JP2002026665A - 歪補償装置および歪補償方法 - Google Patents
歪補償装置および歪補償方法Info
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- JP2002026665A JP2002026665A JP2000206331A JP2000206331A JP2002026665A JP 2002026665 A JP2002026665 A JP 2002026665A JP 2000206331 A JP2000206331 A JP 2000206331A JP 2000206331 A JP2000206331 A JP 2000206331A JP 2002026665 A JP2002026665 A JP 2002026665A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 精度の高い振幅歪補償などを実現する歪補償
装置および歪補償方法を提供する。 【解決手段】 電力増幅器の電圧入出力特性を、所定の
パラメータを用いた関数（双曲線関数）にフィッティン
グさせ、フィッティング後のパラメータと電力増幅器の
線形利得とで構成される関数（対数関数）に、被変調信
号を検波して得た包絡線信号の包絡線電圧を代入する。
そして、このようにして得られた振幅補償値をもとに、
被変調信号の振幅を変換して、その被変調信号を電力増
幅器へ入力する。
装置および歪補償方法を提供する。 【解決手段】 電力増幅器の電圧入出力特性を、所定の
パラメータを用いた関数（双曲線関数）にフィッティン
グさせ、フィッティング後のパラメータと電力増幅器の
線形利得とで構成される関数（対数関数）に、被変調信
号を検波して得た包絡線信号の包絡線電圧を代入する。
そして、このようにして得られた振幅補償値をもとに、
被変調信号の振幅を変換して、その被変調信号を電力増
幅器へ入力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歪補償装置および
歪補償方法に関し、特に、通信機器等における高周波電
力増幅器に適用し得る歪補償装置および歪補償方法に関
するものである。
歪補償方法に関し、特に、通信機器等における高周波電
力増幅器に適用し得る歪補償装置および歪補償方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における通信の高速化、大容量化に
伴い、ディジタル無線通信機器の送信電力増幅器に求め
られる線形性は、益々厳しくなりつつあり、これは同時
に、電力増幅器の電力効率の向上を妨げる事態を生じさ
せている。一方、 既に一般市場に多く普及しているデ
ィジタル携帯電話の連続通話時間は、長時間化の一途を
たどっており、新たなディジタル無線通信機器の市場投
入においては、製品競争力の点から、その使用時間を無
視できなくなりつつある。
伴い、ディジタル無線通信機器の送信電力増幅器に求め
られる線形性は、益々厳しくなりつつあり、これは同時
に、電力増幅器の電力効率の向上を妨げる事態を生じさ
せている。一方、 既に一般市場に多く普及しているデ
ィジタル携帯電話の連続通話時間は、長時間化の一途を
たどっており、新たなディジタル無線通信機器の市場投
入においては、製品競争力の点から、その使用時間を無
視できなくなりつつある。
【０００３】このような状況下において、無線通信機器
などに歪補償の技術を導入して、通信効率の向上をもく
ろむ動きが活発になりつつある。しかし、かかる歪補償
技術は、その回路規模において極めて膨大になり、小型
・軽量を長所とする携帯電話等の無線通信機器におい
て、実現が難しいものとなっている。
などに歪補償の技術を導入して、通信効率の向上をもく
ろむ動きが活発になりつつある。しかし、かかる歪補償
技術は、その回路規模において極めて膨大になり、小型
・軽量を長所とする携帯電話等の無線通信機器におい
て、実現が難しいものとなっている。
【０００４】一般に、通信系の高周波電力増幅部は、そ
の電力利用効率を高めようとすると、非線形性が増し、
出力信号が歪んでしまうという問題を持つ。そこで、従
来より、増幅器の前段に、その増幅器の逆特性を持つ補
償器を接続して歪をキャンセルする、プレディストーシ
ョン法（前置歪み回路）が用いられている。
の電力利用効率を高めようとすると、非線形性が増し、
出力信号が歪んでしまうという問題を持つ。そこで、従
来より、増幅器の前段に、その増幅器の逆特性を持つ補
償器を接続して歪をキャンセルする、プレディストーシ
ョン法（前置歪み回路）が用いられている。
【０００５】また、一般的に増幅器は、経年変化や温度
変化により、その非線形特性が変化するという特性を持
っている。そのため、補償器の補償特性も増幅器の特性
変化に合わせて変化させなくてはならない。これを適応
補償という。
変化により、その非線形特性が変化するという特性を持
っている。そのため、補償器の補償特性も増幅器の特性
変化に合わせて変化させなくてはならない。これを適応
補償という。
【０００６】従来より知られている適応補償の例とし
て、Ernesto G.Jeckelnらによる"ADAPTIVE DIGITAL PRE
DISTORTER FOR POWER AMPLIFIERS WITH REAL TIME MODE
LING OF MEMORYLESS COMPLEX GAINS", IEEE MTT-S Dige
st 1996 pp835-838がある。図９は、従来の歪補償回路
の概略構成を示すブロック図であり、図１０は、図９に
おける歪補償部の詳細構成を示すブロック図である。
て、Ernesto G.Jeckelnらによる"ADAPTIVE DIGITAL PRE
DISTORTER FOR POWER AMPLIFIERS WITH REAL TIME MODE
LING OF MEMORYLESS COMPLEX GAINS", IEEE MTT-S Dige
st 1996 pp835-838がある。図９は、従来の歪補償回路
の概略構成を示すブロック図であり、図１０は、図９に
おける歪補償部の詳細構成を示すブロック図である。
【０００７】図９に示す歪補償回路において、増幅器３
０４の出力信号は、カプラ３０８によって、直交復調器
３０７へ入力される。そして、直交復調器３０７で復調
されたベースバンド信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０６を
介して、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）更新部３０５
に入力される。このＬＵＴ更新部３０５へは、歪補償回
路への入力信号である、ディジタル変調によって生じ
た、Ｉ，Ｑという２つのベースバンド信号も入力され
る。そして、更新部３０５は、これら２経路からのベー
スバンド信号をもとに、出力信号の残留歪を計算する。
０４の出力信号は、カプラ３０８によって、直交復調器
３０７へ入力される。そして、直交復調器３０７で復調
されたベースバンド信号は、Ａ／Ｄコンバータ３０６を
介して、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）更新部３０５
に入力される。このＬＵＴ更新部３０５へは、歪補償回
路への入力信号である、ディジタル変調によって生じ
た、Ｉ，Ｑという２つのベースバンド信号も入力され
る。そして、更新部３０５は、これら２経路からのベー
スバンド信号をもとに、出力信号の残留歪を計算する。
【０００８】すなわち、ＬＵＴ更新部３０５は、入力さ
れたベースバンド信号を比較して、残留歪を打ち消すよ
うにルックアップテーブル（ＬＵＴ）の値を更新する。
この更新動作によって、例えば、温度変化などにより増
幅器の特性が変化し、歪が増加しても、その歪を打ち消
すようにＬＵＴの値が更新されるため、常に歪が補償さ
れる。
れたベースバンド信号を比較して、残留歪を打ち消すよ
うにルックアップテーブル（ＬＵＴ）の値を更新する。
この更新動作によって、例えば、温度変化などにより増
幅器の特性が変化し、歪が増加しても、その歪を打ち消
すようにＬＵＴの値が更新されるため、常に歪が補償さ
れる。
【０００９】次に、歪補償部３０１の動作について説明
する。図１０に示すように、この歪補償部３０１へは、
ディジタル変調によって生じた、Ｉ，Ｑという２つのベ
ースバンド信号に対して、電圧振幅計算部４０５が、電
圧振幅値√（Ｉ2＋Ｑ2）を計算する。また、位相計算部
４０１によって、Ｉ，Ｑ信号の位相差φ＝arctan（Ｉ／
Ｑ）が計算される。
する。図１０に示すように、この歪補償部３０１へは、
ディジタル変調によって生じた、Ｉ，Ｑという２つのベ
ースバンド信号に対して、電圧振幅計算部４０５が、電
圧振幅値√（Ｉ2＋Ｑ2）を計算する。また、位相計算部
４０１によって、Ｉ，Ｑ信号の位相差φ＝arctan（Ｉ／
Ｑ）が計算される。
【００１０】上記の電圧振幅値は振幅補償器４０４に入
力され、そこで、振幅歪を補償する信号（補償電圧振幅
ｖ'）に変換される。一方、Ｉ，Ｑ復元部４０２は、上
述した位相差φと補償電圧振幅ｖ'とから、信号Ｉ'＝
ｖ'・cosφ，Ｑ'＝ｖ'・sinφを計算する。そして、位
相補償器４０３によって、補償電圧振幅ｖ'に対応する
補償位相値θが計算され、これらの位相値θと信号
Ｉ'，Ｑ'とから、 Ｉ''＝Ｉ'・cosθ−Ｑ'・sinθ Ｑ''＝Ｑ'・cosθ＋Ｉ'・sinθ が計算される。
力され、そこで、振幅歪を補償する信号（補償電圧振幅
ｖ'）に変換される。一方、Ｉ，Ｑ復元部４０２は、上
