JP6021658B2 - 歪補償回路 - Google Patents
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Description
この歪補償回路では、電力増幅器103の動作温度毎に、電力増幅器103の非線形特性の逆特性を表す補償テーブルを格納しているメモリ106を備えている。
電力計算部104は、信号源101が電力増幅器103による増幅対象の信号である送信信号を生成すると、その送信信号の電力を計算して、その電力の計算結果を補償テーブル読出部107に出力する。
温度センサ105は、電力増幅器103の動作温度を測定し、その動作温度の測定結果を補償テーブル読出部107に出力する。
複素乗算部102は、信号源101により生成された送信信号に対して、補償テーブル読出部107により読み出された補償係数を乗算し、補償係数乗算後の送信信号を電力増幅器103に出力する。
記憶容量が大きなメモリ106を実装することができず、数多くの補償テーブルをメモリ106に格納することができない場合は、高精度な歪補償を行うことができない課題があった。
図1はこの発明の実施の形態1による歪補償回路を示す構成図である。
図1において、送信信号生成部1は電力増幅器3による増幅対象の信号である送信信号Sを生成する信号源である。
歪補償部2は電力増幅器3により増幅された送信信号Sに含まれる歪成分を補償する処理を実施する。
補償係数更新部4は歪補償部2が歪成分を補償する際に用いる補償係数を更新する処理を実施する。
歪補償部2の電力計算部12は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、送信信号生成部1により生成された送信信号Sの電力Pを計算する処理を実施する。
なお、電力計算部12及び補償係数読出部13から補償係数読出手段が構成されている。
歪補償部2の複素乗算部14は例えば乗算器などから構成されており、補償係数読出部13により読み出された補償係数C(P)を送信信号生成部1により生成された送信信号Sに乗算し、補償係数乗算後の送信信号Sを電力増幅器3に出力する処理を実施する。なお、複素乗算部14は補償係数乗算手段を構成している。
補償係数更新部4の更新判定部22はCCDF参照値保存部23及び誤差算出部24から構成されている。
誤差算出部24は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、CCDF参照値保存部23により記憶されているCCDF値の参照値と、CCDF計算部21により算出されたCCDF値との誤差CCDF_Gosaを算出する処理を実施する。
なお、CCDF参照値保存部23及び誤差算出部24から誤差算出手段が構成されている。
即ち、対応関係更新部25は誤差算出部24により算出された誤差CCDF_Gosaと所定の閾値Vth,−Vthを比較し、その比較結果に対応するオフセット量Dだけ、メモリ11により格納されている補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係をずらす処理を実施する。なお、対応関係更新部25は対応関係更新手段を構成している。
歪補償回路がコンピュータで構成されている場合、メモリ11及びCCDF参照値保存部23をコンピュータの内部メモリ又は外部メモリ上に構成するとともに、電力計算部12、補償係数読出部13、複素乗算部14、CCDF計算部21、誤差算出部24及び対応関係更新部25の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
歪補償部2のメモリ11には、電力増幅器3による増幅対象の信号の電力Pと補償係数C(P)の対応関係を示す補償テーブルが格納されている。
図2は信号電力Pと補償係数C(P)の対応関係を示す補償テーブルの一例を示す説明図である。
図2では、信号電力Pと、複素数で表された補償係数C(実数部、虚数部)との対応関係を示す補償テーブルが例示されている。
例えば、信号電力Pが“3”であれば、その信号電力Pに対応する補償係数C(3)は、C(3)=11+j×1となる。
また、信号電力Pが“6”であれば、その信号電力Pに対応する補償係数C(6)は、C(6)=13+j×3となる。
S=I+j×Q (1)
式(1)において、I,Qはベースバンド信号であり、Iは送信信号Sにおける同相信号、Qは送信信号Sにおける直交信号である。
変数iは、“1”から“L”までの整数値で表されるインデックス番号であり、“L”はCCDF値におけるインデックス番号の最大値である。
CCDF値の計算方法に関しては公知の技術であり、例えば、以下の非特許文献1などに開示されているため、ここでは説明を省略する。
図3は送信信号SのCCDF値であるCCDF_Test(i)の計算結果の一例を示す説明図である。
[非特許文献1]
アジレントテクノロジー,“Characterizing Digitally Modulated Signals with CCDF Curves,” application note, 5968-6875E.
