡＭ歪補償部１９は、５つの乗算器と１つの加算器とを備える。５次に変換された信号の各々は、対応する乗算器で、統計的処理手段１４から伝達される伝達係数と乗算される。乗算後の信号は、加算器で加算され、直交座標変換部２１に出力される。
【００３２】
ＡＭ／ＰＭ歪補償部２０は、ＡＭ／ＡＭ歪補償部１９と同様に５つの乗算器と１つの加算器とを備える。上述した５次に変換された信号の各々は、上記と同様に、対応する乗算器で、統計的処理手段１４から伝達された伝達係数と乗算される。ただし、極座標変換部１８により変換されたθ（位相データ）は、乗算器を通過せずに直接加算器に印加される。上記乗算後の信号（振幅データ）と極座標変換部１８の出力信号θは、加算器で加算され、直交座標変換部２１に出力される。
【００３３】
直交座標変換部２１は、ＡＭ／ＡＭ歪補償部１９、ＡＭ／ＰＭ歪補償部２０からの出力信号を直交座標値に変換する。以上の説明において、必要な次数は、使用する電力増幅器５の特性と所望の歪み補償量とによって決定される。複素多項式の係数は、後述する統計的処理手段１４によって決定される。
【００３４】
電力増幅器で発生する非線形歪み成分の多くは、入力信号の振幅に依存する。そこで、図２に示されるように非線形歪補償手段１は、振幅と位相成分とに変換する。上述したように、電力増幅器５の歪み成分には、ＡＭ／ＡＭ変換による歪みと、ＡＭ／ＰＭ変換による歪みとがある。非線形歪補償手段１は、電力増幅器５のＡＭ／ＡＭ変換に相当する入力振幅によって決定される出力の振幅と、電力増幅器５のＡＭ／ＰＭ変換に相当する入力振幅によって決定される入力と出力との位相差を合成することによって歪み信号を得る。そして、位相は、入力信号の位相と加算することで、非線形歪補償手段１の出力信号となる。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態における線形歪補償手段の構成を示すブロック図である。線形歪補償手段１２は、可変遅延手段２２と可変減衰手段２３と可変位相手段２４とから構成されており、電力増幅器５で発生する線形歪みを補償する。
【００３６】
図１に示す誤差検出手段１３により検出される誤差信号には、電力増幅器５の遅延、振幅、位相の周波数特性、並びに符号間干渉によって生じる線形歪成分と、電力増幅器５の非線形特性によって生じる非線形歪み成分と、その双方とが複合した歪み成分が含まれる。
【００３７】
線形歪補償手段１２は、直交復調手段１１の出力信号から線形歪み成分を取り除き、誤差検出手段１３により検出される誤差成分に残留する線形歪み成分の電力が最小となるように補償する。線形歪補償制御手段１５は、誤差検出手段１３の出力電力が最小となるように、線形歪補償手段１２の伝達関数を制御するものである。この制御アルゴリズムには、ＬＭＳ（least mean square ）などの手段を用いるとよい。また、線形歪補償手段１２には、複素トランスバーサルフィルタなどを用いても構成できる。
【００３８】
ＬＭＳアルゴリズムについては、例えば、文献（「適応フィルタ入門」１０８頁〜  サイモン・ヘイキン著  現代工学社刊）に記載されているようなアルゴリズムを適用できる。
【００３９】
次に、非線形歪補償手段１の係数を決定する方法について説明する。誤差検出手段１３は、入力信号（Ｉ、Ｑ）と、線形歪補償手段１２の出力信号（Ｉ’、Ｑ’）とをサンプルする。これらのデータには、雑音や線形歪補償手段１２で除去できなかった線形歪み成分が残留している。したがって、電力増幅器５の非線形歪み特性による誤差を検出するには、これらの不要な成分を除去する必要がある。
【００４０】
雑音と線形歪は、入力信号の振幅と無関係に発生するので、多項式で近似することで低減できる。多項式の係数は、最小二乗法により算出する。
【００４１】
【数１】
0003642040.tif 000002
【数２】
0003642040.tif 000003
【数３】
0003642040.tif 000004
【００４２】
誤差検出手段１３は、上記式２、３で算出した帰還信号の振幅Ｒ’、位相差Δθを統計的処理手段１４と、線形歪補償制御手段１５とに出力する。
本発明の第１の実施の形態では、統計的処理手段１４は、誤差検出手段１３から入力されたＲ’と、振幅検出手段７から入力された入力信号の振幅Ｒとを多項式で近似する。また、統計的処理手段１４は、誤差検出手段１３から入力されたΔθと、振幅検出手段７から入力された入力信号の振幅Ｒとを多項式で近似する。
【００４３】
図７は、本発明の第１の実施の形態におけるＲ対Ｒ’を多項式で近似した曲線を示す図である。図８は、本発明の第１の実施の形態におけるＲ対Δθを多項式で近似した曲線を示す図である。これらの曲線は、電力増幅器５の特性を推定するためのものである。統計的処理手段１４は、図７、８に示す近似曲線を用いて、非線形歪を補償するよう非線形歪補償手段１を制御する。
【００４４】
