JP2011030246A - 増幅器予歪および自動較正の方法および装置 - Google Patents

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

Description

関連出願の相互参照

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。

非補正送信信号経路の機能ブロックダイアグラム。 従来技術のＧＳＭ ＥＤＧＥ送信機用振幅包絡線マスクのグラフ。 従来技術のＧＳＭ ＥＤＧＥ送信機用スペクトルマスクのグラフ。 増幅器の利得特性の例を示すグラフ。 増幅器の位相特性の例を示すグラフ。 予歪モジュールの実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪モジュールの一部の実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪を実施した送信機の実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪を実施した送信機の実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪を実施した送信機の実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪を実施した送信機の実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪を実施した送信機の実施例の機能ブロックダイアグラム。 予歪を実施した送信機の実施例の機能ブロックダイアグラム。 増幅器の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。 予歪処理の実施例のフローチャート。

発明の詳細な説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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。
21. 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。
22. 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。
23. 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。
24. 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。
25. 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。
26. 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。
27. 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。
28. 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。
29. 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。
30. 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。
31. 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。
32. 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。
33. 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。
34. 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。
35. 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。
36. 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。
37. 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。
38. 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。
39. 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。
40. 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。
41. 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。
42. 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。
43. 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。
44. 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。
45. 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。
46. 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。
47. 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。
48. 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。
49. 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。
50. 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。
51. 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。
52. 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。
53. 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。
54. 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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