JP2011030246A - 増幅器予歪および自動較正の方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】増幅器予歪および自動較正の方法および装置。
【解決手段】増幅器のAMならびにPM予歪および自動較正のための方法および装置。予歪を用いて増幅器のAMおよびPM歪を修正することができる。増幅器のAMおよびPM歪特性は、自動較正手法を用いて決定される。増幅器の特性は別々の参照表(526、712)に格納される。代替的に、別々の参照表に増幅器の逆特性が格納される。増幅される信号は、正規化された振幅を持つ位相成分および振幅成分を有する極形式で特性化される。位相成分は、PM歪特性の逆を信号に適用することにより予歪される。同様に、振幅成分は、AM歪特性の逆を信号に適用することにより予歪される。予歪された位相成分は、予め特性化された増幅器を用いて増幅される。
【選択図】 図7
【解決手段】増幅器のAMならびにPM予歪および自動較正のための方法および装置。予歪を用いて増幅器のAMおよびPM歪を修正することができる。増幅器のAMおよびPM歪特性は、自動較正手法を用いて決定される。増幅器の特性は別々の参照表(526、712)に格納される。代替的に、別々の参照表に増幅器の逆特性が格納される。増幅される信号は、正規化された振幅を持つ位相成分および振幅成分を有する極形式で特性化される。位相成分は、PM歪特性の逆を信号に適用することにより予歪される。同様に、振幅成分は、AM歪特性の逆を信号に適用することにより予歪される。予歪された位相成分は、予め特性化された増幅器を用いて増幅される。
【選択図】 図7
Description
本出願は、2004年1月16日出願の米国仮出願番号60/537,145 “ENVELOPE ELIMINATION AND RESTORATION (EER) WITH PRE-DISTORTION & AUTO-CALIBRATION FOR EDGE TRANSMITTER” (EDGE送信機のための予歪および自動較正による包絡線の除去および復元(EER))の利益を主張する。これはここに参照によって全体として組み込まれる。
可変利得増幅器は通信機器において一般的に使用される。そのような増幅器は、例えば、無線通信機器の受信経路内で自動利得制御(AGC)回路の一部として用いられる。可変利得増幅器は、中間周波数の振幅範囲を後続の処理のために保持するために用いられる。可変利得増幅器は、また無線通信機器の送信経路内で用いられる。可変利得増幅器は、例えば、送信信号の出力電力を設定するために用いられる。
実際の増幅器は、当然、理想増幅器の特性を有していない。理想増幅器は、無限の出力電力を提供でき、また完全に線形である。しかし、増幅器は通常何らかの非線形歪を与える。増幅器は例えば高調波および高次歪を発生させる。さらに、可変利得増幅器は、利得の値に基づいて変動する位相遅延を発生させる。増幅器および増幅器ロット間の製造差は利得伝達関数の変動をもたらす。さらに、dBで表した増幅器利得は、制御入力の線形関数でない。
増幅器によって与えられた歪は、多くの用途にとっては極めて小さく、無視されうる。しかしながら、他の用途に対しては、増幅器によって与えられた信号歪量は、信号品質に悪影響を及ぼし、通信リンクの品質が実質的に下がることになる。
例えば、ETSI 3GPP仕様で定義されたような広域移動通信システム(GSM)規格に従って動作する無線電話システムの送信機は、通常ガウス型最小シフトキーイング(GMSK)で動作する。GMSKは一定の包絡線を持っていると見なされている。GSMの仕様は、GMS進化型高速データ伝送(EDGE)と呼ばれるデータモードを含むように発展してきた。GSM EDGE無線アクセスネットワーク(GERAN)において動作する送信機は、GMSK変調で動作する。または3π/8位相シフトキーイング(PSK)変調で動作する。3π/8PSK変調は一定の包絡線ではなく、約17dB変動する包絡線を有している。振幅包絡線の変動は増幅器の性能に追加的制約を課す。本来、定包絡線GMSK変調を用いて動作するように構成された増幅器を備えた無線送信機は3π/8PSK変調では満足に動作しない。
増幅器が増幅される信号に与える歪量を減少させることによって増幅器の性能を向上させることが望まれる。増幅器の歪の影響を最小にすることにより、より効率的でより良い動作の通信機器の実施が可能となる。
増幅器のAMならびにPM予歪(predistortion)および自動較正のための方法および装置が開示される。予歪を用いて増幅器のAMおよびPM歪を修正することができる。増幅器のAMおよびPM歪特性は、自動較正手法を用いて決定される。増幅器の特性は別々の参照表に格納される。代替的に、別々の参照表に増幅器の逆特性が格納される。増幅される信号は、正規化された振幅を持つ位相成分および振幅成分を有する極形式で特性化される。位相成分は、PM歪特性の逆を信号に適用することにより、予歪される。同様に、振幅成分は、AM歪特性の逆を信号に適用することにより、予歪される。予歪された位相成分は、予め特性化された増幅器を用いて増幅される。予歪された振幅成分は、予め特性化された増幅器の利得を設定するために用いられる。
本開示は、包絡線信号成分および位相信号成分を有する信号の極表現を生成すること、包絡線信号成分を予歪して、予歪した包絡線信号成分を生成すること、位相信号成分を予歪して、予歪した位相信号成分を生成すること、および予歪した位相信号成分を予歪した包絡線信号成分で振幅変調して歪み補正した信号を生成することを含む、歪み補正した信号を生成する方法を含む。
また、本開示は、電力制御設定点値(power control setpoint value)を受けること、電力制御設定点値に基づいて複数の範囲から1つの動作範囲を決定すること、信号包絡線値(signal envelope value)を決定すること、動作範囲並びに信号包絡線値に基づいて歪補正値(distortion compensation value)を決定すること、および歪み補正値を信号に適用して歪補正された信号を生成することとを含む、歪補正された信号を生成する方法を含む。
本開示は、較正信号を生成すること、電力制御設定点に一部基づく較正信号を適用して増幅された較正信号を生成すること、増幅された較正信号に基づく信号サンプルを受けること、信号サンプルの特性を較正信号の類似の特性と比較すること、比較に基づいて歪特性を決定すること、および予歪モジュールを較正するために歪み特性を予歪モジュールの参照表に格納することを含む、予歪モジュールを較正する方法を含む。
また、本開示は、電力制御設定点値を受け電力制御設定点値に一部基づいて動作範囲を決定するように構成された範囲選択モジュールと、複数の動作範囲の各々における複数の歪み補正値を格納するように構成された参照表と、動作範囲に一部基づいて参照表の一部にアクセスし、歪み補正を決定し、歪み補正を信号に適用して歪み補正した信号を生成するように構成された補間器とを含む、歪み補正された信号を生成するための装置を含む。
また、本開示は、信号の直交表示を包絡線成分と位相信号成分を持つ極表示に変換するように構成された直交−極変換器と、直交−極変換器に接続され、かつ包絡線信号成分を予歪して予歪した包絡線信号を生成するように構成された第1の予歪モジュールと、直交−極変換器に接続され、かつ位相信号成分を予歪して予歪した位相信号を生成するように構成された第2の予歪モジュールと、第1および第2の予歪モジュールに接続され、かつ予歪した包絡線信号に一部基づいて予歪した位相信号を振幅変調するように構成された電力増幅器とを含む、歪み補正信号を生成するための装置を含む。
本開示の実施例の特徴、目的、および利点は、同じ要素は同じ参照番号を持つ図面に関連して以下に記載された詳細な説明からより明らかになるであろう。
増幅器への信号を予歪することにより、増幅器歪の影響は許容レベルに抑圧される。無線通信機器内の可変利得電力増幅器によって与えられる信号歪は、利得制御信号、入力信号の位相、またはその2つの組合せを予歪することにより、最小にされる。
増幅器歪の影響を補正するために、増幅器は、増幅器の性能を測定することにより、特性化される。代替的には、増幅器の特性は製造者により提供されるか、または、統計的サンプリング、統計的特性化、またはシミュレーションを用いて、複数の増幅器にわたって一般化される。増幅器の利得特性または利得伝達関数が決定される。さらに、増幅器の位相特性が増幅器の利得範囲にわたって決定される。
増幅器の特性は単一の周波数において、または、複数の周波数において決定される。さらに、増幅器の特性は、単一の温度で決定されるか、または複数の温度で特性化される。決定する周波数または温度の特性化の数は、特性化される増幅器または増幅器モジュールが示す変動に依存する。
増幅器の特性は参照表に格納される。予歪モジュールは増幅器の逆特性を決定する。逆特性は、増幅器特性の影響を逆にするか、または無効にするために用いられる予歪特性である。また、予歪モジュールは、増幅器特性上の2箇所以上の点の間を補間するように構成された補間器モジュールを含む。補間器はそれらの点の間を、例えば線形補間または高次補間を用いて補間する。