述した位相差φと補償電圧振幅ｖ'とから、信号Ｉ'＝
ｖ'・cosφ，Ｑ'＝ｖ'・sinφを計算する。そして、位
相補償器４０３によって、補償電圧振幅ｖ'に対応する
補償位相値θが計算され、これらの位相値θと信号
Ｉ'，Ｑ'とから、 Ｉ''＝Ｉ'・cosθ−Ｑ'・sinθ Ｑ''＝Ｑ'・cosθ＋Ｉ'・sinθ が計算される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の振幅歪補償
を行うためのｖ'の計算、および、位相歪補償を行う際
に必要なθの決定には、折れ線近似を用いている。ま
た、従来の歪補償は、ベースバンド信号に基づく適応補
償（換言すれば、所定のディジタル演算部における補
償）を行っているため、直交復調器が必須の構成要素と
なる。このように、歪補償計算法として折れ線近似を用
い、振幅補償関数に折れ線近似式を用いた場合、それが
実際の増幅器の特性を正確に反映しているとは言い難
く、その補償効果には限界がある。そして、適応補償に
直交復調器が必要となることは、補償のための、回路規
模の大幅な増加を意味し、それが補償器全体の消費電流
の増大を招く、という問題がある。
を行うためのｖ'の計算、および、位相歪補償を行う際
に必要なθの決定には、折れ線近似を用いている。ま
た、従来の歪補償は、ベースバンド信号に基づく適応補
償（換言すれば、所定のディジタル演算部における補
償）を行っているため、直交復調器が必須の構成要素と
なる。このように、歪補償計算法として折れ線近似を用
い、振幅補償関数に折れ線近似式を用いた場合、それが
実際の増幅器の特性を正確に反映しているとは言い難
く、その補償効果には限界がある。そして、適応補償に
直交復調器が必要となることは、補償のための、回路規
模の大幅な増加を意味し、それが補償器全体の消費電流
の増大を招く、という問題がある。
【００１２】さらには、本来、歪補償は、歪の低減を行
うことによって、電力増幅器全体の効率を向上させるこ
とが目的であるにも拘わらず、上述した消費電流の増大
が生じることは、逆に増幅効率を悪化させることにな
る。また、軽量・小型を長所とする携帯電話システムな
どにおいて、回路規模が増大することは、システムの長
所を短所に転じてしまうことになり、システム構成上の
不都合を招くという問題がある。
うことによって、電力増幅器全体の効率を向上させるこ
とが目的であるにも拘わらず、上述した消費電流の増大
が生じることは、逆に増幅効率を悪化させることにな
る。また、軽量・小型を長所とする携帯電話システムな
どにおいて、回路規模が増大することは、システムの長
所を短所に転じてしまうことになり、システム構成上の
不都合を招くという問題がある。
【００１３】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、例えば、無線通信機器
の送信系において、精度の高い振幅歪補償を実現する歪
補償装置および歪補償方法を提供することである。
ので、その目的とするところは、例えば、無線通信機器
の送信系において、精度の高い振幅歪補償を実現する歪
補償装置および歪補償方法を提供することである。
【００１４】また、本発明の他の目的は、回路規模およ
び消費電流の増大を抑えて、被変調信号の振幅歪みや位
相の補償と適応補償を行う歪補償装置および歪補償方法
を提供することである。
び消費電流の増大を抑えて、被変調信号の振幅歪みや位
相の補償と適応補償を行う歪補償装置および歪補償方法
を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、電力増幅器の前段に接続される歪補償装
置において、被変調信号を検波して包絡線信号の包絡線
電圧を得る手段と、上記電力増幅器の電圧入出力特性
を、所定のパラメータを用いた第１の関数にフィッティ
ングさせる手段と、上記フィッティング後の上記パラメ
ータと上記電力増幅器の線形利得とで構成される第２の
関数に上記包絡線電圧を代入して振幅補償値を算出する
手段と、上記振幅補償値をもとに上記被変調信号の振幅
を変換する手段と、上記変換後の被変調信号を上記電力
増幅器へ入力する手段とを備える歪補償装置を提供す
る。
め、本発明は、電力増幅器の前段に接続される歪補償装
置において、被変調信号を検波して包絡線信号の包絡線
電圧を得る手段と、上記電力増幅器の電圧入出力特性
を、所定のパラメータを用いた第１の関数にフィッティ
ングさせる手段と、上記フィッティング後の上記パラメ
ータと上記電力増幅器の線形利得とで構成される第２の
関数に上記包絡線電圧を代入して振幅補償値を算出する
手段と、上記振幅補償値をもとに上記被変調信号の振幅
を変換する手段と、上記変換後の被変調信号を上記電力
増幅器へ入力する手段とを備える歪補償装置を提供す
る。
【００１６】他の発明は、電力増幅器の前段に接続され
る歪補償装置において、被変調信号を検波して包絡線信
号の包絡線電圧Ｖenvを得る手段と、上記電力増幅器の
電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用いた双曲線関
数ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここで、ｖiは入力電
圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティングする手段と、
上記パラメータａ，ｂを用いた関数
る歪補償装置において、被変調信号を検波して包絡線信
号の包絡線電圧Ｖenvを得る手段と、上記電力増幅器の
電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用いた双曲線関
数ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここで、ｖiは入力電
圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティングする手段と、
上記パラメータａ，ｂを用いた関数
【数７】 （ここでｇは、上記電力増幅器の線形利得）のｘに上記
包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)を、振幅
補償値として算出する手段と、上記振幅補償値をもとに
上記被変調信号の振幅を変換する手段と、上記変換後の
被変調信号を上記電力増幅器へ入力する手段とを備える
歪補償装置を提供する。
包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)を、振幅
補償値として算出する手段と、上記振幅補償値をもとに
上記被変調信号の振幅を変換する手段と、上記変換後の
被変調信号を上記電力増幅器へ入力する手段とを備える
歪補償装置を提供する。
【００１７】また、他の発明は、電力増幅器の前段に接
続される歪補償装置において、被変調信号を検波して、
その包絡線信号の第１の包絡線電圧を得る手段と、上記
電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用
いた第１の関数にフィッティングさせる手段と、上記フ
ィッティング後の上記パラメータと上記電力増幅器の線
形利得とで構成される第２の関数に上記第１の包絡線電
圧を代入して振幅補償値を算出する手段と、上記振幅補
償値をもとに上記被変調信号の振幅を変換する手段と、
上記変換後の被変調信号を入力したときの上記電力増幅
器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電
圧を得る手段と、上記振幅補償値の算出に用いた上記パ
ラメータを含む第３の関数に上記第１の包絡線電圧と上
記第２の包絡線電圧を代入して、これらのパラメータを
更新する手段とを備え、上記更新後のパラメータを上記
フィッティングに適用する歪補償装置を提供する。
続される歪補償装置において、被変調信号を検波して、
その包絡線信号の第１の包絡線電圧を得る手段と、上記
電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用
いた第１の関数にフィッティングさせる手段と、上記フ
ィッティング後の上記パラメータと上記電力増幅器の線
形利得とで構成される第２の関数に上記第１の包絡線電
圧を代入して振幅補償値を算出する手段と、上記振幅補
償値をもとに上記被変調信号の振幅を変換する手段と、
上記変換後の被変調信号を入力したときの上記電力増幅
器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電
圧を得る手段と、上記振幅補償値の算出に用いた上記パ
ラメータを含む第３の関数に上記第１の包絡線電圧と上
記第２の包絡線電圧を代入して、これらのパラメータを
更新する手段とを備え、上記更新後のパラメータを上記
フィッティングに適用する歪補償装置を提供する。
【００１８】他の発明は、電力増幅器の前段に接続され
る歪補償装置において、被変調信号を検波して、その包
絡線信号の第１の包絡線電圧Ｖenvを得る手段と、上記
電力増幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用
いた双曲線関数ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここで、ｖ
iは入力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティングする
手段と、上記パラメータａ，ｂを用いた関数
る歪補償装置において、被変調信号を検波して、その包
絡線信号の第１の包絡線電圧Ｖenvを得る手段と、上記
