JP2008294518A - 送信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】増幅器における歪を補償するプリディストータを有する送信装置において、周波数特性を有する非線形歪を効果的に補償する。
【解決手段】プリディストータは、奇数次歪を補償する第1の補償手段(メモリレスPD1)と、電源電圧変動モデルに従うメモリ効果を補償する第2の補償手段(メモリPD2の一部)と、電源電圧変動モデルに従わない非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段(メモリPD2の他の一部)を備える。第2の補償手段は、入力信号の変化の振幅成分について補償することで、電源電圧変動に従うメモリ効果を補償する。第3の補償手段は、入力信号の変化の位相成分について補償することで、電源電圧変動モデルに従わない非線形歪の周波数特性を補償する。
【選択図】 図1
【解決手段】プリディストータは、奇数次歪を補償する第1の補償手段(メモリレスPD1)と、電源電圧変動モデルに従うメモリ効果を補償する第2の補償手段(メモリPD2の一部)と、電源電圧変動モデルに従わない非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段(メモリPD2の他の一部)を備える。第2の補償手段は、入力信号の変化の振幅成分について補償することで、電源電圧変動に従うメモリ効果を補償する。第3の補償手段は、入力信号の変化の位相成分について補償することで、電源電圧変動モデルに従わない非線形歪の周波数特性を補償する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、増幅器における歪を補償するプリディストータを有する送信装置に関し、特に、周波数特性を有する非線形歪を効果的に補償する技術に関する。
例えば、無線通信システムの基地局装置或いは中継局装置などの通信装置に設けられる送信機では、送信対象となる信号を電力増幅器により増幅することが行われている。
電力増幅器は、高効率化のために飽和電力に近い点で動作するように設計されるが、飽和点に近づくほど非線形性が強くなる。一般的に、電力増幅器の非線形特性は、べき級数で近似することができる。非線形特性を持つ電力増幅器に変調信号を入力すると、信号の帯域内や近傍に相互変調歪(IMD:Intermodulation Distortion)が発生する。これは、べき級数で近似したときの奇数次歪によるものである。
また、電力増幅器の非線形歪には、隣接チャネル漏洩電力の上側と下側が非対称になるメモリ効果がある。メモリ効果の発生原因の一つに、電源回路のインダクタンスによる電源電圧変動が考えられる。
電力増幅器は、高効率化のために飽和電力に近い点で動作するように設計されるが、飽和点に近づくほど非線形性が強くなる。一般的に、電力増幅器の非線形特性は、べき級数で近似することができる。非線形特性を持つ電力増幅器に変調信号を入力すると、信号の帯域内や近傍に相互変調歪(IMD:Intermodulation Distortion)が発生する。これは、べき級数で近似したときの奇数次歪によるものである。
また、電力増幅器の非線形歪には、隣接チャネル漏洩電力の上側と下側が非対称になるメモリ効果がある。メモリ効果の発生原因の一つに、電源回路のインダクタンスによる電源電圧変動が考えられる。
図4には、電源電圧変動によるメモリ効果の発生モデルを示してある。
インダクタンスL(例えば、コイル202)は、トランジスタ201に直流電源を供給し、更には増幅した信号を効率的に出力するための整合回路として存在する。インダクタンスLは、ベースバンドにおいて完全に短絡と見なせることが望ましい。しかし、実際にはトランジスタ201のドレイン電圧Vdsには、このインダクタンスLにより、ベースバンドにおいて(式1)で示すような電源電圧変動が起こる。すなわち、入力レベルに応じてドレイン電流I(t)が変化し、このドレイン電流I(t)の変化が、ドレイン電圧の電源電圧変動を引き起こす。
インダクタンスL(例えば、コイル202)は、トランジスタ201に直流電源を供給し、更には増幅した信号を効率的に出力するための整合回路として存在する。インダクタンスLは、ベースバンドにおいて完全に短絡と見なせることが望ましい。しかし、実際にはトランジスタ201のドレイン電圧Vdsには、このインダクタンスLにより、ベースバンドにおいて(式1)で示すような電源電圧変動が起こる。すなわち、入力レベルに応じてドレイン電流I(t)が変化し、このドレイン電流I(t)の変化が、ドレイン電圧の電源電圧変動を引き起こす。
図5(a)には電源電圧をパラメータにしたAM−AM特性を示してあり、図5(b)には電源電圧をパラメータにしたAM−PM特性を示してある。
図5(a)では、横軸は入力電力(Input Power)[dBm]を表しており、縦軸はゲイン(Gain)[dB]を表している。
図5(b)では、横軸は入力電力(Input Power)[dBm]を表しており、縦軸は位相(Phase)[degree]を表している。
電源電圧によりAM−AM特性やAM−PM特性が変化することから、入力信号の変化により発生した電源電圧変動が新たな相互変調歪を引き起こす。
図5(a)では、横軸は入力電力(Input Power)[dBm]を表しており、縦軸はゲイン(Gain)[dB]を表している。
図5(b)では、横軸は入力電力(Input Power)[dBm]を表しており、縦軸は位相(Phase)[degree]を表している。
電源電圧によりAM−AM特性やAM−PM特性が変化することから、入力信号の変化により発生した電源電圧変動が新たな相互変調歪を引き起こす。
非線形歪には、奇数次歪が原因で発生するものと、電源電圧変動によるメモリ効果が原因で発生するものがあり、同じ周波数に発生するとしても、ふるまいが異なるので、それぞれについて歪補償を行う必要がある。
歪補償方式の一つとして、プリディストーション方式がある。この方式では、電力増幅器の前段に、電力増幅器の非線形性とは逆の特性を付加するためのプリディストータを配置することにより、非線形歪を補償する。特に、ディジタル信号処理によりプリディストーションを実現する方法を用いると、小型化や高精度化により、低価格で高効率な送信装置を実現することができる。しかしながら、信号が広帯域になるにつれて前述した電源電圧変動によるメモリ効果が増大するため、その対策が必要になってくる。
歪補償方式の一つとして、プリディストーション方式がある。この方式では、電力増幅器の前段に、電力増幅器の非線形性とは逆の特性を付加するためのプリディストータを配置することにより、非線形歪を補償する。特に、ディジタル信号処理によりプリディストーションを実現する方法を用いると、小型化や高精度化により、低価格で高効率な送信装置を実現することができる。しかしながら、信号が広帯域になるにつれて前述した電源電圧変動によるメモリ効果が増大するため、その対策が必要になってくる。
図6には、奇数次歪と電源電圧変動によるメモリ効果を補償する従来のディジタルプリディストータ(DPD)の構成例を示してある。
メモリレスプリディストータ(メモリレスPD)301が奇数次歪を補償し、メモリプリディストータ(メモリPD)302が電源電圧変動によるメモリ効果を補償する。
メモリレスプリディストータ(メモリレスPD)301が奇数次歪を補償し、メモリプリディストータ(メモリPD)302が電源電圧変動によるメモリ効果を補償する。
奇数次歪を補償するためのメモリレスPD301は、例えば、後述する実施例で参照する図1、図2に示されるメモリレスPD1と同様な構成を有しており同様な動作を行う。
