(57)【要約】【課題】低消費電力で広帯域を補償可能な歪補償回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る歪補償回路は、入力される入力デジタル信号Ｓｉｎに対して歪補償処理を行なうデジタルプリディストーション部１１、デジタルプリディストーション部１１からの出力に対して帯域制限を行うフィルタ１２、及びフィルタ１２の出力に対してデジタルアナログ変換を行うＤＡ変換部１４を有するデジタル回路１０と、デジタル回路１０のＤＡ変換部１４の出力を増幅するメインアンプ２１、入力デジタル信号Ｓｉｎを直接アナログに変換させた参照アナログ信号Ｓｒｅｆと前記メインアンプの出力Ｓｐとの信号誤差を増幅するエラーアンプ２５、及びメインアンプ２１の出力Ｓｐからエラーアンプ２５の出力Ｓｅを差分する差分器２６を有するアナログ回路２０と、を備える。【選択図】  図１
2011044836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に応じてデジタル領域のプリディストーション法に基づいて増幅器に入力されるべき推定入力信号をアナログ信号に変換し、前記増幅器に与える第一の歪補償手段と、
アナログ領域で、前記増幅器が前記アナログ信号に対して出力した出力信号と前記入力信号との差を求め、かつ前記出力信号から前記差をフィードフォワード方式により減じることにより前記増幅器の歪補償を行う第二の歪補償手段とを備え、
前記第一の歪補償手段は、
前記推定入力信号の帯域を制限した後に前記アナログ信号に変換する
ことを特徴とする歪補償装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歪補償装置において、
前記第一の歪補償手段は、
前記入力信号の周波数帯域の２倍以下に、前記推定入力信号の帯域を制限する
ことを特徴とする歪補償装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の歪補償装置において、
前記第一の歪補償手段は、
ダウンサンプリングにより、前記推定入力信号の帯域を制限する
ことを特徴とする歪補償装置。
【請求項４】
請求項３に記載の歪補償装置において、
前記第一の歪補償手段は、
前記ダウンサンプリングに先行して、前記推定入力信号にデシメーションフィルタリングを施す
ことを特徴とする歪補償装置。
【請求項５】
請求項４に記載の歪補償装置において、
前記第一の歪補償手段は、
前記差の先頭値が最小となる係数が適用される補償多項式を有し、前記デシメーションフィルタリングを行う
ことを特徴とする歪補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルプリディストーションアンプとフィードフォワードとを組み合わせた歪補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルプリディストーション（ＤＰＤ）は、メインアンプの逆入出力特性に基づき歪補償信号を生成し、メインアンプに入力前の入力信号を加工してメインアンプの歪を補償する歪補償方式であり、高効率化に適している。しかし、一般的にその補償信号は入力信号の帯域の少なくとも５倍以上に周波数帯域が広がる。このため、デジタルアナログ変換器（ＤＡ変換器）やアナログデジタル変換器（ＡＤ変換器）の帯域によりＤＰＤが補償できる信号帯域幅が制限される。
【０００３】
一方、フィードフォワード（ＦＦ）はアナログ高周波信号での処理のため、広い帯域の信号の歪補償も可能である。そこで、このＤＰＤとＦＦの２つの歪補償方式を組合せ、ＤＡ変換器やＡＤ変換器の帯域に制限されない広帯域を歪補償できる歪補償装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３５０２０８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＡ変換器やＡＤ変換器の性能により帯域制限された補償信号をメインアンプに入力すると、その出力は補償が不完全であるため、制限されない場合に比べ誤差が大きくなる。この誤差を線形化誤差と呼ぶ。発生した線形化誤差はＦＦで補償されるが、この線形化誤差が大きくなるとエラーアンプの消費電力が大きくなる。逆に線形化誤差を小さくするためにはデジタル部の処理速度を高くする必要がある。すなわち、従来の歪補償装置にはDA変換器を含むデジタル部とエラーアンプを含むアナログ部の低消費電力化を両立させることができないという課題があった。
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、低消費電力で広帯域を補償可能な歪補償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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る歪補償装置は、帯域制限をしたＤＰＤを採用する。
【０００８】
