(57)【要約】【課題】  歪補償対象となる増幅器２に入力される信号を入力して、当該入力信号に予め歪を与えて、当該増幅器２で発生する歪を補償するプリディストータを提供する。【解決手段】  増幅器レプリカ手段１１が、増幅器２の入出力特性と同一な入出力特性又は近似する入出力特性を有して、信号を入力して出力する。差検出手段１２が、プリディストータ１への入力信号と増幅器レプリカ手段１１からの出力信号との差を検出する。増幅器レプリカ入力信号変化手段１３が、差検出手段１２により検出される差が小さくなるように、増幅器レプリカ手段１１に入力する信号を変化させる。変化信号出力手段１３が、増幅器レプリカ入力信号変化手段１３により変化させられた信号を増幅器２へ出力する。【選択図】  図１
2005333353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪補償対象となる増幅器に入力される信号を入力して、当該入力信号に予め歪を与えて、当該増幅器で発生する歪を補償するプリディストータにおいて、
前記増幅器の入出力特性と同一な入出力特性又は近似する入出力特性を有して、信号を入力して出力する増幅器レプリカ手段と、
当該プリディストータへの入力信号と前記増幅器レプリカ手段からの出力信号との差を検出する差検出手段と、
前記差検出手段により検出される差が小さくなるように、前記増幅器レプリカ手段に入力する信号を変化させる増幅器レプリカ入力信号変化手段と、
前記増幅器レプリカ入力信号変化手段により変化させられた信号を前記増幅器へ出力する変化信号出力手段と、
を備えたことを特徴とするプリディストータ。
【請求項２】
請求項１に記載のプリディストータにおいて、
前記増幅器から出力される信号に基づいて当該信号に含まれる歪を検出する歪検出手段と、
前記歪検出手段により検出される歪が小さくなるように、前記増幅器レプリカ手段が有する入出力特性を変化させるパラメータを更新する増幅器レプリカパラメータ更新手段と、
を備えたことを特徴とするプリディストータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプリディストータにおいて、
当該プリディストータへの入力信号は、ベースバンド或いは中間周波数の信号であり、
前記増幅器は、無線送信用の増幅器であり、
前記増幅器レプリカ手段は、前記増幅器のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性と同一な特性又は近似する特性を実現する機能と、前記増幅器のメモリ効果の特性と同一な特性又は近似する特性を実現する機能を有し、前記増幅器の入出力特性と同一な入出力特性又は近似する入出力特性として平均利得がゼロデシベル又は約ゼロデシベルである特性を有しており、
前記増幅器レプリカ手段と前記差検出手段と前記増幅器レプリカ入力信号変化手段を備えた歪補償ユニットを複数設けて直列に接続し、
前記変化信号出力手段は、最終段の歪補償ユニットの前記増幅器レプリカ入力信号変化手段により変化させられた信号を前記増幅器へ出力し、
当該プリディストータは、当該プリディストータへの入力信号のサンプル周期毎に、当該入力信号にプリディストーション歪を与えて、当該プリディストーション歪を与えた信号を初段の歪補償ユニットの前記増幅器レプリカ手段への入力信号とする副プリディストータ手段を備えた、
ことを特徴とするプリディストータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、増幅器により入力信号を増幅するに際して当該増幅器で発生する歪をプリディストーション方式により補償するプリディストーション方式歪補償機能付き増幅装置で用いられるプリディストータに関し、特に、増幅器で発生するメモリ効果による非線形歪を補償するプリディストータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、移動通信システムの基地局装置では、送信機の増幅部で、送信対象となる信号を増幅器により増幅することが行われる。また、増幅器では入力信号のレベルなどに応じて非線形歪が発生するため、プリディストーション方式などにより当該歪を補償することが行われる。
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５０７１９６号公報
【特許文献２】特表平８−５０４５５０号公報
【特許文献３】特許第３０５１９８４号公報
【特許文献４】特許第３２２９３３５号公報
【非特許文献１】川口、赤岩、「偶数次ひずみの影響を受ける増幅器に対する適応プレディストータ型ひずみ補償」、信学技報、ＭＷ２００２−２０８（２００３−０３）、ｐ．６３−６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のプリディストーション方式では、ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）−ＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）変換及びＡＭ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）−ＰＭ（Ｐｈａｓｅ）変換による非線形の歪と、メモリ効果による歪との両方を効果的に補償することが未だに不十分であるといった不具合があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、ＡＭ−ＡＭ変換及びＡＭ−ＰＭ変換による非線形の歪と、それ以外の例えばメモリ効果に代表されるものが影響して発生する歪を効果的に補償することができるプリディストータ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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るプリディストータでは、歪補償対象となる増幅器に入力される信号を入力して、当該入力信号に予め歪を与えて、当該増幅器で発生する歪を補償するに際して、次のような処理を行う。
すなわち、増幅器レプリカ手段が、前記増幅器の入出力特性と同一な入出力特性又は近似する入出力特性を有して、信号を入力して出力する。差検出手段が、当該プリディストータへの入力信号と前記増幅器レプリカ手段からの出力信号との差を検出する。増幅器レプリカ入力信号変化手段が、前記差検出手段により検出される差が小さくなるように、前記増幅器レプリカ手段に入力する信号を変化させる。変化信号出力手段が、前記増幅器レプリカ入力信号変化手段により変化させられた信号を前記増幅器へ出力する。
なお、この場合、前記増幅器へ出力される前記増幅器レプリカ入力信号変化手段により変化させられた信号が、予め歪を与えられた信号に相当する。
従って、歪補償対象となる増幅器の入出力特性と同一な又は近似する入出力特性で入出力した出力信号とプリディストータへの入力信号との差が小さくなるように当該入出力特性への入力信号を変化させて、当該変化させた信号を前記増幅器へ出力するため、前記増幅器の入出力特性により受ける歪がゼロ（０）又は小さくなり、これにより、前記増幅器について、ＡＭ−ＡＭ変換及びＡＭ−ＰＭ変換による非線形の歪と、メモリ効果による歪との両方を効果的に補償することができる。
【０００６】
ここで、歪補償対象となる増幅器としては、種々なものが用いられてもよい。
また、プリディストータは、通常、歪補償対象となる増幅器の前段に備えられて、歪補償対象となる増幅器に入力される前の信号に予め歪を与える。
また、増幅器レプリカ手段の入出力特性としては、例えば、歪補償対象となる増幅器の入出力特性に近い方が好ましいが、実用上で有効であれば、種々な精度のものが用いられてもよく、種々な増幅器モデルが用いられてもよい。
また、増幅器レプリカ手段の入出力特性としては、例えば、利得が１であるようなものが用いられ、或いは、利得がＧである増幅器レプリカ手段の前後に利得が（１／Ｇ）である増幅器や減衰器などの信号レベル変化手段が備えられて、これらを合わせて利得が１になるような構成が用いられてもよい。
【０００７】
また、差検出手段による検出結果に基づいて増幅器レプリカ手段に入力される信号を変化させて歪補償対象となる増幅器へ出力する処理は、例えば、プリディストータへの入力信号の区切り毎に実行され、一例として、サンプル周期毎に実行される。
また、増幅器レプリカ手段に入力される信号が増幅器レプリカ入力信号変化手段により変化させられるに際して、初期的に増幅器レプリカ手段に入力される信号としては、例えば、プリディストータへの入力信号が用いられてもよく、或いは、他の信号が用いられてもよい。
