JP2020107934A - Multi-antenna communication device and distortion compensation method - Google Patents

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Abstract

To suppress an increased circuit scale of a feedback system.SOLUTION: A multi-antenna communication device includes: a plurality of distortion compensation units which perform the distortion compensation of a transmission signal transmitted from each antenna element group; a plurality of power amplifiers which amplify each distortion-compensated transmission signal of each antenna element; a composite unit which composes a signal output from the plurality of power amplifiers to generate an analog composite feedback signal; an A/D converter unit which performs the A/D (Analog/Digital) conversion of the analog composite feedback signal; a calculation unit which calculates a forward characteristic corresponding to a power amplifier for each antenna element group, using a replica produced by composing the digital composite feedback signal with the plurality of distortion-compensated transmission signals; and a converter unit which converts the forward characteristic into a reverse characteristic. The plurality of distortion compensation units perform the distortion compensation of the transmission signal of each antenna element group, using the reverse characteristic for each antenna element group.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、マルチアンテナ通信装置及び歪み補償方法に関する。 The present invention relates to a multi-antenna communication device and a distortion compensation method.

近年、送信装置の小型化、運用コストの削減及び環境問題などの観点から、高効率で動作する電力増幅器のニーズが高くなっている。電力増幅器を高効率で動作させる場合、入力電力が比較的大きい領域では、入力電力が線形増幅されずに非線形歪みが発生する。そこで、電力増幅器で発生する非線形歪みの逆特性の歪みをあらかじめ送信信号に付与するデジタルプリディストーションを併用した増幅方法が用いられることがある。デジタルプリディストーションにおいてあらかじめ送信信号に付与される歪みは、歪み補償係数とも呼ばれ、ルックアップテーブルから読み出されたり、級数を用いて算出されたりする。そして、歪み補償係数は、例えば温度などの環境に応じて変動する非線形歪みを十分に補償するように、適切に更新される。 In recent years, from the viewpoints of downsizing of transmission devices, reduction of operating costs, environmental problems, and the like, there is an increasing need for power amplifiers that operate with high efficiency. When operating the power amplifier with high efficiency, in a region where the input power is relatively large, the input power is not linearly amplified and non-linear distortion occurs. Therefore, an amplification method may be used in which digital predistortion is used in combination to give a transmission signal a distortion having an inverse characteristic of the nonlinear distortion generated in the power amplifier in advance. The distortion that is added to the transmission signal in advance in digital predistortion is also called a distortion compensation coefficient, and is read from a look-up table or calculated using a series. Then, the distortion compensation coefficient is appropriately updated so as to sufficiently compensate for the non-linear distortion that varies depending on the environment such as temperature.

一方、送信信号の宛先以外への干渉を低減して通信システム容量を向上するために、指向性ビームを形成するビームフォーミングが行われることがある。ビームフォーミングが行われる場合には、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号に位相差が設定される。複数のアンテナ素子には、それぞれ例えばフェーズシフタが設けられて信号の位相が制御され、位相が制御された信号は、それぞれのアンテナ素子に対応する電力増幅器によって増幅される。 On the other hand, in order to reduce the interference of the transmission signal to other than the destination and improve the communication system capacity, beamforming for forming a directional beam may be performed. When beamforming is performed, a phase difference is set in the signals transmitted from the plurality of antenna elements that form the array antenna. Each of the plurality of antenna elements is provided with, for example, a phase shifter to control the phase of the signal, and the phase-controlled signal is amplified by the power amplifier corresponding to each antenna element.

第５世代移動通信（５Ｇ）においては、低消費電力かつ高スループットを実現するために、ハイブリッドビームフォーミングを用いることが検討されている。ハイブリッドビームフォーミングでは、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子がサブアレイにグループ分けされ、それぞれのサブアレイ内ではアナログフェーズドアレイアンテナによるビームフォーミングが行われる。これにより、各サブアレイにより形成されるビームを異なる方向に向けることができるとともに、サブアレイの数と同数のＤ／Ａ（Digital/Analog）コンバータ及びアップコンバータが設けられれば良いため、デジタルビームフォーミングに比べて消費電力や部品コストを抑えることができる。 In the 5th generation mobile communication (5G), use of hybrid beamforming is under study to realize low power consumption and high throughput. In hybrid beamforming, a plurality of antenna elements forming an array antenna are divided into subarrays, and beamforming is performed by an analog phased array antenna in each subarray. As a result, the beams formed by the sub-arrays can be directed in different directions, and the same number of D/A (Digital/Analog) converters and up-converters as the number of sub-arrays may be provided. It is possible to reduce power consumption and component cost.

特開２００９−２１３１１３号公報JP, 2009-213113, A 特開２０１２−９０１５８号公報JP2012-90158A 特開２０１６−１００８３５号公報JP, 2016-100835, A 特開２０１４−１３２７２７号公報JP, 2014-132727, A 特開２０１４−２３６３８４号公報JP, 2014-236384, A

S. Han, C. K. I, Z. Xu and C. Rowell, "Large-scale antenna systems with hybrid analog and digital beamforming for millimeter wave 5G", IEEE Commun. Mag., vol. 53, no. 1, 2015S. Han, C. K. I, Z. Xu and C. Rowell, "Large-scale antenna systems with hybrid analog and digital beamforming for millimeter wave 5G", IEEE Commun. Mag., vol. 53, no. 1, 2015 濱中他 「ビームフォーミング送信機用一括非線形補償の効果」 信学総大 Ｂ−５−７４ ２０１５年３月Hamanaka et al. "Effect of collective nonlinear compensation for beamforming transmitters" IEICE B-5-74 March 2015

しかしながら、アレイアンテナ構成においてデジタルプリディストーションを実行する場合には、フィードバック系の回路規模が増大するという問題がある。具体的には、複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナ構成では、アンテナ素子ごとの電力増幅器から出力される信号をそれぞれフィードバックして、アンテナ素子ごとに歪み補償係数の更新が実行されることがある。このため、各アンテナ素子に対応するＡ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータなどを含む個別のフィードバック回路が設けられ、フィードバック系の回路規模が大きくなる。 However, when performing digital predistortion in the array antenna configuration, there is a problem that the circuit scale of the feedback system increases. Specifically, in an array antenna configuration including a plurality of antenna elements, the signal output from the power amplifier for each antenna element may be fed back to update the distortion compensation coefficient for each antenna element. Therefore, an individual feedback circuit including an A/D (Analog/Digital) converter corresponding to each antenna element is provided, and the circuit scale of the feedback system increases.

また、ハイブリッドビームフォーミングでは、サブアレイごとにデジタルプリディストーションを施すとともに、サブアレイごとに電力増幅器からの出力を合成してフィードバックすることが考えられる。しかし、このような場合でも、サブアレイごとのフィードバック回路が設けられることになり、回路規模の増大が十分に解消されることはない。 In hybrid beamforming, it is possible to apply digital predistortion to each sub-array and combine the outputs from the power amplifiers for each sub-array for feedback. However, even in such a case, a feedback circuit is provided for each sub-array, and the increase in circuit scale cannot be sufficiently solved.

このように、フィードバック系の回路規模が増大すると、装置全体が大型化するとともに消費電力が上昇する。特に最近では、複数のアンテナ素子を直線上に一列に配置するだけではなく、平面上に二次元配置することなども検討されており、アンテナ素子の数が増加する傾向にある。このため、アンテナ素子の増加に伴って、フィードバック系の回路規模が益々増大する可能性がある。 As described above, when the circuit scale of the feedback system is increased, the size of the entire device is increased and power consumption is increased. In particular, recently, not only arranging a plurality of antenna elements in a straight line but also two-dimensionally arranging them in a plane has been studied, and the number of antenna elements tends to increase. Therefore, as the number of antenna elements increases, the circuit scale of the feedback system may increase more and more.

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、フィードバック系の回路規模の増大を抑制することができるマルチアンテナ通信装置及び歪み補償方法を提供することを目的とする。 The disclosed technique has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a multi-antenna communication device and a distortion compensation method that can suppress an increase in the circuit scale of a feedback system.

本願が開示するマルチアンテナ通信装置は、１つの態様において、それぞれ１以上のアンテナ素子を含む複数のアンテナ素子グループに対応して設けられ、各アンテナ素子グループのアンテナ素子から送信される送信信号を歪み補償する複数の歪み補償部と、前記複数の歪み補償部によって歪み補償されたアンテナ素子ごとの送信信号を増幅する複数の電力増幅器と、前記複数の電力増幅器から出力される信号を合成してアナログ合成フィードバック信号を生成する合成部と、前記合成部によって生成されたアナログ合成フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換してデジタル合成フィードバック信号を生成するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル合成フィードバック信号と前記複数の歪み補償部によって歪み補償された複数の送信信号を合成して得られるレプリカとを用いて、アンテナ素子グループごとの電力増幅器に対応する順特性を算出する算出部と、前記算出部によって算出されたアンテナ素子グループごとの順特性を逆特性に変換する変換部とを有し、前記複数の歪み補償部は、前記変換部によって変換されて得られたアンテナ素子グループごとの逆特性を用いて、各アンテナ素子グループの送信信号を歪み補償する。 In one aspect, the multi-antenna communication device disclosed in the present application is provided corresponding to a plurality of antenna element groups each including one or more antenna elements, and distorts a transmission signal transmitted from the antenna elements of each antenna element group. A plurality of distortion compensating units for compensating, a plurality of power amplifiers for amplifying the transmission signals of the respective antenna elements, which are distortion-compensated by the plurality of distortion compensating units, and a signal output from the plurality of power amplifiers is combined and analog A combining unit for generating a combined feedback signal; an A/D (Analog/Digital) conversion of the analog combined feedback signal generated by the combining unit for generating a digital combined feedback signal; An order corresponding to a power amplifier for each antenna element group, using a digital combined feedback signal output from the D converter and a replica obtained by combining a plurality of transmission signals distortion-compensated by the plurality of distortion compensators. And a conversion unit that converts the forward characteristic of each antenna element group calculated by the calculation unit into an inverse characteristic, wherein the plurality of distortion compensation units are converted by the conversion unit. By using the obtained inverse characteristic for each antenna element group, the transmission signal of each antenna element group is distortion-compensated.

本願が開示するマルチアンテナ通信装置及び歪み補償方法の１つの態様によれば、フィードバック系の回路規模の増大を抑制することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the multi-antenna communication device and the distortion compensation method disclosed in the present application, it is possible to suppress an increase in the circuit scale of the feedback system.

図１は、実施の形態１に係る通信システムの一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a communication system according to the first embodiment. 図２は、実施の形態１に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the RRH according to the first embodiment. 図３は、順特性算出部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit. 図４は、実施の形態１に係る歪み補償方法を示すフロー図である。FIG. 4 is a flowchart showing the distortion compensation method according to the first embodiment. 図５は、アンテナ配置とビーム方向の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of antenna arrangement and beam directions. 図６は、順特性算出部の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit. 図７は、実施の形態２に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the RRH according to the second embodiment. 図８は、実施の形態３に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the RRH according to the third embodiment. 図９は、順特性算出部の構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit. 図１０は、実施の形態３に係る歪み補償方法を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing the distortion compensation method according to the third embodiment. 図１１は、実施の形態４に係るプロセッサの構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the processor according to the fourth embodiment. 図１２は、順特性算出部の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit. 図１３は、電力増幅器のモデルの具体例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a specific example of the model of the power amplifier. 図１４は、実施の形態５に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the RRH according to the fifth embodiment. 図１５は、実施の形態６に係るＲＲＨの構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the RRH according to the sixth embodiment. 図１６は、順特性算出部の構成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit. 図１７は、更新期間の具体例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a specific example of the update period.

以下、本願が開示するマルチアンテナ通信装置及び歪み補償方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a multi-antenna communication device and a distortion compensation method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る通信システムの一例を示す図である。図１に示す通信システムにおいては、ＢＢＵ（BaseBand Unit）１０に複数のＲＲＨ（Remote Radio Head）１００が接続されており、ＲＲＨ１００とＵＥ（User Equipment）２０とが無線通信する。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a communication system according to the first embodiment. In the communication system shown in FIG. 1, a plurality of RRHs (Remote Radio Heads) 100 are connected to a BBU (BaseBand Unit) 10, and the RRH 100 and a UE (User Equipment) 20 wirelessly communicate with each other.

ＢＢＵ１０は、信号に対するベースバンド処理を実行する装置であり、例えば情報を符号化して送信ベースバンド信号を生成しＲＲＨ１００へ送信したり、ＲＲＨ１００から受信した受信ベースバンド信号を復号したりする。 The BBU 10 is a device that executes baseband processing on a signal, and for example, encodes information to generate a transmission baseband signal and transmits it to the RRH 100, or decodes a reception baseband signal received from the RRH 100.

ＲＲＨ１００は、ＢＢＵ１０と有線接続され、ＢＢＵ１０が生成した送信ベースバンド信号に無線送信処理を施したり、ＵＥ２０からの受信信号に無線受信処理を施して受信ベースバンド信号を生成しＢＢＵ１０へ送信したりする。また、ＲＲＨ１００は、複数のアンテナ素子を有するマルチアンテナ通信装置であり、ＵＥ２０との無線通信に際しては、複数のアンテナ素子それぞれにおいて位相シフトを施し、ビームフォーミングを行う。 The RRH 100 is wire-connected to the BBU 10 and performs wireless transmission processing on the transmission baseband signal generated by the BBU 10 or performs wireless reception processing on the reception signal from the UE 20 to generate a reception baseband signal and transmits the reception baseband signal to the BBU 10. .. Further, the RRH 100 is a multi-antenna communication device having a plurality of antenna elements, and performs radio wave communication with the UE 20 by performing phase shift on each of the plurality of antenna elements and performing beamforming.

図１においては、１つのＵＥ２０を図示しているが、ＲＲＨ１００は、複数のサブアレイを有し、複数のＵＥ２０に対してそれぞれビームを形成する。すなわち、ＲＲＨ１００が備える複数のアンテナ素子は、複数のサブアレイにグループ分けされており、それぞれのサブアレイに属するアンテナ素子によって異なる方向を向くビームが形成される。 Although one UE 20 is illustrated in FIG. 1, the RRH 100 has a plurality of sub-arrays and forms a beam for each of the plurality of UEs 20. That is, the plurality of antenna elements included in the RRH 100 are grouped into a plurality of sub-arrays, and the antenna elements belonging to each sub-array form beams pointing in different directions.

さらに、ＲＲＨ１００は、アンテナ素子ごとに設けられた電力増幅器において発生する非線形歪みを補償するデジタルプリディストーションを実行する。デジタルプリディストーションにおいては、送信信号に歪み補償係数が乗算されるが、歪み補償係数の更新は、すべてのサブアレイに属するアンテナ素子からのフィードバック信号を合成して得られる合成フィードバック信号に基づいて実行される。ＲＲＨ１００の構成及び動作については、後に詳述する。 Further, the RRH 100 executes digital predistortion for compensating for the non-linear distortion generated in the power amplifier provided for each antenna element. In digital predistortion, the transmission signal is multiplied by the distortion compensation coefficient, but the distortion compensation coefficient is updated based on the combined feedback signal obtained by combining the feedback signals from the antenna elements belonging to all the sub-arrays. It The configuration and operation of the RRH 100 will be described in detail later.

