(57)【要約】      （修正有）【課題】電力増幅器の歪補償装置のフィードバック系に障害が発生した時に過大信号入力により電力増幅器が破損されるのを防止する。【解決手段】電力増幅器３の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部６、算出された補償係数を特定振幅で"１"にすることにより正規化する正規化部１０、振幅毎の正規化された補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて補償係数を読み出すメモリ８、読み出された正規化された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器１、補償係数演算部６に入力するＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号に正規化時における特定振幅の補償係数を乗算して当該変換されたデジタル信号のレベルを変える第２の乗算器１１を備えた電力増幅器の歪補償装置。【選択図】        図１
2004363793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力デジタル信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を所定のレベルまで増幅して出力する電力増幅器に対して、増幅された出力アナログ信号の成分を取り出して当該電力増幅器の歪を補償するための補償係数を算出し、算出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する電力増幅器の歪補償装置において、前記電力増幅器の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部と、算出された補償係数を特定振幅で１にすることにより正規化する正規化部と、振幅毎の正規化された補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて正規化された補償係数を読み出すメモリと、このメモリから読み出された正規化された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器と、前記補償係数演算部に入力する前記Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号に前記正規化時における特定振幅の補償係数を乗算して当該変換されたデジタル信号のレベルを変える第２の乗算器を備えたことを特徴とする電力増幅器の歪補償装置。
【請求項２】
入力デジタル信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を所定のレベルまで増幅して出力する電力増幅器に対して、増幅された出力アナログ信号の成分を取り出して当該電力増幅器の歪を補償するための補償係数を算出し、算出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する電力増幅器の歪補償装置において、前記電力増幅器の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部と、算出された振幅毎の補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて補償係数を読み出すメモリと、読み出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器と、前記Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を一定期間積分して平均レベルを検出するレベル検出器と、検出された平均レベルが予め設定された閾値を超えた場合に前記補償係数演算部の出力を停止させる制御信号を生成するコンパレータを備えたことを特徴とする電力増幅器の歪補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は無線送信設備の電力増幅器で発生する歪を補償する適応制御型プレディストーション歪補償器（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｅｒ：ＡＤＰＤ）を用いた電力増幅器の歪補償装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力増幅器の歪補償装置として、送信電力増幅器の歪を補償するための歪補償係数を送信信号のパワーに対応させてメモリに記憶しておき、送信信号のパワーに応じた歪補償係数を用いてプリディストーション部で送信信号に歪補償処理を施し、歪補償処理を施されたデジタルの送信信号をＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換して送信電力増幅器に入力し、歪補償係数演算部で、歪補償前の送信信号と送信電力増幅器の出力側からフィードバックされるフィードバック信号とに基づいて歪補償係数を演算し、歪補償係数更新部が、演算された歪補償係数でメモリの歪補償係数を更新するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。さらにこの技術では、歪補償処理を施された送信信号がＤ／Ａ変換器のダイナミックレンジを越えないように、歪補償係数演算部で演算された歪補償係数を補正し、この補正された歪補償係数でメモリの歪補償係数を更新するように構成している。