(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の歪みを補正するためのプレディストータの係数を決定する方法であって、前記歪みは、システムの無線周波数増幅器により導入され、前記システムは、前記プレディストータと、前記無線周波数増幅器と、前記無線周波数増幅器に入力される信号をサンプリングする第１のサンプラと、前記無線周波数増幅器から出力される信号をサンプリングする第２のサンプラとを含み、前記方法は、
前記第１のサンプラを用いて前記信号をサンプリングすることであって、これにより、複数の入力サンプルが生成される、ことと、
前記第２のサンプラを用いて複数の出力サンプルをサンプリングすることであって、前記複数の出力サンプルの各々は、前記複数の入力サンプルのうちの１つに対応している、ことと、
第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの比較に基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算することであって、前記第１の周波数スペクトルは、前記複数の入力サンプルの前記１つ以上の周波数スペクトルであり、前記第２の周波数スペクトルは、過去に選択された入力サンプル群の周波数スペクトルであり、前記評価指数を計算することは、前記第１の周波数スペクトルおよび前記第２の周波数スペクトルの各々の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の結果を合成することにより合成周波数スペクトルを取得することと、前記合成周波数スペクトルが、前記第２の周波数スペクトルによる前記増幅器の通過帯域の周波数カバレッジよりも、前記増幅器の通過帯域のより良い周波数カバレッジを有しているかどうかを決定することとを含む、ことと、
前記計算された評価指数に基づいて、前記過去に選択された入力サンプル群を前記複数の入力サンプルの前記１つ以上で選択的に更新することであって、これにより、選択され更新された群が生成される、ことと、
前記選択され更新された群における入力サンプルおよびそれに対応する出力サンプルのうちの少なくともいくつかに基づいて、前記プレディストータの係数を決定することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の入力サンプルの振幅の範囲をさらに含む基準に基づいて、前記複数の入力サンプルの前記１つ以上に対する前記評価指数を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１〜２の何れか１項に記載の方法を実行することをコントローラに行わせるコンピュータ読み取り可能なコードでエンコードされているコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４】
決定された係数を用いて信号の歪みを補正するプレディストータを含む送信処理装置であって、前記歪みは、無線周波数増幅器によるものであり、前記送信装置は、
前記無線周波数増幅器に入力される信号をサンプリングするように構成された第１のサンプラであって、これにより、複数の入力サンプルが生成される、第１のサンプラと、
前記無線周波数増幅器から出力される信号をサンプリングするように構成された第２のサンプラであって、これにより、複数の出力サンプルが生成され、前記複数の出力サンプルの各々は、前記複数の入力サンプルのうちの１つに対応している、第２のサンプラと、
第１の周波数スペクトルと第２の周波数スペクトルとの比較に基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算するように構成されたコントローラであって、前記第１の周波数スペクトルは、前記複数の入力サンプルの前記１つ以上の周波数スペクトルであり、前記第２の周波数スペクトルは、過去に選択された入力サンプル群の周波数スペクトルであり、前記コントローラが前記評価指数を計算することは、前記コントローラが、前記第１の周波数スペクトルおよび前記第２の周波数スペクトルの各々の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の結果を合成することにより合成周波数スペクトルを取得することと、前記コントローラが、前記合成周波数スペクトルが、前記第２の周波数スペクトルによる前記増幅器の通過帯域の周波数カバレッジよりも、前記増幅器の通過帯域のより良い周波数カバレッジを有しているかどうかを決定することとを含む、コントローラと
をさらに含み、
前記コントローラは、前記計算された評価指数に基づいて、前記過去に選択された群を前記複数の入力サンプルの前記１つ以上で選択的に更新するようにさらに構成され、これにより、選択され更新された群が生成され、
前記コントローラは、前記選択され更新された群における入力サンプルのうちの少なくともいくつかおよびそれらに対応する出力サンプルに基づいて、前記プレディストータの係数を決定するようにさらに構成されている、送信装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記複数の入力サンプルの振幅の範囲をさらに含む基準に基づいて、前記複数の入力サンプルの前記１つ以上に対する前記評価指数を計算するように構成されている、請求項４に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線周波数増幅器によって信号に導入されてしまう歪を補正するプレディストーションに関連し、特にマルチチャネル無線送信機において使用される送信処理に関連する。