なお、ＢＢＵ１０及びＲＲＨ１００は、それぞれＣＵ（Centralized Unit）及びＤＵ（Distributed Unit）と呼ばれることもあり、ＣＵ及びＤＵの組み合わせが基地局装置として機能する。この場合、ＣＵとしてのＢＢＵ１０は、コアネットワークに接続されても良い。また、ＣＵとしてのＢＢＵ１０は、さらにコントロールプレーンの処理を実行する装置とユーザプレーンの処理を実行する装置とに分割されても良い。 The BBU 10 and the RRH 100 may also be referred to as CU (Centralized Unit) and DU (Distributed Unit), respectively, and the combination of CU and DU functions as a base station device. In this case, the BBU 10 as the CU may be connected to the core network. Further, the BBU 10 as the CU may be further divided into a device that executes processing of the control plane and a device that executes processing of the user plane.

ＵＥ２０は、例えば携帯電話機やスマートフォンなどのユーザ端末装置であり、ＲＲＨ１００との間で無線通信する。 The UE 20 is a user terminal device such as a mobile phone or a smartphone, and wirelessly communicates with the RRH 100.

図２は、実施の形態１に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図２に示すＲＲＨ１００は、通信インタフェース部（以下「通信Ｉ／Ｆ部」と略記する）１１０、プロセッサ１２０、メモリ１３０、Ｄ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂ、フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂ、合成部１６０及びＡ／Ｄ変換部１７０を有する。なお、図２は、２つのサブアレイ（以下「サブアレイＡ」及び「サブアレイＢ」という）を有するＲＲＨ１００の構成を示すが、ＲＲＨ１００が有するサブアレイの数は３つ以上であっても良い。また、図２においては、ＵＥ２０へ信号を送信する処理に関連する処理部を図示しており、ＵＥ２０から信号を受信する処理に関連する処理部の図示を省略している。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of RRH 100 according to the first embodiment. The RRH 100 shown in FIG. 2 includes a communication interface unit (hereinafter abbreviated as “communication I/F unit”) 110, a processor 120, a memory 130, D/A conversion units 140a and 140b, phase shifters 150a and 150b, a combining unit 160, and It has an A/D converter 170. Although FIG. 2 shows the configuration of the RRH 100 having two sub-arrays (hereinafter referred to as “sub-array A” and “sub-array B”), the RRH 100 may have three or more sub-arrays. Further, in FIG. 2, a processing unit related to a process of transmitting a signal to the UE 20 is illustrated, and a processing unit related to a process of receiving a signal from the UE 20 is omitted.

通信Ｉ／Ｆ部１１０は、ＢＢＵ１０と有線接続されるインタフェースであり、ＢＢＵ１０との間でベースバンド信号を送受信する。具体的には、通信Ｉ／Ｆ部１１０は、ＢＢＵ１０から送信された送信ベースバンド信号を受信し、受信ベースバンド信号をＢＢＵ１０へ送信する。 The communication I/F unit 110 is an interface connected to the BBU 10 by wire, and transmits/receives a baseband signal to/from the BBU 10. Specifically, the communication I/F unit 110 receives the transmission baseband signal transmitted from the BBU 10 and transmits the reception baseband signal to the BBU 10.

プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、ＲＲＨ１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１２０は、ルックアップテーブル（LookUp Table：以下「ＬＵＴ」と略記する）１２１ａ、１２１ｂ、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂ、順特性算出部１２３及び逆数算出部１２４ａ、１２４ｂを有する。 The processor 120 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), a DSP (Digital Signal Processor), and the like, and integrally controls the entire RRH 100. Specifically, the processor 120 includes lookup tables (LookUp Table: abbreviated as “LUT” hereinafter) 121a and 121b, distortion compensation units 122a and 122b, a forward characteristic calculation unit 123, and inverse number calculation units 124a and 124b.

ＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂは、サブアレイＡ及びサブアレイＢに対応して設けられ、それぞれのサブアレイにおいて用いられる歪み補償係数を記憶する。すなわち、ＬＵＴ１２１ａは、サブアレイＡに属するアンテナ素子に設けられた電力増幅器において発生する非線形歪みを補償する歪み補償係数を記憶し、ＬＵＴ１２１ｂは、サブアレイＢに属するアンテナ素子に設けられた電力増幅器において発生する非線形歪みを補償する歪み補償係数を記憶する。これらの歪み補償係数は、アンテナ素子に設けられた個々の電力増幅器において発生する非線形歪みがサブアレイごとに合成されて得られる歪みの逆特性の歪みである。 The LUTs 121a and 121b are provided corresponding to the sub-array A and the sub-array B, and store the distortion compensation coefficient used in each sub-array. That is, the LUT 121a stores the distortion compensation coefficient for compensating the non-linear distortion generated in the power amplifier provided in the antenna element belonging to the sub array A, and the LUT 121b is generated in the power amplifier provided in the antenna element belonging to the sub array B. A distortion compensation coefficient for compensating for non-linear distortion is stored. These distortion compensation coefficients are distortions having inverse characteristics of distortions obtained by combining non-linear distortions generated in individual power amplifiers provided in the antenna element for each sub-array.

また、ＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂにおいては、それぞれのサブアレイのベースバンド信号の電力に対応付けて歪み補償係数が記憶されており、ＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂにベースバンド信号が入力されると、ベースバンド信号の電力に対応する歪み補償係数が歪み補償部１２２ａ、１２２ｂへ出力される。 Further, in the LUTs 121a and 121b, the distortion compensation coefficient is stored in association with the power of the baseband signal of each sub-array, and when the baseband signal is input to the LUTs 121a and 121b, the distortion compensation coefficient corresponds to the power of the baseband signal. The distortion compensation coefficient is output to the distortion compensation units 122a and 122b.

歪み補償部１２２ａ、１２２ｂは、サブアレイＡ及びサブアレイＢに対応して設けられ、それぞれのサブアレイのベースバンド信号を歪み補償してプリディストーション信号を生成する。具体的には、歪み補償部１２２ａは、サブアレイＡのベースバンド信号にＬＵＴ１２１ａから出力された歪み補償係数を乗算し、サブアレイＡのプリディストーション信号を生成する。また、歪み補償部１２２ｂは、サブアレイＢのベースバンド信号にＬＵＴ１２１ｂから出力された歪み補償係数を乗算し、サブアレイＢのプリディストーション信号を生成する。歪み補償部１２２ａ、１２２ｂは、プリディストーション信号をそれぞれ対応するＤ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂへ出力するとともに、順特性算出部１２３へ出力する。 The distortion compensators 122a and 122b are provided corresponding to the sub-array A and the sub-array B, and distortion-compensate the baseband signals of the respective sub-arrays to generate a pre-distortion signal. Specifically, the distortion compensator 122a multiplies the baseband signal of the sub-array A by the distortion compensation coefficient output from the LUT 121a to generate the pre-distortion signal of the sub-array A. Further, the distortion compensator 122b multiplies the baseband signal of the sub-array B by the distortion compensation coefficient output from the LUT 121b to generate a pre-distortion signal of the sub-array B. The distortion compensators 122a and 122b output the predistortion signals to the corresponding D/A converters 140a and 140b, respectively, and also to the forward characteristic calculator 123.

順特性算出部１２３は、電力増幅器によって信号が増幅される際に発生する非線形歪みと同等の順特性をサブアレイごとに算出する。すなわち、順特性算出部１２３は、個々の電力増幅器において発生する非線形歪みがサブアレイごとに合成されて得られる歪みと同等の順特性を算出する。このとき、順特性算出部１２３は、サブアレイごとのプリディストーション信号に順特性の歪みを乗算してサブアレイごとの送信信号レプリカを生成した後、各サブアレイの送信信号レプリカを合成し、合成レプリカを生成する。そして、順特性算出部１２３は、すべてのサブアレイに属するアンテナ素子からのフィードバック信号を合成して得られる合成フィードバック信号と合成レプリカとの誤差が小さくなるようにプリディストーション信号に乗算される順特性を更新する。順特性算出部１２３は、更新される順特性を定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力する。なお、順特性算出部１２３の具体的な構成については、後に詳述する。 The forward characteristic calculation unit 123 calculates, for each sub-array, a forward characteristic equivalent to the non-linear distortion that occurs when a signal is amplified by the power amplifier. That is, the forward characteristic calculation unit 123 calculates the forward characteristic equivalent to the distortion obtained by combining the non-linear distortion generated in each power amplifier for each sub-array. At this time, the forward characteristic calculation unit 123 generates a transmission signal replica for each subarray by multiplying the predistortion signal for each subarray by the distortion of the forward characteristic, and then combines the transmission signal replicas for each subarray to generate a combined replica. To do. Then, the forward characteristic calculation unit 123 determines the forward characteristic by which the predistortion signal is multiplied so that the error between the combined feedback signal obtained by combining the feedback signals from the antenna elements belonging to all the sub-arrays and the combined replica becomes small. Update. The forward characteristic calculating unit 123 periodically outputs the updated forward characteristic to the reciprocal calculating units 124a and 124b. Note that the specific configuration of the forward characteristic calculation unit 123 will be described later in detail.

逆数算出部１２４ａ、１２４ｂは、順特性算出部１２３から定期的に出力されるサブアレイごとの順特性の逆数を算出する。そして、逆数算出部１２４ａ、１２４ｂは、算出した逆数をそれぞれのサブアレイの歪み補償係数として、ＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂに記憶させる。 The reciprocal calculation units 124a and 124b calculate the reciprocal of the forward characteristic for each sub-array, which is periodically output from the forward characteristic calculation unit 123. Then, the reciprocal calculation units 124a and 124b store the calculated reciprocals in the LUTs 121a and 121b as the distortion compensation coefficients of the respective sub-arrays.

メモリ１３０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１２０によって処理が実行される際に、種々の情報を記憶する。 The memory 130 includes, for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory), and stores various kinds of information when the processor 120 executes processing.

Ｄ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂは、プロセッサ１２０によって歪み補償されたプリディストーション信号をＤ／Ａ変換する。Ｄ／Ａ変換により得られたアナログの信号は、アップコンバータによってアップコンバートされ、無線周波数の送信信号となる。 The D/A converters 140a and 140b perform D/A conversion on the predistortion signal whose distortion is compensated by the processor 120. The analog signal obtained by the D/A conversion is up-converted by the up converter and becomes a radio frequency transmission signal.

フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂは、サブアレイごとの送信信号をそれぞれアンテナ素子数分だけ分波し、それぞれのアンテナ素子の信号の位相をシフトさせる。これにより、フェーズシフタ１５０ａは、サブアレイＡの送信ビームを形成し、フェーズシフタ１５０ｂは、サブアレイＢの送信ビームを形成する。フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂによって位相がシフトされた信号は、それぞれアンテナ素子ごとの電力増幅器によって増幅され、アンテナ素子から送信される。電力増幅器による増幅の際には非線形歪みが発生するが、本実施の形態においては、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂによって歪み補償が実行されているため、サブアレイごとの信号が各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成されると、合成された信号に含まれる非線形歪み成分は低減される。 The phase shifters 150a and 150b demultiplex the transmission signals for each sub-array by the number of antenna elements, and shift the phase of the signal of each antenna element. Thereby, the phase shifter 150a forms the transmission beam of the sub-array A, and the phase shifter 150b forms the transmission beam of the sub-array B. The signals whose phases have been shifted by the phase shifters 150a and 150b are amplified by the power amplifier for each antenna element and transmitted from the antenna element. Although non-linear distortion occurs during amplification by the power amplifier, in the present embodiment, since distortion compensation is performed by the distortion compensating units 122a and 122b, a signal for each sub-array is transmitted from each antenna element. When combined in the wireless space, the non-linear distortion component included in the combined signal is reduced.

合成部１６０は、各アンテナ素子の電力増幅器によって増幅された信号を合成してプロセッサ１２０へフィードバックする。具体的には、合成部１６０は、すべてのサブアレイに属するアンテナ素子の電力増幅器から出力された信号をフィードバックさせ、これらのフィードバック信号を合成して合成フィードバック信号（以下「合成ＦＢ信号」と略記する）を生成する。すなわち、合成部１６０は、サブアレイとは無関係にすべてのアンテナ素子の電力増幅器から出力された信号を合成することにより、合成ＦＢ信号を生成する。合成ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされ、ベースバンド周波数の合成ＦＢ信号となる。 The combining unit 160 combines the signals amplified by the power amplifiers of the antenna elements and feeds them back to the processor 120. Specifically, the combining unit 160 feeds back the signals output from the power amplifiers of the antenna elements belonging to all the sub-arrays, combines these feedback signals, and a combined feedback signal (hereinafter abbreviated as “combined FB signal”). ) Is generated. That is, combining section 160 generates a combined FB signal by combining the signals output from the power amplifiers of all the antenna elements regardless of the sub-array. The combined FB signal is down-converted by the down converter to become a combined FB signal having a baseband frequency.

Ａ／Ｄ変換部１７０は、合成ＦＢ信号をＡ／Ｄ変換する。合成ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の順特性算出部１２３へ出力される。アンテナ素子ごとの電力増幅器からＡ／Ｄ変換部１７０までのフィードバック経路においては、合成部１６０がサブアレイとは無関係にすべてのアンテナ素子のフィードバック信号を合成し、以後は合成ＦＢ信号がフィードバックされる。このため、サブアレイの数が複数であってもダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部１７０は１つずつで済み、フィードバック系の回路規模は最小限に抑制される。また、フィードバック系のアナログ回路が削減される一方で、順特性算出部１２３及び逆数算出部１２４ａ、１２４ｂによるデジタル処理が増加するが、デジタル処理の増加量は無視できるほど小さい。 The A/D conversion unit 170 performs A/D conversion on the combined FB signal. The combined FB signal is output to the forward characteristic calculation unit 123 of the processor 120. In the feedback path from the power amplifier for each antenna element to the A/D converter 170, the combiner 160 combines the feedback signals of all the antenna elements regardless of the sub-array, and thereafter the combined FB signal is fed back. Therefore, even if the number of sub-arrays is plural, only one down converter and one A/D converter 170 are required, and the circuit scale of the feedback system is suppressed to the minimum. Further, while the analog circuit of the feedback system is reduced, the digital processing by the forward characteristic calculation unit 123 and the reciprocal calculation units 124a and 124b increases, but the increase amount of the digital processing is negligible.

図３は、順特性算出部１２３の構成を示すブロック図である。図３に示す順特性算出部１２３は、位相シフト部２０１ａ、２０１ｂ、合成部２０２ａ、２０２ｂ、順特性ルックアップテーブル（以下「順特性ＬＵＴ」と略記する）２０３ａ、２０３ｂ、乗算部２０４ａ、２０４ｂ、加算部２０５、誤差算出部２０６及び係数更新部２０７を有する。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit 123. The forward characteristic calculation unit 123 illustrated in FIG. 3 includes phase shift units 201a and 201b, combining units 202a and 202b, forward characteristic lookup tables (hereinafter abbreviated as “forward characteristic LUTs”) 203a and 203b, and multiplication units 204a and 204b. It has an addition unit 205, an error calculation unit 206, and a coefficient update unit 207.

位相シフト部２０１ａ、２０１ｂは、歪み補償後のプリディストーション信号（図中「ＰＤ信号」と示す）の位相を各サブアレイのフェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂと同じようにシフトする。すなわち、位相シフト部２０１ａは、歪み補償部１２２ａから出力されるプリディストーション信号をサブアレイＡに属するアンテナ素子数の信号に分波し、各信号に対してフェーズシフタ１５０ａと同じ位相を付与する（位相をフェーズシフタ１５０ａと同様にシフトする）。また、位相シフト部２０１ｂは、歪み補償部１２２ｂから出力されるプリディストーション信号をサブアレイＢに属するアンテナ素子数の信号に分波し、各信号の位相をフェーズシフタ１５０ｂと同様にシフトする。 The phase shift units 201a and 201b shift the phase of the predistortion signal after distortion compensation (shown as "PD signal" in the figure) in the same manner as the phase shifters 150a and 150b of each sub-array. That is, the phase shifter 201a demultiplexes the predistortion signal output from the distortion compensator 122a into signals of the number of antenna elements belonging to the sub-array A, and gives each signal the same phase as the phase shifter 150a (phase Are shifted in the same manner as the phase shifter 150a). The phase shifter 201b demultiplexes the predistortion signal output from the distortion compensator 122b into signals of the number of antenna elements belonging to the sub-array B, and shifts the phase of each signal similarly to the phase shifter 150b.

