歪み補償装置及び歪み補償方法
【課題】帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な歪み補償装置及び歪み補償方法を提供すること。
【解決手段】送信信号を送信している期間において、ＤＣオフセット算出部１１４にてＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を算出する。また、歪み電力算出部１０８にて帰還信号の歪み電力を測定し、処理判断部１１０にて歪み補償係数の更新の必要性を判断し、必要と判断されれば、補償係数算出部１１６にて、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を考慮した歪み補償係数を算出し、プリディストーション特性を補正する。切り替え制御部１１２は、直交復調部１３６，ＤＣオフセット算出部１１４等のオン／オフを制御する。
【解決手段】送信信号を送信している期間において、ＤＣオフセット算出部１１４にてＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を算出する。また、歪み電力算出部１０８にて帰還信号の歪み電力を測定し、処理判断部１１０にて歪み補償係数の更新の必要性を判断し、必要と判断されれば、補償係数算出部１１６にて、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を考慮した歪み補償係数を算出し、プリディストーション特性を補正する。切り替え制御部１１２は、直交復調部１３６，ＤＣオフセット算出部１１４等のオン／オフを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）伝送方式の携帯端末が実用化されている。ＣＤＭＡ方式の送信増幅器（アンプ）は、広帯域・高ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射を抑制することによる高効率性が求められる。従来、増幅器の非線形歪みを補償する方式としては、負帰還方式、フィードフォワード方式、プリディストータ方式が知られている。
【０００３】
負帰還方式は、信号が広帯域になると発振現象などが起こりやすく動作の不安定性が増すために、広帯域信号を扱う無線機に使用されることは少ない。
【０００４】
フィードフォワード方式は、原理的には動作の不安定性が生じないため、現在、多くの基地局の無線機に使用されている。ところが、フィードフォワード方式は誤差成分を抽出し、副増幅器で別個に増幅したのち、主増幅器の出力信号から差し引く構成をとる必要があるため、回路が複雑になるとともに、副増幅器の使用により電力効率が低下するという問題がある。
【０００５】
これに対してプリディストータ方式は、副増幅器が不要であることからフィードフォワード方式に代わるものとして注目され、研究開発が進められている。以下、非線形歪み補償プリディストータ方式の原理について説明する。
【０００６】
図１３は、歪み補償が無い場合の送信信号の増幅結果について説明するための図である。図１３において、Ｉ，Ｑの各信号（インフェーズ信号、直交信号）は、Ｄ／Ａ変換器５００ａ，５００ｂによってアナログ信号に変換され、各アナログ信号について、直交変調部５０２によって、４相位相変調やＯＦＤＭ等の直交変調がなされる。そして、搬送波生成回路５０６から生成される搬送波がミキサにより構成されるアップコンバータ５０４にて乗算され、送信信号の周波数変換がなされ、電力増幅器５０８により増幅され、アンテナ５１０を介して送信される。
【０００７】
図中、点線で囲んで示される特性図Ｐ１の上側に示されるように、Ｄ／Ａ変換器５００ａ，５００ｂは信号レベルに関して線形の変換を行い、また特性図Ｐ１の下側に示されるように、Ｄ／Ａ変換器５００ａ，５００ｂでは位相回転は生じない。
【０００８】
また、図１３の点線で囲んで示される特性図Ｐ２のように、電力増幅器５０８は、特性図Ｐ２に示されるように入力振幅に依存したＡＭ／ＡＭ特性(振幅歪み)、ＡＭ／ＰＭ特性(位相歪み)という入出力特性の非線形性をもつ。したがって、特性図Ｐ３に示されるように、電力増幅器５０８の出力波形に非線形性が生じる。
【０００９】
すなわち、電力増幅器５０８の入力/出力特性は入力レベルが低い領域では線形なものであるが、入力レベルがある値を超えると増幅器のＡＭ／ＡＭ特性は飽和して行き非線形となり、そのためアンテナ出力信号に歪みが生じる。
【００１０】
また、電力増幅器５０８は、入力レベルが低い信号に対して出力信号は位相回転がない状態であるが、入力信号がある値を超えると出力信号で位相回転が生じる。このため、電力増幅器５０８の出力信号の位相は、入力信号に対して回転してしまう。
【００１１】
図１５は、位相歪みについて説明するための図である。図１５において、点Ｓ１は、位相平面における実際に送信したい点を示しており、点Ｓ２は、位相歪みによって位相回転が生じた後の点を示している。このような位相回転は、変調誤差となって、変復調の精度を悪化させる原因となる。
【００１２】
図１４は、前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を説明するための図である。図１４において、図１３と同じ部分には同じ参照符号を付してある。
【００１３】
図示されるように、図１４では、前歪み補償部６００が設けられている。この前歪み補償部６００では、点線で囲んで示される特性図Ｐ５のとおり、予め、電力増幅器５０８における歪み特性と逆の歪み特性を、Ｉ，Ｑの各信号に与える。
【００１４】
これによって、特性図Ｐ７に示されるように、Ｉ，Ｑの各信号を電力増幅器５０８によって増幅すると、電力増幅器５０８の非線形の歪み特性が相殺され、実質的に線形増幅がされることになる。
【００１５】
図１６は、歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す図である。図１６において、特性線ａは、歪み補償がない場合の周波数スペクトラムを示し、特性線ｂは、歪み補償がある場合の周波数スペクトラムを示す。歪み補償を行わないと、歪み特性により帯域外に電力が漏洩してしまうが、歪み補償を行うことで帯域外に漏洩する電力が抑えられることが分かる。
【００１６】
図１７は、一般的な前歪み補償を実施する送信機の構成の一例を示すブロック図である。図１７の送信機は、送信系、帰還系ならびに歪み補償系に大別される。送信系は、遅延器７００ａ，７００ｂと、前歪み補償部７０２と、Ｄ／Ａ変換器７１２ａ，７１２ｂと、直交変調部７１４と、搬送波を出力する発振器７２４と、アップコンバータ７１６と、電力増幅器７１８と、アンテナ７２２と、により構成される。
【００１７】
また、受信系は、方向性結合器７２０と、搬送波を出力する発振器７２４と、ダウンコンバータ７２６と、直交復調部７２８と、Ａ／Ｄ変換器７３０ａ，７３０ｂとにより構成される。
【００１８】
また、歪み補償系は、送信ベースバンド信号（Ｉ，Ｑの各信号）と帰還系を経由して帰還される信号とを比較して補償係数を算出する補償係数算出部７１０と、入力電力に対応した歪み補償係数が保存されている歪み補償テーブルメモリ７０６と、電力計算部７０４（この電力計算部の出力によって歪み補償テーブル７０６がアドレッシングされ、歪み補償係数がテーブル引きされる）と、により構成される。
【００１９】
図１７の送信機では、歪み補償テーブルメモリ７０６に搭載される歪み補償テーブルは、電力増幅器７１８の非線形特性を補償するように作成されている。また、補償係数算出部７１０によって、歪み補償係数（プリディストーション処理の特性の制御パラメータ）の算出を行い、歪み補償テーブルに保存されている歪み補償係数を適応的に更新させている。
【００２０】
図１７のような、テーブルを利用して前歪み補償を行う送信機の構成は、例えば、特許文献１に記載されている。また、歪み補償係数の算出方法については、例えば、特許文献２に記載されている。
【００２１】
さらに、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに着目し、そのＤＣオフセット量を検出し、そのＤＣオフセットによって生じる位相誤差を算出し、送信信号の位相を補正する位相補正装置は、特許文献３に記載されている。この特許文献３では、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を考慮した位相補正は、送信開始時に１回だけ行われる。
【００２２】
【特許文献１】国際公開第０１／００８３２０号パンフレット
【特許文献２】特開平９−６９７３３号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
図１７に示す前歪み補償を行う送信機では、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに起因する歪み補償特性の低下は考慮されていない。
【００２４】
すなわち、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器には、ＤＣオフセットが発生する。図１７の下側の特性図Ｐ１０に示されるように、補償係数算出部７１０では、本来なら、非線形歪みを特性Ｘ１のように検出し、この非線形歪みを補償するように補償係数を算出する必要がある。しかし、Ａ／Ｄ変換器７３０ａ，７３０ｂにＤＣオフセットが生じると、非線形歪みの特性が、特性Ｘ１からＹ１に変化し、そのＹ１（Ａ／Ｄ変換器７３０ａ，７３０ｂのＤＣオフセットが重畳されて誤差が生じている特性）に基づいて補償係数が算出されてしまう。
【００２５】
したがって、図１７の左上の特性図ｐ１１に示すように、前歪み補償部７０２において、本来なら特性Ｘ２のようなプリディストーションが施されるべきところ、Ｙ２のようなプリディストーションが施されることになる。すると、図１７の右上に示される特性図Ｐ１２に示されるように、歪みが完全には相殺されず、送信信号の非線形歪みを十分に除去することができない。
【００２６】
また、特許文献３に開示される従来技術の場合、帰還系のＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセットの検出については言及されているものの、そのＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を考慮した位相補正は、送信開始時に１回だけ行われるだけである。したがって、送信時に位相補正を行うものではないため、経年変化（経時的変化）や周囲温度の変動等によって、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量に変動が生じた場合、必要なときに適切な補正を行うことができず、歪み補償の精度が低下してしまうといった事情があった。また、特許文献３に記載される技術の場合、位相補正のみを行い、振幅歪みの補正を行っていない。
【００２７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、第１に、送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部と、前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部と、前記算出されたＤＣオフセット量を参照して、前記プリディストーション処理部における歪み補償特性を更新する歪み補償特性更新部と、送信時の状態に応じて前記歪み補償特性の更新の必要性を判断する処理判断部と、前記処理判断部の判断結果を参照しながら、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力、前記歪み補償特性更新部、及び前記ＤＣオフセット算出部のオン／オフを切り替える切り替え制御部とを備え、前記切り替え制御部は、前記処理判断部により歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにする歪み補償装置が提供されるものである。
【００２９】
この構成により、送信時の状態に基づいて判断される歪み補償特性の更新の必要性に応じてＡ／Ｄ変換器への信号入力、歪み補償特性更新部、及びＤＣオフセット算出部のオン／オフの切り替えを適切に制御しているので、送信系から送信信号を送信している期間においてＤＣオフセット量を鑑みた歪み補償特性の更新を効率的かつ精度良く行うことができる。
【００３０】
本発明は、第２に、上記第１に記載の歪補償装置であって、前記帰還系は、前記Ａ／Ｄ変換器の前段に設けられ、前記分岐された送信出力信号を復調する復調部を含み、前記切り替え制御部は、前記復調部のオン／オフを切り替えることにより前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力のオン／オフを切り替えるものである。
【００３１】
この構成により、帰還系の復調部のオン／オフを選択することができるので、不要なときにはオフとすることで、ＤＣオフセット量を精度良く算出することと歪み補償装置の消費電力を削減することができる。
【００３２】
本発明は、第３に、上記第１又は第２に記載の歪補償装置であって、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づいて、前記送信時の状態として歪み電力を算出する歪み電力算出部を更に備え、前記処理判断部は、前記歪み電力算出部により算出された歪み電力値と所定のしきい値とを比較し、歪みが大きい場合に歪み補償特性の更新が必要であると判断し、歪みが小さいときは不要であると判断するものである。
【００３３】
この構成により、実測された歪み電力をしきい値と比較して歪みの大きさを判定することによって、歪み補償特性の更新の必要性を判断することが可能となる。
【００３４】
