(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースバンド信号を直交変調した後、非線形高電力増幅する送信機において、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、該抽出した歪み成分をベースバンド領域に直交復調し、前記直交復調されたベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、
ベースバンド信号を直交変調した直交変調信号を位相調整器により位相調整し、その一方で該直交変調信号を高電力増幅器により非線形高電力増幅した後に前記高電力増幅器の増幅利得分だけ減衰器により減衰させ、該減衰器出力から前記位相調整した直交変調信号を減算することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを抽出するために、前記位相調整器の位相遅延量及び前記減衰器の減衰量を送信周波数に応じて自動的に最適値となるように設定することを特徴とする非線形歪み補償方法。
【請求項２】
ベースバンド信号を直交変調した後、非線形高電力増幅する送信機において、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、該抽出した歪み成分をベースバンド領域に直交復調し、前記直交復調されたベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、
ベースバンド信号を直交変調した直交変調信号を位相調整する位相調整器と、
前記直交変調信号を高電力増幅器により非線形高電力増幅した後に前記高電力増幅器の増幅利得分だけ減衰させる減衰器と、該減衰器出力から前記位相調整した直交変調信号を減算することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを抽出する減算器と、
前記位相調整器の位相遅延量及び前記減衰器の減衰量を送信周波数に応じて自動的に最適値となるように設定する制御手段と、
を有することを特徴とする非線形歪み補償回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線送信機等で用いられる直交変調回路に係り、特にベースバンド信号を直交変調した後に高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直交変調回路では、ベースバンド信号を直交変調した後、変調信号を高電力増幅するが、このとき電力効率を向上させるために非線形増幅し、これにより、増幅した変調信号に非線形歪みが発生するため、発生した歪みを補償して入出力特性を線形化することが行われている。このような非線形歪みを補償する従来の方法として、図４に示すようなプリディストーション式の非線形歪み補償方式がある。
【０００３】
図４において、ベースバンド信号Ｉ，Ｑは歪み補償演算部１を通って、Ｄ／Ａコンバータ２、Ｄ／Ａコンバータ３に入力され、ここでアナログ信号に変換され、直交変調器４に入力される。直交変調器４に入力されたベースバンド信号Ｉ，Ｑは直交変調され、更に、高電力増幅器（ＨＰＡ）５で高電力増幅されて出力される。
ここで、補償データテーブル７は、高電力増幅器５の増幅時の非線形特性を予め測定した結果を用いて作成された補償データをテーブル化して保持している。電力計算器６はベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力を計算し、得られた電力を補償データテーブル７に出力する。
【０００４】
補償データテーブル７はベースバンド信号Ｉ，Ｑの電力に応じてそのテーブルを参照し、対応する補償データを読み出して、歪み補償演算部１に出力する。
これにより、歪み補償演算部１は入力される直交変調する前のベースバンド信号Ｉ，Ｑに高電力増幅器４で生じる非線形歪みをキャンセルさせるような逆特性の歪みを予め加えて、Ｄ／Ａコンバータ２、３に出力する。このため、高電力増幅器５で高電力増幅された変調信号には非線形歪みが含まれないことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のプリディストーション式の非線形歪み補償方式では、ベースバンド信号の電力に応じてその補償データテーブルを参照するものであるため、高電力増幅器５の特性のバラツキや温度変化などにより回路全体の性能が劣化し易いという欠点があった。
【０００６】
