JP2006279780A

JP2006279780A - Distortion compensation apparatus and distortion correction method

Info

Publication number: JP2006279780A
Application number: JP2005098701A
Authority: JP
Inventors: Daizo Sasaki; 大三佐々木; Yusuke Chinda; 祐輔珍田; Hiroshi Itahara; 弘板原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distortion compensation apparatus and a distortion correction method easily assuring a stable operation. <P>SOLUTION: The distortion compensation apparatus includes: a coefficient update judgment section 39 that compares a preceding compensation coefficient calculated by at least a compensation coefficient calculation section 37 with a newly calculated compensation coefficient to thereby judge whether the preceding compensation coefficient is to be updated to the newly calculated compensation coefficient; a coefficient setting section 41 for setting a compensation coefficient of a polynomial approximate expression on the basis of a judgment result by the coefficient update judgment section 39; a calculation degree judgment section 43 that applies frequency conversion to the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation section 37 and excludes the compensation factor with a degree greater than the degree corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximate expression when a level of the converted compensation coefficient is smaller than a prescribed threshold value; and a control section 45 for controlling a maximum degree used for a convolution arithmetic operation using the polynomial approximate expression on the basis of a result of judgment of the calculation degree judgment section 43. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電力増幅器に使用される歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。特にプリディストーション（predistortion：前歪み補償）処理を施す事により線形増幅を行う歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。 The present invention relates to a distortion compensation device and a distortion compensation method used for a power amplifier. In particular, the present invention relates to a distortion compensation apparatus and a distortion compensation method for performing linear amplification by performing predistortion (predistortion) processing.

近年、移動体通信分野において、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)等の伝送方式が実用化されている。ＣＤＭＡ方式の送信増幅器は、広帯域・高ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射（送信帯域外への電波放出）を抑制することによる高効率性が求められる。 In recent years, transmission systems such as CDMA (Code Division Multiple Access) have been put into practical use in the mobile communication field. A CDMA transmission amplifier is required to have high linearity for amplifying a broadband / high dynamic range signal with low distortion and high efficiency by suppressing unnecessary radio wave emission (radio wave emission outside the transmission band).

従来、増幅器の非線形歪みを補償する方式としては、負帰還方式、フィードフォワード方式、プリディストーション方式等が知られている。 Conventionally, as a method for compensating for nonlinear distortion of an amplifier, a negative feedback method, a feedforward method, a predistortion method, and the like are known.

負帰還方式は、信号が広帯域になると発振現象などが起こりやすく動作の不安定性が増すために、基地局の無線機に使用されことは少ない。 The negative feedback system is rarely used in a radio device of a base station because an oscillation phenomenon or the like is likely to occur when a signal becomes a wide band and operation instability increases.

フィードフォワード方式は、原理的に動作の不安定性が生じないので、現在、多くの基地局の無線機に使用されている。ところが、フィードフォワード方式は誤差成分を抽出し、副増幅器で別個に増幅したのち、主増幅器の出力信号から差し引く構成をとる必要があるため、回路が複雑になるとともに、副増幅器の使用により電力効率が低下するという問題がある。 The feedforward method is used in many base station radios at present because it does not cause unstable operation in principle. However, the feed-forward method requires a configuration in which an error component is extracted and amplified separately by a sub-amplifier and then subtracted from the output signal of the main amplifier. There is a problem that decreases.

これに対してプリディストーション方式は、副増幅器が不要であることからフィードフォワード方式に代わるものとして注目され、研究開発が進められている。以下、プリディストーション方式の原理を示す。 On the other hand, the predistortion method is attracting attention as an alternative to the feedforward method because a sub-amplifier is not required, and research and development are underway. The principle of the predistortion method is shown below.

図６に歪み補償が無い場合の増幅結果を示す。増幅器は、入力信号の振幅レベルに依存したＡＭ／ＡＭ特性（振幅歪み特性）、ＡＭ／ＰＭ特性（位相歪み特性）という線形特性を有する。この非線形特性のため増幅器の出力波形は歪んだものとなってしまう。 FIG. 6 shows the amplification result when there is no distortion compensation. The amplifier has linear characteristics of AM / AM characteristics (amplitude distortion characteristics) and AM / PM characteristics (phase distortion characteristics) depending on the amplitude level of the input signal. Due to this non-linear characteristic, the output waveform of the amplifier is distorted.

増幅器のＡＭ／ＡＭ特性は入力信号の振幅レベルがある値を超えると出力信号レベルが飽和する非線形なものである。この増幅器で線形な入力信号を増幅すると、アンテナ出力信号は非線形なものとなってしまう。 The AM / AM characteristic of the amplifier is non-linear in which the output signal level is saturated when the amplitude level of the input signal exceeds a certain value. When a linear input signal is amplified by this amplifier, the antenna output signal becomes nonlinear.

増幅器のＡＭ／ＰＭ特性は入力信号の振幅レベルがある値を超えると出力信号の位相が回転してしまうものである。この増幅器で位相回転がない状態の入力信号を増幅すると、アンテナ出力信号は位相が回転したものとなってしまう（図８参照）。 The AM / PM characteristic of the amplifier is such that the phase of the output signal rotates when the amplitude level of the input signal exceeds a certain value. When an input signal with no phase rotation is amplified by this amplifier, the antenna output signal is rotated in phase (see FIG. 8).

図７に前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を示す。予め、増幅器における歪み特性と逆の歪み特性を前歪み補償部でかけておく。この信号を増幅器に入れると歪み特性が相殺され線形増幅がされることとなる。 FIG. 7 shows an amplification result when a predistortion compensation unit is provided to compensate for distortion. The distortion characteristic opposite to the distortion characteristic in the amplifier is applied in advance by the predistortion unit. When this signal is input to an amplifier, distortion characteristics are canceled and linear amplification is performed.

図９に歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す。歪み補償を行わないと歪み特性により送信帯域外に多量の電力が漏洩してしまうが、歪み補償を行うことで送信帯域外に漏洩する電力を抑制することができる。 FIG. 9 shows the frequency spectrum with and without distortion compensation. If distortion compensation is not performed, a large amount of power leaks outside the transmission band due to distortion characteristics, but power leaking outside the transmission band can be suppressed by performing distortion compensation.

また、プリディストーション方式には、歪み補償係数をテーブルに保存し、入力電力に応じて振幅、位相の前歪みをかけるルックアップテーブル（ＬＵＴ；Look Up Table）方式、多項式近似を用いて前歪みをかける方式（多項式近似方式）がある。ここでは、特許文献１、特許文献２等に開示された多項式近似方式を紹介する。 In the predistortion method, distortion compensation coefficients are stored in a table, and a predistortion is performed using a look-up table (LUT) method that applies predistortion of amplitude and phase according to input power, and polynomial approximation. There is a multiplication method (polynomial approximation method). Here, the polynomial approximation method disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like will be introduced.

