JP5482561B2 - 歪補償増幅装置及び歪補償方法 - Google Patents

Description

本件は、歪補償増幅装置及び歪補償方法に関する。

近年、無線通信において、デジタル化による高能率伝送が多く採用されるようになっている。無線通信に多値位相変調方式を適用する場合、送信側で、特に送信用電力増幅器の増幅特性を直線化して非線形歪を抑え、隣接チャネル漏洩電力を低減する技術が重要である。

また線形性に劣る増幅器を使用し電力効率の向上を図る場合は、そのために生じる非線形歪を補償する手法が用いられる。
例えば、増幅する前の送信信号に対して歪補償係数を掛けて予め歪を発生させ、増幅器で生じる歪を打ち消すプリディストーションと呼ばれる歪補償処理が知られている。この歪補償処理では、増幅器で増幅された送信信号をフィードバックし、元の送信信号と比較して、差分が最小になるように歪補償係数が更新される。これによって、歪補償係数は最適な値に収束していき、増幅器で生じる送信信号の歪が補償される。

なお、歪補償係数は送信信号の離散的な各電力に対応して算出され、更新される。

特開２００１−１８９６８５号公報 特開２００５−１１７６１３号公報

しかしながら、従来の歪補償処理では、参照回数の少ない電力については歪補償係数の更新回数が少なく、適切な値が得られない。この場合、精度よく歪補償ができなくなるという問題があった。

本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、精度のよい歪補償を可能とする歪補償増幅装置及び歪補償方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、増幅で生じる送信信号の歪を補償して出力する歪補償増幅装置が提供される。この歪補償増幅装置は、歪補償係数を記憶する歪補償係数記憶部と、前記歪補償係数を用いて、前記送信信号に歪補償処理を施す歪補償処理部と、前記歪補償処理が施された前記送信信号を増幅する増幅部と、前記増幅部によって増幅された前記送信信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック部と、前記歪補償係数記憶部の前記歪補償係数の平均値を算出する平均値算出部と、前記送信信号と前記フィードバック信号と前記平均値に基づいて前記歪補償係数を算出する歪補償係数算出部と、を有する。

開示の歪補償増幅装置及び歪補償方法によれば、精度のよい歪補償が可能となる。

第１の実施の形態に係る歪補償増幅装置の一例を示す図である。 第１の実施の形態の歪補償増幅装置による一例の処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る歪補償増幅装置の一例を示す図である。 増幅器の入出力特性の一例を示す図である。 増幅器の入出力特性の非直線性により生じる非線形歪の一例を示す図である。 歪補償部の一例を示す図である。 第２の実施の形態の歪補償増幅装置の具体例を示す図である。 位相オフセット部の一例を示す図である。 位相係数平均値算出部での一例の処理の流れを示すフローチャートである。 位相係数の一例を示す図である。 第３の実施の形態の歪補償増幅装置を示す図である。 第３の実施の形態の歪補償増幅装置における位相オフセット部の一例を示す図である。 第４の実施の形態の歪補償増幅装置を示す図である。 第４の実施の形態の歪補償増幅装置における位相オフセット部の一例を示す図である。 歪補償増幅装置のハードウェア例を示す図である。

（第１の実施の形態）
以下、第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係る歪補償増幅装置の一例を示す図である。歪補償増幅装置は、歪補償係数記憶部１、歪補償処理部２、増幅部３、フィードバック部４、平均値算出部５、歪補償係数算出部６を有している。

歪補償係数記憶部１は、歪補償係数を記憶する。歪補償係数は送信信号の電力ごとに記憶されている。例えば、歪補償係数記憶部１に、送信信号の電力に応じた図示しないアドレス信号が入力されると、その電力に対応した歪補償係数が読み出される。

歪補償処理部２は、歪補償係数記憶部１から読み出された歪補償係数を用いて、送信信号に歪補償処理を施す。ここでの歪補償処理は、増幅する前の送信信号に対して歪補償係数を掛けて予め歪を発生させ、増幅部３で生じる歪を打ち消すプリディストーションと呼ばれるものである。

増幅部３は、歪補償処理が施された送信信号を増幅する。
フィードバック部４は、増幅部３によって増幅された送信信号に基づいてフィードバック信号を生成する。

平均値算出部５は、歪補償係数記憶部１の歪補償係数の平均値を算出する。例えば、平均値算出部５は、歪補償係数記憶部１に格納されている全ての電力に対する歪補償係数を足し合わせ、歪補償係数の総数で割ることで平均値を算出する。

