JP4365507B2

JP4365507B2 - 歪補償増幅器

Info

Publication number: JP4365507B2
Application number: JP2000136289A
Authority: JP
Inventors: 正人洞口
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Kokusai Denki Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2020-05-09
Also published as: JP2001320246A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歪補償増幅器に関する。特に本発明は、温度調整装置を備えた歪補償増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、従来の歪補償増幅器１０を示す。従来の歪補償増幅器１０は、帰還処理部２０と、歪補償部３０と、送信部４０とを備える。帰還処理部２０は、周波数変換部１４と、直交検波部１６と、補償値更新部１８とを有する。歪補償部３０は、補償値テーブル３２と、電力計算部３４と、信号調整部３６とを有する。送信部４０は、直交変調部４２と、周波数変換部４４と、増幅部４６とを有する。
【０００３】
従来の歪補償増幅器１０の動作について説明する。送信部４０より出力された送信信号は分波し、その一部が帰還信号として帰還処理部２０に入力される。帰還処理部２０において、周波数変換部２２は、帰還信号の周波数を変換し、直交検波部２４は、帰還信号の直交検波処理を行い、補償値更新部２６は、帰還信号に基づいて、アルゴリズム処理を行い、補償値を最適化し、補償値テーブル３２に出力する。
【０００４】
また、歪補償部３０に入力された変調信号は、信号調整部３６および電力計算部３４に入力される。電力計算部６４は、変調信号に基づく信号電力を計算し、補償値テーブル３２に出力する。補償値テーブル３２は、信号電力に対応する波形歪を補償するための補償値を、信号調整部３６に出力する。
【０００５】
動作中に、送信信号が増幅部４６において、増幅処理されるときに送信信号に波形歪が生じる。そのため、補償値更新部２６において、波形歪を補償するための補償値を更新する必要がある。補償値更新部２６は、歪補償部３０に入力される変調信号と、帰還信号に基づいて、アルゴリズム処理を行い、補償値を算出し、補償値テーブルに出力することにより、補償値を更新する。
【０００６】
補償値テーブル３２は、信号電力に対応する波形歪を補償するための補償値を、信号調整部３６へ出力する。信号調整部３６は、波形歪を補償するための補償値に基づいて、変調信号を調整する。信号調整部３６は、補償された変調信号である補償信号を送信部４０へ出力する。
【０００７】
送信部４０において、直交変調部４２は、補償信号の直交変調処理を行い、周波数変換部４４は、補償信号の周波数変換処理を行い、増幅部４６は、補償信号の増幅処理を行うことにより調整し、調整された補償信号である送信信号を出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示される従来の歪補償増幅器１０においては、送信信号の波形歪を補償するために、帰還部２０を設けて、閉回路が構成されている。従来の歪補償増幅器１０は、送信信号の波形歪を補償するための帰還部２０を有しているので、歪補償増幅器１０の回路が非常に複雑なものとなり、また、回路規模を小型化することが困難であるという問題を有している。
【０００９】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる歪補償増幅器を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の一形態によると、データ内容を示す信号を増幅する増幅部と、増幅部の温度状態に対応し、増幅部で増幅される信号の波形歪を補償するための複数の補償値を予め格納した補償値テーブルを有する補償値テーブル部と、増幅部の温度を測定する温度測定部と、増幅部の測定温度に基づいて、増幅部の温度を、補償値テーブルに対応する温度に調整する温度調整部と、測定温度に基づいて、補償値テーブル部から、測定温度に対応する補償値テーブルを選択するセレクタと、選択された補償値テーブルに含まれる補償値を用いて、信号の波形歪を補償する信号調整部とを備えることを特徴とする歪補償増幅器を提供する。
【００１１】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態である、図３において後述する歪補償増幅器を備える基地局３３０の構成を示す。基地局３３０は、空中線３３２、送信部である歪補償増幅器１００、受信部３３４、処理部３３６、基地局制御部３３８、および伝送部３４０を備える。空中線３３２はアンテナであって、歪補償増幅器１００で形成された信号を送信し、また、移動局（図示せず）より送信された信号を受信する。受信部３３４は、受信信号の増幅処理、変調処理などの処理を行う。歪補償増幅器１００は、送信信号の増幅処理、歪補償増幅器１００の温度に基づく送信信号の波形歪の補償処理、歪補償増幅器１００の温度調整、変調処理などの処理を行う。処理部３３６は、送信信号および受信信号のベースバンド処理などを行う。基地局制御部３３８は、基地局３３０に含まれる処理部３３６などの構成の制御を行う。伝送部３４０は、制御局（図示せず）との信号の伝送処理を行う。