包絡線が変動する信号は、極座標において単位振幅のフェーザ(phasor)および振幅成分として特性化される。フェーザおよび振幅成分の一方または両方は後続する増幅段の歪の影響を補正するために予歪される。
したがって、振幅または包絡線増幅器の非線形性は、位相非線形性から独立して修正される。増幅器の振幅歪を修正するために、信号の振幅成分は、参照表に予め格納された増幅器の振幅歪の逆特性で予歪される。同様に、増幅器の位相歪を修正するために、信号の位相成分は、参照表に予め格納された増幅器の位相歪の逆特性で予歪される。
上記検討および一般に本開示を通じて、用語増幅器または増幅器モジュールは、単一の増幅器、1つ以上の増幅器を含む増幅器モジュール、または複数増幅器を参照するために用いられる。複数増幅器は互いに直接接続されているか、増幅器段間に挿入要素があるかもしれない。さらに、上記検討および本開示で一般に予歪と呼ぶが、先行する増幅器の歪の影響を補正するために信号が歪まされるかもしれない。
図1は典型的なGSM送信機の一部である非補正送信機100の一部の機能ブロックダイアグラムである。送信機100は同相(I)および直交位相(Q)出力を持つベースバンドプロセッサ110を含む。ベースバンドプロセッサ110のIおよびQ出力はそれぞれのDA変換器(DAC)112および114に接続される。
次に、DAC112および114からのIおよびQ出力は、アップコンバータ120を用いて所望のRFにアップコンバートされる。アップコンバータ120は、直接アップコンバージョン、二重コンバージョン、オフセット位相同期ループ(Offset Phase Lock Loop;OPLL)、および類似のもの、または他のアップコンバージョンを非限定的に含む任意の適当なアップコンバージョンを実施するように構成される。
一実施例において、変換された同相信号は、例えば、局部発振器(LO)によって駆動された第1のミクサを用いてRF信号にアップコンバートされる。同様に、変換された直交位相信号は、第2のミクサを用いてアップコンバートされる。第2のミクサは、移相器を用いて90度移相したLOの出力で駆動される。
第1および第2のミクサの出力は、2つの信号の和をとる信号結合器の入力に接続される。信号結合器の出力は増幅器モジュール150に接続される。
増幅器モジュール150は可変利得増幅器160を含む。可変利得増幅器160の利得は制御電圧の値を設定することにより制御される。制御電圧は差動増幅器154の非反転入力のような入力に接続される。差動増幅器154の出力は、例えば、可変利得増幅器160の利得を変化させるために、供給電圧を変化させるように構成されるFET152のゲートに接続される。フィードバックモジュール156は、可変利得増幅器160の供給電圧を別の入力、例えば、差動増幅器154の反転入力にフィードバックする。フィードバックモジュール156の伝達関数は、制御電圧値と可変利得増幅器160の供給電圧との関係を与えるように構成される。
したがって、送信機100からの出力電力は、ベースバンドプロセッサ110の出力における出力電力を決定すること、種々の固定利得モジュールの利得を加算または減算すること、および、増幅器モジュール150における制御電圧を設定して可変利得増幅器160の利得を所望出力電力を得るに必要な所望利得に設定することにより、制御される。
非補正送信機100の構成は本質的に振幅または位相歪の補正を行わない。ベースバンドプロセッサ110からの出力信号は各後続段からの累積的歪を受ける。
信号処理モジュールの大部分は、固定利得である。各固定利得モジュールは、約17dBの変動のあるGSM EDGE信号のような振幅変動信号の範囲を超える顕著な変動はしない。しかしながら、累積的振幅歪は信号を顕著に劣化させる。さらに、増幅器モジュール150、および特に可変利得増幅器160は、利得範囲の一部において顕著な振幅歪を与える。同様に、各信号処理段は信号に位相歪を与える。
振幅変調(AM;Amplitude Modulation)歪として特性づけられる振幅歪、および位相変調(PM;Phase Modulation)歪として特性づけられる位相歪は、図1の送信機100のような送信機がシステム仕様を満足する能力に影響する。
図2AはGSM EDGE無線電話仕様に従って動作する送信機に対する時間包絡線マスク200のグラフである。GSMシステムは通信信号の送信および受信に対して時間スロットを定義した時間領域多元接続(TDMA)システムである。その結果、その仕様は、割り当てられた時間スロット内で送信する場合、送信機が送信電力をランプアップさせる時間フレームと関連電力を制約する。さらに、仕様は、割り当てられた時間スロット後に、送信機が送信電力をランプダウンさせる時間フレームと関連電力を制約する。また、時間包絡線マスク200は、割り当てられた時間スロットの間の振幅変動の限界を指定する。送信チェーン内の振幅歪は、送信機が指定された時間包絡線マスク200に適合する能力に影響を与える。
送信機は、時間包絡線マスク200に適合することに加え、スペクトルマスク210を満たす必要がある。図2BはGSM EDGE送信機に対する送信機スペクトルマスク210のグラフである。送信機スペクトルマスク210は信号のスペクトル分布を指定する。送信機は、送信機が隣接チャンネルで発生させる干渉を最小にするために、指定されたスペクトルマスク210に制約される。高次AM歪は帯域外スペクトル発生に寄与する。さらに、PM歪および位相誤差は信号のサイドバンドのレベルに寄与する。PM歪は、サイドバンドレベルの上昇を引き起こし、送信機がスペクトルマスク210に適合する能力を減少させる。
送信チェーン内の要素、特に増幅器モジュール、により与えられるAMおよびPM歪は、歪みの特性化および信号を予歪することにより修正される。図3は予歪モジュールの一部に組み込まれる利得特性化曲線300の実施例のグラフである。
一実施例において、特性化曲線300は、以下で検討されるように参照表に格納される。特性化曲線300は、AM信号が制御電圧入力へ供給される場合、増幅器モジュールが与えるであろうAM歪レベルの指標を与える。特性化曲線300がAM信号入力に対するAM歪の指標を与える故、特性化曲線300は増幅器モジュールにより与えられたAM−AM歪を反映している。別の実施例において、特性化曲線300を生成するために用いた点のサブセットは参照表内に格納される。さらに別の実施例において、1つの多項式が、例えば、最小平均二乗誤差を与える予め定めた次数の多項式を決定することによって、特性化曲線300上の点に合致される。別の実施例において、特性化曲線300は、複数の区間連続多項式であって、各多項式が特性化曲線300の一部と合致するような多項式として格納される。例えば、特性化曲線300は複数の区間に分割される。3次のスプラインのような多項式は各区間の点に合致される。他の実施例は、複数の手法の組合せ、または他の手法を用いる。
図3の特性化曲線300において、図1の増幅器モジュール150のような増幅器モジュールの出力電力は、一様間隔の制御電圧値および予め定めた入力電力に対して測定される。代替的には、増幅器モジュールの利得は制御電圧値を変化させて測定される。他の実施例において、制御電圧は、一様間隔である必要はなく、出力電力の変化に関連して、線形応答からの偏差に関連して、または他の要素に関連して間隔を決められる。
図4は、予歪モジュールの一部分に組み込まれる移相特性化曲線(phase shift characterization curve)400の実施例のグラフである。特性化曲線400は制御電圧値の一定の増分に関連する増幅器モジュールの移相量を示す。特性化曲線400がAM信号入力に対するPM歪の指標を与える故、特性化曲線400は増幅器モジュールにより与えられるAM−PM歪を反映している。電力または利得特性化曲線に関する場合のように、特性化曲線400または特性化曲線400から導出されたものは、複数の個別の点または生成多項式として参照表に格納される。さらに、特性化曲線は一様間隔の制御電圧値で示されるが、特性化曲線400は、一様間隔の制御電圧を用いて決定される必要はない。
図5Aは予歪モジュール500の実施例の機能ブロックダイアグラムである。予歪モジュール500は、AM−AM歪またはAM−PM歪に対する予歪出力を提供するように構成される。予歪モジュール500は1つ以上の信号入力および1つ以上の信号出力を含む。入力信号およびその結果としての出力信号は、予歪モジュール500がAM−AMまたはAM−PM予歪のために構成されているかどうかに依存する。
予歪モジュール500がAM−AM予歪用に構成される場合、入力信号は図6Bおよび図6Dに示すように利得制御または電力制御設定点を組み込む振幅包絡線を含む。別の実施例において、AM−AM予歪モジュール500への入力は、図6Aおよび図6Cに示すように振幅包絡線および別に利得制御信号を含む。AM−AM予歪モジュール500からの出力信号は予歪した包絡線信号を表す。
予歪モジュール500がAM−PM予歪用に構成される場合、入力信号は、図6Cおよび図6Dに示すようにAM−AM予歪モジュールと同じである。または図6Aおよび図6Bに示すように予歪した包絡線信号である。AM−PM予歪モジュール500からの信号出力は、フェーザ補正用の位相回転器によって用いられる位相誤差または位相オフセットを表す。
