JP2010157898A - 歪補償装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力閾値決定用歪補償部405−1は、A/D113から得られるフィードバック信号に対しその複数の電力範囲の各々に応じた各べき級数演算処理による歪補償処理を実行する。電力閾値決定用係数更新アルゴリズム部405−3は、電力閾値決定用歪補償部の出力と歪補償部401の出力との誤差が最小となるように、電力閾値決定用歪補償部での各級数演算処理に用いられる各級数演算係数組を更新する。電力閾値更新部405−5は、復調信号の複数の電力範囲の各々を決定する電力閾値を変更しながら、電力閾値決定用歪補償部及び電力閾値決定用係数更新アルゴリズム部を動作させることにより得られる各誤差の最小値を比較して、最適な電力閾値を決定する。
【選択図】図4
Description
図10は、プリディストーション方式の原理図である。通常、送信アンプは、入力電力が大きくなるにつれて出力が飽和し、入力信号に対して線形な信号を出力することができなくなる(図10の1001)。このアンプの非線形特性は以下のような弊害をもたらす。
図11に示されるように、送信アンプの非線形特性は、アンプ入力1101に対して、信号帯域1102外に、不要なスペクトラム1103を放射させる。この帯域外輻射電力は、帯域外の周波数を用いている別システムの特性を劣化させる。
更に、現在のディジタル変調方式の多くは、線形な増幅特性を必要としているので、上記のような飽和特性をもつアンプの使用においては、線形な低入力電力部分を使用せざるを得ない。これは、送信アンプの電力効率の低下につながる。
プリディストーション部1201の出力は、D/Aコンバータ1202でアナログ信号に変換され、更に、直交変調器1203で、送信基地局に応じたローカル発振器1204
から発振された信号によって直交変調される。
また、送信アンプ1205の出力はカップラ1206から入力側にフィードバックされる。
上述の従来技術の構成において、例えば、周波数2Δf離れた2つの正弦波信号(2トーン信号)が、べき級数でモデル化されるアンプモデルに入力すると仮定する。
cos2π(fc −Δf)t+cos2π(fc +Δf)t
ただし、fc は搬送波周波数である。この結果、べき級数で表現される出力信号において、偶数次のべき乗の項には、搬送波周波数fc から大きく離調しアナログ部のフィルタや送信アンプ自体によって抑圧される信号成分しか含まれない。これに対して、3次のべき乗の項ではfc ±3Δf、5次のべき乗の項ではfc ±5Δfという、搬送波周波数の近傍に不要成分が発生する。従って、送信アンプ1205での非線形歪は、奇数次べき乗項のみからなるべき級数によってモデル化できる。このため、図12に示されるように、プリディストーション部1201で演算されるべき級数も、奇数次べき乗項のみで構成されるのが、一般的である。
電力閾値決定用係数更新アルゴリズム部は、その電力閾値決定用歪補償部の出力と歪補償部の出力との誤差に応じて、電力閾値決定用歪補償部での各級数演算処理に用いられる各級数演算係数組を更新する。
なお、開示の歪補償装置のプリディストーション部等の機能は、例えばDSP(Digital Signal Processor)を実装して実現される。
開示する実施形態は、複数のべき級数を用いたプリディストーション方式を前提とするため、まず、その基本構成について説明する。
べき級数演算により構成されているプリディストーション部(PD部)101が#1〜#Nの複数個用意され、各PD部101は、それぞれ異なるべき級数演算係数組に基づいて異なるべき級数演算を実行する。
その変換結果は、直交変調器106で、送信基地局に応じたローカル発振器107から発振された信号によって、直交変調される。
また、送信アンプ108の出力はカップラ109から入力側にフィードバックされる。
係数更新ブロック104では、送信アンプ108の個体差による増幅特性のばらつき、経年変化、温度変化などによる増幅特性の変化に、#1〜#NのPD部101の各歪補償特性を適応的に対応させるために、以下の動作が実行される。
