(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス発生ユニット（１０２）を使用して複数の訓練信号バーストを生成するステップと、
増幅器（１１６）を含む電子回路（１００）に該複数の訓練信号バーストを印加するステップとを含み、該複数の訓練信号バーストのうちの少なくとも１つは、該増幅器（１１６）と関連するプレディストーション回路（１１０）がトラフィック信号を実際に処理している間に印加され、該複数の訓練信号バーストの各々は、該プレディストーション回路（１１０）を調整するのに使用され、該複数の訓練信号バーストのうちの該少なくとも１つは、該トラフィック信号と反比例するパワー・レベルを有している方法。
【請求項２】
該複数の訓練信号バーストのうちの他の少なくとも１つの訓練信号バーストは、該電子回路（１００）がトラフィック信号を処理するために使用される前に、該電子回路（１００）に印加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該複数の訓練信号バーストのうちの該少なくとも１つが該トラフィック信号と合成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該複数の訓練信号バーストのうちの該少なくとも１つが、該増幅器のほぼ全ダイナミック・レンジを励起することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該複数の訓練信号バーストの各々が該増幅器のほぼ全ダイナミック・レンジを励起することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複数の訓練信号バーストを生成するパルス発生器（１０２）と、
増幅器（１１６）を含む電子回路（１００）に該複数の訓練信号バーストを印加、するユニットを含み、該複数の訓練信号バーストのうちの少なくとも１つは、該増幅器（１１６）と関連するプレディストーション回路（１１０）がトラフィック信号を実際に処理している間に印加され、該複数の訓練信号バーストの各々は、該プレディストーション回路（１１０）を調整するのに使用され、該複数の訓練信号バーストのうちの該少なくとも１つは、該トラフィック信号と反比例するパワー・レベルを有している装置。
【請求項７】
該ユニットが、該電子回路（１００）に該複数の訓練信号バーストを印加して、該プレディストーション回路（１１０）を訓練することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に係数推定方法に関し、詳細にはデジタル的にプレディストーション（predistortion：前置歪み）が行われる送信器および／または増幅器に関して使用される係数推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のＷ−ＣＤＭＡ（広帯域符号分割多重アクセス方式）３Ｇ（第３世代）システムは、モバイルの音声、映像、および高速データ通信のインフラを形成する可能性が高い。ブロードバンド・インターネット・サービスの数は、固定式ネットワークにおいて急速に増加しており、自宅にブロードバンド環境を備えることに慣れた人々は、次に同様のブロードバンド・モバイル環境を期待し始めている。その結果、この３Ｇシステムは、より多くの加入者を収容し、ブロードバンド・モバイル・データ通信を提供するように発展しつつある。
【０００３】
第３世代システム用のネットワークおよびトランシーバ基地局（ＢＴＳ）が配備されてきたが、これらの基地局は、完全な３Ｇモバイル・サービスを提供するために必要な機能を備えていない。次の段階の設備では、Ｗ−ＣＤＭＡおよびＣＤＭＡ２０００システム用のＨＳＤＰＡ（Ｈigh Ｓpeed Ｄownlink Ｐacket Ａccess：高速ダウンリンクパケットアクセス）など、より大容量でより高速のデータ・サービスをサポートしなければならない。しかし、大容量基地局の全消費電力は、現在の小容量基地局の消費電力と比べてより大きくなる傾向にある。というのは、大容量基地局が、より多くの無線周波数（Ｒadio Ｆrequency：ＲＦ）キャリアを使用し、より多くのベースバンド信号処理ユニットを備えるからである。この消費電力の増加のために、現在の基地局インフラを使用して大容量基地局を構築することが困難になっている。特に、大容量基地局で使用される電力増幅器が発生する熱は、現在の基地局インフラの熱除去能力をはるかに上回っている。大容量基地局で使用される電力増幅器の線形性が高まれば、現在の基地局インフラで、それらの電力増幅器を使用できる可能性がある。
【０００４】