具体的には、(式2)に示されるように、奇数次のべき級数で近似する。入力信号S(t)は複素信号である。(式3)に示すように、Sn(t)は、S(t)の絶対値を(n−1)乗したものにS(t)をかけることで求める。(式3)により得られた3次、5次、7次の結果にそれぞれ係数O3、O5、O7をかけたものを線形結合することで、奇数次歪の逆特性を近似する。
具体的には、(式2)に示されるように、奇数次のべき級数で近似する。入力信号S(t)は複素信号である。(式3)に示すように、Sn(t)は、S(t)の絶対値を(n−1)乗したものにS(t)をかけることで求める。(式3)により得られた3次、5次、7次の結果にそれぞれ係数O3、O5、O7をかけたものを線形結合することで、奇数次歪の逆特性を近似する。
ここで、係数O3、O5、O7は複素数であるため、それぞれ(式4)、(式5)、(式6)のように表現することができる。GOnはOnの振幅(大きさ)を表しており、POnは位相を表している。
メモリPD302は、例えば、後述する実施例で参照する図2に示されるメモリPD101と同様な構成を有しており同様な動作を行う。
メモリPD302では、(式7)に示すように、メモリレスPD301で与えられた信号Sodd(t)の絶対値を取り、その偶数次成分の1サンプル(T)前との差分をDiff n(t)とし、(式8)に示すように、2次、4次、6次のそれぞれについて係数E2、E4、E6とSodd(t)を複素乗算し、その結果を線形結合することで、メモリ効果の逆特性を近似する。ここで、差分をとるのは、(式1)で示した微分を近似したものである。
メモリPD302では、(式7)に示すように、メモリレスPD301で与えられた信号Sodd(t)の絶対値を取り、その偶数次成分の1サンプル(T)前との差分をDiff n(t)とし、(式8)に示すように、2次、4次、6次のそれぞれについて係数E2、E4、E6とSodd(t)を複素乗算し、その結果を線形結合することで、メモリ効果の逆特性を近似する。ここで、差分をとるのは、(式1)で示した微分を近似したものである。
ここで、係数E2、E4、E6は複素数であるため、それぞれ(式9)、(式10)、(式11)のように表現することができる。GEnはEnの振幅を表しており、PEnは位相を表している。
なお、本例では、7次までで打ち切っているが、電力増幅器の非線形性が強い場合には、更に大きな次数まで必要になる。
なお、本例では、7次までで打ち切っているが、電力増幅器の非線形性が強い場合には、更に大きな次数まで必要になる。
図7には、ディジタルプリディストータ(DPD)を適応制御する送信装置の構成例を示してある。
電力増幅器404の非線形歪を補償するDPD401をD/A(Digital to Analog)変換器402の前段に設けてある。入力信号x(m)をDPD401により処理した結果y(m)をD/A変換器402によりディジタル信号からアナログ信号へ変換した後に、アップコンバータ(直交変調器)403により無線周波数(RF:Radio Frequency)信号へ変換して、電力増幅器404に入力する。
電力増幅器404の非線形歪を補償するDPD401をD/A(Digital to Analog)変換器402の前段に設けてある。入力信号x(m)をDPD401により処理した結果y(m)をD/A変換器402によりディジタル信号からアナログ信号へ変換した後に、アップコンバータ(直交変調器)403により無線周波数(RF:Radio Frequency)信号へ変換して、電力増幅器404に入力する。
また、電力増幅器404からの出力に含まれる歪を検出するために、方向性結合器405により電力増幅器404からの出力の信号を取り出して、ダウンコンバータ406によりサンプリング可能な中間周波数(IF:Intermediate Frequency)信号へダウンコンバートし、A/D変換器407によりアナログ信号からディジタル信号へ変換した後に、歪検出部408へ送る。
歪検出部408では、サンプリングした信号に対してFFT部411により高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)をかけて周波数領域へ変換し、変調信号のキャリア数とその離調周波数から計算される相互変調歪IMD3、IMD5の周波数帯域の電力を歪値として歪値演算部412により算出する。制御部409は、この歪値が低減するように、DPD401の複素係数O3、O5、O7、E2、E4、E6を摂動法により制御する。
歪検出部408では、サンプリングした信号に対してFFT部411により高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)をかけて周波数領域へ変換し、変調信号のキャリア数とその離調周波数から計算される相互変調歪IMD3、IMD5の周波数帯域の電力を歪値として歪値演算部412により算出する。制御部409は、この歪値が低減するように、DPD401の複素係数O3、O5、O7、E2、E4、E6を摂動法により制御する。
図8には、W−CDMA(Wideband−Code Division Multiple Access)方式の変調信号(2キャリア、15MHzの離調周波数)を入力したときにおける、電力増幅器404からの出力のスペクトラムにおけるIMD3、IMD5の一例を示してある。なお、横軸は周波数を表しており、縦軸は電力を表している。
図9には、制御部409により行われる制御方法の処理の手順の一例を示してある。
本例では、複素係数の振幅と位相を、PO3、GO3、PO5、GO5、PO7、GO7、PE2、GE2、PE4、GE4、PE6、GE6の順番で更新する。本例のフローチャートでは、これらの係数PO3、GO3、PO5、GO5、PO7、GO7、PE2、GE2、PE4、GE4、PE6、GE6が更新対象係数となる。
本例では、複素係数の振幅と位相を、PO3、GO3、PO5、GO5、PO7、GO7、PE2、GE2、PE4、GE4、PE6、GE6の順番で更新する。本例のフローチャートでは、これらの係数PO3、GO3、PO5、GO5、PO7、GO7、PE2、GE2、PE4、GE4、PE6、GE6が更新対象係数となる。
制御部409は、制御が開始されると(ステップS1)、まず、初期設定で、更新対象係数をPO3に設定し、設定回数を10に設定し、前回の歪値を0に設定する(ステップS2)。
次に、更新対象係数KがPO3に設定された状態で、検出された現在の歪値と前回の歪値とを比較して(ステップS3)、現在の歪値の方が小さい場合には、更に同じ更新方向(Step)に係数を更新し(ステップS5)、一方、現在の歪値の方が大きい場合には、更新方向を反転させて(例えば、−1をかけて)から(ステップS4)、係数を更新する(ステップS5)。
次に、更新対象係数KがPO3に設定された状態で、検出された現在の歪値と前回の歪値とを比較して(ステップS3)、現在の歪値の方が小さい場合には、更に同じ更新方向(Step)に係数を更新し(ステップS5)、一方、現在の歪値の方が大きい場合には、更新方向を反転させて(例えば、−1をかけて)から(ステップS4)、係数を更新する(ステップS5)。
次に、更新回数をカウントし(ステップS6)、現在の歪値を保存する(ステップS7)。
次に、更新回数と所定の設定回数とを比較する(ステップS8)。上記の係数更新処理(ステップS3〜ステップS7)を、更新回数が設定回数を超えるまで繰り返して行う。
更新回数が設定回数を超えた場合には、上述した所定の順番(例えば、PO3の次はGO3)に従って、更新対象係数Kを変更して(ステップS9)、更新回数を0にクリアした後に(ステップS10)、上記の係数更新処理へ戻る(ステップS3の処理へ戻る)。
以上のように、DPD401の係数を更新することにより、隣接チャネル漏洩電力を低減するように適応的に制御する。
次に、更新回数と所定の設定回数とを比較する(ステップS8)。上記の係数更新処理(ステップS3〜ステップS7)を、更新回数が設定回数を超えるまで繰り返して行う。