歪補償係数算出部６は、送信信号とフィードバック信号と平均値算出部５で算出された平均値に基づいて歪補償係数を算出（更新）する。歪補償係数算出部６は、元の送信信号とフィードバック信号とを比較して、差分が最小になるように歪補償係数を更新する。このとき、歪補償係数算出部６は、例えば、歪補償係数の平均値を、差分が増加する方向にオフセットとして加える。これによって、歪補償係数は、例えば、大きな差分を解消するために大きな値となり、より収束値に近づくように更新される。詳細は後述する。

すなわち、上記のような歪補償増幅装置によれば、歪補償係数の更新回数が少なくても、歪補償係数を収束値に近づけることができるようになる。これにより、精度よく歪補償ができるようになる。

図２は、第１の実施の形態の歪補償増幅装置による一例の処理の流れを示すフローチャートである。歪補償増幅装置は、送信信号出力時において、以下のステップに基づく処理を、例えば、周期的に繰り返す。

ステップＳ１において、歪補償処理部２は、歪補償係数記憶部１に記憶された歪補償係数を用いて、送信信号に歪補償処理を施す。歪補償処理が施された送信信号は増幅部３に入力される。

ステップＳ２において、増幅部３は、歪補償処理が施された送信信号を増幅する。増幅された送信信号は、歪補償増幅装置から出力されるとともに、フィードバック部４に入力される。

ステップＳ３において、フィードバック部４は、増幅部３によって増幅された送信信号に基づいてフィードバック信号を生成し、歪補償係数算出部６に入力する。
ステップＳ４において、平均値算出部５は、歪補償係数記憶部１の歪補償係数の平均値を算出する。

ステップＳ５において、歪補償係数算出部６は、送信信号とフィードバック信号と平均値に基づいて歪補償係数を算出（更新）する。
なお、歪補償係数の平均値を算出するタイミング（ステップＳ４）は、例えば、歪補償係数の更新（ステップＳ５）の後に行ってもよい。

以上のような歪補償増幅装置及び歪補償方法によれば、歪補償係数の更新の際に、歪補償係数記憶部１に記憶されている歪補償係数の平均値を用いることで、歪補償係数をより収束値に近づけるように更新できる。このため、歪補償係数の更新回数が少なくても、歪補償係数を収束値に近づけることができるようになる。これにより、精度よく歪補償ができるようになる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明する。
図３は、第２の実施形態に係る歪補償増幅装置の一例を示す図である。歪補償増幅装置１０は、Ｓ／Ｐ（Serial-Parallel）変換器１１、歪補償部１２、Ｄ／Ａ（Digital-Analogue）変換器１３、直交変調器１４、基準搬送波発生部１５、周波数変換器１６，１９、増幅器１７を有している。さらに歪補償増幅装置１０は、方向性結合器１８、直交検波器２０、Ａ／Ｄ変換器２１を備えている。

Ｓ／Ｐ変換器１１は、例えば基地局に設けられている送信信号発生装置３０から、送信信号（シリアルのデジタルデータ列）を入力する。そして、Ｓ／Ｐ変換器１１は、デジタルデータ列を１ビットずつ、交互に振り分けて同相成分信号（Ｉ信号：In-phase component）と直交成分信号（Ｑ信号：Quadrature component）の２系列に変換する。

歪補償部１２は、Ｓ／Ｐ変換器１１で２系列に変換された送信信号に対して歪補償処理（プリディストーション）を施す。歪補償部１２は、図１で示した、歪補償係数記憶部１、歪補償処理部２、平均値算出部５、歪補償係数算出部６の機能を有している。

Ｄ／Ａ変換器１３は、歪補償処理が施されたＩ信号、Ｑ信号のそれぞれをアナログのベースバンド信号に変換して直交変調器１４に入力する。
直交変調器１４は、入力されたＩ信号、Ｑ信号（送信ベースバンド信号）に、それぞれ基準搬送波と、基準搬送波を９０度移相した搬送波を乗算し、乗算結果を加算することで直交変換を行って出力する。

基準搬送波発生部１５は、基準搬送波を発生し、直交変調器１４と直交検波器２０に入力する。
周波数変換器１６は、直交変調信号と局部発振信号をミキシングして周波数変換を行う。

増幅器１７は、周波数変換器１６から出力された信号を電力増幅し、空中線（アンテナ）３１から空中に放出する。増幅器１７は、図１で示した増幅部３に対応している。
方向性結合器１８は、送信信号の一部を取り出し、周波数変換器１９に入力する。

周波数変換器１９は、方向性結合器１８で取り出された送信信号に対して周波数変換を行い、直交変調信号に戻し、直交検波器２０に入力する。
直交検波器２０は、直交変調信号に基準搬送波と、基準搬送波を９０度移相した信号を乗算して直交検波を行い、送信側におけるベースバンドのＩ信号、Ｑ信号を再現してＡ／Ｄ変換器２１に入力する。

