JP4841115B2 - 拡張された予歪方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に予歪（プリディストーション、ｐｒｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）方法に関し、詳細には、増幅器とともに使用される予歪方法に関する。

現在の広帯域符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）第３世代（３Ｇ）システムはモバイル音声、画像、および高速データ通信用のインフラストラクチャを形成する可能性がある。広帯域インターネット・サービスの数は固定のネットワーク中で急速に増加しており、それらの家庭に広帯域環境を有することに慣れている人々は現在同様に広帯域のモバイル環境を期待し始めている。結果として、３Ｇシステムはより多くの加入者に適応し、広帯域モバイル・データ通信を提供するために発展している。

第３世代システム用のネットワークおよびベース・トランシーバ・ステーション（ＢＴＳ）が展開されている。しかしながら、これらのＢＴＳは十分な３Ｇモバイル・サービスを提供するために必要な能力を有していない。次の段階の装置はＷ−ＣＤＭＡおよびＣＤＭＡ２０００システム用の高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）などの、より高容量およびより速いデータ・サービスをサポートしなければならない。しかしながら、高容量ＢＴＳはより多くの無線周波（ＲＦ）搬送波を使用し、より多くのベースバンド信号処理ユニットを有するので、必要な高容量ＢＴＳの全電力消費は現在の、より低容量のＢＴＳのそれよりも高くなる傾向がある。この増大した電力消費のために現在のＢＴＳインフラストラクチャを使用して高容量ＢＴＳを実装することが困難である。特に、大容量ＢＴＳに実装された電力増幅器によって生成される熱は現在のＢＴＳインフラストラクチャの熱除去能力を圧倒する。大容量ＢＴＳで使用される電力増幅器の線形性を大きくすれば、それらを現在のＢＴＳインフラストラクチャで使用することが可能になる。

理想的には、増幅器は、増幅器の出力信号が入力信号の正確な増幅された形になるようにそのダイナミック・レンジにわたって均一な利得を与える。しかしながら、実際には、増幅器は非線形振幅および位相歪みなどの理想的でない特性を示し、これらは望ましくなく、増幅器を使用するシステムの性能を劣化させることがある。

このことの１つの効果は入力周波数成分の整数倍の和および差に等しい出力周波数の発生である。この効果は相互変調歪み（ＩＭＤ）と呼ばれ、特にマルチキャリヤまたはマルチチャネル・システムで使用するように設計された高電力無線周波（ＲＦ）増幅器では望ましくない。たとえば、ワイヤレス・システムで使用される広帯域増幅器は、帯域上の固定の周波数間隔で起こる多数のチャネルを増幅する結果として様々な望ましくない相互変調生成物を発生することがある。

増幅器の非線形性を補償するために、増幅器を線形領域で動作させることがある。すなわち、増幅器の電力レベルが低ければ低いほど増幅器が示す非線形性は小さくなる。しかしながら、増幅器は望ましくない非線形性を回避するために最大電力出力以下で動作しなければならないので、増幅器の許容動作範囲を不必要に制限することがある。

別の可能な線形化方法としては、そのフィールド実装の前に増幅器に適用される試験段階を使用することがある。前の試験段階中、テスト信号を増幅し、対応する出力信号を短い期間にわたって速いレートでサンプリングし、サンプリングを実行した時刻に増幅器に固有の歪みパラメータを決定するために入力信号をサンプリングされた信号と比較することができる。係数とも呼ばれるこれらの歪みパラメータを使用して、それからの出力ができるだけ線形になるように増幅器の入力信号を修正することができる。増幅器の非線形性を補償するこの技法は、増幅器がフィールドで経年変化するにつれて増幅器の物理的動作状態がどのように変化するかを考慮していない。さらに、決定された歪みパラメータは様々な増幅器入力信号に最適でないことがある。