更新回数が設定回数を超えた場合には、上述した所定の順番(例えば、PO3の次はGO3)に従って、更新対象係数Kを変更して(ステップS9)、更新回数を0にクリアした後に(ステップS10)、上記の係数更新処理へ戻る(ステップS3の処理へ戻る)。
以上のように、DPD401の係数を更新することにより、隣接チャネル漏洩電力を低減するように適応的に制御する。
しかしながら、従来技術のディジタルプリディストータでは、奇数次歪と電源電圧変動によるメモリ効果の補償は可能であるが、電力増幅器において、非線形歪が周波数により異なる場合がある。
図10(a)には非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器のAM−AM特性を示してあり、図10(b)にはその電力増幅器のAM−PM特性を示してある。f1、f2、f3はそれぞれ異なるRF周波数を表している。
図10(a)では、横軸は入力レベルを表しており、縦軸はゲインを表している。
図10(b)では、横軸は入力レベルを表しており、縦軸は位相を表している。
このような非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器に変調信号を入力しても、メモリ効果が発生する。
図10(a)には非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器のAM−AM特性を示してあり、図10(b)にはその電力増幅器のAM−PM特性を示してある。f1、f2、f3はそれぞれ異なるRF周波数を表している。
図10(a)では、横軸は入力レベルを表しており、縦軸はゲインを表している。
図10(b)では、横軸は入力レベルを表しており、縦軸は位相を表している。
このような非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器に変調信号を入力しても、メモリ効果が発生する。
ここで、図11(a)、(b)を参照して、電源電圧変動によるメモリ効果と非線形歪の周波数特性によるメモリ効果の違いを比較して示す。
図11(a)には、電源電圧変動によるメモリ効果を持つ電力増幅器にCWの2tone信号を入力した場合における出力スペクトルを示してある。
電源電圧変動によるメモリ効果によって発生する相互変調歪の上側と下側との差pは、入力信号レベル(包絡線)の瞬時変動の大きさによるため、2toneの離調周波数Δfが同じであれば、2tone信号の中心周波数をf1からf2に変えても、変わらない。つまり電源電圧変動モデルによるメモリ効果は電力増幅器のベースバンドでの周波数特性に強く依存し、RFにはほとんど無関係である。
図11(a)には、電源電圧変動によるメモリ効果を持つ電力増幅器にCWの2tone信号を入力した場合における出力スペクトルを示してある。
電源電圧変動によるメモリ効果によって発生する相互変調歪の上側と下側との差pは、入力信号レベル(包絡線)の瞬時変動の大きさによるため、2toneの離調周波数Δfが同じであれば、2tone信号の中心周波数をf1からf2に変えても、変わらない。つまり電源電圧変動モデルによるメモリ効果は電力増幅器のベースバンドでの周波数特性に強く依存し、RFにはほとんど無関係である。
一方、図11(b)には、非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器にCWの2tone信号を入力した場合における出力スペクトルを示してある。
この場合、図10に示した非線形歪の周波数特性の様に、歪の大きさが電力増幅器のRFでの周波数特性により決まるために、相互変調歪の上側と下側との差が、2tone信号の中心周波数がf1であるときにはqであるものが、2tone信号の中心周波数が周波数f2であるときにはq’となり、これらが異なる。
この場合、図10に示した非線形歪の周波数特性の様に、歪の大きさが電力増幅器のRFでの周波数特性により決まるために、相互変調歪の上側と下側との差が、2tone信号の中心周波数がf1であるときにはqであるものが、2tone信号の中心周波数が周波数f2であるときにはq’となり、これらが異なる。
この非線形歪の周波数特性は、tを時刻として、入力信号をx(t)とし、出力信号をy(t)とした場合、(式12)、(式13)で表されると考えられる。つまり、各次数の係数α(f)、β(f)、γ(f)が、入力信号x(t)の周波数fにより変化する。
このような非線形歪の周波数特性は、トランジスタの特性によるところや、その整合回路によるところがあるが、例えば、非線形歪の周波数特性が少ないデバイスにおいても、ドハティ増幅器のように異なるバイアス電圧で動作するピーク増幅器とキャリア増幅器を合成するような方式にすると大きくなる。
例えば、非線形歪の周波数特性を補償するために、電力増幅器の前段に線形フィルタ(又は、等化器)を設け、プリディストータで歪補償するという技術が考えられるが、このような方法では、十分に歪補償ができない。具体的には、係数α(f)、β(f)、γ(f)の周波数特性が同じような特性をしているときに、電力増幅器の前段に係数α(f)、β(f)、γ(f)の周波数特性をキャンセルするような特性を有する線形フィルタをおくことで、歪補償性能が改善するという条件はあるが、本提案で問題にしている非線形歪の周波数特性は、線形フィルタで補償することができない複雑な特性のものである。
また、このような非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器の歪は、従来のメモリレスPDとメモリPDを組み合わせたプリディストータによっても十分に補償することはできない。
図12には、メモリPDの入力信号のベクトルの一例を示してある。具体的には、メモリPDに入力される時刻tにおける信号Sodd(t)と時刻tよりTだけ前の信号Sodd(t−T)をIQ平面上にプロットしてある。
図12には、メモリPDの入力信号のベクトルの一例を示してある。具体的には、メモリPDに入力される時刻tにおける信号Sodd(t)と時刻tよりTだけ前の信号Sodd(t−T)をIQ平面上にプロットしてある。
メモリPDは、(式7)及び(式8)に示されるように、Sodd(t)の絶対値を偶数乗したものとSodd(t−T)の絶対値を偶数乗したものとの差分を取り、その差分にSodd(t)と係数をかけた後、各次数を合成している。
この方式では、差分を計算する前にスカラー化され、位相情報が失われるため、Sodd(t)とSodd(t−T)に振幅差があるときには補償できるが、位相差に対しては補償できない。
この方式では、差分を計算する前にスカラー化され、位相情報が失われるため、Sodd(t)とSodd(t−T)に振幅差があるときには補償できるが、位相差に対しては補償できない。
非線形歪の周波数特性を測定したものである図10(a)、(b)の特性は、包絡線が時間とともに変化しない連続波(CW)の信号レベルを変えて測定したものであるが、CWの周波数をパラメータにして測定すると、別表現の非線形歪特性が得られる。これは、時間領域で表された(式12)及び(式13)を、x(t)の位相を考慮することで更に周波数領域に近づけて表現することに対応している。
IQ平面上では、周波数はSodd(t)とSodd(t−T)との位相差で表されるが、非線形歪の周波数特性を補償するためには、Sodd(t)とSodd(t−T)との位相差に対して補償する必要がある。
IQ平面上では、周波数はSodd(t)とSodd(t−T)との位相差で表されるが、非線形歪の周波数特性を補償するためには、Sodd(t)とSodd(t−T)との位相差に対して補償する必要がある。