一構成例として、プリディストータへの入力信号にプリディストーション歪を与えて、当該プリディストーション歪を与えた信号を初期的に増幅器レプリカ手段へ入力する副プリディストータ手段を備えることも可能である。この場合、初期的にプリディストーション歪を与えることにより、例えば、差検出手段により検出される差を小さくするまでに要する処理量や処理時間を低減させることが可能である。当該プリディストーション歪としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、予め設定された歪が用いられ、比較的に粗い精度のものが用いられてもよい。
【０００８】
また、差検出手段により検出される差が小さくなるようにする態様としては、例えば、当該差が最小となるようにする態様を用いるのが好ましいが、種々な態様が用いられてもよい。
また、増幅器レプリカ入力信号変化手段により増幅器レプリカ手段に入力する信号を変化させる態様としては、例えば、所定の回数だけ変化させる態様や、所定の時間だけ変化させる態様や、差検出手段により検出される差が所定の閾値以下又は未満となったことを判定するまで変化させる態様などを用いることができる。そして、変化信号出力手段は、例えば、増幅器レプリカ入力信号変化手段によりこのような態様で変化させられた結果となる信号を歪補償対象となる増幅器へ出力する。
【０００９】
本発明に係るプリディストータでは、一構成例として、次のような処理を行う。
すなわち、歪検出手段が、前記増幅器から出力される信号に基づいて、当該信号に含まれる歪を検出する。増幅器レプリカパラメータ更新手段が、前記歪検出手段により検出される歪が小さくなるように、前記増幅器レプリカ手段が有する入出力特性を変化させるパラメータを更新する。
従って、歪補償対象となる増幅器から出力される増幅信号に含まれる歪が小さくなるように増幅器レプリカ手段の入出力特性がパラメータの更新により変化させられるため、増幅器レプリカ手段の入出力特性が適正な特性へ近付けられて、歪補償の精度を向上させることができる。
【００１０】
ここで、歪補償対象となる増幅器から出力される信号に含まれる歪は、プリディストータにより補償しきれずに残存した歪に相当する。
また、歪検出手段により検出される歪が小さくなるようにする態様としては、例えば、当該歪が最小となるようにする態様を用いるのが好ましいが、種々な態様が用いられてもよい。
また、増幅器レプリカ手段が有する入出力特性を変化させるパラメータとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、増幅器のモデル構成に応じて、ＡＭ−ＡＭ変換による特性を表すテーブル値や、ＡＭ−ＰＭ変換による特性を表すテーブル値や、メモリ効果による特性を表すテーブル値や、所定の演算係数や、位相などの所定の物理量の変化量などを用いることができる。
【００１１】
本発明に係るプリディストータでは、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、当該プリディストータへの入力信号は、ベースバンド或いは中間周波数の信号である。
前記増幅器は、無線送信用の増幅器である。
前記増幅器レプリカ手段は、前記増幅器のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性と同一な特性又は近似する特性を実現する機能と、前記増幅器のメモリ効果の特性と同一な特性又は近似する特性を実現する機能を有している。
また、前記増幅器レプリカ手段は、前記増幅器の入出力特性と同一な入出力特性又は近似する入出力特性として平均利得がゼロデシベル又は約ゼロデシベルである特性を有している。
【００１２】
当該プリディストータでは、前記増幅器レプリカ手段と前記差検出手段と前記増幅器レプリカ入力信号変化手段を備えた歪補償ユニットを複数設けて直列に接続している。
そして、前記変化信号出力手段は、最終段の歪補償ユニットの前記増幅器レプリカ入力信号変化手段により変化させられた信号を前記増幅器へ出力する。
また、当該プリディストータでは、副プリディストータ手段が、当該プリディストータへの入力信号のサンプル周期毎に、当該入力信号にプリディストーション歪を与えて、当該プリディストーション歪を与えた信号を初段の歪補償ユニットの前記増幅器レプリカ手段への入力信号とする。
従って、直列に接続された複数の歪補償ユニットにより順次処理を行うため、例えば１つの歪補償ユニットの構成により同様な処理を繰り返して行うような場合と比べて、それぞれの歪補償ユニットに必要とされる処理速度を低減させることが可能である。
【００１３】
ここで、複数の歪補償ユニットの数としては、種々な数が用いられてもよい。
また、副プリディストータ手段により与えるプリディストーション歪としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、予め設定された歪が用いられ、比較的に粗い精度のものが用いられてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明に係るプリディストータによると、歪補償対象となる増幅器の入出力特性と同一な入出力特性又は近似する入出力特性を有して信号を入力して出力する増幅器レプリカ機能を備えて、当該プリディストータへの入力信号と前記増幅器レプリカ機能からの出力信号との差を検出し、当該差が小さくなるように前記増幅器レプリカ機能に入力する信号を変化させて、当該変化させた信号を前記増幅器へ出力するようにしたため、歪補償対象となる増幅器について、ＡＭ−ＡＭ変換及びＡＭ−ＰＭ変換による非線形の歪と、それ以外の例えばメモリ効果に代表されるものが影響して発生する歪を効果的に補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の第１実施例を説明する。
図１には、本発明を適用したプリディストータ付き増幅装置の構成例を示してある。
本例のプリディストータ付き増幅装置は、プリディストータ１と、増幅器２と、方向性結合器３を備えている。
プリディストータ１は、増幅器のレプリカ（増幅器レプリカ）１１と、比較器１２と、歪補償制御部１３を備えている。
【００１７】
本例のプリディストータ付き増幅装置により行われる動作の一例を示す。
プリディストータ１への入力信号は、歪補償制御部１３及び比較器１２に入力される。
まず、歪補償制御部１３は、プリディストータ１への入力信号をそのまま増幅器レプリカ１１に入力する。
増幅器レプリカ１１は、増幅器２のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形性と同様な特性を有するとともにメモリ効果の特性と同様な特性を有しており、また、増幅器レプリカ１１の利得は１．０である。増幅器レプリカ１１は、歪補償制御部１３から入力される信号を当該増幅器レプリカ１１が有する特性により変化させて比較器１２へ出力する。
【００１８】
比較器１２は、増幅器レプリカ１１からの入力信号とプリディストータ１への入力信号とを比較して、これら２つの信号の誤差ベクトルの情報を歪補償制御部１３へ出力する。
歪補償制御部１３は、比較器１２から入力される情報により特定される誤差ベクトルを小さくするアルゴリズムを用いて、当該誤差ベクトルが小さくなるように、増幅器レプリカ１１への入力信号を更新する。
そして、プリディストータ１では、誤差ベクトルを用いてアルゴリズムにより増幅器レプリカ１１への入力信号を更新すること及び増幅器レプリカ１１からの出力信号とプリディストータ１への入力信号とを比較して誤差ベクトルを求めることから成る一連の処理を繰り返して行い、これにより、誤差ベクトルは収束してゼロ（０）となる。この状態で、歪補償制御部１３は、増幅器レプリカ１１への入力信号と同じ信号を増幅器２へ出力する。
【００１９】
ここで、増幅器レプリカ１１の非線形特性と増幅器２の非線形特性とは等しいため、誤差ベクトルがゼロ（０）になるときにおける増幅器レプリカ１１への入力信号を、そのまま増幅器２の入力信号とすれば、増幅器２からの出力信号は完全に歪が補償された信号となる。
また、プリディストータ１では、入力信号の１サンプルについて複数回アルゴリズム演算を行う必要があるため、例えば高速演算が行われる。
また、増幅器２では温度変化や経年変化によって非線形特性が変わるため、増幅器レプリカ１１の特性についても適応的に更新するのが好ましい。本例では、増幅器レプリカ１１の適応制御を行っている。
具体的には、増幅器２からの出力信号の一部を例えば方向性結合器３により取得して歪補償制御部１３へ入力することにより、フィードバックを行う。歪補償制御部１３は、増幅器２から方向性結合器３を介して入力される信号に含まれる歪を検出して、当該歪が小さく（例えば、最小に）なるように増幅器レプリカ１１の特性を更新する。この更新処理については、温度変化や経年変化に追従すればよいため、例えば低速処理でよい。
なお、本例では、歪補償制御部１３は、増幅器レプリカ１１の特性が増幅器２の特性と異なっている場合においても比較器１２からの出力（誤差ベクトル）をゼロ（０）にするため、増幅器２から方向性結合器３を介して入力されるフィードバックの信号に含まれる歪は全て増幅器レプリカ１１の誤差ととらえることができる。
【００２０】