合成部２０２ａ、２０２ｂは、それぞれ位相シフト部２０１ａ、２０１ｂから出力される信号を合成する。 The combining units 202a and 202b combine the signals output from the phase shift units 201a and 201b, respectively.

順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂは、それぞれのサブアレイに属する複数の電力増幅器を１つの電力増幅器と見なす場合の順特性を記憶する。すなわち、順特性ＬＵＴ２０３ａは、サブアレイＡに属するアンテナ素子に設けられた電力増幅器すべてを１つの電力増幅器と見なし、この電力増幅器によって信号が増幅される場合に発生する非線形歪みに対応する順特性を記憶する。また、順特性ＬＵＴ２０３ｂは、サブアレイＢに属するアンテナ素子に設けられた電力増幅器すべてを１つの電力増幅器と見なし、この電力増幅器によって信号が増幅される場合に発生する非線形歪みに対応する順特性を記憶する。 The forward characteristics LUTs 203a and 203b store the forward characteristics when a plurality of power amplifiers belonging to each sub-array are regarded as one power amplifier. That is, the forward characteristic LUT 203a regards all the power amplifiers provided in the antenna elements belonging to the sub-array A as one power amplifier, and stores the forward characteristic corresponding to the non-linear distortion that occurs when a signal is amplified by this power amplifier. To do. Further, the forward characteristic LUT 203b regards all the power amplifiers provided in the antenna elements belonging to the sub-array B as one power amplifier, and stores the forward characteristic corresponding to the non-linear distortion generated when the signal is amplified by this power amplifier. To do.

また、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂにおいては、それぞれのサブアレイのベースバンド信号の電力に対応付けて順特性が記憶されており、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂにベースバンド信号が入力されると、ベースバンド信号の電力に対応する順特性が乗算部２０４ａ、２０４ｂへ出力される。さらに、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂは、電力ごとの順特性を定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力する。 Further, in the forward characteristic LUTs 203a and 203b, the forward characteristic is stored in association with the power of the baseband signal of each sub-array, and when the baseband signal is input to the forward characteristic LUTs 203a and 203b, the baseband signal The forward characteristic corresponding to the electric power is output to the multiplication units 204a and 204b. Furthermore, the forward characteristic LUTs 203a and 203b periodically output the forward characteristic for each power to the reciprocal calculation units 124a and 124b.

乗算部２０４ａ、２０４ｂは、それぞれのサブアレイのプリディストーション信号に順特性を乗算して、サブアレイごとの送信信号レプリカを生成する。具体的には、乗算部２０４ａは、位相シフト部２０１ａによって位相がシフトされたサブアレイＡのプリディストーション信号に順特性ＬＵＴ２０３ａから出力された順特性を乗算し、サブアレイＡの送信信号レプリカを生成する。また、乗算部２０４ｂは、位相シフト部２０１ｂによって位相がシフトされたサブアレイＢのプリディストーション信号に順特性ＬＵＴ２０３ｂから出力された順特性を乗算し、サブアレイＢの送信信号レプリカを生成する。 The multiplying units 204a and 204b multiply the predistortion signals of the respective sub-arrays by the forward characteristic to generate a transmission signal replica for each sub-array. Specifically, the multiplication unit 204a multiplies the predistortion signal of the subarray A whose phase has been shifted by the phase shift unit 201a by the forward characteristic output from the forward characteristic LUT 203a to generate a transmission signal replica of the subarray A. Also, the multiplication unit 204b multiplies the predistortion signal of the sub-array B whose phase has been shifted by the phase shift unit 201b by the forward characteristic output from the forward characteristic LUT 203b to generate a transmission signal replica of the sub-array B.

加算部２０５は、サブアレイごとの送信信号レプリカを合成する。そして、加算部２０５は、送信信号レプリカを合成して得られた合成レプリカを誤差算出部２０６へ出力する。 Adder 205 combines the transmission signal replicas for each sub-array. Then, addition section 205 outputs the combined replica obtained by combining the transmission signal replicas to error calculation section 206.

誤差算出部２０６は、合成レプリカとＡ／Ｄ変換部１７０から出力される合成ＦＢ信号との誤差を算出し、算出結果を誤差信号として係数更新部２０７へ出力する。合成レプリカはサブアレイごとの送信信号レプリカを合成したものであり、合成ＦＢ信号はすべてのアンテナ素子からの送信信号を合成したものであるため、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶された順特性が各アンテナ素子の電力増幅器の順特性を完全に再現していれば、合成レプリカと合成ＦＢ信号の誤差は０になる。 The error calculation unit 206 calculates an error between the combined replica and the combined FB signal output from the A/D conversion unit 170, and outputs the calculation result to the coefficient updating unit 207 as an error signal. The combined replica is a combination of the transmission signal replicas of the sub-arrays, and the combined FB signal is a combination of the transmission signals from all the antenna elements. Therefore, the forward characteristics stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b are different for each antenna. If the forward characteristic of the power amplifier of the element is completely reproduced, the error between the combined replica and the combined FB signal becomes zero.

係数更新部２０７は、誤差算出部２０６から出力される誤差信号に基づいて、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶された順特性を更新する。具体的には、係数更新部２０７は、例えば最小平均二乗（ＬＭＳ：Least Mean Square）アルゴリズムを用いて、誤差信号を最小にする順特性を算出する。そして、係数更新部２０７は、算出した順特性を順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶させる。上述したように、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶された順特性が各アンテナ素子の電力増幅器の順特性を完全に再現していれば、合成レプリカと合成ＦＢ信号の誤差は０になるため、誤差信号を最小にすることにより、正確な順特性を算出することができる。 The coefficient updating unit 207 updates the forward characteristic stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b based on the error signal output from the error calculating unit 206. Specifically, the coefficient updating unit 207 calculates the forward characteristic that minimizes the error signal by using, for example, the Least Mean Square (LMS) algorithm. Then, the coefficient updating unit 207 stores the calculated forward characteristic in the forward characteristic LUTs 203a and 203b. As described above, if the forward characteristic stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b completely reproduces the forward characteristic of the power amplifier of each antenna element, the error between the combined replica and the combined FB signal becomes 0, and thus the error An accurate forward characteristic can be calculated by minimizing the signal.

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償方法について、図４に示すフロー図を参照しながら説明する。 Next, a distortion compensation method in the RRH 100 configured as above will be described with reference to the flow chart shown in FIG.

ＢＢＵ１０から送信されたベースバンド信号は、通信Ｉ／Ｆ部１１０によって受信され、プロセッサ１２０へ入力される。そして、サブアレイＡ及びサブアレイＢそれぞれのベースバンド信号は、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂによって歪み補償され、得られたプリディストーション信号がＤ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂへ出力される。 The baseband signal transmitted from the BBU 10 is received by the communication I/F unit 110 and input to the processor 120. Then, the baseband signals of the sub-array A and the sub-array B are distortion-compensated by the distortion compensators 122a and 122b, and the obtained predistortion signals are output to the D/A converters 140a and 140b.

なお、以下においては、サブアレイごとのベースバンド信号をベースバンド信号ｘ１、ｘ２とし、サブアレイごとのプリディストーション信号をプリディストーション信号ｕ１、ｕ２とする。ＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂから出力される、ベースバンド信号ｘ１、ｘ２の電力ｉ1、ｉ2に対応する歪み補償係数をそれぞれLUT1,inv(i1)、LUT2,inv(i2)とすれば、ベースバンド信号ｘ１、ｘ２とプリディストーション信号ｕ１、ｕ２との関係は下記の式（１）のように表すことができる。

Figure 2020107934
In the following, the baseband signals for each sub-array are referred to as baseband signals x1 and x2, and the predistortion signals for each subarray are referred to as predistortion signals u1 and u2. If the distortion compensation coefficients corresponding to the powers i 1 and i 2 of the baseband signals x1 and x2 output from the LUTs 121a and 121b are LUT 1,inv (i 1 ) and LUT 2,inv (i 2 ), respectively, The relationship between the baseband signals x1 and x2 and the predistortion signals u1 and u2 can be expressed by the following equation (1).
Figure 2020107934

各サブアレイのベースバンド信号ｘ１、ｘ２及びプリディストーション信号ｕ１、ｕ２は、順特性算出部１２３へも出力され、後述する順特性の算出に用いられる。 The baseband signals x1 and x2 and the predistortion signals u1 and u2 of each sub-array are also output to the forward characteristic calculation unit 123 and used for calculating the forward characteristic described later.

サブアレイごとのプリディストーション信号ｕ１、ｕ２は、Ｄ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂによってＤ／Ａ変換され、アップコンバートされた後、フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂによる位相のシフトが施される。これにより、サブアレイごとのビームが形成され、各アンテナ素子の送信信号は、電力増幅器によって増幅されて送信される（ステップＳ１０１）。各アンテナ素子の電力増幅器においては非線形歪みが発生するが、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂによってサブアレイごとの歪み補償が実行されているため、サブアレイごとの送信信号が各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成されると、合成された信号に含まれる非線形歪み成分は低減される。 The pre-distortion signals u1 and u2 for each sub-array are D/A converted by the D/A converters 140a and 140b, up-converted, and then phase-shifted by the phase shifters 150a and 150b. Thereby, a beam is formed for each sub-array, and the transmission signal of each antenna element is amplified by the power amplifier and transmitted (step S101). Non-linear distortion occurs in the power amplifier of each antenna element, but since distortion compensation for each sub-array is performed by the distortion compensators 122a and 122b, a transmission signal for each sub-array is transmitted from each antenna element and is transmitted in the wireless space. When combined, the non-linear distortion component contained in the combined signal is reduced.

各アンテナ素子から送信される送信信号は、合成部１６０によってフィードバックされ、サブアレイに関わらずにすべてのアンテナ素子の送信信号が合成されることにより、合成ＦＢ信号が生成される（ステップＳ１０２）。合成ＦＢ信号は、ダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換部１７０によってＡ／Ｄ変換される。このように、すべてのアンテナ素子の送信信号が合成されて合成ＦＢ信号が生成され、合成ＦＢ信号に対するダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換が実行されるため、複数のサブアレイに対して共通のダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部１７０が１つずつあれば良い。結果として、フィードバック系のアナログ回路の回路規模増大を抑制することができる。 The transmission signal transmitted from each antenna element is fed back by the combining unit 160, and the transmission signals of all the antenna elements are combined regardless of the sub-array to generate a combined FB signal (step S102). The combined FB signal is down-converted and A/D converted by the A/D converter 170. In this way, the transmission signals of all the antenna elements are combined to generate a combined FB signal, and down conversion and A/D conversion are performed on the combined FB signal. It suffices if there is only one A/D converter 170. As a result, it is possible to suppress the increase in the circuit scale of the feedback analog circuit.

Ａ／Ｄ変換された合成ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の順特性算出部１２３へ出力される。一方、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂから出力されたプリディストーション信号ｕ１、ｕ２には、順特性算出部１２３の位相シフト部２０１ａ、２０１ｂによって、フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂと同様の位相シフトが施される（ステップＳ１０３）。そして、位相シフトされたサブアレイごとのプリディストーション信号ｕ１、ｕ２には、乗算部２０４ａ、２０４ｂによって、ベースバンド信号の電力に対応する順特性が乗算され、サブアレイごとの送信信号レプリカが生成される（ステップＳ１０４）。すなわち、サブアレイごとのベースバンド信号ｘ１、ｘ２の電力ｉ1、ｉ2に対応する順特性LUT1(i1)、LUT2(i2)が順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂから乗算部２０４ａ、２０４ｂへ出力され、サブアレイごとのプリディストーション信号ｕ１、ｕ２に乗算される。したがって、サブアレイごとの送信信号レプリカｒ１、ｒ２は、下記の式（２）によって表される。

Figure 2020107934
The A/D converted combined FB signal is output to the forward characteristic calculating unit 123 of the processor 120. On the other hand, the predistortion signals u1 and u2 output from the distortion compensators 122a and 122b are subjected to the same phase shift as the phase shifters 150a and 150b by the phase shifters 201a and 201b of the forward characteristic calculator 123 ( Step S103). Then, the pre-distortion signals u1 and u2 for each sub-array that have been phase-shifted are multiplied by the forward characteristics corresponding to the power of the baseband signal by the multiplication units 204a and 204b to generate the transmission signal replica for each sub-array ( Step S104). That is, the forward characteristic LUT 1 (i 1 ) and LUT 2 (i 2 ) corresponding to the powers i 1 and i 2 of the baseband signals x1 and x2 for each sub-array are output from the forward characteristic LUTs 203a and 203b to the multiplication units 204a and 204b. Then, the pre-distortion signals u1 and u2 for each sub-array are multiplied. Therefore, the transmission signal replicas r1 and r2 for each sub-array are represented by the following equation (2).
Figure 2020107934

ただし、式（２）において、Ｎはサブアレイに属するアンテナ素子の数、ｊは虚数単位、φ1,k、φ2,kはサブアレイ内のｋ番目のアンテナ素子の送信信号の位相シフトを示す。 However, in Expression (2), N represents the number of antenna elements belonging to the sub-array, j represents an imaginary unit, and φ 1,k and φ 2,k represent the phase shift of the transmission signal of the k-th antenna element in the sub-array.

サブアレイごとの送信信号レプリカｒ１、ｒ２は、加算部２０５によって合成され（ステップＳ１０５）、得られた合成レプリカｙ＾と合成ＦＢ信号ｙとの誤差信号ｅが誤差算出部２０６によって算出される（ステップＳ１０６）。すなわち、誤差算出部２０６によって、下記の式（３）の演算が実行される。

Figure 2020107934
The transmission signal replicas r1 and r2 for each sub-array are combined by the adder 205 (step S105), and the error signal e between the obtained combined replica y^ and the combined FB signal y is calculated by the error calculator 206 (step S105). S106). That is, the error calculation unit 206 executes the calculation of the following formula (3).
Figure 2020107934

誤差信号ｅは、係数更新部２０７へ出力され、係数更新部２０７によって誤差信号ｅを小さくする順特性LUT1(i1)、LUT2(i2)が算出される（ステップＳ１０７）。具体的には、例えばＬＭＳアルゴリズムが用いられて、下記の式（４）により順特性LUT1(i1)、LUT2(i2)が算出される。

Figure 2020107934
The error signal e is output to the coefficient updating unit 207, and the coefficient updating unit 207 calculates forward characteristics LUT 1 (i 1 ) and LUT 2 (i 2 ) that reduce the error signal e (step S107). Specifically, for example, the LMS algorithm is used to calculate the forward characteristic LUT 1 (i 1 ) and LUT 2 (i 2 ) by the following equation (4).
Figure 2020107934

ただし、式（４）において、μ1、μ2はＬＭＳアルゴリズムのステップサイズパラメータを示し、ｕ１*、ｕ２*はそれぞれｕ１、ｕ２の複素共役を示す。順特性LUT1(i1)、LUT2(i2)の算出は、上式（４）のようにサブアレイごとに独立して実行される。これは、通常、サブアレイＡ及びサブアレイＢの送信信号ｘ１、ｘ２の相互相関が低く、送信信号ｘ１、ｘ２が互いに直交すると見なすことができるためである。 However, in Expression (4), μ 1 and μ 2 represent step size parameters of the LMS algorithm, and u1 * and u2 * represent complex conjugates of u1 and u2, respectively. The calculation of the forward characteristic LUT 1 (i 1 ) and LUT 2 (i 2 ) is independently performed for each sub-array as in the above equation (4). This is because the cross-correlation between the transmission signals x1 and x2 of the sub-array A and the sub-array B is usually low, and it can be considered that the transmission signals x1 and x2 are orthogonal to each other.