更新判定部22の誤差算出部24は、CCDF計算部21から送信信号SのCCDF値であるCCDF_Test(i)を受けると、下記の式(3)に示すように、そのCCDF_Test(i)と、CCDF参照値保存部23により記憶されているCCDF値の参照値であるCCDF_Ref(i)との誤差CCDF_Gosaを算出し、その誤差CCDF_Gosaを対応関係更新部25に出力する。
式(3)において、Aiは任意の重み付け係数である。
即ち、対応関係更新部25は、誤差算出部24により算出された誤差CCDF_Gosaと所定の閾値Vth,−Vthを比較する。
対応関係更新部25は、誤差CCDF_Gosaの絶対値が閾値Vthの絶対値より小さい場合(|CCDF_Gosa|<|Vth|)、補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係を更新しないが、誤差CCDF_Gosaが閾値Vth以上である場合(CCDF_Gosa≧Vth)、0より大きなオフセット量D(D>0)を設定する。
一方、誤差CCDF_Gosaが閾値−Vth以下である場合(CCDF_Gosa≦−Vth)、0より小さなオフセット量D(D<0)を設定する。
例えば、誤差CCDF_Gosaが閾値Vth以上であるとき(CCDF_Gosa≧Vth)、オフセット量Dとして、D=2を設定した場合、図2の更新前の補償テーブルから、2つ分、補償係数C(P)を図中下方向にずらすことで、電力Pと補償係数C(P)の対応関係を更新する(図4を参照)。
また、誤差CCDF_Gosaが閾値−Vth以下であるとき(CCDF_Gosa≦−Vth)、オフセット量Dとして、D=−2を設定した場合、図2の更新前の補償テーブルから、2つ分、補償係数C(P)を図中上方向にずらすことで、電力Pと補償係数C(P)の対応関係を更新する(図5を参照)。
VR= 0 (|CCDF_Gosa|<|Vth|の場合)
VR= 1 (CCDF_Gosa≧Vthの場合)
VR=−1 (CCDF_Gosa≦−Vth)
対応関係更新部25は、誤差算出部24から出力された比較結果VRが“0”であれば、オフセット量D=0、その比較結果VRが“1”であれば、オフセット量D=2、その比較結果VRが“−1”であれば、オフセット量D=−2に設定する。
そして、対応関係更新部25は、そのオフセット量Dだけ、補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係をずらすことで、電力Pと補償係数C(P)の対応関係を更新する。
この場合には、誤差算出部24及び対応関係更新部25から対応関係更新手段が構成される。
例えば、メモリ11により格納されている補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係が図4のように更新されている場合、仮に、送信信号Sの電力Pが“3”であれば、その信号電力Pに対応する補償係数C(3)は、C(3)=10+j×0となる。
また、信号電力Pが“6”であれば、その信号電力Pに対応する補償係数C(6)は、C(6)=11+j×2となる。
電力増幅器3は、複素乗算部14から出力された補償係数乗算後の送信信号Sを増幅し、増幅後の送信信号Sを出力端子及びCCDF計算部21に出力する。
一般的に、電力増幅器3により増幅された信号には、電力増幅器3の非線形特性によって歪成分が含まれるが、この歪補償回路では、電力増幅器3により増幅される前の送信信号Sに対して、電力増幅器3の非線形特性の逆特性を表す補償係数C(P)を乗算するようにしているので、電力増幅器3による増幅後の送信信号Sに含まれる歪成分が補償されている。
電力増幅器3の非線形特性が変化すると、非線形特性の逆特性が補償テーブルの特性と一致しなくなるため、正しい歪補償が行われず、電力増幅器3の増幅後の送信信号Sに含まれる歪成分が補償されなくなる。
歪成分が含まれる送信信号SのCCDF値であるCCDF_Test(i)は、図7に示すように、理想的なCCDF値であるCCDF_Ref(i)と異なるため、誤差算出部24により算出される誤差CCDF_Gosaが大きくなる。