また、本例では、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ）変換器や、直交変調器（又は、直交変調部）や、アップコンバータや、フィルタなどは示していないが、適宜設けられてもよい。また、環境変化に適応する目的で用いられるフィードバック信号の存在などについても、特に制限は無い。また、フィードバック信号を用いるために、ダウンコンバータや、発振器や、フィルタや、直交復調器（又は、直交復調部）や、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器などが、適宜設けられてもよい。また、歪補償制御部１３では、フィードバック信号に含まれる歪を検出するために、プリディストータ１への入力信号を用いることもできる。
また、本例のプリディストータ付き増幅装置では、例えば、Ｉ成分及びＱ成分から成る複素信号が扱われて複素演算されて処理される。
【００２１】
また、増幅器２のモデル構成としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、図８に示されるような構成や、図９に示されるような構成や、他の構成を用いることができる。
増幅器レプリカ１１としては、図８に示されるようなものや、図９に示されるようなものや、他の種々な増幅器のモデル構成を用いることができる。
本例では、歪補償制御部１３は、増幅器２からのフィードバック信号に含まれる歪が小さくなるように、増幅器レプリカ１１のパラメータを更新する。
ここで、通常、増幅器レプリカ１１のパラメータとしては、多いほど、増幅器２に対する近似精度がよくなる。一般に、デバイスレベルの精密な等価回路上ではパラメータは多数あり、特に、図８や図９に示される構成におけるパラメータの影響度が特性に対して支配的である。図８や図９に示される構成におけるパラメータとしては、固定位相変化器７２による位相変化量φ１や、乗算器７６、８５により乗算する値α１、α２や、遅延素子７４、８３により遅延させる時間Ｔや、増幅部分７１、８１が有するＡＭ−ＡＭ特性やＡＭ−ＰＭ特性のテーブル値がある。
【００２２】
図８や図９に示される増幅部分７１、８１は、ＡＭ−ＡＭ特性のテーブルやＡＭ−ＰＭ特性のテーブルを有している。増幅器レプリカ１１の内部の増幅部分が図８や図９に示される増幅部分７１、８１と同様なテーブルを有している場合、このようなテーブルのテーブル値は、種々な手法により更新されてもよい。
例えば、入力信号の電力又は振幅の値に対するテーブル値について、全ての電力値又は振幅値に対応するテーブル値をテーブルに格納してそれぞれ更新することや、或いは、代表点となる電力値又は振幅値に対応するテーブル値をテーブルに格納して代表値として摂動法などにより更新して、これらの代表値を直線により補間することや又はルートナイキスト補間などを用いて曲線により補間することにより、代表点の間における電力値又は振幅値に対応するテーブル値を決定することができる。補間により得られるテーブル値は、テーブルに記憶されてもよく、或いは、記憶されなくともよい。なお、学習方法としては摂動法以外の種々なものが用いられてもよく、補間法としてはナイキスト補間法以外の種々なものが用いられてもよい。
【００２３】
具体例として、テーブルが記憶する複数の点を、一部が重複する複数の区間において曲線補間し、当該曲線補間により得られるそれぞれの曲線を結合することで、当該テーブルが記憶する点を更新することができる。また、入力電力値又は入力振幅値と歪量とを対応させて記憶するテーブルの各テーブル点の内で一部の点を代表点として学習を行い、代表点に基づいて他の点を補間してテーブルを生成するに際して、複数の異なる区間で曲線補間して得られるそれぞれの曲線を結合してテーブルを生成することができる。補間曲線の結合点としては、例えば、増幅器の変曲点を用いることができる。
【００２４】
このように、本例のプリディストータ付き増幅装置のプリディストータ１では、歪補償対象となる増幅器２と同じ或いは近似する非線形特性を有する増幅器レプリカ１１を備え、増幅器レプリカ１１からの出力が装置への入力と等しくなるときにおける増幅器レプリカ１１への入力信号を求め、当該求めた信号を増幅器２への入力信号とする。
具体的には、本例のプリディストータ１では、歪補償対象となる増幅器２と同じ或いは近似する非線形特性を有する増幅器レプリカ１１が所定の信号を増幅し、比較器１２が増幅器レプリカ１１からの出力信号とプリディストータ１への入力信号との誤差ベクトルを演算し、また、歪補償制御部１３が、比較器１２により演算される誤差ベクトルを例えば最小にするように増幅器レプリカ１１への入力信号（前記所定の信号）を更新して、収束した或いは所定の複数回更新された増幅器レプリカ１１への入力信号を増幅器２への入力信号とする。
【００２５】
また、本例のプリディストータ１では、歪補償制御部１３が、増幅器レプリカ１１の非線形特性を、増幅器２の非線形特性に合わせて、適応更新する。
例えば、本例のプリディストータ１では、増幅器２のレプリカ１１と、増幅器レプリカ１１の特性を増幅器２の特性に一致させる制御ループと、当該プリディストータ１への入力信号に対する増幅器レプリカ１１からの出力信号の歪を例えば最小にする予歪を算出する機能を備えて、前記予歪を増幅器２に与える構成において、増幅器レプリカ１１では、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形性特性とメモリ効果の発生による特性を学習し、また、他のパラメータを更新することも可能である。
【００２６】
以上のように、本例では、歪ブロック（本例では、増幅器２）に入力する信号に予歪を与えることで、前記歪ブロックで発生する歪を補償するプリディストータ１において、前記歪ブロックに相似した入出力特性（伝達関数）を再現するレプリカ機能（本例では、増幅器レプリカ１１）と、当該プリディストータ１ヘの入力信号と前記レプリカ機能からの出力信号との差分を出力する比較機能（本例では、比較器１２）と、前記比較機能からの出力を小さくすることを目標に前記レプリカ機能に与える予歪信号を算出する演算機能（本例では、歪補償制御部１３）を備え、当該演算機能が算出する予歪信号を前記歪ブロックに与える。
また、本例では、上記のようなプリディストータ１において、少なくとも前記歪ブロックからの出力信号を入力して前記歪ブロックで発生する歪を検出する歪検出機能（本例では、歪補償制御部１３）と、当該歪検出機能により検出される歪を小さくするように前記レプリカ機能が有する可変のパラメータを更新する制御機能（本例では、歪補償制御部１３）を備え、前記演算機能は、当該プリディストータ１へのデジタル入力信号のサンプル周期毎に、前記予歪信号の初期値を設定する第１の処理と、前記レプリカ機能に前記予歪信号を与えて前記比較機能からの出力を受け取る第２の処理と、前記比較機能からの出力を小さくするように前記予歪信号を更新する第３の処理を実行し、当該第２の処理及び当該第３の処理を反復して行って得られる予歪信号を前記歪ブロックに与える。
【００２７】
従って、本例のプリディストータ付き増幅装置のプリディストータ１では、増幅器２のレプリカ１１を用いた歪補償方式により、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による非線形歪や、メモリ効果によって発生する歪や、その他の歪を、完全に或いは高精度に補償して低減させることができる。
一例として、移動通信システムの基地局装置の送信部において、電力増幅器で発生する歪を本例のプリディストータ１によりデジタルプリディストーション（ＤＰＤ）方式で補償することにより、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による非線形歪に加えて、メモリ効果の影響などについても効果的に補償することができる。
【００２８】
なお、本例のプリディストータ１では、増幅器レプリカ１１の機能により増幅器レプリカ手段が構成されており、比較器１２の機能により差検出手段が構成されており、歪補償制御部１３の機能により増幅器レプリカ入力信号変化手段や変化信号出力手段が構成されている。
また、本例のプリディストータ１では、方向性結合器３の機能や歪補償制御部１３の機能により歪検出手段が構成されており、歪補償制御部１３の機能により増幅器レプリカパラメータ更新手段が構成されている。
また、本例では、増幅器２により、歪補償対象となる増幅器が構成されている。
【実施例２】
【００２９】
本発明の第２実施例を説明する。
図２には、本例のプリディストータ付き増幅装置の構成例を示してある。
本例のプリディストータ付き増幅装置は、プリディストータ２１と、Ｄ／Ａ変換器２２と、アップコンバータ２３と、増幅器２４と、方向性結合器２５と、フィードバック部（フィードバックブロック）２６を備えている。
プリディストータ２１は、増幅器のレプリカ（増幅器レプリカ）３１と、第１の加算器３２と、乗算器３３と、第２の加算器３４と、遅延部３５と、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３６と、第１のスイッチ（ＳＷ１）３７と、第２のスイッチ（ＳＷ２）３８を備えている。なお、乗算器３３としては、例えば、複素乗算器が用いられる。
