(57)【要約】本発明は、入力信号のプリディストーションのためのデジタルプリディストーション手段と、非線形電力増幅器と、プリディストーションされた信号に生じたエラーを推定するエラー推定手段を含むプリディストーション制御手段と、その内容が推定手段によって更新されるプリディストーションルックアップテーブルとを含むプリディストーション信号増幅装置に関する。そのプリディストーションルックアップテーブルは、前記推定手段によって更新される少なくとも２個のルックアップテーブルを含み、前記少なくとも２個のルックアップテーブルは、異なる数のテーブルエントリを持つ。さらに、それには、前記少なくとも２個のルックアップテーブルから得られた更新値を合成値へと結合する結合器を含み、その合成値は、信号プリディストーションのため前記デジタルプリディストーション装置に入力される歪み係数を含む。
2008514052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号にプリディストーションを与えるデジタルプリディストーション手段と、非線形増幅器と、前記プリディストーションが与えられた信号において生成されるエラーを推定する推定手段とその内容が前記推定手段により更新されるプリディストーションルックアップテーブルを含むプリディストーション制御手段とを有するプリディストーション信号増幅器であって、
前記プリディストーションルックアップテーブルは、異なる数のテーブルエントリをもつ、前記推定手段により更新される少なくとも２つのルックアップテーブルを有し、
前記プリディストーション信号増幅器はさらに、前記少なくとも２つのルックアップテーブルから得られた更新値を合成値へと結合する結合器を有し、
前記合成値は信号プリディストーションのための前記デジタルプリディストーション手段へ入力される歪み係数を含むことを特徴とするプリディストーション信号増幅器。
【請求項２】
前記推定手段は適合的推定アルゴリズムを有し、
１個の推定処理が全てのルックアップテーブルを更新するのに用いられることを特徴とする請求項１に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項３】
前記少なくとも２つのルックアップテーブルの全ては同時に更新されることを特徴とする請求項２に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項４】
前記ルックアップテーブルテーブルの全ては実質的に同時にアクセスされ、
各反復毎に、前記推定されたエラー値が前記ルックアップテーブルにおける適切な計算された振幅のアドレスに対して実質的に同時に入力されて前記ルックアップテーブル各々における各アドレスをもつ前記エントリを更新することを特徴とする請求項２又は３に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項５】
前記推定手段は、前記入力信号と前の反復工程の前記プリディストーション信号の振幅との間の差を計算することを特徴とする請求項４に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項６】
各ルックアップテーブルについて１つのアドレスをもつ、前記入力信号についての振幅アドレスを計算するアドレス計算手段をさらに有し、
前記対応する推定されたエラー値をもつ前記振幅アドレスは各ルックアップテーブルに対して備えられることを特徴とする請求項５に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項７】
前記プリディストーションを制御する数多くのステップの反復ステップの各々について、１つ以上のエラー推定が前記推定手段により備えられ、
各エラー推定について、対応するルックアップテーブルのエントリ振幅アドレスが計算されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項８】
前記計算された振幅アドレスは最大数のテーブルエントリをもつルックアップテーブルであることを特徴とする請求項６又は７に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項９】
前記ルックアップテーブルは階層構造をしていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１０】
最小数のテーブルエントリをもつ前記ルックアップテーブルは、１つのテーブルエントリを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１１】
前記プリディストーション制御手段は、２、３、或は、４個のルックアップテーブルを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１２】
前記プリディストーション制御手段は、５個以上のルックアップテーブルを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１３】
前記プリディストーション制御手段は、３個のルックアップテーブルを有し、
第１のルックアップテーブルは１つのテーブルエントリを有し、
第２のルックアップテーブルは４つのテーブルエントリを有し、
第３のルックアップテーブルは１２８個のテーブルエントリを有することを特徴とする請求項１１に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１４】
前記歪み係数を構成する前記合成値は、極座標系における複素値の合成積／和を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１５】
前記歪み係数を構成する前記合成値は、直交座標系における複素値の合成積／和を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１６】
前記合成歪み係数Ｃcompositeは、計算された振幅アドレスを用いて前記ルックアップテーブルから取得され適切に時間合わせがなされた全ての更新されたルックアップテーブルのエントリの積、即ち、Ｃcomposite＝π・ＬＵＴn（Ａn）、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）として計算されるか、或は、和、即ち、Ｃcomposite＝ΣＬＵＴn（Ａn）、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１〜Ｎとして計算され、
