(57)【要約】【課題】  ディジタルプレディストーションを適用的に行う無線通信システムの送信機において、３次歪や５次歪成分などの各帯域外成分電力を低減させるように歪補償データを更新し、歪補償データの最適化を図る。【解決手段】  入力する直交ベースバンド信号と歪補償データとの信号処理により非線形歪を付与し、その信号を直交変調し、非線形な入出力特性をもつ増幅器で増幅した変調信号を送信するとともに、変調信号の有効帯域外成分である歪成分電力を検出し、歪補償データを変更しながら歪成分電力の変化を監視し、この歪成分電力が最も小さくなる歪補償データを選択して増幅器の非線形歪を補償する非線形歪補償方法および装置において、変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数帯の歪成分電力を検出し、各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データを選択する。【選択図】        図１
2006060521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力する直交ベースバンド信号と歪補償データとの信号処理により非線形歪を付与し、その信号を直交変調し、非線形な入出力特性をもつ増幅器で増幅した変調信号を送信するとともに、前記変調信号の有効帯域外成分である歪成分電力を検出し、前記歪補償データを変更しながら前記歪成分電力の変化を監視し、この歪成分電力が最も小さくなる歪補償データを選択して前記増幅器の非線形歪を補償する非線形歪補償方法において、
前記変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数帯の歪成分電力を検出し、各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データを選択する
ことを特徴とする非線形歪補償方法。
【請求項２】
入力する直交ベースバンド信号の信号電力を計算する電力計算部と、
複数の前記信号電力に対応する複数の歪補償データで構成される一つの歪補償データ群を記憶し、記憶している歪補償データ群の中から前記信号電力に対応する歪補償データを選択し出力する歪補償データ部と、
複数の歪補償データでそれぞれ構成される特性の異なる複数の歪補償データ群を記憶する歪補償データ保有部と、
前記直交ベースバンド信号を前記歪補償データ部から出力された歪補償データを用いて信号処理し、この歪補償データに対応する非線形歪を付与した直交ベースバンド信号を生成する歪補償部と、
非線形歪が付与された直交ベースバンド信号を直交変調し、変調信号を出力する直交変調部と、
非線形な入出力特性を有し、前記変調信号を増幅して出力する増幅器と、
前記増幅器から出力される変調信号の一部を分配する分配部と、
前記分配部で分配された変調信号を入力し、その有効帯域外成分（歪成分）を取り出すフィルタと、
前記フィルタにより取り出された変調信号の有効帯域外成分に対応する歪成分電力を検出する電力検出部と、
前記歪補償データ保有部を制御して前記歪補償データ部に記憶される歪補償データ群を一時的に変更しながら前記歪成分電力の変化を監視し、この歪成分電力が最も小さくなる歪補償データ群を前記歪補償データ部に設定する歪補償データ制御部と
を備えたことを特徴とする非線形歪補償装置において、
前記フィルタおよび前記電力検出部は、前記変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数帯の歪成分電力を検出する構成であり、
前記歪補償データ制御部は、前記各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データ群を前記歪補償データ部に設定する構成である
ことを特徴とする非線形歪補償装置。
【請求項３】
請求項２に記載の非線形歪補償装置において、
前記フィルタおよび前記電力検出部は、前記変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数成分を個別に取り出す複数のフィルタと、複数の異なる周波数成分の歪成分電力を個別に検出する複数の電力検出部から構成された
ことを特徴とする非線形歪補償装置。
【請求項４】
請求項２に記載の非線形歪補償装置において、
前記フィルタおよび前記電力検出部は、前記変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数成分を順次取り出す帯域可変型フィルタと、複数の異なる周波数成分の歪成分電力を順次検出する電力検出部から構成された