電力増幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用
いた双曲線関数ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここで、ｖ
iは入力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティングする
手段と、上記パラメータａ，ｂを用いた関数
【数８】 （ここでｇは、上記電力増幅器の線形利得）のｘに上記
第１の包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)
を、振幅補償値として算出する手段と、上記振幅補償値
をもとに上記被変調信号の振幅を変換する手段と、上記
変換後の被変調信号を入力したときの上記電力増幅器の
出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電圧
Ｖ'outenvを得る手段と、上記振幅補償値の算出に用い
たパラメータａ，ｂと、上記包絡線電圧Ｖenv,Ｖ'
outenvとから構成される第３の関数
第１の包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)
を、振幅補償値として算出する手段と、上記振幅補償値
をもとに上記被変調信号の振幅を変換する手段と、上記
変換後の被変調信号を入力したときの上記電力増幅器の
出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電圧
Ｖ'outenvを得る手段と、上記振幅補償値の算出に用い
たパラメータａ，ｂと、上記包絡線電圧Ｖenv,Ｖ'
outenvとから構成される第３の関数
【数９】 （ここでαは、定数）より、これらのパラメータａ，ｂ
の更新パラメータａnew,ｂnewを算出する手段とを備
え、上記更新後のパラメータａnew,ｂnewを上記フィッ
ティングに適用する歪補償装置を提供する。
の更新パラメータａnew,ｂnewを算出する手段とを備
え、上記更新後のパラメータａnew,ｂnewを上記フィッ
ティングに適用する歪補償装置を提供する。
【００１９】また、他の発明は、電力増幅器の前段で歪
補償を行う歪補償方法において、被変調信号を検波して
包絡線信号の包絡線電圧を得るステップと、上記電力増
幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用いた第
１の関数にフィッティングさせるステップと、上記フィ
ッティング後の上記パラメータと上記電力増幅器の線形
利得とで構成される第２の関数に上記包絡線電圧を代入
して振幅補償値を算出するステップと、上記振幅補償値
をもとに上記被変調信号の振幅を変換するステップと、
上記変換後の被変調信号を上記電力増幅器へ入力するス
テップとを備える歪補償方法を提供する。
補償を行う歪補償方法において、被変調信号を検波して
包絡線信号の包絡線電圧を得るステップと、上記電力増
幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用いた第
１の関数にフィッティングさせるステップと、上記フィ
ッティング後の上記パラメータと上記電力増幅器の線形
利得とで構成される第２の関数に上記包絡線電圧を代入
して振幅補償値を算出するステップと、上記振幅補償値
をもとに上記被変調信号の振幅を変換するステップと、
上記変換後の被変調信号を上記電力増幅器へ入力するス
テップとを備える歪補償方法を提供する。
【００２０】他の発明は、電力増幅器の前段で歪補償を
行う歪補償方法において、被変調信号を検波して包絡線
信号の包絡線電圧Ｖenvを得るステップと、上記電力増
幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用いた双
曲線関数ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここで、ｖiは入
力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティングするステ
ップと、上記パラメータａ，ｂを用いた関数
行う歪補償方法において、被変調信号を検波して包絡線
信号の包絡線電圧Ｖenvを得るステップと、上記電力増
幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用いた双
曲線関数ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここで、ｖiは入
力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティングするステ
ップと、上記パラメータａ，ｂを用いた関数
【数１０】 （ここでｇは、上記電力増幅器の線形利得）のｘに上記
包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)を、振幅
補償値として算出するステップと、上記振幅補償値をも
とに上記被変調信号の振幅を変換するステップと、上記
変換後の被変調信号を上記電力増幅器へ入力するステッ
プとを備える歪補償方法を提供する。
包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)を、振幅
補償値として算出するステップと、上記振幅補償値をも
とに上記被変調信号の振幅を変換するステップと、上記
変換後の被変調信号を上記電力増幅器へ入力するステッ
プとを備える歪補償方法を提供する。
【００２１】さらに、他の発明によれば、電力増幅器の
前段で歪補償を行う歪補償方法において、被変調信号を
検波して、その包絡線信号の第１の包絡線電圧を得るス
テップと、上記電力増幅器の電圧入出力特性を、所定の
パラメータを用いた第１の関数にフィッティングさせる
ステップと、上記フィッティング後の上記パラメータと
上記電力増幅器の線形利得とで構成される第２の関数に
上記第１の包絡線電圧を代入して振幅補償値を算出する
ステップと、上記振幅補償値をもとに上記被変調信号の
振幅を変換するステップと、上記変換後の被変調信号を
入力したときの上記電力増幅器の出力を検波して、その
包絡線信号の第２の包絡線電圧を得るステップと、上記
振幅補償値の算出に用いた上記パラメータを含む第３の
関数に上記第１の包絡線電圧と上記第２の包絡線電圧を
代入して、これらのパラメータを更新するステップと、
上記更新後のパラメータを上記フィッティングに適用す
るステップとを備える歪補償方法が提供される。
前段で歪補償を行う歪補償方法において、被変調信号を
検波して、その包絡線信号の第１の包絡線電圧を得るス
テップと、上記電力増幅器の電圧入出力特性を、所定の
パラメータを用いた第１の関数にフィッティングさせる
ステップと、上記フィッティング後の上記パラメータと
上記電力増幅器の線形利得とで構成される第２の関数に
上記第１の包絡線電圧を代入して振幅補償値を算出する
ステップと、上記振幅補償値をもとに上記被変調信号の
振幅を変換するステップと、上記変換後の被変調信号を
入力したときの上記電力増幅器の出力を検波して、その
包絡線信号の第２の包絡線電圧を得るステップと、上記
振幅補償値の算出に用いた上記パラメータを含む第３の
関数に上記第１の包絡線電圧と上記第２の包絡線電圧を
代入して、これらのパラメータを更新するステップと、
上記更新後のパラメータを上記フィッティングに適用す
るステップとを備える歪補償方法が提供される。
【００２２】また、他の発明によれば、電力増幅器の前
段で歪補償を行う歪補償方法において、被変調信号を検
波して、その包絡線信号の第１の包絡線電圧Ｖenvを得
るステップと、上記電力増幅器の電圧入出力特性を、パ
ラメータａ，ｂを用いた双曲線関数ｖout＝ａ・tanh(ｂ
・ｖi)（ここで、ｖiは入力電圧、ｖoutは出力電圧）に
フィッティングするステップと、上記パラメータａ，ｂ
を用いた関数
段で歪補償を行う歪補償方法において、被変調信号を検
波して、その包絡線信号の第１の包絡線電圧Ｖenvを得
るステップと、上記電力増幅器の電圧入出力特性を、パ
ラメータａ，ｂを用いた双曲線関数ｖout＝ａ・tanh(ｂ
・ｖi)（ここで、ｖiは入力電圧、ｖoutは出力電圧）に
フィッティングするステップと、上記パラメータａ，ｂ
を用いた関数
【数１１】 （ここでｇは、上記電力増幅器の線形利得）のｘに上記
第１の包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)
を、振幅補償値として算出するステップと、上記振幅補
償値をもとに上記被変調信号の振幅を変換するステップ
と、上記変換後の被変調信号を入力したときの上記電力
増幅器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡
線電圧Ｖ'outenvを得るステップと、上記振幅補償値の
算出に用いたパラメータａ，ｂと、上記包絡線電圧Ｖ
env,Ｖ'outenvとから構成される第３の関数
第１の包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)
を、振幅補償値として算出するステップと、上記振幅補
償値をもとに上記被変調信号の振幅を変換するステップ
と、上記変換後の被変調信号を入力したときの上記電力
増幅器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡
線電圧Ｖ'outenvを得るステップと、上記振幅補償値の
算出に用いたパラメータａ，ｂと、上記包絡線電圧Ｖ