図１０に多項式近似を使用したプリディストーション方式を用いた無線通信装置の例を示す。このモデルでは、増幅器の特性を多項式に近似して、その逆特性を前歪みとしてかける。増幅器の特性は入力信号の奇数次多項式で近似できることが知られており、入力信号をｘ（ｎ）、その次数に対応した係数をａ_ｋとすると、以下の式のように表される。増幅器への信号の入力前に（係数テーブルを用いて）この逆特性を予めかけておくのが多項式近似方式である。ｋは奇数の自然数で、ｎはサンプルがｎ番目であることを意味する。 FIG. 10 shows an example of a wireless communication apparatus using a predistortion method using polynomial approximation. In this model, the characteristics of an amplifier are approximated to a polynomial, and the inverse characteristics are applied as predistortion. It is known that the characteristics of the amplifier can be approximated by an odd-order polynomial of the input signal. If the input signal is x (n) and the coefficient corresponding to the order is a _k , it is expressed by the following equation. The polynomial approximation method applies this inverse characteristic in advance (using a coefficient table) before inputting the signal to the amplifier. k is an odd natural number, and n means that the sample is n-th.

さらに増幅器のメモリ効果（増幅器内で生じる入力信号の短期間保持による影響）を考慮した場合、多項式近似の式は次のような形式となる。これは、次数毎に（ｘ^ｋ毎に）畳み込み演算を行い、その和を取った式に等しい。図１１にこの多項式近似を使用したプリディストーション方式を用いた無線通信装置の例を示す。ｑは入力信号の時刻に対応し、メモリ効果を反映している。 Further, when considering the memory effect of the amplifier (the effect of holding the input signal in the amplifier for a short period of time), the polynomial approximation formula has the following form. It performs for each order (for each x ^k) convolution is equal to equation taking the sum. FIG. 11 shows an example of a wireless communication apparatus using a predistortion method using this polynomial approximation. q corresponds to the time of the input signal and reflects the memory effect.

特開２００３−１７４３３２号公報JP 2003-174332 A 国際公開第００／７４２３２号パンフレットInternational Publication No. 00/74232 Pamphlet

図１０、図１１に示した従来の方式の場合、増幅器が劣化した等の理由で増幅器の特性が大きく変化した場合、算出した係数が収束する方向ではなく、発散する方向となり安定した動作ができなくなってしまうという問題があった。 In the case of the conventional method shown in FIGS. 10 and 11, when the characteristics of the amplifier greatly change due to deterioration of the amplifier, the calculated coefficient is not in the direction of convergence but in the direction of divergence, and stable operation can be performed. There was a problem of disappearing.

例えば、フィードバック信号にノイズが混入した場合や、歪み誤差があまりに小さい場合（増幅器のメモリ効果が非常に小さい場合等）、補償係数算出部はあたかも歪み誤差が存在するかのような係数を算出してしまうことがある。このような状況下では、係数が本来収束すべき数値から離れる方向へ更新されてしまう。 For example, when noise is mixed in the feedback signal, or when the distortion error is too small (such as when the memory effect of the amplifier is very small), the compensation coefficient calculation unit calculates the coefficient as if the distortion error exists. May end up. Under such circumstances, the coefficient is updated in a direction away from the numerical value that should originally converge.

本発明は、算出した歪み補償更新係数を評価し、さらに該係数を更新に使用すべきか否か判定することにより、安定した動作を実現する歪み補償装置及び歪み補償方法を提供する。 The present invention provides a distortion compensation apparatus and a distortion compensation method that realize a stable operation by evaluating a calculated distortion compensation update coefficient and determining whether or not the coefficient should be used for updating.

本発明の第１の歪み補償装置は、無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定する係数更新判定部と、前記係数更新判定部による判定結果に基づき、前記多項式近似式の補償係数を設定する係数設定部と、前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外する算出次数判定部と、前記算出次数判定部の判定結果に基づき、前記多項式近似式を用いた畳み込み演算に使用される最大次数を制御する制御部と、を備える。 The first distortion compensator of the present invention uses a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a radio communication apparatus, and applies a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic to the transmission signal as a predistortion, thereby transmitting a transmission signal. A distortion compensation device that compensates for distortion that may occur in the transmission line, comparing the transmission signal and the feedback signal of the transmission signal, and setting the compensation coefficient of the polynomial approximation formula so that the error between the transmission signal and the feedback signal is minimized. The previous compensation coefficient should be updated to the newly calculated compensation coefficient by comparing the compensation coefficient calculation unit to be calculated, and at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit and the newly calculated compensation coefficient. A coefficient update determination unit that determines whether or not the correction is performed, a coefficient setting unit that sets a compensation coefficient of the polynomial approximation formula based on a determination result by the coefficient update determination unit, and the compensation When the compensation coefficient calculated by the coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold value, the compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula is excluded. And a control unit that controls the maximum order used for the convolution calculation using the polynomial approximation formula based on the determination result of the calculation order determination unit.

上述の構成においては、補償係数の算出後、補償係数の更新が行われるべきか否かが判定され、かつ、所定次数の補償係数が使用されるべきか否かが判定される。従って、発散した次数の利用を停止し、安定した補償係数のみが更新されるため、システムの安定動作が保証されることとなる。 In the above-described configuration, after the compensation coefficient is calculated, it is determined whether or not the compensation coefficient should be updated, and it is determined whether or not a predetermined-order compensation coefficient should be used. Therefore, the use of the divergent order is stopped and only the stable compensation coefficient is updated, so that the stable operation of the system is guaranteed.

本発明の第２の歪み補償装置は、無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定する係数更新判定部と、前記係数更新判定部による判定結果に基づき、前記多項式近似式の補償係数を設定する係数設定部と、を備える。 The second distortion compensator of the present invention uses a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of the amplifier in the radio communication apparatus, and applies the distortion characteristic opposite to the distortion characteristic to the transmission signal as a predistortion, thereby transmitting the transmission signal. A distortion compensation device that compensates for distortion that may occur in the transmission line, comparing the transmission signal and the feedback signal of the transmission signal, and setting the compensation coefficient of the polynomial approximation formula so that the error between the transmission signal and the feedback signal is minimized. The previous compensation coefficient should be updated to the newly calculated compensation coefficient by comparing the compensation coefficient calculation unit to be calculated, and at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit and the newly calculated compensation coefficient. A coefficient update determining unit that determines whether or not the coefficient approximation is determined; and a coefficient setting unit that sets a compensation coefficient of the polynomial approximation formula based on a determination result by the coefficient update determining unit. .

上述の構成においては、補償係数の算出後、補償係数の更新が行われるべきか否かが判定される。従って、システムの安定動作が保証されることとなる。 In the above-described configuration, after the compensation coefficient is calculated, it is determined whether or not the compensation coefficient should be updated. Therefore, stable operation of the system is guaranteed.

本発明の第３の歪み補償装置は、無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外する算出次数判定部と、前記算出次数判定部の判定結果に基づき、前記多項式近似式を用いた畳み込み演算に使用される最大次数を制御する制御部と、を備える。 A third distortion compensation apparatus according to the present invention uses a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a radio communication apparatus, and applies a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic to a transmission signal as a predistortion, thereby transmitting a transmission signal. A distortion compensation device that compensates for distortion that may occur in the transmission line, comparing the transmission signal and the feedback signal of the transmission signal, and setting the compensation coefficient of the polynomial approximation formula so that the error between the transmission signal and the feedback signal is minimized. When the frequency of the compensation coefficient calculation unit to be calculated and the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold, it corresponds to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula A calculation order determination unit that excludes a compensation coefficient of an order greater than the calculated order, and a convolution operation using the polynomial approximation formula based on the determination result of the calculation order determination unit. And a control unit for controlling the maximum degree to be.

