(57)【要約】送信信号の形成方法が開示される。この方法では、電力増幅器（ＰＡ）に増幅すべき入力信号（Ｖｄ（ｔ））が供給され、この入力信号を電力増幅器は増幅された出力信号（Ｖａ（ｔ））として出力する。ここではマッピングが作成され、このマッピングは入力信号（Ｖｄ（ｔ））の所定の値に、当該入力信号（Ｖｄ（ｔ））に対する前置補償の所定の値を割り当てる。次に入力信号（Ｖｄ（ｔ））に対する前置補償の相応の値を検出し、前置補償の相応の値を入力信号（Ｖｄ（ｔ））に対して適用し、この前置補償された入力信号を電力増幅器（ＰＡ）に供給する。引き続き波高率（ＣＦ）を電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））から計算し、検出された波高率が所定の値領域内になければマッピングないしその値を適応する。
2005525738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅器（ＰＡ）に増幅すべき入力信号（Ｖｄ（ｔ））を供給し、当該電力増幅器は前記入力信号を増幅した出力信号（Ｖａ（ｔ））として出力する、送信信号の形成方法において、
入力信号（Ｖｍ（ｔ））の所定の値に、当該入力信号（Ｖｍ（ｔ））に対する前置補償の所定の値を割り当てるマッピングを作成し、
入力信号（Ｖｍ（ｔ））に対する前置補償の相応の値をマッピングに基づいて検出し、
検出された前置補償の値を入力信号（Ｖｍ（ｔ））に適用し、前置補償された入力信号（Ｖｄ（ｔ））を電力増幅器（ＰＡ）に供給し、
波高率（ＣＦ）を電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））から検出し、
検出された波高率が所定の値領域内になければ、マッピングを適応する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
マッピングの適応は以下のステップを有する：
マッピングの値を新たに計算し、
前置補償の相応の値を入力信号（Ｖｍ（ｔ））に新たに適用し、
波高率を電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））から新たに検出し、
新たな計算並びに新たな適用と、電力増幅器の出力信号からの波高率の検出を、検出された波高率が所定の値領域内に来るまで繰り返す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
波高率の検出をデジタル信号処理装置（ＳＶ）によって実行する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））をインコヒーレントに復調する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））をインコヒーレントに復調した後、デジタル化し、デジタル信号処理装置に供給する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
出力信号（Ｖａ（ｔ））のインコヒーレントな復調を、エンベロープ検出器（ＨＫＤ）によって行う、請求項４記載の方法。
【請求項７】
電力増幅器（ＰＡ）と、マッピング作成装置（ＬＵＴ）と、前置補償値検出装置（ＣＧＭ，ＬＵＴ）と、検出装置（ＳＶ）と、適応装置（ＡＤＡＰ）とを有する、送信信号の形成回路であって、
前記電力増幅器（ＰＡ）は増幅すべき入力信号（Ｖｄ（ｔ））を受け取るために入力端を備え、該入力信号は電力増幅器の出力端から増幅された出力信号（Ｖａ（ｔ））として出力され、
前記マッピング作成装置（ＬＵＴ）は、入力信号（Ｖｍ（ｔ））の所定の値に当該入力信号（Ｖｍ（ｔ））に対する前置補償の所定の値を割り当て、
前記前置補償値検出装置（ＣＧＭ，ＬＵＴ）は、入力信号（Ｖｍ（ｔ））に対する前置補償の相応の値を検出し、該前置補償の相応の値を入力信号（Ｖｍ（ｔ））に適用し、
前記検出装置（ＳＶ）は、波高率（ＣＦ）を電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））から検出し、
前記適応装置（ＡＤＡＰ）は、検出された波高率が所定の値領域外にある場合、マッピングを適応する、
ことを特徴とする回路。
【請求項８】
前記検出装置は、波高率を検出するためのデジタル信号処理装置（ＳＶ）を備える、請求項７記載の回路。
【請求項９】
さらに電力増幅器（ＰＡ）の出力信号（Ｖａ（ｔ））をインコヒーレントに復調するためのエンベロープ検出器（ＨＤＫ）を有する、請求項８記載の回路。
【請求項１０】
