(57)【要約】【課題】直交変調等のディジタル変調方式を使用して任意の信号を外部に送信するための無線装置に関し、無線装置内の増幅器からのフィードバックを行わずに増幅器の非線形歪を補償する場合、増幅器毎に最適な歪補償テーブルを容易に作成し、かつ、必要な演算量やメモリのサイズを節減することを目的とする。【解決手段】増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号を生成する歪測定用信号生成部２と、歪測定用信号生成部２にて生成された歪測定用信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部４と、直交変調部４にて生成された直交変調信号を増幅する増幅器５とを備え、歪測定用信号生成部２は、歪測定用信号として、任意の位相に固定した状態で、振幅または振幅の二乗の値を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返して得られる直交ベースバンド信号を出力するように構成される。【選択図】      図１
2005033533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号を生成する歪測定用信号生成部と、
該歪測定用信号生成部にて生成された歪測定用信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、
該直交変調部にて生成された直交変調信号を増幅する増幅器とを備え、
前記歪測定用信号生成部は、前記歪測定用信号として、任意の位相に固定した状態で、振幅を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返して得られる直交ベースバンド信号を出力することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号を生成する歪測定用信号生成部と、
該歪測定用信号生成部にて生成された歪測定用信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、
該直交変調部にて生成された直交変調信号を増幅する増幅器とを備え、
前記歪測定用信号生成部は、前記歪測定用信号として、任意の位相に固定した状態で、振幅の二乗の値を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返した直交ベースバンド信号を出力することを特徴とする無線装置。
【請求項３】
前記無線装置が、さらに、
前記増幅器の出力電力を測定して該増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、
該送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、前記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備え、
前記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根を求めて、該出力電力値の平方根の近似式を算出し、
さらに、前記出力電力値が０になる点と前記出力電力値の平方根の最大値とを結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、該一次式の特性が得られるような前記増幅器の入力信号の振幅値を求めるための算出式を求め、前記増幅器の入力信号の振幅値の最小値から最大値までの任意の値を前記算出式に代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項１記載の無線装置。
【請求項４】
前記無線装置が、さらに、
前記増幅器の出力電力を測定して該増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、
該送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、前記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備え、
前記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値を求めて、該出力電力値の近似式を算出し、
さらに、前記出力電力値が０になる点と前記出力電力値の最大値とを結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、該一次式の特性が得られるような前記増幅器の入力信号の振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、前記増幅器の入力信号の振幅値の二乗の最小値から最大値までの任意の値を前記算出式に代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項２記載の無線装置。
【請求項５】
前記無線装置が、さらに、
前記増幅器の出力電力を測定して該増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、
該送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、前記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備え、
前記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根を求めて、該出力電力値の平方根の近似式を算出し、
さらに、前記出力電力値の平方根の最小値と最大値を結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、該一次式の特性が得られるような前記増幅器の入力信号の振幅値を求めるための算出式を求め、前記増幅器の入力信号の振幅値の最小値から最大値までの任意の値を前記算出式に代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項１記載の無線装置。
【請求項６】
前記無線装置が、さらに、
前記増幅器の出力電力を測定して該増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、
該送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、前記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備え、