本発明の例示的な実施形態では、送信機の現在の動作状態を決定し、この決定に基づいて送信機の信号を予歪する。
本発明の例示的な一実施形態では、送信機の現在の動作状態を決定することは、信号の電力レベルおよびその信号を発している送信機の温度レベルを決定することを含む。本方法は、電力レベルおよび温度レベルをルックアップ・テーブルに記憶された値と比較し、その比較に基づいて信号を予歪する。信号は電力レベル決定に基づいて、または決定された電力レベルおよび温度レベルに基づいて予歪することができる。

本発明の例示的な実施形態は、以下に与える詳細な説明、および同じ要素が同じ参照番号で表され、説明のためにのみ与えられ、したがって本発明の例示的な実施形態を限定しない添付の図面からより十分に理解されることになろう。

本発明により、改善された予歪方法及び装置が提供される。

本明細書で説明する本発明の例示的な実施形態は本発明を説明するためのものにすぎない。したがって、例示的な実施形態は本発明を限定するものと考えるべきではない。
第１に、本発明の一実施形態による送信機について説明する。第２に、信号を予歪する方法について説明する。最後に、本発明の代替実施形態について説明する。

送信機の実施形態
図１は本発明の一実施形態による予歪方法を実行する送信機１００を示す。送信機１００は、信号を送信する様々な多数のデバイスで実装することができる。たとえば、送信機１００はベース・トランシーバ・ステーション（ＢＴＳ）、トランシーバなどで使用することができる。

送信機１００は予歪ブロック１１０、温度センサ１２０、メモリ１３０、および増幅器セクション１４０を含む。ソース信号ｘ（ｎ）が送信機１００に入力され、予歪ブロック１１０によって処理される。初期ソース信号ｘ（ｎ）は予歪ブロック１１０によって予歪を受けることもあり、受けないこともある。すなわち、予歪ブロック１１０は初期ソース信号ｘ（ｎ）を送信機１００による増幅および出力のために増幅器１４０にそのまま渡すことができる。しかしながら、予歪ブロック１１０はまた予歪ブロック１１０および／またはメモリ１３０で初期ソース信号ｘ（ｎ）を予歪することができる。

予歪係数は一般に、ソース信号ｘ（ｎ）の動作範囲に影響を及ぼすためにソース信号ｘ（ｎ）と掛け合わせるために使用することができる複素数として記述することができる。
予歪ブロック１１０はソース信号ｘ（ｎ）の予歪した形である予歪信号ｙ（ｎ）を出力する。予歪信号ｙ（ｎ）は増幅器１４０によって受信され、増幅される。その後、増幅器１４０は入力信号ｘ（ｎ）との線形関係を有する出力信号ｚ（ｎ）を出力する。予歪信号ｙ（ｎ）と出力信号ｚ（ｎ）の両方は予歪ステップを推定するために予歪ブロック１１０にフィードバックされる。

予歪ブロック１１０は予歪信号ｙ（ｎ）の（平均または瞬時の）電力レベルおよび温度センサ１２０によって供給される温度値に基づいてソース信号ｘ（ｎ）を予歪することができる。予歪信号ｙ（ｎ）の電力レベルおよび／または温度センサ１２０によって供給される温度値は一般に送信機１００の物理的動作状態を規定する。温度値は、温度センサ１２０によるサンプリングが行われる際の、増幅器１４０の瞬時または平均の温度値である。

予歪ブロック１１０は、温度センサ１２０によって供給される温度値および予歪信号ｙ（ｎ）の電力レベルによって索引付けされたソース信号ｘ（ｎ）を予歪するための係数のセットを記憶するメモリ（図示せず）を含む。予歪ブロック１１０に記憶された係数は、それによって予歪された、前の受信されたソース信号ｘ（ｎ）に属する。あるいは、予歪ブロック１１０はメモリ１３０からの入力信号ｘ（ｎ）を予歪するための係数を得る。したがって、ソース信号ｘ（ｎ）は得られた電力および温度値の少なくとも１つに従って予歪される。

メモリ１３０は図２に概略的に示される係数ルックアップ・テーブル１３１を含む。ルックアップ・テーブル１３１は様々な電力レベルおよび温度レベルに関連付けられた係数を含む。送信機１００の状態、すなわち現在の温度および電力レベルに応じて、メモリ１３０中のルックアップ・テーブル１３１がアクセスされ、ソース信号ｘ（ｎ）を予歪するために係数が選択される。