Ａ／Ｄ変換器２１は、入力されたＩ信号、Ｑ信号をデジタル信号に変換して歪補償部１２に入力する。
図１で示したフィードバック部４は、例えば、上記の方向性結合器１８、周波数変換器１９、直交検波器２０、Ａ／Ｄ変換器２１などに相当する。

以下、増幅器１７で生じる歪の一例を示す。
図４は、増幅器の入出力特性の一例を示す図である。横軸は入力電力（ｄＢ）、縦軸は出力電力（ｄＢ）を示している。実線は、理想の入出力特性を示している。

図中破線で示されているように、入力電力が大きくなると入出力特性は、非直線性を示すようになる。
例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）などの移動通信においては、送信装置の送信電力は１０ｍＷ〜数１０Ｗと大きく、送信用の電力増幅器の入出力特性は、図４に示すような破線で示されるようになる。

このような入出力特性の非直線性により、以下のような非線形歪が発生する。
図５は、増幅器の入出力特性の非直線性により生じる非線形歪の一例を示す図である。横軸は周波数、縦軸は電力である。

破線が、送信周波数をｆ₀としたＡ−Ａ線間のチャネルにおける送信波の理想的な波形特性を示し、実線が、非線形歪発生時の波形特性を示している。非線形歪が発生すると、実線で示される波形特性のようにサイドローブが持ち上がり（図中の矢印を参照）、隣接周波数チャネルに漏洩し、隣接妨害が生じる。すなわち、非線形歪が発生すると、送信波が隣接周波数チャネルに漏洩する電力が大きくなってしまう。

漏洩電力の大きさを示すＡＣＰＲ（Adjacent Channel Power Ratio）は、図５のＡ−Ａ線間のスペクトラム面積である着目チャネルの電力と、Ｂ−Ｂ線間の隣接チャネルに漏れるスペクトラム面積である隣接漏洩電力との比で求められる。このような漏洩電力は、他チャネルに対して雑音となり、チャネルの通信品質を劣化させてしまう。

図３に示す歪補償部１２は、上記のような非線形歪を補償するものである。歪補償部１２は、例えば、以下のような各部を有している。
図６は、歪補償部の一例を示す図である。

歪補償部１２は、歪補償係数記憶部４０、歪補償処理部４１、平均値算出部４２、歪補償係数算出部４３を有している。
歪補償係数記憶部４０は、送信信号ｘ（ｔ）の電力ｐｉ（例えば、ｉ＝０〜１０２３）に応じた歪補償係数ｈ（ｐｉ）を記憶する。

歪補償処理部４１は、送信信号のパワーレベルに応じた歪補償係数ｈ（ｐｉ）を用いて送信信号に歪補償処理（プリディストーション）を施す。これにより、図６中に示されているように、送信信号の波形よりも歪んだ波形が得られる。

平均値算出部４２は、歪補償係数記憶部４０に記憶されている歪補償係数ｈ（ｐｉ）の平均値を算出する。
歪補償係数算出部４３は、送信信号と、図３で示したＡ／Ｄ変換器２１の出力である復調信号（フィードバック信号）と、歪補償係数ｈ（ｐｉ）の平均値に基づいて、歪補償係数ｈ（ｐｉ）を算出（更新）する。

なお、図６中に示されているように、フィードバック信号ｙ（ｔ）は、増幅器１７で加わる歪により、歪補償処理部４１で加えられた歪が打ち消され、送信信号に近い波形となっている。

以下、歪補償係数ｈ（ｐｉ）の算出方法をより詳細に説明するとともに、歪補償増幅装置１０を更に、具体的かつ詳細に説明する。
図７は、第２の実施の形態の歪補償増幅装置の具体例を示す図である。

歪補償増幅装置５０は、ルックアップテーブル５１、乗算器５２、増幅器５３、位相係数平均値算出部５４、歪補償係数算出部５５、フィードバック部５６、アドレス生成回路５７、直交座標変換部５８、遅延部５９，６０，６１を有している。

ルックアップテーブル５１は、図６で示した歪補償係数記憶部４０の具体例である。ルックアップテーブル５１は、送信信号ｘ（ｔ）の離散的な各電力に対応する２次元アドレス位置に、歪デバイスである増幅器５３の歪を打ち消すための歪補償係数を記憶している。なお、図７に示す例では、歪補償係数は、極座標で表現されており、ルックアップテーブル５１の各アドレスには、送信信号ｘ（ｔ）の振幅成分を補償する振幅用の歪補償係数と、送信信号ｘ（ｔ）の位相成分を補償する位相用の歪補償係数とが記憶されている。