このため、この実施の形態1では、電力増幅器3の非線形特性が変化して、誤差CCDF_Gosaの絶対値が閾値Vthの絶対値より大きくなると、メモリ11により格納されている補償テーブルが更新される。
複数回の補償テーブルの更新が試行された後、誤差CCDF_Gosaの絶対値が閾値Vthの絶対値より小さくなると、CCDF_Test(i)とCCDF_Ref(i)がほぼ等しくなる。
このとき、更新後の補償テーブルの特性は、図8に示すように、更新前の補償テーブルの特性がシフトした特性になる。即ち、電力増幅器3の非線形特性のシフトに追従するように補償テーブルの特性もシフトする。このため、電力増幅器3の非線形特性の逆特性と補償テーブルの特性が一致する。
したがって、適切な歪補償が行われるため、電力増幅器3による増幅後の送信信号Sに含まれる歪成分が小さくなり、精度の良い送信信号Sが電力増幅器3から出力されるようになる。
[非特許文献2]
URL=http://antlers.cis.ibaraki.ac.jp/PROGRAM/CPROG/235.pdf
[非特許文献3]
“LTEコンポーネントのスティミュラス−レスポンス・テスト,” アジレントテクノロジー アプリケーションノート.
[非特許文献4]
藤井啓正 他“OFDM伝送におけるピーク低減方式に関する研究,” NTT Docomoテクニカル・ジャーナル,Vol.14 No.4.
また、電力増幅器3とCCDF計算部21が接続されている例を示しているが、電力増幅器3とCCDF計算部21の間に、アッテネータ、遅延素子、周波数変換器、包絡線検出器、A/D変換器などのアナログ素子が挿入されていてもよい。
あるいは、対応関係更新部25(または、誤差算出部24)が閾値Vth,−Vthを可変するようにしてもよい。
これにより、送信信号Sの電力Pが変化しても、適正な閾値Vth,−Vthを用いることができるため、歪補償効果を高めることができる。
また、対応関係更新部25(または、誤差算出部24)が、送信信号生成部1により生成された送信信号Sの種類にしたがって閾値Vth,−Vthを変更する形態が考えられる。具体的には、例えば、送信信号Sの変調方式がQPSKであれば、閾値Vth,−Vthを“10”,“−10”、16QMであれば、閾値Vth,−Vthを“5”,“−5”に変更する。
これにより、送信信号Sの種類が変化しても、適正な閾値Vth,−Vthを用いることができるため、歪補償効果を高めることができる。
図9はこの発明の実施の形態2による歪補償回路を示す構成図であり、図において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
更新判定部22のCCDF計算部30は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、電力計算部12により算出された送信信号Sの電力PからCCDF値の参照値であるCCDF_Ref(i)を算出する処理を実施する。
なお、CCDF計算部30及び誤差算出部24から誤差算出手段が構成されている。
歪補償回路がコンピュータで構成されている場合、メモリ11をコンピュータの内部メモリ又は外部メモリ上に構成するとともに、電力計算部12、補償係数読出部13、複素乗算部14、CCDF計算部21、CCDF計算部30、誤差算出部24及び対応関係更新部25の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
CCDF計算部30は、電力計算部12から送信信号Sの電力Pの計算結果を受けると、CCDF計算部21と同様の方法で、その送信信号Sの電力PからCCDF値の参照値であるCCDF_Ref(i)を算出し、そのCCDF_Ref(i)を誤差算出部24に出力する。
このように、CCDF計算部30が、送信信号Sの電力PからCCDF値の参照値であるCCDF_Ref(i)を適応的に算出することで、上記実施の形態1のように、CCDF参照値保存部23が、固定の参照値を格納している場合よりも正確な誤差CCDF_Gosaを算出することができる。このため、上記実施の形態1よりも、歪補償効果を高めることができる。
