(57)【要約】補償データテーブル３０４は、ベースバンド信号の非線形特性の情報を生成する。判定部３０５は、測定した電力より電力が上昇傾向であるのかまたは下降傾向であるのかを判定する。ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、電力が上昇傾向である場合と電力が下降傾向である場合とで電力が同一の場合における振幅成分と位相成分が異なるようにアンバランスＩＭ特性を生成し、線形特性を有するとした場合の振幅成分及び位相成分の固定値に対して生成したアンバランスＩＭ特性と対称である振幅成分及び位相成分を有する補償特性の補償信号を生成する。複素乗算部３０８は、ベースバンド信号と補償信号とを合成する。増幅器３１２は、ベースバンド信号を増幅するとともに、増幅した際に生じた歪み成分が補償信号により抑圧される。これにより、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる。
2004095689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間間隔にてベースバンド信号の電力を測定する電力計算手段と、前記電力計算手段にて測定された現在の電力が過去の電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の第一位相成分及び第一振幅成分が異なるように前記補償信号を生成する補償演算手段と、前記補償演算手段にて生成された前記補償信号と前記ベースバンド信号とを合成する補償信号合成手段と、前記補償信号合成手段にて前記補償信号を合成された前記ベースバンド信号を増幅することにより増幅した際に生じた前記歪み成分を前記補償信号にて抑圧する増幅手段と、を具備する歪み補償装置。
【請求項２】
前記補償演算手段は、前記電力計算手段にて測定された現在の電力が過去の電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記歪み成分における電力が同一の場合の第二振幅成分及び第二位相成分が異なる非線形である前記歪み成分を検出し、前記歪み成分が線形特性を有するとした場合の前記第二振幅成分及び前記第二位相成分の固定値に対して、検出した前記歪み成分における前記第二振幅成分及び前記第二位相成分と対称である前記第一振幅成分及び前記第一位相成分を有する前記補償信号を生成する請求の範囲１記載の歪み補償装置。
【請求項３】
歪み補償装置を具備する送信装置であって、前記歪み補償装置は、所定の時間間隔にてベースバンド信号の電力を測定する電力計算手段と、前記電力計算手段にて測定された現在の電力が過去の電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の位相成分及び振幅成分が異なるように前記補償信号を生成する補償演算手段と、前記補償演算手段にて生成された前記補償信号と前記ベースバンド信号とを合成する補償信号合成手段と、前記補償信号合成手段にて前記補償信号を合成された前記ベースバンド信号を増幅することにより増幅した際に生じた前記歪み成分を前記補償信号にて抑圧する増幅手段と、を具備する。
【請求項４】
所定の時間間隔にてベースバンド信号の電力を測定するステップと、測定された現在の測定電力が過去の測定電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の位相成分及び振幅成分が異なるように前記補償信号を生成するステップと、生成された前記補償信号と前記ベースバンド信号とを合成するステップと、前記補償信号を合成された前記ベースバンド信号を増幅することにより増幅した際に生じた前記歪み成分を前記補償信号にて抑圧するステップと、を具備する歪み補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関し、例えば信号を増幅する際に発生する歪みを除去する歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。
【背景技術】  従来、無線通信装置において送信信号を増幅する際に発生する歪みを補償する装置として、プリディストーション歪み補償装置が知られている。図１は、従来のプリディストーション歪み補償装置１００の構成を示すブロック図である。
従来のプリディストーション歪み補償装置１００は、ベースバンドＩ入力端子１０１、ベースバンドＱ入力端子１０２、電力計算部１０３、補償データテーブル１０４、複素乗算部１０５、デジタル／アナログコンバータ（以下「ＤＡＣ」と記載する）１０６、ＤＡＣ１０７、変調器（以下「ＭＯＤ」と記載する）１０８、発振器１０９、電力増幅器１１０及びＲＦ出力端子１１１から構成される。
図１において、ベースバンド信号は、Ｉ信号がベースバンドＩ入力端子１０１に入力するとともに、Ｉ信号に対して直交データであるＱ信号がベースバンドＱ入力端子１０２に入力し、ＤＡＣ１０６及びＤＡＣ１０７を介してＭＯＤ１０８でＲＦ信号に変調される。そして、ＲＦに変調された信号は、電力増幅器１１０により電力増幅されてＲＦ出力端子１１１より出力される。
この時、電力増幅器１１０は非線形な動作をするために、電力増幅器１１０にて増幅された信号は歪みを生じる。プリディストーション機能とは、電力増幅器１１０の非線形性を線形に補うための機能である。電力増幅器１１０の線形補償を行うために、補償データテーブル１０４は、電力値に応じた補償データを備えている。電力計算部１０３は、入力したベースバンド信号をサンプリング時間毎に電力計算して補償データテーブル１０４へ出力する。補償データテーブル１０４は、電力計算部１０３から入力した電力計算結果を用いて補償データテーブルを参照することにより、必要な補償データを抽出して複素乗算部１０５へ出力する。複素乗算部１０５は、入力したＩ信号及びＱ信号に対して電力増幅器１１０において発生する歪みを抑圧するように動作する。
また、電力増幅器１１０の非線形性は、温度特性等の種々の要因により、測定電力が上昇傾向である場合と下降傾向である場合とで測定電力が同一であっても異なる。