乗算器５２は、送信信号ｘ（ｔ）に、直交座標変換部５８で直交座標系の信号に変換された歪補償係数を乗算することで、プリディストーションを行う。
増幅器５３は、プリディストーションされた送信信号を増幅して出力する。

位相係数平均値算出部５４は、図６で示した平均値算出部４２の具体例である。位相係数平均値算出部５４は、ルックアップテーブル５１に格納されている位相用の歪補償係数（以下位相係数と略す）の平均値を算出する。

歪補償係数算出部５５は、図６で示した歪補償係数算出部４３の具体例であり、図７に示すように、極座標変換部７０，７１、位相オフセット部７２、減算器７３、乗算器７４、加算器７５を有している。

極座標変換部７０は、遅延部６１によって遅延された直交座標系の送信信号を、極座標系の信号に変換する。
極座標変換部７１は、フィードバック部５６からの直交座標系のフィードバック信号ｙ（ｔ）を、極座標系の信号に変換する。

直交座標系の信号（Ｉ信号とＱ信号）を、振幅ｒ、位相θで表される極座標系の信号に変換する際、振幅ｒは、Ｉ信号とＱ信号の電力の２乗の和（Ｉ²＋Ｑ²）の平方根から求められる。位相θについては、事前にテーブルを用意して参照して求める方法や、ｃｏｒｄｉｃアルゴリズムを用いて計算で求める方法などが適用可能である。

位相オフセット部７２は、極座標系の信号に変換されたフィードバック信号の位相から、位相係数平均値算出部５４で算出された位相係数の平均値を減算する。
減算器７３は、極座標系に変換された送信信号と、位相オフセット部７２で位相係数の平均値が減算された極座標系で表されるフィードバック信号との差分信号ｅ（ｔ）を算出する。減算器７３は、例えば、送信信号からフィードバック信号を減算することで差分信号ｅ（ｔ）を算出する。

乗算器７４は、ステップサイズパラメータμと差分信号ｅ（ｔ）とを乗算する。ステップサイズパラメータμは、更新される歪補償係数の変動幅を小さくするためのパラメータである。また、ステップサイズパラメータμは、例えば、図示しないレジスタなどに格納されていてもよいし、図示しないＭＰＵ（Micro Processing Unit）などから入力されるようにしてもよい。

加算器７５は、遅延部６０で遅延された、ルックアップテーブル５１の出力値である歪補償係数ｈ_n-1（ｐ）に、乗算器７４の出力μｅ（ｔ）を加算して、更新された歪補償係数（振幅用の歪補償係数と位相用の歪補償係数を含む）ｈ_n（ｐ）を求める。

フィードバック部５６は、増幅器５３からの出力をフィードバックするものであり、例えば、図３で示した方向性結合器１８、周波数変換器１９、直交検波器２０、Ａ／Ｄ変換器２１などを備えている。

アドレス生成回路５７は、送信信号ｘ（ｔ）の電力を基にアドレスを生成する。具体的にはアドレス生成回路５７は、送信信号の電力ｐ（ｘ²（ｔ））を算出し、算出された電力ｐに一意に対応する１次元方向、例えば、Ｘ軸方向アドレスを生成する。さらに、アドレス生成回路５７は、予め記憶しておいた前の時刻（ｔ−１）での送信信号ｘ（ｔ−１）の電力と今回の電力との差ΔＰを求める。そしてアドレス生成回路５７は、この差ΔＰに一意に対応する他方の次元方向、例えば、Ｙ軸方向アドレスを生成する。

遅延部５９は、アドレス生成回路５７で生成された読み出しアドレスを遅延させて、歪補償係数算出部５５で算出された歪補償係数をルックアップテーブル５１に書き込む際の書き込みアドレスを出力する。これは、歪補償係数の更新値を得るには演算時間などがかかるためであり、遅延部５９はその分の時間だけ読み出しアドレスを遅延させ、書き込みアドレスとしてルックアップテーブル５１に入力する。

遅延部６０は、ルックアップテーブル５１から読み出された歪補償係数を遅延させて加算器７５に入力する。
遅延部６１は、送信信号ｘ（ｔ）を遅延させて極座標変換部７０に入力する。

遅延部６０，６１は、例えば、送信信号ｘ（ｔ）が入力されてから、フィードバック信号ｙ（ｔ）が各部で処理されて減算器７３に入力されるまでの時間分の遅延を行う。
以下、歪補償増幅装置５０の動作を説明する。

送信信号ｘ（ｔ）が入力されると、アドレス生成回路５７は、送信信号ｘ（ｔ）の電力を算出し、前述したように電力に応じた読み出しアドレスを生成してルックアップテーブル５１に入力する。ルックアップテーブル５１からは、読み出しアドレスで指定された歪補償係数ｈ_n-1（ｐ）が抽出され、直交座標変換部５８に入力される。