次に、曲線を多項式で近似する手法を説明する。本実施の形態においては、一例として、５次の関数で近似することとする。図７、図８の縦軸であるＲ’、Δθ、をｙとし、横軸であるＲをｘとすると、ｘが増加するとき、対応するｙの値が曲線的に変化するので、回帰曲線を用いて近似する。
【００４５】
本実施の形態においては、それらの曲線を５次の関数で表すことから、以下に示す式４のようになる。
【００４６】
【数４】
0003642040.tif 000005
【００４７】
式４における回帰係数であるａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、最小２乗法によって、以下に示す式５において最小の値になるように決定される。
【００４８】
【数５】
0003642040.tif 000006
【００４９】
式５におけるａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めるには、以下の式６に示す正規方程式を解けばよい。
【００５０】
【数６】
0003642040.tif 000007
【００５１】
統計的処理手段１４は、このようにして推定した関数の逆関数を算出する。そして、この逆関数の係数を非線形歪補償手段１に出力する。これにより、所望する非線形歪補償手段１の特性を決定する。このようにして非線形歪補償手段１の特性を決定した後も、周期的に当該特性の非線形歪補償手段１への再設定を繰り返す。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、入力信号の振幅と、極座標データであるＲ’、Δθとの関係を多項式で近似した。これに対し、本実施の形態は、入力信号の振幅と、直交データであるＲ’ｃｏｓ（Δθ）、Ｒ’ｓｉｎ（Δθ）との関係を多項式で近似する。
【００５３】
統計的処理手段１４は、誤差検出手段１３から入力されたＲ’、Δθを直交データに変換する。そして、統計的処理手段１４は、変換したＲ’ｃｏｓ（Δθ）と、振幅検出手段７から入力された入力信号の振幅Ｒとを多項式で近似する。また、統計的処理手段１４は、変換したＲ’ｓｉｎ（Δθ）、振幅検出手段７から入力された入力信号の振幅Ｒとを多項式で近似する。そして、得られた関数を極座標変換し、その逆関数を算出する。そして、この逆関数の係数を、非線形歪補償手段１に出力する。図２の伝達関数の係数（実部のｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、虚部のｂ”、ｃ”、ｄ”、ｅ”、ｆ”）は、それぞれ式４の逆関数の、右辺のｂ乃至ｆの実部と虚部である。
【００５４】
図９は、本発明の第２の実施の形態におけるＲ対Ｒ’ｃｏｓ（Δθ）を多項式で近似した曲線を示す図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態におけるＲ対Ｒ’ｓｉｎ（Δθ）を多項式で近似した曲線を示す図である。図７、図８との相違点は、縦軸がＲ’ｃｏｓ（Δθ）、Ｒ’ｓｉｎ（Δθ）となる点である。
【００５５】
ここで、第１の実施の形態と第２の実施の形態とを比較すると、第２の実施の形態は、統計的処理手段１４において直交データに変換するための演算が必要となるため、処理が複雑化する。しかしながら、第２の実施の形態は、図９、図１０から読み取れるように、原点付近の小振幅領域での誤差が小さいため、入力信号のレベルが小さい用途でも、より高精度な補償が可能である。
【００５６】
以上の説明においては、５次関数の例を説明した。当然のことながら、５次関数に限定されることなく、任意に設定可能である。必要な次数は、使用する電力増幅器の特性と所望の歪み特性によって決定されるものだからである。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、非線形歪補償手段１を記憶素子で構成する形態である。図４は、本発明の第３の実施の形態における非線形歪補償手段の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、図２に示した機能を別の構成で実現するものである。本実施の形態にかかる非線形歪補償手段１は、極座標変換部２５、第１デュアルポートＲＡＭ（dual port random access memory）２６、第２デュアルポートＲＡＭ２７、プロセッサ２８、加算器２９および直交座標変換部３０を有する。デュアルポートＲＡＭ２６、２７は、アドレスポート、データポートを２組有している。
【００５８】
図４において、極座標変換部２５は、ベースバンドの入力信号Ｉ、Ｑを極座標変換してＲ、θとする。振幅Ｒは、デュアルポートＲＡＭ２６、２７のアドレスバスＡ、アドレスバスＡ’から各デュアルポートＲＡＭ２６、２７に入力される。位相θは、デュアルポートＲＡＭ２７の出力データに、加算器２９で加算される。
【００５９】