一実施例において、予歪モジュール500は、主予歪表520に接続した範囲選択モジュール510を含む。主予歪表520は特性化曲線全体を格納するように構成される。上述したように、特性化曲線は、予め定めた個数の点、多項式曲線、複数の区間線形部分、複数の区間線形多項式、およびそれらの類似のものを非限定的に含む種々の実施例のいずれか1つに格納される。
一実施例において、範囲選択モジュール510は、利得制御値である電力制御設定点を受け、その電力制御設定点に対応する主予歪表520に格納された特性化曲線の一部を決定する。範囲選択モジュール510は、次に、主予歪表520から特性化曲線の少なくとも一部を検索し、補間器530内の参照表536内にその部分を書き込む。
補間器530は、参照表536内に格納された2つ以上の点の間を補間するように構成される。補間器530は、補間を実行するように構成されたメモリ534に接続されたプロセッサ532を含む。予歪モジュール500がAM−AM予歪のために構成される場合、補間器530の出力は予歪した信号を表す。また予歪モジュール500がAM−PM予歪のために構成される場合、補間器530の出力は位相オフセットまたは位相修正を表す。予歪モジュール500の実施例のより詳細な説明を以下に述べる。
予歪モジュール500は、入力信号として電力制御設定点および増幅器モジュールのための包絡線信号を受けるように構成される。電力制御設定点は、送信機が必要な公称出力電力(nominal output power)に対応する。電力制御設定点は、範囲選択モジュール510の入力に接続される。包絡線信号は、電力制御設定点に関するAMを表す。また包絡線信号は補間器530への入力信号として接続される。
範囲選択モジュール510は、電力制御設定点の値に一部基づいて、主予歪表520内に格納された複数の予め定めた範囲の1つを決定するように構成される。一実施例において、予歪モジュール500は、複数のオーバラップしている範囲に対応して、主予歪表520内に複数の特性化曲線範囲を格納するように構成される。
格納された各特性化曲線は特定の範囲の電力制御設定点の値に対して最適化される。例えば、第1の範囲において、増幅器モジュールの利得が比較的線形であり、その範囲に対応する特性化曲線は最小の数の点を有している。しかし、第2の範囲においては、増幅器モジュールの利得が非線形に変化し、その範囲に対応する特性化曲線は比較的多くの点を有している。したがって、参照表の格納要求を最小にするために、各曲線が特定の範囲に対して最適化されている状態で複数のオーバラップしている複数の特性化曲線が格納される。他の実施例において、単一の特性化曲線が用いられ、範囲選択モジュール510は省略される。さらに他の実施例において、包絡線信号は電力制御設定点を組み入れ、補間器530は範囲選択を実行するように構成される。したがって、範囲選択モジュール510は、その構成においては省略される。
範囲選択モジュール510は、主予歪表520に格納された特性化曲線の適切な区間または部分を決定し、動作中の特性化曲線を示すための信号を補間器530に送る。範囲選択モジュール510は参照表536に特性化曲線の一部を書き込む。代替的には、補間器530は、範囲選択モジュール510からの信号を受け、特性化曲線の部分を参照表536に書き込む。補間器530は、包絡線信号を受け、参照表536内でその包絡線信号の値に対応する最も近い値を調べる。
制御電圧値が参照表536に格納されていない場合、補間器530は、参照表536に格納された境界となる値の間を補間するように構成される。一実施例において、補間器530所望の制御電圧値の上と下で最も近い格納値の間の線形補間を実行するように構成される。他の実施例において、補間器530は2つ以上の格納値を用いて曲線当てはめを実行するように構成される。さらに他の実施例において、補間器530は他の形式の補間手法を実施する。
補間器530の出力は、予歪モジュール500がAM−AM予歪のために構成される場合は、予歪した包絡線信号値を表し、予歪モジュール500がAM−PM予歪のために構成される場合は、位相オフセットを表す。
図5BはAM−AMまたはAM−PM予歪のために主予歪表520が生成される方法の実施例を示す機能ブロックダイアグラムである。図5Bに示す実施例において、主予歪表520は公称測定応答表(nominal measured response table)526、周波数補正表522、温度補正表524、およびバッテリ電圧補正表528を含む。規範的測定応答表526、周波数補正表522、温度補正表524、およびバッテリ電圧補正表528の値は、信号加算器540において加算され、特定の温度、周波数、およびバッテリ電圧の状態に対する主予歪表520内の値に対応する。他の実施例は追加的またはより少ない修正表を用いる。
主予歪表520の精度をさらに増加させるために、追加の周波数補正表522、温度補正表524、およびバッテリ電圧補正表528が用いられる。例えばAM−AM参照表に格納された値は、特定の周波数および特定の温度における増幅器モジュールに対する利得特性化曲線を表す。例えば、規範的測定応答表526は、動作周波数帯のおよそ中心の周波数に対する測定応答曲線を格納する。さらに、規範的測定応答表526に格納された特性化曲線は、典型的な動作温度、例えば25℃において決定されている。
しかしながら、異なる周波数、異なる温度、または異なるバッテリ電圧に対して、特性化曲線はわずかに異なる。例えば、より高い温度に対して増幅器モジュールの利得は低電力レベルで非線形になる。したがって、温度補正表524は、1つ以上の温度に対する規範的測定応答表526に格納された特性化曲線へのオフセットまたは修正を格納するように構成される。温度は、温度センサ(図示しない)を用いて直接決定され、または何らかの間接的な手法で決定される。同様に、周波数補正表522は、1つ以上の周波数に対する特性化曲線への修正またはオフセットを格納するように構成される。例えば、周波数補正表522は、動作帯域の下端に近い周波数に対する補正データ、および動作帯域の上端に近い周波数に対する補正データを格納する。同様に、バッテリ電圧補正表528は、異なるバッテリ電圧に対応する補正データを格納するために用いられる。
周波数補正表522、温度補正表524、およびバッテリ電圧補正表528が、異なる温度、周波数、および電圧に対する数多くの個々の特性化曲線を格納するよりも、むしろオフセット値または修正値を格納することは好都合である。オフセットまたは補正値を用いることにより、補正値は規範的測定応答表526に格納された規範値を加算できる。
図6AはAM−AM歪とAM−PM歪の双方を補正するための予歪を実施する送信機600の機能ブロックダイアグラムである。送信機600は、GSM GMSKおよびEDGE信号を送信するように構成された無線通信送信機として構成される。しかし、予歪手法および装置はGSMおよびEDGEに限定されず、cdma2000、IMT2000、直交周波数分割多重(OFDM)、並びに類似のものおよび他の通信規格を非限定的に含む他の変調方式用に構成された機器における信号を予歪するために用いられる。ブロックダイアグラムは、予歪に関連する機能ブロックを示し、また、明快さのために他の機能ブロックを省略している。送信機600はディジタル部分とアナログの部分に大きく分割される。
ディジタル部分は、信号処理および予歪の大部分を実行するディジタルベースバンド部分を含む。送信機600のディジタルベースバンド部分は、特定用途向IC(ASIC)のような集積回路の内部で実施されうる。アナログの部分は、ベースバンドまたは中間周波(IF)部分を含み、またRF部分を含みうる。例えば、一実施例において、ベースバンドからRF出力周波数への周波数変換を実行するアナログ部分は、RF ICで実行される。周波数変換は、OPLL、二重変換、直接変換、または他の手法を含む任意の周波数変換手法の1つに従って実行される。可変利得を持つ電力増幅器モジュールは、RF ICの出力に接続される。またそれは出力信号を所望電力レベルにするように構成される。
送信機600は、ベースバンド信号の極表現の振幅および位相成分を予歪するように構成される。送信機600は、AM−AM予歪を用いて振幅包絡線を補正するように構成され、また、AM−PM予歪を用いて位相成分を補正するように構成される。
ディジタルベースバンド部分は、直交入力信号から、振幅成分と正規化振幅のフェーザを有する極座標信号へ変換するように構成された直交−極変換器602を含む。例えば、ディジタルベースバンド信号は、IおよびQ成分を持つ直交位相信号として構成される。直交位相信号は直交−極変換器602において極座標に変換される。
直交−極変換器602からの振幅成分出力は、ベースバンド信号の振幅包絡線を表す。極信号の振幅成分は乗算器612の入力に接続される。パワーランプモジュール610は、乗算器612の第2の入力に接続される。パワーランプモジュール610は、包絡線信号を縮尺して予め定めた電力時間包絡線マスクに適合するように構成される。パワーランプモジュール610は、例えば、図2Aに示したような要求事項に適合するために、GSMまたはEDGEパワーランプを信号に提供するように構成される。パワーランプモジュール610は、包絡線信号を縮尺するように構成される。乗算器612の出力はAM−AM予歪を提供するように構成された第1の予歪モジュール500aの入力に接続される。
