JP2003516013A - 無線周波数信号の発生方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、予歪による無線周波数(ＲＦ)パワーアンプ（５）の線形化に関するものである。受信されたデジタルベースバンド入力信号にデジタル予歪を与えて（１）、アンプに起因する歪を補償する。その結果出力される信号をＤ／Ａ変換器（２）に通してアナログ信号に変換し、その後そのアナログ信号に対してアナログ周波数変換を行って（３）無線周波数（ＲＦ）信号を得る。当該無線周波数信号にアナログ予歪を与えた（４）後に、パワーアンプで増幅する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、無線周波数（ＲＦ）信号の発生方法と装置、より具体的には無線周
波数信号の線形増幅に関するものである。

【０００２】 （背景技術） 無線基地局では、各無線チャネルに、基地局が網羅するセルの境界部にまで到
達するのに十分な出力を与えるために、送信器セクションは高出力アンプを必要
としている。

【０００３】 異なる搬送波によって変調された複数の情報信号を1つのアンプで同時に増幅
する際、あるいは、ＱＡＭ（直交振幅変調：Quadrature Amplitude Modulation
）のような線形変調を使用する際は、アンプが高い線形性を有していることが必
要である。これは、これらの場合には、増幅に関与する信号成分の位相と振幅の
位置を全て維持することが不可欠だからである。さもなければ、信号成分間に混
変調が発生し、増幅された信号のスペクトルが拡大する。混変調歪は、他のチャ
ネルの信号の障害となる。高度の線形成が要求されるシステムは、例えば、複数
の狭帯域信号又はＣＤＭＡのような広帯域信号の組み合わせを増幅する必要のあ
るシステムである。

【０００４】 ＲＦパワーアンプは、増幅された出力信号において入力信号とは区別され、か
つ明瞭な偽の信号である望ましくない混変調歪を発生するので、本質的に非線形
装置である。ＲＦアンプによって発生する歪のために、増幅された出力信号の位
相と振幅は、入力信号の位相と振幅とはそれぞれ異なる。

【０００５】 アンプの線形化には他の方法も存在する。Ａ級のバックオフ、フィードフォワ
ード、ベクトル合計、フィードバックと予歪線形化を含む線形化手法の参考リス
トと概観が、Mark A. Briffaによる「ＲＦパワーアンプの線形化(Linearization
of RF Power Amplifiers)」（オーストラリア、ビクトリア工科大学、電気電子
工学部、１９９６年１２月）に記載されている。

【０００６】 予歪は、パワーアンプの歪特性と相補的関係になるようにパワーアンプへの初
期入力信号を補正する方法である。相補的な予歪とアンプの歪のカスケード応答
は、結果的に線形応答をもたらす。典型的な場合には、相補的予歪関数は、出力
又はボルテラ直列（あるいは、ＡＭ／ＡＭとＡＭ／ＰＭとして知られている）に
よって表したアンプの近似値に基づくものである。しかし、相補的予歪関数もま
た、トランジスタの熱特性、および／または、バイアス又はマッチング回路に起
因する周波数依存性のような高次の効果を含み得る。予歪は、アナログ予歪とし
て知られているように、無線周波数又は中間周波数において付与することができ
るし、デジタル予歪として知られているようにベースバンドで付与することもで
きる。さらに、優れた線形性を達成するために、温度、構成要素の経年効果等に
起因する変化を相殺するためには、予歪手段の適用化が必要である。

【０００７】 予歪機構は、ＲＦアンプの出力から誤差歪信号成分を抽出して、実時間におい
て、アンプの出力中の歪を効果的かつ継続的に最小化するように、抽出されたＲ
Ｆアンプの誤差挙動に基づく予歪調節を行うことによって適用化することができ
る。適用型デジタル予歪手段の概観は、J. K. Caversによる「適用型予歪による
アンプの線形化（Amplifier linearisation by adaptive predistortion）」（
米国特許第５０４９８３２号）に記載されている。国際公開公報第９９／４５６
３８号と同第９９／４５６４０号には、適用型アナログ予歪方法の例が記載され
ている。

【０００８】 アナログ予歪によって良好な結果を得るためには、相補的予歪関数とアンプの
歪関数を注意深く一致させる必要が有る。しかし、極めて一致度の高い特性を有
するアナログ素子は実現困難で製造費用が高い。典型的な場合には、アナログ予
歪のダイナミック（作動）レンジには限界があり、従って、性能の改善にも限界
がある。しかし、アナログ予歪は広いバンド幅に対して動作可能である。