h(n+1)=h(n)+μe(n)sfb(n)
「e(n)Sfb(n)」という係数更新成分の大きさがμ倍されてから現時点の係数h(n)に加算されることで次時点の係数h(n+1)が計算されるので、μが大きいほど収束が早くなる。一方、一度収束してしまえばh(n)を大きく変化させる必要はなく、μが小さいほど収束後の安定度が増す。
べき級数を用いて模擬すべきアンプ逆特性301は、実際の送信アンプではかなり複雑な曲線をしており、これを1つのべき級数で表す場合誤差が大きくなる。そこで、図1の歪補償装置の構成では、図3に示されるように、送信信号の(変換された)電力値において閾値1、閾値2といった閾値が設けられる。そして、これらの閾値によって区切られる入力電力区間毎に、#1〜#3といった異なるべき級数組302によって、歪補償演算が実行されるのである。
図4において、図1の場合と同じ構成部は同じ番号が付されている。
図4において、歪補償部401は、図1の#1〜#NのPD部101、セレクタ102
、及び電力変換部103に対応している。また、減算器403は、図1の#1〜#Nの減算器104−2に対応し、係数更新用歪補償部402及び係数更新アルゴリズム部404は、図1の#1〜#Nの係数更新部104−1に対応している。係数更新用歪補償部402の構成は、歪補償部401の構成と同じである。
この状態でまず、最初の電力閾値が初期設定されて2級数状態とされる(ステップS503)。そして、電力閾値更新部405−5が、所定範囲で電力閾値を更新しながら(ステップS508)、全ての電力閾値が処理されたと判定するまで(ステップS509)、以下のステップS504からS507までの一連の処理を実行させる。
続いて、電力閾値更新部405−5が、上述のようにして現在得られている誤差信号の平均値が、現在内部に保持されている誤差信号の最小値よりも小さいか否かを判定する(
ステップS506)。
電力閾値更新部405−5は、このようにして決定された最適な電力閾値を、歪補償部401内のセレクタ102(図1参照)に設定することで、実際のプリディストーション処理(図2参照)を最適な電力閾値にて動作させることができる。また、電力閾値更新部405−5は、最適な電力閾値で収束したべき級数演算係数組も同時に、歪補償部401及び係数更新用歪補償部402に設定することで、各歪補償部での係数収束時間を短くすることができる。
電力閾値決定部405は、まず、電力閾値の数Nの値を1(ステップS601)から順次増やしながら(ステップS605)、以下の一連の処理を実行する。
次に、電力閾値決定部405は、前回の最適な電力閾値の決定時の誤差信号の最小値(図5のステップS510参照)と、今回の最適な電力閾値の決定時の誤差信号の最小値とを比較する(ステップS603)。
誤差の減少量が所定の定数εよりも小さくなっていなければ、電力閾値決定部405は、電力閾値の数Nを+1し(ステップS605)、ステップS602の処理を再度実行する。
図7においては、タイミング検出部1 701が、減算器403が出力する誤差信号の電力値を平均し、その平均値が所定の閾値を超えた時点で、電力閾値決定部405での電力閾値決定処理(図5)を起動する。
図8においては、タイミング検出部2 801が、まず、A/Dコンバータ113から出力されるフィードバック信号を高速フーリエ変換(FFT)して周波数スペクトラムを求める。
102 セレクタ
103 電力変換部
104 係数更新ブロック
104−1、1212 係数更新部
104−2、403、405−2、1211 減算器
105、1202 D/Aコンバータ
106、1203 直交変調器
107、112、1204、1209 ローカル発振器
108、1205 送信アンプ
109、1206 カップラ
110、1207 送信アンテナ
111、1208 ダウンコンバータ
113、1210 A/Dコンバータ
401 歪補償部
402 係数更新用歪補償部
403 減算器
404 係数更新アルゴリズム部
405 電力閾値決定部
405−1 電力閾値決定用歪補償部
405−3 電力閾値決定用係数更新アルゴリズム部