本発明は、第４に、上記第３に記載の歪み補償装置であって、前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が不要であると判断されている期間において、所定間隔をおいて間欠的に前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンにし、前記処理判断部は、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力がオンになっている間に、前記歪み電力算出部により測定された歪み電力の値と前記所定のしきい値との比較を実施する歪み補償装置が提供されるものである。
【００３５】
この構成により、歪み補償特性の更新の必要性の判断を、常時行うのではなく、間欠的に行うことによって、各部の監視負担が軽減することが可能となり、また、消費電力を削減することも可能となる。
【００３６】
本発明は、第５に、上記第１ないし第４のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、前記送信時の状態として、周囲温度を検出する温度検出部を更に備え、前記処理判断部は、前記温度検出部によって検出された温度情報を監視し、前記歪み補償特性の更新が必要であると判断し、温度変動が許容範囲内であるときは不要であると判断する歪み補償装置が提供されるものである。
【００３７】
この構成により、実測された温度変動の大きさを判定することによって、歪み補償特性の更新の必要性を判断することが可能となる。例えば、許容範囲を超える温度変動が生じた場合に、各電子部品の特性が変化したことが原因で歪み特性が変化した場合、歪み補償特性の更新が必要と判断することができる。
【００３８】
本発明は、第６に、上記第１ないし５のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要であると判断されている間は、前記歪み補償特性更新部を継続的にオンにし、前記ＤＣオフセット算出部を継続的にオフにするものである。
【００３９】
この構成により、歪み補償特性の更新が必要なときには、常に歪み補償特性の更新処理を行うので、歪み補償特性の更新のための演算時間を短縮することができる。
【００４０】
本発明は、第７に、上記第１ないし第６のいずれかに記載の歪み補償装置であって、前記プリディストーション処理部は、前記送信ディジタル信号の電力レベルに対応付けられた歪み補償係数を格納する歪み補償テーブルメモリと、前記歪み補償テーブルメモリから出力された歪み補償係数に基づいて、前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を行う前歪み補償部とを有し、前記歪み特性更新部は、前記歪み補償テーブルメモリに格納される歪み補償係数を更新するものである。
【００４１】
この構成により、送信ディジタル信号に応じた歪み補償テーブルメモリから歪み補償係数をテーブル引きする構成を有するプリディストーション処理部において、ＤＣオフセット量を鑑みた歪み補償係数の更新を効率的かつ精度良く行うことができる。
【００４２】
本発明は、第８に、上記第１ないし第７のいずれかに記載の歪み補償装置を搭載した無線通信装置が提供されるものである。
【００４３】
この構成により、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことが可能な高性能な無線通信装置が提供される。
【００４４】
本発明は、第９に、上記第１ないし第７のいずれかに記載の歪み補償装置を搭載した移動体通信用基地局装置が提供されるものである。
【００４５】
この構成により、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことができ、広帯域かつ広ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射を抑制することにより送信の高効率化とを両立させることが可能な、高性能の移動体通信用基地局装置を実現することができる。
【００４６】
本発明は、第１０に、送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部とを備える歪み補償装置の歪み補償方法であって、送信時の状態に応じて前記プリディストーション処理部における歪み補償特性の更新の必要性を判断するステップと、前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部により算出されたＤＣオフセット量を参照して、歪み補償特性更新部によって、前記プリディストーション処理部の歪み補償特性を更新するステップと、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにするステップとを有する歪み補償方法が提供されるものである。
【００４７】
この方法により、送信時の状態に基づいて判断される歪み補償特性の更新の必要性に応じてＡ／Ｄ変換器への信号入力、歪み補償特性更新部、及びＤＣオフセット算出部のオン／オフの切り替えを適切に制御しているので、送信系から送信信号を送信している期間においてＤＣオフセット量を鑑みた歪み補償特性の更新を効率的かつ精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器においてＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
（第１の実施形態）
本実施形態の歪み補償装置（ならびにこれを搭載した無線送信装置）は、電力増幅器で増幅した信号を帰還信号として検出し、補償係数算出部で更新係数の算出を行うプリディストータ方式の歪み補償装置であり、送信系から信号を送信している期間において、リアルタイムで、帰還系のＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出し、そのＤＣオフセット量による悪影響を低減するように歪み補償係数を更新することによって、安定した高精度の歪み補償を実現する。
【００５０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００５１】
図示されるように、非線形歪み補償装置は、送信系と、帰還系と、プリディストーション処理部と、プリディストーション処理部の歪み補償特性を更新するための歪み補償特性更新部とに大別される。
【００５２】
送信系は、タイミング調整のための遅延器１００ａ，１００ｂと、送信ベースバンド信号（Ｉ，Ｑの各信号）にプリディストーション処理を施す前歪み補償部１０２と、プリディストーション処理を経た信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１２０ａ，１２０ｂと、Ｄ／Ａ変換により得られるアナログ信号を直交変調する直交変調部１２２と、搬送波生成回路１３２からの搬送波をミキシングするミキサ（アップコンバータ）１２４と、電力増幅器１２６と、アンテナ１３０とを備える。
【００５３】
また、帰還系は、送信出力信号を分岐させるための方向性結合器１２８と、この方向性結合器１２８によって分岐された信号（以下、帰還信号という）に搬送波生成回路１３２からの搬送波をミキシングするミキサ（ダウンコンバータ）１３４と、周波数変換後の信号に直交復調処理を実施する直交復調部１３６と、この直交復調部１３６を通過したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂとを備える。
【００５４】
プリディストーション処理部は、電力計算部１０４と、歪み補償テーブルメモリ１０６と、前歪み補償部１０２とを有する。電力計算部１０４の出力によって歪み補償テーブル、メモリ１０６がアドレッシングされ、歪み補償係数がテーブル引きされる。なお、歪み補償テーブルメモリ１０６に搭載される歪み補償テーブルには、各入力電力に対する歪み補償係数が保存されており、歪み補償係数は送信系の電力増幅器１２６の非線形特性を補償するように作成されている。
【００５５】
図１の非線形歪み補償装置は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量が経年変化によって変化して、歪み補償特性に悪影響を及ぼすのを防止するために、歪み補償特性更新部１１７を備えている。歪み補償特性更新部１１７の前段には、送信ベースバンド信号（Ｉ，Ｑの各信号）に対してタイミング調整を行うための遅延器１１８ａ，１１８ｂが設けられている。
【００５６】
この歪み補償特性更新部１１７は、歪み補償テーブルメモリ１０６に格納される歪み補償係数（歪み補償特性を制御するためのパラメータ）を適応的に算出して更新係数として出力する補償係数算出部１１６と、帰還系のＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を間欠的に算出するＤＣオフセット算出部１１４と、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの出力信号に基づいて帰還信号の歪み電力を算出する歪み電力算出部１０８と、算出された歪み電力値が所定のしきい値と同じか、またはそれを超えている場合に、歪み補償係数の更新をする必要ありと判断する処理判断部１１０と、この処理判断部１１０による判断結果を参照しつつ、直交復調部１３６およびＤＣオフセット算出部１１４、ならびに補償係数算出部１１６のオン／オフを制御する切り替え制御部１１２とを有する。
【００５７】
補償係数算出部１１６は、送信ベースバンド信号と帰還信号とを比較して、非線形性歪みを打ち消すように歪み補償係数を適応的に算出するが、このとき、ＤＣオフセット算出部１１４からＤＣオフセット情報が与えられ、歪み補償係数の算出の際には、そのＤＣオフセット量の情報が考慮される。
【００５８】
図１の非線形歪み補償装置では、歪み補償テーブルメモリに保存されている歪み補償係数の更新が必要か否かは、帰還信号の歪み電力によって判断される。つまり、歪み電力が十分に低減されていれば、プリディストーションが有効に働いていることと判断することができるため、歪み補償係数の更新は不要である。また、図１１の歪み補償装置では、周囲温度が許容範囲を超える変動が生じなければ、電子回路の特性に大きな影響はないため、歪み補償係数の更新は不要である。
【００５９】
具体的には、処理判断部１１０では、実測された歪み電力値が、しきい値以上（あるいは、しきい値を超えているか）を判定し、歪み補償係数の更新の必要性を判断する。
【００６０】
また、送信系による送信期間中にリアルタイムで歪み補償係数の更新を実施するためには、必要な情報を正確に取得するため、かつ、消費電力の削減を図る観点から、直交復調部１３６、ＤＣオフセット算出部１１４、補償係数算出部１１６を緊密に連携させ、そのオン／オフを巧みに切り替え制御することが重要となる。この切り替えは、切り替え制御部１１２が実施する。
【００６１】
つまり、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの経年変化、温度変化に伴うＤＣオフセット量を周期的に測定する際、そのＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに帰還信号が入力されていたのでは、正確なＤＣオフセット量を測定できないため、ＤＣオフセット量の測定時には、帰還系の直交復調部１３６をオフし、Ａ／Ｄ変換１３８ａ，１３８ｂを無入力状態とする。
【００６２】
Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに帰還信号が入力されないときは、当然のことながら、歪み補償係数の算出はできないから、補償係数算出部１１６はオフさせて、消費電力を削減する。なお、直交復調部１３６のオフも消費電力の削減の効果がある。
【００６３】
その逆に、歪み電力の算出を行うときや歪み補償係数の算出を行うときには、必ずＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂには帰還信号が入力される必要があるから、直交復調部１３６はオンさせる。一方、このときは、ＤＣオフセット量の正確な測定はできないから、ＤＣオフセット算出部１１４はオフさせて消費電力を削減する。
【００６４】
このように、各部のオン／オフを適切に制御することによって、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量の高精度の測定と、回路の消費電力の削減と、を効率的に両立させることができる。
【００６５】
以下、主要な各部の機能と動作について、より具体的に説明する。まず、歪み補償の基本について具体的に説明する。
【００６６】
送信ベースバンド信号の同相成分Ｉ信号、直交成分Ｑ信号に基づいて、電力計算部１０４にて、送信電力が計算される。送信電力の算出は、以下の（式１）の演算によって行われる。
【００６７】
【数１】
【００６８】
歪み補償テーブルメモリ１０６に搭載されている歪み補償テーブルから、電力計算部１０４で計算した送信電力レベルに応じた歪み補償係数がテーブル引きされ、出力される。前歪み補償部１０２では、渡された歪み補償係数にて、送信信号に電力増幅器１２６の振幅逆特性と位相逆特性を乗算する。なおテーブル引きには、送信電力のルートをとった送信振幅を使用しても同じことである。この場合は、（式２）のような演算が行われる。
【００６９】
【数２】
【００７０】
歪み補償テーブルメモリ１０６には、前歪み補償部で歪み特性の逆特性になるような歪み補償係数が保存されている。また、歪み補償係数は、補償係数算出部１１６から出力される更新係数ａｉ，ｂｉによって、適応的に更新される。
【００７１】
送信系の遅延器１００ａ，１００ｂは、送信信号から電力を計算し歪み補償係数をテーブル引きする際の遅延時間分のタイミングを合わせるためのものである。補償係数算出部１１６の前にある遅延器１１８ａ，１１８ｂは、アナログ部で生じる遅延時間分、送信信号を遅延させ、帰還信号とのタイミングを合わせるためのものである。
【００７２】
Ｄ／Ａ変換器１２０ａ，１２０ｂは、前歪みがかけられたＩ，Ｑの各信号を、それぞれアナログ信号に変換する。Ｉ，Ｑの各信号は、直交変調部１２２へ入力される。直交変調部１２２は入力されたアナログＩ，Ｑ信号にそれぞれ基準搬送波とこれを９０°移相した信号を乗算し、乗算結果を加算することにより直交変調を行う。