上述の構成においては、補償係数の算出後、所定次数の補償係数が使用されるべきか否かが判定される。従って、システムの安定動作が保証されることとなる。 In the above-described configuration, after calculating the compensation coefficient, it is determined whether or not a predetermined order compensation coefficient should be used. Therefore, stable operation of the system is guaranteed.

本発明の第４の歪み補償装置は、無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定する係数更新判定部と、前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外する算出次数判定部と、前記係数更新判定部による判定結果に基づき前記多項式近似式の補償係数を設定するとともに、前記算出次数判定部により除外された補償係数を該多項式近似式から除外する係数設定部と、を備える。 A fourth distortion compensation apparatus according to the present invention uses a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus, and applies a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic to the transmission signal as a predistortion, thereby transmitting a transmission signal. A distortion compensation device that compensates for distortion that may occur in the transmission line, comparing the transmission signal and the feedback signal of the transmission signal, and setting the compensation coefficient of the polynomial approximation formula so that the error between the transmission signal and the feedback signal is minimized. The previous compensation coefficient should be updated to the newly calculated compensation coefficient by comparing the compensation coefficient calculation unit to be calculated, and at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit and the newly calculated compensation coefficient. A coefficient update determination unit that determines whether or not the signal is generated and the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit are frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient depends on a predetermined threshold value. If smaller, a calculated order determination unit that excludes a compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula, and a compensation coefficient of the polynomial approximation formula is set based on a determination result by the coefficient update determination unit And a coefficient setting unit that excludes the compensation coefficient excluded by the calculated order determination unit from the polynomial approximation formula.

上述の構成においては、補償係数の算出後、補償係数の更新が行われるべきか否かが判定され、かつ、所定次数の補償係数が使用されるべきか否かが判定される。従って、システムの安定動作が保証されることとなる。 In the above-described configuration, after the compensation coefficient is calculated, it is determined whether or not the compensation coefficient should be updated, and it is determined whether or not a predetermined-order compensation coefficient should be used. Therefore, stable operation of the system is guaranteed.

前記係数更新判定部は、前記補償係数算出部で算出された補償係数を更新すべきか否かの判定を、以下の式（７）で算出される指標量Ｐ_ｋを用いて行いうことができる。

ここで、ｋは奇数の前記多項式近似式の次数であり、ｑは畳み込み演算時の遅延量に相当する。 The coefficient update determination unit can determine whether or not to update the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit using the index amount P _k calculated by the following equation (7). .

Here, k is an odd degree of the polynomial approximation formula, and q corresponds to a delay amount at the time of convolution calculation.

上述の構成において、前回算出したＰ_ｐ１，Ｐ_ｐ３，Ｐ_ｐ５・・・Ｐ_ｐｋと、今回算出したＰ_ｎ１，Ｐ_ｎ３，Ｐ_ｎ５・・・と、所定の閾値Ｔ１_１，Ｔ１_３，Ｔ１_５・・・Ｔ１_ｋが以下の式（８）を満たし、

かつ今回算出したＰ_ｎ１，Ｐ_ｎ３，Ｐ_ｎ５・・・と、所定の閾値Ｔ２_１，Ｔ２_３，Ｔ２_５・・・Ｔ２_ｋが以下の式（９）を満たすように構成することができる。

In the above configuration, P _p1 , P _p3 , P _p5 ... P _pk calculated last time, P _n1 , P _n3 , P _n5 ... Calculated this time, and predetermined threshold values T1 ₁ , T1 ₃ , T1 ₅ ... T1 _k satisfies the following equation (8),

Further, P _n1 , P _n3 , P _n5 ... Calculated this time and predetermined threshold values T2 ₁ , T2 ₃ , T2 ₅ ... T2 _k can be configured to satisfy the following formula (9).

また、前記算出次数判定部は、以下の式（１０）を用いて除外される補償係数を決定し、

ここでｗ_ｈは任意の窓関数であり、Ｔ３_１，Ｔ３_３，Ｔ３_５・・・Ｔ３_ｋは所定の閾値であるように構成することができる。 In addition, the calculated order determination unit determines a compensation coefficient to be excluded using the following equation (10),

Here _{w h} is an arbitrary window _{_{_{function, T3 1, T3 3, T3}}} 5 ··· T3 k can be configured to be a predetermined threshold value.

歪み補償装置は、前記多項式近似式の各次数に対応した畳み込み演算部と係数テーブルを更に備えている。そして、前記係数設定部が、前記係数テーブルに保存された補償係数を設定するような構成、及び／または前記制御部が、畳み込み演算に際し畳み込み演算部の使用制御するような構成にすることができる。 The distortion compensation apparatus further includes a convolution operation unit and a coefficient table corresponding to each order of the polynomial approximation formula. The coefficient setting unit may be configured to set a compensation coefficient stored in the coefficient table, and / or the control unit may be configured to control the use of the convolution operation unit during the convolution operation. .

上述の歪み補償装置と増幅器とを備えて無線通信装置が構成される。無線通信装置は、無線通信基地局装置や無線移動体通信装置等に適用される。 A wireless communication apparatus is configured by including the distortion compensation apparatus and the amplifier described above. The wireless communication device is applied to a wireless communication base station device, a wireless mobile communication device, and the like.

また、歪み補償方法及びこの歪み補償方法の各ステップを演算装置に実行させるためのプログラムも本発明に含まれる。 Further, the present invention includes a distortion compensation method and a program for causing an arithmetic unit to execute each step of the distortion compensation method.

本発明によれば、歪み補償装置、歪み補償方法において、歪み補償係数の更新判定を所定の条件に基づいて行うことにより、安定動作を容易に確保することが可能となる。 According to the present invention, in the distortion compensation apparatus and the distortion compensation method, stable operation can be easily ensured by performing the update determination of the distortion compensation coefficient based on a predetermined condition.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置（電力増幅装置）１００を示す。無線通信装置１００は、畳み込み演算部１１（１１ａ〜１１ｋ）と、ｋ乗係数テーブル１３（１３ａ〜１３ｋ）と、乗数計算部（１５ｂ〜１５ｋ）と、加算器１７と、Ｄ／Ａ変換器１９と、アップコンバータ２１と、増幅器２３と、方向性結合器２５と、発振器２７と、アンテナ２９と、ダウンコンバータ３１と、Ａ／Ｄ変換器３３と、遅延器３５と、補償係数算出部３７と、係数更新判定部３９と、係数設定部４１と、算出次数判定部４３と、制御部４５とから構成される。 (First embodiment)
FIG. 1 shows a wireless communication apparatus (power amplification apparatus) 100 according to a first embodiment of the present invention. The wireless communication device 100 includes a convolution operation unit 11 (11a to 11k), a k-th power coefficient table 13 (13a to 13k), a multiplier calculation unit (15b to 15k), an adder 17, and a D / A converter 19 , Upconverter 21, amplifier 23, directional coupler 25, oscillator 27, antenna 29, downconverter 31, A / D converter 33, delay device 35, and compensation coefficient calculator 37 , A coefficient update determination unit 39, a coefficient setting unit 41, a calculated order determination unit 43, and a control unit 45.