さらに電力増幅器（ＰＡ）の復調された出力信号（Ｖａ（ｔ））をデジタル化するためにアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を有し、デジタル化した信号をデジタル信号処理装置（ＳＶ）に供給する、請求項９記載の回路。
【請求項１１】
請求項７から１０までのいずれか１項記載の、送信信号の形成回路を有する移動無線装置、とりわけ移動電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多くの領域において電力効率の高い、線形の信号増幅が必要である。相応のアプローチは電力増幅器（ＰＡ：Power Amplifier）の非線形特性を、デジタルベースバンドでの信号の前置補償（Predistortion）により線形化することである。しかし非線形性は恒久的に、例えば構成素子の老化および温度依存性によって変化する。いくつかの方法ではデジタル適応形前置補償のように、送信された信号のエンベロープを例えばカップラ、復調器およびＡＤＣ（アナログ／デジタル変換器）からなるフィードバック分岐路によって復元しなければならない。なぜならエンベロープが適応のために必要だからである。
【０００２】
コヒーレント復調による古典的な前置補償はハードウエア的に面倒であり（なぜなら完全な受信分岐路が必要である）、高価であり、エネルギー消費の観点からも中程度の電力の際に非効率的である。付加的に、フィードバック分岐路での線形性と、測定された信号の遅延検出に対して高い要求が課せられる。
【０００３】
前記の問題からこれまで市販の移動電話システムでは、デジタル前置補償に基づく電力増幅器の線形化方法は実現されていない（少なくとも公知ではない）。
【０００４】
本発明の課題は、移動無線装置または移動電話のような移動無線装置に使用することのできる線形信号増幅のための手段を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１による送信信号の形成方法、請求項７による送信信号の形成回路、および請求項１１による移動無線装置によって解決される。
【０００６】
ここで送信信号を形成するための方法では、電力増幅器に増幅すべき入力信号が供給され、この信号を電力増幅器は以下のステップにより増幅された出力信号として出力する。入力信号の所定の値ないしは所定の振幅に、入力信号に対する前置補償の所定の値を割り当てるマッピングを作成する。この種のマッピングないし前置補償の相応の値の割り当ては、電力増幅器の非線形増幅特性に対抗作用し、これにより入力信号ないし入力電力の増幅を所望のように線形化するのに用いられる。さらに入力信号に対する前置補償の相応の値がこのマッピングに基づいて検出される。このちょうど検出された前置補償の値は入力信号に適用され、例えばこれと乗算される。これにより前置補償された値が得られ、この値は引き続き増幅のため電力増幅器に供給される。次に波高率が電力増幅器の出力信号から検出される。検出された波高率が所定の値領域内になければ、マッピングないしその値が適応される。
【０００７】
有利な構成によれば、マッピングないしその値または登録値の適応は次のように行われる。すなわちマッピングの値が新たに計算され、さらに前置補償の新たな値（正確に言えば所定の値ないし所定の振幅の入力信号に相応する新たな値）が入力信号に適用され、ないしは乗算加算され、引き続きこの前置補償された入力信号が電力増幅器に供給され、これにより新たに波高率が電力増幅器の出力信号から検出される。この新たな計算並びに新たな適用、および電力増幅器の出力信号からの波高率の検出は、検出された波高率が再び所定の値領域内に来るまで繰り返される。
【０００８】
ここで波高率の検出はデジタル信号処理装置によって実行することができる。ここではとりわけ後で詳しく説明するように、電力増幅器の出力信号をインコヒーレントに復調すると有利である。さらに電力増幅器の出力信号をインコヒーレントな復調に応じてデジタル化し、デジタル信号処理装置に供給することができる。出力信号のインコヒーレントな復調はエンベロープ検出器によって行うことができる。
【０００９】
本発明の別の側面では、送信信号を形成するための回路が次の要素を有する。この回路は、増幅すべき入力信号を受け取るための入力端を備える電力増幅器を有する。この入力信号は電力増幅器の出力端に増幅された出力信号ないしは送信信号として出力される。さらにこの回路はマッピングを作成ないし記憶するための装置を有する。このマッピングは入力信号の所定の値に入力信号に対する前置補償の所定の値を割り当てる。さらに入力信号に対する前置補償の相応の値を検出し、前置補償の相応の値を入力信号に適用ないし乗算するための装置が設けられている。検出装置が波高率を電力増幅器の出力信号から検出する。この電力増幅器には前もって前置補償された入力信号が供給される。検出された波高率が所定の値領域の外にある場合、適応装置によってマッピングないしその値または登録値が適応される。