そこで、図５に示すように、高電力増幅器５の出力を方向性結合器８で分岐し、この分岐出力信号を直交復調器９で直交復調してから補償データ演算部１０にフィードバックさせる方式の回路が提案されている。この回路の補償データ演算部１０は前記フィードバック情報に応じた係数を内蔵の補償データテーブル（図４の補償データテーブル７と同様のもの）のデータに乗算して補正をかけて、高電力増幅器５の特性のバラツキや温度変化に依らず、精度の高い補償データを歪み補償演算部１に出力して、上記欠点による影響を低減させようとしている。
【０００７】
しかし、上記したいずれの回路も、擬似的な非線形歪みを生成し、これを利用しているので、上記欠点を充分に解決してはおらず、また、上記したいずれの回路も複雑なディジタル演算を行うため、回路規模が大きくなり、その結果、消費電力も大きくなるため、特にバッテリーを電源とする送信機では、動作時間が短縮化されるという問題がある。
これに対して上記問題を解決するために本出願の発明者は、図３に示す非線形歪み補償回路を提案した（特願２０００−２３３６３１）。
【０００８】
この非線形歪み補償回路は、方向性結合器又は分配器１９、２１、遅延回路又は移相器２０、減衰器１３、減算器１４、直交復調部１５、位相調整器２２、振幅調整器２３、２４、減算器１６、１７から構成されている。１１は直交変調部、１８はキャリア発生器、３０は送信周波数制御回路であり、送信周波数制御回路３０は、キャリア周波数設定信号により送信チャネルが変更される際にキャリア発生器１８から出力されるキャリア信号の周波数を変更するように制御する。
【０００９】
本非線形歪み補償回路は、直交変調部１１と高電力増幅器（ＨＰＡ）１２の間に、方向性結合器又は分配器１９を挿入して、直交変調部１１から出力される変調信号を分岐し、この分岐した変調信号を遅延回路又は移相器２０を通して、その位相を適切にシフトして減衰器１３の出力信号の位相に合わせた後、減算器１４に入力するようにしている。
【００１０】
また、高電力増幅器１２の出力も方向性結合器又は分配器２１により分岐され、この分岐出力が減衰器１３に入力されるようになっている。更に、減算器１４から得られる非線形歪み成分も位相調整器２２を通して、その位相を調整した後、直交復調部１５に入力している。又、直交復調部１５により出力されるベースバンドの非線形歪み成分も、振幅調整器２３、２４を通して、その振幅を適切なレベルにしてから減算器１６、１７に入力されている。非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出する非線形歪み抽出部１Ａは、方向性結合器又は分配器１９、２１、遅延回路又は移相器２０、減衰器１３、減算器１４から構成されている。
【００１１】
しかしながら、図３に示した非線形歪み補償回路では、上記問題は解決できるものの、送信チャネルが変更される、すなわち、キャリア発生器の周波数が段階的に別の周波数に変更される毎に、非線形歪み抽出部１Ａを構成する「遅延回路または移相器２０」の位相遅延量および「減衰器１３」の減衰量を調整し直さなければならないという問題があった。
これは、送信周波数が変化すると、「遅延回路または移相器２０」の位相遅延量や高電力増幅器（ＨＰＡ）１２の増幅率および非線形歪み特性等が変化するため、図中の減算器１４において非線形歪み以外の送信変調波が完全に打ち消されず、歪み成分のみを抽出することができなくなるためである。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを抽出する非線形歪み抽出部を構成する位相調整器の位相遅延量及び減衰器の減衰量を送信周波数に応じて自動的に最適値となるように設定することができる非線形歪み補償方法及び非線形歪み補償回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、非線形高電力増幅する送信機において、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、該抽出した歪み成分をベースバンド領域に直交復調し、前記直交復調されたベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償方法であって、
ベースバンド信号を直交変調した直交変調信号を位相調整器により位相調整し、その一方で該直交変調信号を高電力増幅器により非線形高電力増幅した後に前記高電力増幅器の増幅利得分だけ減衰器により減衰させ、該減衰器出力から前記位相調整した直交変調信号を減算することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを抽出するために、前記位相調整器の位相遅延量及び前記減衰器の減衰量を送信周波数に応じて自動的に最適値となるように設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、ベースバンド信号を直交変調した後、非線形高電力増幅する送信機において、