【００１４】
図３は、本発明の一実施形態である歪補償増幅器１００を示す。歪補償増幅器１００は、信号を送信処理する送信部１４０と、送信部１４０の温度を測定する温度測定部１２０と、信号の波形歪を補償する歪補償部１３０と、送信部１４０の温度を調整する温度調整部２００とを備える。
【００１５】
送信部１４０は、信号の直交変調処理を行う直交変調部１４２と、信号の周波数を変換処理する周波数変換部１４４と、データ内容を示す信号を増幅する増幅部１４６とを有する。歪補償部１３０は、信号の電力を計算する電力計算部１３４と、信号の波形歪を補償するための複数の補償値を予め格納した複数の補償値テーブルを有する補償値テーブル部１３２と、補償値を用いて信号の波形歪を補償する信号調整部１３６と、温度測定部１２０で測定された温度に基づき、補償値テーブル部１３２から測定温度に対応する補償値テーブルを選択するセレクタ１３８とを有する。
【００１６】
温度調整部２００は、送信部１４０の温度を調整する温度調整装置２０４と、温度調整装置２０４を制御する温度調整装置制御部２０２とを有する。温度調整装置２０４は、例えばペルチエ素子などの、電力を用いて加熱および冷却することにより温度調整が可能な素子や装置であってもよく、また、温度調整装置２０４は、冷却または加熱だけの機能を有してもよい。温度調整装置２０４が、冷却または加熱だけの機能を有する場合には、温度調整装置２０４は、冷却ファンやヒーターなどの装置であることが好ましい。本実施例において、温度調整装置２０４は、冷却ファンを有し、温度調整装置制御部２０２は、当該冷却ファンの回転数を制御することにより、増幅部１４６の温度を調整する。
【００１７】
次に、歪補償増幅器１００の動作について説明する。歪補償部１３０に入力された変調信号は、変調信号の電力および温度測定部１４０より入力された温度信号に基づいて、変調信号を補償する。さらに、歪補償部１３０は、補償された変調信号である補償信号を、送信部１４０に出力する。送信部１４０において、直交変調部１４２、周波数変換部１４４、および増幅部１４６は、通過する補償信号を処理し、出力する。
【００１８】
送信部１４０により生じる信号の波形歪は、主として送信部１４０の温度変化により、出力特性が変化することに起因する。特に信号の波形歪は、送信部１４０に含まれる増幅部１４６の温度変化による出力変化に大きく影響する。本発明において、歪補償増幅器１００は、増幅部１４６の温度に対応する補償値テーブル部１３２に含まれる補償値テーブルに格納された補償値を用いて、波形歪を補償する。そして、歪補償増幅器１００は、温度調整部２００により、増幅部１４６の温度を、補償値テーブル部１３２に含まれる補償値テーブルに対応する温度に調整するように増幅部１４６の温度を調整する。以下に、本発明の一実施形態である、プリディストーション方式による歪補償増幅器１００の動作について説明する。
【００１９】
歪補償部１３０に入力される、π／４シフト４位相偏移変調方式により形成された変調信号Ｚは、変調信号を複素数ｊを用いて複素数表示したときに、次式で示す実数部分を示すI成分および虚数部分を示すＱ成分を有する。
Ｚ＝Ｉ＋ｊＱ
さらに変調信号Ｚは、次式で示される振幅Ａおよび位相Ｔを有する。
Ａ＝√（Ｉ^２＋Ｑ^２）
Ｔ＝ａｒｃｔａｎ（Ｑ／Ｉ）
そして、変調信号は、歪補償部１３０に含まれる信号調整部３６および電力計算部１３４に入力される。
【００２０】
電力計算部１３４は、入力された変調信号に基づいて信号電力αを、次式により計算する。
α＝Ｉ^２＋Ｑ^２
そして電力計算部１３４は、当該信号電力をセレクタ１３８に出力する。
【００２１】
また、温度測定部１２０が送信部１４０の温度を測定する。温度測定部１２０は、送信部１４０全体の温度を測定してもよいが、アナログ送信信号に波形歪を生じさせる主たる要因となる部位を測定してもよい。本実施例においては、温度測定部１２０が、波形歪を生じさせる部位として増幅部１４６の温度を測定する。温度測定部１２０は、送信部１４０の測定温度を、測定温度を示す温度信号としてセレクタ１３８へ出力する。
【００２２】
歪補償部１３０は、増幅部１４６の温度状態に対応する補償値テーブル含む補償値テーブル部１３２を有する。補償値テーブルは、増幅部１４６で増幅される信号の波形歪を補償するための複数の補償値を予め格納する。また、別の実施例において、補償値テーブル部１３２は、増幅部１４６の温度状態に対応する、複数の補償値テーブルの対応関係をまとめた１つの補償値テーブルを有してもよい。
【００２３】