尚、無線通信装置１００内において、畳み込み演算部１１（１１ａ〜１１ｋ）と、係数テーブル（１３ａ〜１３ｋ）と、乗数計算部（１５ｂ〜１５ｋ）と、補償係数算出部３７と、係数更新判定部３９と、係数設定部４１と、算出次数判定部４３と、制御部４５とが、本発明の歪み補償装置を構成する。もちろん係数テーブル１３、乗数計算部１５等、他の部材を含めて、歪み補償装置として把握してもよい。歪み補償装置は、無線通信装置１００における増幅器２３の持つ歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、該尾歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する装置である。 In the wireless communication apparatus 100, the convolution operation unit 11 (11a to 11k), the coefficient tables (13a to 13k), the multiplier calculation unit (15b to 15k), the compensation coefficient calculation unit 37, and the coefficient update determination unit. 39, the coefficient setting unit 41, the calculated order determination unit 43, and the control unit 45 constitute a distortion compensation apparatus of the present invention. Of course, other members such as the coefficient table 13 and the multiplier calculation unit 15 may be grasped as the distortion compensation device. The distortion compensator uses a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of the amplifier 23 in the wireless communication apparatus 100, and applies the distortion characteristic opposite to the tail distortion characteristic to the transmission signal as a predistortion, thereby occurring in the transmission signal. It is an apparatus that compensates for the obtained distortion.

コンピュータ等の送信源から送出され、種々の情報信号（音声、映像、その他のデジタルデータ等）を含む送信信号（送信ベースバンド信号）ｘは、同相成分信号Ｉと直交成分信号Ｑを含み、以下の式（１１）で表わされる。ｎはｎ番目のサンプルであることを意味する。 A transmission signal (transmission baseband signal) x transmitted from a transmission source such as a computer and including various information signals (audio, video, other digital data, etc.) includes an in-phase component signal I and a quadrature component signal Q. (11). n means the nth sample.

送信信号ｘは、畳み込み演算部１１ａと、その他の乗数計算部１５ｂ（３乗計算部），１５ｃ（５乗計算部），・・・１５ｋ（ｋ乗計算部）に送られる。各乗数計算部は以下の式（１２）によりｘのべき乗計算を行うものである。歪み補償の対象である増幅器２３の特性は、入力信号の奇数乗からなる多項式で近似できることが知られており、次数（乗数）ｋは奇数の自然数である（ｋ＝１，３，５・・・）。 The transmission signal x is sent to the convolution operation unit 11a and other multiplier calculation units 15b (third power calculation unit), 15c (5th power calculation unit),... 15k (k power calculation unit). Each multiplier calculation unit performs power calculation of x by the following equation (12). It is known that the characteristics of the amplifier 23 that is the object of distortion compensation can be approximated by a polynomial composed of odd powers of the input signal, and the order (multiplier) k is an odd natural number (k = 1, 3, 5,...・).

送信信号ｘ（ｘの１乗）は畳み込み演算部１１ａに入力され、送信信号ｘのｋ乗数は、畳み込み演算部（１１ｂ〜１１ｋ）に入力される。畳み込み演算部１１では、ｋ乗係数テーブル（べき乗係数テーブル）１３に保存してある係数で、次数毎に畳み込み演算を行う。畳み込み演算部１１のブロック図を図２に示す。畳み込み演算部１１において、左から右への流れは時間軸の方向に対応し、同一次数の各ｘにおいて、時間軸の存在が考慮されている。これは、時間を要素とする増幅器のメモリ効果を考慮したためである。畳み込み演算部１１は、遅延ブロックＺ^−１と乗数ａ_ｋｑをもつ乗算器との組み合わせからなるタップを加算器にて結合したデジタルフィルタにより構成される。 The transmission signal x (the first power of x) is input to the convolution operation unit 11a, and the k multiplier of the transmission signal x is input to the convolution operation unit (11b to 11k). The convolution operation unit 11 performs a convolution operation for each order using coefficients stored in the k-th power coefficient table (power coefficient table) 13. A block diagram of the convolution operation unit 11 is shown in FIG. In the convolution operation unit 11, the flow from left to right corresponds to the direction of the time axis, and the existence of the time axis is considered in each x of the same order. This is because the memory effect of the amplifier having time as an element is taken into consideration. The convolution unit 11 is configured by a digital filter in which taps formed by combinations of a delay block Z ⁻¹ and a multiplier having a multiplier a _kq are coupled by an adder.

ｋ乗係数テーブルは、増幅器２３の歪み特性の逆特性になるような歪み補償係数（ａ_ｋｑ）が次数ｋ毎に、かつ各ｋにおいて、遅延時間ｑ毎に保存されている。すなわち、各ｋ乗係数テーブルの集合体は、次数ｋと遅延時間ｑのマトリックスを埋めるような歪み補償係数を含むこととなる。ｋ次の項の畳み込み演算後出力は以下の式（１３）のようになる。Ｑは畳み込み演算時の最大遅延（遅延ブロックＺ^−１の数）である。 In the k-th power coefficient table, a distortion compensation coefficient (a _kq ) that is inverse to the distortion characteristic of the amplifier 23 is stored for each order k and for each delay time q in each k. In other words, each k-th power coefficient table aggregate includes distortion compensation coefficients that fill a matrix of the order k and the delay time q. The output after the convolution operation of the k-th term is as shown in the following equation (13). Q is the maximum delay (the number of delay blocks Z- ¹ ) during the convolution operation.

加算器１７は、各畳み込み演算部から出力された上述の出力を加算する。加算には以下の式（１４）が用いられる (ｋは奇数の自然数)。ここで、Ｋは最大次数である。すなわち、別の見方をすると、各ｋ乗係数テーブルの集合体は、次数ｋ（１〜Ｋ）と遅延時間ｑ（０，１，２，・・・，Ｑ）のマトリックスを埋めるような歪み補償係数（ａ_ｋｑ）を含むこととなる。この計算により、前歪みを加えられた信号ｚ（ｎ）が求められる。 The adder 17 adds the above-described outputs output from each convolution operation unit. The following equation (14) is used for addition (k is an odd natural number). Here, K is the maximum order. That is, from another viewpoint, each k-th power coefficient table aggregate is a distortion compensation that fills a matrix of orders k (1 to K) and delay times q (0, 1, 2,..., Q). The coefficient (a _kq ) is included. By this calculation, a predistorted signal z (n) is obtained.

Ｄ／Ａ変換器１９は、前歪みにより得られた出力ｚ（ｎ）をアナログ信号に変換する。アップコンバータ２１は、このアナログ信号と、発振器３９により生成された送信波としての周波数をもつ搬送波からなる局部発振信号をミキシングして、無線周波数への周波数変換を行う。 The D / A converter 19 converts the output z (n) obtained by the predistortion into an analog signal. The up-converter 21 mixes this analog signal and a local oscillation signal composed of a carrier wave having a frequency as a transmission wave generated by the oscillator 39, and performs frequency conversion to a radio frequency.

増幅器２３は、アップコンバータ２１から出力された周波数変換信号を電力増幅する。増幅された信号は、方向性結合器（または分配器）２５により２つの信号に分配され、一つの信号（フォワード側）はアンテナ２９により電波として放出される。 The amplifier 23 amplifies the power of the frequency conversion signal output from the up converter 21. The amplified signal is distributed into two signals by the directional coupler (or distributor) 25, and one signal (forward side) is emitted as a radio wave by the antenna 29.

方向性結合器２５によりアンテナ２９から放出されずに分配された信号は、フィードバック信号として使用される。フィードバック信号は歪み補償係数を更新する際に使用される。 The signal distributed without being emitted from the antenna 29 by the directional coupler 25 is used as a feedback signal. The feedback signal is used when updating the distortion compensation coefficient.