したがって、Ｄ／Ａ変換器のダイナミックレンジの範囲内であれば、プリディストーション部の平均出力は補償係数の大小により変動する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２５１１４８号公報（第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力増幅器の歪補償装置は以上のように構成されているので、フィードバック信号系のＡ／Ｄ変換器等の回路不良、ケーブル断線などが発生し、フィードバック信号レベルが低下することが起こった場合、補償係数演算部がこのレベル低下を電力増幅器の出力低下と判断して、大きな補償係数が乗算器にて乗算され、電力増幅器に過大な信号が入力されて、電力増幅器を破損してしまうなどの問題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、歪補償装置のフィードバック系の障害発生時に過大信号入力により電力増幅器が破損されるのを防止する電力増幅器の歪補償装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力増幅器の歪補償装置は、入力デジタル信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を所定のレベルまで増幅して出力する電力増幅器に対して、増幅された出力アナログ信号の成分を取り出して当該電力増幅器の歪を補償するための補償係数を算出し、算出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する電力増幅器の歪補償装置において、電力増幅器の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部と、算出された補償係数を特定振幅で１にすることにより正規化する正規化部と、振幅毎の正規化された補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて正規化された補償係数を読み出すメモリと、このメモリから読み出された正規化された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器と、補償係数演算部に入力するＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号に正規化時における特定振幅の補償係数を乗算して当該変換されたデジタル信号のレベルを変える第２の乗算器を備えたものである。
【０００７】
この発明に係る電力増幅器の歪補償装置は、入力デジタル信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を所定のレベルまで増幅して出力する電力増幅器に対して、増幅された出力アナログ信号の成分を取り出して当該電力増幅器の歪を補償するための補償係数を算出し、算出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する電力増幅器の歪補償装置において、電力増幅器の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部と、算出された振幅毎の補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて補償係数を読み出すメモリと、読み出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器と、Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を一定期間積分して平均レベルを検出するレベル検出器と、検出された平均レベルが予め設定された閾値を超えた場合に補償係数演算部の出力を停止させる制御信号を生成するコンパレータを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電力増幅器の歪補償装置の構成を示すブロック回路図である。図において、乗算器１は入力されるデジタル信号に歪補償処理を施す手段、Ｄ／Ａ変換器２は歪補償処理されたデジタル信号をアナログ信号に変換する手段、電力増幅器３は所定のレベルまで変換されたアナログ信号を増幅する手段である。方向性結合器４は電力増幅器３の出力のアナログ信号成分を取り出す手段、Ａ／Ｄ変換器５は方向性結合器４で取り出されたアナログ信号をフィードバック信号としてデジタル信号に変換する手段である。遅延器７はフィードバック信号とタイミングを合わせるために入力のデジタル信号を遅延する手段である。補償係数演算部６は歪補償前の入力デジタル信号とフィードバック信号に基づき補償係数を算出する手段である。正規化部１０は予め設定した補償係数の振幅値を用いて補償係数演算部６で算出された振幅毎の補償係数を正規化する手段である。メモリ８は振幅毎の正規化された補償係数を記憶する手段である。振幅計算部９は入力デジタル信号の振幅を算出する手段である。乗算器（第２の乗算器）１１はフィードバックされる変換されたデジタル信号に正規化時における特定振幅の補償係数を乗算し当該変換されたデジタル信号のレベルを変える手段ある。
【０００９】
次に歪補償装置の通常動作について説明する。
送信情報を表すデジタル信号が入力されると、その入力デジタル信号は乗算器１に与えられる。また、入力デジタル信号は、振幅計算部９で振幅を算出される。算出された振幅がメモリ８に入力されると、その振幅に対応した後述する正規化された補償係数がメモリ８から読み出され、乗算器１に与えられる。乗算器１では、入力デジタル信号に正規化時における特定振幅の補償係数が乗算され、電力増幅器３による歪を補償する補償処理を行う。乗算器１で補償処理されたデジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器２においてアナログ信号に変換され、電力増幅器３において所定の電力に増幅され送信のため出力される。ここで、電力増幅器３で発生する歪は、乗算器１で加えられた歪と打消し合うため、電力増幅器３からは低歪のアナログ信号が出力される。