本実施例において、温度調整部２００は、増幅部１４６の温度を、温度測定部１２０から出力された増幅部１４６の測定温度に基づいて、補償値テーブル部１３２に含まれる複数の補償値テーブルのうち、いずれかに対応する温度である調整温度に調整する。好ましくは、温度調整部２００は、増幅部１４６の温度を、温度測定部１４０から出力された増幅部１４６の測定温度に基づいて、補償値テーブル部１３２に含まれる複数の補償値テーブルのうち、最も近い温度を有する補償値テーブルの温度に調整する。
【００２４】
温度調整装置２０４は、冷却だけの機能を有する冷却装置である冷却ファンや、加熱だけの機能を有する加熱装置であるヒータであってもよい。温度調整装置２０４が、例えば冷却ファンである場合に、温度調整部２００は、増幅部１４６の温度を、温度測定部１４０から出力された増幅部１４６の測定温度に基づいて、補償値テーブル部１３２に含まれる複数の補償値テーブルのうち、増幅部１４６の測定温度に最も近く、且つ増幅部１４６の測定温度より低い温度を有する補償値テーブルに対応する温度に調整してもよい。
【００２５】
温度調整部２００を有さない歪補償増幅器は、増幅部１４６の温度に対応できるように、多くの温度状態に対応する補償値テーブルを有する必要がある。特に、増幅部１４６の温度変化が急峻な場合には、各補償値テーブルが対応する温度域を、非常に狭くする必要があるため、その結果、補償値テーブル部１３２は、非常に多くの補償値テーブルを有さなくてはならない。そこで、本発明による歪補償増幅器１００は、温度調整部２００を有することにより、増幅部１４６の温度を、補償値テーブル部１３２に含まれる複数の補償値テーブルに対応する温度に調整する。そして、補償値テーブル部１３２に含まれる補償値テーブルの数を大幅に減らすことができ、その結果、歪補償増幅器１００の小型化が可能となる。
【００２６】
セレクタ１３８は、補償値テーブル部１３２に含まれる複数の補償値テーブルから、温度測定部１２０で測定された、増幅部１４６の測定温度に対応する補償値テーブルを選択する。そして、セレクタ１３８は、電力計算部１３４から入力された信号電力αに基づいて、選択された補償値テーブルに含まれる補償値ｈｐを選択し、信号調整部１３６に出力する。補償値ｈｐは、増幅部１４６の非線形歪特性の逆特性を有する。
【００２７】
信号調整部１３６は、入力された補償値ｈｐに基づいて、変調信号Ｚを次式により補償し、補償信号Ｚ’を形成する。
Ｚ’＝Ｚ×ｈｐ
また、補償値ｈｐを用いて補償された、補償信号Ｚ’の振幅Ａ’および位相Ｔ’は次式で表される。
Ａ’＝√（（ｈｐ×Ｉ）^２＋（ｈｐ×Ｑ）^２）
Ｔ’＝ａｒｃｔａｎ（（ｈｐ×Ｑ）／（ｈｐ×Ｉ））
信号調整部１３６は、補償信号を送信部１４０に出力する。
【００２８】
送信部１４０において、直交変調部１４２は、補償信号の直交変調を行い、周波数変換部１４４は、補償信号の周波数変換処理を行い、さらに、増幅部１４６は、補償信号の増幅処理を行うことにより、通過する補償信号を処理し、出力する。予め送信部１４０の温度に基づいて補償された補償信号を、送信部１４０に入力することにより、送信部１４０を見かけ上、線形動作させることができる。そして送信部１４０は、補償信号を調整し、波形歪の低減された送信信号を形成することができる。
【００２９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、信号の波形歪を補償するための補償値を有する補償値テーブルの数を低減することができ、その結果、歪補償増幅器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の歪補償増幅器１０を示す。
【図２】本発明の一実施形態である、図３において後述する歪補償増幅器を備える基地局３３０の構成を示す。
【図３】本発明の一実施形態である歪補償増幅器１００を示す。
【符号の説明】
１０・・歪補償増幅器、２０・・帰還処理部、２２・・周波数変換部、２４・・直交検波部、２６・・補償値更新部、３０・・歪補償部、３２・・補償値テーブル、３４・・電力計算部、３６・・信号調整部、４０・・送信部、４２・・直交変調部、４４・・周波数変換部、４６・・増幅部、１００・・歪補償増幅器、１２０・・温度測定部、１３０・・歪補償部、１３２・・補償値テーブル部、１３４・・電力計算部、１３６・・信号調整部、１４０・・送信部、１４２・・直交変調部、１４４・・周波数変換部、１４６・・増幅部、２００・・温度調整部、２０２・・温度調整装置制御部、２０４・・温度調整装置、３３０・・基地局、３３２・・空中線、３３４・・受信部、３３６・・処理部、３３８・・基地局制御部、３４０・・伝送部

Claims

データ内容を示す信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部の温度状態に対応し、前記増幅部で増幅される信号の波形歪を補償するための複数の補償値を予め格納した補償値テーブルを有する補償値テーブル部と、
前記増幅部の温度を測定する温度測定部と、
前記増幅部の測定温度に基づいて、前記増幅部の温度を、前記補償値テーブルに対応する温度に調整する温度調整部と、
前記測定温度に基づいて、前記補償値テーブル部から、前記測定温度に対応する前記補償値テーブルを選択するセレクタと、
選択された前記補償値テーブルに含まれる前記補償値を用いて、前記信号の波形歪を補償する信号調整部と
を備えることを特徴とする歪補償増幅器。