増幅器は、その出力信号が入力信号を正確に増幅したものになるように、そのダイナミック・レンジ全域で一定の利得を提供することが理想的である。しかし、実際には、増幅器は非線形な振幅および位相の歪みなど、理想的でない特性を示す。これらの特性は望ましくないものであり、その増幅器を使用するシステムの性能を低下させるおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この１つの効果が、入力周波数成分の整数倍の和および差に等しい出力周波数が発生することである。この効果は、相互変調歪み（ＩnterＭodulation Ｄistortion：ＩＭＤ）と呼ばれており、マルチキャリア・システムまたはマルチチャンネル・システムで使用するように設計された大電力無線周波数（ＲＦ）増幅器においては、特に望ましくないものである。例えば、ワイヤレス・システムで使用されるブロードバンド増幅器では、ある帯域にわたって固定した周波数間隔で存在する多数のチャンネルを増幅する結果として、各種の望ましくない相互変調積を発生するおそれがある。
【０００６】
増幅器の非線形性を補償するために、増幅器を線形領域で動作させることができる。すなわち、増幅器の電力レベルを下げるほど、増幅器が示す非線形性は弱くなる。この技法は、増幅器の許容動作範囲を制限する可能性がある。というのは、望ましくない非線形性を避けるために、増幅器を最大出力電力以下で使用しなければならないからである。
【０００７】
他の可能な線形化の方法は、増幅器のフィールド実装に先立って増幅器に適用されるテスト・ステージを使用することを含んでいる。事前テスト・ステージを通じて、テスト信号をゆっくり増幅し、対応する出力信号をある時間にわたってサンプリングし、入力信号とサンプリングされた出力信号とを比較することが可能であり、その結果、サンプリングが実施された時点でのその増幅器に固有の歪みパラメータを決定することができる。これらの歪みパラメータはまた歪み係数とも呼ばれているが、これらを使用して、増幅器からの出力が可能な限り線形になるように、増幅器の入力信号を修正することができる。増幅器の非線形性を補償するこの技法は、完了までにかなりの時間を必要とする。さらに、決定された歪みパラメータは、多様な増幅器入力信号に対して最適でない可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の例示的な実施形態においては、少なくとも１つの信号バースト（signal burst）を、増幅器を含む送信器に印加して、その増幅器と関連するプレディストーション（predistortion：前置歪み）回路を訓練または調節（train or adjust）する。訓練の結果生成されたプレディストーション係数を送信器が使用して、それが処理する通話トラフィックにプレディストーションを行うことができる。
【０００９】
本発明の一つの例示的な実施形態においては、あるユニットが、増幅器を含む送信器に少なくとも１つの訓練信号バースト（training signal burst）を印加して、その増幅器に関連するプレディストーション回路を訓練または調節する。第１の実施形態と同様に、訓練の結果生成されたプレディストーション係数を送信器が使用して、ワイヤレス通信システムの通話トラフィックにプレディストーションを行うことができる。
【００１０】
本発明の他の例示的な実施形態においては、第１の訓練信号バーストを印加し、その第１の訓練信号バーストに基づく第１の係数の集合を計算し、第２の訓練信号バーストを印加し、第２の訓練信号バーストに、第１の係数の集合を使用してプレディストーションを行い、同時に、そのプレディストーションが行われた第２の訓練信号バーストに基づく第２の係数の集合を計算する。
【００１１】
本発明の例示的な実施形態は、以下に示される詳細な説明および添付の図面からより完全に理解されるようになるであろう。図面中、同じ要素は同じ参照番号で示されている。図面は、説明のために示されたものにすぎず、したがって本発明の例示的な実施形態を制限するものではない。
【００１２】
本項に記載する本発明の例示的な実施形態は、単に本発明を説明するためのものに過ぎない。したがって、例示的な実施形態が本発明を制限するものと考えるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１に、本発明の例示的な実施形態による送信器について説明する。第２に、本発明の例示的な実施形態によるパルス発生ユニットについて説明する。第３に、本発明の例示的な実施形態による係数推定方法についてについて説明する。最後に、本発明の代替の例示的な実施形態について説明する。
【００１４】
送信器の実施形態
図１は、パルス発生ユニット１０２（後述）が接続された、本発明の例示的な実施形態による係数推定方法を実施する送信器１００を示す。送信器１００は、信号を送信する多様な装置中で実装することができる。例えば、送信器１００は、トランシーバ基地局（ＢＴＳ）、トランシーバなどの中で使用できる。
【００１５】