利得制御モジュール620の出力もAM−AM予歪を提供するように構成された第1の予歪モジュール500aの入力に接続される。第1の予歪モジュール500aは、例えば図5Aの予歪モジュールのように構成される。第1の予歪モジュール500aは、利得制御モジュール620によって与えられる入力信号の値に基づいて、特性曲線の範囲を決定する。第1の予歪モジュール500aは、主予歪表(図示しない)から検索された増幅器モジュール650に対する特性化曲線の一部分を参照表536aに格納する。第1の予歪モジュール500aは、乗算器612からのパワーランプ包絡線信号を受け、参照表536aから補正量または歪み量を決定し、パワーランプ包絡線信号へ予歪を与えるように構成された補間器530aを含む。
第1の予歪モジュール500aからの予歪した出力は、次にマルチプレクサ630の入力および第2の予歪モジュール500bの入力に接続される。マルチプレクサ630は、増幅器モジュール650に適用される複数の包絡線信号の1つを選択するように構成される。例えば、マルチプレクサ630は、送信機600の動作モードに基づいて複数の入力信号の1つを選択するように制御される。
図6Aに示す実施例において、第1の予歪モジュール500aの出力はマルチプレクサ630の入力に接続される。GSMパワーランプモジュール631も、マルチプレクサ630の入力に接続される。GSMパワーランプモジュール631は、GSM動作モードに対して電力時間包絡線マスクを与えるように構成される。付加的モジュールまたは制御信号が、マルチプレクサ630の付加的入力に接続され、適切な動作モードのために選択される。
マルチプレクサ630の出力は、マルチプレクサ630によって与えられた包絡線信号をアップサンプルするように構成されたアップサンプラ632に接続される。アップサンプラ632は、電力増幅器入力におけるSNRを改善するために用いられる。またアップサンプラ632は、ディジタル−アナログ変換に続くアナログフィルタへの要求事項を緩和する。アップサンプラ632は、遅延整合モジュールに、より精細な分解能を与えるためにも用いられる。整数遅延モジュール634は、アップサンプラ632の出力に接続され、予歪した振幅包絡線をクロック周期の整数倍だけ遅延させるように構成される。整数遅延モジュール634の出力は、予歪した振幅包絡線をクロック周期の小数部分だけ遅延させるように構成される小数遅延モジュール636に接続される。整数および小数遅延モジュール634および636は、予め定めた包絡線信号が位相信号と同期できるようにする遅延を導入するように構成される。小数遅延モジュール636の出力は、ディジタル信号をアナログ表現に変換するように構成された電力制御DA変換器(DAC)640に接続される。
電力制御DAC640のアナログ出力は信号増幅器642に接続される。電力制御DAC640の出力は、ディジタルベースバンドプロセッサからの1つの出力を表す。電力制御DAC640の出力は、例えば差動信号である。電力制御DAC640は雑音余裕度を与えるために差動出力を有する。信号増幅器642は、例えば、差動入力およびシングルエンド出力を有する。また信号増幅器642は、単位利得のバッファまたは利得を持つ増幅器として構成される。信号増幅器642の出力は増幅器モジュール650の電力制御入力に接続される。
直交−極変換器602からの正規化フェーザ出力は、振幅または包絡線信号が予歪される方法と同様な方法で予歪される。直交−極変換器602からのフェーザ出力は、位相回転器モジュール660の入力に接続される。位相回転器モジュール660は、例えば位相修正入力を備えたCORDICである。
位相回転器モジュール660は、第2の予歪モジュール500bからの位相補正を受けるもう1つの入力を含む。上述したように、第2の予歪モジュール500bは第1の予歪モジュール500aの出力に接続される。第2の予歪モジュール500bは、図4で示した曲線のような位相特性化曲線を格納するように構成される。特性化曲線はAM−PM参照表536bに格納され、フェーザに加える位相補正量を決定するために補間器530bにより用いられる。
第2の予歪モジュール500bは、出力位相補正値を位相回転器モジュール660に接続する。次に、位相回転器モジュール660は、位相補正量だけフェーザを回転させることにより、位相信号を予歪する。
位相回転器モジュール660は、位相補正したフェーザを、対応するIおよびQ信号値を生成することにより直交座標系へ変換するように構成される。位相回転器モジュール660からの位相信号出力は、同相乗算器672に接続される。また位相回転器モジュール660からの直交位相信号は直交位相乗算器674に接続される。ディジタルベースバンドランプモジュール670は、同相および直交位相乗算器672および674の入力を駆動するように構成される。また例えばシステムタイミングに依存してフェーザ入力を縮尺する。同相および直交位相乗算器672および674からの縮尺したIおよびQ信号出力は、それぞれ同相および直交位相アップサンプラ681および683に接続される。アップサンプラ681および683の出力は、それぞれIおよびQ遅延モジュール682および684に接続される。
同相および直交位相遅延モジュール682および684は、位相信号経路の遅延を包絡線信号が受けた遅延に揃えるように構成される。同相および直交位相遅延モジュール682および684の出力は、それぞれの同相および直交位相DAC686および688に接続される。同相および直交位相DAC686および688は、ディジタル信号をアナログ表現に変換するように構成される。DAC686および688は、例えば信号雑音余裕度を増加させるために差動アナログ出力信号を発生させる。
DAC686および688からの出力は、アップコンバータモジュールに接続される。このモジュールは、種々の方法のいずれかによってアップコンバージョンを実行する。図6Aの実施例において、DAC686および688の出力は、それぞれ同相および直交位相ミクサ692および694に接続される。局部発振を生成するように構成された局部発振器(LO)690は、位相ミクサ692のLO入力に接続される。LO690は、また直交位相LO信号を生成するように構成された移相器698に接続される。直交位相LO信号は、直交位相ミクサ694のLO入力に接続される。同相ミクサ692の出力および直交位相ミクサ694の出力は、合成信号を生成するために2つの信号成分を加算するように構成された信号加算器696のそれぞれの入力に接続される。合成信号は増幅器モジュール650の入力に送られる。
予歪した包絡線信号は増幅器モジュール650の利得を制御する。したがって、増幅器モジュール650は、合成信号を電力制御設定点によって制御された電力レベルに増幅する。さらに、増幅器モジュール650の利得は包絡線信号によって変化する故、信号包絡線に従って、増幅器モジュール650の出力振幅は変化する。したがって、増幅器モジュール650は、包絡線を信号に復元するためにAM変調される。
増幅器モジュール650の利得制御電圧値が少なくとも増幅器モジュールで与えられるAM歪を補正するために予歪される故、増幅器モジュール650の出力はAM歪に対して補正される。同様に、増幅器モジュール650への合成信号入力のIおよびQ成分を生成するフェーザは、第2の予歪モジュール500bおよび位相回転器モジュール660によりPM歪みに対して補正される。したがって、増幅器モジュール650の位相出力は、少なくとも増幅器モジュール650で与えられるPM歪に対して補正される。
図6BはAMおよびPM予歪を実施する送信機600の別の実施例の機能ブロックダイアグラムである。図6Bに示す実施例は、第1の予歪モジュール500aへの入力信号の構成を除き、図6Aの実施例と同様である。
利得制御モジュール620の出力は、第1の予歪モジュール500aの入力ではなくパワーランプモジュール610の入力に接続される。パワーランプモジュール610は、合成利得制御パワーランプ信号である出力を生成するために、例えば2つの信号を加算することにより、利得制御信号をパワーランプ信号と結合するように構成される。乗算器612からの縮尺された包絡線信号出力は第1の予歪モジュール500aの入力と接続される。
第1の予歪モジュール500aは、合成利得制御パワーランプ信号により縮尺された包絡線信号を持つ単一の入力に動作するように構成される。第1の予歪モジュール500aが単一の入力に動作する故、主予歪表からの範囲選択は省略される。その代わりに、主予歪表全体は参照表536a内に格納され、補間器530aによりアクセスされる。送信機600の残余の部分は図6Aと同じである。
図6CはAMおよびPM予歪を実施する送信機600の別の実施例の機能ブロックダイアグラムである。図6Cに示す実施例は、第2の予歪モジュール500bが第1の予歪モジュール500aと同じ入力信号を受けること以外は図6Aの実施例と同様である。すなわち、第2の予歪モジュール500bは、利得制御モジュール620の出力および乗算器612からの縮尺された包絡線信号の出力を受ける。