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、該抽出した歪み成分をベースバンド領域に直交復調し、前記直交復調されたベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する非線形歪み補償回路であって、ベースバンド信号を直交変調した直交変調信号を位相調整する位相調整器と、前記直交変調信号を高電力増幅器により非線形高電力増幅した後に前記高電力増幅器の増幅利得分だけ減衰させる減衰器と、該減衰器出力から前記位相調整した直交変調信号を減算することにより前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを抽出する減算器と、前記位相調整器の位相遅延量及び前記減衰器の減衰量を送信周波数に応じて自動的に最適値となるように設定する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の基本構成を図１に示す。本実施の形態に係る非線形歪み補償回路が、図３に示す非線形歪み補償回路と構成上、異なるのは図３の非線形歪み抽出部１Ａにおける遅延回路または移相器２０の代わりに電子的に制御可能な可変移相器４０を、また、減衰器１３の代わりに電子的に制御可能な可変減衰器４２を、それぞれ新たに設け、さらに、これら可変移相器４０、可変減衰器４２を制御するための制御信号を生成するための記憶回路４８と制御回路４４、４６とを新たに設けた点であり、他の構成は同一であるので、同一の参照符号には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
予め各送信チャネル周波数において、非線形歪み成分抽出部１Ａがちょうど歪み成分のみを抽出するのに最適な可変移相器４０の制御信号と可変減衰器４２の制御信号を測定しておき、制御回路４４、４６で変換した時にそれらの制御信号が出力されるような制御データを記憶回路４８に記憶させておく。記憶回路４８に記憶されている制御データは、送信周波数制御回路３０より出力されるキャリア周波数設定信号により読み出され、制御回路４４、４６に送出されるようになっている。
また、送信チャネル周波数（送信周波数）の設定は、送信周波数制御回路３０によりキャリア発生器１８内のＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路を構成する回路の分周比を設定する等により行なうことができる。
【００１７】
上記構成において、送信周波数制御回路３０から出力されるキャリア周波数設定信号により送信チャネルが選局され、キャリア発生器１８から出力されるキャリア信号のキャリア周波数が設定されると同時に、そのチャネル周波数に適した制御データが記憶回路４８から読み出され、制御回路４４，４６により制御信号変換され、可変移相器４０、可変減衰器４２に供給される。この結果、可変移相器４０の位相遅延量及び可変減衰器４２の減衰量が、送信周波数に応じて減算器１４より非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みのみが抽出されるように最適値に設定される。
【００１８】
一方、ベースバンド信号Ｉ、Ｑは、それぞれ減算器１６、１７で後述する歪み成分ｅ，ｆが減算されてから直交変調部１１に入力される。直交変調部１１では、キャリア発生器１８で発生されπ／２移相器１１１でπ／２移相されたキャリアとベースバンド信号Ｑが乗算器１１２で乗算された後、加算器１１４に入力される。
【００１９】
ベースバンド信号Ｉは、キャリア発生器１８で発生されたキャリアと乗算器１１３で乗算された後、更に加算器１１４に入力され、前記乗算器１１２の出力信号と加算されて直交変調される。直交変調信号ｉは、方向性結合器または分配器１９により分岐され、一方の分岐出力は高電力増幅器１２に、他方の分岐出力は可変移相器４０にそれぞれ、入力される。
【００２０】
高電力増幅器１２は直交変調信号を非線形高電力増幅（利得Ｋ）して出力するが、その出力信号ｊは、方向性結合器または分配器２１により分岐され、出力信号ｊの一部は可変減衰器４２に入力されて、高電力増幅器１２の増幅利得分減衰（１／Ｋ）され、出力信号ｋとなって減算器１４に入力される。
また、可変移相器４０では、入力された直交変調信号ｉの分岐出力の位相を適切にシフトして可変減衰器４２の出力信号の変調波位相と合わせた状態で減算器１４に入力する。
【００２１】
減算器１４では、高電力増幅器１２から方向性結合器または分配器２１、可変減衰器４２を介して出力され非線形歪みを含んだ信号ｋから、直交変調部１１から方向性結合器または分配器１９、可変移相器４０を介して出力された歪みのない直交変調信号ｌが減算され、非線形増幅歪み成分ａのみが抽出される。
【００２２】