送信器１００は、プレディストーション・ユニット１１０、デジタル／アナログ変換器１１２、第１のミクサ／フィルタ・ユニット１１４、増幅器１１６、第２のミクサ／フィルタ・ユニット１１８、アナログ／デジタル変換器１２０、増幅器特性推定ユニット１２２、プレディストーション関数計算ユニット（a calculate predistortion function unit）１２４、および参照テーブル・ユニット１２６を含む。ソース信号ｕ（ｎ）は、送信器１００に入力され、プレディストーション・ユニット１１０によって処理される。ソース信号ｕ（ｎ）は、プレディストーション・ユニット１１０によって、プレディストーションが行われることもあれば、行われないこともある。すなわち、プレディストーション・ユニット１１０は、ソース信号ｕ（ｎ）を増幅器１１６までそのまま通過させて増幅することができ、それを送信器１００が出力する。しかし、プレディストーション・ユニット１１０は、プレディストーション・ユニット１１０内でソース信号ｕ（ｎ）にプレディストーションを行うこともできる。
【００１６】
通常、プレディストーション関数がすでに推定されている場合には、プレディストーション・ユニット１１０は、ソース信号ｕ（ｎ）にプレディストーションを行う。プレディストーション・ユニット１１０は信号ｘ（ｎ）を出力し、その信号をデジタル／アナログ変換器１１２がアナログ信号に変換する。次いで、変換された信号を、第１のミクサ／フィルタ・ユニット１１４が無線周波数（ＲＦ）に上方変換（up-convert）する。このＲＦ信号を、増幅器１１６が受け取り、増幅し、出力信号ｚ（ｎ）として出力し、これをアンテナ１２８が送信する。
【００１７】
増幅器１１６からの出力信号ｚ（ｎ）をサンプリングし、増幅器特性推定ユニット１２２にフィードバックすることもできる。この場合は、第２のミクサ／フィルタ・ユニット１１８が増幅器１１６の信号出力を処理する。第２のミクサ／フィルタ・ユニット１１８は、出力信号ｚ（ｎ）を中間周波数（ＩＦ）帯域の信号に下方変換（down-convert）する。このＩＦ信号は、アナログ／デジタル変換器１２０によって信号ｙ（ｎ）に変換され、それを増幅器特性推定ユニット１２２によって処理することができる。
【００１８】
増幅器特性推定ユニット１２２は、既知のプロセスを使用し、プレディストーション・ユニット１１０からの出力である信号ｘ（ｎ）とアナログ／デジタル変換器１２０から受け取ったアナログ信号ｙ（ｎ）とを比較する。増幅器特性推定ユニット１２２の出力は、増幅器１１６のベースバンド挙動（baseband behavior）をモデル化する複素多項式である。
【００１９】
ユニット１２２によって出力されたこの複素多項式を、プレディストーション関数計算ユニット１２４が既知の方法で使用して、信号ｕ（ｎ）とｚ（ｎ）の間の関係を可能な限り線形にする係数ベクトルを与える近似関数を提供する。理想的には、この近似関数は、増幅器特性推定ユニット１２２からの出力である複素多項式の逆関数になるはずである。
【００２０】
係数ベクトルの複数の係数は、参照テーブル・ユニット１２６中に参照テーブルの形で格納することができる。参照テーブル・ユニット１２６を使用することで、係数を実行中に計算しなければならない場合に必要になるはずの計算負荷が不要になる。参照テーブル・ユニット１２６がない場合には、プレディストーション計算ユニット１２４は、直接プレディストーション・ユニット１１０と接続することができ、その結果、計算した係数を、プレディストーション関数計算ユニット１２４からプレディストーション・ユニット１１０に直接送ることができる。とはいえ、プレディストーション・ユニット１１０は、入力信号ｕ（ｎ）に対するほぼ線形な関係を有する出力信号ｚ（ｎ）を提供するために、係数を使用して入力信号ｕ（ｎ）にプレディストーションを行う。
【００２１】
パルス発生ユニット
前述のように、図１には、送信器１００に接続されたパルス発生器１０２が示されている。パルス発生器１０２は、ホワイト・ガウス・ノイズ、ユニフォーム・ホワイト・ノイズ、ポアソン・ノイズなどのパルスを発生することが可能であり、それらを送信器１００が受け取り、処理することができる。これらのパルスは、通常、特定のパワー・レベルを有する。具体的には、これらのパルスは、通常、増幅器１１６の全ダイナミック・レンジを励起またはほぼ励起することができるパワー・レベルを有している。
【００２２】
本発明の一実施形態では、送信器１００が、実際のトラフィック信号を処理する前にパルス発生器１０２を使用してその送信器を訓練する。特に、プレディストーション・ユニット１１０が使用し、参照テーブル１２６中に格納される複数の係数は、送信器１００がサービスを開始する前に生成しておかなければならない。パルス発生器１０２が発生するパルスは、この目的のために、増幅器特性推定ユニット１２２およびプレディストーション関数計算ユニット１２４が使用する。
【００２３】
