JP6763292B2 - 歪補償装置及び歪補償方法 - Google Patents

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Description

本発明は、歪補償装置及び歪補償方法に関する。
従来、無線移動体通信の分野では、基地局等に用いられるパワーアンプの非線形歪を補償する技術が提案されている。かかる技術において、複数の周波数帯の信号を共通のパワーアンプにより同時に増幅する場合、複数の歪補償部やデュアルバンドDPD(Digital Pre−Distortion)を用いて、非線形歪を補償するものがある。更に、デュアルバンドDPDを用いたパワーアンプでは、二次元LUT(Look Up Table)の前段に、dual−input truncated Volterra modelのVolterraフィルタを設け、二次歪も補償するものもある。他にも、他のバンドに生じる高調波や相互変調歪を逆特性となる信号に付加することにより歪補償を行うものや、非線形連立方程式を解くことにより歪補償を行うものがある。
特開2002−084146号公報 特開2012−227881号公報 特開2014−003527号公報
Bassam, S.A., Helaoui, M., Ghannouchi, F.M., "2−D Digital Predistortion (2−D−DPD) Architecture for Concurrent Dual−Band Transmitters ," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 59, no. 10, pp. 2547−2553, Oct. 2011. Younes, M., Ghannouchi, F.M., "On the Modeling and Linearization of a Concurrent Dual−Band Transmitter Exhibiting Nonlinear Distortion and Hardware Impairments," IEEE Transactions on Circuits and Systems I, vol. 60, no. 11, pp. 3055−3068, Nov. 2013. 大田,川崎,木村,玉野井,馬庭透,"適応的マルチバンド共通増幅歪補償法の検討",信学技報,vol. 116,no. 12,MW2016−2,pp. 7−10,Apr. 2016. Yuelin Ma, Yasushi Yamao, "Spectra−Folding Feedback Architecture for Concurrent Dual−Band Power Amplifier Predistortion," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 63, no. 10, pp. 3164−3174, Oct. 2015. Youjiang Liu, Jonmei J. Yan, Peter M. Asbeck, "Concurrent Dual−Band Digital Predistortion With a Single Feedback Loop," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 63, no. 5, pp. 1556−1568, May 2015.
しかしながら、歪補償装置では、十分な歪補償性能が得られず、無線品質の低下を招いてしまうことがある。例えば、複数の周波数帯の信号を共通のパワーアンプにより同時に増幅する場合を想定する。この場合、2つのバンドの中心周波数が約2倍程度の関係(例えば、4.6GHzと9GHz)にある条件下では、これらの中心周波数の差に相当する周波数や、低い方の中心周波数の2倍に相当する周波数において、偶数次の歪(以下、単に「偶数次歪」と記す。)が発生することがある。また、複数の周波数帯の信号を複数のパワーアンプで同時増幅して合成する場合であっても、合成器のアイソレーションが不十分なケースでは同様に偶数次歪が発生することがある。このような偶数次歪を補償するように歪補償装置を構成すると、歪補償装置の回路規模が増大することがある。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、回路規模を容易に低減できる歪補償装置及び歪補償方法を提供することを目的とする。
本願の開示する歪補償装置は、一つの態様において、送信信号を増幅するパワーアンプの出力に応じて、複数の奇数次歪が重ねられた第1の周波数成分と複数の偶数次歪が重ねられた第2の周波数成分とを含むフィードバック信号を生成するフィードバック部と、前記生成されたフィードバック信号から前記第1の周波数成分及び前記第2の周波数成分をそれぞれ分離して信号処理する信号処理部とを有する。
本願の開示する歪補償装置及び歪補償方法の一つの態様によれば、歪補償装置の回路規模を容易に低減できる。
図1は、実施例にかかる歪補償装置の構成を示す図である。 図2は、実施例における奇数次歪及び偶数次歪を含む周波数スペクトルを示す図である。 図3は、実施例における共通フィードバック信号処理部の構成を示す図である。 図4は、実施例にかかる歪補償装置の動作を示すフローチャートである。 図5は、変形例1における共通フィードバック信号処理部の構成を示す図である。 図6は、変形例2における共通フィードバック信号処理部の構成を示す図である。 図7は、変形例2及び変形例3における奇数次歪補償係数更新部の構成を示す図である。 図8は、変形例4における奇数次歪補償部の構成を示す図である。 図9は、変形例4における奇数次歪補償係数更新部の構成を示す図である。 図10は、変形例4にかかる奇数次歪補償係数更新部及び奇数次歪補償部の動作を示すフローチャートである。 図11は、変形例5における奇数次歪補償係数更新部の構成を示す図である。
以下に、本願の開示する歪補償装置及び歪補償方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。また、実施例において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
実施例にかかる歪補償装置について説明する。基地局において、送信信号をパワーアンプで増幅する際に、パワーアンプの非線形性が時間的に変動し得る。歪補償装置は、送信信号をパワーアンプで増幅する際におけるパワーアンプの非線形性を適応的に補償できる。
例えば、歪補償装置1は、図1で示すように、パワーアンプ40及びアンテナ50を有する。図1に示す歪補償装置1は、パワーアンプ40の出力に応じた非定常データの歪補償を適応的に行うDPD(デジタルプレディストーション)技術を採用している。すなわち、歪補償装置1は、時間的に変動し得るパワーアンプ40の非線形性に対して適応的に歪補償を行う。
パワーアンプ40の非線形性に応じた歪のうち、パワーアンプ40の非線形性を数学的にべき級数で展開して表した際の奇数次の項に対応した歪が奇数次歪と呼ばれ、偶数次の項に対応した歪が偶数次歪と呼ばれる。周波数スペクトルで見た場合、奇数次歪は、RFバンド成分の周波数帯域及びRFバンド成分の3倍の周波数帯域などに現れ、偶数次歪は、ベースバンド近くの周波数帯域及びRFバンド成分の2倍の周波数帯域などに現れる。
送信信号がマルチバンド信号である場合、複数の周波数帯域の信号を同時に共通のパワーアンプ40で増幅することがある。この際、ある周波数帯域の信号の非線形歪は他の周波数帯域の信号の影響を含む。例えば、図2に破線で示す周波数スペクトルにおいて、一点鎖線で囲った領域に歪が現れる。バンドAとバンドBとのデュアルバンド信号をパワーアンプ40で共通増幅する場合、バンドAの中心周波数をfとし、バンドBの中心周波数をfとすると、図2に示すように歪が現れる。バンドA,Bの周波数f,fの近傍領域のそれぞれに奇数次歪が現れ、バンドA,Bの差周波数f−f(=fとする)の近傍領域とバンドAの2倍の周波数2f(=fとする)の近傍領域とに偶数次歪が現れる。すなわち、低バンド帯BWにおいて、周波数f−f=fの近傍領域に偶数次歪が現れ、周波数fの近傍領域に奇数次歪が現れる。高バンド帯BWにおいて、周波数fの近傍領域に奇数次歪が現れ、周波数2f=fの近傍領域に偶数次歪が現れる。