Ｎはルックアップテーブルの数であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１７】
各更新されたテーブルエントリは、テーブル固有の、特にテーブルエントリ固有のフィードバック利得因子（或は、調整因子）（ｋn（Ａn））により調整された前記対応する推定されたエラーを有し、
Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１〜Ｎであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１８】
前記調整因子は加えて、前記テーブルエントリアドレスに依存することを特徴とする請求項１７に記載のプリディストーション信号増幅器。
【請求項１９】
デジタルプリディストーション手段と、プリディストーションが与えられた信号において生成されるエラーを推定する推定手段とその内容が前記推定手段により更新されるプリディストーションルックアップテーブルを含むプリディストーション制御手段とを有し、入力信号にプリディストーションを与えるデジタルプリディストーション装置であって、
前記プリディストーションルックアップテーブルは、異なる数のエントリをもつ少なくとも２つのルックアップテーブルを有し、
前記デジタルプリディストーション装置はさらに、各ルックアップテーブル用に前記入力信号の計算された振幅アドレスについて前記少なくとも２つのルックアップテーブルから得られた更新値を合成値へと結合する結合器を有し、
前記合成値は信号プリディストーションのための前記デジタルプリディストーション装置へ入力される歪み係数を含むことを特徴とするデジタルプリディストーション装置。
【請求項２０】
前記推定手段は適合的推定アルゴリズムを有し、
１個の推定処理が全てのルックアップテーブルを更新するのに用いられることを特徴とする請求項１９に記載のデジタルプリディストーション装置。
【請求項２１】
前記少なくとも２つのルックアップテーブルの全ては同時に更新されることを特徴とする請求項２０に記載のデジタルプリディストーション装置。
【請求項２２】
前記ルックアップテーブルテーブルの全ては実質的に同時にアクセスされ、
各反復毎に、前記推定されたエラー値が前記ルックアップテーブルにおける適切な計算された振幅のアドレスに対して実質的に同時に入力されて前記ルックアップテーブル各々における各アドレスをもつ前記エントリを更新し、
前記推定手段は、前記入力信号の振幅と前の反復工程の前記プリディストーション信号の振幅との間の差を計算し、
前記入力信号についての振幅アドレスを計算するためにアドレス計算手段が備えられることを特徴とする請求項２１に記載のデジタルプリディストーション装置。
【請求項２３】
前記プリディストーション制御手段は、３個のルックアップテーブルを有し、
第１のルックアップテーブルは１つのテーブルエントリを有し、
第２のルックアップテーブルは４つのテーブルエントリを有し、
第３のルックアップテーブルは１２８個のテーブルエントリを有することを特徴とする請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載のデジタルプリディストーション装置。
【請求項２４】
前記歪み係数を構成する前記合成値は、極座標系或は直交座標系における複素値の合成積／和を有することを特徴とする請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載のデジタルプリディストーション装置。
【請求項２５】
前記合成歪み係数Ｃcompositeは、計算された振幅アドレスＡn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）を用いて、適切に時間合わせがなされて取得された全ての更新されたルックアップテーブルエントリの積或は和として、Ｃcomposite＝π・ＬＵＴn（Ａn）或はΣＬＵＴn（Ａn）が計算され、
ｎ＝１〜Ｎであり、
Ｎはルックアップテーブルの数であることを特徴とする請求項２５に記載のデジタルプリディストーション装置。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれか１項に記載のプリディストーション信号増幅器、或は、デジタルプリディストーション装置を用いた通信システムにおける無線基地局。
【請求項２７】
非線形増幅器において増幅される入力信号にプリディストーションを与える方法であって、
前記増幅された信号からのフィードバック信号とエラー推定を提供するための前記入力信号とを用いる工程と、
テーブルエントリ数が異なる少なくとも２つのルックアップテーブルにおけるルックアップテーブルのエントリの対応振幅アドレスに対して、調整されたエラー推定を提供することにより、前記少なくとも２つのルックアップテーブル各々における１つのテーブルエントリを更新する工程と、
前記少なくとも２つのルックアップテーブルの前記更新されたテーブルエントリを結合して合成歪み係数を提供する工程と、
前記得られた歪み係数を前記入力信号のプリディストーションのために適用する工程と、
前記プリディストーションが与えられた信号を前記増幅器に提供する工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記エラー推定を提供する工程は、適合的推定アルゴリズムを実行する工程を有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記更新する工程は、
前記入力信号を用いて振幅アドレスを計算する工程と、
前記入力信号と前記フィードバック信号との差を計算し、前記各ルックアップテーブルにおける前記計算された振幅アドレスについての結果を、少なくとも前記各ルックアップテーブルに対して固有のスケーリング或は調整因子係数を用いて、スケーリング或は調整する工程と、
前記計算された振幅アドレスを用いて、前記適切にスケーリング或は調整された差分推定エラー信号を用いた前記ルックアップテーブルを更新する工程を有することを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記更新されたテーブルエントリを結合する工程は、