【００７３】
アップコンバータ１２４は、直交変調信号と局部発振信号をミキシングして無線周波数へ周波数変換する。電力増幅器１２６は、アップコンバータ１２６から出力された周波数変換信号を電力増幅してアンテナ１３０より空中に放射する。
【００７４】
また、電力増幅器１２６から出力された変調信号は方向性結合器１２８で分配し、帰還信号として使用する。帰還信号は歪み補償係数を算出するために使用される。帰還信号はダウンコンバータ１３４で周波数変換される。
【００７５】
直交復調部１３６では、直交復調を行うことによって同相成分ＩＦ、直交成分ＱＦを取り出し、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂは、アナログ信号をディジタル信号に戻す。
【００７６】
図２（ａ），（ｂ）は各々、Ａ／Ｄ変換器にＤＣオフセットがない場合とある場合における、Ａ／Ｄ変換信号の様子を示す図である。
【００７７】
図示されるように、Ａ／Ｄ変換信号は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂにＤＣオフセットが無い場合は、中心をゼロとした、図２（ａ）に示されるような波形となり、ＤＣオフセットがある場合は、図２（ｂ）のようにＤＣオフセット量αが入った波形となる。
【００７８】
このＤＣオフセット量αを精度良く求めることができれば、次段の補償係数算出部１１６にてＤＣオフセット量αの影響を除いた歪み補償テーブルを作成することが可能となり、精度良く歪み補償係数が計算できる。また、このＤＣオフセット量αはＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの特性の経年変化（あるいは温度）によって変動する。この変動化に追従するため、適宜ＤＣオフセット量αを算出することが必要である。
【００７９】
補償係数算出部１１６では、送信信号と帰還信号の誤差が最小になるよう、振幅歪み、位相歪み補償係数を決定する。歪み補償係数を算出する方法は、最小二乗法（ＬＭＳ）、指数重み付き逐次最小二乗法（ＲＬＳ）などがある。
【００８０】
ＤＣオフセット算出部１１４では、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの出力信号の区間平均を行い、ＤＣオフセット量を算出する。帰還信号のＡ／Ｄ変換後の値をＩ−ＦＤ、Ｑ−ＦＤとすると、Ｉ信号側のＤ／Ａ変換器のＤＣオフセット量α＿Ｉ、Ｑ信号側のＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量α＿Ｑは、以下の式のようになる。ＮはＩ−ＦＤ、Ｑ−ＦＤのサンプリング数である。tはサンプリング時間であり、Ｉ−ＦＤ(t)、Ｑ−ＦＤ(t)はサンプリング時間ｔでのＡ／Ｄ変換後の値を示す。
【００８１】
【数３】
【００８２】
補償係数算出部ではこのα＿Ｉ、α＿Ｑの補正を行ってから、歪み補償係数を算出する。ＤＣオフセット算出部１１４でＤＣオフセット量αを精度良く求めるため、切り替え制御部１１２にて、直交復調部１３６のオン／オフ制御を行う。
【００８３】
直交復調部１３６がオンの場合はＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに直交復調された信号が入力され、オフの場合は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂは無入力の状態となる。
【００８４】
Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに直交復調された信号が入力している場合でもＤＣオフセット量αを求めることができないわけではないが、これは入力信号が正と負の発生確率が同じ信号でなければ正確な値は算出できない。また、仮に正と負の発生確率が同率であっても、正確な値を算出するためには、ある程度の区間平均長を必要とする。
【００８５】
直交復調部１３６がオフの時は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの出力Ｉ＿ＦＤ（またはＱ＿ＦＤ）は、図３に示すように、ＤＣオフセット部分の成分のみとなるため、正確にα＿Ｉ、α＿Ｑの算出が行える。図３は、帰還系のＡ／Ｄ変換器を無入力とした場合における、算出されるＤＣオフセット量の様子を示す波形図である。
【００８６】
切り替え制御部１１２では、直交復調部１３６のオン／オフを制御し、直交復調後信号がＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに入力される区間と、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂが無入力になる区間をつくる。直交復調部１３６がオンして帰還信号がＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに入力されている時は、補償係数算出部１１６では歪み補償係数を算出し、直交復調部１３６がオフしてＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂが無入力状態のときは、ＤＣオフセット算出部１１４にて、ＤＣオフセット量αの計算を行う。
【００８７】
図４は、切り替え制御部から出力されるオンオフ制御信号による、直交復調部、補償係数算出部、ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフ制御のタイミングを示すタイミング図である。
【００８８】
図示されるように、ＤＣオフセット算出部１１４がオンしている期間（ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７）では、直交復調部１３６がオフし、補償係数算出部１１６がオフしている。一方、ＤＣオフセット算出部１１４がオフしている期間（ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６）では、直交復調部１３６がオンし、補償係数算出部１１６がオンしている。
【００８９】
すなわち、歪み電力が小さい時は、現在使用している歪み補償係数で充分な性能が得られているため、歪み補償係数の更新を行う必要がない（換言すれば、直交復調部の電源をオフにしても良い）ということになる。したがって、送信信号の帰還信号に基づいて歪み電力を測定し、歪みが大きい時は歪み補償係数の算出とＤＣオフセット量の算出の双方を行い、歪みが小さい時は、ＤＣオフセット量の算出のみを行うようにする。
【００９０】
Ａ／Ｄ変換後のディジタルＩ＿ＦＤ信号、Ｑ＿ＦＤ信号は歪み電力算出部に入力され、歪み電力が算出される。
【００９１】
図５（ａ），（ｂ）は、歪み電力算出区間を説明するための図であり、（ａ）は送信キャリアが１キャリアの場合を示す図、（ｂ）は送信キャリアが２キャリアの場合の図である。
【００９２】
図５（ａ）からわかるように、１キャリアのときは、送信帯域ｘ［Ｈｚ］を除いて、ｙ［Ｈｚ］分の歪み電力を算出する。図５（ｂ）からわかるように、２キャリアの場合は、送信帯域２・ｘ［Ｈｚ］を除いて、ｙ［Ｈｚ］分の歪み電力を算出する。同様に、ｎキャリアでは送信帯域ｎ・ｘ［Ｈｚ］を除いて、ｙ［Ｈｚ］分の歪み電力を算出する。（ｘ，ｙは任意に設定）
【００９３】
図６（ａ），（ｂ）は歪み電力を算出する方法を説明するための図であり、（ａ）は、バンドパスフィルタにて歪み帯域のみを抜き出して電力を計算する方法を説明するための図、（ｂ）は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数スペクトラムを求めてから、該当帯域の電力を計算する方法を説明するための図である。
【００９４】
図５（ａ）では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４０ａ，１４０ｂにて歪み帯域のみを抜き出し、歪み電力系計算部１４２にて、歪み電力を直接的に計算する。図５（ｂ）では、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う複素高速フーリエ変換器１４４によって周波数スペクトラムを求め、スペクトラム歪み電力計算部１４６によって、該当帯域の電力を計算する。
【００９５】
また、歪み電力の測定は、ある一定のタイミングで周期的に行う。図１の処理判断部１１０は、測定した歪み電力としきい値を比較し、歪み電力が閾値を超えた場合（あるいはしきい値以上のとき）、歪み特性が劣化したと判断し、切り替え制御部１１２に通知する。切り替え制御部１１２は、歪み補償係数の算出を開始する。歪み補償係数を更新して行き、処理判断部１１０で歪み電力がしきい値以下になったと判断された場合は、切り替え制御部１１２に通知し、これによって、歪み補償係数の算出が停止される。
【００９６】
図７は、歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの一例を示すタイミング図である。
【００９７】
図７において、ｔ１〜ｔ７が歪み電力観測（実測）タイミングである。時刻ｔ１により観測（実測）が開始される。ｔ３に歪み特性の劣化が観測される。ｔ３〜ｔ６にて、歪み補償係数の更新が行われる。この補正期間中、ＤＣオフセット量の算出動作と、歪み補償係数の算出処理とを併せて行う必要があるから、補償係数算出部１１６ならびにＤＣオフセット算出部１１４を交互にオンさせる。ｔ６において、歪み補償係数の更新は終了する。
【００９８】
観測のみを行っている期間（監視モード期間：ｔ１〜ｔ３）では、歪み補償係数の算出は不要であり、歪み電力測定等ができれば十分であるから、消費電力の削減を重視して、復調部のオン期間を最小限とする（つまり、オフ期間を可能な限り長くする）。歪み補償係数の更新期間（ｔ３〜ｔ６）では、歪み補償係数の算出が必要となるから、復調部をオンさせる期間を長くとる。
【００９９】
図８は、歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの他の例を示すタイミング図である。
【０１００】
図７に示すように、補償係数算出部１１６ならびにＤＣオフセット算出部１１４を交互にオンさせるのが原則であるが、但し、その補正を開始する前に検出されたＤＣオフセット量の値の平均値や、直前に測定されたＤＣオフセット量の値を用いても精度の高い歪み補償係数の更新は行い得るから、補正期間中のＤＣオフセット算出動作は完全に停止させてもよい。そこで、図８の場合、補正期間（ｔ３〜ｔ６）では、ＤＣオフセット算出動作を完全に停止させている。
【０１０１】
図９は、歪み補償テーブルメモリおよび前歪み補償部の構成を示すブロック図である。電力計算部１０４から出力される送信電力値Ｐをアドレス変数として、歪み補償テーブルメモリ１０６をアドレッシングし、テーブルから歪み補償係数ａｉ，ｂｉを出力させ、その補償係数を前歪補償部１０２に供給する。
【０１０２】
前歪み補償部１０２は、乗算器ならびに加算器を具備しており、下記の（式４）の計算により、歪み補償された位相信号（Ｉ’，Ｑ’）を算出する。
【０１０３】
【数４】
【０１０４】
また、図１の補償係数算出部１１６では、送信信号と帰還信号の誤差が最小になるよう、振幅歪み、位相歪み補償係数を決定する。ここでは最小二乗法に基づいて実施の形態を説明する。送信したい信号（歪みがない信号）を下記の（式５）とする。
【０１０５】
【数５】
【０１０６】
また、帰還信号を下記の（式６）とする。
【０１０７】
【数６】
【０１０８】
このとき、ＤＣオフセット量を考慮すると、下記の（式７）のように、Ｚ（Ｐ）は、Ｚ’（Ｐ）となる。
【０１０９】
【数７】
【０１１０】
ここで、送信したい信号と帰還信号のＤＣオフセット量を考慮した信号の誤差をｅ（Ｐ）とすると、誤差は、下記の（式８）で表される。ここでＰは送信信号の電力である。
【０１１１】
【数８】
【０１１２】
補償係数算出部１１６では、誤差ｅ（Ｐ）が最小になるよう、歪み補償係数ａｉ，ｂｉを決定する（下記の式９参照）。
【０１１３】
なお、ｈｎ（Ｐ）は今回新たに更新する歪み補償係数であり、ｈｎ−１（Ｐ）はメモリに保存してある前回算出したの補償係数の値である。ｕ（Ｐ）は補償係数をかけない（歪み補償を行わない、歪み補償係数が１）時の入力を増幅した出力の値であり（式１０）のように表される（＊は共役複素数を表す）。Ｙ（Ｐ）は前歪み補償部で歪みをかけた出力信号である（式１１）。また、μはＬＭＳのステップサイズパラメータであり、ｈ（Ｐ）が収束するためには適切な値を設定しなければならない。
【０１１４】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【０１１５】
ある入力電力Ｐにおける歪み補償係数はｈ（Ｐ）＝ａｉ＋ｊ・ｂｉであり、ｈ（Ｐ）の実部と虚部がそれぞれａｉ、ｂｉとなる。この値を歪み補償テーブルメモリに書き込む。なお、ａｉ、ｂｉは式１２で表される。なお、ｒｅａｌ（ｈ（ｐ）），ｉｍａｇ（ｈ（ｐ））はそれぞれｈ（ｐ）の実部、虚部を示す。
【０１１６】
【数１２】
【０１１７】
この演算を歪み補償係数算出オンのタイミングで行い、歪み補償テーブルメモリを更新する。
【０１１８】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る非線形歪み補償装置の（Ａ／Ｄ変換器を無入力状態とするためにアナログスイッチを使用する例）の構成を示すブロック図である。図１０において、図１と同じ部分には共通の参照符号を付している。
【０１１９】
本実施形態の非線形歪み補償装置の基本的構成は、図１と同じである。但し、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂを無入力状態とするために、アナログスイッチ１５０ａ，１５０ｂを設け（各スイッチの一端には終端回路１５２ａ，１５２ｂが接続されている）、そのスイッチのオン／オフを、切り替え制御部１１２から出力されるオン／オフ制御信号によって制御する。