前記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値を求めて、該出力電力値の近似式を算出し、
さらに、前記出力電力値の最小値と最大値を結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、該一次式の特性が得られるような前記増幅器の入力信号の振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、前記増幅器の入力信号の振幅値の二乗の最小値から最大値までの任意の値を前記算出式に代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項２記載の無線装置。
【請求項７】
前記無線装置が、さらに、
前記増幅器の出力電力を測定して該増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、
該送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、前記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備え、
前記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根を求めて、該出力電力値の平方根の近似式を算出し、
さらに、前記増幅器の送信電力特性においてリニアリティが確保できる領域を求め、該領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線として算出し、該一次式の特性が得られるような前記増幅器の入力信号の振幅値を求めるための算出式を求め、前記増幅器における入力信号の振幅値の任意の値を前記算出式に代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項１記載の無線装置。
【請求項８】
前記無線装置が、さらに、
前記増幅器の出力電力を測定して該増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、
該送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、前記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備え、
前記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値を求めて、該出力電力値の近似式を算出し、
さらに、前記増幅器の送信電力特性においてリニアリティが確保できる領域を求め、該領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線として算出し、該一次式の特性が得られるような前記増幅器の入力信号の振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、前記増幅器における入力信号の振幅値の二乗の任意の値を前記算出式に代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項２記載の無線装置。
【請求項９】
複数の前記増幅器における送信電力特性を予め測定して平均的に前記リニアリティが確保できる領域を求めておき、該領域の延長線を示す直線の一次式を基準として目標とする一次式の特性を設定する請求項７または８記載の無線装置。
【請求項１０】
複数の前記増幅器における送信電力特性の平均特性を求め、該平均特性を補正するための前記歪補償テーブルを作成する請求項３から９のいずれか一項に記載の無線装置。
【請求項１１】
前記歪補償テーブルの算出式に、前記増幅器の入力信号の振幅値の二乗の値が等間隔になるように該入力信号の振幅値の二乗の値を代入して、前記歪補償テーブルを作成する請求項３から１０のいずれか一項に記載の無線装置。
【請求項１２】
作成された前記歪補償テーブルの近似式を算出し、該近似式の係数を無線装置毎に記憶させる請求項３から１１のいずれか一項に記載の無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交変調等のディジタル変調方式を使用して任意の情報（信号）を外部に送信するための無線装置に関する。さらに詳しくいえば、本発明は、携帯電話等に設けられた無線装置内の電力増幅器（以下、単に「増幅器」と呼ぶこともある）で発生する非線形歪を補償するために、特にプリディストーション方式のリニアライザで使用される歪補償テーブルを作成する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、一般の電力増幅器の入出力特性の一例を示すグラフであり、図１２は、従来の無線装置において送信電力が隣接チャネルへ漏洩する様子を示す図である。ただし、図１２では、説明を簡単にするために、複数の無線装置内の電力増幅器の中で、互いに隣接する２つの電力増幅器のチャネル（例えば、チャネル♯１およびチャネル♯２）における周波数ｆと電力増幅器の出力電力値Ｐｏｕｔ  との関係を代表して示す。
【０００３】
ディジタル変調方式を使用した従来の無線装置においては、通常、直交変調後の入力信号を増幅して他の無線装置に送信するための電力増幅器が設けられている。この増幅器の入出力特性（または送信電力特性）に関していえば、図１１に示すように、増幅器の入力信号Ｓｉｎの振幅値が小さい場合は、増幅器の入力信号Ｓｉｎと出力信号（すなわち、増幅信号）Ｓａ  とが比例関係にあり、入力信号Ｓｉｎと出力信号Ｓａ  との間で直線性（線形性）が成立している。しかしながら、入力信号Ｓｉｎの振幅値が大きくなると、増幅器が飽和して入力信号Ｓｉｎと出力信号Ｓａ  との間で直線性が得られなくなり、非線形歪が発生する。
【０００４】
一般に、個々の無線装置内の増幅器に対しては、図１２に示すように、電波法によって占有帯域幅Δｆｗおよび隣接チャネル間の間隔Δｆｃが予め規定されている。前述のように入力信号Ｓｉｎと出力信号Ｓａ  との間で非線形歪が発生した場合、図１２の周波数ｆと送信電力値Ｐｏｕｔ  との関係から明らかなように、各々の増幅器に対して割り当てられたチャネルの送信電力の周波数スペクトルに広がりが生じ、当該周波数スペクトルが占有帯域幅Δｆｗ内に収まらなくなる。このため、ある一つのチャネル（例えば、チャネル♯１）の送信電力が隣接するチャネル（例えば、チャネル♯２）へ漏洩するという問題が生じてくる。
【０００５】