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、増幅器における非線形歪の周波数特性を効果的に補償することができる送信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、増幅器における非線形歪を補償するプリディストータを有する送信装置において、次のような構成とした。
すなわち、前記プリディストータは、奇数次歪を補償する第1の補償手段と、電源電圧変動モデルに従うメモリ効果を補償する第2の補償手段と、電源電圧変動モデルに従わない非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段を備える。前記第2の補償手段は、入力信号の変化の振幅成分について補償する。前記第3の補償手段は、入力信号の変化の位相成分について補償する。
従って、増幅器における非線形歪の周波数特性を効果的に補償することができる。
なお、第2の補償手段や第3の補償手段では、例えば、入力信号の変化の振幅成分や位相成分についてべき級数の近似を用いた処理を行う。
すなわち、前記プリディストータは、奇数次歪を補償する第1の補償手段と、電源電圧変動モデルに従うメモリ効果を補償する第2の補償手段と、電源電圧変動モデルに従わない非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段を備える。前記第2の補償手段は、入力信号の変化の振幅成分について補償する。前記第3の補償手段は、入力信号の変化の位相成分について補償する。
従って、増幅器における非線形歪の周波数特性を効果的に補償することができる。
なお、第2の補償手段や第3の補償手段では、例えば、入力信号の変化の振幅成分や位相成分についてべき級数の近似を用いた処理を行う。
本発明に係る送信装置では、一構成例として、次のような構成とした。
すなわち、前記第1の補償手段は、時刻t、入力信号S(t)、奇数である次数n、係数Onとし、Sd n(t)=|S(t)|n−1・S(t)として、On・Sd n(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号S(t)に与える。
なお、具体的には、(式2)〜(式6)に対応する。
すなわち、前記第1の補償手段は、時刻t、入力信号S(t)、奇数である次数n、係数Onとし、Sd n(t)=|S(t)|n−1・S(t)として、On・Sd n(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号S(t)に与える。
なお、具体的には、(式2)〜(式6)に対応する。
また、前記第2の補償手段は、時刻t、1サンプル時間T、入力信号Sin(t)、偶数である次数n、係数Ernとし、real()が実部を表すとし、*が共役複素数を表すとし、DiffRn(t)=real((Sin(t)・Sin *(t−T)/|Sin(t−T)|)n)−|Sin(t−T)|nとして、DiffRn(t)・Ern・Sin(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号Sin(t)に与える。
なお、具体的には、(式17)、(式18)、(式23)〜(式25)に対応する。また、(式20)、(式21)のような近似が用いられてもよい。この場合、入力信号Sin(t)はSodd(t)で表されている。
或いは、他の構成例として、(式7)〜(式11)に対応する。この場合、入力信号Sin(t)はSodd(t)で表されている。
なお、具体的には、(式17)、(式18)、(式23)〜(式25)に対応する。また、(式20)、(式21)のような近似が用いられてもよい。この場合、入力信号Sin(t)はSodd(t)で表されている。
或いは、他の構成例として、(式7)〜(式11)に対応する。この場合、入力信号Sin(t)はSodd(t)で表されている。
また、前記第3の補償手段は、時刻t、1サンプル時間T、入力信号Sin2(t)、偶数である次数n、係数Einとし、imag()が虚部を表すとし、*が共役複素数を表すとし、DiffIn(t)=imag((Sin2(t)・Sin2 *(t−T)/|Sin2(t−T)|)n)として、DiffIn(t)・Ein・Sin2(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号Sin2(t)に与える。
なお、具体的には、(式17)、(式19)、(式26)〜(式28)に対応する。また、(式20)、(式22)のような近似が用いられてもよい。この場合、入力信号Sin2(t)はSodd(t)で表されている。
なお、具体的には、(式17)、(式19)、(式26)〜(式28)に対応する。また、(式20)、(式22)のような近似が用いられてもよい。この場合、入力信号Sin2(t)はSodd(t)で表されている。
ここで、第1の補償手段や、第2の補償手段や、第3の補償手段としては、それぞれ種々な構成のものが用いられてもよく、また、それぞれの補償手段が別個な処理部として構成されてもよく、或いは、2つ以上の補償手段が1つの処理部にまとめられて構成されてもよい。
また、各補償手段の回路構成は、例えば、実用上で有効な程度で、歪を補償するための理論的な数式を種々な近似により変換したものに基づいて構築されてもよい。
また、各補償手段により補償する歪の次数や、その次数の数(例えば、いくつの次数まで補償するか)としては、種々な態様が用いられてもよい。
また、各補償手段の回路構成は、例えば、実用上で有効な程度で、歪を補償するための理論的な数式を種々な近似により変換したものに基づいて構築されてもよい。
また、各補償手段により補償する歪の次数や、その次数の数(例えば、いくつの次数まで補償するか)としては、種々な態様が用いられてもよい。
具体例として、図1に示されるプリディストータでは、メモリレスPD1の回路構成により奇数次歪を補償する第1の補償手段が構成されており、メモリPD2の回路構成により電源電圧変動によるメモリ効果を補償する第2の補償手段及び非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段が構成されている。
他の具体例として、図2に示されるプリディストータでは、メモリレスPD1の回路構成により奇数次歪を補償する第1の補償手段が構成されており、メモリPD101の回路構成により電源電圧変動によるメモリ効果を補償する第2の補償手段が構成されており、歪周波数補償部102の回路構成により非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段が構成されている。
他の具体例として、図2に示されるプリディストータでは、メモリレスPD1の回路構成により奇数次歪を補償する第1の補償手段が構成されており、メモリPD101の回路構成により電源電圧変動によるメモリ効果を補償する第2の補償手段が構成されており、歪周波数補償部102の回路構成により非線形歪の周波数特性を補償する第3の補償手段が構成されている。
以上説明したように、本発明によると、増幅器における非線形歪を補償するプリディストータを有する送信装置において、当該プリディストータにより、奇数次歪を補償し、電源電圧変動によるメモリ効果を補償し、非線形歪の周波数特性を補償することができ、この場合に、電源電圧変動によるメモリ効果に関しては主に入力信号の変化の振幅成分に基づいて補償し、非線形歪の周波数特性に関しては主に入力信号の変化の位相成分に基づいて補償することにより、例えば、従来では補償することができなかった、増幅器における非線形歪の周波数特性を効果的に補償することができる。
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図10(a)、(b)に示されるような非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器の歪補償を行うためには、メモリPDの入力信号に対して、振幅差だけではなく位相差についても補償する必要がある。