【０１２０】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る非線形歪み補償装置の構成（周囲温度を測定して、歪み補償係数の更新の必要性を判断する構成）を示すブロック図である。図１１において、図１と同じ部分には共通の参照符号を付している。
【０１２１】
本実施形態の非線形歪み補償装置の基本的構成は、図１と同じである。但し、図１１の非線形歪み補償装置では、温度センサ１６０によって周囲温度を実測し、温度測定部１６２により温度情報を取得し、その温度情報を処理判断部１１０に与える。処理判断部１１０は、周囲温度が許容範囲を超えて変動したか否かによって、歪み補償係数の更新の必要性を判断する。
【０１２２】
つまり、急激な温度変動が生じた場合には、電子回路の特性が変動し、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量も急激に変動することが予想される。したがって、周囲温度の急激な変動を監視することによって、歪み補償係数の更新の必要性を判断するものである。例えば、許容範囲を超える温度変動が生じた場合に、各電子部品の特性が変化したことが原因で歪み特性が変化した場合、歪み補償特性の更新が必要と判断することができる。
【０１２３】
具体的には、周期的に周囲温度の測定を行っている場合、今回の測定温度が、前回の測定温度よりも所定温度（ｘ度）を超えて上昇している場合に、処理判断部１１０は、許容範囲を超える温度変動が生じたと判断する。これによって、歪み補償係数の更新が開始されることになる。
【０１２４】
図１２は、周囲温度の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングを示すタイミング図である。
【０１２５】
図１２において、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ５、ｔ６が周囲温度の実測タイミングである。ｔ３において、歪み補償係数の更新が開始され、その補正は、ｔ４において終了する。
【０１２６】
歪み補償係数の更新の終了タイミングは、例えば、補償係数算出部１１６における歪み補償係数の更新が所定回（ここではｙ回（ｙは２以上の自然数）とする）行われたタイミングとする。歪み補償係数がｙ回更新されたときは、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を考慮した適性な歪み補償特性が実現されているものと判断できるからである。ｔ３〜ｔ４の更新期間において、歪み補償係数の算出とＤＣオフセット算出を交互に実施するのは、前掲の実施形態と同様である。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、送信系から送信信号を送信している期間において、リアルタイムで、帰還系のＤＣオフセットを検出し、そのＤＣオフセット量を参照し、そのＤＣオフセットによる影響を低減するようにプリディストーション処理部の歪み補償特性を更新することによって、経年変化（経時的変化）や周囲温度の急激な変化に起因してＡ／Ｄ変換器にＤＣオフセットが生じた場合でも、そのＤＣオフセットの悪影響を低減させて、高精度の非線形歪み補償（プリディストーション処理）を常に、安定して実施することができる。
【０１２８】
また、本発明の実施形態によれば、各部のオン／オフを巧みに切り替えることによって、高精度な歪み補償係数の更新の実施と、回路の消費電力の削減と、を両立することができる。
【０１２９】
また、無線通信装置が、本発明の実施形態の歪み補償装置を備えることによって、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量に関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことが可能な高性能な無線通信装置を提供することができる。
【０１３０】
また、移動体通信用基地局装置が本発明の実施形態の歪み補償装置を備えることによって、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量に関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことができ、広帯域かつ広ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射を抑制することにより送信の高効率化とを両立させることが可能な、高性能の移動体通信用基地局装置を実現することができる。
【０１３１】
なお、上記第１〜第３の実施形態では、プリディストーション処理部が、送信ディジタル信号の電力レベルと歪み補償係数とを対応付けて格納し、送信ディジタル信号の電力レベルに応じて歪み補償係数を前歪み補償部へ出力する歪み補償テーブルメモリを有し、補償係数算出部が、プリディストーション処理部における歪み補償特性の更新方法として、歪み補償テーブルメモリの歪み補償係数を更新する場合について説明した。しかしながら、本発明はこの構成に限られず、他の構成を適用することも可能である。例えば、プリディストーション処理部は、歪み補償テーブルメモリの代わりに、多項式を用いて送信ディジタル信号の電力レベルから歪み補償係数を算出する演算部を備え、歪み補償特性更新部は、歪み補償係数算出部の代わりに、演算部にて用いられる多項式の係数等を調整することで歪み補償特性を更新する多項式更新部を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明の歪み補償装置及び歪み補償方法は、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な効果を有し、無線通信装置及び移動体通信用無線基地局装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】Ａ／Ｄ変換信号の様子を示す図
【図３】帰還系のＡ／Ｄ変換器を無入力とした場合における、算出されるＤＣオフセット量の様子を示す波形図
【図４】切り替え制御部によるオン／オフ制御のタイミングを示すタイミング図
【図５】歪み電力算出区間を説明するための図
【図６】歪み電力を算出する方法を説明するための図
【図７】歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの一例を示すタイミング図
【図８】歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの他の例を示すタイミング図
【図９】歪み補償テーブルメモリおよび前歪み補償部の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図
【図１２】周囲温度の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングを示すタイミング図
【図１３】歪み補償が無い場合の送信信号の増幅結果について説明するための図
【図１４】前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を説明するための図
【図１５】位相歪みについて説明するための図
【図１６】歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す図
【図１７】一般的の前歪み補償を実施する送信機の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
【０１３４】
１００ａ，１００ｂ，７００ａ，７００ｂ 遅延器
１０２，６００，７０２ 前歪補償部
１０４，７０４ 電力計算部
１０６，７０６ 歪み補償テーブルメモリ
１０８ 歪み電力算出部
１１０ 処理判断部
１１２ 切り替え制御部
１１４ ＤＣオフセット算出部
１１６，７１０ 補償係数算出部
１１７ 歪み補償特性更新部
１１８ａ，１１８ｂ，７０８ａ，７０８ｂ 遅延器
１２０ａ，１２０ｂ，５００ａ，５００ｂ，７１２ａ，７１２ｂ Ｄ／Ａ変換器
１２２，５０２，７１４ 直交変調部
１２４，５０４，７１６ アップコンバータ
１２６，５０８，７１８ 電力増幅器
１２８，７２０ 方向性結合器
１３０，５１０，７２２ アンテナ
１３２，５０６，７２４ 搬送波生成回路
１３４，７２６ ダウンコンバータ
１３６，７２８ 直交復調部
１３８ａ，１３８ｂ，７３０ａ，７３０ｂ Ａ／Ｄ変換器
１４０ａ，１４０ｂ バンドパスフィルタ
１４２ 歪み電力計算部
１４４ 複素高速フーリエ変換器
１４６ 歪み電力計算部
１５０ａ，１５０ｂ アナログスイッチ
１５２ａ，１５２ｂ 終端回路
１６０ 温度センサ
１６２ 温度測定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪み補償装置及び歪み補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）伝送方式の携帯端末が実用化されている。ＣＤＭＡ方式の送信増幅器（アンプ）は、広帯域・高ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射を抑制することによる高効率性が求められる。従来、増幅器の非線形歪みを補償する方式としては、負帰還方式、フィードフォワード方式、プリディストータ方式が知られている。
【０００３】
負帰還方式は、信号が広帯域になると発振現象などが起こりやすく動作の不安定性が増すために、広帯域信号を扱う無線機に使用されることは少ない。
【０００４】
フィードフォワード方式は、原理的には動作の不安定性が生じないため、現在、多くの基地局の無線機に使用されている。ところが、フィードフォワード方式は誤差成分を抽出し、副増幅器で別個に増幅したのち、主増幅器の出力信号から差し引く構成をとる必要があるため、回路が複雑になるとともに、副増幅器の使用により電力効率が低下するという問題がある。
【０００５】
これに対してプリディストータ方式は、副増幅器が不要であることからフィードフォワード方式に代わるものとして注目され、研究開発が進められている。以下、非線形歪み補償プリディストータ方式の原理について説明する。
【０００６】
図１３は、歪み補償が無い場合の送信信号の増幅結果について説明するための図である。図１３において、Ｉ，Ｑの各信号（インフェーズ信号、直交信号）は、Ｄ／Ａ変換器５００ａ，５００ｂによってアナログ信号に変換され、各アナログ信号について、直交変調部５０２によって、４相位相変調やＯＦＤＭ等の直交変調がなされる。そして、搬送波生成回路５０６から生成される搬送波がミキサにより構成されるアップコンバータ５０４にて乗算され、送信信号の周波数変換がなされ、電力増幅器５０８により増幅され、アンテナ５１０を介して送信される。
【０００７】
図中、点線で囲んで示される特性図Ｐ１の上側に示されるように、Ｄ／Ａ変換器５００ａ，５００ｂは信号レベルに関して線形の変換を行い、また特性図Ｐ１の下側に示されるように、Ｄ／Ａ変換器５００ａ，５００ｂでは位相回転は生じない。
【０００８】
また、図１３の点線で囲んで示される特性図Ｐ２のように、電力増幅器５０８は、特性図Ｐ２に示されるように入力振幅に依存したＡＭ／ＡＭ特性(振幅歪み)、ＡＭ／ＰＭ特性(位相歪み)という入出力特性の非線形性をもつ。したがって、特性図Ｐ３に示されるように、電力増幅器５０８の出力波形に非線形性が生じる。
【０００９】
すなわち、電力増幅器５０８の入力/出力特性は入力レベルが低い領域では線形なものであるが、入力レベルがある値を超えると増幅器のＡＭ／ＡＭ特性は飽和して行き非線形となり、そのためアンテナ出力信号に歪みが生じる。
【００１０】
また、電力増幅器５０８は、入力レベルが低い信号に対して出力信号は位相回転がない状態であるが、入力信号がある値を超えると出力信号で位相回転が生じる。このため、電力増幅器５０８の出力信号の位相は、入力信号に対して回転してしまう。
【００１１】
図１５は、位相歪みについて説明するための図である。図１５において、点Ｓ１は、位相平面における実際に送信したい点を示しており、点Ｓ２は、位相歪みによって位相回転が生じた後の点を示している。このような位相回転は、変調誤差となって、変復調の精度を悪化させる原因となる。
【００１２】
図１４は、前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を説明するための図である。図１４において、図１３と同じ部分には同じ参照符号を付してある。
【００１３】
図示されるように、図１４では、前歪み補償部６００が設けられている。この前歪み補償部６００では、点線で囲んで示される特性図Ｐ５のとおり、予め、電力増幅器５０８における歪み特性と逆の歪み特性を、Ｉ，Ｑの各信号に与える。
【００１４】
これによって、特性図Ｐ７に示されるように、Ｉ，Ｑの各信号を電力増幅器５０８によって増幅すると、電力増幅器５０８の非線形の歪み特性が相殺され、実質的に線形増幅がされることになる。
【００１５】
図１６は、歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す図である。図１６において、特性線ａは、歪み補償がない場合の周波数スペクトラムを示し、特性線ｂは、歪み補償がある場合の周波数スペクトラムを示す。歪み補償を行わないと、歪み特性により帯域外に電力が漏洩してしまうが、歪み補償を行うことで帯域外に漏洩する電力が抑えられることが分かる。
【００１６】
図１７は、一般的な前歪み補償を実施する送信機の構成の一例を示すブロック図である。図１７の送信機は、送信系、帰還系ならびに歪み補償系に大別される。送信系は、遅延器７００ａ，７００ｂと、前歪み補償部７０２と、Ｄ／Ａ変換器７１２ａ，７１２ｂと、直交変調部７１４と、搬送波を出力する発振器７２４と、アップコンバータ７１６と、電力増幅器７１８と、アンテナ７２２と、により構成される。
【００１７】
また、受信系は、方向性結合器７２０と、搬送波を出力する発振器７２４と、ダウンコンバータ７２６と、直交復調部７２８と、Ａ／Ｄ変換器７３０ａ，７３０ｂとにより構成される。