これを防止するために、リニアライザを使用して増幅器の非線形歪を補償する技術が数多く提案されている。ただし、増幅器からのフィードバックを利用して増幅器の非線形歪を補償する方式は、リニアライザの処理に必要な演算量やメモリのサイズが増大しコストが高くなる。それゆえに、従来の無線装置では、できる限り安いコストで増幅器の非線形歪を補償するために、増幅器からのフィードバックを行わずにリニアライザにより非線形歪を補償する方式が考案されてきた。例えば、下記の先行技術文献においては、送信系の増幅器１１４からのフィードバックを行わずに、非線形歪補償部１０６を含むリニアライザにより増幅器１１４の非線形歪を補償する機能を備えた送信装置が開示されている。この先行技術文献のように、フィードバックを行わずにリニアライザにより増幅器の非線形歪を補償する方式では、歪補償テーブルを更新せずに固定の歪補償テーブルを使用している。それゆえに、増幅器毎に最適な歪補償テーブルを予め個別に作成しておくことが必要である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２５１２４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、増幅器からのフィードバックを行わずに増幅器の非線形歪を補償する方式では、歪補償テーブルを個別に作成しておくことが必要であるが、従来は、増幅器毎に最適な歪補償テーブルを容易に作成する方法がなかった。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、増幅器からのフィードバックを行わずにリニアライザにより増幅器の非線形歪を補償する場合に、増幅器毎に最適な歪補償テーブルを容易に作成することが可能であり、かつ、リニアライザの処理に必要な演算量やメモリのサイズをできる限り節減することが可能な無線装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明の第１の態様は、増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号を生成する歪測定用信号生成部と、この歪測定用信号生成部にて生成された歪測定用信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、この直交変調部にて生成された直交変調信号を増幅する増幅器とを備え、上記歪測定用信号生成部は、上記歪測定用信号として、任意の位相に固定した状態で、振幅を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返して得られる直交ベースバンド信号を出力するような無線装置を提供する。
【００１０】
また一方で、本発明の第２の態様は、増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号を生成する歪測定用信号生成部と、この歪測定用信号生成部にて生成された歪測定用信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部と、この直交変調部にて生成された直交変調信号を増幅する増幅器とを備え、上記歪測定用信号生成部は、上記歪測定用信号として、任意の位相に固定した状態で、振幅の二乗の値を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返した直交ベースバンド信号を出力するような無線装置を提供する。
【００１１】
好ましくは、本発明の第１の態様に係る無線装置は、さらに、上記増幅器の出力電力を測定して上記増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、この送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、上記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備える。このような構成において、上記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、上記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根を求めて、上記出力電力値の平方根の近似式を算出し、さらに、上記出力電力値が０になる点と上記出力電力値の平方根の最大値とを結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、上記一次式の特性が得られるような上記増幅器の入力信号の振幅値を求めるための算出式を求め、上記増幅器の入力信号の振幅値の最小値から最大値までの任意の値を上記算出式に代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１２】
好ましくは、本発明の第２の態様に係る無線装置は、さらに、上記増幅器の出力電力を測定して上記増幅器の送信電力特性を取得するための送信電力測定部と、この送信電力測定部にて取得された送信電力特性に基づき、上記増幅部で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する歪補償テーブル作成部とを備える。このような構成において、上記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、上記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値を求めて、上記出力電力値の近似式を算出し、さらに、上記出力電力値が０になる点と上記出力電力値の最大値とを結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、上記一次式の特性が得られるような上記増幅器の入力信号の振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、上記増幅器の入力信号の振幅値の二乗の最小値から最大値までの任意の値を上記算出式に代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１３】