【背景技術】
【０００２】
無線送信機において電力増幅器は重要な要素である。一般に、電力増幅器は送信前の信号を増幅する最終段にあり、従って高い電力の信号を処理する必要があり、例えばセルラ無線送信機においては通常何ワットもの電力を取り扱っている。無線送信処理における他の電子素子は寸法やコストを削減する観点から一体化されているが、一般に、電力の散逸及び冷却の必要性等に主に起因して、電力増幅器は嵩張った比較的高価な素子のままである。電力増幅器は、コスト高の多くの電源も必要とし、これはバッテリバックアップシステムに多くの条件を課してしまう。その結果、より効率的な電力増幅器の設計を開発すること、及び電力消費、付随するコスト及び環境への影響を減らすこと等に関する多くの努力がなされている。概して、電力増幅器の効率は、固有の非線形信号伝達特性を犠牲として向上させることができ、更にその非線形性は、温度依存性や先行する信号の記憶等の特性を含む複雑な関数である。
【０００３】
電力増幅器の非線形性はプレディストータ(pre-distorter)によって補償されてもよい。プレディストータは、電力増幅器の非線形伝達特性の影響を打ち消すように設定された歪を、増幅器に入力される前の信号に導入し、プレティストータの入力から電力増幅器の出力に至るまでの送信処理に関し、全体的に理想的な線形な応答になるように制御される回路である。電力増幅器から出力された信号に補償を施すことも可能であるが、通常、増幅前に補償を導入することが好ましい。通常、その方が低電力で実行できかつディジタル領域で処理できるからである。
【０００４】
図1は、いわゆる誤差信号アーキテクチャと言及するプレディストータを有する典型的な送信処理部を示す。典型的にはベースバンド信号である入力信号2はプレディストータ4を通過し、プレディストータは、その伝達特性に基づく歪を信号に導入する。一般に、伝達特性は遅延項(delay  terms)を含む多項式で表現され、例えばボルテラ(Volterra)級数である。プレディストータは、有限インパルス応答ディジタルフィルタとして実現されてもよいし、或いは代替的に無限インパルス応答ディジタルフィルタとして実現されてもよい。同相成分及び直交成分に関するベースバンドのディジタル領域でプレディストータを実現することが便利であるが、代替的に、プレディストータはアナログ又はディジタル領域において中間周波数又は無線周波数で実現されてもよい。図1に示す例の場合、図示のアップコンバータ6は、電力増幅器における増幅前に信号の周波数を上昇させるようにミキシングを行うが、この処理段及び対応するダウンコンバータ16は使用する周波数に依存して選択的な要素であることが理解されるであろう。
【０００５】
プレディストータ及びアップコンバータの後に、信号は、通常は無線周波数で動作する電力増幅器8により増幅される。電力増幅器からの出力信号10はカプラ12を通過し、カプラは、その信号の大部分を送信処理部14へ出力し、その信号の一部を監視受信部のために結合(取得)し、監視受信部はダウンコンバータ16及びサンプラ18を含み、通常これらはベースバンドで動作する。サンプルは他のサンプラ20によって入力信号からも取得されている。プレディストータ22は、入力サンプルと監視受信部(ダウンコンバータ16及びサンプラ18)からの対応するサンプルとを取得し、対応するサンプルはプレディストータの係数を制御する際に出力サンプルとして参照される。
【０００６】
図2は図1に示すプレディストータ又はプレディストーショントレーナ22の動作を示す。入力サンプル及び対応する出力サンプルは、回路素子の位相特性を補償するようにアライナ及び比較機能部34により位相調整及び比較され、誤差信号が生成される。誤差信号はサンプルで表現された入力信号及び出力信号の間の差分であり、整合した入力信号が基準信号として使用され、入力サンプルで表現される。多項式の係数は係数トレーナ36において調整され、通常、多項式で使用されるリファレンスは誤差信号を相殺する出力を生成する。この処理で生成される係数はプレディストータに関する最新の係数(更新後の係数)を構成し、すなわちプレディストータに適用される係数に対する変化分、増減、更新を示す。プレディストータ更新係数は、プレディストータに適用される係数を更新するために格納部38に保持される。別の方法の場合、誤差信号は監視受信機によりサンプリングされる前にアナログ領域で生成されてもよい。
【０００７】
図3はプレディストータを含む送信処理部の代替的なアーキテクチャを示し、フル信号アーキテクチャと言及される。プレディストーショントレーナで使用するサンプルが入力信号からではなくプレディストータの出力から取得されている点において、図3のシステムは図1の誤差信号アーキテクチャと主に異なる。一般に、プレディストータ係数のトレーニングは、多項式に基づいて、プレディストータのサンプリングされた出力信号の結果を生成し、増幅器の出力信号を再生成することで行われる。多項式の計数は、従って、非線形性を打ち消すプレディストータに必要なインバース特性を表す。プレディストータに適用される係数は、調整される係数に適用される適切な変換により導出可能である。図3のアーキテクチャは、誤差信号を計算しておらず、多項式係数の徐々に起こる更新とは異なり、係数全体を調整していることが分かる。
【０００８】