したがって、第2の予歪モジュール500bは、利得制御値に基づいて主予歪表(図示しない)に格納されたAM−PM特性化曲線の1つの範囲を決定し、特性化曲線のその部分を参照表536b内にロードするように構成される。補間器530bは包絡線信号の値に基づく予歪レベルを補間する。送信機600の残余の部分は図6Aと同じである。
図6DはAMおよびPM予歪を実施する送信機600の別の実施例の機能ブロックダイアグラムである。図6Dに示す実施例は、第2の予歪モジュール500bが第1の予歪モジュール500aと同じ入力信号を受けること以外は図6Bの実施例と同様である。したがって、第2の予歪モジュール500bは、合成利得制御パワーランプ信号によって縮尺された包絡線信号を持つ単一の入力に動作する。その結果、第2の予歪モジュールは、予歪した包絡線信号ではなく歪んでいない縮尺された包絡線信号に動作する。送信機600の残余の部分は図6Aと同じである。
図6EはAMおよびPM予歪を実施する送信機600の別の実施例の機能ブロックダイアグラムである。図6Eで示す実施例は、利得およびパワーランプが正規化された信号への適用のされ方以外は図6Aの実施例と同様である。図6Aの実施例において、利得およびパワーランプは振幅予歪に先立って正規化された信号に適用される。図6Eに示す実施例においては、パワーランプは振幅予歪動作の後に振幅信号に適用される。
ディジタルベースバンド部分は、直交入力信号から、振幅成分と正規化振幅のフェーザを有する極座標信号へ変換するように構成された直交−極変換器602を含む。直交−極変換器602からの正規化した振幅包絡線は、第1の予歪モジュール500aの入力に接続される。上述の図6Aの実施例においては、振幅包絡線は、第1の予歪モジュール500aに接続される前に、乗算器612でパワーランプモジュール610により縮尺された。
直交−極変換器602の包絡線出力および利得制御モジュール620の出力は第2の予歪モジュール500bの入力に接続される。第1の予歪モジュール500aは、包絡線信号を予歪するために入力信号に動作する。第1の予歪モジュール500aからの予歪した出力は乗算器612の入力に接続される。
パワーランプモジュール610はパワーランプ信号を乗算器612の他の入力に送る。乗算器612の出力はパワーランプにより縮尺された予歪した振幅包絡線信号である。乗算器612の出力はマルチプレクサ630の入力に接続される。振幅信号処理の残余の部分は、図6Aの実施例によって実行される振幅信号処理と同様であるかもしれず、ここで簡潔さのために省略される。
図6Eの実施例によって実行される位相予歪信号処理は図6Cの実施例によって実行される位相予歪信号処理とほとんど同じである。違いは第2の予歪モジュール500bに与えられる入力信号にある。
上述したように、フェーザを補正するために適用される位相予歪の量は振幅信号の大きさによって異なる。したがって、第2の予歪モジュール500bは、第1の予歪モジュール500aと同じ入力を受け、またパワーランプモジュール610からの入力を受けるように構成される。第2の予歪モジュール500bは、入力信号を用いて合成振幅包絡線信号の振幅を決定する。図6Fに示す他の実施例において、第2の予歪モジュール500bは、入力として合成振幅包絡線信号である乗算器612の出力を受ける。
第2の予歪モジュール500bは制御信号を位相回転器モジュール660に送る。図6Eおよび6Fの実施例により実行される位相予歪信号処理の残余の部分は、図6Aの実施例により実行される位相予歪信号処理と同じであり、簡潔さのために説明を省略する。
図7は増幅器自動較正システムの実施例の機能ブロックダイアグラムである。図7において、自動較正システムは同じ局部発振器を共有するアップコンバータおよび較正用ダウンコンバータを用いて実施される。アップコンバータおよび較正用ダウンコンバータは送受信機700のブロックで実施される。送受信機700は、例えばGSM規格に従って動作するように構成された無線電話のような無線電話である。
送受信機700はRF部分720に接続されたベースバンドプロセッサ710を含む。RF部分720はPA/フロントエンド部分760とも接続される。ベースバンドプロセッサ710は、例えば図6Aから6Fのベースバンドプロセッサである。ベースバンドプロセッサ710は、例えば、単一のベースバンド集積回路として実施される。
ベースバンドプロセッサ710は、波形発生器716、プロセッサ718、1つ以上の規範的AM−AMまたはAM−PM測定表526、およびRx IQサンプルメモリ712を含む。プロセッサ718は、Rx IQサンプルメモリ712に接続され、サンプルメモリ内容に動作して規範的測定表526を生成する。規範的測定表526は、図6Aから6Fのベースバンドプロセッサに示すAM−AMおよびAM−PM参照表536aおよび536bを含む。また図5Aおよび5Bに示す主予歪表を含む。
ベースバンドプロセッサ710は包絡線信号、および通常、送受信機700の送信機経路の一部である正規化されたIおよびQ信号を生成するように構成される波形発生器716を含む。波形発生器716の出力は選択的にベースバンドプロセッサ710のI、Q、および包絡線信号線に接続される。包絡線、IおよびQ信号はRx IQサンプルメモリ712の入力にも接続される。Rx IQサンプルメモリ712は、ADC714の出力に接続するように構成された入力も含む。ADC714は送受信機700の受信経路において通常復元される受信IおよびQ信号に接続される。
RF部分720は、送信および受信信号経路のための周波数変換および中間増幅段を含む。RF部分720は、例えば、単一の集積回路で実施される。
図7に示す実施例において、RF部分720は、ベースバンドプロセッサ710からの包絡線信号を受け、フィルタにかけるように構成された第1の低域通過フィルタ(LPF)722aを含む。第1のLPF722aの出力は、包絡線信号を中間増幅するように構成された包絡線増幅器732aに接続される。
RF部分720は、ベースバンドプロセッサ710からIおよびQ信号をそれぞれ受け、フィルタにかけるように構成された第2および第3のLPF722bおよび722cを含む。第2および第3のLPF722bおよび722cの出力は、それぞれIおよびQ増幅器732bおよび732cに接続される。IおよびQ増幅器732bおよび732cの出力は、それぞれIおよびQ信号を周波数変換するように構成されたIおよびQミクサ736aおよび736bに接続される。IおよびQミクサ736aおよび736bの局部発振器(LO)入力は、90度移相を導入するように構成されるかもしれない信号分配器742を駆動するLO740により生成されたLO信号により駆動される。当然、他のアップコンバージョン手法が送受信機700で用いられる。
IおよびQミクサ736aおよび736bからの周波数変換した出力は、IおよびQ信号成分を加算する信号加算器750に接続される。信号加算器750の出力は、帯域通過フィルタ752およびAGC増幅器754に接続される。
RF部分の送信経路により増幅された包絡線および直交位相信号出力は、PA/フロントエンド部分760の電力増幅器に接続される。RF部分720の包絡線増幅器732aからの包絡線信号は電力増幅器770のバイアス部762を制御するために用いられる。直交位相信号成分は電力増幅器770の入力に接続される。電力増幅器770の出力は、アンテナ790を送受信機700の送信あるいは受信経路に選択的に接続するように構成されるスイッチ780に接続される。スイッチ780は、スイッチプレクサとも呼ばれる。送信および受信動作をアンテナ790への所望の経路をスイッチングすることによりマルチプレキシングするように見えるからである。
送受信機700の受信経路は、例えばGSM受信SAWフィルタである受信フィルタ764を含む。受信フィルタ764は、また、受信信号を差動信号に変換するように構成される。
RF部分720は、ベースバンドプロセッサにおける処理のために差動信号を周波数変換する。受信した差動信号は、受信IおよびQミクサ738aおよび738bをそれぞれ駆動する受信増幅器756に接続される。受信IおよびQミクサ738aおよび738bのLO端子は、送信経路で用いた同じLO740および信号分配器742により駆動される。受信IおよびQミクサ738aおよび738bは受信IおよびQのベースバンド信号を出力する。
IおよびQベースバンド信号は、ベースバンド増幅器734aおよび734bでそれぞれ増幅され、次に、IおよびQのベースバンドフィルタ724aおよび724bにおいてそれぞれフィルタをかけられる。フィルタされたIおよびQベースバンド信号は、ベースバンドプロセッサ710に接続される。そこでそれらの信号はADC714に接続され、ADC714からRx IQサンプルメモリ712の入力に接続される。
送受信機のAM−AMおよびAM−PM歪は、ベースバンドプロセッサ710内で較正信号を生成することにより、および送受信機700の送信経路を介してそれを送ることにより較正される。送信較正信号は、次に、送受信機700の受信経路を用いて監視される。