【００３０】
本例のプリディストータ付き増幅装置により行われる動作の一例を示す。
プリディストータ２１への入力信号は、まず第１のスイッチ３７がプリディストータ２１の入力側（“ａ”側）に接続されることにより、増幅器レプリカ３１及び遅延部３５に入力される。また、プリディストータ２１への入力信号は、第１の加算器３２に入力される。なお、本例では、プリディストータ２１への入力信号はデジタル信号である。
増幅器レプリカ３１は、増幅器２４が有する非線形特性と同じ非線形特性を有しており、つまり、増幅器２４のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形性と同様な特性を有するとともにメモリ効果の特性と同様な特性を有している。また、増幅器レプリカ３１の利得は１．０である。増幅器レプリカ３１は、第１のスイッチ３７を介して入力される信号を当該増幅器レプリカ３１が有する特性により変化させて第１の加算器３２へ出力する。
【００３１】
第１の加算器３２は、増幅器レプリカ３１から入力される信号からプリディストータ２１への入力信号を減算して、これにより求められる両信号の誤差ベクトルに相当する信号を乗算器３３へ出力する。なお、第１の加算器３２は、例えば、図１に示されるプリディストータ１の比較器１２と同様な役割を有している。
乗算器３３は、第１の加算器３２から入力される誤差ベクトルの信号と所定の値λとを乗算して、当該乗算結果の信号を第２の加算器３４へ出力する。ここで、所定の値λとしては、例えば、一般的なＬＭＳアルゴリズムで用いられる係数として、１．０以下の値が用いられている。
遅延部３５は、第１のスイッチ３７を介して入力される信号を所定の時間だけ遅延させて第２の加算器３４へ出力する。ここで、遅延部３５における当該所定の時間（遅延時間）としては、増幅器レプリカ３１と第１の加算器３２と乗算器３３と第２の加算器３４を有する信号経路を通過する信号とのタイミングを合わせる時間が設定される。
【００３２】
第２の加算器３４は、遅延部３５から入力される信号から、乗算器３３から入力される信号（係数λが乗算された誤差ベクトルの信号）を減算し、当該減算結果の信号を第２のスイッチ３８へ出力する。まずは、第２のスイッチ３８がフィードバック側（“ｃ”側）と接続され、次に、第１のスイッチ３７がフィードバック側（“ｂ”側）と接続されるように切り替えられ、これにより、第２の加算器３４からの出力信号がフィードバックされて増幅器レプリカ３１及び遅延部３５に入力され、増幅器レプリカ３１及び遅延部３５の入力信号が更新される。
このようなフィードバックループの処理を複数回繰り返して行うと、乗算器３３から出力される信号（係数λが乗算された誤差ベクトルの信号）はゼロ（０）となり、ここで、第２のスイッチ３８をプリディストータ２１の出力側（“ｄ”側）と接続するように切り替える。すると、第２の加算器３４から出力される信号は、第２のスイッチ３８を介して、Ｄ／Ａ変換器２２に入力される。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換器２２は、第２のスイッチ３８を介して入力される信号をデジタル信号からアナログ信号へ変換して、アップコンバータ２３へ出力する。
アップコンバータ２３は、Ｄ／Ａ変換器２２から入力される信号を無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の信号へ周波数変換して、増幅器２４へ出力する。
増幅器２４は、アップコンバータ２３から入力される信号を増幅して出力する。ここで、上記のように増幅器レプリカ３１からの出力信号に関する誤差ベクトルがゼロ（０）であるため、増幅器２４からの出力信号は歪の無い信号となり、歪が補償されて増幅されたものとなる。
【００３４】
また、増幅器レプリカ３１の特性（パラメータ）について、学習が行われる。
方向性結合器２５は、増幅器２４からの出力信号の一部を分配してフィードバックブロック２６へ出力する。
フィードバックブロック２６は、ダウンコンバート機能やＡ／Ｄ変換機能などを有しており、方向性結合器２５から入力される信号に対してダウンコンバート処理やＡ／Ｄ変換処理などの適切な処理を行った後に、当該処理後の信号を、歪補償制御を行うＤＳＰ３６へ出力する。
ＤＳＰ３６は、増幅器２４から方向性結合器２５及びフィードバックブロック２６を介して入力される信号に含まれる歪を検出して、当該歪が小さく（例えば、最小に）なるように、増幅器レプリカ３１の特性を適応的に更新する。
【００３５】
ここで、ＤＳＰ３６では、フィードバック信号に含まれる歪を検出するために、プリディストータ２１への入力信号を用いることもできる。
また、本例のプリディストータ付き増幅装置では、例えば、Ｉ成分及びＱ成分から成る複素信号が扱われて複素演算されて処理される。
また、本例では、ＬＭＳのアルゴリズムを用いた場合を示したが、他の種々なアルゴリズムが用いられてもよい。
また、本例のプリディストータ２１では、ＬＭＳ等で予歪を発生するループ（予歪ループ）と、増幅器レプリカ３１の特性を歪補償対象となる増幅器２４の特性に一致させるためのループ（増幅器レプリカループ）が存在しており、予歪ループは増幅器レプリカ３１の近似精度に無関係にサンプル毎に収束する。つまり、現在の増幅器レプリカ３１に対して歪が例えば最小になる入力信号を常に算出し、また、増幅器レプリカ３１の近似が悪いとその分だけ増幅器２４からの出力の歪が残留するだけである。そして、当該歪を例えば最小にするように増幅器レプリカループが動作する。増幅器レプリカ３１の更新速度は、通常、予歪ループと比べてかなり遅くてもよく、例えば、増幅器２４の温度変動に追いつける程度であればよい。
【００３６】
また、本例のＬＭＳでは、プリディストータ２１への入力信号が変わるたび毎（サンプル毎）に、ＬＭＳが初めから収束をし直すが、例えば、ステップサイズパラメータλの値を複素数にしてプリディストータ２１への入力に応じて可変にすることなどにより、演算量を減少させることが可能である。
また、ＤＳＰ３６により最適化する増幅器レプリカ３１のパラメータとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、増幅器レプリカ３１として図８や図９に示されるようなモデル構成が用いられる場合には、固定位相変化器７２による位相変化量φ１や、乗算器７６、８５により乗算する値α１、α２や、遅延素子７４、８３により遅延させる時間Ｔや、増幅部分７１、８１が有するＡＭ−ＡＭ特性やＡＭ−ＰＭ特性のテーブル値（代表点のみでもよい）のうちの１以上を用いることができる。
【００３７】
以上のように、本例では、歪ブロック（本例では、増幅器２４）に入力する信号に予歪を与えることで、前記歪ブロックで発生する歪を補償するプリディストータ２１において、前記歪ブロックに相似した入出力特性（伝達関数）を再現するレプリカ機能（本例では、増幅器レプリカ３１）と、当該プリディストータ２１ヘの入力信号と前記レプリカ機能からの出力信号との差分を出力する比較機能（本例では、第１の加算器３２）と、前記比較機能からの出力を小さくすることを目標に前記レプリカ機能に与える予歪信号を更新するフィードバックループを備え、これにより得られる予歪信号を前記歪ブロックに与える。
また、本例では、上記のようなプリディストータ２１において、少なくとも前記歪ブロックからの出力信号を入力して前記歪ブロックで発生する歪を検出する歪検出機能（本例では、ＤＳＰ３６）と、当該歪検出機能により検出される歪を小さくするように前記レプリカ機能が有する可変のパラメータを更新する制御機能（本例では、ＤＳＰ３６）を備え、前記フィードバックループは、当該プリディストータ２１へのデジタル入力信号のサンプル周期毎に、前記予歪信号の初期値を設定する第１の処理と、前記レプリカ機能に前記予歪信号を与えて前記比較機能からの出力を取得する第２の処理と、前記比較機能からの出力を小さくするように前記予歪信号を更新する第３の処理を実行し、当該第２の処理及び当該第３の処理を反復して行って得られる予歪信号を前記歪ブロックに与える。
【００３８】
従って、本例のプリディストータ付き増幅装置のプリディストータ２１では、増幅器２４のレプリカ３１を用いた歪補償方式により、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による非線形歪や、メモリ効果によって発生する歪や、その他の歪を、完全に或いは高精度に補償して低減させることができる。
一例として、移動通信システムの基地局装置の送信部において、電力増幅器で発生する歪を本例のプリディストータ２１によりデジタルプリディストーション（ＤＰＤ）方式で補償することにより、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による非線形歪に加えて、それ以外の例えばメモリ効果に代表されるものが影響して発生する歪を効果的に補償することができる。