【００１０】
有利な構成によれば、検出装置は波高率を検出するためにデジタル信号処理装置を有する。この回路はさらに、電力増幅器の出力信号をインコヒーレントに復調するためエンベロープ検出器を有することができる。さらにこの回路は、電力増幅器の復調された出力信号をデジタル化するためにアナログ／デジタル変換器を有し、この変換器の出力はデジタル信号処理装置に供給される。
【００１１】
本発明の別の側面によれば、上記の回路を送信信号の形成のために有する移動無線装置が提供される。この移動無線装置は例えば移動無線機ないし移動電話とすることができる。
【００１２】
電力増幅器のＡＭ／ＡＭ変換（これは入力振幅と出力振幅ないし入力電力と出力電力との関係に関連する）によって、変調された信号の静的特性が変化する。エンベロープが一定でない方法での信号静的特性に関する重要な特性量は波高率ＣＦである。この波高率は、変調プロセスの最大値とＲＭＳ値（ＲＭＳ：二乗平均値の平方根）との関係を表す。ＡＭ／ＡＭ変換によって波高率は電力増幅器の飽和領域で低減される（信号が圧縮される）。波高率の変化は、電力増幅器ＰＡが飽和状態でどれだけ強く駆動されているかの尺度である。従って瞬時の波高率は、実質的にＡＭ／ＡＭ変換により決められる隣接チャネル送信に対する尺度である。ＡＭ／ＰＭ変換（これは電力増幅器の出力信号の位相と、入力信号の振幅との関係に関連する）の補正はしばしば省略することができる。なぜならＡＭ／ＰＭ変換は前記のＡＭ／ＡＭ変換ほどは強く隣接チャネル送信に影響しないからである。
【００１３】
電力増幅器ＰＡの出力信号をコヒーレントまたはインコヒーレントに復調した後、波高率はＤＳＰ（デジタル信号処理）によって非常に簡単に検出することができる。とりわけインコヒーレントな復調はコスト的に非常に有利であり、同時に簡単に実現できる。このためには単に十分な帯域幅を備えるエンベロープ検出器が必要なだけであり、その出力信号はアナログ／デジタル変換器によってデジタル化される。引き続きデジタル信号処理装置によって波高率が計算される。
【００１４】
電力増幅器の特性曲線、略してＰＡ特性曲線はパラメトリックモデルの形態（ルックアップテーブル）でファイルすることができ、パラメータは測定された波高率によって適応される。ＰＡ特性曲線をパラメトリックモデルによってシミュレートすることにより、電力増幅器の入力信号をパラメトリックに前置補償することができる（例えば複合利得前置補償）。フィードバック分岐路での遅延は、簡単に実現される他には重要ではない。このことは最難解問題の１つでの古典的前置補償を意味する。電力制御のためにＰＡ出力信号はしばしばダイオード検出器により検出され、デジタル化される。すなわちこの場合、波高率に基づく前置補償が付加的なハードウエアコストなしで可能である。単に検出器の帯域幅を適応すればより（例えばベースバンドでのフィルタリングによって）。
【００１５】
従って要約すると、波高率をデジタル前置補償の際の適応に対する基礎として使用することはまったく新しいアプローチである。波高率の検出に基づく適応形前置補償は移動無線領域、とりわけ移動無線機ないし移動電話に対して理想的に適する。なぜなら波高率の検出が非常に簡単であり、とりわけフィードバック分岐路での遅延時間に依存しないからである。
【００１６】
すでに述べたように、波高率ＣＦは変調プロセスの最大値とＲＭＳ値との関係を表す。電力増幅器ＰＡのＡＭ／ＡＭ変換によって変調された信号の静的特性が変化する。波高率は電力増幅器の飽和領域では減少される（信号が圧縮される）。波高率の変化は、電力増幅器が飽和状態でどれだけ強く駆動されるかの尺度である。従って瞬時の波高率は、実質的にＡＭ／ＡＭ変換により決められる隣接チャネル送信に対する尺度でもある。
【００１７】
本発明の有利な実施形態による、送信信号を形成するための回路を以下、添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