歪補償係数ｈ_n-1（ｐ）は、直交座標変換部５８にて直交座標変換処理が施され、乗算器５２に入力される。乗算器５２は、直交座標変換処理が施された歪補償係数ｈ_n-1（ｐ）と送信信号ｘ（ｔ）とを乗算して、プリディストーションを行い、その結果を増幅器５３に入力する。増幅器５３はプリディストーションされた送信信号ｘ（ｔ）×ｈ_n-1（ｐ）を増幅して出力する。増幅器５３の入出力特性を示す関数（歪関数）をｆ（ｐ）とすると、増幅器５３の出力信号は、ｘ（ｔ）×ｈ_n-1（ｐ）×ｆ（ｐ）となる。

この出力信号を基に、フィードバック部５６によりフィードバック信号ｙ（ｔ）が生成され、フィードバック信号ｙ（ｔ）は、歪補償係数算出部５５に入力される。歪補償係数算出部５５に入力されたフィードバック信号ｙ（ｔ）は、極座標変換部７１にて直交座標系の信号から極座標系の信号に変換され、位相オフセット部７２に入力される。

図８は、位相オフセット部の一例を示す図である。
位相オフセット部７２は、図８に示すように、減算器７２ａを有する。減算器７２ａは、フィードバック信号の位相から、位相係数平均値算出部５４で算出された位相係数の平均値を減算し、位相オフセット後のフィードバック信号の位相を生成する。

位相オフセット後のフィードバック信号は、減算器７３に入力される。
一方、送信信号ｘ（ｔ）は、遅延部６１にて遅延された後、極座標変換部７０にて直交座標系の信号から極座標系の信号に変換され、減算器７３に入力される。減算器７３は、極座標系の信号に変換された送信信号から、位相オフセット後のフィードバック信号を減算し、極座標系の信号である差分信号ｅ（ｔ）を生成する。生成された差分信号ｅ（ｔ）は、乗算器７４に入力される。

乗算器７４は、入力された差分信号ｅ（ｔ）とステップサイズパラメータμとの乗算を行う。乗算器７４の出力μｅ（ｔ）は、加算器７５に入力される。加算器７５は、遅延部６０で遅延された歪補償係数ｈ_n-1（ｐ）と、乗算器７４の出力μｅ（ｔ）とを加算して、更新された歪補償係数ｈ_n（ｐ）を出力する。

このとき、ルックアップテーブル５１では、遅延部５９によって遅延された読み出しアドレスが、書き込みアドレスとして指定される。これにより、歪補償係数ｈ_n-1（ｐ）が、歪補償係数算出部５５で算出された歪補償係数ｈ_n（ｐ）に更新される。

歪補償係数の更新が行われると、位相係数平均値算出部５４は、位相係数の平均値を更新する。
図９は、位相係数平均値算出部での一例の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、位相係数平均値算出部５４は、初期条件として位相係数の総和を０とし（ステップＳ１０）、ｉ＝０とする（ステップＳ１１）。そして、位相係数平均値算出部５４は、ｉで指定されるルックアップテーブル５１に格納されている位相歪補償係数［ｉ］を、位相係数の総和に加える（ステップ１２）。

その後、位相係数平均値算出部５４は、ｉがルックアップテーブル（図９ではＬＵＴと表記している）５１のアドレス数より小さいか否かを判定する（ステップＳ１３）。そして、位相係数平均値算出部５４は、ｉがルックアップテーブル５１のアドレス数より小さい場合には、ｉをインクリメントし（ステップＳ１４）、ステップＳ１２からの処理を繰り返す。ｉがルックアップテーブル５１のアドレス数に達した場合、位相係数平均値算出部５４は、位相係数の総和をルックアップテーブル５１のアドレス数で割ることで、位相係数の平均値を算出する（ステップＳ１５）。

位相係数平均値算出部５４は、以上のような処理を、例えば、歪補償係数が更新されるたびに行う。
以上のような処理を繰り返すことで、差分信号ｅ（ｔ）が最小になるように歪補償係数が更新され、最終的に最適な歪補償係数値に収束し、増幅器５３の歪が補償される。

本実施の形態の歪補償増幅装置５０では、位相オフセット部７２にて、フィードバック信号の位相から位相係数の平均値を減算することで、減算しない場合よりも、例えば、減算器７３で生成される差分信号の位相成分が大きくなる。これにより、位相係数は、より収束値に近づくように更新される。