ダウンコンバータ３１は、無線周波数のフィードバック信号を、中間周波数帯又はベースバンド帯にダウンコンバートするものである。Ａ／Ｄ変換器はアナログ信号をデジタル信号に戻す。 The down converter 31 down-converts a radio frequency feedback signal to an intermediate frequency band or a base band. The A / D converter converts the analog signal back to a digital signal.

補償係数算出部３７では、送信信号とフィードバック信号の誤差が最小になるよう、振幅歪み補償係数を決定する。歪み補償係数を算出する方法は、最小二乗法（ＬＭＳ）、指数重み付き逐次最小二乗法（ＲＬＳ）などがある。方法の詳細は、特開平９−６９７３３号公報、国際公開００／７４２３２等に紹介されている。 The compensation coefficient calculation unit 37 determines the amplitude distortion compensation coefficient so that the error between the transmission signal and the feedback signal is minimized. As a method for calculating the distortion compensation coefficient, there are a least square method (LMS), an exponentially weighted sequential least square method (RLS), and the like. Details of the method are introduced in JP-A-9-69733, International Publication 00/74232 and the like.

遅延器３５は、前述の入力送信信号から電力を計算し、歪み補償係数を補償係数算出部３７でテーブル引きする際、遅延時間分送信源からの送信信号を遅らせて、元の送信信号とフィードバック信号のタイミングを合わせるものである。 The delay unit 35 calculates power from the above-described input transmission signal, and delays the transmission signal from the transmission source by the delay time when the distortion compensation coefficient is looked up by the compensation coefficient calculation unit 37, and feeds back to the original transmission signal. The signal timing is adjusted.

係数更新判定部３９は、補償係数算出部３７で算出された歪み補償係数を更新すべきか否かの判定を行う。算出した係数が更新されるべきか否かを判定するためには、各次数ｋの係数に基づき、以下の式（１５）にて次数ｋ毎に算出される指標量Ｐ_ｋを用いる（ｋ＝１，３，５・・・）。 The coefficient update determination unit 39 determines whether or not the distortion compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit 37 should be updated. In order to determine whether or not the calculated coefficient should be updated, the index amount P _k calculated for each order k in the following equation (15) is used based on the coefficient of each order k (k = 1, 3, 5 ...).

Ｐ_ｋは、歪み補償係数の時間軸上の合計である。Ｐ_ｋが所定の条件を満たした場合はその係数を有効と判定する。例えば、以下の条件を満たした場合、その係数は有効であるとしｋ乗係数テーブル１３の更新を行う。 P _k is the sum of distortion compensation coefficients on the time axis. If P _k satisfies a predetermined condition, the coefficient is determined to be valid. For example, when the following condition is satisfied, the coefficient is valid and the k-th power coefficient table 13 is updated.

（１）条件１
前回算出したＰ_ｐ１，Ｐ_ｐ３，Ｐ_ｐ５・・・Ｐ_ｐｋと、今回算出したＰ_ｎ１，Ｐ_ｎ３，Ｐ_ｎ５・・・の各差分が、所定の閾値Ｔ１_１，Ｔ１_３，Ｔ１_５・・・Ｔ１_ｋ以下であること（式（１６）参照）。 (1) Condition 1
Differences between P _p1 , P _p3 , P _p5 ... P _pk calculated last time and P _n1 , P _n3 , P _n5 ... Calculated this time are predetermined threshold values T1 ₁ , T1 ₃ , T1 _5. -It is below T1 _k (refer Formula (16)).

（１）条件２
今回算出したＰ_ｎ１，Ｐ_ｎ３，Ｐ_ｎ５・・・の大きさが、所定の閾値Ｔ２_１，Ｔ２_３，Ｔ２_５・・・Ｔ２_ｋ以下であること（式（１７）参照）。 (1) Condition 2
The size of P _n1 , P _n3 , P _n5 ... Calculated this time is equal to or less than a predetermined threshold value T2 ₁ , T2 ₃ , T2 ₅ ... T2 _k (see formula (17)).

条件１が満たされる時は、係数が前回の値よりかけ離れておらず、また、係数が収束しているため、システムが安定動作していると判断できる。一つの次数でも条件１及び条件２を満たしていない場合は、系に問題があるか、係数の算出に問題があるとして、その係数は無効と判定する。 When the condition 1 is satisfied, the coefficient is not far from the previous value, and the coefficient has converged, so that it can be determined that the system is operating stably. If even one order does not satisfy condition 1 and condition 2, it is determined that there is a problem in the system or there is a problem in the calculation of the coefficient, and the coefficient is determined to be invalid.

係数更新判定部３９で判定した判定結果がいずれも有効であった場合、係数設定部４１は各係数テーブル１３の更新を行う。 When the determination results determined by the coefficient update determination unit 39 are all valid, the coefficient setting unit 41 updates each coefficient table 13.

次に、算出次数判定部４３は、歪み補償係数の算出にあたり、多項式を何次の項まで算出すれば良いかの判定を行う。増幅器２３の歪みは３次歪み、５次歪み・・・Ｋ次歪みと奇数の次数に起因することが知られているが、何次の係数まで算出すれば良いかという問題がある。算出次数判定部４３では、算出した係数を周波数変換し、そのレベルがある閾値より小さいかどうかを判定する。小さいものが検出された場合は、その次数の係数を演算から除外する処理を行う。条件式は以下の式（１８）様に表わされる。 Next, the calculation order determination unit 43 determines how many terms the polynomial should be calculated in calculating the distortion compensation coefficient. It is known that the distortion of the amplifier 23 is caused by third-order distortion, fifth-order distortion,... K-order distortion, and an odd order, but there is a problem of how many order coefficients should be calculated. The calculated order determination unit 43 performs frequency conversion on the calculated coefficient and determines whether the level is smaller than a certain threshold value. When a small one is detected, a process for excluding the coefficient of the order from the calculation is performed. The conditional expression is expressed as the following expression (18).

ｗ_ｈは任意の窓関数である。上述の式を用いて、周波数領域の帯域内のレベルが所定の閾値Ｔ３_１，Ｔ３_３，Ｔ３_５・・・Ｔ３_ｋ以上であるかどうかを調べる。条件を満たさないものがある場合、条件を満たさない最小のK_ｆを求め，最小のK_ｆ以降は補償係数としては使用しない。その前までの閾値を超えたものを最大次数K_ｐとする。K次まで比較していき、全ての次数で条件を満たした場合はK_ｐ＝Ｋとする。最大次数K_ｐの設定方法は、例えば次の２パターンが考えられる。 w _h is an arbitrary window function. Using the above equation, it is checked whether the level in the frequency domain band is equal to or greater than a predetermined threshold T3 ₁ , T3 ₃ , T3 ₅ ... T3 _k . If there is one that does not satisfy the condition, the minimum K _f that does not satisfy the condition is obtained, and the part after the minimum K _f is not used as a compensation coefficient. A value exceeding the previous threshold is _defined as the maximum order Kp. Comparisons are made up to the Kth order, and if all the orders satisfy the condition, K _p = K. Setting the maximum degree K _p, for example it is considered the following two patterns.