ことを特徴とする非線形歪補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムの送信機に用いられる増幅器の非線形歪を補償する非線形歪補償方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの送信機は、送信する信号を電気的に増幅した後にアンテナから空中へ電波を送出するために、増幅器が不可欠になっている。この種の増幅器は、省電力化を図るために消費電力の効率化が進められている。ただし、一般的に高効率な増幅器は、入力電力が比較的高くなるとその出力（電力および位相）に非線形成分を含む入出力特性を示す。通常、これは「非線形歪」と呼ばれる。非線形歪量が大きくなると無線通信の品質は劣化し、結果として通信ができなくなる場合がある。ここで、増幅器の入力電力に対する出力電力特性をＡＭ−ＡＭ特性といい、入力電力に対する出力位相特性をＡＭ−ＰＭ特性という。
【０００３】
非線形歪を補償する方法として、比較的簡単に実現可能なディジタル信号を利用した非線形歪補償方法が提案されている。この方法は、増幅器で信号が歪むことを前提に、その逆特性を有する非線形歪を予めディジタル信号処理により与え、増幅器の非線形な入出力特性による非線形歪を相殺するものである。この方法は「ディジタルプレディストーション方法」と呼ばれる。また、非線形歪を与えるためのデータは「歪補償データ」と呼ばれる。
【０００４】
ところで、増幅器の入出力特性は、温度条件や経年条件等の環境条件や運用年数、駆動電圧レベル等により変動するのが一般的である。このため、ディジタルプレディストーションで用いる歪補償データが固定されたままでは、長期にわたって非線形歪を効果的に補償することができない。また、増幅器の入出力特性（歪特性）は、たとえ製造ロットが同じであっても個体差を有する。このため、製品型番が同じ増幅器を使用する場合であっても、同一の歪補償データを使用して非線形歪を補償することは効果的でない。その一方で、全ての増幅器の歪特性を測定することは効率が悪いため、実際の歪補償データは初期値として同一の歪補償データを使用することが多い。このように、実際の歪特性に適合しない歪補償データを使用して歪補償を行う場合、ディジタルプレディストーションが逆効果になることもある。したがって、歪補償データを逐次更新することは運用上必要になる。
【０００５】
ディジタルプレディストーションでは、歪補償データが増幅器における非線形歪を完全に相殺できない場合には、増幅後の信号に非線形歪成分が残り、この歪成分がスペクトル上で有効帯域外成分として現れる。よって、歪補償データを変化させながら歪成分電力を測定し、これが減少するように歪補償データを操作し、歪補償データが増幅器の非線形歪をほぼ相殺するように更新すれば、適切な歪補償データを決定することができる。
【０００６】
従来の無線通信システムの送信機において、このようなディジタルプレディストーションにより増幅器の非線形歪を補償し、さらにスペクトル上の有効帯域外成分として観測される歪成分電力を検出し、これを低減するように歪補償データを更新しながら増幅器の非線形歪を補償する方法として、次のようなものが提案されている。
【０００７】
図４は、従来の非線形歪補償装置の構成例を示す（非特許文献１）。図において、送信信号として入力された直交ベースバンド信号１は、歪補償部１１および電力計算部１２に入力される。電力計算部１２は直交ベースバンド信号１の信号電力を計算し、その値を歪補償データ部１４に出力する。歪補償データ部１４は、各信号電力と、増幅器１６の非線形なＡＭ−ＡＭ特性およびＡＭ−ＰＭ特性によって生じる非線形歪を補償するための歪補償データを対応付けた歪補償データ群を記憶し、電力計算部１２から入力する信号電力に対応した歪補償データ２を読み出して歪補償部１１に出力する。ここで、歪補償データは、振幅補償用および位相補償用のデータで構成される。
【０００８】
歪補償部１１は、直交ベースバンド信号１とその信号電力に対応した歪補償データ２との複素積を計算し、増幅器１６で発生する非線形歪と逆特性の非線形歪を付与した直交ベースバンド信号を直交変調部１５に出力する。直交変調部１５は、歪補償部１１で歪補償処理された直交ベースバンド信号を直交変調し、その変調信号を増幅器１６で所定のレベルまで増幅する。増幅器１６で増幅および歪補償された変調信号３は無線信号として送信されるとともに、分配部１７を介してその一部が分配され、フィルタ２１に入力される。フィルタ２１は、増幅後の変調信号３のうち有効帯域外成分（歪成分）を分離して電力検出部２２に出力する。
【０００９】
電力検出部２２は、変調信号３に含まれる歪成分電力を検出し、歪補償データ制御部２３に出力する。歪補償データ制御部２３は、検出される歪成分電力が小さくなるように、歪補償データ部１４に記憶された歪補償データ群を摂動等により更新し、最適な歪補償データ群を設定する。ここでは、歪補償データ保有部１３に特性の異なる複数の歪補償データ群Gr１〜GrＭを保有させ、歪補償データ制御部２３によって１つの歪補償データ群Grｉを選択して歪補償データ部１４に記憶させ、各信号電力に対応する歪補償データを更新する。
【００１０】