図２は、送信信号を増幅した際の周波数軸上における信号成分及び歪み成分を示す図である。図２に示すように、送信信号が周波数ｆ１である信号成分＃２０１と周波数ｆ２（ｆ１＜ｆ２）である信号成分＃２０２との２波からなる場合には、送信信号を増幅することにより、Ｌｏｗｅｒ側（低周波数側）の歪み成分＃２０３とＵｐｐｅｒ側（高周波数側）の歪み成分＃２０４が生ずる。この場合、歪み成分＃２０３のレベルβは、歪み成分＃２０４のレベルαに比べて大きくなり、電力増幅器１１０にて増幅された信号に発生する周波数軸上の低周波数側の歪み成分と高周波数側の歪み成分とのレベルが異なるＬｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスが生じる。
しかしながら、従来の歪み補償装置及び歪み補償方法においては、補償データテーブル１０４における電力と補償データとがＬｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスを考慮せずに関係付けられているので、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分＃２０３及び歪み成分＃２０４を精度良く抑圧することができないという問題がある。
【発明の開示】
本発明の目的は、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することである。
この目的は、ベースバンド信号における現在測定した電力が、過去に測定した電力に対して上昇している場合と下降している場合とで、ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の位相成分及び振幅成分が異なるように前記補償信号を生成することにより達成することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、従来の歪み補償蔵置の構成を示すブロック図、
図２は、従来の信号成分及び歪み成分を示す図、
図３は、本発明の実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図、
図４は、本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスなしの場合の電力と振幅との非線形の関係を示す図、
図５は、本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスなしの電力と位相との非線形の関係を示す図、
図６は、本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスありの場合の電力と振幅との関係を示す図、
図７は、本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスありの場合の電力と位相との関係を示す図、
図８は、本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と振幅との関係を示す図、
図９は、本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と位相との関係を示す図、
図１０は、本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と振幅との関係を示す図、及び
図１１は、本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と位相との関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る送信装置３００の構成を示す図である。図３において、送信装置３００は、入力端子３０１、入力端子３０２、電力計算部３０３、補償データテーブル３０４、判定部３０５、ＩＭアンバランス補償演算部３０６、複素乗算部３０７、ＤＡＣ３０８、ＤＡＣ３０９、発振器３１０、ＭＯＤ３１１、増幅器３１２及びアンテナ３１３とから主に構成される。
また、入力端子３０１、入力端子３０２、電力計算部３０３、補償データテーブル３０４、判定部３０５、ＩＭアンバランス補償演算部３０６、複素乗算部３０７、ＤＡＣ３０８、ＤＡＣ３０９、発振器３１０、ＭＯＤ３１１及び増幅器３１２は、歪み補償装置３１４を構成する。図３の歪み補償装置３１４は、プリディストーション歪み補償装置の構成を示すものであり、電力計算部３０３、補償データテーブル３０４、判定部３０５、ＩＭアンバランス補償演算部３０６及び複素乗算部３０７は、プリディストーション機能を構成する。
入力端子３０１は、Ｉ成分のベースバンド信号を受けて電力計算部３０３及び複素乗算部３０７へ送る。
入力端子３０２は、Ｑ成分のベースバンド信号を受けて電力計算部３０３及び複素乗算部３０７へ送る。
電力計算部３０３は、サンプリング時間毎に入力端子３０１及び入力端子３０２から入力したベースバンド信号の電力の計算をして、計算した電力の情報である測定電力情報を補償データテーブル３０４及び判定部３０５へ出力する。
補償データテーブル３０４は、非線形特性をもつ増幅器３１２のデータテーブルであるベクトル情報を持つ。そして、補償データテーブル３０４は、電力計算部３０３から入力した測定電力情報及び補償データテーブル３０４におけるデータテーブルに基づいて、増幅器３１２の非線形特性の情報をＩＭアンバランス補償演算部３０６へ出力する。補償データテーブル３０４がベクトル情報として持つ非線形特性の情報は、データテーブル１０４がベクトル情報として持つ非線形特性の情報と同じである。
判定部３０５は、電力計算部３０３から入力した各サンプリング時間における測定電力情報の内の少なくとも２つの測定電力情報を用いて、最新の測定電力情報における測定電力が過去の測定電力情報における測定電力と比べて上昇しているかまたは下降しているかを判定し、判定結果をＩＭアンバランス補償演算部３０６へ出力する。