env,Ｖ'outenvとから構成される第３の関数
【数１２】 （ここでαは、定数）より、これらのパラメータａ，ｂ
の更新パラメータａnew,ｂnewを算出するステップと、
上記更新後のパラメータａnew,ｂnewを上記フィッティ
ングに適用するステップとを備える歪補償方法が提供さ
れる。
の更新パラメータａnew,ｂnewを算出するステップと、
上記更新後のパラメータａnew,ｂnewを上記フィッティ
ングに適用するステップとを備える歪補償方法が提供さ
れる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。 ［実施の形態１］図１は、本発明の実施の形態１に係る
歪補償装置を搭載した携帯通信端末装置の概略構成を示
すブロック図である。同図に示すように、本携帯通信端
末装置に入力された音声等は、ベースバンド処理部１へ
送られる。変調部２は直交変調器からなり、ベースバン
ド処理部１からのベースバンド信号と、発振器６からの
所定周波数の搬送波信号を乗算して、所定の変調処理を
行う。そして、変調部２より出力された高周波信号は、
歪補償装置３に入力され、そこで、後述する歪補償を受
けた後、電力増幅器４で増幅される。電力増幅された信
号は、アンテナ５より空間に送出される。
明の実施の形態を詳細に説明する。 ［実施の形態１］図１は、本発明の実施の形態１に係る
歪補償装置を搭載した携帯通信端末装置の概略構成を示
すブロック図である。同図に示すように、本携帯通信端
末装置に入力された音声等は、ベースバンド処理部１へ
送られる。変調部２は直交変調器からなり、ベースバン
ド処理部１からのベースバンド信号と、発振器６からの
所定周波数の搬送波信号を乗算して、所定の変調処理を
行う。そして、変調部２より出力された高周波信号は、
歪補償装置３に入力され、そこで、後述する歪補償を受
けた後、電力増幅器４で増幅される。電力増幅された信
号は、アンテナ５より空間に送出される。
【００２４】図２は、図１の携帯端末装置に搭載された
歪補償装置の構成を示すブロック図である。同図に示す
歪補償装置において、上述した直交変調器より出力され
た高周波信号Ｖrf（瞬時値）は、カプラ１０１（同一信
号を多方向へ分岐させる機能を有する）により、それぞ
れ可変利得部１０２と検波器１０５に入力される。検波
器１０５は、入力された高周波信号Ｖrfの包絡線電力レ
ベルを、電圧Ｖenv（包絡線信号）として出力する。こ
の電圧Ｖenvは、振幅補償値計算部１０６と位相補償ル
ックアップテーブル（ＬＵＴ）部１０７それぞれに入力
される。
歪補償装置の構成を示すブロック図である。同図に示す
歪補償装置において、上述した直交変調器より出力され
た高周波信号Ｖrf（瞬時値）は、カプラ１０１（同一信
号を多方向へ分岐させる機能を有する）により、それぞ
れ可変利得部１０２と検波器１０５に入力される。検波
器１０５は、入力された高周波信号Ｖrfの包絡線電力レ
ベルを、電圧Ｖenv（包絡線信号）として出力する。こ
の電圧Ｖenvは、振幅補償値計算部１０６と位相補償ル
ックアップテーブル（ＬＵＴ）部１０７それぞれに入力
される。
【００２５】振幅補償値計算部１０６は、後述する補償
関数ｆに包絡線信号Ｖenvを代入して、補償レベルを計
算した後、その計算結果を、変換情報として可変利得部
１０２に入力する。可変利得部１０２は一種の増幅器で
あり、入力された変換情報をもとに、入力信号Ｖrfを振
幅補償信号Ｖ'rfに変換し、その信号Ｖ'rfを移相器１０
３へ送る。
関数ｆに包絡線信号Ｖenvを代入して、補償レベルを計
算した後、その計算結果を、変換情報として可変利得部
１０２に入力する。可変利得部１０２は一種の増幅器で
あり、入力された変換情報をもとに、入力信号Ｖrfを振
幅補償信号Ｖ'rfに変換し、その信号Ｖ'rfを移相器１０
３へ送る。
【００２６】位相補償ＬＵＴ部１０７は、具体的には、
読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を用いたテーブルであ
り、上記の包絡線信号Ｖenvと一対一に対応するデータ
を保持している。そして、このテーブルより、入力され
た包絡線信号Ｖenvに従って、ＲＯＭのメモリアドレス
に対応する位相値θを抽出する。
読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を用いたテーブルであ
り、上記の包絡線信号Ｖenvと一対一に対応するデータ
を保持している。そして、このテーブルより、入力され
た包絡線信号Ｖenvに従って、ＲＯＭのメモリアドレス
に対応する位相値θを抽出する。
【００２７】なお、位相補償ＬＵＴ部１０７に格納され
ているデータは、あらかじめ特性の分かっている増幅器
の実測値より得た位相に基づくものである。また、位相
補償ＬＵＴ部１０７より抽出された位相値は、ディジタ
ル形式の信号であるため、その位相値を、以降の処理で
必要なアナログ形式の信号とすべく、位相補償ＬＵＴ部
１０７の出力側には、不図示のディジタル／アナログ変
換器が設けられている。
ているデータは、あらかじめ特性の分かっている増幅器
の実測値より得た位相に基づくものである。また、位相
補償ＬＵＴ部１０７より抽出された位相値は、ディジタ
ル形式の信号であるため、その位相値を、以降の処理で
必要なアナログ形式の信号とすべく、位相補償ＬＵＴ部
１０７の出力側には、不図示のディジタル／アナログ変
換器が設けられている。
【００２８】位相補償ＬＵＴ部１０７より抽出され、ア
ナログ信号形式に変換された位相値θは、移相器１０３
へ入力される。その結果、移相器１０３は、既に振幅補
償された信号である振幅補償信号Ｖ'rfの位相を、位相
値θだけ変化させ（つまり、位相をアナログ的に所定角
度、回す）、変化後の信号Ｖ''rfを歪補償データとす
る。
ナログ信号形式に変換された位相値θは、移相器１０３
へ入力される。その結果、移相器１０３は、既に振幅補
償された信号である振幅補償信号Ｖ'rfの位相を、位相
値θだけ変化させ（つまり、位相をアナログ的に所定角
度、回す）、変化後の信号Ｖ''rfを歪補償データとす
る。
【００２９】このように増幅器１０４へは、振幅および
位相が補償された歪補償データ（Ｖ''rf）が入力される
ので、増幅器の有する非線形性が打ち消され、増幅器か
らは、その線形性を保持した出力Ｖoutが得られる。
位相が補償された歪補償データ（Ｖ''rf）が入力される
ので、増幅器の有する非線形性が打ち消され、増幅器か
らは、その線形性を保持した出力Ｖoutが得られる。
【００３０】次に、本実施の形態に係る振幅補償に用い
る関数fについて説明する。ここでは、増幅器（電力増
幅器）への電圧振幅入力をｖiとしたとき、増幅器の出
力電圧がａ・tanh(ｂ・ｖi)となるように、パラメータ
ａ，ｂを用いて、あらかじめ同定しておく。そのとき関
数fは、補償部（上述した振幅補償値計算部１０６な
ど）への入力電圧振幅をｖ、歪補償後の増幅器の線形利
得をｇとしたとき、その出力が、
る関数fについて説明する。ここでは、増幅器（電力増
幅器）への電圧振幅入力をｖiとしたとき、増幅器の出
力電圧がａ・tanh(ｂ・ｖi)となるように、パラメータ
ａ，ｂを用いて、あらかじめ同定しておく。そのとき関
数fは、補償部（上述した振幅補償値計算部１０６な
ど）への入力電圧振幅をｖ、歪補償後の増幅器の線形利
得をｇとしたとき、その出力が、
【数１３】 となる関数である。このとき、補償部からの出力ｆ(ｖ)
は、増幅器の入力（上記のｖi）と考えられるので、ａ
・tanh(ｂ・ｆ(ｖ))＝ｇ・ｖとなる性質を持っている。
は、増幅器の入力（上記のｖi）と考えられるので、ａ
・tanh(ｂ・ｆ(ｖ))＝ｇ・ｖとなる性質を持っている。
【００３１】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用
いた双曲線関数で表される数式にフィッティングし、こ
れらのパラメータで構成される関数に入力信号の包絡線
電圧を代入して補償電圧振幅を算出した後、入力信号
を、この補償電圧振幅に変換して得た振幅補償信号電圧
を歪補償データとして増幅器に入力することで、その増
幅器の有する非線形性をキャンセルして増幅器の線形性
を保持でき、結果として、直交復調器を備えることな
く、簡単な回路構成で高精度の振幅歪補償を実現でき
る。
ば、増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用
いた双曲線関数で表される数式にフィッティングし、こ
れらのパラメータで構成される関数に入力信号の包絡線
電圧を代入して補償電圧振幅を算出した後、入力信号
を、この補償電圧振幅に変換して得た振幅補償信号電圧
を歪補償データとして増幅器に入力することで、その増
幅器の有する非線形性をキャンセルして増幅器の線形性
を保持でき、結果として、直交復調器を備えることな
く、簡単な回路構成で高精度の振幅歪補償を実現でき
る。
【００３２】また、あらかじめテーブルに格納された、
入力信号の包絡線電圧と一対一に対応する位相値から、
検波で得た包絡線電圧に対応する位相値を抽出して、振
幅補償後の信号電圧の位相を、この位相値だけ変化させ
た信号を増幅器に入力することで、振幅補償のみならず
位相をも考慮に入れて、増幅器の非線形性をキャンセル
できるという効果がある。
入力信号の包絡線電圧と一対一に対応する位相値から、
検波で得た包絡線電圧に対応する位相値を抽出して、振
幅補償後の信号電圧の位相を、この位相値だけ変化させ
た信号を増幅器に入力することで、振幅補償のみならず
位相をも考慮に入れて、増幅器の非線形性をキャンセル