図2に示すように、奇数次歪が送信信号の各RFバンド成分(周波数f,f)に周波数的に重複し得るのに対して、偶数次歪が各RFバンドの帯域外に発生することがある。このため、偶数次歪は、各RFバンドの帯域外の成分を選択的に減衰させるフィルタ処理で除去可能とみなされることがある。
しかしながら、パワーアンプ40でマルチバンド信号を増幅する場合に、2つのバンドの中心周波数が約2倍程度の関係(2×f≒f、例えば、f=4.6GHz、f=9GHz)にあるような条件下では、偶数次歪がRFバンド成分に周波数的に近接し得る。バンドA,Bの差周波数f−fの近傍に現れる偶数次歪が周波数fのRFバンド成分(バンドA)に周波数的に近接し得る。バンドAの2倍の周波数2fの近傍に現れる偶数次歪が周波数fのRFバンド成分(バンドB)に周波数的に近接し得る。このような偶数次歪が送信信号のRFバンド成分に近い周波数に発生すると、偶数次歪をフィルタによりカットすることは困難になり得る。また、カットするとしても、急峻なフィルタを用いるので、歪補償装置1の回路規模が大きくなってしまう可能性がある。
それに対して、図1に示す歪補償装置1は、奇数次歪と偶数次歪とをそれぞれ補償できるように構成されている。歪補償装置1は、補償回路30を有する。補償回路30は、奇数次歪補償係数更新部31、偶数次歪補償係数更新部32、奇数次歪補償部33、偶数次歪補償部34、アップコンバータ35,36,37,38,48,49を有する。補償回路30は、発振器39,41,42,43,51,52、信号合成器44,45,53、DAC(Digital to Analog Converter)46,47を有する。
奇数次歪補償係数更新部31は、奇数次歪補償係数を更新し、更新後の奇数次歪補償係数(^A,^B)を奇数次歪補償部33へ供給する。奇数次歪補償部33は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)を受ける。奇数次歪補償部33は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、奇数次歪補償係数(^A)を用いて、バンドA(中心周波数f)の奇数次歪補償信号^z(n)を生成する。奇数次歪補償部33は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、奇数次歪補償係数(^B)を用いて、バンドB(中心周波数f)の奇数次歪補償信号^z(n)を生成する。
同様に、偶数次歪補償係数更新部32は、偶数次歪補償係数を更新し、更新後の偶数次歪補償係数(^C,^D)を偶数次歪補償部34へ供給する。偶数次歪補償部34は、バンドAの送信信号x(n)を受け、バンドBの送信信号x(n)を受ける。偶数次歪補償部34は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、偶数次歪補償係数(^C)を用いて、中心周波数f=f−fの偶数次歪補償信号^zH−L(n)を生成する。偶数次歪補償部34は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、偶数次歪補償係数(^D)を用いて、中心周波数f=2fの奇数次歪補償信号^zL,2(n)を生成する。
デジタル領域において、アップコンバータ35は、バンドA(中心周波数f)の奇数次歪補償信号^z(n)を発振器39からの周波数f’=f−f/2のローカル信号に乗算させて周波数変換する。アップコンバータ38は、中心周波数f=f−fの偶数次歪補償信号^zH−L(n)を発振器39からの周波数f’=f/2−fのローカル信号に乗算させて周波数変換する。周波数変換後の奇数次歪補償信号^z(n)及び偶数次歪補償信号^zH−L(n)は、デジタルの信号合成器44で合成された後、DAC46においてDA変換される。アップコンバータ48は、DAC46でDA変換されたアナログ信号を発振器51からの周波数fL1=f/2のローカル信号に乗算させて無線周波数(周波数f)に周波数変換してRF信号とする。
同様に、アップコンバータ36は、バンドB(中心周波数f)の奇数次歪補償信号^z(n)を発振器41からの周波数f’=f/2−fのローカル信号に乗算させて周波数変換する。アップコンバータ37は、中心周波数f=2fの偶数次歪補償信号^zL,2(n)を発振器42からの周波数f’=f−f/2のローカル信号に乗算させて周波数変換する。周波数変換後の奇数次歪補償信号^z(n)及び偶数次歪補償信号^zL,2(n)は、デジタルの信号合成器45で合成された後、DAC47においてDA変換される。アップコンバータ49は、DAC47でDA変換されたアナログ信号を発振器52からの周波数fL2=f+f/2のローカル信号に乗算させて無線周波数(周波数f)に周波数変換してRF信号とする。
アップコンバータ48からのRF信号とアップコンバータ49からのRF信号とは、信号合成器53で合成された後、パワーアンプ40に入力される。パワーアンプ40に入力されるRF信号には奇数次歪の逆特性に応じた成分と偶数次歪の逆特性に応じた成分とが含まれているので、RF信号(送信信号)がパワーアンプ40で電力増幅される際における奇数次歪と偶数次歪とをそれぞれ抑制できる。すなわち、歪補償装置1は、パワーアンプ40の非線形性に応じた奇数次歪と偶数次歪とを補償できる。
歪補償装置1は、カップラ60をさらに有する。カップラ60は、パワーアンプ40の出力側に具備されており、パワーアンプ40の出力の一部(パワーアンプ40の出力に応じた信号)を取り出すことができる。
時間的に変動し得るパワーアンプ40の非線形性を適応的に補償するために、歪補償装置1において、信号分配器、4つのダウンコンバータ、4つのADC(Analog to Digital Converter)を追加することが考えられる。すなわち、パワーアンプ40の出力に応じてカップラ60で取り出された信号を信号分配器で4つの信号に分配し、4つの信号を4つのダウンコンバータで周波数f、f、f=f−f、f=2fからベースバンドへそれぞれ周波数変換する。4つのADCは、4つのダウンコンバータのうち対応するダウンコンバータから入力されるアナログ信号の各々をAD変換して補償回路30へ供給することになる。この場合、補償すべき歪の個数分のダウンコンバータやADCが設けられるため、アナログ部品点数が多くなりやすく、歪補償装置1の回路規模が増大しやすい。
そこで、実施例では、歪補償装置1において、奇数次歪どうしを重ねるとともに偶数次歪どうしを重ねたフィードバック信号を生成して周波数変換及びAD変換を共通で行うようにフィードバック系を構成することで、歪補償装置1の回路規模の低減を図る。
具体的には、歪補償装置1は、図1に示すように、共通フィードバック部10及び共通フィードバック信号処理部70をさらに有する。共通フィードバック部10は、カップラ60及び共通フィードバック信号処理部70の間に配されている。共通フィードバック部10は、送信信号を増幅するパワーアンプの出力に応じて共通フィードバック信号を生成する。共通フィードバック信号は、周波数スペクトル上で複数の奇数次歪が重ねられた奇数次歪成分(第1の周波数成分)と周波数スペクトル上で複数の偶数次歪が重ねられた偶数次歪成分(第2の周波数成分)とを含む。共通フィードバック部10は、パワーアンプ40の出力に応じてカップラ60で取り出された信号をダウンコンバートする際に、バンドA(中心周波数:f)の近傍に発生する奇数次歪とバンドB(中心周波数:f)の近傍に発生する奇数次歪とを重ねる。それとともに、共通フィードバック部10は、中心周波数f=2fの近傍に発生する偶数次歪と中心周波数f=f−fの近傍に発生する偶数次歪とを重ねる。これにより、共通フィードバック部10は、共通フィードバック信号を生成する。共通フィードバック部10は、生成された共通フィードバック信号を共通フィードバック信号処理部70へ供給する。
共通フィードバック部10は、共通ダウンコンバータ(第1の周波数変換部)11、共通ダウンコンバータ(第2の周波数変換部)12、ADC(AD変換部)13、発振器14,15を有する。
共通ダウンコンバータ11は、パワーアンプ40の出力の一部がカップラ60で取り出された信号に対して、発振器14からのローカル周波数fCO1=(f+f)/2のローカル信号を乗算する。これにより、共通ダウンコンバータ11は、カップラ60で取り出された信号を、RF周波数(送信周波数)からIF周波数(中間周波数)にダウンコンバートする。このとき、バンドAの中心周波数f近傍の奇数次歪は
CO1−f=(f−f)/2・・・数式1