送受信機700は、送信信号を予め定めた結合度で直接結合するように構成された結合器782および減衰器784を含む。結合器782は例えば方向性結合器である。減衰器784の出力はRF部分720でバッファ増幅器785に接続される。送受信機700内の結合器782および減衰器784を実施することにより、設計者は送信信号の結合をよりよく制約することができる。さらに、送信信号は、狭帯域SAWフィルタである受信フィルタ764を省略するように経路を定められる。較正プロセスは、低電力レベルを較正する能力を損なうほどに減衰されている送信漏れ経路には頼らない。結合器782はアンテナ790の入力でスイッチ780の出力と結合するとして示されているが、結合器782は電力増幅器770の近くのスイッチ780の入力に置かれうる。
さらに、較正プロセスを、集積化した受信機を用いて説明したが、較正プロセスは、送信機の出力からの信号を結合し、例えばADC714の入力に接続することにより、受信信号をRx IQサンプルメモリ712の入力へ送るように構成された外部受信機を用いて動作することができる。外部の受信機は、送信機と同じLO信号を用いるように構成されうる。
送受信機700は、送信信号を受信信号経路に結合するためにPA/フロントエンド部分760で起こる送信漏洩を利用するようにも構成されうる。送信漏洩は、例えば送信号レベルより約50dB低いかもしれない。
一実施例において、送受信機700のAM−AMおよびAM−PM歪の較正は、予め定めたサイン符号を用いる既知の較正信号を、ベースバンドプロセンサ710を用いて、最初に生成することにより実行される。ベースバンドプロセッサ710は、包絡線信号を、予め定めた送信電力レベルに対応するあらかじめ定めたレベルに設定する。ベースバンドプロセッサ710は、包絡線信号および較正信号のI並びにQ信号成分をRx IQサンプルメモリ712の入力に接続する。
RF部分720は、較正信号を既知の周波数へ周波数変換するように構成される。既知の周波数は、例えば送受信機の送信周波数または受信周波数である。RF部分720は、周波数変換された較正信号を、PAバイアス部762に与えられる包絡線信号に従って信号を増幅するPA/フロントエンド部分760に接続する。
結合器782、減衰器784、およびバッファ増幅器785を経由して、または送信機の漏洩により、ある程度の送信信号が、送受信機700の受信信号経路に結合される。バッファ増幅器785の出力は、ミクサ738aおよび738bの入力に接続される。一方送信機の漏洩信号は受信フィルタ764によってRF部分720の受信信号経路に接続される。RF部分720は、ベースバンドIおよびQ信号へ戻す信号を周波数変換する。ベースバンドIおよびQ信号は、ベースバンドプロセッサ710に接続される。そこでそれらはADC714およびRx IQサンプルメモリ712の受信IならびにQ入力に接続される。
Rx IQサンプルメモリ712は、受信IおよびQ信号を、入力として波形発生器716のIおよびQ信号を持つ1つの関数の出力として用いることにより測定曲線を形成する。ベースバンドプロセッサ710は、測定値をRx IQサンプルメモリ712に格納する。また、プロセッサ718を用いてそれらの値をさらに処理し、規範的測定表526の値を生成する。
また、ベースバンドプロセッサ710は予め定めた電力に関連する受信信号電力を格納する。予め定めた電力は、例えばPAの全電力である。実施例において、PA全電力は、送受信機700に外部接続された電力計(図示しない)を用いて測定される。
ベースバンドプロセッサ710は、受信機700を完全に特性化するために予め定めた数の包絡線信号に対して、較正プロセスを繰り返す。ベースバンドプロセッサ710は、IおよびQ信号経路を時間合わせするために較正信号の位相を時間変化させる。
完全に自律的に較正プロセスが実行される、既知の位相を持つトーンを受信し、受信経路の位相の不平衡を決定することにより、受信不平衡を別々に較正するほうが有利である。その結果、送受信機700は不平衡を、より正確に送信経路中の不平衡に原因を求める。
ここで説明した較正プロセスは図6Aから6Fに示した実施例のいずれかで用いるために適応されるが、AM−PM予歪モジュールが入力として予歪した包絡線信号を受ける構成を用いる方が有利である。そのような構成において、AM−PM予歪は単に測定位相の逆特性である。
その結果、例として、電力計は、送受信機700の送信出力に接続される。波形発生器716は、IおよびQ入力に対して一定のフェーザ信号を生成するように構成される。波形発生器716は、電力計が電力増幅器770から最大出力電力を検知するまで、包絡線信号の振幅を増加させるようにも制御されるか。ADC714の出力は、対応する基準点を決定するために読み込まれる。残りの電力読み取りは最大電力読み取り値に関連して決定される。
波形発生器716は、IおよびQのラインにおいて一定のフェーザ値を保持するように構成される。これは各IおよびQラインにDC値を与えることに対応している。波形発生器716は、最大出力電力より小さい出力電力に対応する包絡線信号値を提供するように構成される。
受信経路は信号を処理し、ADC714は復元されたRx IおよびRx Q信号を変換する。これらの信号は、Rx IQサンプルメモリ712に接続され、与えられた入力に対する出力特性を表す。このように、受信信号経路は、波形発生器712によって提供された所与の位相および包絡線信号に対応する位相および振幅を決定する。単一のRx IおよびRx Q測定が用いられる。または、熱および位相雑音の寄与を平均化するために、多くの測定値が平均化される。次に、波形発生器712は、別の包絡線信号を発生させる。また送受信機は、十分な特性化曲線が決定されるまで、処理を繰り返す。
上述したように、受信位相不平衡が較正に先立って除去されまたは補正される場合、より高精度な較正が達成される。さらに、較正プロセスの精度をさらに改善するために、受信DCオフセット、および電力増幅器770の入力から受信信号経路への漏洩に起因すると考えられる信号の寄与を計算する必要がある。
受信位相不平衡は、例えば、受信機入力に接続され、既知の位相を持つ信号を供給するように構成された外部信号発生器を用いて補正される。代替的に、波形発生器716は、予め定めた波形を生成するように構成され、受信機のIおよびQ経路は、最小残留測波帯成分を得るように調整される。
電力増幅器770の入力から受信経路への漏洩は、較正時の不正確さを与える。PA入力の漏洩の影響は受信較正信号にDCオフセットを加えることにある。したがって、PA入力の漏洩に起因すると考えられるDCオフセット、およびRx DCオフセットは、双方とも同じ測定を用いて補正される。電力増幅器770は、波形発生器716が強い信号を電力増幅器770の入力に送っている間は、無動作状態にされる。ADC714の出力において得られるいかなる信号も、DCオフセットおよびPA入力の漏洩に起因すると考えられる。特性化曲線はこの信号の影響を補正される。
上記の較正プロセスは、受信経路の利得が一定であると仮定している。しかし、受信機、および特にADC714のダイナミックレンジは、特性化曲線が単一受信利得で測定され得るには十分ではない。従って、受信信号経路の利得は、較正過程の間、1回以上調整される。PA入力の漏洩およびDCオフセットへの影響は受信利得のレベルに従って変化する故、これらの影響の測定および修正は、較正中に用いた各受信利得設定に対して繰り返されるべきである。
フェーザに関連する包絡線信号のタイミング合わせは送信機の重要な性能特性である。包絡線信号および位相信号経路における遅延は、これらの信号経路信号経路を時間合わせするように調節される。これらの遅延モジュールを図6A−6Fの実施例に示す。信号経路は、RX較正経路を用いるか、または外部装置を用いて揃えられる。
波形発生器716は、正弦波のような時間と共に位相および振幅が変化する波形を生成するように構成される。外部装置が用いられている場合、外部装置は波形発生器716の出力に同期される。また、送信出力を監視するように構成される。遅延モジュールは、信号経路を時間合わせするために変化される。
Rx較正経路が用いられる場合、Rx IQサンプルメモリ712における波形発生器716の出力はADC714の出力からの受信信号に対して比較される。遅延モジュールは送信信号経路を時間合わせするように調整される。
較正プロセスの結果が主予歪表に格納した特性化曲線として直接用いられるが、較正データをさらに処理することは有利である。追加処理は、特性化曲線を滑らかにし、予歪した信号の品質に小さくない影響を持つ小さい誤差を取り除くために用いられる。
例えば、AM−AM歪を特性化する場合、高い信号電力における小さい振幅測定誤差は、特性を用いて予歪した信号の出力RFスペクトルに小さくない劣化を起こす。これは電力増幅器の高い電力レベルに対する利得曲線が比較的浅いスロープであることに起因する。同様に、AM−AMまたはAM−PM特性曲線を測定する場合、測定値は熱雑音や位相雑音のような雑音に影響される。
したがって、予歪した出力RFスペクトル内の劣化に潜在的に影響する小さな測定誤差を補正するために、測定特性曲線は小さい測定誤差を除去して滑らかにするように処理される。前に検討した1つの方法は、測定した歪特性に区間3次曲線当てはめを利用することである。
各測定点における連続性が望まれる故、スプライン曲線当てはめが有利である。特性曲線は出力電力において約0.5dBステップで対応する測定ポイントを用いる。AM−AMおよびAM−PM特性曲線は、2つの曲線のスロープがいくらか相関している場合、同じ基底スプラインを用いて当てはめられる。