このようにして誤差信号ｅを小さくする順特性LUT1(i1)、LUT2(i2)が算出されると、これらの順特性LUT1(i1)、LUT2(i2)がそれぞれ順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶される。これにより、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂの更新が実行される。順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂの更新は、各アンテナ素子から信号が送信される間に繰り返して実行され、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶された順特性が定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力される。 When the forward characteristic LUT 1 (i 1 ) and LUT 2 (i 2 ) that reduce the error signal e are calculated in this way, these forward characteristic LUT 1 (i 1 ) and LUT 2 (i 2 ) are respectively calculated. It is stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b. As a result, the forward characteristic LUTs 203a and 203b are updated. The forward characteristic LUTs 203a and 203b are repeatedly updated while signals are transmitted from the respective antenna elements, and the forward characteristic stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b is periodically output to the reciprocal calculation units 124a and 124b. ..

そして、逆数算出部１２４ａ、１２４ｂによって、順特性の逆数が算出され（ステップＳ１０８）、算出された逆数が歪み補償係数としてＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂに記憶される。すなわち、歪み補償係数LUT1,inv(i1)、LUT2,inv(i2)が下記の式（５）によって更新される。

Figure 2020107934
Then, the reciprocal calculation units 124a and 124b calculate the reciprocal of the forward characteristic (step S108), and the calculated reciprocal is stored in the LUTs 121a and 121b as distortion compensation coefficients. That is, the distortion compensation coefficients LUT 1,inv (i 1 ) and LUT 2,inv (i 2 ) are updated by the following equation (5).
Figure 2020107934

そして、以降の送信信号ｘ１、ｘ２は、更新された歪み補償係数を用いて歪み補償される（ステップＳ１０９）。したがって、電力増幅器の順特性との誤差が小さい順特性の逆数が歪み補償係数として用いられるため、正確な歪み補償処理が可能となる。 Then, the subsequent transmission signals x1 and x2 are subjected to distortion compensation using the updated distortion compensation coefficient (step S109). Therefore, the reciprocal of the forward characteristic with a small error from the forward characteristic of the power amplifier is used as the distortion compensation coefficient, so that accurate distortion compensation processing can be performed.

以上のように、本実施の形態によれば、サブアレイごとに一括して歪み補償処理を施す場合に、サブアレイに関わらずすべてのアンテナ素子の送信信号を合成して合成ＦＢ信号を生成し、合成ＦＢ信号をフィードバックしてサブアレイごとの電力増幅器の順特性を推定する。そして、推定された順特性の逆数を算出し、算出された逆数をサブアレイごとの歪み補償係数として用いる。このため、歪み補償係数の更新のためのフィードバック系において、合成ＦＢ信号に対する１組のアナログ回路を設ければ良いため、フィードバック系の回路規模の増大を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, when collectively performing distortion compensation processing for each sub-array, the transmission signals of all antenna elements are combined regardless of the sub-array to generate a combined FB signal, and the combined FB signal is generated. The FB signal is fed back to estimate the forward characteristic of the power amplifier for each sub-array. Then, the reciprocal of the estimated forward characteristic is calculated, and the calculated reciprocal is used as the distortion compensation coefficient for each sub-array. Therefore, in the feedback system for updating the distortion compensation coefficient, it is sufficient to provide one set of analog circuits for the combined FB signal, so that it is possible to suppress an increase in the circuit scale of the feedback system.

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、サブアレイごとのビームの方向に応じて、順特性を更新する際の変動幅を変更する点である。 (Embodiment 2)
The feature of the second embodiment is that the variation width when updating the forward characteristic is changed according to the beam direction of each sub-array.

上記実施の形態１においては、各アンテナ素子の電力増幅器から出力された送信信号を単純に合成するため、合成ＦＢ信号は、各サブアレイから０度方向へ放射される信号を合成したものと等価である。なお、放射方向の角度は、図５に示すように、アンテナ素子の配列方向に対して垂直な方向を基準とする。このとき、サブアレイごとにビーム方向が異なるため、ビーム方向によって０度方向のパワーが異なり、サブアレイ間で合成ＦＢ信号に含まれる信号のレベル（電力又は振幅）が異なる。 In the above-described first embodiment, since the transmission signals output from the power amplifiers of the respective antenna elements are simply combined, the combined FB signal is equivalent to a combination of signals radiated in the 0 degree direction from each sub-array. is there. The angle of the radiation direction is based on the direction perpendicular to the array direction of the antenna elements as shown in FIG. At this time, since the beam direction differs for each sub-array, the power in the 0 degree direction differs depending on the beam direction, and the level (power or amplitude) of the signal included in the combined FB signal differs between the sub-arrays.

このため、合成ＦＢ信号に含まれるレベルが小さい信号については、誤差信号に占める誤差の割合が相対的に小さくなり、係数更新部２０７による順特性の更新時に収束性が悪くなることがある。そこで、実施の形態２においては、サブアレイごとのビーム方向が異なる場合でも、収束性を改善する方法について説明する。なお、実施の形態２に係る通信システムの構成は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。 Therefore, for a signal included in the combined FB signal having a low level, the ratio of the error in the error signal becomes relatively small, and the convergence may deteriorate when the coefficient updating unit 207 updates the forward characteristic. Therefore, in the second embodiment, a method of improving the convergence even if the beam directions of the sub-arrays are different will be described. Since the configuration of the communication system according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

まず、０度方向とビーム方向の振幅比について説明する。図５に示すサブアレイにおいて、アンテナ素子間隔をλ／２（λは波長を表す）、ビーム方向をθ0とする。各フェーズシフタの位相φnは下記の式（６）で表される。
φn＝−π・ｎ・sinθ0 ・・・（６） First, the amplitude ratio between the 0 degree direction and the beam direction will be described. In the sub-array shown in FIG. 5, the antenna element spacing is λ/2 (λ is the wavelength) and the beam direction is θ 0 . The phase φ n of each phase shifter is expressed by the following equation (6).
φ n =-π・n・sin θ 0 (6)

また、各アンテナ素子の電力増幅器を線形かつゲイン０ｄＢで近似すると、０度方向のアレイファクタｖ(0)は下記の式（７）で表され、電力増幅器から出力された送信信号の単純な合成となることがわかる。

Figure 2020107934
Further, when the power amplifier of each antenna element is linearly approximated by a gain of 0 dB, the array factor v(0) in the 0 degree direction is expressed by the following equation (7), and a simple combination of the transmission signals output from the power amplifiers is given. It turns out that
Figure 2020107934

一方、ビーム方向θ0のアレイファクタｖ(θ0)は下記の式（８）で表される。

Figure 2020107934
On the other hand, the array factor v(θ 0 ) in the beam direction θ 0 is expressed by the following equation (8).
Figure 2020107934

以上より、０度方向とビーム方向θ0の振幅比Ｒは、下記の式（９）によって算出することができる。

Figure 2020107934
From the above, the amplitude ratio R between the 0 degree direction and the beam direction θ 0 can be calculated by the following equation (9).
Figure 2020107934

実施の形態２においては、上記のように算出される振幅比Ｒを用いて、サブアレイごとに順特性を更新する際の変動幅を変更する。具体的には、例えば図２に示したＲＲＨ１００の構成において、順特性算出部１２３を図６のようにしても良い。図６は、順特性算出部１２３の構成を示すブロック図である。図６において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。 In the second embodiment, the amplitude range R calculated as described above is used to change the fluctuation range when updating the forward characteristic for each sub-array. Specifically, for example, in the configuration of the RRH 100 shown in FIG. 2, the forward characteristic calculation unit 123 may be as shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit 123. 6, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

振幅比算出部２５１は、サブアレイごとのビーム方向に関するビーム方向情報を取得し、取得したビーム方向に基づいて上式（９）の振幅比Ｒを算出する。 The amplitude ratio calculation unit 251 acquires beam direction information regarding the beam direction of each sub-array, and calculates the amplitude ratio R of the above equation (9) based on the acquired beam direction.

係数更新部２５２は、誤差算出部２０６から出力される誤差信号に基づいて、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶された順特性を更新する。具体的には、係数更新部２５２は、ＬＭＳアルゴリズムを用いて、誤差信号を最小にする順特性を算出する。このとき、係数更新部２５２は、振幅比Ｒに基づいて、ＬＭＳアルゴリズムのステップサイズパラメータを調整する。また、係数更新部２５２は、振幅比Ｒが０となるサブアレイに関しては、順特性の更新を実行しなくても良い。 The coefficient updating unit 252 updates the forward characteristic stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b based on the error signal output from the error calculating unit 206. Specifically, the coefficient updating unit 252 calculates the forward characteristic that minimizes the error signal by using the LMS algorithm. At this time, the coefficient updating unit 252 adjusts the step size parameter of the LMS algorithm based on the amplitude ratio R. Further, the coefficient updating unit 252 does not need to update the forward characteristic for the sub-array having the amplitude ratio R of 0.

このように、ＬＭＳアルゴリズムのステップサイズパラメータを振幅比Ｒに応じて調整することにより、サブアレイのビーム方向に応じて順特性を更新する際の変動幅が適切に増減され、収束性を改善することができる。 In this way, by adjusting the step size parameter of the LMS algorithm according to the amplitude ratio R, the fluctuation range when updating the forward characteristic according to the beam direction of the sub-array is appropriately increased or decreased, and the convergence is improved. You can

また、ＬＭＳアルゴリズムのステップサイズパラメータを調整する代わりに、フィードバック信号のゲインを調整することも可能である。図７は、実施の形態２に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図７において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。 It is also possible to adjust the gain of the feedback signal instead of adjusting the step size parameter of the LMS algorithm. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of RRH 100 according to the second embodiment. In FIG. 7, the same parts as those in FIG.

合成部２６０ａ、２６０ｂは、サブアレイごとの電力増幅器によって増幅された信号を合成する。具体的には、合成部２６０ａは、サブアレイＡに属するアンテナ素子の電力増幅器から出力された信号を合成し、合成部２６０ｂは、サブアレイＢに属するアンテナ素子の電力増幅器から出力された信号を合成する。 The combining units 260a and 260b combine the signals amplified by the power amplifiers for each sub-array. Specifically, combining section 260a combines the signals output from the power amplifiers of the antenna elements belonging to sub-array A, and combining section 260b combines the signals output from the power amplifiers of the antenna elements belonging to sub-array B. ..

ゲイン調整部２７０ａ、２７０ｂは、上式（９）の振幅比Ｒに基づいて、サブアレイごとの合成信号のゲインを調整する。 The gain adjusting units 270a and 270b adjust the gain of the combined signal for each sub-array based on the amplitude ratio R of the above equation (9).

合成部２８０は、ゲイン調整部２７０ａ、２７０ｂによってゲインが調整されたサブアレイごとの合成信号を合成し、合成ＦＢ信号を生成する。 The combining unit 280 combines the combined signals of the sub-arrays whose gains have been adjusted by the gain adjusting units 270a and 270b, and generates a combined FB signal.

このように、サブアレイごとの合成信号のゲインを振幅比Ｒに応じて調整することにより、サブアレイ間で合成ＦＢ信号に含まれる信号のレベル（電力又は振幅）が等しくなり、収束性を改善することができる。また、サブアレイごとの合成信号をさらに合成して合成ＦＢ信号を生成するため、サブアレイの数が複数であってもダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部１７０は１つずつで済み、フィードバック系の回路規模は最小限に抑制される。 In this way, by adjusting the gain of the combined signal for each sub-array according to the amplitude ratio R, the level (power or amplitude) of the signal included in the combined FB signal becomes equal between the sub-arrays, and the convergence is improved. You can Further, since the combined signal for each sub-array is further combined to generate the combined FB signal, only one down converter and one A/D converter 170 are required even if the number of sub-arrays is plural, and the circuit scale of the feedback system is large. Is suppressed to a minimum.

以上のように、本実施の形態によれば、サブアレイごとにビーム方向と０度方向の振幅比を算出し、振幅比に基づいて順特性を更新する際の変動幅を調整する。このため、各サブアレイのビーム方向が異なっていても、各サブアレイに関する順特性の更新が適切に実行され、収束性を改善することができる。 As described above, according to the present embodiment, the amplitude ratio in the beam direction and the 0° direction is calculated for each sub-array, and the fluctuation range when updating the forward characteristic is adjusted based on the amplitude ratio. For this reason, even if the beam directions of the sub-arrays are different, the forward characteristic of each sub-array is appropriately updated, and the convergence can be improved.

（実施の形態３）
実施の形態３の特徴は、電力増幅器から出力される信号にフェーズシフタによる位相シフトの逆位相を付与する点である。 (Embodiment 3)
The feature of the third embodiment is that a signal output from the power amplifier is provided with an opposite phase of the phase shift by the phase shifter.

実施の形態３に係る通信システムの構成は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。 Since the configuration of the communication system according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

図８は、実施の形態３に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図８において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図８に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００の順特性算出部１２３及び合成部１６０を順特性算出部３０１及び合成部３２０に代え、逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂを追加した構成を採る。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of RRH 100 according to the third embodiment. In FIG. 8, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The RRH 100 shown in FIG. 8 has a configuration in which the forward characteristic calculating unit 123 and the synthesizing unit 160 of the RRH 100 shown in FIG. 2 are replaced with the forward characteristic calculating unit 301 and the synthesizing unit 320, and anti-phase adding units 310a and 310b are added.

順特性算出部３０１は、電力増幅器によって信号が増幅される際に発生する非線形歪みと同等の順特性をサブアレイごとに算出する。すなわち、順特性算出部３０１は、個々の電力増幅器において発生する非線形歪みがサブアレイごとに合成されて得られる歪みと同等の順特性を算出する。このとき、順特性算出部３０１は、サブアレイごとのプリディストーション信号に順特性の歪みを乗算してサブアレイごとの送信信号レプリカを生成した後、各サブアレイの送信信号レプリカを合成し、合成レプリカを生成する。そして、順特性算出部３０１は、すべてのサブアレイに属するアンテナ素子からのフィードバック信号を合成して得られる合成ＦＢ信号と合成レプリカとの誤差が小さくなるようにプリディストーション信号に乗算される順特性を更新する。順特性算出部３０１は、更新される順特性を定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力する。なお、順特性算出部３０１の具体的な構成については、後に詳述する。 The forward characteristic calculation unit 301 calculates, for each sub-array, a forward characteristic equivalent to the non-linear distortion that occurs when the signal is amplified by the power amplifier. That is, the forward characteristic calculation unit 301 calculates the forward characteristic equivalent to the distortion obtained by combining the non-linear distortion generated in each power amplifier for each sub-array. At this time, the forward characteristic calculation unit 301 multiplies the predistortion signal for each subarray by the distortion of the forward characteristic to generate a transmission signal replica for each subarray, and then combines the transmission signal replicas for each subarray to generate a combined replica. To do. Then, the forward characteristic calculation unit 301 determines the forward characteristic by which the predistortion signal is multiplied so that the error between the combined FB signal obtained by combining the feedback signals from the antenna elements belonging to all the sub-arrays and the combined replica becomes small. Update. The forward characteristic calculating unit 301 periodically outputs the updated forward characteristic to the reciprocal calculating units 124a and 124b. The specific configuration of the forward characteristic calculation unit 301 will be described in detail later.

逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂは、各アンテナ素子の電力増幅器から出力される信号に対して、対応するフェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂにおける位相シフトの逆位相を付与する。すなわち、逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂは、それぞれの電力増幅器から出力される信号の位相を、フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂへ入力される前の信号の位相に戻す。 The anti-phase adders 310a and 310b apply the anti-phase of the phase shift in the corresponding phase shifters 150a and 150b to the signal output from the power amplifier of each antenna element. That is, the anti-phase adders 310a and 310b restore the phases of the signals output from the respective power amplifiers to the phases of the signals before being input to the phase shifters 150a and 150b.

合成部３２０は、逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂによって逆位相が付与された各アンテナ素子からのフィードバック信号を合成し、合成ＦＢ信号を生成する。すなわち、合成部３２０は、フィードバック信号の位相がもとに戻された後、サブアレイとは無関係にすべてのアンテナ素子からのフィードバック信号を合成することにより、合成ＦＢ信号を生成する。 The synthesizing unit 320 synthesizes the feedback signals from the respective antenna elements to which the antiphases have been imparted by the antiphase imparting units 310a and 310b, and generates a synthetic FB signal. That is, the combining unit 320 generates the combined FB signal by combining the feedback signals from all the antenna elements regardless of the sub-array after the phases of the feedback signals have been restored.

図９は、順特性算出部３０１の構成を示すブロック図である。図９において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図９に示す順特性算出部３０１は、図３に示す順特性算出部１２３の位相シフト部２０１ａ、２０１ｂを削除し、乗算部２０４ａ、２０４ｂを乗算部３１１ａ、３１１ｂに代えた構成を採る。 FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit 301. In FIG. 9, the same parts as those in FIG. The forward characteristic calculating unit 301 illustrated in FIG. 9 has a configuration in which the phase shift units 201a and 201b of the forward characteristic calculating unit 123 illustrated in FIG. 3 are deleted and the multiplying units 204a and 204b are replaced with the multiplying units 311a and 311b.

乗算部３１１ａ、３１１ｂは、それぞれのサブアレイのプリディストーション信号に順特性を乗算して、サブアレイごとの送信信号レプリカを生成する。具体的には、乗算部３１１ａは、サブアレイＡのプリディストーション信号に順特性ＬＵＴ２０３ａから出力された順特性を乗算し、サブアレイＡの送信信号レプリカを生成する。また、乗算部３１１ｂは、サブアレイＢのプリディストーション信号に順特性ＬＵＴ２０３ｂから出力された順特性を乗算し、サブアレイＢの送信信号レプリカを生成する。 The multiplying units 311a and 311b multiply the predistortion signals of the respective sub-arrays by the forward characteristic to generate a transmission signal replica for each sub-array. Specifically, the multiplication unit 311a multiplies the predistortion signal of the subarray A by the forward characteristic output from the forward characteristic LUT 203a to generate a transmission signal replica of the subarray A. In addition, the multiplication unit 311b multiplies the predistortion signal of the sub-array B by the forward characteristic output from the forward characteristic LUT 203b to generate a transmission signal replica of the sub-array B.

実施の形態３においては、逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂによって、フィードバック信号の位相がフェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂによる位相シフト前の位相に戻っている。このため、順特性算出部３０１は、位相のシフトがない合成レプリカと合成ＦＢ信号の誤差を算出し、順特性を算出する。 In the third embodiment, the phase of the feedback signal is returned to the phase before the phase shift by the phase shifters 150a and 150b by the anti-phase adders 310a and 310b. Therefore, the forward characteristic calculation unit 301 calculates the error between the combined replica having no phase shift and the combined FB signal to calculate the forward characteristic.

次いで、上記のように構成されたＲＲＨ１００における歪み補償方法について、図１０に示すフロー図を参照しながら説明する。図１０において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。 Next, a distortion compensating method in the RRH 100 configured as above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 10, the same parts as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

ＢＢＵ１０から送信されたベースバンド信号は、通信Ｉ／Ｆ部１１０によって受信され、プロセッサ１２０へ入力される。そして、サブアレイＡ及びサブアレイＢそれぞれのベースバンド信号は、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂによって歪み補償され、得られたプリディストーション信号がＤ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂへ出力される。各サブアレイのベースバンド信号及びプリディストーション信号は、順特性算出部３０１へも出力され、後述する順特性の算出に用いられる。 The baseband signal transmitted from the BBU 10 is received by the communication I/F unit 110 and input to the processor 120. Then, the baseband signals of the sub-array A and the sub-array B are distortion-compensated by the distortion compensators 122a and 122b, and the obtained predistortion signals are output to the D/A converters 140a and 140b. The baseband signal and the predistortion signal of each sub-array are also output to the forward characteristic calculation unit 301 and used for calculating the forward characteristic described later.

サブアレイごとのプリディストーション信号は、Ｄ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂによってＤ／Ａ変換され、アップコンバートされた後、フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂによる位相のシフトが施される。これにより、サブアレイごとのビームが形成され、各アンテナ素子の送信信号は、電力増幅器によって増幅されて送信される（ステップＳ１０１）。各アンテナ素子の電力増幅器においては非線形歪みが発生するが、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂによってサブアレイごとの歪み補償が実行されているため、サブアレイごとの送信信号が各アンテナ素子から送信されて無線空間で合成されると、合成された信号に含まれる非線形歪み成分は低減される。 The pre-distortion signal for each sub-array is D/A converted by the D/A converters 140a and 140b, up-converted, and then phase-shifted by the phase shifters 150a and 150b. Thereby, a beam is formed for each sub-array, and the transmission signal of each antenna element is amplified by the power amplifier and transmitted (step S101). Non-linear distortion occurs in the power amplifier of each antenna element, but since distortion compensation for each sub-array is performed by the distortion compensators 122a and 122b, a transmission signal for each sub-array is transmitted from each antenna element and is transmitted in the wireless space. When combined, the non-linear distortion component contained in the combined signal is reduced.

各アンテナ素子から送信される送信信号は、逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂへフィードバックされ、これらのフィードバック信号にフェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂにおける位相シフトの逆位相が付与される（ステップＳ２０１）。すなわち、アンテナ素子ごとに、対応するフェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂにおける位相シフトの逆位相が逆位相付与部３１０ａ、３１０ｂによって付与される。これにより、フィードバック信号の位相は、フェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂにおける位相シフトの前の位相に戻る。 The transmission signal transmitted from each antenna element is fed back to the anti-phase imparting units 310a and 310b, and the anti-phase of the phase shift in the phase shifters 150a and 150b is imparted to these feedback signals (step S201). That is, the opposite phase of the phase shift in the corresponding phase shifters 150a and 150b is provided by the opposite phase providing units 310a and 310b for each antenna element. As a result, the phase of the feedback signal returns to the phase before the phase shift in the phase shifters 150a and 150b.

フィードバック信号に逆位相が付与されると、合成部３２０によって、サブアレイに関わらずにすべてのアンテナ素子からのフィードバック信号が合成されることにより、合成ＦＢ信号が生成される（ステップＳ２０２）。合成ＦＢ信号は、ダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換部１７０によってＡ／Ｄ変換される。このように、すべてのアンテナ素子のフィードバック信号が合成されて合成ＦＢ信号が生成され、合成ＦＢ信号に対するダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換が実行されるため、複数のサブアレイに対して共通のダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部１７０が１つずつあれば良い。結果として、フィードバック系のアナログ回路の回路規模増大を抑制することができる。 When the feedback signal is provided with the opposite phase, the combining unit 320 combines the feedback signals from all the antenna elements regardless of the sub-arrays to generate a combined FB signal (step S202). The combined FB signal is down-converted and A/D converted by the A/D converter 170. In this way, the feedback signals of all the antenna elements are combined to generate a combined FB signal, and down conversion and A/D conversion are performed on the combined FB signal. It suffices if there is only one A/D converter 170. As a result, it is possible to suppress the increase in the circuit scale of the feedback analog circuit.

Ａ／Ｄ変換された合成ＦＢ信号は、プロセッサ１２０の順特性算出部３０１へ出力される。一方、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂから出力されたプリディストーション信号には、乗算部３１１ａ、３１１ｂによって、ベースバンド信号の電力に対応する順特性が乗算され、サブアレイごとの送信信号レプリカが生成される（ステップＳ１０４）。サブアレイごとの送信信号レプリカは、加算部２０５によって合成され（ステップＳ１０５）、得られた合成レプリカと合成ＦＢ信号との誤差信号が誤差算出部２０６によって算出される（ステップＳ１０６）。誤差信号は、係数更新部２０７へ出力され、係数更新部２０７によって例えばＬＭＳアルゴリズムが用いられることにより、誤差信号を小さくする順特性が算出される（ステップＳ１０７）。 The A/D-converted combined FB signal is output to the forward characteristic calculation unit 301 of the processor 120. On the other hand, the predistortion signals output from the distortion compensators 122a and 122b are multiplied by the forward characteristics corresponding to the power of the baseband signal by the multipliers 311a and 311b to generate transmission signal replicas for each sub-array ( Step S104). The transmission signal replicas for each sub-array are combined by the adder 205 (step S105), and the error signal between the obtained combined replica and the combined FB signal is calculated by the error calculator 206 (step S106). The error signal is output to the coefficient updating unit 207, and the coefficient updating unit 207 uses, for example, the LMS algorithm to calculate the forward characteristic that reduces the error signal (step S107).

誤差信号を小さくする順特性が算出されると、これらの順特性がそれぞれ順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶される。これにより、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂの更新が実行される。順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂの更新は、各アンテナ素子から信号が送信される間に繰り返して実行され、順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂに記憶された順特性が定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力される。 When the forward characteristics that reduce the error signal are calculated, these forward characteristics are stored in the forward characteristics LUTs 203a and 203b, respectively. As a result, the forward characteristic LUTs 203a and 203b are updated. The forward characteristic LUTs 203a and 203b are repeatedly updated while signals are transmitted from the respective antenna elements, and the forward characteristic stored in the forward characteristic LUTs 203a and 203b is periodically output to the reciprocal calculation units 124a and 124b. ..

そして、逆数算出部１２４ａ、１２４ｂによって、順特性の逆数が算出され（ステップＳ１０８）、算出された逆数が歪み補償係数としてＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂに記憶される。そして、以降の送信信号は、更新された歪み補償係数を用いて歪み補償される（ステップＳ１０９）。したがって、電力増幅器の順特性との誤差が小さい順特性の逆数が歪み補償係数として用いられるため、正確な歪み補償処理が可能となる。 Then, the reciprocal calculation units 124a and 124b calculate the reciprocal of the forward characteristic (step S108), and the calculated reciprocal is stored in the LUTs 121a and 121b as distortion compensation coefficients. Then, subsequent transmission signals are distortion-compensated using the updated distortion compensation coefficient (step S109). Therefore, the reciprocal of the forward characteristic with a small error from the forward characteristic of the power amplifier is used as the distortion compensation coefficient, so that accurate distortion compensation processing can be performed.

以上のように、本実施の形態によれば、サブアレイごとに一括して歪み補償処理を施す場合に、各アンテナ素子の信号に位相シフトの逆位相を付与した後、サブアレイに関わらずすべてのアンテナ素子の送信信号を合成して合成ＦＢ信号を生成し、合成ＦＢ信号をフィードバックしてサブアレイごとの電力増幅器の順特性を推定する。そして、推定された順特性の逆数を算出し、算出された逆数をサブアレイごとの歪み補償係数として用いる。このため、歪み補償係数の更新のためのフィードバック系において、合成ＦＢ信号に対する１組のアナログ回路を設ければ良いため、フィードバック系の回路規模の増大を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the distortion compensation processing is collectively performed for each sub-array, after applying the opposite phase of the phase shift to the signal of each antenna element, all the antennas are irrespective of the sub-array. The transmission signals of the elements are combined to generate a combined FB signal, and the combined FB signal is fed back to estimate the forward characteristic of the power amplifier for each sub-array. Then, the reciprocal of the estimated forward characteristic is calculated, and the calculated reciprocal is used as the distortion compensation coefficient for each sub-array. Therefore, in the feedback system for updating the distortion compensation coefficient, it is sufficient to provide one set of analog circuits for the combined FB signal, so that it is possible to suppress an increase in the circuit scale of the feedback system.

（実施の形態４）
実施の形態４の特徴は、電力増幅器において発生する瞬時の非線形歪みのみではなく、メモリ効果による歪みも補償する点である。 (Embodiment 4)
The feature of the fourth embodiment is that not only the instantaneous non-linear distortion that occurs in the power amplifier but also the distortion due to the memory effect is compensated.

実施の形態４に係る通信システムの構成は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。また、実施の形態４に係るＲＲＨの構成は、実施の形態１と同様であるが、プロセッサ１２０の構成が実施の形態１とは異なる。 Since the configuration of the communication system according to the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted. The configuration of the RRH according to the fourth embodiment is similar to that of the first embodiment, but the configuration of the processor 120 is different from that of the first embodiment.

図１１は、実施の形態４に係るプロセッサ１２０の構成を示すブロック図である。図１１において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１１に示すプロセッサ１２０は、図２に示すプロセッサ１２０にメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂ及びメモリ効果逆特性算出部４０３ａ、４０３ｂを追加し、順特性算出部１２３を順特性算出部４０２に代えた構成を採る。 FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the processor 120 according to the fourth embodiment. In FIG. 11, the same parts as those in FIG. The processor 120 shown in FIG. 11 has memory effect inverse characteristic adding units 401a and 401b and memory effect inverse characteristic calculating units 403a and 403b added to the processor 120 shown in FIG. 2, and the forward characteristic calculating unit 123 is added to the forward characteristic calculating unit 402. The replaced configuration is adopted.

メモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂは、サブアレイＡ及びサブアレイＢに対応して設けられ、それぞれのサブアレイのプリディストーション信号に、電力増幅器のメモリ効果に起因する歪みの逆特性を付与する。具体的には、メモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂは、アンテナ素子に設けられた個々の電力増幅器のメモリ効果に起因する歪みがサブアレイごとに合成されて得られる歪みの逆特性を、サブアレイごとのプリディストーション信号に付与する。なお、ここでは、メモリ効果に起因する歪みの後に非線形歪みが発生する電力増幅器のモデル（Wienerモデル）を前提としているため、図１１においては、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂの後段にメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂが配置される。 The memory effect inverse characteristic imparting units 401a and 401b are provided corresponding to the sub-arrays A and B, and impart the inverse characteristic of distortion caused by the memory effect of the power amplifier to the pre-distortion signal of each sub-array. Specifically, the memory effect inverse characteristic imparting units 401a and 401b determine the inverse characteristic of distortion obtained by synthesizing the distortion caused by the memory effect of each power amplifier provided in the antenna element for each sub array. Add to the pre-distortion signal of. Since the model of the power amplifier (Wiener model) in which the nonlinear distortion occurs after the distortion due to the memory effect is assumed here, in FIG. The application units 401a and 401b are arranged.