【００１０】
電力増幅器３からの出力アナログ信号の一部は、方向性結合器４において取り出され、Ａ／Ｄ変換器５にてデジタル信号に変換される。補償係数演算部６では、変換されたデジタル信号と補償処理前の入力デジタル信号を比較し、その差分を極小化するように演算が行われ、電力増幅器３の歪を相殺する逆歪を入力に与える補償係数が求められる。なお、補償係数演算部６への入力デジタル信号は、遅延器７において、乗算器１、Ｄ／Ａ変換器２、電力増幅器３、方向性結合器４およびＡ／Ｄ変換器５の信号通過時間分だけ遅延され、フィードバック信号とのタイミングを合わせている。補償係数演算部６で算出された補償係数は正規化部１０で後述のように正規化され、振幅ごとの正規化された補償係数はメモリ８に記憶される。また、正規化時における特定振幅の補償係数はＡ／Ｄ変換器５の出力に乗算される。
【００１１】
次に、フィードバック信号系のＡ／Ｄ変換器５などの回路不良、ケーブル断線などが発生し、フィードバック信号のレベルが低下した場合の歪補償装置の動作について述べる。
図２は補償係数の正規化方法について説明するものである。図２（Ａ）は、フィードバック系の不良により、補償係数演算部６で過大な補償係数の演算結果が得られたときの振幅対補償係数を示す。この補償係数を、正規化せずに乗算器１でそのまま入力デジタル信号に乗算すると、約２倍の振幅になるデジタル信号が入力されるため、電力増幅器３は破損する。このため、予め設定した振幅での補償係数を監視し、その補償係数Ｋａを１．０にするように正規化を行う。図２の例では補償係数を０．５倍している。その他の振幅の補償係数も１／Ｋａ倍することにより、図２（Ｂ）のように、補償係数曲線を保持したまま、正規化された補償係数が得られる。この方法によれば、乗算器１の出力は過大になることはない。正規化時に補償係数が１／Ｋａされているため、補償係数演算部６へ入力されるフィードバック信号を乗算器１１にてＫａ倍し、補償係数演算部６の出力からフィードバック信号が補償係数演算部６に入力されるまでの利得を一定に保つことにより、補償係数演算部６が正しい演算を行うことができる。
【００１２】
以上のように、この実施の形態１によれば、電力増幅器３の出力アナログ信号をＡ／Ｄ変換器５によりデジタル信号に変換し、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて補償係数演算部６が振幅毎の補償係数を算出し、正規化部１０により、算出された補償係数を特定振幅で１にすることにより正規化し、振幅毎の正規化された補償係数をメモリ８に記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて正規化された補償係数を読み出し、読み出された正規化された補償係数を乗算器１で入力デジタル信号に乗算し、補償係数演算部６に入力するＡ／Ｄ変換器５で変換されたデジタル信号に正規化時における特定振幅の補償係数を第２の乗算器１１により乗算して当該変換されたデジタル信号のレベルを変えるようにしている。したがって、フィードバック系のＡ／Ｄ変換器５などの回路不良、ケーブル断線などが発生した場合でも、正規化された補償係数を用いることにより、電力増幅器３に過大な信号が入力されるのを抑え、電力増幅器３の破損を防止する効果が得られる。
【００１３】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による電力増幅器の歪補償装置の構成を示すブロック回路図である。図において、図１に相当する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。レベル検出部（積分器）１２はＡ／Ｄ変換器５で変換されたデジタル信号を一定期間積分して平均レベルを検出する手段である。コンパレータ１３は検出された平均レベルが予め設定された閾値を超えた場合に補償係数演算部６の出力を停止させる制御信号を生成する手段である。
【００１４】
次に動作について説明する。
フィードバック系のＡ／Ｄ変換器５の出力信号の一部がレベル検出部１２に与えられ、一定期間積分されて平均レベルが求められる。得られた平均レベルはコンパレータ１３で予め設定されている閾値と比較され、閾値より高い場合には適性レベル範囲内として補償係数演算部６で算出された振幅ごとの補償係数がメモリ８に記憶される。したがって、これら補償係数が入力デジタル信号に乗算されることになる。
【００１５】
フィードバック系の不良により、フィードバック信号レベルが低下した場合の動作について説明する。このとき、補償係数演算部６では大きな補償係数が演算結果として得られる。しかし、一方、レベル検出部１２が検出するＡ／Ｄ変換器５のアナログ信号の平均レベルが低下し、コンパレータ１３で予め設定された閾値より低く適性レベル範囲外となったとき、コンパレータ１３の出力制御信号により補償係数演算部６の出力を停止する。このことにより、過大な補償係数がメモリ８に与えられ更新されることはない。したがって、乗算器１で、入力デジタル信号に乗算される補償係数は、その前に記憶された安全なものとなるので、電力増幅器３の破壊を防止することができる。
【００１６】