できるという効果がある。
【００３３】［実施の形態２］以下、本発明に係る実施
の形態２について説明する。図３は、本実施の形態２に
係る歪補償装置の構成を示すブロック図である。なお、
ここでも、本歪補償装置を搭載した装置としては、図１
に示す、上記実施の形態１に例示した携帯通信端末装置
を想定できる。
の形態２について説明する。図３は、本実施の形態２に
係る歪補償装置の構成を示すブロック図である。なお、
ここでも、本歪補償装置を搭載した装置としては、図１
に示す、上記実施の形態１に例示した携帯通信端末装置
を想定できる。
【００３４】本歪補償装置を搭載した携帯通信端末装置
の直交変調器より出力された高周波信号Ｖrfは、図３に
示すように、カプラ２０１によって、可変利得部２０２
と検波器２０６それぞれに入力される。検波器２０６か
らは、信号Ｖrfの包絡線電力レベルが包絡線電圧Ｖenv
として出力され、それが、振幅補償値計算部２０７、位
相補償ＬＵＴ部２０８、係数更新部２０９それぞれに入
力される。
の直交変調器より出力された高周波信号Ｖrfは、図３に
示すように、カプラ２０１によって、可変利得部２０２
と検波器２０６それぞれに入力される。検波器２０６か
らは、信号Ｖrfの包絡線電力レベルが包絡線電圧Ｖenv
として出力され、それが、振幅補償値計算部２０７、位
相補償ＬＵＴ部２０８、係数更新部２０９それぞれに入
力される。
【００３５】振幅補償値計算部２０７では、包絡線電圧
Ｖenvが、後述する補償関数fに代入され、補償レベルを
計算した後、それが変換情報として可変利得部２０２に
入力される。可変利得部２０２は、入力された変換情報
をもとに、上記の入力信号Ｖ rfを振幅補償信号Ｖ'rfに
変換する。
Ｖenvが、後述する補償関数fに代入され、補償レベルを
計算した後、それが変換情報として可変利得部２０２に
入力される。可変利得部２０２は、入力された変換情報
をもとに、上記の入力信号Ｖ rfを振幅補償信号Ｖ'rfに
変換する。
【００３６】位相補償ＬＵＴ部２０８は、具体的には、
不揮発性のメモリであるＲＯＭを用いたテーブルで構成
されており、包絡線電圧Ｖenvと一対一に対応するデー
タを保持している。そして、このテーブルから、入力さ
れた包絡線電圧Ｖenvに対応する位相値θを抽出して、
それを移相器２０３に出力する。その結果、移相器２０
３は、可変利得部２０２からの出力信号Ｖ'rfに対し
て、その位相をθだけ変化させ、変化後の信号Ｖ''rfを
歪補償データとして増幅器２０４へ入力する。
不揮発性のメモリであるＲＯＭを用いたテーブルで構成
されており、包絡線電圧Ｖenvと一対一に対応するデー
タを保持している。そして、このテーブルから、入力さ
れた包絡線電圧Ｖenvに対応する位相値θを抽出して、
それを移相器２０３に出力する。その結果、移相器２０
３は、可変利得部２０２からの出力信号Ｖ'rfに対し
て、その位相をθだけ変化させ、変化後の信号Ｖ''rfを
歪補償データとして増幅器２０４へ入力する。
【００３７】増幅器２０４の出力側には、カプラ２０５
が接続されており、増幅器出力Ｖou tを二方向へ分け
る。すなわち、この信号Ｖoutは、携帯端末装置の最終
送信段（不図示）と減衰器２１０とに入力され、減衰器
２１０で、入力信号と同じ電力レベルにまで減衰された
後、信号Ｖ'outとして検波器２１１に入力される。検波
器２１１は、減衰後の信号Ｖ'outを包絡線電圧Ｖ'
outenvに変換する。
が接続されており、増幅器出力Ｖou tを二方向へ分け
る。すなわち、この信号Ｖoutは、携帯端末装置の最終
送信段（不図示）と減衰器２１０とに入力され、減衰器
２１０で、入力信号と同じ電力レベルにまで減衰された
後、信号Ｖ'outとして検波器２１１に入力される。検波
器２１１は、減衰後の信号Ｖ'outを包絡線電圧Ｖ'
outenvに変換する。
【００３８】包絡線電圧Ｖ'outenvと、上述した入力信
号の包絡線電圧Ｖenvは、ともに係数更新部２０９に入
力され、上記の実施の形態１におけるパラメータと同じ
フィッテングパラメータａ，ｂを、残留歪が減少するよ
うにＬＭＳ(Least Mean Square：最小二乗)法を用いて
計算し、それらを図３に示すように、ａnew，ｂnewとし
て振幅補償値計算部２０７へ送って、パラメータａ，ｂ
を更新する。
号の包絡線電圧Ｖenvは、ともに係数更新部２０９に入
力され、上記の実施の形態１におけるパラメータと同じ
フィッテングパラメータａ，ｂを、残留歪が減少するよ
うにＬＭＳ(Least Mean Square：最小二乗)法を用いて
計算し、それらを図３に示すように、ａnew，ｂnewとし
て振幅補償値計算部２０７へ送って、パラメータａ，ｂ
を更新する。
【００３９】次に、本実施の形態２に係る歪補償動作・
原理について説明する。最初に、振幅補償について説明
する。図４は、電力増幅器の代表的な入出力特性（振幅
特性および位相特性）を示しており、実線で示す特性
が、歪補償前の増幅器の特性である。振幅特性について
は、増幅器の入力電圧が図４のＡである場合、その出力
電圧はＢとなる。
原理について説明する。最初に、振幅補償について説明
する。図４は、電力増幅器の代表的な入出力特性（振幅
特性および位相特性）を示しており、実線で示す特性
が、歪補償前の増幅器の特性である。振幅特性について
は、増幅器の入力電圧が図４のＡである場合、その出力
電圧はＢとなる。
【００４０】しかし、増幅器の振幅特性が線形（図中、
点線で示す特性）ならば、出力電圧はＢ' となる。そこ
で、入力Ａの代わりに入力Ａ'を用いれば、その出力電
圧はＢ'となり、線形特性に従った出力となるため、振
幅歪みが生じない。本実施の形態では、ＡからＡ'へ変
換するための関数として、後述するｆを用いる。
点線で示す特性）ならば、出力電圧はＢ' となる。そこ
で、入力Ａの代わりに入力Ａ'を用いれば、その出力電
圧はＢ'となり、線形特性に従った出力となるため、振
幅歪みが生じない。本実施の形態では、ＡからＡ'へ変
換するための関数として、後述するｆを用いる。
【００４１】次に、位相補償手段としての位相補償ＬＵ
Ｔ部２０８で用いる、電圧振幅値（包絡線電圧）と一対
一に対応する位相値を保持しているテーブルについて説
明する。図４に示す位相特性の内、実線は、歪補償前の
電力増幅器の位相特性である。同図に示すように、入力
電圧がＡの場合、その出力の位相（通過位相）はＤとな
るが、増幅器の位相特性が線形ならば、その出力位相は
Ｄ''となる。
Ｔ部２０８で用いる、電圧振幅値（包絡線電圧）と一対
一に対応する位相値を保持しているテーブルについて説
明する。図４に示す位相特性の内、実線は、歪補償前の
電力増幅器の位相特性である。同図に示すように、入力
電圧がＡの場合、その出力の位相（通過位相）はＤとな
るが、増幅器の位相特性が線形ならば、その出力位相は
Ｄ''となる。
【００４２】そこで、本実施の形態では、増幅器入力の
位相を、あらかじめ図４の一点鎖線上にあるＤ'に偏移
させることにより、増幅器を通過した後の出力位相が
Ｄ''となるようにして、出力に位相ひずみが生じないよ
うにする。そのため、ここでは、全入力範囲に渡り、例
えば、入力Ａに対して、図４に示す位相特性の内、一点
鎖線上にある位相Ｄ'をデータとして格納するテーブル
を、上述した電圧振幅値と一対一に対応させた補償位相
値を有するテーブルとする。
位相を、あらかじめ図４の一点鎖線上にあるＤ'に偏移
させることにより、増幅器を通過した後の出力位相が
Ｄ''となるようにして、出力に位相ひずみが生じないよ
うにする。そのため、ここでは、全入力範囲に渡り、例
えば、入力Ａに対して、図４に示す位相特性の内、一点
鎖線上にある位相Ｄ'をデータとして格納するテーブル
を、上述した電圧振幅値と一対一に対応させた補償位相
値を有するテーブルとする。
【００４３】以下、本実施の形態で用いる補償関数ｆに
ついて詳細に説明する。増幅器の入力電圧をｖin，出力
電圧をｖout，線形ゲインをｇとしたとき、上述したパ
ラメータａ，ｂを用いて、あらかじめ増幅器の電圧入出
力特性を双曲線正接関数ｖou t＝ａ・tanh(ｂ・ｖin)に
フィッティングする。
ついて詳細に説明する。増幅器の入力電圧をｖin，出力
電圧をｖout，線形ゲインをｇとしたとき、上述したパ
ラメータａ，ｂを用いて、あらかじめ増幅器の電圧入出
力特性を双曲線正接関数ｖou t＝ａ・tanh(ｂ・ｖin)に
フィッティングする。
【００４４】図５は、実際の電力増幅器にフィッティン
グした際の様子を示している。同図において、菱形の点
が、実際の増幅器の出力であり、実線がフィッティング
した関数のグラフである。上記実施の形態１において述
べたように、歪補償を実現するには、増幅器の線形ゲイ
ンをｇとしたとき、ａ・tanh(ｂ・ｆ(ｖ))＝ｇ・ｖとな
るような関数ｆ(ｖ)を求めることが必要となる。これ
は、数学的には、関数ｙ＝ａ・tanh(ｂ・ｘ)の、ｙ＝ｇ
・ｘに対して対称な逆関数を求めることに相当する。
グした際の様子を示している。同図において、菱形の点
が、実際の増幅器の出力であり、実線がフィッティング
した関数のグラフである。上記実施の形態１において述
べたように、歪補償を実現するには、増幅器の線形ゲイ
ンをｇとしたとき、ａ・tanh(ｂ・ｆ(ｖ))＝ｇ・ｖとな
るような関数ｆ(ｖ)を求めることが必要となる。これ
は、数学的には、関数ｙ＝ａ・tanh(ｂ・ｘ)の、ｙ＝ｇ
・ｘに対して対称な逆関数を求めることに相当する。
【００４５】この逆関数は、解析的に求めることがで
き、その結果は、
き、その結果は、
【数１４】 となる。
【００４６】次に、関数ｆ(ｘ)のパラメータａ，ｂを用