本発明に係る歪補償装置は、入力信号に応じてデジタル領域のプリディストーション法に基づいて増幅器に入力されるべき推定入力信号をアナログ信号に変換し、前記増幅器に与える第一の歪補償手段と、アナログ領域で、前記増幅器が前記アナログ信号に対して出力した出力信号と前記入力信号との差を求め、かつ前記出力信号から前記差をフィードフォワード方式により減じることにより前記増幅器の歪補償を行う第二の歪補償手段とを備え、前記第一の歪補償手段は、前記推定入力信号の帯域を制限した後に前記アナログ信号に変換することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る歪補償装置において、前記第一の歪補償手段は、前記入力信号の周波数帯域の２倍以下に、前記推定入力信号の帯域を制限することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る歪補償装置において、前記第一の歪補償手段は、ダウンサンプリングにより、前記推定入力信号の帯域を制限することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る歪補償装置において、前記第一の歪補償手段は、前記ダウンサンプリングに先行して、前記推定入力信号にデシメーションフィルタリングを施すことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る歪補償装置において、前記第一の歪補償手段は、前記差の先頭値が最小となる係数が適用される補償多項式を有し、前記デシメーションフィルタリングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、低消費電力で広帯域を補償可能な歪補償装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る歪補償装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る歪補償装置の効果を説明する図である。
【図３】本発明に係る歪補償装置のエラーアンプに入力される信号誤差のピーク値をシミュレーションした結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１６】
本実施形態の歪補償装置は、デジタルプリディストーション部１１、フィルタ１２、及びＤＡ変換部１４を有するデジタル回路１０と、メインアンプ２１、エラーアンプ２５、及び差分器２６を有するアナログ回路２０と、を備える。
【００１７】
本実施形態の歪補償装置は、ＤＰＤをデジタル回路１０が担い、ＦＦをアナログ回路２０が担う。デジタルプリディストーション部１１はメインアンプ２１で発生する歪の逆特性である歪補償多項式を持つ。デジタルプリディストーション部１１は歪補償多項式を用いて入力デジタル信号Ｓｉｎから歪補償信号を生成し、入力デジタル信号Ｓｉｎに歪補償信号を乗算して歪補償処理を行なう。
【００１８】
フィルタ１２は、デジタルプリディストーション部１１の出力に対して帯域制限を行う。例えば、フィルタ１２は、サンプリングレートを下げるデシメータである。具体的には、フィルタ１２はデジタルプリディストーション部１１の出力についてサンプリングレートを下げる。図２は、フィルタ１２が行う帯域制限についてより詳細に説明する図である。（ａ）は入力デジタル信号Ｓｉｎのスペクトラム、（ｂ）はデジタルプリディストーション部１１の出力のスペクトラム、（ｃ）はフィルタ１２の出力のスペクトラムである。
【００１９】
ＤＰＤを行うことによりデジタルプリディストーション部１１の出力のスペクトラムは、入力デジタル信号Ｓｉｎのスペクトラムに対して約５倍程度広がる。デシメータであるフィルタ１２は、デジタルプリディストーション部１１の出力を帯域制限した後、サンプリングポイントを間引くことによりサンプリングレートを下げる。この結果、補償信号のスペクトラムは、例えば、入力デジタル信号Ｓｉｎのスペクトラムの２倍以下となる。なお、サンプリングポイントを１／２、１／３、１／４、・・・のように間引き量をデシメーションファクタという。デシメーションファクタで制限する帯域を決定することができる。
【００２０】
また、フィルタ１２は、デジタルプリディストーション部１１からの出力を、デシメーションフィルタを通した後にデシメータに入力するとよい。帯域制限したとき、すなわちサンプリングレートを下げたときに発生する折り返しノイズ３１（図２（ｃ））を低減することができる。
【００２１】
ＤＡ変換器１４はフィルタ１２の出力をデジタルアナログ変換し、アナログ信号を出力する。フィルタ１２でサンプリングレートが下げられているので、ＤＡ変換器１４のサンプリング周波数はデジタルプリディストーション部１１の出力の全スペクトラムをカバーする必要がない。
【００２２】
ＤＡ変換器１５は入力デジタル信号Ｓｉｎを直接デジタルアナログ変換し、参照アナログ信号Ｓｒｅｆを出力する。
【００２３】
メインアンプ２１はＤＡ変換器１４の出力を増幅してアナログ信号Ｓｐを出力する。差分器２２は、アナログ信号Ｓｐと遅延回路２３で時間調整された参照アナログ信号Ｓｒｅｆとの差分である信号誤差を計算し、この信号誤差を出力する。ＤＡ変換器１４へ入力する信号の帯域がＤＡ変換器１４のサンプリング周波数以下に制限されているので、メインアンプ２１の線形化誤差はフィルタ１２がない場合に比べて小さい。また、フィルタ１２がデシメータであり、デシメーションフィルタを有する場合、折り返しノイズ３１を低減できるため、さらにメインアンプ２１の線形化誤差を低減することができる。
【００２４】