さらに、好ましくは、本発明の第１の態様に係る無線装置は、前述のような送信電力測定部および歪補償テーブル作成部を備え、上記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、上記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根を求めて、上記出力電力値の平方根の近似式を算出し、さらに、上記出力電力値の平方根の最小値と最大値を結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、上記一次式の特性が得られるような上記増幅器の入力信号の振幅値を求めるための算出式を求め、上記増幅器の入力信号の振幅値の最小値から最大値までの任意の値を上記算出式に代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の第２の態様に係る無線装置は、前述のような送信電力測定部および歪補償テーブル作成部を備え、上記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、前記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値を求めて、上記出力電力値の近似式を算出し、さらに、上記出力電力値の最小値と最大値を結ぶ直線を示す一次式を目標直線として算出し、上記一次式の特性が得られるような上記増幅器の入力信号の振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、上記増幅器の入力信号の振幅値の二乗の最小値から最大値までの任意の値を上記算出式に代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の第１の態様に係る無線装置は、前述のような送信電力測定部および歪補償テーブル作成部を備え、上記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、上記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根を求めて、上記出力電力値の平方根の近似式を算出し、さらに、上記増幅器の送信電力特性においてリニアリティ（直線性）が確保できる領域を求め、上記領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線として算出し、上記一次式の特性が得られるような上記増幅器の入力信号の振幅値を求めるための算出式を求め、上記増幅器における入力信号の振幅値の任意の値を上記算出式に代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の第２の態様に係る無線装置は、前述のような送信電力測定部および歪補償テーブル作成部を備え、上記増幅器の出力電力を連続的に一周期分測定し、上記出力電力の測定の結果として得られる出力電力値を求めて、上記出力電力値の近似式を算出し、さらに、上記増幅器の送信電力特性においてリニアリティが確保できる領域を求め、上記領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線として算出し、上記一次式の特性が得られるような上記増幅器の入力信号の振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、上記増幅器における入力信号の振幅値の二乗の任意の値を上記算出式に代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の第１および第２の態様に係る無線装置において、複数の上記増幅器における送信電力特性を予め測定して平均的に上記リニアリティが確保できる領域を求めておき、上記領域の延長線を示す直線の一次式を基準として目標とする一次式の特性を設定するようになっている。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の第１および第２の態様に係る無線装置において、複数の上記増幅器における送信電力特性の平均特性を求め、上記平均特性を補正するための上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の第１および第２の態様に係る無線装置において、上記歪補償テーブルの算出式に、上記増幅器の入力信号の振幅値の二乗の値が等間隔になるように上記入力信号の振幅値の二乗の値を代入して、上記歪補償テーブルを作成するようになっている。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の第１および第２の態様に係る無線装置において、作成された上記歪補償テーブルの近似式を算出し、上記近似式の係数を無線装置毎に記憶させるようになっている。
【００２１】
要約すれば、本発明においては、増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号として、任意の位相に固定した状態で、振幅または振幅の二乗の値を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返した直交ベースバンド信号を出力するようにしているので、増幅器からのフィードバックを行わずに増幅器の非線形歪を容易に測定することができる。このようにして測定された増幅器の非線形歪の特性に基づき、個々の増幅器の非線形歪に対して最適な歪補償テーブルを正確に算出することが可能になる。
【００２２】
特に、本発明の第２の態様で使用される歪測定用信号においては、非線形歪のない理想的な増幅器であれば、入力信号の振幅値の二乗に対して直線的に変化する出力電力が得られるはずなので、本発明の第１の態様の場合よりも簡単に増幅器の非線形歪を測定することが可能になる。
【００２３】
さらに、本発明においては、複数の増幅器における送信電力特性の平均特性を求め、この平均特性を補正するための歪補償テーブルを作成するようにしているので、無線装置を製造する過程で各々の無線装置毎に歪補償テーブルを作成する必要がなくなる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面（図１〜図１０）を参照しながら、本発明の好ましい実施例の構成および動作を説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る一実施例の構成を示すブロック図、図２は、図１の実施例において増幅器の入力信号の振幅値（以下、「入力振幅値」と略記することもある）を直線的に変化させた場合の出力電力値の変化の様子を示す図、そして、図３は、図１の実施例において増幅器の入力振幅値の二乗の値を直線的に変化させた場合の出力電力値の変化の様子を示す図である。なお、これ以降、前述した構成要素と同様のものについては、同一の参照番号または参照符号を付して表すこととする。
【００２６】
ただし、図１においては、リニアライザを構成する無線装置１の中で、直交変調信号を用いて増幅器５で発生する非線形歪を測定するための測定回路系を示す。さらに、図２においては、本発明の第１の態様に従って増幅器の入力振幅値を変化させた場合の出力電力値または出力電力値の平方根の値の変化の様子を示し、図３においては、本発明の第２の態様に従って増幅器の入力振幅値の二乗の値を変化させた場合の出力電力値の変化の様子を示す。