いた適応補償について説明する。電力増幅器の利得は、
温度変化などにより、飽和領域のレベルなどが上下する
ことが知られている。図６は、双曲線正接関数のパラメ
ータ変動に対する特性図であり、具体的には、ｙ＝ａ・
tanh(ｂ・ｘ)のａ，ｂを変えたときの特性を表わすグラ
フである。
いた適応補償について説明する。電力増幅器の利得は、
温度変化などにより、飽和領域のレベルなどが上下する
ことが知られている。図６は、双曲線正接関数のパラメ
ータ変動に対する特性図であり、具体的には、ｙ＝ａ・
tanh(ｂ・ｘ)のａ，ｂを変えたときの特性を表わすグラ
フである。
【００４７】図６において、曲線６０は、パラメータを
ａ＝７．５，ｂ＝２．０としたときの特性グラフであ
り、曲線６１，６２は、ａを±０．３，ｂを±０．１変
動させたときの特性、すなわち、曲線６１が、ａ＝７．
８，ｂ＝２．１としたとき、曲線６２が、ａ＝７．２，
ｂ＝１．９とした場合のグラフである。これらの曲線
は、実際の増幅器の利得変動特性によく合致している。
ａ＝７．５，ｂ＝２．０としたときの特性グラフであ
り、曲線６１，６２は、ａを±０．３，ｂを±０．１変
動させたときの特性、すなわち、曲線６１が、ａ＝７．
８，ｂ＝２．１としたとき、曲線６２が、ａ＝７．２，
ｂ＝１．９とした場合のグラフである。これらの曲線
は、実際の増幅器の利得変動特性によく合致している。
【００４８】そこで、本実施の形態２では、双曲線正接
関数の特性を適応補償に利用する。具体的には、ＬＭＳ
法を用いて、最適なパラメータａ，ｂを計算する。上述
したように、図３の係数更新部２０９には、入力信号の
包絡線電圧Ｖenvと、出力信号の包絡線電圧Ｖ'
outenvと、振幅補償値計算部２０７で用いられているパ
ラメータａ，ｂが入力される。ここで、誤差Ｅとして、
関数の特性を適応補償に利用する。具体的には、ＬＭＳ
法を用いて、最適なパラメータａ，ｂを計算する。上述
したように、図３の係数更新部２０９には、入力信号の
包絡線電圧Ｖenvと、出力信号の包絡線電圧Ｖ'
outenvと、振幅補償値計算部２０７で用いられているパ
ラメータａ，ｂが入力される。ここで、誤差Ｅとして、
【数１５】 を考える。
【００４９】歪補償が効果的に作動し、出力信号に残留
歪がないならば、上記の誤差Ｅは０に等しい。しかし、
温度変動などにより、適切なパラメータａ，ｂで歪補償
が行われていなければ、増幅器の出力信号にも歪が残留
し、誤差Ｅは０ではなくなる。そこで、この誤差Ｅをも
とに、最適なパラメータａ，ｂをリアルタイムに更新す
るため、本実施の形態ではＬＭＳ法を用いる。
歪がないならば、上記の誤差Ｅは０に等しい。しかし、
温度変動などにより、適切なパラメータａ，ｂで歪補償
が行われていなければ、増幅器の出力信号にも歪が残留
し、誤差Ｅは０ではなくなる。そこで、この誤差Ｅをも
とに、最適なパラメータａ，ｂをリアルタイムに更新す
るため、本実施の形態ではＬＭＳ法を用いる。
【００５０】ＬＭＳ法では、誤差Ｅを決定するパラメー
タａ，ｂのリアルタイムな更新に、
タａ，ｂのリアルタイムな更新に、
【数１６】 という計算式を用いる。
【００５１】本実施の形態では、上述のように誤差Ｅに
ついては、［数１５］で示す関係があるので、
ついては、［数１５］で示す関係があるので、
【数１７】 となる。
【００５２】ここで、適当な小さい定数αを用いて、上
記の計算式を離散化すると、パラメータの更新式とし
て、
記の計算式を離散化すると、パラメータの更新式とし
て、
【数１８】 を得る。
【００５３】本実施の形態に係る歪補償においては、こ
のようにして得られた更新パラメータａnew，ｂnewを、
図３に示すように、係数更新部２０９から振幅補償値計
算部２０７へ送ることで、以降の振幅補償値計算に必要
なパラメータａ，ｂを更新する。
のようにして得られた更新パラメータａnew，ｂnewを、
図３に示すように、係数更新部２０９から振幅補償値計
算部２０７へ送ることで、以降の振幅補償値計算に必要
なパラメータａ，ｂを更新する。
【００５４】そこで、本実施の形態に係る歪補償を電力
増幅器に適用した場合、その効果がどのように現れるか
を、電力増幅器からの出力波形をもとに検討してみる。
図７は、振幅位相歪みを持つ電力増幅器、つまり、歪補
償なしの電力増幅器に、ＯＱＰＳＫ信号（実際のＣＤＭ
Ａ方式（ｃｄｍａＯｎｅ）による信号）を入力して得た
出力のスペクトラム（実測値ではなく、シミュレーショ
ン値）である。同図において、縦軸は信号パワーを、横
軸は周波数を示しており、矩形部分の幅は、１．２５Ｍ
Ｈｚである。また、同図の波形の頂上部（中心周波数）
と肩部分のレベル差で示される隣接チャネル漏洩電力比
（ＡＣＰＲ）は、−３２ｄＢｃである。
増幅器に適用した場合、その効果がどのように現れるか
を、電力増幅器からの出力波形をもとに検討してみる。
図７は、振幅位相歪みを持つ電力増幅器、つまり、歪補
償なしの電力増幅器に、ＯＱＰＳＫ信号（実際のＣＤＭ
Ａ方式（ｃｄｍａＯｎｅ）による信号）を入力して得た
出力のスペクトラム（実測値ではなく、シミュレーショ
ン値）である。同図において、縦軸は信号パワーを、横
軸は周波数を示しており、矩形部分の幅は、１．２５Ｍ
Ｈｚである。また、同図の波形の頂上部（中心周波数）
と肩部分のレベル差で示される隣接チャネル漏洩電力比
（ＡＣＰＲ）は、−３２ｄＢｃである。
【００５５】図８は、本実施の形態に係る歪補償を行っ
た電力増幅器に、図７に示す場合と同じＯＱＰＳＫ信号
を入力して得られた、電力増幅器の出力スペクトラム
（同じくシミュレーション値）である。同図に示す例に
おけるＡＣＰＲは、−５５ｄＢｃであり、増幅器に歪補
償を施していない、図７に示す例と比べて、ＡＣＰＲに
関し、−３２−（−５５）＝２３ｄＢの改善がなされて
いる。
た電力増幅器に、図７に示す場合と同じＯＱＰＳＫ信号
を入力して得られた、電力増幅器の出力スペクトラム
（同じくシミュレーション値）である。同図に示す例に
おけるＡＣＰＲは、−５５ｄＢｃであり、増幅器に歪補
償を施していない、図７に示す例と比べて、ＡＣＰＲに
関し、−３２−（−５５）＝２３ｄＢの改善がなされて
いる。
【００５６】以上説明したように、本実施の形態２によ
れば、あらかじめ増幅器の電圧入出力特性を所定の双曲
線正接関数で同定しておき、そのパラメータａ，ｂの変
動を実際の増幅器の利得変動特性として、双曲線正接関
数の特性を適応補償に利用することで、例えば、温度変
化などで増幅器の特性が変化し、歪が増加しても、これ
らのパラメータａ，ｂの値が歪を打ち消すように更新さ
れるため、常に、増幅器の状況に合致した最新のパラメ
ータで、その増幅器の歪みを補償できるという効果があ
る。
れば、あらかじめ増幅器の電圧入出力特性を所定の双曲
線正接関数で同定しておき、そのパラメータａ，ｂの変
動を実際の増幅器の利得変動特性として、双曲線正接関
数の特性を適応補償に利用することで、例えば、温度変
化などで増幅器の特性が変化し、歪が増加しても、これ
らのパラメータａ，ｂの値が歪を打ち消すように更新さ
れるため、常に、増幅器の状況に合致した最新のパラメ
ータで、その増幅器の歪みを補償できるという効果があ
る。
【００５７】また、本実施の形態においても、あらかじ
めテーブルに格納された、入力信号の包絡線電圧と一対
一に対応する位相値から、検波で得た包絡線電圧に対応
する位相値を抽出し、この位相値だけ、振幅補償後の信
号電圧の位相を変化させた信号を増幅器に入力するの
で、増幅器の非線形性を容易にキャンセルできるという
効果がある。
めテーブルに格納された、入力信号の包絡線電圧と一対
一に対応する位相値から、検波で得た包絡線電圧に対応
する位相値を抽出し、この位相値だけ、振幅補償後の信
号電圧の位相を変化させた信号を増幅器に入力するの
で、増幅器の非線形性を容易にキャンセルできるという
効果がある。
【００５８】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
において、種々変形が可能である。例えば、上述した各
実施の形態において、振幅補償値の算出やテーブルから
の位相値の抽出を、ディジタル・シグナル・プロセッサ
やマイクロプロセッサを用いて、あらかじめ設定された
プログラム・シーケンスに従って実行するようにしても
よい。
定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
において、種々変形が可能である。例えば、上述した各
実施の形態において、振幅補償値の算出やテーブルから
の位相値の抽出を、ディジタル・シグナル・プロセッサ
やマイクロプロセッサを用いて、あらかじめ設定された
プログラム・シーケンスに従って実行するようにしても
よい。
【００５９】また、言うまでもなく、これらの振幅補償
値の算出や位相値の抽出を、一般的な汎用の論理回路、
あるいはカスタマイズされた論理回路を用いて実現して
もよい。
値の算出や位相値の抽出を、一般的な汎用の論理回路、
あるいはカスタマイズされた論理回路を用いて実現して
もよい。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用
いた第１の関数にフィッティングさせ、フィッティング
後のパラメータと電力増幅器の線形利得とで構成される
第２の関数に、被変調信号を検波して得た包絡線信号の
包絡線電圧を代入し、得られた振幅補償値をもとに被変
調信号の振幅を変換して、その被変調信号を電力増幅器
へ入力するので、精度の高い振幅歪補償が可能となる。
電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータを用