図3には、図12に示されるのと同様なメモリPDの入力信号のベクトルについて、信号Sodd(t)を信号Sodd(t−T)に平行(同相)な成分Spodd(t)と信号Sodd(t−T)に直交する成分Sqodd(t)に分離したものを示してある。
図10(a)、(b)に示されるような非線形歪の周波数特性を持つ電力増幅器の歪補償を行うためには、メモリPDの入力信号に対して、振幅差だけではなく位相差についても補償する必要がある。
図3には、図12に示されるのと同様なメモリPDの入力信号のベクトルについて、信号Sodd(t)を信号Sodd(t−T)に平行(同相)な成分Spodd(t)と信号Sodd(t−T)に直交する成分Sqodd(t)に分離したものを示してある。
Sodd(t−T)に平行な成分Spodd(t)について、Sodd(t)とSodd(t−T)との位相差θ1が小さい場合には、(式8)を(式14)のように近似することができる。
つまり、Sodd(t)のSodd(t−T)に平行な成分Spodd(t)は、振幅に対応する成分であると言える。また、Sodd(t)のSodd(t−T)に直交する成分Sqodd(t)は、位相差に対応する成分であると言える。
つまり、Sodd(t)のSodd(t−T)に平行な成分Spodd(t)は、振幅に対応する成分であると言える。また、Sodd(t)のSodd(t−T)に直交する成分Sqodd(t)は、位相差に対応する成分であると言える。
従来のメモリPDは、(式7)及び(式8)に示されるように、振幅差について補償しているが、本例では、これを位相差についても補償できるように拡張する。
このとき、Spodd(t)がI軸に平行になり、Sqodd(t)がQ軸に平行になるように、座標変換する。
Spodd(t)をθ2だけ時計回りに回転したベクトルSpodd’(t)は(式15)のように表され、Sqodd(t)をθ2だけ時計回りに回転したベクトルSqodd’(t)は(式16)のように表される。
ここで、*は共役複素数を表しており、real()は実部を表しており、imag()は虚部を表している。
このとき、Spodd(t)がI軸に平行になり、Sqodd(t)がQ軸に平行になるように、座標変換する。
Spodd(t)をθ2だけ時計回りに回転したベクトルSpodd’(t)は(式15)のように表され、Sqodd(t)をθ2だけ時計回りに回転したベクトルSqodd’(t)は(式16)のように表される。
ここで、*は共役複素数を表しており、real()は実部を表しており、imag()は虚部を表している。
振幅差の元になる成分Spodd’(t)を(式8)のSodd(t)に代入し、位相差の成分Sqodd’(t)の項を追加すると、(式17)、(式18)、(式19)が得られる。
ここで、(式20)のように近似すると、(式18)及び(式19)はそれぞれ(式21)及び(式22)のようになる。
また、係数Er2、Er4、Er6、Ei2、Ei4、Ei6は、複素数であるため、それぞれ、(式23)、(式24)、(式25)、(式26)、(式27)、(式28)のように表される。
このように、従来のメモリPDのように入力信号の振幅差をみて補償するだけではなく、位相差についても補償することによって、歪の周波数特性を補償することが可能となる。
また、係数Er2、Er4、Er6、Ei2、Ei4、Ei6は、複素数であるため、それぞれ、(式23)、(式24)、(式25)、(式26)、(式27)、(式28)のように表される。
このように、従来のメモリPDのように入力信号の振幅差をみて補償するだけではなく、位相差についても補償することによって、歪の周波数特性を補償することが可能となる。
本発明の第1実施例を説明する。
図1には、本発明の一実施例に係る送信装置が有するプリディストータ(ディジタルプリディストータ)の構成例を示してある。この構成は、従来のメモリPDを(式17)、(式21)〜(式28)のように拡張したものである。
なお、本例では、メモリレスPDについて3次と5次と7次に対応した構成例を示し、メモリPDについて2次と4次と6次に対応した構成例を示すが、対応する次数としては任意であってもよく、例えば、更に大きい次数に対応した構成が用いられてもよい。
また、本例のプリディストータを有する送信装置の構成としては、一例として、図7に示されるのと同様な構成を用いることができる。
図1には、本発明の一実施例に係る送信装置が有するプリディストータ(ディジタルプリディストータ)の構成例を示してある。この構成は、従来のメモリPDを(式17)、(式21)〜(式28)のように拡張したものである。
なお、本例では、メモリレスPDについて3次と5次と7次に対応した構成例を示し、メモリPDについて2次と4次と6次に対応した構成例を示すが、対応する次数としては任意であってもよく、例えば、更に大きい次数に対応した構成が用いられてもよい。
また、本例のプリディストータを有する送信装置の構成としては、一例として、図7に示されるのと同様な構成を用いることができる。
本例のプリディストータは、メモリレスプリディストータ(メモリレスPD)1と、メモリプリディストータ(メモリPD)2を備えている。
メモリレスPD1は、3次の系として2乗器11、乗算器12、乗算器13を備え、5次の系として4乗器14、乗算器15、乗算器16を備え、7次の系として6乗器17、乗算器18、乗算器19を備え、また、加算器20を備えている。
メモリレスPD1は、3次の系として2乗器11、乗算器12、乗算器13を備え、5次の系として4乗器14、乗算器15、乗算器16を備え、7次の系として6乗器17、乗算器18、乗算器19を備え、また、加算器20を備えている。
メモリPD2は、2次の系として遅延素子31、2乗器32、共役部33、乗算器34、実部取得部35、虚部取得部36、加算器37、乗算器38、乗算器39、加算器40、乗算器41を備え、4次の系として遅延素子51、4乗器52、共役部53、乗算器54、2乗器55、実部取得部56、虚部取得部57、加算器58、乗算器59、乗算器60、加算器61、乗算器62を備え、6次の系として遅延素子71、6乗器72、共役部73、乗算器74、3乗器75、実部取得部76、虚部取得部77、加算器78、乗算器79、乗算器80、加算器81、乗算器82を備え、また、加算器91を備えている。
本例のプリディストータにおいて行われる動作の一例を示す。なお、tは時刻を表す。
メモリレスPD1における動作を説明する。
メモリレスPD1に信号S(t)が入力される。
3次の系では、2乗器11により入力信号S(t)の絶対値を2乗し、当該2乗結果と当該入力信号S(t)とを乗算器12により乗算することで3乗結果を取得し、当該3乗結果に対して係数O3を乗算器13により乗算し、当該乗算結果を加算器20へ出力する。
メモリレスPD1における動作を説明する。
メモリレスPD1に信号S(t)が入力される。
3次の系では、2乗器11により入力信号S(t)の絶対値を2乗し、当該2乗結果と当該入力信号S(t)とを乗算器12により乗算することで3乗結果を取得し、当該3乗結果に対して係数O3を乗算器13により乗算し、当該乗算結果を加算器20へ出力する。
5次の系では、4乗器14により入力信号S(t)の絶対値を4乗し、当該4乗結果と当該入力信号S(t)とを乗算器15により乗算することで5乗結果を取得し、当該5乗結果に対して係数O5を乗算器16により乗算し、当該乗算結果を加算器20へ出力する。
7次の系では、6乗器17により入力信号S(t)の絶対値を6乗し、当該6乗結果と当該入力信号S(t)とを乗算器18により乗算することで7乗結果を取得し、当該7乗結果に対して係数O7を乗算器19により乗算し、当該乗算結果を加算器20へ出力する。