エラーアンプ２５はアナログ信号Ｓｐと参照アナログ信号Ｓｒｅｆとの信号誤差を増幅して、出力Ｓｅを出力する。メインアンプ２１の線形化誤差が低減されているため、信号誤差が小さく、エラーアンプ２５の消費電力を抑えることができる。差分器２６は出力Ｓｅと遅延回路２４で時間調整されたアナログ信号Ｓｐとの差分を計算し、ＦＦを行う。
【００２５】
フィルタ１２がデシメータとデシメーションフィルタを有し、且つデジタルプリディストーション部１１が歪補償多項式を使い歪補償処理を行う場合、エラーアンプ２５に入力される信号誤差のピーク値をモニタし、信号誤差のピーク値を最小にするように歪補償多項式の係数を再設定する。デジタルプリディストーション部１１が有する歪補償多項式は次式で表すことができる。
【数１】
2011044836.tif 000003
ここで、ｘは入力デジタル信号、ｙは出力、ａｉは係数（ｉは自然数）である。
【００２６】
図３は、フィルタ１２が行うデシメーション処理による信号誤差のピーク値の推移をシミュレーションした結果である。デシメーション処理は次の２種類である。
（１）デジタルプリディストーション部１１からの出力を直接ダウンサンプラに入力する。
（２）デジタルプリディストーション部１１からの出力を、デシメーションフィルタを通した後にダウンサンプラに入力し、信号誤差が最小になるように歪補償多項式の係数を調整する。
【００２７】
シミュレーションに使用した入力デジタル信号は帯域２０ＭＨｚのＯＦＤＭ信号である。図３の横軸はデシメーションファクタであり、縦軸は信号誤差のピーク値であり、ＦＦのみを行った場合の信号誤差のピーク値を基準とした相対値である。図３において、デシメーション処置（１）の結果を白丸、デシメーション処理（２）の結果を白三角で示している。
【００２８】
デシメーション処理（１）は、デシメーションファクタが大きくなるにつれて信号誤差のピーク値が大きくなる。しかし、デシメーション処理（２）のように歪補償多項式の係数を再設定することで信号誤差のピーク値を小さくすることができる。特に、デシメーションファクタが１／２以外で信号誤差のピーク値をデシメーション処理（１）より小さくできた。
【００２９】
したがって、本実施形態によれば、デジタルプリディストーション部１１の後段に配置したフィルタ１２で周波数帯域幅の２倍以下となるように帯域制限することで、通過信号帯域の狭いDA変換器を使用してもメインアンプの出力はピーク付近の線形化誤差を低減でき、その結果、エラーアンプに入力される信号誤差のピーク値を小さくすることができる。特に、ピーク付近の線形化誤差が低減されたことで、エラーアンプの省電力化が可能になる。
【００３０】
更に、デジタルプリディストーション部１１においてエラーアンプ２５に入力された信号誤差のピーク値を基に歪補償多項式の係数の最適化を行うことで、信号誤差のピーク値が小さくなりエラーアンプの消費電力を下げることができる。従って、低消費電力で広帯域を補償可能な歪補償装置を提供することができる。
【００３１】
また、デジタルプリディストーション部１１の後段に配置したフィルタ１２がダウンサンプル機能を有することでサンプリング周波数の低いＤＡ変換器やＡＤ変換器を使用できることから、ＤＡ変換器やＡＤ変換器の選択性が広がり、従来よりも容易に低消費電力で広帯域を補償可能な歪補償装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る歪補償装置は、移動体通信基地局などに用いられる無線送信機の電力増幅器に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０：デジタル回路
１１：デジタルプリディストーション部
１２：フィルタ
１４、１５：ＤＡ変換器
２０：アナログ回路
２１：メインアンプ
２２、２６：差分器
２３、２４：遅延回路
２５：エラーアンプ
３１：折り返しノイズ
Ｓｉｎ：入力デジタル信号
Ｓｐ：アナログ信号
Ｓｒｅｆ：参照アナログ信号
Ｓｅ：出力
【図１】
2011044836.tif 000004
【図２】
2011044836.tif 000005
【図３】
2011044836.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月26日(2010.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
フィルタ１２がデシメータとデシメーションフィルタを有し、且つデジタルプリディストーション部１１が歪補償多項式を使い歪補償処理を行う場合、エラーアンプ２５に入力される信号誤差のピーク値をモニタし、信号誤差のピーク値を最小にするように歪補償多項式の係数を再設定する。デジタルプリディストーション部１１が有する歪補償多項式は次式で表すことができる。
【数１】
2011044836.tif 000007
ここで、ｘは入力デジタル信号、ｙは出力、ａｉは係数（ｉは自然数）である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011044836.tif 000008
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2011044836.tif 000009
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2011044836.tif 000010