【００１８】
また、歪み補償系は、送信ベースバンド信号（Ｉ，Ｑの各信号）と帰還系を経由して帰還される信号とを比較して補償係数を算出する補償係数算出部７１０と、入力電力に対応した歪み補償係数が保存されている歪み補償テーブルメモリ７０６と、電力計算部７０４（この電力計算部の出力によって歪み補償テーブル７０６がアドレッシングされ、歪み補償係数がテーブル引きされる）と、により構成される。
【００１９】
図１７の送信機では、歪み補償テーブルメモリ７０６に搭載される歪み補償テーブルは、電力増幅器７１８の非線形特性を補償するように作成されている。また、補償係数算出部７１０によって、歪み補償係数（プリディストーション処理の特性の制御パラメータ）の算出を行い、歪み補償テーブルに保存されている歪み補償係数を適応的に更新させている。
【００２０】
図１７のような、テーブルを利用して前歪み補償を行う送信機の構成は、例えば、特許文献１に記載されている。また、歪み補償係数の算出方法については、例えば、特許文献２に記載されている。
【００２１】
さらに、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに着目し、そのＤＣオフセット量を検出し、そのＤＣオフセットによって生じる位相誤差を算出し、送信信号の位相を補正する位相補正装置は、特許文献３に記載されている。この特許文献３では、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を考慮した位相補正は、送信開始時に１回だけ行われる。
【００２２】
【特許文献１】国際公開第０１／００８３２０号パンフレット
【特許文献２】特開平９−６９７３３号公報
【特許文献３】特開２００２−３１９９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
図１７に示す前歪み補償を行う送信機では、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに起因する歪み補償特性の低下は考慮されていない。
【００２４】
すなわち、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器には、ＤＣオフセットが発生する。図１７の下側の特性図Ｐ１０に示されるように、補償係数算出部７１０では、本来なら、非線形歪みを特性Ｘ１のように検出し、この非線形歪みを補償するように補償係数を算出する必要がある。しかし、Ａ／Ｄ変換器７３０ａ，７３０ｂにＤＣオフセットが生じると、非線形歪みの特性が、特性Ｘ１からＹ１に変化し、そのＹ１（Ａ／Ｄ変換器７３０ａ，７３０ｂのＤＣオフセットが重畳されて誤差が生じている特性）に基づいて補償係数が算出されてしまう。
【００２５】
したがって、図１７の左上の特性図ｐ１１に示すように、前歪み補償部７０２において、本来なら特性Ｘ２のようなプリディストーションが施されるべきところ、Ｙ２のようなプリディストーションが施されることになる。すると、図１７の右上に示される特性図Ｐ１２に示されるように、歪みが完全には相殺されず、送信信号の非線形歪みを十分に除去することができない。
【００２６】
また、特許文献３に開示される従来技術の場合、帰還系のＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセットの検出については言及されているものの、そのＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を考慮した位相補正は、送信開始時に１回だけ行われるだけである。したがって、送信時に位相補正を行うものではないため、経年変化（経時的変化）や周囲温度の変動等によって、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量に変動が生じた場合、必要なときに適切な補正を行うことができず、歪み補償の精度が低下してしまうといった事情があった。また、特許文献３に記載される技術の場合、位相補正のみを行い、振幅歪みの補正を行っていない。
【００２７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、第１に、送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部と、前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部と、前記算出されたＤＣオフセット量を参照して、前記プリディストーション処理部における歪み補償特性を更新する歪み補償特性更新部と、送信時の状態に応じて前記歪み補償特性の更新の必要性を判断する処理判断部と、前記処理判断部の判断結果を参照しながら、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力、前記歪み補償特性更新部、及び前記ＤＣオフセット算出部のオン／オフを切り替える切り替え制御部とを備え、前記切り替え制御部は、前記処理判断部により歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにする歪み補償装置が提供されるものである。
【００２９】
この構成により、送信時の状態に基づいて判断される歪み補償特性の更新の必要性に応じてＡ／Ｄ変換器への信号入力、歪み補償特性更新部、及びＤＣオフセット算出部のオン／オフの切り替えを適切に制御しているので、送信系から送信信号を送信している期間においてＤＣオフセット量を鑑みた歪み補償特性の更新を効率的かつ精度良く行うことができる。
【００３０】
本発明は、第２に、上記第１に記載の歪補償装置であって、前記帰還系は、前記Ａ／Ｄ変換器の前段に設けられ、前記分岐された送信出力信号を復調する復調部を含み、前記切り替え制御部は、前記復調部のオン／オフを切り替えることにより前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力のオン／オフを切り替えるものである。
【００３１】
この構成により、帰還系の復調部のオン／オフを選択することができるので、不要なときにはオフとすることで、ＤＣオフセット量を精度良く算出することと歪み補償装置の消費電力を削減することができる。
【００３２】
本発明は、第３に、上記第１又は第２に記載の歪補償装置であって、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づいて、前記送信時の状態として歪み電力を算出する歪み電力算出部を更に備え、前記処理判断部は、前記歪み電力算出部により算出された歪み電力値と所定のしきい値とを比較し、歪みが大きい場合に歪み補償特性の更新が必要であると判断し、歪みが小さいときは不要であると判断するものである。
【００３３】
この構成により、実測された歪み電力をしきい値と比較して歪みの大きさを判定することによって、歪み補償特性の更新の必要性を判断することが可能となる。
【００３４】
本発明は、第４に、上記第３に記載の歪み補償装置であって、前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が不要であると判断されている期間において、所定間隔をおいて間欠的に前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンにし、前記処理判断部は、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力がオンになっている間に、前記歪み電力算出部により測定された歪み電力の値と前記所定のしきい値との比較を実施する歪み補償装置が提供されるものである。
【００３５】
この構成により、歪み補償特性の更新の必要性の判断を、常時行うのではなく、間欠的に行うことによって、各部の監視負担が軽減することが可能となり、また、消費電力を削減することも可能となる。
【００３６】
本発明は、第５に、上記第１ないし第４のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、前記送信時の状態として、周囲温度を検出する温度検出部を更に備え、前記処理判断部は、前記温度検出部によって検出された温度情報を監視し、前記歪み補償特性の更新が必要であると判断し、温度変動が許容範囲内であるときは不要であると判断する歪み補償装置が提供されるものである。
【００３７】
この構成により、実測された温度変動の大きさを判定することによって、歪み補償特性の更新の必要性を判断することが可能となる。例えば、許容範囲を超える温度変動が生じた場合に、各電子部品の特性が変化したことが原因で歪み特性が変化した場合、歪み補償特性の更新が必要と判断することができる。
【００３８】
本発明は、第６に、上記第１ないし５のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要であると判断されている間は、前記歪み補償特性更新部を継続的にオンにし、前記ＤＣオフセット算出部を継続的にオフにするものである。
【００３９】
この構成により、歪み補償特性の更新が必要なときには、常に歪み補償特性の更新処理を行うので、歪み補償特性の更新のための演算時間を短縮することができる。
【００４０】
本発明は、第７に、上記第１ないし第６のいずれかに記載の歪み補償装置であって、前記プリディストーション処理部は、前記送信ディジタル信号の電力レベルに対応付けられた歪み補償係数を格納する歪み補償テーブルメモリと、前記歪み補償テーブルメモリから出力された歪み補償係数に基づいて、前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を行う前歪み補償部とを有し、前記歪み特性更新部は、前記歪み補償テーブルメモリに格納される歪み補償係数を更新するものである。
【００４１】
この構成により、送信ディジタル信号に応じた歪み補償テーブルメモリから歪み補償係数をテーブル引きする構成を有するプリディストーション処理部において、ＤＣオフセット量を鑑みた歪み補償係数の更新を効率的かつ精度良く行うことができる。
【００４２】
本発明は、第８に、上記第１ないし第７のいずれかに記載の歪み補償装置を搭載した無線通信装置が提供されるものである。
【００４３】
この構成により、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことが可能な高性能な無線通信装置が提供される。
【００４４】
本発明は、第９に、上記第１ないし第７のいずれかに記載の歪み補償装置を搭載した移動体通信用基地局装置が提供されるものである。
【００４５】
この構成により、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセットに関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことができ、広帯域かつ広ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射を抑制することにより送信の高効率化とを両立させることが可能な、高性能の移動体通信用基地局装置を実現することができる。
【００４６】
本発明は、第１０に、送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部とを備える歪み補償装置の歪み補償方法であって、送信時の状態に応じて前記プリディストーション処理部における歪み補償特性の更新の必要性を判断するステップと、前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部により算出されたＤＣオフセット量を参照して、歪み補償特性更新部によって、前記プリディストーション処理部の歪み補償特性を更新するステップと、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにするステップとを有する歪み補償方法が提供されるものである。
【００４７】
この方法により、送信時の状態に基づいて判断される歪み補償特性の更新の必要性に応じてＡ／Ｄ変換器への信号入力、歪み補償特性更新部、及びＤＣオフセット算出部のオン／オフの切り替えを適切に制御しているので、送信系から送信信号を送信している期間においてＤＣオフセット量を鑑みた歪み補償特性の更新を効率的かつ精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明によれば、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器においてＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な歪み補償装置及び歪み補償方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
（第１の実施形態）
本実施形態の歪み補償装置（ならびにこれを搭載した無線送信装置）は、電力増幅器で増幅した信号を帰還信号として検出し、補償係数算出部で更新係数の算出を行うプリディストータ方式の歪み補償装置であり、送信系から信号を送信している期間において、リアルタイムで、帰還系のＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出し、そのＤＣオフセット量による悪影響を低減するように歪み補償係数を更新することによって、安定した高精度の歪み補償を実現する。
【００５０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図である。
【００５１】
図示されるように、非線形歪み補償装置は、送信系と、帰還系と、プリディストーション処理部と、プリディストーション処理部の歪み補償特性を更新するための歪み補償特性更新部とに大別される。
【００５２】