【０００９】 一方、理論上は、適用型デジタル予歪によれば、線形性を顕著に改善するため
に必要な極めて優れた一致度を得ることができる。しかし、予歪がベースバンド
で与えられるので、増幅の前に無線周波数に変換することが必要である。しかし
、この周波数変換は、本質的にデジタル領域における完全な一致達成能力を阻却
するアナログ領域で行われる。この結果、デジタル予歪もまたアナログ予歪と比
較して性能及び帯域幅の点で限界がある。

【００１０】 アナログ変換処理の周波数依存性、振幅リップルと位相リップルが、デジタル
領域での一致性を損なう原因である。これらの値のいずれもが、達成することが
できる性能の改善に直接関連するものである。振幅と位相リップルが増大すると
、デジタル領域で相補関数の一致度がいかに優れているかとは無関係に、線形性
の改善は低下する。

【００１１】 アナログとデジタル予歪線形化は、これら２つの解決方法が実現に際しそれぞ
れ別の基本構造を必要とするという現実的な問題があるので、これらは通常それ
ぞれ独立の手法として実現されている。これらは以下の２つの例で最も良く示さ
れている。通常のマクロ基地局では、パワーアンプ（ＰＡ）は、場合によっては
周波数変換回路と共にラックの一部として組み込まれたモジュールである。デジ
タルベースバンド処理回路は、物理的には、そのラックの別の部分に位置してい
る。これら２つの構成要素は、物理的に分離しており、信号は同軸ケーブルを介
して行き来する。マストに搭載されたアンテナでは、ＰＡはマストの頭部に有り
、ベースバンド処理部はマストの基部に位置する。いずれの例でも、デジタルベ
ースバンド処理部とＰＡモジュールは物理的に分離しており、現実には設置上の
問題を生じる。

【００１２】 しかし、組み合わせによって線形化を実現する解決手段の例も存在する。例え
ば、デジタル予歪とフィードフォワードの組み合わせの例が、国際公開公報第９
８／１２８００号に記載されている。フィードフォワードの構造は、追加の信号
パスと２つのカプラ、（一方はパワーアンプ（ＰＡ）から信号を取り出すための
カプラ他方は残存するＰＡ歪を引き算するためのカプラ）を必要とする。後者の
カプラは損失を加算する。このために、２つの方法を組み合わせたときにも全体
的な効率が低下する。解決方法はまたかなり複雑なもので、多くの構成要素を必
要とし、実現は困難である。

【００１３】 ＲＦ予歪とフィードフォワードの組み合わせの別の例が、Yuval Shalomによる
技術白書「デジタル革命にマルチキャリアパワーアンプが参加(Multi-Carrier P
ower Amplifier join the Digital Revolution)」インターテック出版、サイト
管理と技術雑誌、１９９９年秋号、に記載されている。当該資料によれば、以下
の３つのファクタのために、フィードフォワードアンプのＤＣ−ＲＦ効率は、６
ないし８％が限界である。

【００１４】 １）マルチキャリア（広帯域）信号のピーク対平均値の比が大きいために、バ
ックオフが大きい。パワーアンプに供給されるＤＣパワーはＰ_{ＤＣａｍｐ}で与え
られ、アンプからのＲＦ出力パワーはＰ_ＲＦで与えられる。

【００１５】 ２）パワーアンプに追加される遅延ラインやカプラのようなハードウェアによ
り挿入（パワー）ロスが発生する。パワーロスは、総パワーのうち損失の後に残
っているパワーの比率と定義することができ、０．８つまり２０％（１ｄＢ）の
パワーを喪失するのが典型的である。

【００１６】 ３）フィードフォワードシステムの別の部分、例えば誤差アンプ、制御回路が
ＤＣパワー（Ｐ_{ＤＣｏｔｈｅｒ}）を消費する。

【００１７】 フィードフォワードとＲＦ予歪の組み合わせシステムでは、ＤＣ−ＲＦ効率の
公式は以下のように近似することができる。 ＤＣ−ＲＦ 効率 ＝ ０．８×ＰＲＦ／（Ｐ_{ＤＣｏｔｈｅｒ} ＋ Ｐ_{Ｄｃａｍ ｐ} ）

【００１８】 予歪システムだけを使用したときには、フィードフォワードシステムに損失を
導入するようなハードウェアを追加する必要はない。フィードフォワードシステ
ムの別の部分に関しては、このことによって複雑性が低減され、以下に示す予歪
のＤＣ−ＲＦ効率を示す公式が示すようにＤＣ−ＲＦ効率が向上する。 ＤＣ−ＲＦ 効率 ＝ Ｐ_ＲＦ／Ｐ_{Ｄｃａｍｐ}＞０．８×ＰＲＦ／（Ｐ_{ＤＣｏｔ ｈｅｒ} ＋ Ｐ_{Ｄｃａｍｐ}）