順特性算出部４０２は、電力増幅器によって信号が増幅される際に発生する非線形歪みと同等の順特性をサブアレイごとに算出する。すなわち、順特性算出部４０２は、個々の電力増幅器において発生する非線形歪みがサブアレイごとに合成されて得られる歪みと同等の順特性を算出する。また、順特性算出部４０２は、電力増幅器によって信号が増幅される際にメモリ効果に起因して発生する歪みをサブアレイごとに推定する。すなわち、順特性算出部４０２は、個々の電力増幅器のメモリ効果がサブアレイごとに合成されて得られる歪みを推定する。 The forward characteristic calculation unit 402 calculates, for each sub-array, a forward characteristic equivalent to the non-linear distortion that occurs when a signal is amplified by the power amplifier. That is, the forward characteristic calculation unit 402 calculates the forward characteristic equivalent to the distortion obtained by combining the non-linear distortion generated in each power amplifier for each sub-array. In addition, the forward characteristic calculation unit 402 estimates, for each sub-array, the distortion that occurs due to the memory effect when the signal is amplified by the power amplifier. That is, the forward characteristic calculation unit 402 estimates the distortion obtained by combining the memory effect of each power amplifier for each sub-array.

このとき、順特性算出部４０２は、サブアレイごとのプリディストーション信号にメモリ効果に起因する歪み及び順特性の歪みを付与してサブアレイごとの送信信号レプリカを生成した後、各サブアレイの送信信号レプリカを合成し、合成レプリカを生成する。そして、順特性算出部４０２は、すべてのサブアレイに属するアンテナ素子からのフィードバック信号を合成して得られる合成ＦＢ信号と合成レプリカとの誤差が小さくなるようにプリディストーション信号に付与されるメモリ効果及び順特性を更新する。順特性算出部４０２は、更新されるメモリ効果を定期的にメモリ効果逆特性算出部４０３ａ、４０３ｂへ出力するとともに、更新される順特性を定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力する。 At this time, the forward characteristic calculation unit 402 adds distortion due to the memory effect and distortion of the forward characteristic to the pre-distortion signal for each sub-array to generate the transmission signal replica for each sub-array, and then the transmission signal replica for each sub-array is obtained. Synthesize to generate a synthetic replica. Then, the forward characteristic calculation unit 402 applies the memory effect added to the predistortion signal so that the error between the combined FB signal obtained by combining the feedback signals from the antenna elements belonging to all the sub-arrays and the combined replica becomes small. Update forward characteristics. The forward characteristic calculation unit 402 periodically outputs the updated memory effect to the memory effect inverse characteristic calculation units 403a and 403b, and also periodically outputs the updated forward characteristic to the inverse number calculation units 124a and 124b.

メモリ効果逆特性算出部４０３ａ、４０３ｂは、定期的に順特性算出部４０２から出力されるサブアレイごとのメモリ効果を取得し、取得したメモリ効果を逆特性に変換することにより、プリディストーション信号に付与される逆特性を算出する。そして、メモリ効果逆特性算出部４０３ａ、４０３ｂは、算出したメモリ効果の逆特性をメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂへ出力する。 The memory effect inverse characteristic calculation units 403a and 403b periodically acquire the memory effect for each sub-array output from the forward characteristic calculation unit 402, convert the acquired memory effect into the inverse characteristic, and add the predistortion signal. And calculate the inverse characteristic. Then, the memory effect inverse characteristic calculating units 403a and 403b output the calculated inverse characteristics of the memory effect to the memory effect inverse characteristic applying units 401a and 401b.

図１２は、順特性算出部４０２の構成を示すブロック図である。図１２において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１２に示す順特性算出部４０２は、図３に示す順特性算出部１２３にメモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂ及びメモリ効果更新部４５２を追加した構成を採る。 FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit 402. 12, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The forward characteristic calculating unit 402 shown in FIG. 12 has a configuration in which memory effect applying units 451a and 451b and a memory effect updating unit 452 are added to the forward characteristic calculating unit 123 shown in FIG.

メモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂは、それぞれのサブアレイのプリディストーション信号にサブアレイごとの電力増幅器のメモリ効果に起因して発生する歪みを付与する。具体的には、メモリ効果付与部４５１ａは、位相シフト部２０１ａによって位相がシフトされたサブアレイＡのプリディストーション信号に、サブアレイＡにおけるメモリ効果を付与し、メモリ効果付与部４５１ｂは、位相シフト部２０１ｂによって位相がシフトされたサブアレイＢのプリディストーション信号に、サブアレイＢにおけるメモリ効果を付与する。また、メモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂは、プリディストーション信号に付与するメモリ効果を定期的にメモリ効果逆特性算出部４０３ａ、４０３ｂへ出力する。 The memory effect imparting units 451a and 451b impart the distortion generated due to the memory effect of the power amplifier of each sub-array to the pre-distortion signal of each sub-array. Specifically, the memory effect imparting unit 451a imparts the memory effect in the sub-array A to the pre-distortion signal of the sub-array A whose phase is shifted by the phase shift unit 201a, and the memory effect imparting unit 451b configures the phase shift unit 201b. The memory effect in the sub-array B is added to the pre-distortion signal of the sub-array B whose phase is shifted by. The memory effect imparting units 451a and 451b also periodically output the memory effect imparted to the predistortion signal to the memory effect inverse characteristic calculating units 403a and 403b.

メモリ効果更新部４５２は、誤差算出部２０６から出力される誤差信号に基づいて、メモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂがプリディストーション信号に付与するメモリ効果を更新する。具体的には、メモリ効果更新部４５２は、例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて、誤差信号を最小にするサブアレイごとのメモリ効果を算出する。そして、メモリ効果更新部４５２は、算出したメモリ効果をメモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂへ出力する。 The memory effect updating unit 452 updates the memory effect given to the pre-distortion signals by the memory effect giving units 451a and 451b based on the error signal output from the error calculating unit 206. Specifically, the memory effect updating unit 452 calculates the memory effect for each sub-array that minimizes the error signal by using, for example, the LMS algorithm. Then, the memory effect updating unit 452 outputs the calculated memory effect to the memory effect applying units 451a and 451b.

実施の形態４においては、電力増幅器の瞬時の非線形歪みのみではなく、メモリ効果に起因する歪みを推定し、メモリ効果の逆特性をあらかじめ送信信号に付与することにより、電力増幅器のメモリ効果に起因する歪みも補償する。メモリ効果の逆特性は、順特性算出部４０２において順方向でのメモリ効果が推定された後、このメモリ効果がメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂによって逆特性に変換されることにより得られる。 In the fourth embodiment, not only the instantaneous non-linear distortion of the power amplifier but also the distortion due to the memory effect is estimated, and the inverse characteristic of the memory effect is given to the transmission signal in advance, so that the memory effect of the power amplifier is caused. It also compensates for the distortion. The inverse characteristic of the memory effect is obtained by estimating the memory effect in the forward direction in the forward characteristic calculation unit 402, and then converting this memory effect into the inverse characteristic by the memory effect inverse characteristic imparting units 401a and 401b.

ところで、電力増幅器のメモリ効果に関しては、図１３に示すように３つのモデル、すなわち（ａ）Wienerモデル、（ｂ）Hammersteinモデル及び（ｃ）Wiener-Hammersteinモデル、がある。Wienerモデルは、メモリ効果に起因する歪みの後に非線形歪みが発生するモデルであり、Hammersteinモデルは、非線形歪みの後にメモリ効果に起因する歪みが発生するモデルであり、Wiener-Hammersteinモデルは、WienerモデルとHammersteinモデルを組み合わせたモデルである。 By the way, regarding the memory effect of the power amplifier, there are three models as shown in FIG. 13, that is, (a) Wiener model, (b) Hammerstein model, and (c) Wiener-Hammerstein model. The Wiener model is a model in which non-linear distortion occurs after the distortion due to the memory effect, the Hammerstein model is a model in which the distortion due to the memory effect occurs after the non-linear distortion, and the Wiener-Hammerstein model is the Wiener model. And Hammerstein model.

上記の説明では電力増幅器のモデルとしてWienerモデルを前提としているため、図１１においては、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂの後段にメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂが配置され、図１２においては、メモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂの後段に乗算部２０４ａ、２０４ｂが配置される。つまり、順特性算出部４０２では、電力増幅器のモデルと同じ順序で、メモリ効果を付与するメモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂと非線形歪みを付与する乗算部２０４ａ、２０４ｂとが配置される。また、歪みを補償するために逆特性を付与する際には、電力増幅器のモデルの逆の順序で、非線形歪みの逆特性を付与する歪み補償部１２２ａ、１２２ｂとメモリ効果の逆特性を付与するメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂとが配置される。 Since the Wiener model is assumed as the model of the power amplifier in the above description, in FIG. 11, the memory effect inverse characteristic imparting units 401a and 401b are arranged after the distortion compensating units 122a and 122b, and in FIG. The multiplication units 204a and 204b are arranged in the subsequent stage of the effect imparting units 451a and 451b. That is, in the forward characteristic calculating unit 402, the memory effect imparting units 451a and 451b that impart the memory effect and the multiplying units 204a and 204b that impart the nonlinear distortion are arranged in the same order as the model of the power amplifier. In addition, when the inverse characteristic is given to compensate the distortion, the inverse characteristics of the memory effect and the distortion compensating units 122a and 122b that give the inverse characteristic of the nonlinear distortion are given in the reverse order of the model of the power amplifier. Memory effect reverse characteristic imparting units 401a and 401b are arranged.

したがって、電力増幅器のモデルとしてHammersteinモデルを前提とする場合には、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂとメモリ効果逆特性付与部４０１ａ、４０１ｂの位置関係及びメモリ効果付与部４５１ａ、４５１ｂと乗算部２０４ａ、２０４ｂの位置関係は前後が逆になる。また、電力増幅器のモデルとしてWiener-Hammersteinモデルを前提とする場合には、メモリ効果逆特性付与部及びメモリ効果付与部が追加される。そして、メモリ効果及び非線形歪みに対応する各処理部は、逆特性が付与されるプロセッサ１２０においてはモデルの逆方向に並び、順特性を推定する順特性算出部４０２においてはモデルと同様に順方向に並ぶ。 Therefore, when assuming the Hammerstein model as the model of the power amplifier, the positional relationship between the distortion compensation units 122a and 122b and the memory effect inverse characteristic imparting units 401a and 401b, and the memory effect imparting units 451a and 451b and the multiplying units 204a and 204b. The front and back of the positional relationship are opposite. If the Wiener-Hammerstein model is used as the model of the power amplifier, a memory effect inverse characteristic imparting unit and a memory effect imparting unit are added. Then, the processing units corresponding to the memory effect and the non-linear distortion are arranged in the reverse direction of the model in the processor 120 to which the reverse characteristic is added, and in the forward characteristic calculation unit 402 that estimates the forward characteristic, the forward direction is the same as the model. Line up.

以上のように、本実施の形態によれば、電力増幅器において発生する瞬時の非線形歪みのみではなく、メモリ効果に起因して発生する歪みを推定し、メモリ効果の逆特性をあらかじめ送信信号に付与する。このため、メモリ効果の影響を受ける電力増幅器が用いられる場合でも、精度良く送信信号の歪み補償をすることができる。 As described above, according to the present embodiment, not only the instantaneous nonlinear distortion that occurs in the power amplifier but also the distortion that occurs due to the memory effect is estimated, and the inverse characteristic of the memory effect is added to the transmission signal in advance. To do. Therefore, even when a power amplifier that is affected by the memory effect is used, it is possible to accurately perform distortion compensation on the transmission signal.

（実施の形態５）
実施の形態５の特徴は、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）を実施するＲＲＨにおいて、フィードバック系の回路規模の増大を抑制する点である。 (Embodiment 5)
The feature of the fifth embodiment is that an increase in the circuit scale of the feedback system is suppressed in the RRH that implements MIMO (Multi Input Multi Output).

実施の形態５に係る通信システムの構成は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。ただし、実施の形態５においては、ＲＲＨ１００は、ビームフォーミングを行うのではなく、複数のアンテナ素子から異なる送信信号を同一周波数で同時に送信するＭＩＭＯを実施する。このようなＲＲＨ１００も複数のアンテナ素子を備えるマルチアンテナ通信装置である。 Since the configuration of the communication system according to the fifth embodiment is similar to that of the first embodiment, the description thereof will be omitted. However, in the fifth embodiment, the RRH 100 does not perform beamforming, but performs MIMO that simultaneously transmits different transmission signals from a plurality of antenna elements at the same frequency. Such an RRH 100 is also a multi-antenna communication device including a plurality of antenna elements.

図１４は、実施の形態５に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図１４において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１４に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００からフェーズシフタ１５０ａ、１５０ｂを削除し、順特性算出部１２３及び合成部１６０を順特性算出部５０１及び合成部５１０に代えた構成を採る。 FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of RRH 100 according to the fifth embodiment. In FIG. 14, the same parts as those in FIG. The RRH 100 shown in FIG. 14 has a configuration in which the phase shifters 150a and 150b are deleted from the RRH 100 shown in FIG. 2 and the forward characteristic calculation unit 123 and the combining unit 160 are replaced with the forward characteristic calculation unit 501 and the combining unit 510.

順特性算出部５０１は、電力増幅器によって信号が増幅される際に発生する非線形歪みと同等の順特性をアンテナ素子ごとに算出する。このとき、順特性算出部５０１は、アンテナ素子ごとのプリディストーション信号に順特性の歪みを乗算してアンテナ素子ごとの送信信号レプリカを生成した後、各アンテナ素子の送信信号レプリカを合成し、合成レプリカを生成する。そして、順特性算出部５０１は、すべてのアンテナ素子からのフィードバック信号を合成して得られる合成ＦＢ信号と合成レプリカとの誤差が小さくなるようにプリディストーション信号に乗算される順特性を更新する。順特性算出部５０１は、更新される順特性を定期的に逆数算出部１２４ａ、１２４ｂへ出力する。 The forward characteristic calculation unit 501 calculates, for each antenna element, a forward characteristic equivalent to the non-linear distortion that occurs when a signal is amplified by the power amplifier. At this time, the forward characteristic calculation unit 501 multiplies the predistortion signal for each antenna element by the distortion of the forward characteristic to generate the transmission signal replica for each antenna element, and then synthesizes the transmission signal replicas for each antenna element to synthesize them. Generate a replica. Then, the forward characteristic calculation unit 501 updates the forward characteristic multiplied by the predistortion signal so that the error between the combined FB signal obtained by combining the feedback signals from all the antenna elements and the combined replica becomes small. The forward characteristic calculating unit 501 periodically outputs the updated forward characteristic to the reciprocal calculating units 124a and 124b.

このような順特性算出部５０１の構成は、例えば図９に示した順特性算出部３０１と同様である。順特性算出部３０１にはサブアレイごとのベースバンド信号及びプリディストーション信号が入力されるのに対し、順特性算出部５０１にはアンテナ素子ごとのベースバンド信号及びプリディストーション信号が入力される。 The configuration of such a forward characteristic calculating unit 501 is similar to that of the forward characteristic calculating unit 301 shown in FIG. 9, for example. The forward characteristic calculation unit 301 receives the baseband signal and the predistortion signal for each sub-array, whereas the forward characteristic calculation unit 501 receives the baseband signal and the predistortion signal for each antenna element.

合成部５１０は、各アンテナ素子の電力増幅器によって増幅された信号を合成してプロセッサ１２０へフィードバックする。具体的には、合成部５１０は、すべてのアンテナ素子の電力増幅器から出力された信号をフィードバックさせ、これらのフィードバック信号を合成して合成ＦＢを生成する。合成ＦＢ信号は、ダウンコンバータによってダウンコンバートされ、ベースバンド周波数の合成ＦＢ信号となる。 The combining unit 510 combines the signals amplified by the power amplifiers of the antenna elements and feeds them back to the processor 120. Specifically, combining section 510 feeds back the signals output from the power amplifiers of all the antenna elements, and combines these feedback signals to generate a combined FB. The combined FB signal is down-converted by the down converter to become a combined FB signal having a baseband frequency.