前記入力信号から計算された対応振幅アドレスで、前記ルックアップテーブルから、
各更新されたスケーリング或は調整された差分信号或はプリディストーション値を読み出す工程と、
前記読み出された全てのプリディストーション値を結合する工程とを有することを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記更新する工程は、ｎ＝１〜Ｎであるｎ個のルックアップテーブル夫々に関して、正規化操作を実行することにより実行され、
前記正規化操作は、計算されたアドレスＡに前記各ルックアップテーブルｎの最大アドレスを乗算し、最大のルックアップテーブルの最大アドレスにより除算することにより、得られた積から、前記推定されたエラーＥで乗算されたテーブル固有、特にテーブルエントリ固有のエラーフィードバック利得因子或は調整因子ｋn（Ａn）を減算することを含む、即ち、更新されたＬＵＴn（Ａn）＝ＬＵＴn（Ａn）−ｋn（Ａn）×Ｅであることを特徴とする請求項２７乃至３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記結合する工程は、極座標系或は直交座標系において、πＬＵＴn（Ａn）或はΣＬＵＴn（Ａn）（Ａn＝（round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１〜Ｎ））の乗算或は加算を行うことにより、複素値の合成積と和との内、少なくともいずれかを計算することを特徴とする請求項２７乃至３１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非線形電力増幅器で増幅される信号にプリディストーションを与える信号プリディストーション（predistortion）装置、及び電力増幅器における歪みを修正するためにプリディストーションルックアップテーブルを使用するプリディストーション信号増幅器装置に関する。本発明は、また、非線形電力増幅器において増幅された信号にプリディストーションを与える方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非線形増幅器は、とりわけ、セルラ移動体ネットワークの無線基地局における無線送信機で使用される。通常、周波数スペクトルに関する限り、出力信号には高い要求がある。とりわけ、その要求については、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト）のような標準化機関によって、ＴＳ２５．１０４、ＴＳ２５．１４１で仕様を定めている。
【０００３】
非線形増幅器に関連する問題を扱うため、いわゆるマルチキャリア電力増幅器（ＭＣＰＡ）を使用することは周知のことである。このシステムはアナログ動作に基づいており、その動作では、増幅器で発生したエラーが発見され、そのエラーが信号から除去される。しかしながら、このような方法は高価であり、それは、何よりも、そのエラー、即ち、入力信号と所望の出力信号の間の差と、結果として生じるそのエラーを含む出力信号を発見することが困難であるという事実による。
【０００４】
さらに、一定の長さのルックアップテーブル（ＬＵＴ）が使用される、いわゆる、デジタルプリディストーション（ＤＰＤ）方法を実施することは良く知られていることである。ＬＵＴテーブルの値（エントリ）を更新するために推定アルゴリズムが使用される。
【０００５】
図１は入力信号Ｉ0inにプリディストーションが与えられるデジタルプリディストーション装置１0を含む従来技術の装置を示している。プリディストーションが与えられた信号はＤ／Ａ変換器を通過し、その後、非線形電力増幅器２0において増幅される。電力増幅器からの信号出力の推定が実行され、推定アルゴリズムを実施する推定手段３0にモニタ信号としてフィードバックし、発生したエラーを確認する。このことは（適当に遅延した）入力信号とモニタし抽出された信号とを比較することによって行われる。ルックアップテーブルＬＵＴ（以下、ルックアップテーブルは単にＬＵＴという）は、所与の数のテーブルエントリを含む。即ち、それは、所与の分解能と推定アルゴリズム（特定の雑音抑圧、即ち、所与のフィードバックループ利得を与える）の収束速度を持つ。
【０００６】
通常、推定アルゴリズムのＬＵＴ分解能と収束速度との間をトレードオフしなければならないということは問題である。即ち、ＬＵＴテーブルのテーブルエントリ数が大きいと分解能が良くなり、結果として生じる最終的なモデル誤りは小さくなり、また、テーブルエントリ数が少なくなると、収束速度が速くなるか、フィードバック雑音抑圧は良くなるかの少なくともいずれかとなる。
【０００７】
このように、ＬＵＴのテーブルエントリ数、即ち、ビン数は重大である。（ＬＵＴでテーブルエントリ数が少ないことを要求する）速い収束と（ＬＵＴでテーブルエントリ数が大きいことを要求する）小さいモデル誤りの両方を獲得することは困難である。何故ならば、これらの特性はＬＵＴに相反する要求条件となるために矛盾し、収束速度或は精度に関する要求条件もある程度は無視しなければならないか、または、所望の程度には合致できないという影響を本来的に持っているためである。しばしば、どれも満足に至らないが、所望の特性間のネゴシエーションがある。
【０００８】
これらの問題は、例えば、特許文献１で提案された解決策で遭遇するものである。特許文献１では、位相と振幅の変調器特性を調整し、実際の歪みのフィードバックに基づいて歪みを修正する閉ループ増幅器歪み制御装置を示している。そこで提案されている解決策では、位相と振幅の変調器のための所望の入力値をマッピングした測定値を含むルックアップテーブルが備えられ、電力増幅器における歪みを修正する。ルックアップテーブルの内容は、誤り検出サブシステムによって供給された実際の歪みのフィードバックして適応させることによって更新される。
【０００９】
特許文献２は、送信機電力増幅器（ＰＡ）のためのプリディストーション回路を示すもう一つの文書である。それは、入力信号の電力に基づき推定信号を決定する推定器を含んでいる。ＬＵＴは、入力信号の電力に依存する複素プリディストーション係数と前もって決定されたＰＡの非線形伝送特性とを格納するために使用される。前置補償器（pre-distortion）は、乗算器と、定数で入力信号を乗算するために提供されたバイパス経路と、結合器とから構成される。この解決策でも、上記で言及した問題には遭遇する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／１１７２１５号明細書