【００３９】
なお、本例のプリディストータ２１では、増幅器レプリカ３１の機能により増幅器レプリカ手段が構成されており、第１の加算器３２の機能により差検出手段が構成されており、乗算器３３の機能や第２の加算器３４の機能や遅延部３５の機能やスイッチ３７、３８の機能により増幅器レプリカ入力信号変化手段や変化信号出力手段が構成されている。
また、本例のプリディストータ２１では、方向性結合器２５の機能やフィードバックブロック２６の機能やＤＳＰ３６の機能により歪検出手段が構成されており、ＤＳＰ３６の機能により増幅器レプリカパラメータ更新手段が構成されている。
また、本例では、増幅器２４により、歪補償対象となる増幅器が構成されている。
【実施例３】
【００４０】
本発明の第３実施例を説明する。
図３には、本例のプリディストータ付き増幅装置の構成例を示してある。
本例のプリディストータ付き増幅装置は、図１に示される構成と比べて、プリディストータ１ａの入力端と歪補償制御部１３との間にプリディストーション部（ＰＤ部）１４が備えられているといった点を除いては、同様な構成を有している。また、図３では、図１に示したものと同様な構成部２、３、１１〜１３については同一の符号を用いて示してある。
【００４１】
本例のプリディストータ付き増幅装置のプリディストータ１ａにより行われる動作の一例として、図１に示されるものとは異なる部分について説明する。
すなわち、本例では、プリディストータ１ａの入力端から入力された信号（プリディストータ１ａへの入力信号）が比較器１２に入力されるとともにプリディストーション部１４に入力され、プリディストーション部１４により例えば粗くプリディストーション方式で歪補償された信号が歪補償制御部１３に入力される。歪補償制御部１３では、増幅器レプリカ１１へ与える初期的な信号として、プリディストーション部１４から入力された信号をそのまま出力する。
【００４２】
従って、本例のプリディストータ１ａでは、例えば粗い精度のテーブルを有したプリディストータから構成されるプリディストーション部１４を用いて、入力信号のプリディストーション結果を増幅器レプリカ１１に関するループ（予歪ループ）の初期値として使用することにより、当該ループにおける処理の反復回数を低減することができる。例えば、プリディストータ１ａへの入力信号が変わるたび毎（サンプル毎）に初めから収束処理をし直しになるような場合においても、素早く収束させることができる。
なお、本例では、プリディストーション部１４の機能により副プリディストータ手段が構成されている。
【実施例４】
【００４３】
本発明の第４実施例を説明する。
図４には、本例のプリディストータ付き増幅装置の構成例を示してある。
本例のプリディストータ付き増幅装置は、図２に示される構成と比べて、プリディストータ２１ａの入力端と第１のスイッチ３７との間にプリディストーション部（ＰＤ部）３９が備えられているといった点を除いては、同様な構成を有している。また、図４では、図２に示したものと同様な構成部２２〜２６、３１〜３８については同一の符号を用いて示してある。
【００４４】
本例のプリディストータ付き増幅装置のプリディストータ２１ａにより行われる動作の一例として、図２に示されるものとは異なる部分について説明する。
すなわち、本例では、プリディストータ２１ａの入力端から入力された信号（プリディストータ２１ａへの入力信号）が第１の加算器３２に入力されるとともにプリディストーション部３９に入力され、プリディストーション部３９により例えば粗くプリディストーション方式で歪補償された信号が第１のスイッチ３７を介して増幅器レプリカ３１及び遅延部３５に入力される。
【００４５】
従って、本例のプリディストータ２１ａでは、例えば粗い精度のテーブルを有したプリディストータから構成されるプリディストーション部３９をＬＭＳ処理の前段に備えて、入力信号のプリディストーション結果を増幅器レプリカ３１に関するループ（予歪ループ）の初期値として使用することにより、当該ループにおける処理の反復回数を低減することができる。例えば、プリディストータ２１ａへの入力信号が変わるたび毎（サンプル毎）にＬＭＳ処理が初めから収束し直しになるような場合においても、素早く収束させることができる。
なお、本例では、プリディストーション部３９の機能により副プリディストータ手段が構成されている。
【実施例５】
【００４６】
本発明の第５実施例を説明する。
図５には、本例のプリディストータを構成するプリディストータユニット４１の構成例を示してある。
本例のプリディストータは、図５に示されるプリディストータユニット４１と同様な構成を有する複数（本例では、ｎ個）のプリディストータユニットを直列に接続して構成されている。
第１段目のプリディストータユニットは、本例のプリディストータへの入力信号を入力して、当該信号を処理した結果の信号を第２段目のプリディストータユニットへ出力する。
第ｉ段目（ｉ＝２、３、・・・、（ｎ−１））のプリディストータユニットは、前段（第（ｉ−１）段目）のプリディストータユニットからの出力信号を入力して、当該信号を処理した結果の信号を次段（第（ｉ＋１）段目）のプリディストータユニットへ出力する。
第ｎ段目のプリディストータユニットは、第（ｎ−１）段目のプリディストータユニットからの出力信号を入力して、当該信号を処理した結果の信号を歪補償対象となる増幅器側へ出力する。
また、第２段目以降の各プリディストータユニットについても、本例のプリディストータへの入力信号が入力されて処理に用いられる。
【００４７】
本例のプリディストータは、概略的には、図２に示されるプリディストータ２１や図４に示されるプリディストータ２１ａが予歪ループを形成して信号を反復して処理するのに対して、直列に接続された複数のプリディストータユニット４１により信号を順に処理することにより、同様な効果を得るものである。
本例のプリディストータユニット４１は、増幅器レプリカ５１と、第１の加算器５２と、乗算器５３と、第２の加算器５４と、遅延部５５を備えている。なお、乗算器５３としては、例えば、複素乗算器が用いられる。
第１の加算器５２には本例のプリディストータへの入力信号が入力され、増幅器レプリカ５１及び遅延部５５には前段のステージである前段のプリディストータユニットからの出力信号が入力され或いは初段のプリディストータユニットにおいては本例のプリディストータへの入力信号が入力され、また、第２の加算器５４からの出力信号は次段のステージである次段のプリディストータユニットへ出力され或いは最終段のプリディストータユニットにおいては増幅器側（例えば、図２に示されるのと同様なＤ／Ａ変換器）へ出力される。
ここで、本例のプリディストータへの入力信号としては、現在において補償対象としているサンプルの入力信号が用いられ、必要に応じてタイミングの調整が行われる。
【００４８】
また、増幅器レプリカ５１と第１の加算器５２と乗算器５３と第２の加算器５４と遅延部５５では、例えば、図２に示されるプリディストータ２１に備えられた対応する処理部３１〜３５により行われる処理と同様な処理が行われる。
また、本例では、複数のプリディストータユニットに対して共通のＤＳＰが備えられている。そして、このＤＳＰは、歪補償対象となる増幅器からの出力信号に基づいて、各プリディストータユニットの増幅器レプリカに対してその特性を適応更新するための制御信号を出力して、その特性を更新する。
また、本例のプリディストータでは、例えば、Ｉ成分及びＱ成分から成る複素信号が扱われて複素演算されて処理される。
【００４９】
以上のように、本例のプリディストータでは、増幅器レプリカ５１からの出力信号と当該プリディストータへの入力信号との差分を取得などする構成部分を有するプリディストータユニットを複数備えて、マルチステージ化している。
各プリディストータユニットでは、歪補償対象となる増幅器と同じ或いは近似する非線形特性を有する増幅器レプリカ５１が入力信号を増幅し、第１の加算器５２が増幅器レプリカ５１からの出力信号とプリディストータへの入力信号との誤差ベクトルを演算し、乗算器５３が当該誤差ベクトルに所定値λを乗算し、第２の加算器５４が遅延部５５からの入力信号から乗算器５３による乗算結果を減じて出力する。
そして、このような処理を複数のプリディストータユニットにより連続して行うことにより、前記誤差ベクトルが例えば最小になるように、増幅器レプリカへの入力信号が更新されていき、収束した或いは所定の複数回更新された信号が歪補償対象となる増幅器への入力信号とされる。
また、各プリディストータユニットの増幅器レプリカの非線形特性は、歪補償対象となる増幅器の非線形特性に合わせて適応更新される。
【００５０】
また、プリディストータの一構成例を示す。この構成例では、更に、図３や図４に示されるようなプリディストーション部１４、３９に相当する副プリディストータ機能を有している。