この非線形増幅歪み成分ａは、位相調整器２２に入力され、位相調整された後、直交復調部１５の乗算器１５２、１５３に入力される。
キャリア発生器１８で発生されたキャリアｇは、直交復調部１５に入力される。
【００２３】
直交復調部１５では、位相調整器２２から出力された非線形歪み成分ｂが、キャリアｇと乗算器１５２で乗算され、同時にπ／２移相器１５１でπ／２移相されたキャリアｍと乗算器１５３で乗算されて復調され、振幅調整器２３、２４を介してベースバンド領域の歪み成分ｅ，ｆとなって、減算器１６、１７に入力される。
【００２４】
従って、減算器１６では、ベースバンド信号Ｉから高電力増幅器１２で増幅動作により生じる歪み成分ｅが予め減算されることによって、逆歪み成分が重畳されたベースバンド信号Ｉが直交変調部１１に入力される。
また、減算器１７では、ベースバンド信号Ｑから高電力増幅器１２で増幅動作により生じる歪み成分ｆが予め減算されることによって、逆歪み成分が重畳されたベースバンド信号Ｑが直交変調部１１に入力される。
【００２５】
即ち、前記減算器１６、１７では、減算器１４で抽出した歪み成分を直交復調することにより生成されるベースバンド領域における逆歪み特性（高電力増幅時に発生する非線形歪み成分をキャンセルする特性）の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳していると言える。従って、前記逆の歪み成分が重畳されたベースバンド信号が直交変調部１１により直交変調された後、高電力増幅器１２で非線形高電力増幅される時に発生する非線形歪みはキャンセルされる。
【００２６】
本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の具体的構成を図２に示す。図２に示す非線形歪み補償回路では、図１に示す非線形歪み補償回路における可変移相器４０、可変減衰器４２、制御回路４４、４６、記憶回路４８の代わりに、それぞれ、電圧可変移相器５０、電圧可変減衰器５２、Ｄ／Ａ変換器５４、５６、メモリ５８に置き換えたものであり、基本的な動作は同一であるので、動作説明は省略する。
図２に示した可変移相器と可変減衰器は、いずれも電圧可変型であるが、それ以外の信号によって可変される移相器および減衰器であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ベースバンド信号を直交変調した後、非線形高電力増幅する送信機において、前記非線形高電力増幅した変調信号から非線形歪み成分を抽出し、該抽出した歪み成分をベースバンド領域に直交復調し、前記直交復調されたベースバンド領域の歪み成分の逆位相の歪み成分を前記ベースバンド信号に重畳することにより、前記非線形高電力増幅する際に生じる非線形歪みを補償する際に、 ベースバンド信号を直交変調した直交変調信号を位相調整器により位相調整し、その一方で該直交変調信号を高電力増幅器により非線形高電力増幅した後に前記高電力増幅器の増幅利得分だけ減衰器により減衰させ、該減衰器出力から前記位相調整した直交変調信号を減算することにより前記非線形高電力増幅時に生じる非線形歪みを抽出するために、前記位相調整器の位相遅延量及び前記減衰器の減衰量を送信周波数に応じて自動的に最適値となるように設定するようにしたので、いずれの送信周波数においても常に最適な非線形歪み成分が抽出され、その結果、常に最良の性能で非線形歪み補償を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の基本構成を示すブロック図。
【図２】  本発明の実施の形態に係る非線形歪み補償回路の具体的構成を示すブロック図。
【図３】  既に、本発明者が提案した非線形歪み補償回路の構成を示すブロック図。
【図４】  従来の非線形歪み補償回路の一例の構成を示すブロック図。
【図５】  従来の非線形歪み補償回路の他の例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１Ａ  非線形歪み抽出部
１１  直交変調部
１２  ＨＰＡ（高電力増幅器）
１４、１６、１７  減算器
１５  直交復調部
１８  キャリア発生器
１９、２１  方向性結合器又は分配器
２２  位相調整器
２３、２４  振幅調整器
３０  送信周波数制御回路
４０  可変移相器
４２  可変減衰器
４４、４６  制御回路
４８  記憶回路
１１４  加算器
１１１、１５１  π／２移相器
１１２、１１３、１５２、１５３  乗算器
【図１】
0004347531.tif 000002
【図２】
0004347531.tif 000003
【図３】
0004347531.tif 000004
【図４】
0004347531.tif 000005
【図５】
0004347531.tif 000006