【特許文献２】国際公開第２００１／６３７５２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、必要なものは、入力信号にプリディストーションを与えるデジタルプリディストーション手段と、非線形電力増幅器と、プリディストーションが与えられた信号で生じたエラーを推定するエラー推定手段を含むプリディストーション制御手段と、推定アルゴリズムの満足の行く、或は、高速な収束速度を備えるのと同時に良い分解能を提供するプリディストーションルックアップテーブルとを有するプリディストーション信号増幅装置である。また、良好なフィードバック雑音抑圧を与える、上記で言及したような装置が必要である。
【００１１】
またさらに、移動体通信システムにおける無線基地局、特に、３Ｇネットワークのために特に意図された小規模な、極小の無線基地局における無線送信機での使用に適する装置が必要である。
【００１２】
さらに、非線形電力増幅器における振幅と位相の歪みを正確にかつ改善された制御能力を与える装置が必要である。
【００１３】
特に、ダイナミックトラフィック、即ち、入力信号特性が、時間と共に大幅に、即ち、急速に変化し、かつ、量的に大幅に、即ち、高／低電力に変化するトラフィックを処理できる装置が必要であり、このような状況は、例えば、３Ｇ通信ネットワークではますます頻繁に起こるようになっている。
【００１４】
また、非線形電力増幅器（ＰＡ）（または、ＰＡの非線形領域において）に実装された場合に、一つ以上の上記目的が達成される、デジタルプリディストーション手段と、プリディストーションが与えられた信号で生じたエラーを推定するためのエラー推定手段とプリディストーションルックアップテーブルとを備えたプリディストーション制御手段とを含むデジタルプリディストーション装置が必要とされる。なお、この装置は上記構成と一緒に使用される特定のＰＡであっても、或は、従来の既存で既知のＰＡであってもよい。
【００１５】
またさらに、一つ以上の上記目的に合致される入力信号にプリディストーションを与える方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
それ故に、入力信号にプリディストーションを与えるデジタルプリディストーション手段と、非線形電力増幅器と、プリディストーションが与えられた信号で生じたエラーを推定するための誤り推定手段とその推定手段によって更新される内容を持つプリディストーションルックアップテーブルを含むプリディストーション制御手段とを含むプリディストーション信号増幅器が提供される。そのプリディストーションルックアップテーブルは、前記推定手段によって更新される少なくとも２個のルックアップテーブルを含み、前記少なくとも２個のルックアップテーブルは異なる数のテーブルエントリを持ち、そして、さらに、前記少なくとも２個のルックアップテーブルから得た更新値を合成値へと結合する結合器を含む。前記合成値は、信号プリディストーションのために前記デジタルプリディストーション制御手段に入力される歪み係数を含む。
【００１７】
利点のある実施形では、前記推定手段は適応型推定アルゴリズムを含み、一個の推定処理過程が全ルックアップテーブルを更新するために使用される。特に、前記少なくとも２個のルックアップテーブル全てが同時に更新される。特に、前記ルックアップテーブル全てが実質的に同時にアクセスされ、即ち、推定されたエラー値が、各反復に対して、ルックアップテーブルの適切な計算振幅アドレスに実質的に同時に入力され、各ルックアップテーブルの前記各アドレスを持つエントリを更新する。好ましくは、前記推定手段は、入力信号と前の反復ステップのプリディストーションが与えれた信号振幅との間の差を計算し、入力信号に対する振幅アドレスを、つまり、各ルックアップテーブルに対して１個のアドレスを計算するアドレス計算手段が備えられる。前記振幅アドレスは対応する推定エラーを持ち、各ルックアップテーブルに提供される。
【００１８】
好ましくは、プリディストーションを制御する多くのステップの中の各反復ステップについて、１つ以上のエラー推定値が推定手段によって提供され、そして、各エラー推定に対して、対応するルックアップテーブルエントリ振幅アドレスが計算される。特に、計算振幅アドレスは最大数のテーブルエントリを持つルックアップテーブルである。本発明によれば、ルックアップテーブルは階層構造的である。一つの特別な実施形では、最低数のテーブルエントリを持つルックアップテーブルは一個の入力を含む。しかしながら、他の実施形では、例えば、２個以上のテーブルエントリを含んでもよいが、小さい数が望ましい。
【００１９】
他の実施形によれば、プリディストーション制御手段は、２個、３個または４個のルックアップテーブルを含むが、しかし、５個以上のルックアップテーブルを含んでもよい。利点があると判明した一つの具体的な実施形では、プリディストーション制御手段には３個のルックアップテーブルを含み、その内の第一のテーブルは１個のテーブルエントリを含み、第二のテーブルは４個のテーブルエントリを含み、そして、第三のテーブルは１２８個のテーブルエントリを含む。これは単に一つの例を構成するに過ぎないことは明らかである。
【００２０】
本発明によれば、結合器は結合動作のために使用され、極座標系における複素数値の複合積または和を含むプリディストーション係数を構成する合成値を提供する。また、歪み係数を構成する合成値は、直交座標系における複素数値の合成積または和を含んでいてもよい。
【００２１】
全ての適切な結合方法を使用できることは明らかである。
【００２２】
特に、合成歪み係数Ｃcompositeは、計算された振幅アドレスを用いてテーブルから適切に時間合わせされ計算された全ての更新されたルックアップテーブルエントリの積または和として計算される。つまり、Ｃcomposite＝πＬＵＴn（Ａn）、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）であるか、或は、Ｃcomposite＝ΣＬＵＴn（Ａn）、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１〜Ｎである。ここで、Ｎはルックアップテーブル数である。特に、各更新されたテーブルエントリは、テーブル固有の、特にテーブルエントリ固有のフィードバック利得因子（または、調整因子）（Ｋn（Ａn））によって調整された対応する推定エラーを含む。ここで、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１，……，Ｎである。