ベースバンド若しくは中間周波数（ＩＦ：Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）のデジタルＩＱ信号を入力して、無線送信用の増幅器で発生する歪を補償するための予歪を与えて前記増幅器に出力するプリディストータにおいて、次のような機能を備えた。
すなわち、前記増幅器のメモリ効果を再現するためのメモリ（遅延）機能と前記増幅器の非線形性を再現するための歪テーブルとを有して前記増幅器の入出力特性（伝達関数）を平均利得が約ゼロ（０）デシベルになるように再現するレプリカ機能（本例では、増幅器レプリカ５１）と、前記プリディストータヘの入力信号と前記レプリカ機能からの出力信号との誤差ベクトルを出力する比較機能（本例では、第１の加算器５２）と、前記プリディストータへの入力信号のサンプル周期毎に前記予歪信号の初期値を与える副プリディストータ機能と、現在における前記レプリカ機能からの出力に基づく前記誤差ベクトルをより小さくする予歪信号を算出して次のレプリカ機能への入力信号として出力する演算機能（本例では、乗算器５３や第２の加算器５４や遅延部５５）を備えた。
また、前記演算機能により算出した予歪信号がＤ／Ａ変換されてＲＦ信号へ周波数変換されて前記増幅器により増幅された信号から、前記増幅器で発生する歪を検出する歪検出機能と、前記歪を小さく（例えば、最小に）するように前記レプリカ機能が有する可変のパラメータを更新する制御機能（本例では、ＤＳＰ）を備えた。
また、前記レプリカ機能と前記比較機能と前記演算機能の組を１単位とする歪補償ブロック（本例では、プリディストータユニット４１）を複数個設けて直列接続し、初段の前記歪補償ブロックの初期値として前記副プリディストータ機能からの出力を与え、前記歪補償ブロックのそれぞれは対応する複数個のハードウエアで構成されてパイプライン動作する。
【００５１】
従って、本例のプリディストータでは、増幅器レプリカ５１からの出力と当該プリディストータへの入力との誤差を例えば最小にするアルゴリズム処理をマルチステージ化して行うことにより、例えば、高速演算をすることなく、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による非線形歪や、メモリ効果によって発生する歪や、その他の歪を、完全に或いは高精度に補償して低減させることができる。
また、例えば、粗い精度のプリディストーション機能を用いて、プリディストータへの入力信号のプリディストーション結果を初段における入力の初期値として使用することにより、マルチステージ数（多段のプリディストータユニットの数）を低減させることが可能である。
【００５２】
なお、本例では、プリディストータユニット４１により歪補償ユニットが構成されている。
また、本例のプリディストータユニット４１では、増幅器レプリカ５１の機能により増幅器レプリカ手段が構成されており、第１の加算器５２の機能により差検出手段が構成されており、乗算器５３の機能や第２の加算器５４の機能や遅延部５５の機能により増幅器レプリカ入力信号変化手段が構成されている。また、本例では、最終段のプリディストータユニットの第２の加算器の機能により変化信号出力手段が構成されている。
また、本例のプリディストータでは、例えば図２に示されるのと同様な機能を有する方向性結合器の機能やフィードバックブロックの機能やＤＳＰの機能により歪検出手段が構成されており、当該ＤＳＰの機能により増幅器レプリカパラメータ更新手段が構成されている。
また、本例のプリディストータでは、例えば図４に示されるのと同様な機能を有して初段のプリディストータユニットに備えられるプリディストーション部の機能により副プリディストータ手段が構成されている。
また、本例では、最終段のプリディストータユニットの後段に歪補償対象となる増幅器が備えられる。
【実施例６】
【００５３】
本発明の第６実施例を説明する。
図１３には、本発明のプリディストータのドハティアンプ用の構成例を示してある。具体的には、キャリアアンプ用のレプリカ１７１と、ピークアンプ用のレプリカ１７２と、これらのレプリカ１７１、１７２からの出力を加算して当該加算結果を比較器１２へ出力する加算器１７３と、比較器１２と、歪補償制御部１３を示してある。
ドハティアンプは、出力電力が低い場合に信号の大部分を増幅するキャリアアンプと、出力電力が高い場合に主に増幅してキャリアアンプの飽和点を増加するように、通常Ｃクラス以下の低消費電力で動作させるピークアンプを用いて高効率を実現するものである。これに応じて、本例も２つの増幅器を持つ構成となっている。
歪補償制御部１３は、2つのレプリカ（キャリアアンプ用レプリカ１７１と、ピークアンプ用レプリカ１７２）を適応的に更新し、2つのレプリカについて処理を行う以外については例えば図1に示される場合と同様である。別の観点からとらえると、図１３に示される点線部分を１つの増幅器（ドハティアンプ）と見ると、図1の構成と等しくなる。
【００５４】
以下で、本発明に関する技術の背景を示す。なお、ここで記載する事項は、必ずしも全てが従来の技術であるとは限定しない。
例えばＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ  Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：広帯域符号分割多元接続）方式を移動通信方式として採用する移動通信システムに備えられた基地局装置では、物理的に遠く離れた移動局装置の所まで無線信号を到達させる必要があるため、信号を増幅器で大幅に増幅することが必要となる。しかしながら、増幅器はアナログデバイスであるため、その入出力特性は非線形な関数となる。特に、飽和点と呼ばれる増幅限界以降では、増幅器に入力される電力が増大しても出力電力がほぼ一定となる。そして、この非線形な出力によって非線形歪が発生させられる。増幅前の送信信号は希望信号帯域外の信号成分が帯域制限フィルタによって低レベルに抑えられるが、増幅器通過後の信号では非線形歪が発生して希望信号帯域外（隣接チャネル）へ信号成分が漏洩する。例えば基地局装置では上記したように送信電力が高いため、このような隣接チャネルへの漏洩電力の大きさは厳しく規定されており、このような隣接チャネル漏洩電力をいかにして削減するかが大きな問題となっている。
歪補償方式の一つにプリディストーション方式があり、近年では増幅効率を重要視するため、フィードフォワード方式に変わり主流になりつつある。プリディストーション方式は増幅器の非線形特性であるＡＭ−ＡＭ変換及びＡＭ−ＰＭ変換の逆特性を増幅器入力信号に予め与えることにより、増幅器の出力信号の歪を補償する方式である。
【００５５】
図６には、プリディストーション方式を用いる増幅器（プリディストーション方式歪補償機能付き増幅器）の機能ブロックを示してあり、その動作を説明する。
図６に示される増幅器は、電力検出部６１と、例えばメモリから構成されたルックアップテーブル（ＬＵＴ：Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）である歪補償テーブル６２と、プリディストータ６３と、増幅部６４と、制御部６５を備えている。
入力信号は電力検出部６１に入力されて電力検出部６１で電力又は振幅を検出し、当該検出結果がメモリなどで構成される歪補償テーブル６２の参照引数として対応付けられる。歪補償テーブル６２には、プリディストーション方式で歪補償を行うためのテーブル値が格納されている。当該テーブル値は、補償対象となる増幅器（増幅部６４）の非線形特性の逆特性を示すものであり、一般的に、入力信号の電力又は振幅を指標とするＡＭ−ＡＭ変換（振幅）及びＡＭ−ＰＭ変換（位相）に相当する。プリディストータ６３は、歪補償テーブル６２の参照結果に従って、入力信号の振幅、位相を制御する。プリディストータ６３によりプリディストーション方式で予め歪を与えられた信号は、増幅部６４で増幅され、出力信号は歪のない信号となる。制御部６５は、温度変化などの環境に適応するために、歪補償テーブル６２のテーブル値を更新する。
【００５６】
しかしながら、増幅器の歪発生メカニズムには、瞬時電力のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性だけでなく、メモリ効果に代表されるような過去の状態によって現在の状態が変わるものがある。従来の方法では、歪補償テーブルを参照するための指標は瞬時電力だけである。従って、メモリ効果によって発生する非線形歪は、前記従来の方法では補償できないという問題がある。
これを解決するために、容易に考えられる方法としては、現在の瞬時電力と１時刻（１サンプル）前の瞬時電力を参照引数とした歪補償テーブルを持つことである。
図７には、このような歪補償テーブルのイメージの一例を示してある。横軸は瞬時電力を示しており、縦軸は歪補償制御値を示している。これは、これまでの歪補償テーブルに、１時刻前の瞬時電力の次元が増えたものである。例えば、瞬時電力の分解能が１０ビットである場合には、これまでのテーブルが１０２４枚必要となる。このようにすれば歪みは補償できるが、このような構成をとると、メモリ量が膨大になるとともに、テーブルの生成や環境に適応するための学習は現実的に不可能である。