例えば、パルス発生器１０２が発生する少なくとも１つまたは複数のパルスは、増幅器１１６をそのダイナミック・レンジの上限まで励起することだけを目的として、送信器１００に印加することができる。このことが望ましいのは、トラッフィック信号が処理されている通常の動作中には、増幅器１１６は、その全ダイナミック・レンジの上限にまで達しないかもしれないからである。これらのパルスをまた、増幅器特性推定ユニット１２２およびプレディストーション関数計算ユニット１２４が既知の方法で処理して、１組のプレディストーション係数を生成する。これらの係数は、参照テーブル・ユニット１２６に格納することができ、それをプレディストーション・ユニット１１０が使用して、送信器１００が処理する通常のトラッフィック信号にプレディストーションを行うことができる。
【００２４】
本発明の代替の実施形態においては、パルス発生ユニット１０２は、少なくとも１つのパルスを発生する。このパルスは、トラフィック信号に加算されて増幅器１１６の全ダイナミック・レンジを励起またはほぼ励起する。例えば、パルス発生ユニット１０２は、送信器１００が実際のトラフィック信号を処理する前に、２つのパルスを発生させることができ、それを使用して送信器１００が訓練される。続いて、パルス発生ユニット１０２は、追加のパルスを発生させることができ、そのパルスは、送信器１００がトラッフィック信号を処理するときに、その信号に加算される。したがって、係数は、最初にトラフィック信号がない状態で生成され、次いでトラフィック信号が処理されている間に生成される。トラフィック信号にパルスを加算する際に、パルス発生ユニット１０２が現在のトラフィック信号のパワー・レベルを考慮しなければならないことに留意されたい。すなわち、加算されるパルスは、それが印加されるトラフィック信号の現在のパワー・レベルに反比例するものでなければならない。
【００２５】
図２は、本発明の例示的な実施形態による、送信器１００を訓練するために使用される複数のパルス３０２を示すグラフ２００である。図３は、１つのパルス３０２がトラフィック信号３０４に加算されている、本発明の代替の例示的な実施形態による複数のパルス３０２を示すグラフ３００である。図２および３の縦軸は、増幅器１１６のダイナミック・レンジを表し、横軸は、時間を表す。
【００２６】
図２に示されるように、トラフィック信号３０４が存在する前に、パルス発生器１０２から送信器１００に複数のパルス３０２が印加される。それに代わる方法として、図３には、トラフィック信号３０４が存在する前に送信器１００に印加される２つのパルス３０２、およびトラフィック信号３０４がすでに存在しているときに送信器１００に印加される１つのパルス３０２が示されている。特に、パルス３０２は、増幅器１１６の最大ダイナミック・レンジを超えないようにトラフィック信号３０４のパワー・レベルを考慮しながら、トラフィック信号３０４に加算して印加される。
【００２７】
推定方法の実施形態
本発明の例示的な実施形態による係数推定方法を、図２に即して詳細に論じる。例示的な実施形態による係数推定方法は、送信器が動作サービス状態に置かれる前に、プレディストーション・システムを使用して送信器を訓練する方法に関する。しかし、説明するこの係数推定方法が、トラフィック信号を実際に処理中の送信器にも適用できることを理解されたい。
【００２８】
例示的な実施形態を、図１に示す送信器に即して論じるが、これは例示のために行うものに過ぎない。特に、本発明の例示的な実施形態による係数推定方法は、図１に示す送信器に類似した他の装置においても実装することができる。
【００２９】
図２に示すように、第１の振幅を有する第１のパルスが送信器１００に印加される（Ｓ２００）。第１のパルス（信号）は、プレディストーションを受けずにプレディストーション・ユニット１１０を通過する。これは、参照テーブル・ユニット１２６中に、現在、プレディストーション係数が格納されていないからである。
【００３０】
第１のパルスが、上記の処理を受けた後、それを増幅器特性推定ユニット１２２が信号ｙ（ｎ）として受け取る。増幅器特性推定ユニット１２２は、複素多項式を計算し、その式をプレディストーション関数計算ユニット１２４に送る（Ｓ２０２）。プレディストーション関数計算ユニット１２４は、その複素多項式に基づき、複数の係数からなる係数ベクトルを提供する。この係数ベクトルは、参照テーブル１２６中に格納することができる（Ｓ２０４）。これらの係数を、プレディストーション・ユニット１１０が直接使用して、送信器１００に入力される信号にプレディストーションを行うこともできる。
【００３１】
次いで、第２の振幅を有する第２のパルスが、送信器１００に印加される（Ｓ２０６）。第２のパルス（信号）は、プレディストーション・ユニット１１０を通過し、そのとき参照テーブル１２６中に格納された係数によってプレディストーションが行われる。（Ｓ２０８）。使用される係数は、第１のパルスの結果として計算されたものである。
【００３２】