【００２３】
また、それ故に、デジタルプリディストーション手段と、プリディストーションが与えられた信号で発生したエラーを推定する推定手段を含むプリディストーション制御手段と、その内容が前記推定手段によって更新されるプリディストーションルックアップテーブルとを含む、入力信号にプリディストーションを与えるデジタルプリディストーション装置が提供される。そのプリディストーションルックアップテーブルは、少なくとも２個のルックアップテーブルを含み、前記少なくとも２個のルックアップテーブルは異なる数のテーブルエントリを持ち、さらに、各ルックアップテーブルの入力信号の計算された振幅アドレスのために、前記少なくとも２個のルックアップテーブルから得られた更新値を合成値へと結合する結合器を含み、その合成値は、信号プリディストーションのための前記デジタルプリディストーション装置に入力される歪み係数を含む。
【００２４】
特に、推定手段には適応型推定アルゴリズムを含み、一個の推定処理が全てのルックアップテーブルを更新するために使用される。さらにもっと特別には、前記少なくとも２個のルックアップテーブル全ては同時に更新される。都合のよいことに、前記ルックアップテーブル全ては実質的に同時にアクセスされ、即ち、推定されたエラー値は、各反復に対して、ルックアップテーブルの適切に計算された振幅アドレスに実質的に同時に入力されて、各テーブルの各アドレスを持つエントリを更新し、前記推定手段は、入力信号振幅と前の反復ステップのプリディストーションが与えられた信号振幅との間の差を計算し、それによって、アドレス計算手段が入力信号に対する振幅アドレスを計算するために提供される。
【００２５】
特別な実施例では、プリディストーション制御手段には３個のルックアップテーブルを含み、その第一のテーブルは１個のテーブルエントリを含み、第二のテーブルは４個のテーブルエントリを含み、第三のエントリは１２８個のテーブルエントリを含む。好適な実施形では、歪み係数を構成する合成値は、極座標系または直交座標系における複素数値の合成積または和を含む。特に、複合歪み係数Ｃcompositeは、計算された振幅アドレスＡn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）を用いて適切に時間合わせされ得られた全ての更新済ルックアップテーブルエントリの積または和として計算される。ここで、Ｃcomposite＝πＬＵＴn（Ａn）、或は、Σ ＬＵＴn（Ａn）であり、ｎ＝１〜Ｎであり、Ｎはルックアップテーブル数である。本発明に従う装置は、いくつかの実施形に使用可能である。通信システムの無線基地局において使用すると利点がある。
【００２６】
またさらに、非線形電力増幅器で増幅される入力信号にプリディストーションを与える方法であって、増幅された信号からのフィードバック信号と前記入力信号を使用してエラー推定を提供する工程を含む方法が提供される。さらに、この方法は、異なる数のテーブルエントリを持つ少なくとも２個のルックアップテーブルにおけるルックアップテーブルのエントリの対応する振幅アドレスに対して、調整されたエラー推定を提供することにより、前記少なくとも２個のルックアップテーブルの各々において、一つのテーブルエントリを更新する工程と、前記少なくとも２個のルックアップテーブルの更新されたテーブルエントリを結合して、合成歪み係数を提供する工程と、その得られた歪み係数をプリディストーションのために入力信号に適用する工程と、そのプリディストーションされた信号を電力増幅器に供給する工程とを有する。
【００２７】
特に、エラー推定工程は、適応型推定アルゴリズムを実行する工程を含む一方、更新する工程は、前記入力信号を使用して振幅アドレスを計算する工程と、前記入力信号と前記フィードバック信号との差を計算し、少なくとも各ルックアップテーブルに固有のスケーリング或は調整因子係数で各ルックアップテーブルの計算された振幅アドレスについての結果をスケーリング或は調整する工程と、計算された振幅アドレスを用いて、適切にスケーリング或は調整された差分推定エラー信号を用いるルックアップテーブルを更新する工程を有する。
【００２８】
好ましくは、更新されたテーブルエントリを結合する工程は、前記入力信号から計算された対応振幅アドレスで、前記ルックアップテーブルから各更新されたスケーリング或は調整された差分信号、或は、プリディストーション値を読み出す工程と、前記全ての読み出されたプリディストーション値を結合する工程とを有する。
【００２９】
最も特別には、前記更新する工程は、各ルックアップテーブルｎ（ｎ＝１〜Ｎ）に対して、以下の処理を含む正規化動作を実行することにより実行される。即ち、その正規化動作は、計算されたアドレスＡを各ルックアップテーブルｎの最大アドレスで乗算し、最大ルックアップテーブルの最大アドレスで除算し、そのようにして得られた積から、推定されたエラーＥを乗算したテーブル固有の、特にテーブルエントリ固有の、エラーフィードバック利得因子或は調整因子ｋn（Ａn）を減算する動作を含む。即ち、更新されたＬＵＴn（Ａn）＝ＬＵＴn（Ａn）−ｋn（Ａn）×Ｅである。結合する工程は、好ましくは、極座標系または直交座標系において複素数値の合成積と和の内の少なくともいずれかを次のように乗算／加算して計算する。即ち、πＬＵＴn（Ａn）、或は、ΣＬＵＴn（Ａn）を計算する。ここで、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１〜Ｎである。
【００３０】