にダウンコンバートされる。バンドBの中心周波数f近傍の奇数次歪は
−fCO1=(f−f)/2・・・数式2
にダウンコンバートされる。数式1、数式2により、奇数次歪どうしは、略同一の中間周波数(f−f)/2にダウンコンバートされる。
また、中心周波数f=f−f近傍の偶数次歪が
CO1−f=(3f−f)/2・・・数式3
にダウンコンバートされる。中心周波数f=2f近傍の偶数次歪が
−fCO1=(3f−f)/2・・・数式4
にダウンコンバートされる。数式3、数式4により、偶数次歪どうしは、略同一の中間周波数(3f−f)/2にダウンコンバートされる。
すなわち、共通ダウンコンバータ11は、カップラ60で取り出された信号をRF周波数からIF周波数にダウンコンバートしながらその信号をIF周波数で折り返して共通フィードバック信号を生成する。共通フィードバック信号は、周波数スペクトル上で複数の奇数次歪が重ねられた奇数次歪成分(第1の周波数成分)と周波数スペクトル上で複数の偶数次歪が重ねられた偶数次歪成分(第2の周波数成分)とを含む。
共通ダウンコンバータ12は、共通ダウンコンバータ11で生成された共通フィードバック信号に対して、発振器15からのローカル周波数fCO2=f/2のローカル信号を乗算し、中間(IF)周波数からベースバンド周波数にダウンコンバートする。このとき、奇数次歪どうしが重なった奇数次歪成分が
(f−f)/2−fCO2=f/2−f・・・数式5
にダウンコンバートされる。偶数次歪どうしが重なった偶数次歪成分が
(3f−f)/2−fCO2=f−f/2・・・数式6
にダウンコンバートされる。数式5、数式6により、ダウンコンバート後の共通フィードバック信号では、次の数式7に示すように、奇数次歪成分及び偶数次歪成分のちょうど中点の周波数が略0Hzとなる。
{(f/2−f)+(f−f/2)}/2=0・・・数式7
すなわち、共通ダウンコンバータ12は、奇数次歪成分及び偶数次歪成分のちょうど中点の周波数が略0Hzとなるように、共通フィードバック信号の中心周波数をシフトさせる。
ADC13は、共通ダウンコンバータ12でベースバンド周波数にダウンコンバートされた共通フィードバック信号をアナログ形式からデジタル形式に変換し、変換後の共通フィードバック信号を共通フィードバック信号処理部70へ供給する。
共通フィードバック信号処理部70は、共通フィードバック信号から奇数次歪成分(第1の周波数成分)及び偶数次歪成分(第2の周波数成分)をそれぞれ分離して信号処理する。
例えば、共通フィードバック信号処理部70は、図3に示すように、ゲイン調整部71、生成部(第1の生成部)91及び生成部(第2の生成部)92を有する。生成部91は、ミキサ(第3の周波数変換部)72、LPF(第1のローパスフィルタ)74、遅延調整部76、奇数次歪アンプモデル係数算出部78、奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81、及び発振器83を有する。生成部92は、ミキサ(第4の周波数変換部)73、LPF(第2のローパスフィルタ)75、遅延調整部77、偶数次歪アンプモデル係数算出部79、偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82、及び発振器84を有する。
ゲイン調整部71は、共通フィードバック信号を共通フィードバック部10のADC13から受ける。ゲイン調整部71は、共通フィードバック信号に応じて、ゲインを調整する。例えば、ゲイン調整部71は、共通フィードバック信号の電力の平均値と所定の目標値とを比較して、ゲインを求める。ゲイン調整部71は、求められたゲインに応じてレベル調整された共通フィードバック信号をミキサ72、ミキサ73へそれぞれ転送する。
ミキサ72は、共通フィードバック信号をゲイン調整部71から受ける。ミキサ72は、共通フィードバック信号に対して、発振器83からのローカル周波数fodd=f−f/2のローカル信号を乗算し、共通フィードバック信号の中心周波数をf−f/2だけシフトさせる。このとき、数式5により、共通フィードバック信号における奇数次歪成分の周波数が
(f/2−f)+(f−f/2)=0・・・数式8
に変換される。数式6により、偶数次歪成分の周波数が
(f−f/2)+(f−f/2)=2f−f・・・数式9
近傍に変換される。
LPF74は、ミキサ72で中心周波数がシフトされた共通フィードバック信号を受ける。LPF74は、共通フィードバック信号における奇数次歪成分を選択的に通過させ偶数次歪成分を除去する。すなわち、LPF74は、共通フィードバック信号から奇数次歪成分を抽出して、奇数次歪成分を含む信号を遅延調整部76へ供給する。
遅延調整部76は、奇数次歪成分を含む信号を所定の遅延量で遅延させて、遅延後の信号を奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)として奇数次歪アンプモデル係数算出部78へ供給する。
同様に、ミキサ73は、共通フィードバック信号をゲイン調整部71から受ける。ミキサ73は、共通フィードバック信号に対して、発振器84からのローカル周波数feven=f/2−fのローカル信号を乗算し、共通フィードバック信号の中心周波数をf/2−fだけシフトさせる。このとき、数式5により、共通フィードバック信号における奇数次歪成分の周波数が
(f/2−f)+(f/2−f)=f−2f・・・数式10
に変換される。数式6により、偶数次歪成分の周波数が
(f−f/2)+(f/2−f)=0・・・数式11
近傍に変換される。
LPF75は、ミキサ73で中心周波数がシフトされた共通フィードバック信号を受ける。LPF75は、共通フィードバック信号における偶数次歪成分を選択的に通過させ奇数次歪成分を除去する。すなわち、LPF75は、共通フィードバック信号から偶数次歪成分を抽出して、偶数次歪成分を含む信号を遅延調整部77へ供給する。
遅延調整部77は、偶数次歪成分を含む信号を所定の遅延量で遅延させて、遅延後の信号を偶数次歪共通フィードバック信号yeven(n)として偶数次歪アンプモデル係数算出部79へ供給する。
ここで、簡単のために共通フィードバック信号処理部70がメモリレスの構成であると仮定すると、奇数次歪アンプモデル係数算出部78へ供給される奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)は次の数式12で表される。
Figure 0006763292
数式12において、x(n)は低バンド帯BW(図2参照)側の送信信号であり、x(n)は高バンド帯BW(図2参照)側の送信信号である。また、y(n)はパワーアンプ40から出力されるバンドA(中心周波数:f)の信号を表し、y(n)はパワーアンプ40から出力されるバンドB(中心周波数:f)の信号を表す。ap,q、bp,qは、パワーアンプ40の特性に対応したアンプモデルから導かれるアンプモデル係数である。アンプモデルは、奇数次歪アンプモデル係数算出部78に予め設定されている。このとき、yodd(n)を行列形式で表現すると、次の数式13で表される。
Figure 0006763292
数式13中のyoddは、サンプリングタイミングn〜n+N−1における奇数次歪共通フィードバック信号を含むベクトルであり、次の数式14で表現される。
Figure 0006763292
数式13中のUoddは、サンプリングタイミングn〜n+N−1における各バンドの送信信号の奇数次項を含む行列であり、次の数式15で表現される。
Figure 0006763292
数式13中のhoddは、パワーアンプ40の伝達関数のベクトルであり、次の数式16で表現される。
Figure 0006763292
数式13の行列方程式をhoddについて解くと、数式17に示すようになる。数式17では、hoddを特にベクトル^hoddと表している。
Figure 0006763292
数式17において、添え字Hはエルミート転置(行列を転置しその成分の複素共役をとること)を表し、添え字−1は逆行列を表す。
すなわち、図3に示す奇数次歪アンプモデル係数算出部78は、奇数次歪共通フィードバック信号を含むベクトルyoddと各バンドの送信信号の奇数次項を含む行列Uoddとを用いて、数式17に示すように係数ベクトル^hoddを求める。係数ベクトル^hoddは、数式16に示すように、アンプモデル係数^ap,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)とアンプモデル係数^bp,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)とを含む。奇数次歪アンプモデル係数算出部78は、求められた係数ベクトル^hoddを奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81へ供給する。
奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81は、アンプモデル係数^ap,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)を用いて、次の数式18に示すようにバンドA(中心周波数:f)の奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)を生成する。アンプモデル係数^ap,qは、係数ベクトル^hoddに含まれている。
Figure 0006763292
奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81は、アンプモデル係数^bp,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)を用いて、次の数式19に示すようにバンドB(中心周波数:f)の奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)を生成する。アンプモデル係数^bp,qは、係数ベクトル^hoddに含まれている。
Figure 0006763292
奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81は、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)と奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)とをそれぞれ奇数次歪補償係数更新部31へ供給する。
同様に、偶数次歪アンプモデル係数算出部79へ供給される偶数次歪共通フィードバック信号yeven(n)は次の数式20で表される。
Figure 0006763292
数式20において、x(n)は低バンド帯BW(図2参照)側の送信信号であり、x(n)は高バンド帯BW(図2参照)側の送信信号である。また、yH−L(n)は中心周波数f=f−fに発生する偶数次歪成分を表し、yL,2(n)は中心周波数f=2fに発生する偶数次歪成分を表す。cp,q、dp,qは、パワーアンプ40の特性に対応したアンプモデルから導かれるアンプモデル係数である。アンプモデルは、偶数次歪アンプモデル係数算出部79に予め設定されている。このとき、yeven(n)を行列形式で表現すると、次の数式21で表される。
Figure 0006763292
数式21中のyevenは、サンプリングタイミングn〜n+N−1における偶数次歪共通フィードバック信号を含むベクトルであり、次の数式22で表現される。
Figure 0006763292
数式21中のUevenは、サンプリングタイミングn〜n+N−1における各バンドの送信信号の偶数次項を含む行列であり、次の数式23で表現される。
Figure 0006763292
数式21中のhevenは、パワーアンプ40の伝達関数のベクトルであり、次の数式24で表現される。
Figure 0006763292
数式21の行列方程式をhevenについて解くと、数式25に示すようになる。数式25では、hevenを特にベクトル^hevenと表している。
Figure 0006763292
数式25において、添え字「H」はエルミート転置(行列を転置しその成分の複素共役をとること)を表し、添え字「−1」は逆行列を表す。
すなわち、図3に示す偶数次歪アンプモデル係数算出部79は、偶数次歪共通フィードバック信号を含むベクトルyevenと各バンドの送信信号の偶数次項を含む行列Uevenとを用いて、数式25に示すように係数ベクトル^hevenを求める。係数ベクトル^hevenは、数式24に示されるように、アンプモデル係数^cp,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)とアンプモデル係数^dp,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)とを含む。偶数次歪アンプモデル係数算出部79は、求められた係数ベクトル^hevenを偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82へ供給する。
偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82は、アンプモデル係数^cp,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)を用いて、次の数式26に示すように中心周波数f=f−fの偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n)を生成する。アンプモデル係数^cp,qは、係数ベクトル^hevenに含まれている。
Figure 0006763292
偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82は、アンプモデル係数^dp,q(0≦p≦P、0≦q≦Q)を用いて、次の数式27に示すように中心周波数f=2fの偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yL,2(n)を生成する。アンプモデル係数^dp,qは、係数ベクトル^hevenに含まれている。
Figure 0006763292
偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82は、偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n)と偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yL,2(n)とをそれぞれ偶数次歪補償係数更新部32へ供給する。
奇数次歪補償係数更新部31は、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)と奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)とを奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81から受ける。奇数次歪補償係数更新部31は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)を受ける。奇数次歪補償係数更新部31は、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)と奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)とバンドAの送信信号x(n)とバンドBの送信信号x(n)とを用いて奇数次歪補償信号処理を行う。すなわち、奇数次歪補償係数更新部31は、次の数式28に示す計算を行い、歪補償係数ベクトル^A、^Bを更新する。
Figure 0006763292
数式28中の歪補償係数ベクトル^A、^Bは、更新後の奇数次歪補償係数を示し、それぞれ数式29のように表現される。
Figure 0006763292
数式28中の行列W、Wは、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)と奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)とにより求められる。行列W、Wは、各バンドの奇数次歪フィードバック信号の奇数次項を含む行列であり、それぞれ次の数式30のように表現される。
Figure 0006763292
なお、数式28において、添え字Hはエルミート転置(行列を転置しその成分の複素共役をとること)を表し、添え字−1は逆行列を表す。
数式28中のベクトルz、zは、バンドAの送信信号x(n)とバンドBの送信信号x(n)とにより求められ、係数更新前の奇数次歪補償処理後の信号を含むベクトルであり、それぞれ次の数式31で表現される。