【００５７】
一例として、図８に示すような増幅部６４のモデル構成を考える。これは、メモリ効果の影響を考慮した増幅器モデルの例であり、並列構成の例である。メモリ効果による歪は、プリディストーションの原理であるＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の逆特性では補償することはできない。
図８に示される構成の全体が増幅部６４に相当する。これはモデルであるため、符号７１〜７８を付けた各部は必ずしも増幅部６４の内部に実在する構成要素ではない。
図８に示されるモデルでは、増幅部分７１と、固定位相変化器７２と、２乗回路７３と、遅延素子７４と、加算器７５と、乗算器７６と、乗算器７７と、加算器７８を備えている。なお、乗算器７６、７７としては、例えば、複素乗算器が用いられる。
増幅部分７１は、入力信号ｘに対して、従来のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性のみを持つ非線形な歪ｙ（ｘ）を発生させる増幅部分である。この増幅部分７１については、プリディストーションの原理で歪を完全に補償することができる。２乗回路７３は、入力信号を２乗して、ベースバンド帯に発生する増幅器入力信号の２次歪成分を生成する。当該２次歪成分について、その信号と遅延素子７４で遅延した信号との差分を加算器７５で取る。これはインダクタンス成分による微分に相当し、バイアス回路の電圧変動に相当する。乗算器７６は前記差分と所定の値α１とを乗算し、これはメモリ効果の影響度に相当する。一方、入力信号は固定位相変化器７２でコンスタント（固定値φ１）な位相変動を受け、その結果が乗算器７６からの出力と乗算器７７で乗算されることで、前記バイアス回路の電圧変動で再変調される。この乗算結果の信号が入力信号ｘに対するメモリ効果成分ｚ（ｘ）として、加算器７８で従来の増幅器モデルの出力信号（増幅部分７１からの出力信号）に加算される。
なお、前記所定の値α１を複素数とすることで、前記固定値φ１の位相変化を与える固定位相変化器７２を省略することも可能である。
【００５８】
他の一例として、図９に示すような増幅部６４のモデル構成を考える。これは、メモリ効果の影響を考慮した増幅器モデルの例であり、直列構成の例である。メモリ効果による歪は、プリディストーションの原理であるＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の逆特性では補償することはできない。
図９に示される構成の全体が増幅部６４に相当する。これはモデルであるため、符号８１〜８７を付けた各部は必ずしも増幅部６４の内部に実在する構成要素ではない。
図９に示されるモデルでは、増幅部分８１と、２乗回路８２と、遅延素子８３と、加算器８４と、乗算器８５と、乗算器８６と、加算器８７を備えている。なお、乗算器８５、８６としては、例えば、複素乗算器が用いられる。
増幅部分８１は、入力信号ｘに対して、従来のＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性のみを持つ非線形な歪ｙ（ｘ）を発生させる増幅部分である。この増幅部分８１については、プリディストーションの原理で歪を完全に補償することができる。２乗回路８２は、増幅部分８１から出力される信号を２乗して、増幅部分８１から出力される信号の２次歪成分を生成する。当該２次歪成分について、その信号と遅延素子８３で遅延した信号との差分を加算器８４で取る。これはインダクタンス成分による微分に相当し、バイアス回路の電圧変動に相当する。乗算器８５は前記差分と所定の値α２とを乗算し、これはメモリ効果の影響度に相当する。また、増幅部分８１からの出力信号と乗算器８５からの出力信号とが乗算器８６で乗算され、この乗算結果の信号が加算器８７で従来の増幅器モデルの出力信号（増幅部分８１からの出力信号）から減算されることで、増幅部分８１からの出力ｘ’に対するメモリ効果成分ｚ（ｘ’）が付加される。
【００５９】
図８及び図９では、メモリ効果の発生メカニズムの例として２次歪成分のみを考慮したが、一般に、４次、６次などといった偶数次歪成分はベースバンド帯に発生するので同様にバイアス成分を発生する。この場合には、図８及び図９における２乗回路７３、８２に相当する部分がそれぞれ４乗回路、６乗回路などとなり、メモリ効果成分が従来の増幅器モデルの出力に加算される。このようなメモリ効果による歪成分は、瞬時電力のみを参照引数としたプリディストータでは補償することができない。
【００６０】
図１０には、メモリ効果補償機能付き増幅器の構成例を示してある。
図１０に示されるメモリ効果補償機能付き増幅器は、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形歪のプリディストータ９１と、メモリ効果のプリディストータ９２と、増幅部９３と、歪補償制御部９４を備えている。
非線形歪のプリディストータ９１は、エンベロープ検出回路１０１と、歪補償テーブル１０２と、乗算器１０３を備えている。なお、乗算器１０３としては、例えば、複素乗算器が用いられる。
メモリ効果のプリディストータ９２は、２乗回路１１１と、遅延素子１１２と、減算器１１３と、ＬＵＴから構成されたメモリ効果補償用テーブル１１４と、乗算器１１５を備えている。なお、乗算器１１５としては、例えば、複素乗算器が用いられる。また、一の信号から他の信号を減算する減算器は、一の信号と他の信号とを逆相で加算して減算と同じ結果を得る加算器としてとらえることもできる。
増幅部９３は、例えば図８に示される構成と同様に、増幅部分１２１と、固定位相変化器１２２と、２乗回路１２３と、遅延素子１２４と、加算器１２５と、乗算器１２６と、乗算器１２７と、加算器１２８を備えている。なお、乗算器１２６、１２７としては、例えば、複素乗算器が用いられる。
【００６１】
非線形歪のプリディストータ９１では、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形歪を補償する。エンベロープ検出回路１０１は、入力信号のエンベロープの電圧又は電力を検出し、この出力が前記瞬時電力に相当する。この出力を参照引数として歪補償テーブル１０２に格納されている歪補償係数を用いて、当該歪補償係数と入力信号とを乗算器１０３で複素乗算することにより、当該入力信号に対してＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の逆特性を与える。乗算器１０３からの出力がメモリ効果のプリディストータ９２へ出力される。歪補償テーブル１０２のテーブル値は、増幅部９３からの出力信号に基づいて、自動的に更新されて収束させられる。
【００６２】
メモリ効果のプリディストータ９２では、非線形歪のプリディストータ９１からの出力信号を入力して、メモリ効果による歪を補償する。２乗回路（２乗検出部）１１１は、入力信号の２乗値を検出する。２乗値は、通常、信号のＩ成分をＩとしてＱ成分をＱとすると、（Ｉ２＋Ｑ２）で計算する。遅延素子（遅延回路）１１２は２乗回路１１１からの出力を所定の時間Ｔ［ｓｅｃ］だけ遅らせる。減算器１１３は、２乗回路１１１からの出力から、遅延素子１１２からの出力（Ｔ［ｓｅｃ］前における２乗回路１１１からの出力）を減算する。ここで、時刻をｔとして、入力信号のＩ成分をＩ（ｔ）としてＱ成分をＱ（ｔ）とすると、減算器１１３からの出力は｛｜Ｉ（ｔ）２＋Ｑ（ｔ）２｜−｜Ｉ（ｔ−Ｔ）２＋Ｑ（ｔ−Ｔ）２｜｝で表される２乗差分に相当する。メモリ効果補償用テーブル１１４は、メモリ効果による歪を補償するためのテーブル値を格納しており、減算器１１３からの出力をテーブルの参照引数とする。減算器１１３からの出力に応じてメモリ効果補償用テーブル１１４に格納されている歪補償用の複素ベクトルを読み出して、当該複素ベクトルと非線形歪のプリディストータ９１の乗算器１０３からの出力信号とを乗算器１１５で複素乗算することにより、入力信号に対してメモリ効果による歪を補償する。乗算器１１５からの出力が増幅部９３へ出力される。メモリ効果補償用テーブル１１４のテーブル値は、増幅部９３からの出力信号に基づいて、自動的に更新されて収束させられる。
【００６３】
増幅部９３は、メモリ効果のプリディストータの乗算器１１５から出力される信号を入力して、当該入力信号を増幅して出力する。増幅部９３が有する各処理部１２１〜１２８の動作は、例えば、図８に示されるものと同様である。増幅部９３では、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による非線形歪が発生するとともに、メモリ効果による歪が発生し、それぞれの歪が、非線形歪のプリディストータ９１で発生させられた歪及びメモリ効果のプリディストータ９２で発生させられた歪により補償される。