図１０は、位相係数の一例を示す図である。横軸は入力電力（ｄＢ）、縦軸は位相係数を示している。
実線は、理想的な位相係数を示している。前述したように、歪補償係数である位相係数は、送信信号ｘ（ｔ）の電力に対応してルックアップテーブル５１に格納されており、対応する電力の送信信号ｘ（ｔ）が入力された場合に更新される。したがって、入力される回数が多い電力に対する位相係数は、更新回数が多く、理想的な位相係数に収束していく。その反面、入力される回数が少ない電力に対応する位相係数は、更新回数が少なく、図１０の破線で示されているように、理想的な位相係数とは離れた値になる可能性がある。

しかし、歪補償増幅装置５０によれば、前述のように、歪補償係数は、更新の際により収束値（理想的な位相係数）に近づくように更新される。そのため、図１０の矢印に示すように、歪補償係数の更新回数が少なくても、歪補償係数を収束値に近づけることができるようになる。これにより、精度よく歪補償ができるようになる。

また、歪補償増幅装置５０では、送信信号ｘ（ｔ）とフィードバック信号ｙ（ｔ）とを、直交座標系の信号から極座標系の信号に変換することで、容易に、送信信号ｘ（ｔ）とフィードバック信号ｙ（ｔ）との差分である位相差を算出することができる。

ところで、歪補償増幅装置は、一般的に装置全体として一定の位相差を有する。このため、歪補償係数の位相成分は、その位相差を打ち消すように、一定のオフセットを有する。例えば、図１０に示したように、位相係数は、入力電力の大きさに関わらず横軸から上方向にオフセットされる。

このため、例えば、電源投入後、０であった位相係数は、図１０の実線に収束していくが、更新回数の少ない電力部分においては、位相係数は収束値と異なり、精度のよい歪補償が行えなくなる。

しかし、第２の実施の形態では、前述のように歪補償係数を振幅成分と位相成分とに分離し、フィードバック信号の位相成分から、歪補償係数の位相成分である位相係数の平均値を減算するようにした。これにより、例えば、更新回数の少ない電力部分においても、位相係数を所望の値に近づけることができ、精度のよい歪補償が可能となる。

なお、ルックアップテーブル５１の位相係数全体に予めオフセットを加えることが考えられる。しかし、装置全体として位相差を有する場合、位相係数に予めオフセットを加えても、そのオフセットを加えた位相係数から、装置全体の位相差を打ち消すための位相係数に収束する。したがって、位相係数全体に予めオフセットを加えても、例えば、電源投入後、更新回数の少ない電力部分においては、位相係数は目標とする収束値と異なった値をとる。

これに対し、上記の第２の実施の形態では、フィードバック信号の位相成分から歪補償係数の位相成分である位相係数の平均値を減算する。これにより、更新回数の少ない電力部分においても、位相係数を所望の値に近づけることができ、精度のよい歪補償が可能となる。

（第３の実施の形態）
図１１は、第３の実施の形態の歪補償増幅装置を示す図である。
図７で示した歪補償増幅装置５０と同一要素については同一符号を付し、説明を省略する。

第３の実施の形態の歪補償増幅装置８０では、歪補償増幅装置５０とは異なり、歪補償係数算出部８１の位相オフセット部８２が、極座標変換部７０と、減算器７３との間に設けられている。

図１２は、第３の実施の形態の歪補償増幅装置における位相オフセット部の一例を示す図である。
位相オフセット部８２は、加算器８２ａを有する。加算器８２ａは、極座標系の信号に変換された送信信号の位相に、位相係数平均値算出部５４で算出された位相係数の平均値を加算し、位相オフセット後の送信信号の位相を生成する。

これによって、位相オフセット部８２を設けない場合よりも、例えば、減算器７３で生成される差分信号の位相成分が大きくなり、歪補償係数は、より収束値（理想的な位相係数）に近づくように更新される。

したがって、第３の実施の形態の歪補償増幅装置８０も、歪補償増幅装置５０と同様に、歪補償係数の更新回数が少なくても、歪補償係数を収束値に近づけることができるようになり、精度よく歪補償ができるようになるという効果を有する。

（第４の実施の形態）
図１３は、第４の実施の形態の歪補償増幅装置を示す図である。
図７で示した歪補償増幅装置５０と同一要素については同一符号を付し、説明を省略する。

第４の実施の形態の歪補償増幅装置９０では、歪補償増幅装置５０とは異なり、歪補償係数算出部９１の位相オフセット部９２が、減算器７３と、乗算器７４との間に設けられている。

図１４は、第４の実施の形態の歪補償増幅装置における位相オフセット部の一例を示す図である。
位相オフセット部９２は、加算器９２ａを有する。加算器９２ａは、減算器７３の出力である差分信号ｅ（ｔ）の位相に、位相係数平均値算出部５４で算出された位相係数の平均値を加算し、位相オフセット後の差分信号ｅ（ｔ）の位相を生成する。