7次の系では、6乗器17により入力信号S(t)の絶対値を6乗し、当該6乗結果と当該入力信号S(t)とを乗算器18により乗算することで7乗結果を取得し、当該7乗結果に対して係数O7を乗算器19により乗算し、当該乗算結果を加算器20へ出力する。
加算器20は、入力信号S(t)と各次数の系からの入力信号を加算し、その結果の信号Sodd(t)をメモリPD2へ出力する。
ここで、メモリレスPD1では、実質的に、(式2)〜(式6)に示されるような演算が行われている。
ここで、メモリレスPD1では、実質的に、(式2)〜(式6)に示されるような演算が行われている。
メモリPD2における動作を説明する。
メモリPD2に信号Sodd(t)が入力される。
2次の系では、入力信号Sodd(t)を遅延素子31により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、2乗器32によりその遅延信号の絶対値を2乗すると共に、共役部33によりその遅延信号の共役複素数を取得する。乗算器34により入力信号Sodd(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、実部取得部35により当該乗算結果の実部を取得し、虚部取得部36により当該乗算結果の虚部を取得する。加算器37により当該実部から前記2乗器32の出力する信号を減算(逆相で加算)し、乗算器38により当該減算結果と係数Er2とを乗算する。乗算器39により前記虚部と係数Ei2とを乗算する。乗算器38による乗算結果と乗算器39による乗算結果を加算器40により加算し、当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算器41により乗算する。
メモリPD2に信号Sodd(t)が入力される。
2次の系では、入力信号Sodd(t)を遅延素子31により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、2乗器32によりその遅延信号の絶対値を2乗すると共に、共役部33によりその遅延信号の共役複素数を取得する。乗算器34により入力信号Sodd(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、実部取得部35により当該乗算結果の実部を取得し、虚部取得部36により当該乗算結果の虚部を取得する。加算器37により当該実部から前記2乗器32の出力する信号を減算(逆相で加算)し、乗算器38により当該減算結果と係数Er2とを乗算する。乗算器39により前記虚部と係数Ei2とを乗算する。乗算器38による乗算結果と乗算器39による乗算結果を加算器40により加算し、当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算器41により乗算する。
4次の系では、入力信号Sodd(t)を遅延素子51により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、4乗器52によりその遅延信号の絶対値を4乗し、共役部53によりその遅延信号の共役複素数を取得する。乗算器54により入力信号Sodd(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、2乗器55により当該乗算結果を2乗し、実部取得部56により当該2乗結果の実部を取得し、虚部取得部57により当該2乗結果の虚部を取得する。加算器58により当該実部から前記遅延信号の絶対値の4乗結果を減算(逆相で加算)し、乗算器59により当該減算結果と係数Er4とを乗算する。乗算器60により前記虚部と係数Ei4とを乗算する。乗算器59による乗算結果と乗算器60による乗算結果を加算器61により加算し、当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算器62により乗算する。
6次の系では、入力信号Sodd(t)を遅延素子71により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、6乗器72によりその遅延信号の絶対値を6乗し、共役部73によりその遅延信号の共役複素数を取得する。乗算器74により入力信号Sodd(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、3乗器75により当該乗算結果を3乗し、実部取得部76により当該3乗結果の実部を取得し、虚部取得部77により当該3乗結果の虚部を取得する。加算器78により当該実部から前記遅延信号の絶対値の6乗結果を減算(逆相で加算)し、乗算器79により当該減算結果と係数Er6とを乗算する。乗算器80により前記虚部と係数Ei6とを乗算する。乗算器79による乗算結果と乗算器80による乗算結果を加算器81により加算し、当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算器82により乗算する。
加算器91は、入力信号Sodd(t)と各次数の系からの入力信号を加算し、その結果の信号SPD(t)を出力する。
ここで、メモリPD2では、実質的に、(式17)、(式21)〜(式28)に示されるような演算が行われている。
ここで、メモリPD2では、実質的に、(式17)、(式21)〜(式28)に示されるような演算が行われている。
なお、本例では、メモリレスPD1の後段に直列にメモリPD2を接続して設けた場合を示したが、他の構成例として、メモリPD2の後段に直列にメモリレスPD1を接続して設ける構成や、或いは、このような直列接続ではなく、メモリレスPD1とメモリPD2を並列に接続して設ける構成が用いられてもよい。
また、メモリレスPD1における各係数(式4)〜(式6)や、メモリPD2における各係数(式23)〜(式28)については、任意の手法で設定されてもよく、例えば、これらの係数の学習方法として、従来と同様に摂動法を用いることができ、図9に示されるような制御部による処理の手順と同様な方法で制御することが可能である。
また、メモリレスPD1における各係数(式4)〜(式6)や、メモリPD2における各係数(式23)〜(式28)については、任意の手法で設定されてもよく、例えば、これらの係数の学習方法として、従来と同様に摂動法を用いることができ、図9に示されるような制御部による処理の手順と同様な方法で制御することが可能である。
以上のように、本例の送信装置が有するプリディストータでは、例えば無線通信を行う送信機の電力増幅器における非線形歪を補償するに際して、入力信号の変化を振幅差と位相差に分けて扱い、それぞれに対してべき級数近似を行うことで、電源電圧変動モデルによるメモリ効果では説明できない歪の周波数特性を補償することができる。
本発明の第2実施例を説明する。
図2には、本発明の一実施例に係る送信装置が有するプリディストータ(ディジタルプリディストータ)の構成例を示してある。この構成は、実施例1のメモリPD2から従来のメモリPD302に相当する部分を分離したものである。
図2には、本発明の一実施例に係る送信装置が有するプリディストータ(ディジタルプリディストータ)の構成例を示してある。この構成は、実施例1のメモリPD2から従来のメモリPD302に相当する部分を分離したものである。
本例のプリディストータは、メモリレスプリディストータ(メモリレスPD)1と、メモリプリディストータ(メモリPD)101と、歪周波数補償部102を備えている。
メモリレスPD1は、図1に示されるものと同様な構成を有している。なお、説明の便宜上から、図2では、図1と同様な構成部分については同一の符号を付してある。
メモリレスPD1は、図1に示されるものと同様な構成を有している。なお、説明の便宜上から、図2では、図1と同様な構成部分については同一の符号を付してある。