図8は予歪処理800の実施例のフローチャートである。処理800は、例えば、図6Aまたは6Bの送信機により実行される。送信機は、ブロック810において、信号の極表現を生成することにより、処理800を開始する。極表現は、信号の大きさを表す包絡線信号成分、および位相成分を表すために用いられる正規化フェーザである位相信号成分を含む。送信機は、次に、ブロック820へ進み、包絡線信号成分を予歪する。送信機は、次に、ブロック830へ進み、位相信号成分を予歪する。両方の信号成分を予歪した後に、送信機はブロック840へ進み、包絡線を信号に復元するために、予歪した位相信号成分を予歪した包絡線信号成分でAM変調する。結果は、非線形信号処理要素により処理されると無歪信号を提供するような予歪した信号である。
上で、信号処理の間に与えられた信号歪を補正するための装置および方法が開示される。前記装置および方法は、予歪と組合せた包絡線除去および復元により信号歪を補正するように構成される。信号は直交座標系から振幅と位相成分を有する極座標系へ変換される。
位相成分は信号経路によって与えられた位相歪を補正するために予歪される。補正された位相成分は、変化しない正規化振幅を有している。補正された位相成分は、送信用の信号を増幅するように構成された1つ以上の増幅器を持つ利得段の入力に接続される。
振幅成分は信号経路の利得非線形性を補正するために予歪される。振幅成分は、次に包絡線を位相成分に復元するための1つ以上の増幅器段の利得を制御するために用いられる。
予歪モジュールは、各振幅および位相予歪のために実施される。予歪モジュールは、規範的電力制御設定点値を受けるように構成された範囲選択モジュール、予歪される特性を格納するように構成された参照表、および範囲選択を受け、参照表から対応する特性を検索し並びに信号に予歪を与えるように構成した補間器とを含む。
予歪モジュールおよび予歪モジュールの参照表に格納された特性は、自動較正ルーチンとして構成される較正ルーチンにおいて決定される。一実施例において、較正信号は、送信経路で生成され、受信経路に接続される。受信信号は、信号に与えられた歪量を決定するために較正信号に対して比較される。信号比較は、AM−AM歪およびAM−PM歪のような歪特性を決定するために、種々の電力レベルに対して繰り返される。
ここに開示した実施例に関連して説明した種々の説明的な論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、ディジタル信号処理器(DSP)、縮小命令セットコンピュータ(RISC)プロセッサ、特定用途向IC(ASIC)、プログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラム可能論理回路、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア部品、またはここに説明した機能を実行するように設計したそれらの任意の組合せによって実施または実行されうる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでありうる。代替的には、プロセッサは、任意のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械でありうる。プロセッサは計算装置の組合せ、例えばDSPとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアに関連した1つ以上のマイクロプロセッサ、または任意のそのような他の構成として実施されうる。
ソフトウェアモジュールはRAMメモリ、フラッシュメモリ、不揮発性メモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、可搬ディスク、CD−ROM、または当業者に周知の任意の他の形式の記憶媒体に存在しうる。代表的記憶媒体は、記憶媒体に情報を読み出し、および情報を書き込むことができるようなプロセッサに接続される。代替的に、記憶媒体はプロセッサの一部でありうる。
ここに開示した実施例に関連した方法、処理またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサで実行されるソフトウェアモジュールまたはそれら2つの組合せで直接具体化されうる。方法または処理における種々のステップまたは行為は、示された順序で実行されるか、または別の順序で実行される。さらに、1つ以上の処理または方法のステップが省略されうる。または1つ以上の処理または方法のステップが方法および処理に追加されるかもしれない。追加ステップ、ブロック、または動作は方法および処理の既存の要素の始め、終わり、または間に加えられうる。
開示した実施例の上記説明は、通常の当業者が本開示を製造または使用することが可能なように提供されている。これらの実施例への種々の変更は、通常の当業者には容易に明白となるだろう。ここに定義された一般的な原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、他の実施例に適用されうる。したがって、本開示は、ここに示した実施例に制限することを意図しておらず、ここに開示した原理および新規な機能に矛盾しない最も広い範囲と一致する。
Claims (54)
- 包絡線信号成分および位相信号成分を有する信号の極表現を生成することと、
予歪した包絡線信号成分を生成するために包絡線信号成分を予歪することと、
予歪した位相信号成分を生成するために位相信号成分を予歪することと、
歪補正した信号を生成するために、予歪した位相信号成分を予歪した包絡線信号成分で振幅変調することと、
を含む、歪補正した信号を生成する方法。 - 前記極表示を生成する方法は、信号の直交座標表示を、信号の大きさを代表する包絡線信号成分および正規化振幅を持つ位相信号成分を持つ極表示に変換することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記包絡線信号成分を予歪することは、
包絡線信号成分に基づいて動作点を決定することと、
歪特性に一部基づいて歪補正を決定することと、歪補正を包絡線信号成分に適用することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記動作点を決定することは、電力制御設定点を決定することを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記歪補正を決定することは、
動作点に基づいて1つの範囲を複数の動作範囲から決定することと、
その範囲に対応する参照表から少なくとも2つの歪レベルを検索することと、
包絡線信号成分の値に対応する歪補正を決定するために2つ歪レベルの間を補間することと、
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記歪補正を決定することは、
包絡線信号成分の値を決定することと、
その値に関連した参照表から少なくとも1つの歪値を決定することと、
少なくとも1つの歪値に少なくとも一部基づいて歪補正を決定することと、
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記歪補正を決定することは、
包絡線信号成分の値を決定することと、
利得制御値を決定することと、
包絡線信号成分の値および利得制御値に対応する参照表からの1つの値に一部基づいて歪補正を決定することと、
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記歪補正を決定することは、参照表からAM−AM歪成分を決定することを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記参照表は主予歪表の少なくとも一部を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記主予歪表は、少なくとも1つの他の補正表によりオフセットされた規範的測定応答表を含む特性化曲線を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの他の補正表は周波数補正表を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの他の補正表は温度補正表を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの他の補正表はバッテリ電圧補正表を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記位相信号成分を予歪することは、
予歪した包絡線信号成分の値を決定することと、
その値に一部基づいて位相補正値を決定することと、
位相補正値を位相信号成分に適用することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記位相信号成分を予歪することは、
包絡線信号成分の値に基づいて参照表からAM−PM歪値を決定することと、