いた第１の関数にフィッティングさせ、フィッティング
後のパラメータと電力増幅器の線形利得とで構成される
第２の関数に、被変調信号を検波して得た包絡線信号の
包絡線電圧を代入し、得られた振幅補償値をもとに被変
調信号の振幅を変換して、その被変調信号を電力増幅器
へ入力するので、精度の高い振幅歪補償が可能となる。
【００６１】また、他の発明によれば、電力増幅器の電
圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用いた双曲線関数
ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ｖiは入力電圧、ｖoutは出
力電圧）にフィッティングし、これらのパラメータａ，
ｂを用いた関数ｆ(ｘ)＝｛−１／（２ｂ）｝ｌｏｇ
｛（ａ−ｇｘ）／（ａ＋ｇｘ）｝（ｇは、電力増幅器の
線形利得）のｘに包絡線電圧Ｖenvを代入して得たｆ(Ｖ
env)を、振幅補償値として算出した後、この振幅補償値
をもとに被変調信号の振幅を変換するので、数学的に厳
密な逆特性を使用して振幅補償値を算出することにな
り、高精度の振幅歪補償が可能となる。
圧入出力特性を、パラメータａ，ｂを用いた双曲線関数
ｖout＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ｖiは入力電圧、ｖoutは出
力電圧）にフィッティングし、これらのパラメータａ，
ｂを用いた関数ｆ(ｘ)＝｛−１／（２ｂ）｝ｌｏｇ
｛（ａ−ｇｘ）／（ａ＋ｇｘ）｝（ｇは、電力増幅器の
線形利得）のｘに包絡線電圧Ｖenvを代入して得たｆ(Ｖ
env)を、振幅補償値として算出した後、この振幅補償値
をもとに被変調信号の振幅を変換するので、数学的に厳
密な逆特性を使用して振幅補償値を算出することにな
り、高精度の振幅歪補償が可能となる。
【００６２】また、本発明では、振幅歪補償などをＲＦ
段（無線周波数帯）で行っているため、適応補償装置を
構成する際、無線通信系の送信部において直交変調器な
どの大規模な回路を必要とせず、電流消費の小さい、小
規模の回路で構成が可能となり、その増幅効率改善の効
果は絶大なものとなる。
段（無線周波数帯）で行っているため、適応補償装置を
構成する際、無線通信系の送信部において直交変調器な
どの大規模な回路を必要とせず、電流消費の小さい、小
規模の回路で構成が可能となり、その増幅効率改善の効
果は絶大なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る歪補償装置を搭
載した携帯端末装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
載した携帯端末装置の概略構成を示すブロック図であ
る。
【図２】 実施の形態１に係る歪補償装置の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】 本発明の実施の形態２に係る歪補償装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図４】 電力増幅器の代表的な入出力特性（振幅特性
および位相特性）を示す図である。
および位相特性）を示す図である。
【図５】 実際の電力増幅器にフィッティングした際の
様子を示す図である。
様子を示す図である。
【図６】 双曲線正接関数のパラメータ変動に対する特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図７】 振幅位相歪みを持つ電力増幅器に信号を入力
して得た出力のスペクトラムである。
して得た出力のスペクトラムである。
【図８】 歪補償を行った電力増幅器の出力スペクトラ
ムを示す図である。
ムを示す図である。
【図９】 従来の歪補償回路の概略構成を示すブロック
図である。
図である。
【図１０】 図９における歪補償部の詳細構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１…ベースバンド処理部、２…変調部、３…歪補償装
置、４…電力増幅器、５…アンテナ、６…発振器、１０
１，２０１…カプラ、１０２…可変利得部、１０５…検
波器、１０６…振幅補償値計算部、１０７，２０８…位
相補償ＬＵＴ部、２０２…可変利得部、２０３…移相
器、２０４…増幅器、２０６…検波器、２０７…振幅補
償値計算部、２０９…係数更新部、２１０…減衰器、２
１１…検波器
置、４…電力増幅器、５…アンテナ、６…発振器、１０
１，２０１…カプラ、１０２…可変利得部、１０５…検
波器、１０６…振幅補償値計算部、１０７，２０８…位
相補償ＬＵＴ部、２０２…可変利得部、２０３…移相
器、２０４…増幅器、２０６…検波器、２０７…振幅補
償値計算部、２０９…係数更新部、２１０…減衰器、２
１１…検波器
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA41 CA21 CA36 CA92 DN02 FA01 FA19 KA00 KA16 KA23 KA32 KA33 KA34 KA53 KA55 SA14 TA01 TA02 TA03 5J091 AA01 AA41 CA21 CA36 CA92 FA01 FA19 KA00 KA16 KA23 KA32 KA33 KA34 KA53 KA55 SA14 TA01 TA02 TA03 5K004 AA08 JF04
Claims (16)
- 【請求項１】 電力増幅器の前段に接続される歪補償装
置において、 被変調信号を検波して包絡線信号の包絡線電圧を得る手
段と、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータ
を用いた第１の関数にフィッティングさせる手段と、 前記フィッティング後の前記パラメータと前記電力増幅
器の線形利得とで構成される第２の関数に前記包絡線電
圧を代入して振幅補償値を算出する手段と、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
る手段と、 前記変換後の被変調信号を前記電力増幅器へ入力する手
段とを備えることを特徴とする歪補償装置。 - 【請求項２】 電力増幅器の前段に接続される歪補償装
置において、 被変調信号を検波して包絡線信号の包絡線電圧Ｖenvを
得る手段と、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂ
を用いた双曲線関数ｖ out＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここ
で、ｖiは入力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティン
グする手段と、 前記パラメータａ，ｂを用いた関数 【数１】 （ここでｇは、前記電力増幅器の線形利得）のｘに前記
包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)を、振幅
補償値として算出する手段と、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
る手段と、 前記変換後の被変調信号を前記電力増幅器へ入力する手
段とを備えることを特徴とする歪補償装置。 - 【請求項３】 さらに、複数の包絡線電圧に対応する複
数の位相値を格納する手段と、 前記複数の位相値より、前記包絡線信号の包絡線電圧に
対応する位相値θを抽出する手段と、 前記抽出された位相値θ分、前記被変調信号の位相を変
化させる手段とを備えることを特徴とする請求項１また
は２記載の歪補償装置。 - 【請求項４】 電力増幅器の前段に接続される歪補償装
置において、 被変調信号を検波して、その包絡線信号の第１の包絡線
電圧を得る手段と、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータ
を用いた第１の関数にフィッティングさせる手段と、 前記フィッティング後の前記パラメータと前記電力増幅
器の線形利得とで構成される第２の関数に前記第１の包
絡線電圧を代入して振幅補償値を算出する手段と、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
る手段と、 前記変換後の被変調信号を入力したときの前記電力増幅
器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電
圧を得る手段と、 前記振幅補償値の算出に用いた前記パラメータを含む第
３の関数に前記第１の包絡線電圧と前記第２の包絡線電
圧を代入して、これらのパラメータを更新する手段とを
備え、 前記更新後のパラメータを前記フィッティングに適用す
ることを特徴とする歪補償装置。 - 【請求項５】 電力増幅器の前段に接続される歪補償装
置において、 被変調信号を検波して、その包絡線信号の第１の包絡線
電圧Ｖenvを得る手段と、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂ
を用いた双曲線関数ｖ out＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここ
で、ｖiは入力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティン
グする手段と、 前記パラメータａ，ｂを用いた関数 【数２】 （ここでｇは、前記電力増幅器の線形利得）のｘに前記
第１の包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)