Figure 0006763292
図1に示す奇数次歪補償係数更新部31は、更新後の奇数次歪補償係数(歪補償係数ベクトル^A,^B)を奇数次歪補償部33へ供給する。奇数次歪補償部33は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)を受ける。奇数次歪補償部33は、数式32に示すように、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、奇数次歪補償係数(^A)を用いてバンドA(中心周波数f)の奇数次歪補償信号^z(n)を生成する。奇数次歪補償部33は、次の数式32に示すように、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、奇数次歪補償係数(^B)を用いてバンドB(中心周波数f)の奇数次歪補償信号^z(n)を生成する。
Figure 0006763292
同様に、偶数次歪補償係数更新部32は、偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n)と偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yL,2(n)とを偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82から受ける。偶数次歪補償係数更新部32は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)を受ける。偶数次歪補償係数更新部32は、偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n)と偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yL,2(n)とバンドAの送信信号x(n)とバンドBの送信信号x(n)とを用いて偶数次歪補償信号処理を行う。すなわち、偶数次歪補償係数更新部32は、次の数式33に示す計算を行い、歪補償係数ベクトル^C、^Dを更新する。
Figure 0006763292
数式33中の歪補償係数ベクトル^C、^Dは、更新後の偶数次歪補償係数を示し、それぞれ次の数式34のように表現される。
Figure 0006763292
数式33中の行列UH−L、UL,2は、バンドAの送信信号x(n)とバンドBの送信信号x(n)とにより求められ、各バンドの送信信号の偶数次項を含む行列であり、それぞれ次の数式35のように表現される。
Figure 0006763292
なお、数式33において、添え字Hはエルミート転置(行列を転置しその成分の複素共役をとること)を表し、添え字−1は逆行列を表す。
数式33中のベクトル^yH−L、^yL,2は、偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n)と偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yL,2(n)とにより求められる。ベクトル^yH−L、^yL,2は、分離後の偶数次歪フィードバック信号を含むベクトルであり、それぞれ次の数式36で表現される。
Figure 0006763292
図1に示す偶数次歪補償係数更新部32は、更新後の偶数次歪補償係数(歪補償係数ベクトル^C,^D)を偶数次歪補償部34へ供給する。偶数次歪補償部34は、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)を受ける。偶数次歪補償部34は、次の数式37に示すように、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、偶数次歪補償係数(^C)を用いて中心周波数f=f−fの偶数次歪補償信号^zH−L(n)を生成する。偶数次歪補償部34は、次の数式37に示すように、バンドAの送信信号x(n)、バンドBの送信信号x(n)、偶数次歪補償係数(^D)を用いて中心周波数f=2fの偶数次歪補償信号^zL,2(n)を生成する。
Figure 0006763292
なお、数式13〜数式16と数式22〜数式26とを比較すると、次の数式38に示す関係が成り立つ。
Figure 0006763292
偶数次歪補償部34は、数式38の関係で求めた係数^Cp,q、^Dp,qを用いて、偶数次歪補償処理後の信号^zH−L(n)、^zL,2(n)を数式37により生成してもよい。
次に、歪補償装置1の動作について図4を用いて説明する。図4は、歪補償装置1の動作を示すフローチャートである。
歪補償装置1において、共通フィードバック部10は、パワーアンプ40の出力に応じた信号を受けると、その信号から、複数の奇数次歪が重ねられた奇数次歪成分と複数の偶数次歪が重ねられた偶数次歪成分とを含む共通フィードバック信号を生成する(S1)。共通フィードバック信号処理部70が共通フィードバック信号を共通フィードバック部10から受けると、奇数次歪についての処理(S11〜S14)と偶数次歪についての処理(S21〜S24)とが並行して行われる。
奇数次歪についての処理では、共通フィードバック信号処理部70の生成部91が、共通フィードバック信号から奇数次歪成分を抽出する(S11)。生成部91は、抽出後の信号と各バンドの送信信号とに応じて、数式17に示す計算により、アンプモデル係数^ap,q,^bp,qを含む係数ベクトル^hoddを求める(S12)。生成部91は、アンプモデル係数^ap,q,^bp,qを用いて、数式18、数式19に示す計算により、各バンドA,Bに対応した奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)を生成する(S13)。生成部91は、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)を奇数次歪補償係数更新部31へ供給する。奇数次歪補償係数更新部31は、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)を用いて、奇数次歪補償係数を更新し、更新後の奇数次歪補償係数(^A,^B)を奇数次歪補償部33へ供給する。奇数次歪補償部33は、更新後の奇数次歪補償係数(^A,^B)を用いて、奇数次歪を補償するDPD処理を行う(S14)。
偶数次歪についての処理では、共通フィードバック信号処理部70の生成部92が、共通フィードバック信号から偶数次歪成分を抽出する(S21)。生成部92は、抽出後の信号と各バンドの送信信号とに応じて、数式25に示す計算により、アンプモデル係数^cp,q,^dp,qを含む係数ベクトル^hevenを求める(S22)。生成部92は、アンプモデル係数^cp,q,^dp,qを用いて、数式26、数式27に示す計算により、各バンドA,Bに対応した偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n),^yL,2(n)を生成する(S23)。生成部92は、偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n),^yL,2(n)を偶数次歪補償係数更新部32へ供給する。偶数次歪補償係数更新部32は、偶数次歪フィードバック信号レプリカ^yH−L(n),^yL,2(n)を用いて、偶数次歪補償係数を更新し、更新後の偶数次歪補償係数(^C,^D)を偶数次歪補償部34へ供給する。偶数次歪補償部34は、更新後の偶数次歪補償係数(^C,^D)を用いて、偶数次歪を補償するDPD処理を行う(S24)。
歪補償装置1は、終了の指示を受けるまで(S30でNo)、S1〜S24までの処理を繰り返し、終了の指示を受けると(S30でYes)、処理を終了する。
以上のように、実施例では、パワーアンプ40でマルチバンド信号を増幅する際に発生する非線形歪を補償する歪補償装置1において、奇数次歪(主信号帯域)および偶数次歪をそれぞれ重ねて共通フィードバックする共通フィードバック部10を設ける。すなわち、歪補償装置1において、奇数次歪どうしを重ねるとともに偶数次歪どうしを重ねた共通フィードバック信号を生成して周波数変換及びAD変換を共通で行うようにフィードバック系を構成する。これにより、ダウンコンバータ(周波数変換器)やADCなどのアナログ部品点数を少なくすることができ、歪補償装置1におけるフィードバック系の回路規模を容易に低減できる。