（１）パターン１
最大次数を補償係数算出部４３に設定し、次の算出からはK_ｐ次までとする。また制御部４５が、それに合わせて各畳み込み演算部１１を制御し、K_ｆ次以降の畳み込み演算は行わないようにする。特性が変わった場合に追従するため、定期的にK次まで算出し、判定を行う。なお、判定時に算出した係数では更新を行わない。 (1) Pattern 1
The maximum order is set in the compensation coefficient calculation unit 43, and from the next calculation to the _Kp order. The control unit 45 controls each convolution arithmetic unit 11 accordingly, K _f next subsequent convolution operation is not performed. In order to follow when the characteristics change, the calculation is periodically performed up to the Kth order. The coefficient calculated at the time of determination is not updated.

（２）パターン２
常に係数算出をK次まで行い、K_ｐ≠Kの時は、その最大次数K_ｐまで使用し算出をし直す。制御部４５はK_ｐ≠Kの時は畳み込み演算を止める。 (2) Pattern 2
Always performs a coefficient calculated to K Next, when the K _p ≠ K is re-calculated using up to the maximum degree K _p. The controller 45 stops the convolution operation when K _p ≠ K.

本実施形態では、補償係数算出部３７による新しい補償係数の算出後、係数更新判定部３９にて係数の更新が行われるべきか否かが判定される。更新に用いられるべき新しい係数が適切なものか否かが係数更新判定部３９によって予め判定され、不適切な係数は更新に用いられない。従って、システムの安定動作が保証されることとなる。 In the present embodiment, after a new compensation coefficient is calculated by the compensation coefficient calculation unit 37, the coefficient update determination unit 39 determines whether or not the coefficient should be updated. Whether or not a new coefficient to be used for updating is appropriate is determined in advance by the coefficient update determination unit 39, and an inappropriate coefficient is not used for updating. Therefore, stable operation of the system is guaranteed.

更に本実施形態では、算出次数判定部４３にて畳み込み演算に使用される多項式の最大次数が決定され、制御部４５がその最大次数まで畳み込み演算を行うよう、各畳み込み演算部１１を制御する。すなわち、補償係数算出部３７による新しい補償係数の算出後、算出次数判定部４３にて所定次数の係数が使用されるべきか否かが判定される。この際、窓関数で決定された周波数領域の所定帯域内のレベルがあまりに小さい係数に対応した次数は使用されない。従って、システムの安定動作が保証されることとなる。 Furthermore, in the present embodiment, the maximum order of the polynomial used for the convolution operation is determined by the calculated order determination unit 43, and each convolution operation unit 11 is controlled so that the control unit 45 performs the convolution operation up to the maximum order. That is, after calculating a new compensation coefficient by the compensation coefficient calculation unit 37, the calculation order determination unit 43 determines whether or not a coefficient of a predetermined order should be used. At this time, the order corresponding to a coefficient whose level in the predetermined band in the frequency domain determined by the window function is too small is not used. Therefore, stable operation of the system is guaranteed.

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置１０１を示す。この実施形態では、図１の無線通信装置１００と異なり、算出次数判定部４３、制御部４５は設けられていない。すなわち、上述における係数更新判定は行われるが、最大次数の決定は行われない。このような実施形態であっても、システムの安定動作を達成することができる。 (Second Embodiment)
FIG. 3 shows a wireless communication apparatus 101 according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, unlike the wireless communication device 100 of FIG. 1, the calculated order determination unit 43 and the control unit 45 are not provided. That is, the coefficient update determination described above is performed, but the maximum order is not determined. Even in such an embodiment, stable operation of the system can be achieved.

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態にかかる無線通信装置１０２を示す。この実施形態では、図１の無線通信装置１００と異なり、係数更新判定部３９と係数設定部４１は設けられていない。すなわち、上述における最大次数の決定は行われるが、係数更新判定は行われない。このような実施形態であっても、システムの安定動作を達成することができる。第１の実施形態は第２の実施形態と第３の実施形態を組み合わせたものである。 (Third embodiment)
FIG. 4 shows a wireless communication apparatus 102 according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, unlike the wireless communication device 100 of FIG. 1, the coefficient update determination unit 39 and the coefficient setting unit 41 are not provided. That is, the maximum order is determined as described above, but the coefficient update determination is not performed. Even in such an embodiment, stable operation of the system can be achieved. The first embodiment is a combination of the second embodiment and the third embodiment.

（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態にかかる無線通信装置１０３を示す。無線通信装置１０３では、図１の無線通信装置１００と異なり、制御部４５は設けられていない。すなわち、算出次数判定部４３において最大次数の決定はなされるが、各畳み込み演算部の演算における最大次数の設定を行うことはせず、係数設定部４１に最大次数が入力される。そして、係数設定部４１は、係数更新判定部３９による係数更新判定の結果のみならず、算出次数判定部４３による最大次数をも考慮する。従って、係数設定部４１は、所定係数の更新とともに、所定の次数係数を除外することも行う。このような実施形態であっても、システムの安定動作を達成することができる。この実施形態は第１の実施形態の変形例である。 (Fourth embodiment)
FIG. 5 shows a wireless communication apparatus 103 according to the fourth embodiment of the present invention. Unlike the wireless communication device 100 of FIG. 1, the wireless communication device 103 is not provided with the control unit 45. That is, the maximum order is determined in the calculation order determination unit 43, but the maximum order is not set in the calculation of each convolution operation unit, and the maximum order is input to the coefficient setting unit 41. The coefficient setting unit 41 considers not only the result of the coefficient update determination by the coefficient update determination unit 39 but also the maximum order by the calculated order determination unit 43. Accordingly, the coefficient setting unit 41 also excludes the predetermined order coefficient along with the update of the predetermined coefficient. Even in such an embodiment, stable operation of the system can be achieved. This embodiment is a modification of the first embodiment.

本発明においては、プリディストーション方式の歪み補償装置において、増幅器２３で増幅した信号をフィードバック信号として検出し、当該フィードバック信号と送信信号から補償係数が算出される。この作用に加え、係数の更新判定及び／または使用最大次数の判定が行われる。 In the present invention, in the predistortion distortion compensation device, the signal amplified by the amplifier 23 is detected as a feedback signal, and a compensation coefficient is calculated from the feedback signal and the transmission signal. In addition to this action, the coefficient update determination and / or the maximum use order is determined.

すなわち、無条件に歪み補償係数の更新を行う場合、係数の発散を招くことがあり、システムの動作が不安定なものとなることがある。しかしながら、本発明の様に所定の要件に基づいて補償係数の更新をするか否か判定することにより、不必要な係数の更新を排除することが可能となり、システムの安定動作を容易に保証することができる。 That is, when the distortion compensation coefficient is updated unconditionally, the coefficient may diverge and the operation of the system may become unstable. However, by determining whether or not to update the compensation coefficient based on a predetermined requirement as in the present invention, it is possible to eliminate unnecessary update of the coefficient and easily guarantee stable operation of the system. be able to.

上述の実施形態の無線通信装置、電力増幅装置は、無線通信基地局装置として使用され得る。当該無線通信基地局装置は、例えば携帯電話の基地局等に設置される。また、無線通信装置は、無線移動体通信装置としても使用され得る。無線移動体通信装置の例は、携帯電話に代表される携帯無線機である。 The wireless communication device and the power amplifying device of the above-described embodiment can be used as a wireless communication base station device. The radio communication base station apparatus is installed in, for example, a mobile phone base station. The wireless communication device can also be used as a wireless mobile communication device. An example of the wireless mobile communication device is a portable wireless device represented by a mobile phone.