補償演算手段であるＩＭアンバランス補償演算部３０６は、補償データテーブル３０４から入力した少なくとも２つの異なる時刻に求めた非線形特性の情報、係数、判定部３０５における測定電力が上昇傾向であるかまたは下降傾向であるかの判定結果、及び増幅器３１２が線形特性を有するとした場合、つまり入力電力によらず増幅器が一定の伝送動作をするとした場合の固定値に基づいて、補償信号を生成する。そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、生成した補償信号を複素乗算部３０７へ出力する。なお、補償信号を求める方法については後述ずる。
補償信号合成手段である複素乗算部３０７は、入力端子３０１及び入力端子３０２から入力したベースバンド信号とＩＭアンバランス補償演算部３０６から入力した補償信号とに基づいて、ベースバンド信号の歪み成分を抑圧してＤＡＣ３０８及びＤＡＣ３０９へ出力する。
ＤＡＣ３０８は、複素乗算部３０７から入力したベースバンド信号をアナログデータからデジタルデータに変換してＭＯＤ３１１へ出力する。
ＤＡＣ３０９は、複素乗算部３０７から入力したベースバンド信号をアナログデータ形式からデジタルデータ形式に変換してデジタル変換信号を生成してＭＯＤ３１１へ出力する。
発振器３１０は、局部発振器であり、所定の周波数の信号をＭＯＤ３１１へ出力する。
ＭＯＤ３１１は、発振器３１０から入力した信号を用いてＤＡＣ３０８及びＤＡＣ３０９から入力したデジタル変換信号を変調して変調信号を生成して増幅器３１２へ出力する。
増幅器３１２は、ＭＯＤ３１１から入力した変調信号を増幅してアンテナ３１３より送信する。
次に、図２に示す歪み成分＃２０３及び歪み成分＃２０４を抑圧する場合の送信装置３００の動作について、図４〜図１１を用いて説明する。
ベースバンド信号は、Ｉ成分とＱ成分とからなる直交データとして電力計算部３０３及び複素乗算部３０７に入力する。電力計算部３０３は、入力したベースバンド信号より電力を計算する。そして、補償データテーブル３０４は、増幅器３１２の非線形特性の情報をＩＭアンバランス補償演算部３０６へ出力する。この時、補償データテーブル３０４は、図４に示す振幅と電力との関係を記憶している。また、補償データテーブル３０４は、図５に示す位相と電力との関係を記憶している。
ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、入力した増幅器３１２の非線形特性の情報を実際のアンバランスＩＭ特性を表すように演算処理する機能と、得られたアンバランスＩＭ特性より増幅器３１２が線形出力するための補償特性に変換して補償信号を生成する機能とを有する。
ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、アンバランスＩＭ特性を表すように演算処理する場合、補償データテーブル３０４から入力した時刻ｔ−１における非線形特性の情報、補償データテーブル３０４から入力した時刻ｔ−１から所定時間経過した時刻ｔにおける非線形特性の情報、係数、判定部３０５における測定電力が上昇傾向であるかまたは下降傾向であるかの判定結果、固定値に基づいてアンバランスＩＭ特性を求める。
具体的には、アンバランスＩＭ特性は、（１）式または（２）式により求めることができる。
Ｒｅａｌ＿ａｍｐ（ｔ）＝ａｍｐ（ｔ）＋（ａｍｐ（ｔ）−ａｍｐ（ｔ−１））×（Ｌｉ＿ａｍｐ−ａｍｐ（ｔ−１））×ｇ            （１）
Ｒｅａｌ＿ａｍｐ（ｔ）＝ａｍｐ（ｔ）−（ａｍｐ（ｔ）−ａｍｐ（ｔ−１））×（Ｌｉ＿ａｍｐ−ａｍｐ（ｔ−１））×ｇ            （２）
ただし、Ｒｅａｌ＿ａｍｐ（ｔ）：時刻ｔにおけるアンバランスＩＭ特性
ａｍｐ（ｔ）：時刻ｔにおける非線形特性
ａｍｐ（ｔ−１）：時刻ｔ−１における非線形特性
Ｌｉ＿ａｍｐ：固定値
ｇ：係数
このようにして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、図４に示す増幅器３１２の非線形特性より図６に示すアンバランスＩＭ特性を求めるとともに、図５に示す増幅器３１２の非線形特性より図７に示すアンバランスＩＭ特性を求める。アンバランスＩＭ特性における振幅と電力との関係は、図６に示すように、電力が上昇傾向である場合の電力と振幅との関係＃６０１と、電力が下降傾向である場合の電力と振幅との関係＃６０２とが、異なる経路となるヒステリシスを有する。また、アンバランスＩＭ特性における位相と電力との関係は、図７に示すように、電力が上昇傾向である場合の電力と位相との関係＃７０１と電力が下降傾向である場合の電力と位相との関係＃７０２が、異なる経路となるヒステリシスを有する。このようなヒステリシスを有する電力と振幅との関係及び電力と位相との関係は、（１）式及び（２）式の係数ｇを可変にて設定することにより変更することができる。
次に、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、アンバランスＩＭ特性を補償特性に変換して補償信号を生成する場合、増幅器３１２が線形特性を有するとした場合の振幅及び位相が略一定となる固定値に対して、アンバランスＩＭ特性と対称になるような補償特性に変換する。具体的には、（１）式または（２）式より求めたアンバランスＩＭ特性と線形特性とを用いて（３）式より補償特性を得る。
補償特性＝Ｌｉ＿ａｍｐ／Ｒｅａｌ＿ａｍｐ            （３）
ただし、Ｒｅａｌ＿ａｍｐ（ｔ）：時刻ｔにおけるアンバランスＩＭ特性
Ｌｉ＿ａｍｐ：固定値
このようにして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、図６及び図７に示すヒステリシス特性を、図８〜図１１に示す補償特性に変換する。図８及び図１０は、補償特性における振幅と電力との関係を示す図であり、図９及び図１１は、補償特性における位相と電力との関係を示す図である。
アンバランスＩＭ特性を補償特性に変換することにより、入力電力が上昇傾向である場合において、振幅と電力との関係＃６０１は振幅と電力との関係＃８０１に変換されるとともに、位相と電力との関係＃７０１は位相と電力との関係＃９０１に変換される。また、アンバランスＩＭ特性を補償特性に変換することにより、電力が下降傾向である場合において、振幅と電力との関係＃６０２は振幅と電力との関係＃８０２に変換されるとともに、位相と電力との関係＃７０２は位相と電力との関係＃９０２に変換される。ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、図８〜図１１に示す振幅と電力との関係及び位相と電力との関係をベクトル情報としてデータテーブルに保存することにより、補償特性として記憶している。