図1及び図3双方に示されているアーキテクチャは、信号状態が比較的安定している状況(例えば、入力信号が単一の無線チャネルを表現する場合)を想定している。増幅器により増幅される周波数バンドは、合致したスペクトル(consistent  spectrum)によって完全に占有されている又は少なくとも一部が占有されていることが期待され、送信される信号の振幅は時間的に比較的安定していることが想定されている。特に、単独の比較的安定的な信号が想定されており、周波数ホッピングや振幅が変化することは想定されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、マルチチャネルが増幅器により送信される場合、例えば、複数のチャネルが異なる無線標準仕様に使用されている場合、全体的な信号の周波数及び振幅合成に関する安定性を想定することは有効ではない。そのような場合、係数のトレーニング又は調整は安定したものではなく、調整される係数は、マルチチャネルにおける信号の全体的な信号特性が変化すれば最適ではなくなってしまう。
【００１０】
本発明はこのような問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態による方法は、
システムの無線周波数増幅器により導入される信号歪を補正するためのプレディストータの係数を決定する方法であって、前記システムは、該プレディストータと、前記無線周波数増幅器と、前記無線周波数増幅器に入力される信号をサンプリングする第１のサンプラと、前記無線周波数増幅器から出力される信号をサンプリングする第２のサンプラとを有し、当該方法は、
前記第１のサンプラを用いて信号をサンプリングし、複数の入力サンプルを生成するステップと、
前記第２のサンプラを用いて複数の出力サンプルをサンプリングするステップであって、該複数の出力サンプルの各々は前記複数の入力サンプルの何れかに対応している、ステップと、
前記複数の入力サンプルの１つ以上及び過去に選択された入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算するステップと、
計算された前記評価指数に基づいて、前記過去に選択された入力サンプル群を、前記複数の入力サンプルの１つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成するステップと、
前記更新され選択された群に属する前記入力サンプル及び対応する出力サンプルの少なくともいくつかに基づいて、前記プレディストータの係数を決定するステップと
を有する方法である。
本発明はさらに、たとえば、以下を提供する。
（項目１）
システムの無線周波数増幅器により導入される信号歪を補正するためのプレディストータの係数を決定する方法であって、前記システムは、該プレディストータと、前記無線周波数増幅器と、前記無線周波数増幅器に入力される信号をサンプリングする第１のサンプラと、前記無線周波数増幅器から出力される信号をサンプリングする第２のサンプラとを有し、当該方法は、
前記第１のサンプラを用いて信号をサンプリングし、複数の入力サンプルを生成するステップと、
前記第２のサンプラを用いて複数の出力サンプルをサンプリングするステップであって、該複数の出力サンプルの各々は前記複数の入力サンプルの何れかに対応している、ステップと、
前記複数の入力サンプルの１つ以上及び過去に選択された入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算するステップと、
計算された前記評価指数に基づいて、前記過去に選択された入力サンプル群を、前記複数の入力サンプルの１つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成するステップと、
前記更新され選択された群に属する前記入力サンプル及び対応する出力サンプルの少なくともいくつかに基づいて、前記プレディストータの係数を決定するステップと
を有する方法。
（項目２）
前記複数の入力サンプルの１つ以上の振幅に基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する前記評価指数を計算する、項目１記載の方法。
（項目３）
前記複数の入力サンプルの何れかのサンプリングの時間に基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する前記評価指数を計算する、項目１又は２に記載の方法。
（項目４）
前記複数の入力サンプルの１つ以上と過去に選択された入力サンプル群とを含むサンプル群の周波数スペクトルと、該過去に選択されたサンプル群の周波数スペクトルとの比較に基づいて、前記評価指数を計算する、項目１−３の何れか１項に記載の方法。
（項目５）
前記複数の入力サンプルの１つ以上と過去に選択された入力サンプル群とを含むサンプル群の周波数スペクトルの平坦度と、該過去に選択されたサンプル群の周波数スペクトルの平坦度との比較に基づいて、前記評価指数を計算する、項目１−４の何れか１項に記載の方法。
（項目６）
前記第１のサンプラが、前記プレディストータに入力される信号をサンプリングする第１のサンプリング部と、前記プレディストータから出力される信号をサンプリングする第２のサンプリング部とを有し、当該方法は、
前記第１のサンプリング部を用いて前記信号をサンプリングし、第１の複数の入力サンプルを生成するステップと、
前記第２のサンプリング部を用いて信号をサンプリングし、第２の複数の入力サンプルを生成するステップであって、該第２の複数の入力サンプルの各々は前記第１の複数の入力サンプルの何れかに対応している、ステップと、