【００１９】 広帯域のアプリケーションは狭帯域の装置とは異なる問題を有するので、部分
的には異なる基本構造と手段を用いなければならない。

【００２０】 予歪システムは閉鎖ループシステムとは違って、擬閉鎖ループパワー増幅シス
テムである。閉鎖ループシステムはフィードバック、例えば、デカルトフィード
バック、エンベロープフィードバック、ポーラーフィードバックに準拠するもの
である。

【００２１】 擬閉鎖ループシステムの利点は、数１０ＭＨｚの狭帯域システムと広帯域シス
テムに使用できることである。これに対して、閉鎖ループシステムは、通常は擬
閉鎖ループシステムよりも高度の線形化を達成できるにもかかわらず、現実的な
安定性の理由から数１００ＫＨｚに限定されている。

【００２２】 擬閉鎖ループシステムと閉鎖ループシステムに加えて、高度の線形性と広帯域
信号の伝送性を共に達成するフィードフォワード増幅を使用することもできる。
予歪を使用する方法に比較すると、この方法は、ロープのバランス維持のために
比較的複雑なゲインと位相トラッキング機構を必要とし、結果的にパワー効率は
低い。フィードフォワード基本構造は、広帯域無線への線形化適用においては現
在最も広範に使用されている技術である。広帯域無線への適用のために、アナロ
グとデジタル方法による予歪は、全般的に、フィードフォワードに比較して線形
性では劣るものの良好なパワー効率を有することが特徴である。

【００２３】 デジタル信号処理が比較的遅かったことと精度上の制限のために、以前は広帯
域信号のためにデジタル予歪方法を使用することは技術的に不可能であった。し
かし、例えばデジタル回路製造方法の導入による高速デジタル信号処理の開発と
、ＤＡＣ（デジタルからアナログへの変換器）の進歩によって、この問題は解消
された。

【００２４】 しかし、広帯域システムでのデジタル予歪技術の使用は、アナログ周波数変換
処理の周波数依存性が性能の改善を制限するので、ベースバンド信号を無線信号
に変換することに関連して現れる問題に焦点をあてることになる。

【００２５】 アナログ周波数変換処理は、周波数と無関係に、下記のような同じ伝達関数を
有すると仮定されている。 Ｙ ＝ ｆ^ｎ（Ｘ） ここで、Ｙは出力信号であり入力信号Ｘの関数である。典型的な場合には、周波
数変換回路はＹがＸに対して線形性を有するように設計されるが、この仮定は狭
帯域信号に対するものである。広帯域信号への適用に関しては、周波数変換処理
は以下のように周波数への依存がより強くなる。 Ｙ ＝ ｆｎ（Ｘ，周波数）

【００２６】 この周波数依存性はデジタル予歪の完全な一致を損ない、従って、線形性は限
られたものになる。周波数依存性を低減することは可能であるが、広帯域にわた
って振幅と位相リップルを非常に小さくすること、つまり、デジタル予歪によっ
て所望の線形性を達成するに十分な程度に振幅と位相リップルを小さくすること
は、非現実的あるいは高価である。周波数変換器の周波数依存性を相殺するため
にデジタル周波数イコライザを使用することができる。しかし、線形性の程度を
制限する周波数依存性は常に残存し、解決手法を複雑にする。

【００２７】 デジタル予歪において生じる周波数変換時の問題を克服して、広帯域と狭帯域
に使用することができるデジタル予歪を使用した、改善された線形化方法を提供
することが本発明の目的である。

【００２８】 （発明の要旨） 本発明による、予歪によって無線周波数（ＲＦ）のパワーアンプを線形化する
方法は、当該ＲＦパワーアンプによって増幅すべき、デジタル化されたベースバ
ンド入力信号を受け取る過程と、受け取った信号に対してデジタル予歪を与えて
アンプに起因する歪を補償する過程と、当該信号をＤ／Ａ変換器によってアナロ
グ信号に変換する過程と、アナログ周波数変換を実行して無線周波数（ＲＦ）信
号を得る過程と、ＲＦ信号に対してアナログ予歪を与える過程と、アナログ予歪
を与えられた信号を前記ＲＦパワーアンプによって増幅する過程とを有する。