即ち、振幅と電力との関係＃８０１及び振幅と電力との関係＃８０２は、増幅器３１２が線形特性であるとした場合の振幅が略一定になる振幅と電力との関係＃８０３に対して、振幅と電力との関係＃６０１及び振幅と電力との関係＃６０２と対称である。また、位相と電力との関係＃９０１及び位相と電力との関係＃９０２は、増幅器３１２が線形特性であるとした場合の位相が略一定になる位相と電力との関係＃９０３に対して、位相と電力との関係＃７０１及び位相と電力との関係＃７０２と対称である。
そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）が時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）よりも上昇している場合には測定電力が上昇傾向にあるものと判断して、図８より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の振幅成分としてＡ１（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の振幅成分としてＡ１（ｔ）を選択し、図９より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の位相成分としてθ１（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の位相成分としてθ１（ｔ）を選択する。そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、選択した振幅成分及び位相成分の補償特性を有する補償信号を出力する。ここで、固定値は、図８に示すように振幅が略一定になる振幅と電力との関係＃８０３、及び図９に示すように位相が略一定になる位相と電力との関係＃９０３から求められる。
一方、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）が時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）よりも下降している場合には測定電力が下降傾向にあるものと判断して、図１０より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の振幅成分としてＡ２（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の振幅成分としてＡ２（ｔ）を選択し、図１１より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の位相成分としてθ２（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の位相成分としてθ２（ｔ）を選択する。そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、選択した振幅成分及び位相成分の補償特性を有する補償信号を出力する。ここで、固定値は、図８及び図９の場合と同様である。
次に、複素乗算部３０７は、送信信号と補償信号を合成することにより、図２の歪み成分＃２０３及び歪み成分＃２０４を抑圧する。
ここで、ＩＭアンバランス補償演算部３０６が記憶するデータテーブルは、ベクトル情報として記憶されるものであるが、ベクトル情報は、振幅情報と位相情報とを持つものである。したがって、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、増幅器３１２への入力電力Ｐに対する振幅成分と位相成分とを補償データテーブルとして有している。即ち、増幅器３１２に対する入力信号と増幅器３１２からの出力信号との関係は（４）式のように表される。
出力信号＝ａｍｐ×入力信号                      （４）
ただし、ａｍｐ：増幅器の特性
また、増幅器の特性ａｍｐは（５）式のように表される。
ａｍｐ（Ｐ）＝Ａ（Ｐ）×ｅ−ｊθ（Ｐ）          （５）
ただし、Ａ（Ｐ）：振幅成分
θ（Ｐ）：位相成分
Ｐ：増幅器３１２への入力電力
ａｍｐ（Ｐ）：増幅器の特性
したがって、（５）式より、増幅器の特性を振幅成分及び位相成分として求めることができる。
このように、本実施の形態によれば、測定電力が上昇傾向である場合と測定電力が下降傾向である場合とで異なる振幅成分及び位相成分を有する補償信号を求めてベースバンド信号の歪み成分を抑圧するので、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる。また、本実施の形態によれば、従来の補償データテーブル１０４と同一の補償データテーブル３０４及び従来と同一の方法にて求めた非線形特性の情報を補正することによりＬｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を抑圧することができ、従来の装置を大幅に変更する必要がないので、安価で歪み抑圧精度が良好な装置を提供することができる。
以上説明したように、本発明によれば、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる。
本明細書は、２００２年１２月１７日出願の特願２００２−３６５４４７に基づくものである。この内容をここに含めておく。
【産業上の利用可能性】  本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関し、例えば信号を増幅する際に発生する歪みを除去する歪み補償装置及び歪み補償方法に用いるに好適である。
【図１】
2004095689.tif 000003
【図２】
2004095689.tif 000004
【図３】