メモリPD101は、2次の系として2乗器111、遅延素子112、加算器113、乗算器114、乗算器115を備え、4次の系として4乗器121、遅延素子122、加算器123、乗算器124、乗算器125を備え、6次の系として6乗器131、遅延素子132、加算器133、乗算器134、乗算器135を備え、また、加算器141を備えている。
歪周波数補償部102は、2次の系として遅延素子151、共役部152、乗算器153、虚部取得部154、乗算器155、乗算器156を備え、4次の系として遅延素子161、共役部162、乗算器163、2乗器164、虚部取得部165、乗算器166、乗算器167を備え、6次の系として遅延素子171、共役部172、乗算器173、3乗器174、虚部取得部175、乗算器176、乗算器177を備え、また、加算器181を備えている。
ここで、図1に示されるプリディストータのメモリPD2において、各次数の実部取得部(real())35、56、76からの出力と|Sodd(t−T)|n(n=2、4、6)との差に係数Ern(n=2、4、6)を乗算して得られた結果に入力Sodd(t)をかけたものは、Sodd(t)とSodd(t−T)との位相差θ1が小さい場合には、従来のメモリPDと同等な構成を用いて得ることができる。
これを利用して、本例では、従来と同様なメモリレスPD1及びメモリPD101の後段に、図1に示されるメモリPD2における虚部取得部(imag())36、57、77からの出力の部分(歪周波数補償の部分)に対応する歪周波数補償部102を備えた構成としてある。
これを利用して、本例では、従来と同様なメモリレスPD1及びメモリPD101の後段に、図1に示されるメモリPD2における虚部取得部(imag())36、57、77からの出力の部分(歪周波数補償の部分)に対応する歪周波数補償部102を備えた構成としてある。
本例のプリディストータにおいて行われる動作の一例を示す。なお、tは時刻を表す。
メモリレスPD1における動作は図1に示されるものと同様であり、信号S(t)を入力して、信号Sodd(t)を出力する。
メモリレスPD1における動作は図1に示されるものと同様であり、信号S(t)を入力して、信号Sodd(t)を出力する。
メモリPD101における動作を説明する。
メモリPD101に信号Sodd(t)が入力される。
2次の系では、2乗器111により入力信号Sodd(t)の絶対値を2乗し、遅延素子112により当該2乗結果を1サンプル時間(T)だけ遅延させ、加算器113により当該2乗結果から当該遅延信号を減算(逆相で加算)し、乗算器114により当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算し、乗算器115により当該乗算結果と係数E2とを乗算する。
メモリPD101に信号Sodd(t)が入力される。
2次の系では、2乗器111により入力信号Sodd(t)の絶対値を2乗し、遅延素子112により当該2乗結果を1サンプル時間(T)だけ遅延させ、加算器113により当該2乗結果から当該遅延信号を減算(逆相で加算)し、乗算器114により当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算し、乗算器115により当該乗算結果と係数E2とを乗算する。
4次の系では、4乗器121により入力信号Sodd(t)の絶対値を4乗し、遅延素子122により当該4乗結果を1サンプル時間(T)だけ遅延させ、加算器123により当該4乗結果から当該遅延信号を減算(逆相で加算)し、乗算器124により当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算し、乗算器125により当該乗算結果と係数E4とを乗算する。
6次の系では、6乗器131により入力信号Sodd(t)の絶対値を6乗し、遅延素子132により当該6乗結果を1サンプル時間(T)だけ遅延させ、加算器133により当該6乗結果から当該遅延信号を減算(逆相で加算)し、乗算器134により当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算し、乗算器135により当該乗算結果と係数E6とを乗算する。
6次の系では、6乗器131により入力信号Sodd(t)の絶対値を6乗し、遅延素子132により当該6乗結果を1サンプル時間(T)だけ遅延させ、加算器133により当該6乗結果から当該遅延信号を減算(逆相で加算)し、乗算器134により当該加算結果と入力信号Sodd(t)とを乗算し、乗算器135により当該乗算結果と係数E6とを乗算する。
加算器141は、入力信号Sodd(t)と各次数の系からの入力信号を加算し、その結果の信号Sevn(t)を歪周波数補償部102へ出力する。
ここで、メモリPD101では、図1に示されるメモリPD2における各次数の系の実部取得部35、56、76からの出力の側に対応した演算が行われている。
ここで、メモリPD101では、図1に示されるメモリPD2における各次数の系の実部取得部35、56、76からの出力の側に対応した演算が行われている。
歪周波数補償部102における動作を説明する。
歪周波数補償部102に信号Sevn(t)が入力される。
2次の系では、入力信号Sevn(t)を遅延素子151により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、共役部152によりその遅延信号の共役複素数を取得し、乗算器153により入力信号Sevn(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、虚部取得部154により当該乗算結果の虚部を取得し、乗算器155により当該虚部と係数Ei2とを乗算し、乗算器156により当該乗算結果と入力信号Sevn(t)とを乗算する。
歪周波数補償部102に信号Sevn(t)が入力される。
2次の系では、入力信号Sevn(t)を遅延素子151により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、共役部152によりその遅延信号の共役複素数を取得し、乗算器153により入力信号Sevn(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、虚部取得部154により当該乗算結果の虚部を取得し、乗算器155により当該虚部と係数Ei2とを乗算し、乗算器156により当該乗算結果と入力信号Sevn(t)とを乗算する。
4次の系では、入力信号Sevn(t)を遅延素子161により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、共役部162によりその遅延信号の共役複素数を取得し、乗算器163により入力信号Sevn(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、2乗器164により当該乗算結果を2乗し、虚部取得部165により当該2乗結果の虚部を取得し、乗算器166により当該虚部と係数Ei4とを乗算し、乗算器167により当該乗算結果と入力信号Sevn(t)とを乗算する。
6次の系では、入力信号Sevn(t)を遅延素子171により1サンプル時間(T)だけ遅延させて、共役部172によりその遅延信号の共役複素数を取得し、乗算器173により入力信号Sevn(t)と前記共役複素数の信号とを乗算し、3乗器174により当該乗算結果を3乗し、虚部取得部175により当該3乗結果の虚部を取得し、乗算器176により当該虚部と係数Ei6とを乗算し、乗算器177により当該乗算結果と入力信号Sevn(t)とを乗算する。
加算器181は、入力信号Sevn(t)と各次数の系からの入力信号を加算し、その結果の信号SPD(t)を出力する。
ここで、歪周波数補償部102では、図1に示されるメモリPD2における各次数の系の虚部取得部36、57、77からの出力の側に対応した演算が行われている。