【００２９】 本発明のパワーアンプは、本発明に基づく上述の仮定を実行する手段が特徴で
ある。あるいは、デジタル予歪を与えられた信号を、本発明による方法及びパワ
ーアンプでデジタル中間低周波数に変換し、その後、信号を１つのＤ／Ａ変換器
のみを用いてアナログ信号に変換してもよい。これらの解決手法はいずれも、受
け取ったベースバンド入力信号を位相角が互いに９０度異なる２つの信号に分離
して、次にそれぞれの信号に対して本発明に基づく手段の残りの段階を実行する
ことを内容とする本発明に基づく別の基本構造で使用することができる。

【００３０】 本発明の実施形態のいずれにおいても、性能をさらに改善する、および／また
は、温度や素子の経年変化等による変化を補償するために、予歪を適用型にする
ことができる。

【００３１】 さらに、本発明は後に述べる別の基本構造と共に使用することも可能である。

【００３２】 本発明は、予歪を利用した従来の方法に比較して複数の利点を有する。性能に
関する要求をデジタル予歪とアナログ予歪に分離してデジタル予歪処理がもたら
す変換の問題を解消することによって、デジタル予歪を単独で使用する場合と比
較して線形性を改善することができる。本発明による解決手法は、特に広帯域シ
ステムに関して、フィードフォワードによる線形化手法と比較して効率が高い。

【００３３】 本発明はまた、線形化性能が部分的にはアナログ予歪手段によって取り扱われ
るので、周波数変換部に対する要求が低減される利点を有する。この結果、周波
数変換部のコストを低減することが可能になる。

【００３４】 上述の従来技術に見られるようなデジタルベースバンド処理部とＰＡモジュール
の物理的な分離は、アナログ予歪とデジタル予歪の組み合わせを可能にするため
に解決しなければならない問題の１つである。

【００３５】 本発明の利点の１つは、デジタル予歪とアナログ予歪を分離することによって
全体的な性能の改善が達成されるという事実である。例えば、基本的なアンプが
−３０ｄＢｃの性能を有しており、３０ｄＢの改善が必要であれば、全体として
は−６０ｄＢｃの線形性が必要である。従ってデジタル予歪によって２０ｄＢの
改善が得られ、アナログ予歪によって１０ｄＢの改善が得られる。このことによ
って、デジタル予歪又はアナログ予歪単独では達成することのできないかあるい
は達成が非常に困難な、総合的な線形化が可能になる。デジタル予歪だけによっ
てこの効果を達成するには、周波数変換器に対して厳密な設計要求が課せられ、
結果的に実現不可能か極めてコスト高になる。アナログ予歪のみによって同様の
効果を達成するには、相補的予歪関数とアンプの歪関数の極めて優れた一致が必
要になり、極めて優れた一致性を有するアナログ部材の製造は非常に困難かつ高
価である。

【００３６】 本発明の他の利点は、本発明はアナログ予歪とデジタル予歪の本来の強みを組
み合わせたものである点である。つまり、アナログ予歪は広い周波数範囲に関し
てある程度の修正能力を有しており、デジタル予歪は狭い周波数範囲に関しては
極めて優れた修正能力を有している。従って、組み合わせによって、デジタル予
歪又はアナログ予歪技術を単独で用いた場合に比較して、修正能力が改善されて
いる。

【００３７】 以下に添付の図面を参照して本発明をより詳細に記述する。

【００３８】 （実施例の詳細な説明） 図１に示すように、デジタル化された複合ベースバンド入力信号Ｓ_ｉｎはまず
ブロック１において予歪を与えられ、複合ベースバンドデジタル予歪出力信号Ｓ _ｏｕｔ を生成する。さらに詳細には、これはそれぞれブロック４及び５で、アナ
ログ予歪器とパワーアンプの組み合わせに対して相補的に行われる。これについ
ては後述でさらに説明する。アナログ予歪器とパワーアンプの組み合わせは線形
パワーアンプを形成すると考えることができる。

【００３９】 次に、複合ベースバンドデジタル予歪信号Ｓ_ｏｕｔは、ブロック２において２
つのＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）によりアナログ信号に変換される。或いは、図１に
は示されていないが、ベースバンドデジタル予歪信号Ｓ_ｏｕｔはまずデジタル処
理により周波数を変換し、その後１つのＤＡＣによりアナログ信号に変換するこ
ともできる。

【００４０】 ＤＡＣからの出力は次に、ブロック３において周波数変換回路により周波数を
変換され、無線周波数信号ＲＦ_ｉｎとなる。周波数変換回路３は、当業者には自
明の様態に配置された、ミキサ、フィルタ、アンプなどから構成される。周波数
変換の工程には周波数依存性の振幅と位相リップルが導入されており、これによ
りデジタル処理による予歪のみで達成できる線形化能力が部分的に破壊される。
周波数を変換したデジタル予歪信号を含む信号ＲＦ_ｉｎは次に、ブロック４にお
いてパワーアンプ５と相補的なアナログ予歪を与えられる。予歪を与えられたＲ
Ｆ信号ＲＦ_ｏｕｔは、次にパワーアンプ５を通過し、その後アンテナ６により送
信される。