これによって、位相オフセット部９２を設けない場合よりも、例えば、差分信号の位相成分が大きくなり、歪補償係数は、より収束値（理想的な位相係数）に近づくように更新される。

したがって、第４の実施の形態の歪補償増幅装置９０も、歪補償増幅装置５０と同様に、歪補償係数の更新回数が少なくても、歪補償係数を収束値に近づけることができるようになり、精度よく歪補償ができるようになるという効果を有する。

なお、上記では減算器７３は送信信号から、フィードバック信号を減算するとして説明を行ったが、これに限定されず、減算器７３はフィードバック信号から送信信号を減算するようにしてもよい。その場合、図８の減算器７２ａの代わりに加算器を用い、図１２の加算器８２ａまたは図１４の加算器９２ａの代わりに減算器を用いるなど、適宜、演算器を変更すればよい。

（歪補償増幅装置のハードウェア例）
以上説明してきた第１乃至第４の実施の形態の歪補償増幅装置は、例えば、以下のようなハードウェアにて実現される。

図１５は、歪補償増幅装置のハードウェア例を示す図である。
歪補償増幅装置は、例えば、図１５に示すようなＲＥ（Radio Equipment）１００にて実現される。ＲＥ１００は、コネクタ１０１、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１０２、Ｄ／Ａ変換器１０３、アップコンバータ１０４、増幅器１０５を有している。さらに、ＲＥ１００は、帰還系として方向性結合器１０６、ダウンコンバータ１０７、Ａ／Ｄ変換器１０８と、ＲＥ１００の全体を制御するＭＰＵ１０９を備えている。

コネクタ１０１は、例えば、基地局などに設置されるＲＥＣ（Radio Equipment Controller）１１０とＲＥ１００との間で通信を行う電気コネクタまたは光コネクタなどであり、図３で示したＳ／Ｐ変換器１１の機能を有する。

ＦＰＧＡ１０２は、例えば、ＭＰＵが組み込まれており、図３で示した歪補償部１２の機能を実現する。
Ｄ／Ａ変換器１０３とＡ／Ｄ変換器１０８は、図３のＤ／Ａ変換器１３とＡ／Ｄ変換器２１に対応している。

アップコンバータ１０４は、図３の直交変調器１４、基準搬送波発生部１５、周波数変換器１６の機能を有する。
増幅器１０５と、方向性結合器１０６は、図３の増幅器１７、方向性結合器１８にそれぞれ対応している。

ダウンコンバータ１０７は、図３の基準搬送波発生部１５、周波数変換器１９、直交検波器２０の機能を有する。
ＭＰＵ１０９は、ＲＥ１００の全体を制御する。例えば、ＭＰＵ１０９は、ＦＰＧＡ１０２の処理を開始させるための信号などを生成する。

上記のようなＲＥ１００では、ＦＰＧＡ１０２が、第１乃至第４の実施の形態で説明した歪補償係数の更新を行い、コネクタ１０１を介して入力される送信信号に対してプリディストーションを行うことで、増幅器１０５での歪が精度よく補償される。歪補償された送信信号は、アンテナ１２０から出力される。

なお、上記のハードウェア例は一例であり、例えば、ＦＰＧＡ１０２の代わりに、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）など、その他のデバイスを用いてもよい。

以上、実施の形態に基づき、本発明の歪補償増幅装置及び歪補償方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
以上説明した複数の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１） 増幅で生じる送信信号の歪を補償して出力する歪補償増幅装置において、
歪補償係数を記憶する歪補償係数記憶部と、
前記歪補償係数を用いて、前記送信信号に歪補償処理を施す歪補償処理部と、
前記歪補償処理が施された前記送信信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部によって増幅された前記送信信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック部と、
前記歪補償係数記憶部の前記歪補償係数の平均値を算出する平均値算出部と、
前記送信信号と前記フィードバック信号と前記平均値に基づいて前記歪補償係数を算出する歪補償係数算出部と、
を有することを特徴とする歪補償増幅装置。

（付記２） 前記歪補償係数は、前記送信信号の振幅成分を補償する振幅用歪補償係数と、前記送信信号の位相成分を補償する位相用歪補償係数とを有し、
前記平均値算出部は、前記位相用歪補償係数の平均値を算出することを特徴とする付記１記載の歪補償増幅装置。

（付記３） 前記歪補償係数算出部は、
前記フィードバック信号の位相成分に対して、前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算し、
前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算した前記フィードバック信号と、前記送信信号とに基づいて前記振幅用歪補償係数と前記位相用歪補償係数とを算出することを特徴とする付記２記載の歪補償増幅装置。