本発明の歪み補償方法は、処理判定部などに組み込まれたＣＰＵ、ＤＳＰ等の演算処理装置に所定の手順を実行させるプログラムによって実行可能である。このプログラムは、歪み補償装置の内外に設けられたメモリその他の記録媒体の形式で保存される。 The distortion compensation method of the present invention can be executed by a program that causes an arithmetic processing unit such as a CPU or DSP incorporated in a processing determination unit to execute a predetermined procedure. This program is stored in the form of a memory or other recording medium provided inside or outside the distortion compensation apparatus.

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the matters shown in the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications based on the description and well-known techniques. This is also the scope of the present invention, and is included in the scope of seeking protection.

本発明によれば、歪み補償係数の更新判定を所定の条件に基づいて行うことにより、安定した動作を容易に確保することの可能な歪み補償装置、歪み補償方法が提供される。 According to the present invention, it is possible to provide a distortion compensation apparatus and a distortion compensation method capable of easily ensuring stable operation by performing the update determination of the distortion compensation coefficient based on a predetermined condition.

本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置のブロック図。1 is a block diagram of a wireless communication apparatus according to a first embodiment of the present invention. 畳み込み演算部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a convolution operation part. 本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置のブロック図。The block diagram of the radio | wireless communication apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態にかかる無線通信装置のブロック図。The block diagram of the radio | wireless communication apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施形態にかかる無線通信装置のブロック図。The block diagram of the radio | wireless communication apparatus concerning the 4th Embodiment of this invention. 前歪み補償が無い場合の増幅結果を示す図。The figure which shows the amplification result when there is no predistortion compensation. 前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を示す図。The figure which shows the amplification result at the time of providing a front distortion compensation part and carrying out distortion compensation. アンテナ出力信号の位相が回転する概念を示す図。The figure which shows the concept that the phase of an antenna output signal rotates. 歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す図。The figure which shows the frequency spectrum when not carrying out distortion compensation. プリディストーション方式を用いる無線通信装置のブロック図。The block diagram of the radio | wireless communication apparatus using a predistortion system. プリディストーション方式を用いる無線通信装置のブロック図。The block diagram of the radio | wireless communication apparatus using a predistortion system.

符号の説明Explanation of symbols

１１畳み込み演算部
１３係数テーブル
１５乗数計算部
１７加算部
１９Ｄ／Ａ変換器
２１アップコンバータ
２３増幅器
２５方向性結合器
２７発振器
２９アンテナ
３１ダウンコンバータ
３３Ａ／Ｄ変換器
３５遅延器
３７補償係数算出部
３９係数更新判定部
４１係数設定部
４３算出次数判定部
４５制御部
１００無線通信装置
１０１無線通信装置
１０２無線通信装置
１０３無線通信装置 11 Convolution Calculation Unit 13 Coefficient Table 15 Multiplier Calculation Unit 17 Addition Unit 19 D / A Converter 21 Up Converter 23 Amplifier 25 Directional Coupler 27 Oscillator 29 Antenna 31 Down Converter 33 A / D Converter 35 Delay Unit 37 Compensation Coefficient Calculation Unit 39 coefficient update determination unit 41 coefficient setting unit 43 calculated order determination unit 45 control unit 100 wireless communication device 101 wireless communication device 102 wireless communication device 103 wireless communication device

Claims

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、
少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定する係数更新判定部と、
前記係数更新判定部による判定結果に基づき、前記多項式近似式の補償係数を設定する係数設定部と、
前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外する算出次数判定部と、
前記算出次数判定部の判定結果に基づき、前記多項式近似式を用いた畳み込み演算に使用される最大次数を制御する制御部と、を備える歪み補償装置。 A distortion compensator that compensates for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
A compensation coefficient calculation unit that compares the transmission signal with the feedback signal of the transmission signal and calculates a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
Coefficient update for determining whether or not the previous compensation coefficient should be updated to the newly calculated compensation coefficient by comparing at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit and the newly calculated compensation coefficient A determination unit;
Based on a determination result by the coefficient update determination unit, a coefficient setting unit that sets a compensation coefficient of the polynomial approximation formula;
When the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold value, the compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula A calculated order determination unit that excludes
A distortion compensation apparatus comprising: a control unit that controls a maximum order used for a convolution operation using the polynomial approximation formula based on a determination result of the calculated order determination unit.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、
少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定する係数更新判定部と、
前記係数更新判定部による判定結果に基づき、前記多項式近似式の補償係数を設定する係数設定部と、を備える歪み補償装置。 A distortion compensator that compensates for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
A compensation coefficient calculation unit that compares the transmission signal with the feedback signal of the transmission signal and calculates a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
Coefficient update for determining whether or not the previous compensation coefficient should be updated to the newly calculated compensation coefficient by comparing at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit and the newly calculated compensation coefficient A determination unit;
A distortion compensation apparatus comprising: a coefficient setting unit that sets a compensation coefficient of the polynomial approximation formula based on a determination result by the coefficient update determination unit.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、
前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外する算出次数判定部と、
前記算出次数判定部の判定結果に基づき、前記多項式近似式を用いた畳み込み演算に使用される最大次数を制御する制御部と、を備える歪み補償装置。 A distortion compensator that compensates for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
A compensation coefficient calculation unit that compares the transmission signal with the feedback signal of the transmission signal and calculates a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
When the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold value, the compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula A calculated order determination unit that excludes
A distortion compensation apparatus comprising: a control unit that controls a maximum order used for a convolution operation using the polynomial approximation formula based on a determination result of the calculated order determination unit.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償装置であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出する補償係数算出部と、
少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定する係数更新判定部と、
前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外する算出次数判定部と、
前記係数更新判定部による判定結果に基づき前記多項式近似式の補償係数を設定するとともに、前記算出次数判定部により除外された補償係数を該多項式近似式から除外する係数設定部と、を備える歪み補償装置。 A distortion compensator that compensates for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
A compensation coefficient calculation unit that compares the transmission signal with the feedback signal of the transmission signal and calculates a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
Coefficient update for determining whether or not the previous compensation coefficient should be updated to the newly calculated compensation coefficient by comparing at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit and the newly calculated compensation coefficient A determination unit;
When the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold value, the compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula A calculated order determination unit that excludes
Distortion compensation comprising: a coefficient setting unit that sets a compensation coefficient of the polynomial approximation formula based on a determination result by the coefficient update determination unit and excludes the compensation coefficient excluded by the calculated order determination unit from the polynomial approximation formula apparatus.

請求項１、２及び４のいずれか１項記載の歪み補償装置であって、
前記係数更新判定部は、前記補償係数算出部で算出された補償係数を更新すべきか否かの判定を、以下の式（１）で算出される指標量Ｐ_ｋを用いて行い、

ここで、ｋは奇数の前記多項式近似式の次数であり、ｑは畳み込み演算時の遅延量に相当する、歪み補償装置。 The distortion compensation device according to any one of claims 1, 2, and 4,
The coefficient update determining unit determines whether or not to update the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculating unit, using the index amount P _k calculated by the following equation (1),

Here, k is an odd degree of the polynomial approximation formula, and q is a distortion compensation device corresponding to a delay amount at the time of convolution calculation.