【００４１】 デジタル予歪１及びアナログ予歪４はそれぞれ、線形性能及び／又は温度や経
年効果などによる無効変化をさらに向上させるような適用化が可能である。適用
化の手順は当業者には自明であり、図１のブロック１及び４に向かう破線矢印で
示す。

【００４２】 図２はいわゆるドハティアンプを図解している。ドハティアンプの構造は、例
えば、Steve C. Crippsによる「無線通信のための無線周波数（ＲＦ）パワーア
ンプ」（ISBN 0-89006-989-1, Artech House, 685 Canton Street, Norwood MA
02062）に記載されている。このアンプの基本概念に従い、２つの増幅装置５及
び５’を平行に使用し、両装置の電力を結合することにより最終最大ＲＦ出力パ
ワーを発生させる。ドハティアンプは、１つの増幅装置を使用する技術に比較し
て効率的な増幅技術となるが、線形化の向上には何ら寄与しない。つまり、ベー
スバンド入力信号Ｓ_ｉｎは、ブロック７において直交位相分割され、互いに９０
度の位相差を有する２つの信号に分離される。２つの信号は増幅装置５及び５’
により増幅され、ブロック１５において結合され、その後アンテナ６により送信
される。

【００４３】 図３では、図１を参照して説明した本発明による解決法を導入することにより
、線形化の点でドハティアンプの性能を向上させることが可能であることが示さ
れている。ベースバンド入力信号Ｓ_ｉｎはまず、ブロック７において該入力信号
と同じ信号であるＳ_ｉｎと、それと９０度の位相差を有する第２の信号Ｓ_{ｉｎ９ ０°} に分離される。９０度の位相差は、いわゆるヒルバート変換又は当業者に自
明の従来技術により生じさせることができる。

【００４４】 ２つの信号Ｓ_ｉｎ及びＳ_{ｉｎ９０°}は、それぞれ図１で示した同じタイプの機
能ブロックを有し、ブロック７からブロック１５で示す結合器まで平行に延びる
各パス上で処理される。上部パス上のブロックには、図１で使用したブロック番
号１，２，３，４及び５が付与されており、一方下部パス上のブロックには番号
１’，２’，３’，４’及び５’が付与されている。元の信号Ｓ_ｉｎを受ける上
部パスは主要パワーアンプ５を含み、一方、９０度の位相差を有する信号を受け
る下部パスは、ピークアンプ或いは補助アンプ５’を含む。

【００４５】 アンプ５及び５’の出力信号は、上部パスの信号を９０度移相し、結合器１５
で結合される。典型的に、結合は、主要パワーアンプ５出力の後に、四分の一波
長遅延として実行されてもよい。結合されてできた結合器１５の出力信号は、ア
ンテナ６により送信される。

【００４６】 上述のように、ドハティ構造に本発明を適用することにより、使用するパワー
アンプの線形化が向上し、また該パワーアンプの線形性は狭帯域及び広帯域両方
の無線通信システムに使用するのにさらに適したものになる。

【００４７】 図４及び５は、本発明に関して使用することができる、デジタル予歪及びアナ
ログ予歪を与える方法の簡単な例を図解している。これらの図において、アンプ
は記憶効果を有さないと想定する。ここで参照するのは、アンプのＡＭ／ＡＭ（
振幅変調／振幅変調）モデルとＡＭ／ＰＭ（振幅変調／位相変調）モデルである
。

【００４８】 パワーアンプがパワートランジスタの熱的性質及び／又はバイアス及び適合回
路に起因する周波数依存性などにより生じる記憶効果を受けている場合は、従来
技術でも明らかなように、これら効果を補償するためにデジタル予歪器及びアナ
ログ予歪器にも記憶効果が必要になる。以下に、本発明によるアナログと予歪法
の組み合わせに使用することができる、デジタル予歪器及びアナログ予歪器の例
を説明する。

【００４９】 図４は、図１のブロック１で示す種類のデジタル予歪を与える方法の一例を図
解している。この場合のデジタル予歪は、記憶効果を有さない非線形パワーアン
プとアナログ予歪の組み合わせを補償すると想定され、デカルト複素ゲイン予歪
に基づいている。記憶効果を有さない他の予歪器の例として、極複素ゲイン又は
フルサイズのデカルトマッピングを挙げることができ、それらの基本理念は米国
特許第５０４９８３２号に記載されている。