【００２７】
図１の無線装置１は、増幅器５で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号を生成する歪測定用信号生成部２と、この歪測定用信号生成部２にて生成された歪測定用信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ・コンバータ（Ｄ／Ａコンバータ）３と、アナログ信号に変換された歪測定用信号を直交変調して直交変調信号を生成する直交変調部４と、この直交変調部４にて生成された直交変調信号を増幅する増幅器（すなわち、電力増幅器）５とを備えている。
【００２８】
図１の無線装置１の歪測定用信号生成部２では、ディジタル変調がなされた直交ベースバンド信号を増幅器５に入力する代わりに、増幅器５で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号（Ｉ、Ｑ）を生成して増幅器５に入力するようにしている。
【００２９】
なお、図１では、Ｄ／Ａコンバータ３の後段部に直交変調部４を配置することによって歪測定用信号生成部２からの歪測定用信号をアナログ信号に変換した後に直交変調を行う構成になっているが、Ｄ／Ａコンバータ３の前段部に直交変調部４を配置することによって上記歪測定用信号をアナログ信号に変換する前に直交変調を行う構成であってもよい。
【００３０】
本発明の第１の態様では、歪測定用信号生成部２からの歪測定用信号として、例えば図２の（ａ）に示すように、増幅器５への入力信号Ｓｉｎの振幅値に相当する振幅を時間ｔに対し直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返した直交ベースバンド信号が出力される。ただし、直交ベースバンド信号の位相は、任意の位相に固定しておくものとする。この直交ベースバンド信号の非線形歪を補償せずに（すなわち、プリディストーションを行わずに）増幅器５に入力する。なお、歪測定用信号は、直交ベースバンド信号の振幅を直線的に減少させた波形でもよいし、直線的に増加および減少を繰り返した波形でもよい。
【００３１】
歪測定用信号の振幅は直線的に変化するので、外部の測定器（例えば、図１の送信電力測定部６）を用いて、無線装置１から出力される送信電力（増幅器５の出力電力値）を連続的に測定すると、図２の（ｂ）に示すように、振幅の二乗に比例して送信電力が変化するはずである。したがって、送信電力の測定により取得された出力電力値の平方根の値（出力電力値のルートを取った値）を時間ｔに対しプロットすると、図２の（ｃ）の実線部に示すような非線形歪のない理想的な増幅器５に関しては、出力電力値の平方根の値が直線的に変化する特性が得られる。ここで、出力電力値の平方根の値は、増幅器５からの出力信号（増幅信号）Ｓａ  に対応するものである。これに対し、実際の増幅器では非線形歪が発生するため、ある入力信号のレベルまでは出力信号の直線性が保たれるが、それ以上の入力信号のレベルの領域では、図２の（ｃ）の破線部に示すように、出力電力値の平方根の値が相対的に低下して直線性が得られなくなる場合がある。この現象が、増幅器で実際に発生する非線形歪である。
【００３２】
このように、無線装置内の増幅器から歪測定用信号を出力する機能をもたせることによって、増幅器で発生する非線形歪に関する非線形歪特性を容易に測定することができる。
【００３３】
上記のとおり、図２の第１の態様では、歪測定用信号生成部２からの歪測定用信号として、振幅を直線的に変化させた波形を使用している。それゆえに、増幅器５で発生する非線形歪に関する非線形歪特性を得るためには、出力電力値の平方根の値を演算する必要がある。
【００３４】
これに対し、本発明の第２の態様では、歪測定用信号生成部２からの歪測定用信号として、例えば図３の（ａ）に示すように、振幅の二乗の値を時間ｔに対し直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返した直交ベースバンド信号が出力される。ここでは、振幅の二乗の値が直線的に変化する波形を使用することで、図３の（ｂ）に示すように、出力電力値を時間ｔに対し直線的に変化させるようにしている。ただし、この場合も、直交ベースバンド信号の位相は、任意の位相に固定しておくものとし、この直交ベースバンド信号の非線形歪を補償せずに増幅器５に入力するものとする。なお、歪測定用信号は、直交ベースバンド信号の振幅の二乗の値を直線的に減少させた波形でもよいし、直線的に増加および減少を繰り返した波形でもよい。ここでは、振幅の二乗の値が直線的に変化する波形を使用することで、出力電力値を直線的に変化させる。
【００３５】
より詳しく説明すると、歪測定用信号として、振幅が時間ｔの経過に対して０→√１→√２→√３→√４→√５（全て相対値）と変化する波形を入力した場合、出力電力値は振幅の二乗に比例して変化するようになる。したがって、送信電力の測定により取得された出力電力値を時間ｔに対しプロットすると、図３の（ｂ）の実線部に示すような非線形歪のない理想的な増幅器５に関しては、出力電力値が直線的に変化する特性が得られるはずである。これに対し、実際の増幅器では非線形歪が発生するため、ある入力信号の振幅の二乗のレベルまでは出力電力の直線性が保たれるが、それ以上のレベルの領域では、図３の（ｂ）の破線部に示すように、出力電力値が相対的に低下して直線性が得られなくなる場合がある。
【００３６】
図３の第２の態様では、実際の増幅器の出力電力を測定することによって、出力電力値の平方根を演算することなく、増幅器で発生する非線形歪に関する非線形歪特性を容易に測定することができる。それゆえに、前述の第１の態様の場合よりも、増幅器の出力電力値の演算に必要な演算量を節減することが可能になる。
【００３７】
ここで、無線装置内の増幅器の出力電力を測定することによって得られる非線形歪特性に基づき、プリディストーション方式のリニアライザで使用される歪補償テーブルを作成するための具体的な方法を説明する。
【００３８】
図１の実施例においては、前述の歪測定用信号生成部２、Ｄ／Ａコンバータ３、直交変調部４および増幅器５に追加して、送信電力測定部６および歪補償テーブル作成部７が無線装置１の外部に設けられている。ここで、送信電力測定部６は、増幅器５の出力電力を測定して上記増幅器５の送信電力特性を取得する機能を有する。また一方で、歪補償テーブル作成部７は、上記送信電力測定部６にて取得された送信電力特性に基づき、上記増幅部５で発生する非線形歪を補償するための歪補償テーブルを作成する機能を有している。
【００３９】