図２に示すように、ルックアップ・テーブル１３１は、範囲１、範囲２および範囲３によって指示される３つの電力レベル範囲を含む。これらの電力範囲は図２の水平軸に沿って指示される。図２の垂直軸は温度範囲を表す。範囲１は範囲１係数として指示される係数の１つのセットを含む。範囲２は範囲２係数^１、範囲２係数^２、および範囲２係数^３として指示される係数の３つのセットを含む。範囲３は範囲３係数^１、範囲３係数^２、範囲３係数^３および範囲３係数^４として指示される係数の４つのセットを含む。

電力レベルは予歪信号ｙ（ｎ）から得られ、温度レベルは温度センサ１２０から得られる。指示のように、得られた電力レベルと温度レベルの組合せは送信機１００、特に増幅器１４０の状態を表す。この状態はルックアップ・テーブル１３１から係数のセットを選択するために使用される。たとえば、予歪信号ｙ（ｎ）の電力レベルが−６ｄＢである場合、範囲１係数が選択されることになる。他方、予歪信号ｙ（ｎ）の電力レベルが−３ｄＢであり、温度センサ１２０が範囲２係数^２の規定された範囲内に入る温度レベルを検出する場合、ソース信号ｘ（ｎ）を予歪するために範囲２係数^２が選択されることになる。

当業者なら容易に分かるように、本発明は図２に示される電力範囲と温度レベルの組合せに限定されない。所与の送信機および／または増幅器の設計要件に応じて、任意の数の電力範囲および温度レベルを実装することができる。

信号予歪方法の実施形態
本発明の例示的な実施形態による入力信号ｘ（ｎ）を予歪する特定の方法について図３〜７に関して詳細に議論する。
図３〜７は本発明の例示的な実施形態による予歪方法のフローチャートを示す。図示のフローチャートの原理はハードウェアおよび／またはソフトウェアで実現することができる。図１に示される送信機１００は図３〜７に示されるフローチャートの機能性を議論するときに参照するが、これは例にすぎないことを理解されたい。したがって、図１に示されるハードウェアの特定の参照は本発明を限定するものではない。

図３のフローチャートは開始ブロックＳ２１０から始まる。開始ブロックＳ２１０は本発明の一実施形態によるプロセスの初期化を表す。ステップＳ２２０は信号を送信するために送信機１００によって受信される要求を示す。送信機１００の場合、要求は出力信号ｚ（ｎ）の生成をもたらすことになる。これが送信機１００の初期の初期化である場合、送信機は予歪なしに出力信号ｚ（ｎ）を送信することができる（ステップＳ２３０）。ステップＳ２４０を使用して、予歪信号ｙ（ｎ）の電力レベルおよび増幅器１４０の温度レベルを得ることができる。予歪信号ｙ（ｎ）の電力レベルは予歪ブロック１１０へのフィードバック信号によって得ることができ、温度レベルは温度センサ１２０によって与えることができる。

次に、ステップＳ２５０で、決定された電力レベルが第１の電力範囲内に入るか、または第１の電力レベルに等しいかあるいはそれよりも小さいかどうかを決定する。たとえば、電力レベルが範囲１内にあるかどうか。範囲１または第１の電力レベルは予歪ブロック１１０のメモリ（図示せず）またはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１など、メモリに記憶される。

図４はステップＳ２５０の条件が満足された場合に行われるプロセスを示す。詳細には、ステップＳ３１０で、予歪ブロック１１０はステップＳ２４０の決定された電力レベル（範囲１）に固有の係数（範囲１係数）のセットで入力信号ｘ（ｎ）を予歪することができる。決定された電力レベルに固有の範囲１係数のセットは予歪ブロック１１０のメモリおよび／またはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１から得られる。ひとたびステップＳ３１０が処理されると、予歪プロセスはステップＳ３２０で終了することができる。