前記第１の複数の入力サンプルの１つ以上及び過去に選択された第１の入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記第１の複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算するステップと、
計算された前記評価指数に基づいて、過去に選択された第１の入力サンプル群を、前記第１の複数の入力サンプルの１つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成するステップと、
前記更新され選択された入力サンプル群に対応する前記第２の入力サンプル及び更新され選択された入力サンプル群に対応する出力サンプルに基づいて、前記プレディストータの係数を決定するステップと
を有する項目１−５の何れか１項に記載の方法。
（項目７）
項目１−６の何れか１項に記載の方法をコントローラに実行させるコンピュータ読み取り可能なコードがエンコードされているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（項目８）
無線周波数増幅器により導入される信号歪を、決定された係数を用いて補正するプレディストータを有する送信装置であって、
前記無線周波数増幅器に入力される信号をサンプリングし、複数の入力サンプルを生成する第１のサンプラと、
無線周波数増幅器からの信号をサンプリングし、複数の出力サンプルを生成する第２のサンプラであって、該複数の出力サンプルの各々は前記複数の入力サンプルの何れかに対応している、第２のサンプラと、
前記複数の入力サンプルの１つ以上及び過去に選択された入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算するコントローラと
を有し、前記コントローラは、計算された前記評価指数に基づいて、前記過去に選択された入力サンプル群を、前記複数の入力サンプルの１つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成し、
前記コントローラは、前記更新され選択された群に属する前記入力サンプル及び対応する出力サンプルの少なくともいくつかに基づいて、前記プレディストータの係数を決定する、送信装置。
（項目９）
前記コントローラが、前記複数の入力サンプルの１つ以上の振幅に基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する前記評価指数を計算する、項目８記載の送信装置。
（項目１０）
前記複数の入力サンプルの何れかのサンプリングの時間に基づいて、前記複数の入力サンプルの１つ以上に対する前記評価指数を計算する、項目８又は９に記載の送信装置。
（項目１１）
前記コントローラが、前記複数の入力サンプルの１つ以上と過去に選択された入力サンプル群とを含むサンプル群の周波数スペクトルと、該過去に選択されたサンプル群の周波数スペクトルとの比較に基づいて、前記評価指数を計算する、項目８−１０の何れか１項に記載の送信装置。
（項目１２）
前記コントローラが、前記複数の入力サンプルの１つ以上と過去に選択された入力サンプル群とを含むサンプル群の周波数スペクトルの平坦度と、該過去に選択されたサンプル群の周波数スペクトルの平坦度との比較に基づいて、前記評価指数を計算する、項目８−１４の何れか１項に記載の送信装置。
（項目１３）
前記第１のサンプラが、前記プレディストータに入力される信号をサンプリングし、第１の複数の入力サンプルを生成する第１のサンプリング部と、前記プレディストータから出力される信号をサンプリングし、第２の複数の入力サンプルを生成する第２のサンプリング部とを有し、該第２の複数の入力サンプルの各々は前記第１の複数の入力サンプルの何れかに対応し、
前記コントローラが、
前記第１の複数の入力サンプルの１つ以上及び過去に選択された第１の入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記第１の複数の入力サンプルの１つ以上に対する評価指数を計算し、
計算された前記評価指数に基づいて、過去に選択された第１の入力サンプル群を、前記第１の複数の入力サンプルの１つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成し、
前記更新され選択された入力サンプル群に対応する前記第２の入力サンプル及び更新され選択された入力サンプル群に対応する出力サンプルに基づいて、前記プレディストータの係数を決定する、項目８−１２の何れか１項に記載の送信装置。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の誤差信号アーキテクチャにおいてプレディストータを使用する送信処理部を示す概略図。
【図２】図1のアーキテクチャにおける従来のプレディストーションとレータを示す概略図。
【図３】従来のフル信号アーキテクチャにおいてプレディストータを使用する送信処理部を示す概略図。
【図４】本発明の一実施形態に関するマルチチャネルにおける増幅器の周波数バンドの占有状態を示す概略図。
【図５】本発明の一実施形態による送信処理部を示す概略図。
【図６】スペクトル分析部を含む本発明の一実施形態による送信処理部を示す概略図。
【図７】サンプル群をサンプルブロックで選択的に更新する本発明の一実施形態による送信処理部の概略図。
【図８】アナログ減算により誤差信号を生成するアーキテクチャを有する本発明の一実施形態による送信処理部を示す概略図。