この場合、補償係数演算部６の補償係数の更新周期Ｔｒとレベル検出器１２の積分時間Ｔｉの関係で、Ｔｒ＞Ｔｉとなるように設計することで、更新前に動作を停止することが可能になる。補償係数の更新は電力増幅器３の特性変化に追随するためのものであり、主にデバイスの温度変動による特性変化に追随するためのものである。このため、補償係数の更新周期Ｔｒは１００ｍｓ以上あるいは１ｓ以上にすることは可能で、レベル検出器１２での積分時間Ｔｉより十分大きくすることができる。
【００１７】
以上のように、この実施の形態２によれば、電力増幅器３の出力アナログ信号をＡ／Ｄ変換器５でデジタル信号に変換し、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて補償係数演算部６が振幅毎の補償係数を算出し、算出された振幅毎の補償係数をメモリ８に記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて補償係数を読み出し、読み出された補償係数を乗算器１で入力デジタル信号に乗算し、Ａ／Ｄ変換器５で変換されたデジタル信号をレベル検出器で一定期間積分して平均レベルを検出し、コンパレータ１３により平均レベルが予め設定された閾値を超えた場合に補償係数演算部６の出力を停止させるようにしている。したがって、フィードバック信号のレベルを監視することで、その値の異常低下に補償係数の更新を停止でき、フィードバック系のＡ／Ｄ変換器５などの回路不良、ケーブル断線などが発生した場合でも、電力増幅器３に過大な信号が入力されるのを抑え、電力増幅器３の破損を防止する効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、入力デジタル信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を所定のレベルまで増幅して出力する電力増幅器に対して、増幅された出力アナログ信号の成分を取り出して当該電力増幅器の歪を補償するための補償係数を算出し、算出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する電力増幅器の歪補償装置において、電力増幅器の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部と、算出された補償係数を特定振幅で１にすることにより正規化する正規化部と、振幅毎の正規化された補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて正規化された補償係数を読み出すメモリと、このメモリから読み出された正規化された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器と、補償係数演算部に入力するＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号に正規化時における特定振幅の補償係数を乗算して当該変換されたデジタル信号のレベルを変える第２の乗算器を備えるように構成したので、フィードバック系の不良によりフィードバック信号のレベルが低下した場合でも、正規化された補償係数を用いることにより、過大な信号が電力増幅器に入力されることなく、電力増幅器の破損を防止できる効果がある。
【００１９】
この発明によれば、入力デジタル信号をＤ／Ａ変換したアナログ信号を所定のレベルまで増幅して出力する電力増幅器に対して、増幅された出力アナログ信号の成分を取り出して当該電力増幅器の歪を補償するための補償係数を算出し、算出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する電力増幅器の歪補償装置において、電力増幅器の出力アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、所定量遅延された入力デジタル信号と変換されたデジタル信号に基づいて振幅毎の補償係数を算出する補償係数演算部と、算出された振幅毎の補償係数を記憶し、入力デジタル信号の振幅に応じて補償係数を読み出すメモリと、読み出された補償係数を入力デジタル信号に乗算する乗算器と、Ａ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を一定期間積分して平均レベルを検出するレベル検出器と、検出された平均レベルが予め設定された閾値を超えた場合に補償係数演算部の出力を停止させる制御信号を生成するコンパレータを備えるように構成したので、フィードバック信号のレベルを監視することで、その値の異常低下に補償係数の更新を停止でき、フィードバック系のＡ／Ｄ変換器などの回路不良、ケーブル断線などが発生した場合でも、電力増幅器に過大な信号が入力されるのを抑え、電力増幅器の破損を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電力増幅器の歪補償装置の構成を示すブロック回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る補償係数の正規化方法を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による電力増幅器の歪補償装置の構成を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
１  乗算器、２  Ｄ／Ａ変換器、３  電力増幅器、４  方向性結合器、５  Ａ／Ｄ変換器、６  補償係数演算部、７  遅延器、８  メモリ、９  振幅計算部、１０  正規化部、１１  乗算器（第２の乗算器）、１２  レベル検出部（積分器）、１３  コンパレータ。
【図１】
2004363793.tif 000003
【図２】
2004363793.tif 000004
【図３】
2004363793.tif 000005