【００５０】 図４では、図１の複合ベースバンド入力デジタル信号Ｓ_ｉｎがアドレスゼネレ
ータ８で受信される。アドレスゼネレータ８は、信号の振幅機能に基づいてアド
レスを発生させる。これはパワーアンプが記憶効果を有し、非線形であるという
想定に一致する。アドレスは一般にＳ_ｉｎの振幅又はパワーであって、ここで取
り上げているデジタルサンプルの修正（予歪）テーブル９から相補的複素ゲイン
Ｓ_ｃｏｒｒを選択するために使用される。修正テーブル９はアナログ予歪４とパ
ワーアンプ５の組み合わせの総相補的複素ゲインを含み、デジタル予歪１、アナ
ログ予歪４及びパワーアンプ５の相補的ゲインの結合は、全ての入力信号の絶対
値について、ゲイン及び位相が線形となっている。相補的複素ゲインの例、Ｓ_{ｃ ｏｒｒ} 及び元の入力信号の例Ｓ_ｉｎは、次に複合乗算器１０により処理される。
複合乗算器１０の出力Ｓ_ｏｕｔは、アナログ予歪とパワーアンプの組み合わせを
線形化するように設計されている。図４で使用されている信号は複合信号で、信
号パスにおいて２で示されている。

【００５１】 図５は、図１のリファレンス番号４で示されている種類の第３次のアナログＲ
Ｆ予歪の例を図解している。ＲＦに変換されたデジタル予歪を与えられた信号は
、アナログ予歪器４に対する入力ＲＦ_ｉｎを形成する。ＲＦ_ｉｎ信号は、ＲＦ信
号と修正信号が乗算器１３及び１３’に同時に到達するように、ブロック１１で
遅延される。遅延したＲＦ_ｉｎ信号はブロック１２で直交位相を有する２つの信
号に分離される。つまり、２つの信号の間には９０度の位相差がある。

【００５２】 直交位相を有する両信号は、次に、それぞれ乗算器１３及び１３’において修
正（予歪）信号Ｉ_ｃｏｒｒ及びＱ_ｃｏｒｒと混合される。これらの信号Ｉ_{ｃｏｒ ｒ} 及びＱ_ｃｏｒｒは、アンプの相補的アナログ複素ゲインを表している。混合し
て出来た信号は次に、ハイブリッド結合器１４において位相結合される。アナロ
グ予歪器ＲＦ_ｏｕｔの出力は、パワーアンプを線形化するように設計されている
。

【００５３】 修正信号Ｉ_ｃｏｒｒ及びＱ_ｃｏｒｒは、二乗機能ブロック１８でまず入力信号
ＲＦ_ｉｎを二乗し、次にフィルタ機能ブロック１９において、二乗機能ブロック
１８により発生した不要な高調波をフィルタし、最後に、２つのブロック１６に
おいて、機能１９でフィルタされた信号を、２つの第３次係数１７及び１７’で
乗算することにより生成される。２つの第３次係数により、アンプの相補的複素
ゲインの概算値が求められる。より高次の係数を使用することにより、アンプの
相補的ゲインの適合が向上すること及びアナログＲＦ予歪器には他にも様々な例
があることは当業者には明らかであり、それら予歪器の数例が、１９９６年１２
月出願のオーストラリア及び国際公開公報第９９／４５６４０号及び同第９９／
４５６３８号となった、Mark Briffaによる「ＲＦパワーアンプの線形化(Linear
isation of RF Power Amplifiers)」（オーストラリア、ビクトリア工科大学、
電気電子工学部、１９９６年）に記載されている。

【００５４】 （シミュレーション結果） デジタル予歪処理によって発生する周波数変換の問題を、性能要求を本発明に
従ってデジタル予歪とアナログ予歪への要求に分解することによって、デジタル
予歪を単独で使用した場合に比較して線形性が改善された。本発明に基づく解決
手法によれば、デジタル又はアナログ予歪手法を単独で使用した場合に比較して
、全ての周波数範囲において修正能力を改善することができた。

【００５５】 このことは、バンド幅を４．０９６ＭＨｚとしたＷＣＤＭＡ信号を使用した以
下のシミュレーション結果によって示されている。所定のパワーアンプとデジタ
ル予歪による線形化のみを行った結果をまず図６に示す。