左から右へ音声データまたはビデオデータのようなデータがモデムＭＯＤＥＭに供給される。モデムではデータがデジタル化ないし変調される。データ処理の後、モデムは相応の信号Ｖｍ（ｔ）をとりわけデジタルベースバンドの形態で出力する。この信号は引き続き高周波（ＨＦ）帯域に変換され、電力増幅される。この目的のために信号Ｖｍ（ｔ）は（前置補償されない）入力信号として複合利得乗算器ないし複合増幅率乗算器ＣＧＭに供給される。ここで（前置補償されない）入力信号Ｖｍ（ｔ）はその瞬時の振幅に依存して、ルックアップテーブルＬＵＴからの所属の複合値と乗算される。ここでルックアップテーブルにはマッピングが設けられており、このマッピングは入力信号Ｖｍ（ｔ）の所定の値ないし所定の振幅に、この入力信号Ｖｍ（ｔ）に対する前置補償の所定の値を割り当てる。乗算ないし前置補償された入力信号Ｖｄ（ｔ）はデジタル／アナログ変換器ＤＡＣを通過して、直角変調器ないしダイレクト変調器ＱＭに供給される。この変調器は、信号を直接、高周波帯域に変換するように構成されている。このために直角変調器ＱＭは電圧制御される発振器ＶＣＯと接続されている。変換された入力信号は電力増幅器ＰＡの入力端に供給される。電力増幅器はこの信号を電力増幅し、相応の出力信号Ｖａ（ｔ）を出力する。電力増幅器ＰＡの出力端にあるこの出力信号Ｖａ（ｔ）は送信信号として、例えば指向性カップラである結合装置ＫＯＰに供給される。結合装置はこの信号をアンテナＡＮＴに供給し、かつ僅かな成分フィードバック分岐路に出力する。フィードバック分岐路に出力された信号はまず（十分な帯域幅を有する）エンベロープ検出器ＨＫＤに供給され、瞬時電力ないし平均電力（ＲＭＳ電力）が測定される。ここでエンベロープ検出器ＨＫＤは２つの機能を有する。すなわちエンベロープの復元（比較的大きな帯域幅）と平均出力電力の検出（比較的小さな帯域幅）である。エンベロープ検出器ＨＫＤの種々異なる帯域幅の実現は、後で詳細に説明する信号処理装置ＳＶによって行われる。そこでは波高率が反復的に検出され、従ってサンプリング値を中間記憶する必要がない。
【００１９】
その後、信号はレベルシフタＬＳ（信号のレベルを後続のＡＤ変換器ＡＤＣに適応する）を介してデジタル信号処理ユニットＳＥ（破線により囲んで図示されている）に供給される。デジタル信号処理ユニットＳＥでは、レベルシフタＬＳからの信号がＡＤ変換器でデジタル化され、後続の要素により処理される。
【００２０】
デジタル化された信号は次に信号処理装置ＳＶに供給され、この信号処理装置によりすでに上で述べたように波高率が再帰的に検出される。検出された波高率が所定の値領域内になければ、相応の信号が適応装置ＡＤＡＰに送出され、適応装置は新たな値ないし登録値またはパラメータをルックアップテーブルに含まれるマッピングに対して計算する。すなわち、前置補償に対する新たな値ないしパラメータが計算され、これが所定の振幅の入力信号に対して適用される。
【００２１】
信号処理装置ＳＶにより得られた波高率により以下に説明するように適応的前置補償が行われる。
【００２２】
適応のためには種々の方法が可能である。図には上に説明した複合利得乗算器ＣＧＭによる実現が示されている。モデムＭＯＤＥＭの（前置補償されない）入力信号Ｖｍ（ｔ）がここではその瞬時振幅に依存して、ルックアップテーブルＬＵＴからの所属の複合値と乗算される。
【００２３】
ルックアップテーブルＬＵＴの登録値ないしパラメータは信号処理装置ＳＶにより検出された波高率ＣＦによって適応される。検出された波高率ＣＦが所定の領域内にないか、または波高率ＣＦが所定の閾値ＣＦｔｈを下回ると、ＡＣＬＲ（ＡＣＬＲ：Adjacent Channel Leakage Power Ration：隣接チャネル損失電力費）と波高率ＣＦとの関係に基づき、ＡＣＬＲに関する要求がもはや維持されないことが既知となる。（適応装置ＡＤＡＰ内の）適応アルゴリズムによって、新たな登録値ないしパラメータがルックアップテーブルＬＵＴのマッピングのために計算され、この新たなパラメータを入力信号に適用した後、生じた波高率ＣＦが新たに測定される。適応過程ないし調整過程は、（瞬時に）検出された波高率が再び所定の値領域内に来るか、ないしは所定の閾値より大きくなる（すなわちＣＦ＞ＣＦｔｈ）まで繰り返される。
【００２４】
波高率を検出するための別の手段では、電力増幅器ＰＡの出力信号をコヒーレントに復調する。しかし上記の（エンベロープ検出器による）インコヒーレントな復調はコスト的に非常に有利であり、同時に簡単に実現できる。なぜなら電力制御のために電力増幅器信号をダイオード検出器により検出し、デジタル化するからである。すなわちこの場合、波高率に基づく前置補償が付加的なハードウエアコストなしで可能である。単純に実現できる他に、フィードバック分岐路での遅延は何の役目も果たさない。このことは、最難解問題の１つをコヒーレントに復調する古典的前置補償である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例を示す図である。
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【国際調査報告】
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