また、増幅部９３の加算器１２８からの出力信号の一部が、方向性結合器９５により取り出されて、歪補償制御部９４に入力され、歪補償テーブル１０２及びメモリ効果補償用テーブル１１４についてフィードバック制御が行われる。
【００６４】
しかしながら、上記のようなプリディストータでは、歪を完全に補償することができないという問題があり、以下で、これについて説明する。
図１１には、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形のプリディストータ１３１と、メモリ効果のプリディストータ１３２とを直列に接続して、更に、増幅部１３３を直列に接続したメモリ効果補償機能付き増幅器の構成例を示してある。
非線形のプリディストータ１３１は、入力信号Ｘに対して、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形な歪を与えた信号Ｙ−１（Ｘ）を出力する。
メモリ効果のプリディストータ１３２は、入力信号Ｘ’＝Ｙ−１（Ｘ）に対して、メモリ効果による歪を与えた信号Ｚ−１（Ｘ’）を出力する。
増幅部１３３では、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形歪発生部１４１において入力信号Ｘ’’＝Ｚ−１（Ｘ’）に対してＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形歪を与えた信号ｙ（Ｘ’’）を出力するとともに、メモリ効果歪発生部１４２において入力信号Ｘ’’＝Ｚ−１（Ｘ’）に対してメモリ効果による歪を与えた信号ｚ（Ｘ’’）を出力し、これら２つの出力を加算器１４３で加算して、当該加算結果｛ｙ（Ｘ’’）＋ｚ（Ｘ’’）｝を出力する。
【００６５】
ここで、非線形のプリディストータ１３１への入力信号をＸとして、仮に、非線形のプリディストータ１３１からの出力信号Ｙ−１（Ｘ）が増幅部１３３への入力信号であるとすると、増幅部１３３の非線形歪発生部１４１からの出力は増幅された歪の無い信号となる。すなわち、利得をＧａｉｎとすると、ｙ（Ｙ−１（Ｘ））＝Ｇａｉｎ×Ｘとなる。
また、仮に、メモリ効果のプリディストータ１３２への入力信号をＸとして、メモリ効果のプリディストータ１３２からの出力信号Ｚ−１（Ｘ）が増幅部１３３への入力信号であるとすると、増幅部１３３のメモリ効果歪発生部１４２からの出力はメモリ効果が補償されたゼロ（０）となる。すなわち、ｚ（Ｚ−１（Ｘ））＝０となる。
しかしながら、実際には、増幅部１３３の非線形歪発生部１４１及びメモリ効果歪発生部１４２への入力信号は、Ｚ−１（Ｙ−１（Ｘ））となり、所定の歪α、βが残る。すなわち、ｙ（Ｚ−１（Ｙ−１（Ｘ）））＝Ｇａｉｎ×Ｘ＋αとなり、ｚ（Ｚ−１（Ｙ−１（Ｘ）））＝βとなる。
適応アルゴリズムなどを用いると、歪（α＋β）が最小となるようなＺ−１（Ｙ−１（Ｘ））の最適解を見つけることができるが、歪を完全に補償することはできず、すなわち、（α＋β）はゼロ（０）にはならない。
【００６６】
図１２には、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形のプリディストータ１５１と、メモリ効果のプリディストータ１５２とを並列に接続して、加算器１５３を接続し、更に、増幅部１５４を直列に接続したメモリ効果補償機能付き増幅器の構成例を示してある。
非線形のプリディストータ１５１は、入力信号Ｘに対して、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形な歪を与えた信号Ｙ−１（Ｘ）を出力する。
メモリ効果のプリディストータ１５２は、入力信号Ｘに対して、メモリ効果による歪を与えた信号Ｚ−１（Ｘ）を出力する。
加算器１５３は、これら２つの出力信号を加算して、当該加算結果Ｘ’＝｛Ｙ−１（Ｘ）＋Ｚ−１（Ｘ）｝を増幅部１５４へ出力する。
増幅部１５４では、ＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形歪発生部１６１において入力信号Ｘ’に対してＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性の非線形歪を与えた信号ｙ（Ｘ’）を出力するとともに、メモリ効果歪発生部１６２において入力信号Ｘ’に対してメモリ効果による歪を与えた信号ｚ（Ｘ’）を出力し、これら２つの出力を加算器１６３で加算して、当該加算結果｛ｙ（Ｘ’）＋ｚ（Ｘ’）｝を出力する。
この構成においても、図１１に示される構成と同様に、歪を完全に補償することはできない。
このように、従来では、増幅部全体の歪の逆特性（逆関数）を表現することはできず、歪補償において誤差を生じていた。
これに対して、本発明では、増幅部で発生するＡＭ−ＡＭ特性及びＡＭ−ＰＭ特性による歪とメモリ効果による歪を効果的に補償することができる。
【００６７】
ここで、本発明に係るプリディストータやプリディストータ付き増幅装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々な装置やシステムとして提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るプリディストータやプリディストータ付き増幅装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施例に係るプリディストータ付き増幅装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係るプリディストータ付き増幅装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係るプリディストータ付き増幅装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係るプリディストータ付き増幅装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第５実施例に係るプリディストータの構成例を示す図である。
【図６】歪補償機能付き増幅器の構成例を示す図である。
【図７】メモリ効果を補償するための歪補償テーブルの一例を示す図である。
【図８】並列構成を有する増幅部のモデルの構成例を示す図である。
【図９】直列構成を有する増幅部のモデルの構成例を示す図である。
【図１０】メモリ効果補償機能付き増幅器の構成例を示す図である。
【図１１】直列構成を有するメモリ効果補償機能付き増幅器の構成例を示す図である。
【図１２】並列構成を有するメモリ効果補償機能付き増幅器の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施例に係るプリディストータの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１ａ、２１、２１ａ、６３、９１、９２、１３１、１３２、１５１、１５２・・プリディストータ、  ２、２４・・増幅器、  ３、２５、９５・・方向性結合器、  １１、３１、５１・・増幅器レプリカ、  １２・・比較器、  １３・・歪補償制御部、  ２２・・Ｄ／Ａ変換器、  ２３・・アップコンバータ、  ２６・・フィードバックブロック、  ３２、３４、５２、５４、７５、７８、８４、８７、１２５、１２８、１４３、１５３、１６３、１７３・・加算器、  ３３、５３、７６、７７、８５、８６、１０３、１１５、１２６、１２７・・乗算器（実数或いは複素の乗算器）、  ３５、５５・・遅延部、  ３６・・ＤＳＰ、  ３７、３８・・スイッチ、  １４、３９・・プリディストーション部、  ４１・・プリディストータユニット、  ６１・・電力検出部、  ６２、１０２・・歪補償テーブル、  ６４、９３、１３３、１５４・・増幅部、  ６５・・制御部、  ７１、８１、１２１・・増幅部分、  ７２、１２２・・固定位相変化器、  ７３、８２、１１１、１２３・・２乗回路、  ７４、８３、１１２、１２４・・遅延素子、  １０１・・エンベロープ検出回路、  １１３・・減算器、  １１４・・メモリ効果補償用テーブル、  １４１、１６１・・非線形歪発生部、  １４２、１６２・・メモリ効果歪発生部、  １７１・・キャリアアンプ用レプリカ、  １７２・・ピークアンプ用レプリカ、
【図１】
2005333353.tif 000003
【図２】
2005333353.tif 000004
【図３】
2005333353.tif 000005
【図４】
2005333353.tif 000006
【図５】
2005333353.tif 000007
【図６】
2005333353.tif 000008
【図７】
2005333353.tif 000009
【図８】
2005333353.tif 000010
【図９】
2005333353.tif 000011
【図１０】
2005333353.tif 000012
【図１１】
2005333353.tif 000013
【図１２】
2005333353.tif 000014
【図１３】
2005333353.tif 000015