【００５６】 アンプの隣接チャネル性能あるいは線形性は、信号パワーの、上方又は下方に
隣接する信号のパワーに対する比によって定義される。パワーは、４．０９６Ｍ
Ｈｚのバンド幅に渡ってエネルギーを積分することによって計算することができ
る。前記の信号については、パワーは２つの垂直な実線の間の範囲の面積として
表わされ、隣接する信号については、パワーは垂直な破線の間の範囲の面積で表
わされる。

【００５７】 所定のアンプ単独での隣接チャネル性能（図６では破線で示す）は、それぞれ
上方側と下方側のチャネルについて、３５．８ｄＢｃと３４．４ｄＢｃである。
周波数変換器において、両振幅が０．６ｄＢの振幅リップルを有する完全なデジ
タル予歪（所定のパワーアンプに対する理想的な相補関数）を与えた結果、隣接
チャネル性能が、それぞれ下方側と上方側の隣接チャネルについて、それぞれ５
９．２ｄＢｃと５８．８ｄＢｃである。所定のパワーアンプの性能は、デジタル
予歪によって、２３．４と２４．４ｄＢ改善されたが、周波数変換器の振幅リッ
プルによる制限がある。

【００５８】 次のシミュレーション結果においては、所定のアンプにＲＦアナログ予歪器に
よる予歪を与えている。図７において、隣接チャネル性能（図７で破線で示す）
は、それぞれ上方側と下方側のチャネルについて、４１．１ｄＢｃと４０．６ｄ
Ｂｃである。アナログ予歪により、所定のパワーアンプの性能は５．３ｄＢと５
．２ｄＢ改善された。アナログ予歪により本例のアンプにおける高次のひずみも
（広帯域）改善されていることは注目される。

【００５９】 デジタル予歪をアナログ予歪及び所定のパワーアンプに適用する。周波数変換
機の振幅ニップルを頂点とする、０．６ｄＢのピークを有する完全なデジタル予
歪（アナログ予歪と所定のパワーアンプの理想的な補償機能）により、隣接チャ
ネル性能（図７で実線で示す）が上方側と下方側でそれぞれ６３．１ｄＢｃと６
２．８ｄＢｃである。デジタル予歪を加えたことで、明らかに、アナログ予歪及
び所定のパワーアンプの性能がさらに２２と２２．２ｄＢ改善された。

【００６０】 どちらの例においても、デジタル予歪の全体的な性能改善は２３−２４及び２
２ｄＢであった。測定値の許容誤差を考慮し、これらの値は非常に近似であると
考えることができる。従って、デジタル予歪は性能の点で、初期のアナログ部分
の線形動作に関係無く、周波数アップコンバータのニップルにより制限されてい
た。これに加えて、アナログ予歪技術とデジタル予歪技術の組み合わせによる全
体的な性能改善を、デジタル予歪及びアナログ予歪双方が動作した範囲における
、それぞれの改善値を合算して求めた。この範囲を図６及び７に示す。アナログ
予歪のみが動作した、周波数の大きな範囲は図６及び７に示さない。しかし、周
波数の大きな範囲に渡るスペクトル性能についても、図６及び７に示したよりは
小さな範囲であるが、向上が見られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の原理を示すブロック図である。

【図２】 図２は従来技術であるドハティアンプの構造を示している。

【図３】 図３はドハティ構造に組み込まれた本発明の実施例の１つを示し
ている。

【図４】 図４は本発明によるデジタル予歪の一例を詳細に示している。

【図５】 図５は本発明によるアナログ予歪の一例を詳細に示している。

【図６】 図６は先行技術によるデジタル予歪のシミュレーション結果を示
す。

【図７】 図７は本発明による方法のシミュレーション結果を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年１月１４日（２００２．１．１４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA22 CA26 FA07 FA15 GN03 GN07 HN03 HN04 KA16 KA26 KA34 MA16 SA14 TA01 TA03 5J500 AA01 AA41 AC22 AC26 AF07 AF15 AK16 AK26 AK34 AM16 AS14 AT01 AT03 NH03 NH04 5K046 AA05 EE52