405−4 誤差信号平均部
405−5 電力閾値更新部
701 タイミング検出部1
801 タイミング検出部2
Claims (6)
- 送信信号に対して該送信信号の複数の電力範囲の各々に応じた各級数演算処理による歪補償処理を実行する歪補償部と、該歪補償部の出力に電力増幅処理を行って出力される送信信号出力のフィードバック信号に対して前記歪補償部に対応する歪補償処理を実行する係数更新用歪補償部と、該係数更新用歪補償部の出力と前記歪補償部の出力との誤差に応じて前記各級数演算処理に用いられる各級数演算係数組を更新する係数更新アルゴリズム部とを含む歪補償装置において、
前記フィードバック信号に対して該フィードバック信号の複数の電力範囲の各々に応じた各級数演算処理による歪補償処理を実行する電力閾値決定用歪補償部と、
該電力閾値決定用歪補償部の出力と前記歪補償部の出力との誤差に応じて、前記電力閾値決定用歪補償部での各級数演算処理に用いられる各級数演算係数組を更新する電力閾値決定用係数更新アルゴリズム部と、
前記フィードバック信号の複数の電力範囲の各々を決定する電力閾値を変更しながら、前記電力閾値決定用歪補償部及び前記電力閾値決定用係数更新アルゴリズム部を動作させることにより得られる各誤差を比較して、最適な電力閾値を決定する電力閾値更新部と、
を含むことを特徴とする歪補償装置。 - 前記電力閾値更新部は更に、前記電力閾値の数を変更しながら、該変更毎に得られる前記最適な電力閾値の誤差の変化の度合いを比較することにより、前記電力閾値の数の最適値を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の歪補償装置。 - 前記電力閾値更新部は更に、前記最適な電力閾値を決定したときに得られている前記各級数演算係数組を、前記歪補償部及び前記係数更新用歪補償部に初期値として与える、
ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の歪補償装置。 - 前記係数更新用歪補償部の出力と前記歪補償部の出力との誤差の電力の平均値を算出し、該平均値が所定の閾値を超えたときに前記電力閾値更新部を起動するタイミング検出部を更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の歪補償装置。 - 前記復調信号における隣接チャネル帯域電力の信号帯域電力に対する比を算出し、該比が所定の閾値を超えたときに前記電力閾値更新部を起動するタイミング検出部を更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の歪補償装置。 - 送信信号に対して該送信信号の複数の電力範囲の各々に応じた各級数演算処理による歪補償処理を実行する歪補償ステップと、該歪補償ステップの出力に電力増幅処理を行って出力される送信信号出力のフィードバック信号に対して前記歪補償ステップに対応する歪補償処理を実行する係数更新用歪補償ステップと、該係数更新用歪補償ステップの出力と前記歪補償ステップの出力との誤差に応じて前記各級数演算処理に用いられる各級数演算係数組を更新する係数更新アルゴリズムステップとを含む歪補償方法において、
前記フィードバック信号に対して該フィードバック信号の複数の電力範囲の各々に応じた各級数演算処理による歪補償処理を実行する電力閾値決定用歪補償ステップと、
該電力閾値決定用歪補償ステップの出力と前記歪補償ステップの出力との誤差に応じて、前記電力閾値決定用歪補償ステップでの各級数演算処理に用いられる各級数演算係数組を更新する電力閾値決定用係数更新アルゴリズムステップと、
前記フィードバック信号の複数の電力範囲の各々を決定する電力閾値を変更しながら、前記電力閾値決定用歪補償ステップ及び前記電力閾値決定用係数更新アルゴリズムステッ
プを動作させることにより得られる各誤差を比較して、最適な電力閾値を決定する電力閾値決定ステップと、
を含むことを特徴とする歪補償方法。
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