また、実施例では、歪補償装置1において、共通フィードバック信号処理部70が、共通フィードバック部10で生成された共通フィードバック信号から奇数次歪成分と偶数次歪成分とをそれぞれ分離して信号処理する。これにより、歪補償装置1におけるフィードバック系の回路規模を低減できるとともに、奇数次歪と偶数次歪とをそれぞれ補償できる。
(変形例1)
なお、共通フィードバック信号処理部70aの生成部91a,92aは、図5に示すように、LPF74,75(図3参照)が省略された構成であってもよい。図5は、変形例1における共通フィードバック信号処理部70aの構成を示す図である。例えば、奇数次歪と偶数次歪とが互いに相関性が低いと想定できると、奇数次歪及び偶数次歪において一方が他方の雑音に見える。このため、奇数次歪アンプモデル係数算出部78、偶数次歪アンプモデル係数算出部79における係数の算出に用いるフィードバック信号のサンプル数を多く確保すれば、LPFによるフィルタリング処理を省略しても他方の歪をキャンセルできる。
例えば、生成部91aにおいて、奇数次歪アンプモデル係数算出部78が係数ベクトル^hoddの計算に用いる奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)のサンプル数を多く(数式14,15におけるNを大きく)確保する。この場合、0Hz付近にある奇数次歪成分に比べて、ばらついた周波数位置にある偶数次歪成分の振幅が時間平均した場合に小さくなり得る。これにより、生成部91aでは、実質的に、ミキサ72が、共通フィードバック信号から奇数次歪成分を抽出していると見なすことができる。
例えば、生成部92aにおいて、偶数次歪アンプモデル係数算出部79が係数ベクトル^hevenの計算に用いる偶数次歪共通フィードバック信号yeven(n)のサンプル数を多く(数式22,23におけるNを大きく)確保する。この場合、0Hz付近にある偶数次歪成分に比べて、ばらついた周波数位置にある偶数次歪成分の振幅が時間平均した場合に小さくなり得る。これにより、生成部92aでは、実質的に、ミキサ73が、共通フィードバック信号から偶数次歪成分を抽出していると見なすことができる。
このように、奇数次歪アンプモデル係数算出部78、偶数次歪アンプモデル係数算出部79における係数の算出に用いる信号のサンプル数(N)を多く確保することで実質的にミキサ72,73により奇数次歪成分、偶数次歪成分がそれぞれ分離される。これにより、共通フィードバック信号において奇数次歪(主信号帯域)と偶数次歪とが実質的に重なる場合に、共通フィードバック信号から奇数次歪成分、偶数次歪成分をそれぞれ分離することができる。
また、LPF74,75(図3参照)が省略された構成であるので、共通フィードバック信号処理部70aの構成を簡略化でき低コスト化できる。
(変形例2)
あるいは、共通フィードバック信号処理部70bの生成部91b,92bは、図6に示すように、フィードバック信号レプリカを用いない構成であってもよい。図6は、変形例2における共通フィードバック信号処理部70bの構成を示す図である。例えば、変形例1の「奇数次歪と偶数次歪が互いに相関性が低い」という想定に加えて、「奇数次歪どうしが互いに相関性が低い」かつ「偶数次歪どうしが互いに相関性が低い」という想定が可能な条件であれば、着目する成分以外は雑音とみなせる。このため、サンプル数を多く確保することでキャンセルできる。
具体的には、生成部91bは、生成部91a(図5参照)に対して、遅延調整部76、奇数次歪アンプモデル係数算出部78、及び奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81が省略されている。生成部91bは、生成部91a(図5参照)に対して、減算器(第1の減算部)85b、減算器(第2の減算部)86b、遅延調整部761、及び遅延調整部762が追加されている。サンプル数を多く確保することで、実質的に、ミキサ72が、共通フィードバック信号から奇数次歪成分を抽出していると見なすことができる点は、変形例1と同様である。ミキサ72で周波数変換された奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)は、次の数式39で表すことができる。
Figure 0006763292
数式39において、低バンド帯BW(図2参照)側の奇数次歪フィードバック信号^y(n)からは、高バンド帯BW(図2参照)側の歪成分Δy(n)が雑音とみなせる。このため、数式39を奇数次歪フィードバック信号^y(n)について解くと、近似的に次の数式40が成り立つ。
Figure 0006763292
そのため、生成部91bにおいて、減算器85bは、奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)から高バンド帯BW側の送信信号x(n)を減算することで、奇数次歪フィードバック信号^y(n)を生成することができる。
遅延調整部761は、減算器85bから出力された奇数次歪フィードバック信号^y(n)を所定の遅延量で遅延させて奇数次歪補償係数更新部31へ供給する。
数式39において、高バンド帯BW(図2参照)側の奇数次歪フィードバック信号^y(n)からは、低バンド帯BW(図2参照)側の歪成分Δy(n)が雑音とみなせる。このため、数式39を奇数次歪フィードバック信号^y(n)について解くと、近似的に次の数式41が成り立つ。
Figure 0006763292
そのため、生成部91bにおいて、減算器86bは、奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)から低バンド帯BW側の送信信号x(n)を減算することで、奇数次歪フィードバック信号^y(n)を生成することができる。
遅延調整部762は、減算器86bから出力された奇数次歪フィードバック信号^y(n)を所定の遅延量で遅延させて奇数次歪補償係数更新部31へ供給する。
生成部92bは、生成部92a(図5参照)に対して、遅延調整部77、偶数次歪アンプモデル係数算出部79、及び偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82が省略され、遅延調整部771、及び遅延調整部772が追加されている。サンプル数を多く確保することで、実質的に、ミキサ73が、共通フィードバック信号から偶数次歪成分を抽出していると見なすことができる点は、変形例1と同様である。ミキサ73で周波数変換された偶数次歪共通フィードバック信号yeven(n)は、遅延調整部771及び遅延調整部772にそれぞれ供給される。
遅延調整部771は、偶数次歪共通フィードバック信号yeven(n)を所定の遅延量で遅延させ、遅延後の信号を偶数次歪フィードバック信号^yH−L(n)として偶数次歪補償係数更新部32へ供給する。
遅延調整部772は、偶数次歪共通フィードバック信号yeven(n)を所定の遅延量で遅延させ、遅延後の信号を偶数次歪フィードバック信号^yL,2(n)として偶数次歪補償係数更新部32へ供給する。
このように、フィードバック信号レプリカを用いずに、周波数シフトした共通フィードバック信号から他方の送信信号を減算したものを用いて奇数次歪補償信号処理を行い、周波数シフトした共通フィードバック信号を用いて偶数次歪補償信号処理を行う。これにより、奇数次歪アンプモデル係数算出部78、奇数次歪フィードバック信号レプリカ生成部81、偶数次歪アンプモデル係数算出部79、及び偶数次歪フィードバック信号レプリカ生成部82等の構成を省略できる。この結果、共通フィードバック信号処理部70bの構成をさらに簡略化できさらに低コスト化できる。
(変形例3)
変形例2では、第1の条件及び第2の条件が両方成り立つ場合に適切に動作する。第1の条件は、減算する送信信号x(n)と奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)に含まれる高バンド帯BW(図2参照)側の送信信号成分x(n)の振幅および位相がほぼ完全に一致することである。第2の条件は、減算する送信信号x(n)と奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)に含まれる低バンド帯BW(図2参照)側の送信信号成分x(n)の振幅および位相がほぼ完全に一致することである。しかしながら、第1の条件及び第2の条件の少なくとも一方が成り立たない場合は適切に動作することが保証されていない。