図２の第１の態様に従って歪測定用信号生成部２からの歪測定用信号を使用する場合、送信電力測定部６等の外部の測定器を用いて増幅器５の出力電力を連続的に一周期分測定し、この出力電力の測定の結果として得られる出力電力値の平方根の値をプロットすることによって、増幅器５で発生する非線形歪に関する非線形歪特性を測定する。
【００４０】
また一方で、図３の第２の態様に従って歪測定用信号を使用する場合、送信電力測定部６等の外部の測定器を用いて増幅器５の出力電力を連続的に一周期分測定し、この出力電力の測定の結果として得られる出力電力値をそのままプロットすることによって、増幅器５で発生する非線形歪に関する非線形歪特性を測定する。
【００４１】
図４は、増幅器にて取得された非線形歪特性の逆特性を示すグラフ、図５は、増幅器にて取得された非線形歪特性と目標とする直線特性との関係を示すグラフ、図６は、図５の目標直線に基づいて歪補償係数を算出する方法を説明するためのグラフ、そして、図７は、図６の方法により算出された歪補償係数の一例を示すグラフである。ただし、図４〜図７では、図３の第２の態様に従って取得された非線形歪特性を使用して歪補償係数および歪補償テーブルを算出する方法を代表して説明する。
【００４２】
プリディストーション方式のリニアライザでは、通常、増幅器５への入力振幅値の二乗の値（ｘ）に対して取得された非線形歪特性、および、理想的な増幅器の送信電力特性に基づいて、図４に示すような非線形歪特性の逆特性を算出する。このようにして算出された非線形歪特性の逆特性を上記非線形歪特性に付加することによって、増幅器５からの出力電力値Ｐｏｕｔ  （ｙ）の直線性を確保するのが一般的である。
【００４３】
これに対し、本発明の好ましい実施例では、図５に示すように、出力電力値が０になる点と出力電力値の最大値とを結ぶ直線を示す一次式を、目標とする直線特性（目標直線）として設定する。さらに、本発明の実施例では、目標とする直線特性が得られるような増幅器の入力振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、入力振幅値の二乗の最小値から最大値までの値を上記算出式に等間隔に代入して、各々の入力振幅値の二乗に対する歪補償係数を直接算出するようにしている。これによって、非線形歪特性の逆特性を使用した場合に比べて、より正確な非線形歪の補償を行うことが可能になる。
【００４４】
さらに、図６のグラフを参照しながら、図５の目標直線に基づいて歪補償係数を算出するための詳細な手順を説明する。図６に示すように、実際の測定値をもとに算出された非線形歪特性の近似式を有する増幅器に、入力振幅値の二乗がｘ１  である信号を入力した場合、実際の出力電力値はＰ１  になる。これに対し、入力振幅値の二乗がｘ１  である信号に対し、目標直線として設定された出力電力値はＰ２  である。実際の増幅器において、出力電力値がＰ２  となる入力振幅値はｘ２  である。したがって、増幅器への入力振幅値の二乗の値をｘ１  からｘ２  に補正すれば、増幅器で発生する非線形歪を補正することができる。
【００４５】
つぎにｘ２  を算出するために、離散的に取得した出力電力値から非線形歪特性の近似式を求める。ここでは、２次近似により導き出された近似式を使用した場合について説明するが、これ以外の近似式を使用してもよい。
【００４６】
歪補償係数の計算のために、算出された非線形歪特性の２次の近似式を下記の式（１）のように定義する。
【００４７】
【数１】
2005033533.tif 000003
【００４８】
この式（１）の近似式において、入力振幅値がｘ２  の場合の出力電力値Ｐ２  は、下記の式（２）のように表される。
【００４９】
【数２】
2005033533.tif 000004
【００５０】
ここで、増幅器への入力振幅値の二乗は、増幅器に入力される歪測定用信号の入力電力値の最大値をＰｉｍ、出力電力値の最大値をＰｏｍとすると、出力電力値が０になる点と出力電力値の最大値とを結ぶ目標直線は、下記の式（３）のように表される。
【００５１】
【数３】
2005033533.tif 000005
【００５２】
この式（３）より、入力振幅値の二乗がｘ１  である場合の目標直線上の出力電力値Ｐ２  は、下記の式（４）のようになる。
【００５３】
【数４】
2005033533.tif 000006
【００５４】
式（２）および式（４）より、下記の式（５）が成立する。
【００５５】
【数５】
2005033533.tif 000007
【００５６】
この式（５）をｘ２  について解けば、目標となる直線特性が得られるような増幅器への入力振幅値を算出することができる。２次方程式の解の公式より、下記の式（６）に示すようなｘ２  の解が得られる。ここで、式（５）および式（６）の添え字のｎ（ｎは任意の正の整数）は、複数の増幅器が存在する場合における任意の増幅器（例えば、チャネル♯ｎの増幅器）の目標直線の傾きを示すものである。
【００５７】
【数６】
2005033533.tif 000008
【００５８】
この式（６）において、増幅器（例えば、チャネル♯ｎの増幅器）への入力振幅値の最小値から最大値までの任意の値をｘ１  に等間隔に代入して、それぞれの入力振幅値に対するｘ２  の値を算出し、  ｘ２／ｘ１  を計算する。この  ｘ２／ｘ１  の値を歪補償係数として、プリディストーション用の歪補償テーブルを作成する。図７に、増幅器への入力振幅値の二乗の値（ｘ）に対して算出された歪補償係数（  ｘ２／ｘ１）の一例を示す。
【００５９】
実際にプリディストーションを行う際には、増幅器への入力振幅値の二乗ｘ１  に最も近い入力振幅値の二乗の値に対応する歪補償係数を歪補償テーブルより抽出し、当該歪補償係数をｘ１  に乗算した値を増幅器へ入力する（歪補償係数は  ｘ２／ｘ１  で与えられるため、増幅器へ入力される信号の振幅は、ｘ１  ×（  ｘ２／ｘ１  ）＝ｘ２  となる）。
【００６０】
また一方で、歪補償テーブルを参照する際に、ｘ１  の前後に位置する入力振幅値の二乗の値にそれぞれ対応する歪補償係数を抽出し、補間演算により、入力振幅値ｘ１  に関するより正確な歪補償係数を算出してもよい。
【００６１】
なお、図４〜図７のグラフでは、図３の第２の態様に従って取得された非線形歪特性を使用して歪補償係数および歪補償テーブルを作成する方法を説明しているが、図２の第１の態様に従って取得された非線形歪特性を使用する場合も、ほぼ同様の手順にて歪補償係数および歪補償テーブルを作成することができる。
【００６２】
ただし、この場合は、増幅器の出力電力値が０になる点と出力電力値の平方根の最大値とを結ぶ直線を示す一次式を目標直線として設定し、この目標直線が得られるような増幅器の入力振幅値を求めるための算出式を求め、入力振幅値の最小値から最大値までの値を上記算出式に等間隔に代入して、各々の入力振幅値に対する歪補償係数を直接算出するようにしている。