請求項５記載の歪み補償装置であって、
前回算出したＰ_ｐ１，Ｐ_ｐ３，Ｐ_ｐ５・・・Ｐ_ｐｋと、今回算出したＰ_ｎ１，Ｐ_ｎ３，Ｐ_ｎ５・・・と、所定の閾値Ｔ１_１，Ｔ１_３，Ｔ１_５・・・Ｔ１_ｋが以下の式（２）を満たし、

かつ今回算出したＰ_ｎ１，Ｐ_ｎ３，Ｐ_ｎ５・・・と、所定の閾値Ｔ２_１，Ｔ２_３，Ｔ２_５・・・Ｔ２_ｋが以下の式（３）を満たす、

歪み補償装置。 The distortion compensation apparatus according to claim 5, wherein
_P p1 previously _{_{_{calculated, P p3, P p5 ··· P}}} pk and, _P n1 calculated this _time, P _{n3, P n5} and.., Predetermined threshold _{_{_{T1 1, T1 3, T1 5}}} ··· T1 k Satisfies the following equation (2),

And P _n1 , P _n3 , P _n5 ... Calculated this time and predetermined threshold values T2 ₁ , T2 ₃ , T2 ₅ ... T2 _k satisfy the following expression (3).

Distortion compensation device.

請求項１、３及び４のいずれか１項記載の歪み補償装置であって、
前記算出次数判定部は、以下の条件式を用いて除外される補償係数を決定し、

ここでｗ_ｈは任意の窓関数であり、Ｔ３_１，Ｔ３_３，Ｔ３_５・・・Ｔ３_ｋは所定の閾値である、歪み補償装置。 The distortion compensation apparatus according to any one of claims 1, 3, and 4,
The calculated order determination unit determines a compensation coefficient to be excluded using the following conditional expression:

Here _{w h} is an arbitrary window _function, the _{_{T3 1, T3 3, T3 5}} ··· T3 k is a predetermined threshold value, the distortion compensating apparatus.

請求項１、２及び４のいずれか１項記載の歪み補償装置であって、
前記多項式近似式の各次数に対応した畳み込み演算部と係数テーブルを更に備え、
前記係数設定部は、前記係数テーブルに保存された補償係数を設定する、歪み補償装置。 The distortion compensation device according to any one of claims 1, 2, and 4,
Further comprising a convolution unit and a coefficient table corresponding to each degree of the polynomial approximation,
The coefficient setting unit is a distortion compensation device that sets a compensation coefficient stored in the coefficient table.

請求項１または３記載の歪み補償装置であって、
前記多項式近似式の各次数に対応した畳み込み演算部と係数テーブルを更に備え、
前記制御部は、畳み込み演算に際し畳み込み演算部の使用制御する、歪み補償装置。 The distortion compensation apparatus according to claim 1 or 3, wherein
Further comprising a convolution unit and a coefficient table corresponding to each degree of the polynomial approximation,
The said control part is a distortion compensation apparatus which controls use of a convolution operation part in the case of a convolution operation.

請求項１ないし９のいずれか１項記載の歪み補償装置と増幅器とを備える無線通信装置。 A wireless communication apparatus comprising the distortion compensation apparatus according to claim 1 and an amplifier.

請求項１０記載の無線通信装置より構成される無線通信基地局装置。 A radio communication base station apparatus comprising the radio communication apparatus according to claim 10.

請求項１０記載の無線通信装置より構成される無線移動体通信装置。 A wireless mobile communication device comprising the wireless communication device according to claim 10.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償方法であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出するステップと、
少なくとも前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定するステップと、
前記判定結果に基づき、前記多項式近似式の補償係数を設定するステップと、
前記算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外するステップと、
前記判定結果に基づき、前記多項式近似式を用いた畳み込み演算に使用される最大次数を制御するステップと、を備える歪み補償方法。 A distortion compensation method for compensating for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
Comparing a transmission signal and a feedback signal of the transmission signal, and calculating a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
Determining whether to update the previous compensation coefficient to the newly calculated compensation coefficient by comparing at least the previous compensation coefficient with the newly calculated compensation coefficient;
Setting a compensation coefficient of the polynomial approximation based on the determination result;
The frequency of the calculated compensation coefficient is converted, and when the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold, a compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula is excluded; ,
And a step of controlling a maximum order used for a convolution operation using the polynomial approximation based on the determination result.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償方法であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出するステップと、
少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定するステップと、
前記係数更新判定部による判定結果に基づき、前記多項式近似式の補償係数を設定するステップと、を備える歪み補償方法。 A distortion compensation method for compensating for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
Comparing a transmission signal and a feedback signal of the transmission signal, and calculating a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
Determining whether or not to update the previous compensation coefficient to the newly calculated compensation coefficient by comparing at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculating unit and the newly calculated compensation coefficient; ,
And a step of setting a compensation coefficient of the polynomial approximation formula based on a determination result by the coefficient update determination unit.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償方法であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出するステップと、
前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外するステップと、
前記算出次数判定部の判定結果に基づき、前記多項式近似式を用いた畳み込み演算に使用される最大次数を制御するステップと、を備える歪み補償方法。 A distortion compensation method for compensating for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
Comparing a transmission signal and a feedback signal of the transmission signal, and calculating a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
When the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold value, the compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula A step of excluding
And a step of controlling a maximum order used for a convolution operation using the polynomial approximation formula based on a determination result of the calculated order determination unit.

無線通信装置における増幅器の歪み特性に応じた多項式近似式を使用し、前記歪み特性と逆の歪み特性を前歪みとして送信信号に掛けることにより、送信信号に生じ得る歪みを補償する歪み補償方法であって、
送信信号と該送信信号のフィードバック信号を比較し、該送信信号と該フィードバック信号の誤差が最小となるよう、前記多項式近似式の補償係数を算出するステップと、
少なくとも前記補償係数算出部により算出された前の補償係数と、新しく算出された補償係数を比較することにより、前の補償係数を新しく算出された補償係数に更新すべきか否かを判定するステップと、
前記補償係数算出部により算出された補償係数を周波数変換し、変換された補償係数のレベルが所定の閾値より小さい場合、前記多項式近似式中の当該補償係数に対応した次数より大きな次数の補償係数を除外するステップと、
前記係数更新判定部による判定結果に基づき前記多項式近似式の補償係数を設定するとともに、前記算出次数判定部により除外された補償係数を該多項式近似式から除外するステップと、を備える歪み補償方法。 A distortion compensation method for compensating for distortion that may occur in a transmission signal by using a polynomial approximation formula corresponding to the distortion characteristic of an amplifier in a wireless communication apparatus and multiplying the transmission signal with a distortion characteristic opposite to the distortion characteristic as a predistortion. There,
Comparing a transmission signal and a feedback signal of the transmission signal, and calculating a compensation coefficient of the polynomial approximation so that an error between the transmission signal and the feedback signal is minimized;
Determining whether or not to update the previous compensation coefficient to the newly calculated compensation coefficient by comparing at least the previous compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculating unit and the newly calculated compensation coefficient; ,
When the compensation coefficient calculated by the compensation coefficient calculation unit is frequency-converted, and the level of the converted compensation coefficient is smaller than a predetermined threshold value, the compensation coefficient having an order larger than the order corresponding to the compensation coefficient in the polynomial approximation formula A step of excluding
A distortion compensation method comprising: setting a compensation coefficient of the polynomial approximation equation based on a determination result by the coefficient update determination unit, and excluding the compensation coefficient excluded by the calculated order determination unit from the polynomial approximation equation.

請求項１３ないし１６のいずれか１項記載の歪み補償方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。 The program for making a computer perform each step of the distortion compensation method of any one of Claim 13 thru | or 16.