そこで、このような問題を回避するために、変形例3では、フィードバック信号レプリカに代えて送信信号を用いて、歪補償係数を計算する。具体的には、数式28中の行列W、Wを、数式30に代えて、次の数式42により求める。
Figure 0006763292
数式42において、数式30と異なる点は、絶対値の中身を奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)に代えて送信信号x(n),x(n)とする点である。
すなわち、変形例2では、図7(a)に示すように、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)の振幅情報を用いて逆特性を求めている。それに対して、変形例3では、図7(b)に示すように、送信信号x(n),x(n)の振幅情報を用いて逆特性を求める。
図7(a)に示す奇数次歪補償係数更新部31では、振幅算出部311が、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)の振幅|^y(n)|を求めて歪補償係数更新部313,314へ供給する。振幅算出部312が、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n)の振幅|^y(n)|を求めて歪補償係数更新部313,314へ供給する。
歪補償係数更新部313は、奇数次歪補償信号z(n)を奇数次歪補償部33から受ける。歪補償係数更新部313は、数式30により行列Wを求め、奇数次歪補償信号z(n)及び行列Wを用いて、数式28により、奇数次歪補償係数(^A)を求める。
歪補償係数更新部314は、奇数次歪補償信号z(n)を奇数次歪補償部33から受ける。歪補償係数更新部314は、数式30により行列Wを求め、奇数次歪補償信号z(n)及び行列Wを用いて、数式28により、奇数次歪補償係数(^B)を求める。
一方、図7(b)に示す奇数次歪補償係数更新部31cでは、振幅算出部311cが、バンドAの送信信号x(n)の振幅|x(n)|を求めて歪補償係数更新部313,314へ供給する。振幅算出部312cが、バンドBの送信信号x(n)の振幅|x(n)|を求めて歪補償係数更新部313,314へ供給する。
歪補償係数更新部313は、奇数次歪補償信号z(n)を奇数次歪補償部33から受ける。歪補償係数更新部313は、数式42により行列Wを求め、奇数次歪補償信号z(n)及び行列Wを用いて、数式28により、奇数次歪補償係数(^A)を求める。
歪補償係数更新部314は、奇数次歪補償信号z(n)を奇数次歪補償部33から受ける。歪補償係数更新部314は、数式42により行列Wを求め、奇数次歪補償信号z(n)及び行列Wを用いて、数式28により、奇数次歪補償係数(^B)を求める。
このように、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)に代えて送信信号x(n),x(n)を用いて歪補償係数を計算するので、より送信信号x(n),x(n)に追従させながら歪補償係数を更新できる。
(変形例4)
変形例2では、第1の条件及び第2の条件が両方成り立つ場合に適切に動作する。第1の条件は、減算する送信信号x(n)と奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)に含まれる高バンド帯BW(図2参照)側の送信信号成分x(n)の振幅および位相がほぼ完全に一致することである。第2の条件は、減算する送信信号x(n)と奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)に含まれる低バンド帯BW(図2参照)側の送信信号成分x(n)の振幅および位相がほぼ完全に一致することである。しかしながら、第1の条件及び第2の条件の少なくとも一方が成り立たない場合は適切に動作することが保証されていない。
そこで、このような問題を回避するために、変形例4では、初期値検出のために最初(1回目のサンプリング)は1次項のみで奇数次歪補償信号処理を行い、2回目以降のサンプリングでは変形例2と同様の処理を行う。
具体的には、図8に示すように、奇数次歪補償部33dは、歪補償部331、歪補償部332、振幅算出部333、振幅算出部334、スイッチ335d、スイッチ336d、スイッチ337d、スイッチ338d、乗算器339d、及び乗算器341dを有する。図9に示すように、奇数次歪係数更新部31dは、変形例2の歪補償係数更新部313、及び歪補償係数更新部314(図7(a)参照)に代えて、歪補償係数更新部313d、及び歪補償係数更新部314dを有する。共通フィードバック信号処理部70dは、変形例2の共通フィードバック信号処理部70b(図6参照)に対して、スイッチ87d、スイッチ88d、スイッチ93d、及びスイッチ94dがさらに追加されている。
なお、図8は、奇数次歪補償部33dの構成を示す図である。図9は、奇数次歪係数更新部31dの構成を示す図である。図8及び図9において、各スイッチ335d〜338d,87d,88d,93d,94dは、1回目のサンプリングにおいて実線の状態に切り替えられている。これにより、奇数次歪係数更新部31d及び奇数次歪補償部33dは、初期値を検出する処理(図10に示すS41,S42)を行う。各スイッチ335d〜338d,87d,88d,93d,94dは、2回目以降のサンプリングにおいて破線の状態に切り替えられている。これにより、奇数次歪係数更新部31d及び奇数次歪補償部33dは変形例2と同様の処理(図10に示すS43〜S46)を行う。図10は、奇数次歪係数更新部31d及び奇数次歪補償部33dの動作を示すフローチャートである。
例えば、初期値検出時の1回目のサンプリングにおいて、低バンド帯BW(図2参照)側の奇数次歪補償信号z(n)と高バンド帯BW(図2参照)側の奇数次歪補償信号z(n)とは、それぞれ次の数式43で表される。
Figure 0006763292
数式43において、yodd(n)は奇数次歪共通フィードバック信号である。このとき、z(n)、z(n)をそれぞれ行列形式で表現すると、次の数式44で表される。
Figure 0006763292
数式44中のz、zはそれぞれ次の数式45で表現される。
Figure 0006763292
数式44中のU、Uはそれぞれ次の数式46で表現される。
Figure 0006763292
数式44中のh、hはそれぞれ次の数式47で表現される。
Figure 0006763292
従って、初期条件として、z(n)=x(n)、z(n)=x(n)とし、次の数式48に示すように係数ベクトル^h、^hを求める(S41)。
Figure 0006763292
そして、数式48で求めた係数を用いて、次の数式49に示すように低バンド帯BW(図2参照)側の奇数次歪補償信号^z(n)と高バンド帯BW(図2参照)側の奇数次歪補償信号^z(n)をそれぞれ生成する(S42)。
Figure 0006763292
このように、初期値検出として1次項のみで奇数次歪補償信号処理を行うことで、減算する送信信号x(n)と奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)に含まれる高バンド帯BW(図2参照)側の送信信号成分x(n)の振幅および位相をほぼ完全に一致させ、かつ減算する送信信号x(n)と奇数次歪共通フィードバック信号yodd(n)に含まれる低バンド帯BW(図2参照)側の送信信号成分x(n)の振幅および位相をほぼ完全に一致させたうえで歪補償係数を更新できる。
(変形例5)
変形例5では、変形例3の奇数次歪係数更新部31c(図7(b)参照)と変形例4の奇数次歪係数更新部31d(図9参照)とをハイブリッドさせて、奇数次歪係数更新部31eを構成する。具体的には、奇数次歪係数更新部31eは、図11に示すように、振幅算出部311c、振幅算出部312c、歪補償係数更新部313e、及び歪補償係数更新部314eを有する。
例えば、歪補償係数更新部313e及び歪補償係数更新部314eは、係数更新前の歪補償処理後の信号を含むベクトルz、zと共通フィードバック信号と各送信信号の奇数次項を含む行列W、Wを用いて、歪補償係数ベクトル^A、^Bを更新する。歪補償係数更新部313e及び歪補償係数更新部314eは、次の数式50に示すように、歪補償係数ベクトル^A、^Bを更新する。
Figure 0006763292
数式50中の歪補償係数ベクトル^A、^Bは、それぞれ次の数式51で表現される。