AM−PM歪値に一部基づいて位相補正を適用することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記位相信号成分を予歪することは、
予歪した包絡線信号成分の値を決定することと、
利得制御信号の値を決定することと、
予歪した包絡線信号成分の値および利得制御信号の値に一部基づいて歪補正を決定することと、
歪補正を位相信号成分に適用することと、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記位相信号成分を予歪することは、位相信号成分の位相を回転させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 利得制御値で包絡線信号成分を縮尺することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 電力制御設定点値を受けることと、
電力制御設定点値に基づいて複数の範囲から1つの動作範囲を決定することと、
信号包絡線値を決定することと、
前記動作範囲と信号包絡線値に基づいて歪補正値を決定することと、
歪補正した信号を生成するために歪補正値を信号に適用することと、
を含む、歪補正した信号を生成する方法。 - 前記歪補正値を決定することは、主予歪表の少なくとも一部から予歪値を決定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記主予歪表は、少なくとも1つの他の補正表によりオフセットされた規範的測定応答表を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの他の補正表は、周波数補正表、温度補正表およびバッテリ電圧補正表の少なくとも1つを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記歪補正値を決定することはAM−AM歪補正値を決定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記歪補正値を決定することはAM−AM予歪値を決定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記歪補正値を決定することは、AM−PM歪補正値を決定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記歪補正値を決定することは、
動作範囲に関連する参照表から少なくとも1つの歪値を決定することと、
少なくとも1つの歪値に少なくとも一部基づいて歪補正を決定することと、
を含む、請求項19に記載の方法。 - 前記歪補正値を決定することは、信号包絡線値に一部基づいて動作範囲内の2つの歪値間を補間することを含む、請求項19に記載の方法。
- 較正信号を生成することと、
増幅した較正信号を生成するために包絡線信号の値に一部基づいて較正信号を増幅することと、
増幅された較正信号に基づいて信号のサンプルを受けることと、
予歪モジュールを較正するために、歪特性を予歪モジュールの参照表に格納することと、
を含む、予歪モジュールを較正する方法。 - 位相信号経路を包絡線信号経路に時間合わせすることをさらに含む、請求項28の方法。
- 較正信号に基づいて、少なくとも1つの信号成分をアップサンプリングすることをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記信号のサンプルを受けることは、送受信機のフロントエンドにおいて送信漏洩信号を受けることを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記信号のサンプルを受けることは、高電力増幅器の出力において増幅された較正信号の予め定めた部分を結合することを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記歪特性を格納することは、較正信号の位相に対応する受信信号位相を格納することを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記歪特性を格納することは、包絡線信号の振幅に対応する受信信号の振幅を格納することを含む、請求項28に記載の方法。
- 予め定めた数の、相異なる包絡線信号の振幅に対する歪特性を決定しかつ格納することをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 1つ以上のプロセッサにより実行される場合、
包絡線信号成分および位相信号成分を有する信号の極表現を生成することと、
予歪した包絡線信号成分を生成するために包絡線信号成分を予歪することと、
予歪した位相信号成分を生成するために位相信号成分を予歪することと、
歪補正した信号を生成するために、予歪した位相信号成分を予歪した包絡線信号成分で振幅変調することと、
を含む方法を実行する1つ以上の使用可能なプロセッサ命令を格納するように構成された1つ以上の記憶装置。 - 電力制御設定点の値を受け、電力制御設定点の値に一部基づいて動作領域を決定するように構成された範囲選択モジュールと、
複数の動作範囲の各々内の複数の歪補正値を格納するように構成された参照表と、
動作範囲に一部基づいて参照表の一部にアクセスし、歪補正を決定し、歪補正した信号を生成するためにその歪補正を信号に適用するように構成された補間器と、
を含む、歪補正した信号を生成するための装置。 - 前記範囲選択モジュールは、電力制御設定点の値により縮尺された包絡線信号の値に一部基づいて動作領域を決定する、請求項37に記載の装置。
- 前記複数の歪補正値は複数のAM−AM歪値を含む、請求項37に記載の装置。
- 前記複数の歪補正値は複数のAM−PM歪値を含む、請求項37に記載の装置。
- 前記補間器は、包絡線信号の値に基づく少なくとも2つの歪補正値間を補間することにより歪補正を決定するように構成された、請求項37に記載の装置。
- 前記補間器は、歪補正に基づいて信号の振幅を変化させることにより信号に歪補正を適用するように構成された、請求項37に記載の装置。
- 前記補間器は、歪補正に基づいて信号の位相を変化させることにより信号に歪補正を適用するように構成された、請求項37に記載の装置。
- 信号の直交表現を包絡線信号成分および位相信号成分を持つ極表現へ変換するように構成された直交−極変換器と、
直交−極変換器に接続され、かつ予歪した包絡線信号を生成するために包絡線信号成分を予歪するように構成された第1の予歪モジュールと、
直交−極変換器に接続され、かつ予歪した位相信号を生成するために位相信号成分を予歪するように構成された第2の予歪モジュールと、
第1および第2の予歪モジュールに接続され、かつ予歪した包絡線信号に一部基づいて、予歪した位相信号を振幅変調するように構成された電力増幅器と、
を含む、歪補正した信号を生成するための装置。 - 前記第1の予歪モジュールはAM−AM歪を補正するように構成された、請求項44に記載の装置。
- 前記第2の予歪モジュールはAM−PM歪を補正するように構成された、請求項44に記載の装置。
- 利得制御信号を生成するように構成された利得制御モジュールと、
直交−極変換器に接続され、かつ第1の予歪モジュールの前で利得制御信号を用いて包絡線信号を縮尺するように構成された乗算器と、
をさらに含む、請求項44に記載の装置。 - 直交−極変換器に接続された位相回転器をさらに含み、
前記第2の予歪モジュールは、位相信号成分の位相を回転するための位相回転器を制御することにより位相信号成分を予歪するように構成された、請求項44に記載の装置。 - 前記第2の予歪モジュールは、直交−極変換器に第1の予歪モジュールを介して接続され、予歪した包絡線信号に一部基づいて位相補正値を決定するように構成された、請求項44に記載の装置。
- 前記第2の予歪モジュールは、利得制御信号および包絡線信号成分に一部基づいて位相補正値を決定するように構成された、請求項44に記載の装置。
- 前記第2の予歪モジュールは、パワーランプ信号により縮尺された包絡線信号成分に一部基づいて位相補正値を決定するように構成された、請求項44に記載の装置。
- 前記第1の予歪モジュールは、利得制御信号および包絡線信号成分基づいて包絡線信号成分を予歪するように構成された、請求項44に記載の装置。
- 包絡線信号成分および位相信号成分持つ極表示した信号を生成するための手段と、
予歪した包絡線信号成分を生成するために包絡線信号成分を予歪するための手段と、
予歪した位相信号成分を生成するために位相信号成分を予歪するための手段と、
歪補正した信号を生成するために予歪した位相信号成分を予歪した包絡線信号成分で振幅変調するための手段と、
を含む、歪補正した信号を生成するための装置。 - 較正信号を生成するための手段と、
増幅された較正信号を生成するために包絡線信号の値に一部基づいて較正信号を増幅するための手段と、
増幅された較正信号に基づいて信号サンプルを受けるための手段と、
予歪モジュールを較正するために予歪モジュールの参照表に歪特性を格納するための手段と、
を含む、予歪モジュールを較正するための装置。
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