2004095689.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004095689.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004095689.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年11月24日(2005.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の時間間隔にてベースバンド信号の電力を測定する電力計算手段と、前記電力計算手段にて測定された現在の電力が過去の電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の第一位相成分及び第一振幅成分が異なるように前記補償信号を生成する補償演算手段と、前記補償演算手段にて生成された前記補償信号と前記ベースバンド信号とを合成する補償信号合成手段と、前記補償信号合成手段にて前記補償信号を合成された前記ベースバンド信号を増幅することにより増幅した際に生じた前記歪み成分を前記補償信号にて抑圧する増幅手段と、を具備する歪み補償装置。
【請求項２】
前記補償演算手段は、前記電力計算手段にて測定された現在の電力が過去の電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記歪み成分における電力が同一の場合の第二振幅成分及び第二位相成分が異なる非線形である前記歪み成分を検出し、前記歪み成分が線形特性を有するとした場合の前記第二振幅成分及び前記第二位相成分の固定値に対して、検出した前記歪み成分における前記第二振幅成分及び前記第二位相成分と対称である前記第一振幅成分及び前記第一位相成分を有する前記補償信号を生成する請求の範囲１記載の歪み補償装置。
【請求項３】
歪み補償装置を具備する送信装置であって、前記歪み補償装置は、所定の時間間隔にてベースバンド信号の電力を測定する電力計算手段と、前記電力計算手段にて測定された現在の電力が過去の電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の位相成分及び振幅成分が異なるように前記補償信号を生成する補償演算手段と、前記補償演算手段にて生成された前記補償信号と前記ベースバンド信号とを合成する補償信号合成手段と、前記補償信号合成手段にて前記補償信号を合成された前記ベースバンド信号を増幅することにより増幅した際に生じた前記歪み成分を前記補償信号にて抑圧する増幅手段と、を具備する。
【請求項４】
所定の時間間隔にてベースバンド信号の電力を測定するステップと、測定された現在の測定電力が過去の測定電力に対して上昇している場合と下降している場合とで前記ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の位相成分及び振幅成分が異なるように前記補償信号を生成するステップと、生成された前記補償信号と前記ベースバンド信号とを合成するステップと、前記補償信号を合成された前記ベースバンド信号を増幅することにより増幅した際に生じた前記歪み成分を前記補償信号にて抑圧するステップと、を具備する歪み補償方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関し、例えば信号を増幅する際に発生する歪みを除去する歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信装置において送信信号を増幅する際に発生する歪みを補償する装置として、プリディストーション歪み補償装置が知られている。図１は、従来のプリディストーション歪み補償装置１００の構成を示すブロック図である。
【０００３】
従来のプリディストーション歪み補償装置１００は、ベースバンドＩ入力端子１０１、ベースバンドＱ入力端子１０２、電力計算部１０３、補償データテーブル１０４、複素乗算部１０５、デジタル／アナログコンバータ（以下「ＤＡＣ」と記載する）１０６、ＤＡＣ１０７、変調器（以下「ＭＯＤ」と記載する）１０８、発振器１０９、電力増幅器１１０及びＲＦ出力端子１１１から構成される。
【０００４】
図１において、ベースバンド信号は、Ｉ信号がベースバンドＩ入力端子１０１に入力するとともに、Ｉ信号に対して直交データであるＱ信号がベースバンドＱ入力端子１０２に入力し、ＤＡＣ１０６及びＤＡＣ１０７を介してＭＯＤ１０８でＲＦ信号に変調される。そして、ＲＦに変調された信号は、電力増幅器１１０により電力増幅されてＲＦ出力端子１１１より出力される。
【０００５】
この時、電力増幅器１１０は非線形な動作をするために、電力増幅器１１０にて増幅された信号は歪みを生じる。プリディストーション機能とは、電力増幅器１１０の非線形性を線形に補うための機能である。電力増幅器１１０の線形補償を行うために、補償データテーブル１０４は、電力値に応じた補償データを備えている。電力計算部１０３は、入力したベースバンド信号をサンプリング時間毎に電力計算して補償データテーブル１０４へ出力する。補償データテーブル１０４は、電力計算部１０３から入力した電力計算結果を用いて補償データテーブルを参照することにより、必要な補償データを抽出して複素乗算部１０５へ出力する。複素乗算部１０５は、入力したＩ信号及びＱ信号に対して電力増幅器１１０において発生する歪みを抑圧するように動作する。
【０００６】
また、電力増幅器１１０の非線形性は、温度特性等の種々の要因により、測定電力が上昇傾向である場合と下降傾向である場合とで測定電力が同一であっても異なる。
【０００７】