しかしながら、ステップＳ２５０の条件が満足されない場合、図５に示されるプロセスが続く。詳細には、決定された電力レベルが第２の電力範囲（範囲２）内に入るか、または第２の電力レベルに等しいかあるいはそれよりも小さいかどうかを決定するためにステップＳ４１０が使用される。範囲２または第２の電力レベルは予歪ブロック１１０のメモリまたはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１など、メモリに記憶することができる。

ステップＳ４１０の条件が満足された場合、図５に示されるプロセスはステップＳ４２０に進む。ステップＳ４２０は温度センサ１２０によって検出され、予歪ブロック１１０に供給される増幅器１４０の温度レベルを評価する。詳細には、ステップＳ４２０は、温度レベルが第１の温度値に等しいかあるいはそれよりも小さいかどうかを決定する。第１の温度値は予歪ブロック１１０のメモリまたはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１など、メモリに記憶することができる。温度レベルが第１の温度値に等しいかあるいはそれよりも小さい場合、予歪ブロック１１０はステップＳ２４０で決定された電力レベルおよび温度レベルに固有の係数（範囲２係数^１）のセットで入力信号ｘ（ｎ）を予歪することができる（ステップＳ４３０）。決定された電力レベルおよび温度レベルに固有の範囲２係数^１係数は予歪ブロック１１０のメモリおよび／またはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１から得ることができる。

しかしながら、ステップＳ４２０の条件が満足されない場合、図５に示されるプロセスはステップＳ４４０に進む。ステップＳ４４０は、（ステップＳ２４０から）温度レベルが第２の温度値に等しいかあるいはそれよりも小さいかどうかを決定することができる。第２の温度値は予歪ブロック１１０のメモリまたはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１など、メモリに記憶することができる。温度レベルが第２の温度値に等しいかあるいはそれよりも小さい場合、予歪ブロック１１０はステップＳ２４０で決定された電力レベルおよび温度レベルに固有の係数（範囲２係数^２）のセットで入力信号ｘ（ｎ）を予歪することができる（ステップＳ４５０）。決定された電力レベルおよび温度レベルに固有の範囲２係数^２係数は予歪ブロック１１０のメモリおよび／またはメモリ１３０から得ることができる。

ステップＳ４４０の条件が満足されない場合、図５に示されるプロセスは図６に示されるフローチャートに進む。図示のように、ステップＳ５１０は、（ステップＳ２４０から）温度レベルが第３の温度値に等しいかあるいはそれよりも小さいかどうかを決定することができる。第３の温度値は予歪ブロック１１０のメモリまたはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１など、メモリに記憶することができる。温度レベルが第３の温度値に等しいかあるいはそれよりも小さい場合、予歪ブロック１１０はステップＳ２４０で決定された電力レベルおよび温度レベルに固有の係数（範囲２係数^３）のセットで入力信号ｘ（ｎ）を予歪することができる（ステップＳ５２０）。決定された電力レベルおよび温度レベルに固有の範囲２係数^３係数は予歪ブロック１１０のメモリおよび／またはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１から得ることができる。

さもなければ、ステップＳ５１０の条件が満足されない場合、さらなる処理が必要とされることがある（ステップＳ５３０）。さらなる処理としては、送信機１００で可能なエラー状態を指定するためのエラー指示を作動させることがある。このエラー状態は、送信機１００の損傷を引き起こすことがある温度条件、または送信機１００の処理コードによって処理または予期されないことがある温度条件を指定することができる。

図７は、図４のステップＳ４１０が満足されない場合に続くフローチャートを示す。詳細には、決定された電力レベルが第３の電力範囲（範囲３）内に入るか、または第３の電力レベルに等しいかあるいはそれよりも小さいかどうかを決定するためにステップＳ６１０が使用される。範囲３または第３の電力レベルは予歪ブロック１１０のメモリまたはメモリ１３０のルックアップ・テーブル１３１など、メモリに記憶することができる。ステップＳ６１０の条件が満足された場合、図６に示されるプロセスはステップＳ４２０に進み、そこから前に本明細書で議論したように続行する。しかしながら、図２に示されるルックアップ・テーブル１３１の場合、入力信号ｘ（ｎ）を予歪するときに、予歪用の追加の係数を含む１つの追加の温度範囲を使用することができる。