Figure 0006763292
数式50中の行列W、Wは、それぞれ次の数式52で表現される。
Figure 0006763292
数式50中のベクトルz、zは、それぞれ次の数式53で表現される。
Figure 0006763292
歪補償係数更新部313e及び歪補償係数更新部314eは、数式50で更新された歪補償係数ベクトル^A、^Bを奇数次歪補償部33へ供給する。奇数次歪補償部33は、数式50で更新された歪補償係数ベクトル^A、^Bを用いて、歪補償処理後の信号^z(n),^z(n)を次の数式54のように生成する。
Figure 0006763292
このとき、歪補償係数ベクトルの成分のうち半分を歪補償処理後の信号生成に用いる。つまり、歪補償係数ベクトル^Aのうち^Aの部分を用い、歪補償係数ベクトル^Bのうち^Bの部分を用いる。
このように、奇数次歪フィードバック信号レプリカ^y(n),^y(n)に代えて送信信号x(n),x(n)を用いて歪補償係数を計算するので、より送信信号x(n),x(n)に追従させながら歪補償係数を更新できる。また、歪補償処理には直接用いない項及び係数(歪補償係数ベクトル^Aのうちbの部分、歪補償係数ベクトル^Bのうち^aの部分)を含めたべき級数に基づいて歪補償係数を更新することにより、実質的に奇数次共通フィードバック信号から他方の送信信号を、振幅及び位相を一致させたうえでキャンセルすることができる。
1 歪補償装置
10 共通フィードバック部
11 共通ダウンコンバータ
12 共通ダウンコンバータ
13 ADC
70 共通フィードバック信号処理部
72 ミキサ
73 ミキサ
74 LPF
75 LPF
85b 減算器
86b 減算器
91,91a,91b 生成部
92,92a,92b 生成部

Claims (10)

  1. 第1の周波数帯に対応した信号と第2の周波数帯に対応した信号とを含む送信信号を増幅するパワーアンプの出力に応じて、前記第1の周波数帯に対応した奇数次歪及び前記第2の周波数帯に対応した奇数次歪が重ねられた第1の周波数成分と前記第1の周波数帯に対応した偶数次歪及び前記第2の周波数帯に対応した偶数次歪が重ねられた第2の周波数成分とを含むフィードバック信号を生成するフィードバック部と、
    前記生成されたフィードバック信号から前記第1の周波数成分及び前記第2の周波数成分をそれぞれ分離して信号処理する信号処理部と、
    を有することを特徴とする歪補償装置。
  2. 前記フィードバック部は、前記パワーアンプの出力に応じた信号を送信周波数から中間周波数にダウンコンバートしながら前記信号を前記中間周波数で折り返して前記フィードバック信号を生成する第1の周波数変換部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の歪補償装置。
  3. 前記フィードバック部は、
    前記第1の周波数変換部で生成されたフィードバック信号を前記中間周波数からベースバンド周波数へダウンコンバートする第2の周波数変換部と、
    前記第2の周波数変換部でベースバンド周波数へダウンコンバートされたフィードバック信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するAD変換部と、
    をさらに有する
    ことを特徴とする請求項2に記載の歪補償装置。
  4. 前記信号処理部は、
    前記フィードバック部で生成されたフィードバック信号から前記第1の周波数成分を抽出し、前記第1の周波数成分に応じて第1の信号及び第2の信号を生成する第1の生成部と、
    前記フィードバック部で生成されたフィードバック信号から前記第2の周波数成分を抽出し、前記第2の周波数成分に応じて第3の信号及び第4の信号を生成する第2の生成部と、
    を有する
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の歪補償装置。
  5. 前記第1の生成部は、前記フィードバック信号から前記第1の周波数成分を抽出する第3の周波数変換部を有し、
    前記第2の生成部は、前記フィードバック信号から前記第2の周波数成分を抽出する第4の周波数変換部を有する
    ことを特徴とする請求項4に記載の歪補償装置。
  6. 前記第1の生成部は、
    前記フィードバック信号の中心周波数を前記第1の周波数成分に対応した周波数にシフトさせる第3の周波数変換部と、
    前記第3の周波数変換部で中心周波数がシフトされたフィードバック信号から前記第1の周波数成分を抽出する第1のローパスフィルタと、
    をさらに有し、
    前記第2の生成部は、
    前記フィードバック信号の中心周波数を前記第2の周波数成分に対応した周波数にシフトさせる第4の周波数変換部と、
    前記第4の周波数変換部で中心周波数がシフトされたフィードバック信号から前記第2の周波数成分を抽出する第2のローパスフィルタと、
    をさらに有する
    ことを特徴とする請求項4に記載の歪補償装置。
  7. 前記第1の信号は、前記第1の周波数帯に対応し、
    前記第2の信号は、前記第2の周波数帯に対応し、
    前記送信信号は、前記第1の周波数帯に対応した第5の信号と前記第2の周波数帯に対応した第6の信号とを含み、
    前記第1の生成部は、
    前記フィードバック信号から前記第1の周波数成分を抽出する第3の周波数変換部と、
    前記第3の周波数変換部で抽出された前記第1の周波数成分を含む信号から前記第6の信号を減算し前記第1の信号を生成する第1の減算部と、
    前記第3の周波数変換部で抽出された前記第1の周波数成分を含む信号から前記第5の信号を減算し前記第2の信号を生成する第2の減算部と、
    をさらに有する
    ことを特徴とする請求項4に記載の歪補償装置。
  8. 前記第1の生成部は、1回目のサンプリングにおいて、前記第1の周波数成分を含む信号を出力し、2回目以降のサンプリングにおいて、前記第1の信号及び前記第2の信号を出力し、
    前記歪補償装置は、
    1回目のサンプリングにおいて、前記第6の信号及び前記第5の信号と前記第1の周波数成分を含む信号とを用いて、奇数次歪補償係数の初期値を求め、2回目以降のサンプリングにおいて、前記第6の信号及び前記第5の信号と前記第1の信号及び前記第2の信号とを用いて、前記奇数次歪補償係数を更新する奇数次更新部と、
    前記第3の信号及び前記第4の信号を用いて、偶数次歪補償係数を更新する偶数次更新部と、
    1回目のサンプリングにおいて、前記求められた奇数次歪補償係数の初期値を用いて、前記送信信号における奇数次歪を補償し、2回目以降のサンプリングにおいて、前記更新された奇数次歪補償係数を用いて、前記送信信号における奇数次歪を補償する奇数次歪補償部と、
    前記偶数次歪補償係数を用いて、前記送信信号における偶数次歪を補償する偶数次歪補償部と、
    をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項7に記載の歪補償装置。
  9. 前記第6の信号及び前記第5の信号と前記第1の周波数成分を含む信号とを用いて、奇数次歪補償係数を更新する奇数次更新部と、
    前記第3の信号及び前記第4の信号を用いて、偶数次歪補償係数を更新する偶数次更新部と、
    前記奇数次歪補償係数を用いて、前記送信信号における奇数次歪を補償する奇数次歪補償部と、
    前記偶数次歪補償係数を用いて、前記送信信号における偶数次歪を補償する偶数次歪補償部と、
    をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項7に記載の歪補償装置。
  10. 第1の周波数帯に対応した信号と第2の周波数帯に対応した信号とを含む送信信号を増幅するパワーアンプの出力に応じて、前記第1の周波数帯に対応した奇数次歪及び前記第2の周波数帯に対応した奇数次歪が重ねられた第1の周波数成分と前記第1の周波数帯に対応した偶数次歪及び前記第2の周波数帯に対応した偶数次歪が重ねられた第2の周波数成分とを含むフィードバック信号を生成することと、
    前記生成されたフィードバック信号から前記第1の周波数成分及び前記第2の周波数成分をそれぞれ分離して信号処理することと、
    を含むことを特徴とする歪補償方法。
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