第２のパルスが、上記の処理を受けた後、それを増幅器特性推定ユニット１２２が信号ｙ（ｎ）として受け取る。増幅器特性推定ユニット１２２は、複素多項式を計算し、その式をプレディストーション関数計算ユニット１２４に送る（Ｓ２１０）。プレディストーション関数計算ユニット１２４は、その複素多項式に基づいて複数の係数からなる係数ベクトルを提供する。この係数ベクトルは、参照テーブル１２６に格納することができる（Ｓ２１２）。これらの係数を、プレディストーション・ユニット１１０が直接使用して、送信器１００に入力される信号にプレディストーションを行うこともできる。
【００３３】
続いて、第３の振幅を有する第３のパルスが送信器１００に印加される（Ｓ２１４）。第３のパルス（信号）は、プレディストーション・ユニット１１０を通過し、そのとき参照テーブル１２６中に格納された係数でプレディストーションが行われる（Ｓ２１６）。使用される係数は、第２のパルスの結果として計算されたものである。
【００３４】
第３のパルスが上記の処理を受けた後、それを増幅器特性推定ユニット１２２が信号ｙ（ｎ）として受け取る。増幅器特性推定ユニット１２２は、複素多項式を計算し、その式をプレディストーション関数計算ユニット１２４に送る（Ｓ２１８）。プレディストーション関数計算ユニット１２４は、この複素多項式に基づいて、複数の係数からなる係数ベクトルを提供する。この係数ベクトルは、参照テーブル１２６に格納することができる（Ｓ２２０）。これらの係数をプレディストーション・ユニット１１０が直接使用して、送信器１００に入力される信号にプレディストーションを行うこともできる。
【００３５】
最後に、送信器１００が３つのパルスを処理した後、送信器は通話処理を可能にすることができる（Ｓ２２２）。すなわち、通話トラフィックが処理でき、同時に参照テーブル１２６中に格納された係数を使用して、実際にプレディストーションを行うことができるようになる。
【００３６】
本発明の例示的な実施形態に従って３つのパルスを処理することで１組の係数が提供され、それを送信器１００が使用して、入ってくる通話トラフィックにプレディストーションを行うことができるが、この１組の係数は、送信器１００の動作特性に生じ得る変化に応じて修正しかつ／または置き換えることができる。特に、増幅器１１６の動作特性は経時的に変化する可能性がある。例えば、増幅器１１６は、ある期間にわたり、様々な温度およびパワー・レベルで動作する場合がある。このような場合、参照テーブル１２６中に格納された係数は、増幅器特性推定ユニット１２２およびプレディストーション関数計算ユニット１２４によって修正することができ、その結果、増幅器１１６に関する特性の変化が考慮されることになる。
【００３７】
代替実施形態
本発明の例示的な実施形態は、３つのパルスだけを使用して送信器のプレディストーション機構を訓練することに限定されるものではない。具体的には、より多くのパルスを使用して、より優れた線形性が提供できるプレディストーション係数を提供することができる。同様に、送信器の線形性があまり重要でない場合は、３つより少ない数のパルスを使用することもできる。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態は、それぞれ第１、第２、および第３の振幅を有する３つのパルスを使用するものとして説明されている。これらの振幅レベルは、互いに等しくてもよく、また異なっていてもよい。例えば、第１の振幅レベルは第２の振幅レベルより小さくてもよく、第２の振幅レベルは第３の振幅レベルより小さくてもよい。同様に、第３の振幅レベルは第２の振幅レベルより小さくてもよく、第２の振幅レベルは第１の振幅レベルより小さくてもよい。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態は上記のように説明されているが、この実施形態が多様な形に変形できることは明白であろう。このような変形形態は、本発明の例示的な実施形態の趣旨および範囲から逸脱するものとは見なされず、同業者にとって明らかであるような修正はすべて、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の例示的な実施形態による方法を実施するための、パルス発生ユニットが接続された送信器を示す図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態による、送信器を訓練するために使用される複数のパルスを示すグラフである。
【図３】１つのパルスがトラフィック信号に加算されている、本発明の例示的な実施形態による複数のパルスを示すグラフである。
【図４】本発明の例示的な実施形態による係数推定方法を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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