【図９】フル信号アーキテクチャを有する本発明の一実施形態による送信処理部を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第1実施形態により提供される方法は、システムの無線周波数増幅器により導入される信号の歪を補正するためのプレディストータの係数を決定する方法であって、前記システムは、該プレディストータと、増幅器と、該増幅器に入力される信号をサンプリングする第1のサンプラと、該増幅器から出力される信号をサンプリングする第2のサンプラとを有し、当該方法は、
前記第1のサンプラを用いて前記信号をサンプリングし、複数の入力サンプルを生成するステップと、
前記第2のサンプラを用いて複数の出力サンプルをサンプリングするステップであって、該複数の出力サンプルの各々は前記複数の入力サンプルの何れかに対応している、ステップと、
前記複数の入力サンプルの1つ以上及び過去に選択された入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記複数の入力サンプルの1つ以上に対する評価指数(figure  of  merit)を計算するステップと、
計算された前記評価指数に基づいて、前記過去に選択された入力サンプル群を、前記複数の入力サンプルの1つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成するステップと、
前記更新され選択された群に属する前記入力サンプル及び対応する出力サンプルの少なくともいくつかに基づいて、前記プレディストータの係数を決定するステップと
を有する方法である。
【００１４】
有利なことに、入力サンプルは或る群が所望のスペクトル特性を有するように選択され、例えばその群は増幅器の周波数バンドを適切にカバーするようなスペクトル特性を有するように選択される。このようにして選択された入力サンプル群に基づいてプレディストータの係数を決定することは、占有される周波数スペクトル全体に対して増幅器の特性を考慮しながらプレディストータの係数を決定できる、という利点をもたらす。例えば、信号が或るバンドに渡って周波数ポッピングする場合において、信号がホップシーケンスの各周波数にある場合にいくつかの入力サンプルが取得されることを保証できる。
【００１５】
好ましくは、入力サンプル群は、1つ以上の入力サンプルの振幅に基づいて算出された評価指数に基づいて選択的に更新される。このようにすると有利なことに、1つ以上のサンプルの振幅が所与の閾値未満であった場合、入力信号は典型的な動作電力の増幅器において非線形効果を引き起こすほど大きくないと判断し、プレディストータの係数を更新するのに使用される群の中から1つ以上の入力サンプルを排除し、典型的でない特性を修正するように更新することを回避し、該増幅器の非線形効果は信号が高い電力を有する場合に望まれない影響をもたらしてしまう。すなわち、プレディストータの係数は、決定に相応しい特性を有するように選択された入力サンプルに基づいて決定され、例えば、増幅器の非線形特性とともに無線周波数増幅器により増幅されることを想定しつつサンプルが選択されてもよい。
【００１６】
有利なことに、1つ以上の入力サンプルを時間サンプリングすることに基づいて計算された評価指数に基づいて、一群の入力サンプルが選択的に更新される。有利なことにこのようにすると、スペクトルの占有は不完全であることを判明している場合、例えば或る信号チャネルが一時的にインアクティブである又は低電力でしか動作していない場合に、係数の更新を回避することができる。周波数スペクトル又は振幅の関数として評価指数の値を変えるためにサンプリングの時間が使用されてもよい。
【００１７】
有利なことに、1つ以上の複数の入力サンプルと過去に選択された入力サンプル群とを含むサンプル群の周波数スペクトルと、過去に選択されたサンプル群の周波数スペクトルとの比較に基づいて、評価指数が計算されてもよい。有利なことに、周波数スペクトルのより広いカバレッジをもたらすサンプルでサンプル群が選択的に更新され、占有される周波数スペクトル全体に対する増幅器特性を考慮しながらプレディストータの係数が更新されてもよい。
【００１８】
上記の機能はソフトウェアとして又はコンピュータが読み取ることが可能なコードとして実現可能であり、それらはプレディストータを上記の方法で制御するのに使用されるコンピュータ読み取り可能な媒体にエンコードされる。
【００１９】
好ましくは、第1のサンプラは、プレディストータに入力される信号をサンプリングする第1のサンプリング部と、プレディストータから出力される信号をサンプリングする第2のサンプリング部とを有し、当該方法は、
前記第1のサンプリング部を用いて前記信号をサンプリングし、第1の複数の入力サンプルを生成するステップと、
前記第2のサンプリング部を用いて信号をサンプリングし、第2の複数の入力サンプルを生成するステップであって、該第2の複数の入力サンプルの各々は前記第1の複数の入力サンプルの何れかに対応している、ステップと、
前記第1の複数の入力サンプルの1つ以上及び過去に選択された第1の入力サンプル群を含む群の周波数スペクトルに基づいて、前記第1の複数の入力サンプルの1つ以上に対する評価指数(figure  of  merit)を計算するステップと、
前記計算された評価指数に基づいて、過去に選択された第1の入力サンプル群を、前記第1の複数の入力サンプルの1つ以上で選択的に更新し、更新され選択された群を生成するステップと、
前記更新され選択された入力サンプル群に対応する第2の入力サンプル及び更新され選択された入力サンプル群に対応する出力サンプルに基づいて、前記プレディストータの係数を決定するステップと
を有する方法である。
【００２０】