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予歪によって無線周波数のパワーアンプを線形化する方法で
   あって、 ａ）当該アンプによって増幅すべき、デジタル化されたベースバンド入力信号を
   受け取る過程と、 ｂ）受け取った信号に対してデジタル予歪を与えてアンプに起因する歪を補償す
   る過程と、 ｃ）予歪を与えた信号を、Ｄ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換する過程と
   、 ｄ）変換されたアナログ信号に対してアナログ周波数変換を実行する過程と、 ｅ）周波数変換された信号に対してアナログ予歪を与える過程と、 ｆ）アナログ予歪を与えられた信号を前記アンプによって増幅する過程とを有す
   る方法。
2. 【請求項２】 予歪によって無線周波数のパワーアンプを線形化する方法で
   あって、 ａ）当該アンプによって増幅すべき、デジタル化されたベースバンド入力信号を
   受け取る過程と、 ｂ）受け取った信号に対してデジタル予歪を与えてアンプに起因する歪を補償す
   る過程と、 ｃ）デジタル予歪を与えられた信号を中間低周波数に変換する過程と、 ｄ）前記の信号を、Ｄ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換する過程と、 ｅ）アナログ周波数変換を行って無線周波数信号を得る過程と、 ｆ）周波数変換された信号に対してアナログ予歪を与える過程と、 ｇ）アナログ予歪を与えられた信号を前記アンプによって増幅する過程とを有す
   る方法。
3. 【請求項３】 アンプの誤差挙動に基づいて予歪を与えられた信号を調節す
   べく、使用するアンプの出力から誤差信号成分を抽出して適用的にアナログ予歪
   を与える過程を有する、請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
4. 【請求項４】 使用するアンプの出力から誤差信号成分を抽出し、実時間で
   のアンプの誤差挙動に基づいて予歪信号を調節することで、適用的にデジタル予
   歪を与える過程を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 受け取ったベースバンド入力信号を、互いに９０度の位相差
   を有する２つの信号に分離し、次にそれぞれ請求項１ないし４のいずれかに記載
   の過程を実行する請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 無線周波数（ＲＦ）信号の線形増幅用パワーアンプであって
   、 ａ）ベースバンド入力信号を受け取る手段と、 ｂ）入力信号にデジタル予歪を与える手段と、 ｃ）予歪を与えられた信号をＤ／Ａ変換する手段と、 ｄ）アナログ周波数変換を行って無線周波数信号を得る手段と、 ｅ）無線周波数信号に対してアナログ予歪を与える手段と、 ｆ）上記ｅ）の手段によって得られた信号を増幅する手段とを有するパワーアン
   プ。
7. 【請求項７】 無線周波数（ＲＦ）信号の線形増幅用パワーアンプであって
   、 ａ）ベースバンド入力信号を受け取る手段と、 ｂ）入力信号にデジタル予歪を与える手段と、 ｃ）デジタル予歪を与えられた信号を中間低周波数に変換する手段と、 ｄ）上記ｃ）の手段によって得られた信号をＤ／Ａ変換する手段と、 ｅ）アナログ周波数変換を行って無線周波数（ＲＦ）信号を得る手段と、 ｆ）無線周波数信号に対してアナログ予歪を与える手段と、 ｇ）上記ｆ）の手段によって得られた信号を増幅する手段とを有するパワーアン
   プ。
8. 【請求項８】 無線周波数信号の線形増幅用パワーアンプであって、 ａ）ベースバンド入力信号を受け取る手段と、 ｂ）受け取った入力信号を、互いに９０度の位相差を有する２つの信号に分離す
   る手段と、 ｃ）前記ｂ）の手段によって分離された２つの信号のそれぞれを受け取る、第１
   と第２のパス手段であって、第１と第２のパス手段はそれぞれ、 ｃ１）対応する信号にデジタル予歪を与える手段と、 ｃ２）手段ｃ１）によって得られた信号をＤ／Ａ変換する手段と、 ｃ３）手段ｃ２）によって得られた信号をアナログ周波数変換する手段と、 ｃ４）手段ｃ３）によって得られた信号にアナログ予歪を与える手段と、 ｃ５）手段ｃ４）によって得られた信号を増幅する手段と、 を有する手段と、 ｄ）処理された信号を組み合わせる手段とを有するパワーアンプ。
9. 【請求項９】 無線周波数（ＲＦ）信号の線形増幅用パワーアンプであって
   、 ａ）ベースバンド入力信号を受け取る手段と、 ｂ）受け取った入力信号を、互いに９０度の位相差を有する２つの信号に分離す
   る手段と、 ｃ）前記ｂ）の手段によって分離された２つの信号のそれぞれを受け取る、第１
   と第２のパス手段であって、第１と第２のパス手段はそれぞれ、 ｃ１）対応する信号にデジタル予歪を与える手段と、 ｃ２）デジタル予歪を与えられた信号を中間低周波数に変換する手段と、 ｃ３）手段ｃ２）によって得られた信号をＤ／Ａ変換する手段と、 ｃ４）手段ｃ３）によって得られた信号をアナログ周波数変換して無線周波数
   信号を得る手段と、 ｃ５）手段ｃ４）によって得られた信号にアナログ予歪を与える手段と、 ｄ）処理された信号を組み合わせる手段とを有するパワーアンプ。