送信系は、タイミング調整のための遅延器１００ａ，１００ｂと、送信ベースバンド信号（Ｉ，Ｑの各信号）にプリディストーション処理を施す前歪み補償部１０２と、プリディストーション処理を経た信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１２０ａ，１２０ｂと、Ｄ／Ａ変換により得られるアナログ信号を直交変調する直交変調部１２２と、搬送波生成回路１３２からの搬送波をミキシングするミキサ（アップコンバータ）１２４と、電力増幅器１２６と、アンテナ１３０とを備える。
【００５３】
また、帰還系は、送信出力信号を分岐させるための方向性結合器１２８と、この方向性結合器１２８によって分岐された信号（以下、帰還信号という）に搬送波生成回路１３２からの搬送波をミキシングするミキサ（ダウンコンバータ）１３４と、周波数変換後の信号に直交復調処理を実施する直交復調部１３６と、この直交復調部１３６を通過したアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂとを備える。
【００５４】
プリディストーション処理部は、電力計算部１０４と、歪み補償テーブルメモリ１０６と、前歪み補償部１０２とを有する。電力計算部１０４の出力によって歪み補償テーブル、メモリ１０６がアドレッシングされ、歪み補償係数がテーブル引きされる。なお、歪み補償テーブルメモリ１０６に搭載される歪み補償テーブルには、各入力電力に対する歪み補償係数が保存されており、歪み補償係数は送信系の電力増幅器１２６の非線形特性を補償するように作成されている。
【００５５】
図１の非線形歪み補償装置は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量が経年変化によって変化して、歪み補償特性に悪影響を及ぼすのを防止するために、歪み補償特性更新部１１７を備えている。歪み補償特性更新部１１７の前段には、送信ベースバンド信号（Ｉ，Ｑの各信号）に対してタイミング調整を行うための遅延器１１８ａ，１１８ｂが設けられている。
【００５６】
この歪み補償特性更新部１１７は、歪み補償テーブルメモリ１０６に格納される歪み補償係数（歪み補償特性を制御するためのパラメータ）を適応的に算出して更新係数として出力する補償係数算出部１１６と、帰還系のＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を間欠的に算出するＤＣオフセット算出部１１４と、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの出力信号に基づいて帰還信号の歪み電力を算出する歪み電力算出部１０８と、算出された歪み電力値が所定のしきい値と同じか、またはそれを超えている場合に、歪み補償係数の更新をする必要ありと判断する処理判断部１１０と、この処理判断部１１０による判断結果を参照しつつ、直交復調部１３６およびＤＣオフセット算出部１１４、ならびに補償係数算出部１１６のオン／オフを制御する切り替え制御部１１２とを有する。
【００５７】
補償係数算出部１１６は、送信ベースバンド信号と帰還信号とを比較して、非線形性歪みを打ち消すように歪み補償係数を適応的に算出するが、このとき、ＤＣオフセット算出部１１４からＤＣオフセット情報が与えられ、歪み補償係数の算出の際には、そのＤＣオフセット量の情報が考慮される。
【００５８】
図１の非線形歪み補償装置では、歪み補償テーブルメモリに保存されている歪み補償係数の更新が必要か否かは、帰還信号の歪み電力によって判断される。つまり、歪み電力が十分に低減されていれば、プリディストーションが有効に働いていることと判断することができるため、歪み補償係数の更新は不要である。また、図１１の歪み補償装置では、周囲温度が許容範囲を超える変動が生じなければ、電子回路の特性に大きな影響はないため、歪み補償係数の更新は不要である。
【００５９】
具体的には、処理判断部１１０では、実測された歪み電力値が、しきい値以上（あるいは、しきい値を超えているか）を判定し、歪み補償係数の更新の必要性を判断する。
【００６０】
また、送信系による送信期間中にリアルタイムで歪み補償係数の更新を実施するためには、必要な情報を正確に取得するため、かつ、消費電力の削減を図る観点から、直交復調部１３６、ＤＣオフセット算出部１１４、補償係数算出部１１６を緊密に連携させ、そのオン／オフを巧みに切り替え制御することが重要となる。この切り替えは、切り替え制御部１１２が実施する。
【００６１】
つまり、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの経年変化、温度変化に伴うＤＣオフセット量を周期的に測定する際、そのＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに帰還信号が入力されていたのでは、正確なＤＣオフセット量を測定できないため、ＤＣオフセット量の測定時には、帰還系の直交復調部１３６をオフし、Ａ／Ｄ変換１３８ａ，１３８ｂを無入力状態とする。
【００６２】
Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに帰還信号が入力されないときは、当然のことながら、歪み補償係数の算出はできないから、補償係数算出部１１６はオフさせて、消費電力を削減する。なお、直交復調部１３６のオフも消費電力の削減の効果がある。
【００６３】
その逆に、歪み電力の算出を行うときや歪み補償係数の算出を行うときには、必ずＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂには帰還信号が入力される必要があるから、直交復調部１３６はオンさせる。一方、このときは、ＤＣオフセット量の正確な測定はできないから、ＤＣオフセット算出部１１４はオフさせて消費電力を削減する。
【００６４】
このように、各部のオン／オフを適切に制御することによって、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量の高精度の測定と、回路の消費電力の削減と、を効率的に両立させることができる。
【００６５】
以下、主要な各部の機能と動作について、より具体的に説明する。まず、歪み補償の基本について具体的に説明する。
【００６６】
送信ベースバンド信号の同相成分Ｉ信号、直交成分Ｑ信号に基づいて、電力計算部１０４にて、送信電力が計算される。送信電力の算出は、以下の（式１）の演算によって行われる。
【００６７】
【数１】
【００６８】
歪み補償テーブルメモリ１０６に搭載されている歪み補償テーブルから、電力計算部１０４で計算した送信電力レベルに応じた歪み補償係数がテーブル引きされ、出力される。前歪み補償部１０２では、渡された歪み補償係数にて、送信信号に電力増幅器１２６の振幅逆特性と位相逆特性を乗算する。なおテーブル引きには、送信電力のルートをとった送信振幅を使用しても同じことである。この場合は、（式２）のような演算が行われる。
【００６９】
【数２】
【００７０】
歪み補償テーブルメモリ１０６には、前歪み補償部で歪み特性の逆特性になるような歪み補償係数が保存されている。また、歪み補償係数は、補償係数算出部１１６から出力される更新係数ａｉ，ｂｉによって、適応的に更新される。
【００７１】
送信系の遅延器１００ａ，１００ｂは、送信信号から電力を計算し歪み補償係数をテーブル引きする際の遅延時間分のタイミングを合わせるためのものである。補償係数算出部１１６の前にある遅延器１１８ａ，１１８ｂは、アナログ部で生じる遅延時間分、送信信号を遅延させ、帰還信号とのタイミングを合わせるためのものである。
【００７２】
Ｄ／Ａ変換器１２０ａ，１２０ｂは、前歪みがかけられたＩ，Ｑの各信号を、それぞれアナログ信号に変換する。Ｉ，Ｑの各信号は、直交変調部１２２へ入力される。直交変調部１２２は入力されたアナログＩ，Ｑ信号にそれぞれ基準搬送波とこれを９０°移相した信号を乗算し、乗算結果を加算することにより直交変調を行う。
【００７３】
アップコンバータ１２４は、直交変調信号と局部発振信号をミキシングして無線周波数へ周波数変換する。電力増幅器１２６は、アップコンバータ１２６から出力された周波数変換信号を電力増幅してアンテナ１３０より空中に放射する。
【００７４】
また、電力増幅器１２６から出力された変調信号は方向性結合器１２８で分配し、帰還信号として使用する。帰還信号は歪み補償係数を算出するために使用される。帰還信号はダウンコンバータ１３４で周波数変換される。
【００７５】
直交復調部１３６では、直交復調を行うことによって同相成分ＩＦ、直交成分ＱＦを取り出し、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂは、アナログ信号をディジタル信号に戻す。
【００７６】
図２（ａ），（ｂ）は各々、Ａ／Ｄ変換器にＤＣオフセットがない場合とある場合における、Ａ／Ｄ変換信号の様子を示す図である。
【００７７】
図示されるように、Ａ／Ｄ変換信号は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂにＤＣオフセットが無い場合は、中心をゼロとした、図２（ａ）に示されるような波形となり、ＤＣオフセットがある場合は、図２（ｂ）のようにＤＣオフセット量αが入った波形となる。
【００７８】
このＤＣオフセット量αを精度良く求めることができれば、次段の補償係数算出部１１６にてＤＣオフセット量αの影響を除いた歪み補償テーブルを作成することが可能となり、精度良く歪み補償係数が計算できる。また、このＤＣオフセット量αはＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの特性の経年変化（あるいは温度）によって変動する。この変動化に追従するため、適宜ＤＣオフセット量αを算出することが必要である。
【００７９】
補償係数算出部１１６では、送信信号と帰還信号の誤差が最小になるよう、振幅歪み、位相歪み補償係数を決定する。歪み補償係数を算出する方法は、最小二乗法（ＬＭＳ）、指数重み付き逐次最小二乗法（ＲＬＳ）などがある。
【００８０】
ＤＣオフセット算出部１１４では、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの出力信号の区間平均を行い、ＤＣオフセット量を算出する。帰還信号のＡ／Ｄ変換後の値をＩ−ＦＤ、Ｑ−ＦＤとすると、Ｉ信号側のＤ／Ａ変換器のＤＣオフセット量α＿Ｉ、Ｑ信号側のＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量α＿Ｑは、以下の式のようになる。ＮはＩ−ＦＤ、Ｑ−ＦＤのサンプリング数である。tはサンプリング時間であり、Ｉ−ＦＤ(t)、Ｑ−ＦＤ(t)はサンプリング時間ｔでのＡ／Ｄ変換後の値を示す。
【００８１】
【数３】
【００８２】
補償係数算出部ではこのα＿Ｉ、α＿Ｑの補正を行ってから、歪み補償係数を算出する。ＤＣオフセット算出部１１４でＤＣオフセット量αを精度良く求めるため、切り替え制御部１１２にて、直交復調部１３６のオン／オフ制御を行う。
【００８３】
直交復調部１３６がオンの場合はＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに直交復調された信号が入力され、オフの場合は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂは無入力の状態となる。
【００８４】
Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに直交復調された信号が入力している場合でもＤＣオフセット量αを求めることができないわけではないが、これは入力信号が正と負の発生確率が同じ信号でなければ正確な値は算出できない。また、仮に正と負の発生確率が同率であっても、正確な値を算出するためには、ある程度の区間平均長を必要とする。
【００８５】
直交復調部１３６がオフの時は、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂの出力Ｉ＿ＦＤ（またはＱ＿ＦＤ）は、図３に示すように、ＤＣオフセット部分の成分のみとなるため、正確にα＿Ｉ、α＿Ｑの算出が行える。図３は、帰還系のＡ／Ｄ変換器を無入力とした場合における、算出されるＤＣオフセット量の様子を示す波形図である。
【００８６】
切り替え制御部１１２では、直交復調部１３６のオン／オフを制御し、直交復調後信号がＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに入力される区間と、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂが無入力になる区間をつくる。直交復調部１３６がオンして帰還信号がＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂに入力されている時は、補償係数算出部１１６では歪み補償係数を算出し、直交復調部１３６がオフしてＡ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂが無入力状態のときは、ＤＣオフセット算出部１１４にて、ＤＣオフセット量αの計算を行う。
【００８７】
図４は、切り替え制御部から出力されるオンオフ制御信号による、直交復調部、補償係数算出部、ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフ制御のタイミングを示すタイミング図である。
【００８８】
図示されるように、ＤＣオフセット算出部１１４がオンしている期間（ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５，ｔ６〜ｔ７）では、直交復調部１３６がオフし、補償係数算出部１１６がオフしている。一方、ＤＣオフセット算出部１１４がオフしている期間（ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６）では、直交復調部１３６がオンし、補償係数算出部１１６がオンしている。
【００８９】