実施の形態５においては、ビームフォーミングが行われることがないものの、ＭＩＭＯが実施されるため、ＲＲＨ１００は複数のアンテナ素子を備える。そして、複数のアンテナ素子それぞれの送信信号について、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂによる歪み補償が実行される。このため、歪み補償係数を更新するためのフィードバック系の回路が設けられる。 In the fifth embodiment, beamforming is not performed, but MIMO is performed, so that the RRH 100 includes a plurality of antenna elements. Then, distortion compensation by the distortion compensators 122a and 122b is performed on the transmission signals of each of the plurality of antenna elements. Therefore, a feedback system circuit for updating the distortion compensation coefficient is provided.

このとき、アンテナ素子ごとの電力増幅器からＡ／Ｄ変換部１７０までのフィードバック経路においては、合成部５１０がすべてのアンテナ素子のフィードバック信号を合成し、以後は合成ＦＢ信号がフィードバックされる。このため、アンテナ素子の本数に関わらずダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部１７０は１つずつで済み、フィードバック系の回路規模は最小限に抑制される。 At this time, in the feedback path from the power amplifier for each antenna element to A/D conversion section 170, combining section 510 combines the feedback signals of all the antenna elements, and thereafter the combined FB signal is fed back. Therefore, only one down converter and one A/D converter 170 are required regardless of the number of antenna elements, and the circuit scale of the feedback system is suppressed to the minimum.

以上のように、本実施の形態によれば、複数のアンテナ素子によるＭＩＭＯが実施される場合に、すべてのアンテナ素子の送信信号を合成して合成ＦＢ信号を生成し、合成ＦＢ信号をフィードバックしてアンテナ素子ごとの電力増幅器の順特性を推定する。そして、推定された順特性の逆数を算出し、算出された逆数をアンテナ素子ごとの歪み補償係数として用いる。このため、歪み補償係数の更新のためのフィードバック系において、合成ＦＢ信号に対する１組のアナログ回路を設ければ良いため、フィードバック系の回路規模の増大を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, when MIMO is performed using a plurality of antenna elements, the transmission signals of all antenna elements are combined to generate a combined FB signal, and the combined FB signal is fed back. Then, the forward characteristic of the power amplifier for each antenna element is estimated. Then, the reciprocal of the estimated forward characteristic is calculated, and the calculated reciprocal is used as the distortion compensation coefficient for each antenna element. Therefore, in the feedback system for updating the distortion compensation coefficient, it is sufficient to provide one set of analog circuits for the combined FB signal, so that it is possible to suppress an increase in the circuit scale of the feedback system.

（実施の形態６）
実施の形態６の特徴は、ＬＵＴに記憶された歪み補償係数を用いるＬＵＴ型の歪み補償ではなく、級数を用いる級数型の歪み補償を実行する点である。 (Embodiment 6)
The feature of the sixth embodiment is that not the LUT type distortion compensation using the distortion compensation coefficient stored in the LUT but the series type distortion compensation using a series is executed.

実施の形態６に係る通信システムの構成は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。 Since the configuration of the communication system according to the sixth embodiment is similar to that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

図１５は、実施の形態６に係るＲＲＨ１００の構成を示すブロック図である。図１５において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１５に示すＲＲＨ１００は、図２に示すＲＲＨ１００のＬＵＴ１２１ａ、１２１ｂ、歪み補償部１２２ａ、１２２ｂ、順特性算出部１２３及び逆数算出部１２４ａ、１２４ｂに代えて、級数型歪み補償部６０１ａ、６０１ｂ、順特性算出部６０２及び逆関数算出部６０３ａ、６０３ｂを有する。 FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of RRH 100 according to the sixth embodiment. 15, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The RRH 100 shown in FIG. 15 is replaced with the LUTs 121a and 121b, the distortion compensators 122a and 122b, the forward characteristic calculator 123 and the reciprocal calculators 124a and 124b of the RRH 100 shown in FIG. It has a characteristic calculation unit 602 and inverse function calculation units 603a and 603b.

級数型歪み補償部６０１ａ、６０１ｂは、サブアレイＡ及びサブアレイＢに対応して設けられ、それぞれのサブアレイのベースバンド信号を歪み補償してプリディストーション信号を生成する。具体的には、級数型歪み補償部６０１ａは、サブアレイＡのベースバンド信号に対して多項式を用いた演算を実行し、サブアレイＡのプリディストーション信号を生成する。また、級数型歪み補償部６０１ｂは、サブアレイＢのベースバンド信号に対して多項式を用いた演算を実行し、サブアレイＢのプリディストーション信号を生成する。級数型歪み補償部６０１ａ、６０１ｂが用いる多項式は、サブアレイごとの電力増幅器において発生する非線形歪みの逆特性をベースバンド信号に付与する級数である。級数型歪み補償部６０１ａ、６０１ｂは、プリディストーション信号をそれぞれ対応するＤ／Ａ変換部１４０ａ、１４０ｂへ出力するとともに、順特性算出部６０２へ出力する。 The series type distortion compensators 601a and 601b are provided corresponding to the sub-array A and the sub-array B, and distortion-compensate the baseband signals of the respective sub-arrays to generate a pre-distortion signal. Specifically, the series distortion compensation unit 601a executes a calculation using a polynomial on the baseband signal of the sub-array A to generate the pre-distortion signal of the sub-array A. Further, the series distortion compensation unit 601b executes a calculation using a polynomial on the baseband signal of the sub-array B to generate the pre-distortion signal of the sub-array B. The polynomial used by the series distortion compensators 601a and 601b is a series that imparts the inverse characteristic of the non-linear distortion generated in the power amplifier for each sub-array to the baseband signal. The series distortion compensation units 601a and 601b output the predistortion signals to the corresponding D/A conversion units 140a and 140b, respectively, and also to the forward characteristic calculation unit 602.

順特性算出部６０２は、電力増幅器によって信号が増幅される際に発生する非線形歪みと同等の順特性をサブアレイごとに算出する。すなわち、順特性算出部６０２は、個々の電力増幅器において発生する非線形歪みがサブアレイごとに合成されて得られる歪みと同等の順特性を算出する。このとき、順特性算出部６０２は、サブアレイごとのプリディストーション信号に級数を用いて順特性を付与し、サブアレイごとの送信信号レプリカを生成した後、各サブアレイの送信信号レプリカを合成し、合成レプリカを生成する。そして、順特性算出部６０２は、すべてのサブアレイに属するアンテナ素子からのフィードバック信号を合成して得られる合成ＦＢ信号と合成レプリカとの誤差が小さくなるように級数を更新する。順特性算出部６０２は、更新される級数を定期的に逆関数算出部６０３ａ、６０３ｂへ出力する。なお、順特性算出部６０２の具体的な構成については、後に詳述する。 The forward characteristic calculation unit 602 calculates, for each sub-array, a forward characteristic equivalent to the non-linear distortion that occurs when the signal is amplified by the power amplifier. That is, the forward characteristic calculation unit 602 calculates the forward characteristic equivalent to the distortion obtained by combining the non-linear distortion generated in each power amplifier for each sub-array. At this time, the forward characteristic calculation unit 602 adds a forward characteristic to the predistortion signal for each sub-array using a series, generates a transmission signal replica for each sub-array, and then synthesizes the transmission signal replicas of each sub-array to obtain a synthetic replica. To generate. Then, the forward characteristic calculation unit 602 updates the series so that the error between the combined FB signal obtained by combining the feedback signals from the antenna elements belonging to all the sub-arrays and the combined replica becomes small. The forward characteristic calculation unit 602 periodically outputs the updated series to the inverse function calculation units 603a and 603b. Note that the specific configuration of the forward characteristic calculation unit 602 will be described in detail later.

逆関数算出部６０３ａ、６０３ｂは、順特性算出部６０２から定期的に出力されるサブアレイごとの級数の逆関数を算出する。そして、逆関数算出部６０３ａ、６０３ｂは、算出した逆関数をそれぞれのサブアレイの歪み補償に用いられる多項式として、級数型歪み補償部６０１ａ、６０１ｂへ出力する。 The inverse function calculating units 603a and 603b calculate the inverse function of the series for each sub-array, which is periodically output from the forward characteristic calculating unit 602. Then, the inverse function calculators 603a and 603b output the calculated inverse functions to the series distortion compensators 601a and 601b as polynomials used for distortion compensation of the respective sub-arrays.

図１６は、順特性算出部６０２の構成を示すブロック図である。図１６において、図３と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１６に示す順特性算出部６０２は、図３に示す順特性算出部１２３の順特性ＬＵＴ２０３ａ、２０３ｂ、乗算部２０４ａ、２０４ｂ及び係数更新部２０７に代えて、順特性付与部６５１ａ、６５１ｂ及び級数更新部６５２を有する。 FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the forward characteristic calculation unit 602. 16, parts that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted. The forward characteristic calculation unit 602 shown in FIG. 16 is replaced with the forward characteristic LUTs 203a and 203b, the multiplication units 204a and 204b, and the coefficient updating unit 207 of the forward characteristic calculation unit 123 shown in FIG. It has an updating unit 652.

順特性付与部６５１ａ、６５１ｂは、それぞれのサブアレイのプリディストーション信号に対して多項式を用いた演算を実行して、サブアレイごとの送信信号レプリカを生成する。具体的には、順特性付与部６５１ａは、位相シフト部２０１ａによって位相がシフトされたサブアレイＡのプリディストーション信号に、サブアレイＡに属する電力増幅器の歪み特性に対応する級数を用いて順特性を付与し、サブアレイＡの送信信号レプリカを生成する。また、順特性付与部６５１ｂは、位相シフト部２０１ｂによって位相がシフトされたサブアレイＢのプリディストーション信号に、サブアレイＢに属する電力増幅器の歪み特性に対応する級数を用いて順特性を付与し、サブアレイＢの送信信号レプリカを生成する。 The forward characteristic imparting units 651a and 651b perform an operation using a polynomial on the predistortion signals of the respective sub-arrays to generate transmission signal replicas for each sub-array. Specifically, the forward characteristic imparting unit 651a imparts the forward characteristic to the pre-distortion signal of the sub-array A whose phase is shifted by the phase shift unit 201a by using a series corresponding to the distortion characteristic of the power amplifier belonging to the sub-array A. Then, the transmission signal replica of the sub-array A is generated. Further, the forward characteristic imparting unit 651b imparts the forward characteristic to the pre-distortion signal of the sub-array B whose phase is shifted by the phase shift unit 201b using a series corresponding to the distortion characteristic of the power amplifier belonging to the sub-array B, and Generate a transmission signal replica of B.

級数更新部６５２は、誤差算出部２０６から出力される誤差信号に基づいて、順特性付与部６５１ａ、６５１ｂが用いる級数を更新する。具体的には、級数更新部６５２は、例えばＬＭＳアルゴリズムを用いて、誤差信号を最小にする級数の係数を算出する。そして、級数更新部６５２は、係数が更新された級数を順特性付与部６５１ａ、６５１ｂへ出力する。順特性付与部６５１ａ、６５１ｂが順特性の付与に用いる級数が各アンテナ素子の電力増幅器の歪み特性を完全に再現していれば、合成レプリカと合成ＦＢ信号の誤差は０になるため、誤差信号を最小にすることにより、順特性付与部６５１ａ、６５１ｂが用いる級数の精度を高めることができる。 The series updating unit 652 updates the series used by the forward characteristic adding units 651a and 651b based on the error signal output from the error calculating unit 206. Specifically, the series updating unit 652 calculates the coefficient of the series that minimizes the error signal by using, for example, the LMS algorithm. Then, the series updating unit 652 outputs the series with the updated coefficients to the forward characteristic adding units 651a and 651b. If the series used by the forward characteristic imparting units 651a and 651b for imparting the forward characteristic completely reproduces the distortion characteristic of the power amplifier of each antenna element, the error between the combined replica and the combined FB signal becomes 0, and thus the error signal By minimizing, the accuracy of the series used by the forward characteristic imparting units 651a and 651b can be improved.

実施の形態６においては、ＬＵＴから読み出される歪み補償係数によるＬＵＴ型歪み補償ではなく、級数を用いた演算による級数型歪み補償が実行される。級数型歪み補償では、級数を用いた演算により歪み補償が実行されるため、順特性算出部６０２は、電力増幅器の歪み特性に対応する級数をサブアレイごとに推定し、級数型歪み補償部６０１ａ、６０１ｂは、順特性算出部６０２が推定した級数の逆関数を歪み補償のための級数として用いる。このように級数型歪み補償が実行される場合も、合成部１６０がすべてのアンテナ素子の送信信号を合成して合成ＦＢ信号を生成し、合成ＦＢ信号に対するダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換が実行されるため、複数のサブアレイに対して共通のダウンコンバータ及びＡ／Ｄ変換部１７０が１つずつあれば良い。結果として、フィードバック系のアナログ回路の回路規模増大を抑制することができる。 In the sixth embodiment, not the LUT type distortion compensation by the distortion compensation coefficient read from the LUT but the series type distortion compensation by the operation using the series is executed. In series-type distortion compensation, distortion compensation is executed by calculation using series, so the forward characteristic calculation unit 602 estimates the series corresponding to the distortion characteristic of the power amplifier for each sub-array, and the series-type distortion compensation unit 601a, 601b uses the inverse function of the series estimated by the forward characteristic calculation unit 602 as a series for distortion compensation. Even when series distortion compensation is performed in this way, the combining unit 160 combines the transmission signals of all antenna elements to generate a combined FB signal, and down-converts and A/D converts the combined FB signal. Therefore, only one common down converter and one A/D conversion unit 170 are required for the plurality of sub-arrays. As a result, it is possible to suppress the increase in the circuit scale of the feedback analog circuit.

以上のように、本実施の形態によれば、サブアレイごとに一括して級数を用いた歪み補償処理を施す場合に、サブアレイに関わらずすべてのアンテナ素子の送信信号を合成して合成ＦＢ信号を生成し、合成ＦＢ信号をフィードバックしてサブアレイごとの電力増幅器の歪み特性に対応する級数を推定する。そして、推定された級数の逆関数を算出し、算出された逆関数をサブアレイごとの歪み補償のための級数として用いる。このため、級数の更新のためのフィードバック系において、合成ＦＢ信号に対する１組のアナログ回路を設ければ良いため、フィードバック系の回路規模の増大を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, when distortion compensation processing using a series is performed collectively for each sub-array, the transmission signals of all antenna elements are combined regardless of the sub-array to generate a combined FB signal. The generated FB signal is generated and fed back to estimate the series corresponding to the distortion characteristic of the power amplifier for each sub-array. Then, the inverse function of the estimated series is calculated, and the calculated inverse function is used as the series for distortion compensation for each sub-array. Therefore, in the feedback system for updating the series, it is sufficient to provide one set of analog circuits for the combined FB signal, so that it is possible to suppress an increase in the circuit scale of the feedback system.