ところで、無線通信で使用される周波数は通常、電波法等により取り決めがなされており、これに準拠して電波の使用が認められる。この取り決めでは、他の通信を妨害しないようにするために、他の通信チャネルへ漏れこむ電力等についても規制をしている場合が多い。特に、隣接チャネル漏洩電力、あるいはスペクトルマスク等といった規定により、他の通信チャネルへの影響を定量的に制限することがある。
【００１１】
送信スペクトルとスペクトルマスクの一例を図５に示す。ここに示すスペクトルマスクは、信号周波数帯の他に３次歪および５次歪の周波数帯までの送信電力レベルが規定されている。この規定を満たすためには、５次歪成分までの周波数帯域における送信電力がこれを下回っていることが必要である。しかし、歪補償を実施しない場合の送信スペクトルは、図５に示すように、スペクトルマスクに定められた電力レベルを超える部分（規定違反の部分）が存在することがわかる。
【非特許文献１】摂動型ベースバンドプレディストーション法の提案、電子情報通信学会、ソサイエティ大会、B-5-205 、2003秋
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の非線形歪補償装置では、通信品質の改善を主目的としているために、通信品質に大きく影響する３次歪相当の電力成分を検出して制御を行っている。すなわち、図４に示すフィルタ２１および電力検出部２２は３次歪の周波数帯の電力成分を検出し、歪補償データ制御部２３はその電力値が最も小さくなる歪補償データ群を選択する。その結果、歪補償未実施の場合に規定違反となった３次歪の周波数帯で、図６に示すように送信電力レベルがスペクトルマスクに定められた電力レベルを下回り、規定を満たすように制御することができる。しかし、中心周波数から遠い周波数帯（５次歪成分）の送信電力レベルは把握していないので、その送信電力レベルがスペクトルマスクを超えて規定違反となっても、歪補償データの最適化を図ることができない。
【００１３】
一方、フィルタ２１が３次歪と５次歪成分の両方を抽出する比較的広帯域なフィルタの場合には、図７に示すように、原理的には両方の帯域における送信電力レベルがスペクトルマスクに定められた電力レベルを下回るように制御が働く。しかし、５次歪成分電力は、３次歪成分電力に比べて極端にレベルが低くなることがあり、その場合にはフィルタ２１の帯域を拡大して３次歪と５次歪成分の両方を含むようにしても、検出電力は３次歪成分が支配的になり、５次歪成分電力の変動を把握することが困難になる。すなわち、５次歪成分電力がスペクトルマスクの規定を満たしているかどうか判断できず、歪補償データの最適化を図ることができない。また、さらに高次の歪に対しても同様と考えられる。
【００１４】
このように、フィルタ２１が１つの場合には、検出帯域を広くしたとしてもスペクトルマスクの規定を満たしているかどうか確認ができないため、歪補償データの最適化を図ることができない。
【００１５】
本発明は、ディジタルプレディストーションを適用的に行う無線通信システムの送信機において、増幅器出力の一部から帯域外成分電力を広帯域にわたって個別に検出し、３次歪や５次歪成分などの各帯域外成分電力を低減させるように歪補償データを更新し、歪補償データの最適化を図ることができる非線形歪補償方法および装置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】
【００１６】
本発明は、入力する直交ベースバンド信号と歪補償データとの信号処理により非線形歪を付与し、その信号を直交変調し、非線形な入出力特性をもつ増幅器で増幅した変調信号を送信するとともに、変調信号の有効帯域外成分である歪成分電力を検出し、歪補償データを変更しながら歪成分電力の変化を監視し、この歪成分電力が最も小さくなる歪補償データを選択して増幅器の非線形歪を補償する非線形歪補償方法および装置において、変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数帯の歪成分電力を検出し、各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データを選択する。
【００１７】
また、本発明の非線形歪補償装置は、変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数成分を個別に取り出す複数のフィルタと、複数の異なる周波数成分の歪成分電力を個別に検出する複数の電力検出部を含む。
【００１８】