このように、増幅器に入力される信号のサンプリングは2つの部分で実行される。第1のサンプリング部は、プレディストータに対する入力部において、評価指数を計算するのに使用する信号をサンプリングする。プレディストータにより信号に歪が導入される前にサンプリングすることは、有利なことに、信号の振幅及び周波数特性がプレディストータにより変わる前に評価指数が計算され、評価指数の計算の信頼性を高めることができる。第2のサンプリング部は、プレディストータの出力部において、プレディストータの計数を決定するのに使用する信号をサンプリングする。この方法は有利なことに、先行するトレーニングプロセスの間に行われるサンプルは、たとえ先行するトレーニングプロセスの間に異なる係数群が適用されていたとしても、次の係数群をトレーニング(調整)するのに再利用されてよい。このようにできる理由は、多項式係数各々の増加更新部分ではなく、各々の多項式係数全体が調整されるからである。
【実施例１】
【００２１】
概して、本発明は、無線周波数増幅器が導入する信号の歪を補償するプレディストータの係数を決定する方法及び装置に関する。
【００２２】
一例として、セルラ無線システムの基地局におけるマルチチャネル送信処理部に関する本発明の一実施形態を説明する。
【００２３】
GSMのような第2世代のセルラ無線システムに具体的に使用されている電力増幅器は、通常、プレディストーションを行っていない。なぜなら、使用される変調方式が比較的歪に対する耐性が強いからである。プレディストーションは、シングル又はマルチチャネルCDMA又はUMTSシステムに対して使用されており、Wimax及びLTEのような直交周波数分割変調(OFDM)方式を使用するワイドバンドシステムにおいても使用されている。通信容量を増やす要請及び電力増幅器に利用可能な帯域幅を増やす要請と共に、電力増幅器1つに対して複数のWimax又はLTEチャネルを利用することも要請されつつある。従来のシステムと共に次世代のシステムを使用するように設計されている基地局にとって、異なる標準仕様で動作するシステムの中で電力増幅器を共有することは経済的に魅力的である。例えば、増幅器は、LTE、WiMax、CDMA、GSM、EDGE及びUMTE標準仕様のうちの1つ以上に対応する処理を行うように要請されるかもしれない。
【００２４】
上述したように、既存のプレディストーションシステムは信号状態が比較的安定している状況を想定しており、周波数及び周波数の安定性の条件が満たされなかった場合、係数のトレーニングは安定的ではなくなり、トレーニング(調整)された係数は最適ではなくなってしまう。
【００２５】
LTE信号とGSM信号が混在した信号を電力増幅器が増幅する場合に、特に困難な状況が生じる(GSM信号は電力プロファイル及び周波数ホッピングを使用する)。任意の1つの時点において、ホッピング信号はスペクトルの僅かな一部分を占め、ホッピングで占有する可能性のある残りの部分は専有しない。
【００２６】
図4は、LETチャネル42及び周波数ホッピングするGSM信号44a、44b、44c、44d(寸法外しの通りではない)を含む増幅器通過帯域又は増幅器パスバンド40のスペクトル占有状態を概略的に示す。実践44aは周波数方向における現在のホップ位置を示し、破線44b、44c、44dはGSM信号がホップするかもしれない潜在的な他の周波数を示す。
【００２７】
図5は、図4に示される状況のように信号の安定性を当てにすることができない状況において使用する本発明の一実施形態を示す。図5のアーキテクチャは図1のアーキテクチャと同様に誤差信号アーキテクチャである。図5のアーキテクチャにおける動作は次のように説明できる。マルチチャネル及び/又はマルチスタンダード信号である信号2が、プレディストータ4の入力である送信処理部の入力に印加される。入力信号2はアナログ形式でもディジタル形式でもよいが、典型的には同相及び直交フォーマットのベースバンド信号である。入力信号の一部はサンプラ20によりサンプリングされ、1つ以上の入力サンプルを生成する。信号がアナログ形式で入力された場合、サンプラは信号のサンプルをディジタル形式に変換することになるが、信号がディジタル形式で入力された場合、サンプラは存在する1つ以上のサンプルを単に選択する或いはサンプル同士の間を補間してもよい。
【００２８】
プレディストータに印加される信号2はプレディストータ4を経て、一般的には多項式の係数に従って規定されるプレディストータの伝達特性により修正される。あるいは、プレディストータはルックアップテーブルにより実現されてもよい；係数のように既知のルックアップテーブルの値が、多項式の係数と同様にプレディストータ22により制御される。多項式又はルックアップテーブルの何れも、本願により開示される本発明の何れの実施形態において使用されてよい。
【００２９】
プレディストータ4の後に、歪が施された信号は選択的にアップコンバータ6においてアップコンバートされ、典型的には電力増幅器8における増幅に備えて無線周波数にアップコンバートされる。典型的には、大部分の信号電力が電力増幅器の出力10を通ってカプラ12を介して出力部14に至り、信号の僅かな電力部分がカプラに結合される。そして素の信号が選択的なダウンコンバータ16に至りサンプラ18によりサンプリングされ、1つ以上の出力サンプルを生成する。
【００３０】