次に、本発明について添付図面を参照して、非限定的な方法でさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図２は本発明の実施例に従うプリディストーション信号増幅器２０を示すブロック図である。プリディストーション信号増幅器２０は、デジタルプリディストーション部１０と非線形増幅器２を含む。デジタルプリディストーション部１０は、入力信号Ｉinのプリディストーションのためのデジタルプリディストーション手段１と、プリディストーションされた信号で生じたエラーを推定するエラー推定手段３を含むプリディストーション制御部と、Ｎ個のルックアップテーブルＬＵＴ  １、……、ＬＵＴ  Ｎをここに含むプリディストーションルックアップテーブル４とを含む。ルックアップテーブル４のＮ個のテーブルは、各反復処理或はステップについて、推定手段３によって更新される。そのアドレスが、Ｎ個のテーブルで（図２には不図示の）計算手段における入力信号Ｉinから得られるか計算される、対応する更新されたテーブルエントリは、プリディストーション制御部に含まれる結合器５で結合される。各ルックアップテーブルＬＵＴ  １、……、ＬＵＴ  Ｎにおける実質的に同時に更新された値、或はテーブル入力夫々は結合器５で結合され、結合或は合成信号Ｃcompositeを提供し、これがデジタルプリディストーション手段１に入力される。また、増幅器２０は、非線形増幅器２を含んでいる。デジタルプリディストーション手段１と非線形増幅器２との間には、Ｄ／Ａ変換器が備えられ、デジタル信号をアナログ信号に変換する。モニタ信号Ｉmは、非線形増幅器２からの出力から抽出され、次に、Ａ／Ｄ変換器で変換されて推定手段３に入力される。従って、実際のディストーションのフィードバックは推定手段３に供給される。
【００３２】
推定手段３は推定アルゴリズムを実行し、各反復に対し、特に各入力サンプルに対し、Ｉinは遅延手段６で適切に遅延され、フィードバックされるモニタ信号Ｉmに合わせて対応するようになる。Ｉinからの遅延したサンプルとその対応サンプルＩmは推定手段において比較され、入力信号とプリディストーションされた増幅信号、つまり抽出されたＩmとの間の差を与える。上記で述べたように、図２では、入力信号から振幅アドレスを計算するために計算手段が使用され、その後、ＬＵＴが推定手段によって更新される時に更新手順で使用される。各ＬＵＴにおけるエントリは同じエラー推定値Ｅを使用して更新され、各ＬＵＴの該当エントリは、各ＬＵＴのための対応する計算されたアドレスＡを使用して見つけられる。従って、各ＬＵＴは以下に示すように更新される。
【００３３】
即ち、ＬＵＴn（Ａn）＝ＬＵＴn（Ａn）−ｋn（Ａn）Ｅである。
【００３４】
ここで、Ａは入力信号における計算されたアドレスであり、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１，……，Ｎ、Ａmax,nは各ＬＵＴでの最大アドレス、Ａmaxはルックアップテーブル４のいずれかのＬＵＴにおける最大アドレスである。ｋn（Ａn）は調整因子、或は、ＬＵＴの各ＬＵＴ（入力）に固有のテーブルエントリ固有のエラーフィードバック利得因子であり、それ故に、これは、推定或は検出されたエラー、或は、入力信号Ｉinからの信号サンプルとＩmとの差で乗算される。都合の良いことに、その調整因子は、必ずそうである必要はないが、各テーブル入力アドレスＡの関数であってもよい。
【００３５】
従って、更新ステップ後、更新された値は各ＬＵＴで供給される。本発明によれば、これら更新された値はＬＵＴ結合器５で結合され、合成歪み係数を提供する。上記説明のごとく計算されたアドレスＡは、適切に時間合わせがなされ、更新手順に関連して説明したことと同様の方法で、複数のＬＵＴ、即ち、ＬＵＴ  １，……．ＬＵＴ  Ｎにアクセスするために使用される。次に、複素数値の合成積は以下のように計算される。
【００３６】
Ｃcomposite＝πＬＵＴn（Ａn）、ｎ＝１，……，Ｎ、
ここで、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）である。
【００３７】
合成積は、複素極座標系または複素直交座標系で表現されてもよい。
【００３８】
他の実施例では、複素数値の合成和は以下のように結合器で計算される。
【００３９】
Ｃcomposite＝ΣＬＵＴn（Ａn）、ｎ＝１，……，Ｎ、
ここで、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）である。
【００４０】
特に、推定アルゴリズムは、テーブルエントリの最大数を持つルックアップテーブルのために設計され、全てのＬＵＴは、一つの同じ単一の推定処理によって、実質的に同時に更新される。続いて、適用ステップでは、全てのＬＵＴは実質的に同時にアクセスされ、その値が結合されて合成値となり入力信号のプリディストーションのために使用される。
【００４１】
図２には一般的なルックアップテーブル４が図示されており、それは、各々が異なる数のテーブルエントリ或はビンをもつＮ個のＬＵＴを含む。好ましくは、最小のＬＵＴテーブルは１個のビンを持ち、例えば、１個のテーブルエントリを持つと、特に高速な収束のためには有利である。これらのＬＵＴは階層的であることが分かる。異なる数のＬＵＴを使用することができ、また、各ＬＵＴにおいて異なる数のビン或はテーブルエントリも使用できる（しかしながら、ビン或はテーブルエントリの数は、好ましくは（しかし、必ずしもそうである必要はないが）、各テーブルにおいて、互いに異なっているべきである）。最小数のテーブルエントリ或はビンを持つＬＵＴは、１個以上のテーブルエントリ或はビンを持ってもよく、例えば、２個または３個（またはそれ以上）のテーブルエントリ或はビンを持ってもよいことは明らかであるが、一般的には、小さい数、例えば、１または２であるほうが好ましい。
【００４２】
図３には、図２と同様のブロック図を示すものであるが、次の点が異なる。即ち、ルックアップテーブル４は、３個のＬＵＴ、即ち、１個のビン或は１個のテーブルエントリを持つＬＵＴ１と、４個のビン或は４個のテーブルエントリを持つＬＵＴ２と、１２８個のビン或は１２８個のテーブルエントリを持つＬＵＴ３とを含む。その他の点全てで、図３は図２と同じである。しかし、図３は、本発明の概念の一つの有利な実施形を示し、ただ１個のテーブルエントリを持つＬＵＴ１は、アドレスが不変な利得と位相オフセットをすばやく捕らえるために使用され、４個のテーブルエントリを持つＬＵＴ２は、アドレスに対する非線形特性の基本的な形をすばやく捕らえるために使用され、最後に、１２８個のビン或は１２８個のテーブルエントリを持つＬＵＴ３は、所望の分解能を得るために使用される。本発明は、もちろん、これら特定の実施形に限定されるものではないことは明らかであり、２個のＬＵＴがあってもよく，同様にまた、４個またはそれ以上のＬＵＴがあってもよく、そして、各ＬＵＴにおけるエントリ数もまた変化してもよく、例えば、ＬＵＴ２（２番目のＬＵＴ）が１６個のエントリを含んでもよく、または、ＬＵＴ３或は第３のＬＵＴは６４個のテーブルエントリを有していてもよく、さらにまた、第４のＬＵＴが２５６個のテーブルエントリを有していても良い。原理的には、いかなる変形も可能である。