また、本発明の非線形歪補償装置は、変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数成分を順次取り出す帯域可変型フィルタと、複数の異なる周波数成分の歪成分電力を順次検出する電力検出部を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、変調信号の有効帯域外成分から複数の異なる周波数帯の歪成分電力を検出し、各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データを選択することにより、３次歪や５次歪成分などの歪成分電力を確実に低減する非線形歪補償を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の非線形歪補償装置の第１の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図４に示す従来構成において、分配部１７で分配された変調信号３の有効帯域外成分から複数の異なる周波数成分を個別に取り出す複数のフィルタ２１−１〜２１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の異なる周波数成分の歪成分電力を個別に検出する複数の電力検出部２２−１〜２２−ｎを備えるところにある。歪補償データ制御部２４は、電力検出部２２−１〜２２−ｎで検出された各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データ群を歪補償データ部１４に設定する構成である。その他の構成は、図４に示す従来構成と同様である。
【００２１】
本実施形態の動作例について図２を参照して説明する。ここでは、２つのフィルタ２１−１，２１−２と、２つの電力検出部２２−１，２２−２を備え、フィルタ２１−１および電力検出部２２−１で３次歪成分電力を検出し、フィルタ２１−２および電力検出部２２−２で５次歪成分電力を検出するものとする。図２の縦軸は電力レベル（対数）を示し、横軸は周波数を示す。
【００２２】
歪補償データ制御部２４は、摂動制御による歪補償を実施し、電力検出部２２−１で検出される３次歪成分電力を最も小さくする歪補償データ群を決定する。これにより、歪補償後の送信スペクトルは、図２(1) の歪補償パターンのようになる。このとき、送信スペクトルの３次歪成分電力は最小となるが、電力検出部２２−２で検出される５次歪成分電力は規定のスペクトルマスクを超えていることが歪補償データ制御部２４で検出される。歪補償データ制御部２４は、再度摂動制御による歪補償を実施し、電力検出部２２−２で検出される５次歪成分電力が規定のスペクトルマスクを満たし、かつ３次歪成分電力を低減する歪補償データ群を決定する。これにより、歪補償後の送信スペクトルは、図２(2) の歪補償パターンのようになり、変調信号３の有効帯域外成分の全てにおいてスペクトルマスクで規定される電力レベルを下回る最適な歪補償データを設定することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の非線形歪補償装置の第２の実施形態を示す。本実施形態の特徴は、図４に示す従来構成のフィルタ２１に代えて、通過帯域を可変できる帯域可変型フィルタ３１を用いるところにある。帯域可変型フィルタ３１は、分配部１７で分配された変調信号３の有効帯域外成分から複数の異なる周波数成分を順次取り出す。電力検出部２２は、複数の異なる周波数成分の歪成分電力を順次検出する。歪補償データ制御部２５は、帯域可変型フィルタ３１の通過帯域を切り替えながら、電力検出部２２で検出された各周波数帯の歪成分電力がそれぞれ所定値以下になる歪補償データ群を歪補償データ部１４に設定する構成である。その他の構成は、図４に示す従来構成と同様である。
【００２４】
本実施形態では、歪補償データ制御部２５の指示により複数の異なる周波数成分の歪成分電力（３次歪成分電力、５次歪成分電力）を切り替えて検出することができ、変調信号３の有効帯域外成分の全てにおいてスペクトルマスクで規定される電力レベルを下回る最適な歪補償データを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の非線形歪補償装置の第１の実施形態を示す図。
【図２】実施形態における歪補償時の送信スペクトルの例を示す図。
【図３】本発明の非線形歪補償装置の第２の実施形態を示す図。
【図４】従来の非線形歪補償装置の構成例を示す図。
【図５】送信スペクトルとスペクトルマスクの一例を示す図。
【図６】従来構成における歪補償時の送信スペクトルの例を示す図。
【図７】従来構成における歪補償時の送信スペクトルの例を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１  直交ベースバンド信号
２  歪補償データ
３  変調信号
１１  歪補償部
１２  電力計算部
１３  歪補償データ保有部
１４  歪補償データ部
１５  直交変調部
１６  増幅器
１７  分配部
１８  歪補償データ作成部
２１  フィルタ
２２  電力検出部
２３，２４，２５  歪補償データ制御部
３１  帯域可変型フィルタ
【図１】
2006060521.tif 000003
【図２】
2006060521.tif 000004
【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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