1つ以上の入力サンプルは或る入力サンプル群(一群の入力サンプル)を形成するために使用され、その入力サンプル群は、1つ以上の入力サンプルと過去に選択された入力サンプル群とを含む。素の入力サンプル群に基づいてコントローラ28により評価指数、評価基準又は性能指数(figure  of  merit)が算出される。すなわち、ある入力サンプル又は例えば入力サンプルのブロックが、シード(seed)として任意的に選択されてもよい過去に選択された入力サンプル群に加えられ、評価指数が計算される。計算された評価指数が、過去に選択されたサンプル群に対する評価指数よりも良かった場合、コントローラ28により、新たなサンプル又はサンプルブロックがゲート24を介してそのサンプル群に追加される。選択された入力サンプル群は記憶部(保存部又は格納部)26に保存される。
【００３１】
評価指数は、プレディストータの係数を決定するためのサンプル群の適合性(suitability)を表すように算出される。例えば、性能指数はサンプル群の周波数スペクトルに基づいて計算されてもよい。代替的に又は追加的に、1つ以上の入力サンプルの振幅特性(例えば、ピークの又は平均的な振幅)に基づいて、1つ以上の入力サンプルを選択された群に含めることに対する適合度の指標として使用するために、評価指数が計算されてもよい。コントローラは、サンプル群の周波数スペクトルを計算するために、サンプル群に対する高速フーリエ変換を計算するプロセッサを有し、かつ1つ以上のサンプルに対する振幅検出又はピーク検出のための或いは1つ以上のサンプルの平均振幅を計算するためのプロセッサを有していてもよい。
【００３２】
1つ以上の入力サンプルを選択された入力サンプル群に含めることは、ゲート24により制御される。同様に、1つ以上の出力サンプルを選択された出力サンプル群に含めることは、ゲート30により制御される。ゲート24、30は評価指数に基づいて制御される。
【００３３】
更新され選択された入力サンプル群がいったん選択されると、それは対応する出力サンプル群と共にプレディストータ4の係数を調整する際に使用される。プレディストータトレーナ22は、図2を参照しながら既に説明したのと同様にして、プレディストータ更新係数群をトレーニング又は調整するように動作する。プレディストータ更新係数は、例えば、存在する係数群を線形結合することでプレディストータの係数を更新するように使用される。
【００３４】
このように、送信処理部の入力部2に入力される信号の歪が送信処理部の出力14から出力される際に最小になるように、プレディストータは制御される。
【００３５】
図6は、評価指数を生成するために、1つ以上の入力サンプル及び過去に選択された入力サンプル群双方を含む入力サンプル群について行う明示的なスペクトル分析処理を説明するための図を示す。
【００３６】
評価指数は増幅器の通過帯域の周波数占有状況を表現してもよく、その場合、多くの割合の通過帯域が占有されているほど高い評価指数であってよい。評価指数はゲインの平坦性(すなわち、スペクトル成分の振幅変動)の尺度でもよい。例えば、スペクトル成分は、離散フーリエ変換又は高速フーリエ変換(FFT)のような変換における周波数範囲(frequency  bin)により表現されてもよい。平坦なスペクトルであるほど、より完全に占有された周波数バンドを示すので、高い評価指数となる。
【００３７】
スペクトル分析の分解能は、一時的にバンドを占有するように予想されるスペクトル成分の予想帯域幅に少なくとも一致していることが好ましい。例えば、80MHzの入力信号帯域幅の場合、増幅器は80MHzの帯域幅を占めることが予想され、この場合、約160kHzの分解能と共に512個のFFTポイントを利用するスペクトルの周波数構成を分析することが相応しく、この分解能はGSM信号帯域幅及びチャネル間隔よりも僅かに小さい。
【００３８】
図7は入力サンプルの一連のブロックに基づいて評価指数の計算を実行することを説明するための図である。コントローラ28は、サンプルのブロック及び過去に選択したサンプルのブロックに基づいて評価指数を計算する。サンプルのブロックは、典型的には連続的な期間にわたって取得された一群のサンプルである。サンプルのブロックが4k(4096)個のサンプルを含むことが有利である。32k個のサンプルを構成するサンプルのブロックも有利であるが、ブロックは具体的なシステムの設計に合わせて上記の例よりも多数又は少数のサンプルを含んでもよい。目下の例の場合、サンプルのブロックは振幅アナライザ50により振幅(すなわち、大きさ)の値に従って分析される。分析はピークの又は平均的な振幅に基づいて行われ、サンプルのブロックが、著しい非線形成分を生成するほど大きな電力振幅のダイナミックレンジを使用するのに適しているか否かを判断する。
【００３９】
振幅の値が安定的であると判断された場合、入力サンプルのブロックはスペクトルアナライザ52によりスペクトルの内容の観点から分析される。分析は入力サンプルのブロックに対するFFTにより行われてもよい。推定は以前に選択されたデータブロックの合成スペクトルの推定器54により行われてもよい。例えば、選択された入力データブロック各々について算出されたFFTを用いて、合成スペクトルを表すFFT周波数の個々の周波数範囲(周波数ビン)各々におけるレベル値を、以前に選択されたデータブロックに対する任意のFFTのうち対応する何れかの周波数範囲の最高値に設定することで行われてもよい。データブロックと過去に選択されたデータブロックとの合成スペクトルを表すスペクトルは、同様に、合成スペクトルを表すFFT周波数範囲個々におけるレベル値を、データブロックのスペクトルを表す対応する周波数範囲における値で置換する(ただし、その値がより高い値であった場合に限る)ことで算出される。そのブロックを過去に選択されたデータブロック群に追加するか否かを判断するのに使用されるデータブロックの評価指数は、データブロックからのFFT周波数範囲の値の追加がバンドの周波数カバレッジ又はバンドの利得平坦性を改善したか否かに依存している。周波数カバレッジは、所与の閾値を超える帯域(バンド)の割合により算出されてもよい。閾値はピーク又は平均の周波数成分に関連して表現されてもよい。