すなわち、歪み電力が小さい時は、現在使用している歪み補償係数で充分な性能が得られているため、歪み補償係数の更新を行う必要がない（換言すれば、直交復調部の電源をオフにしても良い）ということになる。したがって、送信信号の帰還信号に基づいて歪み電力を測定し、歪みが大きい時は歪み補償係数の算出とＤＣオフセット量の算出の双方を行い、歪みが小さい時は、ＤＣオフセット量の算出のみを行うようにする。
【００９０】
Ａ／Ｄ変換後のディジタルＩ＿ＦＤ信号、Ｑ＿ＦＤ信号は歪み電力算出部に入力され、歪み電力が算出される。
【００９１】
図５（ａ），（ｂ）は、歪み電力算出区間を説明するための図であり、（ａ）は送信キャリアが１キャリアの場合を示す図、（ｂ）は送信キャリアが２キャリアの場合の図である。
【００９２】
図５（ａ）からわかるように、１キャリアのときは、送信帯域ｘ［Ｈｚ］を除いて、ｙ［Ｈｚ］分の歪み電力を算出する。図５（ｂ）からわかるように、２キャリアの場合は、送信帯域２・ｘ［Ｈｚ］を除いて、ｙ［Ｈｚ］分の歪み電力を算出する。同様に、ｎキャリアでは送信帯域ｎ・ｘ［Ｈｚ］を除いて、ｙ［Ｈｚ］分の歪み電力を算出する。（ｘ，ｙは任意に設定）
【００９３】
図６（ａ），（ｂ）は歪み電力を算出する方法を説明するための図であり、（ａ）は、バンドパスフィルタにて歪み帯域のみを抜き出して電力を計算する方法を説明するための図、（ｂ）は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数スペクトラムを求めてから、該当帯域の電力を計算する方法を説明するための図である。
【００９４】
図５（ａ）では、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４０ａ，１４０ｂにて歪み帯域のみを抜き出し、歪み電力系計算部１４２にて、歪み電力を直接的に計算する。図５（ｂ）では、複素ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う複素高速フーリエ変換器１４４によって周波数スペクトラムを求め、スペクトラム歪み電力計算部１４６によって、該当帯域の電力を計算する。
【００９５】
また、歪み電力の測定は、ある一定のタイミングで周期的に行う。図１の処理判断部１１０は、測定した歪み電力としきい値を比較し、歪み電力が閾値を超えた場合（あるいはしきい値以上のとき）、歪み特性が劣化したと判断し、切り替え制御部１１２に通知する。切り替え制御部１１２は、歪み補償係数の算出を開始する。歪み補償係数を更新して行き、処理判断部１１０で歪み電力がしきい値以下になったと判断された場合は、切り替え制御部１１２に通知し、これによって、歪み補償係数の算出が停止される。
【００９６】
図７は、歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの一例を示すタイミング図である。
【００９７】
図７において、ｔ１〜ｔ７が歪み電力観測（実測）タイミングである。時刻ｔ１により観測（実測）が開始される。ｔ３に歪み特性の劣化が観測される。ｔ３〜ｔ６にて、歪み補償係数の更新が行われる。この補正期間中、ＤＣオフセット量の算出動作と、歪み補償係数の算出処理とを併せて行う必要があるから、補償係数算出部１１６ならびにＤＣオフセット算出部１１４を交互にオンさせる。ｔ６において、歪み補償係数の更新は終了する。
【００９８】
観測のみを行っている期間（監視モード期間：ｔ１〜ｔ３）では、歪み補償係数の算出は不要であり、歪み電力測定等ができれば十分であるから、消費電力の削減を重視して、復調部のオン期間を最小限とする（つまり、オフ期間を可能な限り長くする）。歪み補償係数の更新期間（ｔ３〜ｔ６）では、歪み補償係数の算出が必要となるから、復調部をオンさせる期間を長くとる。
【００９９】
図８は、歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの他の例を示すタイミング図である。
【０１００】
図７に示すように、補償係数算出部１１６ならびにＤＣオフセット算出部１１４を交互にオンさせるのが原則であるが、但し、その補正を開始する前に検出されたＤＣオフセット量の値の平均値や、直前に測定されたＤＣオフセット量の値を用いても精度の高い歪み補償係数の更新は行い得るから、補正期間中のＤＣオフセット算出動作は完全に停止させてもよい。そこで、図８の場合、補正期間（ｔ３〜ｔ６）では、ＤＣオフセット算出動作を完全に停止させている。
【０１０１】
図９は、歪み補償テーブルメモリおよび前歪み補償部の構成を示すブロック図である。電力計算部１０４から出力される送信電力値Ｐをアドレス変数として、歪み補償テーブルメモリ１０６をアドレッシングし、テーブルから歪み補償係数ａｉ，ｂｉを出力させ、その補償係数を前歪補償部１０２に供給する。
【０１０２】
前歪み補償部１０２は、乗算器ならびに加算器を具備しており、下記の（式４）の計算により、歪み補償された位相信号（Ｉ’，Ｑ’）を算出する。
【０１０３】
【数４】
【０１０４】
また、図１の補償係数算出部１１６では、送信信号と帰還信号の誤差が最小になるよう、振幅歪み、位相歪み補償係数を決定する。ここでは最小二乗法に基づいて実施の形態を説明する。送信したい信号（歪みがない信号）を下記の（式５）とする。
【０１０５】
【数５】
【０１０６】
また、帰還信号を下記の（式６）とする。
【０１０７】
【数６】
【０１０８】
このとき、ＤＣオフセット量を考慮すると、下記の（式７）のように、Ｚ（Ｐ）は、Ｚ’（Ｐ）となる。
【０１０９】
【数７】
【０１１０】
ここで、送信したい信号と帰還信号のＤＣオフセット量を考慮した信号の誤差をｅ（Ｐ）とすると、誤差は、下記の（式８）で表される。ここでＰは送信信号の電力である。
【０１１１】
【数８】
【０１１２】
補償係数算出部１１６では、誤差ｅ（Ｐ）が最小になるよう、歪み補償係数ａｉ，ｂｉを決定する（下記の式９参照）。
【０１１３】
なお、ｈｎ（Ｐ）は今回新たに更新する歪み補償係数であり、ｈｎ−１（Ｐ）はメモリに保存してある前回算出したの補償係数の値である。ｕ（Ｐ）は補償係数をかけない（歪み補償を行わない、歪み補償係数が１）時の入力を増幅した出力の値であり（式１０）のように表される（＊は共役複素数を表す）。Ｙ（Ｐ）は前歪み補償部で歪みをかけた出力信号である（式１１）。また、μはＬＭＳのステップサイズパラメータであり、ｈ（Ｐ）が収束するためには適切な値を設定しなければならない。
【０１１４】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【０１１５】
ある入力電力Ｐにおける歪み補償係数はｈ（Ｐ）＝ａｉ＋ｊ・ｂｉであり、ｈ（Ｐ）の実部と虚部がそれぞれａｉ、ｂｉとなる。この値を歪み補償テーブルメモリに書き込む。なお、ａｉ、ｂｉは式１２で表される。なお、ｒｅａｌ（ｈ（ｐ）），ｉｍａｇ（ｈ（ｐ））はそれぞれｈ（ｐ）の実部、虚部を示す。
【０１１６】
【数１２】
【０１１７】
この演算を歪み補償係数算出オンのタイミングで行い、歪み補償テーブルメモリを更新する。
【０１１８】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る非線形歪み補償装置の（Ａ／Ｄ変換器を無入力状態とするためにアナログスイッチを使用する例）の構成を示すブロック図である。図１０において、図１と同じ部分には共通の参照符号を付している。
【０１１９】
本実施形態の非線形歪み補償装置の基本的構成は、図１と同じである。但し、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂを無入力状態とするために、アナログスイッチ１５０ａ，１５０ｂを設け（各スイッチの一端には終端回路１５２ａ，１５２ｂが接続されている）、そのスイッチのオン／オフを、切り替え制御部１１２から出力されるオン／オフ制御信号によって制御する。
【０１２０】
（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る非線形歪み補償装置の構成（周囲温度を測定して、歪み補償係数の更新の必要性を判断する構成）を示すブロック図である。図１１において、図１と同じ部分には共通の参照符号を付している。
【０１２１】
本実施形態の非線形歪み補償装置の基本的構成は、図１と同じである。但し、図１１の非線形歪み補償装置では、温度センサ１６０によって周囲温度を実測し、温度測定部１６２により温度情報を取得し、その温度情報を処理判断部１１０に与える。処理判断部１１０は、周囲温度が許容範囲を超えて変動したか否かによって、歪み補償係数の更新の必要性を判断する。
【０１２２】
つまり、急激な温度変動が生じた場合には、電子回路の特性が変動し、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量も急激に変動することが予想される。したがって、周囲温度の急激な変動を監視することによって、歪み補償係数の更新の必要性を判断するものである。例えば、許容範囲を超える温度変動が生じた場合に、各電子部品の特性が変化したことが原因で歪み特性が変化した場合、歪み補償特性の更新が必要と判断することができる。
【０１２３】
具体的には、周期的に周囲温度の測定を行っている場合、今回の測定温度が、前回の測定温度よりも所定温度（ｘ度）を超えて上昇している場合に、処理判断部１１０は、許容範囲を超える温度変動が生じたと判断する。これによって、歪み補償係数の更新が開始されることになる。
【０１２４】
図１２は、周囲温度の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングを示すタイミング図である。
【０１２５】
図１２において、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ５、ｔ６が周囲温度の実測タイミングである。ｔ３において、歪み補償係数の更新が開始され、その補正は、ｔ４において終了する。
【０１２６】
歪み補償係数の更新の終了タイミングは、例えば、補償係数算出部１１６における歪み補償係数の更新が所定回（ここではｙ回（ｙは２以上の自然数）とする）行われたタイミングとする。歪み補償係数がｙ回更新されたときは、Ａ／Ｄ変換器１３８ａ，１３８ｂのＤＣオフセット量を考慮した適性な歪み補償特性が実現されているものと判断できるからである。ｔ３〜ｔ４の更新期間において、歪み補償係数の算出とＤＣオフセット算出を交互に実施するのは、前掲の実施形態と同様である。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、送信系から送信信号を送信している期間において、リアルタイムで、帰還系のＤＣオフセットを検出し、そのＤＣオフセット量を参照し、そのＤＣオフセットによる影響を低減するようにプリディストーション処理部の歪み補償特性を更新することによって、経年変化（経時的変化）や周囲温度の急激な変化に起因してＡ／Ｄ変換器にＤＣオフセットが生じた場合でも、そのＤＣオフセットの悪影響を低減させて、高精度の非線形歪み補償（プリディストーション処理）を常に、安定して実施することができる。
【０１２８】
また、本発明の実施形態によれば、各部のオン／オフを巧みに切り替えることによって、高精度な歪み補償係数の更新の実施と、回路の消費電力の削減と、を両立することができる。
【０１２９】
また、無線通信装置が、本発明の実施形態の歪み補償装置を備えることによって、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量に関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことが可能な高性能な無線通信装置を提供することができる。
【０１３０】
また、移動体通信用基地局装置が本発明の実施形態の歪み補償装置を備えることによって、Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量に関係なく、常に高精度の歪み補償を行うことができ、広帯域かつ広ダイナミックレンジの信号を低歪みで増幅する線形性と、不要電波の放射を抑制することにより送信の高効率化とを両立させることが可能な、高性能の移動体通信用基地局装置を実現することができる。
【０１３１】
なお、上記第１〜第３の実施形態では、プリディストーション処理部が、送信ディジタル信号の電力レベルと歪み補償係数とを対応付けて格納し、送信ディジタル信号の電力レベルに応じて歪み補償係数を前歪み補償部へ出力する歪み補償テーブルメモリを有し、補償係数算出部が、プリディストーション処理部における歪み補償特性の更新方法として、歪み補償テーブルメモリの歪み補償係数を更新する場合について説明した。しかしながら、本発明はこの構成に限られず、他の構成を適用することも可能である。例えば、プリディストーション処理部は、歪み補償テーブルメモリの代わりに、多項式を用いて送信ディジタル信号の電力レベルから歪み補償係数を算出する演算部を備え、歪み補償特性更新部は、歪み補償係数算出部の代わりに、演算部にて用いられる多項式の係数等を調整することで歪み補償特性を更新する多項式更新部を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明の歪み補償装置及び歪み補償方法は、帰還系に含まれるＡ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量が変動した場合でも適切な歪み補償処理が可能な効果を有し、無線通信装置及び移動体通信用無線基地局装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】Ａ／Ｄ変換信号の様子を示す図
【図３】帰還系のＡ／Ｄ変換器を無入力とした場合における、算出されるＤＣオフセット量の様子を示す波形図
【図４】切り替え制御部によるオン／オフ制御のタイミングを示すタイミング図
【図５】歪み電力算出区間を説明するための図
【図６】歪み電力を算出する方法を説明するための図
【図７】歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの一例を示すタイミング図