また、電力増幅器3とCCDF計算部21が接続されている例を示しているが、上記実施の形態1と同様に、電力増幅器3とCCDF計算部21の間に、アッテネータ、遅延素子、周波数変換器、包絡線検出器、A/D変換器などのアナログ素子が挿入されていてもよい。
また、電力計算部12とCCDF計算部30が接続されている例を示しているが、電力計算部12とCCDF計算部30の間に、遅延回路が挿入されていてもよい。
あるいは、上記実施の形態1と同様に、対応関係更新部25(または、誤差算出部24)が閾値Vth,−Vthを可変するようにしてもよい。
図10はこの発明の実施の形態3による歪補償回路を示す構成図であり、図において、図1及び図9と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図10の例では、CCDF参照値保存部23が実装されているが、図9のように、CCDF計算部30が実装されていてもよい。
補償係数更新部4の対応関係変更通知部41は例えばCPUを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、誤差算出部24により算出された誤差CCDF_Gosaにしたがってメモリ11により格納されている補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係の変更通知を補償係数読出部42に出力する処理を実施する。なお、対応関係変更通知部41は対応関係変更通知手段を構成している。
なお、電力計算部12及び補償係数読出部42から補償係数読出手段が構成されている。
歪補償回路がコンピュータで構成されている場合、メモリ11及びCCDF参照値保存部23をコンピュータの内部メモリ又は外部メモリ上に構成するとともに、電力計算部12、補償係数読出部42、複素乗算部14、CCDF計算部21、誤差算出部24及び対応関係変更通知部41の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのCPUが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
対応関係変更通知部41及び補償係数読出部42以外は、上記実施の形態1と同様であるため、ここでは対応関係変更通知部41及び補償係数読出部42の処理内容だけを説明する。
補償係数更新部4の対応関係変更通知部41は、誤差算出部24から誤差CCDF_Gosaを受けると、その誤差CCDF_Gosaにしたがってメモリ11により格納されている補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係の変更通知を補償係数読出部42に出力する。
対応関係変更通知部41は、誤差CCDF_Gosaの絶対値が閾値Vthの絶対値より小さい場合(|CCDF_Gosa|<|Vth|)、補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係の変更通知を補償係数読出部42に出力しないが、誤差CCDF_Gosaが閾値Vth以上である場合(CCDF_Gosa≧Vth)、0より大きなオフセット量D(D>0)を設定する。
一方、誤差CCDF_Gosaが閾値−Vth以下である場合(CCDF_Gosa≦−Vth)、0より小さなオフセット量D(D<0)を設定する。
M = M+D (4)
これにより、例えば、前回、補償係数読出部42に通知した対応関係の変更量Mが“4”で、設定したオフセット量Dが“2”であれば、今回、補償係数読出部42に通知する対応関係の変更量Mは“6”になる。
対応関係変更通知部41は、対応関係の変更量Mを算出すると、補償テーブルにおける電力Pと補償係数C(P)の対応関係の変更通知として、その変更量Mを補償係数読出部42に出力する。
一方、電力計算部12から送信信号Sの電力Pの計算結果を受けたとき、対応関係変更通知部41から対応関係の変更通知として変更量Mを受けると、その変更量Mに基づいて、送信信号Sの電力Pに対応する補償係数C(P)を特定する。
例えば、メモリ11により格納されている補償テーブルが図2の補償テーブルであるとき、送信信号Sの電力Pが“3”で、変更量Mが“2”であれば、その信号電力Pに対応する補償係数はC(3+2)=12+j×2となる。