【００４０】
図6のシステムの場合と同様に、評価指数を利用して、プレディストータの係数を更新するのに使用される選択された入力サンプル群の中に、入力サンプルのブロックのエントリを含めるか否かを制御し、同様に、保存部48に保存されている出力サンプルの対応するブロックのエントリを選択された出力サンプル群に含めるか否かを制御する。選択された入力サンプル群は保存部26に保存され、対応する選択された出力サンプル群は保存部32に保存される。
【００４１】
サンプルブロック群を選択する上記方法の変形例において、選択されるブロック数が例えば8ブロックに限定されてもよい。群に含める候補である各ブロックは以前に選択されたブロック各々と置き換えられ、その結果の合成スペクトルが推定される。選択されたブロック群は、周波数スペクトル特性(例えば、所与のレベルを上回るスペクトルの割合又はゲインの平坦性等)の観点から最良な組み合わせになるように更新される。
【００４２】
図8のアーキテクチャは図7のアーキテクチャの変形例であり、典型的にはアナログ領域で動作する減算器56による減算を行い、入力信号(例えば、基準信号)と増幅器の出力をダウンコンバートした信号との間の差分を表す誤差信号を生成する。この変形例のそれ以外に関する動作は図7に示す誤差信号アーキテクチャに類似していることが認められるであろう。保存部32に保存されている選択された出力サンプル群は誤差信号のサンプルを表す。従ってプレディストータ22において誤差信号を生成する必要はない。
【００４３】
図9は本発明の別の実施形態によるフル信号アーキテクチャを示す。図3のアーキテクチャと同様に、プレディストータ4の出力から取得される増幅器に入力される信号のサンプルと増幅器8の出力から取得されるサンプルとに基づいて、プレディストータの係数が決定される。しかしながら、プレディストータ4に入力される入力信号2から取得されたサンプルに基づいて、評価指数が計算される。このようにする理由は、プレディストータ4の出力における振幅及び周波数の値は歪んでおり、プレディストータ係数の計算に使用するサンプルの適合性の指標が、入力信号に基づく場合と同程度には信頼できる指標にならないからである。このように、増幅器8に入力される信号のサンプリングが2つの部分で実行され、第1のサンプリング部は送信処理部により送信される信号(プレディストータ4の入力における信号)をサンプリングし、第2のサンプリング部はプレディストータ4の出力における信号(すなわち、増幅器8に入力される前の信号)をサンプリングしている。
【００４４】
変形例として、評価指数はプレディストータ4の出力信号から取得したサンプルに基づいて計算されてもよい。歪があったとしても、これに基づいて算出される評価指数はサンプルを選択する目的に対しては十分に信頼してもよいからである。別の変形例として、評価指数は増幅器8の出力信号から取得したサンプルに基づいて計算されてもよい。これに基づいて算出される評価指数も、サンプルを選択する目的に対しては同様に十分信頼してもよいからである。この場合、入力サンプル群の周波数スペクトルは対応する出力サンプル群の周波数スペクトルから推定される。この方法は、評価指数を計算する際に、入力以外の地点から取得したサンプルを使用することが、より有利である又はより効率的である場合に適切である。
【００４５】
何れの実施形態であっても、選択されたサンプル群に属する全てのサンプルが評価指数の計算に使用されることは、必ずしも必要でないことに留意すべきである。例えば、サンプル群が32k個のサンプルを含んでいるが、評価指数を計算する際の変換に対する入力として、512サンプルの一部分のみが使用されてもよい。また、サンプル群は送信処理部の様々な地点(例えば、入力、プレディストータの出力、又は増幅器の出力等)の信号から取得したサンプルを含んでいてもよく、これらの地点の全部又は一部から取得したサンプルが評価指数を計算する際に使用されてもよい。
【００４６】
図9のアーキテクチャは誤差信号の計算を含んでおらず、個々の多項式係数の増加更新部分(差分)ではなく、個々の多項式係数の全体が調整される。有利なことにこのアーキテクチャの場合、係数の以前の判定処理で使用されたサンプル群が現在のサンプル群に組み込まれてもよい。入力サンプル及び出力サンプルのような特に適切なサンプル群が、将来の使用に備えて保存される。
【００４７】
図7に示すような評価指数の計算方法(特に、参照番号28で示されている破線枠で囲まれている部分)が、図9のアーキテクチャに適用されてもよいことに、留意すべきである。
【００４８】
上記の実施形態は本発明に関する例示として理解されるべきである。任意の実施形態に関して説明された任意の特徴は、単独で使用されてもよいし、説明されている他の特徴と組み合わせて使用されてもよいこと、及び他の任意の実施形態の1つ以上の特徴と組み合わせて使用されてもよいし、他の任意の実施形態と組み合わせて使用されてもよいことが、理解されるべきである。更に、添付の特許請求の範囲で規定されている本発明の範囲から逸脱することなく、上記に記載されていない均等物及び変形例が使用されてよい。
【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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