【００６３】
図８は、実際に測定したサンプルの最小値と最大値を結ぶ直線を目標直線とした場合の歪補償係数を算出する方法を説明するためのグラフである。
【００６４】
前述のように、図５および図６のグラフでは、増幅器の出力電力値が０になる点と出力電力値の最大値とを結ぶ直線を目標直線としたが、外部の測定器によりサンプリングを行うと、出力電力値が０になるタイミングが正しく判定できず、出力電力値が０になる点を推定する必要が生じてくる。このため、出力電力値が０になる点に誤差が生じてしまう。この誤差の影響によって、出力電力値が微小な領域における歪補償係数が大きく誤ってしまい、この状態でプリディストーションを行うと、かえって出力電力値が微小な領域の非線形歪特性を悪化させてしまう場合がある。
【００６５】
これを防止するために、図８に示すように、増幅器の出力電力値が０になる点を推定により求めることなく、実際に測定したサンプルの出力電力値の最小値と最大値を結ぶ直線を目標直線とする。これによって、送信電力の微小な領域における歪補償係数も正しく算出することが可能になる。
【００６６】
より詳しく説明すると、本発明の第２の態様（図３参照）に従って取得された非線形歪特性を使用して歪補償係数および歪補償テーブルを作成する場合、実際に測定したサンプルのサンプリング点における出力電力値の最小値と最大値を結ぶ直線を示す一次式を目標直線として設定し、この目標直線が得られるような増幅器の入力振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、入力振幅値の二乗の最小値から最大値までの任意の値を上記算出式に代入して、各々の入力振幅値の二乗に対する歪補償係数を直接算出するようにしている。なお、図８の目標直線に基づいて歪補償係数を算出するための具体的な手順は、前述の図５および図６の場合とほぼ同様なので、ここでは、その説明を省略する。
【００６７】
また一方で、本発明の第１の態様（図２参照）に従って取得された非線形歪特性を使用して歪補償係数および歪補償テーブルを作成する場合、実際に測定したサンプルのサンプリング点における出力電力値の平方根の値の最小値と最大値を結ぶ直線を示す一次式を目標直線として設定し、この目標直線が得られるような増幅器の入力振幅値を求めるための算出式を求め、入力振幅値の最小値から最大値までの値を上記算出式に代入して、各々の入力振幅値に対する歪補償係数を直接算出するようにしている。
【００６８】
図９は、リニアリティ（直線性）が確保できる領域の延長線を目標直線とした場合の歪補償係数を算出する方法を説明するためのグラフである。
【００６９】
図９のグラフから明らかなように、増幅器で発生する非線形歪は、入力信号の振幅値が大きい領域で出力電力値が低下する場合が多い。それゆえに、前述の図５および図６のように出力電力値が０になる点と出力電力値の最大値とを結ぶ直線を目標直線とした場合、または、前述の図８のように実際に測定したサンプルの出力電力値の最小値と最大値を結ぶ直線を目標直線とした場合、算出された歪補償係数および歪補償テーブルを使用してプリディストーションを行うと、入力振幅値が小さい領域において実際に送信される送信電力そのものが低下してしまう。より詳しくいえば、図７で入力振幅値が大きい領域では、歪補償係数が１に近いのに対し、入力振幅値が小さい領域では０．９となり、入力振幅値が小さくなるため、送信電力が低下することになる。
【００７０】
これを防止するために、図９に示すように、増幅器の送信電力特性においてリニアリティが確保できる領域を求め、当該領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線とする。これによって、入力振幅値が小さい領域においてプリディストーションを行っても、実際に送信される送信電力が低下することはなくなる。
【００７１】
より詳しく説明すると、本発明の第２の態様（図３参照）に従って取得された非線形歪特性を使用して歪補償係数および歪補償テーブルを作成する場合、増幅器の送信電力特性において比較的リニアリティが確保されている領域を求め、当該領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線として設定し、この目標直線が得られるような増幅器の入力振幅値の二乗を求めるための算出式を求め、入力振幅値の二乗の任意の値を上記算出式に代入して、各々の入力振幅値の二乗に対する歪補償係数を直接算出するようにしている。なお、図９の目標直線に基づいて歪補償係数を算出するための具体的な手順は、前述の図５および図６の場合とほぼ同様なので、ここでは、その説明を省略する。
【００７２】
また一方で、本発明の第１の態様（図２参照）に従って取得された非線形歪特性を使用して歪補償係数および歪補償テーブルを作成する場合、増幅器の入力振幅値と出力電力値の平方根の値との関係を示す曲線において比較的リニアリティが確保されている領域を求め、当該領域の延長線を示す直線の一次式を目標直線として設定し、この目標直線が得られるような増幅器の入力振幅値を求めるための算出式を求め、入力振幅値の任意の値を上記算出式に代入して、各々の入力振幅値に対する歪補償係数を直接算出するようにしている。
【００７３】
しかしながら、図９の方法に従って複数の増幅器における歪補償係数を算出する場合、増幅器毎にリニアリティが確保できる領域をサーチする必要があった。これに対処するために、複数の増幅器における送信電力特性を予め測定することで、平均的にリニアリティが確保できる領域を求めておき、当該領域の延長線を示す直線の一次式を基準として目標とする直線特性を設定するようにしている。これによって、増幅器毎にリニアリティが確保できる領域をサーチする必要がなくなるので、歪補償係数を算出するための演算量を節減することが可能になる。
【００７４】
図１０は、複数の増幅器における送信電力特性の平均特性を求める方法を説明するためのグラフである。
【００７５】
図１０の方法においては、複数の増幅器における送信電力特性の平均特性を予め求めておき、この平均特性が示す非線形歪を補償するための歪補償係数および歪補償テーブルを算出する。
【００７６】
これによって、無線装置を製造する過程で各々の無線装置毎に歪補償テーブルを作成する必要がなくなる。また一方で、歪補償テーブルを固定テーブルとして提供することができるので、書き換え可能なメモリが不要になる。それゆえに、無線装置の製造時の低コスト化を実現することが可能になる。
【００７７】
前述の図４〜図９の方法に従って増幅器の歪補償係数および歪補償テーブルを算出する場合、増幅器の入力振幅値の二乗の値が正確に等間隔になるように歪補償テーブルを作成する方法を説明する。