また、送信信号Sの電力Pが“3”で、変更量Mが“−2”であれば、その信号電力Pに対応する補償係数はC(3−2)=10+j×0となる。
補償係数読出部42は、変更量Mに基づいて、送信信号Sの電力Pに対応する補償係数C(P)を特定すると、その補償係数C(P)を複素乗算部14に出力する。
Claims (9)
- 電力増幅器による増幅対象の信号の電力と補償係数の対応関係を示すテーブルを格納しているテーブル格納手段と、
上記電力増幅器による増幅対象の信号の電力を計算し、上記テーブル格納手段により格納されているテーブルから上記信号の電力に対応する補償係数を読み出す補償係数読出手段と、
上記補償係数読出手段により読み出された補償係数を上記信号に乗算し、補償係数乗算後の信号を上記電力増幅器に出力する補償係数乗算手段と、
上記電力増幅器により増幅された信号の相補累積分布関数値を算出する相補累積分布関数値算出手段と、
相補累積分布関数値の参照値と上記相補累積分布関数値算出手段により算出された相補累積分布関数値との誤差を算出する誤差算出手段と、
上記誤差算出手段により算出された誤差にしたがって上記テーブル格納手段により格納されているテーブルにおける電力と補償係数の対応関係を更新する対応関係更新手段と
を備えた歪補償回路。 - 誤差算出手段は、予め設定されている相補累積分布関数値の参照値を記憶していることを特徴とする請求項1記載の歪補償回路。
- 誤差算出手段は、電力増幅器による増幅対象の信号から相補累積分布関数値の参照値を算出することを特徴とする請求項1記載の歪補償回路。
- 誤差算出手段は、相補累積分布関数値の参照値と相補累積分布関数値算出手段により算出された相補累積分布関数値との誤差を算出する際、上記相補累積分布関数値及び上記参照値に対して重み付けを行うことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の歪補償回路。
- 対応関係更新手段は、誤差算出手段により算出された誤差と所定の閾値を比較し、その比較結果に対応するオフセット量だけ、テーブル格納手段により格納されているテーブルにおける電力と補償係数の対応関係をずらすことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の歪補償回路。
- 対応関係更新手段により誤差と比較される閾値は可変値であることを特徴とする請求項5記載の歪補償回路。
- 対応関係更新手段は、電力増幅器による増幅対象の信号の電力にしたがって閾値を変更することを特徴とする請求項6記載の歪補償回路。
- 対応関係更新手段は、電力増幅器による増幅対象の信号の種類にしたがって閾値を変更することを特徴とする請求項6記載の歪補償回路。
- 電力増幅器による増幅対象の信号の電力と補償係数の対応関係を示すテーブルを格納しているテーブル格納手段と、
上記電力増幅器による増幅対象の信号の電力を計算し、上記テーブル格納手段により格納されているテーブルから上記信号の電力に対応する補償係数を読み出す補償係数読出手段と、
上記補償係数読出手段により読み出された補償係数を上記信号に乗算し、補償係数乗算後の信号を上記電力増幅器に出力する補償係数乗算手段と、
上記電力増幅器により増幅された信号の相補累積分布関数値を算出する相補累積分布関数値算出手段と、
相補累積分布関数値の参照値と上記相補累積分布関数値算出手段により算出された相補累積分布関数値との誤差を算出する誤差算出手段と、
上記誤差算出手段により算出された誤差にしたがって上記テーブル格納手段により格納されているテーブルにおける電力と補償係数の対応関係の変更通知を上記補償係数読出手段に出力する対応関係変更通知手段とを備え、
上記補償係数読出手段は、上記テーブル格納手段により格納されているテーブルから増幅対象の信号の電力に対応する補償係数を読み出す際、上記対応関係変更通知手段から出力された対応関係の変更通知に基づいて、上記信号の電力に対応する補償係数を特定することを特徴とする歪補償回路。
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