【００４３】
図４は、ＡＭ／ＡＭ、ＡＭ／ＰＭモデルに従って、非線形電力増幅器が入力振幅と入力位相を持つ入力信号に対してどのように振る舞い影響を与えているのか、即ち、もし入力振幅がわかれば、出力振幅と出力位相がどのように与えられるか、或は得ることができるのかについての一例を非常に模式的に示す図である。さらにこの図は、本発明に従うプリディストーションが、修正値、即ち、増幅される入力信号についての歪み係数を適用することにより、これらの影響或は非線形電力増幅器の挙動をどのように除去或は低減しているかを示している。複数のルックアップテーブルＬＵＴは更新され、特定の実施形に便利な何らかのフォーマットで修正値を含む。本発明に従えば、更新され、調整済みの検出エラー信号から得られた修正値は、少なくとも２個のＬＵＴで分配される。
【００４４】
図４では、入力振幅に対し、曲線ｅAは、可能性のある振幅エラーを入力振幅の関数として［ｄＢ］で示しており、即ち、それはＡＭ／ＡＭプロットである。これに対応して、曲線ｅPHは、位相エラーを入力振幅の関数として示しており、即ち、それはＡＭ／ＰＭプロットである。ｄは、理想的或は所望の位相振幅エラーを示す。ＰAは、プリディストーション振幅修正曲線の一例を［ｄＢ］で示し、一方、ＰPHは、本発明に従う位相修正プリディストーションの一例を図式的に示している。
【００４５】
図５では、本発明に従う３個のＬＵＴを含む階層的ＬＵＴの修正値の一例が示されている。その図で、３つのＬＵＴとは、１個のビンのみを持ち（即ち、１個のテーブルエントリを可能にする）ＬＵＴ  １と、４個のビンで直線的に内挿された（即ち、４個のエントリを許容する）ＬＵＴ  ４と、そして、例えば、図３に示す実施例のような、比較的大きな数のビン、例えば１２８個を持つＬＵＴ  Ｎである。曲線ＣＯＲＲAは、（ＡＭ／ＡＭのみ示す）図５に模式的に示された３個のＬＵＴで分配される修正値を持つ実効プリディストーション振幅修正を［ｄＢ］で示している。なお、この図は、単に、例示的に説明を行なう目的のために含められたものであり、本発明に従う装置の機能と動作を模式的に示したものであることは明らかである。
【００４６】
図６は、これを参照してＬＵＴ更新フローを説明することが意図された本発明の装置の実施例を模式的に図示したブロック図である。そのブロック図は一般的に、プリディストーション手段１と、Ｄ／Ａ変換器と、モニタ信号Ｉmが抽出され、その後Ａ／Ｄ変換器で変換される出力についての非線形電力増幅器ＰＡ２とを含む、図２のような装置を示している。
【００４７】
その推定手段は、ここでは、エラーを計算するのための手段として参照番号“３”として示され、ルックアップテーブルを更新するために使用される。そのルックアップテーブルは、ここでは、１個のビンを含む第一のルックアップテーブル４1と、Ｎ個のビンを持つ第二のルックアップテーブル４Nと、Ｍ個のビンを持つ第三のルックアップテーブル４Mとを含む。また、そのブロック図は結合器５を含み、その合成器はルックアップテーブルから得られた値を結合してプリディストーション係数を提供し、プリディストーション手段１へプリディストーション係数の入力とする。アドレス計算手段７は、また、入力信号Ｉinからの振幅アドレスの計算のために図示されている。
【００４８】
次に、更新フローについて、そのブロック図の括弧内の大文字を参照して説明する。
【００４９】
まず、入力信号Ｉinが提供されると仮定する（Ａ）。その信号は、プリディストーション手段１に供給され、そこで、プリディストーションされ、続いて、Ｄ／Ａ変換され、ＰＡ２で増幅される。続いて、モニタ或はフィードバック信号Ｉmが抽出され（Ｂ）、そして、それはＰＡ２の出力をモニタするために使用される。信号ＩmはＡ／Ｄ変換器で変換され、その変換器から、エラー計算手段３と図に表示される推定手段に入力される。入力信号Ｉin等をプリディストーションする処理と並行して、信号Ｉinはまた、アドレス計算手段７に入力され、そこで、振幅アドレスが計算される（Ｃ）。入力信号Ｉinはまた、（Ｉmと時間合わせする）遅延手段（不図示）で適切に遅延された後、エラー計算手段３に入力される（Ｄ）。また、エラー推定手段という意味でもあるエラー計算手段３では、Ｉmと（時間合わせされた）Ｉinとの間の差が（対応するサンプルに対して）計算され、その結果は調整因子で適切にスケーリングされ、それは上記で説明したとおりである（Ｄ）。続いて、アドレス計算手段７で計算されたアドレスを使用して、ステップ（Ｃ）では、階層的ＬＵＴテーブル４1、４N、４M（即ち、各ＬＵＴの各関連テーブルエントリ）が、ステップ（Ｃ）で確定したアドレスを使用して、ステップ（Ｄ）で得られた結果で更新される。
【００５０】
図６に従うプリディストーションの適用のフローを説明するフローにおいて得られた更新済の値を、図７のブロック図を参照して説明する。図７は、図６のブロック図に対応しており、同じ手段には対して同じ参照番号を使用するが、プリディストーション手段１に対するプリディストーション係数の適用にいたるステップは、小文字で表す。従って、入力信号Ｉinは、プリディストーション手段１、エラー計算手段３、アドレス計算手段７への入力について（ａ）で示されている。アドレス計算手段７では、振幅アドレスが入力信号から計算される（ｂ）。ステップｂで計算されたアドレスを使用して得られた階層的ＬＵＴテーブルからの修正値、或は、更新されたプリディストーション値４'（Ｃ1）、４'（ＣN）、４’（ＣM）は、結合器５に供給される。続いて、これらのプリディストーション値は、その値を乗算する通常の乗算動作、或は、その代わりに、その値を加える加算動作を使用して、結合器５で結合される（ｄ）。続いて、ステップｄで得られた結合信号は、プリディストーション手段の入力信号Ｉinに印加される（ｅ）。次に、ステップｅで得られたプリディストーション信号はＤ／Ａ変換器で変換され、電力増幅器ＰＡに入力され、そこで増幅され（ｆ）、そして、線形出力信号がアンテナ手段に提供される（ｆ）。（再び、もちろん、次の入力およびモニタ信号各々のサンプルのために、モニタ信号が出力信号から抽出され、推定手段或はエラー計算手段３等にフィードバックされ、この手順が繰り返される）。