なお、上記各実施の形態においては、順特性及び級数の係数の算出がサブアレイごと又はアンテナ素子ごとに独立して実行されるものとした。これは、サブアレイごと又はアンテナ素子ごとの送信信号の相互相関が低く、複数の送信信号が互いに直交すると見なすことができるためである。しかし、一般に送信信号のヘッダ部分では、サブアレイ間又はアンテナ素子間で相互相関が高くなることがある。そこで、例えば図１７に示すように、送信信号ｘ１、ｘ２のヘッダ部分においては、順特性又は級数の係数の更新を停止し、送信信号ｘ１、ｘ２のデータ部分において、順特性又は級数の係数の更新が実行されるようにしても良い。こうすることにより、より相互相関が低いデータ部分を用いて順特性又は級数の係数の更新が実行されるため、収束性が向上する。 In each of the above embodiments, the calculation of the forward characteristic and the coefficient of the series is performed independently for each sub-array or each antenna element. This is because the cross-correlation of the transmission signals for each sub-array or each antenna element is low, and it can be considered that a plurality of transmission signals are orthogonal to each other. However, generally, in the header portion of the transmission signal, cross-correlation may become high between sub-arrays or between antenna elements. Therefore, as shown in FIG. 17, for example, in the header portions of the transmission signals x1 and x2, updating of the coefficients of the forward characteristics or series is stopped, and in the data portions of the transmission signals x1 and x2, the coefficients of the forward characteristics or series are changed. The update may be executed. By doing this, the coefficient of the forward characteristic or the series is updated using the data portion having a lower cross-correlation, so that the convergence is improved.

また、上記各実施の形態は、適宜組み合わせて実施することができる。すなわち、例えば実施の形態２と実施の形態４を組み合わせて、メモリ効果に起因する歪みを補償する場合に、振幅比に基づいて更新の変動幅を変更しても良い。実施の形態を組み合わせる際には、３以上の実施の形態を組み合わせることも可能である。例えば、実施の形態４〜６を組み合わせて、ＭＩＭＯが実施される場合に、アンテナ素子ごとに級数型歪み補償を実行するとともに、メモリ効果に起因する歪みを補償しても良い。このような場合でも、級数の係数を更新するためのフィードバック系において、複数のアンテナ素子からのフィードバック信号を合成した合成ＦＢ信号がフィードバックされるため、アナログ回路が最小限で済み、回路規模の増大を抑制することができる。 In addition, the above-described respective embodiments can be implemented in combination as appropriate. That is, for example, when the second embodiment and the fourth embodiment are combined to compensate for the distortion caused by the memory effect, the variation range of the update may be changed based on the amplitude ratio. When combining the embodiments, it is possible to combine three or more embodiments. For example, combining Embodiments 4 to 6, when MIMO is performed, series distortion compensation may be executed for each antenna element and distortion caused by the memory effect may be compensated. Even in such a case, in the feedback system for updating the coefficient of the series, since the synthetic FB signal obtained by synthesizing the feedback signals from the plurality of antenna elements is fed back, the analog circuit is minimized and the circuit scale is increased. Can be suppressed.

１１０ 通信Ｉ／Ｆ部
１２０ プロセッサ
１２１ａ、１２１ｂ ＬＵＴ
１２２ａ、１２２ｂ 歪み補償部
１２３、３０１、４０２、５０１、６０２ 順特性算出部
１２４ａ、１２４ｂ 逆数算出部
１３０ メモリ
１４０ａ、１４０ｂ Ｄ／Ａ変換部
１５０ａ、１５０ｂ フェーズシフタ
１６０、２０２ａ、２０２ｂ、２６０ａ、２６０ｂ、２８０、３２０、５１０ 合成部
１７０ Ａ／Ｄ変換部
２０１ａ、２０１ｂ 位相シフト部
２０３ａ、２０３ｂ 順特性ＬＵＴ
２０４ａ、２０４ｂ、３１１ａ、３１１ｂ 乗算部
２０５ 加算部
２０６ 誤差算出部
２０７、２５２ 係数更新部
２５１ 振幅比算出部
２７０ａ、２７０ｂ ゲイン調整部
３１０ａ、３１０ｂ 逆位相付与部
４０１ａ、４０１ｂ メモリ効果逆特性付与部
４０３ａ、４０３ｂ メモリ効果逆特性算出部
４５１ａ、４５１ｂ メモリ効果付与部
４５２ メモリ効果更新部
６０１ａ、６０１ｂ 級数型歪み補償部
６０３ａ、６０３ｂ 逆関数算出部
６５１ａ、６５１ｂ 順特性付与部
６５２ 級数更新部 110 communication I/F unit 120 processor 121a, 121b LUT
122a, 122b Distortion compensator 123, 301, 402, 501, 602 Forward characteristic calculator 124a, 124b Inverse calculator 130 Memory 140a, 140b D/A converter 150a, 150b Phase shifter 160, 202a, 202b, 260a, 260b, 280, 320, 510 combiner 170 A/D converter 201a, 201b phase shifter 203a, 203b forward characteristic LUT
204a, 204b, 311a, 311b Multiplying section 205 Addition section 206 Error calculating section 207, 252 Coefficient updating section 251 Amplitude ratio calculating section 270a, 270b Gain adjusting section 310a, 310b Reverse phase assigning section 401a, 401b Memory effect inverse characteristic assigning section 403a , 403b Memory effect inverse characteristic calculating section 451a, 451b Memory effect applying section 452 Memory effect updating section 601a, 601b Series distortion compensating section 603a, 603b Inverse function calculating section 651a, 651b Forward characteristic applying section 652 Series updating section

Claims (9)

それぞれ１以上のアンテナ素子を含む複数のアンテナ素子グループに対応して設けられ、各アンテナ素子グループのアンテナ素子から送信される送信信号を歪み補償する複数の歪み補償部と、
前記複数の歪み補償部によって歪み補償されたアンテナ素子ごとの送信信号を増幅する複数の電力増幅器と、
前記複数の電力増幅器から出力される信号を合成してアナログ合成フィードバック信号を生成する合成部と、
前記合成部によって生成されたアナログ合成フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換してデジタル合成フィードバック信号を生成するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力されるデジタル合成フィードバック信号と前記複数の歪み補償部によって歪み補償された複数の送信信号を合成して得られるレプリカとを用いて、アンテナ素子グループごとの電力増幅器に対応する順特性を算出する算出部と、
前記算出部によって算出されたアンテナ素子グループごとの順特性を逆特性に変換する変換部とを有し、
前記複数の歪み補償部は、
前記変換部によって変換されて得られたアンテナ素子グループごとの逆特性を用いて、各アンテナ素子グループの送信信号を歪み補償する
ことを特徴とするマルチアンテナ通信装置。 A plurality of distortion compensating units that are provided corresponding to a plurality of antenna element groups each including one or more antenna elements, and that compensate the distortion of the transmission signal transmitted from the antenna elements of each antenna element group;
A plurality of power amplifiers for amplifying the transmission signal for each antenna element whose distortion is compensated by the plurality of distortion compensators,
A combiner for combining the signals output from the plurality of power amplifiers to generate an analog combined feedback signal;
An A/D converter for A/D (Analog/Digital) converting the analog combined feedback signal generated by the combiner to generate a digital combined feedback signal;
A power amplifier for each antenna element group is formed using a digital combined feedback signal output from the A/D conversion unit and a replica obtained by combining a plurality of transmission signals distortion-compensated by the plurality of distortion compensation units. A calculation unit that calculates the corresponding forward characteristic,
A conversion unit for converting the forward characteristic for each antenna element group calculated by the calculation unit into an inverse characteristic,
The plurality of distortion compensation units,
A multi-antenna communication apparatus, wherein distortion compensation of a transmission signal of each antenna element group is performed by using an inverse characteristic of each antenna element group obtained by conversion by the conversion unit. 各アンテナ素子グループに属する複数のアンテナ素子それぞれから送信される送信信号の位相をシフトさせるフェーズシフタをさらに有し、
前記算出部は、
前記複数の歪み補償部によって歪み補償された複数の送信信号の位相を前記フェーズシフタと同様にシフトする位相シフト部と、
前記位相シフト部によって位相がシフトされた複数の送信信号をアンテナ素子グループごとに合成する第１の合成部と、
前記第１の合成部によって合成されて得られた信号にアンテナ素子グループごとの電力増幅器に対応する順特性を乗算してアンテナ素子グループごとのグループ別レプリカを生成する乗算部と、
すべてのアンテナ素子グループのグループ別レプリカを合成して合成レプリカを生成する第２の合成部と、
前記合成レプリカと前記デジタル合成フィードバック信号との誤差が小さくなるように前記乗算部によって乗算される順特性を更新する更新部とを含む
ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。 Further having a phase shifter for shifting the phase of the transmission signal transmitted from each of the plurality of antenna elements belonging to each antenna element group,
The calculation unit,
A phase shift unit that shifts the phases of a plurality of transmission signals that are distortion-compensated by the plurality of distortion compensating units in the same manner as the phase shifter,
A first combining unit that combines a plurality of transmission signals whose phases are shifted by the phase shift unit for each antenna element group,
A multiplication unit that multiplies the signal obtained by combining by the first combining unit by a forward characteristic corresponding to the power amplifier for each antenna element group to generate a group-specific replica for each antenna element group;
A second combining unit that combines the group-specific replicas of all the antenna element groups to generate a composite replica;
The multi-antenna communication apparatus according to claim 1, further comprising: an updating unit that updates a forward characteristic multiplied by the multiplying unit so that an error between the synthetic replica and the digital synthetic feedback signal becomes small. 各アンテナ素子グループに属する複数のアンテナ素子それぞれから送信される送信信号の位相をシフトさせるフェーズシフタと、
前記複数の電力増幅器から出力される信号に前記フェーズシフタによる位相シフトの逆位相を付与する付与部とをさらに有し、
前記算出部は、
前記複数の歪み補償部によって歪み補償されたアンテナ素子グループごとの送信信号にアンテナ素子グループごとの電力増幅器に対応する順特性を乗算してアンテナ素子グループごとのグループ別レプリカを生成する乗算部と、
すべてのアンテナ素子グループのグループ別レプリカを合成して合成レプリカを生成する合成部と、
前記合成レプリカと前記デジタル合成フィードバック信号との誤差が小さくなるように前記乗算部によって乗算される順特性を更新する更新部とを含む
ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。 A phase shifter for shifting the phase of the transmission signal transmitted from each of the plurality of antenna elements belonging to each antenna element group,
Further comprising an applying unit for applying the opposite phase of the phase shift by the phase shifter to the signals output from the plurality of power amplifiers,
The calculation unit,
A multiplication unit that generates a group-specific replica for each antenna element group by multiplying a forward signal corresponding to a power amplifier for each antenna element group by a transmission signal for each antenna element group that is distortion-compensated by the plurality of distortion compensation units.
A combining unit that combines the group-specific replicas of all antenna element groups to generate a composite replica,
The multi-antenna communication apparatus according to claim 1, further comprising: an updating unit that updates a forward characteristic multiplied by the multiplying unit so that an error between the synthetic replica and the digital synthetic feedback signal becomes small. 前記歪み補償部は、
各アンテナ素子グループに対応する電力増幅器のメモリ効果による歪みの逆特性を送信信号に付与する付与部を含み、
前記算出部は、
前記デジタル合成フィードバック信号と前記レプリカとを用いて、アンテナ素子グループごとの電力増幅器のメモリ効果による歪みを推定し、
前記変換部は、
前記算出部によって推定されたメモリ効果による歪みの逆特性を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。 The distortion compensation unit,
A power amplifier corresponding to each antenna element group, including a giving unit for giving the inverse characteristics of distortion due to the memory effect to the transmission signal,
The calculation unit,
Using the digital combined feedback signal and the replica, to estimate the distortion due to the memory effect of the power amplifier for each antenna element group,
The conversion unit is
The multi-antenna communication apparatus according to claim 1, wherein the inverse characteristic of the distortion due to the memory effect estimated by the calculating unit is calculated. 前記算出部は、
アンテナ素子グループごとの電力増幅器に対応する順特性を記憶する順特性ルックアップテーブルを更新し、
前記変換部は、
前記順特性ルックアップテーブルに記憶された順特性の逆数を算出し、
前記複数の歪み補償部は、
前記変換部によって算出された逆数をアンテナ素子グループごとの歪み補償係数として用いて、各アンテナ素子グループの送信信号を歪み補償する
ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。 The calculation unit,
The forward characteristic lookup table storing the forward characteristic corresponding to the power amplifier for each antenna element group is updated,
The conversion unit is
Calculating the reciprocal of the forward characteristic stored in the forward characteristic lookup table,
The plurality of distortion compensation units,
The multi-antenna communication apparatus according to claim 1, wherein the inverse number calculated by the conversion unit is used as a distortion compensation coefficient for each antenna element group to perform distortion compensation on the transmission signal of each antenna element group. 前記算出部は、
アンテナ素子グループごとの電力増幅器の歪み特性に対応する級数を更新し、
前記変換部は、
前記算出部によって更新された級数の逆関数を算出し、
前記複数の歪み補償部は、
前記変換部によって算出された逆関数を用いて、各アンテナ素子グループの送信信号を歪み補償する
ことを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。 The calculation unit,
Update the series corresponding to the distortion characteristics of the power amplifier for each antenna element group,
The conversion unit is
Calculating the inverse function of the series updated by the calculating unit,
The plurality of distortion compensation units,
The multi-antenna communication apparatus according to claim 1, wherein the inverse function calculated by the conversion unit is used to perform distortion compensation on the transmission signal of each antenna element group. アンテナ素子グループごとのビーム方向に応じた振幅比に基づいて、前記複数の電力増幅器から出力される信号のゲイン又は前記算出部による順特性算出時のパラメータを調整する調整部をさらに有することを特徴とする請求項２記載のマルチアンテナ通信装置。 It further comprises an adjusting unit that adjusts a gain of a signal output from the plurality of power amplifiers or a parameter when the forward characteristic is calculated by the calculating unit, based on an amplitude ratio according to a beam direction for each antenna element group. The multi-antenna communication device according to claim 2. 前記算出部は、
送信信号に含まれるヘッダ部分及びデータ部分のうちデータ部分に対応するデジタル合成フィードバック信号及びレプリカを用いて順特性を算出することを特徴とする請求項１記載のマルチアンテナ通信装置。 The calculation unit,
2. The multi-antenna communication apparatus according to claim 1, wherein the forward characteristic is calculated using a digital composite feedback signal and a replica corresponding to the data portion of the header portion and the data portion included in the transmission signal. それぞれ１以上のアンテナ素子を含む複数のアンテナ素子グループごとに歪み補償されたアンテナ素子ごとの送信信号を増幅する複数の電力増幅器を有するマルチアンテナ通信装置が実行する歪み補償方法であって、
前記複数の電力増幅器から出力される信号を合成してアナログ合成フィードバック信号を生成し、
前記アナログ合成フィードバック信号をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換してデジタル合成フィードバック信号を生成し、
前記デジタル合成フィードバック信号とアンテナ素子グループごとに歪み補償された複数の送信信号を合成して得られるレプリカとを用いて、アンテナ素子グループごとの電力増幅器に対応する順特性を算出し、
算出されたアンテナ素子グループごとの順特性を逆特性に変換し、
変換されて得られたアンテナ素子グループごとの逆特性を用いて、各アンテナ素子グループの送信信号を歪み補償する
ことを特徴とする歪み補償方法。 A distortion compensating method executed by a multi-antenna communication apparatus having a plurality of power amplifiers for amplifying a transmission signal for each antenna element, which is distortion-compensated for each of a plurality of antenna element groups each including one or more antenna elements,
An analog combined feedback signal is generated by combining the signals output from the plurality of power amplifiers,
A/D (Analog/Digital) conversion of the analog composite feedback signal to generate a digital composite feedback signal,
Using the replica obtained by synthesizing a plurality of transmission signals that are distortion-compensated for each digital element feedback signal and each antenna element group, calculate the forward characteristic corresponding to the power amplifier for each antenna element group,
Convert the calculated forward characteristics for each antenna element group to inverse characteristics,
A distortion compensating method characterized by compensating a distortion of a transmission signal of each antenna element group by using an inverse characteristic of each antenna element group obtained by conversion.
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