第１デュアルポートＲＡＭ２６は、電力増幅器５のＡＭ／ＡＭ変換による歪みを補償するためのものである。第１デュアルポートＲＡＭ２６は、アドレスバスＢ、及び、データバスＢから、プロセッサ２８が算出した補償後の振幅データ群がセットされる。アドレスバスＡから振幅データＲが入力されると、対応するアドレスに書き込まれている振幅データをデータバスＡから直交座標変換部３０に出力する。
【００６０】
第２デュアルポートＲＡＭ２７は、電力増幅器５のＡＭ／ＰＭ変換による歪みを補償するためのものである。アドレスバスＢ’、及び、データバスＢ’から、プロセッサ２８が算出した補償後の振幅データ群がセットされる。アドレスバスＡ’から振幅データＲが入力されると、書き込まれている振幅データをデータバスＡ’から加算器２９に出力する。加算器２９は、第２デュアルポートＲＡＭ２７から入力した振幅データと、極座標変換部２５の位相データθとを加算し、加算後のデータを直交座標変換部３０に出力する。
【００６１】
プロセッサ２８は、統計的処理手段１４から入力される補償係数を基に、歪み発生器１の伝達関数を演算する。そして、演算結果をアドレスバスＢ、及び、データバスＢからデュアルポートＲＡＭ２６、２７に書き込んでおく。こうした構成を採用したことにより、コストの高い乗算器を用いずに、非線形歪補償手段１を実現できる。
【００６２】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、線形歪補償手段１２を送信系（増幅系）に組み込む形態である。図５は、本発明の第４の実施の形態における歪補償回路の構成を示すブロック図である。図５において、線形歪補償手段１２の位置は、図６のように構成してもよい。図６は、図５を変形したもので、図５の構成に対し、線形歪補償手段１２を非線歪形補償手段１の前段に配置した点が異なる。
【００６３】
上述した設計の違いにより、誤差検出手段１３により入力される帰還信号に差異は生じない。したがって、本発明を実施するにあたり、設計者は、送信系および帰還系を構成する各素子の特性を考慮して、最適な設計を選択することができる。
【００６４】
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、一定量だけ遅延させたベースバンド入力信号と、電力増幅器の出力信号を直交復調し、線形歪補償手段で等化させた信号とを比較することで、線形歪補償手段の特性を制御し、なお残留する歪成分を多項式で近似し、非線形歪補償手段の伝達関数を電力増幅器の逆関数となるように与えることにより、非線形歪を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態における歪補償回路の構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の第１の実施の形態における非線形歪補償手段の構成を示すブロック図である。
【図３】  本発明の第１の実施の形態における線形補償手段の構成を示すブロック図である。
【図４】  本発明の第３の実施の形態における前置歪発生器の構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明の第４の実施の形態における歪補償回路の構成を示すブロック図である。
【図６】  本発明の第４の実施の形態における歪補償回路の構成の変形例を示すブロック図である。
【図７】  本発明の第１の実施の形態におけるＲ対Ｒ’を多項式で近似した曲線を示す図である。
【図８】  本発明の第１の実施の形態におけるＲ対θを多項式で近似した曲線を示す図である。
【図９】  本発明の第２の実施の形態におけるＲ対Ｒ’ｃｏｓ（θ）を多項式で近似した曲線を示す図である。
【図１０】  本発明の第２の実施の形態におけるＲ対Ｒ’ｓｉｎ（θ）を多項式で近似した曲線を示す図である。
【図１１】  従来技術における非線形歪補償装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  非線形歪補償手段
２  直交変調手段
３  Ｄ／Ａコンバータ
４  第１ＢＰＦ
５  電力増幅器
６  遅延手段
７  振幅検出手段
８  方向性結合器
９  第２ＢＰＦ
１０  Ａ／Ｄコンバータ
１１  直交復調手段
１２  線形歪補償手段
１３  誤差検出手段
１４  統計的処理手段
１５  線形歪補償制御手段
１６  第１局部発振器
１７  第２局部発振器
１８  極座標変換部
１９  ＡＭ／ＡＭ歪補償部
２０  ＡＭ／ＰＭ歪補償部
２１  直交変換部
２２  可変遅延部
２３  可変減衰部
２４  可変位相部
２５  極座標変換部
２６  第１デュアルポートＲＡＭ
２７  第２デュアルポートＲＡＭ
２８  プロセッサ
２９  加算器
３０  直交座標変換部
３１  第１周波数変換器
３２  第２周波数変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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