【００５１】
図８は本発明の実施例に従うフローの概要を説明するフローチャートである。入力信号Ｉin、サンプルｘ、ｘ＋１、……、がここでは非線形電力増幅器１００を含むとされている装置に提供されたとする。先に言及したように、電力増幅器はその装置に含まれていても良いし、或は、従来の増幅器が用いられても良い。適用について先に述べたように、振幅アドレスＡ（特に、最大数のエントリを持つＬＵＴにおける最大振幅アドレス）は、Ｉinから計算される（１０１Ａ）。その振幅アドレスは異なる方法で計算されてもよい。一つの実施例では、各サンプルに対して、Ｉn（ｘ）……の絶対値がアドレスＡを与えるために取られている。続いて、その得られたアドレスは、テーブル固有のアドレスが得られるように各テーブルについてスケーリングされる。次に、Ｉinと計算されたアドレスとは遅延させられ、即ち、（Ｉoutから抽出されたモニタ信号である）Ｉmと時間合わせがなされる（１０２Ａ）。これにより、ここでＡ’およびＩ’inと表記されるものを与え、従って、これらは、Ｉinの（Ｉmと）時間合わせされたサンプルと時間合わせされたアドレスとを示す。これと並行して、入力信号Ｉinは、プリディストーションされるプリディストーション手段に供給される（１０１Ｂ）。理解されるように、計算された振幅アドレスＡはその目的のために使用される。次に、プリディストーションされた入力信号はＤ／Ａ変換器で変換され（１０２Ｂ）、そのアナログ信号が電力増幅器ＰＡで増幅され、出力信号Ｉoutを与える（１０３Ｂ）。続いて、先に言及したように、モニタ信号或はフィードバック信号Ｉmがモニタ目的のためＩoutから抽出され（１０４Ｂ）、続いて、デジタル信号に変換される（１０５Ｂ）。
【００５２】
次に、入力信号Ｉinの時間合わせされたサンプルおよびＩmの対応するフィードバックされたサンプルは、エラー推定手段或はエラー計算手段で比較され、エラーＥを与え、それが適切な調整因子でスケーリングされる（１０５）。ステップ１０１Ａで計算された時間合わせがなされた振幅アドレスＡ’を使用して、全てのＬＵＴ（即ち、適用について先に説明したように対応する関連のテーブルエントリ）は、スケーリングされたエラーＥで更新される（１０６）。（時間合わせされていない）計算されたアドレスＡを使用して、ＬＵＴからのプリディストーション値が、適用について先により詳細な方法で説明したように、複素値の合成積或は和の計算により結合される（１０７）。その合成積／和はプリディストーション手段に印加され、信号Ｉnのプリディストーションを制御し（１０１Ｂ）、その信号はＤ／Ａ変換され（１０２Ｂ）、その後に、非線形ＰＡなどで増幅される（１０３Ｂ）。再び、次のステップでは、モニタ信号が抽出され（１０４Ｂ）、そして、ＩinおよびＩmからの次の対応サンプルに対してこの処理を繰り返す。
【００５３】
本発明は具体的に例示した実施例により限定されるものではなく、添付の請求の範囲内で多くの方法で変形することが可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来例の図である。
【図２】本発明に従うプリディストーション信号増幅器を示すブロック図である。
【図３】３個の階層的ルックアップテーブルを持つ実施形について図２と同様のブロック図である。
【図４】非線形増幅器がどのように入力信号に影響を与えるかを、また、本発明に従う制御されたプリディストーションがどのように信号を修正できるかの例を示す図である。
【図５】３個の階層的ルックアップテーブルにおける修正値の分布例を示す図である。
【図６】ルックアップテーブルの更新フローが図式的に示された本発明に従う装置のブロック図である。
【図７】デジタルプリディストーション装置に対する歪み因子を含む結合（合成）値を適用するフローを示す図６と同様のブロック図である。
【図８】本発明の概念に従う入力信号をプリディストーションする手順を示すフローチャートである。
【図１】
2008514052.tif 000003
【図２】
2008514052.tif 000004
【図３】
2008514052.tif 000005
【図４】
2008514052.tif 000006
【図５】
2008514052.tif 000007
【図６】
2008514052.tif 000008
【図７】
2008514052.tif 000009
【図８】
2008514052.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月15日(2007.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
合成歪み係数Ｃcompositeは、計算された振幅アドレスを用いて前記ルックアップテーブルから取得され適切に時間合わせがなされた全ての更新されたルックアップテーブルのエントリの積、即ち、Ｃcomposite＝π・ＬＵＴn（Ａn）、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）として計算されるか、或は、和、即ち、Ｃcomposite＝ΣＬＵＴn（Ａn）、Ａn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）、ｎ＝１〜Ｎとして計算され、
Ｎはルックアップテーブルの数であることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のプリディストーション信号増幅器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２５】
合成歪み係数Ｃcompositeは、計算された振幅アドレスＡn＝round（Ａ×Ａmax,n／Ａmax）を用いて、適切に時間合わせがなされて取得された全ての更新されたルックアップテーブルエントリの積或は和として、Ｃcomposite＝π・ＬＵＴn（Ａn）或はΣＬＵＴn（Ａn）が計算され、
ｎ＝１〜Ｎであり、
Ｎはルックアップテーブルの数であることを特徴とする請求項２４に記載のデジタルプリディストーション装置。
【国際調査報告】
2008514052.tif 000011
2008514052.tif 000012