さもなければ、ステップＳ６１０の条件が満足されない場合、さらなる処理が必要とされることがある（ステップＳ６２０）。さらなる処理としては、送信機１００で可能なエラー状態を指定するためのエラー指示を作動させることがある。このエラー状態は、送信機１００の損傷を引き起こすことがある電力レベル、または送信機１００の処理コードによって処理または予期されないことがある電力レベルを指定することができる。

代替実施形態
メモリ１３０は送信機１００と統合されているものとして説明されているが、これは説明のためにすぎない。すなわち、メモリ１３０は別のデバイスまたは要素を介して送信機１００に動作可能に接続することもできる。１つのそのようなデバイスは送信機１００と通信するＢＴＳであろう。

本発明の例示的な実施形態では３つの電力範囲および各範囲中の１つ、３つおよび４つの温度値に従って予歪係数を得ることについて説明したが、これは説明のためにすぎない。所与の送信機の設計要件によって、必要に応じて範囲と温度値の他の組合せを使用することもできる。

以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、同じことは多数の方法で変更することができる。そのような変更は本発明の例示的な実施形態の趣旨および範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者には明らかであろうすべての改変は首記の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

本発明の例示的な実施形態による予歪方法を実行する送信機を示す図である。 本発明の例示的な実施形態によるルックアップ・テーブルを示す図である。 本発明の一実施形態によるプロセスのフローチャートの図である。 本発明の一実施形態によるプロセスのフローチャートの継続の図である。 本発明の一実施形態によるプロセスのフローチャートの継続の図である。 本発明の一実施形態によるプロセスのフローチャートの継続の図である。 本発明の一実施形態によるプロセスのフローチャートの継続の図である。

Claims (8)

1. 予歪係数に従って増幅器による増幅のための予歪信号を生成することによって、送信機の入力信号を予歪する工程を備え、該予歪係数が、生成された予歪信号の電力レベル、該増幅器の温度レベル及び該増幅器からの出力信号に基づくものである、方法。
   
2. 前記入力信号を予歪するための係数を検索するために、メモリにアクセスする工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
   
3. 前記アクセスする工程が、少なくとも１つの電力範囲および少なくとも１つの温度レベルに従って索引付けされる係数ルックアップ・テーブルから前記係数を検索する工程を含む請求項２に記載の方法。
   
4. 前記アクセスする工程が、３つの電力範囲に従って索引付けされる係数ルックアップ・テーブルから前記係数を検索する工程を含み、前記３つの電力範囲のうちの第１の電力範囲が１つの規定された温度レベルを含み、前記３つの電力範囲のうちの第２の電力範囲が２つの規定された温度レベルを含み、前記３つの電力範囲のうちの第３の電力範囲が４つの規定された温度レベルを含む請求項３に記載の方法。
   
5. 予歪された入力信号の電力レベルを決定する工程、
   前記予歪された入力信号を増幅する送信機で使用される増幅器の温度レベルを決定する工程、
   決定された前記電力レベルおよび前記温度レベルを、電力レベル閾値及び少なくとも１つの温度レベル閾値とそれぞれ比較する工程、及び
   前記比較に基づいて入力信号を予歪して前記予歪された入力信号を生成する、予歪工程
   を備える方法。
   
6. 前記比較する工程が、前記決定された電力レベルおよび温度レベルを複数の電力レベル閾値および複数の温度レベル閾値と比較する工程を含む請求項５に記載の方法。
   
7. 前記決定された電力レベルが第１の電力レベル閾値よりも小さい場合、前記予歪工程で、前記決定された温度レベルとは無関係に、記憶された係数で前記入力信号を予歪する、請求項６に記載の方法。
   
8. 前記決定された電力レベルが第１の電力レベル閾値よりも大きい場合、前記予歪工程で、前記決定された電力レベルおよび前記決定された温度レベルに従って、記憶された係数で前記入力信号を予歪する、請求項６に記載の方法。

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