図２は、送信信号を増幅した際の周波数軸上における信号成分及び歪み成分を示す図である。図２に示すように、送信信号が周波数ｆ１である信号成分＃２０１と周波数ｆ２（ｆ１＜ｆ２）である信号成分＃２０２との２波からなる場合には、送信信号を増幅することにより、Ｌｏｗｅｒ側（低周波数側）の歪み成分＃２０３とＵｐｐｅｒ側（高周波数側）の歪み成分＃２０４が生ずる。この場合、歪み成分＃２０３のレベルβは、歪み成分＃２０４のレベルαに比べて大きくなり、電力増幅器１１０にて増幅された信号に発生する周波数軸上の低周波数側の歪み成分と高周波数側の歪み成分とのレベルが異なるＬｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスが生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の歪み補償装置及び歪み補償方法においては、補償データテーブル１０４における電力と補償データとがＬｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスを考慮せずに関係付けられているので、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分＃２０３及び歪み成分＃２０４を精度良く抑圧することができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、ベースバンド信号における現在測定した電力が、過去に測定した電力に対して上昇している場合と下降している場合とで、ベースバンド信号の歪み成分を抑圧するための補償信号における電力が同一の場合の位相成分及び振幅成分が異なるように前記補償信号を生成することにより達成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態）
図３は、本発明の実施の形態に係る送信装置３００の構成を示す図である。図３において、送信装置３００は、入力端子３０１、入力端子３０２、電力計算部３０３、補償データテーブル３０４、判定部３０５、ＩＭアンバランス補償演算部３０６、複素乗算部３０７、ＤＡＣ３０８、ＤＡＣ３０９、発振器３１０、ＭＯＤ３１１、増幅器３１２及びアンテナ３１３とから主に構成される。
【００１４】
また、入力端子３０１、入力端子３０２、電力計算部３０３、補償データテーブル３０４、判定部３０５、ＩＭアンバランス補償演算部３０６、複素乗算部３０７、ＤＡＣ３０８、ＤＡＣ３０９、発振器３１０、ＭＯＤ３１１及び増幅器３１２は、歪み補償装置３１４を構成する。図３の歪み補償装置３１４は、プリディストーション歪み補償装置の構成を示すものであり、電力計算部３０３、補償データテーブル３０４、判定部３０５、ＩＭアンバランス補償演算部３０６及び複素乗算部３０７は、プリディストーション機能を構成する。
【００１５】
入力端子３０１は、Ｉ成分のベースバンド信号を受けて電力計算部３０３及び複素乗算部３０７へ送る。
【００１６】
入力端子３０２は、Ｑ成分のベースバンド信号を受けて電力計算部３０３及び複素乗算部３０７へ送る。
【００１７】
電力計算部３０３は、サンプリング時間毎に入力端子３０１及び入力端子３０２から入力したベースバンド信号の電力の計算をして、計算した電力の情報である測定電力情報を補償データテーブル３０４及び判定部３０５へ出力する。
【００１８】
補償データテーブル３０４は、非線形特性をもつ増幅器３１２のデータテーブルであるベクトル情報を持つ。そして、補償データテーブル３０４は、電力計算部３０３から入力した測定電力情報及び補償データテーブル３０４におけるデータテーブルに基づいて、増幅器３１２の非線形特性の情報をＩＭアンバランス補償演算部３０６へ出力する。補償データテーブル３０４がベクトル情報として持つ非線形特性の情報は、データテーブル１０４がベクトル情報として持つ非線形特性の情報と同じである。
【００１９】
判定部３０５は、電力計算部３０３から入力した各サンプリング時間における測定電力情報の内の少なくとも２つの測定電力情報を用いて、最新の測定電力情報における測定電力が過去の測定電力情報における測定電力と比べて上昇しているかまたは下降しているかを判定し、判定結果をＩＭアンバランス補償演算部３０６へ出力する。
【００２０】
補償演算手段であるＩＭアンバランス補償演算部３０６は、補償データテーブル３０４から入力した少なくとも２つの異なる時刻に求めた非線形特性の情報、係数、判定部３０５における測定電力が上昇傾向であるかまたは下降傾向であるかの判定結果、及び増幅器３１２が線形特性を有するとした場合、つまり入力電力によらず増幅器が一定の伝送動作をするとした場合の固定値に基づいて、補償信号を生成する。そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、生成した補償信号を複素乗算部３０７へ出力する。なお、補償信号を求める方法については後述ずる。
【００２１】
補償信号合成手段である複素乗算部３０７は、入力端子３０１及び入力端子３０２から入力したベースバンド信号とＩＭアンバランス補償演算部３０６から入力した補償信号とに基づいて、ベースバンド信号の歪み成分を抑圧してＤＡＣ３０８及びＤＡＣ３０９へ出力する。
【００２２】
ＤＡＣ３０８は、複素乗算部３０７から入力したベースバンド信号をアナログデータからデジタルデータに変換してＭＯＤ３１１へ出力する。
【００２３】
ＤＡＣ３０９は、複素乗算部３０７から入力したベースバンド信号をアナログデータ形式からデジタルデータ形式に変換してデジタル変換信号を生成してＭＯＤ３１１へ出力する。
【００２４】
発振器３１０は、局部発振器であり、所定の周波数の信号をＭＯＤ３１１へ出力する。
【００２５】
ＭＯＤ３１１は、発振器３１０から入力した信号を用いてＤＡＣ３０８及びＤＡＣ３０９から入力したデジタル変換信号を変調して変調信号を生成して増幅器３１２へ出力する。
【００２６】
増幅器３１２は、ＭＯＤ３１１から入力した変調信号を増幅してアンテナ３１３より送信する。
【００２７】
次に、図２に示す歪み成分＃２０３及び歪み成分＃２０４を抑圧する場合の送信装置３００の動作について、図４〜図１１を用いて説明する。
【００２８】
ベースバンド信号は、Ｉ成分とＱ成分とからなる直交データとして電力計算部３０３及び複素乗算部３０７に入力する。電力計算部３０３は、入力したベースバンド信号より電力を計算する。そして、補償データテーブル３０４は、増幅器３１２の非線形特性の情報をＩＭアンバランス補償演算部３０６へ出力する。この時、補償データテーブル３０４は、図４に示す振幅と電力との関係を記憶している。また、補償データテーブル３０４は、図５に示す位相と電力との関係を記憶している。
【００２９】
ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、入力した増幅器３１２の非線形特性の情報を実際のアンバランスＩＭ特性を表すように演算処理する機能と、得られたアンバランスＩＭ特性より増幅器３１２が線形出力するための補償特性に変換して補償信号を生成する機能とを有する。
【００３０】
ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、アンバランスＩＭ特性を表すように演算処理する場合、補償データテーブル３０４から入力した時刻ｔ−１における非線形特性の情報、補償データテーブル３０４から入力した時刻ｔ−１から所定時間経過した時刻ｔにおける非線形特性の情報、係数、判定部３０５における測定電力が上昇傾向であるかまたは下降傾向であるかの判定結果、固定値に基づいてアンバランスＩＭ特性を求める。
【００３１】
具体的には、アンバランスＩＭ特性は、（１）式または（２）式により求めることができる。
【００３２】
Ｒｅａｌ ａｍｐ（ｔ）＝ａｍｐ（ｔ）＋（ａｍｐ（ｔ）−ａｍｐ（ｔ−１））×（Ｌｉ ａｍｐ−ａｍｐ（ｔ−１））×ｇ                （１）
Ｒｅａｌ ａｍｐ（ｔ）＝ａｍｐ（ｔ）−（ａｍｐ（ｔ）−ａｍｐ（ｔ−１））×（Ｌｉ ａｍｐ−ａｍｐ（ｔ−１））×ｇ                （２）
ただし、Ｒｅａｌ ａｍｐ（ｔ）：時刻ｔにおけるアンバランスＩＭ特性
ａｍｐ（ｔ）：時刻ｔにおける非線形特性
ａｍｐ（ｔ−１）：時刻ｔ−１における非線形特性
Ｌｉ ａｍｐ：固定値
ｇ：係数
【００３３】
このようにして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、図４に示す増幅器３１２の非線形特性より図６に示すアンバランスＩＭ特性を求めるとともに、図５に示す増幅器３１２の非線形特性より図７に示すアンバランスＩＭ特性を求める。アンバランスＩＭ特性における振幅と電力との関係は、図６に示すように、電力が上昇傾向である場合の電力と振幅との関係＃６０１と、電力が下降傾向である場合の電力と振幅との関係＃６０２とが、異なる経路となるヒステリシスを有する。また、アンバランスＩＭ特性における位相と電力との関係は、図７に示すように、電力が上昇傾向である場合の電力と位相との関係＃７０１と電力が下降傾向である場合の電力と位相との関係＃７０２が、異なる経路となるヒステリシスを有する。このようなヒステリシスを有する電力と振幅との関係及び電力と位相との関係は、（１）式及び（２）式の係数ｇを可変にて設定することにより変更することができる。
【００３４】
次に、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、アンバランスＩＭ特性を補償特性に変換して補償信号を生成する場合、増幅器３１２が線形特性を有するとした場合の振幅及び位相が略一定となる固定値に対して、アンバランスＩＭ特性と対称になるような補償特性に変換する。具体的には、（１）式または（２）式より求めたアンバランスＩＭ特性と線形特性とを用いて（３）式より補償特性を得る。
【００３５】
補償特性＝Ｌｉ ａｍｐ／Ｒｅａｌ ａｍｐ            （３）
ただし、Ｒｅａｌ ａｍｐ（ｔ）：時刻ｔにおけるアンバランスＩＭ特性
Ｌｉ ａｍｐ：固定値
【００３６】
このようにして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、図６及び図７に示すヒステリシス特性を、図８〜図１１に示す補償特性に変換する。図８及び図１０は、補償特性における振幅と電力との関係を示す図であり、図９及び図１１は、補償特性における位相と電力との関係を示す図である。
【００３７】
アンバランスＩＭ特性を補償特性に変換することにより、入力電力が上昇傾向である場合において、振幅と電力との関係＃６０１は振幅と電力との関係＃８０１に変換されるとともに、位相と電力との関係＃７０１は位相と電力との関係＃９０１に変換される。また、アンバランスＩＭ特性を補償特性に変換することにより、電力が下降傾向である場合において、振幅と電力との関係＃６０２は振幅と電力との関係＃８０２に変換されるとともに、位相と電力との関係＃７０２は位相と電力との関係＃９０２に変換される。ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、図８〜図１１に示す振幅と電力との関係及び位相と電力との関係をベクトル情報としてデータテーブルに保存することにより、補償特性として記憶している。
【００３８】
即ち、振幅と電力との関係＃８０１及び振幅と電力との関係＃８０２は、増幅器３１２が線形特性であるとした場合の振幅が略一定になる振幅と電力との関係＃８０３に対して、振幅と電力との関係＃６０１及び振幅と電力との関係＃６０２と対称である。また、位相と電力との関係＃９０１及び位相と電力との関係＃９０２は、増幅器３１２が線形特性であるとした場合の位相が略一定になる位相と電力との関係＃９０３に対して、位相と電力との関係＃７０１及び位相と電力との関係＃７０２と対称である。
【００３９】
そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）が時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）よりも上昇している場合には測定電力が上昇傾向にあるものと判断して、図８より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の振幅成分としてＡ１（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の振幅成分としてＡ１（ｔ）を選択し、図９より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の位相成分としてθ１（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の位相成分としてθ１（ｔ）を選択する。そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、選択した振幅成分及び位相成分の補償特性を有する補償信号を出力する。ここで、固定値は、図８に示すように振幅が略一定になる振幅と電力との関係＃８０３、及び図９に示すように位相が略一定になる位相と電力との関係＃９０３から求められる。