を、振幅補償値として算出する手段と、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
る手段と、 前記変換後の被変調信号を入力したときの前記電力増幅
器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電
圧Ｖ'outenvを得る手段と、 前記振幅補償値の算出に用いたパラメータａ，ｂと、前
記包絡線電圧Ｖenv,Ｖ'outenvとから構成される第３の
関数 【数３】 （ここでαは、定数）より、これらのパラメータａ，ｂ
の更新パラメータａnew,ｂnewを算出する手段とを備
え、 前記更新後のパラメータａnew,ｂnewを前記フィッティ
ングに適用することを特徴とする歪補償装置。 - 【請求項６】 さらに、複数の包絡線電圧に対応する複
数の位相値を格納する手段と、 前記複数の位相値より、前記第１の包絡線電圧に対応す
る位相値θを抽出する手段と、 前記抽出された位相値θ分、前記被変調信号の位相を変
化させる手段とを備えることを特徴とする請求項４また
は５記載の歪補償装置。 - 【請求項７】 前記振幅補償値の算出および／または前
記位相値の抽出を、ディジタル・シグナル・プロセッサ
を用いて行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の歪補償装置。 - 【請求項８】 前記振幅補償値の算出および／または前
記位相値の抽出を、論理回路を用いて実現することを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歪補償装
置。 - 【請求項９】 前記振幅補償値と更新パラメータの算
出、および／または前記位相値の抽出を、ディジタル・
シグナル・プロセッサを用いて行うことを特徴とする請
求項４乃至６のいずれかに記載の歪補償装置。 - 【請求項１０】 前記振幅補償値と更新パラメータの算
出、および／または前記位相値の抽出を、論理回路を用
いて実現することを特徴とする請求項４乃至６のいずれ
かに記載の歪補償装置。 - 【請求項１１】 電力増幅器の前段で歪補償を行う歪補
償方法において、 被変調信号を検波して包絡線信号の包絡線電圧を得るス
テップと、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータ
を用いた第１の関数にフィッティングさせるステップ
と、 前記フィッティング後の前記パラメータと前記電力増幅
器の線形利得とで構成される第２の関数に前記包絡線電
圧を代入して振幅補償値を算出するステップと、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
るステップと、 前記変換後の被変調信号を前記電力増幅器へ入力するス
テップとを備えることを特徴とする歪補償方法。 - 【請求項１２】 電力増幅器の前段で歪補償を行う歪補
償方法において、 被変調信号を検波して包絡線信号の包絡線電圧Ｖenvを
得るステップと、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂ
を用いた双曲線関数ｖ out＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここ
で、ｖiは入力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティン
グするステップと、 前記パラメータａ，ｂを用いた関数 【数４】 （ここでｇは、前記電力増幅器の線形利得）のｘに前記
包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)を、振幅
補償値として算出するステップと、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
るステップと、 前記変換後の被変調信号を前記電力増幅器へ入力するス
テップとを備えることを特徴とする歪補償方法。 - 【請求項１３】 さらに、複数の包絡線電圧に対応する
複数の位相値を格納するステップと、 前記複数の位相値より、前記包絡線信号の包絡線電圧に
対応する位相値θを抽出するステップと、 前記抽出された位相値θ分、前記被変調信号の位相を変
化させるステップとを備えることを特徴とする請求項１
１または１２記載の歪補償方法。 - 【請求項１４】 電力増幅器の前段で歪補償を行う歪補
償方法において、 被変調信号を検波して、その包絡線信号の第１の包絡線
電圧を得るステップと、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、所定のパラメータ
を用いた第１の関数にフィッティングさせるステップ
と、 前記フィッティング後の前記パラメータと前記電力増幅
器の線形利得とで構成される第２の関数に前記第１の包
絡線電圧を代入して振幅補償値を算出するステップと、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
るステップと、 前記変換後の被変調信号を入力したときの前記電力増幅
器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電
圧を得るステップと、 前記振幅補償値の算出に用いた前記パラメータを含む第
３の関数に前記第１の包絡線電圧と前記第２の包絡線電
圧を代入して、これらのパラメータを更新するステップ
と、 前記更新後のパラメータを前記フィッティングに適用す
るステップとを備えることを特徴とする歪補償方法。 - 【請求項１５】 電力増幅器の前段で歪補償を行う歪補
償方法において、 被変調信号を検波して、その包絡線信号の第１の包絡線
電圧Ｖenvを得るステップと、 前記電力増幅器の電圧入出力特性を、パラメータａ，ｂ
を用いた双曲線関数ｖ out＝ａ・tanh(ｂ・ｖi)（ここ
で、ｖiは入力電圧、ｖoutは出力電圧）にフィッティン
グするステップと、 前記パラメータａ，ｂを用いた関数 【数５】 （ここでｇは、前記電力増幅器の線形利得）のｘに前記
第１の包絡線電圧Ｖenvを代入して得られるｆ(Ｖenv)
を、振幅補償値として算出するステップと、 前記振幅補償値をもとに前記被変調信号の振幅を変換す
るステップと、 前記変換後の被変調信号を入力したときの前記電力増幅
器の出力を検波して、その包絡線信号の第２の包絡線電
圧Ｖ'outenvを得るステップと、 前記振幅補償値の算出に用いたパラメータａ，ｂと、前
記包絡線電圧Ｖenv,Ｖ'outenvとから構成される第３の
関数 【数６】 （ここでαは、定数）より、これらのパラメータａ，ｂ
の更新パラメータａnew,ｂnewを算出するステップと、 前記更新後のパラメータａnew,ｂnewを前記フィッティ
ングに適用するステップとを備えることを特徴とする歪
補償方法。 - 【請求項１６】 さらに、複数の包絡線電圧に対応する
複数の位相値を格納するステップと、 前記複数の位相値より、前記第１の包絡線電圧に対応す
る位相値θを抽出するステップと、 前記抽出された位相値θ分、前記被変調信号の位相を変
化させるステップとを備えることを特徴とする請求項１
４または１５記載の歪補償方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206331A JP2002026665A (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 歪補償装置および歪補償方法 |
| US09/862,578 US6489846B2 (en) | 2000-05-25 | 2001-05-22 | Distortion compensating device and distortion compensating method |
| DE60138241T DE60138241D1 (de) | 2000-05-25 | 2001-05-23 | Vorrichtung zur Kompensation einer Verzeichnung und Verfahren zur Kompensation einer Verzeichnung |
| EP01304548A EP1158662B1 (en) | 2000-05-25 | 2001-05-23 | Distortion compensation device and distortion compensating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000206331A JP2002026665A (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | 歪補償装置および歪補償方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026665A true JP2002026665A (ja) | 2002-01-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000206331A Pending JP2002026665A (ja) | 2000-05-25 | 2000-07-07 | 歪補償装置および歪補償方法 |
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| JP (1) | JP2002026665A (ja) |
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