【図８】歪み電力の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングの他の例を示すタイミング図
【図９】歪み補償テーブルメモリおよび前歪み補償部の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る非線形歪み補償装置の主要な構成を示すブロック図
【図１２】周囲温度の周期的な実測タイミングと、直交復調部、補償係数算出部ならびにＤＣオフセット算出部のオン／オフタイミングを示すタイミング図
【図１３】歪み補償が無い場合の送信信号の増幅結果について説明するための図
【図１４】前歪み補償部を設けて歪み補償した場合の増幅結果を説明するための図
【図１５】位相歪みについて説明するための図
【図１６】歪み補償した場合としない場合の周波数スペクトラムを示す図
【図１７】一般的の前歪み補償を実施する送信機の構成の一例を示すブロック図
【符号の説明】
【０１３４】
１００ａ，１００ｂ，７００ａ，７００ｂ 遅延器
１０２，６００，７０２ 前歪補償部
１０４，７０４ 電力計算部
１０６，７０６ 歪み補償テーブルメモリ
１０８ 歪み電力算出部
１１０ 処理判断部
１１２ 切り替え制御部
１１４ ＤＣオフセット算出部
１１６，７１０ 補償係数算出部
１１７ 歪み補償特性更新部
１１８ａ，１１８ｂ，７０８ａ，７０８ｂ 遅延器
１２０ａ，１２０ｂ，５００ａ，５００ｂ，７１２ａ，７１２ｂ Ｄ／Ａ変換器
１２２，５０２，７１４ 直交変調部
１２４，５０４，７１６ アップコンバータ
１２６，５０８，７１８ 電力増幅器
１２８，７２０ 方向性結合器
１３０，５１０，７２２ アンテナ
１３２，５０６，７２４ 搬送波生成回路
１３４，７２６ ダウンコンバータ
１３６，７２８ 直交復調部
１３８ａ，１３８ｂ，７３０ａ，７３０ｂ Ａ／Ｄ変換器
１４０ａ，１４０ｂ バンドパスフィルタ
１４２ 歪み電力計算部
１４４ 複素高速フーリエ変換器
１４６ 歪み電力計算部
１５０ａ，１５０ｂ アナログスイッチ
１５２ａ，１５２ｂ 終端回路
１６０ 温度センサ
１６２ 温度測定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、
前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、
前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部と、
前記算出されたＤＣオフセット量を参照して、前記プリディストーション処理部における歪み補償特性を更新する歪み補償特性更新部と、
送信時の状態に応じて前記歪み補償特性の更新の必要性を判断する処理判断部と、
前記処理判断部の判断結果を参照しながら、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力、前記歪み補償特性更新部、及び前記ＤＣオフセット算出部のオン／オフを切り替える切り替え制御部と
を備え、
前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにする歪み補償装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歪補償装置であって、
前記帰還系は、前記Ａ／Ｄ変換器の前段に設けられ、前記分岐された送信出力信号を復調する復調部を含み、
前記切り替え制御部は、前記復調部のオン／オフを切り替えることにより前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力のオン／オフを切り替える歪み補償装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の歪補償装置であって、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づいて、前記送信時の状態として歪み電力を算出する歪み電力算出部を更に備え、
前記処理判断部は、前記歪み電力算出部により算出された歪み電力値と所定のしきい値とを比較し、歪みが大きい場合に前記歪み補償特性の更新が必要であると判断し、歪みが小さいときは不要であると判断する歪み補償装置。
【請求項４】
請求項３に記載の歪み補償装置であって、
前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が不要であると判断されている期間において、所定間隔をおいて間欠的に前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンにし、
前記処理判断部は、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力がオンになっている間に、前記歪み電力算出部により測定された歪み電力の値と前記所定のしきい値との比較を実施する歪み補償装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、
前記送信時の状態として、周囲温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記処理判断部は、前記温度検出部によって検出された温度情報を監視し、許容範囲を超える温度変動が生じた場合に、前記歪み補償特性の更新が必要であると判断し、温度変動が許容範囲内であるときは不要であると判断する歪み補償装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、
前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要であると判断されている間は、前記歪み補償特性更新部を継続的にオンにし、前記ＤＣオフセット算出部を継続的にオフにする歪み補償装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、
前記プリディストーション処理部は、前記送信ディジタル信号の電力レベルに対応付けられた歪み補償係数を格納する歪み補償テーブルメモリと、前記歪み補償テーブルメモリから出力された歪み補償係数に基づいて、前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を行う前歪み補償部とを有し、
前記歪み特性更新部は、前記歪み補償テーブルメモリに格納される歪み補償係数を更新する歪み補償装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の歪み補償装置を搭載した無線通信装置。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の歪み補償装置を搭載した移動体通信用基地局装置。
【請求項１０】
送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部とを備える歪み補償装置の歪み補償方法であって、
送信時の状態に応じて前記プリディストーション処理部における歪み補償特性の更新の必要性を判断するステップと、
前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部により算出されたＤＣオフセット量を参照して、歪み補償特性更新部よって、前記プリディストーション処理部における前記歪み補償特性を更新するステップと、
前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにするステップと
を有する歪み補償方法。
【請求項１】
送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、
前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、
前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部と、
前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部と、
前記算出されたＤＣオフセット量を参照して、前記プリディストーション処理部における歪み補償特性を更新する歪み補償特性更新部と、
送信時の状態に応じて前記歪み補償特性の更新の必要性を判断する処理判断部と、
前記処理判断部の判断結果を参照しながら、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力、前記歪み補償特性更新部、及び前記ＤＣオフセット算出部のオン／オフを切り替える切り替え制御部と
を備え、
前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにする歪み補償装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歪補償装置であって、
前記帰還系は、前記Ａ／Ｄ変換器の前段に設けられ、前記分岐された送信出力信号を復調する復調部を含み、
前記切り替え制御部は、前記復調部のオン／オフを切り替えることにより前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力のオン／オフを切り替える歪み補償装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の歪補償装置であって、
前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号に基づいて、前記送信時の状態として歪み電力を算出する歪み電力算出部を更に備え、
前記処理判断部は、前記歪み電力算出部により算出された歪み電力値と所定のしきい値とを比較し、歪みが大きい場合に前記歪み補償特性の更新が必要であると判断し、歪みが小さいときは不要であると判断する歪み補償装置。
【請求項４】
請求項３に記載の歪み補償装置であって、
前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が不要であると判断されている期間において、所定間隔をおいて間欠的に前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンにし、
前記処理判断部は、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力がオンになっている間に、前記歪み電力算出部により測定された歪み電力の値と前記所定のしきい値との比較を実施する歪み補償装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、
前記送信時の状態として、周囲温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記処理判断部は、前記温度検出部によって検出された温度情報を監視し、許容範囲を超える温度変動が生じた場合に、前記歪み補償特性の更新が必要であると判断し、温度変動が許容範囲内であるときは不要であると判断する歪み補償装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、
前記切り替え制御部は、前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要であると判断されている間は、前記歪み補償特性更新部を継続的にオンにし、前記ＤＣオフセット算出部を継続的にオフにする歪み補償装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の歪み補償装置であって、
前記プリディストーション処理部は、前記送信ディジタル信号の電力レベルに対応付けられた歪み補償係数を格納する歪み補償テーブルメモリと、前記歪み補償テーブルメモリから出力された歪み補償係数に基づいて、前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を行う前歪み補償部とを有し、
前記歪み特性更新部は、前記歪み補償テーブルメモリに格納される歪み補償係数を更新する歪み補償装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の歪み補償装置を搭載した無線通信装置。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の歪み補償装置を搭載した移動体通信用基地局装置。
【請求項１０】
送信ディジタル信号をアナログ変換するＤ／Ａ変換器と、変調部と、電力増幅器とを含む送信系と、前記送信系の送信出力信号を分岐すると共に、Ａ／Ｄ変換器を含む帰還系と、前記送信ディジタル信号に基づいて、前記Ｄ／Ａ変換器の前段で前記送信ディジタル信号にプリディストーション処理を施すプリディストーション処理部とを備える歪み補償装置の歪み補償方法であって、
送信時の状態に応じて前記プリディストーション処理部における歪み補償特性の更新の必要性を判断するステップと、
前記Ａ／Ｄ変換器のＤＣオフセット量を算出するＤＣオフセット算出部により算出されたＤＣオフセット量を参照して、歪み補償特性更新部よって、前記プリディストーション処理部における前記歪み補償特性を更新するステップと、
前記処理判断部により前記歪み補償特性の更新が必要と判断されている期間中のみ前記歪み補償特性更新部がオン状態となることを許可し、前記歪み補償特性更新部をオンさせているときには、前記Ａ／Ｄ変換器への信号入力をオンに、前記ＤＣオフセット算出部をオフにするステップと
を有する歪み補償方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−１９５０５６（Ｐ２００７−１９５０５６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２９２１（Ｐ２００６−１２９２１）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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