【００４０】
一方、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）が時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）よりも下降している場合には測定電力が下降傾向にあるものと判断して、図１０より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の振幅成分としてＡ２（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の振幅成分としてＡ２（ｔ）を選択し、図１１より時刻ｔ−１における測定電力Ｐ（ｔ−１）の位相成分としてθ２（ｔ−１）を選択するとともに時刻ｔにおける測定電力Ｐ（ｔ）の位相成分としてθ２（ｔ）を選択する。そして、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、選択した振幅成分及び位相成分の補償特性を有する補償信号を出力する。ここで、固定値は、図８及び図９の場合と同様である。
【００４１】
次に、複素乗算部３０７は、送信信号と補償信号を合成することにより、図２の歪み成分＃２０３及び歪み成分＃２０４を抑圧する。
【００４２】
ここで、ＩＭアンバランス補償演算部３０６が記憶するデータテーブルは、ベクトル情報として記憶されるものであるが、ベクトル情報は、振幅情報と位相情報とを持つものである。したがって、ＩＭアンバランス補償演算部３０６は、増幅器３１２への入力電力Ｐに対する振幅成分と位相成分とを補償データテーブルとして有している。即ち、増幅器３１２に対する入力信号と増幅器３１２からの出力信号との関係は（４）式のように表される。
【００４３】
出力信号＝ａｍｐ×入力信号                      （４）
ただし、ａｍｐ：増幅器の特性
【００４４】
また、増幅器の特性ａｍｐは（５）式のように表される。
【００４５】
ａｍｐ（Ｐ）＝Ａ（Ｐ）×ｅ−ｊθ（Ｐ）            （５）
ただし、Ａ（Ｐ）：振幅成分
θ（Ｐ）：位相成分
Ｐ：増幅器３１２への入力電力
ａｍｐ（Ｐ）：増幅器の特性
【００４６】
したがって、（５）式より、増幅器の特性を振幅成分及び位相成分として求めることができる。
【００４７】
このように、本実施の形態によれば、測定電力が上昇傾向である場合と測定電力が下降傾向である場合とで異なる振幅成分及び位相成分を有する補償信号を求めてベースバンド信号の歪み成分を抑圧するので、Ｌｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を精度良く抑圧することができる。また、本実施の形態によれば、従来の補償データテーブル１０４と同一の補償データテーブル３０４及び従来と同一の方法にて求めた非線形特性の情報を補正することによりＬｏｗｅｒ／Ｕｐｐｅｒアンバランスの歪み成分を抑圧することができ、従来の装置を大幅に変更する必要がないので、安価で歪み抑圧精度が良好な装置を提供することができる。
【００４８】
本明細書は、２００２年１２月１７日出願の特願２００２−３６５４４７に基づくものである。この内容をここに含めておく。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関し、例えば信号を増幅する際に発生する歪みを除去する歪み補償装置及び歪み補償方法に用いるに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の歪み補償蔵置の構成を示すブロック図
【図２】従来の信号成分及び歪み成分を示す図
【図３】本発明の実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスなしの場合の電力と振幅との非線形の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスなしの電力と位相との非線形の関係を示す図
【図６】本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスありの場合の電力と振幅との関係を示す図
【図７】本発明の実施の形態に係る電力増幅器におけるヒステリシスありの場合の電力と位相との関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と振幅との関係を示す図
【図９】本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と位相との関係を示す図
【図１０】本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と振幅との関係を示す図
【図１１】本発明の実施の形態に係る補償信号における電力と位相との関係を示す図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004095689.tif 000014
【図２】
2004095689.tif 000015
【図３】
2004095689.tif 000016
【図４】
2004095689.tif 000017
【図５】
2004095689.tif 000018
【図６】
2004095689.tif 000019
【図７】
2004095689.tif 000020
【図８】
2004095689.tif 000021
【図９】
2004095689.tif 000022
【図１０】
2004095689.tif 000023
【図１１】
2004095689.tif 000024
【国際調査報告】
2004095689.tif 000025
2004095689.tif 000026
2004095689.tif 000027
2004095689.tif 000028