【００７８】
本発明の第１の態様（図２参照）または第２の態様（図３参照）に従って作成された歪補償テーブルに基づき、直交変調に使用される直交ベースバンド信号に対してプリディストーションの演算を行う場合、この直交ベースバンド信号の振幅値は√（Ｉ２  ＋Ｑ２  ）で与えられる。ここで、ＩおよびＱは、互いに直交する座標上での振幅値の成分を表している。歪補償テーブルを参照するためには、直交ベースバンド信号の振幅値の平方根の値を演算することが必要になる。直交ベースバンド信号の演算は、ディジタル信号処理用のＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）等により行われ、直交ベースバンド信号の振幅値の平方根の演算に際しては多くの演算量が必要となる。
【００７９】
したがって、直交ベースバンド信号の振幅値の二乗の値が正確に等間隔になるように歪補償テーブルを作成しておけば、振幅値の二乗の値であるＩ２  ＋Ｑ２  によって歪補償テーブルを参照することができるので、振幅値の平方根の演算が不要になる。これによって、プリディストーションを演算するための演算量を大幅に節減することが可能になる。
【００８０】
本発明の好ましい実施例において算出された歪補償係数は、最低でも１００個以上の係数を用意しておかなければ、非線形歪に対して十分な補償をすることができない。このため、これらの係数を全て格納できるだけのサイズを有するメモリが必要となる。
【００８１】
これに対し、歪補償係数の近似式を算出して当該近似式の係数のみを無線装置毎に記憶させる方法では、例えば４次式で近似した場合でも５つの係数のみをメモリに記憶させればよいことになる。これによって、メモリのサイズを大幅に節減することが可能になる。
【００８２】
実際にプリディストーションを行う場合には、増幅器への入力振幅値または入力振幅値の二乗の値（ｘ１  ）を歪補償係数の近似式に代入して歪補償係数を算出し、このようにして算出された歪補償係数を入力振幅値または入力振幅値の二乗の値に乗算して増幅器に入力すればよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１に、増幅器で発生する非線形歪を測定するための歪測定用信号として、振幅または振幅の二乗の値を直線的に変化させたものを一定の周期で繰り返した直交ベースバンド信号を出力するようにしているので、増幅器からのフィードバックを行わずに増幅器の非線形歪を容易に測定することができる。このようにして測定された増幅器の非線形歪の特性に基づき、個々の増幅器の非線形歪に対して最適な歪補償テーブルを正確に算出することが可能になる。
【００８４】
特に、本発明の第２の態様で使用される歪測定用信号においては、非線形歪のない理想的な増幅器であれば、入力信号の振幅値の二乗に対して直線的に変化する出力電力が得られるはずなので、本発明の第１の態様の場合よりも簡単に増幅器の非線形歪を測定することが可能になる。
【００８５】
さらに、本発明によれば、第２に、外部の測定器を用いて測定された非線形歪特性に基づき、増幅器で発生する非線形歪を正確に補償するための歪補償テーブルを算出することが可能になる。
【００８６】
さらに、本発明によれば、第３に、増幅器への入力信号の振幅値が小さい領域においても、実際に送信される送信電力を低下させることなくプリディストーションを行うことができるような歪補償テーブルを算出することが可能になる。
【００８７】
さらに、本発明によれば、第４に、複数の増幅器における送信電力特性の平均特性を予め求めておき、この平均特性が示す非線形歪を補償するための歪補償テーブルを算出するようにしているので、無線装置を製造する過程で各々の無線装置毎に歪補償テーブルを作成する必要がなくなる。また一方で、歪補償テーブルを固定テーブルとして提供することができるので、書き換え可能なメモリが不要になる。
【００８８】
さらに、本発明によれば、第５に、直交ベースバンド信号の振幅値の二乗の値が正確に等間隔になるように歪補償テーブルを作成するようにしているので、振幅値の平方根の演算が不要になり、プリディストーションを演算するための演算量を大幅に節減することが可能になる。
【００８９】
さらに、本発明によれば、第６に、歪補償係数の近似式を算出して当該近似式の係数のみをメモリに記憶させるようにしているので、メモリのサイズを大幅に節減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施例において増幅器の入力振幅値を直線的に変化させた場合の出力電力値の変化の様子を示す図である。
【図３】図１の実施例において増幅器の入力振幅値の二乗の値を直線的に変化させた場合の出力電力値の変化の様子を示す図である。
【図４】増幅器にて取得された非線形歪特性の逆特性を示すグラフである。
【図５】増幅器にて取得された非線形歪特性と目標とする直線特性との関係を示すグラフである。
【図６】図５の目標直線に基づいて歪補償係数を算出する方法を説明するためのグラフである。
【図７】図６の方法により算出された歪補償係数の一例を示すグラフである。
【図８】実際に測定したサンプルの最小値と最大値を結ぶ直線を目標直線とした場合の歪補償係数を算出する方法を説明するためのグラフである。
【図９】リニアリティが確保できる領域の延長線を目標直線とした場合の歪補償係数を算出する方法を説明するためのグラフである。
【図１０】複数の増幅器における送信電力特性の平均特性を求める方法を説明するためのグラフである。
【図１１】一般の電力増幅器の入出力特性の一例を示すグラフである。
【図１２】従来の無線装置において送信電力が隣接チャネルへ漏洩する様子を示す図である。
【符号の説明】
１…無線装置
２…歪測定用信号生成部
３…ディジタル／アナログ・コンバータ（Ｄ／Ａコンバータ）
４…直交変調部
５…増幅器
６…送信電力測定部
７…歪補償テーブル作成部
【図１】
2005033533.tif 000009
【図２】
2005033533.tif 000010
【図３】
2005033533.tif 000011
【図４】
2005033533.tif 000012
【図５】
2005033533.tif 000013
【図６】
2005033533.tif 000014
【図７】
2005033533.tif 000015
【図８】
2005033533.tif 000016
【図９】
2005033533.tif 000017
【図１０】
2005033533.tif 000018
【図１１】
2005033533.tif 000019
【図１２】
2005033533.tif 000020