（付記４） 前記歪補償係数算出部は、
前記送信信号の位相成分に対して、前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算し、
前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算した前記送信信号と、前記フィードバック信号とに基づいて前記振幅用歪補償係数と前記位相用歪補償係数とを算出することを特徴とする付記２記載の歪補償増幅装置。

（付記５） 前記歪補償係数算出部は、前記送信信号と前記フィードバック信号との差分信号の位相成分から、前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算した前記差分信号に基づいて前記振幅用歪補償係数と前記位相用歪補償係数とを算出することを特徴とする付記２記載の歪補償増幅装置。

（付記６） 前記歪補償係数算出部は、前記送信信号と前記フィードバック信号をそれぞれ直交座標系の信号から、極座標系の信号に変換する極座標変換部を有し、
前記歪補償係数算出部は、極座標系の信号に変換された前記送信信号及び前記フィードバック信号から、前記送信信号と前記フィードバック信号との差分信号を算出することを特徴とする付記１記載の歪補償増幅装置。

（付記７） 増幅で生じる送信信号の歪を補償して出力する歪補償方法において、
歪補償処理部が、歪補償係数記憶部に記憶された歪補償係数を用いて、前記送信信号に歪補償処理を施し、
増幅部が、前記歪補償処理が施された前記送信信号を増幅し、
フィードバック部が、前記増幅部によって増幅された前記送信信号に基づいてフィードバック信号を生成し、
平均値算出部が、前記歪補償係数記憶部の前記歪補償係数の平均値を算出し、
歪補償係数算出部が、前記送信信号と前記フィードバック信号と前記平均値に基づいて前記歪補償係数を算出することを特徴とする歪補償方法。

１ 歪補償係数記憶部
２ 歪補償処理部
３ 増幅部
４ フィードバック部
５ 平均値算出部
６ 歪補償係数算出部

Claims (6)

1. 増幅で生じる送信信号の歪を補償して出力する歪補償増幅装置において、
   歪補償係数を記憶する歪補償係数記憶部と、
   前記歪補償係数を用いて、前記送信信号に歪補償処理を施す歪補償処理部と、
   前記歪補償処理が施された前記送信信号を増幅する増幅部と、
   前記増幅部によって増幅された前記送信信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック部と、
   前記歪補償係数記憶部の前記歪補償係数の平均値を算出する平均値算出部と、
   前記送信信号と前記フィードバック信号と前記平均値を取得し、前記送信信号と前記フィードバック信号の差分を前記平均値分増加し、前記平均値分増加した前記差分に基づいて前記歪補償係数を算出する歪補償係数算出部と、
   を有することを特徴とする歪補償増幅装置。
2. 前記歪補償係数は、前記送信信号の振幅成分を補償する振幅用歪補償係数と、前記送信信号の位相成分を補償する位相用歪補償係数とを有し、
   前記平均値算出部は、前記位相用歪補償係数の平均値を算出することを特徴とする請求項１記載の歪補償増幅装置。
3. 前記歪補償係数算出部は、
   前記フィードバック信号の位相成分に対して、前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算し、
   前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算した前記フィードバック信号と、前記送信信号とに基づいて前記振幅用歪補償係数と前記位相用歪補償係数とを算出することを特徴とする請求項２記載の歪補償増幅装置。
4. 前記歪補償係数算出部は、
   前記送信信号の位相成分に対して、前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算し、
   前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算した前記送信信号と、前記フィードバック信号とに基づいて前記振幅用歪補償係数と前記位相用歪補償係数とを算出することを特徴とする請求項２記載の歪補償増幅装置。
5. 前記歪補償係数算出部は、前記送信信号と前記フィードバック信号との差分信号の位相成分から、前記位相用歪補償係数の前記平均値を加算または減算した前記差分信号に基づいて前記振幅用歪補償係数と前記位相用歪補償係数とを算出することを特徴とする請求項２記載の歪補償増幅装置。
6. 増幅で生じる送信信号の歪を補償して出力する歪補償方法において、
   歪補償処理部が、歪補償係数記憶部に記憶された歪補償係数を用いて、前記送信信号に歪補償処理を施し、
   増幅部が、前記歪補償処理が施された前記送信信号を増幅し、
   フィードバック部が、前記増幅部によって増幅された前記送信信号に基づいてフィードバック信号を生成し、
   平均値算出部が、前記歪補償係数記憶部の前記歪補償係数の平均値を算出し、
   歪補償係数算出部が、前記送信信号と前記フィードバック信号と前記平均値を取得し、前記送信信号と前記フィードバック信号の差分を前記平均値分増加し、前記平均値分増加した前記差分に基づいて前記歪補償係数を算出することを特徴とする歪補償方法。
   

Images