ここで、歪周波数補償部102では、図1に示されるメモリPD2における各次数の系の虚部取得部36、57、77からの出力の側に対応した演算が行われている。
なお、本例では、メモリレスPD1の後段に直列にメモリPD101を接続して設け、メモリPD101の後段に直列に歪周波数補償部102を接続して設けた場合を示したが、他の構成例として、これら3つの直列接続の順番が任意に変更された構成、また、このような直列接続ではなく、これら3つを並列に接続して設ける構成、或いは、直列接続と並列接続の組み合わせた構成が考えられる。以下それらの解釈例を説明する。
図1のメモリPD2において、加算器37の出力はDiffR2(t)であり、信号Sodd(t)(≒S(t))の振幅変化の2乗に基づく予歪を発生し、虚部取得部36の出力はDiffI2(t)であり、信号Sodd(t)の位相変化に基づく予歪を発生していると考えられる。つまりDiffI2(t)は2乗と表記されるものの、(式21)の近似を使ったために位相変化の2乗ではなく、位相変化のそのものを示しており、周波数の次元を持っている。このとき、(式17)のDiffI(t)の項に注目すると、周波数についての1次〜3次の多項式をSodd(t)に乗算したものとなっており、これは3次まででべき級数近似した周波数特性をSodd(t)に施していると解釈できる。
従って本例のようにメモリレスPD1とメモリPD101を歪周波数補償部102に直列接続した構成では、メモリレスPD1やメモリPD101で発生した予歪に直接、周波数補償が成され得るのに対し、それらを全て並列接続した構成では、入力信号S(t)のみに基づいて周波数特性付きの予歪が発生し、メモリレスPD1やメモリPD101の予歪と合成されて最終的な周波数特性が形成される。
図1のメモリPD2において、加算器37の出力はDiffR2(t)であり、信号Sodd(t)(≒S(t))の振幅変化の2乗に基づく予歪を発生し、虚部取得部36の出力はDiffI2(t)であり、信号Sodd(t)の位相変化に基づく予歪を発生していると考えられる。つまりDiffI2(t)は2乗と表記されるものの、(式21)の近似を使ったために位相変化の2乗ではなく、位相変化のそのものを示しており、周波数の次元を持っている。このとき、(式17)のDiffI(t)の項に注目すると、周波数についての1次〜3次の多項式をSodd(t)に乗算したものとなっており、これは3次まででべき級数近似した周波数特性をSodd(t)に施していると解釈できる。
従って本例のようにメモリレスPD1とメモリPD101を歪周波数補償部102に直列接続した構成では、メモリレスPD1やメモリPD101で発生した予歪に直接、周波数補償が成され得るのに対し、それらを全て並列接続した構成では、入力信号S(t)のみに基づいて周波数特性付きの予歪が発生し、メモリレスPD1やメモリPD101の予歪と合成されて最終的な周波数特性が形成される。
また、メモリレスPD1における各係数(式4)〜(式6)や、メモリPD101における各係数(式9)〜(式11)や、歪周波数補償部102における各係数(式26)〜(式28)については、任意の手法で設定されてもよく、例えば、これらの係数の学習方法として、従来と同様に摂動法を用いることができ、図9に示されるような制御部による処理の手順と同様な方法で制御することが可能である。
以上のように、本例の送信装置が有するプリディストータでは、例えば無線通信を行う送信機の電力増幅器における非線形歪を補償するに際して、入力信号の変化を振幅差と位相差に分けて扱い、それぞれに対してべき級数近似を行うことで、電源電圧変動によるメモリ効果と歪の周波数特性を補償することができる。
従って、本例のプリディストータでは、例えば、従来のプリディストータでは補償することができない非線形歪の周波数特性を補償することができる。
従って、本例のプリディストータでは、例えば、従来のプリディストータでは補償することができない非線形歪の周波数特性を補償することができる。
1、301・・メモリレスPD、 2、101、302・・メモリPD、 11、32、55、111、164、311、331・・2乗器、 12、13、15、16、18、19、34、38、39、41、54、59、60、62、74、79、80、82、114、115、124、125、134、135、153、155、156、163、166、167、173、176、177、312、313、315、316、318、319、334、335、344、345、354、355・・乗算器、 14、52、121、314、341・・4乗器、 17、72、131、317、351・・6乗器、 20、37、40、58、61、78、81、91、113、123、133、141、181、320、333、343、353、361・・加算器、 31、51、71、112、122、132、151、161、171、332、342、352・・遅延素子、 33、53、73、152、162、172・・共役部、 35、56、76・・実部取得部、 36、57、77、154、165、175・・虚部取得部、 75、174・・3乗器、 102・・歪周波数補償部、 201・・トランジスタ、 202・・コイル(インダクタンス)、 401・・DPD、 402・・D/A変換器、 403・・アップコンバータ、 404・・電力増幅器、 405・・方向性結合器、 406・・ダウンコンバータ、 407・・A/D変換器、 408・・歪検出部、 409・・制御部、 411・・FFT部、 412・・歪値演算部、
Claims (2)
- 増幅器における非線形歪を補償するプリディストータを有する送信装置において、
前記プリディストータは、奇数次歪を発生する第1の補償手段と、入力信号の変化の振幅成分に基づく予歪を発生する第2の補償手段と、入力信号の変化の位相成分に基づく予歪を発生する第3の補償手段を備えることを特徴とする送信装置。 - 請求項1に記載の送信装置において、
前記第1の補償手段は、時刻t、入力信号S(t)、奇数である次数n、係数Onとし、Sd n(t)=|S(t)|n−1・S(t)として、On・Sd n(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号S(t)に与え、
前記第2の補償手段は、時刻t、1サンプル時間T、入力信号Sin(t)、偶数である次数n、係数Ernとし、DiffRn(t)=real((Sin(t)・Sin *(t−T)/|Sin(t−T)|)n)−|Sin(t−T)|nとして、DiffRn(t)・Ern・Sin(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号Sin(t)に与え、
前記第3の補償手段は、時刻t、1サンプル時間T、入力信号Sin2(t)、偶数である次数n、係数Einとし、DiffIn(t)=imag((Sin2(t)・Sin2 *(t−T)/|Sin2(t−T)|)n)として、DiffIn(t)・Ein・Sin2(t)の成分又はそれに近似する成分を前記入力信号Sin2(t)に与える、
ことを特徴とする送信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007135208A JP2008294518A (ja) | 2007-05-22 | 2007-05-22 | 送信装置 |
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2007
- 2007-05-22 JP JP2007135208A patent/JP2008294518A/ja active Pending
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